JP2007321712A - Diagnostic device for variable valve gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に備えられて吸気バルブ、排気バルブの開特性を可変で、かつ、駆動力の供給を停止したときに前記開特性が基準特性になるように構成された可変動弁機構において、前記駆動停止時に基準特性となる機能について診断する技術に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism that is provided in an internal combustion engine so that the opening characteristics of an intake valve and an exhaust valve can be varied, and that the opening characteristics become reference characteristics when supply of driving force is stopped. The present invention relates to a technique for diagnosing a function that becomes a reference characteristic when the drive is stopped.
特許文献1には、3次元カムを備えたカムシャフトを油圧制御により駆動して、吸気バルブのリフト・作動角を連続的に変更する可変動弁機構において、油圧制御を停止している場合に、カムシャフトが向かう安定位置と、油圧がアクチュエータに供給されていない場合に向かう安定位置とを同一とすることで、オイルポンプ故障や電磁ソレノイドへの給電が停止する故障となったときに、安定位置である最小リフトに自然に移動するように構成された装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1のものでは、異物の噛みこみなどによってカムシャフトが固着する異常が生じた場合には、安定位置にカムシャフトを移動することが困難となる問題が生じ、フェールセーフ対応としては不十分であった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、可変動弁機構の駆動が停止した場合に吸・排気バルブの開特性が基準位置となる機能が、正常に動作するかを診断することを目的とする。
However, in the case of
The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem. When the variable valve mechanism stops driving, whether the function of the intake / exhaust valve opening function as the reference position operates normally. The purpose is to diagnose.
このため、請求項1に係る発明は、
内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開特性を可変で、かつ、駆動力の供給を停止したときに前記開特性が基準特性になるように構成された可変動弁機構の診断装置であって、
機関運転状態に基づいて診断の許可判定を行う診断許可判定手段と、
前記診断が許可されたときに、強制的に可変動弁機構への駆動力の供給を停止させる駆動停止手段と、
前記駆動停止手段による可変動弁機構の駆動力供給停止により前記開特性が前記基準特性に変化するときの変化速度を算出する変化速度算出手段と、
該算出した変化速度に基づいて、前記可変動弁機構の駆動停止時に開特性が基準特性となる機能の異常の有無を診断する診断手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
For this reason, the invention according to
A variable valve mechanism diagnostic device configured to vary an opening characteristic of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine and to have the opening characteristic become a reference characteristic when supply of driving force is stopped,
Diagnosis permission determination means for performing diagnosis permission determination based on the engine operating state;
Driving stop means for forcibly stopping the supply of driving force to the variable valve mechanism when the diagnosis is permitted;
A change speed calculating means for calculating a change speed when the open characteristic changes to the reference characteristic by stopping the driving force supply of the variable valve mechanism by the drive stop means;
Diagnostic means for diagnosing whether there is an abnormality in the function whose opening characteristic becomes a reference characteristic when the variable valve mechanism is stopped based on the calculated change speed;
It is characterized by including.
請求項1に係る発明によると、
機関運転状態に基づいて可変動弁機構の診断が許可されると、可変動弁機構への駆動力の供給が強制的に停止される。
ここで、可変動弁機構への駆動力供給停止(以下駆動停止という)時に吸・排気バルブの開特性が基準特性へ変化する際の変化速度に基づいて、該基準特性へ変化するフェールセーフ機能の異常の有無を診断する。具体的には、変化速度が小さすぎる場合は、前記フェールセーフ機能が異常であると診断する。
According to the invention of
When diagnosis of the variable valve mechanism is permitted based on the engine operating state, supply of driving force to the variable valve mechanism is forcibly stopped.
Here, a fail-safe function that changes to the reference characteristics based on the rate of change when the intake / exhaust valve opening characteristics change to the reference characteristics when the supply of driving force to the variable valve mechanism is stopped (hereinafter referred to as drive stop) Diagnose the presence or absence of abnormalities. Specifically, when the change rate is too small, it is diagnosed that the fail-safe function is abnormal.
このようにすれば、上記可変動弁機構の駆動停止時におけるフェールセーフ機能の異常の有無を、予め運転中に診断しておくことにより、異常と判定されたときは、速やかに修復することができる。
また、同じく可変動弁機構の駆動停止によるフェールセーフ機能に異常があると診断されたときは、これとは別のフェールセーフ制御を行って良好な運転性能を確保することができる。
In this way, the presence or absence of an abnormality in the fail-safe function when the variable valve mechanism is stopped is diagnosed during operation in advance, so that when it is determined as abnormal, it can be quickly repaired. it can.
Similarly, when it is diagnosed that there is an abnormality in the fail-safe function due to the drive stop of the variable valve mechanism, fail-safe control different from this can be performed to ensure good driving performance.
また、例えば、可変動弁機構の駆動停止時に吸・排気バルブの開特性が基準特性とならなくなってしまう完全な故障に至ってから、この故障を検出して別のフェールセーフ制御に切り換えるようにした場合は、切換に遅れを生じて良好なフェールセーフ機能を確保することが難しい。
そこで、本発明では、上記変化速度に基づく診断とすることにより、上記可変動弁機構の駆動停止時のフェールセーフ機能が完全に故障する前の段階の、基準特性への変化が遅れる状態で異常と診断することで、予め別のフェールセーフ制御に切り換えて良好なフェールセーフ機能を確保することができる。
In addition, for example, when the variable valve mechanism stops driving, the intake / exhaust valve opening characteristics do not become the reference characteristics, and this failure is detected and switched to another failsafe control. In this case, it is difficult to ensure a good fail-safe function due to a delay in switching.
Therefore, in the present invention, by making the diagnosis based on the change speed, an abnormality occurs in a state in which the change to the reference characteristic is delayed before the fail-safe function at the time of stopping the driving of the variable valve mechanism completely fails. , It is possible to secure a good fail-safe function by switching to another fail-safe control in advance.
また、請求項2に係る発明は、
前記診断手段により異常があると診断されたときに、異常警報を発信または記憶することを特徴とする。
請求項2に係る発明によると、
上記異常が知らされることにより、異常の修復を速やかに行うことができる。
The invention according to claim 2
When an abnormality is diagnosed by the diagnosis means, an abnormality alarm is transmitted or stored.
According to the invention of claim 2,
When the abnormality is informed, the abnormality can be quickly repaired.
また、請求項3に係る発明は、
吸気バルブ用の可変動弁機構について、前記診断手段により異常があると診断されたときに、前記吸気バルブ上流のスロットル弁を絞り制御することを特徴とする。
請求項3に係る発明によると、
上記可変動弁機構の駆動停止時のフェールセーフ機能が異常であるときは、スロットル弁を絞り制御することにより、吸入空気量を減少するフェールセーフ制御を行うことができる。
The invention according to
The variable valve mechanism for the intake valve is characterized in that when the diagnosis means diagnoses that there is an abnormality, the throttle valve upstream of the intake valve is throttled.
According to the invention of
When the fail-safe function when the variable valve mechanism is stopped is abnormal, fail-safe control for reducing the intake air amount can be performed by throttle control of the throttle valve.
また、請求項4に係る発明は、
前記可変動弁機構は、吸気バルブのバルブリフトまたは作動角の少なくとも1つを変更する機構であり、前記診断許可判定手段により診断を許可する条件は、前記バルブリフトまたは作動角の変化に対して、吸入空気量の変化が小さい高負荷領域であることを特徴とする。
The invention according to claim 4
The variable valve mechanism is a mechanism for changing at least one of a valve lift or an operating angle of an intake valve, and a condition for permitting diagnosis by the diagnosis permission determining unit is that the change in the valve lift or the operating angle is In the high load region, the change in the intake air amount is small.
請求項4に係る発明によると、
吸入空気量の変化が小さいときに診断が許可されるので、診断による運転性能の低下を最小限にすることができる。
According to the invention of claim 4,
Since the diagnosis is permitted when the change in the intake air amount is small, it is possible to minimize the deterioration of the driving performance due to the diagnosis.
図1は、実施形態における車両用内燃機関の構成図である。
この図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。
FIG. 1 is a configuration diagram of an internal combustion engine for a vehicle in the embodiment.
