(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチシリンダー内燃エンジンのカム輪郭切替システムの劣化の検出方法であって、該方法が、
前記カム輪郭切替システムの第１状態で前記エンジンを稼働するステップ；
前記第１状態の下で、規定の期間に第１シリンダーサブセットを通じて流れる第１空気流量を計算するステップであって、前記第１空気流量が、前記第１シリンダーサブセットについての流入燃料流量と対応の排気流量の酸素含有量から計算されるステップ；
前記第１状態の下で、前記規定の期間に第２シリンダーサブセットを通じて流れる第２空気流量を計算するステップであって、前記第２空気流量が、前記第２シリンダーサブセットについての流入燃料流量と対応の排気流量の酸素含有量から計算されるステップ；
前記第１シリンダーサブセットの前記第１空気流量と前記第２シリンダーサブセットの前記第２空気流量の比較に基づいて標準比率を求めるステップ；
前記シリンダーサブセットの一方の前記カム輪郭切替システムを代替状態に一時的に強いるステップであって、これにより前記カム輪郭切替システムの第２状態で前記エンジンが稼働するステップ；
前記代替状態への切替により生じる前記第１及び第２シリンダーサブセットにおける空気／燃料比の変化を少なくとも部分的に補償し、これにより所望の排気特性を得るために、前記カム輪郭切替システムを代替状態に一時的に強いるステップの過程で燃料注入を調整するステップ；
前記第２状態の下で、規定の期間に前記第１シリンダーサブセットを通じて流れる第３空気流量を計算するステップであって、前記第３空気流量が、前記第１シリンダーサブセットについての流入燃料流量と対応の排気流量の酸素含有量から計算されるステップ；
前記第２状態の下で、規定の期間に前記第２シリンダーサブセットを通じて流れる第４空気流量を計算するステップであって、前記第４空気流量が、前記第２シリンダーサブセットについての流入燃料流量と対応の排気流量の酸素含有量から計算されるステップ；
前記第１シリンダーサブセットの前記第３空気流量と前記第２シリンダーサブセットの前記第４空気流量の比較に基づいて改定比率を求めるステップ；及び
前記標準比率と前記改定比率の比較に基づいて前記カム輪郭切替システムの劣化を検出するステップを含む方法。
【請求項２】
前記エンジンのスロットルが閉じた状態で前記カム輪郭切替システムが一時的に前記代替状態に強いられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スロットル要求の上昇の場合に早急に終了させられる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記シリンダーサブセットの一方の前記カム輪郭切替システムを代替状態に一時的に強いるステップが、前記カム輪郭切替システムを低持上げ状態から高持上げ状態に強いるステップを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
燃料注入が化学量論の燃焼を維持するように調整される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
燃料注入の調整と下流センサーによる対応の排気ガスの酸素含有量の検出の間の遅延を決定するステップを更に含み、
前記流入燃料流量と前記遅延後に検出される前記酸素含有量に基づいて前記第１及び第２空気流量が計算され、
調整された前記流入燃料流量と前記遅延後に検出される前記酸素含有量に基づいて前記第３及び第４空気流量が計算される、請求項１又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記遅延がエンジン速度の参照によりルックアップ表から求められる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
各バンク用に独立のカム輪郭切替システムを有するＶ型エンジンで実施される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された電子制御ユニット又はプロセッサ。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子制御ユニット又はプロセッサを有するエンジン又は自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンにおける複数のカムシャフトの状態の一つを示唆するための診断に関する。本発明の側面は、方法、プロセッサ若しくは電子制御ユニット、エンジン、及び自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
