(57)【要約】【課題】始動性及びエミッション特性を効果的に向上できる多気筒内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】始動開始後、気筒判別が完了する以前に、クランク角センサからの信号に基づいて回転基準位置Ｋが検出された直後に、ピストンが上死点に向けて上昇せしめられている複数の気筒＃３、＃２、つまり、圧縮行程及び排気行程にある複数の気筒＃３、＃２については、点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行う。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒毎に配備された点火手段を個別に制御可能な点火制御手段と、各気筒に対してそれぞれ配備された燃料噴射弁を個別に制御可能な燃料噴射制御手段と、クランクシャフトの回転基準位置及び該回転基準位置からの回転角度を検出するためのクランク角センサと、カムシャフトが１回転する間に判別信号を少なくとも１回発生する気筒判別センサと、前記クランク角センサ及び気筒判別センサからの信号に基づいて、各気筒が吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるかを判別する気筒判別手段と、を備え、前記点火制御手段は、始動開始後、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、前記クランク角センサからの信号に基づいて特定される少なくとも一つの気筒については、前記点火手段を作動させる制御を行うようにされていることを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記点火制御手段は、始動開始後、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、前記クランク角センサからの信号に基づいて特定される、ピストンが上死点に向けて上昇せしめられている複数の気筒については、前記点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うようにされていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記クランク角センサは、前記クランクシャフト又はそれに連動して回転せしめられる部材に取り付けられたロータと、該ロータの外周に近接配置された信号発生器と、を備え、前記ロータの外周には、前記クランクシャフトの回転角度を検出すべく、所定角度間隔をあけて多数の突起、歯、凹凸等の指標部が設けられるとともに、前記回転基準位置を検出すべく、前記指標部の少なくとも一つが除去ないし無効化されてなる欠所部が設けられ、前記信号発生器は、前記指標部が通過する度に信号としてのパルスを発生するようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記気筒判別センサは、前記カムシャフトが１回転する間に、第１、第２、及び第３判別信号を発生するようにされ、第１判別信号発生後、クランク角度に換算して１８０°の間隔をあけて第２判別信号を発生し、第２判別信号発生後、クランク角度に換算して３６０°の間隔をあけて第３判別信号を発生するようにされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記点火制御手段は、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が検出された直後に、圧縮行程及び排気行程にある複数の気筒については、前記点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うようにされていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
前記気筒判別手段は、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置を検出した後における所定期間内での前記気筒判別センサからの判別信号の有無に基づいて気筒判別を行うようにされていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
前記点火制御手段は、前記気筒判別手段による気筒判別が完了した後は、その気筒判別情報に基づいて、各気筒の点火手段を圧縮行程を迎える順番に従って順次個別に作動させる独立点火制御を行うようにされていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の制御装置。
【請求項８】
前記点火手段は、点火コイルと、点火プラグと、を備え、前記点火制御手段は、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が初めて検出されたとき、点火すべき気筒に備えられた前記点火コイルへの通電を開始させ、前記基準位置検出時点から前記クランクシャフトが所定角度回転したことが検出されたとき、前記点火コイルへの通電を遮断して前記点火プラグをスパークさせるようにされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御装置。
【請求項９】
前記点火制御手段は、始動開始後、最初に前記点火手段を作動させるに際して、外気温、冷却水温、及び、油温のうちの少なくとも一つに基づいて、前記点火コイルへの通電時間を変更するようにされていることを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記燃料噴射制御手段は、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、各気筒の燃料噴射弁のうちの少なくとも一つを開作動させる制御を行うようにされていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１１】
