JP2007239593A - 故障診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の排気や操縦安定性を悪化させずに診断実施頻度を増やす電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置を提供すること。
【解決手段】車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置に、電動バルブタイミング可変機構においてカムシャフトを回転駆動させるのに用いられるモータの回転方向を検出し、モータ回転方向を示すモータ回転方向信号を出力する信号出力手段と、このモータ回転方向信号に基づいてモータの異常を検出する異常検出手段とを備え、信号出力手段が、所定のタイミングにおいて、モータが逆回転していることを示すダミーのモータ回転方向信号を出力し、異常検出手段が、上記所定のタイミングにおいて、モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号が受信されなかった場合、モータに異常が発生したと判断する、ように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置に係り、特に、車両の排気や操縦安定性を悪化させずに診断実施頻度を増やす電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置に関する。

従来、車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング可変機構の故障を診断する装置が知られている（例えば、特許文献２及び３参照）。
特開２００４−１５０３９７号公報 特開２００１−３２９８７０号公報 特開２００５−１４７１１５号公報

電動バルブタイミング可変機構において、カムシャフトを回転駆動させるモータの回転方向（一方向であるカム／カムシャフト回転方向に対して同方向（＝正回転）か、逆方向（＝逆回転）か）が正しく検出されているか否かを診断するのに一般的なダイアグ判定を用いると不都合が生じる。

ここで、一般的なダイアグ判定を用いるとすると、モータが正回転しているときにモータ回転方向を表す信号がモータ正回転を示しているか否か、及び、モータが逆回転しているときにモータ回転方向を表す信号がモータ逆回転を示しているか否かを判定し、モータが正回転しているときに正回転を示す信号が検出されなかったとき、及び、モータが逆回転しているときに逆回転を示す信号が検出されなかったときに異常発生と判定することになる。

しかしながら、実際のエンジン運転中のバルブタイミング制御では、進角させる際にはモータの回転をカムの回転より速くし、遅角させる際にはモータの回転がカムの回転より遅くする制御が行われている。すなわち、実際のエンジン運転中に、モータは、バルブタイミングに拘らず、すなわち進角／遅角に拘らず、正回転している。通常、モータが逆回転するのは、バルブタイミングが最進角から最遅角へと制御される場合のみであり、その発生頻度は非常に稀であると言わざるを得ない。

したがって、電動バルブタイミング可変機構におけるモータ回転方向の検出について上記のような一般的なダイアグ判定を用いると、モータが逆回転している状態でのダイアグ判定を実行する機会がほとんど得られないことになる。これは、モータが逆回転しているにも拘らずモータ正回転を示す信号が出力されてしまうという異常が仮に発生したとしても検出されない可能性があることを意味する。

これは、モータ正回転時のダイアグ判定にも影響を及ぼす。すなわち、モータ正回転時にモータ正回転を示す信号が検出されたとしても、モータ逆回転時にモータ正回転を示す信号が検出されないことを確認できないため、モータの回転方向に拘らず常にモータ正回転を示す信号が出力されてしまう異常が発生している可能性もあるからである。

このようなモータが逆回転している状況下でのダイアグ判定機会がほとんど得られないという不都合を解消するために、車両走行状態やエンジン運転状態に拘らず一時的にモータを強制的に逆回転させるものとすると、排気や操縦安定性に悪影響を与えかねない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の排気や操縦安定性を悪化させずに診断実施頻度を増やす電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置であって、該電動バルブタイミング可変機構においてカムシャフトを回転駆動させるのに用いられるモータの回転方向を検出し、モータ回転方向を示すモータ回転方向信号を出力する信号出力手段と、この信号出力手段によって出力されたモータ回転方向信号に基づいて上記モータの異常を検出する異常検出手段とを有し、上記信号出力手段は、所定のタイミングにおいて、上記モータが逆回転していることを示すダミーのモータ回転方向信号を上記異常検出手段へ出力し、該異常検出手段は、上記所定のタイミングにおいて、上記モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号が受信されなかった場合、上記モータに異常が発生したと判断する、故障診断装置である。

上記第一の態様において、「正回転」とはモータが（一方向にしか回転しない）カム／カムシャフトと同じ方向に回転している状態を意味し、「逆回転」とはモータがカムとは逆の方向に回転している状態を意味している。

