JP2009287445A

JP2009287445A - 可変動弁機構付きエンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2009287445A
Application number: JP2008139956A
Authority: JP
Inventors: Hironori Ito; 博則伊藤; So Miura; 創三浦; Masashi Morikawa; 雅司森川; Takeshi Egashira; 猛江頭
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-28
Also published as: JP5109810B2

Abstract

【課題】可変動弁機構の作動診断において、作動油の油圧低下による作動不能とメカニカルな原因による作動不能とを区別する。
【解決手段】油圧式の可変動弁機構３０と、運転状態に基づいて可変動弁機構３０の目標変換角度を設定する目標変換角度設定手段７０と、可変動弁機構３０に対する油圧の給排を切換える油圧切換手段４０と、油圧が所定値より低い場合には可変動弁機構３０を固定し、油圧が所定値より高くなると固定を解除する固定手段３４と、可変動弁機構の実際の変換角度である実変換角度を検出する実変換角度検出手段７２と、実変換角度と目標変換角度とに乖離が生じた場合に、まずエンジン始動からの経過時間に基づいて可変動弁機構３０に固定手段３４が解除されるだけの油圧が到達しているか否かを判定し、その後で作動油の油圧が低下しているか否かを判定する油圧低下判定手段７０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧式の可変動弁機構の機能診断に関し、特に、作動油の油圧低下を的確に検知するための機能診断に関する。

エンジンの出力性能、排気性能、燃費性能等を向上させるために、機関弁の開閉時期（バルブタイミング）を運転状態に応じて変化させる可変動弁機構が知られている。そして、このような可変動弁機構の駆動方法としては、多くの場合、油圧が用いられている。

ところで、油圧機器においては、作動油の劣化等による油圧低下によって、正確な作動ができなくなるおそれがある。

そこで、油圧低下を検知するための技術として、目標バルブタイミングと実際のバルブタイミングとの偏差を用いて、この偏差が所定量を超えている場合には油圧が低下していると診断する方法が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特開２００３−２３９７７３号公報特開平１０−２７４０６５号公報

ところで、目標バルブタイミングと実際のバルブタイミングとに偏差が生じる原因としては、作動油の劣化による油圧低下の他に、油圧制御用のソレノイドバルブの作動不良、作動部品の固着等による可変動弁機構の作動不良等も考えられる。

例えば、油圧が低下しているのであれば、可変動弁機構の動作制御用のマップを油圧低下時用のものに切り換える等の対処方法によって、可変動弁機構を作動させた状態で走行することができる。しかし、ソレノイドバルブや可変動弁機構の作動不良である場合には、バルブタイミングの変更を禁止する必要がある。

このように、油圧低下の場合と作動不良の場合では採るべき対処方法が異なるが、特許文献１、特許文献２に開示された診断方法では、これらを区別して検知することはできない。

そこで、本発明では、作動油の油圧低下と可変動弁機構の作動不能とを区別して検出することを目的とする。

本発明の可変動弁機構付きエンジンの制御装置は、エンジンのバルブタイミングを変化させる油圧式の可変動弁機構と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に基づいて前記可変動弁機構の目標変換角度を設定する目標変換角度設定手段と、可変動弁機構に対する油圧の給排を切換える油圧切換手段と、油圧が所定値より低い場合には可変動弁機構を固定し、油圧が前記所定値より高くなると固定を解除する固定手段と、可変動弁機構の実際の変換角度である実変換角度を検出する実変換角度検出手段と、実変換角度と目標変換角度とに乖離が生じた場合に、まずエンジン始動からの経過時間に基づいて可変動弁機構に固定手段が解除されるだけの油圧が到達しているか否かを判定し、その後で作動油の油圧が低下しているか否かを判定する油圧低下判定手段と、を備える。

本発明によれば、可変動弁機構が作動していないために実変換角度と目標変換角度とに乖離が生じた場合に、それが作動油の油圧低下によるものか、他の要因によるものかを区別することができる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図1は、本発明による可変動弁機構（以下、「ＶＴＣ」という）の制御装置の一実施形態の構成を示す図である。１はＶＴＣ制御装置、３０はＶＴＣ、４０は油圧切換手段としてのソレノイドバルブ、４１はオイルポンプ、４５はオイルパン、７０は目標変換角度設定手段及び油圧判定手段としてのコントローラである。

