JPH07233742A

JPH07233742A - エンジンのバルブ駆動制御装置における診断装置

Info

Publication number: JPH07233742A
Application number: JP6025037A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamaura; 賢一山浦
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【目的】カムの切り換えが正常に行われているか否か
を確実に診断できる診断装置を提供する。【構成】特定区間における筒内圧の上昇率ｄＰ／ｄθ
_Rを検出する（Ｓ４）。一方、カム切り換え指令状態と
エンジンの運転条件とに基づいて、正常にカム切り換え
が行われている場合に得られると予測される上昇率ｄＰ
／ｄθ_thを設定する（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８）。また、前記
予測上昇率ｄＰ／ｄθ_thの学習補正係数αを設定する
（Ｓ7 ，Ｓ９）。そして、前記実測された圧力上昇率ｄ
Ｐ／ｄθ _Rと前記予測上昇率ｄＰ／ｄθ_thとの偏差の絶
対値に前記学習補正係数αを乗算した値を、圧力上昇率
の偏差Ｓとする（Ｓ10）。ここで、前記偏差Ｓが所定値
を越える場合には（Ｓ11）、切り換え指令に対応するカ
ムになっていないものと判断し、可変バルブ駆動機構の
故障を判定する（Ｓ12）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンのバルブ駆動制
御装置における診断装置に関し、詳しくは、バルブ開特
性が運転条件に応じて切り換えられるエンジンにおい
て、切り換え指令に対して実際にバルブ開特性が切り換
えられているか否かを診断する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低中速運転時の高トルク特性
と高速運転時の出力向上とを両立させる目的で、吸気バ
ルブ又は排気バルブのリフト特性（開特性）を、例えば
高速用カムと低速用カムとを運転条件に応じて使い分け
ることにより異ならせ、これによって、吸排気のタイミ
ング或いは吸排気量を制御することが知られている（特
開昭６３−１６７０１６号公報，特開昭６３−５７８０
５号公報，特開平５−１７１９０９号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なバルブ駆動制御装置において、切り換え要求に対応し
て実際にバルブ開特性（カム）の切り換えが行われなく
なると、所期の出力特性を得ることができなくなるた
め、バルブ開特性の切り換えが正常に行われているか否
かを診断することが要求される。

【０００４】バルブ開特性（カム）の切り換え動作を検
出する方法としては、従来、カム切り換えの動作源とな
る作動油圧を検出する油圧センサを設け、該油圧センサ
の検出結果に基づいて所期の切り換え動作が行われてい
るか否かを検出する方法があった（特公平３−７５７３
０号公報参照）。しかしながら、上記のようにカムの切
り換え動作を作動油圧に基づいて検出する構成では、作
動油圧が適正であるのに実際にはカムの切り換えが行わ
れていないような故障発生時には、これを診断すること
ができず、診断の信頼性が確保できないという問題があ
った。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、バルブ開特性の切り換えが正常に行われているか
否かを確実に診断できる診断装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかるエンジンのバルブ駆動制御装置における診断装
置は、図１に示すように構成される。図１において、バ
ルブ開特性切り換え手段は、エンジンのバルブ開特性を
予め設定された複数種に切り換える手段であり、切り換
え指令出力手段は、運転条件に応じて前記バルブ開特性
切り換え手段に対してバルブ開特性の切り換え指令を出
力する。

【０００７】一方、筒内圧検出手段は、エンジンの筒内
圧を検出し、予測特性値設定手段は、前記切り換え指令
に対応するバルブ開特性における筒内圧の予測特性値を
設定する。そして、切り換え制御診断手段は、予測特性
値設定手段で設定された予測特性値と、筒内圧検出手段
による筒内圧の検出結果とを比較して、バルブ開特性切
り換え手段によるバルブ開特性の切り換えが正常に行わ
れているか否かを診断する。

【０００８】また、請求項２の発明にかかる診断装置で
は、前記予測特性値設定手段が、特定の区間における筒
内圧の変化率を、バルブ開特性毎に予測特性値として設
定し、前記切り換え制御診断手段が、前記予測された筒
内圧変化率と前記筒内圧検出手段で検出された前記特定
区間における筒内圧変化率との偏差が所定以上であると
きに、前記バルブ開特性切り換え手段の故障を判定する
よう構成した。

【０００９】また、請求項３の発明にかかる診断装置で
は、前記予測特性値設定手段が、特定区間における筒内
圧の積分値を、バルブ開特性毎に予測特性値として設定
し、切り換え制御診断手段が、前記予測された筒内圧積
分値と、前記筒内圧検出手段で検出された筒内圧を前記
特定区間内で積分した値との偏差が所定以上であるとき
に、前記バルブ開特性切り換え手段の故障を判定するよ
う構成した。

【００１０】また、請求項４の発明にかかる診断装置で
は、前記予測特性値設定手段が、特定クランク角位置に
おける筒内圧を、バルブ開特性毎に予測特性値として設
定し、前記切り換え制御診断手段が、前記予測された前
記特定クランク角位置における筒内圧と、前記筒内圧検
出手段により前記特定クランク角位置で検出された筒内
圧との偏差が所定以上であるときに、前記バルブ開特性
切り換え手段の故障を判定するよう構成した。

