特開 2025-19505 可変バルブタイミング機構の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025019505

(43)【公開日】2025-02-07

(54)【発明の名称】可変バルブタイミング機構の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20250131BHJP

【ＦＩ】

F02D13/02 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023123142

(22)【出願日】2023-07-28

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(72)【発明者】

【氏名】椛澤 直矢

(72)【発明者】

【氏名】小須田 雅貴

(72)【発明者】

【氏名】松尾 宣彦

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AA01

3G092AA06

3G092AA11

3G092AB02

3G092BA03

3G092BA04

3G092BA09

3G092BB01

3G092BB06

3G092DA09

3G092DA10

3G092EA03

3G092EA04

3G092EC01

3G092FA06

3G092HB01Z

3G092HB02Z

3G092HC09Z

3G092HE01Z

3G092HE03Z

3G092HE06Z

3G092HE08Z

(57)【要約】

【課題】カムシャフトの回転角度を早期に校正することで、オーバーシュートを抑制して制御性を向上させる。
【解決手段】ＶＶＴ機構の制御装置は、歯欠け部が形成されたクランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサのクランク信号、及び気筒判別信号を出力するカム角センサのカム信号を入力して、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角度を変化させてバルブタイミングを変更する。このとき、ＶＶＴ機構の制御装置は、エンジン停止時にＶＶＴ機構を所定角度に制御する。また、ＶＶＴ機構の制御装置は、エンジン始動時にクランク信号から歯欠け部が検知されたとき（Ｓ２０）、歯欠け部によって特定されるカムシャフトの回転角度に応じてカムシャフトの回転角度を校正し（Ｓ２１）、校正したカムシャフトの回転角度に応じてＶＶＴ機構を目標角度に制御する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯欠け部が形成されたクランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサのクランク信号、及び気筒判別信号を出力するカム角センサのカム信号を入力して、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角度を変化させてバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
エンジン停止時に前記可変バルブタイミング機構を所定角度に制御し、
エンジン始動時に前記クランク信号から前記歯欠け部が検知されたとき、前記歯欠け部によって特定される前記カムシャフトの回転角度に応じて前記カムシャフトの回転角度を校正し、
前記校正したカムシャフトの回転角度に応じて前記可変バルブタイミング機構を目標角度に制御する、
可変バルブタイミング機構の制御装置。

【請求項2】

前記所定角度は、前記可変バルブタイミング機構の最遅角位置である、
請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

【請求項3】

歯欠け部が形成されたクランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサのクランク信号、及び気筒判別信号を出力するカム角センサのカム信号を入力して、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角度を変化させてバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
エンジン始動時に前記カム信号が入力されたとき、前記カム信号によって特定される前記カムシャフトの回転角度に応じて前記カムシャフトの回転角度を校正し、
前記校正したカムシャフトの回転角度に応じて前記可変バルブタイミング機構を目標角度に制御する、
可変バルブタイミング機構の制御装置。

【請求項4】

前記校正したカムシャフトの回転角度に応じてカムトルクを求め、
前記カムトルクに応じて前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの位相角度を推定する、
請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

【請求項5】

前記カムシャフトの回転角度の校正は、前記歯欠け部の検知に応答して校正した後、前記カム信号が入力されるたびに行われる、
請求項４に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させてバルブタイミングを変更する、可変バルブタイミング（ＶＶＴ；Variable Valve Timing）機構の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＶＶＴ機構の制御装置は、特開２０２０－７９５８１号公報（特許文献１）に記載されるように、クランク信号及びカム信号から推定されたカムトルクを考慮して、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を推定している。ここで、ＶＶＴ機構の制御装置は、クランク信号及びカム信号からカムシャフトの回転角度を求め、カムシャフトの回転角度とカムトルクとの関係が定義されたカムトルクテーブルを参照して、カムシャフトの回転角度からカムトルクを推定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－７９５８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、エンジン始動直後ではカムシャフトの回転角度が不明であるため、デフォルト値である所定値を起点として、クランク信号に同期してカムシャフトの回転角度を求めている。この場合、クランク信号から歯欠けが検知された後にカム信号が入力されるまで、要するに、正規カム信号が検知されるまでカムシャフトの回転角度が校正されず、誤差を含んだカムシャフトの回転角度でカムトルクが推定されてしまう。このように推定されたカムトルクを使用してＶＶＴ機構を制御すると、カムトルクの推定値と実値とが乖離している期間が長くなり、その結果としてオーバーシュートが発生して制御性が低下してしまう可能性がある。

