(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの動作範囲の一方及び他方の端をそれぞれ第１端及び第２端としたとき、同アクチュエータの設置されたシステムの起動時に同アクチュエータの動作位置が不明なときには、同アクチュエータを前記第２端に突き当るように動作させてそのときの動作位置を基準位置として学習し、その学習された基準位置からの相対的な前記アクチュエータの動作量より動作位置の確認されるアクチュエータに適用され、
前記第１端に向けての動作指令に対して前記アクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、前記アクチュエータの第１端側への動作についての固着が発生したと診断し、前記第２端に向けての動作指令に対して前記アクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、前記アクチュエータの第２端側への動作についての固着が発生したと診断するアクチュエータの故障診断装置において、
当該故障診断装置の再起動後に前記第１端側への動作についての固着が発生したとの診断結果がなされたときにも、当該故障診断装置の前回の起動時に前記第２端側への動作についての固着が発生したとの診断履歴があるときには、前記第２端側への動作についての固着が発生したと診断する
ことを特徴とするアクチュエータの故障診断装置。
【請求項２】
前記第１端側への動作についての固着が発生したとの診断は、前記アクチュエータの目標動作位置に対する実際の動作位置の偏差が、前記第１端側に規定の固着判定値以上開いたことをもって行われ、
前記第２端側への動作についての固着が発生したとの診断は、前記アクチュエータの目標動作位置に対する実際の動作位置の偏差が、前記第２端側に規定の固着判定値以上開いたことをもって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータの故障診断装置。
【請求項３】
当該アクチュエータは、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変システムの動作に供されるものである
請求項１又は２に記載のアクチュエータの故障診断装置。
【請求項４】
当該アクチュエータは、内燃機関の機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変システムの動作に供されるものである
請求項１又は２に記載のアクチュエータの故障診断装置。
【請求項５】
前記バルブリフト量可変システムは、前記アクチュエータにより軸方向に移動されるコントロールシャフトと、そのコントロールシャフトの軸方向移動に連動して前記バルブリフト量を調節するバルブリフト量可変機構と、を備える
請求項４に記載のアクチュエータの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関のバルブ特性可変システム等の動作に供されるアクチュエータの故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載内燃機関の多くには、その機関バルブである吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を機関運転状況に応じて可変とする可変動弁システムが採用されている。例えば機関バルブのバルブタイミニングを可変とするバルブタイミング可変システムや、機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変システムが、こうした可変動弁システムとして実用されている。
【０００３】
図６に、バルブリフト量可変システムの一例の構成を示す。同図に示すように、バルブリフト量可変システムは、アクチュエータ１００、コントロールシャフト１０１及び内燃機関の気筒毎に設けられたバルブリフト量可変機構１０２を備えて構成されている。アクチュエータ１００によって軸方向に駆動されるコントロールシャフト１０１は、各気筒のバルブリフト量可変機構１０２に連結され、その軸方向への変位に応じてバルブリフト量可変機構１０２を動作させる。そしてバルブリフト量可変機構１０２はその動作に応じて機関バルブのバルブリフト量を増大、縮小するように構成されている。
【０００４】
従来、こうしたバルブリフト量可変システムの動作に供されるアクチュエータの故障を診断する装置として、例えば特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。特許文献１に記載の故障診断装置では、アクチュエータの動作速度が遅すぎることをもって、アクチュエータの動作異常有りと診断するようにしている。また特許文献２に記載の故障診断装置では、アクチュエータに指令される制御指令値の大きさが、正常範囲から逸脱することをもって、バルブリフト量可変システムの故障有りを診断するようにしている。
【０００５】
ところで、こうしたバルブリフト量可変システムのアクチュエータの固着による故障は、以下の態様で診断することもできる。すなわち、アクチュエータに動作指令を与えているにも拘わらず、アクチュエータの動作位置が変化しなければ、異物の噛み込みなどによる固着が発生しているものと診断することができる。
【０００６】
