(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態を検出するセンサ手段と、
前記内燃機関のクランクシャフトの回転角度に対応して複数のパルスからなるクランク角信号を生成するクランク角センサと、
前記クランクシャフトの回転に同期して前記内燃機関の吸気用および排気用の各バルブを駆動する吸気用および排気用のカムシャフトと、
前記吸気用および排気用のカムシャフトの少なくとも一方に取り付けられて、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対位相を変更するためのカム角変更手段と、
前記カム角変更手段により変更されるカムシャフトに取り付けられて、前記内燃機関の各気筒を識別するとともに、前記カム角変更手段により変更されたカムシャフトのカム角を検出するためのカム角信号を生成するカム角センサと、
前記クランク角信号に基づいて基準クランク角を算出する基準クランク角算出手段と、
前記クランク角信号および前記カム角信号に基づいて前記カム角を算出するカム角算出手段と、
前記内燃機関の運転状態と前記カム角算出手段により算出されたカム角とに基づいて前記カム角変更手段を制御し、前記運転状態に応じた目標カム角と一致するように前記カムシャフトの相対位相を制御するカム角制御手段とを備え、
前記カム角算出手段は、前記クランク角信号のパルス数を計数して前記カム角を算出する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記カム角算出手段は、
前記クランクシャフトのクランク角位置を記憶する記憶手段を含み、
前記クランク角信号の前回パルスの検出タイミングから今回パルスの検出タイミングまでの間に前記カム角信号が検出された場合には、前記今回パルスの検出タイミングのクランク角位置を前記記憶手段に記憶させ、記憶された前記クランク角位置を用いて前記カム角を算出することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記カム角算出手段は、前記クランク角信号の各パルス間で前記カム角信号が検出された場合には、前記各パルス間の計測時間と、前記カム角信号と前記クランク角信号との間の計測時間とを用いて前記カム角を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記カム角制御手段は、前記カム角の基準位置を学習するカム角学習手段を含み、
前記カム角学習手段は、前記カム角変更手段の非作動時に、前記カム角算出手段により算出されたカム角とクランク角位置の設計値との角度偏差を学習することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記カム角制御手段は、前記カム角の基準位置を学習するカム角学習手段を含み、
前記カム角学習手段は、前記カム角変更手段の非作動時に、前記カム角算出手段により算出されたカム角に相当するクランク角位置を学習することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
前記カム角制御手段は、前記カム角学習手段により学習された基準位置を用いて前記カム角変更手段を制御することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の運転状態に応じてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相（カム角）を制御して吸気および排気のバルブタイミングを制御する装置に関し、特にクランク角信号およびカム角信号に基づくカム角の算出誤差を低減することにより、ドライバビリティ、燃費および排ガスの悪化を防止した内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車などに搭載された内燃機関（エンジン）においては、環境に対する配慮から、エンジンから大気中に放出される排気ガス中の有害物質に対する規制が厳しくなっており、排気ガス中の有害物質を低減することが要求されている。
【０００３】
一般に、有害な排気ガスを低減させるためには、２通りの方法が知られており、１つは、エンジンから直接排出される有害ガスを低減する方法であり、他の１つは、排気管の途中に設けられた触媒コンバータ（以下、単に「触媒」という）により後処理して低減する方法である。
【０００４】
この種の触媒は、周知のように、ある程度の温度に達しないと有害ガスを無害化する反応が起こらないので、たとえばエンジンの冷機始動時においても、触媒を早く昇温させて活性化させることが重要な課題となる。
【０００５】
近年、エンジン出力を向上させるため、また、排気ガスおよび燃費を低減させるために、運転状態に応じてシリンダへの吸排気用のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング制御装置が採用されるようになってきた。
【０００６】
この種の従来装置においては、エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの相対位置を変更する可変手段（アクチュエータ）を設け、クランク角位置およびカムシャフトの相対位相を検出して可変手段の基準位置を記憶し、エンジン運転状態に応じてカムシャフトの相対位相を制御するようになっている。
【０００７】
