JP6254068B2 - 内燃機関の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置及びその制御方法に関する。
可変圧縮比機構の制御においては、特開２００６−２２６１３３号公報（特許文献１）に記載されるように、複リンク機構の制御シャフトの回転角度から圧縮比を検出する圧縮比センサが使用されている。圧縮比センサは、アクチュエータの相対角度を検出する相対角度センサと、アクチュエータの出力軸に対して減速機を介して連結された制御シャフトの絶対角度を検出する絶対角度センサと、を含んでいる。そして、内燃機関の始動時に、絶対角度センサの出力値が基点として求められ、その後、相対角度センサの出力値から制御シャフトの回転角度が算出されている。
特開２００６−２２６１３３号公報
ところで、絶対角度センサには、公差，熱膨張などに起因するばらつき、センサ自体の精度に起因するばらつき、コントローラの入力回路に起因するばらつきなどがある。このため、絶対角度センサにおいては、複数のばらつきが積み上げられ、絶対角度の検出精度が低下するおそれがあった。絶対角度の検出精度が低下すると、例えば、機関運転状態に応じた目標圧縮比に制御することが困難となってしまう。
そこで、本発明は、絶対角度の検出精度を向上させた、内燃機関の制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
このため、内燃機関の制御装置は、アクチュエータの出力軸の相対角度を検出する相対角度センサ、及び、アクチュエータの出力軸に対して減速機を介して連結された駆動軸の絶対角度を検出する絶対角度センサの各出力値に基づいて、制御対象機器を制御する。このとき、制御装置は、内燃機関の始動時における絶対角度センサの出力値を基点として相対角度センサの出力値から求められる駆動軸の絶対角度と、絶対角度センサの出力値と、に基づいて、絶対角度センサの出力値を補正する。
本発明によれば、絶対角度の検出精度を向上させることができる。
車両用内燃機関の一例を示すシステム図である。 ストッパ機構の一例を示す部分拡大図である。 基準位置及び補正値の学習処理の一例を示すフローチャートである。 基準位置及び補正値の学習処理の一例を示すフローチャートである。 学習処理の作用の一例を示すタイムチャートである。 絶対角度センサの出力値を補正する補正値の一例を示す説明図である。 絶対角度センサの出力値を補正しない場合の角度ばらつきの説明図である。 絶対角度センサの出力値を補正した場合の角度ばらつきの説明図である。 基点設定処理の一例を示すフローチャートである。 通常制御の一例を示すタイムチャートである。
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、車両用内燃機関の一例を示す。
内燃機関１００は、シリンダブロック１１０と、シリンダブロック１１０のシリンダボア１１２に往復動可能に嵌挿されたピストン１２０と、吸気ポート１３０Ａ及び排気ポート１３０Ｂが形成されたシリンダヘッド１３０と、吸気ポート１３０Ａ及び排気ポート１３０Ｂの開口端を開閉する吸気バルブ１３２及び排気バルブ１３４と、を有している。
ピストン１２０は、クランクシャフト１４０に対して、ロアリンク１５０Ａ及びアッパリンク１５０Ｂを含むコンロッド（コネクティングロッド）１５０を介して連結されている。そして、ピストン１２０の冠面１２０Ａとシリンダヘッド１３０の下面との間に、燃焼室１６０が形成されている。燃焼室１６０を形成するシリンダヘッド１３０の略中央には、燃料と空気との混合気を着火する点火栓１７０が取り付けられている。
また、内燃機関１００は、吸気バルブ１３２の開期間のクランクシャフト１４０に対する位相を可変とする可変バルブタイミング（ＶＴＣ：Valve Timing Control）機構１８０と、燃焼室１６０の容積を変更することで、圧縮比を可変とする可変圧縮比（ＶＣＲ：Variable Compression Ratio）機構１９０と、を備えている。ここで、ＶＣＲ機構１９０が、制御対象機器の一例として挙げられる。
ＶＴＣ機構１８０は、例えば、電動モータなどのアクチュエータによって、クランクシャフト１４０に対する吸気カムシャフト２００の位相を変更することで、吸気バルブ１３２の作動角を一定としたまま、作動角の中心位相を進角又は遅角させる。
ＶＣＲ機構１９０は、例えば、特開２００２−２７６４４６号公報に開示されるような複リンク機構によって、燃焼室１６０の容積を変更させることで、内燃機関１００の圧縮比を可変とする。以下、ＶＣＲ機構１９０の一例について説明する。