【００１１】更に、請求項５の発明にかかる診断装置で
は、前記切り換え制御診断手段で前記バルブ開特性切り
換え手段の正常判定がなされたときに前記筒内圧検出手
段で検出された筒内圧特性値に基づいて、前記予測特性
値設定手段で設定される予測特性値を学習補正する予測
特性値学習手段を設けるようにした。

【００１２】

【作用】請求項１の発明にかかる診断装置では、切り換
え指令に対応するバルブ開特性で得られると予測される
筒内圧の特性と、実際に検出された筒内圧とを比較す
る。そして、前記予測特性に実際の筒内圧が合致しない
場合には、切り換え指令に対応するバルブ開特性になっ
ていないために、筒内圧の特性が予測に対してずれてい
るものと判断する。

【００１３】即ち、バルブ開特性が切り換えられると、
一般に吸入効率が変化し、これが筒内圧に影響を与える
から、各バルブ開特性毎に異なる筒内圧特性を示すこと
になる。従って、各バルブ特性毎に予め筒内圧の特性を
求めておき、切り換え指令に対応するバルブ開特性にお
ける予測特性と、実際に検出された筒内圧とを比較する
ことで、所期のバルブ開特性になっているか否かを診断
できるものである。

【００１４】請求項２の発明にかかる診断装置では、前
記筒内圧の予測特性値として、特定の区間における筒内
圧の変化率を用いる構成としてあり、バルブ開特性によ
る吸入効率の違いに応じた各バルブ開特性毎の筒内圧変
化率を予め求めておき、実際に検出された圧力変化率
が、所期のバルブ開特性に対応するものであるか否かに
よって、バルブ開特性の切り換えが正常に行われている
か否かを診断する。

【００１５】請求項３の発明にかかる診断装置では、前
記筒内圧の予測特性値として、特定区間における筒内圧
の積分値を用いる構成としてあり、バルブ開特性による
吸入効率の違いに応じた各バルブ開特性毎の筒内圧積分
値を予め求めておき、実際に検出された筒内圧の積分値
が、所期のバルブ開特性に対応するものであるか否かに
よって、バルブ開特性の切り換えが正常に行われている
か否かを診断する。

【００１６】請求項４の発明にかかる診断装置では、前
記筒内圧の予測特性値として、特定クランク角位置にお
ける筒内圧を用いる構成としてあり、バルブ開特性によ
る吸入効率の違いに応じた各バルブ開特性毎の前記特定
位置における筒内圧を予め求めておき、実際に前記特定
位置で検出された筒内圧が、所期のバルブ開特性に対応
するものであるか否かによって、バルブ開特性の切り換
えが正常に行われているか否かを診断する。

【００１７】請求項５の発明にかかる診断装置では、前
記予測特性値の学習を行って、診断精度の向上を図る。
即ち、筒内圧特性値に基づく診断で、バルブ開特性の切
り換えが正常に行われていると判別されたときには、か
かる判別の基礎となった筒内圧検出値は、切り換え指令
に対応するバルブ開特性で実際に得られた値である。一
方、固定された予測特性値を用いた診断では、筒内圧の
経時劣化やエンジン個々のばらつきがあるときに、診断
精度の低下を来すことになるから、前記正常判定時の筒
内圧検出値を用いて予測特性値を学習補正することで、
前記予測特性値が実際のエンジン状態に適合する値に修
正されるようにした。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は本
実施例のシステム構成の概略を示す図である。この図２
において、エンジン101 には、高速用カムと低速用カム
とを切り換えることで、吸気バルブの開特性（リフト量
及び開期間）を変化させる可変バルブ駆動機構102 （バ
ルブ開特性切り換え手段）が備えられている。

【００１９】前記可変バルブ駆動機構102 は、マイクロ
コンピュータを内蔵したコントロールユニット103 から
の切り換え指令に応じて、吸気バルブを駆動するカムを
前記高速用カムと低速用カムとのいずれか一方に切り換
え動作する。従って、本実施例において、切り換え指令
出力手段としての機能は前記コントロールユニット103
が備えている。

【００２０】前記コントロールユニット103 には、エア
フローメータ104 からの吸入空気流量信号Ｑａ、クラン
ク角センサ105 からのクランク角信号、筒内圧センサ10
6 （筒内圧検出手段）からの筒内圧信号Ｐが入力され
る。前記筒内圧センサ106 として、本実施例では、実開
昭６３−１７４３２号公報等に開示されるような点火栓
107 の座金として装着されるタイプのものを用いた。即
ち、前記筒内圧センサ106 は、リング状に形成された圧
電素子と電極とからなるセンサであり、点火栓107 とシ
リンダヘッドとの間に挟み込まれ、点火栓が燃焼圧を受
けて変位することによってその出力が変化する構成とな
っている。

