(57)【要約】【課題】カム位置の過剰進角及び過剰遅角のみならず、気筒間のカム位置のばらつきも判定可能な、可変バルブ性能の評価システムを提供する。【解決手段】第一気筒グループ及び第二気筒グループをもつエンジン、第一気筒グループ用の第一可変バルブ・システム、第二気筒グループ用の第二可変バルブ・システム、第一及び第二可変バルブ・システムの少なくとも一方における作動の劣化を判定する制御器を有し、制御器は、バルブの制御誤差と、第一及び第二バルブ・システム間の作動ずれとに応じて、劣化を判定するシステム。【選択図】図５
2006214439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一気筒グループ及び第二気筒グループをもつエンジン、
上記第一気筒グループ用の第一可変バルブ・システム、
上記第二気筒グループ用の第二可変バルブ・システム、及び、
上記第一及び第二可変バルブ・システムの少なくとも一方の作動の劣化を判定する制御器を有し、
該制御器が上記バルブの制御誤差及び、上記第一可変バルブ・システムの作動と上記第二可変バルブ・システムの作動との間のずれに応じて上記劣化を判定する、
システム。
【請求項２】
上記第一気筒グループが第一のバンクを含み、
上記第二気筒グループが第二のバンクを含む、
請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
上記第一可変バルブ・システムの作動と上記第二可変バルブ・システムの作動との間のずれが、上記可変バルブ・システムのバンク間のずれを含む、
請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
上記第一気筒グループが第一のバンクを含み、
上記第二気筒グループが第二のバンクを含み、
上記第一可変バルブ・システムが第一可変カムシステムを含み、
上記第二可変バルブ・システムが第二可変カムシステムを含む
請求項1又は3に記載のシステム。
【請求項５】
上記ずれが、吸気量及び回転速度と無関係である、
請求項3又は4に記載のシステム。
【請求項６】
上記制御誤差が、位置誤差の二乗積分値を含み、そしてそこで、進角方向の誤差と遅角方向の誤差の積分が別々に行なわれる、
請求項1乃至5のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項７】
上記制御器が、劣化のための充分な監視が行なわれたか否かを判定するための動作監視器を更に備え、
上記動作監視器が目標誤差と応答遅れ誤差の検出を可能とするための充分な信号内容を含む命令信号を判定する、
請求項1乃至6のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項８】
上記第一可変カムシステムが二つの独立した部分から成るシステムである、
請求項4乃至7のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項９】
第一気筒バンク及び第二気筒バンクを持つエンジン、
上記第一気筒バンク用の第一可変カム・タイミングシステム、
上記第二気筒バンク用の第二可変カム・タイミングシステム、及び、
上記第一可変カム・タイミングシステム及び上記第二可変カム・タイミングシステムの少なくとも一方の作動の劣化を判定する制御器を有し、
該制御器が、上記可変カム・タイミングシステムの制御誤差及び、上記第一可変カム・タイミングシステムの作動と上記第二可変カム・タイミングシステムの作動との間のずれに応じて、上記劣化を判定する、
システム。
【請求項１０】
上記第一及び第二の可変カム・タイミングシステムの作動間のずれが、上記可変カム・タイミングシステムの作動のバンク間のずれを含む、
請求項9に記載のシステム。
【請求項１１】
上記第一及び第二の可変カム・タイミングシステムの作動間のずれが、上記可変カム・タイミングシステムのバンク間のカム位置ずれを含む、
請求項10に記載のシステム。
【請求項１２】
上記ずれが、吸気量及び回転速度と無関係である、
請求項10又は11に記載のシステム。
【請求項１３】
上記制御誤差が、位置誤差の二乗積分値を含む、
請求項9乃至12のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１４】
上記制御器が、劣化のための充分な監視が行なわれたか否かを判定するための動作監視器を更に含む、
請求項9乃至13のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１５】
上記第一可変カム・タイミングシステムが、二つの独立した部分から成るシステムである、
請求項9乃至14のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１６】
第一気筒バンク及び第二気筒バンクを持つV型エンジン、
第一要求値と第一実際値との間の第一誤差に基づき吸気弁及び排気弁のタイミングを調整する、上記第一気筒バンク用の第一可変カム・タイミングシステム、
第二要求値と第二実際値との間の第二誤差に基づき吸気弁及び排気弁のタイミングを調整する、上記第二気筒バンク用の第二可変カム・タイミングシステム、及び、
上記第一可変カム・タイミングシステム及び上記第二可変カム・タイミングシステムの少なくとも一方の作動の劣化を判定する制御器を有し、
該制御器が、上記可変カム・タイミングシステムの制御誤差及び、上記第一可変カム・タイミングシステムの作動と上記第二可変カム・タイミングシステムの作動との間のずれに応じて、上記劣化を判定する、
システム。
【請求項１７】
上記誤差が、カムの進角方向の誤差及び遅角方向の誤差を含む、
請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
上記エンジンが直接噴射式エンジンである、
