JP3696261B2 - 気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、多気筒の内燃機関にあって、それら気筒の別を判別する機能と同内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを適正に制御する機能とを併せ具える気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多気筒エンジン（内燃機関）の気筒判別を行う装置として、例えば図８に示されるような装置が知られている。
【０００３】
はじめに、この図８に示す気筒判別装置についてその概要を説明する。
同図８に示されるように、こうした気筒判別装置では通常、エンジンクランク軸１の回転を伝達機構２により吸気カム軸３及び排気カム軸４に伝達し、それら任意のカム軸の特定の回転角度を基準としたクランク軸１の回転角度を検出することによって気筒の判別を実現している。
【０００４】
ここで、伝達機構２は、クランク軸１に係合されたクランクプーリ２１、タイミングベルト２２、吸気カム軸３に係合された吸気カムプーリ２３、及び排気カム軸４に係合された排気カムプーリ２４等によって形成されている。該伝達機構２は通常、これらクランクプーリ２１、タイミングベルト２２、吸気カムプーリ２３、及び排気カムプーリ２４等を通じて、クランク軸１とカム軸３及び４とが２対１の回転角度に維持されるよう、その伝達係数が設定されている。なお、吸気カム軸３に設けられているカム３１は、同カム軸３の回動に基づいて吸気バルブ３２を開閉駆動し、排気カム軸４に設けられているカム４１は、同カム軸４の回動に基づいて排気バルブ４２を開閉駆動する。
【０００５】
またこの図８に示す気筒判別装置では、吸気カム軸３の回転角度を基準として気筒判別を行うようになっている。
すなわち、上記吸気カム軸３には、その基準となる回転角度に対応してパルス誘起体３３が設けられるとともに、該誘起体３３が同図に示される如く対向する位置に達したとき１つのパルスを発生するパルス発生器３４が同吸気カム軸３の近傍に固設されている。このパルス発生器３４は通常、磁気センサ、ホールセンサ、或いは光センサ等によって構成されるものであり、パルス誘起体３３としては、それら使用されるセンサに対しパルスを誘起し得る材質若しくは形状の部材が用いられる。以下では便宜上、これらパルス誘起体３３及びパルス発生器３４を合わせてカム角センサ３Ｓといい、その出力されるパルスを吸気カムパルスという。
【０００６】
一方、上記クランク軸１には、同図８（ｂ）にその態様を拡大して示すような複数のパルス誘起体１１が設けられるとともに、それら誘起体１１の個々が図８（ａ）に示される如く対向する位置に達する毎に１つのパルスを発生するパルス発生器１２が同クランク軸１の近傍に固設されている。このパルス発生器１２も通常、磁気センサ、ホールセンサ、或いは光センサ等によって構成されるものであり、パルス誘起体１１としては、それら使用されるセンサに対しパルスを誘起し得る材質若しくは形状の部材が用いられる。なお、パルス誘起体１１は、図８（ｂ）に示されるように、１箇所のみその配設間隔が３０゜ＣＡ（クランク角）となり、他の全てが１０゜ＣＡ間隔となる３４個（等間隔の３６個から２個分を削除した数）の誘起体によって構成されている。以下では便宜上、これらパルス誘起体１１及びパルス発生器１２を合わせてクランク角センサ１Ｓといい、その出力されるパルスをクランクパルスという。
【０００７】
そして、これら出力されるクランクパルス及び吸気カムパルスは制御装置５に取り込まれ、そこで当該多気筒エンジンの気筒判別や、それら気筒別の点火時期並びに燃料噴射タイミングの管理・制御に供される。
【０００８】
図９は、同多気筒エンジンが直列６気筒エンジンであることを想定して、上記クランクパルス及び吸気カムパルスに基づく気筒判別態様を示したものであり、以下、この図９を併せ参照して、該気筒判別装置の動作を更に説明する。
【０００９】
この気筒判別装置では、同図９（ａ）に示されるように、上記クランクパルスのパルス周期を計測することにより、３０°ＣＡ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間隔の判定期間（判定角度範囲）を設定する。こうした判定期間の設定は制御装置５の内部で行われるものであり、ここでの例では、クランクパルス６パルス分の６０゜ＣＡを該判定期間と定めている。
【００１０】
一方、上記吸気カムパルスは、こうしたクランクパルスに対し、同図９（ｂ）に示されるタイミングにて発生されるものとする。すなわち、クランク軸１の２回転につき１回転する吸気カム軸３にあって上記吸気カムパルスを出力するカム角センサ３Ｓからは、同吸気カム軸３の１回転につき２回生じる上記判定期間のうちの一方に同期して吸気カムパルスが出力されるよう、クランク角センサ１Ｓに対する該カム角センサ３Ｓの配設角度が予め設定されているものとする。
【００１１】
このため、該直列６気筒エンジンの点火気筒順序が「第１気筒→第５気筒→第３気筒→第６気筒→第２気筒→第４気筒」の順であるとすると、例えば
( a)上記吸気カムパルスに同期して判定期間が認識される場合には、同判定期間の終了パルスから所定パルス後（図９の例では３パルス後）を第１気筒の圧縮上死点とする。
( b)上記吸気カムパルスが生じない判定期間が認識される場合には、同判定期間の終了パルスから所定パルス後（図９の例では３パルス後、すなわち第１気筒の上死点から３６０゜ＣＡ後）を第６気筒の圧縮上死点とする。
といった態様で、クランクパルスに対する気筒の割り当てができるようになる。そしてこれにより、上記制御装置５では、図１０にその手順を示すように、
( 1)上記判定期間の認識に基づき、同判定期間内に吸気カムパルスが存在するか否かを判断する。
( 2)この判断の結果、吸気カムパルスが存在していれば、当該判定期間の終了後所定パルス（３パルス）をカウントして、第１気筒圧縮上死点を検出する。
( 3)同判断の結果、吸気カムパルスが存在していなければ、当該判定期間の終了後所定パルス（３パルス）をカウントして、第６気筒圧縮上死点を検出する。
といった態様で、気筒判別を行うことができるようになる。
