JP2018087557A - エンジンの制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時の燃料供給量を、正確なエンジン回転数に基づいて適切に設定する。
【解決手段】本発明のエンジンの制御方法は、クランク角の変化に基づいてエンジン回転数を算出する回転数算出工程と、算出したエンジン回転数に基づいて気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定工程とを含む。回転数算出工程は、エンジンの始動時の回転数を算出する始動時回転数算出工程と、エンジンの通常運転時の回転数を算出する通常時回転数算出工程とを含む。通常時回転数算出工程では、所定のクランク角範囲を複数に分割した各分割区間の経過時間を計測して得られる複数の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出し、始動時回転数算出工程では、複数の分割区間のうち一部の分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置と、供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて回転するクランク軸とを備えたエンジンを制御する方法および装置に関する。

上記のようなエンジンを搭載した車両において、エンジン回転数がある特定の回転域になったときに振動が増大することが知られている。この振動増大の主な原因は、例えばエンジンや変速機等を含むパワートレインに、加振源であるエンジンとの共振が起きているためと考えられる。一般の車両では、このような共振が起きるエンジン回転数（以下、共振回転数という）が、アイドル回転数よりも低い値（例えば３００〜５００ｒｐｍ程度）になるように調整される。これは、エンジンの通常運転時に共振が起きないようにして車両の乗り心地を確保するためである。

一方で、上記のように共振回転数がアイドル回転数よりも低く設定された場合には、エンジン始動時にパワートレインの振動が増大することが懸念される。すなわち、エンジン始動時のクランキングおよび燃焼によってエンジン回転数がアイドル回転数まで上昇する過程で、エンジン回転数が共振回転数およびその近傍（共振帯域）を通過することにより、パワートレインの振動が増大することが懸念される。

このような問題に対し、下記特許文献１のような対策をとることが知られている。この特許文献１では、火花点火式エンジンの始動時に、触媒の活性化のために本来であればかなり遅角側に設定される点火時期を、始動開始からの燃焼回数が予め定められた特定の回数であるとき（共振帯域に含まれる回転数で燃焼が起きると予想される燃焼回数のとき）に限り、点火時期を圧縮上死点に近いタイミングまで進角させて十分に大きなトルクを発生させるようにしている。これにより、共振帯域に滞在している時間が短くなるので、パワートレインの振動の増大を抑制できるとされている。

特開２０１５−１１３７７４号公報

ここで、エンジンの始動時に点火時期や燃料供給量を規定通りに制御したとしても、エンジンの温度状態等の相違により、回転数が上昇する態様は必ずしも一様にはならず、回転数をアイドル回転数まで上昇させるのに必要な燃焼回数には多少の増減が生じるものである。このため、上記特許文献１のように予め定められた燃焼回数のときだけ点火タイミングを進角させても、共振帯域を短時間で通過するという狙い通りの効果が得られない可能性がある。そこで、エンジンの始動中に、センサ（クランク角センサ）から入力される信号に基づいてエンジン回転数を算出し、算出した回転数に基づいて燃料の供給量を決定することが考えられる。このようにすれば、その都度変わり得るエンジン回転数の上昇態様に応じて、共振帯域をできるだけ避けるための燃料の供給量を適切に設定できる可能性がある。

エンジン回転数の算出にあたっては、クランク角が１回転する間に生じる微細な角速度の変動の影響を取り除くために、所定のクランク角範囲（例えば１８０°ＣＡの範囲）における平均的な角速度に基づいてエンジン回転数を算出することが考えられる。すなわち、所定のクランク角範囲を分割して得られる複数の分割区間のそれぞれの経過時間を計測し、各時間計測値から得られる各分割区間の角速度の平均値からエンジン回転数を算出することが考えられる。しかしながら、回転数が低いエンジンの始動中は、フライホイールのイナーシャ等の影響により、始動完了後の通常運転時（エンジン回転数がアイドル回転数以上のとき）よりもクランク角１回転中に生じる角速度の変動量が大きいので、上記と同様の方法で回転数を算出していたのでは、正確なエンジン回転数が得られないおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、エンジン始動時の燃料供給量を、正確なエンジン回転数に基づいて適切に設定することが可能なエンジンの制御方法および制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置と、供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて回転するクランク軸とを備えたエンジンを制御する方法であって、クランク角の変化に基づいてエンジン回転数を算出する回転数算出工程と、前記回転数算出工程で算出したエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定工程とを含み、前記回転数算出工程は、エンジン回転数がアイドル回転数未満である始動時にエンジン回転数を算出する始動時回転数算出工程と、エンジン回転数がアイドル回転数以上である通常運転時にエンジン回転数を算出する通常時回転数算出工程とを含み、前記通常時回転数算出工程では、所定のクランク角範囲を複数に分割した各分割区間の経過時間を計測して得られる複数の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出し、前記始動時回転数算出工程では、前記複数の分割区間のうち一部の分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするものである（請求項１）。

また、本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置と、供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて回転するクランク軸とを備えたエンジンを制御する装置であって、クランク角の変化を検出するクランク角センサと、前記クランク角センサからの入力信号に基づいてエンジン回転数を算出する回転数算出部と、前記回転数算出部により算出されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を算出する燃料供給量算出部とを備え、前記回転数算出部は、エンジン回転数がアイドル回転数以上である通常運転時に、所定のクランク角範囲を複数に分割した各分割区間の経過時間を計測して得られる複数の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出するとともに、エンジン回転数がアイドル回転数未満である始動時に、前記複数の分割区間のうち一部の分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするものである（請求項５）。

本発明によれば、エンジン始動時の回転数を正確に算出でき、算出したエンジン回転数に基づいて燃料の目標供給量を適切に設定できるという利点がある。

すなわち、エンジンの始動時は、通常運転時と比べて、エンジン回転数が低くしかもその変動が激しい。このため、あるクランク角範囲の開始から終了までの経過時間は、始動時の方が通常運転時よりも長くなるし、また、当該時間が長くなる分、前記クランク角範囲の開始から終了までの間に変動するクランク軸の角速度の変動量も、始動時の方が通常時よりも大きくなる。したがって、このようなエンジンの始動時に、複数の分割区間の時間計測値を全て用いる通常運転時と同様の方法でエンジン回転数を算出したのでは、比較的長時間にわたるクランク角の時間変化を平均化することになり、その間に大きく変動している可能性のある実際のエンジン回転数を正確に計算値に反映することが困難になる。

これに対し、本発明では、複数の分割区間の時間計測値を全て用いるのではなく、そのうちの一部の分割区間の時間計測値のみを用いてエンジン回転数が算出されるので、値が低くかつ変動の激しい始動時のエンジン回転数であっても、これを比較的正確に算出することができる。

また、本発明では、エンジンの始動時に、前記のようにして算出された比較的正確なエンジン回転数に基づいて気筒に供給すべき燃料の目標供給量が設定されるので、実際のエンジン回転数に近い回転数に対応した適切な目標供給量を設定することができる。そして、この設定した目標供給量に従って気筒に燃料を供給することにより、始動時のエンジン回転数を狙いの態様で上昇させることができ、エンジンの始動性を良好に確保することができる。

