JP2000282901A - 内燃機関の可変動弁装置における作動角センサ故障判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】システム全体としてのコストを下げることがで
きる内燃機関の可変動弁装置における作動角センサ故障
判定装置の提供。 【解決手段】エンジンの回転数Ｎと吸入空気量Ｑからリ
フト量計算マップで求められた吸気弁のリフト量に基づ
いて換算される制御軸１６の作動角と、制御用作動角セ
ンサ１０２で検出された制御軸１６の作動角とを比較し
た偏差を求め、該偏差が所定値以上である時に制御用作
動角センサ１０２の故障を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸・排
気弁のリフト量（制御軸の作動角）を機関運転状態に応
じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置において、前
記作動角を検出する作動角センサの故障を判定する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、機関低速低負荷時におけ
る燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時にお
ける吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する
等のために、吸気・排気弁の開閉時期とバルブリフト量
を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置は従
来から種々提供されており、その一例として特開昭５５
−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られ
ている。

【０００３】図２２に基づきその概略を説明すれば、シ
リンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置に
カム軸２が設けられていると共に、該カム軸２の外周に
カム２ａが一体に設けられている。また、カム軸２の側
部には制御軸３が平行に配置されており、この制御軸３
に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支
されている。

【０００４】一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設け
られた吸気弁６の上端部には、バルブリフター７を介し
て揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バ
ルブリフター７の上方にカム軸２と並行に配置された支
軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブ
リフター７の上面に当接している。また、前記ロッカア
ーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接してい
ると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接
して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフタ
ー７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。

【０００５】また、前記制御軸３は、図２３に示すよう
に、ＤＣサーボモータ等のアクチュエータにより、減速
ギアを介して所定角度範囲で回転駆動されて、偏心カム
４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５の
揺動支点を変化させるようになっている。

【０００６】そして、図２２において、偏心カム４が正
逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動
支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂ
に対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによっ
て揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対
する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変
化することにより、吸気弁６の開閉時期とバルブリフト
量を制御軸３の作動角の変化を伴って可変制御するよう
になっている。なお、図中の符号「１０」は、揺動カム
８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾
接付勢するスプリングを示す。

【０００７】また、上記のように、吸気弁６の開閉時期
及びバルブリフト量を、ロッカアーム５の揺動支点を変
化させることによって可変に制御する構成の可変動弁装
置においては、図２３に示すように、前記揺動支点を変
化させるための制御軸３の作動角（回転位置）をポテン
ショメータ等の作動角センサ（制御用）によって検出
し、この検出された作動角信号に基づき、コントロール
ユニットＣＰＵにおいて、検出結果と目標とを比較し、
制御軸３の作動角（回転位置）を目標のバルブ特性に対
応する目標作動角（回転位置）に精度良く制御するよう
に駆動制御信号をフィードバック制御するようになって
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来装置では、制御軸３の作動角を検出する作動角セン
サ（制御用）の故障を検知するために、該制御用作動角
センサの他に、故障診断用の作動角センサを前記制御用
作動角センサと同一軸上に配置し、両作動角センサで検
出される両作動角信号の差によって故障状態を検出する
ように構成されたものであったため、２個のセンサの設
置により、コストが高くつくという問題点があった。

【０００９】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
なされたもので、システム全体としてのコストを下げる
ことができる内燃機関の可変動弁装置における作動角セ
ンサ故障判定装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障判定装置では、カム軸と略平行
に配設された制御軸と、該制御軸の外周に偏心して固定
された制御カムと、該制御カムに揺動自在に軸支された
ロッカアームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカ
アームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロ
ッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動
させる揺動カムと、前記制御軸の作動角を検出する制御
用作動角検出手段と、前記制御用作動角検出手段で検出
された制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関
の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制
御手段と、含んでなる内燃機関の可変動弁装置におい
て、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内
燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
内燃機関の回転数と吸入空気量より機関弁のリフト量が
予め算出されたリフト計算マップと、前記回転数検出手
段で検出された内燃機関の回転数と前記吸入空気量検出
手段で検出された内燃機関の吸入空気量から前記リフト
量計算マップで求められた機関弁のリフト量に基づいて
換算される制御軸の作動角と、前記制御用作動角検出手
段で検出された制御軸の作動角とを比較した偏差を求
め、該偏差が所定値以上である時に前記制御用作動角検
出手段の故障を検出する故障判定手段と、を備えている
手段とした。

【００１１】請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障判定装置では、請求項１記載の
発明において、前記故障判定手段により前記制御用作動
角検出手段の故障判定がなされなかった時は、前記リフ
ト計算マップにおけるリフト量の値を、制御用作動角検
出手段で検出された制御軸の作動角に対応する機関弁の
実リフト量に書き換える書き換え手段を備えている手段
とした。

