JP2009293580A - Abnormality diagnostic device of variable valve timing control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相(カム軸位相)を変化させる可変バルブタイミング装置と、カム軸位相を所定位置に維持する位相維持機構とを備えた可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置に関する発明である。 The present invention relates to a variable valve timing control system including a variable valve timing device that changes a rotational phase (cam shaft phase) of a cam shaft with respect to a crankshaft of an internal combustion engine, and a phase maintaining mechanism that maintains the cam shaft phase at a predetermined position. It is invention regarding the abnormality diagnosis apparatus of this.
近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング(開閉タイミング)を変化させる可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。現在、実用化されている可変バルブタイミング装置は、クランク軸に対するカム軸の回転位相(カム軸位相)を変化させることで、カム軸によって開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変化させる構成としたものが多い。 In recent years, internal combustion engines mounted on vehicles have adopted variable valve timing devices that change the valve timing (open / close timing) of intake valves and exhaust valves for the purpose of improving output, reducing fuel consumption, and reducing exhaust emissions. It is increasing. A variable valve timing device that is currently in practical use changes the valve timing of an intake valve or an exhaust valve that is driven to open and close by the camshaft by changing the rotational phase (camshaft phase) of the camshaft with respect to the crankshaft. Many are structured.
一般に、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置は、内燃機関の回転速度(つまりオイルポンプの回転速度)が上昇して作動油の油圧がある程度上昇した状態になるまで、カム軸位相(バルブタイミング)を正常に制御することができない。 In general, a hydraulically driven variable valve timing device adjusts the camshaft phase (valve timing) until the rotational speed of the internal combustion engine (that is, the rotational speed of the oil pump) increases and the hydraulic oil pressure reaches a certain level. It cannot be controlled normally.
そこで、特許文献1(特開2001−159330号公報)に記載されているように、内燃機関が停止する際に、予めロック機構によりカム軸位相を所定のロック位置(例えば始動に適した位置)でロックしておくことで、次の始動時にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態でもカム軸位相をロック位置に維持した状態で内燃機関を始動して始動性を確保し、その後、内燃機関の回転速度(つまりオイルポンプの回転速度)の上昇に伴って作動油の油圧が上昇してカム軸位相を正常に制御できる状態になってからロック機構によるカム軸位相のロックを解除するようにしたものがある。 Therefore, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-159330), when the internal combustion engine is stopped, the cam shaft phase is set in advance to a predetermined lock position (for example, a position suitable for starting) by a lock mechanism. The internal combustion engine is started with the camshaft phase maintained at the locked position even in a low hydraulic pressure state where the camshaft phase cannot be normally controlled at the next start to ensure startability. As the hydraulic pressure of the hydraulic oil rises as the engine speed (that is, the oil pump speed) increases and the camshaft phase can be controlled normally, the camshaft phase is unlocked by the lock mechanism. There is something that was made.
また、可変バルブタイミング装置の異常診断技術としては、特許文献2(特開平11−2141号公報)に記載されているように、目標カム軸位相がステップ状に変化してから所定時間が経過したときに、そのときの目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が所定値以上であるか否かによって可変バルブタイミング装置の応答性の異常の有無を判定するようにしたものがある。
ところで、上記特許文献1に記載されたロック機構を備えた可変バルブタイミング制御システムでは、内燃機関の始動時等にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、ロック機構によりカム軸位相がロック位置に維持されるはずであるが、クランキング時の振動等によってロック機構のロックが勝手に外れる異常が発生すると、実カム軸位相(実バルブタイミング)が変動して意図しない位置に動いてしまい、内燃機関の始動性や始動後の回転速度安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。 By the way, in the variable valve timing control system provided with the lock mechanism described in Patent Document 1, when the camshaft phase cannot be normally controlled at the time of starting the internal combustion engine or the like, the camshaft phase is controlled by the lock mechanism. Although it should be maintained in the locked position, if an abnormality occurs in which the locking mechanism is unlocked due to vibration during cranking, the actual camshaft phase (actual valve timing) fluctuates and moves to an unintended position. Therefore, the startability of the internal combustion engine and the rotational speed stability after the start may be adversely affected.
