エンジン制御装置
【課題】バルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、クランク角信号の異常時に、カム角信号に基づいてエンジン回転位置を判定するエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン制御装置は、クランク角信号が異常であり（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、クランク軸に対してカム軸が進角している場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、カム軸が最値遅角位置に向けて回転するようにバルブタイミング調整装置を遅角制御する（Ｓ４０６）。エンジン制御装置は、疑似クランク角信号の信号間隔（３０°ＣＡ）に対する今回推定進角量の余りを考慮して、初回の疑似クランク角信号の生成タイミングをタイマに設定し（Ｓ４１２）、気筒位置情報を更新し（Ｓ４１４〜Ｓ４１８）、今回推定進角量の余りを除いて今回と次回とのカム角信号間隔を推定する（Ｓ４２２）。エンジン制御装置は、推定カム角信号間隔の間、３０°ＣＡ毎に疑似クランク角信号を生成する。
【解決手段】エンジン制御装置は、クランク角信号が異常であり（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、クランク軸に対してカム軸が進角している場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、カム軸が最値遅角位置に向けて回転するようにバルブタイミング調整装置を遅角制御する（Ｓ４０６）。エンジン制御装置は、疑似クランク角信号の信号間隔（３０°ＣＡ）に対する今回推定進角量の余りを考慮して、初回の疑似クランク角信号の生成タイミングをタイマに設定し（Ｓ４１２）、気筒位置情報を更新し（Ｓ４１４〜Ｓ４１８）、今回推定進角量の余りを除いて今回と次回とのカム角信号間隔を推定する（Ｓ４２２）。エンジン制御装置は、推定カム角信号間隔の間、３０°ＣＡ毎に疑似クランク角信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム軸が開閉する弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、クランク角信号とカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をカウントするエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのクランク軸の回転に伴い所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、エンジンのカム軸の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなる１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をクランク角信号に基づいてカウントするエンジン制御装置が知られている。
【０００３】
このようなエンジン制御装置において、クランク角信号を検出するクランク角センサの異常等によりクランク角信号に異常が発生すると、カム角信号の発生間隔に基づいて所定の角度間隔で疑似クランク角信号を生成し、疑似クランク角信号に基づいてエンジン回転位置を判定することが公知である（例えば、特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０４６１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２では、クランク軸に対するカム軸の回転位相が固定であるから、カム角信号が発生する角度位置は変化しない。したがって、クランク角信号が異常になっても、カム角信号の発生間隔に基づいて生成した疑似クランク角信号とカム角信号の発生角度位置とに基づいてエンジン回転位置を判定できる。これにより、該当する気筒で燃料を燃焼させることが可能である。
【０００６】
しかしながら、クランク軸に対するカム軸の回転位相を制御することによりカム軸が開閉する弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置を用いるエンジンの場合、カム角信号の発生角度位置は、クランク軸に対するカム軸の回転位相の基準位置である最遅角位置から進角側に可変に制御されている。
【０００７】
したがって、クランク角信号の異常時にカム角信号の発生間隔から疑似クランク角信号を生成し、カム角信号の発生位置を基準にして疑似クランク角信号をカウントしてエンジン回転位置を判定すると、カム軸が進角している場合にエンジン回転位置がずれるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、バルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、クランク角信号の異常時にカム角信号に基づいてエンジン回転位置を判定するエンジン制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１から６に記載の発明によると、バルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、クランク軸の回転に伴い所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、カム軸の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をカウントするエンジン制御装置において、遅角制御手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定すると、バルブタイミング調整装置を制御しクランク軸に対してカム軸を最遅角位置に回転させる。
【００１０】
尚、１燃焼サイクルは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなり、クランク軸の２回転、カム軸の１回転の角度に相当する。そして、エンジン回転位置は、１燃焼サイクルの回転角度におけるエンジンの回転位置を表わしており、エンジン回転位置に基づいて各気筒の行程の位置を判定できる。
【００１１】
このように、クランク角信号が異常になり、クランク角信号とカム角信号とに基づいてクランク軸に対するカム軸の回転位相を制御できない場合に、クランク軸に対してカム軸を基準位置である最遅角位置に回転させることにより、クランク軸に対するカム軸の回転位相を特定できる。
【００１２】
そして、信号生成手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定する直前におけるカム軸の最遅角位置からの進角量と、カム軸が進角位置から最遅角位置に向けて回転するときの遅角変化量とに基づいて所定の疑似角度間隔で疑似クランク角信号を生成する。
【００１３】
このように、クランク角信号が異常であると判定される直前のカム軸の進角量と遅角変化量とに基づいてカム軸が最遅角位置に達するタイミングを判定できるとともにカム角信号の間隔を算出できるので、カム角信号の間隔において所定の疑似角度間隔の疑似クランク角信号を生成する回数を決定できる。
【００１４】
そして、回転位置設定手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定する直前の気筒判別情報と進角量とに基づいて疑似クランク角信号のカウント値を設定し、疑似クランク信号に基づいてエンジン回転位置をカウントする。
【００１５】
このように、クランク角信号が異常になる直前の気筒判別情報および進角量に基づいて、エンジン回転位置を表わす疑似クランク角信号のカウント値を設定し、疑似クランク角信号に基づいてエンジン回転位置をカウントするので、カム軸が最遅角位置に回転するまでの間において、クランク軸に対するカム軸の回転位相を考慮してエンジン回転位置を判定できる。
【００１６】
これにより、クランク角信号が異常になっても、疑似クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置を判定できる。その結果、カム軸が最遅角位置に達するまでの間に、該当する気筒で１燃焼サイクルにおける適切なタイミングで速やかに燃料を噴射して燃焼させることができる。したがって、クランク角信号が異常の場合にもエンジンの運転を継続し車両を走行させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によると、遅角制御手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定すると、バルブタイミング調整装置を制御してカム軸を最遅角位置に保持させる。
【００１８】
クランク軸に対するカム軸の回転位相を最遅角位置に保持することにより、クランク軸に対するカム軸の回転位相を最遅角位置に固定させることができる。これにより、バルブタイミング調整装置が吸気弁のバルブタイミングを調整する場合には、吸気弁と排気弁との開弁期間のオーバーラップを防止し、エンジンの運転を継続できる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によると、信号生成手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定する直前におけるカム軸の進角量に基づいて疑似クランク角信号の初回の生成タイミングを決定する。
【００２０】
