(57)【要約】【課題】本発明は、故障判定制御の際に、精度の高い診断制御を実施し得る内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を実現することを目的としている。【解決手段】このため、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段を備え、減速時燃料カット実施手段により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ制動力検出手段により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、可変バルブタイミング機構が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段を備えている。【選択図】図１
2009002258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段を備え、前記減速時燃料カット実施手段により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、前記可変バルブタイミング機構が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段を備えていることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記故障診断判定手段は、前記制動信号切換時から設定された時間内に、前記可変バルブタイミング機構が指令通りの応答をしたかどうかにより判定していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
設定された時間は、制動信号切換時に、進角量が目標進角量から設定量だけ引いた値に到達、あるいは目標遅角量から設定量だけ引いた値に到達するまでの時間であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に係り、特に吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とすべく制御する可変バルブタイミング機構を備え、この可変バルブタイミング機構の故障判定制御を実施する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、カム軸の回転位相を変化させ、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とすべく制御する可変バルブタイミング機構を備えたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９３５２０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とすべく制御する可変バルブタイミング機構の応答性に関する故障を診断する装置がある（上記の特許文献１及び２参照）。
【０００５】
そして、特許文献１に開示されるものは、エンジン回転数の変化に基づく診断値を算出し、この診断値を予め設定した判定閾値と比較し、診断値が判定閾値を越えたときに異常発生と判断している。
このとき、エンジン回転数の変化とは、失火検出に使用されるパラメータであり、失火発生中は可変バルブタイミング機構の故障判定が困難であるという不都合がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示されるものは、バルブタイミングの目標値がステップ変化してから所定時間経過後の回転位相と目標値の偏差が所定値以上である時に、応答異常と判定する可変バルブタイミング機構の自己診断装置である。
しかし、この可変バルブタイミング機構の自己診断装置においては、応答異常を判定する際に、ある程度の大きさのバルブタイミングの目標値のステップ変化量が必要であり、またその目標値のステップ変化量に応じて所定時間または所定値を設定することができなければ、高い診断精度を得ることができないという不都合がある。
【０００７】
この発明の目的は、故障判定制御の際に、精度の高い診断制御を実施し得る内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段を備え、前記減速時燃料カット実施手段により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、前記可変バルブタイミング機構が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段を備え、減速時燃料カット実施手段により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ制動力検出手段により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、可変バルブタイミング機構が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段を備えている。
従って、安定した運転条件である減速時に、故障判定制御を実施しているので、精度の高い診断制御を実施可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両に搭載される内燃機関、２はピストン、３はコンロッド、４はクランク軸、５は燃焼室、６はカム軸である。
前記内燃機関１は、図２に示す如く、燃焼室５に連通する吸気ポート７と排気ポート８とを有し、吸気ポート７を開閉する吸気弁９を設けるとともに、排気ポート８を開閉する排気弁１０を設けている。
このとき、吸気弁９と排気弁１０とは、前記カム軸６により開閉駆動される。
また、前記内燃機関１には、燃焼室５に臨ませて点火プラグ１１を取り付けている。
この点火プラグ１１には、点火コイル１２を接続している。  前記内燃機関１には、吸気ポート７に連通する吸入空気通路である吸気通路１３を形成した吸気管１４の下流側端部を連結している。
この吸気管１４は、上流側端部にエアクリーナ１５を接続し、途中部位にスロットル弁１６を設け、前記内燃機関１側に吸気通路１３に臨ませて且つ前記吸気弁９に指向させてインジェクタ１７を取り付けている。
また、前記内燃機関１には、排気ポート８に連通する排気通路１８を形成した排気管１９の上流側端部を連結している。
この排気管１９には、排気通路１８に臨ませて触媒２０を設けている。
そして、前記内燃機関１は、吸入空気量を計測するエアフローセンサ（「熱線式エアフローメータ」ともいう。）２１を前記吸気通路１３に設け、吸入空気温度を検出する吸気温センサ２２を吸気通路１３に設けている。
