JP2008291746A - アクチュエータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるアクチュエータの制御装置を提供する。
【解決手段】電動式の可変動弁機構は、シリンダヘッドに取り付けられて吸気バルブの最大リフト量を変更する。位置センサは、可変動弁機構の実操作位置を検出するためのものである。電子制御装置は、機関運転状態に基づき設定される目標最大リフト量に実際の最大リフト量を一致させるように可変動弁機構を制御する一方、目標最大リフト量と実際の最大リフト量との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間Rにわたって継続したことを条件に可変動弁機構が異常である旨判定する。また、同判定に際して、冷却水温ThWが低いときほど所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定するとともに、吸気温ThAが低いときほど当該冷却水温ThWに対応して設定される所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定する。
【選択図】図7
【解決手段】電動式の可変動弁機構は、シリンダヘッドに取り付けられて吸気バルブの最大リフト量を変更する。位置センサは、可変動弁機構の実操作位置を検出するためのものである。電子制御装置は、機関運転状態に基づき設定される目標最大リフト量に実際の最大リフト量を一致させるように可変動弁機構を制御する一方、目標最大リフト量と実際の最大リフト量との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間Rにわたって継続したことを条件に可変動弁機構が異常である旨判定する。また、同判定に際して、冷却水温ThWが低いときほど所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定するとともに、吸気温ThAが低いときほど当該冷却水温ThWに対応して設定される所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定する。
【選択図】図7
Description
この発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、そのアクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサとを備え、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置にアクチュエータの実操作位置を一致させるようにこれを制御するアクチュエータの制御装置に関する。
例えば、特許文献1等に記載されるような可変動弁機構の制御装置では、吸気バルブの目標最大リフト量に対応した可変動弁機構の目標操作位置を機関運転状態に基づいて設定する一方、可変動弁機構の実操作位置をセンサにより検出し、その検出結果に基づいて実際の最大リフト量を求めるようにしている。そして、目標最大リフト量に実際の最大リフト量を一致させるようにその駆動源であるモータを駆動することによって可変動弁機構の操作位置を制御するようにしている。
こうした可変動弁機構にあってその可動部に異物が噛み込んだり、劣化した潤滑油が同可動部に固着したりする等の要因により異常が生じると、機関運転状態に応じて最大リフト量を変更することができなくなる。そこで上記特許文献1の記載の装置では、センサの検出結果に基づいて求められる実際の最大リフト量とその目標値との間に所定値以上の乖離が生じる状態が所定期間継続するといった条件が満たされる場合に可変動弁機構が異常である旨判定するようにしている。すなわち、可変動弁機構が駆動不能な状態になったり、その応答性が極端に低下した状態になったりした場合に、これが異常である旨判定するようにしている。
ただし、可変動弁機構が正常であっても、冷間時においてはその可動部に供給されている潤滑油の粘度が暖機時と比較して増大することにより同可動部におけるフリクションが増大するため、可変動弁機構の応答性が一時的に低下した状態となる。したがって、上述したような異常判定方法を採用する装置にあっては、低温の作動環境下において可変動弁機構の応答性が一時的に低下した場合であっても、異常である旨の誤った判定がなされるおそれがある。
こうした低温作動環境下における誤判定を回避するため、特許文献2に記載のものでは、バルブタイミングを変更する油圧駆動式の可変動弁機構にあって、これに供給される作動油の温度に応じて上記所定期間を変更するようにしている。これにより、作動油の粘性による可変動弁機構の応答性の変化を考慮して上記異常判定を行うことができるようになる。
特開2006―37787号公報
特開2005−299677号公報
ところで、特許文献2に記載されるように、作動用の油圧に基づいて駆動される可変動弁機構はもとより、例えば、電動式の可変動弁機構においても同様に、その可動部の潤滑に供される潤滑油の粘性を考慮して上記所定期間を可変設定することが望ましい。そしてこの場合、特許文献2に記載されるように、作動油の温度に応じて上記所定期間を設定する他、例えば機関冷却水の温度に基づいて可変動弁機構の可動部の温度を推定し、この推定温度が低いときほど上記所定期間が長くなるようにこれを設定することが考えられる。これにより、可変動弁機構の応答性の変化を考慮して上記異常判定を行うことができるようになる。
