JP2015081563A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置を得る。
【解決手段】運転状態検出手段の検出結果に基づき、エンジン１０１が逆回転であるか否かを判断する逆回転判断手段と、前記逆回転判断手段で逆回転であると判断した時に、エンジン１０１の逆流行程数を検出する逆流量検出手段と、前記逆流量検出手段で検出したエンジン１０１の逆流行程数に基づき、噴射制御手段で設定される燃料供給量を減量補正する燃料減量補正手段と、を備えた。
【選択図】図２
【解決手段】運転状態検出手段の検出結果に基づき、エンジン１０１が逆回転であるか否かを判断する逆回転判断手段と、前記逆回転判断手段で逆回転であると判断した時に、エンジン１０１の逆流行程数を検出する逆流量検出手段と、前記逆流量検出手段で検出したエンジン１０１の逆流行程数に基づき、噴射制御手段で設定される燃料供給量を減量補正する燃料減量補正手段と、を備えた。
【選択図】図２
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関の始動早期化のための燃料噴射量を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
従来の内燃機関の制御装置においては、例えば特開平５−３１２０６８号公報（特許文献１）に開示されているように、始動時の燃料噴射量制御装置は、エンジンが逆回転した後の再始動時に、逆回転前の始動時の燃料噴射積算量と、始動後の燃料噴射積算量の和より、逆回転時の燃料噴射量に対する遅れタイミングと補正量を決定するものである。
前記特許文献１に開示された従来の始動時の燃料噴射量制御装置の動作の一例を図２６及び図２７により説明する。
図２６において、時点Ａでスタータを駆動し始めると共に、始動時燃料が噴射されて始動時燃料の積算値が更新され始める。時点Ｂでスタータが停止し、始動時燃料の積算が停止すると共に、燃料噴射は始動後燃料に切替り、始動後燃料の積算更新が開始される。また、圧縮上死点付近でエンジンの回転が停止しようとして、そのタイミングで点火されることでエンジンが逆回転を開始する。時点Ｃでは逆回転をしたことを判定し、その時点で始動後燃料の積算が停止すると共に、総燃料積算量として、始動時燃料ａと始動後燃料ｂの和（ａ＋ｂ）が設定される。時点Ｄで逆回転が停止し、時点Ｅでは再度スタータの駆動によりエンジンが正回転を始めると共に、総燃料積算量が減量を始める。時点Ｆでスタータが停止し、時点Ｇで逆回転判定が不成立となった時点で総燃料積算量がクリアされる。
図２６において、時点Ａでスタータを駆動し始めると共に、始動時燃料が噴射されて始動時燃料の積算値が更新され始める。時点Ｂでスタータが停止し、始動時燃料の積算が停止すると共に、燃料噴射は始動後燃料に切替り、始動後燃料の積算更新が開始される。また、圧縮上死点付近でエンジンの回転が停止しようとして、そのタイミングで点火されることでエンジンが逆回転を開始する。時点Ｃでは逆回転をしたことを判定し、その時点で始動後燃料の積算が停止すると共に、総燃料積算量として、始動時燃料ａと始動後燃料ｂの和（ａ＋ｂ）が設定される。時点Ｄで逆回転が停止し、時点Ｅでは再度スタータの駆動によりエンジンが正回転を始めると共に、総燃料積算量が減量を始める。時点Ｆでスタータが停止し、時点Ｇで逆回転判定が不成立となった時点で総燃料積算量がクリアされる。
時点Ｅからの始動では、時点Ａからの始動時により積算された総燃料積算量を元に設定された補正係数により補正された燃料噴射量で燃料噴射を行う。これは、時点Ｅの始動においては、それ以前に噴射された燃料量が吸気管内に付着して残っているため、この付着燃料量が時点Ｅからの始動時のシリンダ内に供給されることを見越して補正を行うことで適正な燃料量にするためである。
図２７は、図２６より逆回転量が多い（時点ＣからＤの間が長い）場合である。従来技術においては、逆回転量によらず総燃料積算量（ａ＋ｂ）は同じになるため、時点Ｅからの再始動時の燃料補正係数は同じになる。これは、正回転時の始動時積算燃料量と逆回転判定するまでの逆回転時の始動後積算燃料量とに基づいて補正係数を設定しているためである。
しかしながら、エンジンの始動性は燃料量のみでは決まらず、燃料と吸入空気量の比率である空燃比で決まる。逆回転量が多くなると、吸気系に逆流する既燃ガスの量や、未燃の混合気の量が多くなることでシリンダに吸入される新気の量が減少するため、逆回転量が少ない図２６では空燃比が適正であるのに対し、逆回転量が多くなる図２７では空燃比が低下（燃料が過剰）となるため、始動性が悪化するという問題があった。
この発明は、前記問題を解決するためになされたもので、エンジンの逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することにより、逆回転量によらず安定した始動性を得る内燃機関の制御装置を得ることを目的とするものである。
この発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射手段と、前記内燃機関の回転を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の始動時であるか否かを判断する始動時判断手段と、前記始動時判断手段により、前記内燃機関が始動時であるか否かに応じて前記内燃機関への燃料供給量を算出すると共に、前記燃料噴射手段を駆動制御する噴射制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置であって、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関が逆回転であるか否かを判断する逆回転判断手段と、前記逆回転判断手段で逆回転であると判断した時に、前記内燃機関の逆流行程数を検出する逆流量検出手段と、前記逆流量検出手段で検出した前記逆流行程数に基づき、前記噴射制御手段で設定される前記燃料供給量を減量補正する燃料減量補正手段と、を備えたものである。
この発明による内燃機関の制御装置によれば、エンジンの逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することで、逆回転により吸気系に再吸入された排気既燃ガスや燃焼せずにそのまま排気された未燃混合気の量に応じた補正が可能となるため、逆回転量によらず安定した始動性を得ることが可能となる。また、逆回転量が異なっても空燃比は安定することになる。
以下、この発明による内燃機関の制御装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の全体構成図である。図１において、符号１０１は内燃機関（以下の説明では、エンジンともいう。）を示し、符号１０２は内燃機関１０１が吸入する空気を浄化するエアクリーナ、符号１０３は内燃機関１０１が吸入する空気量を調整するスロットルバルブを示している。スロットルバルブ１０３は、モータ（図示せず）により開度が調整され、スロットル開度センサ１０４により開度が検出される。
図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の全体構成図である。図１において、符号１０１は内燃機関（以下の説明では、エンジンともいう。）を示し、符号１０２は内燃機関１０１が吸入する空気を浄化するエアクリーナ、符号１０３は内燃機関１０１が吸入する空気量を調整するスロットルバルブを示している。スロットルバルブ１０３は、モータ（図示せず）により開度が調整され、スロットル開度センサ１０４により開度が検出される。
符号１０５は吸気管１０６内の圧力の急変や脈動抑制を行うサージタンク、符号１０７はスロットルバルブ下流の吸気管１０６の圧力を計測する圧力センサ、符号１０８は内燃機関１０１が吸入する空気に燃料を供給し、混合気を形成するインジェクタ、符号１０９は排気管、符号１１０は内燃機関１０１から排出する排気ガスの残存空気量を計量するフロントＯ２センサを示している。符号１１１はリアＯ２センサで、排気ガスの有害成分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを無害なＣＯ２、Ｈ２Ｏに変換する三元触媒１１２を通過した後の排気ガス中の残存空気量を計量する。
また、符号１１３は一次コイルの電流を通電、遮断することで二次コイルに高電圧を発生させる点火コイル、符号１１４は点火コイル１１３で発生した高電圧によって火花を発生させる点火プラグ、符号１１５はカム角信号を発生するカム角センサ、符号１１６はカム角センサ１１５で信号を発生させるための突起もしくは窪みが形成されたカム角センサプレートである。
また、符号１１７はクランク角信号を発生するクランク角センサ、符号１１８はクランク角センサ１１７で信号を発生させるための突起もしくは窪みが形成されたクランク角センサプレート、符号１１９は内燃機関１０１を冷却するための冷却水、符号１２０は冷却水１１９の温度を検出する水温センサ、符号１２１はコントロールユニット（以下ＥＣＵという。）を示し、ＥＣＵ１２１は、カム角センサ１１５、クランク角センサ１１７、圧力センサ１０７、フロントＯ２センサ１１０、リアＯ２センサ１１１、水温センサ１２０、スロットル開度センサ１０４等の信号を入力し、燃料噴射量、点火タイミング、スロットル開度等を演算し、インジェクタ１０８、点火コイル１１３、スロットルバルブモータに信号を出力する。
図２は、実施の形態１による内燃機関の制御装置のブロック図であって、ＥＣＵ１２１がその役割を果たす。図２において、運転状態検出手段２０１は、クランク角センサ１１７の信号から求めたエンジン回転、圧力センサ１０７の信号から求めたエンジン負荷、水温センサ１２０の信号から求めた水温等から内燃機関１０１の運転状態を検出する。始動時判断手段２０２は、運転状態検出手段２０１からのエンジン回転情報をもとに、始動時であるかを判断する。逆転判断手段２０３は、クランク角センサ１１７の信号情報をもとに内燃機関１０１が正回転状態にあるか、逆回転状態にあるかを判断するものである。
逆流量検出手段２０４は、逆転判断手段２０３が逆回転状態であると判断した場合に、吸気管１０６に逆流する排気ガスの逆流行程数を検出し、燃料減量補正手段２０５は、逆流量検出手段２０４が検出した逆流量をもとに、燃料噴射量の減量補正係数を算出する。また、噴射制御手段２０６は、始動時は水温及び回転等から内燃機関１０１に供給する燃料量を決定し、始動時でない場合は吸気管圧力と回転及び水温その他から内燃機関１０１に供給する燃料量を決定し、燃料減量補正手段２０５で求めた減量補正係数を減量して、燃料噴射量を決定するものである。噴射制御手段２０６で決定された燃料噴射量は燃料噴射手段２０７から噴射される。噴射制御手段２０６で決定された燃料噴射量は、インジェクタ１０８への信号に変換される。なお、図３は、図２に対応する従来の内燃機関の制御装置のブロック図であり、逆流量検出手段２０４が備えられていない点以外は図２と同様で、同一符号を付すことにより説明を省略する。
図４は、本実施の形態における各気筒の行程と、クランク角センサ信号、カム角センサ信号及び燃料噴射と点火タイミングを表す図である。本実施の形態では、＃１から＃３の３気筒からなる３気筒４サイクルエンジンが使用される。なお、図４の「Ｂ７５」、「Ｂ５」、「Ｂ１９５」は、それぞれ「ＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）７５ｄｅｇ」、「ＢＴＤＣ５ｄｅｇ」、「ＢＤＴＣ１９５ｄｅｇ」を表している。
クランク角センサ１１７の信号は、クランク角度１０度毎にＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。カム角センサ１１５の信号は所定のタイミングでＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。クランク角信号は特定クランク角のみ信号が発生しないようにしてあり、そのタイミングとカム角センサ信号によりクランク角を特定している。特定したクランク角は、クランクカウンタとして０から７１の間でカウントされる。
クランク角センサ１１７の信号は、クランク角度１０度毎にＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。カム角センサ１１５の信号は所定のタイミングでＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。クランク角信号は特定クランク角のみ信号が発生しないようにしてあり、そのタイミングとカム角センサ信号によりクランク角を特定している。特定したクランク角は、クランクカウンタとして０から７１の間でカウントされる。
４サイクルエンジンは各気筒毎に吸気、圧縮、燃焼、排気の各行程をエンジン２回転、すなわちクランク角７２０度で行う。よって、クランクカウンタは１０度毎のクランク角を計数するために０から７１をカウントする。
正回転時の吸気行程は逆回転時の排気行程、正回転時の圧縮行程は逆回転時の膨張行程、正回転時の燃焼行程は逆回転時の圧縮行程、正回転時の排気行程は逆回転時の吸気行程
となる。逆回転時の吸気行程は排気管１０９からの吸気、逆回転時の排気行程は吸気管１０６への排気となる。判別した気筒、すなわちクランクカウンタの値にしたがって、正回転時の吸気行程の燃料噴射、正回転時の圧縮上死点付近での点火を行うように、インジェクタ１０８と点火コイル１１３の制御を行う。
となる。逆回転時の吸気行程は排気管１０９からの吸気、逆回転時の排気行程は吸気管１０６への排気となる。判別した気筒、すなわちクランクカウンタの値にしたがって、正回転時の吸気行程の燃料噴射、正回転時の圧縮上死点付近での点火を行うように、インジェクタ１０８と点火コイル１１３の制御を行う。
図５は、本実施の形態におけるクランク角センサ１１７の出力を説明する図で、（ａ）で示す１段目のクランク角センサプレートは、図１のクランク角センサプレート１１８を平面展開したものであり、数値はそれぞれの歯を示している。ここでは、正回転時と逆回転時の動作を説明するための数値であって、クランクカウンタの値とは無関係である。（ｂ）で示す２段目の回転方向は、クランク角センサプレート１１８が回転することでクランク角センサ１１７が矢印の方向で移動していることを示す。正回転からクランク角センサプレート１１８の２と３の間で逆回転に転じている。
（ｃ）で示す３段目の矢印は、（ｂ）の回転方向に沿った場合の回転方向を示し、（ｄ）で示す４段目は、正回転または逆回転した状態でのクランク角センサ１１７の歯を左から右に時間軸のイメージで展開したものである。また、（ｅ）で示す５段目は、（ｄ）のクランク角センサプレート１１８に対するクランク角センサ１１７の出力信号を示したものである。
クランク角センサ出力信号は正回転時と逆回転時でＬｏｗレベルの期間が異なり、正回転時は約４５μｓｅｃ、逆回転時は約９０μｓｅｃとなる。このＬｏｗレベルの時間を計測することでエンジンが正回転状態にあるのか、逆回転状態にあるのかが判別できる。