【0005】

そこで、本発明は、カムシャフトの回転角度を早期に校正することで、オーバーシュートを抑制して制御性を向上させた、ＶＶＴ機構の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】

【0006】

一実施形態によれば、ＶＶＴ機構の制御装置は、歯欠け部が形成されたクランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサのクランク信号、及び気筒判別信号を出力するカム角センサのカム信号を入力して、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角度を変化させてバルブタイミングを変更する。このとき、ＶＶＴ機構の制御装置は、エンジン停止時にＶＶＴ機構を所定角度に制御する。また、ＶＶＴ機構の制御装置は、エンジン始動時にクランク信号から歯欠け部が検知されたとき、歯欠け部によって特定されるカムシャフトの回転角度に応じてカムシャフトの回転角度を校正し、校正したカムシャフトの回転角度に応じてＶＶＴ機構を目標角度に制御する。

【0007】

他の実施形態によれば、ＶＶＴ機構の制御装置は、歯欠け部が形成されたクランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサのクランク信号、及び気筒判別信号を出力するカム角センサのカム信号を入力して、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相角度を変化させてバルブタイミングを変更する。このとき、ＶＶＴ機構の制御装置は、エンジン始動時にカム信号が入力されたとき、カム信号によって特定されるカムシャフトの回転角度に応じてカムシャフトの回転角度を校正し、校正したカムシャフトの回転角度に応じてＶＶＴ機構を目標角度に制御する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ＶＶＴ機構の制御において、カムシャフトの回転角度が早期に校正されるようになり、これによって、オーバーシュートを抑制して制御性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】４サイクルエンジンの制御システムの一例を示す概略図である。

【図2】クランクシグナルプレートの一例を示す平面図である。

【図3】カムシグナルプレートの一例を示す平面図である。

【図4】ＶＶＴ機構の一例を示す斜視図である。

【図5】エンジン制御で使用する各種パラメータの説明図である。

【図6】従来技術における問題点を示す説明図である。

【図7】第１実施形態における停止時処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】第１実施形態における始動時処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】第１実施形態による作用及び効果を示す説明図である。

【図10】第２実施形態における始動時処理の一例を示すフローチャートである。

【図11】第２実施形態による作用及び効果を示す説明図である。

【図12】従来技術に対する第１実施形態及び第２実施形態の利点を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、自動車などの車両に搭載された、４サイクルエンジンの制御システムの一例を示している。

【0011】

エンジン１００は、シリンダブロック１１０と、ピストン１２０と、クランクシャフト１３０と、コネクティングロッド１４０と、シリンダヘッド１５０と、を備えている。シリンダブロック１１０には、ピストン１２０が往復動可能に嵌挿されるシリンダボア１１０Ａが形成されている。シリンダブロック１１０の下部には、図示しないベアリングを介して、シリンダブロック１１０に対して相対回転可能にクランクシャフト１３０が配置されている。そして、ピストン１２０は、コネクティングロッド１４０を介して、クランクシャフト１３０に対して相対回転可能に連結されている。

【0012】

シリンダヘッド１５０には、吸気を導入する吸気ポート１５０Ａ、及び排気を排出する排気ポート１５０Ｂが夫々形成されている。そして、シリンダヘッド１５０がシリンダブロック１１０の上面に締結されることで、シリンダブロック１１０のシリンダボア１１０Ａ、ピストン１２０の冠面、及びシリンダヘッド１５０の下面によって区画される領域が燃焼室１６０として機能する。燃焼室１６０を臨む吸気ポート１５０Ａの開口端には、吸気カムシャフト１７０によって開閉駆動される吸気バルブ１８０が配置されている。また、燃焼室１６０を臨む排気ポート１５０Ｂの開口端には、排気カムシャフト１９０によって開閉駆動される排気バルブ２００が配置されている。

