JP3358387B2 - 可変バルブタイミング装置の診断装置 - Google Patents

可変バルブタイミング装置の診断装置

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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの可変バルブ
タイミング装置(VTC)の診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車用エンジンにおいて
は、吸排気バルブ(吸気バルブ又は排気バルブ)のバル
ブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置
(VTC)を備え、エンジン運転条件(主にエンジン回
転数)に応じてバルブタイミングを制御している(特開
平2−298615号公報参照)。
【0003】また、このような可変バルブタイミング装
置の診断のため、所定の診断許可条件にて、可変バルブ
タイミング装置を強制的に切換動作させて、この切換動
作(バルブタイミングの変更)によるエンジン運転状態
(例えば吸入空気流量)の変化量を検出し、この変化量
が基準値以上であれば正常、基準値未満であれば異常と
診断している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
可変バルブタイミング装置の診断装置にあっては、加減
速時など、バルブタイミング以外の空気量変動要因があ
る時には、正確な診断が困難となるため、診断を禁止す
る必要がある。このため、スロットル開度TVOの変化
量ΔTVOを算出して、ΔTVO>所定値のときに診断
を禁止することが考えられる。
【0005】しかし、ΔTVOを所定時間毎、例えば0.
1sec毎のスロットル開度の変化率として、ΔTVO<所
定値ゆえ、定常と判定して、診断を行うと、0.1sec毎に
は小さな変化でも、1sec 間では大きな変化となること
があり、適切に診断を禁止できずに、誤診断することが
ある。そこで、ΔTVO(変化率)の許容範囲(前記所
定値)を小さくすると、ごくわずかな変化でも常に診断
を禁止して、診断の頻度が少なくなってしまう。
【0006】また、ΔTVO(変化率)算出の時間間隔
を例えば2sec 位に大きくすると、スロットル開度変化
がなくなってから2sec 経たないと診断を許可しないの
で、これもまた診断頻度を少なくするという問題点があ
った。本発明は、このような従来の問題点に鑑み、診断
の頻度を少なくすることなく、適切な条件で診断を禁止
して、誤診断を防止することのできる可変バルブタイミ
ング装置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】このため、請求項1に係
る発明では、図1に示すように、可変バルブタイミング
装置を強制的に切換動作させる診断用強制切換手段と、
この切換動作によるエンジン運転状態の変化量を検出す
る運転状態変化量検出手段と、検出されたエンジン運転
状態の変化量に基づいて可変バルブタイミング装置の正
常・異常を診断する診断手段と、を備える可変バルブタ
イミング装置の診断装置において、スロットル開度を検
出するスロットル開度検出手段と、前記診断用強制切換
手段の切換動作より所定時間前に前記スロットル開度検
出手段によって検出されたスロットル開度を記憶する診
断前スロットル開度記憶手段と、スロットル開度の記憶
後に前記スロットル開度検出手段によって検出されるス
ロットル開度を逐次読込んで前記記憶したスロットル開
度からの変化量を算出するスロットル開度変化量算出手
段と、算出されたスロットル開度の変化量が所定値を超
えた時点で前記診断手段による診断を禁止する診断禁止
手段と、を設けたことを特徴とする。
【0008】請求項2に係る発明では、前記所定時間は
吸気マニホールドの容積によって定まるスロットル開度
変化から空気量変化までの遅れ時間以上であることを特
徴とする。請求項3に係る発明では、少なくともエンジ
ン回転数が所定の範囲外のときに前記診断手段による診
断を禁止する診断禁止手段を併せ持つことを特徴とす
る。
【0009】請求項4に係る発明では、前記運転状態変
化量検出手段は吸入空気流量若しくはこれに関連する要
