JP2016173091A - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複製回路（バッファ）を介してクランク角センサの信号及びカムセンサの信号を入力する制御ユニットにおける回転位相の計測精度を向上させる。
【解決手段】クランク角信号CRANK及びカム信号CAMの複製回路161a,161bを備えたＥＣＭ114と、複製回路161a,161bが出力する信号CRANK，CAMを入力してクランク軸に対するカム軸の回転位相ANG_CAMvtを求め、可変バルブタイミング機構113を制御するＶＴＣコントローラ150と、を含み、ＥＣＭ114は、複製回路161a,161bに入力される信号CRANK，CAMに基づいて求めた回転位相ANG_CAMecをＶＴＣコントローラ150に送信し、ＶＴＣコントローラ150は、回転位相ANG_CAMvtと回転位相ANG_CAMecとに基づいて複製回路161a,161bの時間遅れBUF_DLYを求めて回転位相ANG_CAMvtを補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、クランク角センサの信号及びカムセンサの信号に基づきクランク軸に対するカム軸の回転位相を求める、内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。

特許文献１には、内燃機関用バルブタイミング制御装置が開示されている。
この内燃機関用バルブタイミング制御装置は、バルブタイミングが最遅角位置に機械的に固定される内燃機関のアイドリング状態でバルブタイミングの進角量を検出し、当該進角量を学習値とし、バルブタイミングを制御するときに進角量の検出値を前記学習値で補正するよう構成される。

特開２００３−２０１８７０号公報

ところで、クランク角センサの信号及びカムセンサの信号を入力する第１制御ユニットが、クランク角センサの信号及びカムセンサの信号をそれぞれ複製回路（バッファ）を介して第２制御ユニットに送信する構成とした場合、複製回路の応答遅れのばらつきなどによってクランク角センサの信号の遅れとカムセンサの信号の遅れとに差が生じることがある。
上記のように、各複製回路の出力に遅れの差が生じると、第２制御ユニットで演算されるクランク軸に対するカム軸の回転位相に誤差が生じ、第２制御ユニットが、自身が演算した回転位相に基づき回転位相の操作信号を決定して出力する制御ユニット、つまり、可変バルブタイミング機構の制御ユニットである場合、回転位相の制御精度が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、バッファを介してクランク角センサの信号及びカムセンサの信号を入力する制御ユニットにおける回転位相の計測精度を向上させることができる、内燃機関の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、クランク角センサの信号及びカムセンサの信号を入力しバッファを介して外部に出力する第１制御ユニットと、前記第１制御ユニットが出力する前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号を入力してクランク軸に対するカム軸の回転位相を求め、前記回転位相の操作信号を出力する第２制御ユニットと、を含み、前記第１制御ユニットは、前記バッファに入力される前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号に基づいて求めた前記回転位相を前記第２制御ユニットに送信し、前記第２制御ユニットは、自身が求めた前記回転位相と前記第１制御ユニットから送信された前記回転位相とに基づいて自身による前記回転位相の計測ずれを求め、前記計測ずれに応じて前記操作信号を決定するようにした。

また、本発明に係る内燃機関の制御方法は、クランク角センサの信号及びカムセンサの信号を入力しバッファを介して外部に出力する第１制御ユニットと、前記第１制御ユニットが出力する前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号を入力し、クランク軸に対するカム軸の回転位相の操作信号を出力する第２制御ユニットと、によって前記回転位相を制御する内燃機関の制御方法であって、前記第１制御ユニットが前記バッファに入力される前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号に基づき前記回転位相の第１検出値を算出するステップと、前記第１制御ユニットが前記第１検出値を前記第２制御ユニットに送信するステップと、前記第２制御ユニットが前記第１制御ユニットから入力した前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号に基づき前記回転位相の第２検出値を算出するステップと、前記第２制御ユニットが前記第１検出値と前記第２検出値とに基づき前記操作信号を決定するステップと、を含むようにした。

上記発明によると、第２制御ユニットは、バッファの応答遅れのばらつきによって回転位相の計測ずれが発生していることを検知して、計測ずれを考慮した回転位相の操作を行わせることができ、回転位相の制御精度を向上させることができる。

