CN100590311C - 用于控制内燃机的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

可变气门正时机构(9)包括耦合至进气凸轮轴(7)的电机(10)。多个旋转传感器(18-20)绕电机(10)的转子(17)布置。每个传感器(18-20)均输出与因转子(17)的旋转而产生的感应电压相对应的信号。基于来自旋转传感器(18-20)的信号，检测发动机的反转。在检测到发生反转后在每次输出曲轴信号时使计数器C递减。此外，计算减小值Y，其对应于计数器C与实际曲轴转角之间因发生反转的实际时间点与检测到反转的时间点之间的差异所导致的差异。使计数器C减少减小值Y。因此，在无需设置专用传感器的情况下，可方便地检测到发动机的反转，且可使计数器可靠地与实际曲轴转角相对应。

Description

用于控制内燃机的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于控制内燃机的设备和方法。
背景技术
在诸如机动车发动机之类的内燃机中，基于曲轴信号和凸轮信号获得曲轴转角。基于曲轴转角进行燃料喷射及点火(参考日本专利早期公开号8-144825)。
随着曲轴旋转，例如在曲轴转角的每30°的位置，由位于曲轴转子(其安装至曲轴)附近的曲轴位置传感器输出曲轴信号。将曲轴转子的轮廓形成为从曲轴位置传感器等时间间隔输出曲轴信号。另一方面，随着曲轴旋转，在凸轮轴每旋转360°(曲轴转角为720°)时，由位于凸轮转子(其安装至凸轮轴)附近的凸轮位置传感器输出凸轮信号。将凸轮转子的轮廓成形为从凸轮位置传感器输出凸轮信号。凸轮信号的输出时间间隔被设定为长于曲轴转角的输出时间间隔(每30°CA)。这是因为仅在区分气缸时才会使用凸轮信号，因此不需要与曲轴转角类似以每30°CA的较短时间间隔输出凸轮信号。
当基于曲轴信号及凸轮信号获得曲轴转角时，使用例如在每次输出曲轴信号时进行递增的计数器。在发动机开始起动之后当起动器将曲轴及凸轮轴旋转一定量，并且基于曲轴信号及凸轮信号首先将曲轴转角确定为0°时，将计数器归0。随后，每次输出曲轴信号时计数器递增。当从0°曲轴转角起动的发动机的一个周期结束后，换言之，当曲轴转角达到720°且计数器具有对应于720°CA的值时，将计数器归0。随后，从0°CA到720°CA，计数器每30°曲轴转角就增加1，并基于计数器获得曲轴转角。
为了提高内燃机的起动性能，优选地在开始起动发动机之后在较早阶段就开始喷射及点火。因此，可以设置成当发动机工作结束时(当曲轴停止时)，存储计数器的值，且在随后起动发动机时，将所存储的计数器值用作计数器的初始值，由此在发动机停机之前和之后在发动机工作中连续地使用计数器值。这样调取计数器值允许在开始起动发动机之后立即获得曲轴转角。基于曲轴转角，可以在开始起动发动机之后于较早阶段执行燃料喷射及点火。
但是，在发动机停机时，在燃料喷射和点火停止之后，因为在压缩冲程期间燃烧室内的压力的原因，发动机速度因旋转阻力而逐渐降低。最终，在发动机因燃烧室内的压力而反向旋转之后，发动机旋转停止。因此，如果计数器只是简单地在每次输出曲轴信号时递增，则在发生反向旋转之后产生计数器与实际曲轴转角之间的差异。这是因为在反向旋转之后，在每次输出曲轴信号时计数器不考虑实际曲轴转角减小的情况而进行递增。因此，当发生反向旋转时，曲轴停止时计数器的值与实际曲轴转角并不对应，除非采取一定措施使计数器值与实际曲轴转角相符。
为了采取这种措施，就必须检测反向旋转的发生。因为在发动机正转与反转期间曲轴信号与凸轮信号的输出形式大致相同，所以基于这种输出形式很难检测到发生反转。因此，可以使用在日本经审查的专利公开号6-50107中揭示的技术来检测是否发生内燃机反转。日本经审查的专利公开号6-50107揭示了一种技术，其中以下述方式设置两个曲轴位置传感器，即在发动机正转期间，两个曲轴位置传感器在不同正时输出曲轴信号。在此情况下，将来自两个传感器的曲轴信号的差异状态设计为在发动机正转与反转时不相同。因此，基于差异状态，可以检测到发生反转。
如果应用了通过使用如上所述日本经审查的专利公开号6-50107所揭示的技术来检测内燃机反转的发生的构造，则在发生反转之后可在相对较早阶段检测到实际发生反转。这是因为因发动机反转引起的差异的改变状态会在实际发生反转后的较早阶段出现。但是，因为这种检测反转的构造需要两个曲轴位置传感器，故对额外的曲轴位置传感器的安装不可避免地较为繁琐，且成本较高。
尽管在实际发生之后于较早阶段检测到反转的发生，但在实际发生与检测到发生之间依然存在时间滞后。因此，在对应于时间滞后的期间，不能采取上述措施。即，因为上述时间滞后而延迟采取上述措施。结果，即使在采取措施之后，在计数器与实际曲轴转角之间依然存在对应于延迟采取措施的差异。因此，难以使计数器在曲轴停止时的值与实际曲轴转角相符。
随后，与在曲轴停止时的实际曲轴转角并不对应的计数器值被存储并被用作随后起动发动机时计数器的初始值。因此，在开始起动发动机之后基于计数器获得的曲轴转角将存在误差值。因此，在开始起动发动机之后不能在适当的时间(曲轴转角)执行首次燃料喷射和点火。因此不能提高发动机的起动性能。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于控制内燃机的设备和方法，该设备和方法可以在无需使用额外传感器的情况下方便地检测发动机反转的发生，并可使曲轴停止时的计数器与实际曲轴转角相符，从而提高在随后发动机工作中发动机的起动性能。
为了实现根据本发明的上述和其他目的，提供了一种用于内燃机的控制设备。该发动机包括曲轴、用于驱动所述发动机的气门的凸轮轴、在所述曲轴每次旋转特定角度时输出曲轴信号的曲轴位置传感器、以及具有与所述曲轴和所述凸轮轴中的一者耦合的转子的旋转电机。所述控制设备基于在每次输出所述曲轴信号时进行递增的计数器来获得曲轴转角，并基于所获得的曲轴转角来控制所述发动机。所述设备包括多个旋转传感器、检测部分、递减部分、减小部分、以及初始值设定部分。旋转传感器围绕所述转子布置。每个传感器均输出与由所述转子的旋转而产生的感生电压相对应的信号。所述控制设备基于来自所述旋转传感器的所述信号来控制所述旋转电机。在来自所述旋转传感器的所述信号的输出形式与所述发动机正转期间的输出形式不同时，所述检测部分检测到所述发动机发生反转。在检测到发生反转之后，所述递减部分在每次输出所述曲轴信号时使所述计数器递减。所述减小部分计算减小值。所述减小值对应于所述计数器与实际曲轴转角之间因发生反转的实际时间点与检测到反转的时间点之间的差异而导致的差异。所述减小部分将所述计数器减小所述减小值。所述初始值设定部分在所述发动机停机时存储所述计数器的计数值，并将所述存储的计数值设定为随后所述发动机起动时所述计数器的初始值。
