JPH08246820A - 可変バルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変バルブタイミング機構を有する内燃機関
において、クランクシャフトに対するカムシャフトの変
位角度の異常を検出するに当たり、誤検出を抑制するこ
と。 【構成】 可変バルブタイミング機構を有する内燃機関
の異常検出装置ＶＣは、吸気側タイミングプーリ２７と
タイミングベルト３５との間のかけ違い等に起因する、
クランクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３
の変位角度の異常発生を検出する。異常検出に当たって
は、校正実変位角度ＶＴから、吸気側カムシャフト２３
の最遅角変位角度から構成実変位角度ＶＴまでの変位角
度量を除いた判定変位角度Ａを算出する。そして、判定
変位角度ＡとＶＶＴ５０構成上の変位角度３０°ＣＡと
の偏差が第１所定値ｅ以上である場合に、クランクシャ
フト１４に対する吸気側カムシャフト２３の変位角度の
バルブタイミングフェイルを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、運転状態に応じてクラ
ンクシャフトに対するカムシャフトの変位角度を変位さ
せることでバルブタイミングを変更する可変バルブタイ
ミング機構を有する内燃機関の異常検出装置に関し、さ
らに詳細には、クランクシャフトに対するカムシャフト
の変位角度の異常を検出する可変バルブタイミング機構
を有する内燃機関の異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンにおける各種制御のタ
イミングは、クランクシャフトの回転角度（クランク角
度）を基準に決定されており、吸気バルブ、及び排気バ
ルブの開閉タイミングもクランク角度によって規定され
ている。ここで、多くの吸気バルブ、及び排気バルブ
は、カムシャフトによって所定の開閉タイミングを実現
するよう駆動されており、かかるカムシャフトは、タイ
ミングベルト、またはタイミングチェーン等の伝達部材
を介してクランクシャフトによって回転駆動されてい
る。

【０００３】したがって、タイミングベルト等の歯とび
や、タイミングベルト等のかけ間違い等によって、クラ
ンクシャフトに対するカムシャフトの変位角度が所定の
変位角度からずれてしまうと、吸気バルブ、及び排気バ
ルブが所定の開閉タイミングで開閉されず、エンジン出
力特性が低下してしまう。

【０００４】そこで、クランク角センサによって検出さ
れたクランク角度と、カム角センサによって検出された
カム角度とに基づいて、クランクシャフトに対するカム
シャフトの角度（タイミング）のずれ、すなわち、変位
角度が所定範囲内に存在するか否かを常時判断するタイ
ミング異常検出装置が提案されている。このタイミング
異常検出装置によれば、クランクシャフトに対するカム
シャフトの変位角度が常に検出されており、変位角度が
所定範囲を外れた時点においてタイミングの異常が検出
されることとなる。

【０００５】ところで、近年、エンジンの運転状態に応
じて、吸気バルブ、排気バルブの少なくともいずれか一
方のバルブタイミングを変更させる可変バルブタイミン
グ機構を有するエンジンが実用化されている。そして、
可変バルブタイミング機構として、例えば、クランクシ
ャフトに対するカムシャフトの回転位相（変位角度）を
連続的に変位させる可変バルブタイミング機構が知られ
ている。

【０００６】かかる可変バルブタイミング機構を有する
エンジンでは、特開昭５９−１０５９１１号公報に記載
されているような位相差検出装置を用いて実回転位相
（実変位角度）を検出し、検出された実変位角度をエン
ジンの運転状態に基づいて決定された目標回転位相（目
標変位角度）に収束させるフィードバック制御が実行さ
れている。

【０００７】このような可変バルブタイミング機構を有
するエンジンにおいても、タイミングベルト等のかけ違
い等により、クランクシャフトに対するカムシャフトの
変位角度にずれが生じることにかわりはない。この結
果、可変バルブタイミング機構によって、変位角度を変
位させてバルブタイミングを変更した際にも、所定のバ
ルブタイミングを実現することができず、所望のエンジ
ン特性を得ることができないことがある。

【０００８】そこで、タイミングベルト等のかけ違い等
に起因するタイミングの異常を検出する必要が生じる。
かかる場合、通常のエンジンと同様にして、クランクシ
ャフトに対するカムシャフトの変位角度を常に検出し、
タイミングベルト等のかけ違い等に起因するタイミング
の異常を検出すれば良いように思われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可変バ
ルブタイミング機構を有するエンジンでは、クランクシ
ャフトに対するカムシャフトの変位角度を変位させるこ
とによって、その時々のエンジンコンディションに最適
なバルブタイミングを実現している。

【００１０】したがって、カムシャフトが目標変位角度
に向かって変位している最中にあっては、クランクシャ
フトに対するカムシャフトの変位角度は、逐次変化して
おり、変位角度が一定値をとることはない。この結果、
通常のエンジンと同様にして一定のしきい値を用い、変
位角度がしきい値内にあるかないかによって異常を判断
するとすれば、誤検出を行ってしまうという問題があっ
た。

【００１１】また、カムシャフトが目標変位角度に到達
した後に異常を検出する場合であっても、カムシャフト
は様々な目標変位角度をとり得るため、１のしきい値に
よって変位角度の異常検出を行うことはできなかった。

【００１２】それならば、目標変位角度毎に判定のしき
い値となる所定値を変更して、タイミング異常を判断す
れば良いように思われる。しかしながら、カムシャフト
を目標変位角度に向けて変位させるにあたっては、変位
応答遅れがあり、目標変位角度と実変位角度とは必ずし
も一致しない。

【００１３】したがって、単に目標変位角度毎に判定の
しきい値となる所定値を変更し、逐次、変位角度が所定
値内に存在するか否かを判定した場合には、変位角度に
異常が発生していないにもかかわらず、異常が発生して
いると誤検出し易くなるという問題があった。

【００１４】本発明は、前記従来の問題点を解消するた
めになされたものであり、可変バルブタイミング機構を
有する内燃機関において、クランクシャフトに対するカ
ムシャフトの変位角度の異常を検出するに当たり、誤検
出を抑制することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１に記載の発明に係る可変バルブタイミング機構
を有する内燃機関の異常検出装置は、回転運動する内燃
機関Ｍ１のクランクシャフトＭ２と、そのクランクシャ
フトＭ２の回転運動を伝達するための回転運動伝達手段
Ｍ３と、その回転運動伝達手段Ｍ３を介して前記クラン
クシャフトＭ２の回転に同期して回転駆動される吸気側
カムシャフトＭ４及び排気側カムシャフトＭ５と、前記
両カムシャフトＭ４、Ｍ５の回転に同期して所定のタイ
ミングで駆動され、燃焼室Ｍ６に通じる吸気通路Ｍ７及
び排気通路Ｍ８をそれぞれ開閉する吸気バルブＭ９及び
排気バルブＭ１０と、前記内燃機関Ｍ１の運転状態を検
出するための運転状態検出手段Ｍ１１と、前記クランク
シャフトＭ２の回転にともない所定のクランク角度で基
準タイミング信号を発生させる基準タイミング信号発生
手段Ｍ１２と、前記クランクシャフトＭ２に対する前記
吸気側カムシャフトＭ４又は前記排気側カムシャフトＭ
５のうち少なくとも一方の変位角度を、基準変位角度か
ら目標変位角度に変位させることにより、前記吸気バル
ブＭ９又は前記排気バルブＭ１０のうち少なくとも一方
のバルブタイミングを基準バルブタイミングから目標バ
ルブタイミングに変更させる可変バルブタイミング機構
Ｍ１３と、前記運転状態検出手段Ｍ１１によって検出さ
れた内燃機関Ｍ１の運転状態に応じて、前記可変バルブ
タイミング機構Ｍ１３配設側における前記カムシャフト
Ｍ４、Ｍ５の目標となる変位角度を決定するための目標
変位角度決定手段Ｍ１４と、前記可変バルブタイミング
機構Ｍ１３配設側における前記カムシャフトＭ４、Ｍ５
の回転にともない現実の変位角度に対応した変位タイミ
ング信号を発生させる変位タイミング信号発生手段Ｍ１
５と、前記基準タイミング信号発生手段Ｍ１２により発
生された基準タイミング信号と、前記変位タイミング信
号発生手段Ｍ１５により発生された変位タイミング信号
とに基づいて、前記クランクシャフトＭ２に対する前記
可変バルブタイミング機構Ｍ１３配設側における前記カ
ムシャフトＭ４、Ｍ５の実際の変位角度を算出するため
の変位角度算出手段Ｍ１６と、その変位角度算出手段Ｍ
１６によって算出される前記可変バルブタイミング機構
Ｍ１３配設側における前記カムシャフトＭ４、Ｍ５の実
際の変位角度を、前記目標変位角度決定手段Ｍ１４によ
って決定された目標変位角度に収束させるよう前記可変
バルブタイミング機構Ｍ１３を制御するための可変バル
ブタイミング機構制御手段Ｍ１７と、前記変位角度算出
手段Ｍ１６によって算出された実際の変位角度と、前記
可変バルブタイミング機構Ｍ１３が有する基準変位角度
とに基づいて変位角度の変位量を算出する変位量算出手
段Ｍ１８と、前記可変バルブタイミング機構Ｍ１３配設
側における前記カムシャフトＭ４、Ｍ５の変位角度が前
記可変バルブタイミング機構制御手段Ｍ１７によって所
定の目標変位角度に保持制御されている状態にあるか否
かを判断するための保持制御判断手段Ｍ１９と、その保
持制御判断手段Ｍ１９によって、前記可変バルブタイミ
ング機構Ｍ１３配設側における前記カムシャフトＭ４、
Ｍ５が所定の目標変位角度に保持制御されていると判断
され、かつ、前記変位角度算出手段Ｍ１６によって算出
された実際の変位角度から前記変位量算出手段Ｍ１８に
よって算出された変位角度の変位量を除いた変位角度が
第１所定値以上である場合には、前記内燃機関Ｍ１に異
常が発生していると判定するための異常判定手段Ｍ２０
とを構成として備えている。