【0013】

燃焼室１６０を臨むシリンダヘッド１５０の所定箇所には、燃焼室１６０に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁２１０、及び燃料と吸気との混合気を着火燃焼させる点火プラグ２２０が夫々取り付けられている。なお、燃料噴射弁２１０は、燃焼室１６０に燃料を直接噴射する構成に限らず、吸気ポート１５０Ａに燃料を噴射する構成、又はこれらの両方を有する構成であってもよい。

【0014】

クランクシャフト１３０の端部には、クランクシグナルプレート２３０が取り付けられている。クランクシグナルプレート２３０は、図２に示すように、円板形状のプレート部２３０Ａ、及びプレート部２３０Ａの外周端から半径外方に向かって任意の所定角度ごとに延びる複数の歯部２３０Ｂが一体化された被検知部材である。また、クランクシグナルプレート２３０には、歯部２３０Ｂの一部が欠損されることで、クランク角度３６０°における角度の基準を規定する歯欠け部２３０Ｃが形成されている。ここで、図２に示すクランクシグナルプレート２３０の一例では、歯欠け部２３０Ｃが２つの歯部２３０Ｂを欠損させて形成されているが、任意数の歯部２３０Ｂを欠損させて歯欠け部２３０Ｃを形成するようにしてもよい。

【0015】

４気筒エンジンの場合、クランクシグナルプレート２３０は、例えば、所定角度を１０°として、３４個の歯部２３０Ｂと、２個の歯部２３０Ｂが欠損された３０°に亘る歯欠け部２３０Ｃと、を有している。なお、クランクシグナルプレート２３０は、２つ以上の歯欠け部２３０Ｃを有していてもよい。

【0016】

シリンダブロック１１０の下部であって、クランクシグナルプレート２３０の外周端に対面する所定箇所には、クランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知して、パルス状のクランク信号ＣＲＳを出力するクランク角センサ２４０が取り付けられている。

【0017】

吸気カムシャフト１７０の端部には、カムシグナルプレート２５０が取り付けられている。カムシグナルプレート２５０は、図３に示すように、円板形状のプレート部２５０Ａ、及びプレート部２５０Ａの外周端の一部から半径外方に向かって延びる円弧形状の延設部２５０Ｂが一体化された被検知部材である。

【0018】

また、シリンダヘッド１５０の上部であって、カムシグナルプレート２５０の外周端に対面する所定箇所には、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂを検知して、矩形形状のカム信号ＣＭＳを出力するカム角センサ２６０が取り付けられている。クランクシャフト１３０が２回転する間に、クランク角センサ２４０がクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを検知した２箇所の歯欠け位置において、例えば、１回転目の歯欠け位置でＬＯＷ信号を出力し、２回転目の歯欠け位置でＨＩＧＨ信号を出力するように、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂが形成されている。従って、カム角センサ２６０は、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂを検知したか否かに応じて、異なるレベルのカム信号ＣＭＳを出力する。

【0019】

このようなカム信号ＣＭＳを監視することで、吸気カムシャフト１７０の２倍の回転速度で回転するクランクシャフト１３０について、吸気カムシャフト１７０の０°～１８０°に対応する１回転目（０°～３６０°）の回転中であるか、吸気カムシャフト１７０の１８０°～３６０°に対応する２回転目（３６０°～７２０°）の回転中であるかを区別することができる。要するに、吸気カムシャフト１７０が１回転する間に、クランクシャフト１３０が１回転目の回転中であるか、クランクシャフト１３０が２回転目の回転中であるかを区別することができる。なお、カムシグナルプレート２５０は、図３に示す形状に限らず、１回転目の歯欠け位置と２回転目の歯欠け位置とで異なるレベルの信号を出力できれば、如何なる形状を有していてもよい。

