(57)【要約】【課題】簡略な構成でかつ十分な制御性を備えることができる、可変動弁制御装置、可変動弁制御システム、及び可変動弁機構の制御方法を提供する。【解決手段】ＥＣＭ２０１は、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及びカム角信号ＣＡＭに基づき演算した位相検出値ＲＡ１を、通信ネットワーク２１１を介してＶＴＣコントロールユニット２０２に送信する。ＶＴＣコントロールユニット２０２は、モータ角信号ＭＡＳに基づき位相検出値ＲＡ２を演算し、内燃機関の過渡運転状態では位相検出値ＲＡ２に基づき可変バルブタイミング機構１１４を制御し、内燃機関の定常運転状態では位相検出値ＲＡ１に基づき可変バルブタイミング機構１１４を制御する。【選択図】図３
2019100188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転によって可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用され、前記モータを指令値に基づき制御する可変動弁制御装置であって、
前記モータの回転角を検出するモータ角センサの出力信号であるモータ角信号を入力するモータ角信号入力部と、
通信ネットワークに接続され、前記クランクシャフトの角度位置の検出信号及び前記カムシャフトの角度位置の検出信号に基づく前記回転位相の検出値である第１検出値を含む制御情報を、前記通信ネットワークを介して取得する通信部と、
前記モータ角信号に基づき前記回転位相の検出値である第２検出値を演算する第２検出値演算部と、
前記モータの制御に用いる前記回転位相の検出値を、前記内燃機関の運転状態に応じて前記第１検出値と前記第２検出値とに切り替える切り替え部と、
前記指令値と前記切り替え部によって切り替えられる前記回転位相の検出値とに基づき前記モータを制御する制御部と、
を有する、可変動弁制御装置。
【請求項２】
前記切り替え部は、前記内燃機関が過渡運転状態であるときは前記モータの制御に用いる前記回転位相の検出値を前記第２検出値とし、前記内燃機関が定常運転状態であるときは前記モータの制御に用いる前記回転位相の検出値を前記第１検出値とする、
請求項１記載の可変動弁制御装置。
【請求項３】
前記第２検出値演算部は、前記内燃機関が定常運転状態であるときに、前記第２検出値を前記第１検出値に基づき校正する、
請求項２記載の可変動弁制御装置。
【請求項４】
前記切り替え部は、前記内燃機関が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを、前記内燃機関の回転速度の変化、前記指令値の変化、前記第１検出値の変化、前記第２検出値の変化、前記第１検出値又は前記第２検出値と前記指令値との偏差のうちの少なくとも１つに基づき検出する、
請求項２又は請求項３記載の可変動弁制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の可変動弁制御装置と、
前記制御情報を前記可変動弁制御装置に送信する電子制御装置であって、
前記クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサの出力信号であるクランク角信号、及び、前記カムシャフトの角度位置を検出するカム角センサの出力信号であるカム角信号に基づき前記第１検出値を演算する第１検出値演算部と、
前記指令値を演算する指令値演算部と、
前記通信ネットワークに接続され、前記第１検出値及び前記指令値を含む制御情報を、前記通信ネットワークを介して前記可変動弁制御装置に送信する通信部と、
を有する前記電子制御装置と、
を含む、可変動弁制御システム。
【請求項６】
前記可変動弁制御装置は、前記電子制御装置との間での通信が途絶したときに前記回転位相を保持するか又は所定回転位相に制御する第１異常対処部を更に有する、
請求項５記載の可変動弁制御システム。
【請求項７】
前記電子制御装置の前記通信部は、前記第１検出値が演算される毎に前記第１検出値を前記可変動弁制御装置に送信する、
請求項５又は請求項６記載の可変動弁制御システム。
【請求項８】
前記可変動弁制御装置は、前記第１検出値が所定時間以上送信されないときに、前記クランク角信号と前記カム角信号との少なくとも一方が異常である状態を検出する第２異常対処部を更に有する、
請求項７記載の可変動弁制御システム。
【請求項９】
前記電子制御装置の前記通信部は、前記内燃機関の回転速度に応じて前記第１検出値の送信タイミングを変更する、
請求項５記載の可変動弁制御システム。
【請求項１０】
前記可変動弁制御装置は、
前記第２検出値と前記電子制御装置から送信された前記第１検出値との偏差が所定値を超えるときに、前記第１検出値に基づく前記モータの制御を停止する第３異常対処部を更に有する、
請求項５から請求項９のいずれか１つに記載の可変動弁制御システム。
【請求項１１】
前記可変動弁制御装置の前記通信部と前記電子制御装置の前記通信部とが接続される前記通信ネットワークは、前記可変動弁制御装置と前記電子制御装置との間での通信専用の通信ネットワークである、
請求項５から請求項１０のいずれか１つに記載の可変動弁制御システム。
【請求項１２】
内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転によって可変とする可変動弁機構を、第１電子制御装置及び第２電子制御装置を用いて制御する方法であって、
前記第１電子制御装置は、
前記クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサの出力信号であるクランク角信号を入力し、
前記カムシャフトの角度位置を検出するカム角センサの出力信号であるカム角信号を入力し、
前記クランク角信号及び前記カム角信号に基づき前記回転位相の検出値である第１検出値を演算し、
前記第１検出値を含む制御情報を、通信ネットワークを介して前記第２電子制御装置に送信し、
前記第２電子制御装置は、
前記通信ネットワークを介して前記制御情報を受信し、
前記モータの回転角を検出するモータ角センサの出力信号であるモータ角信号を入力し、
前記モータ角信号に基づき前記回転位相の検出値である第２検出値を演算し、
前記内燃機関が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別し、
前記内燃機関が過渡運転状態であるときは前記第２検出値に基づき前記モータを制御し、
前記内燃機関が定常運転状態であるときは前記第１検出値に基づき前記モータを制御する、
可変動弁機構の制御方法。
【請求項１３】
前記第２電子制御装置は、
前記内燃機関が定常運転状態であるときに前記第１検出値に基づき前記第２検出値を校正する、
請求項１２記載の可変動弁機構の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁制御装置、可変動弁制御システム、及び可変動弁機構の制御方法に関し、詳しくは、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転によって可変とする可変動弁機構を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両のクランク角に同期した作動を行うアクチュエータを制御するアクチュエータ制御ＥＣＵと、前記アクチュエータ制御ＥＣＵと同一の車内通信ネットワークに接続され、前記車両のクランク信号およびカム信号が入力されるセンサＥＣＵと、タイミング決定手段とを少なくとも有する車両制御システムが開示されている。
