(57)【要約】【課題】油圧駆動式の可変バルブタイミング装置によりカム軸位相（バルブタイミング）を正常に制御できない低油圧状態のときにカム軸位相をロックするロック機構を備えたシステムにおいて、ロック機構のロックが勝手に外れる異常を検出できるようにする。【解決手段】カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに、ロック機構４５のロックが外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が大きくなる。この点に着目して、冷却水温等に基づいて低油圧状態であるか否かを判定し、低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値を求め、その積算値を異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定する。これにより、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときにロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生した場合に、その異常を検出できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「カム軸位相」という）を変化させてバルブタイミングを変化させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、少なくとも前記カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに前記カム軸位相を所定位置に維持する位相維持機構とを備えた可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置において、
前記低油圧状態であるか否かを判定する低油圧状態判定手段と、
前記低油圧状態判定手段により前記低油圧状態であると判定されたときの目標カム軸位相と実カム軸位相とに基づいて前記位相維持機構の異常の有無を判定する異常診断手段と  を備えていることを特徴とする可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。
【請求項２】
前記可変バルブタイミング装置の作動油の油圧を検出する油圧センサを備え、
前記低油圧状態判定手段は、前記油圧センサの出力に基づいて前記低油圧状態であるか否かを判定する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システムの異常診断装置。
【請求項３】
前記可変バルブタイミング装置の作動油の油温を検出する油温センサを備え、
前記低油圧状態判定手段は、前記油温センサの出力に基づいて前記低油圧状態であるか否かを判定する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システムの異常診断装置。
【請求項４】
前記内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温センサを備え、
前記低油圧状態判定手段は、前記冷却水温センサの出力に基づいて前記低油圧状態であるか否かを判定する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システムの異常診断装置。
【請求項５】
前記内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温センサ及び／又は前記可変バルブタイミング装置の作動油の油温を検出する油温センサを備え、
前記低油圧状態判定手段は、内燃機関の始動時に、前記冷却水温センサで検出した冷却水温及び／又は前記油温センサで検出した油温に応じて低油圧状態判定時間を設定し、内燃機関の始動後の経過時間が前記低油圧状態判定時間以内であるか否かによって前記低油圧状態であるか否かを判定する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システムの異常診断装置。
【請求項６】
前記異常診断手段は、前記目標カム軸位相と前記実カム軸位相との偏差又は該偏差の積算値を用いて前記位相維持機構の異常の有無を判定する手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。
【請求項７】
前記異常診断手段は、前記目標カム軸位相の軌跡長と前記実カム軸位相の軌跡長とを用いて前記位相維持機構の異常の有無を判定する手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（カム軸位相）を変化させる可変バルブタイミング装置と、カム軸位相を所定位置に維持する位相維持機構とを備えた可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。現在、実用化されている可変バルブタイミング装置は、クランク軸に対するカム軸の回転位相（カム軸位相）を変化させることで、カム軸によって開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変化させる構成としたものが多い。
【０００３】
一般に、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置は、内燃機関の回転速度（つまりオイルポンプの回転速度）が上昇して作動油の油圧がある程度上昇した状態になるまで、カム軸位相（バルブタイミング）を正常に制御することができない。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開２００１−１５９３３０号公報）に記載されているように、内燃機関が停止する際に、予めロック機構によりカム軸位相を所定のロック位置（例えば始動に適した位置）でロックしておくことで、次の始動時にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態でもカム軸位相をロック位置に維持した状態で内燃機関を始動して始動性を確保し、その後、内燃機関の回転速度（つまりオイルポンプの回転速度）の上昇に伴って作動油の油圧が上昇してカム軸位相を正常に制御できる状態になってからロック機構によるカム軸位相のロックを解除するようにしたものがある。
【０００５】
また、可変バルブタイミング装置の異常診断技術としては、特許文献２（特開平１１−２１４１号公報）に記載されているように、目標カム軸位相がステップ状に変化してから所定時間が経過したときに、そのときの目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が所定値以上であるか否かによって可変バルブタイミング装置の応答性の異常の有無を判定するようにしたものがある。
【特許文献１】特開２００１−１５９３３０号公報（第５頁〜第６頁等）
【特許文献２】特開平１１−２１４１号公報（第２頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載されたロック機構を備えた可変バルブタイミング制御システムでは、内燃機関の始動時等にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、ロック機構によりカム軸位相がロック位置に維持されるはずであるが、クランキング時の振動等によってロック機構のロックが勝手に外れる異常が発生すると、実カム軸位相（実バルブタイミング）が変動して意図しない位置に動いてしまい、内燃機関の始動性や始動後の回転速度安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００７】
