(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時において、燃料の燃焼が不適切な時期に行われることを抑制しつつ、機関の早期始動を可能とすることのできる制御装置を提供する。【解決手段】電制御装置５０は、内燃機関１の始動時において、前回の停止時に確定されたクランクシャフト９の回転角度に基づいて燃料噴射時期を設定するとともに、機関１の始動開始後に確定されたクランクシャフト９の回転角度に基づいて燃料点火時期を設定する。【選択図】図１
2010019096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関においてクランクシャフトの回転角度を確定し、前記確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて燃料噴射時期と燃料点火時期とを設定する制御装置であって、
前記機関の始動時において、前記機関の前回の停止時に確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて前記燃料噴射時期を設定するとともに、前記機関の始動開始後に確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて前記燃料点火時期を設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記始動開始後において前記クランクシャフトの回転角度が確定された以降は、同始動開始後に確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて前記燃料噴射時期を設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記機関は、始動用電動機の出力軸に設けられたピニオンギヤと同ピニオンギヤの回転力を前記クランクシャフトに伝達するリングギヤとが常時噛み合う始動装置を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、
前記機関が自動停止及び自動始動を実行するように制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射時期及び燃料点火時期を設定する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば特許文献１に記載の内燃機関においては、クランクシャフトの回転角度であるクランク角が所定の角度となるときに燃料噴射を実行すべく、クランクポジションセンサによりクランクシャフトの回転を検出してクランク角を確定するようにしている。
【０００３】
具体的には、特許文献１に記載の内燃機関では、クランクシャフトの回転に伴って回転するクランクロータにおいて所定角度毎に多数の突起が形成されるとともに、同ロータにおいてクランク角が１８０°ＣＡ及び５４０°ＣＡの部位に欠歯が形成されている。そして、クランクシャフトの回転によりクランクロータの突起と欠歯とがクランクポジションセンサの側方を通過することよって同センサが各突起と欠歯の通過に対応したパルス状の検出信号を出力する。
【０００４】
特許文献１に記載の内燃機関では、同機関の始動開始後においてクランクロータの欠歯に対応する検出信号が制御装置に入力されることに基づいてクランク角を本確定するようにしている。またこの機関においては、始動時においてクランクポジションセンサによるクランク角の本確定が行われるまでに時間を要するため、このクランク角の本確定が行われる前にカムポジションセンサによるクランク角の仮確定を行い、仮確定したクランク角に基づいて燃料噴射を実行することにより内燃機関の早期始動を図っている。
【特許文献１】特開２００５−１７１９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように特許文献１に記載の内燃機関においては、クランクポジションセンサの検出信号に基づくクランク角の本確定が行われる前にカムポジションセンサの検出信号に基づいてクランク角を仮確定して燃料噴射を早期に実行するようにはしている。しかしながら、この内燃機関では、始動後にクランクシャフトを回転させた後でないとクランク角を確定することができないため、燃料の早期噴射という点においては未だ改善の余地を残すものとなっている。
【０００６】
なお機関始動後に検出される信号に基づくクランク角の確定前に、予め推定したクランク角に基づいて燃料噴射及び点火を実行することも考えられる。しかしながら推定したクランク角が機関始動後の実際のクランク角とずれている場合、実際のクランク角とは異なるクランク角に基づいて燃料の噴射及び点火が実行されることとなるため、本来燃焼が行われない時期（気筒）において燃料の燃焼が行われるといった不具合が生じうる。
【０００７】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動時において、燃料の燃焼が不適切な時期に行われることを抑制しつつ、機関の早期始動を可能とすることのできる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関においてクランクシャフトの回転角度を確定し、前記確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて燃料噴射時期と燃料点火時期とを設定する制御装置であって、前記機関の始動時において、前記機関の前回の停止時に確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて前記燃料噴射時期を設定するとともに、前記機関の始動開始後に確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて前記燃料点火時期を設定することを要旨とする。