しかし、上記特許文献2の異常診断技術は、内燃機関の始動後に作動油の油圧がカム軸位相を正常に制御できる油圧領域に上昇してから実行されるカム軸位相制御中に可変バルブタイミング装置の応答性の異常の有無を判定する技術であり、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときにカム軸位相を所定位置に維持するロック機構等の位相維持機構に異常が発生しても、その異常を検出することができない。 However, the abnormality diagnosis technique disclosed in Patent Document 2 is a variable valve timing device during camshaft phase control that is executed after the hydraulic pressure of hydraulic oil rises to a hydraulic pressure region in which the camshaft phase can be normally controlled after the internal combustion engine is started. This is a technology for determining whether there is an abnormality in the responsiveness of the camshaft, and an abnormality has occurred in a phase maintenance mechanism such as a lock mechanism that maintains the camshaft phase in a predetermined position when the camshaft phase is in a low oil pressure state where the camshaft phase cannot be controlled normally However, the abnormality cannot be detected.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに位相維持機構の異常が発生した場合に、その異常を検出することができる可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and therefore, the object of the present invention is when a phase maintaining mechanism abnormality occurs in a low hydraulic pressure state where the camshaft phase cannot be normally controlled. An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device for a variable valve timing control system that can detect the abnormality.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相(以下「カム軸位相」という)を変化させてバルブタイミングを変化させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、少なくともカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときにカム軸位相を所定位置に維持する位相維持機構とを備えた可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置において、低油圧状態であるか否かを低油圧状態判定手段により判定し、低油圧状態であると判定されたときの目標カム軸位相と実カム軸位相とに基づいて位相維持機構の異常の有無を異常診断手段により判定するようにしたものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a hydraulically driven variable that changes the valve timing by changing the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “camshaft phase”). In an abnormality diagnosis device for a variable valve timing control system comprising a valve timing device and a phase maintaining mechanism that maintains a camshaft phase at a predetermined position in a low hydraulic pressure state where at least the camshaft phase cannot be normally controlled. Is determined by the low hydraulic pressure state determination means, and abnormality diagnosis means for determining whether the phase maintaining mechanism is abnormal based on the target cam shaft phase and the actual cam shaft phase when it is determined that the low hydraulic pressure state is determined It is made to judge by.
一般に、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、位相維持機構が正常に機能していれば、位相維持機構により実カム軸位相が所定位置(=目標カム軸位相)に維持されて実カム軸位相が目標カム軸位相と一致するが、位相維持機構に異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相が目標カム軸位相と一致しなくなる。従って、本発明のように、低油圧状態であると判定されたときの目標カム軸位相と実カム軸位相とを用いれば、位相維持機構の異常の有無を精度良く判定することができ、低油圧状態のときに位相維持機構の異常が発生した場合に、その異常を検出することができる。 In general, in a low hydraulic pressure state where the cam shaft phase cannot be controlled normally, if the phase maintaining mechanism functions normally, the actual cam shaft phase is maintained at a predetermined position (= target cam shaft phase) by the phase maintaining mechanism. Although the actual cam shaft phase matches the target cam shaft phase, if the phase maintaining mechanism malfunctions and the actual cam shaft phase fluctuates, the actual cam shaft phase does not match the target cam shaft phase. Therefore, as in the present invention, by using the target cam shaft phase and the actual cam shaft phase that are determined to be in the low hydraulic pressure state, it is possible to accurately determine whether there is an abnormality in the phase maintaining mechanism. When an abnormality occurs in the phase maintaining mechanism in the hydraulic state, the abnormality can be detected.
例えば、請求項2のように、可変バルブタイミング装置の作動油の油圧を検出する油圧センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油圧センサの出力に基づいて低油圧状態であるか否かを判定するようにすると良い。このようにすれば、油圧センサで検出した油圧が所定下限値(カム軸位相を正常に制御可能な油圧範囲の下限値)よりも低いか否かを判定することで、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であるか否かを精度良く判定することができる。 For example, when the present invention is applied to a system having a hydraulic sensor that detects the hydraulic pressure of hydraulic oil of a variable valve timing device as in claim 2, is the low hydraulic pressure state based on the output of the hydraulic sensor? It is better to determine whether or not. In this way, by determining whether the hydraulic pressure detected by the hydraulic pressure sensor is lower than the predetermined lower limit value (lower limit value of the hydraulic pressure range in which the camshaft phase can be normally controlled), the camshaft phase is set to normal. It is possible to accurately determine whether or not the low hydraulic pressure state cannot be controlled.