本发明还提供了一种用于内燃机的控制方法。所述发动机包括曲轴、用于驱动所述发动机的气门的凸轮轴、以及具有耦合至所述曲轴和所述凸轮轴中的一者的转子的旋转电机。所述方法包括：在所述曲轴每次旋转特定角度时从曲轴位置传感器输出曲轴信号；基于在每次输出所述曲轴信号时进行递增的计数器来获得曲轴转角，并且基于所获得的曲轴转角来控制所述发动机；从围绕所述转子布置的多个旋转传感器输出与由所述转子的旋转而引起的感生电压相对应的信号；基于来自所述旋转传感器的所述信号来控制所述旋转电机；当来自所述旋转传感器的所述信号的输出形式与所述发动机正转期间的输出形式不同时，检测到所述发动机发生反转；在检测到发生反转之后，在每次输出所述曲轴信号时使所述计数器递减；计算减小值，并且使所述计数器减小所述减小值，其中，所述减小值对应于所述计数器与实际曲轴转角之间因发生反转的实际时间点与检测到反转的时间点之间的差异而导致的差异；在所述发动机停机时存储所述计数器的计数值；并且将所述存储的计数值设定为随后所述发动机起动时所述计数器的初始值。
附图说明
图1是示出应用了根据一个实施例的控制设备的整个发动机的概略图；
图2是示出曲轴转子和曲轴位置传感器的放大视图；
图3是示出凸轮转子和凸轮位置传感器的放大视图；
图4是示出曲轴转角改变的状态的正时图，其中部分(a)示出来自曲轴位置传感器的曲轴信号的波形，部分(b)示出来自凸轮位置传感器的凸轮信号的波形，而部分(c)、(d)和(e)则示出来自第一至第三旋转传感器的信号的波形；
图5是示出各种信号的波形的正时图，其中部分(a)至(c)示出了在发动机正转期间来自第一至第三旋转传感器的信号的波形，部分(d)至(f)示出了在发动机反转期间来自第一至第三旋转传感器的信号的波形，而部分(g)则示出来自电机驱动器的正/反转信号的波形；
图6是示出用于检测发动机反转的发生的处理的流程图；
图7是用于计算计数器的处理的流程图；
图8是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在300°CA和305°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图9是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在305°CA和310°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图10是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在310°CA和315°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图11是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在315°CA和320°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图12是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在320°CA和325°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图13是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在325°CA和330°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图14是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在180°CA和195°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图15是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在195°CA和210°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图16是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在210°CA和215°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图17是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在215°CA和220°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图18是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在220°CA和225°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图19是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在225°CA和230°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图20是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在230°CA和235°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；
图21是示出输出形式的波形图，其中部分(a)示出在正转期间曲轴信号的输出形式，部分(b)示出当反转在235°CA和240°CA之间的范围内发生时曲轴信号的输出形式，而部分(c)示出发生反转时来自第三旋转传感器的信号的输出形式；并且
图22是示出用于执行计数器减小处理的过程的流程图。
具体实施方式
现将参考图1至图22描述根据本发明的优选实施例的机动车多气缸发动机1。
如图1所示，发动机1具有燃烧室2(仅示出一个)，在每个燃烧室2中由燃料喷射阀3将燃料喷入其中。此外，从进气通道4将空气引入各个燃烧室2。在各个燃烧室2内的空燃混合物被火花塞5点燃。当点燃这样的空燃混合物使得空燃混合物燃烧时，燃烧能量驱动发动机1，换言之，使曲轴6旋转。起动器25连接至曲轴6。当起动发动机1(使发动机1发动)时，起动器25强行旋转曲轴6。
曲轴6的旋转被传递至进气凸轮轴7和排气凸轮轴8。从曲轴6传递的旋转使得曲轴6每旋转720°，凸轮轴7、8就旋转360°。进气凸轮轴7及排气凸轮轴8的旋转打开和关闭发动机1的进气门及排气门。
进气凸轮轴7设置有可变气门正时机构9。可变气门正时机构9改变进气凸轮轴7相对于曲轴6的旋转相位，由此使进气门的气门正时提前或延迟。可变气门正时机构9是具有电机10的电控型。电机10具有耦合至进气凸轮轴7的输出轴10a。控制电机10以改变进气凸轮轴7相对于曲轴6的旋转相位。电机10是三相交流电电机，其包括缠绕耦合至输出轴10a的转子17的励磁线圈，以及缠绕定子(未示出)的用于U相、V相及W相的电枢线圈。电机10的输出轴10a耦合至进气凸轮轴7并与进气凸轮轴7一体旋转。
通过控制电机10来提高或降低输出轴10a的转速。当将输出轴10a的转速被设定为高于进气凸轮轴7的转速时，提高进气凸轮轴7的转速使得相对于曲轴6的旋转相位使进气凸轮轴7的旋转相位提前。结果，提前了进气门的气门正时。当将输出轴10a的转速被设定为低于进气凸轮轴7的转速时，降低进气凸轮轴7的转速使得相对于曲轴6的旋转相位使进气凸轮轴7的旋转相位延迟。结果，延迟了进气门的气门正时。