しかし、上記特許文献２の異常診断技術は、内燃機関の始動後に作動油の油圧がカム軸位相を正常に制御できる油圧領域に上昇してから実行されるカム軸位相制御中に可変バルブタイミング装置の応答性の異常の有無を判定する技術であり、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときにカム軸位相を所定位置に維持するロック機構等の位相維持機構に異常が発生しても、その異常を検出することができない。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに位相維持機構の異常が発生した場合に、その異常を検出することができる可変バルブタイミング制御システムの異常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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「カム軸位相」という）を変化させてバルブタイミングを変化させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、少なくともカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときにカム軸位相を所定位置に維持する位相維持機構とを備えた可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置において、低油圧状態であるか否かを低油圧状態判定手段により判定し、低油圧状態であると判定されたときの目標カム軸位相と実カム軸位相とに基づいて位相維持機構の異常の有無を異常診断手段により判定するようにしたものである。
【００１０】
一般に、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、位相維持機構が正常に機能していれば、位相維持機構により実カム軸位相が所定位置（＝目標カム軸位相）に維持されて実カム軸位相が目標カム軸位相と一致するが、位相維持機構に異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相が目標カム軸位相と一致しなくなる。従って、本発明のように、低油圧状態であると判定されたときの目標カム軸位相と実カム軸位相とを用いれば、位相維持機構の異常の有無を精度良く判定することができ、低油圧状態のときに位相維持機構の異常が発生した場合に、その異常を検出することができる。
【００１１】
例えば、請求項２のように、可変バルブタイミング装置の作動油の油圧を検出する油圧センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油圧センサの出力に基づいて低油圧状態であるか否かを判定するようにすると良い。このようにすれば、油圧センサで検出した油圧が所定下限値（カム軸位相を正常に制御可能な油圧範囲の下限値）よりも低いか否かを判定することで、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であるか否かを精度良く判定することができる。
【００１２】
また、請求項３のように、可変バルブタイミング装置の作動油の油温を検出する油温センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油温センサの出力に基づいて低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、油温が低下すると、作動油の粘度が高くなって可変バルブタイミング装置に供給される油圧が低下するため、油温は、油圧を評価するパラメータとなる。従って、油温センサで検出した油温を用いれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。
【００１３】
更に、請求項４のように、内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、冷却水温センサの出力に基づいて低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、内燃機関の温度に応じて冷却水温や油温が変化するため、冷却水温は、油温の代用情報となり、油圧を評価するパラメータとなる。従って、冷却水温センサで検出した冷却水温を用いれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。しかも、一般的な内燃機関の制御システムに搭載される冷却水温センサを利用することができるため、油圧センサや油温センサを新たに搭載する必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求も満たすことができる。
【００１４】
また、請求項５のように、内燃機関の始動時に、冷却水温センサで検出した冷却水温  （及び／又は油温センサで検出した油温）に応じて低油圧状態判定時間を設定し、内燃機関の始動後の経過時間が低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、内燃機関の始動後の経過時間に応じて油圧が上昇し、始動時の冷却水温や油温に応じて油圧が所定下限値に上昇するまでの時間が変化する。従って、内燃機関の始動後の経過時間が、始動時の冷却水温や油温に応じて設定した低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定することができる。
【００１５】
また、位相維持機構の異常判定方法は、請求項６のように、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差又は該偏差の積算値を用いて位相維持機構の異常の有無を判定するようにしても良い。位相維持機構に異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相が目標カム軸位相と一致しなくなるため、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が大きくなる。従って、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差又は該偏差の積算値を評価すれば、位相維持機構の異常の有無を精度良く判定することができる。
【００１６】
また、請求項７のように、目標カム軸位相の軌跡長と実カム軸位相の軌跡長とを用いて位相維持機構の異常の有無を判定するようにしても良い。位相維持機構に異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相の軌跡長（変化量の積算値）が目標カム軸位相の軌跡長にくらべて大きくなる。従って、目標カム軸位相の軌跡長と実カム軸位相の軌跡長とを用いれば、位相維持機構の異常の有無を精度良く判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１９】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２０】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキング振動を検出するノックセンサ２７が取り付けられている。
