(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、エンジン駆動される油圧ポンプによって供給される油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、
前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する診断禁止手段と、
エンジン回転速度に応じて前記ディレイ時間を変更するディレイ時間変更手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする油圧式可変バルブタイミング機構の診断装置。
【請求項２】
エンジンのカム軸の回転位相を油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、
前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する診断禁止手段と、
油温に応じて前記ディレイ時間を変更するディレイ時間変更手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする油圧式可変バルブタイミング機構の診断装置。
【請求項３】
エンジンのカム軸の回転位相を油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、
前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する診断禁止手段と、
目標の回転位相の変化幅に応じて前記ディレイ時間を変更するディレイ時間変更手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする油圧式可変バルブタイミング機構の診断装置。
【請求項４】
エンジンのカム軸の回転位相を油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、
前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する第１診断禁止手段と、
前記ディレイ時間を運転条件に応じて変更するディレイ時間変更手段と、
前記診断手段による診断処理の終了後、再度目標の回転位相が変化するまで前記診断手段による診断を禁止する第２診断禁止手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする油圧式可変バルブタイミング機構の診断装置。
【請求項５】
前記第２診断禁止手段が、前記診断手段による診断処理の終了後に再度目標の回転位相が変化したか否かを、２値信号に基づいて判断することを特徴とする請求項４記載の油圧式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】
本発明は油圧式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油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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油圧によって変化させることで、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】
しかし、油圧式の可変バルブタイミング機構においては、目標のバルブタイミング（回転位相）のステップ的な変化に対して、実際のバルブタイミングは、油圧の応答遅れによって徐々に変化後の目標に近づくことになる。このため、目標のステップ的な変化の直後に実際のバルブタイミングと目標とを比較すると、両者に比較的大きな偏差が存在することに基づき、故障を誤診断することになってしまう。
【０００５】
そこで、目標の変化直後の所定時間内では診断を禁止することが好ましいが、油圧応答にはばらつきがあるため、誤診断を確実に回避するには診断を禁止する時間を長くする必要が生じ、診断の機会が失われることになってしまうという問題がある一方、診断機会を確保すべく診断を禁止する時間を比較的短くすると、油圧の応答遅れの間に診断が行われて誤診断を招く可能性があるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、油圧の応答遅れによる誤診断を回避しつつ、診断機会を確保することが可能な油圧式可変バルブタイミング機構の診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、エンジンのカム軸の回転位相を、エンジン駆動される油圧ポンプによって供給される油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する診断禁止手段と、エンジン回転速度に応じて前記ディレイ時間を変更するディレイ時間変更手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によると、目標の回転位相が変化した直後のディレイ時間内では、油圧応答の遅れによる目標と実際の回転位相との差に基づいて故障の発生が誤診断されることを回避すべく診断を禁止する。ここで、油圧式可変バルブタイミング機構に作動油を供給するポンプが、エンジンで駆動されるタイプのポンプであり、ポンプの吐き出し量に相関するエンジン回転速度に応じてディレイ時間が変更される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、エンジンのカム軸の回転位相を油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する診断禁止手段と、油温に応じて前記ディレイ時間を変更するディレイ時間変更手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。かかる構成によると、作動油の粘性に相関する油温に応じてディレイ時間を変更することで、粘性による油圧応答遅れのばらつきに対応して、ディレイ時間が変更されることになる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、エンジンのカム軸の回転位相を油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する診断禁止手段と、目標の回転位相の変化幅に応じて前記ディレイ時間を変更するディレイ時間変更手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。かかる構成によると、目標の回転位相の変化幅が大きく、実際の回転位相が目標に追い付くまでに要する時間が長いときに、ディレイ時間をより長く変更することが可能となる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、エンジンのカム軸の回転位相を油圧によって変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる油圧式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、前記油圧式可変バルブタイミング機構の故障診断を行う診断手段と、前記目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過するまでの間、前記診断手段による診断を禁止する第１診断禁止手段と、前記ディレイ時間を運転条件に応じて変更するディレイ時間変更手段と、前記診断手段による診断処理の終了後、再度目標の回転位相が変化するまで前記診断手段による診断を禁止する第２診断禁止手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。かかる構成によると、目標の回転位相の変化からディレイ時間が経過して診断を行うと、再度目標回転位相のステップ変化が生じるまでは、診断が禁止される。