【００１２】請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障判定装置では、カム軸と略平行
に配設された制御軸と、該制御軸の外周に偏心して固定
された制御カムと、該制御カムに揺動自在に軸支された
ロッカアームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカ
アームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロ
ッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動
させる揺動カムと、前記制御軸の作動角を検出する制御
用作動角検出手段と、前記制御用作動角検出手段で検出
された制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関
の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制
御手段と、含んでなる内燃機関の可変動弁装置におい
て、前記カム軸の回転に同期して基準信号を発生するカ
ムセンサと、前記ロッカアームまたは揺動カムが所定の
揺動位置にあることを検出する揺動位置センサと、前記
カムセンサからの基準信号と前記揺動位置センサからの
検出信号との位相差を計測する位相差計測手段と、該位
相差計測手段で検出された位相差に基づいて前記制御軸
の作動角を検出する診断用作動角検出手段と、該診断用
作動角検出手段で検出された制御軸の作動角と、前記制
御用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角とを比
較した偏差を求め、該偏差が所定値以上である時に前記
制御用作動角検出手段の故障を検出する故障判定手段
と、を備え、前記揺動位置センサが、前記ロッカアーム
または揺動カムに設けた突起と、該突起を非接触に検出
するセンサ本体とから構成されている手段とした。

【００１３】

【作用】本発明請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置
における作動角センサ故障判定装置では、上述のよう
に、回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数と吸
入空気量検出手段で検出された内燃機関の吸入空気量か
らリフト量計算マップで求められた機関弁のリフト量に
基づいて換算される制御軸の作動角と、制御用作動角検
出手段で検出された制御軸の作動角とを比較した偏差を
求め、該偏差が所定値以上である時に制御用作動角検出
手段の故障を検出するもので、これにより、前記制御用
作動角検出手段と同一検出精度の診断用の作動角検出手
段の設置が省略される。

【００１４】請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障判定装置では、請求項１記載の
発明において、前記故障判定手段により前記制御用作動
角検出手段の故障判定がなされなかった時は、書き換え
手段において、前記リフト計算マップにおけるリフト量
の値を、制御用作動角検出手段で検出された制御軸の作
動角に対応する吸気弁の実リフト量への書き換えが行わ
れるもので、これにより、内燃機関の固体差および経年
変化による誤差が修正される。

【００１５】請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障判定装置では、位相差計測手段
において、カムセンサで検出されたカム軸の回転に同期
した基準信号と揺動位置センサで検出されたロッカアー
ムまたは揺動カムの揺動位置検出信号との位相差が計測
されると共に、該位相差に基づいて診断用作動角検出手
段で検出された制御軸の作動角と、制御用作動角検出手
段で検出された制御軸の作動角とを比較した偏差を求
め、該偏差が所定値以上である時に制御用作動角検出手
段の故障を検出するもので、これにより、前記制御用作
動角検出手段と同一検出精度の診断用の作動角検出手段
の設置が省略される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 （発明の実施の形態１）図１〜図３は、本発明の実施の
形態１におけるエンジン（内燃機関）の可変動弁装置を
示すものであり、１気筒あたり２つ備えられる吸気弁の
動弁機構ＶＥＬとして以下に説明する。但し、機関弁を
吸気弁に限定するものではなく、また、吸気弁の数を限
定するものでないことは明らかである。

【００１７】図１〜図３に示す可変動弁装置は、シリン
ダヘッド１１にバルブガイド（図示省略）を介して摺動
自存に設けられた一対の吸気弁１２，１２と、シリンダ
ヘッド１１上部のカム軸受１４に回転自在に支持された
中空状のカム軸１３と、該カム軸１３に、圧入等により
固設された回転カムである２つの偏心カム１５，１５
と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回
転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御
カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカア
ーム１８，１８と、各吸気弁１２，１２の上端部にバル
ブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞ
れ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。

【００１８】また、前記偏心カム１５，１５とロッカア
ーム１８，１８とはリンクアーム２５，２５によって連
係される一方、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２
０，２０とはリンク部材２６，２６によって連係されて
いる。前記カム軸１３は、機関前後方向（シリンダ列方
向）に沿って配置されていると共に、一端部に設けられ
た従動スプロケット（図示省略）や該従動スプロケット
に巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクラ
ンク軸から回転力が伝達される。

【００１９】前記カム軸受１４は、シリンダヘッド１１
の上端部に設けられてカム軸１３の上部を支持するメイ
ンブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上
端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブ
ブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４
ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締
め固定されている。

【００２０】前記両偏心カム１５は、図４にも示すよう
に、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カ
ム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１
５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫
通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカ
ム軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけ偏心してい
る。

【００２１】また、この各偏心カム１５は、カム軸１３
に対し前記両バルブリフター１９，１９に干渉しない両
外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている
と共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５
ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されてい
る。

【００２２】前記各ロッカアーム１８は、図３に示すよ
うに、平面からみて略クランク状に折曲形成され、中央
に有する基部１８ａが制御カム１７に回転自存に支持さ
れている。また、各基部１８ａの各外端部に突設された
一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結す
るピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されて
いる一方、各筒状基部１８ａの各内端部に夫々突設され
た他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端
部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅ
が形成されている。

