JP7604075B2

JP7604075B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP7604075B2
Application number: JP2021003358A
Authority: JP
Inventors: 貴裕尾崎
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2024-12-23
Anticipated expiration: 2041-01-13
Also published as: JP2022108396A

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。

複数の気筒を包有する４ストローク内燃機関では、各気筒内で進退運動するピストンと連結し当該内燃機関の出力軸となるクランクシャフトと、各気筒の吸排気バルブを開閉駆動するカムを備えたカムシャフトとを、巻掛伝動機構を介して連動させている。巻掛伝動機構は、クランクシャフトに固設したクランクスプロケット（または、歯付きプーリ）と、カムシャフトに固設したカムスプロケット（または、歯付きプーリ）と、これらスプロケットに噛合するタイミングチェーン（または、歯付きベルト）とを要素とする。

内燃機関の組立工程でクランクスプロケット及びカムスプロケットにタイミングチェーンを巻き掛ける際、チェーンの掛け違い（誤組み付け）が起こる、即ちスプロケットの所定の歯に対応したチェーンの部分が正しくその歯に係合していない（裏を返せば、チェーンの所定の部分に噛み合わせるべき歯がずれている）ことがある。さすれば、カムシャフトの回転位相とクランクシャフトの回転位相とが正常な関係からずれてしまう。

結果、吸気バルブや排気バルブが適正なタイミングで開閉せず、内燃機関の始動遅延ないし始動不良、またはアイドル運転の不安定化を招くおそれが生じる。そうでなくとも、火花点火タイミングや可変バルブタイミング（ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ）機構による吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングの制御の精度が低下し、内燃機関の熱効率が悪化する懸念もある。さらには、開いた吸気バルブまたは排気バルブの弁体が上死点近傍に到達したピストンに接触するリスクも完全には否定できない。なお、同様の問題は、タイミングチェーンが経年劣化により大きく伸びたときにも生起する。

そこで、内燃機関の運転制御を司る電子制御装置（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）が、クランクシャフトに付随するクランク角センサの出力信号、及びカムシャフトに付随するカム角センサの出力信号を受信し、それらクランク角信号及びカム角信号を基にクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相差を知得し、その位相差が適正範囲内にあるかどうかを随時判定するようにしている。これにより、タイミングチェーンの掛け違いや伸びといった異常を感知することが可能である（下記特許文献を参照）。

特開２００１－１６４９８０号公報

ＥＣＵは、クランクシャフトの姿勢が所定の基準角度、例えば各気筒の圧縮上死点前３０°ＣＡ（クランク角度）となったタイミングを示すクランク角信号と、これに対応するカム角信号との位相差が適正範囲内にあるか否かを以て、異常の有無を判断する。

一例として、スプロケットの歯がその回転中心軸回りに約１４°ＣＡ間隔で配列されているとすると、チェーンの掛け違いが起こった場合、カム角信号の発生タイミングが基準角度のタイミングから１４°ＣＡ以上前後することになる。

他方、チェーンが正しく巻き掛けられ、掛け違いがないとしても、巻掛伝動機構を含む内燃機関の構成部材の寸法公差内でのばらつきや温度による膨脹収縮等に起因して、カム角信号の発生タイミングが基準角度のタイミングから多少ずれることは当然にある。よって、基準角度のタイミングから例えば±７°ＣＡまでは、適正範囲内としてカム角信号のずれを容認し、即ち異常ではないと判定する。さらに、経時変化として普遍的に生じるチェーンの伸びを考慮し、その伸びの許容分を例えば５°ＣＡとして、カム角信号の発生が基準角度のタイミングから遅れているとしても、遅れが１２°ＣＡ（＝７°ＣＡ＋５°ＣＡ）以内であれば適正範囲内であると見なす、というのが従来からの手法である。

従前の制御では、チェーンの伸びの許容分を、新品の内燃機関の出荷時から恒常的に一定値（５°ＣＡ）としていた。しかしながら、カム角信号の発生タイミングの適正範囲が遅角方向へ常に拡張されることから、構成部材の寸法のばらつきが比較的大きい個体で、実際にはチェーンの掛け違いが起こっているにもかかわらず、カム角信号が適正範囲内に収まってしまうことがあった。その帰結として、性能が所望の最高水準に比して低い内燃機関（を搭載した車両）が市場に供給されることがあり得た。

