内燃機関の動弁システム
【課題】本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の起動時にカムが要求通りに動作可能であるかを事前に検知可能な技術の提供を課題とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対して正規の起動要求が発生する前に、カムを少なくとも１回転させるべく駆動源を強制起動させるとともに、カムが正常に回転したか否かの故障判定を行うようにした。
【解決手段】本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対して正規の起動要求が発生する前に、カムを少なくとも１回転させるべく駆動源を強制起動させるとともに、カムが正常に回転したか否かの故障判定を行うようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムを備えた動弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動弁システムとして、内燃機関と独立した駆動源によりカムを回転又は揺動させる動弁システムが知られている。このような動弁システムを利用した技術として、内燃機関のクランキング時に吸気バルブを継続して開弁させるとともに排気バルブを継続して閉弁させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００７−１８２８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、駆動源が停止状態のカムを回転させ始める時（以下、「起動時」と称する）は、比較的大きな駆動力が必要となる。このため、駆動源の起動時はカムが要求通りに回転しない可能性がある。
【０００４】
よって、前述の従来技術において排気バルブが継続して閉弁された後に、該排気バルブを開閉動作させるために駆動源が起動されると、該駆動源が要求通りにカムを回転させることができず、排気バルブが正常に開閉しない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の起動時にカムが要求通りに動作可能であるかを事前に検知可能な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対して正規の起動要求が発生する前に、前記駆動源を強制的に起動させて前記カムの動作確認を行うようにした。
【０００７】
詳細には、本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対する起動要求が発生する前に該駆動源を強制起動させる制御手段と、前記制御手段により駆動源が強制起動された時に前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判定する故障判定手段と、を備えるようにした。
【０００８】
本発明における「起動要求」は、内燃機関の運転に不可欠な開閉動作をバルブに行わせるために駆動源を起動させる要求である。このような起動要求は、内燃機関の運転中にバルブを停止又は休止させた状態から復帰させる場合や、内燃機関の始動時にバルブの開閉動作を開始させる場合等に発生する。以下では、上記したような起動要求を「正規の起動要求」と記す場合もある。
【０００９】
上記したような正規の起動要求が発生する時点では燃料噴射や燃料の燃焼が既に行われている可能性がある。このため、起動要求発生後に故障が発生すると、動弁システム以外の部品に影響が及んだり、或いはエミッションが悪化したりする等の問題が発生する。
【００１０】
これに対し、本発明は、起動要求の発生前に駆動源を強制起動させて故障判定が行われる。故障判定においてカムが正常に回転又は揺動していないと判定された場合は、燃料噴射の中止や点火プラグの作動中止などの対処を行うことも可能である。よって、上記したような問題の発生を未然に防ぐことができる。
【００１１】
ここで、「カムが正常に回転又は揺動しない」状態としては、カムが全く動かない状態のみならず、カムの回転速度又は揺動速度が規定の速度から懸け離れている状態も考えられる。
【００１２】
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、カムが少なくとも１回転するように駆動源を制御してもよい。この場合、故障判定手段は、カムが正常に１回転したか否かを判定することになる。これは、バルブが正常に開閉するか否かを判定することを意味する。また、カムが少なくとも１回転することにより、カムの摺動面に潤滑油を行き渡らせることもできる。このため、駆動源が長期間停止された場合に有効である。
【００１３】
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動するように駆動源を制御するようにしてもよい。この場合、バルブがリフトしないため、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすことなく故障判定を行うことができる。このような方法による故障判定は、内燃機関の減速フューエルカット運転時や内燃機関の一部の気筒が休止される減筒運転時等にも行うことができる。
【００１４】
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、カムが少なくとも１回転するように駆動源を制御する第１制御と、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動するように駆動源を制御する第２制御とを行うようにしてもよい。
【００１５】
この場合、故障判定手段は、第１制御実行時にカムが正常に回転することができるか否かを判定することができるとともに、第２制御実行時にカムが正常に揺動することができるか否かを判定することができる。その結果、故障判定の精度が高められる。
【００１６】
ところで、故障判定手段によりカムが正常に回転又は揺動していると判定された後に駆動源が停止されると、その後の起動要求発生時にカムが正常に回転又は揺動しない可能性がある。
【００１７】
そこで、制御手段は、起動要求発生時まで駆動源を作動させ続けるようにしてもよい。例えば、制御手段は、起動要求の発生前であってバルブがリフトしても内燃機関の運転に影響を与えない時に、第１制御を実行する。第１制御実行時に故障判定手段がカムの正常な回転を判定すると、制御手段は起動要求が発生するまで第２制御を実行するようにしてもよい。
【００１８】
第２制御の実行時はバルブがリフトしないため、燃料噴射が行われた後や燃料の燃焼が行われた後であっても内燃機関の運転状態に影響を与えることなく第２制御を実行し続けることが可能である。よって、制御手段は、起動要求発生時まで第２制御を実行し続けることができる。起動要求発生時まで駆動源がカムを揺動させ続けると、起動要求発生時に駆動源にかかる負荷が小さくなる。その結果、駆動源は、起動要求発生時にカムを正常に動作させやすくなる。また、故障判定手段は、第２制御実行時に故障判定を継続的に行うことにより、故障判定精度を可及的に高めることもできる。
【００１９】
制御手段は、駆動源の停止期間が一定期間以上である場合は前記第１制御と前記第２制御を実行し、駆動源の停止期間が一定期間未満である場合は前記第２制御のみ行うように
してもよい。
【００２０】
駆動源の停止期間が長くなると、カムやバルブの摺動部の油膜が薄くなったり、潤滑油の粘性が高くなったりする。そのような場合は、カムやバルブが動作する時のフリクションが大きくなる。
【００２１】
逆に、駆動源の停止期間が短い場合は、カムやバルブの摺動部の油膜が十分な厚さを維持しているとともに、潤滑油の粘性が低くなる。そのような場合は、カムやバルブが動作する時のフリクションが小さくなる。
【００２２】
これらの知見によれば、停止期間が短くなるほど、バルブが正常にリフト（開閉）し易いと言える。従って、駆動源の停止期間が短い場合は、カムが正常に揺動可能であれば、該カムが正常に回転することも可能であるとみなすことができる。その結果、駆動源の停止期間が短い場合は、第１制御を省略することができる。第１制御が省略されると、駆動源の強制起動に起因した消費エネルギの増加を最小限に抑えることができる。
【００２３】
ここで、駆動源の停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する方法としては、（１）駆動源の停止時間を計測し、その計測時間が一定期間以上であるか否かを判別する方法、（２）内燃機関の冷却水（或いは潤滑油）の温度が基準水温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法等を例示することができる。
【００２４】
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求が発生する前であって、燃料噴射弁の作動前を例示することができる。
【００２５】
このようなタイミングで駆動源が強制起動されると、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすことなく前記第１制御を行うことができる。このため、故障判定精度を高めることが可能となる。また、燃料噴射弁の作動前に故障が検出されれば、燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気ポートや気筒内に未燃のまま残留したり、或いは内燃機関から未燃のまま排出されたりすることが防止される。
【００２６】
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求が発生する前であって、点火プラグの作動前を例示することができる。
【００２７】
カムやバルブが正常に動作しない状態で燃料の点火が行われると、火炎や既燃ガスが吸気系に逆流する可能性がある。これに対し、点火プラグの作動前に故障判定が行われると、上記した問題の発生を回避することができる。
【００２８】
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求発生時から故障判定に要する時間を差し引いた時期を例示することができる。これは、起動要求の発生時期を予測することができる場合に有効である。
【００２９】
起動要求発生時期から故障判定に要する時間を差し引いた時期に駆動源が強制起動されると、駆動源が強制起動される期間は故障判定に必要な時間のみとなる。その結果、駆動源の強制起動期間が不必要に長くならないため、駆動源の強制起動に起因した消費エネルギの増加を最小限に抑えることができる。
【００３０】
また、故障判定の終了時に起動要求が発生することになるため、駆動源は強制起動されてから起動要求発生時まで継続的に作動することになる。その結果、駆動源は、起動要求発生時にカムを正常に動作させ易い。
【００３１】
尚、本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の停止中又は作動中を問わずに故障判定が行われるようにしてもよい。この場合は、故障判定終了から次回の起動要求が発生するまで駆動源の作動が強制的に継続されることが好ましい。
【００３２】
詳細には、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、前記故障判定手段による故障判定終了時から次回の起動要求が発生するまで、前記駆動源の作動を強制的に継続させる制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００３３】
かかる発明によれば、駆動源の故障判定が行われた後にたとえ該駆動源の停止要求が発生しても、次回の起動要求が発生するまでは駆動源の作動が強制的に継続されることになる。
【００３４】
ここでいう停止要求は、減速フューエルカット運転や減筒運転等に伴うバルブの停止又は休止を目的とした停止要求であり、内燃機関の運転停止（イグニッションスイッチのオフ）に付随した停止要求は含まない。
【００３５】
前述したように故障判定が行われた後に駆動源が停止されると、次回の起動要求発生時にカムが正常に動作しない可能性がある。このため、故障判定結果と実際のカムの動作とが相違する可能性がある。特に、故障判定によりカムが正常に動作したと判定された後に駆動源が停止されてしまうと、次回の起動要求発生時にカムが正常に動作することができない状態に陥ることが懸念される。
【００３６】
これに対し、故障判定終了から次回の起動要求発生まで駆動源が作動し続けると、次回起動時に駆動源がカムを正常に動作させ易くなる。また、故障判定によりカムが正常に動作しないと判定された場合であっても、次回の起動要求発生時まで駆動源を作動させ続けることにより、潤滑油の温度上昇や粘性低下を図ることができる。そのため、カムが正常に動作可能な状態に復帰することも期待できる。
【００３７】
尚、故障判定終了時から次回の起動要求発生時までの間隔が過剰に長くなると、駆動源の強制作動によって消費エネルギが膨大になる可能性がある。そこで、故障判定終了時から一定時間以内に次回に起動要求が発生しない場合は、故障判定終了時から一定時間が経過した時点で駆動源の強制作動が終了されてもよい。この場合、消費エネルギの過剰な増加を防止することができる。
【００３８】
次回の起動要求が発生した時にバルブが全閉状態にある場合は、制御手段は起動要求に従ってバルブを開弁させる前に該バルブがリフトしない範囲でカムを揺動させるべく駆動源を制御し、その際に故障判定手段はカムが正常に動作したか否かを判定するようにしてもよい。
【００３９】
かかる構成によれば、故障判定終了後の起動要求発生時に再度故障判定が行われるため、故障判定精度を高めることが可能となる。また、最初の故障判定時にカムが正常に動作しないと判定された場合において、その後の駆動源の継続作動によりカムが正常に動作可能な状態に復帰したか否かを判定することもできる。
【００４０】
起動要求発生時の故障判定によりカムが正常に動作しないと判定された場合は、故障判定手段は、起動要求に基づくバルブの開弁を許可しないようにすることもできる。その際、燃料噴射弁や点火プラグの作動も禁止することにより、前述したような種々の問題を回
避することも可能となる。
【００４１】
以上述べたような発明において、カムが正常に回転或いは揺動しているか否かを判別する方法としては、（１）駆動源の回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法、（２）カムの回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法等を例示することができる。
【００４２】
本発明において、カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法としては、駆動源に要求される駆動トルク（要求トルク）を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法も例示することができる。駆動源の要求トルクは、カムがバルブをリフトさせる時に大きくなる。このため、バルブのリフト量及びカムの回転方向に見合った要求トルクの増減が発生すれば、カムが正常に回転又は揺動していると判定することができる。
【００４３】
