JP2770237B2 - 内燃エンジンのバルブタイミング切換制御装置の異常検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気弁及び／排気弁のバルブタイミングが
切換可能な内燃エンジンのバルブタイミング切換制御装
置におけるバルブタイミングの切換機構の異常検知方法
に関する。

（従来の技術） 内燃エンジンの吸気弁及び排気弁のバルブタイミング
を切換可能とするための切換機構を設け、制御ユニット
からの指令信号によって、エンジン運転状態に応じて、
バルブタイミングを切換えることは従来より知られてい
る（例えば特公昭49−33289号公報）。

このようなバルブタイミングが切換可能なエンジンに
おいては、バルブタイミング切換機構に不具合が発生し
た場合、制御ユニットから切換指令信号を出力している
にもかかわらず、実際のバルブタイミングは指令信号ど
おりに切換わらない可能性があり、その場合バルブタイ
ミング切換指令と関連してバルブタイミング制御状態に
合うように行われるエンジンの他の制御（燃料制御、点
火時期制御等）が実際のバルブタイミング制御状態に適
合したものとはならず、エンジン運転性の低下等を引起
こすこととなる。この問題を解決するため、切換機構の
不具合を検知する故障検知装置が本願出願人により既に
提案されている（特願昭63−255294号公報）。

上記提案に係る切換機構は、互いにプロフィールの異
なる第1,第２のカムと、それらに摺接する第1,第２のロ
ッカアームとを含み、吸気弁及び排気弁を駆動するカム
を第１のカムと第２のカムとに切換えることにより、バ
ルブタイミングをエンジンの低回転領域に適した低速バ
ルブタイミングと高回転領域に適した高速バルブタイミ
ングとに切換えるものである。上記故障検知装置は、バ
ルブタイミングが制御ユニットからの指令信号によって
実際に切換わると前記第1,第２のカムと、第1,第２のロ
ッカアームとの接触状態が変化することに着目して、ロ
ッカアームとカムシャフトとの間の電気抵抗に応じた値
を検出し、該検出値と指令信号とに基づいて故障を検知
するようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記故障検知装置によれば、電気抵抗に応じた値を検
出するためにカムシャフトとロッカアームとの間に電圧
を印加する必要があり、カムシャフト及びロッカアーム
をエンジン本体と絶縁しなければならないので、エンジ
ンの構造が複雑化するという問題があった。また、カム
又はロッカアームの材質として電気抵抗の高いものを使
用する必要があり、耐久性や製造コストの面でも課題が
残されていた。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、高速
バルブタイミング時と低速バルブタイミング時とでは吸
気負圧が異なる点に着目し、バルブタイミング切換機構
の異常を比較的簡単な構成で確実に検知しうる内燃エン
ジンのバルブタイミング切換制御装置の異常検知方法を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は複数の気筒を有する
内燃エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバ
ルブタイミングを切換えるバルブタイミング切換機構
と、エンジン運転状態に応じて該バルブタイミング切換
機構へ切換指令信号を出力する制御手段とを備えた内燃
エンジンのバルブタイミング制御装置の異常検出方法に
おいて、少なくとも１つの気筒に対応する吸気弁上流の
吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を設け、該吸気圧
力検出手段の出力値と所定の判別値とを比較し、該比較
結果と、前記制御手段から出力される切換指令信号とに
応じて前記バルブタイミング切換機構の作動異常を検知
することを特徴とする。

尚、本明細書でいうバルブタイミングの切換とは、弁
リフト量、開弁期間及び開閉角のうち、弁リフト量のみ
の切換又は弁リフト量と開弁期間及び開閉角の一方又は
双方との組合せの切換をいう。また吸気弁又は排気弁を
１気筒当り複数個有するエンジンにおいてその複数弁の
１つを所定運転域で休止させることも前記バルブタイミ
ングの切換に含む。

（作用） 吸気圧力検出手段の出力値と所定の判別値とを比較
し、該比較結果と制御手段から出力される切換指令信号
とに応じてバルブタイミング切換機構の作動異常を検知
する。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明の異常検知方法が適用される制御装置
の全体の構成図であり、同図中１は各シリンダに吸気弁
と排気弁とを各１対に設けたDOHC直列４気筒エンジンで
ある。

エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３
が設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配されて
いる。スロットル弁３′にはスロットル弁開度（θ_TH）
センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度
に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット
ー（以下「ECU」という）５に供給する。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且
つ吸気管２のマニホルド２′の図示しない吸気弁の少し
上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示し
ない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に
接続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射の開弁時
間が制御される。

エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ22は駆
動回路21を介してECU5に接続されており、ECU5により点
火プラグ22の点火時期θigが制御される。

また、ECU5の出力側には、後述するバルブタイミング
切換制御を行なうための電磁弁23が接続されており、該
電磁弁23の開閉作動がECU5により制御される。

一方、スロットル弁３の直ぐ下流で吸気管マニホルド
２′より上流の吸気管２には管７を介して吸気管内絶対
圧（P_BA）センサ８が設けられており、この絶対圧セン
サ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ECU5
に供給される。また、その下流で吸気管マニホルド２′
より上流の吸気管２には吸気温（T_A）センサ９が取付け
られており、吸気温T_Aを検出して対応する電気信号を出
力してECU5に供給する。

エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（Tw）セ
ンサ10はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水
温）Twを検出して対応する温度信号を出力してECU5に供
給する。エンジン回転数（Ne）センサ11及び気筒判別
（CYL）センサ12はエンジン１のカム軸周囲又はクラン
ク軸周囲に取付けられている。エンジン回転数センサ11
はエンジン１のクランク軸の180度回転毎に所定のクラ
ンク角度位置でパルス（以下「TDC信号パルス」とい
う）を出力し、気筒判別センサ12は特定の気筒の所定の
クランク角度位置で信号パルスを出力するものであり、
これらの各信号パルスはECU5に供給される。

三元触媒14はエンジン１の排気管13に配置されてお
り、排気ガス中のHC,CO,NOx等の成分の浄化を行う。排
気ガス濃度検出器としてのO₂センサ15は排気管13の三元
触媒14の上流側に装着されており、排気ガス中の酸素濃
度を検出してその検出値に応じた信号を出力しECU5に供
給する。

ECU5には更に第５図を参照して後述する、各気筒毎に
吸気管マニホルド２′内絶対圧（P_BAM）を検出するマニ
ホルド内絶対圧センサ16,及び後述するエンジン１の給
油路（第２図の88i,88e）内の油圧を検出する油圧セン
サ18が接続されており、これらのセンサの検出信号がEC
U5に供給される。

ECU5は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧
レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタ
ル信号値に変換する等の機能を有する入力回路5a、中央
演算処理回路（以下「CPU」という）5b、CPU5bで実行さ
れる各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶
手段5c、前記燃料噴射弁６、駆動回路21及び電磁弁23に
駆動信号を供給する出力回路5d等から構成される。

CPU5bは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づい
て、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制御
の運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエ
ンジン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態
に応じ、次式（１）に基づき、前記TDC信号パルスに同
期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Toutを演算する。

Tout＝Ti×K₁＋K₂ …（１） ここに、Tiは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
Neと吸気管内絶対圧P_BAとに応じて決定される基本燃料
噴射時間であり、このTi値を決定するためのTiマップと
して、低速バルブタイミング用（Ti_Lマップ）と高速バ
ルブタイミング用（Ti_Hマップ）の２つのマップが記憶
手段5cに記憶されている。

K₁及びK₂は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて
演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン
運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特
性の最適化が図られるような所定値に決定される。

CPU5bは、更にエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧P_BA
とに応じて点火時期θigを決定する。この点火時期決定
用のθigマップとして、前記Tiマップと同様に、低速バ
ルブタイミング用（θig_Lマップ）と高速バルブタイミ
ング用（θig_Hマップ）の２つのマップが記憶手段5cに
同様に記憶されている。

CPU5bは更に各種エンジンパラメータ信号に応じてバ
ルブタイミングの切換指示信号を出力して電磁弁23の開
閉制御を行なうとともに、後述する第８図に示す手法に
より、バルブタイミング切換制御装置の異常を検知しフ
ェイルセーフ処理を行なう。

CPU5bは上述のようにして算出、決定した結果に基づ
いて、燃料噴射弁６、駆動回路21、および電磁弁23を駆
動する信号を、出力回路5dを介して出力する。

第２図は前記エンジン１の要部縦断面図であり、シリ
ンダブロック31内に４つのシリンダ32が直列に並んで設
けられ、シリンダブロック31の上端に結合されるシリン
ダヘッド33と、各シリンダ32に摺動可能に嵌合されるピ
ストン34との間には燃焼室35がそれぞれ画成される。ま
たシリンダヘッド33には、各燃焼室35の天井面を形成す
る部分に、一対の吸気口36及び一対の排気口37がそれぞ
れ設けられ、各吸気口36はシリンダヘッド33の一方の側
面に開口する吸気ポート38に連なり、各排気口37はシリ
ンダヘッド33の他方の側面に開口する排気ポート39に連
なる。

シリンダヘッド33の各シリンダ32に対応する部分に
は、各吸気口36を開閉可能な一対の吸気弁40iと、各排
気口37を開閉可能な一対の排気弁40eとを案内すべく、
ガイド筒41i,41eがそれぞれ嵌合、固定されており、そ
れらのガイド筒41i,41eから上方に突出した各吸気弁40i
及び各排気弁40eの上端にそれぞれ組付けられる鍔部42
i,42eと、シリンダヘッド33との間には弁ばね43i,43eが
それぞれ縮設され、これらの弁ばね43i,43eにより各吸
気弁40i及び各排気弁40eは、上方即ち閉弁方向に付勢さ
れている。

