CN103321770B - 内燃机的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测内燃机的输出轴的旋转方向的控制装置及控制方法。内燃机具有根据曲轴的旋转来输出脉冲信号的曲柄角传感器。曲柄角传感器是在曲轴的反转时，输出脉冲宽度比正转时大的脉冲信号（POS）。被输入了所述脉冲信号（POS）的控制单元计算脉冲信号（POS）的脉冲宽度的当前值和上次值的差值，基于该差值的大小来检测曲轴的旋转方向的切换。由此，能够不被脉冲宽度的测量值的偏差影响地抑制曲轴的旋转方向的检测精度降低。

Description

内燃机的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及对内燃机的输出轴的旋转方向进行判定的控制装置及控制方法。

背景技术

日本特开2010-242742号公报公开了如下旋转检测装置，设置有旋转传感器，其在内燃机的输出轴的正转时和反转时，输出脉冲宽度或振幅不同的脉冲信号，基于所述脉冲信号的脉冲宽度或振幅与阈值的比较来检测所述输出轴的旋转方向。

但是，因温度等的环境条件变化，而旋转传感器等的特性发生变化时，存在旋转方向的检测精度降低的情况。

发明内容

因此，本申请发明的目的是提供一种内燃机的控制装置及控制方法，对于温度等的环境变化能够抑制旋转方向的检测精度的降低。

为实现上述目的，本发明的内燃机的控制装置基于旋转传感器输出的脉冲信号的波形的变化来检测内燃机的输出轴的旋转方向。即，一种控制装置，被适用于如下内燃机，该内燃机具有在输出轴的正转时和反转时输出波形不同的脉冲信号的旋转传感器，该控制装置包括：检测部，基于所述脉冲信号的波形的变化来检测所述输出轴的旋转方向

另外，本发明的内燃机的控制方法是测量旋转传感器输出的脉冲信号的波形，并基于所述波形的测量值的变化来检测内燃机的输出轴的旋转方向。即，一种控制方法，被适用于如下内燃机，该内燃机具有在输出轴的正转时和反转时输出波形不同的脉冲信号的旋转传感器，该控制方法包括以下步骤：测量所述脉冲信号的波形，基于所述波形的测量值的变化来检测所述输出轴的旋转方向。

本发明的其他目的和特征通过以下基于附图的说明来明确。

附图说明

图1是本发明的实施方式的内燃机的系统结构图。

图2（A）和（B）是表示本发明的实施方式的曲柄角传感器及凸轮传感器的构造的图。

图3是表示本发明的实施方式的曲柄角传感器及凸轮传感器的输出特性的时序图。

图4是表示本发明的实施方式中的旋转信号POS、脉冲宽度、脉冲宽度的变化量、旋转方向的相关性的时序图。

图5是表示本发明的实施方式的正转、反转的判定处理的流程图。

图6是表示本发明的实施方式中的旋转信号POS、振幅、电压的变化量、旋转方向的相关性的时序图。

具体实施方式

图1是表示采用本发明的控制装置及控制方法的车辆用内燃机的一例的系统图。此外，内燃机101在本实施方式中采用直列4气缸发动机。

在内燃机101的进气管102上具有电子控制节气门104。电子控制节气门104具有节气门马达103a和节气门阀103b。

而且，内燃机101经由电子控制节气门104及进气门105将空气吸入各气缸的燃烧室106内。

在各气缸的进气端口130上分别设置有燃料喷射阀131。燃料喷射阀131通过来自作为控制装置的ECU（发动机控制单元）114的喷射脉冲信号而开阀，并喷射燃料。

燃烧室106内的燃料通过省略图示的火花塞的火花点火而进行燃烧。

燃烧室106内的燃烧后的气体经由排气门107向排气管111流出。

设置在排气管111上的前催化转换器108及后催化转换器109对在排气管111中流动的排气进行净化。

进气凸轮轴134、排气凸轮轴110一体地具有凸轮，并通过该凸轮使进气门105及排气门107进行打开动作。

设置在进气凸轮轴134上的可变气门正时机构113是通过使进气凸轮轴134的旋转相位相对于内燃机101的输出轴即曲轴120连续地变化，而使进气门105的气门正时连续地变化的机构。

ECU114内置有微机，通过预先存储在ROM等的存储器中的程序进行计算，而向电子控制节气门104、可变气门正时机构113、燃料喷射阀131等输出操作信号。

ECU114被输入来自各种传感器的检测信号。

作为各种传感器设置有油门踏板116a的踏入量即检测油门开度ACC的油门开度传感器116、检测内燃机101的进气量Q的空气流量传感器115、与曲轴120的旋转相应地输出脉冲状的旋转信号POS的曲柄角传感器117、检测节气门阀103b的开度TVO的节气门传感器118、检测内燃机101的冷却水的温度TW的水温传感器119、与进气凸轮轴134的旋转相应地输出脉冲状的凸轮信号PHASE的凸轮传感器133、在制动踏板121被踏入的制动时成为打开的制动开关122、检测车辆的行驶速度VSP的车速传感器123、检测进气压PB的进气压传感器126等。