【0020】

また、吸気カムシャフト１７０の端部には、クランクシャフト１３０に対する吸気カムシャフト１７０の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１８０のバルブタイミングを変更する電動式のＶＶＴ機構２７０が更に取り付けられている。ＶＶＴ機構２７０は、図４に示すように、クランクシャフト１３０の回転駆動力を伝達するカムチェーンが巻き回されたカムスプロケット２７０Ａと一体化され、減速機が内蔵された電動モータ２７０Ｂ（アクチュエータ）によって吸気カムシャフト１７０に対してカムスプロケット２７０Ａを相対回転させることで、吸気カムシャフト１７０のバルブタイミングを進角又は遅角させる。ここで、図４において符号２７０Ｃで示す要素は、電動モータ２７０Ｂへと駆動電流を供給するハーネスを接続するためのコネクタである。なお、ＶＶＴ機構２７０は、吸気カムシャフト１７０に限らず、吸気カムシャフト１７０及び排気カムシャフト１９０の少なくとも一方に備え付けられていてもよい。また、ＶＶＴ機構２７０は、図４に示す構成を有するものに限らず、周知の構成を有するものであってもよい。

【0021】

クランク角センサ２４０のクランク信号ＣＲＳ、及びカム角センサ２６０のカム信号ＣＭＳは、マイクロコンピュータ２８０Ａを内蔵したエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）２８０に夫々入力されている。また、エンジンコントロールモジュール２８０には、クランク角センサ２４０及びカム角センサ２６０の各出力信号に加えて、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２９０、エンジン１００の負荷Ｑを検出する負荷センサ３００、エンジン１００の水温Ｔｗを検出する水温センサ３１０、及び排気中の空燃比Ａ／Ｆを検出する空燃比センサ３２０の各出力信号が入力されている。ここで、エンジン１００の負荷Ｑとしては、例えば、吸気流量、吸気負圧、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、エンジン１００の要求トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。なお、エンジンコントロールモジュール２８０が、ＶＶＴ機構２７０の制御装置の一例として挙げられる。また、エンジンコントロールモジュール２８０は、回転速度センサ２９０から回転速度Ｎｅを読み込む代わりに、クランク角センサ２４０のクランク信号ＣＲＳから回転速度Ｎｅを算出するようにしてもよい。

【0022】

エンジンコントロールモジュール２８０は、マイクロコンピュータ２８０Ａの不揮発性メモリ（図示せず）に格納されたアプリケーションプログラムを実行することで、クランク角センサ２４０、カム角センサ２６０、回転速度センサ２９０、負荷センサ３００、水温センサ３１０及び空燃比センサ３２０の各出力信号に応じて、燃料噴射弁２１０、点火プラグ２２０、及びＶＶＴ機構２７０の電動モータ２７０Ｂを夫々電子制御する。

【0023】

このとき、エンジンコントロールモジュール２８０は、クランク角センサ２４０のクランク信号ＣＲＳが１０°ごとに発生して分解能が低いことに鑑み、図５に示すように、マイクロコンピュータ２８０Ａに内蔵された逓倍回路（図示せず）を使用して、クランク信号ＣＲＳを１０逓倍（倍周）した逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成する。従って、逓倍クランク信号ＣＲＳ’は、クランクシャフト１３０が１°回転したことを示すようになる。なお、逓倍クランク信号ＣＲＳ’は、クランク信号ＣＲＳを１０逓倍して生成する構成に限らず、例えば、制御精度などを考慮してクランク信号ＣＲＳを所定倍率で逓倍して生成するようにしてもよい。

【0024】

ここで、逓倍回路は、連続した２つのクランク信号ＣＲＳの出力間隔を逐次計測し、直前のクランク信号ＣＲＳの出力間隔を１０逓倍した逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成する。また、逓倍回路は、連続した２つのクランク信号ＣＲＳが歯欠け位置を挟んだものである場合、その直前のクランク信号ＣＲＳの出力間隔を１０逓倍した逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成する。一方、逓倍回路は、歯欠け位置の直後においては、その直前が歯欠け位置で精度が劣るため、歯欠け位置の直前のクランク信号ＣＲＳの出力間隔を１０逓倍した逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成する。