しかし、可変動弁機構は機関本体において燃焼室から離間した部位、すなわち燃焼室からの受熱量が少ない部位に設けられている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、燃焼室に発生する熱により機関冷却水の温度は上昇するものの、可変動弁機構の可動部は外部雰囲気温度からまだほとんど変化しておらず低温のままであるときには、可変動弁機構の可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようになる。したがって、このような場合には、可変動弁機構の可動部が低温であるため可変動弁機構の応答性が低下せざるを得ないにもかかわらず、上記所定期間が機関冷却水の温度上昇に伴って短く設定されるようになる。その結果、実際には可変動弁機構が正常であっても、同可変動弁機構に異常が生じている旨の判定、すなわち異常である旨の誤判定がなされるといった問題が依然として残ることとなる。
また、上記所定期間を機関冷却水温に応じて変更する場合について述べたが、同じく低温作動環境下における誤判定を回避するために、実際の最大リフト量とその目標値との間に乖離が生じたことを判定するための上記所定値について、これを機関冷却水温が低いときほど大きくなるように同所定値を設定するようにした場合にあっても、同様の問題が生じ得る。
なお、ここでは、機関バルブの最大リフト量などのバルブ特性を変更するための可変動弁機構について説明したが、こうした不都合はこれに限らず、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置とその実操作位置とが一致するように制御することにより機関状態量を変更するようにした、その他のアクチュエータの制御装置においても概ね共通して発生し得る。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることのできるアクチュエータの制御装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
請求項1に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、機関冷却水の温度に応じて設定される所定期間が、内燃機関の外部雰囲気温度に応じて更に長くなるように設定されるため、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項2に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、アクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にアクチュエータが異常である旨判定する場合に、その所定量を、内燃機関の外部雰囲気温度を変数とする関数とし、同外部雰囲気温度が低いときほど所定量が大きくなるようにこれを設定するようにしている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項3に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、機関冷却水の温度に応じて設定される上記所定量が、内燃機関の外部雰囲気温度に応じて更に大きくなるように設定されるため、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項4に記載の発明は、機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備えることをその要旨とする。
同構成によれば、アクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にアクチュエータが異常である旨判定する場合に、その所定期間を、内燃機関の外部雰囲気温度を変数とする関数とし、同外部雰囲気温度が低いときほど所定量が大きくなるようにこれを設定するようにしている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、アクチュエータの可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回るようなときであっても、アクチュエータが正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、アクチュエータの異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、内燃機関の外部雰囲気温度は、例えば、請求項5に記載の発明によるように、内燃機関の吸気温センサにより検出することができる。また、通常の内燃機関にあっては、吸入空気の温度に基づいて燃料噴射量を補正するために、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサを搭載するようにしている。したがって、こうした構成にあっては、内燃機関の外部雰囲気温度を検出するための温度センサを別途設けるようにした構成と比較してその構成の簡素化を図ることができるようになる。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、前記アクチュエータは、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構であることをその要旨とする。
