(57)【要約】【課題】エンジン制御モジュール（ECM）と、バルブ制御ユニット（VCU）との間の同期誤差の検出精度を高める。【解決手段】電気式バルブ駆動(51)を備えた多気筒エンジン(10)の制御システムは、エンジン気筒バルブ(52)を備えた少なくとも1本の気筒(30)、エンジン気筒バルブ(52)に操作可能に結合され、エンジン気筒バルブ(52)の開放タイミング及び閉鎖タイミングの少なくとも一つを調整するように構成された第二制御器（140）、及び、第一リンク(206)及び第二リンク（208）を介して第二制御器(140)と接続され、第一リンク（206）を介してエンジン位置識別信号を第二制御器（140）に送り且つ、第二リンク（208）を介して第二制御器（140）から状態信号を受けるように構成され、エンジン位置識別信号と状態信号との間の同期誤差に応答して同期劣化信号を出力する第一制御器（12）を有する。【選択図】図１
2009092067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気式バルブ駆動を備えた多気筒エンジンの制御システムにおいて、
エンジン気筒バルブを備えた少なくとも1本の気筒、
上記エンジン気筒バルブに操作可能に結合され、上記エンジン気筒バルブの開放タイミング及び閉鎖タイミングの少なくとも一つを調整するように構成された第二制御器、及び、
第一リンク及び第二リンクを介して上記第二制御器と接続され、上記第一リンクを介してエンジン位置識別信号を上記第二制御器に送り、且つ、上記第二リンクを介して上記第二制御器から状態信号を受けるように構成され、上記エンジン位置識別信号と上記状態信号との間の同期誤差に応答して同期劣化信号を出力する、第一制御器、
を有するシステム。
【請求項２】
上記エンジン位置識別信号が、複合TDC信号である、
請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
上記状態信号が、上記第二制御器の内部タイミングに基づく気筒ベースの複合TDC信号の反射信号である、
請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
上記エンジンが、異なる気筒バンクを持つV型エンジンであり、
上記複合TDC信号が、複数のカムシャフト位置信号に基づいて生成され、
複数のカムシャフト位置信号の少なくとも二つが、上記エンジンの異なる気筒バンクに対応する、
請求項2又は3に記載のシステム。
【請求項５】
上記エンジン位置識別信号が劣化したとき、第一制御器内部のエンジン位置識別信号のエッジタイミングと、上記状態信号のエッジタイミングを比較することにより、上記第二制御器と上記第一制御器とが同期される、
請求項1乃至4のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項６】
上記状態信号が劣化したとき、上記第二制御器の内部にあるエンジンタイミングと、上記エンジン位置識別信号のエッジタイミングとを比較することにより、上記第二制御器と上記第一制御器とが同期化される、
請求項1乃至5のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項７】
上記エンジン位置識別信号及び上記状態信号が劣化したとき、気筒識別タイミングが上記第二制御器から上記第一制御器へ送られ、それにより、上記第一制御器が、上記第二制御器と上記第一制御器との間の同期誤差を検出可能となる、
請求項1乃至6のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項８】
上記第一制御器が、エンジン吸気バルブタイミング、エンジン燃料供給、及び、エンジン点火タイミングの少なくとも一つを、上記同期劣化信号に基づいて調節するように更に構成されている、
請求項1乃至7のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項９】
上記第一制御器が、上記同期誤差を訂正すべく、気筒毎にバルブタイミングを調整するように更に構成されている、
請求項8に記載のシステム。
【請求項１０】
上記第二制御器が、上記第二制御器と上記第一制御器とを同期させるために、上記エンジン内の全ての吸気バルブを調整するように更に構成されている、
請求項1乃至7のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１１】
電気式バルブ駆動を使用する気筒を少なくとも1本有するエンジンの制御方法において、
エンジン位置識別信号を、第一制御器から第二制御器へ第一リンクを介して送信する工程、
状態信号を上記第二制御器から上記第一制御器へ第二リンクを介して送信する工程、及び、
上記エンジン位置識別信号及び上記状態信号に応じて上記第二制御器と上記第一制御器を同期させる工程を有する、方法。
【請求項１２】
上記エンジン位置識別信号が、複合TDC信号である、
請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
上記状態信号が、上記第二制御器の内部タイミングに基づく気筒ベースの複合TDC信号の反射信号である、
請求項11又は12に記載の方法。
【請求項１４】
上記エンジン位置識別信号と上記状態信号とに基づいて同期誤差を算出する工程、及び、上記同期誤差を訂正すべく、気筒毎に、少なくとも1本の気筒のバルブタイミングを調整する工程、を更に有する、
請求項11乃至13のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
