JP2018197530A - エンジンの制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】欠歯を有するタイミングロータと、そのタイミングロータの歯の通過に応じてパルス信号を出力するクランク角センサとを備えたエンジンにおいて、欠歯の誤検出を抑制する。
【解決手段】アイドリングストップ制御において、エンジンを再始動する始動要求があった際に、その始動要求があってからクランクシャフトが所定クランク角（例えば３６０°ＣＡ）を回転するまでの期間（クランク回転速度が欠歯検出可能な速度まで上昇する期間）は欠歯検出を禁止する。また、今回のパルス入力間隔時間と前回のパルス入力間隔時間との比であるパルス間隔比が、所定の欠歯判定比が成立する値になったときに、その直前のパルス入力間隔時間（前回のパルス間隔時間）が所定の判定時間以上である場合には、欠歯検出を禁止する。
【選択図】図８

Description

本発明は、車両に搭載されるエンジンの制御装置に関する。
エンジン（内燃機関）においては、クランクシャフトに設けたタイミングロータおよびクランク角センサによってクランクシャフトのクランク位置を検出して、燃料噴射や点火を制御している。また、アイドリングストップ制御が実行可能なエンジンにあっては、エンジン停止時においてクランクシャフトのタイミングロータに設けられた欠歯およびカム角センサの出力から気筒判別を行ってエンジンの再始動制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−０６２８０２号公報
ところで、欠歯を有するタイミングロータおよびクランク角センサによってクランクシャフトのクランク位置を検出する場合、クランク回転速度が低速度で上死点（ＴＤＣ）を乗越えたときの回転速度低下や回転変動によって欠歯と誤って検出してしまい、クランク位置の検出精度が低下する場合がある。特に、スタータを用いずに燃焼のみでエンジン始動を行う場合、クランク回転速度が極低速度であり回転変動変化率が大きいため、上死点を乗越えた際の回転速度低下を欠歯と誤って検出する可能性が高い。そして、上死点乗越えを欠歯と誤検出すると、クランク位置を誤検出してしまい、エンジンの始動性が悪化する。
本発明は、そのような実情を考慮してなされたもので、欠歯を有するタイミングロータと、そのタイミングロータの歯の通過に応じてパルス信号を出力するクランク角センサとを備えたエンジンにおいて、欠歯の誤検出を抑制することが可能な制御装置を実現することを目的とする。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、アイドリングストップ制御において、スタータを用いずに燃焼のみでエンジンを再始動する場合など、クランク回転速度が低速度となる条件下では、タイミングロータの欠歯の検出（欠歯検出）を禁止することで、欠歯の誤検出を抑制することを特徴とする。
具体的には、本発明は、エンジンのクランクシャフトに設けられ、外周に複数の歯およびその歯のうち少なくとも１つが欠けている欠歯を有するタイミングロータと、前記タイミングロータの歯の通過に応じてパルス信号を出力するクランク角センサとを備えたエンジンに適用される制御装置であって、前記制御装置は、所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止し、前記エンジンの自動停止中に所定の自動再始動条件が成立したときに前記エンジンを自動再始動するアイドリングストップ制御が実行可能であり、前記エンジンの自動停止に伴うフューエルカット中に、前記自動再始動条件が成立したときには、その自動再始動条件が成立したときから前記クランクシャフトが所定クランク角以上回転するまでの期間は、前記クランク角センサが出力するパルス信号に基づく前記欠歯の検出を禁止するように構成されていることを特徴とする。
この発明によれば、欠歯の誤検出を抑制することができる。この点について説明する。まず、スタータを用いずに燃焼のみでエンジンを再始動する場合であっても、エンジンの再始動時においてクランク回転速度が上昇していくので、クランクシャフトがある程度回転したときに、クランク回転速度が、欠歯検出が可能な回転速度に到達するようになる。このような点に着目し、この発明では、始動要求があってからクランクシャフトが所定クランク角以上回転するまでの期間は欠歯検出を禁止しており、これにより欠歯の誤検出を抑制することが可能になる。
この発明において、上記所定クランク角については、上記した点を考慮して、自動再始動条件が成立したときからクランクシャフトの回転速度（クランク回転速度）が欠歯検出が可能な回転速度まで上昇する期間に基づいて設定する。
