(57)【要約】【課題】クランクシャフトの停止位置推定装置において、電力の消耗を抑制しつつ、クランクシャフトの停止位置を確実に推定することにある。【解決手段】制御手段（７）は、特定の気筒を判別するとともにこの特定の気筒における気筒クランク角位置を判定する気筒判別演算部（７Ａ）と、気筒判別演算部（７Ａ）により判定された気筒クランク角位置をクランク位置（Ａ）として設定するクランク位置設定部（７Ｂ）と、内燃機関（１）の始動後からクランク位置設定部（７Ｂ）がクランク位置（Ａ）を設定したときまでにクランクシャフト（２）が回転した回転角（Ｂ）を算出する始動後回転角算出部（７Ｃ）とを備え、クランク位置設定部（７Ｂ）により設定されたクランク位置（Ａ）から始動後回転角算出部（７Ｃ）により算出された回転角（Ｂ）を減算し、内燃機関（１）の停止時におけるクランクシャフト（２）の停止位置を推定する。【選択図】図１
2014134101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒用の内燃機関にクランクシャフトを備え、前記内燃機関を始動させる始動装置を設け、前記クランクシャフトの停止位置を推定する制御手段を設けたクランクシャフトの停止位置推定装置において、前記制御手段は、特定の気筒を判別するとともにこの特定の気筒における気筒クランク角位置を判定する気筒判別演算部と、前記気筒判別演算部により判定された気筒クランク角位置をクランク位置として設定するクランク位置設定部と、前記内燃機関の始動後から前記クランク位置設定部が前記クランク位置を設定したときまでに前記クランクシャフトが回転した回転角を算出する始動後回転角算出部とを備え、前記クランク位置設定部により設定されたクランク位置から前記始動後回転角算出部により算出された回転角を減算し、前記内燃機関の停止時における前記クランクシャフトの停止位置を推定することを特徴とするクランクシャフトの停止位置推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランクシャフトの停止位置推定装置に係り、特に内燃機関の停止時におけるクランクシャフトの停止位置を推定するクランクシャフトの停止位置推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両においては、多気筒用の内燃機関にクランクシャフトを備え、内燃機関を始動させる始動装置としてのスタータモータを設け、クランクシャフトの停止位置を推定する制御装置を設けているものがある。
このような内燃機関の制御装置としては、以下のような先行技術文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２０９４５号公報
【０００４】
特許文献１に係るエンジン（内燃機関）制御装置は、多気筒用の内燃機関に備えたクランクシャフトの回転に伴い、所定角度の間隔毎のパルス列からなるクランク角信号を出力するクランク角信号出力手段と、このクランク角信号出力手段によるクランク角信号に基づいてクランク位置を判定するクランク位置判定手段と、内燃機関の停止時においてクランク位置判定手段により判定したクランク位置を内燃機関の停止位置情報として記憶する第１の記憶手段と、内燃機関の停止中においてクランク角信号出力手段によるクランク角信号を監視し、クランク角信号出力の変化の履歴を内燃機関の停止位置情報として記憶する第２の記憶手段と、内燃機関の始動時において第１の記憶手段及び第２の記憶手段により記憶した内燃機関の停止位置情報に基づいて気筒判別を実施する気筒判別手段とを備えたものである。
このような制御装置によれば、内燃機関の次の始動時における気筒判別に備えて、内燃機関の停止時に停止位置情報を記憶したとしても、内燃機関の停止間際にクランクシャフトが逆転したり、内燃機関の停止中にクランクシャフトに不測の回転が生じたりすると、内燃機関の始動時の気筒判別が正しく実施できない問題に対し、内燃機関の停止中もクランク角信号が監視されるため、クランクシャフトの不測の回転にも対処でき、適正な気筒判別が実施でき、エミッションの悪化を防止できるという効果を奏するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クランクシャフトの停止位置は、内燃機関の始動時のエミッション悪化を防止する目的だけでなく、複数の車両でクランクシャフトの停止位置を記憶しておき、これらの情報を収集することで、内燃機関の開発に役立てることができる。