本発明の実施形態における内燃機関の構成図である。 本発明の実施形態におけるクランク角センサ及びカムセンサの構成図である。 本発明の実施形態におけるクランク角センサの信号CRANK及びカムセンサの信号CAMの波形を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態における回転位相の計測方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態における回転位相の検出処理の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態における回転位相の検出処理のメインルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施形態における回転位相の安定度の判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における複製回路の時間遅れの演算処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における複製回路の時間遅れによる回転位相の計測誤差を説明するためのタイムチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置及び制御方法を適用する内燃機関の一例を示す構成図である。
内燃機関１０１は、車両に搭載されて車両の動力を発生する車両用内燃機関であり、一例として４気筒の４サイクル火花点火機関とする。

内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａとスロットルバルブ１０３ｂとで構成される電子制御スロットル１０４が配置される。
そして、電子制御スロットル１０４は、各気筒の燃焼室１０６内に吸気バルブ１０５を介して吸入される吸入空気量を調整する。

各気筒の吸気ポート１３０には、燃料噴射弁１３１がそれぞれ配置される。
燃料噴射弁１３１は、第１制御ユニットであるエンジンコントロールモジュール（以下、ＥＣＭという。）１１４が出力する噴射パルス信号（燃料噴射操作信号）によって開弁動作し、吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０内に燃料を噴射する。
尚、燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内直接噴射式の内燃機関とすることができ、また、燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁と吸気ポート１３０内に燃料を噴射する燃料噴射弁との双方を備える内燃機関とすることができる。

燃焼室１０６内の燃料は、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内の燃焼後のガスは、排気バルブ１０７が開弁することで排気管１１１に流出する。排気管１１１には、排気成分の転換を行うフロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９が配置される。

吸気カム軸１３４，排気カム軸１１０には、クランク軸１２０の回転がタイミングベルト（図示省略）を介して伝達され、吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、吸気カム軸１３４，排気カム軸１１０の回転に応じて周期的に開動作する。
可変バルブタイミング機構１１３は、クランク軸１２０に対する吸気カム軸１３４の回転位相をアクチュエータによって連続的に変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを連続的に進角方向及び遅角方向に変化させる機構である。

可変バルブタイミング機構１１３のアクチュエータを制御するＶＴＣコントローラ１５０が、第２制御ユニットとして設けられている。つまり、ＥＣＭ１１４（第１制御ユニット）とＶＴＣコントローラ（第２制御ユニット）１５０とを含んで内燃機関１０１の制御装置が構成される。
ＥＣＭ１１４及びＶＴＣコントローラ１５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータを内蔵する。

そして、ＥＣＭ１１４は、各種のセンサが出力する検出信号を入力し、予めＲＯＭなどのメモリに記憶したプログラムに従って演算処理を行い、電子制御スロットル１０４，燃料噴射弁１３１などの各種アクチュエータに操作信号を出力する。
各種のセンサとして、アクセルペダル１１６ａの踏み込み量、即ち、アクセル開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ１１６、内燃機関１０１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローセンサ１１５、クランク軸１２０の回転に応じてパルス状のクランク角信号CRANKを出力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、吸気カム軸１３４の回転に応じてパルス状のカム信号CAMを出力するカムセンサ１３３などを設けてある。

図２は、クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３３の構造を示す。
クランク角センサ１１７は、クランク軸１２０に軸支され周囲に被検出部としての突起部１５１を備えるシグナルプレート１５２と、内燃機関１０１側に固定されてシグナルプレート１５２の突起部１５１を検出してパルス状のクランク角信号CRANKを出力する回転検出装置１５３と、で構成される。

回転検出装置１５３は、突起部１５１を検出してパルス信号を発生させるピックアップと共に、波形発生回路、選択回路などを含む各種の処理回路を一体的に備えている。
回転検出装置１５３は、図３に示すように、クランク角信号CRANKとして、突起部１５１を検出しない場合にローレベルを保持し、突起部１５１を検知したときに一定時間だけハイレベルに変化するパルス信号を出力する。
但し、回転検出装置１５３は、クランク角信号CRANKとして、突起部１５１を検出しない場合にハイレベルを保持し、突起部１５１を検知したときに一定時間だけローレベルに変化するパルス信号を出力することができる。

シグナルプレート１５２の突起部１５１は、例えばクランク角で１０degのピッチで等間隔に設けられるが、突起部１５１を２つ連続して欠落させてある部分を、クランク軸１２０の回転中心を挟んで対向する２箇所に設けてある。
突起部１５１が欠落する部分を設けてあることで、クランク角センサ１１７（回転検出装置１５３）から出力されるクランク角信号CRANKは、図３に示すように、クランク角１０deg（単位クランク角）毎に１６回連続してハイレベルに変化した後、突起部１５１の欠落部分の角度に相当するクランク角３０degの間だけローレベルを保持し、再度１６回連続してハイレベルに変化する。