上記エンジン位置識別信号が劣化したとき、第一制御器内部のエンジン位置識別信号のエッジタイミングと、上記状態信号のエッジタイミングを比較することにより、上記第二制御器と上記第一制御器とを同期させる工程を更に有する、
請求項11乃至14のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
上記状態信号が劣化したとき、上記第二制御器の内部にあるエンジンタイミングと、上記エンジン位置識別信号のエッジタイミングとを比較することにより、上記第二制御器と上記第一制御器とを同期させる工程を更に有する、
請求項11乃至15のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
上記第二制御器から上記第一制御器へ、コントロール・エリア・ネットワークを介して同期誤差を送る工程を更に有する、
請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
上記エンジン位置識別信号及び上記状態信号が劣化したとき、上記第二制御器から上記第一制御器へ気筒識別タイミングを送る工程、及び、それにより上記第一制御器が、上記第二制御器と上記第一制御器との間の同期誤差を検出する工程、を更に有する、
請求項11乃至17のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１９】
電気式バルブ駆動を備えた多気筒エンジンを運転するための指示がその中にコード化されたコンピュータ用記憶媒体であって、
第一制御器から第二制御器へ第一リンクを介してエンジン位置指示信号を送信する工程、
上記第二制御器から上記第一制御器へ第二リンクを介して状態信号を送信する工程、
上記第二制御器と上記第一制御器との間の同期誤差を演算する工程、及び、
上記同期誤差に応じて上記第二制御器と上記第一制御器とを同期させる工程、
をコンピュータに実行させる記憶媒体。
【請求項２０】
上記エンジン位置指示信号が、複合TDC信号である、
請求項19に記載の記憶媒体。
【請求項２１】
上記状態信号が、第二制御器の内部タイミングに基づく気筒ベースの複合TDC信号の反射信号である、
請求項19又は20に記載の記憶媒体。
【請求項２２】
上記複合TDC信号が劣化したとき、上記第一制御器内部のTDC信号のエッジタイミングと上記状態信号エッジタイミングとを比較することにより、上記第二制御器と上記第一制御器とを同期させる工程、
を更に実行させる請求項21に記載の記憶媒体。
【請求項２３】
上記状態信号が劣化したとき、上記第二制御器の内部のエンジンタイミングと、上記エンジン位置識別信号のエッジタイミングとを比較することにより、上記第二制御器と上記第一制御器とを同期させる工程、
を更に実行させる請求項19乃至22のいずれか一つに記載の記憶媒体。
【請求項２４】
上記同期誤差を、コントロール・エリア・ネットワークを介して上記第二制御器から上記第一制御器へ送る工程、
を更に実行させる請求項19乃至23のいずれか一つに記載の記憶媒体。
【請求項２５】
上記エンジン位置識別信号と上記状態信号が劣化したとき、気筒識別タイミングを上記第二制御器から上記第一制御器へ送り、それにより、上記第一制御器が、上記第一制御器と上記第二制御器との間の同期誤差を検出する工程、
を更に実行させる請求項19乃至24のいずれか一つに記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動バルブ駆動を備えるエンジンの制御システム、同エンジンの制御方法及び同エンジンを運転するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関連する。
【背景技術】
【０００２】
電気式バルブ駆動（electronic valve actuation: EVA）エンジンにおいて、吸気バルブタイミングが気筒別に制御される場合がある。適用例の一つにおいて、吸気バルブが、エンジン制御モジュール（engine control module: ECM）からのバルブタイミング指令に応じる、ECMから独立したバルブ制御ユニット（valve control unit: VCU・・・バルブコントローラーと呼ばれる場合もある）によって制御され、吸気バルブの開閉が点火及び燃料供給タイミングのアプリケーションと同期させられる場合がある。ECMから独立して動作するVCUを使用することの課題の一つが、二つの制御モジュール間の同期を維持することである。具体的には、運転の間に、VCUの内部クロックとECMの内部クロックとの間に時間的なずれが生じ、吸気バルブの制御精度を低減させる可能性が有る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この課題に対応するための取り組みの一つが、コントロール・エリア・ネットワーク（control area network: CAN）を介してECMとVCUとの間に同期化メッセージを送ることである。しかしながら、この対策では不十分な場合が有る。例えば、ECMが、イベント・ベースのメッセージ（例えば、幾つかの物理的なエンジンイベントに関連するメッセージ）を、90°クランクアングル（crank angle: CA）毎に一回、VCUへのCANリンク上に送るように構築される場合がある。もしVCUもイベント・ベースのCANメッセージングを使用するならば、イベント間隔、即ち、90°クランクアングルより小さい同期エラーを測定することが出来なくなる場合がある。更に、VCUが、イベント・ベースのメッセージングでは無い割り込み処理ルーチン或いはポーリング・システムを使用している場合であっても、CANメッセージング・タイミングのばらつきが、ECMとVCUとの間の同期エラーを導く場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そのような従来の取り組みの不利点の少なくとも一部を克服する為の取り組みの例の一つが、第一のリンクを介して第一制御器からのエンジン位置指示信号を送る工程、第二のリンクを介して第二制御器から第一制御器へ状態信号を送る工程、及び、エンジン位置指示信号及び状態信号に応じて第二制御器と第一制御器を同期化する工程、を有する。
