JP3749395B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バルブタイミング変更機構を備える内燃機関の制御装置において、特にバルブタイミング変更機構のフェール判定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の内燃機関の制御システムの構成図を示したものである。尚、この図７では、例として一般的な吸気バルブの開閉タイミングのみを変更するシステムについて示している。
図７において、１００はシリンダ、１０１はシリンダ１００内を往復運動するピストン、１０２は点火コイル、１０３は吸気管、１０４は排気管、１０５はインジェクタ、１０６はＯ２センサ、１０７は水温センサ、１０８はスロットルバルブである。
【０００３】
図７に示すように、バルブタイミング変更機構を備える内燃機関の構成は、燃焼が行われるシリンダ１００の上部に吸排気を行う吸気バルブ１１７及び排気バルブ１１８を持ち、吸気バルブ１１７の上方には、吸気バルブ１１７を開閉駆動させるための吸気カムシャフト１１５が配置され、排気バルブ１１８の上方には、排気バルブ１１８を開閉駆動させるための排気カムシャフト１１９が配置されている。
【０００４】
吸気カムシャフト１１５の端面には、機関の潤滑油により駆動される油圧アクチュエータ（以下、ＶＶＴ ＡＣＴと称する）１１４が連結されている。このＶＶＴ ＡＣＴ１１４は、吸気側タイミングプーリ１２０に対する吸気カムシャフト１１５の変位角度を変化させることにより、吸気バルブ１１７のバルブ開閉タイミングを連続的に変更するものである。
オイル・コントロール・バルブ（以下、ＯＣＶと称する）１２１は、ＶＶＴＡＣＴ１１４に作動油を供給するとともに作動油の油量を調整し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４を駆動して、バルブタイミングを変更する。
尚、図７では、吸気側のバルブタイミングのみを変更するシステムについて示しているが、排気側のシステムについても同様である。
【０００５】
図８は、従来の内燃機関の制御装置としてのエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと称する）１２２の一例を示すブロック図である。
図８において、１は運転状態検出手段である。この運転状態検出手段１は、機関のエンジン回転数を検出するクランク角度位置検出センサ１１０や、スロットル開度検出センサ１１２、圧力センサ１１３、水温センサ１０７など各種センサの出力信号の情報から機関の運転状態を検出するものである。
２は実バルブタイミング検出手段である。この実バルブタイミング検出手段２は、クランク角度位置検出センサ１１０とカム角度位置検出センサ１１１の出力信号から実際のバルブタイミングの位置を検出するものである。
３は目標進角量設定手段である。これは、運転状態検出手段１からの検出結果Ｘからその運転状態において最適な目標バルブタイミングを設定するものであり、エンジン回転数と充填効率あるいはエンジン回転数とスロットル開度により予めマッピングされている。例えば、水温が所定温度以上（例えば、０℃以上）など所定の運転条件を満足したときにマップを検索し、補間演算して最適な目標進角量θｂを設定し、所定の運転条件を満足しないときは目標進角量θｂをベースの基準位置（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）に固定する。
４は第１の記憶手段であり、アイドル運転など所定の運転条件で目標進角量設定手段３により設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）のときに実バルブタイミング検出手段２の検出値θａを記憶するものである。
５は実進角量演算手段であり、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第１の記憶手段４の記憶値θ＊１とから、バルブの実際の進角量θｒを演算するものである。
６は制御手段であり、これは、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂに実進角量演算手段５で演算した実進角量θｒが収束するようにバルブタイミング変更機構７を制御するとともに、実進角量θｒと目標進角量θｂの偏差に基づきフィードバック制御を行い、制御量に応じた制御信号Ｙを出力する。
バルブタイミング変更機構７は、クランクシャフト１１６に対する吸気カムシャフト１１５の位相を連続的に可変する上述のＶＶＴ ＡＣＴ１１４と、このＶＶＴ ＡＣＴ１１４を駆動制御する上述のＯＣＶ１２１とから成る。
ＯＣＶ１２１は、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４への油路を切り換えるスプール弁とこのスプール弁の位置を制御するリニア・ソレノイドから成る。このＯＣＶ１２１は、制御手段６から出力される制御信号により通電電流制御され、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４への油路を切り換え作動油の油量を調整して、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４を駆動しバルブタイミングを変更する。
８はフェール判定手段である。これは、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂと実進角量演算手段５で演算した実進角量θｒとに基づいて、バルブタイミング変更機構７のフェール（異常）を判定するものである。
【０００６】
次に、図９を参照しながら、実バルブタイミング検出手段２における実バルブタイミングの検出動作について説明する。
図９は、クランク角度位置検出センサ１１０からの出力信号であるクランク角度位置検出信号（以下、ＳＧＴと称する）と、カム角度位置検出センサ１１１からの出力信号であるカム角度位置検出信号（以下、ＳＧＣと称する）を示すタイミングチャートであり、ＳＧＴとＳＧＣの位相関係と実バルブタイミング検出値θａの算出処理方法を示している。図９（ｂ）のＳＧＣ＊は、バルブタイミングが最遅角位置のときのＳＧＣを示しており、図９（ｃ）のＳＧＣａは、バルブタイミングを進角させたときのＳＧＣを示している。
【０００７】
ＥＣＵ１２２は、図９（ａ）のＳＧＴにおける図示の１１０°ＣＡ（クランクシャフトの変位角。尚、ここでは、カムシャフト１回転に対しクランクシャフトが１回転する場合を例にしている）に相当する時間Ｔ１１０を計測するとともに、ＳＧＣからＳＧＴまでの位相差時間Ｔａを計測し、ＳＧＴタイミング（例えば、ＢＴＤＣ（上死点前）７５°ＣＡ）毎に（１）式により実バルブタイミング検出値θａを求める。
θａ＝Ｔａ／Ｔ１１０×１１０［°ＣＡ］ ……（１）
【０００８】
また、アイドル運転状態など安定した所定の運転状態の条件下において、目標進角量が最遅角位置のとき（θｂ＝０のとき）の実バルブタイミング検出値θａを第１の記憶値（最遅角学習値）θ＊１として記憶する。最遅角学習値θ＊１は、実バルブタイミングの実進角量θｒ演算の基準値となるもので、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４、クランク角度位置検出センサ１１０、カム角度位置検出センサ１１１の部品ばらつきや取付ばらつきなどによるシステム毎の検出差をシステムとして吸収するために設定されており、高精度な制御を行うために２５ｍｓ毎またはＳＧＴタイミング（例えば、ＢＴＤＣ７５°ＣＡ）毎など短い時間周期で頻繁に更新している。
実際には、最遅角学習値θ＊１は、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４、クランク角度位置検出センサ１１０、カム角度位置検出センサ１１１の部品ばらつきや取付ばらつきを考慮した上で、上下限値に制限している（例えば、設計センター値±ばらつき＝２５±２０°ＣＡの場合は、上限値θ＊ｍａｘ＝４５°ＣＡ，下限値θ＊ｍｉｎ＝５°ＣＡに制限している）。
即ち、最遅角学習値θ＊１を基準とした実バルブタイミングの進角量である実進角量θｒは、（２）式で求めることができる。
θｒ＝θａ−θ＊１ ……（２）
【０００９】
また、ＥＣＵ１２２は、制御手段６により、実進角量θｒと目標進角量θｂとの偏差に基づいてフィードバック制御をすることにより、実進角量θｒを目標進角量θｂに収束させる。
さらに、ＥＣＵ１２２は、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４やＯＣＶ１２１から成るバルブタイミング変更機構７のフェールを下記の方法で検出している。
例えば、走行中に、ＯＣＶ１２１が異物の噛み込みなどによりスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたバルブタイミング変更機構７のフェール（最進角異常）が発生した場合（即ち、吸気カムシャフト１１５が最進角位置まで移動した場合）には、実進角量演算手段５の実進角量θｒは、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４の最大動作角θａｃｔとなる。ＶＶＴ ＡＣＴ１１４の最大動作角θａｃｔが４５°ＣＡであるとすると、θｒ＝θａ−θ＊１＝４５°ＣＡとなる。
