(57)【要約】【課題】着火始動の実行により内燃機関を逆回転させてしまうことを防止すること。【解決手段】エンジンを自動停止および再始動できる車両に搭載された内燃機関の制御装置において、クランクシャフトの回転方向に応じてパルス幅を変えた回転パルスを出力するクランク角センサを備え、エンジンの再始動時には膨張行程の気筒への燃料噴射および点火を行う着火始動を実行可能に構成され、クランク位置未確定フラグがＯＮの場合には回転方向およびクランク位置が確定していないので着火始動を実行せず、クランク位置未確定フラグがＯＦＦの場合には回転方向およびクランク位置が確定しているので着火始動を実行する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を自動停止および再始動させることができる車両に搭載された内燃機関の制御装置において、
クランクシャフトの回転方向に応じてパルス幅を変えた回転パルスを出力するクランク角センサと、
前記回転パルスに基づいて前記クランクシャフトの回転方向およびクランク位置を検出するとともに、前記内燃機関の再始動時に膨張行程の気筒への燃料噴射および点火を行う着火始動を実行する始動制御手段と、を備え、
前記始動制御手段は、
前記回転方向および前記クランク位置が確定していない場合、前記着火始動を実行せず、
前記回転方向および前記クランク位置が確定している場合、前記着火始動を実行する
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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関を自動停止および再始動させることができる車両が知られている。例えば、特許文献１には、燃料カットから内燃機関の回転停止までの停止期間に再始動要求があった場合、内燃機関の停止直前に膨張行程の気筒に燃料を噴射して、内燃機関の回転方向が正方向から逆転した後に膨張行程の気筒を点火することにより内燃機関を再始動させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６３６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、回転パルスの出力時間を回転方向によって変えるクランク角センサを用いる場合に、内燃機関の回転方向やクランク位置が確定していない状態で着火始動を実行すると、誤った回転方向やクランク位置に基づいて着火始動を行う虞がある。この場合、着火始動の実行により誤って内燃機関を逆回転させてしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、着火始動の実行により内燃機関を逆回転させてしまうことを防止できる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】
【０００６】
本発明は、内燃機関を自動停止および再始動させることができる車両に搭載された内燃機関の制御装置において、クランクシャフトの回転方向に応じてパルス幅を変えた回転パルスを出力するクランク角センサと、前記回転パルスに基づいて前記クランクシャフトの回転方向およびクランク位置を検出するとともに、前記内燃機関の再始動時に膨張行程の気筒への燃料噴射および点火を行う着火始動を実行する始動制御手段と、を備え、前記始動制御手段は、前記回転方向および前記クランク位置が確定していない場合、前記着火始動を実行せず、前記回転方向および前記クランク位置が確定している場合、前記着火始動を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、クランクシャフトの回転方向およびクランク位置が確定していない場合には着火始動を実行せず、その回転方向およびクランク位置が確定している場合に着火始動を実行するため、着火始動の実行により内燃機関を逆回転させてしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態の内燃機関の制御装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】図２（ａ）は、正回転時にクランク角センサから出力される回転パルスを示す図である。図２（ｂ）は、逆回転時にクランク角センサから出力される回転パルスを示す図である。
【図３】図３（ａ）は、正回転時のクランク位置の演算方法を説明するための図である。図３（ｂ）は、逆回転時のクランク位置の演算方法を説明するための図である。
【図４】図４は、クランク位置未確定状態の判別方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、逆回転パルスが入力されている場合を説明するための図である。
【図６】図６は、着火始動の実行処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における内燃機関の制御装置について具体的に説明する。
【００１０】
図１は、実施形態における内燃機関の制御装置を模式的に示す概略構成図である。本実施形態の車両Ｖｅは、動力源であるエンジン（ＥＮＧ）１と、自動変速機（Ｔ／Ｍ）２と、出力軸３と、デファレンシャル４と、車軸５と、駆動輪６とを備えている。エンジン１から出力された動力は、クランクシャフト１ａから自動変速機２を介して出力軸３に伝達され、出力軸３からデファレンシャル４を介して車軸５および駆動輪６に伝達される。
【００１１】
