(57)【要約】【課題】内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を精度良く算出する。【解決手段】現在のクランク角度「ＢＴＤＣ７０」において、２周期前の「ＢＴＤＣ１００〜ＢＴＤＣ７０」の回転に要する時間に対する「ＢＴＤＣ７０〜ＢＴＤＣ４０」の回転に要する時間の比は、「５．１÷４．９≒１．０４」である。更に、２周期前の「ＢＴＤＣ７０〜ＢＴＤＣ４０」の回転に要する時間に対する「ＢＴＤＣ４０〜ＢＴＤＣ１０」の回転に要する時間の比は、「５．２÷５．１≒１．０２」となる。これらの時間の比と「ＢＴＤＣ１００〜ＢＴＤＣ７０」の回転に要した時間「４．９ｍｓ」を用いて現在のクランク角度から点火時期となるまでの所要時間を算出する。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を算出することで前記所望のクランク角度において前記所定箇所を制御する内燃機関の制御装置において、
前記クランク角度についての検出信号であるクランク信号に基づき、前記クランク軸の所定の回転に要する時間を計測する計測手段と、
前記現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間ついての前記計測手段による計測結果に基づき、前記現在のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間の間の相対的な関係を予測することで前記所要時間を算出する算出手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を算出することで前記所望のクランク角度において前記所定箇所を制御する内燃機関の制御装置において、
前記クランク角度についての検出信号であるクランク信号に基づき、前記クランク軸の所定の回転に要する時間を計測する計測手段と、
前記計測手段の計測結果の有する３つの時間情報である前記現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度に至るまでの所定角度の回転に要する時間情報と、前記所定量だけ前のクランク角度を基点として前記現在のクランク角度から前記所望のクランク角度までの回転に等しい回転に要する時間情報と、前記現在のクランク角度に至るまでの前記所定角度の回転に要する時間情報とに基づいて前記所要時間を算出する算出手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
燃料カット制御を行う手段を更に備え、
前記算出手段は、前記燃料カット制御がなされているときには、前記計測手段からの新たな時間情報の取得を禁止し、該禁止する以前に取得した２つの時間情報である前記所定量だけ前のクランク角度に至るまでの所定角度の回転に要する時間情報と、前記所定量だけ前のクランク角度を基点として前記現在のクランク角度から前記所望のクランク角度までの回転に等しい回転に要する時間情報とを保持する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記所定量だけ前のクランク角度を、当該機関の各気筒の上死点の間のずれ量の所定の整数倍だけ前記現在のクランク角度よりも前のクランク角度とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記所定量だけ前のクランク角度として、３６０度の整数倍前のクランク角度を用いる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記所定量だけ前のクランク角度として、７２０度の整数倍前のクランク角度を用いる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記計測手段は、等クランク角度毎にその回転に要する時間を計測するものであり、
前記算出手段は、時系列的に連続する前記等クランク角度の回転に要する各時間の間の比を逐次算出し、該逐次算出する前記時間の間の比と前記現在のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間とに基づいて前記所要時間を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、当該機関の始動時に前記計測手段によって計測される各等クランク角度の回転に要する時間と、次の等クランク角度の回転に要すると予測される時間との関係を定めるデータを有し、当該機関の始動時には、前記現在のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間と前記データとに基づいて前記所要時間を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、前記所要時間の算出に際し、当該機関を冷却する冷却水の温度、及び当該機関の始動に用いるスタータに給電するバッテリの電圧、及び前記バッテリの蓄電量の少なくとも１つを併せ加味する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記所定箇所が点火装置であり、且つ前記所望のクランク角度が前記点火装置への通電制御を遮断するタイミングに設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の内燃機関の制御装置において、
前記通電制御を遮断するタイミングに基づき設定される前記通電制御の開始後には、前記所要時間の再度の算出がなされないよう設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記所定箇所が燃料噴射装置であり、且つ前記所望のクランク角度が前記燃料噴射装置の噴射終了のタイミングに設定されてなる
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、内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を算出することで前記所望のクランク角度において前記所定箇所を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に見られるように、点火装置内の点火コイルへの通電時間を内燃機関の運転状態に応じて可変設定する内燃機関の制御装置が周知である。詳しくは、点火コイルの温度が高温であるか低温であるかに応じて、点火コイルへの通電時間を可変とすることで、点火コイルの温度変化による点火性能の低下の防止や、点火コイルへの出力を制御するトランジスタ等の長寿命化等を図っている。
【特許文献１】特開平０８−３３８３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記点火装置の制御としては、通電時間による点火コイルへの通電電流の制御に加えて、通電電流の遮断時期（点火時期）の制御がある。すなわち、設定される点火時期よりも通電時間だけ前のタイミングで点火コイルへの通電を開始するとともに、点火時期において通電電流を遮断する制御を行うこととなる。ただし、点火時期はクランク角度として与えられるものであるため、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転に要する所要時間を換算する必要が生じる。通常、この所要時間は、それ以前のクランク角度の回転速度を参照して算出されるものであるが、こうして算出される所要時間は、加速や、減速、燃焼サイクル等に起因した内燃機関のクランク軸の回転速度の変動の影響を受けることとなる。そこで従来は、内燃機関の制御の観点から点火時期の制御を精度良く行うことが要求されることに鑑み、通常、上記通電時間にマージンを持たせることで、点火時期の制御を優先させるようにしていた。
【０００４】
ここで、このマージンの設定について、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４及び図１５は、それぞれ加速時及び減速時における従来の点火時期制御を示す。ここで、図１４（ａ）及び図１５（ａ）はクランク信号を示している。また、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）はクランク角度「ＢＴＤＣ７０」における点火出力の算出結果を、図１４（ｃ）及び図１５（ｃ）はクランク角度「ＢＴＤＣ４０」における点火出力の算出結果をそれぞれ示している。更に、図１４（ｄ）及び図１５（ｄ）は、点火コイルに通電される電流値を示している。
【０００５】
図１４及び図１５においては、点火時期は、クランク角度が「ＢＴＤＣ４０〜ＢＴＤＣ１０」の領域にあることを想定している。そして、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）、並びに図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すように、点火時期や通電開始時間の算出は所定のクランク角度「ＢＴＤＣ７０、ＢＴＤＣ４０」において、それ以前のクランク角度の１８０度の回転に要する時間α、βの計測に基づいて行われる。この場合、上記点火時期の制御を正確に行うためには、その算出をクランク角度「ＢＴＤＣ４０」で行うことが望ましい。しかし、通電時間を確保すべく、クランク角度「ＢＴＤＣ７０」においても点火時期を算出する。
