JPH06248986A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置の誤動作検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】既存のエンジン回転数検出手段を用いることに
より、特別なセンサを搭載する必要がなく、安価なバル
ブタイミング制御装置とする。 【構成】ＥＣＵ２３はバルブタイミングをエンジン１の
運転状態に応じてバルブタイミング機構を構成する電磁
バルブ１４をデューティ制御する。エンジン回転数セン
サ２２はエンジン回転数ＮＥをＥＣＵ２３に出力し、Ｅ
ＣＵ２３は３０゜ＣＡ毎に検出されるＮＥ信号間の時間
Ｔ３０の最大値Ｔ３０MAXと、最小値Ｔ３０MINとの差Ｄ
Ｔを求め、異常値判定レベルＴと差ＤＴとを比較し、差
ＤＴが異常値判定レベルＴ以上であればＥＣＵ２３はＶ
ＶＴ故障警報信号を運転席に設けられているディスプレ
イに対して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエンジンにおけるバル
ブタイミング制御装置の誤動作検出装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のバルブタイミング制御装
置は、エンジンの負荷や、エンジンの回転数に基づいて
バルブタイミングを設定し、ポート圧力により所望の特
性が最大限に発生できるように動作タイミングを補正す
ることが行なわれている。このバルブタイミング制御装
置のバルブタイミングを可変にするバルブタイミング機
構が動作不良を起こした場合、例えばアイドル状態でオ
ーバラップが大きくなる位置で固定されると、残留ガス
割合が大きくなり、そのため、燃焼が不安定となって燃
費の悪化、車両振動、エンジンストール等を引き起こす
問題がある。又、走行中等の他の運転領域でもバルブタ
イミング機構が動作不良を起こした場合、出力の低下、
燃費が悪化する等の可能性もある。

【０００３】このため、従来からバルブタイミング機構
が動作不良を起こした場合、この状態を検出するため
に、特開昭６４−１１０８４４号においてはバルブタイ
ミング制御装置の動作を直接検出するたとえば、ロッカ
ーアーム動作センサを設けている。又、特開平２−３０
８９１３号に開示されているようにバルブタイミング制
御装置の異常を検知する手段として、吸気圧力センサを
設けて、この吸気圧力センサにて検知された吸気圧力に
基づいてバルブタイミング制御装置の異常検知を行なう
ことも提案されている。さらに、特開平３−９０１０号
ではバルブタイミング制御装置の異常検出のために、吸
入空気量検出センサを設け、吸入空気量検出センサの検
知した吸入空気量に基づいてバルブタイミング制御装置
の異常検出を行なうようにしたものも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は上記の
ようにバルブタイミング制御装置の異常検出のために、
新たなセンサ等が必要である問題がある。例えば、Ｖ型
エンジンの場合、吸排気系緒元の設計的制約、タイミン
グベルト、カムプーリ等の動弁系部品の寸法誤差により
各バンクにおけるバルブタイミング機構のバルブタイミ
ング（オーバラップ）が異なり、両バンク間の吸入空気
量差を生じる場合がある。この吸入空気量がバンク間で
異なれば、トルク変動を抑制することが難しくなり、空
燃比制御性が悪化するとともに、出力向上が図れない問
題がある。又、アイドル時ではオーバラップ変化によ
り、燃焼が不安定となり、アイドル振動等に不利である
問題がある。従って、バルブタイミング制御装置が不具
合になった場合、そのことを運転手に警告する必要があ
る。しかし、従来は上記のように新たなセンサを搭載す
る必要があり、コスト高となる問題があった。

【０００５】この発明の目的は既存のエンジン回転数検
出手段を用いることにより、特別なセンサを搭載する必
要がなく、安価なバルブタイミング制御装置の誤動作検
出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、エンジンのバルブタイミングを可変制御
すべく前記エンジンの運転状態に応じてバルブタイミン
グ機構を駆動制御する駆動制御手段を備えたバルブタイ
ミング制御装置において、エンジンの回転変動量を検出
するエンジン回転変動量検出手段と、前記エンジン回転
変動量検出手段が検出した回転変動量と所定の基準値と
を比較し、エンジン回転変動量が大きいとき、バルブタ
イミング制御装置が異常であると判定する判定手段とを
備えたことを要旨とするものである。

