(57)【要約】【課題】内燃機関の始動に際し、気筒判別の開始前の遅延時間をできる限り短縮する。【解決手段】停止している内燃機関を始動する際、内燃機関のクランクシャフトを電動機により回転駆動するクランキングを行うとともに、クランクシャフトの回転角度を検出するセンサが出力する信号を参照して各気筒の現在の行程を知得する気筒判別を実施するものであって、電動機のコイルを流れる励磁電流が所定値以上に増大し、電動機の回転速度が所定値以上に加速し、かつ電動機の回転速度の単位時間あたりの増加量が所定値以上に増大したことを条件として、気筒判別を開始する内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図８
2016044589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止している内燃機関を始動する際、内燃機関のクランクシャフトを電動機により回転駆動するクランキングを行うとともに、クランクシャフトの回転角度を検出するセンサが出力する信号を参照して各気筒の現在の行程を知得する気筒判別を実施するものであって、
前記電動機のコイルを流れる励磁電流が所定値以上に増大し、前記電動機の回転速度が所定値以上に加速し、かつ前記電動機の回転速度の単位時間あたりの増加量が所定値以上に増大したことを条件として、前記気筒判別を開始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、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動の際には、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトを電動機によって回転駆動するクランキングを実行する。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、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終了する。
【０００３】
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た上で、燃料噴射及び点火のタイミングを制御する必要がある。内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）は、クランキングに伴い発生するクランク角信号及びカム角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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１０１８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クランキングを行うための電動機の起動時には大電流が発生することから、ＥＣＵが受信するクランク角信号にノイズが混入する蓋然性が高い。それ故、従来は、電動機の起動から一定の遅延時間（マスク時間）の経過を待ち、しかる後に気筒判別を開始するようにしていた。
【０００６】
しかしながら、電動機の起動と気筒判別の開始との間の遅延時間の存在は、燃料噴射及び点火の開始ひいては内燃機関の始動の遅れに直結する。
【０００７】
以上の問題に初めて着目してなされた本発明は、内燃機関の始動に際し、気筒判別の開始前の遅延時間をできる限り短縮することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、停止している内燃機関を始動する際、内燃機関のクランクシャフトを電動機により回転駆動するクランキングを行うとともに、クランクシャフトの回転角度を検出するセンサが出力する信号を参照して各気筒の現在の行程を知得する気筒判別を実施するものであって、前記電動機のコイルを流れる励磁電流が所定値以上に増大し、前記電動機の回転速度が所定値以上に加速し、かつ前記電動機の回転速度の単位時間あたりの増加量が所定値以上に増大したことを条件として、前記気筒判別を開始する内燃機関の制御装置を構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内燃機関の始動に際して、気筒判別の開始前の遅延時間の短縮を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態における内燃機関とＩＳＧとの接続の態様を模式的に示す図。
【図３】車両に実装された各種の電気負荷を制御するための電気回路を示す図。
【図４】同実施形態におけるＩＳＧの電気回路を示す図。
【図５】同実施形態の内燃機関に付帯するクランク角センサの態様を模式的に示す図。
【図６】同実施形態の内燃機関に付帯するカム角センサの態様を模式的に示す図。
【図７】同実施形態の制御装置が実行する気筒判別の内容を説明するタイミング図。
【図８】同実施形態の制御装置が実行する気筒判別開始前の制御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】
【００１１】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示す車両用内燃機関１００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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
外部ＥＧＲ（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る。ＥＧＲ装置２は、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、具体的にはサージタンク３３に接続している。