また、反対に、ＯＣＶ１２１のスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最遅角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最遅角異常）が発生した場合には、実進角量θｒ＝θａ−θ＊１≒０となる。
【００１０】
フェール判定手段８は、目標進角量θｂと実進角量θｒの偏差がフェール判定進角量θｆ１（例えば、２０°ＣＡ）より大きいとき，即ち、｜θｂ−θｒ｜＞θｆ１の状態が、フェール判定時間ｔｆ１（例えば、５秒）以上継続したときにフェールと判定検出する。
即ち、θｒがθｂに収束するようにフィードバック制御をしているにも関わらず、フェール判定時間ｔｆ１経過しても｜θｂ−θｒ｜＞θｆ１となっていれば、異常状態であると判定し、フェールを検出するのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の制御装置においては、上記のようなバルブタイミング変更機構７のフェールが発生した運転条件によっては（例えば、アイドル運転状態で目標進角量が最遅角位置（θｂ＝０）のときに、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）が発生した場合には）、上記の方法でフェールを判定検出する前に第１の記憶手段４の記憶値（最遅角学習値）θ＊１が更新されて誤学習するため、実進角量θｒが実際の進角量（＝４５°ＣＡ）よりも小さくなり、θｒ≦θｆ１（＝２０°ＣＡ）となってフェール判定ができなくなるという課題があった。
【００１２】
つまり、バルブタイミング変更機構７がフェールとなった状態、例えば、ＯＣＶ１２１が異物の噛み込みなどによりスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置の実バルブタイミングに張り付いた場合には、フェールを検出できないため、エンジンの出力低下やエンジンストール、異常振動発生などの運転性能の悪化や、排気ガス悪化などの不具合発生を確認できなくなるという課題があった。
【００１３】
尚、特開平８−２０００２０号公報に開示された技術では、上記実バルブタイミング検出値θａに相当する実変位角ＶＴＢの値が、通常は学習により上記第１の記憶手段の記憶値に相当する最遅角学習値ＧＴＶとして更新されるので（特開平８−２０００２０号公報の図４のステップＳ１５）、これによっても、最遅角学習値ＧＴＶが逐次更新されて誤学習するため、上記実進角量θｒに相当する変位角ＶＴ＝ＶＴＢ−ＧＴＶ（即ちθｒ＝θａ−θ＊１）が実際の進角量よりも小さくなることになり、θｒ≦θｆ１となってフェールを判定できなくなるという課題があった。
【００１４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出手段と、吸気バルブ及び排気バルブのバルブオーバーラップ量を変更すべく前記各バルブの少なくとも一方におけるバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更機構と、実際のバルブタイミングの位置を検出するための実バルブタイミング検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき目標のバルブタイミングを設定する目標進角量設定手段と、特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段の記憶値と前記実バルブタイミング検出手段の検出値とに基づいてバルブの進角量を演算する実進角量演算手段と、前記実進角量演算手段で演算した実進角量を前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量に変更するように前記バルブタイミング変更機構を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段で更新された記憶値の変化量が所定値以上のときに前記第２の記憶手段の記憶値の更新を禁止する記憶値更新禁止手段と、フェール判定手段とを備え、フェール判定手段は、前記実バルブタイミング検出手段の検出値と前記第２の記憶手段の記憶値との差と前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量との偏差が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合に前記バルブタイミング変更機構のフェールを判定することを特徴とする。
この発明に係る他の内燃機関の制御装置は、前記記憶値更新禁止手段の代わりに、前記第２の記憶手段の記憶値と前記実バルブタイミング検出手段の検出値の差が所定値以上のときに前記第２の記憶手段の記憶値の更新を禁止する記憶値更新禁止手段を備えた。
また、前記の内燃機関の制御装置において、第２の記憶手段の記憶値の更新周期を、前記第１の記憶手段の記憶値の更新周期より大きくする。第１と第２の記憶手段の更新周期の比率を、１：４以上の比率とする。
また、記憶値更新禁止手段の更新禁止条件の基準となる前記所定値は、バルブタイミング変更機構が正常でバルブタイミングが最遅角位置または最進角位置のときの実バルブタイミング検出手段の検出値の検出誤差以上の値に設定する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に述べる各実施の形態において、内燃機関の制御システム自体の構成は、図７の従来システムと同様であるので説明を省略する。また、各実施の形態では、吸気側のバルブタイミングのみを変更するシステムについて説明するが、排気側のシステムについても同様である。
【００１７】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１における内燃機関の制御装置のブロック図である。
図１に示すように、内燃機関の制御装置（エンジン制御装置）は、従来装置と同様に、運転状態検出手段１、実バルブタイミング検出手段２、目標進角量設定手段３、第１の記憶手段４、実進角量演算手段５、制御手段６、バルブタイミング変更機構７を備えている他、第２の記憶手段９、記憶値更新禁止手段１０、フェ−ル判定手段８Ａを備えて成る。
【００１８】
第２の記憶手段９は、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）のときに、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａを記憶するものである。
記憶値更新禁止手段１０は、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の変化量を検出し、この変化量が所定値θｇ以上のときに、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の更新を禁止するものである。
フェール判定手段８Ａは、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂと実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２とに基づいてバルブタイミング変更機構７のフェ−ルを判定するものである。
【００１９】
次に、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１の内燃機関の制御装置における第２の記憶手段９と記憶値更新禁止手投１０の動作、及びフェ−ル判定手段８Ａのフェール判定の動作について説明する。
【００２０】
図２において、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の変化量△θ＊が所定値θｇ（例えば、３°ＣＡ）以上のとき、即ち△θ＊＝｜θ＊１（ｉ）−θ＊１（ｉ−１）｜≧３°ＣＡ（＝θｇ）のときに、更新が禁止される。
【００２１】
尚、所定値θｇは、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときの実バルブタイミング検出手段２の検出値θａの検出誤差以上の値に設定することが必要である。
即ち、このシステムにおいては、最遅角位置での位置制御が３°ＣＡ以内であることを示しており、正常時に３°ＣＡ以上の誤差を生じることがないことを示している。つまり、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときに、検出誤差でない変化量以上、即ち３°ＣＡ以上を検出した状態においてフェール判定を行えるようしている。これは、変化量Δθ＊が検出誤差３°ＣＡ以上のときは第１の記憶手段４の記憶値θ＊１が誤学習されるので、このような誤学習されたθ＊１を用いてフェール判定を行うことを避けるため、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときに、検出誤差でない変化量を検出したときは、誤学習前のθ＊１と同じ値のθ＊２を第１の記憶手段４とは別の第２の記憶手段９に保持して、このθ＊２を用いてフェール判定を行うようにして、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の誤学習に伴う問題を回避するようにしたわけである。
【００２２】
