WO2015114882A1 - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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cam
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謙太郎 三河
岡本　直樹
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for an internal combustion engine provided with a variable valve timing mechanism that changes a rotational phase of a camshaft relative to a crankshaft by adjusting a rotational speed of a motor.
  • Patent Document 1 discloses a variable valve timing that changes the valve timing by changing the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft by adjusting the rotation speed of the motor based on the rotation speed that is 1 ⁇ 2 of the rotation speed of the crankshaft.
  • An apparatus control apparatus is disclosed. In this control device, every time the cam angle signal is output from the cam angle sensor, the measured value of the valve timing is obtained based on the cam angle signal and the crank angle signal output from the crank angle sensor. The amount of change in the valve timing is obtained based on the difference between the motor rotation speed and the half of the rotation speed of the crankshaft in the calculation cycle, and the final value is calculated based on the valve timing measurement value and the valve timing change amount. A typical valve timing measurement is calculated.
  • An engine in which the actual rotational phase is excessively advanced or retarded from the target causes a collision with a stopper that regulates the variable range of the rotational phase, or the valve timing is changed by a variable valve timing mechanism.
  • the intake valve close timing is delayed after bottom dead center, causing engine stall due to insufficient intake air amount there is a possibility.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to continue detection of a rotational phase even if a part of a sensor for detecting the rotational phase of a camshaft with respect to a crankshaft fails.
  • the control device detects the rotation phase based on the outputs of the two normal sensors when any one of the crank angle sensor, the cam angle sensor, and the motor rotation angle sensor is abnormal.
  • a phase detector is provided.
  • the control method includes a step of detecting the presence or absence of abnormality in each of the crank angle sensor, the cam angle sensor, and the motor rotation angle sensor, and the crank angle sensor, the cam angle sensor, and the motor rotation angle sensor. And detecting the rotational phase based on the outputs of two normal sensors when an abnormality occurs in any one of the above.
  • the detection of the rotation phase can be continued. Therefore, the control of the variable valve timing mechanism based on the detection result of the rotation phase can be continued, and the actual rotation phase is set to the target. It can suppress that it will be in the state which carried out the excessive advance or the excessively retarded angle rather than.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the variable valve timing mechanism in embodiment of this invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a variable valve timing mechanism in the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a variable valve timing mechanism in an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
  • It is a functional block diagram which shows another example of the selection output process of angle variation
  • DELTA change_quantity
  • FIG. 1 It is a figure which shows the output characteristic of the output switching part in the functional block diagram of FIG. It is a functional block diagram which shows the calculation process of angle variation
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an internal combustion engine to which a control device and a control method according to the present invention are applied.
  • the internal combustion engine 101 is mounted on a vehicle and used as a power source.
  • the intake duct 102 of the internal combustion engine 101 is provided with an intake air amount sensor 103 that detects the intake air flow rate QA of the internal combustion engine 101.
  • the intake valve 105 opens and closes the intake port of the combustion chamber 104 of each cylinder.
  • a fuel injection valve 106 is arranged for each cylinder in the intake port 102 a on the upstream side of the intake valve 105.
  • the internal combustion engine 101 shown in FIG. 1 is a so-called port injection type internal combustion engine in which the fuel injection valve 106 injects fuel into the intake port 102 a, but the fuel injection valve 106 injects fuel directly into the combustion chamber 104.
  • the so-called in-cylinder direct injection internal combustion engine can be obtained.
  • the fuel injected from the fuel injection valve 106 is sucked together with air into the combustion chamber 104 via the intake valve 105 and ignited and burned by spark ignition by the spark plug 107, and the pressure by the combustion causes the piston 108 to be applied to the crankshaft 109.
  • the crankshaft 109 is rotationally driven.
  • the exhaust valve 110 opens and closes the exhaust port of the combustion chamber 104, and the exhaust valve 110 is opened so that the exhaust gas in the combustion chamber 104 is discharged to the exhaust pipe 111.
  • a catalytic converter 112 having a three-way catalyst or the like is installed in the exhaust pipe 111, and exhaust gas is purified by the catalytic converter 112.
  • the intake valve 105 opens with the rotation of the intake camshaft 115a that is rotationally driven by the crankshaft 109.
  • the exhaust valve 110 opens with the rotation of the exhaust camshaft 115 b that is driven to rotate by the crankshaft 109.
  • the variable valve timing mechanism 114 changes the relative rotational phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 by a motor as an actuator, thereby changing the phase of the valve operating angle of the intake valve 105, that is, the valve timing of the intake valve 105. It is an electric variable valve timing mechanism that continuously changes in the advance angle direction and the retard angle direction.
  • An ignition module 116 that supplies ignition energy to the ignition plug 107 is directly attached to the ignition plug 107 provided for each cylinder.
  • the ignition module 116 includes an ignition coil and a power transistor that controls energization of the ignition coil.
  • a control device 201 having a microcomputer inputs signals from various sensors and switches, and performs arithmetic processing according to a program stored in advance in a memory, whereby a fuel injection valve 106, a variable valve timing mechanism 114, an ignition module Operation amounts of various devices such as 116 are calculated and output.
  • the control device 201 receives the output signal of the intake air amount sensor 103, detects the crank angle sensor 203 that outputs the rotation angle signal POS of the crankshaft 109, and the depression amount of the accelerator pedal 207, in other words, the accelerator opening degree ACC.
  • An accelerator opening sensor 206 that performs the operation, a cam angle sensor 204 that outputs a rotation angle signal CAM of the intake camshaft 115a, a water temperature sensor 208 that detects a temperature TW of the cooling water of the internal combustion engine 101, and an exhaust pipe 111 upstream of the catalytic converter 112.
  • the air-fuel ratio sensor 209 that detects the air-fuel ratio AF based on the oxygen concentration in the exhaust, and the motor rotation angle sensor that detects the rotation angle of the motor (motor 12 in FIG. 2) that is the actuator of the variable valve timing mechanism 114 210 and the like, and further, the operation of the internal combustion engine 101 and Inputting a signal from the ignition switch 205 is a main switch of the stop.
  • the rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203 is a pulse signal for each unit crank angle, and is configured so that one or more pulses are missing for each crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders. Is done. Further, the crank angle sensor 203 can be configured to output a rotation angle signal POS for each unit crank angle and a reference crank angle signal for each crank angle corresponding to a stroke phase difference between cylinders.
  • the missing position of the rotation signal POS for each unit crank angle or the output position of the reference crank angle signal represents the reference piston position of each cylinder.
  • the unit crank angle is, for example, 10 deg.
  • the stroke phase difference between the cylinders is an ignition interval, and a crank angle is 180 deg in a four-cylinder engine.
  • the cam angle sensor 204 outputs a rotation angle signal CAM for each crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders.
  • the intake camshaft 115a rotates at half the rotational speed of the crankshaft 109
  • the crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders is 180 degCA
  • the crank angle 180 deg CA corresponds to the rotation angle 90 deg of the intake camshaft 115a. That is, the cam angle sensor 204 outputs the rotation angle signal CAM every time the intake camshaft 115a rotates 90 degrees.
  • the rotation angle signal CAM is a signal for discriminating the cylinder located at the reference piston position, and is output as a pulse having a characteristic representing the cylinder number for each crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders.
  • the cam angle sensor 204 has one pulse signal for each crank angle of 180 deg.
  • variable valve timing mechanism 114 shows an example of the structure of the variable valve timing mechanism 114.
  • FIG. The structure of the variable valve timing mechanism 114 is not limited to that illustrated in FIGS. 2 to 4, but a known variable valve that changes the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft by adjusting the rotational speed of the motor.
  • a timing mechanism can be appropriately employed.
  • the variable valve timing mechanism 114 is rotatably supported on a timing sprocket (cam sprocket) 1 which is a driving rotary body rotated by a crankshaft 109 of the internal combustion engine 101 and a cylinder head via a bearing 44.
  • the intake camshaft 115a that rotates by the rotational force transmitted from 1, the cover member 3 that is disposed at the front position of the timing sprocket 1 and is fixed to the chain cover 40 by bolts, and the timing sprocket 1 and the intake camshaft 115a.
  • a phase changing mechanism 4 that is disposed between the timing sprocket 1 and changes the relative rotational phase angle of the intake camshaft 115a.
  • the timing sprocket 1 includes a sprocket body 1a and a gear portion 1b that is integrally provided on the outer periphery of the sprocket body 1a and receives a rotational force from the crankshaft 109 via a wound timing chain 42. .
  • the timing sprocket 1 is interposed between a circular groove 1c formed on the inner peripheral side of the sprocket body 1a and an outer periphery of a flange portion 2a provided integrally with the front end portion of the intake camshaft 115a.
  • a ball bearing 43 rotatably supports the intake camshaft 115a.
  • annular protrusion 1e is integrally formed on the outer peripheral edge of the front end portion of the sprocket body 1a.
  • annular member 19 that is coaxially positioned on the inner peripheral side of the annular protrusion 1e and has inner teeth 19a that are wavy engagement portions formed on the inner periphery, an annular plate 6 and Are fastened together by bolts 7 from the axial direction.
  • a convex portion 1d which is an arcuate engaging portion, is formed on a part of the inner peripheral surface of the sprocket body 1a up to a predetermined length range along the circumferential direction.
  • a cylindrical housing 5 protruding forward in a state of covering each component of a speed reducer 8 and an electric motor 12 described later of the phase changing mechanism 4 is fixed to the outer periphery of the front end side of the plate 6 by bolts 11.
  • the housing 5 is made of an iron-based metal and functions as a yoke.
  • the housing 5 integrally has an annular plate-shaped holding portion 5a on the front end side, and the entire outer peripheral side including the holding portion 5a is covered by the cover member 3. It is arranged in a form covered with a predetermined gap.
  • the intake camshaft 115 a has a drive cam (not shown) that opens the intake valve 105 on the outer periphery, and a driven member 9 that is a driven rotating body at the front end portion is coupled from the axial direction by a cam bolt 10.
  • a groove portion 2b which is a locking portion into which the convex portion 1d of the sprocket body 1a is engaged, is formed in the flange portion 2a of the intake camshaft 115a along the circumferential direction.
  • the groove portion 2b is formed in a circular arc shape having a predetermined length in the circumferential direction, and both end edges of the convex portion 1d rotated in this length range come into contact with the edge portions 2c and 2d facing each other in the circumferential direction.
  • the relative rotational position of the intake camshaft 115a relative to the timing sprocket 1 on the maximum advance angle side and the maximum retard angle side is regulated.
  • the stopper that mechanically limits the variable range of the phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 is constituted by the convex portion 1d and the groove portion 2b, and the angular range in which the convex portion 1d can move within the groove portion 2b is
  • This is a variable range of the phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the shaft 109, in other words, a variable range of the valve timing of the intake valve 105.
  • a flange-shaped seating surface portion 10c is integrally formed on an end edge of the head portion 10a of the cam bolt 10 on the shaft portion 10b side, and is formed on the outer periphery of the shaft portion 10b from the end portion of the intake camshaft 115a to the inner axial direction.
  • a male screw portion that is screwed onto the female screw portion is formed.
  • the driven member 9 is formed of an iron-based metal material and, as shown in FIG. 3, includes a disc portion 9a formed on the front end side and a cylindrical cylindrical portion 9b formed integrally on the rear end side. Has been.
  • An annular step protrusion 9c having substantially the same outer diameter as that of the flange portion 2a of the intake camshaft 115a is integrally provided on the disc portion 9a at a substantially central position in the radial direction of the rear end surface.
  • the outer peripheral surface of the step protrusion 9 c and the outer peripheral surface of the flange portion 2 a are inserted and arranged in the inner periphery of the inner ring 43 a of the third ball bearing 43.
  • the outer ring 43b of the third ball bearing 43 is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the circular groove 1c of the sprocket body 1a.
  • a retainer 41 for holding a plurality of rollers 34 is integrally provided on the outer peripheral portion of the disc portion 9a.
  • the retainer 41 is formed to protrude from the outer peripheral portion of the disc portion 9a in the same direction as the cylindrical portion 9b, and is formed by a plurality of elongated protrusion portions 41a having predetermined gaps at substantially equal intervals in the circumferential direction. ing.
  • the cylindrical portion 9b is formed with a through hole 9d through which the shaft portion 10b of the cam bolt 10 is inserted in the center, and a first needle bearing 30 is provided on the outer peripheral side of the cylindrical portion 9b.
  • the cover member 3 is formed of a synthetic resin material, and includes a cover body 3a that swells in a cup shape, and a bracket 3b that is integrally provided on the outer periphery of the rear end of the cover body 3a.
