WO2016152066A1 - 可変バルブシステム - Google Patents

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WO2016152066A1
WO2016152066A1 PCT/JP2016/001380 JP2016001380W WO2016152066A1 WO 2016152066 A1 WO2016152066 A1 WO 2016152066A1 JP 2016001380 W JP2016001380 W JP 2016001380W WO 2016152066 A1 WO2016152066 A1 WO 2016152066A1
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WO
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angle
cam
control
variable valve
valve system
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/001380
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English (en)
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Inventor
晴行 漆畑
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a variable valve system that changes a valve opening / closing timing in an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has an intake valve and an exhaust valve. Each valve is opened and closed at an appropriate timing in synchronization with the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine. Specifically, when the crankshaft rotates, the camshaft rotates in conjunction with this, and a plurality of cams provided on the camshaft open and close the respective valves.
  • valve opening / closing timing that is, the crank angle when the valve is opened / closed
  • the optimal opening / closing timing of the valve is not always the same, and varies depending on the operating condition (rotation speed, torque, etc.) of the internal combustion engine.
  • variable valve system changes the relationship between the rotation angle (crank angle) of the crankshaft and the rotation angle (cam angle) of the camshaft, that is, the camshaft phase, which is the relative rotation angle of the camshaft with respect to the crankshaft. Accordingly, the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is changed (for example, see Patent Document 1 below).
  • variable valve system it is necessary to make the above camshaft phase coincide with the target value when performing control to make the valve opening / closing timing appropriate. For this reason, a sensor for measuring the crank angle and a sensor for measuring the cam angle are provided, respectively, and the cam shaft phase at the present time is calculated based on the measured values of these sensors.
  • a sensor for measuring the crank angle is provided as a sensor for measuring the crank angle by counting the number of pulses generated along with the rotation of the crankshaft. It is used. Further, as a sensor for measuring the cam angle, there is used a sensor of a type that counts the number of pulses generated as the cam shaft rotates and thereby measures the cam angle.
  • This type of sensor does not directly measure the absolute rotation angle of the camshaft or the like (absolute value of the cam angle or the like), but measures the amount of change such as the cam angle from a specific state. . Therefore, as long as the number of pulses is continuously counted, an absolute value such as a cam angle can be measured.
  • An object of the present disclosure is to provide a variable valve system capable of opening and closing a valve at an appropriate timing even immediately after an internal combustion engine is started.
  • a variable valve system is a variable valve system that changes the opening and closing timing of a valve in an internal combustion engine, and includes a crank angle measurement unit that measures the rotation angle of the crankshaft of the internal combustion engine, and a valve that is linked to the crankshaft.
  • a cam angle measuring unit that measures a rotation angle of the cam shaft to be opened and closed, and a control unit that performs control at the time of starting the internal combustion engine.
  • the cam angle measurement unit is configured as an absolute angle sensor that measures the absolute rotation angle of the cam shaft, and the control unit controls the start time based on the rotation angle of the cam shaft measured by the cam angle measurement unit. To start.
  • the cam angle measuring unit that measures the rotation angle of the cam shaft is configured as an absolute angle sensor that measures the absolute rotation angle of the cam shaft. For this reason, the crank angle can be grasped instantaneously and accurately before the start control is started, regardless of whether or not the crankshaft is rotated while the vehicle is stopped. As a result, the camshaft phase can be matched with the target value within a relatively short time, and the valve can be opened and closed at an appropriate timing.
  • variable valve system capable of opening and closing a valve at an appropriate timing even immediately after the internal combustion engine is started.
  • variable valve system 10 is mounted on a vehicle including an internal combustion engine (not shown), and is for changing the opening / closing timing of an intake valve in the internal combustion engine.
  • the above configuration is merely an example, and the variable valve system 10 may change the opening / closing timing of the exhaust valve. Further, the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve may be individually changed.
  • the configuration of the vehicle will be described with reference to FIG. In FIG. 1, portions of the vehicle for explaining the configuration and operation of a variable valve system 10 described later are shown.
  • the vehicle includes a crankshaft 200 that rotates by a driving force of an internal combustion engine, and a camshaft 300 that rotates in conjunction with the crankshaft 200.
  • the crankshaft 200 is provided with a pulley 210 and a body 230 to be detected.
  • the pulley 210 is a substantially disk-shaped rotating body, and the crankshaft 200 penetrates the center of the main surface thereof vertically.
  • the pulley 210 is fixed to the crankshaft 200, and when the crankshaft 200 rotates, the pulley 210 also rotates accordingly.
  • a timing chain 250 is hung on the outer peripheral surface of the pulley 210.
  • the rotation of the pulley 210 that is, the rotation of the crankshaft 200 is transmitted to the variable valve system 10 (an outer gear 320 described later) via the timing chain 250 and is transmitted to the camshaft 300 via the variable valve system 10.
  • the detected object 230 is a substantially disk-shaped rotating body, and the crankshaft 200 penetrates the center of the main surface vertically.
  • the detected body 230 is fixed to the crankshaft 200, and when the crankshaft 200 rotates, the detected body 230 also rotates.
  • the detected object 230 is for the crank angle sensor 240 that is a part of the variable valve system 10 to detect the rotation angle of the crankshaft 200 (hereinafter also referred to as “crank angle”).
  • crank angle the rotation angle of the crankshaft 200
  • a plurality of protrusions are formed at equal intervals on the outer periphery of the detection object 230. However, the intervals between the protrusions are not all the same, but only one place is different from the others.
  • the crank angle sensor 240 is provided so as to face the outer peripheral surface of the detection object 230.
  • the pulse that is, a signal indicating a measured value of the crank angle is input to the control unit 100.
  • the control unit 100 measures the crank angle by counting the pulses. That is, the crank angle sensor 240 corresponds to a crank angle measurement unit.
  • missing tooth portion a portion where the interval between the protrusions formed on the detection object 230 is different from the other passes through the crank angle sensor 240, that is, the interval between pulses that has been constant changes.
  • the control unit 100 recognizes that the crank angle has reached a specific value (for example, 0 °).
  • the missing tooth portion formed on the outer periphery of the detection object 230 functions as a part for the control unit 100 to recognize (determine) the absolute value of the crank angle.
  • the camshaft 300 is a shaft to which a cam (not shown) for opening and closing the intake valve is attached.
  • the camshaft 300 rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft 200, and the intake valve is opened and closed by the cam movement associated therewith.
  • the camshaft 300 is provided with an inner gear 310 that is a part of the variable valve system 10 and a detected object 330.
  • the inner gear 310 is a substantially disk-shaped rotating body, and the cam shaft 300 penetrates the center of the main surface thereof vertically.
  • the inner gear 310 is fixed with respect to the cam shaft 300, and when the inner gear 310 rotates, the cam shaft 300 also rotates accordingly.
  • the variable valve system 10 transmits the rotation of the crankshaft 200 to the camshaft 300 via the inner gear 310, thereby rotating the camshaft 300.
