JP7441161B2

JP7441161B2 - 可変バルブタイミング機構の制御装置

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Publication number: JP7441161B2
Application number: JP2020207070A
Authority: JP
Inventors: 善信南雲
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2040-12-14
Also published as: JP2022094187A

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転によって可変とする可変バルブタイミング機構を制御するための可変バルブタイミング機構の制御装置に関する。

特許文献１が開示する可変バルブタイミング装置は、内燃機関の高回転域では、クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相差に基づいてバルブタイミングを検出し、内燃機関の低回転域では、モータ回転角信号により検知されるアクチュエータの作動量に基づいて回転位相変化量を逐次演算し、回転位相変化量の積算値に基づいて実際のバルブタイミングを検出する。

特開２００７－２９２０３８号公報

ところで、可変バルブタイミング機構の制御装置が、モータ回転角センサ用の電源回路（例えば、ボルテージトラッカーなどの電源ＩＣ）を備える場合、モータ回転角センサや電源回路などが故障したときに故障箇所を特定できないと、サービス性が悪く、また、故障発生に伴って無用に可変バルブタイミング装置の動作範囲を狭める可能性があった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ回転角センサや電源回路などが故障したときに故障箇所を特定できる、可変バルブタイミング機構の制御装置を提供することにある。

そのため、本願発明に係る可変バルブタイミング機構の制御装置は、その一態様として、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転によって可変とする可変バルブタイミング機構を制御するための可変バルブタイミング機構の制御装置であって、前記モータの回転角を検出するモータ回転角センサに電圧を供給する電源回路と、前記モータ回転角センサが出力するモータ回転角信号を取得し、前記モータの制御信号を出力する制御部と、前記電源回路が前記モータ回転角センサに供給する電圧を検出する電圧検出回路と、前記モータ回転角センサが出力するモータ回転角信号及び前記電圧検出回路による電圧検出信号を取得し、取得した前記モータ回転角信号及び前記電圧検出信号に基づき、故障箇所を診断する診断部と、を有する。

上記発明によると、故障箇所を特定できるため、サービス性が向上し、また、故障発生時における可変バルブタイミング装置の動作範囲を広げることができる。

車両用内燃機関の一態様を示すシステム構成図である。可変バルブタイミング機構の制御機能を示すブロック図である。電源回路及び電圧検出回路の一態様を示す回路図である。故障箇所の診断手順を示すフローチャートである。故障箇所の診断手順を示すフローチャートである。故障箇所の診断手順を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、可変バルブタイミング機構を備えた、車両用の内燃機関の一態様を示す図である。
内燃機関１０１は、吸気ダクト１０２に、内燃機関１０１の吸入空気流量ＱＡを検出する吸入空気量センサ１０３を備える。

吸気バルブ１０５は、各気筒の燃焼室１０４の吸気口を開閉する。
燃料噴射弁１０６（換言すれば、燃料噴射装置）は、各気筒の吸気ポート１０２ａ内に燃料を噴射する。

燃料噴射弁１０６が噴射した燃料は、吸気バルブ１０５を介して燃焼室１０４内に空気と共に吸引され、点火プラグ１０７による火花点火によって着火燃焼する。
そして、燃焼圧力がピストン１０８をクランクシャフト１０９に向けて押し下げ、クランクシャフト１０９を回転駆動する。

また、排気バルブ１１０は、燃焼室１０４の排気口を開閉し、排気バルブ１１０が開くことで燃焼室１０４内の排ガスが排気管１１１に排出される。
排気管１１１は、三元触媒などの触媒を内蔵する触媒コンバータ１１２を備える。

吸気バルブ１０５は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される吸気カムシャフト１１５ａの回転に伴って開閉する。
また、排気バルブ１１０は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される排気カムシャフト１１５ｂの回転に伴って開閉する。

可変バルブタイミング機構１１４は、アクチュエータとしてのモータ１２の回転速度によってクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相を変化させることで、機関バルブである吸気バルブ１０５のバルブタイミング（換言すれば、開閉タイミング）を連続的に進角・遅角変化させる機構である。
可変バルブタイミング機構１１４は、例えば、特開２０２０－１２８７０３号公報に開示される公知の構造を有する可変バルブタイミング機構である。