クランクシャフト１４０は、複数のジャーナル部１４０Ａとクランクピン部１４０Ｂとを有し、シリンダブロック１１０の主軸受（図示せず）に、ジャーナル部１４０Ａが回転自在に支持されている。クランクピン部１４０Ｂは、ジャーナル部１４０Ａから偏心しており、ここにロアリンク１５０Ａが回転自在に連結されている。アッパリンク１５０Ｂは、下端側が連結ピン１５２によりロアリンク１５０Ａの一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン１５４によりピストン１２０に回動可能に連結されている。コントロールリンク１９２は、上端側が連結ピン１９４によりロアリンク１５０Ａの他端に回動可能に連結され、下端側が制御シャフト１９６を介してシリンダブロック１１０の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御シャフト１９６は、回転可能に機関本体（シリンダブロック１１０）に支持されていると共に、その回転中心から偏心している偏心カム部１９６Ａを有し、この偏心カム部１９６Ａにコントロールリンク１９２の下端部が回転可能に嵌合している。制御シャフト１９６は、電動モータを用いた圧縮比制御アクチュエータ１９８によって回動位置が制御される。ここで、制御シャフト１９６が、駆動軸の一例として挙げられる。また、圧縮比制御アクチュエータ１９８が、アクチュエータの一例として挙げられる。
このような複リンク機構を用いたＶＣＲ機構１９０においては、制御シャフト１９６が圧縮比制御アクチュエータ１９８によって回動されると、偏心カム部１９６Ａの中心位置、つまり、機関本体（シリンダブロック１１０）に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク１９２の下端の搖動支持位置が変化すると、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン１２０の位置が高くなったり低くなったりして、燃焼室１６０の容積が増減し、内燃機関１００の圧縮比が変更される。このとき、圧縮比制御アクチュエータ１９８の作動を停止させると、ピストン１２０の往復動によって、制御シャフト１９６の偏心カム部１９６Ａに対してコントロールリンク１９２が回転し、圧縮比が低圧縮側へと推移する。
ＶＣＲ機構１９０には、図２に示すように、通常の制御範囲を越えて制御シャフト１９６が回転したときに、その変位（回転）を規制するストッパ機構２１０が取り付けられている。ストッパ機構２１０は、制御シャフト１９６に要の部分が固定された略扇形状の第１の部材２１０Ａと、シリンダブロック１１０に固定された板形状の第２の部材２１０Ｂと、を有する。第１の部材２１０Ａは、制御シャフト１９６と一体となって回転する。第２の部材２１０Ｂは、通常の制御範囲である最高圧縮比（上限）又は最低圧縮比（下限）を越えて制御シャフト１９６が回転したときに、第１の部材２１０Ａの中心角を規定する２辺と当接し、機構部材の一例である制御シャフト１９６の変位を規制する。ここで、ストッパ機構２１０は、制御シャフト１９６が通常の制御範囲を越えたときに機能するため、通常制御においては第１の部材２１０Ａと第２の部材２１０Ｂとが当接することがなく、例えば、異音発生などを抑制することができる。なお、ストッパ機構２１０は、制御シャフト１９６の基準位置を学習するために使用される。
ストッパ機構２１０としては、制御シャフト１９６の回転に関して、最高圧縮比側及び最低圧縮比側の少なくとも一方の変位を規制できればよい。また、ストッパ機構２１０は、略扇形状の第１の部材２１０Ａ及び板形状の第２の部材２１０Ｂに限らず、他の形状をなす２つの部材によって制御シャフト１９６の変位を規制できればよい。
ＶＴＣ機構１８０及びＶＣＲ機構１９０は、マイクロコンピュータなどのプロセッサを内蔵した、ＶＴＣコントローラ２２０及びＶＣＲコントローラ２３０によって夫々電子制御される。ＶＴＣコントローラ２２０及びＶＣＲコントローラ２３０は、例えば、車載ネットワークの一例であるＣＡＮ（Controller Area Network）２４０を介して、内燃機関１００を電子制御する、マイクロコンピュータなどのプロセッサを内蔵したエンジンコントローラ２５０に接続されている。従って、ＶＴＣコントローラ２２０、ＶＣＲコントローラ２３０及びエンジンコントローラ２５０の間では、ＣＡＮ２４０を介して任意のデータを送受信できる。なお、車載ネットワークとしては、ＣＡＮ２４０に限らず、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）などの公知のネットワークを使用することができる。ここで、ＶＣＲコントローラ２３０が、制御装置の一例として挙げられる。
