(57)【要約】【課題】電動アクチュエータの操作量を演算するＣＰＵが故障しても、確実に電動アクチュエータを停止させることができるようにする。【解決手段】ＤＣサーボモータ１２１を駆動するモータ駆動回路３０５の電源供給経路に、リレー駆動回路３０７で駆動されるリレー回路３０６を介装する。リレー駆動回路３０７を制御するＡＮＤ回路３２１には、モータ駆動回路３０５を制御するＣＰＵ３０２のポート出力が入力されると共に、ＣＰＵ３０２の診断結果に応じてＣＰＵ１１４ａから出力される信号が入力される。そして、ＣＰＵ１１４ａがＣＰＵ３０２の故障を診断したとき、及び／又は、ＣＰＵ３０２の出力ポートから所期信号が出力されないときに、リレー回路３０６がＯＦＦされるようにする。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動アクチュエータの操作量を演算する演算処理装置と、前記操作量に基づいて前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えた電動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記演算処理装置の複数の出力ポートから一定の組み合わせの信号を出力させるよう構成する一方、前記複数の信号を論理演算し、該論理演算の結果に基づいて前記駆動回路の作動をスイッチングするよう構成したことを特徴とする電動アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項２】
電動アクチュエータの操作量を演算する演算処理装置と、前記操作量に基づいて前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えた電動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記演算処理装置から一定周波数の信号を出力させるよう構成する一方、前記信号の周波数を計測し、該計測した周波数が所定範囲内であるか否かに基づいて、前記駆動回路の作動をスイッチングするよう構成したことを特徴とする電動アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項３】
電動アクチュエータの操作量を演算する第１演算処理装置と、前記操作量に基づいて前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えた電動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記第１演算処理装置の故障診断を行なう第２演算処理装置を設け、該第２演算処理装置の出力ポートから故障診断の結果に応じた信号を出力させると共に、前記第１演算処理装置の出力ポートから一定の信号を出力させるよう構成する一方、前記第１及び第２演算処理装置の出力ポートからの信号を論理演算し、該論理演算の結果に基づいて前記駆動回路の作動をスイッチングするよう構成したことを特徴とする電動アクチュエータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータの操作量を演算する演算処理装置と、前記操作量に基づいて前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えた電動アクチュエータの駆動制御装置に関し、詳しくは、前記演算処理装置の故障時におけるフェイルセーフ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電動アクチュエータにより機関バルブのリフト量を可変とするバルブリフト可変機構を備えた内燃機関において、実際のバルブリフト量の変化量が所定値以下であり、かつ、実際のバルブリフト量と目標値との偏差の絶対値が所定値よりも大きいときに、前記バルブリフト可変機構の作動異常を判定する構成の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５４６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の構成においては、バルブリフト可変機構の操作量を演算するマイコン（演算処理装置）が正常であれば、バルブリフト量の情報から自己診断を行なって適当なフェイルセーフ処理を実行させることができるが、マイコン（演算処理装置）が故障すると、診断処理及びフェイルセーフ処理を実行できなくなって、バルブリフト量が異常制御されてしまう可能性があるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バルブリフト可変機構等の電動アクチュエータの操作量を演算する演算処理装置が故障しても、係る故障を検出して確実に電動アクチュエータを停止させることができる電動アクチュエータの駆動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】
