JP4346427B2 - 可変動弁機構付きエンジンの診断方法及び診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの生産過程でエンジンを診断する方法及び診断装置に関し、より詳しくはエンジンの回転域に応じて、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させることにより全回転域において最適な出力特性が得られるようにした可変動弁機構付きエンジンの診断方法及び診断装置に関する。

従来、エンジンの生産過程では、出荷品質を確保するために、生産したエンジンの評価試験が行なわれている。このような評価試験を行うエンジン診断装置として、例えば、エンジンの１行程中における吸気バルブ及び排気バルブの最大振動レベルを算出し、その算出した最大振動レベルが前行程での最大振動レベルよりも所定値以上小さくなったときに、吸気バルブ若しくは排気バルブを異常と判定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他のエンジン診断装置として、エンジンの各バルブの近傍における振動を検出して、その検出したエンジン振動信号から対応するバルブの駆動に関連するバルブ振動信号を抽出し、更に、エンジンコントロールユニットからのカム角検出信号及びクランク角検出信号と予め入力されたカムプロフィールデータとに基づいて各バルブに対応するカム開閉ランプ部及びバルブリフト部の範囲を示すカムシャフトタイミングを検出して、バルブ振動信号とカムシャフトタイミングとの相関に基づいてバルブクリアランスを判定するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

一方、エンジンの可変動弁機構として、例えば、カムシャフトに低速用カムと高速用カムとを設け、ロッカアームシャフトには低速用カムにより揺動する低速用ロッカアームと、高速用カムにより揺動する高速用ロッカアームとを連結自在に設けて、エンジンの低速回転域では高速用ロッカアームと低速用ロッカアームとを切り離して吸気バルブや排気バルブを低速用カムにより駆動し、エンジンの高速回転域では高速用ロッカアームと低速用ロッカアームとを連結して吸気バルブや排気バルブを高速用カムにより駆動して、全回転域において最適な出力特性が得られるようにしたロッカアーム式のものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

また、他の可変動弁機構として、ロッカアームを使用しない直打式のものも知られている（例えば、特許文献４参照）。

この直打式の可変動弁機構は、図８に示すように、バルブ駆動用のカムシャフト１０１に、各気筒に対応して２つの高速用カム１０２と、これら高速用カム１０２の間に配設された１つの低速用カム１０３とを有している。

また、カムシャフト１０１の下方において、シリンダヘッド１０４に形成されたガイド穴１０５内には、円板状の端壁と円筒状の側壁とからなる倒立カップ形状の直打式バルブリフタ１１０が上下方向に滑動可能に挿入されている。この直打式バルブリフタ１１０は、端壁の周縁部及び側壁を構成して高速用カム１０２により往復動するアウターリフタ１１１と、端壁の中心部を構成して低速用カム１０３により往復動するインナーリフタ１１２とに分割されており、インナーリフタ１１２は、アウターリフタ１１１の端壁の中心部に形成された境界穴１１３内に相対的に上下方向に摺動可能に配設されている。

アウターリフタ１１１の端壁のうち１８０度離れた２箇所の内部には、半径方向に延び、内端が境界穴１１３内に開口し、外端が閉鎖した第１シリンダ穴１１５と、内端が境界穴１１３内に開口し、外端も開口した第３シリンダ穴１１７とが形成されており、インナーリフタ１１２の内部には、直径方向に延び、両端が開口した第２シリンダ穴１１６が形成されている。

第１〜第３シリンダ穴１１５〜１１７は同一内径で、アウターリフタ１１１及びインナーリフタ１１２に、それぞれ高速用カム１０２及び低速用カム１０３が当接し、アウターリフタ１１１の上面とインナーリフタ１１２の上面とが面一になったときに、第１〜第３シリンダ穴１１５〜１１７は互いに同一軸上に連続するようになっている。

第１シリンダ穴１１５及び第２シリンダ穴１１６には、それぞれのシリンダ穴と同一長の第１ピン１１８及び第２ピン１１９が左右摺動可能に挿入されている。また、第３シリンダ穴１１７には、該シリンダ穴より短い第３ピン１２０が左右方向に摺動可能に挿入されていると共に、第３シリンダ穴１１７の外端付近に止着されたストッパ１２１と第３ピン１２０との間には、第３ピン１２０を常に第２ピン１１９側へ付勢するリターンスプリング１２２が装着されている。

第１〜第３ピン１１８〜１２０は同一外径で、アウターリフタ１１１の上面とインナーリフタ１１２の上面とが面一になったときに、端面同志が当接して同一軸上に連続し、左右方向に摺動が可能になっている。

また、第１シリンダ穴１１５の閉鎖端は、作動油が供給される高圧室１２４となっており、この高圧室１２４にはオイルパン１２５の作動油がオイルポンプ１２６から、切替弁１２７、シリンダヘッド１０４に形成された油通路１２８、ガイド穴１０５の内周面に形成された環状溝１２９、アウターリフタ１１１の側壁の外周面に形成された油導入凹部１３０、およびアウターリフタ１１１の側壁に貫通形成された油孔１３１の油路を経て送られるようになっている。なお、切替弁１２７は、図示しない制御装置により、エンジンの低速回転域では高圧室１２４をドレンさせ、エンジンの高速回転域では高圧室１２４をオイルポンプ１２６に連通させるように切り替えられる。

