WO2006093312A1

WO2006093312A1 - 車両の異常検知装置

Info

Publication number: WO2006093312A1
Application number: PCT/JP2006/304228
Authority: WO
Inventors: Takahiro Nishigaki
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2006-09-08
Also published as: JP4385971B2; CN1977098A; US20080071441A1; US7908074B2; EP1854979B1; CN100434672C; JP2006242057A; EP1854979A4; EP1854979A1

Description

明細書車両の異常検知装置技術分野

本発明は、アイドリング時において予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止する車両の異常検知装置に関し、特に、可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing： V V T ) の異常を的確に検知することができる検知装置に関する。背景技術

地球温'暖化の防止や省資源化の観点から、交差点等において赤信号で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作すると（たとえばアクセルペダルを踏んだり、あるいはブレーキペダルの踏み込みを止めたり、シフトレバーを前進走行ポジションに切り替えるなどの操作を行なうと）、エンジンが再始動するアイドリングストップシステム（エコノミーランニングシステム、エンジンォートマチックストップアンドスタートシステムとも呼ばれる。以下、ェコランシステムと記載する場合もある。）が実用化されている。このシステムにおいては、エンジンの再始動時には、車両に搭載された二次電池の電力を用いてモータジェネレータやスタータモータなどの電動機によりクランクシャフトを回転させてエンジンを再始動させる。

このようなェコランシステムにおいては、種々のセンサ信号ゃスィツチ信号を検知して、予め定められたェコラン開始条件が満足されるとエンジンを停止して、再びエンジンを再始動するように制御する必要がある。

一方、このようなェコラン車に搭載されてるエンジンに V V Tを備えることも多い。 V V Tの一例としては、吸気バルブおよび Zまたは排気バルブの開閉タイミングを電子制御による油圧駆動で連続可変制御することにより、低中速のトルク向上、燃費向上およびェミッション性能向上を図るものである。また、このようなタイミング制御に加えて、吸排気効率の向上のために、吸気バルブおよび Z または排気バルブのリフト量を可変制御するものもある。この V V Tはエンジンの基幹部品である吸排気バルブを制御するものであり、万一の故障発生に備えて異常診断が必要になる。 .

特開 2 0 0 4— 2 9 3 5 2 0号公報は、バルブタイミング制御システムに対する異常診断の診断領域を拡大するとともに、迅速かつ確実に異常を検知する異常診断装置を開示する。この異常診断装置は、エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整するバルブタイミング制御システムの異常診断装置であって、運転条件の変化に伴うエンジン回転数の変化を検知し、このエンジン回転数の変化に基づいて診断値を算出する手段と、診断値を予め設定した判定閾値と比較し、診断値が判定閾値を越えたとき、異常発生と判断する手段とを備える。

このバルブタイミング制御システムの異常診断装置によると、運転条件が変化したときのエンジン回転数変化量（あるいはエンジン回転数変化量の積分値）が判定閾値を越えた場合、バルブタイミング制御システムが異常であると診断する。このため、運転領域に拘わらず、可変バルブタイミング機構の摺動部の摺動不良や固着等による応答性悪化を迅速かつ確実に検知することができる。しかも、摺動部の固着または固着に近い状態はもちろんのこと、油圧が規定りも高くなつて可変バルブタイミング機構に応答遅れが発生し、目標進角に対して実進角の応答性が悪化した場合においても、的確に異常を検知し、診断精度を向上することができる。

しかしながら、エンジン停止時においては、圧縮行程でエンジンが停止すると、ピストンが圧縮空気により押し戻されることがある。特に、ェコラン車においてはエンジンの停止と再始動とを頻繁に行なうため、このような状態になる可能性が高い。このようにピストンが圧縮空気により押し戻されると、 E C U