  • the detected object 330 is a substantially disk-shaped (but not a perfect circle) rotating body, and the cam shaft 300 penetrates the center of the main surface vertically.
  • the detected body 330 is fixed to the camshaft 300, and when the camshaft 300 rotates, the detected body 330 also rotates.
  • the detected object 330 is for the cam angle sensor 340 that is a part of the variable valve system 10 to detect the rotation angle of the cam shaft 300 (hereinafter also referred to as “cam angle”).
  • the cam angle sensor 340 is provided so as to face the outer peripheral surface of the detected object 330.
  • the main surface of the detection object 330 is not a perfect circle. For this reason, when the camshaft 300 and the detected object 330 rotate, the gap between the cam angle sensor 340 and the outer peripheral surface of the detected object 330 gradually changes with the rotation.
  • the shape of the detected object 330 is set so that the relationship between the rotation angle value (0 ° to 360 °) of the camshaft 300 and the size of the gap is 1: 1.
  • the cam angle sensor 340 is configured as a so-called gap sensor, and outputs a voltage signal corresponding to the size of the gap. That is, the cam angle sensor 340 is a sensor (absolute angle sensor) that can measure the absolute value of the cam angle, and corresponds to a cam angle measurement unit.
  • the voltage signal that is, a signal indicating the measured value (absolute value) of the cam angle is input to the control unit 100.
  • the intake valve opening / closing timing that is, the crank angle when the intake valve is opened / closed
  • cam shaft phase a relative rotation angle of the cam shaft 300 with respect to the crank shaft 200
  • variable valve system 10 includes an inner gear 310, an outer gear 320, a planetary gear 420, a motor 400, a support shaft 410, and a control unit 100. .
  • the inner gear 310 is fixed to the camshaft 300 as described above, and rotates integrally with the camshaft 300.
  • On the outer peripheral surface of the inner gear 310 external teeth (not shown) that mesh with a planetary gear 420 described later are formed.
  • the outer gear 320 is a ring-shaped member that forms part of a sprocket (not shown) that rotates in synchronization with the crankshaft 200.
  • the outer gear 320 is arranged in a state where the central axis thereof coincides with the central axis of the cam shaft 300.
  • a timing chain 250 is hung on the outer peripheral surface of the outer gear 320 (sprocket). For this reason, when the crankshaft 200 and the pulley 210 rotate, the rotation is transmitted to the outer gear 320 via the timing chain 250, and thereby the outer gear 320 rotates.
  • Inner teeth (not shown) that mesh with the planetary gear 420 are formed on the inner peripheral surface of the outer gear 320.
  • the planetary gear 420 is a circular gear disposed in a state of being engaged with both the outer teeth of the inner gear 310 and the inner teeth of the outer gear 320.
  • the planetary gear 420 can be swung in a circular orbit along the outer peripheral surface of the inner gear 310 by a motor 400 and a support shaft 410 described later.
  • the motor 400 is a rotating electric machine that operates by receiving power.
  • the motor 400 is for turning the planetary gear 420 along the outer peripheral surface of the inner gear 310.
  • the rotation speed of the motor 400 is controlled by the control unit 100.
  • the motor 400 outputs a pulsed voltage signal to the control unit 100 every time the rotation angle of the rotation shaft (output shaft) changes by a predetermined amount (for example, 10 °).
  • a predetermined amount for example, 10 °.
  • Such a voltage signal is generated by a hall sensor (not shown) built in the motor 400.
  • the support shaft 410 is connected to the motor 400 and the planetary gear 420.
  • the support shaft 410 includes a rotating part 411, a connecting part 412, and a support part 413.
  • the rotating part 411 is a part integrated with the rotating shaft of the motor 400, and is arranged in a state in which the central axis thereof coincides with the central axis of the cam shaft 300.
  • the connecting part 412 is a part formed so as to extend perpendicularly to the central axis of the rotating part 411 from the end part of the rotating part 411 (the end opposite to the motor 400).
  • the support part 413 is a part formed so as to extend in parallel with the central axis of the rotating part 411 from the end part of the connecting part 412 (the end part opposite to the rotating part 411).
  • the end portion of the support portion 413 (the end portion opposite to the connecting portion 412) is connected to the planetary gear 420.
  • the planetary gear 420 is attached to the end portion of the support portion 413 so as to be rotatable around the central axis of the support portion 413.
  • the rotation speed of the motor 400 is controlled by the control unit 100.
  • the rotation speed of the motor 400 that is, the turning speed of the planetary gear 420 is the same as the rotation speed of the outer gear 320 (sprocket)
  • the rotation speed of the inner gear 310 and the camshaft 300 is the same as the rotation speed of the outer gear 320.
  • the value of the cam shaft phase is constant, so that the opening / closing timing of the intake valve is also always constant.
  • the control unit 100 controls the overall operation of the variable valve system 10 and the operation of the internal combustion engine.
  • the control unit 100 is configured as a computer system including a CPU, a RAM, a ROM, an interface, and the like.
  • the control unit 100 controls the rotation speed of the motor 400, thereby matching the camshaft phase with the target value. Specifically, the crank angle is calculated based on the pulse input from the crank angle sensor 240, and the cam angle is calculated based on the voltage signal input from the cam angle sensor 340. Thereafter, the current cam shaft phase is calculated based on the difference between the crank angle and the cam angle. While the calculated camshaft phase is fed back, the rotation speed of the motor 400 is controlled so that the camshaft phase matches the target value.
  • variable valve system 10 changes in the state of the vehicle equipped with the variable valve system 10 are shown by five time charts. Of these five time charts, (A) shows the time change of the state (ON or OFF) of the ignition switch provided in the vehicle. (B) shows the time change of the rotational speed of the internal combustion engine. (C) shows the time change of the operating state (ON or OFF) of the control unit 100. (D) shows a change in the value of the camshaft phase calculated by the control unit 100. (E) shows a change in the crank angle measured by the crank angle sensor 240 and calculated by the control unit 100.
  • FIG.3 and FIG.5 demonstrated later, five time charts are shown similarly to FIG. In each figure, what is indicated by (A), (B), (C), (D), (E) is the same as that shown in each time chart of FIG. 2 (the state of the ignition switch, etc.). It is.
  • FIG. 2 shows a change in the state of the vehicle when the ignition switch is turned on again at time t30 after the ignition switch is turned off from time ON at time t10.
  • the ignition switch In a period prior to time t10, the ignition switch is in an ON state (FIG. 2A), and the control unit 100 is also in operation (ON) (FIG. 2C). .
  • the rotational speed of the internal combustion engine (also referred to as the rotational speed of the crankshaft 200) is a substantially constant value SP10 (FIG. 2B).
  • the cam angle phase is controlled to be a target value (value CF10) (FIG. 2D).
  • the crank angle is repeatedly increased from the lower limit value CL10 (for example, 0 °) to the upper limit value CL20 (for example, 360 °) (FIG. 2E). Note that the timing at which the crank angle returns from the upper limit value CL20 to the lower limit value CL10 is the timing at which the missing tooth portion of the detected object 230 passes the crank angle sensor 240.