前記エンジンは圧縮着火式エンジンとすることができる。この場合、前記制御方法における始動時回転数算出工程では、前記燃料供給量設定工程により燃料の目標供給量が設定される気筒の圧縮行程の期間に含まれる少なくとも１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出することが好ましい（請求項２）。同様に、前記制御装置においける回転数算出部は、前記エンジンの始動時に、前記燃料供給量設定部により燃料の目標供給量が設定される気筒の圧縮行程の期間に含まれる少なくとも１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出することが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、圧縮行程中に燃料を供給して自着火させる圧縮着火式エンジンにおいて、気筒への燃料の目標供給量を、当該気筒の圧縮行程中のクランク角の変化（同行程中に設定された分割区間の時間計測値）から算出されるエンジン回転数に基づいて適切に設定することができる。

前記制御方法において、より好ましくは、前記始動時回転数算出工程では、前記燃料供給量設定工程で燃料の目標供給量を設定するタイミングに最も近い特定の１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する（請求項３）。また、前記制御装置において、より好ましくは、前記回転数算出部は、前記エンジンの始動時に、前記燃料供給量設定部により燃料の目標供給量が設定される気筒の圧縮行程の期間に含まれる少なくとも１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する（請求項７）。

この構成によれば、燃料の目標供給量を設定する直前の（最新の）角速度のみに基づいてエンジン回転数を正確に算出することができ、その算出したエンジン回転数に基づいてより適切な燃料の目標供給量を設定することができる。

前記制御方法において、好ましくは、前記アイドル回転数よりも低い回転域の中で振動が大きくなり易い範囲として予め定められた共振帯域の下限回転数よりも回転数が低いエンジン始動時の初期に行われる前記燃料供給量設定工程では、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるように燃料の目標供給量を設定する（請求項４）。また、前記制御装置において、好ましくは、前記燃料供給量設定部は、前記アイドル回転数よりも低い回転域の中で振動が大きくなり易い範囲として予め定められた共振帯域の下限回転数よりも回転数が低いエンジン始動時の初期における燃料の目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定する（請求項８）。

この構成によれば、振動が大きくなり易い共振帯域の下限回転数よりもエンジン回転数が低い時点で気筒に供給された燃料の燃焼に応じて回転数が上昇しても、次サイクルの燃料供給時にはエンジン回転数が共振帯域から外れているので、次サイクルの燃料供給に基づく燃焼により発生するトルクがパワートレインに大きな振動を引き起こすのを防止することができる。しかも、このような共振帯域を避けるための目標供給量の設定処理が、通常運転時より少ない数の分割区間の時間計測値から算出される比較的正確なエンジン回転数に基づいて行われるので、共振帯域内で燃焼が行われる事態を高い確率で回避することができ、エンジン始動時の振動を効果的に抑制することができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの制御方法および制御装置によれば、エンジン始動時の回転数を正確に算出することができ、算出したエンジン回転数に基づいて燃料の目標供給量を適切に設定することができる。

本発明の一実施形態に係る制御方法または制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。 クランク角センサから入力されるパルス信号をクランク角の変化軸上で示す図であり、エンジンの通常運転時の回転数を算出する方法を説明するための図である。 エンジンの始動時の制御の具体的手順を示すフローチャートである。 エンジンの始動時の回転数を算出する方法を説明するための図４相当図である。 始動時のエンジン回転数に応じた燃料供給量の変化を示すグラフである。 共振帯域の上限回転数に対する回転数差と燃料供給量との関係を示すグラフである。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る制御方法または制御装置が適用されたディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。このエンジンのエンジン本体１は、いわゆる直列４気筒型のものであり、紙面に直交する方向に列状に並ぶ４つの気筒２を有するシリンダブロック３と、各気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。

ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、この燃焼室６には、燃料としての軽油が、後述する燃料噴射弁１５からの噴射によって供給される。そして、噴射された燃料（軽油）が、ピストン５の圧縮作用により高温・高圧化した燃焼室６で自着火し（圧縮着火）、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動するようになっている。

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５と図外のコネクティングロッドを介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。

ここで、図示のような４サイクル４気筒のディーゼルエンジンでは、各気筒２に設けられたピストン５が、クランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。このため、各気筒２での燃焼（そのための燃料噴射）のタイミングは、１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、４つの気筒２の気筒番号を紙面手前から順に１番、２番、３番、４番とすると、１番気筒→３番気筒→４番気筒→２番気筒の順に燃焼が行われる。このため、例えば１番気筒が圧縮行程であれば、３番気筒、４番気筒、２番気筒は、それぞれ、吸気行程、排気行程、膨張行程となる。

シリンダヘッド４には、各気筒２の燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、各ポート９，１０を開閉する吸気弁１１および排気弁１２とが設けられている。吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構１３，１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。

また、シリンダヘッド４には、燃料噴射弁１５（請求項にいう「燃料噴射装置」に相当）が各気筒２につき１つずつ設けられている。各燃料噴射弁１５には、燃料を蓄圧状態で蓄える図外のコモンレールから延びる燃料供給管２０がそれぞれ接続されており、各燃料噴射弁１５は、燃料供給管２０から供給された燃料を燃焼室６に高圧噴射することにより、各気筒２に所要量の燃料を供給する。

シリンダブロック３やシリンダヘッド４の内部には、冷却水が流通する図外のウォータジャケットが設けられており、このウォータジャケット内の冷却水の温度（エンジン水温）を検出するための水温センサＳＮ１がシリンダブロック３に設けられている。

シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（つまりクランク角）、およびクランク軸７の回転数（つまりエンジン回転数）を検出するためのクランク角センサＳＮ２が設けられている。このクランク角センサＳＮ２は、クランク軸７と一体に回転するクランクプレート２５の回転に応じてパルス信号を出力するものである。

具体的に、クランクプレート２５の外周部には、一定ピッチで並ぶ多数の歯２５ａが突設されている。クランク角センサＳＮ２は、クランクプレート２５の歯２５ａと対向するように設けられており、クランクプレート２５の回転に伴い周方向に移動する各歯２５ａの通過を光学的に検出することによりパルス信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）を出力する。クランク角およびエンジン回転数は、このクランク角センサＳＮ２からのパルス信号に基づいて検出される。

図１は概略図であるため正確ではないが、当実施形態において、クランクプレート２５の外周部には微小角度（例えば６°ＣＡ）ごとに等間隔に並ぶように多数の歯２５ａが設けられている。このため、クランク角センサＳＮ２から出力されるパルス信号は、歯２５ａのピッチ角ごとにＯＮ／ＯＦＦが繰り返される一定周期の信号となる。ただし、クランクプレート２５の外周のうち特定の角度範囲は、歯が省略された欠け歯部２５ｂとされている。この欠け歯部２５ｂは、クランク角を特定するための基準として設けられている。

シリンダヘッド４には、動弁機構（ここでは排気弁１２用の動弁機構１４）に含まれるカム軸の角度を検出するためのカム角センサＳＮ３が設けられている。カム角センサＳＮ３は、カム軸と一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じて、気筒識別情報（どの気筒が何行程にあるかを識別するための情報）を生成するためのパルス信号を出力するものである。