また、請求項3のように、可変バルブタイミング装置の作動油の油温を検出する油温センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油温センサの出力に基づいて低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、油温が低下すると、作動油の粘度が高くなって可変バルブタイミング装置に供給される油圧が低下するため、油温は、油圧を評価するパラメータとなる。従って、油温センサで検出した油温を用いれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。 Further, when the present invention is applied to a system having an oil temperature sensor for detecting the oil temperature of the hydraulic oil of the variable valve timing device as in claim 3, the low hydraulic pressure state is determined based on the output of the oil temperature sensor. It may be determined whether or not. Generally, when the oil temperature decreases, the viscosity of the hydraulic oil increases and the hydraulic pressure supplied to the variable valve timing device decreases. Therefore, the oil temperature is a parameter for evaluating the hydraulic pressure. Therefore, if the oil temperature detected by the oil temperature sensor is used, it can be accurately estimated whether or not the oil pressure is lower than the predetermined lower limit value, and it can be determined whether or not the oil pressure state is low.
更に、請求項4のように、内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、冷却水温センサの出力に基づいて低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、内燃機関の温度に応じて冷却水温や油温が変化するため、冷却水温は、油温の代用情報となり、油圧を評価するパラメータとなる。従って、冷却水温センサで検出した冷却水温を用いれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。しかも、一般的な内燃機関の制御システムに搭載される冷却水温センサを利用することができるため、油圧センサや油温センサを新たに搭載する必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求も満たすことができる。 Further, when the present invention is applied to a system having a cooling water temperature sensor for detecting the cooling water temperature of the internal combustion engine as in claim 4, whether or not the low hydraulic pressure state is determined based on the output of the cooling water temperature sensor. May be determined. Generally, since the coolant temperature and the oil temperature change according to the temperature of the internal combustion engine, the coolant temperature serves as substitute information for the oil temperature and is a parameter for evaluating the hydraulic pressure. Therefore, if the coolant temperature detected by the coolant temperature sensor is used, it can be accurately estimated whether or not the hydraulic pressure is lower than the predetermined lower limit value, and it can be determined whether or not the low hydraulic pressure state is established. In addition, since a cooling water temperature sensor mounted on a general internal combustion engine control system can be used, there is no need to newly install a hydraulic sensor or an oil temperature sensor, which is an important technical issue in recent years. The demand for cost can be satisfied.
また、請求項5のように、内燃機関の始動時に、冷却水温センサで検出した冷却水温 (及び/又は油温センサで検出した油温)に応じて低油圧状態判定時間を設定し、内燃機関の始動後の経過時間が低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、内燃機関の始動後の経過時間に応じて油圧が上昇し、始動時の冷却水温や油温に応じて油圧が所定下限値に上昇するまでの時間が変化する。従って、内燃機関の始動後の経過時間が、始動時の冷却水温や油温に応じて設定した低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定することができる。 Further, the low hydraulic pressure determination time is set according to the coolant temperature detected by the coolant temperature sensor (and / or the oil temperature detected by the oil temperature sensor) at the time of starting the internal combustion engine, as in claim 5. Whether or not the low hydraulic pressure state is established may be determined based on whether or not the elapsed time after starting is within the low hydraulic pressure state determination time. In general, the hydraulic pressure rises according to the elapsed time after starting the internal combustion engine, and the time until the hydraulic pressure rises to a predetermined lower limit value changes according to the coolant temperature and the oil temperature at the time of startup. Therefore, it is possible to determine whether or not the engine is in the low hydraulic pressure state based on whether or not the elapsed time after starting the internal combustion engine is within the low hydraulic pressure determination time set in accordance with the cooling water temperature or the oil temperature at the time of starting. it can.
また、位相維持機構の異常判定方法は、請求項6のように、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差又は該偏差の積算値を用いて位相維持機構の異常の有無を判定するようにしても良い。位相維持機構に異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相が目標カム軸位相と一致しなくなるため、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が大きくなる。従って、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差又は該偏差の積算値を評価すれば、位相維持機構の異常の有無を精度良く判定することができる。 In addition, the abnormality determination method for the phase maintaining mechanism is configured to determine whether there is an abnormality in the phase maintaining mechanism using a deviation between the target cam shaft phase and the actual cam shaft phase or an integrated value of the deviation. Anyway. When an abnormality occurs in the phase maintaining mechanism and the actual cam shaft phase fluctuates, the actual cam shaft phase does not match the target cam shaft phase, so that the deviation between the target cam shaft phase and the actual cam shaft phase increases. Therefore, if the deviation between the target cam shaft phase and the actual cam shaft phase or the integrated value of the deviation is evaluated, the presence / absence of an abnormality in the phase maintaining mechanism can be accurately determined.
