(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトに設けられたカム角検出用ロータの周縁の山部あるいは谷部をカム角センサにより検出することで得られるカム角情報と、クランクシャフトに設けられたクランク角検出用ロータの周縁の歯をクランク角センサにより検出することで得られるクランク角情報とに基づいて気筒判別を行う内燃機関の気筒判別方法であって、
内燃機関を始動させる際に、前記クランクシャフトが回転したにも係わらずその内燃機関が始動せずに停止した場合、停止するまでに得られた前記カム角情報と前記クランク角情報とに基づいて気筒判別を行う工程と、
前記内燃機関が停止する前に圧縮行程を終了した気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度と、前記内燃機関が停止するときに圧縮行程中の気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度との中間位置を停止時の前記クランクシャフトの角度として記憶する工程と、
を有することを特徴とする内燃機関の気筒判別方法。
【請求項２】
カムシャフトに設けられたカム角検出用ロータの周縁の山部あるいは谷部をカム角センサにより検出することで得られるカム角情報と、クランクシャフトに設けられたクランク角検出用ロータの周縁の歯をクランク角センサにより検出することで得られるクランク角情報とに基づいて気筒判別を行う内燃機関の気筒判別装置であって、
内燃機関を始動させる際に、前記クランクシャフトが回転したにも係わらずその内燃機関が始動せずに停止した場合、停止するまでに得られた前記カム角情報と前記クランク角情報とに基づいて気筒判別を行う気筒判別手段と、
前記内燃機関が停止する前に圧縮行程を終了した気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度と、前記内燃機関が停止するときに圧縮行程中の気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度との中間位置を停止時の前記クランクシャフトの角度として記憶する手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の気筒判別装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の気筒判別装置であって、
ローバッテリ電圧条件下で、クランクシャフトが回転を開始した後、そのクランクシャフトが最初にいずれかの気筒の圧縮上死点位置に相当する角度を通過し、次の気筒の圧縮上死点位置に相当する角度の前で停止する場合における前記クランクシャフトの回転可能範囲である始動クランキング回転可能範囲よりも小さい角度で気筒判別が可能ように構成されていることを特徴とする内燃機関の気筒判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の気筒判別方法及び気筒判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に用いられている内燃機関は、各気筒のピストンをクランクシャフトに連結することによってピストンの往復運動を回転運動に変換して取り出している。ここで、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程のサイクルをクランクシャフトの２回転で行なう４サイクル内燃機関を多気筒連結している場合には、クランクシャフトの回転角度を判別するのみではどの気筒が圧縮行程にあるのか、またどの気筒が圧縮上死点位置にあるのか等、すなわち気筒の判別を正確に行なうことができない。このため、通常は、クランクシャフトにタイミングベルト等の連結手段を介して連結され、吸排気弁を開閉させるためのカムを有するカムシャフトの回転角度とクランクシャフトの回転角度とを検出し、両シャフトの回転角度に基づいてクランク角度（２回転中の回転角度；０度〜７２０度）を判別することによって気筒の判別を行っている。
【０００３】
従来の内燃機関の気筒判別装置に用いられているカム角検出用ロータ及びクランク角検出用ロータを図９及び図１０に示す。なお、図９及び図１０に示すカム角検出用ロータ及びクランク角検出用ロータは８気筒内燃機関用である。
カムシャフトに連結されているカム角検出用ロータ６０は、強磁性体等で形成され、歯６１が設けられている。このカム角検出用ロータ６０の外周に対向して、歯６１を検出するカム角センサ７０が配設されている。カム角センサ７０は、例えばカムシャフトが８番気筒の圧縮上死点位置（ＴＤＣ）にある状態で歯６１の回転方向始端位置に配設されている。