これにより、例えば、カム軸の最遅角位置からの進角量に疑似クランク角信号を生成する疑似角度間隔に満たない端数が生じている場合、この端数分待ち合わせて疑似クランク角信号の生成を開始すれば、疑似クランク角信号の生成タイミングを最遅角位置に一致させることができる。その結果、クランク軸に対するカム軸の回転位相の基準となる最遅角位置を基準としてエンジン回転位置をカウントできる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によると、信号生成手段は、カム角信号の角度間隔を時間換算して疑似クランク角信号を生成する時間間隔を算出する。
これにより、カム角信号の時間間隔に基づき、カム角信号の角度間隔に対する比率に応じて、所定の疑似角度間隔になるように疑似クランク角信号を生成する時間間隔を算出できる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によると、信号生成手段は、カム角信号を検出する毎に、カム軸の進角量と遅角変化量とに基づいて今回と次回とのカム角信号の角度間隔を算出し、算出したカム角信号の角度間隔に基づいて疑似クランク角信号を生成する。
【００２３】
これにより、カム軸が最遅角位置に回転している途中のカム角信号の角度間隔が変化するときにおいて、今回と次回とのカム角信号の角度間隔に基づいて疑似クランク角信号を生成できる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によると、回転位置設定手段は、カム角信号を検出する毎に、カム角信号を検出するときの気筒判別情報と進角量とに基づいて、疑似クランク角信号のカウント値を設定する。
【００２５】
これにより、カム軸が最遅角位置に向けて回転している途中でカム角信号を検出しクランク軸に対してカム軸が進角していても、そのときの気筒判別情報と進角量とに基づいて、エンジン回転位置を再設定できる。
【００２６】
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組合せにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態によるエンジン制御装置を示すブロック図。
【図２】バルブタイミング調整装置の位相制御を示すシステム構成図。
【図３】正常時のカム角信号、クランク角信号、燃料の噴射・点火制御を示すタイムチャート。
【図４】異常時のカム角信号、クランク角信号、燃料の噴射・点火制御を示すタイムチャート。
【図５】カム角信号検出時の疑似クランク角信号生成処理を示すフローチャート。
【図６】疑似クランク角信号生成処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１に、車両に搭載される本実施形態の電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０を示す。
ＥＣＵ１０は、例えば、３気筒のガソリンエンジン用のインジェクタの噴射制御、点火プラグの点火制御を行うエンジンＥＣＵであり、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、ＳＲＡＭ（スタンバイＲＡＭ）１８、ＥＥＰＲＯＭ２０、入力回路３０および出力回路３２等から構成されている。さらにＥＣＵ１０は、カム軸５０（図２参照）が開閉する弁として吸気弁の開閉タイミングを可変に調整するバルブタイミング調整装置（以下、「ＶＶＴ装置」とも言う。）４０（図２参照）を制御する。
【００２９】
ＥＣＵ１０は、ＲＯＭ１４に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ１２が実行することにより、各種センサが検出するアクセル開度、スロットル開度、車速、クランク角、カム角、イグニションスイッチ等の各種信号を入力回路３０を介して入力する。そして、これらセンサの検出信号に基づいて、図示しないインジェクタの噴射制御、点火プラグの点火制御、ＶＶＴ装置４０の位相制御等の制御信号を出力回路３２を介して出力する。
【００３０】
図２に示すように、ＶＶＴ装置４０は、クランク軸のトルクをカム軸５０に伝達するトルク伝達系に設置され、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を進角側または遅角側に制御する。ＥＣＵ１０は、ＯＣＶ（Oil Control Valve）６０に供給する電流値をデュ
ーティ制御することにより、油路１００を介してＶＶＴ装置４０の遅角側および進角側の各油圧室と油供給側または油排出側との連通状態を制御し、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を制御する。
【００３１】
ＥＣＵ１０は、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を制御することにより、カム軸５０に設けられたカム５２が吸気弁を開閉する開閉タイミングを調整する。
ＥＣＵ１０の制御プログラムが作業用に使用し、イグニションスイッチがオフされると電力供給が遮断されて記憶データが消失するＲＡＭ１６と異なり、イグニションスイッチのオン、オフに関わらず、ＳＲＡＭ１８にはバッテリから電力が供給される。したがって、ＳＲＡＭ１８は、バッテリの交換等により電力供給が遮断されない限り、記憶しているデータを保存する記憶部である。
【００３２】
ＥＥＰＲＯＭ２０は、書き換え可能な不揮発性の記憶部である。バッテリから電力供給が遮断されても、ＥＥＰＲＯＭ２０に記憶されているデータは保存される。
ＥＣＵ１０は、イグニションスイッチをオフして車両の運転を停止しても記憶する必要のあるデータを、ＳＲＡＭ１８またはＥＥＰＲＯＭ２０に記憶する。
【００３３】
（気筒判別）
ＥＣＵ１０は、クランク軸の回転に伴って所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、カム軸５０の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて、気筒判別を行い、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなる１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をクランク角信号に基づいて判定する。
【００３４】
クランク角信号は、クランク軸に固定されたクランクロータの外周に所定の角度間隔（例えば１０°）で形成された歯を、クランク軸の回転に伴って図示しないクランク角センサが検出することにより発生する。
【００３５】
尚、クランクロータの外周に形成される歯の間隔は１０°に限るものではなく、１０°より小さくてもよいし、大きくてもよい。クランクロータの歯列の途中には、１個の歯を挟んで２個の歯が２箇所で連続して欠損した欠歯の連欠け２００（図３参照）と、２個の歯が１箇所で欠損した欠歯の単欠け２０２（図３参照）とが、所定の角度位置として１８０°反対側に形成されている。連欠け２００、単欠け２０２を検出するときのクランク角信号は、気筒判別および１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置の設定を行うときの基準位置信号になる。
【００３６】
ＥＣＵ１０は、クランク角信号に基づいて１回転中におけるクランク軸の角度位置を検出するとともに、単位時間当たりのクランク角信号のパルス数を算出することにより、エンジン回転数を検出する。
【００３７】
カム軸５０は、クランク軸に対して１／２の比率で回転するので、クランク軸が２回転（７２０°ＣＡ）する間に１回転する。カム角信号は、カム軸５０に固定されたカムの外周に３気筒エンジンに対応して、所定の角度位置として２４０°ＣＡ（カムロータの角度としては１２０°）間隔で形成されたカム歯２１０（図３参照）を、カム軸５０の回転に伴って図示しないカム角センサが検出することにより発生する。図３に、実線で示すカム歯２１０の位置は、クランク軸に対してカム軸５０が最遅角位置にあることを表わし、点線で示すカム歯２１０の位置は、ＶＶＴ装置４０によりクランク軸に対してカム軸５０が進角していることを表わしている。
【００３８】
クランク軸に対してカム軸５０の回転位相が最遅角位置に調整されている場合、本実施形態では図３に示すように、カム歯２１０の３０°ＣＡ後に各気筒の圧縮ＴＤＣ（圧縮上死点）に達する構成になっている。ＶＶＴ装置４０によりクランク軸に対するカム軸５０の回転位相が調整されると、カム歯２１０の位置は点線で示すように最遅角位置から進角する。したがって、カム歯２１０を検出してから（３０°ＣＡ＋進角量）後に圧縮ＴＤＣに達する。
【００３９】
ＥＣＵ１０は、クランク角信号の連欠け２００および単欠け２０２と、カム歯２１０との組合せにより、カム歯２１０を検出した次の圧縮ＴＤＣが３気筒のうちのどの気筒に相当するかを判定する。連欠け２００を検出する角度範囲内でカム歯２１０を検出すると、次の圧縮ＴＤＣは第２気筒であり、単欠け２０２を検出してからカム歯２１０を検出すると、次の圧縮ＴＤＣは第３気筒であり、連欠け２００を検出する角度範囲内でカム歯２１０を検出しないと、カム歯２１０を検出したときの次の圧縮ＴＤＣは第１気筒である。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、クランク角信号の連欠け２００および単欠け２０２と、カム歯２１０との組合せにより気筒を判別すると、図３に示すように、カム歯２１０を検出する毎に、次の圧縮ＴＤＣに該当する気筒を表わす気筒位置情報を気筒判別情報に基づいて更新する。
【００４１】
（エンジン回転位置）
