(57)【要約】【課題】回転位置を検出するセンサについての異常発生の有無を判断する際に、誤って異常発生と判断してしまうことを抑制可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】クランク角推定部３２０は、モータジェネレータの回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２に基づいて、クランクシャフトの推定クランク角ＣＲＫを推定する。クランク角変化量算出部３２２は、カム角信号ＣＰの連続した２つのパルスの間における角変化量ΔＣＲＫを算出する。角変化量ΔＣＲＫが最小角間隔ΔＣＰｍｉｎより小さいと、カム角信号ＣＰでのチャタリング発生と判断され、かつ第１および第２条件信号が活性化されていれば、マスク信号ＭＳＫが発せられて、異常判定信号ＦＬＴが無効化される。【選択図】図５
2008157198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する車両の制御装置であって、
前記内燃機関は、
回転可能に構成されたクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの回転に従って回転するカムシャフトと、
前記カムシャフトの回転に応じて燃焼室に通じる気道を開閉するエアバルブと、
前記カムシャフトの前記クランクシャフトに対する回転位相を変更することで、前記エアバルブの開閉タイミングを変更可能に構成されたバルブタイミング可変機構と、
前記クランクシャフトの回転位置を検出する第１検出部と、
前記カムシャフトの回転位置を検出する第２検出部とを含み、
前記制御装置は、
前記第１検出部による検出結果と前記第２検出部による検出結果との比較に基づいて、前記第１検出部における異常発生の有無を判断する第１判断手段と、
前記バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する第２判断手段と、
前記第２判断手段によって前記バルブタイミング可変機構が動揺状態であると判断される期間中、前記第１判断手段による判断結果を無効化する無効化手段とを備える、車両の制御装置。
【請求項２】
前記車両は、前記内燃機関の前記クランクシャフトと機械的に接続された少なくとも１個の回転電機をさらに備え、
前記回転電機は、
前記クランクシャフトの回転に従って従動可能に配置されたロータ部と、
前記ロータ部の回転速度を検出する第３検出部とを含み、
前記第２判断手段は、
前記第３検出部による検出結果に基づいて、前記クランクシャフトの回転位置変化量を推定する推定手段と、
前記推定手段による推定結果と前記第２検出部による検出結果との比較結果に基づいて、前記バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する第３判断手段とを含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記少なくとも１個の回転電機は、前記クランクシャフトと遊星歯車機構を介して連結される２個の回転電機からなり、
前記推定手段は、前記２個の回転電機の前記第３検出部によるそれぞれの検出結果に基づいて、前記クランクシャフトの回転位置変化量を推定する、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記第２判断手段は、前記内燃機関がクランキング中であるときに、前記バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する、請求項２または３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記第２判断手段は、前記内燃機関の前回の停止から今回のクランキングまでの停止時間が所定のしきい時間を超えているときに、前記バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記無効化手段によって前記第１判断手段による判断結果が無効化される期間において、前記内燃機関に対する燃料の供給を禁止する燃料供給禁止手段をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関を有する車両の制御装置に関し、特にクランクシャフトの回転位置を検出するためのセンサについての診断技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な内燃機関では、最適な燃焼状態で運転するために、クランクシャフトやカムシャフトの回転位置や回転速度などを検出するためのセンサが設けられている。これらのセンサは、内燃機関を制御する上で非常に重要である。そのため、これらのセンサの健全性を担保するために、内燃機関の運転中において異常発生の有無が診断される。
【０００３】
このような診断を行なう際に、ノイズなどによって異常であると誤って判断されることがある。そのため、ノイズ耐性を高めて高精度に判断できる診断方法が提案されている。たとえば、特開２００５−０５５２８９号公報（特許文献１）には、ノイズによるエンジン回転数の誤演算に基づく異常の誤判定を防止することを目的とした、内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出センサの異常を判定する異常判定装置が開示されている。
【０００４】
一方、内燃機関の運転状態（高負荷と低負荷、および低回転域と高回転域など）に応じて最適な燃焼状態を実現するために、各気筒における吸気バルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構が採用されることが多い。たとえば、特開２００１−２６３１５２号公報（特許文献２）には、バルブタイミング可変機構を備える内燃機関（可変バルブタイミング機構付エンジン）における回転位置検出センサ系の診断装置が開示されている。この診断装置によれば、クランクパルスを出力する第１の回転位置検出センサからの入力パルスのカウント値と、カム位置パルスを出力する第２の回転位置検出センサからの入力パルスとの比を算出し、前記比が規定値外であるとき回転位置検出センサ系の異常と診断する。