また、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１が、２５ｍｓ毎と短い時間周期で頻繁に更新されているのに対して、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は、１００ｍｓ毎の時間周期で更新されている。尚、この更新は、記憶手段にタイミングクロックを供給することにより行う。
即ち、通常は、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の更新周期の４倍の時間周期で更新される。つまり、第１の記憶手段４より記憶値θ＊２が緩やかに更新されるよう設定されている。尚、この第１の記憶手段４，第２の記憶手段９の更新周期は、エンジン制御装置内に別に設けられた制御手段から第１の記憶手段４，第２の記憶手段９に送られるタイミングクロック信号の周期により決まる。即ち、第２の記憶手段９には、第１の記憶手段に送られるタイミングクロック信号を４逓倍したタイミングクロック信号が送られる。
【００２３】
フェール判定手段８Ａは、目標進角量θｂと、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の差との偏差が、フェール判定進角量θｆ２（例えば、２０°ＣＡ）より大きいとき，即ち、｜θｂ−（θａ−θ＊２）｜＞θｆ２の状態がフェール判定時間ｔｆ２（例えば、５秒）以上継続したときにフェールと判定する。
【００２４】
例えば、走行中に、ＯＣＶ１２１が異物の噛み込みなどによりスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたバルブタイミング変更機構７のフェール（最進角異常）が発生した場合には、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａは最大進角量θｍａｘとなる。
【００２５】
バルブタイミング変更機構７が正常の時は、第１の記憶手段４の第１の記憶値（最遅角学習値）θ＊１と第２の記憶手段９の第２の記憶値θ＊２はほぼ同一の値となり、いまこれを１５°ＣＡであるとする。
ＶＶＴ ＡＣＴ１１４の最大動作角θａｃｔが４５°ＣＡであれば、上記のフェール発生時には、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａは、（３）式となる。
θａ＝θｍａｘ＝１５＋４５＝６０［°ＣＡ］……（３）
【００２６】
また、反対に、ＯＣＶ１２１のスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最遅角位置のバルブタイミングに張り付いたフェールが発生した場合には、実進角量θａ＝１５°ＣＡとなる。
【００２７】
いま、アイドル運転状態でＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェールが発生した場合には、目標進角量θｂが最遅角位置（θｂ＝０）であれば、フェ−ルを判定検出する前に第１の記憶手段４の記憶値（最遅角学習値）θ＊１は更新され、θｍａｘ（＝６０°ＣＡ）となるが、実際には最遅角学習値θ＊１は、部品ばらつきや取付ばらつきを考慮した上で、上下限値（例えば、設計センター値±ばらつき＝２５±２０°ＣＡは、上限値θ＊ｍａｘ＝＝４５°ＣＡ、下限値θ＊ｍｉｎ＝５°ＣＡ）に制限されているため、上限値θ＊ｍａｘ（＝４５°ＣＡ）まで更新される。
【００２８】
また、このとき第１の記憶手段４の記憶値（最遅角学習値）θ＊１の変化量△θ＊は、図２に示すように、（４）式となり、第２の記憶手段９の記憶値θ＊は更新禁止となり、正規の値（θ＊２＝１５°ＣＡ）を保持する（図２のＳＴの状態）。
△θ＊＝｜θ＊１（ｉ）−θ＊１（ｉ−１）｜
＝｜θａ（ｉ）−θ＊１（ｉ−１）｜
＝｜２２−１５｜＝７°ＣＡ≧３°ＣＡ（＝θｇ）……（４）
【００２９】
このように、上記のような第２の記憶手段９、記憶値更新禁止手段１０を設定することにより、目標進角量θｂと、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の差との偏差がフェール判定進角量θｆ２（例えば、２０°ＣＡ）より大きくなり、｜θｂ−（θａ−θ＊２）｜＞θｆ２（＝２０°ＣＡ）の状態がフェール判定時間ｔｆ２（例えば、５秒）以上継続するため、異常状態と判定し、最進角異常のフェールを判定検出する。ちなみに、更新を禁止しない場合は、記憶値θ＊２はθ＊ｍａｘ＝４５°ＣＡに更新されるので、｜０−（６０−４５）｜＝１５≦θｆ２となってフェールを判定できなくなる。
【００３０】
ここではＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）が発生した場合について説明したが、反対に最遅角位置に張り付いたフェール（最遅角異常）についても同様である。
【００３１】
また、上記フェール判定進角量θｆ２を、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）と、反対に最遅角位置に張り付いたフェール（最遅角異常）についてそれぞれ別々に設定することによりフェールの検出性を高めることが可能となる。
【００３２】
つまり、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）の場合には、目標進角量θｂ＝０のときにθａ−θ＊２＞θｆ２（＝２０°ＣＡ）とし、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最遅角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最遅角異常）の場合には、目標進角量θｂ＞θｂｆ（＝１５°ＣＡ）のときに、θａ−θ＊２＜θｆ２’（＝５°ＣＡ）とし、この状態がフェール判定時間ｔｆ２以上継続したときにフェールと判定検出する。
【００３３】
実施の形態１によれば、従来、誤学習によりフェールを判定検出できないことがあったアイドル運転状態のような運転条件においてもフェールを判定検出でき、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図に基づいて説明する。
図３は、この発明の実施の形態２における内燃機関の制御装置のブロック図である。
図３に示すように、構成要素自体は実施の形態１と同じであるが、この実施の形態２では、記憶値更新禁止手段の機能が異なる。
【００３５】
この実施の形態２における記憶値更新禁止手段１０Ａは、運転状態検出手段１からの検出結果Ｘと、実バルブタイミング検出手段からの検出値θａと、目標進角量設定手段３からの目標進角量θｂとを入力し、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、捗気側は最進角の位置）のときに、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２とを比較して、所定値θｇ’以上のときには第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の更新を禁止するものである。
【００３６】
次に、図４を参酌しながら、この発明の実施の形態２の内燃機関の制御装置における記憶値更新禁止手段１０Ａの動作について説明する。
図４に示すように、第１の記憶手段４と第２の記憶手投９が同条件のとき，即ち、アイドル運転時で目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、即ちθｂ＝０）のときに、第２の記憶手投９は、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２との差△θ＊’が所定値θｇ’（例えば、３°ＣＡ）以上であれば（即ち、図４に示すように、△θ＊’＝｜θａ−θ＊２｜≧θｇ’（＝３°Ｃ）であれば）、θ＊２の更新を禁止する。即ち、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の変化を考慮しないで、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の更新禁止の判定を行う。
【００３７】
尚、所定値θｇ’は、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときの実バルブタイミング検出手段２の検出値θａの検出誤差以上の値に設定することが必要である。
即ち、実施の形態１と同様に、実施の形態２のシステムにおいては、最遅角位置での位置制御が３°ＣＡ以内であることを示しており、正常時に３°ＣＡ以上の誤差を生じることがないことを示している。
【００３８】
また、このとき実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の差△θ＊’は、図４に示すように（５）式となり、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は更新禁止となり、正規の値（θ＊２＝１５°ＣＡ）を保持する。
△θ＊’＝｜θａ−θ＊２｜＝｜θａ（ｋ）−θ＊２（ｋ−１）｜
＝｜４０−１５｜＝２５°ＣＡ≧３°ＣＡ（＝θｇ’）……（５）
