JP2005220744A - 運動機構の駆動制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 リフト量可変機構等の電動アクチュエータで動作する運動機構において、異常発生時に電動アクチュエータを確実に停止させることができるようにする。
【解決手段】 ＤＣサーボモータで制御軸を回動させることで、機関バルブのバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ機構の故障を診断する。そして、ＶＥＬ機構の故障発生時には、前記ＤＣサーボモータの駆動回路に対する電源供給ラインに介装されるリレー回路をオフし、更に、ＤＣサーボモータの電流を制御するパルス幅変調信号ＰＷＭを０にする。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、例えば内燃機関における機関バルブのリフト量を可変にするリフト量可変機構などの電動アクチュエータで動作する運動機構の駆動制御装置に関する。
特許文献１には、機関バルブのリフト量を可変にするリフト量可変機構において、リフト量の目標値と実際のリフト量との偏差や、実際のリフト量の変化量に基づいて、リフト量可変機構における異常の有無を診断し、異常有りの診断がなされたときに、リフト量可変機構のオイルコントロールバルブ（電動アクチュエータ）への通電を停止させることで、最低リフト量に固定する構成の開示がある。
特開２００１−２５４６３７号公報
ところで、上記のように、異常検出時に電動アクチュエータへの通電を遮断させる指令を出力しても、電動アクチュエータの駆動回路等に異常が生じている場合には、最低リフト量に固定することができなくなる場合があった。
また、電動アクチュエータとしてモータを用いるリフト量可変機構の場合、リフト量を変化させるには、カム反力に打ち勝つトルクが必要で、モータ出力を大きくする必要があるため、駆動回路等の異常によってモータへの通電が継続すると、モータがショートして故障する惧れがあった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、リフト量可変機構等の電動アクチュエータで動作する運動機構において、異常発生時に前記電動アクチュエータを確実に停止させることができる運動機構の駆動制御装置を提供することを目的とする。
そのため請求項１記載の発明では、運動機構の異常が検出されたときに、運動機構の電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路への電源供給の停止、及び／又は、前記駆動回路から前記電動アクチュエータへの駆動信号の出力遮断を行なう構成とした。
かかる構成によると、運動機構に異常が生じると、電動アクチュエータの駆動回路への電源供給を停止するか、駆動回路から電動アクチュエータへの駆動信号の出力遮断を行なうことで、電動アクチュエータへの駆動信号の出力停止（通電遮断）を図る。
従って、たとえ駆動回路に異常が発生しても、電動アクチュエータを確実に停止させることができ、通電の継続による故障の発生を未然に防止することができる。
請求項２記載の発明では、運動機構と駆動回路との組み合わせを複数備え、前記複数の駆動機構のうちの少なくとも１つで異常が検出されたときに、全ての駆動回路への電源供給を停止する構成とした。
かかる構成によると、複数の運動機構のうちで１つでも異常が発生すると、異常が発生した運動機構の電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路のみではなく、全ての駆動回路への電源供給を停止させる。
従って、異常発生時に電動アクチュエータを確実に停止させることができると共に、電動アクチュエータ毎（運動機構毎）に異なる作動状態になることを防止できる。
請求項３記載の発明では、内燃機関の複数の気筒グループ毎に前記運動機構及び駆動回路がそれぞれ備えられる構成とした。
かかる構成によると、例えばＶ型機関における左右バンクなどのように、機関の各気筒が複数の気筒グループに分けられ、気筒グループ毎にリフト量可変機構などの運動機構及びその駆動回路が備えられる場合に、複数の気筒グループのうちで１つでも運動機構に異常が発生すると、異常が発生した気筒グループの駆動回路のみではなく、全ての気筒グループの駆動回路に対して電源供給を停止させる。
従って、例えば運動機構がリフト量可変機構である場合に、気筒グループ毎の機関バルブのリフト量が異なるようになってしまうことを回避できる。
請求項４記載の発明では、電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路として、メイン駆動回路及びサブ駆動回路を備える構成において、運動機構の異常が検出されたときに、電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路をメイン駆動回路からサブ駆動回路に切り替えると共に、サブ駆動回路を介した電動アクチュエータの駆動状態で、運動機構の異常が検出されたときには電動アクチュエータの異常を判定し、運動機構の異常が検出されないときはメイン駆動回路の異常を判定する構成とした。