【００２３】前記各制御カム１７は、夫々円筒状を呈
し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図１に示
すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだ
け偏心している。

【００２４】前記揺動カム２０は、図１及び図６，図７
に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２
２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持
孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１
８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａ
が貫通形成されている。

【００２５】また、揺動カム２０の下面には、基端部２
２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁
側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、
該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺
動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に
当接するようになっている。

【００２６】すなわち、図５に示すバルブリフト特性か
らみると、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範
囲θ１がべースサークル区間になり、カム面２４ｂの前
記べースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわ
ゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区
間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように
設定されている。

【００２７】また、前記リンクアーム２５は、比較的大
径な円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定
位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの
中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外
周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されてい
る一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に
挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。なお、前
記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動
手段が構成される。

【００２８】さらに、前記リンク部材２６は、図１にも
示すように所定長さの直線状に形成され、円形状の両端
部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１
８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３
ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通
するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
なお、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクア
ーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するス
ナップリング３０，３１，３２が設けられている。

【００２９】前記制御軸１６は、一端部に設けられたＤ
Ｃサーボモータ等のアクチュエータ１０１によって所定
回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、図
９に示すように、前記アクチュエータ１０１は、制御手
段としてのコントロールユニットＣＰＵからの制御信号
によって制御されるようになっている。前記コントロー
ルユニットＣＰＵは、クランク角センサ１０３，エアフ
ローメータ１０４，水温センサ１０５，エンジンの回転
数センサ１０６等の各種のセンサからの検出信号に基づ
いて現在の機関運転状態を検出して、該検出された機関
運転状態に応じて目標のバルブ特性を決定し、該目標の
バルブ特性に対応する角度位置に制御軸１６を駆動すべ
く、前記アクチュエータ１０１に制御信号を出力する。

【００３０】以下、上記可変動弁装置の作用を説明すれ
ば、まず、機関の低速低負荷時には、コントロールユニ
ットＣＰＵからの制御信号によってアクチュエータ１０
１が一方に回転駆動される。このため、制御カム１７
は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸１６の軸
心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部１７ａ
がカム軸１３から上方向に離間移動する。このため、ロ
ッカアーム１８は、全体がカム軸１３に対して上方向へ
移動し、これにより、各揺動カム２０は、リンク部材２
６を介して端部２３が強制的に若干引き上げられて全体
が左方向へ回動する。

【００３１】従って、図６Ａ，Ｂに示すように偏心カム
１５が回転してリンクアーム２５を介してロッカアーム
１８の一端部１８ｂを押し上げると、そのリフト量がリ
ンク部材２６を介して揺動カム２０及びバルブリフター
１９に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示す
ように比較的小さくなる。

【００３２】よって、かかる低速低負荷域では、図８の
破線で示すようにバルブリフト量が小さくなると共に、
各吸気弁１２の開時期が遅くなり（作動角が小さくな
り）、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。こ
のため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。

【００３３】一方、機関の高速高負荷時に移行した揚合
は、コントロールユニットＣＰＵからの制御信号によっ
てアクチュエータ１０１が反対方向に回転駆動される。
従って、図７Ａ，Ｂに示すように制御軸１６が、制御カ
ム１７を図６に示す位置から時計方向に回転させ、軸心
Ｐ１（厚肉部１７ａ）を下方向へ移動させる。このた
め、ロッカアーム１８は、今度は全体がカム軸１３方向
（下方向）に移動して、他端部１８ｃが揺動カム２０の
上端部２３をリンク部材２６を介して下方へ押圧して該
揺動カム２０全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００３４】従って、揺動カム２０のバルブリフター１
９上面に対する下面の当接位置が図７Ａ，Ｂに示すよう
に左方向位置に移動する。このため、図７に示すように
偏心カム１５が回転してロッカアーム１８の一端部１８
ｂをリンクアーム２５を介して押し上げると、バルブリ
フター１９に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ｂに示すよ
うに大きくなる。

【００３５】よって、かかる高速高負荷域では、カムリ
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に
実線で示すようにバルブリフト量（作動角）も大きくな
ると共に、各吸気弁１２の開時期が早く、閉時期が遅く
なる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が
確保できる。

【００３６】このように、上記可変動弁装置では、各吸
気弁１２の開閉時期やバルブリフト量（作動角）を可変
にできることは勿論のこと、カム軸１３に、各偏心カム
１５と各揺動カム２０とを同軸上に設けたため、機関巾
方向の配置スペースを十分に小さくすることができる。
また、各ロッカアーム１８も機関巾方向へ廷設する必要
がなくカム軸の直上位置に「へ」字形の小型な形状に形
成できるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この
結果、装置の機関への搭載性が向上する。また、カム軸
１３の配置を変更することなく、現行のカム軸１３の配
置によって装置を装着できるため、この点でも機関への
搭載性が良好になる。

