JPH03172516A - Diagnostic apparatus for failure in variable - Google Patents
Diagnostic apparatus for failure in variableInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
の故障の有無を自己診断する故障診断装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a failure diagnosis device for self-diagnosing the presence or absence of a failure in a variable valve timing control device for an internal combustion engine.
従来の技術
内燃機関の吸気弁や排気弁は、クランクシャフトに同期
して回転するカムシャフトによって開閉駆動されるので
、その開閉時期つまりバルブタイミングが通常固定的な
ものとなるが、バルブオーバラップ等を運転条件に応じ
て最適なものとするために、そのバルブタイミングを可
変制御可能とした可変バルブタイミング制御装置が従来
から種々提案されている。例えば特開昭55−9631
1号公報等には、タイミングベルトやカムチエーンが巻
き掛けられるカムプーリもしくはカムスプロケットをカ
ムシャフトに対し回動可能に取り付けるとともに、へり
カルギヤ等を利用した油圧式アクチュエータによって両
者を所定角度だけ相対回転させることで、カムシャフト
のクランク角に対する位相を2通りに変化させ得るよう
にした可変バルブタイミング機構が開示されている。こ
こで上記油圧式アクチュエータへの油圧供給は、電磁弁
によってON、OFF的に制御され、それに応じてバル
ブタイミングが切り換わるが、一般に、機関の回転数と
負荷とに基づくコントロールユニットからの制御信号に
よって、その切換が行われるようになっている。Conventional technology The intake and exhaust valves of internal combustion engines are driven to open and close by a camshaft that rotates in synchronization with the crankshaft, so the opening and closing timing, or valve timing, is usually fixed, but valve overlap, etc. In order to optimize the valve timing according to operating conditions, various variable valve timing control devices that can variably control the valve timing have been proposed. For example, JP-A-55-9631
In Publication No. 1, etc., a cam pulley or a cam sprocket around which a timing belt or cam chain is wound is rotatably attached to a camshaft, and a hydraulic actuator using a helical gear or the like is used to rotate the two relative to each other by a predetermined angle. discloses a variable valve timing mechanism in which the phase of the camshaft relative to the crank angle can be changed in two ways. Here, the hydraulic pressure supply to the hydraulic actuator is controlled ON/OFF by a solenoid valve, and the valve timing is changed accordingly, but generally a control signal from a control unit based on the engine speed and load is used. The switching is performed by.
第5図の(a)は、−例として吸気弁側にのみ可変バル
ブタイミング機構を設けた場合のバルブリフト特性を示
しており、実線イで示す特性と破線口で示す特性とに切
り換えることができる。FIG. 5(a) shows the valve lift characteristics when a variable valve timing mechanism is provided only on the intake valve side, as an example, and it is possible to switch between the characteristics shown by the solid line A and the characteristics shown by the broken line. can.
発明が解決しようとする課題
上記の可変バルブタイミング制御装置が、何らかの原因
、例えばコントロールユニット自体の不良、電磁弁の固
着、ハーネスの断線等によって故障した場合に、従来は
これを自己診断する方法がない。従って、バルブタイミ
ングの狂いによって出力の低下等の不具合が生じるもの
の、運転者が気付くことができずにそのまま長期に亙っ
て運転を継続してしまう虞れがあった。Problems to be Solved by the Invention When the variable valve timing control device described above malfunctions due to some reason, such as a defect in the control unit itself, a stuck solenoid valve, or a disconnection in the harness, there is no conventional method for self-diagnosing the problem. do not have. Therefore, although a malfunction such as a decrease in output occurs due to a valve timing error, there is a risk that the driver may continue to operate the vehicle for a long period of time without being able to notice it.
課題を解決するための手段
この発明に係る可変バルブタイミング制御装置の故障診
断装置は、第1図に示すように、内燃機関の適宜位置に
装着された1個あるいは複数個の振動検出センサ1と、
複数通りの着座時期にそれぞれ対応した複数の積分期間
について上記振動検出センサlの出力信号を積分する積
分手段2と、各積分期間の積分値を大小比較して実際の
着座時期がいずれの期間内にあるかを判別する着座時期
判別手段3と、この実際の着座時期と上記可変バルブタ
イミング機構の制御条件とを照合して異常の有無を判別
する異常検出手段4とを備えて構成されている。Means for Solving the Problems As shown in FIG. 1, a failure diagnosis device for a variable valve timing control device according to the present invention comprises one or more vibration detection sensors 1 mounted at appropriate positions on an internal combustion engine. ,
Integrating means 2 integrates the output signal of the vibration detection sensor l for a plurality of integration periods corresponding to a plurality of different seating timings, and compares the integral value of each integration period to determine which period the actual seating timing is within. seating timing determining means 3 for determining whether the actual seating timing is present, and abnormality detecting means 4 for determining the presence or absence of an abnormality by comparing this actual seating timing with the control conditions of the variable valve timing mechanism. .