エンジン１は、周知の内燃機関により構成された４サイクルエンジンであり、各気筒内に燃料を直接噴射する直噴式に構成されている。そのエンジン１は、車両Ｖｅに搭載された制御装置（ＥＣＵ）１０によって電気的に制御される。なお、制御装置１０の詳細は後述する。
【００１２】
自動変速機２は、自動で変速比を変化させることができる周知の変速機であり、自動でニュートラル状態に設定できるように構成されている。なお、車両Ｖｅは、流体流によってトルク増幅作用を生じるトルクコンバータを備え、エンジン１がトルクコンバータを介して自動変速機２とトルク伝達可能に接続されてもよい。
【００１３】
また、車両Ｖｅには、エンジン１を始動させる始動装置（スタータ）７が搭載されている。始動装置７は、バッテリ（図示せず）に電気的に接続された電動モータにより構成され、エンジン始動時に制御装置１０によって駆動制御される。
【００１４】
その車両Ｖｅは、制御装置１０の制御によってエンジン１を自動停止および再始動させることができる。なお、上述した図１に示す車両Ｖｅのパワートレーンは、一例である。エンジン１および制御装置１０が搭載される車両は、ＦＦ車両であってもよく、ＦＲ車両であってもよい。
【００１５】
制御装置１０は、エンジン１への燃料噴射および点火時期を制御する電子制御装置により構成されている。制御装置１０は、車両Ｖｅに搭載された各種センサから入力された信号および記憶装置に保存されているデータを用いて各種の演算を行い、その結果の指令信号をエンジン１に出力して、エンジン１を制御する。
【００１６】
図１に示すように、制御装置１０には、クランク角センサ２０からセンサ出力信号が入力される。クランク角センサ２０は、エンジン１（クランクシャフト１ａ）の回転方向およびクランク角度（クランク位置）を検知し、その回転方向に応じてタイミングパルスの幅（出力時間）を変えた信号を出力する。また、制御装置１０には、図示しない各種センサ（例えば、アクセル開度センサ、ブレーキストロークセンサ、車速センサ、スロットル開度センサなど）からの信号が入力される。
【００１７】
ここで、クランク角センサ２０が出力する回転パルスについて説明する。図２（ａ）は、クランクシャフト１ａが正回転時のセンサ出力信号を示す図である。図２（ｂ）は、クランクシャフト１ａが逆回転時のセンサ出力信号を示す図である。なお、図２に示すセンサ出力信号は回転パルスを表し、タイミングロータはクランクシャフト１ａと一体回転する。クランク角センサ２０は、タイミングロータの回転に応じて、クランクシャフト１ａの回転位置に同期するタイミングパルス（回転パルス）を出力する。図２（ａ），（ｂ）に示すように、パルス出力時はＬｏ出力である。その際、クランク角センサ２０は、クランクシャフト１ａの回転方向を検知して、その回転方向に応じて回転パルスの出力時間（パルス幅）を変える。回転方向に対する相対的な回転パルスは、正回転時のパルス幅が短く、逆回転時のパルス幅が長い。これにより、クランク角センサ２０から出力される回転パルスに回転方向の情報が含まれる。図２（ａ），（ｂ）に示すように、逆回転時のパルス幅である逆回転パルス幅Ｂは、正回転時のパルス幅である正回転パルス幅Ａよりもパルス出力期間が長い。なお、正回転時には逆回転時よりも高回転数域まで検知が必要になるため、相対的に正回転時のほうがパルス幅は短い。
【００１８】
制御装置１０は、車両状態に応じてエンジン１への燃料噴射および点火時期を制御するとともに、エンジン１を自動停止および再始動させる。図１に示すように、制御装置１０は、エンジン１を再始動させる制御部としての始動制御部１１を有する。
【００１９】
例えば、制御装置１０は、所定の停止条件が成立したと判定した場合に、エンジン停止制御を実行してエンジン１を自動停止させる。停止条件としては、車両が信号待ち等で一時停止した場合や、走行中の車両が減速している場合や、ある程度高車速で走行中にアクセルペダルの踏み込みが解除された場合などが挙げられる。エンジン停止制御には、エンジン１への燃料噴射（供給）を停止するフューエルカット制御が含まれる。
【００２０】
また、クランク角センサ２０は、エンジン１の回転が停止するまでの間、およびエンジン１の回転停止後もクランク角度（クランク位置）とエンジン１の回転速度とを検知する。これにより、制御装置１０は、クランク角センサ２０から入力される信号に基づいて、フューエルカットを開始してからエンジン１が回転停止するまでの間およびエンジン１の回転停止後もクランク角度とエンジン回転速度とを検出できる。
【００２１】
そして、始動制御部１１は、エンジン１を自動停止後に再始動条件が成立したと判定された場合、エンジン始動制御を実行してエンジン１を再始動させる。再始動条件（始動要求）としては、アクセルペダルが踏み込み込まれたことを検出した場合や、停車中にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合や、バッテリの残容量が低下したことによる充電要求がある場合などが挙げられる。また、始動制御部１１は、クランク角センサ２０を含む各種センサからの入力信号を検出したか否かを判定する判定部を含み、その判定部によって再始動条件が成立したか否かを判定することができる。
【００２２】
エンジン始動制御には、着火始動制御とスタータ始動制御との二つの制御が含まれる。着火始動制御は、膨張行程の気筒への着火（燃料噴射および点火）を行い、その燃焼エネルギーによってクランクシャフト１ａを回転させる制御である。一方、スタータ始動制御は、バッテリの電力を消費して始動装置７を駆動させることによりクランクシャフト１ａを回転させる制御である。制御装置１０は、スタータ始動制御を実行する際、スタータ信号を出力して始動装置７を駆動させる。