In FIG. 1, an
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、排気側カムシャフト110に軸支されたカム111によって一定のリフト量及び作動角(開から閉までのクランク角)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。
The combustion exhaust is discharged from the
The
On the other hand, on the
同じく吸気バルブ105側には、前記クランクシャフトに対する吸気側カムシャフトとの回転位相差を連続的に可変制御して、吸気バルブ105のバルブタイミング(弁開閉タイミング)を進遅角する機構で構成されるVTC(Variable valve Timing Control)機構113が吸気側カムシャフトの両端部に設けられる。
前記VTC機構201は、クランクシャフト120に対する吸気側カムシャフト134の回転位相を変化させることで、吸気バルブ105のバルブタイミングを変化させる機構であり、本実施形態では、後述するようなスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構を採用する。
Similarly, the
The VTC mechanism 201 is a mechanism that changes the valve timing of the
尚、本実施形態では吸気バルブ105側にのみVTC機構201を備える構成としたが、吸気バルブ105側に代えて、又は、吸気バルブ105側と共に、排気バルブ107側に可変バルブタイミング機構を備える構成であっても良い。
また、各気筒の吸気ポート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、エンジンコントロールユニット(ECU)114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ105に向けて噴射する。
In the present embodiment, the VTC mechanism 201 is provided only on the
In addition, an electromagnetic
マイクロコンピュータを内蔵する前記ECU114には、各種センサからの検出信号が入力され、該検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル104,VTC機構201及び燃料噴射弁131を制御する。
前記各種センサとしては、機関101の吸入空気量Q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開度センサAPS116、クランクシャフト120からクランク角180°毎の基準クランク角信号REF(基準回転位置信号)と単位クランク角度毎の単位角度信号POS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、機関101の冷却水温度を検出する水温センサ119(または潤滑油温度を検出する油温センサ)、吸気側カムシャフト134からカム角90°(クランク角180°)毎のカム信号CAM(基準回転位置信号)を取り出すカム角センサ202が設けられている。
Detection signals from various sensors are input to the
The various sensors include an
尚、前記基準クランク角信号REFの周期、又は、単位時間当たりの単位角度信号POSの発生数に基づいて、ECU114において機関回転速度Neが算出される。
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に示す可変バルブリフト機構は、一対の吸気バルブ105,105と、シリンダヘッド11のカムシャフト受14に回転自在に支持された中空状のカムシャフト13(駆動軸)と、該カムシャフト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、前記カムシャフト13の上方位置に同じカムシャフト受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。
The
2 to 4 show the structure of the
The variable valve lift mechanism shown in FIGS. 2 to 4 includes a pair of
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。
The
The
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、内部軸方向にカムシャフト挿通孔15cが貫通形成されていると共に、カム本体15aの軸心Xがカムシャフト13の軸心Yから所定量だけ偏心している。
また、前記一対の偏心カム15は、カムシャフト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シャフト挿通孔15cを介して圧入固定されていると共に、カム本体15aの外周面15dが同一のカムプロフィールに形成されている。
As shown in FIG. 5, the
The pair of
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に回転自存に支持されている。
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。
As shown in FIG. 4, the
Also, a
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にカムシャフト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。
The
As shown in FIGS. 2, 6, and 7, the rocking
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。
Further, a
That is, when viewed from the valve lift characteristics shown in FIG. 8, as shown in FIG. 2, the predetermined angle range θ1 of the
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。
The
Further, the
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、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。
In addition, snap rings 30, 31, and 32 that restrict the axial movement of the
In the above configuration, the lift amount varies as shown in FIGS. 6 and 7 depending on the positional relationship between the axis P2 of the
前記制御軸16は、図10に示すような構成により、DCサーボモータ(アクチュエータ)121によってストッパで規定される最小角度位置と最大角度位置との間の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、前記制御軸16の作動角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のリフト量及び作動角が連続的に変化する(図9参照)。
The
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。
In FIG. 10, the
On the other hand, a pair of
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、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、リフト量が大きくなる方向となっている。
A
Here, the direction in which the position of the
前記制御軸16の先端には、図10に示すように、制御軸16の回転角REVELを検出するホールIC式の回転角センサ127が設けられており、該回転角センサ127で検出される実際の回転角が目標回転角に一致するように、前記コントロールユニット114が前記DCサーボモータ121をフィードバック制御する。ここで、制御軸16の回転角制御によってリフト量と作動角とは同時に変えられるので、回転角センサ127は吸気バルブ105の作動角を検出すると同時にリフト量を検出するセンサである。
As shown in FIG. 10, a Hall IC type
次に、前記VTC機構201の構成を、図11〜図17に基づいて説明する。
図11に示すように、前記VTC機構201は、前記吸気側のカムシャフト13と、このカムシャフト13の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン(図示せず)を介してクランクシャフト120に連係されるタイミングスプロケット302を外周に有する駆動リング303(駆動回転体)と、この駆動リング303とカムシャフト13の前方側(図11中左側)に配置されて、両者303,301の組付角を操作する組付角操作機構304と、この組付角操作機構304のさらに前方側に配置されて、同機構304を駆動する操作力付与手段305と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構304と操作力付与手段305の前面と周域を覆う図外のVTCカバーと、を備えている。
Next, the configuration of the VTC mechanism 201 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 11, the VTC mechanism 201 is assembled to the
駆動リング303は、段差状の挿通孔306を備えた短軸円筒状に形成され、この挿通孔306部分が、カムシャフト13の前端部に結合された従動軸部材307(従動回転体)に回転可能に組み付けられている。
そして、駆動リング303の前面(カムシャフト13と逆側の面)には、図12に示すように、対面する平行な側壁を有する3個の径方向溝308(径方向ガイド)が駆動リング303のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
The
As shown in FIG. 12, three radial grooves 308 (radial guides) having parallel side walls facing each other are provided on the front surface of the drive ring 303 (the surface opposite to the camshaft 13). It is formed so as to be along the substantially radial direction.