  • the cover body 3a is arranged so as to cover the entire front end side of the phase changing mechanism 4, that is, substantially the entire rear end side from the holding portion 5b in the axial direction of the housing 5 with a predetermined gap.
  • the bracket 3b is formed in a substantially annular shape, and bolt insertion holes 3f are formed through the six boss portions.
  • bracket 3b is fixed to the chain cover 40 via a plurality of bolts 47 on the cover member 3, and inner and outer double slip rings 48a and 48b are provided on the inner peripheral surface of the front end 3c of the cover body 3a. It is buried and fixed with the end face exposed. Furthermore, the upper end portion of the cover member 3 is provided with a connector portion 49 in which connector terminals 49a connected to slip rings 48a and 48b via conductive members are fixed.
  • the connector terminal 49a is supplied with power from a battery power source (not shown) via the control device 201.
  • a large-diameter first oil seal 50 as a seal member is interposed between the inner peripheral surface on the rear end side of the cover body 3a and the outer peripheral surface of the housing 5.
  • the first oil seal 50 has a substantially C-shaped transverse cross section, a core metal is embedded in the synthetic rubber base material, and an annular base 50a on the outer peripheral side is formed at the rear end of the cover member 3a. It is fitted and fixed in a circular groove 3d formed on the inner peripheral surface. Further, a seal surface 50 b that contacts the outer peripheral surface of the housing 5 is integrally formed on the inner peripheral side of the annular base portion 50 a of the first oil seal 50.
  • the phase changing mechanism 4 includes a motor 12 disposed on the substantially coaxial front end side of the intake camshaft 115a, and a speed reducer 8 that reduces the rotational speed of the motor 12 and transmits it to the intake camshaft 115a.
  • the motor 12 is, for example, a DC motor with a brush, and includes a housing 5 that is a yoke that rotates integrally with the timing sprocket 1, a motor shaft 13 that is an output shaft rotatably provided inside the housing 5, and a housing 5 is provided with a pair of semicircular arc permanent magnets 14 and 15 fixed to the inner peripheral surface of 5 and a stator 16 fixed to the inner bottom surface side of the housing holding portion 5a.
  • the motor shaft 13 is formed in a cylindrical shape and functions as an armature.
  • An iron core rotor 17 having a plurality of poles is fixed to the outer periphery at a substantially central position in the axial direction, and an electromagnetic coil 18 is disposed on the outer periphery of the iron core rotor 17. It is wound.
  • a commutator 20 is press-fitted and fixed to the outer periphery of the front end portion of the motor shaft 13, and the commutator 20 is connected to an electromagnetic coil 18 in each segment divided into the same number as the number of poles of the iron core rotor 17.
  • the motor shaft 13 includes a needle bearing 28 that is a first bearing and a fourth ball that is a bearing that is disposed on the side of the needle bearing 28 in the axial direction on the outer peripheral surface of the shaft portion 10 b on the head 10 a side of the cam bolt 10.
  • a bearing 35 is rotatably supported.
  • a cylindrical eccentric shaft portion 30 constituting a part of the speed reducer 8 is integrally provided at the rear end portion of the motor shaft 13 on the intake camshaft 115a side.
  • a second oil seal 32 that is a friction member that prevents leakage of lubricating oil from the inside of the reduction gear 8 into the motor 12 is provided between the outer peripheral surface of the motor shaft 13 and the inner peripheral surface of the plate 6. ing.
  • the second oil seal 32 imparts frictional resistance against the rotation of the motor shaft 13 by the inner peripheral portion elastically contacting the outer peripheral surface of the motor shaft 13.
  • the speed reducer 8 includes an eccentric shaft portion 30 that performs eccentric rotational motion, a second ball bearing 33 that is a second bearing provided on the outer periphery of the eccentric shaft portion 30, and a roller provided on the outer periphery of the second ball bearing 33. 34, a holder 41 that allows the roller 34 to move in the rolling direction while holding the roller 34 in the rolling direction, and a driven member 9 that is integral with the holder 41.
  • the axis of the cam surface formed on the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 30 is slightly eccentric in the radial direction from the axis X of the motor shaft 13.
  • the second ball bearing 33 and the roller 34 are configured as a planetary meshing portion.
  • the second ball bearing 33 is formed in a large diameter, and is disposed so as to be substantially overlapped at the radial position of the first needle bearing 28, and the inner ring 33 a of the second ball bearing 33 is disposed on the eccentric shaft portion 30. While being press-fitted and fixed to the outer peripheral surface, the roller 34 is always in contact with the outer peripheral surface of the outer ring 33 b of the second ball bearing 33. Further, an annular gap C is formed on the outer peripheral side of the outer ring 33, and the entire second ball bearing 33 can be moved in the radial direction along with the eccentric rotation of the eccentric shaft portion 30, that is, eccentrically movable. It has become.
  • Each roller 34 is fitted in the internal teeth 19a of the annular member 19 while moving in the radial direction along with the eccentric movement of the second ball bearing 33, and is guided in the circumferential direction by the protrusion 41a of the cage 41 in the radial direction. Is designed to swing. Lubricating oil is supplied into the reduction gear 8 by lubricating oil supply means.
  • the lubricating oil supply means is formed in the cylinder head bearing 44 and is formed in the direction of the internal axis of the intake camshaft 115a and the oil supply passage 44a through which the lubricating oil is supplied from the main oil gallery (not shown).
  • An oil supply hole 48 communicated with the passage 44a via a groove groove, and is formed so as to penetrate the driven member 9 in the inner axial direction, with one end opening to the oil supply hole 48 and the other end being a first needle bearing 28 and a second ball bearing.
  • the small oil supply hole 45 opened in the vicinity of 33 and three large oil discharge holes (not shown) that are also formed through the driven member 9 are formed.
  • variable valve timing mechanism 114 When the crankshaft 109 of the internal combustion engine 101 is rotationally driven, the timing sprocket 1 is rotated via the timing chain 42, and the motor 12 is synchronously rotated via the housing 5, the annular member 19 and the plate 6 by the rotational force.
  • the rotational force of the annular member 19 is transmitted from the roller 34 to the intake camshaft 115a via the retainer 41 and the driven member 9.
  • the cam of the intake camshaft 115a opens and closes the intake valve 105.
  • the control device 201 energizes the electromagnetic coil 17 of the motor 12 when changing the relative rotational phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109, that is, the valve timing of the intake valve 105, by the variable valve timing mechanism 114. Then, the motor 12 is driven. When the motor 12 is driven to rotate, this motor rotational force is transmitted to the intake camshaft 115a via the speed reducer 8.
  • each roller 34 is guided by one of the annular members 19 while being radially guided by the protrusion 41 a of the retainer 41 for each rotation of the motor shaft 13.
  • the robot moves over the inner teeth 19a while rolling to other adjacent inner teeth 19a, and repeats this in order to make rolling contact in the circumferential direction.
  • the rotational force is transmitted to the driven member 9 while the rotation of the motor shaft 13 is decelerated by the rolling contact of the rollers 34.
  • the reduction ratio when the rotation of the motor shaft 13 is transmitted to the driven member 9 can be arbitrarily set depending on the number of rollers 34 and the like.
  • the intake camshaft 115a rotates forward and backward relative to the timing sprocket 1 to convert the relative rotational phase angle, and the opening / closing timing of the intake valve 105 is changed to the advance side or the retard side.
  • the forward / reverse relative rotation of the intake camshaft 115a with respect to the timing sprocket 1 is regulated by the contact of each side surface of the convex portion 1d with one of the opposing surfaces 2c and 2d of the groove portion 2b.
  • the control device 201 controls the energization of the motor 12 of the variable valve timing mechanism 114 to variably control the relative rotational phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109, that is, the valve timing of the intake valve 105. To do.
  • the control device 201 calculates the target phase angle TA based on the operating state of the internal combustion engine 101, for example, the engine load, the engine rotational speed, the engine temperature, the starting state, and the like, while the actual intake camshaft 115a relative to the crankshaft 109 is calculated.
  • the relative rotational phase angle RA is detected.
  • the target phase angle TA corresponds to a target advance amount, a target valve timing, a target conversion angle, and the like.
  • the control device 201 performs feedback control of the rotational phase, which calculates and outputs the operation amount of the electric motor 12 so that the actual relative rotational phase angle RA approaches the target phase angle TA.
  • the control device 201 calculates the operation amount of the electric motor 12 by, for example, proportional-integral control based on a deviation between the target phase angle TA and the actual relative rotational phase angle RA.
  • the control device 201 detects the actual relative rotational phase angle RA based on the outputs of the crank angle sensor 203, the cam angle sensor 204, and the motor rotational angle sensor 210 as shown in the functional block diagram of FIG.
  • the rotation phase calculation unit 501 receives the rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203 and the rotation angle signal CAM output from the cam angle sensor 204.
  • the rotation phase calculation unit 501 calculates the phase angle RA1 [degCA] based on the rotation angle signal CAM and the rotation angle signal POS in an interrupt process every time the rotation angle signal CAM is input.
  • the angle unit degCA represents the angle of the crankshaft 109.
  • the rotation phase calculation unit 501 determines the angle from the reference crank angle position detected based on the rotation angle signal POS to the input of the rotation angle signal CAM based on the count value of the rotation angle signal POS and the engine rotation speed.
  • the phase angle RA1 which is a detected value of the relative rotational phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109, is calculated by measuring the time by angle conversion. Therefore, the phase angle RA1 detected by the rotation phase calculation unit 501 is updated every time the rotation angle signal CAM is input, in other words, every crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders. After the update, the previous detection value is held until the next rotation angle signal CAM is input.
  • the rotation angle signal CAM represents the cylinder number based on the number of pulses output as a group
  • the rotation phase calculation unit 501 calculates the phase angle RA1 by an interrupt process based on the leading pulse signal of the group of pulse signals. Processing shall be performed.
  • the CAM cycle calculation unit 502 measures a CAM cycle TREF [ms], which is a generation cycle of the rotation angle signal CAM, by interruption processing based on the input of the rotation angle signal CAM output from the cam angle sensor 204. That is, the difference between the timer value at the time of the previous interrupt process and the timer value at the time of the current interrupt process is calculated as the generation period TREF [ms] of the rotation angle signal CAM.
  • the CAM cycle calculation unit 502 is the time required for the crankshaft 109 to rotate by 180 deg CA, in other words, a timing sprocket. The time required for 1 to rotate by 90 deg is measured.
  • the POS count unit 503 updates the count value NPOS of the rotation angle signal POS by interruption processing every time the rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203 is input. That is, the POS count unit 503 increases the count value NPOS up to the previous time by a predetermined value every time the rotation angle signal POS is input.
  • the rotation amount calculation unit 504 reads the latest CAM cycle TREF calculated by the CAM cycle calculation unit 502 by interruption processing every predetermined time ⁇ t, and the angle of the timing sprocket 1 per predetermined time ⁇ t from the read CAM cycle TREF.
  • the change amount ⁇ ASP1 [deg] in other words, the rotation amount of the timing sprocket 1 per predetermined time ⁇ t is calculated.
  • the predetermined time ⁇ t can be set to 1 ms, for example.
  • the count change amount calculation unit 505 reads the count value NPOS updated by the POS count unit 503 by interruption processing every predetermined time ⁇ t, and calculates a difference between the count value NPOS read last time and the count value NPOS read this time. It is calculated as the change amount ⁇ NPOS of the count value NPOS per time ⁇ t.
  • the unit conversion unit 506 converts the change amount ⁇ NPOS into the crank angle change amount ⁇ CA [per predetermined time ⁇ t based on the angular period [degCA] of the rotation signal POS. degCA]. That is, the unit converter 506 calculates the crank angle change amount ⁇ CA [degCA] per predetermined time ⁇ t, in other words, the amount of rotation of the crankshaft 109 per predetermined time ⁇ t.
  • the multiplication unit 507 multiplies the crank angle change amount ⁇ CA by 1 ⁇ 2 each time the unit conversion unit 506 calculates the crank angle change amount ⁇ CA, so that the angle change amount ⁇ ASP2 [ deg], in other words, the amount of rotation of the timing sprocket 1 per predetermined time ⁇ t. Since the rotational speed of the timing sprocket 1 is half of the rotational speed of the crankshaft 109, when the rotational angle of the crankshaft 109 changes by ⁇ CA [degCA] per predetermined time ⁇ t, the rotational angle of the sprocket 1 is ⁇ CA / 2. Only [deg] will change.
  • the angle change amount ⁇ ASP1 calculated by the rotation amount calculation unit 504 and the angle change amount ⁇ ASP2 calculated by the multiplication unit 507 are input to the selection unit 508.