  • the control unit 100 stops operating and enters an OFF state (time t20). Since the control unit 100 is stopped, the crank angle measurement by the crank angle sensor 240, the cam angle measurement by the cam angle sensor 340, and the time from the time t20 to the time t30 when the ignition switch is turned ON, Neither calculation nor control of the cam angle phase based on these is performed.
  • the vehicle remains stopped and the crank angle does not change during the period from time t20 to time t30. That is, the crank angle, cam angle, and cam angle phase at time t30 are the same as the crank angle, cam angle, and cam angle phase at time t20, respectively.
  • the control unit 100 stores the crank angle and the cam angle when the operating state was previously turned off (time t20).
  • the crank angle and the cam angle stored at the time t20 are hereinafter also referred to as “previous crank angle” (first angle) and “previous cam angle” (second angle), respectively.
  • start-up control When the ignition switch is turned on at time t30, the control unit 100 starts control for starting the internal combustion engine (hereinafter also referred to as “startup control”).
  • the start-up control includes ignition control for adjusting ignition (ignition timing and ignition energy) in the internal combustion engine, and injection control for adjusting fuel injection. Also included is cam shaft phase control for matching the cam shaft phase to the target value.
  • the control unit 100 In order to perform the start-up control, the control unit 100 needs to grasp the current crank angle and cam angle. Therefore, in the case of the example shown in FIG. 2, that is, when the crank angle does not change while the vehicle is stopped, the control unit 100 uses the stored previous crank angle as the current crank angle. Use.
  • the control unit 100 can quickly grasp the current crank angle without waiting for the missing tooth portion of the detection object 230 to pass through the crank angle sensor 240 and thereby determine the value of the crank angle. As a result, the starting control can be started quickly.
  • crank angle At time t30, the crank angle, cam angle, and cam shaft phase are immediately calculated. For this reason, the internal combustion engine is started immediately, and its rotational speed increases (FIG. 2 (B)). Similarly to the period before time t10, after time t30, the crank angle repeatedly increases from the lower limit value CL10 to the upper limit value CL20 (FIG. 2E).
  • FIG. 3 shows an example in which the crank angle changes in the period from time t20 to time t30 (period in which the vehicle is stopped). Such a change in the crank angle occurs, for example, when a so-called “push” is performed in the vehicle.
  • the crank angle at time t20 ie, the previous crank angle
  • the crank angle at time t30 is a value CL16.
  • the cam angle also changes.
  • the cam angle sensor 340 is a sensor (absolute angle sensor) that can measure the absolute value of the cam angle. Therefore, even when the crank angle and the cam angle change while the vehicle is stopped as described above, the cam angle can be measured immediately at time t30. On the other hand, since the crank angle of the crank angle sensor 240 changes while the vehicle is stopped (however, the amount of change is unknown), the previous crank angle cannot be used as the current crank angle.
  • the crankshaft 200 is rotated by performing so-called cranking after time t30.
  • the crank angle can be determined at that time.
  • the time when the crank angle is determined as described above is shown as time t40.
  • the value of the rotational speed of the internal combustion engine when cranking is being performed is indicated as a value SP05 (FIG. 3B).
  • the value SP05 is a value smaller than the value SP10.
  • the calculation and control of the cam angle phase is started based on these.
  • the cam angle phase (measured value of the cam angle phase at time t40) calculated immediately after the crank angle is determined is a value CF05 that is different from that before stopping. Thereafter, the cam angle phase control is started, so that the cam angle phase immediately changes from the value CF05 to the target value (value CF10).
  • the control unit 100 After time t40 when the cam angle phase control is started, the control unit 100 starts ignition control and injection control following the cam angle phase control.
  • FIG. 3E does not show the change in the crank angle (measured value) in the period from time t30 to time t40.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing executed when the vehicle is started.
  • step S01 it is determined whether or not the ignition switch is ON. If the ignition switch is OFF, the series of processes shown in FIG. 4 is terminated. If the ignition switch is ON, the process proceeds to step S02.
  • step S02 the cam angle is read. That is, the current cam angle is calculated based on the voltage signal input from the cam angle sensor 340.
  • step S03 it is determined whether or not the current cam angle read in step S02 (hereinafter also referred to as “current cam angle”) is the same as the stored previous cam angle. The If the current cam angle is the same as the previous cam angle, the process proceeds to step S04.
  • step S04 means that the crank angle did not change while the vehicle was stopped, as in the example shown in FIG. That is, the current crank angle is the same as the stored previous crank angle.
  • step S04 the previously stored crank angle is set as the current crank angle.
  • the control unit 100 quickly grasps the current crank angle without waiting for the missing tooth portion of the detection object 230 to pass through the crank angle sensor 240 and thereby determining the value of the crank angle.
  • step S05 start-up control (ignition control, injection control, camshaft phase control) is started.
  • the start-up control in this case has already been described as control performed after time t30 in FIG.
  • step S03 if the current cam angle is different from the previous cam angle, the process proceeds to step S06.
  • the transition to step S06 means that the crank angle has changed as a result of being pushed while the vehicle is stopped, as in the example shown in FIG. That is, the current crank angle is different from the previously stored crank angle.
  • step S06 cranking is started to determine the crank angle.
  • step S07 following step S06, it is determined whether or not the crank angle has been determined.
  • the process proceeds to step S08.
  • the crank angle has not been determined, that is, when the missing tooth portion of the detected object 230 has not yet passed through the crank angle sensor 240, the process of step S07 is repeatedly executed.
  • step S08 After the time of transition to step S08 (time t40 in FIG. 3), both the crank angle and the cam angle are calculated. For this reason, in step S08, the calculation and control of the cam angle phase is started. Thereafter, the process proceeds to step S05, and start-up control (ignition control, injection control, camshaft phase control) is started.
  • start-up control ignition control, injection control, camshaft phase control
  • the startup control is started based on the measured value of the cam angle sensor 340 that is an absolute angle sensor.
  • the control unit 100 starts operating, the current cam angle is measured immediately and accurately. For this reason, the intake valve can be opened and closed at an appropriate timing even immediately after the internal combustion engine is started.
  • step S03 If the stored previous cam angle is lost for some reason (for example, noise), the previous cam angle cannot be read in step S03. In such a case, the process is forcibly shifted from step S03 to step S06, and the processes after step S06 are performed.
  • variable valve system (not shown) according to the second embodiment of the present disclosure will be described.
  • the crank angle sensor 240 of the variable valve system 10 shown in FIG. 1 is replaced with an absolute angle sensor similar to the cam angle sensor 340.
  • the detected object 230 of the crankshaft 200 is replaced with one having the same configuration as the detected object 330, and the crank angle sensor 240 is replaced with a gap sensor similar to the cam angle sensor 340.
  • the control unit 100 calculates the absolute value of the crank angle based on the value of the voltage signal input from the crank angle sensor 240.
