(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのカム軸の回転位相を変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる可変バルブタイミング機構において、
前記カム軸の回転位相を検出する回転位相検出手段と、
目標の回転位相の変化があってから所定時間以上経過していることを条件に、目標の回転位相と前記回転位相検出手段で検出される実際の回転位相とを比較して、前記可変バルブタイミング機構の故障判定を行う故障判定手段と、
該故障判定手段による故障判定が所定回数以上連続したときに、前記可変バルブタイミング機構における故障の発生を最終的に診断し、故障診断信号を出力する故障診断信号出力手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする可変バルブタイミング機構の診断装置。
【請求項２】
前記回転位相検出手段が、
カム軸から１サイクル当たり複数の回転信号を取り出すカムセンサと、
クランク軸から回転信号を取り出すクランク角センサと、
前記カムセンサからの回転信号と前記クランク角センサからの回転信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング機構の診断装置。
【請求項３】
前記故障診断信号出力手段が、
前記故障判定手段による故障判定毎にカウンタをカウントアップするカウントアップ手段と、
前記故障判定手段による正常判定時に前記カウンタをクリアするクリア手段と、
を備え、
前記カウンタの値が所定値以上であるときに故障診断信号を出力するよう構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変バルブタイミング機構の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変バルブタイミング機構の診断装置に関し、詳しくは、エンジンのカム軸の回転位相を変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる可変バルブタイミング機構の故障診断技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両用エンジンにおいて、カム軸の回転位相を変化させることで、吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉タイミングを早めたり遅らせたりする可変バルブタイミング機構が知られている（特開平７−２３３７１３号公報，特開平８−２４６８２０号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記可変バルブタイミング機構において、目標のバルブタイミング（回転位相）に制御できないと、エンジンの運転性を大きく損ねることになるため、実際のバルブタイミングが目標に一致しているか否かを診断することが望まれる。
【０００４】
ここで、実際のバルブタイミングをクランク軸に対するカム軸の回転位相として検出させる場合、カム軸から回転信号を取り出す必要が生じるが、例えばカム軸に軸支させたプレートに複数形成した被検出部を、電磁ピックアップやホール素子などの検出装置で検出する構成としたときに、前記複数の被検出部の形成位置のばらつきなどによって、実際にはバルブタイミング（回転位相）は一定であるのに、前記被検出部毎に回転位相の検出結果にばらつきが生じ、これによって、一時的に回転位相の検出結果が故障判定レベルを越えて故障発生が誤診断されてしまう可能性があった（図６参照）。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、回転位相の検出結果に被検出部毎のばらつきが生じても、故障発生を誤診断することのない診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明は、図１に示すように構成される。図１において、可変バルブタイミング機構は、エンジンのカム軸の回転位相を変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる機構である。回転位相検出手段は、前記カム軸の回転位相を検出し、故障判定手段は、目標の回転位相の変化があってから所定時間以上経過していることを条件に、目標の回転位相と前記回転位相検出手段で検出される実際の回転位相とを比較して、前記可変バルブタイミング機構の故障判定を行う。
【０００７】
そして、故障診断信号出力手段は、故障判定手段による故障判定が所定回数以上連続したときに、前記可変バルブタイミング機構における故障の発生を最終的に診断し、故障診断信号を出力する。かかる構成によると、実際のカム軸の回転位相と目標とを比較して、回転位相の異常が判定されても、直ちに可変バルブタイミング機構の故障として判断するのではなく、回転位相の検出結果に基づく故障判定が所定回数以上連続して初めて最終的に故障発生を診断する。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記回転位相検出手段が、カム軸から１サイクル当たり複数の回転信号を取り出すカムセンサと、クランク軸から回転信号を取り出すクランク角センサと、前記カムセンサからの回転信号と前記クランク角センサからの回転信号との位相差を検出する位相差検出手段と、を含んで構成されるものとした。
