JP2007270728A - バルブタイミング制御装置の診断装置 - Google Patents

バルブタイミング制御装置の診断装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2007270728A
JP2007270728A JP2006097527A JP2006097527A JP2007270728A JP 2007270728 A JP2007270728 A JP 2007270728A JP 2006097527 A JP2006097527 A JP 2006097527A JP 2006097527 A JP2006097527 A JP 2006097527A JP 2007270728 A JP2007270728 A JP 2007270728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
engine
timing
vvt
ion current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006097527A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4692357B2 (ja
Inventor
Hirohide Abe
博英 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2006097527A priority Critical patent/JP4692357B2/ja
Publication of JP2007270728A publication Critical patent/JP2007270728A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4692357B2 publication Critical patent/JP4692357B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

【課題】吸気乃至排気バルブ11,12の作動タイミングを可変とするVVT13が搭載されたエンジン1において、そのバルブタイミングの変化を従来よりもきめ細かく正確に判定できるようにする。
【解決手段】エンジン1の燃焼室6内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路33を備える。エンジン1減速運転時等、その吸気通路15がスロットル弁18により絞られ、シリンダ2への吸気の充填効率が相対的に低くなるときにイオン電流値を検出する。検出したイオン電流値から燃焼状態を表す評価値(イオンパラメータIp)を求め、このイオンパラメータIpの他、点火時期、充填効率ce及びエンジン回転数neに基づいて内部EGR量を推定する。推定した内部EGR量からVVT位相、即ちバルブタイミングを推定し、これによりVVT制御系の故障を診断する。
【選択図】 図9