【０００６】
ここで、図１４に示すように加速時においては、クランク角度「ＢＴＤＣ７０」時点における点火時期の算出に用いる上記計測される時間αよりも、クランク角度「ＢＴＤＣ４０」時点における点火時期の算出に用いる上記計測時間βは短くなる。このため、クランク角度「ＢＴＤＣ４０」時点において再設定される点火時期は、クランク角度「ＢＴＤＣ７０」時点において設定される点火時期よりも早まり、結果として通電時間自体も短くなる。こうした状況においても通電時間を確保するためにはマージンを持たせる必要がある。しかしこのような状況を考えてマージンを設定する場合、図１５に例示する減速時においては、通電時間が適切な通電時間よりも非常に長くなってしまう。
【０００７】
ここで、点火コイルに要求される通電量（要求電流幅）は、図１４及び図１５に示すようにその下限のみならず上限をも有するものであり、上記のような通電時間の長時間化により点火コイルへの通電電流が要求通電幅を超えるおそれが生じる。このため、点火コイルへの通電電流が要求電流幅を超える場合には、専用のハードウェア（レギュレータ）にて点火コイルへ供給される電流をレギュレートする。しかし、上記要求電流幅は点火コイルによって異なることからこうしたレギュレータを点火コイル毎に個別に開発する必要があるため、これが、制御装置のコスト上昇の要因と短期開発の妨げとなっていた。
【０００８】
更に、レギュレートされた超過分の電流は熱エネルギに変換されるため、上記レギュレータ近傍の温度上昇を招くこととなる。特にイグニッションモジュールを内蔵する制御装置にあっては、イグニッションモジュールが発熱源となり、上記温度上昇の抑制が制御装置の設計にとって大きな制約となっていた。
【０００９】
なお、上記点火時期の制御に限らず、現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を精度良く算出することができないことに起因するこうした実情も概ね共通したものとなっている。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を精度良く算出することのできる内燃機関の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】
【００１１】
こうした目的を達成すべく、請求項１記載の内燃機関の制御装置では、前記現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間ついての前記計測手段による計測結果に基づき、前記現在のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間の間の相対的な関係を予測することで前記所要時間を算出する算出手段を備えるようにした。
【００１２】
所定のクランク角度の前後の角度領域におけるクランク軸の回転速度は一般に一致しない。これは、内燃機関のクランク軸の回転には、内燃機関の燃焼サイクルや、加速又は減速、クランク軸の回転を検出する手段の特性、気筒毎の燃焼効率のばらつき等、様々な要因により変動を伴うためである。
【００１３】
ここで、現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間ついての前記計測手段による計測結果は、上記所定量だけ前のクランク角度の前後の各角度領域の相対的な回転速度についての情報を有する。そして、上記所定量だけクランク角度の前後の各角度領域の相対的な回転速度と現在のクランク角度の前後の各角度領域の相対的な回転速度とは近似しているものと考えられる。このため、上記計測結果に基づき、現在のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間の間の相対的な関係を予測することができる。したがって、上記構成によれば、上記様々な要因による変動のいくつかを考慮しつつ上記所要時間を算出することができるようになる。
【００１４】
また、請求項２記載の内燃機関の制御装置では、上記計測手段の計測結果の有する３つの時間情報である（ア）「現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度に至るまでの所定角度の回転」に要する時間情報と、（イ）「前記所定量だけ前のクランク角度を基点として前記現在のクランク角度から前記所望のクランク角度までの回転に等しい回転」に要する時間情報と、（ウ）「前記現在のクランク角度に至るまでの前記所定角度の回転」に要する時間情報とに基づいて前記所要時間を算出する算出手段を備えるようにした。
【００１５】
ここで、現在のクランク角度に至るまでの所定角度の回転についてのクランク軸の回転速度と、上記現在のクランク角度から所望のクランク角度までの回転についてのクランク軸の回転速度とは、一般に相違する。これは、内燃機関のクランク軸の回転には、内燃機関の燃焼サイクルや、加速又は減速、クランク軸の回転を検出する手段の特性、気筒毎の燃焼効率のばらつき等、様々な要因により変動が伴うからである。
【００１６】
これに対し、上記構成では、上記所要時間の算出に際し、上記（ア）と上記（イ）とのそれぞれに要する時間情報を用いることで、これらの相対的な回転速度に関する情報を取得することができる。そして、この情報には、上記（ア）と上記（イ）との回転変動が含まれる。また、上記（ア）と上記（ウ）とのそれぞれに要する時間情報を用いることで、これら２つの相対的な回転速度に関する情報を取得することができる。この情報には、上記（ア）と上記（ウ）との回転変動が含まれる。
【００１７】
したがって、上記（ア）〜（ウ）に要する時間情報を用いることで、上記（ウ）と、現在のクランク角度から所望のクランク角度までの回転とについての相対的な回転速度を推定することができる。換言すれば、上記（ア）〜（ウ）に要する時間情報を用いることで、上記（ウ）に要する時間と、現在のクランク角度から所望のクランク角度までの回転に要する所要時間との相対的な関係を推定することができる。しかも、この推定には、上記（ア）と上記（イ）との回転変動や、上記（ア）と上記（ウ）との回転変動が考慮されている。このため、この推定には、現在のクランク角度から所望のクランク角度までに生じる回転変動についての推定が加わることとなる。したがって、上記構成では、上記（ア）〜（ウ）に要する時間情報を用いることで、内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を精度良く算出することができるようになる。
【００１８】
なお、上記（ア）と上記（イ）との相対的な回転速度に関する情報は、上記（ア）に要する時間に対する上記（イ）に要する時間の比として定量化してもよい。また、上記（ア）と上記（ウ）との相対的な回転速度に関する情報は、上記（ア）に要する時間に対する上記（ウ）に要する時間の比として定量化してもよい。そして、上記所要時間の推定値は、例えば「［（イ）に要する時間／（ア）に要する時間］×（ウ）に要する時間」として定式化してもよい。
【００１９】
また、請求項３記載の内燃機関の制御装置では、燃料カット制御を行う手段を更に備え、前記算出手段が、前記燃料カット制御がなされているときには、前記計測手段からの新たな時間情報の取得を禁止し、該禁止する以前に取得した２つの時間情報である前記所定量だけ前のクランク角度に至るまでの所定角度の回転に要する時間情報と、前記所定量だけ前のクランク角度を基点として前記現在のクランク角度から前記所望のクランク角度までの回転に等しい回転に要する時間情報とを保持するようにした。
【００２０】
燃料カット時には、燃焼に起因した回転変動を伴わないために、計測手段による計測結果は燃料カットを行っていない時のものとはその特性が異なるものとなる。このため、燃料カットを行っているときに上記時間情報を取得してしまうと、燃料の噴射を再開したときに燃焼に起因した回転変動を考慮して所要時間の算出を行うことができない。
【００２１】
この点、上記構成では、燃料カットが行われると、それ以前の上記時間情報を保持することで、燃料噴射を再開したときに、燃焼に起因した回転変動を考慮した正確な所要時間を算出することができるようになる。
【００２２】
また、請求項４記載の内燃機関の制御装置では、前記所定量だけ前のクランク角度を、当該機関の各気筒の上死点の間のずれ量の所定の整数倍だけ前記現在のクランク角度よりも前のクランク角度とした。
【００２３】
当該機関の各気筒における（ピストンが頂点となるクランク角度である）上死点のずれ量は、各気筒の燃焼サイクルのずれ量に対応するものとなっている。
この点、上記構成では、少なくとも燃焼サイクルに起因した回転変動を考慮した正確な所要時間の算出をすることができるようになる。
【００２４】
また、請求項５記載の内燃機関の制御装置では、前記所定量だけ前のクランク角度として、３６０度の整数倍前のクランク角度を用いた。
検出されるクランク軸の回転についての上述した変動のうち、クランク角度を検出する手段の特性（クランク軸に設けられる被検出歯の歯ばらつき等）に起因する変動は３６０度周期となっている。
【００２５】