【００１５】
図２に示すように、本実施形態における内燃機関１００には、スタータモータ（セルモータ）１４０、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ。または、モータジェネレータ）１１０及びコンプレッサ１３０その他の補機が付随している。
【００１６】
スタータモータ１４０は、主として冷間始動時に内燃機関１００のクランクシャフト１０を回転駆動する、クランキング専用の電動機である。スタータモータ１４０は、その出力軸にピニオンギア１４１を有し、このピニオンギア１４１が内燃機関１００の出力軸であるクランクシャフト１０に固定されたリングギア１０３に噛合することで、クランクシャフト１０に回転駆動力を伝達する。ピニオンギア１４１は、スタータモータ１４０による内燃機関１００のクランキング中以外は、リングギア１０３から離脱している。
【００１７】
ＩＳＧ１１０は、クランクシャフト１０ひいては車両の車軸（そして、駆動輪）を駆動する電動機としての機能と、クランクシャフト１０から駆動力の伝達を受けて発電する発電機としての機能とを兼ね備える。ＩＳＧ１１０は、巻掛伝動機構１１２、１１３、１０１を介して内燃機関１００のクランクシャフト１０の一端側と接続している。
【００１８】
ＩＳＧ１１０は、例えばインナーロータ方式の交流同期機であり、永久磁石及びロータコイル（励磁（界磁）巻線）１１６を両備したロータ（回転子）と、ロータの外周面に対向する三相交流のステータコイル（固定子巻線）１１５を備えたステータ（固定子）とを要素としてなる。ロータは、ロータ軸１１１の外周に固着している。ロータ軸１１１及びクランクシャフト１０には、それぞれプーリ（または、スプロケット）１１２、１０１が固着しており、これらプーリ１１２、１０１に巻き掛けたベルト（または、チェーン）１１３により、クランクシャフト１０とロータ軸１１１との間で相互に（双方向に）回転駆動力を伝達する。
【００１９】
ＩＳＧ１１０は、主としてアイドルストップした内燃機関１００の再始動時や、車軸に供給する走行駆動力を増強する（特に、加速中や登坂中の）モータアシスト時に、車載の蓄電装置６１から電力の供給を受けてクランクシャフト１０を回転駆動する。蓄電装置６１は、バッテリ及び／またはキャパシタを含む。翻って、クランクシャフト１０により回転駆動されて発電する場合には、その発電した電力を同蓄電装置６１に充電する。車両が減速する際には、ＩＳＧ１１０による回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。
【００２０】
エアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ１３０もまた、ＩＳＧ１１０と同様、巻掛伝動機構１０２、１３４、１３３を介して内燃機関１００のクランクシャフト１０の一端側と接続している。コンプレッサ１３０の入力軸１３２及びクランクシャフト１０には、それぞれプーリ（または、スプロケット）１３３、１０２が固着しており、これらプーリ１３３、１０２に巻き掛けたベルト（または、チェーン）１３４によって、クランクシャフト１０から入力軸１３２に回転駆動力を伝達する。ベルト１３４は、コンプレッサ１３０以外の補機である潤滑油ポンプ（図示せず）や冷却水ポンプ（図示せず）等にも駆動力を伝達することがある。なお、コンプレッサ１３０の本体と入力軸１３２との間には、断接切換可能なマグネットクラッチ１３１を設けており、エアコンディショナを稼働しないときには当該クラッチ１３１を切断する。
【００２１】
内燃機関１００と車軸とを繋ぐトランスミッション１２０は、クランクシャフト１０の他端側に設置する。
【００２２】
車両には、各種の電気負荷が実装されている。電気負荷の具体例としては、エアコンディショナの送風用ブロワ、リアガラスの曇りを取るデフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム、照明灯（ヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ（ブレーキランプ）、フォグランプ、ウィンカ（ターンシグナルランプ）等）、内燃機関の冷却水を空冷するラジエータのファン、電動パワーステアリング装置、等が挙げられる。
【００２３】
図３に、電気負荷を制御するための電気回路を示している。既に述べた通り、内燃機関のクランクシャフト１０と冷媒圧縮用コンプレッサ１３０との間には、マグネットクラッチ１３１が介在している。エアコンディショナを稼働するときには、マグネットクラッチ１３１に通電して当該クラッチ１３１を締結する。エアコンディショナを稼働しないときには、マグネットクラッチ１３１に通電せず、当該クラッチ１３１を切断する。マグネットクラッチ１３１への通電及びその遮断は、リレースイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦによって行う。
【００２４】
送風用ブロワを回転駆動するモータ６３や、デフォッガとしてリアガラスに敷設された電熱線ヒータ６５は、蓄電装置６１（または、ＩＳＧ１１０）から電力供給を受けて作動する。モータ６３やヒータ６５への通電及びその遮断は、リレースイッチ６４のＯＮ／ＯＦＦ、または半導体スイッチング素子（パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等に代表されるパワーデバイス（電力用半導体素子））６６の点弧／消弧によって行う。
【００２５】