Description

本発明は、エンジンの吸気及び排気バルブの少なくとも一方の作動タイミングを変更するバルブタイミング制御装置の診断に係り、特に、イオン電流からエンジンの燃焼状態を求めて、これによりバルブの作動タイミングを推定する技術に関する。
従来より、例えば特許文献1に開示されるように、吸気乃至排気バルブの作動状態を低速側と高速側とで切換えるようにしたエンジンにおいて、混合気への点火後に燃焼室に発生するイオン電流を検出し、その波形を予め記憶してある低速側又は高速側のイオン電流波形と比較することにより、実際のバルブタイミングが低速側、高速側のいずれにあるか判別するようにしたものは知られている。
すなわち、一般に、イオン電流は、燃焼に伴い発生するイオンが媒体となって発生するものと考えられており、その発生の仕方は燃焼状態によって変化するから、イオン電流の波形は、バルブタイミングの低速側、高速側の切換えに伴い変化することになる。
そこで、前記文献に記載のものは、予め低速側及び高速側バルブタイミングのそれぞれについてイオン電流波形を計測し、記憶しておいて、これをエンジンの運転中に検出したイオン電流の波形と比較することにより、実際のバルブタイミングが低速側、高速側のいずれにあるか判別するようにしている。この判別結果により、バルブタイミング制御装置の誤作動や故障を検出することができる。
特開平08−21295号公報
ところで、近年、エンジンの運転領域全般について吸気充填効率を高めるために、その運転状態の変化に応じてバルブタイミングを連続的に変更するようにした位相可変式のバルブタイミング制御装置が普及しつつあり、このようなものを備えたエンジンではバルブタイミングの進角度合いや遅角度合い、即ちバルブタイミングの変更状態を判定したいという要求がある。
しかしながら、前記従来例の診断装置は、検出したイオン電流波形を予め記憶してある低速側、高速側のものと比較して、そのいずれに一致するかを判別するのみであり、バルブタイミングの進角度合いや遅角度合いを判定できるものではない。これは、従来例のものが、バルブタイミングを低速側又は高速側のいずれかに切換えるようにした2段切換式のエンジンを対象としており、それ以上の判定が不要なためである。
この点について本願の発明者は、イオン電流波形とバルブタイミングとの相関について鋭意、研究した結果、エンジンが特定の運転状態にあるときに、バルブタイミングの変化とイオン電流波形の変化とに高い相関が現れることに気付いて、本願発明を完成したものである。
すなわち、一般に、バルブタイミングを変更すると、これに伴い吸排気のバルブオーバーラップ期間が変化するため、燃焼室に残留する既燃ガス(内部EGR)の量も変化することになり、これにより燃焼が活発になったり、緩慢になったりする。例えば内部EGR量が少なければ燃焼は全体として活発になるから、イオン電流波形は相対的に高く急峻なものとなる一方、内部EGR量が増大すれば燃焼は全体として緩慢になるから、イオン電流波形は相対的に低くなだらかなものになる。
そして、前記のようなバルブオーバーラップの変化に対して、内部EGR量の変化が大きく、イオン電流波形に顕著な変化が現れるような運転状態であれば、そのイオン電流波形の変化に基づいて、バルブタイミングの変更状態を従来よりもきめ細かく判定することができると考えられる。
斯かる点に鑑み、本発明の目的は、バルブタイミングの変更状態の判定を行う際の条件に工夫を凝らして、イオン電流の検出値に基づくバルブタイミングの判定を従来よりもきめ細かく正確に行えるようにすることにある。
前記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの吸気通路がスロットル弁により絞られ、燃焼室への吸気充填効率が相対的に低い特定の運転状態において検出したイオン電流値に基づいて、バルブタイミングの変更状態を判定するようにした。
具体的に、請求項1の発明は、エンジンの吸気及び排気バルブの少なくとも一方の作動タイミングを制御するバルブタイミング制御装置の診断装置であって、エンジンの燃焼室内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、エンジンの吸気通路がスロットル弁により絞られ、燃焼室への吸気充填効率が相対的に低くなる所定の運転状態において、前記イオン電流検出手段により検出されたイオン電流値に基づいて、前記バルブタイミング制御装置によるバルブ作動タイミングの変更状態を判定する判定手段と、を備えるものとする。
前記の構成により、エンジンの運転中に、その吸気通路がスロットル弁により絞られ、燃焼室への吸気充填効率が相対的に低くなる特定の運転状態にあるとき、当該燃焼室において発生するイオン電流がイオン電流検出手段により検出され、これに基づいてバルブタイミングの変更状態が判定手段により判定される。
すなわち、スロットル弁により絞られて吸気通路の負圧が大きくなっているときには、吸排気のバルブオーバーラップ期間において排気通路から吸い戻される排気ガスの流量が多くなるので、この状態ではバルブタイミングが変更されたときの内部EGR量の変化の割合が大きくなり、これによるイオン電流値の変化も大きくなる。
また、一般的に、燃焼室への吸気の充填効率が高いときには、燃焼が非常に活発になることから、内部EGR量が変化してもそれによる燃焼状態の変化は現れ難い一方、充填効率が相対的に低くなって燃焼が比較的緩慢になれば、内部EGR量の変化による燃焼状態の変化が現れやすくなり、これによるイオン電流の変化も相対的に大きくなる。
よって、前記構成のように吸気通路がスロットル弁により絞られ、燃焼室への吸気充填効率が相対的に低い特定の運転状態では、バルブタイミングの変更に起因するイオン電流値の変化が顕著なものになり、そのイオン電流の検出値に基づいてバルブタイミングの変更状態を従来よりもきめ細かく正確に判定することができる。
好ましいのは、バルブタイミングをエンジンの運転状態によらず強制的に、吸排気のバルブオーバーラップが大きくなるように変更するバルブタイミング変更手段を備え、これにより変更されたバルブタイミングにおいて検出されたイオン電流値に基づいて、バルブタイミングの判定を行うことである(請求項2の発明)。すなわち、吸排気のバルブオーバーラップが大きいときには、その変化による内部EGR量の変化も大きくなるので、このような状態でバルブタイミングの変更状態を判定することにより、前記の作用をさらに高めることができる。
また、前記の如くバルブタイミングの変更状態を判定するのに好ましい特定のエンジン運転状態として、具体的には、例えば、エンジンの減速運転状態が挙げられる(請求項3の発明)。減速運転状態ではスロットル弁により吸気通路が概略、閉じられる一方、エンジン回転数は比較的高くなるから、吸気充填効率が非常に低くなるとともに、吸排気の差圧はかなり大きくなって、判定には特に好ましい状況となる。尚、アイドル時や車両の惰力走行時、或いは低負荷のクルーズ時も判定に適した状態になり得る。
特にエンジンが火花点火式のものである場合には、少なくともイオン電流の検出値と点火時期とに基づいて、バルブタイミングを推定することができる(請求項4の発明)。すなわち、例えば点火からイオン電流がピークとなるまでの間隔に基づいて、燃焼の全体的な速度を判定することができ、これと相関のある内部EGR量、ひいてはバルブタイミングを推定することが可能になる。
但し、エンジン回転数が異なる場合には、前記の点火からイオン電流がピークとなるまでの時間間隔が同じでも、その間のクランク角の変化は異なるものとなるので、前記のようにしてバルブタイミングを推定する場合、少なくともエンジン回転数を加味することが好ましい(請求項5の発明)。
尚、一般に、エンジンの燃焼状態には、内部EGR以外に所謂外部EGRや新気と合わせた吸気の充填量、燃焼室内の流動強さ、さらには燃焼室の温度等も影響するから、前記のようにバルブタイミングを推定するのであれば、さらにエンジン負荷も加味することが好ましいが、前記減速やアイドル等、エンジンの特定運転状態に限れば、いずれもエンジン負荷は非常に低いと考えられるので、負荷の変化は無視してもよいと考えられる。
そうしてバルブタイミングを推定できるようになれば、これをバルブタイミング制御装置におけるバルブタイミングの目標値と対比して、該バルブタイミング制御装置に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段を備えることもできる(請求項6の発明)。こうすれば、バルブタイミング制御装置の故障を正確に診断し、早期に報知することができる。
また、好ましいのは、前記のように推定されたバルブ作動タイミングに基づいて、それが目標値に近づくようにバルブタイミング制御装置による制御を補正するバルブタイミング補正手段を備えることである(請求項7の発明)。こうすれば、補正によってバルブタイミングの適正化が図られる。
より好ましいのは、前記のように推定されたバルブ作動タイミングに基づいて、それが例えば吸排気バルブのオーバーラップが大きくなる側にずれていれば進角側へ、反対にずれていれば遅角側へというように、エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段を備えることである(請求項8の発明)。こうすれば、実際の内部EGR量に対応してこれに相応しい点火時期に補正することで、バルブタイミング制御装置の故障に対応するのみならず、サイクル変動による内部EGR量の変化の影響も軽減して、エンジンの運転効率を高めることができる。
以上、説明したように、本発明に係るバルブタイミング制御装置の診断装置によると、例えば減速時のようにエンジンの吸気通路がスロットル弁により絞られ、燃焼室への吸気充填効率が低くなる運転状態において、吸排気のバルブオーバーラップの変化に対する内部EGR量の変化が大きくなり、これによりイオン電流値に顕著な変化が現れるようになることに着目し、このときに検出したイオン電流値に基づいて、バルブタイミングの変更状態を従来よりもきめ細かく正確に判定することができる。
