JP2008291746A - アクチュエータの制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるアクチュエータの制御装置を提供する。
【解決手段】電動式の可変動弁機構は、シリンダヘッドに取り付けられて吸気バルブの最大リフト量を変更する。位置センサは、可変動弁機構の実操作位置を検出するためのものである。電子制御装置は、機関運転状態に基づき設定される目標最大リフト量に実際の最大リフト量を一致させるように可変動弁機構を制御する一方、目標最大リフト量と実際の最大リフト量との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間Ｒにわたって継続したことを条件に可変動弁機構が異常である旨判定する。また、同判定に際して、冷却水温ＴｈＷが低いときほど所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定するとともに、吸気温ＴｈＡが低いときほど当該冷却水温ＴｈＷに対応して設定される所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定する。
【選択図】図７

Description

この発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、そのアクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサとを備え、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置にアクチュエータの実操作位置を一致させるようにこれを制御するアクチュエータの制御装置に関する。
例えば、特許文献１等に記載されるような可変動弁機構の制御装置では、吸気バルブの目標最大リフト量に対応した可変動弁機構の目標操作位置を機関運転状態に基づいて設定する一方、可変動弁機構の実操作位置をセンサにより検出し、その検出結果に基づいて実際の最大リフト量を求めるようにしている。そして、目標最大リフト量に実際の最大リフト量を一致させるようにその駆動源であるモータを駆動することによって可変動弁機構の操作位置を制御するようにしている。
こうした可変動弁機構にあってその可動部に異物が噛み込んだり、劣化した潤滑油が同可動部に固着したりする等の要因により異常が生じると、機関運転状態に応じて最大リフト量を変更することができなくなる。そこで上記特許文献１の記載の装置では、センサの検出結果に基づいて求められる実際の最大リフト量とその目標値との間に所定値以上の乖離が生じる状態が所定期間継続するといった条件が満たされる場合に可変動弁機構が異常である旨判定するようにしている。すなわち、可変動弁機構が駆動不能な状態になったり、その応答性が極端に低下した状態になったりした場合に、これが異常である旨判定するようにしている。
ただし、可変動弁機構が正常であっても、冷間時においてはその可動部に供給されている潤滑油の粘度が暖機時と比較して増大することにより同可動部におけるフリクションが増大するため、可変動弁機構の応答性が一時的に低下した状態となる。したがって、上述したような異常判定方法を採用する装置にあっては、低温の作動環境下において可変動弁機構の応答性が一時的に低下した場合であっても、異常である旨の誤った判定がなされるおそれがある。
こうした低温作動環境下における誤判定を回避するため、特許文献２に記載のものでは、バルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変動弁機構にあって、これに供給される作動油の温度に応じて上記所定期間を変更するようにしている。これにより、作動油の粘性による可変動弁機構の応答性の変化を考慮して上記異常判定を行うことができるようになる。
特開２００６―３７７８７号公報 特開２００５−２９９６７７号公報
ところで、特許文献２に記載されるように、作動用の油圧に基づいて駆動される可変動弁機構はもとより、例えば、電動式の可変動弁機構においても同様に、その可動部の潤滑に供される潤滑油の粘性を考慮して上記所定期間を可変設定することが望ましい。そしてこの場合、特許文献２に記載されるように、作動油の温度に応じて上記所定期間を設定する他、例えば機関冷却水の温度に基づいて可変動弁機構の可動部の温度を推定し、この推定温度が低いときほど上記所定期間が長くなるようにこれを設定することが考えられる。これにより、可変動弁機構の応答性の変化を考慮して上記異常判定を行うことができるようになる。
しかし、可変動弁機構は機関本体において燃焼室から離間した部位、すなわち燃焼室からの受熱量が少ない部位に設けられている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、燃焼室に発生する熱により機関冷却水の温度は上昇するものの、可変動弁機構の可動部は外部雰囲気温度からまだほとんど変化しておらず低温のままであるときには、可変動弁機構の可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようになる。したがって、このような場合には、可変動弁機構の可動部が低温であるため可変動弁機構の応答性が低下せざるを得ないにもかかわらず、上記所定期間が機関冷却水の温度上昇に伴って短く設定されるようになる。その結果、実際には可変動弁機構が正常であっても、同可変動弁機構に異常が生じている旨の判定、すなわち異常である旨の誤判定がなされるといった問題が依然として残ることとなる。
