(57)【要約】【課題】複数のオイルコントロールバルブの１つに噛み込まれたコンタミネーション物質を効果的に除去することである。【解決手段】バルブ制御装置１は、内燃エンジンのバルブの開閉タイミングを油圧的に制御する複数のバルブタイミング可変機構２Ａ，２Ｂと、共通の油圧ポンプ８から複数のバルブタイミング可変機構２Ａ、２Ｂの各々に油圧を供給する複数のオイルコントロールバルブ７と、を備える。複数のオイルコントロールバルブ７の各々について異常の有無を判定し、いずれかに異常が有る場合に当該オイルコントロールバルブ７に油圧ポンプ８からクリーニング用の油圧を供給する。このとき、他のオイルコントロールバルブ７の少なくともひとつの開度を絞ることで、クリーニング用油圧の増圧と増量が実現し、クリーニング能力を高めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンのバルブの開閉タイミングを油圧的に制御する複数のバルブタイミング可変機構と、共通の油圧源から複数のバルブタイミング可変機構の各々に油圧を供給する複数のオイルコントロールバルブと、を備えた内燃エンジンのバルブ制御装置において、
複数のオイルコントロールバルブの各々について異常の有無を判定する異常判定手段と、
複数のオイルコントロールバルブのいずれかに異常が有る場合に当該オイルコントロールバルブに前記油圧源からクリーニング用の油圧を供給する油圧供給手段と、
前記異常判定手段がいずれかのオイルコントロールバルブの異常があると判定した場合に、他のオイルコントロールバルブの少なくともひとつの開度を所定の絞り開度へと絞る絞り手段と、を備えたことを特徴とする内燃エンジンのバルブ制御装置。
【請求項２】
前記他のオイルコントロールバルブの少なくともひとつの絞り開度は、内燃エンジンの振動レベルを所定以下に抑える開度である、請求項１に記載の内燃エンジンのバルブ制御装置。
【請求項３】
内燃エンジンのバルブの開閉タイミングを油圧的に制御する複数のバルブタイミング可変機構と、共通の油圧源から複数のバルブタイミング可変機構の各々に油圧を供給する複数のオイルコントロールバルブと、を備えた内燃エンジンのバルブ制御方法において、
複数のオイルコントロールバルブの各々について異常の有無を判定し、
複数のオイルコントロールバルブのいずれかに異常が有る場合に当該オイルコントロールバルブに前記油圧源からクリーニング用の油圧を供給し、
前記異常判定手段がいずれかのオイルコントロールバルブの異常があると判定した場合に、他のオイルコントロールバルブの少なくともひとつの開度を所定の絞り開度へと絞る、ことを特徴とする内燃エンジンのバルブ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃エンジンのバルブタイミング可変機構の異常発生時の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンの吸気バルブの開閉タイミングを可変的に制御するバルブタイミング可変機構は、例えばオイルコントロールバルブを介した油圧供給に応じて動作する。
【０００３】
特許文献１はこうした可変バルブタイミング機構のクリーニング制御を提案している。
【０００４】
特許文献１が開示する可変バルブタイミング機構において、オイルコントロールバルブはスプールバルブで構成される。ＥＣＵ(ECU)は各種センサからの入力信号に基づきオイルコントロールバルブへのコンタミネーション物質の噛み込みの有無を判定する。そして、コンタミネーション物質の噛み込みがあると判定した場合には、オイルコントロールバルブのスプールを、バルブ開口量の増大側で往復動させることで、コンタミネーション物質をオイルコントロールバルブから放出させる。この動作をオイルコントロールバルブのクリーニング制御と称している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃エンジンがV型エンジンのように複数のシリンダバンクを有する場合には、シリンダバンクごとにコントロールバルブが設けられる。その場合に、一方のシリンダバンクのオイルコントロールバルブに異物が噛み込むと、オイルコントロールバルブは開位置で固着し、オイルがリークする。オイルがリークしている状態では油圧が上昇しないので、クリーニング制御を行なってもコンタミネーション物質を効果的に除去することは難しい。
【０００７】
