KR20010088424A - 내연기관의 밸브특성 제어장치 및 밸브특성 제어방법 - Google Patents

내연기관의 밸브특성 제어장치 및 밸브특성 제어방법 Download PDF

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Abstract

3 차원 캠 (27) 이 형성되는 캠축 (22) 의 일단은 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 에 접속되어 있다. 이 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 에 의해 캠축 (22) 이 그 축방향으로 변위됨으로써, 3 차원 캠 (27) 에 의한 흡기밸브 (20) 의 리프트특성이 목표 리프트량으로 가변제어된다. 이 제어에 관한 리프트특성은 기준용 피검출부 (126a) 와 캠각 센서 (126) 에 의해 검출리프트량으로서 검출된다. 예컨대 검출리프트량의 변화량이 소정값 이하이고, 또한 검출리프트량과 목표 리프트량의 차이의 절대값이 소정값보다 클 때에 리프트량 가변기구에 작동이상이 있다고 진단된다.

Description

내연기관의 밸브특성 제어장치 및 밸브특성 제어방법 {VALVE CHARACTERISTIC CONTROL APPARATUS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHODS OF CONTROLLING VALVE CHARACTERISTICS}
본 발명은 내연기관의 운전상태에 따라 기관밸브의 밸브특성을 가변제어하는 내연기관의 밸브특성 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
밸브특성 제어장치로는 예컨대 일본 공개특허공보 평8-177434 호에 기재된 장치가 알려져 있다. 이 장치는 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍을 가변시키는 밸브타이밍 가변기구를 구비하고, 이들 가변기구 중 어느 하나가 고장난 경우, 밸브리프트량 가변기구에 대하여는 이를 저속형 캠으로 전환하여 제어하고, 밸브타이밍 가변기구에 대하여는 이를 캠축의 상대회전위상이 지연측으로 되도록 제어하고 있다. 그리고 이 때, 상기 밸브리프트량 가변기구의 고장 유무는 동 기구의 캠 (저속형 캠, 고속형 캠) 의 전환에 요구되는 작동오일의 유압을 검출함으로써 진단된다. 또한 밸브타이밍 가변기구의 고장 유무는 캠 (캠축) 의 회전위상을 검출함으로써 진단된다.
그런데, 최근에는 상기 밸브리프트량 가변기구로서 캠축을 축방향으로 변위가능하게 설계하고, 캠축에 형성된 캠의 캠 로브 (cam lobe) 를 그 축방향의 일단에서 타단으로 연속적으로 변화하도록 형성한 이른바 3 차원 캠을 사용한 것도 제안되어 있다. 이 같은 3 차원 캠식의 밸브리프트량 가변기구에 따르면 기관의 운전상태에 따라 동 밸브리프트량을 연속적으로 변화시킬 수 있게 된다.
단, 이같은 3 차원 캠식의 밸브리프트량 가변기구는 그 가변제어 자체가 2 값적이지 않고 연속한 값을 가지고 이루어진다. 따라서 동 기구에 대하여 그 고장 유무를 진단하고자 할 때, 단순히 상기 장치에 의한 진단수법을 적용할 수는 없다.
또한 최근에는 이 같은 3 차원 캠식의 밸브리프트량 가변기구와 상기 밸브타이밍 가변기구를 조합하여 밸브특성 제어장치를 구성함으로써, 내연기관의 기관특성을 보다 바람직하게 유지하는 기술도 몇가지 제안되어 있다. 그리고, 이 같은 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구를 조합하여 구성한 밸브특성 제어장치는 그 고장진단에 관해 다음과 같은 문제도 무시할 수 없다.
즉, 밸브리프트량 가변기구에 의한 캠축의 변위에 수반하여 예컨대 캠각 센서를 사용한 것은 밸브타이밍 가변기구의 고장진단이 어려워진다. 또한 이들 기구가 모두 그 가변제어에 연속한 값을 이용하는 것이어서 어떤 이상이 있을 경우, 이러한 이상이 어느 기구에서 발생한 것인지를 특정하는 일도 쉽지 않다.
본 발명의 목적은 3 차원 캠식의 밸브리프트량 가변기구에 대해서도 그 이상 유무를 정확하게 진단할 수 있는 내연기관의 밸브특성 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브리프트량 가변기구의 이상을 진단하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브리프트량 가변기구의 유지기구의 이상을 진단하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구에 이상이 있는지의 여부를 진단하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 관한 내연기관의 밸브특성 제어장치를 구체화한 일실시예의 사시도이다.
도 2 는 동 실시예의 흡기측 캠축에 사용되는 흡기캠의 형상을 설명하는 사시도이다.
도 3 은 밸브리프트량 가변액츄에이터의 구성설명도이다.
도 4 는 밸브타이밍 가변액츄에이터의 구성설명도이다.
도 5 는 밸브타이밍 가변액츄에이터에 사용되는 이너기어 및 서브기어의 형상을 나타내는 사시도이다.
도 6 은 밸브타이밍 가변액츄에이터의 내부구성설명도이다.
도 7 은 본 발명의 실시예의 일례의 밸브특성 제어 (이상진단) 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 8 은 본 발명의 실시예의 일례의 밸브특성 제어 (후처리) 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 9 는 본 발명의 실시예의 일례의 밸브특성 제어 (이상진단) 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 10 은 본 발명의 실시예의 일례의 밸브특성 제어 (후처리) 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 11 은 본 발명의 실시예의 일례의 밸브특성 제어 (이상진단) 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 12 는 본 발명의 실시예의 일례의 밸브특성 제어 (후처리) 수순을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
15 : 크랭크축
22 : 캠축
22a : 리프트량 가변액츄에이터
24 : 밸브타이밍 가변액츄에이터
27 : 흡기캠 (3차원 캠)
36 : 제 1 오일컨트롤밸브 (OCV)
94 : 제 2 오일컨트롤밸브 (OCV)
123 : 크랭크각 센서
126 : 캠각 센서
130 : 전자제어유닛 (ECU)
본 발명의 제 1 태양에서, 내연기관의 밸브특성 제어장치는 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠이 형성된 캠축과, 동 캠축의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구와, 밸브리프트량을 검출하는 센서와, 센서로부터의 신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 상기 실제로 검출되는 리프트량의 변화량이 소정값보다 작은 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어수단을 구비한다.
상기 밸브리프트량 가변기구에 따르면, 상기 3 차원 캠이 형성된 캠축을 그 축방향으로 연속적으로 변위시킴으로써, 기관밸브의 밸브특성을 바람직하게 가변제어할 수 있지만, 이 캠축의 축방향으로의 연속적인 변위제어에 관해서는 그 제어에 응답지연이 있기 때문에 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량이 반드시 일치하지는 않는다.
이 점에 있어서, 상기 구성에 따르면 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량 사이에 큰 편차가 있음에도 불구하고, 실제로 검출되는 리프트량의 변화량이 소정값보다 작은, 즉 리프트특성이 변위도중에 없다는 판단에 의거하여 당해 이상유무, 즉 밸브리프트량 가변기구의 작동 이상을 정확하게 진단할 수 있게 된다.
본 발명의 제 2 태양에서, 내연기관의 밸브특성 제어장치는 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠이 형성된 캠축과, 동 캠축의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구와, 실제의 밸브리프트량을 검출하는 하나 이상의 센서와, 센서로부터의 신호를 수신하고, 리프트량의 유지를 지령하는 상태가 소정기간 계속되고 있음에도 불구하고, 기관밸브의 실제로 검출되는 리프트량의 변화량이 소정값보다 큰 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어장치를 구비한다.
밸브특성을 소정기간 유지제어하기 위한 지령이 나온 상태에서는 밸브리프트량 가변기구가 정상으로 작동하고 있는 경우, 실제로 검출되는 리프트량의 변화량은「0」이 되는 것으로 간주된다. 이 점에 있어서, 상기 구성에 따르면 동 상태에 있어서 실제로 검출되는 리프트량의 변화량이 소정값보다 큰 것에 의해 당해 이상유무, 즉 유지제어 이상을 정확하게 진단할 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 태양에서, 내연기관의 밸브특성 제어장치는 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠이 형성된 캠축과, 동 캠축의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구와, 실제의 밸브리프트량을 검출하는 센서와, 센서로부터의 신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 리프트량의 유지를 지령하는 상태에서 동 유지제어계에 이상이 없는 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어장치를 구비한다.
유지지령이 나오고 또한 유지제어계에 이상이 없을 때에는, 실제로 검출되는 리프트량은 목표 리프트량에 수속하고 있는 것으로 간주된다. 이 점에 있어서, 상기 구성에 따르면 유지지령이 나오고 또한 유지제어계에 이상이 없음에도 불구하고, 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량의 편차가 소정값보다 큰 것에 의해 당해 이상유무, 즉 밸브리프트량 가변기구의 작동 이상을 정확하게 진단할 수 있게 된다.
본 발명의 제 4 태양에서, 내연기관의 밸브특성 제어장치는 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠이 형성된 캠축과, 동 캠축의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구와, 실제의 밸브리프트량을 검출하는 센서와, 센서로부터의 신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 (a) 상기 실제로 검출되는 리프트량의 변화량이 소정값보다 작은 것, (b) 리프트량의 유지를 지령하는 상태가 소정기간 계속되고 있는 것, 및 (c) 리프트량의 유지를 지령하는 상태에서 동 유지제어계에 이상이 없는 것, 중 어느 한 조건이 성립하는 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어장치를 구비한다.
상기 구성에 의해서도 상기 제 1 내지 3 태양의 진단수단에 준하여 밸브리프트량 가변기구의 각종 이상 유무를 정확하게 진단할 수 있다. 또한 이 경우, 각종 이상에 대하여 그 진단 오류가 발생할 가능성도 매우 낮아진다.
본 발명의 제 5 태양에서, 내연기관의 밸브특성 제어장치는 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠이 형성된 캠축과, 동 캠축의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구와, 상기 캠축과 기관출력축의 상대회전위상의 변경에 의해 상기 기관밸브의밸브타이밍을 가변시키는 밸브타이밍 가변기구와, 실제의 밸브리프트량을 검출하는 제 1 센서와, 캠축과 기관출력축의 실제의 상대회전위상을 검출하는 회전센서와, 제 1 센서와 회전센서로부터의 신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량, 및 상기 캠축과 기관출력축의 목표 상대회전위상과 실제로 검출되는 상대회전위상에 의해 이상의 유무를 진단하는 제어수단을 구비하고, 상기 제어수단은 이상있음이라는 진단에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 기관밸브 최저 리프트량측으로의 강제구동, 및 상기 밸브타이밍 가변기구의 밸브타이밍 최대 지연측으로의 강제구동 중 어느 하나를 실행하고, 이 강제구동의 실행후에 상기 진단을 재실행하고, 그 때의 이상유무에 따라 상기 밸브리프트량 가변기구 및 상기 밸브타이밍 가변기구 중 어느 것의 이상인지를 식별한다.
