JP7345063B2 - 制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、制御装置に関する。
燃費改善のため吸排気バルブの開閉タイミングをエンジン状態に応じて可変にする、可変動弁機構を備えたエンジンが増加している。可変動弁の制御では、検出したカム角信号の位相変化を可変動弁装置のコントローラにフィードバックし、カムの位相を目標位相へと制御している。特許文献１には、カム位相角の計測方法に関する基本的な考え方が示されている。
特開２００１－２０７０７号公報
過渡運転時のＥＧＲガスの変動抑制や高精度のトルク制御要求への対応のため、可変動弁機構の高応答が求められており、そのため計測時間分解能向上の目的で、従来よりも歯数を増やしたカムシグナルプレートが適用される場合がある。
上記特許文献１の技術では，気筒位相角度(各気筒の圧縮ＴＤＣ間隔)の範囲でカム位相の変化角度を算出するが、この技術に対して、従来よりも歯数を増やしたカムシグナルプレートを適用すると、気筒位相角度の範囲内に複数のカム角信号を検出することとなり、カム位相の変化角度を正しく演算できない。
この場合、カム角信号検出範囲を気筒位相角度より狭角(例えば１サイクル間角度をカム歯数で除した角度)としてカムシグナルプレートの検出歯とカム角信号検出範囲とを一対一で対応させ、各カム角信号を独立して検出するようにすることで、一つのカム角信号検出範囲内において複数のカム角信号を検出してしまうことは回避出来る。
しかしながら、可変動弁機構のカム位相可変範囲は、上記要件とは異なる内燃機関の様々な性能要求により決まる。したがって、可変動弁機構によりカム位相の角度が進角もしくは遅角されて、対応する検出歯が、対応するカム角信号検出範囲を超えて、隣接するカム角信号検出範囲まで移動した場合に、誤ったカム位相を算出する可能性がある。
本発明は、可変動弁機構によるカム位相の変更により、対応するカム角信号検出範囲を超えた場合においても、実際のカム角に等しいカム位相を算出することが出来る制御装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明では、カム角信号検出範囲を超えてカム位相が変化する超過動作の兆候の有無を判定し、超過動作の兆候があると判定された状態において、カム角信号検出範囲外にてカム角信号が検出された場合には、カム位相角演算式を変更することを特徴とする制御装置を備える。
本発明によれば、可変動弁機構の高速化に対応した歯数のカムシグナルプレートを適用しても、実態と合うカム位相の変化量を演算することができる。したがって、位相角の動作範囲を狭めることなく、高精度な吸排気弁開閉タイミング制御による燃費向上やトルク制御効果が得られる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
内燃機関の可変動弁機構の構成を説明する図。 従来の制御装置の機能構成を説明するブロック図。 従来の作動角計測方法を説明する図。 計測分解能の向上効果を説明する図。 従来手法の課題を説明する図。 従来の課題の解決方法を説明する図。 本発明の制御装置の一実施形態における計測方法の特徴を説明する図。 カム角信号判定範囲の幅を設定する方法について説明する図。 第１実施形態における制御装置の内部機能の構成を説明するブロック図。 カム角超過判定部の内部機能の構成を説明するブロック図。 作動角に応じたカム角超過判定部の出力の変化を示すグラフ。 カム角信号超過兆候判定部の処理内容を示すフローチャート。 第２実施形態における作動角演算部の内部機能の構成を説明するブロック図。 作動角演算部の処理内容を示すフローチャート。 従来の作動角計測方法を説明する図。 従来手法の課題を説明する図。 本発明の制御装置の一実施形態における計測方法の特徴を説明する図 従来の課題の解決方法を説明する図。 作動角に応じたカム角超過判定部の出力の変化を示すグラフ。
＜実施例１＞
本発明に係るカム角計測方法の実施形態について図面を参照して説明する。
可変動弁機構を備える内燃機関の構成について、図１を用いて説明する。
内燃機関は、ピストン１０１と吸気弁１０２および排気弁１０３により閉塞される空間(気筒)において燃料と空気の混合気を燃焼させ、燃焼ガスの体積膨張をピストン１０１に連結されるクランク軸１０１の回転運動に変換する。クランク軸の回転は、タイミングベルト１０８(タイミングチェーンでもよい)を介して吸気カム軸１０４と排気カム軸１０６に伝達される。吸気カム軸１０４と排気カム軸１０６には、吸気カム１０５および排気カム１０７が備えられており、吸気カム１０５が吸気弁１０２を押し下げるとき吸気通路が開き、空気ないし燃料と空気の混合気が気筒へ流入する。また、排気カム１０７が排気弁１０３を押し下げるとき排気通路が開き、燃焼ガスが気筒から排出される。
クランク軸１０１に固定されるクランク角プレート１０９には、所定間隔に設置された検出歯が備わっており、クランク角センサ１１０にて検出歯の位置をクランク角信号として読み込むことでクランク軸の回転角度や回転速度を認識することができる。
吸気カム軸１０４に固定されるカム角プレート１１１には、所定間隔に設置された検出歯が備わっており、カム角センサ１１２にて検出歯の位置をカム角信号として読み込むことでカム軸の回転角度や回転速度を認識することができる。
ピストンを複数備える、いわゆる多気筒の内燃機関においては、クランク角信号による角度情報とカム角信号の検出回数や信号状態(電圧レベルなど)情報を組み合わせることで、次に混合気に点火する気筒を識別する(気筒判別)。
吸入する空気には慣性力が働くため、吸気バルブの開閉タイミングが固定位置の場合、エンジン回転数によって気体の吸入量が変わってしまう。そこで可変動弁機構１１３を用いて吸気バルブの開閉タイミングを可変にすることで吸気量を積極的に制御する技術が既知である。可変動弁機構１１３は、位相の変わらないカムハウジング１１５と、カム軸に固定されカム軸の位相を変化させるベーン１１６とを主な構成要素とする。可変動弁機構１１３には、電気的に制御するものや、空隙１１７や１１８に注入される油圧により制御するものがある。油圧制御を例にすると、空隙１１７に油圧を供給してベーン１１６の回動によりカム軸回転方向１１４にカム軸の位相を変えたり(進角操作)、空隙１１８に油圧を供給してベーン１１６の回動によりカム軸回転方向１１４と逆方向にカム軸の位相を変えたり(遅角操作)することができる。
また、ベーン１１６は、キーやバネ力などで初期位置を決められ、初期位置が最遅角位置に置かれて最遅角位置から進角方向に制御される構成や、初期位置が最遅角位置と最進角位置の中間に置かれ進角方向・遅角方向の両方向に制御される構成がある。本実施例では初期位置が最遅角位置に置かれ最遅角位置から進角方向に制御される構成を例に説明するが、本構成に限定するものではない。
可変動弁機構によりカム軸を目標角度へ制御する方法は、初期位置に対する現在のカム角作動量(作動角)を演算し、目標角との差分に基づき制御量を調整するフィードバック制御が一般的である。
本実施形態の制御装置は、可変動弁機構のカム軸の作動角を演算してカム位相を計測する技術に関するものである。
次に、従来の作動角演算に掛かる制御機能の構成を、図２を用いて説明する。図２は、従来の制御装置の機能構成を説明するブロック図である。本機能は内燃機関のＥＣＵ２００に備わるものである。