エンジンコントローラ２５０には、内燃機関１００の運転状態の一例として、内燃機関１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２６０、及び、内燃機関１００の負荷Ｑを検出する負荷センサ２７０の各出力信号が入力されている。ここで、内燃機関１００の負荷Ｑとしては、例えば、吸気負圧、吸気流量、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。エンジンコントローラ２５０は、例えば、回転速度及び負荷に適合した目標値が設定されたマップを参照し、内燃機関１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた、ＶＴＣ機構１８０の目標角度及びＶＣＲ機構１９０の目標圧縮比を夫々算出する。そして、エンジンコントローラ２５０は、ＣＡＮ２４０を介して、目標角度及び目標圧縮比をＶＴＣコントローラ２２０及びＶＣＲコントローラ２３０へと夫々送信する。
目標角度を受信したＶＴＣコントローラ２２０は、図示しないセンサにより検出された実際の角度（実角度）が目標角度に収束するように、ＶＴＣ機構１８０のアクチュエータに出力する駆動電流を制御する。また、目標圧縮比を受信したＶＣＲコントローラ２３０は、後述するセンサにより検出された実際の圧縮比（実圧縮比）が目標圧縮比に収束するように、ＶＣＲ機構１９０の圧縮比制御アクチュエータ１９８に出力する駆動電流を制御する。このようにすることで、ＶＴＣ機構１８０及びＶＣＲ機構１９０は、内燃機関１００の運転状態に応じた目標値に制御される。
内燃機関１００の実圧縮比を検出する圧縮比センサは、圧縮比制御アクチュエータ１９８の出力軸の相対角度θrを検出する相対角度センサ２８０と、圧縮比制御アクチュエータ１９８の出力軸に対して減速機１９８Ａを介して連結された制御シャフト１９６の絶対角度θaを検出する絶対角度センサ２９０と、を含む。ここで、相対角度センサ２８０は、圧縮比制御アクチュエータ１９８に内蔵されたレゾルバセンサなどからなり、その出力軸の回転角度を０〜３６０°の範囲で検出する。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、機関始動時の絶対角度センサ２９０の出力値を基点として、後述する基準位置及び補正値を夫々考慮して、相対角度センサ２８０の出力値から制御シャフト１９８の絶対角度、要するに、内燃機関１００の圧縮比を検出する。これは、相対角度センサ２８０は、分解能が高い反面、例えば、同一位相の０°と３６０°とを区別できず、また、絶対角度センサ２９０は、制御シャフト１９６の絶対角度を検出できる反面、分解能が低いためである。
ＶＣＲコントローラ２３０は、例えば、車両の組立工場において、ＣＡＮ２４０に接続された診断ツールから出力される初期化要求フラグがＬＯＷからＨＩになったことを契機として、基準位置及び補正値を学習する。即ち、ＶＣＲコントローラ２３０は、内燃機関１００の圧縮比を高圧縮比側へと推移させ、所定の基準角度ごとに、相対角度センサ２８０の出力値から求めた制御シャフト１９６の絶対角度から、絶対角度センサ２９０の出力値を減算した差分１を、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）に記憶させる。ここで、基準位置及び補正値を学習するときには、ＶＣＲ機構１９０の制御シャフト１９６は、ストッパ機構２１０により低圧縮比側への変位が規制された初期状態となっているものとする。
そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、内燃機関１００の圧縮比を高圧縮比側へと推移させた結果、制御シャフト１９６が、ストッパ機構２１０により高圧縮比側への変位が規制された状態となったときに、絶対角度センサ２９０の出力値を基準位置として設定する。この基準位置は、その後の制御で参照され得るため、例えば、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに書き込まれる。
また、ＶＣＲコントローラ２３０は、内燃機関１００の圧縮比を低圧縮比側へと推移させ、所定の基準角度ごとに、相対角度センサ２８０の出力値から求めた制御シャフト１９６の絶対角度から、絶対角度センサ２９０の出力値を減算した差分２を、例えば、ＲＡＭに記憶させる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０は、基準角度ごとに、差分１と差分２との平均値を算出し、これを補正値として不揮発性メモリに書き込む。
