(57)【要約】      （修正有）【課題】運転中のストールを有効に回避し得る内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、気筒に対する燃料噴射及び点火時期が誤りであると判別したときには燃料噴射及び点火を停止し、しかる後に再び気筒の判別を開始するものであって、始動時以外の通常運転時に行われる気筒の判別においてクランクシャフトの回転数が所定値以下、又は、クランクシャフトの回転角速度の低下度合いの勾配が所定勾配以上である場合は、当該気筒の判別が正しくされたものとして燃料噴射及び点火を行う。【選択図】図９
2015048728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに付随するクランク角センサが、クランクシャフトが単位角度回転する毎にクランク角信号をパルス信号として出力しつつ、クランクシャフトの特定の回転位相角においてはその前記パルス信号を出力せずに欠損させるものであり、
前記パルス信号の欠損が前記クランクシャフトの回転時に独立して１回発生する単欠歯欠損と前記パルス信号の欠損が前記パルス信号を介して複数回連続して発生する複数欠歯欠損とに基づいてそれぞれ各気筒の行程を判別するとともに、当該判別により気筒に対する燃料噴射及び点火時期が誤りであると判別したときには燃料噴射及び点火を停止し、しかる後に再び気筒の判別を開始する内燃機関の制御装置であって、
始動時以外の通常運転時に行われる気筒の判別においてクランクシャフトの回転数が所定値以下、又は、クランクシャフトの回転角速度の低下度合いの勾配が所定勾配以上である場合は、前記単欠歯欠損に基づいて行う気筒の判別を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記回転数の所定値が、回転数の変動が誘起される要件が成立する運転状態ほど高く設定されている請求項１記載の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、各気筒の行程の判別を適時に行い得る内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の気筒を備える４ストローク内燃機関では、各気筒が現在どの行程にあるのかを知得して、燃料噴射制御及び点火制御を実施する必要がある。内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）は、内燃機関を始動する際のクランキングに伴い発生するクランク角信号（Ｎ信号）及びカム角信号（Ｇ信号）を受信して各気筒の行程を判別し、しかる後に各気筒毎の行程に合わせた燃料噴射（同期噴射）及び点火を開始する。
【０００３】
クランク角信号を出力するクランク角センサは、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。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例えば１０°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としてパルス信号を発信する。但し、クランクシャフトが一回転する間に例えば三十六回のパルスを等角度間隔で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一部、多くの場合は１回分又は２回分欠けており、その欠歯部分に起因して、クランク角信号のパルス列もまた一部が欠損する。
【０００４】
そして当該欠歯の位置を認識することでクランクシャフトの基準位置を正確に検出し、正確な気筒判別を行おうとする技術が種々開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、上述気筒判別がもし始動時で誤判別されてしまった場合には燃焼が適切に行われずに、再度の気筒判別行程が必要となってしまう。その結果、一旦燃料噴射及び点火を中止した状態でクランク角信号（Ｎ信号）及びカム角信号（Ｇ信号）を受信し、再度の気筒判別行程を行う。すなわち斯かる場合、再度行う気筒判別行程及びそれに先立ち燃料噴射及び点火が中止される時間だけクランキングに費やされる時間が延びることとなる。
【０００６】
また多くの場合、前記欠歯部分により発生する前記パルス信号の欠損が１回分、すなわち一度だけ独立して訪れる場合と、パルスを挟んで前記欠損が２回分といった複数回繰り返して前記パルス信号の欠損が訪れる場合とが発生するよう、歯又は突起がロータに形成されている。そこで近時では、クランク角信号を適切に波形成形することにより、前記欠歯部分の連続回数に拘わらずパルス信号を的確に把握し、クランクシャフトの基準位置を正確に検出しようとする技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
ところで上述した連続回数が異なるロータの欠歯部分に基づく気筒判別は、始動時のみならず、始動時以外の通常運転時でも行われる。すなわち、運転中であってもそのときの燃料噴射及び噴射が適切に行われているか否かを確認するため、欠歯部分につき２回／７２０°ＣＡの間隔で気筒判別が行われる。
【０００８】
しかしながら、運転中であっても回転数が低い場合か或いは角速度の低下度合いが大きい場合では、回転速度の変動等も相まって、パルス信号の間隔が大きく変動してしまうことがある。
【０００９】