【００１６】また、請求項２に記載の発明に係る可変バ
ルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置
は、請求項１記載の可変バルブタイミング機構を有する
内燃機関の異常検出装置において、前記保持制御判断手
段Ｍ１９は、前記目標変位角度決定手段Ｍ１４により決
定された目標変位角度と、前記変位角度算出手段Ｍ１６
によって算出された実際の変位角度との偏差が第２所定
値以下であり、かつ、前記変位量算出手段Ｍ１８によっ
て算出された変位角度の変位量が第３所定値以下である
場合に、前記可変バルブタイミング機構Ｍ１３配設側に
おける前記カムシャフトＭ４、Ｍ５の変位角度が前記可
変バルブタイミング機構制御手段Ｍ１７によって所定の
目標変位角度に保持制御されていると判断することを構
成として備えている。

【００１７】さらに、請求項３に記載の発明に係る可変
バルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置
は、請求項１または請求項２記載の可変バルブタイミン
グ機構を有する内燃機関の異常検出装置において、前記
保持制御判断手段Ｍ１９において判断される所定の目標
変位角度は、前記可変バルブタイミング機構Ｍ１３にお
ける最変位の変位角度であることを構成として備えてい
る。

【００１８】

【作用】上記構成を備えた請求項１に記載の発明に係る
可変バルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出
装置では、内燃機関Ｍ１が始動すると、クランクシャフ
トＭ２が回転運動を開始する。そして、クランクシャフ
トＭ２の回転運動は、回転運動伝達手段Ｍ３を介して吸
気側カムシャフトＭ４及び排気側カムシャフトＭ５に伝
達される。この結果、両カムシャフトＭ４、Ｍ５は、ク
ランクシャフトＭ２の回転に同期して回転駆動される。

【００１９】吸気バルブＭ９、及び排気バルブＭ１０
は、両カムシャフトＭ４、Ｍ５の回転に同期して所定の
タイミングで駆動され、燃焼室Ｍ６に通じる吸気通路Ｍ
７、及び排気通路Ｍ８を開閉する。

【００２０】また、運転状態検出手段Ｍ１２は、内燃機
関Ｍ１の運転状態を検出し、目標変位角度決定手段Ｍ１
４は、運転状態検出手段Ｍ１２によって検出された内燃
機関Ｍ１の運転状態に応じて、可変バルブタイミング機
構Ｍ１３が配設されている側におけるカムシャフトＭ
４、Ｍ５の目標となる変位角度を決定する。さらに、基
準タイミング信号発生手段Ｍ１２は、クランクシャフト
Ｍ２の回転にともない所定のクランク角度において、基
準タイミング信号を発生させる。

【００２１】可変バルブタイミング機構Ｍ１３は、クラ
ンクシャフトＭ２に対する吸気側カムシャフトＭ４又は
排気側カムシャフトＭ５のうち少なくとも一方の変位角
度を、基準変位角度から目標変位角度に変位させる。こ
の結果、吸気バルブＭ９又は排気バルブＭ１０の少なく
とも一方のバルブタイミングが、基準バルブタイミング
から目標バルブタイミングに変更される。

【００２２】変位タイミング信号発生手段Ｍ１５は、可
変バルブタイミング機構Ｍ１３が配設されている側にお
けるカムシャフトＭ４、Ｍ５の回転に伴い、現実の変位
角度に対応した変位タイミング信号を発生させる。そし
て、変位角度算出手段Ｍ１６は、基準タイミング信号と
変位タイミング信号とに基づいて、可変バルブタイミン
グ機構Ｍ１３が配設されている側におけるカムシャフト
Ｍ４、Ｍ５の実際の変位角度を算出する。また、変位量
算出手段Ｍ１８は、変位角度算出手段Ｍ１６によって算
出された実際の変位角度と、可変バルブタイミング機構
Ｍ１３の基準変位角度とに基づいて、変位角度の変位量
を算出する。

【００２３】可変バルブタイミング機構制御手段Ｍ１７
は、変位角度算出手段Ｍ１６によって算出される実際の
変位角度が、目標変位角度決定手段Ｍ１４によって決定
された目標変位角度に収束するように可変バルブタイミ
ング機構Ｍ１３を制御する。また、保持制御判断手段Ｍ
１９は、可変バルブタイミング機構Ｍ１３が配設されて
いる側におけるカムシャフトＭ４、Ｍ５の変位角度が、
可変バルブタイミング機構制御手段Ｍ１７によって所定
の目標変位角度に保持制御されているか否かを判断す
る。

【００２４】そして、異常判定手段Ｍ２０は、保持制御
判断手段Ｍ１９によって可変バルブタイミング機構Ｍ１
３配設側におけるカムシャフトＭ４、Ｍ５の変位角度が
所定の目標変位角度に保持制御されていると判断され、
かつ、変位角度算出手段Ｍ１６によって算出された実際
の変位角度から変位量算出手段Ｍ１８によって算出され
た変位角度の変位量を除いた変位角度が、第１所定値以
上である場合に内燃機関に異常が発生していると判定す
る。

【００２５】したがって、可変バルブタイミング機構Ｍ
１３によって基準変位角度から変位させられたカムシャ
フトＭ４、Ｍ５の変位角度変位量を除いた変位角度に基
づいて、内燃機関Ｍ１における異常の判定が行われるこ
ととなる。この結果、可変バルブタイミング機構Ｍ１３
を有する内燃機関Ｍ１において、変位タイミング信号の
発生時期が変化することにより、回転運動伝達手段Ｍ３
の不具合に起因する内燃機関Ｍ１の異常発生が誤って検
出されることが抑制される。

【００２６】また、請求項２に記載の発明に係る可変バ
ルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置で
は、保持制御判断手段Ｍ１９は、目標変位角度決定手段
Ｍ１４によって決定された目標変位角度と、変位角度算
出手段Ｍ１６によって算出された実際の変位角度との偏
差が第２所定値以下であり、かつ、変位量算出手段Ｍ１
８によって算出された変位角度の変位量が第３所定値以
下である場合に、可変バルブタイミング機構Ｍ１３配設
側におけるカムシャフトＭ４、Ｍ５の変位角度が所定の
目標変位角度に保持制御されていると判断する。

【００２７】したがって、可変バルブタイミング機構Ｍ
１３が目標変位角度に到達するとともに、ほぼ停止した
状態をもって保持制御されていると判断されることとな
る。この結果、安定した状態で内燃機関Ｍ１の異常判定
が行われることとなり、誤検出が抑制される。

【００２８】さらに、請求項３に記載の発明に係る可変
バルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置
では、保持制御判断手段Ｍ１９が判断する所定の目標変
位角度として、可変バルブタイミング機構Ｍ１３におけ
る最変位変位角度を採用している。