また、上記所定期間を機関冷却水温に応じて変更する場合について述べたが、同じく低温作動環境下における誤判定を回避するために、実際の最大リフト量とその目標値との間に乖離が生じたことを判定するための上記所定値について、これを機関冷却水温が低いときほど大きくなるように同所定値を設定するようにした場合にあっても、同様の問題が生じ得る。
なお、ここでは、機関バルブの最大リフト量などのバルブ特性を変更するための可変動弁機構について説明したが、こうした不都合はこれに限らず、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置とその実操作位置とが一致するように制御することにより機関状態量を変更するようにした、その他のアクチュエータの制御装置においても概ね共通して発生し得る。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることのできるアクチュエータの制御装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、機関冷却水の温度に応じて設定される所定期間が、内燃機関の外部雰囲気温度に応じて更に長くなるように設定されるため、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項２に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、アクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にアクチュエータが異常である旨判定する場合に、その所定量を、内燃機関の外部雰囲気温度を変数とする関数とし、同外部雰囲気温度が低いときほど所定量が大きくなるようにこれを設定するようにしている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項３に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、機関冷却水の温度に応じて設定される上記所定量が、内燃機関の外部雰囲気温度に応じて更に大きくなるように設定されるため、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項４に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、アクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にアクチュエータが異常である旨判定する場合に、その所定期間を、内燃機関の外部雰囲気温度を変数とする関数とし、同外部雰囲気温度が低いときほど所定量が大きくなるようにこれを設定するようにしている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、内燃機関の外部雰囲気温度は、例えば、請求項５に記載の発明によるように、内燃機関の吸気温センサにより検出することができる。また、通常の内燃機関にあっては、吸入空気の温度に基づいて燃料噴射量を補正するために、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサを搭載するようにしている。したがって、こうした構成にあっては、内燃機関の外部雰囲気温度を検出するための温度センサを別途設けるようにした構成と比較してその構成の簡素化を図ることができるようになる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、前記アクチュエータは、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構であることをその要旨とする。
一般に、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構は、例えばシリンダヘッドに設けられるカムキャリアのように機関本体において燃焼室から離間した部位、すなわち燃焼室からの受熱量が少ない部位に設けられている。このため、例えば冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、可変動弁機構の可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回る場合には、可変動弁機構が正常であるにもかかわらず、可変動弁機構に異常が生じている旨の判定、すなわち異常である旨の誤判定がなされるといった不都合が生じやすい傾向にある。