係る可変バルブタイミング機構１１４においては、モータ１２が正転方向の回転トルクを発生し、モータ１２の回転速度が、図示を省略したタイミングスプロケットの回転速度よりも速くなると、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相は遅角方向に変化する。
逆に、モータ１２が逆転方向の回転トルクを発生し、モータ１２の回転速度がタイミングスプロケットの回転速度よりも遅くなると、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相は進角方向に変化する。

また、点火モジュール１１６は点火プラグ１０７に直付けされ、点火プラグ１０７に点火エネルギーを供給する。
点火モジュール１１６は、点火コイル及び点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタを備える。

内燃機関１０１の運転を制御する制御システムは、燃料噴射弁１０６による燃料噴射や点火プラグ１０７による点火などを制御するエンジン・コントロール・モジュール（以下、ＥＣＭと称する）２０１と、可変バルブタイミング機構１１４によるバルブタイミングを制御する電動ＶＴＣコントローラ２０２（換言すれば、可変バルブタイミング機構１１４の制御装置）とを有する。
ＥＣＭ２０１は、マイクロコンピュータ２０１ａを備えた電子制御装置で、電動ＶＴＣコントローラ２０２は、マイクロコンピュータ２０２ａを備えた電子制御装置である。

マイクロコンピュータ２０１ａ，２０２ａは、プロセッサ、不揮発性メモリ、揮発性メモリなどを有する。
ＥＣＭ２０１と電動ＶＴＣコントローラ２０２とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信回路２１１を介して相互に通信可能に構成される。

ＥＣＭ２０１は、各種センサが出力する信号を取得し、予め不揮発性メモリに格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで、燃料噴射弁１０６、点火モジュール１１６などの操作量を演算して出力する。
また、電動ＶＴＣコントローラ２０２は、ＥＣＭ２０１が送信する信号や各種センサが出力する信号を取得し、予め不揮発性メモリに格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで、可変バルブタイミング機構１１４の操作量を演算して出力する。

上記の各種センサとして、内燃機関１０１は、吸入空気量センサ１０３の他、クランクシャフト１０９の所定角度位置毎にクランク角信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ２０３、アクセルペダル２０７の踏込み量、換言すればアクセル開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ２０６、吸気カムシャフト１１５ａの所定角度位置毎にカム角信号ＣＡＭを出力するカム角センサ２０４、内燃機関１０１の冷却水の温度ＴＷを検出する水温センサ２０８、触媒コンバータ１１２の上流の排気管１１１に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ２０９などを備える。

クランク角センサ２０３が出力するクランク角信号ＰＯＳは、単位クランク角毎のパルス信号であって、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に１個若しくは連続する複数個のパルスが欠落するように信号出力パターンを設定してあり、ＥＣＭ２０１及び電動ＶＴＣコントローラ２０２は、クランク角信号ＰＯＳにおけるパルス信号の欠落位置を検出することで、基準クランク角位置を特定する。
また、カム角センサ２０４が出力するカム角信号ＣＡＭは、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に出力される。

ＥＣＭ２０１は、これら各種センサが出力する信号を取得し、更に、内燃機関１０１の運転及び停止のメインスイッチであるイグニッションスイッチ２０５（換言すれば、エンジンスイッチ）のオンオフ信号を取得する。
可変バルブタイミング機構１１４は、モータ１２の出力軸の回転に応じてモータ回転角信号ＭＡＳを出力するモータ回転角センサ２１０を備える。

そして、電動ＶＴＣコントローラ２０２は、モータ回転角センサ２１０が出力するモータ回転角信号ＭＡＳを取得し、また、クランク角センサ２０３が出力するクランク角信号ＰＯＳ、及び、カム角センサ２０４が出力するカム角信号ＣＡＭを取得する。
ここで、ＥＣＭ２０１は、クランク角センサ２０３から取得したクランク角信号ＰＯＳ、及び、カム角センサ２０４から取得したカム角信号ＣＡＭを、後述する複製回路で複製し、複製したクランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭを、それぞれの専用送信ラインを介して電動ＶＴＣコントローラ２０２に送信する。
但し、電動ＶＴＣコントローラ２０２は、クランク角信号ＰＯＳとカム角信号ＣＡＭとの双方或いはいずれか一方を、センサから直接取得することができる。