【０００５】
ここに記述される第二の取り組みにおいて、上述の欠点は、エンジン気筒バルブを備える少なくとも1本の気筒、エンジン気筒バルブに操作可能に結合されエンジン気筒バルブの開タイミングと閉タイミングの少なくとも一方を調整するように構成された第二制御器、及び、第一のリンク及び第二のリンクを介して第二制御器に接続された第一制御器を有し、第一制御器が第一のリンクを介してエンジン位置指示信号を第二制御器へ送信し、そして、第二制御器から第二のリンクを介して状態信号を受け取るように構成され、そして、第一制御器が、エンジン位置指示信号と状態信号との間の同期誤差に応じて、同期劣化信号を出力する、システムによって取り組まれ得る。
【０００６】
本明細書の記述は幾つかの利点を提供する。具体的には、もし、コンポジット（composite: 複合）上死点（top dead center: TDC）信号のようなエンジン位置指示信号が劣化し、例えば、送られた全データセットより少ないデータが送られるとき、ECMのTDC信号のエッジタイミングをVCU状態信号のエッジタイミングと比較することによりVCU−ECM間の同期誤差が算出され得る。加えて、もしVCU状態信号が劣化したならば、同期誤差は、VCU内でそのTDCタイミングを複合TDC信号エッジタイミングと比較することにより同期誤差が算出され得、そして、その同期誤差はCANリンクを介してECMに送られ、エンジン制御に用いられ得る。更に、複合TDC信号とVCU状態信号の両方が劣化した場合、気筒IDタイミングが、VCU-ECM間の同期誤差を検出する追加手段を供給するための十分な分解能で、VCUからECUへ送られ得る。
【０００７】
上記の有利点及び本発明の他の有利点、及び、本発明の特徴が、以下の詳細な説明から、或いは、以下の詳細な説明を添付の図面と関連付けることにより、容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図1が、自動車の推進システムに含まれ得る多気筒エンジン10の気筒の一つを示す概略図である。エンジン10は、（電子制御モジュールとも呼ばれる）制御器12を含む制御システムと、入力装置130を介した自動車運転者132からの入力によって、少なくとも部分的に制御され得る。この例においては、入力装置130はアクセルペダル及び、アクセルペダルの位置に比例するペダル位置信号PPを生成するペダル位置センサ134を含む。エンジンの燃焼室（即ち、気筒）30が、その中にピストン36が配置される燃焼壁32を含む場合がある。ピストン36はクランクシャフト40に結合され、ピストンの往復運動がクランクシャフトの回転運動に転換されるようになっている。クランクシャフト40は、中間伝達装置を介して自動車の駆動輪の少なくとも一つに結合され得る。更に、スタータ・モーターが、エンジン10に始動動作を可能とするため、フライホイールを介してクランクシャフト40に結合され得る。
【０００９】
燃焼室30が、吸気マニフォールド44から吸気通路42を介して吸気を受け、排気通路48から燃焼ガスを排気することが出来る。吸気マニフォールド44及び排気通路48は夫々、吸気バルブ52と排気バルブ54を介して燃焼室30と選択的に連通可能である。幾つかの実施形態において、燃焼室30は二つ以上の吸気バルブ、及び/又は、二つ以上の排気バルブを含む場合が有る。
【００１０】
この例において、吸気バルブ52は電動バルブアクチュエータ（EVA）51を介して、バルブ制御ユニット（valve control unit: VCU）140によって制御され得る。幾つかの状態の間、VCU140は、制御器12との通信によって自動車運転状態の情報を受け、そして、吸気バルブの開閉を制御するためにアクチュエータ51に供給される信号を変えることが出来る。更に、排気バルブ54が、一つ以上のカムを有し、且つ、バルブ作動を変えるべく制御器12によって操作され得るカムプロファイル切換え（cam profile switching: CPS）、可変カムタイミング（variable cam timing: VCT）、可変バルブタイミング（variable valve timing: VVT）、及び/又は、可変バルブリフト（variable valve lift: VVL）のうち一つ以上を利用し得るカム駆動システム53を介してカム駆動によって制御され得る。吸気バルブ52及び排気バルブ54の位置は夫々、位置センサー55及び57によって判定され得る。例の一つにおいて、信号は、信号CAMと符号が付けられているカム位置或いはカム角度に関連付けてバルブの位置を示す。
【００１１】
ECM-VCU間のインターフェイス142が、VCU140と制御器12との間の通信を容易にする複数の制御ラインを含むことを記しておく。インターフェイス142、及び、VCU140と電子制御モジュール12との間の通信については、図2を用いて、後で詳しく説明する。
【００１２】
上述したバルブ構成は、ここにおいて、吸気のみの電動バルブ駆動システム、或いは、iEVAシステムと呼ばれ得る。以降に、VCUとECMの同期に関する方法がiEVAシステムを前提に記述されるが、その方法が排気のみのEVAシステムや、吸気と排気の両方に電動バルブ駆動システムを備えるシステムにも適用可能であることは理解されるであろう。