  • the selection unit 508 determines the rotation amount of the timing sprocket 1 per predetermined time ⁇ t obtained based on the larger one of the angle change amount ⁇ ASP1 and the angle change amount ⁇ ASP2, in other words, the rotation signal CAM output from the cam angle sensor 204. And the rotation amount of the timing sprocket 1 per predetermined time ⁇ t obtained based on the rotation signal POS output from the crank angle sensor 203 is selected and output as the final angle change amount ⁇ ASP.
  • the motor rotation angle detector 509 receives an output signal from the motor rotation angle sensor 210.
  • the motor rotation angle detection unit 509 performs motor rotation angle detection processing by interrupt processing based on the input of the output signal of the motor rotation angle sensor 210. For example, when the motor rotation angle sensor 210 indicates the motor rotation angle by the duty ratio% of the output pulse signal, the motor rotation angle detection unit 509 measures the duty ratio of the output signal of the motor rotation angle sensor 210.
  • the motor rotation angle sensor 210 a known sensor such as an encoder, a Hall IC, or a resolver can be appropriately used.
  • the motor rotation angle sensor 210 is a sensor whose duty ratio of an output pulse signal changes according to the rotation angle. It is not limited to.
  • the change amount calculation unit 510 performs the interrupt process every predetermined time ⁇ t, the detection process result by the motor rotation angle detection unit 509 at the previous time point, and the detection process result by the motor rotation angle detection unit 509 at the current time point. As a difference, the amount of change in the detection result per predetermined time ⁇ t is calculated.
  • the change amount calculation unit 510 calculates the change amount [% / ⁇ t] of the duty ratio per predetermined time ⁇ t.
  • the unit conversion unit 511 represents the change amount as an angle change amount ⁇ AM [deg] per predetermined time ⁇ t of the motor shaft 13, in other words, the motor shaft 13. The amount of rotation per predetermined time ⁇ t is converted.
  • variable valve timing mechanism 114 when the motor shaft 13 rotates at the same rotational speed as the sprocket 1, the relative rotation phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 does not change.
  • the rotational speed of the motor shaft 13 is made faster than the rotational speed of the timing sprocket 1 by controlling the rotational speed of the motor 12, in other words, the rotational amount of the motor shaft 13 per predetermined time ⁇ t is set to the predetermined time of the aiming sprocket 1. If it is larger than the rotation amount per ⁇ t, the relative rotation phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 changes to the retard side.
  • the rotational amount of the motor shaft 13 per predetermined time ⁇ t is set to the predetermined time of the timing sprocket 1.
  • the relative rotation phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 changes to the advance side. That is, the variable valve timing mechanism 114 is a mechanism that changes the valve timing of the intake valve 105 in the advance direction or the retard angle direction according to the difference between the rotation amount of the motor shaft 13 and the rotation amount of the timing sprocket 1.
  • the converter 513 calculates the difference ⁇ A calculated by the deviation calculator 512, that is, the difference between the rotation amount per predetermined time ⁇ t of the motor shaft 13 and the rotation amount per predetermined time ⁇ t of the timing sprocket 1. Is converted into the change amount ⁇ RA of the phase angle RA per predetermined time ⁇ t. Note that the change amount ⁇ RA is signed angle data. If the positive rotation direction of the internal combustion engine 101 and the advance direction of the valve timing are represented by plus, the conversion unit 513 is calculated so that the change amount ⁇ RA is calculated as a minus value when the deviation ⁇ A is plus. Performs a process of multiplying the deviation ⁇ A by “ ⁇ 1” in order to reverse the sign of the deviation ⁇ A, and performs a correction process using the reduction ratio G of the speed reducer 8 and a unit conversion process.
  • the integration processing unit 514 uses the phase angle RA1 updated each time the rotation angle signal CAM is generated by the rotation phase calculation unit 501 as an initial value, and sets the phase angle RA per predetermined time ⁇ t output from the conversion unit 513.
  • the integration processing unit 514 calibrates the detected value of the phase angle RA based on the integrated value of the change amount ⁇ RA based on the phase angle RA1 every time the rotation angle signal CAM is generated.
  • the phase angle RA1 is updated every time the rotation angle signal CAM is generated, whereas the phase angle RA output from the integration processing unit 514 is a value updated every predetermined time ⁇ t.
  • the change of the rotation phase while the phase angle RA1 detected based on the rotation angle signal CAM and the rotation signal POS is updated is expressed as the amount of rotation per predetermined time ⁇ t of the motor shaft 13 and the predetermined time of the sprocket 1.
  • the feedback control unit 515 is executed by interruption processing every predetermined time ⁇ t or every time ⁇ tc longer than the predetermined time ⁇ t, and is calculated by the latest value of the phase angle RA output from the integration processing unit 514 and an arithmetic processing unit (not shown).
  • the target phase angle TA is read, and the operation amount of the variable valve timing mechanism 114 is calculated and output so that the phase angle RA approaches the target phase angle TA.
  • the time ⁇ tc is about 10 ms, for example.
  • the change in the rotation phase while the phase angle RA1 detected based on the rotation angle signal CAM and the rotation signal POS is updated is determined by the rotation amount of the motor shaft 13 per predetermined time ⁇ t and the timing sprocket 1. If detected based on the difference from the rotation amount per predetermined time ⁇ t, the update cycle of the phase angle RA used for the operation amount of the variable valve timing mechanism 114 is sufficiently short even when the rotation speed of the internal combustion engine 101 is low. The occurrence of overshoot can be suppressed while the angle RA is converged with a high response toward the target phase angle TA.
  • the integration processing unit 514 stops the update processing of the phase angle RA every predetermined time ⁇ t, and the rotation angle signal CAM is Each time it occurs, the data of the phase angle RA1 output by the rotational phase calculation unit 501 is output as it is as the final phase angle RA.
  • the convergence property to the target phase angle TA is reduced, the control to bring the phase angle RA closer to the target phase angle TA can be continued, and the valve timing of the intake valve 105 is set according to the operating state of the internal combustion engine 101. It can be controlled at an appropriate timing.
  • a flag indicating a result of failure diagnosis of the sensors 203, 204, and 210 used for detecting the rotational phase is input to the integration processing unit 514.
  • the change amount ⁇ RA cannot be calculated due to an abnormality in the motor rotation angle sensor 210, in other words, when the update period of the phase angle RA is longer than the predetermined time ⁇ t, feedback is performed as compared to when it is normal. It is possible to reduce the control gain and suppress the occurrence of overshoot. If any abnormality occurs in either the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204, the rotation phase calculation unit 501 cannot calculate the phase angle RA1, but in this case, the integration processing unit 514 While stopping the calibration process of the phase angle RA every time the angular signal CAM is generated, the updating of the phase angle RA based on the change amount ⁇ RA is continued.
  • the control device 201 calculates the change amount ⁇ RA from the output of the normal sensor and the output of the motor rotation angle sensor 210. Then, the phase angle RA is updated every predetermined time ⁇ t. That is, the control device 201 detects the rotation phase based on the outputs of the two normal sensors when any one of the crank angle sensor 203, the cam angle sensor 204, and the motor rotation angle sensor 210 is abnormal. Then, the feedback control of the variable valve timing mechanism 114 is continued.
  • the selection unit 508 selects the larger one of the rotation amount of the timing sprocket 1 based on the crank angle signal POS and the rotation amount of the timing sprocket 1 based on the cam angle signal CAM, the crank angle
  • the crank angle When an abnormality occurs in either one of the sensor 203 and the cam angle sensor 204, it is possible to prevent the rotational phase from being erroneously detected more retarded than actual and the valve timing from being excessively advanced from the target. .
  • the selection unit 508 has two rotation amounts. If the larger one is selected, it is possible to prevent the angle change amount ⁇ ASP of the timing sprocket 1 from being detected to a value smaller than the actual value, so that the phase angle RA is detected on the retard side from the actual value. This can be suppressed. If the valve timing of the intake valve 105 is controlled to be advanced from the target and the opening timing IVO of the intake valve 105 is earlier than the target, there is a possibility that interference between the intake valve 105 and the piston 108 occurs.
  • the selection unit 508 selects the larger one of the two input rotation amount data, the change amount ⁇ RA can be prevented from being erroneously detected on the retard side more than the actual amount, and thus The occurrence of piston interference due to the excessive advance angle of the valve timing of the intake valve 105 can be suppressed.
  • the diagnosis of the presence / absence of abnormality in the crank angle sensor 203, the cam angle sensor 204, and the motor rotation angle sensor 210 is performed by a known diagnosis technique such as determination of consistency of detection results between sensors and detection of a pulse period of each sensor. Is appropriately used.
  • the selection unit 508 selects the larger one of the angle change amount ⁇ ASP1 and the angle change amount ⁇ ASP2, but the variable valve timing mechanism 114 is controlled to the most advanced angle side, for example. Even if the intake valve 105 and the piston 108 do not interfere with each other, the intake valve 106 is controlled to the most retarded angle side, and the closing timing IVC of the intake valve 105 is delayed after the bottom dead center BDC. When there is a possibility of shortage, the selection unit 508 can select a smaller one of the angle change amount ⁇ ASP1 and the angle change amount ⁇ ASP2.
  • the selection unit 508 selects the smaller one of the angle change amount ⁇ ASP1 and the angle change amount ⁇ ASP2, it is possible to prevent the change amount ⁇ RA from being erroneously detected on the advance side more than the actual amount, and thus the intake valve It can suppress that the valve timing of 105 is over-retarded. Even when the selection unit 508 selects the smaller one of the angle change amount ⁇ ASP1 and the angle change amount ⁇ ASP2, a break or the like occurs in one of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204, and the angle change occurs. When one of the amount ⁇ ASP1 and the angle change amount ⁇ ASP2 is calculated to be zero, the change amount ⁇ RA can be calculated based on the normal side angle change amount ⁇ ASP.
  • the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the crank angle signal POS and the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the cam angle signal CAM are larger.
  • the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the crank angle signal POS, and the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the cam angle signal CAM A selection can be made based on the result of failure diagnosis 203 and the result of failure diagnosis of the cam angle sensor 204, and output to the deviation calculation unit 512.
  • the selection unit 508 selects the larger one of the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the crank angle signal POS and the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the cam angle signal CAM. And output to the output switching unit 520.
  • the output switching unit 520 inputs the output of the selection unit 508, the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the crank angle signal POS, and the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the cam angle signal CAM.
  • the selection command signal SW based on the result of failure diagnosis of the crank angle sensor 203 and the result of failure diagnosis of the cam angle sensor 204 is input, and one of the three input signals is selected based on the selection command signal SW. And output to the deviation calculator 512.
  • the selection command signal SW is switched to three types of signals according to the result of failure diagnosis of the crank angle sensor 203 and the result of failure diagnosis of the cam angle sensor 204.
  • the selection command signal SW is set as a command for selecting the output of the selection unit 508 before the occurrence of a failure is determined for the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204.
  • the selection command signal SW is set to a command for selecting the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the cam angle signal CAM.
  • the selection command signal SW is set to a command for selecting the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the crank angle signal POS.
  • the timing detected based on the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the crank angle signal POS and the cam angle signal CAM is detected based on the crank angle signal POS and the cam angle signal CAM.
  • the larger one of the rotation amounts of the sprocket 1 is selected and the occurrence of a failure is diagnosed in one of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204, detection is made based on the sensor output on the normal side.
  • the rotation amount of the timing sprocket 1 is selected.
  • the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 fails, the rotation amount of the sprocket 1 based on the output of the normal sensor can be output stably, and the control reliability can be improved. Can be improved.
  • the selection unit 508 also detects the timing detected based on the crank angle signal POS when both sensors are normal based on the result of the failure diagnosis of the crank angle sensor 203 and the result of the failure diagnosis of the cam angle sensor 204.
  • a detection value of the rotation amount of the sprocket 1 is output, and when a failure occurrence of the cam angle sensor 204 is diagnosed, a detection value of the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the crank angle signal POS is output.
  • a detected value of the rotation amount of the timing sprocket 1 detected based on the cam angle signal CAM can be output.
  • FIG. 8 the angle change amount ⁇ ASP1 is calculated based on the output of the exhaust side cam angle sensor 204E, and the angle change amount ⁇ ASP1 is output to the selection unit 508 or the like. That is, in FIG. 8, the CAM cycle calculation unit 502E generates a CAM cycle TREFE [ms], which is a generation cycle of the rotation angle signal CAME, by interruption processing based on the input of the rotation angle signal CAME output from the exhaust side cam angle sensor 204E.
  • the rotation amount calculation unit 504E measures the latest CAM cycle TREFE calculated by the CAM cycle calculation unit 502E by interruption processing every predetermined time ⁇ t, and reads the CAM cycle TREFE from the read CAM cycle TREFE per predetermined time ⁇ t. An angle change amount ⁇ ASP1 [deg] is calculated.