现将描述检测曲轴6和进气凸轮轴7的旋转状态的检测器。
曲轴转子13安装至曲轴6，且曲轴位置传感器14布置在曲轴转子13附近。图2是示出曲轴转子13及曲轴位置传感器14的放大视图。
如图2所示，三十四个突起13a以预定角度间隔(本实施例中为10°)绕曲轴6的轴线形成在曲轴转子13的外周上。此外，一个缺齿部13b形成在曲轴转子13的外周上。随着曲轴6的旋转，突起13a和缺齿部13b每个都经过曲轴位置传感器14。结果，曲轴位置传感器14输出图4的部分(a)中所示的曲轴信号。曲轴信号包括曲轴转角每前进10°就会产生的脉冲，以及在曲轴转角的180°和540°处与缺齿部13b相对应的部分。对应于缺齿部13b的每个上述部分均具有等于曲轴信号的三个脉冲的宽度，其对应于三个突起13a。利用由曲轴位置传感器14输出的曲轴信号来获得发动机1的转速。
如图1所示，凸轮转子15安装至进气凸轮轴7，且凸轮位置传感器16布置在凸轮转子15附近。图3是示出凸轮转子15及凸轮位置传感器16的放大视图。如图3所示，三个突起15a至15c设置在凸轮转子15的外周上。如下设置突起15a至15c绕进气凸轮轴7的轴线的角度间隔。即，突起15a与突起15b之间的角度间隔为90°，突起15b与突起15c之间的角度间隔为90°，而突起15c与突起15a之间的角度间隔为180°。随着进气凸轮轴7的旋转，凸轮转子15的突起15a至15c相继经过凸轮位置传感器16。结果，凸轮位置传感器16输出图4的部分(b)中所示的凸轮信号。凸轮信号包括在曲轴转角为10°、180°、360°时产生的脉冲，其对应于突起15a至15c。利用由凸轮位置传感器16输出的凸轮信号来区别发动机1的气缸，并检测进气门的气门正时。
现将描述用于检测电机10的旋转状态的检测器。
如图1所示，电机10具有三个旋转传感器，即绕安装至输出轴10a的转子17以相同间隔设置的第一至第三旋转传感器18至20。当电机转子17随着输出轴10a(其与曲轴6及进气凸轮轴7一体旋转)的旋转而旋转时，如图4的部分(c)至(e)所示，第一至第三旋转传感器18至20每个均输出方波信号，其对应于因旋转产生的感应电压。如图4部分(c)至(e)所示，由第一至第三旋转传感器18至20输出的方波信号每个都每90°曲轴转角就重复上升边缘和下降边缘。方波信号彼此错开60°曲轴转角。当控制电机10以改变进气门的气门正时时，利用来自第一至第三旋转传感器18至20的信号来获得电机10(输出轴10a)的转速及旋转位置。
现将参考图1描述用于发动机1的控制设备的电子结构。
控制设备包括发动机控制计算机11，其执行对发动机1的控制处理，例如燃料喷射控制、点火正时控制、进气门正时控制、以及用于起动器25的控制处理。发动机控制计算机11包括执行与发动机1的控制相关的计算处理的CPU、存储控制所需的程序及数据的ROM、用于临时存储CPU的计算结果的RAM、以及用于对外部输入和输出信号的输入和输出端口。发动机控制计算机11起递减部分、减小部分、以及初始值设定部分的作用。
与曲轴位置传感器14及凸轮位置传感器16一样，各种传感器被连接至发动机控制计算机11。这些传感器包括：
用于检测由车辆驾驶员下压的加速踏板下压程度的加速踏板位置传感器21；
用于检测位于发动机1的进气通道4中的节气门开度的节气门位置传感器22；
用于检测通过进气通道4引入燃烧室2的空气的流率的气流计23；以及
被切换至包括“关闭”、“辅助(accessory)”、“打开”和“起动”四个切换位置中任一位置并输出对应于当前切换位置的信号的点火开关24。
发动机控制计算机11连接至用于驱动电机10的电机驱动器12。电机驱动器12连接至第一至第三旋转传感器18至20。发动机控制计算机11向电机驱动器12输出命令信号，由此控制电机10。基于从第一至第三旋转传感器18至20接收图4的部分(c)至(e)中所示的信号，电机驱动器12向发动机控制计算机11输出信号。发动机控制计算机11及电机驱动器12起检测部分的作用，其检测发动机1的反转。
发动机控制计算机11基于来自上述传感器的检测信号而获知发动机工作状态。根据所获知的发动机工作状态，发动机控制计算机11操作燃料喷射阀3、火花塞5、以及电机10，从而执行用于燃料喷射阀3的燃料喷射控制、用于火花塞5的点火正时控制、以及进气门正时控制。当控制电机10以控制进气门正时时，发动机控制计算机11基于来自旋转传感器18至20的信号而获知电机10的当前驱动状态(即输出轴10a的转速及旋转位置)。发动机控制计算机11在考虑当前驱动状态的情况下驱动电机10。为了合适地驱动电机10，在驱动电机10时将当前驱动状态纳入考量。
在用于发动机1的各种控制处理中，通过基于发动机1的曲轴转角来喷射并点燃燃料，实现燃料喷射控制及点火控制。因此，为了在发动机1中进行燃料喷射及点火，需要获得发动机1的曲轴转角。在获得曲轴转角时，使用了基于曲轴信号进行递增的计数器C(参见图1)。例如将计数器C设置在发动机控制计算机11中。计数器C使用0°曲轴转角作为基准，并在每次输出对应于突起13a的曲轴信号时进行递增(加1)。因为曲轴信号的对应于缺齿部13b的信号输出与对应于突起13a的曲轴信号的三次输出相对应，所以当输出对应于缺齿部13b的曲轴信号时计数器C递增3。当计数器C等于与当发动机1从0°曲轴转角开始的一个循环结束时的曲轴转角相对应的值(即72(720°曲轴转角))时，计数器C返回至0。因此，从0°CA到720°CA，每增加10°曲轴转角计数器C就递增1，并基于计数器C获得曲轴转角。
下面将描述对发动机1的起动和停机。
通常，基于点火开关24的操作，通过发动机控制计算机11对起动器25的控制以及对燃料喷射和点火的控制来完成对发动机1的起动和停机。
即，当机动车使用者在发动机停机的情况下将点火开关24从“关闭”经过“辅助”和“打开”旋至“起动”时，随着点火开关24旋至“起动”而产生用于发动机1的起动命令，且通过驱动起动器25而开始对发动机1的发动。在发动期间，燃料和空气被供应至燃烧室2且空燃混合物被点燃，由此开始发动机1的自主运转。在发动机1的自主运转已经开始之后，点火开关24被旋至“打开”，并停止通过驱动起动器25进行的发动。
此外，当机动车使用者在发动机运转的情况下将点火开关24从“打开”旋至“关闭”时，随着点火开关24被旋至“辅助”，从燃料喷射阀3的燃料喷射以及由火花塞5进行的点火停止。然后，空燃混合物的燃烧不再进行，由此使发动机1停机。因为通常在怠速期间将点火开关24从“接通”旋至“辅助”，故在开始上述对发动机1的停机处理后，因压缩冲程期间燃烧室2中的压力引起的旋转阻力的原因，发动机转速从怠速转速逐渐降低。最终，由于燃烧室2中的压力，发动机1反向旋转一下，然后发动机旋转停止。
为了提高发动机1的起动性能，优选地在开始起动发动机之后尽可能早的阶段获得曲轴转角，并基于曲轴转角在尽可能早的阶段开始燃料喷射及点火。因此，当发动机1的运转停止时(当曲轴6停止时)可将计数器C的值存储在设置于发动机控制计算机11中的非易失性RAM中，并在开始下一次对发动机的起动时可使用该存储的计数器值作为初始值。在此情况下，在发动机停机之前和之后发动机工作中连续地使用计数器的值。因此，可基于计数器C在开始对发动机的起动之后立即获得曲轴转角。基于曲轴转角，可以在开始对发动机的起动之后于较早阶段执行燃料喷射及点火。