そのため請求項１記載の発明では、電動アクチュエータの操作量を演算する演算処理装置と、前記操作量に基づいて前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えた電動アクチュエータの駆動制御装置において、前記演算処理装置の複数の出力ポートから一定の組み合わせの信号を出力させるよう構成する一方、前記複数の信号を論理演算し、該論理演算の結果に基づいて前記駆動回路の作動をスイッチングするよう構成した。
【０００７】
かかる構成によると、演算処理装置の正常時には、所期の組み合わせの信号が出力されるが、演算処理装置が故障することで信号の組み合わせが変化し、以って、論理演算の結果が切り換わり、駆動回路の作動が停止される。
【０００８】
請求項２記載の発明では、電動アクチュエータの操作量を演算する演算処理装置と、前記操作量に基づいて前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えた電動アクチュエータの駆動制御装置において、前記演算処理装置から一定周波数の信号を出力させるよう構成する一方、前記信号の周波数を計測し、該計測した周波数が所定範囲内であるか否かに基づいて、前記駆動回路の作動をスイッチングするよう構成した。
【０００９】
かかる構成によると、演算処理装置の正常時には、一定周波数の信号が出力されるが、演算処理装置が故障することで出力される信号の周波数が変化して所期の周波数範囲を外れることで、演算処理装置の故障が判定され、以って、駆動回路の作動が停止される。
【００１０】
請求項３記載の発明では、電動アクチュエータの操作量を演算する第１演算処理装置と、前記操作量に基づいて前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えた電動アクチュエータの駆動制御装置において、前記第１演算処理装置の故障診断を行なう第２演算処理装置を設け、該第２演算処理装置の出力ポートから故障診断の結果に応じた信号を出力させると共に、前記第１演算処理装置の出力ポートから一定の信号を出力させるよう構成する一方、前記第１及び第２演算処理装置の出力ポートからの信号を論理演算し、該論理演算の結果に基づいて前記駆動回路の作動をスイッチングするよう構成した。
【００１１】
かかる構成によると、第１演算処理装置の正常時には、所期の信号が第１演算処理装置から出力されるが、第１演算処理装置が故障することで第１演算処理装置から出力される信号が切り換わり、また、第２演算処理装置からの出力信号は、第１演算処理装置の故障診断の結果に応じて切り換わる。
【００１２】
そして、第１演算処理装置から出力される信号の故障発生による変化、及び／又は、故障判定による第２演算処理装置からの出力信号の変化によって、論理演算の結果が切り換わることで、駆動回路の作動が停止される。
【発明の効果】
【００１３】
上記発明によると、演算処理装置が故障した場合でも、確実に駆動回路の作動を停止させ、電動アクチュエータを停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＥＬコントローラ及びＥＣＭの第１実施形態を示す回路ブロック図。
【図１２】ＥＣＭによるＶＥＬコントローラの故障診断を示すフローチャート。
【図１３】ＶＥＬコントローラ及びＥＣＭの第２実施形態を示す回路ブロック図。
【図１４】ＶＥＬコントローラ及びＥＣＭの第３実施形態を示す回路ブロック図。
【図１５】第３実施形態のロジックＩＣにおける演算処理を示すフローチャート。
【図１６】ＶＥＬコントローラ及びＥＣＭの第４実施形態を示す回路ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明に係る電動アクチュエータの駆動制御装置を適用する車両用内燃機関のシステム構成図である。
【００１６】
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１７】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
【００１８】
前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。一方、吸気バルブ１０５側には、吸気バルブ１０５のバルブリフト量（最大バルブリフト量）を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
【００１９】
ここで、エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１１４と相互通信可能なＶＥＬコントローラ１１３が設けられ、前記ＥＣＭ１１４は目標バルブリフト量を演算して前記ＶＥＬコントローラ１１３に送信し、目標バルブリフト量を受信した前記ＶＥＬコントローラ１１３は、前記目標バルブリフト量になるように前記ＶＥＬ機構１１２をフィードバック制御する。
【００２０】
前記ＥＣＭ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランク軸１２０からクランク回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９からの検出信号が入力される。