【０００９】
上記構成では、前回の機関停止時に確定されたクランクシャフトの回転角度に基づいて燃料噴射時期が設定されるため、機関の始動開始後にクランクシャフトの回転角度が確定される前に燃料噴射時期を設定して燃料噴射を実行することができる。そのため、機関始動時の実際のクランクシャフトの回転角度が前回停止時のクランクシャフトの回転角度と一致している場合には、機関の始動開始後にクランクシャフトの回転角度が確定される前に適切な燃料噴射時期を設定して燃料を噴射することができる。これにより例えば機関始動開始後にクランクシャフトの回転角度が確定された時期が燃料噴射時期と燃料点火時期との間であった場合、このクランクシャフトの回転角度の確定前に既に適切な時期に燃料が噴射されているため、この燃料と空気との混合気に始動開始後に確定されたクランクシャフトの回転角度に基づく適切な時期に燃料の点火が行われる。このように上記構成によれば、始動後にクランクシャフトの回転角度が確定される前に燃料噴射時期を設定することができるため、始動後の早期燃料噴射が可能となり、機関の早期始動が可能となる。
【００１０】
また機関始動時におけるクランクシャフトの回転角度が前回停止時のクランクシャフトの回転角度と一致していない場合には、不適切な時期に燃料噴射が実行される可能性がある。しかしながら、このように不適切な時期に燃料噴射が実行された場合であっても、燃料の点火は機関始動後に確定されたクランクシャフトの回転角度に基づいて行われるため、不適切な時期（気筒）において燃料が燃焼するといった事態が生じることを回避することができる。
【００１１】
このように上記構成によれば、内燃機関の始動時において、燃料の燃焼が不適切な時期に行われることを抑制しつつ、機関の早期始動を可能とすることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記始動開始後において前記クランクシャフトの回転角度が確定された以降は、同始動開始後に確定された前記クランクシャフトの回転角度に基づいて前記燃料噴射時期を設定することを要旨とする。
【００１２】
上記の構成によれば、前回の機関停止時に確定されたクランクシャフトの回転角度が始動時のクランクシャフトの回転角度と一致していない場合であっても、始動開始後においてクランクシャフトの回転角度が確定された後は適切なクランクシャフトの回転角度に基づいて燃料噴射時期を適切に設定することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記機関は、始動用電動機の出力軸に設けられたピニオンギヤと同ピニオンギヤの回転力を前記クランクシャフトに伝達するリングギヤとが常時噛み合う始動装置を備えることを要旨とする。
【００１４】
機関停止時において圧縮行程となる気筒では、圧縮された混合気による抵抗力がピストンに作用するため、これによってクランクシャフトが逆回転する場合がある。この点、ピニオンギヤとリングギヤとが常時噛み合う始動装置を備える機関はクランクシャフトが逆回転しようとすると始動用電動機がその逆回転の抵抗となるため、クランクシャフトの逆回転が生じにくい。したがって上記の構成によれば、機関停止時の逆回転をさほど考慮することなく機関の停止時におけるクランクシャフトの回転角度を確定した場合でも、この回転角度は実際のクランクシャフトの回転角度にほぼ一致したものとなる。したがって機関の停止時にクランクシャフトの回転角度を容易に確定することができるとともに、次回の始動時にこのようにして確定した機関停止時の回転角度を用いて燃料噴射時期を適切に設定することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の発明において、前記機関が自動停止及び自動始動を実行するように制御することを要旨とする。
内燃機関が自動停止及び自動始動を実行する場合には、停止と始動とが頻繁に繰り返されるため、自動始動の際に早期に燃料噴射を行って始動性を向上させることが特に要求される。したがって、自動停止及び自動始動を行う機関に上記態様で機関の始動時の燃料噴射時期及び燃料点火時期の設定を行うことにより、機関の始動性向上の効果をより顕著に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
図１に、本発明にかかる制御装置が適用される内燃機関１及びその周辺機構を示す。本実施形態に係る内燃機関１は直列４気筒のガソリンエンジンであり、図１には、４つの気筒のうちの１つを模式的に示している。図１に示すように内燃機関１は、各気筒３に形成される燃焼室４と、燃焼室４に吸入空気を送り込む吸気通路２と、燃焼室４での燃焼により生じた排気が排出される排気通路５とを備えている。燃焼室４と吸気通路２とは吸気バルブ２ａの開閉により連通遮断され，燃焼室４と排気通路５とは排気バルブ５ａの開閉により連通遮断される。
【００１７】
この内燃機関１では、吸気通路２の吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタ６が設けられ、燃焼室４には同インジェクタ６によって噴射された燃料と空気との混合気に点火を行う点火プラグ７が設けられている。内燃機関１において、吸気通路２を流れた吸気とインジェクタ６により噴射された燃料との混合気が燃焼室４に供給されると、点火プラグ７からの火花放電により点火がなされて同混合気が燃焼する。そしてこの燃焼のエネルギーによってピストン８が往復移動してクランクシャフト９が回転する。このクランクシャフト９には、機関１の始動時に同クランクシャフト９を強制回転させる始動用電動機としてのスタータモータ３０が連結されている。
【００１８】