【００１３】
燃料噴射弁66が、燃焼室30の上流の吸気ポートに燃料を供給するポート噴射として知られる構成で、吸気通路44内に配設されるのが示されている。燃料噴射弁66は、ドライバ68を介して受けた制御器12からのパルス幅信号FPWに比例して燃料を噴射することが出来る。燃料は、燃料タンク、燃料ポンプ、及び、燃料レールを含む燃料システム（不図示）によって燃料噴射弁66に送られ得る。実施形態の幾つかにおいて、燃焼室30は、ポート噴射弁の代わりに、或いは、ポート噴射弁に加えて、直接噴射として知られる方法でその中に直接的に何両を噴射するため、燃焼室30に直接的に結合された燃料噴射弁を含む場合がある。
【００１４】
吸気通路42はスロットル板64を有するスロットル62を含み得る。この特定の例において、スロットル板64の位置は、制御器12によって、スロットル61に含まれる電気モータ或いはアクチュエータに供給される信号を介して、変えられ得る。この構成は通常、電子スロットル制御（electronic throttle control: ETC）と呼ばれる。このようにして、スロットル62は、他のエンジン気筒も含めて、燃焼室30に供給される吸気を変えるべく動作され得る。スロットル板64の位置は、スロットル位置信号TPによって制御器12に提供され得る。吸気通路42は、質量空気流センサー120及びマニフォールド空気圧センサー122を含み、夫々、MAF信号及びMAP信号を制御器12に提供する。
【００１５】
所定の運転モードのとき、点火装置88が、制御器12からの点火進角信号SAに応じて、点火プラグ92を介して燃焼室30に点火火花を供給することが出来る。火花点火要素が示されているが、実施形態によっては、燃焼室30、若しくは、エンジン10の一つ以上の燃焼室30が、点火火花を備えた圧縮着火モード、或いは、点火火花を備えない圧縮着火モードで動作される場合も有る。
【００１６】
排気ガスセンサー126が、排出物制御装置70の上流の排気通路48に結合されているのが示される。センサー126は、リニア酸素センサ、或いは、汎用又は広範囲排気ガス酸素（universal or wide-range exhaust gas oxygen: UEGO）センサー、二状態酸素センサー又はEGO（exhaust gas oxygen）センサー、HEGO（加熱式EGO）センサー、NOxセンサー、HCセンサー、或いは、COセンサーのような、排気ガスの空気/燃料比の指標を提供するために適切であれば如何なるセンサーでも良い。排出物制御装置70は、三元触媒（three way catalyst: TWC）、NOxトラップ、種々の他の排出物制御装置、或いは、それらの組み合わせであり得る。実施形態の幾つかにおいて、エンジン10の動作の間、排出物制御装置70が、エンジンの気筒の少なくとも一つを特定の空燃比で運転することによって、周期的にリセットされる場合がある。
【００１７】
制御器又は電子制御モジュール（electronic control module: ECM）は、図1において、マイクロプロセッサ・ユニット102、入/出力ポート104、この特定の例において読み取り専用メモリーチップ106として示される実行可能なプログラム及び較正値のための電子記憶媒体、ランダムアクセス・メモリ108、キープアライブ・メモリ110、及び、データバスを含むマイクロコンピュータとして示されている。制御器12は、前述の信号に加えて、質量空気流センサー120からの質量空気流（MAF）の測定値、冷却スリーブ114に結合された温度センサー112からのエンジン冷媒温度（ECT）の測定値、クランクシャフト40に結合されたホール効果（或いは、他の形式の）センサー118からのプロファイル点火ピックアップ信号、スロットル位置センサーからのスロットル位置（TP）の測定値、及び、センサー122からの絶対マニフォールド圧信号MAPを含む、エンジン10に結合されたセンサーからの種々の信号を受けることが出来る。エンジン速度信号RPMは、制御器12によって信号PIPから生成され得る。マニフォールド圧センサーからのマニフォールド圧信号MAPは、吸気マニフォールド内の真空度若しくは圧力の指標を提供する。MAPセンサーを備えずにMAFセンサーを備える場合、或いは、その反対など、上記センサーの種々の組み合わせが利用可能であることを記しておく。ストイキ運転の間、MAPセンサーはエンジントルクの指標を与え得る。さらに、このセンサーは、検出されたエンジン速度を用いて、気筒内に導入された充填量（空気を含む）の推定値を提供することが出来る。例の一つにおいて、エンジン速度センサーとしても使用可能なセンサー118は、クランクシャフトの回転毎に所定数の等間隔パルスを生成することが出来る。そのようなパルスのパターンは、一般的にパルス・列と呼ばれる。詳細を後述するように、異なるセンサーからの種々の異なるパルス列が、エンジンシステムの異なる制御器の同期を判定する為に使用され得る。
【００１８】
実施例の幾つかにおいて、エンジンシステムの至るところに置かれた複数のセンサーが、ここにおいて自動車CANと呼ばれ得るコントローラー・エリア・ネットワーク（CAN）を介してECMと通信することが出来る。
【００１９】
実施形態の幾つかにおいて、VCU140がマイクロコンピュータで、且つ、ECU12のそれと同様の計算コンポーネントを含み得る。上述したように、図1は多気筒エンジンの気筒の一つだけを示すものであり、各気筒が同様に、それ自身の吸/排気バルブ、燃料噴射弁、点火プラグなどの組を含み得る。更に、各気筒は、電気バルブ駆動或いは電気カム駆動を介してVCU140及び/又はECM12によって制御され得る吸気バルブ及び/又は排気バルブの一つ以上を含み得る。