【００２１】尚、筒内圧センサとしては、前記座金タイ
プのセンサに限定されるものではなく、特開平４−８１
５５７号公報に開示されるようなセンサ部を直接燃焼室
内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出するタイプのも
のであっても良い。ここで、図３〜図６に前記可変バル
ブ駆動機構102 の具体例を示す。これについて説明する
と、各気筒には２本の吸気バルブＶに対応した単一のロ
ッカアーム１が設けられている。前記ロッカアーム１の
基端は、各気筒に共通な中空のメインロッカシャフト３
を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持され、ロッカ
アーム１の二股の各先端は、吸気バルブＶのステム頂部
に当接する。

【００２２】ロッカアーム１は平面視において略二股状
に形成され、ロッカアーム１には略その中央上方に単一
の自由カムフォロア２が設けられている。そして、図４
において、自由カムフォロア２の両側には低速用カム2
1，21が当接するローラ11，11が設けられている。自由
カムフォロア２の基端は、サブロッカシャフト16を介し
てロッカアーム１に揺動自在（相対回転可能）に支持さ
れている。自由カムフォロア２は吸気バルブＶに当接す
る部位を持たず、その先端には高速用カム22に摺接する
カムフォロア部２Ａが円弧状に突出して形成されてい
る。

【００２３】また、自由カムフォロア２の下側には、ス
プリングリテーナ29を摺動自在に嵌合する凹部27が形成
され、前記スプリングリテーナ29は、その基端が前記凹
部27の底面に支持されるコイルスプリング26の弾性付勢
力によって、ロッカシャフト３に当接するようになって
いる。更に、前述の自由カムフォロア２には、カムフォ
ロア部２Ａの下側に、後述のレバー部材７が係合する段
部２Ｂと、これに連なる傾斜部２Ｃとが形成されてい
る。また、ロッカアーム１の下方側には、ロッカシャフ
ト３の側方でピン６に揺動自在に支承されたレバー部材
７が設けられている。

【００２４】前記レバー部材７の上方側方には、突起７
Ａが一体に形成され、ロッカアーム１に形成された凹部
８に収容されたリターンスプリング９及びスプリングリ
テーナ10で、前述の自由カムフォロア２との係合が解除
される方向に付勢されている。一方、レバー部材７の下
端部には、ロッカアーム１に設けられた油圧室34に対す
る作動油圧の供給によって駆動される作動プランジャ31
が当接している。

【００２５】前記油圧室34に作動油圧を導く油通路は、
ロッカアーム１及びメインロッカシャフト３の内部を通
して設けられる。ロッカアーム１には、油圧室34に一端
が開口すると共に、他端がメインロッカシャフト３に対
する軸受面に貫通する通孔41が形成されている。また、
メインロッカシャフト３の内部にはオイルギャラリ42が
軸方向に形成され、このオイルギャラリ42は通孔43を介
してロッカアーム１の通孔41と連通している。

【００２６】前記オイルギャラリ42には、前記コントロ
ールユニット103 から出力される切り換え指令信号（通
電制御信号）に応じてその動作が制御される切換弁51を
介して、エンジンによって駆動されるオイルポンプ（図
示省略）の吐出油圧が選択的に導かれる。低速用カム2
1，21とこれらの間の高速用カム22とは、それぞれ共通
のカムシャフト20に一体形成され、エンジンの低回転時
と高回転時とにおいて要求されるバルブリフト特性（開
特性）を満足するように異なる形状に形成されている。
つまり、高速用カム22は、低速用カム21に比べ、バルブ
リフト量若しくはバルブ開期間の少なくとも一方を大き
くするカムプロフィールを有している。尚、本実施例で
は、バルブリフト量と開期間とを共に大きくするもので
あり、前記高速用カム22と低速用カム21との使い分けに
よってバルブ開特性を２種類の切り換えることが可能と
なっている。

【００２７】上記構成の可変バルブ駆動機構102 による
と、油圧室34に作動油圧が供給されない状態では、ロッ
カアーム１は低速用カム21のカムプロフィールに従って
揺動し、各吸気バルブＶの開閉駆動を行う。このとき、
自由カムフォロア２は高速カム22によって揺動されるも
のの、スプリング９の付勢力により、レバー部材７は図
５に実線で示す位置にある。従って、自由カムフォロア
２から入力があっても、スプリング26が撓むのみで、ロ
ッカアーム１の動きが影響されることはない。

【００２８】これに対して、油圧室34に作動油圧が供給
されると、作動プランジャ31がレバー部材７をリターン
スプリング９に抗して揺動させ、図５で破線で示す位置
にもらたす。この状態では、レバー部材７の端部が、自
由カムフォロア２の段部２Ｂに係合することにより、ロ
ッカアーム１及びカムフォロア２が連結され一体となっ
て、メインロッカシャフト３を中心として揺動すること
になる。

【００２９】ここで、高速用カム22は低速用カム21に比
較して、バルブ開角度及びバルブリフト量が共に大とな
るように形成されているから、自由カムフォロア２がロ
ッカアーム１と一体化された揺動時は、ロッカアーム１
のローラ11が低速用カム21から浮き上がり、各吸気バル
ブＶは高速用カム22のプロフィールに従って開閉駆動さ
れ、開角度及びリフト量が共に大きくなる。