従来、この種のバルブタイミング制御装置として、たとえば特開平６−２９９８７６号公報に示されたものがある。
上記公報に記載の従来装置は、吸気用および排気用のカムシャフトの少なくとも一方に、ＯＣＶ（オイル制御バルブ）およびアクチュエータからなるカム角変更手段を取り付けて、カム角変更手段の非作動時にクランク角とカム角との相対位相差を学習して、バルブタイミング（カム角）を制御するようになっている。
【０００８】
ただし、上記従来装置のクランク角センサは、クランク角信号として、内燃機関の各気筒の制御行程に対する１パルスのみ（制御基準となるクランク角位置に対応）を生成しており、このクランク角信号とカム角信号とに基づいて相対位相（カム角）を検出している。
【０００９】
しかしながら、このように１行程に対して１パルスのクランク角信号を用いた場合、カム角を算出するためには、各パルス間の時間を計測する必要がある。
また、１行程に対して複数パルスからなるクランク角信号を用いた場合でも、カム角を検出するためには、同様に各パルス間の時間を計測する必要がある。
【００１０】
図８は一般的な内燃機関のバルブタイミング制御装置を示すブロック構成図であり、エンジン１の周辺部と関連付けて示している。
図８において、エンジン１には、エアクリーナ２およびエアフローセンサ３を介して、吸気管４からの吸入空気が供給される。
【００１１】
エアクリーナ２は、エンジン１に対する吸入空気を浄化し、エアフローセンサ３は、エンジン１の吸入空気量を計測する。
吸気管４内には、スロットルバルブ５、アイドルスピードコントロールバルブ（以下、「ＩＳＣＶ」という）６およびインジェクタ７が設けられている。
【００１２】
スロットルバルブ５は、吸気管４を通過する吸入空気量を調節してエンジン１の出力を制御し、ＩＳＣＶ６は、スロットルバルブ５をバイパスして通過する吸入空気を調節して、アイドリング時の回転数制御などを行う。
インジェクタ７は、吸入空気量に見合った燃料を吸気管４内に供給する。
【００１３】
エンジン１の燃焼室内には点火プラグ８が設けられており、点火プラグ８は、燃焼室内の混合気を燃焼させるための火花を発生する。
点火コイル９は、点火プラグ８に高電圧エネルギを供給する。
【００１４】
排気管１０は、エンジン１内で燃焼した排気ガスを排出する。
排気管１０内には、Ｏ２センサ１１および触媒１２が設けられており、Ｏ２センサ１１は、排気ガス内の残存酸素量を検出する。
触媒１２は、周知の三元触媒からなり、排気ガス内の有害ガス（ＴＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を同時に浄化することができる。
【００１５】
クランク角検出用のセンサプレート１３は、エンジン１により回転されるクランクシャフト（図示せず）と一体に回転しており、所定クランク角（たとえば、１０°ＣＡ）毎に突起（図示せず）が設けられている。また、各気筒の基準位置に対応するクランク角位置に欠け歯部分が設けられている。
【００１６】
クランク角センサ１４は、センサプレート１３に対向配置されており、センサプレート１３上の突起がクランク角センサ１４を横切るときに電気信号（クランク角信号のパルス）を生成して、クランクシャフトの回転位置（クランク角）を検出する。
【００１７】
エンジン１には、吸気管４および排気管１０への連通および遮断を行うバルブが設けられており、吸気用および排気用の各バルブの駆動タイミングは、クランクシャフトの１／２の速度で回転するカムシャフト（後述する）により決定されている。
【００１８】
カム位相可変用のアクチュエータ１５および１６は、吸気用および排気用の各バルブタイミングを個別に変更する。
具体的には、各アクチュエータ１５および１６は、互いに区分された遅角油圧室および進角油圧室（図示せず）を有し、クランクシャフトに対する各カムシャフト１５Ｃおよび１６Ｃの回転位置（回転位相：カム角）を相対的に変更する。
【００１９】
カム角センサ１７および１８は、カム角検出用センサプレート（図示せず）に対向配置されており、クランク角センサ１４と同様に、カム角検出用センサプレート上の突起によりパルス信号（カム角信号）を生成してカム角を検出する。
【００２０】
カム角信号に含まれるパルスは、気筒識別信号として機能するとともに、カム角変更手段により変更されたカムシャフトのカム角を検出するためにも用いられる。
【００２１】
オイルコントロールバルブ（以下、「ＯＣＶ」という）１９および２０は、オイルポンプ（図示せず）とともに油圧供給装置を構成しており、各アクチュエータ１５および１６に供給される油圧を切り替えて、カム位相を制御する。なお、オイルポンプは、クランクシャフトにより駆動されてオイルを供給するようになっている。
【００２２】
マイクロコンピュータからなるＥＣＵ２１は、エンジン１の制御手段を構成しており、各種センサ手段３、１１、１４、１７および１８により検出される運転状態に応じて、インジェクタ７および点火プラグ８を制御するとともに、各カムシャフト１５Ｃおよび１６Ｃのカム角位相を制御する。
【００２３】
また、ここでは図示されていないが、スロットルバルブ５には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサが設けられ、エンジン１には、冷却水温を検出する水温センサが設けられており、スロットル開度および冷却水温は、上記各種センサ情報と同様に、エンジン１の運転状態を示す情報として、ＥＣＵ２１に入力されている。
【００２４】
