(57)【要約】【課題】螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部を備える可変動弁機構において、その可変機構部の故障を診断することのできる故障診断装置を提供する。【解決手段】エンジン１は、吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変動弁機構３を備える。この可変動弁機構３は、アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、その螺旋カムの回転位相を検出する検出部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、その螺旋カムの回転に伴うシャフトの軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部とを備える。制御装置７は、吸気バルブ２１の駆動に伴って生じる検出部の検出値における変動波形に基づき、可変機構部の故障を診断する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、同螺旋カムの回転位相を検出する検出部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、
前記機関バルブの駆動に伴って生じる前記検出部の検出値における変動波形に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備える
ことを特徴とする可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項２】
アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、
前記螺旋カムと前記シャフトの一端側との当接部における導通状態を検出し、その検出結果に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備える
ことを特徴とする可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項３】
アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、
前記シャフトにその移動を検出するストロークセンサを設け、該ストロークセンサの検出値に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備える
ことを特徴とする可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項４】
アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、同螺旋カムの回転位相を検出する検出部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、
前記可変機構部は、前記シャフトに前記螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与される機構であり、
前記アクチュエータの駆動力を遮断したときの前記検出値の変化態様に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備える
ことを特徴とする可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項５】
アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、
前記可変機構部は、前記シャフトに前記螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与される機構であり、
前記シャフトを移動させた後に同シャフトの位置を維持するべく要求される前記アクチュエータの駆動力に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備える
ことを特徴とする可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項６】
アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、同螺旋カムの回転位相を検出する検出部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、
前記可変機構部は、前記シャフトに前記螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与される機構であり、
前記アクチュエータの駆動力を遮断及び付与して前記シャフトを往復動させたときの前記検出値の変化態様に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備える
ことを特徴とする可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項７】
前記診断手段は、前記故障の診断を機関のフューエルカット中に実行する
請求項４〜６のいずれか１項に記載の可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項８】
前記診断手段は、前記故障の診断をイグニッションスイッチが切断されているときに実行する
請求項４〜６のいずれか１項に記載の可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項９】
前記診断手段は、前記故障の診断を機関のアイドル運転中に実行する
請求項４〜６のいずれか１項に記載の可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項１０】
前記診断手段は、前記故障の診断を機関の減速中に実行する
請求項４〜６のいずれか１項に記載の可変動弁機構の故障診断装置。
【請求項１１】
前記診断手段は、前記故障の診断を機関の定常運転中に予め定められた回数だけ実行する
請求項４〜６のいずれか１項に記載の可変動弁機構の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の機関バルブについてそのバルブ特性を変更可能な可変動弁機構の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気バルブや排気バルブの開時期、閉時期、開弁期間、リフト量等々、機関バルブのバルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて変更する可変動弁機構が従来、提案されている。
例えば、特許文献１に記載の可変動弁機構では、カムシャフトのカムに当接する入力アーム、ロッカアームに当接する出力アーム、入力アーム及び出力アームにそれぞれ設けられたヘリカルスプラインに噛み合うギヤ部が設けられたスライダ、同スライダを軸方向に移動させるためのシャフトなどから構成された可変機構部を備えるようにしている。この可変機構部では、シャフトの軸方向への移動を通じてスライダが変位される。そしてこのスライダの変位によって入力アームと出力アームとの相対位相が変更され、これにより機関バルブのバルブ特性が変更される。
【０００３】
このような可変動弁機構では、可変機構部のシャフトを軸方向に移動させるための駆動部が必要となる。そこで、半径が徐々に増大する螺旋カムや同螺旋カムの回転位相を制御するアクチュエータ等で駆動部を構成する。そしてその螺旋カムに上記シャフトの一端側を当接させるようにすれば、螺旋カムの回転に伴ってシャフトが軸方向に移動するようになる。また、螺旋カムの回転位相を検出する回転角センサ等を設けることで上記アクチュエータの駆動を、換言すれば可変とされるバルブ特性を精密に制御することができる。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような駆動部を備える可変動弁機構において、螺旋カムの回転異常やアクチュエータの動作異常などといった同駆動部の故障については上記回転角センサ等の検出値に基づいて診断することができる。
【０００５】
一方、上記可変機構部が固着するなどしてシャフトの円滑な移動が妨げられてしまうと、螺旋カムに当接していたシャフトが同螺旋カムから離れてしまうことがある。この場合には、螺旋カムを回転させてもシャフトは移動せず、同螺旋カムは空回り状態となる。このような可変機構部の故障、すなわち螺旋カムの回転位相は変化しているにもかかわらず、バルブ特性を調整することができないといった故障については、上記回転角センサ等で検出することができず、上記可変機構部の故障診断については更なる改善の余地を残すものとなっている。