以上の点に着目してなされた本発明は、新品の出荷時点、及びその後の運用中の時点のそれぞれにおいて、内燃機関のタイミングチェーン（または、ベルト）の掛け違いや著しい伸びといった異常を正しく感知することを所期の目的としている。

本発明では、内燃機関のクランクシャフトがある角度回転する毎に発生するクランク角信号、及び巻掛伝動機構を介してクランクシャフトに従動するカムシャフトがある角度回転する毎に発生するカム角信号を参照し、クランクシャフトの姿勢が所定の基準角度となったタイミングを示すクランク角信号の発生からカム角信号の発生までの位相差が遅れ判定値を超えたことを条件として異常が存在していると判定するものであり、前記遅れ判定値を設定するにあたり、少なくとも前記巻掛伝動機構のスプロケットまたは歯付きプーリの歯の間隔の二分の一に対応するクランク角度までは異常でない適正範囲内とし、その基本値に内燃機関の運用期間の長さに応じて変化する補正値αを加増することとし、その上で、内燃機関の運用が開始された当初の時期Ｘにおける運用期間の長さに対する前記補正値αの増量の比を最も大きく、その後の時期Ｙにおける運用期間の長さに対する前記補正値αの増量の比を前記当初の時期Ｘにおけるそれよりも小さく、さらに後の時期Ｚにおける運用期間の長さに対する前記補正値αの増量の比を前記時期Ｙにおけるそれよりも小さく極小化するか０にする内燃機関の制御装置を構成した。

本発明によれば、新品の出荷時点、及びその後の運用中の時点のそれぞれにおいて、内燃機関のタイミングチェーン（または、ベルト）の掛け違いや著しい伸びといった異常を正しく感知できるようになる。

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態の内燃機関の巻掛伝動機構及び可変バルブタイミング機構を示す図。同実施形態の内燃機関の各気筒の行程とクランク角信号及びカム角信号との関係を示すタイミング図。同実施形態の制御装置による内燃機関の異常の有無の判定の手法を説明するタイミング図。同実施形態の制御装置が決定する補正値と内燃機関の運用期間の長さとの関係を例示する図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示する）を具備している。各気筒１の吸気バルブよりも上流、各気筒１に連なる吸気ポートの近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を起こすものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を気筒１に供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を気筒１から排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

排気ガス再循環（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、排気通路４と吸気通路３とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における触媒４１の下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所（特に、サージタンク３３または吸気マニホルド３４）に接続している。

図２に示すように、本実施形態の内燃機関では、クランクシャフトにクランクスプロケット（または、歯付きプーリ）７１を固設し、吸気カムシャフトに吸気側カムスプロケット（または、歯付きプーリ）７２を固設し、排気カムシャフトに排気側カムスプロケット（または、歯付きプーリ）７３を固設して、これらスプロケット７１、７２、７３にタイミングチェーン（または、歯付きベルト）７４を巻き掛けた巻掛伝動機構７を構成している。タイミングチェーン７４は、クランクシャフト及びクランクスプロケット７１からもたらされるエンジントルクを吸気側カムスプロケット７２を介して吸気カムシャフトに、排気側カムスプロケット７３を介して排気カムシャフトに、それぞれ伝達する。これにより、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトがクランクシャフトに従動して回転することになる。

しかして、吸気側カムスプロケット７２と吸気カムシャフトとの間に、位相変化型のＶＶＴ機構６を介設している。ＶＶＴ機構６は、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変化させて吸気バルブの開閉タイミングを変化させる既知のものである。

ＶＶＴ機構６のハウジング６１は、カムスプロケット７２に固着しており、カムスプロケット７２とハウジング６１とは一体となってクランクシャフトに同期して回転する。これに対し、吸気カムシャフトの一端部に固着したロータ６２は、ハウジング６１内に収納され、カムスプロケット７２及びハウジング６１に対して相対的に回動することが可能である。ハウジング６１の内部には、作動液が流出入する複数の流体室が形成され、各流体室は、ロータ６２の外周部に成形されたベーン６２１によって進角室６１２と遅角室６１１とに区画されている。