【００３７】さらに、偏心カム１５と揺動カム２０とを
カム軸１３に同軸上に設けることにより、揺動カム２０
を支持する専用の支軸が不要となり、この分、部品点数
の削減が図れ、また、カム軸１３と揺動カム２０の互い
の軸心のずれが生じないため、バルブタイミングの制御
精度の低下を防止できる。

【００３８】しかも、各偏心カム１５を、各バルブリフ
ター１９とオフセット配置し互いに干渉しない位置に配
したため、各カム１５の外形を大きくとることができ、
偏心カム１５の外周面１５ａの設計自由度を向上させる
ことが可能となり、これによって揺動カム２０の揺動量
を確保するためのリフト量を十分に確保できると共に、
偏心カム１５の駆動面圧を低減するためのカム幅を十分
に確保できる。

【００３９】特に、偏心カム１５は、リング状に形成さ
れ、外周面全体がリンクアーム基部２５ａの嵌合穴２５
ｃの内周面全体に摺接するため、外周面の面圧が分散さ
れて、該面圧を十分に低減できる。従って、嵌合穴２５
ｃの内周面間との摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑
も行い易い。さらに、面圧の低下に伴い偏心カム１５の
材料選択の自由度が向上し、加工し易くかつ低コストの
材料を選択できる なお、各吸気弁１２に対応する各揺
動カム２０，２０を一体に連結し、これによって偏心カ
ム１５とロッカアーム１８とを単一として、各吸気弁１
２間において共用化させる構成としても良い。

【００４０】ところで、上記可変動弁においては、目標
のバルブ特性に対応する角度位置に制御軸１６を駆動
し、実際のバルブ特性を前記目標のバルブ特性に制御す
るが、前記制御軸１６の駆動精度や、前記制御軸１６の
角度位置とバルブ特性との関係にばらつきがあると、目
標のバルブ特性に精度良く実際のバルブ特性を制御する
ことができなくなる。そこで、この発明の実施の形態１
では、図１０のブロック図に示すように、前記揺動支点
を変化させるための制御軸１６の作動角（回転位置）を
ポテンショメータ等の作動角センサ（制御用作動角検出
手段）１０２によって検出し、この検出された作動角信
号に基づき、コントロールユニットＣＰＵにおいて、検
出結果としての作動角と目標作動角とを比較し、制御軸
１６の作動角（回転位置）を目標のバルブ特性に対応す
る目標作動角（回転位置）となるようにＤＣサーボモー
タ等のアクチュエータ１０１に対する駆動制御信号をフ
ィードバック制御するようになっている。なお、前記ア
クチュエータ１０１と制御軸１６との間には減速ギア１
０７が介装されている。

【００４１】次に、前記制御軸１６の作動角を検出する
作動角センサ１０２の故障を検知する故障判定手段の内
容を図１０のブロック図に基づいて説明する。即ち、図
１０に示すように、前記コントロールユニットＣＰＵに
は、エンジン回転数Ｎ信号、吸入空気量Ｑ信号、スロッ
トル開度ＴＶＯ信号が入力され、これらの信号に基づい
て、作動角センサ１０２の故障検知が行われる。

【００４２】次に、前記制御軸１６の作動角を検出する
作動角センサ１０２の故障検知方法を、図１１のフロー
チャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１で
は、エンジンがほぼ定常であるか否かを判定し、定常で
ない時は、定常になるまでこのステップＳ１を繰り返
す。そして、エンジンがほぼ定常になると、ステップＳ
２において、エンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑより吸気
弁１２のリフト量を予め算出設定されたリフト計算マッ
プ（Ｑ−Ｎマップ）により、吸気弁１２のリフト量を計
算する。

【００４３】ステップＳ３では、前記吸気弁１２のリフ
ト量を作動角に変換し、この作動角をステップＳ４にお
いて作動角センサ１０２で検出された作動角と比較し、
両者の偏差を求める。

【００４４】ステップＳ５では、前記偏差が規定値以内
であるか否かを判定し、規定値以内である時は、ステッ
プＳ６において作動角センサ１０２のＯＫ判定をした
後、ステップＳ７においてリフト計算Ｑ−Ｎマップの値
を実リフトに置き換えた後、これで一回のフローを終了
する。

【００４５】また、前記ステップＳ５において、前記偏
差が規定値以上である時は、ステップＳ８において作動
角センサ１０２のＮＧ判定をした後、ステップＳ９にお
いて、センサ故障時処理を行った後、これで一回のフロ
ーを終了する。

【００４６】次に、前記ステップＳ１におけるエンジン
定常判定の内容を、図１２のフローチャートに基づいて
説明する。まず、ステップＳ１−１では、現在のエンジ
ン回転数Ｎを取り込み、ステップＳ１−２では、所定時
間Ｔｎ［sec ］前のエンジン回転数と比較し、両回転数
値の偏差を求める。

