专利名称：内燃机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在汽车或类似物内的内燃机的控制系统，并尤其涉及一种用于通过使用可变气门机构和节气机构来控制内燃机的进气量的防障控制技术。
背景技术：
近年来，发展了一种安装在汽车或类似物上的内燃机，它设有一个电子控制节气机构和一个可变气门机构。在这种内燃机中，安置电子控制节气机构以通过致动器来驱动(即，打开和关闭)节气阀，而且可变气门机构能够改变开启/关闭正时、工作角和每个进气阀和/或排气阀的上升量中的至少一个。
例如在美国专利6,039,026公开的上述类型的内燃机的一个已知例子包括一个能够不依赖加速器踏板的下压量来驱动(即，打开和关闭)节气阀的节气机构，和一个能够改变开启/关闭正时和/或进气阀的上升量的可变气门机构。当内燃机以低或中负荷运转时，节气阀的开启角被设置为很大度数，并且进气量通过控制关闭正时和/或进气阀的上升量来调整。
在上述已知的内燃机内，如果可变气门机构发生故障，则控制内燃机的进气量达到目标进气量变得困难，从而导致动力性和废气排放质量变差，这可能使安装有内燃机的车辆难以继续行驶。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种内燃机的控制系统，其中进气量通过使用电子控制节气机构和可变气门机构来调整，该系统使安装有内燃机的车辆在例如可变气门机构发生故障时能够至少以跛行的方式行驶。
为了实现以上和/或其他目的，根据本发明提供了一种内燃机的控制系统，包括(a)相对于内燃机输出轴的转动来改变进气阀的开启和关闭正时的正时改变装置，(b)改变进气阀的工作角的工作角改变装置，(c)节气机构，它包括一个设置在内燃机的进气通道内的节气阀和一个可操作以打开和关闭节气阀的致动器，(d)进气量控制装置，它控制正时改变装置、工作角改变装置和节气机构从而控制内燃机的进气量达到目标进气量，(e)故障检测装置，它检测正时改变装置、工作角改变装置和节气机构中的至少一个的故障，和(f)防障控制装置，它能够相应于由故障检测装置检测出的不同形式的故障而执行不同防障控制程序。当故障检测装置确实检测出故障时，防障控制装置根据由故障检测装置检测出的故障形式来执行不同防障控制程序中所选的一种。
根据本发明的控制系统用于内燃机中以通过使用能够相对于内燃机的输出轴(以下称作“内燃机输出轴”)的转动来改变进气阀的开启和关闭正时的正时改变装置，能够改变进气阀的工作角的工作角改变装置，和包括一个节气阀和一个用于驱动(即打开和关闭)节气阀的致动器的节气机构，来控制进气量。本发明的控制系统的特征在于，当内燃机中的正时改变装置、工作角改变装置和节气机构中的至少一个发生故障时，执行从相应于不同形式的故障的不同防障控制程序中所选的防障控制程序。
在通过利用正时改变装置、工作角改变装置和节气机构来控制空气进气量的内燃机中，如果故障发生在正时改变装置和工作角改变装置的一个或两个中，则进气量控制装置将变得难以控制内燃机的实际进气量达到目标进气量。在这种情况下，实际进气量和目标进气量之间的误差变得非常大，这将使内燃机难以继续运转。
鉴于上述情况，当故障发生在正时改变装置和工作角改变装置的一个或两个中时，根据本发明的内燃机的控制系统使得防障控制装置执行根据故障的形式所选的防障控制程序。在这种情况下，可阻止实际进气量和目标进气量之间的误差的其他方式的可能的增加，并因此内燃机可以容易地继续运转。
故障的不同形式的例子可能包括(1)故障发生在工作角改变装置的情况，(2)故障发生在正时改变装置的情况，(3)故障发生在工作角改变装置和正时改变装置的情况。
在本发明的控制系统的一个实施例中，当故障检测装置检测出一个工作角改变装置的故障时，防障控制装置控制工作角改变装置从而进气阀的工作角变得基本等于预定角，并且控制正时改变装置从而进气阀的开启和关闭正时基本与相应于预定角的开启和关闭正时一致，同时控制节气机构从而根据目标进气量改变节气阀的开启角度。在这种情况下，进气阀的开启和关闭正时被控制为相应于进气阀的工作角(即预定角)的正时，并且节气阀的开启角被控制为依照目标进气量所确定的度数。用这种布置，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
这里，工作角改变装置的故障可能是用于改变进气阀的工作角的驱动装置(下文称为“工作角改变驱动装置”)的故障形式，或用于检测或传感进气阀的工作角的传感器(下文称为“工作角检测装置”)的故障形式。
当故障检测装置检测到工作角改变驱动装置的故障时，改变进气阀的操作角变得不可能。因此，在这种情况下，防障控制装置可以停止工作角改变驱动装置的控制，并且可以基于由工作角检测装置所检测的工作角来控制正时改变装置，同时控制节气机构从而根据目标进气量来改变节气阀的开启角。
用上述布置，节气阀的开启和关闭正时被控制为相应于实际工作角的正时，并且节气阀的开启角被控制为依据目标进气量所确定的度数。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
另一方面，当故障检测装置检测出工作角检测装置的故障，精确地控制进气阀的工作角变得困难。因此，在这种情况下，防障控制装置可将应用于工作角改变驱动装置的控制值固定到预定值，并且可控制正时改变装置从而将进气阀的开启和关闭正时固定到预定正时，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
用上述布置，进气阀的工作角和进气阀的开启和关闭正时分布被固定为预定角和预定的开启和关闭正时，并因此内燃机的进气量可以通过改变节气阀的开度而适当地调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
在上述控制过程中，当内燃机处于怠速状态时所确立的进气阀的开启和关闭正时优选地延迟于当内燃机处于非怠速状态时所确立的进气阀的开启和关闭正时。这是因为，如果当内燃机处于怠速状态时进气阀的开启正时过度地被提前，进入空气的容积效率可能由于废气回流而减小。
根据本发明的内燃机的控制系统中，当故障检测装置检测正时改变装置的故障时，防障控制装置可控制正时改变装置从而进气阀的开启和关闭正时基本与预定开启和关闭正时一致，并且可控制工作角改变装置和节气机构从而内燃机的进气量变得基本等于目标进气量。
在这种情况下，因为进气阀的开启和关闭正时固定为预定正时，内燃机的进气量可以通过改变进气阀的工作角和节气阀的开启角来调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
这里，正时改变装置的故障可能是用于改变进气阀的开启和关闭正时的驱动装置(下文称为“正时改变驱动装置”)的故障形式，或为用于检测或传感进气阀的开启和关闭正时的传感器(下文称为“正时检测装置”)的故障形式。
当故障检测装置检测正时改变驱动装置的故障时，改变进气阀的开启和关闭正时变得不可能。因此，在这种情况下，防障控制装置可停止正时改变驱动装置的控制，并且可控制工作角改变装置从而将进气阀的工作角固定为预定角，同时控制节气机构从而依据目标进气量来改变节气阀的开启角。
在这种情况下，因为进气阀的工作角和进气阀的开启和关闭正时被分别固定为预定工作角和预定开启和关闭正时，内燃机的进气量可以通过改变节气阀的开启角来调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
当故障检测装置检测正时检测装置的故障时，相对于内燃机输出轴的转动精确地控制进气阀的开启和关闭正时变得困难。因此，在这种情况下，防障控制装置可以将应用于正时改变驱动装置的控制值固定为预定值，并且可以控制工作角改变装置从而依据目标进气量改变进气阀的工作角。
在这种情况下，因为进气阀的开启和关闭正时被固定为预定开启和关闭正时，内燃机的进气量可以通过改变进气阀的工作角来调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
在上述控制过程中，如果进气阀的开启和关闭正时相对于内燃机输出轴的转动延迟，则进气阀的关闭正时可能从进气行程的下止点被过度延迟，并且可能降低内燃机的燃烧稳定性。因此优选的是将进气阀的开启和关闭正时固定为关于内燃机输出轴的转动提前的正时。
根据本发明的内燃机的控制系统中，当故障检测装置检测工作角改变装置和正时改变装置的故障时，防障控制装置可以控制工作角改变装置从而进气阀的工作角变得基本等于预定角，并且可以控制正时改变装置从而进气阀开启和关闭正时基本与预定开启和关闭正时一致，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
在这种情况下，进气阀的工作角和进气阀的开启和关闭正时被分别固定为预定工作角和预定开启和关闭正时，并因此内燃机的进气量可以通过改变节气阀的开启角来调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
在工作角改变装置和正时改变装置中发生的故障的不同形式的例子可包括(1)故障发生在工作角改变装置的驱动装置和正时改变装置的正时检测装置的情况，(2)故障发生在工作角改变装置的工作角检测装置和正时改变装置的驱动装置的情况，(3)故障发生在工作角改变装置的工作角检测装置和正时改变装置的正时检测装置的情况，以及(4)故障发生在工作角改变装置的驱动装置和正时改变装置的驱动装置的情况。
当故障检测装置检测工作角改变驱动装置和正时检测装置的故障时，改变进气阀的工作角变得不可能，并且精确地控制进气阀的开启和关闭正时变得困难。因此，在这种情况下，防障控制装置可以停止工作角改变驱动装置的控制，并将应用于正时改变驱动装置的控制值固定为预定值，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
在这种情况下，因为进气阀的工作角和进气阀的开启和关闭正时被固定为预定工作角和预定开启和关闭正时，内燃机的进气量可以通过改变节气阀的开启角来调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