請求項16又は17に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変バルブ作動システムを持つエンジンに関し、具体的には、可変カム・タイミング作動装置の劣化を判定するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料経済性の改善と排出量の削減のために車両のエンジンが種々の装置を含む場合がある。そのような装置の一つとして、可変カム・タイミング作動装置及び/又は可変バルブ・タイミング作動装置のような、可変バルブ作動装置が知られている。さらに、排出物の増加を引き起こす結果となるそのような装置の劣化を診断するために、種々の取り組みが行なわれている。
【０００３】
可変カム・タイミング（Variable Cam Timing: VCT）作動装置の例においては、予定されたVCT位置に対するカム位置の過剰な進角が残留ガス不足をもたらし、NOXの排出量を増加させる可能性がある。同様に、（特に低速において）予定されたVCT位置に対するカム位置の過剰な遅角が、残留ガスが過多な状態をもたらして燃焼を弱め、低速燃焼若しくは部分燃焼となってHC及びCOの排出量を増加させる可能性がある。
【０００４】
従来より、目標位置の積分値と実際の位置の積分値との差又は比に基づいて、バルブ位置の誤差を診断することは知られている（例えば、特許文献1参照）。
【特許文献１】欧州特許第1 363 007号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の先行技術には不都合な点がある。具体的には、バルブ・タイミングの誤差による排気ガスへの影響が、位置の誤差による影響よりも大きくなる可能性がある点である。換言すれば、過剰進角したカム位置又は過剰遅角したカム位置からの誤差が排出量に影響を与える一方で、（気筒のバンク間のような）気筒間のカム位置のばらつきもまた、排出量に影響を与え得る。さらに、これらの要因は、互いに影響しあい、排出量に対して複合的な作用を持つ可能性がある。例の一つとして、V型エンジンにおける二つのバンクが互いに異なるカム位置をもつならば、その結果として点火進角値が最適値からかけ離れ、そして/又は燃料制御が開ループ制御となり、それぞれによって排出量が増加する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
先行技術における前述の課題を解決するため、本発明のシステムは、第一気筒グループ及び第二気筒グループを持つエンジン、第一気筒グループ用の第一可変バルブ・システム、第二気筒グループ用の第二可変バルブ・システム、及び、第一及び第二可変バルブ・システムの少なくとも一方の作動の劣化を判定する制御器を有し、その制御器がバルブの制御誤差及び、第一可変バルブ・システムの作動と第二可変バルブ・システムの作動との間のずれに応じて作動劣化を判定するよう構成される。
【０００７】
気筒グループ間のずれと組み合わせて両気筒グループの制御誤差の変化を考慮すること（過剰進角と過剰遅角の一方又は両方を監視することを含み得る）により、バルブ作動劣化をより正確に判定することが可能となる。
【０００８】
可変カム・タイミング・システムを使用する具体例の一つにおいて、カム遅角方向のずれ、カム進角方向のずれ及び、バンク間又は気筒グループ間のずれの、三つのずれが含まれ得る。いずれかのずれ指標が検出閾値を上回った場合に、カム・システムの応答性低下/目標誤差劣化を表示するように出来る。例えば、目標誤差は過剰進角コードか過剰遅角コードの一つのみを生成する傾向にあり、応答性低下は両コードを生成する傾向にある。このようにして、（排出量に対して異なる影響をもつ可能性のある）異なる形態の劣化を特定する又は見分けることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
エンジンシステムの実施形態の一つが、可変カム・タイミング（VCT）システムを備えるエンジンを示す図1を参照にして以下に示される。適切なものであれば如何なるVCT機構も使用可能である。例えば、このVCTシステムは、そこにおいて吸気弁と排気弁の両方が共通のカム軸によって同じように調節される、二元共通システムとすることが出来る。あるいは、吸気カム・タイミング・システムのみ又は排気カム・タイミング・システムのみとすることも出来る。更に、吸気カム及び排気カムが独立して変更される、二つの独立した可変カム・タイミング・システムとすることも出来る。
【００１０】
図１は、可変カム・タイミング・システムを使用するエンジンのブロック図を示す。この実施形態は、バルブ・タイミング制御を提供するための特定の可変カム・タイミング機構を持つエンジン10を含む。しかしながら、上述したように、本発明は他の形態の可変カム・タイミング（VCT）機構を持つエンジンにも同様に適用可能であり、加えて、電動バルブ・アクチュエータを備えるエンジン及び可変バルブ・タイミング機構を持つエンジンにも適用可能である。
【００１１】
直接噴射式内燃機関（エンジン）10は、その中にピストン16を備えた複数の燃焼室或いは燃焼室壁を持つ気筒12を含む。各ピストン16は、コネクティング・ロッド18を介してクランク軸20に連結される。燃焼室或いは気筒12は、吸気弁26及び排気弁28の夫々を介して、吸気マニフォールド22及び排気マニフォールド24に連通しているのが示されている。燃料噴射弁30が、電子エンジン制御器32によって生成され、従来の電気的ドライバ34によって調整又は処理される信号fpwのパルス幅に基づいて、一回若しくは複数回の噴射若しくはイベントにおいて気筒12内に燃料を直接的に噴射するため、燃焼室に直接的に連結されているのが示されている。
【００１２】
吸気マニフォールド22は、吸気マニフォールド22を通る空気流量を調整するために使用され得るスロットル板もしくはスロットル弁38を持つ、スロットル・ボデー・組立体36を含み得る。この特定の実施形態において、スロットル板38は、吸気マニフォールド22内のスロットル板38の位置を定めるための制御器32からの制御信号を受ける、電気機械40に連結される。スロットル板38の位置が、制御器32にスロットル位置（TP）信号を提供する、適切なスロットル位置センサー42によって監視される。吸気マニフォールド22を通って気筒12に入る空気流量を制御するため、スロットル板38の位置の閉ループ・フィードバック制御が制御器22によって行なわれる。この構成は、運転者の足ペダルとスロットル弁との間に機械的結合が無いため、通常、電子スロットル制御（electronic throttle control：ETC）又は、ドライブ・バイ・ワイヤ・システムと呼ばれる。