  • the integration processing unit 514 calibrates the detected value of the phase angle RA based on the integrated value of the change amount ⁇ RA based on the phase angle RA1 every time the rotation angle signal CAM is generated, but “angle change amount ⁇ ASP1> angle
  • the selection unit 508 selects and outputs the angle change amount ⁇ ASP1
  • the calibration process of the phase angle RA based on the phase angle RA1 can be stopped. That is, if “angle change amount ⁇ ASP1> angle change amount ⁇ ASP2”, it is considered that a failure has occurred in the crank angle sensor 203, and the accuracy of the phase angle RA1 is reduced, so the phase angle based on the phase angle RA1 is reduced.
  • By stopping the RA calibration process it is possible to prevent the phase angle RA from being erroneously calibrated.
  • the CAM cycle calculation unit 502 that measures the CAM cycle TREF [ms], which is the generation cycle of the rotation angle signal CAM output from the cam angle sensor 204, and the CAM cycle calculation unit 502 have calculated.
  • the rotation amount calculation unit 504 calculates the angle change amount ⁇ ASP1 [deg] based on the CAM cycle TREF.
  • a count unit 521 and a count change amount calculation unit 522 can be provided.
  • the CAM count unit 521 increases the counter value every time the cam angle sensor 204 outputs the rotation angle signal CAM, and the count change amount calculation unit 522 calculates the value of the counter read last time and the value of the counter read this time. The difference is calculated as a change amount of the counter per predetermined time ⁇ t, and this change amount is converted into an angle change amount ⁇ ASP1.
  • the POS count unit 503 that increments the counter every time the rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203 is input, and the count value NPOS updated by the POS count unit 503 are read.
  • a count change amount calculation unit 505 for calculating the change amount ⁇ NPOS of the count value NPOS per predetermined time ⁇ t.
  • a POS cycle calculation unit 523 and a rotation amount calculation unit 524 can be provided instead of the POS count unit 503 and the count change amount calculation unit 505.
  • the POS cycle calculation unit 523 measures the generation cycle [ms] of the rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203, and the rotation amount calculation unit 524 uses the POS cycle TPOS calculated by the POS cycle calculation unit 523 as the change amount ⁇ NPOS. Alternatively, the angle change amount ⁇ ASP2 is converted.
  • variable valve timing mechanism 114 When the variable valve timing mechanism 114 is configured to advance the phase by rotating the motor shaft in the direction opposite to the engine rotation direction, the variable valve timing mechanism 114 is operated according to the functional block diagram of FIG. However, when the variable valve timing mechanism 114 is configured to advance the phase by rotating the motor shaft in the same direction as the engine rotation direction, the variable valve timing mechanism 114 is operated according to the functional block diagram shown in FIG. be able to.
  • the functional block diagram of FIG. 11 is different from the functional block diagram of FIG. 5 in the configuration of the selection unit 508 and the conversion unit 513.
  • the selection unit 508S shown in the functional block diagram of FIG. 11 is based on the smaller one of the angle change amount ⁇ ASP1 and the angle change amount ⁇ ASP2, in other words, based on the rotation signal CAM output from the cam angle sensor 204.
  • a smaller angle is selected between the obtained rotation amount of the sprocket 1 per predetermined time ⁇ t and the rotation amount of the sprocket 1 per predetermined time ⁇ t obtained based on the rotation signal POS output from the crank angle sensor 203.
  • variable valve timing mechanism 114 When a failure of the cam angle sensor 204 or the crank angle sensor 203 is detected, the variable valve timing mechanism 114 is controlled to the default position in order to improve the subsequent phase detection accuracy, and the amount of change in the integration processing unit 514
  • the integrated value of ⁇ RA can be cleared to the initial value.
  • the default position of the variable valve timing mechanism 114 is, for example, the most retarded position or the most advanced position that is positioned by a stopper.
  • the initial value of the integrated value of the change amount ⁇ RA is, for example, zero.
  • the time chart of FIG. 12 shows an example of the default control and the integrated value clearing process based on the above-described failure diagnosis.
  • variable valve timing mechanism 114 is controlled based on the output of the accumulating unit 514 until the occurrence of failure until the time t1 is reached, and the cam angle sensor 204 or the crank angle sensor 203 at time t1.
  • control for the default position of the variable valve timing mechanism 114 is started.
  • the integrated value of the change amount ⁇ RA is updated to the initial value, and then the actual phase angle is brought closer to the target phase angle TA. To resume.
  • variable valve timing mechanism that makes the valve timing of the exhaust valve 110 variable, any one of the crank angle sensor 203, the cam angle sensor that outputs the exhaust camshaft rotation angle signal CAM, and the motor rotation angle sensor 210.
  • the rotational phase of the exhaust camshaft relative to the crankshaft 109 can be detected based on the outputs of two normal sensors.
  • variable valve timing mechanism 114 can be controlled such that the target rotational phase is set and the actual rotational phase updated based on the change amount ⁇ RA approaches the failure target value.
  • variable range of the target rotation phase is limited to be narrower than that in the normal state, so that the over advance angle Alternatively, the excessive retardation can be suppressed.
  • variable valve timing mechanism In addition to the variable valve timing mechanism, a variable operating angle mechanism that makes the operating angle of the intake valve or the exhaust valve variable can be provided.
  • the variable operating angle mechanism when an abnormality occurs in one of the crank angle sensor 203, the cam angle sensor 204, and the motor rotation angle sensor 210, the variable operating angle mechanism It is possible to limit the change in the increase in the operating angle caused by the pressure difference from the normal state, and to suppress the occurrence of piston interference.
  • the selection unit 508 selects the larger one of the two rotation amounts, when one rotation amount is a rotation amount larger than the upper limit value, the selection unit 508 is configured to select the smaller one on the contrary, When an abnormally high amount of rotation is calculated due to an abnormality in the sensor signal processing circuit or the like, it is possible to suppress erroneous selection of the amount of rotation.

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Abstract

