(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられたクランク角度検出手段からクランク軸が所定角度回転する毎に出力されるクランク信号に基づいて点火タイミングを把握し、当該点火タイミングに前記内燃機関を点火させるための点火制御を行う内燃機関制御装置であって、
前記内燃機関のクランク軸と同期回転する磁石式交流発電機から出力される１相の交流電圧信号を入力とし、
クランク信号間時間に所定周期で複数回前記交流電圧信号の極性を判定し、前記極性が所定回数、同一の極性であった場合に、現在の極性判定結果とする極性判定処理と、
前記クランク信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握し、前記点火タイミングが到来した場合に、前記極性周期がクランク正回転時の極性周期と不一致の場合に、クランク逆回転と判定して前記点火制御を停止する逆回転検出処理と、を行う制御手段を備える、
ことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記所定周期は、クランク信号間時間の１／４以下に設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
基準電圧信号を発生する基準電圧源と、
前記交流電圧信号と前記基準電圧信号とを入力とし、前記交流電圧信号と前記基準電圧信号との電圧値の大小を比較して比較結果を示す比較結果信号を出力する比較手段と、
前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記極性判定処理において、前記比較結果信号に基づいて前記交流電圧信号の極性を判定し、前記逆回転検出処理において、前記パルス信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関制御装置に関し、特に内燃機関の逆回転検出機能を有する内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の手動操作による始動（クランキング）時において、クランク軸の回転速度が不足している場合、圧縮上死点前で点火を行うとクランク軸が逆回転してしまい、手動による始動操作デバイス（キックアーム等）に逆回転負荷がかかるという現象、いわゆる「ケッチン」が発生する場合がある。
【０００３】
従来、このようなケッチンを防止する技術として、（１）クランク角度位置検出タイミングセンサ（クランクセンサ）の出力電圧信号に応じて点火出力を行う点火装置において、クランクセンサの所定位相の出力電圧信号と、クランク軸と同期して回転する磁石式交流発電機の１相の所定位相の出力電圧との不一致を検出した場合に、点火出力停止を行うもの（下記特許文献１参照）、（２）磁石式交流発電機内に実装され、クランク軸の回転に同期して１回転あたり複数サイクルの交流電圧を出力する点火専用電源コイル（いわゆるエキサイタコイル）を有する点火装置において、エキサイタコイルの所定位相の出力電圧によって点火出力停止を行うもの（下記特許文献２参照）、等が知られている。
【特許文献１】特許第２７８０２５７号公報
【特許文献２】特許第３１２５５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、逆回転検出用の磁石式交流発電機（エキサイタコイルを含む）の出力電圧信号にノイズが発生した場合、これらの信号の所定位相を１回検出しただけでは逆回転を誤検出する可能性があり、内燃機関の始動不能、または運転中であればエンストが発生する恐れがある。また、磁石式交流発電機、またはエキサイタコイルが、他の多相発電機やバッテリ等の電源と短絡した場合などの異常時においては、逆回転を検出できなくなり、ケッチン防止不能となる。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の逆回転検出精度の向上を図り、より確実にケッチンを防止することの可能な内燃機関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】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関制御装置に係る第１の解決手段として、内燃機関に設けられたクランク角度検出手段からクランク軸が所定角度回転する毎に出力されるクランク信号に基づいて点火タイミングを把握し、当該点火タイミングに前記内燃機関を点火させるための点火制御を行う内燃機関制御装置であって、前記内燃機関のクランク軸と同期回転する磁石式交流発電機から出力される１相の交流電圧信号を入力とし、所定周期で前記交流電圧信号の極性を判定し、前記極性が所定回数、同一の極性であった場合に、現在の極性判定結果とする極性判定処理と、前記クランク信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握し、前記点火タイミングが到来した場合に、前記極性周期がクランク正回転時の極性周期と不一致の場合に、クランク逆回転と判定して前記点火制御を停止する逆回転検出処理と、を行う制御手段を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