但し、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動される場合は駆動源の要求トルクは増減しないため、そのような場合は駆動源の回転位置を検出する手段又はカムの回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に揺動しているか否かを判別することが好ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の起動時にカムが要求通りに動作可能であるか事前に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００４６】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
【００４７】
図１に示す内燃機関１は、４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。
【００４８】
内燃機関１は、４つの気筒２を備えている。気筒２内には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５と連結されている。
【００４９】
気筒２の内部は、吸気ポート６及び排気ポート７と連通している。気筒２内における吸気ポート６の開口端は、吸気バルブ８により開閉される。気筒２内における排気ポート７の開口端は、排気バルブ９により開閉される。吸気バルブ８と排気バルブ９は、吸気側駆動機構１０と排気側駆動機構１１とにより各々開閉駆動される。
【００５０】
前記吸気ポート６は、吸気通路６０と連通している。前記吸気通路６０には、燃料噴射弁１２が取り付けられている。吸気通路６０内を流れる吸気は、吸気ポート６へ導かれる。吸気ポート６へ導かれた吸気は、吸気バルブ８の開弁時に気筒２内へ吸入される。その際、燃料噴射弁１２から吸気ポート６へ噴射された燃料も吸気とともに気筒２内へ吸入される。
【００５１】
気筒２内に導かれた燃料及び吸気（混合気）は、点火プラグ１３が発生する火花を火種として燃焼される。気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気バルブ９の開弁時に排気ポート７へ排出される。排気ポート７は排気通路７０と連通しており、前記した既燃ガスが排気ポート７から排気通路７０を介して大気中へ排出される。
【００５２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１４が併設されている。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１４には、クランクポジションセンサ１５、水温センサ１６、イグニッションスイッチ１７等の各種センサと電気的に接続されている。
【００５３】
ＥＣＵ１４は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁１２、点火プラグ１３、吸気側駆動機構１０、及び排気側駆動機構１１を電気的に制御する。
【００５４】
ここで、図２、図３に基づいて吸気側駆動機構１０及び排気側駆動機構１１の構成を説明する。図２は吸気側駆動機構１０の構成を示す図である。図２中の＃１〜♯４は、内燃機関１の１番気筒から４番気筒を各々表している。尚、１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の燃焼順序は、１番気筒（＃１）→３番気筒（＃３）→４番気筒（＃４）→２番気筒（＃２）である。
【００５５】
１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の各々には、２つの吸気バルブ８が設けられている。吸気バルブ８のステム基端には、バルブリフタ８０が取り付けられている。吸気バルブ８には図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、その付勢力によってバルブリフタ８０が第１吸気カム８１又は第２吸気カム８２に押し付けられている。
【００５６】
第１吸気カム８１は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の吸気バルブ８を開閉駆動させるカムであり、第１吸気カムシャフト８３に固定されている。第２吸気カム８２は、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の吸気バルブ８を開閉駆動するカムであり、第２吸気カムシャフト８４に固定されている。
【００５７】
第１吸気カムシャフト８３と第２吸気カムシャフト８４は、同軸に配置されるとともに、互いに独立して周方向へ回転或いは揺動可能に内燃機関１に支持されている。
【００５８】
第１吸気カムシャフト８３の一端には、第１ドリブンギヤ８５が固定されている。第１ドリブンギヤ８５は、第１モータ１８の出力軸に固定された第１出力ギヤ１９と噛合している。以下では、第１ドリブンギヤ８５及び第１出力ギヤ１９を第１減速機構と総称する。
【００５９】
この場合、第１モータ１８の回転トルクは、第１減速機構を介して第１吸気カムシャフト８３へ伝達される。よって、第１モータ１８は、第１減速機構を介して第１吸気カムシャフト８３を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
【００６０】
第２吸気カムシャフト８４の外周面の一部には、第２ドリブンギヤ８６が同軸に固定されている。第２ドリブンギヤ８６は、中間ギヤ８７と噛合している。中間ギヤ８７は、第２モータ２１の出力軸に固定された第２出力ギヤ２２と噛合している。以下では、第２ドリブンギヤ８６、中間ギヤ８７、及び第２出力ギヤ２２を第２減速機構と総称する。第２減速機構による減速比は、前述した第１減速機構と同等である。
【００６１】
この場合、第２モータ２１の回転トルクは、第２減速機構を介して第２吸気カムシャフト８４へ伝達される。よって、第２モータ２１は、第２減速機構を介して第２吸気カムシャフト８４を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
【００６２】
尚、第１モータ１８は、出力軸の回転角度（位相）を検出する第１レゾルバ２０を備えており、第１レゾルバ２０の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。第２モータ２１は、出力軸の回転角度を検出する第２レゾルバ２３を備えており、第２レゾルバ２３の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００６３】
次に、図３は排気側駆動機構１１の構成を示す図である。図３において、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の各々には、２つの排気バルブ９が設けられている。排気バルブ９のステム基端には、バルブリフタ９０が取り付けられている。排気バルブ９には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、その付勢力によってバルブリフタ９０が排気カム９１に押し付けられている。
【００６４】
全気筒の排気カム９１は、１本の排気カムシャフト９２に固定されている。排気カムシャフト９２の一端には、第３ドリブンギヤ９３が固定されている。第３ドリブンギヤ９３は、第３モータ２４の出力軸に取り付けられた第３出力ギヤ２５と噛合している。以下では、第３ドリブンギヤ９３及び第３出力ギヤ２５を第３減速機構と総称する。
【００６５】
この場合、第３モータ２４の回転トルクは、第３出力ギヤ２５及び第３ドリブンギヤ９３を介して排気カムシャフト９２に伝達される。よって、第３モータ２４は、第３減速機構を介して排気カムシャフト９２を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
【００６６】
また、第３モータ２４は、出力軸の回転角度（位相）を検出する第３レゾルバ２６を備えており、第３レゾルバ２６の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００６７】
上記した第１モータ１８、第２モータ２１、及び第３モータ２４は、本発明にかかる駆動源に相当する。また、第１レゾルバ２０、第２レゾルバ２３、及び第３レゾルバ２６は、本発明にかかる第１検出手段に相当する。
【００６８】
このように構成された動弁系では、ＥＣＵ１４がクランクシャフト５の回転に同期したタイミングで第１モータ１８と第２モータ２１と第３モータ２４を回転動作又は揺動動作させることにより、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の吸気バルブ８及び排気バルブ９がクランクシャフト５の回転に同期したタイミングで開閉可能となる。
【００６９】
ところで、各モータが停止状態から回転し始める時は比較的大きな起動電力が必要となる。更に、各カムシャフトが停止状態から回転し始める時は比較的大きなフリクションが発生する。よって、各モータが停止状態の各カムシャフトを回転させ始める時（起動時）は、比較的大きな電力が必要となる。このため、各モータの起動時は各カムシャフトが要求通りに回転又は揺動しない虞がある。
【００７０】
各モータに対して起動要求が発生する場合としては、内燃機関１の始動時、減筒運転からの復帰時、減速フューエルカット運転からの復帰時、或いはプレヒート運転の終了時などを例示することができる。
【００７１】
内燃機関１の減筒運転時は、一部の気筒２の運転（以下、「休止気筒」と称する）が休止される。その際、休止気筒２の吸気バルブ８および／または排気バルブ９を休止（全閉）させることにより、ポンピングロスの低減や排気空燃比の変動抑制を図ることができる。よって、減筒運転からの復帰時は、休止気筒２の吸気バルブ８および／または排気バルブ９に対応したモータの起動要求が発生する。
【００７２】
内燃機関１の減速フューエルカット運転時は、吸気バルブ８および／または排気バルブ
９を休止（全閉）させることにより、排気浄化装置（三元触媒やＮＯｘ触媒等）の温度低下を抑制することができる。よって、内燃機関１が減速フューエルカット運転状態から復帰する時は、各モータの起動要求が発生する。
【００７３】
プレヒート運転は、内燃機関１のクランキング時に排気バルブ９を休止（全閉）させるとともに吸気バルブ８のリフト量を制限することにより、気筒２内の雰囲気温度を高める運転である。このため、プレヒート運転終了時は、第３モータ２４の起動要求が発生する。
【００７４】
上記したような起動要求は、燃料噴射弁１２や点火プラグ１３の作動後に発生する場合がある。このような場合にモータがカムシャフトを要求通りに回転又は揺動させることができなければ、吸気ポート６や気筒２の内部に未燃燃料が残留し、或いは気筒２内の既燃ガスが吸気系（吸気ポート６や吸気通路６０）へ逆流して騒音や熱害を発生させる等の問題が発生する。
【００７５】
そこで、ＥＣＵ１４は、各モータに対する正規の起動要求が発生する前に、各モータを強制起動させて故障判定を行うようにした。以下、本実施例における故障判定処理の実行方法について述べる。
【００７６】
故障判定処理では、ＥＣＵ１４は、先ず、正規の起動要求が発生する前に各モータを強制起動させる。その際、ＥＣＵ１４は、各カムシャフトが少なくとも１回転するように各モータを制御する。
【００７７】
尚、各モータを強制起動させるタイミングは、燃料噴射弁１２の作動開始前が好ましい。これは、燃料噴射弁１２の作動開始後に各カムシャフトが１回転すると、吸気バルブ８や排気バルブ９の開閉動作により燃料が未燃のまま排気系（排気ポート７や排気通路７０）へ流出したり、吸気系へ逆流したりする可能性があるからである。
【００７８】
ＥＣＵ１４は、各モータのレゾルバの検出信号に基づいて各カムシャフトが正常に回転しているか否かを判別する。カムシャフトが正常に回転していない状態としては、カムシャフトが回転していない状態に加え、各カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れている状態も含むものとする。これは、各カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れると、吸気バルブ８および／または排気バルブ９がクランクシャフトの回転に同期したタイミングで開閉不可能となるからである。
【００７９】
ＥＣＵ１４は、正常に回転していないカムシャフトを検出した場合は、以後の運転を中止してもよく、或いは正常に回転可能なカムシャフトのみを利用して運転を継続してもよい。
【００８０】
例えば、第１吸気カムシャフト８３が正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の運転を禁止（１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止）するとともに、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の運転を継続することにより、内燃機関１を搭載した車両が退避走行できるようにしてもよい。
【００８１】
第２吸気カムシャフト８４が正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の運転を禁止（２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止）するとともに、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の運転を継続することにより、内燃機関１を搭載した車両が退避走行できるようにしてもよい。
【００８２】
排気カムシャフト９２が正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、全気筒２の運転を禁止（全気筒の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止）するようにしてもよい。
【００８３】
ＥＣＵ１４は、正常に回転していないカムシャフトを検出した場合は、車室内に配置された出力装置（例えば、ランプ、スピーカ、ディスプレイ）を利用して、故障の発生を運転者へ通知することが望ましい。
【００８４】
このように各モータに対して正規の起動要求が発生する前に故障判定が行われると、正常に回転しないカムシャフトが検出された場合に、吸気ポート６や気筒２の内部に未燃燃料が残留したり、或いは気筒２内の既燃ガスが吸気ポート６や吸気通路６０へ逆流して騒音や熱害を発生させたりする問題を回避することができる。
【００８５】
ここで、内燃機関１の始動時（クランキング時）に排気カムシャフト９２の故障判定処理を行う例を図４に示す。図４中において、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、１番気筒（＃１）、２番気筒（＃２）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）の各々の排気バルブ９のリフト量を示す。
【００８６】
図４に示す例では、ＥＣＵ１４は、起動要求の発生前であって、初回の燃料噴射（図４中の１番気筒（＃１）に対する燃料噴射）前に、排気カムシャフト９２を１回転させるべく第３モータ２４を強制起動させる。
【００８７】
その際、ＥＣＵ１４は、各気筒２のピストン３が下死点近傍に位置する期間（例えば、膨張行程後半から排気行程前半までの期間）に各気筒２の排気バルブ９が開弁するように第３モータ２４を制御する。これは、排気バルブ９とピストン３との干渉を回避するためである。
【００８８】
ＥＣＵ１４は、第３モータ２４が強制起動されると、第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて排気カムシャフト９２が回転しているか否か、及びその際の回転速度と目標値との差が許容範囲内にあるか否かを判別する。
【００８９】