【０００６】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部を備える可変動弁機構において、その可変機構部の故障を診断することのできる故障診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、同螺旋カムの回転位相を検出する検出部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、前記機関バルブの駆動に伴って生じる前記検出部の検出値における変動波形に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【０００８】
機関バルブの駆動が行われる際、可変機構部のシャフトには同機関バルブのリフト量変化に同期したトルク変動が伝達される。シャフトに伝達されたトルク変動は、該シャフトに当接された螺旋カムに伝達されて同螺旋カムを揺動させる。そのため、シャフトと螺旋カムとが当接されている状態では、螺旋カムの回転位相を検出する検出部の検出値に上記トルク変動に起因する周期的な変動波形が現れるようになる。一方、可変機構部の故障により、螺旋カムに当接していたシャフトが同螺旋カムから離れてしまう場合には、上述したようなトルク変動の伝達経路がシャフトの一端側と螺旋カムとの間で切断されてしまうため、上記検出値からは変動波形が消えるようになる。このように、可変機構部に故障が生じているか否かは、螺旋カムの回転位相を検出する検出部の検出値における変動波形に基づいて診断することができる。そのため、上記診断手段を備える上記構成によれば、螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部についてその故障を診断することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、前記螺旋カムと前記シャフトの一端側との当接部における導通状態を検出し、その検出結果に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１０】
螺旋カムとシャフトの一端側とを導電体にて形成する場合にあって、同螺旋カムとシャフトの一端側とが当接しているときには両者の当接部が導通状態となる一方、同螺旋カムからシャフトの一端側が離れているときには両者の当接部が非導通状態となる。従って、可変機構部に故障が生じているか否かは、螺旋カムとシャフトの一端側との当接部における導通状態に基づいて診断することができる。そのため、螺旋カムとシャフトの一端側との当接部における導通状態を検出し、その検出結果に基づいて可変機構部の故障を診断する診断手段を備える上記構成によれば、螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部についてその故障を診断することができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、前記シャフトにその移動を検出するストロークセンサを設け、該ストロークセンサの検出値に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１２】
同構成では、シャフトの移動をストロークセンサによって直接検出するようにしているため、そのストロークセンサの検出値に基づいて同シャフトが実際に移動しているか否かを診断することができるようになる。従って、上記構成によれば、螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部についてその故障を診断することができるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、同螺旋カムの回転位相を検出する検出部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、前記可変機構部は、前記シャフトに前記螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与される機構であり、前記アクチュエータの駆動力を遮断したときの前記検出値の変化態様に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１４】
例えば、ヘリカルスプラインが設けられた上記スライダ、あるいは三次元カムなどを備える可変機構部では、機関バルブからの反力等に起因する一方向への付勢力が上記シャフトに作用する。そこで、このような可変機構部を備える可変動弁機構では、螺旋カムとシャフトとの当接状態を好適に維持する等の目的で、シャフトが螺旋カムを押圧するようにそのような付勢力を利用することがある。また、機関バルブからの反力以外にも、スプリングなどの付勢手段による付勢力を直接シャフトに付与させることもある。
【００１５】
このように可変機構部を、シャフトに螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与されるように構成する場合において、アクチュエータの駆動力を遮断すると、シャフトからの押圧力によって螺旋カムは回転され、この螺旋カムの回転は上記検出部にて検出される。
【００１６】
ここで、アクチュエータの駆動力を遮断して上記付勢力にてシャフトを移動させる際、シャフトの移動途中にて固着等の異常が発生している場合には、その固着等の発生箇所にてシャフトの移動が阻害されるため、上記押圧力による螺旋カムの回転が生じ得ず、上記検出部の検出値の変化もその時点以降、一定の値となる。すなわち、上記可変機構部に故障が生じているか否かは、アクチュエータの駆動力を遮断したときの上記検出値の変化態様に基づいて診断することができる。従ってそのような態様で故障診断を行う上記構成によれば、螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部についてその故障を診断することができるようになる。なお、同構成においては、例えば上記アクチュエータを電動モータとし、同モータへの通電を遮断することにより、アクチュエータの駆動力を容易に遮断することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、前記可変機構部は、前記シャフトに前記螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与される機構であり、前記シャフトを移動させた後に同シャフトの位置を維持するべく要求される前記アクチュエータの駆動力に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１８】
上述したように、シャフトに螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与されるように可変機構部を構成する場合には、アクチュエータの駆動力によってシャフトは上記付勢力の付与方向とは逆の方向に移動され、上記付勢力によってシャフトは上記付勢力の付与方向に移動される。すなわち、アクチュエータの駆動力とシャフトに付与された付勢力との大小関係によってシャフトは移動され、同駆動力と付勢力とが釣り合うときにシャフトは所定の位置に維持される。
【００１９】
ここで、上記可変機構部に故障が生じていないときには、シャフトの位置を維持するために上記付勢力と釣り合うだけのアクチュエータの駆動力が要求される。
一方、上記付勢力によるシャフトの移動が阻害されるような時には、アクチュエータの駆動力にてシャフトの位置を変更することはできるものの、上記付勢力にてシャフトの位置を変更することはできなくなるといった故障、すなわちシャフトの位置は一方向へのみ変更可能となり、逆の方向へは変更できないといった故障が生じるおそれがある。
【００２０】
このような故障の発生時には、アクチュエータの駆動力にてシャフトを移動させた後、同アクチュエータの駆動力を遮断してもシャフトの位置はそのまま維持されるため、そのような故障が発生している場合と、そうでない場合とでは、シャフトの位置を維持するために要求されるアクチュエータの駆動力も異なるようになる。そのため、上記可変機構部に上述したような故障が生じているか否かは、シャフトを移動させた後に同シャフトの位置を維持するべく要求されるアクチュエータの駆動力に基づいて診断することができる。従ってそのような態様で故障診断を行う上記構成によれば、螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部について上述したような故障を診断することができるようになる。なお、同構成においては、例えば上記アクチュエータを電動モータとし、同モータの制御電流、例えばその大きさやデューティー比を検出することにより、アクチュエータの駆動力を容易に検出することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、アクチュエータにて回転位相が制御される螺旋カムを有する駆動部と、同螺旋カムの回転位相を検出する検出部と、カムシャフトのカムと機関バルブとの間に設けられる機構部であって、前記螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、前記螺旋カムの回転に伴う前記シャフトの軸方向への移動を通じて前記機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部とを備える可変動弁機構の故障を診断する装置であって、前記可変機構部は、前記シャフトに前記螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与される機構であり、前記アクチュエータの駆動力を遮断及び付与して前記シャフトを往復動させたときの前記検出値の変化態様に基づいて前記可変機構部の故障を診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００２２】