素の変化量を算出するものであることを特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1に係る発明では、診断のためのバルブ
タイミングの切換動作(診断開始)より所定時間前に、
スロットル開度を検出して、これを記憶保持する。そし
て、その後に、逐次、スロットル開度を検出して、記憶
保持してある診断開始所定時間前のスロットル開度から
の変化量を算出し、算出されたスロットル開度の変化量
が所定値を超えた時点で、診断を禁止する。
【0011】すなわち、診断開始所定時間前から診断開
始まで、逐次、スロットル開度を検出して、診断開始所
定時間前のスロットル開度からの変化量を算出し、算出
されたスロットル開度の変化量が所定値を超えた時点
で、診断を未然に不許可にするすると共に、診断開始後
も、逐次、スロットル開度を検出して、診断開始所定時
間前のスロットル開度からの変化量を算出し、算出され
たスロットル開度の変化量が所定値を超えた時点で、診
断を中止する。
【0012】このように診断開始所定時間前を基準とし
てスロットル開度の変化量を見ることで、誤診断を生じ
る可能性のある過渡状態を的確に捉えて診断を禁止で
き、診断開始前にとる所定時間もそれほど長くとる必要
はないので、診断頻度を少なくすることもない。請求項
2に係る発明では、診断開始前にとる所定時間を吸気マ
ニホールドの容積によって定まるスロットル開度変化か
ら空気量変化までの遅れ時間以上とすることで、0.5sec
程度の最小限の時間とすることができる。
【0013】請求項3に係る発明では、少なくともエン
ジン回転数が所定の範囲外のときにも診断を禁止するこ
とで、より安定した診断が可能となる。請求項4に係る
発明では、バルブタイミングの切換えに伴う吸入空気流
量若しくはこれに関連する要素の変化量を見て診断する
ことで、バルブタイミング切換えの診断をより正確に行
うことができる。
【0014】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。図2は
システム構成を示している。エンジン1には、吸気通路
2からスロットル弁3によって制御された空気が吸気バ
ルブ4を介して吸入される。また、吸気バルブ4の直前
に燃料噴射弁5が設けられていて、これにより燃料が噴
射供給されて、エンジン1の燃焼室内に混合気が生成さ
れる。エンジン1の燃焼室内で混合気は点火栓6により
点火されて燃焼し、排気は排気バルブ7を介して排気通
路8へ排出される。
【0015】ここにおいて、吸気バルブ4の駆動機構に
は、可変バルブタイミング装置(VTC)9が設けられ
ていて、そのON/OFF制御により、吸気バルブ4の
バルブタイミングを低速用タイミング又は高速用タイミ
ングに変化させることができる。尚、可変バルブタイミ
ング装置を排気バルブ7の駆動機構に設けて、排気バル
ブ7のバルブタイミングを変化させることにより、吸気
バルブ4とのオーバーラップを変化させるようにしても
よい。
【0016】コントロールユニット10は、マイクロコン
ピュータを内蔵し、各種センサからの信号に基づいて演
算処理を行い、燃料噴射弁5及び可変バルブタイミング
装置9の作動を制御する。前記各種のセンサとしては、
クランク角センサ11、エアフローメータ12、スロットル
センサ13などが設けられている。
【0017】クランク角センサ11は、基準クランク角
(4気筒の場合 180°)毎の基準信号と単位クランク角
(1〜2°)毎の単位信号とを出力し、これらによりク
ランク角を検出し得ると共に、エンジン回転数Nを検出
可能である。エアフローメータ12は、例えば熱線式で、
吸気通路2における吸入空気流量Qを検出可能である。
【0018】スロットルセンサ13は、例えばポテンショ
メータ式で、スロットル弁3の開度TVOを検出可能で
ある(スロットル開度検出手段)。ここにおいて、コン
トロールユニット10は、吸入空気流量Qとエンジン回転
数Nとに基づいて基本燃料噴射量TP=K・Q/N(K
は定数)を演算し、これに各種補正を施して最終的な燃
料噴射量TI=TP・COEF(COFFは各種補正係
数)を定め、このTIに相当するパルス幅の駆動パルス
信号をエンジン回転に同期した所定のタイミングで燃料
噴射弁5に出力して、燃料噴射を行わせる。
【0019】また、コントロールユニット10は、主にエ
ンジン回転数Nに基づいてバルブタイミング(低速用タ