より具体的には、前記イオン電流の検出値と点火時期とに基づき、さらにはエンジン回転数も加味してバルブタイミングを推定することができ、そうして推定したバルブタイミングに基づいて、バルブタイミング制御装置の故障を正確に診断し、早期に報知することができる。
また、前記のように推定したバルブタイミングに応じて、バルブタイミング制御装置による制御を補正したり、或いはエンジンの点火時期を補正することもでき、こうすれば、エンジンの運転効率を高めることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
(エンジンの概略構成)
図1は、本発明に係る診断装置を備えた実施形態のエンジン1を模式的に示し、この例ではエンジン1は、複数のシリンダ2,2,…(図には1つのみ示す)が直列に配置された火花点火式エンジンである。図示の如く、シリンダ2の上端はシリンダブロック3の上端面に開口し、そこに載置されたシリンダヘッド4の下面により閉塞されている。シリンダ2内にはピストン5が往復動可能に嵌挿されていて、このピストン5の上面とシリンダヘッド4の下面との間に燃焼室6が区画される。一方、ピストン5の下方のクランクケース内には、図示しないがクランク軸が配設され、コネクティングロッドによってピストン5と連結されている。
前記シリンダヘッド4には各シリンダ2毎に点火プラグ7が配設され、その先端の電極が燃焼室6に臨む一方、該点火プラグ7の基端部は点火回路8に接続されている。この点火回路8には、図2(a)にのみ示すが、パワートランジスタからなるイグナイタ8aとイグニッションコイル8bとが含まれており、後述のPCM30からの制御信号を受けて各シリンダ2毎に所定のタイミング(点火時期)で点火プラグ7に通電するようになっている。この例では点火回路8にイオン電流検出回路33が接続されていて、同図(b)のようにイオン電流を検出できるようになっているが、これについては後述する。
また、シリンダヘッド4には、各シリンダ2毎の燃焼室6に臨んで開口するように吸気ポート9及び排気ポート10がそれぞれ形成され、その各ポート開口部にはそれぞれカム軸により開閉されるように吸気及び排気弁11,12(吸排気バルブ)が配設されている。同図には示さないが、カム軸は、吸気側及び排気側に1本ずつ設けられていて、共通のカムチェーンによりクランク軸に駆動連結されており、このクランク軸の回転に同期して吸気側及び排気側のカム軸がそれぞれ回転されることにより、吸気及び排気弁11,12がそれぞれ所定のタイミングで開閉されるようになっている(図3を参照)。
また、この例では前記吸気側のカム軸に、クランク軸の回転に対する位相を所定の角度範囲(例えば40〜60°CA)内で連続的に変更可能な位相可変機構13(Variable Valve Timing 以下、VVTともいう)が取り付けられており、このVVT13によって、図3(a)に模式的に示すように吸気弁11のリフトカーブInが進角側、遅角側に変更されるようになっている。これに伴い図示の如く排気弁12のリフトカーブExとのオーバーラップ期間が変化し、これにより、燃焼室6に残留する既燃ガス(以下、内部EGR)の量も変化するようになる。
詳しくは、同図(b)に一例を示すように、VVT13は、吸気側カム軸の前端部に組み付けられたロータ13aと、このロータ13aを覆うように配置されて、カムチェーンの巻き掛けられるスプロケット13bに固定されたケーシング13cとからなる。前記ロータ13aの外周には外方に向かって放射状に突出する4つのベーンが設けられ、一方、ケーシング13cの内周には内方に向かって延びる4つの区画壁が設けられていて、それらのベーンと区画壁とのの間に複数の油圧作動室13d,13e,…が形成されている。
そして、図示しないカムチェーンからスプロケット13bに入力する回転入力がケーシング13c、油圧作動室13d,13e及びロータ13aを介して吸気カム軸に伝達される。その際、前記油圧作動室13d,13e,…に供給されるエンジンオイルの油圧がオイルコントロールバルブ13f(以下、OCVという)によって調整されることで、前記ロータ13a及びケーシング13c、即ちカム軸及びスプロケット13aの相対的な回転位置が変更されて、該カム軸のクランク軸に対する回転位相(以下、VVT位相)が変更される。
すなわち、前記VVT13のロータ13a及びケーシング13cの間には、進角側の油圧作動室13d,13d,…と遅角側の油圧作動室13e,13e,…とが周方向に交互に配置されており、OCV13fによる油圧制御によって進角側作動室13d,13d,…の油圧力が増大すると、ロータ13aはケーシング13cに対しカム軸の回転する向き(図に矢印で示す)に回動され、これによりVVT位相が進角側に変更されて、吸気弁11の開弁時期及び閉弁時期が相対的に進角側に変化する。
反対に、前記OCV13fによる油圧制御によって遅角側作動室13e,13e,…の油圧力が増大すると、ロータ13aはケーシング13cに対しカム軸の回転する向きとは反対に回動され、これによりVVT位相が遅角側に変更されて、吸気弁11の開弁時期及び閉弁時期が遅角側に変化するのである。
図1に戻って、前記シリンダヘッド4の一側(同図の左側)には、下流端が吸気ポート9に連通するように吸気通路15が配設されている。この吸気通路15の上流端は外部から導入される新気を濾過するためのエアクリーナ16に接続されており、そこから下流側に向かって順に、吸気流量を検出するエアフローセンサ17と、電動モータ18aにより駆動されて吸気通路15を絞るスロットル弁18と、各シリンダ2毎に燃料を噴射供給するインジェクタ19,19,…(図には1つのみ示す)とが配設されている。
一方、シリンダヘッド4の反対側(図1の右側)には、排気ポート10に連通して各シリンダ2内の燃焼室6から既燃ガス(排気ガス)を排出するように、排気通路20が配設されている。この排気通路20には上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を基に混合気の空燃比を検出するための酸素濃度センサ(以下、O2センサ)21と、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ22とが配設されている。
また、前記O2センサ21よりも上流側の排気通路20には、排気ガスの一部を吸気通路15に還流するための排気還流通路24(以下、EGR通路)が分岐接続されていて、このEGR通路24の下流端が前記スロットル弁18よりも下流側の吸気通路15に連通している。このEGR通路24の下流端寄りには開度調節可能な電気式の流量制御弁25(以下、EGR弁)が配設されていて、EGR通路24を還流される排気ガス(以下、外部EGR)の流量を調節するようになっている。
さらにまた、エンジン1のシリンダブロック3下部のクランクケース内には、クランク軸の回転角(クランク角)を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ26が設けられている。このクランク角センサ26は、クランク軸の端部に一体に回転するように取り付けられたロータ27の回転に伴い、その外周部に設けられた凸部の通過に対応して信号を出力する電磁ピックアップコイル26からなる。また、シリンダブロック3のウォータジャケット(図示せず)には、冷却水の温度状態を検出する水温センサ28が臨設されている。
前記エアフローセンサ17、O2センサ21、クランク角センサ26、水温センサ28等からの出力信号は、それぞれPCM(Power-train Control Module)30に入力されるようになっている。このPCM30は、周知の如くCPU、ROM、RAM、I/Oインターフェース回路等を備えており、前記各センサ以外に、少なくとも、吸気側カム軸の回転角(回転位置)を検出するカム角センサ31と、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ32と、からそれぞれ出力される信号を受け入れる。
そして、PCM30は、前記各センサ等から入力した信号に基づいてエンジン1の運転状態を判定し、これに応じてエンジン1の運転制御を行うようになっている。すなわち、PCM30は、点火回路8に対し各シリンダ2毎の点火時期の制御信号を出力し、スロットル弁18に対し吸気流量を制御するための信号を出力するとともに、各シリンダ2毎のインジェクタ19,19,…に対し燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号を出力し、さらに、EGR通路24によって吸気系に環流する排気ガス(外部EGR)の量を制御するため信号をEGR弁25に対し出力する。
また、PCM30は、エンジン1の運転状態に応じて、吸気弁11の作動タイミング(バルブタイミング)を変更するための信号をVVT13(OCV13f)に対し出力する。このバルブタイミングの制御は、予め実験等によりエンジン1の運転状態に対応して、吸気充填効率ceの高くなるようなバルブタイミングを求め、制御マップを作成しておき、この制御マップからエンジン運転状態に対応するバルブタイミングの制御目標値を読み込むとともに、クランク角センサ26及びカム角センサ31からの信号をフィードバックして、VVT13の位相制御を行うものである。
言い換えると、PCM30は、メモリに記憶されている制御プログラムによって機能的に、OCV13fの作動によりVVT位相を制御して、吸気バルブタイミングを変更するVVT制御部30a(制御手段)を備えており、このVVT制御部30aとVVT13とによって、バルブタイミング制御装置が構成されている。