상기 구성에 따르면, 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구가 조합되어 밸브특성 제어장치가 구성되는 경우, 즉 밸브특성의 이상이 이들 2 개의 기구 중 어느 것에서 발생하였는지를 특정하기가 곤란해지는 경우에도, 이들 기구의 일방을 상기 태양에 의해 강제 구동시킨 후의 이상의 내용에 따라 동 밸브특성에 이상을 가져온 측의 기구가 어느 것인지를 정확하게 특정할 수 있게 된다.
상기 제 1 내지 5 태양에 있어서, 상기 제어수단은 상기 밸브리프트량 가변기구에 이상있음이라고 진단된 경우에 동 기구에 대한 이물질 제거처리를 위한 강제구동을 실행하도록 할 수 있다.
밸브리프트량 가변기구에 관한 이상으로는 동 기구, 예컨대 그 구동계인 유압공급계에 금속조각 등이 물려들어감으로 인한 작동불량이 있다. 이 같은 이상은 동 기구를 강제적으로 구동함으로써 상기 금속조각 등이 자연스럽게 제거되는 경우가 있다.
이 점에 있어서, 상기 구성에 따르면 이상이 있다는 진단이 이루어진 후에 이러한 밸브리프트량 가변기구를 강제적으로 구동함으로써 동 기구의 정상상태로의 복귀를 시도할 수 있게 된다.
또한, 상기 태양에 있어서 상기 제어수단은 이상있음이라고 식별된 기구가 상기 밸브리프트량 가변기구일 때, 소정의 페일세이프 (fail-safe) 처리를 실행하도록 할 수 있다. 또한 상기 페일세이프 처리는 당해 기관에 공급하는 연료를 증량하는 처리, 및 아이들 회전속도제어에 관한 학습을 금지하는 처리, 및 공연비 피드백 제어에 관한 학습을 금지하는 처리, 및 연료차단 (fuel-cut) 운전영역을 확대하는 처리, 및 연료차단의 복귀회전수를 상방 시프트하는 처리 중 적어도 하나 이상의 처리를 실행하도록 할 수 있다.
상기 각 구성에 따르면 밸브리프트량 가변기구에 이상이 있다고 진단된 후, 페일세이프 처리의 실행에 의해 당해 기관의 안전모드의 운전을 실현할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 내연기관의 밸브특성 제어장치를 구체화한 일실시예에 대하여 도 1 내지 도 8 에 따라 설명한다.
도 1 에는 내연기관으로서 직렬 4 기통의 가솔린엔진 (이하, 단지「엔진」이라고 함) (11) 이 도시되어 있다. 엔진 (11) 은 왕복이동하는 피스톤 (12) 이 설치된 실린더블록 (13) 과, 실린더블록 (13) 의 하측에 설치된 오일팬 (13a) 과,실린더블록 (13) 의 상측에 설치된 실린더헤드 (14) 를 구비하고 있다.
이 엔진 (11) 의 하부에는 출력축인 크랭크축 (15) 이 회전가능하게 지지되고, 이 크랭크축 (15) 에는 커넥팅로드 (16) 를 통해 피스톤 (12) 이 연결되어 있다. 그리고, 피스톤 (12) 의 왕복이동은 커넥팅로드 (16) 에 의해 크랭크축 (15) 의 회전으로 변환되도록 되어 있다. 또한 피스톤 (12) 의 상측에는 연소실 (17) 이 설치되고, 이 연소실 (17) 에는 흡기통로 (18) 및 배기통로 (19) 가 접속되어 있다. 그리고, 흡기통로 (18) 와 연소실 (17) 은 흡기밸브 (20) 에 의해 연통·차단되고, 배기통로 (19) 와 연소실 (17) 은 배기밸브 (21) 에 의해 연통·차단되도록 되어 있다.
한편, 실린더헤드 (14) 에는 흡기측 캠축 (22) 및 배기측 캠축 (23) 이 평행하게 설치되어 있다. 흡기측 캠축 (22) 은 회전가능하면서 축방향으로 이동가능하게 실린더헤드 (14) 위에 지지되어 있고, 배기측 캠축 (23) 은 회전가능하지만 축방향으로는 이동할 수 없게 실린더헤드 (14) 위에 지지되어 있다.
흡기측 캠축 (22) 의 일단부에는 타이밍풀리 (24a) 를 구비한 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 가 설치되고, 타단부에는 흡기측 캠축 (22) 을 축방향으로 이동시키기 위한 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 가 설치되어 있다. 또한, 배기측 캠축 (23) 의 일단부에는 타이밍풀리 (25) 가 장착되어 있다. 이 타이밍풀리 (25) 및 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 의 타이밍풀리 (24a) 는 타이밍벨트 (26) 를 통해 크랭크축 (15) 에 장착된 풀리 (15a) 에 연결되어 있다. 그리고, 구동측 회전축으로서의 크랭크축 (15) 의 회전이 타이밍벨트 (26) 를 통해 종동측 회전축으로서의 흡기측 캠축 (22) 및 배기측 캠축 (23) 에 전달됨으로써 그들 흡기측 캠축 (22) 및 배기측 캠축 (23) 이 크랭크축 (15) 의 회전에 동기하여 회전하도록 되어 있다.
흡기측 캠축 (22) 에는 흡기밸브 (20) 의 상단과 맞닿는 흡기캠 (27) 이 설치되고, 배기측 캠축 (23) 에는 배기밸브 (21) 의 상단과 맞닿는 배기캠 (28) 이 설치되어 있다. 그리고, 흡기측 캠축 (22) 이 회전하면 흡기캠 (27) 에 의해 흡기밸브 (20) 가 개폐구동되고, 배기측 캠축 (23) 이 회전하면 배기캠 (28) 에 의해 배기밸브 (21) 가 개폐구동되도록 되어 있다.
여기서, 배기캠 (28) 의 캠 프로파일은 배기측 캠축 (23) 의 축방향에 대하여 일정하게 되어 있지만 흡기캠 (27) 의 캠 프로파일은 도 2 에 도시하는 바와 같이 흡기측 캠축 (22) 의 축방향으로 연속적으로 변화하고 있다. 즉, 흡기캠 (27) 은 전술한 3 차원 캠으로 구성되어 있다.
그리고, 흡기측 캠축 (22) 이 화살표 (A) 방향으로 이동하면 흡기캠 (27) 에 의한 흡기밸브 (20) 의 밸브리프트량이 서서히 커짐과 동시에 흡기밸브 (20) 의 밸브개방시간이 서서히 길어진다. 또한, 화살표 (A) 방향과는 반대방향으로 흡기측 캠축 (22) 이 이동하면 흡기캠 (27) 에 의한 흡기밸브 (20) 의 밸브리프트량이 서서히 작아짐과 동시에 흡기밸브 (20) 의 밸브개방시간이 서서히 짧아진다. 따라서 흡기측 캠축 (22) 을 그 축방향으로 이동시킴으로써 흡기밸브 (20) 의 밸브개방시간 및 밸브리프트량의 조정을 실시할 수 있다.
그리고, 본 실시예에 관한 밸브리프트량 가변기구는 상기 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 및 제 1 오일컨트롤밸브 (OCV) (36) 를 구비하여 구성된다.
이어서, 흡기측 캠축 (22) 을 그 축방향으로 이동시키기 위한 리프트량 가변액츄에이터 (22a), 및 그 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 를 유압에 의해 구동시키기 위한 급유구조에 대하여 도 3 을 참조하여 설명한다.
도 3 에 도시하는 바와 같이, 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 는 통형상을 이루는 실린더튜브 (31) 와, 실리더튜브 (31) 내에 설치된 피스톤 (32) 과, 실린더튜브 (31) 의 양단개구부를 막도록 설치된 한 쌍의 엔드커버 (end cover; 33) 로 구성되어 있다. 이 실린더튜브 (31) 는 실린더헤드 (14) 에 고정되어 있다.
피스톤 (32) 에는 일방의 엔드커버 (33) 를 관통한 보조축 (33a) 을 통해 흡기측 캠축 (22) 이 연결되어 있다. 그리고 보조축 (33a) 과 흡기측 캠축 (22) 사이에는 구름 베어링 (33b) 이 배치되어, 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 는 회전하는 흡기측 캠축 (22) 을 보조축 (33a) 과 구름 베어링 (33b) 을 통해 회전축방향으로 원활하게 구동할 수 있도록 하고 있다.
실린더튜브 (31) 안은 피스톤 (32) 에 의해 제 1 압력실 (31a) 및 제 2 압력실 (31b) 로 구획되어 있다. 제 1 압력실 (31a) 에는 일방의 엔드커버 (33) 에 형성된 제 1 급배 (supply-discharge) 통로 (34) 가 접속되고, 제 2 압력실 (31b) 에는 타방의 엔드커버 (33) 에 형성된 제 2 급배통로 (35) 가 접속되어 있다.
그리고, 제 1 급배통로 (34) 또는 제 2 급배통로 (35) 를 통해 제 1 압력실 (31a) 과 제 2 압력실 (31b) 에 대하여 선택적으로 작동오일을 공급하면 피스톤 (32) 은 흡기측 캠축 (22) 의 축방향으로 이동한다. 이 피스톤 (32) 의 이동에수반하여 흡기측 캠축 (22) 도 그 축방향으로 이동한다.
제 1 급배통로 (34) 및 제 2 급배통로 (35) 는 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 에 접속되어 있다. 이 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 에는 공급통로 (37) 및 배출통로 (38) 가 접속되어 있다. 그리고, 공급통로 (37) 는 크랭크축 (15) 의 회전에 수반하여 구동되는 오일펌프 (P) 를 통해 오일팬 (13a) 에 접속되어 있고, 배출통로 (38) 는 오일팬 (13a) 에 직접 접속되어 있다.
제 1 오일컨트롤밸브 (36) 는 케이싱 (39) 을 구비하고, 케이싱 (39) 에는 제 1 급배포트 (40), 제 2 급배포트 (41), 제 1 배출포트 (42), 제 2 배출포트 (43), 및 공급포트 (44) 가 설치되어 있다. 이들 제 1 급배포트 (40) 에는 제 2 급배통로 (35) 가 접속되고, 제 2 급배포트 (41) 에는 제 1 급배통로 (34) 가 접속되어 있다. 또한 공급포트 (44) 에는 공급통로 (87) 가 접속되고, 제 1 배출포트 (42) 및 제 2 배출포트 (43) 에는 배출통로 (38) 가 접속되어 있다. 또한, 케이싱 (39) 내에는 4 개의 밸브부 (45) 를 갖는 스풀 (48) 이 설치되어 있다. 스풀 (48) 은 코일스프링 (46) 에 의해 화살표 (B) 방향으로 탄성지지됨과 동시에 전자솔레노이드 (47) 에 화살표 (B) 방향과는 반대방향으로 탄성지지된다.
