(57)【要約】【課題】内燃機関の始動に際して、各気筒の行程を正しく判別する。【解決手段】クランク角信号のパルスの欠損に基づいて定められる気筒判別タイミングよりも前の所定期間内におけるカム角信号の検出個数を計数するカム角信号検出カウンタ部と、クランク角信号の検出個数を計数するカウンタ部であって、上記の所定期間内におけるカム角信号の検出を契機としてクランク角信号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の検出個数が上限値に達した場合にはカム角信号検出カウンタ部の検出個数をリセットしてクランク角信号の計数を終了するクランク角信号検出カウンタ部と、上記の気筒判別タイミングでカム角信号検出カウンタ部の検出個数を参照し、各気筒の行程を判別する気筒判別部とを具備する制御装置を構成した。【選択図】図５
2016183661.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出力しつつ、クランクシャフトの所定の回転位相角においてはそのクランク角信号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または排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を出力することに加えて、カムシャフトの所定の回転位相角において追加カム角信号を出力するものである内燃機関を制御する制御装置であって、
クランク角信号のパルスの欠損に基づいて定められる気筒判別タイミングよりも前の所定期間内におけるカム角信号の検出個数を計数するカム角信号検出カウンタ部と、
クランク角信号の検出個数を計数するカウンタ部であって、前記所定期間内におけるカム角信号の検出を契機としてクランク角信号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の検出個数をリセットしてクランク角信号の計数を終了するクランク角信号検出カウンタ部と、
前記気筒判別タイミングで前記カム角信号検出カウンタ部の検出個数を参照し、各気筒の行程を判別する気筒判別部と
を具備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、内燃機関の始動の際の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。
【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電子制御装置（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（例えば、下記特許文献を参照）。
【０００３】
図９に、従来の内燃機関におけるクランク角信号及びカム角信号のパルス列の一例を示している。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。
【０００４】
但し、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の歯または突起は一部欠けており、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。図示例では、十七番目、十八番目、二十番目、二十一番目、三十五番目及び三十六番目に該当するパルスが欠損している。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（クランク角度）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ということになる。
【０００５】
カム角信号を出力するカム角センサは、吸気カム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、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、歯または突起が配置される。カムシャフトは、巻掛伝動機構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。加えて、ロータには、追加的なカム角信号を発生させるための歯または突起が、２４０°ＣＡ毎の歯または突起の間に一つ設けられる。
【０００６】
カム角センサは、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、その都度カム角信号としてパルス信号を発信する。図示例のカム角信号は、各気筒の圧縮上死点の近傍、または圧縮上死点から所定のクランク角度だけ進角側に偏倚したタイミングを示唆している。いわゆる位相変化型の可変バルブタイミング（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）機構が付随している内燃機関にあっては、カム角信号が当該ＶＶＴ機構により調節される吸気バルブの開閉タイミングをも表す。
【０００７】
従来の気筒判別方法は、以下に述べる通りである。即ち、内燃機関の制御装置は、カム角信号の検出個数を計数するカム角信号検出カウンタ部と、クランク角信号の検出個数を計数するクランク角信号検出カウンタ部と、クランク角信号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の検出個数を参照して各気筒の行程を判別する気筒判別部とを備えている。
【０００８】
なお、図９には、各ケースにおけるカム角信号の下方に上下二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、９、９、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０」）は、クランク角信号検出カウンタ部によるカウントを示している。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、１、１、０」）は、カム角信号検出カウンタ部によるカウントを示している。
【０００９】
カム角信号検出カウンタ部は、カム角信号を検出する毎に「１」ずつ検出個数を増加させるカウントアップを行う。
【００１０】
クランク角信号検出カウンタ部は、カム角信号の検出を契機として、クランク角信号の検出個数の計数を開始する。クランク角信号検出カウンタ部は減数カウンタであり、カム角信号の検出に伴い「９」からカウントダウンを開始し、クランク角信号の検出個数に応じて「１」ずつ数を減少させる。また、クランク角信号検出カウンタ部は、クランク角信号の検出個数を計数している間にカム角信号が検出されると、カウントを「３」増加させる。但し、カム角信号と同時にクランク角信号が検出された場合には、カウントの「３」増加に「１」減少が加わり、トータルで「２」の増加となる。