【００４７】ステップＳ１−３では、前記偏差、即ち、
所定時間Ｔｎ［sec ］間のエンジン回転数の変化量が所
定の範囲ΔＮ以内であるか否かを判定し、所定の範囲Δ
Ｎを越えている時は、ステップＳ１−１３に進んでエン
ジン非定常時と判定し、これで一回のフローを終了す
る。また、所定の範囲ΔＮ以内である時は、ステップＳ
１−４に進んで現在の吸入空気量Ｑを取り込み、ステッ
プＳ１−５では、所定時間Ｔｑ［sec ］前の吸入空気量
と比較し、両吸入空気量の偏差を求める。

【００４８】ステップＳ１−６では、前記偏差、即ち、
所定時間Ｔｑ［sec ］間の吸入空気量の変化量が所定の
範囲ΔＱ以内であるか否かを判定し、所定の範囲を越え
ている時は、ステップＳ１−１３に進んでエンジン非定
常時と判定し、これで一回のフローを終了する。また、
所定の範囲ΔＱ以内である時は、ステップＳ１−７に進
んで現在のスロットル開度ＴＶＯを取り込み、ステップ
Ｓ１−８では、所定時間Ｔｔ［sec ］前のスロットル開
度と比較し、両開度の偏差を求める。

【００４９】ステップＳ１−９では、前記偏差、即ち、
所定時間Ｔｔ［sec ］間のスロットル開度の変化量が所
定の範囲ΔＴＶＯ以内であるか否かを判定し、所定の範
囲を越えている時は、ステップＳ１−１３に進んでエン
ジン非定常時と判定し、これで一回のフローを終了す
る。また、所定の範囲ΔＴＶＯ以内である時は、ステッ
プＳ１−１０に進んで、エンジン回転数Ｎと吸入空気量
Ｑよりスロットル開度を予め算出設定されたスロットル
開度計算マップ（Ｑ−Ｎマップ）により、スロットル開
度Ｔｈを計算する。なお、前記Ｑ−Ｎマップは、エンジ
ン回転数ＮとエンジントルクＴＲＱより現在のスロット
ル開度ＴＶＯを予め算出設定されたマップと、エンジン
回転数ＮとエンジントルクＴＲＱより現在の吸入空気量
Ｑを予め算出設定されたマップとに基づいて作成され
る。

【００５０】ステップＳ１−１１では、前記計算による
スロットル開度Ｔｈと現在のスロットル開度ＴＶＯとの
偏差の絶対値が所定の範囲ΔＴｈ以内であるか否かを判
定し、所定の範囲を越えている時は、ステップＳ１−１
３に進んでエンジン非定常時と判定し、これで一回のフ
ローを終了する。また、所定の範囲ΔＴｈ以内である時
は、ステップＳ１−１２に進んでエンジン定常時と判定
し、これで一回のフローを終了する。

【００５１】即ち、この発明の実施の形態１では、エン
ジンの回転数Ｎと吸入空気量Ｑからリフト量計算マップ
で求められた吸気弁のリフト量に基づいて換算される制
御軸１６の作動角と、制御用作動角センサ１０２で検出
された制御軸１６の作動角とを比較した偏差を求め、該
偏差が所定値以上である時に制御用作動角センサ１０２
の故障を検出する構成としたことで、前記ポテンショメ
ータ等の接触式の制御用作動角センサ１０２と同一検出
精度の診断用の作動角センサの設置を省略することがで
き、これにより、システム全体としてのコストを下げる
ことができるようになるという効果が得られる。

【００５２】また、前記故障判定において、前記制御用
作動角センサ１０２の故障判定がなされなかった時は、
書き換え手段において、前記リフト計算マップにおける
リフト量の値を、制御用作動角センサ１０２で検出され
た制御軸１６の作動角に対応する吸気弁１２の実リフト
量への書き換えを行うようにしたことで、エンジンの固
体差および経年変化による誤差を修正することができる
ようになるという効果が得られる。

【００５３】（発明の実施の形態２）次に、本発明の実
施の形態２の内燃機関の可変動弁装置における作動角セ
ンサ故障判定装置について説明する。なお、可変動弁機
構ＶＥＬの基本構成（図１〜図８）は前記発明の実施の
形態１と同じであるため、その説明を省略し、相違点に
ついてのみ説明する。

【００５４】図１３は、本発明の実施の形態２の可変動
弁装置の制御システムを示すブロック図であり、この図
に示すように、制御用作動角センサ１０２の故障判断に
用いられる診断用の作動角を検出するためのセンサとし
て、非接触式センサが設けられている。

【００５５】以下に、前記非接触式センサ（診断用作動
角検出手段）の構成について説明する。まず、図１４に
示すように、単位角度（例えば１°）毎のポジション信
号ＰＯＳを発生させるための突起部１１１と、カム軸１
３の基準角度位置（例えば吸気弁の最大リフト位置に相
当する位置）毎のリファレンス信号ＲＥＦを発生させる
ための突起部１１２とが形成されたシグナルプレート１
１３をカムプーリーに軸支させる一方、前記突起部１１
１を非接触に検出するポジションセンサ１１４（単位角
度センサ）と、前記突起部１１２を非接触に検出するリ
ファレンスセンサ（カムセンサ）１１５とを設けてあ
る。