当故障检测装置检测工作角改变检测装置和正时改变驱动装置的故障时，精确地控制进气阀的工作角变得困难，并且改变进气阀的开启和关闭正时变得不可能。因此，在这种情况下，防障控制装置可以将应用于工作角改变驱动装置的控制值固定为预定值，并可以停止正时改变驱动装置的控制，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
在这种情况下，因为进气阀的工作角和进气阀的开启和关闭正时被固定为预定工作角和预定开启和关闭正时，内燃机的进气量可以通过改变节气阀的开启角来调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
当故障检测装置检测工作角检测装置和正时检测装置的故障时，精确地控制进气阀的工作角和开启和关闭正时变得困难。因此，在这种情况下，防障控制装置可以将应用于工作角改变驱动装置的控制值固定为第一预定值，并将应用于正时改变驱动装置的控制值固定为第二预定值，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
在这种情况下，因为进气阀的工作角和开启和关闭正时被固定为预定工作角和预定开启和关闭正时，内燃机的进气量可以通过改变节气阀的开启角而调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
当故障检测装置检测工作角改变驱动装置和正时改变驱动装置的故障时，改变进气阀的工作角和开启和关闭正时变得不可能。因此，在这种情况下，防障控制装置可以停止工作角改变驱动装置和正时改变驱动装置的控制，并且可以控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
在这种情况下，因为进气阀的工作角和开启和关闭正时被固定为预定工作角和预定开启和关闭正时，内燃机的进气量可以通过改变节气阀的开启角而调整。从而，实际进气量和目标进气量之间的误差不太可能或不可能增加，这使继续内燃机的运转变得容易。
在通过利用正时改变装置、工作角改变装置和节气机构来控制进气量的内燃机中，故障可能发生在节气机构中。
节气机构的故障可能为用于驱动(即打开和关闭)节气阀的驱动装置(下文称为“节气阀驱动装置”)的故障的形式，或为用于传感或检测节气阀开启角的传感装置(下文称为“节气阀开度检测装置”)的故障的形式。
当故障检测装置检测节气阀驱动装置或节气阀开度检测装置的故障时，精确地改变节气阀的开启角变得困难。因此，在这种情况下，防障控制装置可以通过停止节气阀驱动装置的控制或者将应用于节气阀驱动装置的控制值固定为预定值来将节气阀的开启角固定为预定的度数，并可以依据目标进气量控制工作角改变装置和正时改变装置。
在这种情况下，当节气阀的开启角固定为一个特定的度数时，进气阀的工作角和打开和关闭正时分别控制为依据目标进气量所确定的值，从而阻止了实际进气量和目标进气量之间的误差的其他可能的增加。
然而，在节气阀的开启角固定为一个相对较大的度数的情况下，实际进气量与目标进气量相比可能变得过大。在这种情况下，防障控制装置可能执行用于延迟点火正时的点火延迟控制和/或用于以缩减数目的气缸运转内燃机的缩减气缸操作控制从而控制内燃机的转矩。用这种布置，内燃机能够继续运转，同时阻止内燃机转矩与所需的转矩相比过大。
本发明的以上和/或进一步的目的、特征和优点将参照附图从下列典型实施例的描述中变得更加清楚。附图中相同的数字用于表示相同的元件，其中图1为表示使用本发明的一个实施例的控制系统的内燃机的结构的示意图；图2为表示内燃机正常运转时节气阀开度和加速器下压量之间关系的图表；图3为表示当进气凸轮轴的转动相位相对于曲轴的转动相位被设置为最延迟位置并且工作角被设置为最大角时进气阀的开启/关闭正时的视图；图4为表示当进气凸轮轴的转动相位相对于曲轴的转动相位被设置为最延迟位置并且工作角被设置为最小角时进气阀的开启/关闭正时的视图；图5为表示适用于故障发生在正时改变机构的情况的进气阀的工作角的视图；图6为节气阀开度和加速器下压量之间的关系的图表，其关系适用于故障发生在正时改变机构的情况；图7为表示进气阀的工作角和内燃机转速之间的关系的图表，其关系适用于故障发生在正时改变机构的情况；图8为表示当进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位被设置为最提前位置并且工作角被设置为最大角时进气阀的开启/关闭正时的视图；图9为表示当进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位被设置为最提前位置并且工作角被设置为最小角时进气阀的开启/关闭正时的视图；图10为表示工作角和目标进气量之间的关系的图表，其关系适用于故障发生在相位差传感器的情况；图11为表示相对于曲轴转动相位的进气凸轮轴的转动相位、内燃机转速和工作角之间关系的图表，其关系适用于故障发生在工作角改变机构的情况；图12为表示进气阀的开启/关闭正时的视图，适用于故障发生在工作角传感器的情况；图13为表示在故障发生在工作角传感器的情况下进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位的视图，图14为表示进气阀的开启/关闭正时的视图，适用于故障发生在相位差传感器和工作角传感器的情况；图15为表示工作角和加速器下压量之间关系的图表，其关系适用于故障发生在节气机构的驱动系统的情况；图16为表示进气阀的开启正时和内燃机转速之间关系的图表，其关系适用于故障发生在节气机构的驱动系统的情况；图17为表示点火延迟量和过量空气量之间关系的图表，其关系适用于故障发生在节气机构的驱动系统的情况；图18为表示非工作气缸数和过量空气量之间的关系的图表，其关系适用于故障发生在节气机构的驱动系统的情况；图19为表示防障控制程序的流程图；图20A和图20B为表示节气机构防障控制程序的流程图；图21为表示可变进气阀机构防障控制程序的流程图；图22A和图22B为表示正时改变系统防障控制程序的流程图；图23为表示工作角改变系统防障控制程序的流程图；图24为表示一个双系统防障控制程序的流程图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细说明根据本发明的一个典型实施例的内燃机的控制系统。图1示意地表示一个使用了作为本发明的一个实施例的控制系统的内燃机1的结构。图1所示的内燃机1是一个用汽油作燃料的四冲程水冷汽油内燃机，并且安装在机动车辆上，如汽车上。
内燃机1包括四个气缸2。每个气缸2设有两个进气阀3和两个排气阀4从而火花塞5被这些气门3、4包围。燃油喷射器6与每个气缸2相连从而燃油喷射器6的喷射孔暴露在气缸2的内部。各自气缸2对应的燃油喷射器6与输送管7相连。输送管7通过燃油管8与油泵(未示出)相连。
四个进气歧管9和四个排气歧管18与内燃机1相连。每个进气歧管9通过一个进气口(未示出)与相应的一个气缸2连通，并且也与稳压罐10相连。稳压罐10通过进气管11与空气滤清器12相连。用于把外界空气引入进气管11的空气管道13连接到空气滤清器12，并且用于去除空气管道13中流过的空气所包含的尘埃的空气过滤器安置在空气滤清器12内。
空气流计放置在进气管11内，它产生表示通过进气管11的空气质量流的电子信号。同样，节气阀15放置在进气管11内位于空气流计14下游的地方，用于调节通过进气管11的空气质量流。节气阀15与一个用于驱动(即打开和关闭)节气阀15的节气阀致动器16相连。节气阀15也设有节气阀位置传感器17，该传感器产生表示节气阀15的开启角的电子信号。
另一方面，上述四个排气歧管18经由相应的排气口(未示出)与各自的气缸2相连。这四个排气歧管18一同会合到一个单独的采集管，该采集管通向排气控制催化器和排气消声器(未示出)。
内燃机1装备有一个用于改变进气阀3的开启/关闭正时的正时改变机构19和一个用于改变进气阀3的工作角的工作角改变机构21。在现有技术中已经非常好地了解正时改变机构19和工作角改变机构21。在下列描述中，将关于作为典型进气阀的进气阀3中的一个和作为典型排气阀的排气阀4中的一个说明正时改变机构19和工作角改变机构21的操作。
例如，正时改变机构19可被安置以连续改变进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位，并且工作角改变机构21可被安置以通过使用摆动凸轮来连续改变工作角和进气阀3的升程。
正时改变机构19设有一个相位差传感器20，用于检测进气凸轮轴的转动相位与曲轴的转动相位的差值。工作角改变机构21设有一个工作角传感器22，用于检测进气阀3的工作角。这里，“工作角”指进气阀3在其上方开启的曲轴的转动角。
一个加速器踏板26设置在安装有内燃机1的车辆的车厢中。一个加速器位置传感器27固定到加速器踏板26上，它产生表示加速器踏板26的下压量(下文称为“加速器下压量”)的电子信号。
如上所述构造的内燃机1装备有一个用于控制内燃机1的运转状态的电子控制单元(ECU)25。该ECU25是一个算法和逻辑单元，它主要包括CPU、ROM、备份RAM等。ECU25电子地相连于上述空气流计14、节气阀位置传感器17、相位差传感器20、工作角传感器22和加速器位置传感器27。此外，固定于内燃机1的一个曲柄位置传感器23和一个水温传感器24和一个位于安装有内燃机1的车辆的车厢中的显示仪28电子地连接于ECU25。
而且，火花塞5、燃油喷射器6、节气阀致动器16、正时改变机构19和工作角改变机构21也电子地与ECU25相连。通过使用上述传感器的输出信号作为参数，ECU25控制火花塞5、燃油喷射器6、节气阀致动器16、正时改变机构19、工作角改变机构21和显示仪28。
例如，ECU25通过使用节气阀致动器16、正时改变机构19和工作角改变机构21来控制内燃机1的进气量为目标进气量。这种控制在下文将称为“进气量控制”。
在进气量控制中，ECU25首先根据曲柄位置传感器23产生一个脉冲信号的时间间隔计算内燃机转速，并读取加速器位置传感器27的输出信号值(表示加速器下压量)。然后ECU25通过使用内燃机转速和加速器下压量作为参数来计算内燃机1的目标转矩。随后ECU25计算使内燃机1的实际转矩等于目标转矩所需的进气量(即目标进气量)。在该计算中，目标进气量如此设置从而当加速器下压量增加且内燃机转速增加时目标进气量增加。