【００１３】
排気ガス酸素センサー44が、触媒コンバータ46の上流の排気マニフォールド24に結合されているのが示されている。この具体例においては、センサー44が、対応する信号（EGO）を制御器32に提供し、この信号はその後、閉ループ・ラムダ制御に使用される関連する二状態の信号（EGOS）に変換される。EGOS信号の高電圧状態は、排気ガスがストイキ（stoichiometry）よりリッチであることを示し、EGOS信号の低電圧状態は、排気ガスがストイキよりリーンであることを示す。種々の他の形態の排気ガスセンサーも使用可能であり、そして本技術分野の当業者に良く知られている種々の利点及びトレード・オフを持つ。例えば、UEGO（Universal exhaust oxygen）センサーが使用可能である。
【００１４】
制御器32はエンジン10の作動を制御し、そして現在の作動条件と運転者の要求に適した制御モードを選択する。例えば、DISI（Direct Injection Spark Ignition）エンジンにおいては、成層燃焼と均質燃焼とが選択可能である。ポート噴射式エンジンの場合には、ストイキ燃焼、リッチ燃焼又は、リーン燃焼が選択可能である。
【００１５】
排気管の排出量を更に低減するため、もう一つの触媒（排出量制御装置52）が使用され、触媒コンバータ46の下流に配置される場合もある。排出量制御装置（Lean NOX Trap：LNT）52はエンジン10がリーン又はストイキで作動しているときに生成されるNOXを吸収することが出来る。それからLNT52は、その効果を維持するため、定期的に浄化もしくは再生される。浄化サイクルの間、エンジン10は、LNT52を通る供給ガス内のHCやCOのような還元剤を増やすため、リッチまたはストイキの均質燃焼モードで作動される。過剰なHC及びCOは、排出量制御装置52を浄化或いは再生するため、蓄積されたNOXと反応する。
【００１６】
エンジン制御器32は、種々のコンピューター読み取り可能な蓄積媒体とデータ・バス及びアドレス・バスを介して通信するマイクロプロセッサー・ユニット60を含む、全体を参照符号62で示すマイクロコンピュータとして、図1に示されている。コンピュータ読み取り可能な蓄積媒体62は、好ましくは、読み出し専用メモリー（ROM）64、ランダム・アクセス・メモリー（RAM）及び、エンジン10を制御するためにマイクロプロセッサ60によって使用される実行可能な指示及び較正情報を表すデータを蓄積可能な同様のもののような、物理的記憶装置を含む。コンピュータ読み取り可能な蓄積媒体62は、種々の他の形態の一時的又は永続的メモリー或いは、EPROM(Electrically Programmable Read-only Memory)、EEPROM(electrically Erasable PROM)、フラッシュ・メモリー、又は、データー蓄積が可能な電気的、磁気的、光学的、もしくはそれらの組み合わせによる装置、を含む場合もある。制御器32はまた、エンジン10の制御において種々のセンサー及びアクチュエータと通信するため、調整信号、検出信号、測定信号、短絡保護信号及び同様の信号を提供する、種々の入出力ポート68を含む。
【００１７】
制御器32は作動中に、好ましくは、例えば質量空気量（MAF）センサー70、マニフォールド圧（MAP）センサー72、触媒温度（Tcat1）センサー74、LNT温度（Tcat2）センサー76、エンジン冷却媒体温度（ECT）センサー78及び、クランク軸位置（ECT）センサー80を含む種々のセンサーからの信号を受ける。エンジン速度信号（RPM）が、制御器32によって、クランク軸20の回転に応じてクランク軸センサー（80）によって生成される点火特性信号（PIP）に基づいて生成される。
【００１８】
引き続き図1を参照すると、エンジン10のカム軸90が、気筒12に入る充填空気及び気筒12を出る排気ガスを制御すべく吸気弁26及び排気弁28を作動させるための、ロッカー・アーム92及び94と接続しているのが示されている。カム軸90は、筐体96に直接的に結合されている。筐体96は、複数の歯98を持つ歯車を形成する。筐体96は、インナー・シャフト（不図示）に流体的に連結され、次にタイミング・チェーン（不図示）を介してクランク軸20に直接的に連結される。従って、筐体96及びカム軸90はインナー・カムシャフトと実質的に同じ速度で回転する。インナー・カムシャフトはクランク軸20に対して一定の速度比で回転する。
【００１９】
可変カム・タイミングは、カム軸90のクランク軸20に対する相対的な位置を変えるための流体継手を操作することによって提供される。流体継手は進角室100及び遅角室102内の流体圧を変更することによって操作される。制御器32は、進角室100又は遅角室102のいずれか一方に入る作動流体の流量を制御すべく、制御信号（LACT、RACT）を一般的なソレノイド・バルブ（不図示）に送る。高圧の作動流体が進角室100に入ることを可能とすることにより、カム軸90とクランク軸20の間の相対関係が進角される。従って、吸気弁26及び排気弁28は、クランク軸20に対して通常より早い時期に開閉する。同様に、高圧の作動流体が遅角室102に入ることを可能とすることにより、カム軸90とクランク軸20の間の相対関係が遅角される。従って、吸気弁26及び排気弁28は、クランク軸20に対して通常より遅い時期に開閉する。
【００２０】
筐体96及びカム軸90に連結されている歯98は、VCT信号を制御器32に提供することにより、カム・タイミング・センサー104を介して相対的なカム位置の測定を可能にする。歯98は、好ましくは、気筒識別に使用される歯114に加え、カム・タイミングの測定に使用可能な等間隔の歯106、108、110及び112を含む。
【００２１】