図８のように、ＶＶＴ機構を有するエンジン１においては、クランクシャフトとカムシャフト１５Ｃおよび１６Ｃとの相対的な位相位置を変更するためのアクチュエータ１５および１６が設けられている。
【００２５】
次に、図８に示した従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置による一般的なエンジン制御動作について具体的に説明する。
まず、エアフローセンサ３は、エンジン１の吸入空気量を計測し、運転状態を示す検出情報としてＥＣＵ２１に入力する。
【００２６】
ＥＣＵ２１は、計測された吸入空気量に見合った燃料量を演算して、インジェクタ７を駆動するとともに、点火コイル９の通電時間および遮断タイミングを制御して点火プラグ８を駆動し、エンジン１の燃焼室内の混合気を適切なタイミングで点火する。
【００２７】
また、スロットルバルブ５は、エンジン１への吸入空気量を調節し、エンジン１の出力トルクを制御する。
エンジン１のシリンダ内で燃焼した後の排気ガスは、排気管１０を通って排出される。
【００２８】
このとき、排気管１０の途中に設けられた触媒１２は、排気ガス中の有害物質であるＨＣ（未燃焼ガス）、ＣＯおよびＮＯｘを、無害なＣＯ２およびＨ２Ｏに浄化して大気中に排出する。
【００２９】
ここで、触媒１２による浄化効率を最大限に引き出すために、排気管１０にはＯ２センサ１１が取り付けられており、Ｏ２センサ１１は、排気ガス中の残存酸素量を検出してＥＣＵ２１に入力している。
【００３０】
これにより、ＥＣＵ２１は、燃焼前の混合気が理論空燃比となるように、インジェクタ７から噴射される燃料量をフィードバック制御する。
また、ＥＣＵ２１は、運転状態に応じて、アクチュエータ１５および１６（ＶＶＴ機構）を制御して、吸気用および排気用のバルブタイミングを変更する。
【００３１】
図９はクランク角信号およびカム角信号の各パルス波形を示すタイミングチャートである。
図９において、各クランク角位置は、各気筒＃１〜＃４の圧縮上死点の手前の角度で表されている。
【００３２】
すなわち、Ｂ０５（ＢＴＤＣ５°）は上死点（ＴＤＣ）の手前５°を示し、Ｂ７５は上死点の手前７５°を示している。＃１〜＃４は、それぞれ圧縮上死点となる気筒を示している。
【００３３】
クランク角センサ１４は、所定間隔のクランク角（１０°ＣＡ）毎のパルスをクランク角信号として生成する。
また、図９内の破線パルス位置で示すように、クランク角信号は、所定位置（Ｂ９５、または、Ｂ９５およびＢ１０５）に、パルスが生成されない部分（欠け歯部分に対応）を有している。
【００３４】
一方、カム角センサ１７、１８は、カム角信号として、所定位置（Ｂ１３５、または、Ｂ１３５およびＢ１００）でパルスを生成するようになっている。
なお、図９内のクランク角信号およびカム角信号の出力位置（クランク角位置）は、製造誤差などを含まない理想的な設計値として示されている。
【００３５】
ＥＣＵ２１は、クランク角信号の欠け歯部分に基づいてクランク角の基準位置（Ｂ７５）を算出し、クランク角信号の基準位置間における欠け歯数（１歯欠け：Ｂ９５のみ欠け歯、または、２歯欠け：Ｂ９５およびＢ１０５が欠け歯）と、カム角信号のパルス数とに基づいて気筒識別を行う。
【００３６】
カム角変更手段を構成するアクチュエータ１５、１６の作動により、カム角が進角側に動作すると、カム角センサ１７、１８の信号も進角側に動作する。
アクチュエータ１５、１６の動作範囲が５０°ＣＡであれば、最進角時（図９内の下段参照）におけるカム角信号のパルスは、最遅角時（図９の中段参照）よりも５０°ＣＡだけ進角した位置に生成される。
【００３７】
次に、図９を参照しながら、従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置によるカム角の検出動作について説明する。
図８内のＥＣＵ２１は、カム角の算出基準となるクランク角信号のクランク角位置（Ｂ７５）を用いて、カム角信号（Ｂ１３５）のクランク角位置までの角度θｃを算出し、この角度θｃに基づいて、バルブタイミングに対応したカム角を算出する。
【００３８】
このとき、クランク角信号の基準位置（Ｂ７５）からカム角信号のパルス検出位置（Ｂ１３５）までの角度θｃを算出するためには、クランク角信号の各基準位置（Ｂ７５）の時間間隔と、クランク角信号の基準位置（Ｂ７５）からカム角信号（Ｂ１３５）までの時間Ｔｃとの関係が用いられる。
【００３９】
図１０はエンジン１の定常運転時（たとえば、１６６７［ｒ／ｍ］で運転中）における一定クランク角（１０°ＣＡ）毎の回転に要する時間を示す説明図である。図１０において、横軸はクランク角［ｄｅｇＣＡ］、縦軸は時間［ｍｓ］を示している。
【００４０】
図１０において、たとえば５５［ｄｅｇＣＡ］は、Ｂ６５からＢ５５まで（１０°ＣＡ）の回転に要した時間を示している。
また、圧縮上死点となる０［ｄｅｇＣＡ］付近においては、吸入空気の圧縮抵抗により、１０°ＣＡだけ回転するのに要する時間が長くなる。
【００４１】
逆に、圧縮上死点以降は、燃焼によって発生するトルクにより、１０°ＣＡだけ回転するのに要する時間は短くなる。
図１０に示すように、定常運転中であっても、１８０［ｄｅｇＣＡ］毎に圧縮上死点付近で最大値となる正弦波周期に近似した時間変動が発生する。
【００４２】
図１１は図１０の時間変動をテーブルとして示す説明図である。