【００１２】
請求項５記載のでは、前記第２診断禁止手段が、前記診断手段による診断処理の終了後に再度目標の回転位相が変化したか否かを、２値信号に基づいて判断することを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、作動油を供給するポンプの吐き出し量による油圧応答の違いに対応して、ディレイ時間を適切に設定できるという効果がある。請求項２記載の発明によると、油温に応じた作動油の粘性による油圧応答の違いに対応して、ディレイ時間を適切に設定できるという効果がある。
【００１４】
請求項３記載の発明によると、目標の回転位相の変化幅の違いによって実際の回転位相が目標回転位相に近づくのに要する時間が変化することに対応して、ディレイ時間を適切に設定できるという効果がある。請求項４，５記載の発明によると、実際の回転位相が目標に追い付く途中で診断が行われることを回避でき、また、診断処理の終了後、再度目標の回転位相が変化するまで診断を禁止できるという効果がある。
【００１５】
【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１は、油圧式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１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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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角センサ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。
【００１９】
そして、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２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２のフローチャートにおいて、Ｓ１では、エンジン回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗを読み込む。尚、前記Ｓ１において、前記冷却水温度Ｔｗは、可変バルブタイミング機構６の作動油の温度に相関する温度として用いるものであるから、直接作動油の温度を検出する油温センサを設けて、該油温センサの検出結果を、前記冷却水温度Ｔｗの代わりに用いるようにしても良い。
【００２１】
Ｓ２では、予めエンジン回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗに応じて基本ディレイ時間を記憶したマップを参照し、Ｓ１で読み込んだエンジン回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗに対応する基本ディレイ時間を検索する（ディレイ時間変更手段）。前記基本ディレイ時間は、目標の回転位相のステップ変化があってから診断を行わせるまでのディレイ時間の基本値であり（図３参照）、エンジン回転速度Ｎｅが高く可変バルブタイミング機構６を構成する油圧ポンプの吐き出し量が多いときには、油圧変化の応答が早くなるので、前記基本ディレイ時間はエンジン回転速度Ｎｅが高いときほど短く設定される。また、冷却水温度Ｔｗが低く作動油の温度が低いと推定されるときには、作動油の粘性が低く油圧経路におけるリークが少なくなるために、油圧変化の応答が油温が高いときに比べて早くなるので、前記基本ディレイ時間は冷却水温度Ｔｗ（油温）が低いときほど短く設定される。
【００２２】
Ｓ３では、目標の回転位相（バルブタイミング）のステップ変化があったか否かを判別する。そして、目標回転位相のステップ変化があると、Ｓ４へ進み、目標の回転位相の変化幅ΔＴに応じて前記基本ディレイ時間を補正するための補正係数ｋを設定する。ここで、変化幅ΔＴが大きいときほど目標に到達するまでの遅れ時間が長くなるので、前記変化幅ΔＴが大きいときほど基本ディレイ時間をより大きく補正すべく、前記補正係数ｋが設定されるようになっている。
【００２３】
Ｓ５では、前記基本ディレイ時間に前記補正係数ｋを乗算し、その結果を最終的なディレイ時間にセットする（ディレイ時間変更手段）。Ｓ６では、目標の回転位相のステップ変化直後の状態であることを示すべくフラグＦに１をセットする。Ｓ６の次には、Ｓ８へ進み、前記ディレイ時間だけ経過したか否かを判別し、前記ディレイ時間が経過していない場合には診断を行うことなく本ルーチンをそのまま終了させ、前記ディレイ時間内での診断を禁止する（診断禁止手段，第１診断禁止手段）。
【００２４】
次回からは、Ｓ３で目標の回転位相のステップ変化がないと判断されることで、前記フラグＦを判別するＳ７へ進むことになるが、前記フラグＦに１をセットしたので、Ｓ７からＳ８へ進んで、再度前記ディレイ時間が経過したか否かを判別することになる。そして、Ｓ８で前記ディレイ時間が経過したことを判別されると、Ｓ９（診断手段）へ進んで診断処理を実行する。
【００２５】
具体的には、クランク角センサ８及びカム角センサ９からの検出信号に基づいてクランク軸とカム軸との実際の回転位相差を検出し（回転位相検出手段）、該検出した実際の回転位相差とそのときの目標回転位相との偏差が所定値以上であるときに、故障発生を判定し、前記偏差が所定値未満であれば正常判定を行う。Ｓ９の診断処理が終了すると、Ｓ10へ進んで前記フラグＦを０リセットする。従って、再度目標回転位相のステップ変化が生じるまでは、Ｓ７でフラグＦが０であると判別されることによって、診断を行うことなく本ルーチンを終了させることになる（第２診断禁止手段）。
【００２６】
上記構成によると、目標の回転位相がステップ変化してからディレイ時間が経過したときには、実際の回転位相が目標回転位相に到達しているものと推定し、目標に略一致していない場合に故障の発生を判定するが、目標に到達するまでの油圧応答が、エンジン回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗ（油温），目標回転位相のステップ変化量ΔＴによって異なることに対応して前記ディレイ時間を変更するので、正常であれば確実に目標に到達している最短の時間に近い時間で診断を行わせることができ、診断精度を確保しつつ、診断の機会を確保することができる。
【００２７】
尚、上記実施の形態では、ディレイ時間を変更するためのパラメータとしてエンジン回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗ（油温），目標回転位相のステップ変化量ΔＴの３つを用いたが、これらの中の１つのみ、又は、２つを組み合わせる構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態における診断制御を示すフローチャート。
【図３】実施の形態における診断のタイミング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】
0003752387.tif 000002
【図２】
0003752387.tif 000003
【図３】
0003752387.tif 000004