前記燃料噴射制御手段は、前記気筒判別センサから判別信号が到来するより先に前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が検出されたとき、及び、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が検出される以前において、前記気筒判別センサから初めて判別信号が到来したとき、全部又は一部の気筒の燃料噴射弁を同時に開作動させる非同期燃料噴射制御を行うようにされていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁及び点火プラグが配備された複数の気筒を有する多気筒内燃機関の制御装置に係り、詳しくは、機関の始動時における燃料噴射及び点火制御を改善して始動性等を向上させるようにされた制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒機関において各気筒に独立点火やグループ点火を行う場合、どの気筒に点火するかを判別する必要があり、そのために、特定気筒の基準位置（例えば、ある気筒の圧縮行程上死点等）を判定する気筒判別を行うようにしている。この気筒判別を行うには、実際にスタータを作動させて内燃機関のクランクシャフトやカムシャフトを回す必要があるため、気筒判別後に燃料噴射を開始し、点火をすると、始動初爆が遅くなり、始動性が悪くなってしまう。
【０００３】
そこで、従来、始動性を向上させるため、始動開始時（クランキング開始時）に直ちに全気筒に対して非同期噴射（同時に燃料噴射）を行い、気筒判別完了後に、クランク角センサの出力信号を用いて、始動開始時の非同期噴射が各気筒のどの行程で行われたかを判定し、非同期噴射の燃料を吸入し終えた気筒から順次、同期噴射（独立噴射）に切り替えるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平６−１８５３８７号公報（第１〜５頁、図１〜図７）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように始動開始時に直ちに全気筒に対して非同期噴射を行うようにした場合には、機関（ピストン）停止位置が不明のまま全気筒に非同期噴射されるため、機関の停止位置によっては、非同期噴射中に吸気弁が閉じてしまう気筒が発生することがある。この気筒では、噴射燃料の一部しか吸入されないため、気筒内の混合気がリーン状態となって、リーン失火等の不完全燃焼が発生し、未燃ガス（ＴＨＣ成分等）が大量に外部に排出される。
【０００５】
また、同様に、機関停止位置が不明のまま全気筒に非同期噴射されるため、機関の停止位置によっては、気筒判別終了までに時間がかかりすぎて、非同期噴射した燃料を点火することなく、排気弁が開いてしまう気筒が発生することもある。この気筒では、噴射された燃料が点火されずに未燃焼のまま外部に吐き出される。
【０００６】
そのため、多気筒内燃機関において前記提案のような制御を行うと、始動時に未燃混合気を多量に含む排ガスが排出されて、エミッション特性が悪化（排ガス中に有害成分が増加）してしまうとともに、燃料噴射は早く行われても混合気の点火が遅くなる気筒が存在するため、初爆時期が遅くなり、始動性をさほど向上させることができない、という問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、始動性及びエミッション特性を効果的に向上できる多気筒内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る多気筒内燃機関の制御装置は、基本的には、各気筒毎に配備された点火手段を個別に制御可能な点火制御手段と、各気筒に対してそれぞれ配備された燃料噴射弁を個別に制御可能な燃料噴射制御手段と、クランクシャフトの回転基準位置及び該回転基準位置からの回転角度を検出するためのクランク角センサと、カムシャフトが１回転する間に判別信号を少なくとも１回発生する気筒判別センサと、前記クランク角センサ及び気筒判別センサからの信号に基づいて、各気筒が吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるかを判別する気筒判別手段と、を備える。
【０００９】
そして、前記点火制御手段は、始動開始後、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、前記クランク角センサからの信号に基づいて特定される少なくとも一つの気筒については、前記点火手段を作動させる制御を行うようにされていることを特徴としている。
【００１０】
前記点火制御手段は、好ましくは、始動開始後、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、前記クランク角センサからの信号に基づいて特定される、ピストンが上死点に向けて上昇せしめられている複数の気筒については、前記点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うようにされる。
【００１１】
前記クランク角センサは、好ましくは、前記クランクシャフト又はそれに連動して回転せしめられる部材に取り付けられたロータと、該ロータの外周に近接配置された信号発生器と、を備え、前記ロータの外周には、前記クランクシャフトの回転角度を検出すべく、所定角度間隔をあけて多数の突起、歯、凹凸等の指標部が設けられるとともに、前記回転基準位置を検出すべく、前記指標部の少なくとも一つが除去ないし無効化されてなる欠所部が設けられ、前記信号発生器は、前記指標部が通過する度に信号としてのパルスを発生するようにされる。
【００１２】