また、本発明は、エンジンのクランクシャフトに設けられ、外周に複数の歯およびその歯のうち少なくとも１つが欠けている欠歯を有するタイミングロータと、前記タイミングロータの歯の通過に応じてパルス信号を出力するクランク角センサとを備えたエンジンに適用される制御装置であって、前記制御装置は、前記クランク角センサからのパルス信号を入力するごとにパルス間隔時間を求めるとともに、今回のパルス間隔時間と前回のパルス間隔時間との比であるパルス間隔比を求め、そのパルス間隔比が所定の欠歯判定比が成立する値になったときに、このパルス間隔比を求めたときの前回のパルス間隔時間が所定の判定時間以上である場合は、前記クランク角センサが出力するパルス信号に基づく前記欠歯の検出を禁止するように構成されていることを特徴とする。
この発明によれば、欠歯の誤検出を抑制することができる。この点について説明する。まず、上死点乗越えの場合であっても、今回のパルス間隔時間と前回のパルス間隔時間との比であるパルス間隔比が欠歯判定比が成立する値となる場合がある。ただし、上死点乗越えの場合、クランク回転速度が遅いので、パルス間隔時間は、欠歯検出が可能なクランク回転速度でのパルス間隔時間よりも長くなる。このような点に着目し、この発明では、今回のパルス間隔時間と前回のパルス間隔時間との比であるパルス間隔比が所定の欠歯判定比が成立する値であるときに、前回のパルス間隔時間が所定の判定時間以上である場合は欠歯検出を禁止しており、これにより欠歯の誤検出を抑制することが可能になる。
この発明において、上記所定の判定時間については、上記した点を考慮して、欠歯を誤検出する可能性のあるクランク回転速度（クランクシャフトの回転速度）に基づいて設定する。
本発明によれば、欠歯を有するタイミングロータと、そのタイミングロータの歯の通過に応じてパルス信号を出力するクランク角センサとを備えたエンジンにおいて、欠歯の誤検出を抑制することができる。
本発明を適用するエンジンの概略構成図である。 クランクシャフトに設けたタイミングロータを示す図である。 カムシャフトに設けたタイミングロータを示す図である。 クランク信号、カム信号およびクランクカウンタなどの説明図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 パルス入力間隔時間の説明図である。 パルス入力時間間隔の説明図である。 ＥＣＵが実行する欠歯検出制御の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵが実行する欠歯検出制御の他の例を示すフローチャートである。 クランク回転速度と上死点でのパルス入力間隔比との関係を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
−エンジン−
図１は本発明を適用するエンジン（内燃機関）の概略構成を示す図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。
この例のエンジン１は、車両に搭載される４気筒（第１気筒＃１〜第４気筒＃４）の筒内噴射型エンジンであって、各気筒を構成するシリンダブロック１ａ内には上下方向に往復動するピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１ｃの往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。
クランクシャフト１５には、タイミングロータ１７が取り付けられている。タイミングロータ１７の外周には複数の歯（突起）１７ａが等角度ごとに設けられている。また、タイミングロータ１７は、歯１７ａが欠けている欠歯１７ｂを有している。具体的には、本実施形態のタイミングロータ１７には、図２に示すように、１０°ごとに３４枚の歯１７ａが設けられており、そのうちの２枚分の歯１７ａが欠けている欠歯１７ｂの角度範囲は３０°となっている。
タイミングロータ１７の側方近傍には、クランクシャフト１５の回転角つまりクランク位置を検出するクランク角センサ１０６が配置されている。クランク角センサ１０６は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にタイミングロータ１７の歯１７ａの通過に応じてパルス信号（以下、クランク信号ともいう）を出力する。クランク角センサ１０６が出力するクランク信号は後述するＥＣＵ(Electronic Control Unit)１００に入力され、エンジン回転数の算出に用いられる。また、ＥＣＵ１００においてクランク信号は、後述するカム信号とともに７２０°つまりクランクシャフト１５の２回転を１周期とするクランクカウンタの生成に用いられる（図４を参照）。エンジン１の運転中にはクランクカウンタに基づいて種々の制御が実行される。