また、上記第一の態様において、上記所定のタイミングは、例えば、当該装置が起動中であって且つ上記モータが回転していない時点であり、好ましくは、当該装置が起動直後（すなわち、当該装置が搭載された車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）ＯＮ直後）であって且つ上記モータが回転を開始する前の時点である。

上記第一の態様によれば、エンジンが通常の運転を開始した後では電動バルブタイミング可変機構のモータが逆回転する機会はほとんど発生しないことに鑑み、モータが回転していないときにはモータ逆回転を示す信号がダミー信号として出力されるようにしたため、モータが動いていない期間、すなわちエンジンが動いていない期間、を利用して、エンジンの運転に悪影響を与えることなく、モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号が受信されるべきタイミングで正常にモータ逆回転を示す信号が受信されるか否かをダイアグ判定することができる。

上記目的を達成するための本発明の第二の態様は、車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置であって、該電動バルブタイミング可変機構においてカムシャフトを回転駆動させるのに用いられるモータの回転方向を検出し、モータ回転方向を示すモータ回転方向信号を出力する信号出力手段と、上記モータが正回転しているときに上記信号出力手段によって出力されたモータ回転方向信号が逆回転を示しているとき、及び、上記モータが逆回転しているときに上記信号出力手段によって出力されたモータ回転方向信号が正回転を示しているときに上記モータに異常が発生したと判断する異常検出手段とを有し、上記信号出力手段は、当該装置が起動したとき、上記モータが回転を開始する前に、上記モータが逆回転していることを示すダミーのモータ回転方向信号を上記異常検出手段へ出力し、上記異常検出手段は、当該装置が起動したとき、上記モータが回転を開始する前に、上記モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号が受信されなかった場合、上記モータに異常が発生したと判断する、故障診断装置である。

上記第二の態様において、「正回転」とはモータが（一方向にしか回転しない）カム／カムシャフトと同じ方向に回転している状態を意味し、「逆回転」とはモータがカムとは逆の方向に回転している状態を意味している。

上記第二の態様によれば、エンジンが通常の運転を開始した後では電動バルブタイミング可変機構のモータが逆回転する機会はほとんど発生しないことに鑑み、モータが回転していないときにはモータ逆回転を示す信号がダミー信号として出力されるようにしたため、モータが動いていない期間、すなわちエンジンが動いていない期間、を利用して、エンジンの運転に悪影響を与えることなく、モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号が受信されるべきタイミングで正常にモータ逆回転を示す信号が受信されるか否かをダイアグ判定することができる。

本発明によれば、車両の排気や操縦安定性を悪化させずに診断実施頻度を増やす電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

以下、図１及び２を用いて、本発明の一実施例に係る故障診断装置を含んだ車両用電動バルブタイミング可変機構について説明する。

図１は、本実施例に係る故障診断装置を含んだ電動バルブタイミング可変機構１００の概略構成図である。

電動バルブタイミング可変機構１００は、エンジンバルブ（図示せず）を開閉させるカムが設けられたカムシャフト１０１を回転駆動させるモータ１０２を有する。本実施例において、モータ１０２はカムシャフト１０１を適切に回転駆動させることができる限り任意の種類のモータでよく、体格や出力性能等は問わない。

モータ１０２は、便宜上図示しない遊星歯車機構やトルクコンバータなどを介して、相対回転可能なようにカムシャフト１０１に連結される。そして、バルブタイミングの維持は、モータ１０２をカムシャフト１０１と同位相で回転させることにより実現され、バルブタイミングの進角制御は、モータ１０２をカムシャフト１０１に対して相対的に正回転させることにより実現され、バルブタイミングの遅角制御は、モータ１０２をカムシャフト１０１に対して相対的に逆回転させることにより実現される。

エンジン作動中は、カムシャフト１０１が常にある程度の速度で回転しているため、モータ１０２を正回転させたままその回転速度をカムシャフト１０１の回転速度より抑制することによって、モータ１０２をカムシャフト１０１に対して相対的に逆回転させることができる。すなわち、運転中の遅角制御は、モータ１０２を逆回転させなくても、正回転させたまま実現される場合がほとんどであり、エンジン作動中は、モータ１０２は通常正回転していると言える。