而且，向ECU114输入内燃机101的运转、停止的主开关即点火开关124的信号、起动器开关125的信号。

图2表示内燃机101的输出轴的旋转传感器即曲柄角传感器117及凸轮传感器133的构造。

曲柄角传感器117由以下部件构成：信号板152，被轴支承在内燃机101的输出轴即曲轴120上，并在周围具有作为被检测部的突起部151；旋转检测装置153，被固定在内燃机101侧，检测信号板152的突起部151并输出脉冲状的旋转信号POS。

旋转检测装置153一体地具有用于检测突起部151而发生脉冲信号的拾取元件、以及包含波形发生电路、选择电路等在内的各种处理电路。

旋转检测装置153所输出的旋转信号POS是如下的脉冲信号，在没有检测到突起部151的情况下，保持低电平，在检测到所述突起部151时，仅在一定时间内变化成高电平。另外，也可以作成如下的脉冲信号，在没有检测到突起部151的情况下，将旋转信号POS保持为高电平，在检测到所述突起部151时，仅在一定时间内变化成低电平。

信号板152的突起部151例如以曲柄角10deg的间距等间隔地设置，但将连续缺失两个突起部151的部分设置在隔着曲轴120的旋转中心地相对的两个位置。

此外，突起部151的缺失数可以是1个，也可以连续地缺失3个以上。

因此，如图3所示，从曲柄角传感器117输出的脉冲状的旋转信号POS以曲柄角每10deg连续变化成高电平16次之后，在30deg之间保持低电平，再次连续变化成高电平16次。

此外，在图3中，将旋转信号POS作为如下的脉冲信号表示，在没有检测到突起部151的情况下，保持低电平，在检测到突起部151时，仅在一定时间内变化成高电平。

30deg的脉冲缺失期间后的最初的旋转信号POS以曲柄角180deg间隔被输出，该曲柄角180deg与4气缸发动机101中的气缸间的行程相位差，换言之，点火间隔相当。

此外，设置有基准曲柄角传感器，不缺失地每一定间隔输出旋转信号POS，与曲柄角传感器117相独立地，在基准的曲柄角位置，输出脉冲状的基准曲柄角信号。

另一方面，如图2所示，凸轮传感器133由以下部件构成：信号板158，被轴支承在进气凸轮轴134的端部，在周围具有作为被检测部的突起部157；旋转检测装置159，被固定在内燃机101侧，检测突起部157并输出脉冲状的凸轮信号PHASE。

旋转检测装置159一体地具有用于检测突起部157而发生脉冲信号的拾取元件、以及包含波形整形电路等在内的各种处理电路。

信号板158的突起部157在以凸轮角每90deg的4个位置被设置1个、3个、4个、2个，在多个连续地设置突起部157的部分，将突起部157的间距设定成以曲柄角为30deg，以凸轮角为15deg。

而且，如图3所示，从凸轮传感器133输出的脉冲信号即凸轮信号PHASE是在没有检测到突起部157的情况下，保持低电平，在检测到突起部157时，仅在一定时间内变化成高电平，以凸轮角每90deg、以曲柄角每180deg，1个单独、3个连续、4个连续、2个连续地变化成高电平。

此外，凸轮信号PHASE可以采用如下的脉冲信号，在没有检测到突起部157的情况下，保持高电平，在检测到所述突起部157时，仅在一定时间内变化成低电平。

凸轮信号PHASE中的1个单独的凸轮信号PHASE及多个连续地输出的凸轮信号PHASE的在先的信号以曲柄角每180deg间隔被输出。

这里，凸轮信号PHASE的连续输出数表示成为特定的活塞位置的气缸的序号，在4气缸发动机101中，气缸间的行程的相位差以曲柄角为180deg，与点火按照第一气缸→第三气缸→第四气缸→第二气缸的顺序进行的情况相对应。

即，若凸轮信号PHASE的连续输出数为1，则表示第一气缸成为特定的活塞位置，若凸轮信号PHASE的连续输出数为3，则表示第三气缸成为特定的活塞位置，若凸轮信号PHASE的连续输出数为4，则表示第四气缸成为特定的活塞位置，若凸轮信号PHASE的连续输出数为2，则表示第二气缸成为特定的活塞位置。

ECU114通过计数凸轮信号PHASE的连续输出数，来判别下一个活塞的位置成为上死点TDC等的基准位置的气缸，基于所述判别的结果对应该进行燃料喷射或点火的气缸进行特定，从而对输出喷射脉冲信号或点火信号的气缸进行设定。

更具体来说，ECU114从旋转信号POS的周期变化等判断旋转信号POS的缺齿位置，以该缺齿位置为基准，对计数凸轮信号PHASE的发生数的区间进行特定，基于该计数区间中的凸轮信号PHASE的发生数，检测下一个成为上死点的气缸。

这里，通过可变气门正时机构113使进气凸轮轴134相对于曲轴120的旋转相位变更，而使旋转信号POS和凸轮信号PHASE的相位变化。

因此，ECU114以旋转信号POS的缺失部分为基准，检测基准曲柄角位置REF，将从该基准曲柄角位置REF到输出凸轮信号PHASE之间的角度，作为表示可变气门正时机构113对进气凸轮轴134实施的旋转相位的值检测。

而且，ECU114在可变气门正时机构113的控制中，基于发动机负荷或发动机旋转速度等的发动机运转状态，计算目标的旋转相位，例如，通过基于实际的旋转相位和目标的旋转相位之间的偏差进行的比例、积分、微分动作，来计算并输出可变气门正时机构113的操作信号。