ＶＴＣ制御装置１は、コントローラ７０と、ソレノイドバルブ４０とを有し、ソレノイドバルブ４０によって油路を切り換えてＶＴＣ３０に供給される作動油量を調整してＶＴＣ３０の変換角度θを制御する。

ＶＴＣ３０は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１と同軸であってベルト又はチェーンを介してエンジンのクランクシャフト（図示せず）と同期回転するカムシャフト駆動用スプロケット３３と、を有し、油圧によってカムシャフト３１とカムシャフト駆動用スプロケット３３との相対位相角（変換角度）を変更することで、吸気バルブ又は排気バルブ（図示せず）の開閉タイミングを進角／遅角制御する。

カムシャフト３１は、カムシャフト３１と一体回転する複数枚（図１中では３枚）のベーン３２を備える。

カムシャフト駆動用のスプロケット３３には、ベーン３２の回転を許容する空間が設けられる。この空間がベーン３２によって進角油圧室３３ａ及び遅角油圧室３３ｂになっている。

なお、ベーン３２の少なくとも１つには、スプロケット３３に対してベーン３２を固定するための固定手段としてのロックピン３４を設ける。ロックピン３４については後述する。

進角油圧室３３ａは進角油路４３ａを介して通路切り換え用のソレノイドバルブ４０に接続される。遅角油圧室３３ｂは遅角油路４３ｂを介して通路切り換え用のソレノイドバルブ４０に接続される。

また、ソレノイドバルブ４０には、進角油路４３ａ及び遅角油路４３ｂの他に、途中にオイルパン４５の作動油を圧送するオイルポンプ４１を設けたオイル供給路４２と、オイルパン４５に作動油を戻すドレン通路４４と、が接続される。

ＶＴＣ制御装置１は、ソレノイドバルブ４０への通電量を制御して油路を切り換えることで、進角油圧室３３ａ及び遅角油圧室３３ｂへの油圧を適宜変更、保持し、変換角度を変更、保持する。これにより、ＶＴＣ３０は、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を進角／遅角制御する。

具体的には、ソレノイドバルブ４０への通電量を増大させると、通路Ａに切り替わり、オイルパン４５の作動油が進角油路４３ａを通って進角油圧室３３ａに供給される。一方で、遅角油圧室３３ｂの作動油が、遅角油路４３ｂ及びドレン通路４４を通ってオイルパン４５に排出される。これにより、進角油圧室３３ａの油圧が相対的に高くなり、バルブタイミングが進角する。

また、ソレノイドバルブ４０への通電量を減少させると、通路Ｂに切り替わり、オイルパン４５内の作動油が、遅角油路４３ｂを通って遅角油圧室３３ｂに供給される。一方で、進角油圧室３３ａの作動油が、進角油路４３ａ及びドレン通路４４を通ってオイルパン４５に排出される。これにより、遅角油圧室３３ｂの油圧が相対的に高くなり、バルブタイミングが遅角する。

ソレノイドバルブ４０への通電量の制御は、コントローラ７０によって実行される。コントローラ７０には、運転状態検出手段としてのクランク角センサ７１、カム角センサ７２、及び水温センサ７３が接続される。クランク角センサ７１は、クランクシャフトの角度信号を出力するとともに、クランクシャフトの基準回転位置で基準クランク位置信号を出力する。カム角センサ７２は、カムシャフト３１の基準回転位置で基準カムシャフト位置信号を出力する。水温センサ７３は、エンジン水温を出力する。

なお、上記各センサの他にも、作動油の油圧を検出する油圧センサの検出値もコントローラ７０に読み込まれる。

コントローラ７０は、実変換角度検出手段としてのクランク角センサ７１及びカム角センサ７２に基づいて進角量を算出し、この進角量をＶＴＣ３０の現在の変換角度（以下、「実変換角度」という）θとしている。