一方、クランクシャフトに連結されているクランク角検出用ロータ８０は、強磁性体等で形成され、基準角度、図では１０度間隔で歯８１が設けられているとともに、連続する２つの歯を欠き落とした欠歯部８３が設けられている。このクランク角検出用ロータ８０の外周に対向して、歯８１を検出するクランク角センサ９０が配設されている。クランク角センサ９０は、例えばクランクシャフトが２番気筒あるいは３番気筒の圧縮上死点位置にある状態で欠歯部８３の回転方向始端位置に配設されている。
なお、カム角センサ７０からのカム角信号及びクランク角センサ９０からのクランク角信号に基づいてクランク角度及び気筒を判別する気筒判別手段が設けられている。
【０００４】
このようなカム角検出用ロータ６０及びクランク角検出用ロータ８０を用いてクランク角度及び気筒を判別する動作を図１１に示すタイミングチャート図を用いて説明する。
クランク角信号の立上りから次の立上りまでの時間間隔、すなわちパルス間隔Ｔ（ｎ）を測定し、今回のパルス間隔Ｔ（ｎ）が前回のパルス間隔Ｔ（ｎ−１）より大きいか否かを判断することによって欠歯部８３に対応する部分Ｃ８３を検出する。そして、欠歯部に対応する部分Ｃ８３の立上り点からクランク角信号を所定数計数することによってクランク角度を判別（例えば、クランク角度で９０度か４５０度を判別）し、各気筒の圧縮上死点位置（例えば、１番気筒の圧縮上死点位置か６番気筒の圧縮上死点位置）を判別する。また、クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ８３を検出する前にカム角信号の歯６１に対応する部分Ｃ６１を検出したか、欠歯部３３に対応する部分Ｃ８３を検出したかを判別することによってクランク角度を判別する（例えば、Ｃ８３を検出する前にＣ６１を検出した場合にはクランク角度が４５０度、Ｃ８３を続けて検出した場合にはクランク角度が９０度）。
この従来の内燃機関の気筒判別装置では、カム角信号の歯６１に対応する部分Ｃ６１の立ち上がり点直前の位置で内燃機関が始動した場合には、クランク角信号の欠歯部８３に対応する部分Ｃ８３を１個検出した時点（クランクシャフトが約１８０度回転）で、またカム角信号の歯６１に対応する部分Ｃ６１の立下り点直後の位置でエンジンが始動した場合には、クランク角信号の欠歯部８３に対応する部分Ｃ８３を２個検出した時点（クランクシャフトが約５５０度回転）でクランク角度を正確に判別することができる。すなわち、クランク角度で１８０度〜５５０度の範囲でクランク角度及び気筒を判別することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ライトの消し忘れや低温時等にはバッテリ電圧が極端に低下する。このようなローバッテリ電圧条件下で内燃機関を始動する（始動クランキング）時には、スタータモータのトルクが小さいためクランクシャフトは気筒数に対応した所定回転範囲（始動クランキング回転可能範囲）しか回転することができない。
しかしながら、従来の内燃機関の気筒判別装置は、クランク角度及び気筒を判別することができる気筒判別範囲がローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲に基づいて設定されていない。例えば、前記従来の内燃機関の気筒判別範囲は、１８０度〜５５０度の範囲である。このため、ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲が１８０度より小さい場合には始動クランキング時にクランク角度及び気筒を判別することができず、内燃機関を始動させることができない。
また、ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲が１８０度〜５５０度の範囲であっても、クランクシャフトは始動クランキング回転可能範囲だけ回転した後に正転、逆転を繰り返しながら負荷が最も小さい位置に停止する。しかしながら、気筒判別手段は、クランクシャフトの正転時及び逆転時に出力されるクランク角信号を共にカウントしてクランク角度を判別するため、クランクシャフト停止時に判別しているクランク角度が実際のクランク角度と一致しなくなる。このため、次回の始動時に誤ったクランク角度からクランク角信号のカウントを開始することになり、正確に気筒を判別することができず、内燃機関を始動させることができない。
このように、従来の内燃機関の気筒判別装置では、ローバッテリ電圧条件下で内燃機関を確実に始動させることができない。