旋转信号POS除了如上所述地被用于进气凸轮轴134的旋转相位的检测以外，还被用于发动机旋转速度NE的计算和曲轴120的旋转位置的检测。

即，旋转信号POS兼用作曲轴120的旋转位置的测定信号，通过计数旋转信号POS的缺失部分或来自以缺失部分为基准检测的基准曲柄角位置REF的旋转信号POS的发生数，由此能够检测曲轴120的旋转位置即旋转角度。

例如，通过空转减少控制使内燃机101临时停止的情况下，通过测量内燃机101停止时的曲轴120的角度位置，再起动时，能够尽早地再开始燃料喷射，而提高起动响应性。

因此，ECU114基于旋转信号POS进行内燃机101停止时的曲轴120的角度位置的检测。

但是，在内燃机101停止之前，存在内燃机101因缸内的压缩压力等向反方向旋转的情况，若在所述反转时，也与正转时同样地计数旋转信号POS的发生数时，会误检测内燃机101停止时的曲轴120的角度位置。

因此，为能够判别内燃机101的旋转方向，曲柄角传感器117在曲轴120的正转时和反转时输出脉冲宽度不同的旋转信号POS。

图4表示如下特性的情况下的、正转时和反转时的脉冲宽度的不同，该特性是在没有检测到突起部151时将旋转信号POS的输出特性保持为高电平，在检测到突起部151时，临时成为低电平。

在图4所示的例子中，正转时的脉冲宽度采用45μs，反转时的脉冲宽度采用90μs。

此外，在本实施方式中，将正转时的脉冲宽度WIPOS设定成45μs，将反转时的脉冲宽度WIPOS设定成90μs，但脉冲宽度WIPOS不限于上述45μs、90μs。另外，能够将正转时的脉冲宽度WIPOS设定得比反转时的脉冲宽度WIPOS大。

而且，在没有检测到突起部151时，将旋转信号POS保持成低电平，在检测到突起部151时，临时成为高电平，作为这样的信号特性，能够使高电平期间的脉冲宽度在正转时和反转时不同。

作为根据旋转轴的旋转方向发生脉冲宽度不同的旋转信号的方法，使用例如日本特开2001-165951号公报公开的方法。具体来说，在旋转检测装置内，作为信号板152的突起部151的检测脉冲信号，发生相互相位错位的2个信号，通过比较这些信号来判定正转、反转，基于旋转方向的判定结果选择作为不同的脉冲宽度WIPOS生成的两个脉冲信号中的任意一方，作为最终的旋转信号向外部输出。

ECU114测量旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS，基于测量的脉冲宽度WIPOS的时序变化，判断内燃机101的输出轴即曲轴120正转还是反转。

而且，ECU114是在曲轴120的正转状态下，在旋转信号POS的输出时刻，检测与上一次旋转信号POS的输出时刻相比，曲轴120向正转方向仅旋转了与旋转信号POS的发生间隔相当的曲柄角的情况。

另一方面，ECU114是在曲轴120的反转状态下，在旋转信号POS的输出时刻，检测与上一次相比，向反转方向仅旋转了与旋转信号POS的发生间隔相当的曲柄角的情况。

如上所述，若判别正转、反转并进行曲轴120的停止位置的检测，则在内燃机101的停止之前，即使曲轴120反转，也能够精度良好地判断曲轴120的停止位置，换言之，停止时的各气缸的活塞位置，在再起动时，能够尽早地开始燃料喷射或点火。

例如，在内燃机101的停止之前，曲轴120反转，曲轴120的停止位置变得不明确时，再起动时，例如，曲轴120的旋转位置成为不明确，直到检测到旋转信号POS的缺失部分，燃料喷射或点火的开始延迟。

在本实施方式中，ECU114具有如下的空转减少功能，在内燃机101的空转运转状态下，自动停止条件成立时，使内燃机101自动停止，使内燃机101自动停止之后，再起动条件成立时，使内燃机101自动地再起动。使内燃机101自动地再起动时，若尽早地进行燃料喷射或点火的开始，则能够提高内燃机101的再起动性。

在空转减少控制下，例如，车速VSP为0km/h、发动机旋转速度NE为规定旋转速度以下、油门开度ACC为全闭、制动开关122为接通（ON）、冷却水温度TW为规定温度以上等的条件全部成立时，使燃料喷射及点火停止，使内燃机101停止。

所述规定旋转速度是用于判断空转旋转状态的值，能够设定得比目标空转旋转速度稍高。另外，所述规定温度是用于判断暖机完成的值。

另一方面，在使内燃机101自动停止的状态下，例如，制动开关122被切换成断开（OFF），油门踏板被踏入，自动停止状态的持续时间比基准时间长，对电池电压的降低进行判断时，使内燃机101再起动。

此外，能够使用起动马达使内燃机101再起动，另外，也可以不使用起动马达，通过燃料在燃烧室内的的燃烧使内燃机101开始旋转。

图5的流程图表示ECU114对曲轴120的旋转方向的判定处理的流程。

图5的流程图所示的例行程序，在每当旋转信号POS的发生时插入执行，首先，在步骤S501中，测量这次发生的旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS。