ところで、そのようにクランク角センサ26及びカム角センサ31からの信号をフィードバックしながら、バルブタイミングを制御するようにしていても、この実施形態のようにVVT13のロータ13aをカム軸に組み付けている場合、その組み付けの誤差に起因して僅かに吸気弁11の作動タイミングがずれることがあり、それが大きいときにはエンジン1の燃焼性が低下する虞れがある。
また、油圧回路の目詰まり等によってVVT13の作動が規制されたり、或いはクランク角センサ26又はカム角センサ31のいずれかに異常が発生することもあり、そうなれば、誤制御によってバルブタイミングが制御目標値から大きくずれてしまい、燃焼性の大幅な低下を招くことになる。
さらに、吸気バルブタイミングが変化すれば、排気側とのオーバーラップ期間も変化して、内部EGRの量も変化することになるが、この内部EGRには一旦、排気された後にシリンダ2に吸い戻される排気ガスも含まれており、その量は仮にバルブオーバーラップが同じであっても一定ではない。すなわち、内部EGR量は、エンジン1の定常運転中であっても周期的な変動(所謂サイクル変動)を生じており、これが燃焼性等に悪い影響を及ぼす虞れがある。
これらの点に鑑み、この実施形態のエンジン1では、上述の如く点火回路8に接続したイオン電流検出回路33によって、点火後に燃焼室6に発生するイオン電流を検出し、これにより混合気の燃焼状態の変化、ひいては内部EGR率の変化を推定して、この推定結果に基づきVVT13の故障を診断したり、或いは点火時期の補正制御を行うようにしたものである。
(イオン電流によるVVT位相の推定)
まず、検出したイオン電流値から内部EGR率と相関の高い評価値Ip(以下、イオンパラメータという)を求める考え方について説明する。イオン電流は、従来より、燃焼に伴い発生するイオンが媒体となって発生するものと考えられており、この実施形態では、前記図2(a)に示すように、エンジン1の点火回路8にイオン電流検出回路33が接続されている。
図の例ではイオン電流検出回路33は、イグニッションコイル8bの2次側が接地される点火プラグ7とは反対側の端部に直列に接続された電源コンデンサ33aと、検出回路33bとからなり、イグナイタ8aの作動によって点火プラグ7に通電される際(点火)に電源コンデンサ33aに蓄えられた電荷と、その後、燃焼室6において発生したイオンとで回路が構成されて電流が流れ、この電流を検出回路33bが検出するようになっている。検出回路33bからの信号はPCM30へ出力される。
そうして検出されるイオン電流の値は、同図(b)に模式的に示すように点火後のクランク角の進行に伴い変化し、その波形には通常、前半及び後半の2つの山が現れる。前半の山に表されるイオン電流は、混合気が着火した後に、火炎核の成長に伴い拡大する火炎面に存在するイオン(ラジカル)を媒体とするものと考えられ、これは、特に初期燃焼の速度や燃焼室の流動強さの影響を強く受ける。すなわち、前半の山は、初期燃焼が活発であるほど急峻になり、そのピークが進角する。
一方、後半の山に表されるイオン電流は、前記のように燃焼反応そのものによって発生するイオン(ラジカル)の他に、燃焼室の温度上昇に伴い既燃ガス中に存在するNOxが熱電離して発生するイオンをも媒体とするものと考えられ、そのピークは、燃焼室の温度が最高になるクランク角位置に現れて、全体として燃焼が活発であるほど高くなり、それが緩慢なほど低くなる。
そうすると、前記の如くバルブタイミングの変化に伴い、吸排気のオーバーラップ期間が変化して、内部EGR量が例えば増えたときには、燃焼が全体として緩慢になるから、イオン電流波形は全体として低くなだらかなものになるが、既燃ガスである内部EGRはかなり温度が高いので、点火直後の混合気の燃焼(初期燃焼)はむしろ促進されることになり、この初期燃焼の状態が反映されるイオン電流波形の前半の山にはあまり変化が現れない。
これに対し、イオン電流波形の後半の山には前記のような初期燃焼の状態は反映されず、燃焼が全体として活発なほど高く急峻になる一方、燃焼が緩慢になれば低くなだらかになる。このことから、内部EGRの状態を判定するのであれば、これとは相関の低い前半の山の情報を排除して、イオン電流波形の後半部分に含まれる情報に基づき判定するのがよいと考えられる。
そこで、この実施形態では、図4に模式的に示すように、イオン電流波形の後半部分、即ち圧縮上死点(TDC)からその遅角側の特定の期間(図の例では排気弁12の開弁時期EVOまで)に検出されたイオン電流値を積算し、その総積算値(図に斜線を入れて示す範囲の面積に相当する)の所定割合(10〜90%の範囲に設定すればよい)までが積算されたクランク角位置を、燃焼全体の活発さ、緩慢さを表す評価値、即ちイオンパラメータIpとして用いるようにしている。
図5(a)は、前記特定の期間におけるイオン電流の総積算値に対して、その50%までが積算されたクランク角位置をイオンパラメータIpとして、点火時期及びVVT位相(吸気側バルブタイミング)の変化に対応するイオンパラメータIpの変化を示したものである。図示の実線のグラフは点火時期が相対的に進角側にある場合を、破線のグラフは相対的に遅角側にある場合を、それぞれ示し、さらに一点鎖線のグラフは両者の中間的な点火時期にある場合を示している。
同図によると、点火時期が同じであれば、VVT位相が進角側にあって、吸排気のオーバーラップが大きいときほど、イオンパラメータIpが遅角側に移動しており、内部EGR量の増大によって燃焼が全体的に緩慢になっていることが分かる。すなわち、点火時期からイオンパラメータIpに相当するクランク角位置までの間隔は、燃焼の全体的な速さを表すと考えられ、このことから、点火時期とイオンパラメータIpとに基づいて、これと相関のある内部EGR量、ひいてはVVT位相を推定することができるのである。
その際、前記の点火時期からイオンパラメータIpまでのクランク角期間は同じであっても、エンジン回転数が異なれば両者間の時間間隔は異なるものとなるから、前記のように点火時期とイオンパラメータIpとに基づいて内部EGR量、ひいてはVVT位相を推定する場合、少なくともエンジン回転数を加味することが好ましい。
また、一般に、エンジン1の燃焼状態には、内部EGRの他にも燃焼室6内の流動強さや温度状態等の要因が影響を及ぼすと考えられるから、それらの要因との相関が高い吸気の充填効率(即ちエンジン負荷)についても加味することが好ましいと言える。尚、内部EGRと同様に燃焼状態に大きな影響を及ぼす外部EGRについては一定とするのが好ましく、可能であれば停止させるのがより好ましい。
ここで、前記図5(a)に示すような点火時期、VVT位相及びイオンパラメータIpの相関関係は、エンジンの低負荷域で得られたものであり、同図(b)に破線のグラフで示すように、エンジン負荷の増大に伴い、VVT位相の変化に対するイオンパラメータIpの変化の割合は小さくなる(即ちIpの感度が低下する)から、このイオンパラメータIpに基づいてVVT位相を特定するのが難しくなる。これは、エンジン負荷の増大に伴いシリンダ2への吸気の充填効率が高くなると、燃焼が全体として活発になり、内部EGR量が変化しても、そのことによる燃焼状態の変化が現れ難くなるためと考えられる。
以上のような考察に基づき、この実施形態では、図6(a)に一例を示すように、エンジン1の負荷(図の例では充填効率ce)と回転数neとによって規定されるエンジン運転領域のうち、アイドル時や減速運転時、或いは車両のクルーズ時等、低負荷の特定運転状態に対応する範囲において、適当な間隔を空けて複数の格子点(x,y)を設定する。そして、この各格子点毎に対応するエンジン運転状態において、前記図5のようにイオンパラメータIp、点火時期及びVVT位相の相関を表すデータを実験により求める。
そうして求めた実験データを整理して、図6(b)のようにイオンパラメータIp(Ip-1,Ip-2,…,Ip-b)と点火時期(Igt-1,Igt-2,…,Igt-a)とからVVT位相を求めるための演算マップを作成し、PCM30のメモリに電子的に格納する。こうすれば、エンジン1の所定の低負荷運転時に検出したイオン電流値から前記イオンパラメータIpを算出し、このイオンパラメータIpと点火時期とに基づき、そのときの運転状態に対応する演算マップを参照して、VVT位相を定量的に求めることができる。
尚、前記図6(a)における格子点(x,y)の間に相当するエンジン運転状態についてはデータ補間により対応すればよく、さらに、例えば外気温、エンジン水温、大気圧、空燃比、VVT13の作動状態等に応じて、イオンパラメータIpやこれにより求めたVVT位相を補正するようにしてもよい。また、例えばエンジン1の減速運転時に前記のような演算を行うのであれば、点火時期は一定に制御することもあり、この場合には図6(b)の演算マップに代えて、イオンパラメータIpからVVT位相を求める演算テーブルを用いればよい。
−イオンパラメータの計算−
図7は、上述したようにイオン電流の検出値からイオンパラメータIpを求める手順を具体的に示すフローチャート図である。このフローは、例えばエンジン暖機後にPCM30のVVT制御部30aによってVVT13の制御が実行されているときに(VVT実行フラグオン)、各シリンダ2の燃焼サイクル毎に実行される。
図示のスタート後のステップSA1では、点火後、少なくともクランク角センサ26、カム角センサ31及びイオン電流検出回路33からの信号を入力して、点火ノイズがなくなったかどうか、即ち点火終了かどうか判定するとともに、圧縮上死点(TDC)に達したかどうか判定し、いずれか一方の判定がNOであればリターンする一方、両方の判定がYESで点火終了且つTDCに達すればステップSA2に進み、検出したイオン電流値をクランク角と対応付けてメモリに記憶した後、ステップSA3に進む。
ステップSA3では排気弁12の開弁時期EVOに達したかどうか判定し、これに達するまではステップSA2に戻って、所定時間間隔(例えば0.1ミリ秒)毎にクランク角位置とイオン電流値とを対応付けてメモリに記憶する一方、EVOに達すればステップSA4に進んで、イオンパラメータIpの計算を行う。すなわち、それまでに記憶したイオン電流の総積算値を求めて、その50%までが積算されたクランク角位置をイオンパラメータIpとして特定する。