また、クランクシャフト１５には、エンジン１の始動時（イグニッションＯＮによるエンジン始動時等）に起動されるスタータ（モータ）１０が接続されるようになっており、このスタータ１０によってクランクシャフト１５を強制的に回転させる（クランキング）ことができる。
エンジン１のシリンダブロック１ａにはエンジン冷却水の水温を検出する水温センサ１０１が配置されている。また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが設けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。エンジン１の燃焼室１ｄには点火プラグ３が配置されている。点火プラグ３の点火タイミングはイグナイタ４によって調整される。イグナイタ４はＥＣＵ１００によって制御される。
エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１と排気通路１２とが接続されている。吸気通路１１の一部は吸気ポート１１ａおよび吸気マニホールド１１ｂによって形成されている。また、排気通路１２の一部は排気ポート１２ａおよび排気マニホールド１２ｂによって形成されている。
エンジン１の吸気通路１１には、吸気を濾過するエアクリーナ（図示せず）、エアフロメータ１０２、吸気温センサ１０３、および、エンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ５などが配置されている。スロットルバルブ５はスロットルモータ６によって駆動される。スロットルバルブ５の開度はスロットル開度センサ１０４によって検出される。スロットルバルブ５のスロットル開度はＥＣＵ１００によって制御される。なお、排気通路１２には、三元触媒、空燃比センサ、およびＯ2センサなどが配置されている。
上記吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間に吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間に排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより排気通路１２と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１３および排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転がタイミングチェーン等を介して伝達される吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の各回転によって行われる。
吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２は、それぞれクランクシャフト１５の１／２の回転速度で回転し、ピストン１ｃが吸気、圧縮、膨張および排気の各行程を行う間に１回転して、それぞれの気筒の吸気行程で吸気バルブ１３を開き、排気行程で排気バルブ１４を開くようになっている。吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２は、クランクシャフト１５が２回転（７２０°回転）する１燃焼サイクルに１回転する。
このようにして回転する吸気カムシャフト２１には、図３に示すように、外周に３つの突出部１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されたタイミングロータ１８が取り付けられており、その側方近傍にカム角センサ１０７が配置されている。
カム角センサ１０７は、磁気抵抗素子型（Magneto Resistive Element：ＭＲＥ）のセンサであって、タイミングロータ１８の回転に伴い、３つの突出部１８ａ，１８ｂ，１８ｃがそれぞれ通過するのに対応して、図４に示すような矩形波状の信号（カム信号）を出力する。すなわち、カム角センサ１０７は、タイミングロータ１８の各突出部１８ａ，１８ｂ，１８ｃの通過に応じてタイミングロータ１８の回転角に対応する期間、ハイ（Ｈｉ）信号を出力し、隣り合う突出部の間ではロー（Ｌｏ）信号を出力する。
上記したように吸気カムシャフト２１の１回転は、クランクシャフト１５の２回転に対応するので、タイミングロータ１８の突出部１８ａの通過に対応してカム信号は、例えばクランク角で１８０°の期間、Ｈｉになる。次に、２つの突出部１８ａ，１８ｂの間でクランク角では例えば６０°の期間、Ｌｏになり、突出部１８ｂの通過に対応してクランク角では、例えば１２０°の期間、Ｈｉになる、というようにカム信号はＨｉ，Ｌｏの反転を繰り返す。