【００２１】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられる。
【００２２】
前記ＥＣＭ１１４は、各種検出信号に基づいて燃料噴射パルス幅（燃料噴射量）を演算し、前記パルス幅の噴射パルス信号を前記燃料噴射弁１３１に出力して、前記パルス幅に比例する量の燃料を噴射させる。
【００２３】
また、前記ＥＣＭ１１４は、前記燃料噴射パルス幅及び機関回転速度に基づいて点火時期（点火進角値）を演算し、点火プラグ（図示省略）による点火時期を制御する。
【００２４】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
【００２５】
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００２６】
前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
【００２７】
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
【００２８】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
【００２９】
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００３０】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００３１】
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００３２】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００３３】
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００３４】
また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００３５】
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
【００３６】
尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００３７】
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００３８】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（電動アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記ＤＣサーボモータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。
【００３９】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
【００４０】
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００４１】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
【００４２】
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００４３】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が、前記ＥＣＭ１１４で算出される目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＶＥＬコントローラ１１３が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００４４】
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。
【００４５】
図１１は、第１実施形態における前記ＶＥＬコントローラ１１３及びＥＣＭ１１４の構成を示すものである。
【００４６】
この図１１において、ＶＥＬコントローラ１１３にはバッテリ電圧が供給され、電源回路３０１を介してＣＰＵ３０２（第１演算処理装置）に電源が供給される。また、前記電源回路３０１からの電源電圧が電源バッファ回路３０３を介して角度センサ１２７に供給され、角度センサ１２７の出力は、入力回路３０４を介して前記ＣＰＵ３０２に読み込まれる。
【００４７】
前記角度センサ１２７は２重に備えられ、これらセンサ１２７ａ，１２７ｂに対応して入力回路３０４も２系統（３０４ａ，３０４ｂ）備えられている。
【００４８】
また、前記ＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）を駆動するためのモータ駆動回路３０５が設けられており、該モータ駆動回路３０５には、前記ＤＣサーボモータ１２１を正転方向及び逆転方向に駆動するために、前記ＣＰＵ３０２から正転方向のパルス幅変調信号ＰＷＭ，ポート出力及び逆転方向のパルス幅変調信号ＰＷＭ，ポート出力（操作量）が入力される。