ここで、パルス信号の欠損が一度だけ独立して訪れた直後に急にクランクシャフトの角速度が低下した場合では欠損が２回であると判別してしまうというように、気筒判別の誤判別を招来してしまう場合がある。このような場合には上述の始動時の如く、一度気筒判別をリセット、つまり燃料噴射及び点火を中止し、しかる後に各気筒毎の行程に合わせた燃料噴射（同期噴射）及び点火を開始することとなる。しかしながら通常運転時にこのような燃料噴射及び点火が中止されてしまうということは、この時点で内燃機関の回転数がさらに低下することにより、内燃機関がストールしてしまう可能性が著しく増大してしまうといった不具合が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−３０７２８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０５８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述したような不具合に着目したものであり、運転中のストールを有効に回避し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１３】
すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、クランクシャフトに付随するクランク角センサが、クランクシャフトが単位角度回転する毎にクランク角信号をパルス信号として出力しつつ、クランクシャフトの特定の回転位相角においてはその前記パルス信号を出力せずに欠損させるものであり、前記パルス信号の欠損が前記クランクシャフトの回転時に独立して１回発生する単欠歯欠損と前記パルス信号の欠損が前記パルス信号を介して複数回連続して発生する複数欠歯欠損とに基づいてそれぞれ各気筒の行程を判別するとともに、当該判別により気筒に対する燃料噴射及び点火時期が誤りであると判別したときには燃料噴射及び点火を停止し、しかる後に再び気筒の判別を開始する内燃機関の制御装置であって、始動時以外の通常運転時に行われる気筒の判別においてクランクシャフトの回転数が所定値以下、又は、クランクシャフトの回転角速度の低下度合いの勾配が所定勾配以上である場合は、前記単欠歯欠損に基づいて行う気筒の判別を禁止することを特徴とする。
【００１４】
このようなものであれば、回転数や回転数の低下度合いに起因するパルス信号の極端な乱れによって単欠歯欠損が単欠歯欠損であると認識できず、具体的には複数欠歯欠損であると認識してしまい、現在の気筒位置が異常であるとの誤判定がされてしまうことによる燃料噴射及び点火の停止により回転数がさらに低下してしまうことによるストールを有効に防ぐことができる。その結果、運転中のストールを有効に回避することができる。
【００１５】
また、通常運転時の気筒判別の誤判別をより有効に回避し、ストールを招来する可能性をさらに低減させるためには、前記回転数の所定値を、回転数の変動が誘起される要件が成立する運転状態ほど高く設定しておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、運転中のストールを有効に回避し得る内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態に係る制御装置が制御する可変バルブタイミング機構を示す図。
【図３】同実施形態に係る内燃機関に付随するクランク角センサの態様を模式的に示す図。
【図４】同実施形態に係る内燃機関に付随するカム角センサの態様を模式的に示す図。
【図５】同実施形態に係るハードウェア資源構成を示す図。
【図６】同実施形態に係る気筒判別の内容を説明するタイミング図。
【図７】同実施形態に係る作用を模式的に説明するための図。
【図８】同上。
【図９】実施形態に係る制御を示すタイミング図。
【図１０】同実施形態に係るフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、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惹起するものである。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。
【００１９】
吸気を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。
【００２０】
排気を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結果発生した排気を各気筒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。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態における内燃機関では、クランクスプロケット７１、吸気側スプロケット７２及び排気側スプロケット７３にタイミングチェーン７４を巻き掛け、このタイミングチェーン７４により、クランクシャフトからもたらされる回転駆動力を吸気側スプロケット７２を介して吸気カムシャフトに、排気側スプロケット７３を介して排気カムシャフトに、それぞれ伝達している。
【００２２】
その上で、吸気側スプロケット７２と吸気カムシャフトとの間に、可変バルブタイミング機構６を介設している。本実施形態における可変バルブタイミング機構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ることにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。
【００２３】