オーディオ機器やカーナビゲーションシステム、照明灯、ラジエータファンを回転駆動するモータその他の電気負荷についても、上記と同様である。
【００２６】
図４に、発電機として働くＩＳＧ１１０の等価回路を示す。ＩＳＧ１１０を発電機として動作させる場合、三相コイルであるステータコイル１１５には三相交流の誘起電流が発生する。この誘起電流は、ダイオードを用いた整流器１１３によって直流電流とした上で蓄電装置６１や電気負荷に供給する。
【００２７】
ＩＳＧ１１０に付帯するコントローラ１１４は、本実施形態の制御装置たるＥＣＵ０から発される、ＩＳＧ１１０の出力電圧の目標値を指令する制御信号ｎを受け付ける。そして、その指令された目標電圧に蓄電装置６１の端子電圧（換言すれば、電装系に供給する電源電圧）を追従せしめるべく、半導体スイッチング素子１１９をスイッチ動作させてロータコイル１１６に印加する励磁電流の大きさを調節するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を実施する。ＩＳＧ１１０の出力電圧即ちステータコイル１１５に誘起される発電電圧は、ロータコイル１１６を流れる励磁電流が大きいほど大きくなる。
【００２８】
発電機として作動するＩＳＧ１１０は、内燃機関１００から見れば機械的な負荷となる。ＩＳＧ１１０の出力電圧が蓄電装置６１の端子電圧を超越するとき、蓄電装置６１が充電され、かつＩＳＧ１１０から電気負荷に電力が供給される。つまり、ＩＳＧ１１０がクランクシャフト１０の回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。蓄電装置６１への充電量及び電気負荷への給電量は、ＩＳＧ１１０の出力電圧と蓄電装置６１の端子電圧との電位差に依存する。
【００２９】
逆に、ＩＳＧ１１０の出力電圧が蓄電装置６１の端子電圧に満たないかこれに近いときには、蓄電装置６１が充電されず、またＩＳＧ１１０から電気負荷に電力が供給されない（蓄電装置６１から電気負荷に電力供給されることはある）。つまり、ＩＳＧ１１０がクランクシャフト１０の回転のエネルギを費やす仕事をしないか、またはその仕事が小さくなる。
【００３０】
要するに、ＥＣＵ０からＩＳＧ１１０に高い発電電圧を指令すると、エンジン回転に対するＩＳＧ１１０の機械負荷が増し、低い発電電圧を指令すると、エンジン回転に対するＩＳＧ１１０の機械負荷が減る。
【００３１】
因みに、コントローラ１１４は、電気負荷の増大等に伴いＩＳＧ１１０による発電量を増加させる際、励磁電流をステップ的に急増させるのではなく、励磁電流を徐々に増大させる徐励機能を有する。この徐励機能により、内燃機関１００に対する機械的な負荷の一時的な集中を避け、アイドル運転ないし低負荷運転領域におけるエンジン回転の低落を防いでいる。
【００３２】
また、コントローラ１１４は、ＥＣＵ０から発される、励磁電流の上限値を指令する制御信号ｎを受け付けるとともに、ロータコイル１１６を流れる励磁電流の大きさをセンサ１１７を介して検出し、励磁電流を指令された上限値以下に規制する。励磁電流に上限を設けるのは、内燃機関１００に対する機械的な負荷が過大となってエンジン回転が不安定化することを予防する意図である。故に、例えば、冷媒圧縮用コンプレッサ１３０の作動時と非作動時とでは、前者の方が励磁電流の上限値が低くなる。
【００３３】
励磁電流の上限値へのクリップは、ＩＳＧ１１０の発電電圧の目標電圧値への追従に優先する。つまり、コントローラ１１４は、蓄電装置６１の端子電圧が未だＥＣＵ０から指令された目標電圧未満であるとしても、ロータコイル１１６を流れる励磁電流が既にＥＣＵ０から指令された上限に達している場合には、それ以上励磁電流を増大させない。
【００３４】
他方、ＩＳＧ１１０をクランクシャフト１０を駆動する電動機として動作させる場合には、ロータコイル１１６に所要の励磁電流を通電しつつ、ステータコイル１１５に半導体スイッチング素子を用いたインバータ１１８を介して三相交流電流を印加して、ロータの周囲に回転磁界を発生させる。インバータ１１８の各相のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチはそれぞれ、コントローラ１１４によって点弧／消弧される。
【００３５】
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。そ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１０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、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センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関１００の冷却水温を検出する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、蓄電装置６１の端子電圧及び端子電流（特に、バッテリ電圧やバッテリ電流）を検出するセンサから出力される電圧・電流信号ｈ、エアコンディショナや各種電気負荷のそれぞれについてこれを作動させるべきか否かに関する作動要求信号ｍ、ＩＳＧ１１０のコントローラ１１４からもたらされるステータス信号ｓ等が入力される。
【００３６】
作動要求信号ｍは、エアコンディショナや各種電気負荷を作動させることを望む運転者または搭乗者が手動操作する、エアコンディショナまたは電気負荷毎の操作スイッチ（または、コントロールパネル）から発される手動制御信号であったり、オートエアコンシステムを司るオートエアコンＥＣＵ等から発される自動制御信号であったりする。
