JP2006291767A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン設計時に設定される第１の閾値設定を用いて、高精度の異常判定処理を実現したエンジン制御装置を得る。
【解決手段】動弁機構は、タイミング巻掛け部材を介してクランク軸の回転をカム軸に伝達して吸気バルブおよび排気バルブを駆動する。制御ユニット３３は、クランク軸に対するカム軸の位相φを検出する位相検出手段４０と、位相φに基づいて動弁機構の異常を判定する異常判定手段４４と、判定基準φＭとなる下限閾値および上限閾値を記憶する閾値記憶手段４３と、エンジン組付時に検出された位相を初期位相φ０として記憶する初期位相記憶手段４２と、エンジン運転時に検出された位相を、初期位相φ０を用いて補正し、補正位相φ′を算出する位相補正手段４５とを含む。異常判定手段４４は、補正位相φ′が下限閾値から上限閾値までの判定基準区間を逸脱したときに異常判定信号Ｅを出力する。
【選択図】図４

Description

この発明は、タイミングベルトなどのタイミング巻掛け部材を用いた動弁機構を備えたエンジン制御装置に関し、特にタイミング巻掛け部材の経年変化（伸びや磨耗など）によって発生したクランク軸に対するカム軸の位相ずれを検出して、ずれ発生時の位相からエンジン状態を判定し、タイミング巻掛け部材の異常が判定された場合には、異常判定信号の出力に基づいて警告や燃料供給停止などの対応処理を実行することによって、タイミング巻掛け部材の異常発生状態を通知するとともに、タイミング巻掛け部材が異常状態にあるエンジンの運転を停止させることのできるエンジン制御装置に関するものである。

一般に、エンジンの動弁機構は、吸気側カムおよび排気側カムをクランク軸と同期して駆動させるために、タイミングベルトなどのタイミング巻掛け部材を有している。
また、クランク軸およびカム軸の回転位置を検出するクランク角センサおよびカム角センサが設けられている。

カム位相は、クランク角センサおよびカム角センサの検出信号に基づいて求められる。
クランク角センサは、周知のように、単位クランク角度毎にクランク角信号を出力するが、クランク角信号の一部にパルス抜けを生じるように構成されており、パルス抜け位置は、クランク角信号の出力間隔の変化から検知される。
また、パルス抜け位置の後において、最初のタイミングで検出されるクランク角信号を基準位置として出力するクランク角基準位置信号に続くカム角信号により、位相を演算する。

しかし、クランク軸に対するカム軸の位相は、タイミング巻掛け部材の経年変化（伸びや磨耗など）によって、エンジン組付時の初期位相よりも遅角方向にずれることがある。
このように、カム軸の位相がずれると、バルブの開閉タイミングも遅角方向に変化するため、空燃比が悪くなり、ノッキングの発生、燃費の低下、排ガスの悪化などの種々の問題が発生する。

従来のエンジン制御装置においては、上記のような問題が発生しないように、位相を用いてエンジンの状態を判定し、異常判定時には異常判定信号の出力に基づいて警告や燃料供給停止などの手段をとることが提案されている（たとえば、特許文献１または特許文献２参照）。

特許文献１においては、検出されたカム軸の位相が上限の異常判定用閾値を上回ったとき、または下限の異常判定用閾値を下回ったときに、異常判定信号を出力して、警告手段や停止手段の処理を実行するようになっている。
また、特許文献２においては、検出されたカム軸の位相が上限の異常判定用閾値を上回ったときに異常判定信号を出力して警告手段や停止手段の処理を実行するようになっている。

上記特許文献１および特許文献２において、異常判定用閾値は、いずれも、エンジン設計時における中心値の初期位相に対して、上述の問題を生じることのない基準位相（上限閾値および下限閾値）として定義されている。

一般に、エンジン組付時に関する制御応答性ばらつきを招く要因として、クランク角センサおよびカム角センサの製造誤差（部品ばらつきや、取付ばらつきなどの組付誤差）や、センサプレートの部品精度誤差（形状公差など）が一切存在しなければ、どのエンジンにおいても、カム軸の位相および初期位相のずれ量は、エンジン設計時における中心値の各ずれ量と一致するので、上記の異常判定用閾値を用いて正確な異常判定処理を実現することができる。

しかし、実際のエンジンの組付においては、前述した製造誤差が存在することは避けられず、初期位相がエンジン設計時における中心値の初期位相と完全に一致するとは言えず、前述の異常判定用閾値を用いた異常判定処理においては、下限または上限の異常判定用閾値の近傍で、誤検出（正常であるにもかかわらず異常と誤判定する）または検出不能（異常であるにもかかわらず異常と判定しない）となる可能性があり、高精度の異常判定処理を実現することができない。

一方、製造誤差の存在を認めたうえで、新たな異常判定用閾値を設定して異常判定処理を実行しようとすると、この場合の異常判定用閾値は、製造誤差分を含めるために、許容される製造誤差における最小の初期位相に対する下限位相が、下限の異常判定用閾値に設定される一方で、最大の初期位相に対する上限位相が、上限の異常判定用閾値に設定されなければならず、より広い範囲での下限および上限となってしまう。
したがって、このように新たに設定された異常判定用閾値を用いたとしても、異常判定用閾値近傍での検出不能（異常であるにもかかわらず異常と判定しない）となる可能性があり、やはり高精度の異常判定処理を実現することができない。

ここで、図１２を参照して、上記従来文献１、２による異常判定用の第１の閾値設定と、新たな第２の閾値設定とを用いた従来の異常判定処理における問題点について、具体的に説明する。
図１２は上述したタイミング巻掛け部材の経年変化による位相ずれ時の異常判定動作を示すタイミングチャートであり、経年変化によるバルブ開閉タイミングの変化により、空燃比が悪化して、ノッキングの発生、燃費の低下、排ガスの悪化などを生じ得る状態を示している。

図１２において、横軸はクランク角基準位置からの位相（クランク角位置）に対応している。
図１２においては、クランク角基準位置信号と、クランク角基準位置信号に対して算出されたカム角信号とが、第１および第２の閾値設定と関連付けて示されている。
また、許容製造誤差範囲内の初期位相を持って組付けられたエンジンＡ、Ｂの各初期位相が、それぞれ関連付けて示されている。

いま、エンジン設計時における中心値の初期位相がＭ０のエンジンにおいて、位相検出値が、初期位相Ｍ０よりも進角側の基準位相ＭＭＮを下回ったとき、または、位相検出値が、初期位相Ｍ０よりも遅角側の基準位相ＭＭＸを上回ったときには、空燃比が悪化して上述の問題を生じるので、「エンジンは異常状態にある」と判定されなければならない。
一方、検出された位相が基準位相ＭＭＮから基準位相ＭＭＸまでの範囲内にあるときには、上述の問題を生じないので、「エンジンは異常状態にない」と判定されなければならない。

すなわち、初期位相（中心値）Ｍ０のエンジンにおいては、基準位相ＭＭＮが第１の閾値設定の下限閾値として、また、基準位相ＭＭＸが上限閾値として設定される。
このとき、第１の閾値設定として、下限（ＭＭＮ）および上限（ＭＭＸ）の位相が設定される。

以下、エンジン設計時における中心値の初期位相Ｍ０に対し、許容製造誤差範囲内の初期位相を持って工場で正常に組付けられたエンジンＡおよびエンジンＢについて考慮しながら説明する。
まず、エンジンＡについて、初期位相Ａ０が検出された場合に、初期位相Ａ０に対して、上述の問題（空燃比の悪化）を生じることのない位相は、下限位相ＡＭＮと上限位相ＡＭＸとの間の範囲内にあるものとする。
このとき、時間経過にともなって、エンジンＡで、位相Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が検出されたとすると、これらは、タイミング巻掛け部材の経年変化により、初期位相Ａ０からずれた位相である。

ここで、エンジンＡの状態を見ると、前半の位相Ａ１、Ａ２については、下限位相ＡＭＮと上限位相ＡＭＸとの間に存在しており、上述の問題（空燃比の悪化）を生じることはないので、「エンジンＡは異常状態にはない（正常状態）」と判定されなければならない。
一方、後半の位相Ａ３、Ａ４については、上限位相ＡＭＸを上回っており、上述の問題（空燃比の悪化）を生じるので、「エンジンＡは異常状態にある」と判定されなければならない。

また、エンジンＢについて、初期位相Ｂ０が検出され、初期位相Ｂ０に対して、上述の問題（空燃比の悪化）を生じることのない位相は、下限位相ＢＭＮと上限位相ＢＭＸとの間の範囲内にあるものとする。
このとき、時間経過にともなって、エンジンＢで、位相Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が検出されたとすると、これらは、タイミング巻掛け部材の経年変化により、初期位相Ｂ０からずれた位相である。