前記気筒判別センサは、好ましくは、前記カムシャフトが１回転する間に、第１、第２、及び第３判別信号を発生するようにされ、第１判別信号発生後、クランク角度に換算して１８０°の間隔をあけて第２判別信号を発生し、第２判別信号発生後、クランク角度に換算して３６０°の間隔をあけて第３判別信号を発生するようにされる。
【００１３】
前記点火制御手段は、好ましくは、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が検出された直後に、圧縮行程及び排気行程にある複数の気筒については、前記点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うようにされる。
【００１４】
前記気筒判別手段は、好ましくは、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置を検出した後における所定期間内での前記気筒判別センサからの判別信号の有無に基づいて気筒判別を行うようにされる。
【００１５】
前記点火制御手段は、好ましくは、前記気筒判別手段による気筒判別が完了した後は、その気筒判別情報に基づいて、各気筒の点火手段を圧縮行程を迎える順番に従って順次個別に作動させる独立点火制御を行うようにされる。
【００１６】
他の好ましい態様では、前記点火手段は、点火コイルと、点火プラグと、を備え、前記点火制御手段は、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が初めて検出されたとき、点火すべき気筒に備えられた前記点火コイルへの通電を開始させ、前記基準位置検出時点から前記クランクシャフトが所定角度回転したことが検出されたとき、前記点火コイルへの通電を遮断して前記点火プラグをスパークさせるようにされる。
【００１７】
この場合、前記点火制御手段は、好ましくは、始動開始後、最初に前記点火手段を作動させるに際して、外気温、冷却水温、及び、油温のうちの少なくとも一つに基づいて、前記点火コイルへの通電時間を変更するようにされる。
【００１８】
前記燃料噴射制御手段は、好ましくは、前記気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、各気筒の燃料噴射弁のうちの少なくとも一つを開作動させる制御を行うようにされる。
【００１９】
さらに好ましい態様では、前記燃料噴射制御手段は、前記気筒判別センサから判別信号が到来するより先に前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が検出されたとき、及び、前記クランク角センサからの信号に基づいて前記回転基準位置が検出される以前において、前記気筒判別センサから初めて判別信号が到来したとき、全部又は一部の気筒の燃料噴射弁を同時に開作動させる非同期燃料噴射制御を行うようにされる。
【００２０】
前記の如くの構成とされた本発明に係る制御装置の好ましい態様においては、直列４気筒内燃機関に適用される場合を例にとると、点火制御手段は、始動開始後、気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に、クランク角センサからの信号に基づいて回転基準位置が検出されたとき、点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うべき気筒グループ（例えば第３気筒と第２気筒とからなるグループ）を特定するようにされる。これは、予め、前記回転基準位置が検出されるときには、第３気筒と第２気筒とは、圧縮行程と排気行程のいずれかにあるように、クランク角センサにおける回転基準位置（欠歯部等の位置）を設定しておくことにより可能である。そして、前記回転基準位置が検出された直後に、第３気筒と第２気筒の点火手段を作動させて点火を行うことにより、従来のように気筒判別手段による気筒判別が完了する以前に全気筒に対して非同期噴射（同時に燃料噴射）を行うようにした場合においても、非同期噴射した燃料が点火、燃焼されることなく外部に排出されるような事態が生じず、また、停止位置がどうであっても、クランクシャフトが約１回転（約３６０°回転）するまでには、必ず点火が行われるので、従来のように気筒判別後に点火を開始するようにした場合に比して初爆時期が早められ、その結果、始動性及びエミッション特性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る多気筒内燃機関の制御装置の一実施形態を示す。
図示の内燃機関１０は、４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４が並設された直列４気筒内燃機関であり、該機関１０が吸入すべき空気はエアクリーナ１２の入口部１２ａから取り入れられ、空気流量計１３を通り、空気流量を制御するモーター１５ａ駆動の電制スロットル弁１５が収容されたスロットルボディを通り、コレクタ１６に入る。ここで吸気は機関１０の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に接続された各吸気通路１９に分配され、吸気弁を介してピストン１７上方の燃焼室１８内に導かれる。
【００２２】
他方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク５４から燃料ポンプ５０により加圧され、配管系を介して各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気通路１９の下流端付近に臨設された燃料噴射弁２８に導かれる。また、空気流量計１３からは空気流量を表す信号が出力され、コントロールユニット１００に入力される。さらに、スロットルボディにはスロットル弁１５の開度を検出するスロットルセンサ１４が取り付けられており、その出力もコントロールユニット１００に入力される。