그리고, 전자솔레노이드 (47) 의 소자(消磁) 상태에 있어서는, 스풀 (48) 이 코일스프링 (46) 의 탄성력에 의해 케이싱 (39) 의 일단측 (도 3 에서 우측) 에 배치되고, 제 1 급배포트 (40) 와 제 1 배출포트 (42) 가 연통하고, 제 2 급배포트 (41) 와 공급포트 (44) 가 연통한다. 이 상태에서는 오일팬 (13a) 내의 작동오일이 공급통로 (37), 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 및 제 1 급배통로 (34) 를 통해 제1 압력실 (31a) 로 공급된다. 또한, 제 2 압력실 (31b) 내에 있던 작동오일이 제 2 급배통로 (35), 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 및 배출통로 (38) 를 통해 오일팬 (13a) 안으로 되돌아간다. 그 결과, 피스톤 (32) 및 흡기측 캠축 (22) 이 화살표 (A) 와 반대방향으로 이동한다.
한편, 전자솔레노이드 (47) 가 여자되었을 때에는, 스풀 (48) 이 코일스프링 (46) 의 탄성력에 대항하여 케이싱 (39) 의 타단측 (도 3 에서 좌측) 에 배치되고, 제 2 급배포트 (41) 가 제 2 배출포트 (43) 와 연통하고, 제 1 급배포트 (40) 가 공급포트 (44) 와 연통한다. 이 상태에서는 오일팬 (13a) 내의 작동오일이 공급통로 (37), 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 및 제 2 급배통로 (35) 를 통해 제 2 압력실 (31b) 로 공급된다. 또한, 제 1 압력실 (31a) 내에 있던 작동오일이 제 1 급배통로 (34), 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 및 배출통로 (38) 를 통해 오일팬 (13a) 안으로 되돌아간다. 그 결과, 피스톤 (32) 및 흡기측 캠축 (22) 이 화살표 (A) 방향으로 이동한다.
또한, 전자솔레노이드 (47) 에 대한 전력 공급을 제어하고 스풀 (48) 을 케이싱 (39) 의 중간에 위치시키면, 제 1 급배포트 (40) 및 제 2 급배포트 (41) 가 폐색되어 이들 급배포트 (40,41) 를 통한 작동오일의 이동이 금지된다. 이 상태에서는, 제 1 압력실 (31a) 및 제 2 압력실 (31b) 에 대하여 작동오일의 급배가 이루어지지 않고, 제 1 압력실 (31a) 및 제 2 압력실 (31b) 안에 작동오일이 충전유지되어 피스톤 (32) 및 흡기측 캠축 (22) 이 고정된다.
이어서, 흡기밸브 (20) 의 개폐타이밍을 조정하기 위한 상기 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 에 대하여 도 4 를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 는 타이밍풀리 (24a) 를 구비한다. 이 타이밍풀리 (24a) 는 흡기측 캠축 (22) 이 관통하는 통부 (51) 와, 통부 (51) 의 외주면에서 돌출하는 원판부 (52) 와, 원판부 (52) 의 외주면에 형성된 복수의 외치 (outer teeth; 53) 를 구비하고 있다. 상기 타이밍풀리 (24a) 의 통부 (51) 는 실린더헤드 (14) 의 베어링부 (14a) 에 회전가능하게 지지되어 있다. 그리고, 흡기측 캠축 (22) 은 그 축방향으로 슬라이딩하여 이동할 수 있도록 통부 (51) 를 관통하고 있다.
또한, 흡기측 캠축 (22) 의 선단부를 덮도록 설치된 이너기어 (54) 가 볼트 (55) 에 의해 고정되어 있다. 이 이너기어 (54) 는 도 5 에 나타내는 바와 같이 사치(斜齒)의 대경 기어부 (54a) 와, 마찬가지로 사치의 소경 기어부 (54b) 가 2 단으로 형성된 구성을 이루고 있다.
또한 이너기어 (54) 의 소경 기어부 (54b) 에는 사치의 외치 (56a) 와 동일하게 사치의 내치 (56b) 를 구비한 서브기어 (56) 가 그 내치 (56b) 에 의해 도 4 에 나타내는 바와 같이 맞물려져 있다. 이 맞물림시에는 이너기어 (54) 와 서브기어 (56) 사이에 링형의 스프링와셔 (57) 가 배치되고, 서브기어 (56) 를 이너기어 (54) 에서 떨어지도록 축방향으로 탄성지지하고 있다. 그리고, 이너기어 (54) 와 서브기어 (56) 의 외경은 동일하며, 각각 그 사치의 경사도는 다음에 설명하는 베인로터 (61) 가 대응하는 개소에 설치된 헬리컬 스플라인 (61b) 에 결합가능한 경사도로 되어 있다.
타이밍풀리 (24a) 의 원판부 (52) 에는 복수의 볼트 (58) (여기서는 4 개의 볼트) 에 의해 하우징 (59) 과 커버 (60) 가 장착되어 있으며, 이 커버는 하우징 (59) 내부 공간 내의 후술하는 제 1 압력실 (70) 및 제 2 압력실 (71) 을 밀폐한다. 그리고, 커버 (60) 의 중심에는 후술하는 원통형 공간 (61c) 을 개방하여 흡기측 캠축 (22) 의 축방향으로의 슬라이딩을 원활하게 실시하기 위한 구멍부 (60a) 가 형성되어 있다.
도 6 에 상기 볼트 (58), 커버 (60) 및 볼트 (55) 를 풀어 하우징 (59) 내부를 도 4 의 왼쪽에서 본 상태를 나타낸다. 그리고, 도 4 의 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 는 도 6 의 Ⅳ-Ⅳ 선에서의 단면상태를 나타내고 있다.
도 6 에 도시되는 바와 같이, 하우징 (59) 은 내주면 (59a) 에서 중심방향을 향해 돌출하는 복수의 벽부 (62,63,64,65 (여기서는 4 개)) 를 구비하고 있다. 그리고, 그 벽부 (62,63,64,65) 의 선단면에 대하여 외주면 (61a) 에서 접하는 원반상의 베인로터 (61) 가 회전운동할 수 있게 배치되어 있다.
원반상의 베인로터 (61) 중심부에는 원통형 공간 (61c) (도 4 참조) 이 형성되어 있고, 특히 본 실시예에서, 그 내주면 전체에는 흡기측 캠축 (22) 의 축방향에 대하여 소정의 나선각을 갖는 헬리컬 스플라인 (61b) 이 형성되어 있다. 사치로 이루어지는 전술한 이너기어 (54) 의 대경 기어부 (54a) 와 서브기어 (56) 의 외치 (56a) 는 모두 이 헬리컬 스플라인 (61b) 에 맞물려 있다. 이 헬리컬 스플라인 (61b) 의 나선각에 대하여는 나중에 그 각도설정 태양 및 작용에 대한 상세한 설명을 한다.
한편, 마찬가지로 사치로 이루어지는 전술한 서브기어 (56) 의 내치 (56b) 와 이너기어 (54) 의 소경 기어부 (54b) 와의 맞물림과, 스프링와셔 (57) 와의 작용에 따르면, 이너기어 (54) 의 대경 기어부 (54a) 와 서브기어 (56) 의 외치 (56a) 는 상대적으로 반대방향으로 회전운동하는 탄성지지력을 일으키게 된다. 따라서 헬리컬 스플라인 (61b) 과 기어 (54,56) 사이의 백래시가 흡수되어 베인로터 (61) 에 대하여 이너기어 (54) 를 높은 정밀도로 배치할 수 있음과 동시에 그 충격소음도 억제되게 된다.
또한, 원반상의 베인로터 (61) 는 그 외주면 (61a) 에 벽부 (62,63,64,65) 사이의 공간으로 돌출하여 선단을 하우징 (59) 의 내주면 (59a) 과 접하고 있는 베인 (66,67,68,69) 을 구비하고 있다. 이들 베인 (66,67,68,69) 이 벽부 (62,63,64,65) 사이의 공간을 구획함으로써 제 1 압력실 (70) 과 제 2 압력실 (71) 을 형성하고 있다.
상술한 구성의 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 에 있어서, 엔진의 구동에 의해 크랭크축 (15) 이 회전하고 그 회전이 타이밍벨트 (26) 를 통해 타이밍풀리 (24a) 에 전달되면, 타이밍풀리 (24a) 및 흡기측 캠축 (22) 이, 조정되어 있는 회전위상차 상태에서 일체로 회전한다. 이 흡기측 캠축 (22) 의 회전에 수반하여 흡기밸브 (20) (도 1 참조) 가 개폐구동되는 것은 전술한 바와 같다.
그리고, 엔진 (11) 의 구동시에 제 1 압력실 (70) 및 제 2 압력실 (71) 에 대한 유압제어에 의해 하우징 (59) 에 대하여 베인로터 (61) 를 회전운동방향으로 상대적으로 회전운동시키면, 즉 흡기측 캠축 (22) 을 크랭크축 (15) 에 대하여 진행하는 측으로 회전위상차의 조정제어를 실시하면, 흡기밸브 (20) 의 개폐타이밍은 빨라진다.
또한, 반대로 하우징 (59) 에 대하여 베인로터 (61) 를 회전방향과는 반대방향으로 상대적으로 회전운동시키면, 즉 흡기측 캠축 (22) 을 크랭크축 (15) 에 대하여 지연하는 측으로 회전위상차의 조정제어를 실시하면 흡기밸브 (20) 의 개폐타이밍은 느려진다.
그리고, 흡기밸브 (20) 는 통상적으로 엔진 (11) 의 저회전시에 개폐타이밍이 느려지고, 엔진 (11) 의 고회전시에는 개폐타이밍이 빨라진다. 그 이유는 엔진 (11) 의 저회전시에는 엔진회전의 안정을 도모함과 동시에 엔진 (11) 의 고회전시에는 연소실 (17) 로의 혼합가스의 흡입효율을 향상시키기 때문이다.
이어서, 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 에서 흡기밸브 (20) 의 개폐타이밍을 조정하기 위한 하우징 (59) 과 베인로터 (61) 사이의 회전위상차를 유압제어하는 구조에 대하여 설명한다.