図６から図１７は、実施の形態１の内燃機関の制御装置を説明するフローチャートで、ＥＣＵ１２１に内蔵するマイクロコンピュータが実行するプログラムの実行手順を示す。
図６は、イグニッションスイッチ（図示せず）が運転者によりＯＮされて、ＥＣＵ１２１に電源が供給された最初に実行させる処理を説明する図である。
図６において、ステップＳ６０１でクランクカウンタを２５５にセットする。クランクカウンタは、クランク角センサ１１７の信号が入力される毎にカウントされるカウンタであり、動作については後述する。
図６において、ステップＳ６０１でクランクカウンタを２５５にセットする。クランクカウンタは、クランク角センサ１１７の信号が入力される毎にカウントされるカウンタであり、動作については後述する。
次に、ステップＳ６０２で欠歯間クランクカウンタを０にする。欠歯間クランクカウンタは、クランク角センサ信号の欠歯間のクランク角センサ検出数をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０３で欠歯間カム角カウンタを０にする。欠歯間カム角カウンタは、欠歯間のカム角センサ検出数をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０４で停止カウンタを０にする。停止カウンタはエンジン停止時の期間をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０５で逆回転カウンタを０にする。逆回転カウンタはエンジン１０１が逆回転するクランク角をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０６で停止モードに設定する。エンジンの制御モードは、停止モード、始動モード、通常モード、逆回転モードがあるが、各モードは排他的に設定される。すなわち、停止モードが設定された場合は、始動モード、通常モード、逆回転モードは設定されない。
次に、ステップＳ６０７で補正係数を１．０に設定し、ステップＳ６０８で掃気補正量を０に設定する。そして、ステップＳ６０９で逆流比率演算回数に０を設定する。なお、掃気補正量は、吸気管１０６に逆流した排気ガスの掃気を促進するためにスロットルバルブ１０３の開度を大きくするための補正量で、アイドル制御用の空気量の補正量として算出される。
図７は、クランク角センサ１１７の立下りエッジ毎に実行される処理を説明する図である。
図７において、ステップＳ７０１でクランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃより短いかを判定する。クランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間は、正回転時は約４５μｓｅｃ、逆回転時は約９０μｓｅｃであるため、７０μｓｅｃを正回転か逆回転かを判断するしきい値とする。また、クランク角センサ１１７の有効エッジは立ち下がりであることから、今回の有効エッジに対するＬｏｗレベル時間の計測ができないため、ここでは前回のＬｏｗレベル時間の計測値に基づいて判断することになる。図５の有効エッジＣの時点では、有効エッジＢのＬｏｗレベル時間が正回転であるか逆回転であるかを判断することになる。
図７において、ステップＳ７０１でクランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃより短いかを判定する。クランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間は、正回転時は約４５μｓｅｃ、逆回転時は約９０μｓｅｃであるため、７０μｓｅｃを正回転か逆回転かを判断するしきい値とする。また、クランク角センサ１１７の有効エッジは立ち下がりであることから、今回の有効エッジに対するＬｏｗレベル時間の計測ができないため、ここでは前回のＬｏｗレベル時間の計測値に基づいて判断することになる。図５の有効エッジＣの時点では、有効エッジＢのＬｏｗレベル時間が正回転であるか逆回転であるかを判断することになる。
続いて図７において、クランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃ以上の場合は、ステップＳ７０３で逆回転であると判断し、ステップＳ７０４で逆回転モードとして、逆回転モードフラグをセットする。逆回転モードフラグをセットした場合は、停止モード、始動モード、通常モードのフラグはリセットされる。
ステップＳ７０５でクランクカウンタのカウントダウン処理を実施し、ステップＳ７０６で逆回転カウンタのカウントアップ処理を実施する。なお、クランクカウンタのカウントダウン処理と、逆回転カウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
ステップＳ７０１でクランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃより短いと判定した場合は、ステップＳ７０７で正回転であると判定する。
ステップＳ７０８でエンジン回転が６００ｒ／ｍｉｎ以上の場合は、ステップＳ７１０で通常モードと判断し、６００ｒ／ｍｉｎより小さい場合は、ステップＳ７０９で始動モードと判断する。エンジン回転は、クランク角センサ信号から生成した模擬クランク角信号（図４参照）のＢ７５タイミング毎の時間間隔から算出する。Ｂ７５タイミングが２回あるまでは、エンジン回転は０ｒ／ｍｉｎとしておく。
ステップＳ７１１で欠歯検出とクランクカウンタ特定処理を実施し、ステップＳ７１２でクランクカウンタのカウントアップ処理を行い、ステップＳ７１３で停止カウンタを０に設定する。なお、欠歯検出とクランクカウンタ特定処理、及びクランクカウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
図８は、カム角センサ信号の立下りエッジ毎に実行される割り込み処理を説明する図で、ステップＳ８０１で欠歯間カム角カウンタに１を加算する。
図９は、停止モード判定処理を説明する図で、この処理は所定時間毎に実行される。
ステップＳ９０１で、クランク角センサ信号の入力が０．２ｓｅｃ以上ない場合は、ステップＳ９０２で停止モードと判定する。始動モード、通常モード、逆回転モード判定はクリアする。ステップＳ９０３で停止カウンタのカウントアップ処理を行う。この停止カウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
ステップＳ９０１で、クランク角センサ信号の入力が０．２ｓｅｃ以上ない場合は、ステップＳ９０２で停止モードと判定する。始動モード、通常モード、逆回転モード判定はクリアする。ステップＳ９０３で停止カウンタのカウントアップ処理を行う。この停止カウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
図１０は、図７のステップＳ７１１の欠歯検出とクランクカウンタ特定処理の詳細を説明する図である。
図１０において、ステップＳ１００１で、欠歯間クランクカウンタに１を加算する。欠歯間クランクカウンタは、前述のように欠歯間のクランク角センサ検出信号数をカウントしているものであって、気筒識別に用いており、欠歯を検出するごとにクリアされる。
図１０において、ステップＳ１００１で、欠歯間クランクカウンタに１を加算する。欠歯間クランクカウンタは、前述のように欠歯間のクランク角センサ検出信号数をカウントしているものであって、気筒識別に用いており、欠歯を検出するごとにクリアされる。
ステップＳ１００２で、欠歯間クランクカウンタが５以上であるかを判定する。５未満の場合は、そのままこの処理を抜ける。欠歯検出は、クランク角センサ信号の連続する３回の信号間の時間を用いて行うため、クランク角センサ信号を最小４回検出しないと正しく行えない。従って欠歯間クランクカウンタが５以上の場合のみ、欠歯検出処理を行う。
ステップＳ１００２で欠歯間クランクカウンタが５以上の場合、ステップＳ１００３でクランク角センサ信号周期比（△Ｔ）を次式により算出する。
△Ｔ＝［｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ）｝＋｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ−２）｝］／２
△Ｔ：クランク角センサ信号周期比
Ｔ（ｎ）：クランク角センサ信号周期（今回）
Ｔ（ｎ−１）：クランク角センサ信号周期（前回）
Ｔ（ｎ−２）：クランク角センサ信号周期（前々回）
△Ｔ＝［｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ）｝＋｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ−２）｝］／２
△Ｔ：クランク角センサ信号周期比
Ｔ（ｎ）：クランク角センサ信号周期（今回）
Ｔ（ｎ−１）：クランク角センサ信号周期（前回）
Ｔ（ｎ−２）：クランク角センサ信号周期（前々回）
欠歯は２歯欠けであり、欠歯部分のクランク角センサ間の角度は３０ｄｅｇＣＡ、欠歯でない部分のクランク角センサ間の角度は１０ｄｅｇＣＡである。欠歯の次のクランク角センサ信号（図４の時点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの個所）では、△Ｔは３前後の値となる。正確に３にならないのは周期変動があるためである。欠歯の次のクランク角センサ信号以外では、△Ｔは１前後または１未満となる。
ステップＳ１００４で、△Ｔが２未満の場合は、欠歯でないと判断し、このままこの処理を抜ける。欠歯での△Ｔは約３、欠歯以外での△Ｔは約１または１未満であるため、しきい値を２としている。
ステップＳ１００４で、△Ｔが２以上の場合は、ステップＳ１００５でクランクカウンタが２５５であるかを判定する。クランクカウンタが２５５の場合は、ステップＳ１００６でクランクカウンタ値の特定処理を行う。クランクカウンタ値の特定処理は、クランク位置の特定ができていない場合のみ、欠歯間クランクカウンタ数と欠歯間カム角カウンタ数を用いてクランク位置を特定する処理である。詳細は後述する。
ステップＳ１００５でクランクカウンタが２５５でない場合は、クランク位置の特定は完了しているため、別処理にてクランクカウンタのカウントアップにより更新される。従ってステップＳ１００６のクランクカウンタ値の特定処理はせずに次の処理に移行する。
ステップＳ１００７で、欠歯間クランクカウンタをクリアし、ステップＳ１００８で欠歯間カム角カウンタをクリアする。
図１１は、図７のステップＳ７１２のクランクカウンタのカウントアップ処理の詳細を説明する図である。
図１１において、ステップＳ１１０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１でないかを判定する。ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１の場合は、ステップＳ１１０６でクランクカウンタを０にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。７１になれば０に戻す。
図１１において、ステップＳ１１０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１でないかを判定する。ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１の場合は、ステップＳ１１０６でクランクカウンタを０にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。７１になれば０に戻す。
ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１でないと判定した場合は、ステップＳ１１０３でクランクカウンタが１３または２５または４９または６１であるかを判定する。クランクカウンタがこれらに該当する場合は、ステップＳ１１０５でクランクカウンタに３を加算する。クランクカウンタが１３または２５または４９または６１の次は欠歯個所であり、クランク角センサ信号間が３０ｄｅｇＣＡであるため３を加算する。
ステップＳ１１０３で、クランクカウンタが１３または２５または４９または６１に該当しない場合は、ステップＳ１１０４でクランクカウンタに１を加算する。
ステップＳ１１０１でクランクカウンタが２５５の場合は、クランク位置の特定ができていないため、クランクカウンタのカウントができないと判断して、この処理では何もせずに抜ける。
図１２は、図７のステップＳ７０５のクランクカウンタのカウントダウン処理の詳細を説明する図である。
図１２において、ステップＳ１２０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０でないかを判定する。ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０の場合は、ステップＳ１２０６でクランクカウンタを７１にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。逆回転で０に到達した次は７１にする。
図１２において、ステップＳ１２０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０でないかを判定する。ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０の場合は、ステップＳ１２０６でクランクカウンタを７１にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。逆回転で０に到達した次は７１にする。
ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０でないと判定した場合は、ステップＳ１２０３でクランクカウンタが１６または２８または５２または６４であるかを判定する。クランクカウンタがこれらに該当する場合は、ステップＳ１２０５でクランクカウンタから３を減算する。クランクカウンタが１６または２８または５２または６４の前は欠歯個所であり、クランク角センサ信号間が３０ｄｅｇＣＡであるため、３を減算する。
ステップＳ１２０３で、クランクカウンタが１６または２８または５２または６４に該当しない場合は、ステップＳ１２０４でクランクカウンタから１を減算する。
ステップＳ１２０１でクランクカウンタが２５５の場合は、クランク位置の特定ができていないため、クランクカウンタのカウントができないと判断して、この処理では何もせずに抜ける。
図１３は、図７のステップＳ７０６の逆回転カウンタのカウントアップ処理の詳細を説明する図である。