  • FIG. 5 shows changes in the state of the vehicle equipped with the variable valve system 10 according to the second embodiment. Also in the present embodiment, during the period from time t20 to time t30 when the control unit 100 is OFF, measurement of the crank angle by the crank angle sensor 240, measurement of the cam angle by the cam angle sensor 340, and based on these. Neither calculation nor control of the cam angle phase is performed.
  • the control unit 100 When the ignition switch is turned on at time t30, the control unit 100 starts the start-time control. Also in the present embodiment, in order to perform the start-up control, the control unit 100 needs to grasp the current crank angle and cam angle.
  • crank angle sensor 240 is configured as an absolute angle sensor. Therefore, regardless of whether or not the crank angle has changed during the period from time t20 to time t30, an accurate crank angle sensor is measured immediately at time t30 (without waiting for missing teeth to pass by cranking). Is possible.
  • the crank angle and the cam angle are both calculated after time t30, the calculation and control of the cam angle phase is started based on these.
  • the cam angle phase calculated first after time t30 (actual value of the cam angle phase at time t30) is a value CF05 different from that before stopping. Thereafter, the cam angle phase control is started, so that the cam angle phase immediately changes from the value CF05 to the target value (value CF10).
  • the state of the vehicle after the cam angle phase control is started at time t30 is the same as the state of the vehicle after time t30 in FIG. 2 and after time t40 in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing executed when the vehicle is started.
  • step S11 it is determined whether or not the ignition switch is ON. If the ignition switch is OFF, the series of processes shown in FIG. If the ignition switch is on, the process proceeds to step S12.
  • step S12 the crank angle is read out. That is, the current crank angle is calculated based on the voltage signal input from the crank angle sensor 240.
  • step S13 the cam angle is read. That is, the current cam angle is calculated based on the voltage signal input from the cam angle sensor 340.
  • step S14 following step S13, start-up control (ignition control, injection control, camshaft phase control) is started.
  • the start-up control in this case has already been described as control performed after time t30 in FIG.
  • the measured value of the crank angle sensor 240 which is an absolute angle sensor
  • the measured value of the cam angle sensor 340 which is an absolute angle sensor
  • the cam angle phase may be changed not by a rotating electrical machine such as the motor 400 but by an operation of a hydraulic mechanism.
  • the absolute angle sensor is not limited to the method of detecting the gap, but may be a method of detecting the rotation angle by other means.

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Abstract

　可変バルブシステム（１０）は、クランク軸（２００）の回転角度を測定するクランク角センサ（２４０）と、クランク軸（２００）に連動しバルブを開閉させるカム軸（３００）、の回転角度を測定するカム角センサ（３４０）と、内燃機関の始動時制御を行う制御部（１００）と、を備える。カム角センサ（３４０）は、カム軸（３００）の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。制御部（１００）は、カム角センサ（３４０）で測定されたカム軸（３００）の回転角度に基づいて、始動時制御を開始する。

Description

可変バルブシステム 関連出願の相互参照
　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年３月２６日に出願された日本特許出願２０１５－６５１４４を基にしている。
　本開示は、内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムに関する。
　内燃機関は吸気バルブ及び排気バルブを備えている。それぞれのバルブの開閉は、内燃機関のクランク軸の回転に同期して適切なタイミングで行われる。具体的には、クランク軸が回転すると、これに連動してカム軸が回転し、当該カム軸に設けられた複数のカムがそれぞれのバルブを開閉させる構成となっている。
　バルブの開閉タイミング、すなわち、バルブの開閉が行われる際におけるクランク角度が常に一定であったとしても、内燃機関を動作させることは可能である。しかしながら、バルブの最適な開閉タイミングは常に同じではなく、内燃機関の運転状況（回転数やトルクなど）によって変化することが知られている。