然后，在步骤S502中，内燃机101的运转条件判断是否是曲轴120正转的条件。

具体来说，以下的运转条件（1）～（5）中的至少一个成立的情况下，判断为是曲轴120正转的运转条件。

此外，若基于以下的运转条件（1）～（5）中的多个成立的情况判断正转，则能够更高精度地判定正转条件。

（1）发动机旋转速度NE成为规定旋转速度NES以上。

（2）被判别为特定的活塞位置的气缸沿正转方向切换。

（3）发动机负荷TP为规定负荷TPS以上。

（4）起动器开关125的接通状态。

（5）进气压PB从大气压增大或降低到规定以上的状态。

运转条件（1）是判断发动机旋转速度NE，换言之，曲轴120的旋转速度是否是上升了的状态。规定旋转速度NES设定成在曲轴120的反转时不能达到的旋转速度。例如，规定旋转速度NES采用500rpm左右的旋转速度。

即，内燃机101的反转时的发动机旋转速度NE的最大值比内燃机101的正转时的发动机旋转速度NE的最大值低，从而达到超过反转时的发动机旋转速度NE的最大值的发动机旋转速度NE的情况下，能够推定为曲轴120正在正转。

运转条件（2）是判断被ECU114检测为活塞处于既定位置的气缸是否按照与内燃机101的正转时对应的顺序更新。

如上所述，内燃机101的点火顺序是第一气缸→第三气缸→第四气缸→第二气缸的顺序，根据该顺序，若被判别为处于既定的活塞位置的气缸被更新，则能够推定为曲轴120正在正转。

运转条件（3）是判别在内燃机101的正转状态下，是否以能够实现的发动机负荷使内燃机101运转。因此，规定负荷TPS被设定成比从内燃机101的停止之前的正转转向反转这样的低负荷状态高的发动机负荷，若以规定负荷TPS以上的发动机负荷TP使内燃机101运转，则推定为正转状态。

换言之，内燃机101反转的情况下，不能以超过规定负荷TPS的发动机负荷使内燃机101运转，若发动机负荷为规定负荷TPS以上，则能够推定为内燃机101正在正转。

作为表示发动机负荷的状态量，可以使用空气流量传感器115所检测的进气量Q、基于进气量Q算出的燃料喷射量等的表示被内燃机101吸引的空气量的状态量。

这里，将规定负荷TPS设定得越高，正转状态的判定精度越高，但例如在内燃机101的空转运转时，即使以刚好能够判定运转条件（3）成立的程度，设定规定负荷TPS，也能够获得必要充分的判定精度。

运转条件（4）是判断是否是内燃机101的起动操作状态。起动器开关125是接通状态，且是通过起动马达使内燃机101旋转的运转起动状态（クランキング状態）的情况下，曲轴120向起动马达的旋转方向即正转方向旋转。因此，若是起动器开关125的接通状态，换言之，内燃机101的起动操作状态，则推定为曲轴120正在正转。

运转条件（5）是判断是否是进气管102内的压力即进气压PB的发展状态，换言之，进气压PB是否从大气压变化到规定以上。

曲轴120的反转是在内燃机101的停止之前发生，停止之前的进气压PB接近大气压。换言之，进气压PB从大气压变化到规定以上的情况下，能够判断为是内燃机101的正转状态，进气压PB是否从大气压变化到规定以上能够通过对进气压PB和规定压PBS比较来判定。

如上所述，在反转时，由于进气压PB接近大气压，所以当将从大气压远离规定以上的压力，即，将曲轴120的反转时不能达到的进气压PB设定为所述规定压PBS，进气压PB与规定压PBS相比是从大气压远离的情况下，推定为正转状态。

这里，若内燃机101是自然进气发动机，则在全开运转状态下，进气压PB接近大气压附近，将规定压PBS设定为负压，进气压PB成为比规定压PBS大的负压的情况下，换言之，内燃机101以进气负压大的低负荷运转的情况下，推定为内燃机101正转。

另外，内燃机101具有增压器的情况下，通过增压使进气压PB比大气压高，从而将规定压PBS设定成正压，在进气压PB成为比规定压PBS大的正压的发动机负荷的上升状态下，能够推定为内燃机101正转。

此外，内燃机101是自然进气发动机的情况下，通过发动机负荷的增大，进气压PB从负压接近大气压，另外，如上所述，在反转状态下，进气压PB也接近大气压。因此，基于进气压PB进行发动机负荷的判断的情况下，能够在负压发生状态下推定为内燃机101正在正转。

另一方面，是具有增压器的内燃机101的情况下，通过发动机负荷的增大，进气压PB从大气压成为更高的正压，从而基于进气压PB进行发动机负荷的判断的情况下，在进气压PB比大气压高规定以上的情况下，能够推定为内燃机101正在正转。

在步骤S502中，判断当前时刻的内燃机101的运转条件是曲轴120正转的条件时，进入步骤S503，将表示基于内燃机101的运转状态进行了正转判定的历史记录的标识F1设定为“1”。