ここで、エンジンＢの状態を見ると、前半の位相Ｂ１、Ｂ２については、下限位相ＢＭＮと上限位相ＢＭＸとの間に存在しており、上述の問題を生じることはないので、「エンジンＢは異常状態にはない（正常状態）」と判定されなければならない。
一方、後半の位相Ｂ３は、上限位相ＢＭＸを上回っており、上述の問題を生じるので、「エンジンＢは異常状態にある」と判定されなければならない。

上記のように、エンジン設計時における中心値の初期位相Ｍ０に対し、許容製造誤差範囲内の初期位相を持って組付けられたエンジンＡ、Ｂに対して、上記従来文献１、２の異常判定処理（すなわち、初期位相Ｍ０に対する第１の閾値設定に基づく異常判定処理）を実行したとする。

このとき、エンジンＡの前半の位相Ａ１は、下限位相ＭＭＮを下回っているので、本来判定されるべき状態「正常状態」とは異なり、「異常状態にある」と判定されてしまう。
逆に、エンジンＡの後半の位相Ａ３は、上限位相ＭＭＸを上回らないので、本来判定されるべき状態「異常状態」とは異なり、「異常状態にはない（正常状態）」と判定されてしまう。
なお、他の位相Ａ２、Ａ４においては、本来判定されるべき状態と相違がなく、特に問題は生じない。

一方、エンジンＢの位相Ｂ２は、上限位相ＭＭＸを上回っているので、本来判定されるべき状態「正常状態」とは異なり、「異常状態にある」と判定されてしまう。
なお、他の位相Ｂ１、Ｂ３においては、本来判定されるべき状態と相違がなく、特に問題は生じない。

このように、エンジン設計時における中心値の初期位相Ｍ０に対する許容製造誤差範囲が存在するために、初期位相Ｍ０に対する第１の閾値設定に基づいて異常判定処理を実行すると、本来判定されるべき状態とは異なる判定（異常状態にないと判定されなければならないのに異常状態にあると判定、または、異常状態にあると判定されなければならないのに異常状態にないと判定）がなされる場合がある。

図１２において、さらに、別途に新たな第２の閾値設定を用いて、異常判定処理を実行する場合について説明する。
この場合、異常判定用閾値は、前述したとおり、エンジン設計時における中心値の初期位相に対して許容される製造誤差範囲内の初期位相を考慮して設定される。
すなわち、下限閾値は、エンジン設計時における中心値の初期位相Ｍ０に対し、許容製造誤差範囲内の初期位相を持って工場で正常に組付けられたエンジンのうち、許容製造誤差範囲における最小の初期位相をもつエンジンにおいて、上述の問題を生じることのない位相値に設定される。

また、上限閾値は、エンジン設計時における中心値の初期位相Ｍ０に対し、許容製造誤差範囲内の初期位相を持って工場で正常に組付けられたエンジンのうち、許容製造誤差範囲における最大の初期位相をもつエンジンにおいて、上述の問題を生じることのない位相値に設定される。

初期位相Ｍ０に対して許容製造誤差範囲内の初期位相を持って組付けられたエンジンＡ、Ｂにおいて、初期位相Ｍ０に対する第２の閾値設定による下限閾値としては、各エンジンＡ、Ｂの下限位相ＭＭＮおよび上限位相ＭＭＸのうちの最小の位相、すなわち初期位相Ａ０に対する下限位相ＡＭＮが設定される。
一方、初期位相Ｍ０に対する第２の閾値設定の上限閾値としては、各下限位相ＭＭＮおよび上限位相ＭＭＸのうちの最大の位相、すなわち初期位相Ｂ０に対する上限位相ＢＭＸが、設定される。

こうして設定された第２の閾値設定に基づいて異常判定処理を実行すると、エンジンＡにおいて、位相Ａ３が上限位相ＢＭＸを上回らないので、本来判定されるべき状態「異常状態」とは異なり、「異常状態にない（正常状態）」と判定されてしまう。
なお、位相Ａ１、Ａ２、Ａ４においては、本来判定されるべき状態と相違がなく、特に問題は生じない。
一方、エンジンＢにおいて、位相Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３においては、本来判定されるべき状態と相違がなく、特に問題は生じない。

このように、新たに設定された第２の閾値設定に基づいて異常判定処理を実行しても、第２の閾値設定に許容製造誤差範囲が含まれることから、閾値設定範囲（下限〜上限）が広くなり、本来異常状態にあると判定されなければならないのに異常状態にないと判定される場合がある。

図１３は上記異常判定結果を表で示す説明図であり、第１および第２の閾値設定に基づく各判定処理結果を、本来判定されるべきエンジン状態（本来の状態）と合わせて示している。
図１３において、本来の状態と判定結果とが一致したときには、相違無しとして「○」、一致しないときには、相違有りとして「×」で示している。

図１３から明らかなように、エンジン設計時における中心値の初期位相に対し、許容製造誤差範囲内の初期位相を持って工場で正常に組付けられたエンジンを対象とし、検出された位相に対して、異常判定用閾値（第１または第２の閾値設定にかかわらず）をそのまま用いて異常判定処理を実行すると、個々のエンジンにおいて本来判定されるべき状態とは相違する結果を出力する可能性があり、高精度の異常判定処理を実現することはできない。

特開２００１−１６４９８０号公報 特開２００２−３０９９９４号公報

従来のエンジン制御装置では、設計時での初期位相の中心値に対し許容製造誤差範囲内の初期位相を持って工場で正常に組付けられたエンジンを対象にして、検出された位相に対して異常判定用閾値をそのまま異常判定に用いているので、タイミング巻掛け部材の経年変化による位相ずれに対して、設計時に設定された位相のずれのみを対象とした異常判定用閾値設定を用いてエンジンの異常状態を判定する際に、製造誤差が存在するために、異常判定時に個々のエンジンにおいて本来判定されるべき状態とは相違する結果（誤判定または検出不能）を出力する可能性があり、高精度の異常判定処理を実現することができないという課題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高精度の異常判定処理を実現したエンジン制御装置を得ることを目的とする。
また、個々のエンジンにおいて高精度の異常判定処理を実現し、異常判定信号の出力時には、警告手段や停止手段の処理によって空燃比の悪化を防ぎ、ノッキングの発生、燃費の低下、排ガスの悪化などを回避したエンジン制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係るエンジン制御装置は、エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段と、エンジンのカム軸のカム角を検出するカム角検出手段と、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブを駆動する動弁機構と、クランク角およびカム角に基づいてエンジンを制御する制御ユニットとを備え、動弁機構は、クランク軸とカム軸との間に掛け渡されたタイミング巻掛け部材を有し、タイミング巻掛け部材を介してクランク軸の回転をカム軸に伝達し、カム軸の回転により吸気バルブおよび排気バルブを駆動し、制御ユニットは、クランク角およびカム角に基づいてクランク軸に対するカム軸の位相を検出する位相検出手段と、位相検出手段により検出された位相に基づいて動弁機構の異常を判定する異常判定手段と、異常判定手段の判定基準となる位相を下限閾値および上限閾値として記憶する閾値記憶手段とを含むエンジン制御装置において、制御ユニットは、エンジンの組付時に位相検出手段により検出された位相を初期位相として記憶する初期位相記憶手段と、エンジンの運転時に位相検出手段により検出された位相を、初期位相を用いて補正し、補正位相を算出する位相補正手段とをさらに含み、異常判定手段は、補正位相が下限閾値から上限閾値までの判定基準区間を逸脱したときに、タイミング巻掛け部材の異常発生を示す異常判定信号を出力するものである。

また、この発明に係るエンジン制御装置は、エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段と、エンジンのカム軸のカム角を検出するカム角検出手段と、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブを駆動する動弁機構と、クランク角およびカム角に基づいてエンジンを制御する制御ユニットとを備え、動弁機構は、クランク軸とカム軸との間に掛け渡されたタイミング巻掛け部材を有し、タイミング巻掛け部材を介してクランク軸の回転をカム軸に伝達し、カム軸の回転により吸気バルブおよび排気バルブを駆動し、制御ユニットは、クランク角およびカム角に基づいてクランク軸に対するカム軸の位相を検出する位相検出手段と、位相検出手段により検出された位相に基づいて動弁機構の異常を判定する異常判定手段と、異常判定手段の判定基準となる位相を下限閾値および上限閾値として記憶する閾値記憶手段とを含むエンジン制御装置において、制御ユニットは、エンジンの組付時に位相検出手段により検出された位相を初期位相として記憶する初期位相記憶手段と、初期位相を用いて判定基準を補正し、補正判定基準を算出する閾値補正手段と、補正判定基準を記憶する補正閾値記憶手段とをさらに含み、異常判定手段は、エンジンの運転時に位相検出手段により検出された位相が、補正判定基準に基づく補正下限閾値から補正上限閾値までの補正判定基準区間を逸脱したときに、タイミング巻掛け部材の異常発生を示す異常判定信号を出力するものである。