【００１１】
そして、クランク角信号カウンタ部は、その計数しているクランク角信号の検出個数が上限値に達したときに、カム角信号検出カウンタ部の検出個数をリセットしてクランク角信号の計数を終了する。即ち、クランク角信号検出カウンタ部は、カム角信号の検出後、クランク角信号を九回検出したら（クランク角信号の検出個数が上限値である「９」に達する、換言すれば、クランク角信号カウンタ部のカウンタ値が「０」となったら）、カム角信号検出カウンタ部の検出個数（「１」または「２」）を「０」にリセットして、クランク角信号の計数を終了する。カム角信号の検出個数及びクランク角信号の検出個数がともに初期値「０」にリセットされると、次にカム角信号が検出されるまでクランク角信号の計数は行われない。
【００１２】
気筒判別部は、クランク角信号に含まれるパルスの欠損に基づいて定められる所定の気筒判別タイミングにて、カム角信号検出カウンタ部の検出個数を参照して各気筒の行程を判別する。図９に二点鎖線で表しているように、この気筒判別タイミングは内燃機関の半サイクルの内に二回到来する。図９に示す例では、
・第一パターン：パルスの単独欠損（欠歯部分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１２０°ＣＡのタイミング
・第二パターン：パルスの連続欠損（欠歯部分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。
【００１３】
第一パターンの気筒判別タイミングにおいて、気筒判別部が参照するカム角信号検出カウンタ部の検出個数が「０」であるならば、現在時点が第三気筒の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミング（１２０°ＣＡ）であることが判明する。これに対し、カム角信号検出カウンタ部の検出個数が「１」以上であるならば、現在時点が第一気筒の圧縮上死点のタイミング（４８０°ＣＡ）であることが判明する。
【００１４】
また、第二パターンの気筒判別タイミングにおいて、気筒判別部が参照するカム角信号検出カウンタ部の検出個数が「１」以上であるならば、現在時点が第三気筒の圧縮上死点のタイミング（２４０°ＣＡ）であることが判明する。これに対し、カム角信号検出カウンタ部の検出個数が「０」であるならば、現在時点が第二気筒の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミング（６００°ＣＡ）であることが判明する。
【００１５】
実在する内燃機関においては、各部品の形状や寸法のばらつきによる個体差の他、タイミングチェーン（または、タイミングベルト）をスプロケット（または、プーリ）に対して掛ける位置のずれ、タイミングチェーンの伸び、ＶＶＴ機構におけるカムシャフトの回転位相が固着して不動となってしまう、等が生じる可能性がある。加えて、電動式のＶＶＴ機構を実装した内燃機関では、始動時のカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相が一意に定まっていない。しかも、電動式のＶＶＴ機構は、油圧式のＶＶＴ機構と比較して、カムシャフトの回転位相の可動範囲が大きい。
【００１６】
このため、内燃機関の始動時に、カム角信号が常に理想的なタイミングで発せられるとは限らない。場合によっては、カム角信号が正常なタイミングよりも進角側または遅角側に偏倚したタイミングで検出されることになる。図９では、以下の三つのケース
・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、内燃機関の始動時にＶＶＴ機構が進角したバルブタイミングを具現する状態となっており、部品の形状、寸法のばらつき等と相まってカム角信号が正常よりも８０°ＣＡ以上進角したタイミングで発せられるケース
・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であり、部品の形状、寸法のばらつき等と相まってカム角信号が正常よりも２０°ＣＡ以上遅角したタイミングで発せられるケース
を示している。
【００１７】
従来の気筒判別方法であっても、カム角信号の進角側または遅角側への偏倚に一定度合い対応することはできる。だが、図９に示している「進みのケース」や「遅れのケース」のように、カム角信号の発生タイミングが正常なタイミングから大きく逸脱している場合には、各気筒の行程の判別を誤ってしまうおそれがある。
【００１８】
図９に即して述べると、「進みのケース」において、第一パターンの気筒判別タイミングにて気筒判別を行う場合、本当は現在第一気筒の圧縮上死点前のタイミング（４８０°ＣＡ）であったとしても、カム角信号検出カウンタ部の検出個数が「０」となっているために、ＥＣＵは現在時点を第三気筒の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミング（１２０°ＣＡ）と誤認してしまう。結果、燃料噴射及び点火を適正なタイミングで実行できず、内燃機関の回転が加速しないため、気筒判別のやり直しが必要となって、クランキングに費やされる時間が延びることとなる。
【００１９】
あるいは、「遅れのケース」において、第二パターンの気筒判別タイミングにて気筒判別を行う場合、本当は現在第二気筒の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミング（６００°ＣＡ）であったとしても、カム角信号検出カウンタ部の検出個数が「１」となっているために、ＥＣＵは現在時点を第三気筒の圧縮上死点のタイミング（２４０°ＣＡ）と誤認してしまう。結果、やはり気筒判別のやり直しが必要となり、クランキングに費やされる期間が延びる。
【００２０】