【００３０】一方、高速用カム22から低速用カム21への
切り換えは、切換弁51の制御により油圧室34に導かれる
油圧を低下させ、リターンスプリング９の弾性復元力に
よりレバー部材７及び作動プランジャ31が元の位置（図
５の実線位置）に移動して、ロッカアーム１の拘束を解
除することによって行われる。このように、切換弁51に
よる油圧室34に対する作動油圧の選択的な供給によっ
て、低速用カム22のプロフィールに従った低速域に適合
するバルブ開特性と、高速用カム21のプロフィールに従
った低速用カム22よりも開角度及びリフト量の大きな高
速域に適合するバルブ開特性とのいずれを切り換え選択
できるようになっている。

【００３１】本実施例において、バルブ開特性切り換え
手段は、前記ロッカアーム１，自由カムフォロア２，レ
バー部材７，プランジャ31，油圧室34，切換弁51等によ
って構成される。尚、本実施例では、高速用カム21と低
速用カム22との切り換えを、前述のように、レバー部材
７の揺動によって前記ロッカアーム１とカムフォロア２
とを連結させるか否かによって行わせる構成としたが、
カムの切り換え機構を上記の構成に限定するものではな
い。

【００３２】例えば、特開昭６３−１６７０１６号公
報，特開昭６３−５７８０５号公報等に開示されるもの
のように、高速用ロッカアームと低速用ロッカアームと
を、ロッカシャフトと平行な方向における嵌合穴とプラ
ンジャとの係合，解除によって選択的に連結させること
で、高速用カムと低速用カムとの切り換えが行われる構
成であっても良い。

【００３３】更に、複数のカムを使い分ける構成ではな
く、作動角一定のままカム位相を制御し得るカムスプロ
ケットをカムシャフトに取付け、吸気バルブ開閉時期を
速度域毎の適正時期に切り換えることが可能な可変バル
ブタイミング制御装置（「新型車解説書（ＦＧＹ32−
１）」第Ｂ−44頁〜第Ｂ−45頁、編集発行日産自動車
株式会社、1991年８月発行等参照）であっても良く、可
変バルブ駆動機構102 の構成をカム切り換え構造に限定
するものではない。

【００３４】また、本実施例では、カムを高速用と低速
用との２種類備え、これらを切り換えて用いる構成とし
たが、３種類以上のカムを運転条件に応じて使い分ける
構成であっても良い。ここで、切り換え指令出力手段と
してのコントロールユニット103 は、エンジン負荷状態
やエンジン回転速度などのエンジン運転条件に従って前
記高速用カム22と低速用カム21とのいずれを用いるかを
決定し、該決定に従って前記切換弁51に切り換え指令を
出力して、前記決定に対応するカムで吸気バルブが駆動
されるように制御する。

【００３５】しかしながら、所期のカム状態にすべく前
記切換弁51に切り換え指令を出力しても、実際にはカム
の切り換えが正常に実行されない故障を生じる惧れがあ
り、コントロールユニット103 はかかる故障の発生を以
下に示すようにして診断する機能を有している。図７の
フローチャートは前記コントロールユニット103 による
診断制御の第１実施例を示すものである。本実施例にお
いて、予測特性値設定手段，切り換え制御診断手段，予
測特性値学習手段としての機能は、前記図７のフローチ
ャートに示すように、コントロールユニット103 がソフ
トウェア的に備えている。

【００３６】前記図７のフローチャートにおいて、ま
ず、ステップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）
では、エンジン回転速度Ｎｅと、エンジン負荷を代表す
る基本燃料噴射量Ｔｐとを読み込む。前記基本燃料噴射
量Ｔｐは、図示しない別のブログラムによって演算され
るものであり、前記エアフローメータ104 で検出される
吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ105 からの検出
信号に基づいて算出したエンジン回転速度Ｎｅとに基づ
いて算出される。

【００３７】次のステップ２では、前記エンジン回転速
度Ｎｅとエンジン負荷（基本燃料噴射量Ｔｐ）とに基づ
いて診断可能領域であるか否かを判別する。ここで、前
記診断可能領域は、例えば図10に示すようにエンジン負
荷Ｔｐと回転速度Ｎｅとに基づいてそれぞれのカム使用
運転領域が設定される場合に、図10中に斜線に示すよう
なカム切り換え運転条件の前後の運転領域とすることが
好ましい。これは、切り換え運転条件に近い運転条件で
診断を行わせると、切り換え機構の作動遅れによって、
正常動作ではあるが切り換え指令に対応するカムに切り
換わっていない状態で診断が行われることを回避するた
めである。従って、切り換え指令から所定時間後である
ことを診断可能条件としても良い。