本実施形態の内燃機関１では、図２に示すように吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の４つの行程が、第１気筒、第３気筒、第４気筒及び第２気筒の順に行われる。そして第１気筒、第３気筒、第４気筒及び第２気筒の各気筒３における吸気バルブ２ａは、クランクシャフト９の回転角度（以下、「クランク角」という）がたとえば３６０°ＣＡ（クランク角）、５４０°ＣＡ，７２０°ＣＡ及び１８０°ＣＡにおいて開弁する。そして各気筒３では、この開弁時期よりも例えば３０°ＣＡ前の３３０°ＣＡ、５１０°ＣＡ，６９０°ＣＡ及び１５０°ＣＡにおいて、各気筒３に対応した吸気ポートに燃料が噴射される。また、点火プラグ７による燃料の点火は、各気筒３の圧縮行程においてピストン８が上死点に位置するよりも少し前（例えば１０°ＣＡ前）で行われ、第１気筒、第３気筒、第４気筒及び第２気筒の各気筒３においては、７１０°ＣＡ，１７０°ＣＡ，３５０°ＣＡ及び５３０°ＣＡにおいて混合気への点火が行われる。
【００１９】
次に上記内燃機関１の始動時においてクランクシャフト９を強制回転させる始動装置について説明する。図３は、内燃機関１の下方に設けられたオイルパン２０の後端部分周辺における部分断面図を示す。
【００２０】
図３に示すように、オイルパン２０の後端の上方には、ラダービーム２１に回転可能に支持されたクランクシャフト９の後端が配置されている。クランクシャフト９の後端にはフライホイール１９、アウターレース支持プレート１０及びリングギヤ１２が取り付けられている。アウターレース支持プレート１０は、フライホイール１９と共にクランクシャフト９の後端にボルトにて締結固定され、クランクシャフト９と共に回転する。
【００２１】
リングギヤ１２は、クランクシャフト９の後端の外周部分にあって、ワンウェイクラッチ１４のインナーレース１６とベアリング１８とを介して取り付けられており、ワンウェイクラッチ１４が非係合状態にある時には、このリングギヤ１２はクランクシャフト９の回転とは独立して回転可能である。さらに、同リングギヤ１２の周縁部にはリング状のギヤ部１２ａが形成されている。このギヤ部１２ａは、スタータモータ３０の出力軸３４に設けられたピニオンギヤ３５に常時噛み合わされており、スタータモータ３０からの回転力を受けることによりリングギヤ１２を回転させる。なお、ギヤ部１２ａの歯数はピニオンギヤ３５の歯数よりも多く、スタータモータ３０が回転駆動されると、その回転トルクは減速された状態でクランクシャフト９に伝達される。
【００２２】
ワンウェイクラッチ１４のアウターレース２２は、アウターレース支持プレート１０の外周部分にあって、リングギヤ１２の内周部分に取り付けられたインナーレース１６に対向するように取り付けられている。こうして、リングギヤ１２とアウターレース支持プレート１０との間にワンウェイクラッチ１４が設けられている。
【００２３】
そして内燃機関１の始動時にスタータモータ３０がピニオンギヤ３５を介してリングギヤ１２を回転させる時、すなわちリングギヤ１２がクランクシャフト９に対して正回転する時にはワンウェイクラッチ１４によってアウターレース支持プレート１０とリングギヤ１２とが係合状態にされ、リングギヤ１２側からクランクシャフト９にトルクが伝達される。これにより、スタータモータ３０によってクランクシャフト９は回転するクランキングが行われる。
【００２４】
そして、内燃機関１が完爆する、換言すればスタータモータ３０の力を借りることなく内燃機関が自立回転するようになると、クランクシャフト９に連動するアウターレース支持プレート１０の回転速度がリングギヤ１２の回転速度よりも速くなる。すなわちこの状態では、リングギヤ１２に対してクランクシャフト９が正回転（機関運転中の回転方向に回転）し、ワンウェイクラッチ１４の係合が解除され、換言すればワンウェイクラッチ１４は空転するようになる。そして、これによりクランクシャフト９とスタータモータ３０との駆動連結は解除される。
【００２５】
このように本実施形態における内燃機関１の始動装置は、スタータモータ３０のピニオンギヤ３５とリングギヤ１２のギヤ部１２ａとが常時噛み合う、いわゆる常時噛合式の始動装置となっている。そして、機関始動時におけるクランクシャフト９とスタータモータ３０との駆動連結、及び機関完爆後におけるクランクシャフト９とスタータモータ３０との駆動連結の解除は、ワンウェイクラッチ１４によって行われる。
【００２６】
またベアリング１８やワンウェイクラッチ１４には、シリンダブロックやクランクシャフト９内の油路等を介してオイルが供給されており、これにより同ベアリング１８や同ワンウェイクラッチ１４の潤滑がなされる。ここで、ワンウェイクラッチ１４のアウターレース２２とリングギヤ１２との間にはリング状の第１シール部材２４が配置されており、これによりアウターレース支持プレート１０とリングギヤ１２との間に配置されたワンウェイクラッチ１４からのオイル漏れが抑制される。この第１シール部材２４は、リングギヤ１２の中間に形成された円筒状の段差部１２ｂの内周面１２ｃに嵌合された状態でリングギヤ１２側に固定されている。この第１シール部材２４の内周側に形成されているシールリップ２４ａは、アウターレース２２の外周面に摺動可能に接触し、オイルのシールを行っている。
【００２７】
また段差部１２ｂを挟んで第１シール部材２４の反対側には、第１シール部材２４よりも大径の第２シール部材２６が配置されている。この第２シール部材２６は、クランクシャフト９より下方側では主にオイルパン２０の後端２０ａの内周面２０ｂに、クランクシャフト９より上方側では主にシリンダブロックの後端の内周面に嵌合されている。この第２シール部材２６の内周側に形成されているシールリップ２６ａは、段差部１２ｂの外周面１２ｄに摺動可能に接触し、オイルのシールを行っている。
【００２８】
また先の図１に示すように、車両には内燃機関１の各種制御を実行するための電子制御装置５０が搭載されている。電子制御装置５０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力ポート、及び外部出力ポート等から構成されている。
【００２９】