また、内燃機関制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記所定周期は、クランク信号間時間の１／４以下に設定することを特徴とする。
【０００８】
また、内燃機関制御装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、基準電圧信号を発生する基準電圧源と、前記交流電圧信号と前記基準電圧信号とを入力とし、前記交流電圧信号と前記基準電圧信号との電圧値の大小を比較して比較結果を示す比較結果信号を出力する比較手段と、前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、を備え、前記制御手段は、前記極性判定処理において、前記比較結果信号に基づいて前記交流電圧信号の極性を判定し、前記逆回転検出処理において、前記パルス信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所定周期で磁石式交流発電機から出力される交流電圧信号の極性を判定すると共に、当該極性が所定回数同一の極性である場合に、現在の極性判定結果とすることにより、交流電圧信号にノイズが発生する場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができる。そして、そのような正確な極性判定結果から求めた交流電圧信号の極性周期を基に逆回転を検出するので、逆回転の誤検出を防止して内燃機関の逆回転検出精度の向上を図り、より確実にケッチンを防止することが可能となる。また、磁石式交流発電機に短絡などの異常が発生した場合、交流電圧信号の極性周期は、正回転時の周期と異なるため、逆回転検出時と同様に、極性周期がクランク正回転時の極性周期と不一致の場合に、クランク逆回転と判定して前記点火制御を停止することにより、異常発生時においてもケッチンを防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における内燃機関制御装置（以下、ＥＣＵと称する）を備えるエンジン制御システムの概略構成図である。この図１に示すように、本実施形態におけるエンジン制御システムは、エンジン１、電源供給部２、燃料供給部３、ＥＣＵ（Engine Control Unit）４から概略構成されている。
【００１１】
エンジン（内燃機関）１は、４サイクル単気筒エンジンであり、シリンダ１０、ピストン１１、コンロッド１２、クランクシャフト１３、吸気バルブ１４、排気バルブ１５、点火プラグ１６、点火コイル１７、吸気管１８、排気管１９、エアクリーナ２０、スロットルバルブ２１、インジェクタ２２、吸気圧センサ２３、吸気温センサ２４、スロットル開度センサ２５、冷却水温センサ２６、クランク角度センサ２７から概略構成されている。
【００１２】
シリンダ１０は、内部に設けられたピストン１１を、吸気、圧縮、燃焼（膨張）、排気の４行程を繰り返すことによって往復運動させるための中空の円筒形状部材であり、空気と燃料との混合気を燃焼室１０ｂに供給するための流路である吸気ポート１０ａ、上記混合気を留め、圧縮行程において圧縮された混合気を燃焼行程において燃焼させるための空間である燃焼室１０ｂ、排気行程において燃焼室１０ｂから排気ガスを外部に排出するための流路である排気ポート１０ｃが設けられている。また、このシリンダ１０の外壁には、冷却水を循環させるための冷却水路１０ｄが設けられている。
【００１３】
ピストン１１には、ピストン１１の往復運動を回転運動に変換するためのクランクシャフト１３がコンロッド１２を介して連結されている。クランクシャフト１３は、ピストン１１の往復方向と直交する方向に延在しており、不図示のフライホイール、ミッションギア、後述する電源供給部２におけるロータ３０ａと連結されている。
【００１４】
吸気バルブ１４は、吸気ポート１０ａにおける燃焼室１０ｂ側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。排気バルブ１５は、排気ポート１０ｃにおける燃焼室１０ｂ側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。
【００１５】
点火プラグ１６は、電極を燃焼室１０ｂ側に向けて燃焼室１０ｂの最上部に設けられており、点火コイル１７から供給される高電圧の点火用電圧信号によって電極間に火花を発生する。点火コイル１７は、１次巻線と２次巻線からなるトランスであり、ＥＣＵ４から１次巻線に供給される点火用電圧信号を昇圧して２次巻線から点火プラグ１６に供給する。