上述したように、シャフトに螺旋カムを押圧する方向への付勢力が付与されるように可変機構部を構成する場合において、アクチュエータの駆動力を遮断すると、シャフトからの押圧力によって螺旋カムは回転され、この螺旋カムの回転は上記検出部にて検出される。
【００２３】
また、このような可変機構部では、アクチュエータの駆動力によってシャフトは上記付勢力の付与方向とは逆の方向に移動され、上記付勢力によってシャフトは上記付勢力の付与方向に移動される。すなわち、アクチュエータの駆動力とシャフトに付与された付勢力とのバランスによってシャフトは往復動される。
【００２４】
ここで、アクチュエータの駆動力を遮断して上記付勢力にてシャフトを移動させた後、同アクチュエータの駆動力を付与してシャフトを移動させることにより同シャフトを往復動させる際、可変機構部に故障が生じていなければ、上記付勢力による螺旋カムの回転、及びアクチュエータの駆動力による螺旋カムの回転がともに上記検出部にて検出される。
【００２５】
一方、アクチュエータの駆動力を遮断して上記付勢力にてシャフトを移動させる際、シャフトの移動途中にて固着等の異常が発生している場合には、その固着等の発生箇所にてシャフトの移動が阻害される。そのため、上記押圧力による螺旋カムの回転は途中で停止され、アクチュエータの駆動によって螺旋カムが再び回転されるまで、上記検出値は上記固着等の発生箇所に対応した一定の値になる。すなわち、上記可変機構部に故障が生じているか否かは、アクチュエータの駆動力を遮断及び付与してシャフトを往復動させたときの上記検出値の変化態様に基づいて診断することができる。従って、そのような態様で故障診断を行う上記構成によれば、螺旋カムに一端側が当接されたシャフトを有し、このシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部についてその故障を診断することができるようになる。
【００２６】
ところで、上記請求項４〜６のいずれか１項に記載の構成では、故障診断を行うためにシャフトが移動されるため、同診断を行うときには機関運転状態にかかわらずバルブ特性が変更されてしまう。そのため同診断の実行時には、例えば機関回転速度や機関出力などが変動してしまい、ドライバビリティに影響を与える可能性がある。この点、請求項７〜１１に記載の構成によれば、そのようなドライバビリティへの影響を極力抑えることができるようになる。
【００２７】
すなわち、請求項７に記載の構成によれば、機関での燃焼が中断されるフューエルカット中に上記故障診断が行われるため、バルブ特性が変更されても機関回転速度や機関出力などの変動が生じず、故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を抑えることができる。
【００２８】
また、請求項８に記載の構成によれば、イグニッションスイッチが切断されているときに故障診断が実行される。すなわち、機関の運転が停止されているときに故障診断を実行するようにしているため、故障診断を実行してもドライバビリティに影響を与えることがない。
【００２９】
また、請求項９に記載の構成によれば、機関のアイドル運転中に故障診断が実行される。このような機関のアイドル運転中は、機関への吸入空気量がスロットルバルブ等によって大きく制限されているため、バルブ特性を変更してもそれほど吸入空気量は変化しない傾向にある。そのため、このようなときに上記故障診断を実行しても機関回転速度や機関出力などの変動は生じにくい。従って、上記構成によっても故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を抑えることができる。
【００３０】
また、機関の減速中には吸入空気量が減少されるようにバルブ特性は変更されるため、そのバルブ特性の変更に伴うシャフトの移動を利用して故障診断を行うことができる。そこで請求項１０に記載の構成によるように、機関の減速中に故障診断を実行するようにすることで同故障診断を行うためにあえてバルブ特性を変更する必要がなくなり、同構成によっても故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を抑えることができる。
【００３１】
また、請求項１１に記載の構成によれば、機関の定常運転中に予め定められた回数だけ故障診断が実行される。このように機関の定常運転中に設定された回数だけ故障診断を行うようにすれば、頻繁に故障診断が行われる場合と比較して、故障診断の実行回数を制限することができる。そしてこのように故障診断の実行回数が制限されることにより、故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を極力抑えることができる。なお、同構成においては、故障診断の実行回数を可能な限り少ない回数に設定する、例えば機関の定常運転中における故障診断の実行回数を１回に設定することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態の適用されるエンジン１の構成を示している。なお、本実施形態では、第１気筒＃１〜第４気筒＃４を備える４気筒エンジンであって、吸気ポートに燃料を噴射供給するポート噴射エンジンを想定しているが、この他の気筒数を備えるエンジンや燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射エンジンに対しても同様に本発明は適用することができる。
【００３４】
エンジン１は第１気筒＃１〜第４気筒＃４を備える４気筒エンジンであり、シリンダ１１やピストン１２等を有するエンジンブロック１Ａ、吸排気バルブ等を有するシリンダヘッド１Ｈ、及びエンジン１のバルブ特性を変更する可変動弁機構３等を備えて構成されている。
【００３５】
エンジン１のシリンダ１１の内部には、ピストン１２が往復動可能に収容されている。このピストン１２は、コネクティングロッド１３を介してクランクシャフトに連結されている。
【００３６】
シリンダ１１の周囲には、エンジン１の冷却水を流通させるためのウォータジャケット１１Ｗが形成されている。
エンジン１においては、シリンダ１１の内周面、ピストン１２の頂面、及びシリンダヘッド１Ｈにより囲まれた領域に燃焼室１４が形成されている。
【００３７】
シリンダヘッド１Ｈには、吸入空気を燃焼室１４内へ流入させるための吸気ポート１ＨＩ、及び排気を燃焼室１４内から流出させるための排気ポート１ＨＥが設けられている。
シリンダヘッド１Ｈの燃焼室１４側には、混合気を点火する点火プラグ１５が配設されている。点火プラグ１５は、混合気の着火に必要な高圧電流を発生するイグナイタ１５Ｉに接続されている。
【００３８】
吸気ポート１ＨＩには、エンジン１外部から燃焼室１４へ吸入空気を流通させるための吸気管１ＰＩが接続されている。
吸気管１ＰＩには、吸入空気を浄化するエアクリーナ１６、及び吸入空気の流量を調整するスロットルバルブ１７が配設されている。スロットルバルブ１７は、スロットルモータ１７Ｍによる弁軸の駆動を通じてその開度が変更される。
【００３９】
吸気ポート１ＨＩは、シリンダヘッド１Ｈに配設された吸気側の機関バルブである吸気バルブ２１を通じて開閉される。この吸気ポート１ＨＩの吸気バルブ２１よりも上流側には、同吸気ポート１ＨＩへ燃料を噴射するインジェクタ１８が設けられている。
【００４０】
排気ポート１ＨＥには、燃焼室１４からエンジン１外部へ排気を流通させるための排気管１ＰＥが接続されている。この排気ポート１ＨＥは、シリンダヘッド１Ｈに配設された排気側の機関バルブである排気バルブ２２を通じて開閉される。
【００４１】
エンジン１の吸気バルブ２１は、可変動弁機構３を通じてそのバルブ特性（バルブの最大リフト量及び開弁期間）を変更することが可能となっている。