図１３において、ステップＳ１３０１で前回の逆回転モードが不成立で、今回の逆回転モードが成立したか、すなわち逆回転モードが不成立から成立に変化したかを判定する。逆回転モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１３０２で逆回転カウンタを０にする。逆回転モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１３０２の逆回転カウンタの０クリアは実施しない。
図１３において、ステップＳ１３０１で前回の逆回転モードが不成立で、今回の逆回転モードが成立したか、すなわち逆回転モードが不成立から成立に変化したかを判定する。逆回転モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１３０２で逆回転カウンタを０にする。逆回転モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１３０２の逆回転カウンタの０クリアは実施しない。
ステップＳ１３０３でクランクカウンタが１６または２８または５２または６４であるかを判定する。クランクカウンタがこれらに該当する場合は、ステップＳ１３０４で逆回転カウンタに３をカウントアップする。クランクカウンタが１６または２８または５２または６４の前は欠歯個所であり、クランク角センサ信号間が３０ｄｅｇＣＡであるため、３を加算する。
ステップＳ１３０３で、クランクカウンタが１６または２８または５２または６４に該当しない場合は、ステップＳ１３０５で逆回転カウンタに１をカウントアップする。
図１４は、図９のステップＳ９０３の停止カウンタのカウントアップ処理の詳細を説明する図である。
図１４において、ステップＳ１４０１で前回の停止モードが不成立で、今回の停止モードが成立したか、すなわち停止モードが不成立から成立に変化したかを判定する。停止モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１４０２で停止カウンタを０にし、停止モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１４０２の停止カウンタの０クリアは実施しない。ステップＳ１４０３で停止カウンタに１をカウントアップする。
図１４において、ステップＳ１４０１で前回の停止モードが不成立で、今回の停止モードが成立したか、すなわち停止モードが不成立から成立に変化したかを判定する。停止モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１４０２で停止カウンタを０にし、停止モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１４０２の停止カウンタの０クリアは実施しない。ステップＳ１４０３で停止カウンタに１をカウントアップする。
図１５は、図１０のステップＳ１００６のクランクカウンタ値の特定処理の詳細を説明する図である。
図１５において、ステップＳ１５０１で、欠歯間クランクカウンタが２２でかつ欠歯間カム角カウンタが２であるかを判定する。ステップＳ１５０１でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０２でクランクカウンタを１７に設定する。
図１５において、ステップＳ１５０１で、欠歯間クランクカウンタが２２でかつ欠歯間カム角カウンタが２であるかを判定する。ステップＳ１５０１でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０２でクランクカウンタを１７に設定する。
ステップＳ１５０１でＮｏの場合は、ステップＳ１５０３で欠歯間クランクカウンタが１０でかつ欠歯間カム角カウンタが０であるかを判定する。ステップＳ１５０３でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０４でクランクカウンタを２９に設定し、Ｎｏの場合は、ステップＳ１５０５で欠歯間クランクカウンタが２２でかつ欠歯間カム角カウンタが１であるかを判定する。
ステップＳ１５０５でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０６でクランクカウンタを５３に設定し、Ｎｏの場合は、ステップＳ１５０７で欠歯間クランクカウンタが１０でかつ欠歯間カム角カウンタが１であるかを判定する。
ステップＳ１５０７でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０８でクランクカウンタを６５に設定し、Ｎｏの場合は、何もせずにこの処理を抜ける。クランクカウンタ値の特定処理は、クランクカウンタが２５５の場合、すなわちクランク位置が特定できていない場合のみに実行されるため、何もせずに抜けるということは、欠歯検出した時点では、欠歯間クランクカウンタまたは欠歯間カム角カウンタがクランク位置を特定するまで計数されていないことになる。
図１６及び図１７は、図７から図１５で実施したクランク位置の特定情報や、モード判定情報を用いて、排気逆流量に対する補正量を算出する処理を説明する図で、図１６のステップＳ１６０１〜Ｓ１６０９では、エンジン１０１が逆回転状態から停止した時にどれだけ排気ガスが逆流したか（逆流量の初期値、後述する図１８の初期値）を求め、ステップＳ１６１０〜Ｓ１６１７では、吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６に残存する新気と時間経過により混ざる状態（後述する図１８の１回目〜ｎ回目）を演算する処理で、所定時間毎に実行される。
図１６において、ステップＳ１６０１で、停止モードであり、かつ逆回転カウンタが０より大きいかを判定する。停止モードで、かつ逆回転カウンタが０より大きいと判定すると、ステップＳ１６０２で、停止カウンタが所定値１より小さいかを判定する。
図１６において、ステップＳ１６０１で、停止モードであり、かつ逆回転カウンタが０より大きいかを判定する。停止モードで、かつ逆回転カウンタが０より大きいと判定すると、ステップＳ１６０２で、停止カウンタが所定値１より小さいかを判定する。
停止カウンタと比較する所定値１は、吸気側に逆流した既燃排気ガスや未燃混合気は、逆流直後は吸気バルブ付近の吸気管１０６の下流側に滞留しているが、時間の経過に伴い、吸気管１０６の上流側へ元々吸気管１０６にあった新気と混合しながら徐々に逆流していくため、排気管１０９から吸気管１０６に逆流したガスがさらに吸気管１０６の上流側に逆流を始めるまでの時間である。
ステップＳ１６０２で停止カウンタが所定値１未満であると判定した場合は、ステップＳ１６０３で逆流行程数を以下の算出式で求めて設定する。すなわち、逆回転カウンタ／２４０−２と制限値の小さい方を逆流行程数に設定する。
逆流行程数＝ｍｉｎ（逆回転カウンタ／２４０−２，制限値）
逆回転カウンタは、逆回転したクランク角を記憶しており、エンジン１０１のサイクル間隔で除算すれば、逆回転行程数が求まる。上式は３気筒４サイクルエンジンの場合であり、クランク角２４０度で除算する。なお、２４０の値はエンジンの気筒数で決まり、２気筒エンジンでは７２０／２＝３６０、３気筒エンジンでは７２０／３＝２４０、４気筒エンジンでは７２０／４＝１８０、６気筒エンジンでは７２０／６＝１２０となる。
逆流行程数＝ｍｉｎ（逆回転カウンタ／２４０−２，制限値）
逆回転カウンタは、逆回転したクランク角を記憶しており、エンジン１０１のサイクル間隔で除算すれば、逆回転行程数が求まる。上式は３気筒４サイクルエンジンの場合であり、クランク角２４０度で除算する。なお、２４０の値はエンジンの気筒数で決まり、２気筒エンジンでは７２０／２＝３６０、３気筒エンジンでは７２０／３＝２４０、４気筒エンジンでは７２０／４＝１８０、６気筒エンジンでは７２０／６＝１２０となる。
逆流行程数を算出するのに、２を減算する理由を図４で説明する。図４において、正回転時の排気行程が逆回転時の吸気行程となり、正回転時の吸気行程が逆回転時の排気行程となる。すなわち、逆回転時の吸気行程は排気バルブが開いて排気管１０９から吸入され、逆回転時の排気行程は吸気バルブが開いて吸気管１０６へ排出されることになる。逆回転時の吸気行程から排気行程の間には、圧縮行程と膨張行程があり、吸気バルブと排気バルブは共に閉じた状態であるため、その間に逆回転から正回転にもどれば、逆回転時の吸気行程で排気管１０９から吸気した排気ガスは、逆回転時の排気行程で吸気管１０６に排気されることはない。よって、逆回転時の圧縮、膨張行程は逆回転量に計数する必要はないため、２を減算する。
また、制限値は、以下の式で決まる値を予め設定しておく。
制限値＝スロットルバルブから吸気バルブまでの吸気管容積／１シリンダあたりの排気量
スロットルバルブ１０３の下流から吸気バルブの間は、エンジン停止中はほぼ閉空間となり、それ以上の逆流量はスロットルバルブ１０３の上流から大気へ放出される。逆回転１行程で逆流する排気ガスの量は１シリンダ容積分であるため、スロットルバルブ１０３から吸気バルブまでの吸気管容積を１シリンダあたりの容積で除算すれば、吸気管１０６に滞留した排気ガスをエンジン正回転時に排出するのに必要な最大の行程数が制限値として求まる。
制限値＝スロットルバルブから吸気バルブまでの吸気管容積／１シリンダあたりの排気量
スロットルバルブ１０３の下流から吸気バルブの間は、エンジン停止中はほぼ閉空間となり、それ以上の逆流量はスロットルバルブ１０３の上流から大気へ放出される。逆回転１行程で逆流する排気ガスの量は１シリンダ容積分であるため、スロットルバルブ１０３から吸気バルブまでの吸気管容積を１シリンダあたりの容積で除算すれば、吸気管１０６に滞留した排気ガスをエンジン正回転時に排出するのに必要な最大の行程数が制限値として求まる。
続いてステップＳ１６０４で、逆流行程数の小数点以下を切り捨てて整数値とする。いずれかのシリンダが逆流途中に正回転に戻る場合には、逆流中の排気ガスは正回転になれば、再度、排気管１０９に排出され、シリンダ内の排気ガスの一部が吸気管１０６に残ることはないため、小数点以下は切り捨てる。
ステップＳ１６０５からステップＳ１６０７で、逆回転で停止した直後の各逆回転サイクルを配列として、各サイクルの逆流比率を求める。
まず、ステップＳ１６０５で、逆流比率の配列番号の［制限値］から［制限値−逆流行程数＋１］までに１を設定する。
ステップＳ１６０６で、逆流行程数が制限値より小さいか判定し、制限値より小さい場合は、ステップＳ１６０７で逆流比率の配列番号の［制限値−逆流行程数］から［１］までに０を設定する。
まず、ステップＳ１６０５で、逆流比率の配列番号の［制限値］から［制限値−逆流行程数＋１］までに１を設定する。
ステップＳ１６０６で、逆流行程数が制限値より小さいか判定し、制限値より小さい場合は、ステップＳ１６０７で逆流比率の配列番号の［制限値−逆流行程数］から［１］までに０を設定する。
ステップＳ１６０８で補正行程カウンタに制限値を設定し、ステップＳ１６０９で逆流比率演算回数に０を設定する。
ステップＳ１６０２で停止カウンタが所定値１以上であると判定した場合は、ステップＳ１６１０で逆流比率演算回数を２で除算した余りが０であるかを判定する。除算した余りが０の場合はステップＳ１６１１で変数ｉに１を設定し、余りが０でない場合はステップＳ１６１２で変数ｉに２を設定する。
ステップＳ１６１３で、変数ｉ＋１が制限値以下であるかを判定し、制限値以下である場合は、ステップＳ１６１４で、
逆流比率ＴＭＰ＝逆流比率［ｉ］×所定値２＋逆流比率［ｉ＋１］×（１−所定値２）により逆流比率ＴＭＰを求め、ステップＳ１６１５で、
逆流比率［ｉ＋１］＝逆流比率［ｉ］×（１−所定値２）＋逆流比率［ｉ＋１］×所定値２
により逆流比率［ｉ＋１］を求める。
逆流比率ＴＭＰ＝逆流比率［ｉ］×所定値２＋逆流比率［ｉ＋１］×（１−所定値２）により逆流比率ＴＭＰを求め、ステップＳ１６１５で、
逆流比率［ｉ＋１］＝逆流比率［ｉ］×（１−所定値２）＋逆流比率［ｉ＋１］×所定値２
により逆流比率［ｉ＋１］を求める。
ステップＳ１６１６で、ステップＳ１６１４で求めた逆流比率ＴＭＰを逆流比率［ｉ］に代入し、ステップＳ１６１７で、変数ｉに２を加算してステップＳ１６１３に戻る。ステップＳ１６１３で、変数ｉ＋１が制限値より大きい場合は、ステップＳ１６１８で逆流比率演算回数に１を加算してこの処理を終える。
図１６のステップＳ１６１０からステップＳ１６１７の処理を、図１８と図１９で説明する。この処理は、吸気管１０６に逆流した排気ガス及び未燃混合ガスが吸気管１０６に残存する新気と混合する状態を算出している箇所であり、数値は一例である。
図１８は、逆流した排気ガスの逆流比率を行程毎に区切ってテーブルで示しており、１番目（図の左側）が吸気管１０６のスロットルバルブ１０３側、すなわち上流側、９番目（図の右側）が吸気管１０６の吸気バルブ側、すなわち下流側となっている。また、配列の最大値は制限値と同値であり、一般的には吸気管ボリュームは排気量の３倍程度であることから３気筒エンジンでは１シリンダ容積の９倍になるため、９としている。
初期値は、逆流した行程数が４行程を例に逆回転が停止した直後の状態を示しており、図１６のステップＳ１６０５からステップＳ１６０７で、吸気バルブ側の４行程分の６から９番目は、逆流比率は排気ガスで満たされた状態の１、新気が残る１から５番目は０に設定する。この状態から、各行程容積毎に仕切られた空間同士でガス交換が行われることとして、図１８の初期値から矢印のように隣り合う値同士を図１６のステップＳ１６１４からステップＳ１６１６で計算していく。このときの所定値２は０．８としており、この値は実際の排気ガスと新気の混合状態で設定する値である。配列の隣通しを一通り計算し終わると１回目の値になる。そこから１回目の矢印の順で計算すると２回目の値になり、さらに矢印の順で計算すると３回目の値となる。これを繰り返すとｎ回目の値、即ち吸気管内の逆流ガスの比率が全行程容積で一律となる。
図１９は、横軸に逆流比率テーブルの配列ナンバー、縦軸に逆流比率、すなわち図１８の配列の演算回数である時間経過に対する数値の変化を表している。初期値（図１９のＡ）は配列ナンバー１から５が０、６から９が１に設定され、演算を繰り返す毎に２０回目（図１９のＢ）、６０回目（図１９のＣ）と逆流比率テーブルの配列ナンバー間の差が徐々に小さくなり、ｎ回目（図１９のＤ）で均一化する。
図１７に戻り、この図１７は、図１６で求めた逆流比率を用いて燃料噴射量を補正することと、空気量の補正を行う処理で、各気筒毎の燃料噴射量演算のタイミング毎に実施される。
図１７において、ステップＳ１７０１で、補正行程カウンタが０より大きいかを判定し、ステップＳ１７０１で補正行程カウンタが０より大きい場合は、ステップＳ１７０２において補正係数を以下の式で算出する。すなわち、逆流比率の配列において、補正行程カウンタ番目の内容を、１から減算した値を補正係数に設定する。
補正係数＝１−逆流比率［補正行程カウンタ］
図１７において、ステップＳ１７０１で、補正行程カウンタが０より大きいかを判定し、ステップＳ１７０１で補正行程カウンタが０より大きい場合は、ステップＳ１７０２において補正係数を以下の式で算出する。すなわち、逆流比率の配列において、補正行程カウンタ番目の内容を、１から減算した値を補正係数に設定する。