【0025】

また、エンジンコントロールモジュール２８０は、燃料噴射制御、点火制御及びバルブタイミング制御で使用するパラメータとして、図５に示すように、クランク信号カウンタ、クランク角、及びクランク角度カウンタを使用する。

【0026】

クランク信号カウンタは、クランクシャフト１３０の回転角度がクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃに対応する位置にあるか否かを判定する歯欠け判定のためのカウンタである。そして、クランク信号カウンタは、クランク信号ＣＲＳに同期してカウントアップされ、その計数値が歯欠け判定閾値（所定閾値）以上になったときに、次回のクランク信号ＣＲＳの入力によってリセットされる。

【0027】

クランク角は、例えば、＃１気筒の上死点（ＴＤＣ）を起点として、クランクシャフト１３０の０°～７２０°を周期的にカウントするカウンタである。そして、クランク角は、クランク信号ＣＲＳに同期して角度認識値がカウントアップされ、＃１気筒の上死点が検知されたときにリセットされる。

【0028】

クランク角度カウンタは、燃料噴射タイミング、点火タイミング及びバルブタイミングを制御するためのカウンタである。そして、クランク角度カウンタは、クランク信号ＣＲＳを１０逓倍した逓倍クランク信号ＣＲＳ’に同期してカウントアップされ、所定気筒の歯欠け判定が行われた後、次回のクランク信号ＣＲＳの入力によってリセットされる。このとき、クランク角度カウンタは、クランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを考慮して逐次更新される。

【0029】

なお、クランク信号カウンタ、クランク角及びクランク角度カウンタは、エンジンコントロールモジュール２８０によってカウント及びリセットされてもよいし、専用の電子回路によってカウント及びリセットされてもよい。

【0030】

エンジンコントロールモジュール２８０は、回転速度センサ２９０及び負荷センサ３００から回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑを夫々読み込み、回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑにより特定されるエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を演算する。また、エンジンコントロールモジュール２８０は、水温センサ３１０から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗで補正した燃料噴射量を演算する。さらに、エンジンコントロールモジュール２８０は、回転速度Ｎｅ、負荷Ｑ及び燃料噴射量に応じて、燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々演算する。

【0031】

そして、エンジンコントロールモジュール２８０は、クランク角度カウンタによって特定されるクランクシャフト１３０の回転角度が燃料噴射タイミングになったとき、燃料噴射量に応じた制御信号を燃料噴射弁２１０に出力して、燃料噴射弁２１０から燃焼室１６０に燃料を噴射させる。また、エンジンコントロールモジュール２８０は、クランク角度カウンタによって特定されるクランクシャフト１３０の回転角度が点火タイミングになったとき、点火プラグ２２０に作動信号を出力して、燃料と吸気との混合気を着火燃焼させる。このとき、エンジンコントロールモジュール２８０は、空燃比センサ３２０から空燃比Ａ／Ｆを読み込み、排気中の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比に近づくように、燃料噴射弁２１０をフィードバック制御する。

【0032】

エンジンコントロールモジュール２８０は、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０の制御に加えて、以下で説明するように、ＶＶＴ機構２７０を電子制御する。即ち、エンジンコントロールモジュール２８０は、回転速度センサ２９０及び負荷センサ３００から夫々読み込んだ回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じて、ＶＶＴ機構２７０の目標角度を演算する。また、エンジンコントロールモジュール２８０は、クランク角度カウンタによって特定されるクランクシャフト１３０の回転角度、及びカム角センサ２６０から読み込んだカム信号ＣＭＳに応じて吸気カムシャフト１７０の回転角度を求める。さらに、エンジンコントロールモジュール２８０は、吸気カムシャフト１７０の回転角度とカムトルクとが関連付けられたカムトルクテーブルを参照して、上記のように求めた吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じたカムトルクを推定する。その後、エンジンコントロールモジュール２８０は、ＶＶＴ機構２７０の電動モータ２７０Ｂに出力している駆動電流に応じたモータ出力トルクを求め、このモータ出力トルク及びカムトルクの推定値からＶＶＴ機構２７０の実角度（ＶＶＴ角度）を推定する。そして、エンジンコントロールモジュール２８０は、このように推定されたＶＶＴ角度が目標角度に収束するように、ＶＶＴ機構２７０の電動モータ２７０Ｂに出力する駆動電流をフィードバック制御する。