図１１に示すように、エンジン１の回転速度が１６６７［ｒ／ｍ］の場合には、１８０［ｄｅｇＣＡ］だけ回転するためには１８［ｍｓ］の時間を要し、このとき、１０［ｄｅｇＣＡ］間の平均時間は、１［ｍｓ］である。
【００４３】
また、エンジン１の圧縮および燃焼による周期変動により、カム角信号のパルス信号位置（Ｂ１３５）からクランク角信号の基準位置（Ｂ７５）までの６０［ｄｅｇＣＡ］間の回転に要する時間は、５．５６８［ｍｓ］となる。
【００４４】
したがって、上記従来装置のように周期時間を用いてカム角を算出した場合、カム角信号（Ｂ１３５）からクランク角信号の基準位置（Ｂ７５）までの角度θｃ’は、以下の式（１）により表される。
【００４５】
0003625456.tif 000002
【００４６】
したがって、算出角度θｃ’と実際の角度θｃとの間の計測誤差Δθは、以下の式（２）により表される。
【００４７】
0003625456.tif 000003
【００４８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置は以上のように、内燃機関が定常運転されている場合であっても、圧縮、燃焼などの各工程により角速度変動があり、カム角を算出するのにクランク角センサの基準信号間の時間とクランク角信号とカム角信号との時間により算出しているため、算出したカム角は角速度変動の影響により誤差を生じるという問題点があった。
【００４９】
また、各基準位置（Ｂ７５）の時間間隔と、クランク角信号の基準位置（Ｂ７５）からカム角信号（Ｂ１３５）までの時間Ｔｃとの関係を用いているので、算出角度θｃ’と実際の角度θｃとの間に計測誤差Δθが発生し、特に加速時や減速時においては、定常運転時よりもカム角の算出誤差が大きくなるという問題点があった。
【００５０】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、カム角の算出誤差を低減することにより、カム角を高精度に算出して高精度に制御可能とし、ドライバビリティ、燃費および排ガスの悪化を防止した内燃機関のバルブタイミング制御装置を得ることを目的とする。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関の運転状態を検出するセンサ手段と、内燃機関のクランクシャフトの回転角度に対応して複数のパルスからなるクランク角信号を生成するクランク角センサと、クランクシャフトの回転に同期して内燃機関の吸気用および排気用の各バルブを駆動する吸気用および排気用のカムシャフトと、吸気用および排気用のカムシャフトの少なくとも一方に取り付けられて、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を変更するためのカム角変更手段と、カム角変更手段により変更されるカムシャフトに取り付けられて、内燃機関の各気筒を識別するとともに、カム角変更手段により変更されたカムシャフトのカム角を検出するためのカム角信号を生成するカム角センサと、クランク角信号に基づいて基準クランク角を算出する基準クランク角算出手段と、クランク角信号およびカム角信号に基づいてカム角を算出するカム角算出手段と、内燃機関の運転状態とカム角算出手段により算出されたカム角とに基づいてカム角変更手段を制御し、運転状態に応じた目標カム角と一致するようにカムシャフトの相対位相を制御するカム角制御手段とを備え、カム角算出手段は、クランク角信号のパルス数を計数してカム角を算出する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、カム角算出手段は、クランクシャフトのクランク角位置を記憶する記憶手段を含み、クランク角信号の前回パルスの検出タイミングから今回パルスの検出タイミングまでの間にカム角信号が検出された場合には、今回パルスの検出タイミングのクランク角位置を記憶手段に記憶させ、記憶されたクランク角位置を用いてカム角を算出するものである。
【００５３】
また、この発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によるカム角算出手段は、クランク角信号の各パルス間でカム角信号が検出された場合には、各パルス間の計測時間と、カム角信号とクランク角信号との間の計測時間とを用いてカム角を算出するものである。
【００５４】
また、この発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によるカム角制御手段は、カム角の基準位置を学習するカム角学習手段を含み、カム角学習手段は、カム角変更手段の非作動時に、カム角算出手段により算出されたカム角とクランク角位置の設計値との角度偏差を学習するものである。
【００５５】
また、この発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によるカム角制御手段は、カム角の基準位置を学習するカム角学習手段を含み、カム角学習手段は、カム角変更手段の非作動時に、カム角算出手段により算出されたカム角に相当するクランク角位置を学習するものである。
【００５６】
また、この発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によるカム角制御手段は、カム角学習手段により学習された基準位置を用いてカム角変更手段を制御するものである。