【００１２】
なお、他の気筒については、点火気筒順序に基づき、上記検出される第１気筒及び第６気筒間のクランクパルスによる補間を行うことによって、その判別を行うことができる。
【００１３】
また、上記判定期間は通常、上記伝達機構２を形成する各部品の製造角度公差やベルト伸縮誤差、更には信号の通信遅れ等を加味した角度誤差Ｂ゜ＣＡ（吸気カム軸３が遅れる側）とＣ゜ＣＡ（吸気カム軸３が進む側）との和からなる角度範囲（Ｂ＋Ｃ）゜ＣＡとして設定される。
【００１４】
ところで、クランク軸１とカム軸３及び４とが通常、上記伝達機構２を通じて２対１の回転角度に維持されるように回転することは上述した。ただし、これらクランク軸１、伝達機構２、そしてカム軸３及び４を通じて上記吸気バルブ３２や排気バルブ４２の開閉タイミングをエンジンの例えば定格出力時において最適のタイミングとなるよう固定的に設定してしまうと、同エンジンの低負荷運転時にはそのタイミングが微妙にずれ、排気の吹き返しが生じるなどの不都合を招くようになる。
【００１５】
そこで従来は、吸気カム軸３と吸気カムプーリ２３との間、或いは排気カム軸４と排気カムプーリ２４との間に介在されて、それら相互の回転位相、ひいてはクランク軸１とカム軸３或いは４との間の回転位相を調整する回転位相調整機構を設け、該回転位相調整機構を通じて、上記吸気バルブ３２や排気バルブ４２の開閉タイミングを可変制御するなどの方法が講じられている。
【００１６】
すなわち、こうしたバルブタイミング制御装置では、例えば先の図８の構成を流用すれば、吸気カム軸３と吸気カムプーリ２３との間に上記回転位相調整機構を設けるとともに、上述したクランクパルスの任意のパルスと吸気カムパルスとの位相差を監視し、該位相差がエンジンのその都度の運転状態に適した所定の値となるよう、同設けた回転位相調整機構による調整量を制御する構成となる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、バルブタイミング制御装置自体は、図８に示される気筒判別装置を流用して構成することができる。しかし、同図８に示される構成に基づいて、これらバルブタイミング制御装置としての機能と気筒判別装置としての機能とを同時に満たそうとすると、次のような不都合が新たに生じることとなる。
【００１８】
すなわち、バルブタイミング制御装置にあっては、上述した回転位相調整機構を通じて積極的にクランク軸１と吸気カム軸３との間の回転位相を調整することとなるが、こうした回転位相の調整動作が先の気筒判別動作と同時に実行されるとなると、クランクパルスの前記判定期間内に出力されるべき吸気カムパルスが同判定期間を外れて出力されるといった事態も当然起こり得る。もしもこのように、判定期間内に出力されるべき吸気カムパルスが判定期間を外れて出力されるようなことが起こった場合には、本来は第１気筒の圧縮上死点として判定されるべきところが第６気筒の圧縮上死点として誤判定されることとなる。こうした誤判定は、気筒の判別はもとより、以降の点火時期、並びに燃料噴射タイミングの管理や制御を全て狂わせ、非常に危険な状態を呈するようになる。
【００１９】
なお、こうした不都合を回避するためには、上記回転位相調整機構の装着されていない排気カム軸４側にも前記カム角センサ３Ｓに相当するカム角センサを新たに設け、気筒判別動作には、この新たに設けた排気カム軸４側のカム角センサを専ら用いる構成とすることもできる。
【００２０】
しかし、こうした構成では、上記カム角センサが余分に必要になるとともに、ＤＯＨＣ（ダブル・オーバー・ヘッド・カム・シャフト）タイプのエンジンへの適用に限定されることとなり、経済性並びに汎用性の面で尚、問題が残る。
【００２１】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、より簡単且つ汎用性に優れた構成にて、多気筒内燃機関（エンジン）の気筒判別、並びに同内燃機関の吸気バルブや排気バルブの適正な開閉タイミング制御を精度よく実現することのできる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、この発明では、内燃機関のクランク軸と同内燃機関の吸気バルブ若しくは排気バルブの開閉を行うカムのカム軸とが２対１の回転角度に維持されるよう前記クランク軸の回転をカム軸に伝達する伝達手段と、該伝達手段に介在されて前記クランク軸と前記カム軸との間の回転位相を調整する回転位相調整手段と、前記クランク軸に配設されてその回転角度を検出するクランク角センサと、前記カム軸に対し少なくとも１つは同カム軸の１８０度反対側の位置に他の１つを有さないかたちで配設された１乃至複数の信号誘起手段と共働して前記カム軸が所定の回転角度となる毎にその旨示すカム信号を出力するカム角センサと、前記クランク軸の任意の角度を基準とした回転角度検出信号と前記カム信号との位相差を監視して、該位相差が所定の目標値となるよう前記回転位相調整手段による調整量を決定する位相制御手段と、前記クランク角センサによる回転角度検出信号に対し少なくとも前記回転位相調整手段による位相調整範囲に対応する角度範囲より大きく且つ３６０度クランク角より小さい判定角度範囲を設定し、該設定した判定角度範囲内の前記カム信号出力の有無に基づいて前記内燃機関の気筒を判別する気筒判別手段とを具える構成とする。
【００２３】
【作用】
こうした構成によれば、クランク軸に対するカム軸の回転位相は上記回転位相調整手段を通じて任意に可変設定されるようになる。また、その設定される回転位相の関係は、上記位相制御手段を通じて、目標とする所定の関係すなわち当該内燃機関のその都度の運転状態に見合った最適なバルブ開閉タイミングが得られるよう、クランク軸の任意の角度を基準とした回転角度検出信号と上記カム信号との位相差の監視に基づき、いわば動的にフィードバック制御される。こうしたフィードバック制御によって、上記バルブの開閉タイミングは、内燃機関の運転状態に追従して常に好適なタイミングに制御されるようになる。
【００２４】
一方、上記気筒判別手段は、気筒判別のための上記判定角度範囲を、これを例えばＸ度クランク角として、
回転位相調整手段による位相調整範囲に対応したクランク角
＜ Ｘ ＜ ３６０度クランク角
