(57)【要約】【課題】検出可能な圧力範囲が比較的狭いセンサを用いた場合においても、可変動弁機構の作動を適切に制御することができる可変動弁機構の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の可変動弁機構の制御装置１は、エンジン水温ＴＷに基づいて、上限回転数ＮＥＣＶＴＨおよび下限回転数ＮＥＣＶＴＬを算出する（図３のステップ１〜２）とともに、エンジン回転数ＮＥ＞ＮＥＣＶＴＨのときに、カム位相可変機構１０の作動を許可し（図６のステップ１１〜１３）、ＮＥ≦ＮＥＣＶＴＬのときに、カム位相可変機構１０の作動を禁止し（図６のステップ１４、１８）、ＮＥＣＶＴＬ＜ＮＥ≦ＮＥＣＶＴＨで、かつ油圧センサ２３で検出された作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上のときに、カム位相可変機構１０の作動を許可する（図６のステップ１４、１６、１３）。【選択図】図６
2010203390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動される油圧源により加圧された作動油の油圧によって駆動され、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉時期を変更可能な可変動弁機構の作動を制御する可変動弁機構の制御装置であって、
前記作動油の温度を表す作動油温度パラメータを検出する作動油温度パラメータ検出手段と、
前記作動油の油圧を検出する油圧検出手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記検出された作動油温度パラメータに基づいて、上限回転数を設定する上限回転数設定手段と、
前記作動油温度パラメータに基づいて、下限回転数を設定する下限回転数設定手段と、
前記検出された内燃機関の回転数が前記上限回転数より大きいときに、前記可変動弁機構の作動を許可し、前記内燃機関の回転数が前記上限回転数以下であり、かつ前記下限回転数よりも大きいときに、前記検出された作動油の油圧に基づいて、前記可変動弁機構の作動を許可する制御手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記下限回転数以下のときに、前記可変動弁機構の作動を禁止することを特徴とする、請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁機構が正常であるか否かを判定する可変動弁機構判定手段と、
前記可変動弁機構によって変更される前記開閉時期を表す開閉時期パラメータの目標となる目標パラメータを設定する目標パラメータ設定手段と、
前記開閉時期パラメータを実パラメータとして検出する実パラメータ検出手段と、
前記制御手段により前記作動油の油圧に基づいて前記可変動弁機構の作動が許可されている場合において、前記可変動弁機構判定手段によって前記可変動弁機構が正常であると判定され、前記油圧検出手段により検出された作動油の油圧が前記可変動弁機構を駆動することが可能な下限値以上であり、かつ前記目標パラメータに対する前記実パラメータの乖離度合を表す値が所定値よりも大きいときに、前記油圧検出手段が故障していると判定する故障判定手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁および／または排気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁機構の作動を制御する、可変動弁機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の可変動弁機構の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この可変動弁機構には、内燃機関により駆動される油圧ポンプにより加圧された作動油の油圧によって駆動され、吸気弁の開閉時期を変更可能な吸気カム位相可変機構が設けられている。この可変動弁機構の制御装置では、作動油の油圧を油圧センサで検出し、検出された油圧が所定値未満のときには、可変動弁機構を駆動するのに十分な油圧が確保されていないとして、可変動弁機構の作動を禁止する一方、油圧が前記所定値以上のときには、可変動弁機構を作動を許可する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この従来の可変動弁機構の制御装置では、内燃機関の運転状態に応じて変化する作動油の油圧を、その全域にわたって検出しなければならないので、検出可能な圧力範囲が広い油圧センサが必要になる。一般に油圧センサは、検出可能な圧力範囲が広いほど、高価であるので、そのような油圧センサを用いて可変動弁機構の制御を行うことは、コストアップの原因になる。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、検出可能な圧力範囲が比較的狭いセンサを用いた場合においても、可変動弁機構の作動を適切に制御することができる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３により駆動される油圧源（実施形態における（以下、本項について同じ）油圧ポンプ１１）により加圧された作動油の油圧によって駆動され、吸気弁８および排気弁９の少なくとも一方の開閉時期を変更可能な可変動弁機構（カム位相可変機構１０）の作動を制御する可変動弁機構の制御装置１であって、作動油の温度を表す作動油温度パラメータ（エンジン水温ＴＷ）を検出する作動油温度パラメータ検出手段（水温センサ２１）と、作動油の油圧（作動油圧ＰＯＩＬ）を検出する油圧検出手段（油圧センサ２３）と、内燃機関３の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ２２）と、検出された作動油温度パラメータに基づいて、上限回転数