この点、上記構成によれば、上記誤判定がなされることを好適に抑制することができ、異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置は、具体的には、請求項７に記載の発明によるように、前記アクチュエータは、電動式のアクチュエータであるといった構成を採用することができる。
以下、この発明を、車載内燃機関の機関状態量として吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構の制御装置に適用した一実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。ここで、図１は、内燃機関の一部断面構造を示す断面図である。
図１に示されるように、複数の気筒１３が形成された内燃機関１のシリンダブロック１１には、これら気筒１３の燃焼室１４に接続される吸気ポート２２及び排気ポート３２がそれぞれ形成されたシリンダヘッド１２がその上部に組み付けられている。シリンダヘッド１２には、吸気ポート２２を開閉するための吸気バルブ２１及び排気ポート３２を開閉するための排気バルブ３１が各気筒１３に対応してそれぞれ設けられている。シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２において燃焼室１４の周囲には、機関冷却水を流通させるためのウォータジャケット１５が形成されている。
シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト３３がそれぞれ回転可能に支持されている。これら吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト３３が回転すると、同吸気カムシャフト２３に形成された吸気カム２４及び同排気カムシャフト３３に形成された排気カム３４がそれぞれ回転することにより、ラッシュアジャスタ２５，３５を支点としてロッカーアーム２６，３６が揺動し、これらロッカーアーム２６，３６によって吸気バルブ２１及び排気バルブ３１が開閉駆動される。
ただし、排気カム３４がロッカーアーム３６を直接押圧する構成であるのに対し、吸気カム２４は、仲介駆動機構４０を介してロッカーアーム２６を間接的に押圧する構成となっている。この仲介駆動機構４０は入力部４１と出力部４２とを有しており、これら入力部４１及び出力部４２はシリンダヘッド１２に固定された支持パイプ４３に揺動可能に支持されている。ロッカーアーム２６はラッシュアジャスタ２５及びバルブスプリング２７の付勢力によって出力部４２側に付勢され、同ロッカーアーム２６の中央部分に設けられたローラ２６ａが出力部４２の外周面に当接している。これにより、出力部４２が入力部４１とともに図中左回り方向Ｗ１に揺動付勢され、入力部４１においてその径方向に突出した部分の先端に設けられたローラ４１ａが吸気カム２４の外周面を押圧する。こうした構成により、機関運転時において吸気カム２４が回転すると、同吸気カム２４はローラ４１ａに摺接しつつ入力部４１を押圧し、これにより出力部４２が支持パイプ４３の周方向に揺動する。そして出力部４２が揺動すると、ロッカーアーム２６はラッシュアジャスタ２５を支点として揺動し、同ロッカーアーム２６によって吸気バルブ２１が開閉駆動されるようになる。
また、支持パイプ４３には、その軸方向に沿って変位可能なコントロールシャフト４４が挿入されている。コントロールシャフト４４は、連結部材を介して入力部４１及び出力部４２に駆動連結されており、同コントロールシャフト４４がその軸方向に沿って変位すると、これら入力部４１と出力部４２との相対位相差が変化するようになる。
次に、図２を参照して仲介駆動機構４０の内部構造及び入力部４１と出力部４２との相対位相差が変化する機構について詳述する。なお、図２は、仲介駆動機構４０の内部構造を示す破断斜視図である。
図２に示されるように、入力部４１は一対の出力部４２の間に配設されており、それら入力部４１及び出力部４２の内部には円筒状の連通空間が形成されている。また、入力部４１の内周面にはヘリカルスプライン４１ｈが形成される一方、出力部４２の内周面には入力部４１のヘリカルスプライン４１ｈとは逆方向に傾斜するヘリカルスプライン４２ｈが形成されている。入力部４１及び出力部４２の内部に形成された連通空間には、円筒状のスライダギア４５が設けられている。スライダギア４５において軸方向中央部の外周面には、入力部４１のヘリカルスプライン４１ｈに噛合するヘリカルスプライン４５ａが形成される一方、同スライダギア４５において軸方向両端部の外周面には、出力部４２のヘリカルスプライン４２ｈに噛合するヘリカルスプライン４５ｂが形成されている。スライダギア４５の内部に形成された貫通空間には支持パイプ４３が挿入されるとともに、同支持パイプ４３の内部にはコントロールシャフト４４が挿入されている。コントロールシャフト４４の基端部には、コントロールシャフト４４をその軸方向に変位させるためのブラシレスモータ６０が設けられている。なお、ブラシレスモータ６０は後述する電子制御装置５によって制御される。なお、入力部４１及び出力部４２とスライダギア４５との噛合部分、及び支持パイプ４３とコントロールシャフト４４との間の摺接部分には図示しない潤滑油通路を通じて潤滑油が供給されている。
