(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に設けられた筒内圧センサと、
所定のクランク角間隔でパルス信号を出力するクランク角センサと、
前記クランク角センサから前記パルス信号が出力される二つのタイミングである第１のタイミングと第２のタイミングでの筒内圧を前記筒内圧センサから取得する手段と、
前記第１のタイミングでの筒内圧と前記第２のタイミングでの筒内圧とに基づいて、機関始動開始後に最初に圧縮行程となる気筒を判別する判別手段と、
該気筒の圧縮行程中、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングでの筒内圧と、圧縮行程中に筒内圧及び筒内容積の間に成立する所定の関係と、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングの間のクランク角間隔と、クランク角及び筒内容積の間に成立する所定の関係とに基づき、前記第１のタイミングのクランク角の値を特定するクランク角特定手段と、
を備え、
前記第１のタイミングと前記第２のタイミングの間のクランク角間隔が、前記パルス信号のクランク角間隔の複数倍である
ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記圧縮行程中に筒内圧及び筒内容積の間に成立する所定の関係が、筒内圧と、筒内容積を所定の指数で累乗した値との積が一定であるという関係であることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記クランク角特定手段が、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングにおける前記積の差を最もゼロに近づけさせるようなクランク角の値を前記第１のタイミングのクランク角の値として特定することを特徴とする請求項２記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１のタイミングが、機関始動開始後、最初にパルス信号が出力されるタイミングであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多気筒内燃機関の制御装置に係り、特に、機関始動時においてクランク角の特定を速やかに行えるようにした多気筒内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、多気筒内燃機関のクランク角はクランク角センサによって検出される。即ち、クランクシャフトには、等角度間隔で複数の歯が形成されたタイミングロータが取り付けられ、このタイミングロータに対向して配置されたクランク角センサが、歯の通過毎にパルス信号を出力する。コントロールユニットは、クランク角センサからのパルス信号を入力して、歯の間隔に相当するクランク角の進行を検知する。一方、タイミングロータにおいて、特定気筒の上死点に相当する、３６０°のうちの１箇所が欠歯とされている。またカムシャフトについてもタイミングロータとカム角センサとが設けられ、コントロールユニットは、カム角センサから出力される信号とクランク角センサから出力される欠歯信号とにより基準気筒となる１気筒の上死点を検知する。さらにコントロールユニットは、基準気筒の上死点をクランク角０°としてそこからクランクパルス信号数をカウントすることにより、４ストロークエンジンの１サイクルである０〜７２０°までのクランク角を検出すると共に、どの気筒がどの行程（吸気、圧縮、膨張、排気）にあるかの気筒判別を行う。
【０００３】
このように、かかる構成においては、少なくともクランクシャフトのタイミングロータの欠歯が検出されるまではクランク角が特定できず、また気筒判別も行えない。従ってクランク角特定及び気筒判別までにクランクシャフトが約３６０°回転しなければならない場合がある。このことは機関の始動時間を短縮しようとする際に障害となる。特に近年では、筒内圧等の筒内情報に基づいて点火時期、燃料噴射量及び燃料噴射時期等を制御する内燃機関の制御装置も知られており、この制御装置では殆どがクランク角ベースの制御を採用するため、クランク角特定及び気筒判別の遅れはその性能に大きく影響する虞がある。
【０００４】
