(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、
クランキング時に前記カムシャフトの回転に同期して出力されるクランク角センサからの気筒判別信号による気筒判別が非成立であること及び全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常であることを条件として、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相の初期設定に異常があると診断することを特徴とするカムシャフト回転位相の異常診断装置。
【請求項２】
クランクシャフトの回転に同期して、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置と該基準クランク角位置を基準とした単位クランク角毎のクランク角位置を検出可能なクランク角信号を出力する第１クランク角センサと、前記カムシャフトの回転に同期して、気筒別に異なる数の気筒判別信号を出力する第２クランク角センサと、を備え、前記第１クランク角センサによって検出される所定クランク角期間毎の前記第２クランク角センサからの気筒判別信号の出力数をカウントして気筒判別を行うと共に、前記第１クランク角センサによって検出される基準クランク角位置に対する前記気筒判別信号の位相差を検出しつつクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、
クランキング時に前記気筒判別信号による気筒判別が非成立であること及び全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常であることを条件として、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相の初期設定に異常があると診断することを特徴とするカムシャフト回転位相の異常診断装置。
【請求項３】
前記気筒判別が非成立である条件は、気筒判別毎の判別結果の更新が気筒の更新パターンと異なっていることであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカムシャフト回転位相の異常診断装置。
【請求項４】
前記異常があるとの診断は、前記気筒判別信号による気筒判別が非成立の状態が所定期間若しくは所定回数生じたときを条件として下されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のカムシャフト回転位相の異常診断装置。
【請求項５】
前記診断を行うクランキングの判定条件が、スタータスイッチがＯＮであること、バッテリ電圧がクランキング時の電圧に相当していること、前記クランク角信号に基づいて検出される回転速度が所定範囲であること、吸入空気量が所定範囲であることの中のいずれか若しくは複数の組み合わせにより行なうことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のカムシャフト回転位相の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相の初期設定の異常診断技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の上記バルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおけるカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相の初期設定（以下アライメントという）の異常診断技術としては、特開平１０−１８８６９号に開示されるようなものがある。このものでは、エンジン運転中にカムシャフトとクランクシャフトとの位相差が所定値以上となったときに、異常があると診断している。
【０００３】
一方、本願出願人は、クランクシャフトの回転に同期してクランク角信号を出力する第１クランク角センサと、前記カムシャフトの回転に同期して気筒判別信号を出力する第２クランク角センサと、を備え、所定クランク角期間毎の気筒判別信号の出力数をカウントして気筒判別を行うと共に、基準クランク角位置に対する前記気筒判別信号の位相差を検出しつつクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置技術を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この技術では、第２クランク角センサからの気筒判別信号に気筒判別機能と位相差検出機能とを兼有させて合理化を図っているが、この技術に前記従来のアライメント診断技術を適用すると、カムシャフトとクランクシャフトとの位相差が大きくなりすぎたときは、後に詳述するように気筒判別が正常に行なえなくなり、その結果、エンジンを始動できないのでアライメント診断を行なうことが不可能になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、上記のように気筒判別信号に気筒判別機能と位相差検出機能とを兼有させて合理化を図ったものにおいて、アライメント診断を行なうことができるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、
