CN109790782A - 内燃机的控制装置以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的内燃机的控制装置以及控制方法如下：在曲柄角信号产生了异常时，将排气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角设定为基准相位角，基于进气凸轮信号CAMint与排气凸轮信号CAMexh检测进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角，而且，将排气凸轮轴的相对相位角控制为基准相位角的状态下的排气凸轮信号CAM与进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的进气凸轮信号CAMint之间的相位差在内燃机起动后比在内燃机的起动状态下大。

Description

内燃机的控制装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置以及控制方法，详细来说，涉及对使凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变的气门正时可变机构进行控制的技术。
背景技术
专利文献1公开了如下控制装置：在具备进气侧气门正时可变机构、排气侧气门正时可变机构、在锁定时期锁定进气气门正时的锁定机构、输出曲柄角信号的曲柄角传感器、输出进气凸轮信号的进气凸轮传感器、输出排气凸轮信号的排气凸轮传感器的内燃机中，在曲柄角传感器异常时，为了使锁定机构为锁定状态而基于排气凸轮信号执行进气气门正时可变机构的工作控制，并根据基于进气凸轮信号计算出的推断曲柄角执行发动机控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－217339号公报
发明内容
发明将要解决的技术问题
然而，在曲柄角信号每间隔规定角度(例如每间隔10deg曲柄角等)输出一次，而进气凸轮信号以及排气凸轮信号是间隔与气缸间的行程相位差相当的曲柄角(例如，在四缸发动机中是间隔180deg曲柄角)的信号的情况下，与基于曲柄角信号的发动机旋转速度的检测周期相比，基于进气凸轮信号或者排气凸轮信号的发动机旋转速度的检测周期更长。
因此，在曲柄角信号产生了异常时，在控制装置基于进气凸轮信号或者排气凸轮信号检测发动机旋转速度的情况下，特别是在发动机旋转速度(角速度)的变化大的起动状态下，基于发动机旋转速度将相位差时间换算为曲柄角的处理的精度变差。
因此，在曲柄角信号产生了异常而由控制装置基于进气凸轮信号以及排气凸轮信号控制气门正时可变机构的情况下，存在如下情况：在内燃机的起动状态下，相对相位角的检测精度变差而使气门正时可变机构的控制精度降低，内燃机的起动性变差。
本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种能够在曲柄角信号产生了异常时抑制相对相位角的检测精度降低，由此抑制气门正时可变机构的控制精度降低的内燃机的控制装置以及控制方法。
用于解决技术问题的手段
为此，本发明的内燃机的控制装置采用如下结构：该内燃机的控制装置具备控制单元，在曲柄角信号正常时，该控制单元基于曲柄角信号和进气凸轮信号控制进气侧气门正时可变机构，在曲柄角信号产生了异常时，该控制单元控制排气侧气门正时可变机构而将排气凸轮轴的相对相位角设定为基准相位角，并在该状态下基于进气凸轮信号和排气凸轮信号控制进气侧气门正时可变机构，将排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的排气凸轮信号与进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的进气凸轮信号之间的相位差在内燃机起动后比在内燃机的起动状态下大。
另外，本发明的内燃机的控制方法具备：检测曲柄角信号有无异常的步骤；在曲柄角信号正常时，基于曲柄角信号和进气凸轮信号控制进气侧气门正时可变机构的步骤；在曲柄角信号正常时，基于曲柄角信号和排气凸轮信号控制排气侧气门正时可变机构的步骤；在曲柄角信号异常时，控制排气侧气门正时可变机构而将排气凸轮轴的相对相位角设定为基准相位角的步骤；在曲柄角信号异常时，基于进气凸轮信号和排气凸轮信号控制进气侧气门正时可变机构的步骤；将排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位的状态下的排气凸轮信号与进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的进气凸轮信号之间的相位差在内燃机起动后比在内燃机的起动状态下大。
发明效果
根据上述发明，在曲柄角信号产生了异常的内燃机的起动状态下，排气凸轮信号与进气凸轮信号之间的相位差被抑制为较小，因此能够抑制相对相位角的检测精度降低，由此，能够在曲柄角信号产生了异常的状态下抑制进气侧气门正时可变机构的控制精度降低。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的内燃机的系统结构图。
图2是本发明的实施方式中的进气凸轮传感器的结构图。
图3是本发明的实施方式中的排气凸轮传感器的结构图。
图4是本发明的实施方式中的曲柄角传感器的结构图。
图5是表示本发明的实施方式中的进气凸轮信号CAMint、排气凸轮信号CAMexh、曲柄角信号CRANK的输出特性的时序图。
图6是表示本发明的实施方式中的进气侧相位角的检测处理流程的流程图。
图7是用于说明本发明的实施方式中的曲柄角信号CRANK正常时的进气侧相位角的检测处理的时序图。
图8是用于说明本发明的实施方式中的曲柄角信号CRANK异常时的进气侧相位角的检测处理的时序图。