【特許文献１】特開２００５−０５５２８９号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３１５２号公報
【特許文献３】特開２０００−０５４８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バルブタイミング可変機構では、油圧を用いてバルブタイミングを可変させる構成が採用されることが多いが、このような油圧は、内燃機関の回転駆動力を受けて作動するオイルポンプによって発生することが多い。そのため、内燃機関の始動時（クランキング時）などの過渡状態では、十分な油圧が得られず、バルブタイミング可変機構が不安定化しやすい。この結果、バルブタイミング可変機構と連結されたカムシャフトの回転が変動し、カムシャフトの回転位置を検出するためのセンサからの検出信号にチャタリングなどが生じる場合があった。
【０００６】
このような検出信号のチャタリングなどによって、従来の異常診断技術ではセンサの異常発生であると誤って判断するという問題があった。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、バルブタイミング可変機構を備えた内燃機関において、回転位置を検出するセンサについての異常発生の有無を判断する際に、誤って異常発生と判断してしまうことを抑制可能な車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従う車両の制御装置は、内燃機関を有し、内燃機関は、回転可能に構成されたクランクシャフトと、クランクシャフトの回転に従って回転するカムシャフトと、カムシャフトの回転に応じて燃焼室に通じる気道を開閉するエアバルブと、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変更することで、エアバルブの開閉タイミングを変更可能に構成されたバルブタイミング可変機構と、クランクシャフトの回転位置を検出する第１検出部と、カムシャフトの回転位置を検出する第２検出部とを含む。そして、この局面に従う制御装置は、第１検出部による検出結果と第２検出部による検出結果との比較に基づいて、第１検出部における異常発生の有無を判断する第１判断手段と、バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する第２判断手段と、第２判断手段によってバルブタイミング可変機構が動揺状態であると判断される期間中、第１判断手段による判断結果を無効化する無効化手段とを備える。
【０００９】
この発明によれば、第１検出部による検出結果と第２検出部による検出結果との比較結果に基づいて、第１検出部における異常発生の有無を判断する際に、バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する。そして、バルブタイミング可変機構が動揺状態であれば、第１判断手段による判断結果が無効化される。そのため、バルブタイミング可変機構の動揺によって、第２検出部による検出結果にチャタリングなどの外乱を生じ、第１判断手段で誤った判断がなされたとしても、出力されることがない。よって、回転位置を検出するセンサについての異常発生の有無を判断する際に、誤って異常発生と判断してしまうことを抑制できる。
【００１０】
好ましくは、車両は、内燃機関のクランクシャフトと機械的に接続された少なくとも１個の回転電機をさらに備え、回転電機は、クランクシャフトの回転に従って従動可能に配置されたロータ部と、ロータ部の回転速度を検出する第３検出部とを含む。そして、第２判断手段は、第３検出部による検出結果に基づいて、クランクシャフトの回転位置変化量を推定する推定手段と、推定手段による推定結果と第２検出部による検出結果との比較結果に基づいて、バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する第３判断手段とを含む。
【００１１】
さらに好ましくは、少なくとも１個の回転電機は、クランクシャフトと遊星歯車機構を介して連結される２個の回転電機からなり、推定手段は、２個の回転電機の第３検出部によるそれぞれの検出結果に基づいて、クランクシャフトの回転位置変化量を推定する。
【００１２】
好ましくは、第２判断手段は、内燃機関がクランキング中であるときに、バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する。
【００１３】
さらに好ましくは、第２判断手段は、内燃機関の前回の停止から今回のクランキングまでの停止時間が所定のしきい時間を超えているときに、バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断する。
【００１４】
好ましくは、この局面に従う制御装置は、無効化手段によって第１判断手段による判断結果が無効化される期間において、内燃機関に対する燃料の供給を禁止する燃料供給禁止手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、バルブタイミング可変機構を備えた内燃機関において、回転位置を検出するセンサについての異常発生の有無を判断する際に、誤って異常発生と判断してしまうことを抑制可能な車両の制御装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
（車両の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に従う制御装置２を備えた車両１の模式図である。
【００１８】
図１を参照して、車両１は、一例としてハイブリッド自動車であり、内燃機関（エンジン）１００と、ダンパ装置１１４と、動力分割機構１２０と、第１モータジェネレータ１１６と、第２モータジェネレータ１２２と、制御装置２と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）６０と、蓄電装置７０とを備える。
【００１９】
燃料の燃焼によって作動する内燃機関１００のクランクシャフトと一体に回転する出力軸は、スプリング式のダンパ装置１１４を介して、動力分割機構１２０に連結される。ダンパ装置１１４では内燃機関１００の回転変動が吸収される。
【００２０】