【００２３】
燃焼室１８内の混合気の点火は、コントロールユニット１００から点火コイル２１に通電するとともに、その通電を遮断して、点火プラグ２２に高電圧を印加し、混合気に点火エネルギーを与えることによりなされる。点火された混合気は、排気弁を介して排気通路２９に排出される。
【００２４】
シリンダブロック５に設けられた水温センサ２７は機関１０の冷却水温を検出し、電気信号に変えてコントロールユニット１００に供給する。排気通路２９には、Ａ／Ｆセンサ３１が配設され、該センサ３１の出力信号もコントロールユニット１００に供給されるようになっている。さらに、排気通路２９には、排ガス中の有害成分を除去するための触媒３２が取り付けられている。
【００２５】
一方、クランクシャフト６には、その回転基準位置及び該回転基準位置からの回転角度を検出するためのクランク角センサ３５が付設され、また、カムシャフト７には、それが１回転する間に判別信号を少なくとも１回発生する気筒判別センサ４０が付設されている。なお、クランク角センサは３５は、カムシャフト７に付設してもよい。
【００２６】
前記クランク角センサ３５は、図２に示される如くに、クランクシャフト６に外嵌固定されたクランクロータ３６と、該クランクロータ３６の外周の所定位置に対向配置された信号発生器３７と、を備える。前記クランクロータ３６の外周には、前記クランクシャフト６の回転角度を検出すべく、指標部として、所定角度（ここでは１０°）間隔をあけて多数（ここでは３３個）の歯３６ａが設けられるとともに、クランクシャフト６の回転基準位置を検出すべく、前記歯３６ａの一つが除去されるとともに、その前の歯３６ａ−３６ａ間が埋められて形成された歯３６ａの３個分（３０°分）の角度間隔を持つ広幅の凹凸部（欠歯部）３６ｂが設けられている。
【００２７】
クランクロータ３６の回転に伴い、各歯３６ａが信号発生器３７との対向位置を通過する毎に、信号発生器３７は、１個の回転信号（パルス）を発生する。信号発生器３７としては、半導体式センサ、例えばホール素子及び磁気抵抗素子等の磁気センサならびに各種の光式センサを用いることができる。さらに、信号発生器３７として、磁気ピックアップコイルを用いることができる。クランクロータ３６は、適応される信号発生器においてパルスが誘起され得るように、その材質もしくは形状が決定される。従って、クランクロータ３６上には、適応される信号発生器の種類に応じて、歯３６ａ以外の指標、例えば凹部や孔が設けられてもよい。
【００２８】
一方、前記気筒判別センサ４０は、図３に示される如くに、吸気又は排気カムシャフト７に外嵌固定されたカムロータ４１と、該カムロータ４１の外周の所定位置に対向配置された信号発生器４２と、を備える。
【００２９】
前記気筒判別センサ４のカムロータ４１の外周には、第１、第２、第３の歯４１ａ、４１ｂ、４１ｃが９０°の角度間隔で設けられている。第１の歯４１ａから１８０°離れた位置に歯は存在しないが、補助指標としての第２の歯４１ｂ及び第３の歯４１ｃは、互いに１８０°角度間隔をもって配設されている。
【００３０】
カムロータ４１の回転に伴い各歯４１ａ、４１ｂ、４１ｃが信号発生器４２との対向位置を通過する毎に、信号発生器４２は１つの判別信号（パルス）を発生する。つまり、前記カムシャフト７が１回転する間に、第１、第２、及び第３判別信号（パルス）を発生するようにされ、第１判別信号（パルス）Ｐ１発生後、クランク角度に換算して１８０°の間隔をあけて第２判別信号（パルス）Ｐ２を発生し、第２判別信号（パルス）Ｐ２発生後、クランク角度に換算して３６０°の間隔をあけて第３判別信号（パルス）Ｐ３を発生するようにされている。
【００３１】
信号発生器４２としては、前記クランク角センサ３５のものと同様に、例えば、磁気センサや光学式センサ等の半導体式センサ、或いは磁気ピックアップコイルを用いることができる。カムロータ４１についても、適用される信号発生器においてパルスが誘起され得るように、その材質若しくは形状が決定される。従って、カムロータ４１上には、適用される信号発生器の種類に応じて、歯以外の指標、例えば凹部や孔が設けられてもよい。
【００３２】
前記コントロールユニット１００は、図４に示される如くに、関数データ及び各種制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０２、ＲＯＭ１０２に格納された各種プログラムに基づいて演算処理を実行するＭＰＵ１０１、ＭＰＵ１０１での演算結果及び外部から入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ１０３、及びコントロールユニット１００に対する電力供給停止時にＲＡＭ１０３に格納されたデータを保存するバックアップＲＡＭを備える。これら、ＭＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２，ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭは、双方向バスを介して互いに接続されるとともに、Ａ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ等で構成される入力及び出力回路１０５に接続される。クランク角センサ３５からの信号（パルス）及び気筒判別センサ４０からの信号（パルス）は入力回路に供給され、燃料噴射弁２８、２８、２８、２８、点火コイル２１、２１、２１、２１は出力回路に接続される。
【００３３】
前記コントロールユニット１００は、機関の運転状態を検出する前記した各種センサなどからの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の駆動制御信号を、前記した燃料噴射弁２８や点火コイル２１に所定のタイミングで供給して、燃料噴射制御と点火制御とを実行する。
【００３４】