【００１６】
吸気管１８は、空気供給用の配管であり、内部の吸気流路１８ａが吸気ポート１０ａと連通するようにシリンダ１０に連結されている。排気管１９は、排気ガス排出用の配管であり、内部の排気流路１９ａが排気ポート１０ｃと連通するようにシリンダ１０に連結されている。エアクリーナ２０は、吸気管１８の上流側に設けられており、外部から取り込まれる空気を清浄化して吸気流路１８ａに送り込む。スロットルバルブ２１は、吸気流路１８ａの内部に設けられており、不図示のスロットル（もしくはアクセル）によって回動する。つまり、スロットルバルブ２１の回動によって吸気流路１８ａの断面積が変化し、吸気量が変化する。インジェクタ２２は、噴射口を吸気ポート１０ａ側に向けて吸気管１８に設けられており、燃料供給部３から供給される燃料を、ＥＣＵ４から供給されるインジェクタ駆動信号に応じて噴射口から噴射する。
【００１７】
吸気圧センサ２３は、例えばピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサであり、スロットルバルブ２１の下流側において感度面を吸気流路１８ａに向けて吸気管１８に設けられており、吸気管１８内の吸気圧に応じた吸気圧信号をＥＣＵ４に出力する。吸気温センサ２４は、スロットルバルブ２１の上流側において感部を吸気流路１８ａに向けて吸気管１８に設けられており、吸気管１８内の吸気温度に応じた吸気温信号をＥＣＵ４に出力する。スロットル開度センサ２５は、スロットルバルブ２１の開度に応じたスロットル開度信号をＥＣＵ４に出力する。冷却水温センサ２６は、シリンダ１０の冷却水路１０ｄに感部を向けて設けられており、冷却水路１０ｄを流れる冷却水の温度に応じた冷却水温信号をＥＣＵ４に出力する。クランク角度センサ（クランク角度検出手段）２７は、クランクシャフト１３の回転に同期して、クランクシャフト１３が所定角度回転する毎にクランク信号を出力する。なお、このクランク角度センサ２７の詳細については後述する。
【００１８】
電源供給部２は、発電機３０、レギュレートレクチファイヤ３２、バッテリ３３から構成されている。発電機３０は、磁石式交流発電機であり、エンジン１のクランクシャフト１３と連結されて同期回転するロータ３０ａと、当該ロータ３０aの内周側に取り付けられた永久磁石３０ｂと、発電出力を得るための３相のステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅと、逆回転検出用コイル３０ｆを備えている。つまり、発電機３０において、固定されたステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ及び逆回転検出用コイル３０ｆに対して、ロータ３０ａ（つまり永久磁石３０ｂ）が回転することにより、ステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅから電磁誘導によって３相交流電圧信号が発生し、逆回転検出用コイル３０ｆから１相の交流電圧信号が発生する。ステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅから発生する３相交流電圧信号は、レギュレートレクチファイヤ３２に出力され、逆回転検出用コイル３０ｆから発生する交流電圧信号は、ＥＣＵ４に出力される。
【００１９】
図２に示すように、ロータ３０ａの外周には、複数の突起が回転方向に対して、各突起の後端が等角度間隔（例えば２０°間隔）になるように設けられている。また、上死点ＴＤＣに対応する位置から回転方向に前の位置、例えばＢＴＤＣ１０°すなわち上死点前１０°の位置を、クランク角基準位置とし、このクランク角基準位置に突起の後端が位置する突起は、他の突起より回転方向に長い（例えば２倍）突起（クランク角基準突起３０ａ１）が設けられている。以下では、クランク角基準突起３０ａ１以外の突起を補助突起３０ａ２と称する。
【００２０】
また、ロータ３０ａの内周側には、６０°毎にＮ極及びＳ極が１セットずつ配置されるように、永久磁石３０ｂが取り付けられている。逆回転検出用コイル３０ｆは、クランク角基準位置に設けられており、その一端はグランドラインと接続され、他端はＥＣＵ４（詳細にはコンパレータ回路５３の反転入力端子）と接続されている。つまり、逆回転検出用コイル３０ｆからは、ロータ３０ａ（クランクシャフト１３）が６０°回転するのに要する時間を１周期とする交流電圧信号が発生する。
【００２１】