本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、ローバッテリ電圧条件下でも内燃機関を確実に始動させることができる内燃機関の気筒判別方法及び内燃機関の気筒判別装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、カムシャフトに設けられたカム角検出用ロータの周縁の山部あるいは谷部をカム角センサにより検出することで得られるカム角情報と、クランクシャフトに設けられたクランク角検出用ロータの周縁の歯をクランク角センサにより検出することで得られるクランク角情報とに基づいて気筒判別を行う内燃機関の気筒判別方法であって、内燃機関を始動させる際に、前記クランクシャフトが回転したにも係わらずその内燃機関が始動せずに停止した場合、停止するまでに得られた前記カム角情報と前記クランク角情報とに基づいて気筒判別を行う工程と、前記内燃機関が停止する前に圧縮行程を終了した気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度と、前記内燃機関が停止するときに圧縮行程中の気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度との中間位置を停止時の前記クランクシャフトの角度として記憶する工程とを有することを特徴とする。
これによって、始動時に内燃機関が停止しても停止時のクランク角度及び気筒を正確に判別することができ、ローバッテリ電圧条件下でも内燃機関を良好に始動させることができる。
請求項２の発明は、カムシャフトに設けられたカム角検出用ロータの周縁の山部あるいは谷部をカム角センサにより検出することで得られるカム角情報と、クランクシャフトに設けられたクランク角検出用ロータの周縁の歯をクランク角センサにより検出することで得られるクランク角情報とに基づいて気筒判別を行う内燃機関の気筒判別装置であって、内燃機関を始動させる際に、前記クランクシャフトが回転したにも係わらずその内燃機関が始動せずに停止した場合、停止するまでに得られた前記カム角情報と前記クランク角情報とに基づいて気筒判別を行う気筒判別手段と、前記内燃機関が停止する前に圧縮行程を終了した気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度と、前記内燃機関が停止するときに圧縮行程中の気筒の圧縮上死点位置に相当する前記クランクシャフトの角度との中間位置を停止時の前記クランクシャフトの角度として記憶する手段とを有することを特徴とする。
このため、請求項２の発明に係る装置により、請求項１の発明を実施できるようになる。
請求項３の発明は、ローバッテリ電圧条件下で、クランクシャフトが回転を開始した後、そのクランクシャフトが最初にいずれかの気筒の圧縮上死点位置に相当する角度を通過し、次の気筒の圧縮上死点位置に相当する角度の前で停止する場合における前記クランクシャフトの回転可能範囲である始動クランキング回転可能範囲よりも小さい角度で気筒判別が可能ように構成されていることを特徴とする。
このように、始動クランキング回転可能範囲内で気筒判別が可能なため、ローバッテリ電圧条件下でも内燃機関を確実に始動させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
まず、ローバッテリ電圧条件について説明する。
内燃機関の停止時には、負荷が最も小さい位置、すなわち内燃機関のクランクシャフトは各気筒の圧縮上死点位置の間のほぼ中央で停止する。
この状態で、イグニッションスイッチを電源オン位置を介してスタート位置に操作すると、スタータモータにバッテリ電圧が供給される。この時、バッテリ電圧が正常であれば、スタータモータによって内燃機関のクランクシャフトを回転させている間にクランク角度及び気筒を判別して燃料噴射制御や点火時期制御を行うことができるので、内燃機関を確実に始動させることができる。しかしながら、ライトの消し忘れ時、低温時等のようにバッテリ電圧が極端に低下している場合には、スタータモータのトルクが小さいため、内燃機関のクランクシャフトを充分に回転させることができない。この場合、クランクシャフトが圧縮上死点位置を１回も通過できない程バッテリ電圧が低下している時には内燃機関を始動させるのは困難であるが、クランクシャフトが圧縮上死点位置を少なくとも１回通過できる程度にバッテリ電圧が低下している時にはクランク角度及び気筒の判別を早期に行うことにより内燃機関を始動させることができる。本発明では、クランクシャフトが圧縮上死点位置を１回だけ通過させることができる程度にバッテリ電圧が低下している状態をローバッテリ電圧条件下という。
【０００８】
次に、ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲について説明する。図１は、４気筒内燃機関（エンジン）のローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲を示す図である。４気筒内燃機関の場合、クランクシャフトが１８０度回転する毎に各気筒の圧縮行程が順次行われる。
内燃機関をスタータモータによって回転させる場合、圧縮行程で大きな負荷が発生し、圧縮上死点位置（ＴＤＣ）付近で最も負荷が大きくなる。