したがって、既述のように、エンジン始動後に所望の遅角制御を実現するためにモータ１０２が逆回転される状況とはバルブタイミングを最進角から最遅角へ制御する場合くらいであり、その発生頻度は非常に稀であると言える。

電動バルブタイミング可変機構１００は、更に、モータ１０２の作動を制御すると共に、モータ１０２の作動状態や回転方向などを監視・検知するコントローラ１０３を有する。このようなコントローラは当業者には既知であり、本実施例においてコントローラ１０３は任意の構成を採ることができる。

電動バルブタイミング可変機構１００は、更に、エンジン（図示せず）全体を統括的に制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；電子制御装置）１０４を有する。ＥＣＵ１０４は、エンジン運転中に、コントローラ１０３にバルブタイミングの変更・調整に関して動的に指示して可変バルブタイミングを実現すると共に、少なくともコントローラ１０３及びコントローラ１０３との間の信号線について故障診断（ダイアグ判定）を実行する故障診断装置としても機能する。

本実施例において、ＥＣＵ１０４には、従来通り、コントローラ１０３（又は機器）を通じてモータ１０２が作動中であるか否かが伝達される。

また、本実施例において、コントローラ１０３は、１）従来通り、モータ１０２の回転方向を検出して、検出されたモータ回転方向がカムの回転方向と同じ方向のときにはモータが正回転していることを示すモータ回転方向信号を、カムの回転方向とは逆の方向のときにはモータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号をそれぞれ作成してＥＣＵ１０４へ出力することに加えて、２）モータ１０２が作動していないときには、モータ１０２がいずれの方向にも回転していないにも拘らず、モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号をダミー信号として作成し、ＥＣＵ１０４へ出力するように構成される。

ここで、モータ１０２が回転していないときとは、典型的には、ＩＧオン直後で且つモータ１０２が動き始める前までの間に発生する。

したがって、本実施例において、ＩＧオンの直後で且つモータ１０２がいまだ始動していない段階では、ＥＣＵ１０４に、モータ回転方向信号の初期値として、モータが逆回転していることを示すダミー信号が入力されることになる。

このような構成の電動バルブタイミング可変機構１００について、次いで、図２のフローチャートを用いて、ＥＣＵ１０４による故障診断（ダイアグ判定）処理の流れを説明する。

まず、ＥＣＵ１０４は、車両のＩＧがオンにされたか否かを判断する（Ｓ２０１）。故障診断処理はＩＧがオンされたときに開始される。

ＩＧオンが検出されると（Ｓ２０１の「ＹＥＳ」）、ＥＣＵ１０４は、コントローラ１０３等から得た情報からモータ１０２が回転しているか否かを判断する（Ｓ２０２）。

本実施例に係る故障診断処理はモータ１０２が回転していない状態、すなわちエンジンが作動していない状態、で行われるため、ＥＣＵ１０４は、ＩＧオン後既にモータ１０２が作動し始めていると判断すると（Ｓ２０２の「ＹＥＳ」）、故障診断（ダイアグ判定）自体を行わず（Ｓ２０４）、本フローの１ルーチンを終了する。

他方、ＥＣＵ１０４は、いまだモータ１０２が作動し始めていないと判断すると（Ｓ２０２の「ＮＯ」）、次いで、コントローラ１０３から受信されたモータ回転方向信号がモータが逆回転していることを示す信号であるか否かを判断する（Ｓ２０３）。

既述のように、本実施例において、コントローラ１０３は、モータ１０２が回転していないときにはダミー信号としてモータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号を出力するように構成されているため、コントローラ１０３が正常に作動し、且つ、コントローラ１０３とＥＣＵ１０４との間の信号線が断線等せず正常であれば、ＩＧオン直後で且つモータ１０２が回転し始める前にはＥＣＵ１０４はモータ回転方向信号の初期値としてモータ逆回転を示す信号を受信するはずである。

よって、ＥＣＵ１０４が受信したモータ回転方向信号がモータが逆回転していることを示していた場合（Ｓ２０３の「ＹＥＳ」）、ＥＣＵ１０４はコントローラ１０３及びコントローラ１０３とＥＣＵ１０４とをつなぐ信号線は正常であると判定する（Ｓ２０５）。