【０００９】
かかる構成によると、カムセンサは、カム軸から１サイクル当たり複数の回転信号を取り出すセンサであって、被検出部を複数備えることになり、該被検出部の形成位置のばらつきがあると、回転位相の検出結果にばらつきを生じることになるが、該回転位相の検出結果が連続して故障判定レベルを越えない限り、最終的な故障判定がなされることはない。
【００１０】
請求項３記載の発明では、前記故障診断信号出力手段が、前記故障判定手段による故障判定毎にカウンタをカウントアップするカウントアップ手段と、前記故障判定手段による正常判定時に前記カウンタをクリアするクリア手段と、を備え、前記カウンタの値が所定値以上であるときに故障診断信号を出力するよう構成した。
【００１１】
かかる構成によると、カウンタの値は、回転位相の検出結果に基づく故障判定毎にカウントアップされるが、正常判定時にクリアされることで、カウンタの値は、故障判定の連続数を示すことになり、カウンタの値が所定値以上であるときには、故障判定の連続数が所定値以上になっていることになる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、回転位相の検出結果のばらつきによって一時的に故障判定がなされても、これによって可変バルブタイミング機構について最終的な故障判定がなされることがなく、前記ばらつきによる誤診断の発生を防止できるという効果がある。
【００１３】
請求項２記載の発明によると、カムセンサに複数設けられる被検出部の形成位置のばらつきによって、前記被検出部毎に回転位相の検出結果がばらついても、該ばらつきによる誤診断の発生を防止できるという効果がある。
請求項３記載の発明によると、回転位相の検出結果に基づいて連続的に故障判定された回数を簡便に求めることができ、以て、回転位相の検出結果のばらつきによる誤診断の発生を容易に防止できるという効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図２は、可変バルブタイミング機構を備えたエンジンのシステム構成を示す図である。
この図２において、エンジン１には、スロットルバルブ２で計量された空気が吸気バルブ３を介してシリンダ内に供給され、燃焼排気は、排気バルブ４を介して排出される。前記吸気バルブ３，排気バルブ４は、吸気側カム軸，排気側カム軸にそれぞれ設けられたカムによって開閉駆動される。
【００１５】
吸気側カム軸５には、カム軸の回転位相を変化させることで、吸気バルブ３の開閉タイミングを連続的に早めたり遅くしたりする可変バルブタイミング機構６が備えられている。前記可変バルブタイミング機構６は、エンジン駆動される容積形油圧ポンプによって供給される油圧によって前記回転位相を連続的に変化させる油圧式の機構であり、例えば、回転位相の進角方向へ作用する油圧と遅角方向へ作用する油圧とをそれぞれに制御して、カム軸の回転位相を目標の回転位相に制御するものであり、前記油圧はコントロールユニット７からの油圧制御信号によって調整される構成となっている。
【００１６】
また、前記可変バルブタイミング機構６には、回転位相の遅角方向と進角方向との双方に、回転位相の変化を規制する機械的なストッパが設けられており、このストッパ位置によって最進角位置及び最遅角位置が規定されるようになっている。更に、前記最遅角位置に向けて付勢するリターンスプリングが設けられている。カム軸５の回転位相の遅角方向とは、排気バルブと吸気バルブとのオーバーラップ量が減少する方向である。
【００１７】
尚、本実施の形態では、可変バルブタイミング機構６が、吸気バルブ３の開閉タイミングを変化させる構成としたが、吸気バルブ３に代えて排気バルブ４の開閉タイミングを変化させる構成であっても良いし、吸気バルブ３と排気バルブ４との両方の開閉タイミングを変化させる構成であっても良い。
マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット７には、クランク軸の回転信号を出力するクランク角センサ８、吸気側カム軸５の回転信号を出力するカムセンサ９、エンジン１の吸入空気量を検出するエアフローメータ10、エンジン１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ11等からの検出信号が入力される。
【００１８】
尚、前記カムセンサ９は、図３に示すように被検出部としての凹部９ａが90°毎に形成され前記カム軸５に軸支されるプレート９ｂと、前記凹部９ａを検出するホール素子からなる検出装置９ｃとからなる。本実施形態のエンジン１は、直列４気筒エンジンであり、前記凹部９ａの形成間隔である90°は、クランク角で180 °に相当し、クランク角180 °は、各気筒の行程位相差に一致する。一方、クランク角センサ８は、前記クランク角180 °毎に検出信号を出力するようになっている（図４参照）。