도 6 에 도시되는 바와 같이, 하우징 (59) 의 내부에 돌출하는 각 벽부 (62,63,64,65) 의 제 1 압력실 (70) 측에는 각각 진행용 유로개구부 (80) 가 개구하고, 각 벽부 (62,63,64,65) 의 제 2 압력실 (71) 측에는 각각 지연용 유로개구부 (81) 가 개구하고 있다. 또한, 진행용 유로개구부 (80) 에 접하는 각 벽부 (62,63,64,65) 내에서 원판부 (52) (도 4 참조) 측에는 베인 (66,67,68,69) 이 진행용 유로개구부 (80) 를 막고 있어도 베인로터 (61) 가 진행방향으로 회전운동하는 유압을 부여할 수 있도록 오목부 (62a,63a,64a,65a) 가 형성되어 있다. 마찬가지로, 지연용 유로개구부 (81) 에 접하는 각 벽부 (62,63,64,65) 내에서 원판부 (52) (도 4 참조) 측에는 베인 (66,67,68,69) 이 지연용 유로개구부 (81) 를 막고 있어도 베인로터 (61) 가 지연방향으로 회전운동하는 유압을 부여할 수 있도록 오목부 (62b,63b,64b,65b) 가 형성되어 있다.
한편, 도 4 에 나타내는 바와 같이 각 진행용 유로개구부 (80) 는 원판부 (52) 내의 진행제어유로 (84), 통부 (51) 내의 진행제어유로 (86,88) 에 의해 통부 (51) 의 일방의 외주홈 (51a) 에 접속되어 있다. 또한, 각 지연용 유로개구부 (81) 는 원판부 (52) 내의 지연제어유로 (85), 통부 (51) 내의 지연제어유로 (87,89) 에 의해 통부 (51) 의 타방의 외주홈 (51b) 에 접속되어 있다.
또한, 통부 (51) 내의 지연제어유로 (87) 에서 분기된 윤활유로 (90) 는 통부 (51) 의 내주면 (51c) 에 형성된 폭이 넓은 내주홈 (91) 에 접속하고 있다. 그럼으로써, 지연제어유로 (87) 안을 흐르는 작동오일을 통부 (51) 의 내주면 (51c) 과 흡기측 캠축 (22) 의 단부외주면 (22b) 으로 윤활유로서 유도한다.
통부 (51) 의 일방의 외주홈 (51a) 은 실린더헤드 (14) 내의 진행제어유로 (92) 를 통해 제 2 오일컨트롤밸브 (94) 에 접속되고, 통부 (51) 의 타방의 외주홈 (51b) 은 실린더헤드 (14) 내의 지연제어유로 (93) 를 통해 제 2 오일컨트롤밸브 (94) 에 접속되어 있다.
제 2 오일컨트롤밸브 (94) 에는 공급통로 (95) 및 배출통로 (96) 가 접속되어 있다. 그리고, 공급통로 (95) 는 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 에 사용하는 것과 동일한 오일펌프 (P) 를 통해 오일팬 (13a) 에 접속되어 있고, 배출통로 (96)는 오일팬 (13a) 에 직접 접속되어 있다. 따라서, 오일펌프 (P) 는 오일팬 (13a) 에서 2 개의 공급통로 (37,95) 로 작동 오일을 송출하도록 되어 있다.
제 2 오일컨트롤밸브 (94) 는 제 1 오일컨트롤밸브 (36) 와 동일하게 구성되고, 케이싱 (102), 제 1 급배포트 (104), 제 2 급배포트 (106), 밸브부 (107), 제 1 배출포트 (108), 제 2 배출포트 (110), 공급포트 (112), 코일스프링 (114), 전자솔레노이드 (116), 및 스풀 (118) 을 구비하고 있다. 그리고, 제 1 급배포트 (104) 에는 실린더헤드 (14) 내의 지연제어유로 (93) 가 접속되고, 제 2 급배포트 (106) 에는 실린더헤드 (14) 내의 진행제어유로 (92) 가 접속되어 있다. 또한, 공급포트 (112) 에는 공급통로 (95) 가 접속되고, 제 1 배출포트 (108) 및 제 2 배출포트 (110) 에는 배출통로 (96)가 접속되어 있다.
따라서, 전자솔레노이드 (116) 의 소자상태에서는, 스풀 (118) 이 코일스프링 (114) 의 탄력성에 의해 케이싱 (102) 의 일단측 (도 4 에서 우측) 에 배치되고, 제 1 급배포트 (104) 와 제 1 배출포트 (108) 가 연통하고, 제 2 급배포트 (106) 가 공급포트 (112) 와 연통한다. 이 상태에서는, 오일팬 (13a) 내의 작동오일이 공급통로 (95), 제 2 오일컨트롤밸브 (94), 진행제어유로 (92), 외주홈 (51a), 진행제어유로 (88), 진행제어유로 (86), 진행제어유로 (84), 진행용 유로개구부 (80), 및 오목부 (62a,63a,64a,65a) 를 통해 밸브타이밍 가변 액츄에이터 (24) 의 제 1 압력실 (70) 로 공급된다. 또한, 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 의 제 2 압력실 (71) 내에 있던 작동오일은 오목부 (62b,63b,64b,65b), 지연용 유로개구부 (81), 지연제어유로 (85), 지연제어유로 (87), 지연제어유로 (89), 외주홈 (51b), 지연제어유로 (93), 제 2 오일컨트롤밸브 (94), 및 배출통로 (96) 를 통해 오일팬 (13a) 안으로 되돌아간다. 그 결과, 베인로터 (61) 가 하우징 (59) 에 대하여 진행방향으로 상대회전운동하고, 전술한 바와 같이 흡기밸브 (20) 의 개폐타이밍이 빨라진다.
한편, 전자솔레노이드 (116) 가 여자되었을 때에는, 스풀 (118) 이 코일스프링 (114) 의 탄성력에 대항하여 케이싱 (102) 의 타단측 (도 4 에서 좌측) 에 배치되고, 제 2 급배포트 (106) 가 제 2 배출포트 (110) 와 연통하고, 제 1 급배포트 (104) 가 공급포트 (112) 와 연통한다. 이 상태에서는, 오일팬 (13a) 내의 작동오일이 공급통로 (95), 제 2 오일컨트롤밸브 (94), 지연제어유로 (98), 외주홈 (51b), 지연제어유로 (89), 지연제어유로 (87), 지연제어유로 (85), 지연용 유로개구부 (81), 및 오목부 (62b,63b,64b,65b) 를 통해 밸브타이밍 가변 액츄에이터 (24) 의 제 1 압력실 (71) 로 공급된다. 또한, 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 의 제 1 압력실 (70) 내에 있던 작동오일은 오목부 (62a,63a,64a,65a), 진행용 유로개구부 (80), 진행제어유로 (84), 진행제어유로 (86), 진행제어유로 (88), 외주홈 (51a), 진행제어유로 (92), 제 2 오일컨트롤밸브 (94), 및 배출통로 (96) 를 통해 오일팬 (13a) 안으로 되돌아간다. 그 결과, 베인로터 (61) 가 하우징 (59) 에 대하여 지연방향으로 상대회전운동하고, 전술한 바와 같이 흡기밸브 (20) 의 개폐타이밍이 느려진다.
또한, 전자솔레노이드 (116) 에 대한 전력 공급을 제어하고, 스풀 (118) 을 케이싱 (102) 의 중간에 위치시키면, 제 1 급배포트 (104) 및 제 2 급배포트 (106)가 폐색되고 그들 급배포트 (104,106) 를 통한 작동오일의 이동이 금지된다. 이 상태에서는, 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 의 제 1 압력실 (70) 또는 제 2 압력실 (71) 에 대하여 작동오일의 급배가 이루어지지 않고, 제 1 압력실 (70) 및 제 2 압력실 (71) 내에는 작동오일이 충전유지되어, 베인로터 (61) 의 하우징 (59) 에 대한 상대회전운동은 정지한다. 그 결과, 흡기밸브 (20) 의 개폐타이밍은 베인로터 (61) 가 고정되었을 때의 상태로 유지된다.
그리고, 본 실시예의 밸브타이밍 가변기구는 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 및 제 2 오일컨트롤밸브 (OCV) (94) 를 구비하여 구성된다.
상술한 리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구에 있어서는 각각 OCV (36) 및 OCV (94) 가 전자제어유닛 (이하「ECU」라고 함) (130) 을 통해 구동제어되고, 그 제어에 의해 흡기밸브 (20) 의 개폐특성이 변경된다. 이 ECU (130) 는 도 1 에 도시되는 바와 같이, CPU (132), ROM (133), RAM (134) 및 백업 RAM (135) 등을 구비하는 논리연산회로로 구성되어 있다.
여기서 ROM (133) 은 각종 제어프로그램이나, 그 각종 제어프로그램을 실행할 때에 참조되는 테이블이나 맵 등이 기억되는 메모리이다. CPU (132) 는 ROM (133) 에 기억된 각종 제어프로그램에 의거하여 제어에 필요한 연산처리를 실행한다. 또한, RAM (134) 은 CPU (132) 에서의 연산결과나 각 센서로부터 입력된 데이터 등을 일시적으로 기억하는 메모리이고, 백업 RAM (135) 은 엔진 (11) 의 정지시에 보존해야 할 데이터를 기억하는 비휘발성의 메모리이다. 그리고, CPU (132), ROM (133), RAM (134) 및 백업 RAM (135) 은 버스 (136) 를 통해 서로 접속됨과 동시에 외부입력회로 (137) 및 외부출력회로 (138) 와 접속되어 있다.
외부입력회로 (137) 에는 수온센서 (127), 도시하지 않은 흡기압센서 및 스로틀센서 등, 엔진 (11) 의 운전상태를 검출하기 위한 각종 센서와, 크랭크각 센서 (123) 및 캠각 센서 (126) 가 접속되어 있다. 또한 외부출력회로 (138) 에는 OCV (36) 및 OCV (94) 가 접속되어 있다.
본 실시예에서는 이 같은 구성의 ECU (130) 를 통해 흡기밸브 (20) 의 밸브특성 제어가 이루어지지만, 특히 전술한 헬리컬 스플라인 (61b) 의 나선각의 설정에 의해 도 2 에 예시한 3 차원 캠을 사용하는 경우에도 흡기측 캠축 (22) 을 축방향으로 변위시켰을 때에 흡기밸브 (20) 의 밸브개방시기는 일정하며 밸브폐쇄시기만 변화하도록 하고 있다.
그럼으로써, 리프트량 가변액츄에이터와 밸브 타이밍 가변액츄에이터 (24) 를 조합하여 보다 세밀한 밸브특성 제어를 실시하고자 할 때 생기는 다음과 같은 문제를 회피하도록 하고 있다. 즉, 밸브타이밍을 정확히 결정하기 위하여는, 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 를 제어하는 것만으로는 불충분하여 리프트특성을 결정하는 상기 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 의 작동상황을 고려할 필요가 생기고, 그들 액츄에이터에 의한 제어량의 매칭이 복잡해진다는 문제가 있다.
