JP2017053256A - 電動バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関を適正に始動させる電動バルブタイミング制御装置の提供。【解決手段】実位相Ｐｒを算出することで、当該算出の結果に応じて電動モータへの通電制御を実行する通電制御ユニットであって、自身が起動される内燃機関のクランキング期間Ｔｃｒから、内燃機関を始動させるための始動制御Ｓｃを実行する通電制御ユニットと、電動モータの回転に応じて実位相Ｐｒを調整する位相調整ユニットと、通電制御ユニットが停止する内燃機関の停止期間Ｔｓに、電動モータの回転を検出する回転検出ユニットとを、設ける。通電制御ユニットは、回転検出ユニットにより電動モータの回転が検出された停止期間Ｔｓ後のクランキング期間ＴｃｒにフェイルセーフモードＭｆｓへ移行することで、実位相Ｐｒを算出してから、当該算出の実位相Ｐｒに基づき始動制御Ｓｃを開始する。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関においてクランク軸に対するカム軸の回転位相に応じたバルブタイミングを制御する電動バルブタイミング制御装置に、関する。

近年、電動モータの回転を利用してバルブタイミングを制御する電動バルブタイミング制御装置は、例えば応答性や低温駆動性の高さ等から、内燃機関に搭載されるようになってきている。

例えば、特許文献１に開示される電動バルブタイミング制御装置は、クランク軸の回転を検出するクランク回転センサ及びカム軸の回転を検出するカム回転センサの設けられた内燃機関に、搭載されている。この特許文献１の開示装置において制御ユニットは、クランク回転センサ及びカム回転センサからの検出信号に基づき回転位相を算出し、当該算出の結果に応じて電動モータへの通電制御を実行する。その結果、位相調整ユニットが電動モータの回転に応じて回転位相を調整することで、バルブタイミングを正確に制御可能となっている。

特許第４１２３１２７号公報

さて、特許文献１の開示装置において内燃機関の停止期間には、制御ユニットが回転位相を算出する。これにより、内燃機関において停止期間後のクランキング期間には、内燃機関を始動させるための始動制御を、停止期間に算出の回転位相に基づいて開始することが可能となっている。

このように内燃機関の停止期間に回転位相を算出するには、当該停止期間においても制御ユニットが停止していないことが必要となる。しかし、例えば省電力の観点等から停止期間に制御ユニットが停止する構成では、回転位相を算出することができない。この場合、停止期間に位相調整ユニットが外乱によって作動して回転位相がずれてしまうと、停止期間後に制御ユニットが起動されるクランキング期間には、当該ずれを把握できていない制御ユニットによって始動制御が開始されてしまう。その結果、例えばプレイグニッション及びノッキング等の不具合や、始動性の悪化が懸念されるのである。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関を適正に始動させる電動バルブタイミング制御装置を、提供することにある。

以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上述の課題を解決するために開示された第一発明は、
クランク軸（２）の回転を検出するクランク回転センサ（５）及びカム軸（３）の回転を検出するカム回転センサ（６）の設けられた内燃機関（１）において、クランク軸に対するカム軸の回転位相（Ｐｒ）に応じたバルブタイミングを、電動モータ（２０）の回転を利用して制御する電動バルブタイミング制御装置（１０）において、
クランク回転センサ及びカム回転センサからの検出信号に基づき回転位相を算出することにより、当該算出の結果に応じて電動モータへの通電制御を実行する通電制御ユニット（４０）であって、自身が起動される内燃機関のクランキング期間（Ｔｃｒ）から、内燃機関を始動させるための始動制御（Ｓｃ）を実行する通電制御ユニットと、
電動モータの回転に応じて回転位相を調整する位相調整ユニット（３０）と、
通電制御ユニットが停止する内燃機関の停止期間（Ｔｓ）に、電動モータの回転を検出する回転検出ユニット（５０）とを、備え、
通電制御ユニットは、
回転検出ユニットにより電動モータの回転が検出された停止期間後のクランキング期間にフェイルセーフモード（Ｍｆｓ）へ移行することにより、回転位相を算出してから、当該算出の回転位相に基づき始動制御を開始することを特徴とする。

こうした第一発明によると、通電制御ユニットが停止する内燃機関の停止期間には、位相調整ユニットが外乱により作動して回転位相がずれると、当該ずれにより惹起される電動モータの回転が回転検出ユニットにより検出される。そこで、回転検出ユニットにより電動モータの回転が停止期間に検出された後に、通電制御ユニットが起動される内燃機関のクランキング期間には、通電制御ユニットがフェイルセーフモードへと移行する。このフェイルセーフモードにおいて通電制御ユニットは、回転位相を算出してから、当該算出の回転位相に基づき始動制御を開始する。これによれば、停止期間に回転位相がずれたとしても、通電制御ユニットにより開始される始動制御は、当該ずれの発生後に算出された正確な回転位相に基づくこととなる。したがって、例えばプレイグニッション及びノッキング等の不具合や、始動性の悪化を、そうした正確な回転位相に基づく始動制御により抑制して、内燃機関を適正に始動させることが可能となる。