３０degCAのパルス欠落期間後の最初のクランク角信号CRANKは、クランク角１８０deg間隔で出力されることになり、このクランク角１８０degは、４気筒機関１０１における気筒間の行程位相差、換言すれば、点火間隔に相当する。
尚、クランク角センサ１１７がクランク角信号CRANKを欠落なく一定クランク角毎に出力するように構成し、クランク角センサ１１７とは別に、基準のクランク角位置でパルス状の基準クランク角信号を出力する基準クランク角センサを設けることができる。

一方、カムセンサ１３３は、図２に示すように、吸気カム軸１３４の端部に軸支され周囲に被検出部としての突起部１５７を備えたシグナルプレート１５８と、内燃機関１０１側に固定されシグナルプレート１５８の突起部１５７を検出してパルス状のカム信号CAMを出力する回転検出装置１５９と、で構成される。
回転検出装置１５９は、突起部１５７を検出してパルス信号を発生するピックアップと共に、波形整形回路などを含む各種の処理回路を一体的に備えている。

シグナルプレート１５８の突起部１５７は、カム角で９０deg毎の４箇所それぞれに、１個、３個、４個、２個だけ設けられ、突起部１５７が複数連続して設けられる部分では、突起部１５７のピッチをクランク角で３０deg、カム角で１５degに設定してある。
そして、カムセンサ１３３（回転検出装置１５９）から出力されるパルス信号であるカム信号CAMは、図３に示すように、突起部１５７を検知しない場合にはローレベルを保持し、突起部１５７を検知することで一定時間だけハイレベルに変化し、カム角で９０deg、クランク角で１８０deg毎に、１個単独、３個連続、４個連続、２個連続のパルス信号になる。

尚、カム信号CAMを、突起部１５７を検出しない場合にハイレベルを保持し、突起部１５７を検知したときに一定時間だけローレベルに変化するパルス信号とすることができる。
カム信号CAMのうち、１個単独のカム信号CAM、及び、複数連続して出力されるカム信号CAMの先頭の信号は、クランク角で１８０deg間隔に出力される。

ここで、カム信号CAMの連続出力数は、特定のピストン位置になっている気筒の番号を示し、４気筒機関１０１において、気筒間における行程の位相差がクランク角で１８０degであって、点火が第１気筒→第３気筒→第４気筒→第２気筒の順で行われることに対応している。
即ち、カム信号CAMの連続出力数が１であることは、第１気筒が特定のピストン位置（上死点ＴＤＣ前）になっていることを示し、カム信号CAMの連続出力数が３であることは、第３気筒が特定のピストン位置になっていることを示し、カム信号CAMの連続出力数が４であることは、第４気筒が特定のピストン位置になっていることを示し、カム信号CAMの連続出力数が２であることは、第２気筒が特定のピストン位置になっていることを示す。

ＥＣＭ１１４は、カム信号CAMの連続出力数を計数することで、次に特定のピストン位置となる気筒を判別し、係る判別の結果に基づいて燃料噴射や点火を行わせるべき気筒を選定し、噴射パルス信号や点火信号を出力する気筒を設定する。
より具体的には、ＥＣＭ１１４は、クランク角信号CRANKの歯抜け箇所をクランク角信号CRANKの周期変化などから判断し、この歯抜け位置を基準に、カム信号CAMの発生数を計数する区間を特定し、この計数区間におけるカム信号CAMの発生数に基づいて、次に特定のピストン位置になる気筒を検出する。

ＥＣＭ１１４は、クランク角信号CRANK及びカム信号CAMに基づき、上死点となる気筒を検出する気筒判別処理、機関回転速度ＮＥの演算、燃料噴射タイミングや点火時期の検出などを行う。
更に、ＥＣＭ１１４は、クランク角信号CRANKから演算した機関回転速度ＮＥ、機関負荷ＴＰなどの機関運転条件に基づいて、可変バルブタイミング機構１１３で調整される回転位相の目標値を演算し、演算した目標値をＶＴＣコントローラ１５０に送信する。
尚、ＥＣＭ１１４は、機関負荷ＴＰとして、燃料噴射量、吸入空気量、吸気負圧、スロットル開度などを用いることができる。

ＶＴＣコントローラ１５０は、ＥＣＭ１１４を介してクランク角信号CRANK及びカム信号CAMを入力し、これらの信号に基づいてクランク軸１２０に対する吸気カム軸１３４の回転位相を計測し、回転位相の計測値が目標値に近づくように可変バルブタイミング機構１１３のアクチュエータの操作信号を決定して出力する、回転位相のフィードバック制御を実施する。