作用
内燃機関の吸気弁や排気弁が着座すると、その際の衝撃
によってシリンダヘッドやシリンダブロックに機械的な
振動が発生する。この振動は、振動検出センサ1によっ
て検出され、電気的信号に変換される。そして、可変バ
ルブタイミング制御装置に設定された複数通りの着座時
期に対応した複数の積分期間について上記振動検出セン
サlの出力信号が積分される。ここで、実際に着座振動
が発生している期間では、その積分値が大きくなり、着
座振動が発生していない期間の積分値は小さい。従って
、各積分値の大小比較で、実際の着座時期がいずれの期
間内にあるかを判別できる。When the intake valve or exhaust valve of an internal combustion engine is seated, the impact generated at that time generates mechanical vibrations in the cylinder head and cylinder block. This vibration is detected by the vibration detection sensor 1 and converted into an electrical signal. Then, the output signal of the vibration detection sensor 1 is integrated over a plurality of integration periods corresponding to a plurality of seating timings set in the variable valve timing control device. Here, the integral value is large during the period when seating vibration is actually occurring, and the integral value is small during the period when seating vibration is not occurring. Therefore, by comparing the magnitudes of the respective integral values, it is possible to determine within which period the actual seating timing is.
そして、可変バルブタイミング機構の制御条件、例えば
機関回転数や負荷等から正常作動時の着座時期が定まる
ので、これと実際の着座時期との一致、不一致によって
異常の有無が判る。Since the seating timing during normal operation is determined from the control conditions of the variable valve timing mechanism, such as engine speed and load, the presence or absence of an abnormality can be determined by whether or not this coincides with the actual seating timing.
実施例
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.
第2図は、この発明に係る故障診断装置の一実施例の構
成を示す構成説明図であって、例えばDOHC型動弁機
構を有する内燃機関11の吸気側に、クランクシャフト
12とカムシャフト13との位相を所定量(例えばクラ
ンク角で20°程度)だけ変化させ得るようにした可変
バルブタイミング機構14が設けられている。この可変
バルブタイミング機構+4は、詳細には図示しないが、
カムシャフト13とカムプーリとを相対回転させる油圧
式アクチュエータや該アクチュエータへの油圧導入をO
N、OFF的に制御する電磁弁などから構成されており
、ディジタルマイクロコンピュータを利用したコントロ
ールユニット15からの制御信号に基づいて、バルブタ
イミングを第5図(a)の実線イ、破線口のように2通
りに切り換えるようになっている。FIG. 2 is a configuration explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of the failure diagnosis device according to the present invention. A variable valve timing mechanism 14 is provided that can change the phase of the engine by a predetermined amount (for example, about 20 degrees in terms of crank angle). Although this variable valve timing mechanism +4 is not shown in detail,
A hydraulic actuator that rotates the camshaft 13 and the cam pulley relative to each other, and hydraulic pressure introduced into the actuator.
It is composed of electromagnetic valves that are controlled in the N and OFF states, and the valve timing is controlled as shown by the solid line A and the broken line in Fig. 5(a) based on control signals from the control unit 15 using a digital microcomputer. It can be switched in two ways.
また上記内燃機関11の適宜位置、例えばシリンダブロ
ック側面に振動検出センサ16が装着されている。この
振動検出センサ16は、例えば圧電素子を利用した公知
のノッキングセンサと同様の構成のもので、吸気弁の着
座に伴うシリンダブロックの機械的な振動を検出してい
る。尚、バルブ着座に伴う振動とノッキング振動とは比
較的近い周波数域にあるので、1つのセンサでもって着
座振動の検出とノッキング振動の検出が可能である。Further, a vibration detection sensor 16 is mounted at an appropriate position on the internal combustion engine 11, for example, on the side surface of the cylinder block. The vibration detection sensor 16 has a similar configuration to a known knocking sensor using, for example, a piezoelectric element, and detects mechanical vibration of the cylinder block due to seating of the intake valve. Note that since the vibrations associated with valve seating and the knocking vibrations are in relatively similar frequency ranges, it is possible to detect the seating vibrations and the knocking vibrations with one sensor.
この振動検出センサ16の出力信号は上記コントロール
ユニット15に入力されている。The output signal of this vibration detection sensor 16 is input to the control unit 15.