なお、こうしたアクチュエータの固着は、その動作方向のいずれか一方についてのみ発生することがある。そこで次の態様により、各動作方向におけるアクチュエータの固着を区別して検出することができる。すなわち、アクチュエータの動作範囲の一方及び他方の端をそれぞれ閉端及び開端としたとき、開端側へのアクチュエータの動作指令時にその動作位置が変化しなければ、閉端側におけるアクチュエータの固着、すなわち閉固着が発生しており、閉端側へのアクチュエータの動作指令時にその動作位置が変化しなければ、開端側におけるアクチュエータの固着、すなわち開固着が発生していると、それぞれ区別して診断することができる。
【特許文献１】特開２００７−１７０３４２号公報
【特許文献２】特開２００６−６３８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで上記のように、アクチュエータの閉固着及び開固着を区別して診断する場合には、同一の故障であるにも拘わらず、故障発生時のトリップとその次のトリップとで、異なる診断結果がなされてしまうことがある。
【０００８】
図７に、こうした診断結果の変化が発生する状況におけるアクチュエータの制御態様の一例を示す。なおここでは、実際のアクチュエータの動作位置の目標動作位置に対する偏差が、閉端側に規定の固着判定値α以上開いたときに、アクチュエータの閉固着が発生したと診断するようにしている。また上記偏差が、開端側に規定の固着判定値α以上開いたときに、アクチュエータの開固着が発生したと診断するようにしている。
【０００９】
さて同図７の時刻ｔ１０には、アクチュエータの動作位置が、同アクチュエータの目標動作位置に対して閉端側に規定の固着判定値α以上開いており、閉固着有りとの診断がなされている。ここでは、そうした閉固着の状態のまま、その後の時刻ｔ１１にシステムダウンがなされている。
【００１０】
同図の例では、その後の時刻ｔ１２において、次のトリップが開始、すなわち時刻ｔ１１において停止されたシステムが再起動されている。なお、このときには、前回のトリップにおいて、閉固着の発生したアクチュエータの動作位置を確定できないことから、トリップ開始時のアクチュエータの動作位置が不明となっている。そこで、このトリップの開始直後には、アクチュエータの動作位置を確認するための基準位置学習が実施される。
【００１１】
この基準位置学習は、次の態様で行われる。すなわち、基準位置学習に際しては、アクチュエータをその動作範囲の開端に突き当るまで動作させる。このときにアクチュエータの動作範囲の閉端から開端までの動作量分、アクチュエータを開端側に動作させれば、学習の開始時にアクチュエータがいずれの動作位置に位置していても、アクチュエータをその動作範囲の開端まで動作させることができる筈である。そして動作範囲の開端に突き当ったときの位置を基準位置として記憶し、以降、その基準位置からの相対的なアクチュエータの動作量により、アクチュエータの動作位置を把握するようにしている。なお、同図の例では、トリップ開始時のアクチュエータの仮の動作位置をその動作範囲の閉端にあるものと見做した上で、アクチュエータをその動作範囲の開端に動作させるように指令を行うことで、上記のような基準位置学習を行うようにしている。
【００１２】
さて、時刻ｔ１３において基準位置学習を完了すると、システムはそのときのアクチュエータの動作位置がその動作範囲の開端にあるものと認識するようになる。したがって、以後のアクチュエータの動作指令は、閉端側に向かうようになされることとなる。このときのアクチュエータに、前回のトリップに引き続いて固着が発生しているのであれば、ここでの閉端側への動作指令に対してアクチュエータの動作位置は変化しないことがある。そのため、同図の例では、システムの把握しているアクチュエータの動作位置が、同アクチュエータの目標動作位置に対して開端側に規定の固着判定値α以上開いた時刻ｔ１４に、アクチュエータの開固着が発生したと診断され、前回トリップとは逆方向の固着が発生しているとの診断結果がなされてしまうようになる。
【００１３】
なお、こうした問題は、次の（イ）〜（ロ）のように構成されたアクチュエータの故障診断装置であれば、共通して発生するものとなっている。
（イ）アクチュエータの動作範囲の一方及び他方の端をそれぞれ「第１端」及び「第２端」としたとき、アクチュエータの設置されたシステムの起動時に同アクチュエータの動作位置が不明なときには、同アクチュエータを第２端に突き当るように動作させてそのときの動作位置を基準位置として学習し、その学習された基準位置からの相対的なアクチュエータの動作量よりアクチュエータの動作位置を確認する。
（ロ）上記第１端に向けての動作指令に対してアクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、アクチュエータの第１端側への動作についての固着が発生したと診断する。
（ハ）上記第２端に向けての動作指令に対してアクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、アクチュエータの第２端側への動作についての固着が発生したと診断する。
【００１４】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、故障診断装置の再起動に伴って、アクチュエータの固着についての診断結果が変化してしまうことを好適に防止することのできるアクチュエータの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】