随后，ECU25确定节气阀15的开启角、进气凸轮轴和曲轴的转动相位差和进气阀3的工作角，从而空气流计14的输出信号值(即实际进气量)变得等于目标进气量。更特别地，当加速器下压量比预定值小时，如图2所示，ECU25通过改变节气阀15的开启角控制进气量。另一方面，当加速器下压量等于或大于预定值，当保持节气阀15为基本全开度位置时，ECU25通过使用正时改变机构19和工作角改变机构21控制进气量。节气阀15的基本全开度位置被确定，从而即使节气阀15的开启角从该位置增加，空气质量流也不会改变(增加)。
在加速器下压量小于预定值的内燃机工作范围内，ECU25控制节气阀致动器16从而以与加速器下压量成比例的一个度数增加或减小节气阀15的开启角。同时，依照水温传感器24的输出信号(表示冷却液温度)、加速器位置传感器27的输出信号(表示加速器下压量)和内燃机转速，ECU25控制正时改变机构19和工作角改变机构21。
当冷却液温度低于预定水平，并且内燃机1处于怠速状态(即加速器踏板26没有下压)或内燃机转速在低速范围并且加速器下压量小于预定值时，ECU25控制正时改变机构19从而从进气行程的上止点延迟进气阀3的开启正时，并控制工作角改变机构21从而在进气行程的下止点附近设定进气阀3的关闭正时。
如果进气阀3的开启正时从进气行程的上止点被延迟，则进气阀3和排气阀4的重叠持续时间被缩短，从而减小了从气缸2内部和/或排气口(即所谓内部的再循环废气(EGR)的量)流回进气口的废气量。如果进气阀3的关闭正时被设置在进气行程的下止点附近，则气缸2从进气行程变化到压缩行程之后，从气缸2内部流回进气口的进气量被减少，从而阻止了容积效率的其他可能的减小。
因此，当冷却液温度很低，并且内燃机1处于怠速状态或加速器下压量很小并且内燃机转速很低时，内部再循环废气(EGR)的量被减少，并且阻止容积效率的减小，这样保证了内燃机1内的平稳燃烧。
当加速器下压量小于预定值并且内燃机转速为中速范围内时，ECU25控制正时改变机构19从而从进气行程的上止点提前进气阀3的开启正时，并控制工作角改变机构21从而在进气行程的下止点附近设定进气阀3的关闭正时。
如果进气阀3的开启正时从进气行程的上止点被提前，进气阀3和排气阀4的气门重叠持续时间被延长，并因此内部再循环废气(EGR)量增加，而且泵气损失减小。如果进气阀3的关闭正时被设置在进气行程的下止点附近，则在气缸2从进气行程变为压缩行程后，从气缸2内部流回进气口的进气量减少，并因此阻止容积效率的其他可能的减小。
因此，当加速器下压量小于预定值并且内燃机转速为中速范围内时，当阻止容积效率减小时内部再循环废气(EGR)量可能增加并且泵气损失可能减小，从而保证了废气排放质量和燃料消耗效率(或燃料经济性)的改善。
在加速器下压量等于或大于预定值时的内燃机运转范围内，ECU25固定进气阀15为基本全开度位置，并且控制正时改变机构19和工作角改变机构21从而调整内燃机1的进气量。
更特别地，ECU25控制正时改变机构19从而当内燃机转速增加时提前进气阀3的开启正时，从而增加进气阀3和排气阀4的重叠持续时间。而且，ECU25控制工作角改变机构21从而在内燃机1的目标进气量增加时增大进气阀3的工作角(即，延迟进气阀3的关闭正时)，因而增加提供给气缸2的新鲜空气。
在上述进气量控制中，ECU25依据相位差传感器20的输出信号执行正时改变机构19的反馈控制，从而进气阀3的实际开启/关闭正时与目标开启/关闭正时一致，并且依据工作角传感器22的输出信号执行工作角关闭机构21的反馈控制，从而进气阀3的实际工作角与目标工作角一致。而且，ECU25依据节气阀位置传感器17的输出信号执行节气阀致动器16的反馈控制，从而节气阀15的实际开启角与目标开启角一致。
通过这些反馈控制操作，以改进的精度控制进气阀3的开启/关闭正时、进气阀3的工作角和节气阀15的开启角，从而可以改进的精度控制进气量。
在故障发生在包括节气阀15、节气阀致动器16和节气阀位置传感器17的节气机构，包括正时改变机构19和相位差传感器20的正时改变系统，以及包括工作角改变机构21和工作角传感器22的工作角改变系统中的至少一个的情况下，成功地实现上述进气量控制变得困难。
在这种情况下，内燃机1的实际进气量不能被控制为目标进气量，并因此内燃机1的动力性和废气排放质量变差，这可能使内燃机1不能继续运转。
为了解决上述情况，当故障发生在节气机构、正时改变系统和工作角改变系统中的至少一个时，依据本发明的现有实施例的内燃机的控制系统使ECU25根据故障的不同形式来执行不同的防障控制程序。
下面将说明依据该实施例的防障控制程序。故障发生在节气机构、正时改变系统和工作角改变系统中的至少一个的情况包括故障仅发生在正时改变系统的情况、故障仅发生在工作角改变系统的情况、故障发生在正时改变系统和工作角改变系统的情况、故障仅发生在节气机构的情况等。
(1)故障仅发生在正时改变系统的情况下执行的防障控制程序正时改变机构19的故障和/或相位差传感器20的故障可被看作正时改变系统的故障。
在检测正时改变机构19的故障的一种方法的例子中，依据从ECU25传输到正时改变机构19的控制信号值，当相位差传感器20的输出信号值不改变(即，进气凸轮轴和曲轴的转动相位差不改变)时，确定正时改变机构19有故障。
在检测相位差传感器20的故障的一种方法的例子中，当相位差传感器20的输出信号值固定于比传感器20正常工作时所确定的输出范围更高或更低的值时，确定相位差传感器20有故障。
(a)故障发生在正时改变机构19的情况当故障发生在正时改变机构19时，ECU25不能改变进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位，并因而停止正时改变机构19的控制。
正时改变机构19的硬件结构这样安置从而使当停止正时改变机构19的控制时，进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最延迟位置。
如图3所示，如果控制工作角改变机构21从而当进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最延迟位置时进气阀3的工作角变为等于最大角，则进气阀3的气门开启持续时间可被延长(即，进气阀3可以相对长时间地处于开启状态)，而进气阀3的关闭正时从进气行程的下止点大大延迟。因此，吸入气缸2的空气在压缩行程中可能回流到进气口，并且压缩行程的实际持续时间减少，导致内燃机1内的不稳定燃烧。
如图4所示，如果控制工作角改变机构21从而当进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最延迟位置时进气阀3的工作角变为等于最小角，则进气阀3的关闭正时不是很大地从进气行程的下止点延迟，而进气阀3的气门开启持续时间相当大地减少。因此，吸入气缸2的进气量减少，导致内燃机1的转矩过度减小。
鉴于上述情况，如图5所示，在故障发生在正时改变机构19的情况下执行的防障控制程序中，当进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最延迟位置时，ECU25将应用于工作角改变机构21的控制值固定为一个特定值(下文将称为“第一预定值”)，其中进气阀3的工作角变为等于在最小角和最大角之间的预定角。
在这种控制中，为了改善车辆在跛行方式行驶时内燃机1的动力性，更希望改善内燃机转速在低速或中速范围而不是高速范围时内燃机1的燃烧稳定性。因而，进气阀3的关闭正时优选地设置为吸入气缸2的空气不回流到进气口的正时，更特别地设置在进气行程的下止点附近，并且进气阀3的工作角优选地固定在相比最大角更接近最小角的角度。
如果进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最延迟位置并且进气阀3的工作角固定在预定角，则在加速器下压量等于或大于预定量时内燃机运转范围(即，节气阀15保持在基本全开度位置时的运转范围)内，很难控制内燃机1的进气量为目标进气量。因此，ECU25控制节气阀致动器16从而使当加速器下压量增加时逐渐增加节气阀15的开启角。在这种情况下，希望以反馈方式控制节气阀致动器16从而空气流计14的输出信号值变得等于目标进气量。
根据如上所述的防障控制程序，至少在内燃机1处于低速或中速运转状态时，当阻止燃烧稳定性变差时进气量可以接近目标进气量。这样，防障控制使内燃机1能够至少在低速或中速下运转。因而，当阻止车辆跛行行驶时动力性和废气排放质量变差时，防障控制允许内燃机1安装在其上的车辆以跛行的方式行驶。
如图7所示，为了不仅在内燃机转速在低速或中速范围内而且在高速范围内改善动力性，在加速器下压量等于或大于预定量时的内燃机运转范围内，依据加速器下压量而改变节气阀15的开启角时，ECU25可控制进气阀3的工作角以当内燃机转速增加时在预定角到最大角的范围内增加。
在这种情况下，不仅当内燃机1在低速或中速运转状态下而且在高速运转状态下时，可以阻止燃烧稳定性的降低或变差，并因而内燃机1安装在其中的车辆能够基本上以与正常行驶时相同的方式行驶。
(b)故障发生在相位差传感器20的情况当故障发生在相位差传感器20时，ECU25不能够基于相位差传感器20的输出信号值来执行进气凸轮轴和曲轴的转动相位差的反馈控制。
在这种情况下，精确地控制进气凸轮轴相对曲轴的转动相位为除了最提前位置和最延迟位置的一个位置变得困难。因此希望固定进气凸轮轴相对曲轴的转动相位在最提前位置或最延迟位置。
参照图3和图4如上所述，如果进气凸轮轴相对曲轴的转动相位被固定在最延迟位置，在加速器下压量等于或大于预定值时的内燃机运转范围内(即，在节气阀15固定在基本全开度位置时的运转范围内)，难以仅通过工作角改变机构21来改变内燃机1的进气量。
另一方面，如图8所示，如果进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最提前位置，并且工作角改变机构21被控制从而进气阀3的工作角变得等于最大角，则进气阀3的开启正时从进气行程的上止点被提前，并且进气阀3的关闭正时从进气行程的下止点稍微延迟。