ＥＣＵ１４は、排気カムシャフト９２が正常に１回転したと判定した場合は、燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を許可する。一方、ＥＣＵ１４は、排気カムシャフト９２が正常に１回転しなかったと判定した場合は、燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止する。
【００９０】
ＥＣＵ１４は、第１モータ１８及び第２モータ２１についても同様の方法により故障判定を行う。その際、ＥＣＵ１４は、各気筒２のピストン３が下死点近傍に位置する期間（例えば、吸気行程後半から圧縮行程前半までの期間）に吸気バルブ８が開弁するタイミングで第１吸気カムシャフト８３及び第２吸気カムシャフト８４が１回転するように第１モータ１８及び第２モータ２１を強制起動させればよい。
【００９１】
各カムシャフトを１回転させることにより故障判定処理が行われると、全気筒２の吸気バルブ８及び排気バルブ９が正常に開閉するか否か（言い換えれば、最大リフト量まで開弁可能であるか否か）を判別することができる。更に、各カムシャフトが１回転すると、該カムシャフトの摺動面全体に潤滑油を行き渡らせることができるため、正規の起動要求発生時に各モータにかかる負荷を低減することができるとともに、各カムシャフトが正常に回転し易くなる。
【００９２】
以下、本実施例における故障判定処理の実行手順について図５に沿って説明する。図５は、故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。故障判定処理ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンである。この故障判定処理ルーチンは、イグニッションスイッチ１７がオンにされている時に、ＥＣＵ１４によって周期的に実行される。
【００９３】
故障判定処理ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、先ずＳ１０１において第１吸気カムシャフト８３と第２吸気カムシャフト８４と排気カムシャフト９２とのうち停止状態のカムシャフトがあるか否かを判別する。
【００９４】
Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０２へ進む。
【００９５】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１４は、停止状態のカムシャフトを１回転させるべくモータを強制起動させる。その際、ＥＣＵ１４は、前述したように該カムシャフトに設けられたカムによって開閉されるバルブがピストン３と干渉しないタイミングで開弁するようにモータを制御する。
【００９６】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０２において強制起動されたモータのレゾルバの検出信号に基づいて前記カムシャフトが正常に回転しているか否かを判別する。
【００９７】
ここで、第１レゾルバ２０の検出信号と第１吸気カム８１の位相との関係を図６に示す。図６において、第１吸気カムシャフト８３に対する第１モータ１８の出力軸の回転速度比は２（第１吸気カムシャフト８３が１回転する間に第１モータ１８の出力軸が２回転する）である。この場合、ＥＣＵ１４は、第１モータ１８を２回転させるように制御することにより、第１吸気カムシャフト８３を１回転させることができる。
【００９８】
図７は第１吸気カムシャフト８３が回転しない場合の第１レゾルバ２０の検出信号を示し、図８は第１吸気カムシャフト８３の回転速度が目標値から懸け離れている場合の第１レゾルバ２０の検出信号を示す。尚、図８中の実線は故障時の検出信号を示し、図８中の一点鎖線は正常時の検出信号を示す。
【００９９】
第１吸気カムシャフト８３が全く回転しない場合は、第１レゾルバ２０の検出信号は一定値を示す。第１吸気カムシャフト８３の回転速度が目標値に対して遅くなると、第１吸気カムシャフト８３が１回転するために要するクランク角度△ｔ（ＣＡ）が目標値△ｔ（ＣＡ）より長くなる。
【０１００】
よって、ＥＣＵ１４は、第１レゾルバ２０の検出信号が図７、図８に示したような態様を示した時には、第１吸気カムシャフト８３が正常に回転していないと判定（故障判定）する。一方、ＥＣＵ１４は、第１レゾルバ２０の検出信号が図７中の一点鎖線で示したような態様を示した時は、第１吸気カムシャフト８３が正常に回転していると判定する。
【０１０１】
ここで図５の故障判定処理ルーチンに戻り、前記Ｓ１０３において前記カムシャフトが正常に回転していると判定された場合は、ＥＣＵ１４は、モータの強制作動を停止して本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ１０３において前記カムシャフトが正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０４へ進む。
【０１０２】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトにより開閉されるバルブが設けられた気筒２の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止する。
【０１０３】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１４は、車室内に設けられた出力装置を利用して故障発生を運転者に通知する。
【０１０４】
以上述べたようにＥＣＵ１４が故障判定処理ルーチンを実行することにより本発明にかかる制御手段及び故障判定手段が実現される。従って、本実施例によれば、各カムシャフトが正常に動作可能であるか否かを燃料噴射弁１２や点火プラグ１３の作動前に判定することができる。その結果、吸気ポート６や気筒２の内部に未燃燃料が残留し、或いは気筒２内の既燃ガスが吸気ポート６や吸気通路６０へ逆流して騒音や熱害を発生させる等の問題を回避することができる。
【０１０５】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図９〜図１３に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１０６】
前述した第１の実施例では、各モータに対して正規の起動要求が発生する前に各モータを強制起動させて故障判定を行う例について述べた。
【０１０７】
各モータの故障判定が終了した後に各モータが停止されると、正規の起動要求発生時に各モータにかかる負荷が大きくなるため、各カムシャフトが正常に回転しない場合が考えられる。そこで、本実施例の故障判定処理では、各モータを強制起動させてから正規の起動要求が発生するまで、各モータを作動させ続けるようにした。
【０１０８】
ところで、燃料噴射弁１２や点火プラグ１３は、正規の起動要求が発生する前に作動する場合がある。このため、吸気バルブ８や排気バルブ９が不用意に開弁すると、前述したような種々の問題が発生する可能性がある。
【０１０９】
これに対し、ＥＣＵ１４は、燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動前に各カムシャフトが少なくとも１回転するように各モータを制御（第１制御）し、その後は各バルブがリフトしない範囲で各カムシャフトが揺動するように各モータを制御（第２制御）するようにした。
【０１１０】
更に、ＥＣＵ１４は、前記第１制御実行時と前記第２制御実行時の双方において故障判定を行うようにした。故障判定は、正規の起動要求が発生するまで継続されてもよく、或いは燃料噴射弁１２の作動時或いは点火プラグ１３の作動時に終了されてもよい。
【０１１１】
このような方法により故障判定が行われると、各モータが強制起動されてから正規の起動要求が発生するまで各モータ及び各カムシャフトが間断なく動作するため、起動要求発生時に各カムシャフトが正常に動作し易くなる。その結果、故障判定結果の信頼性、及び動弁系の信頼性を高めることができる。更に、各カムシャフトが正常に回転可能か否かに加え、各カムシャフトが正常に揺動可能か否かも判別することができるので、故障判定精度を高めることもできる。
【０１１２】
尚、各カムシャフトの回転時又は揺動時に故障が検出された場合は、前述した第１の実施例と同様に、以後の運転を中止してもよく、若しくは正常に回転及び揺動可能なカムシャフトにより運転を継続してもよい。
【０１１３】
図９は、内燃機関１の始動時（クランキング時）に排気カムシャフト９２の故障判定処理を行う例を示す図である。図９において、ＥＣＵ１４は、第３モータ２４を強制起動させた時に、先ず排気カムシャフト９２を１回転させるように第３モータ２４を制御すると
ともに、第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて排気カムシャフト９２が正常に１回転したか否かを判別する（図９中の回転期間を参照）。
【０１１４】
前記した回転期間において排気カムシャフト９２が正常に１回転したと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、正規の起動要求が発生するまで排気カムシャフト９２を揺動させるべく第３モータ２４を制御するとともに、第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて排気カムシャフト９２が正常に揺動しているか否かを判別する（図９中の揺動期間を参照）。
【０１１５】
その際、ＥＣＵ１４は、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の何れの排気バルブ９も開弁しない範囲で排気カムシャフト９２を揺動させる。例えば、ＥＣＵ１４は、図１０に示すように、排気カム９１のベース円部がバルブリフタ９０と接触する範囲内（図１０中のＡ）で排気カムシャフト９２が揺動するように第３モータ２４を制御する。
【０１１６】
第１吸気カムシャフト８３及び第２吸気カムシャフト８４については、図１１及び図１２に示すように、第１吸気カム８１のベース円部がバルブリフタ８０と接触する範囲（図１１及び図１２中のＢ）で第１吸気カムシャフト８３及び第２吸気カムシャフト８４を揺動させる。
【０１１７】
次に、本実施例における故障判定処理の実行手順について図１３に沿って説明する。図１３は、故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。図１３において、前述した第１の実施例の故障判定処理ルーチン（図５を参照）と同等のステップには同一の符号が付されている。
【０１１８】
故障判定処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０３においてカムシャフトが正常に回転したと判定した場合に、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトを回転状態から揺動状態へ移行させるべくモータを制御する。
【０１１９】
ところで、内燃機関１の始動時やプレヒート運転時は、ＥＣＵ１４が起動要求発生タイミングを正確に把握することができる。しかしながら、減速運転状態からの復帰に伴う起動要求発生タイミングや減筒運転状態からの復帰に伴う起動要求発生タイミングは、運転者の操作によって変動する可能性がある。
【０１２０】
そこで、カムシャフトが１回転する前に燃料噴射弁１２又は点火プラグ１３が作動された場合は、ＥＣＵ１４は、その時点でカムシャフトを回転状態から揺動状態へ移行させるべくモータを制御してもよい。すなわち、ＥＣＵ１４は、燃料噴射弁１２又は点火プラグ１３が作動されるまではカムシャフトを回転させるべくモータを制御し、燃料噴射弁１２又は点火プラグ１３が作動された後はカムシャフトを揺動させるべくモータを制御することにより、故障判定処理を行うようにしてもよい。
【０１２１】
このように回転制御と揺動制御が切り換えられると、未燃燃料が吸気系や排気系へ逆流したり、既燃ガス（或いは燃焼途中のガス）が吸気系や排気系へ噴出したりすることが確実に防止される。
【０１２２】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ１４は、前記モータのレゾルバの検出信号に基づいて前記カムシャフトが正常に揺動しているか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトが正常に正転及び逆転しているか否か、及び正転・逆転速度と目標値との差が許容範囲内であるか否かを前記レゾルバの検出信号に基づいて判別する。
【０１２３】
前記Ｓ２０２において前記カムシャフトが正常に揺動していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０５へ進む。一方、前記Ｓ２０２において前記カムシャフトが正常に
揺動していると判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０３へ進む。
【０１２４】
Ｓ２０３では、ＥＣＵ１４は、正規の起動要求が発生したか否かを判別する。前記Ｓ２０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０１へ戻る。一方、前記Ｓ２０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、故障判定処理の実行を終了するとともに、正規の起動要求に従って前記カムシャフトを回転又は揺動させるべく前記モータを制御する。
【０１２５】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図１３の故障判定処理ルーチンを実行することにより、カムシャフトが正常に回転することができるか否かを判定することができるとともに、カムシャフトが正常に揺動することができるか否かを判定することもできる。その結果、故障判定精度が高くなる。
【０１２６】
更に、カムシャフトが正常に回転すると判定された後は、正規の起動要求が発生するまでカムシャフトの揺動が継続されるため、正規の起動要求発生時にモータが正常にカムシャフトを回転又は揺動させることが可能となる。その際、吸気バルブ８および／または排気バルブ９が開弁（リフト）しない範囲でカムシャフトが揺動されるため、燃料噴射弁１２や点火プラグ１３が作動した後であっても内燃機関１の運転状態に影響を与えることなくカムシャフトを揺動させ続けることができる。
【０１２７】
尚、モータが強制起動されるタイミングは、故障判定処理の実行に要する時間を起動要求発生時期から減算した時期に設定されてもよい。この場合、カムシャフトの揺動期間が可及的に短くなるため、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることもできる。
【０１２８】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図１４に基づいて説明する。ここでは前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１２９】
前述した第２の実施例では、各モータが強制起動された時に回転制御と揺動制御の双方が必ず実行される例について述べた。
【０１３０】
モータ（及びカムシャフト）の停止期間が長くなると、カムやバルブの摺動部の油膜が薄くなったり、潤滑油の粘性が高くなったりする。そのような場合は、カムやバルブが動作し始める時のフリクションが大きくなる。
【０１３１】
逆に、モータの停止期間が短い場合は、カムやバルブの摺動部の油膜が十分な厚さを維持しているとともに、潤滑油の粘性が低くなる。そのような場合は、カムやバルブが動作し始める時のフリクションが小さくなる。
【０１３２】