【００４９】
前記モータ駆動回路３０５には、リレー回路３０６を介してバッテリ電圧が供給され、前記リレー回路３０６は、リレー駆動回路３０７によってＯＮ・ＯＦＦ駆動される。更に、前記ＤＣサーボモータ１２１の電流を検出する電流検出回路３０８が設けられている。
【００５０】
前記リレー駆動回路３０７は、ＡＮＤ回路（論理積演算回路）３２１の出力がハイレベル（１）であるときに、リレー回路３０６をＯＮして、モータ駆動回路３０５に電源を供給し、ＡＮＤ回路３２１の出力がローレベル（０）であるときに、リレー回路３０６をＯＦＦして、モータ駆動回路３０５への電源供給を遮断する。
【００５１】
前記ＡＮＤ回路３２１の入力端子には、前記ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２のポート出力が入力される一方、前記ＥＣＭ１１４のＣＰＵ１１４ａ（第２演算処理装置）のポート出力が、インターフェイス回路（Ｉ／Ｆ回路）１１４ｂを介して入力され、各ポート出力の論理積演算がなされるようになっている。
【００５２】
前記ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２は、前記ＡＮＤ回路３２１の入力端子にハイレベル信号（１）を出力するよう設定される一方、前記ＥＣＭ１１４のＣＰＵ１１４ａは、前記ＶＥＬコントローラ１１３（ＣＰＵ３０２）のフィードバック制御機能を診断し、その結果、正常と判定したときにハイレベル信号（１）を前記ＡＮＤ回路３２１の入力端子に出力し、故障と判定したときにローレベル信号（０）を出力する。
【００５３】
従って、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２が正常に機能して、ＣＰＵ３０２の出力ポートからＡＮＤ回路３２１の入力端子にハイレベル信号（１）が出力され、かつ、前記ＥＣＭ１１４のＣＰＵ１１４ａが前記ＶＥＬコントローラ１１３のフィードバック制御機能が正常であると判定して、ＡＮＤ回路３２１の入力端子にハイレベル信号（１）を出力したときにのみ、ＡＮＤ回路３２１の出力端子がハイレベル（１）になってリレー回路３０６がＯＮし、リレー回路３０６を介して前記モータ駆動回路３０５にバッテリ電圧が供給される。
【００５４】
一方、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２に異常が生じ、ＡＮＤ回路３２１の入力端子への出力ポートがローレベル（０）になった場合、及び／又は、前記ＥＣＭ１１４のＣＰＵ１１４ａが前記ＶＥＬコントローラ１１３のフィードバック制御機能（ＣＰＵ３０２）の異常を判定し、ＡＮＤ回路３２１の入力端子にローレベル信号（０）を出力したときには、ＡＮＤ回路３２１の出力端子がローレベル（０）になることでリレー回路３０６がＯＦＦし、前記モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧供給がリレー回路３０６によって遮断される。
【００５５】
ここで、前記ＶＥＬコントローラ１１３には、前記ＥＣＭ１１４との間において通信を行なうための通信回路３０９が備えられ、前記ＥＣＭ１１４には、前記ＶＥＬコントローラ１１３との間において通信を行なうための通信回路１１４ｃが備えられており、前記ＶＥＬコントローラ１１３と前記ＥＣＭ１１４とは相互通信可能に構成される。
【００５６】
そして、前記ＥＣＭ１１４においてアクセル開度，エンジン回転速度等に基づいて算出された制御軸１６の目標角度が、前記ＶＥＬコントローラ１１３に送信され、前記角度センサ１２７で検出された実際の角度が前記ＶＥＬコントローラ１１３から前記ＥＣＭ１１４に送信されるようになっており、前記ＥＣＭ１１４では、前記目標角度と実角度との偏差に基づいて目標角度に対する収束状態を判定し、以って、ＶＥＬコントローラ１１３の故障診断を行なう。
【００５７】
図１２のフローチャートは、前記ＥＣＭ１１４によるＶＥＬコントローラ１１３の故障診断を示すものであり、ステップＳ１では、目標ＶＥＬ角度ＴＧＶＥＬを読み込む。
【００５８】
ステップＳ２では、前記ＶＥＬコントローラ１１３から送信された実角度ＲＥＶＥＬを読み込む。
【００５９】
ステップＳ３では、目標ＶＥＬ角度ＴＧＶＥＬと実角度ＲＥＶＥＬとの偏差をエラー量ＥＲＲとして演算する。
【００６０】
ＥＲＲ＝ＴＧＶＥＬ−ＲＥＶＥＬ
ステップＳ４では、前記エラー量ＥＲＲを積算して積算エラー量を演算する。
【００６１】
積算ＥＲＲ量＝ΣＥＲＲ
ステップＳ５では、前記積算ＥＲＲ量が所定範囲内であるか否かを判別する。そして、前記積算ＥＲＲ量が所定範囲外であって、所期の応答で実角度ＲＥＶＥＬが目標ＶＥＬ角度ＴＧＶＥＬに収束しない状態であると判断されるときには、ステップＳ６へ進む。
【００６２】
ステップＳ６では、フィードバック制御系（ＶＥＬコントローラ１１３）の故障を判定し、次のステップＳ７では、ＡＮＤ回路３２１の入力端子にローレベル信号（０）を出力すべく、ポート出力をオフする。