可変バルブタイミング機構６のハウジング６１は、吸気側スプロケット７２に固着しており、吸気側スプロケット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、吸気側スプロケット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。
【００２４】
可変バルブタイミング機構６の液圧（特に、油圧）回路には、オイルパン８１内に蓄えられた作動液が液圧ポンプ８２より供給される。液圧ポンプ８２は、内燃機関からの動力で駆動される。液圧ポンプ８２と可変バルブタイミング機構６との間には、切換制御弁であるＯＣＶ（Ｏｉｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）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。
【００２５】
ＯＣＶ９は、いわゆる電磁式の四方向スプール弁である。図２に示すように、ＯＣＶ９は、液圧ポンプ８２の吐出口と接続する供給ポート９１、ハウジング６１の進角室６１２と接続するＡポート９２、ハウジング６１の遅角室６１１と接続するＢポート９３、並びにオイルパン８１と接続するドレインポート９４、９５を有している。ＯＣＶ９のスプールは、進退動作により内部粒体経路を切り換えて、Ａポート９２及びＢポート９３をそれぞれ供給ポート９１、ドレインポート９４、９５の何れかに連通させる。また、スプール９６が中立位置をとるときには内部流体経路が断絶し、Ａポート９２及びＢポート９３を供給ポート９１にもドレインポート９４、９５にも連通させない。図２では、スプール９６が中立位置にある状態を示している。
【００２６】
スプール９６はソレノイド９７によって駆動する。すなわち、制御信号ｍとしてソレノイド９７に入力するパルス電流（または、電圧）のデューティ比に応じて、スプール９６の進退の距離が変化する。制御信号ｍのデューティ比が比較的大きい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＡポート９２を通じて進角室６１２に供給される一方、既に遅角室６１１に貯留していた作動液がＢポート９３を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、進角室６１２の容積が拡大、遅角室６１１の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトの回転位相、換言すれば吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が進角して、吸気バルブのバルブタイミングが進角化する。
【００２７】
逆に、制御信号ｍのデューティ比が比較的小さい場合には、液圧ポンプ８２から吐出される作動液圧がＢポート９３を通じて遅角室６１１に供給される一方、既に進角室６１２に貯留していた作動液がＡポート９２を通じてオイルパン８１に向けて流下することとなり、遅角室６１１の容積が拡大、進角室６１２の容積が縮小するようにベーン６２１及びロータ６２が回動する。結果、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する変位角が遅角して、吸気バルブのバルブタイミングが遅角化する。
【００２８】
総じて言えば、制御信号ｍのデューティ比が中立より大きいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く進角し、デューティ比が中立より小さいほど吸気バルブのバルブタイミングが速く遅角する。
【００２９】
本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０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。
【００３０】
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エンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ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、要求負荷）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、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）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、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ｆ、吸気カムシャフトまたは排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信号）ｇ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｈ、照明灯、エアコンディショナ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等を稼働させることを要望するユーザの手によって操作される操作入力デバイス（操作スイッチ、ボタン、タッチパネル等）から与えられる信号ｏ等が入力される。アクセル開度は、いわば要求負荷である。内燃機関の冷却水温は、内燃機関の温度を示唆する。