補正係数＝１−逆流比率［補正行程カウンタ］
続いて、ステップＳ１７０３で補正行程カウンタから１を減算し、ステップＳ１７０４で逆流比率が所定値３より大きいかを判定する。ステップＳ１７０４で逆流比率が所定値３より大きい場合は、ステップＳ１７０５で掃気補正量に所定値４を設定する。掃気補正量は、前述のように、吸気管１０６に逆流した排気ガスの掃気を促進するためにスロットルバルブ１０３の開度を大きくするための補正量で、アイドル制御用の空気量の補正量として算出される。逆流比率が大きい行程時のみ掃気を促進するために、逆流比率が所定値３より大きい場合のみ実施する。
ステップＳ１７０１で、補正行程カウンタが０以下の場合は、ステップＳ１７０６で補正係数を１に設定し、ステップＳ１７０７で掃気補正量に０を設定する。
補正行程カウンタが０に達していれば、エンジン逆回転時に吸気管１０６に逆流した排気ガスは全て排出されたか、元々逆流はなかったことになるため、補正の必要はない。
ステップＳ１７０８で燃料噴射量を求める。始動モード判定している場合は、エンジン水温毎のマップ値及びエンジン回転に応じた値を参照して求めた基本噴射量に、補正係数を乗算して燃料噴射量を求める。通常モード判定している場合は、エンジン回転と負荷とその他水温等の補正係数を乗算した値を基本噴射量として、この基本噴射量にステップＳ１７０２及びステップＳ１７０６で算出した補正係数を乗算して燃料噴射量を求める。ステップＳ１７０８で求めた燃料噴射量をもとにインジェクタを駆動して吸気管１０６内に燃料を供給する。
ステップＳ１７０９で、空気供給量を調整してエンジンの回転数を制御するためのＩＳＣ（idle speed control）空気量を求める。始動モード判定している場合は、エンジン水温毎のマップ値を参照して求めた空気量Ｂａｓｅに掃気補正量を加算してＩＳＣ空気量を求める。通常モード判定している場合は、基本空気量に水温補正やフィードバック補正を加減算した空気量Ｂａｓｅに掃気補正量を加算してＩＳＣ空気量を算出し、算出したＩＳＣ空気量からスロットルバルブ１０３の開度を算出してスロットルバルブ１０３を制御する。
図２０は、実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作を示すタイミングチャートの一例である。
図２０において、時点ＡでスタータがＯＮしてクランキングが開始され、始動モードと判定される。時点Ｂで、クランク角信号とカム角信号の歯数より気筒識別が実施されてクランク位置が特定され、クランクカウンタが設定される。時点Ｃで、クランキングが停止されると共に、エンジン１０１が上死点付近で停止しようとするタイミングでスパークプラグによる点火が実施され、エンジン１０１が逆回転を開始する。
図２０において、時点ＡでスタータがＯＮしてクランキングが開始され、始動モードと判定される。時点Ｂで、クランク角信号とカム角信号の歯数より気筒識別が実施されてクランク位置が特定され、クランクカウンタが設定される。時点Ｃで、クランキングが停止されると共に、エンジン１０１が上死点付近で停止しようとするタイミングでスパークプラグによる点火が実施され、エンジン１０１が逆回転を開始する。
時点ＣからＤでは、エンジン１０１が逆回転していることにより、クランク角センサ信号は逆回転時の波形を出力し、これによりＥＣＵ１２１は逆回転していると判断し、クランクカウンタを減少側にカウントすると共に、逆回転カウンタをカウントアップする。時点Ｄで、エンジン１０１の逆回転が停止し、クランク角センサの入力がなくなるため、クランクカウンタと逆回転カウンタのカウントが停止する。
時点Ｅで、エンジン１０１の回転が停止してクランク角センサ入力がなくなってから０．２ｓｅｃが経過したことで、停止モードと判定すると共に、停止カウンタがカウントを開始する。また、逆流比率が算出される。時点Ｆで、停止カウンタが所定値以上となったことで逆流比率が排気ガスと新気の混合過程の計算を開始する。逆流比率の実線は最も吸気バルブに近い（下流）側の演算値を示し、破線は最もスロットルバルブ１０３に近い（上流）側の演算値を示している。なお、最下流と最上流以外の演算値は割愛している。吸気バルブに近い側の演算値とスロットルバルブ１０３に近い側の演算値の両者とも、時間の経過と共に均一値に収束していく。
時点Ｇで、再度スタータがＯＮされて始動モードになると共に、停止カウンタがカウントを停止する。時点Ｈで、再始動を開始後に最初の燃料噴射タイミングとなり、補正係数を算出して補正係数を乗算して補正した燃料噴射量をインジェクタ１０８より噴射開始する。また、掃気補正量によりスロットル開度が補正される。
時点ＨからＩは、燃料噴射のタイミング毎に補正係数を燃料噴射量に乗算して補正した燃料噴射量で燃料を噴射すると共に、掃気補正量を加算したＩＳＣ空気量により電子スロットルを制御する。時点Ｊでは、制限値回の補正が終了し、逆流した排気ガスは全て排気管１０９へ排出されたため、補正係数を１にして、掃気補正量を０にする。
図２１は、図２０よりエンジン１０１の逆回転行程である時点ＣからＤが短い場合のタイミングチャートを示す。
この場合は、時点Ｅで算出される逆流比率のテーブルに１が設定される行程数が少ないため、時点Ｇで、逆流比率の実線（吸気管１０６の上流側）と破線（吸気管１０６の下流側）が均一化して収束する比率が図２０より小さい値となり、補正係数は図２０より大きい値となる。掃気補正量は、判定式（逆流比率＞所定値３）に対し所定値３を０．４に設定すると、掃気補正量は設定されない。
この場合は、時点Ｅで算出される逆流比率のテーブルに１が設定される行程数が少ないため、時点Ｇで、逆流比率の実線（吸気管１０６の上流側）と破線（吸気管１０６の下流側）が均一化して収束する比率が図２０より小さい値となり、補正係数は図２０より大きい値となる。掃気補正量は、判定式（逆流比率＞所定値３）に対し所定値３を０．４に設定すると、掃気補正量は設定されない。
図２２は、図２０よりエンジン１０１が逆回転してからの停止期間である時点ＤからＧが短い場合のタイミングチャートである。
この場合は、エンジン停止時間が短いため、図２０での時点ＦからＧの吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の密閉空間で新気と混合するまでに次の始動に移行するため、逆流した排気ガスは吸気管１０６の下流側に滞留していることで、始動開始の初期に補正係数を図２０の場合より小さくして、補正の期間を短くすると共に、補正係数の１．０への戻しを早くすることで、吸気管１０６内の排気ガスの残留分布に対応した補正としている。
この場合は、エンジン停止時間が短いため、図２０での時点ＦからＧの吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の密閉空間で新気と混合するまでに次の始動に移行するため、逆流した排気ガスは吸気管１０６の下流側に滞留していることで、始動開始の初期に補正係数を図２０の場合より小さくして、補正の期間を短くすると共に、補正係数の１．０への戻しを早くすることで、吸気管１０６内の排気ガスの残留分布に対応した補正としている。
図２３は、図２０と図２２の間のタイミングで始動を開始することで、時点ＤからＧが図２０より短く、図２２より長い場合のタイミングチャートを示す。
この場合は、時点Ｆから吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の中で新気と混合するが、均一化する前に再始動が実施されることから、逆流比率の実線（下流側）と破線（上流側）の値が異なることになる。吸気管１０６の下流側で排気ガスが多く（新気が少なく）、上流側で排気ガスが少ない（新気が多い）状態となっており、行程毎に異なる逆流比率に対して、始動初期は補正係数が小さく、始動後期は補正係数が大きくなる。掃気補正量は、始動初期の逆流比率が大きい行程のみ設定されることになる。
この場合は、時点Ｆから吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の中で新気と混合するが、均一化する前に再始動が実施されることから、逆流比率の実線（下流側）と破線（上流側）の値が異なることになる。吸気管１０６の下流側で排気ガスが多く（新気が少なく）、上流側で排気ガスが少ない（新気が多い）状態となっており、行程毎に異なる逆流比率に対して、始動初期は補正係数が小さく、始動後期は補正係数が大きくなる。掃気補正量は、始動初期の逆流比率が大きい行程のみ設定されることになる。
以上詳述したように、実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、エンジン１０１の逆回転量に応じて始動時燃料噴射量の補正係数を算出することで、エンジン逆回転による排気既燃ガス及び排気未燃混合気が吸気管１０６に逆流し、エンジン始動時に吸入する新気の量が減少しているにもかかわらず、新気の量に見合った燃料量を噴射して燃料過多となる始動時間が長くなることや、始動できないことが防止できる。また、始動時の空気と燃料の混合比が適正化されることで、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されて排ガス悪化が改善されることになる。
図２４及び図２５は、従来技術において説明した図２６及び図２７と対比させることによって、前記特徴を説明するものである。
実施の形態１による内燃機関の制御装置は、図２４及び図２５に示すように、エンジン１０１の逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することで、逆回転により吸気系に再吸入された排気既燃ガスや燃焼せずにそのまま排気された未燃混合気の量に応じた補正が可能となるため、逆回転量によらず安定した始動性を得ることが可能となる。図２４と図２５では、逆回転の期間である時点Ｂから時点Ｄの長さが異なり、図２４の逆回転量はＡ、図２５の逆回転量はＢであり、Ａ＜Ｂとなっている。補正量はそれぞれ時点Ｃと時点Ｄであり、図２４では逆回転量Ａより補正量Ｃを求め、図２５では逆回転量Ｂより補正量Ｄを求めている。従って、Ｃ＜Ｄとなる。このように、逆回転量に応じた補正量を求めることで、逆回転による逆流排気ガスや逆流未燃混合気の量に応じた補正が可能となって、図２４と図２５のように逆回転量が異なっても空燃比は安定することになる。
実施の形態１による内燃機関の制御装置は、図２４及び図２５に示すように、エンジン１０１の逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することで、逆回転により吸気系に再吸入された排気既燃ガスや燃焼せずにそのまま排気された未燃混合気の量に応じた補正が可能となるため、逆回転量によらず安定した始動性を得ることが可能となる。図２４と図２５では、逆回転の期間である時点Ｂから時点Ｄの長さが異なり、図２４の逆回転量はＡ、図２５の逆回転量はＢであり、Ａ＜Ｂとなっている。補正量はそれぞれ時点Ｃと時点Ｄであり、図２４では逆回転量Ａより補正量Ｃを求め、図２５では逆回転量Ｂより補正量Ｄを求めている。従って、Ｃ＜Ｄとなる。このように、逆回転量に応じた補正量を求めることで、逆回転による逆流排気ガスや逆流未燃混合気の量に応じた補正が可能となって、図２４と図２５のように逆回転量が異なっても空燃比は安定することになる。
また、エンジン逆回転後の停止期間に応じて補正係数が変化するようにすることで、エンジン１０１が逆回転して停止した直後と、エンジン１０１が逆回転して停止してから時間が経過した後の逆流排気ガスと新気の混合状態が異なることに対する補正が可能となり、始動時の空気と燃料の混合比が適正化されることで、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、エンジン逆回転後の停止中の吸気管１０６に逆流した排気ガスと残存する新気の混合状態を推定して逆流比率を算出することで、再始動時の各行程の新気に見合った補正係数を算出でき、始動時の空気と燃料の混合比が適正化されることで、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、吸気管１０６のスロットルバルブ１０３から吸気バルブ間の容積と、１シリンダ容積の比を逆流行程数の上限値とすることで、ほぼ密閉空間となる吸気管１０６のスロットルバルブ１０３から吸気バルブ間に滞留する残留排気ガスの各行程毎に占める割合に応じた補正を行うことができるため、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、排気ガスが逆流する行程数は、エンジン１０１が逆回転した行程数から２を減算した数にすることで、エンジン逆回転時に排気管１０９からシリンダ内に吸入した排気ガスを吸気管１０６に排出するまでの遅れ行程数である２行程分を考慮できることになるため、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、逆流比率が大きい行程における再始動時の行程においては、掃気補正量を加算したスロットルバルブ１０３の開度とすることで、吸気管１０６に逆流した排気ガスの排出遅れを解消することが出来るため、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
以上、この発明の実施の形態について詳細に説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１０１ 内燃機関（エンジン）、１０２ エアクリーナ、１０３ スロットルバルブ、１０４ スロットル開度センサ、１０５ サージタンク、１０６ 吸気管、１０７ 圧力センサ、１０８ インジェクタ、１０９ 排気管、１１０ フロントＯ２センサ、１１１ リアＯ２センサ、１１２ 三元触媒、１１３ 点火コイル、１１４ 点火プラグ、１１５ カム角センサ、１１６ カム角センサプレート、１１７ クランク角センサ、１１８ クランク角センサプレート、１１９ 冷却水、１２０ 水温センサ、１２１ コントロールユニット。
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関の始動早期化のための燃料噴射量を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
従来の内燃機関の制御装置においては、例えば特開平５−３１２０６８号公報（特許文献１）に開示されているように、始動時の燃料噴射量制御装置は、エンジンが逆回転した後の再始動時に、逆回転前の始動時の燃料噴射積算量と、始動後の燃料噴射積算量の和より、逆回転時の燃料噴射量に対する遅れタイミングと補正量を決定するものである。
前記特許文献１に開示された従来の始動時の燃料噴射量制御装置の動作の一例を図２６及び図２７により説明する。
