JP2012097666A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルバルブ１３およびクランク角検出手段３５，３６が付設された多気筒型エンジン１を搭載した車両の制御装置１００，２００において、エンジン始動毎のクランク角計測基準位置の検出タイミングのばらつきを無くす。
【解決手段】クランキング開始によりエンジン回転数Ｎｅが始動判定値Ｘ以上になったときにエンジン１が始動したと判定する始動判定手段と、エンジン１の始動判定後に要求のエンジン回転数Ｎｅを確保するために必要な吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段と、クランキング開始から所定時間以内にクランク角検出手段３５，３６からクランク角計測基準信号を受けたときに前記始動判定手段による処理を実行させずに待機し、クランキング開始から前記所定時間の経過後にクランク角計測基準信号を受けたときに前記始動判定手段による処理を実行させる始動制御手段とを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

エンジンを始動するには、インジェクタの燃料噴射制御や点火プラグの点火制御を実行する必要があるので、始動時に気筒判別情報に基づいて燃料噴射気筒や点火気筒を判別するようにしている。

一般に、エンジンを停止させたときのピストンの停止位置つまりクランク角は不定であるので、次にエンジンを始動する際に、クランキングするとともに気筒判別情報に基づいて燃料噴射制御や点火制御を実施する必要がある。

ここで、例えば特許文献１では、４気筒型の４サイクルエンジンの停止時に、例えば１番気筒および４番気筒のピストン、または２番気筒および３番気筒のピストンを圧縮上死点前の所定クランク角範囲に停止させることにより、次のエンジン始動時に早期にクランク角計測基準位置を検出できるようにしている。

特開平９−２６４２３５号公報

上記特許文献１に係る従来例では、エンジン停止時に、例えば１番気筒および４番気筒のピストンが圧縮上死点前の前記所定クランク角範囲に停止する場合と、２番気筒および３番気筒のピストンが圧縮上死点前の前記所定クランク角範囲に停止する場合とが起こりうる。前者の停止状態と後者の停止状態とは、クランク角で１８０°分の時間差が生じることになる。

このように２通りの停止状態が発生しうることが原因で、エンジンを始動する毎に、前記のような２通りの停止状態に応じてクランク角計測基準位置の検出タイミングがばらつくことになってしまうために、エンジン始動毎に吸入空気量や燃料噴射量を算出するときの吸気管負圧がばらつくなど、吸入空気量や燃料噴射量の算出精度が低下することが懸念される。

ところで、近年では、例えば車両の一時停止時などに、エンジンの燃費を改善する目的で、いわゆるアイドリングストップを行うことがある。このアイドリングストップは、一般に、例えばアクセル操作やブレーキ操作などで規定される自動停止条件が成立したときにエンジンを一時的に停止させ、所定の自動再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させるという機能である。このようなアイドリングストップを頻繁に行う場合には、前記したようなエンジン始動時のクランク角計測基準位置の検出タイミングのばらつきが原因となって、エンジン始動性や排気エミッションが悪化することが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、エンジン始動毎のクランク角計測基準位置の検出タイミングのばらつきを無くし、要求のエンジン回転数Ｎｅを確保するために必要な吸入空気量の算出精度を高めることを目的としている。

本発明は、多気筒型エンジンの燃焼室への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブと、前記エンジンのクランク角を検出するとともに、クランクシャフト１回転毎にクランク角計測基準信号を出力するクランク角検出手段とを備えた車両の制御装置であって、クランキング開始によりエンジン回転数が自立回転可能となる始動判定値以上になったときにエンジンが始動したと判定する始動判定手段と、エンジンの始動判定後に要求のエンジン回転数を確保するために必要な吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段と、前記クランキング開始から所定時間以内に前記クランク角検出手段からクランク角計測基準信号を受けたときに前記始動判定手段による処理を実行させずに待機し、前記クランキング開始から前記所定時間の経過後に前記クランク角検出手段からクランク角計測基準信号を受けたときに前記始動判定手段による処理を実行させる始動制御手段とを備えている、ことを特徴としている。

この構成では、エンジンを始動するにあたって、クランキング開始時のクランク角に関係なく、一定のタイミングでクランク角計測基準位置を検出するようにしている。これにより、エンジン始動毎に一定のタイミングで始動判定手段による処理を実行させることが可能になる。そのため、要求のエンジン回転数を確保するために必要な吸入空気量を算出するタイミングが一定になる結果、エンジン始動毎に吸入空気量や燃料噴射量の算出精度を従来例に比べて高めることが可能になる。