【０００７】

【作用】上記の構成により、駆動制御手段はエンジンの
バルブタイミングをエンジンの運転状態に応じてバルブ
タイミング機構を駆動制御する。バルブタイミング制御
装置に不具合が生じた時にはエンジン回転変動量が正常
時に比較して変動するため、判定手段はエンジン回転変
動量検出手段が検出した回転変動量と所定の基準値とを
比較し、エンジン回転変動量が大きいとき、バルブタイ
ミング制御装置が異常であると判定する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明における内燃機関のバルブタイ
ミング装置を具体化した一実施例を図１〜図４に従って
説明する。

【０００９】図１はこの発明のバルブタイミング制御装
置の誤動作検出装置に適用した４気筒のガソリンエンジ
ンにおける概略構成図を示している。ここでガソリンエ
ンジン１の運転制御及びバルブタイミング制御について
は周知の制御が行なわれているものとして説明を省略
し、誤動作検出装置についてのみの説明を行なう。

【００１０】各気筒に設けられた吸気カムシャフト５側
には、同カムシャフト５によって開閉駆動される図示し
ない吸気バルブのリフト、及び作用角を可変にするＶＶ
Ｔ（バルブタイミング機構）が設けられている。

【００１１】このＶＶＴには油圧によって駆動される図
示しないアクチュエータが内蔵されている。これらＶＶ
Ｔの構成については、既に周知であるのでここでは詳し
い説明を省略する。又、ＶＶＴへの油圧の供給を調節す
る油圧回路９が設けられている。この油圧回路９はＶＶ
Ｔに通じる油路１０と、タンク１２の動作油を圧送する
油圧ポンプ１３及び電磁バルブ１４よりなるポンプユニ
ット１５とから構成されている。そして、ＶＶＴが油圧
によって駆動されることにより、ＶＶＴを構成するカム
シャフトのカムに対するロッカアームへの作用点が変更
され、そのことによってロッカアームにて駆動される吸
気バルブのリフト量が可変とされて、バルブタイミング
が調節される。なお、ポンプユニット１５はエンジン１
に予め装着されているオイルポンプとの共有も可能であ
る。

【００１２】クランクシャフト２の一端にはクランクプ
ーリ１６が固着されている。そして、各吸気及び排気カ
ムシャフト５，６の一端に設けられたタイミングプーリ
７，８とクランクプーリ１６との間には一つのタイミン
グベルト１７が掛装され、各カムシャフト５，６がクラ
ンクシャフト２に駆動連結されている。又、エンジン１
には、掛装されたタイミングベルト１７に所要の張力を
付与するためのアイドラ１９及びテンションプーリ２０
が設けられている。吸気カムシャフト５のタイミングプ
ーリ７には、そのカムシャフト５の回転数を検出するエ
ンジン回転数センサとしてのカム回転数センサ２１が設
けられている。カム回転数センサ２１はクランク角度３
０゜（以下、３０゜ＣＡという）毎に対応する基準信号
（以下、ＮＥ信号という）を検出し、その信号を出力す
る。

【００１３】又、各気筒の燃焼室には吸気通路２５及び
図示しない排気通路が連通して設けられている。吸気通
路２５の燃焼室に開口する吸気ポートには、開閉用の吸
気バルブが組付けられている。又、排気通路の燃焼室に
開口する排気ポートには、開閉用の排気バルブが組付け
られている。吸気通路２５には図示しないエアクリーナ
を介して外気が導入される。又、吸気通路２５にはその
吸気ポートの近傍において燃料噴射用の図示しないイン
ジェクタが設けられ、吸気通路２５に燃料が取り込まれ
るようになっている。吸気通路２５の途中には、図示し
ないアクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロッ
トルバルブ２６が設けられている。そして、このスロッ
トルバルブ２６が開閉されることにより、吸気通路２５
への吸入空気量が調節される。