ＶＴＣコントローラ１５０は、例えば図４に示すように、歯抜け期間後の最初のクランク角信号CRANKからカム信号CAMが発生するまでの間でクランク角信号CRANKの発生数を計数するとともに、カム信号CAMの発生直前のクランク角信号CRANKからカム信号CAMが発生するまでの時間Tcamを計測する。
そして、ＶＴＣコントローラ１５０は、クランク角信号CRANKの発生数とクランク角信号CRANKの間隔角度とから求められる角度に、時間Tcamを角度換算した値を加算することで、歯抜け期間後の最初のクランク角信号CRANKからカム信号CAMが発生するまでのクランク角度を、回転位相ANG_CAMとして求める。
なお、後述するように、ＥＣＭ１１４は、ＶＴＣコントローラ１５０と同様な処理により回転位相ANG_CAMを計測する機能を有する。

以下では、図５の機能ブロック図を参照して、ＥＣＭ１１４及びＶＴＣコントローラ１５０における可変バルブタイミング機構１１３の制御プロセスをより詳細に説明する。
図５の機能ブロック図に示すように、ＥＣＭ１１４のＣＰＵ１１４ａは、可変バルブタイミング機構１１３で調整される回転位相の目標値TGVTC（degCA）を機関運転状態に基づいて演算するＶＴＣ目標角度算出部２０１、各センサから入力したクランク角信号CRANK及びカム信号CAMに基づき回転位相ANG_CAMec（degCA）を計測するＣＡＭ位相角算出部２０２、更に、ＶＴＣ目標角度算出部２０１が演算した目標値TGVTCやＣＡＭ位相角算出部２０２が算出した回転位相ANG_CAMecなどをＣＡＮ（Controller Area Network）１７１を介してＶＴＣコントローラ１５０に向けて送信するＣＡＮ通信部２０３としての機能をソフトウエアとして備える。
なお、本願において、角度単位「degCA」は、クランク軸の回転角を示す。

また、ＥＣＭ１１４は、クランク角信号CRANKの複製回路１６１ａ、及び、カム信号CAMの複製回路１６１ｂを備え、ＥＣＭ１１４に入力されたクランク角信号CRANK及びカム信号CAMはそれぞれ２つに分岐され、一方はＣＰＵ１１４ａに読み込まれ、他方は複製回路１６１ａ，１６１ｂに入力される。
そして、ＥＣＭ１１４のＣＰＵ１１４ａは、読み込んだクランク角信号CRANK及びカム信号CAMに基づき、特定ピストン位置の気筒を検出する気筒判別処理、機関回転数［rev/min］の演算、燃料噴射タイミングや点火時期の検出などを行う。

複製回路１６１ａ，１６１ｂは、例えばアナログフィルタ、増幅回路などを含むバッファである。
クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３３のセンサ信号をハーネスで分岐させてＥＣＭ１１４とＶＴＣコントローラ１５０とに入力させる構成とした場合、インピーダンスの低下によって信号電圧が低下し、パルスの検知漏れが発生したり耐ノイズ性が低下したりする可能性がある。

そこで、ＥＣＭ１１４は、クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３３のセンサ信号を入力し、入力したセンサ信号を複製回路（バッファ）１６１ａ，１６１ｂで処理し、複製回路１６１ａ，１６１ｂの出力をＶＴＣコントローラ１５０に向けて送信し、ＣＰＵ１１４ａは、複製回路１６１ａ，１６１ｂに入力されるセンサ信号を分岐させて読み込んで、気筒判別処理などの演算処理を行う。
このように、ＥＣＭ１１４が内蔵する複製回路１６１ａ，１６１ｂの出力をＶＴＣコントローラ１５０が入力する構成であれば、ＶＴＣコントローラ１５０において、信号電圧の低下に因るパルスの検知漏れや耐ノイズ性の低下を抑制できる。

複製回路１６１ａ，１６１ｂの出力、つまり、複製回路１６１ａ，１６１ｂを介したクランク角信号CRANK、カム信号CAMは、それぞれ専用のハーネスを経由してＶＴＣコントローラ１５０が備える入力回路２１０ａ、２１０ｂに入力される。そして、ＶＴＣコントローラ１５０のＣＰＵ１５０ａは入力回路２１０ａ、２１０ｂの出力を読み込む。
ＶＴＣコントローラ１５０のＣＰＵ１５０ａは、ＣＡＮ１７１を介してＥＣＭ１１４との間において定時で情報の送受信を行うＣＡＮ通信部２２０としての機能、更に、入力回路２１０ａ、２１０ｂを介して読み込んだクランク角信号CRANK、カム信号CAMに基づいて回転位相ANG_CAMvtを算出するＣＡＭ位相角度算出部２２１としての機能をソフトウエアとして備える。

