(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のバンクと第２のバンクを有する内燃機関の気筒判別装置であって、
内燃機関のクランク軸の回転に応じてクランク信号を発生するクランク角センサと、前記第１のバンクのカム軸の回転に応じて第１のフェーズ信号を発生する第１のカムセンサと、前記第２のバンクのカム軸の回転に応じて第２のフェーズ信号を発生する第２のカムセンサと、前記第１のカムセンサ、前記第２のカムセンサ、前記クランク角センサの異常検出するセンサ診断手段と、正常時気筒判別手段と、異常時気筒判別手段とを有し、
前記第１のフェーズ信号と前記第２のフェーズ信号との両フェーズ信号のパターンは、それぞれクランク軸の回転の１８０ｄｅｇ毎に、１→１→２→２の信号数であり、前記両フェーズ信号数のパターンの位相は、少なくともクランク軸の１８０ｄｅｇ互いにずれており、
前記正常時気筒判別手段は、前記クランク角センサの信号により決定する所定クランク角間の二つのバンクのフェーズ信号数より気筒判別を行うものであり、
前記異常時気筒判別手段は、前記センサ診断手段により、前記第１のカムセンサと前記第２のカムセンサの何れか一方が異常であった場合に、前記所定クランク角間の正常側のカムセンサのフェーズ信号数を計測し、少なくても前記クランク軸の１８０ｄｅｇ前に計測された前回のフェーズ信号数と今回のフェーズ信号数との組合せにより、気筒判別を行うことを特徴とする内燃機関の気筒判別装置。
【請求項２】
前記異常時気筒判別手段は、前記センサ診断手段により、前記第１のカムセンサと前記第２のカムセンサの少なくとも何れか一方が正常で、前記クランク角センサが異常であった場合には、正常側のカムセンサのフェーズ信号間の時間を計測することにより、前記フェーズ信号数のパターンを判定し、前回のフェーズ信号数のパターンとの組合せにより、気筒判別を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の気筒判別装置。
【請求項３】
前記異常時気筒判別手段は、前記フェーズ信号間の時間を計測して、前回の時間と今回の時間の割合を算出し、当該割合が所定値以上の場合には、前記フェーズ信号数のパターンの先頭と判定し、前回のフェーズ信号数のパターンとの組合せにより、気筒判別を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の気筒判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒判別装置に係り、特に、Ｖ型多気筒内燃機関等、二つのバンクを有する内燃機関の気筒判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の気筒判別及びクランク角度制御を行う場合には、カム軸の回転に応じたカム信号と、クランク軸に同期したクランク信号とを必要とする。更には、可変バルブタイミングを適用している内燃機関では、気筒判別用のカムセンサと、可変バルブタイミングを制御するセンサとを兼用し、カム軸の回転に応じて出力するセンサを個別に設けないものがある。
【０００３】
可変バルブタイミング機構を有する２バンク方式の内燃機関の気筒判別装置として、二つのバンクの各々に設けたカムセンサの信号と各気筒の燃焼行程順とにより、気筒判別の対象となるバンクを識別し、クランク軸の回転に応じて発生し、各バンクの気筒グループ内の個々の気筒を判別するためのパターンを含むクランク信号における前回までのパターンに基づいて気筒判別対象バンクの気筒グループの中から次の圧縮上死点となる気筒を判別することにより、簡素な仕様で演算負荷を軽減し、エンジン高回転時の気筒判別の演算遅れを解消しようとするものがある（例えば、特許文献１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した先行技術による内燃機関の気筒判別装置では、二つのバンクの何れかのセンサまたはクランクセンサが故障した場合の気筒判別の対応がなされておらず、故障時の気筒判別及び内燃機関制御が行えない。加えて、二つのバンクの片バンクのカム信号は、最大３６０ｄｅｇ経過しないと発生しない（演算負荷低減が目的）ために、可変バルブタイミングの制御応答性が遅れてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記解決しようとする課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、二つのバンクを有する内燃機関において、通常時の可変バルブタイミングの演算応答を最小限にした上で気筒判別を正確に行うと共に、少なくても片バンクのカムセンサが正常であれば、他方のカムセンサ及びクランクセンサが故障していた場合であっても、気筒判別及び角度制御を正確に行う内燃機関の気筒判別装置を提供することにある。