　本発明は、モータの回転速度の調整によってバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の制御装置及び制御方法に関する。制御装置は、クランク角センサの出力とカム角センサの出力とに基づき位相角ＲＡ１を検出する一方、スプロケットの回転量とモータの回転量との差に基づき回転位相の変化量ΔＲＡを演算する。そして、制御装置は、モータ回転角センサが故障すると変化量ΔＲＡの演算を停止する。また、制御装置は、クランク角センサとカム角センサとのいずれか一方が故障すると、回転位相ＲＡ１の演算を停止し、正常な方のセンサとモータ回転角センサとを用いて変化量ΔＲＡを演算する。

Description

内燃機関の制御装置及び制御方法
　本発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転速度の調整によって変化させる可変バルブタイミング機構を備えた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、クランクシャフトの回転速度の１／２の回転速度に基づきモータの回転速度を調整することで、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させてバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング装置の制御装置が開示されている。
　そして、この制御装置では、カム角センサからカム角信号が出力される毎に、該カム角信号とクランク角センサから出力されるクランク角信号とに基づいてバルブタイミングの計測値を求める一方、所定の演算周期でモータの回転速度とクランクシャフトの回転速度の１／２の値との差に基づいてバルブタイミングの変化量を求め、バルブタイミングの計測値とバルブタイミングの変化量とに基づいて最終的なバルブタイミングの計測値を算出する。
特許第４１２３１２７号公報
　ところで、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を検出するために用いるセンサが回転位相を変化させている途中で故障し、回転位相の検出を停止させた場合、係る回転位相の検出停止に伴って回転位相の変化を停止させる操作を行ったとしても、可変バルブタイミング機構のイナーシャによって回転位相が変化し、実際の回転位相が運転状態に応じた目標よりも過進角又は過遅角した状態になる可能性があった。
　そして、実際の回転位相が目標よりも過進角又は過遅角することで、回転位相の可変範囲を規制するストッパへの衝突が発生したり、可変バルブタイミング機構でバルブタイミングが変更されるエンジンバルブとピストンとの干渉が発生したり、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする場合には吸気バルブの閉時期が下死点後に遅角されることで吸入空気量不足によるエンジンストールが生じたりする可能性がある。
　本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を検出するためのセンサの一部が故障しても、回転位相の検出を継続できるようにすることを目的とする。
　そのため、本願発明に係る制御装置は、クランク角センサ、カム角センサ、モータ回転角センサのうちのいずれか１つに異常が発生したときに、正常な２つのセンサの出力に基づき回転位相を検出する位相検出部を備える。
　また、本願発明に係る制御方法は、クランク角センサ、カム角センサ、モータ回転角センサそれぞれについて異常の有無を検出するステップと、前記クランク角センサ、前記カム角センサ、前記モータ回転角センサのうちのいずれか１つに異常が発生したときに、正常な２つのセンサの出力に基づき前記回転位相を検出するステップと、を含む。
　上記発明によると、１つのセンサに異常が発生しても回転位相の検出を継続できるので、回転位相の検出結果に基づく可変バルブタイミング機構の制御を引き続き行うことができ、実際の回転位相が目標よりも過進角又は過遅角した状態になることを抑制できる。
本発明の実施形態における内燃機関のシステム構成図である。 本発明の実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図である。 本発明の実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図であって、図２のＡ－Ａ線断面図である。 本発明の実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図であって、図２のＢ－Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態における回転位相の検出処理及び回転位相制御の詳細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角度変化量ΔＡＳＰの選択出力処理の別の例を示す機能ブロック図である。 図６の機能ブロック図における出力切替え部の出力特性を示す図である。 本発明の実施形態における排気側カム角センサを用いた角度変化量ΔＡＳＰ１の演算処理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カム角センサの出力信号のカウント値を用いた角度変化量ΔＡＳＰ１の演算処理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クランク角センサの出力周期に基づく角度変化量ΔＡＳＰ２の演算処理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及び回転位相制御の別の例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故障診断に基づくデフォルト制御及び積算値のクリア処理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図である。
　内燃機関１０１は、車両に搭載されて動力源として用いられる。
　内燃機関１０１の吸気ダクト１０２には、内燃機関１０１の吸入空気流量ＱＡを検出する吸入空気量センサ１０３を設けてある。
　吸気バルブ１０５は、各気筒の燃焼室１０４の吸気口を開閉する。
　吸気バルブ１０５の上流側の吸気ポート１０２ａには、気筒毎に燃料噴射弁１０６を配置してある。
　尚、図１に示した内燃機関１０１は、燃料噴射弁１０６が吸気ポート１０２ａ内に燃料を噴射する所謂ポート噴射式内燃機関であるが、燃料噴射弁１０６が燃焼室１０４内に直接燃料を噴射する所謂筒内直接噴射式内燃機関とすることができる。
　燃料噴射弁１０６から噴射された燃料は、吸気バルブ１０５を介して燃焼室１０４内に空気と共に吸引され、点火プラグ１０７による火花点火によって着火燃焼し、該燃焼による圧力がピストン１０８をクランクシャフト１０９に向けて押し下げることで、クランクシャフト１０９を回転駆動する。
　また、排気バルブ１１０は、燃焼室１０４の排気口を開閉し、排気バルブ１１０が開くことで燃焼室１０４内の排ガスが排気管１１１に排出される。
　排気管１１１には三元触媒等を備えた触媒コンバータ１１２が設置され、触媒コンバータ１１２によって排気が浄化される。
　吸気バルブ１０５は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される吸気カムシャフト１１５ａの回転に伴って開動作する。また、排気バルブ１１０は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される排気カムシャフト１１５ｂの回転に伴って開動作する。
　可変バルブタイミング機構１１４は、アクチュエータとしてのモータによってクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の位相、つまり、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、電動式の可変バルブタイミング機構である。
　また、気筒毎に設けた点火プラグ１０７には、点火プラグ１０７に対して点火エネルギを供給する点火モジュール１１６がそれぞれ直付けされている。点火モジュール１１６は、点火コイル及び点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタを備えている。
　マイクロコンピュータを備えた制御装置２０１は、各種のセンサやスイッチからの信号を入力し、予めメモリに格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで、燃料噴射弁１０６、可変バルブタイミング機構１１４、点火モジュール１１６などの各種デバイスの操作量を演算して出力する。
　制御装置２０１は、吸入空気量センサ１０３の出力信号を入力する他、クランクシャフト１０９の回転角信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ２０３、アクセルペダル２０７の踏込み量、換言すればアクセル開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ２０６、吸気カムシャフト１１５ａの回転角信号ＣＡＭを出力するカム角センサ２０４、内燃機関１０１の冷却水の温度ＴＷを検出する水温センサ２０８、触媒コンバータ１１２の上流側の排気管１１１に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ２０９、可変バルブタイミング機構１１４のアクチュエータであるモータ（図２のモータ１２）の回転角を検出するモータ回転角センサ２１０などからの出力信号を入力し、更に、内燃機関１０１の運転及び停止のメインスイッチであるイグニッションスイッチ２０５の信号を入力する。
　クランク角センサ２０３が出力する回転角信号ＰＯＳは、単位クランク角毎のパルス信号であって、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に、１個若しくは複数のパルスが欠落するように構成される。
　また、クランク角センサ２０３が、単位クランク角毎の回転角信号ＰＯＳと、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎の基準クランク角信号とを出力するよう構成することができる。ここで、単位クランク角毎の回転信号ＰＯＳの欠落箇所若しくは基準クランク角信号の出力位置は、各気筒の基準ピストン位置を表すことになる。
　なお、単位クランク角は、例えば１０degである。また、気筒間の行程位相差とは点火間隔であり、４気筒機関ではクランク角１８０degとなる。
　カム角センサ２０４は、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に回転角信号ＣＡＭを出力する。
　ここで、吸気カムシャフト１１５ａは、クランクシャフト１０９の回転速度の半分の速度で回転するから、内燃機関１０１が４気筒機関で、気筒間の行程位相差に相当するクランク角が１８０degCAであれば、クランク角１８０degCAは吸気カムシャフト１１５ａの回転角９０degに相当する。つまり、カム角センサ２０４は、吸気カムシャフト１１５ａが９０deg回転する毎に、回転角信号ＣＡＭを出力する。
　回転角信号ＣＡＭは、基準ピストン位置に位置している気筒を判別させるための信号であり、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に気筒番号を表す特性のパルスとして出力される。
　例えば、４気筒機関であって点火順を第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒とする場合、カム角センサ２０４は、クランク角１８０deg毎に１個のパルス信号、３個のパルス信号、４個のパルス信号、２個のパルス信号を出力することで、基準ピストン位置に位置している気筒をパルス数に基づき特定することができる。また、回転角信号ＣＡＭは、パルス数で気筒番号を表す変わりに、パルス幅や振幅に基づき気筒番号を表すことができる。
　図２～図４は、可変バルブタイミング機構１１４の構造の一例を示す。
　なお、可変バルブタイミング機構１１４の構造は、図２～図４に例示したものに限定されるものではなく、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転速度の調整によって変化させる公知の可変バルブタイミング機構を適宜採用できる。
　可変バルブタイミング機構１１４は、内燃機関１０１のクランクシャフト１０９によって回転駆動される駆動回転体であるタイミングスプロケット（カムスプロケット）１と、シリンダヘッド上に軸受４４を介して回転自在に支持され、タイミングスプロケット１から伝達された回転力によって回転する吸気カムシャフト１１５ａと、タイミングスプロケット１の前方位置に配置されて、チェーンカバー４０にボルトによって固定されたカバー部材３と、タイミングスプロケット１と吸気カムシャフト１１５ａの間に配置されて、タイミングスプロケット１に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角を変更する位相変更機構４と、を備える。
　タイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａと、スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回されたタイミングチェーン４２を介してクランクシャフト１０９からの回転力を受けるギア部１ｂと、から構成される。
　また、タイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａの内周側に形成された円形溝１ｃと吸気カムシャフト１１５ａの前端部に一体に設けられたフランジ部２ａの外周との間に介装された第３ボールベアリング４３によって、吸気カムシャフト１１５ａに回転自在に支持されている。
　スプロケット本体１ａの前端部外周縁には、環状突起１ｅが一体に形成されている。
　スプロケット本体１ａの前端部には、環状突起１ｅの内周側に同軸に位置決めされ、内周に波形状の噛み合い部である内歯１９ａが形成された環状部材１９と、円環状のプレート６とがボルト７によって軸方向から共締め固定されている。
　また、スプロケット本体１ａの内周面の一部には、図４に示すように、円弧状の係合部である凸部１ｄが周方向に沿って所定長さ範囲まで形成されている。
　プレート６の前端側外周には、位相変更機構４の後述する減速機８や電動モータ１２の各構成部材を覆う状態で前方に突出した円筒状のハウジング５がボルト１１によって固定されている。
　ハウジング５は、鉄系金属によって形成されてヨークとして機能し、前端側に円環プレート状の保持部５ａを一体に有していると共に、保持部５ａを含めた外周側全体がカバー部材３によって所定の隙間をもって覆われた形で配置されている。
　吸気カムシャフト１１５ａは、外周に吸気バルブ１０５を開作動させる駆動カム（図示省略）を有すると共に、前端部に従動回転体である従動部材９がカムボルト１０によって軸方向から結合されている。
　また、吸気カムシャフト１１５ａのフランジ部２ａには、図４に示すように、スプロケット本体１ａの凸部１ｄが係入する係止部である溝部２ｂが円周方向に沿って形成されている。
　この溝部２ｂは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成され、この長さ範囲で回動した凸部１ｄの両端縁が周方向に対向する縁部２ｃ、２ｄにそれぞれ当接することによって、タイミングスプロケット１に対する吸気カムシャフト１１５ａの最大進角側、最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。
　つまり、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの位相角の可変範囲を機械的に制限するストッパが凸部１ｄと溝部２ｂとで構成され、凸部１ｄが溝部２ｂ内で移動できる角度範囲が、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの位相角の可変範囲、換言すれば、吸気バルブ１０５のバルブタイミングの可変範囲となる。
　カムボルト１０の頭部１０ａの軸部１０ｂ側の端縁には、フランジ状の座面部１０ｃが一体に形成され、軸部１０ｂの外周には、吸気カムシャフト１１５ａの端部から内部軸方向に形成された雌ねじ部に螺着する雄ねじ部が形成されている。