この発明によれば、エンジン設計時に設定される第１の閾値設定を用いて、高精度の異常判定処理を実現することができる。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１が適用されるエンジン１の動弁機構を図式的に示す構成図である。

図１において、エンジン１の吸気バルブおよび排気バルブ（後述する）を駆動するための動弁機構は、クランク軸６に一体的に設けられたクランクスプロケット２と、吸気側カム軸１６に一体的に設けられた吸気側カムスプロケット３と、排気側カム軸１１７に一体的に設けられた排気側カムスプロケット４と、各スプロケット２〜４に掛け渡されるタイミング巻掛け部材５とにより構成されている。

タイミング巻掛け部材５は、タイミングベルトやタイミングチェーンなどからなる。
クランク軸６には、クランク角を検出するためのクランク角センサ３１が隣接配置されている。
同様に、排気側カム軸１７には、カム角を検出するカム角センサ３２が隣接配置されている。なお、カム角センサ３２は、吸気側カム軸１６に対向配置されてもよい。

クランク角センサ３１は、クランク軸６の外周突起（図示せず）に応じて、単位クランク角度毎にクランク角信号（パルス）を出力する。
クランク軸６の外周突起は、前述のように、クランク角信号の一部にパルス抜けを生じるように構成されている。
カム角センサ３２は、排気側カム軸１７の外周突起（図示せず）に応じて、所定間隔でカム角信号を出力するよう構成されている。
クランク角センサ３１およびカム角センサ３２の検出信号は、制御ユニット３３に入力される。

マイクロコンピュータを含むＥＣＵからなる制御ユニット３３は、エンジン制御装置の本体を構成しており、クランク角センサ３１およびカム角センサ３２を含む各種センサからの検出信号を取り込み、クランク角およびカム角に基づく制御タイミングでエンジン１の各種アクチュエータを制御する。

制御ユニット３３には、エンジン１の組付後（組付時）の製品検査時のみに使用されるテスタ３４が接続される。
また、制御ユニット３３には、各種アクチュエータとして、タイミング巻掛け部材５の異常発生時に警報表示するための警告灯３５と、エンジン１に燃料を供給するインジェクタ３６と、点火プラグ（後述する）とが接続されている。

図２はエンジン１に設けられたシリンダヘッド部分１１を拡大して示す断面図であり、シリンダヘッド部分１１の構成要素を各カム軸１６、１７と関連させて示している。
図２において、シリンダヘッド部分１１には、吸気ポート１２および排気ポート１３が形成されており、吸気ポート１２には吸気バルブ１４が介装され、排気ポート１３には排気バルブ１５が介装されている。

各バルブ１４、１５は、開放駆動時に、エンジン１の燃焼室を各ポート１２、１３に連通する。
各カム軸１６、１７には、吸気側カム１８および排気側カム１９が形成されている。
また、各カム１８、１９の外周部には、各バルブ１４、１５を開閉駆動するためのロッカアーム２０、２１が衝合されている。
点火プラグ２２は、エンジン１の燃焼室内に延長されており、制御ユニット３３による制御タイミングで、燃焼室内の混合気を点火する。

動弁機構は、クランク軸６と各カム軸１６、１７との間に掛け渡されたタイミング巻掛け部材５を有し、タイミング巻掛け部材５を介してクランク軸６の回転を各カム軸１６、１７に伝達し、各カム軸１６、１７の回転により吸気バルブ１４および排気バルブ１５を駆動する。

すなわち、図１および図２において、クランクスプロケット２と各カムスプロケット３、４との間に、タイミング巻掛け部材５を掛け渡すことにより、クランク軸６の回転力は、クランクスプロケット２からタイミング巻掛け部材５に伝達され、タイミング巻掛け部材５から、各スプロケット３、４を介して吸気側カム軸１６および排気側カム軸１７に伝達される。

この結果、吸気側カム軸１６および排気側カム軸１７が回転して、各カム軸１６、１７に形成されたカム１８、１９がロッカアーム２０、２１を押圧することにより、吸気バルブ１４および排気バルブ１５は開閉駆動される。
このように、クランク軸６の回転力を、タイミング巻掛け部材５を介して各カム軸１６、１７に伝達し、各カム軸１６、１７の回転により吸気バルブ１４および排気バルブ１５を正確に開閉させることにより、適切な燃焼サイクルを得ることができる。

ここで、図３のタイミングチャートを参照しながら、クランク角信号に対するカム角信号の位相について説明する。
図３において、クランク角センサ３１からのクランク角信号は、単位クランク角（１０ｄｅｇ）毎に生成されるパルスからなり、１８０ｄｅｇ（周期Ｔ）間隔で抜け位置が生じるようになっている。

カム角センサ３２からのカム角信号は、クランク角１８０ｄｅｇ毎に生成されるパルスからなる。
クランク角基準位置信号は、クランク角１８０ｄｅｇ毎の周期Ｔにおいて、クランク角信号の抜け位置から得られる。
クランク角基準位置信号のパルス発生時刻から、カム角信号のパルス発生時刻までの時間ｔは、クランク軸６に対するカム軸１７の位相を示している。

図３のように、カム角信号の位相（相対時間ｔ）は、クランク角センサ３１およびカム角センサ３２からの各検出信号に基づいて、以下のように求められる。
クランク角信号の抜け位置は、クランク角信号の出力間隔の変化により検知される。
また、抜け位置の検知後から最初のクランク角信号を基準位置として、このクランク角基準位置信号の直後に検出されるカム角信号から、クランク角６に対する排気側カム軸１７の位相が演算される。

すなわち、排気側カム軸１７の位相φは、クランク角基準位置信号の発生周期Ｔ、クランク角基準位置信号からカム角信号の発生までの時間ｔを用いて、以下の式（１）で表される。

φ＝（ｔ／Ｔ）×１８０ ・・・（１）

しかし、前述のように、タイミング巻掛け部材５の経年変化によって、クランク軸６に対する各カム軸１６、１７の位相は、エンジン組付時の初期位相よりも遅角方向にずれるので、空燃比の悪化を回避するために、以下のように、制御ユニット３３において、エンジン１の燃焼室に対するバルブ開閉タイミングの経年変化を補償するための手段が必要となる。

図４はこの発明の実施の形態１に係る制御ユニット３３の具体的な機能構成を示すブロック図である。
図４において、前述（図１、図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

制御ユニット３３は、位相検出手段４０と、位相判別手段４１と、初期位相記憶手段４２と、閾値記憶手段４３と、異常判定手段４４と、位相補正手段４５と、基準位相記憶手段４６と、警告手段４７と、エンジン停止手段４８とを備えている。
また、図示しないが、制御ユニット３３は、各種センサ（周知の吸気量センサなど）からの運転状態情報に基づいてエンジン１の各種アクチュエータを制御する制御部を備えている。
なお、初期位相記憶手段４２および基準位相記憶手段４６は、位相補正手段４５の機能に含まれてもよい。また、閾値記憶手段４３は、異常判定手段４４の機能に含まれてもよい。

位相検出手段４０は、クランク角センサ３１およびカム角センサ３２からの検出信号（クランク角、カム角）に基づいて、クランク角信号の抜け位置を基準位置として、上記式（１）のように、クランク軸６に対するカム軸１６、１７の相対的な回転位相差を、位相φとして演算により検出する。
位相検出手段４０により得られた位相φは、位相判別手段４１に入力される。

一方、エンジン１の組付後の製品検査時においては、制御ユニット３３にテスタ３４が接続され、テスタ３４からの接続信号ＴＳが位相判別手段４１に入力される。
位相判別手段４１は、製品検査におけるテスタ３４からの接続信号ＴＳを検知したときには、位相検出手段４０から入力された位相φを、初期位相φ０として初期位相記憶手段４２に入力する。
また、テスタ３４が接続されていない通常運転時においては、位相判別手段４１は、位相検出手段４０から入力された位相φを、通常時の位相検出値（すれた位相）φ２として位相補正手段４５に入力する。

初期位相記憶手段４２、閾値記憶手段４３および基準位相記憶手段４６は、いずれも不揮発性メモリにより構成されている。
初期位相記憶手段４２は、位相判別手段４１で判別された初期位相φ０の値を記憶し、通常時には、記憶した初期位相φ０を位相補正手段４５に入力する。
閾値記憶手段４３は、エンジン設計時において設定された下限および上限の異常判定用閾値（前述の第１の閾値設定による下限閾値および上限閾値）を、判定基準φＭとして記憶している。

基準位相記憶手段４６は、エンジン１の設計時に設定された補正用の基準位相φＢを記憶している。
なお、ここでは、補正用の基準位相φＢとして、エンジン設計時の中心値の初期位相を用いるが、別途の基準位相を設定してもよい。