ＶＶＴ機構６の液圧（油圧）回路には、オイルパン８１内に蓄えられた作動液たる潤滑油が、作動液ポンプたる潤滑油ポンプ８２より供給される。潤滑油ポンプ８２とＶＶＴ機構６との間には、切換制御弁であるＯＣＶ（ＯｉｌＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）９を設けている。作動液の流量及び方向をこのＯＣＶ９を介して操作することで、オイルパン８１から汲み上げた作動液を進角室６１２または遅角室６１１に選択的に供給することができる。さすれば、ハウジング６１がロータ６２に対して相対回動し、吸気バルブの開閉タイミングを進角または遅角させることができる。

なお、ＶＶＴ機構６は、カムスプロケット７２に対するカムシャフトの位相角を電動機により変位させるモータドライブＶＶＴであっても構わない。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求されるエンジントルクまたはエンジン負荷率）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３または吸気マニホルド３４）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、ブレーキペダルが踏まれていることまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ（ブレーキスイッチやマスタシリンダ圧センサ等）から出力されるブレーキ信号ｆ、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｇ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｈ等が入力される。

クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇに関して補足する。クランク角センサは、クランクシャフトに固定されクランクシャフトと一体となって回転するロータの回転角度をセンシングするものである。そのロータには、クランクシャフトの回転方向に沿った所定角度毎に、歯または突起が形成されている。典型的には、クランクシャフトが１０°ＣＡ回転する毎に、歯または突起が配置される。クランク角センサは、ロータの外周に臨み、個々の歯または突起が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度クランク角信号ｂとしてパルス信号を発信する。ＥＣＵ０は、このパルスをクランク角信号ｂとして受信する。

但し、クランク角センサは、クランクシャフトが一回転する間に三十六回のパルスを出力するわけではない。クランクシャフトのロータの歯または突起は、その一部が欠けている。例えば、十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目の欠歯部分、並びに三十五番目、三十六番目の欠歯部分という、大きく分けて二つの欠歯部分が存在している。欠歯部分はそれぞれ、クランクシャフトの特定の回転位相角に対応する。即ち、連続する欠歯部分は１８０°ＣＡ及び５４０°ＣＡに対応し、単独の欠歯部分は０°ＣＡ及び３６０°ＣＡに対応しており、両者の間に約１８０°ＣＡの位相差が介在する。

そして、図３に示すように、上記の欠歯部分に起因して、クランク角信号ｂのパルス列もまた一部が欠損する。この欠損を基にして、クランクシャフトの絶対的な姿勢（角度）、換言すれば各気筒１のピストンの現在位置を知ることが可能である。欠損した三十六番目のパルスの次の一番目のパルスのタイミングを０°ＣＡ（または、３６０°ＣＡ）とおくと、欠損した十八番目のパルスに続く十九番目のパルスのタイミングが１８０°ＣＡ（または、５４０°ＣＡ）ということになる。上記の０°ＣＡのパルスのタイミングは、特定の気筒（図示例では、第二気筒）１の圧縮上死点に略等しい。

カム角センサもまた、カムシャフトに固定されカムシャフトと一体となって回転するロータの回転角度をセンシングするものである。そのロータには、少なくともカムシャフトの一回転を気筒数で割った角度毎に、歯または突起が形成されている。三気筒エンジンの場合、カムシャフトが１２０°回転する毎に、歯または突起が配置される。カムシャフトは、巻掛伝動機構を介してクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて回転するもので、その回転速度はクランクシャフトの二分の一である。故に、上記の歯または突起は、クランク角度に換算すれば２４０°ＣＡ毎に配置されていることになる。加えて、ロータに、追加的なカム角信号ｇを発生させるための歯または突起が、２４０°ＣＡ毎の歯または突起の間に一つ以上設けられることがある。

カム角センサは、ロータの外周に臨み、個々の歯または突起が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度カム角信号ｇとしてパルス信号を発信する。ＥＣＵ０は、このパルスをカム角信号ｇとして受信する。歯または突起に起因して発生する基本カム角信号ｇは、何れかの気筒１が所定の行程に至らんとすることを表す。吸気カムシャフトに付随するカム角センサが出力する基本カム角信号ｇは、図３に示しているように、各気筒１における圧縮上死点からあるクランク角度、具体的には３０°ＣＡ進角したタイミングを示唆する。尤も、ＶＶＴ機構６が付帯する内燃機関にあっては、そのときにＶＶＴ機構６が具現するバルブタイミングに応じて、基本カム角信号ｇの発生タイミングが進角または遅角する。つまり、基本カム角信号ｇは、ＶＶＴ機構６により調節される吸気バルブタイミング（の進角量）をも表している。クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇをともに参照すれば、各気筒１の現在の行程を判別して知得できるだけでなく、ＶＶＴ機構６が具現している現在の吸気バルブタイミングが明らかとなる。