　従動部材９は、鉄系金属材によって形成され、図３に示すように、前端側に形成された円板部９ａと、後端側に一体に形成された円筒状の円筒部９ｂとから構成されている。
　円板部９ａには、後端面の径方向ほぼ中央位置に吸気カムシャフト１１５ａのフランジ部２ａとほぼ同外径の環状段差突起９ｃが一体に設けられる。
　そして、段差突起９ｃの外周面とフランジ部２ａの外周面が第３ボールベアリング４３の内輪４３ａの内周に挿通配置されている。第３ボールベアリング４３の外輪４３ｂは、スプロケット本体１ａの円形溝１ｃの内周面に圧入固定されている。
　また、円板部９ａの外周部には、複数のローラ３４を保持する保持器４１が一体に設けられている。
　保持器４１は、円板部９ａの外周部から円筒部９ｂと同じ方向へ突出して形成され、円周方向へほぼ等間隔の位置に所定の隙間をもった複数の細長い突起部４１ａによって形成されている。
　円筒部９ｂは、中央にカムボルト１０の軸部１０ｂが挿通される挿通孔９ｄが貫通形成され、円筒部９ｂの外周側に第１ニードルベアリング３０が設けられている。
　カバー部材３は、合成樹脂材によって形成され、カップ状に膨出したカバー本体３ａと、該カバー本体３ａの後端部外周に一体に設けたブラケット３ｂとから構成される。
　カバー本体３ａは、位相変更機構４の前端側、つまりハウジング５の軸方向の保持部５ｂから後端部側のほぼ全体を、所定隙間をもって覆うように配置されている。一方、ブラケット３ｂは、ほぼ円環状に形成され、６つのボス部にそれぞれボルト挿通孔３ｆが貫通形成されている。
　また、カバー部材３には、ブラケット３ｂがチェーンカバー４０に複数のボルト４７を介して固定され、カバー本体３ａの前端部３ｃの内周面に、内外２重のスリップリング４８ａ，４８ｂが各内端面を露出した状態で埋設固定されている。
　さらに、カバー部材３の上端部には、内部にスリップリング４８ａ、４８ｂと導電部材を介して接続されたコネクタ端子４９ａが固定されたコネクタ部４９を設けてある。
　なお、コネクタ端子４９ａには、制御装置２０１を介して図外のバッテリー電源からの電力が供給されるようになっている。
　カバー本体３ａの後端部側の内周面とハウジング５の外周面との間には、シール部材である大径な第１オイルシール５０が介装されている。
　第１オイルシール５０は、横断面がほぼＣ型形状に形成され、合成ゴムの基材の内部に芯金が埋設されていると共に、外周側の円環状基部５０ａがカバー部材３ａ後端部の内周面に形成された円形溝３ｄ内に嵌着固定されている。
　また、第１オイルシール５０の円環状基部５０ａの内周側には、ハウジング５の外周面に当接するシール面５０ｂが一体に形成されている。
　位相変更機構４は、吸気カムシャフト１１５ａのほぼ同軸上前端側に配置されたモータ１２と、モータ１２の回転速度を減速して吸気カムシャフト１１５ａに伝達する減速機８と、から構成されている。
　モータ１２は、例えばブラシ付きのＤＣモータであって、タイミングスプロケット１と一体に回転するヨークであるハウジング５と、ハウジング５の内部に回転自在に設けられた出力軸であるモータ軸１３と、ハウジング５の内周面に固定された半円弧状の一対の永久磁石１４，１５と、ハウジング保持部５ａの内底面側に固定された固定子１６と、を備えている。
　モータ軸１３は、筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、軸方向のほぼ中央位置の外周に複数の極を持つ鉄心ロータ１７が固定されると共に、鉄心ロータ１７の外周には電磁コイル１８が巻回されている。
　また、モータ軸１３の前端部外周には、コミュテータ２０が圧入固定されており、コミュテータ２０には、鉄心ロータ１７の極数と同数に分割された各セグメントに電磁コイル１８が接続されている。
　モータ軸１３は、カムボルト１０の頭部１０ａ側の軸部１０ｂの外周面に、第１軸受であるニードルベアリング２８と該ニードルベアリング２８の軸方向の側部に配置された軸受である第４ボールベアリング３５を介して回転自在に支持されている。
　また、モータ軸１３の吸気カムシャフト１１５ａ側の後端部には、減速機８の一部を構成する円筒状の偏心軸部３０が一体に設けられている。
　また、モータ軸１３の外周面とプレート６の内周面との間には、減速機８内部からモータ１２内への潤滑油のリークを阻止するフリクション部材である第２オイルシール３２が設けられている。
　第２オイルシール３２は、内周部がモータ軸１３の外周面に弾接することによって、モータ軸１３の回転に対して摩擦抵抗を付与する。
　減速機８は、偏心回転運動を行う偏心軸部３０と、偏心軸部３０の外周に設けられた第２軸受である第２ボールベアリング３３と、第２ボールベアリング３３の外周に設けられたローラ３４と、ローラ３４を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持器４１と、保持器４１と一体の従動部材９とで主に構成されている。
　偏心軸部３０の外周面に形成されたカム面の軸心が、モータ軸１３の軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心している。なお、第２ボールベアリング３３とローラ３４などが遊星噛み合い部として構成されている。
　第２ボールベアリング３３は、大径状に形成されて、第１ニードルベアリング２８の径方向位置で全体がほぼオーバラップする状態に配置され、第２ボールベアリング３３の内輪３３ａが偏心軸部３０の外周面に圧入固定されていると共に、第２ボールベアリング３３の外輪３３ｂの外周面にはローラ３４が常時当接している。
　また、外輪３３の外周側には円環状の隙間Ｃが形成され、この隙間Ｃによって第２ボールベアリング３３全体が偏心軸部３０の偏心回転に伴って径方向へ移動可能、つまり偏心動可能になっている。
　各ローラ３４は、第２ボールベアリング３３の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ環状部材１９の内歯１９ａに嵌入すると共に、保持器４１の突起部４１ａによって周方向にガイドされつつ径方向に揺動運動させるようになっている。
　減速機８の内部には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給される。
　潤滑油供給手段は、シリンダヘッドの軸受４４の内部に形成されて図外のメインオイルギャラリーから潤滑油が供給される油供給通路４４ａと、吸気カムシャフト１１５ａの内部軸方向に形成されて油供給通路４４ａにグルーブ溝を介して連通した油供給孔４８と、従動部材９の内部軸方向に貫通形成されて一端が油供給孔４８に開口し他端が第１ニードルベアリング２８と第２ボールベアリング３３の付近に開口した小径なオイル供給孔４５と、同じく従動部材９に貫通形成された大径な３つのオイル排出孔（図示省略）と、から構成されている。
　以下では、可変バルブタイミング機構１１４の作動について説明する。
　まず、内燃機関１０１のクランクシャフト１０９が回転駆動するとタイミングチェーン４２を介してタイミングスプロケット１が回転し、その回転力によりハウジング５と環状部材１９とプレート６を介してモータ１２が同期回転する。
　一方、環状部材１９の回転力が、ローラ３４から保持器４１及び従動部材９を経由して吸気カムシャフト１１５ａに伝達される。これによって、吸気カムシャフト１１５ａのカムが吸気バルブ１０５を開閉作動させる。
　そして、制御装置２０１は、可変バルブタイミング機構１１４によってクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角、つまり、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを変更するときは、モータ１２の電磁コイル１７に通電し、モータ１２を駆動させる。モータ１２が回転駆動されると、このモータ回転力が減速機８を介して吸気カムシャフト１１５ａに伝達される。
　すなわち、モータ軸１３の回転に伴い偏心軸部３０が偏心回転すると、各ローラ３４がモータ軸１３の１回転毎に保持器４１の突起部４１ａに径方向へガイドされながら環状部材１９の１つの内歯１９ａを乗り越えて隣接する他の内歯１９ａに転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。
　この各ローラ３４の転接によってモータ軸１３の回転が減速されつつ従動部材９に回転力が伝達される。なお、モータ軸１３の回転が従動部材９に伝達されるときの減速比は、ローラ３４の個数などによって任意に設定することが可能である。
　これにより、吸気カムシャフト１１５ａがタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相角が変換されて、吸気バルブ１０５の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側に変更される。
　ここで、タイミングスプロケット１に対する吸気カムシャフト１１５ａの正逆相対回転は、凸部１ｄの各側面が溝部２ｂの各対向面２ｃ、２ｄのいずれか一方に当接することによって規制される。
　すなわち、従動部材９が、偏心軸部３０の偏心回動に伴ってタイミングスプロケット１の回転方向と同方向に回転することによって、凸部１ｄの一側面が溝部２ｂの一方側の対向面１ｃに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、吸気カムシャフト１１５ａは、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相角が進角側へ最大に変更される。
　一方、従動部材９が、タイミングスプロケット１の回転方向と逆方向に回転することによって、凸部１ｄの他側面が溝部２ｂの他方側の対向面２ｄに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、吸気カムシャフト１１５ａは、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が遅角側へ最大に変更される。
　このように、制御装置２０１は、可変バルブタイミング機構１１４のモータ１２の通電を制御することによってクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角、つまり、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを可変に制御する。
　制御装置２０１は、内燃機関１０１の運転状態、例えば、機関負荷、機関回転速度、機関温度、始動状態などに基づいて目標位相角ＴＡを演算する一方、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの実際の相対回転位相角ＲＡを検出する。
　前記目標位相角ＴＡは、目標進角量、目標バルブタイミング、目標変換角などに相当する。
　そして、制御装置２０１は、目標位相角ＴＡに実際の相対回転位相角ＲＡが近づくように電動モータ１２の操作量を演算して出力する、回転位相のフィードバック制御を実施する。前記フィードバック制御において、制御装置２０１は、例えば目標位相角ＴＡと実際の相対回転位相角ＲＡとの偏差に基づく比例積分制御などによって、電動モータ１２の操作量を演算する。
　制御装置２０１は、図５の機能ブロック図に示すようにして、実際の相対回転位相角ＲＡを、クランク角センサ２０３，カム角センサ２０４及びモータ回転角センサ２１０の出力に基づき検出する。
　回転位相演算部５０１は、クランク角センサ２０３が出力する回転角信号ＰＯＳと、カム角センサ２０４が出力する回転角信号ＣＡＭとを入力する。
　そして、回転位相演算部５０１は、回転角信号ＣＡＭが入力される毎の割り込み処理で、回転角信号ＣＡＭと回転角信号ＰＯＳとに基づいて位相角ＲＡ１［degCA］を演算する。
　なお、本実施形態において、角度単位degCAは、クランクシャフト１０９の角度を示すものとする。
　回転位相演算部５０１は、例えば、回転角信号ＰＯＳに基づき検出される基準クランク角位置から回転角信号ＣＡＭが入力されるまでの角度を、回転角信号ＰＯＳのカウント値や機関回転速度に基づく経過時間の角度換算などによって計測することで、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角の検出値である位相角ＲＡ１を演算する。
　従って、回転位相演算部５０１によって検出される位相角ＲＡ１は、回転角信号ＣＡＭが入力される毎、換言すれば、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に更新されることになり、更新後は次に回転角信号ＣＡＭが入力されるまでの間において前回の検出値を保持する。
　なお、位相角ＲＡ１は、吸気バルブ１０５のバルブタイミングの最遅角位置から進角クランク角度［degCA］を表すものとし、バルブタイミングの最遅角位置は、バルブタイミングの初期位置若しくはデフォルト位置に相当する。
　従って、吸気バルブ１０５のバルブタイミングが最遅角位置であるときには、位相角ＲＡ１＝０degCAとなり、吸気バルブ１０５のバルブタイミングが進角されるほど位相角ＲＡ１はより大きな角度に算出されることになる。
　また、回転角信号ＣＡＭが一群として出力されるパルス数に基づいて気筒番号を表す場合、回転位相演算部５０１は、一群のパルス信号のうちの先頭パルス信号に基づく割り込み処理によって位相角ＲＡ１の演算処理を行うものとする。
　ＣＡＭ周期演算部５０２は、カム角センサ２０４が出力する回転角信号ＣＡＭの入力に基づく割り込み処理によって、回転角信号ＣＡＭの発生周期であるＣＡＭ周期ＴＲＥＦ［ms］を計測する。つまり、前回に割り込み処理を行ったときのタイマ値と、今回の割り込み処理実行時のタイマ値との差を、回転角信号ＣＡＭの発生周期ＴＲＥＦ［ms］として演算する。
　内燃機関１０１が４気筒機関で、気筒間の行程位相差がクランク角で１８０degCAである場合、ＣＡＭ周期演算部５０２は、クランクシャフト１０９が１８０degCAだけ回転するのに要する時間、換言すれば、タイミングスプロケット１が９０degだけ回転するのに要する時間を計測することになる。
　ＰＯＳカウント部５０３は、クランク角センサ２０３が出力する回転角信号ＰＯＳが入力される毎の割り込み処理によって、回転角信号ＰＯＳのカウント値ＮＰＯＳを更新する。つまり、ＰＯＳカウント部５０３は、回転角信号ＰＯＳが入力される毎に前回までのカウント値ＮＰＯＳを所定値だけ増大させる。
　回転量演算部５０４は、所定時間Δｔ毎の割り込み処理で、ＣＡＭ周期演算部５０２で最新に演算されたＣＡＭ周期ＴＲＥＦを読み込み、読み込んだＣＡＭ周期ＴＲＥＦから、タイミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの角度変化量ΔＡＳＰ１［deg］、換言すれば、タイミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量を演算する。なお、前記所定時間Δｔは、例えば１msとすることができる。
　ＣＡＭ周期ＴＲＥＦは、前述のようにタイミングスプロケット１が９０degだけ回転するのに要する時間であるから、１ms当たりのスプロケット１の角度変化量は、９０［deg］／ＣＡＭ周期ＴＲＥＦ［ms］となる。従って、所定時間Δｔが１msである場合、角度変化量ΔＡＳＰ１［deg］＝９０［deg］／ＣＡＭ周期ＴＲＥＦ［ms］」となる。
　カウント変化量演算部５０５は、所定時間Δｔ毎の割り込み処理で、ＰＯＳカウント部５０３によって更新されるカウント値ＮＰＯＳを読み込み、前回読み込んだカウント値ＮＰＯＳと今回読み込んだカウント値ＮＰＯＳとの差を、所定時間Δｔ当たりにおけるカウント値ＮＰＯＳの変化量ΔＮＰＯＳとして演算する。
　単位変換部５０６は、カウント変化量演算部５０５が変化量ΔＮＰＯＳを演算する毎に、変化量ΔＮＰＯＳを、回転信号ＰＯＳの角度周期［degCA］に基づいて所定時間Δｔ当たりのクランク角度変化量ΔＣＡ［degCA］に変換する。つまり、単位変換部５０６は、所定時間Δｔ当たりのクランク角度変化量ΔＣＡ［degCA］、換言すれば、所定時間Δｔ当たりのクランクシャフト１０９の回転量を演算する。
　乗算部５０７は、単位変換部５０６がクランク角度変化量ΔＣＡを演算する毎に、クランク角度変化量ΔＣＡに１／２を乗算することで、所定時間Δｔ当たりのタイミングスプロケット１の角度変化量ΔＡＳＰ２［deg］、換言すれば、タイミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量に変換する。