早期のクランク角特定及び気筒判別を行うため、クランクシャフトのタイミングロータの欠歯箇所を増やしたり、磁気抵抗素子を用いてクランク角を連続的に検知したりする方法もあるが、これらは現状のハード構成を変更するものであり、コスト増の要因となる。
【０００５】
一方、特許文献１には、ソフト的な手法を用いて機関始動時におけるクランク角を特定する方法が開示されている。この方法によれば、機関始動時において、クランキング開始直後に圧縮行程となっている気筒の筒内圧の上昇速度は、クランキングが開始されるときのクランク角が圧縮下死点に対し遅いタイミングであるほど、小さくなるとされている。そこでこの特性を利用して、そのような圧縮気筒の筒内圧の上昇速度に基づいてクランキング開始時のクランク角を特定するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２０９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法によると、圧縮気筒の筒内圧の上昇速度に基づいてクランキング開始時のクランク角を特定するため、その筒内圧の上昇速度と、クランキング開始時のクランク角との関係が機関始動毎にバラつく可能性があることを考慮すると、必ずしも十分な精度でクランク角を特定できない可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、機関始動時に迅速に且つ精度良くクランク角を特定することができる多気筒内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る多気筒内燃機関の制御装置は、気筒毎に設けられた筒内圧センサと、所定のクランク角間隔でパルス信号を出力するクランク角センサと、前記筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて、始動開始後に最初に圧縮行程となる気筒を判別する判別手段と、該気筒の圧縮行程中、前記クランク角センサから前記パルス信号が出力される二つのタイミングにおいて、前記筒内圧センサにより検出された筒内圧を取得すると共に、これら筒内圧と、圧縮行程中に筒内圧及び筒内容積の間に成立する所定の関係と、前記二つのタイミングの間のクランク角間隔と、クランク角及び筒内容積の間に成立する所定の関係とに基づき、前記二つのタイミングのうちの先のタイミングのクランク角の値を特定するクランク角特定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この本発明の一形態によれば、既存のハード構成を大幅に変更することなく、ソフト的な手法を用いて、機関始動時におけるクランク角の値を迅速に且つ精度良く特定することができる。そしてこのようにクランク角の値が特定されれば、所定の燃料噴射制御や点火制御が実行可能となり、従って最初の圧縮行程気筒から所定の始動制御を実行可能となり、機関始動時間を短縮化することができる。クランク角の特定に用いられる値や関係には機関始動毎にバラつくものが少なく、しかも特定されるクランク角は、クランク角センサからパルス信号が出力される予め定められた所定クランク角間隔毎のクランク角に限定される。このため、クランク角を高精度で、且つ安定して特定することが可能となる。
【００１１】
前記圧縮行程中に筒内圧及び筒内容積の間に成立する所定の関係は、筒内圧と、筒内容積を所定の指数で累乗した値との積が一定であるという関係であるのが好ましい。
【００１２】
即ち、圧縮行程における圧縮が理想的な断熱圧縮であるとすると、圧縮行程中における筒内圧Ｐと筒内容積Ｖとの間にはＰＶκ＝（一定）（但しκは所定の指数）の関係が成立することが判明している。従ってこの関係を利用することにより高精度でクランク角を特定可能となる。
【００１３】
また、前記クランク角特定手段は、前記二つのタイミングにおける前記積の差を最もゼロに近づけさせるようなクランク角の値を前記先のタイミングのクランク角の値として特定するのが好ましい。
【００１４】
圧縮気筒について、前記二つのタイミングのうちの先のタイミングの筒内圧をＰ１、筒内容積をＶ１、前記二つのタイミングのうちの後のタイミングにおける筒内圧をＰ２、筒内容積をＶ２とすると、前記ＰＶκ＝（一定）の関係によりＰ１・Ｖ１κ＝Ｐ２・Ｖ２κが成り立つ。従って、Ｐ１・Ｖ１κ−Ｐ２・Ｖ２κを最もゼロに近づけさせるようなクランク角の値が、先のタイミングのクランク角の値として特定可能である。
【００１５】