【００５７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック構成図であり、図１において、前述（図８参照）と同様のものについては同一符号を付して詳述を省略する。
【００５８】
また、図１内のＥＣＵ２１Ａは、前述と同様に、アクチュエータ１５、１６を制御してカム角（相対位相）を制御するとともに、エンジン１を制御するようになっている。
【００５９】
すなわち、ＥＣＵ２１Ａは、クランク角信号に基づいて基準クランク角を算出する基準クランク角算出手段と、クランク角信号およびカム角信号に基づいてカム角を算出するカム角算出手段と、カムシャフトの相対位相を制御するカム角制御手段とを備えている。
【００６０】
ＥＣＵ２１Ａ内のカム角制御手段は、エンジン１の運転状態と、カム角算出手段により算出されたカム角とに基づいて、アクチュエータ１５、１６（カム角変更手段）を制御し、運転状態に応じた目標カム角と一致するようにカムシャフト１５Ｃ、１６Ｃの相対位相を制御する。
【００６１】
この場合、ＥＣＵ２１Ａ内において、カム角制御手段の一部の機能のみが前述（図８参照）のＥＣＵ２１と異なる。
すなわち、ＥＣＵ２１Ａ内のカム角算出手段は、図９のように多数のパルスからなるクランク角信号を用いて、カム角信号の検出位置（Ｂ１３５）からクランク角信号の基準位置（Ｂ７５）までに検出されるクランク角信号のパルス数（クランク角信号による割り込み発生回数）を計数してカム角を算出するようになっている。
【００６２】
この場合、クランク角センサ１４からのクランク角信号およびカム角センサ１７、１８からのカム角信号が設計値通りに生成されれば、クランク角信号のクランク角位置（Ｂ１３５）とカム角信号のパルス位置（Ｂ１３５）とが一致するので、時間差は発生しない。
【００６３】
図９において、カム角信号の検出位置（Ｂ１３５）から、クランク角信号の基準位置（Ｂ７５）までの、クランク角信号のパルス数を計数すると、＃３気筒のクランク角位置（Ｂ０５）の手前の基準位置（Ｂ７５）の検出時点においては、クランク角信号のパルス数は「４」となる。
【００６４】
このときの基準位置（Ｂ７５）の手前の欠け歯数は「２歯欠け」なので、欠け歯部分のクランク角間隔は、３０［ｄｅｇＣＡ］となる。
したがって、カム角信号（Ｂ１３５）からクランク角信号の基準位置（Ｂ７５）までの角度θｃは、以下の式（３）により表される。
【００６５】
0003625456.tif 000004
【００６６】
上記式（３）から算出される角度θｃは、実際の角度θｃに対して計測誤差が発生することはない。
【００６７】
上記式（３）においては、クランク角信号の基準位置（Ｂ７５）からの角度差をカム角として算出しているが、図９のパルス信号の場合、クランク角信号毎のクランク角位置の絶対値が分かるので、カム角信号の検出位置（Ｂ１３５）のパルス発生角度を、絶対値（または、設計値）との角度差として算出してもよい。
【００６８】
図２はパルス位置が設計値と異なる場合のクランク角信号およびカム角信号を示す説明図である。
たとえば、カム角信号の検出位置（Ｂ１３５）がセンサ取り付け誤差などにより設計値からずれている場合には、図２に示すように、クランク角信号のパルス間にカム角信号が生成されるようになる。
【００６９】
また、バルブタイミングが進角側に制御されている場合においても、図２のようなパルスパターンが多々発生する。
この場合、カム角信号の検出位置（Ｂ１３５）をはさむクランク角信号のパルス間の時間Δｔと、カム角信号の検出位置（Ｂ１３５）とクランク角信号のパルス位置との間の時間差Δｔｃとを用いて、時間差Δｔｃに相当する角度を算出することができる。なお、具体的な算出方法については後述する。
【００７０】
図３〜図６はこの発明の実施の形態１によるバルブタイミング算出処理からバルブタイミング制御処理までの動作を示すフローチャートである。
図３はカム角信号の検出時におけるパルス間の時間算出処理および角度算出処理を示している。
【００７１】
また、図４はバルブタイミング制御モードの算出処理を示し、図５は図４内の実バルブタイミングの算出処理を示し、図６はバルブタイミング制御の制御量算出処理を示している。
【００７２】
図３の割り込み処理は、クランク角センサ１４から一定クランク角（１０°ＣＡ）毎のクランク角信号のパルスが発生したときに実行される。また、図４〜図６の割り込み処理は、クランク角信号の基準位置（Ｂ７５）が検出される毎に実行される。
【００７３】
以下、図３を参照しながら、クランク角信号のパルス間の角度（ΔＡｎｇ）の算出処理動作について説明する。
図３において、まず、前回のクランク角信号から今回のクランク角信号までの間にカム角信号があったか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００７４】
なお、カム角信号に関しては、別の割り込み処理（図示せず）が実行されており、その割り込み処理内で、カム角信号があったことをフラグとして記憶するようになっている。
【００７５】
ステップＳ１において、カム角信号が無し（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、他の処理を実行せずに図３の処理ルーチンを抜け出る。
また、カム角信号が有り（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、今回のクランク角信号の発生時刻ｔと前回のクランク角信号発生時刻ｔ［ｉ−１］との差、すなわちクランク角信号のパルス発生間の時間をクランク信号周期時間Δｔ（＝ｔ−ｔ［ｉ−１］）として記憶する（ステップＳ２）。