具体的には、カムシャフト３１またはカムシャフト３１に連結された部材に凸部又は凹部の被検出部を設け、この被検出部をカム角センサ７２で検出してカムシャフト３１の回転信号を出力し、このカムシャフト回転位置信号と、クランク角センサ７１からの基準クランク角位置信号との位相差に基づいて実際の進角量を検出している。この進角量は、カムシャフト３１の回転がメカストッパで規制される基準位置（ここでは最遅角側の規制位置を基準位置とする）に対する進角量として検出するため、この基準位置の位相ズレを学習することで、バルブタイミング制御中は、学習された基準位置に対して実際の進角量（実変換角度θ_now）を検出することとなる。なお、メカストッパとは、クランクシャフトに対するカムシャフト３１の相対位相角を機械的に規制するための機構である。つまり、バルブタイミングの最進角状態及び最遅角状態は、いずれもカムシャフト３１がメカストッパに当たった状態である。

そして、この実変換角度θ_nowが、エンジンの運転条件に基づいて設定される目標変換角度θ_comに追従するように、ソレノイドバルブ４０への通電量を制御する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、ロックピン３４の動作を説明するための図であり、各図は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。

ベーン３２は、カムシャフト３１の軸方向と平行に設けられたシリンダ２２と、このシリンダ２２と遅角油圧室３３ｂとを連通する油孔２１とを有している。

シリンダ２２は、機関前方側（図２中では上方向）の大径部と機関後方側（図２中では下方向）の小径部とからなる段付き形状であり、油孔２１はこの小径部に開口する。また、ベーン３２の機関後方側の面には、進角油圧室３３ａとシリンダ２２とを連通する油路２５を設ける。

ロックピン３４は、シリンダ２２に収納されたときに機関前方側端部となる部分が凸部３４ａとなっており、機関後方側端部がフランジ部３４ｂとなっている。フランジ部３４ｂは、外周部に図示しないシール部材を備え、これによりシリンダ２２の大径部との間で気密性を保っている。そして、フランジ部３４ｂに接続されるバネ２２によって、機関後方側に向けて付勢されている。なお、ロックピン３４の機関後方側部分とシリンダ２２の小径部との間にも、図示しないシール材を設ける。

スプロケット３３には、ＶＴＣ３０に油圧が作用していないときに、凸部３４ａと対向する位置に凹部２３を設ける。

図２（ａ）は、ＶＴＣ３０に油圧が作用していない状態、つまりエンジン停止時の状態を示す図である。

ロックピン３４は、バネ２０の付勢力によって機関後方側に押しつけられ、凸部３４ａと凹部２３とが係合する。これにより、ベーン３２とスプロケット３３との相対運動が禁止される。

図２（ｂ）は、エンジン運転中におけるＶＴＣ３０の初期状態、つまり最遅角状態を示す図である。

この状態では、遅角油圧室３３ｂに作動油が供給され、その一部が油孔２１を介してシリンダ２２に流入する。そして、シリンダ２２に流入した作動油の油圧がバネ２０の付勢力を超えると、ロックピン３４は機関前方に移動し、凸部３４ａと凹部２３の係合が解除される。この状態を、ロックピン３４がリリースされた状態とよぶ。

図２（ｃ）は、バルブタイミングが進角する様子を示す図である。

進角指令が入力されると、進角油圧室３３ａに作動油が供給されて、遅角油圧室３３ｂの作動油が排出される。これにより進角油圧室３３ａ側からベーン３２に油圧が作用し、ベーン３２は進角側（図２中で左側）に移動する。

なお、遅角油圧室３３ｂの油圧が低下しても、油路２５を介してシリンダ２２に供給される油圧によりロックピン３４は機関前方に付勢されるので、ロックピン３４はリリースされたままとなる。

図２（ｄ）は、さらに進角させる様子を示す図である。進角油圧室３３ａの油圧が図２（ｃ）の状態よりさらに高まると、ベーン３２はさらに進角側へと移動する。

上述したように、エンジンを始動すると、まず遅角油圧室３３ｂに作動油が供給されて、ロックピン３４がリリースされる。その後、進角指令が入力されると、進角油圧室３３ａに作動油が供給されてベーン３２がスプロケット３３に対して相対回転する。