【００５６】なお、前記ポジションセンサ１１４、リフ
ァレンスセンサ１１５としては、ホール素子ＩＣセンサ
を用いることができる。また、単位角度毎のポジション
信号ＰＯＳを発生させるための突起部を有したシグナル
プレートをクランク軸に軸支し、クランク軸の回転によ
ってポジション信号ＰＯＳを得る構成としても良い。

【００５７】一方、前記ロッカアーム１８または揺動カ
ム２０が所定の揺動位置になった時に検出信号を出力す
る揺動位置センサ（非接触式センサ）１１６が設けられ
る（図１５参照）。

【００５８】前記揺動位置センサ１１６は、図１６
（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記ロッカアーム１８の
一端部１８ｂ（パターン２）、前記ロッカアーム１８の
他端部１８ｃ（パターン３）、または、揺動カム２０の
揺動支点（カム軸１３）を挟んでピン２９と略対向する
位置（パターン１）のいずれかに設けられた突起部１１
７と、前記ロッカアーム１８または揺動カム２０の揺動
途中で前記突起部１１７が横切る位置に固定されるホー
ル素子ＩＣセンサ１１８とから構成される。即ち、前記
揺動位置センサ１１６は、図１７に示すように、吸気弁
のリフト前に検出信号ＢＳを出力すると共に、リフト後
にも検出信号ＡＳを出力することになり、カム軸１３の
１回転当たり２回検出信号を出力することになり、か
つ、前記検出信号は、最大リフト位置を中心として前後
に同じ角度だけ離れた位置で出力されることになる。

【００５９】一方、リファレンスセンサ（カムセンサ）
１１５からのリファレンス信号ＲＥＦは、カム軸１３の
１回転当たり１回出力され、揺動位置センサ１１６の検
出信号ＢＳ，ＡＳと前記リファレンス信号ＲＥＦとの出
力タイミングは、図１８に示すようになる。そして、リ
ファレンス信号ＲＥＦと揺動位置センサ１１６の検出信
号ＢＳ，ＡＳそれぞれとの位相差Ｄ１，Ｄ２（°）は、
機械的な関係から、図１９に示すように制御軸１６の作
動角に対応して変化し、前記位相差Ｄ１，Ｄ２（°）か
ら作動角を求めることができる。

【００６０】そこで、この発明の実施の形態２では、リ
ファレンス信号ＲＥＦの発生時点（カム軸１３の基準位
置、即ち、吸気弁１２の最大リフト位置）において０リ
セットさせたカウンタｔを、前記ポジション信号ＰＯＳ
毎にカウントアップさせ、揺動位置センサ１１６からの
最初の検出信号（検出信号ＢＳ）が発生した時点でのカ
ウンタｔの値を前記位相差Ｄ１に相当する値として読取
り（位相差計測手段）、該位相差Ｄ１から実際の作動角
を検出し（作動角検出手段）、更に、揺動位置センサ１
１６からの次の検出信号（検出信号ＡＳ）が発生した時
点でのカウンタｔの値を前記位相差Ｄ２に相当する値と
して読取り（位相差計測手段）、作動角の検出データを
更新する（診断用作動角検出手段）よう構成されてい
る。

【００６１】図２０のフローチャートは、前記診断用作
動角の検出制御を詳細に示すものであり、まず、ステッ
プＳ１１では、リファレンスセンサ（カムセンサ）１１
５からのリファレンス信号ＲＥＦの発生の有無を判別す
る。そして、リファレンス信号ＲＥＦが発生すると、ス
テップＳ１２へ進み、カウンタｔを０にリセットする。

【００６２】ステップＳ１３では、前記ポジションセン
サ１１４からポジション信号ＰＯＳが出力される毎に、
前記カウンタｔをカウントアップさせる。ステップＳ１
４では、前記揺動位置センサ１１６からの検出信号（検
出信号ＢＳ）の発生を判別する。前記揺動位置センサ１
１６から検出信号（検出信号ＢＳ）が出力されるまで
は、ステップＳ１３に戻って前記カウンタｔのカウント
アップを継続させ、前記揺動位置センサ１１６から検出
信号（検出信号ＢＳ）が出力されると、ステップＳ１５
へ進む。

【００６３】ステップＳ１５では、その時のカウンタｔ
の値を、前記位相差Ｄ１に相当する値として求め、次の
ステップＳ１６では、前記位相差Ｄ１から制御軸１６の
作動角を求める。

【００６４】ステップＳ１７では、前記揺動位置センサ
１１６から次に出力される検出信号（検出信号ＡＳ）に
備えて、ポジション信号ＰＯＳが出力される毎にカウン
タｔをカウントアップさせ、ステップＳ１８では、前記
揺動位置センサ１１６からの検出信号（検出信号ＡＳ）
の発生を判別する。