一般に、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構は、例えばシリンダヘッドに設けられるカムキャリアのように機関本体において燃焼室から離間した部位、すなわち燃焼室からの受熱量が少ない部位に設けられている。このため、例えば冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、可変動弁機構の可動部の温度が機関冷却水の温度を大きく下回る場合には、可変動弁機構が正常であるにもかかわらず、可変動弁機構に異常が生じている旨の判定、すなわち異常である旨の誤判定がなされるといった不都合が生じやすい傾向にある。
この点、上記構成によれば、上記誤判定がなされることを好適に抑制することができ、異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
請求項1〜6のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置は、具体的には、請求項7に記載の発明によるように、前記アクチュエータは、電動式のアクチュエータであるといった構成を採用することができる。
請求項1〜6のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置は、具体的には、請求項7に記載の発明によるように、前記アクチュエータは、電動式のアクチュエータであるといった構成を採用することができる。
以下、この発明を、車載内燃機関の機関状態量として吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構の制御装置に適用した一実施の形態について、図1〜図7を参照して説明する。ここで、図1は、内燃機関の一部断面構造を示す断面図である。
図1に示されるように、複数の気筒13が形成された内燃機関1のシリンダブロック11には、これら気筒13の燃焼室14に接続される吸気ポート22及び排気ポート32がそれぞれ形成されたシリンダヘッド12がその上部に組み付けられている。シリンダヘッド12には、吸気ポート22を開閉するための吸気バルブ21及び排気ポート32を開閉するための排気バルブ31が各気筒13に対応してそれぞれ設けられている。シリンダブロック11及びシリンダヘッド12において燃焼室14の周囲には、機関冷却水を流通させるためのウォータジャケット15が形成されている。
シリンダヘッド12には、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト33がそれぞれ回転可能に支持されている。これら吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト33が回転すると、同吸気カムシャフト23に形成された吸気カム24及び同排気カムシャフト33に形成された排気カム34がそれぞれ回転することにより、ラッシュアジャスタ25,35を支点としてロッカーアーム26,36が揺動し、これらロッカーアーム26,36によって吸気バルブ21及び排気バルブ31が開閉駆動される。
ただし、排気カム34がロッカーアーム36を直接押圧する構成であるのに対し、吸気カム24は、仲介駆動機構40を介してロッカーアーム26を間接的に押圧する構成となっている。この仲介駆動機構40は入力部41と出力部42とを有しており、これら入力部41及び出力部42はシリンダヘッド12に固定された支持パイプ43に揺動可能に支持されている。ロッカーアーム26はラッシュアジャスタ25及びバルブスプリング27の付勢力によって出力部42側に付勢され、同ロッカーアーム26の中央部分に設けられたローラ26aが出力部42の外周面に当接している。これにより、出力部42が入力部41とともに図中左回り方向W1に揺動付勢され、入力部41においてその径方向に突出した部分の先端に設けられたローラ41aが吸気カム24の外周面を押圧する。こうした構成により、機関運転時において吸気カム24が回転すると、同吸気カム24はローラ41aに摺接しつつ入力部41を押圧し、これにより出力部42が支持パイプ43の周方向に揺動する。そして出力部42が揺動すると、ロッカーアーム26はラッシュアジャスタ25を支点として揺動し、同ロッカーアーム26によって吸気バルブ21が開閉駆動されるようになる。
また、支持パイプ43には、その軸方向に沿って変位可能なコントロールシャフト44が挿入されている。コントロールシャフト44は、連結部材を介して入力部41及び出力部42に駆動連結されており、同コントロールシャフト44がその軸方向に沿って変位すると、これら入力部41と出力部42との相対位相差が変化するようになる。
次に、図2を参照して仲介駆動機構40の内部構造及び入力部41と出力部42との相対位相差が変化する機構について詳述する。なお、図2は、仲介駆動機構40の内部構造を示す破断斜視図である。