【００２３】
制御装置１０は、車両状態に応じて、着火始動のみでエンジン１を始動させる場合と、着火始動と始動装置７とを併用してエンジン１を始動させる場合とを使い分ける。例えば、エンジン１が回転停止するまでの間に始動要求がある場合、膨張行程の気筒への燃料噴射と同時に点火を行う着火始動のみによって、あるいは着火始動と始動装置７とを併用して、エンジン１を再始動させる。
【００２４】
また、着火始動の際、膨張行程の気筒に燃料噴射を行うタイミング（ピストン位置）は、クランクシャフト１ａが正回転中と逆回転中とで異なる。そこで、制御装置１０は、クランク角センサ２０から入力された回転パルスに基づいてクランクシャフト１ａの回転方向を検出するように構成されている。
【００２５】
さらに、制御装置１０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、クランク角センサ２０から入力される回転パルスに基づいて制御用クランク位置を演算する。図３（ａ）は、正回転時のクランク位置の演算方法を説明するための図である。図３（ｂ）は、逆回転時のクランク位置の演算方法を説明するための図である。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、入力されたパルス幅が正回転パルス幅Ａである場合（正回転信号入力時）、制御装置１０は制御用クランク位置（クランク位置カウンタ）を加算する。正回転時には、クランク位置カウンタが「＋１」変化するように演算される。この場合、制御装置１０は、入力されたパルス幅が正回転パルス幅Ａであるか否かを判定することにより、クランクシャフト１ａが正回転中であるか否かを判定する。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、入力されたパルス幅が逆回転パルス幅Ｂである場合（逆回転信号入力時）、制御装置１０は制御用クランク位置（クランク位置カウンタ）を減算する。逆回転時には、クランク位置カウンタが「−２」変化するように演算される。この場合、制御装置１０は、入力されたパルス幅が逆回転パルス幅Ｂであるか否かを判定することにより、クランクシャフト１ａが逆回転中であるか否かを判定する。また、逆回転パルス幅Ｂが正回転パルス幅Ａよりも長いという特性を利用して、制御装置１０は、パルス入力開始から正回転パルス幅Ａを超えた時にパルス入力終了を待たずに逆回転であると判定することができる。詳細には、クランク角センサ２０の出力に対して、パルス入力開始時にクランク位置カウンタを加算（＋１）し、その後のパルス入力終了時にパルス幅を算出する。算出されたパルス幅が逆回転パルス幅Ｂであった際に、クランク位置カウンタを２つ減算（−２）することでクランク位置を特定する。そして、特定されたクランク位置情報は、着火始動時の燃料噴射・点火制御（着火始動制御）に使用される。
【００２８】
図４は、クランク位置未確定状態の判別方法を示すフローチャートである。なお、図４に示す制御ルーチンは制御装置１０によって繰り返し実行される。
【００２９】
図４に示すように、制御装置１０は、クランク角センサ２０が回転パルスの出力を開始したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、クランク角センサ２０から制御装置１０への回転パルスの入力が開始されたか否かが判定される。
【００３０】
クランク角センサ２０が回転パルスの出力を開始した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、クランク位置未確定フラグをＯＮに設定し（ステップＳ２）、クランク位置演算値を加算する（ステップＳ３）。これにより、パルス入力開始時に、クランク位置未確定フラグがＯＮになり、クランク位置演算値（クランク位置カウンタ）が「＋１」だけ加算される。
【００３１】
クランク角センサ２０が回転パルスの出力を開始しない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御装置１０は、クランク角センサ２０が回転パルスの出力を終了したか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、制御装置１０に入力されていた回転パルスが終了したか否かが判定される。クランク角センサ２０が回転パルスの出力を終了しない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。
【００３２】
クランク角センサ２０が回転パルスの出力を終了した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、クランク位置未確定フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ５）。これにより、パルス入力終了時に、クランク位置未確定フラグがＯＦＦになる。
【００３３】
そして、制御装置１０は、パルス幅に基づいて回転方向が逆回転であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、パルス入力開始時からパルス入力終了時までのパルス幅を算出してその算出値が逆回転パルス幅Ｂであるか否かを判定してもよく、あるいはパルス入力開始時からの経過時間（パルス出力期間）が正回転パルス幅Ａを超えたか否かを判定してもよい。
【００３４】