吸気または／及び排気用のバルブ１３３は、バルブクリアランス調整用のインナーシム１３２を介してインナーリフタ１１２の下面中央部に当接するように配置され、インナーリフタ１１２の上下動によって開閉されるようになっている。また、バルブ１３３には、コッタ１３４を介してリテーナ１３５が取着されており、このリテーナ１３５とシリンダヘッド１０４のばね受け部１０６との間には、バルブ１３３を巻回するようにバルブスプリング１３６が配設され、バルブ１３３を常に上方のインナーリフタ１１２側（閉弁方向）へ付勢している。また、アウターリフタ１１１の端壁の下面とばね受け部１０６との間で、バルブスプリング１３６の外周側には、ロストモーションスプリング１３７が配設され、アウターリフタ１１１を常に上方、即ち閉弁方向へ付勢して高速用カム１０２に押し付けるようになっている。

かかる直打式の可変動弁機構においては、エンジンの低速回転域では、図８に示すように、高圧室１２４がドレンするように切替弁１２７を切り替えることにより、第１〜第３ピン１１８〜１２０をリターンスプリング１２２の付勢力により図８において左側方向へ摺動させて、第１〜第３シリンダ穴１１５〜１１７にそれぞれ収容させ、これによりアウターリフタ１１１をインナーリフタ１１２から切り離して、図９に示すようにバルブ１３３を低速用カム１０３の形状に基づいて開閉させるようにしている。

また、エンジンの高速回転域では、図１０に示すように、高圧室１２４がオイルポンプ１２６に連通するように切替弁１２７を切り替えて、高圧室１２４に作動油を供給することにより、第１〜第３ピン１１８〜１２０をリターンスプリング１２２の付勢力に抗して図１０において右側方向へ摺動させて、第１ピン１１８を第１シリンダ穴１１５と第２シリンダ穴１１６とに掛け渡すと共に、第２ピン１１９を第２シリンダ穴１１６と第３シリンダ穴１１７とに掛け渡して、これによりアウターリフタ１１１とインナーリフタ１１２とを連結して、バルブ１３３を高速用カム１０２の形状に基づいて開閉させるようにしている。

特開２０００−３３７２０５号公報 特開２００１−２１４５５号公報 特開平３−４３６１２号公報 特開平６−１７６３０号公報

ところが、従来提案されているエンジン診断装置は、バルブ自体の異常やバルブクリアランスを判定するもので、上述したような可変動弁機構については何ら言及されておらず、その動作を診断するようにはなっていない。

このため、従来は、可変動弁機構に異常があって、バルブを駆動するカムが正常に切り替わらなくても、その現象を直接検出できないために、出荷品質を充分確保することができず、異常のまま車両に搭載されて低速回転域あるいは高速回転域で所望の出力特性が得られなくなることが懸念される。

このようなことから、近年、可変動弁機構を有するエンジンについては、エンジンの生産過程で可変動弁機構自体の動作を直接評価できるエンジン診断装置の開発が望まれている。

本発明は、上記要望に応えるためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの生産過程において可変動弁機構自体の動作を直接評価でき、エンジンの出荷品質の向上に寄与できる可変動弁機構付きエンジンの診断方法及び診断装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の可変動弁機構付きエンジンの診断方法の発明は、吸気バルブまたは／及び排気バルブを駆動する吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンを診断する可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、上記エンジンを所定の回転数で回転させながら、上記吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えるためのカム切替指令の前後における上記エンジンの吸気圧力または／及び排気圧力を測定する圧力測定手順と、該圧力測定手順で測定された上記カム切替指令の前後における測定圧力波形の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する判定手順とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、上記圧力測定手順は、上記リフト量が可変のバルブが位置する吸気ポートまたは排気ポートに圧力センサを設置して上記吸気圧力または／及び排気圧力を測定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンを診断する可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、上記エンジンを所定の回転数で回転させながら、上記カムを切り替えるためのカム切替指令の前後における上記エンジンの筒内圧力を測定する圧力測定手順と、該圧力測定手順で測定された上記カム切替指令の前後における測定圧力波形の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する判定手順とを有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３の可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、上記圧力測定手順は、点火プラグの取付位置に、点火プラグに代えて圧力センサを取り付けて上記筒内圧力を測定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、上記圧力測定手順は、燃料噴射装置を取り外した状態で上記圧力を測定することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、上記判定手順は、上記測定圧力波形のピーク値、予め設定したピーク閾値を上回るピーク面積、ボトム値、及び予め設定したボトム閾値を下回るボトム面積の少なくとも一つを評価値として求め、上記カム切替指令の前後における対応する評価値の比較に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６の可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、上記評価値は、上記エンジンの複数の回転サイクルにおける平均値または加算値として算出することを特徴とする。

