(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変バルブタイミング機構を具備する内燃機関に適用され、可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングを、クランクシャフトが基準位相となった時に出力される基準信号と、基準信号及びバルブ開閉に同期して出力されるバルブタイミング信号またはカム信号との位相差をもとに算出し、内燃機関にストールが生じた時に検出したバルブタイミングが所定位相以上進角側に変位している場合に可変バルブタイミング機構の動作不良を判断するものであって、内燃機関始動時に前回内燃機関にストールが生じた際に前記位相差をもとにバルブタイミングを誤って算出し、その算出したバルブタイミングが所定位相以上進角側に変位していることにより動作不良を判断した場合において、その内燃機関の始動後に検出したバルブタイミングが一定位相以上遅角側に変位していれば、可変バルブタイミング機構に動作不良は生じていないと判断するようにしたことを特徴とする可変バルブタイミング機構の動作不良判断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気バルブ及び排気バルブのいずれか一方の開閉に係るバルブタイミングを自在に変え得る可変バルブタイミング機構の制御方法に関し、特に該可変バルブタイミング機構に動作不良が生じているか否かを判断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変バルブタイミング機構とは、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブと排気バルブとの開閉タイミング（以下バルブタイミングという）を自在に変え得るものであり、バルブタイミングを、当該運転状況に応じて設定された目標バルブタイミングとなるように制御することにより、高出力化やドライバビリティの向上等を図るべく開発されたものである。
【０００３】
しかして、この可変バルブタイミング機構に動作不良が発生した場合、特に進角側でバルブタイミングが動かなくなるという進角フェイルが生じた場合には、エンジンストールが生じ易くなるとともに、エンジン始動が行い難くなるという状態になるため、特開平１−１１０８４４号公報に掲載されているように、アイドル回転数コントローラ等を利用して吸入空気量を増大させ、所定のアイドル回転数を担保するといったフェイルセーフ処理を行っている。
【０００４】
この可変バルブタイミング機構に動作不良が生じているか否かの検出方法としては、従来種々考えられているが、上述した進角フェイルを検出するための方法として例えば以下のものが知られている。
すなわち、バルブタイミングと目標バルブタイミングとの偏差が、一定以下に縮まらないまま所定時間経過し、かつ、バルブタイミングが制御しているにも拘わらず所定時間動かないままであり、かつ、その状態におけるバルブタイミングが進角側にあるという第１のフェイル条件が成立するか、または、第１の条件以外であっても、エンジンストールが生じた時のバルブタイミングが所定位相以上進角側に変位しているという第２のフェイル条件が成立していれば、進角フェイルであると判断するようにしている。そしてその後、上述したように、アイドル回転数コントローラ等を利用して吸入空気量を増大させる等のフェイルセーフ処理を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、進角フェイルが生じていないにも拘わらず、進角フェイルであると誤判断し、エンジンストール後のエンジン始動時に、吸入空気量を増大させる等の処置が行われてエンジン回転数が自動的に上昇するといった現象が希に生じることが最近確認されたが、再現性の点から誤判断の原因についての究明が非常に難しかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、鋭意工夫と検討を重ねた結果、上述した現象が次のようにして生じることを解明した。すなわち、バルブタイミングは、クランクシャフトが基準位相となった時に出力されるＮ信号を基準とし、このＮ信号とバルブ開閉に同期して出力されるバルブタイミング信号との位相差をもとに算出されているが、エンジンストール時にエンジンが一瞬逆回転し、なおかつ、たまたまその際のクランクシャフトの角度が基準位相付近にあった場合には、逆回転した時にもＮ信号が出力されて、バルブタイミングの誤算出が生じる。そして、この誤算出したバルブタイミングが、所定位相以上進角側に変位した値となっていれば、進角フェイルでないにも拘わらず、第２のフェイル条件が成立するとして、進角フェイルであると誤判断され、記憶される。この結果、次回のエンジン始動時に、上述したフェイルセーフ処理が行なわれてエンジン回転が自動的に上昇する。
