JPH06317115A - 可変バルブタイミング制御装置の自己診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吸・排気弁のオーバーラップ量を変化させる可
変バルブタイミング制御装置において、機械的な故障も
含めて装置の診断を行う。 【構成】機関回転信号から出力変動を求める（Ｓ１，Ｓ
２）。次いで、可変バルブタイミングコントロールソレ
ノイドをオフ制御して、吸・排気弁のオーバーラップ量
を小さくする運転領域であるか否かを判別する（Ｓ
３）。そして、前記ソレノイドのオフ領域であるとき
に、前記検出した出力変動と所定レベルとを比較する
（Ｓ４）。ここで、制御信号に対応せずに実際にはオー
バーラップ量が大きい方に制御されている場合には、出
力変動が正常制御時に比べて大きくなるので、所定レベ
ルよりも実際の出力変動が大きいと判別されたときに
は、可変バルブタイミング制御装置の故障を判定する
（Ｓ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可変バルブタイミング制
御装置の自己診断装置に関し、詳しくは、制御信号に応
じて内燃機関のバルブタイミングを可変制御する可変バ
ルブタイミング制御装置の故障を診断する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、機関の吸気バルブの開閉時期
を切り換えるバルブタイミング可変機構を機関運転条件
に応じて動作させる可変バルブタイミング制御装置を設
け、機関の高回転，高負荷時には吸気弁と排気弁の開状
態のオーバーラップ量を大きくして、吸気慣性力を利用
して充填効率を高めることが行われている（「新型車解
説書（ＦＧＹ３２−１）」編集発行：日産自動車株式会
社 発行年月：１９９１年８月 等参照）。

【０００３】上記のような可変バルブタイミング制御装
置では、例えば回転信号，吸入空気量信号などを入力す
る制御ユニットから出力される制御信号により、可変バ
ルブタイミングコントロールソレノイドをＯＮ・ＯＦＦ
させることで、バルブタイミング可変機構を動作させる
油圧を制御して、吸気バルブの開閉時期を切り換え制御
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な可変バルブタイミング制御装置の故障を診断する方法
としては、前記可変バルブタイミングコントロールソレ
ノイドに対して所期の制御信号が伝わっているか否か
を、可変バルブタイミングコントロールソレノイドの近
傍における信号ラインから制御信号を制御ユニット内に
取り込むことで確認する方法があった。

【０００５】しかしながら、かかる方法によると、例え
ばＯＮの制御信号が出力されているにも関わらず、実際
には可変バルブタイミングコントロールソレノイドがＯ
Ｎ制御に見合った動作状態に切り換わらずにＯＦＦ状態
のままである場合や、ソレノイドは正常に動作している
が油圧回路やバルブタイミング可変機構に異常があって
所期の切り換え制御が行われないような機械的な故障を
診断することができず、実際にはバルブタイミングが所
期状態に切り換わっていないのに、正常であると誤診断
してしまうことがあった。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、機関の可変バルブタイミング制御装置において、
機械的な故障も含めた診断が行える自己診断装置を提供
し、診断性能を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御ユニット
からの制御信号に基づいて内燃機関のバルブタイミング
を可変制御する可変バルブタイミング制御装置の自己診
断装置であって、図１に示すように構成される。図１に
おいて、出力変動検出手段は機関の出力変動を検出し、
診断手段は、前記制御信号に応じて前記出力変動検出手
段で検出される機関の出力変動と所定の判定レベルとを
比較し、該比較結果に基づいて可変バルブタイミング制
御装置の故障を診断する。

【０００８】

【作用】かかる構成によると、実際に検出された機関の
出力変動が、制御信号に応じて所定の判定レベルと比較
され、かかる比較結果によって装置が故障しているか正
常であるかが診断される。即ち、可変バルブタイミング
制御装置が正常に動作しているときの出力変動レベル
と、本来の制御動作を行っていないときの出力変動レベ
ルとの違いに基づいて、可変バルブタイミング制御装置
の故障を診断するものである。