こうした仲介駆動機構４０にあって、コントロールシャフト４４がその軸方向に変位すると、これに連動してスライダギア４５が軸方向に変位する。ここで、スライダギア４５の外周面に形成されたヘリカルスプライン４５ａ，４５ｂは、入力部４１及び出力部４２の内周面に形成されたヘリカルスプライン４１ｈ、４２ｈにそれぞれ噛合されているため、スライダギア４５がその軸方向に変位すると、入力部４１と出力部４２とは互いに逆方向に回転することとなる。その結果、入力部４１と出力部４２との相対位相差が変更され、吸気バルブ２１の最大リフト量が変更されるようになる。
図３は、可変動弁機構４において、そのブラシレスモータ６０と同ブラシレスモータ６０を制御する電子制御装置５との関係を示すブロック図である。
図３に示されるように、コントロールシャフト４４の基端部（図中右端部）は、変換機構６１を介してブラシレスモータ６０の出力軸６０ａに連結されている。この変換機構６１は、出力軸６０ａの回転運動をコントロールシャフト４４の軸方向への直線運動に変換するものである。すなわち、出力軸６０ａを正・逆回転させると、その回転が変換機構６１によってコントロールシャフト４４の往復動に変換される。なお、変換機構６１の可動部には比較的粘度の高い潤滑油が封入されている。また、ブラシレスモータ６０には、同モータ６０の回転位相、換言すれば可変動弁機構４の実際の操作位置を検出するための操作位置センサ６０ｂが設けられている。操作位置センサ６０ｂによって出力された信号は、電子制御装置５に取り込まれる。
電子制御装置５は、内燃機関１の制御に係る各種処理を実行するＣＰＵ５４、制御用のプログラムやその制御に必要な情報を記憶するメモリ５５、外部との信号の入出力を司る入力ポート５６及び出力ポート５７等によって構成されている。入力ポート５６には、ウォータジャケット１５を流れる機関冷却水の温度（冷却水温ＴｈＷ）を検出する水温センサ５１や、吸気の温度（吸気温ＴｈＡ）を検出する吸気温センサ５２が接続されている。ここで、吸気温センサ５２によって検出される吸気温ＴｈＡは、後述するように可変動弁機構４の異常を判定するに際してその判定態様を設定するための情報として用いられる他、燃料噴射量の補正制御にも用いられる。一方、出力ポート５７には、ブラシレスモータ６０が接続されている。
また、電子制御装置５の制御部は、機関回転速度や吸入空気量等の機関運転状態に応じて吸気バルブ２１の目標最大リフト量ＶＬｔを設定するとともに、上述した操作位置センサ６０ｂの検出結果に基づいて可変動弁機構４の実操作位置、すなわち吸気バルブ２１の実際の最大リフト量ＶＬｃを検出する。そして、目標最大リフト量ＶＬｔに実際の最大リフト量ＶＬｃを一致させるようにブラシレスモータ６０をフィードバック制御するようにしている。
こうした可変動弁機構４にあって仲介駆動機構４０や変換機構６１の可動部に異物が噛み込んだり、劣化した潤滑油がこれら可動部に固着したりする等の要因により異常が生じると、機関運転状態に応じた吸気バルブ２１の最大リフト量の変更を行うことができなくなる。
そこで、目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの間に所定値Ａ以上の偏差が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に、可変動弁機構４が異常である旨判定するようにしている。すなわち、可変動弁機構４が駆動不能な状態になったり、その応答性が極端に低下した状態になったりした場合に、異常である旨の判定がなされる。
ただし、可変動弁機構４が正常であっても、冷間時においてはその可動部に供給されている潤滑油の粘度が暖機時と比較して増大することにより同可動部におけるフリクションが増大するため、可変動弁機構４の応答性が一時的に低下した状態となる。したがって、上述した異常判定方法では、低温の作動環境下において可変動弁機構４の応答性が一時的に低下した場合であっても、異常である旨の誤った判定がなされるおそれがある。
そこで、この実施の形態では、可変動弁機構４の可動部の潤滑に供される潤滑油の粘性に応じて変化する可変動弁機構４の応答性を考慮して上記所定期間を可変設定すべく、冷却水温ＴｈＷに基づいて可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶを推定し、この推定温度ＴｈＶが低いときほど上記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するようにしている。
また、可変動弁機構４はシリンダヘッド１２において燃焼室１４から離間した部位、すなわち燃焼室１４からの受熱量が少ない部位に設けられている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、燃焼室１４に発生する熱により冷却水温ＴｈＷは上昇するものの、可変動弁機構４の可動部は外部雰囲気温度からまだほとんど変化しておらず低温のままであるときには、可変動弁機構４の可動部の温度が冷却水温ＴｈＷを大きく下回るようになる。