【００１５】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、アクチュエータの動作範囲の一方及び他方の端をそれぞれ第１端及び第２端としたとき、同アクチュエータの設置されたシステムの起動時に同アクチュエータの動作位置が不明なときには、同アクチュエータを前記第２端に突き当るように動作させてそのときの動作位置を基準位置として学習し、その学習された基準位置からの相対的な前記アクチュエータの動作量より動作位置の確認されるアクチュエータに適用され、前記第１端に向けての動作指令に対して前記アクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、前記アクチュエータの第１端側への動作についての固着が発生したと診断し、前記第２端に向けての動作指令に対して前記アクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、前記アクチュエータの第２端側への動作についての固着が発生したと診断するアクチュエータの故障診断装置において、当該故障診断装置の再起動後に前記第１端側への動作についての固着が発生したとの診断結果がなされたときにも、当該故障診断装置の前回の起動時に前記第２端側への動作についての固着が発生したとの診断履歴があるときには、前記第２端側への動作についての固着が発生したと診断することをその要旨としている。
【００１６】
上記構成では、故障診断装置の再起動後に第１端側への動作についての固着が発生したとの診断結果がなされたときにも、故障診断装置の前回の起動時に第２端側への動作についての固着が発生したとの診断履歴があるときには、その診断結果に拘わらず、第２端側への動作についての固着が発生したと診断するようにしている。そのため、再始動後の基準位置の学習を行なったことで、前回の起動時における閉固着有りとの診断結果が、開固着有りとの診断結果に切り替わってしまうことを好適に防止することができるようになる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアクチュエータの故障診断装置において、前記第１端側への動作についての固着が発生したとの診断は、前記の目標動作位置に対する実際の動作位置の偏差が、前記第１端側に規定の固着判定値以上開いたことをもって行われ、前記第２端側への動作についての固着が発生したとの診断は、前記の目標動作位置に対する実際の動作位置の偏差が、前記第２端側に規定の固着判定値以上開いたことをもって行われることをその要旨としている。
【００１８】
上記のような第１端側及び第２端側への動作についての固着発生の診断は、上記態様で行うことができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のアクチュエータの故障診断装置において、当該アクチュエータは、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変システムの動作に供されるものであることをその要旨としている。
【００１９】
このように本発明は、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変システムの動作に供されるアクチュエータの故障を診断する装置として具現とすることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のアクチュエータの故障診断装置において、当該アクチュエータは、内燃機関の機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変システムの動作に供されるものであることをその要旨としている。
【００２１】
このように本発明は、内燃機関の機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変システムの動作に供されるアクチュエータの故障を診断する装置として具現とすることができる。
【００２２】
なおバルブリフト量可変システムとしては、例えば請求項５に記載のように、前記アクチュエータにより軸方向に移動されるコントロールシャフトと、そのコントロールシャフトの軸方向移動に連動して前記バルブリフト量を調節するバルブリフト量可変機構と、を備えるシステムに、本発明を適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係るアクチュエータの故障診断装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。なお本実施の形態では、内燃機関の機関バルブのバルブリフト量を機関運転状況に応じて可変とするバルブリフト量可変システムの動作に供されるアクチュエータの故障診断装置として本発明を具体化した場合を説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態の故障診断装置の適用対象となるバルブリフト可変システムの設けられた内燃機関の動弁系の構成を示している。
同図に示すように、内燃機関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（図１において左上方に図示）及び排気カムシャフト２４（図１において右上方に図示）が回転可能に軸支されている。吸気カムシャフト２３には吸気カム２７が設けられており、この吸気カム２７によって吸気バルブ２１は駆動され、燃焼室に開口する吸気ポート６０は開閉されるようになっている。また排気カムシャフト２４には排気カム２８が設けられており、この排気カム２８によって排気バルブ２２は駆動され、燃焼室に開口する排気ポート６１が開閉されるようになっている。