この発明の目的は、したがって、バルブタイミング可変機構に油圧を供給するオイルコントロールバルブに噛み込まれたコンタミネーション物質を効果的に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するために、この発明は内燃エンジンのバルブの開閉タイミングを油圧的に制御する複数のバルブタイミング可変機構と、共通の油圧源から複数のバルブタイミング可変機構の各々に油圧を供給する複数のオイルコントロールバルブと、を備えた内燃エンジンのバルブ制御装置に適用される。
【０００９】
この発明は、複数のオイルコントロールバルブの各々について異常の有無を判定する異常判定手段と、複数のオイルコントロールバルブのいずれかに異常が有る場合に当該オイルコントロールバルブに前記油圧源からクリーニング用の油圧を供給する油圧供給手段と、バルブタイミング可変機構が非作動中であって、前記異常判定手段がいずれかのオイルコントロールバルブの異常があると判定した場合に、他のオイルコントロールバルブの少なくともひとつの開度を所定の絞り開度へと絞る絞り手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
他のオイルコントロールバルブの少なくともひとつの開度を絞ることで、異常があると判定されたオイルコントロールバルブへの作動油の供給量を増加させる。その結果、異常があると判定されたオイルコントロールバルブのクリーニング用の油圧が上昇するので、クリーニング制御により効果的にコンタミネーション物質を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明を適用する内燃エンジンのバルブ制御装置の概略構成図である。
【図２】この発明による電子制御ユニット（ＥＣＵ）が実行するクリーニング制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図３】クリーニング制御ルーチンの実行結果を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、２つのバンクを有するV型エンジンで構成された内燃エンジンに適用されるバルブ制御装置１は、一方のバンクシリンダの吸気バルブの開閉タイミンクを変化させるバルブタイミング可変機構２Ａと、もう一方のバングの吸気バルブの開閉タイミングを変化させるバルブタイミンク可変機構２Ｂとを備える。バルブタイミング可変機構２Ａと２Ｂの構成は同一であるので、以下バルブタイミング可変機構２Ａを例にとって説明する。
【００１３】
バルブタイミング可変機構２Ａは、内燃エンジンにタイミングベルトを介して回転駆動されるプーリ３と、プーリ３の内側に回転自由に嵌合する、カムシャフトと一体の回転体４とを備える。カムシャフトには図示されないカムが固定される。回転体４にはラジアル方向に突出する４個のベーン５が取り付けられる。プーリ３にはベーン5を収容する油室６がそれぞれ形成される。
【００１４】
油室６はベーン５によって、遅角側油室６Ａと進角側油室６Ｂに画成される。遅角側油室６Ａと進角側油室６Ｂにはオイルコントロールバルブ7を介して油圧ポンプ８からの油圧が選択的に供給される。なお、図は、オイルコントロールバルブ７から１個の遅角側油室６Ａまたは進角側油室６Ｂのみに油圧が供給されるさまを示しているが、実際には全ての遅角側油室６Ａまたは進角側油室６Ｂにオイルコントロールバルブ７から油圧が供給される。オイルコントロールバルブ７は電磁式のバルブであり、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１から入力されるデューティ信号に応じて、油圧ポンプ８の油圧を遅角側油室６Ａまたは進角側油室６Ｂに供給する。
【００１５】
遅角側油室６Ａまたは進角側油室６Ｂに油圧が供給されると、ベーン5が回転体４とともにプーリ３に対して回転変位する。その結果、プーリ３とカムシャフトの相対回転位置にずれが生じ、結果としてカムがバルブをリフトするタイミングが進角あるいは遅角する。
【００１６】
なお、図は初期位置の回転体４を示す。バルブタイミング可変機構２Ａは、プーリ３と回転体４との相対回転位置変化を初期位置に固定するロック９を備える。ロック９は隣接する進角側油室６Ｂから通路１０を介して供給される油圧の作用で解除される。
【００１７】