また、請求項7のように、目標カム軸位相の軌跡長と実カム軸位相の軌跡長とを用いて位相維持機構の異常の有無を判定するようにしても良い。位相維持機構に異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相の軌跡長(変化量の積算値)が目標カム軸位相の軌跡長にくらべて大きくなる。従って、目標カム軸位相の軌跡長と実カム軸位相の軌跡長とを用いれば、位相維持機構の異常の有無を精度良く判定することができる。 Further, as in claim 7, the presence / absence of abnormality of the phase maintaining mechanism may be determined using the locus length of the target cam shaft phase and the locus length of the actual cam shaft phase. When an abnormality occurs in the phase maintaining mechanism and the actual cam shaft phase fluctuates, the trajectory length of the actual cam shaft phase (the integrated value of the change amount) becomes larger than the trajectory length of the target cam shaft phase. Therefore, if the trajectory length of the target cam shaft phase and the trajectory length of the actual cam shaft phase are used, it is possible to accurately determine whether or not the phase maintaining mechanism is abnormal.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。 Several embodiments embodying the best mode for carrying out the present invention will be described below.
本発明の実施例1を図1乃至図3に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ15によって開度調節されるスロットルバルブ16と、このスロットルバルブ16の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ17とが設けられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.
An
更に、スロットルバルブ16の下流側には、サージタンク18が設けられ、このサージタンク18に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ19が設けられている。また、サージタンク18には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド20が設けられ、各気筒の吸気マニホールド20の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ22が取り付けられ、各点火プラグ22の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
Further, a
一方、エンジン11の排気管23には、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーン等を検出する排出ガスセンサ24(空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられ、この排出ガスセンサ24の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒25が設けられている。また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ26や、ノッキング振動を検出するノックセンサ27が取り付けられている。
On the other hand, the
次に、図2に基づいて可変バルブタイミング制御システムの概略構成を説明する。エンジン11は、クランク軸28からの動力がタイミングチェーン29(又はタイミングベルト)により各スプロケット30、31を介して吸気側カム軸32と排気側カム軸33とに伝達されるようになっている。吸気側カム軸32には、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置34が設けられ、この可変バルブタイミング装置34によってクランク軸28に対する吸気側カム軸32の回転位相(以下「カム軸位相」という)を変化させることで、吸気側カム軸32によって開閉駆動される吸気バルブ35(図1参照)のバルブタイミングを変化させるようになっている。
Next, a schematic configuration of the variable valve timing control system will be described based on FIG. The
可変バルブタイミング装置34のハウジング36は、スプロケット30と一体的に回転するように設けられ、スプロケット30とハウジング36がクランク軸28と同期して回転する。一方、ハウジング36内に配置されたベーンロータ37は、吸気側カム軸32と一体的に回転するように設けられている。また、ハウジング36の内部には複数のベーン収納室38が形成されると共に、ベーンロータ37の外周部には複数のベーン39が形成され、各ベーン収納室38がそれぞれベーン39によって進角室40と遅角室41とに区画されている。
The
エンジン11の動力でオイルポンプ42が駆動されることにより、オイルパン43から汲み上げた作動油(オイル)が油圧制御弁44を介して進角室40や遅角室41に供給される。進角室40と遅角室41に所定圧以上の油圧が供給された状態では、進角室40の油圧と遅角室41の油圧でベーン39が保持されて、クランク軸28の回転によるハウジング36の回転が油圧を介してベーンロータ37に伝達され、このベーンロータ37と一体的に吸気側カム軸32が回転駆動される。油圧制御弁44で進角室40に供給する油圧と遅角室41に供給する油圧を制御してハウジング36に対してベーンロータ37を相対回動させることで、クランク軸28に対する吸気側カム軸32の回転位相(カム軸位相)を変化させてバルブタイミングを変化させるようになっている。
When the
また、可変バルブタイミング装置34には、エンジン停止中や始動時等にカム軸位相をロックするためのロック機構45(位相維持機構)が設けられている。このロック機構45は、いずれか1つのベーン39に、ロックピンが設けられ、このロックピンがハウジング36に設けられたロック穴に嵌まり込むことで、カム軸位相を所定のロック位置でロックするように構成されている。このロック位置は、始動に適した位置(例えばカム軸位相の調整可能範囲の略中間位置)に設定されている。
The variable
一般に、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置34は、エンジン回転速度(つまりオイルポンプ42の回転速度)が上昇して作動油の油圧がある程度上昇してからでないと、カム軸位相(バルブタイミング)を正常に制御することができないため、エンジン11が停止する際に予めロック機構45によりカム軸位相を所定のロック位置でロックしておくことで、次の始動時にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態でもカム軸位相をロック位置に維持した状態でエンジン11を始動して始動性を確保し、その後、エンジン回転速度(つまりオイルポンプ42の回転速度)の上昇に伴って作動油の油圧が上昇してカム軸位相を正常に制御できる油圧状態になってからロック機構45によるカム軸位相のロックを解除するようにしている。
In general, the hydraulically driven variable
また、吸気側カム軸32の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号を出力するカム角センサ48が取り付けられ、クランク軸28の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ49が取り付けられている。このクランク角センサ49の出力信号に基づいてエンジン回転速度が検出され、カム角センサ48の出力信号とクランク角センサ49の出力信号とに基づいて実カム軸位相が検出される。
A