【００３７】
ステータス信号ｓは、ＩＳＧ１１０に関する各種の情報、例えば回転数や温度、ロータコイル１１６を流れる励磁電流の大きさ、現在の動作モード（即ち、発電しているか、内燃機関１００をクランキングしているか、内燃機関１００をモータアシストしているか、発電機としても電動機としても働かない無負荷状態か）等の情報を含む。
【００３８】
ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２の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、ＩＳＧ１１０のコントローラ１１４に対してこれを制御するための制御信号ｎ、マグネットクラッチ１３１に通電する電気回路上のスイッチ６２に対してクラッチ締結信号ｏ、モータ６３やヒータ６５その他の電気負荷に通電する電気回路上のスイッチ６４、６６に対してスイッチＯＮ信号ｐ、ｑ等を出力する。
【００３９】
制御信号ｎは、ＩＳＧ１１０の動作モードを指示するとともに、発電機として動作させる場合にＩＳＧ１１０から出力させる発電電圧の目標値や、ロータコイル１１６に通電する励磁電流の上限値等を指令する信号である。
【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１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｍ、ｓを入力インタフェースを介して取得し、要求されるスロットルバルブ３２開度、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、エアコンディショナのコンプレッサのＯＮ／ＯＦＦ、各種電気負荷のＯＮ／ＯＦＦ、ＩＳＧ１１０の発電量または出力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、ｏ、ｐ、ｑ、ｓを出力インタフェースを介して印加する。
【００４１】
加えて、ＥＣＵ０は、内燃機関１００の始動時、特に冷間始動において、スタータモータ１４０に制御信号ｒを入力し、ピニオンギア１４１をリングギア１０３に噛合させて内燃機関１００のクランキングを行う。
【００４２】
ＥＣＵ０は、所定のアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関１００のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する。ＥＣＵ０は、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が閾値以上であり（ブレーキペダルが踏まれた）、内燃機関の冷却水温が所定以上に高く、蓄電装置６１の端子電圧が所定以上に高く、ＩＳＧ１１０が実質的に発電しておらず、マグネットクラッチ１３１を切断しており冷媒圧縮用コンプレッサ１３０が稼働しておらず、シフトレンジが走行レンジであり、前回のアイドルストップ終了からある車速以上まで加速した経歴があり、かつ現在の車速がある車速以下である（例えば、車速が１３．５ｋｍ／ｈ以上から１３ｋｍ／ｈまで低下した、または９．５ｋｍ／ｈ以上から７ｋｍ／ｈまで低下した）、といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ条件が成立したものと判断する。
【００４３】
アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関１００を再始動する。ＥＣＵ０は、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が０または０に近い閾値未満となった（ブレーキペダルが踏まれなくなった）、逆にブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧がさらに増大した（ブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた）、アクセル開度が増大した（アクセルペダルが踏まれた）、アイドルストップ状態で所定時間（例えば、３分）が経過した等のうち何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。原則として、アイドルストップ後の再始動においては、ＩＳＧ１１０を電動機として動作させて内燃機関１００のクランキングを行う。
【００４４】
内燃機関１００を始動するにあたり、ＥＣＵ０は、クランキングを開始した後、各気筒１が現在どの行程にあるのかを判別する気筒判別を実施する。気筒判別においては、クランク角センサの出力するクランク角信号ｂ及びカム角センサの出力するカム角信号ｇを参照する。図５に示すように、クランク角センサは、クランクシャフト１０に固定されクランクシャフト１０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１０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１０が１０°回転する毎に、歯または突起７６が配置される。
【００４５】
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。
【００４６】