歯または突起に起因して発生する追加カム角信号ｇは、カムシャフトの特定の回転位相角に対応しており、各気筒１の行程を判別するための補助となるものである。図３に示している例では、第三気筒１の圧縮上死点からあるクランク角度進角したタイミングを表す基本カム角信号ｇのパルスから、所定クランク角度、具体的には、６０°ＣＡ遅角したタイミングに、追加カム角信号ｇのパルスが存在している。ＥＣＵ０が所定（６０°ＣＡ）の間隔を隔ててこれら二つのカム角信号ｇのパルスを連続して受信したとき、後者のパルスとともに第三気筒１の圧縮上死点が訪れていることが分かる。

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２に接続するイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ＶＶＴ機構６を駆動するためのＯＣＶ９に対して制御信号ｍ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、吸気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍを出力インタフェースを介して印加する。

また、ＥＣＵ０は、停止した内燃機関を始動（冷間始動及びアイドリングストップからの復帰を含む）するに際して、電動機（スタータ若しくはセルモータ、ＩＳＧ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｔａｒｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）またはモータジェネレータ。図示せず）に制御信号ｏを入力し、当該電動機によりクランクシャフトを回転駆動するクランキング（または、モータリング）を実行するとともに、クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇを参照して各気筒１の現在の行程の判別を行う。行程判別は、既知の手法に則って遂行できる。その上で、ＥＣＵ０は、インジェクタ１１からの燃料噴射及び点火プラグ１２による点火を開始する。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフトの回転速度が冷却水温等に応じて定める閾値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。

ＥＣＵ０は、気筒１の行程判別を完了した後、巻掛伝動機構７またはＶＶＴ機構６に異常が生じていないかどうかの判定を行う。内燃機関のクランキング中及び始動完了直後の時期、ＶＶＴ機構６が具現する吸気バルブの開閉タイミングは初期位置、典型的には最も遅角した位置をとる。このときの基本カム角信号ｇは、理想的には、その初期位置に対応するタイミングで発生するはずである。そのタイミングとは、図３に示しているように、クランクシャフトの姿勢が所定の基準角度、具体的には各気筒１の圧縮上死点から３０°ＣＡ進角したタイミングである。

だが、巻掛伝動機構７の要素であるタイミングチェーン７４をクランクスプロケット７１及びカムスプロケット７２、７３に巻き掛ける際に、チェーン７４の掛け違いが起こっていると、基本カム角信号ｇが基準角度のタイミングである圧縮上死点前３０°ＣＡから乖離してしまう。スプロケット７１、７２、７３の歯がその回転中心軸回りに約１４°ＣＡ間隔で配列されているとすると、チェーンの掛け違いが生じた場合、基本カム角信号ｇの発生タイミングが基準角度のタイミングから１４°ＣＡ以上進角または遅角することになる。

一方で、チェーン７４が正しく巻き掛けられており、掛け違いがないとしても、巻掛伝動機構７及びＶＶＴ機構６を含む内燃機関の構成部材の寸法公差内でのばらつきや、温度に依存する部材の膨脹収縮に起因して、基本カム角信号ｇの発生タイミングが基準角度のタイミングから多少ずれることがある。さらに、クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇの発生タイミングは、そのときのクランクシャフト及びカムシャフトの回転速度及び加速度の影響を受ける。

よって、基準角度のタイミングから、例えば少なくともスプロケット７１、７２、７３の歯の間隔の二分の一である±７°ＣＡまでは、適正範囲内として基本カム角信号ｇのずれを容認する、即ち異常ではなく正常であると判定する。

図４に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、気筒１の行程判別完了後、基準角度である各気筒１の圧縮上死点前３０°ＣＡのタイミングを示すクランク角信号ｂを受信してから、これに対応する基本カム角信号ｇを受信するまでの位相差を求める。

