JP2018112153A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】４サイクル内燃機関の始動時にクランク角を確定し、当該確定したクランク角に基づいて内燃機関を制御する【解決手段】内燃機関１０は、カム軸１６のクランク軸１１に対する相対回転位相を変化させるバルブタイミング可変機構１７を備える。バルブタイミング可変装置は、相対回転位相を中間ロック位相に固定する中間ロック機構を備える。内燃機関の制御装置２０は、内燃機関が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相となったか否かの判定結果を示す情報をバックアップメモリ２９に記憶する。制御装置は、内燃機関の始動時に、内燃機関が停止する前に相対回転位相が中間ロック位相となっている場合、カム軸と同期回転するカムローターに基づいてクランク角を確定し、内燃機関が停止する前に相対回転位相が中間ロック位相となっていない場合、クランク軸と同期回転するクランクローターに基づいてクランク角を確定する。【選択図】図１

Description

本発明は、４サイクル内燃機関の始動時にクランク角を確定し、当該確定したクランク角に基づいて内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置に関する。

従来から知られるこの種の内燃機関の制御装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼する。）は、クランク角センサによるクランクローターの欠け歯の検出結果、及び、カム角センサによるカムローターの凹凸パターンの検出結果、の双方に基づいてクランク角を確定する。更に、従来装置は、内燃機関の始動時には、早期にクランク角を確定するために、カム角センサの検出結果に基づいてクランク角を確定する。

特開２０１１−１３２９３５号公報（段落００２４及び段落００２９参照。）

内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下、「相対回転位相」とも称呼される）を変化させ、吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変化させるバルブタイミング可変装置を備える内燃機関がある。更に、バルブタイミング可変装置の中には、調整可能な範囲（即ち、最進角位相と最遅角位相との間の範囲）内の中間ロック位相で相対回転位相を固定する中間ロック機構を有する装置がある。例えば、中間ロック機構は、ロックピンを突出させて嵌合穴に嵌め込むことによって相対回転位相を中間ロック位相で機械的に固定する。

このような中間ロック機構を備えたバルブタイミング可変装置を塔載した内燃機関では、内燃機関の停止前に相対回転位相が中間ロック位相で固定され、次回の内燃機関の始動時に相対回転位相が中間ロック位相で固定された状態で内燃機関が始動する。しかし、内燃機関の停止時には、相対回転位相が中間ロック位相に固定される前に内燃機関が停止してしまう場合がある。

この場合、次回の内燃機関始動時には、クランク軸に対するカム軸の相対回転位相が機械的に固定されていないために変動し、それ故、相対回転位相を正確に確定できない。このため、従来装置のように、内燃機関の始動時にカム角センサの検出結果に基づいてクランク角を確定してしまうと、確定されたクランク角は本来のクランク角と相違してしまう。

本来のクランク角と相違するクランク角を用いて燃料噴射及び点火が行われると、燃料噴射のタイミング及び点火タイミングが適切でないので、内燃機関において適切な燃焼が行われず、エミッションの悪化及び／又は始動性の悪化を招く虞がある。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、相対回転位相が中間ロック位相で固定された状態で内燃機関が停止した後の内燃機関始動時には早期に且つ正確にクランク角を確定でき、更に、相対回転位相が中間ロック位相で固定されない状態で内燃機関が停止した後の内燃機関始動時には正確にクランク角を確定でき、それらのクランク角に基づいて適切なタイミングで内燃機関を制御可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明の内燃機関の制御装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、
４サイクル内燃機関の任意の気筒のピストンが圧縮上死点にある時点又は当該時点から７２０°の範囲内の所定クランク角だけ進角した時点の基準クランク角からのクランク軸の回転角度であるクランク角を確定し、当該確定したクランク角に基づいて内燃機関（１０）を制御する、内燃機関の制御装置（２０）である。

更に、本発明装置が制御する内燃機関は、
内燃機関のピストンに連結されたクランク軸（１１）と、
前記内燃機関のバルブを開閉するためのカムが取り付けられ、前記クランク軸が２回転すると自身が１回転するように前記クランク軸の回転が伝達されるカム軸（１６）と、
前記カム軸の前記クランク軸に対する相対回転位相を進角又は遅角させて、前記バルブの開閉タイミングを変化させるバルブタイミング可変手段（１７）と、
外周に等間隔で設けられた複数の歯（２２）と、前記外周の一部に形成された前記歯が設けられない領域である欠歯部（２３）と、を含み、前記クランク軸と同期回転するクランクローター（２１）と、
外周に複数の凸部（第１凸部３２、第２凸部３４及び第３凸部３６）と複数の凹部（第１凹部３３、第２凹部３５及び第３凹部３７）とが交互に設けられ、前記複数の凸部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ（図５（ｂ）を参照。）、前記複数の凹部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ（図５（ｂ）を参照。）、前記カム軸と同期回転するカムローター（３１）と、
前記クランクローターの歯がクランクローター歯検出部を通過している期間にクランク信号であるパルスを出力するクランク角センサ部（１９及び図６（ａ））と、
前記カムローターの凸部がカムローター凸部検出部を通過している期間にカム信号であるパルスを出力するカム角センサ部（１８及び図６（ｃ）乃至図６（ｇ））と、を備える。

更に、前記バルブタイミング可変手段（１７）は、
前記クランク軸と同期回転する第１回転体（４０）と、
前記第１回転体と同軸上に配置されて、前記カム軸と同期回転し、前記相対回転位相を変化させるために前記第１回転体に対する相対的な回転位置が変化可能な第２回転体（５０）と、
前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を変化させる駆動機構（２５、４３及び４４）と、
前記相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間の所定の中間ロック位相（ＭＬＰ）となった場合、前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を前記中間ロック位相となる回転位置に機械的に固定することが可能な中間ロック機構（６０）と、を備える、ように構成される。

更に、前記カムローターの前記凸部及び前記凹部は、前記相対回転位相にかかわらず、前記クランクローターの欠歯部が前記クランク角センサ部の前記クランクローター歯検出部を通過し終えたタイミングで前記クランク角を確定できるように、前記欠歯部の１回目の通過と当該１回目の通過に続く２回目の通過とで前記カム信号の入力の有無が異なるように設けられるように構成される（図６（ａ）、図６（ｃ）乃至図６（ｇ））。

更に、本発明装置には、前記相対回転位相が所定の基準位相（中間ロック位相ＭＬＰ）である場合に前記カム信号の各立ち上がり時点に対応するクランク角と、前記カム信号の各立ち下がり時点に対応するクランク角と、予め記憶されている（２０、図６（ｂ）及び図６（ｅ））、ように構成される。

更に、本発明装置は、
前記内燃機関が停止中であっても、記憶した情報を保持するバックアップメモリ（２９）と、
前記カム信号の立ち上がりから当該立ち上がりに続く立ち下がりまでの間、又は、前記カム信号の立ち下がりから当該立ち下がりに続く立ち上がりまでの間、の前記クランク信号の入力数に基づいて、前記カム角センサ部の前記カムローター凸部検出部を通過した前記カムローターの凸部又は凹部を特定し、前記特定した凸部が前記カムローター凸部検出部を通過し終えた時点のカム信号の立ち下がり又は前記特定した凹部が前記カムローター凸部検出部を通過し終えた時点のカム信号の立ち上がり、に対応する前記予め記憶されたクランク角に基づいて、前記クランク角を確定する第１確定手段（２０、ステップ８３０、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図６（ｅ））と、
前記クランク信号に基づいて前記クランクローターの前記欠歯部が前記クランク角センサ部の前記クランクローター歯検出部を通過し終えた時点における前記カム角センサからのカム信号の入力の有無に基づいて、前記クランク角を確定する第２確定手段（２０、ステップ８４０、図６（ａ）、図６（ｃ）乃至図６（ｇ））と、
前記内燃機関の停止要求を受け付けた場合、前記内燃機関の停止時の処理を実行する停止処理部（２０、ステップ７００乃至ステップ７９５）と、
前記内燃機関の始動要求を受け付けた場合、前記内燃機関の始動時の処理を実行する始動処理部（２０、ステップ８００乃至ステップ８９５）と、を備える、ように構成される。