图9是表示本发明的实施方式中的曲柄角信号CRANK异常时的起动状态下的进气凸轮信号CAMint以及排气凸轮信号CAMexh的输出特性的时序图。
图10是用于说明本发明的实施方式中的曲柄角信号CRANK异常时的进气侧相位角的检测处理的时序图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示应用本发明的车辆用内燃机的一方式的系统结构图。
在图1中，内燃机10具备进气凸轮轴11、排气凸轮轴12、曲轴13，进气凸轮轴11一体地具备使未图示的进气门开闭的凸轮，排气凸轮轴12一体地具备使未图示的排气门开闭的凸轮。
在进气凸轮轴11、排气凸轮轴12各自的端部支承有带轮11a、12a，进气凸轮轴11、排气凸轮轴12经由卷绕于带轮11a、12a的正时带14接收来自曲轴13的旋转力而旋转，从而使进气门、排气门开闭。
注意，在本实施方式中，假设内燃机10是四冲程直列四缸发动机。
另外，在进气凸轮轴11上设有进气凸轮传感器15，该进气凸轮传感器15在进气凸轮轴11的规定旋转位置输出进气凸轮信号CAMint，在排气凸轮轴12上设有排气凸轮传感器16，该排气凸轮传感器16在排气凸轮轴12的规定旋转位置输出排气凸轮信号CAMexh。
如图2所示，进气凸轮传感器15由信号板15a和传感元件15c构成，信号板15a支承于进气凸轮轴11的端部，传感元件15c检测设于该信号板15a的周缘的突起部15b而输出脉冲信号。
同样，如图3所示，排气凸轮传感器16由信号板16a和传感元件16c构成，信号板16a支承于排气凸轮轴12的端部，传感元件16c检测设于该信号板16a的周缘的突起部16b而输出脉冲信号。
在进气凸轮传感器15的信号板15a上，如图2所示，按进气凸轮轴11的旋转角计每隔90deg的旋转角(按曲轴13的旋转角计为每隔180deg的旋转角)设置突起部15b，而且，突起部15b在90deg间隔的四个位置分别仅设置一个、一个、两个、两个。
注意，按进气凸轮轴11的旋转角计的90deg的旋转角、以及按曲轴13的旋转角计的180deg的旋转角相当于本实施方式的四冲程直列四缸内燃机10中的气缸间的行程相位差。换言之，在内燃机10中，在720deg的曲柄角中按照第一气缸－第三气缸－第四气缸－第二气缸的顺序以相位各错开180deg的曲柄角的方式等间隔地设定各气缸的点火正时。
而且，进气凸轮传感器15所输出的脉冲信号即进气凸轮信号CAMint是每当检测到突起部15b时下降规定期间的信号，如图5所示，该进气凸轮信号CAMint是按照“进气凸轮轴11旋转90deg时下降一次(一个脉冲)，进气凸轮轴11再旋转90deg时再下降一次(一个脉冲)，进气凸轮轴11再继续旋转90deg时再下降两次(两个脉冲)，进气凸轮轴11再进一步旋转90deg时再下降两次(两个脉冲)”的顺序重复的信号。
同样，在排气凸轮传感器16的信号板16a上，如图3所示，按排气凸轮轴12的旋转角计每隔90deg的旋转角(按曲轴13的旋转角计为每隔180deg的旋转角)设置突起部16b，而且，突起部16b在90deg间隔的四个位置分别仅设置一个、一个、两个、两个。
而且，排气凸轮传感器16所输出的脉冲信号即排气凸轮信号CAMexh是每当检测到突起部16b时下降规定期间的信号，如图5所示，该排气凸轮信号CAMexh是按照“排气凸轮轴12旋转90deg时下降一次(一个脉冲)，排气凸轮轴12再旋转90deg时再下降一次(一个脉冲)，排气凸轮轴12再继续旋转90deg时再下降两次(两个脉冲)，排气凸轮轴12再进一步旋转90deg时再下降两次(两个脉冲)”的顺序重复的信号。
另外，在曲轴13上设有曲柄角传感器17，该曲柄角传感器17在曲轴13的规定旋转位置输出曲柄角信号CRANK。
如图4所示，曲柄角传感器17由信号板17a和传感元件17c构成，信号板17a支承于曲轴13的端部，传感元件17c检测设于该信号板17a的周缘的突起部17b而输出脉冲信号。
在曲柄角传感器17的信号板17a上，每隔曲轴13的规定角度(例如10deg)设置突起部17b，而且，每隔180deg的曲柄角连续地缺失两个突起部17b。
而且，曲柄角传感器17所输出的脉冲信号即曲柄角信号CRANK是在每次检测到突起部17b时下降规定期间的、以规定角度为单位检测曲轴13的旋转角的脉冲信号。
在本实施方式中，设为规定角度＝10deg，如图5所示，曲柄角信号CRANK是重复如下顺序的信号：在以每隔10deg的方式下降16次后缺失2次的下降而保持高电平的逻辑电平，然后在以每隔10deg的方式下降16次后，再次缺失2次的下降而保持高电平的逻辑电平。
注意，为了使从曲柄角信号CRANK的缺齿区域起的下降数(脉冲产生数)达到规定值的位置与各气缸的进气TDC的位置一致，调整了曲柄角信号CRANK的产生位置(下降位置以及缺齿区域)。
另外，内燃机10具备进气侧气门正时可变机构18和排气侧气门正时可变机构19，进气侧气门正时可变机构18通过使进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角可变，从而以进气门的工作角保持一定的状态使工作角的中心相位连续地提前或者延迟，排气侧气门正时可变机构19通过使排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角可变，从而以排气门的工作角保持一定的状态使工作角的中心相位连续地提前或者延迟。
而且，进气侧气门正时可变机构18工作，使进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角变化，由此，使进气凸轮信号CAMint相对于曲柄角信号CRANK的相对相位角变化。同样，排气侧气门正时可变机构19工作，使排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角变化，由此，使排气凸轮信号CAMexh相对于曲柄角信号CRANK的相对相位角变化。