エンジンの始動時には、カム軸の回転位相は最遅角位置に固定されている。したがって、エンジン始動時にカム角信号を検出すると、３０°ＣＡ後にいずれかの気筒の圧縮ＴＤＣに達する。そこで、ＥＣＵ１０は、エンジン始動時に、クランク角信号の連欠け２００および単欠け２０２と、カム歯２１０との組合せにより気筒を判別すると、カム角信号の検出時において、３０°ＣＡ後に該当する気筒の圧縮ＴＤＣに対応するカウント値になるように基準気筒カウンタのカウント値を設定する。
【００４２】
ＥＣＵ１０は、第１気筒の圧縮ＴＤＣにおいて０、第２気筒の圧縮ＴＤＣにおいて８、第３気筒の圧縮ＴＤＣにおいて１６になるように、カム角信号の検出時において基準気筒カウンタのカウント値を設定する。つまり、基準気筒カウンタのカウント値は、１燃焼サイクルにおける各気筒の行程位置、つまりエンジン回転位置を表わしている。
【００４３】
ＥＣＵ１０は、エンジン始動時に気筒判別を実行して基準気筒カウンタのカウント値を設定すると、１０°ＣＡ毎に検出されるクランク角信号に基づき、エンジン回転位置をカウントする基準気筒カウンタを３０°ＣＡ毎に＋１カウントアップする。基準気筒カウンタの値が２４になるときには、角度の合計が７２０°ＣＡとなるので、カウント値を０に戻す。
【００４４】
ＥＣＵ１０は、基準気筒カウンタのカウント値に基づいて、インジェクタによる燃料の噴射タイミング、点火プラグによる点火タイミングを、エンジン運転状態に適したタイミングに設定する。
【００４５】
（回転位置設定処理）
次に、ＲＯＭ１４等に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ１２が実行することにより、ＥＣＵ１０が実行する回転位置設定処理について説明する。
【００４６】
クランク角センサの故障等によりクランク角信号に異常が発生し、図４に示すようにクランク角信号が出力されない場合、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相が最遅角位置に固定されていれば、２４０°ＣＡで発生するカム角信号の間隔に基づいて、基準気筒カウンタのカウント間隔と同様に３０°ＣＡ毎に擬似クランク角信号を生成し、カム歯２１０の検出タイミングを基準にして基準気筒カウンタのカウント値を設定して、疑似クランク角信号に基づいて基準気筒カウンタをカウントすることはできる。
【００４７】
しかし、本実施形態では、ＶＶＴ装置４０によりクランク軸に対するカム軸５０の回転位相が可変に調整されているので、カム歯２１０の検出タイミングを基準にして基準気筒カウンタのカウント値を設定すると、カム軸５０の最遅角位置からの進角量分、エンジン回転位置がずれてしまう。このように、進角量分ずれたエンジン回転位置を使用すると、該当気筒において適切なタイミングで燃料を噴射して燃焼させることができない。
【００４８】
そこで、本実施形態では、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相をＶＶＴ装置４０で調整する構成においてクランク角信号に異常が発生した場合でも、図５および図６に示す回転位置設定処理のフローチャートにより、該当気筒において適切なタイミングで燃料を噴射して燃焼させることを実現している。
【００４９】
図５は、カム歯２１０によるカム角信号を検出する毎に実行される処理であり、図６は、クランク角信号の異常時に生成される疑似クランク角信号を検出する毎に実行される処理である。
【００５０】
（カム角信号検出時）
カム角信号を検出すると、図５のＳ４００において、ＥＣＵ１０は、クランク角信号が異常であるか否かを判定する。クランク角信号は、例えば、クランク角信号のレベルが「ロウ」または「ハイ」に固定されている場合、異常と判定される。
【００５１】
クランク角信号が正常の場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０はクランク角信号とカム角信号とに基づいて次に圧縮ＴＤＣを迎える気筒を判別し、この気筒判別情報に基づいて気筒位置情報を更新する（Ｓ４０２）。
【００５２】
クランク角信号が異常の場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、今回カム角信号を検出したときのカム軸５０の最遅角位置からの今回推定進角量が０であるか否かを判定する（Ｓ４０４）。ＥＣＵ１０は、クランク角信号が異常であると初回に判定されたときには、クランク角信号が異常であると判定される直前のクランク角信号とカム角信号との位相差に基づいて、クランク軸に対するカム軸５０の今回推定進角量を算出する。図４に示すタイムチャートでは、クランク角信号が異常であると初回に判定されたときの今回推定進角量は５０°ＣＡになっている。
【００５３】
今回推定進角量が０ではない場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、ＯＣＶ６０に供給する電流値をデューティ制御し、カム軸５０が最値遅角位置に向けて回転するようにＶＶＴ装置４０を遅角制御する（Ｓ４０６）。つまり、今回推定進角量が０になりカム軸５０が最値遅角位置に達するまで、ＥＣＵ１０はＳ４０６の遅角制御を実行する。
【００５４】
カム軸５０が最遅角位置に達すると、ＥＣＵ１０はカム軸５０を最遅角位置に保持する。これにより、排気弁と吸気弁との開弁期間がオーバーラップすることを防止するので、クランク角信号が異常であっても、エンジンの運転を継続し、車両を退避走行させることができる。
【００５５】
次に、カム角信号を検出してから最初に生成する疑似クランク角信号の生成タイミングを設定するために、次式（１）で初回疑似クランク角信号角度（ＴＣＡＭ）を算出し（Ｓ４０８）、Ｓ４１２に処理を移行する。
【００５６】
ＴＣＡＭ＝（今回推定進角量／３０°ＣＡ）の余り ・・・（１）
本実施形態では、前述したように疑似クランク角信号の信号間隔を基準気筒カウンタのカウント間隔と同じ３０°ＣＡに設定しているので、ＴＣＡＭは今回推定進角量に対して、３０°ＣＡの端数である余りになる。図４に示す例では、今回推定進角量は前述したように５０°ＣＡであるから、式（１）から算出されるＴＣＡＭは２０°ＣＡである。
【００５７】
今回推定進角量が０の場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、つまりカム軸５０が最遅角位置にある場合、ＥＣＵ１０はＴＣＡＭに０を設定し（Ｓ４１０）、Ｓ４１２に処理を移行する。
Ｓ４０８またはＳ４１０でＴＣＡＭが設定されると、ＥＣＵ１０は、タイマ等で測定して時間換算することにより求めた前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）の時間間隔に基づき、３０°ＣＡ間隔で生成する疑似クランク角信号の時間間隔をカム角信号間隔（Ｔ）に対する３０°ＣＡの角度比率から算出する。ＥＣＵ１０は、カム角信号間隔（Ｔ）を時間換算するために、前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）の時間間隔をタイマ等で常時計測している。
【００５８】
さらに、疑似クランク角信号の時間間隔に基づいてＴＣＡＭを時間換算し、換算結果を疑似クランク角信号出力用タイマに設定する（Ｓ４１２）。クランク角信号が異常になる直前のカム軸の進角量が保持されていれば、クランク角信号が異常であると初回に判定されたときの前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）は２４０°ＣＡである。
【００５９】
疑似クランク角信号出力用タイマに設定されたＴＣＡＭの時間が経過すると、カム角信号検出後の初回の疑似クランク角信号が出力される。そして、後述する図６の処理において、初回の疑似クランク角信号に続いて３０°ＣＡ間隔で疑似クランク角信号が生成され、基準気筒カウンタがカウントされる。
【００６０】
このように、今回推定進角量に対して３０°ＣＡの端数を考慮して疑似クランク角信号を生成することにより、疑似クランク角信号の生成タイミングが最遅角位置と一致する。これにより、後述する図６の処理において、エンジン回転位置を表わす基準気筒カウンタを最遅角位置を基準にしてカウントできる。
【００６１】
そして、ＥＣＵ１０は、現在の気筒位置情報が３以外の１または２であれば（Ｓ４１４：Ｎｏ）、気筒位置情報を＋１カウントアップし（Ｓ４１６）、現在の気筒位置情報が３であれば（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、気筒位置情報を１に設定し（Ｓ４１８）、Ｓ４２０に処理を移行する。
【００６２】
カム角信号を今回検出してからカム角信号を次回検出するまでにＳ４０６の遅角制御によりカム軸５０が遅角側に回転する遅角変化量は、前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）と今回推定進角量とにより決定される。
【００６３】
そこで、ＥＣＵ１０は、前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）と今回推定進角量とに基づき、次回カム角信号を検出するまでにＳ４０６の遅角制御によりカム軸５０が遅角側に回転する遅角変化量をマップ等から算出する（Ｓ４２０）。カム軸５０が最遅角位置にある場合、遅角変化量は０である。
【００６４】
図４の例では、次回にカム角信号を検出するときにカム軸５０は最遅角位置まで達しているので、遅角変化量は今回推定進角量と同じ５０°ＣＡである。
そして、今回のカム角信号を検出してからＴＣＡＭ経過後に最初に疑似クランク角信号を出力してから、カム軸５０を遅角制御している状態で次回カム角信号を検出するまでの間隔である推定カム角信号間隔を次式（２）で算出する（Ｓ４２２）。
【００６５】
推定カム角信号間隔＝２４０°ＣＡ＋遅角変化量−ＴＣＡＭ ・・・（２）