かかる構成によると、通常はメイン駆動回路から電動アクチュエータに対して駆動信号を出力させるが、運動機構の異常が検出されると、メイン駆動回路からサブ駆動回路へ切り替えて電動アクチュエータの駆動を継続させる。
そして、サブ駆動回路による電動アクチュエータの駆動状態で、運動機構の異常が検出されない場合には、メイン駆動回路の異常によって運動機構の異常が検出されたものと判断し、駆動回路を切り替えても運動機構の異常が検出される場合には、電動アクチュエータの異常によって運動機構の異常が検出されたものと判断する。
従って、駆動回路の異常と電動アクチュエータの異常とを区別して診断できる。
請求項５記載の発明では、サブ駆動回路を介した電動アクチュエータの駆動状態で運動機構の異常が検出され、電動アクチュエータの異常が判定されたときに、前記サブ駆動回路及びメイン駆動回路への電源供給の停止、及び／又は、前記サブ駆動回路及びメイン駆動回路から前記電動アクチュエータへの駆動信号の出力遮断を行なう構成とした。
かかる構成によると、電動アクチュエータに異常が発生したときに、電動アクチュエータを確実に停止させることができる。
図１は、本発明に係る運動機構の駆動制御装置を適用する車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５側には、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
前記ＶＥＬ機構１１２が、本実施形態における運動機構に相当する。
ここで、エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１１４と相互通信可能なＶＥＬコントローラ１１３が設けられ、前記ＶＥＬ機構１１２は、前記ＶＥＬコントローラ１１３によって駆動制御される。
前記ＥＣＭ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランク軸１２０からクランク回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９からの検出信号が入力される。
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＭ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、前記噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１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（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）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、各吸気バルブ１０５，１０５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。
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、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
前記偏心カム１５は、図５に示すように、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１５ｂ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から所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター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。
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
また、基部１８ａの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、基部１８ａの内端部に突設された他端部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。
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２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。