油圧ポンプ８の運転制御とオイルコントロールバルブ７の操作はＥＣＵ１１によって行なわれる。
【００１８】
ＥＣＵ１１は中央演算装置 (CPU)、読み出し専用メモリ (ROM) 、ランダムアクセスメモリ (RAM) 及び入出力インタフェース (I/O インタフェース) を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＥＣＵを複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００１９】
ところで、前述のように一方のシリンダバンクのオイルコントロールバルブ７に異物が噛み込むと、オイルコントロールバルブ７は開位置で固着し、遅角側油室６Ａまたは進角側油室６Ｂへとオイルが流入し続ける。このように、オイルがリークしている状態ではオイルコントロールバルブ７の上流側の油圧が上昇しないので、クリーニング用の油圧を供給しても、コンタミネーション物質を効果的に除去することは難しい。
【００２０】
また、従来のクリーニング制御では、コンタミネーション物質の噛み込みなどの異常が検出されると、ＥＣＵ１１はバルブタイミング可変機構２Ａと２Ｂを初期位置に戻して停止させる。そのために、ＥＣＵ１１はオイルコントロールバルブ７を操作して遅角側油室６Ａに油圧を供給する。このようにして遅角側油室６Ａに油圧かが供給されている限り、いずれかのオイルコントロールバルブ７にコンタミネーション物質が噛み込まれていても、コンタミネーション物質を噛みこんだオイルコントロールバルブ７の上流圧力を上昇させることはできない。
【００２１】
ＥＣＵ１１はこのような状況でコンタミネーション物質を噛み込んだオイルコントロールバルブ７へクリーニング用の油圧を供給できるように、コンタミネーション物質を噛み込んでいないオイルコントロールバルブ７の制御を行なう。この制御のために、ＥＣＵ１１には、オイルコントロールバルブ７の異常を検出する異常検出センサ１２が接続される。異常検出センサ１２は例えば各バンクにおける実際のカム角を検出するセンサで構成される。ＥＣＵ１１は検出されたカム角と目標カム角との偏差が所定値を超えている場合は、対応するオイルコントロールバルブ７がコンタミネーション物質を噛み込んだと判定する。
【００２２】
次に、ＥＣＵ１１が異常検出センサ１２の異常検出に基づき実行するクリーニング制御ルーチンを説明する。
【００２３】
このルーチンはキースイッチがＯＮの状態で、例えば１０ミリ秒の一定間隔で繰り返し実行される。
【００２４】
ステップＳ１でＥＣＵ１１は内燃エンジンが運転中であるかどうか、かつ異常検出センサ１２の検出データに基づきいずれかのオイルコントロールバルブ７にコンタミネーション物質の噛み込みがあるかどうかを判定する。これらの２つの条件の両方が成立する場合は、ステップＳ２の処理を行なう。２つの条件の少なくとも１つが成立しない場合は、ＥＣＵ１１はステップＳ７でクリーニング実行フラグをＯＦＦにリセットした後、ルーチンを終了する。クリーニング実行フラグの初期値はＯＦＦとする。
【００２５】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１１はクリーニング実行フラグを判定する。クリーニング実行フラグがＯＮの場合には、ＥＣＵ１１はステップＳ４の処理を行なう。クリーニング実行フラグがＯＦＦの場合には、ＥＣＵ１１はステップＳ３でクリーニング実行フラグをＯＮにセットした後、ステップＳ５の処理を行なう。
【００２６】
ステップＳ４で、ＥＣＵ１１はクリーニング実行フラグがＯＮになってからの所定時間が経過したかどうかを判定する。これは、クリーニングが完了したかどうかの判定に相当する。判定が肯定的な場合、すなわちクリーニングが完了しているには、ＥＣＵ１１はステップＳ７でクリーニング実行フラグをＯＦＦにリセットした後、ルーチンを終了する。
【００２７】
判定が否定的な場合、すなわち、クリーニングが完了していない場合は、ＥＣＵ１１はステップＳ５とＳ６で異常があると判定されたオイルコントロールバルブ７のクリーニング処理を行なう。
【００２８】
ステップＳ５では、ＥＣＵ１１は正常側のオイルコントロールバルブ７への油圧供給をカットするとともに、ロック９の作動により正常側のオイルコントロールバルブ７を初期位置に保持する。
【００２９】
ステップＳ６では、ＥＣＵ１１は異常があると判定されたオイルコントロールバルブ７へのデューティ信号の出力を通じて同オイルコントロールバルブ７へオイルクリーニング油圧を供給する。