17は、上記内燃機関IIのクランクシャフト12の回
転を検出するクランク角センサを示しており、このクラ
ンク角センサ■7は、回転角を示すクランク角I0毎の
パルス信号からなるPO8信号と、各気筒の上死点位置
を検出するためのREF信号とを出力している。また1
8は、内燃機関11の吸入空気量を検出する例えば熱線
式のエアフロメータ、19は機関冷却水温を検出する水
温センサを示している。Reference numeral 17 indicates a crank angle sensor that detects the rotation of the crankshaft 12 of the internal combustion engine II, and this crank angle sensor 7 receives a PO8 signal consisting of a pulse signal for each crank angle I0 indicating the rotation angle, and a PO8 signal consisting of a pulse signal for each crank angle I0 indicating the rotation angle. It outputs a REF signal for detecting the top dead center position of the cylinder. Also 1
Reference numeral 8 denotes, for example, a hot wire type air flow meter that detects the intake air amount of the internal combustion engine 11, and 19 denotes a water temperature sensor that detects the engine cooling water temperature.
上記コントロールユニット15は、所定のプログラムに
従って可変バルブタイミング機構14の制御やその故障
の自己診断、更には図示せぬ点火栓の点火時期制御や空
燃比制御等を行うもので、第3図に示すように、上記振
動検出センサI6の出力信号から着座振動およびノッキ
ング振動に特有な特定成分のみを分離して通過させるバ
ンドパスフィルタ21と、このバンドパスフィルタ21
の出力信号を整流後に所定期間積分する積分回路22と
、この積分回路22における積分期間を規定する積分期
間信号発生回路23と、上記積分回路22の出力をA/
D変換するA/D変換回路24とを備えている。また2
5はI10ボート、26はCPU、27はROM、28
はRAMを示す。The control unit 15 controls the variable valve timing mechanism 14 and self-diagnoses its failure according to a predetermined program, as well as controls the ignition timing of the spark plug (not shown) and the air-fuel ratio, as shown in FIG. A band pass filter 21 separates and passes only specific components peculiar to seating vibration and knocking vibration from the output signal of the vibration detection sensor I6,
An integration circuit 22 that rectifies the output signal of and then integrates it for a predetermined period of time, an integration period signal generation circuit 23 that defines the integration period in this integration circuit 22, and an integration circuit 22 that converts the output of the integration circuit 22 into
It also includes an A/D conversion circuit 24 that performs D conversion. Also 2
5 is I10 boat, 26 is CPU, 27 is ROM, 28
indicates RAM.
尚、上記の積分期間は、機関クランク角を単位として設
定されており、クランク角センサ17からのPO8信号
およびREF信号に基づいて積分期間信号が出力される
。The above integration period is set in units of engine crank angles, and the integration period signal is output based on the PO8 signal and REF signal from the crank angle sensor 17.
次に上記構成における作用について説明する。Next, the operation of the above configuration will be explained.
初めに、可変バルブタイミング機構14は、内燃機関の
回転数Nと基本燃料噴射量Tpとに基づいて切換制御さ
れる。上記回転数Nはクランク角センサ17の出力信号
に基づいて求められる。また基本燃料噴射量’rpは、
機関負荷に相当するもので、吸入空気量と機関回転数と
から算出される。First, the variable valve timing mechanism 14 is switched and controlled based on the rotational speed N of the internal combustion engine and the basic fuel injection amount Tp. The rotation speed N is determined based on the output signal of the crank angle sensor 17. In addition, the basic fuel injection amount 'rp is
It corresponds to the engine load and is calculated from the intake air amount and engine speed.
第4図は、電磁弁のOFF領域(実線イの特性となる)
とON領域(破線口の特性となる)とを図示したもので
、機関回転数NがN1以下の中低速でかつ基本燃料噴射
1iTpがTp1以上の高負荷域でのみ電磁弁がONと
なり、バルブタイミングが破線口のように早められる。Figure 4 shows the OFF region of the solenoid valve (characteristics shown by solid line A).
This figure shows the ON range (characteristics indicated by the broken line), where the solenoid valve is ON only in a medium-low engine speed range where the engine speed N is N1 or lower and the basic fuel injection 1iTp is Tp1 or higher, which is a high load range. The timing is advanced as indicated by the dashed line.
但し、冷却水温TWが所定温度TWI以下の場合は、こ
の制御は行われず、つまり運転領域に無関係に電磁弁O
FFの状態が保たれる。However, if the cooling water temperature TW is below the predetermined temperature TWI, this control is not performed, that is, the solenoid valve O is turned off regardless of the operating range.
The FF state is maintained.