したがって、例えばアイドリングストップ制御を行う車両のようにエンジンの停止や始動を頻繁に繰り返すような場合にはエンジン始動性や排気エミッションを改善することが可能になる。

好ましくは、前記クランク角検出手段は、クランクシャフトに取り付けられかつ外周の円周数ヶ所に設けられる歯および所定数の歯が欠落された欠歯部を有するシグナルロータと、このシグナルロータの外周所定位置に近接配置されるクランクポジションセンサとを含み、かつ、前記クランクポジションセンサで前記欠歯部の検出に伴い出力される欠歯信号が前記クランク角計測基準信号とされる。

好ましくは、前記制御装置は、前記エンジン停止時に、前記シグナルロータの欠歯部をクランクポジションセンサの設置位置よりも回転方向上流側の特定位置で停止させるようにクランクシャフトを停止させる停止制御手段をさらに備えている。

好ましくは、前記車両は、前記クランクシャフトに駆動力あるいは制動力を付与するためのモータジェネレータをさらに備え、前記クランキングは、前記モータジェネレータで前記クランクシャフトに駆動力を付与することにより行われる。

好ましくは、前記停止制御手段は、エンジン停止時にクランクシャフトを前記特定位置に停止させるよう前記モータジェネレータで前記クランクシャフトに制動力を付与する。

本発明に係る車両の制御装置は、エンジン停止時のクランク角に関係なく、エンジン始動毎のクランク角計測基準位置の検出タイミングのばらつきを無くすことが可能になるので、要求のエンジン回転数を確保するために必要な吸入空気量の算出精度を従来例に比べて高めることが可能になる。したがって、例えばアイドリングストップ制御を行う車両のようにエンジンの停止や始動を頻繁に繰り返すような場合にはエンジン始動性や排気エミッションを改善することが可能になる。

本発明の適用対象となる車両のパワートレーンの一実施形態を示す概略構成図である。 図１のエンジンの一実施形態を示す概略構成図である。 図１の制御系によるエンジン始動時の始動判定処理を説明するためのフローチャートである。 図１の制御系によるエンジン始動時の始動判定処理を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図４に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、前輪駆動車、つまりフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）形式のハイブリッド車両を例示している。本発明の適用対象となるハイブリッド車両は、前輪駆動車に限らず、他の駆動方式の車両例えば後輪駆動車、四輪駆動車などとすることも可能である。

−ハイブリッドシステムの概要−
この実施形態でのハイブリッド車両は、エンジン１、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、リダクション機構４、動力分割機構５、インバータ６、ＨＶバッテリ７などを備えている。

これらの基本構成は公知の構成と同じとされるので、本発明と直接的に関与していない部分については簡単に説明する。

エンジン１は、エンジンコントロールコンピュータ１００によって制御される。エンジンコントロールコンピュータ１００は、アクセル開度に基づいて、スロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量、点火時期などを制御することにより、エンジン１の動作を制御する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、三相交流によってロータが回転することにより動力を発生する交流同期電動機であって、電動機として機能する他、発電機としても機能する。

モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００によって制御される。このパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、ＭＧ−ＥＣＵ８を経てインバータ６を制御することによりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を回生動作または力行（アシスト）動作させる。回生電力はＨＶバッテリ７にインバータ６を介して充電される。

なお、動力分割機構５に連結されるモータジェネレータＭＧ１は、概ね発電機として動作することが多いため、単に「ジェネレータ」と呼ばれることがある。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１の始動時にクランキングを行うスタータモータとしても利用される。また、リダクション機構４に連結されるモータジェネレータＭＧ２は、主として電動機として動作するため、単に「モータ」と呼ばれることがある。

リダクション機構４は、例えば公知の遊星歯車機構で構成されており、エンジン１やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発生した動力をデファレンシャル９および車軸を介して駆動輪（この実施形態では前輪）１０に前進駆動力や後進駆動力として伝達したり、駆動輪１０の回転力をエンジン１やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に伝達したりする。

動力分割機構５は、例えば公知の遊星歯車機構で構成されており、エンジン１で発生する動力をモータジェネレータＭＧ２の回転軸（駆動輪１０に連結）とモータジェネレータＭＧ１の回転軸とに分配する。参考までに、動力分割機構５の各構成要素のうち、リングギヤがモータジェネレータＭＧ２の回転軸に結合され、サンギヤがモータジェネレータＭＧ１の回転軸に結合され、キャリアがエンジン１の出力軸に結合される。この動力分割機構５は、モータジェネレータＭＧ２の回転数を制御することにより、無段変速機としても機能する。