ところで、作動油の油圧が低下している場合、又はエンジン始動後に遅角油圧室３３ｂの油圧が上昇する前に進角指令が入力された場合には、ロックピン３４がリリースされないまま図２（ｃ）、（ｄ）の進角動作が行われるおそれがある。

図３（ａ）〜（ｄ）は、このような場合の図２（ａ）〜（ｄ）に相当する図である。

図３（ａ）は、エンジン停止時の状態であり、図２（ａ）と同様なので説明を省略する。

図３（ｂ）は、エンジン始動後の初期状態を示す図である。遅角油圧室３３ｂの油圧が低いために、ロックピン３４がリリースされていない状態である。

図３（ｃ）は、図３（ｂ）の状態で進角指令が入力された状態を示す図である。

ロックピン３４がリリースされていないので、ベーン３２は凸部３４ａと凹部２３との隙間分だけしか移動できず、凸部３４ａの側面と凹部２３の側面が接触した状態で停止する。

その後、図３（ｄ）に示すように進角油圧室３３ａの油圧が上昇しても、凸部３４ａを凹部２３に押しつける力も増大してしまうので、ロックピン３４はリリースされずに、凹部２３とべーン３２に挟み込まれた状態で固着する。このため、実変換角度θ_nowと目標変換角度θ_comとに乖離が生じる。

ロックピン３４がリリースされない原因としては、次のようなものある。第１に、エンジン始動後からの経過時間が短ため、遅角油圧室３３ｂの油圧が十分に上昇していない。第２に、エンジン始動により遅角油圧室３３ｂに作動油が供給されているが、作動油の劣化により油圧が低下している。第３に、ソレノイドバルブ４０の異物噛み込み等により通路切り換えが正常に行われていない。第４に、ＶＴＣ３０や油路４３からの油漏れや、メカニカルな故障等。

ここで、第１、第２の原因による固着を挟み込み固着、第３、第４の原因による固着をＶＴＣＯＦＦ固着とよぶことにする。

挟み込み固着またはＶＴＣＯＦＦ固着が生じた場合には、第１〜第４の原因ごとに対処法が異なる。

また、作動油の油圧が低下している場合には、ロックピン３４がリリースされても、実変換角度θ_nowと目標変換角度θ_comとの間に乖離が生じる。

このように、実変換角度θ_nowと目標変換角度θ_comとの間の乖離は、種々の原因によって生じる。

そこで、コントローラ７０は、上述した原因に応じた対処を可能にするため、次に説明する制御を実行する。

図４は、コントローラ７０が実行する制御のフローチャートである。なお、本制御は、エンジン始動開始からの所定期間だけ、例えば１０[ｍｓ]程度の周期で繰り返し実行する。

ステップＳ１では、ＶＴＣ３０の駆動許可条件が満たされているが否かを判定する。具体的には、例えば、冷却水温や作動油の油温が所定の温度まで上昇していれば満たされていると判定する。駆動許可条件が満たされていればステップＳ２に進み、満たされていなければ処理を終了する。

ステップＳ２では、現時点でのＶＴＣ３０の変換角度θを読み込み、これを初期値ＶＴＣＩＮＩとして設定する。

ステップＳ３では、ＶＴＣ３０がＯＦＦ（油圧が供給されていない状態）からＯＮ（油圧が供給されている状態）に切り換ってから、つまり目標変換角度θ_comが入力されてから時間Ｔ１が経過しているか否かを判定する。

時間Ｔ１は、実際の変換角度θが目標変換角度θ_comになるまでに要する時間（応答時間）の最大値である。この最大応答時間Ｔ１は、実験等を行うことにより求めた時間、例えば１[ｓｅｃ]程度、を予め設定しておけばよい。

他にも、図５に示すような冷却水温−最大応答時間テーブルを用いて、検出した冷却水温に応じて設定してもよい。図５は、冷却水温−最大応答時間テーブルの一例であり、縦軸が最大応答時間、横軸が冷却水温を表わしている。最大応答時間は、冷却水温がＡのときに最短となり、そこから温度が低下するほど、また上昇するほど、長くなっている。