また、開示された第二発明は、
通電制御ユニットは、
内燃機関が停止するのに伴って回転位相を記憶する位相記憶部（４７）を、有し、
回転検出ユニットにより電動モータの回転が検出されていない停止期間後のクランキング期間にノーマルモード（Ｍｎ）へ移行することにより、位相記憶部に記憶された回転位相に基づき始動制御を開始する一方、
回転検出ユニットにより電動モータの回転が検出された停止期間後のクランキング期間にフェイルセーフモードへ移行することにより、回転位相を算出してから、当該算出の回転位相に基づき始動制御を開始することを特徴とする。

こうした第二発明によると、回転検出ユニットにより電動モータの回転が検出されていない停止期間後のクランキング期間には、通電制御ユニットがノーマルモードへ移行する。このノーマルモードの通電制御ユニットによって開始される始動制御は、内燃機関の停止に伴って位相記憶部に記憶された回転位相に、基づくこととなる。これにより始動制御は、停止期間において電動モータの回転するずれなど発生していない場合の正確な回転位相に基づくことで、クランキング期間の初期から迅速に開始され得る。また一方、回転検出ユニットにより電動モータの回転が検出された停止期間後のクランキング期間には、通電制御ユニットがフェイルセーフモードへ移行する。このフェイルセーフモードの通電制御ユニットによって開始される始動制御は、電動モータを回転させるずれの発生前に位相記憶部に記憶された回転位相ではなく、当該ずれの発生後となるクランキング期間に算出される正確な回転位相に基づくこととなる。こうしたことから、ノーマルモード及びフェイルセーフモードのいずれにおいても、正確な回転位相に基づき実行される始動制御により、内燃機関を適正に始動させることが可能となる。

一実施形態による電動バルブタイミング制御装置の機械的構成を示す模式図である。 一実施形態による電動バルブタイミング制御装置の電気的構成を示す模式図である。 一実施形態による電動バルブタイミング制御装置の作動例を示すタイムチャートである。 一実施形態による電動バルブタイミング制御装置の作動例を示すタイムチャートである。 一実施形態による回転検出ユニットの回路構成例を示す模式図である。 一実施形態による電動バルブタイミング制御装置の始動フローを示すフローチャートである。 図３の変形例を示すタイムチャートである。 図４の変形例を示すタイムチャートである。 図６の変形例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。本発明の一実施形態による電動バルブタイミング制御装置１０は、図１に示すように、車両の内燃機関１に適用される。

装置１０は、内燃機関１においてクランク軸２からカム軸３へとクランクトルクを伝達する伝達系に、設置されている。ここで、本実施形態においてカム軸３は、内燃機関１の動弁のうち吸気弁（図示しない）を開閉駆動する。そこで、電動バルブタイミング制御装置１０は、電動モータ２０の回転を利用することで、吸気弁のバルブタイミングを可変制御する。具体的に装置１０は、図１，２に示すように、電動モータ２０、位相調整ユニット３０及び通電制御ユニット４０を備えている。

電動モータ２０は、例えば永久磁石型同期モータ等のブラシレスモータである。図２に示すように電動モータ２０は、モータケース２２、モータ軸２４、モータコイル２６及びモータセンサ２８を有している。モータケース２２は、内燃機関１における例えばチェーンケース等の固定節に、固定されている。モータ軸２４は、モータケース２２により正逆回転可能に支持されている。モータコイル２６は、スター結線される三相コイルのいずれかを構成するように、モータ軸２４の周囲に複数配置されている。各モータコイル２６は、通電により磁界を発生させることで、モータ磁石の埋設されたモータ軸２４を正逆回転させる。モータセンサ２８は、例えば複数の磁電変換素子等から構成され、モータ軸２４の周囲に配置されている。モータセンサ２８は、モータ軸２４に埋設されたセンサ磁石の発生磁界を感知する。これによりモータセンサ２８は、感知した磁界に基づきモータ軸２４の回転を検出して、当該モータ軸２４の実回転速度Ｎｒを表したモータ検出信号を出力する。

図１に示す位相調整ユニット３０は、例えば遊星歯車減速機等の三軸減速機３２を介して、駆動回転体３４及び従動回転体３６の間を接続してなる。減速機３２は、回転体３４，３６と同軸上のモータ軸２４に対して、連繋している。駆動回転体３４は、自身とは偏心するクランク軸２に対して、例えばタイミングチェーン又はタイミングベルト等の伝達部材４を介して、連繋している。駆動回転体３４は、クランク軸２から出力されるクランクトルクを伝達部材４により伝達されることで、当該クランク軸２と連動して正回転する。従動回転体３６は、自身と同軸上のカム軸３に対して、螺子留めにより連繋している。従動回転体３６は、カム軸３と連動して正回転しつつ、駆動回転体３４に対しては進角及び遅角の両方向へ相対回転可能となっている。

こうした構成の位相調整ユニット３０は、減速機３２での減速作用により、モータ軸２４の回転に応じてクランク軸２に対するカム軸３の回転位相（以下、単に「回転位相」という）を調整する。具体的に、モータ軸２４がカム軸３と同速に正回転するときに位相調整ユニット３０は、それら要素２４，３と共に回転体３４，３６を連れ回りさせることで、回転位相を保持調整する。一方、モータ軸２４がカム軸３に対して高速に正回転するときに位相調整ユニット３０は、駆動回転体３４に対する進角方向へ従動回転体３６を相対回転させることで、回転位相を進角調整する。また一方、モータ軸２４がカム軸３に対して低速に正回転する又は逆回転するときに位相調整ユニット３０は、駆動回転体３４に対する遅角方向へ従動回転体３６を相対回転させることで、回転位相を遅角調整する。以上より内燃機関１では、位相調整ユニット３０にて調整の回転位相に応じたタイミングに、バルブタイミングが制御されることとなる。