しかしながら、上記の特許文献１に示すクランクシャフトの停止位置の検出方法では、車両を使用しない場合にもクランクシャフトを監視する必要があり、電力の消耗が大きいという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、電力の消耗を抑制しつつ、クランクシャフトの停止位置を確実に推定することができるクランクシャフトの停止位置推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、多気筒用の内燃機関にクランクシャフトを備え、前記内燃機関を始動させる始動装置を設け、前記クランクシャフトの停止位置を推定する制御手段を設けたクランクシャフトの停止位置推定装置において、前記制御手段は、特定の気筒を判別するとともにこの特定の気筒における気筒クランク角位置を判定する気筒判別演算部と、前記気筒判別演算部により判定された気筒クランク角位置をクランク位置として設定するクランク位置設定部と、記内燃機関の始動後から前記クランク位置設定部が前記クランク位置を設定したときまでに前記クランクシャフトが回転した回転角を算出する始動後回転角算出部とを備え、前記クランク位置設定部により設定されたクランク位置から前記始動後回転角算出部により算出された回転角を減算し、前記内燃機関の停止時における前記クランクシャフトの停止位置を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、電力の消耗を抑制しつつ、クランクシャフトの停止位置を確実に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はクランクシャフトの停止位置推定装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２はクランク角センサのセンサプレートの斜視図である。（実施例）
【図３】図３はクランクシャフトの停止位置推定のフローチャートである。（実施例）
【図４】図４は気筒判別演算のフローチャートである。（実施例）
【図５】図５（Ａ）はセンサプレートのシグナル歯の配置によるクランク角信号を示す図である。図５（Ｂ）はシグナル歯の配置のモデル化されたクランクシグナル回数（クランクカウンタ）の積算値によるクランク角（ＣＡ）のテーブルを示す図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、電力の消耗を抑制しつつ、クランクシャフトの停止位置を確実に推定する目的を、内燃機関の始動後において内燃機関が停止時のクランクシャフトの停止位置を推定することによって実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、車両には、多気筒用（例えば、４気筒：♯１〜♯４）の内燃機関１が搭載される。
この内燃機関１は、クランクシャフト２と、カムシャフト３とを備えている。
内燃機関１には、該内燃機関１を始動させる始動装置４として、スタータモータ５が設けられている。
このスタータモータ５は、クランクシャフト２の停止位置推定装置６に連結する。
この停止位置推定装置６は、制御手段７を備える。この制御手段７は、スタータモータ５を介して内燃機関１を制御するとともに、クランクシャフト２の停止位置を推定する。  制御手段７には、電源のオン・オフを行うイグニッションスイッチ８と、クランクシャフト２のクランク角を検出するクランク角センサ９と、カムシャフト３のカム角を検出するカム角センサ１０とが接続している。
【００１２】
クランクシャフト２には、図２に示すように、クランク角センサ９のセンサプレート１１が取り付けられている。このセンサプレート１１の外周面には、複数のシグナル歯（凸部）１２が所定間隔で配置されているとともに、所定のシグナル歯１２間で複数の欠歯（凹部）１３が形成されている。