【００２０】
図2は、ECMとVCUとの間のインターフェイスの概略図を示す。この例の構成において、ECM-VCUインターフェイス142は、ECMとVCUとの間で種々の運転状態/パラメータを通信する為の、6つの異なる信号接続を含むが、この数より多い数の信号接続や少ない数の信号接続が使用される場合もある。具体的には、VCUは、インターフェイス142を介してECMからエンジンシステム運転情報を受け、その情報は、各気筒の吸気バルブのバルブ作動を制御するために使用され得る。更に、VCUはインターフェイス142を介してECMに情報を送る場合も有る。ECM12は他の信号と共に、インターフェイス142を介してVCUに送られるクランク位置信号（crank position signal: CPS）及びCAM信号を受け、その後、VCUは吸気バルブ制御信号を吸気バルブのアクチュエータに送ることが出来る。
【００２１】
ECM-VCU間のインターフェイス142は、ECMからVCUへデジタルクランク位置信号（crank position signal: CPS）を送るためのCPSライン202を含む。実施形態の幾つかにおいて、CPS信号はVRセンサーからECMへ送られる場合がある。また、幾つかのケースにおいては、CPS信号はECMに送られたPIP信号から加工される場合がある。実施形態の幾つかにおいて、CPSライン202はバンド幅を広くする為のツイストペア結合の場合があり、それにより、外部要因からの電磁妨害を低減し得る。
【００２２】
実施形態の幾つかにおいて、ECM-VCUインターフェイス142は、ECMとVCUとの間で相互にメッセージを送るための専用のCANライン204を含む場合がある。専用CANライン204は、バンド幅を拡大して外部要因からの電磁妨害を低減することが出来る、ツイストペア結合でもよい。ECMによって送られるメッセージは、ECM状態の情報、及び、VCUに送られるECM指令情報を含む場合がある。構成の一例において、ECMは90°クランクアングル（crank angle: CA）毎にECM状態の情報をVCUに送る場合があり、或いは、16ミリ秒の期間に少なくとも一つのメッセージを送る場合がある。例の一つにおいて、ECM状態情報は、VCUイネーブル信号、気筒信号、エンジン速度信号、エンジン負荷信号、及び、ECM TDCカウンター信号を含み得る。さらに、ECMは90°CA毎、或いは、エンジン始動及びエンジン低速度の間の吸気バルブの開閉イベントの予定を決める/更新することが必要とされるときに、ECM指令情報メッセージをVCUに送る場合がある。例の一つにおいて、ECM指令情報は、各吸気バルブのバルブモード信号、各吸気バルブの目標開角度信号、及び、各吸気バルブの目標閉角度信号を含み得る。
【００２３】
さらに、VCUによって送られるメッセージは、ECMに送られるVCUモジュール状態情報とVCU気筒状態情報とを含み得る。構成の一例において、VCUは90°CA毎にECMへVCUモジュール状態メッセージ（情報）を送る場合が有り、或いは、16ミリ秒の最大期間の中で少なくとも一つのメッセージを送る、或いは、VCUレディー信号、同期状態信号、又は、バルブ閉鎖劣化信号の変化を受けると同時に少なくとも一つのメッセージを送る場合がある。例の一つにおいて、VCUモジュール状態情報は、VCUレディー信号、同期状態信号、CPS状態信号、CAM状態信号、電源状態信号、温度状態信号、バルブ閉鎖劣化信号、VCU TDCカウンター信号、及び、VCU電圧信号を含み得る。さらにVCUは、90°CA毎に、VCU気筒状態情報をECMに送る場合がある。例の一つにおいて、VCU気筒状態情報は、各吸気バルブのバルブ状態信号、各吸気バルブの吸気バルブ開放エラー信号、及び、各吸気バルブの吸気バルブ閉鎖エラー信号を含み得る。
【００２４】
ECM-VCU間インターフェイス142は、No.1気筒のTDC識別子を含む、修正された若しくは複合されたCAM信号を、ECMからVCUへ送ることが出来る複合TDCライン206を含む場合がある。複合TDC信号は、CPS信号ライン及び/又は自動車CANシステムの劣化イベントのときのバックアップ信号として実装され得る。実施形態のいくつかにおいて、複合TDC信号が単一のワイヤを通って伝達される場合がある。複合TDC信号パルス列の例を図3に示し、後で詳細に説明する。
【００２５】
実施形態の幾つかにおいて、エンジンの気筒バンクの各々について二つ以上のカムシャフトを使用するV型エンジン構成が用いられる場合がある。そのような構成において、複合TDC信号は夫々の気筒バンクの吸気バルブに対応する二つのCAM信号に基づいて生成され得る。二つのCAM信号を使用したVCUのECMに対する複合TDC信号同期の生成は、単一のCAM信号から複合TDC信号を生成する場合に比べて半分以下のエンジンクランク角度で達成され得る。このようにして、同期化を実現するのに掛かる時間が低減され得る。迅速な同期化は、冷間始動プロシージャ（cold start procedures）にとって特に適用可能であり、また、有益である。さらに、幾つかの実施形態において、複合TDC信号がエンジンの気筒吸気バルブを制御するのに使用されるカムシャフトの数に対応する適切な数のCAM信号に基づいて生成され得ることは理解されるであろう。実施形態の幾つかにおいて、複数の複合TDC信号が異なるCAM信号に基づいて生成される場合もある。
【００２６】
ECM-VCU間インターフェイス142は、VCUからECMへ、VCUが使用可能でありECMと同期しているかどうかを示す状態情報を伝達することが出来るVCU状態ライン208を含み得る。具体的には、VCUはECMからVCUに送られた複合TDC信号の内部バージョンを算出し得る。VCUは内部演算された複合TDCパルス列を、VCU状態ライン208を介してECMに送ることが出来る。VCUで生成される複合TDC信号は、後で図4を参照にして詳しく説明する。