といった範囲に設定する。このため、上記バルブタイミングの制御にあって、同回転位相調整手段を通じたクランク軸とカム軸との積極的な位相調整が行われ、またその位相調整量が最大量に達する場合であっても、一旦この判定角度範囲に同期して出力されるよう設定されたカム信号が同判定角度範囲を外れて出力されるようなことはなくなる。したがって、１つのカム軸を対象とした只１つのカム角センサを通じて、こうした気筒判別動作と上記バルブタイミングの制御動作とが同時に実行されても、誤った気筒判別が行われることはない。
【００２５】
しかも、上記伝達手段についてはこれを、クランク軸とカム軸との回転角度を２対１の関係に維持するものとし、また上記カム角センサについてはこれを、
（ａ）前記カム軸に対し少なくとも１つは同カム軸の１８０度反対側の位置に他の１つを有さないかたちで配設された１乃至複数の信号誘起手段と共働して前記カム軸が所定の回転角度となる毎にその旨示すカム信号を出力する構成。
すなわち、上記信号誘起手段がカム軸に対して複数個配設される場合にあっては、
（ａ’）上記判定角度範囲に同期したカム信号を誘起する任意の１つの信号誘起手段の他の信号誘起手段についてはこれが、該任意の１つの信号誘起手段から１８０度の間隔以外の間隔をもって配設された構成。
といった構成を有するものとしたことで、気筒判別のためのアルゴリズムについてもこれを、前述した簡素なものに保つことが可能になる。具体的には、上記他の信号誘起手段が上記任意の１つの信号誘起手段から１８０度の間隔をもって配設される場合には、これら他の信号誘起手段と任意の１つの信号誘起手段とが互いに真裏に対向して配置されるようになる。したがってこの場合、それら信号誘起手段によって誘起されるカム信号の何れもが上記判定角度範囲に同期して出力されることとなり、例えば前述した６気筒の内燃機関にあっては、その第１気筒と第６気筒とが単純には判別できなくなる。もっとも、これを監視する側で、例えばその一方にのみ対応して、上記クランク角センサによる回転角度検出信号のカウントに基づくフラグ制御を行うなど、複雑な気筒判別アルゴリズムを採用するようにすれば、必ずしもその判別は不可能ではない。しかし、上記（ａ）の条件が満たされるかたちで信号誘起手段の配設を行うようにすれば、このような複雑な気筒判別アルゴリズムを用いずとも、それら気筒についての正確な判別を行うことが可能となる。なお、カム軸に設けられる上記信号誘起手段については、これをより多く設けることが、バルブタイミングの制御において上記フィードバック制御のサンプル周期を縮め、ひいてはより緻密な位相制御を行う上で有効となる。
【００２６】
因みに、上記複数の信号誘起手段をカム軸の周囲に等間隔に配設する場合、それら信号誘起手段の数を奇数とすれば、上記( a)の条件は満たされる。
また、複数の信号誘起手段をこのように等間隔に配設する場合には、上記気筒判別手段としても、上記判定角度範囲の最大値を（３６０度クランク角／信号誘起手段数）以内に設定することが、上記カム信号の重複検出を避ける上で有効となる。
【００２７】
また、上記伝達手段がクランク軸とカム軸との回転角度を２対１の関係に維持するものであり、またこの信号誘起手段がカム軸に対して複数個配設される場合にあって、
( b)上記判定角度範囲に同期したカム信号を誘起する任意の１つの信号誘起手段の他の信号誘起手段についてはこれを、該任意の１つの信号誘起手段から１８０度の間隔以外で且つ、（３６０度／気筒数）の倍数の間隔をもって配設する。
ようにすれば、上記に加え、気筒の数に対応して生じるカム軸の回転速度変動に同期して、常に同一の条件のもとで上記カム信号が出力されるようになる。このため、クランク軸の任意の角度を基準とした回転角度検出信号とこのカム信号との位相差にばらつきが生じるようなこともなくなり、更に正確なバルブタイミング制御が可能になる。そしてこの場合も、複数の信号誘起手段を等間隔に配設する際には、上記気筒判別手段において、上記判定角度範囲の最大値を（３６０度クランク角／信号誘起手段数）以内に設定することが、同カム信号の重複検出を避ける上で有効となる。
【００２８】
また更に、
( c)前記クランク角センサによる回転角度検出信号を前記クランク軸の任意の角度を基準として前記信号誘起手段の数に分周する分周手段。
を併せ具え、
( d)前記位相制御手段は、この分周された回転角度検出信号と上記カム信号との位相差を監視して上記回転位相調整手段による調整量の決定を行う。
構成とすれば、上記位相差の監視もより容易且つ確実なものとなる。
【００２９】
【実施例】
図１に、この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置の第１の実施例を示す。
【００３０】
はじめに、同図１を参照して、この第１の実施例の装置の構成を説明する。
この図１において、図８に示した要素と同一若しくは対応する要素については便宜上、同一若しくは対応する符号を付して示している。
【００３１】
すなわち図１（ａ）に示されるように、この実施例の装置にあっても、エンジンクランク軸１の回転は、伝達機構２によって吸気カム軸３及び排気カム軸４に伝達される。この伝達機構２が、クランクプーリ２１、タイミングベルト２２、吸気カムプーリ２３、及び排気カムプーリ２４等によって形成されること、またこれらベルトやプーリを通じて、クランク軸１とカム軸３及び４とが２対１の回転角度に維持されるようその伝達係数が設定されることは前述した通りである。そして、吸気カム軸３に設けられているカム３１及び排気カム軸４に設けられているカム４１は、それぞれこうしてクランク軸１と２対１の回転角度に維持されるそれらカム軸３及び４の回動に基づいて吸気バルブ３２及び排気バルブ４２を開閉駆動する。
【００３２】
また、上記吸気カムプーリ２３には、外部から与えられる駆動信号（回転位相調整信号）に基づき該カムプーリ２３と吸気カム軸３とを相対回動せしめてクランク軸１とカム軸３との間の回転位相を調整する回転位相調整機構６が組み込まれている。ただし、該回転位相調整機構６としてのこのような構成は既に周知であり、同機構６についてのここでの改めての説明は割愛する。
【００３３】
また、この実施例の装置では、クランク軸１と吸気カム軸３との相対回転角度を基準として、上記各バルブの開閉タイミング制御、並びに気筒判別を実行するようになっている。