クランキング時に前記カムシャフトの回転に同期して出力されるクランク角センサからの気筒判別信号による気筒判別が非成立であること及び全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常であることを条件として、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相の初期設定に異常があると診断することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によると、
カムシャフトのアライメント異常が生じると、回転位相のずれにより、気筒判別が非成立となることがある。そこで、クランキング時に気筒判別結果が非成立となること及び全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常であることを条件として、カムシャフトのアライメント異常を診断する。
【０００８】
これにより、エンジンの始動前に該アライメント異常を察知して迅速に対処することができる。
また、気筒判別が非成立である条件に加えて全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常である条件を満たしていないときは、アライメント異常であるとの診断が下されない。
ノイズや瞬断の場合は、位相ずれの場合とは異なり気筒判別信号以外のノイズ信号がカウントされたり、気筒判別信号がカウントされなかったりして、全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常値と異なってくる。
そこで、上記のように、全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常である条件を満たすことを条件として加えることで、アライメント診断の精度が向上する。
また、請求項２に係る発明は、
クランクシャフトの回転に同期して、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置と該基準クランク角位置を基準とした単位クランク角毎のクランク角位置を検出可能なクランク角信号を出力する第１クランク角センサと、前記カムシャフトの回転に同期して、気筒別に異なる数の気筒判別信号を出力する第２クランク角センサと、を備え、前記第１クランク角センサによって検出される所定クランク角期間毎の前記第２クランク角センサからの気筒判別信号の出力数をカウントして気筒判別を行うと共に、前記第１クランク角センサによって検出される基準クランク角位置に対する前記気筒判別信号の位相差を検出しつつクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、
クランキング時に前記気筒判別信号による気筒判別が非成立であること及び全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常であることを条件として、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相の初期設定に異常があると診断することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明によると、
カムシャフトのアライメント異常が発生すると、前記第１クランク角センサによって検出される所定クランク角期間毎の前記第２クランク角センサからの気筒判別信号の出力数が正常時と異なって、気筒判別が非成立となる場合がある。そこで、クランキング時に気筒判別結果が非成立となること及び全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常であることを条件として、カムシャフトのアライメント異常を診断する。
【００１０】
これにより、エンジンの始動前に該アライメント異常を察知して迅速に対処することができる。また、請求項１同様、全ての気筒の気筒判別信号の合計数が正常である条件を満たすことを条件として加えることで、アライメント診断の精度が向上する。
また、請求項３に係る発明は、前記気筒判別が非成立である条件は、気筒判別毎の判別結果の更新が気筒の更新パターンと異なっていることであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明によると、
気筒判別が成立する時は、点火順序に従って判別気筒が決定されるので、気筒判別毎の判別結果の更新が、上記に従って決定される気筒の更新パターンと異なっているときには、気筒判別が非成立であるとすることができる。
【００１２】
このようにすれば、気筒判別が非成立であることを容易に判定できる。
また、請求項４に係る発明は、前記異常があるとの診断は、前記気筒判別信号による気筒判別が非成立の状態が所定期間若しくは所定回数生じたときを条件として下されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明によると、
前記気筒判別信号による気筒判別が非成立の状態が所定期間若しくは所定回数生じたときに、初めてアライメント異常であるとの診断が下される。
【００１４】
これにより、ノイズ等による誤診断を防止してアライメント診断の精度が向上する。
【００１７】
また、請求項５に係る発明は、
前記診断を行うクランキングの判定条件が、スタータスイッチがＯＮであること、バッテリ電圧がクランキング時の電圧に相当していること、前記クランク角信号に基づいて検出される回転速度が所定範囲であること、吸入空気量が所定範囲であることの中のいずれか若しくは複数の組み合わせにより行なうことを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る発明によると、