そして、ステップSA5に進み、VVT制御の実行中でフラグオンであれば、ステップSA1に戻って前記の手順を継続する(処理を継続)一方、VVT制御の実行フラグがオフであれば、処理を継続しないNOと判定して制御終了となる(エンド)。
−VVT位相の推定−
次に、前記のように計算したイオンパラメータIpを用いて、現在のVVT位相を推定する手順を図8のフローチャート図の前半に示す。図示の如くスタート後のステップSB1では、VVT13の診断を行う所定の条件が成立したかどうか判定して、診断条件が成立するまで待機する(判定がNOでリターン)。この判定は、例えば診断の要否(既に診断が終わっていれば診断不要)の他に、まず、クランク角センサ26やカム角センサ31からの信号に基づいて計算されるVVT位相制御のモニタ値avtaが、その制御目標値と略一致していること、即ちそれらセンサを含めたVVT13の制御系が正常であることと、エンジン水温が所定値以上であること、即ちエンジン1の燃焼状態が十分に良好であることとを前提とする。
さらに、前記VVT13の診断のために、この実施形態では、車速が所定以上であり且つエンジン1が減速運転中であることと、その際、減速時の燃料カット制御が行われていないこと、或いは本来、減速燃料カットを行うような状況であっても、VVT13の診断のために燃料カット制御を行わず、適切な空燃比となるように燃料噴射制御を行っていることと、を条件とする。
そして、そのような種々の条件が全て成立していて、診断条件が成立(YES)と判定すれば、ステップSB2に進み、VVT13の診断を実行する。すなわち、まず、エンジン1の運転状態に関係なく強制的に、VVT13をその位相が相対的に進角側となるように作動させる。これにより吸排気のバルブオーバーラップが大きくなり、その変化に対する内部EGR量の変化が大きくなって、前記図5に示されているように、VVT位相の変化に対するイオンパラメータIpの変化が大きくなるから、このイオンパラメータIpに基づくVVT位相の判定精度が高くなる。ステップSB2では、同時にVVT診断を行っていることを示すVVT診断フラグをオンにする。
続いて、ステップSB3において、前記図7のフローのように計算したイオンパラメータIpと、エンジン運転状態(ce、ne)と点火時期とに基づいて、上述したように図6の演算マップを参照等して、現在のVVT位相を推定する演算を行う(実VVT位相VPの推定)。また、クランク角センサ26及びカム角センサ31からの信号に基づいて、PCM30のVVT制御部30aにより計算されるVVT位相のモニタ値avtaを、メモリから読み込む。
続くステップSB4では、前記ステップSB3において推定演算したVVT位相の推定値VPとメモリから読み込んだモニタ値avtaとの偏差、すなわちVVT位相ずれΔVPを計算し、これをメモリに記憶する。続くステップSB5では、前記ステップSB1と同様にしてVVT13の診断を継続する条件が成立しているかどうか判定し、この判定がYESであれば前記ステップSB3に戻って該ステップSB3,SB4の手順を繰り返す一方、例えば車速が診断を終了する所定値V2以下にまで低下していて、診断を継続する条件が成立しない(NO)のであれば、ステップSB6に進む。
このステップSB6では、前記ステップSB4にて記憶したVVT位相ずれΔVPのデータがVVT13の診断に必要な所定数以上になったかどうか判定し、所定数未満でNOであれば前記ステップSB1に戻る一方、必要なデータが所定数以上、記憶されていれば、YESと判定して後述のステップSB7以降に進み、VVT13の故障診断を行う。
すなわち、図9に模式的に示すように、車両の走行中に車速やスロットル開度の変化に応じてVVT位相が制御されているとき、車速がVVT13の診断開始条件に対応する所定値V1以上になった後(時刻t1)、スロットル弁18が閉じられて、エンジン1が減速運転状態になれば(時刻t2)、それがシフトチェンジ等に伴うものである可能性も考慮して、少しだけ待ってから(ディレィ)、VVT13の診断条件成立が判定されて(時刻t3)VVT診断フラグがオンになる。
つまり、吸気通路15がスロットル弁18により略全閉とされて、シリンダ2内の燃焼室6へ吸入される吸気の充填効率ceが相対的に低くなるエンジン減速運転状態において、VVT診断フラグがオンになる。そうすると、VVT位相が診断に好適な進角側に変更され(時刻t3で進角側に変化)、前記フローにて説明したように、イオン電流検出回路33により検出されたイオン電流値に基づいてイオンパラメータIpが計算され、これに基づいてVVT位相の推定が行われて、そのずれΔVPのデータが繰り返し採取される。その後、車速が診断を終了する所定値V2以下にまで低下すれば(時刻t4)、以下のようにVVT13の故障を診断するのである。
−VVTの故障診断−
前記のようにして得られたVVT位相ずれΔVPの所定数のデータに基づいて、図8のステップSB7では、まず、その位相ずれΔVPの平均値を計算する。続くステップSB8では、前記VVT位相ずれΔVPの平均値の絶対値が所定の故障判定値:判定ΔVP以下かどうか判定して、YESであればステップSB9に進み、故障なしと判定して制御終了となる(エンド)一方、位相ずれΔVPの平均値の絶対値が故障判定値よりも大きければ(NO)、ステップSB10に進んでVVT13の組付ずれと判定し、続くステップSB11で車両の乗員に故障を報知するか、或いはVVT位相制御の補正を行って、制御終了となる(エンド)。
すなわち、例えばVVT13のロータ13aがカム軸に対してその回転方向にずれて組み付けられており、このことに起因して吸気弁11の作動タイミングが進角側又は遅角側のいずれかにずれているときには、イオンパラメータIpによるVVT位相の推定値VPがモニタ値avtaに対してある程度以上、大きく(即ち前記故障判定値:判定ΔVPよりも大きく)、進角側又は遅角側にずれることになる。
そこで、前記のように求めたVVT位相ずれΔVPの平均値を前記故障判定値と比較して、位相ずれΔVPの平均値が故障判定値よりも大きければ、組み付けずれによる故障を診断し、これを報知することで、これに応じて適切な対応を行うことが可能になる。例えば、VVT13の機械的な組付ずれは、そのロータ13aのカム軸への締結ボルトを緩めて、ずれがなくなるように位置を調整した上で、締め付け直せばよい。
或いは、前記フローのステップSB11において、報知を行う代わりに、又はそれに加えて、組付ずれに起因するVVT位相ずれΔVPの平均値に基づき、PCM30のVVT制御部30aによって行われるVVT位相制御の目標値(位相制御値)に補正をかけること、即ちその分、進角側又は遅角側に制御目標値をシフトさせることもできる。こうすれば、組付ずれの影響がなくなるようにVVT位相制御が補正されて、吸気のバルブタイミングがより適正なものとなり、エンジン1の運転効率が向上する。
前記図7のフローと図8のフローの前半の手順とによって、エンジン1が減速運転等の特定の運転状態にあるときに検出されたイオン電流値に基づいて、実際のVVT位相、即ち吸気のバルブタイミングを推定する判定手段30bが構成されており、この実施形態では、判定手段30bは、エンジン1の燃焼室6においてTDC以降に検出されたイオン電流値を積算し、その総積算値の所定割合までが積算されたクランク角位置(イオンパラメータIp)を特定して、このイオンパラメータIpと点火時期とに基づき、さらにエンジン回転数等を加味してVVT位相を推定するようになっている。
特に同フローのステップSB2は、吸気弁11の作動タイミングをエンジン1の運転状態によらず強制的にバルブオーバーラップが大きくなるように変更するバルブタイミング変更手段30cを構成する。
また、図8のフローの後半の手順によって、PCM30の判定手段30bにより推定されたVVT位相(推定値VP)とそのモニタ値avta(VVT位相制御の目標値に対応)とを対比して、VVT制御に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段30dが構成されている。
特に同フローのステップSB11において位相ずれΔVPの平均値に基づきVVT位相制御の目標値を補正する場合には、このステップSB11により、VVT位相の推定値VPとそのモニタ値avtaとのずれΔVPに応じて、VVT位相制御を、即ち吸気のバルブタイミングの制御を補正するバルブタイミング補正手段30eが構成される。
(点火時期の補正制御)
次に、前記のように推定したVVT位相(推定値VP)に基づいて行う点火時期の補正について説明する。すなわち、一般に、点火時期は、ノッキング等を回避しつつエンジンの運転効率が最も高くなるように設定され、このときにはシリンダ内圧のピークは圧縮上死点後(ATDC)15〜20°CAに現れることになるが、前記のようなVVT位相制御のずれに起因して、或いはサイクル変動によって、内部EGR量が目標値からずれてしまい、これにより燃焼が例えば緩慢になると、シリンダ内圧のピークは遅角側に移動し、効率が低下することになる。
そこで、この実施形態では、上述の如くイオンパラメータIpから推定したVVT位相(推定値VP)に基づいて点火時期を補正することにより、内部EGR量が目標値からずれていても、シリンダ内圧のピークが前記の望ましい範囲に現れるようにして、エンジン1の運転効率の低下を抑制するようにしている。
すなわち、まず、前記図5(a)に示すような点火時期、VVT位相及びイオンパラメータIpの相関関係を、縦軸にイオンパラメータIp、横軸に点火時期を表して示す図10において、例えばエンジン1の現在の点火時期(実Igt)と制御の目標VVT位相(モニタ値avtaでよい)とから決まる点aに対して、イオン電流の検出値から求めたイオンパラメータIp(実Ip)が進角側にあるとする。
