(57)【要約】【課題】可変動弁機構の故障を早期に検出して、ピストンとバルブとの干渉を未然に防ぐことができる可変動弁機構の制御装置を提供する。【解決手段】マイクロコンピュータ１１は、入力した内燃機関の運転条件（エンジン回転数、吸入空気量、アクセル開度、車速等）に基づいて、バルブリフト量制御機構２のモータ４の制御量を算出し、モータ４の回転方向を指示するＤＩＲ信号と、所定の制御周期のデューティ１００％未満のパルス信号であるＰＷＭ信号を出力する。モータ駆動回路１３は、ＤＩＲ信号とＰＷＭ信号に基づいてモータ４を駆動するパルス出力Ａ、Ｂを出力する。監視回路１０は、モータ４を正回転駆動するパルス出力Ｂを監視し、パルス周期より長く設定された監視時間の間、出力Ｂが変化しなければ、モータ駆動回路１３の故障と判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバルブリフト量を可変に制御する可変動弁機構の制御装置であって、
内燃機関の運転条件に基づいて、前記可変動弁機構を駆動するモータの制御量を算出するマイクロコンピュータと、
該マイクロコンピュータが算出した制御量に基づいて、前記モータに対して所定の制御周期毎に１００％未満のデューティパルスで駆動電力を供給するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路の出力が所定の制御周期を超えても変化しないときに故障が発生したと判断する監視回路と、
を備えたことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
前記モータ駆動回路の電源を開閉するスイッチング回路を備え、
前記監視回路が故障を判断したときに、前記スイッチング回路を開として前記モータ駆動回路への電源供給を停止することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
前記監視回路は、可変動弁機構がバルブリフト量の増加側へ作動時に、前記故障判断を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の可変動弁機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブリフト量を可変とした可変動弁機構の制御装置に係り、特に、ピストンとバルブとの干渉を防止した可変動弁機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用の内燃機関において、定速走行時の燃費性能と、出力性能とを両立させるために、内燃機関のバルブリフト量とバルブタイミングを制御する可変動弁装置を備えたものがある。定速走行時にバルブ位相を進角すると燃費性能が向上し、出力及びトルクが必要なときにリフト量を増加させると、吸気効率が高まりトルクを増加させることができる。
【０００３】
このような可変動弁装置を備えた内燃機関においては、最大進角時に最大リフト量を実現しようとすると、上死点付近でピストンとバルブが干渉するするという問題点があり、この干渉を機械的に回避するために、バルブリセスと呼ばれる窪みをピストン頂部に設けたものがある。
【０００４】
しかしながらバルブリセスを設けると、内燃機関の出力性能、燃費性能が低下する傾向にある。このため、このようなピストン形状による干渉回避手段を取らずに、バルブリフト量が最大側の時はバルブ進角を制限し、バルブ進角が最大側の時はバルブリフト量を制限するような電子制御的な干渉回避手段を採用したものがある（例えば、特許文献１、２）。
【特許文献１】特開２００２−２８５８７１号公報（第５頁、図６）
【特許文献２】特開２０００−３２８９１１号公報（第６頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来例にあっては、電子制御的な干渉回避手段のマイクロコンピュータ等の構成部品が故障した場合、干渉回避が有効に機能せず、ピストンとバルブが接触する可能性があるという問題点があった。
【０００６】
また、位置センサ等で検出した実バルブリフト量と制御目標値との偏差に基づいて故障を検出した場合、可変動弁機構の動作を停止してバルブリフト量を制限することが考えられるが、誤った異常検出は製品の品質を低下させることから、バルブリフト量の正常値と異常値との判別に時間が掛かり、その間に接触に至る可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、可変動弁機構の故障を早期に検出して、ピストンとバルブとの干渉を未然に防ぐことができる可変動弁機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る可変動弁機構の制御装置は、マイクロコンピュータが内燃機関の回転速度や要求トルク等の運転条件を入力し、この運転条件に基づいて、可変動弁機構のバルブリフト量制御モータの制御量を算出し、この制御量に基づいてモータ駆動回路が前記モータに対して所定の制御周期毎に１００％未満のデューティパルスで駆動電力を供給する。