　タイミングスプロケット１の回転速度は、クランクシャフト１０９の回転速度の半分であるから、クランクシャフト１０９の回転角が所定時間Δｔ当たりΔＣＡ［degCA］だけ変化するときに、スプロケット１の回転角はΔＣＡ／２［deg］だけ変化することになる。
　回転量演算部５０４が演算した角度変化量ΔＡＳＰ１、及び、乗算部５０７が演算した角度変化量ΔＡＳＰ２は、選択部５０８に入力される。
　選択部５０８は、角度変化量ΔＡＳＰ１と角度変化量ΔＡＳＰ２とのうちの大きい方、換言すれば、カム角センサ２０４が出力する回転信号ＣＡＭに基づき求めた所定時間Δｔ当たりのタイミングスプロケット１の回転量と、クランク角センサ２０３が出力する回転信号ＰＯＳに基づき求めた所定時間Δｔ当たりのタイミングスプロケット１の回転量とのうちの大きい方を選択し、最終的な角度変化量ΔＡＳＰとして出力する。
　モータ回転角検出部５０９は、モータ回転角センサ２１０の出力信号を入力する。
　そして、モータ回転角検出部５０９は、モータ回転角センサ２１０の出力信号の入力に基づく割り込み処理によって、モータ回転角の検出処理を実施する。例えば、モータ回転角センサ２１０が、出力パルス信号のデューティ比％によってモータ回転角を示す場合、モータ回転角検出部５０９は、モータ回転角センサ２１０の出力信号のデューティ比の計測を行う。
　なお、モータ回転角センサ２１０として、エンコーダ、ホールＩＣ、レゾルバなどの公知のセンサを適宜採用することができ、モータ回転角センサ２１０を、回転角に応じて出力パルス信号のデューティ比が変化するセンサに限定するものではない。
　変化量演算部５１０は、所定時間Δｔ毎の割り込み処理によって、前回の時点でのモータ回転角検出部５０９による検出処理の結果と、今回の時点でのモータ回転角検出部５０９による検出処理の結果との差として、所定時間Δｔ当たりにおける検出結果の変化量を演算する。
　例えば、モータ回転角センサ２１０が、出力パルス信号のデューティ比によってモータ回転角を示す場合、変化量演算部５１０は、所定時間Δｔ当たりのデューティ比の変化量［％／Δｔ］を演算する。
　単位変換部５１１は、変化量演算部５１０が変化量を演算する毎に、係る変化量を、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの角度変化量ΔＡＭ［deg］、換言すれば、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの回転量に変換する。
　偏差演算部５１２は、単位変換部５１１で演算されたモータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの角度変化量ΔＡＭと、選択部５０８から出力された所定時間Δｔ当たりのタイミングスプロケット１の角度変化量ΔＡＳＰとを入力する。
　そして、偏差演算部５１２は、角度変化量ΔＡＭと角度変化量ΔＡＳＰとの偏差ΔＡ（ΔＡ＝ΔＡＭ－ΔＡＳＰ）、つまり、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの回転量と、タイミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量との偏差を演算する。
　可変バルブタイミング機構１１４では、モータ軸１３がスプロケット１と同じ回転速度で回転するときには、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角は変化しない。
　一方、モータ１２の回転速度制御によってモータ軸１３の回転速度をタイミングスプロケット１の回転速度よりも速くすると、換言すれば、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの回転量をアチミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量よりも大きくすると、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角は遅角側に変化する。
　逆に、モータ１２の回転速度制御によってモータ軸１３の回転速度をタイミングスプロケット１の回転速度よりも遅くすると、換言すれば、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの回転量をタイミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量よりも小さくすると、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角は進角側に変化する。
　即ち、可変バルブタイミング機構１１４は、モータ軸１３の回転量とタイミングスプロケット１の回転量との差に応じて吸気バルブ１０５のバルブタイミングを進角方向若しくは遅角方向に変化させる機構である。
　そこで、変換部５１３は、偏差演算部５１２が演算した偏差ΔＡ、つまり、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの回転量とタイミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量との差分を、減速機８の減速比などに基づき、所定時間Δｔ当たりの位相角ＲＡの変化量ΔＲＡに変換する。
　なお、変化量ΔＲＡは、符号付の角度データである。そして、内燃機関１０１の正回転方向、及び、バルブタイミングの進角方向をプラスで表すとすると、偏差ΔＡがプラスであるときに変化量ΔＲＡがマイナスの値として算出されるように、変換部５１３は、偏差ΔＡの正負を反転させるために偏差ΔＡに“－１”を乗算する処理を行うと共に、減速機８の減速比Ｇによる補正処理と、単位変換処理とを行う。
　そして、積算処理部５１４は、回転位相演算部５０１によって回転角信号ＣＡＭが発生する毎に更新される位相角ＲＡ１を初期値として、変換部５１３から出力される所定時間Δｔ当たりの位相角ＲＡの変化量ΔＲＡを積算して、最終的な位相角ＲＡ（ＲＡ＝ＲＡ１＋∫ΔＲＡ）を演算する。換言すれば、積算処理部５１４は、変化量ΔＲＡの積算値に基づく位相角ＲＡの検出値を、回転角信号ＣＡＭが発生する毎に位相角ＲＡ１に基づいて校正する。
　これにより、位相角ＲＡ１は、回転角信号ＣＡＭが発生する毎に更新されるのに対し、積算処理部５１４から出力される位相角ＲＡは、所定時間Δｔ毎に更新される値となる。換言すれば、回転角信号ＣＡＭ及び回転信号ＰＯＳに基づき検出される位相角ＲＡ１が更新される間での回転位相の変化を、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの回転量とスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量との差に基づき検出することで、位相角ＲＡの更新周期が回転角信号ＣＡＭの発生周期よりも短くなるようにしてある。
　フィードバック制御部５１５は、所定時間Δｔ又は所定時間Δｔよりも長い時間Δｔｃ毎の割り込み処理によって実行され、積算処理部５１４が出力する位相角ＲＡの最新値及び図示省略した演算処理部で演算された目標位相角ＴＡを読み込み、位相角ＲＡが目標位相角ＴＡに近づくように、可変バルブタイミング機構１１４の操作量を演算して出力する。なお、時間Δｔｃは、例えば１０ms程度とする。
　上記のように、回転角信号ＣＡＭ及び回転信号ＰＯＳに基づき検出される位相角ＲＡ１が更新される間での回転位相の変化を、モータ軸１３の所定時間Δｔ当たりの回転量とタイミングスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの回転量との差に基づき検出すれば、可変バルブタイミング機構１１４の操作量に用いる位相角ＲＡの更新周期が内燃機関１０１の回転速度が低いときでも十分に短くなるから、位相角ＲＡを目標位相角ＴＡに向けて高い応答で収束させつつ、オーバーシュートの発生を抑制することができる。
　ここで、モータ回転角センサ２１０に何らかの異常が生じ、変化量ΔＲＡの演算が行えなくなると、積算処理部５１４は、所定時間Δｔ毎の位相角ＲＡの更新処理を停止し、回転角信号ＣＡＭが発生する毎に回転位相演算部５０１が出力する位相角ＲＡ１のデータをそのまま最終的な位相角ＲＡとして出力する。
　この場合、目標位相角ＴＡへの収束性は低下するものの、位相角ＲＡを目標位相角ＴＡに近づける制御を継続することができ、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを内燃機関１０１の運転状態に応じた適切なタイミングに制御できる。
　なお、積算処理部５１４には、回転位相の検出に用いるセンサ２０３，２０４，２１０の故障診断の結果を示すフラグが入力される。
　モータ回転角センサ２１０の異常によって変化量ΔＲＡの演算が行えなくなった場合、換言すれば、位相角ＲＡの更新周期が所定時間Δｔよりも長くなった場合には、正常であるときに比べてフィードバック制御のゲインを低下させ、オーバーシュートの発生を抑制することができる。
　また、クランク角センサ２０３とカム角センサ２０４とのいずれか一方に何らかの異常が生じると、回転位相演算部５０１における位相角ＲＡ１の演算が不能になるが、この場合、積算処理部５１４は、回転角信号ＣＡＭが発生する毎の位相角ＲＡの校正処理を停止する一方で、変化量ΔＲＡに基づく位相角ＲＡの更新を継続する。
　即ち、クランク角センサ２０３とカム角センサ２０４とのいずれか一方に何らかの異常が生じると、制御装置２０１は、正常な方のセンサの出力とモータ回転角センサ２１０の出力とから変化量ΔＲＡを演算し、位相角ＲＡを所定時間Δｔ毎に更新する。
　つまり、制御装置２０１は、クランク角センサ２０３、カム角センサ２０４、モータ回転角センサ２１０のうちのいずれか１つに異常が発生したときに、正常な２つのセンサの出力に基づき回転位相を検出して、可変バルブタイミング機構１１４のフィードバック制御を継続する。
　上記のように、選択部５０８が、クランク角信号ＰＯＳに基づくタイミングスプロケット１の回転量と、カム角信号ＣＡＭに基づくタイミングスプロケット１の回転量との大きい方を選択する構成とすれば、クランク角センサ２０３とカム角センサ２０４とのいずれか一方に異常が発生したときに、回転位相が実際よりも遅角側に誤検出され、バルブタイミングが目標よりも過進角されてしまうことを抑制できる。
　つまり、タイミングスプロケット１の角度変化量ΔＡＳＰが実際よりも小さい値に検出されると、位相角ＲＡは実際よりも遅角側に検出されることになるが、選択部５０８が２つの回転量のうちの大きい方を選択すれば、タイミングスプロケット１の角度変化量ΔＡＳＰが実際よりも小さい値に検出されることを抑制でき、以って、位相角ＲＡが実際よりも遅角側に検出されることを抑制できる。
　吸気バルブ１０５のバルブタイミングが目標よりも進角側に制御され、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが目標よりも早まると、吸気バルブ１０５とピストン１０８との干渉が発生する可能性がある。
　これに対し、選択部５０８が、入力した２つの回転量データのうちの大きい方を選択すれば、実際よりも変化量ΔＲＡが遅角側に誤検出されることを抑制でき、以って、吸気バルブ１０５のバルブタイミングの過進角によるピストン干渉の発生を抑制できる。
　クランク角センサ２０３、カム角センサ２０４、モータ回転角センサ２１０についての異常の有無の診断は、センサ間での検出結果の整合性の判断や、各センサのパルス周期の検出などの公知の診断技術を適宜用いて行われる。
　また、図５に示した例では、選択部５０８は、角度変化量ΔＡＳＰ１と角度変化量ΔＡＳＰ２とのうちの大きい方を選択するが、例えば、可変バルブタイミング機構１１４が最進角側に制御されても吸気バルブ１０５とピストン１０８との干渉が発生せず、最遅角側に制御されて吸気ルブ１０５の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣ以後に遅れることで、内燃機関１０１の吸入空気量が不足する可能性がある場合には、選択部５０８は角度変化量ΔＡＳＰ１と角度変化量ΔＡＳＰ２とのうちの小さい方を選択する構成とすることができる。
　選択部５０８が角度変化量ΔＡＳＰ１と角度変化量ΔＡＳＰ２とのうちの小さい方を選択すれば、実際よりも変化量ΔＲＡが進角側に誤検出されることを抑制でき、以って、吸気バルブ１０５のバルブタイミングが過遅角されてしまうことを抑制できる。
　なお、選択部５０８が角度変化量ΔＡＳＰ１と角度変化量ΔＡＳＰ２とのうちの小さい方を選択する場合でも、クランク角センサ２０３とカム角センサ２０４とのいずれか一方に断線などが発生し、角度変化量ΔＡＳＰ１と角度変化量ΔＡＳＰ２とのいずれか一方が零に算出される場合には、正常な側の角度変化量ΔＡＳＰに基づいて変化量ΔＲＡを演算させることができる。
　また、図６、図７に示すように、クランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とカム角信号ＣＡＭに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とのうちの大きい方と、クランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量と、カム角信号ＣＡＭに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とのうちのいずれか１つを、クランク角センサ２０３の故障診断の結果及びカム角センサ２０４の故障診断の結果に基づき選択し、偏差演算部５１２に出力する構成とすることができる。
　図６において、選択部５０８は、クランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とカム角信号ＣＡＭに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とのうちの大きい方を選択し、出力切替え部５２０に出力する。
　出力切替え部５２０は、選択部５０８の出力と、クランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量と、カム角信号ＣＡＭに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とを入力すると共に、クランク角センサ２０３の故障診断の結果及びカム角センサ２０４の故障診断の結果に基づく選択指令信号ＳＷを入力し、選択指令信号ＳＷに基づき３つの入力信号のいずれか１つを選択して偏差演算部５１２に出力する。
　選択指令信号ＳＷは、図７に示すように、クランク角センサ２０３の故障診断の結果及びカム角センサ２０４の故障診断の結果に応じて３種類の信号に切り替えられる。
　具体的には、クランク角センサ２０３及びカム角センサ２０４について故障発生が確定する前であれば、選択指令信号ＳＷは選択部５０８の出力を選択する指令として設定される。また、クランク角センサ２０３の故障が確定されると、選択指令信号ＳＷは、カム角信号ＣＡＭに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量を選択する指令に設定される。更に、カム角センサ２０４の故障が確定されると、選択指令信号ＳＷは、クランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量を選択する指令に設定される。
　つまり、クランク角センサ２０３及びカム角センサ２０４について故障発生が診断されていない状態では、クランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とカム角信号ＣＡＭに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量とのうちの大きい方を選択し、クランク角センサ２０３とカム角センサ２０４とのいずれか一方について故障の発生が診断されると、正常である側のセンサ出力に基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量を選択するように構成される。
　これにより、クランク角センサ２０３とカム角センサ２０４とのいずれか一方が故障したときに、正常なセンサの出力に基づくスプロケット１の回転量を安定して出力させることができ、制御の信頼性を向上させることができる。