【００３８】ステップ２で診断可能領域であると判別さ
れたときには、ステップ３へ進み、前記筒内圧センサ10
6 の出力をサンプリングし、ステップ４では、前記サン
プリグされた筒内圧Ｐに基づいて圧縮行程中の特定区間
（例えば下死点後40°〜上死点前40°）における圧力上
昇率の平均値ｄＰ／ｄθ_Rを演算する。例えば筒内圧Ｐ
の上昇変化率を求める特定区間を下死点後40°〜上死点
前40°とする場合には、上死点前40°において検出され
た筒内圧Ｐ₁と、その前の下死点後40°において検出さ
れた筒内圧Ｐ₂との偏差を、サンプリング間隔θの100
°で割った値を前記圧力上昇率平均値ｄＰ／ｄθ_R（←
（Ｐ₁−Ｐ₂）／θ）とする。即ち、ｄＰ／ｄθ_Rは、
前記特定区間内で一定の割合で筒内圧が変化したものと
したときの上昇率を示すデータである。

【００３９】次のステップ５では、現在の運転条件が高
速用カム22を用いる条件であり、コントロールユニット
103 によって切換弁51に対して高速用カム22への切り換
え指令が出力されている状態であるか否かを判別する。
前記ステップ５では、高速用カム22への切り換え指令が
出力されている状態であると判別されたときには、ステ
ップ６へ進み、高速用カム22が実際に用いられている場
合に、前記特定区間で得られると予測される圧力上昇率
平均値ｄＰ／ｄθ_th（予測特性値）を、エンジン負荷と
エンジン回転速度Ｎｅとによって区分される運転領域毎
に前記予測値ｄＰ／ｄθ_thを予め記憶した予測特性マッ
プを参照して設定する。

【００４０】また、次のステップ７では、エンジン負荷
とエンジン回転速度Ｎｅとによって区分される運転領域
毎に、前記予測値ｄＰ／ｄθ_thを用いた診断制御（予測
値ｄＰ／ｄθ_th）を補正するための学習補正係数αを記
憶した学習補正マップを参照し、現在の運転条件に対応
する補正係数αを求める。同様に、ステップ５で低速用
カム21への切り換え指令が出力されている状態であると
判別されたときには、ステップ８へ進み、低速用カム21
が用いられている状態における前記圧力上昇率平均値の
予測値（期待値）ｄＰ／ｄθ_thを、低速カム用の予測特
性マップを参照して求め、ステップ９では、学習補正係
数αを低速カム用のマップを参照して求める。

【００４１】前記圧力上昇率平均値の予測値（期待値）
ｄＰ／ｄθ_thを記憶した高速カム用と低速カム用との２
つの予測特性マップは、予め各運転領域毎に低速用カム
21，高速用カム22でバルブ駆動させて、そのときに実際
に検出された筒内圧Ｐに基づいて算出された上昇率を記
憶したマップである。また、カム毎にマップに記憶され
る学習補正係数αは、エンジンの経時変化やばらつきに
よる前記圧力上昇率ｄＰ／ｄθの変動に対応するための
補正係数であり、後述するようにして更新設定される。

【００４２】上記のようにして、圧力上昇率平均値の予
測値ｄＰ／ｄθ_thと学習補正係数αとを求めると、ステ
ップ10へ進み、実際に筒内圧センサ106 の検出値に基づ
いて算出した圧力上昇率ｄＰ／ｄθ_Rと、切り換え指令
に対応するカムが実際に用いられているとすれば得られ
ると予測される予測上昇率ｄＰ／ｄθ_thとの偏差の絶対
値に前記学習補正係数αを乗算した値を、実際の圧力上
昇率と予測上昇率との偏差を示すデータＳにセットす
る。

【００４３】そして、次のステップ11では、前記偏差Ｓ
と所定値とを比較する。ここで、偏差Ｓが所定値を越え
ている場合には、切り換え指令に対応してカムの切り換
えが行われておらず、指令に対応しないカムによってバ
ルブが駆動されているために、正常にカム切り換えが行
われていることを前提とする圧力上昇率の予測値と実際
値とに所定以上の偏差が生じたものと見做し、ステップ
12へ進んで、可変バルブ駆動機構102 の故障判定を行
う。

【００４４】即ち、高速用カム22を用いてバルブ駆動さ
れる場合と、低速用カム21を用いてバルブ駆動される場
合とでは吸入効率の違いが生じ、かかる吸入効率の違い
が前記圧力上昇率ｄＰ／ｄθの違いとして検出されるこ
とになる。そこで、高速用カム22で駆動される場合と低
速用カム21で駆動される場合とでそれぞれに圧力上昇率
を予め予測値（期待値）として求めておき、実際に検出
した圧力上昇率がそのときの切り換え指令に対応するカ
ム状態での予測値に対して大きく異なる場合には、実際
には、切り換え指令に対応するカムに切り換わっておら
ず、カムの違いによる吸入効率の差が前記偏差Ｓとして
検出されたものと推定し、故障発生を判定するものであ
る。