【０００９】例えば吸気弁と排気弁のオーバーラップ量
を小さくすべき運転条件で、オーバーラップ量を減少さ
せるべく制御信号を出力しているにも関わらず、実際に
はオーバーラップ量が大きい状態に制御されていると、
燃焼室に吸入した空気の逆流が発生して充填効率が落
ち、残留排気の影響によって燃焼が不安定になって、バ
ルブタイミングの可変制御が正常に行われているときに
比べて出力変動が大きくなり、かかる出力変動の増大を
捉えることで故障診断が行える。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は本
発明にかかる可変バルブタイミング制御装置の構成例を
示す図であり、かかる可変バルブタイミング制御装置が
適用される内燃機関は、吸気側カムシャフトと排気側カ
ムシャフトとをそれぞれ独立に備えたものである。

【００１１】この図２に示す可変バルブタイミング制御
装置は、吸気側カムスプロケット１に付設され、クラン
クシャフト（図示省略）と吸気側カムシャフト２との位
相を可変制御するバルブタイミング可変機構３と、該バ
ルブタイミング可変機構３の動作させるための油圧の供
給を制御する可変バルブタイミングコントロールソレノ
イド４と、該可変バルブタイミングコントロールソレノ
イド４にオン・オフの制御信号を機関の運転条件に応じ
て出力する制御ユニット５とによって構成される。

【００１２】前記可変バルブタイミングコントロールソ
レノイド４は、図３及び図４に示すように、基端側（図
３及び図４で上方側）に設けられたソレノイドのオフ
（非通電）状態では前記ロッド11はソレノイド側に退
き、ソレノイドのオン（通電）状態では、前記ロッド11
はソレノイドから離れる方向に伸びる。一方、前記ロッ
ド11を囲むように支持されたハウジング12の先端部に
は、該ハウジング12の内周面に案内されて軸方向に移動
する筒状の弁体13が内設されており、この弁体13は前記
ハウジング12先端部との間に介装されたコイルスプリン
グ14によってロッド11側に付勢されており、該付勢力に
よって弁体13はロッド11先端面に当接するようになって
おり、これにより、弁体13はロッド11の進退に連動して
軸方向に移動するようになっている。

【００１３】また、前記ハウジング12の先端側周壁に
は、図示しない油圧源から圧送される作動油をハウジン
グ12内周と弁体13内側とによって囲まれる空間内に導入
するための導入孔15が開口されている。また、弁体13に
は、導入孔15を介して導入した作動油を弁体13外側のハ
ウジング12内周とロッド11外周とによって囲まれる空間
に排出するための連通孔16が開口されている。更に、ハ
ウジング12内周とロッド11外周とによって囲まれる空間
に臨むドレーン孔17がハウジング12の周壁に開口されて
いる。

【００１４】ここで、可変バルブタイミングコントロー
ルソレノイド４のオフ（非通電）状態では、ロッド11が
ソレノイド側に退くことによって、弁体13がハウジング
12先端から離れ、この状態では弁体13の周壁と前記導入
孔15とが干渉せず、作動油は前記導入孔15を対してハウ
ジング12内に導入され、ハウジング12内で連通孔16を介
して移動し、ドレーン孔17から排出される。

【００１５】一方、可変バルブタイミングコントロール
ソレノイド４のオン（通電）状態では、ロッド11が弁体
13側に伸びることによって、弁体13がハウジング12先端
に向けて下降し、弁体13の周壁が前記導入孔15を内側か
ら閉塞することになるため、作動油はドレーン孔17を介
して排出されない状態となる。前記導入孔15に連通する
作動油通路18は、その上流側でバルブタイミング可変機
構３の作動油通路に連通しており、ソレノイド４のオフ
状態では、作動油が前記ドレーン孔17を介して排出され
ることによって、油圧がバルブタイミング可変機構３に
作用せず、ソレノイド４がオンされてドレーン孔17が閉
じられると、油圧がバルブタイミング可変機構３に作用
する。

【００１６】前記作動油通路18は、前記ソレノイド４に
至る前にカムシャフト２に設けられた作動油通路19に連
通しており、ソレノイド４がオン状態でソレノイド４側
から作動油が排出されない状態では、前記作動油通路19
に供給された作動油が、カムスプロケット１に設けられ
た作動油通路20を経由してカムスプロケット１内蔵のプ
ランジャー21の前面に達する。そして、プランジャー21
の前面に達した作動油は、その油圧によってプランジャ
ー21をカムシャフト２側に押し付けるように作用する。