注意，作为进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19，可以适当采用电动式、液压式等公知的气门正时可变机构，另外，例如也可以将一方设为电动式，将另一方设为液压式。
另外，进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19是使相对相位角在最大提前位置以及最大延迟位置被限位器规定的可变范围内连续地变化的机构，进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19可以具备将相对相位角机械地锁定在可变范围的中间位置的锁定机构，而且，进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19可以将锁定机构的锁定位置设定于内燃机10起动状态下的目标相位角。
进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19由控制装置(控制单元)20控制。
控制装置20具备包含CPU、ROM、RAM等而构成的微型计算机，输入进气凸轮传感器15所输出的进气凸轮信号CAMint、排气凸轮传感器16所输出的排气凸轮信号CAMexh、曲柄角传感器17所输出的曲柄角信号CRANK，并且还输入对内燃机10的发动机负荷进行检测的发动机负荷传感器21所输出的发动机负荷信号TP、表示内燃机10是否是起动状态(曲轴转动状态)的起动指令信号等，输出进气侧气门正时可变机构18的操作信号以及排气侧气门正时可变机构19的操作信号。
控制装置20基于目标相对相位差与实际相对相位差之间的对比来设定进气侧气门正时可变机构18的操作量以及排气侧气门正时可变机构19的操作量，并实施变更操作量的反馈控制以使实际相对相位差接近目标相对相位差。
在此，控制装置20例如基于发动机负荷TP、发动机旋转速度NE、内燃机10是否是起动状态等发动机运转条件，可变地设定进气侧气门正时可变机构18的目标相位差(目标进气气门正时)以及排气侧气门正时可变机构19的目标相位差(目标排气气门正时)。
另一方面，控制装置20使用进气凸轮信号CAMint、排气凸轮信号CAMexh、曲柄角信号CRANK来检测进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角以及排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角。
控制装置20通过测量曲柄角信号CRANK的周期(sec)来检测脉冲的缺齿区域，并基于脉冲的缺齿区域后的曲柄角信号CRANK的产生数来检测基准曲柄角位置REF(基准活塞位置：例如各气缸的进气TDC)。
而且，控制装置20检测从基准曲柄角位置REF(进气TDC)到进气凸轮信号CAMint下降为止的角度，以此来作为表示进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角的角度，并且，控制装置20检测从基准曲柄角位置REF到排气凸轮信号CAMexh下降为止的角度，以此来作为表示排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角的角度。
而且，控制装置20作为软件具备如下功能(故障保护功能)：检测曲柄角传感器17(曲柄角信号CRANK)有无异常，在曲柄角传感器17(曲柄角信号CRANK)产生了异常时，在将排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角固定于机械地定位的基准相位角的基础上，基于凸轮信号CAMint、CAMexh检测进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角，并基于检测出的相对相位角和目标相位角控制进气侧气门正时可变机构18。
在此，参照图6的流程图说明控制装置20对进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19的控制顺序。
首先，在步骤S101中，控制装置20实施检测曲柄角传感器17(曲柄角信号CRANK)有无异常的异常诊断处理。
控制装置20例如可以在曲柄角信号CRANK保持一定值(高电平或者低电平)一定时间以上时，换言之是曲柄角信号CRANK有一定时间以上不产生输出变化(下降)时，检测出曲柄角信号CRANK的异常。
另外，控制装置20可以比较曲柄角信号CRANK的实际输出图形与标准输出图形，当曲柄角信号CRANK以不同于在缺齿区域后以一定周期下降16次的标准输出图形的图形出现了输出变化时，检测出曲柄角信号CRANK的异常。
注意，作为曲柄角传感器17的异常诊断处理，可以应用公知的各种方法，并不限定于上述例示的诊断处理。
在接下来的步骤S102中，控制装置20辨别是否通过步骤S101中的异常诊断处理检测出了曲柄角信号CRANK的异常，即辨别曲柄角传感器17是异常还是正常。
并且，在曲柄角传感器17正常的情况下，控制装置20进入步骤S103，使用进气凸轮信号CAMint、排气凸轮信号CAMexh、曲柄角信号CRANK求出相对相位角，实施控制进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19的通常控制(正常时控制)。
图7的时序图是例示通常控制(正常时控制)中的相对相位角的检测处理的图，例示了检测进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角的处理。注意，排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角也同样地进行检测。