【００６３】
前記ＥＣＭ１１４からＡＮＤ回路３２１の入力端子に対してローレベル信号（０）を出力すると、たとえ、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２からＡＮＤ回路３２１の入力端子に対してハイレベル信号（１）が出力されていても、ＡＮＤ回路３２１の出力がローレベル信号（０）に切り換わることで、リレー回路３０６がＯＦＦし、前記モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧供給がリレー回路３０６によって遮断され、ＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）の作動が停止される。
【００６４】
一方、前記ＥＣＭ１１４が、ＶＥＬコントローラ１１３が正常であると判定していても、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２に異常が生じ、ＡＮＤ回路３２１の入力端子への出力ポートがローレベル（０）になれば、ＡＮＤ回路３２１の出力がローレベル（０）に切り換わることで、リレー回路３０６がＯＦＦし、前記モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧供給がリレー回路３０６によって遮断され、モータ駆動回路３０５（ＤＣサーボモータ１２１）の作動が停止される。
【００６５】
従って、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２の故障を２重に診断し、少なくとも一方で故障診断されたときに、モータ駆動回路３０５（ＤＣサーボモータ１２１）の作動を停止させることができ、故障発生時のフェイルセーフを確実に図ることができる。
【００６６】
尚、故障診断の方法は、上記図１２のフローチャートに示した目標ＶＥＬ角度ＴＧＶＥＬと実角度ＲＥＶＥＬとに基づく方法に限定されるものでないことは明らかである。
【００６７】
図１３は、第２実施形態における前記ＶＥＬコントローラ１１３及びＥＣＭ１１４の構成を示すものである。
【００６８】
図１３に示す第２実施形態では、前記ＡＮＤ回路３２１の２つの入力端子に、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２の２つの出力ポートにおける出力をそれぞれ入力させ、ＣＰＵ３０２の出力ポートの信号のみで、リレー回路３０６のＯＮ・ＯＦＦを制御する構成としてある。
【００６９】
ここで、ＣＰＵ３０２の２つの出力ポートの一方は、そのままＡＮＤ回路３２１の入力端子に接続されるが、他方には、否定ゲート３２２が接続され、出力ポートの反転信号がＡＮＤ回路３２１の入力端子に入力されるようになっている。
【００７０】
そして、否定ゲート３２２が介装される側の出力ポートからはローレベル信号（０）を出力させ、否定ゲート３２２が介装されない側の出力ポートからはハイレベル信号（１）を出力させることで、ＡＮＤ回路３２１の入力端子が共にハイレベルになって論理積の結果がハイレベル（１）となり、リレー回路３０６がＯＮされるようにしてある。
【００７１】
ここで、ＣＰＵ３０２の故障によって両出力ポートの出力が共にローレベル（０）に張り付くと、否定ゲート３２２が介装されない側の出力ポートからＡＮＤ回路３２１に対してローレベル信号（０）が出力されることになって、ＡＮＤ回路３２１における論理積の結果がローレベル（０）となり、リレー回路３０６がＯＦＦされる。
【００７２】
逆に、ＣＰＵ３０２の故障によって両出力ポートの出力が共にハイレベル（１）に張り付くと、否定ゲート３２２を介してＡＮＤ回路３２１に入力される信号がローレベル（０）になって、ＡＮＤ回路３２１における論理積の結果がローレベル（０）となり、リレー回路３０６がＯＦＦされる。
【００７３】
即ち、ＣＰＵ３０２の故障によって２つの出力ポートから同じレベルの信号が出力されるようになると、リレー回路３０６がＯＦＦされるので、ＶＥＬコントローラ１１３の故障時にモータ駆動回路３０５（ＤＣサーボモータ１２１）の作動を停止させ、故障発生時のフェイルセーフを確実に図ることができる。
【００７４】
図１４は、第３実施形態における前記ＶＥＬコントローラ１１３及びＥＣＭ１１４の構成を示すものである。
【００７５】
図１４に示す第３実施形態では、リレー駆動回路３０７のＯＮ・ＯＦＦが、ロジックＩＣ３２３によって制御される一方、前記ロジックＩＣ３２３に対して、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２の出力ポートから予め設定された一定周波数の信号が入力される構成としてある。
【００７６】
ここで、前記ロジックＩＣ３２３の処理機能を、図１５のフローチャートに従って説明する。
【００７７】
図１５のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、ＣＰＵ３０２の出力ポートから出力された信号の周波数を計測する。
【００７８】
ステップＳ２２では、前記計測した周波数が所定範囲内であるか否かを判別する。