インバータ６は、ＨＶバッテリ７の直流電流とモータジェネレータＭＧ１やモータジェネレータＭＧ２の３相交流電流との変換を行う電力交換装置である。ＨＶバッテリ７は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための電力を蓄電する。インバータ６は、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００によって駆動制御される。

そして、このハイブリッドシステムでは、要求トルク、目標エンジン出力、目標モータトルクなどに基づいて、エンジン１およびモータジェネレータＭＧ２のいずれか一方もしくは双方を動力源として駆動輪１０を駆動する制御を行う。例えば、発進時や低速走行時のようにエンジン効率が低くなる領域では、エンジン１を停止させてモータジェネレータＭＧ２のみの動力で駆動輪１０を駆動する。また、通常走行時には、エンジン１を作動させてそのエンジン１の動力で駆動輪１０を駆動する。さらに、全開加速等の高負荷時には、エンジン１の動力に加えて、ＨＶバッテリ７からモータジェネレータＭＧ２に電力を供給してモータジェネレータＭＧ２による動力を補助動力として追加する。

−エンジンの概要−
図２を参照して、エンジン１の概略構成を説明する。図２にはエンジン１の１気筒のみを示している。この実施形態で例示するエンジン１は、吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気の各行程を繰り返す４サイクルエンジンであり、直列４気筒型エンジンとされていて、点火順序が１番気筒（＃１）→３番気筒（＃３）→４番気筒（＃４）→２番気筒（＃２）とされている。このエンジン１は例えばガソリンエンジンとされるが、その他に、ディーゼルエンジン等とすることが可能である。

エンジン１の燃焼室１ａには、吸気通路１１と排気通路１２が接続されている。吸気通路１１の上流部分には、エンジン１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ１３が設けられている。

このスロットルバルブ１３は、スロットルモータ１４によって駆動される。スロットルバルブ１３の開度は、スロットルポジションセンサ３４によって検出される。また、吸気通路１１には、スロットルバルブ１３の下流側に吸気通路１１内の圧力（吸気圧）を検出するバキュームセンサ３２が配置されている。エンジン１の排気通路１２には、例えば三元触媒などの触媒コンバータ１５が配置されている。

エンジン１の燃焼室１ａには、点火プラグ１６が各気筒＃１〜＃４ごとに設けられている。点火プラグ１６の点火タイミングは、イグナイタ１７によって調整される。そして、エンジン１には、インジェクタ（燃料噴射弁）１８が各気筒＃１〜＃４ごとに設けられている。このインジェクタ１８は各燃焼室１ａ内に燃料を直接噴射するように設置されている。

各気筒＃１〜＃４のインジェクタ１８には、高圧燃料が供給され、その各インジェクタ１８から燃料を燃焼室１ａ内に直接噴射することにより、燃焼室１ａ内で空気と燃料とが混合された混合気が形成され、その混合気が点火プラグ１６で点火されることで燃焼室１ａ内で燃焼される。この燃焼室１ａ内での混合気の燃焼によりピストン１９が往復運動してクランクシャフト２０が回転する。

エンジン１を始動するには、クランクシャフト２０をモータジェネレータＭＧ１により回転駆動する（クランキング）。エンジン１の燃焼室１ａで混合気が燃焼されるとピストン１９が往復運動され、このピストン１９の往復運動がコネクティングロッド２１によってクランクシャフト２０の回転へと変換される。

エンジン１のクランクシャフト２０には、シグナルロータ３６が取り付けられている。このシグナルロータ３６の外周面には、複数の歯（突起）３６ａが等角度〔例えば１０°ＣＡ（クランク角）〕ごとに設けられているが、この外周所定領域には歯２つ分（任意数）を無くした欠歯部３６ｂが設けられている。この欠歯部３６ｂはエンジン１の各気筒＃１〜＃４の上死点（ＴＤＣ）を検出するための目印とされる。

シグナルロータ３６の円周所定位置には、図２のシグナルロータ３６を時計文字盤としてみたときに３時の位置に、クランクポジションセンサ３５が近接配置されている。このクランクポジションセンサ３５は、例えば電磁ピックアップ型のセンサであって、クランクシャフト２０が回転する際にシグナルロータ３６の歯３６ａに対応するパルス状の信号（クランク角信号）を出力する。これらシグナルロータ３６とクランクポジションセンサ３５とでデジタルエンコーダからなるクランク角検出手段が構成されている。