　このため、運転状況に応じてバルブの開閉タイミングを変化させることのできるシステム、すなわち可変バルブシステムが開発されており、既に実用化されている。可変バルブシステムは、クランク軸の回転角度（クランク角度）と、カム軸の回転角度（カム角度）との関係、すなわち、クランク軸に対するカム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を変化させることにより、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方の開閉タイミングを変化させるものである（例えば下記特許文献１を参照）。
　可変バルブシステムでは、バルブの開閉タイミングを適切なものとするための制御を行うにあたり、上記のカム軸位相を目標値に一致させる必要がある。このため、クランク角度を測定するためのセンサと、カム角度を測定するためのセンサとをそれぞれ備えており、これらセンサの測定値に基づいて現時点におけるカム軸位相を算出している。
特許第４１２３１２７号
　上記特許文献１に記載されている可変バルブシステムでは、クランク角度を測定するためのセンサとして、クランク軸の回転に伴って生じるパルスの数をカウントし、これによりクランク角度を測定する方式のセンサが用いられている。また、カム角度を測定するためのセンサとして、カム軸の回転に伴って生じるパルスの数をカウントし、これによりカム角度を測定する方式のセンサが用いられている。
　このような方式のセンサは、カム軸等の絶対的な回転角度（カム角度等の絶対値）を直接測定するものではなく、特定の状態からのカム角度等の変化量を測定するものである。このため、パルスの数をカウントし続けている限りにおいては、カム角度等の絶対値を測定することができる。
　しかしながら、例えば所謂「押し掛け」が行われる等により、車両のイグニッションスイッチがオフの状態（パルスのカウントが行われない状態）においてクランク軸が回転してしまったような場合には、その後にイグニッションスイッチがオンとされた際、その時点におけるカム角度の絶対値を直ちに測定することはできない。その結果、内燃機関の始動時においてはカム軸位相を正確に算出することができず、カム軸位相が目標値に一致していない状態で内燃機関の始動が行われてしまう可能性がある。その場合、不適切なタイミングで吸気バルブや排気バルブが開閉されてしまうことにより、プレイグニッション等の異常燃焼が生じる恐れがある。
　本開示の目的は、内燃機関が始動された直後においても、適切なタイミングでバルブを開閉させることのできる可変バルブシステムを提供することにある。
　本開示に係る可変バルブシステムは、内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムであって、内燃機関のクランク軸の回転角度を測定するクランク角測定部と、クランク軸に連動しバルブを開閉させるカム軸、の回転角度を測定するカム角測定部と、内燃機関の始動時制御を行う制御部と、を備える。カム角測定部は、カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されており、制御部は、カム角測定部で測定されたカム軸の回転角度に基づいて、始動時制御を開始する。
　このような構成の可変バルブシステムでは、カム軸の回転角度を測定するカム角測定部が、カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。このため、車両の停止中にクランク軸の回転が行われたか否かに拘らず、始動制御の開始前においてクランク角度を瞬時に且つ正確に把握することができる。その結果、比較的短時間のうちにカム軸位相を目標値に一致させることができ、適切なタイミングでバルブを開閉させることができる。
　本開示によれば、内燃機関が始動された直後においても、適切なタイミングでバルブを開閉させることのできる可変バルブシステムが提供される。
本開示の第１実施形態に係る可変バルブシステムの構成を模式的に示す図である。 図１の可変バルブシステムを搭載した車両の状態の変化を示すタイムチャートである。 図１の可変バルブシステムを搭載した車両の状態の変化を示すタイムチャートである。 図１の可変バルブシステムの制御部で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 本開示の第２実施形態に係る可変バルブシステムを搭載した車両の状態の変化を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る可変バルブシステムの制御部で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　第１実施形態に係る可変バルブシステム１０は、不図示の内燃機関を備えた車両に搭載されており、当該内燃機関における吸気バルブの開閉タイミングを変化させるためのものである。尚、上記構成はあくまで一例であって、可変バルブシステム１０は、排気バルブの開閉タイミングを変化させるものであってもよい。また、吸気バルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミングを個別に変化させるものであってもよい。
　図１を参照しながら、上記車両の構成について説明する。尚、図１においては、当該車両のうち、後述の可変バルブシステム１０の構成及び動作を説明するために関する部分が図示されている。車両は、内燃機関の駆動力により回転するクランク軸２００と、クランク軸２００に連動して回転するカム軸３００とを備えている。
　クランク軸２００には、プーリー２１０と、被検出体２３０とが設けられている。プーリー２１０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をクランク軸２００が垂直に貫いている。プーリー２１０はクランク軸２００に対して固定されており、クランク軸２００が回転すると、それに伴ってプーリー２１０も回転する。
　プーリー２１０の外周面にはタイミングチェーン２５０が掛けられている。プーリー２１０の回転、すなわちクランク軸２００の回転は、タイミングチェーン２５０を介して可変バルブシステム１０（後述のアウターギヤ３２０）に伝達され、可変バルブシステム１０を介してカム軸３００に伝達される。
　被検出体２３０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をクランク軸２００が垂直に貫いている。被検出体２３０はクランク軸２００に対して固定されており、クランク軸２００が回転すると、それに伴って被検出体２３０も回転する。
　被検出体２３０は、クランク軸２００の回転角度（以下、「クランク角度」とも表記する）を、可変バルブシステム１０の一部であるクランク角センサ２４０が検知するためのものである。被検出体２３０の外周には複数の突起が等間隔で並ぶよう形成されている。ただし、突起の間隔は全てが同じなのではなく、一箇所だけ他とは異なっている。
　クランク角センサ２４０は、被検出体２３０の外周面に対向するように設けられている。クランク軸２００及び被検出体２３０が回転すると、被検出体２３０は、その近傍を被検出体２３０の突起が通過する毎に電圧のパルスを発生させる。当該パルス、すなわちクランク角度の測定値を示す信号は、制御部１００に入力される。制御部１００は、当該パルスをカウントすることによりクランク角度を計測する。すなわち、クランク角センサ２４０は、クランク角測定部に相当する。
　被検出体２３０に形成された突起の間隔が他と異なっている部分（以下、「欠け歯箇所」とも称する）がクランク角センサ２４０を通過したとき、すなわち、一定であったパルスの間隔が変化したことが検知されたときに、制御部１００は、クランク角度が特定の値（例えば０°）になったと認識する。このように、被検出体２３０の外周に形成された欠け歯箇所は、制御部１００がクランク角度の絶対値を認識する（確定させる）ためのものとして機能する。
　カム軸３００は、吸気バルブを開閉させるためのカム（不図示）が取り付けられたシャフトである。カム軸３００は、クランク軸２００の回転に連動して回転し、これに伴うカムの動きによって吸気バルブを開閉させる。
　カム軸３００には、可変バルブシステム１０の一部であるインナーギヤ３１０と、被検出体３３０とが設けられている。インナーギヤ３１０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をカム軸３００が垂直に貫いている。インナーギヤ３１０はカム軸３００に対して固定されており、インナーギヤ３１０が回転すると、それに伴ってカム軸３００も回転する。後に詳しく説明するように、可変バルブシステム１０は、クランク軸２００の回転を、インナーギヤ３１０を介してカム軸３００に伝達し、これによりカム軸３００を回転させるものである。
　被検出体３３０は略円板状（ただし真円ではない）の回転体であって、その主面の中心をカム軸３００が垂直に貫いている。被検出体３３０はカム軸３００に対して固定されており、カム軸３００が回転すると、それに伴って被検出体３３０も回転する。