監視回路は、このモータ駆動回路の１００％未満のデューティパルス出力の時間変化を監視し、モータ駆動回路の出力が所定の制御周期を超えても変化しないときに、可変動弁機構の故障が発生したと判断する。この故障には、例えば、モータ駆動回路出力のバルブリフト量増加側へのスタック故障、バルブリフト量減少側へのスタック故障、或いは全くリフト量制御が行われない故障が含まれる。このような態様によれば、モータ駆動回路のパルス出力を監視回路で監視することにより、所定の制御周期を多少上回る程度の時間遅れでモータ駆動回路の出力故障を検出することができるので、短時間で可変動弁機構の故障を検出し、バルブとピストンとの干渉を未然に防ぐことができる。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る可変動弁機構の制御装置は、モータ駆動回路の電源を開閉するスイッチング回路を更に備えることにより、監視回路が故障を判断したときに、スイッチング回路を開としてモータ駆動回路への電源供給を停止するように構成することができる。このような態様によれば、監視回路が故障を判断したときに、直ちにモータ駆動を停止して、可変動弁機構のバルブリフト量変化を停止させることがでる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る可変動弁機構の制御装置は、監視回路は、可変動弁機構がバルブリフト量の増加側へ作動時に、故障判断を行うようにする。このような態様によれば、監視回路は、可変動弁機構がバルブリフト量の増加側へ作動時に故障判断を行うので、バルブとピストンとの干渉の可能性がない場合は、故障判断する必要がなくなり、監視回路の負荷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、特に限定されないが車両駆動用内燃機関に好適な可変動弁機構の制御装置である。
【００１２】
図１は、本発明に係る可変動弁機構の制御装置の概略構成を説明するブロック図である。同図において、可変動弁機構１は、図示しない内燃機関の例えば吸気バルブのバルブリフト量を制御するバルブリフト量制御機構２と、同じバルブのバルブ進角を制御するバルブ進角制御機構３と、バルブリフト量制御機構２及びバルブ進角制御機構３を制御する制御装置６と、制御装置６内の後述するモータ駆動回路１３の電源を開閉するスイッチング回路としてのリレー７とを備えている。リレー７は、制御装置６に内蔵されてもよい。
【００１３】
バルブリフト量制御機構２は、機構を作動させるモータ４と、バルブリフト量に関連する機構の作動位置を検出する位置センサ５とを備えている。位置センサ５の検出値は、制御装置６内のマイクロコンピュータ１１へ入力されている。バルブリフト量制御機構２は、モータで駆動されるバルブリフト量制御機構であれば、如何なる制御機構でもよいが、例えば本願出願人による特開２００２−２８５８７１号公報の図２に記載のようなバルブリフト量制御機構を利用可能である。このバルブリフト量制御機構は、モータが制御軸を正逆方向に回動させることによりリンク機構を介してバルブリフト量を増減させることができるものである。位置センサ５は、このバルブリフト量制御機構の作動位置を検出するもので、上記先願の機構においては、制御軸の回動位置を検出するセンサである。
【００１４】
制御装置６は、後述するモータ駆動回路１３の出力を監視する監視回路１０と、制御装置６全体を制御するマイクロコンピュータ１１と、リレー駆動回路１２と、バルブリフト量制御機構２のモータ４を駆動するモータ駆動回路１３と、バルブ進角制御機構３が内蔵するソレノイドを駆動するソレノイド駆動回路１４とを備えている。
【００１５】
マイクロコンピュータ１１は、図外の車両制御コンピュータから、内燃機関の運転条件として、エンジン回転数、吸入空気量、アクセル開度、車速を入力している。マイクロコンピュータ１１は、これら入力した運転条件に基づいて、例えば内蔵する制御マップを検索してバルブリフト量制御機構２のモータ４の制御量を算出する。この制御量は、モータ４の回転方向を示すＤＩＲ信号の正極性の継続時間、或いはＤＩＲ信号の負極性の継続時間に変換されて、マイクロコンピュータ１１からモータ駆動回路１３へ出力される。また、マイクロコンピュータ１１は、モータ駆動回路１３に対して、所定の制御周期のパルス信号であるＰＷＭ  信号を出力している。本実施例では、所定の制御周期は２００［μｓ］とし、パルスのデューティは、５０％としている。このデューティは、０％を超えて１００％未満であればよいが、モータ駆動回路１３及びモータ４の電気的特性を考慮すれば、実用的には５％〜９５％の範囲が好ましい。
【００１６】