尚、フェール判定手段８Ａについては実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１では、θ＊１の変化量Δθ＊が３°ＣＡ以内である場合、θ＊２はθ＊１と同じように誤学習され、フェールを判定検出できなくなる場合も考えられるが、実施の形態２では、θ＊１の変化量Δθ＊’が３°ＣＡ以内である場合でも、θ＊２が誤学習されることはないので、確実にフェールを判定検出できる。
【００４０】
また、実施の形態１及び実施の形態２において、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２を第１の記憶手段４の記憶値θ＊１に対して緩やかに更新するように設定する方法として、第２の記憶手投９の更新周期を１００ｍｓとして第１の記憶手段４の更新周期２５ｍｓに対して４倍と大きくとるようにしたが、別の方法として、第１の記憶手段４と第２の記憶手段９の更新周期を同じ（２５ｍｓまたはＳＧＴ毎）にして、第２の記憶手段９に（６）式のようなフィルタを設ける方法も考えられる。
θ＊２（ｉ）＝θ＊２（ｉ−１）×（１−Ｋ２）＋θａ×Ｋ２
（但し、Ｋ２：第２の記憶手段のフィルタ定数、Ｋ２＜１）……（６）
【００４１】
また、第１の記憶手段４にも（７）式のようなフィルタを設けた場合には、第１のフィルタ定数Ｋ１に対して第２の記憶手段のフィルタ定数Ｋ２を小さく設定して、第２の記憶手段の記憶値θ＊２を第１の記憶手段の記憶値θ＊１に対して緩やかに更新するようなフィルタを設定すればよい。
θ＊１（ｉ）＝θ＊１（ｉ−１）×（１−Ｋ１）＋θａ×Ｋ１ ……（７）
（但し、Ｋ１：第１の記憶手段のフィルタ定数、Ｋ１≦１）
θ＊２（ｉ）＝θ＊２（ｉ−１）×（１−Ｋ２）＋θａ×Ｋ２ ……（６‘）（但し、Ｋ２：第２の記憶手段のフィルタ定数、Ｋ２＜Ｋ１＜１）
【００４２】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図に基づいて説明する。
図５は、この発明の実施の形態３の内燃機関の制御装置のブロック図である。この実施の形態３の内燃機関の制御装置では、運転状態検出手段１の検出結果Ｘを基に所定の運転条件のとき、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）のときに、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａを記憶する第２の記憶手投９Ａを備えている。
ここで所定の運転条件とは、例えば、始動直後のアイドル運転状態をさす。即ち、始動から停止までの１運転周期の間において、始動直後のアイドル運転状態のときに１回のみ第２の記憶手投９Ａの記憶値を更新する。つまり、エンジンを始動して一定時間経過後にアイドル運転状態となったことを知らせる運転状態検出手段１の検出結果Ｘの信号が第２の記憶手投９Ａに出力されて、これにより今回の運転条件である始動直後のアイドル運転状態における検出値θａを第２の記憶手投９Ａに記憶した後（即ち、前回の始動直後のアイドル運転状態における検出値θａの値である記憶値を今回の検出値θａの値に更新した後）、エンジンを停止するまで第２の記憶手投９Ａに記憶されている検出値θａを更新しない。
そしてこの運転条件において更新した第２の記憶値θ＊２を用いて、バルブタイミング変更機構７のフェールを判定する。
この実施の形態３においては、実施の形態１，２と同じように、従来、誤学習によりフェールを判定検出できないことがあったアイドル運転状態のような運転条件においてもフェールを判定検出でき、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置が得られる。
【００４３】
実施の形態４
図８の従来の構成における運転状態検出手段１、実バルブタイミング検出手段２、目標進角量設定手段３、第１の記憶手段４、実進角量演算手段５、制御手段６、バルブタイミング変更機構７を備え、さらに、図６に示すように、第１の記憶手段４の前回の記憶値を記憶する第２の記憶手段９Ｂと、第１の記憶手段４に記憶された前回の記憶値（前回値）から今回の記憶値（現在値）までの変化量が所定値以上（例えば、３°ＣＡ以上）か否かを検出する記憶値変化量検出手段１１と、この記憶値変化量検出手段１１により前記変化量が所定値以上であることが検出された場合に、目標進角量θｂと検出値θａと前回値である第２の記憶手段９Ｂの記憶値（θ＊１（ｉ−１））とに基づいてバルブタイミング変更機構７のフェールを判定するフェール判定手段８Ｂとを備えた構成としてもよい。
この実施の形態４の構成の基本的な動作は図８の制御装置と同じであるが、本実施の形態４では、第１の記憶手段４に記憶された前回の記憶値から今回の記憶値までの変化量が所定値以上であることが記憶値変化量検出手段１１で検出された場合には、切換手段１２を操作して切換えて、フェール判定手段８Ｂに第２の記憶手段に記憶された前回値（θ＊１（ｉ−１））を出力することが異なる。ただし、この場合は、フェール判定手段８Ｂに前回値（θ＊１（ｉ−１））が出力された直後にフェール判定を行わなくてはならない。通常、フェール判定時間は上記各実施の形態のように余裕をみてある程度の時間幅を設ける方が誤判定を少なくでき信頼性が向上する。従って、本実施の形態４では、上記各実施の形態と比べて、誤判定の可能性は多いかもしれないが、図８の従来の構成よりは、θｒ≦θｆ１となってフェールを判定できなくなるという場合を少なくできるので、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができるという所期の目的効果は達成できる。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
【図２】 実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】 実施の形態２による内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図４】 実施の形態２による内燃機関の制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】 実施の形態３による内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図６】 実施の形態４による内燃機関の制御装置の簡略ブロック図である。
【図７】 従来、及びこの発明が適用される内燃機関の制御システムの構成図である。
【図８】 従来の内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図９】 従来、及びこの発明の内燃機関の制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 運転状態検出手段、２ 実バルブタイミング検出手段、３ 目標進角量設定手段、４ 第１の記憶手段、５ 実進角量演算手段、６ 制御手段、７ バルブタイミング変更機構、８，８Ａ，８Ｂ フェール判定手段、９，９Ａ，９Ｂ 第２の記憶手段、１０，１０Ａ 記憶値更新禁止手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、バルブタイミング変更機構を備える内燃機関の制御装置において、特にバルブタイミング変更機構のフェール判定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の内燃機関の制御システムの構成図を示したものである。尚、この図７では、例として一般的な吸気バルブの開閉タイミングのみを変更するシステムについて示している。
図７において、１００はシリンダ、１０１はシリンダ１００内を往復運動するピストン、１０２は点火コイル、１０３は吸気管、１０４は排気管、１０５はインジェクタ、１０６はＯ２センサ、１０７は水温センサ、１０８はスロットルバルブである。
【０００３】
図７に示すように、バルブタイミング変更機構を備える内燃機関の構成は、燃焼が行われるシリンダ１００の上部に吸排気を行う吸気バルブ１１７及び排気バルブ１１８を持ち、吸気バルブ１１７の上方には、吸気バルブ１１７を開閉駆動させるための吸気カムシャフト１１５が配置され、排気バルブ１１８の上方には、排気バルブ１１８を開閉駆動させるための排気カムシャフト１１９が配置されている。
【０００４】
吸気カムシャフト１１５の端面には、機関の潤滑油により駆動される油圧アクチュエータ（以下、ＶＶＴ ＡＣＴと称する）１１４が連結されている。このＶＶＴ ＡＣＴ１１４は、吸気側タイミングプーリ１２０に対する吸気カムシャフト１１５の変位角度を変化させることにより、吸気バルブ１１７のバルブ開閉タイミングを連続的に変更するものである。
オイル・コントロール・バルブ（以下、ＯＣＶと称する）１２１は、ＶＶＴＡＣＴ１１４に作動油を供給するとともに作動油の油量を調整し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４を駆動して、バルブタイミングを変更する。
尚、図７では、吸気側のバルブタイミングのみを変更するシステムについて示しているが、排気側のシステムについても同様である。
【０００５】
図８は、従来の内燃機関の制御装置としてのエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと称する）１２２の一例を示すブロック図である。
図８において、１は運転状態検出手段である。この運転状態検出手段１は、機関のエンジン回転数を検出するクランク角度位置検出センサ１１０や、スロットル開度検出センサ１１２、圧力センサ１１３、水温センサ１０７など各種センサの出力信号の情報から機関の運転状態を検出するものである。