この例では、クランクシャフト２０が１０°ＣＡ回転する毎に１つのパルス信号を発生する。この例では、１番気筒＃１および４番気筒＃４の上死点前（ＢＴＤＣ）の所定クランク角でクランクポジションセンサ３５が欠歯信号を出力するように設定されている。このクランクポジションセンサ３５の出力信号に基づいてエンジンコントロールコンピュータ１００はクランクシャフト２０の回転角、回転速度、回転数などを算出する。

吸気通路１１の吸気ポートには、吸気バルブ２２が設けられており、この吸気バルブ２２を吸気カムシャフト２４により開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ａとが連通または遮断される。また、排気通路１２の排気ポートには、排気バルブ２３が設けられており、この排気バルブ２３を排気カムシャフト２５により開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ａとが連通または遮断される。

吸気カムシャフト２４および排気カムシャフト２５は、クランクシャフト２０の回転動力を図示していないチェーンやベルトなどから伝達されることによって回転駆動される。吸気カムシャフト２４および排気カムシャフト２５は、クランクシャフト２０が２回転すると１回転する。

吸気カムシャフト２４の円周所定位置には、カムポジションセンサ３７が設けられている。このカムポジションセンサ３７は、１番気筒＃１のピストン１９が圧縮行程の上死点（ＴＤＣ）に達したときにパルス状の信号を発生する。

このカムポジションセンサ３７は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト２４に一体的に設けられたタイミングロータ３８の外周面の１個の歯（突起）３８ａに対向するように配置されており、吸気カムシャフト２４の回転に伴い歯３８ａの接近、通過を検出することでパルス状の信号（電圧パルス）を出力する。これらタイミングロータ３８とカムポジションセンサ３７とでデジタルエンコーダからなるカム角検出手段が構成されている。

つまり、クランクシャフト２０が７２０°回転して吸気カムシャフト２４が３６０°回転するごとにカムポジションセンサ３７が１つの電圧パルス（気筒判別信号）を発生する。この例では、１番気筒＃１が圧縮上死点に位置し、４番気筒＃４が排気上死点に位置するときにカムポジションセンサ３７が電圧パルスを出力するように設定されている。

−制御装置の概要−
エンジンコントロールコンピュータ１００およびパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、内部構成を詳細に図示していないが、いずれも、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。

ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。ＲＯＭ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭはバスを介して互いに接続されている。

エンジンコントロールコンピュータ１００とパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００とは例えばエンジン制御およびモータジェネレータ制御に必要な情報を互いに送受可能に接続されている。

エンジンコントロールコンピュータ１００の入力インターフェースには、エアフローメータ３０、水温センサ３１、バキュームセンサ３２、スロットルポジションセンサ３４、クランクポジションセンサ３５、カムポジションセンサ３７などが少なくとも接続されている。エンジンコントロールコンピュータ１００の出力インターフェースには、スロットルバルブ１３のスロットルモータ１４、点火プラグ１６のイグナイタ１７、インジェクタ１８などが接続されている。

パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００の入力インターフェースには、アクセルポジションセンサ３３、車輪速センサ３９、イグニッションスイッチ４０などが少なくとも接続されている。パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、車輪速センサ３９の出力に基づいて駆動輪１０の回転速度および車速を認識する。パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００の出力インターフェースには、ＭＧ−ＥＣＵ８を介してインバータ６などが接続されている。

エンジンコントロールコンピュータ１００およびパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、上記した各種センサやスイッチなどから入力される信号に基づいて、インジェクタ１８の駆動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ１６の点火時期制御（通常時の点火時期制御）、スロットルバルブ１３のスロットルモータ１４の駆動制御、空燃比フィードバック制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する他、下記する「気筒判別処理」、「エンジン１の始動制御処理」、「エンジン１の停止制御処理」、「アイドリングストップ制御処理」などを実行する。

なお、この実施形態では、エンジンコントロールコンピュータ１００およびパワーマネジメントコントロールコンピュータ２００が、本発明に係る制御装置に相当し、請求項に記載の各機能実現手段を構成する。しかし、単一の統合コンピュータを用いる場合には、この統合コンピュータが本発明に係る制御装置に相当するものになる。

−気筒判別処理−
この例に適用するクランク角の検出に用いるシグナルロータ３６には、図２に示すように、各歯３６ａが１０°ＣＡ毎に設けられていて、そのうちの２枚が欠落されているので、合計３４枚の歯３６ａを有している。

このシグナルロータ３６の欠歯部３６ｂがクランクポジションセンサ３５を横切る際には、電圧パルスの発生間隔が長くなる。このシグナルロータ３６の欠歯部３６ｂに対応したクランクポジションセンサ３５の出力信号（欠歯信号）が出力される。この欠歯信号は、気筒判別の上死点位置を判別するための信号（上死点位置判別信号）となる。言い換えると、クランクシャフト２０の回転位相（クランク角）の計測基準位置を検出するための「クランク角計測基準信号」となる。つまり、前記欠歯信号に基づき、各気筒＃１〜＃４が上死点（ＴＤＣ）に位置するクランク角を認識できるようになる。