【００３１】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３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、ＯＣＶ９に対して制御信号ｍ等を出力する。
【００３２】
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、ｏ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、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｍ、並びに、照明灯、エアコンディショナ、ヒータ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステムといった補機を稼働させるための制御信号等を出力する。制御信号には、内燃機関のクランクシャフトから冷媒圧縮用のコンプレッサへの回転駆動力の伝達を媒介する図示しない電磁クラッチを断接切換するためのクラッチ接続信号ｎ１や、ラジエタを冷却するための図示しないファンモータを駆動するファン駆動信号ｎ２の他、照明灯、ファンモータ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等の各々への通電をＯＮ／ＯＦＦするための信号が含まれる。
【００３３】
また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、電動機（スタータモータまたはモータジェネレータ）に制御信号ｓを入力し、電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数すなわ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まる判定値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。
【００３４】
ここで、クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇに関して補足する。図３に示すように、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７５の回転角度をセンシングするものである。そのロータ７５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７６が形成されている。典型的には、クランクシャフトが１０°回転する毎に、歯または突起７６が配置される。
【００３５】
クランク角センサは、ロータ７５の外周に臨み、個々の歯または突起７６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。
【００３６】
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７５の歯または突起７６は、その一部が欠けている。図３に示す例では、十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目の欠歯部分７６１、並びに、三十五番目、三十六番目の欠歯部分７６２という、大きく分けて二つの欠歯部分７６１、７６２が存在する。欠歯部分７６１、７６２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。すなわち、連続する欠歯部分７６１は１８０°ＣＡ及び５４０°ＣＡに対応しており、単独の欠歯部分７６２は０°及び３６０°ＣＡに対応している。
【００３７】
そして、図６に示すように、クランクシャフトの回転により交互に訪れる上記の欠歯部分７６１、７６２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角度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。
【００３８】
図４に示すように、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７７の回転角度をセンシングするものである。そのロータ７７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７８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７８が配置される。
【００３９】
カムシャフトは、巻掛伝動機構（チェーン及びスプロケット。図示せず）等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７８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。
【００４０】
加えて、本実施形態においては、ロータ７７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７９が、２４０°ＣＡ毎の歯または突起７８の間に一つ設けられる。
【００４１】
カム角センサは、ロータ７７の外周に臨み、個々の歯または突起７８、７９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。
【００４２】
歯または突起７８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が所定の行程に至ったことを表す。吸気カムシャフトにカム角センサが付随している場合、そのカム角センサが出力する基本カム角信号ｇは、図６に示しているように、各気筒１における圧縮上死点の近傍、または圧縮上死点から所定クランク角度（３０°ＣＡないし７０°ＣＡの範囲内の値）だけ進角側に偏倚したタイミングを示唆する。いわゆる位相変化型の可変バルブタイミング機構が付随している内燃機関にあっては、カム角信号ｇが当該機構により調節されるバルブタイミングをも表す。