具体的には、電子制御装置５０の入力ポートには、内燃機関１や車両の状態を検出する各種センサが接続されており、同装置５０の出力ポートには内燃機関の各種機構の駆動回路などが接続されている。各種センサとしては、例えばクランクシャフト９の回転速度、すなわち機関回転速度を検出するクランクポジションセンサ４０や、アクセル踏込み量を検出するアクセルポジションセンサ４１、ブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキセンサ４２、機関冷却水を検出する水温センサ４３、及び車両走行速度を検出する車速センサ４４が挙げられる。そして電子制御装置５０は、これら各種センサの検出結果に基づいて燃料噴射量及び噴射時期や点火時期といった内燃機関の各種制御を行う。
【００３０】
電子制御装置５０は、より詳細にはクランクポジションセンサ４０が出力する検出信号（以下、「クランク信号」という）に基づいてクランク角を確定し、図２に示したようにクランク角が所定角度となったときに各気筒３において燃料噴射や点火を実行すべくインジェクタ６及び点火プラグ７の駆動回路に駆動信号を出力する。
【００３１】
ここで電子制御装置５０によるクランク角の確定について、先の図２及び図４に基づいて説明する。図４にクランクロータ４７及びクランクポジションセンサ４０を示す。本実施形態においてクランク角の確定は、クランクポジションセンサ４０、クランクロータ４７、図示しないカムポジションセンサ及びカムロータを用いて行われる。
【００３２】
この図４に示すように、クランクロータ４７の外周部には、クランクシャフト９の軸線を中心とする所定角度（本実施形態では１０°）毎に合計３４個の突起４７ａと一つの欠歯４７ｂとが設けられている。そして、クランクシャフト９が回転すると、クランクロータ４７の各突起４７ａ及び欠歯４７ｂが順次クランクポジションセンサ４０の側方を通過し、クランクポジションセンサ４０からは図２（ｄ）に示されるように上記各突起４７ａ及び欠歯４７ｂの通過に対応したパルス状のクランク信号が出力される。そしてこのクランク信号が出力される毎に図２（ｃ）に示すようにクランク角に対応する値であるクランクカウンタを増加させ、これによりクランク角を確定させる。
【００３３】
なお内燃機関１の始動開始後においては、最初に欠歯４７ｂに対応するクランク信号が電子制御装置５０に入力されることに基づいてクランク角が１８０°ＣＡ及び５４０°のいずれかであることが判断される。そしてこの欠歯４７ｂに対応するクランク信号が１８０〜２１０°ＣＡに対応するものなのか、５４０〜５７０°ＣＡに対応するものなのかを判断するため、図示しないカムロータ及びカムポジションセンサが用いられる。例えば、カムロータとして周方向の所定位置に突起を設けたものを用い、その突起がカムポジションセンサの側方を通過したとき、当該突起に対応した検出信号をカムポジションセンサから出力させるようにする。この場合、欠歯４７ｂに対応するクランク信号の入力後、カムロータの突起に対応する検出信号の有無や同信号の入力タイミングに基づき、欠歯４７ｂに対応するクランク信号が１８０〜２１０°ＣＡに対応するものなのか、５４０〜５７０°ＣＡに対応するものなのかを判断することができる。
【００３４】
以上のように本実施形態では、電子制御装置５０が、クランクロータ４７の各突起４７ａに対応するクランク信号に基づいてクランクカウンタを増加させ、これによりクランク角を確定する。そして機関始動時には、欠歯４７ｂに対応したクランク信号が最初に検出されることにより同始動開始後の最初のクランク角の確定が行われる。また運転中においてクランク信号に基づいて確定されるクランク角と実際のクランク角とがずれている場合には、欠歯４７ｂの検出によりこのずれが解消される。
【００３５】
また電子制御装置５０の入力ポートには、車両の運転者により切り換え操作され、現在の操作位置に対応した信号を出力するイグニッションスイッチ４５も接続されている。そして、このイグニッションスイッチ４５が始動位置に操作される、即ち機関始動操作が行われると、上記スタータモータ３０を駆動させるとともに、燃料噴射及び燃料点火を開始して機関始動を行う。一方、イグニッションスイッチ４５がオフ位置にされる、即ち機関停止操作が行われると、燃料噴射及び燃料点火を停止して混合気の燃焼を中止することにより機関運転を停止させる。
【００３６】
さらに本実施形態では、電子制御装置５０が、内燃機関１の始動及び停止を自動的に行う自動始動及び自動停止制御も実行する。具体的に電子制御装置５０は、例えば車両が走行状態から停止状態に移行したときには、内燃機関１を自動的に停止させる。一方、ブレーキペダルの操作状態等に基づいて車両が停止状態から発進状態に移行すると判断されたときや、自動停止中にあって空調機器を構成するコンプレッサの駆動要求があるときやバッテリの充電要求があるとき等のように自動始動条件が成立しているときには、内燃機関１を自動的に始動させる。なおこのような自動始動及び自動停止制御は、上述したクランクポジションセンサ４０、アクセルポジションセンサ４１、ブレーキセンサ４２及び車速センサ４４等の検出結果やバッテリ容量などに基づいて実行される。
【００３７】
ところで、内燃機関１の始動時には、早期に燃料噴射を実行して同機関１の早期始動を図ることが好ましい。特に、本実施形態においては電子制御装置５０が内燃機関１において自動停止・自動始動が実行されるように制御しているため、停止と始動とが頻繁に繰り返される。したがって自動始動の際に早期に燃料噴射を行って始動性を向上させることが特に要求される。
【００３８】