シリンダヘッド33と、該シリンダヘッド33の上端に結
合されるヘッドカバー44との間には作動室45が画成さ
れ、この作動室45内には、各シリンダ32における吸気弁
40iを開閉駆動するための吸気弁側動弁装置47iと、各シ
リンダ32における排気弁40eを開閉駆動するための排気
弁側動弁装置47eとが収納、配置される。両動弁装置47
i,47eは、基本的には同一の構成を有するものであり、
以下の説明では吸気弁側動弁装置47iについて参照符号
を添字ｉを付しながら説明し、排気弁側動弁装置17eに
ついては参照符号に添字ｅを付して図示するのみとす
る。

第３図を併せて参照して、吸気弁側動弁装置47iは、
期間のクランク軸（図示せず）から1/2の速度比で回転
駆動されるカムシャフト48iと、各シリンダ32にそれぞ
れ対応してカムシャフト48iに設けられる高速用カム51i
及び低速用カム49i,50i（低速用カム50iは、低速用カム
49iと略同形状であって高速用カム51iに対して、低速用
カム49iの反対側に位置している）と、カムシャフト48i
と平行にして固定配置されるロッカシャフト52iと、各
シリンダ32にそれぞれ対応してロッカシャフト52iに枢
支される第１駆動ロッカアーム53i、第２駆動ロッカア
ーム54i及び自由ロッカアーム55iと、各シリンダ32に対
向した各ロッカアーム53i,54i,55i間にそれぞれ設けら
れる連結切換機構56iとを備える。

第３図において、連結切換機構56iは、第１駆動ロッ
カアーム53i及び自由ロッカアーム55i間を連結可能な第
１切換ピン81と、自由ロッカアーム55i及び第２駆動ロ
ッカアーム54i間を連結可能な第２切換ピン82と、第１
及び第２切換ピン81,82の移動を規制する規制ピン83
と、各ピン81〜83を連結解除側に付勢する戻しばね84と
を備える。

第１駆動ロッカアーム53iには、自由ロッカアーム55i
側に開放した有底の第１ガイド穴85がロッカシャフト52
iと平行に穿設されており、この第１ガイド穴85に第１
切換ピン81が摺動可能に嵌合され、第１切換ピン81の一
端と第１ガイド穴85の閉塞端との間に油圧室86が画成さ
れる。しかも第１駆動ロッカアーム53iには油圧室86に
連通する通路87が穿設され、ロッカシャフト521には給
油路88iが設けられ、給油路88iは第１駆動ロッカアーム
53iの揺動状態に拘らず通路87を介して油圧室86に常時
連通する。

自由ロッカアーム55iには、第１ガイド穴82に対応す
るガイド孔89がロッカシャフト52iと平行にして両側面
間にわたって穿設されており、第１切換ピン81の他端に
一端が当接される第２切換ピン82がガイド孔89に摺動可
能に嵌合される。

第２駆動ロッカアーム54iには、前記ガイド孔89に対
応する有底の第２ガイド穴90が自由ロッカアーム55i側
に開放してロッカシャフト52iと平行に穿設されてお
り、第２切換ピン82の他端に当接する円盤状の規制ピン
83が第２ガイド穴90に摺動可能に嵌合される。しかも第
２ガイド穴90の閉塞端には案内筒91が嵌合されており、
この案内筒91内に摺動可能に嵌合する軸部92が規制ピン
83に同軸にかつ一体に突設される。また戻しばね84は案
内筒91及び規制ピン83間に嵌挿されており、この戻しば
ね84により各ピン81,82,83が油圧室86側に付勢される。

かかる連結切換機構56iでは、油圧室86の油圧が高く
なることにより、第１切換ピン81がガイド孔89に嵌合す
るとともに第２切換ピン82が第２ガイド穴90に嵌合し
て、各ロッカアーム53i,55i,54iが連結される。また油
圧室86の油圧が低くなると戻しばね84のばね力により第
１切換ピン81が第２切換ピン82との当接面を第１駆動ロ
ッカアーム53i及び自由ロッカアーム55i間に対応させる
位置まで戻り、第２切換ピン82が規制ピン83との当接面
を自由ロッカアーム55i及び第２駆動ロッカアーム54i間
に対応させる位置まで戻るので各ロッカアーム53i,55i,
54iの連結状態が解除される。

次に、両動弁装置47i,47eへの給油系について説明す
ると、オイルパン（図示せず）から油を上げるオイルポ
ンプ（図示せず）にオイルギャラリ98,98′が接続さ
れ、このオイルギャラリ98,98′から各連結切換機構56
i,56eに油圧が供給されるとともに、動弁装置47i,47eの
各潤滑部に潤滑油が供給される。

オイルギャラリ98には、油圧を高、低に切換えて供給
するための切換弁99が接続されており、各ロッカシャフ
ト52i,52e内の給油路88i,88eは該切換弁99を介してオイ
ルギャラリ98に接続される。