従って、モータの停止期間が短くなるほど、カムシャフトが正常に回転し易いと言える。このため、モータの停止期間が短い場合は、カムシャフトが正常に揺動可能であれば、該カムシャフトが正常に回転することも可能であるとみなすことができる。
【０１３３】
そこで、本実施例の故障判定処理では、ＥＣＵ１４は、モータの停止期間が長い場合に回転制御と揺動制御との双方を行い、モータの停止期間が短い場合には揺動制御のみを行うようにした。
【０１３４】
このような方法により故障判定処理が行われると、故障判定精度の低下を抑制しつつ、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることができる。
【０１３５】
以下、本実施例における故障判定処理の実行手順について図１４に沿って説明する。図１４は、本実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。図１４において、前述した第２の実施例の故障判定処理ルーチン（図１３を参照）と同等のステップには同一の符号が付されている。
【０１３６】
故障判定処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０１において肯定判定された場合に、Ｓ３０１へ進む。Ｓ３０１では、カムシャフトの停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する。この判別方法としては、（１）モータの停止時間を計測するカウンタを設け、該カウンタの計測時間が一定期間以上であるか否かを判別する方法（この場合の一定期間は、カムやバルブの摺動部の油膜が許容範囲より薄くなるまでにかかる所要時間や、潤滑油の粘性が許容範囲より高くなるまでにかかる所要時間に相当する）、（２）水温センサ１６の計測値（冷却水温度）が基準水温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法、或いは（３）内燃機関１の潤滑油の温度を計測するセンサを設け、該センサの計測値（油温）が基準油温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法等を例示することができる。
【０１３７】
前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０２へ進む。この場合、ＥＣＵ１４は、カムシャフトを少なくとも１回転させるべくモータを制御（回転制御）して故障判定を行うとともに、カムシャフトを揺動させるべくモータを制御（揺動制御）して故障判定を行う。
【０１３８】
一方、前記Ｓ３０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０１へ進む。この場合、ＥＣＵ１４は、揺動制御のみを実行して故障判定を行う。但し、前回の故障判定実行時にカムシャフトが正常に回転又は揺動しないと判定された場合は、カムシャフトの停止期間が一定期間以下であっても回転制御と揺動制御の双方が実行されるようにしてもよい。
【０１３９】
以上述べたようにＥＣＵ１４が故障判定処理ルーチンを実行することにより、本発明にかかる制御手段、故障判定手段、及び判別手段が実現される。その結果、故障判定精度の低下を抑制しつつ、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることができる。
【０１４０】
＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について述べる。ここでは、前述した第１〜第３の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１４１】
前述した第１〜第３の実施例では、正規の起動要求が発生する前であって各モータが停止状態にある時に故障判定が行われる例について述べた。本実施例では、各モータが停止状態にあるか否かに関わらず故障判定が行われる例について述べる。
【０１４２】
ＥＣＵ１４は、イグニッションスイッチ１７がオンである時に周期的に故障判定処理を行う。ＥＣＵ１４は、故障判定処理を実行する時に各モータが停止状態にあれば、前述した第１〜第３の実施例で述べた何れかの方法により故障判定処理を実行する。また、ＥＣＵ１４は、故障判定処理を実行する時に各モータが作動状態にあると、各カムシャフトが内燃機関１の運転条件に適合した状態で回転又は揺動したか否かを判定する。
【０１４３】
ＥＣＵ１４は、故障判定処理を実行し終えた後はたとえ各モータの停止要求が発生しても次回の起動要求発生時まで各モータを継続的に作動させる。ここでいう停止要求は、減速フューエルカット運転や減筒運転等に伴うバルブの停止又は休止を目的とした停止要求
であり、内燃機関１の運転停止（イグニッションスイッチ１７のオフ）に付随した停止要求は含まない。よって、故障判定処理の実行終了後において次回の起動要求が発生する前にイグニッションスイッチ１７がオンからオフへ切り換えられると、ＥＣＵ１４は、各モータの強制作動を終了することになる。
【０１４４】
故障判定処理の実行終了時から次回の起動要求発生時まで各モータが強制的に継続作動させられると、故障判定結果の信頼性を高めることができる。例えば、故障判定処理の実行終了後に各モータの作動が停止されると、次回の起動要求発生時に各カムシャフトが正常に動作しない可能性がある。このため、故障判定処理によりカムシャフトが正常に動作したと判定されても次回起動時にカムシャフトが正常に動作しない事態が発生し得る。これに対し、故障判定処理の実行終了時から次回の起動要求発生時まで各モータが強制的に継続作動されると、上記した事態の発生を回避することが可能になる。
【０１４５】
尚、各モータが作動状態にある時に故障判定処理が行われ、正常に動作しないカムシャフトが検出された場合は、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトにより開閉されるバルブが設けられた気筒２の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止しつつ、前記カムシャフトを駆動するモータの作動を継続させてもよい。
【０１４６】
これは、モータの継続作動により油膜の形成、潤滑油の温度上昇、或いは潤滑油の粘性低下を図られると、前記カムシャフトが正常に動作可能な状態に復帰する可能性があるからである。
【０１４７】
前記カムシャフトが正常に動作可能な状態に復帰したか否かを判別するためには、故障判定終了時から次回起動要求発生時までの期間において故障判定処理が周期的に行われてもよく、或いは次回起動要求発生時に故障判定処理が再度行われてもよい。
【０１４８】
次回起動要求発生時に故障判定処理が再度行われるための好ましい態様としては、次回起動要求発生時に前記カムシャフトにより開閉されるバルブが閉弁状態にある態様を例示することができる。
【０１４９】
次回起動要求発生時に前記カムシャフトにより開閉されるバルブが閉弁状態にあると、ＥＣＵ１４は、起動要求に従ってモータを作動させる前に前記バルブがリフトしない範囲でカムシャフトが揺動するようにモータを作動させることができるとともに、前記カムシャフトが正常に揺動しているか否かを判別することもできる。
【０１５０】
従って、内燃機関１の運転状態に影響を与えることなく、前記カムシャフトが正常に動作可能であるかを判定することが可能になる。その結果、故障判定結果の信頼性及び動弁系の信頼性を高めることが可能となる。
【０１５１】
ところで、故障判定処理の実行終了時（詳細には、故障判定処理実行終了後の停止要求発生時）から次回の起動要求発生時までの間隔が過剰に長くなると、各モータの強制作動によって消費電力が膨大になる可能性がある。そこで、故障判定終了時から一定時間以内に次回の起動要求が発生しない場合は、ＥＣＵ１４は、故障判定終了時から一定時間が経過した時点で各モータの強制作動を終了してもよい。この場合、消費電力の過剰な増加を防止することができる。
【０１５２】
尚、前述した第１〜第４の実施例では、レゾルバの検出信号に基づいてカムシャフトが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法を例示したが、各カムシャフトにカムポジションセンサが設けられている場合にはカムポジションセンサの測定値に基づいてカムシャフトが正常に回転又は揺動しているか否かを判別するようにしてもよい。また、各
モータの要求駆動トルクの増減に基づいてカムシャフトが正常に回転しているか否かを判別するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
【図２】吸気側駆動機構の構成を示す図である。
【図３】排気側駆動機構の構成を示す図である。
【図４】第１の実施例において排気カムシャフトの故障判定方法を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第１レゾルバの検出信号と第１吸気カムの位相との関係を示す図である。
【図７】第１吸気カムシャフトが回転しない場合の第１レゾルバの検出信号を示す図である。
【図８】第１吸気カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れている場合の第１レゾルバの検出信号を示す図である。
【図９】第２の実施例において排気カムシャフトの故障判定方法を示すタイミングチャートである。
【図１０】排気カムシャフトの揺動範囲を示す図である。
【図１１】第１吸気カムシャフトの揺動範囲を示す図である。
【図１２】第２吸気カムシャフトの揺動範囲を示す図である。
【図１３】第２の実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】第３の実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５４】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
６・・・・・吸気ポート
７・・・・・排気ポート
８・・・・・吸気バルブ
９・・・・・排気バルブ
１０・・・・吸気側駆動機構
１１・・・・排気側駆動機構
１２・・・・燃料噴射弁
１３・・・・点火プラグ
１４・・・・ＥＣＵ
１５・・・・クランクポジションセンサ
１８・・・・第１モータ
１９・・・・第１出力ギヤ
２０・・・・第１レゾルバ
２１・・・・第２モータ
２２・・・・第２出力ギヤ
２３・・・・第２レゾルバ
２４・・・・第３モータ
２５・・・・第３出力ギヤ
２６・・・・第３レゾルバ
６０・・・・吸気通路
７０・・・・排気通路
８０・・・・バルブリフタ
８１・・・・第１吸気カム
８２・・・・第２吸気カム
８３・・・・第１吸気カムシャフト
８４・・・・第２吸気カムシャフト
８５・・・・第１ドリブンギヤ
８６・・・・第２ドリブンギヤ
８７・・・・中間ギヤ
９０・・・・バルブリフタ
９１・・・・排気カム
９２・・・・排気カムシャフト
９３・・・・第３ドリブンギヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムを備えた動弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動弁システムとして、内燃機関と独立した駆動源によりカムを回転又は揺動させる動弁システムが知られている。このような動弁システムを利用した技術として、内燃機関のクランキング時に吸気バルブを継続して開弁させるとともに排気バルブを継続して閉弁させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００７−１８２８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、駆動源が停止状態のカムを回転させ始める時（以下、「起動時」と称する）は、比較的大きな駆動力が必要となる。このため、駆動源の起動時はカムが要求通りに回転しない可能性がある。
【０００４】
よって、前述の従来技術において排気バルブが継続して閉弁された後に、該排気バルブを開閉動作させるために駆動源が起動されると、該駆動源が要求通りにカムを回転させることができず、排気バルブが正常に開閉しない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の起動時にカムが要求通りに動作可能であるかを事前に検知可能な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対して正規の起動要求が発生する前に、前記駆動源を強制的に起動させて前記カムの動作確認を行うようにした。
【０００７】
詳細には、本発明は、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、停止状態の駆動源に対する起動要求が発生する前に該駆動源を強制起動させる制御手段と、前記制御手段により駆動源が強制起動された時に前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判定する故障判定手段と、を備えるようにした。
【０００８】
本発明における「起動要求」は、内燃機関の運転に不可欠な開閉動作をバルブに行わせるために駆動源を起動させる要求である。このような起動要求は、内燃機関の運転中にバルブを停止又は休止させた状態から復帰させる場合や、内燃機関の始動時にバルブの開閉動作を開始させる場合等に発生する。以下では、上記したような起動要求を「正規の起動要求」と記す場合もある。
【０００９】
上記したような正規の起動要求が発生する時点では燃料噴射や燃料の燃焼が既に行われている可能性がある。このため、起動要求発生後に故障が発生すると、動弁システム以外の部品に影響が及んだり、或いはエミッションが悪化したりする等の問題が発生する。
【００１０】
これに対し、本発明は、起動要求の発生前に駆動源を強制起動させて故障判定が行われる。故障判定においてカムが正常に回転又は揺動していないと判定された場合は、燃料噴射の中止や点火プラグの作動中止などの対処を行うことも可能である。よって、上記したような問題の発生を未然に防ぐことができる。
【００１１】
ここで、「カムが正常に回転又は揺動しない」状態としては、カムが全く動かない状態のみならず、カムの回転速度又は揺動速度が規定の速度から懸け離れている状態も考えられる。
【００１２】
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、カムが少なくとも１回転するように駆動源を制御してもよい。この場合、故障判定手段は、カムが正常に１回転したか否かを判定することになる。これは、バルブが正常に開閉するか否かを判定することを意味する。また、カムが少なくとも１回転することにより、カムの摺動面に潤滑油を行き渡らせることもできる。このため、駆動源が長期間停止された場合に有効である。
【００１３】
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動するように駆動源を制御するようにしてもよい。この場合、バルブがリフトしないため、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすことなく故障判定を行うことができる。このような方法による故障判定は、内燃機関の減速フューエルカット運転時や内燃機関の一部の気筒が休止される減筒運転時等にも行うことができる。
【００１４】
本発明において、制御手段は、駆動源を強制起動させた時に、カムが少なくとも１回転するように駆動源を制御する第１制御と、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動するように駆動源を制御する第２制御とを行うようにしてもよい。
【００１５】