【００２７】
また、ECM又はVCUのいずれかが、TDC信号の位相を比較して計算し、ECMとVCUが較正可能な位相範囲内で同期しているか判断し得ることは、理解されるであろう。さらに、上述の比較が、一つの信号のエッジが他の信号のエッジに対してどこで生じるかの分析であり得ること、そして、その比較が時間或いは位置に基づき得ることは、理解されるであろう。ECMのVCUに対する同期及び誤差の検出は、後から図5を参照にして詳述する。VCU状態信号は、専用のCANラインの劣化イベントにおけるバックアップ信号として実装される場合がある。
【００２８】
実施形態の幾つかにおいて、VCU状態信号は単一のワイヤを用いて伝達され得る。ECMとVCUとの間のインターフェイスの専用制御信号ラインを利用して気筒識別子を含むパルス列を送って制御モジュール間の同期を監視することは、正確で且つロバストな方法で実行され得、ひいては、吸気バルブの制御精度の向上をもたらすことが出来る。また、複合TDC信号ラインとVCU状態信号ラインの実装は、CPS信号ライン及び/又は専用CAN信号ラインの劣化の場合に、それらの信号ラインがクランク角と気筒位置を識別するのに使用されるので、インターフェイスをよりロバストにする。
【００２９】
ECM-VCU間インターフェイス142は、VCUによって検出された吸気バルブ閉鎖劣化信号をECMへ送ることが出来るバルブ閉鎖劣化（valve closure degradation: VCD）ライン210を含む場合がある。VCD信号の受信に応じて、ECMは燃料供給及び点火オペレーションを調整してVCDに対応する。例の一つにおいて、VCUが4つの専用信号ラインを用いてバルブ閉鎖劣化（VCD）信号をエンジン制御モジュール（ECM）に送る場合がある。VCD信号は、4つの単一のワイヤを使ってVCUからECMへ送信され得る。8気筒エンジンの場合、各VCD信号ラインは二つの気筒に関するVCD信号を送るために使用され得る。更に、VCUが一つ以上の吸気バルブにおけるVCDを検出したとき、VCUはVCDを持つ気筒に関するVCD信号ラインを、ECMから点火/燃料供給不能メッセージが受信されるまで、ロー（low）に保持する。これは、VCDを有する気筒（群）が点火及び燃料供給不能であることを確認する。別の方法では、VCDはVCUによってクリアされる場合がある。さもなければ、通常運転の間、VCUはその信号ラインをハイ（high）に保持し得る。
【００３０】
構成の一例において、8気筒エンジンの場合、VCUは専用CANリンクを用いて、VCD或いはVCD信号ラインの劣化、即ち、開回路を持つ信号ライン、グラウンドに短絡した信号ライン、又は、電源に短絡した信号ライン、のいずれかを持つ気筒を識別するメッセージをECMへ送信し得る。CANを使って送信されるVCDメッセージは、8ビットで、一つのビットが各気筒に対応し、バルブ閉鎖劣化或いは信号ライン劣化が存在しない場合に0にセットされ、バルブ閉鎖劣化或いは信号ライン劣化が存在する場合に1にセットされる。更に、ECMはVCUのVCD信号CANメッセージを受信して処理し、1にセットされたビットを持つ気筒の点火及び燃料供給を不能にする。ECMが、VCU VCD信号CANメッセージ内で識別される気筒の燃料供給と点火を不能にした後、ECMは点火/燃料供給不能CANメッセージをVCUへ送り得る。ECM点火/燃料供給不能メッセージは、VCU VCD信号CANメッセージと同じ構造を持つ。即ち、一つのビットが各気筒に対応し、そのビットは、燃料供給及び点火が所定の気筒で不能にされた場合に1にセットされる。
【００３１】
ECM-VCUインターフェイス142は、キーが点火位置にあることを示す信号をECMからVCUに送信するキーオン信号ライン212を含み得る。キーオン信号は、VCUが、始動後の適切な時間内にECMからのバルブ駆動指令を受け付け、そして、送ることが出来るよう、VCUシステムを起動するために使用され得る。キーオン信号に基づくVCUの起動の際、VCUがECMへVCUレディー信号を送信するようにしても良い。
【００３２】
ECM-VCUインターフェイスの幾つかの実施形態において、種々の信号或いは種々の信号ラインが省略される場合があり、そして/または、追加の信号、信号ライン、及び/又は、メッセージが、バルブ作動の制御、及び、対応するフィードバックを提供する為に、ECMとVCUとの間に設けられる場合があることは、理解されるであろう。
【００３３】
図3が、位置識別信号のパルス列、より具体的には、ECMによって生成され、そして、ECMから複合TDCライン206を経て（図2を参照）VCUへ送られる、複合TDC信号の例を示す。図示された例において、複合TDC信号は、各気筒のTDC前36°CAで生じる、90°CA毎の立ち上がりエッジを含む。さらに、No.1気筒のTDCに一致するパルスは60°CAの幅を持ち、それ以外のパルスは夫々30°CAの幅を持つ。60°CAの幅のパルスは、No.1気筒のTSCを識別する為に使用され得る。従って、No.1気筒に関するパルスの立下りは、圧縮行程のTDC後24°CAで生じ、そして、他の気筒に関するパルスの立下りは、圧縮工程のTDC前6°CAで生じ得る。No.1気筒に対応するパルス幅を大きくすることによって、その気筒は容易に識別可能となり、そして、システム能力（例えば、バルブタイミング）の監視精度が改善され得る。複合TDCパルス列は、クランク位置信号（crank position signal: CPS）ライン、自動車CANリンク、或いは、両方のラインが劣化した場合に、CPS、及び、CANメッセージ信号の中に含まれるNo.1気筒の識別子に対するバックアップを提供することが出来る。