２は実バルブタイミング検出手段である。この実バルブタイミング検出手段２は、クランク角度位置検出センサ１１０とカム角度位置検出センサ１１１の出力信号から実際のバルブタイミングの位置を検出するものである。
３は目標進角量設定手段である。これは、運転状態検出手段１からの検出結果Ｘからその運転状態において最適な目標バルブタイミングを設定するものであり、エンジン回転数と充填効率あるいはエンジン回転数とスロットル開度により予めマッピングされている。例えば、水温が所定温度以上（例えば、０℃以上）など所定の運転条件を満足したときにマップを検索し、補間演算して最適な目標進角量θｂを設定し、所定の運転条件を満足しないときは目標進角量θｂをベースの基準位置（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）に固定する。
４は第１の記憶手段であり、アイドル運転など所定の運転条件で目標進角量設定手段３により設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）のときに実バルブタイミング検出手段２の検出値θａを記憶するものである。
５は実進角量演算手段であり、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第１の記憶手段４の記憶値θ＊１とから、バルブの実際の進角量θｒを演算するものである。
６は制御手段であり、これは、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂに実進角量演算手段５で演算した実進角量θｒが収束するようにバルブタイミング変更機構７を制御するとともに、実進角量θｒと目標進角量θｂの偏差に基づきフィードバック制御を行い、制御量に応じた制御信号Ｙを出力する。
バルブタイミング変更機構７は、クランクシャフト１１６に対する吸気カムシャフト１１５の位相を連続的に可変する上述のＶＶＴ ＡＣＴ１１４と、このＶＶＴ ＡＣＴ１１４を駆動制御する上述のＯＣＶ１２１とから成る。
ＯＣＶ１２１は、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４への油路を切り換えるスプール弁とこのスプール弁の位置を制御するリニア・ソレノイドから成る。このＯＣＶ１２１は、制御手段６から出力される制御信号により通電電流制御され、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４への油路を切り換え作動油の油量を調整して、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４を駆動しバルブタイミングを変更する。
８はフェール判定手段である。これは、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂと実進角量演算手段５で演算した実進角量θｒとに基づいて、バルブタイミング変更機構７のフェール（異常）を判定するものである。
【０００６】
次に、図９を参照しながら、実バルブタイミング検出手段２における実バルブタイミングの検出動作について説明する。
図９は、クランク角度位置検出センサ１１０からの出力信号であるクランク角度位置検出信号（以下、ＳＧＴと称する）と、カム角度位置検出センサ１１１からの出力信号であるカム角度位置検出信号（以下、ＳＧＣと称する）を示すタイミングチャートであり、ＳＧＴとＳＧＣの位相関係と実バルブタイミング検出値θａの算出処理方法を示している。図９（ｂ）のＳＧＣ＊は、バルブタイミングが最遅角位置のときのＳＧＣを示しており、図９（ｃ）のＳＧＣａは、バルブタイミングを進角させたときのＳＧＣを示している。
【０００７】
ＥＣＵ１２２は、図９（ａ）のＳＧＴにおける図示の１１０°ＣＡ（クランクシャフトの変位角。尚、ここでは、カムシャフト１回転に対しクランクシャフトが１回転する場合を例にしている）に相当する時間Ｔ１１０を計測するとともに、ＳＧＣからＳＧＴまでの位相差時間Ｔａを計測し、ＳＧＴタイミング（例えば、ＢＴＤＣ（上死点前）７５°ＣＡ）毎に（１）式により実バルブタイミング検出値θａを求める。
θａ＝Ｔａ／Ｔ１１０×１１０［°ＣＡ］ ……（１）
【０００８】
また、アイドル運転状態など安定した所定の運転状態の条件下において、目標進角量が最遅角位置のとき（θｂ＝０のとき）の実バルブタイミング検出値θａを第１の記憶値（最遅角学習値）θ＊１として記憶する。最遅角学習値θ＊１は、実バルブタイミングの実進角量θｒ演算の基準値となるもので、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４、クランク角度位置検出センサ１１０、カム角度位置検出センサ１１１の部品ばらつきや取付ばらつきなどによるシステム毎の検出差をシステムとして吸収するために設定されており、高精度な制御を行うために２５ｍｓ毎またはＳＧＴタイミング（例えば、ＢＴＤＣ７５°ＣＡ）毎など短い時間周期で頻繁に更新している。
実際には、最遅角学習値θ＊１は、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４、クランク角度位置検出センサ１１０、カム角度位置検出センサ１１１の部品ばらつきや取付ばらつきを考慮した上で、上下限値に制限している（例えば、設計センター値±ばらつき＝２５±２０°ＣＡの場合は、上限値θ＊ｍａｘ＝４５°ＣＡ，下限値θ＊ｍｉｎ＝５°ＣＡに制限している）。
即ち、最遅角学習値θ＊１を基準とした実バルブタイミングの進角量である実進角量θｒは、（２）式で求めることができる。
θｒ＝θａ−θ＊１ ……（２）
【０００９】
また、ＥＣＵ１２２は、制御手段６により、実進角量θｒと目標進角量θｂとの偏差に基づいてフィードバック制御をすることにより、実進角量θｒを目標進角量θｂに収束させる。
さらに、ＥＣＵ１２２は、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４やＯＣＶ１２１から成るバルブタイミング変更機構７のフェールを下記の方法で検出している。
例えば、走行中に、ＯＣＶ１２１が異物の噛み込みなどによりスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたバルブタイミング変更機構７のフェール（最進角異常）が発生した場合（即ち、吸気カムシャフト１１５が最進角位置まで移動した場合）には、実進角量演算手段５の実進角量θｒは、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４の最大動作角θａｃｔとなる。ＶＶＴ ＡＣＴ１１４の最大動作角θａｃｔが４５°ＣＡであるとすると、θｒ＝θａ−θ＊１＝４５°ＣＡとなる。
また、反対に、ＯＣＶ１２１のスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最遅角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最遅角異常）が発生した場合には、実進角量θｒ＝θａ−θ＊１≒０となる。
【００１０】
フェール判定手段８は、目標進角量θｂと実進角量θｒの偏差がフェール判定進角量θｆ１（例えば、２０°ＣＡ）より大きいとき，即ち、｜θｂ−θｒ｜＞θｆ１の状態が、フェール判定時間ｔｆ１（例えば、５秒）以上継続したときにフェールと判定検出する。
即ち、θｒがθｂに収束するようにフィードバック制御をしているにも関わらず、フェール判定時間ｔｆ１経過しても｜θｂ−θｒ｜＞θｆ１となっていれば、異常状態であると判定し、フェールを検出するのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の制御装置においては、上記のようなバルブタイミング変更機構７のフェールが発生した運転条件によっては（例えば、アイドル運転状態で目標進角量が最遅角位置（θｂ＝０）のときに、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）が発生した場合には）、上記の方法でフェールを判定検出する前に第１の記憶手段４の記憶値（最遅角学習値）θ＊１が更新されて誤学習するため、実進角量θｒが実際の進角量（＝４５°ＣＡ）よりも小さくなり、θｒ≦θｆ１（＝２０°ＣＡ）となってフェール判定ができなくなるという課題があった。
【００１２】
つまり、バルブタイミング変更機構７がフェールとなった状態、例えば、ＯＣＶ１２１が異物の噛み込みなどによりスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置の実バルブタイミングに張り付いた場合には、フェールを検出できないため、エンジンの出力低下やエンジンストール、異常振動発生などの運転性能の悪化や、排気ガス悪化などの不具合発生を確認できなくなるという課題があった。
【００１３】
尚、特開平８−２０００２０号公報に開示された技術では、上記実バルブタイミング検出値θａに相当する実変位角ＶＴＢの値が、通常は学習により上記第１の記憶手段の記憶値に相当する最遅角学習値ＧＴＶとして更新されるので（特開平８−２０００２０号公報の図４のステップＳ１５）、これによっても、最遅角学習値ＧＴＶが逐次更新されて誤学習するため、上記実進角量θｒに相当する変位角ＶＴ＝ＶＴＢ−ＧＴＶ（即ちθｒ＝θａ−θ＊１）が実際の進角量よりも小さくなることになり、θｒ≦θｆ１となってフェールを判定できなくなるという課題があった。
