(57)【要約】【課題】電動モータを用いてカムシャフトを駆動する内燃機関において、内燃機関の運転に影響する同期ずれを検出しつつも、運転への影響が実質的にない状況における同期ずれを異常と判定しない。【解決手段】目標カム角度θａと計測された実際のカム角度θとの差である角度偏差｜θa−θ｜が判定閾値よりも小さいか否かでカムシャフトのクランクシャフトに対する同期ずれを判断する。判定閾値が設定される区間を、吸気弁がカムの突出部と係合してリフトされるリフト区間とリフト区間の間に挟まれ吸気弁がカムシャフトの円周部と係合するベース円区間とに分ける。ベース円区間の判定閾値をｔｈＡとし、リフト区間の判定閾値をｔｈＢとする。ベース円区間の判定閾値ｔｈＡをリフト区間の判定閾値ｔｈＢよりも大きい値に設定する。【選択図】図１
2009191723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによりカムシャフトを駆動する内燃機関の弁駆動システムにおける運転区間毎に、前記カムシャフトのクランクシャフトに対する同期誤差に起因する異常を判定する判定基準を異ならせるとともに、異常燃焼につながり難い運転区間における判定基準を相対的に緩く設定する判定基準設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の異常判定システム。
【請求項２】
前記運転区間が前記カムシャフトのカム形状に対応してベース円区間とリフト区間とを有し、前記判定基準設定手段が、ベース円区間における判定基準をリフト区間における判定基準よりも緩く設定することを特徴とする請求項１に記載の異常判定システム。
【請求項３】
前記同期誤差が、目標カム角度からの前記カムシャフトの角度偏差によってモニタされることを特徴とする請求項２に記載の異常判定システム。
【請求項４】
前記判定基準が、前記角度偏差の絶対値に対し設定された閾値により規定されることを特徴とする請求項３に記載の異常判定システム。
【請求項５】
前記リフト区間における前記閾値が前記ベース円区間における前記閾値よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の異常判定システム。
【請求項６】
前記弁駆動システムが前記カムシャフトを正転して弁駆動を行う正転モードと、揺動して弁駆動を行う揺動モードとを備え、前記異常判定において、前記揺動モードの運転区間における前記角度偏差の絶対値に対する閾値が、前記正転モードの運転区間における前記角度偏差の絶対値に対する閾値よりも大きく設定されることを特徴とする請求項４に記載の異常判定システム。
【請求項７】
前記揺動モードのリフト区間において、吸気量が相対的に少ないときに前記閾値を相対的に小さく設定することを特徴とする請求項３に記載の異常判定システム。
【請求項８】
前記吸気量の大小を、前記カムシャフトによって開閉駆動される弁の最大リフト量により推定することを特徴とする請求項７に記載の異常判定システム。
【請求項９】
前記最大リフト量が大きいほど前記閾値が大きいことを特徴とする請求項８に記載の異常判定システム。
【請求項１０】
前記弁の作用角が大きいほど前記閾値が大きいことを特徴とする請求項９に記載の異常判定システム。
【請求項１１】
前記閾値がエンジン回転数に依存することを特徴とする請求項３に記載の異常判定システム。
【請求項１２】
前記リフト区間の閾値が一定値であり、前記ベース円区間の閾値が次のリフト区間に近づくに従って小さくなることを特徴とする請求項３に記載の異常判定システム。
【請求項１３】
前記ベース円区間の閾値が、前記カムシャフトの角加速度が大きくなる程大きくなることを特徴とする請求項１２に記載の異常判定システム。
【請求項１４】
前記判定基準が、前記カムシャフトにおけるトルク変動が大きいと考えられる場合に相対的に厳しく設定されることを特徴とする請求項２に記載の異常判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の異常判定システムに関し、特に弁駆動に係わる異常を判定するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸排気弁は、一般にクランクシャフトから伝達される動力により回転されるカムシャフトにより開閉される。しかし、近年では、カムシャフトをクランクシャフトから機械的に非連結とし、電動モータを用いてカムシャフトを駆動して吸排気弁の開閉を行うシステムが提案されている。吸排気弁の駆動はクランクシャフトの回転に同期して制御される必要があるが、カムシャフトを電動モータで駆動する場合、カムフリクショントルクなどの影響から電動モータの回転が目標値からずれることがあり、吸排気弁の駆動に同期ずれを発生する。したがって、カムシャフトを電動モータで駆動するシステムでは吸排気弁の駆動の異常をモニタする必要がある。吸排気弁の駆動の異常をモニタする方法としては、空燃比や電動モータの駆動電流の値をモニタし、これらの値が基準値に対して一定値以内に収まっているか否かで判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８３６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電動モータでカムシャフトを駆動する場合、カムシャフトの同期ずれはトルク変動やカムの慣性の影響などから避けられない。しかし、カムシャフトの同期ずれ、あるいは吸排気弁の同期ずれの許容範囲は状況に応じて異なり、同期ずれの許容範囲をシビアな状況に合わせて設定すると、それ以外の状況においては運転に問題がない状況においても異常と判定してしまうこととなる。