式（２）で算出する推定カム角信号間隔は、今回カム角信号を検出してから次回カム角信号を検出するまでの間に、Ｓ４０８またはＳ４１０で算出したＴＣＡＭを除いて疑似クランク角信号を生成する角度間隔を表わしている。
【００６６】
図４の例では、遅角変化量は５０°ＣＡ、ＴＣＡＭは２０°ＣＡであるから、推定カム角信号間隔は２７０°ＣＡである。また、カム軸５０が最遅角位置にある場合、推定カム角信号間隔は２４０°ＣＡである。
【００６７】
ＥＣＵ１０は、今回推定進角量からＳ４２０で算出した遅角変化量を減算し、次回にカム角信号を検出して本ルーチンを実行するときに使用する今回推定進角量とする（Ｓ４２４）。図４の例では、次回にカム角信号を検出するときにカム軸５０は最遅角位置まで達しているので、Ｓ４２４で算出する今回推定進角量は０°ＣＡである。
【００６８】
（疑似クランク角信号検出時）
疑似クランク角信号を検出すると、図６のＳ４３０においてＥＣＵ１０は、今回の処理がカム角信号検出後に最初に実行する初回処理であるか否かを判定する。つまり、カム角信号検出後に最初に疑似クランク角信号を検出したか否かを判定する。
【００６９】
カム角信号検出後の初回処理ではない場合（Ｓ４３０：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、基準気筒カウンタを＋１カウントアップし（Ｓ４３２）、基準気筒カウンタのカウント値が２３を超えると（Ｓ４３４：Ｙｅｓ）、基準気筒カウンタを０に設定し（Ｓ４３６）、Ｓ４４６に処理を移行する。
【００７０】
カム角信号検出後の初回処理の場合（Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、気筒位置情報に応じて、次式（３）〜（５）により基準気筒カウンタのカウント値を設定する（Ｓ４４０、Ｓ４４２、Ｓ４４４））。尚、式（３）〜（５）において［］はガウス記号であり、記号内の数値を超えない最大の整数を表わす。
【００７１】
気筒位置情報＝１の場合
基準気筒カウンタ＝２４−（［今回進角量／３０°ＣＡ］＋１） ・・・（３）
気筒位置情報＝２の場合
基準気筒カウンタ＝８−（［今回進角量／３０°ＣＡ］＋１） ・・・（４）
気筒位置情報＝３の場合
基準気筒カウンタ＝１６−（［今回進角量／３０°ＣＡ］＋１） ・・・（５）
Ｓ４４０、Ｓ４４２、Ｓ４４４で基準気筒カウンタを設定すると、ＥＣＵ１０は、推定カム角信号間隔が３０°ＣＡ以上であるか否かを判定する（Ｓ４４６）。推定カム角信号間隔が３０°ＣＡ未満の場合（Ｓ４４６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は本処理を終了する。
【００７２】
推定カム角信号間隔が３０°ＣＡ以上の場合（Ｓ４４６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は推定カム角信号間隔から３０°ＣＡを減算する（Ｓ４４８）。そして、ＥＣＵ１０は、タイマ等で測定して前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）を時間換算することにより、カム角信号間隔（Ｔ）に対する３０°ＣＡの角度比率に相当する時間を疑似クランク角信号出力用タイマに設定し（Ｓ４５０）、本処理を終了する。
【００７３】
このように、クランク角信号が異常であっても、前回と今回とのカム角信号間隔を時間換算し、カム角信号間隔に対する角度比率に基づいて疑似クランク角信号出力用タイマに３０°ＣＡに相当する時間を設定することにより、３０°ＣＡ毎に疑似クランク角信号を生成できる。
【００７４】
図６の処理は疑似クランク角信号を検出する毎に実行され、その都度、ＥＣＵ１０は推定カム角信号間隔から３０°ＣＡを減算するので、図５のＳ４２２で算出した推定カム角信号間隔の間、３０°ＣＡ間隔で疑似クランク角信号が生成される。
【００７５】
以上説明した上記実施形態では、クランク角信号が異常になる直前の気筒判別情報および今回推定進角量に基づいてエンジン回転位置を表わす基準気筒カウンタのカウント値を設定する。さらに、今回推定進角量に対して疑似クランク角信号の信号間隔である３０°ＣＡの端数と次回のカム角信号検出時までのカム軸５０の遅角変化量とに基づいて推定カム角信号間隔を算出し、推定カム角信号間隔に基づいて疑似クランク角信号の生成回数を決定している。
【００７６】
これにより、ＶＶＴ装置４０を使用するエンジンにおいてクランク角信号が異常になっても、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を考慮し、基準気筒カウンタのカウント値に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置を判定できる。その結果、カム軸が最遅角位置に達するまでの間に、該当する気筒で１燃焼サイクルにおける適切なタイミングで速やかに燃料を噴射して燃焼させることができる。したがって、クランク角信号が異常の場合にもエンジンの運転を継続し車両を走行させることができる。
【００７７】
図５の処理において、Ｓ４００の処理が本発明の異常判定手段が実行する機能に相当し、Ｓ４０６の処理が本発明の遅角制御手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１２の処理が本発明の信号生成手段が実行する機能に相当する。
【００７８】
また、図６の処理において、Ｓ４３０〜Ｓ４４４の処理が本発明の回転位置設定手段が実行する機能に相当し、Ｓ４４６〜Ｓ４５０の処理が本発明の信号生成手段が実行する機能に相当する。
【００７９】
また、ＥＣＵ１０は、本発明のエンジン制御装置に相当し、本発明の異常判定手段、遅角制御手段、信号生成手段および回転位置設定手段が実行する機能を実現する。
［他の実施形態］
上記実施形態では、カム角信号を検出して最初に疑似クランク角信号を生成する場合、今回推定進角量に対して、疑似クランク角信号の信号間隔である３０°ＣＡの端数であるＴＣＡＭだけ待ち合わせて疑似クランク角信号を生成している。
【００８０】
これに対し、今回推定進角量に３０°ＣＡの端数が含まれていても、その端数分待ち合わせずに疑似クランク角信号を生成してもよい。今回推定進角量の端数分、疑似クランク角信号に基づいて判定するエンジン回転位置はずれるが、そのずれは３０°ＣＡ未満の範囲である。したがって、エンジン回転位置の精度は低下するが、車両を退避走行させることは可能である。
【００８１】
本発明は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の内燃機関を駆動源とする車両に適用できる。また、エンジンの気筒数は３気筒に限るものではない。
また、上記実施形態では、異常判定手段、遅角制御手段、信号生成手段および回転位置設定手段の機能を、制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ１０により実現している。これに対し、上記複数の手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。
【００８２】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０：ＥＣＵ（エンジン制御装置、異常判定手段、遅角制御手段、信号生成手段、回転位置設定手段）、５０：カム軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム軸が開閉する弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、クランク角信号とカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をカウントするエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのクランク軸の回転に伴い所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、エンジンのカム軸の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなる１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をクランク角信号に基づいてカウントするエンジン制御装置が知られている。
【０００３】
このようなエンジン制御装置において、クランク角信号を検出するクランク角センサの異常等によりクランク角信号に異常が発生すると、カム角信号の発生間隔に基づいて所定の角度間隔で疑似クランク角信号を生成し、疑似クランク角信号に基づいてエンジン回転位置を判定することが公知である（例えば、特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０４６１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２では、クランク軸に対するカム軸の回転位相が固定であるから、カム角信号が発生する角度位置は変化しない。したがって、クランク角信号が異常になっても、カム角信号の発生間隔に基づいて生成した疑似クランク角信号とカム角信号の発生角度位置とに基づいてエンジン回転位置を判定できる。これにより、該当する気筒で燃料を燃焼させることが可能である。
【０００６】
しかしながら、クランク軸に対するカム軸の回転位相を制御することによりカム軸が開閉する弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置を用いるエンジンの場合、カム角信号の発生角度位置は、クランク軸に対するカム軸の回転位相の基準位置である最遅角位置から進角側に可変に制御されている。
【０００７】