【００１４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出手段と、吸気バルブ及び排気バルブのバルブオーバーラップ量を変更すべく前記各バルブの少なくとも一方におけるバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更機構と、実際のバルブタイミングの位置を検出するための実バルブタイミング検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき目標のバルブタイミングを設定する目標進角量設定手段と、特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段の記憶値と前記実バルブタイミング検出手段の検出値とに基づいてバルブの進角量を演算する実進角量演算手段と、前記実進角量演算手段で演算した実進角量を前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量に変更するように前記バルブタイミング変更機構を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段で更新された記憶値の変化量が所定値以上のときに前記第２の記憶手段の記憶値の更新を禁止する記憶値更新禁止手段と、フェール判定手段とを備え、フェール判定手段は、前記実バルブタイミング検出手段の検出値と前記第２の記憶手段の記憶値との差と前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量との偏差が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合に前記バルブタイミング変更機構のフェールを判定することを特徴とする。
この発明に係る他の内燃機関の制御装置は、前記記憶値更新禁止手段の代わりに、前記第２の記憶手段の記憶値と前記実バルブタイミング検出手段の検出値の差が所定値以上のときに前記第２の記憶手段の記憶値の更新を禁止する記憶値更新禁止手段を備えた。
また、前記の内燃機関の制御装置において、第２の記憶手段の記憶値の更新周期を、前記第１の記憶手段の記憶値の更新周期より大きくする。第１と第２の記憶手段の更新周期の比率を、１：４以上の比率とする。
また、記憶値更新禁止手段の更新禁止条件の基準となる前記所定値は、バルブタイミング変更機構が正常でバルブタイミングが最遅角位置または最進角位置のときの実バルブタイミング検出手段の検出値の検出誤差以上の値に設定する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に述べる各実施の形態において、内燃機関の制御システム自体の構成は、図７の従来システムと同様であるので説明を省略する。また、各実施の形態では、吸気側のバルブタイミングのみを変更するシステムについて説明するが、排気側のシステムについても同様である。
【００１７】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１における内燃機関の制御装置のブロック図である。
図１に示すように、内燃機関の制御装置（エンジン制御装置）は、従来装置と同様に、運転状態検出手段１、実バルブタイミング検出手段２、目標進角量設定手段３、第１の記憶手段４、実進角量演算手段５、制御手段６、バルブタイミング変更機構７を備えている他、第２の記憶手段９、記憶値更新禁止手段１０、フェ−ル判定手段８Ａを備えて成る。
【００１８】
第２の記憶手段９は、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）のときに、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａを記憶するものである。
記憶値更新禁止手段１０は、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の変化量を検出し、この変化量が所定値θｇ以上のときに、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の更新を禁止するものである。
フェール判定手段８Ａは、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂと実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２とに基づいてバルブタイミング変更機構７のフェ−ルを判定するものである。
【００１９】
次に、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１の内燃機関の制御装置における第２の記憶手段９と記憶値更新禁止手投１０の動作、及びフェ−ル判定手段８Ａのフェール判定の動作について説明する。
【００２０】
図２において、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の変化量△θ＊が所定値θｇ（例えば、３°ＣＡ）以上のとき、即ち△θ＊＝｜θ＊１（ｉ）−θ＊１（ｉ−１）｜≧３°ＣＡ（＝θｇ）のときに、更新が禁止される。
【００２１】
尚、所定値θｇは、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときの実バルブタイミング検出手段２の検出値θａの検出誤差以上の値に設定することが必要である。
即ち、このシステムにおいては、最遅角位置での位置制御が３°ＣＡ以内であることを示しており、正常時に３°ＣＡ以上の誤差を生じることがないことを示している。つまり、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときに、検出誤差でない変化量以上、即ち３°ＣＡ以上を検出した状態においてフェール判定を行えるようしている。これは、変化量Δθ＊が検出誤差３°ＣＡ以上のときは第１の記憶手段４の記憶値θ＊１が誤学習されるので、このような誤学習されたθ＊１を用いてフェール判定を行うことを避けるため、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときに、検出誤差でない変化量を検出したときは、誤学習前のθ＊１と同じ値のθ＊２を第１の記憶手段４とは別の第２の記憶手段９に保持して、このθ＊２を用いてフェール判定を行うようにして、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の誤学習に伴う問題を回避するようにしたわけである。
【００２２】
また、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１が、２５ｍｓ毎と短い時間周期で頻繁に更新されているのに対して、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は、１００ｍｓ毎の時間周期で更新されている。尚、この更新は、記憶手段にタイミングクロックを供給することにより行う。
即ち、通常は、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の更新周期の４倍の時間周期で更新される。つまり、第１の記憶手段４より記憶値θ＊２が緩やかに更新されるよう設定されている。尚、この第１の記憶手段４，第２の記憶手段９の更新周期は、エンジン制御装置内に別に設けられた制御手段から第１の記憶手段４，第２の記憶手段９に送られるタイミングクロック信号の周期により決まる。即ち、第２の記憶手段９には、第１の記憶手段に送られるタイミングクロック信号を４逓倍したタイミングクロック信号が送られる。
【００２３】
フェール判定手段８Ａは、目標進角量θｂと、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の差との偏差が、フェール判定進角量θｆ２（例えば、２０°ＣＡ）より大きいとき，即ち、｜θｂ−（θａ−θ＊２）｜＞θｆ２の状態がフェール判定時間ｔｆ２（例えば、５秒）以上継続したときにフェールと判定する。
【００２４】
例えば、走行中に、ＯＣＶ１２１が異物の噛み込みなどによりスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたバルブタイミング変更機構７のフェール（最進角異常）が発生した場合には、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａは最大進角量θｍａｘとなる。
【００２５】
バルブタイミング変更機構７が正常の時は、第１の記憶手段４の第１の記憶値（最遅角学習値）θ＊１と第２の記憶手段９の第２の記憶値θ＊２はほぼ同一の値となり、いまこれを１５°ＣＡであるとする。
ＶＶＴ ＡＣＴ１１４の最大動作角θａｃｔが４５°ＣＡであれば、上記のフェール発生時には、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａは、（３）式となる。
θａ＝θｍａｘ＝１５＋４５＝６０［°ＣＡ］……（３）
【００２６】