位相補正手段４５は、位相検出手段４０から位相判別手段４１を介して入力される位相検出値（ずれた位相）φ２に対し、エンジン組付時に検出された初期位相φ０を用いて補正を施し、補正後の補正位相φ′を異常判定手段４４に入力する。
異常判定手段４４は、補正位相φ′が判定基準φＭに基づく範囲（下限閾値φＭＮから上限閾値φＭＸまでの判定基準区間）を逸脱したときに、タイミング巻掛け部材５の異常発生を示す異常判定信号Ｅを出力し、警告手段４７およびエンジン停止手段４８を駆動する。

次に、図４に示したこの発明の実施の形態１による制御ユニット３３の位相補正処理および異常判定処理について説明する。
まず、位相補正手段４５は、初期位相記憶手段４２に記憶されている初期位相φ０と、基準位相記憶手段４６に記憶されている基準位相φＢとの大小を比較し、両者の位相偏差Δφ（＝｜φ０−φＢ｜）を算出してあらかじめ記憶する。

ここで、初期位相φ０が基準位相φＢを上回っていれば、位相補正手段４５は、位相判別手段４１を介して入力された今回の位相検出値φ２から、位相偏差Δφを減算した値（φ−Δφ）を、補正位相φ′として異常判定手段４４に入力する。
一方、初期位相φ０が基準位相φＢを上回っていなければ、位相補正手段４５は、今回の位相検出値φ２に位相偏差Δφを加算した値（φ＋Δφ）を、補正位相φ′として異常判定手段４４に入力する。

一方、閾値記憶手段４３は、エンジン設計時に設定された異常判定用の（第１の閾値設定による）判定基準（閾値）φＭを記憶しており、各閾値（下限閾値および上限閾値）で設定される基準判定区間を異常判定手段４４に入力している。

異常判定手段４４は、閾値記憶手段４３に記憶されている異常判定用の閾値（下限閾値および上限閾値）位相と、位相補正手段４５で取得した補正位相φ′とを比較して、エンジン１が異常状態にあるか否かを判定し、異常状態にあると判定された場合には、警告手段４７およびエンジン停止手段４８に対して異常判定信号Ｅを出力する。

警告手段４７は、異常判定手段４４からの異常判定信号Ｅに応答して、警告灯３５を点灯することにより警告を発し、ユーザーに経年変化による異常発生状態を伝える。
なお、警告灯による警告に替えて、ブザーによる警告を発することも可能である。
また、エンジン停止手段４８は、異常判定手段４４からの異常判定信号Ｅに応答して、点火プラグ２２による点火を停止させるか、またはインジェクタ３６による燃料噴射を停止させることにより、エンジン１を停止させて、空燃比悪化状態での運転を防止する。

次に、図５のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係る制御ユニット３３による異常判定処理の具体的手順について説明する。
図５において、各処理手順は、ステップＳ０〜Ｓ６、Ｓ１５〜Ｓ２１、Ｓ３１〜Ｓ３３により示されている。

また、図５において、ステップＳ１〜Ｓ３は、図４内の位相検出手段４０による処理動作に相当し、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ１５は、図４内の位相判別手段４１による処理動作に相当し、ステップＳ６は、図４内の初期位相記憶手段４２の処理動作に相当する。
さらに、ステップＳ１６〜Ｓ１８は、図４内の位相補正手段４５による処理動作に相当し、ステップＳ１９〜Ｓ３３は、図４内の異常判定手段４４による処理動作に相当する。

まず、前処理として、異常判定カウンタＣＦを「０」にセット（初期化）する（ステップＳ０）。
続いて、クランク角センサ３１からのクランク角信号（たとえば、図３参照）に基づいてエンジン回転数Ｎｅを取得し、エンジン回転数Ｎｅとあらかじめ設定されている始動判定値ＳＴＮｅとを比較して、エンジン回転数Ｎｅが始動判定値ＳＴＮｅ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、Ｎｅ＜ＳＴＮｅ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちに図５の処理プログラムを終了する。
一方、ステップＳ１において、Ｎｅ≧ＳＴＮｅ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１が停止状態ではなく回転しているものと見なし、続いて、エンジン回転数Ｎｅとアイドル目標回転数Ｎｏとの回転数偏差ΔＮｅが、アイドル安定状態判定値ＳＴｉ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
ここで、エンジン回転数Ｎｅとアイドル目標回転数Ｎｏとの回転数偏差ΔＮｅは、以下の式（２）から求められる。

ΔＮｅ＝｜Ｎｏ−Ｎｅ｜ ・・・（２）

ステップＳ２において、ΔＮｅ＞ＳＴｉ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちに図５の処理プログラムを終了する。
一方、ステップＳ２において、ΔＮｅ≦ＳＴｉ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１はアイドル安定状態にあると見なし、続いて、クランク角基準位置信号からカム角信号の発生までの時間ｔとクランク角基準位置信号の発生周期Ｔと（図３参照）を計測し、クランク角基準位置信号からカム角信号の発生までの時間ｔを角度に変換して、位相φを検出する（ステップＳ３）。

次に、テスタ３５との接続信号ＴＳの有無を検知して、テスタ３５が制御ユニット３３に接続されているか否かを判定する（ステップＳ４）。
ステップＳ４において、接続信号ＴＳが検知され、テスタ３５が接続された（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ３で取得した位相φを組付時における初期位相φ０と見なし、ステップＳ３で取得した位相φを、初期位相φ０としてセットする（ステップＳ５）。

続いて、初期位相φ０を記憶して（ステップＳ６）、図５の処理プログラムを終了する。
なお、各ステップＳ４〜Ｓ６は、エンジン組付後の製品検査時のみに実行される処理である。

一方、ステップＳ４において、接続信号ＴＳが検知されず、テスタ３５が接続されていない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ３で取得した位相φを、今回の位相検出値（ずれた位相）φ２としてセットする（ステップＳ１５）。
続いて、ステップＳ６で既に記憶した初期位相φ０と、基準位相記憶手段４６内にあらかじめ記憶された基準位相φＢとの大小を比較し、φ０＞φＢの関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ１６）。

基準位相φＢは、エンジン設計時においてあらかじめ設定されている補正用位相であり、ここでは、前述のように、エンジン設計時の中心値としての初期位相を用いている。
ステップＳ１６において、初期位相φ０＞基準位相φＢ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ６で既に記憶した初期位相φ０と基準位相φＢとを用いて、ステップＳ１５で取得したずれた位相検出値φ２に対して、以下の式（３）による補正を施し、補正位相φ′を取得して（ステップＳ１７）、次の判定ステップＳ１９に進む。

φ′＝φ２−（φＢ−φ０） ・・・（３）

一方、ステップＳ１６において、初期位相φ０≦基準位相φＢ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ６で既に記憶した初期位相φ０と基準位相φＢとを用いて、ステップＳ１５で取得した位相検出値（ずれた位相）φ２に対して、以下の式（４）による補正を施し、補正位相φ′を取得して（ステップＳ１８）、次の判定ステップＳ１９に進む。

φ′＝φ２＋（φＢ−φ０） ・・・（４）

次に、ステップＳ１７またはステップＳ１８で取得した補正位相φ′を、エンジン設計時にあらかじめ設定されている異常判定用の下限閾値φＭＮと比較して、φＭＮ＞φ′の関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ１９）。

もし、補正位相φ′が下限閾値φＭＮを下回り（判定基準区間を逸脱し）、ステップＳ１９において、φＭＮ＞φ′（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１が異常状態にあるものと見なし、異常判定カウンタＣＦをインクリメントして（ステップＳ３１）、次の判定ステップＳ３２に進む。

また、ステップＳ１９において、φＭＮ≦φ′（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、ステップＳ１７またはステップＳ１８で取得した補正位相φ′を、エンジン設計時にあらかじめ設定されている異常判定用の上限閾値φＭＸと比較して、φ′＞φＭＸの関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０）。

もし、補正位相φ′が上限閾値φＭＸを上回り（判定基準区間を逸脱し）、ステップＳ２０において、φ′＞φＭＸ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１が異常状態にあるものと見なし、異常判定カウンタＣＦをインクリメントして（ステップＳ３１）、次の判定ステップＳ３２に進む。
また、ステップＳ２０において、φ′≦φＭＸ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、エンジン１は異常状態でない（正常状態にある）と判定し（ステップＳ２１）、図５の処理プログラムを終了する。

一方、ステップＳ３２においては、ステップＳ３１でインクリメントされた異常判定カウンタＣＦの値を、エンジン設計時にあらかじめ設定されている異常判定カウンタ用閾値ＣＪと比較し、ＣＦ＞ＣＪの関係を満たすか否かを判定する。

ステップＳ３２において、ＣＦ＞ＣＪ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１の異常状態を最終判定して異常判定信号Ｅを出力し（ステップＳ３３）、図５の処理プログラムを終了する。
一方、ステップＳ３２において、ＣＦ≦ＣＪ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１に戻って、上記処理動作を繰り返し実行する。

次に、図１〜図５とともに、図６のタイミングチャートを参照しながら、前述（図１２参照）と同じデータを用いた場合を例にとって、この発明の実施の形態１による処理動作について、さらに具体的に説明する。
なお、基準位相φＢとしては、前述のように、エンジン設計時における中心値の初期位相を用いるものとする。