【００３４】
上述したように、VCUは、ECMに対して吸気バルブの操作上のフィードバックを提供し得るVCU上体信号ライン208（図2を参照）を介して、ECMにVCU状態信号を送ることが出来る。例の一つにおいて、VCUからのフィードバックを利用して、ECMとVCUとの間の同期に関する誤差をチェックするための制御ストラテジーが用いられる場合がある。具体的には、VCUは、VCUの内部の気筒タイミングに基づいてパルス列を内部で演算し、そして、図3に示すECMによって生成された複合TDCパルス列と同じパルス列特性を含む場合がある。ECMから複合TDC信号を受信したとき、VCUはECMへVCU状態信号を送り得る。図4に示すように、VCU状態信号は複合TDC信号と位相のみが異なる、同じパルス列を生成しる場合がある。この位相シフト（phase shift）は、VCUとECMとの間の同期誤差をもたらし得る。位相シフト及び/又は同期誤差は、例えば、VCUソフトウエアのエラー、CPS信号処理エラー、及び/又は、VCUハードウエアの劣化が原因である。
【００３５】
ECMが生成した複合TDC信号パルス列が実線で示され、VCU状態信号パルス列が破線で示される。夫々のパルス列は、夫々対応する制御モジュールの内部タイミングを示し得る。従って、複合TDC信号をVCU状態信号の両方が与えられたとき、ECM或いはVCUの何れかにとって、これらの二つの信号の位相シフトを演算し、そして、伝達待ち時間の値を引き算することによって、VCU-ECM間の同期誤差を測定することが可能となる。
【００３６】
一方、複合TDC信号がワイヤー断線や短絡などによって利用できないときは、ECM内部のTDCエッジタイミングと、状態信号のエッジタイミングを比較することにより、VCUとECMとの間の同期誤差が算出され得る。また、状態信号が劣化したとき、VCU内のTDCタイミングと、複合TDC信号のエッジタイミングとを比較することにより、VCUとECMとの間の同期誤差が算出され、その後、同期誤差が、エンジン制御の目的で、専用CANラインを介してECMへ送られる。更に、複合TDC信号と状態信号の両方が利用できない場合、VCUから気筒識別タイミングがVCUからECMへ、割り込み処理ルーチン或いはポーリング・システムを使用したメッセージと共に送られ、同期誤差を検出するための付加的な手段を提供する。
【００３７】
図4は全ての気筒に亘ってVCU状態信号がずれていることを示しているが、VCUが気筒毎に同期ずれを持ち、それがVCUのECMに対する同期誤差をもたらす場合があることは理解出来るであろう。場合によっては、単一の気筒、或いは、気筒のサブグループにECMの燃料供給及び点火指令との非同期をもたらすVCU同期誤差が発生することがある。
【００３８】
図5が、上述したiEVAエンジンシステムで実行され得るECMとVCUとの間の同期誤差を検出する為の方法の実施形態の一つを示す。ステップ502において、方法は、ECMからVCUへ複合TDC信号を送る工程を含む。複合TDC信号は、クランク位置を示すパルス列を含み、そして、No.1気筒の識別子パルスを含み得る。複合TDC信号の例は図3に示したものである。
【００３９】
ステップ504において、方法はECMにおいてVCUからVCU状態信号を受信する工程を含み得る。VCU状態信号は、VCUに送られた複合TDC信号の反射信号であり得る。即ち、VCU状態信号は、複合TDC信号に対して時間的に遅れてはいるが、複合TDC信号に一致して作られ得る。しかしながら、VCU状態信号は、VCUの内部クロックに基づいて演算され得る。したがって、VCU状態信号は、二つの制御モジュール間のタイミング誤差はもとより、他の内部ソフトウエア・エラー及び/又はハードウエア劣化に基づき、ECMの複合TDC信号に対して位相がシフトする、即ち、位相がずれる場合がある。
【００４０】
ステップ506において、方法は、複合TDC信号とVCU状態信号との間の位相シフトを、較正可能な限界値と比較する工程を含み得る。この方法の一例において、限界値はエンジン速度に基づいて較正され得る。なぜなら、バルブリフトの最小継続時間がエンジン速度に基づいて変化する場合があるからである。例えば、クランク角に対する有効最小バルブリフト継続期間が短くなるエンジン低回転においては、ECMの複合TDC信号後、90°CAシフトしたVCU状態信号パルス幅は、吸気バルブが点火が実行される前に閉鎖され得るので、バルブ閉鎖劣化を生じることがない。反対に、有効最小バルブリフト継続期間がクランク角に対して長くなるエンジン高回転においては、ECMの複合TDC信号後、90°CAシフトしたVCU状態信号パルス幅は、点火が行われるときに吸気バルブが開かれ得るので、バルブ閉鎖劣化を生じ得る。上述の比較が、一方の信号のエッジが他方の信号のエッジに対してどの位置で生じるかという分析であり、その比較が、時間ベース或いは位置ベースで行われ得ることは理解出来るであろう。ECMパルス列とVCUパルス列との間の位相シフトが限界値を超えていると判断された場合、方法はステップ508に続く。反対に、ECMパルス列とVCUパルス列との間の位相シフトが限界値の範囲内であると判断された場合、方法は終了する。
【００４１】
