(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室と外部とを連通・遮断するためのバルブの開閉動作を回転駆動されるカムにより行わせると共に、カムとバルブの間に設けられた圧力室内の油圧を制御することでバルブの開閉動作を可変に行うようにした油圧式可変バルブ装置の異常診断装置であって、
前記圧力室に供給されるオイルの供給通路の途中に介装される電磁弁を備え、
前記電磁弁を閉弁した状態として、当該電磁弁と前記圧力室とを接続する高圧側通路内の油圧を高圧に維持してバルブの開閉動作を行わせる一方で、前記電磁弁を開弁することで高圧側通路内の油圧を、当該電磁弁よりオイル供給方向上流側の低圧側通路に解放させてバルブの閉弁時期を可変に制御するものにおいて、
内燃機関の運転中において、内燃機関の運転状態に応じた前記電磁弁の開弁後の高圧側通路内の油圧の低下度合いに基づいて、油圧式可変バルブ装置の異常の有無を診断することを特徴とする油圧式可変バルブ装置の異常診断装置。
【請求項２】
前記電磁弁への開弁指令から、高圧側通路内の油圧が異常診断基準値に至るまでの経過時間に応じて、油圧式可変バルブ装置の異常の有無を診断することを特徴とする請求項１に記載の油圧式可変バルブ装置の異常診断装置。
【請求項３】
前記異常診断基準値は、内燃機関の運転状態に応じて予め設定されることを特徴とする請求項２に記載の油圧式可変バルブ装置の異常診断装置。
【請求項４】
前記異常診断基準値は、前記電磁弁よりオイル供給方向上流側の低圧側通路内の油圧相当値であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の油圧式可変バルブ装置の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の油圧式可変バルブ装置の異常診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の回転速度等の運転状態に応じて最適にバルブの開閉タイミングを変化させ得るようにした所謂可変バルブ機構（可変バルブ装置）が各種提案されている。
【０００３】
このような可変バルブ機構の可変機構の駆動源として、油圧を利用するものがある。
例えば、特許文献１に記載される油圧式可変バルブ機構装置は、図５に示すように、内燃機関（エンジン）の気筒（シリンダ）１、燃焼室２、バルブ３（図中には吸気弁を図示）、ブリッジ４、吸気通路５、排気通路６、カムシャフト７を含んで構成されている。
【０００４】
カムシャフト７には、各気筒１に対応して吸気用と排気用のカム８（図中では吸気用のカムを図示）が並設されており、前記カムシャフト７の近傍を平行に延びるロッカーシャフト９には、前記カム８により一端をローラ１０ａを介し押し上げられて揺動するロッカーアーム１０が備えられている。
【０００５】
このロッカーアーム１０の一端が上方の油圧ユニット１１に備えられたマスターピストン１２を押し上げ、前記油圧ユニット１１内に穿設された開弁用油通路１３に油圧を発生させてブリッジ４直上のスレーブピストン１４を下降させ、このマスターピストン１２によりブリッジ４を介し両バルブ３を押し下げて開弁させるようになっている。
【０００６】
ところで、前記油圧ユニット１１内の開弁用油通路１３には、該開弁用油通路１３の油圧の保持・開放を切り替えるためのソレノイドバルブ１５を介して給油通路１６が接続されており、図示しないエンジン駆動のオイルポンプにより送り込まれる作動油１７を開弁用油通路１３に導き入れて該開弁用油通路１３内を満たし、マスターピストン１２の作動時には開弁用油通路１３の油圧の保持・開放を適宜に切り替えてスレーブピストン１４の作動タイミングを制御することでバルブ３の開閉タイミングを調節し得るようになっている。
【０００７】
すなわち、マスターピストン１２の作動時において、ソレノイドバルブ１５により開弁用油通路１３の油圧を保持すれば、マスターピストン１２の作動に直ちに追従してスレーブピストン１４が作動することになるが、マスターピストン１２の作動により生じる開弁用油通路１３の油圧をソレノイドバルブ１５の開放によりアキュームレータへ逃がせば、マスターピストン１２が作動していてもスレーブピストン１４が追従しなくなるので、その作動タイミングを調節することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−９７５３５号公報
【特許文献２】特開平８−６８３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、このような油圧を利用してバルブを開閉する油圧式可変バルブ機構にあっては、もし装置に異常が発生した場合には、異常の発生を早急に検知して、適切に対処することが望まれる。これにより、より重大な故障への拡大等を未然に防止することができ、エンジン本体への損傷を最小限に留めることなどが可能となる。