【００２９】したがって、可変バルブタイミング機構Ｍ
１３がとる変位角度のうち最も安定した変位角度におい
て内燃機関Ｍ１の異常判定が実行されることとなり、誤
検出がより一層抑制される。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を可変バルブタイミング機構を
有するエンジンの異常検出装置に具体化した実施例につ
いて図面を参照して説明する。

【００３１】先ず、本実施例に係る可変バルブタイミン
グ機構を有するエンジンの異常検出装置ＶＣの構成につ
いて図２及び図３を参照して説明する。ここに、図２は
可変バルブタイミング機構を有するガソリンエンジンシ
ステムを示す概略構成図である。

【００３２】内燃機関としてのエンジン１０は、複数の
シリンダが形成されているシリンダブロック１１と、シ
リンダブロック１１上部に連結されるシリンダヘッド１
２と、シリンダブロック１１の各シリンダ内を上下に往
復移動するピストン１３とを備えている。また、ピスト
ン１３の下端部にはクランクシャフト１４が連結されて
おり、ピストン１３が上下動することによりクランクシ
ャフト１４が回転させられる。

【００３３】さらに、クランクシャフト１４の近傍に
は、クランク角センサ４０が配設されており、クランク
角センサ４０は、クランクシャフト１４に連結されてい
る磁性体ロータ（図示しない）と、電磁ピックアップ
（図示しない）とから構成されている。ここで、ロータ
の外周には等角度歯が形成されており、ロータの等角度
歯が電磁ピックアップの前方を通過する毎に、パルス状
のクランク角度信号が発生し、検出される。

【００３４】また、各シリンダブロック１１、及びシリ
ンダヘッド１２の内壁と、ピストン１３の頂部とによっ
て区画形成された空間は、混合気を燃焼させるための燃
焼室１５として機能し、シリンダヘッド１２の頂部に
は、混合気に点火するための点火プラグ１６が、燃焼室
１５に突出するように配設されている。

【００３５】シリンダヘッド１２の排気側カムシャフト
３３近傍には、ディストリビュータ１８が配設されてい
る。そして、ディストリビュータ１８には、排気側カム
シャフト３３に連結され、クランクシャフト１４の回転
数を検出するエンジン回転数センサ４１、及び所定の割
合で発生する基準位置信号を検出するための気筒判別セ
ンサ４２が配設されている。

【００３６】このエンジン回転数センサ４１は、クラン
クシャフト１４に同期して回転する磁性体ロータ（図示
しない）と、電磁ピックアップ（図示しない）とからな
り、気筒判別センサ４２における基準位置信号の発生後
に、発生したパルス信号の数を計測することでエンジン
回転数ＮＥ（クランクシャフト１４の回転速度）が検出
されることとなる。

【００３７】また、各点火プラグ１６は、プラグコード
等（図示しない）を介してディストリビュータ１８に接
続されており、イグナイタ１９から出力された高電圧
は、ディストリビュータ１８によって、クランク角度に
同期して各点火プラグ１６に分配される。

【００３８】シリンダブロック１１には、冷却水通路を
流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するため
の水温センサ４３が配設されている。シリンダヘッド１
２は、吸気ポート２２、及び排気ポート３２を有してお
り、吸気ポート２２には吸気通路２０が接続されてお
り、排気ポート３２には排気通路３０が接続されてい
る。また、シリンダヘッド１２の吸気ポート２２には、
吸気バルブ２１が配設され、排気ポート３２には排気バ
ルブ３１が配設されている。

【００３９】そして、吸気バルブ２１の上方には、吸気
バルブ２１を開閉駆動するための吸気側カムシャフト２
３が配置され、排気バルブ３１の上方には、排気バルブ
３１を開閉駆動するための排気側カムシャフト３３が配
置されている。また、各カムシャフト２３、３３の一端
には、吸気側タイミングプーリ２７、排気側タイミング
プーリ３４が装着されており、各タイミングプーリ２
７、３４は、タイミングベルト３５を介して、クランク
シャフト１４に連結されている。

【００４０】したがって、エンジン１０の作動時にはク
ランクシャフト１４からタイミングベルト３５及び各タ
イミングプーリ２７、３４を介して各カムシャフト２
３、３３に回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２
３、３３が回転することにより吸気バルブ２１、及び排
気バルブ３１が開閉駆動される。これら各バルブ２１、
３１は、クランクシャフト１４の回転及びピストン１３
の上下動に同期して、すなわち、吸気行程、圧縮行程、
爆発・膨張行程、及び排気行程よりなるエンジン１０に
おける一連の４行程に同期して、所定の開閉タイミング
で駆動される。

【００４１】さらに、吸気側カムシャフト２３の近傍に
は、吸気バルブ２１のバルブタイミングを検出するため
のカム角センサ４４が配設されており、このカム角セン
サ４４は、吸気側カムシャフト２３に連結された磁性体
ロータ（図示しない）と電磁ピックアップ（図示しな
い）とから構成されている。また、磁性体ロータの外周
には、複数の歯が等角度毎に形成されており、例えば、
所定気筒の圧縮ＴＤＣの前、ＢＴＤＣ９０°〜３０°の
間に、吸気側カムシャフト２３の回転にともなうパルス
状のカム角度信号（変位タイミング信号）が検出される
ようになっている。

【００４２】吸気通路２０の空気取り入れ側には、エア
クリーナ２４が接続されており、吸気通路２０の途中に
は、アクセルペダル（図示しない）に連動して開閉駆動
されるスロットルバルブ２６が配設されている。そし
て、かかるアクセルペダルが開閉されることにより、吸
入空気量が調整される。

【００４３】そして、スロットルバルブ２６の近傍に
は、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ４
５が配設されている。さらに、スロットルバルブ２６の
下流側には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク２
５が形成されている。そして、サージタンク２５には、
サージタンク２５内における吸気圧力を検出する吸気圧
力センサ４６が配設されている。また、各シリンダの吸
気ポート２２の近傍には、燃焼室１５へ燃料を供給する
ためのインジェクタ１７が配設されている。各インジェ
クタ１７は、通電により開弁される電磁弁であり、各イ
ンジェクタ１７には、燃料ポンプ（図示しない）から圧
送される燃料が供給される。

【００４４】したがって、エンジン１０の作動時には、
吸気通路２０には、エアクリーナ２４によって濾過され
た空気が取り込まれ、その空気の取り込みと同時に各イ
ンジェクタ１７から吸気ポート２２に向けて燃料が噴射
される。この結果、吸気ポート２２では混合気が生成さ
れ、混合気は、吸入行程において開弁される吸気バルブ
２１の開弁にともなって、燃焼室１５内に吸入される。

【００４５】排気通路３０の途中には、排ガスを浄化す
るための三元触媒を内蔵してなる触媒コンバータ３６が
配置されている。また、排気通路３０の途中には、排ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素センサ４７が配設されて
いる。

【００４６】本実施例におけるガソリンエンジンシステ
ムでは、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更してバ
ルブオーバラップ量の変更を実現するため、油圧により
駆動される可変バルブタイミング機構５０（以下「ＶＶ
Ｔ」という。）が配設されている。このＶＶＴ５０は、
クランクシャフト１４（吸気側タイミングプーリ２７）
の回転に対する吸気側カムシャフト２３の変位角度を変
化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタイミン
グを連続的に変更させるための機構である。

【００４７】かかるＶＶＴ５０のシステム構成につい
て、図３を参照して説明する。ここに、図２はＶＶＴ５
０が配設された吸気側カムシャフト２３近傍の断面、及
びＶＶＴ５０の制御システム全体を示す説明図である。

【００４８】ＶＶＴ５０の制御システムは、ＶＶＴ５
０、ＶＶＴ５０に対して駆動力を印加するオイルコント
ロールバルブ８０（以下「ＯＣＶ」という。）、カム角
度信号を検出するカム角センサ４４、カム角センサ４４
等の各種センサからの入力信号に基づいてＯＣＶ８０を
駆動制御するＥＣＵ７０を備えている。