図２に示すように通電制御ユニット４０は、駆動回路４１及び制御回路４５を含んで構成されている。本実施形態において駆動回路４１は、電動モータ２０のうちモータケース２２に内蔵されている。一方で制御回路４５は、本実施形態では電動モータ２０の外部に配置されている。

駆動回路４１は、インバータ回路部４２及びスイッチング駆動部４３を有している。インバータ回路部４２は、例えばＦＥＴ等のスイッチング素子を複数組み合わせたブリッジ回路を主体に構成され、各モータコイル２６と電気接続されている。スイッチング駆動部４３は、例えばＦＥＴ用の駆動ＩＣ等から構成され、制御回路４５とインバータ回路部４２とモータセンサ２８とに電気接続されている。

こうした構成の駆動回路４１は、電動モータ２０に関して制御回路４５及びモータセンサ２８の各々から出力される目標回転速度Ｎｔ及び実回転速度Ｎｒの差分を、随時算出する。さらに、算出した差分に従って駆動回路４１は、スイッチング駆動部４３によりインバータ回路部４２での各スイッチング素子のオンオフをフィードバック制御することで、電動モータ２０にて通電対象のモータコイル２６を切り替える。その結果、通電対象のモータコイル２６により磁界が発生して、モータ軸２４が回転駆動される。

このように電動モータ２０への通電駆動を実現する駆動回路４１に対して、制御回路４５は、当該通電駆動を制御する。そこで以下では、制御回路４５により電動モータ２０の通電駆動を制御することを、位相調整ユニット３０に回転位相を調整させるための通電制御を電動モータ２０に実行することとして、説明する。制御回路４５は、プロセッサ４６及びメモリ４７を有したマイクロコンピュータを主体に、構成されている。制御回路４５は、車両の電装品としてセンサ５，６及びスイッチ７を含む複数の電装品と、スイッチング駆動部４３とに対して、電気接続されている。

ここで、図１，２に示すクランク回転センサ５及びカム回転センサ６は、内燃機関１に設けられた、例えば電磁ピックアップ式回転角センサ等である。クランク回転センサ５は、クランク軸２の回転を検出して、当該クランク軸２の回転角θｃｒを表したクランク角検出信号を制御回路４５へ出力する。カム回転センサ６は、カム軸３の回転を検出して、当該カム軸３の回転角θｃａを表したカム角検出信号を制御回路４５へ出力する。図２に示すパワースイッチ７は、車両に設けられた、例えば回転式スイッチ又はプッシュ式スイッチ等である。パワースイッチ７は、車両の乗員が内燃機関１を始動させるためにオン操作される一方、同乗員が内燃機関１を停止させるためにオフ操作される。パワースイッチ７は、それらのオンオフ操作に応じたパワー信号を制御回路４５へ出力する。スイッチング駆動部４３は、実回転速度Ｎｒを表したモータ検出信号を、モータセンサ２８から受信して制御回路４５へと出力する。

このような各種出力に基づき制御回路４５は、電動モータ２０への通電制御に加え、内燃機関１の燃料噴射を制御する噴射制御と、内燃機関１の点火を制御する点火制御とを、少なくとも実行する。そこで制御回路４５には、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）が採用され、通電制御と噴射制御と点火制御とを含むエンジン制御（以下、単に「エンジン制御」という）が当該制御回路４５によって実現される。

具体的に、図３，４に例示するように制御回路４５は、パワースイッチ７のオン操作（図３，４のｔ１）に応じて自身を起動させると共に、駆動回路４１も起動させる。こうして起動した制御回路４５は、パワースイッチ７のオン操作に応じて内燃機関１がクランキングされるクランキング期間Ｔｃｒ（図３，４のｔ２〜ｔ３）にて、特定のタイミング（図３，４のｔｐ）から始動制御Ｓｃを実行する。ここで始動制御Ｓｃとは、クランキングにより内燃機関１を完爆させて始動するためのエンジン制御を、意味する。さらに制御回路４５は、内燃機関１が始動してからパワースイッチ７がオフ操作されるまでの間には、自身及び駆動回路４１の起動状態を維持してエンジン制御を継続する。

制御回路４５は、パワースイッチ７のオフ操作（図３，４のｔ４）に応じて内燃機関１が完全停止し（図３，４のｔ５）、さらに設定時間が経過するまでの間は、自身及び駆動回路４１の起動状態を維持することで、エンジン制御のうち電動モータ２０への通電制御を継続する。一方で制御回路４５は、内燃機関１が完全停止した後に設定時間が経過すると（図３，４のｔ６）、次にパワースイッチ７がオン操作されるまでを停止期間Ｔｓとして、自身及び駆動回路４１の作動を停止させることで、スリープ状態となる。ここで、内燃機関１が完全停止するのに伴って制御回路４５は、完全停止直前に回転センサ５，６から受けた検出信号の表す回転角θｃｒ，θｃａに基づき、現在の回転位相である実位相Ｐｒを算出する。このとき制御回路４５は、「位相記憶部」として例えば不揮発性メモリ等から構成される図２のメモリ４７に、算出した実位相Ｐｒを記憶する。また、本実施形態の制御回路４５は、クランク回転センサ５から完全停止の直前に受けた検出信号の表す回転角θｃｒも、実位相Ｐｒと併せて記憶しておく。