따라서, 본 실시예에서는 상술한 헬리컬 스플라인 (61b) 을 이용하여 그 나선각을 상술한 밸브리프트량이 최대일 때의 흡기밸브의 밸브개방시기와 밸브리프트량이 최소일 때의 흡기밸브의 밸브개방시기의 크랭크각도차로 설정함으로써 상기 문제를 회피하도록 하고 있다.
그럼으로써, 흡기밸브 (20) 의 밸브특성 제어에 있어서, 이 흡기밸브 (20) 의 밸브개방시기제어에 관해서는 밸브타이밍 가변기구를, 또한 이 흡기밸브 (20) 의 밸브리프트량에 관해서는 밸브리프트량 가변기구를 각각 독립적으로 제어함으로써 그들 밸브특성을 원하는 값으로 제어할 수 있다.
그런데, 상기 ECU (130) 에 의한 밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 제어에 관한 밸브특성은 상술한 캠각 센서 (126) 및 크랭크각 센서 (123) 의 검출결과에 의해 산출된다.
즉 도 1 에 도시하는 바와 같이, 캠축 (22) 에 대하여 그 축선방향으로 직선상으로 연장되는 기준용 피검출부 (126a) 와 이 축선방향으로 나선상으로 연장되는 이동량용 피검출부 (126b) 의 2 종의 피검출부를 각각 설치함과 동시에, 그 근방에 설치되는 캠각 센서 (126) 에 의해 동 캠축 (22) 의 회전에 수반하는 상기 각 피검출부의 통과에 대응한 펄스를 발생시킴으로써, 가변제어되는 밸브리프트량을 감시하도록 하고 있다. 이 경우, 캠축 (22) 이 그 축선방향으로 이동함으로써 상기 기준용 피검출부 (126a) 의 통과에 대하여 캠각 센서 (126) 로부터 발생되는 펄스에 대한 상기 이동량용 피검출부 (126b) 의 통과에 대응하여 상기 캠각 센서 (126) 로부터 발생되는 펄스의 발생타이밍이 변화된다. 이 때, 이 발생타이밍의 변화를 감시함으로써 캠축 (22) 의 축선방향으로의 변위위치, 즉 밸브리프트량을 정확히 검출할 수 있게 된다.
한편, 이 캠각 센서 (126) 에 의한 기준용 피검출부 (126a) 의 검출결과와 크랭크각 센서 (123) 의 검출결과에 의해 크랭크축 (15) 과 캠축 (22) 의 상대적인회전위상차를 산출함으로써, 가변제어되는 밸브타이밍을 감시하도록 하고 있다.
따라서, 상기 태양에 의해 밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 제어값을, 각각 검출리프트량 및 검출밸브타이밍값으로서 산출할 수 있게 된다.
이어서, 본 실시예의 밸브특성 제어장치의 이상진단방법에 대하여 설명한다. 먼저 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법을 설명한다.
여기서는 기본적으로 다음의 태양에 따라 리프트량 가변기구의 이상진단을 실시한다.
(A) 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 검출리프트량의 변화량이 소정값보다 작은 경우에 이상으로 진단한다.
(B) 유지를 지령하는 상태가 소정기간 계속되고 있음에도 불구하고, 검출리프트량의 변화량이 소정값보다 클 때 이상으로 진단한다.
(C) 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 리프트량의 유지를 지령하는 상태에 있고, 또한 동 유지제어계에 이상이 없을 때 이상으로 진단한다.
여기서, 상기 (A) 의 이상진단은 검출리프트량과 목표 리프트량 사이에 큰 차이가 있음에도 불구하고, 검출리프트량의 변화량이 소정값보다 작은, 즉 목표 리프트량의 도달과정에는 없는 경우에 이상이 있다고 (작동이상) 진단하는 것이다.
또한, 상기 (B) 의 이상진단은 유지지령이 소정기간 계속되고, 원래대로라면 검출리프트량이 유지상태에 있는 것으로 생각될 때에, 검출리프트량의 변화량이 소정값보다 클 때에 유지제어에 관한 이상 (유지제어이상) 이 있다고 진단하는 것이다.
또,한 상기 (C) 의 이상진단은 유지제어계에 이상이 없음에도 불구하고, 유지지령이 나오고 있는 상태에 있어서, 목표 리프트량과 검출리프트량에 큰 편차가 있을 때에 이상 (작동이상) 이 있다고 진단하는 것이다.
이어서, 이들 (A) 내지 (C) 의 이상진단을 대상으로 한 본 실시예에 관한 밸브리프트량 가변기구의 구체적인 이상진단수순에 대하여 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명한다. 도 7 및 도 8 은 밸브리프트량 가변기구의 이상에 관한 진단수순을 나타내는 흐름도이다.
이 루틴은 도 7 의 스텝 (100) 에 나타내는 진단조건의 성립을 조건으로 하여 기동되는 루틴이다 (실제로는 적당한 플래그처리나 설계처리하에 예컨대 소정시간마다 단속기동된다.). 본 실시예에서는 이 진단조건으로서 엔진회전수 (NE) 와 수온센서 (127) 의 검출결과 (엔진수온 THW ℃) 에 대한 하기의 진단조건 (c1), (c2) 가 성립하고 있는지의 여부를 판단한다.
(c1) 500 rpm ＜ NE ＜ 4000 rpm
(c2) 80 ℃ ＜ THW ＜ 110 ℃
이 조건 (c1) 은 엔진 (11) 의 회전수가 너무 낮을 때, 또는 너무 높을 때에 리프트량의 검출정도가 저하되기 때문에 마련된 것이다. 또한, 조건 (c2) 은 리프트량 가변액츄에이터 (22a) 에 공급되는 작동오일의 저온하, 또는 고온하에서는 액츄에이터 (22a) 의 작동이 불안정해지는 경우가 존재하는 것을 감안하여 마련된 것이다. 이들 조건 (c1) 및 (c2) 중 적어도 일방을 만족하지 않는 경우에는 그들 조건이 만족될 때까지 대기한다.
한편, 스텝 (100) 에 있어서, 상기 조건 (c1) 및 (c2) 를 모두 만족하고 있다고 판단되면 스텝 (110) 으로 이행한다. 이 스텝 (110) 에서는 밸브리프트량 가변기구에 유지제어의 지령이 보내어지고 있는지의 여부가 판단된다. 그리고, 유지제어의 지령이 보내어지고 있다고 판단되면 스텝 (120) 으로 이행한다.
스텝 (120) 에 있어서는 검출리프트량의 변화량이 소정값 (P) 보다 큰지의 여부가 판단된다. 그리고, 이 검출리프트량의 변화량이 소정값 (P) 보다 큰 경우에는 스텝 (130) 으로 이행하고, 유지제어에 관한 이상이 있다고 (유지제어 이상) 판정된 후, 스텝 (135) 에 있어서 이 루틴을 종료한다. 이 일련의 스텝 (110,120,130) 의 처리는 앞의 진단 (B) 에 상당한다.
한편, 스텝 (120) 에 있어서, 상기 검출리프트량의 변화량이 소정값 (P) 이하인 경우에는 유지제어상태에 이상이 없다고 판단하여 스텝 (140) 으로 이행한다. 스텝 (140) 에서는 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값 (Q) 보다 큰지의 여부가 판단된다. 그리고, 스텝 (140) 에 있어서, 상기 편차가 소정값 (Q) 이하일 때에는 상기 스텝 (100) 의 처리, 즉 진단조건의 성립판단처리로 되돌아간다.
또한 스텝 (140) 에 있어서, 상기 편차가 소정값 (Q) 보다 큰 경우에는 스텝 (180) 으로 이행하고, 밸브리프트량 가변기구의 작동이상으로 판정된다. 이 일련의 스텝 (110,120,140,180) 의 처리는 앞의 진단 (C) 에 상당한다.
한편, 상기 스텝 (110) 에 있어서, 밸브리프트량 가변기구가 유지제어상태에있지 않다고 판단되면 스텝 (150) 으로 이행한다. 스텝 (150) 에서는 폭표리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값 (Q) 보다 큰지의 여부가 판단된다. 그리고, 스텝 (150) 에 있어서, 상기 편차가 소정값 (Q) 이하일 때에는 스텝 (100) 의 처리, 즉 진단조건의 성립판단처리로 되돌아간다.
또한, 스텝 (150) 에 있어서, 상기 편차가 소정값 (Q) 보다 큰 경우에는 스텝 (160) 으로 이행한다. 스텝 (160) 에서는 검출리프트량의 변화량이 소정값 (R) 보다 작은지의 여부가 판단된다. 이 스텝 (160) 에 있어서, 검출리프트량의 변화량이 소정값 (R) 이상으로 판단된 경우에도 스텝 (100) 의 진단조건의 성립판단처리로 되돌아간다.
한편, 스텝 (160) 에 있어서, 검출리프트량의 변화량이 소정값 (R) 보다 작다고 판단되면 스텝 (170) 으로 이행하고, 검출리프트량의 변화량이 소정값 (R) 보다 작은 상태가 소정기간에 걸쳐 계속되었는지의 여부가 판단된다. 그리고, 동 스텝 (170) 에 있어서, 상기 상태가 소정기간에 걸쳐 계속되고 있지 않다고 판단되면 이 경우에도 스텝 (100) 의 처리, 즉 진단조건의 성립판단처리로 되돌아간다. 한편, 스텝 (170) 에 있어서 상기 상태가 소정기간에 걸쳐 계속되었다고 판단되면 스텝 (180) 에 있어서 밸브리프트량 가변기구의 작동이상으로 판단된다. 상기 일련의 스텝 (150) 내지 스텝 (180) 의 처리는 앞의 진단 (A) 에 상당한다.
또한, 본 실시예에서는 상기 스텝 (180) 에 있어서, 밸브리프트량 가변기구의 작동이상으로 판단되면 도 8 에 나타내는 스텝 (190) 에 있어서, 이물질 제거처리가 아직 실행되지 않은 것으로 판단되는 것을 조건으로, 스텝 (200) 에 있어서정상복귀를 위한 이물질 제거처리가 실행된다.
상기 이물질 제거처리로는 예컨대,
(D) OCV (36) 에 대하여 완전개방지령을 부여함
(E) OCV (36) 에 대하여 긴 반복주기로 그 개폐지령을 부여함
(F) OCV (36) 에 대하여 짧은 반복주기로 그 개폐지령을 부여함으로써 스풀 (48) 을 진동시킴
등이 있다.
상기 이상이 OCV (36) 의 예컨대 공급포트 (44) 와 밸브부 (45) 사이에 작은 금속조각 등이 물려들어감으로 인한 것인 경우에는, 이들 이물질 제거처리를 통해 동 OCV (36) 을 강제적으로 작동시킴으로써 그 이물질이 제거되고, 정상복귀되는 경우가 있다.