上記目的を達成する請求項８に記載の可変動弁機構付きエンジンの診断装置の発明は、吸気バルブまたは／及び排気バルブを駆動する吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンを診断する可変動弁機構付きエンジンの診断装置において、上記エンジンを回転させる回転駆動手段と、上記エンジンの吸気圧力または／及び排気圧力を測定する圧力センサと、上記回転駆動手段による上記エンジンの回転を制御すると共に、上記可変動弁機構に対して上記吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えるためのカム切替指令を与えて、該カム切替指令の前後における上記圧力センサの出力の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する演算制御手段とを有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンの診断装置において、上記エンジンを回転させる回転駆動手段と、上記エンジンの筒内圧力を測定する圧力センサと、上記回転駆動手段による上記エンジンの回転を制御すると共に、上記可変動弁機構に対して上記カムを切り替えるためのカム切替指令を与えて、該カム切替指令の前後における上記圧力センサの出力の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する演算制御手段とを有することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９の可変動弁機構付きエンジンの診断装置において、上記演算制御手段は、上記回転駆動手段により上記エンジンの回転数を所定の回転数に制御しながら、上記可変動弁機構に対して上記カム切替指令を与える制御部と、上記カム切替指令の前後において上記圧力センサから出力される測定圧力波形の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する演算部と、上記演算部での判定結果を表示する表示部とを有することを特徴とする。

請求項１の発明によると、エンジンを所定の回転数で回転させながら、カム切替指令の前後における吸気圧力または／及び排気圧力を測定し、その測定圧力波形の比較結果に基づいて可変動弁機構の動作を判定するので、エンジンの生産過程において可変動弁機構自体の動作を直接評価することができ、エンジンの出荷品質の向上に寄与することが可能となる。

請求項２の発明によると、リフト量が可変のバルブが位置する吸気ポートまたは／及び排気ポートに圧力センサを設置して吸気圧力または／及び排気圧力を測定するので、吸気圧力または／及び排気圧力を簡単に測定することが可能となる。

請求項３の発明によると、エンジンを所定の回転数で回転させながら、カム切替指令の前後における筒内圧力を測定し、その測定圧力波形の比較結果に基づいて可変動弁機構の動作を判定するので、エンジンの生産過程において可変動弁機構自体の動作を直接評価することができ、エンジンの出荷品質の向上に寄与することが可能となる。

請求項４の発明によると、点火プラグの取付位置に圧力センサを取り付けて筒内圧力を測定するので、筒内圧力を容易に測定することができる。

請求項５の発明によると、燃料噴射装置を取り外した状態で圧力を測定するので、圧力の変化が滑らかになり挙動が抑制できると共に、測定中のエンジン振動も低減される。従って、測定圧力波形におけるノイズ成分が低減できるので、可変動弁機構の動作をより正確に評価することが可能となる。

請求項６の発明によると、カム切替指令の前後において、測定圧力波形に基づいて所定の評価値を求め、それらの評価値の比較に基づいて可変動弁機構の動作を判定するので、判定処理を簡単に行うことが可能となる。

請求項７の発明によると、測定圧力波形に基づいて所定の評価値を求め、その評価値と予め設定した評価基準値との比較に基づいて可変動弁機構の動作を判定するので、可変動弁機構の異常の内容をも判別することが可能となり、異常判定の際の迅速な対応が可能となる。

請求項８、請求項９の発明によると、回転駆動手段、圧力センサ及び演算制御手段を有する簡単な構成で、エンジンの生産過程において可変動弁機構自体の動作を直接評価することができ、エンジンの出荷品質の向上に寄与することが可能となる。しかも、演算制御手段は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）をもって構成することができるので、構成のより簡略化が図れる。

請求項１０の発明によると、演算制御手段は、制御部、演算部及び表示部を有し、制御部により回転駆動手段を介してエンジンが所定の回転数で回転されながら、可変動弁機構に対してカム切替指令が与えられ、そのカム切替指令の前後において圧力センサから出力される測定圧力波形の比較結果に基づいて、演算部により可変動弁機構の動作が判定されてその判定結果が表示部に表示されるので、簡単な構成で、判定結果を容易に認識でき、エンジンを効率よく診断することが可能になると共に、異常診断されたエンジンに対して迅速な対応ができる。

以下、本発明による可変動弁機構付きエンジンの診断方法及び診断装置の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１乃至図５は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１は可変動弁機構付きエンジンの診断装置の概略構成を示すブロック図、図２は圧力センサから得られる圧力の測定圧力波形を示す図、図３は可変動弁機構のカム切り替えによるバルブリフト期間の説明図、図４は複数の回転サイクルにおける測定圧力波形の分離方法を説明する図、図５は本実施の形態の動作を説明するフローチャートである。

本実施の形態は、吸気バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構を有する４気筒のエンジン１を、その生産過程において診断するものである。エンジン１には、そのクランクシャフトに回転駆動手段であるモータ２を連結すると共に、各気筒の吸気バルブが位置する吸気ポートに、それぞれ各気筒毎の吸気圧力を検出する圧力センサ３−１〜３−４を取り付ける。なお、各気筒は、燃料噴射装置（インジェクタ）を取り外した状態とする。

圧力センサ３−１〜３−４の出力は、それぞれ増幅器４−１〜４−４で増幅した後、フィルタ回路５−１〜５−４で不要なノイズ成分を除去してから、ＣＡＮ変換器等のＡ／Ｄ変換器６−１〜６−４でそれぞれ例えば、ＣＡＮメッセージ等のデジタル信号に変換して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を有してなる演算制御手段７に取り込む。