但是，当运转后发动机1停机时，在发动机在相反方向旋转之后，发动机旋转才停止。在发生反转之后，计数器C在每次输出曲轴信号时均递增而不考虑实际曲轴转角减小的情况。这会导致计数器C与实际曲轴转角之间的差异。如果不采取相应解决方案应对该差异，计数器C在曲轴6停止时的值将不会与实际曲轴转角对应。为了采取解决方案，就需要检测发动机1的反转。为了检测发动机1的反转，例如可采用“背景技术”中描述的方法。但是，在“背景技术”中描述的用于检测反转的方法中，需要设置额外的曲轴位置传感器以在发生反转后迅速地检测到反转。由此不可避免较为繁琐，且成本较高。
因此，在优选实施例中，使用来自第一至第三旋转传感器18至20的信号来检测发动机1的反转，使得在实际发生后可迅速检测到反转。此外，因为使用第一至第三旋转传感器18至20(其是设置在电机10上以控制可变气门正时机构9的电机10的已有部件)以检测反转的发生，故无需设置额外传感器来检测反转的发生。
下面，将参考图4的正时图来描述使用来自第一至第三旋转传感器18至20的信号对发动机1的反转的检测。
正时图的水平轴代表发动机1正转期间曲轴转角的改变。基于图4的部分(a)中所示的曲轴信号以及图4的部分(b)中所示的凸轮信号来确定曲轴信号。
对应于曲轴转角的改变，来自第一至第三旋转传感器18至20的信号的输出形式在图4的部分(c)至(e)中示出。如图4的部分(c)至(e)中所示，由第一至第三旋转传感器18至20输出的信号的每个都在每90°曲轴转角重复上升边缘和下降边缘。上述信号彼此之间错开60°曲轴转角。这是因为旋转传感器18至20绕电机转子17以等间隔布置。因此，对于各个旋转传感器在不同正时(具体而言，以相对较短的30°曲轴转角间隔)产生信号的上升边缘和下降边缘。因此，在发动机1的正转期间来自旋转传感器18至20的信号的输出形式呈现为其中在不同正时发生信号的上升边缘和下降边缘的形式，换言之，其中以相对较短的30°曲轴转角间隔产生上升边缘和下降边缘的形式。
基于曲轴信号确定在发动机1正转期间来自旋转传感器18至20的信号的理论上升和下降时间点。即，在优选实施例的情况下，在0°，30°，60°...(即，每次曲轴转角前进30°)产生上升边缘和下降边缘。这些时间点被确定为理论上升和下降点。在发动机1正转期间，在这些理论点产生信号的实际上升边缘和下降边缘。
现将参考发动机1例如在315°曲轴转角处开始反转的情况来考虑发动机1的反转。
在发动机1正转期间如果发动机1在曲轴转角变为315°时反转，则曲轴信号的输出形式以及来自旋转传感器18至20的信号的输出形式随后呈现为通过将在315°曲轴转角之前的上述输出形式相对于图4中的虚线L1翻转而获得的形式。
因为在正转期间以相同间隔(每10°曲轴转角)输出曲轴信号，故即使由于反转的原因使曲轴信号的输出形式相对于虚线L1翻转，输出形式与正转期间也几乎没有改变。因此，即使在反转之后也以与正转期间相同的方式基于曲轴信号来确定当前曲轴转角，且将所确定的曲轴转角变为0°CA，30°CA，60°CA...的时间点确定为与来自旋转传感器18至20的信号的理论上升和下降时间点对应。
同时，在从正转切换为反转时，来自旋转传感器18至20的信号的输出形式如图5的正时图所示。图5的部分(a)至(c)示出了在正转期间来自第一至第三旋转传感器18至20的信号的输出形式。当发动机1在315°曲轴转角处反转时，由于电机转子17反转的原因，随后的信号输出形式呈现图5的部分(d)至(f)中所示的输出形式，即，通过将在315°曲轴转角之前的上述输出形式相对于图5中的虚线L1翻转而获得的输出形式。
在优选实施例中，当来自第一至第三旋转传感器18至20的信号的输出形式由于发动机1反转的原因变得不同于正转期间的输出形式时，由此检测到发动机1的反转。
在发动机1正转期间，信号以30°曲轴转角的相对较短间隔产生上升边缘和下降边缘。因此，当发动机1反转时，信号的上升和下降正时变得不同于正转期间的正时，即，迅速地改变了信号的输出形式。因此，基于输出形式的改变，可迅速地检测到发生反转。
具体而言，根据图6的流程图中所示的处理如下基于输出形式的改变来检测反转。
即，如上所述，在发动机1正转或反转期间，基于曲轴信号来确定曲轴转角，并且将曲轴转角变为0°CA、30°CA、60°CA...时的时间点判定为来自旋转传感器18至20的信号的理论上升和下降时间点(S101)。
例如当发动机1在315°曲轴转角发生反转时，将基于曲轴信号所确定的曲轴转角变为330°的时间点判定为与来自旋转传感器18至20的信号的理论上升或下降时间点相对应。在发动机正转期间，当如上判定的时间(330°曲轴转角)到来时，实际产生了对应信号的上升边缘或下降边缘(在此情况下，为来自第一旋转传感器18的信号的下降边缘(参见图5的部分(a)))。但是，当发动机1反转时，来自旋转传感器18至20的信号的输出形式从正转期间的状态改变。因此，即使上述时间(330°曲轴转角)到来，也不会产生对应信号的上升边缘或下降边缘(参见图5的部分(d))。
基于当时间到来时(即，当步骤S102的判定结果为肯定时)，是否实际产生了相应信号的上升边缘或下降边缘(S103)，来判定上述情况的产生。即，如果在该时间点实际没有产生相应信号的上升边缘或下降边缘(即，当步骤S103的判定结果为否定时)，则产生上述情况。当产生该情况时，检测到发动机1发生反转(S104)。
通过电机驱动器12来进行上述利用来自旋转传感器18至20的信号的输出形式对反转的检测。当检测到发动机1发生反转时，如图5的部分(g)所示从电机驱动器12向发动机控制计算机11输出反转信号“Hi”。此外，当未检测到发动机1发生反转时，从电机驱动器12向发动机控制计算机11输出正转信号“Lo”。
现将参考图7的流程图(其示出了计数器计算程序)来描述在发动机1发生反转之后对计数器C与实际曲轴转角之间的差异的解决方法。例如，在每次输出曲轴信号时，由发动机控制计算机11将计数器计算程序作为中断程序来执行。
在该程序中，执行对用于获得曲轴转角的计数器C的增加和减小。每次通过执行该程序进行对计数器C的增加和减小时，发动机控制计算机11在非易失性RAM中存储计数器C的值。当在停机之后起动发动机1时，发动机控制计算机11将存储在非易失性RAM中的计数器值设定为计数器C的初始值。因此，当发动机1的运转结束时，存储计数器C在曲轴6停止时的值。在下一次开始起动发动机1时，通过将存储的计数器值设定为初始值来开始对计数器C的增加。
基于是否从电机驱动器12输出反转信号“Hi”，发动机控制计算机11判定是否检测到发动机1发生反转(S201)。