図６においては、クランク角基準位置に対応させながら、エンジンＡにおける補正前のデータと、上記補正処理を施した補正後のデータ結果とが示されている。
なお、図６内の初期位相Ａ０は、前述（図４、図５参照）の初期位相φ０に対応し、図６内の基準位相Ｍ０は、基準位相φＢに対応し、図６内の位相Ａ１〜Ａ４は、ずれた位相検出値φ２に対応する。
また、図６内の異常判定用の下限閾値ＭＭＮおよび上限閾値ＭＭＸは、それぞれ、下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸに対応している。

図６において、エンジンＡの初期位相Ａ０は、基準位相Ｍ０を上回っていないので、図５内のステップＳ１６の判定結果（すなわち、ＮＯ）から、ステップＳ１８に進む。
このとき、エンジンＡの補正前の各位相Ａ１〜Ａ４は、基準位相Ｍ０と初期位相Ａ０との偏差（Ｍ０−Ａ０）だけ加算されて、補正後の各位相Ａ１′〜Ａ４′に補正される。

また、初期位相Ａ０についても、上記と同様の処理を実行することにより、補正後の初期位相Ａ０′が得られる。
こうして得られた補正後の位相は、補正前の位相チャートの下段に示されている。
以下、補正後の各位相Ａ１′〜Ａ４′に対し、図５内の判定ステップＳ１９、Ｓ２０を実行することにより、下限閾値ＭＭＮおよび上限閾値ＭＭＸによる第１の閾値設定を適用して異常判定処理を実行する。

図６に示すように、エンジンＢについても、補正前のデータに対して、エンジンＡの場合と同様の補正処理を実行し、補正後のデータを取得する。
なお、図６内の初期位相Ｂ０は、前述（図４、図５参照）の初期位相φ０に対応し、図６内の位相Ｂ１〜Ｂ３は、ずれた位相検出値φ２に対応する。

図６において、エンジンＢの初期位相Ｂ０は、基準位相Ｍ０を上回っているので、図５内のステップＳ１６の判定結果（すなわち、ＹＥＳ）から、ステップＳ１７に進む。
このとき、エンジンＢの補正前の各位相Ｂ１〜Ｂ３は、基準位相Ｍ０と初期位相Ｂ０との位相偏差（Ｂ０−Ｍ０）だけ減算されて、補正後の各位相Ｂ１′〜Ｂ３′に補正される。

また、初期位相Ｂ０についても、上記と同様の処理を実行することにより、補正後の初期位相Ｂ０′が得られる。
こうして得られた補正後の各位相Ｂ０′〜Ｂ３′は、図６内の補正前の各位相チャートの下段に示されている。
以下、補正後の各位相Ｂ１′〜Ｂ３′に対し、図５内の判定ステップＳ１９、Ｓ２０を実行することにより、下限閾値ＭＭＮおよび上限閾値ＭＭＸによる第１の閾値設定を適用して異常判定処理を実行する。

図７は上記異常判定結果を表で示す説明図であり、各エンジンＡ、Ｂについて、補正後の各位相に対し、前述（図１２参照）の第１の閾値設定（下限ＭＭＮ、上限ＭＭＸ）を用いて、異常判定処理を実行した結果を示している。
図７において、相違の有無の表記「○」、「×」は、前述（図１３参照）と同様である。
図７から明らかなように、各エンジンＡ、Ｂのすべての位相に対して、本来判定されるべき状態に対応した正確な異常判定結果が得られていることが分かる。

また、図６に示すように、補正後の初期位相Ａ０′、Ｂ０′は、基準位相Ｍ０の位置に検出されているので、補正後の各位相Ａ１′〜Ａ４′、Ｂ１′〜Ｂ３′は、基準位相Ｍ０に対して「ずれた位相」と見なすことができ、第１の閾値設定（下限ＭＭＮ、上限ＭＭＸ）を用いて、正確な異常判定処理を実行することができる。

図１〜図６のように、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置は、クランク軸６のクランクスプロケット２と、カム軸１６、１７のカムスプロケット３、４との間に掛け渡されたタイミング巻掛け部材５を介して、クランク軸６の回転をカム軸１６、１７に伝達し、カム軸１６、１７の回転により吸気バルブ１４および排気バルブ１５を駆動する動弁機構を有する。

エンジン１の制御ユニット３３は、クランク角センサ３１およびカム角センサ３２により検出されたクランク角およびカム角に基づいて位相φを検出する位相検出手段４０と、位相φが下限閾値φＭＮから上限閾値φＭＸまでの判定基準区間を逸脱したときに異常判定信号Ｅを出力する異常判定手段４４と、エンジン１の組付時の初期位相φ０を用いて位相φを補正する位相補正手段４５とを備えている。

したがって、この発明の実施の形態１によれば、経年変化によって位相ずれが発生したときに、検出された位相φに対して、初期位相φ０および基準位相φＢを用いて補正を施すことにより、すべての初期位相φ０が基準位相φＢの位置に補正されるとともに、検出された位相φは、すべての位相が基準位相φＢに対する「ずれた位相（補正位相φ′）」のように補正される。

この結果、個々のエンジンＡ、Ｂにおいて、異常判定処理を実行する際に、それぞれの製品誤差の存在を考慮する必要がなくなり、経年変化による位相のずれのみを対象とすることができる。
したがって、エンジン設計時に設定される第１の閾値設定を用いて、高精度の異常判定処理を実現することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置は、エンジン１のクランク軸６のクランク角を検出するクランク角センサ３１と、エンジン１のカム軸１６、１７のカム角を検出するカム角センサ３２と、エンジン１の吸気バルブ１４および排気バルブ１５を駆動する動弁機構と、クランク角およびカム角に基づいてエンジン１を制御する制御ユニット３３とを備えている。

動弁機構は、クランク軸６とカム軸１６、１７との間に掛け渡されたタイミング巻掛け部材５を有し、タイミング巻掛け部材５を介してクランク軸６の回転をカム軸１６、１７に伝達し、カム軸１６、１７の回転により吸気バルブ１４および排気バルブ１５を駆動する。

制御ユニット３３は、クランク角およびカム角に基づいてクランク軸６に対するカム軸（排気側カム軸１７）の位相φを検出する位相検出手段４０と、位相検出手段４０により検出された位相φに基づいて動弁機構の異常を判定する異常判定手段４４と、異常判定手段４４の判定基準φＭとなる位相を下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸとして記憶する閾値記憶手段４３と、エンジン１の組付時に位相検出手段４０により検出された位相φを初期位相φ０として記憶する初期位相記憶手段４２と、エンジン１の運転時に位相検出手段４０により検出された位相φを、初期位相φ０を用いて補正し、補正位相φ′を算出する位相補正手段４５とを含む。

異常判定手段４４は、補正位相φ′が下限閾値φＭＮから上限閾値φＭＸまでの判定基準区間を逸脱したときに、タイミング巻掛け部材５の異常発生を示す異常判定信号Ｅを出力する。
これにより、タイミング巻掛け部材５の経年変化（伸びや磨耗など）によって発生したクランク軸６に対するカム軸１６、１７の位相ずれを検出して、ずれが発生したときの補正位相φ′からエンジン状態を判定し、高精度の異常判定処理を実現することができる。

また、制御ユニット３３は、エンジン１の組付時のみにテスタ３４が接続される位相判別手段４１を含む。
位相判別手段４１は、テスタ３４からの接続信号ＴＳが入力されたときには、位相検出手段４０により検出された位相φを初期位相φ０として初期位相記憶手段４２に入力し、テスタ３４からの接続信号ＴＳが入力されないときには、位相検出手段４０により検出された位相φを位相検出値φ２として位相補正手段４５に入力する。
位相補正手段４５は、位相検出値φ２に基づく補正位相φ′を異常判定手段４４に入力する。
これにより、高精度の異常判定処理を実現することができる。

また、タイミング巻掛け部材５の異常発生時に警報表示するための警告灯３５を備え、制御ユニット３３は、異常判定信号Ｅに応答して警告灯３５を駆動するための警告手段４７を含む。
また、制御ユニット３３により駆動されるエンジン１のインジェクタ３６および点火プラグ２２を備え、制御ユニット３３は、異常判定信号Ｅに応答してインジェクタ３６および点火プラグ２２の少なくとも一方を停止させるためのエンジン停止手段４８をさらに含む。

これにより、個々のエンジンにおいて高精度の異常判定処理を実現するとともに、タイミング巻掛け部材５の異常が判定された場合には、異常判定信号Ｅの出力に応答して警告灯３５を点灯駆動し、タイミング巻掛け部材５の異常発生状態を通知して、オペレータに異常対策を促すことができる。