ＮＥＶＴＣＨを設定する上限回転数設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、作動油温度パラメータに基づいて、下限回転数ＮＥＶＴＣＬを設定する下限回転数設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、検出された内燃機関３の回転数が上限回転数ＮＥＶＴＣＨより大きいときに、可変動弁機構の作動を許可し、内燃機関３の回転数が上限回転数ＮＥＶＴＣＨ以下であり、かつ下限回転数ＮＥＶＴＣＬよりも大きいときに、検出された作動油の油圧に基づいて、可変動弁機構の作動を許可する制御手段（ＥＣＵ２、図６のステップ１３）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この可変動弁機構は、内燃機関により駆動される油圧源により加圧された作動油の油圧で駆動され、それにより吸気弁および／または排気弁の開閉時期が変更される。また、この可変動弁機構の制御装置によれば、検出された作動油温度パラメータに基づいて、上限回転数を設定するとともに、検出された内燃機関の回転数が上限回転数よりも大きいときに、可変動弁機構の作動を許可する。作動油を加圧する油圧源は内燃機関により駆動されるので、作動油の油圧は、内燃機関の回転数に応じて変化し、この回転数が高くなるほど、より高くなる。また、作動油の油圧は、作動油の温度に応じて変化し、この作動油の温度が高いほど、より低くなる。このため、内燃機関の回転数および作動油の温度に応じて、作動油の油圧は概ね定まる。したがって、上述したように、検出された作動油温度パラメータに基づいて上限回転数を設定するとともに、内燃機関の回転数が上限回転数よりも大きいときには、作動油の油圧が十分に確保されている状態で、可変動弁機構の作動を適切に許可することができる。
【０００８】
また、検出された作動油温度パラメータに基づいて、下限回転数を設定するとともに、検出された内燃機関の回転数が上限回転数以下であり、かつ下限回転数よりも大きいときに、検出された作動油の油圧に基づいて、可変動弁機構の作動を許可する。内燃機関の回転数が上限回転数以下であり、かつ下限回転数よりも大きいときには、作動油の油圧が十分に確保されているか否かを、内燃機関の回転数および作動油の温度に基づいて正確に判定することができない。したがって、この場合には、上述したように、検出された作動油の油圧に基づいて可変動弁機構の作動を許可することによって、作動油の油圧が実際に確保されている状態で、可変動弁機構の作動を適切に許可することができる。
【０００９】
また、前述したように、内燃機関の回転数が上限回転数より大きい範囲では、可変動弁機構の作動を許可するか否かの判定に、作動油の油圧を用いないので、この範囲の油圧を油圧検出手段で検出する必要がない。したがって、内燃機関の回転数が上限回転数を上回るような作動油の油圧の大きな範囲を、油圧検出手段で検出すべき圧力範囲から除くことができる。その結果、検出すべき圧力範囲が比較的狭い圧力検出手段を用いた場合においても、可変動弁機構の作動を適切に制御することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置１において、制御手段は、内燃機関３の回転数が下限回転数ＮＥＶＴＣＬ以下のときに、可変動弁機構の作動を禁止する（図７のステップ５８）ことを特徴とする。
【００１１】
内燃機関の回転数が低すぎると、内燃機関により駆動される油圧源による加圧が十分に行えず、作動油の油圧が不足する。この構成によれば、検出された内燃機関の回転数が下限回転数以下のときに、可変動弁機構の作動を禁止するので、作動油の油圧が不足した状態での可変動弁機構の作動を適切に回避することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置１において、可変動弁機構が正常であるか否かを判定する可変動弁機構判定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ３０）と、可変動弁機構によって変更される開閉時期を表す開閉時期パラメータの目標となる目標パラメータ（目標カム位相ＣＡＣＭＤ）を設定する目標パラメータ設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２１）と、開閉時期パラメータを実パラメータ（カム位相ＣＡＥＸ）として検出する実パラメータ検出手段（カム角センサ２４）と、制御手段により前記作動油の油圧に応じて可変動弁機構の作動が許可されている場合において、可変動弁機構判定手段によって可変動弁機構が正常であると判定され、油圧検出手段により検出された作動油の油圧が可変動弁機構を駆動することが可能な下限値（作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ）以上であり、かつ目標パラメータに対する実パラメータの乖離度合を表す値（カム位相偏差ＤＣＡ）が所定値（判定値ＣＡＪＤＧ）よりも大きいときに、油圧検出手段が故障していると判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、図７）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、可変動弁機構が正常であるか否かを判定するとともに、可変動弁機構によって変更される開閉時期を表すパラメータの目標となる目標パラメータを設定し、開閉時期を表す実パラメータを検出する。そして、制御手段により作動油の油圧に基づいて可変動弁機構の作動が許可されている場合において、可変動弁機構が正常であると判定され、油圧検出手段で検出された作動油の油圧が可変動弁機構を駆動することが可能な下限値以上であり、かつ目標パラメータに対する実パラメータの乖離度合を表す値が所定値よりも大きいときには、油圧検出手段が故障していると判定する。