加えて、本発明の目的とするところは、可変バルブタイミングにより大きく出力角度の位相が変化する場合でも、カムセンサが必要最低限のカムセンサ出力信号数とすることで対応することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するべく、本発明による内燃機関の気筒判別装置は、第１のバンクと第２のバンクを有する内燃機関の気筒判別装置であって、内燃機関のクランク軸の回転に応じてクランク信号を発生するクランク角センサと、前記第１のバンクのカム軸の回転に応じて第１のフェーズ信号を発生する第１のカムセンサと、前記第２のバンクのカム軸の回転に応じて第２のフェーズ信号を発生する第２のカムセンサと、前記第１のカムセンサ、前記第２のカムセンサ、前記クランク角センサの異常検出するセンサ診断手段と、正常時気筒判別手段と、異常時気筒判別手段とを有し、前記第１のフェーズ信号と前記第２のフェーズ信号との両フェーズ信号のパターンは、それぞれクランク軸の回転の１８０ｄｅｇ毎に、１→１→２→２の信号数であり、前記両フェーズ信号数のパターンの位相は、少なくともクランク軸の１８０ｄｅｇ互いにずれており、前記正常時気筒判別手段は、前記クランク角センサの信号により決定する所定クランク角間の二つのバンクのフェーズ信号数より気筒判別を行うものである。
【０００８】
更に、本発明による内燃機関の気筒判別装置では、前記異常時気筒判別手段は、前記センサ診断手段により、前記第１のカムセンサと前記第２のカムセンサの何れか一方が異常であった場合に、前記所定クランク角間の正常側のカムセンサのフェーズ信号数を計測し、少なくても前記クランク軸の１８０ｄｅｇ前に計測された前回のフェーズ信号数と今回のフェーズ信号数との組合せにより、気筒判別を行うことを特徴としている。
【００１０】
本発明による内燃機関の気筒判別装置は、前記異常時気筒判別手段が、前記センサ診断手段により、前記第１のカムセンサと前記第２のカムセンサの少なくとも何れか一方が正常で、前記クランク角センサが異常であった場合には、正常側のカムセンサのフェーズ信号間の時間を計測することにより、前記フェーズ信号数のパターンを判定し、前回のフェーズ信号数のパターンとの組合せにより、気筒判別を行うことを特徴としている。
【００１１】
本発明による内燃機関の気筒判別装置は、前記異常時気筒判別手段が、前記フェーズ信号間の時間を計測して、前回の時間と今回の時間の割合を算出し、当該割合が所定値以上の場合には、前記フェーズ信号数のパターンの先頭と判定し、前回のフェーズ信号数のパターンとの組合せにより、気筒判別を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による気筒判別装置によれば、可変バルブタイミング制御により、カムセンサのフェーズ信号が、クランク角に対して大きく移動した場合であっても、必要最小限のフェーズ信号としていることから、正確に気筒判別を行うことができ、カムセンサ、クランク角センサが異常な状態であっても、正確に気筒判別が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による内燃機関の気筒判別装置の実施形態を、図を参照して説明する。
図１は、本発明による気筒判別装置が適用される内燃機関の一つの実施形態を示している。
【００１４】
本実施形態の内燃機関１０は、ＭＰＩ（多気筒燃料噴射）方式のＶ型８気筒内燃機関であり、例えば自動車等の車両に搭載される車両用のものである。内燃機関１０は、回転トルクを出力する出力軸、即ちクランク軸１１を備えている。内燃機関１０の回転トルクがクランク軸１１よりトランスミッションを介して駆動輪に伝達されているのは、一般の車両と同様である。
【００１５】
内燃機関１０に吸入される空気は、各バンク毎に設けられたエアクリーナ６０Ｌ、６０Ｒを通過し、それぞれエアフローセンサ２Ｌ、２Ｒに導かれ、ダクト６１Ｌ、６１Ｒ、空気流量を制御する絞り弁４０Ｌ、４０Ｒを通り、コレクタ６２Ｌ、６２Ｒに入る。
【００１６】
エアフローセンサ２Ｌ、２Ｒは、吸入空気量に相当する信号を出力し、当該信号はコントロールユニット（ＥＣＵ）７１に入力される。
【００１７】
絞り弁４０Ｌ、４０Ｒは、ＥＣＵ７１が出力する指令信号によって駆動されるスロットル駆動モータ４２Ｌ、４２Ｒにより動かされる。