但し、４サイクルエンジンでは、ピストン１９の昇降に応じて回転するクランクシャフト２０の２回転（７２０°ＣＡ）が機関サイクルの１周期となっており、各ピストン１９は機関サイクルの１周期に２度上死点（ＴＤＣ）に位置する。そのため、上記のようなクランクポジションセンサ３５の出力信号（欠歯信号）だけでは、２度のうちのいずれの上死点にあるのかを判別することはできない。つまり気筒判別を行うことはできない。

そこで、この例では、エンジンコントロールコンピュータ１００が、クランクポジションセンサ３５の出力信号（欠歯信号）に、カムポジションセンサ３７の出力信号（電圧パルス）を組み合わせることで気筒判別を行うようにしている。この気筒判別について以下に説明する。

まず、クランクポジションセンサ３５は、上記したように、クランクシャフト２０が１回転（３６０°ＣＡ）する間に１回（機関サイクルの１周期に２回）、上記欠歯信号を出力する。また、カムポジションセンサ３７は、上記したように、クランクシャフト２０が２回転する間に１回（機関サイクルの１周期に１回）、電圧パルスを出力する。この例では、１番気筒＃１および４番気筒＃４の上死点前（ＢＴＤＣ）の所定クランク角でクランクポジションセンサ３５が欠歯信号を出力するように設定されており、１番気筒＃１が圧縮上死点に位置し、４番気筒＃４が排気上死点に位置するときにカムポジションセンサ３７が電圧パルスを出力するように設定されている。

このような構成により、クランクポジションセンサ３５が欠歯信号を出力したときに、カムポジションセンサ３７が電圧パルスを発生すれば、１番気筒＃１が圧縮上死点に位置し、４番気筒＃４が排気上死点に位置することになる。また、クランクポジションセンサ３５が欠歯信号を出力したときに、カムポジションセンサ３７が電圧パルスを発生しないときには、１番気筒＃１が排気上死点に位置し、４番気筒＃４が圧縮上死点に位置することになる。このようにカムポジションセンサ３７が発生する電圧パルスは、気筒判別を行うための信号すなわち「気筒判別信号」となっている。

このように、クランクポジションセンサ３５の欠歯信号（上死点位置判別信号の最初の検出）と、その検出に対応したカムポジションセンサ３７の気筒判別信号（電圧パルス）の発生の有無とに基づいて、遅くともクランクシャフト２０が１回転する間において気筒判別を行うことができる。

このような気筒判別により、エンジン始動時およびエンジン運転中において各気筒＃１〜＃４のピストン位置（吸入行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程）を認識できるようになって、エンジン１の始動時の最初の燃焼行程になる気筒（初爆が行われる気筒）を認識できるようになる。そのため、精密な燃料噴射制御や点火時期制御などのエンジン運転制御を行うことが可能になる。

なお、エンジン始動後の最初の燃焼気筒とは、エンジン始動要求後において最初に燃料噴射が可能とされる気筒のことであり、例えばエンジン始動要求時のクランク角ＣＡが排気上死点前つまり吸入行程前の所定のクランク角範囲にある気筒をいう。

−エンジン停止制御処理−
パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００が、イグニッションスイッチ４０がオフされたこと、あるいはエンジン１の自動停止条件が成立したことを認識すると、エンジンコントロールコンピュータ１００にフューエルカット信号および点火カット信号を発信する。なお、前記自動停止条件としては、例えばアクセルオフ（アクセルポジションセンサ３３からアクセルペダル踏み込み解除信号が出力）されたこと、車速が所定車速以下（例えば２０ｋｍ／ｈ以下）であること等とする。

これにより、エンジンコントロールコンピュータ１００は、インジェクタ１８の燃料噴射制御および点火プラグ１６の点火制御を停止することにより、エンジン１を停止させる。さらに、この例では、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、モータジェネレータＭＧ１の制動制御を実行することにより、クランクシャフト２０を特定クランク角範囲で停止させるようにしている。

つまり、燃料噴射制御および点火制御を停止することにより、エンジン１のクランクシャフト２０が惰性回転しつつ次第にエンジン回転数が低下していくことになる。そして、エンジン回転数Ｎｅが所定判定値未満になると、モータジェネレータＭＧ１の制動制御を行うことによりクランクシャフト２０が強制的に停止される。