図３及び図４は、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、不揮発性メモリに格納された制御プログラムに従って実行する、基準位置及び補正値の学習処理の一例を示す。なお、この学習処理は、診断ツールの初期化要求フラグがＬＯＷからＨＩになったことを契機とする他、例えば、車両が所定時間又は所定距離走行したことを契機として、セルフシャットダウン中に実行することもできる。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、例えば、ＶＣＲ機構１９０の圧縮比制御アクチュエータ１９８に駆動信号を出力することで、内燃機関１００の圧縮比が高圧縮比側に推移させるように圧縮比制御アクチュエータ１９８を回転させる。このとき、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、速度フィードバック制御により圧縮比制御アクチュエータ１９８の回転を制御する（以下同様）。
ステップ２では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、初期状態の制御シャフト１９６の絶対角度を基点として、相対角度センサ２８０の出力値から求められる制御シャフト１９６の絶対角度が、基準角度になったか否かを判定する。ここで、基準角度としては、例えば、１０°，２０°，３０°・・・など、１０°ごとにすることができる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、制御シャフト１９６の絶対角度が基準角度になったと判定すれば処理をステップ３へと進める一方（Ｙｅｓ）、制御シャフト１９６の絶対角度が基準角度になっていないと判定すれば処理をステップ４へと進める（Ｎｏ）。
ステップ３では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、基点を考慮して相対角度センサ２８０の出力値から求めた制御シャフト１９６の絶対角度から、絶対角度センサ２９０の出力値を減算した差分１を、基準角度に関連付けた状態でＲＡＭに記憶させる。ここで、差分１には、制御シャフト１９６の絶対角度が小さくなる方向に関して、減速機１９８Ａのバックラッシュ及び撓みなどが含まれている。
ステップ４では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、例えば、相対角度センサ２８０の出力値が変化したか否かを介して、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止したか否かを判定する。圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止したときには、ストッパ機構２１０の第１の部材２１０Ａが第２の部材２１０Ｂに当接し、高圧縮比側への制御シャフト１９６の変位が規制された状態となっている。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止したと判定すれば処理をステップ５へと進める一方（Ｙｅｓ）、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止していないと判定すれば処理をステップ１へと戻す（Ｎｏ）。
ステップ５では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、例えば、内蔵された計時機能を利用して、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止してから第１の所定時間経過したか否かを判定する。ここで、第１の所定時間は、高圧縮比側への制御シャフト１９６の変位が確実に規制された状態となるまでの時間を確保するものであって、例えば、圧縮比制御アクチュエータ１９８の出力特性及び減速比などに応じて適宜設定することができる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、第１の所定時間経過したと判定すれば処理をステップ６へと進める一方（Ｙｅｓ）、第１の所定時間経過していないと判定すれば待機する（Ｎｏ）。
ステップ６では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、絶対角度センサ２９０の出力値を不揮発性メモリに書き込む。即ち、ストッパ機構２１０の第１の部材２１０Ａが第２の部材２１０Ｂに押し付けられた状態では、制御シャフト１９６の絶対角度が一意に特定可能であるため、その状態における絶対角度センサ２９０の出力値を基準位置として学習する。