【０００７】
本発明は係る原因を解明した結果、はじめてなされたものであって、バルブタイミングの誤算出の結果、進角フェイルであると誤判断した場合でも、エンジン始動直後にその補正を行うようにして、上述した現象を速やかに回避すべく図ったものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明に係る可変バルブタイミング機構の動作不良判断方法は、可変バルブタイミング機構を具備する内燃機関に適用され、可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングを、クランクシャフトが基準位相となった時に出力される基準信号と、基準信号及びバルブ開閉に同期して出力されるバルブタイミング信号またはカム信号との位相差をもとに算出し、内燃機関にストールが生じた時に検出したバルブタイミングが所定位相以上進角側に変位している場合に可変バルブタイミング機構の動作不良を判断するものであって、内燃機関始動時に前回内燃機関にストールが生じた際に前記位相差をもとにバルブタイミングを誤って算出し、その算出したバルブタイミングが所定位相以上進角側に変位していることにより動作不良を判断した場合において、その内燃機関の始動後に検出したバルブタイミングが一定位相以上遅角側に変位していれば、可変バルブタイミング機構に動作不良は生じていないと判断するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
このようなものであれば、内燃機関のストール時に逆回転が生じてバルブタイミングを誤算出し、可変バルブタイミング機構に進角側で動作不良が生じていると誤判断した場合でも、次回のエンジン始動後に再度バルブタイミングを検出して、確認を行なうので、誤判断の補正が可能となり、内燃機関の始動後に機関回転数が上昇するといった不具合を回避することができるようになる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、概略的に示した内燃機関たるエンジン１の構成図（１気筒のみを示す）であり、本発明を適用したものである。このエンジン１は例えば自動車用の３気筒のもので、図示しないアクセルペダルに連動して開閉するスロットルバルブ５、サージタンク６、吸気管７等を備えた吸気系と、この吸気系の末端近傍に配設され燃料噴射を行う燃料噴射弁８と、スパークプラグ９による点火で混合気を燃焼させる燃焼室１０ａ等を備えた気筒１０と、図示しないマフラに至るまでの排気系と、電気的に制御を行う電子制御装置２４とから概略構成されている。この燃焼室１０ａには、カム機構によりエンジン回転に同期して開閉するように吸気バルブ２と排気バルブ３とが設けられている。これら吸排気バルブ２、３にはそれぞれ上方へ延びるステム２ａ、３ａを備え、各ステム２ａ、３ａの上部には図示しないバルブスプリングおよびバルブリフタ２ｂ、３ｂ等がそれぞれ組み付けられている。各バルブリフタ２ｂ、３ｂは、吸気側カムシャフト１１および排気側カムシャフト１２上にそれぞれ形成したカム１３、１４にそれぞれ当接している。
【００１１】
また、図２、図３に示すように、排気側カムシャフト１２の一端に配設したタイミングプーリ１５と、エンジン１のクランクシャフトの一端に配設したタイミングプーリ（図示しない）とはタイミングベルト１６により連結されている。これらタイミングプーリの直径比は、周知の通りクランクシャフトが２回転する間に排気側カムシャフト１２が１回転するように設定してある。そして、吸気側カムシャフト１１は、吸気バルブ２のバルブタイミングを排気バルブ３のバルブタイミングに対して可変にすべく、可変バルブタイミング機構４を介して、排気側カムシャフト１２に連結されている。
【００１２】