【０００４】
本発明は、電動モータを用いて弁駆動用のカムシャフトを駆動する内燃機関において、内燃機関の運転に影響する同期ずれを検出しつつも、運転への影響が実質的にない状況における同期ずれを異常と判定しない異常判定システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関の異常判定システムは、電動モータによりカムシャフトを駆動する内燃機関の弁駆動システムにおける運転区間毎に、カムシャフトのクランクシャフトに対する同期誤差に起因する異常を判定する判定基準を異ならせるとともに、燃焼異常につながり難い運転区間における判定基準を相対的に緩く設定する判定基準設定手段を備えることを特徴としている。
【０００６】
運転区間はカムシャフトのカム形状に対応してベース円区間とリフト区間とを有し、ベース円区間はトルク変動が少ないとともに吸気が行われる区間ではないので、判定基準設定手段は、ベース円区間における判定基準をリフト区間における判定基準よりも緩く設定する。
【０００７】
同期誤差は、例えば目標カム角度からのカムシャフトの角度偏差によってモニタされる。また許容性は、例えば角度偏差の絶対値に対し設定された閾値により規定される。吸気が行われるリフト区間における閾値は、吸気が行われないベース円区間における閾値よりも小さい。
【０００８】
弁駆動システムは、カムシャフトを正転して弁駆動を行う正転モードと、吸気弁のリフト量を制御して吸気量を制御するためにカムシャフトを揺動して弁駆動を行う揺動モードとを備えることが好ましい。このとき、異常判定において、トルク変動が大きい揺動モードの運転区間における角度偏差の絶対値に対する閾値は、正転モードの運転区間における角度偏差の絶対値に対する閾値よりも大きく設定される。
【０００９】
また、揺動モードのリフト区間において吸気量が相対的に少ないときには閾値が相対的に小さく設定される。吸気量の大小は、例えばカムシャフトによって開閉駆動される弁の最大リフト量により推定され、最大リフト量が大きいほど閾値は大きい。また弁の作用角が大きいほど閾値は大きい。
【００１０】
更に閾値はエンジン回転数に依存する。またリフト区間の閾値は例えば一定値であり、ベース円区間の閾値は次のリフト区間に近づくに従って小さくなる。ベース円区間の閾値はカムシャフトの角加速度が大きくなるほど大きくなることが好ましい。また、判定基準は例えばカムシャフトにおけるトルク変動が大きいと考えられる場合に厳しく設定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電動モータを用いて弁駆動用のカムシャフトを駆動する内燃機関において、内燃機関の運転に影響する同期ずれを検出しつつも、運転への影響が実質的にない状況における同期ずれを異常と判定しない異常判定システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である異常判定システムが採用される内燃機関の弁駆動システムの構成を示す模式的な斜視図である。なお、本実施形態において内燃機関は直列４気筒であるが、気筒数や気筒の配置はこれに限定されるものではない。また、図１には、効果が顕著である吸気弁のみが示され、説明も吸気弁についてのみ行うが排気弁についても同様の構成を採用することができる。
【００１３】
弁駆動システム１０において、第１気筒＃１〜第４気筒＃４は、それぞれ一対の吸気弁１１を備える。弁駆動システム１０は、例えば第１、第４気筒＃１、＃４に設けられた吸気弁１１の駆動を行う第１カムシャフト１２、および第２、第３気筒＃２、＃３に設けられた吸気弁１１の駆動を行う中空構造の第２カムシャフト１３を備える。第１カムシャフト１２は、中空構造の第２カムシャフト１３の中を貫通して一体構造をなし、第２カムシャフト１３の両側において、それぞれ第１気筒＃１の吸気弁１１と係合する一対のカム１４、および第４気筒＃４の吸気弁１１と係合する一対のカム１５を備える。一方、第２カムシャフト１３は、第２、第３気筒＃２、＃３の吸気弁１１とそれぞれ係合する一対のカム１６と一対のカム１７とを備える。すなわち、第１カムシャフト１２に設けられたカム１４、１５は一体的に回転され、これとは独立に、第２カムシャフト１３に設けられたカム１６、１７は一体的に回転される。