ステップ７では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、例えば、ＶＣＲ機構１９０の圧縮比制御アクチュエータ１９８に駆動信号を出力することで、内燃機関１００の圧縮比が低圧縮比側に推移されるように圧縮比制御アクチュエータ１９８を回転させる。
ステップ８では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、初期状態の制御シャフト１９６の絶対角度を基点として、相対角度センサ２８０の出力値から求められる制御シャフト１９６の絶対角度が、基準角度になったか否かを判定する。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、制御シャフト１９６の絶対角度が基準角度になったと判定すれば処理をステップ９へと進める一方（Ｙｅｓ）、制御シャフト１９６の絶対角度が基準角度になっていないと判定すれば処理をステップ１０へと進める（Ｎｏ）。
ステップ９では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、基点を考慮して相対角度センサ２８０の出力値から求めた制御シャフト１９６の絶対角度から、絶対角度センサ２９０の出力値を減算した差分２を、基準角度に関連付けた状態でＲＡＭに記憶させる。ここで、差分２には、制御シャフト１９６の絶対角度が大きくなる方向に関して、減速機１９８Ａのバックラッシュ及び撓みなどが含まれている。
ステップ１０では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、例えば、相対角度センサ２８０の出力値が変化したか否かを介して、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止したか否かを判定する。圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止したときには、ストッパ機構２１０の第１の部材２１０Ａが第２の部材２１０Ｂに当接し、低圧縮比側への制御シャフト１９６の変位が規制された状態となっている。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止したと判定すれば処理をステップ１１へと進める一方（Ｙｅｓ）、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止していないと判定すれば処理をステップ７へと戻す（Ｎｏ）。
ステップ１１では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、例えば、内蔵された計時機能を利用して、圧縮比制御アクチュエータ１９８が停止してから第２の所定時間経過したか否かを判定する。ここで、第２の所定時間は、低圧縮比側への制御シャフト１９６の変位が確実に規制された状態となるまでの時間を確保するものであって、例えば、圧縮比制御アクチュエータ１９８の出力特性及び減速比などに応じて適宜設定することができる。この第２の所定時間は、第１の所定時間と同一であってもよく、これと異なっていてもよい。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、第２の所定時間経過したと判定すれば処理をステップ１２へと進める一方（Ｙｅｓ）、第２の所定時間経過していないと判定すれば待機する（Ｎｏ）。
ステップ１２では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、制御シャフト１９６の作動範囲として、圧縮比の高圧縮比側への変位が規制された状態と圧縮比の低圧縮比側への変位が規制された状態とにより画定される範囲を設定し、これを不揮発性メモリに書き込む。この作動範囲は、例えば、制御シャフト１９６が作動範囲を越えて回転しようとすることを抑制し、圧縮比制御アクチュエータ１９８の発熱量、消費電力などを軽減することに寄与する。
ステップ１３では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、ＲＡＭに記憶された差分１及び差分２を参照し、基準角度ごとに差分１と差分２との平均値（補正値）を求め、これを補正値テーブルとして不揮発性メモリに書き込む。ここで、差分１と差分２との平均値を求める理由として、制御シャフト１９６の回転方向に依存した変速機のバックラッシュ及び撓みなどがあることから、これらを平均化することで相殺しようとするものである。