　また、選択部５０８は、クランク角センサ２０３の故障診断の結果とカム角センサ２０４の故障診断の結果とに基づき、双方のセンサが正常である場合にクランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量の検出値を出力し、カム角センサ２０４の故障発生が診断された場合にクランク角信号ＰＯＳに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量の検出値を出力し、クランク角センサ２０３の故障発生が診断された場合にカム角信号ＣＡＭに基づいて検出されたタイミングスプロケット１の回転量の検出値を出力する構成とすることができる。
　また、排気バルブ１１０のバルブ作動角の位相を可変とする排気側可変バルブタイミング機構と、排気カムシャフトの回転角信号ＣＡＭを出力する排気側カム角センサ２０４Ｅとを備える内燃機関１０１では、図８に示すように、角度変化量ΔＡＳＰ１を排気側カム角センサ２０４Ｅの出力に基づき演算させ、係る角度変化量ΔＡＳＰ１を選択部５０８などに出力する構成とすることができる。
　つまり、図８において、ＣＡＭ周期演算部５０２Ｅは、排気側カム角センサ２０４Ｅが出力する回転角信号ＣＡＭＥの入力に基づく割り込み処理によって、回転角信号ＣＡＭＥの発生周期であるＣＡＭ周期ＴＲＥＦＥ［ms］を計測し、回転量演算部５０４Ｅは、所定時間Δｔ毎の割り込み処理により、ＣＡＭ周期演算部５０２Ｅで最新に演算されたＣＡＭ周期ＴＲＥＦＥを読み込み、読み込んだＣＡＭ周期ＴＲＥＦＥからスプロケット１の所定時間Δｔ当たりの角度変化量ΔＡＳＰ１［deg］を演算する。
　そして、図８の構成を採用する場合、吸気側カム角センサ２０４の故障が検出された場合、排気側可変バルブタイミング機構による排気バルブ１１０のバルブ作動角の位相変化を停止させ、位相を予め設定されたデフォルト位置や診断確定時点での位相などに固定することができる。
　これにより、排気側カム角センサ２０４Ｅの出力に基づく角度変化量ΔＡＳＰ１の演算精度が向上し、吸気側カム角センサ２０４の故障状態での可変バルブタイミング機構１１４の制御精度が向上する。
　なお、上記構成とした場合、吸気側カム角センサ２０４が故障することで排気側可変バルブタイミング機構の動作が停止することになるが、吸気側可変バルブタイミング機構の動作を停止させる場合よりも、内燃機関１０１の運転性への影響は小さい。
　また、積算処理部５１４は、変化量ΔＲＡの積算値に基づく位相角ＲＡの検出値を、回転角信号ＣＡＭが発生する毎に位相角ＲＡ１に基づいて校正するが、「角度変化量ΔＡＳＰ１＞角度変化量ΔＡＳＰ２」が成立し選択部５０８が角度変化量ΔＡＳＰ１を選択して出力する場合に、位相角ＲＡ１に基づく位相角ＲＡの校正処理を停止させることができる。
　つまり、「角度変化量ΔＡＳＰ１＞角度変化量ΔＡＳＰ２」である場合は、クランク角センサ２０３に故障が発生していると考えられ、位相角ＲＡ１の精度が低下するため、位相角ＲＡ１に基づく位相角ＲＡの校正処理を停止させることで、位相角ＲＡが誤って校正されることを抑制できるようになる。
　また、図５の機能ブロック図では、カム角センサ２０４が出力する回転角信号ＣＡＭの発生周期であるＣＡＭ周期ＴＲＥＦ［ms］を計測するＣＡＭ周期演算部５０２と、ＣＡＭ周期演算部５０２が演算したＣＡＭ周期ＴＲＥＦに基づき角度変化量ΔＡＳＰ１［deg］を演算する回転量演算部５０４とを有するが、これらのＣＡＭ周期演算部５０２、回転量演算部５０４に代えて、図９に示すように、ＣＡＭカウント部５２１とカウント変化量演算部５２２とを備えることができる。
　ＣＡＭカウント部５２１は、カム角センサ２０４が回転角信号ＣＡＭを出力する毎にカウンタの値を増加させ、カウント変化量演算部５２２は、前回読み込んだカウンタの値と今回読み込んだカウンタの値との差を、所定時間Δｔ当たりにおけるカウンタの変化量として演算し、この変化量を角度変化量ΔＡＳＰ１に変換する。
　また、図５の機能ブロック図では、クランク角センサ２０３が出力する回転角信号ＰＯＳが入力される毎にカウンタを増加させるＰＯＳカウント部５０３と、ＰＯＳカウント部５０３によって更新されるカウント値ＮＰＯＳを読み込み、所定時間Δｔ当たりにおけるカウント値ＮＰＯＳの変化量ΔＮＰＯＳを演算するカウント変化量演算部５０５とを有する。これに対し、図１０に示すように、ＰＯＳカウント部５０３、カウント変化量演算部５０５に代えて、ＰＯＳ周期演算部５２３と回転量演算部５２４とを備えることができる。
　ＰＯＳ周期演算部５２３は、クランク角センサ２０３が出力する回転角信号ＰＯＳの発生周期［ms］を計測し、回転量演算部５２４は、ＰＯＳ周期演算部５２３が演算したＰＯＳ周期ＴＰＯＳを変化量ΔＮＰＯＳ若しくは角度変化量ΔＡＳＰ２に変換する。
　また、可変バルブタイミング機構１１４がモータ軸を機関回転方向と逆方向に回転させることで位相を進角させる構成の場合は、前述した図５の機能ブロック図に従って可変バルブタイミング機構１１４を操作することができるが、可変バルブタイミング機構１１４がモータ軸を機関回転方向と同方向に回転させることで位相を進角させる構成の場合は、図１１に示す機能ブロック図に従って可変バルブタイミング機構１１４を操作することができる。
　図１１の機能ブロック図は、選択部５０８及び変換部５１３の構成が図５の機能ブロック図と異なる。
　具体的には、図１１の機能ブロック図に示す選択部５０８Ｓは、角度変化量ΔＡＳＰ１と角度変化量ΔＡＳＰ２とのうちの小さい方、換言すれば、カム角センサ２０４が出力する回転信号ＣＡＭに基づき求めた所定時間Δｔ当たりのスプロケット１の回転量と、クランク角センサ２０３が出力する回転信号ＰＯＳに基づき求めた所定時間Δｔ当たりのスプロケット１の回転量との小さいを選択し、最終的な角度変化量ΔＡＳＰとして出力する。
　図１１の機能ブロック図に示す変換部５１３Ｓでは、角度変化量偏差ΔＡの正負を反転させる必要がないので、角度変化量偏差ΔＡに“１”を乗算する処理を行い、減速機８の減速比Ｇによる補正処理及び単位変換処理については、図５の場合と同様な処理を行う。
　また、カム角センサ２０４又はクランク角センサ２０３の故障が検出された場合に、その後の位相検出精度を向上させるために、可変バルブタイミング機構１１４をデフォルト位置に制御し、積算処理部５１４における変化量ΔＲＡの積算値を初期値にクリアさせることができる。
　なお、可変バルブタイミング機構１１４をデフォルト位置とは、例えば、ストッパで位置決めされる最遅角位置又は最進角位置である。また、変化量ΔＲＡの積算値の初期値は、例えば零である。
　図１２のタイムチャートは、上記の故障診断に基づくデフォルト制御及び積算値のクリア処理の一例を示す。
　図１２において、時刻ｔ１に達するまでの故障発生が確定されるまでの間では、積算部５１４の出力に基づき可変バルブタイミング機構１１４を制御し、時刻ｔ１にてカム角センサ２０４又はクランク角センサ２０３の故障が確定されると、可変バルブタイミング機構１１４のデフォルト位置に向けた制御を開始させる。
　そして、時刻ｔ２で、可変バルブタイミング機構１１４がデフォルト位置に達したことが検出されると、変化量ΔＲＡの積算値を初期値に更新してから、目標位相角ＴＡに実位相角を近づける制御を再開させる。
　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、制御装置２０１は、クランク角センサ２０３、カム角センサ２０４、モータ回転角センサ２１０のうちの２つ乃至３つに異常が発生したときには、実回転位相の検出が不能になるので、可変バルブタイミング機構１１４による回転位相が初期位置に戻るようにモータ１２を制御することができる。
　また、排気バルブ１１０のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構においても、クランク角センサ２０３、排気カムシャフトの回転角信号ＣＡＭを出力するカム角センサ、モータ回転角センサ２１０のうちのいずれか１つに異常が発生したときに、正常な２つのセンサの出力に基づきクランクシャフト１０９に対する排気カムシャフトの回転位相を検出する構成とすることができる。
　また、クランク角センサ２０３とカム角センサ２０４とのいずれか一方が故障し、位相角ＲＡ１の検出が不能になった場合には、センサ正常状態での目標回転位相に代えて故障発生状態での目標回転位相を設定し、変化量ΔＲＡに基づき更新される実回転位相が故障時用目標値に近づくように可変バルブタイミング機構１１４を制御することができる。
　また、クランク角センサ２０３、カム角センサ２０４、モータ回転角センサ２１０のうちの１つに異常が発生したときに、目標回転位相の可変範囲を正常時よりも狭く制限することで、過進角又は過遅角を抑制することができる。
　また、可変バルブタイミング機構と共に、吸気バルブ又は排気バルブの作動角を可変とする可変作動角機構を備えることができる。そして、可変バルブタイミング機構及び可変作動角機構を備える内燃機関１０１において、クランク角センサ２０３、カム角センサ２０４、モータ回転角センサ２１０のうちの１つに異常が発生したときに、可変作動角機構による作動角の増大変化を正常時よりも制限して、ピストン干渉の発生を抑制することができる。
　また、選択部５０８が２つの回転量のうちの大きい方を選択する構成において、一方の回転量が上限値よりも大きい回転量であるときには、逆に小さい方を選択するよう構成し、センサ若しくはセンサ信号の処理回路の異常などによって異常に高い回転量が演算されたときに、回転量の選択が誤ってなされることを抑制することができる。
　１２…モータ、１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０９…クランクシャフト、１１４…可変バルブタイミング機構、１１５ａ…吸気カムシャフト、２０１…制御装置、２０３…クランク角センサ、２０４…カム角センサ、２１０…モータ回転角センサ

Claims (15)

  1. 　クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転速度の調整によって変化させる可変バルブタイミング機構と、前記クランクシャフトの所定角度位置でクランク角信号を出力するクランク角センサと、前記カムシャフトの所定角度位置でカム角信号を出力するカム角センサと、前記モータの回転軸の回転角を検出するモータ回転角センサとを備えた内燃機関に適用される制御装置であって、
    　前記クランク角センサ、カム角センサ、モータ回転角センサのうちのいずれか１つに異常が発生したときに、正常な２つのセンサの出力に基づき前記回転位相を検出する位相検出部を備える、内燃機関の制御装置。
  2. 　前記位相検出部は、前記クランク角センサと前記カム角センサとのいずれか一方が異常であるときに、前記クランク角センサと前記カム角センサとのうちの正常なセンサの出力と前記モータ回転角センサの出力とに基づき前記回転位相の変化量を検出するよう構成される、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記位相検出部は、
    　前記カム角信号が出力される毎に当該カム角信号と前記クランク角信号とに基づき前記回転位相を検出し、
    　前記カム角信号が出力される毎に検出した回転位相を初期値として、前記変化量の積算値に基づき前記回転位相の検出値を更新するよう構成され、
    　前記クランク角センサと前記カム角センサとのいずれか一方が異常であるときに、前記初期値の更新を停止する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記位相検出部は、
    　前記クランク角センサと前記カム角センサとのいずれか一方の異常を検出したときに前記可変バルブタイミング機構をデフォルト位置に一旦制御し、その後に前記クランク角センサと前記カム角センサとのうちの正常なセンサの出力と前記モータ回転角センサの出力とに基づき求めた前記回転位相の変化量に基づいて前記回転位相を検出するよう構成される、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記デフォルト位置がストッパで位置決めされる位置である、請求項４記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　前記カムシャフトが吸気カムシャフトであり、前記デフォルト位置が最遅角位置である、請求項４記載の内燃機関の制御装置。
  7. 　前記位相検出部は、前記モータ回転角センサが異常であるときに前記変化量の積算値に基づく前記回転位相の検出値の更新を停止するよう構成される、請求項３記載の内燃機関の制御装置。
  8. 　前記位相検出部は、前記クランク角信号に基づき求めたカムスプロケットの回転量と、前記カム角信号に基づき求めた前記カムスプロケットの回転量とのより大きい方を選択し、選択した前記カムスプロケットの回転量と前記モータ回転角センサの出力に基づき求めた前記モータの回転軸の回転量とから前記回転位相の変化量を求めるよう構成される、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  9. 　前記位相検出部は、前記クランク角センサ、前記カム角センサ、前記モータ回転角センサが全て正常であるときには、これら３つのセンサの出力に基づき前記回転位相を検出するよう構成される、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  10. 　前記回転位相の検出値に基づく可変バルブタイミング機構の制御のゲインを、前記モータ回転角センサが異常であるときには正常であるときに比べて低下させるゲイン制御部を更に備えた、請求項1記載の内燃機関の制御装置。
  11. 　クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転速度の調整によって変化させる可変バルブタイミング機構と、前記クランクシャフトの所定角度位置でクランク角信号を出力するクランク角センサと、前記カムシャフトの所定角度位置でカム角信号を出力するカム角センサと、前記モータの回転軸の回転角を検出するモータ回転角センサとを備えた内燃機関の制御方法であって、
    　前記クランク角センサ、前記カム角センサ、前記モータ回転角センサそれぞれについて異常の有無を検出するステップと、
    　前記クランク角センサ、前記カム角センサ、前記モータ回転角センサのうちのいずれか１つに異常が発生したときに、正常な２つのセンサの出力に基づき前記回転位相を検出するステップと、
    　を含む、内燃機関の制御方法。
  12. 　前記正常な２つのセンサの出力に基づき前記回転位相を検出するステップは、
    　前記クランク角センサと前記カム角センサとのいずれか一方が異常であるときに、前記クランク角センサと前記カム角センサとのうちの正常なセンサの出力と前記モータ回転角センサの出力とに基づき前記回転位相の変化量を検出するステップ、
    　を含む、請求項１１記載の内燃機関の制御方法。
  13. 　前記回転位相の変化量を検出するステップは、
    　前記カム角信号が出力される毎に当該カム角信号と前記クランク角信号とに基づき前記回転位相を検出するステップと、
    　前記カム角信号が出力される毎に検出した回転位相を初期値として、前記変化量の積算値に基づき前記回転位相の検出値を更新するステップと、
    　前記クランク角センサと前記カム角センサとのいずれか一方が異常であるときに、前記初期値の更新を停止するステップと、
    　を含む、請求項１２記載の内燃機関の制御方法。
  14. 　前記回転位相の変化量を検出するステップは、
    　前記クランク角センサと前記カム角センサとのいずれか一方の異常を検出したときに前記可変バルブタイミング機構をデフォルト位置に一旦制御するステップ、
    　を含む、請求項１２記載の内燃機関の制御方法。
  15. 　前記回転位相の変化量を検出するステップは、
    　前記クランク角信号に基づき求めたカムスプロケットの回転量と、前記カム角信号に基づき求めた前記カムスプロケットの回転量とのより大きい方を選択するステップと、
    　選択した前記カムスプロケットの回転量と前記モータ回転角センサの出力に基づき求めた前記モータの回転軸の回転量とから前記回転位相の変化量を求めるステップと、
    　を含む、請求項１２記載の内燃機関の制御方法。
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