図2に示されるように、入力部41は一対の出力部42の間に配設されており、それら入力部41及び出力部42の内部には円筒状の連通空間が形成されている。また、入力部41の内周面にはヘリカルスプライン41hが形成される一方、出力部42の内周面には入力部41のヘリカルスプライン41hとは逆方向に傾斜するヘリカルスプライン42hが形成されている。入力部41及び出力部42の内部に形成された連通空間には、円筒状のスライダギア45が設けられている。スライダギア45において軸方向中央部の外周面には、入力部41のヘリカルスプライン41hに噛合するヘリカルスプライン45aが形成される一方、同スライダギア45において軸方向両端部の外周面には、出力部42のヘリカルスプライン42hに噛合するヘリカルスプライン45bが形成されている。スライダギア45の内部に形成された貫通空間には支持パイプ43が挿入されるとともに、同支持パイプ43の内部にはコントロールシャフト44が挿入されている。コントロールシャフト44の基端部には、コントロールシャフト44をその軸方向に変位させるためのブラシレスモータ60が設けられている。なお、ブラシレスモータ60は後述する電子制御装置5によって制御される。なお、入力部41及び出力部42とスライダギア45との噛合部分、及び支持パイプ43とコントロールシャフト44との間の摺接部分には図示しない潤滑油通路を通じて潤滑油が供給されている。
こうした仲介駆動機構40にあって、コントロールシャフト44がその軸方向に変位すると、これに連動してスライダギア45が軸方向に変位する。ここで、スライダギア45の外周面に形成されたヘリカルスプライン45a,45bは、入力部41及び出力部42の内周面に形成されたヘリカルスプライン41h、42hにそれぞれ噛合されているため、スライダギア45がその軸方向に変位すると、入力部41と出力部42とは互いに逆方向に回転することとなる。その結果、入力部41と出力部42との相対位相差が変更され、吸気バルブ21の最大リフト量が変更されるようになる。
図3は、可変動弁機構4において、そのブラシレスモータ60と同ブラシレスモータ60を制御する電子制御装置5との関係を示すブロック図である。
図3に示されるように、コントロールシャフト44の基端部(図中右端部)は、変換機構61を介してブラシレスモータ60の出力軸60aに連結されている。この変換機構61は、出力軸60aの回転運動をコントロールシャフト44の軸方向への直線運動に変換するものである。すなわち、出力軸60aを正・逆回転させると、その回転が変換機構61によってコントロールシャフト44の往復動に変換される。なお、変換機構61の可動部には比較的粘度の高い潤滑油が封入されている。また、ブラシレスモータ60には、同モータ60の回転位相、換言すれば可変動弁機構4の実際の操作位置を検出するための操作位置センサ60bが設けられている。操作位置センサ60bによって出力された信号は、電子制御装置5に取り込まれる。
図3に示されるように、コントロールシャフト44の基端部(図中右端部)は、変換機構61を介してブラシレスモータ60の出力軸60aに連結されている。この変換機構61は、出力軸60aの回転運動をコントロールシャフト44の軸方向への直線運動に変換するものである。すなわち、出力軸60aを正・逆回転させると、その回転が変換機構61によってコントロールシャフト44の往復動に変換される。なお、変換機構61の可動部には比較的粘度の高い潤滑油が封入されている。また、ブラシレスモータ60には、同モータ60の回転位相、換言すれば可変動弁機構4の実際の操作位置を検出するための操作位置センサ60bが設けられている。操作位置センサ60bによって出力された信号は、電子制御装置5に取り込まれる。
電子制御装置5は、内燃機関1の制御に係る各種処理を実行するCPU54、制御用のプログラムやその制御に必要な情報を記憶するメモリ55、外部との信号の入出力を司る入力ポート56及び出力ポート57等によって構成されている。入力ポート56には、ウォータジャケット15を流れる機関冷却水の温度(冷却水温ThW)を検出する水温センサ51や、吸気の温度(吸気温ThA)を検出する吸気温センサ52が接続されている。ここで、吸気温センサ52によって検出される吸気温ThAは、後述するように可変動弁機構4の異常を判定するに際してその判定態様を設定するための情報として用いられる他、燃料噴射量の補正制御にも用いられる。一方、出力ポート57には、ブラシレスモータ60が接続されている。
また、電子制御装置5の制御部は、機関回転速度や吸入空気量等の機関運転状態に応じて吸気バルブ21の目標最大リフト量VLtを設定するとともに、上述した操作位置センサ60bの検出結果に基づいて可変動弁機構4の実操作位置、すなわち吸気バルブ21の実際の最大リフト量VLcを検出する。そして、目標最大リフト量VLtに実際の最大リフト量VLcを一致させるようにブラシレスモータ60をフィードバック制御するようにしている。
こうした可変動弁機構4にあって仲介駆動機構40や変換機構61の可動部に異物が噛み込んだり、劣化した潤滑油がこれら可動部に固着したりする等の要因により異常が生じると、機関運転状態に応じた吸気バルブ21の最大リフト量の変更を行うことができなくなる。