【００１７】前記プランジャー21は、ヘリカルギヤ22で
カムスプロケット１及びカムシャフト２と噛み合ってい
るため、前記油圧によって押し付けられると、回転しな
がらストッパ位置まで軸方向に移動し、このときカムス
プロケット１は図示しないタイミングチェーンによって
固定されているから、カムシャフト２側がプランジャー
21と共に回転し、カムスプロケット１とカムシャフト２
との周方向の相対位置が変化する。

【００１８】一方、コントロールソレノイド４がオフさ
れると、ソレノイド４のドレーン孔17を介して作動油が
排出されることによって、前記プランジャー21をカムシ
ャフト２側に押し付ける力が無くなり、前記プランジャ
ー21はリターンスプリング23の付勢力よってカムシャフ
ト２側から離れた元の位置に戻ることになる。このよう
にして、本実施例の可変バルブタイミング制御装置で
は、吸気側カムシャフト２のクランクシャフトに対する
位相を変化させることで、作動角一定のまま吸気側カム
の位相を変化させるものであり、本実施例では、図５
（ａ），（ｂ）に示すように、ソレノイド４のオフ状態
では吸気弁の開時期が遅れ、逆に、ソレノイド４のオン
状態では吸気弁の開時期が早まり、排気弁とのオーバー
ラップ量が増大するようになっている。

【００１９】前記ソレノド４のオン・オフは、制御ユニ
ット５からの制御信号によって制御されるようになって
おり、機関運転条件に応じて前記ソレノイド４をオン・
オフさせ、吸気弁の開閉時期を運転条件に適合して変化
させるために、制御ユニット５には、クランク角センサ
８，エアフローメータ９からの機関回転信号Ｎｅ，機関
吸入空気量信号Ｑが入力されるようになっている。

【００２０】そして、マイクロコンピュータを内蔵する
制御ユニット５は、前記吸入空気量信号Ｑと回転信号Ｎ
ｅとから機関負荷相当値を演算し、予め機関負荷と回転
とをパラメータとして設定されているバルブタイミング
制御マップ（図６参照）を参照して、ソレノイド４のオ
ン・オフを決定し、該決定に応じたオン・オフ制御信号
をソレノイド４に出力する。

【００２１】更に、本実施例では、上記構成の可変バル
ブタイミング制御装置の自己診断を行う機能を制御ユニ
ット５に設けてある。以下に、制御ユニット５における
自己診断の様子を、図７のフローチャートに従って説明
する。尚、本実施例において、診断手段としての機能
は、前記図７のフローチャートに示すように制御ユニッ
ト５がソフトウェア的に備えており、また、出力変動検
出手段としての機能は、前記図７のフローチャートに示
す制御ユニット５のソフトウェア的機能とクランク角セ
ンサ８とによって実現されている。

【００２２】図７のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
クランク角センサからの回転信号を読み込む。そして、
次のステップ２では、前記回転信号から機関の出力変動
を示す値を演算する。尚、回転信号から機関の出力変動
を示す値を演算する方法は、特開昭６１−１１４４０号
公報，特開昭５７−１０６８３４号公報などに開示され
る公知の種々の方法を用いることができる。

【００２３】更に、機関の出力変動は、上記のように回
転信号から演算させる他、燃焼圧の検出結果に基づいて
演算させたり、機関出力トルクをトルクセンサによって
直接的に検出させる構成などであっても良く、回転信号
を用いる方法に限らず種々の公知の出力変動検出方法を
適用できる。出力変動を検出すると、次のステップ３で
は、現在の運転条件（機関負荷，回転数）がソレノイド
４をオフ状態に制御する領域に含まれており、制御信号
としてオフ信号がソレノイド４に出力されている状態で
あるか否かを判別する。

【００２４】そして、ソレノイド４のオフ制御状態であ
るときには、ステップ４へ進み、ステップ２で求めた出
力変動と所定レベルとを比較する。前記所定レベルは、
ソレノイド４のオフ制御状態で実際に吸気弁の開閉時期
がかかるオフ制御に見合って吸・排気弁のオーバーラッ
プの少ない遅いタイミングになっているときに（図５参
照）、検出される出力変動が越えることがないような設
定となっている。