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)50に入力される。このECU50は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁21の燃料噴射量や点火プラグ22の点火時期を制御する。
Outputs of the various sensors described above are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 50. The
また、ECU50は、図示しないバルブタイミング制御ルーチンを実行することで、エンジン運転状態等に応じて目標カム軸位相(目標バルブタイミング)を算出すると共に、カム角センサ48の出力信号とクランク角センサ49の出力信号とに基づいて実カム軸位相(実バルブタイミング)を算出し、実カム軸位相が目標カム軸位相に一致するように可変バルブタイミング装置34の油圧制御弁44を制御する。
Further, the
ところで、ロック機構45を備えた可変バルブタイミング制御システムでは、エンジン始動時等にカム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、ロック機構45によりカム軸位相がロック位置に維持されるはずであるが、クランキング時の振動等によってロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生すると、実カム軸位相(実バルブタイミング)が変動して意図しない位置に動いてしまい、エンジン11の始動性や始動後の回転速度安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。
By the way, in the variable valve timing control system provided with the
そこで、ECU50は、後述する図3の異常診断ルーチンを実行することで、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tを求め、その積算値Tを異常判定値と比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしている。
Therefore, the
一般に、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときには、ロック機構45が正常に機能していれば、ロック機構45により実カム軸位相がロック位置(=目標カム軸位相)に維持されて実カム軸位相が目標カム軸位相と一致するが、ロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相が目標カム軸位相と一致しなくなるため、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が大きくなる。従って、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tを異常判定値と比較すれば、ロック機構45の異常の有無を精度良く判定することができる。
Generally, in a low hydraulic pressure state where the cam shaft phase cannot be controlled normally, if the
以下、ECU50が実行する図3の異常診断ルーチンの処理内容を説明する。
図3に示す異常診断ルーチンは、ECU50の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であるか否かを次のようにして判定する。
Hereinafter, processing contents of the abnormality diagnosis routine of FIG. 3 executed by the
The abnormality diagnosis routine shown in FIG. 3 is executed at a predetermined cycle while the
例えば、冷却水温センサ26で検出した冷却水温が所定値よりも低いか否かによって、油圧が所定下限油圧(カム軸位相を正常に制御可能な油圧範囲の下限値)よりも低い否かを推定して、低油圧状態であるか否かを判定する。一般に、エンジン温度に応じて冷却水温や油温が変化するため、冷却水温は、油温の代用情報となる。また、油温が低下すると、作動油の粘度が高くなって可変バルブタイミング装置34に供給される油圧が低下するため、冷却水温(油温の代用情報)は、油圧を評価するパラメータとなる。従って、冷却水温センサ26で検出した冷却水温が所定値よりも低いか否かを判定すれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。
For example, it is estimated whether or not the hydraulic pressure is lower than a predetermined lower limit hydraulic pressure (lower limit value of a hydraulic pressure range in which the camshaft phase can be normally controlled) depending on whether or not the cooling water temperature detected by the cooling
或は、エンジン始動時に冷却水温センサ26で検出した冷却水温に応じて低油圧状態判定時間を設定し、エンジン始動後の経過時間が低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、エンジン始動後の経過時間に応じて油圧が上昇し、エンジン始動時の冷却水温や油温に応じて油圧が所定下限値に上昇するまでの時間が変化する。従って、エンジン始動後の経過時間が、エンジン始動時の冷却水温(油温の代用情報)に応じて設定した低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定することができる。この場合、ステップ101の処理が特許請求の範囲でいう低油圧状態判定手段としての役割を果たす。
Alternatively, the low hydraulic pressure state determination time is set according to the cooling water temperature detected by the cooling
このステップ101で、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であると判定された場合には、ステップ102に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tを算出する処理の実行時間を計測する実行時間カウンタをカウントアップする。この後、ステップ103に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差(絶対値)を算出した後、ステップ104に進み、前回までの目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値T(n-1) に、今回の目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差を加算して、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値T(n) を更新する。
If it is determined in
その後、上記ステップ101で、低油圧状態ではないと判定されたときに、ステップ105に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tを算出する処理の実行時間が所定時間以上であるか否かを判定し、実行時間が所定時間よりも短いと判定されれば、ロック機構45の異常診断精度を確保できないと判断して、異常診断結果を出すことなく、本ルーチンを終了する。
Thereafter, when it is determined in
一方、上記ステップ105で、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tを算出する処理の実行時間が所定時間以上であると判定されれば、ロック機構45の異常診断精度を確保できると判断して、ステップ106に進み、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tが異常判定値以上であるか否かを判定する。
On the other hand, if it is determined in