【００１４】スロットルバルブ２６の近傍には、そのス
ロットル開度を検出するスロットルセンサ２７と、スロ
ットルバルブ２６が全閉位置にあるときに「オン」され
て全閉信号を出力する全閉スイッチ２７ａがそれぞれ設
けられている。又、スロットルバルブ２６よりも下流側
には、吸入空気量の脈動を平滑化させるサージタンク２
８が設けられている。さらに、スロットルバルブ２６よ
りも上流側には、外部からの吸気通路２５に取込まれる
吸入空気量を検出する周知のエアーフローメータ２９が
設けられている。

【００１５】そして、前記カム回転数センサ２１、前記
スロットルセンサ２７及び全閉スイッチ２７ａ等は判定
手段及び駆動制御手段を構成する電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）２３の入力側に接続されている。又、ＥＣＵ２３の
出力側には前記ポンプユニット１５の電磁バルブ１４等
が接続されている。このＥＣＵ２３は中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）及び読出し書換え
可能なメモリ（ＲＡＭ）等よりなる論理演算回路として
構成されている。前記ＲＯＭには図３に示すＶＶＴ制御
マップ等の各種制御マップが記憶されている。なお、図
３に示すタイミングＡはリフト量及び作用角が小となる
領域であり、タイミングＢはリフト量及び作用角が大と
なる領域である。

【００１６】そして、ＥＣＵ２３はエンジン１の運転状
態に応じて、すなわち各センサ２１，２２の検出値に基
づいてバルブタイミングを制御すべく、電磁バルブ１４
を好適にデューティ制御する。この実施例では前記エン
ジン回転数センサ２２からの検出信号と、エアフローメ
ータ２９からの検出信号に基づいてＥＣＵ２３はエンジ
ン回転数（ＮＥ）と、吸入空気量を演算し、これらの値
をパラメータとした前記ＶＶＴ制御マップに基づいて前
記電磁バルブ１４を制御するようになっている。なお、
このＶＶＴの制御は公知であるため、詳細な説明は省略
するが、ＶＶＴの制御のために採用するパラメータは前
記吸入空気量、エンジン回転数以外に、スロットル開
度、車速等を使用してもよい。

【００１７】さて、上記のように構成された内燃機関の
バルブタイミング制御装置における誤動作検出装置の作
用を図２に従って説明する。図２のフローチャートはＥ
ＣＵ２３により実行されるルーチンの中で、ＶＶＴ誤動
作判定ルーチンを示している。この誤動作判定ルーチン
はＥＣＵ２３によって所定時間の定時割り込みで実行さ
れる。

【００１８】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ１０１でアイドル状態か否かを判断する。この判断は
スロットルバルブ２６の全閉スイッチ２７ａの全閉信号
がオンであるか否かに基づいて行なわれる。全閉信号が
オンでない場合、すなわちアイドル状態でないと判断す
ると、ステップ１１１に移行し、カウンタＣを０にリセ
ットし、このルーチンを一旦終了する。又、全閉信号が
オンである場合、すなわちアイドル状態であると判断す
ると、ステップ１０２においてカウンタＣをインクリメ
ントし、ステップ１０３に移行する。このカウンタＣは
この処理ルーチンを何回通ったかをカウントするための
ものである。

【００１９】ステップ１０３では３０゜ＣＡ毎に検出さ
れるＮＥ信号間の時間（以下、Ｔ３０という）の現在値
とこれまでの最大値Ｔ３０MAXとを比較する。現在値Ｔ
３０が最大値Ｔ３０MAX以上であればステップ１０４で
現在値Ｔ３０をＲＡＭにストアし、ステップ１０７に移
行する。 前記ステップ１０３で現在値Ｔ３０が最大値
Ｔ３０MAXよりも小であれば、ステップ１０５で、現在
値Ｔ３０が最小値Ｔ３０MINと比較する。現在値Ｔ３０
が最小値Ｔ３０MIN以下であればステップ１０６で現在
値Ｔ３０をＲＡＭにストアし、ステップ１０７に移行す
る。又、ステップ１０５で、現在値Ｔ３０が最小値Ｔ３
０MINSよりも大であれば、ステップ１０７に移行する。