動力分割機構１２０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構からなり、ダンパ装置１１４に連結されたキャリア１２０ｃ、第１モータジェネレータ１１６のモータ軸１２４に連結されたサンギヤ１２０ｓ、および第２モータジェネレータ１２２のロータ部１２２ｒと連結されたリングギヤ１２０ｒの３つの回転要素で構成される。そして、内燃機関１００、ダンパ装置１１４、動力分割機構１２０、および第１モータジェネレータ１１６は同軸上において軸方向に並んで配置されており、第２モータジェネレータ１２２は、ダンパ装置１１４および動力分割機構１２０の外周側に同心状に配置される。
【００２１】
すなわち、内燃機関１００のクランクシャフト（出力軸）は、動力分割機構１２０を介してモータジェネレータ１１６および１２２と機械的に接続され。そして、内燃機関１００、第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２は、後述する共線図に示される一定の関係を保って回転する。ここで、内燃機関１００の回転駆動に伴って、ロータ部１１６ｒおよび１２２ｒは従動回転する。
【００２２】
さらに、動力分割機構１２０の出力部材１１８は、第２モータジェネレータ１２２のロータ部１２２ｒに一体的に固設されており、そのロータ部１２２ｒを介して動力分割機構１２０のリングギヤ１２０ｒに連結されている。出力部材１１８には出力歯車１２６が設けられており、中間軸１２８の大歯車１３０および小歯車１３２を介して傘歯車式のディファレンシャルギヤ８０が減速回転させられて、各駆動車輪９０に駆動力が分配される。
【００２３】
また、モータジェネレータ１１６および１２２のロータ部１１６ｒおよび１２２ｒには、それぞれの回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２を検出するためのレゾルバ１１７および１１９がそれぞれ設けられる。レゾルバ１１７および１１９で検出された回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２は、制御装置２へ出力される。
【００２４】
モータジェネレータ１１６および１２２は、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）６０を介して蓄電装置７０と電気的に接続される。蓄電装置７０は、充放電可能な直流電源装置であって、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどからなる。パワーコントロールユニット６０は、それぞれモータジェネレータ１１６および１２２と電気的に接続される独立の電力変換部（たとえば、インバータ装置）を含み、蓄電装置７０とそれぞれモータジェネレータ１１６および１２２との間での電力授受を制御する。具体的には、パワーコントロールユニット６０は、蓄電装置７０からの電力をモータジェネレータに供給することで、当該モータジェネレータを電動機として作動させる一方、モータジェネレータが発電機として作動する場合には、当該モータジェネレータからの電力を蓄電装置７０へ返還（回生）する。
【００２５】
制御装置２は、ＣＰＵとＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）などからなるメモリ領域とを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）で構成され、運転者による運転操作に応じて、内燃機関１００、第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２で発生する駆動トルクや回転速度を最適に制御する。
【００２６】
特に本実施の形態では、制御装置２は、後述するように内燃機関１００において回転位置を検出するセンサについての異常発生の有無を判断する、いわゆるセンサ診断機能を具備する。
【００２７】
（内燃機関の構成）
図２は、本実施の形態に従う内燃機関１００の概略構成図である。
【００２８】
図２を参照して、内燃機関１００は、内燃機関１００の出力軸として回転可能に構成されたクランクシャフト３６と、シリンダブロック内に設けられたシリンダ３０と、燃焼室であるシリンダ３０内を往復運動するピストン３２と、ピストン３２とクランクシャフト３６とを接続するコネクティングロッド３４とを含む。また、内燃機関１００は、インテークカムシャフト２０（以下、単に「カムシャフト」とも称す）と、カムシャフト２０に取付けられたカム２６と、カムシャフト２０の回転に応じてカム２６に押し下げられて開閉する吸気バルブ２８とを含む。吸気バルブ２８は、吸気経路から燃焼室に通じる気道を開閉するためのエアバルブである。
【００２９】
カムシャフト２０は、カムシャフト２０の一端に取付けられたスプロケットホイール１８と、クランクシャフト３６の一端に取付けられたスプロケットホイール３８とがタイミングチェーン４０で機械的に連結される。これにより、カムシャフト２０は、クランクシャフト３６の回転に連動して回転する。
【００３０】
内燃機関１００は、さらに、カムシャフト２０のクランクシャフト３６に対する回転位相を変更することで吸気バルブ２８の開閉タイミングを変更可能にするバルブタイミング可変機構（ＶＶＴ：Variable  Valve  Timing）２００を含む。バルブタイミング可変機構２００は、油圧配管１５を介して接続されたオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）１４からの作動油によって制御される。また、バルブタイミング可変機構２００は、スプロケットホイール１８に固定されたハウジングと、カムシャフト２０に固定されたロータとを含む（いずれも図示しない）。そして、オイルコントロールバルブ１４が、制御装置２からのタイミング制御信号ＶＴに応じて、ハウジング部とベーン部との間に存在する進角室もしくは遅角室に作動油を供給することで、カムシャフト２０のクランクシャフト３６に対する回転位相を連続的に変化させる。
【００３１】
内燃機関１００は、さらに、カムシャフト２０に取付けられた燃料ポンプ駆動カム２４と、カムシャフト２０の回転により駆動される燃料ポンプ２７とを含む。制御装置２は、制御信号ＳＰを出力して燃料ポンプ２７の燃料圧や燃料の供給禁止（フューエルカット）を制御する。
