WO2021095606A1 - エンジン制御装置及びエンジン制御方法 - Google Patents

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WO2021095606A1
WO2021095606A1 PCT/JP2020/041224 JP2020041224W WO2021095606A1 WO 2021095606 A1 WO2021095606 A1 WO 2021095606A1 JP 2020041224 W JP2020041224 W JP 2020041224W WO 2021095606 A1 WO2021095606 A1 WO 2021095606A1
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WO
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cam
cam signal
value
signal
cylinder
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PCT/JP2020/041224
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翔 佐藤
暁仁 窪田
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日立Astemo株式会社
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • G—PHYSICS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
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    • 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 invention relates to an engine control device and an engine control method for discriminating cylinders using output signals of a crank angle sensor and a cam angle sensor.
  • Patent Document 1 When controlling the engine, it is necessary to discriminate the cylinder by using the output signals of the crank angle sensor and the cam angle sensor as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-183593 (Patent Document 1). Such a cylinder discrimination result is used, for example, to control fuel injection and ignition for each cylinder.
  • an object of the present invention is to provide an engine control device and an engine control method that suppress a decrease in cylinder discrimination accuracy even if noise is superimposed on the output signal of the cam angle sensor.
  • the engine control device includes a crank angle sensor, a cam angle sensor, and an electronic control unit.
  • the crank angle sensor outputs a crank signal including an angle position signal for each predetermined angle and a reference position signal for each crank angle of 360 ° as the crankshaft rotates.
  • the cam angle sensor outputs different levels of cam signals between the front reference position and the back reference position of the crank signal as the camshaft rotates.
  • the electronic control unit obtains the expected value according to the change state of the cam signal, determines the cylinder using the cam signal when the cam signal and the expected value are equal, and expects when the cam signal and the expected value are different. Use the value to determine the cylinder.
  • the electronic control unit outputs a crank signal including an angle position signal for each predetermined angle and a reference position signal for each crank angle of 360 ° as the crankshaft rotates. It is possible to read each output signal of the sensor and the cam angle sensor that outputs cam signals of different levels at the reference position on the front side and the reference position on the back side of the crank signal as the camshaft rotates. Then, the electronic control unit obtains the expected value according to the change state of the cam signal, and when the cam signal and the expected value are equal, the cam signal is used to determine the cylinder, and when the cam signal and the expected value are different. , Use the expected value to determine the cylinder.
  • FIG. 1 shows an example of a control system for a four-stroke engine.
  • the engine 100 includes a cylinder block 110, a piston 120, a crankshaft 130, a connecting rod 140, and a cylinder head 150.
  • the cylinder block 110 is formed with a cylinder bore 110A into which the piston 120 is reciprocally inserted.
  • a crankshaft 130 is arranged below the cylinder block 110 so as to be rotatable relative to the cylinder block 110 via a bearing (not shown).
  • the piston 120 is rotatably connected to the crankshaft 130 via a connecting rod 140.
  • the cylinder head 150 is formed with an intake port 150A for introducing intake air and an exhaust port 150B for discharging exhaust gas, respectively.
  • an intake port 150A for introducing intake air
  • an exhaust port 150B for discharging exhaust gas, respectively.
  • the cylinder head 150 is fastened to the upper surface of the cylinder block 110, the region defined by the cylinder bore 110A of the cylinder block 110, the crown surface of the piston 120, and the lower surface of the cylinder head 150 functions as the combustion chamber 160.
  • an intake valve 180 that is opened and closed by an intake camshaft 170 is arranged.
  • an exhaust valve 200 that is opened and closed by an exhaust camshaft 190 is arranged at the open end of the exhaust port 150B facing the combustion chamber 160.
  • An electromagnetic fuel injection valve 210 for injecting fuel into the combustion chamber 160 and a spark plug 220 for igniting a mixture of fuel and intake air are attached to predetermined positions of the cylinder head 150 facing the combustion chamber 160, respectively. ing.
  • the fuel injection valve 210 is not limited to the configuration in which fuel is directly injected into the combustion chamber 160, and may be configured to inject fuel into the intake port 150A.
  • a crank plate 230 is attached to the end of the crankshaft 130.
  • the crank plate 230 includes a disk-shaped plate portion 230A and a plurality of tooth portions 230B extending from the outer peripheral end of the plate portion 230A outward in radius at arbitrary predetermined angles. It is a modified member to be detected.
  • the crank plate 230 is formed with a tooth chipped portion 230C that defines a reference position for each crank angle of 360 ° by cutting off a part of the tooth portion 230B.
  • the tooth chipped portion 230C is formed by cutting out the two tooth portions 230B, but an arbitrary number of tooth portions 230B may be cut out to form the tooth chipped portion 230C.
  • the crank plate 230 has, for example, a tooth portion 230B having 58 tooth portions 230B and a tooth chipped portion 230C having two tooth portions 230B cut off at a predetermined angle of 6 °. have.
  • the crank plate 230 may have two or more missing teeth 230C.
  • a crank angle sensor 240 that detects the tooth portion 230B of the crank plate 230 and outputs a pulse signal is attached to a predetermined portion of the lower part of the cylinder block 110 that faces the outer peripheral end of the crank plate 230. Therefore, the crank angle sensor 240 includes an angle position signal for each predetermined angle that detects the tooth portion 230B and a reference position signal for each crank angle that detects the tooth missing portion 230C as the crankshaft 130 rotates. Outputs a crank signal including.
  • a cam plate 250 is attached to the end of the intake camshaft 170. As shown in FIG. 3, the cam plate 250 integrates a disk-shaped plate portion 250A and an arc-shaped detected portion 250B extending outward from a part of the outer peripheral end of the plate portion 250A. It is a detected member.
  • a cam angle sensor 260 that detects the detected portion 250B of the cam plate 250 and outputs a rectangular signal is attached to a predetermined position on the upper part of the cylinder head 150 that faces the outer peripheral end of the cam plate 250.
  • the cam angle sensor 260 detects, for example, the tooth missing position of the first rotation at two tooth missing positions where the crank angle sensor 240 detects the tooth missing portion 230C of the crank plate 230.
  • the detected portion 250B of the cam plate 250 is attached so as to output the LOW signal and output the HIGH signal at the position where the tooth is missing in the second rotation.
  • the cam angle sensor 260 outputs different levels of cam signals depending on whether or not the detected portion 250B of the cam plate 250 is detected. Therefore, by monitoring such a cam signal, the crankshaft 130 that rotates at twice the rotation speed of the intake camshaft 170 is the first rotation (0) corresponding to 0 ° to 180 ° of the intake camshaft 170.
  • the reference position in the table indicating that the intake camshaft 170 is rotating (° to 360 °), or the second rotation (360 ° to 720 °) corresponding to 180 ° to 360 ° of the intake camshaft 170 is being rotated. It is possible to distinguish whether it is the reference position on the back indicating.
  • crankshaft 130 is in the reference position of the table indicating that the crankshaft 130 is in the first rotation or the crankshaft 130 is in the second rotation while the intake camshaft 170 makes one rotation. It is possible to distinguish whether it is the reference position on the back side shown.
  • the cam plate 250 and the cam angle sensor 260 are not limited to the intake camshaft 170, but may be provided on the exhaust camshaft 190. Further, the cam plate 250 is not limited to the shape shown in FIG. 3, and may have any shape as long as it can output signals of different levels between the tooth chipping position of the first rotation and the tooth chipping position of the second rotation. ..
  • the crank signal of the crank angle sensor 240 and the cam signal of the cam angle sensor 260 are input to the engine control module (ECM) 270 having a built-in microcomputer. Further, in the ECM270, in addition to the output signals of the crank angle sensor 240 and the cam angle sensor 260, the rotation speed sensor 280 for detecting the rotation speed Ne of the engine 100, the load sensor 290 for detecting the load Q of the engine 100, and the engine 100. Each output signal of the water temperature sensor 300 that detects the water temperature Tw and the air fuel ratio sensor 310 that detects the air fuel ratio A / F in the exhaust is input.
  • the load Q of the engine 100 for example, a state quantity closely related to the required torque such as intake flow rate, intake negative pressure, supercharging pressure, accelerator opening degree, and throttle opening degree can be used.
  • the ECM270 is given as an example of the electronic control unit.
  • the ECM270 executes the crank angle sensor 240, the cam angle sensor 260, the rotation speed sensor 280, the load sensor 290, the water temperature sensor 300 and the sky as follows.
  • the fuel injection valve 210 and the spark plug 220 are electronically controlled according to each output signal of the fuel ratio sensor 310.
  • the ECM270 reads the rotation speed Ne and the load Q from the rotation speed sensor 280 and the load sensor 290, respectively, and calculates the basic fuel injection amount according to the engine operating state based on these. Further, the ECM270 reads the water temperature Tw from the water temperature sensor 300 and calculates the fuel injection amount obtained by correcting the basic fuel injection amount with the water temperature Tw. Then, the ECM270 outputs a control signal according to the fuel injection amount to the fuel injection valve 210 at a timing according to the engine operating state, and injects fuel from the fuel injection valve 210 into the combustion chamber 160.
  • the ECM270 outputs an operation signal to the spark plug 220 at a timing corresponding to the engine operating state after the fuel injection, and ignites the air-fuel mixture of the fuel and the intake air. At this time, the ECM270 reads the air-fuel ratio A / F from the air-fuel ratio sensor 310, and feedback-controls the fuel injection valve 210 so that the air-fuel ratio A / F in the exhaust approaches the ideal air-fuel ratio.
  • the crank signal of the crank angle sensor 240 becomes a pulse-shaped HIGH when the tooth portion 230B of the crank plate 230 is detected, and when the tooth portion 230B of the crank plate 230 is not detected, that is, its It becomes LOW when the tooth missing portion 230C is detected.
  • the cam signal of the cam angle sensor 260 becomes HIGH when the detected portion 250B of the cam plate 250 is detected, and becomes LOW when the detected portion 250B of the cam plate 250 is not detected. ..
  • the cam signal is read at the front and back determination positions thereafter, and if the cam signal is LOW, the cam signal reading value is set to 1 (LOW) and the cam signal is changed. If it is HIGH, the cam signal reading value is set to 2 (HIGH). If the cam signal reading value is 1 (LOW), the cylinder discrimination value is set to "1" indicating the first cylinder, and then when the crankshaft 130 rotates 360 °, the cylinder discrimination value changes to the third cylinder. It is interpolated to the indicated "3".
  • the cylinder discrimination value is set to "4" indicating the fourth cylinder, and when the crankshaft 130 rotates 360 ° thereafter, the cylinder discrimination value changes to the second cylinder. It is interpolated to the indicated "2".
  • the ECM270 uses the cylinder discrimination value set in this way to perform fuel injection and ignition for the cylinder to be controlled.