前記ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２が正常に動作していれば、前記ロジックＩＣ３２３に対して信号を出力する出力ポートからは一定周波数の信号が出力され、周波数の計測結果は、所定範囲内になる。
【００７９】
一方、前記ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２に異常が生じ、所期の周波数の信号を出力させることができなくなると、周波数の計測結果は、所定範囲から外れることになる。
【００８０】
そこで、ステップＳ２２で、周波数の計測結果が所定範囲内であると判断されると、ステップＳ２３へ進み、ロジックＩＣ３２３の出力をハイレベル（１）にセットすることでリレー回路３０６をＯＮし、前記モータ駆動回路３０５にバッテリ電圧が供給されるようにする。
【００８１】
一方、ステップＳ２２で、周波数の計測結果が所定範囲外であると判断されると、ステップＳ２４へ進み、ロジックＩＣ３２３の出力をローレベル（０）にリセットすることでリレー回路３０６をＯＦＦし、前記モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧の供給を遮断し、これにより、モータ駆動回路３０５（ＤＣサーボモータ１２１）の作動を停止させて、故障発生時のフェイルセーフを図る。
【００８２】
図１６は、第４実施形態における前記ＶＥＬコントローラ１１３及びＥＣＭ１１４の構成を示すものである。
【００８３】
図１６に示す第４実施形態では、リレー駆動回路３０７を制御するＡＮＤ回路３２１を備える一方、前記ＡＮＤ回路３２１の入力端子に、ＶＥＬコントローラ１１３の診断結果に応じてＥＣＭ１１４から出力される信号を入力させると共に、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２の２つの出力ポートから相互に反転の関係にある信号を出力させる一方、ローレベルが出力される側の出力ポートに否定ゲート３２２を接続させ、一方のポート出力と他方のポート出力の反転信号とを前記ＡＮＤ回路３２１の入力端子に入力させるようにしてある。
【００８４】
即ち、第４実施形態では、ＡＮＤ回路３２１の出力が、ＶＥＬコントローラ１１３の診断結果に応じてＥＣＭ１１４から出力される信号と、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２の２つの出力ポートそれぞれ出力される２つの信号とによって制御される。
【００８５】
ここで、ＥＣＭ１１４は、前記第１実施形態と同様に、目標角度と実際値との偏差に基づいてＶＥＬコントローラ１１３の故障診断を行い、ＶＥＬコントローラ１１３が正常であるとの診断結果であればハイレベル信号（１）をＡＮＤ回路３２１に出力し、故障を判定するとローレベル信号（０）を出力する。
【００８６】
また、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２は、ＡＮＤ回路３２１の入力端子に直接接続される出力ポートをハイレベル（１）に設定し、否定ゲート３２２を介してＡＮＤ回路３２１の入力端子に接続される出力ポートをローレベル（０）に設定する。
【００８７】
従って、ＥＣＭ１１４が、ＶＥＬコントローラ１１３が正常であるとの診断結果を下し、更に、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２が正常動作すれば、ＡＮＤ回路３２１の３つの入力端子は全てハイレベル（１）になって、ＡＮＤ回路３２１の出力がハイレベル（１）になり、リレー回路３０６がＯＮされる。
【００８８】
一方、ＥＣＭ１１４が、ＶＥＬコントローラ１１３の故障を判定するか、及び／又は、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２の出力ポートが故障によって全てハイレベル（１）又はローレベル（０）に張り付くと、ＡＮＤ回路３２１の３つの入力端子のうちの少なくとも１つがローレベル（０）になることで、ＡＮＤ回路３２１の出力がローレベル（０）になって、リレー回路３０６がＯＦＦされる。
【００８９】
これにより、ＶＥＬコントローラ１１３の故障時に、モータ駆動回路３０５（ＤＣサーボモータ１２１）の作動を確実に停止させて、故障発生時のフェイルセーフを図ることができる。
【００９０】
尚、本実施形態では、ＶＥＬ機構１１２のＤＣサーボモータ１２１を、制御対象としての電動アクチュエータとしたが、電動アクチュエータをＶＥＬ機構１１２のＤＣサーボモータ１２１に限定するものではなく、更に、電動アクチュエータが電磁ソレノイドなどであっても良い。
【００９１】
また、第２演算処理装置としては、ＥＣＭ１１４の他、自動変速機の制御ユニットなどを用いることができ、更に、故障診断専用のマイコンやＩＣであっても良い。
【００９２】
また、論理演算を論理積演算に限定するものではなく、例えば論理和演算の結果によってリレー駆動回路３０７を制御させることも可能である。