前記揺動カム２０は、図２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２２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１８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。
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２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。
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、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。
また、前記リンクアーム２５は、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。
更に、前記リンク部材２６は、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１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａ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。
尚、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。
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（電動アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＶＥＬコントローラ１１３が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。
図１１は、前記ＶＥＬコントローラ１１３の構成を詳細に示すものである。
この図１１において、ＶＥＬコントローラ１１３には、バッテリ電圧が供給され、電源回路３０１を介してＣＰＵ３０２に電源が供給される。
また、前記電源回路３０１からの電源電圧が電源バッファ回路３０３を介して角度センサ１２７に供給され、角度センサ１２７の出力は、入力回路３０４を介して前記ＣＰＵ３０２に読み込まれる。
前記角度センサ１２７は２重に備えられ、これらセンサ１２７ａ，１２７ｂに対応して入力回路３０４も２系統（３０４ａ，３０４ｂ）備えられている。
また、前記ＤＣサーボモータ１２１を駆動するためのモータ駆動回路３０５が設けられており、該モータ駆動回路３０５には、前記ＤＣサーボモータ１２１を正転方向及び逆転方向に駆動するために、前記ＣＰＵ３０２から正転方向のパルス幅変調信号ＰＷＭ，ポート出力及び逆転方向のパルス幅変調信号ＰＷＭ，ポート出力が入力される。
前記モータ駆動回路３０５には、リレー回路３０６を介してバッテリ電圧が供給され、前記リレー回路３０６は、前記ＣＰＵ３０２のポート出力で制御されるリレー駆動回路３０７によってＯＮ・ＯＦＦ駆動される。
更に、前記ＤＣサーボモータ１２１の電流を検出する電流検出回路３０８が設けられている。
また、前記ＥＣＭ１１４との間において通信を行なうための通信回路３０９が備えられている。
次に、上記構成のＶＥＬコントローラ１１３による前記ＶＥＬ機構１１２（ＤＣサーボモータ１２１）の駆動制御，ＶＥＬ故障時のフェイルセーフ処理を、図１２〜図１４のフローチャートに従って説明する。
図１２のフローチャートは、前記リレー回路３０６の制御を示すものであり、ステップＳ１では、ＶＥＬ駆動の許可条件が成立しているか否かを判別する。
そして、許可条件成立時には、ステップＳ２へ進み、リレー駆動の出力ポートをセットし、これによりリレー回路３０６がＯＮになって、モータ駆動回路３０５にバッテリ電圧が供給されるようにする。
一方、許可条件の非成立時には、ステップＳ３へ進み、リレー駆動の出力ポートをクリアし、これによりリレー回路３０６がＯＦＦになって、モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧の供給が遮断されるようにする。
図１３のフローチャートは、ＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）のフィードバック制御を示すものであり、ステップＳ１１では、ＶＥＬ駆動の許可条件が成立しているか否かを判別する。
そして、許可条件の非成立時には、ステップＳ１２へ進み、パルス幅変調信号ＰＷＭを０にして、ＤＣサーボモータ１２１を停止させる。
一方、許可条件成立時には、ステップＳ１３へ進み、前記制御軸１６の目標角度（目標ＶＥＬ角度）を演算する（ＥＣＭ１１４から目標角度信号を読み込む）。