以上の作動において制御回路４５は、エンジン制御のうち少なくとも電動モータ２０への通電制御に伴って、特定の算出処理を実行する。この算出処理では、回転センサ５，６から受けた検出信号の表す回転角θｃｒ，θｃａに基づき、実位相Ｐｒを算出する。それと共に算出処理では、車両の電装品のうち噴射制御及び点火制御に必要なセンサ等からの検出信号に基づき、実位相Ｐｒに対する目標位相Ｐｔを算出する。さらに算出処理では、算出した実位相Ｐｒ及び目標位相Ｐｔと、モータセンサ２８からのモータ検出信号とに基づき、電動モータ２０の目標回転速度Ｎｔを算出する。したがって、こうして算出された目標回転速度Ｎｔが制御回路４５から与えられることになるスイッチング駆動部４３によれば、実位相Ｐｒ及び目標位相Ｐｔの算出結果に応じた通電制御が電動モータ２０に対して実行される。尚、このような通電制御と共に実行される噴射制御及び点火制御については、算出処理により割り出された回転角θｃｒと、同処理により算出された位相Ｐｒ，Ｐｔとに基づき、実行される。

さて、制御回路４５及び駆動回路４１がスリープ状態となって各モータコイル２６への通電が停止する停止期間Ｔｓには、モータセンサ２８によるモータ軸２４の回転検出も停止する。そこで、停止期間Ｔｓにおいてモータ軸２４の回転を検出するために電動バルブタイミング制御装置１０は、同期間Ｔｓにあっても起動する回転検出ユニット５０を、さらに備えている。回転検出ユニット５０は、本実施形態では電動モータ２０のモータケース２２に内蔵される電気回路である。この内蔵形態により回転検出ユニット５０は、電動モータ２０と一体に設けられて駆動回路４１に組み込まれ、各モータコイル２６の可及的に近くにてモータ軸２４の回転を検出可能となっている。

回転検出ユニット５０は、モータ軸２４の回転によりモータコイル２６に発生した逆起電力Ｖｓを受けることで、又は専用の電源を持つことで、パワースイッチ７のオフされた停止期間Ｔｓにあっても起動する。こうして停止期間Ｔｓに起動した回転検出ユニット５０は、モータコイル２６に発生した逆起電力Ｖｓを感知することで、モータ軸２４の回転を検出する。例えば回転検出ユニット５０は、図５に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相モータコイル２６にそれぞれ電気接続され且つ互いにスター結線された三相抵抗５１の両端電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づき、逆起電力Ｖｓ（図２参照）を感知する。回転検出ユニット５０は勿論、逆起電力Ｖｓを感知可能な限りにおいて、図５とは異なる回路構成であってもよい。尚、専用の電源を持つ回転検出ユニット５０の場合には、制御回路４５及び駆動回路４１の各々に比べて、十分に消費電力が小さく抑えられている。

図２に示すように回転検出ユニット５０は、例えば不揮発性メモリ等から構成される回転記憶部５２を、有している。停止期間Ｔｓにおいて回転検出ユニット５０は、感知した逆起電力Ｖｓに基づきモータ軸２４の回転を検出すると、「回転検出データ」である検出フラグＦｄを回転記憶部５２に記憶する。このときにも回転検出ユニット５０では、逆起電力Ｖｓを受けることで、又は専用の電源を持つことで、パワースイッチ７のオフされた停止期間Ｔｓにあっても、検出フラグＦｄを回転記憶部５２に記憶可能となっている。

こうして回転記憶部５２に検出フラグＦｄが記憶された場合、パワースイッチ７のオン操作に応じて停止期間Ｔｓ後に移行するクランキング期間Ｔｃｒには、駆動回路４１を通じたフェイル伝達通信Ｃｆが回転検出ユニット５０と制御回路４５との間で実現される。このフェイル伝達通信Ｃｆでは、停止期間Ｔｓでの回転検出結果として検出フラグＦｄが回転記憶部５２に記憶されている状態を表すように、フェイル伝達信号が制御回路４５へと与えられる。これにより、モータ軸２４の回転が検出された停止期間Ｔｓ後のクランキング期間Ｔｃｒには、制御回路４５がフェイルセーフモードＭｆｓ（図４も参照）へ移行する。ここでフェイルセーフモードＭｆｓの制御回路４５では、回転センサ５，６からの検出信号を受けることで実位相Ｐｒを算出してから、当該算出結果に基づき始動制御Ｓｃを開始する。

一方、回転記憶部５２に検出フラグＦｄが記憶されていない場合、停止期間Ｔｓ後に移行するクランキング期間Ｔｃｒには、駆動回路４１を通じたノーマル通信Ｃｎが回転検出ユニット５０と制御回路４５との間で実現される。このノーマル通信Ｃｎでは、停止期間Ｔｓでの回転検出結果として検出フラグＦｄが回転記憶部５２には記憶されていない状態を表すように、ノーマル信号が制御回路４５へと与えられる。これにより、モータ軸２４の回転が検出されていない停止期間Ｔｓ後のクランキング期間Ｔｃｒには、制御回路４５がノーマルモードＭｎ（図３も参照）へ移行する。ここで制御回路４５のノーマルモードＭｎでは、内燃機関１の停止に伴ってメモリ４７に記憶された実位相Ｐｒに基づき、始動制御Ｓｃを開始する。