この点、上記構成によれば、上記所要時間の算出に際して、クランク角度を検出する手段の特性をも考慮することができ、所要時間をより精度良く算出することができるようになる。
【００２６】
また、請求項６記載の内燃機関の制御装置では、前記所定量だけ前のクランク角度として、７２０度の整数倍前のクランク角度を用いた。
検出されるクランク軸の回転についての上述した変動のうち、気筒間の燃焼効率のばらつきに起因する変動は７２０度周期となっている。
【００２７】
この点、上記構成によれば、上記所要時間の算出に際して、上述したクランク角度を検出する手段の特性に起因する変動に加え、燃焼効率のばらつきをも考慮することができ、所要時間をより精度良く算出することができるようになる。
【００２８】
また、請求項７記載の内燃機関の制御装置では、上記算出手段が、時系列的に連続する前記等クランク角度の回転に要する各時間の間の比を逐次算出し、該逐次算出する前記時間の間の比と前記現在のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間とに基づいて前記所要時間を算出するようにした。
【００２９】
時系列的に連続する前記等クランク角度の回転に要する各時間の間の比のうち、現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の回転に要する時間の間の比と、現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間とによれば、現在のクランク角度を基点とした等クランク角度の回転に要する時間を推定することができる。更に、この推定される時間と、上記時間の間の比のうち時系列的に次の時間の間の比とを用いれば、現在のクランク角度から等クランク角度回転したところを基点として、等クランク角度の回転に要する時間を推定することができる。
【００３０】
したがって、上記所定量だけ前のクランク角度の前後の回転に要する時間の間の比と、それに続くいくつかの時間の間の比と、現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間とを用いることで、現在のクランク角度を基点としたクランク軸の回転速度を、その回転変動を考慮したかたちで推定することができる。なお、上記所定量だけ前のクランク角度の前後の回転に要する時間の間の比と、それに続くいくつかの時間の間の比のうち所要時間の算出に用いられるものは、上記所定量だけ前のクランク角度を基点として現在のクランク角度から所望のクランク角度までの回転に等しい回転に要する時間情報を有する部分である。また、この所定量だけ前のクランク角度としては、請求項４〜６記載のクランク角度とすることが望ましい。
【００３１】
また、請求項８記載の内燃機関の制御装置では、前記算出手段が、当該機関の始動時に前記計測手段によって計測される各等クランク角度の回転に要する時間と、次の等クランク角度の回転に要すると予測される時間との関係を定めるデータを有し、当該機関の始動時には、前記現在のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間と前記データとに基づいて前記所要時間を算出するようにした。
【００３２】
内燃機関の始動時には、クランク軸の回転変動が大きく、計測手段の計測結果に基づいて現在のクランク角度を基点とした回転に要する時間を予測することは困難なものとなっている。
【００３３】
この点、上記構成では、上記データを有することで、当該機関の始動時であっても、現在のクランク角度を基点とした回転に要する時間を適切に予測することができ、ひいては、上記所要時間を精度良く算出することができるようになる。
【００３４】
また、請求項９記載の内燃機関の制御装置では、前記算出手段は、前記所要時間の算出に際し、当該機関を冷却する冷却水の温度、及び当該機関の始動に用いるスタータに給電するバッテリの電圧、及び前記バッテリの蓄電量の少なくとも１つを併せ加味するようにした。
【００３５】
内燃機関の始動時においては、特に当該機関の暖機性が低い（冷間始動）ほどクランク軸の回転に際してのフリクションが大きいため、当該機関の暖機状態によってクランク軸の回転変動量が大きく相違するものとなっている。また、内燃機関の始動時において、クランク軸の回転状態は、スタータに給電するバッテリの電圧に大きく影響される。更に、バッテリの蓄電量に応じてスタータの起動に伴うバッテリの電圧の低下度合いが異なることから、内燃機関の始動時において、クランク軸の回転状態はバッテリの蓄電量にも影響される。
【００３６】
この点、上記構成では、当該機関の暖機性の指標となる冷却水の温度や、バッテリの電圧、蓄電量を加味することで、所要時間をより精度良く算出することができるようになる。
【００３７】
なお、上記データを用いた所要時間の算出精度には、スタータのモータ容量や、内燃機関の圧縮比等が影響する。このため、基本となる上記データを予め用意した後、当該制御装置を搭載する車両のスタータや内燃機関の圧縮比に応じて、上記データに基づく所要時間の算出を補正する手段を備えるようにしてもよい。これにより、基本となるデータの流用性を高めることができる。
【００３８】
また、請求項１０記載の内燃機関の制御装置では、前記所定箇所を点火装置とし、且つ前記所望のクランク角度が前記点火装置への通電制御を遮断するタイミングに設定されてなるようにした。
【００３９】
点火装置にあっては、通電制御を遮断するタイミングが点火時期（閉角制御時期）となり、これは内燃機関の制御にとって極めて高い精度の要求されるパラメータである。
この点、上記構成では、この点火時期の制御を上記所要時間の算出に基づいて行うために、同点火時期の制御を高い精度にて行うことができるようになる。
【００４０】
また、請求項１１記載の内燃機関の制御装置では、前記通電制御を遮断するタイミングに基づき設定される前記通電制御の開始後には、前記所要時間の再度の算出がなされないよう設定した。
【００４１】
通電制御の開始後、所要時間の再度の算出を行うと通電時間が微妙に変化する可能性がある。このため、通電制御の開始後に所要時間の再度の算出を行うと、通電電流量が点火に必要な量に満たなくなるおそれがある。ここで、こうした事態に対処すべく通電電流量に大きなマージンを持たせると、通電電流量を適切なものとすることができない。
【００４２】
この点、上記構成では、通電制御の開始後には、所要時間の再度の算出を行わないようにすることで、所要時間を精度良く算出しつつも、通電時間を適切な時間に制御することができるようになる。
【００４３】
なお、請求項１０や請求項１１記載の内燃機関の制御装置が、請求項８又は９に従属するものである場合、通電時間の算出周期は、当該機関の始動時の方が始動後よりも短くなるように設定することが望ましい。
【００４４】
また、請求項１２記載の内燃機関の制御装置では、前記所定箇所を燃料噴射装置とし、且つ前記所望のクランク角度を前記燃料噴射装置の噴射終了のタイミングに設定した。
例えば内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する際に吸気行程の少し前に燃料の噴射を終了すると最も効率のよい燃焼が行われる等、燃料噴射の終了タイミングは燃料の噴射タイミングを適切なものとする上での重要なパラメータとなっている。
【００４５】
この点、上記構成では、燃料噴射の終了のタイミングを精度良く算出することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００４７】
図１に、本実施形態の構成を示す。本実施形態では、制御対象として４気筒の内燃機関が想定されている。この内燃機関の第１の気筒から第４の気筒のそれぞれに対応した点火プラグＦＰ１〜ＦＰ４は、それぞれ対応する点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４の出力電圧によって点火制御される。ここで、各点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４は、それぞれ一次コイルｃｆと２次コイルｃｓとを備えており、一次コイルｃｆへの通電制御を通じて２次コイルｃｓに発生する電圧が対応する点火プラグＦＰ１〜ＦＰ４に印加される。
【００４８】
この点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４（詳しくは、一次コイルｃｆ）への通電制御は、電子制御装置１０によって行われる。この電子制御装置１０は、点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４を制御するハードウェアであるイグニッションモジュール１１、各種演算処理を行うマイクロコンピュータ１２、同マイクロコンピュータ１２と外部との間の信号のやりとりを仲介するインターフェース１３を備えている。
【００４９】