所述标识F1在判断为内燃机101停止时，或在内燃机101的再起动时，被重置为0，在将标识F1设定为“1”的情况下，表示内燃机101正转的运转条件是已经达成的。

在步骤S503中，将标识F1设定成“1”之后，或者，在步骤S502中，判断为作为内燃机101正转的运转条件不满足预先设定的条件的情况下，进入步骤S504。

在步骤S504中，判断内燃机101的停止要求是否发生，或者，内燃机101的旋转速度是否比空转旋转低，是否是旋转速度朝向停止降低的状态。

换言之，在步骤S504中，判断是否是达到能够发生判断内燃机101反转的停止之前的状态的条件。

内燃机101的停止要求是指除了驾驶员的钥匙开关的停止操作以外，还包含空转减少控制的停止指令等。

在步骤S504中，判断为没有发生内燃机101的停止要求、且还不是内燃机101的旋转速度朝向停止降低的状态的情况下，即，是内燃机1的运转持续状态的情况下，不需要反转判定，从而本例行程序直接结束。

另一方面，在步骤S504中，判断为发生了内燃机101的停止要求的情况下，或者，判断为是内燃机101的旋转速度朝向停止降低的状态的情况下，判定反转的有无，为进行曲轴120的停止位置的检测，进入步骤S505之后。

在步骤S505中，判断是否将所述标识F1设定为“1”。

标识F1为“1”的情况下，曲轴120正转的运转条件是达成的，旋转方向的判定开始初期能够推定为曲轴120正在正转。

另一方面，标识F1为零的情况下，曲轴120正转的运转条件未达成，当前时刻的旋转方向存在不是正转方向的可能性。

如下所述，在基于旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS进行的旋转方向的判定中，基于脉冲宽度WIPOS的阶段性的变化，检测旋转方向的切换。由此，不能对旋转方向进行特定，直到检测到脉冲宽度WIPOS的阶段性的变化。

因此，在曲轴120正转的条件下使内燃机101运转的情况下，推定此时的旋转方向为正转方向，基于脉冲宽度WIPOS的阶段性的变化来检测从所述正转状态向反转状态的切换。

因此，在没有在曲轴120正转的条件下使内燃机101运转的历史记录的情况下，检测到脉冲宽度WIPOS的阶段性的变化之前的时刻的旋转方向是不明确的，不进行曲轴120的旋转位置的检测。

此外，在曲轴120正转的条件下使内燃机101运转之后，通常，保持正转状态，直到内燃机101停止之前，从而在曲轴120正转的条件下使内燃机101运转的情况下，标识F1被设定成1，然后，即使脱离曲轴120正转的条件，也保持为标识F1=1，在内燃机101停止时，或者，在再起动要求的发生时刻，重置为0。

在步骤S505中，判断为标识F1为零的情况下，本例行程序直接结束，由此，取消基于反转检测的停止位置的判定。而且，再起动时，等待旋转信号POS的缺失部分的检测，再开始曲轴120的旋转位置的检测。

另一方面，标识F1为“1”的情况下，进入步骤S506，判断表示旋转方向的判定结果的标识F2是否为零。标识F2的初期值是表示正转的0。

此外，省略在步骤S502、步骤S503、步骤S505的处理即曲轴120正转的条件下的判定内燃机101是否运转的处理、以及基于该判定结果的旋转方向的判定处理，在内燃机101的停止要求发生的时刻，视为内燃机101正转，能够基于脉冲宽度WIPOS的时序变化，检测之后的向反转的切换。

在从步骤S504进入步骤S505、步骤S506的初期，推定为曲轴120正在正转，标识F2与此对应地成为初期值即零，从而从步骤S506进入步骤S507。

在步骤S507中，计算这次测量的脉冲宽度WIPOSnew、与本例行程序的上次执行时测量的上次的旋转信号POS的脉冲宽度WIPOSold之差ΔWIPOS（ΔWIPOS=WIPOSnew-WIPOSold），并判断该差ΔWIPOS是否比第一判定值SL1（SL1>0）大。

换言之，在步骤S507中，判断这次的旋转信号POS的脉冲宽度WIPOSnew与上次的旋转信号POS的脉冲宽度WIPOSold相比，是否比第一判定值SL1大，即，基于脉冲宽度WIPOS的时序数据间的差值，判断脉冲宽度WIPOS从上次到这次是否增大。

此外，上述第一判定值SL1及后述的第二判定值SL2是预先通过实验或模拟得到的适于进行如下判别的存储于存储器的值，即，能够判别旋转方向的切换对于脉冲宽度WIPOS带来的阶段性的变化、和为维持一定的旋转方向而使脉冲宽度WIPOS几乎不变的状态。

旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS如上所述地与正转时相比在反转时设定得更长，从而曲轴120的旋转方向从正转切换到反转时，脉冲宽度WIPOS阶段性地增大变化。另一方面，曲轴120向正转方向持续旋转期间，脉冲宽度WIPOS保持一定值。

因此，在步骤S507中，判断为ΔWIPOS≤第一判定值SL1的情况下，即，没有检测到脉冲宽度WIPOS的阶段性的增大变化，脉冲宽度WIPOS以大致一定值推移的情况下，判断为曲轴120向正转方向持续旋转，并进入步骤S508。在步骤S508中，对曲轴120的正转进行判定，并且，在步骤S509中，使标识F2保持为零。

另外，在步骤S507中，判断为ΔWIPOS>第一判定值SL1的情况下，从上次到这次，脉冲宽度WIPOS阶段性地增大变化，所述脉冲宽度WIPOS的增大变化表示曲轴120的旋转方向从正转切换到反转。