このときのクランクシャフト２０の完全停止位置については、クランクポジションセンサ３５の設置位置の手前の特定クランク角範囲で停止させるようにしている。この例では、シグナルロータ３６の欠歯部３６ｂを、例えば１番気筒＃１および４番気筒＃４の圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）のクランク角範囲ＣＡ１（例えば０°）で停止させる場合と、２番気筒＃２および３番気筒＃３の圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）のクランク角範囲ＣＡ２（例えば１８０°）で停止させる場合とがある。

−エンジン始動制御処理−
パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００が、イグニッションスイッチ４０がオンされたこと、あるいはエンジン１の自動始動条件が成立したことを認識すると、インバータ６にモータジェネレータＭＧ１の制御信号を出力するとともに、エンジンコントロールコンピュータ１００にフューエルカット解除信号ならびに点火カット解除信号を発信する。

なお、前記自動始動条件としては、例えばブレーキオフ（図示していないブレーキペダルセンサからブレーキペダル踏み込み解除信号が出力）されたこと等とする。

これにより、エンジンコントロールコンピュータ１００は、モータジェネレータＭＧ１でエンジン１をクランキングすることによりクランク角計測基準位置を検出し、その後で必要な吸入空気量を算出して、インジェクタ１８の燃料噴射制御および点火プラグ１６の点火制御を実行することにより、エンジン１を始動させる。前記クランク角計測基準位置の検出は、クランクポジションセンサ３５の出力信号（欠歯信号）に基づいて行う。

−アイドリングストップ制御処理−
パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、アイドリングストップ条件（エンジン自動停止条件）が成立した場合にエンジン１を停止する一方、アイドリングストップ解除条件（エンジン自動始動条件）が成立した場合にエンジン１を始動する。

前記アイドリングストップ条件としては、例えばイグニッションスイッチ４０がオンであること、アクセルオフ（アクセルポジションセンサ３３からアクセルペダル踏み込み解除信号が出力）されたこと、ブレーキオン（図示していないブレーキペダルセンサからブレーキペダル踏み込み信号が出力）されたこと、車速が所定車速以下（例えば２０ｋｍ／ｈ以下）であること等とする。このように車速値は、信号待ち等の停車時と、車両の減速走行時とを含むように設定されている。

また、前記アイドリングストップ解除条件としては、例えばブレーキオフ（図示していないブレーキペダルセンサからのブレーキペダル踏み込み解除信号）されたこと等とする。

パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、アイドリングストップ条件が成立したことを認識すると、前記エンジン停止制御処理で説明したように、エンジンコントロールコンピュータ１００によるインジェクタ１８の燃料噴射制御および点火プラグ１６の点火制御を停止するとともに、モータジェネレータＭＧ１を制動制御することにより、エンジン１を停止させる。

一方、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、アイドリングストップ状態において、アイドリングストップ解除条件が成立したことを認識すると、前記エンジン始動制御処理で説明したように、モータジェネレータＭＧ１によりエンジン１をクランキングするとともに、インジェクタ１８の燃料噴射動作および点火プラグ１６の点火動作を開始することにより、エンジン１を始動させる。

−エンジン始動制御処理の詳細−
前記したようにエンジン始動制御処理では、エンジン始動時の吸入空気量を算出する前に、クランク角計測基準位置を検出するようにしている。しかし、前記したようにエンジン停止時には、１番気筒＃１および４番気筒＃４のピストン１９が圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）のクランク角ＣＡ１でクランクシャフト２０を停止させる場合と、２番気筒＃２および３番気筒＃３のピストン１９が圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）のクランク角ＣＡ２でクランクシャフト２０を停止させる場合とがある。

仮に、クランク角ＣＡ１からクランキングする場合にはクランキング開始から所定時間以内にクランク角計測基準位置を検出することが可能であるが、クランク角ＣＡ２からクランキングする場合にはクランキング開始から所定時間が経過しないとクランク角計測基準位置を検出することができない。

そのために、例えば図４（ｃ）に示すように、クランク角ＣＡ１からクランキングする場合におけるクランク角計測基準位置の検出タイミングと、クランク角ＣＡ２からクランキングする場合におけるクランク角計測基準位置の検出タイミングとが、クランク角で１８０°分の時間差が生じることになって、図４（ｄ）に示すように、吸入空気量を算出するときの吸気管負圧がばらつくことになり、算出精度が低下していた。