【００３４】
すなわち、上記クランク軸１には、図１（ｂ）にその態様を拡大して示すような複数のパルス誘起体１１が設けられるとともに、それら誘起体１１の個々が同図１（ａ）に示される如く対向する位置に達する毎に１つのパルスを発生するパルス発生器１２がクランク軸１の近傍に固設されている。このパルス発生器１２が通常、磁気センサ、ホールセンサ、或いは光センサ等によって構成され、上記パルス誘起体１１としては、それら使用されるセンサに対しパルスを誘起し得る材質若しくは形状の部材が用いられることは前述した。また、この実施例の装置にあっても、パルス誘起体１１は、同図１（ｂ）に示されるように、１箇所のみその配設間隔が３０゜ＣＡ（クランク角）となり、他の全てが１０゜ＣＡ間隔となる３４個（等間隔の３６個から２個分を削除した数）の誘起体によって構成されている。以下でも便宜上、これらパルス誘起体１１及びパルス発生器１２を合わせてクランク角センサ１Ｓといい、その出力されるパルスをクランクパルスという。
【００３５】
一方、上記吸気カム軸３には、図１（ｃ）に示されるように、１２０°の間隔（＝２４０°ＣＡ間隔）をもって３個のパルス誘起体３３ａ、３３ｂ、及び３３ｃが設けられるとともに、これら誘起体３３ａ、３３ｂ、及び３３ｃが図１（ａ）に示される如く対向する位置に達する毎に１つのパルスを発生するパルス発生器３４が同吸気カム軸３の近傍に固設されている。このパルス発生器３４も通常、磁気センサ、ホールセンサ、或いは光センサ等によって構成され、パルス誘起体３３（３３ａ、３３ｂ、及び３３ｃ）としても、それら使用されるセンサに対しパルスを誘起し得る材質若しくは形状の部材が用いられる。そして以下でも便宜上、これらパルス誘起体３３及びパルス発生器３４を合わせてカム角センサ３Ｓといい、その出力されるパルスを吸気カムパルスという。
【００３６】
これら出力されるクランクパルス及び吸気カムパルスは、コンピュータ等からなる電子制御装置５０に取り込まれ、そこで上記吸気バルブ３２及び排気バルブ４２の開閉タイミング制御、並びに当該多気筒エンジンの気筒判別、更にはそれら気筒別の点火時期や燃料噴射タイミングの管理・制御等に供される。
【００３７】
この実施例の装置において、電子制御装置５０は基本的に、気筒判別部５１、分周部５２、及びバルブタイミング制御部５３を具えて構成される。
気筒判別部５１は、上記クランクパルスと吸気カムパルスとの関係から当該多気筒エンジンの気筒判別を行う部分であり、その気筒判別結果が、電子制御装置５０内の図示しない点火時期制御部及び燃料噴射制御部に対してそれぞれ与えられるようになる。
【００３８】
また、分周部５２は、上記クランクパルスを入力して、これを吸気カムパルスに対応させるべく上記カム角センサ３Ｓを構成するパルス誘起体の数、すなわちここでは「３」に分周する部分である。この分周に際しては例えば、クランク軸１の基準とすべき任意の角度に対応したクランクパルスを認識し、この認識したクランクパルスから同パルスをカウントしてこれが２４０°ＣＡに相当する数に達する毎に、その分周パルスとして１つのパルスを出力する、などの手法が採られるものとする。
【００３９】
そして、バルブタイミング制御部５３は、上記吸気カムパルスとこのクランクパルスの分周パルスとを入力して、それらパルスの位相差が目標値θとなるように、位相調整機構駆動部５４を通じて上記位相調整機構６に回転位相調整信号を出力する部分である。なお、上記目標値θは、エンジン運転状態検出部５５から出力される当該エンジンの運転状態に基づき、同バルブタイミング制御装置５３内で演算され、決定される。この決定方法としては、例えば
( A)エンジンの回転数と負荷の大きさとに応じた同目標値θとしての最適値を予めの実験等により求めてこれをメモリに記憶しておき、エンジン実働時のこれら回転数と負荷の大きさに関する情報を上記エンジン運転状態検出部５５を通じて得て、それに見合った目標値θを同メモリから読み出す方法。
( B)エンジンの運転状態を示す情報としてエンジンの筒内圧に関する情報を上記エンジン運転状態検出部５５を通じて得る。そして、同エンジンのシリンダ内での燃焼がそれら運転状態毎に最大効率で行われるような吸気バルブ３２、或いは排気バルブ４２の開閉タイミングを適宜の演算プログラムによって学習し、この学習値に基づいてそれらバルブの最適開閉タイミングに対応する目標値θを逐次決定する方法。
などがある。
【００４０】
図２は、当該多気筒エンジンがここでも直列６気筒エンジンであることを想定して、上記クランクパルス及び吸気カムパルスに基づくこの実施例の装置による気筒判別態様、並びにバルブタイミング制御態様を示したものである。以下、同図２を併せ参照して、該実施例の装置の動作を更に詳述する。
【００４１】
はじめに、この実施例の装置の気筒判別にかかる動作について説明する。
上述のように、この実施例の装置では、クランク軸１に対し、１箇所のみその配設間隔が３０゜ＣＡとなり、他の全てが１０゜ＣＡ間隔となる３４個のパルス誘起体１１を設けていることから、上記クランク角センサ１Ｓからは、クランク軸１の回転に対応して図２（ａ）に示される態様でクランクパルスが出力されるようになる。
【００４２】
電子制御装置５０の気筒判別部５１では、このようなクランクパルスのパルス周期を計測することにより、３０°ＣＡの間隔となる次の１パルスを特定し、そのパルスを起点として一定間隔の判定期間（判定角度範囲）を設定する。上記回転位相調整機構６による回転位相の最大調整量がＡ°ＣＡであり、また上記伝達機構２を形成する各部品の製造角度公差やベルト伸縮誤差、更には信号の通信遅れ等を加味した角度誤差がＢ゜ＣＡ（吸気カム軸３が遅れる側）及びＣ゜ＣＡ（吸気カム軸３が進む側）であるとすると、この気筒判別部５１では、少なくともこれら角度の合計値
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）゜ＣＡ
を、該判定期間として設定する。
【００４３】