【００４３】
歯または突起７９に起因して発生する追加カム角信号ｇは、カムシャフト（及び、クランクシャフト）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４に示している例では、第一気筒１の圧縮上死点の近傍を表す基本カム角信号ｇのパルスから６０°ＣＡ進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。クランク角信号ｂのパルス列から明らかとなる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、後者のパルスの直後が第一気筒１の圧縮上死点であることが分かる。
【００４４】
すなわち、本実施形態の内燃機関は、クランクシャフトに付随するクランク角センサが、クランクシャフトが単位角度回転する毎にクランク角信号ｂを出力しつつ、クランクシャフトの特定の回転位相角においてはそのクランク角信号ｂを出力せずに欠損させるものであり、クランクシャフトに従動して回転し吸気バルブを開閉駆動するカムシャフトに付随するカム角センサが、カムシャフトが単位角度回転する毎に基本カム角信号ｇを出力することに加えて、カムシャフトの特定の回転位相角において追加カム角信号ｇを出力するものである。
【００４５】
本実施形態のＥＣＵ０は、停止している内燃機関の始動に際し、スタータモータによりクランクシャフトを回転駆動するクランキングを行い、かつそのクランキングの開始と略同時（クランキングの開始の直前、開始と同時または開始した直後）に、三気筒１の全てに一斉に燃料を噴射する非同期噴射を実施する。
【００４６】
そして、クランクシャフトの回転に伴い発生するクランク角信号ｂ及びカム角信号ｇを受信して、各気筒１の行程の判別を行う。各気筒１の行程の判別が完了したならば、気筒１毎に個別に燃料を噴射する同期噴射及び火花点火を開始する。内燃機関のクランキング中は、各気筒１毎に、排気上死点の直前のタイミングで同期噴射を実施するとともに、圧縮上死点の直後のタイミングで火花点火を実施する。
【００４７】
以下、本実施形態における始動時の気筒判別方法について説明する。
【００４８】
本実施形態において、ＥＣＵ０は、カム角信号ｇの検出個数を計数するカム角信号検出カウンタ部２１と、クランク角信号ｂの検出個数を計数するクランク角信号検出カウンタ部２２と、クランク角信号ｂに含まれるパルスの欠損に基づいて定められるタイミングでカム角信号検出カウンタ部２１の検出個数を参照して各気筒１の行程を判別する気筒判別部２３とを備えている。なお、図６では、各ケースにおけるカム角信号ｇの下方に上下２段の数列を記載している。上段（例えば、「正常なケース」におけるクランク角度０°ＣＡ付近に記載された「０、７、７、７、６、５、４、３、２、１、０」）は、前記クランク角信号検出カウンタ部２２によるカウントの一例を示している。一方、下段（例えば、「正常なケース」におけるクランク角度０°ＣＡ付近に記載された「０、１、１、１、１、１、１、１、１、１、０」）は、前記カム角信号検出カウンタ部２１によるカウントの一例を示している。
【００４９】
カム角信号検出カウンタ部２１は、プログラムに従い上記ハードウェア資源を作動し、カム角信号の検出個数に応じて「１」ずつ増加させるカウントを行う。
【００５０】
クランク角信号検出カウンタ部２２は、プログラムに従い上記ハードウェア資源を作動し、カム角信号ｇの検出を契機としてクランク角信号ｂの検出個数の計数を開始し、その計数しているクランク角信号ｂの検出個数が上限値に達した場合には前記カム角信号検出カウンタ部２１の検出個数をリセットしてクランク角信号ｂの計数を終了する。なお、このクランク角信号検出カウンタ部２２は、クランク角信号ｂの検出個数を計数している間にカム角信号ｇが検出されると、クランク角信号ｂの検出個数を所定数減じる。
【００５１】
具体的には、クランク角信号検出カウンタ部２２は、減数カウンタであり、カム角信号ｇの検出を契機として「７」からクランク角信号ｂの検出個数に応じて「１」ずつ減ずるカウントを行う。すなわち、本実施形態のクランク角信号検出カウンタ部２２では、カム角信号ｇの検出後、クランク角信号ｂを７回検出したら（クランク角信号ｂの検出個数が上限値である「７」に達する、換言すれば、クランク角信号ｂのカウンタ値が「０」となったら）、カム角信号検出カウンタ部２１の検出個数（「１」または「２」）をリセットして、クランク角信号ｂの計数を終了する。カム角信号ｇの検出個数及びクランク角信号ｂの検出個数がリセットされると、次にカム角信号ｇが検出されるまでクランク角信号ｂの計数は行われない。
【００５２】
さらに、本実施形態のクランク角信号検出カウンタ部２２は、クランク角信号ｂの検出個数を計数している間にカム角信号ｇが検出される場合に、クランク角信号ｂの検出個数を所定数（具体的には「３」）減ずるようにしている。図示例では、クランク角信号検出カウンタ部２２のカウンタ値を「３」増加させている。そのため、カム角信号ｇの検出を契機に「７」からカウントが開始され、次のカム角信号ｇの検出によって「３」カウント分戻されることとなる。
【００５３】