本実施例による可変バルブタイミング機構４は、いわゆる揺動シリンダ構造を利用したもので、図３に示すように、油圧ポンプＰから吐出される作動油により駆動される。具体的には、排気側カムシャフト１２に固着したロータ１７と、このロータ１７に外嵌するハウジング１８と、ロータ１７に対してハウジング１８を回動させるための電磁式４方向切換制御弁たるオイルコントロールバルブ１９（以下ＯＣＶと称する）と、互いに噛合うように一方をハウジング１８に固着し他方を吸気側カムシャフト１１に固着した一対のギヤ２０、２１とを備えてなる。しかして、ＯＣＶ１９を後述する電子制御装置２４から出力されるＯＣＶ駆動信号ａにより駆動し、ハウジング１８に流出入する作動油の方向及び量を制御することにより、ロータ１７に対するハウジング１８の相対角度を変え、排気側カムシャフト１２と吸気側カムシャフト１１との間に任意の回転位相差を生じさせる。このようにして、クランクシャフトの回転に対して排気バルブ３を常に一定のタイミングで開閉させつつ、吸気バルブ２のバルブタイミングを変化させて、排気バルブ３のバルブタイミングと吸気バルブ２のバルブタイミングとの相対位相差を所定角度範囲内で自在に変化させることができるようにしている。なお、周知のごとくギヤ２０、２１の歯数比は１：１となるように設定されており、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２との回転速度は同一となるように設定されている。
【００１３】
一方、各部における電気的な制御は、電子制御装置２４により行っている。この電子制御装置２４をはじめ、本実施例の電気制御に係る主なセンサ、電気配線等について以下に詳述する。
本実施例に係る主なセンサとしては、図１、２に示すように、例えば次のようなものを設けている。すなわち、排気側カムシャフト１２には、クランクシャフトが７２０°ＣＡ（以降、クランクシャフトの位相を述べる場合には、このように角度にＣＡを付して表現する）回転する毎にパルス信号である気筒判別用のＮ信号ｃを出力すると共に、２４０°ＣＡ回転する毎にパルス信号であるクランク角度信号ｂを出力するクランクセンサ２５を設けている。そして、吸気側カムシャフト１１には、２４０°ＣＡ回転する毎にパルス信号である吸気カム信号ｄを出力する吸気側タイミングセンサ２６を設けている。クランクセンサ２５は、図２に示すように、排気側カムシャフト１２のタイミングプーリ１５に添設され、１２０°毎に配設した３本のクランク角度信号ｂ出力用の歯及びＮ信号ｃ出力用の１つの追加歯を有してなる歯車２５ａと、この歯車２５ａに近接させて配設したピックアップセンサ２５ｂとを具備してなるものである。また、吸気側タイミングセンサ２６は、吸気側カムシャフト１１に固設され、１２０°毎に配設した３本の吸気カム信号ｄ出力用の歯を有してなる歯車２６ａと、この歯車２６ａに近接させて配設したピックアップセンサ２６ｂとを具備してなるものである。なお、このクランク角信号ｂからエンジン回転数ＮＥも算出するようにしている。その他に、スロットル開度がアイドル状態になった場合にアイドルスイッチ信号ＩＤＳＷを出力するアイドルスイッチ２７、スロットル開度が一定以上になった場合にパワースイッチ信号ＰＳＷを出力するパワースイッチ２８、あるいは吸気管圧力ＰＭを検出し吸気管圧力信号ｈを出力する吸気管圧力センサ２９等を設けている。もちろん、この他に、自動車に一般的に用いられる各種の部材やセンサ等も構成要素となっているが本明細書においては省略する。
【００１４】
電子制御装置２４は、図１に示すようにＣＰＵ２４ａ、メモリ２４ｂ、入力インターフェース２４ｃ、出力インターフェース２４ｄ等を備えるようにした、いわゆるマイコン装置として一般に知られているものである。メモリ２４ａには、エンジン１等を制御するための種々のプログラムを記憶させている。入力インタフェース２４ｃにはクランク角度信号ｂ、Ｎ信号ｃ、吸気カム信号ｄ、アイドルスイッチ信号ＩＤＳＷ、パワースイッチ信号ＰＳＷ、吸気管圧力信号ｈ等を少なくとも入力するようにしている。出力インタフェース２４ｄからは、可変バルブタイミング機構４の制御信号であるＯＣＶ駆動信号ａ、燃料噴射弁７の駆動信号ｆ、スパークプラグの点火信号ｅ等を少なくとも出力するようにしている。
【００１５】