【００１４】
第１カムシャフト１２の回転は、第１ギア列１８を介して電動モータ１９によって駆動制御され、第２カムシャフト１３の回転は第２ギア列２０を介して電動モータ２１によって駆動制御される。また、第１および第２電動モータ１９、２１の回転は、ＥＣＵ２２によって制御されるとともに、第１、第２電動モータ１９、２１にはモータ角度センサが内蔵され、それぞれの回転角がＥＣＵ２２において検出される。ＥＣＵ２２には更に、第１カムシャフト１２の回転角を検出する第１カム角度センサ２３と、第２カムシャフトの回転角を検出する第２カム角度センサ２４が接続されるとともに、図示しない各種センサから、例えばクランクシャフト角度、吸入空気量、エンジン温度など従来周知の様々な信号が入力され、内燃機関の制御に用いられる。
【００１５】
第１カムシャフト１２に設けられた第１気筒＃１のカム１４と、第４気筒＃４のカム１５とは、１８０°位相をずらして設けられ、同様に、第２カムシャフト１３に設けられた第２気筒＃２のカム１６と、第３気筒＃３のカム１７とは、１８０°位相をずらして設けられる。カム１４〜１７の各々は、係合する吸気弁１１のリフトが０となるカムシャフトの円周に沿って成形されたゼロリフト部と、この円周から突出し吸気弁１１をリフトさせる突出部から構成されるため、第１カムシャフト１２においては、カム１４、１５の突出部が第１カムシャフト１２から反対向きに径方向に突出し、第２カムシャフト１３においては同様に、カム１６、１７の突出部が第２カムシャフト１３から反対向きに径方向に突出する。
【００１６】
図２に、第１カムシャフト１２に設けられたカム１４、１５の配置を示す。図２は、第１カムシャフト１２を軸方向に見たときのカム１４、１５の配置を模式的に示す図である。なお、第２カムシャフト１３のカム１６、１７についても同様であるので以下においては、第１カムシャフト１２の説明のみを行い、第２カムシャフト１３に関する説明は省略する。
【００１７】
図２に示されるように、カム１４、１５は第１カムシャフト１２の円周から突出し、それぞれ対称な形状をなす突出部２５、２６を備え、突出部２５、２６は、第１カムシャフト１２の径方向に互いに逆向きに延出する。第１カムシャフト１２の周方向に沿って、突出部２５、２６が占める領域は、吸気弁１１が押し出されてリフトされるリフト区間であり、突出部２５、２６により形成される２つのリフト区間の間の区間は、カム１４、１５のゼロリフト部が重なるベース円区間である。すなわち、ベース円区間は、第１、第４気筒＃１、＃４の何れにおいても吸気弁１１のリフトは行われない。なお、図２には、吸気弁１１がバネなどの付勢部材２７によりカム１４、１５に当接される様子が模式的に描かれており、図２においては、吸気弁１１はベース円区間に接している。
【００１８】
次に図３〜図５を参照して、第１実施形態における内燃機関の異常判定処理について説明する。第１実施形態の異常判定処理では、クランクシャフトとの同期からのずれを判定するために、クランクシャフト角度から設定される目標カム角θaと、第１カム角度センサ２３により検出された実際のカム角度θとの間の角度偏差｜θa−θ｜をモニタすることにより異常判定が行われる。なお、角度偏差はクランクシャフトに対するカムシャフトの同期誤差を表している。
【００１９】
図３は、横軸を時間ｔ、縦軸を角度偏差｜θa−θ｜として、角度偏差｜θa−θ｜に対して設定される判定閾値Ｌと、リフト区間およびベース円区間に分けられるカム角度θとの関係を示すグラフである。また、図３にはカム角度θの変化とともに変動する角度偏差｜θa−θ｜の一例が曲線Ｓとして示される。なお、第１実施形態においてカムは常時正転しているので、カム角度θは時間ｔと一対一で対応し、特に回転速度が一定のときには略同じものとして扱える。したがって、図３においては横軸ｔをカム角度θと考えてもよい。
【００２０】
角度偏差｜θa−θ｜は、付勢された吸気弁とカムとの接触において変化するレバー長さの変化や、それらに伴う摩擦力の変化、あるいは加減速時におけるカムシャフトの慣性モーメントの影響、オイル、温度などの変化により要求トルクが変動することにより発生する。また吸気弁１１のリフト量は、カム角度によって決定されるため、角度偏差｜θa−θ｜の発生は、吸気弁１１のリフト量誤差に影響し、結果的に気筒内へと吸入される吸気量にも誤差をもたらす。このような誤差はノッキングを含む異常燃焼を発生させ得るため、本実施形態では角度偏差｜θa−θ｜をモニタして電動モータの駆動制御にフィードバックするとともに、この値が所定の判定閾値を越えたら異常と判定してフェイル処理を行う。なお、フェイル処理としては、例えばガソリンエンジンの場合には燃料供給の停止がなされ、ハイブリッド車両であればエンジンを停止するとともに例えばモータ走行への切り換えが行われる。
【００２１】