一方、上記吸気カムパルスは、こうしたクランクパルスに対し、同図２（ｃ）に示されるタイミングにて発生されるものとする。すなわち、クランク軸１の２回転につき１回転する吸気カム軸３にあって上記吸気カムパルスを出力するカム角センサ３Ｓからは、同吸気カム軸３の１回転につき２回生じる上記判定期間のうちの一方に同期して吸気カムパルスのうちの１つが出力されるよう、クランク角センサ１Ｓに対する該カム角センサ３Ｓの配設角度が予め設定されているものとする。
【００４４】
このため、当該直列６気筒エンジンの点火気筒順序が、先の例の場合と同様、「第１気筒→第５気筒→第３気筒→第６気筒→第２気筒→第４気筒」の順であるとすると、ここでも例えば
( a)上記吸気カムパルスに同期して判定期間が認識される場合には、同判定期間の終了パルスから所定パルス後（図２の例では３パルス後）を第１気筒の上死点（圧縮上死点）とする。
( b)上記吸気カムパルスが生じない判定期間が認識される場合には、同判定期間の終了パルスから所定パルス後（図２の例では３パルス後、すなわち第１気筒の上死点から３６０゜ＣＡ後）を第６気筒の上死点（圧縮上死点）とする。
といった態様で、クランクパルスに対する気筒の割り当てができるようになる。そしてこれにより、上記気筒判別部５１では、先の図１０にその手順を示した通り、
( 1)上記判定期間の認識に基づき、同判定期間内に吸気カムパルスが存在するか否かを判断する。
( 2)この判断の結果、吸気カムパルスが存在していれば、当該判定期間の終了後所定パルス（３パルス）をカウントして、第１気筒圧縮上死点を検出する。
( 3)同判断の結果、吸気カムパルスが存在していなければ、当該判定期間の終了後所定パルス（３パルス）をカウントして、第６気筒圧縮上死点を検出する。
といった態様で、気筒判別を行うことができるようになる。他の気筒については、点火気筒順序に基づき、上記検出される第１気筒及び第６気筒間のクランクパルスによる補間を行うことによってその判別を行うことができることは前述した通りである。
【００４５】
このように、この実施例の装置によれば、上記判定期間を、回転位相調整機構６による回転位相の最大調整量Ａ°ＣＡ、並びに伝達機構２を形成する各部品の角度誤差Ｂ゜ＣＡ及びＣ゜ＣＡを少なくとも含む角度範囲として設定している。このため、たとえ次に説明するバルブタイミング制御において、クランク軸１と吸気カム軸３との回転位相が調整されたとしても、図２（ｃ）に示される如く、一旦この判定期間に入るようその出力角度が調整された吸気カムパルスが同判定期間から外れて出力されることはなくなる。したがって、バルブタイミング制御と併用される場合であっても、こうした気筒判別にかかる精度は常に正確に維持されるようになる。
【００４６】
なお、この実施例の場合、上記判定期間としての最大角度範囲は１２０゜ＣＡ以内であればよい。この１２０゜ＣＡ以内であれば、上記吸気カムパルスを重複して検出してしまうこともない。因みに、この吸気カムパルスを発生するためのパルス誘起体がカム軸３に対して奇数個、等間隔に配設される場合には、一般的に
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）゜ＣＡ ≦ 判定期間 ≦ ３６０゜ＣＡ／誘起体の数
といった範囲で、同判定期間を定めることができる。
【００４７】
次に、この実施例の装置のバルブタイミング制御にかかる動作について説明する。
電子制御装置５０の分周部５２は、クランク軸１の回転に対応して図２（ａ）に示される態様で出力されるクランクパルスに対し、上述した分周手法に基づき、例えば同図２（ｂ）に示される態様にて、分周パルスを生成し、出力するものとする。因みにこの例では、その基準とするクランクパルスを、吸気カムパルスと同期している判定期間の最後のクランクパルスに特定し、該特定したクランクパルスから２４０°ＣＡに相当する数に達する毎に、その分周パルスとして１つのパルスを出力する設定となっている。換言すれば、上記吸気カムパルスは、同図２（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、このクランクパルス分周パルスに対し、Ｂ゜ＣＡから（Ａ＋Ｂ）゜ＣＡだけ進む側に発生する設定となっている。
【００４８】
一方、上記バルブタイミング制御部５３は、これら吸気カムパルス及びクランクパルス分周パルスに基づき、例えば図３に示される手順をもって、クランク軸１と吸気カム軸３との間の相対回転位相をフィードバック制御する。
【００４９】
すなわち、バルブタイミング制御部５３では、同図３に示されるように、上記吸気カムパルスの発生を確認し（ステップ１００）且つ、上記分周パルスの発生を確認した後（ステップ１１０）、これら吸気カムパルスと分周パルスとのその時点での位相差（Ａ＋Ｂ）゜ＣＡを計測する（ステップ１２０）。
【００５０】
こうして吸気カムパルスと分周パルスとの位相差を計測した同制御部５３は次いで、上記エンジン運転状態検出部５５を通じて当該エンジンのその時点での運転状態を取り込み（ステップ１３０）、上記計測した位相差についての目標値θを演算する（ステップ１４０）。こうした目標値θについての演算、並びに決定手法については上述した（上記( A)或いは( B)の方法）。
【００５１】
これら位相差についての計測値（Ａ＋Ｂ）゜ＣＡ及びその目標値θを得た制御部５３は更に、これらの値を比較して（ステップ１５０及び１６０）、
θ ＝ Ａ＋Ｂ …（１）
であれば、クランク軸１と吸気カム軸３との間の相対回転位相が目標とする位相にある旨判断して、次の吸気パルス及び分周パルスの発生を待つ。また、同比較の結果、
θ ＞ Ａ＋Ｂ …（２）
であれば、吸気カム３１が遅れている旨判断する。そしてこの場合は、上記位相調整機構駆動部５４及び回転位相調整機構６を通じて、該吸気カム３１を進角させる側に、クランク軸１と吸気カム軸３との間の相対回転位相を調整して（ステップ１７１）、次の吸気パルス及び分周パルスの発生を待つ。他方、同比較の結果、これら（１）式及び（２）式の何れの条件も満たされないときには、吸気カム３１が進んでいる旨判断する。そしてこの場合には、上記位相調整機構駆動部５４及び回転位相調整機構６を通じて、同吸気カム３１を遅角させる側に、クランク軸１と吸気カム軸３との間の相対回転位相を調整して（ステップ１７２）、次の吸気パルス及び分周パルスの発生を待つ。
【００５２】