  • a cam signal expected value representing an expected value of the cam signal (a value that is considered to be the same) is introduced. Specifically, if the cam signal reading value in the current control cycle changes from the cam signal reading value in the previous control cycle in order to obtain the expected cam signal value according to the change state of the cam signal, the cam signal The expected value is set to the cam signal reading.
  • the expected cam signal value is set by inverting the expected cam signal value in the previous control cycle. .. Then, if the cam signal reading value and the cam signal expected value are equal, cylinder discrimination is performed using the cam signal reading value, and if the cam signal reading value and the cam signal expected value are different, the cam is camped by noise superposition or the like. It is determined that the signal reading value is incorrect, and the cylinder discrimination is performed using the expected cam signal value.
  • the cylinder discrimination is performed using the expected cam signal value instead of the cam signal reading value, so that erroneous cylinder discrimination can be suppressed. .. Further, even if there is an abnormality in the cam signal before the failure diagnosis of the cam angle sensor 260 is confirmed, the cylinder discrimination is performed using the expected value of the cam signal, so that the robustness of the cylinder discrimination can be improved.
  • FIG. 7 shows the main cylinder discrimination process that is executed every time the crank signal 240, that is, the angle position signal that detects the tooth portion 230B of the crank plate 230 is received from the crank angle sensor 240 triggered by the activation of the ECM270. Shows the routine.
  • the ECM270 executes the cylinder discrimination process according to the application program stored in the non-volatile memory of the microcomputer.
  • step 1 the ECM270 updates the crank position counter that counts the crank signal over one rotation of the intake camshaft 170 in a subroutine type crank position.
  • Execute recognition processing Although the crank position recognition process is implemented in the subroutine format in this embodiment, it may be expanded to the main routine (hereinafter, the same applies to other subroutines).
  • step 2 the ECM270 determines whether or not the crank position counter is a predetermined value, thereby determining whether or not the crank position counter is in the front and back determination positions.
  • the front and back determination positions are the first rotation of the crankshaft 130 with respect to one rotation of the intake cam shaft 170 in view of the fact that the crankshaft 130 makes two rotations while the intake cam shaft 170 makes one rotation. It is a position for determining whether it is the reference position on the front side or the reference position on the back side where the rotation of the crankshaft 130 is the second rotation.
  • the ECM270 determines that it is the front / back determination position (Yes)
  • the process proceeds to step 3.
  • the ECM270 determines that the position is not the front / back determination position (No)
  • the process proceeds to step 5.
  • step 3 the ECM270 executes a subroutine-type cam position recognition process in order to set the cam signal reading value according to the cam signal from the cam angle sensor 260 at the front and back determination positions.
  • step 4 the ECM270 executes a subroutine-type cam position prediction process in order to select a cam signal set value to be used for cylinder discrimination at the front and back determination positions. The ECM270 then proceeds to step 5.
  • step 5 the ECM270 executes a subroutine-type cylinder discrimination position counter update process in order to update the cylinder discrimination position counter that counts the crank signal over one rotation of the crankshaft 130.
  • step 6 the ECM270 determines whether or not the cylinder discrimination position counter is a predetermined value, thereby determining whether or not the engine is a cylinder discrimination position for discriminating the cylinder of the engine 100. Then, if the ECM270 determines that it is the cylinder discrimination position (Yes), the process proceeds to step 7. On the other hand, if it is determined that the ECM270 is not in the cylinder discrimination position (No), the cylinder discrimination process is terminated.
  • step 7 the ECM270 executes a subroutine-type discrimination process in order to actually discriminate the cylinder. After that, the ECM270 ends the cylinder discrimination process.
  • the cam signal reading value is set according to the cam signal, and the abnormality counter is set according to the change state of the cam signal reading value. Is updated and the cam signal selection value is selected. Then, when the crank signal is counted and the specified cylinder discrimination position is reached, the cylinder discrimination value is set according to the cam signal selection value.
  • FIG. 8 shows an example of a subroutine-type crank position recognition process.
  • the ECM270 measures the cycle of the crank signal by measuring the time interval between the reference position signals of two consecutive crank signals output from the crank angle sensor 240.
  • step 12 it is determined from the ratio of the cycles of two consecutive crank signals whether or not the ECM270 is the tooth chipped position corresponding to the tooth chipped portion 230C of the crank plate 230. Then, if the ECM270 determines that the tooth is missing (Yes), the process proceeds to step 13. On the other hand, if the ECM270 determines that the tooth is not in the missing position (No), the process proceeds to step 14.
  • step 13 the ECM270 sets the crank position counter to "0" and resets it. After that, the ECM270 ends the crank position recognition process.
  • step 13 the ECM270 updates the crank position counter by adding "1". After that, the ECM270 ends the crank position recognition process.
  • the ECM270 measures the cycle of the crank signal of the crank angle sensor 240, and determines whether or not the tooth is missing from the ratio of the cycles of two consecutive crank signals. Then, the ECM270 resets the crank position counter by setting "0" if the tooth is missing. Further, the ECM270 is updated by adding "1" to the crank position counter if it is not in the tooth missing position. In this way, the ECM270 counts the crank signal over one revolution of the intake camshaft 170.
  • FIG. 9 shows an example of a subroutine-type cam position recognition process.
  • the ECM270 sets the cam signal reading value in the current control cycle to the variable (previous value) holding the output value of the cam angle sensor 260 in the previous control cycle.
  • the output value of the cam angle sensor 260 in the previous finalization process is set in the initialization process at the time of starting the ECM270, for example.
  • step 22 the ECM270 reads the cam signal from the cam angle sensor 260, and determines whether or not the cam signal output value is LOW, that is, whether or not the detected portion 250B of the cam plate 250 is detected. Then, if the ECM270 determines that the cam signal output value is LOW (Yes), the process proceeds to step 23. On the other hand, if the ECM270 determines that the cam signal output value is not LOW, that is, the detected portion 250B of the cam plate 250 is detected (No), the process proceeds to step 24.
  • step 23 the ECM270 sets the cam signal reading value to "1 (LOW)". After that, the ECM270 ends the cam position recognition process.
  • step 24 the ECM270 sets the cam signal reading value to "2 (HIGH)". After that, the ECM270 ends the cam position recognition process.
  • the ECM270 stores the cam signal reading value in the previous control cycle and sequentially updates the cam signal reading value according to the cam signal.
  • step 31 the ECM270 determines whether or not the cam signal has been read from the cam angle sensor 260 for the second time or later, that is, whether or not the previous value has been set. Then, if the ECM270 determines that the cam signal has been read for the second time or later (Yes), the process proceeds to step 32. On the other hand, if the ECM270 determines that the cam signal has not been read for the second time or later, that is, the previous value has not been set (No), the process proceeds to step 37.
  • step 32 the ECM270 determines whether the cam signal reading has changed since the previous control cycle, that is, the previous value and the cam signal reading are "1 (LOW)" and “2 (HIGH)", or ". It is determined whether or not the values are "2 (HIGH)” and "1 (LOW)”. Then, if the ECM270 determines that the cam signal reading value has changed (Yes), the process proceeds to step 33. On the other hand, if the ECM270 determines that the cam signal reading has not changed (Yes), the process proceeds to step 35.
  • step 33 the ECM270 determines that the cam signal reading value is normal, sets "0" to the abnormality counter that counts that the cam signal reading value has continuously become abnormal, and resets.
  • step 34 since the cam signal reading value is normal, the ECM270 sets the cam signal reading value to the expected cam signal value. The ECM270 then proceeds to step 37.
  • step 35 the ECM270 determines that the cam signal reading value is abnormal, and adds 1 to the abnormality counter to update.
  • step 36 since the cam signal reading value of the ECM270 is abnormal, if the cam signal expected value is an inverted value of the previous cam signal expected value, that is, the previous cam signal expected value is "1 (LOW)". If “2 (HIGH)" and the previous expected cam signal value is "2 (HIGH)”, set “1 (LOW)”. The ECM270 then proceeds to step 37.
  • step 37 the ECM270 determines whether the abnormality counter is not "0", that is, whether the cam signal reading value is abnormal. Then, if the ECM270 determines that the abnormality counter is not "0" (Yes), the process proceeds to step 38. On the other hand, if the ECM270 determines that the abnormality counter is "0" (No), the process proceeds to step 43.
  • step 38 the ECM270 determines whether or not the abnormality counter is larger than a predetermined value, that is, whether or not a failure of the cam angle sensor 260 has occurred. Then, if the ECM270 determines that the abnormality counter is larger than the predetermined value (Yes), the process proceeds to step 39. On the other hand, if the ECM270 determines that the abnormality counter is not larger than the predetermined value, that is, the abnormality counter is equal to or less than the predetermined value (No), the process proceeds to step 40.
  • step 39 the ECM270 determines that a failure of the cam angle sensor 260 has occurred, and selects "0 (cylinder discrimination stop)" as the cam signal selection value as a variable used for cylinder discrimination. After that, the ECM270 ends the cam position prediction process. When it is diagnosed that the cam angle sensor 260 is out of order, the cylinder can be discriminated by counting only the crank signal without using the cam signal.
  • step 40 the ECM270 determines whether or not the prediction permission condition is satisfied. Then, if the ECM270 determines that the prediction permission condition is satisfied (Yes), the process proceeds to step 41. On the other hand, if the ECM270 determines that the prediction permission condition is not satisfied (No), the process proceeds to step 42.
  • the prediction permission condition may be at least one of the fact that the cam signal is determined on the front and back multiple times and that the rotation speed Ne of the engine 100 is equal to or higher than the predetermined rotation speed.
  • Condition 1 The cam signal reading value is normal for a predetermined number of times or more continuously, and the cylinder discrimination value is not "0".
  • whether or not the cam signal reading value is normal can be determined by whether or not the cam signals are alternately "1 (LOW)" and “2 (HIGH)".
  • the predetermined number of times may be any number of 2 or more. The reason for setting such a condition is that when the cam signal readings are continuously normal, it can be determined that the front and back sides of the intake camshaft 170 can be correctly recognized.
  • Condition 2 The state in which the rotation speed Ne of the engine 100 is equal to or higher than a predetermined value is maintained for a predetermined time or longer, and the crankshaft 130 is not rotating in the reverse direction.
  • the reason for setting such a condition is that there is a concern that the tooth-missing portion 230C of the crank plate 230 may be erroneously detected due to reverse rotation or rotation fluctuation at low rotation speeds where the rotation speed Ne of the engine 100 is less than a predetermined value. ..
  • Condition 3 The number of crank signals before detecting the tooth-missing portion 230C of the crank plate 230 is equal to or greater than the first predetermined value and equal to or less than the second predetermined value.
  • the first predetermined value is 0 to N CRA -1 (N CRA : expected value of the crank signal from the tooth missing portion 230C to the next tooth missing portion 230C), and the second predetermined value is N CRA to 2N CRA. It can be -1.