但し、クランク角センサは、クランクシャフト１０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１０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５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１０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（クランク角度）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。
【００４７】
そして、図７に示しているように、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１０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。
【００４８】
図６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。
【００４９】
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１０から回転トルク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１０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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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７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１００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。
【００５３】
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１０）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６及び図７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。
【００５４】
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各気筒１の行程を判別する気筒判別部とを有している。図７では、カム各信号検出カウンタ部が計数しているカム角信号ｇの個数を下段に表示（例えば、０°ＣＡ付近に記載された「０、１、１、１、１、１、１、１、１、１、０」）し、クランク角信号検出カウンタ部が計数しているクランク角信号ｂの個数を下段に表示（例えば、０°ＣＡ付近に記載された「０、７、７、７、６、５、４、３、２、１、０」）している。
【００５５】
カム角信号検出カウンタ部は、カム角信号の検出個数に応じて値を「１」ずつ増加させる。クランク角信号検出カウンタ部は、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ときに、カム角信号検出カウンタ部の計数している値をリセットしてクランク角信号ｂの計数を終了する。
【００５６】
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。即ち、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」にリセットする。カム角信号検出カウンタ部の値及びクランク角信号検出カウンタ部の値がともに「０」になると、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。
【００５７】
さらに、クランク角信号検出カウンタ部は、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。
【００５８】
クランク角信号検出カウンタ部は、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「３」減ずる。即ち、クランク角信号検出カウンタ部の計数している値を「３」増加させる。
【００５９】
そして、気筒判別部は、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気筒判別タイミングで、カム角信号検出カウンタ部の計数している検出個数を参照し、各気筒１の行程を判別する。このタイミングは、図７に二点鎖線で示しているように、半サイクルのうちに二回到来する。具体的には、
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９０°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
の何れかのタイミングで気筒判別を実施する。
【００６０】
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、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気筒判別が完了するのは、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気筒判別が完了するのは、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。
【００６１】
第一パターンの気筒判別タイミングにあっては、カム角信号検出カウンタ部の値が「０」である場合に、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。よって、その後に訪れる第三気筒１の圧縮上死点を基準としたタイミング（圧縮上死点は、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。