また、冷却水温に替えて作動油の油温をパラメータとして用い、図６に示すような油温−最大応答時間テーブルから求めてもよい。図６は油温−最大応答時間テーブルの一例であり、縦軸が最大応答時間、横軸が油温を表わしている。最大応答時間は、図５とほぼ同様の特性を示す。ただし、高温側（油温Ｂ以上）では、油温上昇に対する最大応答時間の増大量が、図５に比べて鈍くなっている。

ところで、パラメータとしては、冷却水温、油温の他に、作動油の油圧や粘性、ソレノイドバルブ４０の温度、電圧、電流等を用いることができる。さらに、上記パラメータを２つ用いて、例えば図７に示すような油温−機関回転数−最大応答時間マップを用いて求めることもできる。なお、テーブルやマップを用いずに、パラメータと最大応答時間の関係を関数で表わし、都度、計算することによって求めてもよい。図７は、縦軸に最大応答時間、横軸に油温をとり、エンジン回転速度毎に最大応答時間の特性を示した図である。なお、縦軸は図６とは逆に、図中上方になるほど短くなっている。

図７に示すように、各エンジン回転速度における特性は図６とほぼ同様の特性を示し、かつ、エンジン回転速度が高くなるほど、同一油温における最大応答時間は短くなっている。

最大応答時間Ｔ１が経過するまでステップＳ３の判定を繰り返し、経過したらステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、クリーニングロジックが許可されているか否かを判定する。クリーニングロジックとは、後述するようにソレノイドバルブ４０の異物噛み込み状態を解消するための制御（異物噛み込み解消制御）であり、例えば目標変換角度θ_comと実変換角度θ_nowとの乖離が所定値以上になった場合、または後述するステップＳ５と同様に、実変換角度θ_nowの初期値ＶＴＣＩＮＩからの変化量が閾値Ａより小さい場合に許可されるものとする。したがって、初回演算時は必ず許可されていないとの判定結果になる。なお、ここでは、後述するステップＳ５の判定結果が肯定的であり、ステップＳ８の判定の結果、再度ステップＳ４を実行する際に、少なくとも１回はクリーニングロジックが許可されるものとする。

許可されている場合にはステップＳ１４に進み、許可されていない場合にはステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、実変換角度θ_nowを再び読み込み、これから初期値ＶＴＣＩＮＩを引いた値が所定の閾値Ａより小さいか否かを判定する。すなわち、実変換角度θ_nowと初期値ＶＴＣＩＮＩとの差に基づいて、ＶＴＣ３０が作動しているか否かを判定する。

閾値Ａは、予め一定の値、例えば１３[ｄｅｇＣＡ]（ＣＡはクランク角度）程度に設定する。なお、目標変換角度θ_comが入力されてからの時間、エンジン回転速度、及び機関弁の作動角という３つのパラメータと閾値Ａの関係をマップ化しておき、これから検索するようにしてもよい。また、マップを用いずに演算により求めるようにしてもよい。

判定の結果、閾値Ａより小さければステップＳ６に進み、大きければ処理を終了する。ただし、目標変換角度θ_comと初期値ＶＴＣＩＮＩとの差が閾値Ａ以下の場合、つまり実変換角度θ_nowが目標変換角度θ_comに一致していても、実変換角度θ_nowと初期値ＶＴＣＩＮＩとの差が閾値Ａより小さくなる場合には、処理を終了する。

ステップＳ６では、挟み込み固着であると判定し、ＶＴＣ３０を時間Ｔ１だけＯＦＦにする。この時間Ｔ１は、ステップＳ３で用いる最大応答時間Ｔ１と同じである。

ステップＳ７では、ＶＴＣ３０をＯＮにし、再びステップＳ２と同様に初期値ＶＴＣＩＮＩを設定する。

上記のように実変換角度θ_nowの初期値ＶＴＣＩＮＩからの変化量が閾値Ａより小さい場合には挟み込み固着と判定する。そして、挟み込み固着解消制御として、ＶＴＣ３０を一旦ＯＦＦにして、図示しないリターンスプリングの作用によってＶＴＣ３０を図２（ａ）に示すような初期状態に戻し、最大応答時間Ｔ１経過後に再びＯＮにする。油圧が低下していなければ、この処理によって挟み込み固着は解消するはずである。