【００２５】
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が配設されており、このローラ２６ａは、上記排気カム２８に当接されている。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。
【００２６】
排気バルブ２２は、上記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駆動されるようになっている。一方、吸気バルブ２１側においては、上記吸気カム２７とローラロッカアーム２５との間に、吸気カムシャフト２３からのバルブ駆動力を吸気バルブ２１に伝達するとともにそのバルブリフト量を変更するバルブリフト量可変機構４が介設されている。
【００２７】
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。吸気バルブ２１には、ローラロッカアーム２５に加え、バルブリフト量可変機構４を介して吸気カム２７の押圧力が伝達される。
【００２８】
バルブリフト量可変機構４は、シリンダヘッド１Ｈに固定された支持パイプ４１、吸気カムシャフト２３からのバルブ駆動力が入力される入力部４２、及び同入力部４２に入力されたバルブ駆動力を吸気バルブ２１に伝達する出力部として構成される揺動カム４３等を備えている。
【００２９】
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、このバルブリフト量可変機構４では、内燃機関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。
【００３０】
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。また入力アーム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。加えて入力アーム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。
【００３１】
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。このカム面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。
【００３２】
図２に、バルブリフト量可変機構４の斜視断面構造を示す。同図に示すように、バルブリフト量可変機構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。
【００３３】
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。また入力部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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、支持パイプ４１内を軸方向（矢印Ｒや矢印Ｌの方向）に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。
【００３８】
コントロールシャフト４６の末端には、バルブリフト量可変機構４を動作させる駆動部５が接続されている。この駆動部５は、電動モータからなるアクチュエータ４７と、アクチュエータ４７の回転運動を直線運動に変換する変換機構４８から構成されており、その変換された直線運動がコントロールシャフト４６に伝達される。また、アクチュエータ４７には、その回転量を検出するための信号を出力する回転角センサ９１が設けられており、コントロールシャフト４６を可動端まで移動させたときに学習される出力軸の基準位置と、その基準位置からの出力軸の回転量とに基づいてコントロールシャフト４６の位置（以下、ストローク位置という）が検出される。
【００３９】
以上のように構成されるバルブリフト量可変機構４では、アクチュエータ４７の駆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ＶＬ、及び吸気バルブ２１の開弁期間に相当する作用角ＩＮＣＡＭは、図３に示すごとく、連続的に可変とされる。
【００４０】
より具体的には、コントロールシャフト４６が、先の図２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ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは大きくなる。逆に、コントロールシャフト４６が、図２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ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは小さくなる。
【００４１】