ここで、図４のグラフを参照して可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶ及び冷却水温ＴｈＷの暖機中の推移について説明する。なお、同図４では、可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶを実線にて示すとともに、冷却水温ＴｈＷを破線にて示している。
同図４に示されるように、内燃機関１の外部雰囲気温度が高く、機関始動直前の可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶ及び冷却水温ＴｈＷが高い温度Ｔ１であるときには、時刻ｔ０において内燃機関１が始動されると、その後、燃焼室１４に発生する熱により可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶ及び冷却水温ＴｈＷは共に上昇する。ここで、上述したように、可変動弁機構４はウォータジャケット１５内の冷却水に比べて燃焼室１４からの受熱量の少ない部位に設けられていることから、時刻ｔ１において、冷却水温ＴｈＷが温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）にまで上昇するのに対して、可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶはそのときの冷却水温ＴｈＷ（＝Ｔ２）よりもΔＴ１だけ低い温度Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２）にまで上昇する。
一方、内燃機関１の外部雰囲気温度が低いとき、機関始動直前の可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶ及び冷却水温ＴｈＷが低い温度Ｔ４（Ｔ４＜０）であるときには、時刻ｔ０において内燃機関１が始動されると、その後、燃焼室１４に発生する熱により可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶ及び冷却水温ＴｈＷはともに上昇する。ただし、これら温度ＴｈＶ，ＴｈＷの温度上昇は内燃機関１の外部雰囲気温度が高いときに比べて緩やかなものとなる。このため、時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２において、冷却水温ＴｈＷが温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ４）にまで上昇するのに対して、可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶはそのときの冷却水温ＴｈＷ（＝Ｔ２）よりもΔＴ２（ΔＴ２≫ΔＴ１）だけ低い温度Ｔ５（Ｔ５≪Ｔ２）にまでしか上昇しない。
したがって、このように可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶが冷却水温ＴｈＷを大きく下回る場合には、可変動弁機構４の可動部が低温であるため可変動弁機構４の応答性が低下せざるを得ないにもかかわらず、上記所定期間が冷却水温ＴｈＷの上昇に伴って短く設定されるようになる。その結果、実際には可変動弁機構４が正常であっても、同可変動弁機構４に異常が生じている旨の判定、すなわち異常である旨の誤判定がなされるといった懸念があるが。そこで、本実施形態では、冷却水温ＴｈＷが低いときほど所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定するとともに、吸気温ＴｈＡが低いときほど当該冷却水温ＴｈＷに対応して設定される所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定するようにしている。
以下、この可変動弁機構４の異常判定処理について図５〜図７を参照して説明する。
図５は、可変動弁機構４の異常判定を行う際の具体的な処理手順を示したフローチャートである。なおこの一連の処理は、電子制御装置５によって所定の周期をもって繰り返し実行される。また、図６はこの異常判定処理において上記所定期間を設定する際の具体的な処理手順を示したフローチャートである。
同図５に示されるように、この一連の処理では、まず、上記所定期間Ｒを設定するための所定期間設定処理が行われる（ステップＳ１）。
この所定期間設定処理では、同図６に示されるように、まず、そのときの吸気温ＴｈＡ及び冷却水温ＴｈＷが読み込まれ（ステップＳ１１）、次に、この吸気温ＴｈＡが所定温度ＴｈＡ１以上であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。すなわち、吸気温ＴｈＡに基づいて内燃機関１の外部雰囲気温度が低いか否かが判定される。そしてこの結果、吸気温ＴｈＡが所定温度ＴｈＡ１未満である場合（ステップＳ１２：「ＮＯ」）には、内燃機関１の外部雰囲気温度が低いとして、図７に示される第１のマップ（ＭＡＰ１）を参照して冷却水温ＴｈＷに基づいて所定期間Ｒが設定され（ステップＳ１３）、この処理を終了する。