【００６５】そして、前記揺動位置センサ１１６から検
出信号（検出信号ＡＳ）が出力されると、ステップＳ１
９へ進み、その時のカウンタｔの値を、前記位相差Ｄ２
に相当する値として求め、次のステップＳ２０では、前
記位相差Ｄ２から制御軸１６の診断用作動角を再度求
め、作動角の検出データを更新し、これで一回のフロー
を終了する。

【００６６】次に、故障判断制御の内容を、図２１のフ
ローチャートに基づいて説明する。ステップＳ２１で
は、制御用作動角センサ検出作動角と診断用作動角とを
比較して両者の偏差を求める。

【００６７】ステップＳ２２では、前記偏差が規定値以
内であるか否かを判定し、規定値以内である時は、ステ
ップＳ２３において作動角センサ１０２ののＯＫ判定を
し、また、規定値以上である時は、ステップＳ２４にお
いて作動角センサ１０２のＮＧ判定をした後、これで一
回のフローを終了する。

【００６８】以上説明してきたように、この発明の実施
の形態２では、診断用作動角検出手段として、前記ロッ
カアーム１８または揺動カム２０の揺動位置を検出する
構成とし、突起とホール素子ＩＣセンサとの組み合わせ
から等からなる非接触式のセンサを用いたことで、ポテ
ンショメータ等の接触式の制御用作動角センサと同一検
出精度の診断用の作動角センサの設置を省略することが
でき、これにより、システム全体としてのコストを下げ
ることができるようになるという効果が得られる。

【００６９】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、具体的な構成はこれら発明の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計変更等があっても本発明に含まれる。

【００７０】例えば、発明の実施の形態では、機関弁と
して吸気弁を例にとったが、排気弁についても適用する
ことができる。また、本発明が適用される可変動弁機構
としては、この発明の実施の形態で例示した構造のもの
に限定されるものではなく、従来例に示した構造のもの
や、その他の可変動弁機構にも全て本発明を適用するこ
とができる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置における作動角
センサ故障判定装置では、上述のように、回転数検出手
段で検出された内燃機関の回転数と吸入空気量検出手段
で検出された内燃機関の吸入空気量からリフト量計算マ
ップで求められた機関弁のリフト量に基づいて換算され
る制御軸の作動角と、制御用作動角検出手段で検出され
た制御軸の作動角とを比較した偏差を求め、該偏差が所
定値以上である時に制御用作動角検出手段の故障を検出
する故障判定手段を備えた構成としたことで、ポテンシ
ョメータ等の接触式の制御用作動角センサと同一検出精
度の診断用の作動角センサの設置を省略することがで
き、これにより、システム全体としてのコストを下げる
ことができるようになるという効果が得られる。

【００７２】また、請求項２記載の内燃機関の可変動弁
装置における作動角センサ故障判定装置では、請求項１
記載の発明において、前記故障判定手段により前記制御
用作動角検出手段の故障判定がなされなかった時は、前
記リフト計算マップにおけるリフト量の値を、制御用作
動角検出手段で検出された制御軸の作動角に対応する機
関弁の実リフト量に書き換える書き換え手段を備えてい
る構成としたことで、内燃機関の固体差および経年変化
による誤差を修正することができるようになるという効
果が得られる。

【００７３】また、請求項３記載の内燃機関の可変動弁
装置における作動角センサ故障判定装置では、カム軸の
回転に同期して基準信号を発生するカムセンサと、前記
ロッカアームまたは揺動カムが所定の揺動位置にあるこ
とを検出する揺動位置センサと、前記カムセンサからの
基準信号と前記揺動位置センサからの検出信号との位相
差を計測する位相差計測手段と、該位相差計測手段で検
出された位相差に基づいて前記制御軸の作動角を検出す
る診断用作動角検出手段と、該診断用作動角検出手段で
検出された制御軸の作動角と、前記制御用作動角検出手
段で検出された制御軸の作動角とを比較した偏差を求
め、該偏差が所定値以上である時に前記制御用作動角検
出手段の故障を検出する故障判定手段と、を備え、前記
揺動位置センサが、前記ロッカアームまたは揺動カムに
設けた突起と、該突起を非接触に検出するセンサ本体と
で構成したことで、ポテンショメータ等の接触式の制御
用作動角センサと同一検出精度の診断用の作動角センサ
の設置を省略することができ、これにより、システム全
体としてのコストを下げることができるようになるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における可変動弁装置を
示す断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）。

【図２】上記可変動弁装置の側面図。

【図３】上記可変動弁装置の平面図。

【図４】上記可変動弁装置に使用される偏心カムを示す
斜視図。

【図５】上記可変動弁装置における揺動カムの基端面と
カム面に対応したバルブリフト特性図。

【図６】上記可変動弁装置の低速低負荷時の作用を示す
断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。

【図７】上記可変動弁装置の高速高負荷時の作用を示す
断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。