エンジン１は制御装置７により制御される。この制御装置７は、エンジン１の制御に係る各種処理を実行するＣＰＵ、制御用のプログラムやその制御に必要な情報を記憶するメモリ、外部との信号の入出力を司る入力ポート及び出力ポートを備えて構成されている。制御装置７の入力ポートには、エンジン１の運転状態を検出する以下の各センサが接続されている。
【００４２】
まず、エンジン水温センサ７１は、エンジン１の冷却水の温度（エンジン水温ＴＨｗ）を検出する。クランク角センサ７２は、クランクシャフトの回転位相（クランク角ＣＡ）を検出し、この検出信号に基づいてクランクシャフトの回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）が算出される。エアフロメータ７５は、エンジン１内に吸入された空気量（吸入空気量ＧＡ）を検出する。車速センサ７６は、車両の駆動輪の回転速度（車速Ｓｐ）を検出する。アクセルセンサ７７は、車両のアクセルペダルの操作量（アクセル操作量Ａｃｃｐ）を検出する。そしてスロットル開度センサ７８は、スロットルバルブ１７の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出する。
【００４３】
制御装置７の出力ポートには、イグナイタ１５Ｉ、スロットルモータ１７Ｍ、インジェクタ１８、及び可変動弁機構３等が接続されている。そして、制御装置７は、これら各装置を上記各センサによって検出される機関運転状態に基づいて制御する。
【００４４】
次に、可変動弁機構３の構成及び駆動態様について、図２〜図５を参照して説明する。
可変動弁機構３は、可変機構部４や駆動部５等から構成されている。この可変機構部４の構成について、図２及び図３を参照して説明する。
【００４５】
図２に、可変機構部４の配設されたエンジン１上部の断面構造を示す。
エンジン１のシリンダヘッド１Ｈには、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が、回転可能に軸支されている。
【００４６】
排気カムシャフト２４の下方には、ローラ２６ａを備えるローラロッカアーム２６が配設されている。このローラ２６ａは、排気カムシャフト２４に設けられた排気カム２８に当接されており、排気カム２８の回転位相に応じて同排気カム２８からの押圧を受ける。
【００４７】
ローラロッカアーム２６の一端は、シリンダヘッド１Ｈに固定されたラッシュアジャスタ２９に支持され、もう一端は、排気バルブ２２上端のタペット２２ａに当接されている。このローラロッカアーム２６のタペット２２ａ側の端部（タペット側端部２６ｔ）は、排気バルブ２２のバルブスプリング２２ｂによって付勢されている。これにより、ローラ２６ａは、排気カム２８に常時当接される。
【００４８】
排気バルブ２２は、上記態様をもって配設されたローラロッカアーム２６を介して排気カム２８の押圧を受け、常に一定のバルブリフト量で開閉される。
一方、吸気バルブ２１側においては、吸気カムシャフト２３に設けられた吸気カム２７とローラロッカアーム２５との間に、上記可変機構部４が介設されている。
【００４９】
ローラロッカアーム２５は、ローラ２５ａを備えて排気カムシャフト２４の下方に配設されている。
ローラロッカアーム２５の一端は、シリンダヘッド１Ｈに固定されたラッシュアジャスタ２９に支持され、もう一端は、吸気バルブ２１上端のタペット２１ａに当接されている。このローラロッカアーム２５のタペット２１ａ側の端部（タペット側端部２５ｔ）は、吸気バルブ２１のバルブスプリング２１ｂによって付勢されている。これにより、ローラ２５ａは、可変機構部４に常時当接される。
【００５０】
吸気バルブ２１は、ローラロッカアーム２５に加え、可変機構部４を介して吸気カム２７の押圧が伝達されるようになっている。
可変機構部４は、シリンダヘッド１Ｈに固定された支持パイプ４１と、同支持パイプ４１に配設された入力部４２及び揺動カム４３とを備えて構成されている。
【００５１】
入力部４２及び揺動カム４３は、支持パイプ４１上に同支持パイプ４１の軸心を中心として揺動可能に配設された円筒状のハウジング４２ａ、４３ａをそれぞれ備えている。なお、この可変機構部４では、エンジン１の気筒に設けられた２つの吸気バルブ２１に対応して、１つの入力部４２と２つの揺動カム４３とが対になって設けられている。
【００５２】
入力部４２のハウジング４２ａには、入力アーム４２ｂが径方向に突出形成されている。
入力アーム４２ｂの先端部には、吸気カム２７に当接されるローラ４２ｃが回転可能に軸支されている。また、入力アーム４２ｂの先端部は、圧縮状態で配設されたばね４４によって、ローラ４２ｃが吸気カム２７へ押しつけられるように付勢されている。
【００５３】
揺動カム４３のハウジング４３ａには、出力アーム４３ｂがその径方向に突出形成されている。この出力アーム４３ｂの一面は、凹状に湾曲するカム面４３ｃとなっている。
カム面４３ｃは、ハウジング４３ａのベース円部分、即ち出力アーム４３ｂが突出形成された部分以外のハウジング４３ａの外周面に連続して滑らかに接続されており、カム面４３ｃ及びハウジング４３ａのベース円部分は、ローラロッカアーム２５のローラ２５ａに当接されている。
【００５４】
図３に、可変機構部４の斜視断面構造を示す。
可変機構部４には、入力部４２を間に挟んで２つの揺動カム４３が配設されている。
入力部４２及び揺動カム４３の各ハウジング４２ａ、４３ａは、それぞれ中空円筒形状に形成されており、それらの内部には支持パイプ４１が挿通されている。
【００５５】
入力部４２のハウジング４２ａ内周には、右ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４２ｄが形成されている。一方、揺動カム４３のハウジング４３ａ内周には、左ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４３ｄが形成されている。
【００５６】
入力部４２及び２つの揺動カム４３の各ハウジング４２ａ、４３ａによって形成される一連の内部空間には、スライダギア４５が配設されている。このスライダギア４５は、略中空円柱状に形成されており、支持パイプ４１上に、同支持パイプ４１の軸方向に往復動可能、且つその軸回りに相対回動可能に外嵌されている。
【００５７】
スライダギア４５の軸方向中央部の外周面には、右ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４５ａが形成されている。このヘリカルスプライン４５ａは、入力部４２のハウジング４２ａ内周に形成されたヘリカルスプライン４２ｄに噛み合わされている。一方、スライダギア４５の軸方向両端部の外周面には、左ねじの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン４５ｂがそれぞれ形成されている。このヘリカルスプライン４５ｂは、揺動カム４３のハウジング４３ａ内周に形成されたヘリカルスプライン４３ｄに噛み合わされている。
【００５８】
スライダギア４５外周のヘリカルスプライン４５ａと各ヘリカルスプライン４５ｂとの間には、これらヘリカルスプライン４５ａ、４５ｂに比して小さい外径に形成された小径部４５ｃがそれぞれ形成されている。
【００５９】
支持パイプ４１の内部には、その軸方向へ摺動可能に挿通されたコントロールシャフト４６が設けられている。このコントロールシャフト４６は、後述する駆動部５の作動により、支持パイプ４１に対して軸方向（矢印Ｒや矢印Ｌの方向）へ往復動することが可能となっている。また、このコントロールシャフト４６と上記スライダギア４５とは、適宜の係止部材にて係合されており、これにより、支持パイプ４１に対するスライダギア４５の回動を許容しつつも、同コントロールシャフト４６の軸方向への往復動に応じてスライダギア４５を軸方向に移動させることができるようになっている。
【００６０】
以上のように構成される可変機構部４では、駆動部５の作動によってコントロールシャフト４６が軸方向に移動されると、この移動に伴ってスライダギア４５も軸方向に移動される。ここで、入力部４２及び揺動カム４３とスライダギア４５とはそれぞれヘリカルスプラインにて噛み合わされているため、このようにスライダギア４５が軸方向に移動されると、支持パイプ４１の軸心回りにおける入力アーム４２ｂと出力アーム４３ｂとの相対位相が変更される。そしてこの相対位相の変更によって、ローラロッカアーム２５の揺動態様が変更され、これにより吸気バルブ２１の最大リフト量及び開弁期間は、図４に示すように連続的に可変とされる。より具体的には、コントロールシャフト４６が、図３に示す矢印Ｒの方向に移動されるにつれて入力アーム４２ｂと出力アーム４３ｂとの相対位相は大きくなり、これによりローラロッカアーム２５の揺動も大きくなって、最大リフト量及び開弁期間も大きくなる。逆に、コントロールシャフト４６が、図３に示す矢印Ｌの方向に移動されるにつれて入力アーム４２ｂと出力アーム４３ｂとの相対位相は小さくなり、これによりローラロッカアーム２５の揺動も小さくなって、最大リフト量及び開弁期間は小さくなる。