控制装置20实施如下处理：通过测量曲柄角信号CRANK下降的时间周期T10来检测曲柄角信号CRANK的缺齿区域，在缺齿区域后紧临的曲柄角信号CRANK下降时将曲柄计数器CRKCNT的值复位为零，之后每次检测出曲柄角信号CRANK下降时将曲柄计数器CRKCNT的值增加1。
并且，控制装置20将曲柄计数器CRKCNT的值达到设定值的时刻确定为作为相对相位角的测量基准的基准曲柄角位置REF。在图7所示的例子中，曲柄计数器CRKCNT的值成为5的时刻(时刻t20)是各气缸的进气TDC的位置，控制装置20将各气缸的进气TDC确定为基准曲柄角位置REF。
控制装置20实施如下处理：在基准曲柄角位置REF将相位检测用曲柄计数器VTCRCNT复位为零，之后每次检测出曲柄角信号CRANK下降时将相位检测用曲柄计数器VTCRCNT的值增加1。
并且，检测出从基准曲柄角位置REF到基准曲柄角位置REF后的最初一次进气凸轮信号CAMint下降为止的角度，将其作为与进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角相关的角度(相位角)。
进而，控制装置20基于检测出进气凸轮信号CAMint下降的时刻(时刻t22)的相位检测用曲柄计数器VTCRCNT、即从基准曲柄角位置REF到进气凸轮信号CAMint下降为止的期间的曲柄角信号CRANK的产生数、以及从进气凸轮信号CAMint即将下降前的曲柄角信号CRANK下降到进气凸轮信号CAMint下降为止的时间Tint，根据下式计算进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角(以下，也称作进气侧相位角)。
进气侧相位角(deg)＝VTCRCNT×10deg+(Tint/T10×10deg)
即，由于曲柄角信号CRANK是按曲柄角计每隔10deg下降一次的信号，因此“VTCRCNT×10deg”表示从基准曲柄角位置REF(时刻t20)到进气凸轮信号CAMint即将下降前的曲柄角信号CRANK下降(时刻t21)为止的曲柄角度，“Tint/T10×10deg”是将从进气凸轮信号CAMint即将下降前的曲柄角信号CRANK下降(时刻t21)到进气凸轮信号CAMint下降(时刻t22)为止的时间Tint换算成曲柄角度而得的值。
因此，控制装置20通过求出这些角度并相加，计算出从基准曲柄角位置REF到进气凸轮信号CAMint下降为止的角度作为进气侧相位角。
控制装置20与上述相同地检测出从基准曲柄角位置REF到排气凸轮信号CAMexh下降为止的角度，将其作为与排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角(排气侧相位角)相当的角度。
并且，控制装置20分别确定进气侧气门正时可变机构18的操作量以及排气侧气门正时可变机构19的操作量，并基于该操作量控制进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19，以使如上述那样检测出的相对相位角接近目标相对相位角。
这样，在曲柄角信号CRANK正常时，控制装置20通过基于曲柄角信号CRANK的产生数的角度检测和根据基于曲柄角信号CRANK的发动机旋转速度NE的信息(T10)将测量时间换算为曲柄角度的处理(小于10deg的相位角度的检测处理)的组合，检测从基于曲柄角信号CRANK检测出的基准曲柄角位置到凸轮信号CAMint、CAMexh为止的曲柄角度。
另一方面，在曲柄角传感器17(曲柄角信号CRANK)产生了异常的情况下，控制装置20进入步骤S104，实施如下故障保护控制：在将排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角(排气侧气门正时可变机构19)固定为基准相位角的基础上，使用凸轮信号CAMint、CAMexh检测进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角，并控制进气侧气门正时可变机构18以使检测出的进气侧相位角接近目标相位角。
在此，排气侧气门正时可变机构19的基准相位角是被机械地定位的相位角。例如，在排气侧气门正时可变机构19的最大提前位置以及最大延迟位置由限位器规定的情况下，控制装置20在步骤S104中可以将排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角固定于最大提前位置。
控制装置20控制排气侧气门正时可变机构19以连续地产生使相对相位角向提前方向位移的转矩，从而能够维持抵接于最大提前位置侧的限位器上的状态。即，作为基准相位角的最大提前位置是即使不能进行相对相位角的检测也能通过控制装置20的前馈控制来实现的相位角。
注意，在曲柄角传感器17(曲柄角信号CRANK)产生了异常时，可以将固定排气侧气门正时可变机构19的基准相位角设为最大延迟位置。不过，在最大延迟位置和最大提前位置，对固定了相位角时的内燃机10的运转性的影响是不同的，在不具备排气侧气门正时可变机构19且相对相位角固定的内燃机中，通过将接近相对相位角的一侧选作基准相位角，能够抑制运转性伴随着异常的产生而降低。
另外，在排气侧气门正时可变机构19具备将相对相位角锁定于位于最大延迟位置与最大提前位置的中间的相位角的锁定机构的情况下，可以将由该锁定机构锁定的相位角设为基准相位角。作为由所述锁定机构锁定的中间的相位角，例如可设定内燃机10起动状态下的目标相位角。
如上述那样，只要将排气侧气门正时可变机构19固定于基准相位角，将排气凸轮轴12相对于曲轴13的相对相位角固定于已知的相位角，输出排气凸轮信号CAMexh(下降)的曲柄角位置就会固定于已知的曲柄角度。