【００１０】
このようなことから、例えば、特許文献２に記載の排気弁の故障検知装置では、図６に示すように、内燃機関の油圧駆動排気弁装置において、排気弁１の開閉時期を検知するために動かない部分に取付けられた近接スイッチ６と、前記近接スイッチ６の検知データ排気弁開のクランク角θ’０、排気弁閉のクランク角θ’ｃと予め設定された正常値θ０，θｃとの比較から正常、異常を判定し、異常の場合に対応信号を発するデータ処理装置７〜１３と、を備えて構成されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載されているような油圧式可変バルブ機構における油圧機構の故障検知装置では、故障検出精度を高めるためには、各バルブ（各気筒の吸気弁、排気弁）の動作状況を知るための近接スイッチ６を多数設ける必要があるため、構成が複雑化して高コスト化すると共に、設置スペースが多く必要になるなど搭載レイアウト上の問題も生じ得る。
【００１２】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、内燃機関の油圧式可変バルブ装置における油圧機構の故障等の異常を精度良く診断（検出）することができる油圧式可変バルブ装置の異常診断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】
【００１３】
このため、本発明に係る油圧式可変バルブ装置の異常診断装置は、
内燃機関の燃焼室と外部とを連通・遮断するためのバルブの開閉動作を回転駆動されるカムにより行わせると共に、カムとバルブの間に設けられた圧力室内の油圧を制御することでバルブの開閉動作を可変に行うようにした油圧式可変バルブ装置の異常診断装置であって、
前記圧力室に供給されるオイルの供給通路の途中に介装される電磁弁を備え、
前記電磁弁を閉弁した状態として、当該電磁弁と前記圧力室とを接続する高圧側通路内の油圧を高圧に維持してバルブの開閉動作を行わせる一方で、前記電磁弁を開弁することで高圧側通路内の油圧を、当該電磁弁よりオイル供給方向上流側の低圧側通路に解放させてバルブの閉弁時期を可変に制御するものにおいて、
内燃機関の運転中において、内燃機関の運転状態に応じた前記電磁弁の開弁後の高圧側通路内の油圧の低下度合いに基づいて、油圧式可変バルブ装置の異常の有無を診断することを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記電磁弁への開弁指令から、高圧側通路内の油圧が異常診断基準値に至るまでの経過時間に応じて、油圧式可変バルブ装置の異常の有無を診断することを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明において、前記異常診断基準値は、内燃機関の運転状態に応じて予め設定されることを特徴とすることができる。
【００１６】
本発明において、前記異常診断基準値は、前記電磁弁よりオイル供給方向上流側の低圧側通路内の油圧相当値であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、内燃機関の油圧式可変バルブ装置における油圧機構の故障等の異常を精度良く診断（検出）することができる油圧式可変バルブ装置の異常診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る実施例１の内燃機関の油圧式可変バルブ装置の一例を概略的に示した図である。
【図２】同上実施例に係る油圧式可変バルブ装置の正常時におけるバルブリフトと高圧側油圧の変化を示したタイムチャートである。
【図３】同上実施例に係る油圧式可変バルブ装置の異常時におけるバルブリフトと高圧側油圧の変化を正常時と比較して示したタイムチャートである。
【図４】同上実施例に係る油圧式可変バルブ装置の異常診断装置が実行する異常検出制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】従来の油圧式可変バルブ装置の一例を示す断面図である。
【図６】従来の油圧式可変バルブ装置の異常検知装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
本実施の形態の実施例１に係る内燃機関の油圧式可変バルブ装置１００は、図１に示すように、内燃機関の燃焼室（気筒）１３０に臨んで設けられる一対の弁（バルブ）１１０を油圧により開閉駆動する。なお、一対の弁１１０は、吸気弁、排気弁の何れであっても良いものであるが、ここでは吸気弁として、以下説明することとする。
【００２１】