この場合、故障判定手段は、第１制御実行時にカムが正常に回転することができるか否かを判定することができるとともに、第２制御実行時にカムが正常に揺動することができるか否かを判定することができる。その結果、故障判定の精度が高められる。
【００１６】
ところで、故障判定手段によりカムが正常に回転又は揺動していると判定された後に駆動源が停止されると、その後の起動要求発生時にカムが正常に回転又は揺動しない可能性がある。
【００１７】
そこで、制御手段は、起動要求発生時まで駆動源を作動させ続けるようにしてもよい。例えば、制御手段は、起動要求の発生前であってバルブがリフトしても内燃機関の運転に影響を与えない時に、第１制御を実行する。第１制御実行時に故障判定手段がカムの正常な回転を判定すると、制御手段は起動要求が発生するまで第２制御を実行するようにしてもよい。
【００１８】
第２制御の実行時はバルブがリフトしないため、燃料噴射が行われた後や燃料の燃焼が行われた後であっても内燃機関の運転状態に影響を与えることなく第２制御を実行し続けることが可能である。よって、制御手段は、起動要求発生時まで第２制御を実行し続けることができる。起動要求発生時まで駆動源がカムを揺動させ続けると、起動要求発生時に駆動源にかかる負荷が小さくなる。その結果、駆動源は、起動要求発生時にカムを正常に動作させやすくなる。また、故障判定手段は、第２制御実行時に故障判定を継続的に行うことにより、故障判定精度を可及的に高めることもできる。
【００１９】
制御手段は、駆動源の停止期間が一定期間以上である場合は前記第１制御と前記第２制御を実行し、駆動源の停止期間が一定期間未満である場合は前記第２制御のみ行うように
してもよい。
【００２０】
駆動源の停止期間が長くなると、カムやバルブの摺動部の油膜が薄くなったり、潤滑油の粘性が高くなったりする。そのような場合は、カムやバルブが動作する時のフリクションが大きくなる。
【００２１】
逆に、駆動源の停止期間が短い場合は、カムやバルブの摺動部の油膜が十分な厚さを維持しているとともに、潤滑油の粘性が低くなる。そのような場合は、カムやバルブが動作する時のフリクションが小さくなる。
【００２２】
これらの知見によれば、停止期間が短くなるほど、バルブが正常にリフト（開閉）し易いと言える。従って、駆動源の停止期間が短い場合は、カムが正常に揺動可能であれば、該カムが正常に回転することも可能であるとみなすことができる。その結果、駆動源の停止期間が短い場合は、第１制御を省略することができる。第１制御が省略されると、駆動源の強制起動に起因した消費エネルギの増加を最小限に抑えることができる。
【００２３】
ここで、駆動源の停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する方法としては、（１）駆動源の停止時間を計測し、その計測時間が一定期間以上であるか否かを判別する方法、（２）内燃機関の冷却水（或いは潤滑油）の温度が基準水温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法等を例示することができる。
【００２４】
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求が発生する前であって、燃料噴射弁の作動前を例示することができる。
【００２５】
このようなタイミングで駆動源が強制起動されると、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすことなく前記第１制御を行うことができる。このため、故障判定精度を高めることが可能となる。また、燃料噴射弁の作動前に故障が検出されれば、燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気ポートや気筒内に未燃のまま残留したり、或いは内燃機関から未燃のまま排出されたりすることが防止される。
【００２６】
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求が発生する前であって、点火プラグの作動前を例示することができる。
【００２７】
カムやバルブが正常に動作しない状態で燃料の点火が行われると、火炎や既燃ガスが吸気系に逆流する可能性がある。これに対し、点火プラグの作動前に故障判定が行われると、上記した問題の発生を回避することができる。
【００２８】
本発明において、制御手段が駆動源を強制起動させるタイミングとしては、起動要求発生時から故障判定に要する時間を差し引いた時期を例示することができる。これは、起動要求の発生時期を予測することができる場合に有効である。
【００２９】
起動要求発生時期から故障判定に要する時間を差し引いた時期に駆動源が強制起動されると、駆動源が強制起動される期間は故障判定に必要な時間のみとなる。その結果、駆動源の強制起動期間が不必要に長くならないため、駆動源の強制起動に起因した消費エネルギの増加を最小限に抑えることができる。
【００３０】
また、故障判定の終了時に起動要求が発生することになるため、駆動源は強制起動されてから起動要求発生時まで継続的に作動することになる。その結果、駆動源は、起動要求発生時にカムを正常に動作させ易い。
【００３１】
尚、本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の停止中又は作動中を問わずに故障判定が行われるようにしてもよい。この場合は、故障判定終了から次回の起動要求が発生するまで駆動源の作動が強制的に継続されることが好ましい。
【００３２】
詳細には、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、前記故障判定手段による故障判定終了時から次回の起動要求が発生するまで、前記駆動源の作動を強制的に継続させる制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００３３】
かかる発明によれば、駆動源の故障判定が行われた後にたとえ該駆動源の停止要求が発生しても、次回の起動要求が発生するまでは駆動源の作動が強制的に継続されることになる。
【００３４】
ここでいう停止要求は、減速フューエルカット運転や減筒運転等に伴うバルブの停止又は休止を目的とした停止要求であり、内燃機関の運転停止（イグニッションスイッチのオフ）に付随した停止要求は含まない。
【００３５】
前述したように故障判定が行われた後に駆動源が停止されると、次回の起動要求発生時にカムが正常に動作しない可能性がある。このため、故障判定結果と実際のカムの動作とが相違する可能性がある。特に、故障判定によりカムが正常に動作したと判定された後に駆動源が停止されてしまうと、次回の起動要求発生時にカムが正常に動作することができない状態に陥ることが懸念される。
【００３６】
これに対し、故障判定終了から次回の起動要求発生まで駆動源が作動し続けると、次回起動時に駆動源がカムを正常に動作させ易くなる。また、故障判定によりカムが正常に動作しないと判定された場合であっても、次回の起動要求発生時まで駆動源を作動させ続けることにより、潤滑油の温度上昇や粘性低下を図ることができる。そのため、カムが正常に動作可能な状態に復帰することも期待できる。
【００３７】
尚、故障判定終了時から次回の起動要求発生時までの間隔が過剰に長くなると、駆動源の強制作動によって消費エネルギが膨大になる可能性がある。そこで、故障判定終了時から一定時間以内に次回に起動要求が発生しない場合は、故障判定終了時から一定時間が経過した時点で駆動源の強制作動が終了されてもよい。この場合、消費エネルギの過剰な増加を防止することができる。
【００３８】
次回の起動要求が発生した時にバルブが全閉状態にある場合は、制御手段は起動要求に従ってバルブを開弁させる前に該バルブがリフトしない範囲でカムを揺動させるべく駆動源を制御し、その際に故障判定手段はカムが正常に動作したか否かを判定するようにしてもよい。
【００３９】
かかる構成によれば、故障判定終了後の起動要求発生時に再度故障判定が行われるため、故障判定精度を高めることが可能となる。また、最初の故障判定時にカムが正常に動作しないと判定された場合において、その後の駆動源の継続作動によりカムが正常に動作可能な状態に復帰したか否かを判定することもできる。
【００４０】
起動要求発生時の故障判定によりカムが正常に動作しないと判定された場合は、故障判定手段は、起動要求に基づくバルブの開弁を許可しないようにすることもできる。その際、燃料噴射弁や点火プラグの作動も禁止することにより、前述したような種々の問題を回
避することも可能となる。
【００４１】
以上述べたような発明において、カムが正常に回転或いは揺動しているか否かを判別する方法としては、（１）駆動源の回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法、（２）カムの回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法等を例示することができる。
【００４２】
本発明において、カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法としては、駆動源に要求される駆動トルク（要求トルク）を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法も例示することができる。駆動源の要求トルクは、カムがバルブをリフトさせる時に大きくなる。このため、バルブのリフト量及びカムの回転方向に見合った要求トルクの増減が発生すれば、カムが正常に回転又は揺動していると判定することができる。
【００４３】
但し、バルブがリフトしない範囲でカムが揺動される場合は駆動源の要求トルクは増減しないため、そのような場合は駆動源の回転位置を検出する手段又はカムの回転位置を検出する手段の検出信号に基づいてカムが正常に揺動しているか否かを判別することが好ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、駆動源の起動時にカムが要求通りに動作可能であるか事前に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００４６】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
【００４７】
図１に示す内燃機関１は、４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。
【００４８】
内燃機関１は、４つの気筒２を備えている。気筒２内には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５と連結されている。
【００４９】
気筒２の内部は、吸気ポート６及び排気ポート７と連通している。気筒２内における吸気ポート６の開口端は、吸気バルブ８により開閉される。気筒２内における排気ポート７の開口端は、排気バルブ９により開閉される。吸気バルブ８と排気バルブ９は、吸気側駆動機構１０と排気側駆動機構１１とにより各々開閉駆動される。
【００５０】
前記吸気ポート６は、吸気通路６０と連通している。前記吸気通路６０には、燃料噴射弁１２が取り付けられている。吸気通路６０内を流れる吸気は、吸気ポート６へ導かれる。吸気ポート６へ導かれた吸気は、吸気バルブ８の開弁時に気筒２内へ吸入される。その際、燃料噴射弁１２から吸気ポート６へ噴射された燃料も吸気とともに気筒２内へ吸入される。
【００５１】
気筒２内に導かれた燃料及び吸気（混合気）は、点火プラグ１３が発生する火花を火種として燃焼される。気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気バルブ９の開弁時に排気ポート７へ排出される。排気ポート７は排気通路７０と連通しており、前記した既燃ガスが排気ポート７から排気通路７０を介して大気中へ排出される。
【００５２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１４が併設されている。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１４には、クランクポジションセンサ１５、水温センサ１６、イグニッションスイッチ１７等の各種センサと電気的に接続されている。
【００５３】
ＥＣＵ１４は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁１２、点火プラグ１３、吸気側駆動機構１０、及び排気側駆動機構１１を電気的に制御する。
【００５４】
ここで、図２、図３に基づいて吸気側駆動機構１０及び排気側駆動機構１１の構成を説明する。図２は吸気側駆動機構１０の構成を示す図である。図２中の＃１〜♯４は、内燃機関１の１番気筒から４番気筒を各々表している。尚、１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の燃焼順序は、１番気筒（＃１）→３番気筒（＃３）→４番気筒（＃４）→２番気筒（＃２）である。
【００５５】
１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の各々には、２つの吸気バルブ８が設けられている。吸気バルブ８のステム基端には、バルブリフタ８０が取り付けられている。吸気バルブ８には図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、その付勢力によってバルブリフタ８０が第１吸気カム８１又は第２吸気カム８２に押し付けられている。
【００５６】
第１吸気カム８１は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の吸気バルブ８を開閉駆動させるカムであり、第１吸気カムシャフト８３に固定されている。第２吸気カム８２は、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の吸気バルブ８を開閉駆動するカムであり、第２吸気カムシャフト８４に固定されている。
【００５７】
第１吸気カムシャフト８３と第２吸気カムシャフト８４は、同軸に配置されるとともに、互いに独立して周方向へ回転或いは揺動可能に内燃機関１に支持されている。
【００５８】
第１吸気カムシャフト８３の一端には、第１ドリブンギヤ８５が固定されている。第１ドリブンギヤ８５は、第１モータ１８の出力軸に固定された第１出力ギヤ１９と噛合している。以下では、第１ドリブンギヤ８５及び第１出力ギヤ１９を第１減速機構と総称する。
【００５９】
この場合、第１モータ１８の回転トルクは、第１減速機構を介して第１吸気カムシャフト８３へ伝達される。よって、第１モータ１８は、第１減速機構を介して第１吸気カムシャフト８３を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
【００６０】
第２吸気カムシャフト８４の外周面の一部には、第２ドリブンギヤ８６が同軸に固定されている。第２ドリブンギヤ８６は、中間ギヤ８７と噛合している。中間ギヤ８７は、第２モータ２１の出力軸に固定された第２出力ギヤ２２と噛合している。以下では、第２ドリブンギヤ８６、中間ギヤ８７、及び第２出力ギヤ２２を第２減速機構と総称する。第２減速機構による減速比は、前述した第１減速機構と同等である。
【００６１】
この場合、第２モータ２１の回転トルクは、第２減速機構を介して第２吸気カムシャフト８４へ伝達される。よって、第２モータ２１は、第２減速機構を介して第２吸気カムシャフト８４を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
【００６２】