因此，判断为ΔWIPOS>第一判定值SL1时，进入步骤S510，判定为曲轴120的旋转方向是反转方向，在下一个步骤S511中，将标识F2设定成表示反转状态的“1”。

通过将曲轴120的旋转方向从正转切换到反转，将标识F2设定成“1”时，然后，在步骤S506中，若判定为标识F2是“1”，则进入步骤S512。

曲轴120向反方向旋转的情况下，之后发生的旋转方向的切换是从反转向正转的切换，在所述旋转方向的切换时，旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS时序地减少。

由此，在步骤S512中，判断是否是ΔWIPOS<第二判定值SL2（SL2<0），由此判断脉冲宽度WIPOS是否是从上次到这次阶段性地减少变化。

这里，保持曲轴120向反方向旋转的状态的情况下，脉冲宽度WIPOS不阶段性地减少，而大致一定地推移，从而在步骤S512中，判定为ΔWIPOS≥第二判定值SL2。

而且，若ΔWIPOS≥第二判定值SL2，进入步骤S510，继续判定反转状态，在下一个步骤S511中，使标识F2保持为“1”。

另一方面，在步骤S512中判断为ΔWIPOS<第二判定值SL2的情况下，即，相对于上次的脉冲宽度WIPOSold，这次的脉冲宽度WIPOSnew小于第二判定值SL1的情况下，判断为曲轴120的旋转方向已经从反转切换到了正转，并进入步骤S508。

在步骤S508中，判断为曲轴120的旋转方向是正转方向，在下一个步骤S509中，将标识F2设定成表示正转状态的零。

如上所述，判定曲轴120的旋转方向时，若是正转时，则在旋转信号POS的输出时刻，判断为与上次相比，曲轴120向正转方向仅旋转了与旋转信号POS的发生间隔相当的曲柄角。

另一方面，若是曲轴120的反转时，则在旋转信号POS的输出时刻，判断为与上次相比，曲轴120向反转方向仅旋转了与旋转信号POS的发生间隔相当的曲柄角。

像这样，每当旋转信号POS的发生，ECU114判断曲轴120的角度位置，更新曲轴120的角度位置的检测结果，直到内燃机101的旋转停止，由此检测曲轴120的停止位置。而且，在内燃机101的再起动时，ECU114基于曲轴120的停止位置判断燃料喷射或点火的正时。

图4是表示脉冲宽度WIPOS、差ΔWIPOS和旋转方向的判定结果的相关性的一例的时序图。

从旋转信号POS的第一脉冲＃1到第三脉冲＃3，与曲轴120正转的情况对应地，维持与正转时对应的脉冲宽度WIPOS=45μs，差ΔWIPOS维持在表示当前值和上次值大致相同的0左右。

接着，从第三脉冲＃3的发生时刻到发生下一次的第四脉冲＃4期间，曲轴120的旋转方向从正转切换到反转，第四脉冲＃4的脉冲宽度WIPOS表示90μs左右。

这里，将第四脉冲＃4作为这次的旋转信号POS，将第三脉冲＃3作为上次的旋转信号POS，由此计算的差ΔWIPOS根据发生各脉冲时的旋转方向的不同而超过第一判定值SL1向正向位移，由此，检测到从正转向反转的切换。

由于在第五脉冲＃5的发生时刻，仍然是反转状态，所以第五脉冲＃5的脉冲宽度WIPOS表示90μs左右，其结果，第四脉冲＃4的脉冲宽度WIPOS与第五脉冲＃5的脉冲宽度WIPOS之间的差值ΔWIPOS成为0左右，表示反转状态持续的情况。

接着，从第五脉冲＃5的发生时刻到发生下一次的第六脉冲＃6之间，曲轴120的旋转方向从反转切换到正转，第六脉冲＃6的脉冲宽度WIPOS表示45μs左右。

这里，将第六脉冲＃6作为这次的旋转信号POS，将第五脉冲＃3作为上次的旋转信号POS，由此计算的差值ΔWIPOS根据发生各脉冲时的旋转方向的不同而超过第二判定值SL2向负向位移，由此检测到从反转向正转的切换。

如上所述，旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS根据曲轴120的旋转方向而不同，并且，基于所述旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS的时序变化，即，这次的脉冲宽度WIPOS和上次的脉冲宽度WIPOS之间的差ΔWIPOS判定旋转方向的切换。

由此，根据温度等的环境变化，即使所测量的脉冲宽度WIPOS存在偏差，也能够精度良好地判定旋转方向。

即，温度等的环境变化对脉冲宽度WIPOS的测量值带来的偏差与旋转方向无关地发生，例如，因环境变化使正转时的脉冲宽度WIPOS的测量值延长的情况下，反转时的脉冲宽度WIPOS的测量值也延长，环境变化对脉冲宽度WIPOS带来的偏差不会对差ΔWIPOS带来大幅影响。

因此，若基于表示脉冲宽度WIPOS的时序变化的差ΔWIPOS，判定旋转方向的切换，则即使因温度等的环境条件的变化，使被测量的脉冲宽度WIPOS发生偏差，也能够精度良好地判定曲轴120的旋转方向。