さらに、回転検出ユニット５０及び制御回路４５間での駆動回路４１を通じた通信がフェイル伝達通信Ｃｆ及びノーマル通信Ｃｎのいずれでも、信号線の断線又は短絡による異常が当該通信に発生すると、制御回路４５はフェイルセーフモードＭｆｓへ強制移行する。これにより、通信異常時の制御回路４５も、回転センサ５，６からの検出信号を受けることで実位相Ｐｒを算出してから、当該算出結果に基づき始動制御Ｓｃを開始する。尚、制御回路４５へ与えられるフェイル伝達信号及びノーマル信号については、互いの信号状態と、信号線の断線及び短絡の一方によるプルアップと、信号線の断線及び短絡の他方によるプルダウンとを、例えばデューティ比等の違いにより判別可能となっている。

（始動フロー）
次に、図２に示すメモリ４７に記憶の始動フロープログラムをプロセッサ４６により実行することで、制御回路４５が実現する始動フローにつき、図６のフローチャートに基づき説明する。この始動フローは、パワースイッチ７のオン操作に応じて、クランキング期間Ｔｃｒと共に開始される。尚、始動フロー中の「Ｓ」は、各ステップを表している。

始動フローのＳ１０１では、回転検出ユニット５０及び制御回路４５間での駆動回路４１を通じた通信に、異常が発生しているか否かを判定する。その結果、否定判定が下された場合には、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、回転検出ユニット５０によりモータ軸２４の回転が直前の停止期間Ｔｓに検出されたか否かを、判定する。このとき制御回路４５は、回転記憶部５２での検出フラグＦｄの記憶状態を表したフェイル伝達信号、又は回転記憶部５２での検出フラグＦｄの非記憶状態を表したノーマル信号を、駆動回路４１を通じた通信により回転検出ユニット５０から取得する。そこで、Ｓ１０２による検出有無の判定は、回転記憶部５２での検出フラグＦｄの記憶状況に基づき実行される。その結果、否定判定が下された場合には、Ｓ１０３へと移行する。

Ｓ１０３では、モータ軸２４の回転が検出されていない停止期間Ｔｓ後にて、要素５０，４５間に通信異常が発生していない状況下でのクランキング期間Ｔｃｒから、ノーマルモードＭｎを実行することになる。ここで、Ｓ１０３のうちＳ１０３ａでは、メモリ４７に記憶された実位相Ｐｒ及び回転角θｃｒを読み出す。また、Ｓ１０３のうち続くＳ１０３ｂでは、現在の始動に適した目標位相Ｐｔを算出する。さらに、Ｓ１０３のうち続くＳ１０３ｃでは、Ｓ１０３ａにより読み出した実位相Ｐｒ及び回転角θｃｒと、Ｓ１０３ｂにより算出した目標位相Ｐｔとに基づくことで、パワースイッチ７のオン操作から迅速に始動制御Ｓｃを開始することとなる。

こうして開始された後の始動制御Ｓｃは、クランキング期間Ｔｃｒが終了して（図３のｔ３）、エンジン回転速度がクランキング速度Ｖｃｒよりも高い始動判定値Ｖｔｈ以上に上昇するまで（図３のｔｅ）の間、継続される。そこで開始後の始動制御Ｓｃは、Ｓ１０３ａにより読み出した実位相Ｐｒ及び回転角θｃｒに基づき継続されてもよいし、回転センサ５，６からの検出信号を受けて順次取得可能となる場合の実位相Ｐｒ及び回転角θｃｒに基づき継続されてもよい。尚、エンジン回転速度が始動判定値Ｖｔｈ以上に上昇すると、始動制御Ｓｃは終了して、通常のエンジン制御が実行される。

このようなＳ１０３に対して、Ｓ１０２により肯定判定が下された場合には、Ｓ１０４へと移行する。これにより、Ｓ１０２から移行するＳ１０４では、モータ軸２４の回転が検出された停止期間Ｔｓ後にて、要素５０，４５間に通信異常が発生していない状況下でのクランキング期間Ｔｃｒから、フェイルセーフモードＭｆｓを実行することになる。

また本実施形態では、Ｓ１０１により肯定判定が下された場合にも、Ｓ１０４へと移行する。これにより、Ｓ１０１から移行するＳ１０４では、回転の検出有無に拘らず、停止期間Ｔｓ後にて要素５０，４５間の通信異常が発生している状況下でのクランキング期間Ｔｃｒから、フェイルセーフモードＭｆｓを実行することになる。

ここで、Ｓ１０４のうちＳ１０４ａでは、回転センサ５，６からの検出信号を受けることで、回転角θｃｒ，θｃａを割り出す。また、Ｓ１０４のうち続くＳ１０４ｂでは、Ｓ１０４ａにより割り出した回転角θｃｒ，θｃａに基づき、実位相Ｐｒを算出する。さらに、Ｓ１０４のうち続くＳ１０４ｃでは、現在の始動に適した目標位相Ｐｔを算出する。またさらに、Ｓ１０４のうち続くＳ１０４ｄでは、Ｓ１０４ａにより割り出した回転角θｃｒと、Ｓ１０４ｂにより算出した実位相Ｐｒと、Ｓ１０４ｃにより算出した目標位相Ｐｔとに基づき、始動制御Ｓｃを開始することとなる。