図２は、ＥＣＭ２０１及び電動ＶＴＣコントローラ２０２のバルブタイミング制御機能を示すブロック図である。
ＥＣＭ２０１は、目標値演算部２０１Ａ及び複製回路２０１Ｂを備える。

目標値演算部２０１Ａは、機関負荷や機関回転速度などの機関運転状態に基づき、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相の目標値ＴＡを演算し、演算した目標値ＴＡの情報を、通信回路２１１を介して電動ＶＴＣコントローラ２０２に送信する。
複製回路２０１Ｂは、クランク角センサ２０３が出力するクランク角信号ＰＯＳ、及び、カム角センサ２０４が出力するカム角信号ＣＡＭを取得して複製し、複製したクランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭを、専用ラインを介して電動ＶＴＣコントローラ２０２に送信する。

電動ＶＴＣコントローラ２０２は、絶対角度演算部２０２Ａ、角度変化量演算部２０２Ｂ、角度演算部２０２Ｃ、駆動制御部２０２Ｄ、モータ駆動回路２０２Ｅを備え、これらによって、モータ１２に制御信号を出力する制御部が構成される。
絶対角度演算部２０２Ａは、クランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭに基づき、回転位相の絶対角度の検出情報である位相検出値ＲＡＰを演算する。

詳細には、絶対角度演算部２０２Ａは、クランク角信号ＰＯＳの欠落位置を検出することで基準クランク角位置を求め、基準クランク角位置を検出してからカム角信号ＣＡＭを取得するまでのクランク角度を計測することで、カム角信号ＣＡＭを入力する毎にクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの位相検出値ＲＡＰを演算する。
角度変化量演算部２０２Ｂは、モータ回転角信号ＭＡＳに基づき演算したモータ回転速度と、クランク角信号ＰＯＳに基づき演算したタイミングスプロケットの回転速度との差に基づき、所定の演算周期当たりにおける回転位相の変化量ｄＲＡを演算する。

角度演算部２０２Ｃは、変化量ｄＲＡを積算し、最近に更新した位相検出値ＲＡＰと変化量ｄＲＡの積算値とに基づき、位相検出値ＲＡを求める。
つまり、角度演算部２０２Ｃは、位相検出値ＲＡＰが更新される間（換言すれば、カム角信号ＣＡＭが発生する間）での回転位相の変化を、変化量ｄＲＡの積算値に基づき補完する。

駆動制御部２０２Ｄは、角度演算部２０２Ｃが演算した位相検出値ＲＡと、ＥＣＭ２０１から取得した目標値ＴＡとの比較に基づきモータ１２の駆動電圧の指令値を演算し、演算した指令値の情報をモータ駆動回路２０２Ｅに出力する。
モータ駆動回路２０２Ｅは、駆動制御部２０２Ｄから取得した指令値に応じて、モータ１２に印加する電圧を調整する。

図３は、電動ＶＴＣコントローラ２０２が備える、電源回路３０１及び電圧検出回路３０２の一態様を示す回路図である。
モータ回転角センサ２１０の動作電圧は例えば５Ｖであり、電源回路３０１は、モータ回転角センサ２１０に、係る動作電圧の電圧ＡＶＣＣを供給する。
また、電圧検出回路３０２は、電源回路３０１がモータ回転角センサ２１０に実際に供給している電圧を検出する回路である。

電源回路３０１は、例えば、入力電圧と同じ電圧を出力するボルテージトラッカーで構成される。
そして、マイクロコンピュータ２０２ａは、電源回路３０１による電圧ＡＶＣＣの出力をオンオフ制御するアナログ電圧信号を出力する。

電圧検出回路３０２は、分圧回路３０２ａ、サージ保護回路３０２ｂ、及びＬＣローパスフィルタ３０２ｃを有する。
ここで、分圧回路３０２ａは、電源回路３０１の出力する電圧ＡＶＣＣを分圧し、分圧回路３０２ａが分圧した電圧Ｖout（アナログ電圧信号）は、サージ保護回路３０２ｂ及びＬＣローパスフィルタ３０２ｃを介してマイクロコンピュータ２０２ａのＡ／Ｄ変換器（図示省略）に取り込まれ、電圧値を示すデジタル信号に変換される。