演算制御手段７には、エンジン１の回転数が所定の回転数となるようにモータ２の回転を制御すると共に、エンジン１の回転中に可変動弁機構に対してカム切替指令を与える制御部１１と、カム切替指令の前後において圧力センサ３−１〜３−４から出力される測定圧力波形に基づいて可変動弁機構の動作を判定する演算部１２と、この演算部１２での判定結果を表示する表示部１３とが設けられている。

ここで、１つの気筒に注目すると、モータ２によりエンジン１を定速度で回転させたときに、対応する気筒の圧力センサから得られる吸気圧力（吸気ポート内圧力）の測定圧力波形は、例えば図２に示すようになる。また、カム（吸気カム）１回転による吸気バルブのリフト期間は、図３に示すように、吸気バルブが低速用カム（ＬＯカム）により駆動された場合には吸気バルブが遅れて開いて早めに閉じるために短くなり、高速用カム（ＨＩカム）により駆動された場合には吸気バルブが早めに開いて遅く閉じるために長くなる。また、吸気バルブのバルブリフト量（開弁量）は、吸気バルブが低速用カム（ＬＯカム）により駆動される場合に対し、高速用カム（ＨＩカム）により駆動される場合には大きくなる。

このため、カム切替指令によるＬＯカム指示（ＨＩカムからＬＯカムへの切替指示）及びＨＩカム指示（ＬＯカムからＨＩカムへの切替指示）により、ＬＯカム、ＨＩカムが正常に切り替わった正常時には、図２において、測定圧力波形のピーク値Ｐｐ及び予め設定したピーク閾値Ｐｐrefを上回るピーク面積Ｓｐは、ＬＯカムによる駆動の場合よりもＨＩカムによる駆動の場合の方がそれぞれ大きくなる。また、測定圧力波形のボトム値Ｐｂは、ＬＯカムによる駆動の場合よりもＨＩカムによる駆動の場合の方が低くなり、予め設定したボトム閾値Ｐｂrefを下回るボトム面積Ｓｂは、ＬＯカムによる駆動の場合よりもＨＩカムによる駆動の場合の方が大きくなる。

従って、正常時の場合には、カム切替指令の前後において圧力センサから得られる測定圧力波形のピーク値Ｐｐ、ピーク面積Ｓｐ、ボトム値Ｐｂ、及びボトム面積Ｓｂにそれぞれ差が生じることになる。

一方、これに対し吸気バルブがＬＯカムに固定された場合、例えば図８乃至図１０に示した構成の可変動弁機構において、低速用カム１０３から高速用カム１０２へのカム切替指令が出されても、第１ピン１１８が第１シリンダ穴１１５と第２シリンダ穴１１６とに掛け渡され、かつ第２ピン１１９が第２シリンダ穴１１６と第３シリンダ穴１１７とに掛け渡されるように入らず、第１〜第３ピン１１８〜１２０が第１〜第３シリンダ穴１１５〜１１７にそれぞれ収容させた状態で固着して、アウターリフタ１１１とインナーリフタ１１２とが非連結状態にある場合には、カム切替指令の前後における測定圧力波形がほぼ同じになって、上記のピーク値Ｐｐ、ピーク面積Ｓｐ、ボトム値Ｐｂ、及びボトム面積Ｓｂに差が殆ど生じなくなる。

同様に、吸気バルブがＨＩカムに固定された場合、例えば図８乃至図１０に示した構成の可変動弁機構において、高速用カム１０２から低速用カム１０３へのカム切替指令が出されても、第１〜第３ピン１１８〜１２０が第１〜第３シリンダ穴１１５〜１１７にそれぞれ収容された状態に戻らず、第１ピン１１８が第１シリンダ穴１１５と第２シリンダ穴１１６とに掛け渡され、かつ第２ピン１１９が第２シリンダ穴１１６と第３シリンダ穴１１７とに架け渡された状態で固着して、アウターリフタ１１１とインナーリフタ１１２とが連結状態にある場合にも、カム切替指令の前後における測定圧力波形がほぼ同じになって、上記のピーク値Ｐｐ、ピーク面積Ｓｐ、ボトム値Ｐｂ、及びボトム面積Ｓｂに差が殆ど生じなくなる。

ここで、本発明者による実験によると、正常時にカム切替指令の前後において生じる上記のピーク値差、ピーク面積差、ボトム値差、及びボトム面積差のうち、特に、ピーク値差及びピーク面積差が顕著に現れることが確かめられた。

そこで、本実施の形態では、図１に示すように、演算部１２に、圧力センサ３−１〜３−４に対応して、評価値算出部２１−１〜２１−４、評価値記憶部２２−１〜２２−４及び比較判定部２３−１〜２３−４を設け、評価値算出部２１−１〜２１−４において、対応する圧力センサ３−１〜３−４からの測定圧力波形に基づいて、カム切替指令の前後における上記のピーク値Ｐｐ及びピーク面積Ｓｐをそれぞれ評価値として求めて、それらを対応する評価値記憶部２２−１〜２２−４に記憶する。