吸気ポート９および排気ポート１０には、吸気通路２８および排気通路２９がそれぞれ接続されている。吸気通路２８には、外部から燃焼室６に導入される吸入空気（新気）が流通し、排気通路２９には、燃焼室６から外部に排出される排気ガス（燃焼ガス）が流通する。

吸気通路２８のうち、エンジン本体１から所定距離上流側までの範囲は、気筒２ごとに分岐した分岐通路部２８ａとされており、各分岐通路部２８ａの上流端がそれぞれ共通のサージタンク２８ｂに接続されている。このサージタンク２８ｂよりも上流側には、単管状の共通通路部２８ｃが設けられている。

共通通路部２８ｃには、各気筒２への吸入空気量を調節するための吸気絞り弁３０が設けられている。吸気絞り弁３０は、エンジンの運転中は基本的に全開もしくはこれに近い高開度に維持されており、エンジンの停止時等の必要時にのみ閉弁されて吸気通路２８を遮断する。

シリンダブロック３には、エンジンを始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａと、モータ本体３４ａにより回転駆動されるピニオンギア３４ｂとを有している。ピニオンギア３４ｂは、クランク軸７の一端部に連結されたリングギア３５と離接可能に噛合している。そして、スタータモータ３４を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア３４ｂが所定の噛合位置に移動してリングギア３５と噛合し、ピニオンギア３４ｂの回転力がリングギア３５に伝達されることにより、クランク軸７が回転駆動される。

（２）制御系
以上のように構成されたエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０により統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。

ＥＣＵ５０には、エンジンに設けられた各種センサから種々の情報が入力される。すなわち、ＥＣＵ５０は、上述した水温センサＳＮ１、クランク角センサＳＮ２、およびカム角センサＳＮ３と電気的に接続されており、これら各センサＳＮ１〜ＳＮ３からの入力信号に基づいて、エンジン水温、クランク角、エンジン回転数、気筒識別情報等の種々の情報を取得する。

また、車両の各部には、例えば車両の走行速度（車速）、アクセルペダルの開度（アクセル開度）、ブレーキペダルのＯＮ／ＯＦＦ（ブレーキの有無）といった各種情報を検出するための車載センサＳＮ４が設けられており、この車載センサＳＮ４もＥＣＵ５０と電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、車載センサＳＮ４からの入力信号に基づいて、車速、アクセル開度、ブレーキの有無といった、車両に関する種々の情報を取得する。

ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ４から得られる情報に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。具体的に、ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁１５、吸気絞り弁３０、およびスタータモータ３４等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。

ＥＣＵ５０が有するより具体的な機能について説明する。エンジンの運転中、ＥＣＵ５０は、例えば、車載センサＳＮ４により検出される車速やアクセル開度等に基づいてエンジンの要求トルク（負荷）を算出するとともに、クランク角センサＳＮ２により検出されるクランク角の変化に基づいてエンジン回転数を算出する。また、算出した要求トルクおよびエンジン回転数等の種々の条件に基づいて、各気筒２に供給すべき燃料の目標供給量を設定し、設定した目標供給量に一致する量の燃料が各気筒２に供給されるように、各気筒２の燃料噴射弁１５を制御する。なお、このような機能を有するＥＣＵ５０は、請求項にいう「回転数算出部」および「燃料供給量設定部」に相当する。

また、当実施形態のエンジンにはいわゆるアイドリングストップ機能が付加されている。すなわち、ＥＣＵ５０は、予め定められた特定の条件下でエンジンを自動的に停止させ、または再始動させる機能を有している。例えば、ＥＣＵ５０は、車速がほぼゼロであること、アクセルペダルがＯＦＦ（アクセル開度がゼロ）であること、ブレーキペダルがＯＮであること等の複数の条件が全て満足されたときに、燃料噴射弁１５からの燃料供給をカットしてエンジンを自動的に停止させる。一方で、エンジンの自動停止後、アクセルペダルがＯＦＦからＯＮになった（アクセル開度がゼロより大きくなった）こと、ブレーキペダルがＯＮからＯＦＦになったこと等の複数の条件のうち少なくとも１つが満足されたときに、燃料噴射弁１５からの燃料供給を再開するなどしてエンジンを再始動させる。

（３）通常運転時の制御
次に、エンジンの通常運転時、つまりエンジンの始動（イグニッションＯＮに伴う強制始動または自動停止後の再始動）が完了した後の運転中に適用される制御の具体例、特に、エンジン回転数を算出する方法および燃料の目標供給量を設定する方法について説明する。

図２は、クランク角センサＳＮ２からＥＣＵ２０に入力されるパルス信号をクランク角の変化軸上で示す図である。なお、図２では、燃料を噴射する気筒２の行程変化を併せて図示している。そして、当該気筒２の圧縮上死点を３６０°ＣＡ、吸気下死点を１８０°ＣＡ、排気上死点を０°ＣＡとしている。

エンジンの通常運転時、ＥＣＵ５０は、気筒２に供給すべき燃料の目標供給量を設定する処理を、圧縮行程中の所定のクランク角Ｃ６の時点で開始する。具体的には、クランク角センサＳＮ２の検出値に基づきクランク角がＣ６になったことが確認された時点で、Ｃ６以前のクランク角の時間変化に基づいてエンジン回転数を算出する（その詳細な方法は後述する）。そして、算出したエンジン回転数と、車載センサＳＮ４により検出される車速やアクセル開度等から算出されるエンジンの要求トルク（負荷）と、水温センサＳＮ１により検出されるエンジン水温とに基づいて、燃料噴射弁１５から噴射すべき燃料の量、つまり燃料の目標供給量を設定する。

図２の例では、各気筒２の圧縮行程の中期にパイロット噴射Ｆ０が実行されるとともに、圧縮行程の後期にメイン噴射Ｆ１が実行されるようになっており、ＥＣＵ５０は、燃料の目標供給量として、これらパイロット噴射Ｆ０およびメイン噴射Ｆ１による合計の噴射量を、上記エンジン回転数、要求トルク、およびエンジン水温とに基づいて設定する。

パイロット噴射Ｆ０のタイミングは、燃料の目標供給量を設定する処理が開始されるクランク角Ｃ６よりもやや遅角側にずれたタイミングに設定されている。言い換えると、クランク角Ｃ６の時点からパイロット噴射Ｆ０の時点までの間にはある程度のクランク角差に相当する期間が存在しており、当該期間は、少なくとも、エンジン回転数および燃料の目標供給量を特定する演算に要する期間もしくはそれ以上になるように設定されている。

ここで、パイロット噴射Ｆ０およびメイン噴射Ｆ１が実行されるタイミングについては、図２に示すようなタイミングに限られず、エンジン回転数、要求トルク、およびエンジン水温等に応じて変化し得る。また、燃料噴射弁１５からの噴射パターンについても、パイロット噴射およびメイン噴射の２回の噴射をするパターンに限られず、３回以上の噴射をするパターンが採用される場合もあれば、１回のみの噴射をするパターンが採用される場合もある。ＥＣＵ５０は、上述した燃料の目標供給量を設定する処理と併せて、これら燃料の噴射パターンおよび噴射タイミングを設定する処理を行う。ただし、これらの各設定をクランク角Ｃ６の時点のエンジン回転数に基づいて行うために、いずれの噴射パターンにおいても、クランク角Ｃ６よりも遅角側に１回目の燃料噴射のタイミングが設定されるようになっている。