イミング又は高速用タイミング)を定め、可変バルブタ
イミング装置9をON/OFF制御する。また、コント
ロールユニット10は、図3〜図4に示すVTC診断ルー
チンに従って、可変バルブタイミング装置(VTC)9
の正常・異常を診断し、異常の場合に警報ランプ等によ
り警報を発する。
【0020】図3〜図4のVTC診断ルーチンについて
説明する。本ルーチンはエンジン始動後に少なくとも1
回実行される。ステップ1(図にはS1と記してある。
以下同様)では、初期化のため、診断ディレイタイマT
M1、及び、診断時間タイマTM2をクリアする(TM
1=0,TM2=0)。また、診断ディレイ中フラグF
1、及び、診断中フラグF2をリセットする(F1=
0,F2=0)。
【0021】ステップ2では、エンジン回転数Nを診断
許可条件エンジン回転数の下限値A1(例えば 2000rp
m)及び上限値A2(例えば 3200rpm)と比較して、A
1<N<A2か否かを判定し、YESの場合にステップ
3へ進む。NOの場合には、診断を不許可(又は中止)
としてステップ1へ戻る。この部分がエンジン回転数に
よる診断禁止手段に相当する。
【0022】ステップ3では、吸入空気流量Qを診断許
可条件吸入空気流量の下限値B(例えば 1000g/min)と
比較して、Q>Bか否かを判定し、YESの場合にステ
ップ4へ進む。NOの場合には、診断を不許可(又は中
止)としてステップ1へ戻る。ステップ4では、診断中
フラグF2の値を判定し、F2=0(診断開始前)のと
きはステップ5へ進む。F2=1(診断中)のときはス
テップ6へ進む。
【0023】ステップ5では、可変バルブタイミング装
置(VTC)がON状態か否かを判定し、YESの場合
にステップ6へ進む。NO(OFF状態)の場合は、診
断を不許可としてステップ1へ戻る。ON状態(低速用
バルブタイミング)のときに強制的にOFF状態(高速
用バルブタイミング)に切換えて診断を行うからであ
る。
【0024】ステップ6では、診断ディレイ中フラグF
1の値を判定し、F1=0(診断ディレイ開始前)のと
きは、診断ディレイ開始時の処理であるステップ7,8
を実行後にステップ9へ進み、F1=1(診断ディレイ
中)のときは、ステップ7,8を実行することなくステ
ップ9へ進む。ステップ7では、診断ディレイ開始時の
処理として、このときのスロットル開度TVOを読込ん
で、診断ディレイ開始時のスロットル開度TVO0 とし
て記憶する(TVO0 =TVO)。この部分が診断前ス
ロットル開度記憶手段に相当する。
【0025】ステップ8では、診断ディレイ開始時の処
理として、診断ディレイ中フラグF1をセットする(F
1=1)。ステップ9では、現在のスロットル開度TV
Oを読込み、診断ディレイ開始時のスロットル開度TV
0 からの変化量(絶対値)ΔTVO=|TVO−TV
0 |を算出して、ステップ10へ進む。この部分がスロ
ットル開度変化量算出手段に相当する。
【0026】ステップ10では、スロットル開度の変化量
(絶対値)ΔTVOを所定値C(例えば 30deg)と比較
して、ΔTVO>Cか否かを判定し、NOの場合にステ
ップ11へ進む。YESの場合、すなわち、ΔTVO>C
で、過渡状態と認められる場合には、診断を不許可(又
は中止)としてステップ1へ戻る。この部分がスロット
ル開度変化による診断禁止手段に相当する。
【0027】ステップ11では、診断許可条件成立から診
断開始までの診断開始ディレイ時間を計測するために、
診断ディレイタイマTM1をカウントアップして、ステ
ップ12へ進む。ステップ12では、診断ディレイタイマT
M1の値を予め定めた診断開始ディレイ時間T1(例え
ば 0.5sec )と比較して、TM1>T1か否かを判定
し、NO(診断開始ディレイ時間T1内)の場合は、ス
テップ2へ戻り、YES(診断開始ディレイ時間T1の
経過後)の場合は、診断の開始又は続行のために、ステ
ップ13以降へ進む。
【0028】ステップ13では、診断中フラグF2の値を
判定し、F2=0(診断開始前)のときは、診断開始時
の処理であるステップ14〜16を実行後にステップ17へ進
み、F2=1(診断中)のときは、ステップ14〜16を実
行することなくステップ17へ進む。ステップ14では、診
断開始時の処理として、このときの吸入空気流量Qを読