更に、前記停止処理部は、
前記相対回転位相が前記中間ロック位相となるように前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を前記駆動機構を用いて変化させ（ステップ７１０）、
前記中間ロック機構を用いて、前記相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間の所定の中間ロック位相となった場合に前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を機械的に固定させるように前記中間ロック機構を制御し（ステップ７３０）、
前記内燃機関が停止するまでに前記相対回転位相が前記中間ロック位相となったか否かを判定し（ステップ７４０）、その判定結果をバックアップメモリに記憶する（ステップ７５０及びステップ７７０）、ように構成される。

更に、前記始動処理部は、
前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記相対回転位相が前記中間ロック位相となったことを示す場合（ステップ８２０「Ｙｅｓ」）、前記第１確定手段を用いて前記クランク角を確定し（ステップ８３０）、
前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記相対回転位相が前記中間ロック位相となっていないことを示す場合（ステップ８２０「Ｎｏ」）、前記第２確定手段を用いて前記クランク角を確定する（ステップ８４０）、ように構成される。

本発明装置によれば、内燃機関が停止するまでにカム軸のクランク軸に対する相対回転位相が中間ロック位相となったか否かが判定され、当該判定結果がバックアップメモリに保持される。内燃機関の始動時に、バックアップメモリに保持された判定結果が、相対回転位相が中間ロック位相となることを示す場合、第１確定手段を用いてクランク角が確定される。従って、相対回転位相が中間ロック位相で固定された状態で内燃機関が停止した後の内燃機関始動時には早期に且つ正確にクランク角を確定でき、この確定されたクランク角に基づいて適切なタイミングで内燃機関を制御できる。

一方、当該判定結果が、相対回転位相が中間ロック位相とならないことを示す場合、第２確定手段を用いてクランク角が確定される。従って、相対回転位相が中間ロック位相で固定されない状態で内燃機関が停止した後の内燃機関始動時には正確にクランク角を確定でき、この確定されたクランク角に基づいて適切なタイミングで内燃機関を制御できる。

なお、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号及び名称を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号及び名称によって規定される実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関及び内燃機関の制御装置の概略構成図である。 図２は、図１に示したバルブタイミング可変装置の詳細な構成図である。 図３は、内燃機関の停止時における排気バルブタイミングの説明図である。 図４は、内燃機関の停止時における図１に示した油圧制御弁のスプール位置の説明図である。 図５は（ａ）及び（ｂ）を含み、（ａ）はクランクローターの構成図である。図５（ｂ）はカムローターの構成図である。 図６は、クランク信号及びカム信号とクランク角との対応関係の説明図である。 図７は、図１に示した内燃機関制御ＥＣＵのＣＰＵが内燃機関の停止時に実行するルーチンを示したフローチャートである。 図８は、図１に示した内燃機関制御ＥＣＵのＣＰＵが内燃機関の始動時に実行するルーチンを示したフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」とも称呼する。）について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における制御装置及び制御装置が適用される内燃機関の概略構成図である。

内燃機関１０は、４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関であり、図示しない４つの気筒を備える。図１に示したように、内燃機関１０は、クランク軸１１、タイミングチェーン１２、スプロケット１３，１４、吸気側カム軸１５、排気側カム軸１６、バルブタイミング可変装置１７、カム角センサ１８及びクランク角センサ１９を備える。

内燃機関１０はエンジンＥＣＵ２０によって制御される。なお、ＥＣＵは、エレクトリックコントロールユニットの略称である。ＥＣＵは、ＣＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、バックアップメモリ２９及びインターフェース等を含むマイクロコンピューターを主要構成部品として有する電子制御回路である。ＣＰＵ２６は、メモリ（ＲＯＭ２７）に格納されたインストラクション（ルーチン）を実行することによって後述する各種機能を実現する。バックアップメモリ２９は、内燃機関１０が停止した後であっても、図示しないバッテリーによって電源が供給され、記憶した情報を保持できる記憶装置である。

更に、ＥＣＵ２０は、カム角センサ１８、クランク角センサ１９及び油圧制御弁２５のアクチュエータ２５ａに接続される。

内燃機関１０の各気筒には、図示しないピストンの冠面と図示しないシリンダとの間に燃焼室が形成される。この燃焼室の中心上部には点火装置が配置される。シリンダヘッドには、点火装置を挟んで図示しない吸気ポートと図示しない排気ポートとが互いに対向して配置される。後述する吸気側カム軸１５の回転に伴って回転するカムによって図示しない吸気バルブが開放されたとき、吸気ポートから外気が燃焼室内に流入する。同様に、後述する排気側カム軸１６の回転に伴って回転するカムによって図示しない排気バルブが開放されたとき、排気ポートから燃焼室内の気体が排気される。更に、シリンダヘッドの吸気ポート付近には、燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁が配置される。このため、点火装置及び燃料噴射弁は、シリンダヘッドのピストンの上死点の上方に配置されている。

ピストンが吸気上死点から吸気下死点まで移動する間の所定のタイミングで燃料噴射弁が開放されて、燃焼室内に霧状の燃料が噴射されることが望ましい。この燃料噴射タイミングは、ピストンが吸気上死点付近に位置せず、且つピストンが吸気下死点付近に位置しない適切なタイミングであることが望ましい。ピストンが吸気上死点付近に位置する場合に燃料が噴射されると、燃料がピストン冠面に付着してしまうという問題があり、ピストンが吸気下死点付近に位置する場合に燃料が噴射されると燃料が十分に霧化されないという問題がある。更に、ピストンが圧縮上死点付近に到達したときに点火プラグが作動し、燃焼室内で圧縮された霧状の燃料と外気との混合気体の燃焼が開始されることが望ましい。

クランク軸１１は、各気筒のピストンに図示しないコンロッドを介して連結される。コンロッドによってピストンの往復運動が回転運動に変換されることによって、クランク軸１１が回転する。クランク軸１１の回転はタイミングチェーン１２によって、スプロケット１３を介して吸気側カム軸１５に伝達され、スプロケット１４を介して排気側カム軸１６に伝達される。クランク軸１１が２回転すると吸気側カム軸１５及び排気側カム軸１６が１回転するように、クランク軸１１の回転が吸気側カム軸１５及び排気側カム軸１６に伝達される。即ち、吸気側カム軸１５及び排気側カム軸１６は、クランク軸１１の１／２の速度で回転する。

吸気側カム軸１５の各気筒に対応する所定の位置には図示しない８個のカム（各気筒に２個のカム）が設けられる。吸気側カム軸１５の回転に伴ってカムが回転することによって、カムが気筒に設けられた図示しない吸気バルブを開閉する。更に、排気側カム軸１６の各気筒に対応する所定の位置には図示しない８個のカム（各気筒に２個のカム）が設けられる。排気側カム軸１６の回転に伴ってカムが回転することによって、カムが気筒に設けられた図示しない排気バルブを開閉する。

排気側カム軸１６には油圧駆動式のバルブタイミング可変装置１７が設けられる。バルブタイミング可変装置１７は、排気側カム軸１６のクランク軸１１に対する相対回転位相を進角又は遅角させて、排気バルブの開閉タイミングを変化させる。なお、排気側カム軸１６のクランク軸１１に対する相対回転位相は便宜上単に「相対回転位相」とも称呼される。