図２６において、時点Ａでスタータを駆動し始めると共に、始動時燃料が噴射されて始動時燃料の積算値が更新され始める。時点Ｂでスタータが停止し、始動時燃料の積算が停止すると共に、燃料噴射は始動後燃料に切替り、始動後燃料の積算更新が開始される。また、圧縮上死点付近でエンジンの回転が停止しようとして、そのタイミングで点火されることでエンジンが逆回転を開始する。時点Ｃでは逆回転をしたことを判定し、その時点で始動後燃料の積算が停止すると共に、総燃料積算量として、始動時燃料ａと始動後燃料ｂの和（ａ＋ｂ）が設定される。時点Ｄで逆回転が停止し、時点Ｅでは再度スタータの駆動によりエンジンが正回転を始めると共に、総燃料積算量が減量を始める。時点Ｆでスタータが停止し、時点Ｇで逆回転判定が不成立となった時点で総燃料積算量がクリアされる。
図２６において、時点Ａでスタータを駆動し始めると共に、始動時燃料が噴射されて始動時燃料の積算値が更新され始める。時点Ｂでスタータが停止し、始動時燃料の積算が停止すると共に、燃料噴射は始動後燃料に切替り、始動後燃料の積算更新が開始される。また、圧縮上死点付近でエンジンの回転が停止しようとして、そのタイミングで点火されることでエンジンが逆回転を開始する。時点Ｃでは逆回転をしたことを判定し、その時点で始動後燃料の積算が停止すると共に、総燃料積算量として、始動時燃料ａと始動後燃料ｂの和（ａ＋ｂ）が設定される。時点Ｄで逆回転が停止し、時点Ｅでは再度スタータの駆動によりエンジンが正回転を始めると共に、総燃料積算量が減量を始める。時点Ｆでスタータが停止し、時点Ｇで逆回転判定が不成立となった時点で総燃料積算量がクリアされる。
時点Ｅからの始動では、時点Ａからの始動時により積算された総燃料積算量を元に設定された補正係数により補正された燃料噴射量で燃料噴射を行う。これは、時点Ｅの始動においては、それ以前に噴射された燃料量が吸気管内に付着して残っているため、この付着燃料量が時点Ｅからの始動時のシリンダ内に供給されることを見越して補正を行うことで適正な燃料量にするためである。
図２７は、図２６より逆回転量が多い（時点ＣからＤの間が長い）場合である。従来技術においては、逆回転量によらず総燃料積算量（ａ＋ｂ）は同じになるため、時点Ｅからの再始動時の燃料補正係数は同じになる。これは、正回転時の始動時積算燃料量と逆回転判定するまでの逆回転時の始動後積算燃料量とに基づいて補正係数を設定しているためである。
しかしながら、エンジンの始動性は燃料量のみでは決まらず、燃料と吸入空気量の比率である空燃比で決まる。逆回転量が多くなると、吸気系に逆流する既燃ガスの量や、未燃の混合気の量が多くなることでシリンダに吸入される新気の量が減少するため、逆回転量が少ない図２６では空燃比が適正であるのに対し、逆回転量が多くなる図２７では空燃比が低下（燃料が過剰）となるため、始動性が悪化するという問題があった。
この発明は、前記問題を解決するためになされたもので、エンジンの逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することにより、逆回転量によらず安定した始動性を得る内燃機関の制御装置を得ることを目的とするものである。
この発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射手段と、前記内燃機関の回転を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の始動時であるか否かを判断する始動時判断手段と、前記始動時判断手段により、前記内燃機関が始動時であるか否かに応じて前記内燃機関への燃料供給量を算出すると共に、前記燃料噴射手段を駆動制御する噴射制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関が逆回転であるか否かを判断する逆回転判断手段と、内燃機関のスロットルバルブから吸気バルブまでの吸気管容積／１シリンダあたりの排気量を制限値とし、{内燃機関の逆回転の値／（７２０／内燃機関の気筒数）}−２の値と前記制限値の小さい方を逆流行程数として、前記逆回転判断手段で逆回転であると判断した時に、前記内燃機関の逆流行程数を検出する逆流量検出手段と、前記逆流量検出手段で検出した前記逆流行程数に基づき、前記噴射制御手段で設定される前記燃料供給量を減量補正する燃料減量補正手段と、を備えたものである。
前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関が逆回転であるか否かを判断する逆回転判断手段と、内燃機関のスロットルバルブから吸気バルブまでの吸気管容積／１シリンダあたりの排気量を制限値とし、{内燃機関の逆回転の値／（７２０／内燃機関の気筒数）}−２の値と前記制限値の小さい方を逆流行程数として、前記逆回転判断手段で逆回転であると判断した時に、前記内燃機関の逆流行程数を検出する逆流量検出手段と、前記逆流量検出手段で検出した前記逆流行程数に基づき、前記噴射制御手段で設定される前記燃料供給量を減量補正する燃料減量補正手段と、を備えたものである。
この発明による内燃機関の制御装置によれば、エンジンの逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することで、逆回転により吸気系に再吸入された排気既燃ガスや燃焼せずにそのまま排気された未燃混合気の量に応じた補正が可能となるため、逆回転量によらず安定した始動性を得ることが可能となる。また、逆回転量が異なっても空燃比は安定することになる。
以下、この発明による内燃機関の制御装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の全体構成図である。図１において、符号１０１は内燃機関（以下の説明では、エンジンともいう。）を示し、符号１０２は内燃機関１０１が吸入する空気を浄化するエアクリーナ、符号１０３は内燃機関１０１が吸入する空気量を調整するスロットルバルブを示している。スロットルバルブ１０３は、モータ（図示せず）により開度が調整され、スロットル開度センサ１０４により開度が検出される。
図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の全体構成図である。図１において、符号１０１は内燃機関（以下の説明では、エンジンともいう。）を示し、符号１０２は内燃機関１０１が吸入する空気を浄化するエアクリーナ、符号１０３は内燃機関１０１が吸入する空気量を調整するスロットルバルブを示している。スロットルバルブ１０３は、モータ（図示せず）により開度が調整され、スロットル開度センサ１０４により開度が検出される。
符号１０５は吸気管１０６内の圧力の急変や脈動抑制を行うサージタンク、符号１０７はスロットルバルブ下流の吸気管１０６の圧力を計測する圧力センサ、符号１０８は内燃機関１０１が吸入する空気に燃料を供給し、混合気を形成するインジェクタ、符号１０９は排気管、符号１１０は内燃機関１０１から排出する排気ガスの残存空気量を計量するフロントＯ２センサを示している。符号１１１はリアＯ２センサで、排気ガスの有害成分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを無害なＣＯ２、Ｈ２Ｏに変換する三元触媒１１２を通過した後の排気ガス中の残存空気量を計量する。
また、符号１１３は一次コイルの電流を通電、遮断することで二次コイルに高電圧を発生させる点火コイル、符号１１４は点火コイル１１３で発生した高電圧によって火花を発生させる点火プラグ、符号１１５はカム角信号を発生するカム角センサ、符号１１６はカム角センサ１１５で信号を発生させるための突起もしくは窪みが形成されたカム角センサプレートである。
また、符号１１７はクランク角信号を発生するクランク角センサ、符号１１８はクランク角センサ１１７で信号を発生させるための突起もしくは窪みが形成されたクランク角センサプレート、符号１１９は内燃機関１０１を冷却するための冷却水、符号１２０は冷却水１１９の温度を検出する水温センサ、符号１２１はコントロールユニット（以下ＥＣＵという。）を示し、ＥＣＵ１２１は、カム角センサ１１５、クランク角センサ１１７、圧力センサ１０７、フロントＯ２センサ１１０、リアＯ２センサ１１１、水温センサ１２０、スロットル開度センサ１０４等の信号を入力し、燃料噴射量、点火タイミング、スロットル開度等を演算し、インジェクタ１０８、点火コイル１１３、スロットルバルブモータに信号を出力する。
図２は、実施の形態１による内燃機関の制御装置のブロック図であって、ＥＣＵ１２１がその役割を果たす。図２において、運転状態検出手段２０１は、クランク角センサ１１７の信号から求めたエンジン回転、圧力センサ１０７の信号から求めたエンジン負荷、水温センサ１２０の信号から求めた水温等から内燃機関１０１の運転状態を検出する。始動時判断手段２０２は、運転状態検出手段２０１からのエンジン回転情報をもとに、始動時であるかを判断する。逆転判断手段２０３は、クランク角センサ１１７の信号情報をもとに内燃機関１０１が正回転状態にあるか、逆回転状態にあるかを判断するものである。
逆流量検出手段２０４は、逆転判断手段２０３が逆回転状態であると判断した場合に、吸気管１０６に逆流する排気ガスの逆流行程数を検出し、燃料減量補正手段２０５は、逆流量検出手段２０４が検出した逆流量をもとに、燃料噴射量の減量補正係数を算出する。また、噴射制御手段２０６は、始動時は水温及び回転等から内燃機関１０１に供給する燃料量を決定し、始動時でない場合は吸気管圧力と回転及び水温その他から内燃機関１０１に供給する燃料量を決定し、燃料減量補正手段２０５で求めた減量補正係数を減量して、燃料噴射量を決定するものである。噴射制御手段２０６で決定された燃料噴射量は燃料噴射手段２０７から噴射される。噴射制御手段２０６で決定された燃料噴射量は、インジェクタ１０８への信号に変換される。なお、図３は、図２に対応する従来の内燃機関の制御装置のブロック図であり、逆流量検出手段２０４が備えられていない点以外は図２と同様で、同一符号を付すことにより説明を省略する。
図４は、本実施の形態における各気筒の行程と、クランク角センサ信号、カム角センサ信号及び燃料噴射と点火タイミングを表す図である。本実施の形態では、＃１から＃３の３気筒からなる３気筒４サイクルエンジンが使用される。なお、図４の「Ｂ７５」、「Ｂ５」、「Ｂ１９５」は、それぞれ「ＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）７５ｄｅｇ」、「ＢＴＤＣ５ｄｅｇ」、「ＢＤＴＣ１９５ｄｅｇ」を表している。
クランク角センサ１１７の信号は、クランク角度１０度毎にＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。カム角センサ１１５の信号は所定のタイミングでＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。クランク角信号は特定クランク角のみ信号が発生しないようにしてあり、そのタイミングとカム角センサ信号によりクランク角を特定している。特定したクランク角は、クランクカウンタとして０から７１の間でカウントされる。
クランク角センサ１１７の信号は、クランク角度１０度毎にＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。カム角センサ１１５の信号は所定のタイミングでＨｉからＬｏｗに切替る信号を発生させ、ＥＣＵ１２１はその立下り信号を入力する。クランク角信号は特定クランク角のみ信号が発生しないようにしてあり、そのタイミングとカム角センサ信号によりクランク角を特定している。特定したクランク角は、クランクカウンタとして０から７１の間でカウントされる。
４サイクルエンジンは各気筒毎に吸気、圧縮、燃焼、排気の各行程をエンジン２回転、すなわちクランク角７２０度で行う。よって、クランクカウンタは１０度毎のクランク角を計数するために０から７１をカウントする。
正回転時の吸気行程は逆回転時の排気行程、正回転時の圧縮行程は逆回転時の膨張行程、正回転時の燃焼行程は逆回転時の圧縮行程、正回転時の排気行程は逆回転時の吸気行程となる。逆回転時の吸気行程は排気管１０９からの吸気、逆回転時の排気行程は吸気管１０６への排気となる。判別した気筒、すなわちクランクカウンタの値にしたがって、正回転時の吸気行程の燃料噴射、正回転時の圧縮上死点付近での点火を行うように、インジェクタ１０８と点火コイル１１３の制御を行う。
図５は、本実施の形態におけるクランク角センサ１１７の出力を説明する図で、（ａ）で示す１段目のクランク角センサプレートは、図１のクランク角センサプレート１１８を平面展開したものであり、数値はそれぞれの歯を示している。ここでは、正回転時と逆回転時の動作を説明するための数値であって、クランクカウンタの値とは無関係である。（ｂ）で示す２段目の回転方向は、クランク角センサプレート１１８が回転することでクランク角センサ１１７が矢印の方向で移動していることを示す。正回転からクランク角センサプレート１１８の２と３の間で逆回転に転じている。
（ｃ）で示す３段目の矢印は、（ｂ）の回転方向に沿った場合の回転方向を示し、（ｄ）で示す４段目は、正回転または逆回転した状態でのクランク角センサ１１７の歯を左から右に時間軸のイメージで展開したものである。また、（ｅ）で示す５段目は、（ｄ）のクランク角センサプレート１１８に対するクランク角センサ１１７の出力信号を示したものである。
クランク角センサ出力信号は正回転時と逆回転時でＬｏｗレベルの期間が異なり、正回転時は約４５μｓｅｃ、逆回転時は約９０μｓｅｃとなる。このＬｏｗレベルの時間を計測することでエンジンが正回転状態にあるのか、逆回転状態にあるのかが判別できる。
図６から図１７は、実施の形態１の内燃機関の制御装置を説明するフローチャートで、ＥＣＵ１２１に内蔵するマイクロコンピュータが実行するプログラムの実行手順を示す。
図６は、イグニッションスイッチ（図示せず）が運転者によりＯＮされて、ＥＣＵ１２１に電源が供給された最初に実行させる処理を説明する図である。
図６において、ステップＳ６０１でクランクカウンタを２５５にセットする。クランクカウンタは、クランク角センサ１１７の信号が入力される毎にカウントされるカウンタであり、動作については後述する。
図６において、ステップＳ６０１でクランクカウンタを２５５にセットする。クランクカウンタは、クランク角センサ１１７の信号が入力される毎にカウントされるカウンタであり、動作については後述する。
次に、ステップＳ６０２で欠歯間クランクカウンタを０にする。欠歯間クランクカウンタは、クランク角センサ信号の欠歯間のクランク角センサ検出数をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０３で欠歯間カム角カウンタを０にする。欠歯間カム角カウンタは、欠歯間のカム角センサ検出数をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０４で停止カウンタを０にする。停止カウンタはエンジン停止時の期間をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０５で逆回転カウンタを０にする。逆回転カウンタはエンジン１０１が逆回転するクランク角をカウントするカウンタである。