さらに、この電子制御装置２４は、入力されたクランク角信号ｂ、Ｎ信号ｃ、吸気カム信号ｄ等のエンジン運転状態を示すセンサ出力情報を用い、吸気バルブ２のバルブタイミングＶＴＢを算出する機能を少なくとも有している。具体的には、Ｎ信号ｃと気筒別（例えば第１気筒）の吸気カム信号ｄを検出し、これら検出した吸気カム信号ｄとＮ信号ｃとの時間差およびその時のエンジン回転数ＮＥから吸気カム信号ｄとＮ信号ｃとの位相差をバルブタイミングＶＴＢとして算出している。なお、予め学習し記憶しておいた最遅角状態での吸気カム信号ｄ０とＮ信号ｃとの位相差である最遅角学習値ＧＶＴＦＲと、前記バルブタイミングＶＴＢとの差をバルブタイミングとして用いる場合もある。
【００１６】
このような構成において、本実施例では電子制御装置２４に、可変バルブタイミング機構４が動作不良を起しているか否かを判断させ、動作不良を起していると判断した場合には適切なフェイルセーフ処理や、動作不良からの復帰処理（フェイル復帰処理）を行わせるようにしている。
係る判断や処理は、メモリ２４ｂに記憶され、図４、図５に示すようなフローチャートを具現化したプログラムにしたがって行われる。
【００１７】
図４は、進角フェイルルーチンと称され、可変バルブタイミング機構４が、進角側において動作不良を起しているか否か、すなわち進角フェイルを起しているか否かを判断する制御ルーチンを示している。
詳述すると、ステップＳ１においては、バルブタイミングＶＴＢと目標バルブタイミングＶＴＴとの偏差が一定以下とならないまま所定時間（Ａsec）経過したかどうかを判断する。所定時間経過した場合にはステップＳ２に進み、そうでない場合にはステップＳ４に進む。具体的に所定時間経過したか否かは、前記偏差が一定以下とならない状態でカウントアップされるＶＶＴ偏差大カウンタＣＶＴＥＲの値を利用して判断している。
【００１８】
ステップＳ２においては、バルブタイミングＶＴＢが、ＯＣＶ駆動信号ａを出力しているにも拘わらず変位しないまま所定時間（Ｂsec）経過したかどうかを判断する。所定時間経過した場合にはステップＳ３に進み、そうでない場合にはステップＳ４に進む。具体的に所定時間経過したか否かは、バルブタイミングＶＴＢが変位しない状態でカウントアップされるＶＶＴ停止カウンタＣＶＴＳＴＰの値を利用して判断している。
【００１９】
ステップＳ３においては、バルブタイミングＶＴＢ（ｏｌｄ）が、α°ＣＡ以上であるかどうかを判断する。α°ＣＡ以上であれば、進角フェイルを起したと判断して、ステップＳ７に進む。そうでなければステップＳ４に進む。なお、バルブタイミングＶＴＢの後に付記している括弧書きは、所定状態で検出したバルブタイミングと他の状態で検出したバルブタイミングとの区別を図るためのものである。
【００２０】
ステップＳ４では、エンジン始動時であり、なおかつ、前回エンジンストールを起した際のバルブタイミングＶＴＢ（０）が、β°ＣＡ以上であるかどうかを判断する。β°ＣＡ以上であればステップＳ５に進み、そうでなければこのルーチンを終了する。
ステップＳ５では、可変バルブタイミング機構４が遅角側で動作不良を起したかどうか、すなわち遅角フェイルを起こしたかどうかを判断する。実際にこの判断は、図示しない別ルーチンで行われ、その判断結果が遅角フェイル判定フラグＸＶＴＦＲに記憶されている。そして、遅角フェイル判定フラグＸＶＴＦＲの値が０、すなわち遅角フェイルではないと判断した場合にはステップＳ６に進み、そうでないと判断した場合には、このルーチンを終了する。
【００２１】
ステップＳ６は、本実施例において新たに設けたステップであり、始動時進角フェイル判定フラグＸＶＴＦＡＢの値を１に設定してステップＳ７に進む。
ステップＳ７では進角フェイル判定フラグＸＶＴＦＡの値を１に設定してこのルーチンを終了する。
一方、図５はフェイル復帰判定ルーチンと称している制御ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンでは、進角フェール判定ルーチンの結果に基づいて以下のような動作を行う。
【００２２】
ステップＳＳ１では、エンジン始動後一定時間Ｃsec（例えば３秒）経過したかどうかを判断する。経過していればステップＳＳ２に進み、そうでなければこのルーチンを終了する。
ステップＳＳ２では、エンジン回転数ＮＥが８００ｒｐｍ以上であるかどうかを判断する。８００ｒｐｍ以上であればステップＳＳ４に進み、そうでなければステップＳＳ３に進む。
【００２３】
ステップＳＳ３では、進角フェイル判定フラグＸＶＴＦＡの値が１であるか否かを判断する。１であればステップＳＳ４に進み、そうでなければこのルーチンを終了する。
ステップＳＳ４では、ＶＶＴ偏差大カウンタＣＶＴＥＲのクリア条件が成立しているかどうかを判断する。成立していればステップＳＳ６に進み、そうでなければステップＳＳ５に進む。