  • the reason for setting such a condition is that when the number of crank signals before detecting the tooth missing portion 230C is small, it is considered that the tooth missing portion 230C is erroneously detected due to an abnormality in the crank signal.
  • the cylinder discrimination is stopped. Further, when the number of crank signals before detecting the tooth missing portion 230C is large, it is considered that the tooth missing portion 230C could not be detected. For example, if the tooth missing portion 230C cannot be detected only once, the next cam signal reading value is correct to be equal to the previous value, and it is wrong to use the predicted value.
  • step 41 the ECM270 determines that the cam signal reading value is normal because the prediction permission condition is satisfied, and selects the expected cam signal value as the cam signal set value. After that, the ECM270 ends the cam position prediction process.
  • step 42 the ECM270 determines that the cam signal reading value may be abnormal because the prediction permission condition is not satisfied, and selects "0 (cylinder discrimination stop)" as the cam signal selection value. After that, the ECM270 ends the cam position prediction process.
  • step 43 the ECM270 determines that the cam angle sensor 260 is normal because the abnormality counter is 0, and selects the cam signal reading value as the cam signal selection value. After that, the ECM270 ends the cam position prediction process.
  • the ECM270 determines whether the cam signal reading has changed from the previous control cycle on condition that the cam signal has been read for the second time or later, thereby determining the cam signal reading. Is normal or not. Then, if the cam signal reading value is normal, the ECM270 resets the abnormality counter and selects the cam signal reading value as the expected cam signal value. If the cam signal reading value is abnormal, the ECM270 adds "1" to the abnormality counter to update it, and selects an inverted value of the expected cam signal value in the previous control cycle as the expected cam signal value.
  • the ECM270 determines that a failure of the cam angle sensor 260 has occurred when the abnormality counter reaches a predetermined value, that is, when a state in which the cam signal does not change occurs continuously for a predetermined number of times, and uses it as a cam signal selection value. Select "0" indicating that the cylinder discrimination should be stopped. Further, the ECM270 selects the expected cam signal value as the cam signal selection value if the prediction permission condition is satisfied in the state where the abnormality counter has not reached the predetermined value, and in the state where the abnormality counter has not reached the predetermined value. If the prediction permission condition is not satisfied, "0" indicating that cylinder discrimination should be stopped is selected as the cam signal selection value. Further, if the abnormality counter is "0", the ECM270 selects the cam signal reading value as the cam signal selection value.
  • FIG. 12 shows an example of a subroutine-type cylinder discrimination position counter update process.
  • the ECM270 determines whether or not the reading of the cam signal from the cam angle sensor 260 has not been performed. Then, if the ECM270 determines that the reading of the cam signal has not been performed (Yes), the process proceeds to step 52. On the other hand, if the ECM270 determines that the reading of the cam signal has been performed (No), the process proceeds to step 53.
  • step 52 the ECM270 resets the cylinder discrimination position counter that counts the crank signal over one rotation of the crankshaft 130 by setting "0". After that, the ECM270 ends the cylinder discrimination position counter update process.
  • step 53 it is determined whether or not the ECM270 is in the front / back determination position. Then, if the ECM270 determines that the front and back determination positions have been reached (Yes), the process proceeds to step 54. On the other hand, if the ECM270 determines that the front and back determination positions are not set (No), the process proceeds to step 55.
  • step 54 the ECM270 sets the cylinder discrimination position counter to "0" and resets it. After that, the ECM270 ends the cylinder discrimination position counter update process.
  • the ECM270 determines whether or not the cylinder discrimination position counter has reached a predetermined value, thereby determining whether or not the interpolation cylinder discrimination position has been reached.
  • the interpolating cylinder discrimination position is a position where the timing at which the crankshaft 130 shifts from the front rotation to the back rotation with the rotation of the intake camshaft 170 can be specified, and is detected by the cam angle sensor 260. It is a position that cannot be done.
  • the predetermined value in the case of the crank plate 230 described in relation to FIG. 2, it can be set to "29" because the back cylinder discrimination position comes at the 30th crank signal.
  • step 56 the process proceeds to step 56.
  • step 57 the process proceeds to step 57.
  • step 56 since the ECM270 has reached the interpolation cylinder discrimination position, the cylinder discrimination position counter is set to "0" and reset. After that, the ECM270 ends the cylinder discrimination position counter update process.
  • step 57 the ECM270 determines whether or not the crank signal from the crank angle sensor 240 is a signal immediately after the tooth missing position. Then, if the ECM270 determines that the crank signal is a signal immediately after the tooth missing position (Yes), the process proceeds to step 58. On the other hand, if the ECM270 determines that the crank signal is not a signal immediately after the tooth missing position (No), the process proceeds to step 59.
  • step 58 the ECM270 updates the cylinder discrimination position counter by adding "3" in consideration of the number of missing teeth (2 teeth) of the missing tooth portion 230C of the crank plate 230. After that, the ECM270 ends the cylinder discrimination position counter update process.
  • step 59 the ECM270 updates the cylinder discrimination position counter by adding "1". After that, the ECM270 ends the cylinder discrimination position counter update process.
  • the ECM270 resets the cylinder discrimination position counter as an initialization process if the cam signal has not been read from the cam angle sensor 260. Further, the ECM270 resets the cylinder discrimination position counter when the cam signal has been read from the cam angle sensor 260 and the front / back determination position is reached. The ECM270 resets the cylinder discrimination position counter when the front / back determination position is not reached and the interpolation cylinder discrimination position is reached. The ECM270 is updated by adding "3" to the cylinder discrimination position counter if it is not the interpolation cylinder discrimination position and the crank signal immediately after the tooth is missing.
  • the ECM270 is updated by adding "1" to the cylinder discrimination position counter if it is not the interpolation cylinder discrimination position and the crank signal is not immediately after the tooth is missing. In this way, the ECM270 updates the cylinder discrimination position counter as appropriate.
  • FIG. 13 shows an example of a subroutine-type discrimination process.
  • the ECM270 determines whether or not the crank position counter has reached a predetermined value, thereby determining whether or not the crank position counter is in the front and back determination positions. Then, if the ECM270 determines that it is the front / back determination position (Yes), the process proceeds to step 62. On the other hand, if the ECM270 determines that it is not the front / back determination position (No), the process proceeds to step 67.
  • step 62 the ECM270 determines whether or not the cam signal selection value is "LOW (1)". Then, if the ECM270 determines that the cam signal selection value is "LOW (1)" (Yes), the process proceeds to step 63. On the other hand, if the ECM270 determines that the cam signal selection value is not "LOW (1)" (No), the process proceeds to step 64.
  • step 63 the ECM270 sets "4" indicating the fourth cylinder as the cylinder discrimination value as a variable for holding the cylinder discrimination result. The ECM270 then proceeds to step 67.
  • step 64 the ECM270 determines whether or not the cam signal selection value is "HIGH (2)". Then, if the ECM270 determines that the cam signal selection value is "HIGH (2)", the process proceeds to step 65. On the other hand, if the ECM270 determines that the cam signal selection value is not "HIGH (2)", that is, neither "LOW (1)” nor "HIGH (2)” (No), the process proceeds to step 66. ..
  • step 65 the ECM270 sets the cylinder discrimination value to "1" indicating the first cylinder. The ECM270 then proceeds to step 67.
  • step 66 the ECM270 sets the cylinder discrimination value to "0" indicating that the cylinder is unknown. That is, since the ECM270 does not have a cylinder discrimination cam signal of "1 (LOW)” or “2 (HIGH)" at the front and back determination positions, for example, it determines that noise is superimposed on the signal, and improper control is performed. Set the cylinder discrimination value to "0" in order to prevent. The ECM270 then proceeds to step 67.
  • step 67 the ECM270 determines whether or not the cylinder discrimination position counter has reached a predetermined value, thereby determining whether or not the counter is an interpolated cylinder discrimination position. Then, if the ECM270 determines that it is the interpolation cylinder discrimination position (Yes), the process proceeds to step 68. On the other hand, if it is determined that the ECM270 is not the interpolated cylinder discrimination position (No), it is not necessary to discriminate the cylinder, so the discriminating process is terminated.
  • step 68 the ECM270 determines whether or not the cylinder discrimination value is "1", that is, whether or not it is a table. Then, if the ECM270 determines that the cylinder discrimination value is "1" (Yes), the process proceeds to step 69. On the other hand, if the ECM270 determines that the cylinder discrimination value is not "1" (No), the process proceeds to step 70.
  • step 69 since the ECM270 is the interpolation cylinder discrimination position in the table, "3" indicating the third cylinder is set in the cylinder discrimination value for interpolation. After that, the ECM270 ends the discrimination process.
  • step 70 the ECM270 determines whether or not the cylinder discrimination value is "4", that is, whether or not it is behind. Then, if the ECM270 determines that the cylinder discrimination value is "4" (Yes), the process proceeds to step 71. On the other hand, if the ECM270 determines that the cylinder discrimination value is not "4" (No), the process proceeds to step 72.
  • step 71 since the ECM270 is the interpolation cylinder discrimination position on the back side, "2" indicating the second cylinder is set in the cylinder discrimination value for interpolation. After that, the ECM270 ends the discrimination process.
  • step 72 since the ECM270 determines that the cylinder discrimination value at the interpolated cylinder discrimination position is not "1" or "4", for example, it is determined that noise may be superimposed on the cylinder discrimination value, and the cylinder discrimination value is used. Set "0" indicating that the cylinder discrimination is unknown. After that, the ECM270 ends the discrimination process.
  • the ECM270 sets the cylinder discrimination value to "4" indicating the fourth cylinder. If the cam signal selection value is "HIGH (2)" at the front and back determination positions, the ECM270 sets the cylinder determination value to "1" indicating the first cylinder. The ECM270 sets the cylinder discrimination value to "0" indicating that the cylinder is unknown, unless the cam signal selection value is either "LOW (1)” or "HIGH (2)” at the front and back determination positions. ..
  • the ECM270 interpolates by setting the cylinder discrimination value to "3" indicating the third cylinder following the first cylinder. If the cylinder discrimination value is "4" at the interpolation cylinder discrimination position, the ECM270 interpolates by setting the cylinder discrimination value to "2" indicating that it is the second cylinder following the fourth cylinder. The ECM270 sets the cylinder discrimination value to "0", which indicates that the cylinder is unknown, unless the cylinder discrimination value is either "1" or "4" at the interpolation cylinder discrimination position.
  • the cam signal is normal in the initial state
  • the front and back determination positions are the positions where the crank signal was present after the detection of the missing tooth position.
  • the front and back determination positions may be arbitrary timings after the detection of the missing tooth position.
  • FIG. 14 shows a case where the cam signal becomes abnormal sporadically.
  • the cam signal reading value is set to "2 (HIGH)” and the expected cam signal value is set to "2 (HIGH)".
  • the cam signal reading value "2 (HIGH)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the fourth cylinder by using this. It is set to "4".