【００１８】
絞り弁４０Ｌ、４０Ｒには、それぞれの開度を検出するスロットルセンサ１Ｌ、１Ｒが取り付けられている。スロットルセンサ１Ｌ、１Ｒのセンサ信号は、コントロールユニット７１に入力され、絞り弁４０Ｌ、４０Ｒの開度のフィードバック制御、全閉位置の検出及び加速の検出等を行う。
【００１９】
コレクタ６２Ｌ、６２Ｒに入った空気は、内燃機関１０の各燃焼室１２Ｒ、１２Ｌと直結する各吸気管１４Ｒ、１４Ｌに分配され、燃焼室１２Ｒ、１２Ｌ内に吸入される。
【００２０】
Ｖ型の内燃機関１０は、各バンク毎の２系統のバルブタイミング可変機構を持ち、この２系統のバルブタイミング可変機構は、互いに同じ動作をするようにフィードバック制御される。各バンクの吸気側のカム軸１５Ｒ、１５Ｌには、これらカム軸１５Ｒ、１５Ｌの回転に応じてカム信号を発生するカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌが取り付けられている。
【００２１】
ここでは、図１で見て右側のバンクが第１のバンクであり、第１のバンクのカムセンサ１３Ｒが出力する第１のバンクカム信号を第１のフェーズ信号（Ｐｈａｓｅ１）と称し、図１で見て左側のバンクが第２のバンクであり、第２のバンクのカムセンサ１３Ｌが出力する第２のバンクカム信号を第２のフェーズ信号（Ｐｈａｓｅ２）と称する。
【００２２】
内燃機関１０にはクランク角センサ（ＰＯＳセンサ）７が取り付けられている。クランク角センサ７は、所定のクランク角毎にパルス（ＰＯＳ信号）を出力する。
【００２３】
カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌ、クランク角センサ７の出力信号は、コントロールユニット７１に入力され、コントロールユニット７１は、これらの信号に基づいてバルブタイミング可変機構のタイミング検出、気筒判別、クランク角度算出を行う。
【００２４】
燃料は、燃料タンク２１から燃料ポンプ２０で吸引、加圧され、プレッシャレギュレータ２２により一定圧力に調圧され、インジェクタ２３Ｒ、２３Ｌから吸気管１４Ｒ、１４Ｌ内に噴射される。
【００２５】
また、各バンクには、点火時期制御を実行する点火コイル３０Ｒ、３０Ｌが取り付けられている。
【００２６】
内燃機関１０には、冷却水温を検出するための水温センサ３が取り付けられている。水温センサ３が出力するセンサ信号は、コントロールユニット７１に入力され、内燃機関１０の暖機状態の検出、燃料噴射量の増量や点火時期の補正及びラジエータファン７５のオン・オフ、アイドル時の目標回転数設定等に演算に用いられる。
【００２７】
各バンクの排気管９Ｒ、９Ｌには空燃比センサ８Ｒ、８Ｌが取り付けられている。空燃比センサ８Ｒ、８Ｌは、排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力する。空燃比センサ８Ｒ、８Ｌの出力信号は、コントロールユニット７１に入力され、運転状況に応じて求められる目標空燃比になるように、燃料噴射パルス幅を調整する演算に用いられる。
【００２８】
図２は、本発明のＶ８内燃機関を例としたカムロータとクランクロータの一例である。
図２の上段は、内燃機関１０の左右バンクのカム軸１５Ｒ、１５Ｌの回転に同期して回転するロータ１６Ｒ、１６Ｌと、ロータ１６Ｒ、１６Ｌの外周に設置されているカムセンサ（フェーズセンサ）１３Ｒ、１３Ｌを示している。
【００２９】
図２に示されているように、ロータ１６Ｒ、１６Ｌの外周部にはクランク角１８０ｄｅｇ間隔で複数の突起が設けられている。当該突起に、一つ突起１６１Ｒ、１６１Ｌと、二つ突起１６２Ｒ、１６２Ｌとに突起個数をグループ分けされている。そのグループ分けのロータ回転方向順序は、左右のバンク共に、１→１→２→２と構成されている。カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌは、当該突起を検出して１→１→２→２の信号数のフェーズ信号を出力し、当該フェーズ信号をコントロールユニット７１に入力する。
【００３０】
このグループ分けの順序（信号数）は、左右のバンク共に、１→１→２→２で、同じであるが、グループ分けの位相、つまり、フェーズ信号パターンの位相が、左右のバンクで、クランク角１８０ｄｅｇ互いにずれている。たとえば、左右側のバンクの信号パターンが２→２→１→１であると、左側のバンクの信号パターンは１→２→２→１である。
【００３１】
