(57)【要約】【課題】ターボチャージャー付きエンジンに適用する可変バルブタイミング制御装置の故障診断装置を提供する。【解決手段】本発明は、検出したエンジン回転速度と吸入空気量とから過給圧の基準値を設定する第１設定手段（図３）と、過給圧の検出値が算出した過給圧の基準値内か否かを比較し、検出値が過給圧の基準値内にない場合に、吸気バルブのバルブタイミングを可変制御する前記可変バルブタイミング制御装置が故障していると判定する第１故障判定手段（Ｓ６、Ｓ８）と、を備えたターボチャージャー付きエンジンの可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置である。【選択図】図１
2008190410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャー付きエンジンのバルブタイミングを可変制御する可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置において、
エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
前記ターボチャージャーを介してエンジンに供給される吸入空気の圧力を検出する過給圧検出手段と、
エンジンに吸入される空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
検出したエンジン回転速度と吸入空気量とから過給圧の基準値を設定する第１設定手段と、
過給圧の検出値が前記第１設定手段が設定した過給圧の基準値内か否かを比較し、検出値が過給圧の基準値内にない場合に、吸気バルブのバルブタイミングを可変制御する前記可変バルブタイミング制御装置が故障していると判定する第１故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置。
【請求項２】
エンジンの燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、
検出したエンジン回転速度と燃料噴射量とから過給圧の基準値を設定する第２設定手段と、
過給圧の検出値が前記第２設定手段が設定した過給圧の基準値内か否かを比較し、検出値が過給圧の基準値内にない場合に、排気バルブのバルブタイミングを可変制御する可変バルブタイミング制御装置が故障していると判定する第２故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置として実吸入空気量と、スロットル弁開度と回転速度とから吸入空気量を算出した予測値との偏差から制御装置の故障を判定する技術がある。
【特許文献１】特開平６−３１７１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、吸気側の可変バルブタイミング制御装置が故障した場合には、吸入空気量が変化して、前述の偏差が大きくなり故障判断が可能であるが、この技術をターボチャージャー付きのエンジンに適用した場合には、ターボチャージャーの作用による吸入空気量の変化に対応できず、結果として故障診断の精度が低下するという問題が生じる。
【０００４】
さらに、従来技術を排気側に適用したとすると、排気側のバルブタイミング制御装置が故障した場合には、吸入空気量が必ずしも変化するとは限らず、吸入空気量の偏差を用いて故障診断することができないという問題がある。
【０００５】
本発明においては、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する可変バルブタイミング制御装置の自己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】
【０００６】
第１の発明は、ターボチャージャー付きエンジンのバルブタイミングを可変制御する可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置において、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、前記ターボチャージャーを介してエンジンに供給される吸入空気の圧力を検出する過給圧検出手段と、エンジンに吸入される空気量を検出する吸入空気量検出手段と、検出したエンジン回転速度と吸入空気量とから過給圧の基準値を設定する第１設定手段と、過給圧の検出値が前記第１設定手段が設定した過給圧の基準値内か否かを比較し、検出値が過給圧の基準値内にない場合に、吸気バルブのバルブタイミングを可変制御する前記可変バルブタイミング制御装置が故障していると判定する第１故障判定手段と、を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置である。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、エンジンの燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、検出したエンジン回転速度と燃料噴射量とから過給圧の基準値を設定する第２設定手段と、過給圧の検出値が前記第２設定手段が設定した過給圧の基準値内か否かを比較し、検出値が過給圧の基準値内にない場合に、排気バルブのバルブタイミングを可変制御する可変バルブタイミング制御装置が故障していると判定する第２故障判定手段と、を備えた可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置である。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明では、過給圧の検出値がエンジン回転速度と吸入空気量とから算出した過給圧の基準値内か否かにより可変バルブタイミング制御装置の故障を判定するので、ターボチャージャー付きエンジンの可変バルブタイミング制御装置であっても、精度よく吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置も故障診断を行うことができる。
【０００９】