各カムホルダ59の上面には両カムシャフト48i,48eに
対応して平行に延びる通路形成部材102i,102eが、複数
のボルトによりそれぞれ締着される。各通路形成部材10
2i,102eには、両端を閉塞した低速用潤滑油路104i,104e
と、高速用潤滑油路105i,105eとが、相互に並列してそ
れぞれ設けられており、低速用潤滑油路104i,104eはオ
イルギャラリ98′に、高速用潤滑油路105i,105eは給油
路88i,88eに夫々接続される。また、低速用潤滑油路104
i,104eはカムホルダ59に接続される。

切換弁99は、前記オイルギャラリ98に通じる入口ポー
ト119と給油路88i,88eに通じる出口ポート120とを有し
てシリンダヘッド33の一端面に取付けられるハウジング
121内に、スプール弁122が摺動自在に嵌合されて成る。

ハウジング121には、上端をキャップ123で閉塞される
シリンダ孔124が穿設されており、スプール弁体122は、
キャップ123との間に作動油圧室125を形成して該シリン
ダ孔124に摺動自在に嵌合される。しかもハウジング121
の下部とスプール弁体121との間に形成されたばね室126
には、スプール弁体122を上方即ち閉じ方向に向けて付
勢するばね127が収納される。スプール弁体122には、入
口ポート119及び出口ポート120間を連通可能な環状凹部
128が設けられており、第４図で示すようにスプール弁
体122は上動しているときには、スプール弁体122は入口
ポート119及び出口ポート120間を遮断する状態にある。

ハウジング121をシリンダヘッド33の端面に取付けた
状態で、入口ポート119と高速用油圧供給路116との間に
はオイルフィルタ129が挟持される。又ハウジング121に
は、入口ポート119及び出口ポート120間を連通するオリ
フィス孔131が穿設される。従ってスプール弁体122が閉
じ位置にある状態で、入口ポート119及び出口ポート120
間はオリフィス孔131を介して連通されており、オリフ
ィス孔131で絞られた油圧が、出口ポート120から給油路
88i,88eに供給される。

またハウジング121には、スプール弁体122が閉じ位置
にあるときのみ環状凹部128を介して出口ポート120に通
じるバイパスポート132が穿設され、このバイパスポー
ト132はシリンダヘッド33内の上部に連通する。

ハウジング121には、入口ポート119に常時連通する管
路135が接続されており、この管路135は電磁弁23を介し
て管路137に接続される。しかも管路137は、キャップ12
3に穿設した接続孔138に接続される。従って電磁弁23が
開弁作動したときに、作動油圧室125に油圧が供給さ
れ、この作動油圧室125内に導入された油圧の油圧力に
よりスプール弁体122が開弁方向に駆動される。

さらにハウジング121には、出口ポート120即ち給油路
88i,88eの油圧を検出するための油圧センサ18が取付け
られ、この油圧センサ18は、切換弁99が正常に作動して
いるか否かを検出する働きをする。

上述のように構成されたエンジン１の動弁装置47i,47
eの作動について以下に説明する。ここで各動弁装置47i
と47eとは同様の作動をするので、吸気弁側動弁装置47i
の作動についてのみ説明する。

各種エンジンパラメータ信号に応じてバルブタイミン
グの切換指示信号がECU5から出力されるが、例えばエン
ジン高速運転時にECU5から電磁弁23に対して開弁指令信
号が出力されると、該電磁弁23が開弁作動し、切換弁99
が開弁作動して給油路88Iの油圧が上昇する。その結
果、連結切換機構56iが作動して各ロッカアーム53i,54
i,55iが連結状態となり、高速用カム51iによって、各ロ
ッカアーム53i,54i,55iが一体に作動し、一対の吸気弁4
0iが、開弁期間とリフト量を比較的大きくした高速バル
ブタイミングで開閉作動する。

一方、エンジン低速運転時にECU5から電磁弁23に対し
て閉弁指令信号が出力されると、電磁弁23、切換弁99が
閉弁作動し、給油路88iの油圧が低下する。その結果、
連結切換機構56iが上記と逆に作動して、各ロッカアー
ム53i,54i,55iの連結状態が解除され、低速用カム49i,5
0iによって夫々対応するロッカアーム53i,54iが作動
し、一対の吸気弁40iが、開弁期間とリフト量を比較的
小さくした低速バルブタイミングで作動する。

次に前記マニホルド内絶対圧センサ16について、吸気
管２のマニホルド２′を拡大して要部のみ示した第４図
を参照して以下に詳述する。

エンジン１に各気筒毎に吸気管マニホルド２′の単管
部２″が接続され、吸気弁（図示せず）の上流で該弁に
近い単管部２″内に絞りジェット24を設ける。該絞りジ
ェット24を設ける位置は、マニホルド単管部２″内の吸
気絶対圧が他単管部内の吸気絶対圧の影響を受けにくい
位置を選ぶようにする。