上記の各条件のいずれか若しくは複数の組み合わせによりクランキング判定が行なわれる。
【００１９】
これにより、クランキング判定精度が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は直列４気筒エンジン１を示し、吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３を備える。
【００２１】
そして、前記吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３に、シグナルプレート４，５が軸支され、該シグナルプレート４，５に形成される突起部（図示省略）をそれぞれに検出して気筒判別信号Phaseを出力する磁気式の第２クランク角センサ６，７が設けられる。
【００２２】
また、クランクプーリに取り付けられたシグナルプレート８に形成される突起部（図示省略）を検出して単位角度毎のポジション信号ＰＯＳを出力する磁気式の第１クランク角センサ９が設けられる。
【００２３】
前記第１クランク角センサ９及び第２クランク角センサ６，７の検出信号はコントロールユニット１０に入力され、コントロールユニット１０は前記検出信号に基づき気筒判別を行い、該気筒判別結果に基づいてエンジンにおける燃料噴射や点火を制御する。また、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで作動角一定のままバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置（以下ＶＴＣという）を備え、前記検出信号に基づき前記回転位相を検出し、前記回転位相をフィードバック制御する。
【００２４】
図２は、上記直列４気筒エンジンにおける第１クランク角センサ９、第２クランク角センサ６，７の出力特性と、それに基づく気筒判別の様子を示すものであり、第１クランク角センサ９から出力されるポジション信号ＰＯＳは、所定の単位クランク角（本実施の形態では１０°）毎に出力され、かつ、気筒間の行程位相差に相当する１８０°毎に歯抜けを生じるように構成される。そして、該歯抜け位置を検出することで基準クランク角位置が検出され、該基準クランク角位置からポジション信号ＰＯＳの出力数ＣＲＡＣＮＴを計測することによって単位クランク角毎のクランク角位置が検出される。
【００２５】
一方、第２クランク角センサ６，７から出力される気筒判別信号Phaseは、気筒別に気筒ナンバーに対応した数の信号が、所定クランク角（本実施の形態では３０°）毎に出力される。
【００２６】
そして、前記第１クランク角センサ９により検出される所定クランク角期間（本実施の形態では、気筒毎のＡＴＤＣ３０°間）１８０°毎の気筒判別信号Phaseの数を計測して、該計測数に対応した気筒を判別する。具体的には、点火順序が＃１−＃３−＃４−＃２の場合、気筒判別信号Phaseの計測数ＣＡＭＣＮＴが１のときは、次の点火気筒を＃３、同様にＣＡＭＣＮＴが３のときは＃４、ＣＡＭＣＮＴが４のときは＃２、ＣＡＭＣＮＴが２のときは＃１として順次判別する。
【００２７】
図３は、同じく第１クランク角センサ９、第２クランク角センサ６，７の出力特性に基づいて、ＶＴＣにおけるカムシャフトの動作角度の算出に必要なカムターゲット信号（カムシャフトの回転位相を表わす信号）を検出する様子を示す。
【００２８】
すなわち、各気筒に対応する１〜４個の気筒判別信号Phaseの中の先頭の気筒判別信号Phaseを前記カムターゲット信号として検出する。具体的には、前記気筒判別を行うための所定クランク角期間の開始時点で、気筒判別信号Phaseの計測数ＣＡＭＣＮＴがクリアされ、該計測数ＣＡＭＣＮＴが０から１になったときの気筒判別信号Phaseを、カムターゲット信号として検出する。
【００２９】
そして、該カムターゲット信号の出力時点におけるクランク角位置を、前記基準クランク角位置からのポジション信号ＰＯＳの出力数ＣＲＡＣＮＴによって、単位クランク角毎のクランク角位置として検出し、単位クランク角未満のクランク角は、カムターゲット信号とその直前のポジション信号ＰＯＳとの間の周期Ｔｂと、その前のポジション信号ＰＯＳ間の周期Ｔａとを、次式のように比例配分演算して検出する。
【００３０】
単位クランク角未満の検出角度＝単位クランク角×Ｔｂ／Ｔａ
上記のように検出されたカムターゲット信号のクランク角位置と、ＶＴＣの初期位置である最遅角位置におけるカムターゲット信号のクランク角位置（例えば、ＡＴＤＣ６０°）との位相差がＶＴＣの動作角度として算出される。このようにして算出された動作角度を目標値とするようにフィードバック制御することで、カムシャフトの回転位相ひいては吸・排気弁のバルブタイミングを目標値に制御する。
【００３１】
図４は、カムシャフトのアライメント異常を生じた場合の様子を示す。該アライメント異常は、クランクシャフトとカムシャフトを連動させるチェーンの延びやディーラーによるチェーンの取付位置の間違い等によって生じる。図４は、前記チェーンのカムスプロケットへの取付位置が該カムスプロケットの歯１個分ずれた場合を示し、例えば、カムスプロケットの歯数が４８個の場合、カムシャフトはクランクシャフトの１／２の速度で回転するので、歯１個分のずれによりクランク角度で１５°ずれる。その結果、始動時（クランキング時）にＶＴＣの最遅角位置で気筒判別を行おうとした場合、第２気筒（次点火気筒）判別用の４個の気筒判別信号Phaseの中の最後の信号は、前記気筒判別を行う所定のクランク角期間１８０°(気筒毎のＡＴＤＣ３０°間）から外れてしまい、正常な気筒判別を行なえなくなる（気筒判別が非成立）。