【００１４】
可変動弁機構が正常と判定され、目標パラメータに対する実パラメータの乖離度合が高いときには、実パラメータが目標パラメータに良好に追随していないことから、実際には、作動油の油圧が不足している状態であると推定される。これに対して、油圧検出手段で検出された作動油の油圧が下限値以上であり、そのような値を示していないため、油圧検出手段が故障していると適切に判定することができる。
【００１５】
また、この判定手法では可変動弁機構を制御するための目標パラメータおよび実パラメータと、可変動弁機構の作動を制御するための作動油の油圧など、既存のパラメータを利用して、油圧検出手段の故障判定を行うので、故障判定のためのコストアップを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による可変動弁機構の制御装置を、内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】カム位相可変機構の概略構成を示す模式図である。
【図３】カム位相可変機構によりカム位相が最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの排気弁のバルブリフト曲線を示す図である。
【図４】領域判定処理を示すフローチャートである。
【図５】ＴＷ−ＮＥマップの一例を示す図である。
【図６】カム位相可変機構の作動許可判定処理を示すフローチャートである。
【図７】油圧センサの故障判定処理を示すフローチャートである。
【図８】カム位相の収束判定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による可変動弁機構の制御装置１、およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。同図に示すように、制御装置１はＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関３の燃料噴射制御処理などのエンジン３の各種の制御処理を行う。
【００１８】
エンジン３は、図示しない車両用の直列４気筒（１つのみ図示）タイプのガソリンエンジンであり、各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂとの間に燃焼室３ｃが形成されている。ピストン３ａの上面の中央部には、凹部３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、燃焼室３ｃに臨むように燃料噴射弁４（以下「インジェクタ４」という）および点火プラグ５が取り付けられており、燃料は燃焼室３ｃ内に直接噴射される。すなわちエンジン３は、筒内噴射式のものである。
【００１９】
インジェクタ４は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ（図示せず）を介して高圧ポンプ（図示せず）に接続されている。燃料は、燃料タンク（図示せず）からこの高圧ポンプで高圧に昇圧された後、レギュレータ（図示せず）で調圧された状態でインジェクタ４に供給される。燃料は、インジェクタ４からピストン３ａの凹部３ｄ側に向かって噴射されるとともに、凹部３ｄを含むピストン３ａの上面に衝突して燃料噴流を形成する。
【００２０】
インジェクタ４は、ＥＣＵ２に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２からの駆動信号により、開弁タイミングおよび閉弁タイミングが制御されることによって、その開弁時間に相当する燃料噴射量と、開弁タイミングに相当する燃料噴射時間が制御される。
【００２１】
また、上記点火プラグ５もＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２から点火時期ＩＧに応じたタイミングで高電圧が加えられることにより放電し、それにより燃焼室３ｃ内の混合気を燃焼させる。
【００２２】
さらに、エンジン３は、ＤＯＨＣ型のものであり、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７を備えている。これらの吸気および排気カムシャフト６，７はそれぞれ、吸気弁８および排気弁９を開閉駆動する吸気カム６ａおよび排気カム７ａを有している。吸気および排気カムシャフト６，７は、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅの回転に従って、これが２回転するごとに１回転する。この排気カムシャフト７の一端部には、カム位相可変機構１０が設けられている。
【００２３】
カム位相可変機構１０は、油圧を供給されることによって作動し、クランクシャフト３ｅに対する排気カム７ａの位相（以下「カム位相ＣＡＥＸ」という）を無段階に進角または遅角させることにより、排気弁９の開閉タイミングを早めまたは遅らせる。これにより、吸気弁８と排気弁９のバルブオーバーラップを長くまたは短くすることによって、内部ＥＧＲ量を増加または減少させるとともに、充填効率を変化させる。
【００２４】
図２に示すように、このカム位相可変機構１０は、電磁弁１０ａを有している。この電磁弁１０ａは、スプール弁機構１０ｂとソレノイド１０ｃを組み合わせたものであり、進角油路１７ａおよび遅角油路１７ｂを介して、進角室１５および遅角室１６にそれぞれ接続されていて、油圧ポンプ１１から供給された作動油圧ＰＯＩＬを制御し、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔとして、進角室１５および遅角室１６にそれぞれ供給する。ソレノイド１０ｃは、ＥＣＵ２からの位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸにより、スプール弁機構１０ｂのスプール弁体を所定の範囲内で移動させることによって、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔを変化させる。