ここでイグニッションモジュール１１は、各点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４に対応するトランジスタＴ１〜Ｔ４と、ドライブ回路Ｄ１〜Ｄ４とを備えている。そして、マイクロコンピュータ１２からの指令信号に基づき、各ドライブ回路Ｄ１〜Ｄ４ではトランジスタＴ１〜Ｔ４を操作する。これにより、点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４（詳しくは、その一次コイルｃｆ）に電流が供給されることとなる。そして、点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４（詳しくは、その一次コイルｃｆ）への通電が遮断される時点における通電電流値によって、点火コイルＦＣ１〜ＦＣ４（詳しくは、二次コイルｃｓ）から出力される電圧値が決定される。このため、マイクロコンピュータ１２では、イグニッションモジュール１１の操作量を調整することによって、点火プラグＦＰ１〜ＦＰ４に印加される電圧値を制御する。
【００５０】
こうした制御を行うに際して、電子制御装置１０では、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧センサ２０や、点火コイルの温度を検出する点火コイル温度センサ２１、内燃機関のクランク軸３０の回転状態を検出するクランク角センサ２２等の検出信号を取り込む。
【００５１】
ここで、上記クランク角センサ２２は、電磁ピックアップ方式のものであり、タイミングロータ３１に設けられた被検出歯Ｔがクランク角センサ２２のコアに接近する際の電磁誘導作用によってクランク信号を出力する。ちなみに、図１に示すように、本実施形態では、被検出歯Ｔは、基本的には、等クランク角度毎（１０度）毎に設けられており、気筒判別のために被検出歯が２つ欠けた欠け歯部ＲＴを有する。
【００５２】
次に、こうした構成を有する電子制御装置１０による点火時期制御について説明する。
上記点火時期の制御としては、基本的に、（ｓ１）クランク角センサ２２によって検出される現在のクランク角度から、内燃機関の制御により決定される点火時期（クランク角度にて設定される）までの所要時間を算出する。（ｓ２）内燃機関の運転状態によって決定される点火コイルＦＣへの通電時間を、上記所要時間から減算することで点火コイルＦＣへの通電開始時期を算出する。というステップを有する。そして、上記クランク角度を時間に換算する際には、所定のクランク角度の回転に要する時間の計測結果を用いるようにする。次にこれについて詳述する。
【００５３】
図２に、クランク軸３０が各３０度のクランク角度だけ回転するのに要する時間を示す。同図２に示すように、各クランク角度の区画毎で回転に要する時間（クランク軸３０の回転速度）は変動している。すなわち、図２においては、クランク角度が「ＡＴＤＣ２０〜ＢＴＤＣ７０」での回転速度は高速であり、クランク角度が「ＢＴＤＣ７０〜ＡＴＤＣ２０」では低速となっている。これは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、点火プラグＦＰによる点火によって燃焼が行われることでクランク軸３０の回転速度が加速し、燃焼行程が終了して圧縮行程に移行するにつれてクランク軸３０の回転速度が減速するためである。
【００５４】
なお、クランク軸３０の回転変動としては、こうした燃焼サイクルに起因するものに加えて、加速又は減速、上記被検出歯Ｔの歯のばらつき、気筒毎の燃焼効率のばらつき等に起因するものがある。
【００５５】
こうしたクランク軸３０の回転変動を考慮して所要時間を算出すべく、本実施形態では、現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間ついての計測結果に基づき、現在のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間の間の相対的な関係を予測する。詳しくは、本実施形態では、クランク角度の回転に要する時間の計測結果から次の３つの回転に要する時間情報を取得する。すなわち、（ア）現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度に至るまでの所定角度の回転、（イ）上記所定量だけ前のクランク角度を基点として現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転と等しい回転、（ウ）現在のクランク角度に至るまでの所定角度の回転、の３つの回転に要する時間情報である。
【００５６】
ここで、上記（ア）と上記（イ）とのそれぞれに要する時間情報を用いることで、これら２つの相対的な回転速度に関する情報を取得することができる。そして、この情報には、上記（ア）と上記（イ）との回転変動が含まれている。また、上記（ア）と上記（ウ）とのそれぞれに要する時間情報を用いることで、これら２つの相対的な回転速度に関する情報を取得することができる。この情報には、上記（ア）と上記（ウ）との回転変動が含まれている。
【００５７】
したがって、上記（ア）〜（ウ）に要する時間情報を用いることで、上記（ウ）と、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転との相対的な回転速度を推定することができる。換言すれば、上記（ア）〜（ウ）に要する時間情報を用いることで、上記（ウ）に要する時間と、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転に要する所要時間との相対的な関係を推定することができる。しかも、この推定には、上記（ア）と上記（イ）との回転変動や、上記（ア）と上記（ウ）との回転変動が考慮されている。このため、この推定には、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転変動についての推定が加わることとなる。
【００５８】
このように、本実施形態では、上記（ア）〜（ウ）に要する時間情報を用いることで、クランク軸３０が現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度まで回転するのに要する所要時間を精度良く算出する。
【００５９】
ここで、本実施形態にかかる点火時期の制御手順について、図３〜図７を参照して説明する。
図３に、本実施形態にかかる点火時期制御の処理手順を示す。この処理は、上記マイクロコンピュータ１２においてクランク角度の３０度周期で繰り返し実行される。
【００６０】
この一連の処理においては、まずステップ１００において、上記クランク軸３０が今回新たに３０度回転するのに要した時間を計測するとともに、同計測に基づいて、現在のクランク角度から等クランク角度回転する毎にそれぞれ要する時間を予測する。このステップ１００に示す処理は、図４に示す処理となる。
【００６１】
すなわち、図４に示す一連の処理においては、まずステップ１１０において、前回、３０度の回転に要した時間の計測値「ｔ３０」を「ｔ３０ｏｌｄ」とする。そして、今回新たに３０度の回転に要した時間の計測値を「ｔ３０」とする。
【００６２】
続くステップ１２０では、時系列的に連続する等クランク角度の回転に要する時間の間の比「ｒａｔｉｏ［ｉ］」を、新たに「ｒａｔｉｏ［ｉ＋１］」とする。ここで、この時間の間の比「ｒａｔｉｏ［ｉ］」は、「ｉ＋１」回前の計測時間に対する「ｉ」回前の計測時間の比を示している。この実施形態では、前回の計測時間に対する今回の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［０］」から、７５０度前の計測時間に対する７２０度前の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［２４］」までの２５個の値を保持するようにしている。
【００６３】
更に、ステップ１３０では、内燃機関の制御として、燃料をカットする制御がなされているか否かを判断する。そして、燃料カットがなされていないと判断されると、ステップ１４０において、前回の計測時間に対する今回の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［０］」を新たに算出する。ただし、この際、これら計測時間の比「ｒａｔｉｏ［０］」からノイズの影響を除去するために、実際には、これら計測時間に対する加重平均処理であるいわゆるなまし処理を行う。すなわち、ここでは前回の計測時間に対する今回の計測時間の比「ｔ３０／ｔ３０ｏｌｄ」に所定の重みβを乗算したものと、７５０度前の計測時間に対する７２０度前の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［２４］」に所定の重みαを乗算したものとの和を新たな比「ｒａｔｉｏ［０］」とする。
【００６４】
ここで、７２０度前の値を用いるのは、クランク軸３０の回転速度には上述した被検出歯Ｔの歯のばらつきや気筒毎の燃焼効率のばらつきに起因した変動があることを考慮するためである。ちなみに、上記所定の重みαは、重みβよりも大きくすることが望ましい。
【００６５】
一方、ステップ１３０において、燃料カットがなされていると判断されると、ステップ１５０に移行する。このステップ１５０においては、前回の計測時間に対する今回の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［０］」を新たに算出する代わりに、７５０度前の計測時間に対する７２０度前の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［２４］」の値を代入する。