【００２１】
次に、図２に基づいて可変バルブタイミング制御システムの概略構成を説明する。エンジン１１は、クランク軸２８からの動力がタイミングチェーン２９（又はタイミングベルト）により各スプロケット３０、３１を介して吸気側カム軸３２と排気側カム軸３３とに伝達されるようになっている。吸気側カム軸３２には、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置３４が設けられ、この可変バルブタイミング装置３４によってクランク軸２８に対する吸気側カム軸３２の回転位相（以下「カム軸位相」という）を変化させることで、吸気側カム軸３２によって開閉駆動される吸気バルブ３５（図１参照）のバルブタイミングを変化させるようになっている。
【００２２】
可変バルブタイミング装置３４のハウジング３６は、スプロケット３０と一体的に回転するように設けられ、スプロケット３０とハウジング３６がクランク軸２８と同期して回転する。一方、ハウジング３６内に配置されたベーンロータ３７は、吸気側カム軸３２と一体的に回転するように設けられている。また、ハウジング３６の内部には複数のベーン収納室３８が形成されると共に、ベーンロータ３７の外周部には複数のベーン３９が形成され、各ベーン収納室３８がそれぞれベーン３９によって進角室４０と遅角室４１とに区画されている。
【００２３】
エンジン１１の動力でオイルポンプ４２が駆動されることにより、オイルパン４３から汲み上げた作動油（オイル）が油圧制御弁４４を介して進角室４０や遅角室４１に供給される。進角室４０と遅角室４１に所定圧以上の油圧が供給された状態では、進角室４０の油圧と遅角室４１の油圧でベーン３９が保持されて、クランク軸２８の回転によるハウジング３６の回転が油圧を介してベーンロータ３７に伝達され、このベーンロータ３７と一体的に吸気側カム軸３２が回転駆動される。油圧制御弁４４で進角室４０に供給する油圧と遅角室４１に供給する油圧を制御してハウジング３６に対してベーンロータ３７を相対回動させることで、クランク軸２８に対する吸気側カム軸３２の回転位相（カム軸位相）を変化させてバルブタイミングを変化させるようになっている。
【００２４】
また、可変バルブタイミング装置３４には、エンジン停止中や始動時等にカム軸位相をロックするためのロック機構４５（位相維持機構）が設けられている。このロック機構４５は、いずれか１つのベーン３９に、ロックピンが設けられ、このロックピンがハウジング３６に設けられたロック穴に嵌まり込むことで、カム軸位相を所定のロック位置でロックするように構成されている。このロック位置は、始動に適した位置（例えばカム軸位相の調整可能範囲の略中間位置）に設定されている。
【００２５】
一般に、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置３４は、エンジン回転速度（つまりオイルポンプ４２の回転速度）が上昇して作動油の油圧がある程度上昇してからでないと、カム軸位相（バルブタイミング）を正常に制御することができないため、エンジン１１が停止する際に予めロック機構４５によりカム軸位相を所定のロック位置でロックしておくことで、次の始動時にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態でもカム軸位相をロック位置に維持した状態でエンジン１１を始動して始動性を確保し、その後、エンジン回転速度（つまりオイルポンプ４２の回転速度）の上昇に伴って作動油の油圧が上昇してカム軸位相を正常に制御できる油圧状態になってからロック機構４５によるカム軸位相のロックを解除するようにしている。
【００２６】
また、吸気側カム軸３２の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号を出力するカム角センサ４８が取り付けられ、クランク軸２８の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ４９が取り付けられている。このクランク角センサ４９の出力信号に基づいてエンジン回転速度が検出され、カム角センサ４８の出力信号とクランク角センサ４９の出力信号とに基づいて実カム軸位相が検出される。
【００２７】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）５０に入力される。このＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。
【００２８】
また、ＥＣＵ５０は、図示しないバルブタイミング制御ルーチンを実行することで、エンジン運転状態等に応じて目標カム軸位相（目標バルブタイミング）を算出すると共に、カム角センサ４８の出力信号とクランク角センサ４９の出力信号とに基づいて実カム軸位相（実バルブタイミング）を算出し、実カム軸位相が目標カム軸位相に一致するように可変バルブタイミング装置３４の油圧制御弁４４を制御する。
【００２９】
ところで、ロック機構４５を備えた可変バルブタイミング制御システムでは、エンジン始動時等にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、ロック機構４５によりカム軸位相がロック位置に維持されるはずであるが、クランキング時の振動等によってロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生すると、実カム軸位相（実バルブタイミング）が変動して意図しない位置に動いてしまい、エンジン１１の始動性や始動後の回転速度安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００３０】
そこで、ＥＣＵ５０は、後述する図３の異常診断ルーチンを実行することで、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔを求め、その積算値Ｔを異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしている。
【００３１】
一般に、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、ロック機構４５が正常に機能していれば、ロック機構４５により実カム軸位相がロック位置（＝目標カム軸位相）に維持されて実カム軸位相が目標カム軸位相と一致するが、ロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相が目標カム軸位相と一致しなくなるため、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が大きくなる。従って、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔを異常判定値と比較すれば、ロック機構４５の異常の有無を精度良く判定することができる。
【００３２】
以下、ＥＣＵ５０が実行する図３の異常診断ルーチンの処理内容を説明する。
図３に示す異常診断ルーチンは、ＥＣＵ５０の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であるか否かを次のようにして判定する。
【００３３】