バルブタイミング制御部５３を通じて、このようなフィードバック制御が繰り返されることにより、少なくとも吸気バルブ３２の開閉タイミングは、その都度のエンジン運転状態に応じた好適なタイミングに制御されるようになる。
【００５３】
このように、この実施例の装置によれば、上記吸気カムパルスとクランクパルスの分周パルスとに基づいて、バルブの開閉タイミングを好適に制御することができるようになる。
【００５４】
また、特にこの実施例の装置では、吸気カム軸３に対し１２０゜間隔で３個のパルス誘起体３３ａ、３３ｂ、及び３３ｃを設け、クランク軸１の２４０゜ＣＡ毎にこれら誘起体に対応した吸気カムパルスが出力される構成としている。このため、図３に例示した手順にてバルブタイミング制御を行う場合であれ、十分に密度の高いサンプリング周期をもってこれら吸気カムパルス、並びに分周パルスが取り込まれるようになり、こうしたバルブの開閉タイミング制御も高い精度に維持されるようになる。
【００５５】
また、上記の例のように、対象となるエンジンが直列６気筒エンジンである場合、図１（ａ）に示される吸気バルブ３２や排気バルブ４２は、カム軸３或いは４の軸方向（図面と垂直の方向）に６箇所ずつ配設されるとともに、これらバルブを開閉するための吸気カム３１や排気カム４１も、同カム軸３或いは４の軸方向に６箇所ずつ配設される。そして吸気カム軸３についていえば、それら６個の吸気カム３１は互いに６０゜（１２０゜ＣＡ）の間隔をもって該吸気カム軸３に配設されることとなる。このため、同吸気カム軸３には通常、それら吸気カムによるバルブ開閉動作に起因して、極端には図２（ｄ）に示されるような回転速度変動が生じるようになる。しかしこの実施例の装置のように、吸気カム軸３に対して１２０゜間隔で３個のパルス誘起体を設け、その１２０゜（２４０゜ＣＡ）毎にこれら誘起体に対応した吸気カムパルスが出力される構成によれば、図２（ｄ）に併せ示されるように、その回転速度変動に同期して、常に同様の回転速度状態において吸気カムパルスが出力されるようになり、こうしたカム軸の回転速度変動が上記バルブタイミング制御に及ぼす影響は良好に回避される。
【００５６】
そして上述したように、同実施例の装置によれば、こうしたバルブタイミング制御動作と気筒判別動作とが並行して同時実行される場合であっても、気筒判別にかかる精度は常に正確に維持される。
【００５７】
ところで、上記第１の実施例の装置にあっては、バルブタイミング制御に際しての吸気カムパルスのサンプリング周期を縮め、ひいてはフィードバック制御の収束性を高めるべく、吸気カム軸３に３個のパルス誘起体を設けたが、この発明にかかるバルブタイミング制御装置によれば、同吸気カム軸３に配されるパルス誘起体は基本的に１個あればよい。
【００５８】
図４に、この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置の第２の実施例として、こうした吸気カム軸３に配されるパルス誘起体を１個のみとした装置を示す。なお、この図４においても、図１に示した要素と同一若しくは対応する要素については同一若しくは対応する符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００５９】
同図４に示されるように、この第２の実施例の装置では、カム角センサ３Ｓを構成するパルス誘起体として同誘起体３３を１個のみ具え、これから図５（ｃ）に示されるような吸気カム軸３の１回転（７２０゜ＣＡ）につき１個の吸気カムパルスが出力されるようにしている。
【００６０】
この第２の実施例の装置にあっても、そのバルブタイミング制御は、先の図３に示される手順をもって実行されるが、上記第１の実施例の装置に比して、吸気カムパルスのサンプリング周期が３倍に延びるため、そのフィードバック制御での収束性は確かに悪化する。
【００６１】
しかし、図５（ａ）及び（ｃ）に示されるように、気筒判別部５１は、ここでも上記判定期間を、回転位相調整機構６による回転位相の最大調整量Ａ°ＣＡ、並びに伝達機構２を形成する各部品の角度誤差Ｂ゜ＣＡ及びＣ゜ＣＡを少なくとも含む角度範囲、すなわち
判定期間 ≧ （Ａ＋Ｂ＋Ｃ）゜ＣＡ
として設定し、この設定した判定期間に同期した上記吸気カムパルスの有無に基づいて気筒判別を実行する。
【００６２】
このため、この第２の実施例の装置にあっても、バルブタイミング制御と併用され、クランク軸１と吸気カム軸３との回転位相が積極的に調整されることがあったとしても、該気筒判別にかかる精度は常に正確に維持されるようになる。
【００６３】
なお、この第２の実施例の装置の場合、上記判定期間としての最大角度範囲は３３０゜ＣＡ以内であればよい。この３３０゜ＣＡ以内であれば、上記吸気カムパルスを重複して検出してしまうような不都合は回避される。
【００６４】
また、この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置において、上記吸気カムパルスは、必ずしも等間隔のパルスとして出力される必要はない。吸気カム軸３の１回転（７２０゜ＣＡ）につき複数個出力されるとする吸気カムパルスが不等間隔であったとしても、上記と同等の作用効果を得ることはできる。
図６に、この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置の第３の実施例として、複数のパルス誘起体が吸気カム軸３に対して不等間隔に配される装置を示す。なお、この図６においても、図１或いは図４に示した要素と同一若しくは対応する要素については同一若しくは対応する符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００６５】
同図６（ｃ）に拡大して示すように、この第３の実施例の装置は、カム角センサ３Ｓを構成するパルス誘起体として、それぞれ９０゜→１８０゜→９０゜といった間隔で配設される３個のパルス誘起体３３ｄ、３３ｅ、及び３３ｆを具えた構成となっている。このため、カム角センサ３Ｓから出力される吸気カムパルスも、図７（ｃ）に示されるような不等間隔のパルスとなる。
【００６６】
また、電子制御装置５０の分周部５２からは、この不等間隔の吸気カムパルスに対応して、同図７（ｂ）に示されるような分周パルスが生成出力されるものとする。
【００６７】