分圧回路３０２ａは、２つの抵抗器Ｒ１，Ｒ２で構成された抵抗分圧回路であり、２つの抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を同じに設定して、電源回路３０１が出力する電圧ＡＶＣＣの１／２の電圧Ｖoutを出力する。
したがって、電源回路３０１が出力する電圧ＡＶＣＣが５Ｖであるときに、分圧回路３０２ａは、2.5Ｖの電圧Ｖoutを出力する。

サージ保護回路３０２ｂは、直列接続した２つのダイオードＤ１，Ｄ２で構成され、異常電圧がマイクロコンピュータ２０２ａに出力されることを抑止する。
ＬＣローパスフィルタ３０２ｃは、入力信号に並列するコンデンサＣ１と入力信号と直列する抵抗器Ｒ３からなる１次ローパスフィルタであり、分圧回路３０２ａの分圧出力の低周波成分を通過させる。

そして、電動ＶＴＣコントローラ２０２のマイクロコンピュータ２０２ａは、モータ回転角センサ２１０が出力するモータ回転角信号ＭＡＳ及び電圧検出回路３０２による電圧検出信号ＡＶＣＣ／２に基づき、モータ回転角センサ２１０及び電動ＶＴＣコントローラ２０２を含む電動ＶＴＣ制御システムにおける故障箇所を診断する診断部２０２Ｆとしての機能を備える。
図４－図６は、マイクロコンピュータ２０２ａ（診断部２０２Ｆ）による診断処理の手順を示すフローチャートであり、マイクロコンピュータ２０２ａは、図４－図６のフローチャートに示したルーチンを所定時間毎の割り込み処理で実行する。

マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０１では、電圧検出回路３０２による電圧検出信号ＡＶＣＣ／２を読み込み、次のステップＳ８０２では、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が正常範囲内であるか正常範囲外であるか、詳細には、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が正常値である2.5Ｖ付近であるか否かを判断する。
そして、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が正常範囲内である場合、つまり、電源回路３０１がモータ回転角センサ２１０に供給している電圧が正常値である５Ｖ近傍である場合、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０３に進んで、モータ回転角信号ＭＡＳの入力の有無を確認する。

ここで、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０３で、モータ回転角信号ＭＡＳのレベルが変化していて、モータ１２の出力軸が内燃機関１０１の運転に伴って回転していることを示すときに、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されていると判断する。
また、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０３で、モータ回転角信号ＭＡＳのレベルが所定時間以上変化しないときに、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されていないと判断する。

次いで、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０４に進み、モータ回転角信号ＭＡＳの入力を確認したか否かを判断する。
そして、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されている場合、詳細には、モータ回転角センサ２１０に供給されている電圧ＡＶＣＣが正常で、かつ、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されている場合、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０５に進む。
マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０５で、モータ回転角信号ＭＡＳは正常である、換言すれば、モータ回転角センサ２１０が正常に動作していて、かつ、モータ回転角信号ＭＡＳが正常にマイクロコンピュータ２０２ａに取り込まれていると判断する。

モータ回転角センサ２１０が正常に動作している場合、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０６に進み、位相検出値ＲＡＰが更新される間での回転位相の変化を変化量ｄＲＡの積算値に基づき補完する通常制御を実施する。
換言すれば、マイクロコンピュータ２０２ａは、モータ回転角センサ２１０が正常に動作している場合、モータ回転角信号ＭＡＳを用いて回転位相を検出し、係る回転位相の検出値に基づきモータ１２を制御する。

一方、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０４で、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されていないと判断すると、ステップＳ８０７に進む。
マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０７で、モータ回転角信号ＭＡＳの異常を判定する。
詳細には、電動ＶＴＣコントローラ２０２内でのモータ回転角センサ２１０への電圧供給は正常であるものの、モータ回転角センサ２１０が正常に動作していないか、電動ＶＴＣコントローラ２０２の外部におけるモータ回転角信号ＭＡＳの出力ラインに異常があると判定する。

そして、マイクロコンピュータ２０２ａは、次のステップＳ８０８で、モータ１２側のモータ回転角検出装置（モータ回転角センサ２１０を含む）の異常を判定し、係る異常判定の履歴を内蔵の不揮発性メモリに保存する。
不揮発性メモリに保存された異常判定の履歴（詳細には、マイクロコンピュータ２０２ａが異常と診断した故障箇所の情報）は、車両の整備工場などにおいて読み出され、点検整備における点検箇所、交換部品などを特定するための情報として用いられる。
なお、後述するように、モータ回転角センサ２１０以外の箇所について異常判定した場合も同様である。