【００７６】
続いて、今回のクランク角信号の発生時刻ｔとカム角信号の発生時刻ｔｃとの差を、カム信号周期時間Δｔｃ（＝ｔ−ｔｃ）として記憶し（ステップＳ３）、この処理を実行している時刻におけるクランク角位置Ａｎｇを記憶する（ステップＳ４）。
【００７７】
このとき、前述のように、クランク角信号には、決まったクランク角位置に欠け歯が存在するので、現在のクランク角位置Ａｎｇを把握することができる。
次に、現在のクランク角位置Ａｎｇから前回のクランク角位置Ａｎｇ［ｉ−１］を減算して、クランク角信号のパルス間の角度ΔＡｎｇ（＝Ａｎｇ−Ａｎｇ［ｉ−１］）を算出し（ステップＳ５）、図３の処理ルーチンを抜け出る。
【００７８】
クランク角信号のパルス間の角度ΔＡｎｇは、図１１のように、通常は１０［ｄｅｇＣＡ］であるが、欠け歯部分においては、２０［ｄｅｇＣＡ］または３０［ｄｅｇＣＡ］のいずれかとなる。
【００７９】
次に、図４を参照しながら、バルブタイミング制御モードを決定するための算出処理について説明する。
図４において、まず、運転状態から目標バルブタイミングＶｔを算出する（ステップＳ１１）。
【００８０】
このとき、ＥＣＵ２１Ａ内のメモリには、たとえば、エンジン１の回転速度および負荷（充填効率）から参照可能な２次元マップとして、目標バルブタイミングＶｔが設定されている。したがって、ステップＳ１１の算出処理時点でのエンジン回転速度と充填効率とから、２次元マップを参照して目標バルブタイミングＶｔを求めることができる。
【００８１】
次に、図５（後述する）の算出処理を用いて、実バルブタイミングＶｄを算出し（ステップＳ１２）、目標バルブタイミングＶｔから実バルブタイミングＶｔを減算して、タイミング偏差量Ｖｅを算出する（ステップＳ１３）。
【００８２】
続いて、目標バルブタイミングＶｔが０か否かを判定し（ステップＳ１４）、Ｖｔ＝０（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、最遅角モードとして（ステップＳ１５）、図４の処理ルーチンを抜け出る。
【００８３】
一方、ステップＳ１４において、Ｖｔ≠０（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、タイミング偏差量Ｖｅが１［ｄｅｇＣＡ］よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００８４】
ステップＳ１６において、Ｖｅ＞１［ｄｅｇＣＡ］（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、フィードバック制御用のＰＤモードとして（ステップＳ１７）、図４の処理ルーチンを抜け出る。
【００８５】
また、ステップＳ１６において、Ｖｅ≦１［ｄｅｇＣＡ］（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、保持モードとして（ステップＳ１８）、図４の処理ルーチンを抜け出る。
【００８６】
次に、図５を参照しながら、図４内のステップＳ１２（実バルブタイミング算出処理動作）について具体的に説明する。
図５において、まず、カム信号周期時間Δｔｃをクランク角周期時間Δｔで除算した値に、クランク角信号のパルス間角度ΔＡｎｇを乗算し、さらに現在のクランク角位置Ａｎｇを加算して、以下の式（４）により、検出バルブタイミングＡｃを算出する（ステップＳ２１）。
【００８７】
Ａｃ＝（Δｔｃ／Δｔ）×ΔＡｎｇ＋Ａｎｇ  ・・・（４）
【００８８】
次に、最遅角学習条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。最遅角学習条件は、たとえば、最遅角モード（図４内のステップＳ１５）となってから所定時間（たとえば、１［ｓｅｃ］）が経過したときに成立する。
【００８９】
ステップＳ２２において、最遅角学習条件が成立している（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、検出バルブタイミングＡｃからバルブタイミング設計値Ａｄを減算して、最遅角学習値ＡＬｒ（＝Ａｃ−Ａｄ）を算出する（ステップＳ２３）。
【００９０】
このように、最遅角学習値ＡＬｒとして、検出バルブタイミングＡｃとバルブタイミング設計値Ａｄとのタイミング偏差が学習される。
なお、ステップＳ２２において、最遅角学習条件が成立していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ２３は実行されない。
【００９１】
最遅角学習値ＡＬｒは、車載バッテリによりバックアップされるＥＣＵ２１Ａ内のＲＡＭに記憶され、イグニッションスイッチがオフされた後（エンジン１の停止後）も記憶保持される。
【００９２】
最後に、検出バルブタイミングＡｃから、バルブタイミング設計値Ａｄおよび最遅角学習値ＡＬｒを減算して、実バルブタイミングＶｄを算出し（ステップＳ２４）、図５の処理ルーチンを抜け出る。
【００９３】
次に、図６を算出しながら、実バルブタイミングＶｄを目標バルブタイミングＶｔに追従制御させるための制御量の算出処理について説明する。
図６において、まず、最遅角モードであるか否かを判定し（ステップＳ３１）、最遅角モードである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、制御電流値Ｉを０［ｍＡ］に設定し（ステップＳ３２）、図６の処理ルーチンを抜け出る。