内燃機関の停止時にはクランクシャフトは最も負荷が小さい位置、すなわち圧縮上死点位置のほぼ中央（図１では０度の位置）で停止しているため、バッテリ電圧が低くてもスタータモータが起動可能である。スタータモータ起動後、いずれかの気筒の圧縮行程が行われるため負荷が増大していくが、スタータモータの慣性力とバッテリ通電時に発生する初期電力により最初の圧縮上死点位置（図１では９０度の位置）を通過することができる。その後、次の気筒の圧縮行程が行われるため再び負荷が増大していく。しかしながら、今回はバッテリの初期電力がないためスタータモータのトルクが小さく、負荷の増大とともに回転数が減少していき、次の圧縮上死点位置（図１では２７０度の位置）の手前の位置（図１では２４０度の位置）まで回転して停止する。そして、内燃機関のクランクシャフトは、最も負荷が小さい位置（図１では１８０度の位置）まで気筒内の圧縮圧によって逆回転して停止する。この時、内燃機関のクランクシャフトは、最も負荷が小さい位置（図１では１８０度の位置）を中心に正転、逆転を繰り返しながら停止する。本発明では、ローバッテリ電圧条件下でスタータモータを起動させた場合に内燃機関のクランクシャフトが回転可能な範囲をローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲という。
内燃機関の気筒数とローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲との関係を図２に示す。
【０００９】
本発明の内燃機関の気筒判別装置の一実施の形態の構成を図３に示す。本実施の形態の気筒判別装置は、カムシャフトに連結されたカム角検出用ロ−タ（図示せず）、カム角センサ２０、クランクシャフトに連結されたクランク角検出用ロ−タ（図示せず）、クランク角センサ４０、気筒判別手段５０等により構成されている。
気筒判別手段５０は、処理回路（ＭＰＵ）５１、処理回路５１等にマスタ−クロックを供給するクロック発生器５２、カム角センサ２０からのカム角信号やクランク角センサ４０からのクランク角信号を入力する入力ポ−ト５４、処理プログラム等を格納したリ−ドオンリメモリ（ＲＯＭ）５５、作業領域等として用いられるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５５、これらを接続するバスライン５７を備えている。
本発明の気筒判別装置は、クランク角度及び気筒を判別することができるクランクシャフトの回転角度、すなわち気筒判別範囲がローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲内となるように、例えばカム角検出用ロータやクランク角検出用ロータ等が構成されている。
【００１０】
次に、本発明の図３に示した内燃機関の気筒判別装置を用いた内燃機関の気筒判別方法の一実施の形態を図４に示す始動タイミング図により説明する。なお、図４は、４気筒内燃機関をローバッテリ電圧条件下で始動する場合の始動タイミング図である。また、本実施の形態では、気筒判別範囲を４気筒内燃機関のローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲である２４０度より小さい１２０度に設定されているものとする。
いま、４番気筒の圧縮上死点位置（図４の０度）と２番気筒の圧縮上死点位置（図４の１８０度）のほぼ中央の停止位置Ｔ１（図４の９０度）でクランクシャフトが停止しているものとする。
内燃機関を始動する場合、イグニッションキーを電源位置を介してスタータ位置に操作する始動操作を行う。これにより、スタータモータが起動する。
ここで、本実施の形態では気筒判別区間が１２０度に設定されているため、クランクシャフトが停止位置Ｔ１から１２０度回転した位置でクランク角度及び気筒の判別を行う。この場合、クランク角度が２１０度であり、２番気筒の圧縮行程であり、３番気筒の吸気行程であることを判別する。その後、クランク角信号をカウントすることによって順次クランク角度及び気筒を判別する。なお、クランク角信号のカウントにより判別したクランク角度は、クランク角信号及びカム角信号によって所定回転位置で補正される。
【００１１】
ローバッテリ電圧条件下では、クランクシャフトは最初の圧縮上死点位置（図４の１８０度）は通過できるが、次の圧縮上死点位置（図４の３６０度）は通過できない。このため、クランクシャフトは、ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲である２４０度回転した後（図４の３３０度）、最も負荷が小さい２番気筒の圧縮上死点位置（図４の１８０度）と１番気筒の圧縮上死点位置（図４の３６０度）のほぼ中央の停止位置Ｔ２（図４の２７０度）まで戻り、正転、逆転を繰り返しながら停止位置Ｔ２に停止する。