前記二つのタイミングの間のクランク角間隔は、前記クランク角センサから出力されるパルス信号の前記クランク角間隔の複数倍であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、機関始動時に迅速に且つ精度良くクランク角を特定することができる多気筒内燃機関の制御装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１８】
本実施形態における多気筒内燃機関の制御装置は、通常の制御装置と異なり、筒内情報検出手段により検出される筒内情報に基づいて機関の各種制御量（点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期等）を直接的に制御する。即ち、通常の制御装置では、エンジンの各運転状態について、最適と思われる制御量を予め実験等により求めてマップ化しておき、実際のエンジンの運転時に各マップ値を当てはめてエンジンの制御を行うマップ制御が一般的に行われる。これに対し、本実施形態の制御装置では、エンジン運転時における筒内の燃焼状態を直接検出し、この検出された燃焼状態を、予め定められた最適な燃焼状態に合わせ込むように各種制御量が制御される。この手法によれば、従来多大な時間と労力とが費やされていた各種マップの作成、即ち適合という作業を大幅に簡略化することができ、開発期間の大幅な短縮等を図れる利点がある。
【００１９】
筒内燃焼状態を表す筒内情報としては筒内圧が代表的であり、本実施形態の制御装置においても筒内圧を検出するための筒内圧センサが気筒毎に設けられる。また制御される制御量としては、燃焼開始時期（ガソリンエンジンでは点火時期、ディーゼルエンジンでは着火時期）、燃料噴射量、燃料噴射時期等が代表的である。
【００２０】
図１に、本実施形態に係る多気筒内燃機関の制御装置を示す。内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生するものである。図には１気筒しか示されていないが、内燃機関１は多気筒エンジンとして構成され、本実施形態の場合４気筒エンジンとして構成されている。また本実施形態の内燃機関１は火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。
【００２１】
各燃焼室３の吸気ポートは、気筒毎の吸気枝管５に接続され、各燃焼室３の排気ポートは、気筒毎の排気枝管６に接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごと即ち燃焼室３ごとに配設されている。更に、内燃機関１は、気筒毎に点火プラグ７を有し、点火プラグ７は、対応する燃焼室３内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。
【００２２】
各吸気枝管５の上流側には、集合通路としてのサージタンク８が接続されている。サージタンク８の上流側には、吸気管Ｌ１が接続されており、吸気管Ｌ１は、エアクリーナ９を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、吸気管Ｌ１の中途（サージタンク８とエアクリーナ９との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）１０が配設されている。一方、排気枝管６の下流側には、三元触媒を含む前段触媒装置１１ａおよびＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置１１ｂが接続されている。
【００２３】
更に、内燃機関１は、気筒毎にインジェクタ１２を有し、インジェクタ１２は吸気枝管５に配設されて吸気ポート内に向けて燃料噴射するようになっている。なお内燃機関１はこのような吸気通路（特に吸気ポート）噴射式に限らず、直噴式などであっても構わない。
【００２４】
上述の各点火プラグ７、スロットルバルブ１０及び各インジェクタ１２は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ２０には、クランク角センサ１４を始めとした各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２等を制御する。
【００２５】