この場合、前記実Igt及び実Ipに対応する点bから図に矢印で示すように点火時期を遅角させて適正Igtとすれば(図示の点c)、イオンパラメータIpの値は点aと略同じになり、内部EGR量のずれによって燃焼速度が高くなっていても、その分、点火時期が遅角されることで、シリンダ内圧のピークは前記の望ましい範囲に現れるようになるのである。
以下に、前記のような点火時期補正の具体的な手順を図11のフローチャート図に基づいて、説明すると、まず、スタート後のステップSC1ではVVT制御の実行中かどうか判定し、VVT実行フラグオンで実行中であればステップSC2に進んで、点火時期の補正を行うことを示す点火時期補正フラグをオンにして、ステップSC3に進む。
このステップSC3では、前記図8のフローのステップSB3と同様に実VVT位相を計算するとともに(実VVT位相の推定)、そうして推定した実VVT位相(推定値VP)と例えばモニタ値avtaと現在の点火時期(実Igt)とに基づいて、前記図10を参照して説明したように適正な点火時期(適正Igt)を計算する。この計算には、前記図6(b)のような演算マップを利用すればよい。
続いて、ステップSC4では、実Igtと適正Igtとの間の点火時期のずれΔIgtを計算し(ΔIgt = 適正Igt−実Igt)、ステップSC5では、点火時期の補正のために現在の点火時期の制御値(実Igt)に加えられているオフセット値Igtofsを計算して、それらをエンジン1の運転状態に対応する基本的な制御目標値Igtpcmseqに加えることで、点火時期の次回の制御値を計算する(ステップSC6)。尚、ΔIgt(-1)やIgtofs(-1)というのは、いずれも前回制御サイクルにおける値を示す。
すなわち、この実施形態では、図12(a)に模式的に示すように、エンジン1の運転状態に対応して予め設定されている基本的な制御目標値Igtpcmseqに対して、これを補正するためのオフセット値Igtofsを常に加えて、点火時期の制御値を決定するようになっており、さらに、そのオフセット値Igtofsを、制御サイクル毎に求めた点火時期のずれΔIgtに応じて更新するようにしている。
そうして基本的な制御目標値Igtpcmseqにオフセット値Igtofsを加えて点火時期を制御することで、エンジン1の運転状態の変化により基本的な制御目標値Igtpcmseqが変化しても、そのことによらずオフセット値Igtofsの反映された点火時期制御が行われることになり、エンジン1の個体ばらつき等による影響を軽減できる。そして、さらにずれΔIgtに応じて点火時期が補正されることで、VVT位相制御のずれやサイクル変動による内部EGR量の変化の影響も軽減されて、エンジン1の運転効率が高められる。
図12(b)は、車両の走行中にPCM30のVVT制御部30aによりVVT13の制御が開始され(VVT制御実行フラグオン)、これに伴い前記の如く点火時期の補正が開始された後、VVT位相推定値VPに基づいて求められる適正Igtの変化と、これに追従する実Igtの変化とを模式的に示すものであり、例えば内部EGR量のサイクル変動によって、図に実線で示すように適正Igtが変化すると、この変化を追いかけるように実Igtも変化し(図に一点差線で示す)、両者のずれが徐々に小さくなっていることが分かる。
そうしてVVT制御の実行中(図11のステップSC7でYES)前記ステップSC3〜SC6の手順を繰り返す一方、そのVVT制御を終了すれば(VVT実行フラグオフ)、ステップSC7でNOと判定してステップSC8に進み、点火時期補正フラグをオフにして、制御終了となる(エンド)。
前記図11のフローによって、PCM30の判定手段30bにより推定されたVVT位相(推定値VP)、即ち吸気のバルブタイミングに基づいて、それがバルブオーバーラップの大きくなる側にずれていれば進角側へ、反対にずれていれば遅角側へというように、点火時期を補正する点火時期補正手段30fが構成されている。
したがって、この実施形態に係るエンジン1のバルブタイミング制御装置の診断装置によると、エンジン1が減速等、特定の運転状態にあり、吸気負圧が大きく且つ充填効率ceの低いときに、即ち、吸排気のバルブオーバーラップの変化に対して内部EGR量の変化が大きく、イオン電流値に顕著な変化が現れるような状態において、検出したイオン電流値に基づいて、バルブタイミングの変更状態を従来よりもきめ細かく判定することができる。
しかも、前記特定の運転状態においてVVT13を強制的に進角側に作動させ、吸排気のオーバーラップを大きくした上で、イオン電流を検出するようにしており、このことでバルブオーバーラップの変化に対する内部EGR量、ひいてはイオン電流値の変化がさらに大きな状態になるので、前記の効果をさらに高めることができる。
さらに、この実施形態では、TDCよりも遅角側で検出したイオン電流値に基づいて、即ち、内部EGRとの相関が低いイオン電流波形の前半部分の情報を排除し、イオン電流波形の後半部分に含まれる情報に基づいて、これと相関の高い内部EGRの状態、ひいてはバルブタイミングの変更状態をより一層、正確に判定することができる。
また、その際、前記特定期間におけるイオン電流の総積算値の所定割合までが積算されたクランク角位置を評価値(イオンパラメータIp)として用い、このイオンパラメータIpの他、点火時期、充填効率ce及びエンジン回転数neに基づいて、VVT位相を正確に推定することができるから、この推定結果によりVVT13自体の組付ずれのような故障をきめ細かく正確に診断し、早期に報知することができ、これにより、故障の状態に応じた適切な対応も行えるようになる。
すなわち、例えば、前記のようにVVT13の組付ずれを判定した場合は、これに起因するVVT位相ずれΔVPがなくなるように制御を補正すれば、バルブタイミングをより適正なものとして、エンジン1の運転効率を向上できる。
或いは、検出したVVT位相ずれΔVPに応じて点火時期を補正することもでき、こうすれば、実際の内部EGR量のずれに応じて点火時期を進角、遅角することにより、シリンダ内圧のピークが望ましい範囲に現れるようにすることができるから、VVT制御系の故障に対応するのみならず、サイクル変動による内部EGR量の変化の影響も軽減して、エンジン1の運転効率を高めることができる。
尚、この実施形態の診断装置では、前記図8のフローに示したように、エンジン1が減速運転状態にあるときに検出したイオン電流値に基づいて、VVT位相制御に関する判定を行うようにしているが、これに限らず、例えばアイドル時や減速運転時、或いは車両のクルーズ時等、エンジン1が低負荷の特定の運転状態にあるときに検出したイオン電流値に基づいて、VVT位相制御に関する判定を行うようにすることができる。
また、前記実施形態では、エンジン1の燃焼室6においてTDC以降の特定の期間に検出したイオン電流値に基づいて、VVT位相制御に関する判定を行うようにしているが、その特定の期間に限らず、検出したイオン電流の検出値に基づいて判定を行うことができる。
また、イオンパラメータIpとしては、前記特定期間におけるイオン電流の総積算値の所定割合までが積算されたクランク角位置を用いているが、これに限らず、イオン電流波形の傾きや最大値等をイオンパラメータIpとすることもできる。
さらに、前記実施形態では、図8のフローのステップSB3〜SB5において、VVT位相の推定値VPとモニタ値avtaから位相ずれΔVPを求め、この位相ずれΔVPのデータを所定数以上、採取した後に、その平均値が所定以上、大きければ故障と診断するようにしているが、これに限らず、例えばVVT位相の推定値VPとモニタ値avtaとの組のデータを所定組以上、採取して、これに基づきVVT位相の推定値VPとモニタ値avtaとの相関を表すグラフを求めて、このグラフに基づいてよりきめ細かく故障を診断することもできる。
さらにまた、前記の実施形態では、エンジン1の吸気側にVVT13を配設し、これにより吸気弁11の作動タイミングを制御するようにしているが、これに限らず、排気側にVVTを配設したものであってもよい。また、VVTの構成も前記実施形態のものに限定されず、位相を変更するタイプの種々の可変機構に対応することは勿論、これに代えて、或いはこれに加えて吸排気弁11,12のリフト量も可変とした可変機構にも対応し、さらには個々のバルブを油圧力や電磁力によって駆動するようにした動弁系を備えたエンジンにも本発明を適用することができる。
本発明の実施形態に係るバルブタイミング制御装置の診断装置を備えたエンジンの概略構造図である。 イオン電流検出回路の構成(a)と、これにより検出されるイオン電流波形(b)とを模式的に示す説明図である。 吸排気弁のリフトカーブを示す説明図(a)と、VVTの構造の一例を示す部分断面図(b)とである。 イオンパラメータの定義を模式的に示す説明図である。 点火時期、VVT位相及びイオンパラメータの変化を互いに対応付けて示すグラフ図である。 エンジンの運転領域に設定した格子点(a)と、その各格子点毎に対応するエンジン運転状態においてイオンパラメータ及び点火時期からVVT位相を求める演算マップ(b)と、を模式的に示す説明図である。 イオンパラメータの計算の手順を示すフローチャート図である。 VVT位相の推定と、これに基づくVVT制御系の故障診断及び補正制御の手順を示すフローチャート図である。 VVT制御系の故障診断のタイムチャート図である。 点火時期補正の考え方を示す説明図である。 点火時期補正の手順を示すフローチャート図である。 点火時期補正の手順(a)とこれにより変化する点火時期(b)とを示す説明図である。
符号の説明
1 エンジン
6 燃焼室
11 吸気弁(バルブ)
12 排気弁(バルブ)
13 VVT(位相可変機構)
18 スロットル弁
30 PCM
30a VVT制御部(制御手段)
30b 判定手段
30c バルブタイミング変更手段
30d 故障報知手段
30e バルブタイミング補正手段
30f 点火時期補正手段
33 イオン電流検出回路(イオン電流検出手段)