そこで、目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの間に所定値A以上の偏差が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に、可変動弁機構4が異常である旨判定するようにしている。すなわち、可変動弁機構4が駆動不能な状態になったり、その応答性が極端に低下した状態になったりした場合に、異常である旨の判定がなされる。
ただし、可変動弁機構4が正常であっても、冷間時においてはその可動部に供給されている潤滑油の粘度が暖機時と比較して増大することにより同可動部におけるフリクションが増大するため、可変動弁機構4の応答性が一時的に低下した状態となる。したがって、上述した異常判定方法では、低温の作動環境下において可変動弁機構4の応答性が一時的に低下した場合であっても、異常である旨の誤った判定がなされるおそれがある。
そこで、この実施の形態では、可変動弁機構4の可動部の潤滑に供される潤滑油の粘性に応じて変化する可変動弁機構4の応答性を考慮して上記所定期間を可変設定すべく、冷却水温ThWに基づいて可変動弁機構4の可動部の温度ThVを推定し、この推定温度ThVが低いときほど上記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するようにしている。
また、可変動弁機構4はシリンダヘッド12において燃焼室14から離間した部位、すなわち燃焼室14からの受熱量が少ない部位に設けられている。このため、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、燃焼室14に発生する熱により冷却水温ThWは上昇するものの、可変動弁機構4の可動部は外部雰囲気温度からまだほとんど変化しておらず低温のままであるときには、可変動弁機構4の可動部の温度が冷却水温ThWを大きく下回るようになる。
ここで、図4のグラフを参照して可変動弁機構4の可動部の温度ThV及び冷却水温ThWの暖機中の推移について説明する。なお、同図4では、可変動弁機構4の可動部の温度ThVを実線にて示すとともに、冷却水温ThWを破線にて示している。
同図4に示されるように、内燃機関1の外部雰囲気温度が高く、機関始動直前の可変動弁機構4の可動部の温度ThV及び冷却水温ThWが高い温度T1であるときには、時刻t0において内燃機関1が始動されると、その後、燃焼室14に発生する熱により可変動弁機構4の可動部の温度ThV及び冷却水温ThWは共に上昇する。ここで、上述したように、可変動弁機構4はウォータジャケット15内の冷却水に比べて燃焼室14からの受熱量の少ない部位に設けられていることから、時刻t1において、冷却水温ThWが温度T2(T2>T1)にまで上昇するのに対して、可変動弁機構4の可動部の温度ThVはそのときの冷却水温ThW(=T2)よりもΔT1だけ低い温度T3(T1<T3<T2)にまで上昇する。
一方、内燃機関1の外部雰囲気温度が低いとき、機関始動直前の可変動弁機構4の可動部の温度ThV及び冷却水温ThWが低い温度T4(T4<0)であるときには、時刻t0において内燃機関1が始動されると、その後、燃焼室14に発生する熱により可変動弁機構4の可動部の温度ThV及び冷却水温ThWはともに上昇する。ただし、これら温度ThV,ThWの温度上昇は内燃機関1の外部雰囲気温度が高いときに比べて緩やかなものとなる。このため、時刻t1よりも後の時刻t2において、冷却水温ThWが温度T2(T2>T4)にまで上昇するのに対して、可変動弁機構4の可動部の温度ThVはそのときの冷却水温ThW(=T2)よりもΔT2(ΔT2≫ΔT1)だけ低い温度T5(T5≪T2)にまでしか上昇しない。
したがって、このように可変動弁機構4の可動部の温度ThVが冷却水温ThWを大きく下回る場合には、可変動弁機構4の可動部が低温であるため可変動弁機構4の応答性が低下せざるを得ないにもかかわらず、上記所定期間が冷却水温ThWの上昇に伴って短く設定されるようになる。その結果、実際には可変動弁機構4が正常であっても、同可変動弁機構4に異常が生じている旨の判定、すなわち異常である旨の誤判定がなされるといった懸念があるが。そこで、本実施形態では、冷却水温ThWが低いときほど所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定するとともに、吸気温ThAが低いときほど当該冷却水温ThWに対応して設定される所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定するようにしている。
以下、この可変動弁機構4の異常判定処理について図5〜図7を参照して説明する。
図5は、可変動弁機構4の異常判定を行う際の具体的な処理手順を示したフローチャートである。なおこの一連の処理は、電子制御装置5によって所定の周期をもって繰り返し実行される。また、図6はこの異常判定処理において上記所定期間を設定する際の具体的な処理手順を示したフローチャートである。
図5は、可変動弁機構4の異常判定を行う際の具体的な処理手順を示したフローチャートである。なおこの一連の処理は、電子制御装置5によって所定の周期をもって繰り返し実行される。また、図6はこの異常判定処理において上記所定期間を設定する際の具体的な処理手順を示したフローチャートである。
同図5に示されるように、この一連の処理では、まず、上記所定期間Rを設定するための所定期間設定処理が行われる(ステップS1)。