(Electronic Control Unit) から V V Tコントローラに進角指令を出力している場合に、 V V Tに異常が発生している場合を想定する。この異常は、オイル中の不純物や劣化による異物の堆積 ·沈殿等による V V Τの各摺動部の摺動性不良による応答性の悪化や異物の嚙み込みによる固着等がある。進角指令が出力されているときに、 V V Tが固着等により異常状態であると、 V V Tによるカムポジシヨンの進角側への変位量がない場合がある。このような場合には、 V V Tが異常であると判断されなければならないのであるが、圧縮行程でエンジンが停止するとビストンが圧縮空気で押し戻されてクランクシャフトがわずかではあるが逆方向に戻されることがある。これに対してカムシャフトは逆回転しないので相対的に V V T進角量が発生しているようにカムポジションセンサが検知する。このようにクランクシャフトが戻されてしまうと、カムポジションが進角しているように検知され、異常発生を検知できない。このため、エンジンの再始動時には V V T異常が発生していないものとしてエンジンが制御される。発明の開示

本発明の目的は、ェコラン車などのエンジンの停止と再始動とを繰り返す車両において、 V V T異常を的確に検知することができる、車両の異常検知装置を提供することである。

この発明に係る車両の異常検知装置は、車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止する車両の異常を検知する。エンジンには可変バルブタイミング機構が設けられる。この異常検知装置は、エンジンの一時的な停止後であって、エンジンの再始動後において、予め定められたエンジンの状態に関する異常検知禁止条件が満足されたか否かを判断する判断部と、可変バルブタイミング機構の異常を検知する検知部と、判断部により異常検知禁止条件が満足されていると、検知部による可変バルブタイミング機構の異常検知を禁止する禁止部とを含む。異常検知禁止条件は、エンジンの回転数が予め定められた回転数よりも低いという条件である。

この発明によると、ェコラン車やハイブリッド車であってエンジンが V V T機構を有し、その V V Tの異常を検知することを禁止する条件（異常検知禁止条件）が設定される。エンジンの停止と再始動とを頻繁に繰り返す可能性の高いこのような車両においては、圧縮行程でエンジンが停止して圧縮空気によりビストンが押されてクランクシャフ卜がわずかに逆回転するが、カムシャフトは逆回転しない。このため、進角指令信号が出力されている場合に、 V V T内部の機構が固着する等の異常が発生していて、実際には V V Tにより進角されていないにもかかわらず、見かけ上進角されているように、カムポジションセンサにより検知される。このため、このようなクランクシャフトとカムシャフトとが同期していない状態であるときには異常検知禁止条件を成立させて、 V V Tの異常判断を行なわないようにする。このようにして、的確に V V Tの異常を検知することができる。その結果、ェコラン車などのエンジンの停止と再始動とを繰り返す車両において、 V V T異常を的確に検知することができる、車両の異常検知装置を提供することができる。特に、エンジン回転数が低い状態（再始動直後や停止直前等）であると、圧縮行程でエンジンが停止したことに起因するクランクシャフトとカムシャフトとが同期していない状態であるので、異常検知禁止条件を成立させて、 V V Tの異常判断を行なわないようにすることができる。

好ましくは、異常検知禁止条件は、エンジンの再始動後、可変バノレブタイミング機構への制御指令の出力回数が予め定められた回数よりも低いという条件である。

この発明によると、カムポジションセンサがカムの位相を検知して進角量や遅角量が算出される。カムポジションセンサは、クランクシャフトが少なくとも 1 回転しないと、カムの位相を検知できないので、制御指令信号も出力されない。逆に、制^]指令信号が出力されるということは少なくとも 1回はカムポジションセンサによりカムの位相が検知されている。このときに固着を検知できる。このため、このような状態になるまでは、異常検知禁止条件を成立させて、 V V Tの異常判断を行なわないようにすることができる。

さらに好ましくは、異常検知禁止条件は、エンジンの再始動後、可変バルブタィミング機構への制御指令における変位量が予め定められた量よりも小さいという条件である。

この発明によると、エンジンが停止に至る状態等においては、変位量を大きくして、異常検知の精度を向上させることができる。

さらに好ましくは、異常検知禁止条件は、エンジンの停止処理中であるという条件である。

この発明によると、たとえば、ェコラン車のアイドリングストップ条件が成立して、エンジンの停止処理に入ってエンジン回転数が低い状態（停止直前等）であると、圧縮行程でエンジンが停止したことに起因するクランクシャフトとカムシャフトとが同期していない状態であるので、異常検知禁止条件を成立させて、

V V Tの異常判断を行なわないようにすることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本実施例に係る異常検知装置が搭載される車両の制御ブロック図である。