如果判定结果为否定，即，如果判定未发生反转，则执行对用于获得曲轴转角的计数器C的增加处理(S202至S204)。即，在步骤S202，判定计数器C是否具有除了18和54以外的值。如果判定结果为肯定，则在发动机1正转期间基于突起13a输出了曲轴信号。在此情况下，发动机控制计算机11进行至步骤S203并将计数器C递增1。如果在步骤S202的判定结果为否定，则在发动机1正转期间基于缺齿部13b输出了曲轴信号。在此情况下，发动机控制计算机11进行至步骤S204并将计数器C加3。在上述递增处理中，当达到72(720°曲轴转角)时，即当在步骤S211的判定结果为肯定时，在步骤S212将计数器C归0。
另一方面，如果在步骤S201的判定结果为肯定，即如果判定已经检测到发生反转，则执行步骤S205至S208作为对在发生反转后计数器C与实际曲轴转角之间差异的解决方案。即，在步骤S205，判定计数器C是否具有除了21和57以外的值。如果判定结果为肯定，则在发动机1反转期间基于突起13a转出了曲轴信号。在此情况下，发动机控制计算机11进行至步骤S206并将计数器C递减1。如果在步骤S205的判定结果为否定，则在发动机1反转期间基于缺齿部13b输出了曲轴信号。在此情况下，发动机控制计算机11进行至步骤S207并将计数器C递减3。这是因为对应于缺齿部13b的曲轴信号的一次输出与对应于突起13a的曲轴信号的三次输出相对应。
以此方式，在检测到发动机1反转之后，在曲轴每前进10°角时将计数器C递减1。因此，在检测到发生反转之后，根据实际曲轴转角(其在每次输出曲轴信号时减小)，在每次输出曲轴信号时减小计数器C。
但是，在实际发生反转与检测到反转之间存在时间滞后。这延迟了开始使计数器C递减。例如，在图5的示例中，如果反转在315°CA时发生，则在330°CA时检测到反转。315°CA与330°CA之间的时段对应于时间滞后。在此期间，尽管存在反转的情况，计数器C也会递增。因此计数器C不可避免地与实际曲轴转角产生差异。该差异维持直至曲轴6停止。因此难以使曲轴6停止时计数器C与实际曲轴转角相符。
然后，在曲轴6停止时计数器C与实际曲轴转角并不对应的计数器值被存储并被用作在随后起动发动机1时计数器C的初始值。因此，在开始起动发动机1之后基于计数器C获得的曲轴转角将存在误差值。结果，在开始起动发动机1之后不能在合适的时间(曲轴转角)执行首次燃料喷射及点火。因此不能提高发动机1的起动性能。
在本实施例中，执行步骤S208(图7)的计数器减小处理以消除上述问题。具体而言，在步骤S208，计算减小值Y，其对应于计数器C与实际曲轴转角之间的差异，因在发动机1中实际发生反转与检测到反转之间的时间滞后(时间差)而造成该差异。然后，将计数器C减少减小值Y。通过计数器减小处理，消除了计数器C与实际曲轴转角之间因时间滞后造成的差异，由此计数器C对应于实际曲轴转角。因此，即使在发动机1停机处理期间发生反转，当曲轴6停止时计数器C仍然可靠地对应于实际曲轴转角。因此，当开始起动发动机1时，基于计数器C获得的曲轴转角将非常准确。这使得可在发动机起动开始之后于较早阶段在合适的时间(曲轴转角)进行首次燃料喷射及点火。由此提高了发动机1的起动性能。
在步骤S205至S208完成了如上所述对计数器C的减小之后，如果计数器C的值小于0(在S209为是)，则通过公式C←72+C将计数器C的值转换为正值(S210)。
现将描述计数器减小处理(S208)。
根据以下方式获得在计数器减小处理中使用的减小值Y。即，基于来自旋转传感器18至20中一个传感器(其信号具有在检测到发生反转的时间点之前并最接近该时间点的理论上升时间点和理论下降时间点)的信号来设定判定时段，且在判定时段期间基于曲轴信号的输出次数X来计算减小值Y。判定时段是从来自旋转传感器的信号的在检测到发生反转的时间点之前并最接近该时间点的理论上升时间点或理论下降时间点到信号实际上升或下降时的时段。
在来自传感器18至20的信号的每个理论上升时间点和下降时间点(即，在每30°曲轴转角时，具体而言，在0°CA、30°CA、60°CA...时)进行对是否已经在发动机1中发生反转的判定。在来自各个旋转传感器18至20的信号中，通过将发生之前的输出形式相对于发生的时间点翻转，可以获得发生反转之后的输出形式。因此，对于其信号具有在检测到发生反转的时间点之前并最接近该时间点的理论上升时间点或理论下降时间点的旋转传感器而言，紧接着发生反转之后产生信号的上升边缘或下降边缘。上述判定时段(即，从来自旋转传感器的信号的紧接着发生反转之前的理论上升时间点或理论下降时间点到在发生反转之后信号实际上升或下降时的时段)具有如下特征。即，发生反转的时间越接近信号的下一次理论上升时间点或下降时间点，判定时段就变得越长。换言之，发生反转的时间越接近接着判定反转发生的时间点，判定时段就变得越长。判定时段越长，在判定时段中曲轴信号的输出次数就变的越多。
因此，曲轴信号的输出次数X越少，从实际发生反转到检测到发生的时段就变得越长。而且，无论发生反转的情况如何，计数器C递增的时段延长。这增大了计数器C与实际曲轴转角之间的差异。相反，曲轴信号的输出次数X越大，从实际发生反转到检测到发生的时段就变得越短。而且，无论发生反转的情况如何，计数器C递增的时段缩短。这减小了计数器C与实际曲轴转角之间的差异。
基于曲轴信号的输出次数X(其是与差异大小相关的参数)来计算减小值Y(其用于使计数器C减小以消除计数器C与实际曲轴转角之间的差异)。因此，通过将计数器C减少减小值Y，可以适当地消除计数器C与实际曲轴转角之间的差异，由此使曲轴6停止时的计数器C准确地与实际曲轴转角对应。
当发生反转时，用于消除差异的减小值Y受到缺齿部13b的与曲轴位置传感器14相关的位置的影响。因此，根据以下所示的情况[1]至[3]以三种不同方式来进行对减小值Y的计算。
[1]当对应于距缺齿部13b最远的突起13a输出曲轴信号时发生反转的情况。
[2]当对应于缺齿部13b输出曲轴信号时发生反转的情况。
[3]当对应于紧接着缺齿部13b之后布置的突起13a输出曲轴信号时发生反转的情况。
现将参考图8至图21描述在各个情况[1]至[3]中用于计算减小值Y的处理。
图8至图13对应于情况[1]，图14和图15对应于情况[2]，而图16至图21对应于情况[3]。在图8至图21的各个图中，部分(a)示出在发动机1正转期间曲轴信号的输出形式，而部分(b)示出当在由虚线表示的时间点发生发动机1的反转时曲轴信号的输出形式。在图8至图21各个图中的部分(c)示出来自旋转传感器的信号的输出形式，其信号具有紧接着检测到反转之前的理论上升时间点或理论下降时间点。现将描述在各个情况[1]至[3]中用于计算减小值Y的处理。
在情况[1]下对减小值Y的计算
例如当在从300°到330°曲轴转角的时段期间发生反转时发生情况[1]。在该时段中，来自第三旋转传感器20的信号在300°CA时具有理论上升时间点，而在330°CA时具有理论下降时间点。从实际发生反转到检测到反转的时段(换言之，在该时段期间曲轴信号的输出次数)根据反转在从300°CA到330°CA时段中的哪个时间点发生而改变。
如果反转在对应于300°和305°之间的曲轴转角的时段内发生(图8)，则在发生反转之后曲轴信号的输出形式是通过将发生反转之前的输出形式相对于图8的部分(b)中所示的虚线翻转而获得的输出形式。来自第三旋转传感器20的信号在300°CA处具有上升边缘，其紧接着发生反转之前。也通过将发生反转之前的输出形式相对于虚线翻转来获得发生反转之后来自第三旋转传感器20的信号的输出形式。因此，来自第三旋转传感器20的信号具有紧接着发生反转之后的下降边缘。