これにより、左右のバンクのフェーズ信号数の組み合わせが互いに異なる４種類になる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ロータ１６Ｒ、１６Ｌ及びフェーズセンサは、吸気側のカム軸１５Ｒ、１５Ｌと同期しているが、排気カムと同期させてもよい。
【００３３】
図２の下段は、クランク軸１１の回転に同期して回転するロータ１７と、ロータ１７の外周に設置されているクランク角センサ７を示している。クランク角センサ７は、ロータ１７の突起１７１を検出してＰＯＳ信号を発生する。ロータ１７は、外周部には、等間隔配置の突起１７１と、所定間隔周期で突起１７１が設けられていない部位を有するものである。例えば、等間隔配置の突起１７１はクランク軸角で１０ｄｅｇ相当の間隔とし、所定間隔周期はクランク軸角で１８０ｄｅｇ相当の間隔で、突起１７１が設けられていない部分は等間隔の部位の２歯相当（３０ｄｅｇ間の欠歯）である。ここで、クランク軸相当のロータ１７の形状は、本発明に直接関係しないため、上記ロータの突起形成である必要はなく、クランク角の検出ができればよい。
【００３４】
図３は、右側バンクのカムセンサ１３Ｒが出力する第１のフェーズ信号（Ｐｈａｓｅ１）と、左側カムセンサ１３Ｌが出力する第２のフェーズ信号（Ｐｈａｓｅ２）と、クランク角センサ７が出力するＰＯＳ信号のプロファイルを示している。
【００３５】
左右のバンクのフェーズ信号は、クランク軸１１が１８０ｄｅｇ回転する毎に、１→１→２→２として出力され、図中で示した組合せで、各バンクのフェーズ信号が出力される。これにより、左右のバンクで信号が途切れることがなく（必ず１８０ｄｅｇ以内に信号が出力される）、可変バルブタイミング制御が適用される場合であっても、可変バルブタイミングのタイミングを定期的に検出することも可能となる。
【００３６】
ＰＯＳ信号も同様に、クランク軸１１の回転と同期するクランク角センサ７により検出された信号である。
【００３７】
左右のバンクのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌ及びクランク角センサ７の相対位置関係等や気筒判別方法については、後述するが、左右のバンクは、内燃機関１０の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを可変制御（可変バルブ）した場合には、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌ共に、前記可変バルブタイミング制御位置に同期してその出力タイミングも移動する構成であってもよい。要するに、バルブ開閉タイミングが進角した場合には、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの出力位相も進角し、バルブ開閉タイミングが遅角した場合には、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの出力位相も遅角してもよい。
【００３８】
上述したように、左右のバンクのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの信号パターンを１→１→２→２とすることで、その信号出力の履歴を判定することにより、左右のバンクの一方のカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌが故障した場合であっても、気筒判別を行うことができる最小数のカムセンサ出力数となり、前記可変バルブタイミング制御でカムセンサ出力位相が大きく変動した場合でも、気筒判別を行える必要最小限のカムセンサ数となる。
【００３９】
なお、気筒判別方法及びフェーズセンサ故障時やクランク角センサ７故障時の気筒判別については、後述するため、ここでの詳細説明は割愛する。
【００４０】
図４は、本発明装置の制御演算系の一つの実施形態を示したものである。
本実施形態の制御演算系は、通常時気筒判別部４０１、通常時クランク角演算部４０２、自己診断部（センサ診断手段）４０３、故障時気筒判別部４０４、故障時クランク角演算部４０５、噴射タイミング制御部４０６、点火制御部４０７を有する。
【００４１】
通常時気筒判別部４０１は、通常時（センサが故障していない時）、左右のバンクのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの信号（Ｐｈａｓｅ１、Ｐｈａｓｅ２）と、クランク角センサ７のＰＯＳ信号に基づいて、気筒判別を行う。
【００４２】