従来の制御では、クランク角センサ２１３の出力を信号検知部２０３で検出し、検出されたクランク角信号２１２によりカム角演算に用いるクランク角度情報２１０を角度生成部２１１で演算する。また、カム角センサ２０２の出力を信号検知部２０３で検出し、カム角信号２０４を出力する。
カム角演算部２０５では、クランク角度情報２１０においてカム角の計測基準位置角度を備えており、計測基準位置角度に対するカム角信号２０４入力時のクランク角度情報２１０からカム角２０９を演算する。
作動角演算部２０６では、初期位置におけるカム角の情報を備えており、カム角演算部２０５で演算されたカム角２０９と初期位置におけるカム角とを比較してカム軸の作動角２０８を演算する。作動角２０８は、可変動弁機構制御パラメータ演算部２０７にて、可変動弁機構の制御パラメータの演算に用いられる。そして、可変動弁機構制御パラメータ演算部２０７によって演算された制御パラメータは、可変動弁機構の制御である目標角度へのフィードバック制御に利用される。
図２のカム角演算部２０５と作動角演算部２０６の演算内容について、図３を用いて具体的に説明する。図３は、従来の作動角計測方法を説明する図である。
図３は、従来の作動角計測方法を説明する図であり、横軸を時間、縦軸をカム角信号として示す。図３の上段には、最遅角位置におけるカム角信号の検出例３０１を示し、図３の下段には、進角側移動位置におけるカム角信号の検出例３０２を示す。
カム角信号は、センサの仕様にもよるが、カムプレート１１１の検出歯を検出したときに信号レベルが落ちる仕様として記載している。ＥＣＭがカム角信号を検出するタイミングはＴ３２１～Ｔ３２３、およびＴ３２１’～Ｔ３２３’である。符号にダッシュ付きのタイミングは、符号にダッシュが付いていないタイミングが初期位置であることを意味している。つまり、ダッシュが付いていない符号で示すタイミングが、最遅角位置におけるカム角信号の検出タイミングであり、ダッシュ付きの符号で示すタイミングが、最遅角位置から進角方向に移動した進角移動位置におけるカム角信号の検出タイミングである。
カム角信号は気筒判別にも利用されるが、可変動弁機構により検出タイミングが変わるため、カム角信号入力情報(回数や信号レベル)が変わらない範囲でカム角を検出する必要がある。従って、カム角計測範囲Ｔ３１１～Ｔ３１３(実際は右方向にも続く)は気筒位相差間隔(圧縮ＴＤＣ間隔)に設定される。例えば、内燃機関が３気筒の場合は２４０ｄｅｇＣＡ間隔となり、４気筒の場合は１８０ｄｅｇＣＡとなる。
カム角は、カム角計測範囲Ｔ３１１～Ｔ３１３の進角端Ｔ３０１～Ｔ３０３(実際は右方向にも続く)をカム角計測基準位置とし、進角端Ｔ３０１～Ｔ３０３からカム角信号検出タイミングＴ３２１～Ｔ３２３、Ｔ３２１’～Ｔ３２３’までの角度をカム角として検出する。例えば、カム角計測範囲Ｔ３１２において、カム角計測基準位置Ｔ３０２からカム角信号が検出される検出タイミングＴ３２２までの間の角度が最遅角位置のカム角（初期位置）３０３になる。そして、同じカム角計測範囲Ｔ３１２において、カム角計測基準位置Ｔ３０２からカム角信号が検出される検出タイミングＴ３２２’までの間の角度が最進角移動位置におけるカム角（作動位置）３０４になる。そして、カム角（初期位置）３０３とカム角（作動位置）３０４との差分が作動角（第１作動角）３０５として算出される。この従来演算式は下記の式(１)となる。
作動角＝カム角（初期位置）－カム角（作動位置）・・・（１）
エンジン回転数の変化に好適に追従して可変動弁機構を制御するためには、カム角の検出頻度が高いほうが望ましい。可変動弁機構によりカム軸角度を初期角から目標角まで進角方向に制御する場合を例に図４を使って説明する。
図４は、計測分解能の向上効果を説明する図である。
図４では、低検出頻度で検出したカム角の検出値に基づいてカム軸角度を制御した場合の動作を破線４０２で示し、高検出頻度で検出したカム角の検出値に基づいてカム軸角度を制御した場合の動作を実線４０１で示す。
Ｔ４２１～Ｔ４２７のタイミングでカム作動角を演算して可変動弁機構を制御する低検出頻度制御では、作動角４１１と４１２の結果から検出タイミングＴ４２２において次の検出タイミングＴ４２３で目標角を超えてしまう(４１３)ことが予想される。したがって、角度制御量を小さくして制御を行い、その結果、制御開始から目標角への到達タイミングがＴ４０３となり、Ｔ４０１からＴ４０３までの間にＴ４１１に時間がかかる。
一方でＴ４２１～Ｔ４２７のタイミングにＴ４３１～Ｔ４３７の検出タイミングを加え、作動角計測の時間分解能を向上すると、Ｔ４２２で予想されるＴ４３２における作動角(４１４)は目標角を超えない。したがって、角度制御量を小さくすることなく制御でき、制御開始から目標角への到達タイミングがＴ４０２となり、Ｔ４０１からＴ４０２までの時間をＴ４１１よりも短い時間であるＴ４１２とすることができ、高速な目標角度制御が可能になる。
作動角計測の時間分解能向上には、カム角信号検出頻度を向上すればよく、カム角プレートに設置される検出歯を増やし、短い間隔で配置すればよい。
次に検出歯を増やした高時間分解能のカム角プレートを適用したときの従来制御の課題を、図５を用いて説明する。図５は、従来制御の課題を説明する図である。
例えば、カム角センサ２０２がカム角信号をカム角プレートの歯毎に独立して検出するために、歯数に応じたカム角計測範囲Ｔ５１１～Ｔ５１５を設定する。高時間分解能のカム角プレートを用いた場合、従来の歯数が少ないカム角プレートを適用したときに比べて、カム角計測範囲は狭くなる。
しかし、可変動弁機構の作動範囲は内燃機関の性能要求に基づき決定されるため、従来と同じ作動範囲が考えられる。即ち、図５の上部に示す、カム角信号Ｔ５２４がＴ５２４’の位置まで進角する例のように、カム角計測範囲Ｔ５１３を超えて、隣接するカム角計測範囲Ｔ５１２でカム角を検出する場合が考えられる。
この場合、カム軸は実際には進角方向に作動角５０３だけ作動したが、Ｔ５０３をカム角計測基準位置とするカム角計測範囲Ｔ５１３では、Ｔ５２４とＴ５２５’のカム角を比較して作動角５０４(遅角した値)を演算してしまう(誤演算)。図５の下部において示すように、実際のカム角は、点線５３３で示すように進角方向に漸次増大するように変化しているにもかかわらず、従来の演算方法ではカム角計測基準位置角度５３２を超えた後(Ｔ５３４以降)の作動角５３４を、遅角値として演算してしまう。
この値がフィードバックされた場合、目標角５３１に向かって過剰に進角制御されることになるため、可変動弁機構の作動レンジは計測基準位置５３２を超えないようカム角計測範囲内に制限されて狭められてしまう。
次に、可変動弁機構の作動レンジを狭めることなく高時間分解能計測を実現する方法を図６に基づき説明する。図６は、従来の課題の解決方法を説明する図である。
例えば、可変動弁機構の作動によってカム軸が最遅角位置から進角され、図６の上部上段から上部下段に示すように、カム角信号Ｔ６２４からカム角信号Ｔ６２４’まで移動した場合、カム角計測範囲Ｔ６１３を超えた位置で検出したカム角信号の作動角６０３は、カム角(初期位置)６０１と、カム角計測基準位置Ｔ６０３からＴ６２４’までの角度６０４とで構成される。