　被検出体３３０は、カム軸３００の回転角度（以下、「カム角度」とも表記する）を、可変バルブシステム１０の一部であるカム角センサ３４０が検知するためのものである。
　カム角センサ３４０は、被検出体３３０の外周面に対向するように設けられている。被検出体３３０の主面は真円とはなっていない。このため、カム軸３００及び被検出体３３０が回転すると、カム角センサ３４０と被検出体３３０の外周面との間の隙間は、回転に伴って次第に変化する。
　被検出体３３０の形状は、カム軸３００の回転角度の値（０°～３６０°）と上記隙間の大きさとの関係が１対１となるように設定されている。また、カム角センサ３４０は、所謂ギャップセンサとして構成されており、上記隙間の大きさに応じた電圧信号を出力する。つまり、カム角センサ３４０は、カム角度の絶対値を測定することのできるセンサ（絶対角センサ）となり、カム角測定部に相当する。上記電圧信号、すなわちカム角度の測定値（絶対値）を示す信号は、制御部１００に入力される。
　以上のように、内燃機関のクランク軸２００が回転すると、当該回転がタイミングチェーン２５０及び可変バルブシステム１０を介してカム軸３００に伝達され、これによりカム軸３００が回転する。このような構成の車両においては、吸気バルブの開閉タイミング、すなわち、吸気バルブの開閉が行われる際におけるクランク角度は、クランク軸２００に対するカム軸３００の相対的な回転角度（以下、「カム軸位相」と表記する）により定まることとなる。可変バルブシステム１０は、カム軸位相を変化させることにより、吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。
　図１に模式的に示されるように、可変バルブシステム１０は、インナーギヤ３１０と、アウターギヤ３２０と、遊星ギヤ４２０と、モーター４００と、支持軸４１０と、制御部１００と、を備えている。
　インナーギヤ３１０は、既に述べたようにカム軸３００に固定されており、カム軸３００と一体となって回転するものである。インナーギヤ３１０の外周面には、後述の遊星ギヤ４２０と噛み合う外歯（不図示）が形成されている。
　アウターギヤ３２０は、クランク軸２００と同期して回転するスプロケット（不図示）の一部をなすリング状の部材である。アウターギヤ３２０は、その中心軸をカム軸３００の中心軸と一致させた状態で配置されている。アウターギヤ３２０（スプロケット）の外周面にはタイミングチェーン２５０が掛けられている。このため、クランク軸２００及びプーリー２１０が回転すると、当該回転がタイミングチェーン２５０を介してアウターギヤ３２０に伝達され、これによりアウターギヤ３２０が回転する。アウターギヤ３２０の内周面には、遊星ギヤ４２０と噛み合う内歯（不図示）が形成されている。
　遊星ギヤ４２０は、インナーギヤ３１０の外歯、及びアウターギヤ３２０の内歯の両方に噛み合った状態で配置された円形の歯車である。遊星ギヤ４２０は、後述のモーター４００及び支持軸４１０により、インナーギヤ３１０の外周面に沿って円軌道を描くように旋回することが可能となっている。
　モーター４００は、電力の供給を受けて動作する回転電機である。モーター４００は、インナーギヤ３１０の外周面に沿って遊星ギヤ４２０を旋回させるためのものである。モーター４００の回転速度は、制御部１００により制御される。また、モーター４００は、その回転軸（出力軸）の回転角度が所定量（例えば１０°）変化する毎に、パルス状の電圧信号を制御部１００に向けて出力する。このような電圧信号は、モーター４００に内蔵されたホールセンサ（不図示）により生じる。
　支持軸４１０は、モーター４００と遊星ギヤ４２０と接続するものである。支持軸４１０は、回転部４１１と、連結部４１２と、支持部４１３とを有している。
　回転部４１１は、モーター４００の回転軸と一体となっている部分であって、その中心軸をカム軸３００の中心軸と一致させた状態で配置されている。連結部４１２は、回転部４１１の端部（モーター４００とは反対側の端部）から、回転部４１１の中心軸に対して垂直に伸びるように形成された部分である。支持部４１３は、連結部４１２の端部（回転部４１１とは反対側の端部）から、回転部４１１の中心軸に対して平行に伸びるように形成された部分である。支持部４１３の端部（連結部４１２とは反対側の端部）は、遊星ギヤ４２０に接続されている。遊星ギヤ４２０は、支持部４１３の中心軸周りに回転自在な状態で、支持部４１３の端部に取り付けられている。
　既に述べたように、モーター４００の回転速度は制御部１００により制御される。モーター４００の回転速度、すなわち、遊星ギヤ４２０の旋回速度がアウターギヤ３２０（スプロケット）の回転速度と同じである場合には、インナーギヤ３１０及びカム軸３００の回転速度はアウターギヤ３２０の回転速度と同じである。このような状態においては、カム軸位相の値は一定であるから、吸気バルブの開閉タイミングも常に一定となる。
　一方、モーター４００の回転速度が変化し、遊星ギヤ４２０の旋回速度がアウターギヤ３２０の回転速度と異なっているときには、カム軸位相が変化する。その結果、吸気バルブの開閉タイミングが変化する。
　その後、モーター４００の回転速度が再びアウターギヤ３２０の回転速度と同じになると、カム軸位相は再び一定の値（ただし、モーター４００の回転速度が変化する前とは異なる値である）となり、吸気バルブの開閉タイミングも再び一定となる。このように、モーター４００の回転速度を、アウターギヤ３２０の回転速度とは一時的に異ならせることでカム軸位相を変化させ、これにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させることが可能となっている。
　制御部１００は、可変バルブシステム１０の全体の動作、及び内燃機関の動作を制御するものである。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。
　制御部１００は、モーター４００の回転速度を制御し、これによりカム軸位相を目標値に一致させる。具体的には、クランク角センサ２４０から入力されるパルスに基づいてクランク角度を算出し、カム角センサ３４０から入力される電圧信号に基づいてカム角度を算出する。その後、クランク角度とカム角度との差分に基づいて、現時点におけるカム軸位相を算出する。算出されたカム軸位相をフィードバックしながら、当該カム軸位相が目標値に一致するよう、モーター４００の回転速度を制御する。
　可変バルブシステム１０の動作について、図２を参照しながら説明する。図２には、可変バルブシステム１０を搭載した車両の状態の変化が、５つのタイムチャートにより示されている。これら５つのタイムチャートのうち、（Ａ）には、車両が備えるイグニッションスイッチの状態（ＯＮ又はＯＦＦ）の時間変化が示されている。（Ｂ）には、内燃機関の回転数の時間変化が示されている。（Ｃ）には、制御部１００の作動状態（ＯＮ又はＯＦＦ）の時間変化が示されている。（Ｄ）には、制御部１００で算出されるカム軸位相の値の変化が示されている。（Ｅ）には、クランク角センサ２４０で測定され、制御部１００で算出されるクランク角度の変化が示されている。
　尚、後に説明する図３及び図５においても、図２と同様に５つのタイムチャートが示されている。それぞれの図において（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）により示されるものは、上記の図２の各タイムチャートで示されるもの（イグニッションスイッチの状態等）と同じである。
　図２には、時刻ｔ１０においてイグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦとされた後、時刻ｔ３０において再びイグニッションスイッチがＯＮとされたときにおける、車両の状態の変化が示されている。
　時刻ｔ１０よりも前の期間においては、イグニッションスイッチはＯＮの状態となっており（図２（Ａ））、制御部１００も作動中（ＯＮ）の状態となっている（図２（Ｃ））。内燃機関の回転数（クランク軸２００の回転数ともいえる）は、概ね一定の値ＳＰ１０となっている（図２（Ｂ））。また、カム角位相は目標値（値ＣＦ１０）となるように制御されている（図２（Ｄ））。
　クランク角度は、下限値ＣＬ１０（例えば０°）から上限値ＣＬ２０（例えば３６０°）まで上昇することを繰り返す（図２（Ｅ））。尚、クランク角度が上限値ＣＬ２０から下限値ＣＬ１０に戻るタイミングは、被検出体２３０の欠け歯箇所がクランク角センサ２４０を通過したタイミングである。
　時刻ｔ１０において、運転者によりイグニッションスイッチがＯＦＦにされると、内燃機関の回転数は値ＳＰ１０から次第に低下して行き、最終的には０となる（図２（Ｂ））。時刻ｔ１０以降、少なくとも内燃機関の回転数が０となるまでにおいては、制御部１００は作動中のままとなっている（図２（Ｃ））。その間、クランク角センサ２４０によるクランク角度の測定、及び、カム角センサ３４０によるカム角度の測定は、継続して行われる（図２（Ｅ））。また、これらに基づくカム角位相の算出及び制御も継続して行われる（図２（Ｄ））。