一対の吸気弁１１０は、図１に示したように、シリンダヘッド１６０に開口されている一対の吸気ポート１２０と、燃焼室１３０と、を連通・遮断するための開閉弁（ポペット弁）であり、吸気弁１１０と略一体のスプリングアッパーシート１５０とシリンダヘッド１６０の間に介装されるバルブスプリング１４０により、通常は閉弁付勢されている（図１の状態）。
【００２２】
本実施例に係る油圧式可変バルブ装置１００の油圧駆動装置２００は、オイル供給通路２１０を含んで構成され、該オイル供給通路２１０の基端側は、図示しないオイルポンプ等に連通される一方、オイル供給通路２１０の先端側は、上下方向に摺動自在に支持されるピストン２６０の背面に油圧を作用させるための圧力室２３０に連通されている。
【００２３】
オイル供給通路２１０の途中には、電磁弁２２０が介装され、この電磁弁２２０の開閉動作により、オイル供給通路２１０の連通・遮断が切り換えられるように構成されている。ここで、オイル供給通路２１０の電磁弁２２０よりオイル供給方向下流側を高圧側油路と称し、上流側を低圧側油路と称する。
【００２４】
また、内燃機関のカムシャフト（図示せず）に取り付けられているカム３００の外周にはタペット２４０が当接されており、回転駆動されるカム３００は、その外周形状（カムプロフィール  ）に従ってタペット２４０をシリンダヘッド１６０に対して図中上下方向に相対移動させることができるようになっている。
【００２５】
タペット２４０は有底円筒状に構成されていて、図１において上側が有底とされてカム３００と当接される一方で、図１において下側が開口されてピストン２６０を収容するように構成されている。
【００２６】
タペット２４０の内側には、図１に示すように、ピストン２６０が摺動自在に収容されると共に、ピストン２６０の背面とタペット２４０の内壁とにより圧力室２３０が画成されると共に、タペット２４０の側面には、圧力室２３０とオイル供給通路２１０とを連通する通路２５０が開口されている。
【００２７】
そして、油圧駆動装置２００が、電磁弁２２０を閉弁動作して、オイル供給通路２１０の高圧側油路と低圧側油路との間の連通を遮断した状態とし、電磁弁２２０より先端側の高圧側油路内のオイルを高圧に維持可能な状態にすることで、カム３００が回転することでタペット２４０を図１下方に押し下げる動作に伴って、高圧側油路延いては圧力室２３０の油圧を高圧に昇圧させて、ピストン２６０延いてはブリッジ１７０を図１下方に押し下げ、更には一対の吸気弁１１０を開弁させるようになっている。
【００２８】
従って、例えば電磁弁２２０を閉弁タイミングを制御することで、高圧側油路の昇圧タイミングを可変とすることができるため、カム３００の外周形状が一つであっても、例えば内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁１１０の開弁タイミングを可変に制御可能となっている。
【００２９】
この一方、吸気弁１１０の開弁状態から閉弁動作へ移行してカム３００が回転することでタペット２４０が図１上方に移動される際に、油圧駆動装置２００が、電磁弁２２０を開弁動作してオイル供給通路２１０の高圧側油路と低圧側油路とを連通させた状態とすると、高圧側油路延いては圧力室２３０の油圧が解放されることとなるため、その解放タイミングに応じて一対の吸気弁１１０の閉弁タイミングを制御可能となっている。
【００３０】
すなわち、電磁弁２２０を開弁タイミングを制御することで、高圧側油路延いては圧力室２３０の油圧の圧力解放タイミングを可変とすることができるため、カム３００の外周形状が一つであっても、例えば内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁１１０の開弁タイミングを可変に制御可能となっている（図１のバルブリフト変化図を参照）。
【００３１】
このような油圧駆動装置２００を備えた油圧式可変バルブ装置１００に関し、本実施例に係る異常診断装置（異常検出装置）５００では、以下のようにして、異常発生の有無を診断（検出）するようになっている。異常診断装置５００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ，各種のインターフェースを備えて構成されるＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）などがその機能を奏することができる。
【００３２】
本実施例では、図１に示すように、高圧側油路延いては圧力室２３０の油圧を検出するため油圧センサ４００が備えられていて、当該油圧センサ４００により取得される油圧情報が、異常診断装置５００に入力されている。
【００３３】