また、内燃機関１は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ１５を気筒毎に有している。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されている。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３における筒内圧に相当する信号をＥＣＵ２０に出力する。なお筒内圧センサ１５によって検出される筒内圧は大気圧に対する相対圧である。更に、内燃機関１は、サージタンク８内の吸入空気の圧力（吸気圧）を絶対圧として検出する吸気圧センサ１６を有している。吸気圧センサ１６は、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されており、サージタンク８内の吸入空気の絶対圧を示す信号をＥＣＵ２０に与える。クランク角センサ１４、各筒内圧センサ１５および吸気圧センサ１６の検出値は、微小時間おきにＥＣＵ２０の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ更新記憶される。
【００２６】
ここで、クランク角センサ１４によるクランク角の検出に関して説明すると、内燃機関１のクランクシャフトには図２（Ａ）に示されるようなロータ（タイミングロータ）２６が固定されており、このロータ２６には例えば２歯だけ欠歯した７０個の歯２６ａが所定角度Δθ（本実施形態ではΔθ＝５°）間隔で且つ等角度間隔で形成されている。これら歯２６ａに対向して、例えば電磁ピックアップからなるクランク角センサ１４が配置される。このクランク角センサ１４はロータ２６の歯２６ａがクランク角センサ１４を通過する毎にパルス信号を出力する。
【００２７】
即ち、ロータ２６の歯２６ａがクランク角センサ１４に近づくとき及びクランク角センサ１４から離れるときに、クランク角センサ１４は図４（Ｂ）にＸで示されるように電位が互いに逆向きの出力電圧（センサ出力）Ｖを発生する。このセンサ出力Ｖが、一定電圧を基準としてＡＤ変換器により波形整形され、その結果図４（Ｂ）にＹで示されるようなロータ２６の歯２６ｂに対応した矩形波であるパルス信号（クランクパルス）が発生され、ＥＣＵ２０に入力される。こうしてＥＣＵ２０は、入力されたパルス信号から角度Δθ（＝５°）毎にクランク角を認識可能である。
【００２８】
本実施形態では図４（Ｂ）に示すパルス信号が立ち上がった時がそのパルス信号の基準時とされる。つまりＥＣＵ２０は、そのパルス信号が立ち上がった瞬間毎に、Δθのクランク角度の進行を検出することになる。なお、パルス信号が立ち下がった時をパルス信号の基準時としてもよい。
【００２９】
ロータ２６の欠歯部分２６ｂがクランク角センサ１４を通過すると図４（Ｂ）にＺで示されるようにパルス同士の間隔が大きくなる。この欠歯部分２６ｂに相当する信号と、カムシャフトのタイミングロータに対向して設けられたカム角センサ（いずれも図示せず）の信号とから、ＥＣＵ２０は、予め定められた基準気筒の上死点を検出し、さらに気筒判別を行う。さらにＥＣＵ２０はこの基準気筒の上死点からクランクパルス数をカウントして内燃機関１のクランク角を検出する。ＥＣＵ２０はさらに、所定時間の間に発生されるクランクパルス数をカウントして機関回転速度ＮＥを算出する。
【００３０】
ところで、この構成のみだと、少なくともクランクシャフトのタイミングロータの欠歯部分２６ｂが検出されるまではクランク角の値を特定できず、また気筒判別も行えない。従って、機関の始動開始直後、最長の場合でクランクシャフトが約３６０°回転するまで、クランク角の特定及び気筒判別が行えず、クランク角に基づいた燃料噴射制御及び点火制御を実行することができない。このことは、機関の始動時間を短縮する上で問題となる。
【００３１】
そこで、本実施形態の多気筒内燃機関の制御装置は、この問題を解決するために、機関始動時において次のような処理を実行し、早期のクランク角特定及び気筒判別を可能としている。
【００３２】
以下、本実施形態における機関始動時の処理を説明する。ここで、本実施形態の内燃機関は４気筒であり、クランク軸方向の一端側から順に第１気筒（＃１）、第２気筒（＃２）、第３気筒（＃３）、第４気筒（＃４）を有するものとする。図３を参照して、点火順序ないし燃焼順序は図に上から示すような順序、即ち第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順である。また図３には、クランク角の進行に伴った各気筒の各行程（吸気、圧縮、膨張、排気）を示す。各行程は１８０°のクランク角期間を有し、全気筒が全行程を終える内燃機関の１サイクルは７２０°のクランク角期間である。