図1は一つの気筒を示しているが、エンジン10はグループ及び/又はバンクでまとめられる複数の気筒を含むことが出来る。例えば、バンクを表すVの夫々の側に3又は4つの気筒を備える、V型エンジンを使用することが出来る。
【００２２】
後でより詳しく説明するが、可変バルブ・システムの性能を定量化するための診断の取り組みの一つを記述する。例の一つとして、バルブ作動に起因する排気管の排気特性変化と関係のある、評価指標が設定される。その後、評価指標は、誤差を特定の劣化状態の存在に割り当てるために、更に処理される。最後に、劣化が存在するかどうかを検出するための十分なバルブ作動が存在するかを判定し、そして、もしそうであれば、制御器の制御に対して、バルブ監視動作が車両走行中に生じていることを知らせる。
【００２３】
例の一つにおいて、劣化判定は吸気量及び/又は回転速度と無関係であり、その結果、付加的な入力パラメータへの依存が低減する（そのようなパラメータも必要に応じて使用可能であるが）。むしろ、VCTシステムを監視する例においては、VCT位置センサーが使用される。具体的には、提案される方法の一つが、過剰な排出量がVCT誤差の大きさに（非線形的に）依存する可能性があると認識している。したがって、例の一つにおいて、計時装置を使用するよりむしろ、平方誤差を蓄積する（積分する）ルーチンが使用される（必要に応じて、計時装置も使用可能であるが）。さらに、固定誤差が最終値で頭打ちとなり且つ、VCT誤差が除去される場合に低減されるよう、忘却因子を用いて誤差を積分することも出来る。更にまた、例の一つにおいて、そのような誤差を追跡することにより、過剰な排出量の一因となるバンク間（又は気筒間）誤差の可能性が考慮される場合もある。制御誤差の積分（例えば、時間積分）を使用することにより、目標誤差と応答性低下誤差の両方を網羅することが可能となる。
【００２４】
上述したように、（例えばVCTのような）可変バルブ・タイミング・システムは、それが燃焼ガスの希釈と燃焼性に与える影響によって、供給ガスのエンジン排出性能に作用する可能性がある。例えば、二元共通・可変カム・タイミング（dual-equal variable cam timin: de-VCT）システムの劣化は、下記の作用をもつ可能性がある。
1)カム位置が、計画されたVCT位置から過剰に進角する（ここにおいて、カム位置は、一般的な固定カム式エンジン設定からの、エンジン・クランク軸とカム軸との間の、位相角の差分であり得る。そしてここにおいて、カム位置が増加することはカム軸がその一般的な設定から遅角することとなる）。
そのような状態においては、エンジンの気筒内の気体が、NOX排出量を増加させる可能性がある還元残留物を含む場合がある。
2)カム位置が、計画されたVCT位置から過剰に遅角する。
この状態の場合、アイドル状態のような低速・低負荷状態において、過剰な残留物が燃焼を弱め、燃焼速度を遅くし又は、不完全燃焼の可能性を高める結果となり、それによってHC及びCOの排出量が増加する場合がある。
3)二つの気筒グループ（例えば、V型エンジンの二つのバンク）が異なるカム位置を持つ。
この状態は、気筒バンクの一つ又は両方に、いずれも排出量を増加させる可能性のある、次善の点火進角及び/又はオープン・ループの燃料供給を行う結果となる場合がある。
【００２５】
さらに、上述した機械装置間の種々の相互作用が、劣化のレベルに影響する可能性がある。従って、取り組みの一つにおいて、劣化の複合作用が含まれることがある。例えば、（VCTアクチュエータのような）可変バルブ・アクチュエータの非理想的な作動は、排気管の排出物を必ずしも増加させない。例として、中程度の遅角位置に固着された二元共通VCTシステムは、NOXが低減され、CO及びHCが限界許容範囲に留まるので、（運転性能及びエンジンの滑らかさの点で妥協せざるを得ないものの）正確に作動しているシステムに比べ、全体として低い排出量となる。
【００２６】
別の例として、種々の異なる状態が夫々、排出性能の劣化に影響し得る。例えば、（機械的な障害または、電気ソレノイドの劣化により）カムが固着される場合があり、エンジン組立誤差によりカムの可動範囲が制限される場合があり、又は、カムが制御命令に対する好ましくない過渡応答性をもつ（多くの場合、エンジンオイルの粘性からアクチュエータへの流体的作用によって応答が遅すぎる若しくは、早すぎる）場合がある。
【００２７】
このようにして、煩わしいテストを避けることにより、必要に応じて、実質的に連続的に可変バルブ作動の監視を行なうことが可能である。例の一つとして、この診断の取り組みは、排出特性劣化の特定に繋がる如何なる潜在的な劣化も判定するための十分な作動状態（例えば、十分なVCT作動）が存在するか否かを評価する。
【００２８】
ここで図2を参照すると、取り組み例の一つが記述される。この例において、VCT劣化によって生じる過剰な排出物生成の三つのメカニズムが、過剰進角カム誤差（cam＿adv＿err）、過剰遅角カム誤差（cam＿ret＿err）及び、バンク間ずれ誤差（cam＿diff＿err）の三つの「誤差」信号（cam＿err）を使用することを考慮されている。さらに、VCT応答速度を正確に計算するため、カム位相期待信号cam＿expが使用される。この値は要求カム位置（cam＿des）及びVCTアクチュエータのモデルに基づく。可変バルブ・システムの適切な作動が、要求カム位置及び測定されたカム位置との間の多少の遅れを持つ場合があり、このことは後述するように診断の中で考慮される。従って、実際のカム角（cam＿act）が期待角（cam＿exp）と要求角（cam＿des）との間にあるとき、過剰進角カム誤差及び過剰遅角カム誤差は零に等しい又は略零である。バンク間ずれの影響はVCT遅角全体に対して敏感に作用する場合があるので、バンク間ずれ誤差は、追加の処理を使用する。すなわち、完全進角に近い10度のずれ誤差は、同じ量の遅角誤差に比べて排出性能への影響が小さい場合がある。したがって、例の一つにおいて、バンクずれ誤差は、二つのバンクの平均位置から決定される要素を乗算される場合がある。平均カム遅角量が大きくなるにつれ、誤差を増大させる重み付け要素が大きくなる。したがって、この例において、以下の数式が使用され得る。