ステップ１４では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、基準角度ごとに、補正値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する。ここで、所定範囲は、補正値の学習が正常に終了したか否かを判定するための閾値であって、例えば、所望の制御精度を確保できる範囲とすることができる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、補正値が所定範囲内に収まっていると判定すれば処理をステップ１５へと進める一方（Ｙｅｓ）、補正値が所定範囲を逸脱していると判定すれば処理をステップ１６へと進める（Ｎｏ）。
ステップ１５では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、診断ツールに対して、基準位置及び補正値の学習が正常に終了したことを通知する。従って、診断ツールを操作する作業者は、ＶＣＲコントローラ２３０から送信された情報を参照することで、学習が正常に終了したことを認識できる。なお、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、診断ツールに学習が正常に終了したことを通知することに加え、学習が正常に終了したことを示す初期化完了フラグをＬＯＷからＨＩに変更することもできる。
ステップ１６では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、基準角度ごとに、例えば、補正値の所定範囲からのずれが所定値以下であるか否かを介して、補正値のずれが小さいか否かを判定する。ここで、所定値は、補正値のずれが圧縮比制御アクチュエータ１９８の取付精度などに起因したものであるか否かを判定するための閾値であって、例えば、圧縮比制御アクチュエータ１９８の公差などに応じた値とすることができる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、補正値のずれが小さいと判定すれば処理をステップ１７へと進める一方（Ｙｅｓ）、補正値のずれが小さくない、即ち、ずれが大きいと判定すれば処理をステップ１８へと進める（Ｎｏ）。
ステップ１７では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、診断ツールに対して、圧縮比制御アクチュエータ１９８の再調整要求を通知する。従って、診断ツールを操作する作業者は、ＶＣＲコントローラ２３０から送信された情報を参照することで、例えば、圧縮比合制御アクチュエータ１９８の取付などを再調整する必要性を認識できる。この場合には、作業者は、圧縮比制御アクチュエータ１９８の取付などを再調整した後、診断ツールを操作して、ＶＣＲコントローラ２３０に対して初期化要求を再度送信すればよい。
ステップ１８では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、診断ツールに対して、圧縮比制御アクチュエータ１９８の交換要求を通知する。従って、診断ツールを操作する作業者は、ＶＣＲコントローラ２３０から送信された情報を参照することで、圧縮比制御アクチュエータ１９８を交換する必要性を認識できる。この場合には、作業者は、圧縮比制御アクチュエータ１９８を交換した後、診断ツールを操作して、ＶＣＲコントローラ２３０に対して初期化要求を再度送信すればよい。
かかる学習処理によれば、図５に示すように、診断ツールから出力される初期化要求フラグがＬＯＷからＨＩになると、ＶＣＲ機構１９０の制御シャフト１９６が高圧縮比側に回転し、相対角度センサ２８０及び絶対角度センサ２９０の各出力値が高圧縮比側の変位規制位置に向かって徐々に変化し始める。制御シャフト１９６が高圧縮比側の規制位置に向かって変化する過程において、その絶対角度が基準角度に達するたびに、基点を考慮して相対角度センサ２８０の出力値から求めた絶対角度から、絶対角度センサ２９０の出力値を減算した差分１が記憶される。そして、ストッパ機構２１０の第１の部材２１０Ａが第２の部材２１０Ｂに当接した状態、即ち、高圧縮比側への変位が規制された状態で第１の所定時間経過すると、絶対角度センサ２９０の出力値が基準位置として学習（記憶）される。
基準位置の学習が完了すると、ＶＣＲ機構１９０の制御シャフト１９６が低圧縮比側に回転し、相対角度センサ２８０及び絶対角度センサ２９０の各出力値が低圧縮比側の変位規制位置に向かって徐々に変化し始める。制御シャフト１９６が低圧縮比側の規制位置に向かって変化する過程において、その絶対角度が基準角度に達するたびに、基点を考慮して相対角度センサ２８０の出力値から求めた絶対角度から、絶対角度センサ２９０の出力値を減算した差分２が記憶される。そして、ストッパ機構２１０の第１の部材２１０Ａが第２の部材２１０Ｂに当接した状態、即ち、低圧縮比側への変位が規制された状態で第２の所定時間経過すると、圧縮比制御アクチュエータ１９８の作動範囲が設定される。