係る車両制御システムにおいて、前記センサＥＣＵは、入力された前記カム信号および前記クランク信号に基づいてクランク角を算出するクランク角算出手段と、前記クランク角算出手段が算出したクランク角を、前記タイミング決定手段に、前記ネットワークを介して送信するクランク角送信手段と、を備え、前記タイミング決定手段は、車内通信ネットワークに接続するいずれかのＥＣＵ内にあり、受信した前記クランク角に基づいて前記アクチュエータの作動のタイミングを決定し、前記アクチュエータ制御ＥＣＵは、前記タイミング決定手段の決定したタイミングに基づいて前記アクチュエータを制御するタイミング制御手段を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９０６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をモータの回転によって可変とする可変動弁機構（可変バルブタイミング機構）のフィードバック制御においては、前記回転位相の検出値の情報が必要になる。
前記回転位相は、クランク角センサの出力信号であるクランク角信号及びカム角センサの出力信号であるカム角信号に基づき検出される。
ここで、可変動弁機構を制御する電子制御装置が、他の電子制御装置で複製されたクランク角信号及びカム角信号を入力して、回転位相の検出を行う構成とした場合、複製回路及び複製信号の入力回路が必要となり、制御システムが高コスト化、大型化するという問題がある。また、可変動弁機構を制御する電子制御装置が、他の電子制御装置が演算した回転位相の検出値を、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信ネットワークを介して取得する構成とした場合、通信遅れによって制御性が低下する可能性があった。
【０００５】
本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡略な構成でかつ十分な制御性を備えることができる、可変動弁制御装置、可変動弁制御システム、及び可変動弁機構の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明に係る可変動弁制御装置は、その一態様として、クランクシャフトの角度位置の検出信号及びカムシャフトの角度位置の検出信号に基づく回転位相の検出値である第１検出値を含む制御情報を、通信ネットワークを介して取得し、モータ角信号に基づき回転位相の検出値である第２検出値を演算し、モータの制御に用いる回転位相の検出値を、内燃機関の運転状態に応じて前記第１検出値と前記第２検出値とに切り替える。
【０００７】
また、本発明に係る可変動弁制御システムは、その一態様として、上記構成の可変動弁制御装置と、前記制御情報を前記可変動弁制御装置に送信する電子制御装置であって、クランク角信号とカム角信号とに基づき前記第１検出値を演算し、指令値を演算し、前記第１検出値及び前記指令値を含む制御情報を、前記通信ネットワークを介して前記可変動弁制御装置に送信する、前記電子制御装置と、を含む。
【０００８】
また、本発明に係る可変動弁機構の制御方法は、その一態様として、第１電子制御装置は、クランク角信号及びカム角信号に基づき回転位相の検出値である第１検出値を演算し、前記第１検出値を含む制御情報を、通信ネットワークを介して第２電子制御装置に送信し、前記第２電子制御装置は、モータの回転角を検出するモータ角センサの出力信号であるモータ角信号に基づき回転位相の検出値である第２検出値を演算し、内燃機関が過渡運転状態であるときは前記第２検出値に基づき前記モータを制御し、前記内燃機関が定常運転状態であるときは前記通信ネットワークを介して受信した前記第１検出値に基づき前記モータを制御する。
【発明の効果】
【０００９】
上記発明によると、簡略な構成でかつ十分な制御性を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における内燃機関のシステム構成図である。
【図２】クランク角信号及びカム角信号の出力パターンを例示するタイムチャートである。
【図３】可変バルブタイミング機構の制御システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】上記制御システムにおける位相検出値の切り替え処理を示すフローチャートである。
【図５】上記制御システムにおける位相検出値ＲＡ１の送信方式の切り替え処理を示すフローチャートである。
【図６】上記制御システムにおける位相検出値ＲＡ１のイベント送信での送信タイミングを示すタイムチャートである。
【図７】上記制御システムにおける位相検出値ＲＡ１の定時出力での送信タイミングを示すタイムチャートである。
【図８】上記制御システムにおける高回転域での位相検出値ＲＡ１の検出周期と制御周期との相関を示すタイムチャートである。
【図９】上記制御システムにおける位相検出値ＲＡ１の検出周期と通信頻度との相関を示す線図である。
【図１０】上記制御システムにおける通信遅れにより回転位相の認識値にずれが生じる様子を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】クランク角信号の複製回路、入力回路を省略した制御システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】上記制御システムにおけるフェイルセーフ処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る可変動弁制御装置、可変動弁制御システム、及び可変動弁機構の制御方法を適用する内燃機関の一態様を示す。
図１の内燃機関１０１は、火花点火ガソリン機関であって、図示を省略した車両に駆動源として搭載される車両用の内燃機関である。但し、内燃機関１０１は、火花点火ガソリン機関に限定されず、例えば圧縮着火ガソリン機関などであってもよく、また、車両の駆動源として機関に限定されず、例えば発電の動力源として車両に搭載される内燃機関とすることができる。
【００１２】
内燃機関１０１の吸気ダクト１０２に配設される吸入空気量センサ１０３は、内燃機関１０１の吸入空気流量を検出し、吸入空気流量信号ＱＡを出力する。
燃料噴射弁１０６は、各気筒の吸気ポート１０２ａにそれぞれ配置され、各気筒の吸気ポート１０２ａ内に燃料を噴射する。
尚、内燃機関１０１は、燃焼室１０４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１０６を備えることができる。
【００１３】
燃料噴射弁１０６から吸気ポート１０２ａ内に噴射された燃料は、ピストン１０８が下死点に向けて下がるときに吸気バルブ１０５を介して燃焼室１０４内に空気と共に吸引され（吸気行程）、燃焼室１０４内の混合気はピストン１０８が上死点まで上がるときに圧縮される（圧縮行程）。
そして、点火プラグ１０７により火花点火されて混合気が着火燃焼すると、燃焼ガスが膨張してピストン１０８を下死点まで押し下げ（膨張行程）、その後、慣性によって上昇するピストン１０８により燃焼ガスは排気バルブ１１０を介して排気管１１１に押し出される（排気行程）。
【００１４】
排気管１１１には、３元触媒等を備えた触媒コンバータ１１２が設置される。
吸気バルブ１０５は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される吸気カムシャフト１１５ａの回転に伴って開動作し、排気バルブ１１０は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される排気カムシャフト１１５ｂの回転に伴って開動作する。
【００１５】
可変バルブタイミング機構１１４は、モータ１２の回転を吸気カムシャフト１１５ａに伝達することによってクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相を変化させ、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを連続的に変化させる可変動弁機構である。
なお、可変バルブタイミング機構１１４は、例えば特開２０１６−１６０８４０号公報や特開２０１７−０７５５３９号公報などに開示されるような公知の構造を有し、クランクシャフト１０９の回転速度とモータ１２の回転速度との回転速度差に基づき、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相を進角、遅角変化させる。
【００１６】