図２に示すように、バルブタイミング可変装置１７は、ハウジングローター４０及びベーンローター５０を備える。ハウジングローター４０はクランク軸１１の回転と同期して回転する。ベーンローター５０は排気側カム軸１６と同期して回転する。なお、ハウジングローター４０は便宜上「第１回転体」とも称呼され、ベーンローター５０は便宜上「第２回転体」とも称呼される。

スプロケット１４は排気側カム軸１６に回動自在に軸支される。スプロケット１４には、ハウジングローター４０が図示しないボルト等によって固定される。クランク軸１１の回転がタイミングチェーン１２によってスプロケット１４に伝達されると、スプロケット１４がクランク軸１１と同期して回転する。スプロケット１４が回転すると、スプロケット１４にハウジングローター４０が固定されているので、ハウジングローター４０も回転する。このため、ハウジングローター４０はクランク軸１１と同期して回転する。

ハウジングローター４０は円筒形状であり、内部にベーンローター５０を収容する。ベーンローター５０は排気側カム軸１６に回動不能に軸支される。即ち、ハウジングローター４０とベーンローター５０とは同じ排気側カム軸１６に軸支されるので、ハウジングローター４０とベーンローター５０とは同軸上に位置している。クランク軸１１と同期回転するハウジングローター４０の回転はベーンローター５０に伝達され、ベーンローター５０が回転すると、ベーンローター５０に回動不能に軸支された排気側カム軸１６も回転する。

ベーンローター５０は、ハウジングローター４０に対して図２に示す右回り又は左回りに相対的に回転することによって、ハウジングローター４０に対する自身の位置を変化させる。

ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が図２に示す位置から右回り（図２に示す進角側）に回転すると、ベーンローター５０の回転位相はハウジングローター４０の回転位相よりも進む。換言すれば、排気側カム軸１６の回転位相がクランク軸１１の回転位相よりも進む。これによって、排気側カム軸１６のクランク軸１１に対する相対的な回転位相が進み、排気バルブの開閉タイミングが進角する。

これに対して、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が図２に示す位置から左回り（図２に示す遅角側）に回転すると、ベーンローター５０の回転位相はハウジングローター４０の回転位相よりも遅れる。換言すると、排気側カム軸１６の回転位相がクランク軸１１の回転位相よりも遅れる。これによって、排気側カム軸１６のクランク軸１１に対する相対回転位相が遅れて、排気バルブの開閉タイミングが遅角する。

更に、ベーンローター５０は、排気側カム軸１６に固定されるボス５１と、ボス５１から径方向外側に突出する複数（本実施形態では３つ）のベーン５２と、を備える。

ハウジングローター４０には、径方向内側に突出する複数（本実施形態では３つ）の区画壁４１が設けられている。周方向で互いに隣り合う区画壁４１同士の間には収容室４２が形成されている。収容室４２は、その内部に配置されるベーンローター５０のベーン５２によって２つの油圧室に区画されている。収容室４２におけるベーン５２よりも排気側カム軸１６の回転方向後側の油圧室は進角用の油圧室としての進角室４３である。収容室４２におけるベーン５２よりも排気側カム軸１６の回転方向前側の油圧室は遅角用の油圧室としての遅角室４４である。

そして、バルブタイミング可変装置１７では、遅角室４４に作動油が供給されるとともに進角室４３から作動油が排出されると、遅角室４４の作動油圧が進角室４３の作動油圧よりも高くなる。この結果、ベーンローター５０がハウジングローター４０に対して排気側カム軸１６の回転方向と反対の方向（図２における左回り）に相対回転し、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が遅角側に変化する。これによって、排気側カム軸１６のクランク軸１１に対する相対回転位相が遅れて、図示しない排気バルブのバルブタイミングが遅角される。

一方、進角室４３に作動油が供給されるとともに遅角室４４から作動油が排出されると、進角室４３の作動油圧が遅角室４４の作動油圧よりも高くなる。この結果、ベーンローター５０がハウジングローター４０に対してカム軸回転方向（図２における右回り）に相対回転し、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が進角側に変化する。これによって、相対回転位相が進み、図示しない排気バルブのバルブタイミングが進角される。

図２に示すように、バルブタイミング可変装置１７は中間ロック機構６０を更に備える。中間ロック機構６０は、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置を、相対回転位相が所定の中間ロック位相ＭＬＰ（図３（ｂ）及び図３（ｃ）を参照。）となる位置に機械的に固定する。これによって、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定される。中間ロック位相ＭＬＰは、最遅角位相と進最角位相との間に設定される。なお、最遅角位相とは、図示しない排気バルブのバルブタイミングが最も遅角されているときの相対回転位相であり、最進角位相とは、図示しない排気バルブのバルブタイミングが最も進角されているときの相対回転位相である。相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定された状態では、図示しない排気バルブのバルブタイミングが最遅角時期と最進角時期との間の中間時期に固定された状態となる。本実施形態では、中間ロック位相ＭＬＰは内燃機関１０の始動に好適な位相に設定されている。

この中間ロック機構６０は、ベーンローター５０に設けられた図示しないロックピンと、ハウジングローター４０に設けられた図示しないロック穴と、を備える。ロックピンはベーンローター５０からロック穴方向に突出可能に設けられている。ロック穴は、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなる位置（以下、「中間ロック位相位置」と称呼する。）に設けられている。ロックピンがロック穴に嵌合することによって、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が中間ロック位相位置に機械的に固定され、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定される。なお、ハウジングローター４０にロックピンが設けられ、ベーンローター５０にロック穴が設けられた構成であってもよい。

ロックピンの状態は、後述する油圧制御弁２５のスプール位置がロックモード位置である場合、ロック穴方向に突出し得る状態（作動状態）に遷移する。更に、ロックピンの状態は、後述する油圧制御弁２５のスプール位置がロックモード以外の位置である場合、ロック穴方向に突出しない状態（不作動状態）に遷移する。

ロックが作動状態である場合、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなったとき、ロックピンがロック穴に嵌合する。この結果、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が中間ロック位相位置に機械的に固定される。これに対して、ロックが不作動状態である場合、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなっても、ロックピンがロック穴に嵌合しない。

再び、図１を参照すると、油圧制御弁２５の電磁式のアクチュエータ２５ａはＥＣＵ２０によって制御され、それにより、油圧制御弁２５のスプール弁の位置（スプール位置）を変更するようになっている。油圧制御弁２５は、バルブタイミング可変装置１７の進角室４３及び遅角室４４の油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能と、中間ロック機構６０の油圧を制御するロック制御用の油圧制御機能と、を備える。

図４に示すように、油圧制御弁２５は、スプール位置によって、ロックモード、進角モード、保持モード及び遅角モードの四つのモードを実現する。ＥＣＵ２０は、油圧制御弁２５のスプール位置を制御することによって、油圧制御弁２５のモードをロックモードと進角モードと保持モードと遅角モードとの間で切り換える。

ロックモードでは、上述したようにロックピンが作動状態となり、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなった場合、ベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が中間ロック位相位置に機械的に固定される。ロックモード以外のモード、即ち進角モード、保持モード及び遅角モードでは、ロックピンが不作動状態となり、ロックピンがロック穴に嵌合不能な状態となる。このため、ベーンローター５０の中間ロック位相位置での固定が解除される。