前者の「進みのケース」における誤判定を回避するためには、カム角信号が検出されたときにクランク角信号検出カウンタ部が「９」よりも大きい数からカウントダウンを開始するようにして、検出されたカム角信号の有効期間（いわば、寿命）を延長することが考えられる。しかしながら、この方法によって後者の「遅れのケース」における誤判定を回避することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０１５−０２１３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、内燃機関の始動に際して各気筒の行程を正しく判別できるようにすることを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、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出力しつつ、クランクシャフトの所定の回転位相角においてはそのクランク角信号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または排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を出力することに加えて、カムシャフトの所定の回転位相角において追加カム角信号を出力するものである内燃機関を制御する制御装置であって、クランク角信号のパルスの欠損に基づいて定められる気筒判別タイミングよりも前の所定期間内におけるカム角信号の検出個数を計数するカム角信号検出カウンタ部と、クランク角信号の検出個数を計数するカウンタ部であって、前記所定期間内におけるカム角信号の検出を契機としてクランク角信号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の検出個数をリセットしてクランク角信号の計数を終了するクランク角信号検出カウンタ部と、前記気筒判別タイミングで前記カム角信号検出カウンタ部の検出個数を参照し、各気筒の行程を判別する気筒判別部とを具備する内燃機関の制御装置を構成した。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、内燃機関の始動に際して各気筒の行程を正しく判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態の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３】同実施形態の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４】同実施形態の制御装置の機能ブロック図。
【図５】同実施形態の制御装置が内燃機関の始動時に実行する気筒判別処理の内容を説明するタイミング図。
【図６】図５の一部を拡大して示すタイミング図。
【図７】図５の一部を拡大して示すタイミング図。
【図８】図５の一部を拡大して示すタイミング図。
【図９】従来の内燃機関の始動時に実行している気筒判別処理の内容を説明するタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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ストロークガソリンエンジンであり、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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ことで生じる排気を各気筒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。
【００２９】
排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、特にサージタンク３３に接続している。
【００３０】
本実施形態の内燃機関には、各気筒１の吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できるＶＶＴ機構６が付随している。ＶＶＴ機構６は、各気筒１の吸気バルブを駆動する吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を電動機によって変化させる既知の電動式のもの（モータドライブＶＶＴ）である。周知の通り、内燃機関の吸気カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトと吸気カムシャフトとの間には、回転駆動力を伝達するための巻掛伝動装置（図示せず）が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット（または、プーリ）と、吸気カムシャフト側に設けたカムスプロケット（または、プーリ）と、これらスプロケット（または、プーリ）に巻き掛けるタイミングチェーン（または、タイミングベルト）とを要素とする。ＶＶＴ機構６は、吸気カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブの開閉タイミングを変更する。
【００３１】
本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ０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。
【００３２】
ＥＣＵ０の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、内燃機関の温度を示唆する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ｄ、車載のバッテリの端子電流及び／または端子電圧を検出する電流／電圧センサから出力されるバッテリ電流／電圧信号ｅ、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ｆ、吸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、ブレーキペダルが踏まれていることまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ（ブレーキスイッチやマスタシリンダ圧センサ等）から出力されるブレーキ信号ｈ等が入力される。
【００３３】
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２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。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。
【００３４】