Claims (8)

  1. エンジンの吸気及び排気バルブの少なくとも一方の作動タイミングを制御するバルブタイミング制御装置の診断装置であって、
    エンジンの燃焼室内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
    エンジンの吸気通路がスロットル弁により絞られ、燃焼室への吸気充填効率が相対的に低くなる特定の運転状態において、前記イオン電流検出手段により検出されたイオン電流値に基づいて、前記バルブタイミング制御装置によるバルブ作動タイミングの変更状態を判定する判定手段と、を備えることを特長とするバルブタイミング制御装置の診断装置。
  2. バルブ作動タイミングをエンジンの運転状態によらず強制的に、吸排気のバルブオーバーラップが大きくなるように変更するバルブタイミング変更手段を備え、
    判定手段は、前記変更されたバルブ作動タイミングにおいて検出されたイオン電流値に基づいて、判定を行うものであることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。
  3. 判定手段は、エンジンの減速運転状態で検出されたイオン電流値に基づいて、バルブ作動タイミングの変更状態を判定するものであることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の診断装置。
  4. エンジンは火花点火式のものであり、
    判定手段は、少なくともイオン電流の検出値と点火時期とに基づいて、バルブ作動タイミングを推定するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の診断装置。
  5. 判定手段は、さらにエンジン回転数を加味して、バルブ作動タイミングを推定するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の診断装置。
  6. 判定手段により推定されたバルブ作動タイミングとバルブタイミング制御装置におけるバルブ作動タイミングの目標値とを対比して、該バルブタイミング制御装置に関する故障を診断し、これを報知する故障報知手段を備えることを特徴とする請求項4又は5のいずれかに記載の診断装置。
  7. 判定手段により推定されたバルブ作動タイミングに基づいて、バルブタイミング制御装置によるバルブ作動タイミングの制御を補正するバルブタイミング補正手段を備えることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の診断装置。
  8. 判定手段により推定されたバルブ作動タイミングに基づいて、エンジンの点火時期を補正する点火時期補正手段を備えることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の診断装置。
JP2006097527A 2006-03-31 2006-03-31 バルブタイミング制御装置の診断装置 Expired - Fee Related JP4692357B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006097527A JP4692357B2 (ja) 2006-03-31 2006-03-31 バルブタイミング制御装置の診断装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006097527A JP4692357B2 (ja) 2006-03-31 2006-03-31 バルブタイミング制御装置の診断装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007270728A true JP2007270728A (ja) 2007-10-18
JP4692357B2 JP4692357B2 (ja) 2011-06-01