【0033】

エンジンコントロールモジュール２８０が上記のようにＶＶＴ機構２７０を電子制御することで、クランクシャフト１３０に対する吸気カムシャフト１７０の位相角度がエンジン運転状態に適した角度になり、エンジン出力、燃費性能、排気性状などを同時に改善することができる。

【0034】

ところで、ＶＶＴ機構２７０の実角度は、上述したように、クランク角度カウンタによって特定されるクランクシャフト１３０の回転角度、及びカム角センサ２６０から読み込んだカム信号ＣＭＳに応じて推定されている。しかしながら、エンジン停止時の吸気カムシャフト１７０の回転角度が不定であるため、エンジン始動直後における吸気カムシャフト１７０の回転角度が不明である。そこで、従来技術においては、図６に示すように、エンジン始動時にはデフォルト値である所定値を起点として、逓倍クランク信号ＣＲＳ’に同期して吸気カムシャフト１７０の回転角度を逐次更新し、これを使用してカムトルクの推定、及びＶＶＴ機構２７０の実角度の推定を行っていた。そして、エンジン始動後において、歯欠け判定が初めて行われた後に初回のカム信号ＣＭＳが入力されると、これは正規カム信号であると判断して、吸気カムシャフト１７０の回転角度を正規カム信号に応じた回転角度にする校正が行われていた。

【0035】

従って、従来技術においては、エンジン始動後に正規カム信号が入力されるまでの期間、誤差を含んだ吸気カムシャフト１７０の回転角度を使用していたため、図６に示すように、破線で示すカムトルクの推定値と実線で示すカムトルクの実値とが乖離（不一致）している期間が長くなってしまう。その結果として、オーバーシュートが発生して、制御性が低下してしまう可能性があった。

【0036】

そこで、本実施形態では、以下で詳細に説明する制御によって、吸気カムシャフト１７０の回転角度を早期に校正し、オーバーシュートを抑制して制御性を向上させるようにする。

【0037】

＜＜第１実施形態＞＞
第１実施形態では、エンジンコントロールモジュール２８０は、エンジン停止時にＶＶＴ機構２７０を所定角度、例えば、ＶＶＴ機構２７０の最遅角位置に制御する。また、エンジンコントロールモジュール２８０は、エンジン始動時にクランク信号ＣＲＳから歯欠け部２３０Ｃが検知されたとき、この歯欠け部２３０Ｃによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じて、エンジン始動時に所定値を起点として逓倍クランク信号ＣＲＳ’から求められた吸気カムシャフト１７０の回転角度を校正する。具体的には、エンジンコントロールモジュール２８０は、エンジン始動時に所定値を起点として逓倍クランク信号ＣＲＳ’から求められた吸気カムシャフト１７０の回転角度を、歯欠け部２３０Ｃによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度とする。そして、エンジンコントロールモジュール２８０が、このように校正した吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じて、ＶＶＴ機構２７０を目標角度に制御する。なお、エンジンコントロールモジュール２８０は、上記のように校正した吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じてカムトルクを求め、このカムトルクに応じてクランクシャフト１３０に対する吸気カムシャフト１７０の位相角度を推定する（以下同様）。

【0038】

図７は、エンジン１００が停止されたことを契機として、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、セルフシャットダウン処理中に実行する停止時処理の一例を示している。なお、停止時処理は、マイクロコンピュータ２８０Ａの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って実行される。