更に、ＶＴＣコントローラ１５０のＣＰＵ１５０ａは、ＶＴＣ実角度算出部２２２、ＶＴＣデフォルト位置学習部２２３、ＶＴＣ目標角度算出部２２４、駆動許可部２２５、駆動制御部２２６としての機能をソフトウエアとして備える。
ＶＴＣ実角度算出部２２２は、ＥＣＭ１１４のＣＡＭ位相角算出部２０２が算出した回転位相（第１検出値）ANG_CAMecと、自身のＣＡＭ位相角度算出部２２１が算出した回転位相（第２検出値）ANG_CAMvtとの比較に基づき複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れのばらつきによる計測値のずれ（回転位相ANG_CAMvtの誤差）を検知し、検知した計測誤差及びデフォルト位置（ストッパ位置）での回転位相に基づき回転位相ANG_CAMvtを補正し、最終的な実回転位相REVTCを求める。

ＶＴＣデフォルト位置学習部２２３は、可変バルブタイミング機構１１３のデフォルト位置での回転位相の計測値を学習し、学習結果をＶＴＣ実角度算出部２２２に出力する。尚、可変バルブタイミング機構１１３のデフォルト位置とは、例えば、最遅角位置であって機械的なストッパに突き当たった位置である。
ＶＴＣ目標角度算出部２２４は、ＣＡＮ通信によってＥＣＭ１１４から送られた情報に基づいて目標回転位相TGVTCを設定する。

駆動許可部２２５は、自己診断の結果などに基づいて駆動制御部２２６による可変バルブタイミング機構１１３の制御の実行を許可又は禁止する。
駆動制御部２２６は、駆動許可部２２５により制御の実施が許可されている状態において、目標回転位相TGVTCに実回転位相REVTCが近づくように駆動回路２２７に操作信号を出力する。
駆動回路２２７にはモータ電源回路２２８からモータ駆動電源が供給され、駆動回路２２７は、駆動制御部２２６が出力する操作信号に応じて可変バルブタイミング機構１１３のアクチュエータであるモータ１１３ａへの通電を制御する。

次に、ＶＴＣコントローラ１５０のＶＴＣ実角度算出部２２２による回転位相ANG_CAMvtの補正処理を詳細に説明する。
図６のフローチャートは、ＶＴＣコントローラ１５０のＣＰＵ１５０ａ（ＶＴＣ実角度算出部２２２）が実施する回転位相ANG_CAMvtの補正処理の概要を示すメインルーチンである。

ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ１０００にて、回転位相ANG_CAMec、回転位相ANG_CAMvt、目標回転位相TGVTCなどの各種変数の入力処理を実施する。
次いで、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２０００にて、可変バルブタイミング機構１１３で可変とされる回転位相（バルブタイミング）が所定の安定状態であるか否かを判定する。

更に、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ３０００にて、回転位相ANG_CAMec及び回転位相ANG_CAMvtの平滑化処理を実施する。
そして、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ４０００にて、平滑化処理後の回転位相AVE_ANGec及び回転位相AVE_ANGvtに基づいて複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れ時間を演算し、次のステップＳ５０００にて、応答遅れ時間に基づき回転位相ANG_CAMvtの補正処理を実施する。

図７のフローチャートは、ステップＳ２０００の安定度判定処理を詳細に示すサブルーチンである。
ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２００１にて、回転位相ANG_CAMvtの単位時間（演算周期）当たりの変化量（変化速度）VTCFLCの演算を下式に従って行う。
VTCFLC＝（ANG_CAMvt−ANG_CAMvt(n-1)）／time

上式において、回転位相ANG_CAMvtは最新の計測値を、回転位相ANG_CAMvt(n-1)は所定時間time前での計測値（前回値）を表す。
次に、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２００２に進み、ステップＳ２００１で求めた変化量VTCFLCの絶対値が所定値ＳＬ１以下であるか否かを検出する。