また、従動軸部材307は、図11に示すように、カムシャフト13の前端部に突き合わされる基部側外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー309が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト310によってカムシャフト13に結合されている。
各レバー309には、リンク311の基端がピン312によって軸支連結され、各リンク311の先端には前記各径方向溝308に摺動自由に係合する円柱状の突出部313が一体に形成されている。
Further, as shown in FIG. 11, the driven
The base end of each
各リンク311は、突出部313が対応する径方向溝308に係合した状態において、ピン312を介して従動軸部材307に連結されているため、リンク311の先端側が外力を受けて径方向溝308に沿って変位すると、駆動リング303と従動軸部材307とはリンク311の作用によって突出部313の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
Since each link 311 is connected to the driven
また、各リンク311の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴314が形成され、この収容穴314に、後述する渦巻き溝315(渦巻き状ガイド)に係合する球面突起316aを有する係合ピン316(転動部材)と、この係合ピン316を前方側(渦巻き溝315側)に付勢するコイルばね317とが収容されている。
なお、この実施形態においては、リンク311の先端の突出部313と係合ピン316、コイルばね317等とによって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
In addition, a
In this embodiment, a movable guide portion that is displaceable in the radial direction is constituted by the protruding
一方、従動軸部材307のレバー309の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁318aを有する中間回転体318が、軸受331を介して回転自在に支持されている。
この中間回転体318のフランジ壁318aの後面側には、断面半円状の前述の渦巻き溝315が形成され、この渦巻き溝315に、前記各リンク311の先端の係合ピン316が転動自在に案内係合されている。
On the other hand, an intermediate
The
渦巻き溝315の渦巻きは、駆動リング303の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。
従って、各リンク311先端の係合ピン316が渦巻き溝315に係合した状態において、中間回転体318が駆動リング303に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク311の先端部は径方向溝308に案内されつつ、渦巻き溝315の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体318が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
The spiral of the
Accordingly, in the state where the
この実施形態の組付角操作機構304は、以上説明した駆動リング303の径方向溝308、リンク311、突出部313、係合ピン316、レバー309、中間回転体318、渦巻き溝315等によって構成されている。
この組付角操作機構304は、操作力付与手段305から中間回転体318にカムシャフト13に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝315と係合ピン316の係合部を通してリンク311の先端を径方向に変位させ、このときリンク311とレバー309の作用によって駆動リンク303と従動軸部材307に相対的な回動力を伝達する。
The assembly
When the relative rotation operation force with respect to the
一方、操作力付与手段305は、中間回転体318を駆動リング303の回転方向に付勢するゼンマイばね319と、中間回転体318を駆動リング303の回転方向と逆方向に付勢すべく制動する機構であるヒステリシスブレーキ320と、を備えてなり、内燃機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ320の制動力を適宜制御することにより、中間回転体318を駆動リング303に対して相対回動させ、或いは、この両者の回動位置を維持するようになっている。
On the other hand, the operating force applying means 305 brakes the
ゼンマイばね319は、駆動リング303に一体に取り付けられた円筒部材321にその外周端部が結合される一方で、内周端部が中間回転体318の円筒状の基部に結合され、全体が中間回転体318のフランジ壁318aの前方側スペースに配置されている。
一方、ヒステリシスブレーキ320は、中間回転体318の前端部にリテーナプレート322を介して取り付けられた有底円筒状のヒステリシスリング323と、非回転部材である図外のVTCカバーに回転を規制される状態で取り付けられた磁界制御手段としての電磁コイル324と、電磁コイル324の磁気を誘導する磁気誘導部材であるコイルヨーク325と、を備え、電磁コイル324が機関の運転状態に応じて前記ECU114によって通電制御されるようになっている。
The
On the other hand, the
ヒステリシスリング323は、図15に示すように、外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束力が変化する特性(磁気的ヒステリシス特性)を持つヒステリシス材(半硬質材)によって形成され、外周側の円筒壁323a部分が前記コイルヨーク325によって制動作用を受けるようになっている。
コイルヨーク325は、電磁コイル324を取り囲むように全体が略円筒形状に形成され、その内周面が軸受328を介して従動軸部材307の先端部に回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 15, the
The
そして、コイルヨーク325の後部面側(中間回転体318側)には、磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面326,327が形成されている。
また、図13に示すように、コイルヨーク325の両対向面326,327には夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これら凹凸のうちの凸部326a,327aが磁極(磁界発生部)を成すようになっている。
A pair of circumferential facing
Further, as shown in FIG. 13, a plurality of concavities and convexities are continuously formed along the circumferential direction on both facing
そして、一方の対向面326の凸部326aと他方の対向面327の凸部327aは円周方向に交互に配置され、対向面326,327相互の近接する凸部326a,327aがすべて円周方向にずれている。
従って、両対向面326,327の近接する凸部326a,327a間には、電磁コイル24の励磁によって図16に示すような円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する。
And the
Accordingly, a magnetic field having a direction inclined in the circumferential direction as shown in FIG. 16 is generated between the
そして、両対向面326,327間の隙間には前記ヒステリシスリング323の円筒壁323aが非接触状態で介装されている。
ここで、このヒステリシスブレーキ320の作動原理を図17によって説明する。
尚、図17(a)は、ヒステリシスリング323(ヒステリシス材)に最初に磁界をかけた状態を示し、図17(b)は、上記(a)の状態からヒステリシスリング323を変位(回転)させた状態を示す。
A
Here, the operating principle of the
17A shows a state in which a magnetic field is first applied to the hysteresis ring 323 (hysteresis material), and FIG. 17B shows a state in which the
図17(a)の状態においては、コイルヨーク325の対向面326,327間の磁界の向き(対向面27の凸部327aから他方の対向面326の凸部327aに向かう磁界の向き)に沿うようにヒステリシスリング323内に磁束の流れが生じる。
この状態からヒステリシスリング323が図17(b)に示すように外力Fを受けて移動すると、外部磁界内をヒステリシスリング323が変位することになるため、このときヒステリシスリング323の内部の磁束は位相遅れをもち、ヒステリシスリング323の内部の磁束の向きは対向面326,327間の磁界の向きに対してずれる(傾斜する)ことになる。
17A, the direction of the magnetic field between the opposing
When the
従って、対向面327の凸部327aからヒステリシスリング323に入る磁束の流れ(磁力線)と、ヒステリシスリング323から他方の対向面326の凸部326aに向かう磁束の流れ(磁力線)が歪められ、このとき、この磁束の流れの歪みを矯正するような引き合い力が対向面326,327とヒステリシスリング323の間に作用し、その引き合い力がヒステリシスリング323を制動する抗力F’として働く。
Accordingly, the flow of magnetic flux (magnetic lines) entering the
前記ヒステリシスブレーキ320は、以上のようにヒステリシスリング323が対向面326,327間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング323の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング323の回転速度(対向面326,327とヒステリシスリング323の相対速度)に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル324の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。
When the
本実施形態に係るVTC機構201は以上のような構成となっており、ヒステリシスブレーキ320の電磁コイル324の励磁をオフにすると、ゼンマイばね319の付勢力によって中間回転体318が駆動リング303に対して機関回転方向に最大限回転し、係合ピン316が渦巻き溝315の外周側端面315aに突き当たる位置で規制され、この位置がVTC機構201の機構上で変更し得る回転位相の最遅角位置となる(図12参照)。
The VTC mechanism 201 according to the present embodiment is configured as described above. When the excitation of the
この状態から電磁コイル324の励磁をオンとすると、ゼンマイばね319の力に抗する制動力が中間回転体318に付与されて、中間回転体318が駆動リング303に対して逆方向に回転し、それによってリンク311の先端の係合ピン316が渦巻き溝315に誘導されることでリンク311の先端部が径方向溝308に沿って変位し、リンク11の作用によって駆動リング303と従動軸部材307の組付角が進角側に変更される。
When the excitation of the
そして、前記電磁コイル324の励磁電流を増大して制動力を増大していくと、ついには係合ピン316が渦巻き溝315の内周側端面315bに突き当たる位置で規制され、この位置がVTC機構201の機構上で変更し得る回転位相の最進角位置となる(図14参照)。
この状態から電磁コイル324の励磁電流が減少して制動力が減少すると、ゼンマイばね319の付勢力によって中間回転体318が正方向に戻り回転し、渦巻き溝315による係合ピン316の誘導によってリンク311が上記と逆方向に揺動し、駆動リング303と従動軸部材307の組付角が遅角側に変更される。
When the exciting current of the
When the exciting current of the
このように、このVTC機構201によって可変されるクランクシャフト120に対するカムシャフト13の回転位相(吸気バルブ105の作動角の中心位相)は、電磁コイル324の励磁電流値を制御してヒステリシスブレーキ320の制動力を制御することによって任意に変更され、ゼンマイばね319の力とヒステリシスブレーキ320の制動力のバランスによってその位相を保持することができる。
As described above, the rotational phase of the
前記ECU114は、VTC機構201における回転位相の進角目標を演算し、該進角目標に実際の回転位相が一致するように、前記電磁コイル324の励磁電流値をフィードバック制御する。
以上のように、VEL機構112とVTC機構201とで、吸気バルブのリフト量(作動角)及びバルブタイミングを高精度に制御することができる。
The
As described above, the lift amount (operating angle) and valve timing of the intake valve can be controlled with high accuracy by the
ところで、上記VEL機構112では、吸気バルブ105のバルブリフト時にバルブスプリングからの反力を受け、制御軸16に反力トルクとなって作用する。すなわち、DCサーボモータ121は、該反力トルクに抗して制御軸16を回転させつつリフト量(作動角)を増大する。反力トルクの大きさはリフト量によって増減するが、トルクの向きは変わらないから、DCサーボモータ121の作動を停止したときは、反力トルクがリフト量減少方向に作用し続けるので、最終的に、最小リフト量(最小作動角)特性まで変化することになる。
By the way, the
したがって、DCサーボモータ121又はその駆動回路等が故障してVEL機構112の作動が停止したときには、自動的に最小リフト量特性(基準特性)となって、吸入空気量が減少するフェールセーフ機能が働くようになっている。
しかし、既述のように、異物の噛み込みなどによってカムシャフト13が固着してしまうと、DCサーボモータ121が故障によってVEL機構112が駆動停止しても上記フェールセーフ機能が働かず、吸気バルブ105が、高リフト量特性に維持されて吸入空気量が大きくなりすぎる(エンジン出力が大きすぎる)ことがある。
Therefore, when the operation of the
However, as described above, if the
また、上記の事態を検出してから他のフェールセーフ処理によってエンジン出力を減少させるのでは遅れが大きくなり、良好なフェールセーフ機能が得られない。
そこで、本発明では、所定の運転条件で、上記VEL機構112の駆動停止時におけるフェールセーフ機能の診断を行うことにより、該フェールセーフ機能の異常の有無を予め察知しておく構成とする。
In addition, if the engine output is reduced by another fail-safe process after detecting the above situation, the delay becomes large, and a good fail-safe function cannot be obtained.