更に、前記内燃機関１は、スロットル弁１６のスロットル開度を検出するスロットル開度センサなどからなり、例えばスロットル弁１６の全閉状態を検出するスロットル全閉検出手段２３を設け、前記触媒２０よりも上流側の排気通路１８に臨ませて排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２４を設け、前記内燃機関１内の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ２５を設け、内燃機関１のノッキングを検出するノックセンサ２６を設け、前記クランク軸４のクランク角を検出するクランク角センサなどからなり、例えばエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段２７を設け、前記カム軸６のカム角を検出するカム角センサなどからなり、例えば回転位相を検出する回転位相検出装置２８を設けている。
前記点火コイル１２と、インジェクタ１７と、エアフローセンサ２１と、吸気温センサ２２と、スロットル全閉検出手段２３と、酸素濃度センサ２４と、冷却水温度センサ２５と、ノックセンサ２６と、エンジン回転数検出手段２７と、回転位相検出装置２８と、車速センサ２９とは、前記内燃機関１の可変バルブタイミング制御装置３０を構成する制御手段３１に接続している。
【００１２】
このとき、前記内燃機関１の可変バルブタイミング制御装置３０は、図２に示す如く、吸気弁９、あるいは排気弁１０の少なくとも一方の弁、例えば吸気弁９の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構３２を備えている。
そして、前記可変バルブタイミング制御装置３０は、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段３３を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段３４を備え、前記減速時燃料カット実施手段３３により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段３４により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、前記可変バルブタイミング機構３２が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段３５を備えている。
詳述すれば、前記可変バルブタイミング制御装置３０の制御手段３１は、図３に示す如く、前記スロットル全閉検出手段２３と減速時燃料カット実施手段３３と制動力検出手段３４と前記エンジン回転数検出手段２７とからの出力信号を入力する目標吸気（この実施例では「吸気」であるが、「排気」もある。）バルブタイミング演算手段３６と、この目標吸気バルブタイミング演算手段３６からの出力信号と前記回転位相検出装置２８からの出力信号とを入力するバルブタイミング制御手段３７と、このバルブタイミング制御手段３７からの出力信号を入力する応答時間演算手段３８と、この応答時間演算手段３８からの出力信号を入力する前記故障診断判定手段３５と有している。
また、前記可変バルブタイミング制御装置３０は、前記内燃機関１のクランク軸４とカム軸６との間の回転位相を調整する可変バルブタイミング機構３２によって、ブレーキのオフ中はバルブオーバラップ量が大きくなるように所定値まで進角、および／または所定値まで遅角させ、ブレーキのオン中はバルブオーバラップ量が小さくなるように所定値まで遅角、および／または所定まで進角させるものである。
従って、前記可変バルブタイミング制御装置３０によって、ブレーキのオフ中にバルブオーバラップを大きくすることで、新気の流入が減少して排気系の温度を保持できるとともに、吸気圧が高まりオイル上がりの防止と過度のエンジンブレーキの抑制が可能となる。
また、前記可変バルブタイミング制御装置３０によって、ブレーキのオン中はバルブオーバラップ量が小さくすることで、吸気圧を低下させてブレーキマスタバッグに強力なバキュームが導入できるとともに、減速後のアイドルで高い安定性が得られる。
このとき、ブレーキのオン中にバルブオーバラップ量が小さくなるように制御する場合に、過度に吸気圧が低下しないように所定値を吸気圧、および／またはエンジン回転数で補正する。
この補正により、低排気系の温度低下やオイル上がり、あるいは過度のエンジンブレーキを防止できる。
【００１３】
また、前記故障診断判定手段３５は、図４に示す如く、前記減速時燃料カット実施手段３３により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段３４により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、目標進角量に対する所定の偏差に達するまでの時間を計測し、この計測した時間を前記可変バルブタイミング機構３２の応答時間とする。
従って、減速中という比較的安定した条件の下で、所定の進角量および／または所定の遅角量に達するまでの時間を応答時間とするため、比較的高い精度の故障診断結果が得られる。
そして、前記故障診断判定手段３５は、前記制動信号切換時から設定された時間内に、前記可変バルブタイミング機構３２が指令通りの応答をしたかどうかにより判定している。
つまり、制動信号切換時から設定された時間とは、制動信号切換時に、進角量が目標進角量から設定量だけ引いた値に到達、あるいは目標遅角量から設定量だけ引いた値に到達するまでの時間であり、図４に示す如く、故障判定時間（「故障判定閾値」とも換言できる。）を差し、この設定された時間と前記応答時間とを比較し、応答時間が設定された時間内の時に前記可変バルブタイミング機構３２が正常であると判定するとともに、応答時間が設定された時間を越えた時に前記可変バルブタイミング機構３２が故障であると判定する。
【００１４】
次に、図１の前記内燃機関１の可変バルブタイミング制御装置３０の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００１５】
前記内燃機関１の可変バルブタイミング制御装置３０の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、モニタ条件が成立するか否かの判断（１０２）に移行する。
この判断（１０２）がＹＥＳの場合には、スロットル全閉か否かの判断（１０３）に移行し、判断（１０２）がＮＯの場合には、後述する制御用プログラムのリターン（１１６）に移行する。
【００１６】