【００６６】
これは、燃料噴射再開時の点火時期の算出精度を確保するための処理である。すなわち、燃料カット時には、燃焼に起因する回転変動を伴わないために、上記クランク角センサ２２による計測結果は、燃料カットを行っていない時のものとはその特性が異なるものとなる。このため、燃料カットを行っているときに上記計測時間の比「ｒａｔｉｏ［ｉ］」を算出してしまうと、燃料の噴射を再開したときに燃焼に起因する回転変動を考慮した所要時間の算出を行うことができない。これに対し、上記処理によれば、燃料カットが行われると、それ以前の上記計測時間の比「ｒａｔｉｏ［ｉ］」を保持することで、燃料噴射を再開したときには、燃焼に起因した回転変動を考慮した正確な所要時間を算出することができるようになる。
【００６７】
こうしてステップ１４０の処理や、ステップ１５０の処理がなされると、ステップ１６０に移行する。ステップ１６０では、現在のクランク角度をゼロとしたときの「３０×ｉ」度のクランク角度を基点として３０度回転するのに要すると予測される時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」をそれぞれ算出する。すなわち、例えば現在のクランク角度における計測値「ｔ３０」と、７２０度前の計測時間に対する６９０度前の計測時間の比である「ｒａｔｉｏ［２３］」との乗算値が、現在のクランク角度を基点として３０度回転するのに要すると予測される時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」となる。
【００６８】
このステップ１６０の処理において、上記各時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」の算出には、７２０度前の計測時間の間の比が用いられている。これは、クランク軸３０の回転速度には上述した被検出歯Ｔの歯のばらつきや気筒毎の燃焼効率のばらつきに起因した変動があることを考慮するためである。
【００６９】
こうしてステップ１６０の処理がなされると、先の図３のステップ２００に移行する。ステップ２００においては、点火時期制御の対象となる気筒を判別する。すなわち、現在のクランク角度が第１〜第４の各気筒のうちのどの気筒の圧縮行程、又は燃焼、膨張行程にあるか否かを判断する。具体的には、各気筒毎に点火時期を含む「ＢＴＤＣ２７０〜ＡＴＤＣ９０」のクランク角度領域が割り当てられており、現在のクランク角度がいずれの気筒の上記クランク角度領域に対応するかを判断する。
【００７０】
なお、このステップ２００における処理に続くステップ２１０からステップ５００の処理は、判別された気筒についての処理となり、用いるクランク角度についても各気筒毎に設定されるものとする。
【００７１】
ステップ２００の処理が終了すると、ステップ２１０において、対応する気筒において既に通電開始しているか否かを判断する。そして、通電開始している場合には、この一連の処理を一旦終了する。一方、ステップ２１０において、通電開始していないと判断されると、ステップ３００に移行する。このステップ３００の処理においては、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転に要する所要時間を算出する。詳しくは、この処理は、図５に示す処理となる。
【００７２】
図５に示す一連の処理においては、まずステップ３１０において、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの差分「ｔｈｄｅｌｔａ」を（クランク角度で）算出する。ここで、点火時期は、当該機関の運転状態に応じて適切な時間が設定される。
【００７３】
続くステップ３２０においては、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転に要する時間を算出するための変数「ｔｏｆｆ」を一旦初期化するとともに、変数「ｉ」についてもこれを初期化する。
【００７４】
続くステップ３３０からステップ３７０までの処理は、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転に要する時間を予測算出する処理である。詳しくは、ここでは、現在のクランク角度を基点として各３０度毎に、その回転に要する時間を先の図４のステップ１６０の処理によって求めた時間を用いて算出していく。
【００７５】
具体的には、まずステップ３３０において、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの差分「ｔｈｄｅｌｔａ」が３０度未満であるか否かを判断する。すなわち、３０度未満である場合には、その回転に要する時間を先の図４のステップ１６０の処理によって求めた時間を直接的に用いて算出することはできないため、ここでは、こうした判断処理を設けている。
【００７６】
そして、ステップ３３０において現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの差分「ｔｈｄｅｌｔａ」が３０度以上であると判断されると、ステップ３４０に移行する。このステップ３４０では、所定のクランク角度からの３０度の回転に要する時間を先の図４のステップ１６０の処理によって求めた時間を用いて予測する処理を行う。すなわち、上記変数「ｉ」の初期後、初めてステップ３４０に入る場合には、現在のクランク角度から３０度回転するのに要する時間である「ｔ３０ｎｅｘｔ［０］」が上記変数「ｔｏｆｆ」に加算される。また、２回目にステップ３４０に入る場合には、現在のクランク角度から３０度回転したところを基点として３０度回転するのに要する時間である「ｔ３０ｎｅｘｔ［１］」が上記変数「ｔｏｆｆ」に加算される。こうして上記変数「ｔｏｆｆ」に新たな時間が加算される毎に、上記差分「ｔｈｄｅｌｔａ」の値を３０度減算する。このステップ３４０の処理は、ステップ３５０〜ステップ３７０、及びステップ３３０の処理に基づき、上記差分「ｔｈｄｅｌｔａ」が３０度未満となるまで繰り返し行われる。
【００７７】
そして、ステップ３３０において上記差分「ｔｈｄｅｌｔａ」が３０度未満であると判断されると、ステップ３６０に移行する。このステップ３６０では、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までのクランク角度領域うち、ステップ３４０の処理でまだその回転に要する時間の算出がなされていない領域について、その回転に要する時間を上記変数「ｔｏｆｆ」に加算する。すなわち、ここでは、この領域を含む３０度の回転に要する時間として先の図４のステップ１６０において算出した時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」から、上記算出されていない時間を線形補間にて求めることで、これを上記変数「ｔｏｆｆ」に加算する。
【００７８】
このようにステップ３４０及びステップ３６０において現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転に要する所要時間を算出する際には、先の図４に示す予測時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」として、点火時期とするクランク角度に対応するものまでが用いられる。このため所要時間の算出に際し、３０度の回転に要する時間の計測結果のうち、上記（イ）「上記所定量だけ前のクランク角度を基点として現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転と等しい回転」に要する時間情報を有するものを用いることとなる。ちなみに、ここで所定量だけ前のクランク角度とは、７２０度前のクランク角度である。
【００７９】
こうしてステップ３６０の処理が終了すると、この一連の処理を一旦終了し、先の図３のステップ４００に移行する。このステップ４００では、ステップ３００にて算出される点火時期に基づき、通電開始時期を算出する。詳しくは、この処理は、図６に示すように、先の図５において算出された現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度までの回転に要する時間（上記変数「ｔｏｆｆ」の値）から通電時間を減算することで行う。そして、この処理が終了すると、先の図３のステップ５００に移行する。このステップ５００においては、上記ステップ４００において算出された通電開始時期やステップ３００において算出された点火時期を上記マイクロコンピュータ１２内においてタイマー設定する。
【００８０】
ちなみに、図６の処理において用いた通電時間は、図７に示す処理によって算出される。この図７に示す処理は、上記マイクロコンピュータ１２において所定周期（例えば「２５ｍｓ」）で繰り返し実行される。ここでは、先の図１に示したバッテリ電圧センサ２０の検出値と、点火コイル温度センサ２１の検出値とに基づいて、通電時間がマップ演算される。ここで、通電時間は、上記点火コイルＦＣから出力される電圧が点火プラグＦＰの点火制御にとって適切な電圧値となるような通電量に対応して設定される。
【００８１】