　内燃機関の回転数が０になると、制御部１００は動作を停止してＯＦＦの状態となる（時刻ｔ２０）。制御部１００が停止しているので、時刻ｔ２０以降、イグニッションスイッチがＯＮとされる時刻ｔ３０までの期間においては、クランク角センサ２４０によるクランク角度の測定、カム角センサ３４０によるカム角度の測定、及びこれらに基づくカム角位相の算出及び制御は、いずれも行われない。
　図２に示される例では、時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間は、車両は停止したままであり、クランク角度は変化しない。つまり、時刻ｔ３０におけるクランク角度、カム角度、及びカム角位相は、時刻ｔ２０におけるクランク角度、カム角度、及びカム角位相とそれぞれ同一である。
　制御部１００は、その作動状態が前回ＯＦＦとされた際（時刻ｔ２０）におけるクランク角度及びカム角度をそれぞれ記憶している。時刻ｔ２０において記憶されたクランク角度及びカム角度のことを、以下ではそれぞれ「前回クランク角度」（第１角度）、「前回カム角度」（第２角度）とも表記する。
　時刻ｔ３０においてイグニッションスイッチがＯＮとされると、制御部１００は、内燃機関を始動させるための制御（以下、「始動時制御」とも称する）を開始する。始動時制御には、内燃機関における点火（点火タイミングや点火エネルギー）を調整する点火制御、燃料噴射を調整する噴射制御が含まれる。また、カム軸位相を目標値に一致させるカム軸位相制御も含まれる。
　これらの始動時制御を行うには、制御部１００が現時点のクランク角度及びカム角度をそれぞれ把握している必要がある。そこで、図２に示される例のような場合、すなわち、車両の停止中においてクランク角度が変化しなかった場合には、制御部１００は、記憶されていた前回クランク角度を、現時点におけるクランク角度として用いる。
　制御部１００は、被検出体２３０の欠け歯箇所がクランク角センサ２４０を通過し、これによりクランク角度の値が確定するのを待つことなく、現時点におけるクランク角度を迅速に把握することができる。その結果、上記始動時制御を迅速に開始することができる。
　時刻ｔ３０においては、クランク角度、カム角度、及びカム軸位相が直ちに算出される。このため、内燃機関は直ちに始動され、その回転数が上昇していく（図２（Ｂ））。また、時刻ｔ１０よりも前の期間と同様に、時刻ｔ３０以降は、クランク角度は下限値ＣＬ１０から上限値ＣＬ２０まで上昇することを繰り返す（図２（Ｅ））。
　図３には、時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間（車両が停止している期間）において、クランク角度が変化した場合の例が示されている。このようなクランク角度の変化は、例えば、車両において所謂「押し掛け」が行われた場合などに生じる。図３の例では、時刻ｔ２０におけるクランク角度（すなわち前回クランク角度）は値ＣＬ１５となっている。また、時刻ｔ３０におけるクランク角度は値ＣＬ１６となっている。クランク角度の変化に伴い、カム角度も変化している。
　既に述べたように、カム角センサ３４０は、カム角度の絶対値を測定することのできるセンサ（絶対角センサ）となっている。このため、上記のようにクランク角度及びカム角度が車両の停止中に変化した場合であっても、時刻ｔ３０において直ちにカム角度を測定することができる。一方、クランク角センサ２４０は絶車両の停止中にクランク角度は変化している（ただし、変化量は不明である）ので、現時点におけるクランク角度として前回クランク角度を用いることはできない。
　そこで、図３に示される例では、時刻ｔ３０以降は所謂クランキングを行うことによりクランク軸２００を回転させる。被検出体２３０が回転し、被検出体２３０の欠け歯箇所がクランク角センサ２４０の近傍を通過すると、その時点でクランク角度を確定させることができる。図３では、クランク角度が上記のように確定した時刻が時刻ｔ４０として示されている。また、クランキングが行われている時における内燃機関の回転数の値が、値ＳＰ０５として示されている（図３（Ｂ））。値ＳＰ０５は、値ＳＰ１０よりも小さな値である。
　時刻ｔ４０以降は、クランク角度、カム角度がいずれも算出されるので、これらに基づいてカム角位相の算出及び制御が開始される。図３（Ｄ）に示される例では、クランク角度が確定した直後において算出されたカム角位相（時刻ｔ４０におけるカム角位相の実測値）が、停車前とは異なる値ＣＦ０５になっている。その後、カム角位相制御が開始されることにより、カム角位相は値ＣＦ０５から直ちに目標値（値ＣＦ１０）に変化している。
　カム角位相制御が開始された時刻ｔ４０以降においては、制御部１００は、カム角位相制御に続いて点火制御及び噴射制御を開始する。
　尚、クランキングが行われている時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までの期間においては、クランク軸２００が回転しており、クランク角度の実際の値は変化している。しかしながら、測定値としてのクランク角度は上記のように確定しておらず、制御部１００はその正確な値を把握することができない。このため、図３（Ｅ）では、時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までの期間におけるクランク角度（測定値）の変化が示されていない。
　図２及び図３に示されるような動作を実現するために、制御部１００で行われる処理の具体的な内容について、図４を参照しながら説明する。図４は、車両の始動時において実行される処理の流れを示すフローチャートである。
　最初のステップＳ０１では、イグニッションスイッチの状態がＯＮであるか否かが判定される。イグニッションスイッチがＯＦＦの状態であれば、図４に示される一連の処理を終了する。イグニッションスイッチがＯＮの状態であれば、ステップＳ０２に移行する。
　ステップＳ０２では、カム角度の読み出しが行われる。つまり、カム角センサ３４０から入力されている電圧信号に基づいて、現時点のカム角度が算出される。
　ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、ステップＳ０２で読み出された現時点のカム角度（以下、「今回カム角度」とも表記する）が、記憶されている前回カム角度と同じであるか否かが判定される。今回カム角度が前回カム角度と同じであれば、ステップＳ０４に移行する。
　ステップＳ０４に移行したということは、図２に示される例と同様に、車両の停止中においてクランク角度が変化しなかったということである。つまり、現時点におけるクランク角度は、記憶されている前回クランク角度と同じであるということである。
　このため、ステップＳ０４では、記憶されていた前回クランク角度が、現時点におけるクランク角度として設定される。制御部１００は、被検出体２３０の欠け歯箇所がクランク角センサ２４０を通過し、これによりクランク角度の値が確定するのを待つことなく、現時点におけるクランク角度を迅速に把握することとなる。
　ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、始動時制御（点火制御、噴射制御、カム軸位相制御）が開始される。この場合の始動時制御は、図２の時刻ｔ３０以降に行われる制御として既に説明したものである。
　ステップＳ０３において、今回カム角度が前回カム角度と異なっている場合には、ステップＳ０６に移行する。ステップＳ０６に移行したということは、図３に示される例と同様に、車両の停止中において押し掛けが行われる等により、クランク角度が変化したということである。つまり、現時点におけるクランク角度は、記憶されている前回クランク角度と異なっているということである。
　そこで、ステップＳ０６では、クランク角度を確定させるためにクランキングが開始される。ステップＳ０６に続くテップＳ０７では、クランク角度が確定したか否かが判定される。クランク角度が確定した場合には、ステップＳ０８に移行する。クランク角度が確定していない場合、すなわち、被検出体２３０の欠け歯箇所がクランク角センサ２４０を未だ通過していない場合には、ステップＳ０７の処理が繰り返し実行される。
　ステップＳ０８に移行した時点（図３における時刻ｔ４０）以降は、クランク角度、カム角度がいずれも算出される。このため、ステップＳ０８では、カム角位相の算出及び制御が開始される。その後、ステップＳ０５に移行し、始動時制御（点火制御、噴射制御、カム軸位相制御）が開始される。この場合の始動時制御は、図３の時刻ｔ４０以降に行われる制御として既に説明したものである。