尚、第１モータ１８は、出力軸の回転角度（位相）を検出する第１レゾルバ２０を備えており、第１レゾルバ２０の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。第２モータ２１は、出力軸の回転角度を検出する第２レゾルバ２３を備えており、第２レゾルバ２３の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００６３】
次に、図３は排気側駆動機構１１の構成を示す図である。図３において、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の各々には、２つの排気バルブ９が設けられている。排気バルブ９のステム基端には、バルブリフタ９０が取り付けられている。排気バルブ９には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、その付勢力によってバルブリフタ９０が排気カム９１に押し付けられている。
【００６４】
全気筒の排気カム９１は、１本の排気カムシャフト９２に固定されている。排気カムシャフト９２の一端には、第３ドリブンギヤ９３が固定されている。第３ドリブンギヤ９３は、第３モータ２４の出力軸に取り付けられた第３出力ギヤ２５と噛合している。以下では、第３ドリブンギヤ９３及び第３出力ギヤ２５を第３減速機構と総称する。
【００６５】
この場合、第３モータ２４の回転トルクは、第３出力ギヤ２５及び第３ドリブンギヤ９３を介して排気カムシャフト９２に伝達される。よって、第３モータ２４は、第３減速機構を介して排気カムシャフト９２を周方向へ回転或いは揺動させることができる。
【００６６】
また、第３モータ２４は、出力軸の回転角度（位相）を検出する第３レゾルバ２６を備えており、第３レゾルバ２６の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００６７】
上記した第１モータ１８、第２モータ２１、及び第３モータ２４は、本発明にかかる駆動源に相当する。また、第１レゾルバ２０、第２レゾルバ２３、及び第３レゾルバ２６は、本発明にかかる第１検出手段に相当する。
【００６８】
このように構成された動弁系では、ＥＣＵ１４がクランクシャフト５の回転に同期したタイミングで第１モータ１８と第２モータ２１と第３モータ２４を回転動作又は揺動動作させることにより、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の吸気バルブ８及び排気バルブ９がクランクシャフト５の回転に同期したタイミングで開閉可能となる。
【００６９】
ところで、各モータが停止状態から回転し始める時は比較的大きな起動電力が必要となる。更に、各カムシャフトが停止状態から回転し始める時は比較的大きなフリクションが発生する。よって、各モータが停止状態の各カムシャフトを回転させ始める時（起動時）は、比較的大きな電力が必要となる。このため、各モータの起動時は各カムシャフトが要求通りに回転又は揺動しない虞がある。
【００７０】
各モータに対して起動要求が発生する場合としては、内燃機関１の始動時、減筒運転からの復帰時、減速フューエルカット運転からの復帰時、或いはプレヒート運転の終了時などを例示することができる。
【００７１】
内燃機関１の減筒運転時は、一部の気筒２の運転（以下、「休止気筒」と称する）が休止される。その際、休止気筒２の吸気バルブ８および／または排気バルブ９を休止（全閉）させることにより、ポンピングロスの低減や排気空燃比の変動抑制を図ることができる。よって、減筒運転からの復帰時は、休止気筒２の吸気バルブ８および／または排気バルブ９に対応したモータの起動要求が発生する。
【００７２】
内燃機関１の減速フューエルカット運転時は、吸気バルブ８および／または排気バルブ
９を休止（全閉）させることにより、排気浄化装置（三元触媒やＮＯｘ触媒等）の温度低下を抑制することができる。よって、内燃機関１が減速フューエルカット運転状態から復帰する時は、各モータの起動要求が発生する。
【００７３】
プレヒート運転は、内燃機関１のクランキング時に排気バルブ９を休止（全閉）させるとともに吸気バルブ８のリフト量を制限することにより、気筒２内の雰囲気温度を高める運転である。このため、プレヒート運転終了時は、第３モータ２４の起動要求が発生する。
【００７４】
上記したような起動要求は、燃料噴射弁１２や点火プラグ１３の作動後に発生する場合がある。このような場合にモータがカムシャフトを要求通りに回転又は揺動させることができなければ、吸気ポート６や気筒２の内部に未燃燃料が残留し、或いは気筒２内の既燃ガスが吸気系（吸気ポート６や吸気通路６０）へ逆流して騒音や熱害を発生させる等の問題が発生する。
【００７５】
そこで、ＥＣＵ１４は、各モータに対する正規の起動要求が発生する前に、各モータを強制起動させて故障判定を行うようにした。以下、本実施例における故障判定処理の実行方法について述べる。
【００７６】
故障判定処理では、ＥＣＵ１４は、先ず、正規の起動要求が発生する前に各モータを強制起動させる。その際、ＥＣＵ１４は、各カムシャフトが少なくとも１回転するように各モータを制御する。
【００７７】
尚、各モータを強制起動させるタイミングは、燃料噴射弁１２の作動開始前が好ましい。これは、燃料噴射弁１２の作動開始後に各カムシャフトが１回転すると、吸気バルブ８や排気バルブ９の開閉動作により燃料が未燃のまま排気系（排気ポート７や排気通路７０）へ流出したり、吸気系へ逆流したりする可能性があるからである。
【００７８】
ＥＣＵ１４は、各モータのレゾルバの検出信号に基づいて各カムシャフトが正常に回転しているか否かを判別する。カムシャフトが正常に回転していない状態としては、カムシャフトが回転していない状態に加え、各カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れている状態も含むものとする。これは、各カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れると、吸気バルブ８および／または排気バルブ９がクランクシャフトの回転に同期したタイミングで開閉不可能となるからである。
【００７９】
ＥＣＵ１４は、正常に回転していないカムシャフトを検出した場合は、以後の運転を中止してもよく、或いは正常に回転可能なカムシャフトのみを利用して運転を継続してもよい。
【００８０】
例えば、第１吸気カムシャフト８３が正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の運転を禁止（１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止）するとともに、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の運転を継続することにより、内燃機関１を搭載した車両が退避走行できるようにしてもよい。
【００８１】
第２吸気カムシャフト８４が正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の運転を禁止（２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止）するとともに、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の運転を継続することにより、内燃機関１を搭載した車両が退避走行できるようにしてもよい。
【００８２】
排気カムシャフト９２が正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、全気筒２の運転を禁止（全気筒の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止）するようにしてもよい。
【００８３】
ＥＣＵ１４は、正常に回転していないカムシャフトを検出した場合は、車室内に配置された出力装置（例えば、ランプ、スピーカ、ディスプレイ）を利用して、故障の発生を運転者へ通知することが望ましい。
【００８４】
このように各モータに対して正規の起動要求が発生する前に故障判定が行われると、正常に回転しないカムシャフトが検出された場合に、吸気ポート６や気筒２の内部に未燃燃料が残留したり、或いは気筒２内の既燃ガスが吸気ポート６や吸気通路６０へ逆流して騒音や熱害を発生させたりする問題を回避することができる。
【００８５】
ここで、内燃機関１の始動時（クランキング時）に排気カムシャフト９２の故障判定処理を行う例を図４に示す。図４中において、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、１番気筒（＃１）、２番気筒（＃２）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）の各々の排気バルブ９のリフト量を示す。
【００８６】
図４に示す例では、ＥＣＵ１４は、起動要求の発生前であって、初回の燃料噴射（図４中の１番気筒（＃１）に対する燃料噴射）前に、排気カムシャフト９２を１回転させるべく第３モータ２４を強制起動させる。
【００８７】
その際、ＥＣＵ１４は、各気筒２のピストン３が下死点近傍に位置する期間（例えば、膨張行程後半から排気行程前半までの期間）に各気筒２の排気バルブ９が開弁するように第３モータ２４を制御する。これは、排気バルブ９とピストン３との干渉を回避するためである。
【００８８】
ＥＣＵ１４は、第３モータ２４が強制起動されると、第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて排気カムシャフト９２が回転しているか否か、及びその際の回転速度と目標値との差が許容範囲内にあるか否かを判別する。
【００８９】
ＥＣＵ１４は、排気カムシャフト９２が正常に１回転したと判定した場合は、燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を許可する。一方、ＥＣＵ１４は、排気カムシャフト９２が正常に１回転しなかったと判定した場合は、燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止する。
【００９０】
ＥＣＵ１４は、第１モータ１８及び第２モータ２１についても同様の方法により故障判定を行う。その際、ＥＣＵ１４は、各気筒２のピストン３が下死点近傍に位置する期間（例えば、吸気行程後半から圧縮行程前半までの期間）に吸気バルブ８が開弁するタイミングで第１吸気カムシャフト８３及び第２吸気カムシャフト８４が１回転するように第１モータ１８及び第２モータ２１を強制起動させればよい。
【００９１】
各カムシャフトを１回転させることにより故障判定処理が行われると、全気筒２の吸気バルブ８及び排気バルブ９が正常に開閉するか否か（言い換えれば、最大リフト量まで開弁可能であるか否か）を判別することができる。更に、各カムシャフトが１回転すると、該カムシャフトの摺動面全体に潤滑油を行き渡らせることができるため、正規の起動要求発生時に各モータにかかる負荷を低減することができるとともに、各カムシャフトが正常に回転し易くなる。
【００９２】
以下、本実施例における故障判定処理の実行手順について図５に沿って説明する。図５は、故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。故障判定処理ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンである。この故障判定処理ルーチンは、イグニッションスイッチ１７がオンにされている時に、ＥＣＵ１４によって周期的に実行される。
【００９３】
故障判定処理ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、先ずＳ１０１において第１吸気カムシャフト８３と第２吸気カムシャフト８４と排気カムシャフト９２とのうち停止状態のカムシャフトがあるか否かを判別する。
【００９４】
Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０２へ進む。
【００９５】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１４は、停止状態のカムシャフトを１回転させるべくモータを強制起動させる。その際、ＥＣＵ１４は、前述したように該カムシャフトに設けられたカムによって開閉されるバルブがピストン３と干渉しないタイミングで開弁するようにモータを制御する。
【００９６】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０２において強制起動されたモータのレゾルバの検出信号に基づいて前記カムシャフトが正常に回転しているか否かを判別する。
【００９７】
ここで、第１レゾルバ２０の検出信号と第１吸気カム８１の位相との関係を図６に示す。図６において、第１吸気カムシャフト８３に対する第１モータ１８の出力軸の回転速度比は２（第１吸気カムシャフト８３が１回転する間に第１モータ１８の出力軸が２回転する）である。この場合、ＥＣＵ１４は、第１モータ１８を２回転させるように制御することにより、第１吸気カムシャフト８３を１回転させることができる。
【００９８】
図７は第１吸気カムシャフト８３が回転しない場合の第１レゾルバ２０の検出信号を示し、図８は第１吸気カムシャフト８３の回転速度が目標値から懸け離れている場合の第１レゾルバ２０の検出信号を示す。尚、図８中の実線は故障時の検出信号を示し、図８中の一点鎖線は正常時の検出信号を示す。
【００９９】
第１吸気カムシャフト８３が全く回転しない場合は、第１レゾルバ２０の検出信号は一定値を示す。第１吸気カムシャフト８３の回転速度が目標値に対して遅くなると、第１吸気カムシャフト８３が１回転するために要するクランク角度△ｔ（ＣＡ）が目標値△ｔ（ＣＡ）より長くなる。
【０１００】
よって、ＥＣＵ１４は、第１レゾルバ２０の検出信号が図７、図８に示したような態様を示した時には、第１吸気カムシャフト８３が正常に回転していないと判定（故障判定）する。一方、ＥＣＵ１４は、第１レゾルバ２０の検出信号が図７中の一点鎖線で示したような態様を示した時は、第１吸気カムシャフト８３が正常に回転していると判定する。
【０１０１】
ここで図５の故障判定処理ルーチンに戻り、前記Ｓ１０３において前記カムシャフトが正常に回転していると判定された場合は、ＥＣＵ１４は、モータの強制作動を停止して本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ１０３において前記カムシャフトが正常に回転していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０４へ進む。
【０１０２】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトにより開閉されるバルブが設けられた気筒２の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止する。
【０１０３】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１４は、車室内に設けられた出力装置を利用して故障発生を運転者に通知する。
【０１０４】
以上述べたようにＥＣＵ１４が故障判定処理ルーチンを実行することにより本発明にかかる制御手段及び故障判定手段が実現される。従って、本実施例によれば、各カムシャフトが正常に動作可能であるか否かを燃料噴射弁１２や点火プラグ１３の作動前に判定することができる。その結果、吸気ポート６や気筒２の内部に未燃燃料が残留し、或いは気筒２内の既燃ガスが吸気ポート６や吸気通路６０へ逆流して騒音や熱害を発生させる等の問題を回避することができる。