在这种情况下，因为进气阀3的关闭正时不是从进气行程的下止点被过度延迟，压缩行程的实际持续时间(或实际压缩期)不会被过度缩短，这将使内燃机1的稳定燃烧有很高可能性。同时，因为进气阀3和排气阀4的气门重叠持续时间变得相对较长，希望当内燃机在一个运转范围内，其中由于废气的脉动效应进入空气的容积效率可容易地被改善，即，在加速器下压量很大并且内燃机转速很高时的运转范围内，设定进气阀3的工作角为一个相对大的度数。
如果进气凸轮轴相对曲轴的转动相位被固定在最提前位置并且控制工作角改变机构21从而进气阀3的工作角变得等于最小角，则进气阀3的开启正时从进气行程的上止点延迟，并且进气阀3的关闭正时从进气行程的下止点提前，如图9所示。
在这种情况下，因为进气阀3和排气阀4的气门重叠持续时间被缩短并且进气阀3的关闭正时从进气行程的下止点提前，进入空气的容积效率不太可能减小并且实际压缩期不太可能缩短。同时，因为进气阀3的气门开启持续时间被缩短，在内燃机1的目标进气量相对较小时的内燃机运转范围内，即，加速器下压量很小且内燃机转速很低的运转范围内，希望设定进气阀3的工作角为一个相对较小的度数。
从上述描述可知，当进气凸轮轴相对曲轴的转动相位固定为最提前位置时，相对于进气凸轮轴相对曲轴的转动相位固定在最延迟位置的情况，仅通过工作角改变机构21可以更容易地控制进气量。
因此，在相位差传感器20发生故障的情况下执行的本发明的防障控制程序中，如图10所示，ECU25控制工作角改变机构21从而与目标进气量成比例地增加进气阀3的工作角，同时控制正时改变机构19从而进气凸轮轴相对曲轴的转动相位固定为最提前位置。
用如上述方式执行的防障控制程序，在加速器下压量等于或大于预定值的内燃机运转范围内(即，节气阀15固定在基本全开度位置的运转范围内)，可以仅用工作角改变机构21控制内燃机1的进气量。
因而，相位差传感器20发生故障后，在不降低内燃机1的燃烧稳定性的情况下可以将进气量控制为目标进气量，从而可以阻止废气排放质量和动力性变差，这样使内燃机1安装在其中的车辆可能以基本上与正常运行相同的方式行驶。
(2)故障仅发生在工作角改变系统的情况下执行的防障控制程序工作角改变机构21的故障和/或工作角传感器22的故障可被看作工作角改变系统的故障。
在检测工作角改变机构21的故障的一个方法的例子中，依据从ECU25传输到工作角改变机构21的控制信号值，当工作角传感器22的输出信号值不变(即，进气阀3的工作角不变)时，确定工作角改变机构21有故障。
在检测工作角传感器22的故障的一种方法的例子中，当工作角传感器22的输出信号值固定在比传感器22正常工作时所确定的输出范围更高或更低的值时，确定工作角传感器22有故障。
(a)故障发生在工作角改变机构21的情况当故障发生在工作角改变机构21时，ECU25不能够改变进气阀3的工作角，并从而停止工作角改变机构21的控制。
通常，当进气阀3的工作角增大时，开启进气阀3所需的转矩将增加。因此，当停止工作角改变机构21的控制时，进气阀3的工作角应该稳定在最小角。然而，实际上，可根据开启进气阀3所需的转矩和工作角改变机构21中的摩擦之间的大小关系改变进气阀3的工作角。
在根据本实施例的防障控制程序中，ECU25停止工作角改变机构21的控制，并依据由工作角传感器22所检测的实际工作角控制正时改变机构19，从而稳定内燃机1中的燃烧。同时，依据由加速器位置传感器27所检测的加速器下压量，ECU25通过控制节气阀致动器16来调整进气量。
更特别地，如图11所示，当工作角传感器22的输出信号值(表示实际工作角)增加并且内燃机转速增加时，ECU25控制正时改变机构19从而提前进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位，因而增加了进入空气的容积效率。
然而，当实际工作角接近最大角时，进气量趋向于超过目标进气量。因此，在实际工作角等于或大于预定角α的范围内，当实际工作角增加并且内燃机转速减小时，希望控制正时改变机构19从而延迟进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位，因此减小进入空气的容积效率。
同样，在进气阀3的工作角不能被控制为理想角度的情况下，在加速器下压量等于或大于预定值的内燃机运转范围内(即，节气阀15固定在基本全开度位置的运转范围内)，控制内燃机1的进气量为目标进气量变得困难。因此，在这种情况下，参照图6如上所述，ECU25控制节气阀致动器16从而当加速器下压量增加时逐渐增加节气阀15的开启角。
用上述所执行的防障控制程序，当阻止内燃机1的燃烧稳定性降低时，内燃机1的进气量可以接近目标进气量，从而当阻止动力性和废气排放质量变差时使内燃机1继续运转。因此，内燃机1安装在其中的车辆能够以当内燃机1正常运转时基本相同的方式行驶。
(b)故障发生在工作角传感器22的情况当故障发生在工作角传感器22时，根据工作角传感器22的输出信号值，ECU25不能够以反馈方式控制进气阀3的工作角。
在这种情况下，精确控制进气阀3的工作角为除了最大角和最小角的一个角变得困难，并因此ECU25将应用于工作角改变机构21的控制值固定为预先设定的第二预定值。
例如，第二预定值如此确定从而进气阀3的工作角变得等于或小于用在没有安装工作角改变机构21的内燃机上的进气阀的工作角，而且，优选地，工作角变得与最大工作角相比更接近于最小工作角。
在这种情况下，当在目标进气量相对较大的运转范围内实际进气量变得小于目标进气量时，进气阀3的开启正时不太可能从进气行程的上止点过度提前，并且进气阀3的关闭正时不太可能从进气行程的下止点过度延迟。
此外，如图12所示，ECU25控制正时改变机构19从而进气阀3的开启正时变得接近于进气行程的上止点，而且进气阀3的关闭正时变得接近于进气行程的下止点。
在这时，优选的是，ECU25控制正时改变机构19从而相对于内燃机1在非怠速状态时所确立的转动相位，延迟内燃机1处于怠速状态时进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位。这是因为当内燃机1在怠速状态时，如果进气阀3和排气阀4的气门重叠持续时间很长，则燃烧稳定性可能由于内部再循环废气(EGR)量的增加而降低。
如果如上所述固定进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位和进气阀3的工作角，则难以在加速器下压量等于或大于预定值的内燃机运转范围内(即，节气阀15固定在基本全开度位置时的运转范围内)控制内燃机1的进气量为目标进气量。因此，参考图6如上所述，ECU25控制节气阀致动器16从而当在加速器下压量增加时逐渐增加节气阀15的开启角。
用上述执行的防障控制程序，至少在内燃机1处于怠速状态或低速或中速运转状态下，当阻止燃烧稳定性下降时，内燃机1的进气量可以接近目标进气量，并因此至少在怠速状态或低速或中速时内燃机1能够继续运转，甚至在工作角传感器22发生故障的情况下。
因此，安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，并且能够阻止在跛行行驶时动力性和废气排放质量的其他可能的变差。
(3)故障发生在正时改变系统和工作角改变系统的情况下执行的防障控制程序故障发生在正时改变系统和工作角改变系统的情况包括故障发生在正时改变机构19和工作角传感器22的情况、故障发生在正时改变机构19和工作角改变机构21的情况、故障发生在相位差传感器20和工作角传感器22的情况和故障发生在相位差传感器20和工作角改变机构21的情况。
(a)故障发生在正时改变机构19和工作角传感器22的情况当故障同时发生在正时改变机构19和工作角传感器22时，改变进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位变得不可能，并且精确控制进气阀3的工作角变得困难。
在根据本实施例在这种情况下执行的防障控制程序中，ECU25停止正时改变机构19的控制，并固定应用于工作角改变机构21的控制值为第三预定值。因为当停止正时改变机构19的控制时进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最延迟位置，希望设定第三预定值从而进气阀3的工作角变得基本等于预定角，参照图5如上所述。
如果进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位和进气阀3的工作角如上所述固定，则在加速器下压量等于或大于预定值的内燃机运转范围内(即，节气阀15固定在基本全开度位置时的运转范围内)将难以控制内燃机1的进气量为目标进气量。因此，参照图6如上所述，ECU25控制节气阀致动器16从而当加速器下压量增加时逐渐增加节气阀15的开启角。
用上述执行的防障控制程序，至少在内燃机1在低速或中速运转状态下，当阻止燃烧稳定性降低时，内燃机1的进气量可以接近目标进气量，并从而内燃机1能够至少在低速或中速下继续运转。
因此，安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，并且可以阻止在跛行行驶时动力性和废气排放质量的其他可能的变差。
当故障同时发生在正时改变机构19和工作角传感器22时，ECU25可以停止正时改变机构19的控制和工作角改变机构21的控制，并仅通过改变节气阀15的开启角来控制内燃机1的进气量。在这种情况下，难以阻止内燃机1的燃烧稳定性的降低，但安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶。
(b)故障发生在正时改变机构19和工作角改变机构21的情况当故障同时发生在正时改变机构19和工作角改变机构21时，改变进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位变得不可能，并且改变节气阀3的工作角也变得不可能。
在根据本实施例在这种情况下执行的防障控制程序中，ECU25停止正时改变机构19的控制和工作角改变机构21的控制，并且通过改变节气阀15的开启角来控制内燃机1的进气量。