各絞りジェット24に管25を介してサージタンク26、更
にマニホルド内絶対圧センサ16が接続される。各絶対圧
センサ16は対応するマニホルド単管部２″内の、サージ
タンク26によって脈動分が減衰された吸気絶対圧P_BAMを
検出する。即ち、マニホルド内絶対圧センサ16は各気筒
固有の吸気絶対圧を他気筒とは独立して夫々検出するも
のであり、一方、前記吸気管絶対圧センサ８は、個々の
気筒に関係なく各気筒に共通する吸気管２における絶対
圧を検出するものであり、該検出絶対圧はマニホルド内
絶対圧P_BAMの気筒間の差をなくした平均値に相当する。

次に該マニホルド内絶対圧センサ16を備えた第１図の
制御装置の、本発明に係るバルブタイミング切換制御に
おける異常検知方法について第５図乃至第８図を参照し
て以下に詳述する。

一般にエンジン運転状態に応じてバルブタイミングを
高速用バルブタイミング（以下「高速V/T」と云う）と
低速用バルブタイミング（以下「低速V/T」と云う）と
に切換えるエンジンにおいて吸気管マニホルド２′の単
管部２″での吸気負圧（以下「インマニ負圧」と云う）
はスロットル弁開度（θ_TH）が同一のときでも高速V/T
と低速V/Tとでは異なる。その差は低エンジン回転及び
低エンジン負荷状態になる程大きく、特にアイドル運転
領域においてその差は顕著であり、高速V/T時のインマ
ニ負圧が低速V/T時のそれよりも小さい。換言すれば、
大気圧に近い、又は絶対圧が高い（第５図）。

かかる高速V/T時と、低速V/T時とでのインマニ負圧の
差は第６図に示すように、高速V/Tと低速V/Tとでの吸気
弁及び排気弁の各弁開閉角及び両弁の開弁期間のオーバ
ラップ量の相違によるポンプ効率差に起因する。即ち、
吸気弁の開弁角は高速V/T時の方が低速V/T時より大きい
ため高速V/T時には下死点（BDC）を過ぎても吸気弁がよ
り長く開弁していてインマニ負圧は圧縮行程の影響をよ
り多く受ける。これが前記インマニ負圧の差となる。

従って、アイドル運転時に各気筒毎に検出したインマ
ニ負圧を所定判定値と比較することによって、低速V/T
指示にもかかわらずバルブタイミング切換機構（連結切
換機構56i）が高速V/Tに固着したままになる異常を検出
することができる。

なお、第４図に示すマニホルド内絶対圧検出手段にお
いて、気筒毎に他気筒の影響を受けないようにして吸気
管マニホルド２′内絶対圧（以下「インマニ絶対圧」と
云う）P_BAMを測定するが、これはバルブタイミング切換
機構の切換異常が単一の気筒に対応するバルブタイミン
グ切換部品に発生するものであり（例えば切換ピン81,8
2の、ロッカアーム53i,55i内での摺動不良）、気筒毎に
インマニ絶対圧P_BAMを検出することにより、該異常によ
る絶対圧差を顕著に確認できるからである。

前述のように、アイドル運転状態において、低速V/T
指示にもかかわらずバルブタイミング切換機構が高速V/
Tに固着したままになる高速V/T固着が吸・排気管のいず
れか一方、又は両方に発生しても第７図に示すようにイ
ンマニ負圧が正常な場合に比らべ低下する（絶対圧は上
昇）。従って前記所定判定値、即ち閾値を正常時のイン
マニ負圧と固着時のそれとの間の値に設定してインマニ
負圧が該閾値よりも小さいとき（絶対圧ならば大きいと
き）高速V/T固着が発生していると判別することができ
る。

ところで、インマニ負圧が変動する要因としてバルブ
タイミング切換の他に点火時期、アイドル回転数、タペ
ットクリアランス等のバラツキ、エンジンの慣らし状態
等が挙げられるが、その変動幅は最大20〜30mmHg程度で
あってバルブタイミング切換によるインマニ負圧の変動
量に比らべ微少であり、従ってこうした変動要因は考慮
しなくてよい。しかしながら、第７図（ｂ）及び（ｃ）
に示すように車両の前照灯等の電気負荷装置や空調装置
等のエンジンに加わる負荷装置の作動状態によるインマ
ニ負圧の変動は大きく、従って前記所定判定値（閾値）
は該エンジン負荷装置の作動状態に応じて異なる値に設
定する必要がある。

更に、インマニ絶対圧を検出する場合には大気圧の変
化によって該インマニ絶対圧が変動するため絶対圧表示
の所定判定値（閾値）の大気圧補正が必要である。

本発明のバルブタイミング切換機構の異常を検出する
方法は異常の要請に応えるものであり、該方法を第８図
に示すプログラムフローチャートを参照して説明する。
本プログラムはTDC信号パルス発生毎にこれと同期して
実行される。

第８図において201はエンジンが始動中か否かをエン
ジン回転数Ne等により判別するステップ、202は始動後
エンジンアイドル回転数が安定するに必要な時間である
ディレイ期間t_STDLY（例えば５秒）が経過したか否かを
判別するステップである。ここでt_STDLYタイマは始動中
は常にステップ203でリセットされる。従ってエンジン
が始動中であるか又は始動後ディレイ期間t_STDLYが未経
過［ステップ202の答が否定（No）］であれば本プログ
ラムは終了する。