ステップ508において、方法は、位相シフトされたVCUパルス列に基づいて、バルブ劣化が生じそうかどうかを判定する工程を含む。例の一つとして、バルブ劣化はバルブ軌道のエラーによって示され得る。すなわち、バルブが所望の軌道に従わない場合があり、その結果、エンジン点火の間にエンジン点火の間に閉じられなくなる場合がある。実施形態の幾つかにおいて、バルブ閉鎖劣化が、気筒別にVCUによって判定され得る。VCUは、専用CANメッセージを介してECMにバルブ閉鎖劣化情報を送ることが出来る。もしバルブ閉鎖劣化が生じそうであることが判定されたならば、方法はステップ510に続く。反対に、もしバルブ閉鎖劣化が生じそうでない場合は、方法はステップ514に移動する。
【００４２】
ステップ510において、方法は、バルブ閉鎖劣化が生じる可能性の有る気筒に対する点火及び/又は燃料供給を停止する工程を含む。気筒への点火及び/又は燃料供給を停止することにより、燃焼が妨げられ、その結果、例えば吸気ポートへのバックファイアが防止されてノイズ、振動、ハーシュネス（noise, vibration, harshness:  NVH）を低減することが出来る。
【００４３】
ステップ512において、方法はVCUをECMと再同期させる工程を含み得る。一例において、VCU内部クロックがECMから送られた複合TDC信号に基づいてリセットされ得る。VCUをECMと再同期化することにより、吸気バルブの制御精度が向上し、吸気バルブ制御劣化が低減され得る。
【００４４】
ステップ514において、方法は位相シフトを補償すべく吸気バルブのバルブタイミングを調整する工程を含み得る。場合によっては、バルブタイミングは、個々の気筒或いは気筒サブグループに対応する同期誤差を訂正すべく、気筒別ベースで調整され得る。幾つかの条件において、バルブタイミングが調整されない場合があることは理解できるであろう。
【００４５】
実施形態の幾つかにおいて、ECMに代わってVCU内において同期誤差が判定される場合がある。もしVCUのECMに対する同期誤差がVCUの内部で演算されるならば、得られる値はCANリンクを介してECMへ伝えられ、ECMがこの情報を、例えば燃料供給及び/又は点火の停止のようなエンジン制御の目的のために処理することが可能となる。
【００４６】
この明細書に含まれる信号タイミングが、単なる例示であって、本明細書の広さや範囲を限定するものでは無いことを記しておく。また、ここに含まれる制御ルーチン及び判断ルーチンの例が、種々のエンジン構成及び/又は種々の自動車システム構成とともに使用され得ることも記しておく。ここに記述された具体的なルーチンが、イベント駆動、多重タスク処理、マルチスレディング及び、それらの類型のような数多くの処理方式のうちの一つ以上を表し得る。記述される種々のステップ、動作、又は、機能は、それ自体、記述された順番で、または並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。同様に、処理の順番は、ここに記述された実施形態例の特徴及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されたものである。記述されたステップ或いは機能の一つ以上が、使用される具体的な制御ストラテジーに応じて、繰り返し実行され得る。
【００４７】
更に、記述されたステップは、エンジン制御システム内の、コンピューターで読み出し可能な記憶媒体の中にプログラムされる、図式化コードであり得る。
【００４８】
当然のことながら、ここに記述された構成及びルーティンが、本質的に例示であり、そして、多数の変形例が可能であるため、これらの具体的な実施形態が限定の意味で解釈されるべきではない。例えば、上述の技術は、V型6気筒エンジン、V型8気筒エンジン、直列4気筒エンジン、直列6気筒エンジン、V型10気筒エンジン、V型12気筒エンジン、あるいは他の形式のエンジンに適用可能である。本明細書の主題は、ここに記載された種々の装置及び構成、そして他の特徴、機能及び/又は特性の新規で非自明な全ての組み合わせ及び一部組み合わせ（subcombination）を含む。
【００４９】
特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「一つの第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は特性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが本件請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】電気駆動式吸気バルブを含むエンジンシステムの一つの気筒を示す概略図である。
【図２】バルブ制御ユニットと電気的に接続している電子制御モジュールのブロック図である。
【図３】電子制御モジュールによって生成される、気筒識別子を含む複合カム信号を表すパルス列の図である。
【図４】図3のパルス列に、バルブ制御ユニットによって生成された位相シフトしたパルス列を重ねて示す図である。
【図５】図1のエンジンシステムの、電子制御モジュールとバルブ制御ユニットとの間の通信の同期誤差を検出する為の取り組みを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
10.  エンジン  
12.  制御器（ECM）
51.  電動バルブアクチュエータ（EVA）
52.  吸気バルブ
140.  バルブ制御ユニット（VCU）
142.  インターフェイス
202.  CPSライン
204.  専用CANライン
206.  複合TDCライン
208.  VCU状態ライン
210.  バルブ閉鎖劣化（VCD）ライン
【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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