【0039】

ステップ１０（図７では、「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、ＶＶＴ機構２７０の電動モータ２７０Ｂに駆動電流を出力することで、ＶＶＴ機構２７０を最遅角位置に制御する。

【0040】

図８は、エンジン１００が始動されたことを契機として、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、所定時間ごとに繰り返し実行する始動時処理の一例を示している。なお、始動時処理は、マイクロコンピュータ２８０Ａの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って実行される。

【0041】

ステップ２０では、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、クランク信号ＣＲＳから初回のクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを検知したか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａは、初回の歯欠け部２３０Ｃを検知したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２１へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａは、初回の歯欠け部２３０Ｃを検知していないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２２へと進める。

【0042】

ステップ２１では、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、クランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じて、所定値を起点として逓倍クランク信号ＣＲＳ’から求められた吸気カムシャフト１７０の回転角度を校正する。ここで、歯欠け部２３０Ｃによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度は、上述した正規カム信号ではないため、若干の誤差が含まれている可能性があり、必ずしも正確でない可能性がある。

【0043】

ステップ２２では、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、カム角センサ２６０からカム信号ＣＭＳが入力されたか否か、要するに、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂが検知されたか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａは、カム信号ＣＭＳが入力されたと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２３へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａは、カム信号ＣＭＳが入力されていないと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける始動時処理を終了させる。

【0044】

ステップ２３では、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、カム信号ＣＭＳによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じて、所定値を起点として逓倍クランク信号ＣＲＳ’から求められた吸気カムシャフト１７０の回転角度を更に校正する。なお、初回の歯欠け部２３０Ｃの検知後にカム信号ＣＭＳが入力された場合には、このカム信号ＣＭＳは正規カム信号であるため、正規カム信号の入力によって吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正されたと判断して、処理負荷の増加を抑制すべく、所定時間ごとに繰り返し実行される始動時処理を終了させることが望ましい。

【0045】

かかる始動時処理及び停止時処理によれば、エンジン１００が停止されると、ＶＶＴ機構２７０が最遅角位置に制御され、例えば、エンジン１００の始動に適したバルブタイミングとすることができる。また、エンジン停止時にＶＶＴ機構２７０が最遅角位置に制御されることで、エンジン始動時における吸気カムシャフト１７０の回転角度を規定する所定値の誤差が小さくなり、その回転角度が最終的に校正されるまでの制御性を向上させることができる。

【0046】

そして、エンジン１００が始動されると、クランクシャフト１３０の端部に取り付けられたクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃの検知を契機として、初期値を起点として逐次更新された吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正される。また、カム信号ＣＭＳの入力を契機として、吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正される。要するに、エンジン１００の始動時に、歯欠け部２３０Ｃの検知に応答して校正が行われるとともに、カム信号ＣＭＳの入力に応答して校正が行われる。

【0047】

従って、図９に示すように、正規カム信号の入力を待たずに、エンジン始動後の早期に吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正されることから、従来技術（図６参照）と比較して、吸気カムシャフト１７０の回転角度の実値から乖離している期間が短くなり、制御性を向上させることができる。このように校正された吸気カムシャフト１７０の回転角度は、上述したように若干の誤差を含んでいる可能性があるが、正規カム信号の入力に応答して更に校正されるので、その後の処理においては測定誤差のみを含む回転角度に応じてＶＶＴ機構２７０を制御することができる。

【0048】

＜＜第２実施形態＞＞
第２実施形態では、エンジンコントロールモジュール２８０は、エンジン始動時にカム信号ＣＭＳが入力されたとき、このカム信号ＣＭＳによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じて、エンジン始動時に所定値を起点として逓倍クランク信号ＣＲＳ’から求められた吸気カムシャフト１７０の回転角度を校正する。具体的には、エンジンコントロールモジュール２８０は、エンジン始動時に所定値を起点として逓倍クランク信号ＣＲＳ’から求められた吸気カムシャフト１７０の回転角度を、カム信号ＣＭＳによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度とする。そして、エンジンコントロールモジュール２８０が、このように校正した吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じて、ＶＶＴ機構２７０を目標角度に制御する。