したがって、Ｓ６、Ｓ７の処理によって挟み込み固着が解消するのであれば、この挟み込み固着は油圧低下に起因するものではないと考えられる。一方、挟み込み固着が解消せずに、実変換角度θ_nowの初期値ＶＴＣＩＮＩからの変化量が閾値Ａより小さい場合には、油圧低下の可能性があると考えられる。

ステップＳ８では、スタータスイッチＳＴＳＷがＯＦＦになってから油圧到達時間としての時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。

スタータスイッチＳＴＳＷとは、始動用スタータモータの作動／停止用のスイッチである。これは、エンジン始動時にはクランキングのためＯＮになり、完爆状態となり自律運転を開始するとＯＦＦになるスイッチである。つまり、ここでは自律運転を開始してから時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。経過している場合はステップＳ９に進み、経過していない場合はステップＳ３に戻る。

時間Ｔ２は、作動油が劣化していない状態で、エンジンを始動してから油圧がＶＴＣ３０に到達するまで、つまり、少なくともロックピン３４をリリースする値まで上昇するのに要する時間である。ここでは予め設定した固定値、例えば２[ｓｅｃ]とする。

なお、最大応答時間Ｔ１と同様に、冷却水温をパラメータとして図８に示すような冷却水温−時間テーブルから求めてもよいし、作動油の油温をパラメータとして図９に示すような油温−時間テーブルから求めてもよい。図８は縦軸に時間Ｔ２、横軸に冷却水温をとったテーブルであり、図９は縦軸に時間Ｔ２、横軸に油温をとったテーブルである。いずれも高温になるほど時間Ｔ２が短くなる特性を示している。

この他に、複数のパラメータを用いてもよいし、テーブル等を用いずに計算で求めてもよい。

ステップＳ９では、ステップＳ３と同様の処理を行い、ステップＳ１０ではステップＳ５と同様の処理を行う。ステップＳ１０で実変換角度θ_nowと初期値ＶＴＣＩＮＩとの差が閾値Ａより小さければステップＳ１１に進み、大きければ処理を終了する。

ステップＳ１１では、油圧が低下していると判定する。これは、ステップＳ６、Ｓ７で挟み込み固着を解消する措置をとり、ステップＳ８でＶＴＣ３０に油圧が到達するのに要する時間Ｔ２の経過、及びステップＳ９で最大応答時間Ｔ１の経過を待ち、さらに、ロックピン３４がリリースされているにもかかわらず、実変換角度θ_nowの初期値ＶＴＣＩＮＩからの変化量が小さいということは、油圧が低下していると判断することができるからである。

そして油圧低下フラグｆＶＴＣＬＯＰをたて、ステップＳ１２でＶＴＣ駆動許可領域を油圧低下時用の領域に変更する。

なお、油圧低下フラグｆＶＴＣＬはエンジン停止時にクリアする。

図１０はＶＴＣ駆動許可領域の一例について示した図であり、縦軸は油温、横軸はエンジン回転速度を示している。油圧低下等がない状態では、実線Ｉで囲まれた領域がＶＴＣ駆動許可領域となる。図１０の例では、Ｎｅ１［ｒｐｍ］以下の領域ではＶＴＣ３０の駆動は禁止されている。これは、エンジン回転速度が低いと、ロックピン３４をリリースするだけの油圧が得られないためである。

また、Ｎｅ１[ｒｐｍ］を超えても、油温が高い領域では禁止されている。これは、油温が高くなるほど油圧が低下するという作動油の特性により、ロックピン３４をリリースするだけの油圧が得られないからである。

一方、破線Ｆで囲まれた領域がステップＳ１２での変更後のＶＴＣ駆動許可領域である。作動油は劣化すると油圧が低下するため、ロックピン３４をリリースするために必要な油圧を発生できるエンジン回転速度は高くなる。また、全温度域で油圧が低下するので、エンジン回転速度を高めてもロックピン３４をリリースするために必要な油圧に到達しない領域が増大する。このため、図１０に示すように、変更後のＶＴＣ駆動許可領域は、変更前に比べて狭くなる。