ステップＳ１４では、前記角度センサ１２７の出力から前記制御軸１６の実際の角度を検出する。
ステップＳ１５では、前記目標角度と実際の角度との偏差に基づいてフィードバック操作量を演算する。
ステップＳ１６では、前記ステップＳ１５での演算結果に基づいて、モータ駆動回路３０５に出力するパルス幅変調信号ＰＷＭをセットする。
図１４のフローチャートは、ＶＥＬ故障時のフェイルセーフ処理を示すものであり、ステップＳ２１では、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされているか否かを判別する。
ＶＥＬ機構１１２の故障診断は、前記目標角度と実際の角度との偏差，前記電流検出回路３０８で検出されるＤＣサーボモータ１２１の電流，ＤＣサーボモータ１２１の駆動デューティ等に基づいて行なわれるが、ここでは詳細な説明を省略し、あとで故障診断の詳細をフローチャートに従って説明する。
ステップＳ２１で、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされていると判断されると、ステップＳ２２へ進み、リレー駆動の出力ポートをクリアし、これによりリレー回路３０６がＯＦＦになって、モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧（電源）の供給が遮断されるようにする。
更に、次のステップＳ２３では、パルス幅変調信号ＰＷＭを０にすることで、たとえリレー回路３０６が故障していても、ＤＣサーボモータ１２１を停止させることができるようにする。
図１５のフローチャートは、フェイルセーフ処理の別の実施形態を示すものであり、ステップＳ３１では、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされているか否かを判別する。
ステップＳ３１で、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされていると判断されると、ステップＳ３２へ進み、パルス幅変調信号ＰＷＭを０にする。
また、次のステップＳ３３では、前記電流検出回路３０８で検出されるＤＣサーボモータ１２１の電流ＩＶＥＬを読み込む。
そして、ステップＳ３４では、前記ステップＳ３３で読み込んだＤＣサーボモータ１２１の電流ＩＶＥＬが基準電流ＩＶＥＬＦＳ＃以上であるか否かを判別する。
ここで、ＤＣサーボモータ１２１の電流ＩＶＥＬが基準電流ＩＶＥＬＦＳ＃以上であると判断されると、ステップＳ３５へ進んで、モータ駆動回路３０５の異常を判定する。
即ち、前記ステップＳ３２において、パルス幅変調信号ＰＷＭを０にしたから、本来であれば、ＤＣサーボモータ１２１の電流ＩＶＥＬは０になるはずであり、電流ＩＶＥＬが基準電流ＩＶＥＬＦＳ＃以上であるときには、モータ駆動回路３０５がパルス幅変調信号ＰＷＭに対応しない駆動電流をＤＣサーボモータ１２１に流していることになる。
ステップＳ３５でモータ駆動回路３０５の異常を判定すると、次のステップＳ３６では、リレー駆動の出力ポートをクリアしてリレー回路３０６をＯＦＦし、モータ駆動回路３０５へのバッテリ電圧（電源）の供給が遮断されるようにする。
これにより、ＤＣサーボモータ１２１の電流ＩＶＥＬが０になって、ＤＣサーボモータ１２１を確実に停止させることができる。
図１６は、前記ＶＥＬコントローラ１１３の第２実施形態を示すものである。
図１６に示すＶＥＬコントローラ１１３は、前記図１１に示したＶＥＬコントローラ１１３に対して、モータ駆動回路として、第１モータ駆動回路３０５ａ（メイン駆動回路）及び第２モータ駆動回路３０５ｂ（サブ駆動回路）を有している点のみが異なる。
前記第１モータ駆動回路３０５ａ及び第２モータ駆動回路３０５ｂは、共にリレー回路３０６を介してバッテリ電圧が供給され、第１モータ駆動回路３０５ａにのみ電流検出回路３０８が設けられている。
図１７及び図１８のフローチャートは、前記図１６の構成を有するＶＥＬコントローラ１１３におけるフェイルセーフ処理を示すものである。
図１７のフローチャートにおいて、ステップＳ４１では、前記制御軸１６の目標角度（目標ＶＥＬ角度）を演算する（ＥＣＭ１１４から目標角度信号を読み込む）。
ステップＳ４２では、前記角度センサ１２７の出力から前記制御軸１６の実際の角度を検出する。
ステップＳ４３では、前記目標角度と実際の角度との偏差に基づいてフィードバック操作量を演算する。
ステップＳ４４では、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされているか否かを判別する。
そして、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされていないときには、ステップＳ４５へ進み、第１モータ駆動回路３０５ａでＤＣサーボモータ１２１を駆動させるべく、パルス幅変調信号ＰＷＭの出力をセットする。
