JP4458414B2 - バルブリフト可変機構の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
図1において、内燃機関101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉駆動する電子制御スロットル104が介装され、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
前記排気バルブ107は、排気側カム軸110に軸支されたカム111によって一定のバルブリフト量,バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ105側には、吸気バルブ105のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するVEL(Variable valve Event and Lift)機構112が設けられる。
前記ECM114は、各種検出信号に基づいて燃料噴射パルス幅(燃料噴射量)を演算し、前記パルス幅の噴射パルス信号を前記燃料噴射弁131に出力して、前記パルス幅に比例する量の燃料を噴射させる。
図2〜図4は、前記VEL機構112の構造を詳細に示すものである。
図2〜図4に示すVEL機構112は、一対の吸気バルブ105,105と、シリンダヘッド11のカム軸受14に回転自在に支持された中空状のカム軸13(駆動軸)と、該カム軸13に軸支された回転カムである2つの偏心カム15,15(駆動カム)と、前記カム軸13の上方位置に同じカム軸受14に回転自在に支持された制御軸16と、該制御軸16に制御カム17を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム18,18と、各吸気バルブ105,105の上端部にバルブリフター19,19を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム20,20とを備えている。
上記ロッカアーム18,18,リンクアーム25,25,リンク部材26,26が伝達機構を構成する。
また、前記偏心カム15は、カム軸13に対し前記バルブリフター19に干渉しない両外側にカム軸挿通孔15cを介して圧入固定されている。
また、基部18aの外端部に突設された一端部18bには、リンクアーム25の先端部と連結するピン21が圧入されるピン孔18dが貫通形成されている一方、基部18aの内端部に突設された他端部18cには、各リンク部材26の後述する一端部26aと連結するピン28が圧入されるピン孔18eが形成されている。
前記揺動カム20は、図2及び図6,図7に示すように略横U字形状を呈し、略円環状の基端部22にカム軸13が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔22aが貫通形成されていると共に、ロッカアーム18の他端部18c側に位置する端部23にピン孔23aが貫通形成されている。
即ち、図8に示すバルブリフト特性からみると、図2に示すように基円面24aの所定角度範囲θ1がベースサークル区間になり、カム面24bの前記ベースサークル区間θ1から所定角度範囲θ2が所謂ランプ区間となり、更に、カム面24bのランプ区間θ2から所定角度範囲θ3がリフト区間になるように設定されている。
更に、前記リンク部材26は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部26a,26bには前記ロッカアーム18の他端部18cと揺動カム20の端部23の各ピン孔18d,23aに圧入した各ピン28,29の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔26c,26dが貫通形成されている。
上記構成において、制御軸16の軸心P2と制御カム17の軸心P1との位置関係によって、図6,7に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸16を回転駆動させることで、制御カム17の軸心P1に対する制御軸16の軸心P2の位置を変化させる。
一方、前記制御軸16の先端に一対のステー123a,123bが固定され、一対のステー123a,123bの先端部を連結する制御軸16と平行な軸周りに、ナット124が揺動可能に支持される。
ここで、ナット124の位置をかさ歯車126に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット124の位置をかさ歯車126から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
図11は、前記VELコントローラ113及びECM114の構成の参考例を示すものである。
また、前記電源回路301からの電源電圧が電源バッファ回路303を介して角度センサ127に供給され、角度センサ127の出力は、入力回路304を介して前記CPU302に読み込まれる。
また、前記DCサーボモータ121(電動アクチュエータ)を駆動するためのモータ駆動回路305が設けられており、該モータ駆動回路305には、前記DCサーボモータ121を正転方向及び逆転方向に駆動するために、前記CPU302から正転方向のパルス幅変調信号PWM,ポート出力及び逆転方向のパルス幅変調信号PWM,ポート出力(操作量)が入力される。
更に、前記DCサーボモータ121の電流を検出する電流検出回路308が設けられている。
前記リレー駆動回路307は、AND回路(論理積演算回路)321の出力がハイレベル(1)であるときに、リレー回路306をONして、モータ駆動回路305に電源を供給し、AND回路321の出力がローレベル(0)であるときに、リレー回路306をOFFして、モータ駆動回路305への電源供給を遮断する。
上記AND回路321,リレー回路306及びリレー駆動回路307によって電源供給停止手段が構成される。
前記VELコントローラ113のCPU302は、前記AND回路321の入力端子にハイレベル信号(1)を出力するよう設定される一方、前記ECM114のCPU114aは、前記VELコントローラ113(CPU302)のフィードバック制御機能を診断し、その結果、正常と判定したときにハイレベル信号(1)を前記AND回路321の入力端子に出力し、故障と判定したときにローレベル信号(0)を出力する。