【００３３】
図４に、本実施形態において実行される機関始動時の処理を示す。また図５には、機関始動開始後に最初に圧縮行程となっている気筒（以下、圧縮気筒という）の筒内圧Ｐの変化の様子と、クランクパルスＹの発生状態とを示すので適宜参照されたい。まず、運転手によりイグニッションスイッチがオンされる（Ｓ１０１）。このときはまだ内燃機関のクランキング即ち始動は開始されておらず、ＥＣＵ２０及びセンサ類への通電のみが実行される。従って、サージタンク８内は大気圧Ｐａとなっており、この大気圧Ｐａが絶対圧として吸気圧センサ１６により検出され、ＥＣＵ２０に取得される。この大気圧の検出値Ｐａは後に筒内圧の検出値を絶対圧に補正するときに使用される。こうして大気圧Ｐａの取得を終えた後、内燃機関のクランキング即ち始動が開始される（Ｓ１０２）。このクランキングが開始された時点におけるクランク角をθｓとする。
【００３４】
内燃機関の始動が開始されると、各気筒の筒内圧センサ１５によって検出される各気筒の筒内圧Ｐが、クランクパルスが出力されるタイミングで、ＥＣＵ２０によって取得され、絶対圧に換算された後、ＥＣＵ２０のバッファに記憶される。ＥＣＵ２０はまず、機関始動開始後、最初にクランクパルスが出力されたタイミング（以下、「第１のタイミング」という）θ１で、各気筒の筒内圧の検出値を取得し、これら筒内圧の検出値をＳ１０１で取得した大気圧Ｐａを用いて絶対圧に換算した後、各気筒の筒内圧Ｐ１（ｉ）（ｉは気筒番号を意味し、ｉ＝１，２，３，４）としてバッファに記憶する（Ｓ１０３）。次に、ＥＣＵ２０は、第１のタイミングθ１から、クランク角間隔Δθの所定数倍に等しいクランク角間隔α（本実施形態ではα＝４Δθ＝２０°ＣＡ）だけ遅れたクランクパルス出力タイミング（以下、「第２のタイミング」という）θ５で、各気筒の筒内圧の検出値を取得し、これら筒内圧の検出値をＳ１０１で取得した大気圧Ｐａを用いて絶対圧に換算した後、各気筒の筒内圧Ｐ５（ｉ）としてバッファに記憶する（Ｓ１０４）。
【００３５】
次にＥＣＵ２０は、これら各気筒の筒内圧Ｐ１（ｉ）、Ｐ５（ｉ）を用いて、機関始動開始後に最初に圧縮行程となっている気筒（圧縮気筒）を判別する（Ｓ１０５）。即ち、図６に示すように、クランキングが開始される前（θｓより前）はすべての気筒の筒内圧Ｐ（ｉ）がほぼ大気圧Ｐａに維持されている。次いで、クランキングが開始されると（θｓの後）、圧縮行程の途中にあった気筒（図示例では第１気筒）の筒内圧Ｐ（１）が次第に上昇する。これに対し、残りの気筒（図示例では第２気筒、第３気筒、第４気筒）の筒内圧Ｐ（２），Ｐ（３），Ｐ（４）はほとんど変化しない。
【００３６】
そこで、ＥＣＵ２０は、第１のタイミングθ１における各気筒の筒内圧Ｐ１（ｉ）と、第２のタイミングθ５における各気筒の筒内圧Ｐ５（ｉ）との差ないし変化量ΔＰ（ｉ）（＝Ｐ５（ｉ）−Ｐ１（ｉ））を算出し、この筒内圧変化量ΔＰ（ｉ）が正値又は最大である気筒を圧縮気筒であると判別する。なお、この圧縮気筒の特定により、図３に示したような各気筒の行程状態が同時に特定されることとなる。
【００３７】
圧縮気筒の判別方法については他の方法も考えられる。例えば、単に第２のタイミングθ５の各気筒の筒内圧Ｐ５（ｉ）を大気圧Ｐａ又は所定のしきい値と比較し、大気圧Ｐａ又は所定のしきい値より高くなっている気筒を圧縮気筒と特定してもよい。
【００３８】
次に、ＥＣＵ２０は、特定された圧縮気筒（便宜上第１気筒とする）に関して、Ｓ１０３，１０４で取得した筒内圧Ｐ１（１）、Ｐ５（１）（以下単にＰ１，Ｐ５とする）を用い、以下に述べるような所定の演算処理を実行して、第１及び第２のタイミングにおけるクランク角θ１，θ５の値（即ち、クランク角θ１，θ５が何度であるか）を特定する（Ｓ１０６）。
【００３９】
即ち、圧縮行程における圧縮が理想的な断熱圧縮であるとすると、圧縮行程中における筒内圧Ｐ（絶対圧）と筒内容積Ｖとの間にはＰＶκ＝（一定）の関係が成立することが判明している。ここでκは所定の指数であり、例えばκ＝１．３２である。言い換えれば、圧縮行程中では、筒内圧Ｐと、筒内容積Ｖを所定の指数κで累乗した値Ｖκとの積ＰＶκは一定に保たれる。よって、Ｓ１０５で特定された圧縮気筒については、第１のタイミングθ１における筒内容積をＶ１、第２のタイミングθ５における筒内容積をＶ５とすると、次の関係が成立する。  