角度６０４は、カム角計測範囲Ｔ６１３に対して進角側に隣接する他のカム角計測範囲となるカム角計測範囲Ｔ６１２において、カム角信号Ｔ６２４’のカム角６０２とカム角計測範囲Ｔ６１２の角度から求められる。即ちカム角計測範囲Ｔ６１２の角度からカム角６０２を差し引いた値が角度６０４となる。この角度をカム角６０２の変換角度、変換カム角６０４とする。変換カム角６０４は、可変動弁の作動位置における他のカム角計測範囲の作動カム角を進角方向値に変換した角度である。
従って、カム角(初期位置)６０１と変換カム角６０４を足し合わせることで進角方向の正確な作動角（第２作動角）６０３が求められる。この変換カム角利用演算式は、下記の演算式（２）となる。
作動角（超過時）＝カム角（初期位置）＋変換カム角（作動位置）・・・（２）
図６の下部において、カム角計測基準位置角度６３２を超える領域に目標角６３１を設定し、制御開始した場合の計測角の演算結果を示す。カム角計測基準位置角度６３２を超える前に検出されるカム角を作動角へ換算するには、従来演算式（１）が用いられる。そして、カム角計測基準位置角度６３２を超えて検出されるカム角を作動角へ換算する際に、即ちＴ６３４以降の作動角を求める演算式を、図３で説明した従来演算式（１）から、図６上部にて説明した変換カム角利用演算式（２）へ切り替えることで、遅角値と誤演算することなくカム軸動作６３３に沿った作動角６３４を演算出来るようになる。したがって、カム角がカム角計測基準位置角度を超える領域においても、高時間分解能な角度計測が実現できる。
このように作動角を求める式を適宜変更することで、カム角がカム角計測基準位置を超える領域でも、カムの作動角を正しく演算することが出来る。
次に作動角の演算式切り替え判断方法について説明する。
作動角演算式の切り替えは、カム角信号がカム角計測基準位置を超えたことを識別すれば可能となる。しかし、カム角計測基準位置を超えた領域で検出されたカム角信号が、進角による検出信号か、遅角による検出信号か区別しなければならない。例えば図７に示す、カム角信号Ｔ７２５’’は、Ｔ７２５の進角した信号か、それとも、Ｔ７２４の遅角した信号かを区別しなければならない。そこで、Ｔ７０４からＴ７１４の区間７０４のように、カム角計測基準位置から遅角方向の所定範囲を、カム角信号判定範囲(７０１～７０６)と定義する。カム角が進角方向に変化してカム角計測基準位置を超えて、隣接する他のカム角計測範囲に移動する場合に、必ずカム角信号判定範囲を通過することを利用して、カム角計測基準位置を超えたか否かを判別するようにする。
即ち、カム角信号判定範囲で検出されたのち、カム角計測基準位置を超えた領域で検出された信号は進角によるものと判断し、図６で説明した変換カム角利用演算式（２）を用いて作動角を演算する。
カム角信号判定範囲は、角度、または時間のいずれかで設定する。本実施例では角度で設定するものとして説明する。次に、カム角信号判定範囲の幅の決め方について説明する。
カム角信号判定範囲は、進角してきたカム角信号を確実に少なくとも１回以上検出できる範囲でなければならない。即ち、カム角信号判定範囲の幅がカム角信号の入力速度に同期する幅であれば、確実に１回のカム角信号を検出することが出来る。カム角信号の入力速度は、可変動弁機構の作動速度やエンジン回転数により変化するため、各パラメータに応じた幅とすることを、図８を使って説明する。
図８は、カム角信号判定範囲の幅を設定する方法について説明する図である。
図８の上部には、エンジン回転数が高い場合において、可変動弁機構の作動速度が速い時８０１と遅い時８０２の動作例を示す。カム角信号の入力周期は、区間Ｔ８１１～Ｔ８１５で表されている。入力周期は、概ねエンジン回転数により決まり、角度変化は可変動弁機構の作動速度により決まる。角度変化が大きいと、計測基準位置８０５を高速に通過してしまうため、確実にカム角信号１回以上捉えるためにはカム角信号判定範囲の幅は広くなければならない。
可変動弁機構が比較的低速な作動速度で動作する場合８０２は、カム角信号判定範囲の幅を８０８とすれば、Ｔ８０４にてカム角信号判定範囲８０８内におけるカム角検出８１１が可能となる。
一方、同じ幅８０８を可変動弁機構が比較的高速な作動速度で動作する場合８０１に適用しても、Ｔ８０１のタイミングにてカム角は検出できない。そこで、カム角信号判定範囲の幅を８０８から８０９に広げることで、Ｔ８０１にてカム角検出８１０が可能になる。
次に、図８の下部に、エンジン回転数が低い場合における、可変動弁機構の作動速度が速い時８０１と遅い時８０２の動作例を示す。カム角信号の入力周期は、区間Ｔ８２１～Ｔ８２４で表されている。
可変動弁機構が比較的低速な作動速度で動作する場合８０２に、エンジン回転数が高回転時のカム角信号判定範囲幅８０８を適用しても、Ｔ８２２のタイミングではカム角８１３は、カム角信号判定範囲の幅８０８から外れており、検出することはできない。そこで、カム角信号判定範囲の幅を８０８から８０８’まで広げることでＴ８２２にてカム角検出が可能になる。本実施形態では、カム角信号判定範囲の幅８０８を、作動角ｄｅｇＣＡが小さくなる側に広げて、幅８０９としている。
比較的高速な作動速度で動作する８０１においても同様で、例えば図８の下部に示すように、幅を８０９から８０９’まで広げることで、Ｔ８２１にてカム角８１２の検出が可能になる。
以上の可変動弁機構の作動速度とカム角信号入力周期の関係より、カム角信号判定範囲の幅は、可変動弁機構の作動速度とカム角信号入力周期の積にて求めればよい。カム角信号入力周期は、エンジン回転数に同期しており、カム角信号入力周期の代わりにエンジン回転数を演算パラメータとしてカム角信号判定範囲の幅を演算してもよい。
従来の機能構成に対し、本発明の機能構成を、図９を使って説明する。
図９は、第１実施形態における制御装置の内部機能の構成を説明するブロック図である。本実施形態の制御装置では、カム角信号が最遅角位置から進角方向に移動してカム角計測基準位置を超えて検出されたことを判定するカム角超過判定部９０３を新規に追加している。
また、作動角演算部９０５は、カム角超過判定部９０３の判定結果９０４を参照して演算式を変える構成に変更した。作動角演算部９０５の演算結果９０６は、従来同様に可変動弁機構制御パラメータ演算部２０７へ出力される。
なお、カム角入力周期演算部９０１は、図２に示す構成には含まれていないが、入力周期演算機能は、気筒判別に利用されるなどして既知の技術であるため、カム角計測とは別の機能で使用されているものを利用しても、本構成のために追加してもよい。
次に、カム角超過判定部９０３の機能構成を、図１０を使って説明する。
カム角超過判定部９０３は、カム角の進角によりカム角信号がカム角信号判定範囲で検出されたことを判定するカム角信号超過兆候判定部１００１と、カム角計測範囲においてカム角信号が初期位置より遅角側で検出されたことを判定するカム角信号遅角判定部１００２と、作動角演算部９０５で使用される演算式の切り替えを指示する切替判定部１００３とを備える。
次に、カム角超過判定部の各機能について図１１のタイミングチャートを用いて説明する。
例として、カム軸を、計測基準位置角度１１０５を超える目標作動角１１０４まで進角させた後、初期位置角度０ｄｅｇＣＡまで戻し、カム軸作動範囲の設計余裕代やカム軸回転力の関係で一時的に遅角方向へ動作してしまう場合を想定したカム軸の動作を１１０１として示す。Ｔ１１００から可変動弁機構の作動を開始し、Ｔ１１０１～Ｔ１１２１のタイミングでカム角信号を検出する。作動角演算結果は１１０２として表している。