したがって、クランク角信号の異常時にカム角信号の発生間隔から疑似クランク角信号を生成し、カム角信号の発生位置を基準にして疑似クランク角信号をカウントしてエンジン回転位置を判定すると、カム軸が進角している場合にエンジン回転位置がずれるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、バルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、クランク角信号の異常時にカム角信号に基づいてエンジン回転位置を判定するエンジン制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１から６に記載の発明によると、バルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、クランク軸の回転に伴い所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、カム軸の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をカウントするエンジン制御装置において、遅角制御手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定すると、バルブタイミング調整装置を制御しクランク軸に対してカム軸を最遅角位置に回転させる。
【００１０】
尚、１燃焼サイクルは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなり、クランク軸の２回転、カム軸の１回転の角度に相当する。そして、エンジン回転位置は、１燃焼サイクルの回転角度におけるエンジンの回転位置を表わしており、エンジン回転位置に基づいて各気筒の行程の位置を判定できる。
【００１１】
このように、クランク角信号が異常になり、クランク角信号とカム角信号とに基づいてクランク軸に対するカム軸の回転位相を制御できない場合に、クランク軸に対してカム軸を基準位置である最遅角位置に回転させることにより、クランク軸に対するカム軸の回転位相を特定できる。
【００１２】
そして、信号生成手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定する直前におけるカム軸の最遅角位置からの進角量と、カム軸が進角位置から最遅角位置に向けて回転するときの遅角変化量とに基づいて所定の疑似角度間隔で疑似クランク角信号を生成する。
【００１３】
このように、クランク角信号が異常であると判定される直前のカム軸の進角量と遅角変化量とに基づいてカム軸が最遅角位置に達するタイミングを判定できるとともにカム角信号の間隔を算出できるので、カム角信号の間隔において所定の疑似角度間隔の疑似クランク角信号を生成する回数を決定できる。
【００１４】
そして、回転位置設定手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定する直前の気筒判別情報と進角量とに基づいて疑似クランク角信号のカウント値を設定し、疑似クランク信号に基づいてエンジン回転位置をカウントする。
【００１５】
このように、クランク角信号が異常になる直前の気筒判別情報および進角量に基づいて、エンジン回転位置を表わす疑似クランク角信号のカウント値を設定し、疑似クランク角信号に基づいてエンジン回転位置をカウントするので、カム軸が最遅角位置に回転するまでの間において、クランク軸に対するカム軸の回転位相を考慮してエンジン回転位置を判定できる。
【００１６】
これにより、クランク角信号が異常になっても、疑似クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置を判定できる。その結果、カム軸が最遅角位置に達するまでの間に、該当する気筒で１燃焼サイクルにおける適切なタイミングで速やかに燃料を噴射して燃焼させることができる。したがって、クランク角信号が異常の場合にもエンジンの運転を継続し車両を走行させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によると、遅角制御手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定すると、バルブタイミング調整装置を制御してカム軸を最遅角位置に保持させる。
【００１８】
クランク軸に対するカム軸の回転位相を最遅角位置に保持することにより、クランク軸に対するカム軸の回転位相を最遅角位置に固定させることができる。これにより、バルブタイミング調整装置が吸気弁のバルブタイミングを調整する場合には、吸気弁と排気弁との開弁期間のオーバーラップを防止し、エンジンの運転を継続できる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によると、信号生成手段は、クランク角信号が異常であると異常判定手段が判定する直前におけるカム軸の進角量に基づいて疑似クランク角信号の初回の生成タイミングを決定する。
【００２０】
これにより、例えば、カム軸の最遅角位置からの進角量に疑似クランク角信号を生成する疑似角度間隔に満たない端数が生じている場合、この端数分待ち合わせて疑似クランク角信号の生成を開始すれば、疑似クランク角信号の生成タイミングを最遅角位置に一致させることができる。その結果、クランク軸に対するカム軸の回転位相の基準となる最遅角位置を基準としてエンジン回転位置をカウントできる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によると、信号生成手段は、カム角信号の角度間隔を時間換算して疑似クランク角信号を生成する時間間隔を算出する。
これにより、カム角信号の時間間隔に基づき、カム角信号の角度間隔に対する比率に応じて、所定の疑似角度間隔になるように疑似クランク角信号を生成する時間間隔を算出できる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によると、信号生成手段は、カム角信号を検出する毎に、カム軸の進角量と遅角変化量とに基づいて今回と次回とのカム角信号の角度間隔を算出し、算出したカム角信号の角度間隔に基づいて疑似クランク角信号を生成する。
【００２３】
これにより、カム軸が最遅角位置に回転している途中のカム角信号の角度間隔が変化するときにおいて、今回と次回とのカム角信号の角度間隔に基づいて疑似クランク角信号を生成できる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によると、回転位置設定手段は、カム角信号を検出する毎に、カム角信号を検出するときの気筒判別情報と進角量とに基づいて、疑似クランク角信号のカウント値を設定する。
【００２５】
これにより、カム軸が最遅角位置に向けて回転している途中でカム角信号を検出しクランク軸に対してカム軸が進角していても、そのときの気筒判別情報と進角量とに基づいて、エンジン回転位置を再設定できる。
【００２６】
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組合せにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態によるエンジン制御装置を示すブロック図。
【図２】バルブタイミング調整装置の位相制御を示すシステム構成図。
【図３】正常時のカム角信号、クランク角信号、燃料の噴射・点火制御を示すタイムチャート。
【図４】異常時のカム角信号、クランク角信号、燃料の噴射・点火制御を示すタイムチャート。
【図５】カム角信号検出時の疑似クランク角信号生成処理を示すフローチャート。
【図６】疑似クランク角信号生成処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１に、車両に搭載される本実施形態の電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０を示す。
ＥＣＵ１０は、例えば、３気筒のガソリンエンジン用のインジェクタの噴射制御、点火プラグの点火制御を行うエンジンＥＣＵであり、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、ＳＲＡＭ（スタンバイＲＡＭ）１８、ＥＥＰＲＯＭ２０、入力回路３０および出力回路３２等から構成されている。さらにＥＣＵ１０は、カム軸５０（図２参照）が開閉する弁として吸気弁の開閉タイミングを可変に調整するバルブタイミング調整装置（以下、「ＶＶＴ装置」とも言う。）４０（図２参照）を制御する。
【００２９】
ＥＣＵ１０は、ＲＯＭ１４に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ１２が実行することにより、各種センサが検出するアクセル開度、スロットル開度、車速、クランク角、カム角、イグニションスイッチ等の各種信号を入力回路３０を介して入力する。そして、これらセンサの検出信号に基づいて、図示しないインジェクタの噴射制御、点火プラグの点火制御、ＶＶＴ装置４０の位相制御等の制御信号を出力回路３２を介して出力する。
【００３０】
図２に示すように、ＶＶＴ装置４０は、クランク軸のトルクをカム軸５０に伝達するトルク伝達系に設置され、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を進角側または遅角側に制御する。ＥＣＵ１０は、ＯＣＶ（Oil Control Valve）６０に供給する電流値をデュ
ーティ制御することにより、油路１００を介してＶＶＴ装置４０の遅角側および進角側の各油圧室と油供給側または油排出側との連通状態を制御し、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を制御する。