Ｐ１・Ｖ１κ＝Ｐ５・Ｖ５κ  ・・・（１）
ここで次のような関数Ｇ（θ）を考える。  
Ｇ（θ）＝Ｐ１・Ｖ１κ−Ｐ５・Ｖ５κ  ・・・（２）
この場合、Ｇ（θ）をゼロとするような筒内容積Ｖ１、Ｖ５の値、ひいてはそれら筒内容積Ｖ１、Ｖ５に対応するクランク角の値を求めれば、その求められたクランク角の値が第１及び第２のタイミングにおけるクランク角の値ということになる。
【００４０】
ところで、クランク角θと筒内容積Ｖとの間には幾何学的に決定される一定の関係があり、本実施形態ではこの関係がＥＣＵ２０に図７に示すようなマップの形式（関数の形式でもよい）で記憶されている。
【００４１】
また、筒内容積Ｖ１に対応するクランク角θ１と、筒内容積Ｖ５に対応するクランク角θ５との間にはα（＝４Δθ＝２０°）のクランク角間隔があり、両者の間にはθ５＝θ１＋αの関係がある。
【００４２】
図８は、図７のマップ中のクランク角θと筒内容積Ｖとの関係をグラフ化して示したものである。図示するように、圧縮行程では、クランク角θの増加につれ筒内容積Ｖが減少する傾向がある。図８を参照して、ＥＣＵ２０は、図７のマップから、Ｇ（θ）を最もゼロに近づけさせるような、或いはほぼゼロにするような、αのクランク角間隔を有する二つの筒内容積Ｖ１、Ｖ５、ひいてはこれら筒内容積Ｖ１、Ｖ５に対応する二つのクランク角θ１、θ５を、算出ないし検索する。ここで、算出されるクランク角θ１、θ５は、クランク角センサ１４からパルス信号が出力される予め定められた所定クランク角間隔Δθ毎のクランク角に限定されることとなる。
【００４３】
この後ＥＣＵ２０は、算出された二つのクランク角θ１、θ５のうち先のタイミングの方のクランク角θ１を、第１のタイミングにおけるクランク角の値として特定ないし確定し（Ｓ１０７）、処理を終える。
【００４４】
なお、図９には、第１のタイミングのクランク角θと関数Ｇ（θ）の値との一般的な関係が示されており、図示するように、第１のタイミングのクランク角θが圧縮上死点（０°）に近づくにつれ、関数Ｇ（θ）の値は減少する傾向にある。Ｇ（θ）＝０とするようなクランク角が、特定されるべき第１のタイミングのクランク角である。
【００４５】
このように本実施形態によれば、既存のハード構成を大幅に変更することなく、ソフト的な手法を用いて、機関始動時におけるクランク角の値を迅速に且つ精度良く特定することができる。特に本実施形態によれば、機関始動開始後２５°ＣＡ未満という非常に早期の段階でクランク角が特定される。このようにクランク角が特定されれば、クランク角に基づく所定の燃料噴射制御や点火制御が実行可能となり、従って最初の圧縮行程気筒から所定の始動制御を実行可能となり、機関始動時間を短縮化することができる。
【００４６】
また、本実施形態によるクランク角の特定に用いられる値や関係式には機関始動毎にバラつくものが非常に少なく、しかも特定されるクランク角は、クランク角センサからパルス信号が出力される予め定められた所定クランク角間隔Δθ毎のクランク角に限定される。このため、真の値であるクランク角を高精度で、且つ安定して特定することができる。
【００４７】
なお、このようにして第１のタイミングのクランク角θ１を特定した後は、以降のクランク角もクランクパルスをカウントすることによって特定可能であり、従って、クランクシャフトやカムシャフトのタイミングロータから上死点検出箇所（欠歯部分等）を省略できる可能性もある。しかしながら、そのような上死点検出箇所は上死点に対応するクランク角を直接的且つ正確に検出できるものであるため、必要に応じて、その上死点検出箇所によって特定されるクランク角を用いて、前記処理から得られるクランク角を補正してもよい。
【００４８】
第１のタイミングθ１と第２のタイミングθ５とのクランク角間隔αは、精度の良いクランク角特定のために十分な筒内圧差を得られ且つセンサノイズ等の影響を無視できる値であって、且つ、クランク角特定を速やかに行えるような値であるのが好ましい。この観点から本実施形態では、第１のタイミングθ１と第２のタイミングθ５との間のクランク角間隔αを、クランクパルス間隔Δθの複数倍、特に４倍とした。しかしながら、上記のような目的が達成できるならば、第１のタイミングθ１と第２のタイミングθ５との間のクランク角間隔αをクランクパルス間隔Δθに等しくする（つまりクランクパルス間隔Δθの１倍にする）ことも可能である。この場合、第２のタイミングは図５に示すθ２となり、さらに迅速にクランク角を特定可能となる。また、第１及び第２タイミング間のクランク角間隔αはクランクパルス間隔Δθの４倍に限らず、例えば３倍、５倍等、他の複数倍にすることも可能である。