カム角信号超過兆候判定部１００１では、カム角信号がカム角信号判定範囲１１０３で検出されたＴ１１０３にてカム角信号超過兆候判定値を１にする。カム角が計測基準位置角度１１０５を超えて進角している間は前回値を保持する。そして、目標作動角１１０４から初期位置へ移行の際、カム角がカム角信号判定範囲１１０３で検出されたＴ１１１３にてカム角信号超過兆候判定値は１にする。Ｔ１１１４にてカム角信号判定範囲１１０３より遅角側でカム角信号を検出したためカム角信号超過兆候判定値は０にする。
カム角信号遅角判定部１００２では、カム軸の作動方向によらず、カム角演算部２０５が初期位置より遅角側の値を算出したときカム角信号遅角判定値を１にする。従ってＴ１１０４～Ｔ１１１３、Ｔ１１２０、Ｔ１１２１は１となる。カム角演算部２０５が初期位置より進角側の値を算出したときカム角信号遅角判定値を０にする。
切替判定部１００３では、カム角信号超過兆候判定値１１２１が１かつカム角信号遅角判定値１１２２が１のとき、カム角が計測基準位置角度１１０５を超えた値であると判定し、作動角演算式切り替えのため、切替判定値を１にする。従って、Ｔ１１０４からＴ１１１３の区間Ｔ１１３２にて、切替判定値を１とする。それ以外の区間Ｔ１１３１やＴ１１３３では条件不成立のため、切替判定値を０とする。
次に、カム角信号超過兆候判定部１１０１の制御フローチャートについて図１２を使って説明する。図１２は、カム角信号超過兆候判定部の処理内容を示すフローチャートである。
カム角がカム角信号判定範囲で検出されたときの値を１とし、その後さらに進角した場合に１を維持する必要がある。一方で初期位置から単純に遅角して検出された場合は、０を維持する必要がある。即ちカム角が初期位置よりも遅角側で検出されたときは前回値を維持すればよい。
そこでまずＳ１２０１で演算されたカム角が、初期位置で演算されたカム角より大きいか否かをＳ１２０２で判別する。大きい場合は、Ｓ１２０４に移行し、カム角信号超過兆候判定値は前回値のまま変更しない。
一方、Ｓ１２０１で演算されたカム角が、初期位置で演算されたカム角以下の場合は、次にカム角がカム角信号判定範囲に収まる角度であるか、即ちカム角がカム角信号判定範囲角度の遅角端より小さく、かつカム角計測基準位置角度より大きいか、否かをＳ１２０３で判別する。カム角信号判定範囲に収まる角度（Ｓ１２０３でＹＥＳ）の場合は、カム角信号超過兆候判定値は１にし、収まらない角度（Ｓ１２０３でＮＯ）の場合は０にする。
（変形例）
次に、作動角演算部の機能構成の変形例を、図１３を使って説明する。
従来は、カム角演算部２０５の演算結果について、エンジン始動後初回演算値をカム角(初期位置)保管部１３０１に保管する。ただし、初期位置のカム角は、カムプレート２０１ないし９００とクランクプレート２１４の取り付け位置関係で予め決めることもできるため、カム角(初期位置)保管部１３０１の保管値は固定値としてもよい。
さらに作動角演算部(従来式)１３０２にて、カム角演算結果と初期位置カム角の関係から図３で説明した従来演算式(１)により作動角を演算する。
本発明では、従来の構成に加え、基本情報保管部１３０３、変換カム角演算部１３０４、作動角演算部(変換カム角利用式)１３０５と出力値選択部１３０６を新規に追加した。
基本情報保管部１３０３には、図６のＴ６１１で示すようなカム角計測範囲の角度を予め保管する。変換カム角演算部１３０４では、図６で説明したようにカム角計測範囲の角度とカム角演算結果を用いて、変換カム角を演算する。作動角演算部(変換カム角利用式)１３０５では、図６で説明したように、変換カム角利用演算式(２)を用いて初期位置カム角と変換カム角を足し合わせて作動角を演算する。
出力値選択部１３０６では、カム角超過判定部９０３で算出された切替判定結果が０のとき作動角演算部(従来式)１３０２の演算結果を出力し、切替判定結果が１のとき作動角演算部(変換カム角利用式)１３０５の演算結果を出力する。
作動角演算フローを、図１４を使って説明する。
Ｓ１４０１で演算されたカム角から、変換カム角をＳ１４０２にて演算する。
次にＳ１４０１で演算されたカム角から、従来演算式（１）による作動角をＳ１４０３にて演算する。
次にＳ１４０２で演算された変換カム角から変換カム角利用演算式(２)にて作動角をＳ１４０４にて演算する。
最後にカム角超過判定結果に基づき、カム角が計測基準位置角度を超えている時はＳ１４０４の演算結果を作動角として出力する。カム角が計測基準位置角度を超えていない時はＳ１４０３の演算結果を作動角として出力する。
＜実施例２＞
本発明の実施例２に係るカム角計測方法の実施形態について図面を参照して説明する。
可変動弁機構を備える内燃機関の構成、および従来の作動角演算に掛かる制御機能の構成については、実施例１における図１、図２を用いた説明と同じため割愛する。
なお、本実施例２では、初期位置が最遅角位置と最進角位置の中間に置かれ進角方向・遅角方向の両方向に制御される構成を例に説明するが、本構成に限定するものではない。
図２のカム角演算部２０５と作動角演算部２０６の演算内容について、図１５を用いて具体的に説明する。
図１５は、従来の作動角計測方法を説明する図であり、横軸を時間、縦軸をカム角信号として示す。図１５の上段には、中間位置におけるカム角信号の検出例１５０１を示し、図１５の下段には、進角側移動位置におけるカム角信号の検出例１５０２、および遅角側移動位置におけるカム角信号の検出例１５０３を示す。
カム角信号は、センサの仕様にもよるが、カムプレート１１１の検出歯を検出したときに信号レベルが落ちる仕様として記載している。ＥＣＭがカム角信号を検出するタイミングはＴ１５２１、およびＴ１５２１’、Ｔ１５２１’’である。符号にダッシュ付きのタイミングは、符号にダッシュが付いていないタイミングが初期位置であることを意味している。つまり、ダッシュが付いていない符号で示すタイミングが、中間位置におけるカム角信号の検出タイミングであり、ダッシュ付きの符号で示すタイミングが、中間位置から進角方向に移動した進角移動位置におけるカム角信号、または、中間位置から遅角方向に移動した遅角移動位置におけるカム角信号の検出タイミングである。
カム角信号は気筒判別にも利用されるが、可変動弁機構により検出タイミングが変わるため、カム角信号入力情報(回数や信号レベル)が変わらない範囲でカム角を検出する必要がある。従って、カム角計測範囲Ｔ１５１１(実際は右方向にも続く)は、気筒位相差間隔(圧縮ＴＤＣ間隔)に設定される。例えば、内燃機関が３気筒の場合は２４０ｄｅｇＣＡ間隔となり、４気筒の場合は１８０ｄｅｇＣＡとなる。
カム角は、カム角計測範囲Ｔ１５１１の進角端Ｔ１５０１ (実際は右方向にも続く)をカム角計測基準位置とし、進角端Ｔ１５０１からカム角信号検出タイミングＴ１５２１、Ｔ１５２１’、Ｔ１５２１’’までの角度をカム角として検出する。例えば、カム角計測範囲Ｔ１５１１において、カム角計測基準位置Ｔ１５０１からカム角信号が検出される検出タイミングＴ３２１までの間の角度が中間位置のカム角（初期位置）１５３１になる。
そして、同じカム角計測範囲Ｔ１５１１において、カム角計測基準位置Ｔ１５０１からカム角信号が検出される検出タイミングＴ１５２１’までの間の角度が進角移動位置におけるカム角（作動位置）１５３２になる。そして、カム角（初期位置）１５３１とカム角（作動位置）１５３２との差分が作動角（第１作動角）１５４１として算出される。この従来演算式は下記の式(１)となる。
作動角＝カム角（初期位置）－カム角（作動位置）・・・（１）