油圧制御弁２５は、進角モードでは、遅角室４４の作動油を排出して遅角室４４の油圧を低下させ、且つ、進角室４３に作動油を供給して進角室４３の油圧を上昇させることにより、相対回転位相を進角させる。
油圧制御弁２５は、保持モードでは、進角室４３及び遅角室４４の作動油を保持して各室の油圧を維持することによって、相対回転位相を維持する。
油圧制御弁２５は、遅角モードでは、進角室４３の作動油を排出して進角室４３の油圧を低下させ、且つ、遅角室４４に作動油を供給して遅角室４４の油圧を上昇ささせることにより、相対回転位相を遅角させる。

次に、内燃機関１０停止時のバルブタイミング可変装置１７の制御について説明する。
本実施形態における中間ロック位相ＭＬＰは、若干ではあるが遅角側の所定の位相に設定されている（図３（ｂ）及び図３（ｃ）参照。）。これによって、図３（ｃ）に示すように、内燃機関１０の始動時における排気バルブの開弁期間（以下、「ＥｘＶＶＴ」と称呼する。）が吸気バルブの開弁期間（以下、「ＩｎＶＶＴ」と称呼する。）とオーバーラップする。この結果、内燃機関１０の始動時のエミッションを向上させることができる。

上述したように、中間ロック位相ＭＬＰが遅角側の所定の位相に設定されているので、通常のアイドル状態では相対回転位相が最進角位相に保持される。この場合のＥｘＶＶＴは図３（ａ）に示す。

内燃機関１０が停止要求を受けて停止させられる際（以下、「機関停止要求時」とも称呼される。）、ＥＣＵ２０は、アクチュエータ２５ａを介して油圧制御弁２５を制御することによって、相対回転位相を中間ロック位相ＭＬＰへと変更する。そして、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰになると、中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定される。より詳細には、ＥＣＵ２０は、機関停止要求時において、相対回転位相を中間ロック位相ＭＬＰに設定するために、油圧制御弁２５のスプール位置を遅角モードの位置に一旦移動させる。その後、ＥＣＵ２０は、油圧制御弁２５のスプール位置をロックモードの位置に移動させることにより、中間ロック機構６０によって相対回転位相を中間ロック位相ＭＬＰに固定する。

しかし、図４に示すように、油圧制御弁２５は、そのスプール弁が、遅角モードの位置からロックモードの位置へと変更される間に進角モードの位置を通過するようになっている。このため、油圧制御弁２５のスプール弁が、遅角モードの位置からロックモードの位置まで移動する間に進角モードの位置を通過することによって、相対回転位相が余分に進角してしまう。これによって、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰより進角してしまい、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定されない場合がある。

そこで、ＥＣＵ２０は、スプール弁が進角モードの位置を通過することによって進角してしまう分を見越して、中間ロック位相ＭＬＰより遅角させた位相（以下、「停止準備位相ＳＰＰ」と称呼する）に相対回転位相を一旦制御する（図３（ｂ）を参照。）。そして、ＥＣＵ２０は、相対回転位相が停止準備位相ＳＰＰとなった場合、油圧制御弁２５のスプール弁をロックモードの位置まで移動させる。この場合、スプールが進角モードの位置を通過することによって相対回転位相が進角しても、図３（ｃ）に示すように相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなるので、中間ロック機構６０を作動できる。

この制御方式によれば、スプール弁が進角モードの位置を通過することによる進角分まで相対回転位相を遅角させる必要があるので、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなるまでに時間がかかる。このため、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなる前、即ち中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰで固定される前に内燃機関１０が停止してしまう場合がある。

次に、クランク角センサ１９及びカム角センサ１８について詳述する。
クランク軸１１の一端にはクランク軸１１と同軸上で同期回転するクランクローター２１が設けられる。図５（ａ）に示すように、クランクローター２１の外周には、所定角度毎に等間隔で突起する歯２２が設けられており、外周の一部には、所定数の歯２２が欠歯した領域である欠歯部２３が設けられる。より具体的に述べると、クランクローター２１の外周には１０°ＣＡ間隔で３４個の歯２２が設けられ、２歯欠歯した領域である欠歯部２３が形成されている。

クランク角センサ１９は、このクランクローター２１の近傍に配設されている。クランク角センサ１９は、クランクローター歯検出部及び波形成形部を内蔵している。クランク角センサ１９は、そのクランクローター歯検出部の近傍をクランクローター２１の歯２２が通過している期間において高レベルとなり、クランクローター歯検出部の近傍をクランクローター２１の歯２２が通過していない期間において低レベルとなる、パルス、をその波形成形部から出力する。このパルスはクランク信号と称呼される。換言すると、クランク角センサ１９は、クランクローター２１の歯２２のそれぞれがクランクローター歯検出部の近傍を通過している期間、クランク信号となるパルスをＥＣＵ２０に出力する。従って、クランク角センサ１９は、歯２２により、クランク角が１０°ＣＡ進む毎にクランク信号をＥＣＵ２０に出力する。なお、クランク角センサ１９は、クランクローター歯検出部及び波形成形部を備えることから、クランク角センサ部とも称呼される。

一方、排気側カム軸１６の一端には排気側カム軸１６と同軸上で同期回転するカムローター３１が設けられる。図５（ｂ）に示すように、カムローター３１の外周には、複数の凸部（第１凸部３２、第２凸部３４及び第３凸部３６）及び複数の凹部（第１凹部３３、第２凹部３５及び第３凹部３７）が設けられる。より詳細には、カムローター３１の外周には、凸部と凹部とが交互に設けられる。即ち、カムローター３１の外周には、第１凸部３２、第１凹部３３、第２凸部３４、第２凹部３５、第３凸部３６及び第３凹部３７が図５（ｂ）の紙面の右回りにこの順番で設けられる。

第１凸部３２はクランク角６０°ＣＡに相当する角度（３０°）にわたって凹部よりも径方向に突出するように設けられる。第１凹部３３はクランク角１２０°ＣＡに相当する角度（６０°）にわたり凸部よりも窪むように設けられる。第２凸部３４はクランク角１８０°ＣＡに相当する角度（９０°）にわたって凹部よりも径方向に突出するように設けられる。第２凹部３５はクランク角６０°ＣＡに相当する角度（３０°）に凸部よりも窪むように設けられる。第３凸部３６はクランク角１６０°ＣＡに相当する角度（８０°）にわたって凹部よりも径方向に突出するように設けられる。第３凹部３７はクランク角１４０°ＣＡに相当する角度（７０°）にわたって凸部よりも窪むように設けられる。

カム角センサ１８は、カムローター３１の近傍に配設されている。カム角センサ１８は、カムローター凸部検出部及び波形成形部を内蔵している。カム角センサ１８は、そのカムローター凸部検出部の近傍をカムローター３１の凸部（第１凸部３２、第２凸部３４及び第３凸部３６）が通過している期間において高レベルとなり、カムローター凸部検出部の近傍をカムローター３１の凹部（第１凹部３３、第２凹部３５及び第３凹部３７）が通過している期間において低レベルとなる、パルス、をその波形成形部から出力する。このパルスはカム信号と称呼される。即ち、カム角センサ１８は、カムローター３１の第１凸部３２、第２凸部３４及び第３凸部３６のそれぞれがカムローター凸部検出部の近傍を通過している期間、カム信号となるパルスをＥＣＵ２０に出力する。なお、カム角センサ１８は、カムローター凸部検出部及び波形成形部を備えることから、カム角センサ部とも称呼される。

（クランク角の確定）
次に、ＥＣＵ２０による内燃機関１０の始動時のクランク角の確定処理について図６を用いて説明する。内燃機関１０の始動時には、ＥＣＵ２０は、最初に点火する気筒（最初に燃焼を発生させる気筒）を特定するために、クランク角（例えば、何れかの気筒の圧縮上死点を基準とした場合のクランク軸の回転角度であり、「絶対クランク角」とも称呼される。）を確定させる必要がある。ＥＣＵ２０は、後述する「第１確定手段」又は「第２確定手段」を用いてクランク角を確定する。