変化量VTCFLCの絶対値が所定値ＳＬ１よりも大きい場合、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２００６に進み、回転位相の安定状態であるか否かを判別するためのフラグfFLCOKに回転位相の非安定状態（非定常状態）であることを示す「０」をセットする。
一方、変化量VTCFLCの絶対値が所定値ＳＬ１以下である場合、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２００３に進み、目標回転位相TGVTCと最終的な実回転位相REVTCとの偏差の絶対値が所定値ＳＬ２以下であるか否かを検出する。

なお、実回転位相REVTCは、回転位相ANG_CAMvtを複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れ時間BUF_DLYで補正した値であり、応答遅れ時間BUF_DLYとして前回までの学習値を用いて補正した値である。
目標回転位相TGVTCと実回転位相REVTCとの偏差の絶対値が所定値ＳＬ２よりも大きく、実回転位相REVTCが目標回転位相TGVTCに近づく過渡状態である場合、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２００６に進み、フラグfFLCOKに回転位相の非安定状態であることを示す「０」をセットする。

一方、目標回転位相TGVTCと実回転位相REVTCとの偏差の絶対値が所定値ＳＬ２以下である場合、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２００４に進み、変化量VTCFLCの絶対値が所定値ＳＬ１以下でかつ目標回転位相TGVTCと実回転位相REVTCとの偏差の絶対値が所定値ＳＬ２以下である状態が、所定時間以上継続しているか否かを検出する。
変化量VTCFLCの絶対値が所定値ＳＬ１以下でかつ目標回転位相TGVTCと実回転位相REVTCとの偏差の絶対値が所定値ＳＬ２以下である状態の継続時間が所定時間を下回る場合、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ２００６に進み、フラグfFLCOKに回転位相の非安定状態であることを示す「０」をセットする。

一方、変化量VTCFLCの絶対値が所定値ＳＬ１以下でかつ目標回転位相TGVTCと実回転位相REVTCとの偏差の絶対値が所定値ＳＬ２以下である状態の継続時間が所定時間以上になると、ＣＰＵ１５０ａはステップＳ２００５に進み、フラグfFLCOKに回転位相の安定状態（定常状態）であることを示す「１」をセットする。

次に、ステップＳ３０００における平滑化処理を説明する。
ステップＳ３０００における平滑化処理として、ＣＰＵ１５０ａは、回転位相ANG_CAMec及び回転位相ANG_CAMvtについて加重平均演算や移動平均演算などを行う。
ＣＰＵ１５０ａによる回転位相ANG_CAMecの加重平均演算の一例を以下に示す。
AVE_ANGec＝（ANG_CAMec−AVE_ANGec(n-1)）＊Gain＋AVE_ANGec(n-1)

上式において、AVE_ANGecは回転位相ANG_CAMecの加重平均値、AVE_ANGec(n-1)は加重平均値AVE_ANGecの前回値、Gainは加重平均ゲインであって０＜Gain＜1.0を満たす値である。
また、ＣＰＵ１５０ａによる回転位相ANG_CAMecの移動平均演算の一例を以下に示す。
AVE_ANGec＝（ANG_CAMec＋AVE_ANGec(n-1)
＋AVE_ANGec(n-2)＋AVE_ANGec(n-3)）／４

上式において、AVE_ANGecは回転位相ANG_CAMecの移動平均値、AVE_ANGec(n-1)は移動平均値AVE_ANGecの前回値（１回前の値）、AVE_ANGec(n-2)は移動平均値AVE_ANGecの２回前の値、AVE_ANGec(n-3)は移動平均値AVE_ANGecの３回前の値である。
ＣＰＵ１５０ａは、回転位相ANG_CAMvtについても、回転位相ANG_CAMecと同様に加重平均演算若しくは移動平均演算して、加重平均値AVE_ANGvt若しくは移動平均値AVE_ANGvtを求める。

次に、ステップＳ４０００における応答遅れ時間の算出を説明する。
図８のフローチャートは、ステップＳ４０００の応答遅れ時間の算出処理を詳細に示すサブルーチンである。
ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ４００１にて、フラグfFLCOKに１がセットされている回転位相の安定状態（定常状態）であるか否かを検出する。

フラグfFLCOKに０がセットされている回転位相の非安定状態（過渡状態）である場合、ＣＰＵ１５０ａは、複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れのばらつきを高精度に検出することができない。
このため、フラグfFLCOKに０がセットされている回転位相の非安定状態である場合、ＣＰＵ１５０ａは、応答遅れ時間を更新することなく本サブルーチンを終了させる。