通常時クランク角演算部４０２は、通常時（センサが故障していない時）、クランク角センサ７のＰＯＳ信号に基づいて、内燃機関のクランク角度を演算する。
【００４３】
噴射タイミング制御部４０６は、通常時気筒判別部４０１、通常時クランク角演算部４０２が出力する気筒判別信号、クランク角信号により、燃料噴射を行う気筒を特定してクランク角対応の燃料噴射タイミングを制御する。
【００４４】
点火制御部４０７は、通常時気筒判別部４０１、通常時クランク角演算部４０２が出力する気筒判別信号、クランク角信号により、点火を行う気筒を特定してクランク角対応の点火時期制御を行う。
【００４５】
自己診断部４０３は、左右のバンクのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌ、クランク角センサ７の信号を検出して、これらセンサの何れかが故障していないかを検出する。ここで、自己診断部４０３が行うセンサの故障検出方法については、本発明と直接関係しないことから、詳細の説明を省略するが、センサの相対数や相対位置や信号発生有無を検出する一般に知られている診断方法でよい。
【００４６】
故障時気筒判別部４０４は、自己診断部４０３にて判定された故障状態に基づいて、正常であるカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌもしくはクランク角センサ７の何れかの信号情報により気筒判別を行う。
【００４７】
同様に、故障時クランク角演算部４０５は、正常であるカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌもしくはクランク角センサ７の何れかの信号情報により、クランク角度演算を行う。
【００４８】
自己診断部４０３にて故障状態が判定された場合には、故障時気筒判別部４０４による気筒判別信号、故障時クランク角演算部４０５によるクランク角信号が噴射タイミング制御部４０６、点火制御部４０７に入力され、燃料噴射や点火を行う気筒と燃料噴射や点火を行うクランク角が制御される。
【００４９】
なお、故障時気筒判別部４０４による気筒判別、故障時クランク角演算部４０５によるクランク角演算については、後述する。
【００５０】
本発明装置は、通常時の気筒判別や内燃機関のクランク角演算に加えて、左右のバンクの何れかのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌ、あるいはクランク角センサ７が故障した場合でも、内燃機関１０の気筒判別及びクランク角演算を行うことができる。
【００５１】
図５は、８気筒内燃機関に本発明を適用した場合の通常制御時のタイムチャートである。
【００５２】
図５の最上段には、各気筒（ｎ〜ｎ＋７）の圧縮行程ＴＤＣ（上死点）が示されており、各気筒の行程に対し、右バンクのフェーズ信号（Ｐｈａｓｅ１）と、左バンクのフェーズ信号（Ｐｈａｓｅ２）のように、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌから信号が出力される。加えて、フェーズ信号図中に示した点線矢印は、可変バルブタイミング制御により、信号出力の位相が変化することを示している。可変バルブタイミング制御により、バルブ開閉タイミングが進角側に制御された場合には、点線矢印で示した方向（図中の左側方向：内燃機関では進角方向）にフェーズ信号の出力タイミングが移動することになる。
【００５３】
なお、図中で示した各気筒のＴＤＣと各カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの相対関係は、本発明での制約ではなく、どのように設定しても構わない。
【００５４】
カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの信号の図の下には、クランク角センサ７のＰＯＳ信号出力が示されている。ＲＥＦ信号は、各気筒の所望行程とクランク角に、クランク角センサ７のＰＯＳ信号に基づいて生成されるものであり、図の例では、各気筒の圧縮行程ＢＴＤＣ８０ｄｅｇの位置としている。当該ＲＥＦ信号の位置を基点に、各気筒毎の燃料噴射タイミングや点火位置の制御を行うものであり、これらのことは、一般に知られているものである。
【００５５】