【０１０５】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図９〜図１３に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１０６】
前述した第１の実施例では、各モータに対して正規の起動要求が発生する前に各モータを強制起動させて故障判定を行う例について述べた。
【０１０７】
各モータの故障判定が終了した後に各モータが停止されると、正規の起動要求発生時に各モータにかかる負荷が大きくなるため、各カムシャフトが正常に回転しない場合が考えられる。そこで、本実施例の故障判定処理では、各モータを強制起動させてから正規の起動要求が発生するまで、各モータを作動させ続けるようにした。
【０１０８】
ところで、燃料噴射弁１２や点火プラグ１３は、正規の起動要求が発生する前に作動する場合がある。このため、吸気バルブ８や排気バルブ９が不用意に開弁すると、前述したような種々の問題が発生する可能性がある。
【０１０９】
これに対し、ＥＣＵ１４は、燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動前に各カムシャフトが少なくとも１回転するように各モータを制御（第１制御）し、その後は各バルブがリフトしない範囲で各カムシャフトが揺動するように各モータを制御（第２制御）するようにした。
【０１１０】
更に、ＥＣＵ１４は、前記第１制御実行時と前記第２制御実行時の双方において故障判定を行うようにした。故障判定は、正規の起動要求が発生するまで継続されてもよく、或いは燃料噴射弁１２の作動時或いは点火プラグ１３の作動時に終了されてもよい。
【０１１１】
このような方法により故障判定が行われると、各モータが強制起動されてから正規の起動要求が発生するまで各モータ及び各カムシャフトが間断なく動作するため、起動要求発生時に各カムシャフトが正常に動作し易くなる。その結果、故障判定結果の信頼性、及び動弁系の信頼性を高めることができる。更に、各カムシャフトが正常に回転可能か否かに加え、各カムシャフトが正常に揺動可能か否かも判別することができるので、故障判定精度を高めることもできる。
【０１１２】
尚、各カムシャフトの回転時又は揺動時に故障が検出された場合は、前述した第１の実施例と同様に、以後の運転を中止してもよく、若しくは正常に回転及び揺動可能なカムシャフトにより運転を継続してもよい。
【０１１３】
図９は、内燃機関１の始動時（クランキング時）に排気カムシャフト９２の故障判定処理を行う例を示す図である。図９において、ＥＣＵ１４は、第３モータ２４を強制起動させた時に、先ず排気カムシャフト９２を１回転させるように第３モータ２４を制御すると
ともに、第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて排気カムシャフト９２が正常に１回転したか否かを判別する（図９中の回転期間を参照）。
【０１１４】
前記した回転期間において排気カムシャフト９２が正常に１回転したと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、正規の起動要求が発生するまで排気カムシャフト９２を揺動させるべく第３モータ２４を制御するとともに、第３レゾルバ２６の検出信号に基づいて排気カムシャフト９２が正常に揺動しているか否かを判別する（図９中の揺動期間を参照）。
【０１１５】
その際、ＥＣＵ１４は、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の何れの排気バルブ９も開弁しない範囲で排気カムシャフト９２を揺動させる。例えば、ＥＣＵ１４は、図１０に示すように、排気カム９１のベース円部がバルブリフタ９０と接触する範囲内（図１０中のＡ）で排気カムシャフト９２が揺動するように第３モータ２４を制御する。
【０１１６】
第１吸気カムシャフト８３及び第２吸気カムシャフト８４については、図１１及び図１２に示すように、第１吸気カム８１のベース円部がバルブリフタ８０と接触する範囲（図１１及び図１２中のＢ）で第１吸気カムシャフト８３及び第２吸気カムシャフト８４を揺動させる。
【０１１７】
次に、本実施例における故障判定処理の実行手順について図１３に沿って説明する。図１３は、故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。図１３において、前述した第１の実施例の故障判定処理ルーチン（図５を参照）と同等のステップには同一の符号が付されている。
【０１１８】
故障判定処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０３においてカムシャフトが正常に回転したと判定した場合に、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトを回転状態から揺動状態へ移行させるべくモータを制御する。
【０１１９】
ところで、内燃機関１の始動時やプレヒート運転時は、ＥＣＵ１４が起動要求発生タイミングを正確に把握することができる。しかしながら、減速運転状態からの復帰に伴う起動要求発生タイミングや減筒運転状態からの復帰に伴う起動要求発生タイミングは、運転者の操作によって変動する可能性がある。
【０１２０】
そこで、カムシャフトが１回転する前に燃料噴射弁１２又は点火プラグ１３が作動された場合は、ＥＣＵ１４は、その時点でカムシャフトを回転状態から揺動状態へ移行させるべくモータを制御してもよい。すなわち、ＥＣＵ１４は、燃料噴射弁１２又は点火プラグ１３が作動されるまではカムシャフトを回転させるべくモータを制御し、燃料噴射弁１２又は点火プラグ１３が作動された後はカムシャフトを揺動させるべくモータを制御することにより、故障判定処理を行うようにしてもよい。
【０１２１】
このように回転制御と揺動制御が切り換えられると、未燃燃料が吸気系や排気系へ逆流したり、既燃ガス（或いは燃焼途中のガス）が吸気系や排気系へ噴出したりすることが確実に防止される。
【０１２２】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ１４は、前記モータのレゾルバの検出信号に基づいて前記カムシャフトが正常に揺動しているか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトが正常に正転及び逆転しているか否か、及び正転・逆転速度と目標値との差が許容範囲内であるか否かを前記レゾルバの検出信号に基づいて判別する。
【０１２３】
前記Ｓ２０２において前記カムシャフトが正常に揺動していないと判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０５へ進む。一方、前記Ｓ２０２において前記カムシャフトが正常に
揺動していると判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０３へ進む。
【０１２４】
Ｓ２０３では、ＥＣＵ１４は、正規の起動要求が発生したか否かを判別する。前記Ｓ２０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０１へ戻る。一方、前記Ｓ２０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、故障判定処理の実行を終了するとともに、正規の起動要求に従って前記カムシャフトを回転又は揺動させるべく前記モータを制御する。
【０１２５】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図１３の故障判定処理ルーチンを実行することにより、カムシャフトが正常に回転することができるか否かを判定することができるとともに、カムシャフトが正常に揺動することができるか否かを判定することもできる。その結果、故障判定精度が高くなる。
【０１２６】
更に、カムシャフトが正常に回転すると判定された後は、正規の起動要求が発生するまでカムシャフトの揺動が継続されるため、正規の起動要求発生時にモータが正常にカムシャフトを回転又は揺動させることが可能となる。その際、吸気バルブ８および／または排気バルブ９が開弁（リフト）しない範囲でカムシャフトが揺動されるため、燃料噴射弁１２や点火プラグ１３が作動した後であっても内燃機関１の運転状態に影響を与えることなくカムシャフトを揺動させ続けることができる。
【０１２７】
尚、モータが強制起動されるタイミングは、故障判定処理の実行に要する時間を起動要求発生時期から減算した時期に設定されてもよい。この場合、カムシャフトの揺動期間が可及的に短くなるため、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることもできる。
【０１２８】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図１４に基づいて説明する。ここでは前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１２９】
前述した第２の実施例では、各モータが強制起動された時に回転制御と揺動制御の双方が必ず実行される例について述べた。
【０１３０】
モータ（及びカムシャフト）の停止期間が長くなると、カムやバルブの摺動部の油膜が薄くなったり、潤滑油の粘性が高くなったりする。そのような場合は、カムやバルブが動作し始める時のフリクションが大きくなる。
【０１３１】
逆に、モータの停止期間が短い場合は、カムやバルブの摺動部の油膜が十分な厚さを維持しているとともに、潤滑油の粘性が低くなる。そのような場合は、カムやバルブが動作し始める時のフリクションが小さくなる。
【０１３２】
従って、モータの停止期間が短くなるほど、カムシャフトが正常に回転し易いと言える。このため、モータの停止期間が短い場合は、カムシャフトが正常に揺動可能であれば、該カムシャフトが正常に回転することも可能であるとみなすことができる。
【０１３３】
そこで、本実施例の故障判定処理では、ＥＣＵ１４は、モータの停止期間が長い場合に回転制御と揺動制御との双方を行い、モータの停止期間が短い場合には揺動制御のみを行うようにした。
【０１３４】
このような方法により故障判定処理が行われると、故障判定精度の低下を抑制しつつ、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることができる。
【０１３５】
以下、本実施例における故障判定処理の実行手順について図１４に沿って説明する。図１４は、本実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。図１４において、前述した第２の実施例の故障判定処理ルーチン（図１３を参照）と同等のステップには同一の符号が付されている。
【０１３６】
故障判定処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０１において肯定判定された場合に、Ｓ３０１へ進む。Ｓ３０１では、カムシャフトの停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する。この判別方法としては、（１）モータの停止時間を計測するカウンタを設け、該カウンタの計測時間が一定期間以上であるか否かを判別する方法（この場合の一定期間は、カムやバルブの摺動部の油膜が許容範囲より薄くなるまでにかかる所要時間や、潤滑油の粘性が許容範囲より高くなるまでにかかる所要時間に相当する）、（２）水温センサ１６の計測値（冷却水温度）が基準水温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法、或いは（３）内燃機関１の潤滑油の温度を計測するセンサを設け、該センサの計測値（油温）が基準油温より低い場合に停止期間が一定期間以上であるとみなす方法等を例示することができる。
【０１３７】
前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０２へ進む。この場合、ＥＣＵ１４は、カムシャフトを少なくとも１回転させるべくモータを制御（回転制御）して故障判定を行うとともに、カムシャフトを揺動させるべくモータを制御（揺動制御）して故障判定を行う。
【０１３８】
一方、前記Ｓ３０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０１へ進む。この場合、ＥＣＵ１４は、揺動制御のみを実行して故障判定を行う。但し、前回の故障判定実行時にカムシャフトが正常に回転又は揺動しないと判定された場合は、カムシャフトの停止期間が一定期間以下であっても回転制御と揺動制御の双方が実行されるようにしてもよい。
【０１３９】
以上述べたようにＥＣＵ１４が故障判定処理ルーチンを実行することにより、本発明にかかる制御手段、故障判定手段、及び判別手段が実現される。その結果、故障判定精度の低下を抑制しつつ、故障判定処理の実行に起因した消費電力の増加を最小限に抑えることができる。
【０１４０】
＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について述べる。ここでは、前述した第１〜第３の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１４１】
前述した第１〜第３の実施例では、正規の起動要求が発生する前であって各モータが停止状態にある時に故障判定が行われる例について述べた。本実施例では、各モータが停止状態にあるか否かに関わらず故障判定が行われる例について述べる。
【０１４２】
ＥＣＵ１４は、イグニッションスイッチ１７がオンである時に周期的に故障判定処理を行う。ＥＣＵ１４は、故障判定処理を実行する時に各モータが停止状態にあれば、前述した第１〜第３の実施例で述べた何れかの方法により故障判定処理を実行する。また、ＥＣＵ１４は、故障判定処理を実行する時に各モータが作動状態にあると、各カムシャフトが内燃機関１の運転条件に適合した状態で回転又は揺動したか否かを判定する。
【０１４３】
ＥＣＵ１４は、故障判定処理を実行し終えた後はたとえ各モータの停止要求が発生しても次回の起動要求発生時まで各モータを継続的に作動させる。ここでいう停止要求は、減速フューエルカット運転や減筒運転等に伴うバルブの停止又は休止を目的とした停止要求
であり、内燃機関１の運転停止（イグニッションスイッチ１７のオフ）に付随した停止要求は含まない。よって、故障判定処理の実行終了後において次回の起動要求が発生する前にイグニッションスイッチ１７がオンからオフへ切り換えられると、ＥＣＵ１４は、各モータの強制作動を終了することになる。
【０１４４】
故障判定処理の実行終了時から次回の起動要求発生時まで各モータが強制的に継続作動させられると、故障判定結果の信頼性を高めることができる。例えば、故障判定処理の実行終了後に各モータの作動が停止されると、次回の起動要求発生時に各カムシャフトが正常に動作しない可能性がある。このため、故障判定処理によりカムシャフトが正常に動作したと判定されても次回起動時にカムシャフトが正常に動作しない事態が発生し得る。これに対し、故障判定処理の実行終了時から次回の起動要求発生時まで各モータが強制的に継続作動されると、上記した事態の発生を回避することが可能になる。
【０１４５】
尚、各モータが作動状態にある時に故障判定処理が行われ、正常に動作しないカムシャフトが検出された場合は、ＥＣＵ１４は、前記カムシャフトにより開閉されるバルブが設けられた気筒２の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を禁止しつつ、前記カムシャフトを駆動するモータの作動を継続させてもよい。
【０１４６】
これは、モータの継続作動により油膜の形成、潤滑油の温度上昇、或いは潤滑油の粘性低下を図られると、前記カムシャフトが正常に動作可能な状態に復帰する可能性があるからである。