【００６１】
可変機構部４による吸気バルブ２１のバルブ特性の変更は、制御装置７による駆動部５の制御を通じて行われる。すなわち、制御装置７は、最大リフト量の制御目標値である目標リフト量を機関運転状態に応じて算出し、駆動部５の駆動制御を通じてコントロールシャフト４６の移動量を調整することにより、吸気バルブ２１の最大リフト量を調整する。なお、本実施形態における可変機構部４では、最大リフト量と開弁期間とが同期して変化するため、開弁期間の制御目標値である目標開弁期間を機関運転状態に応じて算出し、駆動部５の駆動制御を通じてコントロールシャフト４６の移動量を調整することにより、吸気バルブ２１の開弁期間を調整するようにしてもよい。
【００６２】
次に、上記駆動部５の構成について、図５を併せ参照して説明する。
図５（Ａ）に示されるように、駆動部５は、電動モータ５１、螺旋カム５４、及び回転角センサ５５等から構成されている。
【００６３】
電動モータ５１は、制御装置７からの駆動信号、例えば制御電流の大きさや制御電流のデューティ比などによってその駆動が制御される。この電動モータ５１の回転軸には小径ギア５２が取り付けられている。この小径ギア５２には大径ギア５３が噛み合わされており、この大径ギア５３の回転軸５３ａには、半径が徐々に増大する螺旋カム５４、及び螺旋カム５４の回転位相を検出してその検出値を制御装置７に出力する回転角センサ５５が設けられている。また上記回転軸５３ａは、螺旋カム５４の両側面にそれぞれ設けられた支持部５７、５８によって回転可能に軸支されている。
【００６４】
上記コントロールシャフト４６の一端側にはローラキャリア６０が取り付けられており、このローラキャリア６０には上記螺旋カム５４に当接するローラ６１が設けられている。
【００６５】
ここで、上記可変機構部４の揺動カム４３にはバルブスプリング２１ｂからの反力等が作用し、この反力等はヘリカルスプラインを介してスライダギア４５にも伝達される。このスライダギア４５に伝達された反力等は、上記ヘリカルスプラインのねじれ角に応じてコントロールシャフト４６を軸方向に付勢する付勢力となる。特に本実施形態では、コントロールシャフト４６が螺旋カム５４を押圧するようにそのような付勢力を利用するようにしている。従って、コントロールシャフト４６はその付勢力によって図５（Ａ）に矢印Ｌにて示す方向に付勢され、同コントロールシャフト４６の一端側に設けられたローラ６１は、その付勢力にて螺旋カム５４に当接した状態に維持される。
【００６６】
螺旋カム５４の回転によるコントロールシャフト４６の移動態様を図５（Ｂ）、及び図５（Ｃ）に示す。
これら図５（Ｂ）や図５（Ｃ）に示すように、螺旋カム５４の回転に伴ってコントロールシャフト４６はその軸方向に移動され、図５（Ｂ）に示すように、螺旋カム５４において半径方向の距離が最も長いカム面にローラ６１が当接すると、コントロールシャフト４６は最大限まで矢印Ｒの方向に移動される。これにより、図４に示した最大リフト量及び最大開弁期間にて吸気バルブ２１の開閉が行われる。
【００６７】
一方、図５（Ｃ）に示すように、螺旋カム５４において半径方向の距離が最も短いカム面にローラ６１が当接すると、コントロールシャフト４６は最大限まで矢印Ｌの方向に移動される。これにより、図４に示した最小リフト量及び最小開弁期間にて吸気バルブ２１の開閉が行われる。
【００６８】
このように螺旋カム５４を回転させてその回転位相を変更することにより、コントロールシャフト４６の位置は変更される。また、上記回転角センサ５５によって検出される螺旋カム５４の回転位相と、上記制御目標値に相当する目標回転位相とが一致するように電動モータ５１の駆動が制御されることにより、吸気バルブ２１のバルブ特性は機関運転状態に応じたものに調整される。
【００６９】
ところで、上述したような駆動部５を備える可変動弁機構３において、螺旋カム５４の回転異常や電動モータ５１の動作異常などといった同駆動部５の故障については、上記回転角センサ５５の検出値に基づいて診断することができる。例えば、回転角センサ５５にて検出される実際の回転位相が制御目標値に相当する目標回転位相に一致しない場合、あるいは一致するまでに過剰に時間がかかる場合などには、同駆動部５が故障していると判断することができる。
【００７０】
一方、上記可変機構部４のスライダギア４５やコントロールシャフト４６等に発生した固着等に起因して同コントロールシャフト４６の円滑な移動が妨げられてしまうといった故障発生時には、螺旋カム５４に当接していたコントロールシャフト４６の一端側（ローラ６１）が同螺旋カム５４のカム面から離れてしまうことがある。
【００７１】
このような故障発生時には、螺旋カム５４を回転させてもコントロールシャフト４６は移動せず、同螺旋カム５４は空回り状態となる。このような可変機構部４の故障、すなわち螺旋カム５４の回転位相は変化しているにもかかわらず、バルブ特性を調整することができないといった故障については、上記回転角センサ５５等で検出することができない。
【００７２】
そこで本実施形態では、次のような原理にて可変機構部４の故障を診断するようにしている。
すなわち、吸気バルブ２１の開閉駆動が行われる際、可変機構部４のコントロールシャフト４６には、各気筒における吸気バルブ２１のリフト量変化に同期したトルク変動が伝達される。このコントロールシャフト４６に伝達されたトルク変動は、該シャフトに当接された螺旋カム５４に伝達され、同螺旋カム５４を揺動させる。そのため、コントロールシャフト４６と螺旋カム５４とが当接されている状態では、図６に実線にて示されるように、螺旋カム５４の回転位相を検出する回転角センサ５５の検出値に上記トルク変動に起因する周期的な変動波形が現れるようになる。
【００７３】
一方、可変機構部４の故障により、螺旋カム５４に当接していたコントロールシャフト４６が同螺旋カム５４から離れてしまう場合には、上述したようなトルク変動の伝達経路がコントロールシャフトの一端側と螺旋カム５４との間で切断されてしまう。そのため、図６に二点鎖線にて示されるように、回転角センサ５５の検出値からは上記変動波形が消えるようになる。従って、可変機構部４に故障が生じているか否かは、螺旋カム５４の回転位相を検出する回転角センサ５５の検出値が変動しているか否かに基づいて診断することができる。
【００７４】
そこで本実施形態では、制御装置７にて次のような故障診断処理を実行するようにしている。
まず、機関運転中における回転角センサ５５の検出信号を所定の時間サンプリングする。
【００７５】
そして、サンプリングされた検出信号が変動している場合には、可変機構部４に異常なしと判定する。
一方、サンプリングされた検出信号が変動しておらず、ほぼ一定の値を示している場合には、可変機構部４に故障が生じていると判定する。
【００７６】
このように本実施形態では、回転角センサ５５の検出値において吸気バルブ２１の駆動に伴って生じる変動波形に基づき、可変機構部４の故障を診断するようにしている。そのため、螺旋カム５４に一端側が当接されたコントロールシャフト４６を有し、このコントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部４について、その故障を診断することができるようになる。
（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第２の実施形態について、図７を併せ参照して説明する。
【００７７】
本実施形態では、第１の実施形態と異なる原理で可変機構部４の故障診断を行うようにしている。
すなわち、螺旋カム５４とコントロールシャフト４６の一端側とを導電体にて形成する場合にあって、同螺旋カム５４とコントロールシャフト４６の一端側とが当接しているときには両者の当接部が導通状態となる。一方、同螺旋カム５４からコントロールシャフトの一端側が離れているときには両者の当接部が非導通状態となる。従って、可変機構部４に固着などの故障が生じているか否かは、螺旋カム５４とコントロールシャフト４６の一端側との当接部における導通状態に基づいて診断することができる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、図７に示す螺旋カム５４、回転軸５３ａ、支持部５７、５８、ローラ６１をそれぞれ金属材料などの導電体にて形成するようにしている。また、各支持部５７、５８はエンジン１のシリンダヘッド１Ｈなどに適宜固定されるのであるが、そのような固定対象部材と各支持部５７、５８との間は絶縁処理がなされている。また、回転軸５３ａと大径ギア５３との接続部も絶縁処理がなされている。また、ローラキャリア６０とコントロールシャフト４６の一端とは絶縁部材６２にて接続されている。
【００７９】
また、支持部５７及びローラキャリア６０にはそれぞれ電線６３、６３が接続されており、各電線６３、６４は制御装置７の入力ポートにも接続されている。