　以上のように、第１実施形態に係る可変バルブシステム１０では、絶対角センサであるカム角センサ３４０の測定値に基づいて、始動時制御が開始される。制御部１００が作動し始めると、現時点におけるカム角度が直ちに且つ正確に測定される。このため、内燃機関が始動された直後においても、適切なタイミングで吸気バルブを開閉させることができる。
　尚、記憶されていた前回カム角度が何らかの原因（例えばノイズなど）により失われていた場合には、ステップＳ０３において前回カム角度を読み出すことができない。このような場合には、ステップＳ０３からステップＳ０６に強制的に移行して、ステップＳ０６以降の処理が行われる。
　また、制御部１００の停止時における前回クランク角度の記憶、及び前回カム角度の記憶がいずれも行われないこととした上で、ステップＳ０１に続いてステップＳ０６以降の処理が必ず行われるような態様としてもよい。
　本開示の第２実施形態に係る可変バルブシステム（図示省略）について説明する。第２実施形態は、図１に示される可変バルブシステム１０のクランク角センサ２４０を、カム角センサ３４０と同様の絶対角センサに置き換えたものである。具体的には、クランク軸２００の被検出体２３０を被検出体３３０と同様の構成のものに置き換えて、クランク角センサ２４０をカム角センサ３４０と同様のギャップセンサに置き換えたものである。第２実施形態における制御部１００は、クランク角センサ２４０から入力される電圧信号の値に基づいて、クランク角度の絶対値を算出する。
　図５には、第２実施形態に係る可変バルブシステム１０を搭載した車両の状態の変化が示されている。本実施形態においても、制御部１００がＯＦＦとなっている時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間においては、クランク角センサ２４０によるクランク角度の測定、カム角センサ３４０によるカム角度の測定、及びこれらに基づくカム角位相の算出及び制御は、いずれも行われない。
　時刻ｔ３０においてイグニッションスイッチがＯＮとされると、制御部１００は始動時制御を開始する。本実施形態においても、始動時制御を行うには、制御部１００が現時点のクランク角度及びカム角度をそれぞれ把握している必要がある。
　本実施形態においては、カム角センサ３４０のみならず、クランク角センサ２４０も絶対角センサとして構成されている。このため、時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間においてクランク角度が変化したか否かに拘らず、時刻ｔ３０において（クランキングによる欠け歯の通過を待つことなく）直ちに正確なクランク角センサを計測することが可能となっている。
　時刻ｔ３０以降、クランク角度及びカム角度がいずれも算出されるので、これらに基づいてカム角位相の算出及び制御が開始される。図５（Ｄ）に示される例では、時刻ｔ３０以降において最初に算出されたカム角位相（時刻ｔ３０におけるカム角位相の実測値）が、停車前とは異なる値ＣＦ０５になっている。その後、カム角位相制御が開始されることにより、カム角位相は値ＣＦ０５から直ちに目標値（値ＣＦ１０）に変化している。時刻ｔ３０でカム角位相制御が開始された以降における車両の状態は、図２の時刻ｔ３０以降、及び図３の時刻ｔ４０以降における車両の状態と同じである。
　図５に示されるような動作を実現するために、制御部１００で行われる処理の具体的な内容について、図６を参照しながら説明する。図６は、車両の始動時において実行される処理の流れを示すフローチャートである。
　最初のステップＳ１１では、イグニッションスイッチの状態がＯＮであるか否かが判定される。イグニッションスイッチがＯＦＦの状態であれば、図６に示される一連の処理を終了する。イグニッションスイッチがＯＮの状態であれば、ステップＳ１２に移行する。
　ステップＳ１２では、クランク角度の読み出しが行われる。つまり、クランク角センサ２４０から入力されている電圧信号に基づいて、現時点のクランク角度が算出される。
　ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、カム角度の読み出しが行われる。つまり、カム角センサ３４０から入力されている電圧信号に基づいて、現時点のカム角度が算出される。
　ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、始動時制御（点火制御、噴射制御、カム軸位相制御）が開始される。この場合の始動時制御は、図５の時刻ｔ３０以降に行われる制御として既に説明したものである。
　以上のように、第２実施形態に係る可変バルブシステム１０では、絶対角センサであるクランク角センサ２４０の測定値、及び絶対角センサであるカム角センサ３４０の測定値、
の両方に基づいて始動時制御が開始される。制御部１００が作動し始めると、現時点におけるクランク角度及びカム角度の両方がそれぞれ直ちに且つ正確に測定される。このため、内燃機関が始動された直後においても、適切なタイミングで吸気バルブを開閉させることができる。
　以上においては、モーター４００の駆動力によってカム角位相を変化させる構成について説明したが、本開示の実施態様はこのような構成に限定されない。例えば、モーター４００のような回転電機ではなく、油圧機構の動作によってカム角位相を変化させる構成としてもよい。
　また、絶対角センサもギャップを検出する方式に限らず、他の手段で回転角度を検出する方式としてもよい。
　以上、具体例を参照しつつ本開示の実施の形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本開示の特徴を含む限り本開示の範囲に包含される。

 

Claims (8)

  1. 　内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムであって、
    　前記内燃機関のクランク軸（２００）の回転角度を測定するクランク角測定部（２４０）と、
    　前記クランク軸に連動し前記バルブを開閉させるカム軸（３００）、の回転角度を測定するカム角測定部（３４０）と、
    　前記内燃機関の始動時制御を行う制御部（１００）と、を備え、
    　前記カム角測定部は、前記カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されており、
    　前記制御部は、
    　前記カム角測定部で測定された前記カム軸の回転角度に基づいて、前記始動時制御を開始する可変バルブシステム。
  2. 　前記制御部は、
    　前記内燃機関が前回停止された際における前記カム軸の回転角度である第１角度を記憶しており、
    　前記始動時制御の開始直前における前記カム軸の回転角度である第２角度が、前記第１角度と一致していた場合には、前記クランク軸の回転角度の確定を待つことなく前記始動時制御を開始する、請求項１に記載の可変バルブシステム。
  3. 　前記第２角度が前記第１角度と異なっていた場合には、前記クランク軸の回転角度が確定した後に前記始動時制御を開始する、請求項２に記載の可変バルブシステム。
  4. 　前記クランク角測定部は、前記クランク軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されており、
    　前記制御部は、
    　前記クランク角測定部で測定された前記クランク軸の回転角度、及び、前記カム角測定部で測定された前記カム軸の回転角度の両方に基づいて、前記始動時制御を開始する、請求項１に記載の可変バルブシステム。
  5. 　前記始動時制御には、前記内燃機関における点火を調整する点火制御が含まれる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  6. 　前記始動時制御には、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御が含まれる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  7. 　前記始動時制御には、前記クランク軸に対する前記カム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を、目標値に一致させるカム軸位相制御が含まれる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  8. 　前記カム軸位相制御は、前記クランク角測定部で測定された前記クランク軸の回転角度、前記カム角測定部で測定された前記カム軸の回転角度、の両方に基づいて前記カム軸位相を算出し、算出された前記カム軸位相をフィードバックすることにより行われる、請求項７に記載の可変バルブシステム。

     
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