他方、ＥＣＵ１０４が受信したモータ回転方向信号がモータが正回転していることを示していた場合（Ｓ２０３の「ＮＯ」）、ＥＣＵ１０４はコントローラ１０３の内部又はコントローラ１０３とＥＣＵ１０４とをつなぐ信号線に異常が発生していると判定する（Ｓ２０６）。

異常判定となった場合（Ｓ２０６）、ＥＣＵ１０４は、その旨をダイアグコードに記録すると共に、通常通りのバルブタイミング調整は困難であると判断し、フェールセーフとしてコントローラ１０３に指示してバルブタイミングを最遅角に固定させる。

このように、本実施例によれば、モータ１０２が回転していないときにはモータ逆回転を示すダミーのモータ回転方向信号が故障診断を行うＥＣＵ１０４に入力される構成とすることによって、通常のエンジン運転では発生しないモータ逆回転を示すモータ回転方向信号が受信されるべき状況をモータ１０２を強制的に逆回転させることなく作り出すことができるため、モータ逆回転を示す信号が受信されるべきタイミングで正常にモータ逆回転を示す信号が受信されるか否かのダイアグ判定を行う機会を少なくとも１ドライビングサイクルにおいて１度設けることができるようになり、故障検出精度が向上する。

本発明は、上記一実施例に示したように、車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

他方で、本発明は、上記一実施例に限られず、ある装置において通常の装置運転では動作しない部品又は生じない部品動作状態についてダイアグ判定を行う場合に、ダイアグ判定機会を増やすことを目的として、あらゆる装置・部品に対して適用・応用が可能である。

例えば、同じく車両用内燃機関に関する例ではあるが、スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）はエンジンがかなりの高負荷で運転していない限り動作しない部品であり、通常の法規内運転ではまず作動することはない。このスワールコントロールバルブに関するダイアグ判定においても、例えば、エンジンが運転していないときにスワールコントロールバルブが作動していることを示す信号がダミー信号として出力されるようにすることによって、本発明は応用可能である。

本発明の一実施例に係る故障診断装置を含んだ電動バルブタイミング可変機構の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る故障診断装置による故障診断処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 電動バルブタイミング可変機構
１０１ カムシャフト
１０２ モータ
１０３ コントローラ
１０４ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置であって、
   前記電動バルブタイミング可変機構においてカムシャフトを回転駆動させるのに用いられるモータの回転方向を検出し、モータ回転方向を示すモータ回転方向信号を出力する信号出力手段と、
   前記信号出力手段によって出力されたモータ回転方向信号に基づいて前記モータの異常を検出する異常検出手段とを有し、
   前記信号出力手段は、所定のタイミングにおいて、前記モータが逆回転していることを示すダミーのモータ回転方向信号を前記異常検出手段へ出力し、
   前記異常検出手段は、前記所定のタイミングにおいて、前記モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号が受信されなかった場合、前記モータに異常が発生したと判断する、ことを特徴とする故障診断装置。
2. 請求項１記載の故障診断装置であって、
   前記所定のタイミングは、当該装置が起動中であって且つ前記モータが回転していない時点である、ことを特徴とする故障診断装置。
3. 請求項２記載の故障診断装置であって、
   前記所定のタイミングは、当該装置が起動直後であって且つ前記モータが回転を開始する前の時点である、ことを特徴とする故障診断装置。
4. 車両に搭載された内燃機関のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング可変機構の故障診断装置であって、
   前記電動バルブタイミング可変機構においてカムシャフトを回転駆動させるのに用いられるモータの回転方向を検出し、モータ回転方向を示すモータ回転方向信号を出力する信号出力手段と、
   前記モータが正回転しているときに前記信号出力手段によって出力されたモータ回転方向信号が逆回転を示しているとき、及び、前記モータが逆回転しているときに前記信号出力手段によって出力されたモータ回転方向信号が正回転を示しているときに前記モータに異常が発生したと判断する異常検出手段とを有し、
   前記信号出力手段は、当該装置が起動したとき、前記モータが回転を開始する前に、前記モータが逆回転していることを示すダミーのモータ回転方向信号を前記異常検出手段へ出力し、
   前記異常検出手段は、当該装置が起動したとき、前記モータが回転を開始する前に、前記モータが逆回転していることを示すモータ回転方向信号が受信されなかった場合、前記モータに異常が発生したと判断する、ことを特徴とする故障診断装置。

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