また、気筒毎に設けた点火プラグ１０７には、点火エネルギーを供給する点火モジュール１１６がそれぞれ直付けされている。
点火モジュール１１６は、点火コイルと、点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタとを備えている。
【００１７】
内燃機関１０１の制御システムは、燃料噴射弁１０６による燃料噴射や点火モジュール１１６による点火動作などを制御するＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）２０１と、可変バルブタイミング機構１１４のモータ１２をＰＷＭ制御などによって制御するＶＴＣコントロールユニット２０２とを有する。
ＥＣＭ２０１は、マイクロコンピュータ２０１ａを備え、内燃機関１０１の燃焼を制御する第１電子制御装置（内燃機関１０１の制御装置）であり、メモリに格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで、燃料噴射弁１０６、点火モジュール１１６などの各種デバイスの操作量を演算して出力する。
【００１８】
また、可変動弁制御装置であるＶＴＣコントロールユニット２０２は、マイクロコンピュータ２０２ａを備えた第２電子制御装置であり、メモリに格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで、可変バルブタイミング機構１１４の操作量を演算して出力する。
ＥＣＭ２０１及びＶＴＣコントロールユニット２０２は、車内の通信ネットワーク２１１に接続され、相互に通信可能に構成されている。
なお、通信ネットワーク２１１は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などである。
【００１９】
ＥＣＭ２０１は、吸入空気量センサ１０３の出力信号である吸入空気流量信号ＱＡを入力する他、クランクシャフト１０９の角度位置を検出するクランク角センサ２０３の出力信号であるクランク角信号ＣＲＡＮＫ、アクセルペダル２０７の踏込み量を検出するアクセル開度センサ２０６の出力信号であるアクセル開度信号ＡＣＣ、吸気カムシャフト１１５ａの角度位置を検出するカム角センサ２０４の出力信号であるカム角信号ＣＡＭ、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ２０８の出力信号である水温信号ＴＷ、触媒コンバータ１１２の上流側の排気管１１１に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ２０９の出力信号である空燃比信号ＡＦを入力し、更に、内燃機関１０１の運転及び停止のメインスイッチであるイグニッションスイッチ（エンジンスイッチ）２０５のオン・オフ信号を入力する。
【００２０】
可変バルブタイミング機構１１４は、モータ１２の回転角を検出するモータ角センサ２１０を備え、ＶＴＣコントロールユニット２０２は、モータ角センサ２１０の出力信号であるモータ角信号ＭＡＳを入力するとともに、クランク角センサ２０３のクランク角信号ＣＲＡＮＫを、ＥＣＭ２０１を介して入力する。
ＥＣＭ２０１は、クランク角信号ＣＲＡＮＫを入力し、入力したクランク角信号ＣＲＡＮＫを複製し、複製したクランク角信号ＣＲＡＮＫを専用信号ラインであるＣＲＡＮＫ信号線２１２を介してＶＴＣコントロールユニット２０２に出力する。
【００２１】
図２は、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及びカム角信号ＣＡＭの出力パターンの一態様を示すタイムチャートである。
クランク角センサ２０３のクランク角信号ＣＲＡＮＫは、単位クランク角毎のパルス信号であって、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に、１個若しくは連続する複数個のパルスが欠落（歯抜け）するように信号出力パターンが設定されている。
クランク角信号ＣＲＡＮＫの出力周期である単位クランク角は、例えばクランク角１０degであり、また、気筒間の行程位相差は点火間隔に相当し、４気筒直列機関ではクランク角１８０degになる。
【００２２】
なお、クランク角センサ２０３が、欠落箇所の設定がない単位クランク角毎のクランク角信号ＣＲＡＮＫと、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎の基準クランク角信号ＲＥＦとをそれぞれ出力する構成とすることができる。
また、クランク角信号ＣＲＡＮＫの欠落箇所若しくは基準クランク角信号ＲＥＦの出力位置は、各気筒のピストンが基準ピストン位置に位置していることを表す。つまり、クランク角信号ＣＲＡＮＫの欠落箇所は、基準クランク角信号ＲＥＦの代わりとして、基準クランク角位置の検出に用いられる。
【００２３】
一方、カム角センサ２０４は、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎にカム角信号ＣＡＭを出力する。
吸気カムシャフト１１５ａは、クランクシャフト１０９の回転速度の半分の速度で回転する。このため、内燃機関１０１が４気筒機関で、気筒間の行程位相差に相当するクランク角が１８０degである場合、クランク角１８０degは吸気カムシャフト１１５ａの回転角９０degに相当することになる。つまり、カム角センサ２０４は、吸気カムシャフト１１５ａが９０deg回転する毎にカム角信号ＣＡＭを出力する。
【００２４】
カム角センサ２０４が出力するカム角信号ＣＡＭは、ＥＣＭ２０１が基準ピストン位置（例えば、吸気上死点）に位置している気筒の検出に用いる信号である。そのため、カム角センサ２０４は、４気筒機関ではクランク角１８０deg毎に気筒番号を区別できる数のカム角信号ＣＡＭを出力する。一例として、カム角センサ２０４は、図２に示すように、クランク角１８０deg毎に、１個のパルス信号、連続する２個のパルス信号、連続する２個のパルス信号、１個のパルス信号をこの順で出力する。
【００２５】
そして、ＥＣＭ２０１は、クランク角信号ＣＲＡＮＫに基づき検出した計数区間でカム角信号ＣＡＭのパルス数を計数することで、基準ピストン位置に位置している気筒が４気筒のうちのいずれの気筒であるかを検出し、係る検出結果に基づき燃料噴射や点火を制御する気筒を特定し、燃料噴射弁１０６、点火モジュール１１６を気筒別に制御する。
図２に示す例では、ＥＣＭ２０１は、クランク角信号ＣＲＡＮＫの欠落個所をクランク角信号ＣＲＡＮＫの周期に基づき検出し、欠落個所を基準に、クランク角信号ＣＲＡＮＫを計数し、計数結果が設定値（＝１１）になったタイミングを、カム角信号ＣＡＭのパルス数の計数区間の境界とし、前回の境界から今回の境界までの間に計数されたカム角信号ＣＡＭに基づき、基準ピストン位置に位置している気筒を特定する。
【００２６】
なお、カム角信号ＣＡＭのパルス数の設定パターンは、図２に示したパターンに限定されるものではない。
また、ＥＣＭ２０１が、カム角信号ＣＡＭのパルス幅や振幅の違いに基づき基準ピストン位置の気筒を判別できるように、カム角センサ２０４の信号出力パターンを設定することができる。
【００２７】
ＶＴＣコントロールユニット２０２は、可変バルブタイミング機構１１４のモータ１２の回転を制御することによって、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相を可変に制御する制御部としての機能をソフトウェアとして備える。
ＶＴＣコントロールユニット２０２は、モータ１２の駆動制御において、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相の検出値である位相検出値ＲＡを目標値ＴＡ（指令値）に近づけるようにモータ１２を制御する、回転位相のフィードバック制御を実施する。
【００２８】
ここで、ＥＣＭ２０１は、内燃機関１０１の運転状態（機関負荷、機関回転速度、機関温度など）に基づき目標値ＴＡを演算する指令値演算部としての機能、及び、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及びカム角信号ＣＡＭに基づき位相検出値ＲＡ１（第１検出値）を演算する第１検出値演算部としての機能を、ソフトウェアとして備える。