このように、ＶＴＣ駆動許可領域を、低下した油圧でも確実に作動する領域に制限することにより、目標変換角度θ_comと実変換角度θ_nowとの乖離が生じることを防止できる。

なお、油圧が低下していてもアイドル運転時に駆動許可領域となるように、アイドル回転速度を上昇させてもよい。

ステップＳ１３では、挟み込み固着の有無を判定する。具体的には、実変換角度θ_nowと初期値ＶＴＣＩＮＩとの差が閾値Ｂより小さければ挟み込み固着ありと判定し、大きければ挟み込み固着なしと判定する。ここでの閾値Ｂは、ロックピン３４がリリースされていない場合の最大変換角度、つまりロックピン３４がリリースされていなくても、凹部２３とロックピン３４の径の差により生じる変換角度の最大値である。

すなわち、実変換角度θ_nowの初期値ＶＴＣＩＮＩからほとんど変化していない場合には挟み込み固着であると推定し、逆にロックピン３４がリリースされていることは明らかであるが、実変換角度θ_nowの初期値ＶＴＣＩＮＩからの変化量が小さい場合には、挟み込み固着ではないと推定する。

挟み込み固着がなければそのまま処理を終了し、あればステップＳ１６に進む。

なお、ステップＳ１３では、ステップＳ９及びＳ１０と同様の判定を行ってもよい。

ステップＳ１３での判定で挟み込み固着がある場合には、ステップＳ６、Ｓ７の措置で挟み込み固着が解消しないということになる。つまり、挟み込み固着は、ＶＴＣ３０やソレノイドバルブ４０等のメカニカルな問題によって生じていると考えられる。そこで、ステップＳ１６ではメカニカルな故障であると判定し、ステップＳ１７でＶＴＣ３０をＯＦＦにし、さらにＭＩＬを点灯する。

次に、ステップＳ４でクリーニングロジックが許可された場合に行うステップＳ１４、Ｓ１５について説明する。

ステップＳ１４では、ＶＴＣ３０をＯＦＦにし、クリーニングロジックを実行する。具体的には、ソレノイドバルブ４０のデューティをゼロ％から１００％へ、そして１００％からゼロ％へと短周期で繰り返し切り換える。つまり、通路Ａと通路Ｂの切り換えを短周期で繰り返し行う。この切り換え動作や、切り換えの際に生じる衝撃により、ソレノイドバルブ４０に噛み込まれた異物を除去するものである。

ステップＳ１５では、所定時間経過後にクリーニングロジックを終了する。ここでの所定時間は、実際に異物を噛み込んだ場合にこれを除去するために必要な時間であり、予め実験等により求めて設定する。

以上により本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。

（１）実変換角度θ_nowと目標変換角度θ_comとに乖離が生じた場合に、まずエンジン始動からの経過時間Ｔ２に基づいてＶＴＣ３０にロックピン３４がリリースされるだけの油圧が到達しているか否かを判定し、その後で作動油の油圧が低下しているか否かを判定するので、エンジン始動直後で油圧が到達していないために挟み込み固着が生じている状態を油圧低下と誤認することを防止できる。

（２）実変換角度θ_nowと目標変換角度θ_comとに乖離が生じた場合に、油圧低下しているか否かを判定する前に、挟み込み固着を解消するために、一旦ＶＴＣ３０をＯＦＦにするので、ＶＴＣ３０に油圧が到達していない状態でＶＴＣ３０を駆動したために挟み込み固着が生じている状態を、油圧低下と誤認することを防止できる。

（３）実変換角度θ_nowと目標変換角度θ_comとに乖離が生じた場合に、油圧低下しているか否かを判定する前に、ソレノイドバルブ４０のクリーニングロジックを実行するので、ソレノイドバルブ４０の異物噛み込みにより挟み込み固着を生じている状態を油圧低下と誤認することを防止できる。

（４）挟み込み固着解消のための制御及びクリーニングロジックを実行し、かつロックピン３４がリリースされるだけの油圧が到達しているにもかかわらず、実変換角度θ_nowと目標変換角度θ_comとに乖離が生じていれば、作動油の油圧が低下していると判定するので、油圧センサを用いずに油圧低下を検出することができる。