本実施形態の直列４気筒内燃機関１０においては、クランクシャフト６が２回転する間に、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４ではそれぞれ、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程を含む１つの機関サイクルが実行される。したがって、クランクシャフト６の回転位置は、同シャフト６の２回転分の回転角度、つまり０〜７２０°を１つのサイクルとして表される。
【００３５】
また、クランクシャフト６が１８０°回転する毎に、第１気筒＃１内のピストン１７、第３気筒＃３内のピストン１７、第４気筒＃４内のピストン１７、第２気筒＃２内のピストン１７が順に、圧縮行程における上死点（ＴＤＣ）に位置せしめられる。言い換えれば、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内のピストン１７は、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、及び第２気筒＃２の順で、１８０°ずつ位相がずれた状態で往復運動する。したがって、０〜７２０°の角度範囲においてクランクシャフト６の回転位置を特定することにより、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内におけるピストン１７の行程位置の判別、言い換えれば気筒判別を行うことができる。
【００３６】
図５、図６、図７、図８のタイミングチャートは、機関１０の始動開始（クランキング開始）からのクランク角センサ３５及び気筒判別センサ４０の出力と各気筒（ＣＹＬ＃１、＃２、＃３、＃４）の行程状態を示す。クランクシャフト６が回転したとき、クランク角センサ３５（の信号発生器３７）は、図５、図６、図７、図８に示される如くのパルス列からなる矩形波信号であるクランク回転信号を発生してコントロールユニット１００に供給する。クランク角センサ３５は、クランクシャフト６が１０°回転する毎に１個の回転パルスを発生する。ただし、クランクシャフト６が１回転する間にクランクロータ３６上の欠歯部３６ｂが信号発生器３７を１回通過するので、そのときにはパルス間隔が３０°となる。従って、コントロールユニット１００は、この３０°間隔のパルスの入力に基づき、クランクロータ３６上の欠歯部３６ｂの通過を検出することができる。言い換えれば、コントロールユニット１００は、３０°間隔のパルス入力に基づき、クランクシャフト６が特定の回転位置にあること、すなわち、回転基準位置Ｋにあることを認識する。
【００３７】
この３０°間隔となるパルスの発生、つまり、回転基準位置Ｋからクランクシャフト６が所定角度だけ回転するまでの間の期間は、気筒判別期間Ｕとして設定される。本実施形態では、この気筒判別期間Ｕは、３０°間隔となるパルスを１番目としてそこから１５番目の回転パルスが発生するまでの期間、つまり、回転基準位置（欠歯部３６ｂ）の検出からクランクシャフト６が１４０°だけ回転するまでの角度範囲が気筒判別期間Ｕとされる。
【００３８】
一方、カムシャフト７が回転したとき、気筒判別センサ４０（の信号発生器４２）は、図５、図６、図７、図８に示される如くの、第１判別パルスＰ１、第２判別パルスＰ２、及び第３判別パルスＰ３を発生してコントロールユニット１００に供給する。ここでは、前記気筒判別期間Ｕにおいて、前記第１判別パルスＰ１が発生するように、クランク角センサ３５及び気筒判別センサ４０が構成されている。
【００３９】
なお、カムシャフト７が１回転する間に、クランクシャフト６が２回転して前記気筒判別期間Ｕが２回出現する。第１判別パルスＰ１は、カムシャフト７が１回転する間に出現する２回の気筒判別期間Ｕのうちの一方に同期して発生する。気筒判別期間Ｕ中に第１判別パルスＰ１が発生したか否かに基づき、クランクシャフト６の２回転中における回転位置を特定して、気筒判別を行うことができる。
【００４０】
本実施形態では、図６に示される如くに、気筒判別期間Ｕ中に第１判別パルスＰ１が発生する場合には、気筒判別期間Ｕの終了時期に対応する回転パルスを１番目としてそこから８番目の回転パルスが発生するタイミングで、つまり気筒判別期間Ｕが終了してからクランクシャフト６が７０°だけ回転した後に、第１気筒（ＣＹＬ＃１）のピストン１７が圧縮行程（ＣＯＭＰ）における上死点（ＴＤＣ）に位置せしめられる。このとき、第３気筒（ＣＹＬ＃３）のピストン１７が吸気行程（ＩＮＴ）における下死点（ＢＤＣ）に、第４気筒（ＣＹＬ＃４）のピストン１７が排気行程（ＥＸＨ）における上死点（ＴＤＣ）に、第２気筒（ＣＹＬ＃２）のピストン１７が膨張行程（ＣＯＭＢ）における下死点（ＢＤＣ）に、それぞれ位置せしめられる。したがって、第１気筒（のピストン）が圧縮行程上死点を迎えた後、クランクシャフト６が１８０°回転する毎に、順次、第３気筒→第４気筒→第２気筒が圧縮行程上死点を迎える。
【００４１】
一方、図５に示される如くに、気筒判別期間Ｕ中に第１判別パルスＰ１が発生しない場合には、気筒判別期間Ｕの終了時期に対応する回転パルスを１番目としてそこから８番目のクランクパルスが発生するタイミングで、第４気筒（ＣＹＬ＃４）のピストン６が圧縮行程（ＣＯＭＰ）における上死点（ＴＤＣ）に位置せしめられる。このとき、第２気筒（ＣＹＬ＃２）のピストン１７が吸気行程（ＩＮＴ）における下死点（ＢＤＣ）に、第１気筒（ＣＹＬ＃１）のピストン１７が排気行程（ＥＸＨ）における上死点（ＴＤＣ）に、第３気筒（ＣＹＬ＃３）のピストン１７が膨張行程（ＣＯＭＢ）における下死点（ＢＤＣ）に、それぞれ位置せしめられる。したがって、第４気筒（のピストン）が圧縮行程上死点を迎えた後、クランクシャフト６が１８０°回転する毎に、順次、第２気筒→第１気筒→第３気筒が圧縮行程上死点を迎える。
【００４２】