【００３２】
内燃機関１００は、さらに、クランクシャフト３６の回転位置を検出するクランク角センサ１０と、カムシャフト２０の端面に設けられた突起部の回転を検知することによりカムシャフト２０の回転角を検出するカム角センサ２２とを含む。そして、クランク角センサ１０およびカム角センサ２２は、それぞれ回転数信号ＮＥおよびカム角信号ＣＰを制御装置２へ出力する。制御装置２は、回転数信号ＮＥとカム角信号ＣＰとの間の回転位相が、運転者の運転操作および内燃機関の運転状態などに応じた所定値となるように、タイミング制御信号ＶＴを調整する。
【００３３】
（クランク角センサ）
図３は、クランク角センサ１０の取付け状態を示す図である。
【００３４】
図３を参照して、クランク角センサ１０は、クランクシャフト３６の一端にスプロケットホイール３８と並置して取付けられたクランクシャフトタイミングロータ１１の外周面に近接して配置される。クランクシャフトタイミングロータ１１の外周面には、所定の数の信号歯（一例として、３０°ＣＡごとに１２歯）が形成されている。クランク角センサ１０は、電磁ピックアップ式センサであり、クランクシャフトタイミングロータ１１の回転に伴う信号歯との間の空隙距離（エアギャップ）の変化によって、クランク角センサ１０のコイル部を通過する磁束が増減されてコイル部に逆起電圧が発生する。そして、この逆起電圧の変化に応じた交流信号（パルス信号）が回転数信号ＮＥとして出力される。ここで、「ＣＡ」とは、「クランクシャフト回転角」を意味する。
【００３５】
なお、図３では、全周にわたって信号歯を形成したクランクシャフトタイミングロータ１１を示すが、ピストン３２（図２）の上死点をより正確に検出できるように、上死点に対応する回転角位置の信号歯を欠歯するように構成したクランクシャフトタイミングロータを用いてもよい。
【００３６】
（カム角センサ）
図４は、カム角センサ１２の取付け状態を示す図である。
【００３７】
図４を参照して、カム角センサ１２は、カムシャフト２０のバルブタイミング可変機構２００が配置された側と反対側の端面１３に設けられた突起部を検出する。上述のクランク角センサ１０と同様に、カム角センサ１２も電磁ピックアップ式センサであり、カムシャフト２０の回転に伴う各突起部とカム角センサ１２との間の空隙距離（エアギャップ）の変化による磁束変化を利用して、カム角信号ＣＰを出力する。なお、端面１３には、一例として、６０−６０−１８０−１２０−１２０−１８０°ＣＡの不均一な間隔で６個の突起部が配置されている。
【００３８】
なお、図４には、カムシャフト２０と共にタイミングチェーン４０で機械的に連結され、排気バルブを開閉するために回転するエギゾーストカムシャフト２１が図示されている。
【００３９】
（センサ診断機能）
本実施の形態では、制御装置２がクランク角センサ１０による検出結果である回転数信号ＮＥと、カム角センサ１２による検出結果であるカム角信号ＣＰとを比較することで、クランク角センサ１０における異常発生の有無を判断する。より具体的には、制御装置２は、入力されるカム角信号ＣＰに基づいてクランクシャフト３６の４回転分（３６０×４＝１４４０°ＣＡ）に相当する期間を特定し、各期間内に入力される回転数信号ＮＥのカウント数が規定値（本実施の形態では、４回転あたり４８パルス）と一致するか否かを判断する。
【００４０】
図５は、制御装置２におけるセンサ診断機能に係る制御構造を示すブロック図である。
図５を参照して、制御装置２の制御構造は、カウンタ部３０２，３０４と、比較部３０６とを含む。
【００４１】
カウンタ部３０２は、カム角センサ１２から与えられるカム角信号ＣＰのパルス変化をカウントし、そのカウント値がクランクシャフト３６の４回転分（１４４０°ＣＡ）に相当する値（本実施の形態では、１２回）に達する毎に、リセット信号をカウンタ部３０４へ出力する。カウンタ部３０４は、カム角センサ２２から与えられる回転数信号ＮＥのパルス数をカウントする。そして、カウンタ部３０４は、カウンタ部３０２からリセット信号が与えられると、その時点でのカウント値を比較部３０６へ出力し、さらに自身のカウント値をゼロリセットする。そのため、カウンタ部３０４からは、カム角信号ＣＰに基づいて判断されたクランクシャフト３６の４回転に相当する期間毎における回転数信号ＮＥのカウント値が出力される。比較部３０６は、カウンタ部３０４から出力されるカウント値をしきい値αと比較し、両者が一致していなければ、クランク角センサ１０での異常発生を示す異常判定信号ＦＬＴを発する。このようにして、クランク角センサ１０の異常発生の有無が判断される。
【００４２】
制御装置２の制御構造は、さらに、マスク部３０８と、動揺状態判断部３００とを含む。これらのブロックは、後述するように、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態である場合に、クランク角センサ１０の異常発生と誤って判断することを防止するためのものである。
【００４３】
具体的には、マスク部３０８は、比較部３０６の出力側に介挿され、動揺状態判断部３００からのマスク信号ＭＳＫに応答して、比較部３０６からの出力をマスクすることで、異常判定信号ＦＬＴを無効化する。動揺状態判断部３００は、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であるか否かを判断し、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であるときに、マスク信号ＭＳＫを出力する。
【００４４】
（バルブタイミング可変機構）
先に、バルブタイミング可変機構２００の構成およびその動揺状態について説明する。
【００４５】
図６は、本実施の形態に従うバルブタイミング可変機構２００の斜視図である。
図６を参照して、バルブタイミング可変機構２００は、ベーン部２２１が形成されたロータ２２０と、ロータ２２０を収容するハウジング２１０とを含む。ロータ２２０は、カムシャフト２０に固定されており、カムシャフト２０とともに回転する。一方、ハウジング２１０は、タイミングチェーン４０（図２）が掛けられるスプロケットホイール１８に固定されており、スプロケットホイール１８とともに回転する。
【００４６】