上述したクランク角度センサ２７は、例えば電磁式ピックアップセンサであり、図２に示すように、ロータ３０ａの外周近傍に設けられ、クランク角基準突起３０ａ１及び補助突起３０ａ２がクランク角度センサ２７近傍を通過する毎に極性の異なる１対のパルス状の信号をＥＣＵ４に出力する。より詳細には、クランク角度センサ２７は、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合、負極性の振幅を有するパルス状の信号を出力し、回転方向に対して各突起の後端が通過した場合、正極性の振幅を有するパルス状の信号を出力する。
【００２２】
図１に戻って説明すると、レギュレートレクチファイヤ３２は、整流回路３２ａ及び出力電圧調整回路３２ｂから構成されている。整流回路３２ａは、各ステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅから入力される３相交流電圧を整流するための、３相ブリッジ接続された６個の整流素子から構成されており、上記３相交流電圧を直流電圧に整流して出力電圧調整回路３２ｂに出力する。出力電圧調整回路３２ｂは、上記整流回路３２ａから入力される直流電圧を調整して電源電圧を生成し、当該電源電圧をバッテリ３３及びＥＣＵ４に供給する。バッテリ３３は、出力電圧調整回路３２ｂから供給される電源電圧によって充電されると共に、始動時など発電機３０から電力供給がされない場合は、電源電圧をＥＣＵ４に供給する。
【００２３】
燃料供給部３は、燃料タンク４０及び燃料ポンプ４１から構成されている。燃料タンク４０は、例えばガソリン等の燃料を溜めておくための容器である。燃料ポンプ４１は、燃料タンク４０内に設けられており、ＥＣＵ４から入力されるポンプ駆動信号に応じて、燃料タンク４０内の燃料を汲み出してインジェクタ２２に供給する。
【００２４】
ＥＣＵ４は、図３に示すように、波形整形回路５０、回転数カウンタ５１、基準電圧源５２、コンパレータ回路５３、Ａ／Ｄ変換器５４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５５、点火回路５６、インジェクタ駆動回路５７、ポンプ駆動回路５８、ＲＯＭ(Read Only Memory)５９、ＲＡＭ(Random Access Memory)６０、タイマ６１から構成されている。このような構成のＥＣＵ４は、電源供給部２から供給される電源電圧によって駆動するものであり、ＥＣＵ４のＶＩＧ端子はバッテリ３３の正極端子と接続され、ＧＮＤ端子はバッテリ３３の負極端子及びグランドラインと接続されている。
【００２５】
波形整形回路（波形整形手段）５０は、クランク角度センサ２７から入力されるパルス状のクランク信号を、方形波のパルス信号（例えば負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとする）に波形整形し、回転数カウンタ５１及びＣＰＵ５５に出力する。つまり、この方形波のパルス信号は、クランクシャフト１３が２０°回転する際に要した時間を周期とする方形波のパルス信号である。回転数カウンタ５１は、上記波形整形回路５０から出力される方形波のパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、当該エンジン回転数を示す回転数信号をＣＰＵ５５に出力する。
【００２６】
基準電圧源５２は、負極性の直流電圧である基準電圧信号を発生し、当該基準電圧信号をコンパレータ回路５３の非反転入力端子に出力する。コンパレータ回路（比較手段）５３は、逆回転検出用コイル３０ｆから出力される交流電圧信号を反転入力端子の入力とし、基準電圧源５２から出力される基準電圧信号を非反転入力端子の入力とするオペアンプから構成されており、上記交流電圧信号と基準電圧信号との電圧値の大小を比較して比較結果を示す比較結果信号をＣＰＵ５５に出力する。具体的には、コンパレータ回路５３は、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より大きい場合、ハイレベルの比較結果信号を出力し、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より小さい場合、ローレベルの比較結果信号を出力する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器５４は、吸気圧センサ２３から出力される吸気圧センサ出力、吸気温センサ２４から出力される吸気温センサ出力、スロットル開度センサ２５から出力されるスロットル開度センサ出力及び冷却水温センサ２６から出力される冷却水温センサ出力を、デジタル信号に変換してＣＰＵ５５に出力する。
【００２８】
ＣＰＵ（制御手段）５５は、ＲＯＭ５９に記憶されているエンジン制御プログラムを実行し、クランク信号、回転数カウンタ５１から入力される回転数信号、コンパレータ回路５３から入力される比較結果信号、Ａ／Ｄ変換器５２で変換された吸気圧値、スロットル開度値及び冷却水温値に基づいて、エンジン１の燃料噴射、点火、燃料供給に関する制御を行う。具体的には、ＣＰＵ５５は、点火タイミングに点火プラグ１６をスパークさせるための点火制御信号を点火回路５６に出力し、燃料噴射タイミングにインジェクタ２２から所定量の燃料を噴射させるための燃料噴射制御信号をインジェクタ駆動回路５７に出力し、また、インジェクタ２２に燃料を供給するための燃料供給制御信号をポンプ駆動回路５８に出力する。