【図８】上記可変動弁装置のバルブタイミングとバルブ
リフトの特性図。

【図９】上記可変動弁装置の主に作動角制御システムを
示すブロック図。

【図１０】上記可変動弁装置の主に作動角センサ故障検
知システムを示すブロック図。

【図１１】上記可変動弁装置の主に作動角センサ故障検
知内容を示すフローチャート。

【図１２】上記フローチャートにおけるエンジン定常判
定内容を示すフローチャート。

【図１３】本発明の実施の形態２における可変動弁装置
の主に作動角センサ故障検知システムを示すブロック
図。

【図１４】上記制御システムを構成するポジションセン
サとリファレンスセンサとを示す図。

【図１５】本発明の実施の形態２における可変動弁装置
の作動角制御および作動角センサ故障検知システムを示
すブロック図。

【図１６】上記制御システムを構成する揺動位置センサ
を示す図。

【図１７】カム軸と揺動角度との関係、及び、前記揺動
位置センサの検出位置を示す線図。

【図１８】リファレンス信号と前記揺動位置センサから
の検出信号との相関を示すタイムチャート。

【図１９】リファレンス信号と前記揺動位置センサから
の検出信号との位相差Ｄ１，Ｄ２と作動角との相関を示
す線図。

【図２０】本発明の実施の形態における作動角検出の様
子を示すフローチャート。

【図２１】上記可変動弁装置の主に作動角センサ故障検
知内容を示すフローチャート。

【図２２】従来の可変動弁装置を示す断面図。

【図２３】従来の可変動弁装置の主に作動角制御システ
ムを示すブロック図。

【符号の説明】

１２ 吸気弁 １３ カム軸 １５ 偏心カム（揺動駆動手段） １６ 制御軸 １７ 制御カム １８ ロッカアーム ２０ 揺動カム ２３ 端部 ２５ リンクアーム（揺動駆動手段） ＣＰＵ コントロールユニット（制御手段，故障判定手
段） １０１ アクチュェータ １０２ 作動角センサ（制御用作動角検出手段） １０４ エアフローメータ（吸入空気量検出手段） １０６ 回転数センサ（回転数検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA08 AA19 BA03 BA36 BB04 CA25 CA48 DA08 DA23 DA25 GA00 GA01 3G092 AA11 DA01 DA05 DG03 DG08 EA08 EA17 EA25 EC01 EC09 FA36 FA48 FA50 FB03 HA01Z HA07Z HA13X HA13Z HE02Z HE03Z HE08Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カム軸と略平行に配設された制御軸と、 該制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、 該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカアームと、 前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を
   揺動駆動する揺動駆動手段と、 前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を
   開作動させる揺動カムと、 前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段
   と、 前記制御用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角
   信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目
   標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、を含んでな
   る内燃機関の可変動弁装置において、 内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段
   と、 内燃機関の回転数と吸入空気量より機関弁のリフト量が
   予め算出されたリフト計算マップと、 前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数と前
   記吸入空気量検出手段で検出された内燃機関の吸入空気
   量から前記リフト量計算マップで求められた機関弁のリ
   フト量に基づいて換算される制御軸の作動角と、前記制
   御用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角とを比
   較した偏差を求め、該偏差が所定値以上である時に前記
   制御用作動角検出手段の故障を検出する故障判定手段
   と、を備えていることを特徴とする内燃機関の可変動弁
   装置における作動角センサ故障判定装置。
2. 【請求項２】前記故障判定手段により前記制御用作動角
   検出手段の故障判定がなされなかった時は、前記リフト
   計算マップにおけるリフト量の値を、制御用作動角検出
   手段で検出された制御軸の作動角に対応する機関弁の実
   リフト量に書き換える書き換え手段を備えていることを
   特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置にお
   ける作動角センサ故障判定装置。
3. 【請求項３】カム軸と略平行に配設された制御軸と、 該制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、 該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカアームと、 前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を
   揺動駆動する揺動駆動手段と、 前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を
   開作動させる揺動カムと、 前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段
   と、 前記制御用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角
   信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目
   標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、を含んでな
   る内燃機関の可変動弁装置において、 前記カム軸の回転に同期して基準信号を発生するカムセ
   ンサと、 前記ロッカアームまたは揺動カムが所定の揺動位置にあ
   ることを検出する揺動位置センサと、 前記カムセンサからの基準信号と前記揺動位置センサか
   らの検出信号との位相差を計測する位相差計測手段と、 該位相差計測手段で検出された位相差に基づいて前記制
   御軸の作動角を検出する診断用作動角検出手段と、 該診断用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角
   と、前記制御用作動角検出手段で検出された制御軸の作
   動角とを比較した偏差を求め、該偏差が所定値以上であ
   る時に前記制御用作動角検出手段の故障を検出する故障
   判定手段と、を備え、 前記揺動位置センサが、 前記ロッカアームまたは揺動カムに設けた突起と、 該突起を非接触に検出するセンサ本体と、から構成され
   ていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置におけ
   る作動角センサ故障判定装置。