また、同じカム角計測範囲Ｔ１５１１において、カム角計測基準位置Ｔ１５０１からカム角信号が検出される検出タイミングＴ１５２１’’までの間の角度が遅角移動位置におけるカム角（作動位置）１５３３になる。そして、カム角（初期位置）１５３１とカム角（作動位置）１５３３との差分が作動角（第１作動角）１５４２として算出される。この従来演算式は上記の式(１)となる。
なお、本実施例では、進角移動位置における作動角は正の値となり、遅角移動位置における作動角は負の値となる。
次に、検出歯を増やした高時間分解能のカム角プレートを適用したときの従来制御の課題を、図１６を用いて説明する。図１６は、従来制御の課題を説明する図である。
例えば、カム角センサ２０２がカム角信号をカム角プレートの歯毎に独立して検出するために、歯数に応じたカム角計測範囲Ｔ１６０１を設定する。高時間分解能のカム角プレートを用いた場合、従来の歯数が少ないカム角プレートを適用したときに比べて、カム角計測範囲は狭くなる。
しかし、可変動弁機構の作動範囲は内燃機関の性能要求に基づき決定されるため、従来と同じ作動範囲が考えられる。即ち、図１６の上部に示す、カム角信号Ｔ１６２１がＴ１６２１’の位置まで進角する例ないし、カム角信号Ｔ１６２１がＴ１６２１’’の位置まで遅角する例のように、カム角計測範囲Ｔ１６１１を超えて、隣接するカム角計測範囲Ｔ１６１０またはＴ１６１２でカム角を検出する場合が考えられる。
カム角信号Ｔ１６２１がＴ１６２１’’の位置まで遅角する例において、カム軸は実際には遅角方向に作動角１６５１だけ作動したが、Ｔ１６０１をカム角計測基準位置とするカム角計測範囲Ｔ１６１１では、Ｔ１６２１とＴ１６２０’’のカム角を比較して作動角１６５１’(進角した値)を演算してしまう(誤演算)。図１６の下部において示すように、実際のカム角は、点線１６６５で示すようにＴ１６４１～Ｔ１６４７の区間において遅角方向に漸次増大するように変化しているにもかかわらず、従来の演算方法ではカム角計測基準位置角度１６６３を超えた後(Ｔ１６４５以降)の作動角１６６６を、進角値として演算してしまう。
この値がフィードバックされた場合、目標角１６６４に向かって過剰に進角制御されることになるため、可変動弁機構の作動レンジは計測基準位置１６６３を超えないようカム角計測範囲内に制限されて狭められてしまう。
カム角信号Ｔ１６２０’’とカム角信号Ｔ１６２１’’が等間隔に配置されカム軸円周方向に平行移動する信号であることを前提にすれば、カム角信号Ｔ１６２０’’とカム角信号Ｔ１６２１’’のカム角は等しいと言える。カム角計測範囲Ｔ１６１１の角度は設計時に予め定まる値であり、カム角信号Ｔ１６２０’’およびカム角信号Ｔ１６２１のカム角とカム角計測範囲Ｔ１６１１の角度から作動角１６６６を求めることが出来る。
従って、カム角信号Ｔ１６２０’’が、隣接するカム角計測範囲Ｔ１６１０に初期位置を置く信号であり、これがカム角計測基準位置Ｔ１６０１を超えて遅角方向に移動してきたことを判別出来れば、作動角の演算方式を切り替えられる。
次に、作動角の演算方式切り替え判断方法について、図１７を用いて説明する。図１７はカム角信号がカム角計測基準位置を超過する兆候があることを判定する範囲を説明する図である。
作動角演算式の切り替えは、カム角信号がカム角計測基準位置を超えたことを識別すれば可能となる。しかし、カム角計測基準位置を超えた領域で検出されたカム角信号が、カム角計測基準位置を超えずカム角計測範囲において進角または遅角したことによる検出信号か、区別しなければならない。例えば図１７に示す、カム角信号Ｔ１７７１’’は、Ｔ１７３１の遅角した信号か、それとも、隣接するカム角計測範囲Ｔ１７１２に初期位置を置くカム角信号が進角した信号かを区別しなければならない。そこで、Ｔ１７２２からＴ１７０２の区間１７０２のように、カム角計測基準位置から進角方向の所定範囲を、カム角信号遅角判定範囲(１７０１)と定義する。カム角が遅角方向に変化してカム角計測基準位置を超えて、隣接する他のカム角計測範囲に移動する場合に、必ずカム角信号遅角判定範囲を通過することを利用して、カム角計測基準位置を超えたか否かを判別するようにする。
カム角が進角方向に変化してカム角計測基準位置を超えて、隣接する他のカム角計測範囲に移動する場合に、必ずカム角信号進角判定範囲を通過することを利用して、カム角計測基準位置を超えたか否かを判別するようにする。なお、カム角信号進角判定範囲の定義はカム角信号遅角判定範囲の定義と考え方は同じであり、上述の実施例１における図７の説明において説明した内容と同じである。
即ち、カム角信号遅角判定範囲で検出されたのち、カム角計測基準位置を超えた領域で検出された信号は遅角によるものと判断し、カム角信号進角判定範囲で検出されたのち、カム角計測基準位置を超えた領域で検出された信号は進角によるものと判断し、演算式を従来式から切り替え作動角を演算する。
カム角信号判定範囲は、角度、または時間のいずれかで設定する。本実施例では角度で設定するものとして説明する。なお、カム角信号判定範囲の幅の決め方については、上述の実施例１における図８で説明した内容と同じ考え方で決めるため説明は割愛する。
次に、可変動弁機構の作動レンジを狭めることなく高時間分解能計測を実現する方法を図１８に基づき説明する。図１８は、カム角計測基準位置を超えた領域で検出された信号により作動角演算する方法を説明する図である。
例えば、可変動弁機構の作動によってカム軸が中間位置から遅角され、図１８の上部上段から上部下段に示すように、カム角信号Ｔ１８２１からカム角信号Ｔ１８２１’’まで移動した場合、カム角計測範囲Ｔ１８１１を超えた位置で検出したカム角信号の作動角１８５１は、カム角(初期位置)１８３１と、カム角計測基準位置Ｔ１８０１からＴ１８２１’’までの角度１８３３’’とで構成される。
角度１８３３’’は、カム角計測範囲Ｔ１８１１に対して遅角側に隣接する他のカム角計測範囲となるカム角計測範囲Ｔ１８１２において、カム角信号Ｔ１８２１’’のカム角とカム角計測範囲Ｔ１８１１の角度から求められる。カム角信号Ｔ１８２０’’とカム角信号Ｔ１８２１’’が等間隔に配置されカム軸円周方向に平行移動する信号であることを前提にすれば、カム角信号Ｔ１８２０’’とカム角信号Ｔ１８２１’’のカム角は等しいと言えることから、カム角信号Ｔ１８２１’’のカム角は１８３３である。即ちカム角計測範囲Ｔ１８１１の角度とカム角１８３３を足した値が角度１８３３’’となる。この角度をカム角１８３３の変換角度、変換カム角１８３３’’とする。
従って、カム角(初期位置)１８３１から変換カム角１８３３’’を差し引くことで遅角方向の正確な作動角（第３作動角）１８５１が求められる。この変換カム角利用演算式は、下記の演算式（３）となる。
作動角（遅角方向超過時）＝カム角（初期位置）－変換カム角（作動位置）・・・（３）
なお、進角方向に超過した場合の演算式は、図６にて説明した演算式（２）と同じ式となるため、ここでは説明を割愛する。
図１８の下部において、カム角計測基準位置角度１８６２、１８６３を超える領域に目標角１８６１，１８６４を設定し、制御開始した場合の計測角の演算結果を示す。縦軸は作動角の演算結果を表し、０位置はカム初期位置を示す。また、カム角計測基準位置角度１８６２は図１８上部においてカム角計測範囲Ｔ１８１１のカム角計測基準位置Ｔ１８０１、カム角計測基準位置角度１８６３は図１８上部においてカム角計測範囲Ｔ１８１２にそれぞれ対応する角度である。