【００９３】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１記載の電動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記論理演算が論理積演算であって、前記論理積演算回路に入力される信号のうちの一部が否定ゲートによって反転して入力されることを特徴とする電動アクチュエータの駆動制御装置。
【００９４】
かかる構成によると、論理積演算回路に入力される信号のうちの一部が反転して入力されるから、演算処理装置が故障してその出力ポートが全てハイ又はローレベルに張り付くと、論理積演算回路に入力される信号が揃わなくなり、論理積演算回路の出力が演算処理装置の故障に伴って切り換わるように設定できる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の電動アクチュエータの駆動制御装置において、
前記駆動回路への電源供給をスイッチングすることで、前記駆動回路の作動をスイッチングすることを特徴とする電動アクチュエータの駆動制御装置。
【００９５】
かかる構成によると、駆動回路への電源供給を遮断することで、前記駆動回路の作動を確実に停止させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１６…制御軸、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＥＬコントローラ、１１４…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）、１１４ａ…ＣＰＵ、１１４ｃ…通信回路、１１４ｃ…リレー駆動回路、１２１…ＤＣサーボモータ（電動アクチュエータ）、１２７…角度センサ、３０２…ＣＰＵ、３０５…モータ駆動回路、３０６…リレー回路、３０８…電流検出回路、３０９…通信回路、３２１…ＡＮＤ回路、３２２…否定ゲート、３２３…ロジックＩＣ
【図１】
2010075050.tif 000003
【図２】
2010075050.tif 000004
【図３】
2010075050.tif 000005
【図４】
2010075050.tif 000006
【図５】
2010075050.tif 000007
【図６】
2010075050.tif 000008
【図７】
2010075050.tif 000009
【図８】
2010075050.tif 000010
【図９】
2010075050.tif 000011
【図１０】
2010075050.tif 000012
【図１１】
2010075050.tif 000013
【図１２】
2010075050.tif 000014
【図１３】
2010075050.tif 000015
【図１４】
2010075050.tif 000016
【図１５】
2010075050.tif 000017
【図１６】
2010075050.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月5日(2010.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブリフト量を電動アクチェータによって連続的に変更するバルブリフト可変機構を制御するための内燃機関の可変動弁駆動制御装置であって、
前記バルブリフト可変機構によって変更された実際のバルブリフト量の検出するバルブリフト量検出手段と、
燃料噴射量を演算すると共に、前記バルブリフト可変機構の目標バルブリフト量を機関運転状態に基づいて演算するエンジンコントロールモジュールと、
前記エンジンコントロールモジュールで演算された目標バルブリフト量となるように前記バルブリフト可変機構を制御するバルブリフトコントローラとから構成され、
前記エンジンコントロールモジュールは、前記実際のバルブリフト量の検出信号を前記バルブリフトコントローラから入力し、入力した実際のバルブリフト量と前記目標バルブリフト量との偏差に基づいて目標バルブリフト量への収束状態を判定し、収束しない状態であると判定した時は、前記電動アクチェータの作動を停止する作動停止手段を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁駆動制御装置。
【請求項２】
前記エンジンコントロールモジュールは、アクセル開度及び機関回転数に基づいて設定した前記バルブリフト可変機構の制御目標値と前記実際のバルブリフト量との偏差に基づいて前記バルブリフトコントローラのフィードバック制御機能を診断し、
前記バルブリフトコントローラは、該診断結果を前記エンジンコントロールモジュールから受信し、診断結果が異常である時に前記電動アクチェータを駆動するための駆動回路への電源の供給を遮断する遮断手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁駆動制御装置。
【請求項３】
前記バルブリフトコントローラは、
前記バルブリフト可変機構のフィードバック制御機能の異常状態に応じた信号を出力する出力手段と、