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)” and the expected cam signal value is set to “1 (LOW)”.
  • the cam signal reading value "1 (LOW)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the first cylinder by using this. It is set to "1".
  • the cylinder discrimination value "1" is interpolated to "3" indicating the third cylinder.
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)” and the expected cam signal value is "2 (HIGH)”. ) ”Is set.
  • the cam signal expected value "2 (HIGH)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value is the fourth cylinder using this. Is set to "4" indicating.
  • the cylinder discrimination value "4" is interpolated to "2" indicating the second cylinder. Further, since the cam signal reading value has not changed as expected, the abnormality counter is counted up from "0" to "1".
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)” and the expected cam signal value is "1 (LOW)”. Is set to.
  • the cam signal reading value "1 (LOW)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the first cylinder by using this. It is set to "1".
  • the cylinder discrimination value "1" is interpolated to "3" indicating the third cylinder. Further, since the cam signal reading value has not changed as expected, the abnormality counter is counted up from “1" to "2".
  • the cam signal becomes LOW at the front and back determination positions of the control cycle after the disconnection occurs, and the cam signal reading value is set to "1 (LOW)".
  • the expected value of the cam signal is set to "2 (HIGH)”.
  • the cam signal expected value "2 (HIGH)" is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the fourth cylinder by using this. It is set to "4".
  • the cylinder discrimination value "4" is interpolated to "2" indicating the second cylinder. Further, since the cam signal reading value has changed as expected, the abnormality counter is reset to "0".
  • the cam signal Since the cam signal is always LOW when the cam angle sensor 260 is disconnected, the cam signal remains LOW even at the front and back determination positions in the subsequent control cycle, and the cam signal reading value becomes "1 (LOW)". At the same time, the expected cam signal value is set to "1 (LOW)” or "2 (HIGH)”. At this time, if the cam signal reading value and the cam signal expected value are equal, the cam signal reading value is selected as the cam signal selection value, and if the cam signal reading value and the cam signal expected value are different, the cam signal selection value is selected. The expected cam signal value is selected as, and the cylinder discrimination value is set to "4" or "1" indicating the fourth cylinder or the first cylinder by using this.
  • the crank signal of the crank angle sensor 240 can be counted to perform cylinder discrimination without using the cam angle sensor 260.
  • FIG. 16 shows an example in which the cam signal becomes abnormal twice in succession.
  • the cylinder discrimination value is "0 (cylinder discrimination). Stop) ”is set. If necessary, refer to the above explanation for counting the abnormality counter and interpolating the cylinder discrimination value (the same applies hereinafter).
  • the cam signal reading value is set to "2 (HIGH)" and the expected cam signal value is "1 (LOW)”. Is set to.
  • the cam signal expected value "1 (LOW)" is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the first cylinder by using this. It is set to "1".
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)” and the expected cam signal value is set to “1 (LOW)”.
  • the cam signal reading value “1 (LOW)” is set as the cam signal setting value.
  • the cam signal selection value has not changed since the previous control cycle, the cylinder discrimination value is set to "0 (cylinder discrimination stop)".
  • the cam signal reading value is set to "1 (HIGH)” and the expected cam signal value is set to "2 (HIGH)".
  • the cam signal reading value "2 (HIGH)" is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the fourth cylinder by using this. It is set to "4" and cylinder discrimination is restarted.
  • FIG. 17 shows an example in which the cam signal becomes abnormal three times in a row.
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)” and the expected cam signal value is "2 (HIGH)". Is set to.
  • the cam signal expected value "2 (HIGH)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the fourth cylinder by using this. It is set to "4". Since the subsequent processing is the same as in the previous case, the description thereof will be omitted. If necessary, refer to the above explanation.
  • FIG. 18 shows an example in which the crank signal becomes abnormal and the tooth chipping cannot be detected sporadically.
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)” and the expected cam signal value is "1 (LOW)”. Is set to.
  • the cam signal reading value "1 (LOW)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the first cylinder by using this. It is set to "1".
  • the cam signal reading value, the cam signal expected value, the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value remain the same as the previous values. Then, when the cam signal becomes LOW at the front and back determination positions of the next control cycle, the cam signal reading value is set to "1 (LOW)" and the expected cam signal value is set to "2 (HIGH)". .. At this time, since the cam signal reading value and the cam signal expected value are different, the cam signal expected value “2 (HIGH)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the fourth cylinder by using this. It is set to "4".
  • the cam signal reading value is set to “2 (HIGH)” and the expected cam signal value is set to “2 (HIGH)".
  • the cam signal reading value “2 (HIGH)” is selected as the cam signal selection value.
  • "0 (cylinder discrimination stop)” is set as the cylinder discrimination value. After that, when the reading of the cam signal becomes normal, the cylinder discrimination value is set to "1" indicating the first cylinder through the same processing.
  • This embodiment can be applied not only to a 4-cylinder engine but also to an engine 100 having 2 cylinders, 3 cylinders and 5 cylinders or more.
  • FIG. 19 shows a case where the cam signal becomes abnormal sporadically in the 3-cylinder engine 100.
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)” and the expected cam signal value is “1 (LOW)”. Is set to.
  • the cam signal reading value "1 (LOW)” is selected as the cam signal selection value, and the cylinder discrimination value indicates the first cylinder by using this. It is set to "1".
  • the cam signal reading value is set to "1 (LOW)" and the expected cam signal value is "2 (HIGH)". Is set to.
  • the cam signal reading value and the cam signal expected value are different, but as a characteristic of the 3-cylinder engine 100, the cylinder discrimination value is updated by interpolation over two control cycles, so that the cylinder discrimination value is incorrect. Can be suppressed.

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Abstract