因此，排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差将会根据进气侧气门正时可变机构18对相对相位角的变更而变化，控制装置20能够从排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差检测出进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角(进气侧相位角)。
图8的时序图是用于说明检测排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差作为与进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角相关的角度的处理的图。
在图8中，在排气侧气门正时可变机构19固定于基准相位角(最大提前位置)时，排气凸轮信号CAMexh在各气缸的进气TDC之间的规定曲柄角度时下降。
控制装置20测量从该排气凸轮信号CAMexh下降(在连续两个脉冲的情况下为前头的下降)到进气凸轮信号CAMint下降为止的时间Tint(sec)。
然后，控制装置20在时间Tint的终止期时刻(时刻t2)基于排气凸轮信号CAMexh的下降周期T180(sec)将时间Tint换算为曲柄角，将求出的曲柄角设为与进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角相关的角度。
进气侧相位角＝Tint/T180×180deg…式(1)
排气凸轮信号CAMexh的下降周期T180是排气凸轮轴12旋转90deg所需的时间，而由于排气凸轮轴12的90deg相当于曲轴13的180deg，因此排气凸轮信号CAMexh的下降周期T180是曲轴13旋转180deg所需的时间。
因此，“Tint/T180”是相位差时间Tint相对于曲轴13旋转180deg所需的时间所占的比例，只要使该比例乘以180deg，就能够将相位差时间Tint换算为曲柄角度。
注意，用于在时刻t2运算进气侧相位角的排气凸轮信号CAMexh的下降周期T180是从时刻t0到时刻t1的时间，是在时刻t1被更新的值。
在此，相位差时间Tint越短，换言之是从排气凸轮信号CAMexh下降到进气凸轮信号CAMint下降为止的时间Tint越短，就越能将最近求出的周期T180的数据用于将相位差时间Tint换算为曲柄角度(进气侧相位角)，将相位差时间Tint换算为曲柄角度(进气侧相位角)的精度越高。
特别是，在内燃机10的起动状态下，内燃机10的旋转速度的变动较大，如果从最近更新周期T180开始到将相位差时间Tint换算为曲柄角度(进气侧相位角)的时刻为止的时间(换言之是相位差时间Tint)变长的话，则进气侧相位角的检测精度降低。
即，相位差时间Tint越短，则进气侧相位角的检测精度越高，在内燃机10的旋转速度较大的起动状态下，相比于起动后，更容易产生检测精度的降低。
因此，以如下方式设定了排气凸轮信号CAMexh以及进气凸轮信号CAMint的输出时刻：在进气侧相位角为内燃机10起动状态下的目标值且将排气侧相位角设为基准相位角时，排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差角度(deg)最小，通过将排气侧相位角保持于基准相位角并在起动后变更进气侧相位角的目标值，使排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差角度比在起动状态时更大。
在此，可以将进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19构成为：在进气侧相位角是内燃机10起动状态下的目标值且将排气侧相位角设为基准相位角时，如图9所示，排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint成为相同相位(每隔曲柄角180deg的脉冲信号的下降时刻相同)。
另外，可以将进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19构成为：在进气侧相位角为内燃机10起动状态下的目标值且将排气侧相位角设为基准相位角时，排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差角度(deg)为曲柄角信号CRANK的下降周期(deg)以下。
例如，在曲柄角信号CRANK的下降周期(deg)为10deg的情况下，可以将进气侧气门正时可变机构18以及排气侧气门正时可变机构19构成为：在进气侧相位角为内燃机10起动状态下的目标值且将排气侧相位角设为基准相位角时，排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差角度(deg)大于零且在10deg以下。
如果在进气侧相位角为内燃机10起动状态下的目标值且将排气侧相位角设为基准相位角时，排气凸轮信号CAMexh与进气凸轮信号CAMint的相位差角度为曲柄角信号CRANK的下降周期(deg)以下(包含零)，则从在将相位差时间Tint(sec)换算为曲柄角度的处理中使用的旋转速度(时间周期数据)的更新时刻到实际实施换算运算为止的时间与曲柄角信号CRANK正常时相同，能够抑制进气侧相位角的运算精度在旋转速度的变动较大的起动状态下大幅度降低。
注意，在进气侧气门正时可变机构18具备将进气侧相位角锁定于起动时的目标相位角的锁定机构的情况下，可以构成为：利用该锁定机构进行锁定的锁定状态下的进气凸轮信号CAMint和使排气侧相位角为基准相位角时的排气凸轮信号CAMexh之间的相位差角度最小。
另外，图8所示的例子为在排气凸轮信号CAMexh刚刚下降后进气凸轮信号CAMint下降的情况，该情况下，由于在起动后进气侧相位角延迟，因此相位差时间Tint更长，将时间换算为曲柄角度所使用的旋转速度数据是时间上较旧的数据。换言之，若进气侧相位角延迟，则从旋转速度数据的更新时刻到将相位差时间Tint换算为曲柄角度的时刻为止的时间变长。