そして、制御装置７にてコントロールシャフト４６の一端側、すなわちローラ６１と螺旋カム５４との当接部における導通状態が監視され、該当接部が導通状態にあるときには可変機構部４に異常なしと判定される。一方、該当接部が非導通状態にあるときには、螺旋カム５４からコントロールシャフト４６の一端側が離れており、可変機構部４に故障が生じていると判定される。
【００８０】
このように本実施形態では、螺旋カム５４とコントロールシャフト４６の一端側との当接部における導通状態を検出し、その検出結果に基づいて可変機構部４の故障を診断するようにしている。従って、螺旋カム５４に一端側が当接されたコントロールシャフト４６を有し、このコントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部４について、その故障を診断することができるようになる。
（第３の実施形態）
次に、本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第３の実施形態について、図８を併せ参照して説明する。
【００８１】
本実施形態では、第１の実施形態で説明したコントロールシャフト４６にあって、ローラキャリア６０が接続された一端とは反対側の端部に、同コントロールシャフト４６の移動を検出し、その検出信号を制御装置７に出力するストロークセンサ８０を設けるようにしている。そして、このストロークセンサ８０の検出値に基づいて可変機構部４の故障を診断する故障診断処理を制御装置７にて実行するようにしている。
【００８２】
この故障診断処理では、コントロールシャフト４６の実際の位置が上記制御目標値に相当する位置になっているか否かが判定され、ストロークセンサ８０によって検出されたコントロールシャフト４６の位置が制御目標値に相当する位置になっているときには、可変機構部４に異常なしと判定される。
【００８３】
一方、ストロークセンサ８０によって検出されたコントロールシャフト４６の位置が制御目標値に相当する位置になっていないときには、可変機構部４に故障が生じていると判定される。
【００８４】
このように本実施形態では、回転角センサ５５の検出値において吸気バルブ２１の駆動に伴って生じる変動波形に基づき、可変機構部４の故障を診断するようにしている。そのため、螺旋カム５４に一端側が当接されたコントロールシャフト４６を有し、このコントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部４について、その故障を診断することができるようになる。
【００８５】
このように本実施形態では、コントロールシャフト４６の移動をストロークセンサ８０によって直接検出するようにしているため、そのストロークセンサ８０の検出値に基づいてコントロールシャフト４６が実際に移動しているか否かを診断することができるようになる。従って、そのため、螺旋カム５４に一端側が当接されたコントロールシャフト４６を有し、このコントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部４について、その故障を診断することができるようになる。
（第４の実施形態）
次に、本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第４の実施形態について、図９を併せ参照して説明する。
【００８６】
本実施形態では、第１の実施形態と異なる次のような原理で可変機構部４の故障診断を行うようにしている。
上記可変機構部４は、コントロールシャフト４６に螺旋カム５４を押圧する方向への付勢力（バルブスプリング２１ｂの反力等）が付与されるように構成されている。このような機構において、電動モータ５１の駆動力を遮断すると（図９の時刻ｔ１）、コントロールシャフト４６は図５等に示す矢印Ｌの方向に移動され、図９に実線にて示されるように、吸気バルブ２１の最大リフト量は徐々に小さくなっていく。また、コントロールシャフト４６からの押圧力によって螺旋カム５４は回転されるため、この螺旋カム５４の回転が回転角センサ５５にて検出され、その検出値は図９に実線にて示されるように変化する。
【００８７】
一方、コントロールシャフト４６の移動途中にて固着等の異常が発生している場合には、時刻ｔ１にて電動モータ５１の駆動力を遮断し、上記付勢力にてコントロールシャフト４６を移動させようとしても、その固着等の発生箇所にてコントロールシャフト４６の移動が阻害される。そのため、図９に二点鎖線にて示されるように、吸気バルブ２１の最大リフト量は変化せず、また、コントロールシャフト４６からの押圧力による螺旋カム５４の回転も生じ得ない。そのため、回転角センサ５５の検出値の変化も図９に二点鎖線にて示されるように、その時点以降（時刻ｔ１）一定の値となる。すなわち、上記可変機構部４に故障が生じているか否かは、電動モータ５１の駆動力を遮断したときの回転角センサ５５の検出値の変化態様に基づき、診断することができる。
【００８８】
そこで本実施形態では、制御装置７にて次のような故障診断処理を実行するようにしている。
まず、電動モータ５１への通電を遮断する。
【００８９】
そして、このように電動モータ５１の駆動力が遮断されたときの回転角センサ５５の検出値を所定期間の間サンプリングし、その駆動力遮断時の回転角センサ５５の検出値が変化していた場合には、可変機構部４に異常なしと判定する。
【００９０】
一方、駆動力遮断時の回転角センサ５５の検出値が変化していなかった場合には、可変機構部４に故障が生じていると判定する。
このように本実施形態では、コントロールシャフト４６に螺旋カム５４を押圧する方向への付勢力が付与されるように可変機構部４を構成し、電動モータ５１の駆動力を遮断したときの回転角センサ５５の検出値の変化態様に基づいて可変機構部４の故障を診断するようにしている。そのため、螺旋カム５４に一端側が当接されたコントロールシャフト４６を有し、このコントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部４について、その故障を診断することができるようになる。
（第５の実施形態）
次に、本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第５の実施形態について、図１０を併せ参照して説明する。
【００９１】
本実施形態では、第１の実施形態と異なる次のような原理で可変機構部４の故障診断を行うようにしている。
上述したように、コントロールシャフト４６に螺旋カム５４を押圧する方向への付勢力が付与されるように可変機構部４を構成する場合、コントロールシャフト４６は電動モータ５１の駆動力によって上記付勢力の付与方向とは逆の方向（図５等に示す矢印Ｒの方向）に移動される。また、コントロールシャフト４６は上記付勢力によって同付勢力の付与方向（図５等に示す矢印Ｌの方向）に移動される。すなわち、電動モータ５１の駆動力とコントロールシャフト４６に付与された付勢力との大小関係によって同コントロールシャフト４６は移動され、同駆動力と付勢力とが釣り合うときに該コントロールシャフト４６は所定の位置に維持される。
【００９２】
ここで、上記可変機構部４に故障が生じていないときには、図１０に実線にて示されるように、吸気バルブ２１のバルブ特性（最大リフト量等）を維持するために、すなわちコントロールシャフト４６の位置を維持するために、上記付勢力と釣り合うだけの電動モータ５１の駆動力が要求される。なお、最大リフト量が増大するほど、バルブスプリング２１ｂはより大きく圧縮されて上記付勢力は増大するため、バルブ特性（コントロールシャフト４６の位置）を維持するために要求される電動モータ５１の駆動力（保持電流）も増大する。
【００９３】
一方、上記付勢力によるコントロールシャフト４６の移動が、可変機構部４の故障により阻害されるような時には、電動モータ５１の駆動力にてコントロールシャフト４６の位置を変更することはできるものの、上記付勢力にてコントロールシャフト４６の位置を変更することはできなくなるといった故障が生じるおそれがある。すなわちコントロールシャフト４６の位置は一方向へのみ変更可能となり、逆の方向へは変更できないといった故障が生じるおそれがある。
【００９４】
このような故障の発生時には、電動モータ５１の駆動力にてコントロールシャフト４６を移動させた後、同電動モータ５１の駆動力を遮断してもコントロールシャフト４６の位置はそのまま維持される。そのため、このような故障が発生している場合と、そうでない場合とでは、コントロールシャフト４６の位置を維持するために要求される電動モータ５１の駆動力も異なるようになる。例えば図１０に二点鎖線にて示されるように、バルブ特性（最大リフト量等）を変更してコントロールシャフト４６を種々の位置に移動させた後に、同コントロールシャフト４６の位置を維持するべく要求される電動モータ５１の駆動力は、コントロールシャフト４６の位置にかかわらずほぼ一定の低い値になる。