【００２０】ステップ１０７でカウンタＣがＮ回である
か否かを判定する。すなわち、この処理ルーチンをＮ回
まわったか否かを判定する。Ｎ回に達していない場合に
はこの処理ルーチンを一旦終了する。Ｎ回に達している
場合には、ステップ１０８において最大値Ｔ３０MAXか
ら最小値Ｔ３０MINを減算して差ＤＴを求め、ステップ
１０９に移行する。ステップ１０９において異常値判定
レベルＴと差ＤＴとを比較し、差ＤＴが異常値判定レベ
ルＴ未満であればステップ１１１に移行する。なお、異
常値判定レベルＴはアイドル状態における正常値として
設定されており、前記ＲＯＭに記憶され、この処理ルー
チンに入るときに読み出される。ステップ１０９で差Ｄ
Ｔが異常値判定レベルＴ以上であればステップ１１０に
移行する。ステップ１１０でＥＣＵ２３はＶＶＴ故障警
報信号を運転席に設けられているディスプレイに対して
出力し、ステップ１１１に移行する。ステップ１１１で
はＥＣＵ２３はカウンタＣをクリアし、この処理ルーチ
ンを一旦終了する。

【００２１】上記のようにこの実施例ではカムのトルク
変動により、図４に示すようにＴ３０は４気筒ではエン
ジンの１回転当たり２回の山谷ができる。そして、この
実施例では、ＶＶＴはＶＶＴを構成するカムシャフトの
カムに対するロッカアームへの作用点が変更され、その
ことによってロッカアームにて駆動される吸気バルブの
リフト量が可変とされるものである。そのため、作用
角、バルブリフト量により、ピーク値、振幅が異なる。

【００２２】従って、ＶＶＴが異常動作の場合にはそれ
らの変化を上記の処理ルーチンにより、検出し、その検
出結果に基づいてＶＶＴの異常動作が判断される。例え
ば図４においては異常時のアイドリング時の場合の最大
値Ｔ３０MAXから最小値Ｔ３０MINを減算した差ＤＴ１
と、正常時のアイドリング時の最大値Ｔ３０MAXから最
小値Ｔ３０MINを減算した差ＤＴ２とでは、その大きさ
が異なる。本実施例ではこの異常時における差ＤＴ１を
異常値判定レベルＴと比較することにより、ＶＶＴの異
常動作の検出ができる。

【００２３】次に前記実施例の変形例について図１及び
図５に従って説明する。図５はこの実施例のアイドル状
態におけるＴ３０の正常時と、異常時の場合とを図示し
ている。

【００２４】この実施例では前記実施例の構成中、エン
ジン回転数センサとしてカム回転数センサ２１の代りに
図１に示すようにクランクシャフト２に対してクランク
シャフト２と同位相で回転しているエンジン１の回転数
（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数センサ２
２が設けられている。又、ＶＶＴの構成はオーバーラッ
プ量を可変する公知のタイプのものであり、正常時には
図５に示すようなＴ３０の特性曲線が得られる。すなわ
ち、バルブのオーバーラップが大きいときには、燃焼が
不安定となることから、図５に示すように実線で示す異
常時の場合と、点線で示す正常時の場合においてピーク
値、振幅が異なる。

【００２５】従って、この実施例においても異常時のア
イドリング時の場合の最大値Ｔ３０MAXから最小値Ｔ３
０MINを減算した差ＤＴ１と、正常時のアイドリング時
の最大値Ｔ３０MAXから最小値Ｔ３０MINを減算した差Ｄ
Ｔ２とでは、その大きさが異なる。従って、本実施例に
おいても異常時における差ＤＴ１を異常値判定レベルＴ
と比較することにより、ＶＶＴの異常動作の検出ができ
る。