一方、振動検出センサI6においては、上記のようにバ
ルブタイミングが可変制御される吸気弁の着座振動、固
定的なタイミングで生じる排気弁の着座振動、およびノ
ッキング振動が第5図の(b)に示すように検出される
。尚、これは−例として吸気弁のバルブタイミングが実
線イの状態にある場合を示している。そして、この振動
検出センサ16の検出信号に対し、積分期間が第5図の
(c)に示すように与えられる。ここで期間Llは、破
線口に示すバルブタイミングの着座時期に対応して設定
され、期間L2は実線イに示ずバルブタイミングの着座
時期に対応して設定されている。尚、期間L3は、ノブ
キング振動を分離するためにノッキング発生時期に対応
して設定された積分期間である。On the other hand, in the vibration detection sensor I6, the seating vibration of the intake valve whose valve timing is variably controlled as described above, the seating vibration of the exhaust valve that occurs at fixed timing, and the knocking vibration are detected as shown in FIG. 5(b). Detected as shown. Note that this shows, as an example, the case where the valve timing of the intake valve is in the state shown by the solid line A. Then, an integration period is given to the detection signal of the vibration detection sensor 16 as shown in FIG. 5(c). Here, the period Ll is set corresponding to the valve timing seating timing shown by the broken line, and the period L2 is set corresponding to the valve timing seating timing not shown by the solid line A. Incidentally, the period L3 is an integration period set corresponding to the timing of occurrence of knocking in order to isolate the knob-king vibration.
第5図の(d)は、上記の各期間で積分回路22から出
力される出力波形を示し、(e)はそのA/D変換値を
示しているが、これらの図に明らかなように、実際の着
座時期が含まれる期間L2の積分値S2の方が、もう一
方の期間L1の積分値Slよりも大となる。勿論、吸気
弁のバルブタイミングが破線口の状態にあれば、逆に積
分値Slの方が積分値S2よりも大となる。従って、両
者の比較から、実際のバルブタイミングが41口のいず
れの特性にあるかを確実に判別することができる。(d) of FIG. 5 shows the output waveform output from the integrating circuit 22 in each period mentioned above, and (e) shows the A/D conversion value thereof, as is clear from these figures. , the integral value S2 of the period L2 that includes the actual seating timing is larger than the integral value S1 of the other period L1. Of course, if the valve timing of the intake valve is in the state shown by the broken line, the integral value Sl will be larger than the integral value S2. Therefore, by comparing the two, it is possible to reliably determine which of the 41 valve characteristics the actual valve timing has.
第6図は、コントロールユニットI5において実行され
る自己診断プログラムの概略を示したもので、初めに機
関回転数Nと基本燃料噴射量Tpと冷却水温TWとを読
み込み(ステップl)、次にこれらが診断条件内にある
か否かを判別する(ステップ2)。すなわち、機関回転
数NIJ<NI≧N≧N2、基本燃料噴射量’rpが’
rp≧Tp+、そして水温TWがTW≧TWIの3条件
が同時に成立した場合にのみ診断を行う。尚、この条件
内では、前述したように可変バルブタイミング機構14
の電磁弁がON制御され、システムが正常で0
あれば破線口のバルブタイミングとなる。FIG. 6 shows an outline of the self-diagnosis program executed in the control unit I5. First, the engine speed N, basic fuel injection amount Tp, and cooling water temperature TW are read (step l), and then these are read. is within the diagnostic conditions (step 2). That is, engine speed NIJ<NI≧N≧N2, basic fuel injection amount 'rp'
Diagnosis is performed only when the three conditions of rp≧Tp+ and water temperature TW≧TWI are satisfied at the same time. Note that within this condition, as described above, the variable valve timing mechanism 14
If the solenoid valve is ON controlled and the system is normal and the value is 0, the valve timing will be as shown by the broken line.
回転数N等が上記の診断条件内にある場合には、ステッ
プ3に進んで、前述した積分期間Ll、L2の積分値S
l、S2を読み込み、かつステップ4で両者の大小比較
を行う。ここで、Sl>82であれば、実際のバルブタ
イミングが制御条件通りに破線口の特性になっているこ
とを意味するので、ステップ5へ進み、可変バルブタイ
ミング機構14がその制御系をも含めて正常であると判
定する。If the rotation speed N etc. are within the above diagnostic conditions, proceed to step 3 and calculate the integral value S of the aforementioned integral periods Ll and L2.
1 and S2 are read, and in step 4, the magnitudes of the two are compared. Here, if Sl>82, it means that the actual valve timing has the characteristics indicated by the broken line in accordance with the control conditions, so proceed to step 5, and the variable valve timing mechanism 14 including its control system It is judged to be normal.