一方、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされている場合には、ステップＳ４６へ進んで、第２モータ駆動回路３０５ｂでＤＣサーボモータ１２１を駆動させるべく、パルス幅変調信号ＰＷＭの出力をセットする。
上記ＶＥＬ機構１１２の故障判定が、第１モータ駆動回路３０５ａの故障に因るものである場合には、駆動回路を第１モータ駆動回路３０５ａから第２モータ駆動回路３０５ｂに切り替えることで、故障状態が解消されることになる。
一方、図１８のフローチャートにおいて、ステップＳ５１では、第２モータ駆動回路３０５ｂによってＤＣサーボモータ１２１が駆動されているか否かを判別する。
次のステップＳ５２では、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされているか否かを判別する。
ここで、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされていない場合には、第１モータ駆動回路３０５ａから第２モータ駆動回路３０５ｂに切り替えたことでＶＥＬ機構１１２の故障が解消されたことになる。
即ち、ＶＥＬ機構１１２の故障判定の原因は第１モータ駆動回路３０５ａの故障であり、第２モータ駆動回路３０５ｂを用いることで、ＤＣサーボモータ１２１が正常に駆動制御できるので、第２モータ駆動回路３０５ｂを用いた駆動制御状態を継続させるべく、そのまま本ルーチンを終了させる。
一方、ＶＥＬ機構１１２の故障判定がなされている場合には、モータ駆動回路がＶＥＬ機構１１２の故障原因ではないことになるので、ステップＳ５３へ進み、ＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）自体が故障していると判定する。
ＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）の故障判定を行なうと、次のステップＳ５４では、パルス幅変調信号ＰＷＭの出力を０にし、更に、ステップＳ５５では、リレー駆動のポートをクリアして、第１，第２モータ駆動回路３０５ａ，３０５ｂへの電源供給を遮断し、ＤＣサーボモータ１２１の駆動を停止させる。
図１９は、前記ＶＥＬコントローラ１１３の第３実施形態を示すものである。
図１９に示す構成は、内燃機関１１が左右バンクを有するＶ型機関であって、バンク毎（気筒グループ毎）にＶＥＬ機構１１２が設けられる構成を前提とするものである。
尚、右バンクのＶＥＬ機構１１２における制御軸１６の角度を検出する角度センサとして角度センサ１２７ａ，１２７ｂが設けられ、これら角度センサ１２７ａ，１２７ｂの出力が入力回路３０４ａ，３０４ｂを介してＣＰＵ３０２に入力される一方、左バンクのＶＥＬ機構１１２における制御軸１６の角度を検出する角度センサとして角度センサ１２７ｃ，１２７ｄが設けられ、これら角度センサ１２７ｃ，１２７ｄの出力が入力回路３０４ｃ，３０４ｄを介してＣＰＵ３０２に入力されるようになっている。
また、図１９に示すＶＥＬコントローラ１１３は、右バンクＲＨ用のＶＥＬ機構１１２のＤＣサーボモータ１２１ａ（電動アクチュエータ）を駆動する右バンク用モータ駆動回路３０５ｃ，左バンクＬＨ用のＶＥＬ機構１１２のＤＣサーボモータ１２１ｂ（電動アクチュエータ）を駆動する左バンク用モータ駆動回路３０５ｄを有する。
前記右バンク用モータ駆動回路３０５ｃ及び左バンク用モータ駆動回路３０５ｄは、共にリレー回路３０６を介してバッテリ電圧が供給されると共に、それぞれに電流検出回路３０８ａ，３０８ｂが備えられている。
上記構成のＶＥＬコントローラ１１３においては、前記図１３及び図１４のフローチャートに示すルーチンをバンク毎に個別に実行する。
図１４のフローチャートに示すルーチンをバンク毎に実行すると、左右バンクのＶＥＬ機構１１２のいずれか一方でも故障判定がなされると、リレー回路３０６がＯＦＦされて、右バンク用モータ駆動回路３０５ｃと左バンク用モータ駆動回路３０５ｄとの双方に対する電源供給が遮断され、左右バンクのバルブリフト量が最小に固定されることになる。
従って、ＶＥＬ機構１１２の故障が発生した一方のバンクではバルブリフト量が最小に戻るのに対して、他方のバンクのバルブリフト量が通常に制御されることがなく、バンク間で出力段差の発生を回避できる。
図２０〜図２２のフローチャートは、ＶＥＬ機構の故障判定方法の例をそれぞれ示す。
図２０のフローチャートはフィードバック系の故障を判定する処理を示し、まず、ステップＳ６１で制御軸１６の目標角度を演算し、ステップＳ６２では実際の角度を検出し、ステップＳ６３では、目標角度と実角度との偏差（エラー量）を演算する。
ステップＳ６４では、前記偏差（エラー量）を積算する。
そして、ステップＳ６５では、前記偏差（エラー量）の積算値が所定範囲内であるか否かを判別する。