＜条件1＞
cam＿act<min[cam＿des,cam＿exp]
＜結果1＞
cam＿adv＿err=min[cam＿des,cam＿exp]-cam＿act
cam＿ret＿err=cam＿act-max[cam＿des,cam＿exp]
＜条件2＞
条件1が非成立
＜結果2＞
cam＿adv＿err=0
cam＿ret＿err=0
cam＿diff＿err=(cam＿act[0]-cam＿act[1])×Fn＿cam＿range＿sens[(cam＿act[0]+cam＿act[1])/2]
ここで、インデックス0及び1は二つのバンクに対応し、カムの進角が負の方向でカムの遅角が正の方向である。cam＿adv＿err及びcam＿ret＿errに関する同一の計算が、両バンクにおいて独立して行なわれるが、簡単化のため、インデックスは上記の表現に留められている。
【００２９】
例の一つにおいて、忘却因子を備える積分器が、二乗誤差の積分と組み合わせて使用されるべく設計され得ることに留意すべきである。このアルゴリズムの繰り返しの実施が、実質的に一次ロー・パス・フィルタと同一であり、離散ロー・パス・フィルタ関数として実行され得る。このようにして、単純な積分に内在する問題が取り除かれる。
【００３０】
具体的には、制御変数の誤差が大きくなるほど排出物の量が指数関数的に増大する一方で、理想的な応答性からの小さなずれによる排出量の増大は、たとえあったとしても小さい。従って、二乗誤差を蓄積（積分）することが、より有利となり得る。その上、単純な積分器による積分は、完璧に近いVCT作動であっても、やがて最終的には誤差限界を上回る積分レベルに到達するので、劣化したという結論を出す可能性があるが、忘却因子を備えた積分器による積分には、そのような問題は生じ難い。
【００３１】
V型エンジンの場合においては、両バングの進角誤差と遅角誤差との両方を監視することも選択可能である。したがって、それぞれの誤差形態（二つのバンクにおける過剰進角、二つのバンクにおける過剰遅角及び、バンク間のずれ）が、較正された所定の閾値（err＿limit）と比較される誤差指標を生成するための蓄積器に基づくフィルタを持つことが出来、その閾値は、例えばUS-75サイクルのレギュレーションの1.5倍となるような過剰な排出物をもたらすような劣化であること示す、車載診断（On-bord diagnostic：OBD）の pコードを設定するために使用される。これは使用出来る閾値の例の一つであり、他の閾値も使用可能である。例えば、閾値として排出量基準の2.5倍も使用可能である。必要とされる両バンクそれぞれのcam＿adv＿err及び  cam＿ret＿err（すなわち5チャネルのうち4つ）の処理手続きが、図2に示される。継続するcam＿errに対する図2中のフィルタ・ブロックの出力が、フィルタ時定数（図2に200秒として示されている）によって決められた速度で増加し、そしてその後、cam＿errの二乗の或る固定値で「頭打ち」となる。しかしながら、種々の他のパラメータを使用することが出来、そして時定数を作動条件に基づいて変更可能とすることも出来る。
【００３２】
上述の診断の取り組みに加え、車両がどのくらいの頻度で、確認されるべき排出物の増加をもたらし得る劣化を閾値監視器に検出可能とするような条件の下で運転されるか、を確認するための監視器を、任意に設けることも出来る。すなわち、例の一つにおいて、動作速度監視器が可変バルブアクチュエータ（例えば、VCT）の要求信号が（起こり得る目標誤差を検出するため）十分に変化するかどうか及び、（起こり得る応答性低下を検出するため）十分に高い速度で変化するかどうかを点検する。
【００３３】
これを「励起」監視器と呼ぶ。VCT指令が十分な励起を提供することが判定される夫々の運転の間、VCTシステムの計算器（詳しくは後述する）の値がインクリメントされる。
【００３４】
取り組みの一つにおいて、例としてのVCTシステムの励起監視器は次の二つの部分に分割される。
1)  運転中に要求された（命令された）VCT信号が、目標誤差の検出を可能とするかどうか判定する部分。
2)  要求されたVCT信号が、応答性低下の検出を可能とするかどうか判定する部分。
【００３５】
この分割は、目標誤差用の励起監視器及び、VCTアクチュエータの応答性低下用の励起監視器の、二つの励起監視器を単独で較正することを可能とする。
【００３６】
例の一つにおいて、図3に示すような目標誤差用の励起監視器が構築される。励起監視器は「励起持続」理論から構築され、図3において、E＿thrsが励起閾値であり、「PE＿determinant」信号が決定因子の値であり、「TE＿detectフラグ」（TEは目標誤差を意味する）が、決定因子が劣化を検出するために十分な情報があることを示す励起閾値を上回ったかどうかを特定する。TE＿detectフラグの値は、動作速度監視器の計算器をインクリメントするために、応答速度・励起監視器（後述）から計算されるフラグと一緒に使用される。
【００３７】
上述の例の説明を続けると、目標誤差・励起監視器は、目標誤差を検出するために、要求カム位置が十分頻繁に変化することを必要とするが、カム位置の要求変化速度が比較的遅いことによって悪影響を及ぼされることは無いであろう。他方で、カム位置の要求変化速度が遅いと、アクチュエータが速く動くことが出来ないことを顕在化させない場合がある。もし応答速度の低下が、排出量が例えば規制の1.5倍を超えるほど十分に影響し得るならば、必要に応じて応答速度・励起監視器（response rate excitation monitor : REM）が導入される。そのようなシステムの一つが図4に示される。
【００３８】