そして、前記ECM114においてアクセル開度,エンジン回転速度等に基づいて算出された制御軸16の目標角度が、前記VELコントローラ113に送信され、前記角度センサ127で検出された実際の角度が前記VELコントローラ113から前記ECM114に送信されるようになっており、前記ECM114では、前記目標角度と実角度との偏差に基づいて目標角度に対する収束状態を判定し、以って、VELコントローラ113の故障診断を行なう。
ステップS2では、前記VELコントローラ113から送信された実角度REVELを読み込む。
ステップS3では、目標VEL角度TGVELと実角度REVELとの偏差をエラー量ERRとして演算する。
ステップS4では、前記エラー量ERRを積算して積算エラー量を演算する。
積算ERR量=ΣERR
ステップS5では、前記積算ERR量が所定範囲内であるか否かを判別する。
そして、前記積算ERR量が所定範囲外であって、所期の応答で実角度REVELが目標VEL角度TGVELに収束しない状態であると判断されるときには、ステップS6へ進む。
前記ECM114からAND回路321の入力端子に対してローレベル信号(0)を出力すると、たとえ、VELコントローラ113のCPU302からAND回路321の入力端子に対してハイレベル信号(1)が出力されていても、AND回路321の出力がローレベル信号(0)に切り換わることで、リレー回路306がOFFし、前記モータ駆動回路305へのバッテリ電圧供給がリレー回路306によって遮断され、DCサーボモータ121(電動アクチュエータ)の作動が停止される。
尚、故障診断の方法は、上記図12のフローチャートに示した目標VEL角度TGVELと実角度REVELとに基づく方法に限定されるものでないことは明らかである。
図13に示す参考例では、前記AND回路321の2つの入力端子に、VELコントローラ113のCPU302の2つの出力ポートにおける出力をそれぞれ入力させ、CPU302の出力ポートの信号のみで、リレー回路306のON・OFFを制御する構成としてある。
そして、否定ゲート322が介装される側の出力ポートからはローレベル信号(0)を出力させ、否定ゲート322が介装されない側の出力ポートからはハイレベル信号(1)を出力させることで、AND回路321の入力端子が共にハイレベルになって論理積の結果がハイレベル(1)となり、リレー回路306がONされるようにしてある。
逆に、CPU302の故障によって両出力ポートの出力が共にハイレベル(1)に張り付くと、否定ゲート322を介してAND回路321に入力される信号がローレベル(0)になって、AND回路321における論理積の結果がローレベル(0)となり、リレー回路306がOFFされる。
図14は、フェイルセーフを実行する前記VELコントローラ113及びECM114の別の参考例を示すものである。
ここで、前記ロジックIC323の処理機能を、図15のフローチャートに従って説明する。
ステップS22では、前記計測した周波数が所定範囲内であるか否かを判別する。
前記VELコントローラ113のCPU302が正常に動作していれば、前記ロジックIC323に対して信号を出力する出力ポートからは一定周波数の信号が出力され、周波数の計測結果は、所定範囲内になる。
そこで、ステップS22で、周波数の計測結果が所定範囲内であると判断されると、ステップS23へ進み、ロジックIC323の出力をハイレベル(1)にセットすることでリレー回路306をONし、前記モータ駆動回路305にバッテリ電圧が供給されるようにする。
図16に示す実施形態では、リレー駆動回路307を制御するAND回路321を備える一方、前記AND回路321の入力端子に、VELコントローラ113の診断結果に応じてECM114から出力される信号を入力させると共に、VELコントローラ113のCPU302の2つの出力ポートから相互に反転の関係にある信号を出力させる一方、ローレベルが出力される側の出力ポートに否定ゲート322を接続させ、一方のポート出力と他方のポート出力の反転信号とを前記AND回路321の入力端子に入力させるようにしてある。
ここで、ECM114は、前記図11及び図12に示した参考例と同様に、目標角度と実際値との偏差に基づいてVELコントローラ113の故障診断を行い、VELコントローラ113が正常であるとの診断結果であればハイレベル信号(1)をAND回路321に出力し、故障を判定するとローレベル信号(0)を出力する。
従って、ECM114が、VELコントローラ113が正常であるとの診断結果を下し、更に、VELコントローラ113のCPU302が正常動作すれば、AND回路321の3つの入力端子は全てハイレベル(1)になって、AND回路321の出力がハイレベル(1)になり、リレー回路306がONされる。
尚、本実施形態では、DCサーボモータ121を、制御対象としての電動アクチュエータとしたが、電動アクチュエータが電磁ソレノイドなどであっても良い。
Claims (1)
- 電動アクチェータの駆動によって機関弁のリフト量を連続的に可変制御するバルブリフト可変機構の駆動制御装置であって、
前記機関弁のリフト量が目標リフト量となるように操作量を演算し、該操作量を前記電動アクチェータの駆動回路に出力すると共に、一定レベルの2値の信号であって相互に反転の関係にある2つの2値の信号を出力するよう設定され、前記操作量の演算機能に異常が生じることで前記2つの2値の信号が同一レベルに張り付くリフト可変機構制御手段と、
内燃機関に供給される燃料の噴射量を少なくとも演算し、燃料噴射量に応じた噴射パルス信号を燃料噴射弁に出力する一方、前記リフト可変機構制御手段の制御機能を診断し、該制御機能が正常であると診断した場合と異常であると診断した場合とで異なる2値の信号を出力する燃料噴射量制御手段と、
前記リフト可変機構制御手段から出力される前記2つの2値信号のうちの一方をそのまま入力し、前記リフト可変機構制御手段から出力される前記2つの2値信号のうちの他方を反転して入力し、更に、前記燃料噴射量制御手段から出力される前記1つの2値信号をそのまま入力し、前記3つの2値信号が全て一致するときにのみ、前記駆動回路への電源供給を行う電源供給手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするバルブリフト可変機構の駆動制御装置。
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