【００９４】
一方、ステップＳ３１において、最遅角モードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、保持モードであるかを判定する（ステップＳ３３）。
ステップＳ３２において、保持モードである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、制御電流値Ｉに保持電流学習値Ｈを設定し（ステップＳ３４）、図６の処理ルーチンを抜け出る。
【００９５】
保持電流学習値Ｈは、実バルブタイミングＶｄが目標バルブタイミングＶｔにほぼ追従している状態（たとえば、バルブタイミング偏差量Ｖｅ≦１［ｄｅｇＣＡ］）での制御電流値を学習した値である。
【００９６】
一方、ステップＳ３３において、保持モードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ＰＤモードであると見なし、偏差量Ｖｅと比例ゲインＰｇａｉｎとを乗算して、比例値Ｐを算出する（ステップＳ３５）。
【００９７】
続いて、偏差量Ｖｅから前回の偏差量Ｖｅ［ｉ−１］を減算したものに微分ゲインＤｇａｉｎを乗算して、微分値Ｄを算出する（ステップＳ３６）。
また、比例値Ｐと微分値Ｄと保持電流学習値Ｈとを加算して、制御電流値Ｉを算出し（ステップＳ３７）、図６の処理ルーチンを抜け出る。
【００９８】
こうして、制御電流値Ｉが算出された後は、ＯＣＶ駆動回路から検出される電流値が制御電流値Ｉと一致するように、Ｄｕｔｙ値をフィードバック制御することにより、ＯＣＶからアクチュエータ１５、１６（図１参照）への油量が調節される。この結果、実バルブタイミングＶｄは、目標バルブタイミングＶｔと一致するように制御される。
【００９９】
このように、多数のパルス列からなるクランク角信号を用いて、カム角信号の検出直後のクランク角信号の検出時刻でのクランク角位置と、クランク角信号のパルス間の時間と、カム角信号とクランク角信号との間の時間計数とに基づいて、検出バルブタイミングＡｃを算出することができる。
【０１００】
したがって、周期変動時や過渡運転時における検出バルブタイミングＡｃの検出誤差をなくすることができ、バルブタイミング（カム角）を正確に制御することができる。
【０１０１】
また、カム角の算出誤差を抑制されるので、高精度にカム角を算出することができ、且つ、カム角を高精度に制御することができ、エンジン１の運転性能を向上させて、排ガス、燃費およびドライバビリティの性能を向上させることができる。
【０１０２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、ステップＳ２３、Ｓ２４において、バルブタイミング設計値Ａｄを減算して最遅角学習値ＡＬｒおよび実バルブタイミングＶｄを算出したが、バルブタイミング設計値Ａｄを減算せずに、最遅角学習値ＡＬｒおよび実バルブタイミングＶｄを算出してもよい。
【０１０３】
図７はこの発明の実施の形態２による最遅角学習値ＡＬｒおよび実バルブタイミングＶｄの算出処理動作を示すフローチャートである。
図７において、ステップＳ２１およびＳ２２は、前述（図５参照）と同様の処理であり、ここでは詳述を省略する。
【０１０４】
図７において、まず、検出バルブタイミングＡｃを算出して（ステップＳ２１）、最遅角学習条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ２２）、最遅角学習条件が成立した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、検出バルブタイミングＡｃをそのまま最遅角学習値ＡＬｒとして算出する（ステップＳ４３）。
【０１０５】
また、検出バルブタイミングＡｃから最遅角学習値ＡＬｒを減算した値を実バルブタイミングＶｄとして算出し（ステップＳ４４）、図７の処理ルーチンを抜け出る。
【０１０６】
このように、検出バルブタイミングＡｃをそのまま最遅角学習値ＡＬｒとして学習し、検出バルブタイミングＡｃと最遅角学習値ＡＬｒとの偏差を実バルブタイミングＶｄとして算出する。
【０１０７】
これにより、実バルブタイミングＶｄを目標バルブタイミングＶｔに追従させるための制御を実行しても、上記実施の形態１とほぼ同等の効果が得られる。
すなわち、カム角の検出誤差を抑制することができ、排ガス、燃費およびドライバビリティの性能を向上させることができる。
【０１０８】
なお、上記実施の形態１、２では、吸気用および排気用の両方のバルブに関連してカム角変更手段（アクチュエータ１５、１６およびＯＣＶ１９、２０）を設けたが、吸気用または排気用のいずれか一方のバルブのみに関連してカム角変更手段を設けてもよい。