そして、ＥＣＭ２０１は、目標値ＴＡ及び位相検出値ＲＡ１を含む可変バルブタイミング機構１１４の制御情報を、通信ネットワーク２１１を介してＶＴＣコントロールユニット２０２に送信する。
【００２９】
一方、ＶＴＣコントロールユニット２０２は、クランク角信号ＣＲＡＮＫ、及び、モータ角センサ２１０の出力信号であるモータ角信号ＭＡＳを入力し、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及びモータ角信号ＭＡＳに基づき位相検出値ＲＡ２（第２検出値）を一定の演算周期毎に演算するとともに、位相検出値ＲＡ２をＥＣＭ２０１から送信された位相検出値ＲＡ１に基づき校正する、第２検出値演算部としての機能をソフトウェアとして備える。
なお、位相検出値ＲＡ２の演算周期は、内燃機関１０１の低回転域において、位相検出値ＲＡ１の演算周期よりも短くなるように設定される。
そして、ＶＴＣコントロールユニット２０２は、可変バルブタイミング機構１１４の制御に用いる位相検出値ＲＡを、内燃機関１０１の運転状態に基づき位相検出値ＲＡ１と位相検出値ＲＡ２とのいずれか一方に切り替え、係る切り替え処理で選択した位相検出値ＲＡが目標値ＴＡに近づくようにモータ１２の操作量を演算して出力する。
【００３０】
ＶＴＣコントロールユニット２０２は、モータ角信号ＭＡＳに基づきモータ１２の回転速度を演算し、クランク角信号ＣＲＡＮＫに基づきクランクシャフト１０９の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を演算し、モータ１２の回転速度、クランクシャフト１０９の回転速度（機関回転速度ＮＥ）、可変バルブタイミング機構１１４におけるモータ回転の減速比などに基づき、演算周期当たりの回転位相の変化量ｄＲＡを演算し、この変化量ｄＲＡを積算して位相検出値ＲＡ２を求める。
【００３１】
図３は、ＥＣＭ２０１及びＶＴＣコントロールユニット２０２を含む可変動弁制御システムのハードウェア構成を示す。
ＥＣＭ２０１のマイクロコンピュータ２０１ａのＣＰＵ２０１ｂは、クランク角センサ２０３のクランク角信号ＣＲＡＮＫ、及び、カム角センサ２０４のカム角信号ＣＡＭを入力し、これらに基づき位相検出値ＲＡ１（絶対位相角）を演算する。
【００３２】
ＣＰＵ２０１ｂは、例えば、クランク角信号ＣＲＡＮＫの欠落個所を検出することで、基準クランク角位置に相当するクランク角信号ＣＲＡＮＫを特定し、基準クランク角位置からカム角信号ＣＡＭが入力されるまでのクランク角度（deg）を計測することで、カム角信号ＣＡＭが入力される毎にクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの位相検出値ＲＡ１（deg）を演算する。
基準クランク角位置からカム角信号ＣＡＭが入力されるまでのクランク角度（deg）の計測において、ＣＰＵ２０１ｂは、クランク角信号ＣＲＡＮＫの入力数をカウントする処理や、経過時間の計測結果を機関回転速度ＮＥ（rpm）に基づきクランク角度に換算する処理などを実施する。
【００３３】
また、ＣＰＵ２０１ｂは、吸入空気流量信号ＱＡなどの信号を入力し、クランク角信号ＣＲＡＮＫに基づき演算した機関回転速度ＮＥのデータや、吸入空気流量信号ＱＡが示す吸入空気流量のデータなどに基づき可変バルブタイミング機構１１４の目標値ＴＡ（モータ制御指令値）、換言すれば、目標バルブタイミング（目標進角量）を演算する。
そして、ＣＰＵ２０１ｂは、位相検出値ＲＡ１、目標値ＴＡ、及び、機関回転速度ＮＥなどを含む制御情報を、通信ネットワーク２１１に接続されたＣＡＮドライバ２０１ｃ（通信部、トランシーバＩＣ）によって、ＶＴＣコントロールユニット２０２に向け送信する。
【００３４】
ここで、位相検出値ＲＡ１は、前述のように、カム角信号ＣＡＭの入力毎に検出され、ＣＰＵ２０１ｂは、位相検出値ＲＡ１が検出される毎（換言すれば、カム角信号ＣＡＭの入力毎）に最新の位相検出値ＲＡ１をＶＴＣコントロールユニット２０２に送信する。つまり、ＥＣＭ２０１は、位相検出値ＲＡ１を、一定時間毎の定時出力ではなく、所謂イベント送信によってＶＴＣコントロールユニット２０２に送信する。
【００３５】
ＶＴＣコントロールユニット２０２は通信ネットワーク２１１に接続されるＣＡＮドライバ２０２ｃ（通信部、トランシーバＩＣ）を備え、ＶＴＣコントロールユニット２０２のマイクロコンピュータ２０２ａのＣＰＵ２０２ｂは、ＥＣＭ２０１から送信される位相検出値ＲＡ１及び目標値ＴＡの情報を、ＣＡＮドライバ２０２ｃを介して取得する。
また、ＥＣＭ２０１は、クランク角信号ＣＲＡＮＫを複製する複製回路２０１ｄを備え、複製回路２０１ｄは、複製したクランク角信号ＣＲＡＮＫを、ＣＲＡＮＫ信号線２１２を介してＶＴＣコントロールユニット２０２に出力する。
【００３６】
ＶＴＣコントロールユニット２０２は、クランク角信号ＣＲＡＮＫを入力するための入力回路２０２ｄを備え、ＣＰＵ２０２ｂは、ＥＣＭ２０１から送られたクランク角信号ＣＲＡＮＫ（複製信号）を、ＣＲＡＮＫ信号線２１２及び入力回路２０２ｄを介して取得する。
また、ＶＴＣコントロールユニット２０２は、モータ角信号ＭＡＳを入力するための入力回路２０２ｅを備え、ＣＰＵ２０２ｂは、モータ角センサ２１０が出力したモータ角信号ＭＡＳを、入力回路２０２ｅ（モータ角信号入力部）を介して取得する。
更に、ＶＴＣコントロールユニット２０２は、可変バルブタイミング機構１１４のモータ１２の駆動回路２０２ｆを備え、ＣＰＵ２０２ｂは、駆動回路２０２ｆに駆動制御信号を出力して、モータ１２の回転を制御する。
【００３７】
ここで、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂが実施する、モータ制御に用いる位相検出値ＲＡを切り替え設定する処理、及び、位相検出値ＲＡ２を校正する処理を、図４のフローチャートに従って説明する。
なお、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、モータ制御に用いる位相検出値ＲＡを切り替え設定する切り替え部としての機能を、図４のフローチャートに示すようにソフトウェアとして備える。
【００３８】
ＣＰＵ２０２ｂは、ステップＳ５０１で、内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別する。
ＣＰＵ２０２ｂは、例えば、機関回転速度ＮＥの変化、ＥＣＭ２０１から送信される目標値ＴＡ（指令値）の変化、位相検出値ＲＡ１の変化、位相検出値ＲＡ２の変化、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２と目標値ＴＡとの偏差のうちの少なくとも１つに基づき内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別することができる。
【００３９】
つまり、ＣＰＵ２０２ｂは、所定期間における目標値ＴＡの変化量ΔＴＡの絶対値が第１閾値ＳＬ１を下回るときに、内燃機関１０１が定常運転状態であると判断する一方、所定期間における目標値ＴＡの変化量ΔＴＡの絶対値が第１閾値ＳＬ１以上であるときに、内燃機関１０１が過渡運転状態であると判断する。
また、ＣＰＵ２０２ｂは、所定期間における機関回転速度ＮＥの変化量ΔＮＥの絶対値が第２閾値ＳＬ２を下回るときに、内燃機関１０１が定常運転状態であると判断する一方、所定期間における機関回転速度ＮＥの変化量ΔＮＥの絶対値が第２閾値ＳＬ２以上であるときに、内燃機関１０１が過渡運転状態であると判断する。
【００４０】
また、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２の所定期間における変化量ΔＲＡの絶対値が第３閾値ＳＬ３を下回るときに、内燃機関１０１が定常運転状態であると判断する一方、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２の所定期間における変化量ΔＲＡの絶対値が第３閾値ＳＬ３以上であるときに、内燃機関１０１が過渡運転状態であると判断する。