ここで、気筒判別手段５０は、クランクシャフトが停止位置Ｔ２に停止するまでの間におけるクランクシャフトの正転及び逆転に伴って発生するクランク角信号を続けてカウントするため、クランクシャフトが安定位置Ｔ２に停止した時点で判別しているクランク角度は実際のクランク角度と一致しなくなる。そこで、気筒判別手段５０は、クランクシャフトが停止した場合にはローバッテリ電圧条件下での始動であると判断し、停止前に判別した気筒の判別結果に基づいてクランクシャフト停止時のクランク角度を判別する。例えば、クランクシャフトが最初の圧縮上死点位置を通過後最初に判別した気筒の判別結果を用いる。本実施の形態では、ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲が２４０度であり、気筒判別範囲が１２０度に設定されているため、最初の圧縮上死点位置（図４の１８０度）を通過後最初に気筒を判別する位置は、クランクシャフトが気筒判別範囲である１２０度回転した位置である。図４では、１番気筒の圧縮行程を判別する。そして、１番気筒の圧縮行程での停止位置である２番気筒の圧縮上死点位置（図４の１８０度）と１番気筒の圧縮上死点位置（図４の３６０度）のほぼ中央の停止位置Ｔ２（２７０度）を、クランクシャフト停止時のクランク角度として判別する。
【００１２】
なお、クランクシャフトが圧縮上死点位置を２回以上通過して停止した場合には、このようにして判別したクランク角度と実際のクランク角度が一致しない。しかしながら、次回の始動時にクランクシャフトが気筒判別範囲だけ回転した位置で正しいクランク角度に補正され、またクランクシャフトが圧縮上死点位置を２回以上通過する場合には内燃機関が始動する可能性が高い。このため、停止時のクランク角度及び気筒の判別を前記のように行っても内燃機関の始動性に影響はない。
また、例えば気筒判別範囲が９０度より小さい６０度の場合には、停止位置Ｔ１からクランクシャフトが６０度回転した位置でクランク角度及び気筒の判別を行うが（クランク角度が１５０度、２番気筒の圧縮行程）、この位置は最初の圧縮上死点位置（図４の１８０度）を通過していない。このため、この場合には、クランクシャフトが気筒判別範囲だけ回転した位置で判別した気筒の判別結果（２番気筒の圧縮行程）から次行程の気筒を判別し（１番気筒の圧縮行程）、これをクランクシャフトが最初の圧縮上死点位置を通過後最初に判別した気筒の判別結果として、すなわち停止前に判別した気筒の判別結果として用いる。
【００１３】
１回目の始動操作で内燃機関が始動しなかった場合には、イグニッションスイッチを一旦電源オン位置まで戻した後、再度スタート位置に操作して２回目の始動操作を行う。これにより、スタータモータが再起動する。なお、気筒判別手段５０は、イグニッションスイッチが一旦電源オン位置に操作されたら、電源オフ位置に操作されるまで気筒判別結果を保持し、電源オフ位置に操作されると気筒判別結果を初期化する。この時、気筒判別手段５０は、１回目の始動操作によってクランクシャフト停止時のクランク角度が２７０度であると判別しているので、２回目の始動時には、２７０度からクランク角信号のカウントを開始する。
そして、クランク角信号を所定個数カウントした時にクランク角度が３６０度で、１番気筒の圧縮上死点位置であることを判別するとともに、次行程が３番気筒の圧縮行程、４番気筒の吸気行程であることを判別する。ここで、１回目の始動操作時に１番気筒に燃料が噴射されていないため、燃料爆発による爆発圧力が発生しない。このため、停止位置Ｔ２からローバッテリ電圧条件下での始動クランキング可能回転範囲である２４０度回転した後、１番気筒の圧縮上死点位置（図４の３６０度）と３番気筒の圧縮上死点位置（図４の５４０度）のほぼ中央の停止位置Ｔ３（図４の４５０度）位置に停止する。なお、気筒判別手段５０は、停止位置Ｔ２から気筒判別範囲１２０度回転した位置でクランク角度及び気筒の判別を行い、クランク角信号のカウントにより判別したクランク角信号を補正する。この場合、クランク角度が３９０度で３番気筒の圧縮行程であることを判別する。また、前記と同様に、停止前に判別した気筒の判別結果に基づいてクランクシャフト停止時のクランク角度を判別する。この場合、３番気筒の圧縮行程での停止位置である１番気筒の圧縮上死点位置（図４の３６０度）と３番気筒の圧縮上死点位置（図４の５４０度）のほぼ中央の停止位置Ｔ３（４５０度）を、クランクシャフト停止時のクランク角度として判別する。
【００１４】
２回目の始動操作でも内燃機関が始動しなかった場合、３回目の始動操作を行う。この時、気筒判別手段５０は、２回目の始動操作によってクランクシャフト停止時のクランク角度が４５０度であると判別しているので、３回目の始動時には、４５０度からクランク角信号のカウントを開始する。
そして、クランク角信号を所定個数カウントした時にクランク角度が５４０度で、３番気筒の圧縮上死点位置であることを判別し、３番気筒の点火装置を作動させる。３番気筒には１回目の始動操作時に燃料が噴射されているため、３番気筒内の燃料が点火する。これにより、燃料爆発による爆発圧力が発生し、内燃機関が始動する。
なお、気筒判別手段５０は、停止位置Ｔ３からクランクシャフトが気筒判別範囲である１２０度回転した位置でクランク角度を判別し、クランク角度を補正する。
３回目の始動操作でも内燃機関が始動しなかった場合には、同様の始動操作を繰り返す。