第２の発明では、過給圧の検出値がエンジン回転速度と燃料噴射量とから算出した過給圧の基準値内か否かにより可変バルブタイミング制御装置の故障を判定するので、ターボチャージャー付きエンジンの可変バルブタイミング制御装置であっても、精度よく排気バルブの可変バルブタイミング制御装置も故障診断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【００１１】
図１は、本発明に係る可変バルブタイミング制御装置を適用するターボチャージャー付きエンジンの全体構成図を示す。
【００１２】
１０は、吸排気バルブの開閉時期を運転状態に応じて可変制御可能な、いわゆる可変バルブタイミング機構を備えたエンジンである。エンジン１０にはインテークマニホールド１２が接続され、吸気通路１４からエアクリーナ１６で浄化された吸気が導入される。ここで、エンジン１０はガソリンエンジンでもディーゼルエンジンであってもよい。なお、エンジン１０が備える可変バルブタイミング機構の構成は、公知の構成、例えば特許文献１に記載の構成であればよい。
【００１３】
吸気通路１４の途中には、ターボチャージャー１８のコンプレッサ１８Ａが配置され、コンプレッサ１８Ａの下流側にはコンプレッサ１８Ａの作用により昇温した吸気を冷却するためのインタークーラ２０が設置される。
【００１４】
エンジン１０には排気を排出するエキゾーストマニホールド２２が接続され、エキゾーストマニホールド２２には、排気通路２４が接続され、排気は不図示の浄化手段にて浄化され、外部に排出される。排気通路２４途中に、ターボチャージャー１８のタービン１８Ｂが配置される。排気の運動エネルギーがタービン１８Ｂを回転させ、タービン１８Ｂに接続するコンプレッサ１８Ａが回転する。コンプレッサ１８Ａの回転により吸気が過給され、エンジン１０に過給された吸気が導入される。
【００１５】
エンジン１０の可変バルブタイミング制御のための可変バルブタイミング制御装置２６が設置される。可変バルブタイミング制御装置２６には、吸気温度を検出する吸気温度センサ２８、ターボチャージャー１８上流の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ３０、吸気流量を検出する吸入空気量センサ３２およびターボチャージャー１８の回転速度を検出するターボ回転センサ３４の出力信号が入力される。
【００１６】
さらに可変バルブタイミング制御装置２６には、ターボチャージャー１８下流の吸気の圧力（＝過給圧）を検出する過給圧センサ３６、エンジン１０の回転速度を検出するエンジン回転センサ３８、排気の温度を検出する排気温センサ４０およびアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ４２の出力信号が入力される。なお、ガソリンエンジンの場合には過給圧センサ３６はスロットル弁の下流に設置される。
【００１７】
次に可変バルブタイミング制御装置２６の自己故障診断について吸気バルブと排気バルブとに分けて説明する。
【００１８】
まず、本発明の吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の自己故障診断では、過給圧と吸入空気量との基準となる関係を所定のエンジン回転速度毎に予め実験等により求めて可変バルブタイミング制御装置２６に第１マップとして記憶しておき、この基準特性と実際の検出値とを比較することにより故障診断を行うことに特徴を有する。
【００１９】
正常な可変バルブタイミング制御時には、運転状態に応じて吸気バルブタイミングが変化し、このときエンジン回転速度毎の過給圧と吸入空気量との関係が図３のような特性として示される。吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６が故障すると、例えば、排気がターボチャージャー１８に与える運動エネルギーが変化して、過給圧が変化しても吸入空気量が変化しないことになる。したがって、この特性の変化を基準特性と比較することにより、吸気側の可変バルブタイミング制御装置２６の故障診断が可能となる。
【００２０】
以下、図２のフローチャートを用いて吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の自己故障診断について説明する。この故障診断は、所定間隔で実施される。
【００２１】
ステップＳ１からＳ３で、各センサを用いてエンジン回転速度と吸入空気量および過給圧を読み込む。
【００２２】
読み込んだエンジン回転速度から対応する図３に示すような吸入空気量と過給圧の基準特性を示す第１マップを読み込み、ステップＳ４で読み込んだ吸入空気量と過給圧が故障診断を行う領域にあるか否かを判定する。この領域は、図３に示すように吸入空気量が少ない、または過給圧が低い場合に故障判定しないように設定されており、予め可変バルブタイミング制御装置２６に記憶しておく。この領域は、可変バルブタイミング制御装置２６の故障が生じてもその影響が小さいと考えられるため、この領域では故障診断を行わない。なお、第１マップは、吸入空気量と過給圧との基準となる特性を示し、このマップを用いて、一方の値から所定の範囲での他方の基準値を設定することができる。
【００２３】
続くステップＳ５では、読み込んだ第１マップから検出した吸入空気量（または過給圧）に基づいて許容される過給圧（または吸入空気量）を算出し、ステップＳ６で検出した過給圧が許容過給圧の範囲内にあるかどうかを比較し、範囲内にあれは正常と判定する（ステップＳ７）。また許容範囲から外れていれば可変バルブタイミング制御装置２６は故障していると判定する（ステップＳ８）。可変バルブタイミング装置２６が故障していると判定された場合にはステップＳ９に進み、故障時の対処を行う故障処理ルーチンを実施する。
【００２４】
なお、図３に示す第１マップにおいて示されたＯＫ領域は、実線で示す設計値に対しての許容範囲を示すもので予め実験等に基づき設定される。
【００２５】