【００２５】
油圧ポンプ１１は、クランクシャフト３ｅに連結された機械式のものであり、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、エンジン３のオイルパン３ｆに蓄えられた作動油を、油路１１ａを介して吸い込むとともに昇圧した後、油路１１ａを介して電磁弁１０ａに供給する。
【００２６】
以上の構成のカム位相可変機構１０では、油圧ポンプ１１の作動中、電磁弁１０ａが位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに応じて動作することにより、進角油圧Ｐａｄが進角室１５に、遅角油圧Ｐｒｔが遅角室１６にそれぞれ供給され、その結果、前述したカム位相ＣＡＥＸが、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化し、それにより、排気弁９のバルブタイミングは、図３に実線で示す最遅角タイミングと、２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
【００２７】
油圧ポンプ１１からカム位相可変機構１０に供給される作動油圧ＰＯＩＬは、油圧センサ２３によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に送られる。
【００２８】
また、排気カムシャフト７のカム位相可変機構１０と反対側の端部には、カム角センサ２４が設けられている。このカム角センサ２４は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、排気カムシャフト７の回転に伴い、パルス信号であるＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＡＭ信号と後述するＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号から、実際のカム位相ＣＡＥＸを求める。
【００２９】
一方、前記クランクシャフト３ｅには、マグネットロータ２２ａが取り付けられている。このマグネットロータ２２ａは、ＭＲＥピックアップ２２ｂとともに、クランク角センサ２２を構成している。クランク角センサ２２は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。
【００３０】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００３１】
また、エンジン３の本体には、水温センサ２１が取り付けられている。水温センサ２１は、サーミスタで構成されており、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００３２】
一方、エンジン３の吸気管１２には、スロットル弁１３が設けられている。このスロットル弁１３には、電動モータ１３ａが連結されている。スロットル弁１３の開度は、ＥＣＵ２により、エンジン３の運転状態に応じて、電動モータ１３ａを制御することによって制御され、それにより、エンジン３への吸入空気量が制御される。
【００３３】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２５から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００３４】
また、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ２ａ、ＲＡＭ２ｂ、ＲＯＭ２ｃおよび入出力インターフェース（図示せず）などから成るマイクロコンピュータ（図示せず）で構成されている。前述したセンサ２１〜２５の検出信号はそれぞれ、ＥＣＵ２に入力され、入力インターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵ２ａに入力される。ＣＰＵ２ａは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭ２ｃに記憶された制御プログラムなどに基づいて、各種の演算処理を実行する。
【００３５】
例えば、ＥＣＵ２は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、カム位相可変機構１０のカム位相ＣＡＥＸの目標となる目標カム位相ＣＡＣＭＤを設定するとともに、検出されたカム位相ＣＡＥＸが目標カム位相ＣＡＣＭＤに収束するように、フィードバック制御によって、位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸを算出する。上記の要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰに応じて算出される。
【００３６】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、上限回転数設定手段、下限回転数設定手段、制御手段、可変動弁機構判定手段、目標パラメータ設定手段および故障判定手段に相当する。
【００３７】
次に、図４〜図６を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行されるカム位相可変機構１０の作動許可判定処理について説明する。本処理は所定時間ごとに実行される。
【００３８】
図４は、カム位相可変機構１０の作動の許可判定に用いられるＴＷ−ＮＥマップを示す。図４に示すように、このＴＷ−ＮＥマップは、エンジン水温ＴＷとエンジン回転数ＮＥで定められる領域（ＴＷ−ＮＥ領域）を、あらかじめ実験によって求めた上限回転数ＮＥＶＴＣＨおよび下限回転数ＮＥＶＴＣＬをそれぞれ表す２つのラインによって、第１〜第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ１〜ＶＴＣＺＯＮＥ３に区分したものである。