而与此相对，通过判别脉冲宽度WIPOS比阈值长还是短，来判别是正转时的脉冲宽度WIPOS，还是反转时的脉冲宽度WIPOS的情况下，设定能够与环境条件的变化对脉冲宽度WIPOS带来的测量偏差对应的阈值变得困难。另外，即使以在曲轴120正转的运转条件下测量的脉冲宽度WIPOS为基准学习了阈值，学习阈值的时刻的环境条件、和基于阈值判定旋转方向时的环境条件不同时，旋转方向的判定精度会降低。

此外，表示旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS的时序变化的差ΔWIPOS可以采用ΔWIPOS=WIPOSold-WIPOSnew。采用ΔWIPOS=WIPOSold-WIPOSnew的情况下，差ΔWIPOS从0左右向负向变化时，判定为从正转向反转的切换，差ΔWIPOS从0左右向正向变化时，判定为从反转向正转的切换。

另外，作为表示旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS的时序变化的值，可以计算这次的脉冲宽度WIPOSnew和上次的脉冲宽度WIPOSold的比率RPOS。

该情况下，例如，采用比率RPOS=WIPOSnew/WIPOSold时，比率RPOS大于第一判定值RSL1（RSL1>1）的情况下，判定从正转向反转的切换，比率RPOS小于第二判定值RSL2（RSL2<1）的情况下，判定从反转向正转的切换。

另外，例如，采用比率RPOS=WIPOSold/WIPOSnew时，比率RPOS大于第一判定值RSL1（RSL1>1）的情况下，判定从反转向正转的切换，比率RPOS小于第二判定值RSL2（RSL2<1）的情况下，判定从正转向反转的切换。

另一方面，若比率RPOS是1左右的值，则判定为维持当前的旋转方向。

如上所述，作为表示旋转信号POS的脉冲宽度WIPOS的时序变化的值，使用比率RPOS的情况下，也与使用差ΔWIPOS的情况同样地，即使发生温度等的环境变化对脉冲宽度WIPOS带来的测量偏差，也能够精度良好地判定旋转方向。

另外，曲柄角传感器117输出的旋转信号POS除了脉冲宽度WIPOS因曲轴120的旋转方向而不同的脉冲信号以外，还可以采用振幅（电平）因旋转方向而不同的脉冲信号。

图6的时序图表示基于振幅因旋转方向而不同的旋转信号POS来判定曲轴120的旋转方向的处理中的旋转信号POS、振幅、振幅的变化量、旋转方向的相关性。

在图6所示的例子中，以旋转信号POS的振幅在反转时比正转时大的方式，设定曲柄角传感器117的输出特性。

ECU114测量旋转信号POS的电平（峰值电压），与基于脉冲宽度WIPOS的旋转方向的判定同样地，算出这次的电平Vnew和上次的电平Vold之间的差ΔV（ΔV=Vnew-Vold）。

而且，差ΔV大于第一判定值VSL1（VSL1>0）时，也就是说，差ΔV从0左右向正向变化时，判定从正转向反转的切换。另一方面，差ΔV小于第二判定值VSL2（VSL2<0）时，也就是说，差ΔV从0左右向负向变化时，判定从反转向正转的切换。

此外，差ΔV能够采用ΔV=Vold-Vnew，而且，可以代替差ΔV，将这次的电平Vnew和上次的电平Vold的比率RV作为比率RV=Vold/Vnew或比率RV=Vnew/Vold计算，通过比较该比率RV和判定值来判定旋转方向。

另外，能够以振幅在反转时比正转时小的方式，设定曲柄角传感器117的特性。

如上所述，基于旋转信号POS的振幅的时序变化判定旋转方向的情况下，也能够与基于脉冲宽度WIPOS的时序变化判定旋转方向的情况同样地，即使发生了温度等的环境变化对振幅（电平）带来的测量偏差，也能够精度良好地判定旋转方向。

另外，判断旋转信号POS的脉冲宽度或振幅的时序变化时，也可以代替对当前值和上次值进行比较，而对判定为旋转方向相同的过去多次的测量值的平均值和这次的测量值进行比较。此外，作为测量值的平均值可以使用加权平均值、算术平均值、除了最大值及最小值以外的数据的平均值等。

另外，对这次的测量值和上次的测量值进行比较等，能够以比测量周期长的时间间隔对测量值进行对比，来判定旋转方向。

另外，也可以组合使用对旋转信号POS的脉冲宽度或振幅的测量值和阈值进行比较来判定曲轴120的旋转方向的处理、和基于旋转信号POS的脉冲宽度或振幅的测量值的时序变化来判定曲轴120的旋转方向的处理。

例如，旋转信号POS的脉冲宽度或振幅的测量值与它们的阈值之差超过设定值的情况下，被推定为能够确保判定精度的情况下，对脉冲宽度或振幅的测量值和阈值进行比较来判定旋转方向，所述差小于设定值的情况下，被推定为判定精度的降低的情况下，能够基于脉冲宽度或振幅的测量值的时序变化来判定旋转方向。

另外，能够基于判定为旋转方向相同的过去多次的测量值的平均值，学习差或比率的判定值。

另外，脉冲宽度或振幅的测量值、或者它们的测量值的差或比率超出预定的范围的情况下，能够禁止基于这些数据来进行旋转方向的判定。而且，禁止了旋转方向的判定的情况下，也就是说，不进行停止位置的检测的情况下，能够禁止空转减少控制。