【００２９】
点火回路５６は、ＶＩＧ電圧、つまり電源供給部２から供給される電源電圧を蓄積するコンデンサ（図示せず）を備え、上記ＣＰＵ５５から入力される点火制御信号に応じて、コンデンサに蓄積された電荷を点火用電圧信号として点火コイル１７の１次巻線に放電する。インジェクタ駆動回路５７は、上記ＣＰＵ５５から入力される燃料噴射制御信号に応じて、インジェクタ２２から所定量の燃料を噴射させるためのインジェクタ駆動信号を生成し、当該インジェクタ駆動信号をインジェクタ２２に出力する。ポンプ駆動回路５８は、上記ＣＰＵ５５から入力される燃料供給制御信号に応じて、燃料ポンプ４１からインジェクタ２２に燃料を供給するためのポンプ駆動信号を生成し、当該ポンプ駆動信号を燃料ポンプ４１に出力する。
【００３０】
ＲＯＭ５９は、上記ＣＰＵ５５によって実行されるエンジン制御プログラムや各種データを予め記憶している不揮発性メモリである。ＲＡＭ６０は、上記ＣＰＵ５５がエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられるワーキングメモリである。タイマ６１は、ＣＰＵ５５による制御の下、所定のタイマ（計時）動作を行う。
【００３１】
次に、上記のように構成された本実施形態のＥＣＵ４（内燃機関制御装置）を備えるエンジン制御システムにおいて、エンジン１の運転中におけるＥＣＵ４（特にＣＰＵ５５）の逆回転防止処理について説明する。なお、ＣＰＵ５５は、逆回転防止処理として、逆回転検出用コイル３０ｆから出力される交流電圧信号の極性を判定するためのコイル電圧極性判定処理と、このコイル電圧極性判定処理による極性判定結果に基づいてエンジン１の逆回転を検出するための逆回転検出処理とを並列的に実行するものであり、以下では、まず、コイル電圧極性判定処理について説明する。
【００３２】
＜コイル電圧極性判定処理＞
図４は、クランク角度センサ２７の出力であるクランク信号と、波形整形回路５０から出力される波形整形後のクランク信号と、逆回転検出用コイル３０ｆから出力される交流電圧信号及び基準電圧源５２から出力される基準電圧信号と、コンパレータ回路５３から出力される比較結果信号と、交流電圧信号の極性判定結果（現在電圧極性判定結果）との対応関係を示すタイミングチャートである。
【００３３】
図４に示すように、エンジン１の運転中において、クランクシャフト１３の回転に同期してロータ３０ａも回転し、クランク角度センサ２７は、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合に、負極性の振幅を有するパルス状のクランク信号を出力し、各突起の後端が通過した場合に、正極性の振幅を有するパルス状のクランク信号を出力する。また、波形整形回路５０は、負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとなるように波形整形したクランク信号（方形波のパルス信号）を出力する。
【００３４】
つまり、波形整形後のクランク信号の立下がりエッジ間の時間は、クランクシャフト１３が２０°回転するのに要した時間に相当する。また、逆回転検出用コイル３０ｆからは、ロータ３０ａ（クランクシャフト１３）が６０°回転するのに要する時間を１周期とする交流電圧信号が出力され、コンパレータ回路５３からは、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より大きい場合（つまり交流電圧信号が正極性の場合）にハイレベルの比較結果信号が出力され、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より小さい場合（つまり交流電圧信号が負極性の場合）にローレベルの比較結果信号が出力される。
【００３５】
エンジン１の運転中において、ＣＰＵ５５は、上記のような比較結果信号に基づいて、コイル電圧極性判定処理を行う。図５は、コイル電圧極性判定処理に関するＣＰＵ５５の動作フローチャートである。図５に示すように、まず、ＣＰＵ５５は、タイマ６１を制御して、コンパレータ出力検出周期（所定周期）が到来したか否かを判定する（ステップＳ１）。このコンパレータ出力検出周期は、クランク信号間時間（波形整形後のクランク信号の立下がりエッジ間の時間）の１／４以下とすることが望ましく、本実施形態では、図４に示すように、５１２（μｓｅｃ）とする。このように、コンパレータ出力検出周期を短周期にすることにより、以下に述べるように、逆回転検出用コイル３０ｆから出力される交流電圧信号に、パルス状のノイズが発生する場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができる。