参照图6如上所述，在控制进气量时，ECU25控制节气阀致动器16从而当加速器下压量增加时增大节气阀15的开启角，而且基于空气流计14的输出信号值，以反馈方式控制节气阀致动器16。
用上述执行的防障控制程序，至少内燃机1的进气量可以接近或使接近目标进气量，从而虽然很难阻止内燃机1的燃烧稳定性的降低，但使安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶。
(c)故障发生在相位差传感器20和工作角传感器22的情况当故障同时发生在相位差传感器20和工作角传感器22时，难以精确控制进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位达到除了最提前位置和最延迟位置的一个位置，而且也难以精确控制节气阀3的工作角。
在根据本实施例在这种情况下执行的防障控制程序中，ECU25控制正时改变机构19从而固定进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位在最提前位置，并且固定应用于工作角改变机构21的控制值为第四预定值。
在进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位被固定在最提前位置的情况下，如图14所示，第四预定值被设定为在进气阀3的开启正时在进气行程的上止点附近的一个值。这是因为，如果进气阀3的开启正时固定在进气行程的上止点附近，则当内燃机转速在高速范围内所测量的进气量可能不足，但可以阻止发生在内燃机转速在怠速范围或在低速或中速范围内的燃烧稳定性降低。
如果如上所述固定进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位和进气阀3的工作角，则在加速器下压量等于或大于预定值时的内燃机运转范围内(即，节气阀15固定在基本全开度位置的运转范围内)难以控制内燃机1的进气量为目标进气量。因此，参照图6如上所述，ECU25控制节气阀致动器16从而当加速器下压量增加时逐渐增大节气阀15的开启角。
用上述执行的防障控制程序，可能的是，至少当内燃机1在低速或中速运转状态下，当阻止燃烧稳定性降低时，使内燃机1的进气量接近目标进气量，从而使内燃机1至少在低速或中速下继续运转。因此，安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，同时可以在车辆跛行行驶时阻止动力性和废气排放质量的变差。
(d)故障发生在相位差传感器20和工作角改变机构21的情况当故障同时发生在相位差传感器20和工作角改变机构21时，精确控制进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位为除了最延迟位置和最提前位置的一个位置将变得困难，并且改变进气阀3的工作角也变得不可能。
在根据本实施例在上述情况下执行的防障控制程序中，ECU25控制正时改变机构19以固定进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位为最提前位置，并停止工作角改变机构21的控制。
在这种情况下，参照图8和图9如上所述，进气阀3的开启正时可能从进气行程的上止点被提前，但进气阀3的关闭正时没有从进气行程的下止点很大地延迟。因而，当内燃机1在低速或中速运转状态下可以将燃烧稳定性的降低阻止为最小。
如果进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位被固定并停止工作角改变机构21的控制，则在加速器下压量等于或大于预定值时的内燃机运转范围内(即，节气阀15固定在基本全开度位置的运转范围内)，改变内燃机1的进气量变得不可能。因此，参照图6如上所述，ECU25控制节气阀致动器16从而当加速器下压量增加时逐渐增大节气阀15的开启角。
用上述执行的防障控制程序，可能的是，至少当内燃机1在低速或中速运转状态下，当阻止燃烧稳定性降低时，使内燃机1的进气量接近目标进气量，从而使内燃机1至少在低速或中速下继续运转。因此，安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，同时可以在车辆跛行行驶时阻止动力性和废气排放质量的变差。
(4)故障发生在节气机构的情况故障发生在节气机构的情况包括，由于例如节气阀15卡住或节气阀致动器很差的操作性而不能改变节气阀15的开启角的故障发生在节气机构的驱动系统的情况，以及故障发生在节气阀位置传感器17的情况。
在检测节气机构的驱动系统的故障的一个方法的例子中，根据从ECU25到节气阀致动器16传输的控制信号值，当节气阀位置传感器17的输出信号值不改变(即，节气阀15的开启角不变)时，确定节气机构的驱动系统有故障。
在检测节气阀位置传感器17的故障的一个方法的例子中，当节气阀位置传感器17的输出信号值固定在比它正常工作时所确定的传感器17的输出范围更高或更低时，确定节气阀位置传感器17有故障。
(a)故障发生在节气机构的驱动系统的情况如果故障发生在节气机构的驱动系统，则节气阀15的开启角被固定。因此，在加速器下压量小于预定值的内燃机运转范围内，与加速器下压量成比例地控制节气阀15的开启角变得不可能，并且在加速器下压量等于或大于预定值的内燃机运转范围内，固定节气阀15为基本全开度位置也变得不可能。
在根据本实施例在上述情况下执行的防障控制程序中，ECU25停止节气阀致动器16的控制，并如图15所示控制工作角改变机构21从而当加速器下压量增加时增大节气阀3的工作角，同时如图16所示控制正时改变机构19从而当内燃机转速增加时提前进气阀3的开启正时。
在以上控制中，内燃机1的实际进气量可能超过取决于节气阀15所固定的开启角的目标进气量，并且内燃机1的转矩可能相应地增加以大于相应于加速器下压量的转矩。
在这种情况下，ECU25通过从实际进气量减去目标进气量来计算过量空气量，并且控制火花塞5从而当过量空气量增加时增加点火正时的延迟或滞后量。然而，要指出的是如果点火正时的延迟量非常大，那么内燃机1可能起动不起来。因此，如图17所示，在本实施例中，在点火正时的延迟量变得等于极限值Lmax时的过量空气量ΔA(下文将称为“延迟极限空气量”)是预先由经验获得的。
当过量空气量变得等于或大于延迟极限空气量ΔA时，过量空气量增加时ECU25减少内燃机1的工作气缸数目。例如，如图18所示，过量空气量每增加一个预定量Δa，ECU25使非工作(静止)气缸的数目增加一个。
用上述执行的防障控制程序，当内燃机1的转矩可以接近相应于加速器下压量的转矩时，内燃机1能够继续运转。因此，安装内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶。
(b)故障发生在节气阀位置传感器17的情况如果故障发生在节气阀位置传感器17，则精确控制节气阀15的工作角变得不可能，并因而ECU25停止节气阀致动器16的控制。在正常的节气机构中，当停止节气阀致动器的控制时，节气阀的开启角固定为接近于最小开启角的预定值。
如果当节气阀15的开启角固定为接近于最小开启角的预定值时执行参照图15到图18如上所述的控制，那么当内燃机1在高速运转状态下，内燃机1的进气量可能不足，但当内燃机1在低速或中速运转状态下，进气量可以被容易地控制为目标进气量。
因此，在本实施例的防障控制程序中，ECU25停止节气阀致动器16的控制，并执行参照图15到图18如上所述的控制。
在这种情况下，可能的是，至少当内燃机1在低速或中速运转状态下，当阻止燃烧稳定性的降低时，使内燃机1的进气量接近目标进气量，从而使内燃机1在低速或中速下继续运转。因此，安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，同时可以阻止在跛行行驶时动力性和废气排放质量的变差。
如果故障发生在节气机构的节气阀位置传感器，该节气机构如此构造从而当停止节气阀致动器的控制时节气阀处于基本全关闭位置，那么在应用于节气阀致动器的控制值被设定为一个使节气阀的开启角等于上述预定角之后，可执行参照图15到图18如上所述的控制。
(4)故障发生在正时改变系统和工作角改变系统以及节气机构中至少一个的情况当故障同时发生在正时改变系统和工作角改变系统以及节气机构中至少一个时，ECU25停止节气阀致动器16、正时改变机构19和工作角改变机构21的控制，并且停止火花塞5和燃油喷射器6的控制从而当在显示仪28上显示故障发生的信息时停止内燃机1的运转。
然而，如果节气机构的驱动系统正常运转并且节气阀15的开启角可以固定到预定角，或当节气阀15处于非全关闭位置的某个位置时驱动系统发生故障，则ECU25可停止正时改变机构19和工作角改变机构21的控制，然后执行延迟点火正时的控制和操作缩减数目的气缸的控制，从而内燃机1可以按通过控制调整的内燃机1的转矩继续运转。
下面将参照图19至图24说明执行本实施例的防障控制程序的一个方法。
图19为说明防障控制程序的流程图。防障控制程序预先存储在ECU25的只读存储器(ROM)中，并由ECU25以预定的时间间隔(如，曲柄位置传感器23每产生一个脉冲信号)而执行。
在防障控制程序中，ECU25首先在步骤S1901中确定故障是否发生在节气机构。更特别地，ECU25确定节气阀位置传感器17的输出信号值是否在传感器17正常工作的输出范围内。如果节气阀位置传感器17的输出信号值在正常输出范围内，那么ECU25确定节气阀位置传感器17的输出信号值是否随着应用于节气阀致动器16的控制信号而变化。
如果在步骤S1901中确定节气阀位置传感器17的输出信号值超出正常输出范围，或节气阀位置传感器17的输出信号值不随从ECU25到节气阀致动器16传输的控制信号值而变化，那么ECU25确定故障发生在节气机构，并前进到步骤S1902。
在步骤S1902中，ECU确定包括正时改变系统和工作角改变系统的可变进气阀机构是否正常工作。更特别地，ECU25确定正时改变机构19是否正常工作，相位差传感器20是否正常工作，工作角改变机构21是否正常工作，以及工作角传感器22是否正常工作。
当在步骤S1902中确定正时改变机构19、相位差传感器20、工作角改变机构21和工作角传感器22全都正常工作时，ECU25确定可变进气阀机构正常工作，并前进到步骤S1903。
在步骤S1903中，ECU25在显示仪28上显示表示故障发生的信息，并执行节气机构防障控制程序。在节气机构防障控制程序中，ECU25执行如图20A、20B的节气机构防障控制程序。节气机构防障控制程序预先存储在ECU25的只读存储器(ROM)中，并且当节气机构有故障并且可变进气阀机构正常工作时由ECU25执行。
在节气机构防障控制程序中，ECU25首先在步骤S2001中确定节气阀位置传感器17的输出信号值是否传感器17的正常输出范围内。
如果步骤S2001确定节气阀位置传感器17的输出信号值在正常输出范围内，则ECU25确定节气阀位置传感器17正常工作，并节气机构的驱动系统有故障，并前进到步骤S2002。
在步骤S2002中，ECU25停止节气阀致动器16的控制。在步骤S2003中，ECU25基于曲柄位置传感器23产生一个脉冲信号的时间间隔来计算内燃机转速。
在步骤S2004中，参照图16如上所述，依据内燃机转速和进气阀3的开启正时之间的关系，相应于步骤S2003中计算出的内燃机转速，ECU25计算出相位差(目标相位差)。这里提及的该“相位差”指进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位的差值。
在步骤S2005中，ECU25读取加速器位置传感器27的输出信号值(表示加速器下压量)。在步骤S2006中，参照图15如上所述，依据加速器下压量和工作角之间的关系，相应于步骤S2005中读取的加速器下压量，ECU25计算出进气阀3的工作角(目标工作角)。
在步骤S2007中，ECU25控制正时改变机构19从而进气凸轮轴和曲轴的转动相位差变得等于目标相位差。在步骤S2008中，ECU25控制工作角改变机构21从而进气阀3的实际工作角变得等于目标工作角。
在步骤S2009中，ECU25读取空气流计14的输出信号值(即，实际进气量)。在步骤S2010中，用步骤S2003所计算的内燃机转速和步骤S2005中读取的加速器下压量作为参数，ECU25计算内燃机1的目标进气量。
在步骤S2011中，ECU25确定步骤S2009中读取的实际进气量是否超过步骤S2010中计算的目标进气量。如果在步骤S2011中确定实际进气量等于或小于目标进气量，则ECU25完成一次本程序的执行。
如果在步骤S2011中确定实际进气量超过目标进气量，则ECU25前进到步骤S2012以通过从实际进气量中减去目标进气量来计算过量空气量。
在步骤S2013中，ECU25确定步骤S2012所计算的过量空气量是否等于或小于延迟极限空气量ΔA。如果在步骤S2013中过量空气量等于或小于延迟极限空气量ΔA，则ECU25前进到步骤S2014，参照图17如上所述，依据点火延迟量和过量空气量之间的关系，相应于过量空气量计算点火延迟量。然后ECU25以点火延迟量延迟或滞后火花塞5的点火正时。
如果在步骤S2013中确定过量空气量超过延迟极限空气量ΔA，则ECU25前进到步骤S2015，以极限值Lmax延迟火花塞5的点火正时。然后ECU25前进到步骤S2016，参照图18如上所述，依据非工作气缸的数目和过量空气量之间的关系，相应于过量空气量计算非工作气缸的数目。然后，依据所计算的非工作气缸的数目，ECU25用工作(即，保留)气缸运转内燃机1。
如果在上步S2001中确定进气阀位置传感器17有故障，则ECU25前进到步骤S2017以将应用于节气阀致动器16的控制值固定为使节气阀15的开启角等于接近最小开启角的预定角的一个值。
继而，ECU25执行如上所述类似于步骤S2003到S2016的程序的一个过程，然后完成本程序的执行。
用由ECU25所执行的节气机构防障控制程序，内燃机1能够继续运转，甚至在故障发生在节气机构的情况下，并且安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶。而且，ECU25能够阻止车辆跛行时内燃机1的动力性和废气排放质量变差或使车辆跛行时内燃机1的动力性和废气排放质量的下降减为最少。
返回到图19的防障控制程序，当在步骤S1902中确定正时改变机构19、相位差传感器20、工作角改变机构21和工作角传感器22中的至少一个有故障时，ECU25确定可变进气阀机构有故障，并且前进到步骤S1904。
在步骤S1904中，ECU25在显示仪28上显示表示故障发生的信息，并且停止节气阀致动器16、正时改变机构19、工作角改变机构21、火花塞5和燃油喷射器6的控制，从而停止内燃机1的运转。
如果节气机构的驱动系统正常工作并且节气阀15的开启角可以固定在预定角，或保持在非全关闭位置的节气阀15不能正常工作，ECU25可停止正时改变机构19和工作角改变机构21的控制，然后执行延迟点火正时的控制和/或以缩减数目的气缸运转内燃机1的控制，从而当调整内燃机1的转矩时继续运转内燃机1。在这种情况下，安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶。
在完成上述步骤S1904的程序后，ECU25完成一次本程序的执行。
如果在步骤S1901中确定节气阀位置传感器17的输出信号值在正常输出范围内，并且节气阀位置传感器17的输出信号值随从ECU25到节气阀致动器16传输的控制信号值而变化，则ECU25确定节气机构正常工作，并前进到步骤S1905。
在步骤S1905中，ECU25确定故障是否发生在可变进气阀机构，即，故障是否发生在正时改变机构19、相位差传感器20、工作角改变机构21和工作角传感器22中的至少一个。
更特别地，ECU25确定相位差传感器20的输出信号值是否随着从ECU25传输到正时改变机构19的控制信号值而变化，相位差传感器20的输出信号值是否在正常输出范围内，工作角传感器22的输出信号值是否随着从ECU25传输到工作角改变机构21的控制信号值而变化，以及工作角传感器22的输出信号值是否在正常输出范围内。
如果在步骤S1905中确定相位差传感器20的输出信号值不随从ECU25传输到正时改变机构19的控制信号值而变化，或相位差传感器20的输出信号值不在正常输出范围内，或工作角传感器22的输出信号值不随从ECU25传输到工作角改变机构21的控制信号值而变化，或工作角传感器22的输出信号值不在正常输出范围内，那么ECU25确定故障发生在可变进气阀机构，并前进到步骤S1906。
在步骤S1906中，ECU25在显示仪28上显示表示故障发生的信息，并执行可变进气阀机构防障控制程序。在可变进气阀机构防障控制程序中，ECU25执行如图21所示的可变进气阀机构防障控制程序。该可变进气阀机构防障控制程序预先存储在ECU25的只读存储器(ROM)中，并且当节气机构正常工作并且可变进气阀机构有故障时由ECU25所执行。
在可变进气阀机构防障控制程序中，ECU25首先在步骤S2101中确定工作角改变系统是否正常操作。更特别地，ECU25确定工作角传感器22的输出信号值是否随着从ECU25传输到工作角改变机构21的控制信号值而变化，以及工作角传感器22的输出信号值是否在正常输出范围内。
如果在步骤S2101中确定工作角传感器22的输出信号值随着从ECU25传输到工作角改变机构21的控制信号值而变化，并且工作角传感器22的输出信号值在正常输出范围内，那么ECU25确定工作角改变系统正常工作并且正时改变系统有故障，并且前进到步骤S2102。
在步骤S2102，ECU25执行正时改变系统防障控制程序。在正时改变系统防障控制程序中，ECU25执行如图22A、22B所示的正时改变系统防障控制程序。该正时改变系统防障程序预先存储在ECU25的只读存储器(ROM)中，并且当节气机构和工作角改变系统正常工作并且正时改变系统有故障时，即，正时改变系统无法正常工作时，由ECU25所执行。
在正时改变系统防障控制程序中，ECU25首先在步骤S2201中确定相位差传感器20是否正常工作，即，相位差传感器20的输出信号值是否在正常输出范围内。
如果步骤S2201确定相位差传感器20的输出信号值在正常输出范围内，那么ECU25确定正时改变机构19有故障，并且相位差传感器20正常工作，并前进到步骤S2202。
在步骤S2202中，ECU25停止正时改变机构19的控制。在这种情况下，进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位固定在最延迟位置。
在步骤S2203中，ECU25将应用于工作角改变机构21的控制值固定为上述第一预定值。参照图5如上所述，第一确定值被设定为使进气阀3的工作角等于最大角和最小角之间的并且与最大角相比更接近于最小角的一个特定角。
在步骤S2204中，ECU25读取加速器位置传感器27的输出信号值(即，加速器下压量)。参照图6如上所述，在步骤S2205中，依据加速器下压量和节气阀开度之间的关系，相应于步骤S2204中读取的加速器下压量ECU25计算节气阀开度(目标节气阀开度)。在步骤S2206中，ECU25控制节气阀致动器16从而进气阀15的开启角变得等于步骤S2205所计算的目标进气阀开度。
如果在上步S2201中确定相位差传感器20的输出信号值不在正常输出范围内，那么ECU25确定正时改变机构19正常工作，并且相位传感器20有故障，并前进到步骤S2207。
在步骤S2207中，ECU25将应用于正时改变机构19的控制值固定为设定进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位为最提前位置的一个值(最提前值)。
在步骤S2208中，ECU25基于曲柄位置传感器23产生一个脉冲信号的时间间隔来计算内燃机转速。在步骤S2209，ECU25读取加速器位置传感器27的输出信号值(加速器下压量)。在步骤S2201，通过使用步骤S2208所计算的内燃机转矩和步骤S2209读取的加速器下压量作为参数，ECU25计算内燃机1的目标进气量。
参照图10如上所述，在步骤S2211中，依据进气阀3的工作角和目标进气量之间的关系，相应于步骤S2209所计算的目标进气量，ECU25计算进气阀3的工作角(目标工作角)。
在步骤S2212中，ECU25控制工作角改变机构21从而进气阀3的实际工作角变得等于步骤S2211中所计算的目标工作角。
在步骤S2213中，ECU25读取加速器位置传感器27的输出信号值(加速器下压量)。在步骤S2214中，ECU25确定步骤S2213中读取的加速器下压量是否等于或大于预定值。
如果在步骤S2214中确定加速器下压量等于或大于预定值，那么ECU25前进到步骤S2215以控制节气阀致动器16从而节气阀15固定在基本全开度位置。在完成步骤S2215的程序之后，ECU25完成一次本程序的执行。
另一方面，如果在步骤S2214中确定加速器下压量小于预定值，则ECU25前进到步骤S2216，参照图2如上所述，依据加速器下压量和节气阀开度之间的关系，相应于上步S2213读取的加速器下压量计算节气阀开度(目标节气阀开度)。
在步骤S2217中，ECU25控制节气阀致动器16从而节气阀15的实际开启角变得等于步骤S2216所计算的目标节气阀开度。然后，ECU25完成一次本程序的执行。
用ECU25所执行的如图22A、22B的正时改变系统防障控制程序，内燃机1能够继续运行，并且安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，甚至在故障发生在正时改变系统的情况下。而且，ECU25能够阻止车辆跛行时内燃机1的动力性和废气排放质量变差或使车辆跛行行驶时内燃机1的动力性和废气排气质量的恶化降为最小。
返回图21的可变进气阀机构防障控制程序，当在步骤S2101中确定工作角传感器22的输出信号值不随从ECU25传输到工作角改变机构21的控制信号值而变化，或工作角传感器22的输出信号值不在正常输出范围内时，ECU25确定工作角改变系统有故障，并前进到步骤S2103。
在步骤S2103中，确定正时改变系统是否正常工作。更特别地，ECU25确定相位差传感器20的输出信号值是否随从ECU25传输到正时改变机构19的控制信号值而变化，并确定相位差传感器20的输出信号值是否在正常输出范围内。
如果在步骤S2103中确定相位差传感器20的输出信号值随ECU25传输到正时改变机构19的控制信号值而变化，并且相位差传感器20的输出信号值在正常输出范围内，则ECU25确定正时改变系统正常工作并且工作角改变系统有故障，即，工作角改变系统无法正常工作，并前进到步骤S2104。
在步骤S2104中，ECU25执行工作角改变系统防障控制程序。在工作角改变系统防障控制程序中，ECU25执行如图23所示的工作角改变系统防障控制程序。该工作角改变系统防障控制程序预先存储在ECU25的只读存储器(ROM)中，并当节气机构和正时改变系统正常工作并且工作角改变系统有故障时由ECU25执行。
在工作角改变系统防障控制程序中，ECU25首先在步骤S2301中确定工作角传感器22是否正常工作。更特别地，ECU25确定工作角传感器22的输出信号值是否在正常输出范围内。
如果在步骤S2301中确定工作角传感器22的输出信号值在正常输出范围内，则ECU25确定工作角传感器22正常工作，并且工作角改变机构21有故障，并前进到步骤S2303。在步骤S2302中，ECU25停止工作角改变机构21的控制。
在步骤S2303中，ECU25读取工作角传感器22的输出信号值(表示进气阀3的实际工作角)。在步骤S2304中，ECU25基于曲柄位置传感器23产生一个脉冲信号的时间间隔来计算内燃机1的内燃机转速。
参照图11如上所述，在步骤S2305中，依据进气凸轮轴相对于曲轴的转动相位、内燃机转速和工作角之间的关系，相应于步骤S2303所读取的进气阀3的实际工作角和步骤S2304所计算的内燃机转速，ECU25计算出目标相位差。
在步骤S2306中，ECU25控制正时改变机构19从而进气凸轮轴和曲轴之间的转动相位差与步骤S2305所计算的目标相位差一致。
在步骤S2307中，ECU25读取加速器位置传感器27的输出信号值(表示加速器下压量)。参考图6如上所述，在步骤S2308中，依据加速器下压量和节气阀开度之间的关系，相应于步骤S2307所读取的加速器下压量，ECU25计算出节气阀开度(目标节气阀开度)。
在步骤S2309中，ECU25控制节气阀致动器16从而进气阀15的实际开启角变得等于步骤S2308所计算的目标节气阀开度。在执行步骤S2309之后，ECU25完成一次本程序的执行。
如果在步骤S2301中确定工作角传感器22的输出信号值不在正常输出范围内，则ECU25确定工作角传感器22有故障并且工作角改变机构21正常工作，并且前进到步骤S2310。
在步骤S2310中，ECU25将应用于工作角改变机构21的控制值固定为上述第二预定值。该第二预定值被设置为使进气阀的工作角相对最大角更接近最小角的一个值。
在步骤S2311中，ECU25基于曲柄位置传感器23产生一个脉冲信号的时间间隔来计算内燃机转速。在步骤S2312中，ECU25读取加速器位置传感器27的输出信号值(表示加速器下压量)。在步骤S2313中，基于步骤S2311所计算的内燃机转速和步骤S2312所读取的加速器下压量，ECU25确定内燃机1是否处于非怠速状态。
更特别地，当内燃机转速等于或低于预定转速(如，大约900转/分钟)并且加速器踏板26一点也没下压(即，加速器下压量为零)时，ECU25确定内燃机1处于怠速状态。当内燃机转速高于预定转速并且加速器下压量不等于零时，ECU25确定内燃机1处于非怠速状态。
如果在步骤S2313中确定内燃机1处在非怠速状态，ECU25前进到步骤S2314，控制正时改变机构19从而进气凸轮轴和曲轴的转动相位差变得等于第一相位差。参照图12如上所述，该第一相位差被设为提供的进气阀3的开启和关闭正时的一个相位差。
如果在步骤S2313中确定内燃机1处于怠速状态，则ECU25前进到步骤S2315，并控制正时改变机构19从而进气凸轮轴和曲轴的转动相位差变得等于第二相位差。参照图13如上所述，第二相位差被设置为提供相对于第一相位差所确定的开启/关闭正时而延迟的进气阀3的开启/关闭正时的一个相位差。
参照图6如上所述，在执行步骤S2314或步骤S2315之后，ECU25前进到步骤S2316，依据节气阀开度和加速器下压量之间的关系，相应于步骤S2312所读取的加速器下压量，计算节气阀开度(目标节气阀开度)。
在步骤S2317中，ECU25控制节气阀致动器16从而控制节气阀15的开启角为步骤S2316所计算的目标节气阀开度。然后，ECU25完成一次本程序的执行。
用由ECU25所执行的图23中的工作角改变系统防障控制程序，内燃机1能够继续运转，并且安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，甚至在故障发生在工作角改变系统的情况下。而且，ECU25能够阻止车辆跛行时内燃机1的动力性和废气排放质量变差或使车辆跛行行驶时内燃机1的动力性和废气排气质量的恶化降为最小。
返回到图21的可变进气阀机构防障控制程序，如果在步骤S2103中确定相位差传感器20的输出信号值不随从ECU25传输到正时改变机构19的控制信号值而变化，或确定相位差传感器20的输出信号值不在正常输出范围内，则ECU25确定正时改变系统和工作角改变系统都有故障，并前进到步骤S2105。
在步骤S2105中，ECU25执行双系统防障控制程序。在双系统防障控制程序中，ECU25执行如图24所示的双系统防障控制程序。该双系统防障程序预先存储在ECU25的只读存储器(ROM)中，并当节气机构正常工作并且正时改变系统和工作角改变系统都有故障时由ECU25执行。
在双系统防障控制程序中，ECU25首先在步骤S2401中确定相位差传感器20是否正常工作，即，相位差传感器20的输出信号值是否在正常输出范围内。如果在步骤S2401中确定相位差传感器20的输出信号值在正常输出范围内，则ECU25确定相位差传感器20正常工作，并且正时改变机构19有故障，并前进到步骤S2402。
在步骤S2402中，ECU25确定工作角传感器22是否正常工作，即，工作角传感器22的输出信号值是否在正常输出范围内。如果在步骤S2402中确定工作角传感器22的输出信号值在正常输出范围内，则ECU25确定工作角传感器22正常工作，并且工作角改变机构21有故障。在这种情况下，ECU25执行用于故障发生在正时改变机构19和工作角改变机构21的情况的步骤S2403到S2407的防障控制程序。
在步骤S2403中，ECU25停止正时改变机构19的控制。在步骤S2404中，ECU25停止工作角改变机构21的控制。
在步骤S2405中，ECU25读取加速器位置传感器27的输出信号值(表示加速器下压量)。参照图6如上所述，在步骤S2406中，依据加速器下压量和节气阀开度之间的关系，相应于步骤S2405所读取的加速器下压量，ECU25计算节气阀开度(目标节气阀开度)。
在步骤S2407中，ECU25控制节气阀致动器16从而节气阀15的实际开启角变得等于步骤S2406所计算的目标节气阀开度。然后，ECU25完成一次本程序的执行。
如果在步骤S2402中确定工作角传感器22的输出信号值不在正常输出范围内，则ECU25确定工作角传感器22有故障并且工作角改变机构21正常工作。在这种情况下，ECU25执行用于故障发生在正时改变机构19和工作角传感器22的情况的步骤S2408、S2409和S2405-S2407的防障控制程序。
在步骤S2408中，ECU25停止控制正时改变机构19的控制。在步骤S2409中，ECU25将应用于工作角改变机构21的控制值固定为上面所指示的第三预定值。第三预定值被设定为使进气阀3的工作角基本等于参考图5如上所述的预定角的一个值。
在执行步骤S2409之后，ECU25执行上述步骤S2405-S2407的操作，然后完成本程序的执行。
另一方面，如果在上步S2401中确定相位差传感器20的输出信号值在正常输出范围以外，则ECU25确定相位差传感器20有故障并且正时改变机构19正常工作，并前进到步骤S2410。
在步骤S2410中，ECU25确定工作角传感器22的输出信号值是否在正常工作范围内。如果在步骤S2410中确定工作角传感器22的输出信号值在正常输出范围内，则ECU25确定工作角传感器22正常工作并且工作角改变机构21有故障。
在这种情况下，ECU25执行用于故障发生在相位差传感器20和工作角改变机构21的情况的步骤S2411、S2412和S2405-S2407的防障控制程序。
在步骤S2411中，ECU25将应用于正时改变机构19的控制值固定为最提前值。在步骤S2412中，ECU25停止工作角改变机构21的控制。在执行步骤S2412后，ECU25执行上述步骤S2405-S2407的操作，然后完成本程序的执行。
如果在步骤S2410中确定工作角传感器22的输出信号值不在正常输出范围，则ECU25确定工作角传感器22有故障并且工作角改变机构21正常工作。在这种情况下，ECU25执行用于故障发生在相位差传感器20和工作角传感器22的情况的步骤S2413、S2414和S2405-S2407的防障控制程序。
首先，在步骤S2413中，ECU25将应用于正时改变机构19的控制值固定为最提前值。在步骤S2414中，ECU25将应用于工作角改变机构21的控制值固定为第四控制值。该第四控制值被设定为使进气阀3的开启正时等于参照图14如上所述的开启正时的一个值。在执行步骤S2414之后，ECU25执行上述步骤S2405-S2407的操作，然后完成本程序的执行。
用由ECU25所执行的图24中的双系统防障控制程序，内燃机1能够继续运转，并且安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶，甚至在故障同时发生在正时改变系统和工作角改变系统的情况下。而且，ECU25能够阻止车辆跛行时内燃机1的动力性和废气排放质量变差或使车辆跛行行驶时内燃机1的动力性和废气排气质量的恶化降为最小。
返回图19的附着控制程序，当在步骤S1905中确定所有正时改变机构19、相位差传感器20、工作角改变机构21和工作角传感器22都正常工作时，ECU25确定节气机构和可变进气阀机构正常工作，并前进到步骤S1907。
在步骤S1907中，ECU25以正常方式控制节气机构和可变进气阀机构，并完成一次本程序的执行。
用由ECU25所执行的图19中的防障控制程序，当故障发生在节气机构、正时改变系统和工作角改变系统中的至少一个时，执行根据故障的形式所选择的适当的防障控制程序从而内燃机1可以继续运转，同时阻止动力性和废气排放质量变差或使动力性和废气排气质量的恶化降为最小。因而，安装有内燃机1的车辆能够以跛行方式行驶。
权利要求
1.一种内燃机的控制系统，包括正时改变装置，用于相对于内燃机输出轴的转动改变进气阀的开启和关闭正时；工作角改变装置，用于改变进气阀的工作角；节气机构，包括设置在内燃机的进气通道内的节气阀和可操纵以开启和关闭节气阀的致动器；进气量控制装置，用于控制正时改变装置、工作角改变装置和节气机构从而将内燃机的进气量控制为目标进气量；故障检测装置，用于检测正时改变装置、工作角改变装置和节气机构中至少一个的故障；以及防障控制装置，用于执行与可由故障检测装置检测出的不同形式的故障对应的不同的防障控制程序，其中当故障检测单元确实检测出故障时，防障控制装置根据由故障检测装置所检测出的故障形式执行不同防障控制程序中选定的一种。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，当故障检测装置检测出工作角改变装置的故障时，防障控制装置控制工作角改变装置从而进气阀的工作角变得基本等于预定角，并控制正时改变装置从而进气阀的开启和关闭正时基本与相应于预定角的开启和关闭正时一致，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于工作角改变装置包括用于改变节气阀的工作角的第一驱动装置，以及用于检测节气阀的工作角的工作角检测装置；并且当故障检测装置检测出第一驱动装置的故障时，防障控制装置停止第一驱动装置的控制，并且基于由工作角检测装置检测出的工作角而控制正时改变装置，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
4.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于工作角改变装置包括用于改变节气阀的工作角的第一驱动装置，以及用于检测节气阀的工作角的工作角检测装置；并且当故障检测装置检测出工作角检测装置的故障时，防障控制装置将应用于第一驱动装置的控制值固定为预定值，并控制正时改变装置从而将固定进气阀的开启和关闭正时固定为预定正时，同时控制节气机构从而依据目标进气量而改变节气阀的开启角。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，防障控制装置相对于内燃机在非怠速状态下所确立的进气阀的开启和关闭正时而延迟内燃机怠速状态下所确立的进气阀的开启和关闭正时。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，当故障检测装置检测出正时改变装置的故障时，防障控制装置控制正时改变装置从而进气阀的开启和关闭正时基本与预定的开启和关闭正时一致，并控制工作角改变装置和节气机构从而内燃机的进气量变得基本等于目标进气量。
7.根据权利要求1或6所述的控制系统，其特征在于正时改变装置包括用于改变进气阀的开启和关闭正时的第二驱动装置，以及用于检测进气阀的开启和关闭正时的正时检测装置；并且当故障检测装置检测出第二驱动装置的故障时，防障控制装置停止第二驱动装置的控制，并控制工作角改变装置从而将进气阀的工作角固定为预定角，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
8.根据权利要求1或6所述的控制系统，其特征在于正时改变装置包括用于改变进气阀的开启和关闭正时的第二驱动装置，以及用于检测进气阀的开启和关闭正时的正时检测装置；并且当故障检测装置检测出正时检测装置的故障时，防障控制装置将应用于第二驱动装置的控制值固定为预定值，并控制工作角改变装置从而依据目标进气量改变进气阀的工作角。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，应用于第二驱动装置的控制值固定为其值的预定值确定为，使得进气阀的开启正时相对于内燃机的输出轴的转动被提前。
10.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，当故障检测装置检测出工作角改变装置和正时改变装置的故障时，防障控制装置控制工作角改变装置从而进气阀的工作角变得基本等于预定角，并控制正时改变装置从而进气阀的开启和关闭正时基本与预定的开启和关闭正时一致，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
11.根据权利要求1或10所述的控制系统，其特征在于工作角改变装置包括用于改变进气阀的工作角的第一驱动装置，以及用于检测进气阀的工作角的工作角检测装置；正时改变装置包括用于改变进气阀的开启和关闭正时的第二驱动装置，以及用于检测进气阀的开启和关闭正时的正时检测装置；并且当故障检测装置检测出第一驱动装置和正时检测装置的故障时，防障控制装置停止第一驱动装置的控制，并将应用于第二驱动装置的控制值固定为预定值，同时控制节气机构从而依据目标空气量改变节气阀的开启角。
12.根据权利要求1或10所述的控制系统，其特征在于工作角改变装置包括用于改变进气阀的工作角的第一驱动装置，以及用于检测进气阀的工作角的工作角检测装置；正时改变装置包括用于改变进气阀的开启和关闭正时的第二驱动装置，以及用于检测进气阀的开启和关闭正时的正时检测装置；并且当故障检测装置检测出工作角检测装置和第二驱动装置的故障时，防障控制装置将应用于第一驱动装置的控制值固定为预定值，并停止第二驱动装置的控制，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变进气阀的开启角。
13.根据权利要求1或10所述的控制系统，其特征在于工作角改变装置包括用于改变进气阀的工作角的第一驱动装置，以及用于检测进气阀的工作角的工作角检测装置；正时改变装置包括用于改变进气阀的开启和关闭正时的第二驱动装置，以及用于检测进气阀的开启和关闭正时的正时检测装置；并且当故障检测装置检测出工作角检测装置和正时检测装置的故障时，防障控制装置将应用于第一驱动装置的控制值固定为第一预定值，并将应用于第二驱动装置的控制值固定为第二预定值，同时控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
14.根据权利要求1或10所述的控制系统，其特征在于工作角改变装置包括用于改变进气阀的工作角的第一驱动装置，以及用于检测进气阀的工作角的工作角检测装置；正时改变装置包括用于改变进气阀的开启和关闭正时的第二驱动装置，以及用于检测进气阀的开启和关闭正时的正时检测装置；并且当故障检测装置检测出第一驱动装置和第二驱动装置的故障时，防障控制装置停止第一驱动装置和第二驱动装置的控制，并控制节气机构从而依据目标进气量改变节气阀的开启角。
15.根据权利要求1、2、6和10中任一项所述的控制系统，其特征在于，当故障检测装置检测出节气机构的故障时，防障控制装置控制节气机构从而将节气阀的开启角固定为预定度数，并依据目标进气量控制工作角改变装置和正时改变装置，同时如果实际进气量大于目标进气量，则执行用于延迟点火正时的点火延迟控制和用于以缩减数目的气缸运转内燃机的缩减气缸操作控制中的至少一种。
全文摘要
一种内燃机的控制系统，包括一个正时改变单元，该正时改变单元相对于内燃机输出轴的转动改变进气阀的开启和关闭正时，一个改变进气阀的工作角的工作角改变单元，一个节气机构，该节气机构包括设置在内燃机的进气通道的节气阀和可操作以开启和关闭节气阀的致动器，以及一个进气量控制单元，该进气量控制单元控制正时改变单元、工作角改变单元和节气机构从而控制内燃机的进气量为目标进气量。该控制系统检测正时改变单元、工作角改变单元和节气机构中至少一个的故障，并在故障检测后，根据所检测故障的形式，执行相应于故障的不同形式的不同防障控制程序中所选的一种。
文档编号F02D41/22GK1490503SQ0315506
公开日2004年4月21日 申请日期2003年8月26日 优先权日2002年8月26日
发明者不破直秀 申请人:丰田自动车株式会社