如上所述，当发生反转时，直至接着确定了发生反转的时间点(计数器C＝33)，在发生反转之后每一次输出曲轴信号，实际曲轴转角就以290°、280°、270°的顺序减小，同时计数器C在每次输出曲轴信号时以31、32、33的顺序增加。当计数器C达到33时，检测到发生反转。随后，计数器C在每次输出曲轴信号时都递减。因此，在检测到发生反转之后在第一次输出曲轴信号时，计数器C从33递减1变为32。但是，因为在此状况下实际曲轴转角为260°，故计数器C应该为26以与260°CA相对应。因此计数器C的值与合适的值相差6。
由于实际发生反转与检测到反转之间的时间滞后而导致上述计数器C与实际曲轴转角之间的差异。随着时间滞后的增大该差异也增大。上述时间滞后对应于从来自第三旋转传感器20的信号的紧接着发生反转之前的理论上升时间点(300°CA)到信号的下一个下降边缘的时段(判定时段)。随着判定时段变短该时间滞后增大。随着判定时段期间曲轴信号输出次数X的增大，该判定时段的长度延长。因此，输出次数X是对应于计数器C与实际曲轴转角之间差异的参数。在此情况下，输出次数X为1。
基于输出次数X，计算与计数器C与实际曲轴转角之间差异对应的减小值Y。在此情况下，减小值Y为6。具体而言，基于公式Y＝7-X来计算减小值Y，其中使用1作为输出次数X。因此计算得到的减小值Y为6。计数器C减少减小值Y并变为26。这样消除计数器C与实际曲轴转角(260°CA)之间的差异，使得计数器C对应于实际曲轴转角。
图9至图13示出了在反转(虚线)发生在305°与310°之间的时段内、310°与315°之间的时段内、315°与320°之间的时段内、320°与325°之间的时段内、以及325°与330°之间的时段内的情况下曲轴信号的输出形式(部分(b))及第三旋转传感器20的输出形式(部分(c))。
如图所示，实际发生反转与检测到反转之间的时间滞后随着发生的时间点接近来自第三旋转传感器20的信号的下一个实际下降时间点而延长。因此，当反转的发生接近计数器C＝33的时间点时，判定时段延长，且输出次数X增大。具体而言，随着反转发生的时间点以以下顺序改变：从305°到310°的时段内的点、从310°到315°的时段内的点、从315°到320°的时段内的点、从320°到325°的时段内的点、以及从325°到330°的时段内的点，输出次数X以2、3、4、5、6的顺序增大。根据其中使用输出次数X的公式Y＝7-X，来计算减小值Y。紧接着判定时段结束后从计数器C减少减小值Y。因此，在反转在从300°到305°的时段内发生的情况下，消除了计数器C与实际曲轴转角之间的差异，由此计数器C对应于实际曲轴转角。
在情况[2]下对减小值Y的计算
例如当在从180°到210°曲轴转角的时段期间发生反转时，发生情况[2]。在该时段中，来自第二旋转传感器19的信号在180°CA时具有理论上升时间点，而在210°CA时具有理论下降时间点。从实际发生反转到检测到反转的时段(换言之，在该时段期间曲轴信号的输出次数)根据反转在从180°CA到210°CA时段中的哪个时间点发生而改变。
如果反转在对应于180°到195°之间的曲轴转角的时段内发生(图14)，则在发生反转之后曲轴信号的输出形式是通过将发生反转之前的输出形式相对于图14的部分(b)中所示的虚线翻转而获得的输出形式。来自第二旋转传感器19的信号在180°CA时具有上升边缘，其紧接着发生反转之前。也通过将发生反转之前的输出形式相对于虚线翻转来获得发生反转之后来自第二旋转传感器19的信号的输出形式。因此，来自第二旋转传感器19的信号具有紧接着发生反转之后的下降边缘。
如上所述，当发生反转时，在计数器C为18的情况下发动机1反向旋转。随后，尽管曲轴信号的第一次输出对应于突起13a，但曲轴信号的第一次输出被视为对应于缺齿部13b，且使计数器C增加3。此时，尽管因为反转实际曲轴转角从180°减小至170°，但计数器C却从18增加至21。当计数器C达到21时，判定是否已经发生反转，并检测到发动机1的反转。随后，计数器C在每次输出曲轴信号时都递减。因此，在检测到发生反转之后第一次输出曲轴信号时，计数器C从21减1变为20。但是，因为实际曲轴转角已经从170°变为160°，故计数器C应该为与160°CA相对应的16。因此计数器C的值与合适的值相差4。
由于实际发生反转与检测到反转之间的时间滞后而导致计数器C与实际曲轴转角之间的上述差异。随着时间滞后的增大该差异也增大。上述时间滞后对应于从来自第二旋转传感器19的信号的紧接着发生反转之前的理论上升时间点(180°CA)到信号下一个下降边缘的时段(判定时段)。随着判定时段变短该时间滞后增大。随着判定时段期间曲轴信号输出次数X的增大，该判定时段的长度延长。因此，输出次数X是对应于计数器C与实际曲轴转角之间差异的参数。在此情况下，输出次数X为1。
基于输出次数X，来计算对应于计数器C与实际曲轴转角之间差异的减小值Y。在此情况下，减小值Y为4。具体而言，基于公式Y＝5-X来计算减小值Y，其中使用1作为输出次数X。这样计算得到的减小值Y为4。计数器C减少减小值Y并变为16。由此消除计数器C与实际曲轴转角之间的差异(160°CA)，使得计数器C对应于实际曲轴转角。
图15示出了在反转的发生(虚线)处于在195°与210°之间的时段内的情况下曲轴信号的输出形式(部分(b))及第二旋转传感器19的输出形式(部分(c))。
如图所示，实际发生反转与检测到反转之间的时间滞后随着发生的时间点接近来自第二旋转传感器19的信号的下一个实际下降时间点而延长。因此，当反转的发生接近计数器C＝21的时间点时，判定时段延长，且输出次数X增大。因此，当反转发生的时间点在从195°到210°的时段内时，输出次数X增大至2。根据其中使用输出次数X的公式Y＝5-X，来计算减小值Y。紧接着判定时段结束之后从计数器C(20)减少减小值Y。因此，在反转在从180°到195°的时段内发生的情况下，消除了计数器C与实际曲轴转角之间的差异，由此计数器C对应于实际曲轴转角。
在情况[3]下对减小值Y的计算
例如当在从210°到215°曲轴转角的时段期间发生反转时，发生情况[3]。在该时段中，来自第三旋转传感器20的信号在210°CA时具有理论下降时间点，而在240°CA时具有理论上升时间点。从实际发生反转到检测到反转的时段(换言之，在该时段期间曲轴信号的输出次数)根据反转在从210°CA到240°CA的时段中的哪个时间点发生而改变。
如果反转在对应于210°到215°之间的曲轴转角的时段内发生(图16)，则在发生反转之后曲轴信号的输出形式将是通过将发生反转之前的输出形式相对于图16的部分(b)中所示的虚线翻转而获得的输出形式。来自第三旋转传感器20的信号在210°CA时具有下降边缘，其紧接着发生反转之前。也通过将发生反转之前的输出形式相对于虚线翻转来获得发生反转之后来自第三旋转传感器20的信号的输出形式。因此，来自第三旋转传感器20的信号具有紧接着发生反转之后的上升边缘。