カムシャフト状態の変動を提供するシステムが、エンジンの動作特性の向上のため、特に自動車用に提案されている。ある一例においては、カムシャフトが２種の輪郭を有し、各々が低い及び高い吸気弁の持ち上げを生じさせ、従ってバルブ・タイミングの幅が許容されてエンジン燃費及び特性が向上する。運転手の要求や他の関連のパラメーターに応じて、典型的にはエンジン制御ユニット（ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ））のマイクロプロセッサにより適切な輪郭が選択される。
【０００３】
カム輪郭切替え用の多数の構成が提案されている。ある解決方法では、各吸気弁用の２つのタペットが提供される。各タペットは、エンジンの低負荷動作時に低持ち上げカム輪郭と動作するが、オンデマンドでエンジンが高負荷で動作する時には高持上げモードが高圧オイルの供給により有効化されて高持ち上げカム輪郭に係合する。
【０００４】
ＥＣＵは、他の自動車システム、特に排気物質を最小化するためのシステムを制御し、その目的のために所望のカムシャフト状態が有効化されているかを確認する診断が要求される。上に提示の例では、タペット自体が誤動作し得るため、タペットへの高圧オイルの供給の存在若しくは不存在の単なるモニターでは不十分である。
【０００５】
従って、エンジンの排気の成分、特に酸素含有量を監視し、測定値が要求のカムシャフト状態の関連範囲内に含まれるか否かを確認することが提案されている。ＥＣＵは、例えば、燃料及び／又はエンジンｒｐｍの参照により各カムシャフト状態の対応値を与えるルックアップ表を含む。
【０００６】
米国特許第７，６２１，１７５号は、Ｖ型エンジンのカム輪郭切替システムの劣化の検出方法を開示し、この方法が、エンジンのあるバンクのカム状態の強制変化の過程で２つのシリンダーバンクの排気成分を比較する。例えば２つの排気流量の酸素濃度に変化がないならば、カム輪郭切替システムが強制変化によってバンクで劣化していると結論付けられる。典型的には、電気又は油圧回路の動作不良に起因して代替のカム状態が採用されていない。
【０００７】
この構成においては、強制変化が各バンクに周期的に適用され、また好適なエンジンの動作状態の過程で短時間に適用され得る。
変化したカムシャフト状態の正しい機能を検出することができる代替の診断を持つことが有益である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７６２１１７５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある側面によれば、マルチシリンダー内燃エンジンのカム輪郭切替システムの劣化の検出方法が提供され、該方法が：
前記カム輪郭切替システムの或る状態で前記エンジンを稼働する；
第１シリンダーサブセット用に流入燃料流量と対応の排気流量の酸素含有量を提供する；及び
規定の期間に前記第１シリンダーサブセットを通じて流れる空気の量（ｔｈｅ  ｍａｓｓ  ｏｆ  ａｉｒ）を計算する；
第２シリンダーサブセット用に流入燃料流量と対応の排気流量の酸素含有量を提供し、前記規定の期間に前記第２シリンダーサブセットを通じて流れる空気の量（ｔｈｅ  ｍａｓｓ  ｏｆ  ａｉｒ）を計算する；
前記第１及び第２シリンダーサブセットの空気流量（ｍａｓｓ  ａｉｒ  ｆｌｏｗ）を比較して標準比率を求める；
前記シリンダーサブセットの一方の前記カム輪郭切替システムを代替状態に一時的に強いる；
前記第１及び第２シリンダーサブセットを通じて流れる対応の空気の量を再計算し、当該再計算された空気流量を比較して改定比率を求める；
前記標準比率と前記改定比率を比較してその大きな変化を検出するステップ群を含む。
【００１０】
この方法は、限定するわけではないが、特に２つのバンクに配列された４以上のシリンダーを有するＶ型エンジン（Ｖエンジンとも知られる）に好適であり、各バンクが各々の吸気管と排気管を有し、各バンクが独立して動作可能なカム輪郭切替システムを有する。吸気管らは共通供給源から引かられる。本発明は、グループ化されたシリンダーを有し、各グループに独立のカム輪郭切替システムを有する直列エンジンにも適用可能である。
【００１１】
「一時的」との用語は、カム輪郭切替システムにより各々のシリンダーを通じて流れる空気量に測定可能な変化が生じるのに十分な最短期間を意味する。この期間はエンジン固有であり、経験的に決定することができる。診断目的のため、一時的な変化は、できる限り短期にすべきである。
【００１２】
ある実施形態においては、カム輪郭切替システムが３〜５秒の間に動作し、対応の排気流量が５〜８秒の間に分析されて空気流量の変動を連続して検出して通常状態に戻る。
【００１３】