【００３９】
上限回転数ＮＥＶＴＣＨよりも上側の第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１は、エンジン回転数ＮＥがエンジン水温ＴＷに対して相対的に高いため、カム位相可変機構１０を駆動するのに十分な作動油圧ＰＯＩＬが確保されていると判定される領域に相当する。下限回転数ＮＥＶＴＣＬよりも下側の第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３は、エンジン回転数ＮＥがエンジン水温ＴＷに対して相対的に低いため、作動油圧ＰＯＩＬが不足し、カム位相可変機構１０を適切に駆動することができないと判定される領域に相当する。また、上限回転数ＮＥＶＴＣＨと下限回転数ＮＥＶＴＣＬの間の第２領域ＶＴＣＺＯＮＥ２は、エンジン水温ＴＷおよびエンジン回転数ＮＥからは、カム位相可変機構１０を適切に駆動するための作動油圧ＰＯＩＬが確保されているか否かを、明確に判定することができない領域に相当する。
【００４０】
また、作動油の温度が高いほど、作動油の粘性がより低くなり、それに伴って作動油の油圧が上昇しにくくなるという特性から、上限回転数ＮＥＶＴＣＨおよび加減回転数ＮＥＶＴＣＬはいずれも、エンジン水温ＴＷが高いほど、より大きくなるように設定されている。
【００４１】
図５は、このＴＷ−ＮＥマップを用いたＴＷ−ＮＥ領域の判定処理を示す。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、検出されたエンジン水温ＴＷに応じ、ＴＷ−ＮＥマップを検索することによって、上限回転数ＮＥＶＴＣＨを算出する。次に、エンジン水温ＴＷに応じ、ＴＷ−ＮＥマップを検索することによって、下限回転数ＮＥＶＴＣＬを算出する（ステップ２）。
【００４２】
次に、検出されたエンジン回転数ＮＥが上限回転数ＮＥＶＴＣＨよりも大きいか否かを判別する（ステップ３）。この答がＹＥＳで、ＮＥ＞ＮＥＶＴＣＨのときには、エンジン回転数ＮＥが第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１にあると判定し、そのことを表すために、領域番号ＺＯＮＥＮＯを「１」にセットし（ステップ４）、本処理を終了する。
【００４３】
一方、上記ステップ３の答がＮＯで、ＮＥ≦ＮＥＶＴＣＨのときには、エンジン回転数ＮＥが下限回転数ＮＥＶＴＣＬよりも大きいか否かを判別する（ステップ５）。この答がＹＥＳで、ＮＥＶＴＣＬ＜ＮＥ≦ＮＥＶＴＣＨのときには、エンジン回転数ＮＥが第２領域ＶＴＣＺＯＮＥ２にあると判定し、そのことを表すために、領域番号ＺＯＮＥＮＯを「２」にセットし（ステップ６）、本処理を終了する。
【００４４】
一方、上記ステップ５の答がＮＯで、ＮＥ≦ＮＥＶＴＣＬのときには、エンジン回転数ＮＥが第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３にあると判定し（ステップ７）、そのことを表すために、領域番号ＺＯＮＥＮＯを「３」にセットし、本処理を終了する。
【００４５】
以上のように、このＴＷ−ＮＥ領域の判定処理では、エンジン水温ＴＷに基づいて上限回転数ＮＥＶＴＣＨおよび下限回転数ＮＥＶＴＣＬを算出するとともに、これらの上限回転数ＮＥＶＴＣＨおよび下限回転数ＮＥＶＴＣＬとの関係から、エンジン回転数ＮＥがＴＷ−ＮＥ領域のうちの第１〜第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ１〜３のいずれかにあるかが判定される。
【００４６】
図６は、カム位相可変機構１０の作動の許可／禁止を判定する作動許可判定処理を示す。本処理では、まずステップ１１において、領域番号ＺＯＮＥＮＯが「１」であるか否かを判別する。
【００４７】
この答がＹＥＳで、エンジン回転数ＮＥがが第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１にあるときには、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後の経過時間を計時するダウンカウント式の応答タイマのタイマ値ＴＭＤＣＡが０であるか否かを判別する（ステップ１２）。
【００４８】
この答がＮＯで、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後、所定時間Ｔ１が経過していないときには、エンジン回転数ＮＥが高くなっても、エンジン３により駆動される油圧ポンプ１１による加圧の遅れにより、作動油圧ＰＯＩＬが十分に上昇していない可能性があるため、この時点ではカム位相可変機構１０の作動を許可せず、後述するステップ１５に進む。一方、ステップ１２の答がＹＥＳで、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後、所定時間Ｔ１が経過しているときには、作動油圧ＰＯＩＬが十分に上昇しているとして、カム位相可変機構１０の作動を許可し（ステップ１３）、本処理を終了する。
【００４９】
一方、前記ステップ１１の答がＮＯで、領域番号ＺＯＮＥＮＯが「１」でないときには、領域番号ＺＯＮＥＮＯが「２」であるか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＮＯで、エンジン回転数ＮＥが第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３にあるときには、前述した応答タイマのタイマ値ＴＭＤＣＡを所定時間Ｔ１（例えば５ｓｅｃ）にセットする（ステップ１７）とともに、エンジン回転数ＮＥが低いため、作動油圧ＰＯＩＬが不足しているとして、カム位相可変機構１０の作動を禁止し（ステップ１８）、本処理を終了する。
【００５０】