【００９５】
従って、上記可変機構部４に上述したような故障が生じているか否かは、コントロールシャフト４６を移動させた後に同コントロールシャフト４６の位置を維持するべく要求される電動モータ５１の駆動力に基づいて診断することができる。
【００９６】
そこで本実施形態では、制御装置７にて次のような故障診断処理を実行するようにしている。
まず、バルブ特性の制御目標値を適宜変更してコントロールシャフト４６の位置を変更し、その変更後の位置を維持するように電動モータ５１の駆動を制御する。
【００９７】
そして、コントロールシャフト４６を一定の位置に維持しているときの電動モータ５１の保持電流、例えばその大きさやデューティ比等を検出する。
そして、その検出された保持電流、すなわち電動モータ５１の駆動力が上記制御目標値を維持するために要求される値となっているか否かを判定する。なお、制御装置７のメモリには、可変機構部４に故障が生じていないときにあって、種々の制御目標値を維持するべく要求される電動モータ５１の駆動力が記憶されている、そしてこの判定に際しては、各制御目標値に対応した駆動力が読み込まれ、これが検出された保持電流と比較される。
【００９８】
そして上記検出された電動モータ５１の駆動力が制御目標値を維持するために要求される値となっているときには、可変機構部４に異常なしと判定する。
一方、上記検出された電動モータ５１の駆動力が制御目標値を維持するために要求される値よりも小さくなっているときには、可変機構部４に故障が生じていると判定する。
【００９９】
このように本実施形態では、コントロールシャフト４６に螺旋カム５４を押圧する方向への付勢力が付与されるように可変機構部４を構成し、コントロールシャフト４６を移動させた後に同シャフトの位置を維持するべく要求される電動モータ５１の駆動力に基づいて可変機構部４の故障を診断するようにしている。そのため、螺旋カム５４に一端側が当接されたコントロールシャフト４６を有し、このコントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部４について、その故障を診断することができるようになる。
（第６の実施形態）
次に、本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第６の実施形態について、図１１を併せ参照して説明する。
【０１００】
本実施形態では、第１の実施形態と異なる次のような原理で可変機構部４の故障診断を行うようにしている。
上述したように、コントロールシャフト４６に螺旋カム５４を押圧する方向への付勢力が付与されるように可変機構部４を構成する場合、電動モータ５１の駆動力を遮断すると、コントロールシャフト４６からの押圧力によって螺旋カム５４は回転され、この螺旋カム５４の回転は回転角センサ５５にて検出される。
【０１０１】
また、このような可変機構部４では、電動モータ５１の駆動力によってコントロールシャフト４６は上記付勢力の付与方向とは逆の方向に移動され、上記付勢力によってコントロールシャフト４６は同付勢力の付与方向に移動される。すなわち、電動モータ５１の駆動力とコントロールシャフト４６に付与された付勢力とのバランスによってコントロールシャフト４６は往復動される。
【０１０２】
ここで、図１１に実線にて示されるように、時刻ｔ１にて電動モータ５１の駆動力を遮断して上記付勢力にてコントロールシャフト４６を移動させることで最大リフト量を減少させる。そして最大リフト量が最小となった後、時刻ｔ３にて電動モータ５１の駆動力を付与してコントロールシャフト４６を移動させることにより最大リフト量を増大させる。このようにコントロールシャフト４６を往復動させる際、可変機構部４に故障が生じていなければ、コントロールシャフト４６に付与される上記付勢力による螺旋カム５４の回転、及び電動モータ５１の駆動力による螺旋カム５４の回転がともに回転角センサ５５にて検出される。
【０１０３】
一方、電動モータ５１の駆動力を遮断して上記付勢力にてコントロールシャフト４６を移動させる際、同コントロールシャフト４６の移動途中にて固着等の異常が発生している場合には、その固着等の発生箇所にてコントロールシャフト４６の移動が阻害される（時刻ｔ２）。そのため、図１１に二点鎖線にて示されるように、時刻ｔ２において最大リフト量の変更、及び上記付勢力による螺旋カム５４の回転は途中で停止され、電動モータ５１の駆動によって螺旋カム５４が再び回転されるまで（時刻ｔ４）、回転角センサ５５の検出値は上記固着等の発生箇所に対応した一定の値となる。すなわち、このときの一定の値は、可変機構部４が正常に動作しているときに最大リフト量を最小としたときの回転角センサ５５の検出値αとは異なった値となる。
【０１０４】
このように、可変機構部４に故障が生じているか否かは、電動モータ５１の駆動力を遮断及び付与してコントロールシャフト４６を往復動させたときの上記検出値の変化態様に基づいて診断することができる。
【０１０５】
そこで本実施形態では、制御装置７にて次のような故障診断処理を実行するようにしている。
まず、電動モータ５１への通電を遮断して、吸気バルブ２１の最大リフト量が最小となるようにする。そしてその後、電動モータへの通電を再開して、吸気バルブ２１の最大リフト量を増大させていく。すなわち、電動モータ５１の駆動力を遮断及び付与してコントロールシャフト４６を往復動させる。
【０１０６】
一方、コントロールシャフト４６の上記往復動中における回転角センサ５５の検出値をサンプリングしておく。
そして、このようにサンプリングされた回転角センサ５５の検出値について、上記検出値αとは異なる一定の値が存在したか否かが判定される。
【０１０７】
そして、上記サンプリングされた回転角センサ５５の検出値について、上記検出値αと異なる一定の値が存在しない場合には、可変機構部４に異常なしと判定する。
一方、上記サンプリングされた回転角センサ５５の検出値について、上記検出値αと異なる一定の値が存在する場合には、可変機構部４に故障が生じていると判定する。
【０１０８】
このように本実施形態では、コントロールシャフト４６に螺旋カム５４を押圧する方向への付勢力が付与されるように可変機構部４を構成し、電動モータ５１の駆動力を遮断及び付与してコントロールシャフト４６を往復動させたときの回転角センサ５５の検出値の変化態様に基づき、可変機構部４の故障を診断するようにしている。そのため、螺旋カム５４に一端側が当接されたコントロールシャフト４６を有し、このコントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて吸気バルブ２１のバルブ特性を調整する可変機構部４について、その故障を診断することができるようになる。
（第７の実施形態）
次に、本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第７の実施形態について、図１２を併せ参照して説明する。
【０１０９】
上記第４〜６の実施形態では、可変機構部４の故障診断を行うためにコントロールシャフト４６が移動されるため、同診断を行うときには機関運転状態にかかわらず吸気バルブ２１のバルブ特性が変更されてしまう。そのため同診断の実行時には、例えば機関回転速度や機関出力などが変動してしまい、ドライバビリティに影響を与える可能性がある。
【０１１０】
そこで、本実施形態では、上記第４〜６の実施形態で説明した故障診断のいずれかを実行する際にその実行条件を設定することで、そのようなドライバビリティへの影響を極力抑えるようにしている。
【０１１１】
すなわち、本実施形態では、図１２に示すような手順にて故障の故障診断処理を実行するようにしている。なお、本処理は制御装置７により、所定期間毎に繰り返し実行される。
【０１１２】
本処理が開始されるとまず、故障診断の実行条件が成立しているか否かが判断される（Ｓ１００）。ここでは、次の条件（Ａ）が成立したときに肯定判定される。
（Ａ）エンジン１の運転状態がフューエルカット中である。
【０１１３】
そして、上記（Ａ）の実行条件が成立している旨判定される場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、上記第４〜６の実施形態で説明した故障診断処理のいずれかが実行され（Ｓ１１０）、本処理は一旦終了される。
【０１１４】
一方、故障診断の実行条件が成立していない旨判定される場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、可変機構部４の故障診断処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
このように本実施形態によれば、エンジン１での燃焼が中断されるフューエルカット中に上記故障診断処理が実行されるため、吸気バルブ２１のバルブ特性が変更されても機関回転速度や機関出力などの変動が生じず、故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を抑えることができるようになる。