第１気筒＃１のピストン６が圧縮行程における上死点に位置せしめられたとき、クランク角を示す値として用いられるクランクカウンタ値が“０”に設定される。このクランクカウンタ値は、クランクシャフト６が１０°回転する毎に“１”インクリメントされ、前記回転基準位置Ｋ（欠歯部３６ｂ）を検出すると“３”インクリメントされ、“７２”に達すると“０”にリセットされる。したがってこのクランクカウンタ値に基づき、クランクシャフト６の２回転中における回転位置を特定して、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４におけるピストン６の行程位置の判別、つまり気筒判別を行うことができる。
【００４３】
前記気筒判別センサ４０は、第２判別パルスＰ２を、第１判別パルスＰ１の発生を伴う気筒判別期間Ｕが終了してから次に回転基準位置Ｋ（欠歯部３６ｂ）が検出されるまでの期間に発生する。具体的には、補助カム信号としての第２判別パルスＰ２は、第１判別パルスＰが発生してからカムシャフト７が９０°、つまりクランクシャフト６が１８０°回転した後に発生する（図６、図８参照）。また、第３判別パルスＰ３は、第１判別パルスＰ１の発生を伴わない気筒判別期間Ｕが終了してから次に回転基準位置Ｋ（欠歯部３６ｂ）が検出されるまでの期間に発生する。具体的には、補助カム信号としての第３判別パルスＰ３は、第２判別パルスＰ２が発生してからカムシャフト７が１８０°つまりクランク角度に換算して３６０°回転した後に発生する。
【００４４】
なお、吸排気弁の開閉タイミングを可変とした機関の始動時には、カムシャフト７がクランクシャフト６に対して遅角（又は進角）せしめられ、機関１０が通常の運転状態に移行した後にカムシャフト７の回転位相が進角（又は遅角）側に移行せしめられる場合がある。かかる場合には、判別パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３の発生時期及び吸排気弁の開期間が、図５〜図８に示す状態から左側（右側）に移動する。かかるカムシャフト７の回転位相の変化を勘案して、本実施形態では、カムシャフト７が最遅角位置と最進角位置との間で移動しても、第１判別パルスＰ１の発生時期が気筒判別期間Ｕから外れないように、その判別期間Ｕの範囲が設定されている。
【００４５】
前記の如くにして気筒判別を行うようにされた本実施形態のコントロールユニット１００は、図５〜図８に示される如くに、始動性を向上させるべく、気筒判別が完了する以前において、前記気筒判別センサ４０から判別パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３が到来するより先に前記クランク角センサ３５からの信号に基づいて前記回転基準位置Ｋが検出されたとき、及び、前記クランク角センサ３５からの信号に基づいて前記回転基準位置Ｋが検出される以前において、前記気筒判別センサ４０から初めて判別パルスＰ１、Ｐ２、又はＰ３が到来したとき、全気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃料噴射弁２８、２８、２８、２８を同時に開作動させる非同期燃料噴射制御を行うようにされている。そして、コントロールユニット１００は、気筒判別完了後には、所定の順序で各気筒＃１、＃２、＃３、＃４個別に同期噴射（独立噴射）を行うようにされている。
【００４６】
さらに、コントロールユニット１００は、前記非同期燃料噴射制御を行うことに加えて、図５〜図８に示される如くに、始動開始後、気筒判別が完了する以前に、前記クランク角センサ３５からの信号に基づいて前記回転基準位置Ｋが検出された直後に、ピストン１７が上死点に向けて上昇せしめられている二つの気筒＃３、＃２、つまり、圧縮行程及び排気行程にある第３気筒＃３、第２気筒＃２については、それらに備えられた点火コイル２１及び点火プラグ２２からなる点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うようにされている。
【００４７】
言い換えれば、本実施形態では、予め、前記回転基準位置Ｋが検出されるときには、第３気筒＃３と第２気筒＃２とは、圧縮行程と排気行程のいずれかにあるように、クランク角センサ３５における回転基準位置（欠歯部３６ｂの位置）が設定されており、そのため、クランク角センサ３５からの信号に基づいて回転基準位置Ｋが検出されたとき、点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うべき気筒グループ（ここでは第３気筒と第２気筒とからなるグループ）が特定される。
【００４８】
そして、前記回転基準位置Ｋが検出された直後に、第３気筒＃３と第２気筒＃２の点火手段（点火コイル２１、点火プラグ２２）を作動させて点火を行うことにより、気筒判別が完了する以前に全気筒に対して非同期噴射（同時に燃料噴射）を行うようにした場合においても、非同期噴射した燃料が点火、燃焼されることなく外部に排出されるような事態が生じず、また、停止位置がどうであっても、クランクシャフトが約１回転（約３６０°回転）するまでには、必ず点火が行われるので、従来のように気筒判別後に点火を開始するようにした場合に比して初爆時期が早められ、その結果、始動性及びエミッション特性が向上する。
【００４９】
なお、図１３に、気筒判別完了後に点火を開始するようにした例が示されているように、気筒判別完了後に点火を行うのでは、非同期噴射された燃料を含む混合気が吸入圧縮されて点火されないまま排気行程を迎える気筒が存在することになり、始動性及びエミッション特性が悪くなる。
【００５０】
また、コントロールユニット１００は、前記グループ点火制御に際しては、前記クランク角センサ３５からの信号に基づいて前記回転基準位置Ｋが初めて検出されたとき、点火すべき気筒（ここでは＃３、＃２）に備えられた前記点火コイル２１への通電を開始させ、前記回転基準位置検出時点から前記クランクシャフト６が所定角度回転したことが検出されたとき、前記点火コイル２１への通電を遮断して前記点火プラグ２２をスパークさせるようにされている