このステップ106で、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tが異常判定値以上であると判定された場合には、ステップ107に進み、ロック機構45の異常有り(低油圧状態のときにロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生した)と判定して異常フラグをONにセットし、異常判定時の処理を実行する。この異常判定時の処理は、例えば、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ(図示せず)を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部(図示せず)に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報(異常コード等)をECU50のバックアップRAM(図示せず)等の書き換え可能な不揮発性メモリ(ECU50の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ)に記憶する。
If it is determined in
これに対して、上記ステップ106で、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tが異常判定値よりも小さいと判定された場合には、ステップ108に進み、ロック機構45の異常無し(正常)と判定して異常フラグをOFFに維持する。
On the other hand, when it is determined in
以上説明した本実施例1では、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに、ロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が大きくなることに着目して、低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tを求め、その積算値Tを異常判定値と比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしたので、低油圧状態のときにロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生した場合に、その異常を検出することができる。
In the first embodiment described above, when the camshaft phase is in a low hydraulic pressure state in which the camshaft phase cannot be controlled normally and an abnormality occurs that the
また、本実施例1では、一般的なエンジン制御システムに搭載される冷却水温センサ26を利用して低油圧状態を判定するようにしたので、油圧センサや油温センサを新たに搭載する必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求も満たすことができる。
In the first embodiment, since the low hydraulic pressure state is determined using the cooling
尚、上記実施例1では、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差の積算値Tを異常判定値と比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしたが、目標カム軸位相と実カム軸位相との偏差が所定値以上の状態が継続した時間を異常判定値と比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしても良い。
In the first embodiment, the integrated value T of the deviation between the target cam shaft phase and the actual cam shaft phase is compared with the abnormality determination value to determine whether the
次に、図4を用いて本発明の実施例2を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例1と異なる部分について説明する。 Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. However, description of substantially the same parts as those in the first embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the first embodiment will be mainly described.
本実施例2では、ECU50によって後述する図4の異常診断ルーチンを実行することで、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相の軌跡長Ltg(変化量の積算値)と実カム軸位相の軌跡長Lとを求め、これらの目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとを比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしている。
In the second embodiment, the
ロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相の軌跡長Lが目標カム軸位相の軌跡長Ltgに比べて大きくなる。従って、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとを比較すれば、ロック機構45の異常の有無を精度良く判定することができる。
When an abnormality occurs in which the lock of the
図4に示す異常診断ルーチンでは、ステップ201で、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態であるか否かを前記実施例1と同じ方法で判定し、低油圧状態であると判定された場合には、ステップ202に進み、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lを算出する処理の実行時間を計測する実行時間カウンタをカウントアップする。
In the abnormality diagnosis routine shown in FIG. 4, in
この後、ステップ203に進み、目標カム軸位相の今回値と前回値との差を算出することで目標カム軸位相の変化量を求めると共に、実カム軸位相の今回値と前回値との差を算出することで実カム軸位相の変化量を求める。 Thereafter, the process proceeds to step 203, where the difference between the current value and the previous value of the actual cam shaft phase is obtained by calculating the difference between the current value and the previous value of the target cam shaft phase. To calculate the actual camshaft phase change amount.
この後、ステップ204に進み、前回までの目標カム軸位相の軌跡長Ltg(n-1) に今回の目標カム軸位相の変化量を加算して目標カム軸位相の軌跡長Ltg(n) を更新すると共に、前回までの実カム軸位相の軌跡長L(n-1) に今回の実カム軸位相の変化量を加算して実カム軸位相の軌跡長L(n) を更新する。 Thereafter, the process proceeds to step 204 where the current cam axis phase change amount is added to the previous target cam axis phase path length Ltg (n-1) to obtain the target cam axis phase path length Ltg (n). At the same time, the actual cam shaft phase trajectory length L (n) is updated by adding the actual cam shaft phase change amount to the previous actual cam shaft phase trajectory length L (n-1).