また、インジェクタ３６からの燃料供給を停止したり、または、点火プラグ２２の駆動を停止するなどの対応処理を実行することによって、タイミング巻掛け部材５が異常状態にあるエンジン１の運転を停止させることができる。
すなわち、異常判定信号Ｅの出力時には、警告手段４７またはエンジン停止手段４８の処理動作により、エンジン１の空燃比の悪化を防ぎ、ノッキングの発生、燃費の低下、排ガスの悪化などを確実に回避することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図４参照）では、制御ユニット３３内に位相補正手段４５を設けたが、図８のように閾値補正手段４９を設けてもよい。
図８はこの発明の実施の形態２に係るエンジン制御装置を示すブロック図であり、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
なお、この発明の実施の形態２に係るハードウエア構成は、前述（図１、図２参照）と同一である。

図８において、制御ユニット３３Ａは、前述と同様の位相検出手段４０、位相判別手段４１、初期位相記憶手段４２、閾値記憶手段４３、異常判定手段４４Ａ、基準位相記憶手段４６、警告手段４７およびエンジン停止手段４８に加えて、異常判定手段４４Ａの判定基準φＭを補正する閾値補正手段４９と、補正判定基準φＭ′（補正閾値）を記憶する補正閾値記憶手段５０とを備えている。

前述と同様に、初期位相記憶手段４２、閾値記憶手段４３、基準位相記憶手段４６および補正閾値記憶手段５０は、閾値補正手段４９の機能に含まれてもよい。
また、閾値補正手段４９は、初期位相記憶手段４２、閾値記憶手段４３および基準位相記憶手段４６の機能に含み、補正閾値記憶手段５０は、異常判定手段４４Ａの機能に含まれてもよい。

初期位相記憶手段４２は、エンジン組付時に検出されたクランク軸６に対する各カム軸１６、１７の位相φを初期位相φ０として記憶する。
閾値補正手段４９は、初期位相φ０を用いて、判定基準φＭ（下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸ）を補正し、補正判定基準φＭ′（補正下限閾値φＭＮ′および補正上限閾値φＭＸ′）を算出して補正閾値記憶手段５０に格納する。

異常判定手段４４Ａは、位相判別手段４１から入力された位相検出値φ２が、閾値補正手段４９で補正されて補正閾値記憶手段５０に格納された補正判定基準φＭ′に基づく範囲（下限閾値φＭＮ′から上限閾値φＭＸ′までの区間）を逸脱したときに、タイミング巻掛け部材５の異常発生を示す異常判定信号Ｅを出力し、警告手段４７およびエンジン停止手段４８を駆動する。

なお、エンジン組付時の製品検査においては、前述のように、制御ユニット３３Ａにテスタ３４が接続され、位相判別手段４１は、接続信号ＴＳの検知時に位相検出手段４０で取得した位相φを初期位相として初期位相記憶手段４２に入力し、それ以外のときには、位相検出手段４０で取得した位相φを位相検出値φ２として異常判定手段４４Ａに入力する。
初期位相記憶手段４２は、製品検査時に位相判別手段４１で判別された初期位相φ０を記憶している。

また、閾値記憶手段４３は、エンジン１の設計時において設定された判定基準φＭ（第１の閾値設定による下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸ）をあらかじめ記憶している。
基準位相記憶手段４６は、エンジン１の設計時において設定された基準位相φＢをあらかじめ記憶している。

さらに、閾値補正手段４９は、閾値記憶手段４３に記憶されている判定基準φＭに対して、以下のように補正を施す。
まず、初期位相記憶手段４２に記憶されている初期位相φ０と、基準位相記憶手段４６に記憶されている基準位相φＢとの大小を比較し、両者の位相偏差Δφ（＝｜φ０−φＢ｜）を算出する。

もし、基準位相φＢが初期位相φ０を上回っていれば、閾値記憶手段４３に記憶されている判定基準φＭ（異常判定用閾値の下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸ）から位相偏差Δφを減算し、補正された判定基準φＭ′（下限閾値φＭＮ′および上限閾値φＭＸ′）として算出する。
一方、基準位相φＢが初期位相φ０を上回っていなければ、閾値記憶手段４３に記憶されている判定基準φＭ（異常判定用の下限閾値φＭＮ′および上限閾値φＭＸ′）に位相偏差Δφを加算し、補正判定基準φＭ′（下限閾値φＭＮ′および上限閾値φＭＸ′）として算出する。
こうして補正された補正判定基準φＭ′は、補正閾値記憶手段５０に記憶される。

補正閾値記憶手段５０は、不揮発性メモリからなり、閾値補正手段４９で補正された補正判定基準φＭ′（下限閾値φＭＮ′および上限閾値φＭＸ′）を、閾値記憶手段４３に既に記憶されていた異常判定用閾値の下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸに、上書きして更新記憶する。

以下、異常判定手段４４Ａは、位相判別手段４１からの位相検出値φ２と、補正閾値記憶手段５０に記憶されている補正判定基準φＭ′（異常判定用の下限閾値φＭＮ′および上限閾値φＭＸ′）とを比較して、エンジン１のタイミング巻掛け部材５が異常状態にあるか否かを判定し、異常状態にあると判定された場合には、異常判定信号Ｅを出力する。
なお、異常判定手段４４Ａからの異常判定信号Ｅに基づく警告手段４５およびエンジン停止手段４６の処理動作については、前述と同様なので、ここでは説明を省略する。

次に、図９のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２による異常判定処理の具体的手順について説明する。
図９において、各処理手順は、ステップＳ１００〜Ｓ１０９、Ｓ１１５〜Ｓ１１８、Ｓ１３１〜Ｓ１３３により示されており、ステップＳ１００〜Ｓ１０５、Ｓ１１５、Ｓ１１８およびＳ１３１〜Ｓ１３３は、それぞれ、前述（図５参照）のステップＳ０〜Ｓ５、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ３１〜Ｓ３３と同様の処理である。

また、図９において、ステップＳ１０３は、位相検出手段４０の処理動作に相当し、ステップＳ１０４およびＳ１０５は、位相判別手段４１の処理動作に相当する。この場合、ステップＳ１０５は、初期位相記憶手段４２の処理動作にも相当する。
さらに、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８は、図８内の閾値補正手段４９の処理動作に相当し、ステップＳ１０９は、図８内の補正閾値記憶手段５０の処理動作に相当し、ステップＳ１１６〜Ｓ１３３は、図８内の異常判定手段４４Ａの処理動作に相当する。

まず、異常判定カウンタＣＦを「０」に初期設定し（ステップＳ１００）、クランク角信号から取得したエンジン回転数Ｎｅと始動判定値ＳＴＮｅとを比較して、エンジン回転数Ｎｅが始動判定値ＳＴＮｅ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
ステップＳ１０１において、Ｎｅ≧ＳＴＮｅ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１が回転している（停止状態ではない）と見なして、次の判定ステップＳ１０２に進み、Ｎｅ＜ＳＴＮｅ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、図９の処理プログラムを終了する。

また、ステップＳ１０２において、エンジン回転数Ｎｅとアイドル目標回転数Ｎｏとの回転数偏差ΔＮｅ（＝｜Ｎｏ−Ｎｅ｜）がアイドル安定状態判定値ＳＴｉ以下（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１はアイドル安定状態であると見なして、ステップＳ１０３に進み、ΔＮｅ＞ＳＴｉ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、エンジン１はアイドル安定状態にないと見なして、図９の処理プログラムを終了する。

ステップＳ１０３において、位相検出手段４０は、クランク角信号およびカム角信号に基づき、クランク角基準位置信号からカム角信号の発生までの時間ｔと、クランク角基準位置信号の発生周期Ｔとを計測し、時間ｔを角度に変換して、クランク軸６に対する排気側カム軸１７の位相φを検出する。

続いて、位相判別手段４１は、接続信号ＴＳの有無によりテスタ３５が接続されているか否かを判定し（ステップＳ１０４）、接続信号ＴＳを検知していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１１５に進む。
一方、ステップＳ１０４において、接続信号ＴＳを検知した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ１０３で取得した位相φを組付時における初期位相と見なして、ステップＳ１０３で取得した位相φを初期位相φ０としてセットする（ステップＳ１０５）。

続いて、閾値補正手段４９は、ステップＳ１０５で取得した初期位相φ０と基準位相φＢとを比較し（ステップＳ１０６）、φ０≦φＢ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１０７に進み、φ０＞φＢ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０７において、閾値補正手段４９は、ステップＳ１０５で取得した初期位相φ０と基準位相φＢとを用いて、エンジン設計時にあらかじめ設定されている下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸに対し、以下の式（５）、式（６）による補正を施して、補正下限閾値φＭＮ′および補正上限閾値φＭＸ′を算出し、ステップＳ１０９に進む。

φＭＸ′＝φＭＸ−（φＢ−φ０） ・・・（５）
φＭＮ′＝φＭＮ−（φＢ−φ０） ・・・（６）

一方、ステップＳ１０８において、閾値補正手段４９は、初期位相φ０と基準位相φＢを用いて、異常判定用の下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸに対し、以下の式（７）、式（８）による補正を施して、補正下限閾値φＭＮ′および補正上限閾値φＭＸ′を算出し、ステップＳ１０９に進む。