また、前記スロットル全閉検出手段２３からの検出信号によるスロットル全閉か否かの判断（１０３）において、この判断（１０３）がＹＥＳの場合には、燃料カット状態であるか否かの判断（１０４）に移行し、判断（１０３）がＮＯの場合には、制御用プログラムのリターン（１１６）に移行する。
【００１７】
更に、上述の燃料カット状態であるか否かの判断（１０４）において、判断（１０４）がＹＥＳ、つまり、燃料カット状態である場合には、制動力信号の変化が、ブレーキのオンからオフへの変化か否かの判断（１０５）に移行し、判断（１０４）がＮＯの場合には、制御用プログラムのリターン（１１６）に移行する。
【００１８】
更にまた、上述の制動力信号の変化が、ブレーキのオンからオフへの変化か否かの判断（１０５）において、この判断（１０５）がＹＥＳの場合には、前記可変バルブタイミング機構３２による吸気ＶＶＴ進角制御の処理（１０６）に移行し、判断（１０５）がＮＯの場合には、可変バルブタイミング機構３２による吸気ＶＶＴ遅角制御の処理（１０７）に移行する。
【００１９】
そして、上述の吸気ＶＶＴ進角制御の処理（１０６）の後に、前記応答時間演算手段３８による応答時間を計測する処理（１０８）に移行し、その後に、応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えているか否か、つまり、
応答時間＞故障判定時間
の判断（１０９）に移行する。
この判断（１０９）において、判断（１０９）がＹＥＳ、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えている場合には、前記故障診断判定手段３５によって、吸気ＶＶＴ進角制御側の応答性が故障していると判定する処理（１１０）に移行し、制御用プログラムのリターン（１１６）に移行する。
また、判断（１０９）がＮＯ、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えていない場合には、前記故障診断判定手段３５によって、吸気ＶＶＴ進角制御側の応答性が正常であると判定する処理（１１１）に移行し、制御用プログラムのリターン（１１６）に移行する。
【００２０】
上述の前記可変バルブタイミング機構３２による吸気ＶＶＴ遅角制御の処理（１０７）に移行した後には、前記応答時間演算手段３８による応答時間を計測する処理（１１２）に移行し、その後に、応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えているか否か、つまり、
応答時間＞故障判定時間
の判断（１１３）に移行する。
この判断（１１３）において、判断（１１３）がＹＥＳ、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えている場合には、前記故障診断判定手段３５によって、吸気ＶＶＴ遅角制御側の応答性が故障していると判定する処理（１１４）に移行し、制御用プログラムのリターン（１１６）に移行する。
また、判断（１１３）がＮＯ、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えていない場合には、前記故障診断判定手段３５によって、吸気ＶＶＴ遅角制御側の応答性が正常であると判定する処理（１１５）に移行し、制御用プログラムのリターン（１１６）に移行する。
【００２１】
これにより、吸気弁９、あるいは排気弁１０の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構３２を備えた内燃機関１の可変バルブタイミング制御装置３０において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段３３を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段３４を備え、前記減速時燃料カット実施手段３３により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段３４により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、前記可変バルブタイミング機構３２が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段３５を備えている。
従って、安定した運転条件である減速時に、故障判定制御を実施しているので、精度の高い診断制御を実施可能である。
【００２２】
また、前記故障診断判定手段３５は、前記制動信号切換時から設定された時間内に、前記可変バルブタイミング機構３２が指令通りの応答をしたかどうかにより判定している。
従って、故障診断の判定に応答時間を計測し、計測した応答時間と閾値とを比較するだけで判定できる方法を用いているので、制御装置に例えば算出式が複雑で、算出時間が掛かるなどの負担をかけることなく実施可能である。
【００２３】
更に、設定された時間は、制動信号切換時に、進角量が目標進角量から設定量だけ引いた値に到達、あるいは目標遅角量から設定量だけ引いた値に到達するまでの時間である。
従って、可変バルブタイミング制御に、もともと必要な目標進角量（あるいは目標遅角量）の値を利用して故障診断用の設定時間を算出しているので、新たな専用のセンサ等を用意する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施例を示す内燃機関の可変バルブタイミング制御装置の制御用フローチャートである。
【図２】内燃機関の可変バルブタイミング制御装置のシステム構成図である。
【図３】内燃機関の可変バルブタイミング制御装置のブロック図である。
【図４】内燃機関の可変バルブタイミング制御装置のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１  内燃機関
６  カム軸
９  吸気弁
１０  排気弁
１３  吸気通路
１６  スロットル弁
１７  インジェクタ
１８  排気通路
２０  触媒
２１  エアフローセンサ
２２  吸気温センサ
２３  スロットル全閉検出手段
２４  酸素濃度センサ
２５  冷却水温度センサ
２６  ノックセンサ
２７  エンジン回転数検出手段
２８  回転位相検出装置
２９  車速センサ
３０  可変バルブタイミング制御装置
３１  制御手段
３２  可変バルブタイミング機構
３３  減速時燃料カット実施手段
３４  制動力検出手段
３５  故障診断判定手段
３６  目標吸気バルブタイミング演算手段
３７  バルブタイミング制御手段
３８  応答時間演算手段
【図１】
2009002258.tif 000003
【図２】
2009002258.tif 000004
【図３】
2009002258.tif 000005
【図４】
2009002258.tif 000006