まず、ＥＣＵ２０に入力されるクランク信号及びカム信号について説明する。図６（ａ）に示すように、クランク角センサ１９はクランクローター２１の歯２２がクランクローター歯検出部を通過するとクランク信号を出力する。図６（ａ）では、図面の大きさの関係上クランク信号を線で示している。実際には、クランク信号は、クランクローター２１の歯２２がクランクローター歯検出部の通過を開始したタイミングで立ち上がり、クランクローター２１の歯２２がクランクローター歯検出部の通過を終了したタイミングで立ち下がる。なお、欠歯部２３がクランクローター歯検出部を通過している期間、クランク角センサ１９はクランク信号を出力しない。

図６（ｃ）乃至（ｇ）に示すように、カム角センサ１８はカムローター３１の第１凸部３２、第２凸部３４又は第３凸部３６がカムローター凸部検出部を通過するとカム信号を出力する。より詳細には、カム信号は、各凸部がカムローター凸部検出部の通過を開始したタイミングで立ち上がり、各凸部がカムローター凸部検出部の通過を終了したタイミングで立ち下がる。カムローター３１の第１凹部３３、第２凹部３５及び第３凹部３７のそれぞれがカムローター凸部検出部を通過している期間、カム角センサ１８はカム信号を出力しない。

ＥＣＵ２０のＲＯＭ２７には、相対回転位相が所定の基準位相である場合の各凸部による各カム信号の立ち上がり及び立ち下がりと、これらに対応するクランク角と、の関係を示す情報が記憶されている。なお、所定の基準位相は中間ロック位相ＭＬＰであるものとして説明するが、これに限定されない。

より詳細には、図６（ｂ）及び（ｅ）に示すように、第１凸部３２によるカム信号の立ち上がり３２ａはクランク角３９０°ＣＡに対応付けられている。第１凸部３２によるカム信号の立ち下がり３２ｂはクランク角４５０°ＣＡに対応付けられている。第２凸部３４によるカム信号の立ち上がり３４ａはクランク角５７０°ＣＡに対応付けられている。第２凸部３４によるカム信号の立ち下がり３４ｂはクランク角６９０°ＣＡに対応付けられている。第３凸部３６によるカム信号の立ち上がり３６ａはクランク角３０°ＣＡに対応付けられている。第３凸部３６によるカム信号の立ち下がり３６ｂはクランク角２１０°ＣＡに対応付けられている。

カムローター３１の凸部及び凹部は、クランクローター２１の欠歯部２３がクランク角センサ１９のクランクローター歯検出部を通過し終えたタイミング（以下、このタイミングを「通過時」とも称呼する。）でクランク角を確定可能なように、欠歯部２３の１回目の通過時と、これに続く２回目の通過時と、でカム信号の入力の有無が異なるように設けられる。より詳細を述べると、図６（ｃ）乃至（ｇ）に示すように、相対回転位相がどの位相であっても、欠歯部２３の１回目の通過時にはカム信号が入力されている状態（パルスのレベルが高レベル）である。更に、欠歯部２３の２回目の通過時にはカム信号が入力されていない状態（パルスのレベルが低レベル）である。これによって、ＥＣＵ２０は、クランクローター２１の欠歯部２３を検出したタイミング（即ち、欠歯部２３の通過時）のカム信号の入力の有無に基づいて、クランク角を確定できる。

（第１確定手段）
ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち上がりから立ち下がりまでの間に入力されたクランク信号の数に基づいて、カム角センサ１８のカムローター凸部検出部を通過した凸部が第１凸部３２、第２凸部３４及び第３凸部３６の何れの凸部であるかを特定する。即ち、ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち上がりから、この立ち上がりに続く立ち下がりまでの間に６個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサ１８のカムローター凸部検出部を通過した凸部は第１凸部３２であると特定する。ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち上がりから、この立ち上がりに続く立ち下がりまでの間に１２個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサ１８のカムローター凸部検出部を通過した凸部は第２凸部３４であると特定する。ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち上がりから、この立ち上がりに続く立ち下がりまでの間に１８個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサ１８のカムローター凸部検出部を通過した凸部は第３凸部３６であると特定する。

ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち下がりから次のカム信号の立ち上がりまでの間に入力されたクランク信号の数に基づいて、カム角センサ１８を通過した凹部が第１凹部３３、第２凹部３５及び第３凹部３７の何れの凹部であるかを特定する。即ち、ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち下がりから、この立ち下がりに続く立ち上がりまでの間に１２個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサ１８のカムローター凸部検出部を通過した凹部は第１凹部３３であると特定する。ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち下がりから、この立ち下がりに続く立ち上がりまでの間に６個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサ１８のカムローター凸部検出部を通過した凹部は第２凹部３５であると特定する。ＥＣＵ２０は、カム信号の立ち下がりから、この立ち下がりに続く立ち上がりまでの間に１８個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサ１８のカムローター凸部検出部を通過した凹部は第３凹部３７であると特定する。

機関停止要求時から内燃機関１０が完全に停止するまでの間に中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定されていれば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１０の始動動作開始後（クランキング開始後）において、上述した手法により凸部を特定した時点にて、その時点のクランク角が、その特定した凸部に対応するカム信号の立ち下がりに対応付けられたクランク角であると確定できる。同様に、機関停止要求時から内燃機関１０が完全に停止するまでの間に中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定されていれば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１０の始動動作開始後に上述した手法により凹部を特定した時点にて、その時点のクランク角が、その特定した凹部に対応するカム信号の立ち上がりに対応付けられたクランク角であると確定できる。

例えば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１０の始動動作開始後に最初に特定した凸部が第１凸部３２であれば、カム信号の立ち下がり３２ｂを検出した時点にて、その時点のクランク角が「４５０°ＣＡ」であると確定し、クランクカウンタを「１５」に設定する。
更に、例えば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１０の始動動作開始後に特定した凹部が第１凹部３３であれば、カム信号の立ち上がり３４ａを検出した時点にて、その時点のクランク角が「５７０°ＣＡ」であると確定し、クランクカウンタを「１９」に設定する。

なお、ＥＣＵ２０は、クランクカウンタをＲＡＭ２８内に備えている。クランクカウンタは、クランク角が０°ＣＡであるときに「０」であり、クランク角が３０°ＣＡ増大する毎に「１」ずつ増大する。換言すると、例えば、クランクカウンタが「１」であれば、クランク角は３０°以上且つ６０°未満である。クランクカウンタは、クランク角が６９０°ＣＡになったとき「２３」に設定され、クランク角が７２０°ＣＡ（即ち、「０°ＣＡ」）になったとき「０」に戻される。

例えば、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定された場合のカム信号を示す図６（ｅ）において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１０の始動動作開始後にカム信号の立ち下がり３６ｂを検出し、次のカム信号の立ち上がり３２ａを検出したとする。立ち下がり３６ｂを検出してから立ち上がり３２ａを検出するまでの間に１８個のクランク信号が入力されている。このため、ＥＣＵ２０は、立ち下がり３６ｂから立ち上がり３２ａまでの間にカム角センサ１８カムローター凸部検出部を第３凹部３７が通過したと特定する。ここで、特定した第３凹部３７に対応するカム信号の立ち上がり３２ａ、即ち第１凸部３２によるカム信号の立ち上がり３２ａは、クランク角３９０°ＣＡに対応付けられている。これによって、ＥＣＵ２０はクランク角を「３９０°ＣＡ」に確定し、クランクカウンタを「１３」に設定する。