そして、異常診断装置５００では、油圧センサ４００により取得される油圧情報に基づいて、油圧駆動装置２００を備えた油圧式可変バルブ装置１００の異常の有無を検出する。
【００３４】
すなわち、本実施例に係る油圧式可変バルブ装置１００は、電磁弁２２０を閉弁動作してオイル供給通路２１０の高圧側油路と低圧側油路との間の連通を遮断することで、高圧側油路延いては圧力室２３０内の油圧を維持可能な状態として、かかる状態においてカム３００が回転することで高圧側油路延いては圧力室２３０内に高圧を発生させて、タペット２４０を図１下方に押し下げ、ピストン２６０延いてはブリッジ１７０を下方に押し下げ、更には一対の吸気弁１１０を開弁させる構成である。そして、電磁弁２２０の開弁により、任意のタイミングで、高圧側油路延いては圧力室２３０内の油圧を解放させることで、一対の吸気弁１１０を閉弁させることができる構成となっている。
【００３５】
このため、高圧側油路側の油圧（ＰＨ）が、低圧側油路側の油圧（ＰＬ）より高くなければ、一対の吸気弁１１０は閉弁することになる。
【００３６】
この高圧側油路側の油圧（ＰＨ）を、油圧センサ４００により取得し、電磁弁２２０を開弁してから、高圧側油路側の油圧（ＰＨ）の低下度合い（例えば高圧側油路側の油圧（ＰＨ）が低圧側油路側の油圧（ＰＬ）と同じになるまでの時間や、時間に対する圧力低下の傾きなど）によって、一対の吸気弁１１０のバルブリフト延いては油圧式可変バルブ装置１００が正常に動作しているか否か（すなわち、高圧側油路や圧力室２３０の油圧漏れなどの異常の発生の有無）を判断することができる。
【００３７】
図２（Ａ）に示すように、正常時においては、内燃機関の運転状態に応じて設定された開弁タイミングにおいて電磁弁２２０を開弁すると、一対の吸気弁１１０のバルブリフト（量）は、実線に沿って低下する。図２（Ａ）中、破線は電磁弁２２０を開弁しない場合における一対の吸気弁１１０のバルブリフト（量）の低下の様子を示している。
【００３８】
このとき、図２（Ｂ）に示すように、正常時における高圧側油路側の油圧（ＰＨ）は、電磁弁２２０が開弁された後、所定時間後に、低圧側油路側の油圧（ＰＬ）まで低下する。なお、この所定時間は、予め定めることができるが、内燃機関の回転速度、バルブリフト特性等の運転状態に応じて変化する。
【００３９】
一方で、異常がある場合には、図３（Ａ）に示すように、一対の吸気弁１１０のバルブリフト（量）が自身の開弁時から正常時のバルブリフト（量）に比べて小さいと共に、内燃機関の運転状態に応じて設定された開弁タイミングにおいて電磁弁２２０を開弁すると、一対の吸気弁１１０のバルブリフト（量）は、正常時に比べて早期に低下する傾向となる。図３（Ａ）中、異常時のバルブリフトに連続する破線は電磁弁２２０を開弁しない場合における一対の吸気弁１１０のバルブリフト（量）の低下の様子を示している。
【００４０】
このとき、図３（Ｂ）に示すように、異常時における高圧側油路側の油圧（ＰＨ）は、電磁弁２２０の開弁前から正常時の高圧側油路側の油圧（ＰＨ）に比べて小さいと共に、電磁弁２２０が開弁された後、低圧側油路側の油圧（ＰＬ）まで低下するのに要する時間が正常時に比べて短くなるといった傾向となる。
【００４１】
すなわち、本実施例に係る異常診断装置５００では、かかる特性を利用して、一対の吸気弁１１０のバルブリフト延いては油圧式可変バルブ装置１００が正常に動作しているか否か（すなわち高圧側油路や圧力室２３０の油圧漏れなどの異常の発生の有無）を判断する。
【００４２】
例えば、本実施例に係る異常診断装置５００は、図４のフローチャートに示すように、
ステップ（以下、Ｓと記す。）１では、高圧側油路側の油圧（ＰＨ）を、油圧センサ４００により取得してモニターする。
【００４３】
Ｓ２では、電磁弁２２０の開弁指令があったか否かを判断する。ＹＥＳの場合はＳ３へ進み、ＮＯの場合はリターンしてＳ２を繰り返す。
【００４４】
Ｓ３では、高圧側油路側の油圧（ＰＨ）が所定レベルへ低下するまでに要した時間（ＴＨ）を計測する。この所定レベルとしては、例えば、運転状態に応じて予め設定された値（例えば低圧側油路側の油圧（ＰＬ）相当値）、或いは実際に油圧センサなどによって取得される低圧側油路側の油圧（ＰＬ）などとすることができる。
【００４５】
Ｓ４では、Ｓ３で取得した時間（ＴＨ）と、予め定めた異常診断時間（ＴＢ）（異常診断のための基準値）と、を比較する。
時間（ＴＨ）＜第１異常診断時間（ＴＢ１＝ＴＢ−ａ）である場合には、Ｓ５へ進む。
時間（ＴＨ）が第１異常診断時間（ＴＢ１＝ＴＢ−ａ）と第２異常診断時間（ＴＢ２＝ＴＢ＋ｂ）の間の範囲（正常の範囲）にある場合には、Ｓ６へ進む。
時間（ＴＨ）＞第２異常診断時間（ＴＢ２＝ＴＢ＋ｂ）である場合には、Ｓ７へ進む。
なお、ａ，ｂの値は診断精度に影響するため適宜の値に設定することができ、ａ＝ｂとすることもできるし、ａ，ｂを省略することなどもできる。