（５）油圧が低下している場合には、ＶＴＣ３０の駆動許可領域を油圧低下時用の領域に変更するので、油圧が低下した場合にもＶＴＣ３０を駆動することができる。

（６）油圧低下時には、アイドル運転時のエンジン回転速度を高めるよう補正するので、作動油が劣化した状態でもアイドル運転時の油圧を確保することができる。これにより、例えば、アイドル運転時にバルブオーバーラップ期間を設けることにより、排ガス中のＨＣ濃度を低減することが可能となる。

（７）油圧低下の判定の後に、ＶＴＣ３０等のメカニカルな故障の有無を診断するので、油圧低下状態をＶＴＣ３０等のメカニカルな故障と誤認することがない。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本実施形態を適用する可変動弁機構の構成図である。（ａ）〜（ｄ）はロックピンの作用を説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）はロックピンの挟み込み固着を説明するための図である。油圧低下を検出するための制御のフローチャートである。水温−最大応答時間テーブルである。油温−最大応答時間テーブルである。油温−エンジン回転数速度−最大応答時間テーブルである。水温−油圧到達時間テーブルである。油温−油圧到達時間テーブルである。ＶＴＣ駆動許可領域の一例について示した図である。

符号の説明

１ＶＴＣ制御装置
３０可変動弁機構（ＶＴＣ）
３１カムシャフト
３２ベーン
３３カムシャフト駆動用スプロケット
３３ａ進角油圧室
３３ｂ遅角油圧室
４０ソレノイドバルブ
４１オイルポンプ
４２オイル供給路
４４ドレン通路
４５オイルパン
７０コントローラ
７１クランク角センサ
７２カム角センサ
７３水温センサ

Claims

エンジンのバルブタイミングを変化させる油圧式の可変動弁機構と、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
運転状態に基づいて前記可変動弁機構の目標変換角度を設定する目標変換角度設定手段と、
可変動弁機構に対する油圧の給排を切換える油圧切換手段と、
油圧が所定値より低い場合には前記可変動弁機構を固定し、油圧が前記所定値より高くなると固定を解除する固定手段と、
前記可変動弁機構の実際の変換角度である実変換角度を検出する実変換角度検出手段と、
前記実変換角度と前記目標変換角度とに乖離が生じた場合に、まずエンジン始動からの経過時間に基づいて前記可変動弁機構に前記固定手段が解除されるだけの油圧が到達しているか否かを判定し、その後で作動油の油圧が低下しているか否かを判定する油圧低下判定手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構付きエンジンの制御装置。
前記実変換角度と前記目標変換角度とに乖離が生じた場合に、前記油圧判定手段による判定の前に、所定期間だけ前記可変動弁機構から油圧を排除する挟み込み固着解消制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構付きエンジンの制御装置。
前記実変換角度と前記目標変換角度とに乖離が生じた場合に、前記油圧判定手段による判定の前に、前記可変動弁機構への油圧の供給状態と排除状態とを周期的に切り換えることによって前記油圧切換手段の異物噛み込みを解消する異物噛み込み解消制御を少なくとも１回実行することを特徴とする請求項１または２に記載の可変動弁機構付きエンジンの制御装置。
前記油圧低下判定手段は、前記挟み込み固着解消制御及び異物噛み込み解消制御の実行後、かつ前記可変動弁機構に前記固定手段が解除されるだけの油圧が到達している場合に、前記実変換角度と前記目標変換角度とに乖離が生じていれば作動油の油圧が低下していると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の可変動弁機構付きエンジンの制御装置。
前記油圧低下判定手段により油圧が低下していると判定した場合には、前記可変動弁機構の駆動を許可する運転領域である駆動許可領域を、油圧低下時用の領域に変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の可変動弁機構付きエンジンの制御装置。
前記油圧低下判定手段により油圧が低下していると判定した場合には、アイドル運転時のエンジン回転速度を高めるよう補正することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の可変動弁機構付きエンジンの制御装置。
前記油圧低下判定手段による作動油の油圧が低下しているか否かの判定の後に、前記可変動弁機構又は前記油圧切換手段の機械的な故障の有無を診断することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の可変動弁機構付きエンジンの制御装置。