表裏判定位置において、カム角センサから出力されたカム信号に応じてカム信号読取値を設定する。また、表裏判定位置において、カム信号読取値が１（ＬＯＷ）及び２（ＨＩＧＨ）に交互に変化していれば、カム信号読取値をカム信号期待値に設定し、カム信号読取値が１（ＬＯＷ）及び２（ＨＩＧＨ）に交互に変化していなければ、前回の制御サイクルにおけるカム信号期待値を反転させてカム信号期待値を設定する。そして、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しい場合、カム信号読取値を使用して気筒を判別し、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なる場合、カム信号期待値を使用して気筒を判別する。

Description

エンジン制御装置及びエンジン制御方法
　本発明は、クランク角センサ及びカム角センサの出力信号を使用して気筒を判別する、エンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。
　エンジンを制御する場合、特開２００６－１８３５９３号公報（特許文献１）に記載されているように、クランク角センサ及びカム角センサの出力信号を使用して気筒を判別することが必要である。このような気筒判別結果は、例えば、気筒ごとの燃料噴射及び点火を制御するために使用される。
特開２００６－１８３５９３号公報
　しかしながら、気筒を判別するとき、何らかの原因によってカム信号にノイズが重畳すると、カム信号が正常でなくなるため、気筒判別精度が低下してしまう。このような状態で燃料噴射制御及び点火制御を行うと、本来とは異なる気筒について燃料噴射及び点火が行われてしまい、例えば、エンジン出力の低下などを招いてしまう。
　そこで、本発明は、カム角センサの出力信号にノイズが重畳しても、気筒判別精度の低下を抑制した、エンジン制御装置及びエンジン制御方法を提供することを目的とする。
　このため、エンジン制御装置に関する発明では、エンジン制御装置は、クランク角センサ、カム角センサ及び電子制御ユニットを備えている。クランク角センサは、クランクシャフトの回転に伴って、所定角度ごとの角度位置信号、及びクランク角度３６０°ごとの基準位置信号を含んだクランク信号を出力する。カム角センサは、カムシャフトの回転に伴って、クランク信号の表の基準位置と裏の基準位置とで異なるレベルのカム信号を出力する。電子制御ユニットは、カム信号の変化状態に応じて期待値を求め、カム信号と期待値とが等しい場合、カム信号を使用して気筒を判別し、カム信号と期待値とが異なる場合、期待値を使用して気筒を判別する。
　また、エンジン制御方法に関する発明では、電子制御ユニットは、クランクシャフトの回転に伴って、所定角度ごとの角度位置信号、及びクランク角度３６０°ごとの基準位置信号を含んだクランク信号を出力するクランク角センサと、カムシャフトの回転に伴って、クランク信号の表の基準位置と裏の基準位置とで異なるレベルのカム信号を出力するカム角センサと、の各出力信号を読み込み可能である。そして、電子制御ユニットが、カム信号の変化状態に応じて期待値を求め、カム信号と期待値とが等しい場合、カム信号を使用して気筒を判別し、カム信号と期待値とが異なる場合、期待値を使用して気筒を判別する。
　本発明によれば、カム角センサの出力信号にノイズが重畳しても、気筒判別精度の低下を抑制することができる。
４サイクルエンジンの制御システムの一例を示す概略図である。 クランクプレートの一例を示す平面図である。 カムプレートの一例を示す平面図である。 従来技術における正常時の気筒判別方法の説明図である。 従来技術における異常時の気筒判別方法の説明図である。 本実施形態の概要を示す気筒判別方法の説明図である。 気筒判別処理のメインルーチンの一例を示すフローチャートである。 サブルーチン形式のクランク位置認識処理の一例を示すフローチャートである。 サブルーチン形式のカム位置認識処理の一例を示すフローチャートである。 サブルーチン形式のカム位置予測処理の一例を示すフローチャートである。 サブルーチン形式のカム位置予測処理の一例を示すフローチャートである。 サブルーチン形式の気筒判別位置カウンタ更新処理の一例を示すフローチャートである。 サブルーチン形式の判別処理の一例を示すフローチャートである。 ４気筒エンジンにおいてカム信号が単発的に異常になった事例の説明図である。 ４気筒エンジンにおいてカム角センサが断線した事例の説明図である。 ４気筒エンジンにおいてカム信号が連続して２回異常になった事例の説明図である。 ４気筒エンジンにおいてカム信号が連続して３回異常になった事例の説明図である。 ４気筒エンジンにおいて単発的に歯欠け検知ができなくなった事例の説明図である。 ３気筒エンジンにおいてカム信号が単発的に異常になった事例の説明図である。
　以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
　図１は、４サイクルエンジンの制御システムの一例を示している。
　エンジン１００は、シリンダブロック１１０と、ピストン１２０と、クランクシャフト１３０と、コネクティングロッド１４０と、シリンダヘッド１５０と、を備えている。シリンダブロック１１０には、ピストン１２０が往復動可能に嵌挿されるシリンダボア１１０Ａが形成されている。シリンダブロック１１０の下部には、図示しないベアリングを介して、シリンダブロック１１０に対して相対回転可能にクランクシャフト１３０が配置されている。そして、ピストン１２０は、コネクティングロッド１４０を介して、クランクシャフト１３０に相対回転可能に連結されている。
　シリンダヘッド１５０には、吸気を導入する吸気ポート１５０Ａと、排気を排出する排気ポート１５０Ｂと、が夫々形成されている。そして、シリンダヘッド１５０がシリンダブロック１１０の上面に締結されることで、シリンダブロック１１０のシリンダボア１１０Ａ、ピストン１２０の冠面及びシリンダヘッド１５０の下面によって区画される領域が燃焼室１６０として機能する。燃焼室１６０を臨む吸気ポート１５０Ａの開口端には、吸気カムシャフト１７０によって開閉駆動される吸気バルブ１８０が配設されている。また、燃焼室１６０を臨む排気ポート１５０Ｂの開口端には、排気カムシャフト１９０によって開閉駆動される排気バルブ２００が配設されている。
　燃焼室１６０を臨むシリンダヘッド１５０の所定箇所には、燃焼室１６０に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁２１０と、燃料と吸気との混合気を点火する点火プラグ２２０と、が夫々取り付けられている。なお、燃料噴射弁２１０は、燃焼室１６０に燃料を直接噴射する構成に限らず、吸気ポート１５０Ａに燃料を噴射する構成であってもよい。
　クランクシャフト１３０の端部には、クランクプレート２３０が取り付けられている。クランクプレート２３０は、図２に示すように、円板形状のプレート部２３０Ａと、プレート部２３０Ａの外周端から半径外方に向かって任意の所定角度ごとに延びる複数の歯部２３０Ｂと、が一体化された被検知部材である。また、クランクプレート２３０には、歯部２３０Ｂの一部が切り取られることで、クランク角度３６０°ごとの基準位置を規定する歯欠け部２３０Ｃが形成されている。ここで、歯欠け部２３０Ｃは、２つの歯部２３０Ｂを切り取ることで形成されているが、任意数の歯部２３０Ｂを切り取って歯欠け部２３０Ｃを形成するようにしてもよい。４気筒のエンジン１００の場合、クランクプレート２３０は、例えば、所定角度を６°とし、５８個の歯部２３０Ｂと、２個の歯部２３０Ｂが切り取られた１８°に亘る歯欠け部２３０Ｃと、を有している。なお、クランクプレート２３０は、２つ以上の歯欠け部２３０Ｃを有していてもよい。
　シリンダブロック１１０の下部であって、クランクプレート２３０の外周端に対面する所定箇所には、クランクプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知してパルス信号を出力するクランク角センサ２４０が取り付けられている。従って、クランク角センサ２４０は、クランクシャフト１３０の回転に伴って、歯部２３０Ｂを検知した所定角度ごとの角度位置信号と、歯欠け部２３０Ｃを検知したクランク角度３６０°ごとの基準位置信号と、を含んだクランク信号を出力する。
　吸気カムシャフト１７０の端部には、カムプレート２５０が取り付けられている。カムプレート２５０は、図３に示すように、円板形状のプレート部２５０Ａと、プレート部２５０Ａの外周端の一部から半径外方に向かって延びる円弧形状の被検知部２５０Ｂと、が一体化された被検知部材である。
　また、シリンダヘッド１５０の上部であって、カムプレート２５０の外周端に対面する所定箇所には、カムプレート２５０の被検知部２５０Ｂを検知して矩形形状の信号を出力するカム角センサ２６０が取り付けられている。クランクシャフト１３０が２回転する間に、クランク角センサ２４０がクランクプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを検知した２ヶ所の歯欠け位置において、カム角センサ２６０が、例えば、１回転目の歯欠け位置でＬＯＷ信号を出力し、２回転目の歯欠け位置でＨＩＧＨ信号を出力するように、カムプレート２５０の被検知部２５０Ｂが取り付けられている。従って、カム角センサ２６０は、カムプレート２５０の被検知部２５０Ｂを検知したか否かに応じて、異なるレベルのカム信号を出力する。このため、このようなカム信号を監視することで、吸気カムシャフト１７０の２倍の回転速度で回転するクランクシャフト１３０について、吸気カムシャフト１７０の０°～１８０°に対応する１回転目（０°～３６０°）の回転中であることを示す表の基準位置であるか、吸気カムシャフト１７０の１８０°～３６０°に対応する２回転目（３６０°～７２０°）の回転中であることを示す裏の基準位置であるかを区別することができる。要するに、吸気カムシャフト１７０が１回転する間に、クランクシャフト１３０が１回転目の回転中であることを示す表の基準位置であるか、クランクシャフト１３０が２回転目の回転中であることを示す裏の基準位置であるかを区別することができる。なお、カムプレート２５０及びカム角センサ２６０は、吸気カムシャフト１７０に限らず、排気カムシャフト１９０に設けられていてもよい。また、カムプレート２５０は、図３に示す形状に限らず、１回転目の歯欠け位置と２回転目の歯欠け位置とで異なるレベルの信号を出力できれば、如何なる形状を有していてもよい。
　クランク角センサ２４０のクランク信号、及びカム角センサ２６０のカム信号は、マイクロコンピュータを内蔵したエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）２７０に入力されている。また、ＥＣＭ２７０には、クランク角センサ２４０及びカム角センサ２６０の各出力信号に加え、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２８０、エンジン１００の負荷Ｑを検出する負荷センサ２９０、エンジン１００の水温Ｔｗを検出する水温センサ３００、及び排気中の空燃比Ａ／Ｆを検出する空燃比センサ３１０の各出力信号が入力されている。ここで、エンジン１００の負荷Ｑとしては、例えば、吸気流量、吸気負圧、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、要求トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。なお、ＥＣＭ２７０が、電子制御ユニットの一例として挙げられる。
　ＥＣＭ２７０は、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムを実行することで、以下のように、クランク角センサ２４０、カム角センサ２６０、回転速度センサ２８０、負荷センサ２９０、水温センサ３００及び空燃比センサ３１０の各出力信号に応じて、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０を夫々電子制御する。
　ＥＣＭ２７０は、回転速度センサ２８０及び負荷センサ２９０から回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑを夫々読み込み、これらに基づいてエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を演算する。また、ＥＣＭ２７０は、水温センサ３００から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗで補正した燃料噴射量を演算する。そして、ＥＣＭ２７０は、エンジン運転状態に応じたタイミングで、燃料噴射量に応じた制御信号を燃料噴射弁２１０に出力し、燃料噴射弁２１０から燃焼室１６０に燃料を噴射させる。さらに、ＥＣＭ２７０は、燃料噴射後のエンジン運転状態に応じたタイミングで、点火プラグ２２０に作動信号を出力し、燃料と吸気との混合気を点火する。このとき、ＥＣＭ２７０は、空燃比センサ３１０から空燃比Ａ／Ｆを読み込み、排気中の空燃比Ａ／Ｆが理想空燃比に近づくように、燃料噴射弁２１０をフィードバック制御する。
　ＥＣＭ２７０がエンジン１００を制御するとき、以下に示すように、各気筒の燃料噴射及び点火を行う。
　クランク角センサ２４０のクランク信号は、図４に示すように、クランクプレート２３０の歯部２３０Ｂが検知されたときにパルス状のＨＩＧＨとなり、クランクプレート２３０の歯部２３０Ｂが検知されないとき、即ち、その歯欠け部２３０Ｃが検知されたときにＬＯＷとなる。一方、カム角センサ２６０のカム信号は、これが正常である場合、カムプレート２５０の被検知部２５０Ｂが検知されたときにＨＩＧＨとなり、カムプレート２５０の被検知部２５０Ｂが検知されないときにＬＯＷとなる。クランク信号の周期比から歯欠け位置が検知されると、その後の表裏判定位置においてカム信号が読み取られ、カム信号がＬＯＷであればカム信号読取値が１（ＬＯＷ）に設定され、カム信号がＨＩＧＨであればカム信号読取値が２（ＨＩＧＨ）に設定される。そして、カム信号読取値が１（ＬＯＷ）であれば、気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定され、その後にクランクシャフト１３０が３６０°回転すると、気筒判別値が第３気筒を示す「３」に補間される。また、カム信号読取値が２（ＨＩＧＨ）であれば、気筒判別値が第４気筒を示す「４」に設定され、その後にクランクシャフト１３０が３６０°回転すると、気筒判別値が第２気筒を示す「２」に補間される。ＥＣＭ２７０は、このように設定された気筒判別値を使用して、制御対象である気筒について燃料噴射及び点火を行う。
　ところで、点火プラグ２２０においては、図示しない点火装置で作られた高電圧が中心電極と接地電極との間を流れるため、カム角センサ２６０のカム信号にノイズが重畳し易い。例えば、図５に示すように、表の基準位置か裏の基準位置かを判定する表裏判定位置において、ＨＩＧＨとなるべきカム信号にノイズが重畳してＬＯＷになると、これに対応するカム信号読取値が１（ＬＯＷ）となってしまう。この場合、カム信号にノイズが重畳する前後の制御サイクルにおいて、カム信号読取値が変化せず、これから設定される気筒判別値が「１」のままとなってしまう。このような状態で燃料噴射制御及び点火制御を行うと、本来とは異なる気筒について燃料噴射及び点火が行われてしまい、例えば、エンジン出力の低下などを招いてしまう。
　そこで、カム角センサ２６０のカム信号が正常である場合、表裏判定位置においてカム信号読取値が表裏反転する特性、即ち、１（ＬＯＷ）及び２（ＨＩＧＨ）と交互に変化することに着目し、図６に示すように、カム信号の期待値（こうであろうと考えられる値）を表すカム信号期待値を導入する。具体的には、カム信号の変化状態に応じてカム信号期待値を求めるべく、今回の制御サイクルにおけるカム信号読取値が、前回の制御サイクルにおけるカム信号読取値から変化していれば、カム信号期待値はカム信号読取値に設定される。また、今回の制御サイクルにおけるカム信号読取値が、前回の制御サイクルにおけるカム信号読取値から変化していなければ、カム信号期待値は前回の制御サイクルにおけるカム信号期待値を反転して設定される。そして、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しければ、カム信号読取値を使用して気筒判別を行い、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なっていれば、ノイズ重畳などによってカム信号読取値が間違っていると判断し、カム信号期待値を使用して気筒判別を行う。