【００１５】
図５は、４気筒直接噴射式（筒内噴射式）内燃機関をローバッテリ電圧条件下で始動する場合の始動タイミング図である。図４に示す場合とは、燃料の噴射タイミングが異なり、２回目の始動クランキングで燃料が点火する点が異なっている。本実施の形態では、気筒判別範囲は４気筒内燃機関のローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲である２４０度より小さい１２０度に設定されているものとする。
クランクシャフトが停止位置Ｔ１（図５の９０度）で停止している状態で、イグニッションキーが電源オン位置を介してスタータ位置に操作されると、スタータモータにバッテリ電圧が供給される。これにより、スタータモータが起動する。
気筒判別手段５０は、クランクシャフトが停止位置Ｔ１から１２０度回転した位置でクランク角度及び気筒の判別を行う。この場合、クランク角度が２１０度であり、１番気筒の圧縮行程であることを判別する。その後、クランク角信号をカウントすることによって順次クランク角度及び気筒を判別する。
ローバッテリ電圧条件下では、クランクシャフトは最初の圧縮上死点位置（図５の１８０度）は通過するが、次の圧縮上死点位置（図５の３６０度）は通過することができない。このため、クランクシャフトは、ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲である２４０度回転した後、最も負荷が小さい２番気筒の圧縮上死点位置（図４の１８０度）と１番気筒の圧縮上死点位置（図４の３６０度）のほぼ中央の停止位置Ｔ２（図４の２７０度）まで戻り、正転、逆転を繰り返しながら停止位置Ｔ２に停止する。
【００１６】
気筒判別手段５０は、クランクシャフトが停止した場合にはローバッテリ電圧条件下での始動であると判断し、前記と同様の方法で停止前に判別した気筒の判別結果に基づいてクランクシャフト停止時のクランク角度を判別する。この場合、停止位置Ｔ１からクランクシャフトが１２０度回転した位置で判別した気筒の判別結果（１番気筒の圧縮行程）に基づいて、１番気筒の圧縮行程での停止位置である２番気筒の圧縮上死点位置（図４の１８０度）と１番気筒の圧縮上死点位置（図４の３６０度）のほぼ中央の停止位置Ｔ２（２７０度）をクランクシャフト停止時のクランク角度として判別する。
【００１７】
内燃機関が始動しなかった場合には、２回目の始動操作を行う。この時、１回目の始動操作によってクランクシャフト停止時のクランク角度が２７０度であると判別しているので、２回目の始動操作時には２７０度からクランク角信号のカウントを開始する。そして、クランク角信号を所定個数カウントした時にクランク角度が３６０度で、１番気筒の圧縮上死点位置であることを判別し、１番気筒の点火装置を作動させる。１番気筒には１回目の始動操作時に燃料が噴射されているため、１番気筒内の燃料が点火する。これにより、燃料爆発による爆発圧力が発生し、内燃機関が始動する。
なお、気筒判別手段５０は、停止位置Ｔ２からクランクシャフトが気筒判別範囲１２０度回転した位置でクランク角度を判別し、クランク角度を補正する。
２回目の始動操作でも内燃機関が始動しなかった場合には、同様の始動操作を繰り返す。
【００１８】
次に、ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲内で気筒判別を行うことができるカム角検出用ロータ及びクランク角検出用ロータの一実施の形態を図６及び図７に示す。なお、図６に示すカム角検出用ロータ及び図７に示すクランク角検出用ロータは８気筒内燃機関用である。
カム角検出用ロータ１０は、カム角検出用ロータが所定角度のいずれに位置しているかを示すカム角情報を形成する山部１１〜１８及び谷部２１〜２８が設けられている。本実施の形態では、山部１１〜１８の回転方向終端位置の間隔が４５度となるように設けられ、かつ山部１１〜１８はそれぞれ１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度の角度の幅を有している。このカム角検出用ロータ１０の外周に対向して、山部１１〜１８及び谷部２１〜２９を検出するカム角センサ２０が配設されている。カム角センサ２０は、例えばカムシャフトが１番気筒の圧縮上死点の位置にある状態で山部１１の回転方向終端位置に配設されている。
山部及び谷部によりカム角情報形成部が構成されている。
【００１９】
クランク角検出用ロータ３０は、基準角度、図では１０度間隔で歯３１が設けられれているとともに、連続する２つの歯を欠き落とした欠歯部２３が設けられている。このクランク角検出用ロータ３０の外周に対向してクランク角センサ４０が配設されている。クランク角センサ４０は、例えばクランクシャフトが２番気筒あるいは３番気筒の圧縮上死点の位置にある状態で欠歯部３３の回転方向始端位置に配設されている。