また、反対に、ＯＣＶ１２１のスプール弁の位置が固着し、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最遅角位置のバルブタイミングに張り付いたフェールが発生した場合には、実進角量θａ＝１５°ＣＡとなる。
【００２７】
いま、アイドル運転状態でＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェールが発生した場合には、目標進角量θｂが最遅角位置（θｂ＝０）であれば、フェ−ルを判定検出する前に第１の記憶手段４の記憶値（最遅角学習値）θ＊１は更新され、θｍａｘ（＝６０°ＣＡ）となるが、実際には最遅角学習値θ＊１は、部品ばらつきや取付ばらつきを考慮した上で、上下限値（例えば、設計センター値±ばらつき＝２５±２０°ＣＡは、上限値θ＊ｍａｘ＝＝４５°ＣＡ、下限値θ＊ｍｉｎ＝５°ＣＡ）に制限されているため、上限値θ＊ｍａｘ（＝４５°ＣＡ）まで更新される。
【００２８】
また、このとき第１の記憶手段４の記憶値（最遅角学習値）θ＊１の変化量△θ＊は、図２に示すように、（４）式となり、第２の記憶手段９の記憶値θ＊は更新禁止となり、正規の値（θ＊２＝１５°ＣＡ）を保持する（図２のＳＴの状態）。
△θ＊＝｜θ＊１（ｉ）−θ＊１（ｉ−１）｜
＝｜θａ（ｉ）−θ＊１（ｉ−１）｜
＝｜２２−１５｜＝７°ＣＡ≧３°ＣＡ（＝θｇ）……（４）
【００２９】
このように、上記のような第２の記憶手段９、記憶値更新禁止手段１０を設定することにより、目標進角量θｂと、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の差との偏差がフェール判定進角量θｆ２（例えば、２０°ＣＡ）より大きくなり、｜θｂ−（θａ−θ＊２）｜＞θｆ２（＝２０°ＣＡ）の状態がフェール判定時間ｔｆ２（例えば、５秒）以上継続するため、異常状態と判定し、最進角異常のフェールを判定検出する。ちなみに、更新を禁止しない場合は、記憶値θ＊２はθ＊ｍａｘ＝４５°ＣＡに更新されるので、｜０−（６０−４５）｜＝１５≦θｆ２となってフェールを判定できなくなる。
【００３０】
ここではＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）が発生した場合について説明したが、反対に最遅角位置に張り付いたフェール（最遅角異常）についても同様である。
【００３１】
また、上記フェール判定進角量θｆ２を、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）と、反対に最遅角位置に張り付いたフェール（最遅角異常）についてそれぞれ別々に設定することによりフェールの検出性を高めることが可能となる。
【００３２】
つまり、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最進角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最進角異常）の場合には、目標進角量θｂ＝０のときにθａ−θ＊２＞θｆ２（＝２０°ＣＡ）とし、ＶＶＴ ＡＣＴ１１４が吸気バルブの最遅角位置のバルブタイミングに張り付いたフェール（最遅角異常）の場合には、目標進角量θｂ＞θｂｆ（＝１５°ＣＡ）のときに、θａ−θ＊２＜θｆ２’（＝５°ＣＡ）とし、この状態がフェール判定時間ｔｆ２以上継続したときにフェールと判定検出する。
【００３３】
実施の形態１によれば、従来、誤学習によりフェールを判定検出できないことがあったアイドル運転状態のような運転条件においてもフェールを判定検出でき、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図に基づいて説明する。
図３は、この発明の実施の形態２における内燃機関の制御装置のブロック図である。
図３に示すように、構成要素自体は実施の形態１と同じであるが、この実施の形態２では、記憶値更新禁止手段の機能が異なる。
【００３５】
この実施の形態２における記憶値更新禁止手段１０Ａは、運転状態検出手段１からの検出結果Ｘと、実バルブタイミング検出手段からの検出値θａと、目標進角量設定手段３からの目標進角量θｂとを入力し、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、捗気側は最進角の位置）のときに、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２とを比較して、所定値θｇ’以上のときには第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の更新を禁止するものである。
【００３６】
次に、図４を参酌しながら、この発明の実施の形態２の内燃機関の制御装置における記憶値更新禁止手段１０Ａの動作について説明する。
図４に示すように、第１の記憶手段４と第２の記憶手投９が同条件のとき，即ち、アイドル運転時で目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、即ちθｂ＝０）のときに、第２の記憶手投９は、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２との差△θ＊’が所定値θｇ’（例えば、３°ＣＡ）以上であれば（即ち、図４に示すように、△θ＊’＝｜θａ−θ＊２｜≧θｇ’（＝３°Ｃ）であれば）、θ＊２の更新を禁止する。即ち、第１の記憶手段４の記憶値θ＊１の変化を考慮しないで、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の更新禁止の判定を行う。
【００３７】
尚、所定値θｇ’は、バルブタイミング変更機構７が正常でバルブタイミングが最遅角位置で制御しているときの実バルブタイミング検出手段２の検出値θａの検出誤差以上の値に設定することが必要である。
即ち、実施の形態１と同様に、実施の形態２のシステムにおいては、最遅角位置での位置制御が３°ＣＡ以内であることを示しており、正常時に３°ＣＡ以上の誤差を生じることがないことを示している。
【００３８】
また、このとき実バルブタイミング検出手段２の検出値θａと第２の記憶手段９の記憶値θ＊２の差△θ＊’は、図４に示すように（５）式となり、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２は更新禁止となり、正規の値（θ＊２＝１５°ＣＡ）を保持する。
△θ＊’＝｜θａ−θ＊２｜＝｜θａ（ｋ）−θ＊２（ｋ−１）｜
＝｜４０−１５｜＝２５°ＣＡ≧３°ＣＡ（＝θｇ’）……（５）
尚、フェール判定手段８Ａについては実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１では、θ＊１の変化量Δθ＊が３°ＣＡ以内である場合、θ＊２はθ＊１と同じように誤学習され、フェールを判定検出できなくなる場合も考えられるが、実施の形態２では、θ＊１の変化量Δθ＊’が３°ＣＡ以内である場合でも、θ＊２が誤学習されることはないので、確実にフェールを判定検出できる。
【００４０】
また、実施の形態１及び実施の形態２において、第２の記憶手段９の記憶値θ＊２を第１の記憶手段４の記憶値θ＊１に対して緩やかに更新するように設定する方法として、第２の記憶手投９の更新周期を１００ｍｓとして第１の記憶手段４の更新周期２５ｍｓに対して４倍と大きくとるようにしたが、別の方法として、第１の記憶手段４と第２の記憶手段９の更新周期を同じ（２５ｍｓまたはＳＧＴ毎）にして、第２の記憶手段９に（６）式のようなフィルタを設ける方法も考えられる。
θ＊２（ｉ）＝θ＊２（ｉ−１）×（１−Ｋ２）＋θａ×Ｋ２
（但し、Ｋ２：第２の記憶手段のフィルタ定数、Ｋ２＜１）……（６）
【００４１】
また、第１の記憶手段４にも（７）式のようなフィルタを設けた場合には、第１のフィルタ定数Ｋ１に対して第２の記憶手段のフィルタ定数Ｋ２を小さく設定して、第２の記憶手段の記憶値θ＊２を第１の記憶手段の記憶値θ＊１に対して緩やかに更新するようなフィルタを設定すればよい。
θ＊１（ｉ）＝θ＊１（ｉ−１）×（１−Ｋ１）＋θａ×Ｋ１ ……（７）
（但し、Ｋ１：第１の記憶手段のフィルタ定数、Ｋ１≦１）
θ＊２（ｉ）＝θ＊２（ｉ−１）×（１−Ｋ２）＋θａ×Ｋ２ ……（６‘）（但し、Ｋ２：第２の記憶手段のフィルタ定数、Ｋ２＜Ｋ１＜１）
【００４２】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図に基づいて説明する。
図５は、この発明の実施の形態３の内燃機関の制御装置のブロック図である。この実施の形態３の内燃機関の制御装置では、運転状態検出手段１の検出結果Ｘを基に所定の運転条件のとき、目標進角量設定手段３で設定した目標進角量θｂがベースの基準位置である所定値（例えば、吸気側は最遅角の位置、排気側は最進角の位置）のときに、実バルブタイミング検出手段２の検出値θａを記憶する第２の記憶手投９Ａを備えている。
ここで所定の運転条件とは、例えば、始動直後のアイドル運転状態をさす。即ち、始動から停止までの１運転周期の間において、始動直後のアイドル運転状態のときに１回のみ第２の記憶手投９Ａの記憶値を更新する。つまり、エンジンを始動して一定時間経過後にアイドル運転状態となったことを知らせる運転状態検出手段１の検出結果Ｘの信号が第２の記憶手投９Ａに出力されて、これにより今回の運転条件である始動直後のアイドル運転状態における検出値θａを第２の記憶手投９Ａに記憶した後（即ち、前回の始動直後のアイドル運転状態における検出値θａの値である記憶値を今回の検出値θａの値に更新した後）、エンジンを停止するまで第２の記憶手投９Ａに記憶されている検出値θａを更新しない。