一方、フラグfFLCOKに１がセットされている回転位相の安定状態（定常状態）である場合、ＣＰＵ１５０ａは、ステップＳ４００２に進み、複製回路１６１ａ，１６１ｂの時間遅れ値BUF_DLYを下式に従って算出する。
BUF_DLY＝DIF_ANG／（（ENGSPD／60）＊360＊10^-6）
DIF_ANG＝AVE_ANGvt−AVE_ANGec

上式において、AVE_ANGecは回転位相ANG_CAMecを平滑化処理した値、AVE_ANGvtは回転位相ANG_CAMvtを平滑化処理した値、ENGSPDは機関回転数［rev/min］である。
ここで、ENGSPD／60は１秒当たりの機関回転数になり、ENGSPD／60に360degCAを乗算することで１秒当たりクランク軸の回転角度になり、更に、10^-6を乗算することで１μsec当たりのクランク軸の回転角度［degCA］が求められる。

そして、平均回転位相AVE_ANGvtと平均回転位相AVE_ANGecとの偏差DIF_ANG［degCA］を「（ENGSPD／60）＊360＊10^-6」で除算することで、角度差DIF_ANG［degCA］が時間BUF_DLY［μsec］に換算されることになる。
例えば、複製回路１６１ｂの応答遅れ時間Tbcrが20μsで、複製回路１６１ａの応答遅れ時間Tbcaが80μsの条件下で、図９に示すように、クランク角信号CRANKの発生から２degCAだけ回転した後にカム信号CAMが発生し、クランク角信号CRANKの周期（10degCA周期）T10が2.0msであると仮定する。

このとき、クランク角信号CRANKの発生からカム信号CAMが発生するまでの時間は、T10＊2degCA/10degCAとなるが、応答遅れ時間Tbcr、Tbcaの差だけＶＴＣコントローラ１５０がカム信号CAMを認識するのが遅れ、ＶＴＣコントローラ１５０は、クランク角信号CRANKの発生からカム信号CAMが発生するまでの時間Tcを、Tc＝T10＊2degCA／10degCA＋（Tbca−Tbcr）＝460μsと認識することになる。
つまり、ＶＴＣコントローラ１５０は、クランク角信号CRANKの発生からカム信号CAMが発生するまでの回転角をTc／T10＊10＝2.3degCAと認識し、応答遅れ時間Tbcrと応答遅れ時間Tbcaとの差により0.3degの検出誤差が生じる。

一方、ＥＣＭ１１４は、複製回路１６１ａ，１６１ｂを介することなくクランク角信号CRANK及びカム信号CAMを入力し、複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れ時間に影響を受けることなく回転位相ANG_CAMecを計測する。
従って、回転位相ANG_CAMecと回転位相ANG_CAMvtとの偏差は、複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れ時間の差によって生じることになり、ＶＴＣコントローラ１５０のＣＰＵ１５０ａは、回転位相ANG_CAMecと回転位相ANG_CAMvtとの差を時間に換算して、複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れ時間の差による回転位相検出の誤差時間BUF_DLYとして学習する。

次に、ステップＳ５０００における実回転位相REVTCの演算処理を詳細に説明する。
ステップＳ５０００におけるＶＴＣコントローラ１５０のＣＰＵ１５０ａによる実回転位相REVTCの演算処理は、回転位相の計測値AVE_ANGvt、機関回転数［rev/min］、誤差時間BUF_DLY、更に、デフォルト位置における回転位相DEF_ANGに基づき、以下の式に従って実施される。
REVTC＝ANG_CAMvt−（DEF_ANG＋BUF_ANG）
BUF_ANG＝BUF_DLY＊（（ENGSPD／60）＊360＊10^-6）

上記のように、複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れ時間の差による計測誤差角度BUF_ANGは、誤差時間BUF_DLYをそのときの機関回転数［rev/min］に基づきクランク角に換算して求められる。
このようにして、回転位相の計測値AVE_ANGvtを複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れに応じて補正すれば、ＶＴＣコントローラ１５０が複製回路１６１ａ，１６１ｂから出力されるクランク角信号CRANK及びカム信号CAMを入力する構成において、複製回路１６１ａ，１６１ｂの応答遅れによって実回転位相REVTCの検出誤差が生じ、係る検出誤差に基づき可変バルブタイミング機構１１３が目標回転位相TGVTCとは異なる回転位相に誤制御されてしまうことを抑制できる。