この所定期間設定処理では、同図6に示されるように、まず、そのときの吸気温ThA及び冷却水温ThWが読み込まれ(ステップS11)、次に、この吸気温ThAが所定温度ThA1以上であるか否かが判定される(ステップS12)。すなわち、吸気温ThAに基づいて内燃機関1の外部雰囲気温度が低いか否かが判定される。そしてこの結果、吸気温ThAが所定温度ThA1未満である場合(ステップS12:「NO」)には、内燃機関1の外部雰囲気温度が低いとして、図7に示される第1のマップ(MAP1)を参照して冷却水温ThWに基づいて所定期間Rが設定され(ステップS13)、この処理を終了する。
この所定期間設定処理では、同図6に示されるように、まず、そのときの吸気温ThA及び冷却水温ThWが読み込まれ(ステップS11)、次に、この吸気温ThAが所定温度ThA1以上であるか否かが判定される(ステップS12)。すなわち、吸気温ThAに基づいて内燃機関1の外部雰囲気温度が低いか否かが判定される。そしてこの結果、吸気温ThAが所定温度ThA1未満である場合(ステップS12:「NO」)には、内燃機関1の外部雰囲気温度が低いとして、図7に示される第1のマップ(MAP1)を参照して冷却水温ThWに基づいて所定期間Rが設定され(ステップS13)、この処理を終了する。
一方、吸気温ThAが所定温度ThA1以上である場合(ステップS12:「YES」)には、内燃機関1の外部雰囲気温度が高いとして、図7に示される第2のマップ(MAP2)を参照して冷却水温ThWに基づいて所定期間Rが設定され(ステップS14)、この処理を終了する。
ここで、図7のマップを参照して吸気温ThAが低いときの冷却水温ThWと所定期間Rとの関係について説明する。なお、図7では、吸気温ThAが所定温度ThA1以上のときに用いられる第1のマップ(MAP1)を実線にて示すとともに、吸気温ThAが所定温度ThA1未満のときに用いられる第2のマップ(MAP2)を一点鎖線にて示す。
同図7の実線にて示されるように、このマップ(MAP1)では、冷却水温ThWが温度ThW1未満のときには所定期間Rが期間R3に設定され、冷却水温ThWが温度ThW1以上、且つThW2未満のときには所定期間Rが期間R2(R2<R3)に設定され、そして冷却水温ThWがThW2以上のときには所定期間Rが期間R1(R1<R3)に設定される。すなわち、冷却水温ThWが低いときには、冷却水温ThWの高いときに比べて潤滑油の粘度が高く、これにより可変動弁機構4の応答性が低下するため、冷却水温ThWが低いほど所定期間Rが長くなるように設定される。
一方、図7の一点鎖線にて示されるように、第2のマップ(MAP2)では、冷却水温ThWがThW3未満のときには所定期間Rが期間R3に設定され、冷却水温ThWが温度ThW3以上、且つ温度ThW4未満のときには所定期間Rが期間R2に設定され、そして冷却水温ThWが温度ThW4以上のときには所定期間Rが期間R1に設定される。すなわち、冷却水温ThWが温度ThW1以上のときには、第2のマップ(MAP2)を用いて算出される所定期間Rは、第1のマップ(MAP1)を用いて算出される所定期間Rよりも長くなる。
このように所定期間設定処理を通じて所定期間Rが設定されると、図5に示されるように、次に、そのときの目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの乖離、ここではこれらの絶対偏差(=|VLt−VLc|)が予め設定された所定値Aよりも大きいか否かが判定される(ステップS2)。そしてこの結果、上記絶対偏差が所定値A未満である場合(ステップS2:「NO」)、すなわち目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの間に所定値A以上の乖離が生じていない場合には、継続期間tを「0」にリセットして(ステップS3)、この処理を一旦終了する。なお、継続期間tは、目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの絶対偏差が継続して所定値A以上の状態となっている期間である。
一方、そのときの目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの絶対偏差が所定値A以上である場合(ステップS2:「YES」)、すなわち目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの間に所定値A以上の乖離が生じている場合には、上記継続期間tをカウントアップする(ステップS4)。そして、次に、この継続期間tが所定期間設定処理を通じて設定された所定期間R以上であるか否かが判定される(ステップS5)。そしてこの結果、継続期間tが所定期間R未満である場合(ステップS5:「NO」)には、可変動弁機構4が異常である旨判定することなく、この処理を一旦終了する。
一方、継続期間tが所定期間R以上である場合(ステップS5:「YES」)には、可変動弁機構4が異常である旨判定して(ステップS6)、この処理を一旦終了する。
以上説明したこの実施の形態にかかる電動式可変動弁機構の制御装置によれば、以下に列記する作用効果が得られるようになる。
以上説明したこの実施の形態にかかる電動式可変動弁機構の制御装置によれば、以下に列記する作用効果が得られるようになる。