스텝 (215) 에서 이 처리를 종료한다.
그리고, 스텝 (200) 에서 일단 상기 이물질해제를 위한 처리가 실행된 후에도 이상이 계속되고, 이러한 것이 스텝 (190) 에서 판단되면 스텝 (210) 으로 이행한다.
스텝 (210) 에서는, 페일세이프 처리로서 OCV (36) 의 그 때의 상태를 유지하여 밸브리프트량 가변기구를 고정제어하거나, 밸브리프트량 가변기구를 최저 리프트량측으로 고정한 상태에서, 추가로 이하의 페일세이프 처리를 적절히 실행한다.
(G) 엔진 (11) 에 공급되는 연료를 증량한다.
(H) 아이들 회전속도제어, 공연비 피드백제어에 관한 학습을 금지한다.
(I) 연료차단 운전영역을 확대한다.
(J) 연료차단의 복귀회전수를 상방 시프트한다.
여기서, 상기 (G) 의 엔진 (11) 에 공급되는 연료의 증량은 예컨대 아이들시에 밸브리프트량이 큰 상태 그대로 고정제어되면 밸브 오버랩이 너무 크게 되어, 압축비의 저하로 인해 엔진 스톨 (stall) 이 야기되는 문제를, 아이들 회전수를 향상시켜 회피하는 것이다.
또한, 상기 (H) 의 아이들 회전속도제어, 공연비 피드백제어에 관한 학습의 금지는, 밸브리프트량 가변기구의 이상시의 학습값에 의한 아이들 회전수제어나 공연비 피드백제어가 이루어짐으로 인한 정상복귀후의 엔진 (11) 의 운전상태에 문제를 초래할 우려를 회피하기 위한 것이다.
또한, 상기 (Ⅰ) 의 연료차단 운전영역의 확대는, 예컨대 경부하운전시 등, 목표 리프트량이 그다지 큰 값으로 되지 않을 때에는 페일세이프 처리에 의해 실제 리프트량이 너무 큰 값으로 고정제어됨으로 인해 배기의 흡기계로의 역류가 발생하여 실화 및 실화발생에 수반되는 촉매의 손상이나 미연소가스의 배출에 의한 촉매의 가열 등을 초래할 우려를 회피하기 위한 것이다.
또한, 상기 (J) 의 연료차단의 복귀회전수의 상방 시프트는 밸브리프트량 가변기구에 이상이 있기 때문에 과도한 밸브 오버랩이 발생하고, 엔진의 연소상태가 불안정할 때에 연료차단이 실행되면 엔진회전수가 떨어져서 엔진 스톨을 발생시킬 우려를 회피하기 위한 것이다.
밸브리프트량 가변기구의 이상진단시에는 그 후처리도 포함하여 이러한 일련의 처리가 실행된다. 그리고, 상기 (G) 내지 (J) 의 페일세이프 처리는 상황에 따라 다수를 동시에 실행하도록 해도 된다.
한편, 밸브타이밍 가변기구의 이상진단은 예컨대 일본 공개특허공보 평8-232617 호에 기재된 바와 같이, 목표 밸브타이밍값과 검출밸브타이밍값의 편차가 제 1 소정값 이상이고, 또한 검출밸브타이밍값의 변화량이 제 2 소정값 이하일 때 이상이라고 하는 판단에 의해 그 이상진단이 실행된다.
그런데, 밸브리프트량 가변기구에 대하여는 도 7 및 도 8 에 나타낸 일련의 처리, 또는 밸브타이밍 가변기구에 대하여는 상기 태양에서의 처리를 실행함으로써, 각각 그들 기구의 이상을 진단할 수는 있다. 단, 본 실시예에서는 이들 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구를 병용하는 구성으로 하고 있기 때문에 특히 이들 기구가 동시에 작동되는 바와 같은 경우에는 진단정확도의 저하를 초래할 우려가 있다.
따라서, 본 실시예에서는 추가로, 밸브리프트량 가변기구 또는 밸브타이밍 가변기구에 이상이 있다고 진단된 경우에는 이러한 이상진단시에 이상진단 대상밖의 기구에 작동지령이 나왔었는지의 여부를 판단하고, 이 작동지령이 나왔었던 경우에는 일단 밸브리프트량 가변기구를 최저 리프트 위치로 강제작동시킨다. 그리고 그 조건하에서 다시 이상유무를 판단함으로써 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구 중 어느 것에 이상이 있는지를 정확히 식별할 수 있도록 하고 있다.
도 9 및 도 10 은 이러한 식별을 실행하기 위한 루틴을 나타내는 흐름도이고, 이어서 도 9 및 도 10 을 참조하여 상기 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구 중 어느 것에 이상이 있는지를 특정하는 처리수순에 대하여 설명한다.
이 처리에서는 먼저 도 9 에 나타내는 스텝 (300) 에 있어서 상기 진단조건 (c1), (c2) 이 성립하고 있는지의 여부가 판단된다. 그리고, 이 조건이 만족되면 스텝 (310) 으로 이행한다. 스텝 (310) 에서는 밸브리프트량 가변기구의 이상진단 또는 밸브타이밍 가변기구의 이상진단에 있어서 어떤 밸브특성 이상이 있다고 진단되고, 또한 그 진단 중에 이상진단의 대상밖이었던 기구측에 대하여 작동지령이 나왔었는지의 여부가 판단된다.
이들 스텝 (300) 및 스텝 (310) 에 있어서 모두 그 조건이 만족되고 있다고 판단되면 스텝 (320) 으로 이행한다. 스텝 (320) 에서는 밸브리프트량 가변기구가 최저 리프트량으로 강제작동된다. 이어지는 스텝 (330) 에서는 그 작동이 가능하였는지의 여부, 즉 상기 강제작동이 정상실행되었는지의 여부가 판단된다. 그리고, 강제작동 지령이 나와 있음에도 불구하고 밸브리프트량 가변기구가 최저 리프트량으로 고정제어되지 않는 경우 (작동불능인 경우) 에는 스텝 (390) 으로 이행하여 밸브리프트량 가변기구의 이상으로 판정된다.
한편, 스텝 (330) 에 있어서, 밸브리프트량 가변기구가 강제적으로 최저 리프트량으로 제어된 것이 확인되면 스텝 (340) 에서 다시 상기 밸브특성의 이상유무가 판단된다.
그리고, 스텝 (340) 에서 밸브특성에 이상이 있다고 판단되면 스텝 (350) 으로 이행하여 밸브타이밍 가변기구의 이상이 있다고 판정되고, 도 10 의 스텝 (360) 으로 이행한다.
스텝 (360) 에서는 OCV (94) 에 대하여 예컨대 상기 예시한 태양에서의 이물질 제거처리를 실행하고, 스텝 (370) 으로 이행한다. 스텝 (370) 에서는 이 이물질 제거처리의 실행에 의해 이상이 해소된 경우, 정상복귀한 것으로 판단되어 스텝 (425) 에서 루틴을 종료한다.
한편, 스텝 (370) 에 있어서 상기 이물질 제거처리의 실행후에도 아직 이상이 남아 있는 것으로 판단되면 스텝 (380) 에서 OCV (94) 를 유지 또는 밸브타이밍을 최대 지연으로 고정한 다,음 앞의 (G) 내지 (J) 에 예시한 페일세이프 처리를 적절히 실행하여 스텝 (425) 에서 이 루틴을 종료한다.
또한, 앞의 스텝 (340) (도 9 참조) 에 있어서 밸브특성에 이상이 없다고 판단되면 스텝 (390) 으로 이행하여 밸브리프트량 가변기구측에 이상있음이라고 판정한다.
스텝 (390) 에 있어서, 이 같이 밸브리프트량 가변기구측에 이상있음으로 판정되는 경우에는 도 10 에 나타내는 스텝 (400) 으로 이행하여 OCV (36) 에 대하여 상기 예시한 태양에서의 이물질 제거처리가 실행된다.
그 후, 스텝 (410) 에 있어서, 상기 스텝 (370) 과 동일한 확인이 이루어지고, 이 이물질 제거처리의 실행후에도 아직 이상이 남아 있는 것으로 판단되는 경우에는 스텝 (420) 에서 OCV (36) 를 유지 또는 밸브리프트량을 최저 리프트량측으로 고정한 다음 앞의 (G) 내지 (J) 에 예시한 페일세이프 처리를 적절히 실행하여스텝 (425) 에서 이 루틴을 종료한다.
이상, 설명한 태양, 수순을 가지고 이상진단, 및 그 후처리가 이루어지는 본 실시예에 의하면 다음과 같은 효과가 얻어지게 된다.
(1) 밸브리프트량 가변기구의 제어에 관한 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차뿐 아니라, 검출리프트량의 변화량도 함께 참조하여 밸브리프트량 가변기구에 관한 이상유무를 진단함으로써, 작동제어에 관한 이상진단을 정확히 실행할 수 있다.
(2) 밸브리프트량 가변기구에 소정기간에 걸쳐 유지지령이 나오고 있을 때에, 검출리프트량의 변화량이 소정값 (P) 보다 클 때에 이상이라고 판정함으로써, 유지제어에 관한 이상유무를 정확히 진단할 수 있다.
(3) 밸브리프트량 가변기구에 유지지령이 나오고 또한 유지제어에 이상이 없다고 판단되었을 때에, 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값 (Q) 보다 큰 경우에 이상이 있다고 진단하도록 함으로써, 작동제어에 관한 이상진단을 정확히 실행할 수 있다.
(4) 흡기밸브 (20) 를 최저 리프트량으로 강제적으로 제어한 후, 밸브타이밍 가변기구의 이상진단을 실시함으로, 밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 관한 이상이 어느 기구로 인한 것인지를 정확히 특정할 수 있다.
(5) 밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 관한 이상이 있다고 판단되면, 이상있음으로 진단된 기구에 대하여 이물질 제거를 위한 처리를 실시함으로써, 기구에 정상복귀의 가능성이 있는 경우에는 정상상태로 회복시킬 수있다.
(6) 밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 이상이 있다고 진단되면, 밸브리프트량 가변기구에 대해서는 최저 리프트량측으로, 또한 밸브타이밍 가변기구에 대해서는 최대 지연측으로 각각 고정제어함으로써, 이상시에도 엔진 (11) 을 안전하게 운전할 수 있다.
(7) 밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 관한 이상이 있다고 진단되면, 이상있음으로 진단된 기구에 대하여 상기 (G) 내지 (J) 의 태양에서의 페일세이프 처리를 적절히 실시함으로써 이상시에 엔진 (11) 의 안전모드의 운전을 실현할 수 있다.