【００２６】次に、多気筒Ｖ型（この実施例ではＶ型６
気筒）のガソリンエンジンに具体化した実施例を図６乃
至図９に従って説明する。なお、前記実施例の構成中、
相当する構成については同一符号を付して説明を省略す
る。

【００２７】図６はこのガソリンエンジンにおける概略
構成図を示している。この実施例では、多気筒Ｖ型のエ
ンジン３１の各気筒は、クランクシャフト３２を中心に
左右二つの位置に分けて配置されて左右各バンク３３，
３４を構成している。

【００２８】各バンクの各気筒には吸気カムシャフト３
５Ａ，３６Ａ及び排気カムシャフト３５Ｂ，３６Ｂが設
けられている。各バンクの各気筒に設けられた吸気カム
シャフト３５Ａ，３６Ａ側には、同カムシャフト３５
Ａ，３６Ａによって開閉駆動される図示しない吸気バル
ブのリフト、及び作用角を可変にするＶＶＴ（バルブタ
イミング機構）が設けられている。そして、ＶＶＴが油
圧によって駆動されることにより、ＶＶＴを構成するカ
ムシャフトのカムに対するロッカアームへの作用点が変
更され、そのことによってロッカアームにて駆動される
吸気バルブのリフト量が可変とされて、バルブタイミン
グが調節される。前記カムシャフト３５Ａ，３６Ａ，３
５Ｂ，３６Ｂの一端にはカムプーリ３７，３８，３９，
４０が固着されている。

【００２９】クランクシャフト３２の一端にはクランク
プーリ１６が固着されている。そして、各カムプーリ３
７，３８，３９，４０とクランクプーリ１６との間には
一つのタイミングベルト１７が掛装され、各カムシャフ
ト３５Ａ，３６Ａ，３５Ｂ，３６Ｂがクランクシャフト
３２に駆動連結されている。又、エンジン３１には、掛
装されたタイミングベルト１７に所要の張力を付与する
ためのアイドラ１８，１９及びテンションプーリ２０が
設けられている。

【００３０】右バンク３４のカムシャフト３６Ａのエン
ジン回数センサ４１はクランクシャフト２と同位相で回
転しているエンジン１の回転数（エンジン回転数）ＮＥ
を検出するようになっている。又、カムシャフト３６Ｂ
にはエンジン１のクランク角基準位置を所定の割合（こ
の実施例では３６０゜毎に１回）で検出し、その基準信
号Ｇを出力する基準位置センサ４３が設けられている。
左バンク３３のカムシャフト３５Ａには位相差センサ４
２が設けられている。この位相差センサ４２はエンジン
１のクランク角基準位置から所定量の位相がずれた位置
を所定の割合で（この実施例では３６０゜毎に１回）検
出し、位相差信号Ｓを出力する。すなわち、前記基準位
置センサ４３が出力する基準信号Ｇに対して位相差を有
するように検出するようになっている。

【００３１】そして、前記エンジン回転数センサ４１，
位相差センサ４２，基準位置センサ４３等はＥＣＵ２３
の入力側に接続されている。さて、この実施例ではＶ型
６気筒のエンジンであり、片方のバンクは３気筒である
ため、トルク変動により、図７に示すようにエンジン１
が２回転する間に３つの山谷が生じる。そして、この実
施例では、右バンク３４のＶＶＴはＶＶＴを構成するカ
ムシャフトのカムに対するロッカアームへの作用点が変
更され、そのことによってロッカアームにて駆動される
吸気バルブのリフト量が可変とされるものである。その
ため、作用角、バルブリフト量により、ピーク値、振幅
が異なる。

【００３２】そして、右バンク３４側のＶＶＴの異常動
作は前記第一実施例と同様のＥＣＵ２３が行なう図２の
処理ルーチンにより検出される。又、左バンク３３側の
ＶＶＴの異常動作は前記図２の処理ルーチンが終了した
後、ＥＣＵ２３により所定時間の定時割り込みで実行さ
れる図９に示す処理ルーチンにより検出される。