Therefore, in the present invention, the fail safe function is diagnosed in advance when the drive of the
以下に、上記VEL機構112の駆動停止時におけるフェールセーフ機能の診断処理について説明する。
図18は、上記診断のメインフローを示す。制御周期は定時毎(10ms)とする。
ステップS1では、機関の運転状態に基づいて、診断許可条件の成否を判定する。
ステップS1で診断許可条件が成立していると判定されたときは、ステップS2へ進み、VEL機構112の駆動を強制的に停止する。
The fail safe function diagnosis process when the driving of the
FIG. 18 shows a main flow of the diagnosis. The control cycle is set at regular intervals (10 ms).
In step S1, the success or failure of the diagnosis permission condition is determined based on the operating state of the engine.
When it is determined in step S1 that the diagnosis permission condition is satisfied, the process proceeds to step S2, and the driving of the
ステップS3では、VEL機構112の駆動停止後に、吸気バルブの開特性が最小リフト量特性に変化するときの変化速度VLRATEを算出する。
ステップS4では、診断の判定用の所定値NGLVL(クライテリア)を算出する。
ステップS5では、上記変化速度VLRATEを所定値NGLVLと比較して、診断を行う。
In step S3, after the drive of the
In step S4, a predetermined value NGLVL (criteria) for diagnosis determination is calculated.
In step S5, the change speed VLRATE is compared with a predetermined value NGLVL for diagnosis.
図19は、上記図18のステップS1での診断許可条件の成否を判定するルーチンの詳細なフローを示す。
ステップS11では、診断許可条件が成立したときに立てられる(1にセットされる)フラグfDGNGOの前回値を、fDGNGOzとしてセットする。
ステップS12では、当該診断の終了時に立てられるフラグfVLACTENDが0であるか、つまり診断終了前であるかを判定する。
FIG. 19 shows a detailed flow of a routine for determining success or failure of the diagnosis permission condition in step S1 of FIG.
In step S11, the previous value of the flag fDGNGO that is set (set to 1) when the diagnosis permission condition is satisfied is set as fDGNGOz.
In step S12, it is determined whether the flag fVLACTEND set at the end of the diagnosis is 0, that is, before the diagnosis ends.
ステップS12でfVLACTENDが1で、診断を終了していると判定されたときは、それ以上診断を行う必要がないので、ステップS19へ進んで、前記fDGNGOを0、つまり診断を許可しない値にセットする。
ステップS12でfVLACTENDが0で、診断終了前と判定されたときは、ステップS13へ進み、フューエルカット中であるかを判定する。そして、フューエルカット中でないと判定されたときは、診断を許可しないので、ステップS19へ進んで前記の処理を行わせ、フューエルカット中と判定されたときは、基本的な診断許可条件が成立したと判断してステップS14へ進む。
If it is determined in step S12 that fVLACTEND is 1 and the diagnosis is completed, it is not necessary to perform further diagnosis. Therefore, the process proceeds to step S19, and the fDGGNO is set to 0, that is, a value that does not permit the diagnosis. To do.
When fVLACTEND is 0 in step S12 and it is determined that the diagnosis is not completed, the process proceeds to step S13, and it is determined whether the fuel cut is in progress. When it is determined that the fuel cut is not in progress, the diagnosis is not permitted. Therefore, the process proceeds to step S19 to perform the above processing. When it is determined that the fuel cut is in progress, the basic diagnosis permission condition is satisfied. The process proceeds to step S14.
ステップS14では、前記fDGNGOzの値が0であるか、つまり診断禁止から上記基本的な診断許可条件が成立した直後(初回)であるかを判定し、直後と判定されたときは、ステップS15へ進む。
ステップS15では、現在の機関回転速度Neが、所定値(例えば3000rpm)以上であるかを判定する。これは、フューエルリカバー(燃料供給再開)回転速度に至るまでに十分な診断時間を確保するためである。
In step S14, it is determined whether the value of fDGNGOz is 0, that is, immediately after the basic diagnosis permission condition is established from the prohibition of diagnosis (first time). move on.
In step S15, it is determined whether the current engine speed Ne is equal to or higher than a predetermined value (for example, 3000 rpm). This is to ensure a sufficient diagnosis time until the fuel recovery (resumption of fuel supply) rotational speed is reached.
ステップS15で機関回転速度Neが所定値以上と判定されたときは、ステップS16へ進み、VEL機構112の実回転角REVELが、所定値(例えば30度)以上であるかを判定する。これは、診断開始時の回転角が既に小さい場合には、診断のためのVEL機構112の動作感度が得られないので、良好な動作感度を得られる初期回転角を確保するためである。
When it is determined in step S15 that the engine rotation speed Ne is equal to or greater than a predetermined value, the process proceeds to step S16, and it is determined whether the actual rotation angle REVEL of the
ステップS16で、実回転角REVELが30度以上であると判定されたときには、最終的に診断許可条件が成立したので、ステップS17へ進み、fDGNGOを1にセットして、診断を許可する。
上記のようにして、診断が許可されると、次回のフローでステップS14の判定がNOとなってステップS18へ進み、機関回転速度Neが診断終了判定用の所定値1500rpm以上であるかを判定し、1500rpm以上であれば、診断を続行するが、1500rpm未満に低下すると、ステップS19へ進んでfDGNGOを0とし、診断を終了させる。
When it is determined in step S16 that the actual rotation angle REVEL is 30 degrees or more, since the diagnosis permission condition is finally satisfied, the process proceeds to step S17, fDGGNO is set to 1, and diagnosis is permitted.
As described above, when the diagnosis is permitted, the determination in step S14 is NO in the next flow, and the process proceeds to step S18, in which it is determined whether the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined value 1500 rpm for determining the end of diagnosis. If it is 1500 rpm or more, the diagnosis is continued, but if it falls below 1500 rpm, the process proceeds to step S19 to set fDGNGO to 0 and the diagnosis is terminated.
図20は、上記図18のステップS2でのVEL機構112を強制的に駆動停止するルーチンの詳細を示す。
ステップS21では、fDGNGOzが1であるかによって、診断が許可されているかを判定する。
ステップS21で診断が許可されていると判定されたときは、ステップS22へ進んでDCサーボモータ121への通電をOFFとしてVEL機構112の駆動を強制的に停止する。
FIG. 20 shows details of a routine for forcibly stopping the driving of the
In step S <b> 21, it is determined whether diagnosis is permitted based on whether fDGNGOz is “1”.
When it is determined in step S21 that the diagnosis is permitted, the process proceeds to step S22, the energization to the
また、ステップS21で診断が許可されていないと判定されたときは、ステップS23へ進んで、DCサーボモータ121への通電をONとしてVEL機構112の駆動を復帰する。
図21は、上記図18のステップS3で、VEL機構112の駆動を停止したときに、吸気バルブの開特性が最小リフト量特性に変化するときの変化速度を算出するルーチンの詳細を示す。なお、実施形態では、吸気バルブの開特性の変化速度を直接算出する代わりに、該開特性に対応するVEL機構112の回転角の変化速度によって間接的に算出する。
If it is determined in step S21 that the diagnosis is not permitted, the process proceeds to step S23, the energization of the
FIG. 21 shows the details of a routine for calculating the changing speed when the opening characteristic of the intake valve changes to the minimum lift amount characteristic when the driving of the
ステップS31では、fDGNGOが1であるかによって、診断が許可されているかを判定し、許可されているときのみステップS32以降へ進んで変化速度の算出を行い、許可されていないときは、このルーチンを終了して算出を禁止する。
ステップS32では、診断許可時間DGNTIMの演算を行う(10msJOBなので、診断許可時間を0,01secずつ積算する)。
In step S31, it is determined whether or not the diagnosis is permitted depending on whether fDGNGO is 1. Only when the diagnosis is permitted, the process proceeds to step S32 and thereafter, and the change speed is calculated. Is terminated and calculation is prohibited.