図２に示される式（１）は、クランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎを算出するための演算式である。この式（１）に示すように、クランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）は、クランク角Ｃ６以前に設定された複数の分割区間（Ｄ１〜Ｄ６）におけるそれぞれの経過時間の計測値（Δｔ１〜Δｔ６）に基づいて算出される。

具体的に、当実施形態では、吸気行程中の所定のクランク角Ｃ０から圧縮行程中の上記クランク角Ｃ６までのクランク角範囲（例えば１８０°ＣＡの範囲）が６つに分割されることにより、第１分割区間Ｄ１から第６分割区間Ｄ６までの６つの分割区間が設定されている（Ｃ１〜Ｃ５は各分割区間の境界のクランク角である）。ＥＣＵ５０は、これら第１〜第６分割区間Ｄ１〜Ｄ６それぞれの開始から終了までの時間、つまり各分割区間Ｄ１〜Ｄ６の経過時間Δｔ１〜Δｔ６を、自身に内蔵されたタイマーのカウント値に基づいて計測する。そして、ＥＣＵ５０は、これらのデータに基づいて、式（１）によりエンジン回転数Ｎを算出する。

式（１）のうち、鎖線で囲んだＡ項、つまり、クランク角Ｃ６とクランク角Ｃ０との差分（Ｃ６−Ｃ０）を各分割区間Ｄ１〜Ｄ６の時間計測値の合計（Δｔ１＋Δｔ２‥‥＋Δｔ６）で割った値は、クランク角がＣ０からＣ６まで変化する期間中の平均の角速度、言い換えると、各分割区間Ｄ１〜Ｄ６の角速度の平均値を表している。エンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）は１分あたりにクランク軸７が回転する数であるので、この平均の角速度（Ａ項）に６０（ｓ）／３６０（°ＣＡ）を掛けることにより、エンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）を算出することができる。

このように、エンジンの通常運転時は、複数の（ここでは６つの）分割区間Ｄ１〜Ｄ６の時間計測値Δｔ１〜Δｔ６を用いて各分割区間Ｄ１〜Ｄ６の平均角速度が算出されるとともに、その平均角速度に基づいてエンジン回転数が算出されるようになっている。

ここで、図２の例において、第６分割区間Ｄ６中のパルス信号が常にＯＦＦとなっているのは、この第６分割区間Ｄ６が図１に示したクランクプレート２５の欠け歯部２５ｂに対応した区間となっているためである。すなわち、欠け歯部２５ｂがクランク角センサＳＮ２の前を通過する間、クランク角センサＳＮ２からは歯２５ａの通過に伴うＯＮ信号が出力されないため、パルス信号は常にＯＦＦとなる。第６分割区間Ｄ６は、この欠け歯部２５ｂの開始から終了までの期間に対応した無信号区間となっている。

なお、当実施形態のような直列４気筒型エンジンでは、各気筒２の位相差が１８０°ＣＡであるので、図２のように第６分割区間Ｄ６が無信号区間（欠け歯部２５ｂに対応する区間）となるのは、４気筒のうちの２つだけであり、他の２つの気筒では第６分割区間Ｄ６は無信号区間にはならない。例えば、第１気筒および第４気筒において第６分割区間が無信号区間になるとすれば、第２気筒および第３気筒では、第６分割区間Ｄ６は無信号区間にはならない。ただし、第６分割区間Ｄ６が無信号区間であっても、ＯＮ／ＯＦＦの切り替わりによって当該区間の開始と終了は特定できるので、第６分割区間Ｄ６の経過時間Δｔ６は測定可能である。つまり、エンジン回転数および燃料の目標供給量を特定するにあたって、第６分割区間Ｄ６が無信号区間かどうかは特に影響しない。言い換えると、第１気筒から第４気筒のいずれであっても、エンジン回転数および燃料の目標供給量を特定する方法は同じである。

（４）エンジン始動時の制御
次に、エンジンの始動時にＥＣＵ５０により実行される制御の内容について説明する。ここで、エンジンの「始動」には、イグニッションＯＮに伴うエンジンの強制始動だけでなく、自動停止（アイドリングストップ）されたエンジンを再始動させること、つまりエンジンの自動始動も含まれるが、以下では、エンジンの強制始動時の制御を例に説明する。なお、エンジンの自動始動では、気筒識別情報が既知であるため、強制始動のときと異なり後述するステップＳ２の制御が不要になるが、その余の制御はほぼ同様である。

図３は、エンジンの強制始動時の制御の具体的手順を示すフローチャートである。イグニッションがＯＮ操作されて本フローチャートに示す制御がスタートすると、ＥＣＵ５０は、スタータモータ３４を駆動してクランク軸７を強制回転させるクランキングを開始する（ステップＳ１）。

次いで、ＥＣＵ５０は、クランク角センサＳＮ２およびカム角センサＳＮ３からの入力信号に基づいた気筒識別情報の読み取りが完了したか否かを判定する（ステップＳ２）。この読み取りは、クランキングにより少なくともクランク軸７が２回転（言い換えるとカム軸が１回転）する間に完了する。

上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて気筒識別情報の読み取り完了が確認された場合、ＥＣＵ５０は、その時点で圧縮行程にある気筒２に最初の燃料を供給すべく、当該気筒２の燃料噴射弁１５から燃料を噴射させる（ステップＳ３）。この最初の燃料噴射による燃料の供給量は、失火を起こすことなくかつ過剰な燃焼トルクが発生しない程度の適切な量となるように予め定められている。なお、エンジン水温が低い（言い換えると燃焼室６の壁面温度が低い）場合には噴射された燃料のうち気化する燃料の割合が減るので、エンジン水温に応じて適宜の範囲で燃料の供給量を増減補正するようにしてもよい。

上記の燃料噴射に基づく最初の燃焼が行われた後、ＥＣＵ５０は、その最初の燃焼が行われた気筒の次に圧縮行程を迎える気筒のクランク角が図４に示すＣ６に達したか否かを、クランク角センサＳＮ２からの入力信号に基づき判定する（ステップＳ４）。この図４に示すクランク角Ｃ６は、既に図２に示した通常運転時の制御のときと同様、燃料噴射量の設定処理が開始されるクランク角を表している。なお、図２および図４では、燃料噴射量の設定処理が開始されるクランク角をいずれもＣ６としているが、図２（通常運転時）におけるクランク角Ｃ６と図４（始動時）におけるクランク角Ｃ６は同じである必要はなく、異なっていてもよい。このことは、後述するクランク角Ｃ５でも同様である。

上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されてクランク角がＣ６に達したことが確認された場合、ＥＣＵ５０は、クランク角センサＳＮ２からの入力信号に基づいてエンジン回転数Ｎを算出する（ステップＳ５）。