カム角計測基準位置角度１８６２、１８６３を超える前に検出されるカム角を作動角へ換算するには、従来演算式（１）が用いられる。そして、カム角計測基準位置角度１８６２、１８６３を超えて検出されるカム角を作動角へ換算する際に、区間Ｔ１８３３～Ｔ１８３７の作動角を求める演算式を、図３で説明した従来演算式（１）から、図６上部にて説明した変換カム角利用演算式（２）へ切り替え、区間Ｔ１８４５～Ｔ１８５０の作動角を求める演算式を、図３で説明した従来演算式（１）から、図１８上部にて説明した変換カム角利用演算式（３）へ切り替えることで、誤演算することなくカム軸動作１８６５に沿った作動角１８６６を演算出来るようになる。したがって、カム角がカム角計測基準位置角度を超える領域においても、高時間分解能な角度計測が実現できる。
このように作動角を求める式を適宜変更することで、カム角がカム角計測基準位置を超える領域でも、カムの作動角を正しく演算することが出来る。従来の機能構成に対する本発明の機能構成は、図９と同じため説明を割愛する。
次に、カム角超過判定部の機能構成を説明する。
カム角超過判定部は、カム角の進角によりカム角信号がカム角信号進角判定範囲で検出されたことを判定するカム角信号進角超過兆候判定部と、カム角計測範囲においてカム角信号が初期位置より遅角側で検出されたことを判定するカム角信号遅角判定部と、作動角演算部で使用される演算式（２）への切り替えを指示する切替判定部Ａと、カム角の遅角によりカム角信号がカム角信号遅角判定範囲で検出されたことを判定するカム角信号遅角超過兆候判定部と、カム角計測範囲においてカム角信号が初期位置より進角側で検出されたことを判定するカム角信号進角判定部と、作動角演算部で使用される演算式（３）への切り替えを指示する切替判定部Ｂと、を備える。
次に、カム角超過判定部の各機能について図１９のタイミングチャートを用いて説明する。
例として、カム軸を、計測基準位置角度１９０６を超える目標作動角１９０５まで進角させた後、計測基準位置角度１９０９を超える目標作動角１９１０まで遅角させ初期位置角度０ｄｅｇＣＡまで戻す場合を想定したカム軸の動作を１９０１として示す。Ｔ１９００から可変動弁機構の作動を開始し、Ｔ１９０１～Ｔ１９２３のタイミングでカム角信号を検出する。作動角演算結果は１９０２として表している。
カム角信号進角超過兆候判定部では、カム角信号がカム角信号進角判定範囲１９０３で検出されたＴ１９０２にてカム角信号進角超過兆候判定値を１にする。カム角が計測基準位置角度１９０６を超えて進角している間は前回値を保持する。そして、目標作動角１９０５から遅角方向へ移動の際、カム角がカム角信号進角判定範囲１９０３で検出されたＴ１９０８にてカム角信号超過兆候判定値は１にする。Ｔ１９０９にてカム角信号進角判定範囲１９０３より遅角側でカム角信号を検出したためカム角信号進角超過兆候判定値は０にする。次にＴ１９１５にてカム角信号進角超過兆候判定値は１にするが、これは計測基準位置角度１９０９の遅角側にもカム角信号進角判定範囲が設定されるためである。
カム角信号遅角判定部では、カム軸の作動方向によらず、カム角演算部が初期位置より遅角側の値を算出したときカム角信号遅角判定値を１にする。従ってＴ１９０３～Ｔ１９０７、Ｔ１９１２～Ｔ１９１４、Ｔ１９２０～Ｔ１９２２は１となる。カム角演算部が初期位置より進角側の値を算出したときカム角信号遅角判定値を０にする。
切替判定部Ａでは、カム角信号進角超過兆候判定値１９２１が１かつカム角信号遅角判定値１９２２が１のとき、カム角が計測基準位置角度１９０６を超えた値であると判定し、作動角演算式切り替えのため、切替判定Ａ値１９２３を１にする。従って、Ｔ１９０３からＴ１９０８の区間Ｔ１９３２にて、切替判定Ａ値を１とする。それ以外の区間Ｔ１９３１やＴ１９３３～Ｔ１９３５では条件不成立のため、切替判定Ａ値を０とする。
カム角信号遅角超過兆候判定部では、カム角信号がカム角信号遅角判定範囲１９０４で検出されたＴ１９１４にてカム角信号遅角超過兆候判定値を１にする。カム角が計測基準位置角度１９０９を超えて遅角している間は前回値を保持する。そして、目標作動角１９１０から進角方向へ移動の際、カム角がカム角信号遅角判定範囲１９０４で検出されたＴ１９２０にてカム角信号超過兆候判定値は１にする。Ｔ１９２１にてカム角信号進角判定範囲１９０４より進角側でカム角信号を検出したためカム角信号遅角超過兆候判定値は０にする。なおＴ１９１２でもカム角信号遅角超過兆候判定値は１にするが、これは計測基準位置角度１９０６の進角側にもカム角信号遅角判定範囲が設定されるためである。
カム角信号進角判定部では、カム軸の作動方向によらず、カム角演算部が初期位置より進角側の値を算出したときカム角信号進角判定値を１にする。従ってＴ１９０１、Ｔ１９０２、Ｔ１９０８、Ｔ１９０９、Ｔ１９１５～Ｔ１９１９は１となる。カム角演算部が初期位置より遅角側の値を算出したときカム角信号進角判定値を０にする。
切替判定部Ｂでは、カム角信号遅角超過兆候判定値１９２４が１かつカム角信号進角判定値１９２５が１のとき、カム角が計測基準位置角度１９０９を超えた値であると判定し、作動角演算式切り替えのため、切替判定Ｂ値１９２６を１にする。従って、Ｔ１９１５からＴ１９２０の区間Ｔ１９３４にて、切替判定Ｂ値を１とする。それ以外の区間Ｔ１９３１～Ｔ１９３３、Ｔ１９３５では条件不成立のため、切替判定Ｂ値を０とする。
次に、カム角信号遅角超過兆候判定部の制御フローを説明する。
カム角がカム角信号遅角判定範囲で検出されたときの値を１とし、その後さらに遅角した場合に１を維持する必要がある。一方で初期位置から単純に進角して検出された場合は、０を維持する必要がある。即ちカム角が初期位置よりも進角側で検出されたときは前回値を維持すればよい。
そこでまず演算されたカム角が、初期位置で演算されたカム角より小さいか否かを判別する。小さい場合は、カム角信号遅角超過兆候判定値は前回値のまま変更しない。
一方、カム角が、初期位置で演算されたカム角以上の場合は、次にカム角がカム角信号遅角判定範囲に収まる角度であるか、即ちカム角がカム角信号遅角判定範囲角度の進角端より大きく、かつカム角計測範囲における最大角度より小さいか、否かを判別する。カム角信号遅角判定範囲に収まる角度の場合は、カム角信号遅角超過兆候判定値は１にし、収まらない角度の場合は０にする。なお、カム角信号進角超過兆候判定部については、図１２の説明にて割愛する。
（変形例）
次に、作動角演算部の機能構成の変形例を説明する。
従来は、カム角演算部２０５の演算結果について、エンジン始動後初回演算値をカム角(初期位置)保管部に保管する。ただし、初期位置のカム角は、カムプレート２０１ないし９００とクランクプレート２１４の取り付け位置関係で予め決めることもできるため、カム角(初期位置)保管部の保管値は固定値としてもよい。
さらに作動角演算部(従来式)にて、カム角演算結果と初期位置カム角の関係から図３で説明した従来演算式(１)により作動角を演算する。
本発明では、従来の構成に加え、基本情報保管部、進角変換カム角演算部、進角作動角演算部(変換カム角利用式)、遅角変換カム角演算部、遅角作動角演算部(変換カム角利用式)、と出力値選択部を新規に追加した。基本情報保管部には、図１８のＴ１８１１で示すようなカム角計測範囲の角度を予め保管する。進角変換カム角演算部と遅角変換カム角演算部では、図６や図１８で説明したようにカム角計測範囲の角度とカム角演算結果を用いて、変換カム角を演算する。進角作動角演算部(変換カム角利用式)では、図６で説明したように、変換カム角利用演算式(２)を用いて初期位置カム角と変換カム角を足し合わせて作動角を演算する。遅角作動角演算部(変換カム角利用式)では、図１８で説明したように、変換カム角利用演算式(３)を用いて初期位置カム角と変換カム角を差し引いて作動角を演算する。