【００４６】
Ｓ５へ進む場合は、時間（ＴＨ）＜第１異常診断時間（ＴＢ１＝ＴＢ−ａ）であるので、何らかの原因により、高圧側油路側の油圧（ＰＨ）の油圧低下速度が正常時に比べて速く、高圧側油路や圧力室２３０の油圧漏れなどの異常の発生しているおそれがあると異常診断（異常判定）する。
【００４７】
Ｓ６へ進む場合は、時間（ＴＨ）が正常の範囲内にあるので、異常無しと診断（正常判定）する。
【００４８】
Ｓ７へ進む場合は、時間（ＴＨ）＞第２異常診断時間（ＴＢ２＝ＴＢ＋ｂ）であるので、何らかの原因により、高圧側油路側の油圧（ＰＨ）の油圧低下速度が正常時に比べて遅く、油圧式可変バルブ装置１００に異常が発生しているおそれがあると異常診断（異常判定）する。
【００４９】
異常診断（異常判定）があった場合には、Ｓ８にて、運転者に異常を報知させるために警告音や警告灯などを作動させる一方で、メモリに異常診断結果を記憶させて修理等のサービスの際に情報を提供可能としてサービスの迅速化や質の向上に資すると共に、内燃機関に重大な損傷等が生じないように内燃機関の運転を強制停止したり、内燃機関の出力を制限したフェイルセーフモードでの運転のみを許可するなどの処置を施して、本フローを終了する。
【００５０】
このように、本実施例に係る異常診断装置５００によれば、一対の吸気弁１１０の開閉駆動のためにカム３００の作用によって昇圧される油圧を蓄える高圧側油路の油圧（ＰＨ）を、油圧センサ４００により取得し、高圧側油路の油圧（ＰＨ）を解放させるための電磁弁２２０への開弁指令があってからの高圧側油路の油圧（ＰＨ）の低下度合いに基づいて、一対の吸気弁１１０のバルブリフト延いては油圧式可変バルブ装置１００が正常に動作しているか否か（すなわち、高圧側油路や圧力室２３０の油圧漏れなどの異常の発生の有無）を検出するようにしたので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、内燃機関の油圧式可変バルブ装置１００の油圧機構の故障等の異常の発生の有無を精度良く検出することができる。
【００５１】
すなわち、本実施例によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、内燃機関の油圧式可変バルブ装置における油圧機構の故障等の異常を精度良く診断（検出）することができる油圧式可変バルブ装置の異常診断装置を提供することができる。
【００５２】
ところで、本実施の形態において、内燃機関は、例えばディーゼル燃焼を行うディーゼルエンジンとすることができるが、本発明は、これに限定されるものではなく、ガソリンその他の物質を燃料とする内燃機関とすることができる。
【００５３】
また、本実施例では、吸気弁１１０を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく排気弁にも適用可能である。
【００５４】
また、本実施例では、吸気弁１１０を１気筒当たりに２つ備えた一対の吸気弁１１０をとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吸気弁１１０を１気筒当たりに１つ備えた場合や３以上備えた場合にも適用可能である。
【００５５】
また、本実施例では、内燃機関の油圧式可変バルブ装置として図１に例示したものを代表的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電磁弁の開閉により高圧なオイル供給通路内の油圧を維持・解放する機構を備えた油圧式可変バルブ装置（例えば、図５に示したような油圧式可変バルブ装置）の異常診断にも適用可能である。
【００５６】
以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１００    内燃機関の油圧式可変バルブ装置
１３０    燃焼室（気筒）
１１０    弁（バルブ）（吸気弁、排気弁）
１４０    バルブスプリング
１５０    スプリングアッパーシート
１６０    シリンダヘッド
１７０    ブリッジ
２００    油圧駆動装置
２１０    オイル供給通路
２２０    電磁弁
２３０    圧力室
２４０    タペット
２５０    通路
２６０    ピストン
３００    カム
４００    油圧センサ
５００    異常診断装置（異常検出装置）
【図１】
0005973146.tif 000002
【図２】
0005973146.tif 000003
【図３】
0005973146.tif 000004
【図４】
0005973146.tif 000005
【図５】
0005973146.tif 000006
【図６】
0005973146.tif 000007