Family

ID=38673787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006097527A Expired - Fee Related JP4692357B2 (ja) 2006-03-31 2006-03-31 バルブタイミング制御装置の診断装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4692357B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010223138A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Toyota Motor Corp 可変バルブタイミング機構の制御装置
JP2011231640A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Mitsubishi Motors Corp 車両の吸入空気量制御装置
JP2012132344A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関の排気ガス再循環制御装置
JP2013113284A (ja) * 2011-12-01 2013-06-10 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関の燃焼状態判定方法
CN114738133A (zh) * 2022-05-11 2022-07-12 潍柴动力股份有限公司 同步相位的故障确定方法、故障确定装置、处理器与车辆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821295A (ja) * 1994-05-06 1996-01-23 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JPH1193716A (ja) * 1997-09-25 1999-04-06 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の内部残留ガス制御装置
JP2001020798A (ja) * 1999-07-12 2001-01-23 Toyota Motor Corp 可変動弁装置の異常検出装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821295A (ja) * 1994-05-06 1996-01-23 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JPH1193716A (ja) * 1997-09-25 1999-04-06 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の内部残留ガス制御装置
JP2001020798A (ja) * 1999-07-12 2001-01-23 Toyota Motor Corp 可変動弁装置の異常検出装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010223138A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Toyota Motor Corp 可変バルブタイミング機構の制御装置
JP2011231640A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Mitsubishi Motors Corp 車両の吸入空気量制御装置
JP2012132344A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関の排気ガス再循環制御装置
JP2013113284A (ja) * 2011-12-01 2013-06-10 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関の燃焼状態判定方法
CN114738133A (zh) * 2022-05-11 2022-07-12 潍柴动力股份有限公司 同步相位的故障确定方法、故障确定装置、处理器与车辆
WO2023216627A1 (zh) * 2022-05-11 2023-11-16 潍柴动力股份有限公司 同步相位的故障确定方法、故障确定装置、处理器与车辆

Also Published As

Publication number Publication date
JP4692357B2 (ja) 2011-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1793110B1 (en) Control system for internal combustion engine
US7377273B2 (en) Air-fuel ratio control apparatus for internal combustion engine
JP4692357B2 (ja) バルブタイミング制御装置の診断装置
JP5187156B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP4595868B2 (ja) バルブタイミング制御装置の診断装置
JP4853084B2 (ja) 排気ガス還流装置の診断装置
JP4654994B2 (ja) 吸気流動制御弁の診断装置
JP4841382B2 (ja) 内燃機関
EP2594771B1 (en) Engine control device
JP5490646B2 (ja) 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JP4957594B2 (ja) 内燃機関の騒音低減装置
JP4793172B2 (ja) エンジンの点火制御装置
JP4793181B2 (ja) エンジンのクランク角検出装置
JP2016217338A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4946345B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2016050502A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4715725B2 (ja) 吸気流動制御弁の診断装置
JP2011256791A (ja) 内燃機関の異常判定装置
JP2005023806A (ja) 内燃機関の点火時期制御装置
JP2009002258A (ja) 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JP2006329035A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2008215142A (ja) 内燃機関のノッキング検出装置
JP2007263043A (ja) 内燃機関の燃焼制御システム
JP4715680B2 (ja) エンジンの空燃比検出装置
JP6094173B2 (ja) 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100615

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100617

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100803

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110125

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110207

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4692357

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees