JP2008169698A - 内燃機関の気筒判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム角センサからの検出信号の出力数を制限することなしに、気筒判別を行える気筒判別装置を提供する。
【解決手段】カムシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位カム角信号ＣＡＭを出力するセンサであって、出力周期が少なくとも１箇所で前記単位角度とは異なる角度に設定されるカム角センサを備え、前記出力周期が異なる部分を基準カム角位置として検出し、該基準カム角位置を基準に前記単位クランク角信号ＰＯＳを計数する。そして、基準クランク角位置での前記単位クランク角信号ＰＯＳの計数値から、気筒判別を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の気筒判別装置に関し、詳しくは、所定ピストン位置にある気筒を判別する技術に関する。

特許文献１には、クランク角センサとカム角センサとを用いて所定ピストン位置にある気筒を判別する技術が開示されている。
前記クランク角センサは、クランクシャフトに対して、１箇所のみの配設間隔が３０degとなり、他の全てが１０deg間隔となる３４個のパルス誘起体を設けると共に、前記パルス誘起体を検知してパルスを発生するパルス発生器を設けて構成される。

また、前記カム角センサは、カムシャフトに１２０deg（クランク角で２４０deg）間隔で３個のパルス誘起体を設けると共に、前記パルス誘起体を検知してパルスを発生するパルス発生器を設けて構成される。
そして、前記クランク角センサから出力されるクランクパルスの周期を計測することで、３０deg間隔となる次の１パルスを特定し、そのパルスを起点として一定の判定期間を設定し、その判定期間に同期したカムパルス出力の有無に基づいて気筒判別を行っている。
特開平７−１５０９８９号公報

ところで、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ることで、吸・排気バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を備える場合には、前記クランク角センサの出力と気筒判別に用いるカム角センサの出力とに基づいてクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相差を検出し、該検出結果に基づいて可変バルブタイミング機構をフィードバック制御していた。

ここで、前記回転位相差を短い周期で検出させることで、可変バルブタイミング機構を高精度・高応答にフィードバック制御できることになるが、前記従来技術のように、判定期間に同期したカムパルス出力の有無に基づいて気筒判別する方法では、カム角センサからの検出信号の出力数が制限されることになるため、気筒判別を行わせつつ、回転位相差を短い周期で検出させることができないという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、カム角センサからの検出信号の出力数を制限することなしに、気筒判別を行える気筒判別装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明は、カムシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位カム角信号を出力すると共に、前記単位カム角信号の出力周期が、前記カムシャフトの１回転当たり少なくとも１箇所で前記単位角度とは異なる角度に設定されるカム角センサと、前記単位カム角信号の出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所に基づいて基準カム角位置を検出する基準カム角位置検出手段と、前記基準カム角位置を基準として前記カムシャフトの回転角を検出するカム回転角検出手段と、クランクシャフトの基準角度位置である基準クランク角位置を検出する基準クランク角位置検出手段と、前記基準クランク角位置における前記カムシャフトの回転角に基づいて、所定ピストン位置にある気筒を判別する気筒判別手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

上記発明によると、単位カム角信号の出力周期が異なる箇所を検出することで基準カム角位置が特定され、該基準カム角位置を基準としてカムシャフトの回転角が検出される。そして、基準クランク角位置におけるカムシャフトの回転角に基づいて気筒判別が行われる。
ここで、単位カム角信号の出力周期の違いによって基準カム角位置を検出するから、前記単位角度を小さくしても気筒判別に直接的な影響がなく、出力周期が異なる部分を基準に単位カム角信号を計数することで、基準からのカムシャフトの回転角を、前記単位角度を最小単位として検出できるから、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相を短い周期で検出させることが可能になる。

請求項２記載の発明は、前記クランクシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位クランク角信号を出力するクランク角センサを備え、前記カム回転角検出手段が、前記基準カム角位置を基準に単位クランク角信号を計数した値に基づいて、前記カムシャフトの回転角を検出することを特徴とする。
上記発明によると、前記基準カム角位置は一定であり、一方で、前記単位クランク角信号の計数値は回転角を示すから、基準カム角位置を基準とした単位クランク角信号の計数値は、基準カム角位置からのカムシャフトの回転角を示すことになり、カムシャフトの回転角位置を、単位角度を最小単位として検出できる。

請求項３記載の発明は、カムシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位カム角信号を出力すると共に、前記単位カム角信号の出力周期が、前記カムシャフトの１回転当たり複数箇所において相互に異なるパターンで前記単位角度とは異なる角度に設定されるカム角センサと、前記単位カム角信号の出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される複数箇所をそれぞれに区別して判定する出力周期判別手段と、クランクシャフトの基準角度位置である基準クランク角位置を検出する基準クランク角位置検出手段と、前記基準クランク角位置毎に前記出力周期判別手段の判定結果に基づいて、所定ピストン位置にある気筒を判別する気筒判別手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

上記発明によると、単位カム角信号の出力周期が単位角度ではない箇所が複数箇所設けられ、かつ、その複数箇所での出力周期のパターンが相互に異なるから、出力周期に基づいて前記複数箇所それぞれを区別して判定することが可能であり、基準クランク角位置毎に前記複数箇所のうちのいずれが検出されているかを判断することによって、気筒判別を行う。

ここで、気筒判別は、出力周期が単位角度ではない複数箇所を区別して検出することで行われるが、単位角度周期で出力される単位カム角信号をクランクシャフトとカムシャフトの回転位相差の検出に流用でき、回転位相差の検出周期の短縮に寄与できる。
請求項４記載の発明は、前記クランクシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位クランク角信号を出力すると共に、前記単位クランク角信号の出力周期が、前記クランクシャフトの１回転当たり少なくとも１箇所で前記単位角度とは異なる角度に設定されるクランク角センサと、前記単位クランク角信号の出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所を判定する出力周期判定手段と、を備え、
前記基準クランク角位置検出手段が、前記出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所、及び／又は、前記出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所を基準とした前記単位クランク角信号の計数値から特定される単位クランク角信号を、前記基準クランク角位置として検出することを特徴とする。

上記発明によると、単位クランク角信号が単位角度とは異なる角度周期で出力される箇所が設定されており、該出力周期が異なる箇所を基準クランク角位置として検出するか、及び／又は、出力周期が異なる箇所を基準とした計数結果から特定される単位クランク角信号を前記基準クランク角位置として検出する。
従って、単位クランク角回転の検出と、気筒判別タイミングとしての基準クランク角位置の検出とを１つのセンサによって実現できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における４気筒ガソリン内燃機関の構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装される。
そして、前記電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

各気筒の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられる。
前記燃料噴射弁１３１は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵとする。）１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
前記燃焼室１０６内に吸引された燃料は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。

燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排気管に排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１３４，排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト１３４には、可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１１３が設けられている。

前記可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを変化させる機構である。
図２は、前記可変バルブタイミング機構１１３の構造を示す。
前記可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０と同期して回転するスプロケット２５に固定され、このスプロケット２５と一体的に回転する第１回転体２１と、ボルト２２ａにより前記吸気側カムシャフト１３４の一端に固定され、吸気側カムシャフト１３４と一体的に回転する第２回転体２２と、ヘリカルスプライン２６により第１回転体２１の内周面と第２回転体２２の外周面とに噛合する筒状の中間ギア２３と、を有している。

前記中間ギア２３には３条ネジ２８を介してドラム２７が連結されており、このドラム２７と中間ギア２３との間にねじりスプリング２９が介装されている。
前記中間ギア２３は、ねじりスプリング２９によって遅角方向（図２の左方向）へ付勢されており、電磁リターダ２４に電圧を印加して磁力を発生すると、ドラム２７及び３条ネジ２８を介して進角方向（図２の右方向）へ動かされる。

この中間ギア２３の軸方向位置に応じて、回転体２１，２２の相対位相が変化して、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の位相が変化する。
前記電磁リターダ２４は、前記ＥＣＵ１１４からの制御信号により、機関の運転状態に応じて駆動制御される。
尚、前記可変バルブタイミング機構１１３は、図２に示した構造のものに限定されず、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る公知の可変バルブタイミング機構を適用できる。

前記ＥＣＵ１１４は、マイクロコンピュータを内蔵し、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４，可変バルブタイミング機構１１３，燃料噴射弁１３１等を制御する。
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１６、機関１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランク角を検出するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、カム角を検出するカム角センサ１３２が設けられている。

前記クランク角センサ１１７は、クランクシャフト１２０に軸支したシグナルプレートの被検出部を検出することで、図７に示すように、単位角度であるクランク角１０deg毎に立ち下がる単位クランク角信号ＰＯＳを出力するが、クランクシャフト１２０の１回転当たり１箇所で立ち下がり周期が前記単位角度とは異なるクランク角３０degになるように設定されている。

即ち、クランク角センサ１１７は、クランクシャフト１２０の回転をクランク角１０deg単位で検出するセンサであり、単位クランク角信号ＰＯＳの出力周期がクランク角３０degに設定される部分は、一定のクランク角位置で検出されることになるから、出力周期がクランク角３０degに設定される部分を判別することで、出力周期がクランク角３０degに設定される角度位置からの角度として、クランクシャフト１２０の回転角を検出することができる。

前記単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がりタイミングは、各気筒の上死点ＴＤＣに同期するようにしてあり、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり周期（出力周期）が３０degとなる部分は、＃２気筒及び＃３気筒の上死点前３０degから上死点までの区間である。
単位クランク角信号ＰＯＳの３０deg周期部分は、例えば被検出部を連続的に２つ欠落させることで設定される。

尚、本実施形態における４気筒機関１０１の点火は、＃１気筒→＃３気筒→＃４気筒→＃２気筒の順で行われ、気筒間の行程位相差はクランク角で１８０degであり、１８０deg間隔で点火が行われる。
前記吸気側カムシャフト１３４は、クランクシャフト１２０の１回転当たり１／２回転し、前記カム角センサ１３２は、吸気側カムシャフト１３４に軸支したシグナルプレートの被検出部を検出することで、図７に示すように、単位角度であるクランク角１０deg（カム角５deg）毎に立ち上がり・立ち下がりエッジをもつ単位カム角信号ＣＡＭを出力するが、吸気側カムシャフト１３４の１回転当たり１箇所で立ち上がりから立ち下がりまでのエッジ周期が前記単位角度とは異なるクランク角３０deg（カム角１５deg）になるように設定されている。

即ち、カム角センサ１３２は、カムシャフト１３４の回転をカム角５deg単位で検出するセンサであり、単位カム角信号ＣＡＭの出力周期がクランク角３０degに設定される部分は、一定のカム角位置で検出されることになるから、出力周期がクランク角３０degに設定される部分を判別することで、出力周期がクランク角３０degに設定される角度位置からの角度として、カムシャフト１３４の回転角を検出することができる。

前記単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がりタイミングは、各気筒の上死点ＴＤＣに同期するようにしてあり、また、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がりから立ち下がりまでの周期がクランク角３０degとなる部分（基準カム角位置）の間に、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり周期（出力周期）が３０degとなる部分（基準クランク角位置）が２回現れるようになっている。

単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がりから立ち下がりまでの周期がクランク角３０degとなる部分は、例えば、周方向の幅が他のものよりも３倍の被検出部を配設することで設定される。
尚、前記単位角度は、角度検出に要求される分解能に応じて適宜設定できるが、５deg〜２０deg程度の微小クランク角度に設定することが好ましい。

前記ＥＣＵ１１４は、ピストン位置が吸気ＴＤＣである気筒を判別することで、各気筒別に噴射タイミングを制御し、また、各気筒別に点火タイミングを制御する。
以下では、前記ＥＣＵ１１４による気筒判別処理を詳細に説明する。
図３のフローチャートは、前記単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎に実行され、ステップＳ１１では、カウンタvCRACNTを１だけカウントアップし（図７参照）、次のステップＳ１２では、カウンタvCNTFSTを１だけカウントアップする（図８参照）。

尚、前記カウンタvCNTFSTは、前記単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がりエッジに同期させてカウントアップさせるようにしても良い。
図４のフローチャートは、前記単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎に実行され、ステップＳ２１では、前回実行時から今回実行時までの時間間隔を、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり周期ＴＰＯＳ（時間周期）の今回値に設定する。

ステップＳ２２では、前記周期ＴＰＯＳの今回値と前回値との比ΔＴＰＯＳ（周期比ΔＴＰＯＳ＝今回値／前回値）を算出する。
ステップＳ２３では、前記周期比ΔＴＰＯＳが予め記憶された閾値ＳＬ１を超えているか否かを判別する（出力周期判定手段）。
前記閾値ＳＬ１は、今回値が３０degの立ち下がり周期の検出結果である場合に、周期比ΔＴＰＯＳが超えるような値に設定されている。

ここで、周期比ΔＴＰＯＳが閾値ＳＬ１を超えていれば、ステップＳ２４へ進んで、前記カウンタvCRACNTを０にリセットする。
即ち、前記カウンタvCRACNTは、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎にカウントアップされ、単位クランク角信号ＰＯＳが３０deg周期で立ち下がったときに（クランクシャフト１２０の１回転毎に）、０にリセットされることになる（図７参照）。

前記周期比ΔＴＰＯＳが閾値ＳＬ１を超えていない場合には、今回値は３０degの立ち下がり周期を検出した結果ではないと判断し、ステップＳ２４を迂回してステップＳ２５へ進む。
ステップＳ２５では、単位クランク角信号ＰＯＳの周期ＴＰＯＳの今回値を前回値に設定する。

図５のフローチャートは、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち上がりエッジ毎に実行され、ステップＳ３１では、前回実行時から今回実行時までの時間間隔を、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がり周期ＴＣＡＭの今回値に設定する。
ステップＳ３２では、前記周期ＴＣＡＭの今回値と前回値との比ΔＴＣＡＭ（周期比ΔＴＣＡＭ＝今回値／前回値）を算出する。

ステップＳ３３では、前記周期比ΔＴＣＡＭが予め記憶された閾値ＳＬ２を超えているか否かを判別する。
前記閾値ＳＬ２は、今回値が３０degの立ち上がり・立ち下がり周期の検出結果である場合に、周期比ΔＴＣＡＭが超えるような値に設定されている。
ここで、周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ２を超えていれば、ステップＳ３４へ進んで、前記カウンタvCNTFSTを０にリセットする。

即ち、前記カウンタvCNTFSTは、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎にカウントアップされ、単位カム角信号ＣＡＭが３０deg周期で立ち下がったときに（カムシャフト１３４の１回転毎、クランクシャフト１２０の２回転毎に）、０にリセットされることになる（図８参照）。
そして、前記カウンタvCNTFSTは、基準カム角位置からの回転角を示すことになる（カム回転角検出手段）。

前記周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ２を超えていない場合には、今回値は３０degの立ち上がり・立ち下がり周期を検出した結果ではないと判断し、ステップＳ３４を迂回してステップＳ３５へ進む。
ステップＳ３５では、単位カム角信号ＣＡＭの周期ＴＣＡＭの今回値を前回値に設定する。

図６のフローチャートは、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎に実行され、ステップＳ４１では、カウンタvCRACNTの値が０であるか否かを判別する。
カウンタvCRACNTの値が０であるときには、気筒判別タイミング（基準クランク角位置）であると判断し、ステップＳ４２へ進む（基準クランク角位置設定手段）。
ステップＳ４２では、前記カウンタvCNTFSTが４０以上であるか否かを判別する。

そして、前記カウンタvCNTFSTが４０以上であれば、ステップＳ４３へ進み、気筒判別値vCYLCNTに“３”をセットする（気筒判別手段）。
一方、前記カウンタvCNTFSTが４０未満であれば、ステップＳ４４へ進み、気筒判別値vCYLCNTに“１”をセットする（気筒判別手段）。
尚、気筒判別値vCYLCNTの初期値は“０”であり、ステップＳ４３又はステップＳ４４で気筒判別値vCYLCNTに“３”又は“１”がセットされるまで、“０”を保持し、vCYLCNT＝“０”は気筒不明状態を示すものとする。

また、ステップＳ４１で、カウンタvCRACNTの値が０ではないと判断されると、ステップＳ４５へ進み、カウンタvCRACNTの値が１７であるか否かを判別する。
前記カウンタvCRACNT＝１７は、カウンタvCRACNTの値が前回０になってから次に０になるまでの間の中間点であって、前記カウンタvCRACNT＝１７であるときにも気筒判別タイミング（基準クランク角位置）であると判断して、ステップＳ４６へ進む（基準クランク角位置設定手段）。

前記カウンタvCRACNTは、クランクシャフト１２０が１回転する毎に０にリセットされるから、前記カウンタvCRACNT＝０及びカウンタvCRACNT＝１７のタイミングは、クランク角１８０deg毎のタイミングになり、これは、４気筒機関１０１における気筒間の行程位相差に相当し、クランク角１８０deg毎に気筒判別を行うことで、例えば吸気ＴＤＣの気筒を順次判断することになる。

ステップＳ４６では、気筒判別値vCYLCNTを前回値＋１に設定する。
従って、気筒判別値vCYLCNTは、カウンタvCRACNTの値が０であるときにカウンタvCNTFSTが４０未満であると判定されることで“１”に設定されると、次にカウンタvCRACNT＝１７になったときに、１だけカウントアップされて“２”になり、次にカウンタvCRACNTの値が０であるときにカウンタvCNTFSTが４０以上であると判定されることで“３”に設定され、次にカウンタvCRACNT＝１７になったときに、１だけカウントアップされて“４”になり、以下、上記処理を繰り返すことで、１に戻って再び４にまでカウントアップされることを繰り返すことになる（図９参照）。

尚、気筒判別値vCYLCNTは、点火順である＃１気筒→＃３気筒→＃４気筒→＃２気筒の何番目の気筒が次に吸気ＴＤＣになるかを示し、例えば、vCYLCNT＝３であるときには、次の吸気ＴＤＣが＃４気筒であることを示す。
カウンタvCNTFSTが０にリセットされる間に、カウンタvCRACNTの値は２回にわたって０にリセットされるから、カウンタvCRACNT＝０であっても、そのタイミングが、カウンタvCNTFSTが０にリセットされた直後であるか否かによって、カウンタvCNTFSTの値は、クランクシャフト１２０の１回転に相当する値だけ異なることになる。

従って、カウンタvCNTFSTが４０未満であるか否かを判断することで、カウンタvCRACNT＝０になったタイミングを、異なる気筒の吸気ＴＤＣタイミングとして明確に区別することができ、気筒判別を精度良く行えることになる。
また、本実施形態のように、可変バルブタイミング機構１１３が設けられる場合であっても、ステップＳ４２では、１回転分の差がある値を区別すればよいから、可変バルブタイミング機構１１３によってクランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相が変化して、カウンタvCRACNT＝０であるときのカウンタvCNTFSTの値が変化することがあっても、その変化幅は１回転分の差に対して充分に小さいから、気筒判別が影響されることがない。

更に、クランク角センサ１１７及びカム角センサ１３２が、クランク角１０deg毎に検出信号をそれぞれ発生し、しかも、検出信号の周期が単位角度ではない部分を基準とした検出信号の計数によって各検出信号とクランクシャフト１２０，吸気側カムシャフト１３４の角度位置とを対応付けることができる。
従って、クランクシャフト１２０の所定角度位置から吸気側カムシャフト１３４の所定角度位置までの角度を計測することで、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を検出する場合に、行程位相差に相当する角度よりも短い周期で回転位相差を検出させることが可能であり、特に低回転時における回転位相検出値の更新周期を短くでき、可変バルブタイミング機構１１３を高速・高精度にフィードバック制御させることができる。

尚、上記実施形態では、気筒間の行程位相差がクランク角１８０degである４気筒機関１０１の場合を示したが、気筒間の行程位相差がクランク角１２０degである６気筒機関でも気筒判別タイミングをクランク角１２０deg毎とすることで、同様にして気筒判別を行わせることが可能であり、気筒判別を行わせる機関の気筒数は４気筒に限定されるものではない。

また、可変バルブタイミング機構１１３を備える機関であれば、気筒判別に用いるクランク角センサ１１７及びカム角センサ１３２の検出信号を流用して、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を短い周期で検出させることができるが、可変バルブタイミング機構１１３の有無は、気筒判別に無関係であることは明らかである。

前記回転位相の検出は、例えば、以下のようにして行わせることができる。
単位クランク角信号ＰＯＳの出力周期が異なる部分を検出し、単位クランク角信号ＰＯＳを計数するカウンタの値を、単位クランク角信号ＰＯＳの出力周期が異なる部分の２回に１回の割合で０にリセットさせ、クランクシャフト１２０の２回転に１回だけ０にリセットされる単位角度の計数値を設定する。

一方、単位カム角信号ＣＡＭの出力周期が異なる部分を検出し、単位カム角信号ＣＡＭを計数するカウンタの値を、単位カム角信号ＣＡＭの出力周期が異なる部分が検出される毎に０にリセットさせ、前記ＰＯＳ信号のカウンタと同じくクランクシャフト１２０の２回転に１回だけ０にリセットされる単位角度の計数値を設定する。
そして、両計数値の差を算出することで、出力周期が異なる部分として設定される基準クランク角位置から基準カム角位置までの角度を、前記単位角度を最小分解能として求める。

更に、単位クランク角信号ＰＯＳと単位カム角信号ＣＡＭとの位相差を検出し、前記クランク角位置から基準カム角位置までの角度に前記位相差分を加算し、更に、前記加算結果と、予め記憶されている最遅角時における基準値とを比較することで、カムシャフト１３４の回転位相の進角量を求めることができる。
次に、前記ＥＣＵ１１４による気筒判別処理の第２実施形態を説明する。

第２実施形態におけるクランク角センサ１１７の出力特性は、上記第１実施形態と同様であり、単位クランク角信号ＰＯＳは、基本的に、単位角度であるクランク角１０deg毎に立ち下がるが、クランクシャフト１２０の１回転当たり１箇所で立ち下がり周期が単位角度とは異なるクランク角３０degになるように設定されている。
一方、第２実施形態におけるカム角センサ１３２は、第１実施形態とは異なる出力特性に設定されている。

即ち、第２実施形態におけるカム角センサ１３２は、基本的には、単位角度であるクランク角１０deg（カム角５deg）毎に立ち上がり・立ち下がりエッジをもつ単位カム角信号ＣＡＭを出力するが、吸気側カムシャフト１３４に軸支したシグナルプレートの中心を挟んで対向する位置に、エッジ周期が１回だけクランク角３０deg（カム角１５deg）となる被検出部と、エッジ周期が２回連続してクランク角３０deg（カム角１５deg）となる被検出部とを設けてある。

これにより、単位クランク角信号ＰＯＳは、クランクシャフト１２０の１回転当たり１箇所で立ち下がり周期が単位角度（クランク角１０deg）とは異なるクランク角３０degになる一方、単位カム角信号ＣＡＭも、クランクシャフト１２０の１回転当たり１箇所で立ち上がり・立ち下がりのエッジ周期が単位角度（クランク角１０deg）とは異なる角度になる。

更に、単位カム角信号ＣＡＭのエッジ周期が単位角度（クランク角１０deg）と異なる部分は、１回だけクランク角３０deg（カム角１５deg）となる場合と、２回連続してクランク角３０deg（カム角１５deg）となる場合とを交互に繰り返すことになる（図１４参照）。
尚、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり周期が単位角度と異なる角度になる位置と、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がり周期が単位角度と異なる角度になる位置とはずらしてある。

そして、第２実施形態では、図１０〜図１３のフローチャートに示すようにして、気筒判別を行う。
図１０のフローチャートは、前記単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎に実行され、ステップＳ５１では、カウンタvCRACNTを１だけカウントアップする（図１４参照）。
図１１のフローチャートは、前記単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎に実行され、ステップＳ６１では、前回実行時から今回実行時までの時間間隔を、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり周期ＴＰＯＳの今回値に設定する。

ステップＳ６２では、前記周期ＴＰＯＳの今回値と前回値との比ΔＴＰＯＳ（周期比ΔＴＰＯＳ＝今回値／前回値）を算出する。
ステップＳ６３では、前記周期比ΔＴＰＯＳが予め記憶された閾値ＳＬ１を超えているか否かを判別する。
前記閾値ＳＬ１は、今回値が３０degの立ち下がり周期の検出結果である場合に、周期比ΔＴＰＯＳが超えるような値に設定されている。

ここで、周期比ΔＴＰＯＳが閾値ＳＬ１を超えていれば、ステップＳ６４へ進んで、前記カウンタvCRACNTを０にリセットする（基準クランク角位置検出手段）。
即ち、前記カウンタvCRACNTは、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎にカウントアップされ、単位クランク角信号ＰＯＳが３０deg周期で立ち下がったときに（クランクシャフト１２０の１回転毎に）、０にリセットされることになる（図１４参照）。

前記周期比ΔＴＰＯＳが閾値ＳＬ１を超えていない場合には、今回値は３０degの立ち下がり周期を検出した結果ではないと判断し、ステップＳ６４を迂回してステップＳ６５へ進む。
ステップＳ６５では、単位クランク角信号ＰＯＳの周期ＴＰＯＳの今回値を前回値に設定する。

図１２のフローチャートは、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち上がりエッジ毎に実行され、ステップＳ７１では、前回実行時から今回実行時までの時間間隔を、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期ＴＣＡＭの今回値に設定する。
ステップＳ７２では、前記周期ＴＣＡＭの今回値と前回値との比ΔＴＣＡＭ（周期比ΔＴＣＡＭ＝今回値／前回値）を算出する。

ステップＳ７３では、前記周期比ΔＴＣＡＭが予め記憶された閾値ＳＬ３（例えば２．５）を超えているか否かを判別する（基準カム角位置検出手段）。
前記閾値ＳＬ３は、前回値が１０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した結果であって、今回値が３０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期の検出結果である場合に、周期比ΔＴＣＡＭが超えるような値に設定されている。

ここで、周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ３を超えていれば、ステップＳ７４へ進んで、カウンタvCAMCNTを１だけカウントアップする。
一方、前記周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ３を超えていない場合には、ステップＳ７５へ進み、前回において周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ３を超えていると判定されたか否かを判定する。

前回において周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ３を超えていた場合には、今回の周期ＴＣＡＭが、クランク角１０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した結果である場合と、クランク角３０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した結果である場合との２パターンがある。
そこで、前回において周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ３を超えていた場合には、前記２パターンのいずれであるか、換言すれば、立ち上がり・立ち下がりエッジ周期が１回だけクランク角３０degとなる角度位置であるか、立ち上がり・立ち下がりエッジ周期が２回連続してクランク角３０degとなる角度位置であるかを区別する（出力周期判別手段）。

具体的には、ステップＳ７６へ進み、周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ４（例えば０．６）以上であるか否かを判断する。
前回の周期ＴＣＡＭが、クランク角３０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した結果であるときに、今回の周期ＴＣＡＭが、クランク角１０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した結果であるときには、周期比ΔＴＣＡＭは１を大きく下回ることになるのに対し、前回に引き続き今回もクランク角３０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した場合には、周期比ΔＴＣＡＭは１近傍の値を示すことになる。

従って、ステップＳ７６で、周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ４以上であると判定された場合には、前回に引き続き今回もクランク角３０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した場合であると判断でき（基準カム角位置検出手段）、ステップＳ７７へ進み、カウンタvCAMCNTを１だけカウントアップする（図１５参照）。
一方、ステップＳ７６で、周期比ΔＴＣＡＭが閾値ＳＬ４未満であると判定された場合には、今回の周期ＴＣＡＭが、クランク角１０degの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期を計測した結果であると推定され、この場合には、ステップＳ７７を迂回して進むことで、カウンタvCAMCNTのカウントアップは行わない。

前記カウンタvCAMCNTは、後述するように、単位クランク角信号ＰＯＳの周期が３０degとなるタイミングに設定される気筒判別タイミング（基準クランク角位置）において、０にリセットされるようになっているから、vCAMCNT＝１であれば、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期が１回だけクランク角３０degとなる角度位置を通過したことを示し、vCAMCNT＝２であれば、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がりエッジ周期が２回連続してクランク角３０degとなる角度位置を通過したことを示すことになる（図１５参照）。

ステップＳ７８では、単位カム角信号ＣＡＭの周期ＴＣＡＭの今回値を前回値に設定する。
図１３のフローチャートは、前記単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり毎に実行され、ステップＳ８１では、前記カウンタvCRACNTが０であって、単位クランク角信号ＰＯＳの立ち下がり周期が３０degである部分を検出した時点（基準クランク角位置）であるか否かを判断する（基準クランク角位置検出手段）。

前記カウンタvCRACNTが０であれば、気筒判別タイミングであると判定し、ステップＳ８２へ進む。
ステップＳ８２では、前記カウンタvCAMCNTの値が１であるか２であるかを判定し、vCAMCNT＝１であれば、ステップＳ８３へ進んで気筒判別値vCYLCNTに“１”を設定し、vCAMCNT＝２であれば、ステップＳ８４へ進んで、気筒判別値vCYLCNTに“３”を設定する（気筒判別手段）。

そして、ステップＳ８５では、カウンタvCAMCNTの値を０にリセットする。
一方、前記カウンタvCRACNTが０でないときには、ステップＳ８６へ進み、カウンタvCRACNTが１７であるか否かを判断することで、前記カウンタvCRACNTが０になってから再度カウンタvCRACNTが０になるまでの間の中間点であるか否かを判断する。
そして、vCRACNT＝１７であれば、前記気筒判別値vCYLCNTを、前回値＋１に更新させる。

従って、前記気筒判別値vCYLCNTは、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がり周期が１回だけクランク角３０degとなる角度位置を通過した直後のvCRACNT＝０のタイミングで１に設定され、その後にカウンタvCRACNTが１７にまでカウントアップされると、vCYLCNT＝２にカウントアップされ、更に、単位カム角信号ＣＡＭの立ち上がり・立ち下がり周期が２回連続してクランク角３０degとなる角度位置を通過した直後のvCRACNT＝０のタイミングで３に設定され、その後にカウンタvCRACNTが１７にまでカウントアップされると、vCYLCNT＝４にカウントアップされる（図１６参照）。

上記第２実施形態において、図１４，図１５に示される単位クランク角信号ＰＯＳと単位カム角信号ＣＡＭとの相関が、可変バルブタイミング機構１１３によりバルブタイミングを最遅角位置に制御した状態のものであれば、進角制御によってカウンタvCAMCNTの値がカウントアップされるタイミングが早まるだけで、vCRACNT＝０のタイミングでのカウンタvCAMCNTの値に影響を与えることはないので、バルブタイミングが進角制御されても気筒判別を通常に行わせることができる。

また、クランク角センサ１１７及びカム角センサ１３２が、クランク角１０deg毎に検出信号をそれぞれ発生し、しかも、検出信号の周期が単位角度ではない部分を基準とした検出信号の計数によって各検出信号とクランクシャフト１２０，吸気側カムシャフト１３４の角度位置とを対応付けることができる。
従って、第１実施形態と同様に、クランクシャフト１２０の所定角度位置から吸気側カムシャフト１３４の所定角度位置までの角度を計測することで、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を検出する場合に、行程位相差に相当する角度よりも短い周期で回転位相差を検出させることが可能であり、特に低回転時における回転位相検出値の更新周期を短くできるから、可変バルブタイミング機構１１３を高速・高精度にフィードバック制御させることができる。

尚、上記各実施形態では、単位角度をクランク角１０degに設定し、該単位角度とは異なる周期をクランク角３０degに設定したが、係る角度に限定されるものでないことは明らかであり、クランク角センサ１１７の単位角度とカム角センサ１３２の単位角度とを異ならせることもできる。
また、基本の単位角度よりも大きい角度周期の部分を設定する代わりに、基本の単位角度よりも小さい角度周期の部分を設定することで、基準クランク角位置及び／又は基準カム角位置を検出させることができる。

更に、角度周期の異なる部分を、周期比に基づいて検出する代わりに、周期と機関回転速度に応じて設定される閾値との比較に基づいて検出させることができる。
また、第２実施形態では、クランク角３０degの周期が１回だけ終わるか、２回連続するかで、単位カム角信号ＣＡＭにおいて単位角度（クランク角１０deg）とは異なる周期部分を検出させたが、例えば一方をクランク角３０deg周期とし、他方をクランク角６０deg周期として、角度周期の違いによって区別させることもできる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所を、前記単位カム角信号及び／又は単位クランク角信号の周期の今回値と前回値との比に基づいて検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の気筒判別装置。

上記発明によると、角度周期が異なることで、時間周期の今回値と前回値とが異なるようになるから、時間周期の今回値と前回値との比から、単位角度とは異なる角度に設定される箇所を検出する。
ここで、今回値と前回値との比を演算することで、そのときの機関回転速度の影響を排除でき、単位角度とは異なる角度に設定される箇所を、容易に検出することができる。
（ロ）前記単位角度とは異なる角度に設定される複数箇所が、単位角度とは異なる角度周期の連続回数で区別されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の気筒判別装置。

上記発明によると、単位角度とは異なる角度周期が１回で終わるのか、２回或いは３回以上連続するのかで、単位角度とは異なる角度に設定される複数個所を区別する。
従って、単位角度とは異なる角度周期に設定された複数個所を、周期の変化から容易に区別することができる。
（ハ）前記単位角度が、気筒間の行程位相差に相当するクランク角度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の気筒判別装置。

上記発明によると、単位カム角信号，単位クランク角信号の出力周期が、気筒間の行程位相差に相当するクランク角度よりも小さいから、気筒判別を行いつつ、前記単位カム角信号，単位クランク角信号を流用して、行程位相差よりも短い周期でクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相差を検出させることが可能となる。
尚、単位角度は、気筒間の行程位相差に相当するクランク角度（４気筒であればクランク角１８０deg）を複数に等分する角度とすることが好ましく、更には、５deg〜２０deg程度に設定することがより好ましい。
（ニ）前記基準カム角位置の１周期内に配設される２箇所の前記基準クランク角位置それぞれで、単位カム角信号の計数値が所定値以上であるか否かを判定することで、気筒判別を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の気筒判別装置。

上記発明によると、前記基準カム角位置の１周期内に、２箇所の前記基準クランク角位置が配設され、各基準クランク角位置で単位カム角信号の計数値が所定値以上であるか否かを判定し、計数値が所定値未満であるか、所定値以上であるかによって、２箇所の前記基準クランク角位置を区別し、以って、気筒判別を行う。
従って、例えば、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る可変バルブタイミング機構が備えられ、基準クランク角位置における単位カム角信号の計数値がずれることがあっても、２箇所の基準クランク角位置の中間での計数値付近を前記所定値とすることで、前記ずれに影響されることなく気筒判別を行わせることが可能である。

実施形態における内燃機関のシステム構成図。 実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図。 気筒判別処理の第１実施形態における信号カウント処理を示すフローチャート。 気筒判別処理の第１実施形態における基準クランク角位置の検出処理を示すフローチャート。 気筒判別処理の第１実施形態における基準カム角位置の検出処理を示すフローチャート。 第１実施形態における気筒判別処理を示すフローチャート。 第１実施形態における単位カム角信号ＣＡＭ，単位クランク角信号ＰＯＳ，カウンタvCRACNTの特性を示すタイミングチャート。 第１実施形態における単位カム角信号ＣＡＭ，単位クランク角信号ＰＯＳ，カウンタvCNTFSTの特性を示すタイミングチャート。 第１実施形態におけるカウンタvCRACNT，カウンタvCNTFST，気筒判別値vCYLCNTの特性を示すタイミングチャート。 気筒判別処理の第２実施形態における信号カウント処理を示すフローチャート。 気筒判別処理の第２実施形態における基準クランク角位置の検出処理を示すフローチャート。 気筒判別処理の第２実施形態における基準カム角位置の検出処理を示すフローチャート。 第２実施形態における気筒判別処理を示すフローチャート。 第２実施形態における単位カム角信号ＣＡＭ，単位クランク角信号ＰＯＳ，カウンタvCRACNTの特性を示すタイミングチャート。 第２実施形態における単位カム角信号ＣＡＭ，単位クランク角信号ＰＯＳ，カウンタvCAMCNTの特性を示すタイミングチャート。 第２実施形態におけるカウンタvCRACNT，カウンタvCAMCNT，気筒判別値vCYLCNTの特性を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１１３…可変バルブタイミング機構、１１４…エンジンコントロールユニット、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…カム角センサ、１３４…カムシャフト

Claims (4)

1. カムシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位カム角信号を出力すると共に、前記単位カム角信号の出力周期が、前記カムシャフトの１回転当たり少なくとも１箇所で前記単位角度とは異なる角度に設定されるカム角センサと、
   前記単位カム角信号の出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所に基づいて基準カム角位置を検出する基準カム角位置検出手段と、
   前記基準カム角位置を基準として前記カムシャフトの回転角を検出するカム回転角検出手段と、
   クランクシャフトの基準角度位置である基準クランク角位置を検出する基準クランク角位置検出手段と、
   前記基準クランク角位置における前記カムシャフトの回転角に基づいて、所定ピストン位置にある気筒を判別する気筒判別手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の気筒判別装置。
2. 前記クランクシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位クランク角信号を出力するクランク角センサを備え、
   前記カム回転角検出手段が、前記基準カム角位置を基準に単位クランク角信号を計数した値に基づいて、前記カムシャフトの回転角を検出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の気筒判別装置。
3. カムシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位カム角信号を出力すると共に、前記単位カム角信号の出力周期が、前記カムシャフトの１回転当たり複数箇所において相互に異なるパターンで前記単位角度とは異なる角度に設定されるカム角センサと、
   前記単位カム角信号の出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される複数箇所をそれぞれに区別して判定する出力周期判別手段と、
   クランクシャフトの基準角度位置である基準クランク角位置を検出する基準クランク角位置検出手段と、
   前記基準クランク角位置毎に前記出力周期判別手段の判定結果に基づいて、所定ピストン位置にある気筒を判別する気筒判別手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の気筒判別装置。
4. 前記クランクシャフトが単位角度だけ回転する毎に単位クランク角信号を出力すると共に、前記単位クランク角信号の出力周期が、前記クランクシャフトの１回転当たり少なくとも１箇所で前記単位角度とは異なる角度に設定されるクランク角センサと、
   前記単位クランク角信号の出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所を判定する出力周期判定手段と、
   を備え、
   前記基準クランク角位置検出手段が、前記出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所、及び／又は、前記出力周期が前記単位角度とは異なる角度に設定される箇所を基準とした前記単位クランク角信号の計数値から特定される単位クランク角信号を、前記基準クランク角位置として検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の気筒判別装置。

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