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２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。即ち、連続する欠歯部分７６１は１８０°ＣＡ及び５４０°ＣＡに対応し、単独の欠歯部分７６２は０°ＣＡ及び３６０°ＣＡに対応しており、両者の間に約１８０°ＣＡの位相差が介在する。
【００３５】
そして、図５ないし図８に示すように、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（姿勢）、換言すれば各気筒１のピストンの現在位置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。
【００３６】
図３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。カムシャフトは、巻掛伝動機構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。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。
【００３７】
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。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が所定の行程に至らんとすることを表す。吸気カムシャフトに付随するカム角センサが出力する基本カム角信号ｇは、図５ないし図８に示すように、各気筒１における圧縮上死点からあるクランク角度（「正常なケース」では、３０°ＣＡ）進角したタイミングを示唆する。また、基本カム角信号ｇは、ＶＶＴ機構６により調節される吸気バルブタイミング（の進角量）をも表す。クランク角信号ｂ及びカム角信号ｇをともに参照すれば、各気筒１の現在の行程を判別して知得できることに加えて、ＶＶＴ機構６が具現している現在の吸気バルブタイミングが明らかとなる。
【００３８】
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５ないし図８に示している例では、第一気筒１の圧縮上死点からあるクランク角度進角したタイミングを表す基本カム角信号ｇのパルスから、所定クランク角度（具体的には、６０°ＣＡ）遅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所定（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、後者のパルスとともに第三気筒１の圧縮上死点が訪れていることが分かる。
【００３９】
ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、イグナイタに対して点火信号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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ＶＶＴ機構６に対して吸気バルブタイミングの制御信号ｎ等を出力する。
【００４０】
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、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）、吸気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００４１】
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ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ））に制御信号ｏを入力し、当該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、エンジン回転数即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。
【００４２】
本実施形態のＥＣＵ０は、停止している内燃機関の始動に際して、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、全気筒１において一斉に燃料を噴射する非同期噴射を行う。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毎の火花点火及び各気筒１毎に個別に燃料を噴射する同期噴射を開始する。火花点火は各気筒１の圧縮上死点の近傍のタイミングで行い、同期噴射は各気筒１の排気上死点の近傍のタイミングで実施する。
【００４３】
以降、本実施形態の気筒判別方法に関して詳述する。本実施形態において、ＥＣＵ０は、プログラムに従い、図４に示すカム角信号ｇの検出個数を計数するカム角信号検出カウンタ部１０１、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１０２、並びに、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１０１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１０３としての機能を発揮する。
【００４４】
図５ないし図８では、各ケースにおけるカム角信号ｇの下方に上下二段の数列を記載している。上段は、クランク角信号検出カウンタ部１０２によるカウントを示している。一方、下段は、カム角信号検出カウンタ部１０１によるカウントの一例を示している。
【００４５】
カム角信号検出カウンタ部１０１は、カム角信号ｇを検出する都度「１」ずつ検出個数を増加させるカウントアップを行う。但し、あらゆるカム角信号ｇを計数の対象とするわけではなく、クランク角信号ｂのパルスの欠損に基づいて定められる気筒判別タイミングよりも前の所定期間Ｔ１、Ｔ２内において検出されるカム角信号ｇの個数のみを計数する。図５ないし図８に二点鎖線で表しているように、気筒判別タイミングは内燃機関の半サイクルの内に二回到来する。図示例では、
・第一パターン：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１２０°ＣＡのタイミング
・第二パターン：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
が気筒判別タイミングである。
【００４６】