【００３０】
ステップＳ６の処理の後、ＥＣＵ１１はルーチンを終了する。
【００３１】
次に図３を参照して、ルーチンの実行結果を説明する。
【００３２】
図の（ａ）のＶＴＣ目標角は、ＥＣＵ１１が設定したバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）が目標とする作動角を意味する。図の（ｂ）のＶＴＣ作動角は異常検出センサ１２が検出するバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）の実際の作動角を意味する。ＶＴＣ目標角とＶＴＣ作動角の差が所定値を上回ることで、ＥＣＵ１１はバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）に油圧を供給するオイルコントロールバルブ７にコンタミネーション物質の噛み込みが生じたと判定する。
【００３３】
その場合には、ステップＳ１の判定が肯定的となる。ステップＳ１の判定が最初に肯定的に転じた時点では、クリーニング実行フラグはＯＦＦであるので、ステップＳ３でクリーニング実行フラグをＯＮに設定した後、ステップＳ５とＳ６でクリーニング処理が実行される。
【００３４】
すなわち、正常側のオイルコントロールバルブ７については、ＥＣＵ１１はバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）への油圧供給をカットすべく図の（ｅ）に示すようにデューティ信号を出力する。これにより、正常側のオイルコントロールバルブ７は閉鎖状態となる。また、ロック９を作動させてバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）初期位置に保持する。つまり、クリーニング処理の実行前と比べて、クリーニング処理の実行中は図の（ｇ）に示すように、正常側のバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）内の油室６Ａと６Ｂの油圧はゼロになる。
【００３５】
一方、ＥＣＵ１１は、異常と判定されたオイルコントロールバルブ７には、図の（ｄ）に示すデューティ信号を出力することで、異常と判定されたオイルコントロールバルブ７にクリーニング用油圧を供給する。
【００３６】
このとき、正常側のオイルコントロールバルブ７を介したバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）への油圧供給が停止しているので、油圧ポンプ８の吐出圧をすべてクリーニング用油圧として異常側のオイルコントロールバルブ７へ供給することができる。このようにして供給される高圧かつ大流量の作動油により、異常と判定されたオイルコントロールバルブ７はクリーニングを十分に行なうことが可能となる。
【００３７】
以上のクリーニング処理は所定時間に渡って続けられる。
【００３８】
クリーニングを開始してから所定時間が経過すると、ステップＳ４の判定が肯定的に転じ、ＥＣＵ１１はステップＳ７でクリーニング実行フラグをＯＦＦにリセットした後、ルーチンを終了する。その後、ＥＣＵ１１は図３の（ｆ）と（ｇ）に示すようにバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）への供給油圧がクリーニング処理の前と同じになるように、故障側と正常側の２つのオイルコントロールバルブ７を制御する。
【００３９】
以上のように、この発明によるバルブ制御装置１は、オイルコントロールバルブ７のいずれかに異常があると判定されると、ＥＣＵ１１が正常なオイルコントロールバルブ７を閉じて、対応するバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）への油圧の供給をゼロにする一方、コンタミネーション物質の噛み込みが生じたオイルコントロールバルブ７にクリーニング用の油圧を供給する。
【００４０】
したがって、油圧ポンプ８の油圧を正常側のオイルコントロールバルブ７に費やすことなく、油圧ポンプ８が供給可能なすべての油圧と油量を用いてコンタミネーション物質の噛み込みが生じたオイルコントロールバルブ７のクリーニング処理を行なうことができる。したがって、オイルコントロールバルブ７に噛み込まれたコンタミネーション物質の除去を効果的に行なうことができる。