ＣＡＭＣＮＴ１及びＣＡＭＣＮＴ２は、各々左右のバンクのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌのフェーズ信号が入力された場合にカウントアップするカウンタのカウンタ値であり、フェーズ数が確定できるタイミングでカウンタ値を確定すると共に、カウンタ値をクリアする。ここで、ＣＡＭＣＮＴ１及びＣＡＭＣＮＴ２の更新及びクリアするタイミングは、前記可変バルブタイミング制御によりフェーズ信号の位相が変化した場合でも、正確にカウントできるタイミングとするものであり、図５に示されている例では、フェーズ数をカウントするウィンドウを１８０ｄｅｇ間とし、クリアするタイミングは、ＲＥＦ信号の１つ置きとしている。
【００５６】
このように、可変バルブタイミング制御により、フェーズ信号位相が大きく変動してしまう場合を鑑みると、フェーズ数の数が少ないほど、該位相に対しても正確にフェーズ数を確定できることになり、本発明の効果となる。
【００５７】
次に、図中の気筒判別ベースは、フェーズ数カウンタのＣＡＭＣＮＴ１及びＣＡＭＣＮＴ２の値が確定できるタイミングで、該ＣＡＭＣＮＴ１及びＣＡＭＣＮＴ２の組合せに基づいて判定するものである。
【００５８】
ここで、本実施形態では、ＣＡＭＣＮＴ１及びＣＡＭＣＮＴ２の組合せにも工夫しており、４種類（ｍ〜ｍ＋３）の気筒判別ベースについては、ＣＡＭＣＮＴ１及びＣＡＭＣＮＴ２の組合せで一義的に決定できるものとする。言い換えれば、気筒判別ベース値であるｍ〜ｍ＋３の値は、ＣＡＭＣＮＴ１及びＣＡＭＣＮＴ２が確定した値で直接決定できるように、図の例では、左右のバンクのフェーズ数（１−１−２−２）の組合せが重複しないように、１８０ｄｅｇずらして設定するものである。これにより、検出されたフェーズ数で直接且つ正確に気筒判別が行えるようになる。
【００５９】
次に、図中の最下段である気筒判別は、前記気筒判別ベースに基づいて、本図の例である８気筒内燃機関に対応して気筒判別を拡張して算出するものである。これは、ＲＥＦ信号のタイミングで前記気筒判別ベース値により使い分ける処理を施すことで行えばよい。例えば、ＲＥＦ信号の位置をクランク角センサ７のＰＯＳ信号の歯抜け直前のＲＥＦ信号なのか、そうでないのかで使い分ければよい。
【００６０】
以上、図５で説明したことにより、可変バルブタイミング制御により、大きくフェーズ信号位相が大きく変動してしまった場合でも、カムセンサ信号数を正確に検出することにより的確な内燃機関の気筒判別を行うことができる。
【００６１】
図８は、図５で説明した通常時の内燃機関気筒判別及び角度制御の一例を示すフローチャートである。
【００６２】
ステップ８０１では、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌとクランク角センサ７の信号入力を行う。ステップ８０２では、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌ及びクランク角センサ７の信号形態が正常か否かを診断する。
【００６３】
ステップ８０１及びステップ８０２で入力処理及び該信号が正常であった場合には、ステップ８０３で左右バンクのカムセンサ数が確定位置かを判断し、確定位置の時にはステップ８０４にて左右のバンクのフェーズ信号数をカウントし、所定クランク角度のタイミングで左右のバンクのフェーズ信号数を確定し、ステップ８０５にて、左右のバンクのフェーズ信号数に基づいて気筒判別を行う。ステップ８０４及び８０５での具体的判定方法の一例は、図５で説明した通りであり、説明が重複するため、これ以上の説明は省略する。
【００６４】
次に、ステップ８０６では、クランク角センサ７のＰＯＳ信号入力に基づいてクランク角の演算を実行する。ステップ８０７では、可変バルブタイミング制御を行う為の先頭のフェーズ信号位置を判定する。本フローチャートでは、可変バルブタイミングの演算方法については、本発明と直接関係しない為、詳細の説明は割愛する。
【００６５】
次に、ステップ８０８では、ステップ８０５で求めた気筒判別値とステップ８０６で求めたクランク角の値に基づいて、各気筒に設けられたインジェクタ及び点火コイルへのタイミング及び駆動幅を演算し、それら制御を実行する。
【００６６】
以上の説明では、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌとクランク角センサ７の各信号が正常な状態での内燃機関制御について説明したが、以下にカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌまたは、クランク角センサ７の何れかが故障した場合の制御方法について説明する。
【００６７】
図６は、カムセンサ故障時のタイムチャートである。
図５のタイムチャート同様に、図には、各気筒のＴＤＣから気筒判別に関わるタイムチャートである。正常である右バンクのカムセンサ１３Ｒの信号数は図５で説明したと同様に、カウンタＣＡＭＣＮＴ１によりカウントされ、所定クランク角間の数を数えて、確定する。