その後、上記ステップ201で、低油圧状態ではないと判定されたときに、ステップ205に進み、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lを算出する処理の実行時間が所定時間以上であるか否かを判定し、当該実行時間が所定時間以上であると判定されれば、ロック機構45の異常診断精度を確保できると判断して、ステップ206に進み、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとの差の絶対値が異常判定値以上であるか否かを判定する。
Thereafter, when it is determined in
このステップ206で、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとの差の絶対値が異常判定値以上であると判定された場合には、ステップ207に進み、ロック機構45の異常有り(低油圧状態のときにロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生した)と判定して異常フラグをONにセットし、異常判定時の処理を実行する。
If it is determined in
これに対して、上記ステップ206で、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとの差の絶対値が異常判定値よりも小さいと判定された場合には、ステップ208に進み、ロック機構45の異常無し(正常)と判定して異常フラグをOFFに維持する。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した本実施例2では、カム軸位相を正常に制御できない低油圧状態のときに、ロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生して実カム軸位相が変動すると、実カム軸位相の軌跡長Lが目標カム軸位相の軌跡長Ltgに比べて大きくなることに着目して、低油圧状態であると判定されたときに、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとを求め、これらの目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとの差の絶対値を異常判定値と比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしたので、低油圧状態のときにロック機構45のロックが勝手に外れる異常が発生した場合に、その異常を検出することができる。
In the second embodiment described above, when the camshaft phase is in a low hydraulic pressure state where the camshaft phase cannot be controlled normally, if the abnormality of the
尚、上記実施例2では、目標カム軸位相の軌跡長Ltgと実カム軸位相の軌跡長Lとの差の絶対値を異常判定値と比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしたが、目標カム軸位相の軌跡長Ltgに応じた異常判定値を設定し、実カム軸位相の軌跡長Lをその異常判定値と比較してロック機構45の異常の有無を判定するようにしても良い。
In the second embodiment, the absolute value of the difference between the trajectory length Ltg of the target cam shaft phase and the trajectory length L of the actual cam shaft phase is compared with the abnormality determination value to determine whether or not the
また、上記各実施例1,2では、冷却水温センサ26で検出した冷却水温に基づいて低油圧状態を判定するようにしたが、可変バルブタイミング装置34の作動油の油温を検出する油温センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油温センサで検出した油温が所定値よりも低いか否かによって、油圧が所定下限油圧(カム軸位相を正常に制御可能な油圧範囲の下限値)よりも低い否かを推定して、低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。一般に、油温が低下すると、作動油の粘度が高くなって可変バルブタイミング装置34に供給される油圧が低下するため、油温は、油圧を評価するパラメータとなる。従って、油温センサで検出した油温が所定値よりも低いか否かを判定すれば、油圧が所定下限値よりも低いか否かを精度良く推定して、低油圧状態であるか否かを判定することができる。
In the first and second embodiments, the low hydraulic pressure state is determined based on the cooling water temperature detected by the cooling
或は、油温センサで検出した油温に応じて低油圧状態判定時間を設定し(又は油温と冷却水温の両方を考慮して低油圧状態判定時間を設定し)、エンジン始動後の経過時間が低油圧状態判定時間以内であるか否かによって低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。 Alternatively, the low oil pressure state determination time is set according to the oil temperature detected by the oil temperature sensor (or the low oil pressure state determination time is set in consideration of both the oil temperature and the cooling water temperature), and the elapsed time after starting the engine Whether or not the low hydraulic pressure state is set may be determined based on whether or not the time is within the low hydraulic pressure state determination time.
また、可変バルブタイミング装置34の作動油の油圧を検出する油圧センサを備えたシステムに本発明を適用する場合には、油圧センサで検出した油圧が所定下限油圧よりも低いか否かによって、低油圧状態であるか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、低油圧状態であるか否かを精度良く判定することができる。
In addition, when the present invention is applied to a system including a hydraulic pressure sensor that detects the hydraulic pressure of the hydraulic oil of the variable
また、上記各実施例1,2では、低油圧状態のときにカム軸位相を所定位置に維持する位相維持機構として、ロックピンとロック穴からなるロック機構45を用いるようにしたが、これに限定されず、位相維持機構の構成を適宜変更しても良い。
In the first and second embodiments, the
また、本発明の適用範囲は、吸気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を備えたシステムに限定されず、排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を備えたシステムに本発明を適用しても良い。 Further, the scope of application of the present invention is not limited to a system including a variable valve timing device that changes the valve timing of the intake valve, and the present invention is applied to a system including a variable valve timing device that changes the valve timing of the exhaust valve. It may be applied.