図 2は、図 1の E C Uで実行される V V T異常検知プログラムの制御構造を示すフローチヤ一トである。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下に示す実施例においては、 V V Tの指令値を進角量として説明するが、 V V T指令値は遅角量であってもよレ、。

図 1を参照して、本発明の実施例に係る異常検知装置が搭載される車両の制御ブロックについて説明する。なお、以下の説明では、この異常検知装置は、ェコランシステムが搭載される車両に適用されるとして説明するが、本発明が適用される車両は、ハイブリッド車等のように、エンジンの停止と再始動とを比較的頻繁に行なう車両であればよい。

このェコランシステムにおける制御対象であるハードウエア系として、ェンジン 1 0 0と、エンジン 1 0 0を始動および再始動（ィダニッシヨンスィッチによるエンジン 1 0 0の作動開始を始動、ェコランによる一時停止後のエンジン 1 0 ◦の作動開始を再始動という）するためにエンジン 1 0 0をクランキングするスタ一タ 2 0 0と、エンジン 1 0 0のクランクシャフトプーリとベルトで接続されたオルタネータ 3 0 0と、ライト、オーディオ、エアコンディショナのコンプレッサ等の補機負荷 4 0 0と、スタータ 2 0 0や補機負荷 4 0 0に電力を供給するノくッテリ（二次電池） 5 0 0と、 V V Tコントローラ 3 5 0 0とを含む。なお、スタータ 2 0 0ではなくモータジェネレータであってもよいし、バッテリはェンジン 100停止時の電力供給のためのバッテリをさらに搭載していてもよい。このようなハードウェア系を制御する制御系として、ェコランシステムは、 A B S (Antilock braking System) 一 ECU (Electronic Control Unit) 100 0と、ェコラン ECU 2000と、エンジン E CU 3000とを含む。 VVTコントローラ 3500はエンジン ECU 3000により制御されるものとする。

AB S— ECU 1000には、 Gセンサ 1 100からの信号（車両の傾きや加速度を表わす物理量の信号）、ブレーキマスタ圧センサ 1 200からの信号（車両の制動装置の効き具合を表わす物理量の信号）、車速センサ 1 300からの信号（車両の速度を表わす物理量の信号）がそれぞれ入力される。

ェコラン ECU 2000には、ブレーキランプ信号と連動したブレーキが作動状態であることを示すブレーキ信号、変速機のシフトポジションを示すシフト信号、ノくッテリ 500の温度を示すバッテリ温度信号がそれぞれ入力される。

エンジン ECU 3000には、アクセルペダルが踏まれていることを検知するアクセルスィツチ 3100からの信号、ステアリングが操作されていることを検知する EP S (Electric Power Steering) センサ 3200からの信号、ェンジン 100の回転数（NE) を検知する NEセンサ 3300からの信号、エンジン 100を冷却する冷却水の水温を検知する冷却水センサ 3400からの信号、 V VTコントロ一ラ 3500からの吸気側および排気側のカム位相を検知するカムポジションセンサからのカムポジション信号がそれぞれ入力される。

また、 AB S__ECU 1000からェコラン ECU 2000にセンサ信号が送信され、ェコラン ECU2000からエンジン ECU 3000にエンジン 100 の再始動指令信号および停止指令信号が送信され、エンジン ECU 3000からェコラン ECU 2000にセンサ信号が送信される。エンジン E CU 3000は、ェコラン ECU2000から受信したエンジン 100の再始動指令信号に基づいてスタータ 200に再始動信号を送信して、スタータ 200がエンジン 100をクランキングしてエンジン 100が再始動する。

このようなェコランシステムにおけるエンジン 100の停止条件としては、たとえば、アクセル開度が 0であること、シフト操作後 1秒以上経過していること、車速が 0 kmZhであること、エンジン回転数が 1000 r pm以下であること、登坂 ·傾斜判定が 8° 以下であること、エンジン冷却水温が 65°C〜 105でであること、バッテリ温度が 0°C〜55°Cであること、ブレーキマスタ圧が十分な制動力を確保できる以上あること、停止直前にステアリング操作していないこと等々の全ての条件を満足することである。なお、これらの条件の種類および条件における数値は一例である。