こうしたバルブリフト量可変システムの制御は、電子制御ユニット７により行われる。電子制御ユニット７は、機関制御にかかる演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）、機関制御に必要なプログラムや各種の情報を記憶するためのメモリ、外部との信号の入出力を行うための入力ポート及び出力ポートを備えている。また電子制御ユニット７には、システムダウン中も、自己診断の結果等を記憶保持しておくための、ＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等からなる不揮発性メモリ７ａを備えている。
【００４２】
こうした電子制御ユニット７の入力ポートには、エアフローメータやクランク角センサ、アクセルセンサ等の各種センサの信号が入力される。また電子制御ユニット７の出力ポートには、燃料噴射弁や点火プラグ、上記アクチュエータ４７等を駆動するための駆動回路が接続されている。
【００４３】
そして電子制御ユニット７は、吸気バルブ２１のバルブ特性が機関運転状況に応じた特性になるようにバルブリフト量可変機構４の動作を制御する。すなわち、燃焼室に導入される吸入空気量が機関運転状況応じた適切な量となるように、アクセル操作量ＡＣＣＰ及び機関回転速度ＮＥ等に基づいて目標吸入空気量ＧＡｐを設定し、その設定された目標吸入空気量ＧＡｐが得られるように目標最大リフト量ＶＬｐを算出する。そして、目標最大リフト量ＶＬｐに対応したストローク位置Ｓである目標ストローク位置Ｓｐを算出し、実際のストローク位置Ｓが目標ストローク位置Ｓｐと一致するようにアクチュエータ４７の回転量（動作量）を制御する。なおこうした本実施の形態では、実際のストローク位置Ｓがアクチュエータ４７の「動作位置」に、目標ストローク位置Ｓｐが上記アクチュエータ４７の「目標動作位置」に、それぞれ対応している。
【００４４】
ちなみに以下では、こうしたアクチュエータ４７のストローク位置Ｓの取り得る範囲、すなわちアクチュエータ４７の動作範囲の一方及び他方の端をそれぞれ、「閉端」及び「開端」と称することとする。ここでの閉端は、吸気バルブ２１の最大バルブリフト量が最も小さくなる側のアクチュエータ４７の動作範囲の端を、開端は、吸気バルブ２１の最大バルブリフト量が最も大きくなる側のアクチュエータ４７の動作範囲の端を、それぞれ示している。なお本実施の形態では、ここでの閉端が上記「第１端」に、開端が上記「第２端」にそれぞれ対応している。
【００４５】
さて本実施の形態では、電子制御ユニット７は、上記態様でのバルブリフト量可変機構４の動作制御に際して、アクチュエータ４７の固着の発生を診断するようにしている。ここでの固着発生の診断は、下記（ａ）、（ｂ）の態様で行われる。
（ａ）実際のストローク位置Ｓの目標ストローク位置Ｓｐに対する偏差が、上記閉端側に規定の固着判定値α以上開いたときに、アクチュエータ４７の開端側への動作についての固着、いわば閉端側でのアクチュエータ４７の固着である閉固着が発生したと診断する。すなわち、開端側に向けての動作指令に対してアクチュエータ４７のストローク位置Ｓの変化が十分確認されなかったときには、閉固着が発生したと診断する。
（ｂ）実際のストローク位置Ｓの目標ストローク位置Ｓｐに対する偏差が、開端側に規定の固着判定値α以上開いたときに、アクチュエータ４７の閉端側への動作についての固着、いわば開端側でのアクチュエータ４７の固着である開固着が発生したと診断する。すなわち、閉端側に向けての動作指令に対してアクチュエータ４７のストローク位置Ｓの変化が十分確認されなかったときには、開固着が発生したと診断する。
【００４６】
こうした閉固着及び開固着の発生有りの診断時には、電子制御ユニット７は、上述したような通常のバルブリフト量可変機構４の動作制御を中止し、フェール処理を実施するようにしている。また電子制御ユニット７は、閉固着及び開固着の発生有りの診断時には、各々の固着に該当する診断コードを不揮発性メモリ７ａに記憶するようにもしている。すなわち、固着診断がなされたときのトリップ以降のトリップにおいても、前回以前のトリップにおいて閉固着や開固着が発生したとの診断履歴の有無は、不揮発性メモリ７ａに該当する診断コードが記憶されているか否かによって確認することができるようになっている。
【００４７】
なお電子制御ユニット７は、アクチュエータ４７のストローク位置Ｓを、その動作範囲の上記開端を基準位置としてその基準位置からの相対的なアクチュエータ４７の動作量により確認するようにしている。通常、電子制御ユニット７は、システムダウン時、すなわちイグニッションスイッチのオフ時に、そのときのストローク位置Ｓを不揮発性メモリ７ａに記憶しておき、システム再起動時、すなわち次回のイグニッションスイッチのオン時に、その記憶からアクチュエータ４７のストローク位置Ｓを確認するようにしている。
【００４８】
ところが、上記閉固着や開固着の発生時には、固着の発生したストローク位置Ｓを厳密には特定できないことから、固着発生以後は、アクチュエータ４７のストローク位置Ｓが不明な状態となってしまう。したがって、固着が発生したときには、システムダウン時にストローク位置Ｓを記憶しておくことができなくなってしまうようになる。
【００４９】
一方、電子制御ユニット７は、システム再起動時にアクチュエータ４７のストローク位置Ｓが不明なとき、すなわち不揮発性メモリ７ａにストローク位置Ｓが記憶されていないときには、上記基準位置を確認するための基準位置学習を実施する。この基準位置学習は、次の態様で行われる。すなわち、基準位置学習に際しては、アクチュエータ４７をその動作範囲の閉端から開端までの動作に必要な量だけ強制的に動作させて、アクチュエータ４７がその動作範囲の開端に突き当てられるようにする。そしてそのときのストローク位置Ｓを基準位置として記憶し、以降、その基準位置からの相対的な動作量により、アクチュエータ４７の動作位置を把握するようにしている。