In step S32, the diagnosis permission time DGNTIM is calculated (since it is 10 ms JOB, the diagnosis permission time is accumulated by 0, 01 sec).
ステップS33では、前回値fDGNGOzが0であったか、つまり、今回の処理が診断禁止から許可になった初回かの判定を行い、初回であれば、ステップS34,35で演算パラメータの初期化を行う。
具体的には、ステップS34では、現在の実回転角REVELを、診断許可時の実回転角DGVELINTとしてセットし、ステップS35では、診断許可時間DGNTIMをクリアする。
In step S33, it is determined whether or not the previous value fDGNGOz was 0, that is, whether or not the current process is permitted from diagnosis prohibition, and if it is the first time, calculation parameters are initialized in steps S34 and S35.
Specifically, in step S34, the current actual rotation angle REVEL is set as the actual rotation angle DGVELINT at the time of diagnosis permission, and in step S35, the diagnosis permission time DGNTIM is cleared.
その後は、次回のフローでステップS33の判定がNOとなってステップS36へ進み、上記診断許可時の実回転角DGVELINT、診断許可時間DGNTIMを用いて、次式により実回転角の変化速度VLRATE(度/sec)、つまり、吸気バルブ開特性の変化速度を算出する。
VLRATE=(DGVELINT−REVEL)/DGNTIM
図22は、上記図18のステップS4で診断の所定値(クライテリア)を算出するルーチンの詳細を示す。
Thereafter, the determination in step S33 is NO in the next flow, and the process proceeds to step S36. Using the actual rotation angle DGVELINT and diagnosis permission time DGNTIM when the diagnosis is permitted, the actual rotation angle change speed VLRATE ( Degree / sec), that is, the change speed of the intake valve opening characteristic.
VLRATE = (DGVELINT−RAVEL) / DGNTIM
FIG. 22 shows details of a routine for calculating a predetermined value (criteria) for diagnosis in step S4 of FIG.
ステップS41では、機関回転速度Neと、機関温度(冷却水温度,潤滑油温度等)とに基づいて、マップを参照して変化速度VLRATEと比較される所定値NGLVLを算出する。
ここで、診断時の機関回転速度Neが高いほど反力トルクの変動周期が短縮されて動きやすくなることによって、また、機関温度が高いほどフリクションが減少することによって、変化速度が速められるので、所定値NGLVLが増大するように設定されている。
In step S41, based on the engine speed Ne and the engine temperature (cooling water temperature, lubricating oil temperature, etc.), a predetermined value NGLVL to be compared with the change speed VLRATE is calculated with reference to a map.
Here, the higher the engine rotation speed Ne at the time of diagnosis, the shorter the reaction torque torque fluctuation period, and the easier it is to move, and the higher the engine temperature, the faster the change speed. The predetermined value NGLVL is set to increase.
図23は、上記ステップS5で変化速度を所定値と比較して、診断を行うルーチンの詳細を示す。
ステップS51では、fDGNGOが1であるかによって、診断が許可されているかを判定し、許可されているときのみステップS52以降へ進んで診断を行い、許可されていないときは、このルーチンを終了して診断を禁止する。
FIG. 23 shows details of a routine for making a diagnosis by comparing the change speed with a predetermined value in step S5.
In step S51, it is determined whether the diagnosis is permitted depending on whether fDGNGO is 1. Only when the diagnosis is permitted, the process proceeds to step S52 and after, and if not permitted, the routine is terminated. Prohibit diagnosis.
ステップS52では、前記診断許可時間DGNTIMに基づいて、診断が許可されてから所定時間(200ms)を経過したかを判定し、経過前は診断を実行しない。
所定時間を経過したと判定された後、ステップS53へ進み、変化速度VLRATEを所定値NGLVLと比較する。
そして、変化速度VLRATEが所定値NGLVL以上と判定されたときは、VEL機構112の駆動停止時に最小リフト量特性となるフェールセーフ機能が正常に動作すると判断されるので、ステップS54へ進み、診断フラグfVLACTを0として診断結果を正常(OK)とする。
In step S52, based on the diagnosis permission time DGNTIM, it is determined whether a predetermined time (200 ms) has elapsed since the diagnosis was permitted, and the diagnosis is not executed before the time has elapsed.
After it is determined that the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S53, and the change speed VLRATE is compared with a predetermined value NGLVL.
When it is determined that the change speed VLRATE is equal to or higher than the predetermined value NGLVL, it is determined that the fail-safe function having the minimum lift amount characteristic when the driving of the
一方、変化速度VLRATEが所定値NGLVL未満と判定されたときは、異物の噛み込みなどによってカムシャフトが固着するなどの異常を生じており、VEL機構112の駆動を停止しても最小リフト量特性となるフェールセーフ機能が正常に動作しないと判断されるので、ステップS54へ進み、診断フラグfVLACTを1にセットして診断結果を異常(NG)とする。なお、この異常ありとの診断結果(fVLACT=1)は、バックアップRAMやEEPROMなどに情報を保管し、さらに、エンジンチェックランプを点灯し、故障状況をドライバーに知らせる処理も行う。
On the other hand, when it is determined that the change speed VLRATE is less than the predetermined value NGLVL, an abnormality such as the camshaft is stuck due to a foreign object biting or the like, and the minimum lift amount characteristic is maintained even when the drive of the
ステップS55では、診断が終了したので、フラグfVLACTENDを1にセットする。
このようにすれば、予め、VEL機構112の駆動停止時におけるフェールセーフ機能の診断が行われるので、異常時には、後述するような別のフェールセーフ制御を行って、良好なフェールセーフ機能を得ることができる。
In step S55, since the diagnosis is completed, the flag fVLACTEND is set to 1.
In this way, since the fail-safe function is diagnosed in advance when the driving of the
また、最小リフト量特性(基準特性)への変化速度に基づく診断とすることにより、基準特性への変化が遅れる状態で異常と診断することで、完全な故障に至る前に別のフェールセーフ制御に切り換えて良好なフェールセーフ機能を確保することができる。
また、本実施形態では、フューエルカット中に診断を行うので、運転への影響を回避できる。
In addition, by making a diagnosis based on the speed of change to the minimum lift amount characteristic (reference characteristic), by diagnosing an abnormality when the change to the reference characteristic is delayed, another fail-safe control before reaching a complete failure It is possible to ensure a good fail-safe function by switching to.
In the present embodiment, since the diagnosis is performed during the fuel cut, the influence on the operation can be avoided.
図24は、高負荷条件で診断を許可する第2の実施形態における診断許可条件の成否を判定するルーチンの詳細なフローを示す。
ステップS61,62では、図19のステップS11,12同様にしてfDGNGOの前回値を、fDGNGOzとしてセットし、fVLACTENDの値によって診断終了前であるかを判定し、診断を終了しているときはステップS70へ進んでfDGNGOを0にセットする。
FIG. 24 shows a detailed flow of a routine for determining success or failure of a diagnosis permission condition in the second embodiment that permits diagnosis under a high load condition.
In steps S61 and S62, the previous value of fDGNGO is set as fDGNGOz in the same manner as in steps S11 and S12 of FIG. 19, and it is determined whether or not the diagnosis is completed based on the value of fVLACTEND. Proceeding to S70, fDGGNO is set to 0.
診断終了前と判定されたときは、ステップS63へ進んで、現在の機関回転速度Neが、診断を行ってもエンスト等を発生しない運転性への影響が少ない所定値1500rpm以上であるかを判定し、所定値未満の場合は、ステップS70へ進んで診断を行わない。
機関回転速度Neが所定値以上であると判定されたときは、ステップS64へ進み、アクセル開度APOが、所定値40度以上の高負荷領域であるかを判定し、所定値未満の場合は、ステップS70へ進んで診断を行わない。
When it is determined that the diagnosis has not been completed, the process proceeds to step S63, where it is determined whether the current engine speed Ne is a predetermined value 1500 rpm or more that does not generate an engine stall or the like and has little influence on drivability even if diagnosis is performed. If it is less than the predetermined value, the process proceeds to step S70 and no diagnosis is performed.