モータ駆動回路１３は、マイクロコンピュータ１１からＤＩＲ信号とＰＷＭ信号とを受けて、ＰＷＭ信号による所定の制御周期毎に１００％未満のデューティパルスの駆動電力でモータ４を正逆転に駆動するものである。ＤＩＲ信号は、ハイレベルでモータ４の正回転（バルブリフト量増加）を指示し、ロウレベルでモータ４の逆回転（バルブリフト量減少）を指示する回転方向指示信号である。ＰＷＭ信号は、上記所定の制御周期２００［μｓ］のタイミングを与える繰り返しパルス信号である。
【００１７】
図２は、モータ駆動回路１３の構成例を説明する回路図である。図３は、モータ駆動回路１３の動作ロジックを説明するタイムチャートである。図２に示すようにモータ駆動回路１３は、プリドライバ回路１５と、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１，２２，２３，２４によるＨブリッジ回路とを備えている。プリドライバ回路１５は、マイクロコンピュータ１１から入力されたＤＩＲ信号とＰＷＭ信号とに基づいて、図３に示すような、各ＭＯＳ−ＦＥＴの駆動信号であるＧＨＡ，ＧＬＡ，ＧＨＢ，ＧＬＢの各信号を生成して、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１，２２，２３，２４によるＨブリッジへ出力する。Ｈブリッジは、モータ４へＡ出力とＢ出力の２つの駆動出力を出力する。
【００１８】
たとえば、ＤＩＲ信号がＨレベルでモータ４の正回転（バルブリフト量増加方向）を示していれば、ＧＨＡ信号はＨ、ＧＬＡ信号はＬ、ＧＨＢ信号はＰＷＭ信号と逆極性のパルス信号、ＧＬＢ信号はＰＷＭ信号と同極性のパルス信号となる。この結果、Ａ出力の電圧はＨ、Ｂ出力の電圧はＰＷＭ信号と逆極性のパルスとなり、モータ４が正回転方向へパルス駆動され、バルブリフト量が増加する。
【００１９】
これとは逆に、ＤＩＲ信号がＬレベルでモータ４の逆回転（バルブリフト量減少方向）を示していれば、ＧＨＡ信号はＰＷＭ信号と逆極性のパルス信号、ＧＬＡ信号はＰＷＭ信号と同極性のパルス信号、ＧＨＢ信号はＨ、ＧＬＢ信号はＬ、となる。この結果、Ａ出力の電圧はＰＷＭ信号と逆極性のパルス、Ｂ出力の電圧はＨとなり、モータ４が逆回転方向へパルス駆動され、バルブリフト量が減少する。尚、図３には図示しないがバルブリフト量を現状維持する場合には、ＤＩＲ信号のＨとＬとを短時間で繰り返すように制御する。
【００２０】
次に、図４を参照して本実施例における監視回路１０の動作を説明する。監視回路１０には、上記所定の制御周期より長い時間である例えば３００［μｓ］でカウントアップする監視タイマを内蔵する。また、監視回路１０は、図４（ｄ）に示すＢ出力の後縁から、図４（ｅ）に示す監視タイマのクリアパルスを生成する。このクリアパルスは、Ｂ出力のパルスが正常に出力されている限り、２００［μｓ］毎に発生される。監視タイマは、前回のクリアパルスから３００［μｓ］以内に次のクリアパルスが入力されないとカウントアップして、異常検出信号Ｆを出力する。監視回路１０は、異常検出信号Ｆが出力されていることと、Ｂ出力がＬであることとの論理積（Ｆ・Ｂ* 、ここで「* 」は、論理否定を示す）により、モータ駆動回路１３の故障を判定する。
【００２１】
図４において、例えば、時刻ｔ０でＰＷＭ信号がＨレベルにスタックする故障が発生したとすると、ｔ０の３００［μｓ］後であるｔ１までに、次のクリアパルスが出力されないので、ｔ１において監視タイマがカウントアップし、異常検出信号Ｆをセットする。そして監視回路１０は、Ｆ・Ｂ*  の論理値が真となったことにより、モータ駆動回路１３の故障判定を行う。この故障判定は、故障発生から３００［μｓ］後という非常に短い時間で行われるために、この故障判定を用いて、リレー駆動回路１２によりリレー７をオフさせて、モータ駆動回路１３への電源供給を遮断し、モータ４の動作を停止させ、バルブリフト量の増加を停止させることができる。これにより、モータ駆動回路の故障発生後、速やかにバルブリフト量増加を停止させ、バルブとピストンとの干渉を回避することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る可変動弁機構の制御装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】実施例におけるモータ駆動回路を説明する回路図である。
【図３】モータ駆動回路の動作ロジックを説明するタイムチャートである。
【図４】故障発生時の監視回路の動作を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
１：可変動弁機構
２：バルブリフト量制御機構
３：バルブ進角制御機構
４：モータ
５：位置センサ
６：制御装置
７：リレー
１０：監視回路
１１：マイクロコンピュータ
１２：リレー駆動回路
１３：モータ駆動回路
１４：ソレノイド駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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