その他、本発明は、図1に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。 In addition, the present invention is not limited to the intake port injection type engine as shown in FIG. 1, but includes an in-cylinder injection type engine, and both an intake port injection fuel injection valve and an in-cylinder injection fuel injection valve. It can also be applied to dual-injection engines.
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、16…スロットルバルブ、21…燃料噴射弁、22…点火プラグ、23…排気管、28…クランク軸、32…吸気側カム軸、34…可変バルブタイミング装置、35…吸気バルブ、42…オイルポンプ、44…油圧制御弁、45…ロック機構(位相維持機構)、50…ECU(低油圧状態判定手段,異常診断手段)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記低油圧状態であるか否かを判定する低油圧状態判定手段と、
前記低油圧状態判定手段により前記低油圧状態であると判定されたときの目標カム軸位相と実カム軸位相とに基づいて前記位相維持機構の異常の有無を判定する異常診断手段と を備えていることを特徴とする可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。 A hydraulically driven variable valve timing device that changes the valve timing by changing the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “camshaft phase”), and at least the camshaft phase that cannot be normally controlled In a variable valve timing control system abnormality diagnosis device comprising a phase maintaining mechanism for maintaining the camshaft phase in a predetermined position when in a hydraulic state,
Low oil pressure state determining means for determining whether or not the low oil pressure state;
An abnormality diagnosing unit for determining whether the phase maintaining mechanism is abnormal based on a target cam shaft phase and an actual cam shaft phase when the low hydraulic pressure state determining unit determines that the low hydraulic pressure state is established. An abnormality diagnosis device for a variable valve timing control system, characterized in that:
前記低油圧状態判定手段は、前記油圧センサの出力に基づいて前記低油圧状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。 A hydraulic sensor that detects the hydraulic pressure of the hydraulic oil of the variable valve timing device;
The abnormality diagnosis device for a variable valve timing control system according to claim 1, wherein the low hydraulic pressure state determination means determines whether or not the low hydraulic pressure state is based on an output of the hydraulic pressure sensor.
前記低油圧状態判定手段は、前記油温センサの出力に基づいて前記低油圧状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。 An oil temperature sensor for detecting the oil temperature of the hydraulic oil of the variable valve timing device;
The abnormality diagnosis device for a variable valve timing control system according to claim 1, wherein the low hydraulic pressure state determination means determines whether or not the low hydraulic pressure state is based on an output of the oil temperature sensor.
前記低油圧状態判定手段は、前記冷却水温センサの出力に基づいて前記低油圧状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。 A cooling water temperature sensor for detecting a cooling water temperature of the internal combustion engine;
The abnormality diagnosis device for a variable valve timing control system according to claim 1, wherein the low hydraulic pressure state determining means determines whether or not the low hydraulic pressure state is based on an output of the cooling water temperature sensor.
前記低油圧状態判定手段は、内燃機関の始動時に、前記冷却水温センサで検出した冷却水温及び/又は前記油温センサで検出した油温に応じて低油圧状態判定時間を設定し、内燃機関の始動後の経過時間が前記低油圧状態判定時間以内であるか否かによって前記低油圧状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング制御システムの異常診断装置。 A cooling water temperature sensor for detecting the cooling water temperature of the internal combustion engine and / or an oil temperature sensor for detecting the oil temperature of the hydraulic oil of the variable valve timing device;
The low hydraulic pressure determination means sets a low hydraulic pressure determination time according to the cooling water temperature detected by the cooling water temperature sensor and / or the oil temperature detected by the oil temperature sensor when the internal combustion engine is started. The abnormality diagnosis of the variable valve timing control system according to claim 1, wherein whether or not the low hydraulic pressure state is reached is determined by whether or not an elapsed time after starting is within the low hydraulic pressure state determination time. apparatus.
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US8683968B2 (en) | 2010-05-12 | 2014-04-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable valve assembly for internal combustion engine |
CN112703410A (en) * | 2018-11-15 | 2021-04-23 | 潍柴动力股份有限公司 | Phase diagnosis method and device |
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- 2008-06-09 JP JP2008150112A patent/JP2009293580A/en active Pending
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