如上所述，当发生反转时，在计数器C为21的情况下发动机1反向旋转。随后，尽管曲轴信号的第一次输出对应于缺齿部13b，但曲轴信号的第一次输出被视为对应于突起13a，且使计数器C递增1。此时，尽管因为反转使实际曲轴转角从210°减小至180°，但计数器C却从21增加至22。随后，直至接着检测到发生反转的时间点(在计数器C＝24的时间点)，实际曲轴转角在每次输出曲轴信号时以170°、160°的顺序递减，而计数器C在每次输出曲轴信号时以23、24的顺序递增。当计数器C达到24时，检测到发生反转。随后，计数器C在每次输出曲轴信号时递减。因此，在检测到发生反转之后第一次输出曲轴信号时，计数器C从24减1变为23。但是，因为在此情况下实际曲轴转角为150°，故计数器C应该为与150°曲轴转角相对应的15。因此计数器C的值与合适的值相差8。
由于实际发生反转与检测到反转之间的时间滞后而导致上述计数器C与实际曲轴转角之间的差异。随着时间滞后的增大该差异也增大。上述时间滞后对应于从来自第三旋转传感器20的信号的紧接着发生反转之前的理论下降时间点(210°CA)到该信号下一次上升边缘的时段(判定时段)。随着判定时段变短该时间滞后增大。随着判定时段期间曲轴信号输出次数X的增大，该判定时段的长度延长。因此，输出次数X是对应于计数器C与实际曲轴转角之间差异的参数。在此情况下，输出次数X为1。
基于输出次数X，计算对应于计数器C与实际曲轴转角之间差异的减小值Y。在此情况下，减小值Y为8。具体而言，基于公式Y＝9-X来计算减小值Y，其中使用1作为输出次数X。因此检测得到的减小值Y为8。计数器C减少减小值Y并变为15。这样消除计数器C与实际曲轴转角(150°CA)之间的差异，使得计数器C对应于实际曲轴转角。
图17至图21示出了反转的发生(虚线)处于215°与220°之间的时段内、220°与225°之间的时段内、225°与230°之间的时段内、230°与235°之间的时段内、以及235°与240°之间的时段内的情况下曲轴信号的输出形式(部分(b))及第三旋转传感器20的输出形式(部分(c))。
如图所示，实际发生反转与检测到反转之间的时间滞后随着发生的时间点接近来自第三旋转传感器20的信号的下一个实际上升时间点而延长。因此，当反转发生接近计数器C＝24的时间点时，判定时段延长，且输出次数X增大。具体而言，随着反转发生的时间点以以下顺序改变：从215°到220°的时段内的点、从220°到225°的时段内的点、从225°到230°的时段内的点、从230°到235°的时段内的点、以及从235°到240°的时段内的点，输出次数X以2、3、4、5、6的顺序增大。根据其中使用输出次数X的公式Y＝9-X，来计算减小值Y。紧接着判定时段结束后从计数器C减少减小值Y。因此，在反转在从210°到215°的时段内发生的情况下，消除了计数器C与实际曲轴转角之间的差异，由此计数器C对应于实际曲轴转角。
现将参考表示计数器减小处理程序的图22的流程图来详细描述计数器减小处理的过程(图7中S208)。在发动机控制计算机11每次进行至图7的计数器计算程序中的步骤S208时就由该计算机11执行计数器减小处理程序。
在该程序中，判定标志F是否为0(未完成)(S301)。标志F代表在发动机停机时是否已经完成了计数器减小处理。如果判定结果为肯定，对于其信号具有紧接着在发生反转之前的理论上升时间点或理论下降时间点的旋转传感器，判定来自该传感器的信号是否已经具有上升边缘或下降边缘(S302)。如果判定结果为肯定，则判定判定时段已经结束。基于在判定时段期间的输出次数X，执行处理(S303至S307)以为各个情况[1]至[3]计算减小值Y。
具体而言，当在步骤S303判定计数器C在检测到发生反转时不是21或57时，即，当判定当前状态并非情况[2]时，发动机控制计算机11进行至步骤S304。当在步骤S304判定计数器C在检测到发生反转时不是24或60时，即，当判定当前状态并非情况[3]时，发动机控制计算机11判定当前状态为情况[1]并进行至步骤S305。在此处理中，基于在判定时段期间曲轴信号的输出次数X，通过使用公式Y＝7-X来计算减小值Y(S305)。此外，如果计数器C在发生反转时被检测为21或57(在S303为“否”)，即，在当前状态为情况[2]时，使用判定时段期间的曲轴信号的输出次数X，基于公式Y＝5-X来计算减小值Y(S306)。此外，如果计数器C在发生反转时被检测为24或60(在S304为“否”)，即，在当前状态为情况[3]时，使用判定时段期间的曲轴信号的输出次数X，基于公式Y＝9-X来计算减小值Y(S307)。
在计算之后，从计数器C减去减小值Y(S308)。随后，将标志F设定为1(完成)，且不执行步骤S302至S308的处理(计数器减小处理)。当发动机1停机时，标志F被设定为0(未完成)或初始值。
上述实施例具有以下优点。
(1)为了检测发动机1停机处理期间反转的发生，使用第一至第三旋转传感器18至20，其设置在用于驱动可变气门正时机构9的电机10上。设置旋转传感器18至20，以用于控制电机10来执行进气门正时控制。因为使用作为第一至第三旋转传感器18至20的已有的传感器来检测发动机1的反转的发生，故不需要设置额外传感器或转子来检测反转的发生。
(2)第一至第三旋转传感器18至20以相同的间隔绕电机转子17设置，且来自传感器18至20的信号的上升边缘及下降边缘在发动机1正转期间以相对较短的30°曲轴转角的间隔产生。在发动机1反转期间，信号的上升边缘及下降边缘的正时变得与正转期间的正时不同，即，迅速地改变了信号的输出形式。因此，基于输出形式的改变，可以迅速地检测到发生反转。
(3)基于信号的上升边缘及下降边缘是否实际上在信号的理论上升及下降时间点(基于曲轴信号而确定)产生来判定来自第一至第三旋转传感器18至20的信号的输出形式是否从正转期间的输出形式发生改变。当反转发生时，相应信号的上升边缘及下降边缘即使在上述时间点到来时也不会产生。因此，基于上述判定，可准确地检测来自旋转传感器18至20的信号的输出形式与正转期间输出形式的不同，换言之，可以准确地检测发动机1的反转的发生。
(4)当在发动机1停机处理期间检测到反转时，在每次输出曲轴信号时用于获得曲轴信号的计数器C递减。因此，在检测到发生反转之后，相应于实际曲轴转角(其在每次输出曲轴信号时减小)，计数器C在每次输出曲轴信号时减小。但是，在实际发生反转与检测到反转之间存在时间滞后。这延迟了开始使计数器C递减。因此，在对应于时间滞后的时段期间，计数器C递增而未考虑发动机1反向旋转的实际情况。这产生了计数器C与实际曲轴转角之间的差异。但是，通过计算减小值Y(其对应于差异)并从计数器C减去该减小值Y，来消除计数器C与实际曲轴转角之间因发生反转与检测到反转之间的时间滞后而导致的差异。通过完成上述计数器减小处理，可使得计数器C对应于实际曲轴转角。因此，即使在发动机1停机处理期间发生了反转，也可以使在曲轴6停止时的计数器C可靠地对应于实际曲轴转角。此时的计数器C的值被存储且将被用作计数器C在随后起动发动机1时的初始值。因此，当开始起动发动机1时，基于计数器C获得的曲轴转角将是准确的。这允许在发动机起动之后的较早阶段在适当的时间(曲轴转角)进行首次燃料喷射及点火。由此提高了发动机1的起动性能。