【０１４７】
前記カムシャフトが正常に動作可能な状態に復帰したか否かを判別するためには、故障判定終了時から次回起動要求発生時までの期間において故障判定処理が周期的に行われてもよく、或いは次回起動要求発生時に故障判定処理が再度行われてもよい。
【０１４８】
次回起動要求発生時に故障判定処理が再度行われるための好ましい態様としては、次回起動要求発生時に前記カムシャフトにより開閉されるバルブが閉弁状態にある態様を例示することができる。
【０１４９】
次回起動要求発生時に前記カムシャフトにより開閉されるバルブが閉弁状態にあると、ＥＣＵ１４は、起動要求に従ってモータを作動させる前に前記バルブがリフトしない範囲でカムシャフトが揺動するようにモータを作動させることができるとともに、前記カムシャフトが正常に揺動しているか否かを判別することもできる。
【０１５０】
従って、内燃機関１の運転状態に影響を与えることなく、前記カムシャフトが正常に動作可能であるかを判定することが可能になる。その結果、故障判定結果の信頼性及び動弁系の信頼性を高めることが可能となる。
【０１５１】
ところで、故障判定処理の実行終了時（詳細には、故障判定処理実行終了後の停止要求発生時）から次回の起動要求発生時までの間隔が過剰に長くなると、各モータの強制作動によって消費電力が膨大になる可能性がある。そこで、故障判定終了時から一定時間以内に次回の起動要求が発生しない場合は、ＥＣＵ１４は、故障判定終了時から一定時間が経過した時点で各モータの強制作動を終了してもよい。この場合、消費電力の過剰な増加を防止することができる。
【０１５２】
尚、前述した第１〜第４の実施例では、レゾルバの検出信号に基づいてカムシャフトが正常に回転又は揺動しているか否かを判別する方法を例示したが、各カムシャフトにカムポジションセンサが設けられている場合にはカムポジションセンサの測定値に基づいてカムシャフトが正常に回転又は揺動しているか否かを判別するようにしてもよい。また、各
モータの要求駆動トルクの増減に基づいてカムシャフトが正常に回転しているか否かを判別するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
【図２】吸気側駆動機構の構成を示す図である。
【図３】排気側駆動機構の構成を示す図である。
【図４】第１の実施例において排気カムシャフトの故障判定方法を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第１レゾルバの検出信号と第１吸気カムの位相との関係を示す図である。
【図７】第１吸気カムシャフトが回転しない場合の第１レゾルバの検出信号を示す図である。
【図８】第１吸気カムシャフトの回転速度が目標値から懸け離れている場合の第１レゾルバの検出信号を示す図である。
【図９】第２の実施例において排気カムシャフトの故障判定方法を示すタイミングチャートである。
【図１０】排気カムシャフトの揺動範囲を示す図である。
【図１１】第１吸気カムシャフトの揺動範囲を示す図である。
【図１２】第２吸気カムシャフトの揺動範囲を示す図である。
【図１３】第２の実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】第３の実施例における故障判定処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５４】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
６・・・・・吸気ポート
７・・・・・排気ポート
８・・・・・吸気バルブ
９・・・・・排気バルブ
１０・・・・吸気側駆動機構
１１・・・・排気側駆動機構
１２・・・・燃料噴射弁
１３・・・・点火プラグ
１４・・・・ＥＣＵ
１５・・・・クランクポジションセンサ
１８・・・・第１モータ
１９・・・・第１出力ギヤ
２０・・・・第１レゾルバ
２１・・・・第２モータ
２２・・・・第２出力ギヤ
２３・・・・第２レゾルバ
２４・・・・第３モータ
２５・・・・第３出力ギヤ
２６・・・・第３レゾルバ
６０・・・・吸気通路
７０・・・・排気通路
８０・・・・バルブリフタ
８１・・・・第１吸気カム
８２・・・・第２吸気カム
８３・・・・第１吸気カムシャフト
８４・・・・第２吸気カムシャフト
８５・・・・第１ドリブンギヤ
８６・・・・第２ドリブンギヤ
８７・・・・中間ギヤ
９０・・・・バルブリフタ
９１・・・・排気カム
９２・・・・排気カムシャフト
９３・・・・第３ドリブンギヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
停止状態の駆動源に対して起動要求が発生する前に、該駆動源を強制起動させる制御手段と、
前記制御手段により駆動源が強制起動された時に、前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動させた時に、前記カムが少なくとも１回転するように前記駆動源を制御することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項３】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動させた時に、前記バルブがリフトしない範囲で前記カムが揺動するように前記駆動源を制御することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項４】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動させた時に、前記カムが少なくとも１回転するように前記駆動源を制御する第１制御と、前記バルブがリフトしない範囲で前記カムが揺動するように前記駆動源を制御する第２制御とを行うことを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動してから前記起動要求が発生するまで前記駆動源の作動を継続し、
前記故障判定手段は、前記制御手段により前記駆動源の作動が継続されている間は、前記カムが正常に動作しているか否かの判定を継続することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項６】
請求項４において、前記駆動源の停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する判別手段を更に備え、
前記制御手段は、前記判別手段により前記駆動源の停止期間が一定期間以上であると判別された場合は前記第１制御と前記第２制御を実行し、前記判別手段により前記駆動源の停止期間が一定期間未満であると判別された場合は前記第２制御のみ行うことを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項７】
請求項６において、前記判別手段は、内燃機関の冷却水の温度が基準水温より低い場合に、前記駆動源の停止期間が一定期間以上であるとみなすことを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一において、前記制御手段は、前記起動要求が発生する前であって、燃料噴射弁の作動前に前記駆動源を強制起動することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか一において、前記制御手段は、前記起動要求が発生する前であって、点火プラグの作動前に前記駆動源を強制起動させることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れか一において、前記制御手段は、前記起動要求発生時から故障判定に要する時間を差し引いた時期に前記駆動源を強制起動することを特徴とする内燃機関の
動弁システム。
【請求項１１】
内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段による故障判定終了時から次回の起動要求が発生するまで、前記駆動源の作動を強制的に継続させる制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１２】
請求項１１において、前記制御手段は、前記故障判定手段による故障判定終了時から一定時間以内に次回の起動要求が発生しない場合は、前記一定時間が経過した時点で前記駆動源の作動を停止させることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、次回の起動要求発生時に前記バルブが全閉状態にある場合は、前記制御手段は、前記起動要求に従って前記バルブを開弁させる前に、前記バルブがリフトしない範囲で前記カムを揺動させるべく前記駆動源を制御し、
前記故障判定手段は、前記制御手段が前記カムを揺動させるべく前記駆動源を制御している時に前記カムが正常に動作したか否かを判定し、前記カムが正常に動作したと判定した場合は前記起動要求に基づく前記バルブの開弁を許可することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一において、前記駆動源の回転位置を検出する第１検出手段を更に備え、
前記故障判定手段は、前記第１検出手段の検出信号に基づいて前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１５】
請求項１〜１３の何れか一において、前記駆動源に要求される駆動トルクを検出する第２検出手段を更に備え、
前記故障判定手段は、前記第２検出手段の検出信号に基づいて前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１】
内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
停止状態の駆動源に対して起動要求が発生する前に、該駆動源を強制起動させる制御手段と、
前記制御手段により駆動源が強制起動された時に、前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動させた時に、前記カムが少なくとも１回転するように前記駆動源を制御することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項３】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動させた時に、前記バルブがリフトしない範囲で前記カムが揺動するように前記駆動源を制御することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項４】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動させた時に、前記カムが少なくとも１回転するように前記駆動源を制御する第１制御と、前記バルブがリフトしない範囲で前記カムが揺動するように前記駆動源を制御する第２制御とを行うことを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一において、前記制御手段は、前記駆動源を強制起動してから前記起動要求が発生するまで前記駆動源の作動を継続し、
前記故障判定手段は、前記制御手段により前記駆動源の作動が継続されている間は、前記カムが正常に動作しているか否かの判定を継続することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項６】
請求項４において、前記駆動源の停止期間が一定期間以上であるか否かを判別する判別手段を更に備え、
前記制御手段は、前記判別手段により前記駆動源の停止期間が一定期間以上であると判別された場合は前記第１制御と前記第２制御を実行し、前記判別手段により前記駆動源の停止期間が一定期間未満であると判別された場合は前記第２制御のみ行うことを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項７】
請求項６において、前記判別手段は、内燃機関の冷却水の温度が基準水温より低い場合に、前記駆動源の停止期間が一定期間以上であるとみなすことを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一において、前記制御手段は、前記起動要求が発生する前であって、燃料噴射弁の作動前に前記駆動源を強制起動することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか一において、前記制御手段は、前記起動要求が発生する前であって、点火プラグの作動前に前記駆動源を強制起動させることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れか一において、前記制御手段は、前記起動要求発生時から故障判定に要する時間を差し引いた時期に前記駆動源を強制起動することを特徴とする内燃機関の
動弁システム。
【請求項１１】
内燃機関と独立した駆動源により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記カムが正常に動作したか否かを判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段による故障判定終了時から次回の起動要求が発生するまで、前記駆動源の作動を強制的に継続させる制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１２】
請求項１１において、前記制御手段は、前記故障判定手段による故障判定終了時から一定時間以内に次回の起動要求が発生しない場合は、前記一定時間が経過した時点で前記駆動源の作動を停止させることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、次回の起動要求発生時に前記バルブが全閉状態にある場合は、前記制御手段は、前記起動要求に従って前記バルブを開弁させる前に、前記バルブがリフトしない範囲で前記カムを揺動させるべく前記駆動源を制御し、
前記故障判定手段は、前記制御手段が前記カムを揺動させるべく前記駆動源を制御している時に前記カムが正常に動作したか否かを判定し、前記カムが正常に動作したと判定した場合は前記起動要求に基づく前記バルブの開弁を許可することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一において、前記駆動源の回転位置を検出する第１検出手段を更に備え、
前記故障判定手段は、前記第１検出手段の検出信号に基づいて前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項１５】
請求項１〜１３の何れか一において、前記駆動源に要求される駆動トルクを検出する第２検出手段を更に備え、
前記故障判定手段は、前記第２検出手段の検出信号に基づいて前記カムが正常に回転又は揺動しているか否かを判別することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−９７４５０（Ｐ２００９−９７４５０Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７０５９４（Ｐ２００７−２７０５９４）
【出願日】平成１９年１０月１７日（２００７．１０．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１７日（２００７．１０．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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