出力値選択部では、カム角超過判定部で算出された切替判定１と切替判定２の結果がいずれも０のとき作動角演算部(従来式)の演算結果を出力し、切替判定１の結果が１のとき進角超過作動角演算部(変換カム角利用式)の演算結果を出力し、切替判定２の結果が１のとき遅角超過作動角演算部(変換カム角利用式)の演算結果を出力する。なお、切替判定１と切替判定２が同時に１になることは原理的に無いが、同時に１になった場合は、出力値を作動角演算部(従来式)の演算結果とするか、またはいずれの作動角値も出力しないようにしてもよい。
作動角演算フローを説明する。まずカム角から、変換カム角を演算する。次にカム角から、従来演算式（１）による作動角を演算する。次に、変換カム角から変換カム角利用演算式(２)および(３)にてそれぞれ作動角を演算する。
最後にカム角超過判定結果に基づき、カム角が進角方向に計測基準位置角度を超えている時は変換カム角を利用した進角作動角演算結果を出力する。そして、カム角が遅角方向に計測基準位置角度を超えている時は変換カム角を利用した遅角作動角演算結果を出力する。カム角が進角方向、遅角方向いずれの計測基準位置角度も超えていない時は作動角演算(従来式)の演算結果を作動角として出力する。
本発明（１）の制御装置は、クランク角信号とカム角信号に基づいて内燃機関の可変動弁機構を制御する制御装置であって、カム角計測範囲のカム角計測基準位置と前記可変動弁機構の初期位置における初期カム角信号検出位置との間隔から初期カム角を演算し、前記カム角計測範囲のカム角計測基準位置と前記可変動弁機構の作動位置における作動カム角信号検出位置との間隔から作動カム角を演算し、前記初期カム角と前記作動カム角との差から前記可変動弁機構の作動角を演算する作動角演算部と、前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動したか否かを判定するカム角超過判定部と、を備え、前記作動角演算部は、前記カム角超過判定部により前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動したと判定されたときは、前記可変動弁機構の初期位置における初期カム角と、前記可変動弁機構の作動位置における前記他のカム角計測範囲の作動カム角とに基づいて前記作動角を演算することを特徴とする。
本発明（２）の制御装置は、前記カム角超過判定部は、前記カム角計測範囲内で前記カム角計測基準位置の遅角側に前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が通過する範囲として設定されたカム角信号判定範囲において前記カム角信号が検出されたか否かを判定するカム角信号超過兆候判定部と、前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたか否かを判定するカム角信号遅角判定部と、を備え、前記カム角信号超過兆候判定部により前記カム角信号判定範囲において前記カム角信号が検出されたと判定され、次いで、前記カム角信号遅角判定部により前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたと判定された場合に、前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動した、と判定することを特徴とする。
本発明（３）の制御装置は、前記カム角超過判定部は、前記カム角計測範囲内で前記カム角計測基準位置の遅角側に前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が通過する範囲として設定されたカム角信号進角判定範囲において前記カム角信号が検出されたか否かを判定するカム角信号進角超過兆候判定部と、
前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたか否かを判定するカム角信号遅角判定部と、を備え、
前記カム角信号進角超過兆候判定部により前記カム角信号進角判定範囲において前記カム角信号が検出されたと判定され、次いで、前記カム角信号遅角判定部により前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたと判定された場合、
または、前記カム角計測範囲内で前記カム角計測基準位置の進角側に前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が通過する範囲として設定されたカム角信号遅角判定範囲において前記カム角信号が検出されたか否かを判定するカム角信号遅角超過兆候判定部と、
前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも進角側で検出されたか否かを判定するカム角信号進角判定部と、を備え、
前記カム角信号遅角超過兆候判定部により前記カム角信号遅角判定範囲において前記カム角信号が検出されたと判定され、次いで、前記カム角信号進角判定部により前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも進角側で検出されたと判定された場合に、前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動した、と判定することを特徴とする。
本発明（４）の制御装置は、前記カム角計測基準位置は、前記クランク角信号に基づき７２０ｄｅｇクランク角(ｄｅｇＣＡ)に１か所以上設定され、前記カム角計測範囲は、前記カム角計測基準位置より遅角方向に前記カム角信号が入力される間隔以上の間隔を有しており、前記カム角信号判定範囲は、前記カム角信号の入力速度に同期する幅を有していることを特徴とする。
本発明（５）の制御装置は、前記カム角信号判定範囲は、前記カム角計測範囲の進角端または遅角端またはその両端それぞれから所定の角度範囲または時間範囲のいずれかで設定されることを特徴とする。
本発明（６）の制御装置は、前記カム角信号判定範囲の所定の角度範囲または時間範囲のいずれかは、可変動弁機構の作動速度と、カム角信号入力周期またはエンジン回転数に基づき、必ず１回以上のカム角信号を検出する範囲が設定されることを特徴とする。
本発明（７）の制御装置は、前記作動角演算部は、前記初期カム角と前記作動カム角との差から第１作動角を演算し、前記初期カム角と、前記可変動弁の作動位置における作動カム角を進角方向値に変換した変換カム角との和から第２作動角を演算し、前記初期カム角と、前記可変動弁の作動位置における作動カム角を遅角方向値に変換したカム角との差から第３作動角を演算し、前記初期カム角と、前記可変動弁の作動位置における作動カム角を遅角方向値に返還したカム角との差から第３作動角を演算し、前記カム角超過判定部により前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動したと判定されていないときは前記第１作動角を出力し、移動したと判定されているときは前記第２作動角を出力することを特徴とする。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の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。さらに、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。