圧縮比制御アクチュエータ１９８の作動範囲の設定が完了すると、基準角度ごとに、差分１と差分２との平均値が求められ、この平均値を補正値とした補正値テーブルが設定される。従って、補正値テーブルには、図６に示すように、基点を考慮して相対角度センサ２８０の出力値から求められた絶対角度から、絶対角度センサ２９０の出力値を減算した補正値が設定される。この補正値は、基準角度ごとに、絶対角度センサ２９０の出力値のずれを表しており、絶対角度センサ２９０の出力値をこの補正値で補正することで、絶対角度の検出精度を向上させることができる。そして、絶対角度の検出精度が向上するため、内燃機関１００の圧縮比の制御精度を向上させることができる。
絶対角度の検出精度を施行によって検証したところ、図７に示す補正なしの場合と図８に示す補正ありの場合とを比較すると、絶対角度の検出角度のばらつきは、約１／１０へと大幅に低下した。なお、この効果は、基準角度を１０°ごとにしたものであり、基準角度をより細かく設定することで、更なる精度向上を期待することができる。また、この効果は、施行によって得られた一例であって、多様な条件下で同一のものとなるとは限らない。
図９は、基準位置及び補正値の学習処理の終了後、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、電源投入を契機として実行する基点設定処理の一例を示す。
ステップ２１では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、絶対角度センサ２９０の出力値を読み込む。
ステップ２２では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、不揮発性メモリに格納された補正値テーブルを参照し、絶対角度センサ２９０の出力値、即ち、制御シャフト１９６の絶対角度を補正する。具体的には、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、補正値テーブルを参照し、制御シャフト１９６の絶対角度に応じた補正値を求める。このとき、補正値テーブルには離散的な補正値が設定されているため、必要に応じて補完処理を行うこともできる。そして、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサは、例えば、制御シャフト１９６の絶対角度に補正値を加算することで、その絶対角度を補正する。
ステップ２３では、ＶＣＲコントローラ２３０のプロセッサが、ステップ２２で補正した制御シャフト１９６の絶対角度を、基点として不揮発性メモリに書き込む。
かかる基点設定処理によれば、例えば、イグニッションスイッチのＯＮに伴って、ＶＣＲコントローラ２３０に電源が投入されると、絶対角度センサ２９０から電源投入時の制御シャフト１９６の絶対角度が読み込まれる。そして、制御シャフト１９６の絶対角度に応じた補正値により、その絶対角度が補正され、これが基点として設定される。従って、その後の通常制御においては、精度が向上した基点を考慮し、分解能が絶対角度よりも高い相対角度センサ２８０の出力値から求められた制御シャフト１９６の絶対角度に基づいて、内燃機関１００の圧縮比が制御されるようになる。このため、ＶＣＲ機構１９０の制御精度が向上し、例えば、燃費、出力などを向上させることができる。また、ＶＣＲ機構１９０の制御精度が向上するため、バルブとピストンとの干渉、制御シャフト１９６とストッパ機構２１０との干渉、運転性低下などを抑制することもできる。
ここで、通常制御の一例について説明する。
イグニッションスイッチのＯＮに伴って、図１０に示すように、ＶＣＲコントローラ２３０の電源が投入されると、スタータによるクランキングを経て、内燃機関１００の運転状態に応じて圧縮比を変更する通常制御へと移行する。通常制御においては、ＶＣＲコントローラ２３０は、エンジンコントローラ２５０から送信された目標圧縮比（目標角度）に応じて、ＶＣＲ機構１９０の圧縮比制御アクチュエータ１９８の駆動信号を制御する。このとき、ＶＣＲコントローラ２３０は、内燃機関１００の圧縮比を最高圧縮比及び最低圧縮比で区画される制御範囲内で制御し、例えば、ストッパ機構２１０が作動することによる異音発生などを抑制する。なお、ＶＣＲ機構１９０により制御される実圧縮比は、目標圧縮比に遅れて変化するため、絶対角度センサ２９０の出力値は、同図に示すように、所定の制御遅れをもって変化する。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（Ａ）前記偏差は、前記制御対象機器を制御範囲の一方から他方へと変位させたときに得られる第１の値と、前記制御対象機器を制御範囲の他方から一方へと変位させたときに得られる第２の値と、に基づいて求められる、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