パルス幅に基づき判別された回転方向が逆回転である場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、クランク位置演算値を減算する（ステップＳ７）。ステップＳ７によって、パルス入力終了時に、クランク位置演算値が「−２」だけ減算される。一方、パルス幅に基づき判別された回転方向が逆回転ではない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。
【００３５】
上述した図４に示す制御フローを実行した結果の一例を図５に示す。図５は、逆回転パルスが入力されている場合を説明するための図である。図５に示すように、逆回転時、回転パルスの入力が開始された時点でクランク位置カウンタが加算（＋１）され、クランク位置未確定フラグはＯＦＦからＯＮに切り替わる。クランク位置未確定フラグがＯＮの間は、制御装置１０はエンジン１への燃料噴射および点火を行わない。すなわち、クランク角センサ２０の回転パルスが出力されている間（入力終了前）は、クランク位置未確定として膨張行程の気筒への燃料噴射が行われない。
【００３６】
そして、回転パルスの入力が終了した時点で、逆回転パルスであることが確定するため、クランク位置カウンタが減算（−２）され、クランク位置未確定フラグはＯＮからＯＦＦに切り替わる。クランク位置未確定フラグがＯＦＦの場合、制御装置１０はエンジン１への燃料噴射および点火を実行可能である。
【００３７】
また、回転方向が確定した時点（回転パルスの入力終了時）で、クランク位置も確定するため、クランク位置確定後に更新される第２クランク位置カウンタが減算（−１）される。第２クランク位置カウンタは、回転パルスの入力が開始された時点では変化がない。そして、クランクシャフト１ａが逆回転し続けているので、回転パルスの入力開始と入力終了とが繰り返され、クランク位置カウンタおよび第２クランク位置カウンタが減算される（逆回転側に進められる）。
【００３８】
このように、パルス出力期間中は、クランク位置未確定状態とし、着火始動制御を含むクランク位置の精度が必要な制御の実行を停止する。また、上述したクランク位置未確定状態の判別方法は、燃料噴射・点火制御だけでなく、回転方向を用いるエンジン１の制御全般で回転方向の判別方法として適用可能である。その適用は、パルス入力終了時にパルス幅に応じてクランク位置カウンタを加算あるいは減算するクランク位置情報を設けているので、制御の特性に応じて使用するクランク位置情報を使い分けることでも実現可能である。
【００３９】
図６は、着火始動の実行処理を示すフローチャートである。図６に示すように、制御装置１０は、クランク位置未確定フラグがＯＦＦであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。クランク位置未確定フラグがＯＦＦでない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御装置１０は着火始動を実行せず、この制御ルーチンは終了する。すなわち、クランク位置未確定フラグがＯＮの場合、制御装置１０はエンジン１への燃料噴射を行わない。
【００４０】
一方、クランク位置未確定フラグがＯＦＦの場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、噴射気筒が噴射範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の処理では、膨張行程にある気筒が噴射範囲に入っているかを確認する。噴射範囲内とは、クランク位置の演算値（クランク位置カウンタ）が膨張行程の要求噴射時期の中に入っていることを意味する。噴射気筒が噴射範囲内にない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。
【００４１】
一方、噴射気筒が噴射範囲内にある場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御装置１０は、エンジン１への燃料噴射を実行し（ステップＳ１３）、点火指示を実行する（ステップＳ１４）。ステップＳ１３，Ｓ１４によりエンジン１の着火始動が実行される。ステップＳ１３の処理では、膨張行程にある気筒が噴射範囲に入っているため当該気筒への燃料噴射を実行する。また、ステップＳ１４の点火指示に基づき、点火装置による複数回点火が実行される。
【００４２】
以上説明した通り、制御装置１０は、クランクシャフト１ａの回転方向およびクランク位置が確定していない場合には着火始動を実行せず、回転方向およびクランク位置が確定した場合に着火始動を実行する。これにより、その回転方向およびクランク位置が未確定の状態で着火始動を実行しないため、着火始動の実行により誤ってエンジン１を逆回転させることを防止できる。さらに、クランクシャフト１ａの回転方向が正回転から逆回転に切り替わった際に、逆回転の検知が遅れることによる誤った噴射・点火を防止することができる。また、誤った噴射・点火を防止するために、噴射・点火時期を上死点近くに設定できなくなるという制約がなくなる。
【符号の説明】
【００４３】
１  エンジン（ＥＮＧ）
１０  制御装置（ＥＣＵ）
１１  始動制御部
２０  クランク角センサ
Ｖｅ  車両
【図１】
2017186988.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017186988.tif 000006
【図５】
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【図６】
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