REMの速度フィルタは、近似微分器（又は、ハイパス・フィルタ）の形態を持つ場合があり、cam＿desの変化速度に反応することが出来る。要求変化速度が大きくなるにしたがって、フィルタからの出力信号が大きくなる。もしcam＿desが一定値ならば、速度フィルタの出力は零である。例の一つが、フィルタ処理したカム速度の絶対値をとってから積算器（忘却因子を用いて積分値を近似するフィルタ）に取り込む。積算されたカム速度の絶対値が速度閾値（R-Thrs）を上回る場合、R＿detectフラグが設定される。このR＿detectフラグは、アクチュエータ（例えば、VCTアクチュエータ）の変化速度が遅すぎて、例えば規制されている排出量基準の1.5倍以内に留まることが出来なくなっているか否かを判定するのに十分な応答速度励起があることを示す。
【００３９】
動作速度・監視器の計算器は、監視器が可変バルブアクチュエータが十分に劣化したかどうかを判定するための充分なデータを持っていると見なされた場合にインクリメントされるようにしてもよい。例の一つにおいて、計算器は、p-コードが設定されたとき又は、速度励起及びPE-determinant信号の両方がそれらの較正閾値（E＿thrs及びR＿ths）を上回ったときに、インクリメントされる。
【００４０】
ここで図5乃至12を参照すると、例の一つを実施するための詳細例が示される。
【００４１】
図5は制御器32の制御ロジックによってコールされるフローチャートを示す。入力は、cam＿desと、バンク1及びバンク2のVCT位置の測定値（cam［1］、cam[2]）である。上述したように、そしてステップ510に示されるように、cam＿expはcam＿desを、last＿value＿e、tau＿exp及び、dtを使用する離散ローパスフィルタに通すことによって計算される。なお、last＿value＿eは、このアルゴリズムに対する前回のコールのcam＿expの値を表し（以降の説明及び図面において、「last」が付された変数は前回値を示す）、tau＿expは通常の動作条件下のVCT応答動作を近似する時定数を表し、dtとはこのアルゴリズムに対する前回のコールからの経過時間を表す。
【００４２】
図5の各ステップは、図6乃至12の流れ図を表す。図5の各ステップが、以降の図における連結子として示される、文字付きの矢印によって後続のステップに結合されている。
【００４３】
ルーチンは、ステップ510から、過剰進角誤差値及び過剰遅角誤差値を計算するためのステップ512に続くが、この計算は図6のルーチンによって実行される。その後、ステップ514においてバンク間のずれ誤差を計算するが、これは図7のルーチンによって実行される。それからステップ516において、ルーチンは、OBD監視関数に必要とされるエラー・コードを設定及び消去するのに使用される検出誤差の割り当てを判定するが、これは図8及び9のルーチンによって実行される。その後ステップ518において、ルーチンはエラー・コードを設定又は消去するが、これは図10のルーチンによって実行される。その後ステップ520において、ルーチンは速度励起及び目標誤差励起を計算するが、これは図11のルーチンによって実行される。最後にステップ522において、ルーチンはテスト完了・コードを設定するが、これは図12のルーチンによって実行される。その後、ルーチンは制御器ロジックに戻る。
【００４４】
ここで図6を参照すると、この図は、過剰進角及び過剰遅角のフィルタ処理した二乗誤差を計算するための流れ図を示す。この流れ図は、「for」ループ（610,642）を採用することによって夫々のバンクに関する値を更新する処理を表している。バンク番号による指標付けが使われているが（ステップ612）、他の基準による指標も使用可能である。図6の最初のステップ（614、616及び618）は、PCM（Power Control Module）に要求されるカム移動方向を判定する。要求カム位置が実際のカム位置より大きい場合はPCMがカムを遅角方向に動かそうとしていることを示しており、ステップ616においてcam＿directionの値が1に設定され、そうでない場合は進角方向に動かそうとしていることを示しており、ステップ618においてcam＿directionの値が-1に設定される。次のステップ（620及び622）は、要求カム位置と実カム位置との間の誤差（err＿d）及び、期待カム位置と実カム位置との間の誤差（err＿e）を計算する。これらの誤差はカム方向に合わせて調整され、err＿d及び、必要に応じてerr＿eのための誤差の絶対値を効率的に決定する。実カム位置が要求カム位置と期待カム位置との間にある場合（cam＿expがcam＿desに遅れるのでerr＿eは負の値となる）、排気管の排出特性に対する影響は無いと想定される。ステップ624において、誤差の総計（total＿err）がerr＿d、err-e及び零の内の最小値にクリップされる。これは、VCT位置の変更の間に実カム位置がPCMからの命令をオーバーシュートした場合に、誤差が計数されることを可能とする。
【００４５】
誤差をadv＿err又はret＿errに割り当てるため、ステップ626及び632においてcam＿directionの値が再び使用される（ステップ626、628、630、632、634及び636）。入力として誤差変数の二乗を使用する離散ローパスフィルタが、フィルタ処理された二乗誤差を計算する（ステップ638及び640）。上述のステップ510の説明と同様に、ステップ638においてこのアルゴリズムの前回のコールにおけるフィルタ処理された進角側の二乗誤差をlast＿value＿a［バンク］と表し、ステップ640においてにこのアルゴリズムの前回のコールにおけるフィルタ処理された遅角側の二乗誤差をlast＿value＿r［バンク］と表す。時定数tau-monは一般的に、本方法の評価指標として使用される全ての二乗誤差フィルタ項によって共有される。
【００４６】
夫々の評価指標は、提案されている方法の前提条件から外れることなく、それ自身の時定数を使用することも可能であるが、これは一般的には必要でない。
【００４７】
ここで図7を参照すると、バンク間のずれ誤差を計算するルーチンが示される。cam＿avgが二つのバンクのカム位置（cam［1］及びcam［2］）の平均値とされる（ステップ710）。変数dif＿sens＿avgが、cam＿avgを感度因子と関連付けるルックアップ機能を使用することにより計算され（ステップ712）、そして次のステップ714において、バンク間ずれ誤差（dif-err）をVCT遅角作動に合わせて調節するために使用される。バンク間ずれの評価指標dif＿err＿sqfltは、図6におけるフィルタ処理した進角二乗誤差及び遅角二乗誤差と同じの方法で更新される（ステップ716）。