なお、上述した手法を用いてカム信号によってクランク角を確定する手段を、「第１確定手段」と称呼する場合がある。

相対回転位相が最進角位相である場合のカム信号は図６（ｄ）に示され、相対回転位相が最遅角位相である場合のカム信号は図６（ｆ）に示される。排気側カム軸１６及びタイミングチェーン１２の組み付け公差等に起因して、相対回転位相にはばらつき（例えば±２０°ＣＡ程度）が生じる。最進角位相にばらつき分（進角側に２０°ＣＡ）の位相を加算したカム信号は図６（ｃ）に示され、最遅角位相にばらつき分（遅角側に２０°ＣＡ）の位相を加算したカム信号は図６（ｇ）に示される。

相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰである場合のカム信号（図６（ｅ））では、第３凸部３６の立ち下がり３６ｂでは第２気筒のクランク角がＢＴＤＣ３３０である。なお、ＢＴＤＣは、各気筒の圧縮上死点を基準とした吸気上死点前のクランク角（°ＣＡ）を表す。これに対して、相対回転位相が他の位相にある場合（図６（ｃ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ））、第３凸部３６の立ち下がり３６ｂ時点における第２気筒のクランク角は、以下に述べるようにＢＴＤＣ３８０乃至２８０の範囲のクランク角になる。
図６（ｃ）＝最進角位相にばらつき分の位相を進角したカム信号：ＢＴＤＣ３８０
図６（ｄ）＝最進角位相である場合のカム信号 ：ＢＴＤＣ３６０
図６（ｆ）＝最遅角位相である場合のカム信号： ：ＢＴＤＣ３００
図６（ｇ）＝最遅角位相にばらつき分の位相を遅角したカム信号：ＢＴＤＣ２８０

ところで、前回の内燃機関１０の停止時に中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定されていないと、今回の内燃機関１０の始動動作開始後において相対回転位相が変動してしまう。この場合、上述した第１確定手段によってクランク角が確定されると、その確定されたクランク角は本来のクランク角と最大１００°ＣＡの範囲で相違する場合がある。

例えば、上述した燃料噴射弁が開放されて燃焼室内に燃料が噴射されるタイミング（噴射タイミング）がＢＴＤＣ３００であり、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰである場合に「第１確定手段」によってクランク角が確定されたと仮定する。この場合、相対回転位相のばらつき（±２０°ＣＡ）を考慮しても、ＢＴＤＣ３２０乃至ＢＴＤＣ２８０で燃料が噴射される。しかし、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰでない場合に「第１確定手段」によってクランク角が確定されると、ＢＴＤＣ４００乃至ＢＴＤＣ２００で燃料が噴射される可能性がある。

従って、例えば、ＢＴＤＣ４００又はその近傍のクランク角にて燃料が噴射された場合、ピストンが上死点付近に位置するため、ピストン冠面に付着する燃料量が増大する。これによって、気化する燃料が減少し、燃焼が悪化する。一方、例えば、ＢＴＤＣ２００又はその近傍のクランク角にて燃料が噴射された場合、ピストンが下死点付近に位置するため、燃料が点火されるまでに十分に霧化できず、燃焼が悪化する。これらの燃焼の悪化は、エミッションの悪化及び／又は内燃機関１０の始動性の悪化を招く。

以上から、「第１確定手段」によるクランク角の確定は、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰに固定されていることが前提となることが理解される。換言すると、相対回転位相が中間ロック機構６０によって中間ロック位相ＭＬＰに固定されていない場合、第１確定取得によって確定されたクランク角に基づいて内燃機関１０を始動させると、エミッションの悪化及び／又は内燃機関１０の始動性の悪化を招く。

（第２確定手段）
ＥＣＵ２０は、クランク信号が所定の複数個数だけ入力されるのに必要な時間を計測していて、その時間に基づいて内燃機関１０の回転速度ＮＥを測定している。更に、ＥＣＵ２０は、欠歯部２３がクランク角センサ１９のクランクローター歯検出部を通過するのに要する３０°ＣＡだけクランク軸１１が回転するのに要する時間（欠歯所要時間Ｔｋ）を、測定している回転速度ＮＥに基づいて推定する。そして、ＥＣＵ２０は、クランク信号が入力された時点から次のクランク信号が入力された時点までの時間が欠歯所要時間Ｔｋに実質的に等しいと判定した場合、クランクローター２１の欠歯部２３がクランク角センサ１９のクランクローター歯検出部を通過したことを検出する。クランクローター２１の欠歯部２３がクランク角センサ１９のクランクローター歯検出部を通過するタイミングは、所定の気筒のピストンが所定の位置に達するタイミングに設定されている。これによって、ＥＣＵ２０は、欠歯部２３がクランク角センサ１９を通過したことを検出すると、現在のクランク角が所定の二つのクランク角（１２０°ＣＡ又は４８０°ＣＡ）のいずれかであることを特定できる。

ＥＣＵ２０は、欠歯部２３がクランク角センサ１９のクランクローター歯検出部を通過したことを検出したタイミングでカム信号の入力があるか否か（パルスの高レベルが検出されているか否か）を判定し、カム信号の入力があれば、現在のクランク角が１５０°ＣＡであると確定し、クランクカウンタを「５」に設定する。一方、ＥＣＵ２０は、当該タイミングでカム信号の入力がなければ、現在のクランク角が５１０°ＣＡであると確定し、クランクカウンタを「１７」に設定する。このようにＥＣＵ２０のクランク信号に基づいてクランク角を確定する手段を、「第２確定手段」と称呼する場合がある。前述したように、相対回転位相がどの位相であっても、欠歯部２３の通過時におけるカム信号の入力の有無に基づいて、クランク角を確実に確定できる。但し、欠歯部２３から通過してから次に欠歯部２３が通過するまで３６０°ＣＡを要する。従って、内燃機関１０を始動させるためのクランキングが欠歯部２３通過直後のクランク角から開始されたとき、クランク角を確定するまでの時間が長くなる。

（作動の概要）
本制御装置は、内燃機関１０の停止要求を受け付けると、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなるようにアクチュエータ２５ａを駆動し、油圧制御弁２５のモードをロックモードに設定する。そして、本制御装置は、内燃機関１０が停止するまで（内燃機関１０の回転速度が実質的に「０」になるまで）に相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなったか否かを判定し、その判定結果をバックアップメモリ２９に記憶する。

本制御装置は、内燃機関１０の始動要求を受け付けると、バックアップメモリ２９に記憶された判定結果が、内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなったことを示しているか否かを判定する。そして、本制御装置は、バックアップメモリ２９に記憶された判定結果が、内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなったことを示している場合、第１確定手段を用いてクランク角を確定し、その確定したクランク角に基づいて内燃機関１０を始動させるための制御（燃料噴射）を行う。これに対し、本制御装置は、バックアップメモリ２９に記憶された判定結果が、内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなっていないことを示す場合、第２確定手段を用いてクランク角を確定し、その確定したクランク角に基づいて内燃機関１０を始動させるための制御（燃料噴射）を行う。

（具体的作動）
ＥＣＵ２０のＣＰＵ２６は、内燃機関１０の停止要求を受け付けると、図７にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。図７に示したルーチンは内燃機関１０の停止時に行なわれる処理である。