第一パターンの気筒判別タイミングよりも前の所定期間Ｔ１は、当該気筒判別タイミングの前にあるクランク角信号ｂのパルスの単独欠損の直前またはこの単独欠損から所定クランク角度遡ったタイミングを始期とし、当該気筒判別タイミングの直前を終期とする。図５ないし図８に示す例では、クランク角信号ｂのパルスの単独欠損前１０°ＣＡのタイミングから所定期間Ｔ１を開始する、つまりはカム角信号ｇの検出個数の計数を開始するものとしている。第一パターンの気筒判別タイミングにて気筒判別を行う場合には、当該気筒判別タイミング前の所定期間Ｔ１内に検出されたカム角信号ｇの個数を用い、それ以外の時期に検出されるカム角信号ｇを考慮に入れない。
【００４７】
第二パターンの気筒判別タイミングよりも前の所定期間Ｔ２は、当該気筒判別タイミングの前にあるクランク角信号ｂのパルスの連続欠損の直前またはこの連続欠損から所定クランク角度遡ったタイミングを始期とし、当該気筒判別タイミングの直前を終期とする。図５ないし図８に示す例では、クランク角信号ｂのパルスの連続欠損前１０°ＣＡのタイミングから所定期間Ｔ２を開始する、つまりはカム角信号ｇの検出個数の計数を開始するものとしている。第二パターンの気筒判別タイミングにて気筒判別を行う場合には、当該気筒判別タイミング前の所定期間Ｔ２内に検出されたカム角信号ｇの個数を用い、それ以外の時期に検出されるカム角信号ｇを考慮に入れない。
【００４８】
クランク角信号検出カウンタ部１０２は、上記の所定期間Ｔ１、Ｔ２内におけるカム角信号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する。クランク角信号検出カウンタ部１０２は減数カウンタであり、カム角信号ｇの検出に伴い「Ｂ」（十六進法表記）からカウントダウンを開始し、クランク角信号ｂの検出個数に応じて「１」ずつ数を減少させる。また、クランク角信号検出カウンタ部１０２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、カウントを所定数、例えば「３」増加させる。但し、カム角信号ｇと同時にクランク角信号ｂが検出された場合には、カウントの「３」増加に「１」減少が加わり、トータルで「２」の増加となる。
【００４９】
クランク角信号カウンタ部１０２は、上記の所定期間Ｔ１、Ｔ２内において、その計数しているクランク角信号ｂの検出個数が所定の上限値に達したときには、カム角信号検出カウンタ部１０１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。即ち、クランク角信号検出カウンタ部１０２は、カム角信号ｇの検出後、クランク角信号ｂを十一回検出したら（クランク角信号ｂの検出個数が上限値である「Ｂ」（十六進法表記）に達する、換言すれば、クランク角信号カウンタ部１０２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１０１の検出個数（「１」または「２」）を「０」にリセットして、クランク角信号ｂの計数を終了する。図５ないし図８に示している例では、「正常なケース」における１００°ＣＡのタイミングの前後で、カム角信号カウンタ部１０１及びクランク角信号カウンタ部１０２によるカウントがそれぞれ「０」に変化している。
【００５０】
因みに、クランク角信号ｂのパルスの欠損を検出するためには、その欠損の直後に生ずる３０°ＣＡ分の三つのパルスをさらに受信することが必要である。三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損が現れたことが判明するのは、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。同様に、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現れたことは判明するのは、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。ＥＣＵ０は、クランク角信号ｂのパルスの欠損の発生を知得した後、その欠損前の時点に遡ってカム角信号カウンタ部１０１及びクランク角信号カウンタ部１０２による計数を開始することとなる。
【００５１】
なお、クランク角信号検出カウンタ部１０２は、第一パターンまたは第二パターンの気筒判別タイミング後、カム角信号カウンタ部１０１及びクランク角信号検出カウンタ部１０２の各検出個数を初期値「０」にリセットして、クランク角信号の計数を終了する。
【００５２】
気筒判別部１０３は、上に述べた第一パターンの気筒判別タイミングまたは第二パターンの気筒判別タイミングにて、カム角信号検出カウンタ部１０１の検出個数を参照し、各気筒１の行程を判別する。
【００５３】
第一パターンの気筒判別タイミングにて、気筒判別部１０３が参照するカム角信号検出カウンタ部１０１の（当該気筒判別タイミング前の所定期間Ｔ１内の）検出個数が「０」であるならば、現在時点が第三気筒１の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミング（１２０°ＣＡ）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、第三気筒１において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。これに対し、カム角信号検出カウンタ部１０１の検出個数が「１」以上であるならば、現在時点が第一気筒の圧縮上死点のタイミング（４８０°ＣＡ）であることが判明する。さすれば、その第一気筒１の圧縮上死点のタイミングで火花点火を実行し、第一気筒１において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。
【００５４】
また、第二パターンの気筒判別タイミングにて、気筒判別部１０３が参照するカム角信号検出カウンタ部１０１の（当該気筒判別タイミング前の所定期間Ｔ２内の）検出個数が「１」以上であるならば、現在時点が第三気筒の圧縮上死点のタイミング（２４０°ＣＡ）であることが判明する。さすれば、その第三気筒１の圧縮上死点のタイミングで火花点火を実行し、第三気筒１において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。これに対し、カム角信号検出カウンタ部１０１の検出個数が「０」であるならば、現在時点が第二気筒の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミング（６００°ＣＡ）であることが判明する。さすれば、その後に訪れる第二気筒１の圧縮上死点のタイミングで火花点火を実行し、第二気筒１において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。