しかし、図２からも分かるように、角度偏差｜θa−θ｜は、突出部１４、１５によって吸気弁１１が押されるリフト区間でのみリフト量に直接影響し、ベース円区間内においては吸気弁１１のリフト量が常に０のため、角度偏差がベース円区間内であれば、リフト量、すなわち吸気量に直接影響を与えることはない。このため、リフト区間においては、角度偏差｜θa−θ｜に厳しい判定閾値を設定する必要があるが、ベース円区間内においては、一時的に角度偏差｜θa−θ｜が多少大きくとも、目標カム角度θaがリフト区間に達するまでに電動モータ１９（図１）の駆動を制御してカム角度の修正を行えば問題はなく、異常と判定してエンジンを停止する必要はない。
【００２２】
また、ベース円区間においては、吸気弁１１が押圧されるカム面は、回転軸に対して同心円をなす面に対応するので、吸気弁１１によってトルクが与えられることがなく、摩擦力も比較的小さいため電動モータ１９の駆動を制御して実際のカム角度θを目標カム角θａに追いつかせることは比較的容易である。これらのことから、リフト区間の判定閾値（判定基準）をベース円区間の判定閾値よりも厳しく（小さく）設定している（ベース円区間の判定閾値をリフト区間の判定閾値（判定基準）よりも緩く（大きく）設定している）。ただし、ベース円区間の判定閾値は、ベース円区間の範囲に対応する角度を超えないように設定されることが好ましく、更には電動モータの制御によりリフト区間到達前に修正可能な範囲に留めることが好ましい。
【００２３】
すなわち本実施形態では、図３に示すように、ベース円区間での判定閾値を一定値ｔｈＡ、リフト区間での判定閾値を一定値ｔｈＢ（ｔｈＢ＜ｔｈＡ）とする。図３の例では、角度偏差｜θa−θ｜（曲線Ｓ）が点Ｐにおいて判定閾値ｔｈＢを上回るため、点Ｐの時点において異常と判定される。また、判定閾値ｔｈＡ、ｔｈＢの値は、例えばエンジン回転数Ｎｅに対応して変化し、図示しないメモリに例えばマップ情報として記憶される。すなわち、ベース円区間、リフト区間の判定閾値の値は、このマップを参照してエンジン回転数に応じて決定される。なお、図４にエンジン回転数Ｎｅと判定閾値ｔｈＡ、ｔｈＢとの関係を示すマップの一例を示す。
【００２４】
次に、図５のフローチャートを参照して本実施形態の異常判定処理のフローについて説明する。なおこの異常判定処理は、内燃機関の運転開始とともＥＣＵ２２において実行され、運転期間中繰り返し実行される。
【００２５】
ステップＳ１０１では、現在のエンジン回転数（クランクシャフト回転数）Ｎｅが検出される。ステップＳ１０２では、図４に示される判定閾値とエンジン回転数Ｎｅとの関係を示すマップが参照され、ステップＳ１０３において現在のエンジン回転数Ｎｅに対応する判定閾値ｔｈＡ、ｔｈＢが設定される。
【００２６】
ステップＳ１０４では、現在のカム角度θがベース円区間に対応するか否かが判定される。ベース円区間であるときには、ステップＳ１０５において角度偏差｜θa−θ｜の値が判定閾値ｔｈＡと比較され、その値がｔｈＡよりも小さいときにはステップＳ１０１に戻り上述の処理が繰り返される。一方、ステップＳ１０５において角度偏差｜θa−θ｜の値が判定閾値ｔｈＡ以上であると判定されると、角度偏差はエンジンの運転に異常をきたすレベルに達しているとしてステップＳ１０６において所定のフェイル処理が実行され、この異常判定処理は終了する。
【００２７】
また、ステップＳ１０４において、現在のカム角度θがリフト区間に対応するときには、ステップＳ１０７において、角度偏差｜θa−θ｜の値が判定閾値ｔｈＢと比較され、その値がｔｈＢよりも小さいときにはステップＳ１０１に戻り上述の処理が繰り返される。一方、ステップＳ１０７において角度偏差｜θa−θ｜の値が判定閾値ｔｈＢ以上であると判定されると、角度偏差はエンジンの異常燃焼をきたすレベルに達しているとしてステップＳ１０６において所定のフェイル処理が実行され、この異常判定処理は終了する。
【００２８】
以上のように、第１実施形態によれば、ベース円区間における角度偏差の許容性に鑑みて、ベース円区間と、リフト区間との間で、異常を判定するための判定閾値を変えることにより、リフト区間においては確実に異常を検知しながらも、不必要な異常判定を防止できる。すなわち、ベース円区間では同期誤差に対応する角度偏差に対する判断基準が緩くリフト区間よりも判定閾値が大きな値として設定される。
【００２９】
次に図６〜図８を参照して、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、リフト区間、ベース円区間の判定閾値ｔｈＡ、ｔｈＢを何れも一定値とした。しかし、ベース円区間において判定閾値ｔｈＡの値を大きくする場合においても、リフト区間に達する前に角度偏差｜θa−θ｜をリフト区間の判定閾値ｔｈＢのレベルまで戻しておく必要がある。したがって、第２実施形態では、ベース円区間における判定閾値ｔｈＡの値をリフト区間に近づくに従って漸次減少させ、リフト区間に達するまでに、あるいは達するときにリフト区間の判定閾値ｔｈＢとなるように設定している。
【００３０】