例えば、冷却水温センサ２６で検出した冷却水温が所定値よりも低いか否かによって、油圧が所定下限油圧（カム軸位相を正常に制御可能な油圧範囲の下限値）よりも低い否かを推定して、低油圧状態であるか否かを判定する。一般に、エンジン温度に応じて冷却水温や油温が変化するため、冷却水温は、油温の代用情報となる。また、油温が低下すると、作動油の粘度が高くなって可変バルブタイミング装置３４に供給される油圧が低下するため、冷却水温（油温の代用情報）は、油圧を評価するパラメータとなる。従って、冷却水温センサ２６で検出した冷却水温が所定値よりも低いか否かを判定すれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。
【００３４】
或は、エンジン始動時に冷却水温センサ２６で検出した冷却水温に応じて低油圧状態判定時間を設定し、エンジン始動後の経過時間が低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、エンジン始動後の経過時間に応じて油圧が上昇し、エンジン始動時の冷却水温や油温に応じて油圧が所定下限値に上昇するまでの時間が変化する。従って、エンジン始動後の経過時間が、エンジン始動時の冷却水温（油温の代用情報）に応じて設定した低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定することができる。この場合、ステップ１０１の処理が特許請求の範囲でいう低油圧状態判定手段としての役割を果たす。
【００３５】
このステップ１０１で、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔを算出する処理の実行時間を計測する実行時間カウンタをカウントアップする。この後、ステップ１０３に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差（絶対値）を算出した後、ステップ１０４に進み、前回までの目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔ(n-1) に、今回の目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差を加算して、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔ(n) を更新する。
【００３６】
その後、上記ステップ１０１で、低油圧状態ではないと判定されたときに、ステップ１０５に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔを算出する処理の実行時間が所定時間以上であるか否かを判定し、実行時間が所定時間よりも短いと判定されれば、ロック機構４５の異常診断精度を確保できないと判断して、異常診断結果を出すことなく、本ルーチンを終了する。
【００３７】
一方、上記ステップ１０５で、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔを算出する処理の実行時間が所定時間以上であると判定されれば、ロック機構４５の異常診断精度を確保できると判断して、ステップ１０６に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔが異常判定値以上であるか否かを判定する。
【００３８】
このステップ１０６で、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔが異常判定値以上であると判定された場合には、ステップ１０７に進み、ロック機構４５の異常有り（低油圧状態のときにロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生した）と判定して異常フラグをＯＮにセットし、異常判定時の処理を実行する。この異常判定時の処理は、例えば、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をＥＣＵ５０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ５０の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する。
【００３９】
これに対して、上記ステップ１０６で、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔが異常判定値よりも小さいと判定された場合には、ステップ１０８に進み、ロック機構４５の異常無し（正常）と判定して異常フラグをＯＦＦに維持する。
【００４０】
以上説明した本実施例１では、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに、ロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が大きくなることに着目して、低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔを求め、その積算値Ｔを異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしたので、低油圧状態のときにロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生した場合に、その異常を検出することができる。
【００４１】
また、本実施例１では、一般的なエンジン制御システムに搭載される冷却水温センサ２６を利用して低油圧状態を判定するようにしたので、油圧センサや油温センサを新たに搭載する必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求も満たすことができる。
【００４２】
尚、上記実施例１では、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Ｔを異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしたが、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が所定値以上の状態が継続した時間を異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしても良い。
【実施例２】
【００４３】
次に、図４を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００４４】
本実施例２では、ＥＣＵ５０によって後述する図４の異常診断ルーチンを実行することで、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtg（変化量の積算値）と実カム軸位相の軌跡長Ｌとを求め、これらの目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとを比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしている。
【００４５】
ロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相の軌跡長Ｌが目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgに比べて大きくなる。従って、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとを比較すれば、ロック機構４５の異常の有無を精度良く判定することができる。
【００４６】