これに対し、Sl<82であれば、実際のバルブタイミ
ングが制御条件に反して実線イの特性になっていること
を意味するので、ステップ6.7へ進み、「異常」の判
定を行うとともに、警告灯の点灯等による適宜な警告を
行う。On the other hand, if Sl<82, it means that the actual valve timing is contrary to the control conditions and has the characteristic shown by the solid line A, so proceed to step 6.7, and make a determination of "abnormality". , give appropriate warnings by lighting warning lights, etc.
尚、上記実施例では、電磁弁がON作動すべき領域内で
破線口のバルブタイミングになっているか否かを診断し
ているが、逆に電磁弁がOFFすべき領域内で実線イの
バルブタイミングになっているか否かを診断するように
しても良い。In the above embodiment, it is diagnosed whether or not the valve timing indicated by the broken line is within the range where the solenoid valve should be turned ON.However, conversely, if the valve timing is indicated by the solid line A within the range where the solenoid valve should be OFF, it is diagnosed. It is also possible to diagnose whether or not the timing is right.
発明の効果
以上の説明で明らかなように、この発明に係る可変バル
ブタイミング制御装置の故障診断装置によれば、バルブ
タイミングが可変制御される吸気弁もしくは排気弁の実
際の着座時期をその着座振動から検出し、可変バルブタ
イミング機構の制御条件と照合して異常の有無を判別す
るようにしたので、機械的な故障やコントロールユニッ
トの異常等を含めて、可変バルブタイミング制御装置が
正常に作動しているか否かを確実に診断できる。Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the fault diagnosis device for a variable valve timing control device according to the present invention, the actual seating timing of an intake valve or an exhaust valve whose valve timing is variably controlled can be determined by checking the seating vibration. The system detects this and compares it with the control conditions of the variable valve timing mechanism to determine whether there is an abnormality, so the variable valve timing control system will not operate normally, including mechanical failures and abnormalities in the control unit. It is possible to reliably diagnose whether the
また、その振動検出センサは通常のノッキングセンサを
そのまま利用でき、実質的な部品点数の増加を何ら伴わ
ずに実現できる、という利点もある。Further, the vibration detection sensor has the advantage that a normal knocking sensor can be used as is, and it can be realized without any substantial increase in the number of parts.
第1図はこの発明の構成を示すクレーム対応図、第2図
はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第3図はコン
トロールユニットの要部を示すブロック図、第4図は可
変バルブタイミング機構のON、OFF領域を示す特性
図、第5図はバルブタイミングと各信号波形を対比して
示すタイムチャ1
2
−ト、第6図は自己診断プログラムの概略を示すフロー
チャートである。
1・・・振動検出センサ、2・・・積分手段、3・・・
着座時期判別手段、4・・・異常検出手段。
第6図Fig. 1 is a claim correspondence diagram showing the structure of the present invention, Fig. 2 is an explanatory view of the structure showing an embodiment of the invention, Fig. 3 is a block diagram showing the main parts of the control unit, and Fig. 4 is a variable valve diagram. FIG. 5 is a characteristic diagram showing ON and OFF regions of the timing mechanism, FIG. 5 is a time chart showing a comparison of valve timing and each signal waveform, and FIG. 6 is a flowchart showing an outline of a self-diagnosis program. 1... Vibration detection sensor, 2... Integrating means, 3...
Seating timing determining means, 4... abnormality detecting means. Figure 6
Claims (1)
に変化させ得る可変バルブタイミング機構を備えた内燃
機関において、内燃機関の適宜位置に装着された1個あ
るいは複数個の振動検出センサと、複数通りの着座時期
にそれぞれ対応した複数の積分期間について上記振動検
出センサの出力信号を積分する積分手段と、各積分期間
の積分値を大小比較して実際の着座時期がいずれの期間
内にあるかを判別する着座時期判別手段と、この実際の
着座時期と上記可変バルブタイミング機構の制御条件と
を照合して異常の有無を判別する異常検出手段とを備え
てなる可変バルブタイミング制御装置の故障診断装置。(1) In an internal combustion engine equipped with a variable valve timing mechanism that can change valve timing in multiple ways based on a control signal, one or more vibration detection sensors installed at appropriate positions on the internal combustion engine, an integrating means for integrating the output signal of the vibration detection sensor for a plurality of integration periods each corresponding to the seating timing of the person; A failure diagnosis device for a variable valve timing control device, comprising: a seating timing determining means for determining the seating timing; and an abnormality detecting means for comparing the actual seating timing with the control conditions of the variable valve timing mechanism to determine the presence or absence of an abnormality. .
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JP (1) | JP2571629B2 (en) |
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