このことから、本願発明者は、クランク角計測基準位置の検出タイミングを一定にするように工夫している。このように、クランク角計測基準位置の検出タイミングを一定にするために、以下で詳細に説明するが、クランキング開始から所定時間以内にクランクポジションセンサ３５からクランク角計測基準信号を受けたときに下記始動判定処理（Ｓ６，Ｓ７）を実行せずに待機し、前記所定時間の経過後にクランクポジションセンサ３５からクランク角計測基準信号を受けたときに下記始動判定処理（Ｓ６，Ｓ７）を行うようにしている。

具体的に、図３を参照して、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００およびエンジンコントロールコンピュータ１００が実行するエンジン始動制御の一例を説明する。

パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００は、イグニッションスイッチ４０がオンされたとき、あるいはエンジン１の自動始動条件が成立したときに、エンジン始動要求有りと判断して、図３に示すフローチャートの処理を実行開始する。

まず、ステップＳ１において、エンジン１を例えばモータジェネレータＭＧ１でもってクランキングするとともに、パワーマネジメントコントロールコンピュータ２００の計時機能（タイマ）をスタートする。

この後、ステップＳ２において、前記タイマがタイムアップしたか否かを判定する。このタイマがスタートしてからタイムアップするまでのカウント時間は、シグナルロータ３６の欠歯部３６ｂが上死点前（ＢＴＤＣ）の所定角度範囲（ＣＡ１）に停止している状態からクランクポジションセンサ３５の設置位置に到達するまでに要する移動時間とされる。なお、前記カウント時間は、予め実験によりクランキング時における前記移動時間を実測しておき、この実測値に基づいて経験的に適宜に決定される。

ここで、タイマがタイムアップしていない場合には前記ステップＳ２で否定判定して、下記ステップＳ３，Ｓ４の流れに移行して、タイムアップするまで繰り返す。そして、タイマがタイムアップすると、前記ステップＳ２で肯定判定して、下記ステップＳ５〜Ｓ７の流れに移行する。

具体的に、前記ステップＳ３では、クランク角計測基準位置を検出したか否かを判定する。クランク角計測基準位置の検出の有無判定は、クランクポジションセンサ３５から出力される欠歯信号（上死点位置判別信号）を受信したか否かを判定することにより行う。

ここで、クランク角計測基準位置を検出していない場合には前記ステップＳ３で否定判定して、前記ステップＳ２に戻ってクランク角計測基準位置を検出するまで繰り返す。そして、クランク角計測基準位置を検出すると、前記ステップＳ３で肯定判定して、続くステップＳ４において、モータジェネレータＭＧ１でもってクランクシャフト２０を１８０°回転させる。この後、前記ステップＳ２に戻る。

このように所定時間以内にクランク角計測基準位置を検出したときは、エンジン停止時にクランクシャフト２０がクランク角ＣＡ１で停止していたものと判断することが可能になるのである。

ところが、前記ステップＳ２で肯定判定してステップＳ５に移行した場合には、このステップＳ５において、前記ステップＳ３と同様に、クランク角計測基準位置を検出したか否かを判定する。

ここで、クランク角計測基準位置を検出していない場合には前記ステップＳ５で否定判定して、前記ステップＳ５に戻ってクランク角計測基準位置を検出するまで繰り返す。そして、クランク角計測基準位置を検出すると、前記ステップＳ５で肯定判定して、続くステップＳ６に移行する。

このように、前記ステップＳ４でクランクシャフト２０を１８０°回転させることによって所定時間が経過するのを待ってから、前記ステップＳ５でクランク角計測基準位置を検出したときは、エンジン停止時にクランクシャフト２０がクランク角ＣＡ２の位置で停止していたものと判断することが可能になるのである。

前記ステップＳ６では、クランクポジションセンサ３５の出力に基づいてエンジン回転数Ｎｅを検出し、この検出値が始動判定値Ｘ以上であるか否かを判定する。なお、前記始動判定値Ｘは、エンジン１が自立回転可能な回転数（例えば４００ｒｐｍ）とされる。

ここで、Ｎｅ＜Ｘである場合には前記ステップＳ６で否定判定して、Ｎｅ≧Ｘになるまで繰り返す。一方、Ｎｅ≧Ｘである場合には前記ステップＳ６で肯定判定して、続くステップＳ７において始動判定フラグをオンにし、このフローチャートを終了する。