φＭＸ′＝φＭＸ＋（φ０−φＢ） ・・・（７）
φＭＮ′＝φＭＮ＋（φ０−φＢ） ・・・（８）

ステップＳ１０９において、補正閾値記憶手段５０は、ステップＳ１０７またはＳ１０８で取得した補正下限閾値φＭＮ′および補正上限閾値φＭＸ′を記憶し、図９の処理プログラムを終了する。
なお、ステップＳ１０５〜Ｓ１０９は、エンジン組付後の製品検査時にのみ実行される処理である。

ステップＳ１１５において、位相判別手段４１は、ステップＳ１０３で取得した位相φを、ずれた位相検出値φ２としてセットし、ステップＳ１１６に進む。
ステップＳ１１６において、異常判定手段４４Ａは、ステップＳ１１５で取得した位相検出値φ２と、ステップＳ１０９で記憶した補正下限閾値φＭＮ′とを比較し、位相検出値φ２が補正下限閾値φＭＮ′を下回っているか否かを判定する。

ステップＳ１１６において、φＭＮ′＞φ２（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１が異常状態にあると見なし、異常判定カウンタＣＦをインクリメントするとともに（ステップＳ１３１）、異常判定カウンタ用閾値ＣＪと比較して、ＣＦ＞ＣＪの関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ１３２）。

ステップＳ１３２において、ＣＦ＞ＣＪ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１の異常状態を最終判定して異常判定信号Ｅを出力し（ステップＳ１３３）、図９の処理プログラムを終了する。
また、ステップＳ１３２において、ＣＦ≦ＣＪ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１０１に戻って、上記処理動作を繰り返し実行する。

一方、ステップＳ１１６において、φＭＮ′≦φ２（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、ステップＳ１１５で取得した位相検出値φ２と、ステップＳ１０９で記憶した補正上限閾値φＭＸ′とを比較し、位相検出値φ２が補正上限閾値φＭＸ′を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１１７）。

ステップＳ１１７において、φ２＞φＭＸ′（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、エンジン１が異常状態にあると見なして、ステップＳ１３１に進み、φ２≦φＭＸ′（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、エンジン１は異常状態でない（正常状態にある）と最終判定し（ステップＳ１１８）、図９の処理プログラムを終了する。

次に、図１〜図３、図８および図９とともに、図１０のタイミングチャートを参照しながら、前述（図１２参照）と同じデータを用いた場合を例にとって、この発明の実施の形態２による処理動作について、さらに具体的に説明する。
なお、基準位相φＢとしては、前述のように、エンジン設計時における中心値の初期位相を用いるものとする。

また、前述（図６参照）と同様に、図１０においては、クランク角基準位置に対応させながら、エンジンＡにおける補正前のデータと、上記補正処理を施した補正後のデータ結果とが示されている。
図１０において、初期位相Ａ０は、前述の初期位相φ０に対応し、基準位相Ｍ０は、前述の基準位相φＢに対応し、各位相Ａ１〜Ａ４は、前述の位相検出値φ２に対応する。

また、図１０内の異常判定用の下限閾値ＭＭＮおよび上限閾値ＭＭＸは、それぞれ、下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸに対応する。
さらに、図１０内の補正下限閾値ＡＭＮ′およびＢＭＮ′は、いずれも下限閾値φＭＮに対応し、補正上限閾値ＡＭＸ′およびＢＭＸ′は、いずれも上限閾値φＭＸに対応している。

図１０において、基準位相Ｍ０は、初期位相Ａ０を上回っているので、図９内のステップＳ１０６において、φ０≦φＢ（すなわち、ＮＯ）と判定される。
したがって、続くステップＳ１０７において、異常判定用の下限閾値ＭＭＮおよび上限閾値ＭＭＸは、それぞれ、基準位相Ｍ０と初期位相Ａ０との位相偏差（Ｍ０−Ａ０）だけ減算されて、補正下限閾値ＡＭＮ′および補正上限閾値ＡＭＸ′に補正される。

こうして、エンジンＡの各位相Ａ１〜Ａ４に対して設定された各補正閾値ＡＭＮ′およびＡＭＸ′（図１０内の補正前の位相チャートの下段参照）は、図９内のステップＳ１１６およびＳ１１７における異常判定処理の基準値として用いられる。

また、図１０において、エンジンＢにおける補正前のデータも、エンジンＡの場合と同様に補正が施される。
このとき、図１０内の初期位相Ｂ０は初期位相φ０に対応し、各位相Ｂ１〜Ｂ３は、ずれた位相検出値φ２に対応する。
また、図１０内の補正下限閾値ＢＭＮ′および補正上限閾値ＢＭＸ′は、それぞれ、補正下限閾値φＭＮ′および補正上限閾値φＭＸ′に対応している。

図１０において、基準位相Ｍ０は、初期位相Ｂ０を上回っていないので、図９内のステップＳ１０６において、φ０＞φＢ（すなわち、ＹＥＳ）と判定される。
したがって、続くステップＳ１０８において、異常判定用の下限閾値ＭＭＮおよび上限閾値ＭＭＸは、それぞれ、初期位相Ｂ０と基準位相Ｍ０との位相偏差（Ｂ０−Ｍ０）だけ加算されて、補正下限閾値ＢＭＮ′および補正上限閾値ＢＭＸ′に補正される。

こうして、エンジンＢの各位相Ｂ１〜Ｂ４に対して設定された各補正閾値ＢＭＮ′およびＢＭＸ′（図１０内の補正前の位相チャートの下段参照）は、図９内のステップＳ１１６およびＳ１１７における異常判定処理の基準値として用いられる。

図１０に示すように、エンジン設計時に設定された判定基準φＭに基づいて補正された補正判定基準φＭ′（エンジンＡにおいては、下限ＡＭＮ′〜上限ＡＭＸ′、エンジンＢにおいては、下限ＢＭＮ′〜上限ＢＭＸ′）は、各初期位相Ａ０、Ｂ０に対する異常判定用閾値と見なすことができる。
したがって、補正判定基準φＭ′により正確な異常判定処理を実現することができる。

図１１は上記異常判定結果を表で示す説明図であり、各エンジンＡ、Ｂについて、各位相Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ３（位相検出値φ２）に対し、補正された異常判定用閾値設定（エンジンＡにおいては、下限閾値ＡＭＮ′〜上限閾値ＡＭＸ′、エンジンＢにおいては、下限閾値ＢＭＮ′〜上限閾値ＢＭＸ′）を用いて、異常判定処理を実行した結果を示している。図１１において、相違の有無の表記「○」、「×」は、前述（図７参照）と同様である。
図１１から明らかなように、各エンジンＡ、Ｂのすべての位相に対して、本来判定されるべき状態に対応した正確な異常判定結果が得られていることが分かる。

以上のように、この発明の実施の形態２に係るエンジン制御装置は、クランク角センサ３１と、カム角センサ３２と、吸気バルブ１４および排気バルブ１５を駆動する動弁機構と、クランク角およびカム角に基づいてエンジンを制御する制御ユニット３３Ａとを備えており、動弁機構は、タイミング巻掛け部材５を介してクランク軸６の回転をカム軸１６、１７に伝達して吸気バルブ１４および排気バルブ１５を駆動する。

制御ユニット３３Ａは、位相検出手段４０と、異常判定手段４４Ａと、閾値記憶手段４３と、初期位相記憶手段４２と、補正判定基準φＭ′を算出する閾値補正手段４９と、補正判定基準φＭ′を記憶する補正閾値記憶手段５０とを含む。
閾値補正手段４９は、初期位相φ０を用いて判定基準φＭを補正し、補正判定基準φＭ′を算出して補正閾値記憶手段５０に入力する。

異常判定手段４４Ａは、補正閾値記憶手段５０に記憶された補正判定基準φＭ′を参照し、エンジン１の運転時に位相検出手段４０により検出された位相（位相検出値φ２）が、補正判定基準φＭ′に基づく補正下限閾値φＭＮから補正上限閾値φＭＸまでの補正判定基準区間を逸脱したときに、タイミング巻掛け部材５の異常発生を示す異常判定信号Ｅを出力する。

このように、エンジン１の設計時における中心値の初期位相φ０に対し、経年変化によってエンジン１の異常が生じることのない値に設定された異常判定用の判定基準φＭ（下限閾値φＭＮおよび上限閾値φＭＸとして設定される）に対して、初期位相φ０および基準位相φＢを用いた補正を施して補正判定基準φＭ′とすることにより、個々のエンジン（エンジンＡ、Ｂ）における初期位相（Ａ０、Ｂ０）そのものを、あたかも中心値としての初期位相のように見なすことができる。