そして、本実施形態の気筒判別部２３は、クランク角信号ｂに含まれるパルスの欠損に基づいて定められるタイミングでカム角信号検出カウンタ部２１の検出個数を参照し、各気筒１の行程を判別する。このタイミングは、図６に二点鎖線で示しているように、半サイクルのうち２回到来し、具体的には、
・第１パターン：パルスの単独欠損（欠歯部分７６２に起因する三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損）後９０°ＣＡのタイミング、
・第２パターン：パルスの連続欠損（欠歯部分７６１に起因する十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目のパルスの欠損）後３０°ＣＡのタイミング、
で気筒判別を行う。
【００５４】
ここで、クランク角信号ｂのパルスの欠損を検出するためには、欠損したパルスの直前のパルスと直後のパルスとの間隔に等しい３０°ＣＡ分のパルス列をさらに受信することが必要である。故に、三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損が検出されて当該パルスの欠損が単欠歯欠損たる第１パターンに係るパルスの単独欠損であるとの確認、すなわち第１パターン欠歯チェックが完了するのは、クランク角信号ｂの三番目のパルスを受信した後である。また、十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目のパルスの欠損が検出されて当該パルスの欠損が複数欠歯欠損たる第２パターンに係るパルスの連続欠損であるとの確認、すなわち第２パターン欠歯チェックが完了するのは、クランク角信号ｂの二十四番目のパルスを受信した後である。なお、ここに記す第１パターン欠歯チェックについては後に詳述する。
【００５５】
ところで、このような内燃機関においては、例えば、各部品の設計のバラツキや、タイミングチェーン７４の伸び、また本実施形態のような可変バルブタイミング機構６を有したものであればカムシャフトの回転位相が一定のまま固着されてしまう、等の不具合が生じる可能性がある。このような場合には、カム角信号ｇが正常よりも進角側にずれたタイミングまたは遅角側にずれたタイミングで検出されることになる。例えば、図６では、以下の４つのケース、すなわち、
・理想的である「正常なケース」、
・進角側にずれた「進みのケース」（具体的には、上段に記載された＜可変バルブタイミング機構が最も進角した状態（４５°ＣＡ）で固着＋設計のバラツキ（１０°ＣＡ）あり＞、及び、下段に記載された＜可変バルブタイミング機構が最も進角した状態（４５°ＣＡ）で固着＋設計のバラツキ（１０°ＣＡ）あり＋制御遅れ（２０°ＣＡ）＞）、
・遅角側にずれた「遅れのケース」（具体的には、タイミングチェーンが伸びた状態（１０°ＣＡ）＋設計のバラツキ（１０°ＣＡ）あり）、
・遅角側に大きくずれた「悪化した遅れのケース」（具体的には、タイミングチェーンが伸びた状態（１０°ＣＡ）＋設計バラツキ（１０°ＣＡ）あり＋制御遅れ（２０°ＣＡ））
を示している。
【００５６】
これらのケースを比較してみると、本実施形態の制御装置たるＥＣＵ０によれば、カム角信号ｇの進角側へのずれや遅角側のずれに確実に対応できるようになっている。すなわち、「正常なケース」と異なる他のケース、特に従来問題となっていた「悪化した遅れのケース」においても、「正常なケース」と同じカム角信号検出カウンタ部２１の検出個数を得ることができる。そのため、第１パターン、第２パターンの何れであっても、図示した「進みのケース」、「遅れのケース」、「悪化した遅れのケース」のいずれであっても、「正常なケース」と同じ正確な気筒判別を行うことができ、次に点火すべき気筒１で燃焼が適切に行われることとなる。
【００５７】
まず、第１パターンについて説明すれば、図６に示すように、クランキングの開始後、カム角信号ｇの検出を契機としてクランク角信号ｂの検出個数のカウントが開始され、その後に迎える気筒判別タイミングで、パルスの単独欠損が検出され、かつ、気筒判別部２３が参照するカム角信号検出カウンタ部２１の検出個数が「０」である場合には、第三気筒１の圧縮上死点前１５０°ＣＡのタイミングであることが判明する。さすれば、その後に訪れる第三気筒１の圧縮上死点のタイミング（そのタイミングは、クランク角信号ｂにより明らかとなる）で火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。
【００５８】
一方、同じ第１パターンであっても、クランキングの開始後、カム角信号ｇの検出を契機としてクランク角信号ｂの検出個数のカウントが開始され、その後に迎える気筒判別タイミングで、パルスの単独欠損が検出され、かつ、気筒判別部２３が参照するカム角信号検出カウンタ部２１の検出個数が「１」または「２」である場合には、第一気筒１が圧縮上死点に到達する直前、具体的には第一気筒１の圧縮上死点前３０°ＣＡのタイミングであることが判明する。よって、その後に訪れる第一気筒１の圧縮上死点のタイミング（そのタイミングは、クランク角信号ｂにより明らかとなる）で火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。なお、第一気筒１が圧縮上死点に到達する直前タイミングを表す基本カム角信号ｇよりも先に追加カム角信号ｇが発生することから、気筒判別が点火タイミングに間に合い、当該圧縮上死点にて第一気筒１に点火することが可能となる。
【００５９】
次に、第２パターンについて説明すれば、クランキングの開始後、カム角信号ｇの検出を契機としてクランク角信号ｂの検出個数のカウントが開始され、その後に迎える気筒判別タイミングで、パルスの連続欠損が検出され、かつ、気筒判別部２３が参照するカム角信号検出カウンタ部２１の検出個数が「１」である場合には、第三気筒１の圧縮上死点に到達したタイミングであることが判明する。このとき、第三気筒１にて火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。なお、第三気筒１の圧縮上死点のタイミングを表す基本カム角信号ｇが二十四番目のクランク角信号ｂ以前に検出される上、この二十四番目のクランク角信号ｂが第三気筒１の圧縮上死点近傍のタイミングにあることから、気筒判別が点火タイミングに間に合い、当該圧縮上死点にて第三気筒１に点火することが可能となる。
【００６０】
一方、同じ第２パターンであっても、クランキングの開始後、カム角信号ｇの検出を契機としてクランク角信号ｂの検出個数のカウントが開始され、その後に迎える気筒判別タイミングで、パルスの連続欠損が検出され、かつ、気筒判別部２３が参照するカム角信号検出カウンタ部２１の検出個数が「０」である場合には、第二気筒１の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミングであることが判明する。よって、その後に訪れる第二気筒１の圧縮上死点のタイミング（そのタイミングは、クランク角信号ｂにより明らかとなる）で火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。
【００６１】
一方、上記以外の要因により、始動時に気筒判別を誤った場合には、内燃機関の再始動時に最初に訪れる気筒１の圧縮上死点のタイミングに合わせて点火を実施することができず、その分だけクランキングに費やされる時間が延びることとなる。
【００６２】
さらに本実施形態に係る内燃機関の制御装置たるＥＣＵは、上述した気筒判別を始動時のみならず、始動時以降の通常運転時にも行うことにより運転中の燃料噴射及び点火のタイミングに誤りを来すことを回避し得るものとしている。
【００６３】
ここで図７に示すように、通常運転時であり且つ、回転数が一定以上あるか、或いは回転数が低くとも回転数の変動が安定している正常時においては、上述した第１パターン欠歯チェックによる気筒判別が円滑に実施される。すなわち同図に示すように、単欠歯欠損たるパルスの単独欠損（欠歯部分７６２に起因する三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損）検出時にクランクシャフトが安定して回転しているときは、三十四番目に係る歯又は突起７６（♯３４）に起因するクランク角信号ｂと一番目に係る歯又は突起７６（♯１）とに起因するクランク角信号ｂの時間間隔αは、一番目及び二番目に係る歯又は突起７６（♯１）、７６（♯２）間のクランク角信号ｂの時間間隔βの約三倍であるか、三倍に近い時間間隔として検出されるからである。また、たとえ何らかの要因により気筒判別を誤った場合であっても、クランクシャフトの回転が安定して維持されているうちに燃料噴射及び点火の停止を経て、次なる気筒判別に係る非同期噴射並びに点火が速やかに実行され、正確な燃料噴射及び点火時期での運転へと速やかに復帰される。
【００６４】
しかしながら図８に示すように始動時以外の通常運転時に行われる気筒１の判別においてクランクシャフトの回転数が低い場合、又は、クランクシャフトの回転角速度の低下度合いの勾配が大きい場合は、回転速度の変動も大きくなる故、誤判別を来す可能性を招来する。すなわち同図に示すように、第１パターン欠歯チェック時において単欠歯欠損たるパルスの単独欠損（欠歯部分７６２に起因する三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損）検出時にクランクシャフトの回転が不安定であり一時的に回転数が低下するようなときは、三十四番目に係る歯又は突起７６（♯３４）に起因するクランク角信号ｂと一番目に係る歯又は突起７６（♯１）とに起因するクランク角信号ｂの時間間隔αは、一番目及び二番目に係る歯又は突起７６（♯１）、７６（♯２）間のクランク角信号ｂの時間間隔βが上記正常時よりも長い時間間隔として検出されるため、時間間隔αと同程度の時間間隔として検出されてしまうからである。そうなるとＥＣＵ０は、これら時間間隔α、βをそれぞれパルスの欠損として判別してしまう。これにより欠歯部分７６２に係るパルスの単独欠損が、欠歯部分７６１に係るバルスの連続欠歯欠損たる連続欠損と誤判別される。その結果再度の気筒判別を実施すべく燃料噴射及び点火が停止される。この場合、上述の通り回転数が低い時に燃料噴射及び点火が停止されることとなるため、内燃機関はストールを来してしまう状況に晒される。
【００６５】
そこで本実施形態に係るＥＣＵ０は、始動時以外の通常運転時に行われる気筒１の判別においてクランクシャフトの回転数が所定値ｘ以下、又は、クランクシャフトの回転角速度の低下度合いの勾配が所定勾配以上であるような場合は、パルスの単独欠損（欠歯部分７６２に起因する三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損）に基づいた第１パターン欠歯チェックそのものを含む気筒判別を行わずに燃料噴射及び噴射を行うものとしている。
【００６６】