　このようにすれば、ノイズ重畳によりカム信号が異常となったときには、カム信号読取値に代えてカム信号期待値を使用して気筒判別が行われるため、誤った気筒判別を抑制することができる。また、カム角センサ２６０の故障診断が確定するまでにカム信号に異常があっても、カム信号期待値を使用して気筒判別が行われるため、気筒判別に関してロバスト性を向上させることができる。
　図７は、ＥＣＭ２７０が起動されたことを契機として、クランク角センサ２４０からクランク信号、即ち、クランクプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知した角度位置信号を受信するたびに実行する、気筒判別処理のメインルーチンを示している。なお、ＥＣＭ２７０は、マイクロコンピュータの不揮発性メモリに格納されているアプリケーションプログラムに従って、気筒判別処理を実行する。
　ステップ１（図７では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、ＥＣＭ２７０が、吸気カムシャフト１７０の１回転に亘ってクランク信号を計数したクランク位置カウンタを更新すべく、サブルーチン形式のクランク位置認識処理を実行する。なお、クランク位置認識処理は、本実施形態では、サブルーチン形式で実装されているが、メインルーチンに展開してもよい（以下、他のサブルーチンについても同様）。
　ステップ２では、ＥＣＭ２７０が、クランク位置カウンタが所定値であるか否かを判定することで、表裏判定位置であるか否かを判定する。ここで、表裏判定位置とは、吸気カムシャフト１７０が１回転する間にクランクシャフト１３０が２回転することに鑑み、吸気カムシャフト１７０の１回転について、クランクシャフト１３０の回転が１回転目である表の基準位置か、又はクランクシャフト１３０の回転が２回転目である裏の基準位置か、を判定する位置である。そして、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置であると判定すると（Ｙｅｓ）、処理をステップ３に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置でないと判定すると（Ｎｏ）、処理をステップ５に進める。
　ステップ３では、ＥＣＭ２７０が、表裏判定位置においてカム角センサ２６０からのカム信号に応じてカム信号読取値を設定すべく、サブルーチン形式のカム位置認識処理を実行する。
　ステップ４では、ＥＣＭ２７０が、表裏判定位置において気筒判別に使用するカム信号設定値を選定すべく、サブルーチン形式のカム位置予測処理を実行する。その後、ＥＣＭ２７０は、処理をステップ５に進める。
　ステップ５では、ＥＣＭ２７０が、クランクシャフト１３０の１回転に亘ってクランク信号を計数した気筒判別位置カウンタを更新すべく、サブルーチン形式の気筒判別位置カウンタ更新処理を実行する。
　ステップ６では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別位置カウンタが所定値であるか否かを判定することで、エンジン１００の気筒を判別する気筒判別位置であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ７に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置でないと判定すれば（Ｎｏ）、気筒判別処理を終了させる。
　ステップ７では、ＥＣＭ２７０が、実際に気筒を判別すべく、サブルーチン形式の判別処理を実行する。その後、ＥＣＭ２７０は、気筒判別処理を終了させる。
　かかる気筒判別処理によれば、クランク信号を計数して特定された表裏判定位置になると、カム信号に応じてカム信号読取値が設定されると共に、カム信号読取値の変化状態に応じて異常カウンタの更新及びカム信号選定値の選定が行われる。そして、クランク信号を計数して特定された気筒判別位置になると、カム信号選定値に応じて気筒判別値が設定される。
　図８は、サブルーチン形式のクランク位置認識処理の一例を示している。
　ステップ１１では、ＥＣＭ２７０が、クランク角センサ２４０から出力された連続した２つのクランク信号の基準位置信号の時間間隔を測定することで、クランク信号の周期を測定する。
　ステップ１２では、ＥＣＭ２７０が、連続した２つのクランク信号の周期の比から、クランクプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃに対応した歯欠け位置であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、歯欠け位置であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１３に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、歯欠け位置でないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ１４に進める。
　ステップ１３では、ＥＣＭ２７０が、クランク位置カウンタに「０」を設定してリセットする。その後、ＥＣＭ２７０は、クランク位置認識処理を終了させる。
　ステップ１３では、ＥＣＭ２７０が、クランク位置カウンタに「１」を加算して更新する。その後、ＥＣＭ２７０は、クランク位置認識処理を終了させる。
　かかるクランク位置認識処理によれば、ＥＣＭ２７０は、クランク角センサ２４０のクランク信号の周期を測定し、連続した２つのクランク信号の周期の比から歯欠け位置であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、歯欠け位置であれば、クランク位置カウンタに「０」を設定してリセットする。また、ＥＣＭ２７０は、歯欠け位置でなければ、クランク位置カウンタに「１」を加算して更新する。このように、ＥＣＭ２７０は、吸気カムシャフト１７０の１回転に亘ってクランク信号を計数する。
　図９は、サブルーチン形式のカム位置認識処理の一例を示している。
　ステップ２１では、ＥＣＭ２７０が、前回の制御サイクルにおけるカム角センサ２６０の出力値を保持する変数（前回値）に、今回の制御サイクルにおけるカム信号読取値を設定する。なお、カム信号読取値は、ＥＣＭ２７０の起動時の初期化処理において、例えば、前回のファイナライズ処理におけるカム角センサ２６０の出力値が設定されている。
　ステップ２２では、ＥＣＭ２７０が、カム角センサ２６０からカム信号を読み込み、そのカム信号出力値がＬＯＷ、即ち、カムプレート２５０の被検知部２５０Ｂが検知されているか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、カム信号出力値がＬＯＷであると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２３に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、カム信号出力値がＬＯＷではない、即ち、カムプレート２５０の被検知部２５０Ｂが検知されていると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２４に進める。
　ステップ２３では、ＥＣＭ２７０が、カム信号読取値に「１（ＬＯＷ）」を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、カム位置認識処理を終了させる。
　ステップ２４では、ＥＣＭ２７０が、カム信号読取値に「２（ＨＩＧＨ）」を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、カム位置認識処理を終了させる。
　かかるカム位置認識処理によれば、ＥＣＭ２７０は、前回の制御サイクルにおけるカム信号読取値を記憶すると共に、カム信号に応じてカム信号読取値を逐次更新する。
　図１０及び図１１は、サブルーチン形式のカム位置予測処理の一例を示している。
　ステップ３１では、ＥＣＭ２７０が、カム角センサ２６０からのカム信号の読み取りが２回目以降、即ち、前回値が設定されているか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、カム信号の読み取りが２回目以降であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３２に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、カム信号の読み取りが２回目以降でない、即ち、前回値が設定されていないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ３７に進める。
　ステップ３２では、ＥＣＭ２７０が、前回の制御サイクルからカム信号読取値が変化しているか否か、即ち、前回値及びカム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」及び「２（ＨＩＧＨ）」、又は「２（ＨＩＧＨ）」及び「１（ＬＯＷ）」であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、カム信号読取値が変化していると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３３に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、カム信号読取値が変化していないと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３５に進める。
　ステップ３３では、ＥＣＭ２７０が、カム信号読取値が正常であると判断し、カム信号読取値が連続して異常となったことを計数する異常カウンタに「０」を設定してリセットする。
　ステップ３４では、ＥＣＭ２７０が、カム信号読取値が正常であるので、カム信号期待値にカム信号読取値を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、処理をステップ３７に進める。
　ステップ３５では、ＥＣＭ２７０が、カム信号読取値が異常であると判定し、異常カウンタに１を加算して更新する。
　ステップ３６では、ＥＣＭ２７０が、カム信号読取値が異常であるので、カム信号期待値に前回のカム信号期待値の反転値、即ち、前回のカム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」であれば「２（ＨＩＧＨ）」、前回のカム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」であれば「１（ＬＯＷ）」を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、処理をステップ３７に進める。
　ステップ３７では、ＥＣＭ２７０が、異常カウンタが「０」でない、即ち、カム信号読取値が異常であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、異常カウンタが「０」でないと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３８に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、異常カウンタが「０」であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ４３に進める。
　ステップ３８では、ＥＣＭ２７０が、異常カウンタが所定値より大きいか否か、即ち、カム角センサ２６０の故障が発生したか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、異常カウンタが所定値より大きいと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３９に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、異常カウンタが所定値より大きくない、即ち、異常カウンタが所定値以下であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ４０に進める。
　ステップ３９では、ＥＣＭ２７０が、カム角センサ２６０の故障が発生したと判断し、気筒判別に使用する変数としてのカム信号選定値として「０（気筒判別停止）」を選定する。その後、ＥＣＭ２７０は、カム位置予測処理を終了させる。なお、カム角センサ２６０が故障していると診断したときには、カム信号を使用せず、クランク信号のみを計数して気筒を判別することができる。
　ステップ４０では、ＥＣＭ２７０が、予測許可条件が成立しているか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、予測許可条件が成立していると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ４１に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、予測許可条件が成立していないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ４２に進める。ここで、予測許可条件としては、以下の条件の少なくとも１つを利用することができる。なお、予測許可条件としては、カム信号が複数回表裏判定したこと、及びエンジン１００の回転速度Ｎｅが所定回転速度以上であることの少なくとも一方とすることもできる。
　条件１：カム信号読取値が所定回数以上連続して正常であり、かつ気筒判別値が「０」になっていないこと。ここで、カム信号読取値が正常であるか否かは、カム信号が交互に「１（ＬＯＷ）」及び「２（ＨＩＧＨ）」となっているかによって判定することができる。また、所定回数としては、２以上の任意の回数とすることができる。このような条件を設定した理由は、カム信号読取値が連続して正常である場合、吸気カムシャフト１７０の表裏が正しく認識できていると判断できるためである。
　条件２：エンジン１００の回転速度Ｎｅが所定値以上である状態が所定時間以上持続し、かつクランクシャフト１３０が逆回転していないこと。このような条件を設定した理由は、エンジン１００の回転速度Ｎｅが所定値未満である低回転時には、逆回転や回転変動によってクランクプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを誤検知する懸念があるためである。
　条件３：クランクプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを検知する前のクランク信号の数が第１の所定値以上かつ第２の所定値以下であること。ここで、第１の所定値は０～ＮＣＲＡ－１（ＮＣＲＡ：歯欠け部２３０Ｃから次の歯欠け部２３０Ｃまでのクランク信号の期待値）、第２の所定値はＮＣＲＡ～２ＮＣＲＡ－１とすることができる。このような条件を設定した理由は、歯欠け部２３０Ｃを検知する前のクランク信号の数が少ない場合には、クランク信号の異常によって歯欠け部２３０Ｃを誤検知したと考えられるためである。この場合、正しい歯欠け位置でないため、気筒判別を停止させる。また、歯欠け部２３０Ｃを検知する前のクランク信号の数が多い場合には、歯欠け部２３０Ｃを検知できなかったと考えられるためである。例えば、１度だけ歯欠け部２３０Ｃを検知できなかった場合、次のカム信号読取値は前回値と等しくなるのが正しく、予測値を使用すると間違えるからである。
　条件４：クランク角センサ２４０及びカム角センサ２６０が正常であること。これらのセンサが異常であると、気筒判別を正確に行うことができないため、カム位置予測処理を禁止する必要がある。
　ステップ４１では、ＥＣＭ２７０が、予測許可条件が成立していることからカム信号読取値が正常であると判断し、カム信号設定値としてカム信号期待値を選定する。その後、ＥＣＭ２７０は、カム位置予測処理を終了させる。
　ステップ４２では、ＥＣＭ２７０が、予測許可条件が成立していないことからカム信号読取値が異常である可能性があると判断し、カム信号選定値として「０（気筒判別停止）」を選定する。その後、ＥＣＭ２７０は、カム位置予測処理を終了させる。