そして、この第３の実施例の装置にあっても、そのバルブタイミング制御は、先の図３に示される手順をもって実行される。吸気カムパルスが不等間隔であるとはいえ、そのサンプリング数（密度）は先の第１の実施例の装置の場合と同様であり、前述したフィードバック制御での収束性は、この第３の実施例の装置によっても良好に維持される。
【００６８】
また、図７（ａ）及び（ｃ）に示されるように、気筒判別部５１は、ここでも上記判定期間を、回転位相調整機構６による回転位相の最大調整量Ａ°ＣＡ、並びに伝達機構２を形成する各部品の角度誤差Ｂ゜ＣＡ及びＣ゜ＣＡを少なくとも含む角度範囲（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）゜ＣＡとして設定し、この設定した判定期間に同期した上記吸気カムパルスの有無に基づいて気筒判別を実行する。
【００６９】
なおここで、この判定期間に同期して出力される吸気カムパルスとしては、上記３個のパルス誘起体のうち、パルス誘起体３３ｄに対応して出力されるパルスが選ばれる。これは、伝達機構２を通じてクランク軸１と吸気カム軸３との回転角度が２対１の関係に設定される場合に、気筒判別のためのアルゴリズムを図１０に示したような簡単なものに維持する上で有効となる。
【００７０】
すなわち、該判定期間に同期して出力される吸気カムパルスに対応したパルス誘起体の裏側（１８０゜離れた位置）にもパルス誘起体が存在する場合には、それらパルス誘起体によって誘起されるパルスの何れもが、クランク軸１の１周目と２周目とで、この判定期間に同期して出力されるようになる。その場合、例えば前述した６気筒のエンジンにあっては、その第１気筒と第６気筒とが単純には判別できなくなる。勿論、これを監視する気筒判別部５１側で、例えばその一方にのみ対応してクランクパルスのカウントに基づくフラグ制御を行うなど、複雑な気筒判別アルゴリズムを採用するようにすれば、必ずしもその判別は不可能ではない。しかし、その裏側にパルス誘起体の存在しない上記パルス誘起体３ｄに対応した吸気カムパルスが上記判定期間に同期して出力されるようにすれば、このような複雑な気筒判別アルゴリズムを用いずとも、それら気筒についての正確な判別を行うことが可能となる。
【００７１】
そして、この第３の実施例の装置にあっても、バルブタイミング制御と併用され、クランク軸１と吸気カム軸３との回転位相が積極的に調整されることがあったとしても、該気筒判別にかかる精度は常に正確に維持される。
【００７２】
また、特にこの第３の実施例の装置のように、複数のパルス誘起体が９０゜の倍数の間隔をもって配設されるものは、例えば直列４気筒や直列８気筒といったエンジンに適用されることが、そのバルブタイミング制御をより正確に行う上で望ましい。
【００７３】
例えば４気筒エンジンの場合、吸気バルブ３１や吸気カム３２が吸気カム軸３の軸方向（図面と垂直の方向）に４箇所ずつ配設される。そしてそれら４箇所の吸気カム３２は、互いに９０゜（１８０゜ＣＡ）の間隔をもって吸気カム軸３に配設されることとなる。このため、同吸気カム軸３には通常、それら吸気カムによるバルブ開閉動作に起因して、極端には図７（ｄ）に示されるような回転速度変動が生じるようになる。しかしこの第３の実施例の装置のように、吸気カム軸３に対して９０゜の倍数となる間隔で３個のパルス誘起体を設け、その９０゜（１８０゜ＣＡ）若しくは１８０゜（３６０゜ＣＡ）毎にこれら誘起体に対応した吸気カムパルスが出力される構成によれば、図７（ｄ）に併せ示されるように、その回転速度変動に同期して、常に同様の回転速度状態において吸気カムパルスが出力されるようになる。そしてこの場合も、こうしたカム軸の回転速度変動が上記バルブタイミング制御に及ぼす影響は良好に回避されるようになる。
【００７４】
なお、この４気筒であるとするエンジンの点火気筒順序が、「第１気筒→第４気筒→第３気筒→第２気筒」の順であるとすると、例えば図７（ａ）に示されるように、
( a)吸気カムパルスに同期して判定期間が認識される場合には、同判定期間の終了パルスを第１気筒の上死点（圧縮上死点）とする。
( b)吸気カムパルスが生じない判定期間が認識される場合には、同判定期間の終了パルスを第３気筒の上死点（圧縮上死点）とする。
といった態様で、クランクパルスに対する気筒の割り当てが可能となる。
【００７５】
ところで、上記第１乃至第３の実施例においては何れも、カム角センサ３Ｓを構成するパルス誘起体が３個或いは１個である場合について例示したが、これらパルス誘起体については、これをより多く設けることが、バルブタイミングの制御において上記フィードバック制御のサンプル周期を縮め、ひいてはより緻密な位相制御を行う上で有効となる。
【００７６】
また一般的には、伝達機構がクランク軸とカム軸との回転角度を２対１の関係に維持するものであり、また上記パルス誘起体がカム軸に対して複数個配設される場合には、
・判定期間に同期したカムパルスを誘起する任意の１つのパルス誘起体の他の誘起体についてはこれを、該任意の１つのパルス誘起体から１８０度の間隔以外の間隔をもって配設する。
ことが、気筒判別のためのアルゴリズムを図１０に示したような簡素なものに保つ上で有効である。上記複数のパルス誘起体をカム軸の周囲に等間隔に配設する場合には、それらパルス誘起体の数を奇数とすることでこうした条件は満たされる。
【００７７】
また、上記カム角センサを構成するパルス誘起体の数は偶数であってもよい。その場合、同条件が満たされるためには、それらパルス誘起体が等間隔に配されることはないが、この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置としての機能は十分に満たされる。
【００７８】
そして一般的には、同条件に加えて更に、上記カム角センサを構成するパルス誘起体を、（３６０度／気筒数）の倍数の間隔をもって配設するようにすれば、カム軸の回転速度変動がバルブタイミング制御に及ぼす影響なども良好に回避されるようになる。
【００７９】