そして、位相差が負、即ち基本カム角信号ｇが基準角度のクランク角信号ｂよりも早く発生している場合に、その位相差の絶対値が適正範囲の進角側の限度である進み判定値７°ＣＡを超えていなければ（基本カム角信号ｂが気筒１の圧縮上死点前３７°ＣＡよりも進角していなければ）、巻掛伝動機構７及びＶＶＴ機構６に異常が生じていないと判定する。翻って、その位相差の絶対値が進み判定値７°ＣＡを超えているならば（基本カム角信号ｂが気筒１の圧縮上死点前３７°ＣＡよりも進角していれば）、巻掛伝動機構７またはＶＶＴ機構６に異常が生じていると判定する。異常の原因の一つは、上述した通りタイミングチェーン７４の掛け違いである。

位相差が正、即ち基本カム角信号ｇが基準角度のクランク角信号ｂよりも遅く発生している場合には、その位相差の絶対値が適正範囲の遅角側の限度である遅れ判定値７°ＣＡを超えていなければ（基本カム角信号ｂが気筒１の圧縮上死点前２３°ＣＡよりも遅角していなければ）、巻掛伝動機構７及びＶＶＴ機構６に異常が生じていないと判定する。

しかし、内燃機関を継続的に運用すると、経時変化としてタイミングチェーン７４が僅かずつではあるが伸びてゆく。チェーン７４が伸びると、その分だけクランクシャフトの回転位相とカムシャフトの回転位相との差が拡大し、カム角信号ｇがクランク角信号ｂに対し相対的に遅れるようになる。

適正範囲の遅角側の限度となる遅れ判定値を常に一定値７°ＣＡに定めておくと、構成部材の寸法ばらつきが比較的大きい内燃機関の個体において、タイミングチェーン７４が少し伸びただけで基本カム角信号ｂの発生タイミングが適正範囲を逸脱し、その運転や性能に支障がないにもかかわらずこれが異常と判定されてしまいかねない。

対して、予め遅れ判定値にチェーン７４の伸び分を加味する、例えば遅れ判定値を初めから１２°ＣＡ（＝７°ＣＡ＋５°ＣＡ）に定めておくと、構成部材の寸法ばらつきが比較的大きい内燃機関の個体で、実際にチェーンの掛け違いが起こっていたとしても、基本カム角信号ｂの発生タイミングが適正範囲内に収まってしまい、その運転や性能に支障を来す可能性を有した異常な個体が市場に供給される懸念が生じる。

そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、適正範囲の遅角側の限度となる遅れ判定値を、その基本値７°ＣＡに、内燃機関の運用期間の長さに応じて変化する補正値αを加算した値（７＋α）°ＣＡに設定する。

図５に、内燃機関の運用期間と補正値αとの関係を例示する。内燃機関の運用期間の長さを示唆するパラメータとしては、例えば車載のオドメータにより計測される車両の積算走行距離や、車速センサの出力信号ａを参照して知得される車速の積算値（時間積分、即ち走行距離）、クランク角信号ｂを参照して知得されるエンジン回転数の積算値（時間積分、即ち内燃機関の累積の回転回数）等を用いることができる。

新品の内燃機関の運用が開始された当初の時期Ｘには、タイミングチェーン７４が伸びやすいので、運用期間の長さに対する補正値αの増量の比を大きくする。当該時期Ｘは、例えば、新品の内燃機関を搭載した車両が出荷から一万ｋｍないし二万ｋｍ程度走行するまでの期間である。

その後の時期Ｙには、タイミングチェーン７４がそれ以上伸びにくくなるので、運用期間の長さに対する補正値αの増量の比を時期Ｘよりも小さくする。当該時期Ｙは、例えば車両が十万ｋｍないし二十万ｋｍ程度走行するまでの期間である。

さらに後の時期Ｚには、タイミングチェーン７４がほぼ伸びきることから、運用期間の長さに対する補正値αの増量の比を極小化し、または０（αを一定化）する。当該時期Ｚに至ると、補正値αは所定値、例えば５°ＣＡに漸近しまたは収束する。