【００２５】即ち、ソレノイド４のオフ制御状態では、
本来吸・排気弁のオーバーラップ量が少ない状態にバル
ブタイミングが切り換え制御されるはずであるが、何ら
かの故障によってオフ制御信号をソレノイド４に出力し
ても、実際には、オーバーラップ量の少ないバルブタイ
ミングに切り換え制御されずに、オン制御状態に対応す
るオーバーラップ量の大きな状態のままになっているよ
うな故障が発生すると、オーバーラップ量が小さいこと
が望まれる運転条件であるのにオーバーラップ量の大き
な状態で運転されることになる。

【００２６】ソレノイド４のオフ領域は、図６に示すよ
うに低中速域であり、かかる条件のときにオーバーラッ
プ量が大きくなると、燃焼室に吸入した空気の逆流が発
生して充填効率が落ち、残留排気の影響によって燃焼が
不安定になって、バルブタイミング制御が正常に行われ
ているとき（オーバーラップ量が小さいとき）に比べて
出力変動が大きくなる。

【００２７】そこで、前記ステップ４では、正規にオー
バーラップ量が小さいバルブタイミングに制御されてい
るときに発生する出力変動に対して、オーバーラップ量
の大きな状態を推定させるだけの大きな出力変動が発生
しているか否かを判別させるものであり、検出された出
力変動が所定レベルを越える場合には、本来のオーバー
ラップ量の小さいバルブタイミングに制御されていない
と判断して、ステップ５へ進み、可変バルブタイミング
制御装置の故障を判定する。

【００２８】上記ステップ５で故障判定を行った場合に
は、かかる判定結果を運転者に警告する他、種々のフェ
イルセーフ制御に情報として提供する構成とすることが
好ましい。上記の自己診断によると、ソレノイド４に対
しては正規の制御信号が出力されている状態であって
も、ソレノイド４が制御信号に見合った動作を行ってい
なかったり、又は、油圧系や可変機構３の故障によって
実際に制御信号に見合ったバルブタイミングに切り換え
制御されていないような機械的な故障も診断でき、高い
精度の自己診断が可能で、診断結果の信頼性を向上でき
る。

【００２９】尚、上記実施例では、作動角一定のまま吸
気弁の開閉時期を可変としたが、開閉時期と共に作動角
（リフト量）を変化させる構成の可変バルブタイミング
制御装置であっても良く、また、作動角一定のままバル
ブタイミングを変える場合であっても、上記の可変機構
に限定されるものではないことは明らかである。更に、
バルブタイミングの切り換え条件を判定するためのパラ
メータ及び切り換え制御特性を上記に説明したものに限
定するものではない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、制
御ユニットからの制御信号に基づいて内燃機関のバルブ
タイミングを可変制御する可変バルブタイミング制御装
置において、制御信号に応じて正規にバルブタイミング
が切り換えられているか否かによる出力変動レベルの違
いに基づいて可変バルブタイミング制御装置の故障診断
を行うようにしたので、制御信号出力系の電気的な故障
の他、バルブタイミング制御機構の機械的な故障につい
ても診断することができ、信頼性の高い診断結果を提供
できるようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】制御信号のオン状態における油圧制御の状態を
示す図。

【図４】制御信号のオフ状態における油圧制御の状態を
示す図。

【図５】制御信号のオン・オフによる吸気弁の開閉時期
の変化を示す図。

【図６】制御信号のオン・オフ運転領域を示す線図。

【図７】実施例の自己診断の様子を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１ カムスプロケット ２ カムシャフト ３ バルブタイミング可変機構 ４ 可変バルブタイミングコントロールソレノイド ５ 制御ユニット ８ クランク角センサ ９ エアフローメータ 18〜20 作動油通路 21 プランジャー 22 ヘリカルギヤ 23 リターンスプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ 7324−2Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御ユニットからの制御信号に基づいて内
   燃機関のバルブタイミングを可変制御する可変バルブタ
   イミング制御装置の自己診断装置であって、 機関の出力変動を検出する出力変動検出手段と、 前記制御信号に応じて前記出力変動検出手段で検出され
   る機関の出力変動と所定の判定レベルとを比較し、該比
   較結果に基づいて前記可変バルブタイミング制御装置の
   故障を診断する診断手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする可変バルブタイミ
   ング制御装置の自己診断装置。