第２実施形態では、図６に示されるように、リフト区間からベース円区間に切り替わったときにベース円区間の判定閾値は最大値ｔｈＡ’をとり、その後直線的に減少してベース円区間から次のリフト区間へと切り替わるタイミングで、リフト区間の判定閾値ｔｈＢに達する。すなわち、第２実施形態においては、リフト区間での判定閾値ｔｈＢは、第１実施形態と同様のマップにより決定されるが、ベース円区間のカム角度θでの判定閾値ｔｈは、ｔｈ＝｜θＢ−θ｜・Ｋ＋ｔｈＢとして求められる。ここで、係数Ｋは、図４のｔｈＡの代わりに、メモリに予め記憶された図７に示されるマップを参照して、エンジン回転数Ｎｅに対応して決定される係数である。なおθＢは、次のリフト区間が始まるカム角度であり、ベース円区間の判定閾値の最大値ｔｈＡ’は、ｔｈＡ’＝｜θＢ−θＡ｜・Ｋ＋ｔｈＢとして求められる。また、エンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれてＫの値が小さくなるのは、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、角度偏差の修正に掛けられる時間が短くなるためである。なお図６においても横軸は時間ｔであるが、図６の例ではカムシャフトの回転が正転方向に等速と考えられ、カム角度θは時間ｔと同等のものと見なすことができる。
【００３１】
次に図８のフローチャートを参照して第２実施形態における異常判定処理のフローについて説明する。
【００３２】
ステップＳ２０１では、エンジン回転数Ｎｅが検出される。ステップＳ２０２ではカム角度θがベース円区間であるか否かが判定される。リフト区間の場合には、ステップＳ２０３において、マップを参照して、エンジン回転数Ｎｅに対応し、リフト区間において一定値である判定閾値ｔｈＢが求められ、ステップＳ２０４において判定閾値ｔｈが求められたｔｈＢに設定される。次にステップＳ２０５において角度偏差｜θa−θ｜が判定閾値ｔｈよりも小さいか否かが判定される。角度偏差｜θa−θ｜が判定閾値ｔｈよりも小さいときには、ステップＳ２０１に戻り同様の処理が繰り返され、判定閾値ｔｈ以上のときにはステップＳ２０６においてフェイル処理が実行されこの処理は終了する。
【００３３】
一方ステップＳ２０２においてカム角度θがベース円区間にあると判定されると、ステップＳ２０７において、係数Ｋに対するマップが参照され、エンジン回転数Ｎｅに対応する係数Ｋが決定される。その後ステップＳ２０８において判定閾値がｔｈ＝｜θＢ−θ｜・Ｋ＋ｔｈＢに設定され、ステップＳ２０５以下、上述の説明と同様の処理が実行される。すなわち、角度偏差｜θa−θ｜が判定閾値ｔｈよりも小さいときにはステップＳ２０１に戻り、それ以外のときにはステップＳ２０６のフェイル処理が実行され、この処理は終了する。
【００３４】
以上のように、第２実施形態によれば、ベース円区間の判定閾値を次のリフト区間との距離に応じてより精密に設定することにより、ベース円区間における角度偏差から次のリフト期間において発生し得る異常燃焼を未然に検知することが可能となる。
【００３５】
次に図９〜図１１を参照して、本発明の第３実施形態の異常判定処理について説明する。なお、第３実施形態においても、弁駆動システムの電気的および機械的構成は第１実施形態と同様である。
【００３６】
第３実施形態の異常判定処理は、弁駆動システムがカムシャフトの正転動作だけではなく、揺動動作も行うときに対応した処理である。カムシャフトが揺動されるときには、回転が反転されるためカムシャフトの角加速度の変動が大きく、一方向へと回転されるときに比べてトルク変動が大きい。したがって、揺動動作時に正転動作時と同じ判定閾値を用いると、異常と判定しなくともよいときにまで、異常としてフェイル制御を行ってしまう可能性がある。
【００３７】
第３実施形態では、ベース円区間、リフト区間ともに揺動動作時の判定閾値の値を正転動作時の判定閾値よりも大きい値に設定している。第１実施形態と同様に、第３実施形態においても、各区間における判定閾値は一定値とされる。図９に示されるように、判定閾値は、正転動作時のリフト区間の判定閾値ｔｈＢ、ベース円区間の判定閾値ｔｈＡ、揺動動作時のリフト区間の判定閾値ｔｈＤ、ベース円区間の判定閾値ｔｈＣとするとき、ｔｈＢ＜ｔｈＡ＜ｔｈＤ＜ｔｈＣの関係が成り立つように設定される。
【００３８】
図９は、においては、左から２番目のベース円区間において正転動作から揺動動作へと切り換えられており、切り換えと同時に判定閾値はｔｈＣに変更される。なお、第１実施形態と同様に、正転動作時における各区間の判定閾値ｔｈＡ、ｔｈＢは予め与えられたマップを参照して決定される。また、揺動動作時の各区間の判定閾値ｔｈＣ、ｔｈＤについても同様であり、予め用意された揺動動作時のマップを参照してエンジン回転数Ｎｅに対応して判定閾値が決定される。なお図１０に正転動作時、揺動動作時のマップの一例を示す。
【００３９】
異常判定処理のフローとしては、図５のフローにおいて、例えばステップＳ１０１とステップＳ１０２の間に正転動作か揺動動作かを判定しこれに基づいてマップの選択が切り換えられ、それぞれのマップに基づいて同様の処理が実行される。