すなわち図９に示すように、回転数が落ち込んでゆくとき、回転数が所定値（ｘ、ｘ１）よりも低い事を検出するか或いは、回転変動値つまり回転数の低下度合いの勾配が所定勾配θよりも大きい場合には、上記の第１パターン欠歯チェックマスク、換言すれば当該第１パターン欠歯チェック自体を行わない処理を行う。なお同図では所定値ｘよりも回転数が下回った時に前記第１パターン欠歯チェックマスクを行う態様を図示している。そうすると、回転数は一時的に変動を来しているものの、燃料噴射及び点火は継続されているため、所定値ｘよりも上昇してゆく。また回転数ｘが所定値を上回れば第１パターン欠歯チェックマスクは解除される。また従来通り第１パターン欠歯チェックを行った場合は図８に記したような誤判別を招来することにより燃料噴射及び点火は停止し、内燃期間はストールすなわち停止してしまう。図９では斯かる回転数の状況を想像線で示している。
【００６７】
さらに本実施形態では同図、運転状況が、変動誘起要因を成立させている場合では、所定値をｘよりも大きなｘ１として上記同様の制御をおこなうことにより、内燃機関がストールを来す可能性をより有効に排除している。具体的に説明すると、変動誘起要因とは、第１パターン欠歯チェック時にブレーキペダルやアクセルペダルが踏まれたり、内燃機関の失火が発生したり、自動変速機８、９側の入力側回転数がクランクシャフトの回転数を上回り内燃機関の回転の引きずりを起こしたり、エアコンディショナ、ヒータ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステムといった補機を稼働させる操作がなされた場合、及び稼働中の前記補機の負荷、特にオルタネータの負荷が大きく変動したりした場合である。
【００６８】
そして図１０において本実施形態に係る制御の手順を示す。まず第一パターン欠歯チェックを行うタイミングが到来することに先立ち、運転状態が通常時であるか、変動誘起要因成立時であるかの確認を行う（ステップＳ１）。そして運転状態が正常時であれば回転数の所定値としてｘと、変動誘起要因成立時であれば回転数の所定値としてｘ１を選択する。続いて回転数が所定値（ｘ又はｘ１）であるか、或いは回転数の低下度合いの勾配が所定勾配θ以下であるかの要因を満たした場合（ステップＳ２）、第一欠歯チェックマスクを実行する（ステップＳ３）。これにより燃料噴射及び点火はこれまで行われてきた制御の通りに継続される。また他方、回転数が依然として所定値（ｘ又はｘ１）よりも上回っており且つ、回転変動値、換言すれば回転数の低下度合いが所定勾配θよりも小さいときは、そのまま処理を終了する。そして、前記第一欠歯チェックマスクが実行されているときに回転数が所定値（ｘ又はｘ１）を上回るか、回転変動値が所定勾配θよりも小さくなれば（ステップＳ４）、第一欠歯チェックマスクを解除し（ステップＳ５）、処理を終了する。
【００６９】
以上のような構成とすることにより、本実施形態では、回転数や回転数の低下度合いに起因するクランク角信号ｂに係るパルス信号の極端な乱れによって単欠歯欠損が単欠歯欠損であると認識できずに内燃機関がストールしてしまうことを有効に回避せしめている。具体的には単欠歯欠損が複数欠歯欠損であると誤認識してしまい、現在の気筒位置と燃料噴射及び点火時期との相関が異常であるとの誤判定がされてしまうことによる燃料噴射及び点火の停止により回転数がさらに低下してしまうことによる内燃機関のストールを有効に防ぐことができる。その結果、運転中のストールを有効に回避することができる。
【００７０】
また、通常運転時の気筒判別の誤判別をより有効に回避し、ストールを招来する可能性をさらに低減させるために本実施形態では、前記回転数の所定値を、回転数の変動が誘起される要件が成立する運転状態でときは通常時の所定値ｘよりも高い所定値ｘ１に設定している。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、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。
【００７２】
例えば、上記実施形態では回転数の変動が誘起される要件を１段階のみとし、所定値を２種類のみ適用した態様を開示したが、勿論、回転数を変動させる要因によってそれぞれ所定値を変更したり、運転状態に応じて所定値を連続的に変動させたりしたものであってもよい。また具体的な気筒判別や同期噴射、非同期噴射を含む燃料噴射、さらには具体的な点火タイミングといった詳細な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【００７３】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、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。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は各気筒の行程の判別を適時に行い得る内燃機関の制御装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
０…制御装置（ＥＣＵ）
７６２…欠歯部分
ｂ…クランク角信号
ｘ、ｘ１…所定値
θ…所定勾配
【図１】
2015048728.tif 000003
【図２】
2015048728.tif 000004
【図３】
2015048728.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015048728.tif 000007
【図６】
2015048728.tif 000008
【図７】
2015048728.tif 000009
【図８】
2015048728.tif 000010
【図９】
2015048728.tif 000011
【図１０】
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