係るモータ回転角信号ＭＡＳの異常状態では、電源回路３０１からモータ回転角センサ２１０に正規の電圧を供給しても、マイクロコンピュータ２０２ａは、モータ回転角信号ＭＡＳを取得できず、モータ回転角信号ＭＡＳを用いた回転位相の検出を実施できない。
そこで、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０９に進んで、電源回路３０１の出力、つまり、電源回路３０１からモータ回転角センサ２１０への電圧ＡＶＣＣ（動作電圧）の供給をオフする。

また、マイクロコンピュータ２０２ａは、次のステップＳ８１０で、モータ回転角信号ＭＡＳを用いた回転位相の検出、詳細には、変化量ｄＲＡの積算値に基づく補完処理をキャンセルし、クランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭに基づき検出した位相検出値ＲＡＰをそのまま最終的な位相検出値ＲＡとして、位相検出値ＲＡと目標値ＴＡとの比較に基づくモータ１２の制御（異常時制御）を実施する。
つまり、モータ回転角信号ＭＡＳに異常が生じたことで、マイクロコンピュータ２０２ａは、クランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭに基づき検出した位相検出値ＲＡＰを変化量ｄＲＡに基づき補完する処理を実行できなくなるが、位相検出値ＲＡＰに基づきモータ１２の制御を継続する。

また、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８０２で、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が正常範囲から外れている、詳細には、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が2.5Ｖ付近ではないと判断すると、ステップＳ８１１に進む。
マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８１１において、ステップＳ８０３と同様に、モータ回転角信号ＭＡＳの入力の有無を確認する。

そして、マイクロコンピュータ２０２ａは、次にステップＳ８１２に進み、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されているか否かを判断する。
ここで、マイクロコンピュータ２０２ａは、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されている場合、ステップＳ８１３に進み、モータ回転角信号ＭＡＳが正常であること、換言すれば、モータ回転角センサ２１０が正常に動作していて、かつ、モータ回転角信号ＭＡＳが正常にマイクロコンピュータ２０２ａに入力されていると判断する。

ここで、実際には電源回路３０１からモータ回転角センサ２１０に電圧ＡＶＣＣが正常に供給されているために、モータ回転角センサ２１０が正常に動作して、モータ回転角信号ＭＡＳがマイクロコンピュータ２０２ａに入力されていると推定される。
つまり、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が正常範囲から外れていて、電源回路３０１からモータ回転角センサ２１０に供給されている電圧ＡＶＣＣに異常であるという検出結果は誤りで、電圧検出回路３０２の異常に因るものであると見込まれる。

そこで、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８１４で、電圧検出回路３０２の異常を判定し、係る異常判定の履歴を内蔵する不揮発性メモリに保存する。
また、実際には電源回路３０１からモータ回転角センサ２１０に電圧ＡＶＣＣが正常に供給されていると推定できるため、マイクロコンピュータ２０２ａは、次のステップＳ８１５で、電源回路３０１の出力、つまり、モータ回転角センサ２１０への電圧ＡＶＣＣ（動作電圧）の供給を継続させる。

そして、マイクロコンピュータ２０２ａは、次のステップＳ８１６で、位相検出値ＲＡＰが更新される間での回転位相の変化を変化量ｄＲＡの積算値に基づき補完する通常制御を実施する。
換言すれば、マイクロコンピュータ２０２ａは、電圧検出回路３０２の異常が発生していると診断したもののモータ回転角信号ＭＡＳが入力されていることから、モータ回転角信号ＭＡＳを用いた回転位相の検出を実施する。

また、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８１２で、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されていないと判断すると、ステップＳ８１７に進む。
マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８１７で、モータ回転角信号ＭＡＳが異常であること、詳細には、モータ回転角センサ２１０に供給されている電源電圧に異常があり、これによって、モータ回転角信号ＭＡＳが入力されなくなったことを判定する。