【００３２】
そのため、このままでは既述したようにエンジンを始動することができず、その結果、アライメント診断を行なうことができなくなる。
そこで、本発明では、以下のようにしてクランキング時にアライメント診断を行う。
【００３３】
図５は、本発明に係るアライメント診断のフローチャートを示す。
ステップ１では、前記第１クランク角センサ９からのポジション信号ＰＯＳに基づいて、基準クランク角位置ＲＥＦの検出及び各種カウンタの処理（前記ポジション信号ＰＯＳの出力数ＣＲＡＣＮＴや気筒判別信号Phaseの計測数ＣＡＭＣＮＴなどのカウントやクリア）を行なう。
【００３４】
ステップ２では、気筒判別タイミング（気筒毎のＡＴＤＣ３０°）となったかを判定する。
気筒判別タイミングと判定された場合は、ステップ３で前回判別された気筒ＣＹＬＣＳをＣＹＬＣＳn-1にセットする。
【００３５】
ステップ４では、今回の所定クランク角期間中に算出された気筒判別信号Phaseの計測数ＣＡＭＣＮＴに基づいて次回点火気筒を判別する。これは、既述したように、点火順序＃１−＃３−＃４−＃２に従ってＣＡＭＣＮＴに応じて設定された次回点火気筒のパターン（図示参照）により判別する。なお、ＣＡＭＣＮＴが０又は５以上の異常な値のときは、ＣＹＬＣＳ＝０としておく。
【００３６】
ステップ５では、前記前回の判別気筒ＣＹＬＣＳn-1と、今回の判別気筒ＣＹＬＣＳとを比較する。
ステップ６では、今回の気筒判別結果が、正常時の更新パターン（図示参照）に一致しているかを判定する。
【００３７】
そして、気筒判別結果が、正常時の更新パターンに一致していないと判定されたとき、つまり、気筒判別が不成立のときは、ステップ７でクランキング中であるかを判定する。該クランキングの判定は、スタータスイッチがＯＮであること、バッテリ電圧がクランキング時の電圧に相当していること、前記クランク角信号に基づいて検出される回転速度が所定範囲であること、吸入空気量が所定範囲であることの中のいずれか若しくは複数の組み合わせにより行なう。
【００３８】
クランキング中と判定されたときは、ステップ８で、前記ＣＹＬＣＳの値が０であるか、つまり、気筒判別信号Phaseの計測数ＣＡＭＣＮＴが０や５以上の値で断線やノイズ等の異常を生じているかを判定する。
【００３９】
ステップ９では、エンジン２回転中の気筒判別信号Phaseの合計値が正常値（本実施の形態では１０）となっているかを判定する。
正常値でないときは、ステップ８では検出されない瞬断やノイズ等の異常であると判断して、このフローを終了し、正常値であるときはステップ１０へ進み、一応アライメント異常と仮判定してその回数ＮＧＣＮＴをカウントアップする。
【００４０】
そして、ステップ１１で、前記仮判定のカウント値ＮＧＣＮＴが所定値を超えたかを判定し、超えたと判定されたときに、ステップ１２でアライメントが異常であると診断を下す。すなわち、１回のアライメント異常仮判定では、まだ、ノイズ等の可能性があるので、該仮判定が所定回数（例えば７回）生じたときにアライメント異常であるとの診断を下す。これにより、診断精度が向上する。具体的には、図６に示すように、ＭＩＬ（エンジンチェックランプ）を点灯して、該アライメント異常を表示する。
【００４１】
このようにすれば、エンジンが始動される前に、確実にアライメント異常の診断を行なうことができる。なお、該アライメント異常と診断された場合は、別途気筒判別のバックアップ制御（例えば残る気筒の正常な判別結果から推定するなどして）を行なうことにより始動させることも可能であるが、該バックアップ制御仕様でない場合でも、アライメント異常であることが特定されることにより、デーラーなどが迅速に処置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における直列４気筒エンジンのシステム構成を示す図。
【図２】同上エンジンにおける気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図３】同上エンジンのＶＴＣにおけるカムシャフトの動作角度を算出する様子を示すタイムチャート。
【図４】同上エンジンのカムシャフトのアライメント異常を生じた場合の様子を示すタイムチャート。
【図５】同上エンジンのアライメント診断ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同上エンジンのアライメント異常時の診断結果を表示する様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…吸気側カムシャフト
３…排気側カムシャフト
４，５，８…シグナルプレート
６，７…第２クランク角センサ
９…第１クランク角センサ
１０…コントロールユニット
【図１】
0003853560.tif 000002
【図２】
0003853560.tif 000003
【図３】
0003853560.tif 000004
【図４】
0003853560.tif 000005
【図５】
0003853560.tif 000006
【図６】
0003853560.tif 000007