【００３６】
上記ステップＳ１において、ＣＰＵ５５は、コンパレータ出力検出周期が到来していない場合（「No」）、ステップＳ１の処理を繰り返し、コンパレータ出力検出周期が到来した場合（「Yes」）、比較結果信号を取り込み、今回の交流電圧信号の極性（以下、今回コイル電圧極性と称する）を判定する（ステップＳ２）。つまり、ＣＰＵ５５は、比較結果信号がハイレベルの場合、今回コイル電圧極性が正極性と判定し、ローレベルの場合、負極性と判定する。
【００３７】
そして、ＣＰＵ５５は、今回コイル電圧極性とＲＡＭ６０に記憶されている現在の交流電圧信号の極性判定結果（現在電圧極性判定結果）とが一致するか否かを判定する（ステップＳ３）。このステップＳ３において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致する場合（「Yes」）、ＣＰＵ５５は、ステップＳ１の処理に戻る。一方、ステップＳ３において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しない場合（「No」）、ＣＰＵ５５は、今回コイル電圧極性が所定回数（例えば３回）、同一の極性に安定しているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３８】
このステップＳ４において、今回コイル電圧極性が所定回数、同一の極性に安定していない場合（「No」）、ＣＰＵ５５は、ステップＳ１の処理に戻る。一方、ステップＳ４において、今回コイル電圧極性が所定回数、同一の極性に安定している場合（「Yes」）、ＣＰＵ５５は、今回コイル電圧極性を現在電圧極性判定結果に反映し（ＲＡＭ６０に新たな現在電圧極性判定結果として記憶する）、ステップＳ１の処理に戻る（ステップＳ５）。
【００３９】
ステップＳ３〜Ｓ５の処理について図４を用いて具体的に説明する。図４に示すように、時刻ｔ０以前には現在電圧極性判定結果がローレベル（つまり負極性）であり、時刻ｔ０に比較結果信号がハイレベル、つまり今回コイル電圧極性が正極性になった場合を想定すると、ＣＰＵ５５は、ステップＳ３の処理において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しないため、ステップＳ４の処理に移行し、今回コイル電圧極性が所定回数（３回）、同一の極性（図４では正極性）に安定しているか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ５５は、図４に示すように、コンパレータ出力検出周期毎に今回コイル電圧極性が正極性であった回数をカウントし、今回コイル電圧極性が３回、正極性であった場合（時刻ｔ１）に、ステップＳ５の処理に移行して、今回コイル電圧極性を現在電圧極性判定結果に反映し、ＲＡＭ６０に新たな現在電圧極性判定結果として記憶する。つまり、時刻ｔ１前では現在電圧極性判定結果はローレベル（つまり負極性）であったが、時刻ｔ１以降、現在電圧極性判定結果はハイレベル（つまり正極性）となる。
そして、時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、比較結果信号がハイレベルのままであるため、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とは一致し、現在電圧極性判定結果はハイレベル（つまり正極性）に維持されることになる。
【００４０】
ここで、図４に示すように、パルス状のノイズが交流電圧信号に発生し、時刻ｔ２〜ｔ３の期間だけ比較結果信号がローレベル（つまり今回コイル電圧極性が負極性）に遷移した場合を想定する。この時刻ｔ２において、ＣＰＵ５５は、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しないため、ステップＳ４の処理に移行し、コンパレータ出力検出周期毎に今回コイル電圧極性が負極性であった回数をカウントするが、時刻ｔ３には比較結果信号はハイレベルに遷移するため、今回コイル電圧極性が負極性であった回数は３回に到達せず、現在電圧極性判定結果はハイレベル（つまり正極性）に維持されることになる。
【００４１】