【００４１】
以上の実施形態では、オイルコントロールバルブ７の一方にコンタミネーション物質の噛み込みが生じた場合に、正常側のオイルコントロールバルブ７が対応するバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）へ供給する油圧をゼロにしている。しかしながら、正常側のオイルコントロールバルブ７を絞ることで、対応するバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）へ供給する油圧を下げるだけでも、この発明の効果を得ることができる。
【００４２】
例えば内燃エンジンが低回転低負荷条件で運転されている場合には、正常側のオイルコントロールバルブ７を初期位置にすると、燃焼が悪化し、吸気弁と排気弁のオーバラップにより残ガスが増えて燃焼が悪化する可能性がある。こうした燃焼の悪化は内燃エンジンの振動をもたらす。
【００４３】
そこで、正常側のオイルコントロールバルブ７から対応するバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）への供給をゼロにせず、内燃エンジンの燃焼悪化による振動を生じさせない程度の油圧を供給することも好ましい。この処置により、内燃エンジンの燃焼悪化による振動を防止しつつ、異常側のオイルコントロールバルブ７からコンタミネーション物質を除去するクリーニングを効果的に行なうことができる。
【００４４】
以上の実施形態において、異常検出センサ１２とＥＣＵＩ１が異常判定手段を構成する。油圧ポンプ８が油圧供給手段を構成する。また、ＥＣＵ１１が絞り手段を構成する。
【００４５】
以上のように、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明して来たが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００４６】
例えば、以上説明した実施形態では、V型内燃エンジンのふたつのバンクの吸気カムシャフトを対象としている。しかしながら、V型内燃エンジンのふたつのバンクの排気カムシャフトをさらに対象とする場合には、オイルコントロールバルブ７の数は４個になる。このように、油圧ポンプ８が４個のオイルコントロールバルブ７を介して油圧を供給する場合にもこの発明は適用可能である。
【００４７】
その場合に、いずれかのオイルコントロールバルブ７のコンタミネーション物質の噛み込みが検出された場合に、他のすべてのオイルコントロールバルブ７を絞ることは必ずしも必要ない。
【００４８】
逆に、他の正常なオイルコントロールバルブ７を絞ると、内燃エンジンの燃焼の不安定化を招く恐れがある。例えば、吸気カムシャフトのバルブタイミング可変機構２Ａ（２Ｂ）に油圧を供給するオイルコントロールバルブ７の一方にコンタミネーション物質の噛み込みが検出された場合を考える。その場合には、もう一方の吸気カムシャフトのバルブタイミング可変機構２Ｂ（２Ａ）に油圧を供給するオイルコントロールバルブ７のみを絞り、排気カムシャフトのバルブタイミング可変機構に油圧を供給するオイルコントロールバルブ７は通常どおりの油圧を供給するように制御することが考えられる。こうした措置により、内燃エンジンの燃焼を損なわずに、異常側のオイルコントロールバルブ７からコンタミネーション物質を除去するクリーニングを効果的に行なうことができる。
【００４９】
以上のように、同一の油圧ポンプ８から油圧供給を受ける複数のオイルコントロールバルブ７が存在している場合には、正常動作している少なくともひとつのオイルコントロールバルブ７を絞ることで、クリーニング用油圧の供給に関するこの発明による好ましい効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  バルブ制御装置
２Ａ  バルフタイミング可変機構
２Ｂ  バルブタイミンク可変機構
３  プーリ
４  回転体
５  ベーン
６  油室
６Ａ  遅角側油室
６Ｂ  進角側油室
７  オイルコントロールバルブ
８  油圧ポンプ
９  ロック
１０  通路
１２  異常検出センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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