この結果、個々のエンジンＡ、Ｂにおける判定基準（異常判定用閾値）が、第１の閾値設定に対応した値に補正されるので、前述と同様に、個々の製品誤差の存在を考慮することなく、経年変化による位相φのずれのみを対象として、高精度の異常判定処理を実現することができる。
また、位相検出値φ２に対して、不揮発性メモリからなる補正閾値記憶手段５０に記憶されている補正判定基準φＭ′（補正異常判定用閾値）を用いて異常判定処理を実行するので、位相検出毎に補正を実行する前述の実施の形態１に比べて、補正処理および異常判定処理を高速に実行することができる。

また、制御ユニット３３Ａは、エンジン１の組付時のみにテスタ３４が接続される位相判別手段４１を含む。
位相判別手段４１は、テスタ３４からの接続信号ＴＳが入力されたときには、位相検出手段４０により検出された位相を初期位相φ０として初期位相記憶手段４２に入力し、テスタ３４からの接続信号ＴＳが入力されないときには、位相検出手段４０により検出された位相を位相検出値φ２として異常判定手段４４Ａに入力する。
異常判定手段４４Ａは、位相検出値φ２と補正判定基準φＭ′（補正下限閾値φＭＮ′および補正上限閾値φＭＸ′）との比較に基づいて異常判定信号Ｅを出力する。
これにより、高精度の異常判定処理を実現することができる。

また、タイミング巻掛け部材５の異常発生時に警報表示するための警告灯３５を備え、制御ユニット３３Ａは、異常判定信号Ｅに応答して警告灯３５を駆動するための警告手段４７を含む。
また、制御ユニット３３Ａにより駆動されるエンジン１のインジェクタ３６および点火プラグ２２を備え、制御ユニット３３Ａは、異常判定信号Ｅに応答してインジェクタ３６および点火プラグ２２の少なくとも一方を停止させるためのエンジン停止手段４８を含む。

これにより、個々のエンジンにおいて高精度の異常判定処理を実現するとともに、タイミング巻掛け部材５の異常が判定された場合には、異常判定信号Ｅの出力に応答して警告灯３５を点灯駆動し、タイミング巻掛け部材５の異常発生状態を通知して、オペレータに異常対策を促すことができる。

また、インジェクタ３６からの燃料供給を停止したり、または、点火プラグ２２の駆動を停止するなどの対応処理を実行することによって、タイミング巻掛け部材５が異常状態にあるエンジン１の運転を停止させることができる。
すなわち、異常判定信号Ｅの出力時には、警告手段４７またはエンジン停止手段４８の処理動作により、エンジン１の空燃比の悪化を防ぎ、ノッキングの発生、燃費の低下、排ガスの悪化などを確実に回避することができる。

この発明の実施の形態１の適用対象となるエンジンの動弁機構を図式的に示す構成図である。 この発明の実施の形態１の適用対象となるエンジンのシリンダヘッド部分を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態１で用いられるクランク角信号およびカム角信号を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による異常判定処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による位相補正処理を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１による効果を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係るエンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による異常判定処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による閾値補正処理を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２による効果を示す説明図である。 従来技術における誤判定処理動作を説明するためのタイミングチャートである。 従来技術における誤判定状態を示す説明図である。

符号の説明

１ エンジン、５ タイミング巻掛け部材、６ クランク軸、１４ 吸気バルブ、１５ 排気バルブ、１６ 吸気側カム軸、１７ 排気側カム軸、２２ 点火プラグ、３１ クランク角センサ、３２ カム角センサ、３３、３３Ａ 制御ユニット、３４ テスタ、３５ 警告灯、３６ インジェクタ、４０ 位相検出手段、４１ 位相判別手段、４２ 初期位相記憶手段、４３ 閾値記憶手段、４４、４４Ａ 異常判定手段、４５ 位相補正手段、４６ 基準位相記憶手段、４７ 警告手段、４８ エンジン停止手段、４９ 閾値補正手段、５０ 補正閾値記憶手段、Ｅ 異常判定信号、φ 位相、φ′ 補正位相、φ０ 初期位相、φ２ 位相検出値、φＢ 基準位相、φＭ 判定基準、φＭ′ 補正判定基準、ＴＳ 接続信号。

Claims (6)

1. エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段と、
   前記エンジンのカム軸のカム角を検出するカム角検出手段と、
   前記エンジンの吸気バルブおよび排気バルブを駆動する動弁機構と、
   前記クランク角および前記カム角に基づいて前記エンジンを制御する制御ユニットとを備え、
   前記動弁機構は、前記クランク軸と前記カム軸との間に掛け渡されたタイミング巻掛け部材を有し、前記タイミング巻掛け部材を介して前記クランク軸の回転を前記カム軸に伝達し、前記カム軸の回転により前記吸気バルブおよび前記排気バルブを駆動し、
   前記制御ユニットは、
   前記クランク角および前記カム角に基づいて前記クランク軸に対する前記カム軸の位相を検出する位相検出手段と、
   前記位相検出手段により検出された位相に基づいて前記動弁機構の異常を判定する異常判定手段と、
   前記異常判定手段の判定基準となる位相を下限閾値および上限閾値として記憶する閾値記憶手段とを含むエンジン制御装置において、
   前記制御ユニットは、
   前記エンジンの組付時に前記位相検出手段により検出された位相を初期位相として記憶する初期位相記憶手段と、
   前記エンジンの運転時に前記位相検出手段により検出された位相を、前記初期位相を用いて補正し、補正位相を算出する位相補正手段とをさらに含み、
   前記異常判定手段は、前記補正位相が前記下限閾値から前記上限閾値までの判定基準区間を逸脱したときに、前記タイミング巻掛け部材の異常発生を示す異常判定信号を出力することを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記制御ユニットは、前記エンジンの組付時のみにテスタが接続される位相判別手段をさらに含み、
   前記位相判別手段は、
   前記テスタからの接続信号が入力されたときには、前記位相検出手段により検出された位相を初期位相として前記初期位相記憶手段に入力し、
   前記テスタからの接続信号が入力されないときには、前記位相検出手段により検出された位相を位相検出値として前記位相補正手段に入力し、
   前記位相補正手段は、前記位相検出値に基づく前記補正位相を前記異常判定手段に入力することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. エンジンのクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段と、
   前記エンジンのカム軸のカム角を検出するカム角検出手段と、
   前記エンジンの吸気バルブおよび排気バルブを駆動する動弁機構と、
   前記クランク角および前記カム角に基づいて前記エンジンを制御する制御ユニットとを備え、
   前記動弁機構は、前記クランク軸と前記カム軸との間に掛け渡されたタイミング巻掛け部材を有し、前記タイミング巻掛け部材を介して前記クランク軸の回転を前記カム軸に伝達し、前記カム軸の回転により前記吸気バルブおよび前記排気バルブを駆動し、
   前記制御ユニットは、
   前記クランク角および前記カム角に基づいて前記クランク軸に対する前記カム軸の位相を検出する位相検出手段と、
   前記位相検出手段により検出された位相に基づいて前記動弁機構の異常を判定する異常判定手段と、
   前記異常判定手段の判定基準となる位相を下限閾値および上限閾値として記憶する閾値記憶手段とを含むエンジン制御装置において、
   前記制御ユニットは、
   前記エンジンの組付時に前記位相検出手段により検出された位相を初期位相として記憶する初期位相記憶手段と、
   前記初期位相を用いて前記判定基準を補正し、補正判定基準を算出する閾値補正手段と、
   前記補正判定基準を記憶する補正閾値記憶手段とをさらに含み、
   前記異常判定手段は、前記エンジンの運転時に前記位相検出手段により検出された位相が、前記補正判定基準に基づく補正下限閾値から補正上限閾値までの補正判定基準区間を逸脱したときに、前記タイミング巻掛け部材の異常発生を示す異常判定信号を出力することを特徴とするエンジン制御装置。
4. 前記制御ユニットは、前記エンジンの組付時のみにテスタが接続される位相判別手段をさらに含み、
   前記位相判別手段は、
   前記テスタからの接続信号が入力されたときには、前記位相検出手段により検出された位相を初期位相として前記初期位相記憶手段に入力し、
   前記テスタからの接続信号が入力されないときには、前記位相検出手段により検出された位相を位相検出値として前記異常判定手段に入力し、
   前記異常判定手段は、前記位相検出値と前記補正判定基準との比較に基づいて前記異常判定信号を出力することを特徴とする請求項３に記載のエンジン制御装置。
5. 前記タイミング巻掛け部材の異常発生時に警報表示するための警告灯を備え、
   前記制御ユニットは、前記異常判定信号に応答して前記警告灯を駆動するための警告手段をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
6. 前記制御ユニットにより駆動される前記エンジンのインジェクタおよび点火プラグを備え、
   前記制御ユニットは、前記異常判定信号に応答して前記インジェクタおよび前記点火プラグの少なくとも一方を停止させるためのエンジン停止手段をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。

Images