【００３３】すなわち、この処理ルーチンに移行する
と、ＥＣＵ２３はステップ２０１で基準信号Ｇと位相差
信号Ｓの間隔ＴVVTを演算し、ステップ２０２において
予め設定された基準値Ｔ１と間隔ＴVVTとを比較する。
なお、基準値Ｔ１は上記のようにアイドル状態における
正常時の位相差（間隔）と同じ値若しくは若干小さな値
であって、予めＲＯＭに記憶されている。ステップ２０
２において基準値Ｔ１未満でなければこの処理ルーチン
を一旦終了する。又、ステップ２０２において基準値Ｔ
１未満であればステップ２０３でＥＣＵ２３はＶＶＴ故
障警報信号を運転席に設けられているディスプレイに対
して出力し、この処理ルーチンを一旦終了する。

【００３４】すなわち、このＶＶＴが誤動作すると、位
相差信号Ｓは基準信号Ｇに対して進角側へ偏位すること
が予め分っているため、この状態をＥＣＵ２３が入力す
る上記位相差信号Ｓ及び基準信号Ｇにて判定するのであ
る。

【００３５】従って、この実施例ではエンジン回転数セ
ンサ４１が設けられた右バンク３４側はエンジン回転数
センサ４１によって、ＶＶＴの誤動作が検出され、左バ
ンク３３は基準位置センサ４３と位相差センサ４２によ
ってＶＶＴの誤動作が検出される。

【００３６】このように、この実施例では右バンク３４
がエンジン回転数センサ４１にてＶＶＴの異常動作が検
出できる。そして、従来はエンジン回転数センサ４１を
設けていても、本実施例と異なり、両バンク３３，３４
に位相差センサを設ける必要があったが、本実施例では
エンジン回転数センサ４１を設けていない片側バンクの
みに位相差センサを設けるだけでよくなる。

【００３７】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範囲で任
意に変更することも可能である。 （１）本発明は前記Ｖ型エンジンだけではなく、吸気、
排気カムシャフト側にＶＶＴが設けられているタイプの
エンジンに対し、一方をエンジン回転数センサにて誤動
作検出が行なえるように具体化することも可能である。

【００３８】（２）前記実施例では、ガソリンエンジン
１に具体化したが、ディーゼルエンジンに具体化するこ
ともできる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば既
存のエンジン回転数検出手段を用いることにより、特別
なセンサを搭載する必要がないため、安価なバルブタイ
ミング制御装置の誤動作検出装置とすることができると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例におけるガソリン
エンジンを説明する概略構成図である。

【図２】ＶＶＴの誤動作処理ルーチンを説明するための
フローチャートである。

【図３】ＶＶＴ制御を行なうためのマップの説明図であ
る。

【図４】本発明の一実施例のＴ３０の正常時と異常時を
説明するための説明図である。

【図５】本発明の他の実施例のＴ３０の正常時と異常時
を説明するための説明図である。

【図６】本発明をＶ型エンジンに具体化した他の実施例
における概略構成図である。

【図７】同じく他の実施例のＴ３０の正常時と異常時を
説明するための説明図である。

【図８】同じく他の実施例の基準信号と位相差信号を説
明するための説明図である。

【図９】同じくＶＶＴの誤動作処理ルーチンを説明する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、９…油圧回路、１０，
１１…油路、１４…電磁バルブ、２２…エンジン回転数
センサ、２３…駆動制御手段としてのＥＣＵ、２５…吸
気通路、３３…左バンク、３４…右バンク、４１…エン
ジン回転数センサ、４２…位相差センサ、４３…基準位
置センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ 7324−2Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのバルブタイミングを可変制御す
   べく前記エンジンの運転状態に応じてバルブタイミング
   機構を駆動制御する駆動制御手段を備えたバルブタイミ
   ング制御装置において、 エンジンの回転変動量を検出するエンジン回転変動量検
   出手段と、 前記エンジン回転変動量検出手段が検出した回転変動量
   と所定の基準値とを比較し、エンジン回転変動量が大き
   いとき、バルブタイミング制御装置が異常であると判定
   する判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のバ
   ルブタイミング制御装置の誤動作検出装置。