그리고, 상기 실시태양은 다음과 같이 변경하여 실시해도 된다.
상기 실시태양에 사용한 이상진단실행조건 (c1), (c2) 에 대해서는 반드시 이에 국한되지 않고 적절히 변경해도 된다. 또한, 작동오일의 온도에 의한 진단금지 대신에 오일온도가 낮아 작동속도가 저하된다고 생각되는 시기에는 상기 검출리프트량의 변화량에 대한 변경 등을 해도 된다.
또한, 작동오일의 유압을 검출하여 이 유압이 소정값 이하일 때 이상이 있다는 판정을 금지해도 된다. 또한, 작동유압에 의해 판정조건을 변경하도록 해도 된다.
상기 실시예에서는 밸브리프트량 가변기구의 작동이상으로 판정되면 이물질 제거처리후, 그래도 정상복귀되지 않는 경우에는 적절한 페일세이프 처리를 실행하도록 하였지만, 이를 실행하지 않고 또는 이와 병행하여 검출리프트량의 변화량을계속 모니터하여 이 변화량이 소정값보다 커졌을 때에 정상복귀하였다고 판단하도록 해도 된다.
또한, 도 7 의 스텝 (130) 에서 유지제어이상의 판정이 이루어지고, 또한 그 진단기간에 밸브타이밍 가변기구에 대하여 작동지령이 나왔었던 경우에는, 특히 이 밸브타이밍 가변기구를 고정제어한 후, 다시 밸브리프트량 가변기구의 이상진단을 실시하도록 해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는 리프트량 가변기구 또는 밸브타이밍 가변기구 중 어느 하나에 이상이 있다고 진단되면 일단 밸브리프트량 가변기구에 의해 흡기밸브 (20) 의 밸브특성을 최저 리프트량으로 고정제어한 후, 다시 이상 진단을 실시하도록 하였으나 다음과 같이 해도 된다. 즉, 리프트량 가변기구 또는 밸브타이밍 가변기구 중 어느 하나에 이상이 있다고 진단되면 밸브타이밍 가변기구에 의해 흡기밸브 (20) 의 밸브개폐시기를 최대 지연시기로 고정제어한 후, 다시 이상진단을 실행하도록 해도 된다.
또한, 최저 리프트량으로의 제어 또는 최대 지연시기로의 제어는 반드시 필요한 것은 아니며, 어느 일방을 임의의 상태로 고정제어하도록 한 후, 타방의 이상진단을 실행하도록 해도 된다.
상기 실시예에서는 앞의 (A), (B), (C) 로 예시한 이상진단을 모두 실행하도록 하였지만 이들 이상진단 중 적어도 하나가 실행되는 구성이면 된다.
또한, 밸브리프트량 가변기구에 관한 이상진단은 상기 (A), (B), (C) 로 예시한 이상진단에 국한되지 않는다. 예컨대, 상기 (B) 의 진단 대신에 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값보다 큼에도 불구하고, 유지를 지령하는 상태가 소정기간 계속되고 있는 경우에 유지제어이상으로 판정하도록 (B') 해도 된다. 이 진단 태양을 받아들인 이상진단의 일례를 도 11 및 도 12 에 나타낸다. 도 11 에 있어서, 일련의 스텝 (510, 560, 570) 은 앞의 (A) 의 진단에, 또한 일련의 스텝 (510,520,530,550,570) 은 앞의 (C) 의 진단에, 또한 일련의 스텝 (500 내지 540) 은 (B') 의 진단에 각각 상당한다. 도 12 에 나타내는 이상진단후의 처리는 도 8 의 스텝 (190) 내지 스텝 (210) 의 처리와 동일하다.
도 11 에서는 진단조건이 성립하였는지의 여부가 판단되는 스텝 (500) 에서 처리가 개시된다. 이 조건이 성립되지 않은 경우에는 처리는 개시되지 않는다. 일단 진단조건이 성립되면 처리는 스텝 (510) 으로 이어지고, 여기서는 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값 (Q) 보다 큰지의 여부가 판정된다. 스텝 (510) 에 있어서, 이 편차가 소정값 (Q) 을 초과하지 않는 경우에는 스텝 (500) 으로 복귀한다. 편차가 소정값 (Q) 보다 큰 경우, 스텝 (520) 으로 이행한다.
스텝 (520) 에서는 밸브리프트량 가변기구에 유지제어의 지령이 나오고 있는지의 여부가 판단된다. 그리고, 유지지령이 나오고 있다고 판단되면 스텝 (530) 으로 이행한다.
스텝 (530) 에서는 유지를 지령하는 상태가 소정시간 계속되고 있는지의 여부가 판단된다. 소정시간 계속되고 있다고 판단되는 경우, 스텝 (540) 에 있어서, 유지제어이상으로 판정되고, 스텝 (545) 에서 처리가 종료된다. 소정시간 계속되고 있지 않다고 판단되는 경우, 스텝 (550) 으로 이행한다. 스텝 (550)에서는 유지제어가 이상인지의 여부가 판단된다. 유지제어가 이상이라고 판단된 경우, 스텝 (500) 으로 복귀한다. 유지제어가 이상이 아니라고 판단된 경우, 스텝 (570) 으로 이행하여 밸브리프트량 가변기구의 작동이상이라고 판정한다.
스텝 (520) 에서 밸브리프트량 가변기구가 유지지령 중에 있지 않다고 판단된 경우, 스텝 (560) 으로 이행한다. 스텝 (560) 에서는 검출리프트량의 변화량이 소정값 (R) 보다 작은지의 여부가 판단된다. 검출리프트량의 변화량이 소정값 (R) 이상인 경우, 스텝 (500) 으로 복귀한다. 소정값 (R) 보다 작은 경우, 스텝 (570) 으로 이행하여 밸브리프트량 가변기구의 작동이상이라고 판정된다.
상기 실시예에서는 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값 (Q) 보다 크고, 또한 그 때 검출리프트량의 변화량이 소정값 (R) 보다 작은 상태를 소정기간 감시한 다음에 이상유무를 판단하도록 하였지만, 이들 감시하는 편차나 리프트량 변화량에 대해서는 그 이력을 적절한 메모리 등에 기록하도록 해도 된다. 그럼으로써, 예컨대 밸브리프트량 가변기구에 관한 이상으로 인해 엔진 스톨이 발생한 경우 등, 그 이상진단이 긴급을 요하는 경우에는 그 기록된 이력에 의거하여 정확한 대처를 할 수도 있게 된다. 이 엔진 스톨을 가미한 밸브리프트량 가변기구의 이상진단은 상기한 것에 국한되지 않고, 추가로 다음과 같이 해도 된다. 상기 밸브리프트량 가변기구에 관한 이상유무의 확인방법으로서, 예컨대 시동후 얼마 지나지 않은 시기에 있어서의 밸브리프트량이 클 때에 이상의 가능성있음이라고 해도 된다. 중요한 것은 엔진 스톨이 발생한 경우에 밸브특성 제어에 관한 이상의 가능성이 있다고 어떠한 수단에 의해 진단되는 경우에는 신속하게 이상이 있다고 진단하도록 해도 된다.
상기 실시예에서는 캠각 센서 (126) 및 기준용 피검출부 (126a) 및 이동량용 피검출부 (126b) 를 통해 밸브리프트량을 검출하는 구성으로 하였지만, 이 밸브리프트량을 검출하는 수단은 이에 한정되지 않고 임의적이다. 예컨대, 엔진 (11) 의 진동을 검출하는 센서 (예컨대, 노크 센서 (knock sensor)) 를 사용하여 밸브리프트량을 파악하도록 해도 된다. 이 경우에는, 예컨대 상기 센서에 의해 검출되는 진동입력값과 기준값을 ECU (130) 에 의해 비교하고, 이 진동입력값이 기준값보다 클 때 이상의 가능성이 있다고 판정한다. 그리고, 이상의 가능성있음으로 판정되는 경우에는 밸브리프트량을 (예컨대, 높은 리프트량측으로) 변경함으로써 입력진동값의 변화를 감시하고, 변화하지 않는 경우에는 이상으로 진단해도 된다.
또한, 밸브리프트량 제어에 이상이 있는 경우에는 엔진 (11) 의 회전변동량에도 이상이 생긴다는 점에 주목하여 이 밸브리프트량을 파악하도록 해도 된다. 이 경우, 예컨대 회전변동량이 안정되어 있는 아이들상태에서 미리 기록된 정상시의 회전변동량과 검출된 회전변동량을 비교하면 된다.
상기 실시예에서는 캠축 (22) 과 밸브타이밍 가변액츄에이터 (24) 를 헬리컬 스플라인 (61b) 에 의해 걸어맞추었으나 스트레이트 스플라인을 사용해도 된다. 이 경우에도 리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구 중 어느 일방을 고정제어하면서 타방의 기구의 동작태양을 모니터함으로써 이상진단을 정확히 실시할 수 있다.
상기 실시예에서는 리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구를 흡기계에설치하였으나 배기계에 설치해도 되고, 흡기계와 배기계 양쪽에 설치해도 된다.
상기 실시예에서는 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구를 병용한 엔진에 대하여 밸브리프트량 가변기구의 이상진단 및 그의 후처리를 어떻게 실시하는지에 대해 주로 언급하였지만, 상기 이상진단 및 그의 후처리 등은 밸브리프트량 가변기구만을 구비하는 엔진에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
상술한 실시예에서 제어장치로서의 ECU (130) 는 프로그램된 일반 목적의 컴퓨터로서 실행된다. ECU 는, 전체로서의 메인 또는 중앙연산부, 시스템 레벨 컨트롤, 중앙연산부의 제어하에서의 각종 상이한 특정의 연산, 기능, 기타 처리를 실행하는데 전념하는 분리부를 갖는 단일의 특정목적의 집적회로 (예컨대, ASIC) 를 사용함으로써 실행되도록 할 수 있음은 당업자에게 잘 알려진 것이다. 제어장치는 복수의 분리된, 프로그램가능하게 집적된, 여타의 전자회로나 장치 (예컨대 소자회로로 작용하는 하드웨어 전자, 논리회로 또는 PLD, PLA, PAL 등의 프로그램가능한 논리장치) 로 할 수 있다. 제어회로는 적당한 프로그램된 일반목적의 컴퓨터, 예컨대 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 기타 연산장치 (CPU 및 MPU) 를 단일, 또는 주변 (집적회로) 데이터와 신호처리장치를 다수 조합하여 실행시킬 수 있다.
일반적으로 상술한 수순을 실행할 수 있는 모든 장치, 또는 조합된 장치를 제어장치로서 사용할 수 있다. 처리가 분산된 구성은 최대 데이터나 신호의 처리용량이나 처리속도를 위하여 사용할 수 있다.