また、ＣＰＵ２０２ｂは、例えば、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２の変化量ΔＲＡ、及び、機関回転速度ＮＥの変化量ΔＮＥに基づき内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別することができ、また、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２の変化量ΔＲＡ、及び、目標値ＴＡの変化量ΔＴＡに基づき内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別することができる。
【００４１】
また、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２と目標値ＴＡとの偏差に基づき、内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別することができ、前記偏差の絶対値が閾値を下回るとき、或いは、前記偏差の絶対値が閾値を下回る状態が所定時間以上継続するときに、定常運転状態であると判別することができる。
また、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２の変化量ΔＲＡ、機関回転速度ＮＥの変化量ΔＮＥ、目標値ＴＡの変化量ΔＴＡのうちの少なくとも１つと、前記偏差とに基づき内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別することができる。
このように、ＣＰＵ２０２ｂは、機関回転速度ＮＥの変化、ＥＣＭ２０１から送信される目標値ＴＡ（指令値）の変化、位相検出値ＲＡ１の変化、位相検出値ＲＡ２の変化、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２と目標値ＴＡとの偏差のうちの少なくとも１つに基づき、内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかを判別することができ、更に、内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかの判別に用いる状態量を、条件に応じて切り替えることができる。
【００４２】
ＣＰＵ２０２ｂは、内燃機関１０１が過渡運転状態であると判断すると、ステップＳ５０２に進み、モータ１２の制御に用いる位相検出値ＲＡとして、モータ角信号ＭＡＳに基づき演算した位相検出値ＲＡ２（相対位相角）を選択する。
一方、ＣＰＵ２０２ｂは、内燃機関１０１が定常運転状態であると判断すると、ステップＳ５０３に進み、モータ１２の制御に用いる位相検出値ＲＡとして、ＥＣＭ２０１から送信された、クランク角信号ＣＲＡＮＫとカム角信号ＣＡＭとに基づく位相検出値ＲＡ１（絶対位相角）を選択する。
【００４３】
また、ＣＰＵ２０２ｂは、内燃機関１０１が定常運転状態であるとき、更にステップＳ５０４に進み、モータ角信号ＭＡＳに基づき演算した位相検出値ＲＡ２を、クランク角信号ＣＲＡＮＫとカム角信号ＣＡＭとに基づく位相検出値ＲＡ１で校正する。
つまり、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ１がイベント送信されたタイミングにおいて位相検出値ＲＡ２に位相検出値ＲＡ１の値をセットし（換言すれば、位相検出値ＲＡ２を位相検出値ＲＡ１に一致させ）、その後、位相検出値ＲＡ２をモータ角信号ＭＡＳに基づき更新する。
【００４４】
したがって、位相検出値ＲＡ１がイベント送信されたタイミングでは、位相検出値ＲＡ１＝位相検出値ＲＡ２となり、ＣＰＵ２０２ｂは、内燃機関１０１が過渡運転状態、定常運転状態のいずれであっても実質的には位相検出値ＲＡ１に基づきモータ制御を行うことになる。
ＣＰＵ２０２ｂは、モータ角信号ＭＡＳに基づき回転位相の変化量を演算することはできるが、回転位相の絶対値をモータ角信号ＭＡＳから求めることはできないので、回転位相の絶対値である位相検出値ＲＡ１を基準にその後の回転位相の変化をモータ角信号ＭＡＳに基づき演算して、位相検出値ＲＡ２を更新する。
これにより、位相検出値ＲＡ２の精度が維持され、ＣＰＵ２０２ｂが過渡運転状態において位相検出値ＲＡ２に基づきモータ１２を制御するときに、回転位相を高い精度で制御できる。
【００４５】
以上のようにして、ＣＰＵ２０２ｂは、モータ１２の制御に用いる位相検出値ＲＡを、内燃機関１０１が過渡運転状態であるか定常運転状態であるかに応じて、クランク角信号ＣＲＡＮＫとカム角信号ＣＡＭとに基づく位相検出値ＲＡ１（絶対位相角）と、モータ角信号ＭＡＳに基づく位相検出値ＲＡ２（相対位相角）とのいずれかに切り替える。
そして、ＣＰＵ２０２ｂは、ステップＳ５０５に進み、位相検出値ＲＡとＥＣＭ２０１との通信で取得した目標値ＴＡとを比較し、位相検出値ＲＡが目標値ＴＡに近づくように、換言すれば、吸気バルブ１０５の開閉タイミングが目標の開閉タイミングに近づくように、可変バルブタイミング機構１１４のモータ１２の回転を制御する。
【００４６】
上記構成によれば、センサ信号の複製回路を削減した簡略なシステム構成で、十分な制御性を奏することができる。
つまり、目標値ＴＡの変化が小さい内燃機関１０１の定常運転状態では、モータ１２の制御に用いる位相検出値ＲＡの更新頻度が低くても、ＣＰＵ２０２ｂは、カム角信号ＣＡＭが発生する毎（クランク角１８０deg毎）に検出される位相検出値ＲＡ１を用いてモータ制御することで、必要十分な制御性（収束性、応答性）で可変バルブタイミング機構１１４を制御できる。
なお、位相検出値ＲＡ１はカム角信号ＣＡＭが発生する毎に検出されるので、位相検出値ＲＡ１の検出頻度は内燃機関１０１の回転速度に依存して変化し、内燃機関１０１の回転速度が高いほど位相検出値ＲＡ１の検出頻度は高くなる（検出周期は短くなる）。
【００４７】
一方、目標値ＴＡの変化が大きい内燃機関１０１の過渡運転状態では、モータ１２の制御に用いる位相検出値ＲＡの更新頻度が低いと、ＣＰＵ２０２ｂは制御偏差を誤判断し、オーバーシュートを発生させてしまう可能性がある。
しかし、モータ角信号ＭＡＳに基づく位相検出値ＲＡ２は、低回転域でも十分な更新頻度を確保できるような周期で演算され、低回転域では位相検出値ＲＡ１が検出される間での回転位相の変化を補間することになる。
したがって、ＣＰＵ２０２ｂは、内燃機関１０１の過渡運転状態で位相検出値ＲＡ２を用いてモータ制御を行うことで、位相検出値ＲＡ１の検出周期（更新周期）が長くなる低回転域であっても、必要十分な制御性（収束性、応答性）で可変バルブタイミング機構１１４を制御できる。
【００４８】
また、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ１をＥＣＭ２０１との間で通信によって取得するため、位相検出値ＲＡ１の取得タイミングが、通信遅れによって検出タイミング（カム角信号ＣＡＭ）から遅れ、実際の回転位相と位相検出値ＲＡ１との間にずれが生じる可能性がある。
しかし、ＣＰＵ２０２ｂは、目標値ＴＡの変化が小さく位相検出値ＲＡ１の変動が小さい内燃機関１０１の定常運転状態において、位相検出値ＲＡ１を用いたモータ制御を実施し、また、位相検出値ＲＡ１による位相検出値ＲＡ２の校正を行うから、通信遅れが回転位相の制御に与える影響を十分に小さくできる。
【００４９】
ここで、ＥＣＭ２０１が、クランク角信号ＣＲＡＮＫの複製回路２０１ｄとともにカム角信号ＣＡＭの複製回路を備える一方、ＶＴＣコントロールユニット２０２が、クランク角信号ＣＲＡＮＫの複製信号を入力する入力回路２０２ｄとともにカム角信号ＣＡＭの複製信号を入力する入力回路を備え、ＶＴＣコントロールユニット２０２でも位相検出値ＲＡ１を演算するよう構成することができる。
係る制御システムでは、通信遅れによってモータ制御に用いる位相検出値ＲＡ１に誤差が生じることを抑止できるが、図３に示した制御システムに比べて、複製回路、入力回路が多くなり、また、位相検出値ＲＡ１の演算機能が冗長で、可変バルブタイミング機構１１４の制御システムが高コストかつ大型化する。