【００４５】一方、前記ステップ11で前記偏差Ｓが所定
値以下であると判別されたときには、実際の圧力上昇率
が予測値に充分に近かったことになるから、切り換え指
令に対応するカムに実際に切り換わっているものと判断
し、ステップ13へ進んで、可変バルブ駆動機構102 が正
常に動作していることを判定する。また、前記正常判定
された後は、ステップ14へ進み、前記学習補正係数αの
更新設定を行う。ステップ11で偏差Ｓが所定値以下であ
ると判別されたときには正常判定することになるが、前
記予測値ｄＰ／ｄθ_thの設定精度が良ければ、本来は、
ｄＰ／ｄθ_R−ｄＰ／ｄθ_thは略０になるはずであり、
正常判定時における偏差Ｓは、予測値のずれを示すこと
になる。

【００４６】そこで、ステップ14では、予測値ｄＰ／ｄ
θ_thを実測値ｄＰ／ｄθ_Rに近づける方向に学習補正係
数αを更新演算し、ステップ15では、前記ステップ14で
演算された学習補正係数αを、該当マップの該当エリア
に対応するデータとしてマップデータの書き換えを行
う。前記学習補正係数αの更新演算は、例えば、α←１
／（ｄｐ／ｄθ_th）・ｄＰ／ｄθ_R×１／100 ＋99／10
0 ×αとして行わせ、急激な学習補正係数αの変動を避
けることが好ましい。上記実施例では、前記学習補正係
数αによって偏差Ｓを補正設定する構成としたが、これ
は実質的には予測値ｄＰ／ｄθ_thの誤差を学習補正する
ものであるから、学習補正係数αが偏差Ｓを補正する構
成ではなく、予測値ｄＰ／ｄθ_thを直接的に補正するた
めの値として設定されるようにしても良い。

【００４７】上記実施例によると、筒内圧の圧力上昇率
が、切り換え指令に対応するカムで得られると予測され
る値に一致しているか否かによってカムの切り換え動作
が正常に行われているか否かを診断するので、故障要因
を限定することなく、最終的に切り換え指令に対応する
カムに切り換わっていないことを診断することができ、
高い信頼性の診断結果を提供できることになる。

【００４８】更に、上記実施例では、学習補正係数αに
よって、エンジンの経時変化やばらつきによる圧力上昇
率の変動を吸収できるようにしたので、圧力上昇率に基
づく診断性能を安定的に維持できるものである。また、
上記のように圧力上昇率に基づいて診断させる構成であ
れば、筒内圧センサの出力のオフセットなどに影響され
ずに、診断を行わせることができる。

【００４９】ところで、上記第１実施例では、カムによ
る吸入効率の違いを圧縮行程中の圧力上昇率を介して検
知する構成としたが、圧力上昇率に代えて筒内圧積分値
によって吸入効率の違いを検知させる構成としても良
く、筒内圧積分値を用いてカム切り換え動作の診断を行
わせる第２実施例を、図８のフローチャートに示してあ
る。

【００５０】図８のフローチャートにおける各ステップ
は、基本的には、既述した図７のフローチャートにおけ
る圧力上昇率ｄＰ／ｄθを筒内圧積分値ＩＭＥＰに置き
換えたものであり、以下に概略説明する。まず、回転速
度Ｎｅ，エンジン負荷Ｔｐに基づいて診断領域であるこ
とを確認し（ステップ21，22）、所定クランク角期間
（特定区間）で筒内圧センサ106 で検出された筒内圧Ｐ
を積分して、筒内圧積分値ＩＭＥＰ_Rを算出する（ステ
ップ23，24）。

【００５１】前記所定クランク角範囲は、圧縮上死点前
の所定角度範囲であっても良いし、また、圧縮行程から
爆発行程を含む角度範囲であっても良く、カムの切り換
えによる吸入効率の変化が積分値に反映される角度範囲
であれば良い。筒内圧積分値ＩＭＥＰ_Rを得ると、該積
分値ＩＭＥＰ_Rが切り換え指令に対応するカムを用いて
いる場合に相当する値であるか否かを判別するための予
測値ＩＭＥＰ_thを、カム毎に設けられているマップを参
照して求め（ステップ26，28）、更に、前記予測値ＩＭ
ＥＰ_thをエンジン状態（経時変化，ばらつき）に適合さ
せるための学習補正係数αをマップ参照して求める（ス
テップ27，29）。

【００５２】そして、実測された積分値ＩＭＥＰ_Rと予
測値ＩＭＥＰ_thとの偏差の絶対値に学習補正係数αを乗
算した値を最終的に積分値の偏差Ｓとし（ステップ3
0）、前記偏差Ｓが所定値を越えている場合には、実測
された積分値ＩＭＥＰ_Rが、所期のカム状態において得
られると予測される積分値ＩＭＥＰ_thに対して大きく異
なっていることになり、これは、切り換え指令に対応す
るカムに切り換わっていないことを示すから、可変バル
ブ駆動機構102 の故障を判定する（ステップ31→ステッ
プ32）。

【００５３】一方、前記偏差Ｓが所定値以下である場合
には、実測された積分値ＩＭＥＰ_Rが、所期のカム状態
において得られると予測される積分値ＩＭＥＰ_thに充分
に近いことになり、このことは、切り換え指令に対応す
るカムに実際に切り換わっていることを示唆するから、
可変バルブ駆動機構102 の正常判定を行う（ステップ31
→ステップ33）。