ここで、こうした態様にて行われる点火時期制御について図８を用いて更に説明する。
図８（ａ）はクランク信号、また、図８（ｂ）は点火出力の算出結果を、図８（ｃ）は点火コイルに通電される電流値をそれぞれ示している。ちなみに、図８においては、便宜上周期的な回転変動が生じていることを想定しており、また、通電時間が「３．５ｍｓ」、点火時期が「ＢＴＤＣ２５」であるとしている。
【００８２】
ここにおいて、現在のクランク角度が「ＢＴＤＣ７０」となると、先の図３に示す処理によって点火時期や通電開始時期が設定される。ここで、先の図４に示した今回の３０度（ＢＴＤＣ１００〜ＢＴＤＣ７０）の回転に要した時間「ｔ３０」は「４．９ｍｓ」である。また、ここでは周期的な回転変動がなされていると想定しているので、先の図４に示した各時間の比「ｒａｔｉｏ［２３］」、「ｒａｔｉｏ［２２］」は、それぞれ「５．１÷４．９≒１．０４」、「５．２÷５．１≒１．０２」となる（周期的な回転変動が想定されているためなまし処理の演算を省略）。
【００８３】
したがって、点火時期は以下の値となる。
４．９×１．０４＋（１５／３０）×４．９×１／０４×１．０２≒７．６９５ｍｓ
また、通電開始時期は以下の値となる。
【００８４】
７．６９５−３．５＝４．１９５ｍｓ
これら通電開始時期や点火時期の算出に用いたクランク軸３０の回転に要すると予測される時間は、実際の時間と略等しいものとなる。このため、通電時間についてはマージンがほとんど不要であり、上記点火コイルＦＣから出力される電圧が点火プラグＦＰの点火制御にとって適切な電圧値となるような通電量を設定することができる。このため、レギュレータによらずとも点火コイルＦＣに流れる電流を要求電流幅に納めることができ、ひいては、電子制御装置１０内部の発熱を抑えることができる。
【００８５】
特に、先の図３のステップ２１０の処理により、本実施形態では、一旦通電開始されると、クランク角度が「ＢＴＤＣ４０」となってもこれらの再度の算出を行わない設定となっている。したがって、適切な値として算出されている通電時間が更新され変更されることがないため、予め適切な通電量となるように設定された通電時間を用いて点火コイルＦＣに流れる電流を所望の値に正確に制御することができる。
【００８６】
しかも、このように通電時間の精度を優先させる制御をしながらも、上述した態様にてクランク軸３０の回転に要する時間を予測しながら点火時期を算出することで、点火時期についても、これを精度良く算出することができるようになる。
【００８７】
これに対し、従来の手法による点火時期制御の例を図８（ｄ）〜図８（ｆ）に示す。ここで、図８（ｄ）はクランク角度「ＢＴＤＣ７０」における点火出力の算出結果を、図８（ｅ）はクランク角度「ＢＴＤＣ４０」における点火出力の算出結果を、図８（ｆ）は点火コイルに通電される電流値をそれぞれ示している。
【００８８】
ここでは、適切な通電時間が上記同様「３．５ｍｓ」である場合を想定しているが、この従来の場合には、回転変動の影響を見込んでマージンを設けるために通電時間を「５．０ｍｓ」としている。そして、クランク角度「ＢＴＤＣ７０」、「ＢＴＤＣ４０」における点火出力の算出に際しては、それぞれそれ以前の１８０度の回転に要する時間の計測結果が用いられている。こうした計測結果によれば、３０度の回転に要する平均的な時間は「５．０ｍｓ」となる。
【００８９】
したがって、クランク角度「ＢＴＤＣ７０」において点火時期は以下の値となる。
５．０＋（１５／３０）×５．０＝７．５ｍｓ
また、クランク角度「ＢＴＤＣ７０」において通電開始時期は以下の値となる。
【００９０】
７．５−５．０＝２．５ｍｓ
一方、クランク角度「ＢＴＤＣ４０」において点火時期は以下の値となる。
（１５／３０）×５．０＝２．５ｍｓ
ここで、クランク角度「ＢＴＤＣ７０〜ＢＴＤＣ１０」の間は、圧縮行程であることに起因して上記クランク軸３０の回転速度が低下している。このため、クランク角度「ＢＴＤＣ７０〜ＢＴＤＣ４０」の回転に要する時間は「５．１ｍｓ」となり、クランク角度「ＢＴＤＣ４０〜ＢＴＤＣ１０」の回転に要する時間は「５．２ｍｓ」となり、いずれも平均の時間「５．０ｍｓ」よりも長いものとなっている。したがって、クランク角度「ＢＴＤＣ４０」を基準として点火時期の再算出をすることにより「５．１−５．０＝０．１ｍｓ」だけ通電時間が長期化する。また、クランク角度「ＢＴＤＣ４０〜ＢＴＤＣ１０」における回転速度の低下に起因して「（５．２−５．０）／２＝０．１ｍｓ」だけ点火時期が進角する。
【００９１】
このように従来の手法によれば、通電時間を適切な値に制御することができず、点火コイルへの通電量を要求電流幅に納めるためにレギュレータを必須とした。また、点火時期についても所望の点火時期との間にずれΔ（＝「０．１ｍｓ」）を生じるものとなっていた。
【００９２】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記（ア）〜（ウ）に要する時間情報を用いることで、クランク軸３０が現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度まで回転するのに要する所要時間を精度良く算出することができるようになる。
【００９３】
（２）時系列的に連続する等クランク角度の回転に要する各時間の間の比を算出し、これらと現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間とを用いることで、所要時間の計算を簡易に行うことができる。
【００９４】
（３）各時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」の算出に、７２０度前の計測時間の間の比を用いた。これにより、クランク軸３０の回転速度が被検出歯Ｔの歯のばらつきや気筒毎の燃焼効率のばらつきに起因して変動することを考慮することができる。
【００９５】
（４）計測時間の比「ｒａｔｉｏ［ｉ］」の算出に際し、計測時間に対する加重平均処理であるなまし処理を施すことで、同計測時間の比からノイズの影響を除去することができるようになる。
【００９６】
（５）上記加重平均処理として、前回の計測時間に対する今回の計測時間の比「ｔ３０／ｔ３０ｏｌｄ」に所定の重みβを乗算したものと、７５０度前の計測時間に対する７２０度前の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［２４］」に所定の重みαを乗算したものとの和を用いた。このように、７２０度前の値を用いることで、クランク軸３０の回転速度が被検出歯Ｔの歯のばらつきや気筒毎の燃焼効率のばらつきに起因して変動することを考慮することができるようになる。
【００９７】
（６）燃料カットがなされていると判断されると、前回の計測時間に対する今回の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［０］」に、７５０度前の計測時間に対する７２０度前の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［２４］」の値を代入することで、燃料噴射再開時の点火時期の算出精度を確保することができる。
【００９８】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９９】
本実施形態では、当該機関の始動時に上記クランク角センサ２２によって計測される各等クランク角度の回転に要する時間と、次の等クランク角度の回転に要すると予測される時間との関係を定めるデータを、上記マイクロコンピュータ１２に予め記憶しておく。そして、当該機関の始動時には、現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間と上記データとに基づいて所要時間を算出する。これは、内燃機関の始動時には、クランク軸の回転変動が大きく、クランク角センサ２２の計測結果に基づいて現在のクランク角度を基点とした回転に要する時間を予測することは困難であるためである。
【０１００】
上記マイクロコンピュータ１２に記憶するデータを図９に示す。このデータは、各クランク角度領域におけるクランク角度３０度の回転に要する計測時間に対する次の等クランク角度の回転に要すると予測される時間の比を有する。ここで、クランク角度３０度の計測時間としては、「１００ｍｓ」、「８０ｍｓ」、「６０ｍｓ」、「４０ｍｓ」、「２０ｍｓ」、「１０ｍｓ」が取られている。また、クランク角度領域としては、「ＢＴＤＣ１００〜ＢＴＤＣ７０」、「ＢＴＤＣ７０〜ＢＴＤＣ４０」、「ＢＴＤＣ４０〜ＢＴＤＣ１０」、「ＢＴＤＣ１０〜ＡＴＤＣ２０」、「ＡＴＤＣ２０〜ＡＴＤＣ５０」、「ＡＴＤＣ５０〜ＡＴＤＣ８０」が設定されている。ここで、例えばクランク角度領域が「ＢＴＤＣ１０〜ＡＴＤＣ２０」での計測時間が「２０ｍｓ」であった場合に、クランク角度「ＢＴＤＣ１０〜ＡＴＤＣ２０」までの回転に要する時間とクランク角度「ＡＴＤＣ２０〜ＡＴＤＣ５０」までの回転に要する時間との比は、「０．９６」となっている。このように、１８０度のクランク角度に渡るデータとすることで、４気筒の内燃機関において、燃焼サイクルによるクランク軸３０の回転変動を考慮することができる。
【０１０１】