なお、評価値算出部２１−１〜２１−４で算出する評価値は、突発的なノイズによる評価値への影響を軽減するため、エンジン１の複数の回転サイクルにおける平均値として算出する。このため、各評価値算出部２１−１〜２１−４では、図４に示すように、対応する圧力センサ３−１〜３−４からの出力と、予め設定したサイクル閾値Ｐｓrefとの比較に基づいて測定圧力波形を回転サイクル毎に分離し、その分離された所定数の回転サイクルの測定圧力波形について、それぞれのピーク値Ｐｐ及びピーク面積Ｓｐを求めて平均ピーク値Ｐｐａｖ及び平均ピーク面積Ｓｐａｖを算出する。

評価値記憶部２２−１〜２２−４には、それぞれＬＯ評価値記憶部２５−１〜２５−４及びＨＩ評価値記憶部２６−１〜２６−４を設け、ＬＯカム指示時（例えば、カム切替指令がＯＦＦ時）において、評価値算出部２１−１で算出した平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖをＬＯ評価値として対応する評価値記憶部２２−１のＬＯ評価値記憶部２５−１に、評価値算出部２１−２で算出した平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖをＬＯ評価値として対応する評価値記憶部２２−２のＬＯ評価値記憶部２５−２に、評価値算出部２１−３で算出した平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖをＬＯ評価値として対応する評価値記憶部２２−３のＬＯ評価値記憶部２５−３に、評価値算出部２１−４で算出した平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖをＬＯ評価値として対応する評価値記憶部２２−４のＬＯ評価値記憶部２５−４にそれぞれ記憶する。

同様に、ＨＩカム指示時（例えば、カム切替指令がＯＮ時）において、評価値算出部２１−１で算出した平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖをＨＩ評価値として対応する評価値記憶部２２−１のＨＩ評価値記憶部２６−１に、評価値算出部２１−２で算出した平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖをＨＩ評価値として対応する評価値記憶部２２−２のＨＩ評価値記憶部２６−２に、評価値算出部２１−３で算出した平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖをＨＩ評価値として対応する評価値記憶部２２−３のＨＩ評価値記憶部２６−３に、評価値算出部２１−４で算出した平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖをＨＩ評価値として対応する評価値記憶部２２−４のＨＩ評価値記憶部２６−４にそれぞれ記憶する。

比較判定部２３−１〜２３−４では、対応する評価値記憶部２２−１〜２２−４のＬＯ評価値記憶部２５−１〜２５−４及びＨＩ評価値記憶部２６−１〜２６−４に記憶されたＬＯ評価値及びＨＩ評価値の比較に基づいて対応する吸気バルブの可変動弁機構の動作、即ちカム切替状況を判定し、その吸気バルブ毎の判定結果を表示部１３に表示してエンジン１を診断する。

即ち、ＬＯカム及びＨＩカムが正常に切り替わり、比較判定部２３−１〜２３−４において対応するＬＯ評価値及びＨＩ評価値が、ＬＯＰｐａｖ＜ＨＩＰｐａｖで、かつＬＯＳｐａｖ＜ＨＩＳｐａｖであるときにのみ、対応する気筒の吸気バルブの可変動弁機構を「ＯＫ」と判定し、それ以外はＬＯカムまたはＨＩカムが固定（固着）状態にあるものとして「ＮＧ」と判定して、エンジン１の可変動弁機構を気筒別に全気筒について診断する。

以下、図５に示すフローチャートを参照して、本実施の形態のエンジン診断装置の作動を説明する。

先ず、制御部１１から可変動弁機構にＬＯカム指示を与えた状態で、制御部１１によりモータ２を介してエンジン１を所定の回転数で回転させながら、すなわちモータリングを行い、圧力センサ３−１〜３−４から得られる測定圧力波形に基づいて、評価値算出部２１−１〜２１−４で各気筒のＬＯ評価値、即ちＬＯカム指示時の平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖを算出して、それらを対応する評価値記憶部２２−１〜２２−４のＬＯ評価値記憶部２５−１〜２５−４にそれぞれ記憶する（ステップＳ１）。

次に、制御部１１から可変動弁機構にＨＩカムへのカム切替指令を与え、そのＨＩカム指示状態において圧力センサ３−１〜３−４から得られる測定圧力波形に基づいて、評価値算出部２１−１〜２１−４で各気筒のＨＩ評価値、即ちＨＩカム指示時の平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖを算出して、それらを対応する評価値記憶部２２−１〜２２−４のＨＩ評価値記憶部２６−１〜２６−４にそれぞれ記憶する（ステップＳ２）。

その後、比較判定部２３−１〜２３−４において、対応する評価値記憶部２２−１〜２２−４のＬＯ評価値記憶部２５−１〜２５−４及びＨＩ評価値記憶部２６−１〜２６−４に記憶されたＬＯ評価値及びＨＩ評価値を比較して（ステップＳ３）、ＬＯＰｐａｖ＜ＨＩＰｐａｖ、ＬＯＳｐａｖ＜ＨＩＳｐａｖであるか否かを各気筒別に判断し（ステップＳ４）、ＹＥＳの気筒の吸気バルブの可変動弁機構については、カム切り替え動作ＯＫと判定して、その結果を表示部１３に表示する（ステップＳ５）。