具体的に、ＥＣＵ５０は、図４に示す式（２）を用いてエンジン回転数Ｎを算出する。この式（２）に示すように、クランク角Ｃ６の時点におけるエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）は、クランク角Ｃ６からその少し手前のクランク角Ｃ５までの間に設定された第６分割区間Ｄ６の経過時間の計測値Δｔ６に基づいて算出される。すなわち、ＥＣＵ５０は、クランク角Ｃ６とＣ５との差分（Ｃ６−Ｃ５）を、第６分割区間Ｄ６の開始から終了までの時間計測値Δｔ６で割ることにより、第６分割区間Ｄ６の角速度（式（２）のＢ項）を得るとともに、当該角速度に６０（ｓ）／３６０（°ＣＡ）を掛けることにより、エンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）を算出する。

このように、エンジンの始動時は、クランク角Ｃ６の直前の分割区間である第６分割区間Ｄ６の時間計測値Δｔ６を用いて当該分割区間Ｄ６の角速度が算出されるとともに、この単一の分割区間Ｄ６の角速度のみに基づいてエンジン回転数Ｎが算出されるようになっている。言い換えると、エンジンの始動時は、エンジンの通常運転時（図２）であれば考慮されるはずの第１〜第６分割区間Ｄ１〜Ｄ６の時間計測値Δｔ１〜Δｔ６のうち、過去分の５つの分割区間の時間計測値（Δｔ１〜Δｔ５）は無視して、直近の１つの分割区間の時間計測値（Δｔ６）のみを用いてエンジン回転数が算出される。

上記のようにしてクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎが算出されると、ＥＣＵ５０は、算出されたエンジン回転数Ｎが、予め定められた第１回転数Ｘ１（図５）以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。

図５に示すように、この第１回転数Ｘ１は、アイドル回転数Ｙよりも回転数が低い領域の一部に設定された共振帯域Ｒよりもさらに低い値に設定されている。なお、アイドル回転数Ｙとは、周知のとおり、エンジンの始動完了後、アクセルペダルがＯＦＦ（アクセル開度がゼロ）でかつ車両が停止しているときに設定されるエンジン回転数のことである。

共振帯域Ｒは、エンジンおよび変速機を含むパワートレインの振動が大きくなり易い回転域であり、パワートレインの共振周波数に対応する回転数（共振回転数）を含むように予め設定されている。すなわち、エンジンおよび変速機を含むパワートレインにおいて、加振源であるエンジン本体１の振動の周波数がある特定の周波数になると、パワートレイン全体が共振により大きく振動する現象が生じる。このような共振が生じる周波数に対応する回転数、つまり共振回転数がアイドル回転数Ｙ以上であると、エンジンの通常運転時にパワートレインの共振が起きてしまい、車両の乗り心地が悪化してしまう。そこで、一般には、共振回転数がアイドル回転数よりも低くなるように、例えばパワートレインを車体にマウントするマウント部材の配置や材料特性（弾性係数等）が調整される。当実施形態においても、このような一般の車両と同様、共振回転数がアイドル回転数Ｙよりも低くなるようにマウント部材等がセッティングされている。そして、この共振回転数に近い回転数を含む所定範囲、つまり共振回転数よりやや低い第２回転数Ｘ２から共振回転数よりやや高い第３回転数Ｘ３までの範囲が、パワートレインの振動が大きくなり易い共振帯域Ｒとして設定されている。なお、当実施形態の場合、共振帯域Ｒは、アイドル回転数Ｙ以下の領域のほぼ中間部に設定されており、この共振帯域Ｒのさらに低回転側に第１回転数Ｘ１が設定されている。

上記ステップＳ６でＮＯと判定されてクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎが第１回転数Ｘ１未満であること（Ｎ＜Ｘ１）が確認された場合、ＥＣＵ５０は、この時点で圧縮行程にある気筒２に供給すべき燃料の目標供給量、つまり当該気筒２の燃料噴射弁１５から噴射すべき燃料の量を、予め定められた第１供給量に設定する（ステップＳ７）。この第１供給量は、次に圧縮行程を迎える気筒に燃料を噴射する時点でのエンジン回転数が第２回転数Ｘ２（共振帯域Ｒの下限回転数）未満になるような比較的少ない量に設定される。

すなわち、エンジン回転数が第１回転数Ｘ１未満である現時点で圧縮行程にある気筒に多くの燃料を噴射すると、その噴射された燃料の燃焼に伴い発生するトルクによってエンジン回転数が比較的大きく上昇し、次に圧縮行程を迎える気筒に燃料を噴射する時点、つまり今からほぼ１８０°ＣＡ経過後に行われる次サイクルでの燃料噴射時におけるエンジン回転数が、第２回転数Ｘ２を中途半端に超えるような値になってしまう。こうなると、次サイクルの燃焼噴射に基づく燃焼が、パワートレインの振動が大きくなり易い共振帯域Ｒ内（第２回転数Ｘ２と第３回転数Ｘ３との間）で起きることになり、当該燃焼に伴い発生するトルクがパワートレインに大きな振動を引き起こすと考えられる。そこで、このような事態を回避すべく、上記ステップＳ６では、燃料の目標供給量が、次サイクルの燃料噴射時のエンジン回転数ができるだけ第２回転数Ｘ２未満になるように予め定められた少量の第１供給量に設定される。

一方、上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されてクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎが第１回転数Ｘ１以上であること（Ｎ≧Ｘ１）が確認された場合、ＥＣＵ５０は、当該エンジン回転数Ｎが共振帯域Ｒの下限回転数である第２回転数Ｘ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。

上記ステップＳ８でＹＥＳと判定されてクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数が第１回転数Ｘ１以上かつ第２回転数Ｘ２未満であること（Ｘ１≦Ｎ＜Ｘ２）が確認された場合、ＥＣＵ５０は、燃料の目標供給量を、エンジン始動時に設定し得る燃料供給量の範囲の中で最も大きい値である最大供給量に設定する（ステップＳ９）。

すなわち、エンジン始動時に気筒２に対し供給し得る燃料の量は、燃料を着火させる（失火を起こさない）ために必要な下限の供給量である最小供給量から、空気と反応できない余剰燃料が過度に大きくならないように定められる上限の供給量である最大供給量までの範囲のいずれかに設定する必要がある。上記ステップＳ９では、当該範囲の上限である最大供給量を燃料の目標供給量として設定する。ここで、燃料の最小供給量および最大供給量は、エンジン水温（言い換えると燃焼室６の壁面温度）に応じて異なる。例えば、エンジン水温が低いほど燃料の気化率が低下するので、最小供給量および最大供給量はエンジン水温が低いほど多くなる。ＥＣＵ５０は、このようにエンジン水温に応じて変化する最小供給量および最大供給量を予め記憶しており、この中から現時点のエンジン水温（水温センサＳＮ１により検出される温度）に適合した最大供給量を読み取って、これを燃料の目標供給量として設定する。なお、燃料の目標供給量を最大供給量に設定するのは、多量の燃料を燃焼させることで大きなトルクを発生させ、次サイクルの燃料噴射時のエンジン回転数を共振帯域Ｒを超える回転数まで一気に上昇させるためである。

一方、上記ステップＳ８でＮＯと判定されてクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎが第２回転数Ｘ２以上であること（Ｎ≧Ｘ２）が確認された場合、ＥＣＵ５０は、当該エンジン回転数Ｎが共振帯域Ｒの上限回転数である第３回転数Ｘ３より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。