【００５０】
一方、図３の制御システムでは、カム角信号ＣＡＭの送受信のための複製回路、入力回路が不要で、かつ、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂによる位相検出値ＲＡ１の演算処理が不要で、低コストで小型の可変バルブタイミング機構１１４の制御システムを提供できる。
また、図３の制御システムにおけるＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、クランク角信号ＣＲＡＮＫを入力するがカム角信号ＣＡＭを入力しないから、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及びカム角信号ＣＡＭの双方を入力する場合に比べ、ノイズ対策やＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility）対策を削減でき、ＶＴＣコントロールユニット２０２単体の製品コストや開発コストを削減でき、また、部品点数（回路構成）の削減によってＶＴＣコントロールユニット２０２単体での故障リスクを低減できる。
【００５１】
更に、図３の制御システムにおいて、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、内燃機関１０１が過渡運転状態であるときは位相検出値ＲＡ２をモータ制御に用い、内燃機関１０１が定常運転状態であるときは位相検出値ＲＡ１をモータ制御に用いるとともに位相検出値ＲＡ１に基づく位相検出値ＲＡ２の校正を行うから、位相検出値ＲＡ１の通信遅れに因るモータ１２の制御性の低下が抑制され、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂが位相検出値ＲＡ１の演算を行う場合と略同等の制御性を実現できる。
【００５２】
図３の制御システムにおいて、ＥＣＭ２０１とＶＴＣコントロールユニット２０２との間での通信に用いる通信ネットワーク２１１には、ＥＣＭ２０１、ＶＴＣコントロールユニット２０２とともに他の電子制御装置を接続することができる。
但し、通信ネットワーク２１１を、ＥＣＭ２０１とＶＴＣコントロールユニット２０２との間での通信専用の通信ネットワーク、つまり、ＥＣＭ２０１及びＶＴＣコントロールユニット２０２が接続され、他の電子制御装置が接続されないローカル通信ネットワークとすることができる。そして、係る通信ネットワーク２１１を用いた制御システムにおいては、ＥＣＭ２０１、ＶＴＣコントロールユニット２０２以外の電子制御装置が接続される場合に比べて、通信ネットワーク２１１（ＣＡＮバス）における通信負荷が抑えられて通信遅れがより小さくなり、通信遅れによる制御性の低下がより抑えられる。
【００５３】
また、上記制御システムにおいて、ＥＣＭ２０１は、位相検出値ＲＡ１が検出される毎（カム角信号ＣＡＭの発生毎）のイベント送信で、位相検出値ＲＡ１をＶＴＣコントロールユニット２０２に送信するが、内燃機関１０１の回転速度、換言すれば、位相検出値ＲＡ１の検出周期に応じて、位相検出値ＲＡ１の送信方式を切り替えることができる。
図５のフローチャートは、ＥＣＭ２０１のＣＰＵ２０１ｂによる位相検出値ＲＡ１の送信方式の切り替え処理（送信制御部としてのソフトウェア機能）を示す。
【００５４】
ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０１で、カム角信号ＣＡＭが入力される毎に、基準クランク角位置からカム角信号ＣＡＭの発生タイミングまでの角度を位相検出値ＲＡ１として検出する（検出部）。
次いで、ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０２以降に進み、ＣＡＮドライバ２０１ｃによる位相検出値ＲＡ１の送信状態を、位相検出値ＲＡ１の検出周期（換言すれば、機関回転速度）、若しくは、カム角信号ＣＡＭの発生周期に応じて、検出周期毎に位相検出値ＲＡ１を送信する第１送信状態（イベント送信状態）と、検出周期よりも長い周期毎に位相検出値ＲＡ１を送信する第２送信状態とに切り替える処理を実施する。
つまり、後述するステップＳ６０２−ステップＳ６０４が、送信方式の切り替え処理（送信制御部としてのソフトウェア機能）を示す。
【００５５】
まず、ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０２で、送信方式（送信状態）の切り替え判定を行う。詳細には、ＣＰＵ２０１ｂは、位相検出値ＲＡ１の検出周期が、所定時間よりも短いか否かを判断する。
ここで、ステップＳ６０２における所定時間は、ＶＴＣコントロールユニット２０２における可変バルブタイミング機構１１４の制御周期（モータ１２の制御デューティの演算周期）であり、この制御周期は一定時間に設定される。
一方、位相検出値ＲＡ１の検出周期はカム角信号ＣＡＭの発生周期であって、位相検出値ＲＡ１の検出周期は内燃機関１０１の回転速度に応じて変化する。したがって、ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０２で、モータ１２の制御周期と位相検出値ＲＡ１の検出周期とが一致する機関回転速度ＮＥＳＬよりも実際の機関回転速度ＮＥが高いか否かを判断することができる。
【００５６】
つまり、位相検出値ＲＡ１の検出周期がモータ１２の制御周期よりも短いか否かを判断することと、機関回転速度ＮＥが機関回転速度ＮＥＳＬよりも高いか否かを判断することとは、実質的に同じ条件を判断することになる。
位相検出値ＲＡ１の検出周期がモータ１２の制御周期以上である場合（換言すれば、ＮＥ≦ＮＥＳＬが成立する場合）、ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０３に進み、位相検出値ＲＡ１をイベント送信する設定（換言すれば、第１送信状態の選択）を行い、カム角信号ＣＡＭが発生して位相検出値ＲＡ１を検出する毎にＶＴＣコントロールユニット２０２に最新の位相検出値ＲＡ１を送信する（図６参照）。
【００５７】
一方、位相検出値ＲＡ１の検出周期がモータ１２の制御周期よりも短い場合（ＮＥ＞ＮＥＳＬが成立する場合）、ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０４に進み、位相検出値ＲＡ１をイベント送信による送信周期（換言すれば、位相検出値ＲＡ１の検出周期）よりも長い周期で送信する定時送信を設定し（換言すれば、第２送信状態を選択し）、一定時間毎の送信タイミングにおいて最新の位相検出値ＲＡ１をＶＴＣコントロールユニット２０２に送信する（図７参照）。
ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０４で定時送信（第２送信状態）を設定するときに、定時送信の周期を、制御周期以下でかつ位相検出値ＲＡ１の検出周期よりも長い時間に設定することができ、例えば、定時送信の周期を制御周期に一致させることができる。
【００５８】
例えば、図８に示すように、１制御周期当たり位相検出値ＲＡ１が２回検出される場合、実際にモータ制御に用いられる位相検出値ＲＡ１は制御タイミングの直前に検出された位相検出値ＲＡ１（２）であり、当該位相検出値ＲＡ１（２）よりも前に検出された位相検出値ＲＡ１（１）は位相制御に用いられず、位相検出値ＲＡ１（１）の送信は通信負荷を無駄に増大させることになる。
係る無駄な位相検出値ＲＡ１の送信を抑止するため、ＣＰＵ２０１ｂは、イベント送信から、例えば制御周期に一致する周期で位相検出値ＲＡ１を送信する定時送信に切り替え、位相検出値ＲＡ１の無駄な送信によって通信ネットワーク２１１における通信負荷が増え、通信ネットワーク２１１を介した位相検出値ＲＡ１の送信の遅れが拡大することを抑止する。
【００５９】
図９は、位相検出値ＲＡ１の検出周期と、位相検出値ＲＡ１の送信頻度（送信周期）との相関を示す図である。