なお、前記ステップＳ７で始動判定フラグをオンすると、モータジェネレータＭＧ１によるクランキングが停止され、図３に示すフローチャートとは別の公知の処理に移行することによって初爆対象となる気筒を認識するとともに、要求のエンジン回転数Ｎｅを確保するために必要な吸入空気量や燃料噴射量などを算出する。この吸入空気量の算出はエアフローメータ３０からの出力（吸気管負圧）に基づいて行う。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、エンジン１を始動するにあたってクランキング開始から所定時間以内にクランク角計測基準位置を検出した場合（ステップＳ２，Ｓ３）には始動判定処理（ステップＳ６，Ｓ７）を行わずに待機するようにして、クランキング開始から所定時間の経過後にクランク角計測基準位置を検出した場合（ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ６）には始動判定処理（ステップＳ６，Ｓ７）を速やかに行うようにしている。

これにより、本発明を適用した実施形態では、図４のタイミングチャートに示すように、クランク角ＣＡ１からクランキングする場合であっても、クランク角ＣＡ２からクランキングする場合であっても、常に、クランク角ＣＡ２からクランキングした場合のタイミングでクランク角計測基準位置を検出することが可能になる。

つまり、エンジン停止時のクランク角がＣＡ１であっても、ＣＡ２であっても、それに関係なく、エンジン始動毎に一定のタイミングで始動判定処理を行うことが可能になる。そのため、要求のエンジン回転数Ｎｅを確保するために必要な吸入空気量を算出するタイミングが一定になる結果、エンジン始動毎に吸入空気量や燃料噴射量の算出精度を従来例に比べて高めることが可能になる。

したがって、アイドリングストップ制御を行う車両のようにエンジン１の停止や始動を頻繁に繰り返すような場合にはエンジン始動性や排気エミッションを改善することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、エンジン１とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを動力源とするハイブリッド車両を本発明の対象とした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばエンジン１のみを動力源とする通常の車両にも本発明を適用することが可能である。その場合には、公知のように、エンジン１を始動するときのクランキングをスタータモータにより行う。

（２）上記実施形態では、筒内直接噴射式の直列４気筒ガソリンエンジンを例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば気筒数やポート噴射式のエンジンにも本発明を適用することが可能である。

本発明は、エンジンとモータジェネレータとを動力源とするハイブリッド車両の制御装置や、エンジンのみを動力源とする通常車両の制御装置として好適に利用することができる。

１ エンジン
１ａ 燃焼室
１３ スロットルバルブ
１６ 点火プラグ
１７ イグナイタ
１８ インジェクタ
２０ クランクシャフト
３５ クランクポジションセンサ
３６ シグナルロータ
３７ カムポジションセンサ
３８ タイミングロータ
４０ イグニッションスイッチ
１００ エンジンコントロールコンピュータ
２００ パワーマネジメントコントロールコンピュータ

Claims (5)

1. 多気筒型エンジンの燃焼室への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブと、前記エンジンのクランク角を検出するとともに、クランクシャフト１回転毎にクランク角計測基準信号を出力するクランク角検出手段とを備えた車両の制御装置であって、
   クランキング開始によりエンジン回転数が自立回転可能となる始動判定値以上になったときにエンジンが始動したと判定する始動判定手段と、
   エンジンの始動判定後に要求のエンジン回転数を確保するために必要な吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段と、
   前記クランキング開始から所定時間以内に前記クランク角検出手段からクランク角計測基準信号を受けたときに前記始動判定手段による処理を実行させずに待機し、前記クランキング開始から前記所定時間の経過後に前記クランク角検出手段からクランク角計測基準信号を受けたときに前記始動判定手段による処理を実行させる始動制御手段とを備えている、ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記クランク角検出手段は、クランクシャフトに取り付けられかつ外周の円周数ヶ所に設けられる歯および所定数の歯が欠落された欠歯部を有するシグナルロータと、このシグナルロータの外周所定位置に近接配置されるクランクポジションセンサとを含み、
   かつ、前記クランクポジションセンサで前記欠歯部の検出に伴い出力される欠歯信号が前記クランク角計測基準信号とされる、ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項２に記載の車両の制御装置において、
   前記エンジン停止時に、前記シグナルロータの欠歯部をクランクポジションセンサの設置位置よりも回転方向上流側の特定位置で停止させるようにクランクシャフトを停止させる停止制御手段をさらに備えている、ことを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両の制御装置において、
   前記車両は、前記クランクシャフトに駆動力あるいは制動力を付与するためのモータジェネレータをさらに備え、
   前記クランキングは、前記モータジェネレータで前記クランクシャフトに駆動力を付与することにより行われる、ことを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項４に記載の車両の制御装置において、
   前記停止制御手段は、エンジン停止時にクランクシャフトを前記特定位置に停止させるよう前記モータジェネレータで前記クランクシャフトに制動力を付与する、ことを特徴とする車両の制御装置。

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