また、上記各実施例の装置にあっては、クランクパルスを上記パルス誘起体の数に分周する分周部をその電子制御装置内に有しているが、必ずしもこのような分周部を具える必要はない。要は、クランク軸の任意の角度を基準としたクランクパルスとカムパルスとの位相差が監視できるものであればよく、他に例えば、基準とするクランクパルスから同パルスのカウントに基づきその位相を累積することでカムパルスが出力されるべきタイミングを推定し、その推定値と実際に出力されたカムパルスとの位相差を求める、等の方法によって同位相差を監視するようにしてもよい。
【００８０】
また、この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置によれば、上記第１乃至第３の実施例として例示されるように、吸気カム軸であれ、排気カム軸であれ、クランク軸と連動する１つのカム軸があればよく、その適用されるエンジンがＤＯＨＣ（ダブル・オーバー・ヘッド・カム・シャフト）タイプのエンジンである必要はない。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、より簡単且つ汎用性に優れた構成にて、多気筒内燃機関（エンジン）の気筒判別、並びに同内燃機関の吸気バルブや排気バルブの適正な開閉タイミング制御を精度よく実現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置の第１の実施例についてその構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施例の装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【図３】第１の実施例の装置によるバルブタイミング制御手順を示すフローチャートである。
【図４】この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置の第２の実施例についてその構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施例の装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【図６】この発明にかかる気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置の第３の実施例についてその構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施例の装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【図８】多気筒エンジンの気筒判別装置についてその一般的な構成例を示すブロック図である。
【図９】図８に示される気筒判別装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【図１０】図８に示される気筒判別装置による気筒判別手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…クランク軸、１Ｓ…クランク角センサ、２…伝達機構、３…吸気カム軸、３Ｓ…カム角センサ、４…排気カム軸、５…制御装置、６…回転位相調整機構、１１…クランク角センサを構成するパルス誘起体、１２…クランク角センサを構成するパルス発生器、２１…クランクプーリ、２２…タイミングベルト、２３…吸気カムプーリ、２４…排気カムプーリ、３１…カム、３２…吸気バルブ、３３（３３ａ〜３３ｆ）…カム角センサを構成するパルス誘起体、３４…カム角センサを構成するパルス発生器、４１…カム、４２…排気バルブ、５０…電子制御装置、５１…気筒判別部、５２…分周部、５３…バルブタイミング制御部、５４…位相調整機構駆動部、５５…エンジン運転状態検出部。

Claims (4)

1. 内燃機関のクランク軸と同内燃機関の吸気バルブ若しくは排気バルブの開閉を行うカムのカム軸とが２対１の回転角度に維持されるよう前記クランク軸の回転をカム軸に伝達する伝達手段と、
   該伝達手段に介在されて前記クランク軸と前記カム軸との間の回転位相を調整する回転位相調整手段と、
   前記クランク軸に配設されてその回転角度を検出するクランク角センサと、
   前記カム軸に対し少なくとも１つは同カム軸の１８０度反対側の位置に他の１つを有さないかたちで配設された１乃至複数の信号誘起手段と共働して前記カム軸が所定の回転角度となる毎にその旨示すカム信号を出力するカム角センサと、
   前記クランク軸の任意の角度を基準とした回転角度検出信号と前記カム信号との位相差を監視して、該位相差が所定の目標値となるよう前記回転位相調整手段による調整量を決定する位相制御手段と、
   前記クランク角センサによる回転角度検出信号に対し少なくとも前記回転位相調整手段による位相調整範囲に対応する角度範囲より大きく且つ３６０度クランク角より小さい判定角度範囲を設定し、該設定した判定角度範囲内の前記カム信号出力の有無に基づいて前記内燃機関の気筒を判別する気筒判別手段と、
   を具える気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置。
2. 前記信号誘起手段は前記カム軸に対して複数個配設され、前記判定角度範囲に同期したカム信号を誘起する任意の１つの信号誘起手段の他の信号誘起手段は該任意の１つの信号誘起手段から１８０度の間隔以外で且つ（３６０度／気筒数）の倍数の間隔をもって配設される
   請求項１に記載の気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置。
3. 前記各信号誘起手段は前記カム軸に等角度間隔で配設され、前記気筒判別手段は、前記判定角度範囲の最大値を（３６０度クランク角／信号誘起手段数）以内に設定する
   請求項１または請求項２に記載の気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置において更に、前記クランク角センサによる回転角度検出信号を前記クランク軸の任意の角度を基準として前記信号誘起手段の数に分周する分周手段、を具え、前記位相制御手段は、この分周した回転角度検出信号と前記カム信号との位相差を監視して前記回転位相調整手段による調整量を決定する
   ことを特徴とする気筒判別機能を有するバルブタイミング制御装置。

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