図 2を参照して、図 1のエンジン ECU 3000で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップを Sと略す。） 10◦にて、エンジン ECU 300 0は、 NEセンサ 3300から入力された信号に基づいて、エンジン回転数 NE を検知する。 S 1 10にて、エンジン ECU 3000は、検知したエンジン回転数 NEが、エンジン回転数 NEに対して予め定められたしきい値である NEしきい値以上であるか否かを判断する。エンジン回転数 NEが NEしきい値以上であると（S 1 10にて YES) 、処理は S 120へ移される。もしそうでないと (S 1 10にて NO) 、処理は S 180へ移される。

S 1 20にて、エンジン ECU 3000は、エンジン 100の再合動後の VV

T進角算出回数 Nを検知する。 S 130にて、エンジン ECU 3000は、ェンジン再始動後の V V T進角算出回数 Nが V V T算出回数に対して予め定められたしきレ、値である Nしきレ、値以上であるか否かを判断する。ェンジン再始動後の V VT進角算出回数 Nが Nしきい値以上であると（S 1 30にて YES) 、処理は S 140へ移される。もしそうでないと（S 130にて NO) 、処理は S 180 へ移される。

S 140にて、エンジン ECU 3000は、 V V T進角量ひを検知する。 VV T進角量 _αは、エンジン ECU 3ひ 00の内部で演算により算出される値である。 S 1 50にて、エンジン ECU 3000は、丁進角量が丁進角量ひに対して予め定められたしきい値であるひしきい値以上であるか否かを判断する。 VVT進角量 αがひしきい値以上であると（S 150にて YE S) 、処理は S 1 60へ移される。もしそうでないと（S 1 50にて NO) 、処理は S 180へ移される。

S 160にて、エンジン ECU 3000は、エンジン 100が現在停止シーケンス中であるか否かを判断する。エンジン 100の停止シーケンス中であると (S 160にて YES) 、処理は S 180へ移される。もしそうでないと（S 1 60にて NO) 、処理は S 1 70へ移される。

S 170にて、エンジン ECU 3000は、判定許可フラグをセッ卜する。 S 180にて、エンジン ECU 3000は、判定許可フラグをリセットする。なお、 S 1 70における処理を判定禁止フラグをリセットする処理をして、 S 180における処理を判定禁止フラグをセットする処理をするようにしてもよい。

S 190にて、エンジン ECU 3000は、 VVT変位量を検知する。このとき、 VVTコントローラ 3500からエンジン ECU 3000に入力されたカムポジション信号に基づいて VVT変位量が検知される。 S 200にて、エンジン ECU 3000は、検知された VVT変位量が予め定められた VVTコントローラ 3500が異常であると判定するための判定しきい値よりも小さいか否かを判断する。 VVT変位量が判定しきい値よりも小さいと（S 200にて YES) 、処理は S 210へ移される。もしそうでないと（S 200にて NO) 、処理は S 220へ移される。なお、 S 200における処理については VVT変位量ではなく VVT変位量の時間微分値を用いてもよい。すなわち、 VVTコント口一ラ 3 500のカムポジション信号の単位時間当たりの変化が判定しきい値よりも小さいと処理は S 210へ移される。

S 210にて、エンジン ECU 3000は、 VVTが異常であると判定する。 S 220にて、エンジン ECU3000は VVTが正常であると判定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施例に係る異常検知装置を実現するエンジン ECU 3000を搭載した車両において VVT異常検知処理の動作について説明する。

ェコラン車のエンジン一時停止後の再始動後において、エンジン回転数 NEが検知される（S 100) 。エンジン回転数 NEが NEしきい値以上であって（S 1 10にて YES) 、エンジン再始動後の VVT進角算出回数 Nが予め定められた Nしきい値以上であって（S 1 30にて YES) 、 VVT進角量ひが予め定められたひしきい値以上であって（S 1 50にて YES) 、エンジン停止シ一ケンス中でないと（5160にて^^〇）、 VVTの異常判定許可フラグがセットされる（S 1 70) 。

一方、エンジン回転数 NEが予め定められた NEしきい値よりも小さいか（S 1 10にて NO) 、エンジン再始動後の VVT進角算出回数 Nが予め定められた Nしきい値よりも小さいか（S 1 30にて NO) 、 VVT進角量ひが予め定められた αしきい値よりも小さいか（S 150にて NO) 、エンジン停止シーケンス中であると（S 160にて YE S) 、判定許可フラグがリセットされる（S 18 0) 。

判定許可フラグがセット状態であると（ S 1 70 ) 、 V V T変位量が検知される（S 1 90) 。 VVT変位量が異常判定のために設けられた判定しきい値よりも小さいと（S 200にて YES) 、 VVTが異常であると判定される（S 21 0) 。一方、 VVT変位量が判定しきい値以上であると（S 2.00にて NO) 、 VVTは正常であると判断される（S 220) 。

以上のようにして、本実施例に係る異常検知装置によると、ェコラン車やハイプリッド車のようにエンジンを頻繁に停止させたり再始動させたりする車両においてはエンジンが圧縮工程において停止する場合がある。このような場合においては、ビストンが圧縮空気により戻されクランクシャフトが逆方向に僅かに回転する場合がある。この場合であっても、カムシャフトは回転しないため、カム位相が進角しているように見える。 VVTコントローラが進角指令値を出力している場合においてこのような状態であるときに VVTの異常判定を実行しても異常を検知することができない。そのため、本実施例に係る異常検知装置においては、エンジン回転数やエンジン始動後の VVT進角算出回数や、 VVT進角量ゃェンジン停止シーケンス中であるか否かなどに基づいて VVTの異常判定を許可したり禁止したりするようにした。その結果、クランクシャフトとカムシャフトとが同期していない場合を除外して、 VVTの異常判定をすることができる。その結果、ェコラン車などのエンジンの停止と再始動を操返す車両において、 VVT異常を的確に検知することができる。

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によつて示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1 . 車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止する車両の異常検知装置であって、前記エンジンには可変バルブタイミング機構が設けられ、

前記ェンジンの一時的な停止後であって、前記エンジンの再始動後において、予め定められた前記エンジンの状態に関する異常検知禁止条件が満足されたか否かを判断する判断部と、

前記可変バルブタイミング機構の異常を検知する検知部と、

前記判断部により前記異常検知禁止条件が満足されていると、前記検知部による前記可変バルブタイミング機構の異常検知を禁止する禁止部とを含み、前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数が予め定められた回転数よりも低いという条件である、車両の異常検知装置。

2 . 前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数についての条件に加えて、

前記エンジンの再始動後、前記可変バルブタイミング機構への制御指令の出力回数が予め定められた回数よりも低いという条件である、請求項 1に記載の車両の異常検知装置。

3 . 前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数についての条件に加えて、

前記エンジンの再始動後、前記可変バルブタイミング機構への制御指令における変位量が予め定められた量よりも小さいという条件である、請求項 1に記載の車両の異常検知装置。

4 . 前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数についての条件に加えて、

前記エンジンの停止処理中であるという条件である、請求項 1に記載の車両の異常検知装置。

5 . 車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止する車両の異常検知装置であって、前記エンジンには可変バルブタイミング機構が設けられ、

前記エンジンの一時的な停止後であって、前記エンジンの再始動後において、予め定められた前記エンジンの状態に関する異.常検知禁止条件が満足されたか否かを判断するための判断手段と、

前記可変バルブタイミング機構の異常を検知するための検知手段と、前記判断手段により前記異常検知禁止条件が満足されていると、前記検知手段による前記可変バルブタイミング機構の異常検知を禁止するための禁止手段とを含み、

前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数が予め定められた回転数よりも低いという条件である、車両の異常検知装置。

6 . 前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数についての条件に加えて、

前記エンジンの再始動後、前記可変バルブタイミング機構への制御指令の出力回数が予め定められた回数よりも低いという条件である、請求項 5に記載の車両の異常検知装置。

7 . 前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数についての条件に加えて、

前記エンジンの再始動後、前記可変バルブタイミング機構への制御指令における変位量が予め定められた量よりも小さいという条件である、請求項 5に記載の車両の異常検知装置。

8 . 前記異常検知禁止条件は、前記エンジンの回転数についての条件に加えて、

前記エンジンの停止処理中であるという条件である、請求項 5に記載の車両の異常検知装置。