次いで、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８１８に進み、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が、正常範囲よりも高いハイレベル電圧ＶＨ（電源の電圧）に固着しているか否か、換言すれば、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２＝ハイレベル電圧ＶＨの状態が所定時間以上継続しているか否かを判断することで、電源回路３０１から電圧供給ラインを構成するハーネスが天絡（電源に短絡）しているか否かを判断する。
そして、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２がハイレベル電圧ＶＨに固着している場合、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８１９に進んで、電源回路３０１からの電圧ＡＶＣＣの供給ラインを構成するハーネスにおける天絡の発生を判定し、係る異常判定の履歴を不揮発性メモリに保存する。

更に、マイクロコンピュータ２０２ａは、次のステップＳ８２０で、電源回路３０１の出力をオフし、モータ回転角センサ２１０への電圧ＡＶＣＣ（動作電圧）の供給を停止する。
次いで、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８２１に進み、ステップＳ８１０と同様に、モータ回転角信号ＭＡＳを用いた回転位相の検出、詳細には、変化量ｄＲＡの積算値に基づく補完処理をキャンセルし、クランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭに基づき検出した位相検出値ＲＡＰをそのまま最終的な位相検出値ＲＡとして、位相検出値ＲＡと目標値ＴＡとの比較に基づきモータ１２を制御する。

また、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８１８で、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２がハイレベル電圧ＶＨに固着していないと判断すると、ステップＳ８２２に進む。
マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８２２で、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が正常範囲よりも低いローレベル電圧ＶＬ（例えば、ＶＬ＝０Ｖ）に張り付いているか否か、換言すれば、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２＝所定のローレベル電圧ＶＬの状態が所定時間以上継続しているか否かを判断することで、モータ回転角センサ２１０への電圧ＡＶＣＣの供給ラインを構成するハーネスが地絡（グランドＧＮＤに短絡）しているか否かを判断する。

そして、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２がローレベル電圧ＶＬに固着している場合、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８２３に進んで、モータ回転角センサ２１０への電圧ＡＶＣＣの供給ラインを構成するハーネスが地絡する異常の発生を判定し、係る異常判定の履歴を不揮発性メモリに保存する。
更に、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８２４で、電源回路３０１の出力をオフし、また、ステップＳ８２５で、モータ回転角信号ＭＡＳを用いた回転位相の検出をキャンセルし、クランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭに基づき検出した位相検出値ＲＡＰに基づきモータ１２を制御する。

また、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８２２で、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２がローレベル電圧ＶＬに固着していないと判断すると、ステップＳ８２６に進む。
つまり、マイクロコンピュータ２０２ａは、ハーネスの天絡及び地絡が発生していないものの電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が正常範囲内でなく、モータ回転角信号ＭＡＳの入力がないときに、ステップＳ８２６に進むことになる。

この場合、電源回路３０１がモータ回転角センサ２１０に供給する電圧ＡＶＣＣの異常が推定されるので、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８２６で、電源回路３０１の異常の発生を判定し、係る異常判定の履歴を不揮発性メモリに保存する。
更に、マイクロコンピュータ２０２ａは、ステップＳ８２７で、電源回路３０１の出力をオフし、また、ステップＳ８２８で、モータ回転角信号ＭＡＳを用いた回転位相の検出をキャンセルし、クランク角信号ＰＯＳ及びカム角信号ＣＡＭに基づき検出した位相検出値ＲＡＰに基づきモータ１２を制御する。

以上のように、マイクロコンピュータ２０２ａは、モータ回転角信号ＭＡＳ及び電圧検出信号ＡＶＣＣ／２に基づき、モータ回転角センサ２１０及び電動ＶＴＣコントローラ２０２を含む、可変バルブタイミング機構１１４の制御システムにおける故障箇所を診断するので、制御システムに不具合が生じたときのメンテナンス性が向上する。
また、マイクロコンピュータ２０２ａは、例えば、電圧検出信号ＡＶＣＣ／２が異常値を示しても、モータ回転角信号ＭＡＳが正常に入力されている場合は、モータ回転角信号ＭＡＳに基づく回転位相の検出（換言すれば、通常の回転位相の検出処理）を継続するので、異常発生時における可変バルブタイミング機構１１４の動作範囲を広げることが可能となる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、電動ＶＴＣコントローラ２０２（マイクロコンピュータ２０２ａ）は、故障箇所の診断結果をＥＣＭ２０１などの他の電子制御装置に送信することができ、また、異常の発生を診断したときに、可変バルブタイミング機構１１４（若しくは内燃機関１０１）における異常の発生を車両の乗員に警告する警告装置を作動させることができる。
また、電動ＶＴＣコントローラ２０２とＥＣＭ２０１とを一体化した電子制御装置によって可変バルブタイミング機構１１４を制御するシステムとすることができる。