しかしながら、内燃機関１の始動時においては、同機関１の始動開始後にクランクシャフト９を回転させ欠歯４７ｂに対応するクランク信号が出力された後でないとクランク角を確定することができないため、始動開始後に確定したクランク角に基づいて燃料噴射時期を設定すると、燃料の早期噴射という点では十分ではない。なお機関始動後に出力されるクランク信号によってクランク角が確定する前に、予め推定したクランク角に基づいて燃料噴射及び点火時期を設定することも考えられる。しかしながら推定したクランク角が機関始動後の実際のクランク角とずれている場合、実際のクランク角とは異なるクランク角に基づいて燃料の噴射及び点火が実行されることとなるため、本来燃焼が行われない時期（気筒）において燃料の燃焼が行われるといった不具合が生じうる。
【００３９】
そこで本実施形態では、電子制御装置５０が、内燃機関１の始動時に前回の停止時に確定されたクランク角に基づいて燃料噴射時期を設定するとともに、同機関１の始動開始後に確定されたクランク角に基づいて燃料点火時期を設定するようにしている。以下、電子制御装置５０により実行される内燃機関１の燃料噴射及び燃料点火の制御の実行手順を図５及び図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、この制御は電子制御装置５０を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００４０】
まず、図５を参照して燃料噴射制御について説明する。本制御が開始すると、まずステップＳ１１において内燃機関１が運転中であるか否かが判定される。そして、イグニッションスイッチ４５がオフ状態である場合や内燃機関１の自動停止中である場合には、ステップＳ１１において内燃機関１が停止中であると判定されてエンドに移り本処理を一旦終了する。一方、イグニッションスイッチ４５がオン状態であって且つ自動停止中でない場合には、内燃機関１が運転中であると判定されてステップＳ１２に移る。
【００４１】
ステップＳ１２では、内燃機関１における今回の運転においてクランク角が確定しているか否かが判定される。例えば内燃機関１の始動開始からある程度時間が経過している場合には、今回の運転において既に欠歯４７ｂに対応したクランク信号が検出されてクランク角が確定されているため、ステップＳ１３に移り、今回の運転で確定されたクランク角に基づいて燃料噴射時期が設定される。そしてステップＳ１４においてこの設定される燃料噴射時期において燃料噴射が実行されてエンドに移る。
【００４２】
一方、内燃機関１においてイグニッションスイッチ４５がオンとなった直後である場合や自動始動直後である場合には、ステップＳ１２において未だクランクポジションセンサ４０によって欠歯４７ｂに対応したクランク信号が出力されていないため始動開始後におけるクランク信号に基づいてクランク角が確定されていない。したがってそのような場合は、ステップＳ１２において今回の運転においてクランク角が確定されていないと判定されてステップＳ１５に移り、前回の停止時に確定されたクランク角に基づいて燃料噴射時期が設定される。
【００４３】
なお、本実施形態において内燃機関１の停止時におけるクランク角は以下のようにして確定される。まず内燃機関１の停止判定について説明する。内燃機関１においてイグニッションスイッチ４５がオフ状態とされるときや自動停止制御が行われる際には、燃料噴射や燃料点火が中止されることによって混合気の燃焼が中止される。したがって、クランクシャフト９の正回転方向への回転速度は徐々に低下し、最終的にはクランクシャフト９の回転は停止するため、クランクポジションセンサ４０によるクランク信号が出力されない状態となることから、クランク信号が所定期間以上出力されない場合にはクランクシャフト９が停止して内燃機関１が停止したものと判定する。
【００４４】
ここでクランクシャフト９の回転が停止する直前においては、気筒３内で圧縮された混合気による抵抗力によってクランクシャフト９が逆回転することがある。しかしながら図３に示したように本実施形態においては、内燃機関１がスタータモータ３０のピニオンギヤ３５とリングギヤ１２のギヤ部１２ａとが常時噛み合う常時噛合式の始動装置を備えているため、常時噛合式でない始動装置を備える場合と比べてこの機関停止時の逆回転が生じにくい構成となっている。すなわち、クランクシャフト９の逆回転が発生する場合には、クランクシャフト９がリングギヤ１２に対し逆回転する状態となり、換言すればクランクシャフト９に対してリングギヤ１２が相対的に正回転する状態となるため、ワンウェイクラッチ１４が係合状態となる。したがって、クランクシャフト９が逆回転するためには、ワンウェイクラッチ１４を通じてスタータモータ３０までも逆回転させる力が必要となることから、クランクシャフト９が逆回転しようとするとスタータモータ３０がこの逆回転の抵抗となり、クランクシャフト９が逆回転しにくくなる。なお、リングギヤ１２に対してスタータモータ３０の減速比は小さくなっているため、クランクシャフト９側から始動装置側への回転抵抗はより大きくなる。
【００４５】
このように本実施形態においては、内燃機関１が常時噛合式の始動装置を備えているため、機関停止時にはクランクシャフト９の逆回転が生じにくくなり、仮に逆回転が発生した場合でも逆回転する回転角度が常時噛合式でない始動装置を有する内燃機関に比して小さくなる。したがって本実施形態では、電子制御装置５０がこの逆回転をさほど考慮することなくクランク角を確定しても、確定されるクランク角と実際のクランク角とのずれが少ないものとなっている。そのため、本実施形態では、電子制御装置５０が内燃機関１の停止時におけるクランクシャフト９の逆回転を考慮することなく、検出されるクランク信号は全て正回転によるクランク信号であるものとし、最後に検出されるクランク信号に基づいて停止時のクランク角を確定する。
【００４６】
そしてステップＳ１５では、このようにして確定された前回停止時のクランク角に基づいて燃料噴射時期を設定し、ステップＳ１４に移って設定された燃料噴射時期に燃料噴射を実行し、エンドに移る。すなわち、前回の停止時におけるクランク角が例えば２８０°ＣＡと確定される場合、今回の始動開始時にはクランクシャフト９が２８０°ＣＡから回転を開始したものとし、クランクロータ４７の突起４７ａが検出される毎にクランクカウンタを１ずつ増加させ、クランク角が２６０°ＣＡ，２７０°ＣＡと変化しているものとする。そしてこれに基づいてクランク角が３３０°ＣＡとなったときに第１気筒３において燃料噴射が実行されるようにする。