【００３１】
ＥＣＵ１０は、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を制御することにより、カム軸５０に設けられたカム５２が吸気弁を開閉する開閉タイミングを調整する。
ＥＣＵ１０の制御プログラムが作業用に使用し、イグニションスイッチがオフされると電力供給が遮断されて記憶データが消失するＲＡＭ１６と異なり、イグニションスイッチのオン、オフに関わらず、ＳＲＡＭ１８にはバッテリから電力が供給される。したがって、ＳＲＡＭ１８は、バッテリの交換等により電力供給が遮断されない限り、記憶しているデータを保存する記憶部である。
【００３２】
ＥＥＰＲＯＭ２０は、書き換え可能な不揮発性の記憶部である。バッテリから電力供給が遮断されても、ＥＥＰＲＯＭ２０に記憶されているデータは保存される。
ＥＣＵ１０は、イグニションスイッチをオフして車両の運転を停止しても記憶する必要のあるデータを、ＳＲＡＭ１８またはＥＥＰＲＯＭ２０に記憶する。
【００３３】
（気筒判別）
ＥＣＵ１０は、クランク軸の回転に伴って所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、カム軸５０の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて、気筒判別を行い、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなる１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をクランク角信号に基づいて判定する。
【００３４】
クランク角信号は、クランク軸に固定されたクランクロータの外周に所定の角度間隔（例えば１０°）で形成された歯を、クランク軸の回転に伴って図示しないクランク角センサが検出することにより発生する。
【００３５】
尚、クランクロータの外周に形成される歯の間隔は１０°に限るものではなく、１０°より小さくてもよいし、大きくてもよい。クランクロータの歯列の途中には、１個の歯を挟んで２個の歯が２箇所で連続して欠損した欠歯の連欠け２００（図３参照）と、２個の歯が１箇所で欠損した欠歯の単欠け２０２（図３参照）とが、所定の角度位置として１８０°反対側に形成されている。連欠け２００、単欠け２０２を検出するときのクランク角信号は、気筒判別および１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置の設定を行うときの基準位置信号になる。
【００３６】
ＥＣＵ１０は、クランク角信号に基づいて１回転中におけるクランク軸の角度位置を検出するとともに、単位時間当たりのクランク角信号のパルス数を算出することにより、エンジン回転数を検出する。
【００３７】
カム軸５０は、クランク軸に対して１／２の比率で回転するので、クランク軸が２回転（７２０°ＣＡ）する間に１回転する。カム角信号は、カム軸５０に固定されたカムの外周に３気筒エンジンに対応して、所定の角度位置として２４０°ＣＡ（カムロータの角度としては１２０°）間隔で形成されたカム歯２１０（図３参照）を、カム軸５０の回転に伴って図示しないカム角センサが検出することにより発生する。図３に、実線で示すカム歯２１０の位置は、クランク軸に対してカム軸５０が最遅角位置にあることを表わし、点線で示すカム歯２１０の位置は、ＶＶＴ装置４０によりクランク軸に対してカム軸５０が進角していることを表わしている。
【００３８】
クランク軸に対してカム軸５０の回転位相が最遅角位置に調整されている場合、本実施形態では図３に示すように、カム歯２１０の３０°ＣＡ後に各気筒の圧縮ＴＤＣ（圧縮上死点）に達する構成になっている。ＶＶＴ装置４０によりクランク軸に対するカム軸５０の回転位相が調整されると、カム歯２１０の位置は点線で示すように最遅角位置から進角する。したがって、カム歯２１０を検出してから（３０°ＣＡ＋進角量）後に圧縮ＴＤＣに達する。
【００３９】
ＥＣＵ１０は、クランク角信号の連欠け２００および単欠け２０２と、カム歯２１０との組合せにより、カム歯２１０を検出した次の圧縮ＴＤＣが３気筒のうちのどの気筒に相当するかを判定する。連欠け２００を検出する角度範囲内でカム歯２１０を検出すると、次の圧縮ＴＤＣは第２気筒であり、単欠け２０２を検出してからカム歯２１０を検出すると、次の圧縮ＴＤＣは第３気筒であり、連欠け２００を検出する角度範囲内でカム歯２１０を検出しないと、カム歯２１０を検出したときの次の圧縮ＴＤＣは第１気筒である。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、クランク角信号の連欠け２００および単欠け２０２と、カム歯２１０との組合せにより気筒を判別すると、図３に示すように、カム歯２１０を検出する毎に、次の圧縮ＴＤＣに該当する気筒を表わす気筒位置情報を気筒判別情報に基づいて更新する。
【００４１】
（エンジン回転位置）
エンジンの始動時には、カム軸の回転位相は最遅角位置に固定されている。したがって、エンジン始動時にカム角信号を検出すると、３０°ＣＡ後にいずれかの気筒の圧縮ＴＤＣに達する。そこで、ＥＣＵ１０は、エンジン始動時に、クランク角信号の連欠け２００および単欠け２０２と、カム歯２１０との組合せにより気筒を判別すると、カム角信号の検出時において、３０°ＣＡ後に該当する気筒の圧縮ＴＤＣに対応するカウント値になるように基準気筒カウンタのカウント値を設定する。
【００４２】
ＥＣＵ１０は、第１気筒の圧縮ＴＤＣにおいて０、第２気筒の圧縮ＴＤＣにおいて８、第３気筒の圧縮ＴＤＣにおいて１６になるように、カム角信号の検出時において基準気筒カウンタのカウント値を設定する。つまり、基準気筒カウンタのカウント値は、１燃焼サイクルにおける各気筒の行程位置、つまりエンジン回転位置を表わしている。
【００４３】
ＥＣＵ１０は、エンジン始動時に気筒判別を実行して基準気筒カウンタのカウント値を設定すると、１０°ＣＡ毎に検出されるクランク角信号に基づき、エンジン回転位置をカウントする基準気筒カウンタを３０°ＣＡ毎に＋１カウントアップする。基準気筒カウンタの値が２４になるときには、角度の合計が７２０°ＣＡとなるので、カウント値を０に戻す。
【００４４】
ＥＣＵ１０は、基準気筒カウンタのカウント値に基づいて、インジェクタによる燃料の噴射タイミング、点火プラグによる点火タイミングを、エンジン運転状態に適したタイミングに設定する。
【００４５】
（回転位置設定処理）
次に、ＲＯＭ１４等に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ１２が実行することにより、ＥＣＵ１０が実行する回転位置設定処理について説明する。
【００４６】
クランク角センサの故障等によりクランク角信号に異常が発生し、図４に示すようにクランク角信号が出力されない場合、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相が最遅角位置に固定されていれば、２４０°ＣＡで発生するカム角信号の間隔に基づいて、基準気筒カウンタのカウント間隔と同様に３０°ＣＡ毎に擬似クランク角信号を生成し、カム歯２１０の検出タイミングを基準にして基準気筒カウンタのカウント値を設定して、疑似クランク角信号に基づいて基準気筒カウンタをカウントすることはできる。
【００４７】
しかし、本実施形態では、ＶＶＴ装置４０によりクランク軸に対するカム軸５０の回転位相が可変に調整されているので、カム歯２１０の検出タイミングを基準にして基準気筒カウンタのカウント値を設定すると、カム軸５０の最遅角位置からの進角量分、エンジン回転位置がずれてしまう。このように、進角量分ずれたエンジン回転位置を使用すると、該当気筒において適切なタイミングで燃料を噴射して燃焼させることができない。
【００４８】
そこで、本実施形態では、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相をＶＶＴ装置４０で調整する構成においてクランク角信号に異常が発生した場合でも、図５および図６に示す回転位置設定処理のフローチャートにより、該当気筒において適切なタイミングで燃料を噴射して燃焼させることを実現している。
【００４９】
図５は、カム歯２１０によるカム角信号を検出する毎に実行される処理であり、図６は、クランク角信号の異常時に生成される疑似クランク角信号を検出する毎に実行される処理である。
【００５０】
（カム角信号検出時）
カム角信号を検出すると、図５のＳ４００において、ＥＣＵ１０は、クランク角信号が異常であるか否かを判定する。クランク角信号は、例えば、クランク角信号のレベルが「ロウ」または「ハイ」に固定されている場合、異常と判定される。
【００５１】
クランク角信号が正常の場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０はクランク角信号とカム角信号とに基づいて次に圧縮ＴＤＣを迎える気筒を判別し、この気筒判別情報に基づいて気筒位置情報を更新する（Ｓ４０２）。
【００５２】
クランク角信号が異常の場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、今回カム角信号を検出したときのカム軸５０の最遅角位置からの今回推定進角量が０であるか否かを判定する（Ｓ４０４）。ＥＣＵ１０は、クランク角信号が異常であると初回に判定されたときには、クランク角信号が異常であると判定される直前のクランク角信号とカム角信号との位相差に基づいて、クランク軸に対するカム軸５０の今回推定進角量を算出する。図４に示すタイムチャートでは、クランク角信号が異常であると初回に判定されたときの今回推定進角量は５０°ＣＡになっている。
【００５３】