これに対し、ステップＳ４における判断結果がＮＯの気筒の吸気バルブの可変動弁機構については、カム切り替え動作ＮＧと判定して、その判別結果を表示部１３に表示する（ステップＳ６）。

このように、本実施の形態では、診断対象の可変動弁機構付きエンジン１をモータ２により所定の回転数で回転させながら、可変動弁機構に対してカム切替指令を与え、そのカム切替指令の前後の吸気圧力を測定して、その測定圧力波形に基づいて吸気バルブ毎に可変動弁機構の動作を判定するようにしたので、エンジン１の生産過程において可変動弁機構自体の動作を効率良く直接評価することができ、エンジン１の出荷品質を向上することができる。しかも、可変動弁機構の動作判定においては、カム切り替え指令の前後において、測定圧力波形から所定の評価値をそれぞれ求め、それらの評価値の比較に基づいて可変動弁機構の動作を判定するようにしたので、判定処理を簡単に行うことができる。

また、リフト量が可変の吸気バルブが位置する各気筒の吸気ポートに圧力センサ３−１〜３−４を設置して各気筒毎に吸気圧力を測定するようにしたので、各気筒別に吸気圧力を測定して、各気筒毎に可変動弁機構の診断を行うことができる。しかも、各気筒の燃料噴射装置（インジェクタ）を取り外した状態で吸気圧力を測定するようにしたので、ノイズ成分が低減された測定圧力波形を得ることができると共に、その測定圧力波形に基づく評価値として、カム切り替えによる差が顕著に現れるピーク値及びピーク面積を、複数の回転サイクルにおける平均値として求めるようにしたので、ノイズによる評価値への影響を軽減でき、可変動弁機構の動作をより正確に評価することができる。さらに、演算制御手段７は、ＰＣを用いて構成できるので、装置全体を簡単かつ安価にできる。

（第２実施の形態）
図６及び図７は本発明の第２実施の形態を示すもので、図６は可変動弁機構付きエンジンの診断装置の概略構成を示すブロック図であり、図７はその動作を説明するためのフローチャートである。

本実施の形態は、第１実施の形態において、演算制御手段７の演算部１２を、圧力センサ３−１〜３−４に対応する評価値算出部２１−１〜２１−４と、これら評価値算出部２１−１〜２１−４で算出される評価値に対応する評価基準値を格納するデータベース部３１と、評価値算出部２１−１〜２１−４で算出された評価値とデータベース部３１に格納されている対応する評価基準値とを比較して可変動弁機構の動作を判定する比較判定部３２−１〜３２−４とを有して構成したもので、その他の構成は第１実施の形態と同様である。

評価値算出部２１−１〜２１−４では、第１実施の形態と同様に、対応する圧力センサ３−１〜３−４からの測定圧力波形に基づいて、カム切替指令前後のＬＯ評価値及びＨＩ評価値、即ちＬＯカム指示時の平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖと、ＨＩカム指示時の平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖとを算出する。

また、データベース部３１には、ＬＯ評価値及びＨＩ評価値にそれぞれ対応するＬＯ評価基準値及びＨＩ評価基準値、即ち、ＬＯカム指示時の平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖにそれぞれ対応するＬＯカムピーク値基準値及びＬＯカムピーク面積基準値と、ＨＩカム指示時の平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖにそれぞれ対応するＨＩカムピーク値基準値及びＨＩカムピーク面積基準値とを格納しておく。

ここで、ＬＯカムピーク値基準値、ＬＯカムピーク面積基準値、ＨＩカムピーク値基準値、及びＨＩカムピーク面積基準値は、例えば、正常な複数の可変動弁機構付きエンジン１について算出される対応する上記の平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ、平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖ、平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ、及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖのバラツキ範囲として設定する。

比較判定部３２−１〜３２−４では、対応する評価値算出部２１−１〜２１−４で算出されたＬＯカム指示時の平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖと、データベース部３１に格納されている対応するＬＯカムピーク値基準値及びＬＯカムピーク面積基準値とを比較すると共に、ＨＩカム指示時の平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖと、データベース部３１に格納されている対応するＨＩカムピーク値基準値及びＨＩカムピーク面積基準値とを比較し、それらの比較結果に基づいて対応する吸気バルブの可変動弁機構の動作を判定して、「ＯＫ」の吸気バルブについてはその判定結果を表示部１３に表示し、判定結果が「ＮＧ」の吸気バルブについては、更に、その「ＮＧ」の内容を判別して、その判別結果を表示部１３に表示する。

以下、図７に示すフローチャートを参照して、本実施の形態の可変動弁機構付きエンジンの診断装置の動作を説明する。

先ず、制御部１１から可変動弁機構にＬＯカム指示を与えた状態で、制御部１１によりモータ２を介してエンジン１を所定の回転数で回転（モータリング）させながら、圧力センサ３−１〜３−４から得られる測定圧力波形に基づいて、評価値算出部２１−１〜２１−４で各気筒のＬＯ評価値、即ちＬＯカム指示時の平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖを算出する（ステップＳ１１）。