ある実施形態においては、前記標準比率が、エンジンの低バルブ持上げモードに対応するカムシャフト状態で提供され、前記改定比率を計算するためにカム輪郭切替システムが高バルブ持上げモードに対応するカムシャフト状態に一時的に強いられる。
【００１４】
典型的には、標準比率が±５％の範囲の空気流量の差を示し、ここで改定比率が±１５％の範囲の空気流量の差を示す。本発明では、空気流量比率の大きな変化がカム輪郭切替システムの欠陥無しを示唆する。
【００１５】
典型的には、本方法は、スロットルオフ状態で適用され、カムシャフト状態の一時的な変化が自動車の運転に影響しにくく、若しくは運転手により気づかれにくい。
【００１６】
カムシャフト状態の一時的な強制変化、シリンダーの一つのグループの低から高への持上げによりその切り替えられたグループへの空気流量の減少が生じ、共有された入口プレナムのおかげで他方の（非選択の）グループへの空気流量の増加も生じる。この強制変化により一つのサブセットが一時的に豊富な空気／燃料混合物を有し、他方のシリンダーサブセットが一時的に乏しい空気／燃料混合物を有する。
【００１７】
典型的なＶ型ガソリンエンジンは、各シリンダーグループの排気管内の触媒被覆基板を用いて排気物質を最小化する。典型的には、これらの排気触媒が有効に作用するために、排気ガス流が化学量論の空気：燃料比の近傍で維持されることが要求される。この確保のためにエンジンに燃料注入の閉ループフィードバック制御が備えられ、これにより排気管内の酸素センサーが、排気ガスが非化学量論の燃焼を示唆する酸素含有量を有するか否かを決定する。そのセンサー出力がエンジンの燃料注入を調整するべく連続的に用いられ、乏しい又は豊富な混合物が補償され、触媒に流れるガス流が化学量論又はその近くに概して維持され、有害な排気ガスが最小化することができる。
【００１８】
燃料注入の閉ループフィードバック制御において相当な進展があるが、このアプローチは、目標の空気：燃料比からの逸脱の特定後に燃料注入を修正できるのみである。従って、もし排気ガスの空気：燃料比に大きな外乱を経験するならば、触媒の保持容量が越えられ、閉ループフィードバック制御が早くまた正確だとしてもある程度の望まない排気ガスが大気へ通過してしまうおそれがある。
【００１９】
本発明の変形においては、方法は、更に、所望の排気ガス特性を獲得するために、カム輪郭切替システムが代替状態にある間に第１及び第２シリンダーサブセットの燃料注入を調整するステップを更に含む。
【００２０】
従って、例えば、カムシャフト状態、エンジン速度、及びスロットル開放に燃料注入を関連付けるルックアップ表の参照によりエンジンに適切に燃料注入することで有害な排気ガスを更に最小化することができる。繰り返すが、シリンダーサブセット間の空気流量比の大きな変化は、カム輪郭切替システムの正しい機能の指標である。
【００２１】
第１及び第２シリンダーサブセットを通過する空気の量の計算に関しては、本方法は、好適には、時間遅延を組み込み、測定量の燃料の供給とエンジンの各排気管の下流の適切な排気センサーによる対応の排気流量の酸素含有量の検出の間の期間を補償することを含む。
【００２２】
測定タイミングの定義に関しては、本方法は、また時間遅延を組み込み、代替のカム状態の強制と対応の排気成分の検出の間の期間を補償する。
【００２３】
本発明の有利な特徴は、次の詳細説明と本明細書に添付の請求項において説明される。
【００２４】
この出願のスコープ範囲内において先行の段落、請求項及び／又は次の詳細な説明及び図面において述べられる様々な側面、実施形態、実施例、特徴及び代替が独立に若しくはそれらの任意の組み合わせにおいて理解される。一つの実施形態との関係で説明する特徴は、特徴の非互換性がある場合を除いて全ての実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の１以上の実施形態が添付図面を参照して例示のみのために説明される。
【図１】図１は、吸気、排気、及び燃料接続を有するＶ型エンジンの概略的な端面図である。
【図２】図２は、増加した燃料流量と排気物質の対応の検出の間の時間遅延を図示する。
【図３】図３は、カムシャフト状態の強制変化の過程での空気流量の変化を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、例えば６個のシリンダーのＶ型エンジン（１０）の概略断面を図示し、共通のクランクケース（１３）に設けられた左及び右シリンダーバンク（１１、１２）を有する。共通の空気供給部（１４）が、各吸気管（１５、１６）を介して各バンクに空気を供給し、各バンクがそれ独自の排気管（１７、１８）を有する。高圧燃料注入路（１９、２０）が各バンクに設けられる。
【００２７】