【００２４】
ステップＳＳ５は、本実施例で新たに設けたステップである。ここでは、始動時進角フェイル判定フラグＸＶＴＦＡＢの値が１であり、なおかつエンジン始動時におけるバルブタイミングＶＴＢ（ｉ）がγ°ＣＡ未満であれば、ステップＳＳ６に進み、そうでなければこのルーチンを終了する。
ステップＳＳ６では、進角フェイルから復帰し、可変バルブタイミング機構４に動作不良は解消されたと判断する。そして、各フラグＸＶＴＦＡ、ＸＶＴＦＡＢ等をリセットする。
【００２５】
なお、この後に、進角フェイル状態であるという条件で、ＯＣＶ１９を強制的にゆっくり動かし、異物の排出を図る図示しないフェイル回復処理ルーチンや、やはり進角フェイル状態であるという条件で、図示しないアイドル回転数コントローラ等を利用して吸入空気量を通常より増大させ、エンジン始動を行ない易くするフェイルセーフ処理ルーチン等を設けている。
【００２６】
また本実施例においては、上述中、αとγとには等しい値（例えば５０）を設定し、βにはこれらより大きな値（例えば８０）を設定している。
このように構成した本実施例によれば、ステップＳ４に示したように、エンジンストールが生じた時に検出されたバルブタイミングＶＴＢ（０）が、所定位相（β°ＣＡ）以上進角側に変位していることを、進角フェイルが生じたと判断するためのフェイル条件としている。しかしながら、このフェイル条件が成立している場合において、すなわち、ステップＳ６、Ｓ７に示したように始動時進角フェイル判定フラグＸＶＴＦＡＢの値、及び進角フェイル判定フラグＸＶＴＦＡの値が１の場合において、ステップＳＳ５に示すように、次回のエンジン始動後に検出したバルブタイミングＶＴＢ（ｉ）が一定位相（γ°ＣＡ）以上遅角側に変位していれば、可変バルブタイミング機構４には動作不良は生じていないと判断される。
【００２７】
したがって、エンジンストール時に逆回転が生じてバルブタイミングＶＴＢ（０）を誤算出し、進角フェイルが生じていると誤判断した場合でも、次回のエンジン始動後の短い時間内に、再度バルブタイミングＶＴＢ（ｉ）を検出し確認を行なって進角フェールは生じていないと正しく判断し直すので、吸入空気量を通常より増大させるというフェイル回復処理ルーチン等は行われなくなり、エンジン回転数ＮＥが自動的に上昇するといった不具合を回避することができるようになる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施例に限られるものではない。例えば、前記実施例では吸気バルブのバルブタイミングを可変にし得る可変バルブタイミング機構に適用したものであったが、排気バルブのバルブタイミングを可変にし得るものに適用しても同様の効果を奏するものである。また、可変バルブタイミング機構は油圧式のものには限られない。その他、本発明は、図示例に限られずその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、内燃機関のストール時に逆回転が生じてバルブタイミングを誤算出し、可変バルブタイミング機構に進角側で動作不良が生じていると誤判断した場合でも、次回のエンジン始動後に再度バルブタイミングを検出して、確認を行なうので、誤判断の補正が可能となり、内燃機関の始動後に機関回転数が上昇するといった不具合を回避することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全体模式図。
【図２】同実施例の吸排気側カムシャフト部分を示す模式図。
【図３】同実施例の可変バルブタイミング機構を主に示す概略断面図。
【図４】同実施例において進角フェイルが生じているか否かの判断方法を説明するフローチャート。
【図５】同実施例において進角フェイルが生じているか否かの判断方法を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１・・・内燃機関（エンジン）
４・・・可変バルブタイミング機構
ＶＴＢ・・・バルブタイミング
β°ＣＡ・・・所定位相
γ°ＣＡ・・・一定位相
【図１】
0003865948.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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