込んで、診断開始時の吸入空気流量Q0 として記憶する
(Q0 =Q)。
【0029】ステップ15では、診断開始時の処理とし
て、可変バルブタイミング装置(VCT)を強制的にO
FF状態にする。すなわち、低速用バルブタイミングか
ら高速用バルブタイミングに強制的に切換える。この部
分が診断用強制切換手段に相当する。ステップ16では、
診断開始時の処理として、診断中フラグF2をセットす
る(F2=1)。
【0030】ステップ17では、現在の吸入空気流量Qを
読込み、診断開始時の吸入空気流量Q0 からの変化量
(減少量)ΔQ=Q0 −Qを算出して、ステップ18へ進
む。この部分がステップ14の部分と共にエンジン運転状
態変化量算出手段に相当する。ステップ18では、吸入空
気流量の変化量(減少量)ΔQを予め定めた診断用基準
値SLと比較して、ΔQ>SLか否かを判定する。
【0031】ステップ18での判定でNO(ΔQ<SL)
の場合は、ステップ19へ進む。ステップ19では、診断開
始後の経過時間を計測するために、診断時間タイマTM
2をカウントアップして、ステップ20へ進む。ステップ
20では、診断時間タイマTM2の値を予め定めた診断時
間T2(例えば 2.0sec )と比較して、TM2>T2か
否かを判定し、NO(診断時間T2内)の場合は、ステ
ップ2へ戻り、YES(診断時間T2の経過後)の場合
は、ステップ21へ進む。
【0032】ステップ21では、例えば図5の(B)に示
すように、診断開始から所定の診断時間T2が経過して
も、吸入空気流量の変化量ΔQ<SLであり、バルブタ
イミングの切換えに伴うエンジン運転状態の変化が無い
と判断できるので、可変バルブタイミング装置(VT
C)は異常(NG)であると判定して、本ルーチンを終
了する。
【0033】ステップ18での判定でYES(ΔQ>S
L)の場合は、ステップ22へ進む。ステップ22では、例
えば図5の(A)に示すように、診断開始から所定の診
断時間T2内に、吸入空気流量の変化量ΔQ>SLとな
り、バルブタイミングの切換えに伴うエンジン運転状態
の変化が有ったと判断できるので、可変バルブタイミン
グ装置(VTC)は正常(OK)であると判定して、本
ルーチンを終了する。
【0034】ここで、ステップ18〜22の部分が診断手段
に相当する。以上のように、本実施例では、診断開始所
定時間(T1)前のスロットル開度TVO0 からの変化
量ΔTVOが小で、診断がなされる場合、VTC正常時
は、図5(A)に示すように診断がなされ、VTC異常
時は、図5(B)に示すように診断がなされる。
【0035】一方、診断開始所定時間(T1)前のスロ
ットル開度TVO0 からの変化量ΔTVOが大の場合
は、診断が禁止されるが、診断開始前に診断禁止となる
場合を図6に、診断開始後に診断禁止となる場合を図7
に示している。尚、フローチャート上では省略したが、
正常あるいは異常と判定して診断を終了する場合、又は
診断途中で許可条件不成立となって診断を中止する場合
は、可変バルブタイミング装置9を元のON状態(ある
いはそのときのエンジン回転数Nに応じた状態)に戻
す。
【0036】本実施例では、バルブタイミングの切換え
に伴うエンジン運転状態の変化を見るために、吸入空気
流量Qの変化をチェックしたが(ステップ14,17,1
8)、シリンダ吸入空気量に相当する基本燃料噴射量T
Pの変化をチェックするようにしてもよい。この場合、
ステップ14では、診断開始時の処理として、このときの
シリンダ吸入空気量相当値TPを読込んで、診断開始時
のシリンダ吸入空気量相当値TP0 として記憶し(TP
0 =TP)、ステップ17では、現在のシリンダ吸入空気
量相当値TPを読込み、診断開始時のTP0 からの変化
量(減少量)ΔTP=TP0 −TPを算出し、ステップ
18では、シリンダ吸入空気量相当値の変化量(減少量)
ΔTPを予め定めた診断用基準値SL(例えば 0.15ms
)と比較して、ΔTP>SLか否かを判定する。
【0037】この他、バルブタイミングの切換えに伴う
エンジン運転状態の変化を見るために、吸入負圧の変化
をチェックするようにしてもよい。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明によれば、診断開始所定時間前を基準としてスロット
ル開度の変化量を見ることで、誤診断を生じる可能性の