(1)冷却水温ThWが低いときほど所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定するとともに、吸気温ThAが低いときほど当該冷却水温ThWに対応して設定される所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定することとした。これにより、冷間始動時から暖機が完了するまでの期間のように、可変動弁機構4の可動部の温度ThVが冷却水温ThWを大きく下回るようなときであっても、冷却水温ThWに応じて設定される所定期間Rが、吸気温ThAに応じて更に長くように設定される。このため、可変動弁機構4が正常であるにもかかわらず異常である旨の誤判定がなされることを抑制することができ、可変動弁機構4の異常判定にかかる精度を向上させることができるようになる。
(2)内燃機関1の外部雰囲気温度を、内燃機関1の吸気温センサ52により検出することとした。内燃機関1には、吸気温ThAに基づいて燃料噴射量の補正制御を行うために、吸気温ThAを検出するための吸気温センサ52が搭載されている。このため、内燃機関1の外部雰囲気温度として吸気温ThAを検出するための温度センサを別途設けるようにした構成と比較してその構成の簡素化を図ることができるようになる。
なお、この発明にかかるアクチュエータの制御装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施の形態では、図7に示すマップにより所定期間Rを設定するようにしたが、冷却水温ThWと所定期間Rとの関係はこれに限られるものではない。例えば、図8に示すようなマップを採用するようにしてもよい。すなわち、吸気温ThAが所定温度ThA1未満のときと所定温度ThA1以上のときとで冷却水温ThWに対する所定期間Rの推移の傾向の異なるマップを採用することもできる。また、これらのマップでは、冷却水温ThWに対して所定期間Rをステップ状に設定しているが、例えば図9に示されるように、冷却水温ThWに対して所定期間Rが連続的に変化するように同所定期間Rを設定してもよい。こうしたマップを採用する場合であっても、吸気温ThAが低いときには高いとき比較して所定期間Rが長く設定される。また、図10に示されるように、吸気温ThAに対して所定期間Rが連続的に変化するように同所定期間Rが設定されるマップを採用することもできる。
・上記実施の形態では、目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの絶対偏差(=|VLt−VLc|)を算出することにより、目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの間の乖離の大きさを把握するようにしているが、こうした乖離の大きさを把握する方法はこれに限られるものではなく、他に例えば、目標最大リフト量VLtと実際の最大リフト量VLcとの比(=VLt/VLc或いはVLc/VLt)に基づいて上記乖離の大きさを把握するようにしてもよい。
・上記実施の形態では、内燃機関1の外部雰囲気温度を吸気温センサ52により検出するようにしているが、内燃機関1の外部雰囲気温度を検出する手段はこれに限られるものではなく、例えば外気温センサ等を採用することもできる。
・上記実施の形態では、可変動弁機構4、換言すればアクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にアクチュエータが異常である旨判定する電動式アクチュエータの制御装置において、同判定に際して、冷却水温ThWが低いときほど所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定するとともに、内燃機関1の外部雰囲気温度が低いときほど当該冷却水温ThWに対応して設定される所定期間Rが長くなるように同所定期間Rを設定するようにしている。しかし、アクチュエータの異常判定に際して変更されるパラメータは上記所定期間に限られるものではなく、以下に記載するように、この所定期間に代えて、あるいはこれに加えてアクチュエータの目標操作位置と実操作位置との間の乖離の大きさを示す上記所定量を変更するようにしてもよい。これら変更例においても、上記実施の形態に準じた作用効果を奏することができる。
例えば、電子制御装置の設定部を通じて、アクチュエータの異常判定に際して、冷却水温ThWが低いときほど上記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する一方、内燃機関1の外部雰囲気温度が低いときほど上記所定量が大きくなるように同所定量を設定するようにしてもよい。
また例えば、電子制御装置の設定部を通じて、アクチュエータの異常判定に際して、冷却水温ThWが低いときほど上記所定量が大きくなるように同所定量を設定するとともに、内燃機関1の外部雰囲気温度が低いときほど当該冷却水温ThWに対応して設定される所定量が大きくなるように同所定量を設定するようにしてもよい。
さらに、例えば、電子制御装置の設定部を通じて、アクチュエータの異常判定に際して、冷却水温ThWが低いときほど上記所定量が大きくなるように同所定量を設定する一方、内燃機関1の外部雰囲気温度が低いときほど上記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するようにしてもよい。