さらに、ハウジング２１０には、油圧室である進角室２１１および遅角室２１２が形成される。進角室２１１と遅角室２１２とは、ベーン部２２１によって区画されている。そして、進角室２１１および遅角室２１２には、オイルコントロールバルブ１４（図２）に通じる油路がそれぞれ独立して接続されている。その油路を通じて進角室２１１もしくは遅角室２１２に作動油が供給されると、ベーン部１２１が進角室２１１と遅角室２１２との間の気密を保ちながらハウジング２１０内で移動し、進角室２１１および遅角室２１２の体積を変化させる。このとき、カムシャフト２０がロータ２２０とともに回転することによって、カムシャフト２０のクランクシャフト３６（図２）に対する回転位相が変化する。
【００４７】
矢印２０１に示す進角方向（カムシャフト２０の回転方向と同じ方向）にカムシャフト２０を回転させる場合には、進角室２１１が大きくされ、遅角室２１２が小さくされる。一方、矢印２０２に示す遅角方向（カムシャフト２０の回転方向と反対方向）にカムシャフト２０を回転させる場合には、進角室２１１が小さくされ、遅角室２１２が大きくされる。なお、進角室２１１および遅角室２１２に供給される作動油の油圧は、クランクシャフト３６（図２）と連結されて回転するオイルポンプ（図示しない）によって発生される。
【００４８】
さらに、本実施の形態に従うバルブタイミング可変機構２００では、内燃機関１００の停止時にベーン部２２１を所定の位置（たとえば、最遅角状態）に固定するためのロックピンがベーン部２２１の内部に設けられる。
【００４９】
図７は、ベーン部２２１の内部構造を示す断面図である。図７（ａ）は、内燃機関１００が停止時の状態を示す。図７（ｂ）は、内燃機関１００が作動中の状態を示す。図７（ｃ）は、バルブタイミング可変機構２００に動揺状態が生じうる状態を示す。
【００５０】
図７を参照して、ベーン部２２１の内部には、カムシャフト２０の中心軸Ａｘ（図６）に沿って移動可能に配置され、かつばね２３０によってハウジング２１０側に付勢されたロックピン２３２が設けられる。一方、ハウジング２１０には、ベーン部２２１が最遅角状態であるときに、ロックピン２３２と嵌合できる位置にロック穴２３４が形成される。さらに、ロックピン２３２は、進角室２１１および遅角室２１２に供給される作動油の油圧を受けて、ばね２３０によるばね力に打ち勝つような力を発生可能に形成される。
【００５１】
内燃機関１００が停止されると、作動油の供給も停止するので、図７（ａ）に示すように、ベーン部２２１が最遅角状態になるとともに、ばね２３０のばね力によってロックピン２３２がロック穴２３４と嵌合する。そのため、ベーン部２２１は最遅角状態で固定される。そして、内燃機関１００が作動開始すると、オイルポンプからの作動油圧の供給が開始されるので、図７（ｂ）に示すように、ロックピン２３２がベーン部２２１側に押し戻されて、ロック穴２３４との嵌合が解除される。そのため、ベーン部２２１は回転自在となる。
【００５２】
しかしながら、図７（ｃ）に示すように、内燃機関１００の停止時における振動などによって、ばね２３０によって付勢されているロックピン２３２がロック穴２３４以外の位置でハウジング２１０と接触し、ロック穴２３４と嵌合しない場合がある。このような場合には、ベーン部２２１は実質的に固定されておらず、内燃機関１００を始動させるためにクランクシャフト３６を回転させるクランキング時（始動時）に生じる振動などによって、ベーン部２２１が遅角側および進角側に振動的に変動する。特に、内燃機関１００の停止時間が長く、進角室２１１および遅角室２１２が作動油で満たされていない場合などには、ベーン部２２１の動揺を妨げるものがないので、振幅が大きくなりやすい。
【００５３】
この動揺によって、ベーン部２２１に固定されるカムシャフト２０の回転位置も振動的に変動する。そのため、カム角センサ１２が同一の突起物を短時間の間に重複して検出してしまい、カム角センサ１２から出力されるカム角信号ＣＰに不規則なパルス成分、いわゆるチャタリングが生じる。この結果、クランクシャフト３６が実施に４回転する前に、カウンタ部３０２（図５）がリセット信号を出力してしまい、回転数信号ＮＥのカウント値が本来の値より小さくなり、クランク角センサ１０での異常発生と誤って判断される。
【００５４】
このように、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態になると、クランク角センサ１０での異常発生を示す異常判定信号ＦＬＴが誤って出力されてしまう。そこで、本実施の形態では、このようなバルブタイミング可変機構２００の動揺状態を検出し、異常判定信号ＦＬＴが誤って出力されないようにマスク処理を行なう。
【００５５】
（動揺状態判断部の構成）
本実施の形態では、一例として、モータジェネレータ１１６および１２２（図１）の回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２に基づいてクランクシャフト３６の回転状態を推定し、カム角センサ２２からのカム角信号ＣＰと当該推定した回転状態との比較によって、バルブタイミング可変機構２００の動揺状態を検出する。
【００５６】
再度、図５を参照して、動揺状態判断部３００は、クランク角推定部３２０と、クランク角変化量算出部３２２と、比較部３２４，３２８と、タイマ部３２６と、論理積部３３０とを含む。
【００５７】
クランク角推定部３２０は、モータジェネレータ１１６および１２２の回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２に基づいて、クランクシャフト３６の推定クランク角ＣＲＫを推定する。具体的には、クランク角推定部３２０では、動力分割機構１２０を構成する遊星歯車機構の各要素間の減速比に応じた共線図の関係から、クランクシャフト３６の推定クランク角ＣＲＫが推定される。
【００５８】
図８は、内燃機関１００、第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２の間の回転速度の関係を示す共線図である。
【００５９】