１１０１ 実際のカム軸作動角
１１０２ 作動角演算結果
１１０３ カム角信号判定範囲
１１０４ 目標作動角
１１０５ 初期位置(作動角０ｄｅｇＣＡ)に対する計測基準位置
１１０６ カム角信号判定範囲の遅角端
１１２１ カム角信号超過兆候判定
１１２２ カム角信号遅角判定
１１２３ 切替判定
Ｔ１１００ 可変動弁機構の作動開始タイミング
Ｔ１１０１～Ｔ１１２１ 可変動弁機構の作動開始後のカム角信号検出タイミング
Ｔ１１３１，Ｔ１１３３ 従来の作動角演算式で作動角が演算される領域
Ｔ１１３２ 変換カム角を用いた作動角演算式で作動角が演算される領域

Claims (7)

  1. クランク角信号とカム角信号に基づいて内燃機関の可変動弁機構を制御する制御装置であって、
    カム角計測範囲のカム角計測基準位置と前記可変動弁機構の初期位置における初期カム角信号検出位置との間隔から初期カム角を演算し、前記カム角計測範囲のカム角計測基準位置と前記可変動弁機構の作動位置における作動カム角信号検出位置との間隔から作動カム角を演算し、前記初期カム角と前記作動カム角との差から前記可変動弁機構の作動角を演算する作動角演算部と、
    前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動したか否かを判定するカム角超過判定部と、を備え、
    前記作動角演算部は、前記カム角超過判定部により前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動したと判定されたときは、前記可変動弁機構の初期位置における初期カム角と、前記可変動弁機構の作動位置における前記他のカム角計測範囲の作動カム角とに基づいて前記作動角を演算することを特徴とする制御装置。
  2. 前記カム角超過判定部は、
    前記カム角計測範囲内で前記カム角計測基準位置の遅角側に前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が通過する範囲として設定されたカム角信号判定範囲において前記カム角信号が検出されたか否かを判定するカム角信号超過兆候判定部と、
    前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたか否かを判定するカム角信号遅角判定部と、を備え、
    前記カム角信号超過兆候判定部により前記カム角信号判定範囲において前記カム角信号が検出されたと判定され、次いで、前記カム角信号遅角判定部により前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたと判定された場合に、前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動した、と判定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記カム角超過判定部は、
    前記カム角計測範囲内で前記カム角計測基準位置の遅角側に前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が通過する範囲として設定されたカム角信号進角判定範囲において前記カム角信号が検出されたか否かを判定するカム角信号進角超過兆候判定部と、
    前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたか否かを判定するカム角信号遅角判定部と、を備え、
    前記カム角信号進角超過兆候判定部により前記カム角信号進角判定範囲において前記カム角信号が検出されたと判定され、次いで、前記カム角信号遅角判定部により前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも遅角側で検出されたと判定された場合、
    または、前記カム角計測範囲内で前記カム角計測基準位置の進角側に前記可変動弁機構の作動により前記作動カム角信号検出位置が通過する範囲として設定されたカム角信号遅角判定範囲において前記カム角信号が検出されたか否かを判定するカム角信号遅角超過兆候判定部と、
    前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも進角側で検出されたか否かを判定するカム角信号進角判定部と、を備え、
    前記カム角信号遅角超過兆候判定部により前記カム角信号遅角判定範囲において前記カム角信号が検出されたと判定され、次いで、前記カム角信号進角判定部により前記カム角計測範囲において前記カム角信号が初期カム角信号検出位置よりも進角側で検出されたと判定された場合に、前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動した、と判定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  4. 前記カム角計測基準位置は、前記クランク角信号に基づき７２０ｄｅｇクランク角(ｄｅｇＣＡ)に１か所以上設定され、
    前記カム角計測範囲は、前記カム角計測基準位置より遅角方向に前記カム角信号が入力される間隔以上の間隔を有しており、
    前記カム角信号判定範囲は、前記カム角信号の入力速度に同期する幅を有していることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
  5. 前記カム角信号判定範囲は、前記カム角計測範囲の進角端または遅角端またはその両端それぞれから所定の角度範囲または時間範囲のいずれかで設定されることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
  6. 前記カム角信号判定範囲の所定の角度範囲または時間範囲のいずれかは、前記可変動弁機構の作動速度と、カム角信号入力周期またはエンジン回転数に基づき、必ず１回以上のカム角信号を検出する範囲が設定されることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
  7. 前記作動角演算部は、
    前記初期カム角と前記作動カム角との差から第１作動角を演算し、
    前記初期カム角と、前記可変動弁機構の作動位置における作動カム角を進角方向値に変換した変換カム角との和から第２作動角を演算し、前記初期カム角と、前記可変動弁機構の作動位置における作動カム角を遅角方向値に変換したカム角との差から第３作動角を演算し、
    前記カム角超過判定部により前記作動カム角信号検出位置が前記カム角計測基準位置を超えて前記カム角計測範囲に隣接する他のカム角計測範囲に移動したと判定されていないときは前記第１作動角を出力し、移動したと判定されているときは前記第２作動角または前記第３作動角を出力することを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
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