上記ステップ１４の答がＹＥＳで、エンジン回転数ＮＥが第２領域ＶＴＣＺＯＮＥ２にあるとき、または、前記ステップ１２の答がＮＯのときには、油圧センサ故障フラグＦ＿ＯＳＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ１５）。この油圧センサ故障フラグＦ＿ＯＳＮＧは、後述する故障判定処理において、油圧センサ２３が故障していると判定されたときに「１」にセットされるものである。
【００５１】
このステップ１５の答がＮＯのとき、すなわち、油圧センサ２３が正常と判定されているときには、作動油圧ＰＯＩＬが所定の作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上であるか否かを判別する（ステップ１６）。この作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭは、カム位相可変機構１０を適切に駆動することが可能な作動油圧ＰＯＩＬの下限値であり、あらかじめ実験により求められる。このステップ１６の答がＹＥＳで、ＰＯＩＬ≧ＰＯＩＬＬＩＭのときには、駆動するのに十分な作動油圧ＰＯＩＬが実際に確保されていることが確認されたため、前記ステップ１３に進んで、カム位相可変機構１０の作動を許可し、本処理を終了する。
【００５２】
一方、前記ステップ１６の答がＮＯのとき、すなわち、ＰＯＩＬ＜ＰＯＩＬＬＩＭのときには、カム位相可変機構１０を駆動するのに十分な作動油圧ＰＯＩＬが実際に確保されていないので、前記ステップ１７およびステップ１８に進み、カム位相可変機構１０の作動を禁止し、本処理を終了する。
【００５３】
一方、前記ステップ１５の答がＹＥＳで、油圧センサ２３が故障していると判定されているときには、検出された作動油圧ＰＯＩＬに応じた前記ステップ１６の判定が適切に行うことができないので、これをスキップして、前記ステップ１７およびステップ１８に進み、カム位相可変機構１０の作動を禁止し、本処理を終了する。
【００５４】
以上のように、この作動許可判定処理では、エンジン回転数ＮＥが第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１にあり、当該第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後、所定時間Ｔ１が経過しているときには、作動油圧ＰＯＩＬが十分に確保されているとして、カム位相可変機構１０の作動を許可する。また、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後、所定時間Ｔ１が経過していない場合、または、エンジン回転数ＮＥが第２領域ＶＴＣＺＯＮＥ２にある場合において、検出された作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上のときには、十分な作動油圧ＰＯＩＬが実際に確保されていることが確認されたため、カム位相可変機構１０の作動を許可し、作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭに満たないときには、カム位相可変機構１０の作動を禁止する。さらに、エンジン回転数ＮＥが第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３にあるときには、作動油圧ＰＯＩＬが不足しているとして、カム位相可変機構１０の作動を禁止する。
【００５５】
図７は、油圧センサ２３の故障を判定する故障判定処理を示す。本処理では、まずステップ２１において、領域番号ＺＯＮＥＮＯが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、エンジン回転数ＮＥが第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１にあるときには、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後の経過時間を計時するダウンカウント式の応答タイマのタイマ値ＴＭＤＣＢが０であるか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＮＯで、所定時間Ｔ２が経過していないときには、この時点では、油圧センサ２３の故障判定を保留し、油圧センサ故障フラグＦ＿ＯＳＮＧを「０」にセットし（ステップ２３）、そのまま本処理を終了する。
【００５６】
一方、上記ステップ２２の答がＹＥＳのときには、作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上であるか否かを判別する（ステップ２４）。この答がＮＯで、ＰＯＩＬ＜ＰＯＩＬＬＩＭのときには、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後、所定時間Ｔ２が経過しているため、実際の作動油圧が作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上のはずであるのに対し、油圧センサ２３で検出された作動油圧ＰＯＩＬはそのような値を示していないため、油圧センサ２３が故障していると判定し、そのことを表すために、油圧センサ故障フラグＦ＿ＯＳＮＧを「１」にセットし（ステップ２５）、本処理を終了する。
【００５７】
一方、前記ステップ２４の答がＹＥＳで、ＰＯＩＬ≧ＰＯＩＬＬＩＭのときには、油圧センサ２３は正常と判定し、前記ステップ２３を実行し、本処理を終了する。
【００５８】
また、上記ステップ２１の答がＮＯで、エンジン回転数ＮＥが第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１にないときには、前述した応答タイマのタイマ値ＴＭＤＣＢを所定時間Ｔ２（例えば５ｓｅｃ）にセットする（ステップ２６）とともに、領域番号ＺＯＮＥＮＯが「２」であるか否かを判別する（ステップ２７）。この答がＮＯで、エンジン回転数ＮＥが第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３にあるときには、作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上であるか否かを判別する（ステップ２８）。