【００４７】
次に図６を参照して燃料点火制御について説明する。この制御が開始すると、まずステップＳ２１において内燃機関１が運転中であるか否かが判定される。そして、イグニッションスイッチ４５がオフ状態である場合や内燃機関１が自動停止中である場合には、ステップＳ２１において内燃機関１が停止中であると判定されてエンドに移り本処理を一旦終了する。一方、イグニッションスイッチ４５がオン状態であって且つ自動停止中でない場合には、内燃機関１が運転中であると判定されてステップＳ２２に移る。
【００４８】
そしてステップＳ２２では、内燃機関１における今回の運転においてクランク角が確定しているか否かが判定される。そして、内燃機関１においてイグニッションスイッチ４５がオン状態となった直後である場合や自動始動直後である場合、未だ欠歯４７ｂに対応したクランク信号が検出されずクランク角が確定されていないため、ステップＳ２２において否定判定がなされてエンドに移り、本処理を一旦終了する。すなわち、先の図５に示したように、燃料の噴射時期については、内燃機関１の始動直後であって今回の運転で検出されたクランク信号に基づいてクランク角が確定されていない場合には、前回の停止時に確定されたクランク角に基づいて同噴射時期を設定するようにしている。しかしながら、燃料の点火時期については、始動開始直後であって今回の運転で検出されたクランク信号に基づいてクランク角が確定されていない場合には、点火時期の設定及び混合気への点火を行わないようにしている。
【００４９】
そして、内燃機関１の今回の運転において最初に欠歯４７ｂに対応するクランク信号が出力されると、それ以降はこのステップＳ２２で今回の運転においてクランク角が確定されていると判定される。したがって、ステップＳ２３に移り、今回の運転で確定されたクランク角に基づいて燃料点火時期が設定され、ステップＳ２４で燃料点火が実行され、本処理を終了する。このように点火時期は、今回の運転において確定されたクランク角に基づいて設定されるため、適切な時期に燃料点火を行うことができる。
【００５０】
以下、図７のタイミングチャートに基づいて上記燃料噴射及び燃料点火制御による作用を説明する。なおここでは、内燃機関１の自動停止及び自動始動が行われるときを例示して説明する。
【００５１】
内燃機関１において例えば所定期間以上アイドル運転状態が続くと、例えば時刻ｔ１において、電子制御装置５０がアクセルポジションセンサ４１、ブレーキセンサ４２及び車速センサ４４などの検出結果に基づいて同機関１の自動停止制御を実行する。これにより時刻ｔ１において燃料噴射や点火制御等が中止され、クランクシャフト９の回転速度が低下するため、クランクポジションセンサ４０が出力するクランク信号の間隔は徐々に長くなる。
【００５２】
そして、例えば時刻ｔ２において内燃機関１が停止する際の最後のクランク信号Ｋ２が出力されて同機関１が停止する。電子制御装置５０は、このときに検出されるクランク信号Ｋ２に対応したクランク角を記憶する。なおクランク信号Ｋ２の検出される前に、仮にクランク信号に基づいて確定されるクランク角と実際のクランク角との間にずれが生じていた場合には、同クランク信号Ｋ２の直前に検出される欠歯４７ｂに対応したクランク信号Ｋ１の検出によりそのずれが解消される。そして、例えば、クランク信号Ｋ２に対応する停止時のクランクカウンタがクランク角として２８０°ＣＡに対応したものであるとすると、次回始動時には、クランクシャフト９が２８０°ＣＡのクランク角から回転を開始したとされる。
【００５３】
すなわち、時刻ｔ３において自動始動条件が成立して内燃機関１の運転が再び開始され、再びクランク信号が検出されると、今回の始動時においてクランクシャフト９が２８０°ＣＡから回転を開始したものとされ、その後にクランクロータ４７の突起４７ａに対応するクランク信号が検出される毎にクランクカウンタが増加される。そしてこの停止時のクランク角２８０°ＣＡに基づいてクランクカウンタが増加され、クランク角が３３０°ＣＡとなったとされるときに第１気筒３において燃料噴射を実行し、さらに５１０°ＣＡとなったときに第３気筒３において燃料噴射を実行する。
【００５４】
そして、例えば図７において５４０°ＣＡの欠歯に対応するクランク信号Ｋ３が検出されると（時刻ｔ４）、それ以降は始動開始後の欠歯４７ｂの検出により始動後のクランク角の確定がなされ、この始動後に確定されたクランク角に基づいて燃料の点火が実行される。すなわち、始動後に確定されたクランク角に基づいてクランク角が７１０°ＣＡとなったときに第１気筒３において燃料と空気との混合気への点火が実行され、クランク角が１７０°ＣＡとなったときに第３気筒３において混合気への点火が実行される。また燃料噴射時期も時刻ｔ４以降においては、始動後に確定されたクランク角に基づいて設定される。
【００５５】
このように本実施形態では、時刻ｔ３において内燃機関１が再始動した後において、時刻ｔ４において始動後の欠歯４７ｂ検出によりクランク角が確定されるよりも以前に、前回の停止時に確定されたクランク角に基づいて燃料噴射を実施している。したがって、停止時のクランク角が始動時のクランク角と一致している場合には、この燃料と空気との混合気に７１０°ＣＡにおいて点火を行うことができる。すなわち、クランク角が５４０°ＣＡで始動後のクランク角が確定されたときには、クランキング開始から既に第１及び第３の各気筒３における燃料噴射時期が過ぎている。したがって始動後に確定されるクランク角に基づいて燃料噴射を実施するようにすると、すなわち５４０°ＣＡのクランク角の確定を行った後に燃料噴射を実行するようにすると、既に第１及び第３の各気筒３での燃料噴射には間に合わないといった事態が生じ、第１及び第３の各気筒３で早期の燃焼を行うことができない。しかしながら、本実施形態では、燃料噴射は前回の停止時に確定されたクランク角に基づいて行われるため、燃料噴射を早期に実行して早期始動を可能とすることができる。