一方、吸気温ＴｈＡが所定温度ＴｈＡ１以上である場合（ステップＳ１２：「ＹＥＳ」）には、内燃機関１の外部雰囲気温度が高いとして、図７に示される第２のマップ（ＭＡＰ２）を参照して冷却水温ＴｈＷに基づいて所定期間Ｒが設定され（ステップＳ１４）、この処理を終了する。
ここで、図７のマップを参照して吸気温ＴｈＡが低いときの冷却水温ＴｈＷと所定期間Ｒとの関係について説明する。なお、図７では、吸気温ＴｈＡが所定温度ＴｈＡ１以上のときに用いられる第１のマップ（ＭＡＰ１）を実線にて示すとともに、吸気温ＴｈＡが所定温度ＴｈＡ１未満のときに用いられる第２のマップ（ＭＡＰ２）を一点鎖線にて示す。
同図７の実線にて示されるように、このマップ（ＭＡＰ１）では、冷却水温ＴｈＷが温度ＴｈＷ１未満のときには所定期間Ｒが期間Ｒ３に設定され、冷却水温ＴｈＷが温度ＴｈＷ１以上、且つＴｈＷ２未満のときには所定期間Ｒが期間Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ３）に設定され、そして冷却水温ＴｈＷがＴｈＷ２以上のときには所定期間Ｒが期間Ｒ１（Ｒ１＜Ｒ３）に設定される。すなわち、冷却水温ＴｈＷが低いときには、冷却水温ＴｈＷの高いときに比べて潤滑油の粘度が高く、これにより可変動弁機構４の応答性が低下するため、冷却水温ＴｈＷが低いほど所定期間Ｒが長くなるように設定される。
一方、図７の一点鎖線にて示されるように、第２のマップ（ＭＡＰ２）では、冷却水温ＴｈＷがＴｈＷ３未満のときには所定期間Ｒが期間Ｒ３に設定され、冷却水温ＴｈＷが温度ＴｈＷ３以上、且つ温度ＴｈＷ４未満のときには所定期間Ｒが期間Ｒ２に設定され、そして冷却水温ＴｈＷが温度ＴｈＷ４以上のときには所定期間Ｒが期間Ｒ１に設定される。すなわち、冷却水温ＴｈＷが温度ＴｈＷ１以上のときには、第２のマップ（ＭＡＰ２）を用いて算出される所定期間Ｒは、第１のマップ（ＭＡＰ１）を用いて算出される所定期間Ｒよりも長くなる。
このように所定期間設定処理を通じて所定期間Ｒが設定されると、図５に示されるように、次に、そのときの目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの乖離、ここではこれらの絶対偏差（＝｜ＶＬｔ−ＶＬｃ｜）が予め設定された所定値Ａよりも大きいか否かが判定される（ステップＳ２）。そしてこの結果、上記絶対偏差が所定値Ａ未満である場合（ステップＳ２：「ＮＯ」）、すなわち目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの間に所定値Ａ以上の乖離が生じていない場合には、継続期間ｔを「０」にリセットして（ステップＳ３）、この処理を一旦終了する。なお、継続期間ｔは、目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの絶対偏差が継続して所定値Ａ以上の状態となっている期間である。
一方、そのときの目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの絶対偏差が所定値Ａ以上である場合（ステップＳ２：「ＹＥＳ」）、すなわち目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの間に所定値Ａ以上の乖離が生じている場合には、上記継続期間ｔをカウントアップする（ステップＳ４）。そして、次に、この継続期間ｔが所定期間設定処理を通じて設定された所定期間Ｒ以上であるか否かが判定される（ステップＳ５）。そしてこの結果、継続期間ｔが所定期間Ｒ未満である場合（ステップＳ５：「ＮＯ」）には、可変動弁機構４が異常である旨判定することなく、この処理を一旦終了する。
一方、継続期間ｔが所定期間Ｒ以上である場合（ステップＳ５：「ＹＥＳ」）には、可変動弁機構４が異常である旨判定して（ステップＳ６）、この処理を一旦終了する。
以上説明したこの実施の形態にかかる電動式可変動弁機構の制御装置によれば、以下に列記する作用効果が得られるようになる。
（１）冷却水温ＴｈＷが低いときほど所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定するとともに、吸気温ＴｈＡが低いときほど当該冷却水温ＴｈＷに対応して設定される所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定することとした。これにより、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、可変動弁機構４の可動部の温度ＴｈＶが冷却水温ＴｈＷを大きく下回るようなときであっても、冷却水温ＴｈＷに応じて設定される所定期間Ｒが、吸気温ＴｈＡに応じて更に長くように設定される。このため、可変動弁機構４が正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、可変動弁機構４の異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