【００５０】
この場合、閉固着発生の診断後にシステムダウンがなされ、その後のシステム再起動時にこうした基準位置学習が行われると、上述しように、固着状況は同じであるのに、前回とは逆方向の固着が発生しているとの診断結果がなされてしまうことが、すなわち閉固着から開固着へと診断結果が切り替わってしまうことがある。すなわち、閉固着が発生して、アクチュエータ４７のストローク位置Ｓが不揮発性メモリ７ａに記憶されないまま、システムダウンがなされると、その後のシステム再起動時に電子制御ユニット７は、基準位置学習を行うことになる。そして電子制御ユニット７は、基準位置学習が完了すると、実際のストローク位置Ｓが如何にあれ、そのときのストローク位置Ｓがアクチュエータ４７の動作範囲の開端にあるものと認識してしまうようになる。そしてその後に、ストローク位置Ｓを閉端側に動作させるようにアクチュエータ４７への動作指令がなされ、その動作指令に対してストローク位置Ｓの変化が確認されなければ、開固着発生との診断がなされてしまうようになる。
【００５１】
そこで本実施の形態では、電子制御ユニット７は、次の態様で診断を行うことで、こうした診断結果の切り替わりを防止するようにしている。すなわち、電子制御ユニット７は、システムの再起動後に開固着が発生したとの診断結果がなされたときにも、システムの前回の起動中（前回のトリップ）に閉固着が発生した旨の診断コードが不揮発性メモリ７ａに記憶されていれば、そのときの診断結果に拘わらず、閉固着が発生したと診断するようにしている。
【００５２】
図４は、こうした本実施の形態に係るアクチュエータの故障診断装置の制御態様の一例を示している。同図の時刻ｔ１には、開端側への動作指令に対してアクチュエータ４７のストローク位置Ｓの変化が確認されないことから、閉固着有りとの診断がなされている。このときの閉固着有りの診断結果は、履歴として不揮発性メモリ７ａに記憶される。そしてここでは、そうした閉固着の状態のまま、その後の時刻ｔ２にシステムダウンがなされている。
【００５３】
同図の例では、その後の時刻ｔ３において、次のトリップが開始、すなわち時刻ｔ２において停止されたシステムが再起動されている。この場合、先のトリップでの閉固着の発生により、アクチュエータ４７のストローク位置Ｓが不揮発性メモリ７ａに記憶されないまま、システムダウンがなされるようになる。そのため、電子制御ユニット７は、システムの再起動の直後に基準位置学習を実施する。
【００５４】
時刻ｔ４において基準位置学習を完了すると、電子制御ユニット７はそのときのストローク位置Ｓが、基準位置であるアクチュエータ動作範囲の開端にあるものと認識するようになる。したがって、以後のアクチュエータ４７に対する動作指令はまずは、閉端側に向かうようになされることとなる。このときのアクチュエータ４７に、前回のトリップに引き続いて固着が発生しているのであれば、ここでの閉端側への動作指令に対してアクチュエータ４７のストローク位置Ｓが変化しないため、本来であれば時刻ｔ５には、同図に破線にて示されるように、開固着有りの診断がなされることになる。しかしながら、本実施の形態では、前回のトリップにおいて閉固着が発生した旨の診断履歴が不揮発性メモリ７ａに記憶されていれば、このときにも、閉固着有りと診断するようにしている。そのため、システム再起動後も、閉固着有りとの診断結果が維持されるようになる。
【００５５】
図５は、上記態様での固着診断処理を行うための固着診断ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、上述した通常のバルブリフト量可変機構４の動作制御中に、電子制御ユニット７により周期的に実行されるものとなっている。
【００５６】
さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット７はまずステップＳ１０において、閉端側への動作指令がなされているにも拘わらず、アクチュエータ４７のストローク位置Ｓが変化しない状態にあるか否かを確認する。ここでそうした状態になければ（Ｓ１０：ＮＯ）、電子制御ユニット７はそのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００５７】
一方、上記状態にあれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット７は、その不揮発性メモリ７ａに記憶された診断履歴を確認し、前回のトリップにおいて閉固着有りとの診断がなされていたか否かを確認する。ここで電子制御ユニット７は、そうした診断履歴が記憶されていなければ（Ｓ２０：ＮＯ）、ステップＳ３０において開固着有りとの診断を行い、記憶されていれば（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ４０において閉固着有りとの診断を行う。そしてこれらの診断後、電子制御ユニット７は、今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００５８】
以上説明した本実施の形態のアクチュエータの故障診断装置によれば、次の効果を奏することができる。