【００５４】更に、正常判定がなされたときには、実測
された積分値ＩＭＥＰ_Rに対する予測値ＩＭＥＰ_thの偏
差を縮小すべく学習補正係数αを更新設定し（ステップ
34）、該更新設定された学習補正係数αに基づいてマッ
プデータの書き換えを行う（ステップ35）。上記第２実
施例のように、筒内圧を積分する構成であれば、筒内圧
センサ106の検出信号にノイズが乗った場合に影響を受
け難く、圧力上昇率をパラメータとする第１実施例より
も耐ノイズ性の高い診断が可能となる。即ち、第１実施
例の圧力上昇率は、筒内圧を２点でのみサンプリングし
て圧力上昇率を求めるから、サンプリングタイミングで
ノイズが乗っていると、かかるノイズデータに基づいて
誤った診断結果を提供する惧れがあるが、筒内圧を所定
角度範囲で積分する構成であれば、ノイズ成分が最終的
な積分値に与える影響を少なくでき、以て、ノイズ発生
による誤診断の発生を抑制できるものである。

【００５５】上記のように、ノイズ影響を除去するため
には、筒内圧の積分値を用いて診断させることが好まし
いが、簡便な制御が望まれる場合には、前記圧力上昇率
を用いた診断が適切となる場合もあり、更に、診断を簡
便に行わせるには、特定クランク角位置でサンプリング
した筒内圧レベルに基づいて診断を行わせることも可能
である。

【００５６】図９のフローチャートに、特定クランク角
位置における筒内圧検出値を用いて診断を行う第３実施
例を示してある。この図９のフローチャートに示される
第３実施例においても、基本的な診断制御の流れは第１
実施例と共通するので、以下に簡単に説明する。まず、
回転速度Ｎｅ，エンジン負荷Ｔｐに基づいて診断領域で
あることを確認し（ステップ41，42）、圧縮行程中の特
定クランク角位置で筒内圧センサ106 で検出された筒内
圧Ｐ_Rをサンプリングする（ステップ43，44）。

【００５７】続いて、該サンプリング圧力Ｐ_Rが切り換
え指令に対応するカムを用いている場合に相当する値で
あるか否かを判別するための予測値Ｐ_thを、カム毎に設
けられているマップを参照して求め（ステップ46，4
8）、更に、前記予測値Ｐ_thをエンジン状態（経時変
化，ばらつき）に適合させるための学習補正係数αをマ
ップ参照して求める（ステップ47，49）。

【００５８】そして、特定クランク角位置で実測された
筒内圧Ｐ_Rと予測値Ｐ_thとの偏差の絶対値に学習補正係
数αを乗算した値を、前記特定クランク角位置における
筒内圧の偏差としてＳにセットし（ステップ50）、前記
偏差Ｓが所定値を越えている場合には、実測された筒内
圧Ｐ_Rが、所期のカム状態において得られると予測され
る筒内圧Ｐ_thに対して大きく異なっていることになり、
これは、切り換え指令に対応するカムに切り換わってい
ないことを示すから、可変バルブ駆動機構102の故障を
判定する（ステップ51→ステップ52）。

【００５９】一方、前記偏差Ｓが所定値以下である場合
には、特定クランク角位置で実測された筒内圧Ｐ_Rが、
所期のカム状態において得られると予測される筒内圧Ｐ
_thに充分に近いことになり、このことは、切り換え指令
に対応するカムに実際に切り換わっていることを示唆す
るから、可変バルブ駆動機構102 の正常判定を行う（ス
テップ51→ステップ53）。

【００６０】更に、正常判定がなされたときには、特定
クランク角位置で実測された筒内圧Ｐ_Rに対する予測値
Ｐ_thの偏差を縮小すべく学習補正係数αを更新設定し
（ステップ54）、該更新設定された学習補正係数αに基
づいてマップデータの書き換えを行う（ステップ55）。
尚、上記第１，第２，第３実施例では、いずれも学習補
正係数αによってエンジンの経時変化，ばらつきに対応
した診断が行えるようにしたが、かかる学習補正係数α
による補正制御を省略して診断制御を簡略化しても良
い。

【００６１】また、故障判定されたときには、運転者に
ランプ等で警告すると共に、例えば切り換え指令に応じ
て点火時期などのエンジン制御値を切り換えている場合
には、前記エンジン制御値の切り換えを禁止し、切り換
え不能となっている現状のカムに対応するエンジン制御
値に固定するフェイルセーフ制御を実行させるようにす
ると良い。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかるエンジンのバルブ駆動制御装置における診断装置
によると、バルブ開特性の切り換えによる吸入効率の変
化が筒内圧を介して検知できることを利用し、切り換え
指令に対応するカムに実際に切り換わっているか否か
を、切り換え指令に対応する予測筒内圧特性を示すか否
かによって診断するようにしたので、作動油圧が正常に
供給されているにも関わらずバルブ開特性の切り換えが
行われないような場合であっても故障判定を下すことが
でき、高い信頼性の診断信号を提供できるという効果が
ある。また、請求項２の発明にかかる診断装置では、前
記筒内圧の特性を特定区間における圧力変化率として診
断を行わせるようにしたので、筒内圧検出値の絶対レベ
ルに誤差があるとしても（筒内圧センサの出力にオフセ
ットが生じていても）、これが診断精度に影響を与える
ことがなく、診断精度を維持できるという効果がある。