カム角検出用ロータ１０とカム角検出センサ２０とによってカム角情報出力手段が構成され、クランク角検出用ロータ３０とクランク角センサ４０とによってクランク角情報出力手段が構成されている。
【００２０】
このようなカム角検出用ロータ１０及びクランク角検出用ロータ３０を用いてクランク角度及び気筒を判別する動作を図８に示すタイミングチャート図を用いて説明する。
気筒判別手段５０は、カム角センサ２０から出力されるカム角信号及びクランク角センサ４０から出力されるクランク角信号に基づいてクランク角度及び気筒を判別する。クランク角度を判別する場合、▲１▼カム角センサ２０がカム角検出用ロータ１０の谷部を検出している状態で始動操作が行われた時、すなわち図８に示すカム角信号のＬｏ部分Ｃ２１〜Ｃ２８の位置で始動操作が行われた時、▲２▼カム角センサ２０がカム角検出用ロータ１０の山部を検出している状態で始動操作が行われ、カム角センサ２０がカム角検出用ロータ１０の山部を検出しなくなった直後にクランク角センサ４０がクランク角検出用ロータ３０の欠歯部３３を検出しない時、すなわち図８に示すカム角信号のＨｉ部分Ｃ１１〜Ｃ１３、Ｃ１５〜Ｃ１７の位置で始動操作が行われた時、▲３▼カム角センサ２０がカム角検出用ロータ１０の山部を検出している状態で始動操作が行われ、カム角センサ２０がカム角検出用ロータ１０の山部を検出しなくなった直後にクランク角センサ４０がクランク角検出用ロータ３０の欠歯部３３を検出する時、すなわち図８に示すカム角信号のＨｉ部分Ｃ１４、Ｃ１８の位置で始動操作が行われた時の３パターンがある。以下に、各パターンにおけるクランク角度及び気筒を判別する方法を説明する。
【００２１】
▲１▼のパターンの場合。
例えば、カム角信号の山部１８と１１との間の谷部２１に対応する部分Ｃ２１の位置で始動操作が行われた時には、カム角信号の立上り点ｔ２から立下り点ｔ３までの区間内のクランク角信号のパルス数を計数し、カム角信号の立下り点ｔ３でクランク角度を判別する。この場合、クランク角信号のパルスを１個計数するのでカム角信号の立下り点ｔ３でクランク角度が９０度であり、１番気筒の圧縮上死点であることをを判別する。
このパターンの場合、カム角信号の山部１１に対応する部分Ｃ１１の立上り点の直前の位置で始動操作が行われた時にはクランクシャフトが約１０度回転した位置でクランク角度及び気筒を判別することができ、カム角信号の山部１１〜１８に対応する部分Ｃ１１〜Ｃ１８の立下り点の直後の位置で始動操作が行われた時にはクランクシャフトが約９０度回転した位置でクランク角度及び気筒を判別することができる。すなわち、始動操作が行われてからクランクシャフトが約１０度〜９０度回転する範囲でクランク角度及び気筒を判別することができる。
【００２２】
▲２▼のパターンの場合。
例えば、カム角信号の山部１７に対応する部分Ｃ１７の位置で始動操作が行われた時には、カム角信号の立下り点ｔ１５から立上り点ｔ１６までの区間内のクランク角信号のパルスを計数し、カム角信号の立上り点ｔ１６でクランク角度を判別する。この場合、クランク角信号のパルスを１個計数するのでカム角信号の立上り点ｔ１６でクランク角度が６４０度で、２番気筒の圧縮行程であることを判別する。
このパターンの場合、カム角信号の山部１７に対応する部分Ｃ１７の立下り点の直前の位置で始動操作が行われた時にはクランクシャフトが約１０度回転した位置でクランク角度及び気筒を判別することができ、カム角信号の山部１１〜１３、１５〜１７に対応する部分Ｃ１１〜Ｃ１３、Ｃ１５〜Ｃ１７の立上り点の直後の位置で始動操作が行われた時にはクランクシャフトが約８０度回転した位置でクランク角度及び気筒を判別することができる。すなわち、始動操作が行われてからクランクシャフトが約１０度〜８０度回転する範囲でクランク角度及び気筒を判別することができる。
【００２３】
▲３▼のパターンの場合。
例えば、カム角信号の山部１４に対応する部分Ｃ１４の位置で始動操作が行われた時には、カム角信号の立下りの直後でクランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３を検出するが、クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３を検出するまでに５個以上のパルスを計数しない。そして、クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３の立上り点からクランク角信号のパルスを２個計数した時点ｔ１０でカム角信号が立上る。これにより、カム角信号のＨｉの部分は山部１４に対応する部分Ｃ１４であることを判別し、カム角信号の立上り点ｔ１０でクランク角度が４００度であり、６番気筒の圧縮行程であることを判別する。このパターンの場合には、クランクシャフトが約８０度回転する範囲でクランク角度及び気筒を判別することができる。