次に、ステップＳ６０６で停止モードに設定する。エンジンの制御モードは、停止モード、始動モード、通常モード、逆回転モードがあるが、各モードは排他的に設定される。すなわち、停止モードが設定された場合は、始動モード、通常モード、逆回転モードは設定されない。
次に、ステップＳ６０７で補正係数を１．０に設定し、ステップＳ６０８で掃気補正量を０に設定する。そして、ステップＳ６０９で逆流比率演算回数に０を設定する。なお、掃気補正量は、吸気管１０６に逆流した排気ガスの掃気を促進するためにスロットルバルブ１０３の開度を大きくするための補正量で、アイドル制御用の空気量の補正量として算出される。
図７は、クランク角センサ１１７の立下りエッジ毎に実行される処理を説明する図である。
図７において、ステップＳ７０１でクランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃより短いかを判定する。クランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間は、正回転時は約４５μｓｅｃ、逆回転時は約９０μｓｅｃであるため、７０μｓｅｃを正回転か逆回転かを判断するしきい値とする。また、クランク角センサ１１７の有効エッジは立ち下がりであることから、今回の有効エッジに対するＬｏｗレベル時間の計測ができないため、ここでは前回のＬｏｗレベル時間の計測値に基づいて判断することになる。図５の有効エッジＣの時点では、有効エッジＢのＬｏｗレベル時間が正回転であるか逆回転であるかを判断することになる。
図７において、ステップＳ７０１でクランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃより短いかを判定する。クランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間は、正回転時は約４５μｓｅｃ、逆回転時は約９０μｓｅｃであるため、７０μｓｅｃを正回転か逆回転かを判断するしきい値とする。また、クランク角センサ１１７の有効エッジは立ち下がりであることから、今回の有効エッジに対するＬｏｗレベル時間の計測ができないため、ここでは前回のＬｏｗレベル時間の計測値に基づいて判断することになる。図５の有効エッジＣの時点では、有効エッジＢのＬｏｗレベル時間が正回転であるか逆回転であるかを判断することになる。
続いて図７において、クランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃ以上の場合は、ステップＳ７０３で逆回転であると判断し、ステップＳ７０４で逆回転モードとして、逆回転モードフラグをセットする。逆回転モードフラグをセットした場合は、停止モード、始動モード、通常モードのフラグはリセットされる。
ステップＳ７０５でクランクカウンタのカウントダウン処理を実施し、ステップＳ７０６で逆回転カウンタのカウントアップ処理を実施する。なお、クランクカウンタのカウントダウン処理と、逆回転カウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
ステップＳ７０１でクランク角センサ信号のＬｏｗレベル時間が７０μｓｅｃより短いと判定した場合は、ステップＳ７０７で正回転であると判定する。
ステップＳ７０８でエンジン回転が６００ｒ／ｍｉｎ以上の場合は、ステップＳ７１０で通常モードと判断し、６００ｒ／ｍｉｎより小さい場合は、ステップＳ７０９で始動モードと判断する。エンジン回転は、クランク角センサ信号から生成した模擬クランク角信号（図４参照）のＢ７５タイミング毎の時間間隔から算出する。Ｂ７５タイミングが２回あるまでは、エンジン回転は０ｒ／ｍｉｎとしておく。
ステップＳ７１１で欠歯検出とクランクカウンタ特定処理を実施し、ステップＳ７１２でクランクカウンタのカウントアップ処理を行い、ステップＳ７１３で停止カウンタを０に設定する。なお、欠歯検出とクランクカウンタ特定処理、及びクランクカウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
図８は、カム角センサ信号の立下りエッジ毎に実行される割り込み処理を説明する図で、ステップＳ８０１で欠歯間カム角カウンタに１を加算する。
図９は、停止モード判定処理を説明する図で、この処理は所定時間毎に実行される。
ステップＳ９０１で、クランク角センサ信号の入力が０．２ｓｅｃ以上ない場合は、ステップＳ９０２で停止モードと判定する。始動モード、通常モード、逆回転モード判定はクリアする。ステップＳ９０３で停止カウンタのカウントアップ処理を行う。この停止カウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
ステップＳ９０１で、クランク角センサ信号の入力が０．２ｓｅｃ以上ない場合は、ステップＳ９０２で停止モードと判定する。始動モード、通常モード、逆回転モード判定はクリアする。ステップＳ９０３で停止カウンタのカウントアップ処理を行う。この停止カウンタのカウントアップ処理の詳細は後述する。
図１０は、図７のステップＳ７１１の欠歯検出とクランクカウンタ特定処理の詳細を説明する図である。
図１０において、ステップＳ１００１で、欠歯間クランクカウンタに１を加算する。欠歯間クランクカウンタは、前述のように欠歯間のクランク角センサ検出信号数をカウントしているものであって、気筒識別に用いており、欠歯を検出するごとにクリアされる。
図１０において、ステップＳ１００１で、欠歯間クランクカウンタに１を加算する。欠歯間クランクカウンタは、前述のように欠歯間のクランク角センサ検出信号数をカウントしているものであって、気筒識別に用いており、欠歯を検出するごとにクリアされる。
ステップＳ１００２で、欠歯間クランクカウンタが５以上であるかを判定する。５未満の場合は、そのままこの処理を抜ける。欠歯検出は、クランク角センサ信号の連続する３回の信号間の時間を用いて行うため、クランク角センサ信号を最小４回検出しないと正しく行えない。従って欠歯間クランクカウンタが５以上の場合のみ、欠歯検出処理を行う。
ステップＳ１００２で欠歯間クランクカウンタが５以上の場合、ステップＳ１００３でクランク角センサ信号周期比（△Ｔ）を次式により算出する。
△Ｔ＝［｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ）｝＋｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ−２）｝］／２
△Ｔ：クランク角センサ信号周期比
Ｔ（ｎ）：クランク角センサ信号周期（今回）
Ｔ（ｎ−１）：クランク角センサ信号周期（前回）
Ｔ（ｎ−２）：クランク角センサ信号周期（前々回）
△Ｔ＝［｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ）｝＋｛Ｔ（ｎ−１）／Ｔ（ｎ−２）｝］／２
△Ｔ：クランク角センサ信号周期比
Ｔ（ｎ）：クランク角センサ信号周期（今回）
Ｔ（ｎ−１）：クランク角センサ信号周期（前回）
Ｔ（ｎ−２）：クランク角センサ信号周期（前々回）
欠歯は２歯欠けであり、欠歯部分のクランク角センサ間の角度は３０ｄｅｇＣＡ、欠歯でない部分のクランク角センサ間の角度は１０ｄｅｇＣＡである。欠歯の次のクランク角センサ信号（図４の時点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの個所）では、△Ｔは３前後の値となる。正確に３にならないのは周期変動があるためである。欠歯の次のクランク角センサ信号以外では、△Ｔは１前後または１未満となる。
ステップＳ１００４で、△Ｔが２未満の場合は、欠歯でないと判断し、このままこの処理を抜ける。欠歯での△Ｔは約３、欠歯以外での△Ｔは約１または１未満であるため、しきい値を２としている。
ステップＳ１００４で、△Ｔが２以上の場合は、ステップＳ１００５でクランクカウンタが２５５であるかを判定する。クランクカウンタが２５５の場合は、ステップＳ１００６でクランクカウンタ値の特定処理を行う。クランクカウンタ値の特定処理は、クランク位置の特定ができていない場合のみ、欠歯間クランクカウンタ数と欠歯間カム角カウンタ数を用いてクランク位置を特定する処理である。詳細は後述する。
ステップＳ１００５でクランクカウンタが２５５でない場合は、クランク位置の特定は完了しているため、別処理にてクランクカウンタのカウントアップにより更新される。従ってステップＳ１００６のクランクカウンタ値の特定処理はせずに次の処理に移行する。
ステップＳ１００７で、欠歯間クランクカウンタをクリアし、ステップＳ１００８で欠歯間カム角カウンタをクリアする。
図１１は、図７のステップＳ７１２のクランクカウンタのカウントアップ処理の詳細を説明する図である。
図１１において、ステップＳ１１０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１でないかを判定する。ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１の場合は、ステップＳ１１０６でクランクカウンタを０にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。７１になれば０に戻す。
図１１において、ステップＳ１１０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１でないかを判定する。ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１の場合は、ステップＳ１１０６でクランクカウンタを０にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。７１になれば０に戻す。
ステップＳ１１０２でクランクカウンタが７１でないと判定した場合は、ステップＳ１１０３でクランクカウンタが１３または２５または４９または６１であるかを判定する。
クランクカウンタがこれらに該当する場合は、ステップＳ１１０５でクランクカウンタに３を加算する。クランクカウンタが１３または２５または４９または６１の次は欠歯個所であり、クランク角センサ信号間が３０ｄｅｇＣＡであるため３を加算する。
クランクカウンタがこれらに該当する場合は、ステップＳ１１０５でクランクカウンタに３を加算する。クランクカウンタが１３または２５または４９または６１の次は欠歯個所であり、クランク角センサ信号間が３０ｄｅｇＣＡであるため３を加算する。
ステップＳ１１０３で、クランクカウンタが１３または２５または４９または６１に該当しない場合は、ステップＳ１１０４でクランクカウンタに１を加算する。
ステップＳ１１０１でクランクカウンタが２５５の場合は、クランク位置の特定ができていないため、クランクカウンタのカウントができないと判断して、この処理では何もせずに抜ける。
図１２は、図７のステップＳ７０５のクランクカウンタのカウントダウン処理の詳細を説明する図である。
図１２において、ステップＳ１２０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０でないかを判定する。
ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０の場合は、ステップＳ１２０６でクランクカウンタを７１にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。逆回転で０に到達した次は７１にする。
図１２において、ステップＳ１２０１でクランクカウンタが２５５でないかを判定し、２５５でない場合は、ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０でないかを判定する。
ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０の場合は、ステップＳ１２０６でクランクカウンタを７１にする。クランクカウンタはクランク角７２０ｄｅｇＣＡ（２回転）間の、クランク角センサ信号の１０ｄｅｇＣＡ毎の信号をカウントするものであり、０から７１の間でカウントする。逆回転で０に到達した次は７１にする。
ステップＳ１２０２でクランクカウンタが０でないと判定した場合は、ステップＳ１２０３でクランクカウンタが１６または２８または５２または６４であるかを判定する。クランクカウンタがこれらに該当する場合は、ステップＳ１２０５でクランクカウンタから３を減算する。クランクカウンタが１６または２８または５２または６４の前は欠歯個所であり、クランク角センサ信号間が３０ｄｅｇＣＡであるため、３を減算する。
ステップＳ１２０３で、クランクカウンタが１６または２８または５２または６４に該当しない場合は、ステップＳ１２０４でクランクカウンタから１を減算する。
ステップＳ１２０１でクランクカウンタが２５５の場合は、クランク位置の特定ができていないため、クランクカウンタのカウントができないと判断して、この処理では何もせずに抜ける。
図１３は、図７のステップＳ７０６の逆回転カウンタのカウントアップ処理の詳細を説明する図である。
図１３において、ステップＳ１３０１で前回の逆回転モードが不成立で、今回の逆回転モードが成立したか、すなわち逆回転モードが不成立から成立に変化したかを判定する。逆回転モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１３０２で逆回転カウンタを０にする。逆回転モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１３０２の逆回転カウンタの０クリアは実施しない。
図１３において、ステップＳ１３０１で前回の逆回転モードが不成立で、今回の逆回転モードが成立したか、すなわち逆回転モードが不成立から成立に変化したかを判定する。逆回転モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１３０２で逆回転カウンタを０にする。逆回転モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１３０２の逆回転カウンタの０クリアは実施しない。
ステップＳ１３０３でクランクカウンタが１６または２８または５２または６４であるかを判定する。クランクカウンタがこれらに該当する場合は、ステップＳ１３０４で逆回転カウンタに３をカウントアップする。クランクカウンタが１６または２８または５２または６４の前は欠歯個所であり、クランク角センサ信号間が３０ｄｅｇＣＡであるため、３を加算する。
ステップＳ１３０３で、クランクカウンタが１６または２８または５２または６４に該当しない場合は、ステップＳ１３０５で逆回転カウンタに１をカウントアップする。
図１４は、図９のステップＳ９０３の停止カウンタのカウントアップ処理の詳細を説明する図である。