こうして実位相Ｐｒの算出まで待機してから開始された後の始動制御Ｓｃは、クランキング期間Ｔｃｒが終了して（図４のｔ３）、エンジン回転速度がクランキング速度Ｖｃｒよりも高い始動判定値Ｖｔｈ以上に上昇するまで（図４のｔｅ）の間、継続される。そこで開始後の始動制御Ｓｃは、Ｓ１０４ａ，Ｓ１０４ｂにより最初に取得した実位相Ｐｒ及び回転角θｃｒに基づき継続されてもよいし、回転センサ５，６からの検出信号を受けて順次取得可能となる場合の実位相Ｐｒ及び回転角θｃｒに基づき継続されてもよい。尚、エンジン回転速度が始動判定値Ｖｔｈ以上に上昇すると、始動制御Ｓｃは終了して、通常のエンジン制御が実行される。

以上、Ｓ１０３，Ｓ１０４のいずれが実行される場合にも、クランキング期間Ｔｃｒが終了すると、本始動フローも終了することとなる。

（作動例）
次に、始動フローに従って実現される作動例を、図３，４のタイムチャートに基づき説明する。

まず、図３に示すように停止期間Ｔｓにはモータ軸２４の回転が検出されなかった場合の作動例を、説明する。この場合、パワースイッチ７のオン操作に応じて起動される制御回路４５は、クランキング期間Ｔｃｒを開始すると共に、ノーマルモードＭｎへ移行する（ｔ１）。すると、内燃機関１がクランキングされてエンジン回転速度がクランキング速度Ｖｃｒに調整されつつ、メモリ４７から読み出した実位相Ｐｒ及び回転角θｃｒに基づき、始動制御Ｓｃが開始される（ｔ２＝ｔｐ）。

一方、図４に示すように停止期間Ｔｓにはモータ軸２４の回転が検出されて回転記憶部５２に検出フラグＦｄが記憶された場合の作動例を、説明する。この場合、パワースイッチ７のオン操作に応じて起動される制御回路４５は、クランキング期間Ｔｃｒを開始すると共に、フェイルセーフモードＭｆｓへ移行する（ｔ１）。すると、内燃機関１がクランキングされてエンジン回転速度がクランキング速度Ｖｃｒに調整されつつ、回転センサ５，６からの検出信号が表している回転角θｃｒ，θｃａに基づき、実位相Ｐｒが算出される（ｔ２〜ｔｐ）。その結果、実位相Ｐｒが算出されると、当該算出の実位相Ｐｒ及び当該算出に利用した回転角θｃｒに基づき、始動制御Ｓｃが開始される（ｔｐ）。尚、回転検出ユニット５０及び制御回路４５間での通信異常に応じてフェイルセーフモードＭｆｓが実行される場合にも、図４に準じた作動となる。

（作用効果）
以上説明した装置１０の作用効果を、以下に説明する。

装置１０によると、通電制御ユニット４０の回路４１，４５が停止する内燃機関１の停止期間Ｔｓには、位相調整ユニット３０が外乱により作動して回転位相としての実位相Ｐｒがずれると、当該ずれにより惹起される電動モータ２０の回転が回転検出ユニット５０により検出される。そこで、回転検出ユニット５０により電動モータ２０の回転が停止期間Ｔｓに検出された後に、通電制御ユニット４０が起動される内燃機関１のクランキング期間Ｔｃｒには、通電制御ユニット４０がフェイルセーフモードＭｆｓへと移行する。このフェイルセーフモードＭｆｓにおいて通電制御ユニット４０は、実位相Ｐｒを算出してから、当該算出の実位相Ｐｒに基づき始動制御Ｓｃを開始する。これによれば、停止期間Ｔｓに実位相Ｐｒがずれたとしても、通電制御ユニット４０により開始される始動制御Ｓｃは、当該ずれの発生後に算出された正確な実位相Ｐｒに基づくこととなる。したがって、例えばプレイグニッション及びノッキング等の不具合や、始動性の悪化を、そうした正確な実位相Ｐｒに基づく始動制御Ｓｃにより抑制して、内燃機関１を適正に始動させることが可能となる。

また、装置１０によると、回転検出ユニット５０により電動モータ２０の回転が検出されていない停止期間Ｔｓ後のクランキング期間Ｔｃｒには、通電制御ユニット４０がノーマルモードＭｎへ移行する。このモードＭｎの通電制御ユニット４０によって開始される始動制御Ｓｃは、内燃機関１の停止に伴って「位相記憶部」としてのメモリ４７に記憶の実位相Ｐｒに、基づくこととなる。これにより始動制御Ｓｃは、停止期間Ｔｓにおいて電動モータ２０の回転するずれなど発生していない場合の正確な実位相Ｐｒに基づくことで、クランキング期間Ｔｃｒの初期から迅速に開始され得る。また一方、回転検出ユニット５０により電動モータ２０の回転が検出された停止期間Ｔｓ後のクランキング期間Ｔｃｒには、通電制御ユニット４０がフェイルセーフモードＭｆｓへ移行する。このモードＭｆｓの通電制御ユニット４０によって開始される始動制御Ｓｃは、電動モータ２０を回転させるずれの発生前にメモリ４７に記憶された回転位相ではなく、当該ずれの発生後となるクランキング期間Ｔｃｒに算出される正確な実位相Ｐｒに基づくこととなる。こうしたことからモードＭｎ，Ｍｆｓのいずれにおいても、正確な実位相Ｐｒに基づき実行される始動制御Ｓｃにより、内燃機関１を適正に始動させることが可能となる。