ＥＣＵ０のメモリには、内燃機関の運用期間の長さと補正値αとの関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の運用期間の長さ、例えば積算走行距離や内燃機関の累積の回転回数をキーとして当該マップを検索するか、これを関数式に代入して演算し、補正値αを得る。そして、基本カム角信号ｇが基準角度のクランク角信号ｂよりも遅く発生している場合に、それら両者の位相差の絶対値と遅れ判定値（７＋α）°ＣＡとを比較し、位相差が遅れ判定値を超えていなければ（基本カム角信号ｂが気筒１の圧縮上死点前（２３－α）°ＣＡよりも遅角していなければ）、巻掛伝動機構７及びＶＶＴ機構６に異常が生じていないと判定する。翻って、位相差の絶対値が遅れ判定値（７＋α）°ＣＡを超えているならば（基本カム角信号ｂが気筒１の圧縮上死点前（２３－α）°ＣＡよりも遅角していれば）、巻掛伝動機構７またはＶＶＴ機構６に異常が生じていると判定する。

なお、クランク角信号ｂとカム角信号ｇとの位相差を遅れ判定値（７＋α）°ＣＡと比較する代わりに、位相差から補正値αを減算したものを遅れ判定値の基本値７°ＣＡと比較するようにしても、同じことである。

巻掛伝動機構７またはＶＶＴ機構６に異常が生じていると判定したＥＣＵ０は、例えば、その異常の旨を運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様で報知（車両のコックピットに設けられた警告灯（エンジンチェックランプ）を点灯させる、ディスプレイに表示する、警告音声を出力する等）する。及び／または、内燃機関の制御、具体的にはＶＶＴ機構６によるバルブタイミングやスロットルバルブ３２の開度（総じて、吸入空気量）、ＥＧＲバルブ２３の開度（ＥＧＲ量）、燃料噴射量、点火タイミング等のうちの一部または全部を、異常を感知していない平常の場合から変更するフェイルセーフを実行する。

本実施形態では、内燃機関のクランクシャフトがある角度回転する毎に発生するクランク角信号ｂ、及び巻掛伝動機構７を介してクランクシャフトに従動するカムシャフトがある角度回転する毎に発生するカム角信号ｇを参照し、クランクシャフトの姿勢が所定の基準角度となったタイミングを示すクランク角信号ｂの発生からカム角信号ｇの発生までの位相差が遅れ判定値を超えたことを条件として異常が存在していると判定するものであり、前記遅れ判定値を設定するにあたり、その基本値に内燃機関の運用期間の長さに応じて変化する補正値αを加増する内燃機関の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、新品の出荷時点、及びその後の運用中の時点のそれぞれにおいて、内燃機関のタイミングチェーン７４の掛け違いや著しい伸びといった異常を正しく感知できるようになる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態の内燃機関には、排気バルブの開閉タイミングを可変制御するための排気ＶＶＴ機構が実装されていなかったが、吸気ＶＶＴ機構と同様の排気ＶＶＴ機構が内燃機関に付帯していてもよい。また、カム角センサが排気カムシャフトに付設されており、当該カム角センサから出力されるカム角信号をクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂとともに参照する場合に、本発明を適用することも当然に可能である。

その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
６…可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構
７…巻掛伝動機構
ｂ…クランク角信号
ｇ…カム角信号
α…補正値

Claims

内燃機関のクランクシャフトがある角度回転する毎に発生するクランク角信号、及び巻掛伝動機構を介してクランクシャフトに従動するカムシャフトがある角度回転する毎に発生するカム角信号を参照し、クランクシャフトの姿勢が所定の基準角度となったタイミングを示すクランク角信号の発生からカム角信号の発生までの位相差が遅れ判定値を超えたことを条件として異常が存在していると判定するものであり、
前記遅れ判定値を設定するにあたり、少なくとも前記巻掛伝動機構のスプロケットまたは歯付きプーリの歯の間隔の二分の一に対応するクランク角度までは異常でない適正範囲内とし、その基本値に内燃機関の運用期間の長さに応じて変化する補正値αを加増することとし、
その上で、内燃機関の運用が開始された当初の時期Ｘにおける運用期間の長さに対する前記補正値αの増量の比を最も大きく、その後の時期Ｙにおける運用期間の長さに対する前記補正値αの増量の比を前記当初の時期Ｘにおけるそれよりも小さく、さらに後の時期Ｚにおける運用期間の長さに対する前記補正値αの増量の比を前記時期Ｙにおけるそれよりも小さく極小化するか０にする内燃機関の制御装置。