従来種のカム輪郭切替システムは各シリンダーヘッド内にあり、これにより吸気弁の高持上げ及び低持上げ状態の間でオンデマンド切換えが許容される。一般的にカム輪郭切替システムらが通常のエンジン動作にて一緒に作動され、選択された動作状態が共通であるが、本発明の診断ではそれらが独立に作動されもする。
【００２８】
従来の電子制御ユニット（ＥＣＵ）（２１）は、運転手の要求や排気ガス法律に応じてエンジンの燃料注入と他のシステムを制御するために設けられる。ラムダ（酸素）センサー（２２、２３）が各排気管内に設けられ、空気／燃料比の瞬間測定値をＥＣＵへ送信するように適合される。
【００２９】
この発明においては、燃料流量（ｍａｓｓ  ｆｕｅｌ  ｆｌｏｗ）が任意の適切な手段によりＥＣＵへ入力として提供される。各酸素センサー（２２、２３）が、空気／燃料比の指標値をＥＣＵに提供する。ＥＣＵは、またセンサー（２２、２３）の出力の対応の変化に反映される燃料注入の変化の時間を計算するようにプログラムされる。この時間遅延はエンジンｒｐｍ及びセンサー（２２、２３）の下流位置、より詳細には排気混合物の体積流量（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）とセンサー上流の排気システムの容積の関数である。それは、例えば、瞬間エンジンｒｐｍ、空気流量（ａｉｒ  ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ）、エンジン負荷、空気圧及び／又は排気温度の参照によりルックアップ表で提供される。
【００３０】
図２は、燃料又は空気流量（３１）の一時の増加と排気物質濃度（３２）の対応の変化の関係、及び所定エンジンｒｐｍ（又は排気混合物の体積流量）での対応の遅延ｄＴを図示する。この遅延ｄＴは、一般的にエンジンｒｐｍに応じて減じ、また従って排気流量の速度（体積流量）が増加する。燃料注入が空気流量の変化に応じて調整されるならば、特性（３２）が平坦になるが、それにもかかわらず時間ｄＴが吸気状態の変化と対応の排気成分の検出の間の遅延を示唆する。
【００３１】
ＥＣＵは、（時間遅延を参照して）燃料流量及び排気の空気／燃料比から各シリンダーバンクの吸気空気流量の程度を計算するように適合される。しかしながら、本発明では絶対体積空気流量を決定することが必要ではなく、各バンクの空気流量を無次元の比率Ｌ／Ｒに関連させるのみである。
【００３２】
良好な状態のエンジンでは、各バンク（１１、１２）が均等に貢献し、標準比率Ｌ／Ｒが大抵は１に非常に近くなり、典型的には±５％を超えない変動を有する。
【００３３】
本発明のカムシャフト診断は、好適には、運転手に気づかれにくいスロットルオフ状態で行われる。この状態ではカムシャフトが典型的には低持上げ状態である。
【００３４】
あるバンク、例えばバンク（１１）のカムシャフトが一時的に高持上げ状態に強いられる。結果として空気のスループットが変化し、もし燃料注入が変化しないままならば排気ガス成分が変化する。空気が第１バンクを介して異なるように引かれるため、第２バンクでの対応の空気のスループットもまた変化し、そして燃料注入が変化しないままならば第２バンクからの排気ガス濃度もまた変化する。しかしながら、第１及び第２バンクへの燃料注入は、好適には空気流量の変化を補償するように調整され、正確な触媒制御を維持して続いて最小有害排気ガスを送出する。
【００３５】
あるバンクの一時的な高持上げ状態の過程で、遅延ｄＴが許され、比率Ｌ／Ｒが再計算され、標準比率と比較される。再計算された空気流量比率に相当な、典型的には±１５％の変化があるならば、正しいカムシャフト位置が示唆される。もし再計算された空気流量比率が±５％の標準範囲内（つまり、変化無し）であれば、不正なカムシャフト位置が示唆される。従って、カム輪郭切替システムが正しく作動しているか否かを決定することができる。
【００３６】
本発明の重要な特徴は、共通の空気源を有するエンジンにとって、あるバンクを介した空気流量が一時的に増加する時、他方のバンクを介した空気流量が対応して減じ、従って変化した空気流量比率になる傾向が強くなる。空気流量の絶対的な決定は要求されない。図３は、２つのバンク（１１、１２）の空気流量（４１、４２）の影響を図示し、ここで時間Ｔ1でバンク（１１）が高持上げに切り替えられ、Ｔ2で低持上げに戻される。Ｔ1−Ｔ2は、２〜３秒の範囲内である。本発明によりもたらされる差異が相当なものであるため、定格空気流量における僅かな相違が微々たるものである。
【００３７】
カム輪郭に依存して、低持上げカム輪郭と比較して、高持上げカムにより増加した量の空気流量に帰結し、若しくは減少した量の空気流量に帰結するものと理解される。
【図１】
0005805307.tif 000002
【図２】
0005805307.tif 000003
【図３】
0005805307.tif 000004