このようなカム信号の出力（Ｈｉ，Ｌｏ）、およびその反転の際の出力（Ｈｉ→Ｌｏ、Ｌｏ→Ｈｉ）から、タイミングロータ１８の回転角、つまり吸気側のカム位相を検出することができる。そして、そのカム信号とクランク信号とを用いてクランクカウンタを生成し、このクランクカウンタに基づいてエンジン１の燃料噴射および点火の制御などを好適なタイミングで行うことができる。
具体的に、例えば、図４に示すように、クランクカウンタは、第１気筒＃１の圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）を基準（０）として生成される。このときカム角センサ１０７は、タイミングロータ１８の突出部１８ｂの終端部のエッジの通過に対応して、Ｈｉ→Ｌｏの信号（カムエッジ信号）を出力し、このカムエッジ信号の入力に応じてＥＣＵ１００はクランクカウンタをリセットする。
その後、クランクカウンタは、クランク角センサ１０６からのクランク信号の入力に応じてカウントアップされる。なお、クランクカウンタは、クランク信号が入力する１０°ＣＡごとカウントアップされる１０°ＣＡカウンタと、クランク信号が３回入力するごとに（３０°ＣＡごとに）カウントアップされる３０°ＣＡカウンタとがあり、エンジン１の始動時やアイドル運転時など所定の低回転域では１０°ＣＡカウンタが用いられ、それ以外の回転域では３０°ＣＡカウンタが用いられる。
図４に示す例では１０°ＣＡカウンタのカウンタ値で１２〜１４および４８〜５０の部分が、タイミングロータ１７の欠歯１７ｂに相当し、ここではクランク信号が所定期間、抜け落ちることによって、ＥＣＵ１００が欠歯であることを検出できる。このクランクカウンタの欠歯相当部においてカム信号がＨｉであれば、ＥＣＵ１００は、１０°ＣＡカウンタのカウンタ値が１２〜１４である（３０°ＣＡカウンタのカウンタ値は４である）と認識し、カム信号がＬｏであれば、１０°ＣＡカウンタのカウンタ値が４８〜５０である（３０°ＣＡカウンタのカウンタ値は５である）と認識する。
そして、クランクシャフト１５が２回転して、１０°ＣＡカウンタが、欠歯相当部における疑似カウントを含めて７１カウントされた後に（または３０°ＣＡカウンタが２３カウントされた後に）、それらのカウンタ値が「０」にリセットされる（７２０→０°ＣＡ）。このように、クランクカウンタは、互いに１８０°ＣＡずつ位相のずれた４つの気筒が、順番に（本実施形態では第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第２気筒＃２の順に）１回の燃焼サイクルを行う間、カウントアップされる。
そして、エンジン１には燃焼室１ｄ内に燃料を直接噴射することが可能なインジェクタ２が配置されている。インジェクタ２は各気筒ごとに設けられている。インジェクタ２には、燃料タンク（図示せず）に貯留の燃料が供給され、これによって、燃焼室１ｄ内に混合気（燃料＋空気）が形成される。この混合気は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１ｃが往復動され、クランクシャフト１５が回転されてエンジン１の駆動力（出力トルク）が得られる。燃焼室１ｄ内で燃焼した燃焼ガスは、排気バルブ１４の開弁にともない排気通路１２に排出される。なお、４気筒のエンジン１では、クランクシャフト１５の１回転（３６０°回転）において燃料噴射および点火による燃焼（着火）が２回行われる。
本実施形態では、第１気筒＃１→第３気筒＃３→第４気筒＃４→第２気筒＃２の順に、それぞれ吸気、圧縮、膨張および排気の４つの行程からなる１回の燃焼サイクルが行われる。これによりクランクシャフト１５の回転速度は各気筒＃１〜＃４の膨張行程の前半（ＴＤＣ（上死点）に達するまで）において上昇し、膨張行程の後半（ＴＤＣを通過した後）において下降するというように周期的に変化する。
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、各部を制御するためのプログラムなどを記憶するＲＯＭ(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)、および入出力インターフェースなどを備えている。
ＲＯＭには、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。また、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の停止時などにおいて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。