また、カム角信号の山部１８に対応する部分Ｃ１８の前半部分（始動後カム角信号の立下り点を検出するまでの間にクランク角信号のパルスを５個以上計数できる部分）の位置で始動操作が行われた時には、カム角信号の立下り点ｔ１７の直後でクランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３を検出するとともに、クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３を検出するまでに５個以上のパルスを計数する。クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３の前に５個以上のパルスが存在することによりカム角信号のＨｉの部分は山部１８に対応する部分Ｃ１８であることを判別し、欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３の立上り点ｔ２１でクランク角度が２２．５度であり、１番気筒の圧縮行程であることを判別する。このパターンの場合には、クランクシャフトが約１０２．５度回転する範囲でクランク角度及び気筒を判別することができる。
また、カム角信号の山部１８に対応する部分Ｃ１８の後半部分（始動後カム角信号の立下り点を検出するまでの間にクランク角信号のパルスを５個以上計数できない部分）の位置で始動操作が行われた時には、カム角信号の立下り点ｔ１７の直後でクランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３を検出するが、クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３を検出するまでに５個以上のパルスを計数しない。そして、クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分３３の立上り点からパルスを３個計数した時点でカム角信号のＨｉの部分が山部１８に対応する部分Ｃ１８であることを判別し、クランク角信号の欠歯部３３に対応する部分Ｃ３３の立上り点からパルスを３個計数した点でクランク角度が５０度であり、１番気筒の圧縮行程であることを判別する。このパターンの場合には、クランクシャフトが約９０度回転する範囲でクランク角度及び気筒を判別することができる。
【００２４】
なお、クランク角検出用ロータの欠歯部を省略することもできる。この場合には、前記▲１▼及び▲２▼のパターンによりクランクシャフトの回転角度及び気筒を判別することができる。
図６及び図７に示すようなカム角検出用ロータ及びランク角検出用ロータを用いる場合には、始動操作が行われた時のクランク角度に応じて気筒判別範囲が１０度〜１０２．５度のように異なる。このため、始動後の最初のクランク角度及び気筒の判別が、始動操作が行われた時のクランク角度によって、最初の圧縮上死点を通過する前に行われたり、最初の圧縮上死点位置を通過した後に行われたりする。そこで、このような場合には、停止前に判別した気筒の判別結果、すなわち始動後最初の圧縮上死点位置を通過後最初に判別した気筒の判別結果を、始動後最初に判別したクランク角度に応じて判断するように気筒判別手段を構成するのが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ローバッテリ電圧条件下でも内燃機関を確実に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲を説明する図である。
【図２】内燃機関の気筒数に応じたローバッテリ電圧条件下での始動クランキング回転可能範囲を示す図である。
【図３】内燃機関の気筒判別装置の一実施の形態のブロック図である。
【図４】４気筒内燃機関のローバッテリ電圧条件下での始動タイミング図である。
【図５】４気筒直接噴射式内燃機関のローバッテリ電圧条件下での始動タイミング図である。
【図６】カム角検出用ロータの一実施の形態を示す図である。
【図７】クランク角検出用ロータの一実施の形態を示す図である。
【図８】図６に示すカム角検出用ロータ及び図７に示すクランク角検出用ロータを用いてクランク角度及び気筒を判別するタイミングチャート図である。
【図９】従来のカム角検出用ロータを示す図である。
【図１０】従来のクランク角検出用ロータを示す図である。
【図１１】従来のカム角検出用ロータ及びクランク角検出用ロータを用いてクランク角度及び気筒を判別するタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１０、６０  カム角検出用ロータ
１１〜１８  山部
２０、７０  カム角センサ
２１〜２８  谷部
３０、８０  クランク角検出用ロータ
３１、８１  歯
３３、８３  欠歯部
４０、９０  クランク角センサ
５０  気筒判別手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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