今回推定進角量が０ではない場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、ＯＣＶ６０に供給する電流値をデューティ制御し、カム軸５０が最値遅角位置に向けて回転するようにＶＶＴ装置４０を遅角制御する（Ｓ４０６）。つまり、今回推定進角量が０になりカム軸５０が最値遅角位置に達するまで、ＥＣＵ１０はＳ４０６の遅角制御を実行する。
【００５４】
カム軸５０が最遅角位置に達すると、ＥＣＵ１０はカム軸５０を最遅角位置に保持する。これにより、排気弁と吸気弁との開弁期間がオーバーラップすることを防止するので、クランク角信号が異常であっても、エンジンの運転を継続し、車両を退避走行させることができる。
【００５５】
次に、カム角信号を検出してから最初に生成する疑似クランク角信号の生成タイミングを設定するために、次式（１）で初回疑似クランク角信号角度（ＴＣＡＭ）を算出し（Ｓ４０８）、Ｓ４１２に処理を移行する。
【００５６】
ＴＣＡＭ＝（今回推定進角量／３０°ＣＡ）の余り ・・・（１）
本実施形態では、前述したように疑似クランク角信号の信号間隔を基準気筒カウンタのカウント間隔と同じ３０°ＣＡに設定しているので、ＴＣＡＭは今回推定進角量に対して、３０°ＣＡの端数である余りになる。図４に示す例では、今回推定進角量は前述したように５０°ＣＡであるから、式（１）から算出されるＴＣＡＭは２０°ＣＡである。
【００５７】
今回推定進角量が０の場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、つまりカム軸５０が最遅角位置にある場合、ＥＣＵ１０はＴＣＡＭに０を設定し（Ｓ４１０）、Ｓ４１２に処理を移行する。
Ｓ４０８またはＳ４１０でＴＣＡＭが設定されると、ＥＣＵ１０は、タイマ等で測定して時間換算することにより求めた前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）の時間間隔に基づき、３０°ＣＡ間隔で生成する疑似クランク角信号の時間間隔をカム角信号間隔（Ｔ）に対する３０°ＣＡの角度比率から算出する。ＥＣＵ１０は、カム角信号間隔（Ｔ）を時間換算するために、前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）の時間間隔をタイマ等で常時計測している。
【００５８】
さらに、疑似クランク角信号の時間間隔に基づいてＴＣＡＭを時間換算し、換算結果を疑似クランク角信号出力用タイマに設定する（Ｓ４１２）。クランク角信号が異常になる直前のカム軸の進角量が保持されていれば、クランク角信号が異常であると初回に判定されたときの前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）は２４０°ＣＡである。
【００５９】
疑似クランク角信号出力用タイマに設定されたＴＣＡＭの時間が経過すると、カム角信号検出後の初回の疑似クランク角信号が出力される。そして、後述する図６の処理において、初回の疑似クランク角信号に続いて３０°ＣＡ間隔で疑似クランク角信号が生成され、基準気筒カウンタがカウントされる。
【００６０】
このように、今回推定進角量に対して３０°ＣＡの端数を考慮して疑似クランク角信号を生成することにより、疑似クランク角信号の生成タイミングが最遅角位置と一致する。これにより、後述する図６の処理において、エンジン回転位置を表わす基準気筒カウンタを最遅角位置を基準にしてカウントできる。
【００６１】
そして、ＥＣＵ１０は、現在の気筒位置情報が３以外の１または２であれば（Ｓ４１４：Ｎｏ）、気筒位置情報を＋１カウントアップし（Ｓ４１６）、現在の気筒位置情報が３であれば（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、気筒位置情報を１に設定し（Ｓ４１８）、Ｓ４２０に処理を移行する。
【００６２】
カム角信号を今回検出してからカム角信号を次回検出するまでにＳ４０６の遅角制御によりカム軸５０が遅角側に回転する遅角変化量は、前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）と今回推定進角量とにより決定される。
【００６３】
そこで、ＥＣＵ１０は、前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）と今回推定進角量とに基づき、次回カム角信号を検出するまでにＳ４０６の遅角制御によりカム軸５０が遅角側に回転する遅角変化量をマップ等から算出する（Ｓ４２０）。カム軸５０が最遅角位置にある場合、遅角変化量は０である。
【００６４】
図４の例では、次回にカム角信号を検出するときにカム軸５０は最遅角位置まで達しているので、遅角変化量は今回推定進角量と同じ５０°ＣＡである。
そして、今回のカム角信号を検出してからＴＣＡＭ経過後に最初に疑似クランク角信号を出力してから、カム軸５０を遅角制御している状態で次回カム角信号を検出するまでの間隔である推定カム角信号間隔を次式（２）で算出する（Ｓ４２２）。
【００６５】
推定カム角信号間隔＝２４０°ＣＡ＋遅角変化量−ＴＣＡＭ ・・・（２）
式（２）で算出する推定カム角信号間隔は、今回カム角信号を検出してから次回カム角信号を検出するまでの間に、Ｓ４０８またはＳ４１０で算出したＴＣＡＭを除いて疑似クランク角信号を生成する角度間隔を表わしている。
【００６６】
図４の例では、遅角変化量は５０°ＣＡ、ＴＣＡＭは２０°ＣＡであるから、推定カム角信号間隔は２７０°ＣＡである。また、カム軸５０が最遅角位置にある場合、推定カム角信号間隔は２４０°ＣＡである。
【００６７】
ＥＣＵ１０は、今回推定進角量からＳ４２０で算出した遅角変化量を減算し、次回にカム角信号を検出して本ルーチンを実行するときに使用する今回推定進角量とする（Ｓ４２４）。図４の例では、次回にカム角信号を検出するときにカム軸５０は最遅角位置まで達しているので、Ｓ４２４で算出する今回推定進角量は０°ＣＡである。
【００６８】
（疑似クランク角信号検出時）
疑似クランク角信号を検出すると、図６のＳ４３０においてＥＣＵ１０は、今回の処理がカム角信号検出後に最初に実行する初回処理であるか否かを判定する。つまり、カム角信号検出後に最初に疑似クランク角信号を検出したか否かを判定する。
【００６９】
カム角信号検出後の初回処理ではない場合（Ｓ４３０：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、基準気筒カウンタを＋１カウントアップし（Ｓ４３２）、基準気筒カウンタのカウント値が２３を超えると（Ｓ４３４：Ｙｅｓ）、基準気筒カウンタを０に設定し（Ｓ４３６）、Ｓ４４６に処理を移行する。
【００７０】
カム角信号検出後の初回処理の場合（Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、気筒位置情報に応じて、次式（３）〜（５）により基準気筒カウンタのカウント値を設定する（Ｓ４４０、Ｓ４４２、Ｓ４４４））。尚、式（３）〜（５）において［］はガウス記号であり、記号内の数値を超えない最大の整数を表わす。
【００７１】
気筒位置情報＝１の場合
基準気筒カウンタ＝２４−（［今回進角量／３０°ＣＡ］＋１） ・・・（３）
気筒位置情報＝２の場合
基準気筒カウンタ＝８−（［今回進角量／３０°ＣＡ］＋１） ・・・（４）
気筒位置情報＝３の場合
基準気筒カウンタ＝１６−（［今回進角量／３０°ＣＡ］＋１） ・・・（５）
Ｓ４４０、Ｓ４４２、Ｓ４４４で基準気筒カウンタを設定すると、ＥＣＵ１０は、推定カム角信号間隔が３０°ＣＡ以上であるか否かを判定する（Ｓ４４６）。推定カム角信号間隔が３０°ＣＡ未満の場合（Ｓ４４６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は本処理を終了する。
【００７２】
推定カム角信号間隔が３０°ＣＡ以上の場合（Ｓ４４６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は推定カム角信号間隔から３０°ＣＡを減算する（Ｓ４４８）。そして、ＥＣＵ１０は、タイマ等で測定して前回と今回とのカム角信号間隔（Ｔ）を時間換算することにより、カム角信号間隔（Ｔ）に対する３０°ＣＡの角度比率に相当する時間を疑似クランク角信号出力用タイマに設定し（Ｓ４５０）、本処理を終了する。
【００７３】
このように、クランク角信号が異常であっても、前回と今回とのカム角信号間隔を時間換算し、カム角信号間隔に対する角度比率に基づいて疑似クランク角信号出力用タイマに３０°ＣＡに相当する時間を設定することにより、３０°ＣＡ毎に疑似クランク角信号を生成できる。
【００７４】
図６の処理は疑似クランク角信号を検出する毎に実行され、その都度、ＥＣＵ１０は推定カム角信号間隔から３０°ＣＡを減算するので、図５のＳ４２２で算出した推定カム角信号間隔の間、３０°ＣＡ間隔で疑似クランク角信号が生成される。
【００７５】
以上説明した上記実施形態では、クランク角信号が異常になる直前の気筒判別情報および今回推定進角量に基づいてエンジン回転位置を表わす基準気筒カウンタのカウント値を設定する。さらに、今回推定進角量に対して疑似クランク角信号の信号間隔である３０°ＣＡの端数と次回のカム角信号検出時までのカム軸５０の遅角変化量とに基づいて推定カム角信号間隔を算出し、推定カム角信号間隔に基づいて疑似クランク角信号の生成回数を決定している。
【００７６】
これにより、ＶＶＴ装置４０を使用するエンジンにおいてクランク角信号が異常になっても、クランク軸に対するカム軸５０の回転位相を考慮し、基準気筒カウンタのカウント値に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置を判定できる。その結果、カム軸が最遅角位置に達するまでの間に、該当する気筒で１燃焼サイクルにおける適切なタイミングで速やかに燃料を噴射して燃焼させることができる。したがって、クランク角信号が異常の場合にもエンジンの運転を継続し車両を走行させることができる。