図８に示す共線図では、横軸に遊星歯車機構の各要素間の減速比に応じた距離が規定され、縦軸に各要素の回転速度が規定される。この共線図において、それぞれサンギヤ１２０ｓ、キャリア１２０ｃおよびリングギヤ１２０ｒと接続された第１モータジェネレータ１１６、内燃機関１００および第２モータジェネレータ１２２の回転速度は、常に一直線上に配置される。そのため、第１および第２モータジェネレータの回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２、ならびに遊星歯車機構の各要素間の減速比が既知であれば、内燃機関１００の回転速度を算出することができる。
【００６０】
したがって、クランク角推定部３２０は、予め格納した遊星歯車機構の減速比に従って、レゾルバ１１７および１１９（図１）から出力される回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２に基づいて推定クランク角ＣＲＫを算出し、算出した推定クランク角ＣＲＫをクランク角変化量算出部３２２へ出力する。なお、本実施の形態では、推定クランク角ＣＲＫは、０〜７２０°ＣＡの範囲で出力される。
【００６１】
以上のように得られる各信号波形について、図９を用いて説明する。
図９は、各信号の時間波形を示す図である。なお、図９には、クランクシャフト３６の４回転に相当する期間の時間波形を示す。
【００６２】
クランク角センサ１０は、図３に示すような３０°ＣＡごとに信号歯が形成されたクランクシャフトタイミングロータ１１を用いて、クランクシャフト３６の回転状態を検出するので、回転数信号ＮＥは、図９（ａ）に示すような３０°ＣＡ間隔のパルス波形となる。
【００６３】
また、カム角センサ２２は、６０−６０−１８０−１２０−１２０−１８０°ＣＡの不均一な間隔で６個の突起部が配置された端面１３を用いて、カムシャフト２０の回転状態を検出するので、カム角信号ＣＰは、図９（ｂ）に示すように、隣接する突起部の間の角間隔に応じたパルス波形となる。図９（ｂ）に示すカム角信号ＣＰは、突起部の検出に応答して「高レベル」と「低レベル」とが交互に切替わる状態パルス信号として出力されるが、図９（ａ）に示すように、突起部の検出に応答して短時間幅のパルスを出力するようにしてもよい。
【００６４】
クランク角推定部３２０で算出される推定クランク角ＣＲＫは、図９（ｄ）に示すように、７２０°ＣＡで１サイクルとなるような鋸歯状の波形を有する。
【００６５】
一方、図９（ｃ）には、チャタリング４００が生じたカム角信号ＣＰの一例を示す。上述したように、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態になると、カム角センサ１２が同一の突起物を短時間の間に重複して検出してしまう。この結果、カム角信号ＣＰにおいて、短時間の間に連続してパルスが発生してしまうことになる。カウンタ部３０２（図５）は、このようなチャタリング４００であっても、２個のパルスとしてカウントしてしまうので誤判断の原因になる。
【００６６】
そこで、クランク角変化量算出部３２２および比較部３２４は、バルブタイミング可変機構が動揺状態であるか否かを判断するための条件として、このようなチャタリング４００を検出する。
【００６７】
図１０は、クランク角変化量算出部３２２における処理の概略を示す図である。
図１０（ａ）に示すように、クランク角変化量算出部３２２には、カム角センサ１２からパルス状のカム角信号ＣＰが入力される。ここで、カム角信号ＣＰのパルス間隔は、図４に示す端面１３に設けられた突起部の間隔に対応する。本実施の形態に従う端面１３における突起部は、６０，１２０，１８０°ＣＡの３種類の間隔に設定されているため、カム角信号ＣＰ内の連続した２つのパルスが発生する間に、推定クランク角ＣＲＫは少なくとも６０°ＣＡより大きく変化するはずである。
【００６８】
一方、チャタリングによる連続した２つのパルスの時間間隔は短くなるので、推定クランク角ＣＲＫの変化量は６０°ＣＡより小さくなる。そこで、カム角信号ＣＰのパルス発生タイミング毎に推定クランク角ＣＲＫの変化量、すなわち回転位置変化量を算出することで、カム角信号ＣＰでのチャタリング発生の有無を判断できる。
【００６９】
すなわち、図１０（ａ）に示すように、時刻ｔ１およびｔ２においてカム角信号ＣＰのパルスが発生したとすると、クランク角変化量算出部３２２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで（時間間隔Δｔ）の推定クランク角ＣＲＫの角変化量ΔＣＲＫを算出する（図１０（ｂ））。
【００７０】
再度、図５を参照して、クランク角変化量算出部３２２で算出された角変化量ΔＣＲＫは比較部３２４へ出力され、最小角間隔ΔＣＰｍｉｎより小さいか否かが判断される。比較部３２４は、角変化量ΔＣＲＫが最小角間隔ΔＣＰｍｉｎより小さいと、論理積部３３０への出力を活性化する。なお、最小角間隔ΔＣＰｍｉｎは、カム角センサ１２によって検出される突起部間の最小角度を超えないように決定される。
【００７１】
そして、論理積部３３０は、比較部３２４からの出力が活性化され、かつ後述する第１および第２条件信号がいずれも活性化されていれば、マスク信号ＭＳＫを比較部３０６へ与える。ここで、論理積部３３０には、バルブタイミング可変機構２００の進角室２１１および遅角室２１２（図６）に作動油が残存していないときに活性化される第１条件信号と、内燃機関１００がクランキング中において活性化される第２条件信号が与えられる。これらの条件信号は、バルブタイミング可変機構２００の動揺状態をより高い精度で判断するためのものである。
【００７２】
すなわち、進角室２１１および遅角室２１２が作動油で充填されていれば、ベーン部２２１は自在に回転することができないので動揺状態となることはない。そのため、バルブタイミング可変機構２００の動揺状態をより高い精度で判断するために、進角室２１１および遅角室２１２に作動油が残存していない場合に限って、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であるか否かが判断される（第１条件信号）。
【００７３】
具体的には、第１条件信号を生成するタイマ部３２６および比較部３２８は、内燃機関１００の停止時間に基づいて、進角室２１１および遅角室２１２に作動油が残存しているか否かを判断する。すなわち、内燃機関１００が停止されると、進角室２１１および遅角室２１２の作動油は、重力に従って内燃機関１００の下部に設けられたオイルパンに戻される。このオイルパンへの作動油の戻りは時間とともに進行するので、内燃機関１００が停止されてからクランキングまでの停止時間を計測することで、どの程度の作動油が進角室２１１および遅角室２１２に残存しているかを推定することができる。