【００５６】
また仮に停止時に確定されたクランク角と始動時のクランク角とがずれていた場合には不適切な時期に燃料噴射が行われることとなるが、燃料点火は始動後にクランク角が確定された後に行われ、不適切な時期に燃料点火は行われることがないため、不適切な時期に燃焼が行われるといった事態が生じることはない。なお、停止時に確定されたクランク角と始動時のクランク角とのずれが少なく、たとえば停止時に確定されるクランク角が２０°進角されていた場合、第１及び第３の各気筒３では、実際のクランク角が３１０°ＣＡ，４８０°ＣＡのときに燃料噴射が実行されることもある。しかしながら、このような場合でも燃焼室４に燃料と空気との混合気が適切に供給される。したがって停止時に確定されたクランク角と始動時の実際のクランク角との間に若干のずれがある場合でも、早期の燃料噴射を実行が可能となり、点火時期は適切な時期に行われるため、適切な時期での燃料の燃焼が可能となる。
【００５７】
以上詳述した上記実施形態によれば以下の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態では電子制御装置５０が、内燃機関１の始動時において、前回の停止時に確定されたクランク角に基づいて燃料噴射時期を設定するとともに、今回の内燃機関１の始動開始後に確定されたクランク角に基づいて燃料点火時期を設定するようにしている。
【００５８】
これにより、内燃機関１の前回停止時に確定されたクランク角に基づいて燃料噴射時期が設定されるため、始動開始後にクランク角が確定される前に燃料噴射時期を設定して燃料噴射を実行することができる。そのため、内燃機関１の始動時の実際のクランク角が前回停止時のクランク角と一致している場合には、同機関１の始動開始後にクランク角が確定される前に適切な燃料噴射時期を設定して燃料を噴射することができる。これにより例えば内燃機関１の始動開始後にクランク角が確定された時期が燃料噴射時期と燃料点火時期との間であった場合、始動後のクランク角の確定前に既に適切な時期に燃料が噴射されているため、この燃料と空気との混合気に始動開始後に確定されたクランク角に基づく適切な時期に燃料の点火が行われる。このように上記構成によれば、始動後にクランク角が確定される前に燃料噴射時期を設定することができるため、始動後の早期燃料噴射が可能となり、内燃機関１の早期始動が可能となる。
【００５９】
また内燃機関１の始動時における実際のクランク角が前回停止時に確定されたクランク角と一致していない場合には、不適切な時期に燃料噴射が実行される可能性がある。しかしながら、このように不適切な時期に燃料噴射が実行された場合であっても、燃料の点火は内燃機関１の始動後に確定されたクランク角に基づいて行われるため、不適切な時期（気筒）において燃料が燃焼するといった事態が生じることを回避することができる。以上のように内燃機関１の始動時において、燃料の燃焼が不適切な時期に行われることを抑制しつつ、機関１の早期始動を可能とすることができる。
【００６０】
（２）本実施形態では、内燃機関１の始動開始後においてクランク角が確定された以降は、同始動開始後に確定されたクランク角に基づいて燃料噴射時期を設定するようにしている。したがって、内燃機関１の始動開始後においてクランク角が確定された後は適切なクランク角に基づいて燃料噴射時期を適切に設定することができる。
【００６１】
（３）本実施形態では、内燃機関１においてスタータモータ３０の出力軸３４に設けられたピニオンギヤ３５と同ギヤ３５の回転力をクランクシャフト９に伝達するリングギヤ１２とが常時噛み合うように構成されている。したがって内燃機関においては、停止時にクランクシャフトが逆回転する場合があるが、本実施形態の内燃機関１ではクランクシャフト９が逆回転しようとするとスタータモータ３０がその逆回転の抵抗となるため、クランクシャフト９の逆回転が生じにくい。そのため上記の構成によれば、機関停止時の逆回転を十分に考慮することなく内燃機関１の停止時におけるクランク角を確定した場合でも、このクランク角は実際のクランク角にほぼ一致したものとなる。したがって、内燃機関１の停止時にクランク角を容易に確定することができるとともに、このようにして確定した機関１停止時のクランク角を用いて次回の始動時に燃料噴射時期を適切な時期に設定することができる。
【００６２】
（４）本実施形態では、電子制御装置５０が、内燃機関１が自動停止及び自動始動を実行するように制御する。このように内燃機関１が自動停止及び自動始動を実行する場合には、停止と始動とが頻繁に繰り返されるため、自動始動の際に早期に燃料噴射を行って始動性を向上させることが特に要求される。したがって、本実施形態の内燃機関１においては、上記態様で燃料噴射時期及び燃料点火時期の設定を行うことによる始動性向上の効果をより顕著に発揮することができる。
【００６３】
（その他の実施形態）
なお上記実施形態は以下のように適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、内燃機関１が自動停止及び自動始動を行うように構成されている。しかしながら、内燃機関が自動停止及び自動始動を行わず、イグニッションスイッチ４５の操作のみにより機関停止及び始動が行われるものであってもよい。
【００６４】
・上記各実施形態では、内燃機関１の停止時のクランク角の確定にあたり、機関停止の際に最後に検出されたクランク信号がクランクシャフト９の正回転によって検出されたものであるとしてクランク角を確定させるようにしている。しかしながらクランク角の確定は、たとえば機関停止の際に最後に検出されたクランク信号に対応するクランク角が、逆回転が生じうる逆回転領域にある場合には、そのクランク角から所定角度逆回転させた角度を機関停止時のクランク角として確定するようにしてもよい。