続いて、時刻ｔ４に、比較結果信号がローレベル（つまり今回コイル電圧極性が負極性）に遷移した場合を想定すると、ＣＰＵ５５は、ステップＳ３の処理において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しないため、ステップＳ４の処理に移行し、今回コイル電圧極性が所定回数（３回）、同一の極性（図４では負極性）に安定しているか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ５５は、図４に示すように、コンパレータ出力検出周期毎に今回コイル電圧極性が負極性であった回数をカウントし、今回コイル電圧極性が３回、負極性であった場合（時刻ｔ５）に、ステップＳ５の処理に移行して、今回コイル電圧極性を現在電圧極性判定結果に反映し、ＲＡＭ６０に新たな現在電圧極性判定結果として記憶する。つまり、時刻ｔ５前では現在電圧極性判定結果はハイレベル（つまり正極性）であったが、時刻ｔ５以降、現在電圧極性判定結果はローレベル（つまり負極性）となる。
【００４２】
上記のように、短周期（クランク信号間時間の１／４以下）で逆回転検出用コイル３０ｆから出力される交流電圧信号の極性を検出すると共に、所定回数、同一の極性に安定している場合に、現在の極性として決定することにより、交流電圧信号に、パルス状のノイズが発生する場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができる。
【００４３】
＜逆回転検出処理＞
次に、上述したコイル電圧極性判定処理と並列的に行われる逆回転検出処理について説明する。図６は、逆回転検出処理に関するＣＰＵ５５の動作フローチャートである。図６に示すように、まず、ＣＰＵ５５は、波形整形後のクランク信号が入力されたか（立下りエッジが検出されたか）否かを判定し（ステップＳ１０）、波形整形後のクランク信号が入力された場合（「Yes」）、逆回転検出済みか否かを判定する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１において、逆回転検出済みの場合（「Yes」）、ＣＰＵ５５は、ステップＳ１９の処理に移行する。
【００４４】
一方、ステップＳ１１において、逆回転検出済みではない場合（「No」）、ＣＰＵ５５は、ＲＡＭ６０から現在電圧極性判定結果を読み込み（ステップＳ１２）、現在電圧極性判定結果に基づいて交流電圧信号の極性周期（以下、コイル電圧極性周期と称する）を更新する（ステップＳ１３）。そして、ＣＰＵ５５は、波形整形後のクランク信号を基に点火タイミングが到来したか（クランク角基準位置を検出したか）否かを判定する（ステップＳ１４）。図７に示すように、クランク角基準位置では、幅の大きいクランク角基準突起３０ａ１がクランク角度センサ２７を通過するため、ハイレベル期間の長いパルス信号が発生するため、このようなハイレベル期間の長いパルス信号の立下りエッジを検出した場合に、クランク角基準位置を検出した（点火タイミングが到来した）と判定することができる。ＣＰＵ５５は、コイル電圧極性判定処理及び逆回転検出処理の他、上記のように、波形整形後のクランク信号を基にクランク角基準位置ＢＴＤＣの検出処理を並列的に行っている。
【００４５】
上記ステップＳ１４において、点火タイミングが到来していない（クランク角基準位置を検出していない）場合（「No」）、ＣＰＵ５５は、ステップＳ１０の処理に戻る。一方、ステップＳ１４において、点火タイミングが到来した（クランク角基準位置を検出した）と判定された場合（「Yes」）、ＣＰＵ５５は、コイル電圧極性周期が正回転時の周期と一致するか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００４６】
図７は、正回転時における各信号のタイミングチャートであり、図８は、逆回転発生時における各信号のタイミングチャートである。図７に示すように、正回転時では、波形整形後のクランク信号が３回入力される毎、つまりクランクシャフト１３（ロータ３０ａ）が６０°回転する毎に、「正極性」→「正極性」→「負極性」を１周期としたコイル電圧極性周期となる。一方、図８に示すように、逆回転発生時では、コイル電圧極性周期が変化してしまうことになる。図８の例では、逆回転発生前は、「正極性」→「正極性」→「負極性」を１周期としているが、逆回転発生以降、本来であれば「負極性」になるところが「正極性」となっている。また、図９は、正回転時において、逆回転検出用コイル３０ｆが、ステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅやバッテリ３３などと短絡した場合などの異常発生時における各信号のタイミングチャートであるが、この図に示すように、異常発生時におけるコイル電圧極性周期も正回転時における周期と異なることになることがわかる。
【００４７】
すなわち、ステップＳ１５において、図７に示すように、コイル電圧極性周期が正回転時の周期と一致する場合（「Yes」）、ＣＰＵ５５は、エンジン１が正回転状態にあると判定し（ステップＳ１６）、点火出力許可、つまり点火プラグ１６をスパークさせるための点火制御信号を点火回路５６に出力してステップＳ１０の処理に戻る（ステップＳ１７）。一方、ステップＳ１５において、図８または図９に示すように、コイル電圧極性周期が正回転時の周期と一致しない場合（「No」）、ＣＰＵ５５は、エンジン１が逆回転状態にあると判定し（ステップＳ１８）、点火出力禁止、つまり点火回路５６への点火制御信号の出力を停止してステップＳ１０の処理に戻る（ステップＳ１９）。