一方、エンジン始動後ディレイ時間t_STDLYが経過した
ならば［ステップ202の答が肯定（Yes）］、エンジン水
温Twが所定値T_WVTFS（例えば60℃）より高いか否か、即
ち暖機が完了したか否か（ステップ204）、エンジン回
転数Neが所定値N_IDL（例えば1500rpm）より低いか否
か、即ちエンジンがアイドル回転状態か否か（ステップ
205）、スロットル弁開度θ_THがスロットル弁３′のほ
ぼ全閉を示す所定値θ_FC以下であるか否か、即ちスロッ
トル弁３′が全閉状態か否か（ステップ206）、及びECU
5から電磁弁23に対して低速V/T指示、即ち閉弁指令信号
が出力されているか否か（ステップ207）を判別する。

該ステップ204−207の答のいずれかが否定（No）なら
ば本プログラムは終了し、一方、ステップ204−207の答
のいずれもが肯定（Yes）、即ちエンジンが暖機を完了
し、アイドル回転領域にあり、スロットル全閉であり、
且つECU5が低速V/T指示を出力しているならばステップ2
08へ進む。

ステップ208ではエンジンアイドル時の電気装置負荷
及び空調機負荷に応じてあらかじめ複数設定される前述
の所定判別閾値P_BVTFS1,P_BVTFS2,P_BVTFS3（絶対圧）を
大気圧に応じて補正する。

次にステップ209で空調装置作動を含めた所定量以上
の電気装置作動による負荷がエンジンに加えられている
か否か、及びステップ210で空調装置が作動中であるこ
とを示す信号がオンか否かを判別する。所定量以上の電
気負荷が加わっていないならばステップ211へ進んで比
較値P_BVTFSを所定閾値P_BVTFS1に設定し、所定量以上の
電気負荷が加わり且つ空調装置が非作動中であればステ
ップ212へ進んで比較値P_BVTFSをP_BVTFS2に設定し、また
少なくとも空調装置が作動中であるならばステップ213
へ進んで比較値P_BVTFSをP_BVTFS3に設定する。３つの所
定判定閾値の値（絶対圧）はP_BVTFS1＜P_BVTFS2＜P
_BVTFS3となる値に設定する。即ち、エンジン負荷が大き
くなる程比較値P_BVTFSは大きな値（絶対圧）に設定され
る。

次にステップ214においてTDC信号パルスに対応する気
筒に対応して検出されるインマニ絶対圧P_BAMが前記比較
値P_BVTFS以下か否かを判別する。該ステップ214の答が
肯定（Yes）、即ちインマニ絶対圧P_BAMが低速V/T時の値
であるならばバルブタイミング切換機構に異常はないも
のと判定してt_VTFSタイマを所定時間t_VTFS（例えば５
秒）にリセットして（ステップ215）本プログラムを終
了する。一方ステップ214の答が否定（No）ならばステ
ップ215でリセットしたタイマの残り時間t_VTFSが０であ
るか否か、即ちP_BAM＞P_BVTFS1になった時点から所定時
間t_VTFSが経過したか否かを判別する（ステップ216）。
該ステップ216の答が否定（No）、即ち所定時間t_VTFSが
未経過ならば本プログラムを終了する。

一方ステップ216の答が肯定（Yes）、即ちP_BAM＞P
_BVTFSになった時点から所定時間t_VTFSが経過したときに
はバルブタイミング切換機構に異常が発生していると判
定してステップ217に進んでフェイルセーフ処理を行な
う。該フェイルセーフ処理は本出願人により提案された
特願昭63−255292号公報に詳述されている処理と同一で
あってもよい。即ち、バルブタイミングを低速V/Tとす
る切換指示信号を出力すると共に、エンジン回転数が所
定回転数より高い時には高速V/Tに合わせてTi_Hマップに
より設定した基本燃料量に基づいてエンジンに燃料を供
給するようにする。ステップ217を実行後、本プログラ
ムを終了する。

次に第４図に示したインマニ絶対圧検出手段とは異な
る構成の他の実施例に依るインマニ絶対圧検出手段を第
９図を参照して説明する。

第９図において第４図の実施例と異なる部分のみを説
明すると、各サージタンク26に管28を介してロータリバ
ルブ27が接続され、該ロータリバルブに管29を介して１
つのマニホルド内絶対圧センサ16が接続される。マニホ
ルド内絶対圧センサ16の出力はECU5へ入力し、ECU5から
はロータリバルブ27にロータリバルブ切換信号が供給さ
れる。

ロータリバルブ27がECU5からの切換信号によって所定
時間毎に回転してマニホルド内絶対圧センサ16が順次各
絞りジェット24及びサージタンク26に接続され、順次各
気筒毎のマニホルド内絶対圧P_BAMを検出する。

第９図に示す実施例のマニホルド内絶対圧検出手段を
備えた第１図の制御装置のバルブタイミング切換制御に
おける異常検知方法について第10図に示すプログラムチ
ャートを参照して説明する。