上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されてクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎが第３回転数Ｘ３より大きいこと（Ｎ＞Ｘ３）が確認された場合、ＥＣＵ５０は、燃料の目標供給量を、第３回転数Ｘ３との差分に応じて変化する値である第２供給量に設定する（ステップＳ１１）。

図６は、現時点（クランク角Ｃ６の時点）のエンジン回転数Ｎから共振帯域Ｒの上限回転数である第３回転数Ｘ３を差し引いて得られる差分（以下、単に回転数差という）と、上記ステップＳ１１で設定される燃料の目標供給量との関係を示したグラフである。本図に示すように、燃料の目標供給量は、上記回転数差が閾値Ｚ未満の範囲において、回転数差が大きいほど比例的に大きくなるように（言い換えると回転数差が小さいほど比例的に小さくなるように）設定される。また、回転数差が閾値Ｚに一致するときの目標供給量をＷとすると、回転数差が閾値Ｚを超えたときの目標供給量は、閾値Ｚからの超過量にかかわらず一定値（Ｗ）に維持される。

一方、上記ステップＳ１０でＮＯと判定されてクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数Ｎが第２回転数Ｘ２以上かつ第３回転数Ｘ３以下であること（Ｘ２≦Ｎ≦Ｘ３）、つまり共振帯域Ｒに含まれる回転数であることが確認された場合、ＥＣＵ５０は、上記ステップＳ９に移行して、燃料の目標供給量を最大供給量に設定する。

上記ステップＳ７，Ｓ９，Ｓ１１のいずれかで燃料の目標供給量が設定されると、ＥＣＵ５０は、設定された目標供給量に一致する量の燃料を、圧縮行程にある気筒の燃料噴射弁１５から噴射させる（ステップＳ１３）。ここで、当実施形態では、図４に示すように、パイロット噴射Ｆ０およびメイン噴射Ｆ１の２回の噴射を行うパターンがエンジン始動時に選択されるようになっている。このため、上記ステップＳ１３では、パイロット噴射Ｆ０およびメイン噴射Ｆ１の各噴射量の合計が上記目標供給量に一致するように燃料噴射弁１５が制御される。なお、パイロット噴射Ｆ０およびメイン噴射Ｆ１のそれぞれの噴射量は、予め定められた分割比率と上記目標噴射量とに基づいて決定することができる。

上記ステップＳ１３で噴射された燃料が燃焼すると、ＥＣＵ５０は、その燃焼が行われた気筒の次に圧縮行程を迎える気筒が圧縮行程中のクランク角Ｃ６（図４）を迎えた時点で、上記ステップＳ５と同様の手順によりエンジン回転数Ｎを算出し（ステップＳ１４）、その算出した回転数Ｎが予め定められたアイドル回転数Ｙ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。そして、このステップＳ１５でＮＯと判定されてエンジン始動が未完であること（Ｎ＜Ｙ）が確認された場合は上記ステップＳ６に戻り、ＹＥＳと判定されてエンジン始動が完了したこと（Ｎ≧Ｙ）が確認された場合には、本フローを終了して通常運転時の制御へと移行する。

図５のグラフには、以上のような制御により設定されるエンジン始動時の燃料供給量の変化パターンの具体例が示されている。このグラフ中、黒丸の点を結ぶ実線の波形は、始動開始後の最初の燃料噴射を１サイクル目の燃料噴射とした場合における２サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数、より詳しくは、当該２サイクル目の燃料噴射が行われる直前のクランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数が第１回転数Ｘ１よりも低かった場合の燃料供給量の変化パターン（以下、第１パターンという）を示しており、白丸の点を結ぶ一点鎖線の波形は、２サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数が第１回転数Ｘ１より高かった場合の燃料供給量の変化パターン（以下、第２パターンという）を示している。また、それぞれの波形の黒丸または白丸の点は、左から順に１サイクル目、２サイクル目、３サイクル目‥‥の燃料噴射を表している。つまり、各点の横軸の位置がｎサイクル目（ｎ＝１，２‥‥）の燃料噴射が行われたときのエンジン回転数を表し、各点の縦軸の位置がｎサイクル目の燃料噴射による噴射量を表している。

図５に示す第１パターン（実線の波形）では、２サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数（点Ｐ２）が第１回転数Ｘ１よりも低い。このため、当該２サイクル目の燃料噴射では、上述した第１供給量（ステップＳ７）に相当する比較的少量の燃料が噴射されている。これにより、エンジン回転数の上昇幅が抑えられ、その次（３サイクル目）の燃料噴射時のエンジン回転数（点Ｐ３）が、共振帯域Ｒの下限回転数である第２回転数Ｘ２よりも低い値に抑えられている。一方、３サイクル目の燃料噴射では、上述した最大供給量（ステップＳ９）に相当する多量の燃料が噴射されている。これにより、その次（４サイクル目）の燃料噴射時のエンジン回転数（点Ｐ４）が、共振帯域Ｒの上限回転数である第３回転数Ｘ３よりも高い値まで上昇している。

一方、第２パターン（一点鎖線の波形）では、２サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数（点Ｐ２’）が第１回転数Ｘ１よりも高い。このため、当該２サイクル目の燃料噴射では、上述した最大供給量（ステップＳ９）に相当する多量の燃料が噴射されている。これにより、その次（３サイクル目）の燃料噴射時のエンジン回転数（点Ｐ３’）が、共振帯域Ｒの上限回転数である第３回転数Ｘ３よりも高い値まで上昇している。つまり、第２のパターンでは、上述した第１のパターンに比べて、共振帯域Ｒを超えるまでに要する燃焼回数が１回少なくなっている。

また、共振帯域Ｒを超えた後の燃料噴射量も、第１パターンと第２パターンとで異なっている。すなわち、第１パターンでは、共振帯域Ｒを超えた直後の４サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数（点Ｐ４）が、第３回転数Ｘ３よりも幾分大きくなっている。一方、第２パターンでも、共振帯域Ｒを超えた直後の３サイクル目の燃料噴射時のエンジン回転数（点Ｐ３’）は第３回転数Ｘ３よりも大きいが、両者の差は第１パターンに比べれば小さいものとなっている。このため、共振帯域Ｒを超えた直後の燃料噴射量は、第２パターンのときの方が第１パターンのときよりも少なく設定されている。

（５）作用等
以上説明したとおり、当実施形態では、エンジン回転数がアイドル回転数Ｙ以上である通常運転時に、所定のクランク角範囲を６つに分割した分割区間Ｄ１〜Ｄ６の経過時間を計測して得られる６つの時間計測値Δｔ１〜Δｔ６に基づいてエンジン回転数が算出されるのに対し（図２参照）、エンジン回転数がアイドル回転数Ｙ未満である始動時には、上記分割区間Ｄ１〜Ｄ６のうちの１つの分割区間Ｄ６の時間計測値Δｔ６のみに基づいてエンジン回転数が算出される（図４参照）。このような構成によれば、エンジン始動時の回転数を正確に算出でき、算出したエンジン回転数に基づいて燃料の目標供給量を適切に設定できるという利点がある。