【００６８】
気筒判別は、当該ＣＡＭＣＮＴ１のカウンタ値のみでは確定できない（フェーズ数確定値が１となる場合と、２となる場合が各々異なる２箇所の位置に検出される為に正確な気筒判別が行えない）為に、前回のフェーズ数の値と今回の値を用いることで判定する。この前回と今回の値を図中の中段に示されているＣＡＭ数今回値とＣＡＭ数前回値である。本実施形態では、前記した通り、フェーズ数の値を１→１→２→２としていることで、前回の値と今回の値を求める事で、気筒判別を正確に判定する事が可能となる。従って、片バンクのカムセンサが故障した場合であっても、正常なバンクのフェーズの値を前回と今回という必要最短の時間で判定できる内燃機関の気筒判別制御を行う事を可能としている。
【００６９】
図６では、左バンクのカムセンサ１３Ｌが故障した場合の例で説明したが、右バンクのカムセンサ１３Ｒが故障した場合であっても同じであり、フェーズ信号数の値を１→１→２→２としていることと、第１のフェーズ信号と第２のフェーズ信号との両フェーズ信号のパターンの位相を１８０ｄｅｇ互いにずらしたことで、前回のフェーズ信号数の値と今回のフェーズ信号数の値を組合せることにより、気筒判別を正確に判定する事が可能となる。具体的には、図６に示されるＣＡＭ今回値２→１→１→２と、ＣＡＭ前回値２→２→１→１との組合せで気筒判別を正確に判定することができる。
【００７０】
図９は、図６で説明した片バンクのカムセンサが故障した場合の気筒判別及び角度制御の一例を示すフローチャートである。
【００７１】
ステップ８０１では、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌとクランク角センサ７の信号入力を行う。次に、ステップ９０１では、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの故障判定を行う。左右何れかのバンクのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌが故障と判定された場合には、ステップ９０２で正常側のバンクのカムセンサのフェーズ信号数を演算する。ステップ９０３では、前記ステップ９０２で確定したフェーズ信号数と前回のフェーズ信号数との値を照合し、ステップ９０４にて気筒判別を行う。ステップ９０２から９０４での具体的判定方法の一例は、図６で説明した通りであり、説明が重複するため、これ以上の説明は省略する。
【００７２】
ステップ８０６では、図８で説明したように、クランク角センサ７のＰＯＳ信号入力に基づいて、クランク角の演算を実行し、ステップ８０８では、ステップ９０４で求めた内燃機関の気筒判別値とステップ８０６で求めたクランク角の値に基づいて、各気筒に設けられたインジェクタ及び点火コイルへのタイミング及び駆動幅を演算し、それら制御を実行する。
【００７３】
以上説明したように、片バンクのカムセンサが故障した場合であっても、気筒判別値が確定した後は、通常（カムセンサが故障していない場合）の制御と同じ内燃機関制御を行う事が可能となる。
【００７４】
図７は、クランク角センサ７が故障した場合の気筒判別の一例を示している。図７の上段には、故障判定されていない（正常の）カムセンサのフェーズ信号を示したものであり、その下のフェーズ信号数カウンタは、フェーズ信号入力毎にカウントし、先頭フェーズと判定された場合にクリアされるものである。ここで、先頭フェーズ判定は、フェーズ信号が入力される毎に、フェーズ信号間の時間を計測して判定すればよい。例えば、（今回のフェーズ信号間の時間）／（前回のフェーズ信号間の時間）を求めれば、所定割合以上であれば、先頭フェーズと容易に判定することができる。
【００７５】
フェーズ信号数カウンタにより算出された値を先頭フェーズのタイミングでフェーズ信号数を確定した値が図中の今回値であり、前回の先頭フェーズでのフェーズ信号数カウンタが図中の前回値である。このように、フェーズ信号数を１→１→２→２とする事で、前回のフェーズ信号数と今回のフェーズ信号数を用いることで気筒判別が可能となる。
【００７６】
これにより、図５及び図６で説明した気筒判別ベースを確定するし、その後の気筒判別は、図５及び図６で説明したと同様に気筒判別値を拡張算出すればよい。これにより、クランク角センサ７が故障した場合であっても、左右のバンクの何れかのカムセンサ１３Ｒ、１３Ｌの信号を用いて気筒判別が可能となる。燃料噴射タイミングや点火制御に用いるクランク角は、先頭フェーズ間の周期（本実施形態では１８０ｄｅｇ）を元に角度算出を行えばよい。また、ＲＥＦ信号（角度制御の基点）については、先頭フェーズの位置を用いれば良い。