そしてこの運転条件において更新した第２の記憶値θ＊２を用いて、バルブタイミング変更機構７のフェールを判定する。
この実施の形態３においては、実施の形態１，２と同じように、従来、誤学習によりフェールを判定検出できないことがあったアイドル運転状態のような運転条件においてもフェールを判定検出でき、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置が得られる。
【００４３】
実施の形態４
図８の従来の構成における運転状態検出手段１、実バルブタイミング検出手段２、目標進角量設定手段３、第１の記憶手段４、実進角量演算手段５、制御手段６、バルブタイミング変更機構７を備え、さらに、図６に示すように、第１の記憶手段４の前回の記憶値を記憶する第２の記憶手段９Ｂと、第１の記憶手段４に記憶された前回の記憶値（前回値）から今回の記憶値（現在値）までの変化量が所定値以上（例えば、３°ＣＡ以上）か否かを検出する記憶値変化量検出手段１１と、この記憶値変化量検出手段１１により前記変化量が所定値以上であることが検出された場合に、目標進角量θｂと検出値θａと前回値である第２の記憶手段９Ｂの記憶値（θ＊１（ｉ−１））とに基づいてバルブタイミング変更機構７のフェールを判定するフェール判定手段８Ｂとを備えた構成としてもよい。
この実施の形態４の構成の基本的な動作は図８の制御装置と同じであるが、本実施の形態４では、第１の記憶手段４に記憶された前回の記憶値から今回の記憶値までの変化量が所定値以上であることが記憶値変化量検出手段１１で検出された場合には、切換手段１２を操作して切換えて、フェール判定手段８Ｂに第２の記憶手段に記憶された前回値（θ＊１（ｉ−１））を出力することが異なる。ただし、この場合は、フェール判定手段８Ｂに前回値（θ＊１（ｉ−１））が出力された直後にフェール判定を行わなくてはならない。通常、フェール判定時間は上記各実施の形態のように余裕をみてある程度の時間幅を設ける方が誤判定を少なくでき信頼性が向上する。従って、本実施の形態４では、上記各実施の形態と比べて、誤判定の可能性は多いかもしれないが、図８の従来の構成よりは、θｒ≦θｆ１となってフェールを判定できなくなるという場合を少なくできるので、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができるという所期の目的効果は達成できる。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、運転条件に関係なく、バルブタイミング変更機構のフェールを判定検出することができる内燃機関の制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
【図２】 実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】 実施の形態２による内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図４】 実施の形態２による内燃機関の制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】 実施の形態３による内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図６】 実施の形態４による内燃機関の制御装置の簡略ブロック図である。
【図７】 従来、及びこの発明が適用される内燃機関の制御システムの構成図である。
【図８】 従来の内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図９】 従来、及びこの発明の内燃機関の制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 運転状態検出手段、２ 実バルブタイミング検出手段、３ 目標進角量設定手段、４ 第１の記憶手段、５ 実進角量演算手段、６ 制御手段、７ バルブタイミング変更機構、８，８Ａ，８Ｂ フェール判定手段、９，９Ａ，９Ｂ 第２の記憶手段、１０，１０Ａ 記憶値更新禁止手段。
Claims (5)
- 内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出手段と、吸気バルブ及び排気バルブのバルブオーバーラップ量を変更すべく前記各バルブの少なくとも一方におけるバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更機構と、実際のバルブタイミングの位置を検出するための実バルブタイミング検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき目標のバルブタイミングを設定する目標進角量設定手段と、特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段の記憶値と前記実バルブタイミング検出手段の検出値とに基づいてバルブの進角量を演算する実進角量演算手段と、前記実進角量演算手段で演算した実進角量を前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量に変更するように前記バルブタイミング変更機構を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段で更新された記憶値の変化量が所定値以上のときに前記第２の記憶手段の記憶値の更新を禁止する記憶値更新禁止手段と、フェール判定手段とを備え、フェール判定手段は、前記実バルブタイミング検出手段の検出値と前記第２の記憶手段の記憶値との差と前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量との偏差が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合に前記バルブタイミング変更機構のフェールを判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出手段と、吸気バルブ及び排気バルブのバルブオーバーラップ量を変更すべく前記各バルブの少なくとも一方におけるバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更機構と、実際のバルブタイミングの位置を検出するための実バルブタイミング検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき目標のバルブタイミングを設定する目標進角量設定手段と、特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段の記憶値と前記実バルブタイミング検出手段の検出値とに基づいてバルブの進角量を演算する実進角量演算手段と、前記実進角量演算手段で演算した実進角量を前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量に変更するように前記バルブタイミング変更機構を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
特定の運転状態において前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量がバルブタイミングが基準位置となる所定値のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値を記憶するとともにこの記憶値が更新される第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段の記憶値と前記実バルブタイミング検出手段の検出値の差が所定値以上のときに前記第２の記憶手段の記憶値の更新を禁止する記憶値更新禁止手段と、フェール判定手段とを備え、フェール判定手段は、前記実バルブタイミング検出手段の検出値と前記第２の記憶手段の記憶値との差と前記目標進角量設定手段で設定した目標進角量との偏差が所定値以上である状態が所定時間以上継続した場合に前記バルブタイミング変更機構のフェールを判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２の記憶手段の記憶値の更新周期を、前記第１の記憶手段の記憶値の更新周期より大きくしたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１と第２の記憶手段の更新周期の比率を、１：４以上の比率としたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記記憶値更新禁止手段の更新禁止条件の基準となる前記所定値は、前記バルブタイミング変更機構が正常でバルブタイミングが最遅角位置または最進角位置のときの前記実バルブタイミング検出手段の検出値の検出誤差以上の値に設定するようにしたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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