この場合、コントロールユニット１００は、始動開始後、最初に点火を行うに際して、外気温、冷却水温、及び、油温のうちの少なくとも一つに基づいて、前記点火コイル２２への通電時間を変更するようにされている。これは、バッテリ電圧が温度によって影響を受けること等を考慮した補正で、図１２に、横軸に、前記外気温、冷却水温、又は、油温をあらわすエンジン温度センサの出力をとり、縦軸に点火コイル２１への通電時間をとって示されているように、エンジン温度が低い程、また、高い程、前記通電時間を長くして所要の点火エネルギーを確保するようにされる。
【００５１】
さらに、コントロールユニット１００は、気筒判別が完了した後は、その気筒判別情報に基づいて、各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の点火コイル２１、点火プラグ２２を圧縮行程を迎える順番に従って順次個別に作動させる独立点火制御を行う。
【００５２】
図９、図１０、図１１は、コントロールユニット１００が前記した始動時における燃料噴射制御及び点火制御に際して実行するプログラムの例を示すフローチャートである。以下、図９、図１０、図１１のフローチャートを参照しながら、コントロールユニット１００が実行する制御内容を説明する。
【００５３】
コントロールユニット１００は、内燃機関１０を始動させるべくクランキングが行われると、図９に示される如くに、まず、ステップ６０２でクランク角センサ３５及び気筒判別センサ４０等からの信号を読み込み、続くステップ６０３において、始動時であるか否かを判断する。この判断は、スタータ信号の有無に基づいて行われる。スタータ信号が入力された場合、内燃機関１０が始動中と判断して、ステップ６０４に進み、スタータ信号が入力されていない場合は、通常運転中と判断してステップ６０５の通常時燃料噴射・点火制御を行う。
【００５４】
始動中と判断された場合に進むステップ６０４においては、気筒判別が完了しているかどうかを判断し、気筒判別が完了している場合は、始動時制御終了と判断して、ステップ６０５の通常時燃料・点火制御を行う。
ステップ６０４において、気筒判別前と判断された場合は、ステップ６０６に進み、始動時燃料噴射・点火制御を行う。
【００５５】
図９に示される始動時燃料噴射・点火制御等の詳細は、図１０のフローチャートに示されている。
図１０のフローチャートにおいては、まず、ステップ７０２で、クランク角センサ３５及び気筒判別センサ４０等からの信号を読み込み、続くステップ７０３において、気筒判別が完了しているかどうかを示す気筒判別フラグが１か０か（最初は０）を確認する。ステップ７０３において、気筒判別フラグが１と判断された場合は、ステップ７１５で通常時燃料噴射及び点火制御（図９のステップ６０５と同）を行う。ステップ７０３において、気筒判別フラグが０と判断された場合は、気筒判別が完了していないと判断して、ステップ７０４に進み、初回判別パルス（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）が到来したかどうかを示す初回判別パルス到来フラグが１か０か（最初は０）を判断し、初回判別パルス到来フラグが０の場合は、初回判別パルスが到来していないと判断して、ステップ７０５に進み、初回回転基準位置Ｋを検出したか否かを示す初回基準位置検出フラグが１か０か（最初は０）を判断する。
【００５６】
ステップ７０４で初回判別パルス到来フラグが１と判断された場合は、ステップ７１３に進み、気筒判別処理を行う。一方、ステップ７０５で初回基準位置検出フラグが１であると判断された場合にも、ステップ７１３に進み、気筒判別処理を行う。そして、この気筒判別完了後に、ステップ７１４で、気筒判別フラグを１にセットして元に戻る。
【００５７】
ステップ７０５で初回基準位置検出フラグが０であると判断された場合には、ステップ７０６に進み、初回判別パルスが到来したか否かを判断し、初回判別パルスが到来したと判断された場合には、ステップ７０７に進み、全気筒＃１、＃２、＃３、＃４に同時噴射（非同期噴射）を実施し、続くステップ７０８において、初回判別パルス到来フラグを１にセットして元に戻る。
【００５８】
ステップ７０６で初回判別パルスが到来していないと判断された場合には、ステップ７０９に進み、初回回転基準位置Ｋを検出したか否かを判断し、初回回転基準位置Ｋを検出していないと判断された場合には元に戻り、初回回転基準位置Ｋを検出したと判断された場合には、ステップ７１０において全気筒＃１、＃２、＃３、＃４に同時噴射（非同期噴射）を実施してステップ７１１に進む。
【００５９】
ステップ７１１においては、前記した如くに圧縮行程又は排気行程にある第３気筒＃３及び第２気筒＃２にグループ点火を実施する。ステップ７１１でグループ点火を実施した後は、ステップ７１２に進み、初回基準位置検出フラグを１にセットして元に戻る。
【００６０】
次に、前記したグループ点火に関して図１１を参照しながら詳細に説明する。図１１のフローチャートにおいては、ステップ８０２で、初回基準位置検出フラグが０、つまり初回回転基準位置Ｋが検出されていないと判断された場合は、ステップ８０３に進んで、初回基準位置Ｋを検出したかどうかを判断し、ステップ８０２で、初回基準位置検出フラグが１の場合は、すでに初回基準位置検出時の点火処理（グループ点火）が終了しているので、ステップ８１０に進んで通常の点火処理を行って元に戻る。
【００６１】