次に、制御部１１から可変動弁機構にＨＩカムへのカム切り替え指令を与え、そのＨＩカム指示状態において圧力センサ３−１〜３−４から得られる測定圧力波形に基づいて、評価値算出部２１−１〜２１−４で各気筒のＨＩ評価値、即ちＨＩカム指示時の平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖを算出する（ステップＳ１２）。

その後、比較判定部３２−１〜３２−４において、対応する評価値算出部２１−１〜２１−４で算出されたＬＯ評価値及びＨＩ評価値と、データベース部３１に格納されている対応するＬＯ評価基準値及びＨＩ評価基準値とを比較する（ステップＳ１３）。そして、ＬＯカム指示時の平均ピーク値ＬＯＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＬＯＳｐａｖが、対応するＬＯカムピーク値基準値及びＬＯカムピーク面積基準値の範囲内にあるか否かを判断すると共に、ＨＩカム指示時の平均ピーク値ＨＩＰｐａｖ及び平均ピーク面積ＨＩＳｐａｖが、対応するＨＩカムピーク値基準値及びＨＩカムピーク面積基準値の範囲内にあるか否かを判断し（ステップＳ１４）、ＹＥＳの気筒の吸気バルブの可変動弁機構については、カム切り替え動作ＯＫと判定して、その結果を表示部１３に表示する（ステップＳ１５）。

これに対し、ステップＳ１４における判断結果がＮＯの気筒の吸気バルブの可変動弁機構については、カム切り替え動作ＮＧと判定して（ステップＳ１６）、ＬＯ評価値及びＨＩ評価値と、対応するＬＯ評価基準値及びＨＩ評価基準値との比較結果に基づいてカム切り替え動作のＮＧ内容を判別し、その判別結果を表示部１３に表示する（ステップＳ１７）。

即ち、ＬＯカム指示状態ではＬＯ評価値がＬＯ評価基準値を満たしており、ＨＩカム指示状態ではＨＩ評価値がＨＩ評価基準値を満たしていない吸気バルブは、ＬＯカム固定（固着）と判別する。また、ＬＯカム指示状態ではＬＯ評価値がＬＯ評価基準値を満たしておらず、ＨＩカム指示状態ではＨＩ評価値がＨＩ評価基準値を満たしている吸気バルブは、ＨＩカム固定（固着）と判別する。

このように、本実施の形態では、可変動弁機構が「ＮＧ」の場合には、そのＮＧ内容も判別して表示するようにしたので、第１実施の形態の効果に加えて、「ＮＧ」の判定に対して調整等の作業を迅速に行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明は、エンジン形式や気筒数に関係なく、エンジンの回転域に応じて吸気バルブまたは／及び排気バルブを駆動する吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えてバルブリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンの診断に広く適用することができる。

ここで、排気バルブを駆動する排気カムを切り替えてバルブリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンの場合は、各気筒毎に排気圧力（排気ポート内圧力）を検出し、カム切替前後における測定圧力波形に基づき上記各実施の形態における吸気圧力の場合と同様の処理によって、各気筒毎の排気バルブの可変動弁機構に対する診断を行うことができる。

また、圧力を検出する圧力センサの設置位置は、リフト量可変バルブが位置するポート、即ちリフト量可変バルブが上記実施の形態のように吸気バルブの場合には吸気ポートに、リフト量可変バルブが排気バルブの場合には排気ポートに設置する。さらに、リフト量可変バルブが吸気バルブと排気バルブとの双方の場合は、各気筒の吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ圧力センサを設置し、カム切替前後の各圧力センサによる測定圧力波形に基づいて、それぞれの各可変動弁機構に対する診断を行うことができる。

また、吸気圧力や排気圧力に代えて筒内圧力（燃焼室内圧力）により各気筒毎の可変動弁機構を診断することも可能であり、各気筒の点火プラグの取り付け位置に、点火プラグに代えて圧力センサを設置して筒内圧力を測定する。このようすれば、筒内圧力を正確に測定することができるので、可変動弁機構の動作を筒内圧力に基づいて正確に評価することができる。

更に、第１実施の形態では、評価値として、平均ピーク値及び平均ピーク面積を算出したが、平均ピーク値または平均ピーク面積のみを算出したり、平均ボトム値及び／または平均ボトム面積を算出したり、あるいは平均ピーク値及び／または平均ピーク面積と平均ボトム値及び／または平均ボトム面積とを算出して、カム切り替え指令前後の対応する評価値の比較に基づいて可変動弁機構の動作を評価することもできる。

また、第２実施の形態においても、評価値として、平均ピーク値または平均ピーク面積のみを算出したり、平均ボトム値及び／または平均ボトム面積を算出したり、あるいは平均ピーク値及び／または平均ピーク面積と平均ボトム値及び／または平均ボトム面積とを算出して、対応する評価基準値との比較に基づいて可変動弁機構の動作を評価することもできる。

更に、上記の評価値は、平均値に限らず、複数の回転サイクルにおける加算値として算出して、同様にノイズによる評価値への影響を軽減することもできる。 また、測定圧力波形に基づく評価値は、上記のピーク値、平均ピーク面積、ボトム値、ボトム面積に限らず、所定のクランク角度における測定圧力値や、所定のクランク角度範囲での測定圧力の変化率等を用いることもできる。