【００４８】
図7における次のステップは、バンク間のずれ誤差が排出量が限界を超えるまで増加するのに充分大きいか否か（dif＿err＿limより大きいか否か）を判定し（ステップ718）、もしそうであれば、dif＿errフラグを1に設定し（ステップ722）、そうでなければdif＿errフラグを0に設定する（ステップ720）。また、ずれ誤差がもはや存在しない場合、前回の（例として、前回の車両運転における）劣化判定を消去する可能性もある（ステップ724、726及び728）。劣化判定を消去するための条件が、劣化判定よりも成立し難くなるよう意図されており、例えばdif＿err＿sqfitがdif＿err＿lim-fif＿err＿hystの値を下回ることが劣化判定を消去する条件とされる。劣化判定の消去条件が成立したとき、dif＿err＿clrフラグを1に設定し、そうでなければdif＿err＿clrフラグを0に設定する。
【００４９】
図8及び9は、（OBD監視機能用の）エラー・コードを設定及び消去するために使用可能な検出誤差の割り当てを示す流れ図である。この例において、ルーチンはVCT作動が許容できる排出量レベルに戻ったかどうかを評価し、そして、直接的に評価される評価指標及びずれの評価指標との両方が条件を満たすことを要求するエラー・コードの消去が可能かどうかを評価する。
【００５０】
具体的には、図8はそれぞれのバンク誤差をそれぞれのカム位置方向に対して標準化することにより開始する（ステップ810、812、814及び816）。誤差の方向によって排出量が発生する仕組みが異なるので、過剰進角誤差と過剰遅角誤差とで、不正な排出量を引き起こす閾値（adv＿err＿lim、ret＿err＿lim）が異なる場合があり、従って、このことを考慮するために標準化が使用され得る。誤差は標準化されると、どの誤差が最も大きな影響を与えるか判定するために比較されることが可能となり、ステップ818においてそれらの最大値であるerr＿max＿normの値を設定する。別の実施形態として、エラー・コードの設定処理のために、この値を計算して後の処理に伝達可能なものや、どのバンク及びどの方向がより重大な誤差を持つか符号化し、どのコードを設定するか判定すべく後の処理に伝えられる変数を割り当て可能なものがある。
【００５１】
図9は、過剰進角誤差及び過剰遅角誤差のエラー・コードの設定を表す流れ図である。夫々のバンクの夫々の方向の誤差に対して個別の関数呼び出し（function call）：Determine＿err＿code()：が使用され得る。流れ図は、Determine＿err＿code()が使用する変数にロードされる、具体的な変数を示す（ステップ910、912、914及び、916）。これは、殆どのコンピュータ言語によって使用される入力引数をもつ標準的な関数呼び出しとして取り扱いが可能である。エラー・コード（err＿code＿adv＿バンク1、err＿code＿adv＿バンク2、err＿code＿ret＿バンク1、err＿code＿ret＿バンク2）が決定されると、意図的に消去されるまでは、前のエラー・コードの状態が監視アルゴリズムのサイクル間で保持され、err＿code＿lastへと向かい、そしてDetermine＿err＿code()によって使用されるように、設定（ラッチ）されたままとされるべきである。図10はDetermine＿err＿code()の詳細を示しており、その設定及び消去処理を詳細に説明する。
【００５２】
具体的に図10を参照すると、それは、夫々の形態のエラー・コードに関連するデータを持つとすぐに、夫々の形態の誤差に対するエラー・コードを設定する、上述した関数Determine＿err＿code()を示す。最初のステップは誤差（err＿sqhlt）を限界値（err＿lim）を用いて標準化することである（ステップ1010）。もしdif＿err＿フラグが設定され且つ、標準化された誤差が先に計算されたerr＿max＿normと一致するならば（ステップ1012）、例えば1.5倍の排出量増加を引き起こすバンク間ずれが存在すること及び、評価におけるエラー・コードが他のCARB (California Air Resources Board)規程の誤差の中で最大となることを示す、cause＿of＿dif＿errフラグが設定される（ステップ1014）。問題となっているバンク及び方向に基づく具体的な誤差が、その方向に関する限界値（err＿lim）を上回る（ステップ1018）ことによりエラー・コードが設定され、そしてerr＿lim＿faultフラグが設定される（ステップ1020、1022）。車両運転中にエラー・コードが設定されると、CARB規程の監視動作を実行する制御器の制御ロジックに基づき、エラー・コードは設定されたままとされるのが一般的であり、それゆえ、latch＿err＿codeフラグの設定が示すように、エラー・コードはラッチされる。しかしながら、実施形態の一つにおいて、車両運転中に誤差が設定された後又は、次の運転のいずれかにおいてVCTの動作を点検しつづけることも可能である。誤差が充分に低減し、バンク／方向の誤差及びバンク間ずれの形態の誤差の両方に関し、例えば、もはや1.5倍の排出量を生じないならば（要求される誤差の低減は、err＿lim＿hyst項によって調整され得る）、latch＿err＿codeが消去可能である（ステップ1024、1026、1030及び、1032）。図10における最後のステップでは、err＿lim＿fault、cause＿of＿dif＿err又は、latch＿err＿codeが設定されている場合にエラー・コード（err＿code）を設定し、これらのいずれもが無い場合にエラー・コードを消去する（ステップ1034、1036及び1038）。最後に、エラー・コードは、それがコールされたところに戻される。
【００５３】