具体的には、図５（Ａ）に示すように、複数のシグナル歯１２及び欠歯１３の配置により、０°〜７２０°の間で、所定角度の間隔毎のパルス列からなるクランク角信号が出力され、また、第１の気筒（♯１）のＴＤＣ（上死点）が０°に設定され、第３の気筒（♯３）のＴＤＣ（上死点）が１８０°に設定され、第４の気筒（♯４）のＴＤＣ（上死点）が３６０°に設定され、第２の気筒（♯２）のＴＤＣ（上死点）が５２０°に設定され、さらに、第１の気筒（♯１）のＴＤＣ（上死点）が７２０°に設定されている。
そして、図５（Ｂ）のテーブルには、シグナル歯１２の配置のモデル化されたクランクシグナル回数（クランクカウンタ）の積算値によるクランク角（ＣＡ）が設定されている。
なお、カムシャフト３に取り付けられるセンサプレートは、クランク角センサ９のセンサプレート１１と同様に構成されているので、ここでは、その説明を省略する。
【００１３】
制御手段７は、気筒判別演算部７Ａと、クランク位置設定部７Ｂと、始動後回転角算出部７Ｃと、クランク停止位置記憶部（メモリ）７Ｄとを備える。
気筒判別演算部７Ａは、特定の気筒を判別するとともに、この特定の気筒における気筒クランク角位置を判定する。
クランク位置設定部７Ｂは、気筒判別演算部７Ａにより判定された気筒クランク角位置を、クランク位置「Ａ」として設定する。
始動後回転角算出部７Ｃは、内燃機関１の始動後からクランク位置設定部７Ｂがクランク位置「Ａ」を設定したときまでに、クランクシャフト２が回転した回転角「Ｂ」を算出する。
クランク停止位置記憶部７Ｄは、図５（Ｂ）に示すテーブルを記憶する。
【００１４】
そして、制御手段では、クランク位置設定部７Ｂにより設定されたクランク位置「Ａ」から始動後回転角算出部７Ｃにより算出された回転角「Ｂ」を減算し（Ａ−Ｂ）、内燃機関１の停止時におけるクランクシャフト２の停止位置を推定する。つまり、内燃機関１の始動時からクランクシグナル回数（クランクカウンタ）を積算し、これによって、気筒判別終了時、特定の気筒における気筒クランク角位置を判定し、そして、この気筒クランク角位置をクランク位置「Ａ」に設定し、このクランク位置「Ａ」から、クランクシグナル回数（クランクカウンタ）の積算値による図５（Ｂ）のテーブルで算出された回転角「Ｂ」を減算して、内燃機関１の停止時のクランクシャフト２の停止位置を推定する。
【００１５】
次に、この実施例に係るクランクシャフト２の停止位置推定について、図３にフローチャートに基づいて説明する。
図３に示すように、制御手段７のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、イグニションスイッチ８がオンで電源が供給されているか否かを判断する（ステップＡ０２）。つまり、このステップＡ０２では、制御手段７、各センサ９、１０等へ通電があったか否かを判定する。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、スタータモータ５がオンか否かを判断する（ステップＡ０３）。このステップＡ０３では、スタータモータ５に流れる電流等を検出することで、スタータモータ５がオンか否かを判断する。なお、所定の始動条件が成立しているか否かを判断することで、スタータモータ５がオンか否かを判断することも可能である。
このステップＡ０３がＹＥＳの場合には、スタータモータ５が駆動して内燃機関１のクランキングが行われ、クランクシグナル回数（クランクカウンタ）の積算を開始する（ステップＡ０４）。このステップＡ０４においては、スタータモータ５がオンになっている場合、内燃機関１が始動中と判断し、クランクシグナル回数の積算を開始する。
そして、気筒判別演算部７Ａで、気筒判別の演算を行う（ステップＡ０５）。このステップＡ０５では、特定の気筒を判別するとともに、この特定の気筒における気筒クランク角位置を判定する。
このステップＡ０５における気筒判別演算の一例を、以下の図４のフローチャートに沿って具体的に説明する。
【００１６】
図４に示すように、気筒判別演算部７Ａで気筒判別演算のプログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、先ず、前回の欠歯１２と今回の欠歯１３との間にクランク角信号が２０回以上か否かを判断する（ステップＢ０２）。
このステップＢ０２がＹＥＳの場合には、前回の欠歯１２と今回の欠歯１３との間にカム角信号が３回か否かを判断する（ステップＢ０３）。