本発明は、吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の自己診断装置において、各エンジン回転速度毎に、過給圧と吸入空気量との基準特性を予め可変バルブタイミング制御装置２６にマップとして記憶しておき、実際のエンジン回転速度と過給圧と吸入空気量とを検出し、実際のエンジン回転速度と吸入空気量とから基準となる過給圧を設定して、実際の過給圧と比較して吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の故障を診断するため、過給圧の変化に基づいて吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の故障を精度よく判定することができる。
【００２６】
次に排気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の自己故障診断について説明する。
【００２７】
本発明の排気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の自己故障診断では、過給圧（または吸入空気量）と、負荷（例えば、燃料噴射量またはアクセル開度）との基準となる関係を所定のエンジン回転速度毎に予め実験等により求めて可変バルブタイミング制御装置２６に第２マップとして記憶しておき、この基準特性と実際の検出値とを比較することにより故障診断を行うことに特徴を有する。
【００２８】
運転状態に応じて排気バルブタイミングが変化させたとき、正常な可変バルブタイミング制御時には、エンジン回転速度毎の過給圧（または吸入空気量）と、燃料噴射量（またはアクセル開度）との関係が図５に示すような特性として示される。排気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６が故障すると排気バルブタイミングが変化し、排気がターボチャージャー１８に与える運動エネルギーが正常状態から変化して、過給圧や吸入空気量が変化する。したがって、この特性の変化を基準特性と比較することにより、排気側の可変バルブタイミング制御装置２６の故障診断が可能となる。
【００２９】
以下、図４のフローチャートを用いて可変バルブタイミング制御装置２６の自己故障診断について説明する。この故障診断は、所定間隔で実施される。
【００３０】
ステップＳ１、Ｓ１０およびＳ３で、各センサを用いてエンジン回転速度と燃料噴射量および過給圧を読み込む。
【００３１】
読み込んだエンジン回転速度から対応する図５に示すような燃料噴射量と過給圧の基準特性を示す第２マップを読み込み、ステップＳ４で読み込んだ燃料噴射量と過給圧が故障診断を行う領域にあるか否かを判定する。この領域は、図５に示すように燃料噴射量が少ない、または過給圧が低い場合に故障判定しないように設定されており、予め可変バルブタイミング制御装置２６に記憶しておく。この領域は、可変バルブタイミング制御装置２６の故障が生じてもその影響が小さいと考えられるため、この領域では故障診断を行わない。なお、第２マップは、燃料噴射量と過給圧との基準となる特性を示し、このマップを用いて、一方の値から所定の範囲での他方の基準値を設定することができる。
【００３２】
続くステップＳ１１では、読み込んだ第２マップから検出した燃料噴射量（または過給圧）に基づいて許容される過給圧（または燃料噴射量）を算出し、ステップＳ６で検出した過給圧が許容過給圧の範囲内にあるかどうかを比較し、範囲内にあれは正常と判定する（ステップＳ７）。また許容範囲から外れていれば可変バルブタイミング制御装置２６は故障していると判定する（ステップＳ８）。可変バルブタイミング装置２６が故障していると判定された場合にはステップＳ９に進み、故障時の対処を行う故障処理ルーチンを実施する。
【００３３】
なお、燃料噴射量に換えてアクセル開度を、また過給圧に換えて吸入空気量を用いてもよい。また、図５に示す第２マップにおいて示されたＯＫ領域は、実線で示す設計値に対しての許容範囲を示すもので予め実験等に基づき設定される。
【００３４】
本発明は、排気側の可変バルブタイミング制御装置２６の自己診断装置において、各エンジン回転速度毎に、過給圧と吸入空気量との基準特性を予め可変バルブタイミング制御装置２６にマップとして記憶しておき、実際のエンジン回転速度と過給圧と燃料噴射量とを検出し、実際のエンジン回転速度と燃料噴射量とから基準となる過給圧を設定して、実際の過給圧と比較して排気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の故障を診断するため、過給圧の変化に基づいて排気バルブの可変バルブタイミング制御装置２６の故障を精度よく判定することができる。
【００３５】
なお、これまで説明してきた実施形態では、過給圧の変化に基づいて故障診断を行ったが、これに限らず排気エネルギーの変化を検出できる、例えばターボチャージャー１８のタービン１８Ｂの上流または下流の温度を検出して、基準温度と比較して故障診断するようにしてもよい。
【００３６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態のターボチャージャー付きエンジンの全体構成図である。
【図２】吸気側のバルブタイミング制御の故障を判定するフローチャートである。
【図３】吸気側のバルブタイミング制御の故障判定時に用いるマップである。
【図４】排気側のバルブタイミング制御の故障を判定するフローチャートである。
【図５】排気側のバルブタイミング制御の故障判定時に用いるマップである。
【符号の説明】
【００３８】
１０    エンジン
１２    インテークマニホールド
１４    吸気通路
１６    エアクリーナ
１８    ターボチャージャー
１８Ａ    コンプレッサ
１８Ｂ    タービン
２０    インタークーラ
２２    エキゾーストマニホールド
２４    排気通路
２６    制御装置
２８    吸気温度センサ
３０    吸気圧力センサ
３２    吸入空気量センサ
３４    ターボ回転センサ
３６    過給圧センサ
３８    エンジン回転センサ
４０    排気温センサ
４２    アクセル開度センサ
【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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