一方、ステップ８０２で初回基準位置検出フラグが０と判断された場合は、ステップ８０３に進んで、初回基準位置Ｋを検出したかどうかを判断し、初回基準位置Ｋを検出していない判断された場合には元に戻り、初回基準位置Ｋを検出したと判断された場合には、ステップ８０４で回転パルスを検出したか否かを判断し、回転パルスが検出されたと判断された場合には、ステップ８０５に進み、第３気筒＃３、第２気筒＃２の点火コイル２１に通電を開始してステップ８０６に進む。ステップ８０６においては、回転パルスを所定回数（例えば３回）検出したか否か、つまり通電期間が所定期間に達したか否かを判断し、所定回数回転パルスを検出していないと判断された場合には元に戻り、所定回数回転パルスを検出したと判断された場合には、ステップ８０７に進み、点火コイル２１への通電を遮断する。点火コイル２１への通電を遮断すれば、点火プラグ２２がスパークして、点火処理が実施される。ステップ８０７で点火処理を行ったあと、ステップ８０９で、初回基準位置検出フラグを１にセットして元に戻る。
【００６２】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更ができるものである。
【００６３】
例えば、前記実施形態においては、直列４気筒内燃機関についての制御を説明しているが、その他の多気筒内燃機関、例えばＶ型６気筒や８気筒の内燃機関についても、本発明を同様に適用できる。すなわち、６気筒や８気筒の内燃機関の場合も、気筒判別完了以前に、クランク角センサからの信号に基づいて特定される、ピストンが上死点に向けて上昇せしめられている複数の気筒（６気筒の場合は例えば二つの気筒、８気筒の場合は例えば４つの気筒）については、点火手段を同時に作動させるグループ点火制御を行うようにすればよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明に係る多気筒内燃機関の制御装置は、気筒判別が完了する以前に、特定の気筒に対してはグループ点火を実施するようにされるので、例えば始動開始時に全気筒に対して同時に燃料噴射（非同期噴射）を行うようにした場合においても、非同期噴射した燃料が点火、燃焼されることなく外部に排出されるような事態が生じず、また、機関（ピストン）の停止位置がどうであっても、クランクシャフトが約１回転（約３６０°回転）するまでには、必ず点火が行われるので、従来のように気筒判別後に点火を開始するようにした場合に比して初爆時期が早められ、その結果、始動性及びエミッション特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多気筒内燃機関の制御装置の一実施形態を示す概略全体構成図。
【図２】図１に示される制御装置に備えられるクランク角センサを示す概略構成図。
【図３】図１に示される制御装置に備えられる気筒判別センサを示す概略構成図。
【図４】図１に示される制御装置を構成するコントロールユニットとその入出力機器類を示す図。
【図５】図１に示される機関の始動開始からのクランク角センサ及び気筒判別センサの出力、各気筒の行程状態、燃料噴射時期、点火時期の第１の例を示すタイムチャート。
【図６】図１に示される機関の始動開始からのクランク角センサ及び気筒判別センサの出力、各気筒の行程状態、燃料噴射時期、点火時期の第２の例を示すタイムチャート。
【図７】図１に示される機関の始動開始からのクランク角センサ及び気筒判別センサの出力、各気筒の行程状態、燃料噴射時期、点火時期の第３の例を示すタイムチャート。
【図８】図１に示される機関の始動開始からのクランク角センサ及び気筒判別センサの出力、各気筒の行程状態、燃料噴射時期、点火時期の第４の例を示すタイムチャート。
【図９】図１に示されるコントロールユニットが実行する燃料噴射及び点火制御プログラムの概略を示すフローチャート。
【図１０】図１に示されるコントロールユニットが実行する始動時燃料噴射及び点火制御プログラムの一例を示すフローチャート。
【図１１】図１に示されるコントロールユニットが実行する始動時点火制御プログラムの詳細な一例を示すフローチャート。
【図１２】図１に示されるコントロールユニットが実行する始動時点火制御における点火コイルへの通電時間とエンジン温度との関係を示すグラフ。
【図１３】図１に示される機関の始動開始からのクランク角センサ及び気筒判別センサの出力、各気筒の行程状態、燃料噴射時期、点火時期の比較例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１    …クランクシャフト
７    …カムシャフト
１０  …直列４気筒内燃機関
１７  …ピストン
２２  …点火プラグ
２８  …燃料噴射弁
３５  …クランク角センサ
３６    …クランクロータ
３７    …信号発生器
３６ａ…歯
３６ｂ…欠歯部
４０    …気筒判別センサ
４１    …カムロータ
４２    …信号発生器
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…歯
１００…コントロールユニット
Ｋ…回転基準位置
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…判別信号
＃１、＃２、＃３、＃４…気筒
【図１】
2004245179.tif 000003
【図２】
2004245179.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004245179.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004245179.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004245179.tif 000011
【図１０】
2004245179.tif 000012
【図１１】
2004245179.tif 000013
【図１２】
2004245179.tif 000014
【図１３】
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