図１０に、当該機関の始動時であるときに先の図３のステップ１００の処理として行う処理の手順を示す。なお、ここで始動時とは、内燃機関のクランク軸３０のスタータによるモータリングからスタータによらず自立運転をすることのできる状態となるまでのことである。この始動時であるか否かの判断は、例えば、スタータ起動後、クランク軸３０の回転速度が所定の回転速度（例えば「５００ｒｐｍ」）を越えたか否かによって行えばよい。
【０１０２】
図１０に示す一連の処理においては、まずステップ１７０において、現在のクランク角度に至る３０度の回転に要した時間を計測値「ｔ３０」として計測する。
続くステップ１８０では、時系列的に連続する等クランク角度の回転に要する時間の間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］（ｉ＝０〜５）」を、先の図９に示すデータに基づいて算出する。ここで、この時間の間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］」は、現在のクランク角度を基点として、「（ｉ−１）×３０〜ｉ×３０」度回転するのに要する時間と、「ｉ×３０〜（ｉ＋１）×３０」度回転するのに要する時間との間の比とされる。すなわち例えば、現在のクランク角度の前後の各３０度の回転に要する時間の比「ｒａｔｉｏ２［０］」を、先の図９に示したデータにおいて計測時間を「ｔ３０」とし、クランク角度領域を現在のクランク角度に至る３０度の領域とすることで算出する。また例えば、現在のクランク角度よりも３０度遅角したクランク角度の前後の各３０度の回転に要する時間の比「ｒａｔｉｏ［１］」を、先の図９に示したデータにおいて計測時間を「ｔ３０」とし、クランク角度領域を現在のクランク角度からの３０度の領域とすることで算出する。
【０１０３】
この際、計測時間「ｔ３０」が先の図９に示す値と一致しないときには、線形補間等の補間処理を用いることで、上記時間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］」を算出する。ちなみに、図１０においては、こうした補間処理等を含む時間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］」の算出を、関数ｆ０にて表記している。また、この関数ｆ０は、その独立変数としてのクランク角度を図９に示したデータのクランク角度領域と対応させる処理をも行う。すなわち、現在のクランク角度が「ＢＴＤＣ７０」である場合、関数ｆ０では、上記データのうちのクランク角度領域「ＢＴＤＣ７０〜ＢＴＤＣ４０」の部分を用いて上記時間の比「ｒａｔｉｏ２［０］」を算出する。そして、このときには、上記時間の比「ｒａｔｉｏ２［５］」に対応して、関数ｆ０の独立変数として「ＢＴＤＣ７０＋１５０」が入力されると、同関数ｆ０では、上記データのうち「ＢＴＤＣ１００〜ＢＴＤＣ７０」のクランク角度領域の値にアクセスする。
【０１０４】
なお、このステップ１８０の処理においては、全て計測時間「ｔ３０」を用いて時間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］」を算出するため、「ｉ」が大きくなるほど、その値の信頼性が低下するものとなっている。しかし、始動時はクランク軸３０の回転速度が小さく、通電時間がクランク角度で３０度を上回ることはほとんどないと考えられるためにこうした簡易な処理としている。
【０１０５】
ステップ１８０の処理がなされると、ステップ１９０に移行する。ステップ１９０では、現在のクランク角度を基点として「３０×ｉ〜３０×（ｉ＋１）」度の回転に要すると予測される時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」をそれぞれ算出する。すなわち、例えば現在のクランク角度における計測値「ｔ３０」と、上記時間の間の比である「ｒａｔｉｏ２［０］」との乗算によって、現在のクランク角度を基点として３０度回転するのに要すると予測される時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［０］」を算出する。
【０１０６】
こうしてステップ１９０の処理が終了すると、先の図３のステップ２００に移行する。このように、本実施形態では、図９に示すデータを用いることで、上記３０度回転するのに要すると予測される時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」を適切に算出することができ、ひいては、上記所要時間を精度良く算出することができるようになる。
【０１０７】
なお、当該機関の始動時には、先の図３のステップ４００の処理（図６の処理）において用いる通電時間の算出の周期を先の図１１に示すように（例えば「２ｍｓ」に）変更する。ここでは、始動後における通電時間の算出周期よりも始動時の通電時間の算出周期の方が短くなるように設定する。これは、始動時にはバッテリ電圧の変動が始動後と比べて大きいためである。
【０１０８】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（６）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（７）図９に示すデータを用いることで、始動時において、上記３０度回転するのに要すると予測される時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」を適切に算出することができ、ひいては、上記所要時間を精度良く算出することができるようになる。
【０１０９】
（８）始動後における通電時間の算出周期よりも始動時の通電時間の算出周期の方が短くなるように設定することで、バッテリ電圧の変動が大きな始動時においても通電時間として適切な値を算出することができるようになる。
【０１１０】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１１１】
本実施形態では、上記時系列的に連続する等クランク角度の回転に要する時間の間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］（ｉ＝０〜５）」を、先の図９に示すデータに加えて、内燃機関の冷却水の温度及びバッテリの電圧を加味して算出する。これは以下の２つの理由による。
【０１１２】
まず第１の理由として、内燃機関の始動時においては、特に当該機関の暖機性が低い（冷間始動）ほどクランク軸の回転に際してのフリクションが大きくなるため、当該機関の暖機状態に応じてクランク軸の回転変動量が大きく相違するものとなっていることによる。また、第２の理由として、内燃機関の始動時において、クランク軸の回転状態は、スタータに給電するバッテリの電圧に大きく影響されることによる。
【０１１３】
このため本実施形態では、当該機関の暖機性の指標となる冷却水の温度や、バッテリの電圧を加味することで、上記時間の間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］（ｉ＝０〜５）」の適切性の向上を図る。
【０１１４】
具体的には、本実施形態では、先の図１０に示した処理の手順に代えて、図１２に示す処理の手順とする。この処理の手順においては、先の図１０におけるステップ１８０に代えてステップ１８５の処理を行う。すなわち、ここでは、先の図９に示したデータに基づく値（補間を含む）ｆに、冷却水の温度及びバッテリの電圧によって定まる補正係数Ｋを乗算することで、上記時間の間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］（ｉ＝０〜５）」を算出するようにする。
【０１１５】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（６）の効果や、先の第２の実施形態の上記（７）及び（８）の効果に加えて更に以下の効果がえら得るようになる。
【０１１６】
（９）当該機関の暖機性の指標となる冷却水の温度や、バッテリの電圧を加味することで、上記時間の間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］ｉ＝０〜５」をより適切な値とすることができる。
【０１１７】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・各時間「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」の算出は、７２０度（の整数倍）前の計測時間の間の比を用いるものに限らない。例えば３６０度の整数倍前の計測時間の間の比を用いれば、被検出歯Ｔのばらつき等、クランク軸の回転を検出する手段の特性ばらつきを考慮することができる。また、気筒数をＮとしたとき、「７２０／Ｎ」度の所定の整数倍だけ前の計測時間の間の比を用いることで、燃焼サイクルに起因する回転変動を考慮することができる。ちなみに、「７２０／Ｎ」度は、通常、当該機関の各気筒の上死点の間のずれ量となる。
【０１１８】