【００５５】
実在する内燃機関においては、各部品の形状や寸法のばらつきによる個体差の他、タイミングチェーンをスプロケットに対して掛ける位置のずれ、タイミングチェーンの伸び、ＶＶＴ機構６におけるカムシャフトの回転位相が固着して不動となってしまう、等が生じる可能性がある。加えて、電動式のＶＶＴ機構６を実装した内燃機関では、始動時のカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相が一意に定まっていない。しかも、電動式のＶＶＴ機構６は、油圧式のＶＶＴ機構と比較して、カムシャフトの回転位相の可動範囲が大きい。
【００５６】
このため、内燃機関の始動時に、カム角信号ｇが常に理想的なタイミングで発せられるとは限らない。場合によっては、カム角信号ｇが正常なタイミングよりも進角側または遅角側に偏倚したタイミングで検出されることになる。図５ないし図８では、以下の三つのケース
・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、内燃機関の始動時にＶＶＴ機構６が進角したバルブタイミングを具現する状態となっており、部品の形状、寸法のばらつき等と相まってカム角信号ｇが正常よりも８０°ＣＡ以上進角したタイミングで発せられるケース
・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であり、部品の形状、寸法のばらつき等と相まってカム角信号ｇが正常よりも２０°ＣＡ以上遅角したタイミングで発せられるケース
を示している。
【００５７】
本実施形態のＥＣＵ０は、「進みのケース」や「遅れのケース」においても、気筒判別を正しく行い、内燃機関を速やかに始動させることが可能となっている。「進みのケース」において、第一パターンの気筒判別タイミングで気筒判別を行う場合に、現在時点が第一気筒の圧縮上死点のタイミング（４８０°ＣＡ）であったとすると、カム角信号カウンタ部１０１の検出個数が「１」の状態で当該気筒判別タイミングを迎えることができ、内燃機関の各気筒１の行程を正しく判別することが可能となる。
【００５８】
また、「遅れのケース」において、第二パターンの気筒判別タイミングで気筒判別を行う場合に、現在時点が第二気筒の圧縮上死点前１２０°ＣＡのタイミング（６００°ＣＡ）であったとすると、当該気筒判別タイミング前の所定期間Ｔ２内にてカム角信号ｇは発生せず、カム角信号カウンタ部１０１及びクランク角信号カウンタ部１０２の各検出個数が「０」の状態で当該気筒判別タイミングを迎えることができるため、やはり内燃機関の各気筒１の行程を正しく判別することが可能である。
【００５９】
本実施形態では、クランクシャフトに付随するクランク角センサ７５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所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７７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、カムシャフトの所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内燃機関を制御する制御装置０であって、クランク角信号ｂのパルスの欠損に基づいて定められる気筒判別タイミングよりも前の所定期間Ｔ１、Ｔ２内におけるカム角信号ｇの検出個数を計数するカム角信号検出カウンタ部１０１と、クランク角信号ｂの検出個数を計数するカウンタ部であって、前記所定期間内におけるカム角信号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１０１の検出個数をリセットしてクランク角信号ｂの計数を終了するクランク角信号検出カウンタ部１０２と、前記気筒判別タイミングで前記カム角信号検出カウンタ部１０１の検出個数を参照し、各気筒１の行程を判別する気筒判別部１０３とを具備する内燃機関の制御装置０を構成した。
【００６０】
本実施形態によれば、内燃機関の始動に際して各気筒１の行程を正しく判別することができ、内燃機関の始動に要する時間の短縮に寄与する。
【００６１】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、クランク角信号検出カウンタ部１０２は、カム角信号ｂの検出を契機として「１」からクランク角信号ｂの検出個数を「１」ずつ増加させるカウントアップを行うトータルカウンタであってもよい。
【００６２】
カム角センサは、排気バルブを開閉駆動する排気カムシャフトに固定されたロータの回転を検出して基本カム角信号及び追加カム角信号を出力するものであってもよい。
【００６３】
ＶＶＴ機構の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を油圧や電動機により進角／遅角させる態様のもの以外にも、吸気バルブ及び／または排気バルブを開閉駆動するカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの、ロッカーアームのレバー比を電動機で変化させるもの、吸気バルブ及び／または排気バルブを電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。また、ＶＶＴ機構を備えていない内燃機関の制御に本発明を適用することも当然に可能である。
【００６４】
その他各部の具体的構成は、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】
【００６５】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の始動時の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１０１…カム角信号カウンタ部
１０２…クランク角信号カウンタ部
１０３…気筒判別部
１…気筒
１１…インジェクタ
１２…点火プラグ
３…吸気通路
４…排気通路
７５…クランク角センサ
７７…カム角センサ
ｂ…クランク角信号
ｇ…カム角信号
【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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