When it is determined that the engine rotational speed Ne is equal to or higher than the predetermined value, the process proceeds to step S64, where it is determined whether the accelerator opening APO is in a high load region where the predetermined value is 40 degrees or higher. The process proceeds to step S70 and no diagnosis is performed.
アクセル開度APOが所定値以上の高負荷状態であると判定されたときは、ステップS65へ進み、VEL機構112の回転角目標値TGVELが所定値50度以上であるか、つまり、高負荷でかつ回転角変化に対する吸入空気量(トルク)の変化量が小さい状態であるかを判定し、所定値未満の場合は、ステップS70へ進んで診断を行わない。
回転角目標値TGVELが所定値以上と判定されたときは、ステップS66へ進み、fDGNGOzの値が0であるか、つまり診断禁止から基本的な診断許可条件が成立した直後(初回)であるかを判定し、直後と判定されたときは、ステップS67へ進む。
When it is determined that the accelerator opening APO is in a high load state that is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S65, and whether the rotation angle target value TGVEL of the
If it is determined that the rotation angle target value TGVEL is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S66, whether the value of fDGNGOz is 0, that is, immediately after the basic diagnosis permission condition is established from the diagnosis prohibition (first time). If it is determined immediately after that, the process proceeds to step S67.
ステップS67では、実回転角REVELが目標値と同じく所定値50度以上であるかを判定し、所定値以上であれば、最終的に診断許可条件が成立したので、ステップS68へ進み、fDGNGOを1にセットして、診断を許可する。
上記のようにして、診断が許可されると、次回のフローでステップS66の判定がNOとなってステップS69へ進み、実回転角REVELが診断終了判定用の所定値30度以上であるかを判定し、30度以上であれば診断を続行するが、30度未満に低下すると、ステップS70へ進んでfDGNGOを0とし、診断を終了させる。
In step S67, it is determined whether or not the actual rotation angle REVEL is equal to or greater than the predetermined value 50 degrees, and if it is equal to or greater than the predetermined value, the diagnosis permission condition is finally satisfied, so the process proceeds to step S68 and fDGNGO is set. Set to 1 to allow diagnosis.
As described above, when the diagnosis is permitted, the determination in step S66 is NO in the next flow, and the process proceeds to step S69, and whether or not the actual rotation angle REVER is equal to or greater than the
このようにすれば、診断を行ってもトルク低下が小さい高負荷条件で良好な診断を行うことができる。
図25は、エンジンストール状態となったときに診断を許可する第3の実施形態における診断許可条件の成否を判定するルーチンの詳細なフローを示す。
ステップS81,82では、図19のステップS11,12同様にしてfDGNGOの前回値を、fDGNGOzとしてセットし、fVLACTENDの値によって診断終了前であるかを判定し、診断を終了しているときはステップS88へ進んでfDGNGOを0にセットする。
In this way, it is possible to make a good diagnosis under a high load condition in which the torque drop is small even if the diagnosis is made.
FIG. 25 shows a detailed flow of a routine for determining success or failure of a diagnosis permission condition in the third embodiment that permits diagnosis when an engine stall state occurs.
In steps S81 and S82, the previous value of fDGNGO is set as fDGNGOz in the same manner as in steps S11 and S12 in FIG. 19, and it is determined whether or not the diagnosis is completed based on the value of fVLACTEND. Proceeding to S88, fDGGNO is set to 0.
ステップS83では、イグニッションスイッチの信号IGNSWが0、つまりイグニッションスイッチがOFFであるかを判定し、OFFと判定されたときはステップS84へ進む。
ステップS84では、機関回転速度Neが所定値(2000rpm)以上であるかを判定し、所定値以上のとき、つまり、機関の停止操作中で所定速度以上で回転中であるエンジンストール状態と判定されたときに基本的な診断許可条件が成立したと判断し、ステップS85へ進む。
In step S83, it is determined whether the signal IGNSW of the ignition switch is 0, that is, whether the ignition switch is OFF. If it is determined OFF, the process proceeds to step S84.
In step S84, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined value (2000 rpm). When the engine rotational speed Ne is equal to or higher than the predetermined value, that is, it is determined that the engine is stalled while the engine is being stopped. If it is determined that the basic diagnosis permission condition is satisfied, the process proceeds to step S85.
ステップS85では、fDGNGOzの値が0であるか、つまり診断禁止から基本的な診断許可条件成立に切り換わった直後(初回)であるかを判定し、直後と判定されたときは、ステップS86へ進む。
ステップS86では、実回転角REVELが診断感度を確保できる所定値(30度)以上であるかを判定し、所定値以上であれば最終的に診断許可条件が成立したと判断し、ステップS87へ進んで、fDGNGOを1にセットして、診断を許可する。
In step S85, it is determined whether the value of fDGNGOz is 0, that is, immediately after switching from the diagnosis prohibition to the basic diagnosis permission condition being established (first time). move on.
In step S86, it is determined whether the actual rotation angle REVEL is equal to or greater than a predetermined value (30 degrees) that can ensure diagnostic sensitivity. If it is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the diagnosis permission condition is finally satisfied, and the process proceeds to step S87. Go ahead and set fDGNGO to 1 to allow diagnosis.
また、ステップS82〜84のいずれかの条件が非成立となったときは、ステップS88へ進んでfDGNGOを0にセットし、診断を終了する。
このようにすれば、診断を行っても影響のないエンジンストール状態のときに、診断を行うことができる。
また、これら第1〜第3の診断許可条件のいずれか(少なくとも1つ)が成立したときに、診断を許可するようにしてもよいことは勿論である。
When any of the conditions in steps S82 to S84 is not satisfied, the process proceeds to step S88, fDGGNO is set to 0, and the diagnosis is terminated.
In this way, the diagnosis can be performed in an engine stall state that does not affect the diagnosis.
Of course, the diagnosis may be permitted when any (at least one) of the first to third diagnosis permission conditions is satisfied.
次に、上記診断により異常(NG)と判定されたときの、フェールセーフ制御について説明する。
図26は、VEL機構112とVTC機構201の制御ブロックを示す。
通常制御では、VEL機構112の目標回転角TGVEL0と、VTC機構201の目標進角値TGVTC0とが、それぞれ目標体積流量比TQH0STと機関回転速度Neとに基づいて、各マップを参照して設定される(S101,S102)。
Next, fail-safe control when it is determined as abnormal (NG) by the above diagnosis will be described.
FIG. 26 shows control blocks of the
In the normal control, the target rotation angle TGVEL0 of the
ここで、前記目標体積流量比TQH0STは、略シリンダ体積効率の目標値に相当する値であり、アクセル開度APO、機関回転速度Ne等に基づいて設定された目標トルク相当の要求吸入空気量Qを、機関回転速度Ne、排気量(シリンダ総容積)VOL#で順次除算することにより算出される[TQH0ST=Q/(Ne・VOL#)]。
これに対し、前記VEL機構112の駆動停止時のフェールセーフ機能に異常があると診断されたときの目標回転角TGVELは、該異常に対応して所定のデフォルト値TGVELD(例えば40度)として設定され(S104)、同じく目標進角値TGVTCは、デフォルト値TGVTCDとして0(最遅角値)に設定されている(S105)。
Here, the target volume flow ratio TQH0ST is a value substantially corresponding to the target value of the cylinder volume efficiency, and the required intake air amount Q corresponding to the target torque set based on the accelerator opening APO, the engine speed Ne, and the like. Is sequentially divided by the engine rotational speed Ne and the displacement (total cylinder volume) VOL # [TQH0ST = Q / (Ne · VOL #)].
On the other hand, the target rotation angle TGVEL when it is diagnosed that there is an abnormality in the fail safe function when the drive of the
信号切換部(S107)には、これら通常制御の目標回転角TGVEL及び目標進角値TGVTCと、異常と診断されたときのデフォルト値TGVELD及びデフォルト値TGVTCDと、前記診断フラグfVLACTとが入力される。
なお、図では、簡明のため、目標回転角TGVEL0及び目標進角値TGVTC0と、デフォルト値TGVELD及びデフォルト値TGVTCDとは、それぞれ、1本の信号にまとめて信号切換部に入力するように示されている(S103,S106)。
The signal switching unit (S107) receives the target rotation angle TGVEL and target advance value TGVTC for normal control, the default value TGVELD and default value TGVTCD when the abnormality is diagnosed, and the diagnosis flag fVLACT. .