【００５９】
この答がＹＥＳで、ＰＯＩＬ≧ＰＯＩＬＬＩＭのときには、エンジン回転数ＮＥが第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３にあるため、実際の作動油圧が作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭよりも小さいはずであるのに対し、油圧センサ２３で検出された作動油圧ＰＯＩＬはそのような値を示していないため、油圧センサ２３が故障していると判定し、前記ステップ２５を実行し、本処理を終了する。
【００６０】
一方、前記ステップ２８の答がＮＯで、ＰＯＩＬ＜ＰＯＩＬＬＩＭのときには、油圧センサ２３は正常と判定し、ステップ２９において油圧センサ故障フラグＦ＿ＯＳＮＧを「０」にセットし、本処理を終了する。
【００６１】
また、前記ステップ２７の答がＹＥＳで、エンジン回転数ＮＥが第２領域ＶＴＣＺＯＮＥ２にあるときには、カム位相可変機構判定フラグＦ＿ＶＴＣＯＫが「１」か否かを判別する（ステップ３０）。このカム位相可変機構判定フラグＦ＿ＶＴＣＯＫは、カム位相可変機構１０の電磁弁１０ａなどの断線を表す信号が検出されたときに、カム位相可変機構１０が故障しているとして「０」にセットされ、それ以外のときには、正常であるとして「１」にセットされるものである。このステップ３０の答がＮＯで、カム位相可変機構１０が故障していると判定されているときには、油圧センサ２３の故障判定を保留し、油圧センサ故障フラグＦ＿ＯＳＮＧを「０」にセットし（ステップ３１）、本処理を終了する。
【００６２】
一方、上記ステップ３０の答がＹＥＳで、カム位相可変機構１０が正常であると判定されているときには、作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上であるか否かを判別する（ステップ３２）。この答がＮＯで、ＰＯＩＬ＜ＰＯＩＬＬＩＭのときには、油圧センサ２３の故障判定を保留し、前記ステップ３１を実行し、本処理を終了する。
【００６３】
一方、上記ステップ３２の答がＹＥＳで、ＰＯＩＬ≧ＰＯＩＬＬＩＭのときには、カム位相収束フラグＦ＿ＣＡＯＫが「１」か否かを判別する（ステップ３３）。このカム位相収束フラグＦ＿ＣＡＯＫは、後述するカム位相の収束判定処理において、目標カム位相ＣＡＣＭＤに対して実際のカム位相ＣＡＥＸが良好に追随していると判定されているときに「１」にセットされるものである。このステップ３３の答がＹＥＳで、目標カム位相ＣＡＣＭＤに対してカム位相ＣＡＥＸが良好に追随しているときには、油圧センサ２３が正常であると判定し、前記ステップ３１を実行し、本処理を終了する。
【００６４】
一方、前記ステップ３３の答がＮＯのときには、カム位相可変機構１０が正常であると判定されており、目標カム位相ＣＡＣＭＤに対して実際のカム位相ＣＡＥＸが良好に追随していないことから、実際には作動油圧ＰＯＩＬが不足している状態であると推定されるにもかかわらず、油圧センサ２３で検出された作動油圧ＰＯＩＬが、作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上の値を示しているため、油圧センサ２３が故障していると判定する。そして、そのことを表すために、油圧センサ故障フラグＦ＿ＯＳＮＧを「１」にセットし（ステップ３４）、本処理を終了する。
【００６５】
以上のように、この故障判定処理では、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１において、検出された作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭよりも小さいとき、第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３において、作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上のとき、または、第２領域ＶＴＣＺＯＮＥ２において、カム位相可変機構１０が正常と判定され、かつ目標カム位相ＣＡＣＭＤに対してカム位相ＣＡＥＸが収束していない場合において、作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上のときに、油圧センサ２３が故障していると判定される。
【００６６】
図８は、カム位相収束フラグＦ＿ＣＡＯＫを設定するためのカム位相の収束判定処理を示す。本処理では、まず目標カム位相ＣＡＣＭＤと検出された実際のカム位相（実カム位相）ＣＡＥＸとの差の絶対値を、カム位相偏差ＤＣＡとして算出する（ステップ４１）。次に、算出されたカム位相偏差ＤＣＡが所定の判定値ＣＡＪＤＧ以上か否かを判別する（ステップ４２）。
【００６７】
この答がＮＯで、ＤＣＡ＜ＣＡＪＤＧのときには、目標カム位相ＣＡＣＭＤに対して実カム位相ＣＡＥＸが良好に追随していると判定し、ダウンカウント式タイマのタイマ値ＴＭＤＣＣを所定時間Ｔ３（例えば１０ｓｅｃ）にセットする（ステップ４３）とともに、カム位相収束フラグＦ＿ＣＡＯＫを「１」にセットし（ステップ４４）、本処理を終了する。
【００６８】
一方、上記ステップ４２の答がＹＥＳで、ＤＣＡ≧ＣＡＪＤＧのときには、タイマ値ＴＭＤＣＣが０であるか否かを判別する（ステップ４５）。
【００６９】
この答がＮＯで、ＤＣＡ≧ＣＡＪＤＧの状態になった後、所定時間Ｔ３が経過していないときには、例えば、大きく変更された目標カム位相ＣＡＣＭＤに対して実カム位相ＣＡＥＸが追随している途中である可能性があるため、前記ステップ４４を実行し、本処理を終了する。
【００７０】