この図９に示すように、ＣＰＵ２０１ｂは、位相検出値ＲＡ１の検出周期が制御周期よりも長い場合は、位相検出値ＲＡ１が検出される毎に送信するイベント送信を行わせ、位相検出値ＲＡ１の検出周期が制御周期よりも短くなると、無駄に位相検出値ＲＡ１が送信されることを抑止し通信負荷の増大を抑えるために、位相検出値ＲＡ１の送信を制御周期毎に実施する定時送信に切り替える。
【００６０】
なお、制御周期に一致する周期で位相検出値ＲＡ１を送信する定時送信とすれば、制御精度を維持しつつ、位相検出値ＲＡ１の無駄な送信を可及的に少なくできるが、制御周期以下でかつ位相検出値ＲＡ１の検出周期よりも長い時間で定時送信させれば、イベント送信させる場合に比べて無駄な送信による通信負荷の増加を抑えることができる。
したがって、位相検出値ＲＡ１の検出周期が制御周期よりも短い条件での定時送信の周期は、制御周期以下でかつ位相検出値ＲＡ１の検出周期よりも長い時間であればよい。
【００６１】
また、ＣＰＵ２０１ｂは、無駄な位相検出値ＲＡ１の送信による通信負荷の増加を抑えるための送信方式として、イベント送信を間引いて実施する送信方式を設定することができる。
例えば、図８に示したように、１制御周期当たり位相検出値ＲＡ１が２回検出される場合、位相検出値ＲＡ１の検出タイミングの２回に１回の割合で位相検出値ＲＡ１の送信を行わせても、制御精度に影響を与えることはなく、通信頻度が減ることで通信負荷が減り、位相検出値ＲＡ１の送信遅れ時間が拡大することを抑止できる。
【００６２】
イベント送信を間引いて実施する送信方式（第２送信状態）に切り替える場合、ＣＰＵ２０１ｂは、ステップＳ６０２で、位相検出値ＲＡ１の検出周期が制御周期の半分よりも短くなっているか否かを判断することで、イベント送信を間引いて実施しても、位相検出値ＲＡ１の送信周期が制御周期以下になる条件であるか否かを判断する。
なお、機関回転速度が高く、例えば１制御周期当たり位相検出値ＲＡ１が３回検出される条件の場合は、ＣＰＵ２０１ｂは、位相検出値ＲＡ１を検出タイミングの３回に１回の割合で送信させる。
つまり、ＣＰＵ２０１ｂは、２回連続してイベント送信を間引く送信方式を設定することができ、間引き後の位相検出値ＲＡ１の送信周期が制御周期以下になるように間引きパターンを設定できる。
【００６３】
以下では、通信負荷の増大によって位相検出値ＲＡ１の送信が遅れることで生じる課題を、図１０を参照しつつ説明する。
位相検出値ＲＡ１は、ＣＰＵ２０１ｂによってカム角信号ＣＡＭ毎に検出されるため、検出毎のイベント送信では、機関回転速度が高くなるほど（位相検出値ＲＡ１の検出周期が短くなるほど）イベント出力の頻度が高くなって通信ネットワーク２１１の負荷（バス負荷）が高くなり、通信ネットワーク２１１の負荷が高くなると通信遅れが大きくなる。
【００６４】
位相検出値ＲＡ１が変化しているときに通信ネットワーク２１１において通信遅れが生じると、ＥＣＭ２０１のＣＰＵ２０１ｂが位相検出値ＲＡ１を検出したタイミングから、係る検出値をＶＴＣコントロールユニット２０２が認識するまでに遅れが生じ、実回転位相とＶＴＣコントロールユニット２０２が認識する回転位相とにずれが生じる。
したがって、機関回転速度が高くなって通信ネットワーク２１１の負荷が高くなるほど、実回転位相とＶＴＣコントロールユニット２０２が認識する回転位相との間のずれが大きくなり、回転位相の指令値に対する実回転位相の追従性がより低下することになる。
【００６５】
また、回転位相の指令値に対する実回転位相の追従性が低下すると、本来不要なモータ制御が実施されることになって、モータ１２における消費電力が増加することになる。
これに対し、位相検出値ＲＡ１の検出周期がモータ１２の制御周期よりも短くなったときに、位相検出値ＲＡ１をイベント送信による送信周期よりも長い周期で送信するようにすれば、機関回転速度の上昇に伴う通信負荷（通信遅れ）の増大を抑制でき、以て、回転位相の指令値に対する実回転位相の追従性の低下や、モータ１２の消費電力の増加を抑止できる。
【００６６】
ところで、図３に示した制御システムにおいて、ＥＣＭ２０１はクランク角信号ＣＲＡＮＫの複製回路２０１ｄを備え、ＶＴＣコントロールユニット２０２は、クランク角信号ＣＲＡＮＫの入力回路２０２ｄを備えるが、係る複製回路２０１ｄ及び入力回路２０２ｄを省略した制御システムとすることができる。
図１１は、ＶＴＣコントロールユニット２０２が、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及びカム角信号ＣＡＭを入力せず、モータ角信号ＭＡＳを入力する構成とした、制御システムを示す。
【００６７】
図１１の制御システムにおいて、ＥＣＭ２０１のＣＰＵ２０１ｂは、位相検出値ＲＡ１、目標値ＴＡ、及び、機関回転速度ＮＥなどを含む制御情報を、通信ネットワーク２１１に接続されたＣＡＮドライバ２０１ｃによって、ＶＴＣコントロールユニット２０２に向けて送信する。
ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、モータ角信号ＭＡＳに基づきモータ１２の回転速度を演算し、係るモータ１２の回転速度、及び、ＥＣＭ２０１から送信された機関回転速度ＮＥに基づき、演算周期当たりの回転位相の変化量ｄＲＡを演算し、この変化量ｄＲＡを積算して位相検出値ＲＡ２を求め、更に、ＥＣＭ２０１から送信された位相検出値ＲＡ１に基づき位相検出値ＲＡ２を校正する。
【００６８】
そして、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、内燃機関１０１の過渡運転状態では位相検出値ＲＡ２が目標値ＴＡに近づくようにモータ１２をフィードバック制御し、内燃機関１０１の定常運転状態では位相検出値ＲＡ１が目標値ＴＡに近づくようにモータ１２をフィードバック制御する。
なお、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、ＥＣＭ２０１から送信された、位相検出値ＲＡ１、目標値ＴＡ、及び、機関回転速度ＮＥなどを含む制御情報に基づき、目標モータ回転速度（rpm）を演算し、モータ角信号ＭＡＳに基づきモータ１２の回転速度を演算し、モータ１２の回転速度が目標モータ回転速度に近づくようにモータ１２をフィードバック制御することができる。
【００６９】
また、ＥＣＭ２０１のＣＰＵ２０１ｂが、位相検出値ＲＡ１、目標値ＴＡ、及び、機関回転速度ＮＥなどの制御情報に基づき目標モータ回転速度を演算し、通信ネットワーク２１１を介して目標モータ回転速度をＶＴＣコントロールユニット２０２に送信するよう構成する一方、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、モータ角信号ＭＡＳに基づきモータ１２の回転速度を演算し、ＥＣＭ２０１から送信された目標モータ回転速度にモータ回転速度が近づくようにモータ１２をフィードバック制御するよう構成することができる。
図１１の制御システムでは、図３の制御システムと比較して、クランク角信号ＣＲＡＮＫの複製回路２０１ｄ、複製されたクランク角信号ＣＲＡＮＫの入力回路２０２ｄ、及び、ＣＲＡＮＫ信号線２１２が省略されるから、制御システムの低コスト化及び小型化をより進めることができるとともに、故障リスクをより低減できる。
【００７０】
次に、上記制御システムにおいて、ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂが実施するフェイルセーフ処理を、図１２のフローチャートにしたがって説明する。
ＶＴＣコントロールユニット２０２のＣＰＵ２０２ｂは、ステップＳ７０１で、ＥＣＭ２０１との間における通信（ＣＡＮ通信）が途絶しているか否かを判断する。
【００７１】
そして、ＥＣＭ２０１との間における通信（ＣＡＮ通信）が途絶している場合、つまり、目標値ＴＡなどの制御情報をＥＣＭ２０１から取得できない場合、ＣＰＵ２０２ｂは、ステップＳ７０２に進み、回転位相をそのときの値に保持するか、又は、可変バルブタイミング機構１１４において機械的に定められる最遅角位置（又は最進角位置）などの既定位置に回転位相を制御して保持させる。