・また、他に例えば、スロットルバルブの開度を機関状態量としてこれを変更するスロットル開度制御装置にこの発明を適用することもできる。この場合、電子制御装置の判定部を通じて、スロットルバルブの目標開度と実際の開度との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件にスロットル開度制御装置の操作状態が異常である旨判定する。
・上記実施の形態では、吸気バルブ21の最大リフト量を変更する可変動弁機構4について例示したが、この発明は、機関状態量として最大リフト量に限らず、開弁時期、閉弁時期、開閉弁時期、或いはそれらの組み合わせ等、それ以外のバルブ特性を機関状態量として変更するアクチュエータ、更には吸気バルブのバルブ特性に限らず、排気バルブのバルブ特性を変更するためのアクチュエータの制御装置として具現化することもできる。また、この発明にかかるアクチュエータは電動式のアクチュエータに限られるものではなく、他に例えば油圧駆動式のアクチュエータにこの発明を適用してもよい。
1…内燃機関、4…可変動弁機構、5…電子制御装置、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…気筒、14…燃焼室、15…ウォータジャケット、21…吸気バルブ、22…吸気ポート、23…吸気カムシャフト、24…吸気カム、25…ラッシュアジャスタ、26…ロッカーアーム、26a…ローラ、27…バルブスプリング、31…排気バルブ、32…排気ポート、33…排気カムシャフト、34…排気カム、35…ラッシュアジャスタ、36…ロッカーアーム、40…仲介駆動機構、41…入力アーム、41a…ローラ、41h…ヘリカルスプライン、42…出力アーム、42h…ヘリカルスプライン、43…支持パイプ、44…コントロールシャフト、45…スライダギア、45a…ヘリカルスプライン、45b…ヘリカルスプライン、51…水温センサ、52…吸気温センサ、54…CPU、55…メモリ、56…入力ポート、57…出力ポート、60…ブラシレスモータ、60a…出力軸、60b…操作位置センサ、61…変換機構。
Claims (7)
- 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備える
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。 - 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備える
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。 - 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定するとともに、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど当該機関冷却水の温度に対応して設定される所定量が大きくなるように同所定量を設定する設定部を備える
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。 - 機関本体において燃焼室から離間した部位に取り付けられて機関状態量を変更するアクチュエータと、同アクチュエータの実操作位置を検出するためのセンサと、機関運転状態に基づき設定される目標操作位置に前記実操作位置を一致させるように前記アクチュエータを制御する制御部と、前記目標操作位置と前記実操作位置との間に所定量以上の乖離が生じた状態が所定期間にわたって継続したことを条件に前記アクチュエータが異常である旨判定する判定部とを備えるアクチュエータの制御装置であって、
前記判定部による判定に際して、機関冷却水の温度が低いときほど前記所定量が大きくなるように同所定量を設定する一方、内燃機関の外部雰囲気温度が低いときほど前記所定期間が長くなるように同所定期間を設定する設定部を備える
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、
内燃機関の外部雰囲気温度は、内燃機関の吸気温センサにより検出される吸気温である
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、
前記アクチュエータは、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構である
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のアクチュエータの制御装置において、
前記アクチュエータは、電動式のアクチュエータである
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
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Legal Events
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A521 | Request for written amendment filed |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091104 |