ここで、前記偏差（エラー量）の積算値が所定範囲内であれば、ＶＥＬ機構１１２は正常にフィードバック制御されていると判断して、そのまま本ルーチンを終了させる。
一方、前記偏差（エラー量）の積算値が所定範囲外であれば、ステップＳ６６へ進み、フィードバック系の異常を判定する。
図２１のフローチャートはＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）の過電流異常を判定する処理を示し、まず、ステップＳ７１で、ＤＣサーボモータ１２１（電動アクチュエータ）の駆動電流ＩＶＥＬを読み込む。
ステップＳ７２では、前記駆動電流ＩＶＥＬの平均値ＩＶＥＬaveを演算する。
ステップＳ７３では、前記駆動電流ＩＶＥＬ（瞬時値）が限界値Limit-current#以上であるか否かを判別する。
ここで、駆動電流ＩＶＥＬが限界値Limit-current#以上であれば、ステップＳ７７へ進んで、過電流異常の判定を行なう。
一方、駆動電流ＩＶＥＬが限界値Limit-current#よりも小さい場合には、ステップＳ７４へ進む。
ステップＳ７４では、平均値ＩＶＥＬaveが限界値Limit-ave-current#以上であるか否かを判別する。
そして、平均値ＩＶＥＬaveが限界値Limit-ave-current#以上である場合には、ステップＳ７５へ進んで、過電流タイマーをセットして、平均値ＩＶＥＬaveが限界値Limit-ave-current#以上である状態の継続時間を計測させる。
ステップＳ７６では、前記過電流タイマーによる計測時間が、所定時間TMLIMI#以上になっているか否かを判別する。
過電流タイマーによる計測時間が所定時間TMLIMI#以上になっている場合、即ち、平均値ＩＶＥＬaveが限界値以上の状態が所定時間以上継続する場合には、ステップＳ７７へ進んで、過電流異常の判定を行なう。
図２２のフローチャートはサーボ系の異常を判定する処理を示し、まず、ステップＳ８１で、ＶＥＬ機構１１２（ＤＣサーボモータ１２１）の駆動デューティを読み込む。
ステップＳ８２では、前記駆動デューティが所定値SERVONG#以上であるか否かを判別する。
駆動デューティが所定値SERVONG#以上であるときには、ステップＳ８３へ進み、駆動デューティが所定値SERVONG#以上である状態の継続時間を計測させるべく、サーボエラータイマーをセットする。
次のステップＳ８４では、前記サーボエラータイマーによる計測時間が所定時間TMLIMSERVO#以上になっているか否かを判別する。
前記サーボエラータイマーによる計測時間が所定時間TMLIMSERVO#以上になっている場合には、ステップＳ８５へ進み、ＶＥＬ機構１１２におけるサーボエラーを判定する。
尚、上記実施形態では、運動機構として、機関バルブのバルブリフト量を可変にするＶＥＬ機構１１２の例を示したが、運動機構がＶＥＬ機構１１２に限定されるものでないことは明らかである。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜５のいずれか１つに記載の運動機構の駆動制御装置において、前記電動アクチュエータで動作する運動機構が、内燃機関の機関バルブのバルブリフト量を可変にするリフト量可変機構であることを特徴とする運動機構の駆動制御装置。
かかる構成によると、リフト量可変機構の異常時に、電動アクチュエータを確実に停止させて電動アクチュエータの損傷を回避でき、また、バルブリフト量を安全側に確実に固定することが可能になる。
（ロ）請求項１記載の運動機構の駆動制御装置において、前記運動機構の異常が診断されると、前記駆動回路から前記電動アクチュエータへの駆動信号の出力遮断を指示し、該出力遮断の指示状態で前記電動アクチュエータの電流が所定値以上であるときに、前記駆動回路への電源供給を遮断することを特徴とする運動機構の駆動制御装置。
かかる構成によると、運動機構の異常が診断されると、まず、駆動回路から電動アクチュエータへの駆動信号の出力を遮断するように制御する。
ここで、実際に駆動信号の出力が停止していれば、電動アクチュエータの電流が０になるから、電動アクチュエータの電流が所定値以上である場合には、駆動回路の異常により駆動信号の遮断が行なわれていないことになる。
そこで、電動アクチュエータの電流が所定値以上であると判定されると、駆動回路への電源供給を遮断して、駆動回路が異常であっても電動アクチュエータが停止されるようにする。
（ハ）請求項２記載の運動機構の駆動制御装置において、前記複数の駆動回路が共通のリレー回路を介して電源供給される構成であり、前記複数の運動機構のうちの少なくとも１つで異常が検出されたときに、前記リレー回路をオフすることで、全ての駆動回路への電源供給を停止することを特徴とする運動機構の駆動制御装置。