すなわち、エンジンの始動時は、通常運転時と比べて、エンジン回転数が低くしかもその変動が激しい。このため、あるクランク角範囲（例えば１８０°ＣＡの範囲）の開始から終了までの経過時間は、始動時の方が通常運転時よりも長くなるし、また、当該時間が長くなる分、上記クランク角範囲の開始から終了までの間に変動するクランク軸７の角速度の変動量も、始動時の方が通常時よりも大きくなる。したがって、このようなエンジンの始動時に、６つの分割区間Ｄ１〜Ｄ６の時間計測値Δｔ１〜Δｔ６を全て用いる通常運転時と同様の方法でエンジン回転数を算出したのでは、比較的長時間にわたるクランク角の時間変化を平均化することになり、その間に大きく変動している可能性のある実際のエンジン回転数を正確に計算値に反映することが困難になる。

これに対し、上記実施形態では、６つの分割区間Ｄ１〜Ｄ６の時間計測値Δｔ１〜Δｔ６を全て用いるのではなく、そのうちの１つの分割区間Ｄ６の時間計測値Δｔ６のみを用いてエンジン回転数が算出されるので、値が低くかつ変動の激しい始動時のエンジン回転数であっても、これを比較的正確に算出することができる。

また、上記実施形態では、エンジンの始動時に、上記のようにして算出された比較的正確なエンジン回転数に基づいて気筒２に供給すべき燃料の目標供給量が設定されるので、実際のエンジン回転数に近い回転数に対応した適切な目標供給量を設定することができる。そして、この設定した目標供給量に従って気筒２に燃料を供給することにより、始動時のエンジン回転数を狙いの態様で上昇させることができ、エンジンの始動性を良好に確保することができる。

特に、上記実施形態では、クランク角の６つの分割区間Ｄ１〜Ｄ６のうち、燃料の目標供給量を設定する処理を開始するタイミングである圧縮行程中のクランク角Ｃ６に最も近い第６分割区間Ｄ６の時間計測値Δｔ６に基づいてエンジン回転数が算出されるので、燃料の目標供給量を設定する直前の（最新の）角速度のみに基づいてエンジン回転数を正確に算出することができ、その算出したエンジン回転数に基づいてより適切な燃料の目標供給量を設定することができる。

また、上記実施形態では、エンジンおよび変速機を含むパワートレインの振動が大きくなり易い回転域として予め定められた共振帯域Ｒよりも回転数が低いエンジン始動時の初期において、燃料の目標供給量が、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域Ｒから外れるような値に設定されるので、エンジンの始動中に大きな振動が発生して乗員が違和感を覚えるのを効果的に防止することができる。

より詳しくは、上記実施形態では、クランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数が、共振帯域Ｒの下限回転数である第２回転数Ｘ２よりもさらに低い第１回転数Ｘ１未満である場合に、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が第２回転数Ｘ２未満になるように、燃料の目標供給量が比較的小さい値（第１供給量）に設定される。一方、クランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数が第１回転数Ｘ１以上かつ第２回転数Ｘ２未満である場合には、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域Ｒの上限回転数である第３回転数Ｘ３を一気に超えるように、燃料の目標供給量が十分に大きい値（最大供給量）に設定される。

このように、上記実施形態では、クランク角Ｃ６の時点でのエンジン回転数が共振帯域Ｒの下限回転数（第２回転数Ｘ２）に対し近い場合でも遠い場合でも、燃料の目標供給量が、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が共振帯域Ｒから外れるような値に設定されるので、次サイクルの燃料供給に基づく燃焼により発生するトルクがパワートレインに大きな振動を引き起こすのを防止することができる。しかも、このような共振帯域Ｒを避けるための目標供給量の設定処理が、第６分割区間Ｄ６の時間計測値Δｔ６から算出される比較的正確なエンジン回転数に基づいて行われるので、共振帯域Ｒ内で燃焼が行われる事態を高い確率で回避することができ、エンジン始動時の振動を効果的に抑制することができる。

なお、上記実施形態では、始動時のエンジン回転数を、クランク角の１つの分割区間Ｄ６の時間計測値Δｔ６に基づいて算出したが、始動時のエンジン回転数算出のために時間計測される対象の区間は、通常運転時のエンジン回転数算出のために時間計測される対象の区間（上記実施形態では第１〜第６分割区間Ｄ１〜Ｄ６）よりも少数であればよく、必ずしも１つである必要はない。例えば、上記実施形態のようにエンジンの通常運転時における計測対象区間の数が６つである場合、エンジン始動時の計測対象区間の数は５つ以下の所定数とすることができる。あるいは、エンジン始動中に回転数が上昇するにつれて計測対象区間の数を増大させるなどして、計測対象区間の数を可変的に設定してもよい。

また、上記実施形態では、エンジン始動開始後の最初の燃料噴射として行われる少量の燃料噴射（ステップＳ３）と、その後のエンジン回転数の上昇度合いに応じて噴射量が調整される少なくとも１回の燃料噴射（ステップＳ７，Ｓ９）とを経て、振動が大きくなり易い共振帯域Ｒよりも高回転側までエンジン回転数を上昇させるようしたが（図５参照）、最初に行われる少量の燃料噴射（ステップＳ３）は必須ではない。例えば、共振帯域Ｒが図５の例よりも低回転側にずれている場合には、最初の燃料噴射を行うときのエンジン回転数（クランキングのみにより到達するエンジン回転数）が第１回転数Ｘ１の近傍まで上昇することになる。この場合、最初に行われる少量の燃料噴射（ステップＳ３）は不要になり、いきなりエンジン回転数に応じた燃料噴射（ステップＳ７またはＳ９）を実行することが可能になる。

また、上記実施形態では、軽油を圧縮着火させるディーゼルエンジンに本発明の制御方法あるいは制御装置を適用した例について説明したが、本発明が適用可能なエンジンはディーゼルエンジンに限られず、例えばガソリンを空気と予混合してから圧縮着火させるいわゆるＨＣＣＩガソリンエンジンにも本発明を好適に適用することができる。すなわち、ディーゼルエンジンまたはＨＣＣＩガソリンエンジンは、通常の火花点火式ガソリンエンジンに比べて圧縮比が高く、始動時の振動が大きくなり易いといえる。このため、エンジン始動時の燃料供給をより精密に制御できる本発明は、これらの圧縮着火式エンジンに対してより好適である。もちろん、火花点火式ガソリンエンジンに本発明を適用することも可能である。

２ 気筒
７ クランク軸
１５ 燃料噴射弁（燃料供給装置）
５０ ＥＣＵ（回転数算出部、燃料供給量算出部）
ＳＮ２ クランク角センサ
Ｄ１〜Ｄ６ 分割区間
Δｔ１〜Δｔ６ （各分割区間の）時間計測値
Ｒ 共振帯域