【００４０】
以上のように、第３実施形態によれば、正転動作および揺動動作を伴う電動モータを用いた弁駆動システムにおいても、それぞれの動作状態に合わせた判定閾値により異常判定を行うことができるため、不必要な異常判定を防止できる。
【００４１】
次に図１２〜図１４を参照して第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第３実施形態に第２実施形態を適用したものに対応する。
【００４２】
すなわち、正転動作時のリフト区間においては、図４、図１０と同様のマップを参照して、エンジン回転数Ｎｅに対応した判定閾値ｔｈＢが選択され、ベース円区間においては、図１３のマップを参照して、エンジン回転数Ｎｅに対応した係数Ｋ１が選択されるとともに、カム角度θのときの判定閾値ｔｈがｔｈ＝｜θＢ−θ｜・Ｋ１＋ｔｈＢとして求められる。なお、θＢは第２実施形態のときと同様に、次ぎのリフト区間が始まるときのカム角度である。
【００４３】
一方、搖動動作時のリフト区間においては、図１１と同様のマップを参照して、エンジン回転数Ｎｅに対応した判定閾値ｔｈＤが選択され、ベース円区間においては、図１４のマップを参照して、エンジン回転数Ｎｅおよびカム軸の角加速度αに対応した係数Ｋ２が選択されるとともに、カム角度θのときの判定閾値ｔｈがｔｈ＝｜θＤ−θ｜・Ｋ２＋ｔｈＤとして求められる。ここで、θＤは次ぎのリフト区間が始まるときのカム角度である（図１２では、一例として搖動動作における２番目のリフト区間の開始位置として示される）。また、図１４のマップにおける実線は、異なるαの値に対応した等値線であり、原点から遠ざかるほどαの値が大きくなる。例えば、図１４において原点に最も近い線から順にα＝α１、α２、…、α６に対応するものとすると、α１＜α２＜…＜α６である。
【００４４】
なお、正転動作から搖動動作への切り換えは、例えばベース円区間で行なわれ（図１２では２番目のベース円区間）、切り換えと同時にｔｈ＝｜θＤ−θ｜・Ｋ２＋ｔｈＤの式を用いて判定閾値が決定される。また、搖動動作から正転動作への切り換えも、例えばベース円区間で行なわれる。搖動動作から正転動作への切り換えは、搖動動作における正転時のベース円区間で行なわれることが好ましく、その場合には、切り換えと同時に判定閾値はｔｈ＝｜θＢ−θ｜・Ｋ１＋ｔｈＢの式を用いて決定される。なお、搖動動作における逆回転時のベース円区間において搖動動作から正転動作への切り換えが行なわれる場合、反転によりトルク変動が大きくなるため、切り換え後の係数Ｋ１の値をより大きな値が選択されることが好ましく、更に切り換え時のカム軸の角加速度αに対応させてその値を設定することがより好ましい。
【００４５】
次に図１５のフローチャートを参照して第４実施形態における異常判定処理のフローについて説明する。
【００４６】
ステップＳ３０１ではエンジン回転数Ｎｅが検出される。ステップＳ３０２では現在の動作モードが正転動作モードであるか否かが判定される。正転動作モードであると判定されると、ステップＳ３０３において現在のカム角度θがベース区間にあるか否かが判定される。リフト区間の場合にはステップＳ３０４において判定閾値ｔｈＢのマップが参照され、ステップＳ３０５において判定閾値ｔｈがエンジン回転数Ｎｅに対応したｔｈＢに設定される。その後ステップＳ３０６において角度偏差｜θa−θ｜が判定閾値ｔｈよりも小さいか否かが判定され、小さいときには、ステップＳ３０１に戻り同様の処理が繰り返され、判定閾値ｔｈ以上のときにはステップＳ３０７においてフェイル処理が実行されこの処理は終了する。
【００４７】
一方ステップＳ３０３においてカム角度θがベース区間にあると判定された場合には、ステップＳ３０８において係数Ｋ１のマップが参照され、ステップＳ３０９において判定閾値ｔｈが、エンジン回転数Ｎｅに対応した係数Ｋ１に基づいてｔｈ＝｜θＢ−θ｜・Ｋ１＋ｔｈＢに設定される。以下ステップＳ３０６、Ｓ３０７が上述の説明と同様に実行され、角度偏差｜θa−θ｜が判定閾値ｔｈよりも小さいか否かが判定され、小さいときには、ステップＳ３０１に戻り同様の処理が繰り返され、判定閾値ｔｈ以上のときにはステップＳ３０７においてフェイル処理が実行されこの処理は終了する。
【００４８】
また、ステップＳ３０２において、現在の動作モードが正転動作モードでない（揺動動作モードである）と判定された場合には、ステップＳ３１０において、カム角度θがベース区間にあるか否かが判定される。リフト区間の場合には、ステップＳ３１１において判定閾値ｔｈＤのマップが参照され、ステップＳ３１２においてエンジン回転数に対応したｔｈＤが判定閾値ｔｈとして設定される。また、ステップＳ３１０において、カム角度θがベース円区間にあると判定された場合には、ステップＳ３１３において係数Ｋ２のマップが参照され、ステップＳ３１４において、エンジン回転数Ｎｅ、およびカム軸の角加速度αに対応する係数Ｋ２の値に基づいて判定閾値ｔｈがｔｈ＝｜θＤ−θ｜・Ｋ２＋ｔｈＤとして設定される。ステップＳ３１２、Ｓ３１４において判定閾値ｔｈが設定されると、設定された判定閾値ｔｈに基づいてステップＳ３０６、３０７が上述の説明と同様に実行される。