ある過渡状態を的確に捉えて診断を禁止でき、診断開始
前にとる所定時間もそれほど長くとる必要はないので、
診断頻度を少なくすることもないという効果が得られ
る。
【0039】請求項2に係る発明によれば、診断開始前
にとる所定時間を吸気マニホールドの容積によって定ま
る空気量変化の遅れ時間以上とすることで、最小限の時
間とすることができるという効果が得られる。請求項3
に係る発明によれば、エンジン回転数なども見ること
で、より安定した診断が可能になるという効果が得られ
る。
【0040】請求項4に係る発明では、吸入空気流量な
どの変化量を見て診断することで、バルブタイミング切
換えの診断をより正確にできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施例を示すシステム図
【図3】 VTC診断ルーチンのフローチャート(その
1)
【図4】 VTC診断ルーチンのフローチャート(その
2)
【図5】 VTC正常時及び異常時の特性図
【図6】 診断開始前に診断禁止となる場合の特性図
【図7】 診断開始後に診断禁止となる場合の特性図
【符号の説明】
1 エンジン 3 スロットル弁 4 吸気バルブ 5 燃料噴射弁 7 排気バルブ 9 可変バルブタイミング装置 10 コントロールユニット 11 クランク角センサ 12 エアフローメータ 13 スロットルセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−317118(JP,A) 特開 平4−224257(JP,A) 特開 平3−172516(JP,A) 特開 平3−9010(JP,A) 特開 平2−298615(JP,A) 特開 平7−247816(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 13/02 F01L 13/00 F02D 45/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの吸排気バルブのバルブタイミン
    グを変化させる可変バルブタイミング装置の診断装置で
    あって、 前記可変バルブタイミング装置を強制的に切換動作させ
    る診断用強制切換手段と、この切換動作によるエンジン
    運転状態の変化量を検出する運転状態変化量検出手段
    と、検出されたエンジン運転状態の変化量に基づいて前
    記可変バルブタイミング装置の正常・異常を診断する診
    断手段と、を備えるものにおいて、 スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
    前記診断用強制切換手段の切換動作より所定時間前に前
    記スロットル開度検出手段によって検出されたスロット
    ル開度を記憶する診断前スロットル開度記憶手段と、ス
    ロットル開度の記憶後に前記スロットル開度検出手段に
    よって検出されるスロットル開度を逐次読込んで前記記
    憶したスロットル開度からの変化量を算出するスロット
    ル開度変化量算出手段と、算出されたスロットル開度の
    変化量が所定値を超えた時点で前記診断手段による診断
    を禁止する診断禁止手段と、を設けたことを特徴とする
    可変バルブタイミング装置の診断装置。
  2. 【請求項2】前記所定時間は吸気マニホールドの容積に
    よって定まるスロットル開度変化から空気量変化までの
    遅れ時間以上であ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装置の診断装置。
  3. 【請求項3】少なくともエンジン回転数が所定の範囲外
    のときに前記診断手段による診断を禁止する診断禁止手
    段を併せ持つことを特徴とする請求項1又は請求項2記
    載の可変バルブタイミング装置の診断装置。
  4. 【請求項4】前記運転状態変化量検出手段は吸入空気流
    量若しくはこれに関連する要素の変化量を算出するもの
    であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか
    1つに記載の可変バルブタイミング装置の診断装置。
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