【００４９】ＶＶＴ５０は、吸気側カムシャフト２３と
吸気側タイミングプーリ２７との間に配設されており、
吸気側カムシャフト２３は、シリンダヘッド１２、及び
ベアリングキャップ５１間において回転自在に支持され
ている。吸気側カムシャフト２３の先端部近傍には、吸
気側タイミングプーリ２７が相対回動可能に装着されて
おり、また、吸気側カムシャフト２３の先端には、イン
ナキャップ５２が中空ボルト５３及びピン５４により一
体回転可能に取着されている。

【００５０】吸気側タイミングプーリ２７には、キャッ
プ５５を有するハウジング５６がボルト５７及び、ピン
５８により一体回転可能に取着されており、このハウジ
ング５６によって、吸気側カムシャフト２３の先端、及
びインナキャップ５２の全体が覆われている。また、吸
気側タイミングプーリ２７の外周には、タイミングベル
ト３５を掛装するための外歯２７ａが多数形成されてい
る。

【００５１】吸気側カムシャフト２３、及び吸気側タイ
ミングプーリ２７は、ハウジング５６、及びインナキャ
ップ５２間に介在されたリングギヤ５９によって連結さ
れている。リングギヤ５９は、略円環形状をなし、吸気
側タイミングプーリ２７、ハウジング５６、及びインナ
キャップ５２によって囲まれた空間Ｓ内において、吸気
側カムシャフト２３の軸方向へ往復動自在に収容されて
いる。また、リングギヤ５９の内外周には多数の歯５９
ａ、５９ｂが形成されている。

【００５２】これに対応して、インナキャップ５２の外
周、及びハウジング５６の内周には、多数の歯５２ａ、
５６ｂが形成されている。これらの歯５９ａ、５９ｂ、
５２ａ、５６ｂはいずれも、その歯すじが吸気側カムシ
ャフト２３の軸線に対して所定角度で交差するヘリカル
歯となっている。すなわち、歯５２ａと歯５９ａとが互
いに噛合し、歯５６ｂと歯５９ｂとが互いに噛合してい
る、ヘリカルスプラインを構成している。

【００５３】そして、これらの噛合によって、吸気側タ
イミングプーリ２７の回転は、ハウジング５６、及びイ
ンナキャップ５２を介して、吸気側カムシャフト２３に
伝達される。また、各歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６
ｂがヘリカル歯であることから、リングギヤ５９が吸気
側カムシャフト２３の軸方向に移動すると、インナキャ
ップ５２、及びハウジング５６に捻り力が付与され、吸
気側カムシャフト２３が吸気側タイミングプーリ２７に
対して相対移動する。

【００５４】空間Ｓには、リングギヤ５９を軸方向へ移
動させるために、リングギヤ５９の先端側に第１油圧室
６０を有し、リングギヤ５９の基端側に第２油圧室６１
を有している。そして、ベアリングキャップ５１は、第
１油圧供給孔５１ａ、及び第２油圧供給孔５１ｂを有し
ている。また、吸気側カムシャフト２３内部には、第１
油圧供給孔５１ａと第１油圧室６０とを連通する第１油
圧供給路６２、及び第２油圧供給孔５１ｂと第２油圧室
６１とを連通する第２油圧供給路６３とが形成されてい
る。

【００５５】そして、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂに
は、油圧ポンプ６４によってオイルパン６５から吸い上
げられた潤滑油が、所定の圧力をもってオイルフィルタ
６６を介して供給される。また、各油圧供給路６０、６
１を介して各油圧室６０、６１へ選択的に油圧を供給す
るために、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、ＯＣＶ８
０が接続されている。

【００５６】このＯＣＶ８０は、電磁式アクチュエータ
８１、及びコイルスプリング８２によって駆動されるプ
ランジャ８３が、スプール８４を軸方向に往復移動させ
ることにより潤滑油の流れ方向を切り替える４ポート方
向制御弁である。そして、電磁式アクチュエータ８１
が、デューティ制御されることによってその開度が調整
され、各油圧室６０、６１に供給する油圧の大きさが調
整される。

【００５７】ＯＣＶ８０のケーシング８５は、タンクポ
ート８５ｔ、Ａポート８５ａ、Ｂポート８５ｂ、及びリ
ザーバポート８５ｒを有している。そして、タンクポー
ト８５ｔは、油圧ポンプ６４を介してオイルパン６５と
接続されており、Ａポート８５ａは、第１油圧供給孔５
１ａと、Ｂポート８５ｂは、第２油圧供給孔５１ｂと接
続されている。また、リザーバポート８５ｒは、オイル
パン６５と連通されている。

【００５８】スプール８４は、円柱状の弁体であり、２
つのポート間における潤滑油の流れを封止する４つのラ
ンド８４ａと、２つのポート間を連通し、潤滑油の流れ
を許容するパセージ８４ｂ、２つのパセージ８４ｃとを
有している。

【００５９】これらの構成を備えるＶＶＴ５０では、Ｏ
ＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面左方に移
動された場合には、パセージ８４ｂはタンクポート８５
ｔとＡポート８５ａとを連通し、第１油圧供給孔５１ａ
に潤滑油が供給される。そして、第１油圧供給孔５１ａ
に供給された潤滑油は、第１油圧供給路６２を介して第
１油圧室６０に供給され、リングギヤ５９の先端側に油
圧が印加される。

【００６０】これと同時に、パセージ８４ｃは、Ｂポー
ト８５ｂとリザーバポート８５ｒとを連通し、第２油圧
室６１内の潤滑油は、第２油圧供給路６３、第２油圧供
給孔５１ｂ、及びＯＣＶ８０のＢポート８５ｂ、リザー
バポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出され
る。

【００６１】したがって、リングギヤ５９は、先端側に
印加された油圧によって基端側（図面右方）に回動しな
がら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カム
シャフト２３に捻りが付与される。この結果、吸気側タ
イミングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する
吸気側カムシャフト２３の回転位相（変位角度）が変更
（変位）され、吸気側カムシャフト２３は最遅角変位角
度から最進角変位角度に向けて変位し、吸気バルブ２１
の開弁タイミングが進角される。

【００６２】こうして開弁タイミングが進角された吸気
バルブ２１は、排気バルブ３１が開弁している間に開弁
されることとなり、吸気バルブ２１と排気バルブ３１と
が同時に開弁するバルブオーバラップ期間が拡大され
る。なお、リングギヤ５９の基端側への移動は、リング
ギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接すること
によって規制され、リングギヤ５９が吸気側タイミング
プーリ２７と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の
開弁タイミングが最も早くなる。

【００６３】一方、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプー
ル８４が図面右方に移動された場合には、パセージ８４
ｂはタンクポート８５ｔとＢポート８５ｂとを連通し、
第２油圧供給孔５１ｂに潤滑油が供給される。そして、
第２油圧供給孔５１ｂに供給された潤滑油は、第２油圧
供給路６３を介して第２油圧室６１に供給され、リング
ギヤ５９の基端側に油圧が印加される。

【００６４】これと同時に、パセージ８４ｃは、Ａポー
ト８５ａとリザーバポート８５ｒとを連通し、第１油圧
室６０内の潤滑油は、第１油圧供給路６２、第１油圧供
給孔５１ａ、及びＯＣＶ８０のＡポート８５ａ、リザー
バポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出され
る。

【００６５】したがって、リングギヤ５９は、基端側に
印加された油圧によって先端側（図面左方）に回動しな
がら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カム
シャフト２３に逆向きの捻りが付与される。この結果、
吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）
に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相（変位角
度）が変更（変位）され、吸気側カムシャフト２３は最
進角変位角度から最遅角変位角度に向けて変位し、吸気
バルブ２１の開弁タイミングが遅角される。

【００６６】こうして、吸気バルブ２１の開弁タイミン
グが遅角されることにより、吸気バルブ２１と排気バル
ブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が縮
小、あるいは、除去される。なお、リングギヤ５９の先
端側への移動は、リングギヤ５９がハウジング５６と当
接することによって規制され、リングギヤ５９がハウジ
ング５６と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開
弁タイミングが最も遅くなる。

【００６７】上記ＶＶＴ５０により変更される吸気バル
ブ２１のバルブタイミングは、カム角センサ４４から出
力されるカム角度信号と、クランク角センサ４０から出
力されるクランク角度信号とに基づいて算出される。