　ステップ４３では、ＥＣＭ２７０が、異常カウンタが０であるためカム角センサ２６０が正常であると判定し、カム信号選定値としてカム信号読取値を選定する。その後、ＥＣＭ２７０は、カム位置予測処理を終了させる。
　かかるカム位置予測処理によれば、ＥＣＭ２７０は、カム信号の読み取りが２回目以降であることを条件として、前回の制御サイクルからカム信号読取値が変化したかを判定することで、カム信号読取値が正常であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、カム信号読取値が正常であれば、異常カウンタをリセットすると共に、カム信号期待値としてカム信号読取値を選定する。また、ＥＣＭ２７０は、カム信号読取値が異常であれば、異常カウンタに「１」を加算して更新すると共に、カム信号期待値として前回の制御サイクルにおけるカム信号期待値の反転値を選定する。その後、ＥＣＭ２７０は、異常カウンタが所定値に達すると、即ち、カム信号が変化しない状態が所定回数連続して発生すると、カム角センサ２６０の故障が発生したと判断して、カム信号選定値として気筒判別を停止すべきであることを示す「０」を選定する。また、ＥＣＭ２７０は、異常カウンタが所定値に達していない状態において予測許可条件が成立していれば、カム信号選定値としてカム信号期待値を選定し、異常カウンタが所定値に達していない状態において予測許可条件が成立していなければ、カム信号選定値として気筒判別を停止すべきであることを示す「０」を選定する。さらに、ＥＣＭ２７０は、異常カウンタが「０」であれば、カム信号選定値としてカム信号読取値を選定する。
　図１２は、サブルーチン形式の気筒判別位置カウンタ更新処理の一例を示している。
　ステップ５１では、ＥＣＭ２７０が、カム角センサ２６０からのカム信号の読み取りを未実施であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、カム信号の読み取りを未実施であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ５２に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、カム信号の読み取りを実施済であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ５３に進める。
　ステップ５２では、ＥＣＭ２７０が、クランクシャフト１３０の１回転に亘ってクランク信号を計数した気筒判別位置カウンタに「０」を設定してリセットする。その後、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置カウンタ更新処理を終了させる。
　ステップ５３では、ＥＣＭ２７０が、表裏判定位置になったか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置になったと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ５４に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置になっていないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ５５に進める。
　ステップ５４では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別位置カウンタに「０」を設定してリセットする。その後、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置カウンタ更新処理を終了させる。
　ステップ５５では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別位置カウンタが所定値になったか否かを判定することで、補間気筒判別位置になったか否かを判定する。ここで、補間気筒判別位置とは、吸気カムシャフト１７０の回転に伴って、クランクシャフト１３０が表の回転から裏の回転に移行したタイミングを特定可能な位置であって、カム角センサ２６０では検出できない位置のことをいう。また、所定値としては、図２に関連して説明したクランクプレート２３０の場合、３０回目のクランク信号で裏の気筒判別位置が来るために「２９」とすることができる。そして、ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置になったと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ５６に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置になっていないと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ５７に進める。
　ステップ５６では、ＥＣＭ２７０が、補間気筒判別位置となったため、気筒判別位置カウンタに「０」を設定してリセットする。その後、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置カウンタ更新処理を終了させる。
　ステップ５７では、ＥＣＭ２７０が、クランク角センサ２４０からのクランク信号が歯欠け位置の直後の信号であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、クランク信号が歯欠け位置の直後の信号であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ５８に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、クランク信号が歯欠け位置の直後の信号でないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ５９に進める。
　ステップ５８では、ＥＣＭ２７０が、クランクプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃの歯欠け数（２歯）を考慮し、気筒判別位置カウンタに「３」を加算して更新する。その後、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置カウンタ更新処理を終了させる。
　ステップ５９では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別位置カウンタに「１」を加算して更新する。その後、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置カウンタ更新処理を終了させる。
　かかる気筒判別位置カウンタ更新処理によれば、ＥＣＭ２７０は、カム角センサ２６０からカム信号の読み取りが未実施であれば、初期化処理として、気筒判別位置カウンタをリセットする。また、ＥＣＭ２７０は、カム角センサ２６０からカム信号の読み取りが実施済であり、かつ表裏判定位置になると、気筒判別位置カウンタをリセットする。ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置でなく、かつ補間気筒判別位置になると、気筒判別位置カウンタをリセットする。ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置でなく、かつ歯欠け直後のクランク信号であれば、気筒判別位置カウンタに「３」を加算して更新する。ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置でなく、かつ歯欠け直後のクランク信号でなければ、気筒判別位置カウンタに「１」を加算して更新する。このように、ＥＣＭ２７０は、気筒判別位置カウンタを適宜更新する。
　図１３は、サブルーチン形式の判別処理の一例を示している。
　ステップ６１では、ＥＣＭ２７０が、クランク位置カウンタが所定値になったか否かを判定することで、表裏判定位置であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６２に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置でないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ６７に進める。
　ステップ６２では、ＥＣＭ２７０が、カム信号選定値が「ＬＯＷ（１）」であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、カム信号選定値が「ＬＯＷ（１）」であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６３に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、カム信号選定値が「ＬＯＷ（１）」でないと判定すると（Ｎｏ）、処理をステップ６４に進める。
　ステップ６３では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別結果を保持する変数としての気筒判別値に第４気筒を示す「４」を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、処理をステップ６７に進める。
　ステップ６４では、ＥＣＭ２７０が、カム信号選定値が「ＨＩＧＨ（２）」であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、カム信号選定値が「ＨＩＧＨ（２）」であると判定すれば、処理をステップ６５に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、カム信号選定値が「ＨＩＧＨ（２）」でない、即ち、「ＬＯＷ（１）」でもなく「ＨＩＧＨ（２）」でもないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ６６に進める。
　ステップ６５では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別値に第１気筒を示す「１」を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、処理をステップ６７に進める。
　ステップ６６では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別値に気筒が不明であることを示す「０」を設定する。即ち、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置における気筒判別用カム信号が「１（ＬＯＷ）」又は「２（ＨＩＧＨ）」でないため、例えば、その信号にノイズが重畳していると判断し、不適切な制御を防止するために気筒判別値に「０」を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、処理をステップ６７に進める。
　ステップ６７では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別位置カウンタが所定値になったか否かを判定することで、補間気筒判別位置であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６８に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置でないと判定すれば（Ｎｏ）、気筒を判別する必要がないため、判別処理を終了させる。
　ステップ６８では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別値が「１」であるか否か、即ち、表であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、気筒判別値が「１」であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６９に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、気筒判別値が「１」でないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ７０に進める。
　ステップ６９では、ＥＣＭ２７０が、表における補間気筒判別位置であるため、気筒判別値に第３気筒を示す「３」を設定して補間する。その後、ＥＣＭ２７０は、判別処理を終了させる。
　ステップ７０では、ＥＣＭ２７０が、気筒判別値が「４」であるか否か、即ち、裏であるか否かを判定する。そして、ＥＣＭ２７０は、気筒判別値が「４」であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ７１に進める。一方、ＥＣＭ２７０は、気筒判別値が「４」でないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ７２に進める。
　ステップ７１では、ＥＣＭ２７０が、裏における補間気筒判別位置であるため、気筒判別値に第２気筒を示す「２」を設定して補間する。その後、ＥＣＭ２７０は、判別処理を終了させる。
　ステップ７２では、ＥＣＭ２７０が、補間気筒判別位置における気筒判別値が「１」又は「４」でないため、例えば、気筒判別値にノイズが重畳している可能性があると判断し、気筒判別値に気筒判別が不明であることを示す「０」を設定する。その後、ＥＣＭ２７０は、判別処理を終了させる。
　かかる判別処理によれば、ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置においてカム信号選定値が「ＬＯＷ（１）」であれば、気筒判別値に第４気筒を示す「４」を設定する。ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置においてカム信号選定値が「ＨＩＧＨ（２）」であれば、気筒判別値に第１気筒を示す「１」を設定する。ＥＣＭ２７０は、表裏判定位置においてカム信号選定値が「ＬＯＷ（１）」又は「ＨＩＧＨ（２）」のいずれかでもなければ、気筒判別値に気筒が不明であることを示す「０」を設定する。
　また、ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置において気筒判別値が「１」になっていれば、気筒判別値に第１気筒に続く第３気筒を示す「３」を設定して補間する。ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置において気筒判別値が「４」になっていれば、気筒判別値に第４気筒に続く第２気筒であることを示す「２」を設定して補間する。ＥＣＭ２７０は、補間気筒判別位置において気筒判別値が「１」又は「４」のいずれかでなければ、気筒判別値に気筒が不明であることを示す「０」を設定する。
　ここで、本実施形態の作用について、カム信号又はクランク信号が異常になった複数の事例を想定し、これをどのように対処したかについて説明する。なお、説明の便宜上、最初の状態ではカム信号が正常であり、表裏判定位置は、歯欠け位置の検知後にクランク信号があった位置とする。但し、表裏判定位置は、歯欠け位置の検知後の任意タイミングとしてもよい。
［第１事例］
　図１４は、カム信号が単発的に異常になった事例を示している。