第10図に示すプログラムにおいて第８図に示すステッ
プと夫々対応するステップは同一符号を付して示す。従
って第８図と異なる部分のみを以下説明する。

ステップ202−207の答がいずれも肯定（Yes）、即ち
始動後所定時間t_STDLYが経過し、暖機を完了し、アイド
ル回転域にあり、スロットル全閉であり、且つ低速V/T
指示が出力されているならばステップ301へ進んで、後
述のステップ307で所定時間t_NOP（例えば0.5秒）にリセ
ットされるt_NOPタイマの残り時間t_NOPが０であるか否か
を判別する。該所定時間t_NOPは測定されるべきインマニ
絶対圧が安定する時間及びロータリバルブ27へ回転切換
の指令が出てから実際に回転切換が完了するまでの所要
時間を考慮した値に設定する。ステップ301の答が否定
（No）、即ち所定時間t_NOPが未経過であれば、t_MEASタ
イマを所定時間t_MEAS（例えば４秒）にリセットし（ス
テップ302）、またt_VTFSタイマを所定時間t_VTFSにリセ
ットし（ステップ315）、更にロータリバルブ27の回転
切換禁止の解除のためのフラグＦ−LVSTOPを回転切換禁
止の解除を意味する０にセットして（ステップ303）本
プログラムを終了する。なお、所定時間t_MEASは気筒毎
に各インマニ絶対圧がマニホルド内絶対圧センサ16に順
次供給される時間間隔に相当するものである。

一方、ステップ301の答が肯定（Yes）、即ちロータリ
バルブ27へECU5から回転切換指令が出力されてから所定
時間t_NOPが経過したならばフラグＦ−LVSTOPが１である
か否かを判別する（ステップ304）。該フラグＦ−LVSTO
Pはステップ312で１にセットされるものであり、該セッ
トにより気筒毎のバルブタイミング切換機構（連結切換
機構56i）のうち、異常診断中のものに一時的な異常が
検出されたためにロータリバルブ27の回転切換を禁止す
ることを示す。ステップ304の答が肯定（Yes）、即ちフ
ラグＦ−LVSTOPが１のときにはステップ208へ進み所定
時間t_MEASの経過状態に拘らず、現在異常診断中のバル
ブタイミング切換機構を引き続き異常診断する。一方ス
テップ304の答が否定（No）のときにはステップ302でリ
セットしたタイマの残り時間t_MEASが０であるか否かを
判別する（ステップ305）。

ステップ305の答が否定（No）、即ちロータリバルブ2
7の回転切換完了後、所定時間t_MEASが未経過ならばステ
ップ208へ進み、肯定（Yes）、即ち所定時間t_MEASが経
過したならばロータリバルブ27を回転切換させ、次のイ
ンマニ絶対圧をマニホルド内絶対圧センサ16へ供給する
ようにし（ステップ306）、t_NOPタイマを所定時間t_NOP
にリセットする（ステップ307）。

次に、異常検知が次回に行なわれるべきバルブタイミ
ング切換機構に対応する気筒を表わす整数値ｎに１を加
算し（ステップ308）。該加算後のｎがエンジンの気筒
数を表わす４より大きいか否かを判別する（ステップ30
9）。ｎが４を超えているならばｎを１に設定し（ステ
ップ310）、またｎが４以下であればそのままステップ3
11へ進んで次回異常検知を行なうべき気筒を特定する情
報をバックアップRAMに記憶した後ステップ303へ進む。

ステップ214ではステップ311で記憶された気筒に対応
するインマニ絶対圧P_BAMが比較値P_BVTFSと比較され、P
_BAM＞P_BVTFS、即ち前記記憶された気筒に対応するバル
ブタイミング切換機構（連結切換機構56i）に一時的異
常が検出されたが（ステップ214否定）該異常検出後所
定時間t_VTFSが未経過の時（ステップ216否定）にはステ
ップ312に進み、フラグＦ−LVSTOPを１にセットして本
プログラムを終了する。

ステップ216の答が肯定（Yes）、即ち前記記憶された
気筒に対応するバルブタイミング切換機構に発生した異
常が所定時間t_VTFS継続した時にはステップ217を実行
後、対応するバルブタイミング切換機構に異常がある気
筒を特定する情報をバックアップRAMに記憶して（ステ
ップ313）フラグＦ−LVSTOPを０に設定して（ステップ3
14）本プログラムを終了する。

ステップ215の実行後もフラグＦ−LVSTOPを０に設定
して（ステップ315）本プログラムを終了する。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明は、複数の気筒を有する内
燃エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバル
ブタイミングを切換えるバルブタイミング切換機構と、
エンジン運転状態に応じて該バルブタイミング切換機構
へ切換指令信号を出力する制御手段とを備えた内燃エン
ジンのバルブタイミング制御装置の異常検出方法におい
て、少なくとも１つの気筒に対応する吸気弁上流の吸気
圧力を検出する吸気圧力検出手段を設け、該吸気圧力検
出手段の出力値と所定の判別値とを比較し、該比較結果
と、前記制御手段から出力される切換指令信号とに応じ
て前記バルブタイミング切換機構の作動異常を検知する
ようにしたのでバルブタイミング切換機構の異常を比較
的簡単な構成で確実に検知できる。