【００４９】
以上のように第４実施形態においては、第３実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、第２実施形態と同様に、ベース円区間における角度偏差から次のリフト期間において、発生し得る異常燃焼を未然に検知することが可能となる。また本実施形態では、カム軸のトルク変動の大きさの目安となる角加速度（トルクが大きいときにはトルクの変動も大きいと考えられる）に対応して判定閾値を設定することが可能となる。
【００５０】
次ぎに図１６〜図２１を参照して本発明の第５実施形態の異常判定処理について説明する。なお、第５実施形態においても、弁駆動システムの電気的および機械的構成は第１〜第４実施形態と同様である。
【００５１】
第５実施形態の異常判定処理は、搖動動作において吸気弁のリフト量および作用角（リフト区間に略対応）が調整され、吸気量が制御される場合に対応したものである。
【００５２】
吸気弁のリフト量および作用角を調整して吸気量制御を行う場合、吸気量が少ないときにはリフト量の誤差が僅かであっても、吸気量全体に占める誤差の影響は相対的に大きくなるので、リフト区間における角度偏差の影響は大きいものとなる。したがって吸気量が少ない場合には、より厳しい条件での異常判定が必要となる。第５実施形態の異常判定処理では、吸気量に係わるリフト量、作用角を考慮して異常判定処理が行なわれる。
【００５３】
図１６は、揺動動作モードにおいて、吸気弁の目標リフト量が中リフトから小リフトへと切り換えられたときのリフト量と判定閾値との時系列の対応を示すものである。
【００５４】
図１６において、第１および第３のリフト区間は第４気筒＃４のリフトに対応し、第２および第４のリフト区間は第１気筒＃１のリフトに対応する。また、図１６において、中リフトから小リフトへの切り換えは第２のリフト区間と第３のリフト区間に挟まれるベース円区間において行われている。
【００５５】
第５実施形態においても、揺動動作中のリフト区間における判定閾値ｔｈは、中リフト、小リフトともに一定値ｔｈＢ、ｔｈＤとされるが、第１〜第４実施形態とは異なり判定閾値ｔｈＢ、ｔｈＤは、エンジン回転数Ｎｅおよび最大リフト量（設定されているリフト動作におけるリフト量の最大値）ＬＭに依存する。すなわち、リフト区間における判定閾値ｔｈＢ、ｔｈＤは、図１７、１９に例示されるマップを参照して、エンジン回転数Ｎｅおよび最大リフト量ＬＭに基づいて決定される。なお、本実施形態において中リフト、小リフトは、所定のリフト量を基準に区分され、各区分に対応してマップが用意されている。
【００５６】
図１７、１９のマップに図示される各線は、最大リフト量ＬＭの値が等しい等値線であり、左上に行くに従ってその値は大きくなる。すなわち、判定閾値ｔｈＢ、ｔｈＤの値は、最大リフト量ＬＭが大きくなるに従って大きくなる。
【００５７】
一方、ベース円区間における判定閾値ｔｈは、中リフト、小リフトともにエンジン回転数Ｎｅとカム軸角加速度αに依存する係数Ｋ１、Ｋ２に基づいて算出され、係数Ｋ１、Ｋ２は図１８、図２０に例示されるマップを参照して決定される。すなわち、中リフトにおいては、ｔｈ＝｜θＢ−θ｜・Ｋ１＋ｔｈＢとされ、小リフトにおいては、ｔｈ＝｜θＤ−θ｜・Ｋ２＋ｔｈＤとされる。ここで、θはカム角度、θＢは中リフト時における次のリフト区間の開始位置に対応するカム角度、θＤは小リフト時における次のリフト区間の開始位置に対応するカム角度である。また、図１８、２０のマップの見方については、第４実施形態における図１４のマップの見方と同様であり、本実施形態において中リフト時の判定閾値ｔｈＢは、小リフト時の判定閾値ｔｈＤよりも大きく設定される。
【００５８】
なお、図２１に第５実施形態の異常判定処理における作用角と判定閾値との関係を示す。図２１は、ベース円区間において、係数Ｋ（Ｋ１またはＫ２）の値が同じで作用角が異なる場合における判定閾値の値を比較したものである。本実施形態において、ベース円区間の判定閾値はベース円区間の終わりにおいて、続くリフト区間の判定閾値へと連続するように設定されているため、係数Ｋの値が同じ場合には、作用角が大きくベース円区間の幅が狭くなるほど、ベース円区間の判定閾値の最大値が小さくなり、より厳しい判定となる。
【００５９】
また、第５実施形態の異常判定処理のフローチャートは、例えば図１５のステップＳ３１０〜ステップＳ３１４を図２２のステップＳ４０１〜ステップＳ４０３に置き換えることにより得られる。
【００６０】