In the figure, for the sake of simplicity, the target rotation angle TGVEL0 and the target advance angle value TGVTC0, and the default value TGVELD and the default value TGVTCD are shown as being combined into one signal and input to the signal switching unit. (S103, S106).
そして、診断フラグfVLACTの値が0の通常制御時には、前記目標回転角TGVEL0及び目標進角値TGVTC0が選択され、診断フラグfVLACTの値が1の異常と診断されたときには、前記デフォルト値TGVELD及びデフォルト値TGVTCDが選択され、選択された最終的な目標回転角TGVEL及び目標進角値TGVTCが出力される。 In the normal control in which the value of the diagnosis flag fVLACT is 0, the target rotation angle TGVEL0 and the target advance angle value TGVTC0 are selected. The value TGVTCD is selected, and the selected final target rotation angle TGVEL and target advance value TGVTC are output.
なお、図では、信号切換部から出力された1本の信号線が、再度2本の信号線に戻して示されている(S108)。
次に、図27は、電子制御スロットル104の制御ブロックを示す。
目標体積流量比TQH0STを、スロットル開口面積Aを機関回転速度Ne、排気量(シリンダ総容積)VOL#で順次除算した状態量[=A/(Ne・VOL#)]に、特性変換テーブルを参照して変換する(S201)。このテーブルは、吸気バルブのリフト量(作動角)、バルブタイミングをそれぞれ所定の値に固定した状態(標準バルブ特性)における変換特性として設定される。
In the figure, one signal line output from the signal switching unit is shown again as two signal lines (S108).
Next, FIG. 27 shows a control block of the
Refer to the characteristic conversion table for the target volume flow ratio TQH0ST and the state quantity [= A / (Ne · VOL #)] obtained by sequentially dividing the throttle opening area A by the engine speed Ne and the displacement (total cylinder volume) VOL #. (S201). This table is set as a conversion characteristic in a state (standard valve characteristic) in which the lift amount (operating angle) and valve timing of the intake valve are fixed to predetermined values.
変換された値に、排気量VOL#及び機関回転速度Neを順次乗じて、前記標準バルブ特性において目標体積流量比TQH0STが得られるスロットル開口面積TVOAAが算出される(S202〜S203)。
この標準バルブ特性でのスロットル開口面積TVOAAに対し、通常制御時は、VEL機構112およびVTC機構201によって可変制御される吸気バルブのリフト量、バルブタイミング(可変バルブ特性)に応じて上記スロットル開口面積を補正することで、目標体積流量比TQH0STを得るようにしている。
The converted value is sequentially multiplied by the displacement VOL # and the engine rotational speed Ne to calculate the throttle opening area TVOAA at which the target volume flow ratio TQH0ST is obtained in the standard valve characteristics (S202 to S203).
In contrast to the throttle opening area TVOAA with the standard valve characteristic, during normal control, the throttle opening area depends on the lift amount and valve timing (variable valve characteristic) of the intake valve variably controlled by the
具体的には、目標体積流量比TQH0STと機関回転速度Neとに基づいて、標準バルブ特性におけるスロットルバルブ103a下流の吸気圧(マニホールド圧)Pm0と大気圧Paとの比Pm0/Paを、マップを参照して算出し(S204)、該圧力比Pm0/Paに基づいて、テーブルを参照して単位面積当たり流量(流速)に相関する標準バルブ特性での流量係数KAP0を算出する(S205)。
Specifically, based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine speed Ne, the map shows the ratio Pm0 / Pa between the intake pressure (manifold pressure) Pm0 and the atmospheric pressure Pa downstream of the
一方、可変制御される可変バルブ特性におけるスロットルバルブ103a下流の吸気圧Pm1と大気圧Paとの比Pm1/Paを、マップの参照等によって算出し(S206)、該圧力比Pm1/Paに基づいて、テーブルを参照して可変バルブ特性での流量係数KAP1を算出する(S207)。
なお、可変バルブ特性における圧力比Pm1/Pa算出方法については、特開平2003−184587に記載されているので、詳細な説明は省略するが、標準バルブ特性に比較して可変バルブ特性における吸気バルブの有効開口面積が小さい場合は、相対的に吸気バルブ上流側の圧力が増大して、圧力比Pm1/Paが圧力比Pm0/Paより大きくなり、その結果、標準バルブ特性での流量係数KAP0に比較して可変バルブ特性での流量係数KAP1が小さくなる。
On the other hand, the ratio Pm1 / Pa between the intake pressure Pm1 downstream of the
The method for calculating the pressure ratio Pm1 / Pa in the variable valve characteristic is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-184587, and detailed description thereof is omitted, but the intake valve of the variable valve characteristic is compared with the standard valve characteristic. When the effective opening area is small, the pressure on the upstream side of the intake valve relatively increases, and the pressure ratio Pm1 / Pa becomes larger than the pressure ratio Pm0 / Pa, and as a result, compared with the flow coefficient KAP0 in the standard valve characteristics. As a result, the flow coefficient KAP1 in the variable valve characteristic is reduced.
前記標準バルブ特性での圧力比Pm0/Paを、可変バルブ特性での圧力比Pm1/Paによって除算し、該除算した値を、前記スロットル開口面積の吸気バルブのバルブ特性に応じた補正係数KAVELをKAVEL0として設定する(S208)。
一方、前記VEL機構112の駆動停止時のフェールセーフ機能に異常があると診断されたときは、上記スロットル開口面積の吸気バルブのバルブ特性に応じた補正を禁止するため、補正係数KAVEL=1に固定して設定する(S209)。
The pressure ratio Pm0 / Pa in the standard valve characteristic is divided by the pressure ratio Pm1 / Pa in the variable valve characteristic, and the divided value is used as a correction coefficient KAVEL corresponding to the valve characteristic of the intake valve of the throttle opening area. Set as KAVEL0 (S208).
On the other hand, when it is diagnosed that there is an abnormality in the fail safe function when the drive of the
信号切換部(S210)には、前記補正係数KAVELの可変バルブ特性での値KAVEL0と、前記異常と診断されたときの固定値1と、前記診断フラグfVLACTとが入力される。
そして、診断フラグfVLACTの値が0の通常制御時には、前記KAVEL0が選択され、診断フラグfVLACTの値が1の異常と診断されたときには、前記固定値1が選択され、選択された各値が最終的な補正係数KAVELとして出力される。
The signal switching unit (S210) receives the value KAVEL0 in the variable valve characteristic of the correction coefficient KAVEL, the fixed
In the normal control where the value of the diagnosis flag fVLACT is 0, the KAVEL0 is selected. When the diagnosis flag fVLACT is diagnosed as 1 abnormal, the fixed
以上のようにして算出された補正係数KAVELが、前記スロットル開口面積TVOAAに乗じられることにより、最終的な目標スロットル開口面積AAが算出され(S211)、該目標スロットル開口面積AAを、変換テーブルによって目標スロットル開度TGTVOに変換し出力する(S212)。
ここで、前記異常と診断されたときの吸気バルブ特性(デフォルト値TGVELD=40度、デフォルト値TGVTCD=0(最遅角値))における有効開口面積を、標準バルブ特性における有効開口面積より小さくなるように設定しておけば、通常制御時より同一条件での目標スロットル開度が小さくなり、スロットルバルブの最大開度が減少して機関最大出力が制限されるので、良好なフェールセーフ機能を確保できる。なお、デフォルト値TGVELD及びデフォルト値TGVTCDと前記標準バルブ特性とを一致して設定すると、吸気バルブの特性を該標準バルブ特性に固定した状態で、スロットルバルブのみで目標吸入空気量(目標体積流量比TQH0ST)を得る制御に切り換えられることになる。
By multiplying the throttle opening area TVOAA by the correction coefficient KAVEL calculated as described above, a final target throttle opening area AA is calculated (S211), and the target throttle opening area AA is calculated by a conversion table. The target throttle opening degree TGTVO is converted and output (S212).