また、電源回路３０１を、ボルテージトラッカーに限定するものではなく、コンバータなどであってもよい。
また、電動ＶＴＣコントローラ２０２（マイクロコンピュータ２０２ａ）は、電源回路３０１への入力電圧の供給・遮断をリレーで制御することで、モータ回転角センサ２１０への電圧ＡＶＣＣの供給をオンオフ制御することができる。

また、可変バルブタイミング機構１１４として、例えば、特開２００８－０６９７１９号公報に開示される、スプロケット、カムプレート、リンク装置、ガイドプレート、減速機、及びモータで構成される可変バルブタイミング機構を採用することができる。
また、可変バルブタイミング機構１１４を、クランクシャフト１０９に対する排気カムシャフト１１５ｂの回転位相を変化させる機構として内燃機関１０１に設けることができる。そして、この場合も、電動ＶＴＣコントローラ２０２は、上記と同様に故障箇所の診断を行える。

１２…モータ、１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０９…クランクシャフト、１１４…可変バルブタイミング機構、１１５ａ…吸気カムシャフト、２０１…ＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）、２０２…電動ＶＴＣコントローラ、２０２ａ…マイクロコンピュータ（制御部、診断部）、２０３…クランク角センサ、２０４…カム角センサ、２１０…モータ回転角センサ、３０１…電源回路、３０２…電圧検出回路

Claims

内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転によって可変とする可変バルブタイミング機構を制御するための可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記モータの回転角を検出するモータ回転角センサに電圧を供給する電源回路と、
前記モータ回転角センサが出力するモータ回転角信号を取得し、前記モータの制御信号を出力する制御部と、
前記電源回路が前記モータ回転角センサに供給する電圧を検出する電圧検出回路と、
前記モータ回転角センサが出力するモータ回転角信号及び前記電圧検出回路による電圧検出信号を取得し、取得した前記モータ回転角信号及び前記電圧検出信号に基づき、故障箇所を診断する診断部と、
を有する、
可変バルブタイミング機構の制御装置。
請求項１記載の可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記診断部は、
前記電圧検出信号が正常範囲内であって前記モータ回転角信号の入力が無いときに、前記モータ回転角センサの故障を判定し、前記電圧検出信号が正常範囲外であって前記モータ回転角信号の入力が有るときに、前記電圧検出回路の故障を判定する、
可変バルブタイミング機構の制御装置。
請求項２記載の可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記診断部は、
前記電圧検出信号が正常範囲外であって前記モータ回転角信号の入力が無く、前記電圧検出信号がハイレベル又はローレベルに固着しているときに、前記モータ回転角センサに前記電源回路からの電圧を供給するためのハーネスの故障を判定する、
可変バルブタイミング機構の制御装置。
請求項３記載の可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記診断部は、
前記電圧検出信号が正常範囲外であって前記モータ回転角信号の入力が無く、前記電圧検出信号が前記ハイレベル，前記ローレベルのいずれにも固着していないときに、前記電源回路の故障を判定する、
可変バルブタイミング機構の制御装置。
請求項４記載の可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記診断部は、
前記モータ回転角センサ、前記ハーネス、前記電源回路のうちのいずれかが故障したときは、前記電源回路の出力をオフする、
可変バルブタイミング機構の制御装置。
請求項４記載の可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記制御部は、
前記モータ回転角信号、前記クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサが出力するクランク角信号、前記カムシャフトの回転角を検出するカム角センサが出力するカム角信号を取得し、
前記モータ回転角センサ、前記ハーネス、前記電源回路の全てが正常であるときは、前記モータ回転角信号、前記クランク角信号、及び前記カム角信号に基づき前記回転位相の検出値を求め、
前記モータ回転角センサ、前記ハーネス、前記電源回路のうちのいずれかが故障したときは、前記クランク角信号及び前記カム角信号に基づき前記回転位相の検出値を求め、
前記回転位相の検出値と目標値とを比較して前記制御信号を設定する、
可変バルブタイミング機構の制御装置。