但是，由于与起动时相比，起动后的旋转速度的变动较小(变化速度较慢)，因此从旋转速度数据的更新时刻到将相位差Tint换算为曲柄角度的时刻为止的时间变长的影响被抵消，能够抑制在起动后进气侧相位角的运算精度降低的情况。
注意，如图10所示，可以采用在起动状态下在进气凸轮信号CAMint刚刚下降后排气凸轮信号CAMexh下降的设定，在该情况下，测量从进气凸轮信号CAMint到排气凸轮信号CAMexh的相位差时间Tint(从时刻t11到时刻t12的时间)，在排气凸轮信号CAMexh的下降时刻即时刻t12，根据下述的式子，求出与进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角相关的角度。
进气侧相位角＝180deg－(Tint/T180×180deg)…式(2)
注意，时刻t12是排气凸轮信号CAMexh的下降时刻，并且是排气凸轮信号CAMexh的下降周期T180被更新的时刻，控制装置20在时刻t12，基于从时刻t10至时刻t12的时间即周期T180，实施将相位差时间Tint换算为曲柄角的处理。
并且，在式(1)以及式(2)中无论哪一方的情况下，都可求出排气凸轮信号CAMexh下降之后进气凸轮信号CAMint下降为止的角度作为进气侧相位角。
在此，在为图10所示那样的进气凸轮信号CAMint与排气凸轮信号CAMexh的相位关系时，若采用由控制装置20测量从排气凸轮信号CAMexh下降开始到进气凸轮信号CAMint下降为止的时间作为相位差时间Tint、并在时刻t11根据式(1)计算进气侧相位角的结构，则进气侧相位角的检测误差变大。
即，在图10的时刻t11被用于计算进气侧相位角的下降周期T180的数据成为在时刻t10被更新的值，与采用式(2)的情况相比，进气侧相位角的计算时刻与T180的数据的更新时刻之间的时间差更长，变成了基于与实际的发动机旋转速度NE之间的误差较大的T180的数据将相位差时间Tint换算为曲柄角，导致进气侧相位角的误差变大。
因此，如图10所示，在采用在起动状态下排气凸轮信号CAMexh在进气凸轮信号CAMint刚刚下降后下降的设定的情况下，控制装置20测量从进气凸轮信号CAMint至排气凸轮信号CAMexh的相位差时间Tint，将该相位差时间Tint换算为曲柄角度，从而抑制相位差角度的检测精度的降低。进而，控制装置从180deg减去根据相位差时间Tint求出的角度，从而能够与图8的情况相同地求出进气侧相位角作为从排气凸轮信号CAMexh(基准曲柄角位置)到进气凸轮信号CAMint的角度。
换言之，控制装置20可以将从进气凸轮信号CAMint到排气凸轮信号CAMexh的相位差时间Tint和从排气凸轮信号CAMexh到进气凸轮信号CAMint的相位差时间Tint中更短的一方换算为曲柄角度而求出进气侧相位角。
在上述结构中，控制装置20检测排气凸轮信号CAMexh的输出周期(T180)并将其作为与内燃机的旋转速度相当的参数，但可以检测进气凸轮信号CAMint的输出周期(T180)并将其作为与内燃机的旋转速度相当的参数。并且，在从进气凸轮信号CAMint求出内燃机的旋转速度的情况下，在图8以及图10中，通过将进气凸轮信号CAMint改读作排气凸轮信号CAMexh，并将排气凸轮信号CAMexh改读作进气凸轮信号CAMint，可获得与从排气凸轮信号CAMexh求出内燃机的旋转速度的情况相同的作用效果。
即，在进气凸轮信号CAMint和排气凸轮信号CAMexh中的用于求出内燃机的旋转速度的一方的凸轮信号紧随另一方的凸轮信号之后输出的情况下，控制装置20可以测量从输出所述另一方的凸轮信号开始到输出所述一方的凸轮信号为止的相位差时间Tint，在所述一方的凸轮信号紧在所述另一方的凸轮信号之前输出的情况下，控制装置20可以测量从输出所述一方的凸轮信号开始到输出所述另一方的凸轮信号为止的相位差时间Tint，并基于内燃机的旋转速度将测量出的相位差时间Tint转换为曲柄角度。
以上参照优选实施方式具体说明了本发明的内容，但本领域技术人员显然能够基于本发明的基本技术思想以及启示采用各种变形方式。
例如，曲柄角传感器17可以采用不使曲柄角信号CRANK缺齿的每隔规定角度(规定的角度检测单位)输出的结构，并另外设置输出基准曲柄角信号的传感器。
另外，进气凸轮信号CAMint、排气凸轮信号CAMexh并不限定于按照每隔180deg的曲柄角重复“1脉冲→1脉冲→2脉冲→2脉冲”的输出的输出图形。
另外，内燃机10并不限定于四冲程直列四缸内燃机，直列或者V型的六缸内燃机等也能够应用本发明。
另外，可以采用在曲柄角传感器17(曲柄角信号CRANK)产生异常时，由控制装置20警告搭载内燃机10的车辆的驾驶员产生异常的结构。
另外，控制装置20可以在曲柄角传感器17(曲柄角信号CRANK)产生异常时，将利用进气侧气门正时可变机构18实现的进气凸轮轴11相对于曲轴13的相对相位角的可变范围限制为比正常时窄。
在此，将可从上述实施方式把握的技术思想记载如下。
一种内燃机的控制装置，所述内燃机具备：进气侧气门正时可变机构，其使进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变；排气侧气门正时可变机构，其使排气凸轮轴相对于所述曲轴的相对相位角可变；进气凸轮传感器，其在所述进气凸轮轴的规定旋转位置输出进气凸轮信号；排气凸轮传感器，其在所述排气凸轮轴的规定旋转位置输出排气凸轮信号；曲柄角传感器，其在所述曲轴的规定旋转位置输出曲柄角信号；其中，所述内燃机的控制装置具备控制单元，在所述曲柄角信号正常时，该控制单元基于所述曲柄角信号和所述进气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构，在所述曲柄角信号产生了异常时，该控制单元控制所述排气侧气门正时可变机构而将所述排气凸轮轴的相对相位角设定为基准相位角，并在该状态下基于所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构，将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的所述进气凸轮信号之间的相位差在所述内燃机起动后比在所述内燃机的起动状态下大。
在所述内燃机的控制装置的优选方式中，所述曲柄角传感器输出以规定角度为单位检测所述曲轴的旋转角的曲柄角信号，将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的所述进气凸轮信号之间的相位差在所述内燃机的起动状态下为所述规定角度以下。
在另一优选方式中，将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为所述内燃机的起动状态下的目标值时的所述进气凸轮信号为相同相位。
在又一优选方式中，所述排气凸轮轴的所述基准相位角是在所述排气侧气门正时可变机构中使所述排气凸轮轴的相对相位角机械地定位的相对相位角。
在又一优选方式中，所述控制单元在所述曲柄角信号正常时基于所述曲柄角信号求出所述内燃机的旋转速度，在所述曲柄角信号产生了异常时基于所述进气凸轮信号或者所述排气凸轮信号求出所述内燃机的旋转速度，并基于所述内燃机的旋转速度将相位差时间转换为曲柄角。
在又一优选方式中，所述控制单元在所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号中的用于求出所述内燃机的旋转速度的一方的凸轮信号紧随另一方的凸轮信号之后输出的情况下，测量从输出所述另一方的凸轮信号开始到输出所述一方的凸轮信号为止的相位差时间，在所述一方的凸轮信号紧在所述另一方的凸轮信号之前输出的情况下，测量从输出所述一方的凸轮信号开始到输出所述另一方的凸轮信号为止的相位差时间，并基于所述内燃机的旋转速度将测量出的相位差时间转换为曲柄角度。
另外，一种内燃机的控制装置，所述内燃机具备：进气侧气门正时可变机构，其使进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变；排气侧气门正时可变机构，其使排气凸轮轴相对于所述曲轴的相对相位角可变；进气凸轮传感器，其在所述进气凸轮轴的规定旋转位置输出进气凸轮信号；排气凸轮传感器，其在所述排气凸轮轴的规定旋转位置输出排气凸轮信号；曲柄角传感器，其输出以规定角度为单位检测所述曲轴的旋转角的曲柄角信号；在所述内燃机的控制装置中，将所述排气凸轮轴的相对相位角设定为作为被机械地定位的相对相位角的基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的所述进气凸轮信号之间的相位差在所述内燃机的起动状态下为所述规定角度以下。
另外，一种内燃机的控制装置，所述内燃机具备：进气侧气门正时可变机构，其使进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变；排气侧气门正时可变机构，其使排气凸轮轴相对于所述曲轴的相对相位角可变；进气凸轮传感器，其在所述进气凸轮轴的规定旋转位置输出进气凸轮信号；排气凸轮传感器，其在所述排气凸轮轴的规定旋转位置输出排气凸轮信号；曲柄角传感器，其输出以规定角度为单位检测所述曲轴的旋转角的曲柄角信号；在所述内燃机的控制装置中，将所述排气凸轮轴的相对相位角设定为作为被机械地定位的相对相位角的基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为所述内燃机的起动状态下的目标值时的所述进气凸轮信号为相同相位。
另外，一种内燃机的控制装置，所述内燃机具备：进气侧气门正时可变机构，其使进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变；排气侧气门正时可变机构，其使排气凸轮轴相对于所述曲轴的相对相位角可变；进气凸轮传感器，其在所述进气凸轮轴的规定旋转位置输出进气凸轮信号；排气凸轮传感器，其在所述排气凸轮轴的规定旋转位置输出排气凸轮信号；曲柄角传感器，其在所述曲轴的规定旋转位置输出曲柄角信号；其中，所述内燃机的控制装置具备控制单元，在所述曲柄角信号产生了异常时，该控制单元控制所述排气侧气门正时可变机构而将所述排气凸轮轴的相对相位角设定为基准相位角，并在该状态下基于所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构，所述控制单元在所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号中的用于求出所述内燃机的旋转速度的一方的凸轮信号紧随另一方的凸轮信号之后输出的情况下，测量从输出所述另一方的凸轮信号开始到输出所述一方的凸轮信号为止的相位差时间，在所述一方的凸轮信号紧在所述另一方的凸轮信号之前输出的情况下，测量从输出所述一方的凸轮信号开始到输出所述另一方的凸轮信号为止的相位差时间，并基于所述内燃机的旋转速度将测量出的相位差时间转换为曲柄角度。