【００６２】
あるいは、カム角信号検出カウンタ部の検出個数が「１」または「２」である場合には、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の圧縮上死点を基準としたタイミング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。
【００６３】
第二パターンの気筒判別タイミングにあっては、カム角信号検出カウンタ部の値が「１」である場合に、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の圧縮上死点を基準としたタイミング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。
【００６４】
あるいは、カム角信号検出カウンタ部の値が「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の圧縮上死点を基準としたタイミング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。
【００６５】
ところで、内燃機関の始動の際には、ＩＳＧ１１０を電動機として動作させてクランクシャフト１０を回転させるクランキングを実施するが、そのＩＳＧ１１０の起動時には大きな電流が発生することから、ＥＣＵ０が受信するクランク角信号ｂやカム角信号ｇにノイズが混入する蓋然性が高い。ノイズが混入した信号ｂ、ｇを参照して正しく気筒判別を行うことは当然に困難である。
【００６６】
従って、クランク角信号やカム角信号ｇにノイズが乗らなくなってから、または、それら信号ｂ、ｇに乗るノイズが十分低減されてから、気筒判別を開始する必要がある。図８に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、以下の（ｉ）ないし（ｖ）の条件がおしなべて充足された後に、はじめて上述の気筒判別処理を開始する。
（ｉ）ＩＳＧ１１０を電動機として動作させクランキングを実行する旨を指示する制御信号ｎをＩＳＧ１１０のコントローラ１１４に入力した
（ii）上記の指示に対する応答として、ＩＳＧ１１０の現在の動作モードがクランキング動作である旨を示すステータス信号ｓをコントローラ１１４から受信した
（iii）ロータコイル１１６を流れる励磁電流の大きさが所定値以上となった
（iv）ＩＳＧ１１０（のロータ）の回転速度が所定値以上となった
（ｖ）ＩＳＧ１１０の回転速度の単位時間あたりの増加量（時間微分値。換言すれば、加速度）が所定値以上となった
なお、ＩＳＧ１１０のロータコイル１１６を流れる励磁電流の大きさや、ＩＳＧ１１０の回転速度は、コントローラ１１４からもたらされるステータス信号ｓを参照して知得することが可能である。
【００６７】
図８中、時点ｔ0はＩＳＧ１１０の起動時点、即ち上記の条件（ｉ）の成立時点を表している。並びに、時点ｔ1は条件（ｉ）ないし（ｖ）の全ての成立時点、即ち気筒判別の開始時点を表している。時点ｔ0以降、ＩＳＧ１１０の起動に伴うノイズがクランク角信号ｂやカム角信号ｇに混入するが、時点ｔ1を迎えたときにはそのようなノイズは十分に低減されており、気筒判別に支障を来さない。
【００６８】
本実施形態では、停止している内燃機関１００を始動する際、内燃機関１００のクランクシャフト１０を電動機１１０により回転駆動するクランキングを行うとともに、クランクシャフト１０の回転角度を検出するセンサが出力する信号ｂを参照して各気筒１の現在の行程を知得する気筒判別を実施するものであって、前記電動機１１０のコイル１１６を流れる励磁電流が所定値以上に増大し、前記電動機１１０の回転速度が所定値以上に加速し、かつ前記電動機１１０の回転速度の単位時間あたりの増加量が所定値以上に増大したことを条件として、前記気筒判別を開始する制御装置０を構成した。
【００６９】
本実施形態によれば、電動機１１０の起動に起因してクランク角信号ｂやカム角信号ｇに混入するノイズの量が十分に低減された時点で、気筒判別を開始することができる。クランキングのための電動機１１０の起動から気筒判別の開始までの間の遅延時間を可及的に短縮できるため、燃料噴射及び点火を早期に開始し、内燃機関を速やかに始動させることが可能となる。
【００７０】
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、内燃機関の始動のためのクランキングを遂行する電動機は、ＩＳＧには限定されないことは言うまでもない。
【００７１】
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】
【００７２】
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できる。
【符号の説明】
【００７３】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１０…クランクシャフト
１００…内燃機関
１１０…電動機（ＩＳＧ）
ｂ…クランク角信号
ｓ…ステータス信号
【図１】
2016044589.tif 000003
【図２】
2016044589.tif 000004
【図３】
2016044589.tif 000005
【図４】
2016044589.tif 000006
【図５】
2016044589.tif 000007
【図６】
2016044589.tif 000008
【図７】
2016044589.tif 000009
【図８】
2016044589.tif 000010