【００６３】また、請求項３の発明にかかる診断装置で
は、前記筒内圧の特性を特定区間における筒内圧の積分
値として診断を行わせるようにしたので、筒内圧検出信
号にノイズが乗っても、これによって大きく診断精度が
悪化することを回避できるという効果がある。更に、請
求項４の発明にかかる診断装置では、前記筒内圧の特性
を特定クランク角位置における筒内圧として診断を行わ
せるようにしたので、診断に必要とされる筒内圧データ
を最小として、診断制御が簡略化されるという効果があ
る。

【００６４】また、請求項５の発明にかかる診断装置で
は、正常判定されたときの筒内圧検出値に基づいて予測
特性値を学習補正するようにしたので、エンジンの経時
変化やばらつきに対応して診断精度を維持できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム構成図。

【図３】実施例の可変バルブ機構を示す図。

【図４】実施例の可変バルブ機構を示す図（図３のIV−
IV断面図) 。

【図５】実施例の可変バルブ機構を示す図（図４のＶ−
Ｖ断面図）。

【図６】実施例の可変バルブ機構を示す図（図４のVI−
VI断面図) 。

【図７】第１実施例の診断制御を示すフローチャート。

【図８】第２実施例の診断制御を示すフローチャート。

【図９】第３実施例の診断制御を示すフローチャート。

【図10】実施例における診断可能領域を示す線図。

【符号の説明】

１ロッカアーム２自由カムフォロア３メインロッカシャフト７レバー部材９リターンスプリング 10 スプリングリテーナ 21 低速用カム 22 高速用カム 31 作動プランジャ 34 油圧室 51 切換弁 101 エンジン 102 可変バルブ駆動機構 103 コントロールユニット 104 エアフローメータ 105 クランク角センサ 106 筒内圧センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのバルブ開特性を予め設定された
複数種に切り換えるバルブ開特性切り換え手段と、運転条件に応じて前記バルブ開特性切り換え手段に対し
てバルブ開特性の切り換え指令を出力する切り換え指令
出力手段と、を備えてなるエンジンのバルブ駆動制御装置において、エンジンの筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記切り換え指令に対応するバルブ開特性における筒内
圧の予測特性値を設定する予測特性値設定手段と、該予測特性値設定手段で設定された予測特性値と、前記
筒内圧検出手段による筒内圧の検出結果とを比較して、
前記バルブ開特性切り換え手段による前記バルブ開特性
の切り換えが正常に行われているか否かを診断する切り
換え制御診断手段と、を含んで構成されたことを特徴とするエンジンのバルブ
駆動制御装置における診断装置。
【請求項２】前記予測特性値設定手段が、特定の区間に
おける筒内圧の変化率を、バルブ開特性毎に予測特性値
として設定し、前記切り換え制御診断手段が、前記予測
された筒内圧変化率と前記筒内圧検出手段で検出された
前記特定区間における筒内圧変化率との偏差が所定以上
であるときに、前記バルブ開特性切り換え手段の故障を
判定することを特徴とする請求項１記載のエンジンのバ
ルブ駆動制御装置における診断装置。
【請求項３】前記予測特性値設定手段が、特定区間にお
ける筒内圧の積分値を、バルブ開特性毎に予測特性値と
して設定し、前記切り換え制御診断手段が、前記予測さ
れた筒内圧積分値と、前記筒内圧検出手段で検出された
筒内圧を前記特定区間内で積分した値との偏差が所定以
上であるときに、前記バルブ開特性切り換え手段の故障
を判定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの
バルブ駆動制御装置における診断装置。
【請求項４】前記予測特性値設定手段が、特定クランク
角位置における筒内圧を、バルブ開特性毎に予測特性値
として設定し、前記切り換え制御診断手段が、前記予測
された前記特定クランク角位置における筒内圧と、前記
筒内圧検出手段により前記特定クランク角位置で検出さ
れた筒内圧との偏差が所定以上であるときに、前記バル
ブ開特性切り換え手段の故障を判定することを特徴とす
る請求項１記載のエンジンのバルブ駆動制御装置におけ
る診断装置。
【請求項５】前記切り換え制御診断手段で前記バルブ開
特性切り換え手段の正常判定がなされたときに前記筒内
圧検出手段で検出された筒内圧特性値に基づいて、前記
予測特性値設定手段で設定される予測特性値を学習補正
する予測特性値学習手段を設けたことを特徴とする請求
項１，２，３又は４のいずれかに記載のエンジンのバル
ブ駆動制御装置における診断装置。