係るフェイルセーフ処理（第１異常対処部）によって、ＥＣＭ２０１は、ＶＴＣコントロールユニット２０２との間での通信が途絶している状態であっても、可変バルブタイミング機構１１４が既知の回転位相に制御されていると見なして内燃機関１０１の制御などを継続することができ、通信が途絶した状態で内燃機関１０１の運転性が低下することを抑制できる。
【００７２】
一方、ＥＣＭ２０１との間での通信が途絶していない場合、ＣＰＵ２０２ｂは、ステップＳ７０３に進み、位相検出値ＲＡ１がイベント送信される条件下で、位相検出値ＲＡ１のイベント送信が所定時間以上途絶えているか否かを判断する。
ここで、上記の所定時間は、内燃機関１０１の低回転域であっても位相検出値ＲＡ１のイベント送信が途絶えることのない時間に設定される。
したがって、位相検出値ＲＡ１のイベント送信が所定時間以上途絶えている状態は、ＥＣＭ２０１において位相検出値ＲＡ１が正常な周期で検出できていない状態であり、ＣＰＵ２０２ｂは、ステップＳ７０４に進んで、クランク角センサ２０３のクランク角信号ＣＲＡＮＫ、及び／又は、カム角センサ２０４のカム角信号ＣＡＭの異常を判定する（第２異常対処部）。
【００７３】
ＣＰＵ２０２ｂは、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及び／又はカム角信号ＣＡＭの異常発生を判定すると、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及び／又はカム角信号ＣＡＭの異常発生を示す情報をＥＣＭ２０１に向けて通信する処理、回転位相を既知の回転位相に制御する処理などのフェイルセーフ処理を実施する。
なお、ＥＣＭ２０１においてクランク角センサ２０３及びカム角センサ２０４の異常診断を行い、更に、ＶＴＣコントロールユニット２０２においても、位相検出値ＲＡ１のイベント送信を監視する構成とすれば、クランク角センサ２０３及びカム角センサ２０４の異常検知性を向上させることができる。
【００７４】
一方、位相検出値ＲＡ１のイベント送信が正常な周期で実施されている場合、ＣＰＵ２０２ｂは、ステップＳ７０５に進み、カム角信号ＣＡＭに基づき演算した位相検出値ＲＡ２（位相検出値ＲＡ１に基づく校正前の値）と、ＥＣＭ２０１から最新に送信された位相検出値ＲＡ１との偏差が閾値以上であるか否かを判断する。
前述のように、通信ネットワーク２１１における通信負荷（バス負荷）が増加すると、ＥＣＭ２０１とＶＴＣコントロールユニット２０２との間で通信遅れ（位相検出値ＲＡ１の送信遅れ）が生じ、ＶＴＣコントロールユニット２０２は、位相検出値ＲＡ１に基づき位相検出値ＲＡ２を校正することで、実際の回転位相を誤って認識することになる。
【００７５】
つまり、ＥＣＭ２０１とＶＴＣコントロールユニット２０２との間で通信遅れが拡大するほど、ＶＴＣコントロールユニット２０２がカム角信号ＣＡＭに基づき演算した位相検出値ＲＡ２と、ＥＣＭ２０１からＶＴＣコントロールユニット２０２に送信された位相検出値ＲＡ１との偏差が大きくなり、位相検出値ＲＡの偏差は通信遅れ時間の長さを表すことになる。
そこで、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ２と位相検出値ＲＡ１との偏差が閾値以上である場合、通信負荷の増大などに因る通信遅れ時間が許容範囲を超えて長くなっていると判断してステップＳ７０６に進み、位相検出値ＲＡ１に基づくモータ制御、及び、位相検出値ＲＡ１に基づく位相検出値ＲＡ２の校正を禁止する（第３異常対処部）。
これにより、ＶＴＣコントロールユニット２０２が、通信遅れによって誤って認識している回転位相に基づきモータ制御を実施し、目標値ＴＡへの追従性が低下することを抑制できる。
【００７６】
一方、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡの偏差が閾値未満で通信遅れ時間が許容範囲内であると推定される場合、ステップＳ７０７に進み、位相検出値ＲＡ１に基づくモータ制御、及び、位相検出値ＲＡ１に基づく位相検出値ＲＡ２の校正を実施する。
位相検出値ＲＡの偏差が閾値未満であって通信遅れが十分に小さいと推定される場合、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ１に基づき位相検出値ＲＡ２を校正することで、モータ角信号ＭＡＳに基づく位相検出値ＲＡ２の累積的な誤差を周期的にリセットし、位相検出値ＲＡ２に基づくモータ制御において目標値ＴＡに対する良好な追従性を実現する。
【００７７】
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７８】
例えば、モータ１２の駆動回路２０２ｆは、ＶＴＣコントロールユニット２０２に設けることができる他、ＶＴＣコントロールユニット２０２の外部に設けることができる。
また、ＶＴＣコントロールユニット２０２が制御する可変バルブタイミング機構１１４は、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの回転位相を変化させ、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを連続的に変化させる可変動弁機構であるが、クランクシャフト１０９に対する排気カムシャフト１１５ｂの回転位相を変化させ、排気バルブ１１０のバルブタイミングを連続的に変化させる可変動弁機構とすることができる。
【００７９】
また、図４のフローチャートのステップＳ５０１における過渡／定常の判別において、ＣＰＵ２０２ｂは、位相検出値ＲＡ１又は位相検出値ＲＡ２の所定期間における変化量が所定値よりも大きい状態を、内燃機関１０１の過渡運転状態として検出することができ、また、ＥＣＭ２０１が検出した過渡／定常の情報を、通信ネットワーク２１１を介して取得することができる。
また、ＥＣＭ２０１のＣＰＵ２０１ｂは、位相検出値ＲＡ１の送信方式の切り替え処理において、通信ネットワーク２１１における通信負荷を監視し、通信負荷が設定レベル（許容上限値）を超えないように、イベント出力から定時出力への切り替え、及び／又は、定時出力における出力周期の設定を行うことができる。
【００８０】
また、クランク角信号ＣＲＡＮＫ及びカム角信号ＣＡＭに基づき位相検出値ＲＡ１を演算し、演算した位相検出値ＲＡ１を、通信ネットワーク２１１を介してＶＴＣコントロールユニット２０２（可変動弁制御装置、第２電子制御装置）に送信する電子制御装置（第１電子制御装置）は、内燃機関１０１の燃料噴射、点火時期を制御する機能を有する電子制御装置に限定されない。
また、通信ネットワーク２１１としては、ＣＡＮの他、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）などの公知のネットワークを適宜使用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１２…モータ、１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０９…クランクシャフト、１１４…可変バルブタイミング機構（可変動弁機構）、１１５ａ…吸気カムシャフト、２０１…ＥＣＭ（第１電子制御装置）、２０２…ＶＴＣコントロールユニット（可変動弁制御装置、第２電子制御装置）、２０３…クランク角センサ、２０４…カム角センサ、２１０…モータ角センサ、２１１…通信ネットワーク
【図１】
2019100188.tif 000003
【図２】
2019100188.tif 000004
【図３】
2019100188.tif 000005
【図４】
2019100188.tif 000006
【図５】
2019100188.tif 000007
【図６】
2019100188.tif 000008
【図７】
2019100188.tif 000009
【図８】
2019100188.tif 000010
【図９】
2019100188.tif 000011
【図１０】
2019100188.tif 000012
【図１１】
2019100188.tif 000013
【図１２】
2019100188.tif 000014