ＣＰＵ２６は、内燃機関１０の停止要求を受け付けた場合、ステップ７００に進み、図７に示したルーチンを開始し、ステップ７１０に進む。内燃機関１０の停止要求は、例えば、ドライバーによって内燃機関１０を停止させるための所定の操作（図示しない車両のイグニッション・キー・スイッチをオン位置からオフ位置へと変更する操作）がなされた場合に発生する。或いは、この内燃機関１０がハイブリッド車両に搭載されている場合、停止要求はハイブリッド車両のパワーマネジメントＥＣＵから発生される。更に、この内燃機関１０がスタートアンドストップ機能を備える車両に搭載されている場合、停止要求は、内燃機関１０を自動停止する条件が成立したときに発生される。

ステップ７１０にて、ＣＰＵ２６は、油圧制御弁２５のスプール位置を遅角モードの位置に移動させ、ステップ７２０に進む。油圧制御弁２５のスプール位置が遅角モードの位置に移動すると、相対回転位相が遅角する。ステップ７２０にて、ＣＰＵ２６は、相対回転位相が停止準備位相ＳＰＰになったか否かを判定する。

ここで、相対回転位相の計測方法について説明する。ＣＰＵ２６は、所定時間当たりに入力されたクランク信号の数（パルス数）に基づいてクランク軸１１の所定時間当たりの回転角度を計算する。そして、ＣＰＵ２６は、その計算されたクランク軸１１の回転角度に基づいて現在のクランク角速度を計算する。更に、ＣＰＵ２６は、カム信号の所定の立ち下がりＤＰ（図６（ｃ）乃至（ｇ）の第３凸部３６の立ち下がり３６ｂを参照。）から所定のクランク角ＤＣＡ（図６に破線で示した３００°ＣＡを参照。）までに到達するまでの所定クランク角到達時間Ｔを計測する。なお、この時点ではクランク角は正確に求められている。

そして、ＣＰＵ２６は、所定クランク角到達時間Ｔとクランク角速度とを乗算することによって、所定の立ち下がりＤＰから所定のクランク角ＤＣＡに到達するまでに進んだクランク角ＣＡ（図６（ｃ）乃至（ｇ）のＣＡを参照。）を計算する。相対回転位相が最遅角位相である場合の所定の立ち下がりＤＰから所定のクランク角ＤＣＡに到達するまでに進むクランク角ＣＡ’はＣＰＵ２６に予め設定されている。ＣＰＵ２６は、所定の立ち下がりＤＰから所定のクランク角ＤＣＡに到達するまでに進んだクランク角ＣＡから当該予め設定されたクランク角ＣＡ’を減算する。そして、ＣＰＵ２６は、減算した値に基づいて現在の相対回転位相を算出する。なお、ＣＰＵ２６は、クランク角ＣＡを算出するための基準点としてカム信号の立ち下がりＤＰを用いていたが、カム信号の立ち上がりを用いてもよい。更に、所定のクランク角ＤＣＡは適宜設定されるクランク角であってもよく、クランク角７２０°ＣＡあたりに２〜３つ程度のクランク角ＤＣＡが設定されることが好ましい。

ステップ７２０にて、ＣＰＵ２６は上述した方法で相対回転位相を計測し、計測した相対回転位相が停止準備位相ＳＰＰ（図３（ｂ）を参照。）になった場合、そのステップ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３０に進む。ステップ７３０にて、ＣＰＵ２６は、油圧制御弁２５のスプール位置をロックモードの位置に移動させ、ステップ７４０に進む。これによって、中間ロック機構６０のロックピンの状態が作動状態となる。その結果、中間ロック機構６０が相対回転位相を中間ロック位相ＭＬＰに固定可能な状態となる。

ステップ７４０にて、ＣＰＵ２６は、上述した方法で計測される相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰになったか否かを判定する。

相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰになった場合、ＣＰＵ２６はステップ７４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７５０に進む。ステップ７５０にて、ＣＰＵ２６は、「内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰになったために中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰで固定されていること」を示す完了情報をバックアップメモリ２９に記憶し、ステップ７９５に進み、本ルーチンを終了する。

一方、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰにならない場合、ＣＰＵ２６はステップ７４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７６０に進む。ステップ７６０にて、ＣＰＵ２６は、所定時間あたりのクランク信号の入力数Ｎが閾値Ｎ１ｔｈ以下であるか否かを判定する。

所定時間あたりのクランク信号の入力数Ｎが閾値Ｎ１ｔｈ以下であれば、ＣＰＵ２６は、内燃機関１０が停止する直前であると判断する。この場合、ＣＰＵ２６はステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７７０に進む。ステップ７７０にて、ＣＰＵ２６は、内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰにならなかったことを示す未完了情報をバックアップメモリ２９に記憶し、ステップ７９５に進み、本ルーチンを終了する。

所定時間あたりのクランク信号の入力数Ｎが閾値Ｎ１ｔｈより大きければ、ＣＰＵ２６は、内燃機関１０は未だ停止しないと判断する。この場合、ＣＰＵ２６はステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７４０に戻る。ステップ７４０にて、ＣＰＵ２６は、相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰになったか否かを再度判定する。

一方、ステップ７１０の処理が行なわれた後に相対回転位相が停止準備位相ＳＰＰにならない場合、ＣＰＵ２６はステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７８０に進む。ステップ７８０にて、ＣＰＵ２６は、所定時間あたりのクランク信号の入力数Ｎが閾値Ｎ１ｔｈ以下であるか否かを判定する。

所定時間あたりのクランク信号の入力数Ｎが閾値Ｎ１ｔｈ以下であれば、ＣＰＵ２６は、内燃機関１０が停止する直前であると判断する。この場合、ＣＰＵ２６はステップ７８０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７７０に進む。ステップ７７０にて、ＣＰＵ２６は未完了情報をバックアップメモリ２９に記憶し、ステップ７９５に進み、本ルーチンを終了する。

これに対し、所定時間あたりのクランク信号の入力数Ｎが閾値Ｎ１ｔｈより大きければ、ＣＰＵ２６は、内燃機関１０は未だ停止しないと判断する。この場合、ＣＰＵ２６はステップ７８０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７２０に戻る。ステップ７２０にて、ＣＰＵ２６は相対回転位相が停止準備位相ＳＰＰになったか否かを再度判定する。

以上の処理によって、ＣＰＵ２６は、「内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰになった」か否かを示す情報（完了情報又は未完了情報）をバックアップメモリ２９に記憶することができる。図７に示すルーチンでバックアップメモリ２９に記憶される情報は、換言すれば、内燃機関１０が停止するまでに中間ロック機構６０によってベーンローター５０のハウジングローター４０に対する相対的な位置が機械的に固定されたか否かを示す情報である。

ＣＰＵ２６は、内燃機関１０の始動要求を受け付けた場合、ステップ８００に進み、図８に示したルーチンを開始し、ステップ８１０に進む。内燃機関１０の始動要求は、ドライバーが内燃機関１０を始動させるための所定の操作（図示しない車両のイグニッション・キー・スイッチをオフ位置からオン位置へと変更する操作）がなされた場合に発生する。或いは、この内燃機関１０がハイブリッド車両に搭載されている場合、始動要求はハイブリッド車両のパワーマネジメントＥＣＵから発生される。更に、この内燃機関１０がスタートアンドストップ機能を備える車両に搭載されている場合、始動要求は、内燃機関１０を自動始動条件が成立したときに発生される。

ステップ８１０にて、ＣＰＵ２６は、バックアップメモリ２９に記憶された情報を読み出し、ステップ８２０に進む。ステップ８２０にて、ＣＰＵ２６は、ステップ８１０で読み出した情報が完了情報であるか否かを判定する。

ステップ８１０で読み出した情報が完了情報である場合（即ち、「内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰになったために中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰで固定されていること」を示している場合）、ＣＰＵ２６はステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ８３０に進む。ステップ８３０にて、ＣＰＵ２６は、上述した第１確定手段を用いてクランク角を確定し、ステップ８９５に進み、本ルーチンを終了する。