このようにすれば、第１の値と第２の値とに基づいて、偏差を求めることができる。
（Ｂ）前記偏差は、前記第１の値と前記第２の値とを平均することで求められる、ことを特徴とする（Ａ）に記載の内燃機関の制御装置。
このようにすれば、駆動軸の回転方向に依存した減速機のバックラッシュ及び撓みを相殺することができる。
（Ｃ）前記偏差は、前記駆動軸の基準角度ごとに求められる、ことを特徴とする請求項２、請求項３、（Ａ）及び（Ｂ）のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
このようにすれば、偏差を記憶しておく記憶容量を小さくすることができる。
（Ｄ）前記偏差が所定範囲を逸脱しているとき、前記アクチュエータが異常であると診断する、ことを特徴とする請求項２、請求項３及び（Ａ）〜（Ｃ）のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
このようにすれば、アクチュエータの異常を検知することができる。
（Ｅ）前記制御対象機器は、前記内燃機関の燃焼室容積を変更して圧縮比を可変とする可変圧縮比機構である、ことを特徴とする請求項１〜請求項４及び（Ａ）〜（Ｄ）のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
このようにすれば、内燃機関の運転状態に応じて圧縮比が変更され、例えば、燃費、出力などを向上させることができる。
１９０ ＶＣＲ機構（制御対象機器）
１９６ 制御シャフト（駆動軸）
１９８ 圧縮比制御アクチュエータ（アクチュエータ）
１９８Ａ 減速機
２１０ ストッパ機構
２３０ ＶＣＲコントローラ（制御装置）
２８０ 相対角度センサ
２９０ 絶対角度センサ

Claims (5)

  1. アクチュエータの出力軸の相対角度を検出する相対角度センサ、及び、前記アクチュエータの出力軸に対して減速機を介して連結された駆動軸の絶対角度を検出する絶対角度センサの各出力値に基づいて、制御対象機器を制御する内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関の始動時における前記絶対角度センサの出力値を基点として前記相対角度センサの出力値から求められる前記駆動軸の絶対角度と、前記絶対角度センサの出力値と、に基づいて、前記絶対角度センサの出力値を補正する、
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記内燃機関の始動時における前記絶対角度センサの出力値を基点として前記相対角度センサの出力値から求められる前記駆動軸の絶対角度と、前記絶対角度センサの出力値と、の偏差に基づいて、前記絶対角度センサの出力値を補正する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記偏差は、前記制御対象機器の制御範囲内において求められる、
    ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記制御対象機器の制御範囲の上限及び下限の少なくとも一方において、前記駆動軸の回転を規制するストッパ機構を更に備え、
    前記ストッパ機構により前記駆動軸の回転が規制された状態で、前記絶対角度センサにより検出された絶対角度に基づいて前記基点を補正する、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
  5. アクチュエータの出力軸の相対角度を検出する相対角度センサ、及び、前記アクチュエータの出力軸に対して減速機を介して連結された駆動軸の絶対角度を検出する絶対角度センサの各出力値に基づいて、制御対象機器を制御する内燃機関の制御装置が、
    前記内燃機関の始動時における前記絶対角度センサの出力値を基点として前記相対角度センサの出力値から求められる前記駆動軸の絶対角度と、前記絶対角度センサの出力値と、に基づいて、前記絶対角度センサの出力値を補正する、
    ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
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