【０１１５】
なお、本実施形態ではエンジン１のフューエルカット中に上記故障診断処理を実行するようにしたが、以下のような（Ｂ）〜（Ｅ）のいずれかのときに同故障診断処理を実行するようにしてもよい。また、条件（Ａ）が成立しているとき、及び下記の（Ｂ）〜（Ｅ）のときの少なくとも１つを条件にして同故障診断処理を実行するようにしてもよい。
【０１１６】
（Ｂ）上記故障診断処理をイグニッションスイッチが切断されているときに実行する。
この場合には、エンジン１の運転が停止されているときに故障診断処理が実行されるようになるため、同故障診断処理を実行してもドライバビリティに影響を与えることがない。
【０１１７】
（Ｃ）上記故障診断処理をエンジン１のアイドル運転中に実行する。
このようなエンジン１のアイドル運転中は、エンジン１の吸入空気量がスロットルバルブ１７等によって大きく制限されているため、吸気バルブ２１のバルブ特性を変更してもそれほど吸入空気量は変化しない傾向にある。そのため、このようなときに上記故障診断処理を実行しても機関回転速度や機関出力などの変動は生じにくい。従って、上記（Ｃ）の条件を設定することによっても故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を抑えることができる。
【０１１８】
（Ｄ）上記故障診断処理をエンジン１の減速中に実行する。
エンジン１の減速中には吸入空気量が減少されるようにバルブ特性は変更される。より具体的には吸気バルブ２１の最大リフト量は小さくなるように変更されるため、そのようなバルブ特性の変更に伴うコントロールシャフト４６の移動を利用して上記故障診断処理を実行することができる。そこで、エンジン１の減速中に故障診断処理を実行するようにすることで同故障診断処理を行うためにあえてバルブ特性を変更する必要がなくなり、これにより、故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を抑えることができるようになる。
【０１１９】
（Ｅ）上記故障診断処理をエンジン１の定常運転中に予め定められた回数だけ実行する。
このようにエンジン１の定常運転中に設定された回数だけ故障診断を行うようにすれば、頻繁に故障診断が行われる場合と比較して、故障診断の実行回数を制限することができる。そしてこのように故障診断の実行回数が制限されることにより、故障診断の実行によるドライバビリティへの影響を極力抑えることができる。なお、このときには、故障診断の実行回数を可能な限り少ない回数に設定する、例えばエンジン１の定常運転中における故障診断の実行回数を１回に設定することが望ましい。
【０１２０】
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第２の実施形態では、螺旋カム５４、回転軸５３ａ、支持部５７、５８、ローラ６１をそれぞれ金導電体にて形成し、各支持部５７、５８と固定部材、回転軸５３ａと大径ギア５３、及びローラキャリア６０とコントロールシャフト４６の一端をそれぞれ絶縁し、支持部５７及びローラキャリア６０には各電線６３、６４を接続するようにした。この他にも、螺旋カム５４とコントロールシャフト４６の一端側との当接部における導通状態を検出することができる構成であれば、上記第２の実施形態における構成は適宜変更することができる。
【０１２１】
・第３の実施形態において、ストロークセンサ８０の取り付け位置は任意に変更することができる。
・上記第１〜第７の実施形態を適宜組み合わせて可変機構部４の故障診断を行うようにしてもよい。
【０１２２】
・螺旋カム５４の回転位相を制御するアクチュエータは、電動モータ５１に限定されるものではなく、この他のアクチュエータであってもよい。
・上記各実施形態における可変動弁機構は、コントロールシャフト４６の軸方向への移動を通じて入力アーム４２ｂと出力アーム４３ｂとの相対位相を変更し、これにより吸気バルブ２１の最大リフト量及び開弁期間を変更する機構であった。この他にも、上述したような三次元カムを備える可変動弁機構、あるいは機関バルブの最大リフト量のみ、開弁期間のみ、開弁時期のみ、閉弁時期のみ等を調整することのできる可変動弁機構にも本発明は同様に適用することができる。要は、螺旋カムに一端側が当接されるシャフトを有し、その螺旋カムの回転に伴うシャフトの軸方向への移動を通じて機関バルブのバルブ特性を調整する可変機構部を備える可変動弁機構であれば、本発明は同様に適用することができる。
【０１２３】
・上記各実施形態における可変機構部４では、バルブスプリング２１ｂの反力を利用して、コントロールシャフト４６に螺旋カム５４を押圧する方向への付勢力を付与するようにした。この他にも、別途設けられるスプリングなどの付勢手段によって、コントロールシャフト４６に直接付勢力を付与する構成であっても本発明は同様に適用することができる。
【０１２４】
・上記各実施形態やその変形例において、排気バルブ２２のバルブ特性を変更する場合や、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２のバルブ特性を変更する場合であっても、本発明は同様に適用することができる。
【０１２５】
・上記エンジン１は点火プラグを備えるガソリン機関であったが、この他の機関、例えばディーゼル機関であっても、本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明にかかる可変動弁機構の故障診断装置を具体化した第１の実施形態について、これが適用されるエンジンの構成を示す概略図。
【図２】同実施形態における可変動弁機構の構成を示す概略図。
【図３】同実施形態における可変機構部の構造を示す斜視断面図。
【図４】同実施形態の可変動弁機構による最大リフト量及び開弁期間の可変設定態様を示す模式図。
【図５】（Ａ）は、同実施形態における駆動部の構造を示す概略図。（Ｂ）及び（Ｃ）は駆動部の作動に応じたコントロールシャフトの移動態様を示す模式図。
【図６】同実施形態における故障診断の原理を説明するための模式図。
【図７】第２の実施形態における可変動弁機構の構成を示す概略図。
【図８】第３の実施形態における可変動弁機構の構成を示す概略図。
【図９】第４の実施形態における故障診断の原理を説明するための模式図。
【図１０】第５の実施形態における故障診断の原理を説明するための模式図。
【図１１】第６の実施形態における故障診断の原理を説明するための模式図。
【図１２】第７の実施形態における故障診断についてその処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２７】
１…エンジン、１Ａ…エンジンブロック、１Ｈ…シリンダヘッド、１ＨＥ…排気ポート、１ＨＩ…吸気ポート、１ＰＥ…排気管、１ＰＩ…吸気管、３…可変動弁機構、４…可変機構部、５…駆動部、７…制御装置（診断手段）、１１…シリンダ、１１Ｗ…ウォータジャケット、１２…ピストン、１３…コネクティングロッド、１４…燃焼室、１５…点火プラグ、１５Ｉ…イグナイタ、１６…エアクリーナ、１７…スロットルバルブ、１７Ｍ…スロットルモータ、１８…インジェクタ、２１…吸気バルブ、２１ａ…タペット、２１ｂ…バルブスプリング、２２…排気バルブ、２２ａ…タペット、２２ｂ…バルブスプリング、２３…吸気カムシャフト、２４…排気カムシャフト、２５…ローラロッカアーム、２５ａ…ローラ、２６…ローラロッカアーム、２６ａ…ローラ、２７…吸気カム、２８…排気カム、２９…ラッシュアジャスタ、４１…支持パイプ、４２…入力部、４２ａ…ハウジング、４２ｂ…入力アーム、４２ｃ…ローラ、４２ｄ…ヘリカルスプライン、４３…揺動カム、４３ａ…ハウジング、４３ｂ…出力アーム、４３ｃ…カム面、４３ｄ…ヘリカルスプライン、４４…ばね、４５…スライダギア、４５ａ…ヘリカルスプライン、４５ｂ…ヘリカルスプライン、４５ｃ…小径部、４６…コントロールシャフト、５１…電動モータ、５２…小径ギア、５３…大径ギア、５３ａ…回転軸、５４…螺旋カム、５５…回転角センサ（検出部）、５７、５８…支持部、６０…ローラキャリア、６１…ローラ、６２…絶縁部材、６３、６４…電線、７１…エンジン水温センサ、７２…クランク角センサ、７５…エアフロメータ、７６…車速センサ、７７…アクセルセンサ、７８…スロットル開度センサ、８０…ストロークセンサ。
【図１】
2006207434.tif 000003
【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】
2006207434.tif 000011
【図１０】
2006207434.tif 000012
【図１１】
2006207434.tif 000013
【図１２】
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