【０１０９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内燃機関の運転状態を検出するセンサ手段と、内燃機関のクランクシャフトの回転角度に対応して複数のパルスからなるクランク角信号を生成するクランク角センサと、クランクシャフトの回転に同期して内燃機関の吸気用および排気用の各バルブを駆動する吸気用および排気用のカムシャフトと、吸気用および排気用のカムシャフトの少なくとも一方に取り付けられて、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相を変更するためのカム角変更手段と、カム角変更手段により変更されるカムシャフトに取り付けられて、内燃機関の各気筒を識別するとともに、カム角変更手段により変更されたカムシャフトのカム角を検出するためのカム角信号を生成するカム角センサと、クランク角信号に基づいて基準クランク角を算出する基準クランク角算出手段と、クランク角信号およびカム角信号に基づいてカム角を算出するカム角算出手段と、内燃機関の運転状態とカム角算出手段により算出されたカム角とに基づいてカム角変更手段を制御し、運転状態に応じた目標カム角と一致するようにカムシャフトの相対位相を制御するカム角制御手段とを備え、カム角算出手段は、クランク角信号のパルス数を計数してカム角を算出する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、カム角算出手段は、クランクシャフトのクランク角位置を記憶する記憶手段を含み、クランク角信号の前回パルスの検出タイミングから今回パルスの検出タイミングまでの間にカム角信号が検出された場合には、今回パルスの検出タイミングのクランク角位置を記憶手段に記憶させ、記憶されたクランク角位置を用いてカム角を算出し、カム角の算出誤差を低減するようにしたので、カム角を高精度に算出して高精度に制御可能とし、ドライバビリティ、燃費および排ガスの悪化を防止した内燃機関のバルブタイミング制御装置が得られる効果がある。
【０１１１】
また、この発明によれば、カム角算出手段は、クランク角信号の各パルス間でカム角信号が検出された場合には、各パルス間の計測時間と、カム角信号とクランク角信号との間の計測時間とを用いてカム角を算出するようにしたので、カム角を高精度に算出して高精度に制御可能とした内燃機関のバルブタイミング制御装置が得られる効果がある。
【０１１２】
また、この発明によれば、カム角制御手段は、カム角の基準位置を学習するカム角学習手段を含み、カム角学習手段は、カム角変更手段の非作動時に、カム角算出手段により算出されたカム角とクランク角位置の設計値との角度偏差を学習するようにしたので、カム角を高精度に算出して高精度に制御可能とした内燃機関のバルブタイミング制御装置が得られる効果がある。
【０１１３】
また、この発明によれば、カム角制御手段は、カム角の基準位置を学習するカム角学習手段を含み、カム角学習手段は、カム角変更手段の非作動時に、カム角算出手段により算出されたカム角に相当するクランク角位置を学習するようにしたので、カム角を高精度に算出して高精度に制御可能とした内燃機関のバルブタイミング制御装置が得られる効果がある。
【０１１４】
また、この発明によれば、カム角制御手段は、カム角学習手段により学習された基準位置を用いてカム角変更手段を制御するようにしたので、カム角を高精度に算出して高精度に制御可能とした内燃機関のバルブタイミング制御装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるカム角算出処理動作を示すタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１によるクランク角信号のパルス間角度を算出するための処理動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１によるバルブタイミング制御モードの算出処理を示すフローチャートである。
【図５】図４内の実バルブタイミングの算出処理を具体的に示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１によるバルブタイミング制御の制御量算出処理を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２による実バルブタイミングの算出処理を示すフローチャートである。
【図８】従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置を示すブロック構成図である。
【図９】多数のパルス信号からなるクランク角信号の生成パターンをカム角信号とともに示すタイミングチャートである。
【図１０】従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置によるカム角算出処理動作を波形により示す説明図である。
【図１１】従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置によるカム角算出処理動作をテーブルにより示す説明図である。
【符号の説明】
１  エンジン、３  エアフローセンサ、４  吸気管、７  インジェクタ、８  点火プラグ、９  点火コイル、１０  排気管、１１  Ｏ２センサ、１２  触媒、１４  クランク角センサ、１７、１８  カム角センサ、１５、１６  アクチュエータ、１９、２０  ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）、２１Ａ  ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003625456.tif 000011
【図８】
0003625456.tif 000012
【図９】
0003625456.tif 000013
【図１０】
0003625456.tif 000014
【図１１】
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