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置と、供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて回転するクランク軸とを備えたエンジンを制御する方法であって、クランク角の変化に基づいてエンジン回転数を算出する回転数算出工程と、前記回転数算出工程で算出したエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定工程とを含み、前記回転数算出工程は、エンジン回転数がアイドル回転数未満である始動時にエンジン回転数を算出する始動時回転数算出工程と、エンジン回転数がアイドル回転数以上である通常運転時にエンジン回転数を算出する通常時回転数算出工程とを含み、前記通常時回転数算出工程では、所定のクランク角範囲を複数に分割した各分割区間の経過時間を計測して得られる複数の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出し、前記始動時回転数算出工程では、前記複数の分割区間のうち一部の分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出し、前記アイドル回転数よりも低い回転域の中で振動が大きくなり易い範囲として予め定められた共振帯域の下限回転数よりも回転数が低いエンジン始動時の初期に行われる前記燃料供給量設定工程では、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるように燃料の目標供給量を設定する、ことを特徴とするものである（請求項１）。

また、本発明は、気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置と、供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて回転するクランク軸とを備えたエンジンを制御する装置であって、クランク角の変化を検出するクランク角センサと、前記クランク角センサからの入力信号に基づいてエンジン回転数を算出する回転数算出部と、前記回転数算出部により算出されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定部とを備え、前記回転数算出部は、エンジン回転数がアイドル回転数以上である通常運転時に、所定のクランク角範囲を複数に分割した各分割区間の経過時間を計測して得られる複数の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出するとともに、エンジン回転数がアイドル回転数未満である始動時に、前記複数の分割区間のうち一部の分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出し、前記燃料供給量設定部は、前記アイドル回転数よりも低い回転域の中で振動が大きくなり易い範囲として予め定められた共振帯域の下限回転数よりも回転数が低いエンジン始動時の初期における燃料の目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定する、ことを特徴とするものである（請求項４）。

また、本発明では、エンジンの始動時に、前記のようにして算出された比較的正確なエンジン回転数に基づいて気筒に供給すべき燃料の目標供給量が設定されるので、実際のエンジン回転数に近い回転数に対応した適切な目標供給量を設定することができる。そして、この設定した目標供給量に従って気筒に燃料を供給することにより、始動時のエンジン回転数を狙いの態様で上昇させることができ、エンジンの始動性を良好に確保することができる。
特に、本発明では、振動が大きくなり易い共振帯域の下限回転数よりも回転数が低いエンジン始動時の初期において、燃料の目標供給量が、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定されるので、次サイクルの燃料供給に基づく燃焼により発生するトルクがパワートレインに大きな振動を引き起こすのを防止することができる。しかも、このような共振帯域を避けるための目標供給量の設定処理が、通常運転時より少ない数の分割区間の時間計測値から算出される比較的正確なエンジン回転数に基づいて行われるので、共振帯域内で燃焼が行われる事態を高い確率で回避することができ、エンジン始動時の振動を効果的に抑制することができる。

前記エンジンは圧縮着火式エンジンとすることができる。この場合、前記制御方法における始動時回転数算出工程では、前記燃料供給量設定工程により燃料の目標供給量が設定される気筒の圧縮行程の期間に含まれる少なくとも１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出することが好ましい（請求項２）。同様に、前記制御装置においける回転数算出部は、前記エンジンの始動時に、前記燃料供給量設定部により燃料の目標供給量が設定される気筒の圧縮行程の期間に含まれる少なくとも１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出することが好ましい（請求項５）。

前記制御方法において、より好ましくは、前記始動時回転数算出工程では、前記燃料供給量設定工程で燃料の目標供給量を設定するタイミングに最も近い特定の１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する（請求項３）。また、前記制御装置において、より好ましくは、前記回転数算出部は、前記エンジンの始動時に、前記燃料供給量設定部が燃料の目標供給量を設定するタイミングに最も近い特定の１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する（請求項６）。

２ 気筒
７ クランク軸
１５ 燃料噴射弁（燃料供給装置）
５０ ＥＣＵ（回転数算出部、燃料供給量設定部）
ＳＮ２ クランク角センサ
Ｄ１〜Ｄ６ 分割区間
Δｔ１〜Δｔ６ （各分割区間の）時間計測値
Ｒ 共振帯域

Claims (8)

1. 気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置と、供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて回転するクランク軸とを備えたエンジンを制御する方法であって、
   クランク角の変化に基づいてエンジン回転数を算出する回転数算出工程と、
   前記回転数算出工程で算出したエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を設定する燃料供給量設定工程とを含み、
   前記回転数算出工程は、エンジン回転数がアイドル回転数未満である始動時にエンジン回転数を算出する始動時回転数算出工程と、エンジン回転数がアイドル回転数以上である通常運転時にエンジン回転数を算出する通常時回転数算出工程とを含み、
   前記通常時回転数算出工程では、所定のクランク角範囲を複数に分割した各分割区間の経過時間を計測して得られる複数の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出し、
   前記始動時回転数算出工程では、前記複数の分割区間のうち一部の分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御方法において、
   前記エンジンは圧縮着火式エンジンであり、
   前記始動時回転数算出工程では、前記燃料供給量設定工程により燃料の目標供給量が設定される気筒の圧縮行程の期間に含まれる少なくとも１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
3. 請求項２に記載のエンジンの制御方法において、
   前記始動時回転数算出工程では、前記燃料供給量設定工程で燃料の目標供給量を設定するタイミングに最も近い特定の１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの制御方法において、
   前記アイドル回転数よりも低い回転域の中で振動が大きくなり易い範囲として予め定められた共振帯域の下限回転数よりも回転数が低いエンジン始動時の初期に行われる前記燃料供給量設定工程では、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるように燃料の目標供給量を設定する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
5. 気筒と、気筒に燃料を供給する燃料供給装置と、供給された燃料の燃焼エネルギーを受けて回転するクランク軸とを備えたエンジンを制御する装置であって、
   クランク角の変化を検出するクランク角センサと、
   前記クランク角センサからの入力信号に基づいてエンジン回転数を算出する回転数算出部と、
   前記回転数算出部により算出されたエンジン回転数に基づいて、前記燃料供給装置から気筒に供給すべき燃料の目標供給量を算出する燃料供給量算出部とを備え、
   前記回転数算出部は、エンジン回転数がアイドル回転数以上である通常運転時に、所定のクランク角範囲を複数に分割した各分割区間の経過時間を計測して得られる複数の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出するとともに、エンジン回転数がアイドル回転数未満である始動時に、前記複数の分割区間のうち一部の分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 請求項５記載のエンジンの制御装置において、
   前記エンジンは圧縮着火式エンジンであり、
   前記回転数算出部は、前記エンジンの始動時に、前記燃料供給量設定部により燃料の目標供給量が設定される気筒の圧縮行程の期間に含まれる少なくとも１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
7. 請求項６に記載のエンジンの制御装置において、
   前記回転数算出部は、前記エンジンの始動時に、前記燃料供給量設定部が燃料の目標供給量を設定するタイミングに最も近い特定の１つの分割区間の時間計測値に基づいてエンジン回転数を算出する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記燃料供給量設定部は、前記アイドル回転数よりも低い回転域の中で振動が大きくなり易い範囲として予め定められた共振帯域の下限回転数よりも回転数が低いエンジン始動時の初期における燃料の目標供給量を、次サイクルの燃料供給時のエンジン回転数が前記共振帯域から外れるような値に設定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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