【００４９】
二つのタイミングである第１及び第２のタイミング（先及び後のタイミング）は、両者が圧縮行程中のタイミングであれば任意のタイミングであってよい。第１のタイミングについて、前記実施形態では機関始動開始後、最初にクランクパルスが出力されるタイミングであったが、これに限らず、機関始動開始後、複数番目のクランクパルスが出力されるタイミングであってもよい。
【００５０】
本実施形態によれば、第２のタイミングθ５において筒内圧Ｐ５（ｉ）を取得するのと同時に気筒判別を行うので、気筒判別を行った後に圧縮気筒の２点の筒内圧値を取得する場合に比べて、機関始動開始時からクランク角特定までの時間を短くすることができる。しかしながら、気筒判別を行った後に、圧縮気筒の２点の筒内圧値を取得する実施形態も可能である。また図５を参照して、気筒判別における後の筒内圧検出をθ５よりも前のタイミング（θ２、θ３又はθ４）で行ってもよい。
【００５１】
本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば通常のマップ制御を行う内燃機関の制御装置とすることも可能である。気筒数は４に限らず任意の気筒数とすることができる。前記実施形態では、筒内圧センサとして大気圧との相対圧を検出するものを用いたが、これに限らず、筒内圧を絶対圧として検出するものを用いてもよい。この場合、検出された筒内圧を絶対圧に換算する必要はなくなり、従って大気圧を検出する手段（前記実施形態における吸気圧センサ）も省略可能である。また、前記実施形態では吸気圧センサを大気圧検出用センサとして兼用させたが、別途大気圧検出用センサを設ける構成も可能である。
【００５２】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す概略構成図である。
【図２】クランク角センサによるクランク角の検出に関する図であり、（Ａ）はクランク角センサとロータとの概略図、（Ｂ）はクランク角センサから出力される信号と、これを波形整形して得られるパルス信号とを示す。
【図３】各気筒の各行程状態を示す表である。
【図４】本実施形態における機関始動時の処理を示すフローチャートである。
【図５】圧縮気筒における筒内圧の変化とクランクパルスの発生状態とを示すグラフである。
【図６】機関始動開始直後の各気筒の筒内圧の変化を示すグラフである。
【図７】クランク角と筒内容積との関係が入力されたマップを示す。
【図８】クランク角の進行に伴う筒内容積の変化を示すグラフである。
【図９】第１のタイミングのクランク角θと関数Ｇ（θ）の値との一般的関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１  内燃機関
１４  クランク角センサ
１５  筒内圧センサ
１６  吸気圧センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２６  ロータ
２６ａ  歯
２６ｂ  欠歯部分
θ１  第１のタイミング（先のタイミング）
θ５  第２のタイミング（後のタイミング）
Ｐ  筒内圧
Ｐ１  第１のタイミングにおける筒内圧
Ｐ５  第２のタイミングにおける筒内圧
Ｖ１  第１のタイミングにおける筒内容積
Ｖ５  第２のタイミングにおける筒内容積
α  第１及び第２のタイミングの間のクランク角間隔
Δθ  クランクパルス間のクランク角間隔
κ  所定の指数
Ｇ（θ）  関数
【図１】
0004507201.tif 000002
【図２】
0004507201.tif 000003
【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】
0004507201.tif 000008
【図８】
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【図９】
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