・計測時間の比「ｒａｔｉｏ［ｉ］」の算出に用いる加重平均処理としては、２周期（の整数倍）前の計測時間の比「ｒａｔｉｏ［２４］」を用いるものに限らない。例えば３６０度の整数倍前の計測時間の間の比を用いれば、被検出歯Ｔのばらつき等、クランク軸の回転を検出する手段の特性ばらつきを考慮することができる。また、気筒数をＮとしたとき、「７２０／Ｎ」度の所定の整数倍だけ前の計測時間の間の比を用いることで、燃焼サイクルに起因する回転変動を考慮することができる。ちなみに、「７２０／Ｎ」度は、通常、当該機関の各気筒の上死点の間のずれ量となる。
【０１１９】
・通電制御の開始後には、所要時間の再度の算出がなされないように設定しなくても点火時期を高精度に制御することはできる。
・第２及び第３の実施形態では、全て計測時間「ｔ３０」を用いて時間の比「ｒａｔｉｏ２［ｉ］」を算出するようにしたがこれに限らない。これら実施形態に例示したやり方で「ｒａｔｉｏ２［０］」を算出した後、「ｔ３０ｎｅｘｔ［０］」を算出し、「ｒａｔｉｏ２［１］」については、ｆ０（ｔ３０ｎｅｘｔ［０］、現在角度＋３０）によって算出するようにしてもよい。こうした態様にて、「ｒａｔｉｏ２［ｉ］（ｉ＝１〜５）」を、ｆ０（ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ−１］、現在角度×ｉ）によって算出するなら、「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｊ］（ｊ＝１〜５）」の値の信頼性を高めることができる。また、通電時間が３０度のクランク角度を上回らないなら「ｒａｔｉｏ２［０］」のみを算出することで処理の簡易化を図ってもよい。
【０１２０】
・第３の実施形態において、上記補正係数Ｋの設定に際して、バッテリの蓄電量を加味するようにしてもよい。これは、バッテリの蓄電量に応じてスタータの起動に伴うバッテリの電圧の低下度合いが異なることから、内燃機関の始動時において、クランク軸の回転状態は、バッテリの蓄電量にも影響されるからである。また、上記補正係数Ｋは、冷却水温、バッテリ電圧、バッテリ蓄電量の少なくとも１つに応じて設定されるようにしてもよい。更に、始動時において冷却水温、バッテリ電圧、バッテリ蓄電量の少なくとも１つに応じた所要時間の補正としては、上記補正係数Ｋに限らず、例えば先の図５で算出する所要時間を直接補正するようにしてもよい。
【０１２１】
・図９に示したデータを用いた所要時間の算出精度には、スタータのモータ容量や、内燃機関の圧縮比等が影響する。このため、基本となる上記データを予め用意した後、当該制御装置を搭載する車両のスタータや内燃機関の圧縮比に応じて、上記データに基づく所要時間の算出を補正する手段を備えるようにしてもよい。この手段は、例えば、用いるスタータや内燃機関毎に上記補正係数Ｋを設定することなどして構成してもよい。これにより、基本となるデータの流用性を高めることができる。
【０１２２】
・クランク角度を検出する手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えばクランク信号が気筒数に関係なく等クランク角毎に多数生じる多パルス系のものに限らず、各気筒辺り１又は２つのクランク信号が生じるような気筒パルス系のものとしてもよい。
【０１２３】
・クランク角度についての検出信号であるクランク信号に基づき、クランク軸の所定の回転に要する時間を計測する計測手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。等クランク角度毎に逐次計測を行う代わりに、所定のクランク角度領域でのみ行うようにしてもよい。
【０１２４】
・計測手段の計測結果の有する３つの時間情報に基づいて前記所要時間を算出する算出手段としては、上記各実施形態やその変形例で例示したものに限らない。例えば、「ｔ３０ｎｅｘｔ［ｉ］」を逐次算出する代わりに、現在のクランク角度から６０度や９０度の回転に要する時間を一括して予測算出する要にしてもよい。ちなみに、現在のクランク角度から９０度の回転に要する時間は、２周期前のクランク角度の９０度の回転に要する時間と、計測時間ｔ３０との積を、２周期前のクランク角度に至る３０度の回転に要する時間で除算することで算出できる。こうした手法を用いるなら、乗除演算数を低減することができるため、乗除演算に弱いマイクロコンピュータを用いた場合には、その演算負荷を低減することができる。最も、こうした「３０×ｎ」度の回転に要する時間を一括して算出するものにも限らない。要は、現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度に至るまでの所定角度の回転に要する時間情報と、上記所定量だけ前のクランク角度を基点として現在のクランク角度から所望のクランク角度までの回転に等しい回転に要する時間情報と、現在のクランク角度に至るまでの上記所定角度の回転に要する時間情報とを用いるものであればよい。又は、現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間ついての計測手段による計測結果に基づき、現在のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間の間の相対的な関係を予測することで所要時間を算出するものであってもよい。
【０１２５】
・点火装置の構成としては、先の図１に例示したものに限らない。例えばＤＬＩ（distributor-less ignition）の代わりに、ディストリビュータを備えるものでもよい。また、例えばイグニッションモジュールが電子制御装置内に備えられないものでもよい。
【０１２６】
・内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から当該機関の所定箇所を制御する所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を算出することで所望のクランク角度において所定箇所を制御する内燃機関の制御装置としては、点火装置の制御装置に限らない。例えば、図１３に示すように、燃料噴射装置の制御装置としてもよい。すなわち、例えば内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する制御を行う場合には吸気行程の少し前に燃料の噴射を終了すると最も効率のよい燃焼が行われる等、燃料噴射の終了タイミングは燃料の噴射タイミングを適切なものとする上での重要なパラメータとなっている。このため、この燃料噴射タイミングの算出に、本発明にかかる所要時間の算出を適用することは有効である。
【０１２７】
・その他、内燃機関としては、例えば４気筒のものに限らず、また上記所定箇所の制御が燃料噴射制御である場合には、内燃機関としてガソリンエンジンの代わりに、ディーゼルエンジンとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第１の実施形態の構成を示す図。
【図２】４気筒の内燃機関のクランク軸の回転変動を例示する図。
【図３】同実施形態にかかる点火時期制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態にかかるクランク軸の回転に要する時間を予測する処理手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態において点火時期までの所要時間を算出する手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態において通電開始時期の算出態様を示すフローチャート。
【図７】同実施形態において点火コイルへの通電時間の算出態様を示すフローチャート。
【図８】同実施形態における点火時期の制御態様を示すタイムチャート。
【図９】本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第２の実施形態において用いるデータを示す図。
【図１０】同実施形態にかかるクランク軸の回転に要する時間を予測する処理手順を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態において点火コイルへの通電時間の算出態様を示すフローチャート。
【図１２】本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第３の実施形態において、クランク軸の回転に要する時間を予測する処理手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の内燃機関の制御装置を燃料噴射量の制御装置に適用した実施形態にかかるタイムチャート。
【図１４】加速時における従来の点火制御態様を示すタイムチャート。
【図１５】減速時における従来の点火制御態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【０１２９】
１０…電子制御装置、１１…イグニッションスイッチ、１２…マイクロコンピュータ、１３…インターフェース、２０…バッテリ電圧センサ、２１…点火コイル温度センサ、２２…クランク角センサ、３０…クランク軸、３１…タイミングロータ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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