【００１９】
コントロールユニット７は、例えばエンジン負荷，エンジン回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗに応じて前記可変バルブタイミング機構６における目標の回転位相（目標バルブタイミング）を設定し、該目標値に対応する油圧制御信号を出力する。
更に、コントロールユニット７は、図５のフローチャートに示すように、可変バルブタイミング機構６の故障診断を行う機能をソフトウェア的に備えており、以下に、かかる故障診断の機能について詳述する。
【００２０】
図５のフローチャートは、前記クランク角センサ８からクランク角180 °毎の検出信号が出力される毎に実行されるようになっており、まず、Ｓ１では、診断条件が成立しているか否かを判別する。ここでは、目標の回転位相のステップ変化があってから所定時間以上経過していることなどを診断条件とする。
【００２１】
診断条件が成立していないときには、Ｓ７へ進み、後述するように故障判定回数をカウントするための診断カウンタをクリアして本ルーチンを終了させる。
一方、診断条件が成立していると判断されたときには、Ｓ２（回転位相検出手段）へ進み、カム軸５の回転位相を検出する。
カム軸の回転位相の検出は、図４に示すように、クランク角センサ８からの検出信号の発生時点からカムセンサ９から検出信号が発生するまでの時間を計測し、該時間をそのときのエンジン回転速度に基づいて角度に換算して行われる（位相差検出手段）。本実施形態では、１サイクル当たり（カム軸５の１回転当たり）カムセンサ９から４つの検出信号が出力されるから、１サイクル間に４回検出される回転位相は、それぞれにカムセンサ９の４つの凹部９ａに基づいて検出されることになる。
【００２２】
Ｓ３では、前記Ｓ２で検出された回転位相と目標の回転位相との偏差の絶対値が所定値以上であるか否かに基づいて、可変バルブタイミング機構の故障判定を行う（故障判定手段）。
ここで、前記偏差の絶対値が所定値以上であって、可変バルブタイミング機構の故障判定がなされると、Ｓ４へ進んで診断カウンタを１アップさせるが（カウントアップ手段）、前記偏差の絶対値が所定値未満であって実際の回転位相と目標値とが略一致する場合には、Ｓ７へ進んで前記診断カウンタをクリア（０リセット）する（クリア手段）。従って、前記診断カウンタは、連続して故障判定された回数を計数することになる。
【００２３】
Ｓ４で前記診断カウンタを１アップしたときには、Ｓ５へ進み、前記診断カウンタによるカウント数が所定値Ｎ以上になっているか否かを判別する。そして、診断カウンタによるカウント数が所定値Ｎ以上になっている場合には、Ｓ６へ進んで、前記可変バルブタイミング機構６の最終的な故障判定を行い、故障診断信号を出力する（故障診断信号出力手段）。
【００２４】
尚、前記故障診断信号の出力に基づいて、エンジン１が搭載される車両の運転席に可変バルブタイミング機構６における故障発生を警告する表示を行ったり、コントロールユニット７に故障判定の来歴を記憶させることが好ましい。
上記のように、故障判定が所定値Ｎ以上連続して行われたときに初めて故障診断信号を出力する構成であれば、前記凹部９ａの形成位置のばらつきによって、図６に示すように、前記凹部９ａ毎に検出される回転位相にばらつきが生じ、該ばらつきによって一時的に回転位相の異常が検出されても、該異常検出に基づいて最終的な故障診断がなされることがなく、前記ばらつきによる誤診断の発生を防止できる。
【００２５】
尚、カムセンサ９の構成を図３に示したものに限定するものでないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明に係る診断装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図３】実施の形態におけるカムセンサの構成を示す図。
【図４】実施の形態におけるカムセンサ及びクランク角センサの検出信号の特性を示すタイムチャート。
【図５】実施の形態における診断制御を示すフローチャート。
【図６】カムセンサのばらつきによる回転位相の特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１    エンジン
２    スロットルバルブ
３    吸気バルブ
４    排気バルブ
５    吸気側カム軸
６    可変バルブタイミング機構
７    コントロールユニット
８    クランク角センサ
９    カム角センサ
10    エアフローメータ
11    水温センサ
【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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