Here, the effective opening area in the intake valve characteristic (default value TGVELD = 40 degrees, default value TGVTCD = 0 (most retarded angle value)) when the abnormality is diagnosed is smaller than the effective opening area in the standard valve characteristic. If this is set, the target throttle opening under the same conditions will be smaller than during normal control, and the maximum opening of the throttle valve will be reduced to limit the maximum engine output, ensuring a good fail-safe function. it can. If the default value TGVELD and the default value TGVTCD are set to match the standard valve characteristics, the target intake air amount (target volume flow ratio) can be obtained only with the throttle valve with the intake valve characteristics fixed to the standard valve characteristics. TQH0ST) will be switched to control.
以上の実施形態では、VEL機構112の駆動停止時におけるフェールセーフ機能の異常を診断するものを示したが、別の可変動弁機構であるVTC機構201も、駆動停止時に上述したように吸気バルブのバルブタイミングを最遅角値とするフェールセーフ機能を有し、カムシャフト固着等によって該フェールセーフ機能が正常に動作しなくなるという同様の問題を有している。
In the above embodiment, the diagnosis of the failure of the fail-safe function when the drive of the
したがって、VTC機構201について所定の運転条件で強制的に駆動停止して診断を行い、異常と診断されたときに、別のフェールセーフ制御を実行する構成とすることができる。
この実施形態では、VTC機構201を駆動停止したときに、バルブタイミングが最遅角値に変化するときの変化速度を所定値と比較して診断する構成とすればよい。したがって、上記VEL機構112の診断のフローチャートにおいて、目標回転角TGVEL、実回転角REVELを所定値と比較するステップSで、目標進角値TGVTC、実VTCを所定値と比較するようにし、かつ、VEL機構112の診断で比較される所定値(回転角)の大きさと比例的に、VTC機構201の診断では比較される所定値(進角値)の大きさを設定すればよい。
Therefore, the VTC mechanism 201 can be forced to stop under a predetermined operating condition to make a diagnosis, and when failing is diagnosed, another fail-safe control can be executed.
In this embodiment, when the driving of the VTC mechanism 201 is stopped, the change speed when the valve timing changes to the most retarded value may be compared with a predetermined value for diagnosis. Accordingly, in the diagnosis flowchart of the
また、上記VTC機構201の駆動停止時のフェールセーフ機能が異常が診断されたときも、上記図26、図27に示したスロットル制御によるフェールセーフ制御を行えばよい。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
(イ)請求項1〜4のいずれか1つに記載の可変動弁機構の診断装置において、
前記診断許可判定手段により診断を許可する条件は、フューエルカット中を含むことを特徴とする。
Further, when an abnormality is diagnosed in the fail-safe function at the time of stopping the driving of the VTC mechanism 201, the fail-safe control by the throttle control shown in FIGS. 26 and 27 may be performed.
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with effects.
(A) In the variable valve mechanism diagnostic apparatus according to any one of
Conditions for permitting diagnosis by the diagnosis permission determining means include during fuel cut.
かかる構成によると、フューエルカット中に診断を行うので、運転への影響を回避できる。
(ロ)請求項1〜4、または上記(イ)のいずれか1つに記載の可変動弁機構の診断装置において、
前記診断許可判定手段により診断を許可する条件は、機関停止要求時を含み、前記診断手段は、該機関停止要求がから機関回転停止までの間に診断を行うことを特徴とする。
According to such a configuration, since the diagnosis is performed during the fuel cut, the influence on the operation can be avoided.
(B) In the diagnostic apparatus for a variable valve mechanism according to any one of
Conditions for permitting diagnosis by the diagnosis permission determining means include when an engine stop request is made, and the diagnosis means makes a diagnosis between the engine stop request and the engine rotation stop.
かかる構成によると、運転への影響のないエンジンストール発生時に、診断を行うことができる。
(ハ)請求項1〜4、または上記(イ)、(ロ)のいずれか1つに記載の可変動弁機構の診断装置において、
前記診断手段は、変化速度を機関温度に応じて設定された所定値と比較して診断することを特徴とする。
According to such a configuration, diagnosis can be performed when an engine stall has occurred without affecting driving.
(C) In the diagnostic apparatus for a variable valve mechanism according to any one of
The diagnosis means makes a diagnosis by comparing the change speed with a predetermined value set according to the engine temperature.
かかる構成によると、機関温度に応じて可変動弁機構動作時のフリクションが変化して変化速度が変わってくるので、診断(判定)用の所定値を機関温度に応じて設定することにより、機関温度に影響されることなく高精度な診断を行える。
(ニ)請求項1〜4、または上記(イ)、(ロ)、(ハ)のいずれか1つに記載の可変動弁機構の診断装置において、
前記診断手段は、変化速度を機関回転速度に応じて設定された所定値と比較して診断することを特徴とする。
According to such a configuration, since the friction during operation of the variable valve mechanism changes according to the engine temperature and the speed of change changes, by setting a predetermined value for diagnosis (determination) according to the engine temperature, the engine Highly accurate diagnosis can be performed without being affected by temperature.
(D) In the diagnostic apparatus for a variable valve mechanism according to any one of
The diagnosis means makes a diagnosis by comparing the change speed with a predetermined value set according to the engine rotation speed.
かかる構成によると、機関回転速度が増大すると可変動弁機構が受ける反力トルクの変動周期が短縮されて変化速度が大きくなるので、診断(判定)用の所定値を機関温度に応じて設定することにより、機関回転速度に影響されることなく高精度な診断を行える。
(ホ)請求項1〜4、または上記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)のいずれか1つに記載の可変動弁機構の診断装置において、
前記可変動弁機構は、吸気バルブのバルブタイミングを変更し、駆動停止時にバルブタイミングを最遅角値となる機能を備えたVTC(Variable valve Timing Control)機構であることを特徴とする。
According to such a configuration, when the engine rotation speed increases, the fluctuation period of the reaction torque received by the variable valve mechanism is shortened and the change speed increases, so a predetermined value for diagnosis (determination) is set according to the engine temperature. Thus, highly accurate diagnosis can be performed without being influenced by the engine speed.
(E) In the diagnostic apparatus for a variable valve mechanism according to any one of
The variable valve mechanism is a variable valve timing control (VTC) mechanism having a function of changing the valve timing of the intake valve so that the valve timing becomes the most retarded value when driving is stopped.
かかる構成によると、前記VEL機構と同様該VTC機構の駆動停止時に、最遅角値となるフェールセーフ機能の異常を、運転中に診断でき、異常と診断されたときは、別のフェールセーフ制御を行うことができる。 According to such a configuration, when the drive of the VTC mechanism is stopped as in the case of the VEL mechanism, an abnormality of the failsafe function that becomes the most retarded angle value can be diagnosed during operation, and when the abnormality is diagnosed, another failsafe control is performed. It can be performed.
第1の実施形態における減速時制御を行ったときの各種状態の変化の様子を示す図。
The figure which shows the mode of the change of the various states when the control at the time of deceleration in 1st Embodiment is performed.
13…カムシャフト、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、112…VEL機構、114…エンジンコントロールユニット(ECU)、117…クランク角センサ、120…クランクシャフト、121…DCサーボモータ、127…角度センサ、201…VTC機構、202…カム角センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
機関運転状態に基づいて診断の許可判定を行う診断許可判定手段と、
前記診断が許可されたときに、強制的に可変動弁機構への駆動力の供給を停止させる駆動停止手段と、
前記駆動停止手段による可変動弁機構への駆動力供給停止により前記開特性が前記基準特性に変化するときの変化速度を算出する変化速度算出手段と、
該算出した変化速度に基づいて、前記可変動弁機構の駆動停止時に開特性が基準特性となる機能の異常の有無を診断する診断手段と、
を含んで構成したことを特徴とする可変動弁機構の診断装置。 A variable valve mechanism diagnostic device configured to vary an opening characteristic of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine and to have the opening characteristic become a reference characteristic when supply of driving force is stopped,
Diagnosis permission determination means for performing diagnosis permission determination based on the engine operating state;
Driving stop means for forcibly stopping the supply of driving force to the variable valve mechanism when the diagnosis is permitted;
A change speed calculating means for calculating a change speed when the open characteristic changes to the reference characteristic by stopping the driving force supply to the variable valve mechanism by the drive stop means;
Diagnostic means for diagnosing whether there is an abnormality in the function whose opening characteristic becomes a reference characteristic when the variable valve mechanism is stopped based on the calculated change speed;
A diagnostic apparatus for a variable valve mechanism, comprising:
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