【００６８】すなわち、例えば、ＥＣＵ７０にカム角度
信号（変位タイミング信号）が入力されてから、ＢＴＤ
Ｃ３０°のクランク角度信号（基準タイミング信号）が
入力されるまでに要する時間を、エンジン回転数ＮＥを
用いて計測し、その時間を既知の時間とクランク角度の
関係を用い変位角度に換算することによって、クランク
シャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３の実変位
角度ＶＴＢが算出されるのである。

【００６９】続いて、本実施例に係る可変バルブタイミ
ング機構を有する内燃機関の異常検出装置ＶＣの制御系
について図４に示す制御ブロック図を参照して説明す
る。可変バルブタイミング機構を有する内燃機関の異常
検出装置ＶＣの制御系は、電子制御ユニット７０（以下
「ＥＣＵ」という。）を核として構成されている。そし
て、ＥＣＵ７０によって可変バルブタイミング機構制御
手段、異常判定手段、保持制御判断手段、変位角度算出
手段、目標変位角度決定手段、変位量算出手段等が実現
される。

【００７０】ＥＣＵ７０は、メインルーチンとして実行
されるエンジン１０における異常を判定する異常判定処
理プログラム、各種条件に対応して吸気側カムシャフト
２３の変位角度を変位させるめのマップを格納したＲＯ
Ｍ７１を有している。また、ＥＣＵ７０は、サブルーチ
ンとして実行されるフェイル判定処理プログラム、継続
時間カウンタＣＶＴＥＲクリア条件判定処理プログラ
ム、停止時間カウンタＣＶＴＳＴＰクリア条件判定処理
プログラム等の各種制御プログラムを有している。

【００７１】さらに、ＥＣＵ７０は、ＲＯＭ７１に格納
された制御プログラムに基づいて演算処理を実行するＣ
ＰＵ７２、ＣＰＵ７２での演算結果、各センサから入力
されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ７３、電源供
給停止時にＲＡＭ７３に格納された各種データを保持す
るためのバックアップＲＡＭ７４を有している。

【００７２】そして、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ
７３、及びバックアップＲＡＭ７４は、双方向バス７５
を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェ
ース７６、及び出力インターフェース７７と接続されて
いる。

【００７３】入力インターフェース７６には、クランク
角センサ４０、エンジン回転数センサ４１、気筒判別セ
ンサ４２、水温センサ４３、カム角センサ４４、スロッ
トルセンサ４５、吸気圧力センサ４６、酸素センサ４７
等が接続されている。そして、各センサから出力された
信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄ
コンバータによってディジタル信号に変換された後、双
方向バス７５に出力される。

【００７４】また、出力インターフェース７７には、イ
ンジェクタ１７、イグナイタ１９、ＯＣＶ８０等の外部
回路が接続されており、これら外部回路は、ＣＰＵ７２
において実行された制御プログラムの演算結果に基づい
て作動制御される。

【００７５】次に、上記構成を備えた本実施例に係る可
変バルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装
置ＶＣにおける異常判定プログラムについて図５〜図８
に示すフローチャートを参照して説明する。

【００７６】ここで、異常判定プログラムは、タイミン
グベルト３５と吸気側タイミングプーリ２７との間にフ
ェイル（異常）が発生しているか否かを判定するための
フェイル判定処理プログラムを主なサブルーチンとして
有している。そして、異常判定プログラムは、例えば、
エンジン１０が作動している際において２４０°ＣＡ毎
に実行される。

【００７７】以下、図５に示す異常判定プログラムのメ
インルーチンにしたがってサブルーチンにおける各判定
処理プログラムについて説明する。なお、各プログラム
のフローチャート中における「Ｓ」は、各ステップを示
すものとする。

【００７８】メインルーチンがスタートすると、サブル
ーチンにて停止時間カウンタＣＶＴＳＴＰクリア条件判
定処理プログラムが実行される（Ｓ１０）。かかる停止
時間カウンタＣＶＴＳＴＰクリア条件判定処理プログラ
ムは、目標変位角度ＶＴＴと校正変位角度ＶＴとの偏差
が、第２所定値ｂよりも大きい時間をカウントするプロ
グラムである。この継続時間カウンタＣＶＴＥＲクリア
条件判定処理プログラムについて図６に示すフローチャ
ートを参照して説明する。ここで、実変位角度ＶＴＢ
は、クランクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト
２３の現実の変位角度であり、基準となるクランク角度
信号（基準タイミング信号）とカム角度信号とに基づい
て次のように算出される。

【００７９】先ず、カム角センサ４４によって検出され
た変位タイミング信号がＥＣＵ７０に入力されてから、
クランク角センサ４０によって検出された基準タイミン
グ信号がＥＣＵ７０に入力されるまでの信号間隔（パル
ス間隔）を、エンジン回転数ＮＥを用いて時間として計
測する。次に、既知のクランク角度と時間（エンジン回
転数ＮＥ）との関係を用いることによって、計測された
時間をクランク角度に対するカム角度としての実変位角
度ＶＴＢに換算するのである。

【００８０】また、目標変位角度ＶＴＴは、エンジン回
転数センサ４１により検出されたエンジン回転数ＮＥと
吸気圧力センサ４６により検出された吸入空気圧ＰＭと
に基づいて決定される。

【００８１】そして、校正変位角度ＶＴは、実変位角度
ＶＴＢから最遅角学習値ＧＶＴＦＲを減じることによっ
て得られる。さらに、最遅角学習値ＧＶＴＦＲは、クラ
ンクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３の最
遅角変位を、ＶＶＴ５０の基準変位角度として学習する
ことによって得られる学習値である。

【００８２】先ず、Ｓ１００では、校正実変位角度ＶＴ
が最進角変位角度ＶＴＭＡＸから近傍値ａを引いた最進
角近傍変位角度を用いて、校正実変位角度ＶＴが最進角
近傍の変位角度であるか否かが判断される。また、校正
実変位角度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差が後述す
る「通常の第２所定値ｃ」よりも大きな値に設定された
「第２所定値ｂ」以下であるか否かが判断される。

【００８３】そして、校正実変位角度ＶＴが最進角近傍
変位角度（ＶＴＭＡＸ−ａ）以上であり、かつ校正実変
位角度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差が「第２所定
値ｂ」以下であると判断された場合には（Ｓ１００：Ｙ
ＥＳ）、ステップはＳ１４０に移行し、継続時間カウン
タＣＶＴＥＲが「０」にリセットされる。

【００８４】一方、校正実変位角度ＶＴが最進角近傍変
位角度（ＶＴＭＡＸ−ａ）未満、または、校正実変位角
度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差が「第２所定値
ｂ」より大きい、という判断条件のうち少なくとも一方
が満たされていると判断された場合には（Ｓ１００：Ｎ
Ｏ）、次のステップに移る。

【００８５】このように「第２所定値ｂ」として、「通
常の第２所定値ｃ」よりも大きな値を用いる理由を説明
する。すなわち、ＶＶＴ５０の構成部品には部品公差が
存するため、各々のＶＶＴ５０において実現される最変
位角度には、ばらつきが生じ、実現される最変位角度と
最進角の目標変位角度ＶＴＴとは必ずしも一致しないか
らである。

【００８６】したがって、ＶＶＴ５０によって実現され
る最進角変位角度ＶＴＭＡＸが、最進角の目標変位角度
ＶＴＴよりも小さい場合には、機構上、ＶＶＴ５０が最
進角の変位角度を実現していても、偏差は縮小されず、
ＶＶＴ５０内部にフェイルが発生していると誤検出され
るおそれがある。

【００８７】そこで、校正実変位角度ＶＴが最変位角度
近傍の変位角度である場合には、校正実変位角度ＶＴが
他の変位角度をとる場合と比較して、校正実変位角度Ｖ
Ｔと目標変位角度ＶＴＴとの偏差に基づき収束したか否
かを判断するしきい値（第２所定値）を緩和する必要が
あるのである。

【００８８】ここで、ＶＶＴ５０によって実現される最
遅角変位角度ＶＴＭＩＮが、最遅角の目標変位角度ＶＴ
Ｔよりも大きい場合には、機構上、ＶＶＴ５０が最遅角
の変位角度を実現していても、偏差は縮小されず、ＶＶ
Ｔ５０内部にフェイルが発生していると誤検出されるお
それがある。

【００８９】そこで、続くＳ１１０では、校正実変位角
度ＶＴが最遅角変位角度ＶＴＭＩＮに近傍値ａを加算し
た最遅角近傍変位角度を用いて、校正実変位角度ＶＴが
最遅角近傍の変位角度であるか否かが判断され、また、
校正実変位角度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差が緩
和された「第２所定値ｂ」以下であるか否かが判断され
る。

【００９０】すなわち、校正実変位角度ＶＴが最遅角近
傍変位角度（ＶＴＭＩＮ＋ａ）以下であり、かつ校正実
変位角度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差が「第２所
定値ｂ」以下であると判断された場合には（Ｓ１１０：
ＹＥＳ）、ステップはＳ１４０に移行し、継続時間カウ
ンタＣＶＴＥＲが「０」にリセットされる。

【００９１】一方、校正実変位角度ＶＴが最遅角近傍変
位角度（ＶＴＭＩＮ＋ａ）より大きい、または、校正実
変位角度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差が「第２所
定値ｂ」より大きい、という判断条件のうち少なくとも
一方が満たされていると判断された場合には（Ｓ１１
０：ＮＯ）、次のステップに移る。

【００９２】続くＳ１２０では、校正実変位角度ＶＴが
最進角近傍変位角度、及び最遅角近傍変位角度以外であ
る場合において、校正実変位角度ＶＴと目標変位角度Ｖ
ＴＴとの偏差が「通常の第２所定値ｃ」以下であるか否
かが判断される。

【００９３】すなわち、校正実変位角度ＶＴが最遅角近
傍変位角度（ＶＴＭＩＮ＋ａ）より大きく、最進角近傍
変位角度（ＶＴＭＡＸ−ａ）未満であり、かつ校正実変
位角度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差が「通常の第
２所定値ｃ」以下であると判断された場合には（Ｓ１２
０：ＹＥＳ）、ステップはＳ１４０に移行し、継続時間
カウンタＣＶＴＥＲが「０」にリセットされる。

【００９４】これに対して、校正実変位角度ＶＴが最遅
角近傍変位角度（ＶＴＭＩＮ＋ａ）以下、あるいは、最
進角近傍変位角度（ＶＴＭＡＸ−ａ）以上であり、また
は、校正実変位角度ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差
が「通常の第２所定値ｃ」より大きい、という判断条件
のうち少なくとも一方が満たされていると判断された場
合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、次のステップであるＳ１３
０に移る。

【００９５】そして、Ｓ１３０では、すなわち、Ｓ１０
０〜Ｓ１２０までの判断条件のいずれにも該当しない場
合には、メインルーチンにおけるフェイル検出の開始条
件の１つである継続時間カウンタＣＶＴＥＲが１つイン
クリメントされる。こうして、Ｓ１３０、及びＳ１４０
の各処理が終了すると、ステップはサブルーチンからメ
インルーチンに移行する。

【００９６】メインルーチンでは、ステップはＳ２０に
移行し、サブルーチンにおいて、実変位角度ＶＴＢが停
止している時間をカウントする停止時間カウンタＣＶＴ
ＳＴＰのクリア条件判定処理プログラムが実行される。
この停止時間カウンタＣＶＴＳＴＰクリア条件判定処理
プログラムについて、図７に示すフローチャートを参照
して説明する。

【００９７】先ず、Ｓ２００において、クランクシャフ
ト１４に対する吸気側カムシャフト２３の変位角度変化
量、すなわち、今回検出された校正実変位角度ＶＴと先
回検出された校正実変位角度ＶＴＯとの偏差が第３所定
値ｄ以下であるか否かが判断される。

【００９８】そして、今回検出された校正実変位角度Ｖ
Ｔと先回検出された校正実変位角度ＶＴＯとの偏差が第
３所定値ｄ以下の場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、吸気
側カムシャフト２３の変位角度が変位していないと判断
され、ステップはＳ２１０に移行する。これを受けたＳ
２１０では、メインルーチンにおけるフェイル検出の開
始条件の１つである停止時間カウンタＣＶＴＳＴＰが１
つインクリメントされる。

【００９９】これに対し、今回検出された校正実変位角
度ＶＴと先回検出された校正実変位角度ＶＴＯとの偏差
が第３所定値ｄよりも大きい場合には、吸気側カムシャ
フト２３が変位中であると判断され（Ｓ２００：Ｎ
Ｏ）、ステップはＳ２２０に移行する。そして、Ｓ２２
０では、停止時間カウンタＣＶＴＳＴＰが「０」にリセ
ットされ、また、今回検出された校正実変位角度ＶＴが
校正実変位角度ＶＴＯとしてストアされる。

【０１００】こうして、Ｓ２１０、及びＳ２２０の各処
理が終了すると、ステップはサブルーチンからメインル
ーチンに移行する。そして、メインルーチンではステッ
プはＳ３０に移行し、サブルーチンであるフェイル判定
処理プログラムが実行される。このフェイル判定処理プ
ログラムについて、図８に示すフローチャートを参照し
て説明する。

【０１０１】かかるフェイル判定処理プログラムでは、
Ｓ１０、及びＳ２０において実行された判定処理の結果
を基にして、タイミングベルト３５と吸気側タイミング
プーリ２７との間にフェイルが発生しているか否かが判
定される。すなわち、タイミングベルト３５のかけ間違
い、歯とび等によって、クランクシャフト１４に対する
吸気側カムシャフト２３の所期の変位角度がずれている
か否かが判定されるのである。

【０１０２】先ず、Ｓ３００において、吸気側カムシャ
フト２３が最遅角の変位角度に変位された状態にあるか
否かが判断される。すなわち、フェイル判定処理プログ
ラムは、正確なフェイル判定を実行するために、吸気側
カムシャフト２３が所定の目標変位角度ＶＴＴに保持さ
れている場合にフェイル判定を実行する構成を備えてい
る。ここで、本実施例では、所定の目標変位角度ＶＴＴ
として、リングギヤ５９がハウジング５６と当接し、リ
ングギヤ５９（吸気側カムシャフト２３）の作動が物理
的に規制される最遅角の変位角度を用いている。

【０１０３】そして、吸気側カムシャフト２３が最遅角
の変位角度に変位された状態にあると判断された場合に
は（Ｓ３００：ＹＥＳ）、ステップはＳ３１０に移行す
る。一方、吸気側カムシャフト２３が最遅角の変位角度
に変位された状態にないと判断された場合には（Ｓ３０
０：ＮＯ）、ステップはサブルーチンからメインルーチ
ンに移行する。

【０１０４】続くＳ３１０では、校正実変位角度ＶＴを
最遅角の目標変位角度ＶＴＴに収束させるフィードバッ
ク制御処理が実行されてから５ｓｅｃ経過したか否かが
判断される。すなわち、吸気側カムシャフト２３を最遅
角の変位角度に変位させてから５ｓｅｃ待機し、吸気側
カムシャフト２３の挙動を安定させることで、フェイル
判定の精度を向上させるのである。

【０１０５】そして、校正実変位角度ＶＴを目標変位角
度ＶＴＴに収束させるフィードバック制御処理が実行さ
れてから５ｓｅｃ経過したと判断された場合には（Ｓ３
１０：ＹＥＳ）、ステップはＳ３２０に移行する。これ
に対して、フィードバック制御が実行されてから５ｓｅ
ｃ経過していないと判断された場合には（Ｓ３１０：Ｎ
Ｏ）、ステップはサブルーチンからメインルーチンに移
行する。

【０１０６】続くＳ３２０では、停止時間カウンタＣＶ
ＴＳＴＰが５ｓｅｃ以上であるか否かが判断される。す
なわち、校正実変位角度ＶＴの変化が第３所定値ｄ以下
であると５回以上判断されたか否かが判断されるのであ
る。そして、停止時間カウンタＣＶＴＳＴＰが５ｓｅｃ
以上であると判断された場合には（Ｓ３２０：ＹＥ
Ｓ）、吸気側カムシャフト２３は、最遅角の変位角度に
おいて保持され、非常に安定した状態にあるので、バル
ブタイミングフェイルの判定に向けてステップが進めら
れる。

【０１０７】一方、停止時間カウンタＣＶＴＳＴＰが５
ｓｅｃ未満であると判断された場合には（Ｓ３２０：Ｎ
Ｏ）、吸気側カムシャフト２３は、最遅角の変位角度に
おいて保持された状態になく、バルブタイミングフェイ
ルの判定に適さないので、ステップはサブルーチンから
メインルーチンに移行する。

【０１０８】次に、Ｓ３３０では、継続時間カウンタＣ
ＶＴＥＲが５ｓｅｃ以下であるか否かが判断される。す
なわち、目標変位角度ＶＴＴと校正実変位角度ＶＴとの
偏差が第２所定値ｂ、ｃより大きいと判断された回数が
５回以下であるか否かが判断されるのである。

【０１０９】そして、継続時間カウンタＣＶＴＥＲが５
ｓｅｃ以下と判断された場合には、（Ｓ３３０：ＹＥ
Ｓ）、吸気側カムシャフト２３が目標変位角度ＶＴＴ
（最遅角変位角度）に収束していることを意味するの
で、バルブタイミングフェイルの判定に向けてステップ
が進められる。

【０１１０】これに対して、継続時間カウンタＣＶＴＥ
Ｒが５ｓｅｃより大きいと判断された場合には（Ｓ３３
０：ＮＯ）、吸気側カムシャフト２３は、未だ目標変位
角度ＶＴＴに収束しておらず、ＶＶＴ５０の内部におけ
る異物噛み込み等によってフェイル状態にあることとな
る。したがって、本サブルーチンにおける以後のステッ
プは実行されず、ステップはメインルーチンに移行す
る。

【０１１１】Ｓ３４０では、先ず、ＶＶＴ５０によって
目標変位角度ＶＴＴに変位させられた吸気側カムシャフ
ト２３の校正実変位角度ＶＴと、吸気側カムシャフト２
３の基準変位角度としての最遅角変位角度とから、吸気
側カムシャフト２３の変位角度の変位量を算出する。そ
して、さらに校正実変位角度ＶＴから得られた変位角度
変位量を除くことにより、判定変位角度Ａを算出する。
なお、本実施例においては、ＶＶＴ５０構成上のクラン
クシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３の変位
角度、すなわち、最遅角変位角度（基準変位角度）とし
て３０°ＣＡを有するＶＶＴ５０を用いている。

【０１１２】続くＳ３５０では、判定変位角度ＡとＶＶ
Ｔ５０の構成上の変位角度３０°ＣＡ（基準変位角度）
との偏差が第１所定値ｅ以上であるか否かが判断され
る。すなわち、先のＳ３４０において算出された判定変
位角度Ａは、部品公差等を考慮しても、タイミングベル
ト３５と吸気側タイミングプーリ２７との間にかけ違い
等のフェイルが発生していない限り、定常的に構成上の
変位角度３０°ＣＡに近い変位角度を示すはずである。
そこで、判定変位角度Ａと構成上の変位角度３０°ＣＡ
との偏差が第１所定値ｅ以上であるか否かを判断するこ
とにより、タイミングベルト３５と吸気側タイミングプ
ーリ２７との間に発生したフェイルを判定することがで
きるのである。

【０１１３】なお、本実施例においては、吸気側カムシ
ャフト２３の変位角度が最遅角変位角度である場合に、
フェイル判定を実行するので、判定変位角度Ａと構成上
の変位角度３０°ＣＡとの偏差は、さほど大きくならな
い。したがって、第１所定値ｅとして小さな値を用いる
ことができる。

【０１１４】これに対して、吸気側カムシャフト２３が
他の所定の目標変位角度である場合にフェイル判定を実
行すると、判定変位角度Ａと構成上の変位角度３０°Ｃ
Ａとの偏差は、前者の場合と比較して大きくなる。した
がって、第１所定値ｅとしては、例えば、１１°ＣＡ程
度の値を用いる必要がある。

【０１１５】そして、判定変位角度Ａと構成上の変位角
度３０°ＣＡとの偏差が第１所定値ｅ以上であると判断
された場合には（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、タイミングベル
ト３５と吸気側タイミングプーリ２７との間にかけ違
い、歯とび等のフェイルが発生していると判定される。
この判定を受けて、次のＳ３６０では、バルブタイミン
グフェイルフラグＸＶＴＦが立てられ、ステップはサブ
ルーチンからメインルーチンに移行する。

【０１１６】そして、バルブタイミングフェイルＸＶＴ
Ｆによって影響を受ける制御量が、所定の制御量に変更
される。また、例えば、メータパネル内における異常警
告灯が点灯される。

【０１１７】一方、判定変位角度Ａと構成上の変位角度
３０°ＣＡとの偏差が第１所定値ｅ未満であると判断さ
れた場合には（Ｓ３５０：ＮＯ）、タイミングベルト３
５と吸気側タイミングプーリ２７との間にかけ違い、歯
とび等のフェイルは発生していないと判定される。した
がって、バルブタイミングフェイルフラグＸＶＴＦは立
てられず、ステップはサブルーチンからメインルーチン
に移行する。

【０１１８】以上各実施例に基づき詳細に説明した通
り、上記実施例に係る可変バルブタイミング機構を有す
るエンジンの異常検出装置ＶＣは、吸気側カムシャフト
２３の基準変位角度（最遅角変位角度）から目標変位角
度ＶＴＴまでの変位角度量を校正実変位角度ＶＴから除
いた判定変位角度Ａを算出する構成を備えている。

【０１１９】また、判定変位角度Ａと構成上の変位角度
３０°ＣＡとの偏差が第１所定値ｅ以上である場合に、
クランクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３
の変位角度の異常（バルブタイミングフェイル）を検出
する構成を備えている。ここで、バルブタイミングフェ
イルは、例えば、タイミングベルト３５と吸気側タイミ
ングプーリ２７との間に生じたかけ違い、歯とび等に起
因して発生する。

【０１２０】したがって、ＶＶＴ５０によって吸気側カ
ムシャフト２３が基準変位角度とは異なる変位角度に変
位され、クランク角信号（基準タイミング信号）に対す
るカム角度信号（変位タイミング信号）の発生時期が変
化する場合であっても、吸気側カムシャフト２３の変位
の影響を受けることなくバルブタイミングフェイルを検
出することができる。

【０１２１】また、吸気側カムシャフト２３が所定の目
標変位角度ＶＴＴに保持制御されている場合に、バルブ
タイミングフェイルを検出する構成を備えている。した
がって、バルブタイミングフェイルを検出している最中
に、基準タイミング信号に対する変位タイミング信号の
発生時期が逐次変化することはなく、バルブタイミング
フェイルを正確に検出することができる。

【０１２２】さらに、吸気側カムシャフト２３が保持制
御されているか否かを判断する所定の目標変位角度ＶＴ
Ｔとして最遅角変位角度を採用している。ここで、ＶＶ
Ｔ５０が最遅角変位角度を実現している際には、リング
ギヤ５９がハウジング５６と当接し、リングギヤ５９の
作動が物理的に規制されることによって吸気側カムシャ
フト２３が安定保持された状態にある。

【０１２３】したがって、校正実変位角度ＶＴ、判定変
位角度Ａ等を算出するにあたっても算出誤差が抑制さ
れ、バルブタイミングフェイルを検出するに当たって、
より一層検出精度を向上させることができる。

【０１２４】なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範
囲で種々の変形改良が可能である。例えば、上記実施例
では、カム角センサ４４と気筒判別センサ４２とを独立
して備えているエンジン１０を用いているが、構成部品
を削減するためカム角センサ４４を気筒判別センサ４２
として共用しているエンジンを用いてもよい。

【０１２５】かかる場合には、変位タイミング信号のみ
ならず、気筒判別信号についてのタイミングフェイルを
も検出することができる。また、ＶＶＴ５０として、油
圧によってクランクシャフト１４に対する吸気側カムシ
ャフト２３の変位角度を変位させ、吸気バルブ２１のバ
ルブタイミングを変更する機構を用いている。しかしな
がら、ステップモータ等の他の駆動手段によってクラン
クシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３の変位
角度を変位させてもよい。

【０１２６】すなわち、クランクシャフト１４に対する
吸気側カムシャフト２３の変位角度を変位させる構成の
ＶＶＴ５０であれば、基準タイミング信号に対する変位
タイミング信号の発生時期に変化が生じるので、変位タ
イミング信号の発生時期の変化の影響を受けることなく
バルブタイミングフェイルを検出する必要があるからで
ある。