【００４８】
また、ステップＳ１０において、波形整形後のクランク信号が入力されない場合（「No」）、ＣＰＵ５５は、タイマ６１を制御して、所定時間内に波形整形後のクランク信号の入力が無いか（エンストか）否かを判定する（ステップＳ２０）。このステップＳ２０において、ＣＰＵ５５は、所定時間内に波形整形後のクランク信号の入力が有った場合、つまりエンストではない場合（「No」）、ステップＳ１０の処理に戻る一方、所定時間内に波形整形後のクランク信号の入力が無い場合、つまりエンストと判定される場合（「Yes」）、逆回転検出状態をリセットしてステップＳ１０の処理に戻る（ステップＳ２１）。
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、逆回転検出用コイル３０ｆの出力信号である交流電圧信号にノイズが発生した場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができ、その結果、逆回転の誤検出を防止してエンジン１の逆回転検出精度の向上を図り、より確実にケッチンを防止することが可能となる。また、逆回転検出用コイル３０ｆが、ステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅやバッテリ３３などと短絡した場合などの異常発生時においても、逆回転検出時と同様に点火回路５６への点火制御信号の出力を停止することにより、ケッチンを防止することが可能である。
【００５０】
なお、上記実施形態では、発電機３０内に、逆回転検出専用の逆回転検出用コイル３０ｆを設けたが、これに限らず、発電機３０以外にクランクシャフト１３と同期回転し、１相の交流電圧信号を出力する磁石式交流発電機を設けても良く、また、エキサイタコイルを逆回転検出用コイル３０ｆとして使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）を備えたエンジンシステムの構成概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発電機３０を構成するロータ３０ａの詳細説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）の構成ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第１説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第２説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第３説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第４説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第５説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る内燃機関制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第６説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…エンジン、２…電源供給部、３…燃料供給部、４…ＥＣＵ（Engine Control Unit）、１０…シリンダ、１１…ピストン、１２…コンロッド、１３…クランクシャフト、１４…吸気バルブ、１５…排気バルブ、１６…点火プラグ、１７…点火コイル、１８…吸気管、１９…排気管、２０…エアクリーナ、２１…スロットルバルブ、２２…インジェクタ、２３…吸気圧センサ、２４…吸気温センサ、２５…スロットル開度センサ、２６…冷却水温センサ、２７…クランク角度センサ、３０…発電機、３２…レギュレートレクチファイヤ、３３…バッテリ、４０…燃料タンク、４１…燃料ポンプ、５０…波形整形回路、５１…回転数カウンタ、５２…基準電圧源、５３…コンパレータ回路、５４…Ａ／Ｄ変換器、５５…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、５６…点火回路、５７…インジェクタ駆動回路、５８…ポンプ駆動回路、５９…ＲＯＭ(Read Only Memory)、６０…ＲＡＭ(Random Access Memory)、６１…タイマ
【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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