また、各圧力の測定は、圧力センサを気筒毎に設置して測定する場合に限らず、例えば各気筒の吸気ポートと、１つの圧力センサを設置した共通の測定部とを切替弁を介して連結し、切替弁により各気筒を順次選択して測定するように構成することもできる。このことは、排気圧力の測定や筒内圧力の測定についても同様である。

本発明の第１実施の形態による可変動弁機構付きエンジンの診断装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す圧力センサから得られる圧力の測定圧力波形を示す図である。 可変動弁機構のカム切替えによるバルブリフト期間の説明図である。 圧力センサから得られる複数の回転サイクルにおける測定圧力波形の分離方法を説明するための図である。 第１実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施の形態による可変動弁機構付きエンジンの診断装置の概略構成を示すブロック図である。 第２実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明により診断可能な可変動弁機構の一例の構成を示す断面図である。 図８に示す可変動弁機構の低速回転域における部分断面図である。 同じく、高速回転域における部分断面図である。

符号の説明

１ エンジン（可変動弁機構付きエンジン）
２ モータ（回転駆動手段）
３−１〜３−４ 圧力センサ
７ 演算制御手段
１１ 制御部
１２ 演算部
１３ 表示部
２１−１〜２１−４ 評価値算出部
２２−１〜２２−４ 評価値記憶部
２３−１〜２３−４ 比較判定部
２５−１〜２５−４ ＬＯ評価値記憶部
２６−１〜２６−４ ＨＩ評価値記憶部
３１ データベース部
３２−１〜３２−４ 比較判定部

Claims (10)

1. 吸気バルブまたは／及び排気バルブを駆動する吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンを診断する可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、
   上記エンジンを所定の回転数で回転させながら、上記吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えるためのカム切替指令の前後における上記エンジンの吸気圧力または／及び排気圧力を測定する圧力測定手順と、
   該圧力測定手順で測定された上記カム切替指令の前後における測定圧力波形の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する判定手順とを有することを特徴とする可変動弁機構付きエンジンの診断方法。
2. 上記圧力測定手順は、
   上記リフト量が可変のバルブが位置する吸気ポートまたは／及び排気ポートに圧力センサを設置して上記吸気圧力または／及び排気圧力を測定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診断方法。
3. 吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンを診断する可変動弁機構付きエンジンの診断方法において、
   上記エンジンを所定の回転数で回転させながら、上記カムを切り替えるためのカム切替指令の前後における上記エンジンの筒内圧力を測定する圧力測定手順と、
   該圧力測定手順で測定された上記カム切替指令の前後における測定圧力波形の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する判定手順とを有することを特徴とする可変動弁機構付きエンジンの診断方法。
4. 上記圧力測定手順は、
   点火プラグの取付位置に、点火プラグに代えて圧力センサを取り付けて上記筒内圧力を測定することを特徴とする請求項３に記載の可変動弁機構付きエンジンの診断方法。
5. 上記圧力測定手順は、
   燃料噴射装置を取り外した状態で上記圧力を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の可変動弁機構付きエンジンの診断方法。
6. 上記判定手順は、
   上記測定圧力波形のピーク値、予め設定したピーク閾値を上回るピーク面積、ボトム値、及び予め設定したボトム閾値を下回るボトム面積の少なくとも一つを評価値として求め、上記カム切替指令の前後における対応する評価値の比較に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変動弁機構付きエンジンの診断方法。
7. 上記評価値は、
   上記エンジンの複数の回転サイクルにおける平均値または加算値として算出することを特徴とする請求項６に記載の可変動弁機構付きエンジンの診断方法。
8. 吸気バルブまたは／及び排気バルブを駆動する吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンを診断する可変動弁機構付きエンジンの診断装置において、
   上記エンジンを回転させる回転駆動手段と、
   上記エンジンの吸気圧力または／及び排気圧力を測定する圧力センサと、
   上記回転駆動手段による上記エンジンの回転を制御すると共に、上記可変動弁機構に対して上記吸気カムまたは／及び排気カムを切り替えるためのカム切替指令を与えて、該カム切替指令の前後における上記圧力センサの出力の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する演算制御手段とを有することを特徴とする可変動弁機構付きエンジンの診断装置。
9. 吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムを切り替えて、当該バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構付きエンジンの診断装置において、
   上記エンジンを回転させる回転駆動手段と、
   上記エンジンの筒内圧力を測定する圧力センサと、
   上記回転駆動手段による上記エンジンの回転を制御すると共に、上記可変動弁機構に対して上記カムを切り替えるためのカム切替指令を与えて、該カム切替指令の前後における上記圧力センサの出力の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する演算制御手段とを有することを特徴とする可変動弁機構付きエンジンの診断装置。
10. 上記演算制御手段は、
    上記回転駆動手段により上記エンジンの回転数を所定の回転数に制御しながら、上記可変動弁機構に対して上記カム切替指令を与える制御部と、
    上記カム切替指令の前後において上記圧力センサから出力される測定圧力波形の比較結果に基づいて上記可変動弁機構の動作を判定する演算部と、
    上記演算部での判定結果を表示する表示部とを有することを特徴とする請求項８または９に記載の可変動弁機構付きエンジンの診断装置。

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