さらに装置１０によると、停止期間Ｔｓにおいて回転検出ユニット５０が回転記憶部５２に記憶する検出フラグＦｄは、電動モータ２０の回転が停止期間Ｔｓに検出されたことを正確に示す「回転検出データ」となる。故に、電動モータ２０の回転が停止期間Ｔｓに検出されたか否を、回転記憶部５２での検出フラグＦｄの記憶状況に基づき判定する通電制御ユニット４０によれば、各モードＭｎ，Ｍｆｓへの移行を正しく切り替えることができる。これによりモードＭｎ，Ｍｆｓのいずれにおいても、正確な実位相Ｐｒに基づき適時に実行される始動制御Ｓｃにより、内燃機関１を適正に始動させる効果の信頼性を高めることが可能となる。

またさらに装置１０によると、通電制御ユニット４０は、電動モータ２０の回転に関する検出結果としての検出フラグＦｄを、回転検出ユニット５０との間の通信によって取得する。ここで通電制御ユニット４０は、回転検出ユニット５０との間の通信に異常が発生した場合のクランキング期間Ｔｃｒにおいても、フェイルセーフモードＭｆｓへ移行する。これにより、実位相Ｐｒが停止期間Ｔｓにずれて電動モータ２０の回転が検出されたことを、通電制御ユニット４０が通信異常により判断できなくなったとしても、当該検出の結果が安全側に判断されて始動制御Ｓｃが開始される。したがって、内燃機関１を適正に始動させる効果の信頼性につき、高めることが可能となる。

加えて装置１０によると、停止期間Ｔｓにおける電動モータ２０の回転は、当該電動モータ２０に発生する逆起電力Ｖｓに基づくことで、回転検出ユニット５０により正確に検出され得る。故に通電制御ユニット４０では、電動モータ２０の回転したフェイル時を狙って、フェイルセーフモードＭｆｓへと移行することができる。これによれば、正確な実位相Ｐｒに基づくフェイルセーフモードＭｆｓでの始動制御Ｓｃを適時に実行して、内燃機関１を適正に始動させることが可能となる。

また加えて装置１０によると、電動モータ２０と一体に設けられて近接する回転検出ユニット５０は、電動モータ２０の回転により発生する逆起電力Ｖｓが微弱であっても、ノイズの重畳を抑制して当該逆起電力Ｖｓを高精度に感知することができる。これによれば、電動モータ２０の回転が逆起電力Ｖｓに基づき正確に検出され得る。故に通電制御ユニット４０は、電動モータ２０の回転したフェイル時を正しく狙って、フェイルセーフモードＭｆｓへと移行することができる。したがって、正確な実位相Ｐｒに基づくフェイルセーフモードＭｆｓでの始動制御Ｓｃを実行して、内燃機関１を適正に始動させることが可能となる。

さらに加えて装置１０によると、実位相Ｐｒを位相調整ユニット３０に調整するために電動モータ２０に対して実行される通電制御と、内燃機関１の噴射制御及び点火制御とが、エンジン制御としての始動制御Ｓｃに含まれる。故に、実位相Ｐｒが停止期間Ｔｓにずれたとしても、通電制御ユニット４０が移行するフェイルセーフモードＭｆｓによれば、電動モータ２０への通電制御だけでなく、内燃機関１の噴射制御及び点火制御も、実位相Ｐｒが算出されるまで待たれることとなる。これによれば、ずれた実位相Ｐｒに基づく噴射及び点火に起因して、例えばプレイグニッション及びノッキング等の不具合や、始動性の悪化を招来してしまう事態を、確実に回避することができる。したがって、内燃機関１を適正に始動させることの信頼性につき、高めることが可能となる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該説明の実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に変形例１では、ノーマルモードＭｎにおいても、フェイルセーフモードＭｆｓと同様に実位相Ｐｒの算出を待ってから、始動制御Ｓｃを開始してもよい。変形例２では、噴射制御及び点火制御のうち少なくとも一方がエンジン制御としての始動制御Ｓｃに含まれていなくてもよい。変形例３では、図７，８に示すように、クランキング期間Ｔｃｒが終了する（図７，８のｔｐ）まで始動制御Ｓｃを継続させて、当該終了タイミングから通常のエンジン制御を実行させてもよい。

変形例４では、図９に示すように、始動フローのＳ１０１を実行しなくてもよい。変形例５では、回転検出ユニット５０がモータ軸２４の回転を検出すると、それに応じて一時的に起動される制御回路４５のメモリ４７に検出フラグＦｄが記憶されてもよい。ここで変形例５の場合に制御回路４５は、検出フラグＦｄの記憶後には再度の停止によりスリープ状態となり、パワースイッチ７のオン操作に応じて起動されることで、検出フラグＦｄを自身のメモリ４７から読み出すことになる。

変形例６では、回転検出ユニット５０を電動モータ２０の外部に設けてもよい。この場合、例えば電動モータ２０の外部に配置される制御回路４５に、回転検出ユニット５０を内蔵させてもよい。変形例７では、駆動回路４１及び制御回路４５を一体に又は一纏まりの電気回路として、電動モータ２０の内部又は外部に配置してもよい。ここで変形例７の場合には、駆動回路４１及び制御回路４５と一体に又は別体に、回転検出ユニット５０を設けてもよい。