【００７７】
図１０は、図７で説明したクランク角センサ７が故障した場合の気筒判別及び角度制御の一例のフローチャートである。
【００７８】
ステップ８０１では、カムセンサ１３Ｒ、１３Ｌとクランク角センサ７の信号入力を行う。ステップ１００１では、クランク角センサ７の診断でＮＧ判定されたか否かを行い、ＮＧ判定された場合には、ステップ１００２にて、右バンクのカムセンサ診断でＮＧ判定されたか否かを行う。右バンクのカムセンサ１３Ｒが正常であれば、ステップ１００３で、カムセンサ１３Ｒの信号位置が先頭フェーズ信号であるかを判定する。先頭フェーズ信号の位置の判定方法は、図７で説明した様に、フェーズ信号の入力毎の時間計測を行い、今回の時間と前回の時間の割合により判定する。
【００７９】
次に、ステップ１００４では、ステップ１００３による先頭フェーズ信号のタイミングで、フェーズ信号数を確定し、ステップ１００５による前回のフェーズ信号数の情報とを用いて、ステップ１００６にて気筒判別を行う。ここで、片側のカムセンサのフェーズ信号のみによる気筒判別方法は、図７で説明した通りである。ステップ１００７では、ステップ１００３にて判定された先頭フェーズ信号と前回の先頭フェーズ信号間の時間を計測して、当該時間（本実施例では１８０ｄｅｇに要する時間）により、燃料噴射タイミング及び点火制御等の角度制御を行う。例えば、先頭フェーズ信号から１０ｄｅｇ先の角度を得るためには、（先頭フェーズ間の時間）×１０／１８０として求めた時間で行えばよい事になる。
【００８０】
以上により、右側のバンクのカムセンサ１３Ｒの信号を用いて気筒判別及びクランク角演算が実現できる。
【００８１】
これに対し、右側のバンクのカムセンサ１３Ｒが異常となった場合には（ステップ１００２の処理により判定）、左側のバンクのカムセンサ１３Ｌの信号を用いて、ステップ１００３から１００７の演算と同様に行えばよい。これをフローチャートで示したステップ１００８から１０１２である。当該ステップの説明は、ステップ１００３から１００７で説明した内容と同じであるので、説明を割愛する。
【００８２】
以上、二つのバンクを持つ８気筒内燃機関の例で説明したが、同様に二つのバンクを持つ４気筒であってもよい。また、二つのバンクを持つ６気筒の場合には、フェーズ信号数の値を２４０ｄｅｇ毎の１→１→２または、１→２→２としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明による気筒判別装置が適用される内燃機関の一つの実施形態を示す構成図。
【図２】本発明による気筒判別装置が適用されるＶ８内燃機関を例としたカムロータとクランクロータの一つの実施形態を示す図。
【図３】本発明による気筒判別装置におけるフェーズ信号とＰＯＳ信号のプロファイルを示した図。
【図４】本発明による内燃機関の気筒判別装置の制御システムの一つの実施形態を示す制御ブロック図。
【図５】８気筒内燃機関に本発明による気筒判別装置を適用した場合の通常制御時のタイムチャート。
【図６】８気筒内燃機関に本発明による気筒判別装置を適用した場合のカムセンサ故障時のタイムチャート。
【図７】８気筒内燃機関に本発明による気筒判別装置を適用した場合のクランク角センサ故障時のタイムチャート。
【図８】図５で説明した通常時の内燃機関気筒判別及び角度制御のフローチャート。
【図９】図６で説明した片バンクのカムセンサが故障した場合の気筒判別及び角度制御のフローチャート。
【図１０】図７で説明したクランク角センサが故障した場合の気筒判別及び角度制御のフローチャート。
【符号の説明】
【００８４】
７      クランク角センサ
１０    内燃機関
１１    クランク軸
１２Ｒ、１２Ｌ  燃焼室
１３Ｒ、１３Ｌ  カムセンサ
１５Ｒ、１５Ｌ  カム軸
１６Ｒ、１６Ｌ  ロータ
１７    ロータ
２３Ｒ、２３Ｌ  燃料噴射弁
３０Ｒ、３０Ｌ  点火コイル
７１    コントロールユニット
４０１  通常時気筒判別部
４０２  通常時クランク角演算部
４０３  自己診断部
４０４  故障時気筒判別部
４０５  故障時クランク角演算部
４０６  噴射タイミング制御部
４０７  点火制御部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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