【００７４】
そこで、タイマ部３２６は、内燃機関１００の作動が停止されるごとに時間積算を開始し、その積算した停止時間を比較部３２８へ出力する。比較部３２８は、タイマ部３２６で積算された停止時間と、進角室２１１および遅角室２１２に十分な作動油が残存していないと推定されるしきい時間βとを比較し、積算された停止時間がしきい時間βを超えていれば、論理積部３３０への出力を活性化する。
【００７５】
また、バルブタイミング可変機構２００は、作動油の油圧が十分に確保できない始動時に生じるため、内燃機関１００がクランキング中である場合に限って、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であるか否かが判断される（第２条件信号）。
【００７６】
さらに、論理積部３３０は、比較部３０６へマスク信号ＭＳＫを出力している期間において、内燃機関１００での燃料の供給を禁止するための燃料噴射禁止（制御信号ＳＰ）を燃料ポンプ２７（図２）へ与える。これは、マスク信号ＭＳＫが出力されている期間中には、クランク角センサ１０の診断機能が無効化されるため、クランク角センサ１０の健全性を確保できないからである。
【００７７】
なお、燃料供給が禁止されると内燃機関１００は始動できないが、クランキング動作によって、ロックピン２３２がロック穴２３４と嵌合し、もしくは進角室２１１および遅角室２１２に作動油が供給され、バルブタイミング可変機構２００の動揺状態は比較的迅速（数１００ミリ秒から数秒程度）に解消される。そのため、実用上、運転者などが内燃機関１００への燃料供給の禁止によるストレスを感じることはない。
【００７８】
（処理フロー）
図１１は、本実施の形態に従うクランク角センサ１０についての誤判定防止に係る処理手順を示すフローチャートである。
【００７９】
図１１を参照して、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であるか否かが判断される（ステップＳ１０〜Ｓ２０）。より詳細には、まず、内燃機関１００がクランキング中であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。そして、内燃機関１００がクランキング中であれば（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、後述する停止時間判定サブルーチンが実行され（ステップＳ１２）、バルブタイミング可変機構２００の進角室２１１および遅角室２１２に十分な作動油が残存しているか否かが判断される（ステップＳ１４）。バルブタイミング可変機構２００の進角室２１１および遅角室２１２に十分な作動油が残存している場合（ステップＳ１４においてＹＥＳの場合）には、後述するチャタリング判定サブルーチンが実行され（ステップＳ１６）、カム角センサ１２からのカム角信号ＣＰにチャタリングが生じているか否かが判断される（ステップＳ１８）。カム角センサ１２からのカム角信号ＣＰにチャタリングが生じている場合（ステップＳ１８においてＹＥＳの場合）には、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であると決定される（ステップＳ２０）。
【００８０】
バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であると決定されると（ステップＳ２０）、マスク信号ＭＳＫが発せられて、異常判定信号ＦＬＴが無効化される（ステップＳ２２）。さらに、燃料噴射禁止が燃料ポンプ２７へ与えられて、内燃機関１００での燃料の供給が禁止される（ステップＳ２４）。そして、処理は最初に戻される。
【００８１】
一方、ステップＳ１０，Ｓ１４，Ｓ１８のいずれか一つでもＮＯである場合には、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態ではないと決定され（ステップＳ２６）、発せられているマスク信号ＭＳＫが解除され、異常判定信号ＦＬＴが有効化される（ステップＳ２８）。なお、マスク信号ＭＳＫが発せられていなければ、ステップＳ２８の処理は省略される。そして、処理は最初に戻される。
【００８２】
図１２は、図１１のステップＳ１２で実行される停止時間判定サブルーチンに係る処理手順を示すフローチャートである。
【００８３】
図１２を参照して、内燃機関１００が停止されてから現時点まで積算された停止時間が読出される（ステップＳ１００）。そして、読出された積算時間がしきい時間βを超えているか否かが判断される（ステップＳ１０２）。積算時間がしきい時間βを超えている場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳの場合）には、バルブタイミング可変機構２００の進角室２１１および遅角室２１２に十分な作動油が残存していないと決定され（ステップＳ１０４）、図１１に示すメインルーチンに処理が戻る。
【００８４】
積算時間がしきい時間βを超えていない場合（ステップＳ１０２においてＮＯの場合）には、バルブタイミング可変機構２００の進角室２１１および遅角室２１２に十分な作動油が残存していると決定され（ステップＳ１０６）、図１１に示すメインルーチンに処理が戻る。
【００８５】
図１３は、図１１のステップＳ１６で実行されるチャタリング判定サブルーチンに係る処理手順を示すフローチャートである。
【００８６】
図１３を参照して、モータジェネレータ１１６および１２２の回転速度ＭＲＮ１およびＭＲＮ２に基づいて、クランクシャフト３６の推定クランク角ＣＲＫが推定される（ステップＳ２００）。
【００８７】
カム角信号ＣＰの連続した２つのパルス間（時間間隔Δｔ）における推定クランク角ＣＲＫの角変化量ΔＣＲＫが算出される（ステップＳ２０２）。そして、算出された角変化量ΔＣＲＫが最小角間隔ΔＣＰｍｉｎより小さいか否かが判断される（ステップＳ２０４）。
【００８８】