かかる構成によると、複数の運動機構のうちの少なくとも１つで異常が検出されて、異常が検出された運動機構に対応する駆動回路への電源供給を遮断すべくリレー回路をＯＦＦすると、同時に他の運動機構の電動アクチュエータの駆動回路に対しても電源供給が遮断され、電動アクチュエータ毎（運動機構毎）に異なる作動状態になることを容易に防止できる。
実施形態における内燃機関のシステム構成図。 ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。 上記ＶＥＬ機構の側面図。 上記ＶＥＬ機構の平面図。 上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。 上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。 上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。 上記ＶＥＬ機構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。 上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。 上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。 ＶＥＬコントローラの第１実施形態を示す回路ブロック図。 リレー回路の駆動制御を示すフローチャート。 ＶＥＬ機構のフィードバック制御を示すフローチャート。 ＶＥＬ機構故障時のフェイルセーフ処理を示すフローチャート。 ＶＥＬ機構故障時のフェイルセーフ処理の別の例を示すフローチャート。 ＶＥＬコントローラの第２実施形態を示す回路ブロック図。 図１６のＶＥＬコントローラにおけるフェイルセーフ処理を示すフローチャート。 図１６のＶＥＬコントローラにおけるフェイルセーフ処理を示すフローチャート。 ＶＥＬコントローラの第３実施形態を示す回路ブロック図。 フィードバック系異常診断を示すフローチャート。 ＤＣサーボモータの過電流異常診断を示すフローチャート。 サーボエラー診断を示すフローチャート。
符号の説明
１６…制御軸、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構（運動機構）、１１３…ＶＥＬコントローラ、１１４…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）、１２１…ＤＣサーボモータ（電動アクチュエータ）、１２７…角度センサ、３０２…ＣＰＵ、３０５…モータ駆動回路、３０６…リレー回路、３０７…リレー駆動回路、３０８…電流検出回路、３１１…温度センサ

Claims (5)

  1. 電動アクチュエータで動作する運動機構と、前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路とを含んで構成される運動機構の駆動制御装置であって、
    前記運動機構の異常を診断し、前記運動機構の異常が検出されたときに、前記駆動回路への電源供給の停止、及び／又は、前記駆動回路から前記電動アクチュエータへの駆動信号の出力遮断を行なうことを特徴とする運動機構の駆動制御装置。
  2. 電動アクチュエータで動作する複数の運動機構と、該複数の運動機構それぞれの電動アクチュエータに駆動信号を出力する複数の駆動回路とを含んで構成される運動機構の駆動制御装置であって、
    前記複数の運動機構の異常を個別に診断し、前記複数の運動機構のうちの少なくとも１つで異常が検出されたときに、全ての駆動回路への電源供給を停止することを特徴とする運動機構の駆動制御装置。
  3. 内燃機関の複数の気筒グループ毎に前記運動機構及び駆動回路がそれぞれ備えられることを特徴とする請求項２記載の運動機構の駆動制御装置。
  4. 電動アクチュエータで動作する運動機構と、前記電動アクチュエータに駆動信号を出力するメイン駆動回路及びサブ駆動回路とを含んで構成される運動機構の駆動制御装置であって、
    前記運動機構の異常を診断し、前記運動機構の異常が検出されたときに、前記電動アクチュエータに駆動信号を出力する駆動回路をメイン駆動回路からサブ駆動回路に切り替えると共に、
    前記サブ駆動回路を介した電動アクチュエータの駆動状態で、前記運動機構の異常が検出されたときには前記電動アクチュエータの異常を判定し、前記運動機構の異常が検出されないときは前記メイン駆動回路の異常を判定することを特徴とする運動機構の駆動制御装置。
  5. 前記電動アクチュエータの異常が判定されたときに、前記サブ駆動回路及びメイン駆動回路への電源供給の停止、及び／又は、前記サブ駆動回路及びメイン駆動回路から前記電動アクチュエータへの駆動信号の出力遮断を行なうことを特徴とする請求項４記載の運動機構の駆動制御装置。
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