図１４において、ステップＳ１４０１で前回の停止モードが不成立で、今回の停止モードが成立したか、すなわち停止モードが不成立から成立に変化したかを判定する。停止モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１４０２で停止カウンタを０にし、停止モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１４０２の停止カウンタの０クリアは実施しない。ステップＳ１４０３で停止カウンタに１をカウントアップする。
図１４において、ステップＳ１４０１で前回の停止モードが不成立で、今回の停止モードが成立したか、すなわち停止モードが不成立から成立に変化したかを判定する。停止モードが不成立から成立に変化した場合は、ステップＳ１４０２で停止カウンタを０にし、停止モードが不成立から成立に変化していない場合は、ステップＳ１４０２の停止カウンタの０クリアは実施しない。ステップＳ１４０３で停止カウンタに１をカウントアップする。
図１５は、図１０のステップＳ１００６のクランクカウンタ値の特定処理の詳細を説明する図である。
図１５において、ステップＳ１５０１で、欠歯間クランクカウンタが２２でかつ欠歯間カム角カウンタが２であるかを判定する。ステップＳ１５０１でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０２でクランクカウンタを１７に設定する。
図１５において、ステップＳ１５０１で、欠歯間クランクカウンタが２２でかつ欠歯間カム角カウンタが２であるかを判定する。ステップＳ１５０１でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０２でクランクカウンタを１７に設定する。
ステップＳ１５０１でＮｏの場合は、ステップＳ１５０３で欠歯間クランクカウンタが１０でかつ欠歯間カム角カウンタが０であるかを判定する。ステップＳ１５０３でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０４でクランクカウンタを２９に設定し、Ｎｏの場合は、ステップＳ１５０５で欠歯間クランクカウンタが２２でかつ欠歯間カム角カウンタが１であるかを判定する。
ステップＳ１５０５でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０６でクランクカウンタを５３に設定し、Ｎｏの場合は、ステップＳ１５０７で欠歯間クランクカウンタが１０でかつ欠歯間カム角カウンタが１であるかを判定する。
ステップＳ１５０７でＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０８でクランクカウンタを６５に設定し、Ｎｏの場合は、何もせずにこの処理を抜ける。クランクカウンタ値の特定処理は、クランクカウンタが２５５の場合、すなわちクランク位置が特定できていない場合のみに実行されるため、何もせずに抜けるということは、欠歯検出した時点では、欠歯間クランクカウンタまたは欠歯間カム角カウンタがクランク位置を特定するまで計数されていないことになる。
図１６及び図１７は、図７から図１５で実施したクランク位置の特定情報や、モード判定情報を用いて、排気逆流量に対する補正量を算出する処理を説明する図で、図１６のステップＳ１６０１〜Ｓ１６０９では、エンジン１０１が逆回転状態から停止した時にどれだけ排気ガスが逆流したか（逆流量の初期値、後述する図１８の初期値）を求め、ステップＳ１６１０〜Ｓ１６１７では、吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６に残存する新気と時間経過により混ざる状態（後述する図１８の１回目〜ｎ回目）を演算する処理で、所定時間毎に実行される。
図１６において、ステップＳ１６０１で、停止モードであり、かつ逆回転カウンタが０より大きいかを判定する。停止モードで、かつ逆回転カウンタが０より大きいと判定すると、ステップＳ１６０２で、停止カウンタが第１所定値より小さいかを判定する。
図１６において、ステップＳ１６０１で、停止モードであり、かつ逆回転カウンタが０より大きいかを判定する。停止モードで、かつ逆回転カウンタが０より大きいと判定すると、ステップＳ１６０２で、停止カウンタが第１所定値より小さいかを判定する。
停止カウンタと比較する第１所定値は、吸気側に逆流した既燃排気ガスや未燃混合気は、逆流直後は吸気バルブ付近の吸気管１０６の下流側に滞留しているが、時間の経過に伴い、吸気管１０６の上流側へ元々吸気管１０６にあった新気と混合しながら徐々に逆流していくため、排気管１０９から吸気管１０６に逆流したガスがさらに吸気管１０６の上流側に逆流を始めるまでの時間である。
ステップＳ１６０２で停止カウンタが第１所定値未満であると判定した場合は、ステップＳ１６０３で逆流行程数を以下の算出式で求めて設定する。すなわち、逆回転カウンタ／２４０−２と制限値の小さい方を逆流行程数に設定する。
逆流行程数＝ｍｉｎ（逆回転カウンタ／２４０−２，制限値）
逆回転カウンタは、逆回転したクランク角を記憶しており、エンジン１０１のサイクル間隔で除算すれば、逆回転行程数が求まる。上式は３気筒４サイクルエンジンの場合であり、クランク角２４０度で除算する。なお、２４０の値はエンジンの気筒数で決まり、２気筒エンジンでは７２０／２＝３６０、３気筒エンジンでは７２０／３＝２４０、４気筒エンジンでは７２０／４＝１８０、６気筒エンジンでは７２０／６＝１２０となる。
逆流行程数＝ｍｉｎ（逆回転カウンタ／２４０−２，制限値）
逆回転カウンタは、逆回転したクランク角を記憶しており、エンジン１０１のサイクル間隔で除算すれば、逆回転行程数が求まる。上式は３気筒４サイクルエンジンの場合であり、クランク角２４０度で除算する。なお、２４０の値はエンジンの気筒数で決まり、２気筒エンジンでは７２０／２＝３６０、３気筒エンジンでは７２０／３＝２４０、４気筒エンジンでは７２０／４＝１８０、６気筒エンジンでは７２０／６＝１２０となる。
逆流行程数を算出するのに、２を減算する理由を図４で説明する。図４において、正回転時の排気行程が逆回転時の吸気行程となり、正回転時の吸気行程が逆回転時の排気行程となる。すなわち、逆回転時の吸気行程は排気バルブが開いて排気管１０９から吸入され、逆回転時の排気行程は吸気バルブが開いて吸気管１０６へ排出されることになる。逆回転時の吸気行程から排気行程の間には、圧縮行程と膨張行程があり、吸気バルブと排気バルブは共に閉じた状態であるため、その間に逆回転から正回転にもどれば、逆回転時の吸気行程で排気管１０９から吸気した排気ガスは、逆回転時の排気行程で吸気管１０６に排気されることはない。よって、逆回転時の圧縮、膨張行程は逆回転量に計数する必要はないため、２を減算する。
また、制限値は、以下の式で決まる値を予め設定しておく。
制限値＝スロットルバルブから吸気バルブまでの吸気管容積／１シリンダあたりの排気量
スロットルバルブ１０３の下流から吸気バルブの間は、エンジン停止中はほぼ閉空間となり、それ以上の逆流量はスロットルバルブ１０３の上流から大気へ放出される。逆回転１行程で逆流する排気ガスの量は１シリンダ容積分であるため、スロットルバルブ１０３から吸気バルブまでの吸気管容積を１シリンダあたりの容積で除算すれば、吸気管１０６に滞留した排気ガスをエンジン正回転時に排出するのに必要な最大の行程数が制限値として求まる。
制限値＝スロットルバルブから吸気バルブまでの吸気管容積／１シリンダあたりの排気量
スロットルバルブ１０３の下流から吸気バルブの間は、エンジン停止中はほぼ閉空間となり、それ以上の逆流量はスロットルバルブ１０３の上流から大気へ放出される。逆回転１行程で逆流する排気ガスの量は１シリンダ容積分であるため、スロットルバルブ１０３から吸気バルブまでの吸気管容積を１シリンダあたりの容積で除算すれば、吸気管１０６に滞留した排気ガスをエンジン正回転時に排出するのに必要な最大の行程数が制限値として求まる。
続いてステップＳ１６０４で、逆流行程数の小数点以下を切り捨てて整数値とする。いずれかのシリンダが逆流途中に正回転に戻る場合には、逆流中の排気ガスは正回転になれば、再度、排気管１０９に排出され、シリンダ内の排気ガスの一部が吸気管１０６に残ることはないため、小数点以下は切り捨てる。
ステップＳ１６０５からステップＳ１６０７で、逆回転で停止した直後の各逆回転サイクルを配列として、各サイクルの逆流比率を求める。
まず、ステップＳ１６０５で、逆流比率の配列番号の［制限値］から［制限値−逆流行程数＋１］までに１を設定する。
ステップＳ１６０６で、逆流行程数が制限値より小さいか判定し、制限値より小さい場合は、ステップＳ１６０７で逆流比率の配列番号の［制限値−逆流行程数］から［１］までに０を設定する。
まず、ステップＳ１６０５で、逆流比率の配列番号の［制限値］から［制限値−逆流行程数＋１］までに１を設定する。
ステップＳ１６０６で、逆流行程数が制限値より小さいか判定し、制限値より小さい場合は、ステップＳ１６０７で逆流比率の配列番号の［制限値−逆流行程数］から［１］までに０を設定する。
ステップＳ１６０８で補正行程カウンタに制限値を設定し、ステップＳ１６０９で逆流比率演算回数に０を設定する。
ステップＳ１６０２で停止カウンタが第１所定値以上であると判定した場合は、ステップＳ１６１０で逆流比率演算回数を２で除算した余りが０であるかを判定する。除算した余りが０の場合はステップＳ１６１１で変数ｉに１を設定し、余りが０でない場合はステップＳ１６１２で変数ｉに２を設定する。
ステップＳ１６１３で、変数ｉ＋１が制限値以下であるかを判定し、制限値以下である場合は、ステップＳ１６１４で、
逆流比率ＴＭＰ＝逆流比率［ｉ］×第２所定値＋逆流比率［ｉ＋１］×（１−第２所定値）により逆流比率ＴＭＰを求め、ステップＳ１６１５で、
逆流比率［ｉ＋１］＝逆流比率［ｉ］×（１−第２所定値）＋逆流比率［ｉ＋１］×第２所定値により逆流比率［ｉ＋１］を求める。
逆流比率ＴＭＰ＝逆流比率［ｉ］×第２所定値＋逆流比率［ｉ＋１］×（１−第２所定値）により逆流比率ＴＭＰを求め、ステップＳ１６１５で、
逆流比率［ｉ＋１］＝逆流比率［ｉ］×（１−第２所定値）＋逆流比率［ｉ＋１］×第２所定値により逆流比率［ｉ＋１］を求める。
ステップＳ１６１６で、ステップＳ１６１４で求めた逆流比率ＴＭＰを逆流比率［ｉ］に代入し、ステップＳ１６１７で、変数ｉに２を加算してステップＳ１６１３に戻る。ステップＳ１６１３で、変数ｉ＋１が制限値より大きい場合は、ステップＳ１６１８で逆流比率演算回数に１を加算してこの処理を終える。
図１６のステップＳ１６１０からステップＳ１６１７の処理を、図１８と図１９で説明する。この処理は、吸気管１０６に逆流した排気ガス及び未燃混合ガスが吸気管１０６に残存する新気と混合する状態を算出している箇所であり、数値は一例である。
図１８は、逆流した排気ガスの逆流比率を行程毎に区切ってテーブルで示しており、１番目（図の左側）が吸気管１０６のスロットルバルブ１０３側、すなわち上流側、９番目（図の右側）が吸気管１０６の吸気バルブ側、すなわち下流側となっている。また、配列の最大値は制限値と同値であり、一般的には吸気管ボリュームは排気量の３倍程度であることから３気筒エンジンでは１シリンダ容積の９倍になるため、９としている。
初期値は、逆流した行程数が４行程を例に逆回転が停止した直後の状態を示しており、図１６のステップＳ１６０５からステップＳ１６０７で、吸気バルブ側の４行程分の６から９番目は、逆流比率は排気ガスで満たされた状態の１、新気が残る１から５番目は０に設定する。この状態から、各行程容積毎に仕切られた空間同士でガス交換が行われることとして、図１８の初期値から矢印のように隣り合う値同士を図１６のステップＳ１６１４からステップＳ１６１６で計算していく。このときの第２所定値は０．８としており、この値は実際の排気ガスと新気の混合状態で設定する値である。配列の隣通しを一通り計算し終わると１回目の値になる。そこから１回目の矢印の順で計算すると２回目の値になり、さらに矢印の順で計算すると３回目の値となる。これを繰り返すとｎ回目の値、即ち吸気管内の逆流ガスの比率が全行程容積で一律となる。
図１９は、横軸に逆流比率テーブルの配列ナンバー、縦軸に逆流比率、すなわち図１８の配列の演算回数である時間経過に対する数値の変化を表している。初期値（図１９のＡ）は配列ナンバー１から５が０、６から９が１に設定され、演算を繰り返す毎に２０回目（図１９のＢ）、６０回目（図１９のＣ）と逆流比率テーブルの配列ナンバー間の差が徐々に小さくなり、ｎ回目（図１９のＤ）で均一化する。
図１７に戻り、この図１７は、図１６で求めた逆流比率を用いて燃料噴射量を補正することと、空気量の補正を行う処理で、各気筒毎の燃料噴射量演算のタイミング毎に実施される。
図１７において、ステップＳ１７０１で、補正行程カウンタが０より大きいかを判定し、ステップＳ１７０１で補正行程カウンタが０より大きい場合は、ステップＳ１７０２において補正係数を以下の式で算出する。すなわち、逆流比率の配列において、補正行程カウンタ番目の内容を、１から減算した値を補正係数に設定する。
補正係数＝１−逆流比率［補正行程カウンタ］
図１７において、ステップＳ１７０１で、補正行程カウンタが０より大きいかを判定し、ステップＳ１７０１で補正行程カウンタが０より大きい場合は、ステップＳ１７０２において補正係数を以下の式で算出する。すなわち、逆流比率の配列において、補正行程カウンタ番目の内容を、１から減算した値を補正係数に設定する。
補正係数＝１−逆流比率［補正行程カウンタ］
続いて、ステップＳ１７０３で補正行程カウンタから１を減算し、ステップＳ１７０４で逆流比率が第３所定値より大きいかを判定する。ステップＳ１７０４で逆流比率が第３所定値より大きい場合は、ステップＳ１７０５で掃気補正量に第４所定値を設定する。掃気補正量は、前述のように、吸気管１０６に逆流した排気ガスの掃気を促進するためにスロットルバルブ１０３の開度を大きくするための補正量で、アイドル制御用の空気量の補正量として算出される。逆流比率が大きい行程時のみ掃気を促進するために、逆流比率が第３所定値より大きい場合のみ実施する。
ステップＳ１７０１で、補正行程カウンタが０以下の場合は、ステップＳ１７０６で補正係数を１に設定し、ステップＳ１７０７で掃気補正量に０を設定する。
補正行程カウンタが０に達していれば、エンジン逆回転時に吸気管１０６に逆流した排気ガスは全て排出されたか、元々逆流はなかったことになるため、補正の必要はない。
ステップＳ１７０８で燃料噴射量を求める。始動モード判定している場合は、エンジン水温毎のマップ値及びエンジン回転に応じた値を参照して求めた基本噴射量に、補正係数を乗算して燃料噴射量を求める。通常モード判定している場合は、エンジン回転と負荷とその他水温等の補正係数を乗算した値を基本噴射量として、この基本噴射量にステップＳ１７０２及びステップＳ１７０６で算出した補正係数を乗算して燃料噴射量を求める。ステップＳ１７０８で求めた燃料噴射量をもとにインジェクタを駆動して吸気管１０６内に燃料を供給する。