　最初の表裏判定位置においてカム信号がＨＩＧＨになると、カム信号読取値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値「２（ＨＩＧＨ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第４気筒を示す「４」に設定される。その後、クランク信号を計数してクランクシャフト１３０が１８０°回転したことが検知されると、気筒判別値が「４」から第２気筒を示す「２」に補間される。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値「１（ＬＯＷ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定される。その後、クランク信号を計数してクランクシャフト１３０が１８０°回転したことが検知されると、気筒判別値「１」から第３気筒を示す「３」に補間される。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号にノイズが重畳して単発的にＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なっているので、カム信号選定値としてカム信号期待値「２（ＨＩＧＨ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第４気筒を示す「４」に設定される。その後、クランク信号を計数してクランクシャフト１３０が１８０°回転したことが検知されると、気筒判別値「４」から第２気筒を示す「２」に補間される。また、カム信号読取値が期待通りに変化していないので、異常カウンタが「０」から「１」にカウントアップされる。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてノイズ重畳が解消されてカム信号がＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値「１（ＬＯＷ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定される。その後、クランク信号を計数してクランクシャフト１３０が１８０°回転したことが検知されると、気筒判別値「１」から第３気筒を示す「３」に補間される。また、カム信号読取値が期待通りに変化していないので、異常カウンタが「１」から「２」にカウントアップされる。
　その後、カム角センサ２６０に断線が発生すると、図１５示すように、断線発生後の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＬＯＷになり、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なるので、カム信号選定値としてカム信号期待値「２（ＨＩＧＨ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第４気筒を示す「４」に設定される。その後、クランク信号を計数してクランクシャフト１３０が１８０°回転したことが検知されると、気筒判別値「４」から第２気筒を示す「２」に補間される。また、カム信号読取値が期待通りに変化しているので、異常カウンタが「０」にリセットされる。
　カム角センサ２６０が断線しているとカム信号は常にＬＯＷであるため、その後の制御サイクルにおける表裏判定位置においてもカム信号がＬＯＷのままであり、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」又は「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しければ、カム信号選定値としてカム信号読取値が選定され、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なっていれば、カム信号選定値としてカム信号期待値が選定され、これを使用して気筒判別値が第４気筒又は第１気筒を示す「４」又は「１」に設定される。その後、クランク信号を計数してクランクシャフト１３０が１８０°回転したことが検知されると、気筒判別値「４」又は「１」から第２気筒又は第３気筒を示す「２」又は「３」に補間される。また、カム信号読取値が期待通りに変化していないので、異常カウンタに「１」が順次加算されてカウントアップされる。そして、異常カウンタが所定の閾値（例えば、「４」）に達すると、カム角センサ２６０の故障が発生したと診断し、不適切な制御がなされることを防止すべく、気筒判別値が「０」に設定される。なお、カム角センサ２６０に異常が発生した後には、カム角センサ２６０を使用せずに、クランク角センサ２４０のクランク信号を計数して気筒判別を行うことができる。
　図１６は、カム信号が連続して２回異常になった事例を示している。
　カム信号が２回目に異常となった制御サイクルの表裏判定位置において、ＬＯＷとなるべきカム信号がノイズ重畳によってＨＩＧＨになると、カム信号読取値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。また、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」から「２（ＨＩＧＨ）」に期待通りに変化したため、カム信号期待値がカム信号読取値に設定されて「２（ＨＩＧＨ）」となる。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値が選定されて「２（ＨＩＧＨ）」となる。しかし、前回の制御サイクルからカム信号選定値が変化していない、即ち、気筒を判別するために使用したカム信号又はカム信号期待値が変化していないので、気筒判別値が「０（気筒判別停止）」に設定される。なお、異常カウンタの計数、気筒判別値の補間などについては、必要であれば先の説明を参照されたい（以下同様）。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてノイズ重畳が解消されてカム信号がＨＩＧＨになると、カム信号読取値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なるので、カム信号選定値としてカム信号期待値「１（ＬＯＷ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定される。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号設定値としてカム信号読取値「１（ＬＯＷ）」が設定される。しかし、前回の制御サイクルからカム信号選定値が変化していないので、気筒判別値が「０（気筒判別停止）」に設定される。
　その後、制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＨＩＧＨになると、カム信号読取値が「１（ＨＩＧＨ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値「２（ＨＩＧＨ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第４気筒を示す「４」に設定され、気筒判別が再開される。
　図１７は、カム信号が連続して３回異常になった事例を示している。
　カム信号が３回目に異常となった制御サイクルの表裏判定位置において、ＨＩＧＨとなるべきカム信号がノイズ重畳によってＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定される。また、カム信号読取値が「２（ＨＩＧＨ）」から「１（ＬＯＷ）」に期待通りに変化したため、カム信号期待値がカム信号読取値に設定されて「１（ＬＯＷ）」となる。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値が選定され、これを使用して気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定される。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてノイズ重畳が解消されてカム信号がＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なるので、カム信号選定値としてカム信号期待値「２（ＨＩＧＨ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第４気筒を示す「４」に設定される。なお、これ以降の処理は、先の事例と同様であるので、その説明は省略することとする。必要があれば、先の説明を参照されたい。
　従って、当業者であれば、カム信号にノイズが重畳して異常になっても、カム信号期待値を使用して気筒判別が行われることから、気筒判別精度の低下を抑制できることを容易に理解できるであろう。
［第２事例］
　図１８は、クランク信号が異常になって、単発的に歯欠け検知ができなくなった事例を示している。
　クランク信号が異常になる直前の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値「１（ＬＯＷ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定される。
　クランク信号が異常になって歯欠け検知ができなくなると、表裏判定位置の特定ができなくなるため、カム信号の読み取りがスキップされてしまう。このため、カム信号読取値、カム信号期待値、カム信号選定値及び気筒判別値は従前の値のままとなる。そして、次の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なるため、カム信号選定値としてカム信号期待値「２（ＨＩＧＨ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第４気筒を示す「４」に設定される。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＨＩＧＨになると、カム信号読取値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値「２（ＨＩＧＨ）」が選定される。しかし、前回の制御サイクルからカム信号選定値が変化していないので、気筒判別値として「０（気筒判別停止）」が設定される。その後、カム信号の読み取りが正常になると、同様な処理を経て、気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定される。
　従って、当業者であれば、クランク信号にノイズが重畳して歯欠け検知が一時的にできなくても、カム信号期待値を使用して気筒判別が行われることから、気筒判別精度の低下を抑制できることを容易に理解できるであろう。なお、気筒判別値として「０」が設定されて気筒判別が停止したときには、燃料噴射及び点火が１制御サイクルの間行われなくなるが、その後にノイズ重畳が解消されると復帰するので、大きな支障がでることがない。
　本実施形態は、４気筒に限らず、２気筒、３気筒及び５気筒以上のエンジン１００にも適用することができる。
　図１９は、３気筒のエンジン１００について、カム信号が単発的に異常になった事例を示している。
　カム信号が異常になる直前の制御サイクルの表裏判定位置においてカム信号がＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「１（ＬＯＷ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが等しいので、カム信号選定値としてカム信号読取値「１（ＬＯＷ）」が選定され、これを使用して気筒判別値が第１気筒を示す「１」に設定される。その後、クランク信号を計数してクランクシャフト１３０が２４０°回転したことが検知されると、気筒判別値「１」から第２気筒及び第３気筒を示す「２」及び「３」に逐次補間される。
　次の制御サイクルの表裏判定位置においてＨＩＧＨとなるべきカム信号がノイズ重畳によってＬＯＷになると、カム信号読取値が「１（ＬＯＷ）」に設定されると共に、カム信号期待値が「２（ＨＩＧＨ）」に設定される。このとき、カム信号読取値とカム信号期待値とが異なるが、３気筒のエンジン１００の特性として、２つの制御サイクルに亘って気筒判別値が補間によって更新されるため、気筒判別値が誤ることを抑制できる。
　従って、当業者であれば、任意の気筒を有するエンジン１００であっても、本実施形態を一様に適用可能であることを理解するであろう。
　なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。
　　２３０　クランクプレート
　　２４０　クランク角センサ
　　２５０　カムプレート
　　２６０　カム角センサ
　　２７０　ＥＣＭ（電子制御ユニット）

Claims (16)

  1. 　クランクシャフトの回転に伴って、所定角度ごとの角度位置信号、及びクランク角度３６０°ごとの基準位置信号を含んだクランク信号を出力するクランク角センサと、
    　カムシャフトの回転に伴って、前記クランク信号の表の基準位置と裏の基準位置とで異なるレベルのカム信号を出力するカム角センサと、
    　前記カム信号の変化状態に応じて期待値を求め、前記カム信号と前記期待値とが等しい場合、前記カム信号を使用して気筒を判別し、前記カム信号と前記期待値とが異なる場合、前記期待値を使用して気筒を判別するように構成された電子制御ユニットと、
    　を備えたエンジン制御装置。
  2. 　前記電子制御ユニットが、前記カム信号が正常であれば表裏反転する特性から前記期待値を求めるように構成された、
    　請求項１に記載のエンジン制御装置。
  3. 　前記電子制御ユニットが、前記カム信号が変化しない状態が所定回数連続して発生した場合、前記カム角センサが故障していると診断するように構成された、
    　請求項１に記載のエンジン制御装置。
  4. 　前記電子制御ユニットが、前記カム角センサが故障していると診断した場合、前記クランク信号のみを使用して気筒を判別するように構成された、
    　請求項３に記載のエンジン制御装置。
  5. 　前記電子制御ユニットが、気筒を判別するために使用した前記カム信号又は前記期待値が変化しない場合、気筒判別を停止するように構成された、
    　請求項１に記載のエンジン制御装置。
  6. 　前記電子制御ユニットが、気筒を判別するために使用した前記カム信号又は前記期待値が変化し始めた場合、前記気筒判別を再開するように構成された、
    　請求項５に記載のエンジン制御装置。
  7. 　前記電子制御ユニットが、前記カム信号が複数回表裏反転した第１の条件、及びエンジン回転速度が所定速度以上である第２の条件の少なくとも一方が成立した場合、前記期待値を求めるように構成された、
    　請求項１に記載のエンジン制御装置。
  8. 　前記第２の条件は、前記エンジン回転速度が所定速度以上であることに加え、当該状態が所定時間以上持続したことである、
    　請求項７に記載のエンジン制御装置。
  9. 　クランクシャフトの回転に伴って、所定角度ごとの角度位置信号、及びクランク角度３６０°ごとの基準位置信号を含んだクランク信号を出力するクランク角センサと、カムシャフトの回転に伴って、前記クランク信号の表の基準位置と裏の基準位置とで異なるレベルのカム信号を出力するカム角センサと、の各出力信号を読み込み可能な電子制御ユニットが、
    　前記カム信号の変化状態に応じて期待値を求め、前記カム信号と前記期待値とが等しい場合、前記カム信号を使用して気筒を判別し、前記カム信号と前記期待値とが異なる場合、前記期待値を使用して気筒を判別する、エンジン制御方法。
  10. 　前記電子制御ユニットが、前記カム信号が正常であれば表裏反転する特性から前記期待値を求める、
    　請求項９に記載のエンジン制御方法。
  11. 　前記電子制御ユニットが、前記カム信号が変化しない状態が所定回数連続して発生した場合、前記カム角センサが故障していると診断する、
    　請求項９に記載のエンジン制御方法。
  12. 　前記電子制御ユニットが、前記カム角センサが故障していると診断した場合、前記クランク信号のみを使用して気筒を判別する、
    　請求項１１に記載のエンジン制御方法。
  13. 　前記電子制御ユニットが、気筒を判別するために使用した前記カム信号又は前記期待値が変化しない場合、気筒判別を停止する、
    　請求項９に記載のエンジン制御方法。
  14. 　前記電子制御ユニットが、気筒を判別するために使用した前記カム信号又は前記期待値が変化し始めた場合、前記気筒判別を再開する、
    　請求項１３に記載のエンジン制御方法。
  15. 　前記電子制御ユニットが、前記カム信号が複数回表裏反転した第１の条件、及びエンジン回転速度が所定速度以上である第２の条件の少なくとも一方が成立した場合、前記期待値を求める、
    　請求項９に記載のエンジン制御方法。
  16. 　前記第２の条件は、前記エンジン回転速度が所定速度以上であることに加え、当該状態が所定時間以上持続したことである、
    　請求項１５に記載のエンジン制御方法。
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