図４に示す異常診断ルーチンでは、ステップ２０１で、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であるか否かを前記実施例１と同じ方法で判定し、低油圧状態であると判定された場合には、ステップ２０２に進み、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌを算出する処理の実行時間を計測する実行時間カウンタをカウントアップする。      
【００４７】
この後、ステップ２０３に進み、目標カム軸位相の今回値と前回値との差を算出することで目標カム軸位相の変化量を求めると共に、実カム軸位相の今回値と前回値との差を算出することで実カム軸位相の変化量を求める。
【００４８】
この後、ステップ２０４に進み、前回までの目標カム軸位相の軌跡長Ｌtg(n-1) に今回の目標カム軸位相の変化量を加算して目標カム軸位相の軌跡長Ｌtg(n) を更新すると共に、前回までの実カム軸位相の軌跡長Ｌ(n-1) に今回の実カム軸位相の変化量を加算して実カム軸位相の軌跡長Ｌ(n) を更新する。
【００４９】
その後、上記ステップ２０１で、低油圧状態ではないと判定されたときに、ステップ２０５に進み、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌを算出する処理の実行時間が所定時間以上であるか否かを判定し、当該実行時間が所定時間以上であると判定されれば、ロック機構４５の異常診断精度を確保できると判断して、ステップ２０６に進み、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとの差の絶対値が異常判定値以上であるか否かを判定する。
【００５０】
このステップ２０６で、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとの差の絶対値が異常判定値以上であると判定された場合には、ステップ２０７に進み、ロック機構４５の異常有り（低油圧状態のときにロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生した）と判定して異常フラグをＯＮにセットし、異常判定時の処理を実行する。
【００５１】
これに対して、上記ステップ２０６で、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとの差の絶対値が異常判定値よりも小さいと判定された場合には、ステップ２０８に進み、ロック機構４５の異常無し（正常）と判定して異常フラグをＯＦＦに維持する。
【００５２】
以上説明した本実施例２では、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに、ロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相の軌跡長Ｌが目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgに比べて大きくなることに着目して、低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとを求め、これらの目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとの差の絶対値を異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしたので、低油圧状態のときにロック機構４５のロックが勝手に外れる異常が発生した場合に、その異常を検出することができる。
【００５３】
尚、上記実施例２では、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgと実カム軸位相の軌跡長Ｌとの差の絶対値を異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしたが、目標カム軸位相の軌跡長Ｌtgに応じた異常判定値を設定し、実カム軸位相の軌跡長Ｌをその異常判定値と比較してロック機構４５の異常の有無を判定するようにしても良い。
【００５４】
また、上記各実施例１，２では、冷却水温センサ２６で検出した冷却水温に基づいて低油圧状態を判定するようにしたが、可変バルブタイミング装置３４の作動油の油温を検出する油温センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油温センサで検出した油温が所定値よりも低いか否かによって、油圧が所定下限油圧（カム軸位相を正常に制御可能な油圧範囲の下限値）よりも低い否かを推定して、低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、油温が低下すると、作動油の粘度が高くなって可変バルブタイミング装置３４に供給される油圧が低下するため、油温は、油圧を評価するパラメータとなる。従って、油温センサで検出した油温が所定値よりも低いか否かを判定すれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。
【００５５】
或は、油温センサで検出した油温に応じて低油圧状態判定時間を設定し（又は油温と冷却水温の両方を考慮して低油圧状態判定時間を設定し）、エンジン始動後の経過時間が低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。
【００５６】
また、可変バルブタイミング装置３４の作動油の油圧を検出する油圧センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油圧センサで検出した油圧が所定下限油圧よりも低いか否かによって、低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、低油圧状態であるか否かを精度良く判定することができる。
【００５７】
また、上記各実施例１，２では、低油圧状態のときにカム軸位相を所定位置に維持する位相維持機構として、ロックピンとロック穴からなるロック機構４５を用いるようにしたが、これに限定されず、位相維持機構の構成を適宜変更しても良い。
【００５８】
また、本発明の適用範囲は、吸気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を備えたシステムに限定されず、排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を備えたシステムに本発明を適用しても良い。
【００５９】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】可変バルブタイミング制御システムの概略構成図である。
【図３】実施例１の異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】実施例２の異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２８…クランク軸、３２…吸気側カム軸、３４…可変バルブタイミング装置、３５…吸気バルブ、４２…オイルポンプ、４４…油圧制御弁、４５…ロック機構（位相維持機構）、５０…ＥＣＵ（低油圧状態判定手段，異常診断手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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