なお、ＥＣＭ１１４における回転位相ANG_CAMecの更新周期が早いと、ＣＡＮ通信の遅れが誤差時間BUF_DLYの演算精度を低下させる場合がある。
そこで、例えば、回転位相ANG_CAMecの計測に用いるカム信号CAMを例えば第１気筒の上死点位置を検出する信号に限定するなどして、カム軸の１回転に１回の割合で回転位相ANG_CAMecを更新させ、更新した回転位相ANG_CAMecをＣＡＮによってＶＴＣコントローラ１５０に送信する構成とすることができる。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、可変バルブタイミング機構１１３のアクチュエータはモータに限定されず、油圧アクチュエータなどを採用する可変バルブタイミング機構１１３を制御する制御装置にも本発明を適用できる。

また、誤差時間BUF_DLYの絶対値が上限値を超えたときには、実回転位相REVTCに基づく可変バルブタイミング機構１１３の制御を停止させ、可変バルブタイミング機構１１３をデフォルト位置に保持させる構成とすることができる。
また、誤差時間BUF_DLYによる回転位相の検出誤差は、機関回転数が高くなるほど大きくなるから、誤差時間BUF_DLYによって回転位相ANG_CAMvtを補正する機関回転数領域を所定回転数以上の高回転領域に限定したり、誤差時間BUF_DLYを求める機関回転数領域を所定回転数以上の高回転領域に限定したりすることができる。

また、回転位相ANG_CAMec、回転位相ANG_CAMvtを平滑化処理する代わりに、回転位相ANG_CAMec及び回転位相ANG_CAMvtから求めた角度差DIF_ANGを平滑化処理する構成とすることができる。
また、第１制御ユニットとしてのＥＣＭ１１４は目標回転位相を演算し、第２制御ユニットとしてのＶＴＣコントローラ１５０に目標回転位相を送信するが、第１制御ユニットを目標回転位相の演算送信機能を備えない制御ユニットとすることができる。
また、駆動回路２２７をＶＴＣコントローラ１５０の外部に設けることができる。

１０１…内燃機関、１１３…可変バルブタイミング機構、１１４…エンジンコントロールモジュール（第１制御ユニット）、１１７…クランク角センサ、１２０…クランク軸、１３３…カムセンサ、１３４…カムシャフト、１５０…ＶＴＣコントローラ（第２制御ユニット）、１６１ａ，１６１ｂ…複製回路（バッファ）

Claims (6)

1. クランク角センサの信号及びカムセンサの信号を入力しバッファを介して外部に出力する第１制御ユニットと、前記第１制御ユニットが出力する前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号を入力してクランク軸に対するカム軸の回転位相を求め、前記回転位相の操作信号を出力する第２制御ユニットと、を含み、
   前記第１制御ユニットは、前記バッファに入力される前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号に基づいて求めた前記回転位相を前記第２制御ユニットに送信し、
   前記第２制御ユニットは、自身が求めた前記回転位相と前記第１制御ユニットから送信された前記回転位相とに基づいて自身による前記回転位相の計測ずれを求め、前記計測ずれに応じて前記操作信号を決定する、内燃機関の制御装置。
2. 前記第２制御ユニットは、自身が求めた前記回転位相を前記計測ずれに基づいて補正し、補正した前記回転位相に基づいて前記操作信号を決定する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第２制御ユニットは、前記回転位相が所定の安定状態であるときに前記計測ずれを求める、請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記第２制御ユニットは、自身が求めた前記回転位相及び前記第１制御ユニットから送信された前記回転位相をそれぞれに平滑化処理し、平滑化処理後の回転位相に基づいて前記計測ずれを求める、請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記第２制御ユニットは、自身が求めた前記回転位相と前記第１制御ユニットから送信された前記回転位相との角度差を時間に換算し、当該時間を前記計測ずれとする、請求項１から４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
6. クランク角センサの信号及びカムセンサの信号を入力しバッファを介して外部に出力する第１制御ユニットと、前記第１制御ユニットが出力する前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号を入力し、クランク軸に対するカム軸の回転位相の操作信号を出力する第２制御ユニットと、によって前記回転位相を制御する内燃機関の制御方法であって、
   前記第１制御ユニットが前記バッファに入力される前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号に基づき前記回転位相の第１検出値を算出するステップと、
   前記第１制御ユニットが前記第１検出値を前記第２制御ユニットに送信するステップと、
   前記第２制御ユニットが前記第１制御ユニットから入力した前記クランク角センサの信号及び前記カムセンサの信号に基づき前記回転位相の第２検出値を算出するステップと、
   前記第２制御ユニットが前記第１検出値と前記第２検出値とに基づき前記操作信号を決定するステップと、
   を含む、内燃機関の制御方法。