一方、ステップ８１０で読み出した情報が完了情報でない場合、即ち、ステップ８１０で読み出した情報が未完了情報である場合、ＣＰＵ２６はステップ８２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８４０に進む。ステップ８４０にて、ＣＰＵ２６は、上述した第２確定手段を用いてクランク角を確定し、ステップ８９５に進み、本ルーチンを終了する。

以上の処理により、本制御装置は、内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなっていれば、第１確定手段を用いてクランク角を確定する。これにより、本制御装置は、いち早くクランク角を確定でき、クランキング開始後に最初に燃焼を発生させる気筒（即ち、燃料噴射を行った後に点火させる気筒）をいち早く決定できる。このため、内燃機関１０の燃焼を伴う始動を早めることができる。

一方、本制御装置は、内燃機関１０が停止するまでに相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰとなっていなければ（中間ロック機構６０によって相対回転位相が中間ロック位相ＭＬＰで固定されていなければ）、第２確定手段を用いてクランク角を確定する。これにより、内燃機関１０の燃焼を伴う始動は遅れるものの、クランク角を正確に確定でき、エミッション及び始動性の悪化を低減できる。

なお、本制御装置は、第１確定手段を用いてクランク角を確定して内燃機関１０を始動させる処理を行なった後に第２確定手段によってクランク角が確定できた場合、その時点以降においては内燃機関１０が停止するまで、第２確定手段によってクランク角を確定する。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の種々の変形例を採用することができる。例えば、吸気側カム軸１５側にバルブタイミング可変装置が設けられ、吸気側カム軸１５のクランク軸１１に対する相対回転位相が変化する内燃機関１０にも本制御装置は適用できる。なお、吸気側カム軸１５側に設けられるバルブタイミング可変装置は電動式であってもよいし、上述した実施形態で説明した油圧駆動式であってもよい。

更に、上述した実施形態では、ＥＣＵ２０は、排気側カム軸１６側のカム信号を用いて内燃機関１０の停止時の処理及び始動時の処理を実行した。しかし、吸気側カム軸１５に中間ロック機構６０を備えるバルブタイミング可変装置１７が設けられる場合、吸気側カム軸１５側のカム信号を用いて内燃機関１０の停止時の処理及び始動時の処理を実行してもよい。

ただし、吸気側カム軸１５の最進角位相及び最遅角位相は、クランクローター２１の欠歯部２３のクランク角センサ１９の１回目の通過時と２回目の通過時とでカム信号の入力の有無が異なるように設定されたものに限る。

１０…内燃機関、１１…クランク軸、１５…吸気側カム軸、１６…排気側カム軸、１７…バルブタイミング可変装置、１８…カム角センサ、１９…クランク角センサ、２０…内燃機関制御ＥＣＵ、２１…クランクローター、２２…歯、２３…欠歯部、２５…油圧制御弁、２６Ｅ…ＣＰＵ、２７…ＲＯＭ、２８…ＲＡＭ、３１…カムローター、４０…ハウジングローター、５０…ベーンローター、６０…中間ロック機構。

Claims (1)

1. ４サイクル内燃機関の任意の気筒のピストンが圧縮上死点にある時点又は当該時点から７２０°の範囲内の所定クランク角だけ進角した時点の基準クランク角からのクランク軸の回転角度であるクランク角を確定し、当該確定したクランク角に基づいて内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、
   前記クランク軸と、
   前記内燃機関のバルブを開閉するためのカムが取り付けられ、前記クランク軸が２回転すると自身が１回転するように前記クランク軸の回転が伝達されるカム軸と、
   前記カム軸の前記クランク軸に対する相対回転位相を進角又は遅角させて、前記バルブの開閉タイミングを変化させるバルブタイミング可変手段と、
   外周に等間隔で設けられた複数の歯と、前記外周の一部に形成された前記歯が設けられない領域である欠歯部と、を含み、前記クランク軸と同期回転するクランクローターと、
   外周に複数の凸部と複数の凹部とが交互に設けられ、前記複数の凸部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ、前記複数の凹部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ、前記カム軸と同期回転するカムローターと、
   前記クランクローターの歯がクランクローター歯検出部を通過している期間にクランク信号であるパルスを出力するクランク角センサ部と、
   前記カムローターの凸部がカムローター凸部検出部を通過している期間にカム信号であるパルスを出力するカム角センサ部と、を備え、
   前記バルブタイミング可変手段は、
   前記クランク軸と同期回転する第１回転体と、
   前記第１回転体と同軸上に配置されて、前記カム軸と同期回転し、前記相対回転位相を変化させるために前記第１回転体に対する相対的な回転位置が変化可能な第２回転体と、
   前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を変化させる駆動機構と、
   前記相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間の所定の中間ロック位相となった場合、前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を前記中間ロック位相となる回転位置に機械的に固定することが可能な中間ロック機構と、を備え、
   前記カムローターの前記凸部及び前記凹部は、前記相対回転位相にかかわらず、前記クランクローターの欠歯部が前記クランク角センサ部の前記クランクローター歯検出部を通過し終えたタイミングで前記クランク角を確定できるように、前記欠歯部の１回目の通過と当該１回目の通過に続く２回目の通過とで前記カム信号の入力の有無が異なるように設けられ、
   前記制御装置には、前記相対回転位相が所定の基準位相である場合に前記カム信号の各立ち上がり時点に対応するクランク角と、前記カム信号の各立ち下がり時点に対応するクランク角と、が予め記憶されており、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関が停止中であっても、記憶した情報を保持するバックアップメモリと、
   前記カム信号の立ち上がりから当該立ち上がりに続く立ち下がりまでの間、又は、前記カム信号の立ち下がりから当該立ち下がりに続く立ち上がりまでの間、の前記クランク信号の入力数に基づいて、前記カム角センサ部の前記カムローター凸部検出部を通過した前記カムローターの凸部又は凹部を特定し、前記特定した凸部が前記カムローター凸部検出部を通過し終えた時点のカム信号の立ち下がり又は前記特定した凹部が前記カムローター凸部検出部を通過し終えた時点のカム信号の立ち上がり、に対応する前記予め記憶されたクランク角に基づいて、前記クランク角を確定する第１確定手段と、
   前記クランク信号に基づいて前記クランクローターの前記欠歯部が前記クランク角センサ部の前記クランクローター歯検出部を通過し終えた時点における前記カム角センサからのカム信号の入力の有無に基づいて、前記クランク角を確定する第２確定手段と、
   前記内燃機関の停止要求を受け付けた場合、前記内燃機関の停止時の処理を実行する停止処理部と、
   前記内燃機関の始動要求を受け付けた場合、前記内燃機関の始動時の処理を実行する始動処理部と、を備え、
   前記停止処理部は、
   前記相対回転位相が前記中間ロック位相となるように前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を前記駆動機構を用いて変化させ、
   前記相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間の所定の中間ロック位相となった場合に前記第２回転体の前記第１回転体に対する前記相対的な回転位置を機械的に固定させるように前記中間ロック機構を制御し、
   前記内燃機関が停止するまでに前記相対回転位相が前記中間ロック位相となったか否かを判定し、その判定結果をバックアップメモリに記憶するように構成され、
   前記始動処理部は、
   前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記相対回転位相が前記中間ロック位相となったことを示す場合、前記第１確定手段を用いて前記クランク角を確定し、
   前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記相対回転位相が前記中間ロック位相となっていないことを示す場合、前記第２確定手段を用いて前記クランク角を確定するように構成された、
   内燃機関の制御装置。

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