【００７７】
図５の処理において、Ｓ４００の処理が本発明の異常判定手段が実行する機能に相当し、Ｓ４０６の処理が本発明の遅角制御手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１２の処理が本発明の信号生成手段が実行する機能に相当する。
【００７８】
また、図６の処理において、Ｓ４３０〜Ｓ４４４の処理が本発明の回転位置設定手段が実行する機能に相当し、Ｓ４４６〜Ｓ４５０の処理が本発明の信号生成手段が実行する機能に相当する。
【００７９】
また、ＥＣＵ１０は、本発明のエンジン制御装置に相当し、本発明の異常判定手段、遅角制御手段、信号生成手段および回転位置設定手段が実行する機能を実現する。
［他の実施形態］
上記実施形態では、カム角信号を検出して最初に疑似クランク角信号を生成する場合、今回推定進角量に対して、疑似クランク角信号の信号間隔である３０°ＣＡの端数であるＴＣＡＭだけ待ち合わせて疑似クランク角信号を生成している。
【００８０】
これに対し、今回推定進角量に３０°ＣＡの端数が含まれていても、その端数分待ち合わせずに疑似クランク角信号を生成してもよい。今回推定進角量の端数分、疑似クランク角信号に基づいて判定するエンジン回転位置はずれるが、そのずれは３０°ＣＡ未満の範囲である。したがって、エンジン回転位置の精度は低下するが、車両を退避走行させることは可能である。
【００８１】
本発明は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の内燃機関を駆動源とする車両に適用できる。また、エンジンの気筒数は３気筒に限るものではない。
また、上記実施形態では、異常判定手段、遅角制御手段、信号生成手段および回転位置設定手段の機能を、制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ１０により実現している。これに対し、上記複数の手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。
【００８２】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０：ＥＣＵ（エンジン制御装置、異常判定手段、遅角制御手段、信号生成手段、回転位置設定手段）、５０：カム軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸に対するカム軸の回転位相を制御することにより前記カム軸が開閉する弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、前記クランク軸の回転に伴い所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、前記カム軸の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、前記クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をカウントするエンジン制御装置において、
前記クランク角信号の異常を判定する異常判定手段と、
前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定すると、前記バルブタイミング調整装置を制御し前記クランク軸に対して前記カム軸を最遅角位置に回転させる遅角制御手段と、
前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定する直前の前記カム軸の前記最遅角位置からの進角量と、前記カム軸が進角位置から前記最遅角位置に向けて回転するときの遅角変化量とに基づいて所定の疑似角度間隔で疑似クランク角信号を生成する信号生成手段と、
前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定する直前の気筒判別情報および前記進角量に基づいて前記疑似クランク角信号のカウント値を設定し、前記疑似クランク角信号に基づいて前記エンジン回転位置をカウントする回転位置設定手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記遅角制御手段は、前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定すると、前記バルブタイミング調整装置を制御して前記カム軸を前記最遅角位置に保持させることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記信号生成手段は、前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定する直前における前記カム軸の前記進角量に基づいて前記疑似クランク角信号の初回の生成タイミングを決定することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記信号生成手段は、前記カム角信号の角度間隔を時間換算して前記疑似クランク角信号を生成する時間間隔を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記信号生成手段は、前記カム角信号を検出する毎に、前記カム軸の前記進角量と前記遅角変化量とに基づいて今回と次回との前記カム角信号の角度間隔を算出し、算出した前記カム角信号の角度間隔に基づいて前記疑似クランク角信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記回転位置設定手段は、前記カム角信号を検出する毎に、前記カム角信号を検出するときの前記気筒判別情報と前記進角量とに基づいて、前記疑似クランク角信号のカウント値を設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項１】
クランク軸に対するカム軸の回転位相を制御することにより前記カム軸が開閉する弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置を用いたエンジンに適用され、前記クランク軸の回転に伴い所定の角度間隔で発生する信号列中に所定の角度位置を表わす基準位置信号を有するクランク角信号と、前記カム軸の回転に伴って所定の角度位置で発生するカム角信号とに基づいて気筒判別を行い、前記クランク角信号に基づいて１燃焼サイクルにおけるエンジン回転位置をカウントするエンジン制御装置において、
前記クランク角信号の異常を判定する異常判定手段と、
前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定すると、前記バルブタイミング調整装置を制御し前記クランク軸に対して前記カム軸を最遅角位置に回転させる遅角制御手段と、
前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定する直前の前記カム軸の前記最遅角位置からの進角量と、前記カム軸が進角位置から前記最遅角位置に向けて回転するときの遅角変化量とに基づいて所定の疑似角度間隔で疑似クランク角信号を生成する信号生成手段と、
前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定する直前の気筒判別情報および前記進角量に基づいて前記疑似クランク角信号のカウント値を設定し、前記疑似クランク角信号に基づいて前記エンジン回転位置をカウントする回転位置設定手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記遅角制御手段は、前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定すると、前記バルブタイミング調整装置を制御して前記カム軸を前記最遅角位置に保持させることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記信号生成手段は、前記クランク角信号が異常であると前記異常判定手段が判定する直前における前記カム軸の前記進角量に基づいて前記疑似クランク角信号の初回の生成タイミングを決定することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記信号生成手段は、前記カム角信号の角度間隔を時間換算して前記疑似クランク角信号を生成する時間間隔を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記信号生成手段は、前記カム角信号を検出する毎に、前記カム軸の前記進角量と前記遅角変化量とに基づいて今回と次回との前記カム角信号の角度間隔を算出し、算出した前記カム角信号の角度間隔に基づいて前記疑似クランク角信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記回転位置設定手段は、前記カム角信号を検出する毎に、前記カム角信号を検出するときの前記気筒判別情報と前記進角量とに基づいて、前記疑似クランク角信号のカウント値を設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６０９３８（Ｐ２０１３−６０９３８Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５９４７（Ｐ２０１１−２０５９４７）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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