（２）内燃機関１の外部雰囲気温度を、内燃機関１の吸気温センサ５２により検出することとした。内燃機関１には、吸気温ＴｈＡに基づいて燃料噴射量の補正制御を行うために、吸気温ＴｈＡを検出するための吸気温センサ５２が搭載されている。このため、内燃機関１の外部雰囲気温度として吸気温ＴｈＡを検出するための温度センサを別途設けるようにした構成と比較してその構成の簡素化を図ることができるようになる。
なお、この発明にかかるアクチュエータの制御装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施の形態では、図７に示すマップにより所定期間Ｒを設定するようにしたが、冷却水温ＴｈＷと所定期間Ｒとの関係はこれに限られるものではない。例えば、図８に示すようなマップを採用するようにしてもよい。すなわち、吸気温ＴｈＡが所定温度ＴｈＡ１未満のときと所定温度ＴｈＡ１以上のときとで冷却水温ＴｈＷに対する所定期間Ｒの推移の傾向の異なるマップを採用することもできる。また、これらのマップでは、冷却水温ＴｈＷに対して所定期間Ｒをステップ状に設定しているが、例えば図９に示されるように、冷却水温ＴｈＷに対して所定期間Ｒが連続的に変化するように同所定期間Ｒを設定してもよい。こうしたマップを採用する場合であっても、吸気温ＴｈＡが低いときには高いとき比較して所定期間Ｒが長く設定される。また、図１０に示されるように、吸気温ＴｈＡに対して所定期間Ｒが連続的に変化するように同所定期間Ｒが設定されるマップを採用することもできる。
・上記実施の形態では、目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの絶対偏差（＝｜ＶＬｔ−ＶＬｃ｜）を算出することにより、目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの間の乖離の大きさを把握するようにしているが、こうした乖離の大きさを把握する方法はこれに限られるものではなく、他に例えば、目標最大リフト量ＶＬｔと実際の最大リフト量ＶＬｃとの比（＝ＶＬｔ／ＶＬｃ或いはＶＬｃ／ＶＬｔ）に基づいて上記乖離の大きさを把握するようにしてもよい。
・上記実施の形態では、内燃機関１の外部雰囲気温度を吸気温センサ５２により検出するようにしているが、内燃機関１の外部雰囲気温度を検出する手段はこれに限られるものではなく、例えば外気温センサ等を採用することもできる。
・上記実施の形態では、可変動弁機構４、換言すればアクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にアクチュエータが異常である旨判定する電動式アクチュエータの制御装置において、同判定に際して、冷却水温ＴｈＷが低いときほど所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定するとともに、内燃機関１の外部雰囲気温度が低いときほど当該冷却水温ＴｈＷに対応して設定される所定期間Ｒが長くなるように同所定期間Ｒを設定するようにしている。しかし、アクチュエータの異常判定に際して変更されるパラメータは上記所定期間に限られるものではなく、以下に記載するように、この所定期間に代えて、あるいはこれに加えてアクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間の乖離の大きさを示す上記所定量を変更するようにしてもよい。これら変更例においても、上記実施の形態に準じた作用効果を奏することができる。
例えば、電子制御装置の設定部を通じて、アクチュエータの異常判定に際して、冷却水温ＴｈＷが低いときほど上記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する一方、内燃機関１の外部雰囲気温度が低いときほど上記所定量が大きくなるように同所定量を設定するようにしてもよい。
また例えば、電子制御装置の設定部を通じて、アクチュエータの異常判定に際して、冷却水温ＴｈＷが低いときほど上記所定量が大きくなるように同所定量を設定するとともに、内燃機関１の外部雰囲気温度が低いときほど当該冷却水温ＴｈＷに対応して設定される所定量が大きくなるように同所定量を設定するようにしてもよい。
さらに、例えば、電子制御装置の設定部を通じて、アクチュエータの異常判定に際して、冷却水温ＴｈＷが低いときほど上記所定量が大きくなるように同所定量を設定する一方、内燃機関１の外部雰囲気温度が低いときほど上記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するようにしてもよい。
・また、他に例えば、スロットルバルブの開度を機関状態量としてこれを変更するスロットル開度制御装置にこの発明を適用することもできる。この場合、電子制御装置の判定部を通じて、スロットルバルブの目標開度と実際の開度との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にスロットル開度制御装置の操作状態が異常である旨判定する。