ここで図11を参照すると、それは、VCT劣化、例えば1.5倍の排出量増加が生じているかどうか、を判定するために充分なVCT作動が監視されたか否か判定するのに必要な評価指標を生成する。アルゴリズムは最初にcam＿des信号の変化速度を判定する（ステップ1110）。アルゴリズムの更新前後の信号のずれを取り込む前に、必要に応じて、比較的高い周波数摂動が無くなるように信号をフィルタ処理してもよい。ルーチンが、アクチュエータが遅すぎて応答できないかどうかを判定することを企図しているため、使用されるcam＿desの変化速度はVCTアクチュエータの周波数特性の近傍にある。cam＿desは制御器によって生成される値であり、それゆえ、信号ノイズを含み得るセンサー入力に直接的には基づかないが、cam＿des変数がセンサー入力を使用する計算に基づく場合があり、センサーからのノイズが存在し得る。cam＿desがフィルタ処理されると、秒のような標準時間単位の変化速度を求めるため、今回のフィルタ処理値（cam＿des＿filt）と前回のフィルタ処理値（last＿value＿rate）との間のずれが決定され、それが、数秒と想定されるアルゴリズムのコール間の時間（dt）によって除算される（ステップ1112）。その後、上述したフィルタ処理された二乗誤差の評価指標と同じ方法で、rate＿excitationが計算される（ステップ1114）。この例において、別個の時定数tau＿perfが記されている。tau＿perfをtau＿monよりも大きくする（したがって、積算値の蓄積がより遅くなる）ことにより、この例の排出量監視部は、走行完了動作監視器が安定値に達する前に、（そのような劣化が存在していると想定する）VCT劣化の誤差評価指標を作ることが出来る。
【００５４】
図11の説明を続けると、目標誤差励起のための、PE＿determinantのそれぞれの部分の計算が実行される（ステップ1116、1118、1120）。PE＿determinantのそれぞれの部分（det11、det22、det12＿21）が得られると、最終的にPE＿determinantが計算される（ステップ1122）。各部分（det11、det22、det12＿21）の計算は、他の評価指標によって使用された忘却作用を備えた積算器を考慮する。前述のrate＿excitation評価指標のルーチンと同様にtau＿perfが使用される。
【００５５】
図12は、劣化が発見されている、もしくは、劣化が検出されてなければ、充分な励起が生じているという理由で運転・カウンターの計算器部分をインクリメントするための充分な機会が得られたか否かを判定する流れ図である（ステップ1210、1212、1214及び、1216）。前述のrate＿excitationがR＿thrsを上回った場合又は、前述のPE＿determinantがE＿thrsを上回った場合、充分な機会が得られたとして、input＿thrsフラグが1とされる。ステップ1220のtrip＿completedフラグは、制御器にVCT監視器の運転・カウンターの計算器部分がインクリメントされることを示すものである。trip＿completedフラグは運転中に一度設定されると、車両が再始動するまで設定され続けるように、ラッチされる。
【００５６】
本明細書の主題は、ここに記載された種々のシステム、構成及び、他の特徴、機能及び/又は属性の新規で非自明な全ての組み合わせ及び一部組み合わせ（sub-combination）を含む。例えば、実施形態の一つにおいて、制御ロジックに、カム軸及びクランク軸が一つ以上の歯で不整合になっているかどうかを判定することを追加することが出来る。この試験は、カムがその停止位置にあるアイドル時におけるカム軸の歯の一つとクランク軸の欠け歯との間の絶対的なオフセット量を計算する。誤差が動作不良閾値を上回る場合に、カム/クランク不整合誤差を表示することが出来る。
【００５７】
特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「一つの第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は属性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが本件請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】エンジンの概略図である。
【図２】カム誤差からエラー・コードを設定するための信号処理を示すブロック図である。
【図３】目標誤差・励起監視器の一例を示すブロック図である。
【図４】速度・励起監視器の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【図６】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【図７】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【図８】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【図９】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【図１０】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【図１１】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【図１２】本発明による方法の実施形態の一つを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
10  エンジン
20  クランク軸
32  制御器
90  カム軸
100  進角室
102  遅角室
104  カム・タイミング・センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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