・本実施の形態では、上記（ａ），（ｂ）に示される態様でアクチュエータ４７の閉固着及び開固着をそれぞれ診断するようにしている。またシステム起動時にアクチュエータ４７のストローク位置Ｓが不明なときには、アクチュエータ４７をその動作範囲の開端に突き当てて基準位置を学習するようにしている。そして本実施の形態では、システムの再起動後に開固着有りとの診断結果がなされたときにも、前回のシステム起動時に閉固着有りとの診断履歴があるときには、その診断結果に拘わらず、閉固着有りとの診断を行うようにしている。したがって、システムの再起動後に基準位置学習を行うことで、前回のシステム起動時における閉固着有りとの診断結果が、開固着有りとの診断結果に切り替わってしまうことを好適に防止することができるようになる。
【００５９】
なお上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、ストローク位置Ｓの目標ストローク位置Ｓｐに対する偏差が開端側及び閉端側において規定の固着判定値α以上となることをもって閉固着及び開固着を診断するようにしていたが、これ以外の固着の診断方式を採用するようにしても良い。例えば開端側又は閉端側への動作指令時のアクチュエータ４７の動作速度に基づいて閉固着や開固着の発生を診断することもできる。
【００６０】
・上記実施の形態では、アクチュエータ４７により軸方向に移動されるコントロールシャフト４６と、そのコントロールシャフト４６の軸方向移動に連動してバルブリフト量を調節するバルブリフト量可変機構４とを備える構成のバルブリフト量可変システムの動作に供されるアクチュエータ４７の故障を診断する装置として本発明を具体化した場合を説明した。もっとも本発明は、内燃機関の機関バルブのバルブリフト量を可変とするシステムであれば、これ以外の構成のバルブリフト量可変システムの動作に供されるアクチュエータの故障診断装置としても実施することができる。また本発明は、内燃機関のバルブ特性を可変とするシステムであれば、バルブタイミング可変システム等のバルブリフト量可変システム以外のバルブ特性可変システムの動作に供されるアクチュエータの故障診断装置としても実現することもできる。更に本発明は、バルブ特性可変システム以外の任意のシステムに採用されるアクチュエータの故障診断装置としてもその具現が可能である。要は、本発明は、以下の３つの要件（ニ）〜（ヘ）を満すアクチュエータの故障診断装置であれば、その適用が可能である。
（ニ）アクチュエータの動作範囲の一方及び他方の端をそれぞれ第１端及び第２端としたとき、同アクチュエータの設置されたシステムの起動時に同アクチュエータの動作位置が不明なときには、同アクチュエータを前記第２端に突き当るように動作させてそのときの動作位置を基準位置として学習し、その学習された基準位置からの相対的な前記アクチュエータの動作量より動作位置の確認されるアクチュエータに適用されること。
（ホ）上記第１端に向けての動作指令に対してアクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、アクチュエータの第１端側への動作についての固着が発生したと診断すること。
（ヘ）上記第２端に向けての動作指令に対してアクチュエータの動作位置の変化が確認されなかったときには、前記アクチュエータの第２端側への動作についての固着が発生したと診断すること。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係るアクチュエータの故障診断装置の一実施形態についてその適用対象となるバルブリフト量可変システムを採用する内燃機関のシリンダヘッドの断面構造を示す断面図。
【図２】同実施形態の適用対象となるバルブリフト量可変システムのバルブリフト量可変機構の斜視断面構造を示す断面図とその制御系の構成を模式的に示す略図とを併せ示す図。
【図３】同実施形態の適用対象となるバルブリフト量可変システムのバルブリフト量可変機構による最大リフト量及び作用角の可変設定態様を示す模式図。
【図４】同実施形態のアクチュエータの故障診断装置についてその制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態のアクチュエータの故障診断装置に適用される固着診断ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【図６】バルブリフト量可変機構の一例についてその構成を模式的に示す略図。
【図７】従来のアクチュエータの故障診断装置についてその制御態様の一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００６２】
１…内燃機関、１Ｈ…シリンダヘッド、４…バルブリフト量可変機構、５…駆動部、７…電子制御ユニット、７ａ…不揮発性メモリ、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、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、４７…アクチュエータ、４８…変換機構、６０…吸気ポート、６１…排気ポート、９１…回転角センサ。
【図１】
0004816627.tif 000002
【図２】
0004816627.tif 000003
【図３】
0004816627.tif 000004
【図４】
0004816627.tif 000005
【図５】
0004816627.tif 000006
【図６】
0004816627.tif 000007
【図７】
0004816627.tif 000008