前記出力手段が前記フィードバック制御機能の異常状態を示す信号を出力した時、または、前記エンジンコントロールモジュールから受信した前記異常診断結果が異常を示す信号である時に、前記電動アクチェータを駆動するための駆動回路への電源の供給を遮断する遮断手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁駆動制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、バルブリフト量を電動アクチェータによって連続的に変更するバルブリフト可変機構を制御するための内燃機関の可変動弁駆動制御装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バルブリフト可変機構の電動アクチュエータの操作量を演算する演算処理装置が故障しても、係る故障を検出して確実に電動アクチュエータを停止させることができる内燃機関の可変動弁駆動制御装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そのため本願発明は、バルブリフト量を電動アクチェータによって連続的に変更するバルブリフト可変機構を制御するための内燃機関の可変動弁駆動制御装置であって、前記バルブリフト可変機構によって変更された実際のバルブリフト量の検出するバルブリフト量検出手段と、燃料噴射量を演算すると共に、前記バルブリフト可変機構の目標バルブリフト量を機関運転状態に基づいて演算するエンジンコントロールモジュールと、前記エンジンコントロールモジュールで演算された目標バルブリフト量となるように前記バルブリフト可変機構を制御するバルブリフトコントローラとから構成され、前記エンジンコントロールモジュールは、前記実際のバルブリフト量の検出信号を前記バルブリフトコントローラから入力し、入力した実際のバルブリフト量と前記目標バルブリフト量との偏差に基づいて目標バルブリフト量への収束状態を判定し、収束しない状態であると判定した時は、前記電動アクチェータの作動を停止する作動停止手段を備えるようにした。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
かかる構成によると、バルブリフトコントローラによるフィードバック制御機能の異常を、エンジンコントロールモジュールが診断し、エンジンコントロールモジュールは、異常を診断すると、バルブリフト可変機構の電動アクチュエータの作動を停止する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図１は、本発明に係る内燃機関の可変動弁駆動制御装置を適用する車両用内燃機関のシステム構成図である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ここで、エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１１４と相互通信可能なＶＥＬコントローラ１１３（バルブリフトコントローラ）が設けられ、前記ＥＣＭ１１４は目標バルブリフト量を演算して前記ＶＥＬコントローラ１１３に送信し、目標バルブリフト量を受信した前記ＶＥＬコントローラ１１３は、前記目標バルブリフト量になるように前記ＶＥＬ機構１１２をフィードバック制御する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７（バルブリフト量検出手段）が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が、前記ＥＣＭ１１４で算出される目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＶＥＬコントローラ１１３が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
前記ＡＮＤ回路３２１の入力端子には、前記ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２のポート出力（出力手段）が入力される一方、前記ＥＣＭ１１４のＣＰＵ１１４ａ（第２演算処理装置）のポート出力が、インターフェイス回路（Ｉ／Ｆ回路）１１４ｂを介して入力され、各ポート出力の論理積演算がなされるようになっている。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
前記ＥＣＭ１１４からＡＮＤ回路３２１の入力端子に対してローレベル信号（０）を出力すると、たとえ、ＶＥＬコントローラ１１３のＣＰＵ３０２からＡＮＤ回路３２１の入力端子に対してハイレベル信号（１）が出力されていても、ＡＮＤ回路３２１の出力がローレベル信号（０）に切り換わることで、リレー回路３０６がＯＦＦし、前記モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧供給がリレー回路３０６（遮断手段）によって遮断され、ＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）の作動が停止される（作動停止手段）。