ステップＳ１７０９で、空気供給量を調整してエンジンの回転数を制御するためのＩＳＣ（idle speed control）空気量を求める。始動モード判定している場合は、エンジン水温毎のマップ値を参照して求めた空気量Ｂａｓｅに掃気補正量を加算してＩＳＣ空気量を求める。通常モード判定している場合は、基本空気量に水温補正やフィードバック補正を加減算した空気量Ｂａｓｅに掃気補正量を加算してＩＳＣ空気量を算出し、算出したＩＳＣ空気量からスロットルバルブ１０３の開度を算出してスロットルバルブ１０３を制御する。
図２０は、実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作を示すタイミングチャートの一例である。
図２０において、時点ＡでスタータがＯＮしてクランキングが開始され、始動モードと判定される。時点Ｂで、クランク角信号とカム角信号の歯数より気筒識別が実施されてクランク位置が特定され、クランクカウンタが設定される。時点Ｃで、クランキングが停止されると共に、エンジン１０１が上死点付近で停止しようとするタイミングでスパークプラグによる点火が実施され、エンジン１０１が逆回転を開始する。
図２０において、時点ＡでスタータがＯＮしてクランキングが開始され、始動モードと判定される。時点Ｂで、クランク角信号とカム角信号の歯数より気筒識別が実施されてクランク位置が特定され、クランクカウンタが設定される。時点Ｃで、クランキングが停止されると共に、エンジン１０１が上死点付近で停止しようとするタイミングでスパークプラグによる点火が実施され、エンジン１０１が逆回転を開始する。
時点ＣからＤでは、エンジン１０１が逆回転していることにより、クランク角センサ信号は逆回転時の波形を出力し、これによりＥＣＵ１２１は逆回転していると判断し、クランクカウンタを減少側にカウントすると共に、逆回転カウンタをカウントアップする。時点Ｄで、エンジン１０１の逆回転が停止し、クランク角センサの入力がなくなるため、クランクカウンタと逆回転カウンタのカウントが停止する。
時点Ｅで、エンジン１０１の回転が停止してクランク角センサ入力がなくなってから０．２ｓｅｃが経過したことで、停止モードと判定すると共に、停止カウンタがカウントを開始する。また、逆流比率が算出される。時点Ｆで、停止カウンタが所定値以上となったことで逆流比率が排気ガスと新気の混合過程の計算を開始する。逆流比率の実線は最も吸気バルブに近い（下流）側の演算値を示し、破線は最もスロットルバルブ１０３に近い（上流）側の演算値を示している。なお、最下流と最上流以外の演算値は割愛している。吸気バルブに近い側の演算値とスロットルバルブ１０３に近い側の演算値の両者とも、時間の経過と共に均一値に収束していく。
時点Ｇで、再度スタータがＯＮされて始動モードになると共に、停止カウンタがカウントを停止する。時点Ｈで、再始動を開始後に最初の燃料噴射タイミングとなり、補正係数を算出して補正係数を乗算して補正した燃料噴射量をインジェクタ１０８より噴射開始する。また、掃気補正量によりスロットル開度が補正される。
時点ＨからＩは、燃料噴射のタイミング毎に補正係数を燃料噴射量に乗算して補正した燃料噴射量で燃料を噴射すると共に、掃気補正量を加算したＩＳＣ空気量により電子スロットルを制御する。時点Ｊでは、制限値回の補正が終了し、逆流した排気ガスは全て排気管１０９へ排出されたため、補正係数を１にして、掃気補正量を０にする。
図２１は、図２０よりエンジン１０１の逆回転行程である時点ＣからＤが短い場合のタイミングチャートを示す。
この場合は、時点Ｅで算出される逆流比率のテーブルに１が設定される行程数が少ないため、時点Ｇで、逆流比率の実線（吸気管１０６の上流側）と破線（吸気管１０６の下流側）が均一化して収束する比率が図２０より小さい値となり、補正係数は図２０より大きい値となる。掃気補正量は、判定式（逆流比率＞第３所定値）に対し第３所定値を０．４に設定すると、掃気補正量は設定されない。
この場合は、時点Ｅで算出される逆流比率のテーブルに１が設定される行程数が少ないため、時点Ｇで、逆流比率の実線（吸気管１０６の上流側）と破線（吸気管１０６の下流側）が均一化して収束する比率が図２０より小さい値となり、補正係数は図２０より大きい値となる。掃気補正量は、判定式（逆流比率＞第３所定値）に対し第３所定値を０．４に設定すると、掃気補正量は設定されない。
図２２は、図２０よりエンジン１０１が逆回転してからの停止期間である時点ＤからＧが短い場合のタイミングチャートである。
この場合は、エンジン停止時間が短いため、図２０での時点ＦからＧの吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の密閉空間で新気と混合するまでに次の始動に移行するため、逆流した排気ガスは吸気管１０６の下流側に滞留していることで、始動開始の初期に補正係数を図２０の場合より小さくして、補正の期間を短くすると共に、補正係数の１．０への戻しを早くすることで、吸気管１０６内の排気ガスの残留分布に対応した補正としている。
この場合は、エンジン停止時間が短いため、図２０での時点ＦからＧの吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の密閉空間で新気と混合するまでに次の始動に移行するため、逆流した排気ガスは吸気管１０６の下流側に滞留していることで、始動開始の初期に補正係数を図２０の場合より小さくして、補正の期間を短くすると共に、補正係数の１．０への戻しを早くすることで、吸気管１０６内の排気ガスの残留分布に対応した補正としている。
図２３は、図２０と図２２の間のタイミングで始動を開始することで、時点ＤからＧが図２０より短く、図２２より長い場合のタイミングチャートを示す。
この場合は、時点Ｆから吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の中で新気と混合するが、均一化する前に再始動が実施されることから、逆流比率の実線（下流側）と破線（上流側）の値が異なることになる。吸気管１０６の下流側で排気ガスが多く（新気が少なく）、上流側で排気ガスが少ない（新気が多い）状態となっており、行程毎に異なる逆流比率に対して、始動初期は補正係数が小さく、始動後期は補正係数が大きくなる。掃気補正量は、始動初期の逆流比率が大きい行程のみ設定されることになる。
この場合は、時点Ｆから吸気管１０６に逆流した排気ガスが吸気管１０６の中で新気と混合するが、均一化する前に再始動が実施されることから、逆流比率の実線（下流側）と破線（上流側）の値が異なることになる。吸気管１０６の下流側で排気ガスが多く（新気が少なく）、上流側で排気ガスが少ない（新気が多い）状態となっており、行程毎に異なる逆流比率に対して、始動初期は補正係数が小さく、始動後期は補正係数が大きくなる。掃気補正量は、始動初期の逆流比率が大きい行程のみ設定されることになる。
以上詳述したように、実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、エンジン１０１の逆回転量に応じて始動時燃料噴射量の補正係数を算出することで、エンジン逆回転による排気既燃ガス及び排気未燃混合気が吸気管１０６に逆流し、エンジン始動時に吸入する新気の量が減少しているにもかかわらず、新気の量に見合った燃料量を噴射して燃料過多となる始動時間が長くなることや、始動できないことが防止できる。また、始動時の空気と燃料の混合比が適正化されることで、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されて排ガス悪化が改善されることになる。
図２４及び図２５は、従来技術において説明した図２６及び図２７と対比させることによって、前記特徴を説明するものである。
実施の形態１による内燃機関の制御装置は、図２４及び図２５に示すように、エンジン１０１の逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することで、逆回転により吸気系に再吸入された排気既燃ガスや燃焼せずにそのまま排気された未燃混合気の量に応じた補正が可能となるため、逆回転量によらず安定した始動性を得ることが可能となる。図２４と図２５では、逆回転の期間である時点Ｂから時点Ｄの長さが異なり、図２４の逆回転量はＡ、図２５の逆回転量はＢであり、Ａ＜Ｂとなっている。補正量はそれぞれ時点Ｃと時点Ｄであり、図２４では逆回転量Ａより補正量Ｃを求め、図２５では逆回転量Ｂより補正量Ｄを求めている。従って、Ｃ＜Ｄとなる。このように、逆回転量に応じた補正量を求めることで、逆回転による逆流排気ガスや逆流未燃混合気の量に応じた補正が可能となって、図２４と図２５のように逆回転量が異なっても空燃比は安定することになる。
実施の形態１による内燃機関の制御装置は、図２４及び図２５に示すように、エンジン１０１の逆回転量を検出して、逆回転量に応じて再始動からの燃料噴射量を補正することで、逆回転により吸気系に再吸入された排気既燃ガスや燃焼せずにそのまま排気された未燃混合気の量に応じた補正が可能となるため、逆回転量によらず安定した始動性を得ることが可能となる。図２４と図２５では、逆回転の期間である時点Ｂから時点Ｄの長さが異なり、図２４の逆回転量はＡ、図２５の逆回転量はＢであり、Ａ＜Ｂとなっている。補正量はそれぞれ時点Ｃと時点Ｄであり、図２４では逆回転量Ａより補正量Ｃを求め、図２５では逆回転量Ｂより補正量Ｄを求めている。従って、Ｃ＜Ｄとなる。このように、逆回転量に応じた補正量を求めることで、逆回転による逆流排気ガスや逆流未燃混合気の量に応じた補正が可能となって、図２４と図２５のように逆回転量が異なっても空燃比は安定することになる。
また、エンジン逆回転後の停止期間に応じて補正係数が変化するようにすることで、エンジン１０１が逆回転して停止した直後と、エンジン１０１が逆回転して停止してから時間が経過した後の逆流排気ガスと新気の混合状態が異なることに対する補正が可能となり、始動時の空気と燃料の混合比が適正化されることで、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、エンジン逆回転後の停止中の吸気管１０６に逆流した排気ガスと残存する新気の混合状態を推定して逆流比率を算出することで、再始動時の各行程の新気に見合った補正係数を算出でき、始動時の空気と燃料の混合比が適正化されることで、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、吸気管１０６のスロットルバルブ１０３から吸気バルブ間の容積と、１シリンダ容積の比を逆流行程数の上限値とすることで、ほぼ密閉空間となる吸気管１０６のスロットルバルブ１０３から吸気バルブ間に滞留する残留排気ガスの各行程毎に占める割合に応じた補正を行うことができるため、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、排気ガスが逆流する行程数は、エンジン１０１が逆回転した行程数から２を減算した数にすることで、エンジン逆回転時に排気管１０９からシリンダ内に吸入した排気ガスを吸気管１０６に排出するまでの遅れ行程数である２行程分を考慮できることになるため、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
また、逆流比率が大きい行程における再始動時の行程においては、掃気補正量を加算したスロットルバルブ１０３の開度とすることで、吸気管１０６に逆流した排気ガスの排出遅れを解消することが出来るため、始動遅れや始動不可である状態を解消できると共に、始動時の燃料量が適正化されることで排ガス悪化が改善されることになる。
以上、この発明の実施の形態について詳細に説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１０１ 内燃機関（エンジン）、１０２ エアクリーナ、１０３ スロットルバルブ、１０４ スロットル開度センサ、１０５ サージタンク、１０６ 吸気管、１０７ 圧力センサ、１０８ インジェクタ、１０９ 排気管、１１０ フロントＯ２センサ、１１１ リアＯ２センサ、１１２ 三元触媒、１１３ 点火コイル、１１４ 点火プラグ、１１５ カム角センサ、１１６ カム角センサプレート、１１７ クランク角センサ、１１８ クランク角センサプレート、１１９ 冷却水、１２０ 水温センサ、１２１ コントロールユニット。
Claims (6)
- 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射手段と、
前記内燃機関の回転を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の始動時であるか否かを判断する始動時判断手段と、
前記始動時判断手段により、前記内燃機関が始動時であるか否かに応じて前記内燃機関への燃料供給量を算出するとともに、前記燃料噴射手段を駆動制御する噴射制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関が逆回転であるか否かを判断する逆回転判断手段と、
前記逆回転判断手段で逆回転であると判断した時に、前記内燃機関の逆流行程数を検出する逆流量検出手段と、
前記逆流量検出手段で検出した前記逆流行程数に基づき、前記噴射制御手段で設定される前記燃料供給量を減量補正する燃料減量補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関の逆回転後の停止期間をカウントし、カウントした停止期間に応じて前記燃料減量補正手段で求めた燃料供給量の減量補正を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃料減量補正手段は、前記内燃機関の吸気管に逆流した排気ガス及び燃料と空気の混合ガスと、新気とが前記吸気管の内部で混合する逆流比率を推定して減量補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記逆流比率が所定値より大きい行程では、掃気制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記逆流量検出手段は、逆回転行程数より２を減算して逆流行程数を求めることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記逆流行程数は、最大値で制限され、前記最大値は前記内燃機関の吸気管の容量と、前記内燃機関の１シリンダあたりの容量の比率により決定されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
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|---|---|---|---|---|
| WO2017188144A1 (ja) * | 2016-04-25 | 2017-11-02 | ヤマハ発動機株式会社 | エンジン制御装置 |
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-
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