본 발명에 의하여,
밸브리프트량 가변기구의 제어에 관한 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차뿐 아니라, 검출리프트량의 변화량도 함께 참조하여 밸브리프트량 가변기구에 관한 이상유무를 진단함으로써, 작동제어에 관한 이상진단을 정확히 실행할 수 있으며,
밸브리프트량 가변기구에 소정기간에 걸쳐 유지지령이 나오고 있을 때에, 검출리프트량의 변화량이 소정값 (P) 보다 클 때에 이상이라고 판정함으로써, 유지제어에 관한 이상유무를 정확히 진단할 수 있고,
밸브리프트량 가변기구에 유지지령이 나오고 또한 유지제어에 이상이 없다고 판단되었을 때에, 목표 리프트량과 검출리프트량의 편차가 소정값 (Q) 보다 큰 경우에 이상이 있다고 진단하도록 함으로써, 작동제어에 관한 이상진단을 정확히 실행할 수 있으며,
흡기밸브 (20) 를 최저 리프트량으로 강제적으로 제어한 후, 밸브타이밍 가변기구의 이상진단을 실시함으로, 밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 관한 이상이 어느 기구로 인한 것인지를 정확히 특정할 수 있고,
밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 관한 이상이 있다고 판단되면, 이상있음으로 진단된 기구에 대하여 이물질 제거를 위한 처리를 실시함으로써, 기구에 정상복귀의 가능성이 있는 경우에는 정상상태로 회복시킬 수 있으며,
밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 이상이 있다고 진단되면, 밸브리프트량 가변기구에 대해서는 최저 리프트량측으로, 또한 밸브타이밍가변기구에 대해서는 최대 지연측으로 각각 고정제어함으로써, 이상시에도 엔진 (11) 을 안전하게 운전할 수 있고, 그리고
밸브리프트량 가변기구 및 밸브타이밍 가변기구의 일방에 관한 이상이 있다고 진단되면, 이상있음으로 진단된 기구에 대하여 상기 (G) 내지 (J) 의 태양에서의 페일세이프 처리를 적절히 실시함으로써 이상시에 엔진 (11) 의 안전모드의 운전을 실현할 수 있다.

Claims (14)

  1. 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠 (27) 이 형성된 캠축 (22) 과, 이 캠축 (22) 의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 를 구비하는 내연기관의 밸브특성 제어장치에 있어서,
    실제 리프트량을 검출하여 신호로서 출력하는 센서 (126) 와, 그리고
    상기 센서 (126) 로부터의 신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제 리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 상기 실제로 검출되는 리프트량의 변화량이 소정변화값보다 작은 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어장치 (130) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  2. 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠 (27) 이 형성된 캠축 (22) 과, 이 캠축 (22) 의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 를 구비하는 내연기관의 밸브특성 제어장치에 있어서,
    실제 리프트량을 검출하여 신호로서 출력하는 센서 (126) 와, 그리고
    상기 센서 (126) 로부터의 신호를 수신하고, 리프트량의 유지를 지령하는 상태가 소정기간 계속되고 있음에도 불구하고, 기관밸브의 실제 리프트량의 변화량이소정값보다 큰 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어장치 (130) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  3. 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠 (27) 이 형성된 캠축 (22) 과, 이 캠축 (22) 의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 를 구비하는 내연기관의 밸브특성 제어장치에 있어서,
    실제 리프트량을 검출하여 신호로서 출력하는 센서 (126) 와, 그리고
    상기 센서 (126) 로부터의 신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제 리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 리프트량의 유지를 지령하는 상태에서 이 유지제어계에 이상이 없는 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어장치 (130) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  4. 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠 (27) 이 형성된 캠축 (22) 과, 이 캠축 (22) 의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 를 구비하는 내연기관의 밸브특성 제어장치에 있어서,
    실제 리프트량을 검출하여 신호로서 출력하는 센서 (126) 와, 그리고
    상기 센서 (126) 로부터의 신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제로 검출되는 리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한
    (a) 상기 실제 리프트량의 변화량이 소정값보다 작은 것,
    (b) 리프트량의 유지를 지령하는 상태가 소정기간 계속되고 있는 것, 및
    (c) 리프트량의 유지를 지령하는 상태에서 이 유지제어계에 이상이 없는 것, 중 어느 한 조건이 성립하는 것에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 제어장치 (130) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  5. 캠 프로파일이 캠축방향으로 연속적으로 변화하는 3 차원 캠 (27) 이 형성된 캠축 (22) 과, 이 캠축 (22) 의 캠축방향으로의 변위위치에 따라 기관밸브의 밸브리프트량을 가변시키는 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 와, 상기 캠축 (22) 과 기관출력축 (15) 의 상대회전위상의 변경에 의거하여 상기 기관밸브의 밸브타이밍을 가변시키는 밸브타이밍 가변기구 (24,94) 를 구비하는 내연기관의 밸브특성 제어장치에 있어서,
    실제 리프트량을 검출하여 신호로서 출력하는 제 1 센서 (126) 와,
    캠축과 기관출력축의 실제의 상대회전위상을 검출하여 상대회전위상신호를 출력하는 회전위상센서 (126,123) 와, 그리고
    상기 제 1 센서 (126) 로부터의 신호와 회전위상센서 (126,123) 로부터의 회전위상신호를 수신하고, 상기 기관밸브의 목표 리프트량과 실제 리프트량, 및 상기 캠축과 기관출력축의 목표 상대회전위상과 실제 상대회전위상에 의해 이상의 유무를 진단하는 제어장치 (130) 를 구비하고,
    상기 제어수단 (130) 은 이상있음이라는 진단에 의해 상기 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 의 기관밸브 최저 리프트량측으로의 강제구동, 및 상기 밸브타이밍 가변기구 (24,94) 의 밸브타이밍 최대 지연측으로의 강제구동 중 어느 하나를 실행하고,
    상기 강제구동의 실행 후에 상기 진단을 재실행하고, 그 때의 이상 유무에 따라 상기 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 및 상기 밸브타이밍 가변기구 (24,94) 중 어느 것의 이상인지를 식별하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어장치 (130) 는 상기 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 가 이상이라고 판단된 경우에, 상기 기구에 대한 이물질 제거처리를 위한 강제구동을 실행하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어장치 (130) 는 상기 밸브리프트량 가변기구 (22a,36) 가 이상이라고 판단된 경우에, 소정의 페일세이프 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 페일세이프 처리는 당해 기관에 공급하는 연료를 증량하는 처리, 아이들 회전속도제어에 관한 학습을 금지하는 처리, 공연비 피드백제어에 관한 학습을 금지하는 처리, 연료차단 운전영역을 확대하는 처리, 및 연료차단의 복귀회전수를 상방 시프트하는 처리, 중 하나 이상의 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 밸브특성 제어장치.
  9. 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법에 있어서,
    실제 밸브리프트량을 검출하고,
    상기 실제 밸브리프트량이 소정값보다 작은지의 여부를 평가하고,
    상기 실제 밸브리프트량의 변화량을 검출하고,
    상기 실제 밸브리프트량의 변화량이 소정값보다 작은지의 여부를 평가하고, 그리고
    목표 리프트량과 상기 실제 리프트량의 편차가 소정값보다 크고, 또한 상기 실제 밸브리프트량의 변화량이 소정값보다 작은 경우에 이상있음을 진단하는 것을 특징으로 하는 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법.
  10. 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법에 있어서,
    실제 밸브리프트량을 검출하고,
    상기 실제 밸브리프트량의 변화량이 소정값보다 큰지의 여부를 평가하고,
    밸브리프트량의 유지지령이 소정기간 계속되고 있는지의 여부를 판단하고, 그리고
    상기 유지지령이 소정기간 계속되고 있고, 또한 상기 실제 밸브리프트량의 변화량이 소정값보다 큰 경우에 이상있음을 진단하는 것을 특징으로 하는 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법.
  11. 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법에 있어서,
    실제 밸브리프트량을 검출하고,
    목표 밸브리프트량과 상기 실제 밸브리프트량의 편차를 판단하고,
    상기 편차가 소정값보다 큰지의 여부를 평가하고,
    밸브리프트량의 유지를 지령하는 상태에 있는지의 여부를 판단하고, 그리고
    상기 편차가 소정값보다 크고, 상기 밸브리프트량의 유지를 지령하는 상태에 있고, 유지제어계에 이상이 없는 경우에 리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 것을 특징으로 하는 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법.
  12. 밸브리프트량 가변기구의 밸브유지제어의 이상진단방법에 있어서,
    실제 밸브리프트량을 검출하고,
    상기 실제 밸브리프트량과 목표 밸브리프트량의 편차를 판단하고,
    상기 편차가 소정값보다 큰지의 여부를 평가하고,
    상기 밸브리프트량을 유지하는 지령이 출력되었는지의 여부를 판단하고,
    상기 실제 밸브리프트량의 변화량을 판단하고,
    상기 실제 밸브리프트량의 변화량이 소정의 변화량보다 작은지의 여부를 판단하고, 그리고
    상기 편차가 소정값보다 크고, 또한
    (a) 상기 실제 리프트량의 변화량이 소정값보다 작은 것,
    (b) 상기 유지지령의 출력이 소정기간 계속되고 있는 것, 및
    (c) 리프트량의 유지를 지령하는 상태에서 이 유지제어계에 이상이 없는 것, 중 어느 한 조건이 성립하는 경우, 상기 밸브리프트량 가변기구의 이상있음을 진단하는 것을 특징으로 밸브리프트량 가변기구의 밸브유지제어의 이상진단방법.
  13. 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구의 이상진단방법에 있어서,
    밸브특성이상의 유무를 판단하고,
    밸브리프트량 가변기구를 최저 리프트량측으로 강제구동하고,
    상기 밸브리프트량 가변기구가 상기 강제구동에 대하여 정상적으로 반응하였는지의 여부를 평가하고,
    상기 밸브리프트량 가변기구가 정상적으로 반응하지 않았을 경우, 상기 밸브리프트량 가변기구에 이상있음이라고 판단하고, 그리고
    상기 밸브리프트량 가변기구가 정상적으로 반응하고, 또한 상기 강제구동후에도 밸브특성에 이상이 있는 경우, 상기 밸브타이밍 가변기구에 이상있음이라고 판단하는 것을 특징으로 밸브리프트량 가변기구와 밸브타이밍 가변기구의 이상진단방법.
  14. 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법에 있어서,
    상기 밸브리프트량 가변기구의 이상을 진단하고,
    상기 기구에 대한 이물질 제거처리를 위한 강제구동을 실행하고, 그리고
    상기 이물질 제거처리의 실행후의 이상유무에 따라 페일세이프 처리를 실행하는 것을 특징으로 밸브리프트량 가변기구의 이상진단방법.
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