另外，一种内燃机的控制方法，所述内燃机具备：进气侧气门正时可变机构，其使进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变；排气侧气门正时可变机构，其使排气凸轮轴相对于所述曲轴的相对相位角可变；进气凸轮传感器，其在所述进气凸轮轴的规定旋转位置输出进气凸轮信号；排气凸轮传感器，其在所述排气凸轮轴的规定旋转位置输出排气凸轮信号；曲柄角传感器，其在所述曲轴的规定旋转位置输出曲柄角信号；其中，所述内燃机的控制方法具备：检测所述曲柄角信号有无异常的步骤；在所述曲柄角信号正常时，基于所述曲柄角信号和所述进气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构的步骤；在所述曲柄角信号正常时，基于所述曲柄角信号和所述排气凸轮信号控制所述排气侧气门正时可变机构的步骤；在所述曲柄角信号异常时，控制所述排气侧气门正时可变机构而将所述排气凸轮轴的相对相位角设定为基准相位角的步骤；在所述曲柄角信号异常时，基于所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构的步骤；将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的所述进气凸轮信号之间的相位差在所述内燃机起动后比在所述内燃机的起动状态下大。
附图标记说明
10…内燃机，11…进气凸轮轴，12…排气凸轮轴，13…曲轴，15…进气凸轮传感器，16…排气凸轮传感器，17…曲柄角传感器，18…进气侧气门正时可变机构，19…排气侧气门正时可变机构，20…控制装置。

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机具备：进气侧气门正时可变机构，其使进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变；排气侧气门正时可变机构，其使排气凸轮轴相对于所述曲轴的相对相位角可变；进气凸轮传感器，其在所述进气凸轮轴的规定旋转位置输出进气凸轮信号；排气凸轮传感器，其在所述排气凸轮轴的规定旋转位置输出排气凸轮信号；曲柄角传感器，其在所述曲轴的规定旋转位置输出曲柄角信号；
所述内燃机的控制装置的特征在于，
具备控制部，在所述曲柄角信号正常时，该控制部基于所述曲柄角信号和所述进气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构，在所述曲柄角信号产生了异常时，该控制部控制所述排气侧气门正时可变机构而将所述排气凸轮轴的相对相位角设定为基准相位角，并在该状态下基于所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构，
将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的所述进气凸轮信号之间的相位差在所述内燃机起动后比在所述内燃机的起动状态下大。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述曲柄角传感器输出以规定角度为单位检测所述曲轴的旋转角的曲柄角信号，
将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的所述进气凸轮信号之间的相位差在所述内燃机的起动状态下为所述规定角度以下。
3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为所述内燃机的起动状态下的目标值时的所述进气凸轮信号为相同相位。
4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述排气凸轮轴的所述基准相位角是在所述排气侧气门正时可变机构中使所述排气凸轮轴的相对相位角机械地定位的相对相位角。
5.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制部在所述曲柄角信号正常时基于所述曲柄角信号求出所述内燃机的旋转速度，
所述控制部在所述曲柄角信号产生了异常时基于所述进气凸轮信号或者所述排气凸轮信号求出所述内燃机的旋转速度，
所述控制部基于所述内燃机的旋转速度将相位差时间转换为曲柄角。
6.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制部在所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号中的用于求出所述内燃机的旋转速度的一方的凸轮信号紧随另一方的凸轮信号之后输出的情况下，测量从输出所述另一方的凸轮信号开始到输出所述一方的凸轮信号为止的相位差时间，
所述控制部在所述一方的凸轮信号紧在所述另一方的凸轮信号之前输出的情况下，测量从输出所述一方的凸轮信号开始到输出所述另一方的凸轮信号为止的相位差时间，
所述控制部基于所述内燃机的旋转速度将测量出的相位差时间转换为曲柄角度。
7.一种内燃机的控制方法，所述内燃机具备：进气侧气门正时可变机构，其使进气凸轮轴相对于曲轴的相对相位角可变；排气侧气门正时可变机构，其使排气凸轮轴相对于所述曲轴的相对相位角可变；进气凸轮传感器，其在所述进气凸轮轴的规定旋转位置输出进气凸轮信号；排气凸轮传感器，其在所述排气凸轮轴的规定旋转位置输出排气凸轮信号；曲柄角传感器，其在所述曲轴的规定旋转位置输出曲柄角信号；
所述内燃机的控制方法的特征在于，具备：
检测所述曲柄角信号有无异常的步骤；
在所述曲柄角信号正常时，基于所述曲柄角信号和所述进气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构的步骤；
在所述曲柄角信号正常时，基于所述曲柄角信号和所述排气凸轮信号控制所述排气侧气门正时可变机构的步骤；
在所述曲柄角信号异常时，控制所述排气侧气门正时可变机构而将所述排气凸轮轴的相对相位角设定为基准相位角的步骤；
在所述曲柄角信号异常时，基于所述进气凸轮信号和所述排气凸轮信号控制所述进气侧气门正时可变机构的步骤；
将所述排气凸轮轴的相对相位角控制为所述基准相位角的状态下的所述排气凸轮信号与所述进气凸轮轴的相对相位角为目标值时的所述进气凸轮信号之间的相位差在所述内燃机起动后比在所述内燃机的起动状态下大。
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