また、請求項２に記載したように前記バルブタイミン
グ切換機構の作動異常の検知は前記エンジンのアイドル
時に行なわれるようにしたり、請求項４乃至６に記載し
たように、前記所定の判別値は前記エンジンに加わる電
気負荷の大きさに応じて又は空調機作動状態に応じて設
定されるようにしたり、又は大気圧に応じて補正される
ようにしたのでバルブタイミング切換機構の異常を精度
良く検出できる。

更に請求項９に記載したように前記吸気圧力検出手段
は１つだけ設けられ、各気筒吸気弁上流の吸気圧力は、
所定時間毎に切換わる回転切換手段によって前記吸気圧
力検出手段と連結されるようにしたので吸気圧力検出手
段を気筒数備える必要はなく、構造を簡単にでき、低コ
スト化を図ることを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異常検知方法を適用するエンジン及び
制御装置の全体構成図、第２図はエンジンの要部縦断面
図、第３図は連結切換機構を示す横断面図、第４図は第
１図に示す吸気管マニホルド及びマニホルド内絶対圧セ
ンサ16の拡大要約図、第５図はバルブタイミングの相違
で生じる吸気管マニホルド内負圧の変化を示すグラフ、
第６図はバルブタイミングの相違と吸・排気弁の弁作動
との関係を示すグラフ、第７図はエンジンアイドルに高
速バルブタイミング固着が発生したときのエンジン負荷
に応じた吸気管マニホルド内負圧の変化を示すグラフ、
第８図は第４図に示すマニホルド内絶対圧検出手段を備
えた第１図の制御装置で行なわれるバルブタイミング切
換機構の異常検知プログラムチャート、第９図は第４図
に示す実施例とは別の実施例であるマニホルド内絶対圧
検出手段を示す拡大要約図、第10図は第９図に示す検出
手段を備えた第１図の制御装置で行なわれるバルブタイ
ミング切換機構の異常検知プログラムチャートである。 １……内燃エンジン、２……吸気管、２′……吸気管マ
ニホルド、５……ECU（制御手段）、16……マニホルド
内絶対圧センサ（吸気圧力検出手段）、27……ロータリ
バルブ（回転切換手段）、56i……連結切換機構（バル
ブタイミング切換機構）、P_BVTFS……比較値（所定の判
別値）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−110817（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−150408（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 1/46 F01L 3/24

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の気筒を有する内燃エンジンの吸気弁
   及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを切換
   えるバルブタイミング切換機構と、エンジン運転状態に
   応じて該バルブタイミング切換機構へ切換指令信号を出
   力する制御手段とを備えた内燃エンジンのバルブタイミ
   ング制御装置の異常検出方法において、少なくとも１つ
   の気筒に対応する吸気弁上流の吸気圧力を検出する吸気
   圧力検出手段を設け、該吸気圧力検出手段の出力値と所
   定の判別値とを比較し、該比較結果と、前記制御手段か
   ら出力される切換指令信号とに応じて前記バルブタイミ
   ング切換機構の作動異常を検知する内燃エンジンのバル
   ブタイミング切換制御装置の異常検知方法。
2. 【請求項２】前記バルブタイミング切換機構の作動異常
   の検知は前記エンジンのアイドル時に行なわれる請求項
   １記載の異常検知方法。
3. 【請求項３】前記バルブタイミング切換機構の作動異常
   は、前記切換指令信号が前記エンジンが低速用バルブタ
   イミングで作動することを指令するときに検知される請
   求項１又は２記載の異常検知方法。
4. 【請求項４】前記所定の判別値は、前記エンジンに加わ
   る電気負荷の大きさに応じて設定される請求項１又は２
   記載の異常検知方法。
5. 【請求項５】前記所定の判別値は、空調機の作動状態に
   応じて設定される請求項１又は４記載の異常検知方法。
6. 【請求項６】前記所定の判別値は、大気圧に応じて補正
   される請求項１又は２記載の異常検出方法。
7. 【請求項７】前記吸気圧力検出手段は、吸気絶対圧を検
   出し、該検出吸気絶対圧が前記所定の判別値よりも大き
   い時、前記バルブタイミング切換機構の作動が異常であ
   ると判別する請求項１、４、５又は６記載の異常検出方
   法。
8. 【請求項８】前記吸気圧力検出手段は、気筒毎に気筒数
   と同数だけ設けられる請求項１又は２記載の異常検出方
   法。
9. 【請求項９】前記吸気圧力検出手段は１つだけ設けら
   れ、各気筒吸気弁上流の吸気圧力は、所定時間毎に切換
   わる回転切換手段によって前記吸気圧力検出手段と連結
   される請求項１又は２記載の異常検出方法。