【００６５】
すなわち、たとえば上記各実施形態において４つの各気筒３のうちのいずれかの気筒が圧縮行程でピストン８が上死点近傍にある場合には、気筒３内で圧縮された混合気による抵抗力がピストン８に作用してクランクシャフト９が逆回転することがある。したがって最後に検出されたクランク信号に対応するクランク角が、たとえば１５０〜１８０°ＣＡ，３３０〜３６０°ＣＡ，５１０〜５４０°ＣＡ及び６９０〜７２０°ＣＡの領域にある場合には、このクランク角よりも所定角度逆回転されたクランク角を停止時のクランク角として確定する。そして、最後に検出されたクランク信号に対応するクランク角がこの角度領域にない場合には最後に検出されたクランク信号に対応するクランク角を停止時のクランク角として確定するようにしてもよい。なお内燃機関１の温度が高いほどエンジンフリクションが低下するために逆回転量が大きくなることから、逆回転領域にある場合には、機関冷却水温などが高くなるほど、逆回転させる上記所定角度が大きくなるように設定してもよい。
【００６６】
・上記各実施形態において内燃機関１が備える常時噛合式の始動装置では、ワンウェイクラッチをリングギヤ１２とクランクシャフト９に接続されるアウターレース支持プレート１０との間に設けられている。しかしながら、クランクシャフトとリングギヤとは回転力を互いに常時伝達可能とし、ピニオンギヤとスタータモータの出力軸との間にワンウェイクラッチを設けるようにしてもよい。このような場合でも、内燃機関１が常時噛合式でない始動装置を有する場合に比べて、停止時のクランク角を容易に確定させることができる。
【００６７】
・上記各実施形態では、内燃機関１が常時噛合式の始動装置を有しているが、内燃機関が常時噛合式でない始動装置を有していてもよい。このような場合であっても、停止時のクランク角に基づいて燃料噴射を行うことにより、早期始動を図ることができる。なお、内燃機関１が常時噛合式でない始動装置を備える場合においても、停止時のクランク角を確定するにあたり、上記の各態様を採用してもよい。このような場合は、確定された停止時のクランク角と実際のクランク角との間にずれが生じている可能性もあるが、仮にずれが生じていた場合でも燃料点火は適切な時期で行われるため燃料の燃料が不適切な時期に行われることは回避することができる。また常時噛合式の始動装置を有する場合は、機関停止時にたとえば逆回転を検出するなどして、上記態様と異なる方法で機関停止時のクランク角を確定するようにしてもよい。
【００６８】
・上記各実施形態では、内燃機関１の始動開始後において欠歯４７ｂの検出によりクランク角が確定された以降は、この始動開始後に確定されたクランク角に基づいてクランク角を用いて燃料噴射時期を設定するようにしている。しかしながら、始動開始後にクランク角が確定された後すぐに、このクランク角を用いて燃料噴射時期を設定しなくてもよい。
【００６９】
・上記各実施形態では、内燃機関を直列４気筒のガソリンエンジンとしたが、内燃機関の気筒数や形状は特に限定されない。また、ガソリンのみではなくアルコール燃料を含む燃料又はアルコールのみを燃料として用いるエンジンに本発明にかかる制御装置を適用するようにしてもよい。また、上記各実施形態の内燃機関１では、吸気ポートに燃料を噴射するようにしているが、筒内に直接燃料を噴射するようにしてもよい。また、上記各実施形態に置いて示した燃料噴射及び燃料点火を行う時期（クランク角）は例示であって特に限定されず、さらに運転状態によって適宜変更するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関及びその周辺機構を示す模式図。
【図２】（ａ）は同機関における各気筒の行程、（ｂ）はクランク角、（ｃ）はクランクカウンタ、（ｄ）はクランク信号を示すタイミングチャート。
【図３】同機関の始動装置を示す部分断面図。
【図４】クランクロータ及びクランクポジションセンサを示す模式図。
【図５】電子制御装置により実行される内燃機関の燃料噴射制御の実行手順を示すフローチャート。
【図６】電子制御装置により実行される内燃機関の燃料点火制御の実行手順を示すフローチャート。
【図７】（ａ）は機関回転速度、（ｂ）はクランクカウンタ、（ｃ）はクランク信号を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００７１】
１…内燃機関、２…吸気通路、２ａ…吸気バルブ、３…気筒、４…燃焼室、５…排気通路、５ａ…排気バルブ、６…インジェクタ、７…点火プラグ、８…ピストン、９…クランクシャフト、１０…アウターレース支持プレート、１２…リングギヤ、１２ａ…ギヤ部、１２ｂ…段差部、１２ｃ…内周面、１２ｄ…外周面、１４…ワンウェイクラッチ、１６…インナーレース、１８…ベアリング、１９…フライホイール、２０…オイルパン、２０ａ…後端、２０ｂ…内周面、２１…ラダービーム、２２…アウターレース、２４…第１シール部材、２４ａ…シールリップ、２６…第２シール部材、２６ａ…シールリップ、３０…スタータモータ、３４…出力軸、３５…ピニオンギヤ、４０…クランクポジションセンサ、４１…アクセルポジションセンサ、４２…ブレーキセンサ、４３…水温センサ、４４…車速センサ、４５…イグニッションスイッチ、４７…クランクロータ、４７ａ…突起、４７ｂ…欠歯、５０…電子制御装置。
【図１】
2010019096.tif 000003
【図２】
2010019096.tif 000004
【図３】
2010019096.tif 000005
【図４】
2010019096.tif 000006
【図５】
2010019096.tif 000007
【図６】
2010019096.tif 000008
【図７】
2010019096.tif 000009