另外，本实施方式中的旋转信号POS被用于曲轴120的旋转位置的检测、和曲轴120的旋转方向的检测双方，但也可以分体地具有用于曲轴120的旋转位置的检测的输出脉冲信号的传感器、和用于曲轴120的旋转方向的检测的传感器。

2012年3月19日提出的日本专利申请NO.2012-061368的全部内容作为参考援引于此。

虽然仅选择了特定实施例来说明本发明，但对于本领域技术人员来说，从本公开在不脱离本发明的权利要求书的范围内进行各种变化和修改，是显而易见的。

此外，本发明的实施方式仅用于说明，而不是用于限制由所附权利要求书及其等价物界定的本发明。

Claims (19)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，被适用于如下内燃机，该内燃机具有在输出轴的正转时和反转时输出波形不同的脉冲信号的旋转传感器，该控制装置包括：

检测部，其在所述输出轴正转的运转条件达成之后，当所述脉冲信号的脉冲宽度或振幅的测量值的当前值和过去值的差值或比率超过用于检测从正转向反转切换的第一判定值时，检测到所述输出轴从正转向反转的切换，在检测到从正转向反转的切换后，所述差值或比率超过用于检测从反转向正转切换的第二判定值时，检测到所述输出轴从反转向正转的切换，

控制部，其基于所述检测部检测到的旋转方向检测所述输出轴的停止位置，基于所述停止位置，在再起动时控制所述内燃机，

所述检测部将检测为旋转方向相同的过去多次的所述测量值的平均值作为过去值与当前值进行比较。

2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述旋转传感器在所述输出轴的正转时和反转时输出脉冲宽度不同的脉冲信号。

3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述旋转传感器在所述输出轴的正转时和反转时输出振幅不同的脉冲信号。

4.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部基于所述波形的测量值的时序数据间的差值检测所述输出轴的旋转方向。

5.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部基于所述波形的测量值的时序数据间的比率检测所述输出轴的旋转方向。

6.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部在所述输出轴正转的运转条件达成之后，基于所述脉冲信号的波形的变化检测所述输出轴的旋转方向。

7.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是在所述脉冲信号的波形超过判定值而变化时，检测所述输出轴的旋转方向的切换。

8.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是在发生了所述内燃机的停止要求时，基于所述脉冲信号的波形的变化检测所述输出轴的旋转方向。

9.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是在所述内燃机的旋转速度朝向停止而降低时，基于所述脉冲信号的波形的变化检测所述输出轴的旋转方向。

10.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是从所述内燃机的旋转速度超过规定速度开始，基于所述脉冲信号的波形的变化检测所述输出轴的旋转方向。

11.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是从所述内燃机的负荷超过规定值开始，基于所述脉冲信号的波形的变化检测所述输出轴的旋转方向。

12.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是从检测到既定的活塞位置的气缸沿正转方向切换的情况开始，基于所述脉冲信号的波形的变化检测所述输出轴的旋转方向。

13.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是从通过起动马达使所述内燃机起动开始，基于所述脉冲信号的波形的变化来检测所述输出轴的旋转方向。

14.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述检测部是从所述内燃机的进气压从大气压超过规定值而变化开始，基于所述脉冲信号的波形的变化检测所述输出轴的旋转方向。

15.一种内燃机的控制方法，其特征在于，被适用于如下内燃机，该内燃机具有在输出轴的正转时和反转时输出波形不同的脉冲信号的旋转传感器，该控制方法包括以下步骤：

测量所述脉冲信号的波形，

在所述输出轴正转的运转条件达成之后，当所述脉冲信号的脉冲宽度或振幅的测量值的当前值和过去值的差值或比率超过用于检测从正转向反转切换的第一判定值时，检测到所述输出轴从正转向反转的切换，在检测到从正转向反转的切换后，所述差值或比率超过用于检测从反转向正转切换的第二判定值时，检测到所述输出轴从反转向正转的切换，

基于检测到的旋转方向检测所述输出轴的停止位置，基于所述停止位置，在再起动时控制所述内燃机，

将检测为旋转方向相同的过去多次的所述测量值的平均值作为过去值与当前值进行比较。

16.如权利要求15所述的内燃机的控制方法，其特征在于，

检测所述旋转方向的步骤包括以下步骤：

检测是否是所述输出轴正转的运转条件，

检测到是所述输出轴正转的运转条件之后，基于所述波形的测量值的变化来检测所述输出轴的旋转方向。

17.如权利要求15所述的内燃机的控制方法，其特征在于，

检测所述旋转方向的步骤包括以下步骤：

检测所述脉冲信号的波形是否超过判定值而进行了变化，

所述脉冲信号的波形超过判定值而进行了变化时，检测所述输出轴的旋转方向的切换。

18.如权利要求15所述的内燃机的控制方法，其特征在于，

检测所述旋转方向的步骤包括以下步骤：

检测是否发生了所述内燃机的停止要求，

发生了所述内燃机的停止要求时，基于所述脉冲信号的波形的变化来检测所述输出轴的旋转方向。

19.如权利要求15所述的内燃机的控制方法，其特征在于，

检测所述旋转方向的步骤包括以下步骤：

检测所述内燃机的旋转速度是否朝向停止而降低，

所述内燃机的旋转速度朝向停止而降低时，基于所述脉冲信号的波形的变化来检测所述输出轴的旋转方向。