このステップＢ０３がＹＥＳの場合には、現在の気筒クランク角の位置は、第１の気筒（♯１）がＢＴＤＣ（上死点前）９５°の位置であると判定する（ステップＢ０４）。
このステップＢ０３がＮＯの場合には、現在の気筒クランク角の位置は、第２の気筒（♯２）がＢＴＤＣ（上死点前）２１５°の位置であると判定する（ステップＢ０５）。
前記ステップＢ０２がＮＯの場合には、前回の欠歯１２と今回の欠歯１３との間にカム角信号が２回か否かを判断する（ステップＢ０６）。
このステップＢ０６がＹＥＳの場合には、現在の気筒クランク角の位置は、第３の気筒（♯３）がＢＴＤＣ（上死点前）２１５°の位置であると判定する（ステップＢ０７）。
このステップＢ０６がＮＯの場合には、現在の気筒クランク角の位置は、第２の気筒（♯２）がＢＴＤＣ（上死点前）９５°の位置であると判定する（ステップＢ０８）。
前記ステップＢ０４の処理後、前記ステップＢ０５の処理後、前記ステップＢ０７の処理後、そして、前記ステップＢ０８の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＢ０９）。
【００１７】
上記の気筒判別演算の後は、図３のフローチャートに示すように、気筒判別演算部７Ａにより判定された気筒クランク角位置を、クランク位置設定部７Ｂで、クランク位置「Ａ」として設定する（ステップＡ０６）。
そして、始動後回転角算出部７Ｃでは、クランクシグナル回数（クランクカウンタ）の積算値による図５（Ｂ）のテーブルに基づき、回転角「Ｂ」を算出する（ステップＡ０７）。
そして、内燃機関１の停止時のクランクシャフト２の停止位置を推定する（ステップＡ０８）。このステップＡ０８では、上記のクランク位置「Ａ」から、内燃機関１の始動後から現在に至るまでに回転した回転角「Ｂ」を減算して、内燃機関１の停止時におけるクランクシャフト２の停止位置を推定する。
具体的に説明すれば、例えば、判定されたクランク位置「Ａ」が「第１の気筒（♯１）のＢＴＤＣ９５°」であり、クランクシグナル回数（クランクカウンタ）が「３６」である場合に、図５（Ｂ）のテーブルの第１の気筒（♯１）の欄を参照して、回転角「Ｂ」として「３９０°」を取得する。そして、クランク位置「Ａ」である「ＢＴＤＣ９５°」から回転角「Ｂ」である「３９０°」を減算し（９５°−３９０°）、これにより、内燃機関１の停止時におけるクランクシャフト２の停止位置（クランク角度）を推定する。
このステップＡ０８の処理後、前記ステップＡ０２がＮＯの場合、又は前記ステップＡ０３がＮＯの場合には、プログラムをリターンする（ステップＡ０９）。
【００１８】
上記のように構成すれば、内燃機関１の始動後において内燃機関１が停止時のクランクシャフト２の停止位置を推定することができるので、内燃機関１の停止中にクランクシャフト２を監視する必要が無くなり、監視用の各センサ９、１０等への通電を行う必要が無い。従って、電力の消耗を抑制しつつ、クランクシャフト２の停止位置を推定することができる。
【００１９】
なお、この実施例においては、クランクシャフトの停止の位置検出は、アイドルストップ車等の電動車両の再始動制御にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明に係る停止位置推定装置を、各種車両に適用可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  内燃機関
２  クランクシャフト
３  カムシャフト
４  始動装置
５  スタータモータ
６  停止位置推定装置
７  制御手段
７Ａ  気筒判別演算部
７Ｂ  クランク位置設定部
７Ｃ  始動後回転角算出部
７Ｄ  クランク停止位置記憶部（メモリ）
８  イグニッションスイッチ
９  クランク角センサ
１０  カム角センサ
１１  クランク角センサのセンサプレート
１２  センサプレートのシグナル歯（凸部）
１３  センサプレートの欠歯（凹部）
Ａ  設定されたクランク位置
Ｂ  算出された回転角
【図１】
2014134101.tif 000003
【図２】
2014134101.tif 000004
【図３】
2014134101.tif 000005
【図４】
2014134101.tif 000006
【図５】
2014134101.tif 000007