(5)基于与差异大小相关的参数(即，在判定时段期间曲轴信号的输出次数X)而计算得到减小值Y(其被用于使计数器C减小以消除计数器C与实际曲轴转角之间的差异)。因此，通过从计数器C减去减小值Y，可适当地消除计数器C与实际曲轴转角之间的差异，由此在曲轴6停止时计数器C可准确地与实际曲轴转角对应。
上述实施例可如下修改。
可利用不同于(3)中描述的其他方法来判定来自第一至第三旋转传感器18至20的信号的输出形式是否从正转期间的输出形式发生改变。例如，可将来自各个旋转传感器18至20的信号在给定曲轴转角时的状态(“Hi”或“Lo”)与发动机1正转期间的状态进行比较。在此情况下，如果信号的状态不同于正转期间的状态，则检测到信号的输出形式与正转期间的输出形式不同，换言之，检测到发动机1发生反转。
为了计算作为对应于从发生反转到检测到反转的时段的值的减小值Y，还可以采用不同于上述实施例中描述的其他方法。
可变气门正时机构9的电机10被作为耦合至曲轴6及凸轮轴的旋转电机的示例，但本发明并不限于此。例如，可以使用通常耦合至发动机曲轴的发电机作为旋转电机。在安装在混合动力机动车辆的发动机中，电机耦合至曲轴以辅助发动机。可以使用混合动力机动车辆的这种电机作为旋转电机。
曲轴位置传感器14及曲轴转子13无需设置在曲轴6上，而例如可设置在排气凸轮轴8上以基于排气凸轮轴8的旋转来检测曲轴6的旋转状态。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括曲轴、用于驱动所述内燃机的气门的凸轮轴、在所述曲轴每次旋转特定角度时输出曲轴信号的曲轴位置传感器、以及具有与所述曲轴和所述凸轮轴中的一者耦合的转子的旋转电机，其中所述控制设备基于在每次输出所述曲轴信号时进行递增的计数器来获得曲轴转角，并基于所获得的曲轴转角来控制所述内燃机，所述控制设备包括：
围绕所述转子布置的多个旋转传感器，每个传感器均输出与由所述转子的旋转而产生的感生电压相对应的信号，其中所述控制设备基于来自所述旋转传感器的所述信号来控制所述旋转电机；
检测部分，在来自所述旋转传感器的所述信号的输出形式与所述内燃机正转期间的输出形式不同时，所述检测部分检测到所述内燃机发生反转，其中，在所述内燃机旋转时，所述检测部分基于所述曲轴信号判定来自各个旋转传感器的所述信号的理论上升和下降时间点，所述理论上升和下降时间点对应于所述内燃机正转期间的实际上升和下降时间点，其中，所述检测部分判断来自各个旋转传感器的所述信号的各个上升和下降边缘是否实际上在相对应的各个所述理论上升和下降时间点发生，并在上述判断结果为否时检测到所述内燃机发生反转；
递减部分，在检测到发生反转之后，所述递减部分在每次输出所述曲轴信号时使所述计数器递减；
减小部分，其计算减小值，所述减小值对应于所述计数器与实际曲轴转角之间因发生反转的实际时间点与检测到反转的时间点之间的差异而导致的差异，其中所述减小部分将所述计数器减小所述减小值；以及
初始值设定部分，其中所述初始值设定部分在所述内燃机停机时存储所述计数器的计数值，并将所述存储的计数值设定为随后所述内燃机起动时所述计数器的初始值。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述减小部分基于来自所述旋转传感器中的一个旋转传感器的所述信号来设定判定时段，并基于在所述判定时段期间所述曲轴信号的输出次数来计算所述减小值，其中所述一个旋转传感器的所述信号具有在由所述检测部分检测到发生反转的时间点之前并最接近由所述检测部分检测到发生反转的所述时间点的理论上升时间点或理论下降时间点。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述判定时段是从来自所述一个旋转传感器的所述信号的在由所述检测部分检测到发生反转的时间点之前并最接近由所述检测部分检测到发生反转的所述时间点的所述理论上升时间点或理论下降时间点到来自所述一个旋转传感器的所述信号实际上升或下降时的时段。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述旋转传感器包括三个旋转传感器，每个旋转传感器均输出一信号，每个旋转传感器输出的所述信号在所述曲轴每次旋转90°时就重复上升边缘和下降边缘，并且其中，来自所述旋转传感器的所述信号彼此之间错开60°。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述内燃机包括可变气门正时机构，其改变所述凸轮轴相对于所述曲轴的旋转相位，其中，所述旋转电机是设置在所述可变气门正时机构中的电动机，并且其中，所述电动机耦合至所述凸轮轴以驱动所述凸轮轴。
6.一种用于内燃机的控制方法，所述内燃机包括曲轴、用于致动所述内燃机的气门的凸轮轴、以及具有耦合至所述曲轴和所述凸轮轴中的一者的转子的旋转电机，所述方法包括：
在所述曲轴每次旋转特定角度时从曲轴位置传感器输出曲轴信号；
基于在每次输出所述曲轴信号时进行递增的计数器来获得曲轴转角，并且基于所获得的曲轴转角来控制所述内燃机；
从围绕所述转子布置的多个旋转传感器输出与由所述转子的旋转而引起的感生电压相对应的信号；
基于来自所述旋转传感器的所述信号来控制所述旋转电机；
当来自所述旋转传感器的所述信号的输出形式与所述内燃机正转期间的输出形式不同时，检测到所述内燃机发生反转，其中检测到所述内燃机发生反转包括：
在所述内燃机旋转时，基于所述曲轴信号判定来自各个旋转传感器的所述信号的理论上升和下降时间点，所述理论上升和下降时间点对应于所述内燃机正转期间的实际上升和下降时间点；
判断来自各个旋转传感器的所述信号的各个上升和下降边缘是否实际上在相对应的各个所述理论上升和下降时间点发生；并且
在上述判断结果为否时检测到所述内燃机发生反转；
在检测到发生反转之后，在每次输出所述曲轴信号时使所述计数器递减；
计算减小值，并且使所述计数器减小所述减小值，其中，所述减小值对应于所述计数器与实际曲轴转角之间因发生反转的实际时间点与检测到反转的时间点之间的差异而导致的差异；
在所述内燃机停机时存储所述计数器的计数值；并且
将所述存储的计数值设定为随后所述内燃机起动时所述计数器的初始值。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
基于来自所述旋转传感器中的一个旋转传感器的所述信号来设定判定时段，其中，所述一个旋转传感器的所述信号具有在由所述检测部分检测到发生反转的时间点之前并最接近由所述检测部分检测到发生反转的所述时间点的理论上升时间点或理论下降时间点；并且
基于在所述判定时段期间所述曲轴信号的输出次数来计算所述减小值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述判定时段是从来自所述一个旋转传感器的所述信号的在由所述检测部分检测到发生反转的时间点之前并最接近由所述检测部分检测到发生反转的所述时间点的所述理论上升时间点或理论下降时间点到所述信号实际上升或下降时的时段。
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