変形例８では、回転検出ユニット５０により逆起電力以外の物理量を感知することで、モータ軸２４の回転を検出してもよい。ここで変形例８の場合には、例えば停止期間Ｔｓにおいても起動されて磁界の感知によりモータ軸２４の回転を検出するモータセンサ２８等を、回転検出ユニット５０として活用してもよい。

変形例９では、内燃機関１と、それに組み合わされるモータジェネレータとを、パワースイッチ７のオンオフ操作により始動及び停止させるハイブリッド車両において、本発明を適用してもよい。変形例１０では、ワースイッチ７のオンオフ操作だけでなく、制御回路４５の指令により、少なくとも内燃機関１を始動及び停止させるアイドルストップ車両において、本発明を適用してもよい。ここで変形例１０の場合には、クランキング期間Ｔｃの特定タイミングから始動制御Ｓｃを開始することで本発明を適用可能なモードの他に、クランキングと同時に始動制御Ｓｃを開始するモードが、アイドルストップ車両の内燃機関１に設定されていてもよい。

以上の他に変形例１１では、内燃機関１の動弁のうち排気弁のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング制御装置に、本発明を適用してもよい。

１ 内燃機関、２ クランク軸、３ カム軸、５ クランク回転センサ、６ カム回転センサ、７ パワースイッチ、１０ 電動バルブタイミング制御装置、２０ 電動モータ、２２ モータケース、２４ モータ軸、３０ 位相調整ユニット、４０ 通電制御ユニット、４１ 駆動回路、４５ 制御回路、４６ プロセッサ、４７ メモリ、５０ 回転検出ユニット、５２ 回転記憶部、Ｆｄ 検出フラグ、Ｍｆｓ フェイルセーフモード、Ｍｎ ノーマルモード、Ｐｒ 実位相、Ｐｔ 目標位相、Ｓｃ 始動制御、Ｔｃｒ クランキング期間、Ｔｓ 停止期間、Ｖｓ 逆起電力、θｃａ，θｃｒ回転角

Claims (7)

1. クランク軸（２）の回転を検出するクランク回転センサ（５）及びカム軸（３）の回転を検出するカム回転センサ（６）の設けられた内燃機関（１）において、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相（Ｐｒ）に応じたバルブタイミングを、電動モータ（２０）の回転を利用して制御する電動バルブタイミング制御装置（１０）において、
   前記クランク回転センサ及び前記カム回転センサからの検出信号に基づき前記回転位相を算出することにより、当該算出の結果に応じて前記電動モータへの通電制御を実行する通電制御ユニット（４０）であって、自身が起動される前記内燃機関のクランキング期間（Ｔｃｒ）から、前記内燃機関を始動させるための始動制御（Ｓｃ）を実行する通電制御ユニットと、
   前記電動モータの回転に応じて前記回転位相を調整する位相調整ユニット（３０）と、
   前記通電制御ユニットが停止する前記内燃機関の停止期間（Ｔｓ）に、前記電動モータの回転を検出する回転検出ユニット（５０）とを、備え、
   前記通電制御ユニットは、
   前記回転検出ユニットにより前記電動モータの回転が検出された前記停止期間後の前記クランキング期間にフェイルセーフモード（Ｍｆｓ）へ移行することにより、前記回転位相を算出してから、当該算出の前記回転位相に基づき前記始動制御を開始することを特徴とする電動バルブタイミング制御装置。
2. 前記通電制御ユニットは、
   前記内燃機関が停止するのに伴って前記回転位相を記憶する位相記憶部（４７）を、有し、
   前記回転検出ユニットにより前記電動モータの回転が検出されていない前記停止期間後の前記クランキング期間にノーマルモード（Ｍｎ）へ移行することにより、前記位相記憶部に記憶された前記回転位相に基づき前記始動制御を開始する一方、
   前記回転検出ユニットにより前記電動モータの回転が検出された前記停止期間後の前記クランキング期間に前記フェイルセーフモードへ移行することにより、前記回転位相を算出してから、当該算出の前記回転位相に基づき前記始動制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の電動バルブタイミング制御装置。
3. 前記回転検出ユニットは、前記停止期間に前記電動モータの回転を検出することにより、回転検出データ（Ｆｄ）を記憶する回転記憶部（５２）を、有し、
   前記通電制御ユニットは、前記回転検出ユニットにより前記電動モータの回転が前記停止期間に検出されたか否かを、前記回転記憶部での前記回転検出データの記憶状況に基づき判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動バルブタイミング制御装置。
4. 前記通電制御ユニットは、前記停止期間における回転検出の結果（Ｆｄ）を前記回転検出ユニットとの間の通信により取得し、当該通信に異常が発生した場合の前記クランキング期間に前記フェイルセーフモードへ移行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動バルブタイミング制御装置。
5. 前記回転検出ユニットは、前記停止期間に前記電動モータに発生する逆起電力（Ｖｓ）に基づき前記電動モータの回転を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動バルブタイミング制御装置。
6. 前記回転検出ユニットは、前記電動モータと一体に設けられることを特徴とする請求項５に記載の電動バルブタイミング制御装置。
7. 前記始動制御は、前記回転位相を前記位相調整ユニットに調整させるために前記電動モータに対して実行される前記通電制御と、前記内燃機関の噴射制御及び点火制御とを、含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動バルブタイミング制御装置。

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