一方、上記ステップ４５の答がＹＥＳのとき、すなわち、ＤＣＡ≧ＣＡＪＤＧの状態が所定時間Ｔ３、継続しているときには、目標カム位相ＣＡＣＭＤに対して実カム位相ＣＡＥＸが良好に追随していないと判定し、カム位相収束フラグＦ＿ＣＡＯＫを「０」にセットした（ステップ４６）後、本処理を終了する。以上のように設定されたカム位相収束フラグＦ＿ＣＡＯＫは、図７のステップ３３で用いられる。
【００７１】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン水温ＴＷに基づいて上限回転数ＮＥＶＴＣＨを設定する（図３のステップ１）とともに、エンジン回転数ＮＥが上限回転数ＮＥＶＴＣＨよりも高い第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１にあり、かつ第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１への移行後、所定時間Ｔ１が経過しているときに、カム位相可変機構１０の作動を許可する（図６のステップ１１〜１３）。したがって、作動油圧ＰＯＩＬが十分高い作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上の状態で、カム位相可変機構１０の作動を適切に許可することができる。
【００７２】
また、このように、第１領域ＶＴＣＺＯＮＥ１において、カム位相可変機構１０の作動を許可する際に油圧センサ２３で検出された作動油圧ＰＯＩＬを用いないので、検出すべき圧力範囲が比較的狭い油圧センサ２３を用いた場合においても、カム位相可変機構１０の作動を適切に制御することができる。
【００７３】
また、エンジン水温ＴＷに基づいて、下限回転数ＮＥＶＴＣＬを設定する（図３のステップ２）とともに、エンジン回転数ＮＥが下限回転数ＮＥＶＴＣＬ以下の第３領域ＶＴＣＺＯＮＥ３にあるときに、カム位相可変機構１０の作動を禁止する（図６のステップ１４、１８）。したがって、作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭより小さい状態でのカム位相可変機構１０の作動を適切に回避することができる。
【００７４】
また、エンジン回転数ＮＥが、上限回転数ＮＥＶＴＣＨ以下で、かつ下限回転数ＮＥＶＴＣＬよりも大きい第２領域ＶＴＣＺＯＮＥ２にあり、油圧センサ２３で検出された作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上のときに、カム位相可変機構１０の作動を許可する（図６のステップ１４、１６、１３）ので、十分な作動油圧ＰＯＩＬが実際に確保されている状態で、カム位相可変機構１０の作動を適切に許可することができる。    
【００７５】
さらに、カム位相可変機構１０が正常であると判定され、目標カム位相ＣＡＣＭＤに対して実カム位相ＣＡＥＸが追随していないにもかかわらず、油圧センサ２３で検出された作動油圧ＰＯＩＬが作動限界油圧ＰＯＩＬＬＩＭ以上を示しているときには、油圧センサ２３が故障していると判定する（図７のステップ３０、３２〜３４）。このように、既存のパラメータを利用して、油圧センサ２３の故障を適切に判定できるとともに、故障判定のためのコストアップを回避することができる。
【００７６】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、作動油温度パラメータとして、エンジン水温ＴＷを用いているが、作動油の温度を表す他の適当なパラメータを用いてもよく、例えば作動油の温度を直接、検出してもよいことはもちろんである。
【００７７】
また、カム位相可変機構１０によって変更されるバルブタイミングを表すパラメータとして、カム位相ＣＡＥＸを用いているが、バルブタイミングに相関する他の適当なパラメータを用いてもよい。
【００７８】
また、実施形態では、カム位相可変機構１０が排気側にのみ設けられているが、これを吸気側のみ、または吸気側および排気側の両方に設けてもよい。さらに、実施形態は、開閉時期を変更するための可変動弁機構として、カム位相ＣＡＥＸを変更するカム位相可変機構１０を用いた例であるが、これに代えて、作動油の油圧によって駆動される他のタイプの可変動弁機構、例えばバルブリフトを段階的にまた無段階に変更する可変動弁機構を用いてもよい。
【００７９】
また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  可変動弁機構の制御装置
２  ＥＣＵ（上限回転数設定手段、下限回転数設定手段、制御手段、
可変動弁機構判定手段、目標パラメータ設定手段、故障判定手段）
３  エンジン（内燃機関）
８  吸気弁
９  排気弁
１０  カム位相可変機構（可変動弁機構）
１１  油圧ポンプ（油圧源）
２１  水温センサ（作動油温度パラメータ検出手段）
２２  クランク角センサ（回転数検出手段、実パラメータ検出手段）
２３  油圧センサ（油圧検出手段）
２４  カム角センサ（実パラメータ検出手段）
ＴＷ  エンジン水温（作動油温度パラメータ）
ＰＯＩＬ  作動油圧（作動油の油圧）
ＮＥ  エンジン回転数（内燃機関の回転数）
ＮＥＶＴＣＨ  上限回転数
ＮＥＶＴＣＬ  下限回転数
ＣＡＣＭＤ  目標カム位相（目標パラメータ）
ＣＡＥＸ  カム位相（実パラメータ）
ＤＣＡ  カム位相偏差（乖離度合を表す値）
ＣＡＪＤＧ  判定値（所定値）
ＰＯＩＬＬＩＭ  作動限界油圧（下限値）
【図１】
2010203390.tif 000003
【図２】
2010203390.tif 000004
【図３】
2010203390.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010203390.tif 000007
【図６】
2010203390.tif 000008
【図７】
2010203390.tif 000009
【図８】
2010203390.tif 000010