角変化量ΔＣＲＫが最小角間隔ΔＣＰｍｉｎより小さい場合（ステップＳ２０４においてＹＥＳの場合）には、カム角信号ＣＰにチャタリングが生じていると決定され（ステップＳ２０６）、図１１に示すメインルーチンに処理が戻る。一方、角変化量ΔＣＲＫが最小角間隔ΔＣＰｍｉｎより小さくない場合（ステップＳ２０４においてＮＯの場合）には、カム角信号ＣＰにチャタリングが生じていないと決定され（ステップＳ２０８）、図１１に示すメインルーチンに処理が戻る。
【００８９】
本実施の形態では、クランク角センサ１０が「第１検出部」に相当し、カム角センサ２２が「第２検出部」に相当し、レゾルバ１１７および１１９が「第３検出部」に相当し、カウンタ部３０２，３０４および比較部３０６が「第１判断手段」に相当し、動揺状態判断部３００が「第２判断手段」に相当し、クランク角推定部３２０、クランク角変化量算出部３２２および比較部３２４が「第３判断手段」に相当し、マスク部３０８が「無効化手段」に相当し、第１モータジェネレータ１１６および第２モータジェネレータ１２２が「回転電機」に相当する。
【００９０】
本実施の形態によれば、クランク角センサ１０からの回転数信号ＮＥと、カム角センサ２２からのカム角信号ＣＰとを比較して、クランク角センサ１０における異常発生の有無を判断する際に、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であるか否かを判断する。そして、バルブタイミング可変機構２００が動揺状態であると判断されると、クランク角センサ１０での異常発生を示す異常判定信号ＦＬＴが無効化される。
【００９１】
そのため、バルブタイミング可変機構２００の動揺によって、カム角センサ２２からのカム角信号ＣＰにチャタリングなどが生じ、これにより異常判定信号ＦＬＴが誤って出力されることを抑制できる。
【００９２】
なお、本実施の形態では、２つのモータジェネレータを備えるハイブリッド自動車について例示したが、バルブタイミング可変機構を有する内燃機関と、バルブタイミング可変機構の動揺状態を判断できる構成とを備える車両であれば、ハイブリッド自動車に限られない。たとえば、内燃機関の出力軸（クランクシャフト）に連結された自動変速機のギヤ回転数と、カム角センサからのカム角信号とを比較して、チャタリング発生の有無を判定し、この判定結果に基づいて、バルブタイミング可変機構の動揺状態を判断してもよい。
【００９３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態に従う制御装置を備えた車両の模式図である。
【図２】本実施の形態に従う内燃機関の概略構成図である。
【図３】クランク角センサの取付け状態を示す図である。
【図４】カム角センサの取付け状態を示す図である。
【図５】制御装置におけるセンサ診断機能に係る制御構造を示すブロック図である。
【図６】本実施の形態に従うバルブタイミング可変機構の斜視図である。
【図７】ベーン部の内部構造を示す断面図である。
【図８】内燃機関、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータの間の回転速度の関係を示す共線図である。
【図９】各信号の時間波形を示す図である。
【図１０】クランク角変化量算出部における処理の概略を示す図である。
【図１１】本実施の形態に従うクランク角センサについての誤判定防止に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１１のステップＳ１２で実行される停止時間判定サブルーチンに係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１１のステップＳ１６で実行されるチャタリング判定サブルーチンに係る処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１  車両、２  制御装置、１０  クランク角センサ、１１  クランクシャフトタイミングロータ、１２  カム角センサ、１３  端面、１４  オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、１５  油圧配管、１８  スプロケットホイール、２０  インテークカムシャフト（カムシャフト）、２１  エギゾーストカムシャフト、２２  カム角センサ、２４  燃料ポンプ駆動カム、２６  カム、２７  燃料ポンプ、２８  吸気バルブ、３０  シリンダ、３２  ピストン、３４  コネクティングロッド、３６  クランクシャフト、３８  スプロケットホイール、４０  タイミングチェーン、６０  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、７０  蓄電装置、８０  ディファレンシャルギヤ、９０  駆動車輪、１００  内燃機関、１１４  ダンパ装置、１１６  第１モータジェネレータ、１１６ｒ  ロータ部、１１７  レゾルバ、１１８  出力部材、１２０  動力分割機構、１２０ｃ  キャリア、１２０ｓ  サンギヤ、１２０ｒ  リングギヤ、１２１  ベーン部、１２２  第２モータジェネレータ、１２２ｒ  ロータ部、１２４  モータ軸、１２６  出力歯車、１２８  中間軸、１３０  大歯車、１３２  小歯車、２００  バルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）、２０１，２０２  矢印、２１０  ハウジング、２１１  進角室、２１２  遅角室、２２０  ロータ、２２１  ベーン部、２３２  ロックピン、２３４  ロック穴、３００  動揺状態判断部、３０２，３０４  カウンタ部、３０６，３２４，３２８  比較部、３０８  マスク部、３２０  クランク角推定部、３２２  クランク角変化量算出部、３２６  タイマ部、３３０  論理積部、４００  チャタリング。
【図１】
2008157198.tif 000003
【図２】
2008157198.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
2008157198.tif 000011
【図１０】
2008157198.tif 000012
【図１１】
2008157198.tif 000013
【図１２】
2008157198.tif 000014
【図１３】
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