例えば図１５のステップＳ３０２において、正転動作モードでないと判定されると、本処理が開始される。ステップＳ４０１では、吸気弁の作動が小リフトである否かが判定される。小リフトの作動である場合には、ステップＳ４０２において、図１９、２０のマップを参照して、リフト区間、ベース円区間それぞれに対応して判定閾値ｔｈが設定される。またステップＳ４０１において、小リフトによる作動ではないと判定されるとステップＳ４０３において、図１７、１８のマップを参照して、リフト区間、ベース円区間それぞれに対応して判定閾値ｔｈが設定される。ステップＳ４０２またはステップＳ４０３においてリフト区間あるいはベース円区間に応じて判定閾値ｔｈが設定されると、処理は図１５のステップＳ３０６へと戻り、この処理は終了する。
【００６１】
以上のように、第５実施形態においては、吸気量が少ないときの判定閾値の方が、吸気量の多いときの判定閾値よりも小さな値に設定され、リフト量や作用角が異なる場合にも、より適正に異常判定を行うことができる。
【００６２】
なお、第５実施形態は、角度偏差｜θa−θ｜の判定閾値を吸気量に基づいて変更するために、リフト量をパラメータとして角度偏差｜θa−θ｜の判定閾値を制御したものである。したがって、例えば最大リフト量ＬＭに代えて吸気量Ｑの等値線を、図１７、１９のエンジン回転数Ｎｅと判定閾値ｔｈとの平面に描き、吸気量Ｑとエンジン回転数Ｎeから角度偏差｜θa−θ｜の判定閾値の値を決定することも可能である。この場合、吸気量Ｑは、経時的なデポジットの影響を考慮してその値が補正される。
【００６３】
なお、リフト区間においては、角度偏差に代えて吸気量誤差やリフト量誤差（リフト量が計測できる場合）をモニタし、より厳しい判定条件で異常判定を行うことも考えられる。また、カム軸の角加速度以外のトルク変動に係わる要因を用いて判定閾値の値を運転状態や区間に合わせて変更することも考えられる。更に、本実施形態では、カムシャフトの角度を直接検知し、この値を利用したが、例えば電動モータのモータ角度を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態である異常判定システムが採用される内燃機関の弁駆動システムの構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】第１カムシャフトを軸方向に見たときの第１気筒のカムと第２気筒のカムの配置を模式的に示す図である。
【図３】角度偏差に対して設定される判定閾値と、リフト区間およびベース円区間との関係を示すグラフである。
【図４】エンジン回転数Ｎｅと判定閾値ｔｈＡ、ｔｈＢとの関係を示すマップの一例である。
【図５】第１実施形態における異常判定処理のフローチャートである。
【図６】第２実施形態における判定閾値と、リフト区間およびベース円区間との関係を示すグラフである。
【図７】エンジン回転数Ｎｅと係数Ｋとの関係を示すマップの一例である。
【図８】第２実施形態における異常判定処理のフローチャートである。
【図９】第３実施形態における正転動作、揺動動作の各区間に対して設定される判定閾値と、リフト区間およびベース円区間との関係を示すグラフである。
【図１０】第３実施形態におけるンジン回転数Ｎｅと判定閾値ｔｈＡ、ｔｈＢとの関係を示すマップの一例である。
【図１１】第３実施形態におけるエンジン回転数Ｎｅと判定閾値ｔｈＣ、ｔｈＤとの関係を示すマップの一例である。
【図１２】第４実施形態における正転動作、揺動動作の各区間に対して設定される判定閾値と、リフト区間およびベース円区間との関係を示すグラフである。
【図１３】第４実施形態におけるエンジン回転数Ｎｅと係数Ｋ１との関係を示すマップの一例である。
【図１４】第４実施形態におけるエンジン回転数Ｎｅと係数Ｋ２との関係を示すマップの一例である。
【図１５】第４実施形態における異常判定処理のフローチャートである。
【図１６】第５実施形態における正転動作、揺動動作の各区間に対して設定される判定閾値と、リフト区間およびベース円区間との関係、およびリフト量の関係を示すグラフである。
【図１７】第５実施形態におけるンジン回転数Ｎｅと判定閾値ｔｈＢとの関係を示すマップの一例である。
【図１８】第５実施形態の変形例におけるエンジン回転数Ｎｅと係数Ｋ１との関係を示すマップの一例である。
【図１９】第５実施形態におけるエンジン回転数Ｎｅと判定閾値ｔｈＤとの関係を示すマップの一例である。
【図２０】第５実施形態の変形例におけるエンジン回転数Ｎｅと係数Ｋ２との関係を示すマップの一例である。
【図２１】第５実施形態の異常判定処理における作用角と判定閾値との関係を示す
【図２２】第５実施形態の変形例における異常判定処理のフローチャートの一部である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  弁駆動システム
１１  吸気弁
１２  第１カムシャフト
１３  第２カムシャフト
１４、１５  カム
１９  電動モータ
２２  ＥＣＵ
２４  第２カム角度センサ
２５、２６  突出部
２７  付勢部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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