・上記実施の形態では、吸気バルブ２１の最大リフト量を変更する可変動弁機構４について例示したが、この発明は、機関状態量として最大リフト量に限らず、開弁時期、閉弁時期、開閉弁時期、或いはそれらの組み合わせ等、それ以外のバルブ特性を機関状態量として変更するアクチュエータ、更には吸気バルブのバルブ特性に限らず、排気バルブのバルブ特性を変更するためのアクチュエータの制御装置として具現化することもできる。また、この発明にかかるアクチュエータは電動式のアクチュエータに限られるものではなく、他に例えば油圧駆動式のアクチュエータにこの発明を適用してもよい。
この発明の一実施の形態にかかる可変動弁機構の制御装置について、同装置及びその制御対象である可変動弁機構の搭載される内燃機関の一部断面構造を示す断面図。 同実施の形態の仲介駆動機構の内部構造を示す破断斜視図。 同実施の形態のブラシレスモータと同ブラシレスモータを制御する電子制御装置との関係を示すブロック図。 機関始動後の可変動弁機構の可動部の温度及び冷却水温の推移を示したグラフ。 同実施の形態における電子制御装置を通じて実行される可変動弁機構の異常判定を行う際の具体的な処理手順を示したフローチャート。 同実施の形態における電子制御装置を通じて実行される所定期間を設定する際の具体的な処理手順を示したフローチャート。 同実施の形態の冷却水温と所定期間との関係を示したマップ。 冷却水温と所定期間との関係の変更例を示したマップ。 冷却水温と所定期間との関係の他の変更例を示したマップ。 冷却水温と所定期間との関係の他の変更例を示したマップ。
符号の説明
１…内燃機関、４…可変動弁機構、５…電子制御装置、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…気筒、１４…燃焼室、１５…ウォータジャケット、２１…吸気バルブ、２２…吸気ポート、２３…吸気カムシャフト、２４…吸気カム、２５…ラッシュアジャスタ、２６…ロッカーアーム、２６ａ…ローラ、２７…バルブスプリング、３１…排気バルブ、３２…排気ポート、３３…排気カムシャフト、３４…排気カム、３５…ラッシュアジャスタ、３６…ロッカーアーム、４０…仲介駆動機構、４１…入力アーム、４１ａ…ローラ、４１ｈ…ヘリカルスプライン、４２…出力アーム、４２ｈ…ヘリカルスプライン、４３…支持パイプ、４４…コントロールシャフト、４５…スライダギア、４５ａ…ヘリカルスプライン、４５ｂ…ヘリカルスプライン、５１…水温センサ、５２…吸気温センサ、５４…ＣＰＵ、５５…メモリ、５６…入力ポート、５７…出力ポート、６０…ブラシレスモータ、６０ａ…出力軸、６０ｂ…操作位置センサ、６１…変換機構。

Claims (7)

  1. 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
    前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備える
    ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  2. 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
    前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備える
    ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  3. 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
    前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備える
    ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  4. 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
    前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備える
    ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、
    内燃機関の外部雰囲気温度は、内燃機関の吸気温センサにより検出される吸気温である
    ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、
    前記アクチュエータは、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構である
    ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、
    前記アクチュエータは、電動式のアクチュエータである
    ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
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