【0049】

図１０は、エンジン１００が始動されたことを契機として、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、所定時間ごとに繰り返し実行する始動時処理の一例を示している。なお、第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、エンジン１００が停止されたことを契機として実行される停止時処理を必ずしも実行する必要はない。

【0050】

ステップ３０では、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、カム角センサ２６０からカム信号ＣＭＳが入力されたか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａは、カム信号ＣＭＳが入力されたと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３１へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａは、カム信号ＣＭＳが入力されていないと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける始動時処理を終了させる。

【0051】

ステップ３１では、エンジンコントロールモジュール２８０のマイクロコンピュータ２８０Ａが、カム信号ＣＭＳによって特定される吸気カムシャフト１７０の回転角度に応じて、所定値を起点として逓倍クランク信号ＣＲＳ’から求められた吸気カムシャフト１７０の回転角度を校正する。なお、カム信号ＣＭＳの入力によって吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正されたので、処理負荷の増加を抑制すべく、所定時間ごとに繰り返し実行される始動時処理を終了させることが望ましい。

【0052】

かかる停止時処理によれば、エンジン１００が始動されると、吸気カムシャフト１７０の端部に取り付けられたカムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂの検知によるカム信号ＣＭＳの入力を契機として、初期値を起点として逐次更新された吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正される。このとき、カム信号ＣＭＳは、吸気カムシャフト１７０の回転角度を正確に特定可能であるから（但し、測定誤差が含まれる）、第１実施形態のような２段階の校正を行わなくても、エンジン始動後の早期に吸気カムシャフト１７０の回転角度を校正することができるようになる。

【0053】

従って、図１１に示すように、正規カム信号の入力を待たずに、エンジン始動後の早期に吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正されることから、従来技術（図６参照）と比較して、吸気カムシャフト１７０の回転角度の実値から乖離している期間が短くなり、制御性を向上させることができる。そして、その後の処理においては、測定誤差のみを含む回転角度に応じてＶＶＴ機構２７０を制御することができる。ここで、第２実施形態では、図１１から明らかなように、クランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃの検知を待たなくても、吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正されるので、特に、クランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃの検知前にカム信号ＣＭＳが入力された場合に有利である。

【0054】

第１実施形態及び第２実施形態による制御を実装することで、図１２に示すような結果を奏することができる。即ち、従来技術では、太線で示す実際のＶＶＴ角度が細線で示す目標角度に収束する際、正規カム信号の入力によって吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正されるまでにある程度の時間ｔ１が必要であり、目標角度からのオーバーシュートが比較的大きかった。これに対して、本実施形態の提案技術では、太線で示す実際のＶＶＴ角度が細線で示す目標角度に収束する際、正規カム信号の入力を待たずに、歯欠け部２３０Ｃの検知又はカム信号ＣＭＳの入力によって吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正される。従って、図１２から明らかなように、従来技術比較して、吸気カムシャフト１７０の回転角度が校正されるまでの時間ｔ２が短くなり、これによって目標角度からのオーバーシュートを抑制することができる。

【0055】

なお、当業者であれば、上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

【0056】

その一例を挙げると、車両に搭載されたエンジン１００は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンなどであってもよい。また、エンジンコントロールモジュール２８０は、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０を電子制御するモジュールと、ＶＶＴ機構２７０を電子制御するモジュールと、に分かれていてもよい。

【符号の説明】

【0057】

１３０…クランクシャフト、１７０…吸気カムシャフト（カムシャフト）、２３０…クランクシグナルプレート、２３０Ｂ…歯部、２３０Ｃ…歯欠け部、２４０…クランク角センサ、２６０…カム角センサ、２７０…ＶＶＴ機構、２８０…エンジンコントロールモジュール（制御装置）、ＣＲＳ…クランク信号、ＣＭＳ…カム信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】