【０１２７】また、上記実施例では、吸気バルブ２１の
バルブタイミングを可変制御することによりバルブオー
バラップの期間を変更する構成を備えている。しかしな
がら、排気バルブ３１のバルブタイミングを可変制御す
ることにより、あるいは、吸気バルブ２１、及び排気バ
ルブ３１のバルブタイミングを可変制御することにより
バルブオーバラップの期間を変更する構成としてもよ
い。

【０１２８】いずれの場合にも、バルブオーバラップ期
間が変更されることに変わりなく、所望するエンジン特
性が得られるように、採用すれば良いことである。さら
に、上記実施例においては、ＶＶＴ５０のフェイル判定
をカム角センサ４４により検出された実変位角度ＶＴＢ
を最遅角学習値ＧＶＴＦＲによって校正することによっ
て校正実変位角度ＶＴを算出している。しかしながら、
クランクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３
の変位角度を検出することができれば、他の方法によっ
て検出してもよい。

【０１２９】また、カム角センサ４４により検出された
実変位角度ＶＴＢを、最遅角学習値ＧＶＴＦＲによって
校正した校正実変位角度ＶＴを用いているが、最遅角学
習を行わないＶＶＴ５０において、実変位角度ＶＴＢを
用いてもよい。かかる場合にも、バルブタイミングフェ
イルは発生し得るので、本発明を適用することによりバ
ルブタイミングフェイルを正確に検出することができる
からである。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明した通り請求項１及び請求項２
に記載の発明に係る可変バルブタイミング機構を有する
内燃機関の異常検出装置によれば、可変バルブタイミン
グ機構配設側におけるカムシャフトが変位に伴い、変位
タイミング信号の発生時期が変化した場合であっても、
クランクシャフトに対するカムシャフトの変位角度の異
常を誤って検出する事態を回避できる。

【０１３１】また、可変バルブタイミング機構配設側カ
ムシャフトが所定の目標変位角度に保持されている状態
でクランクシャフトに対するカムシャフトの変位角度の
異常が検出されるので、異常検出をより確実に、より正
確に行うことができる。

【０１３２】この結果、可変バルブタイミング機構を有
する内燃機関であっても、通常の内燃機関と同様にして
クランクシャフトに対するカムシャフトの変位角度の異
常を検出することができる。

【０１３３】また、請求項３記載の発明に係る可変バル
ブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置によ
れば、可変バルブタイミング機構配設側カムシャフトの
変位角度が最変位変位角度にある場合に異常検出が行わ
れる構成を備えている。

【０１３４】したがって、他の変位角度をとっている場
合と比較して、可変バルブタイミング機構配設側カムシ
ャフトは、極めて安定した状態にあり、異常を検出する
にあたって誤検出が一層抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る可変バルブタイミング機構を有
する内燃機関の異常検出装置の基本的な概念構成を示す
概念構成図。

【図２】 本発明が適用されるガソリンエンジンシステ
ムの概略構成を示すシステム構成図。

【図３】 可変バルブタイミング機構システムの概略構
成図。

【図４】 可変バルブタイミング機構を有するエンジン
の異常検出装置における制御ブロック図。

【図５】 異常判定プログラムのメインルーチンを示す
フローチャート。

【図６】 サブルーチンとして実行される継続時間カウ
ンタＣＶＴＥＲクリア条件判定処理プログラムのフロー
チャート。

【図７】 サブルーチンとして実行される停止時間カウ
ンタＣＶＴＳＴＰクリア条件判定処理プログラムのフロ
ーチャート。

【図８】 サブルーチンとして実行されるフェイル判定
処理プログラムのフローチャート。

【符号の説明】

１０…エンジン、１４…クランクシャフト、１５…燃焼
室、２０…吸気通路、２１…吸気バルブ、２２…吸気ポ
ート、２３…吸気側カムシャフト、２６…スロットルバ
ルブ、３０…排気通路、４０…クランク角センサ、４４
…カム角センサ、４６…吸気圧力センサ、５０…ＶＶ
Ｔ、７０…ＥＣＵ、７１…ＲＯＭ、７３…ＲＡＭ、Ｍ２
…クランクシャフト、Ｍ３…回転運動伝達手段、Ｍ４…
吸気側カムシャフト、Ｍ５…排気側カムシャフト、Ｍ１
２…基準タイミング信号発生手段、Ｍ１３…可変バルブ
タイミング機構、Ｍ１５…変位タイミング信号発生手
段、Ｍ１７…可変バルブタイミング機構制御手段、Ｍ１
９…保持制御判断手段、Ｍ２０…異常判定手段、ＶＣ…
可変バルブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出
装置。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転運動する内燃機関のクランクシャフ
   トと、 そのクランクシャフトの回転運動を伝達するための回転
   運動伝達手段と、 その回転運動伝達手段を介して前記クランクシャフトの
   回転に同期して回転駆動される吸気側カムシャフト及び
   排気側カムシャフトと、 前記両カムシャフトの回転に同期して所定のタイミング
   で駆動され、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路をそ
   れぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
   手段と、 前記クランクシャフトの回転にともない所定のクランク
   角度で基準タイミング信号を発生させる基準タイミング
   信号発生手段と、 前記クランクシャフトに対する前記吸気側カムシャフト
   又は前記排気側カムシャフトのうち少なくとも一方の変
   位角度を、基準変位角度から目標変位角度に変位させる
   ことにより、前記吸気バルブ又は前記排気バルブのうち
   少なくとも一方のバルブタイミングを基準バルブタイミ
   ングから目標バルブタイミングに変更させる可変バルブ
   タイミング機構と、 前記運転状態検出手段によって検出された内燃機関の運
   転状態に応じて、前記可変バルブタイミング機構配設側
   における前記カムシャフトの目標となる変位角度を決定
   するための目標変位角度決定手段と、 前記可変バルブタイミング機構配設側における前記カム
   シャフトの回転にともない現実の変位角度に対応した変
   位タイミング信号を発生させる変位タイミング信号発生
   手段と、 前記基準タイミング信号発生手段により発生された基準
   タイミング信号と、前記変位タイミング信号発生手段に
   より発生された変位タイミング信号とに基づいて、前記
   クランクシャフトに対する前記可変バルブタイミング機
   構配設側における前記カムシャフトの実際の変位角度を
   算出するための変位角度算出手段と、 その変位角度算出手段によって算出される前記可変バル
   ブタイミング機構配設側における前記カムシャフトの実
   際の変位角度を、前記目標変位角度決定手段によって決
   定された目標変位角度に収束させるよう前記可変バルブ
   タイミング機構を制御するための可変バルブタイミング
   機構制御手段と、 前記変位角度算出手段によって算出された実際の変位角
   度と、前記可変バルブタイミング機構が有する基準変位
   角度とに基づいて変位角度の変位量を算出するための変
   位量算出手段と、 前記可変バルブタイミング機構配設側における前記カム
   シャフトの変位角度が前記可変バルブタイミング機構制
   御手段によって所定の目標変位角度に保持制御されてい
   るか否かを判断するための保持制御判断手段と、 その保持制御判断手段によって、前記可変バルブタイミ
   ング機構配設側における前記カムシャフトが所定の目標
   変位角度に保持制御されていると判断され、かつ、前記
   変位角度算出手段によって算出された実際の変位角度か
   ら前記変位量算出手段によって算出された変位角度の変
   位量を除いた変位角度が第１所定値以上である場合に
   は、前記内燃機関に異常が発生していると判定するため
   の異常判定手段とを備えたことを特徴とする可変バルブ
   タイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の可変バルブタイミング機
   構を有する内燃機関の異常検出装置において、 前記保持制御判断手段は、前記目標変位角度決定手段に
   より決定された目標変位角度と、前記変位角度算出手段
   によって算出された実際の変位角度との偏差が第２所定
   値以下であり、かつ、前記変位量算出手段によって算出
   された変位角度の変位量が第３所定値以下である場合
   に、前記可変バルブタイミング機構配設側における前記
   カムシャフトの変位角度が前記可変バルブタイミング機
   構制御手段によって所定の目標変位角度に保持制御され
   ていると判断することを特徴とする可変バルブタイミン
   グ機構を有する内燃機関の異常検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の可変バル
   ブタイミング機構を有する内燃機関の異常検出装置にお
   いて、 前記保持制御判断手段において判断される所定の目標変
   位角度は、前記可変バルブタイミング機構における最変
   位の変位角度であることを特徴とする可変バルブタイミ
   ング機構を有する内燃機関の異常検出装置。