ＥＣＵ１００には、図５に示すように、水温センサ１０１、エアフロメータ１０２、吸気温センサ１０３、スロットル開度センサ１０４、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１０５、クランク角センサ１０６、カム角センサ１０７、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）１０８、車両の車速に応じた信号を出力する車速センサ１０９、および、ブレーキペダルの操作量に応じた信号を出力するブレーキペダルセンサ１１０などの各種のセンサが接続されており、これらの各センサ（スイッチ類も含む）からの信号がＥＣＵ１００に入力される。
また、ＥＣＵ１００には、エンジン１のスロットルバルブ５を開閉駆動するスロットルモータ６、インジェクタ２、および点火プラグ３のイグナイタ４などが接続されている。
さらに、ＥＣＵ１００には、欠歯検出開始許可カウンタ１２０を有する。この欠歯検出開始許可カウンタ１２０は、エンジン１の始動要求があった時点（後述する自動再始動条件が成立した時点）から加算が開始され、クランク角センサ１０６が出力するパルス信号の入力に応じて、例えば１０°ＣＡごとにカウントアップされるカウンタである。
そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ５の開度制御（吸入空気量制御（スロットルモータ６の駆動制御））、燃料噴射量制御（インジェクタ２の開閉制御）、点火時期制御（点火プラグ３の駆動制御）などを含むエンジン１の各種制御を実行する。
さらに、ＥＣＵ１００は、下記の「アイドリングストップ制御」および「欠歯検出制御」を実行する。
［アイドリングストップ制御］
次に、ＥＣＵ１００が実行するアイドリングストップ制御について説明する。
アイドリングストップ制御にあっては、エンジン１のアイドリング運転状態からの自動停止、および、その自動停止状態からのエンジン１の自動再始動が行われる。
具体的には、エンジン１の運転中に所定の自動停止条件が成立したときにはエンジン１が自動的に停止される。自動停止条件としては、アクセル操作量が「０」であること、および車両の車速が所定車速以下であることなどの条件が挙げられる。これらの条件のすべてが成立すると自動停止条件が成立したと判定される。そして、自動停止条件が成立すると、インジェクタ２からの燃料噴射の停止（フューエルカット）が実行される。これによりエンジン１が停止する。
なお、上記自動停止条件は一例であって、適宜変更してもよい。例えば、自動停止条件には、ドライバのブレーキ操作状態、空調状態およびバッテリの充電状態（ＳＯＣ）などを含んでいてもよい。
また、エンジン１の自動停止後において、エンジン１の自動再始動条件が成立すると、エンジン１の自動再始動が行われる。自動再始動条件としては、上記自動停止条件のうちの１つでも成立しない場合に自動再始動条件が成立したと判定される。そして、自動再始動条件が成立するとエンジン１を再始動する。
なお、アイドリングストップ制御には、車両走行中に実行されるアイドリングストップ制御と、車両停車中に実行されるアイドリングストップ制御とが含まれる。
以上のアイドリングストップ制御において、エンジン１を再始動する場合、スタータ１０を用いずに燃焼のみでエンジン始動を行う。燃焼のみによるエンジン始動では、エンジン１のピストン位置が膨張行程にある気筒（膨張行程で停止している気筒）に対して燃料噴射および点火を行うことにより当該気筒において燃焼を発生させ、この燃焼の圧力でクランクシャフト１５を回転駆動することで、スタータ１０を使用せずにエンジン１を始動する。
−欠歯検出制御−
まず、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、アイドリングストップ制御でのエンジン１の停止時に、クランク角センサ１０６が出力するパルス信号に基づいてクランク位置を認識して記憶している。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１の再始動時において、クランク角センサ１０６が出力するパルス信号に基づいて、クランクシャフト１５に設けたタイミングロータ１７の欠歯１７ｂ（クランク位置の基準位置：以下、単に「欠歯」ともいう）を検出し、この欠歯検出結果からクランク位置を算出（特定）する。その算出したクランク位置に対して当該ＥＣＵ１００が現在認識しているクランク位置がずれているか否かをチェックし、そのチェック結果により、クランク位置にずれがある場合は、クランク位置を修正するという制御を実行する。
ここで、アイドリングストップ制御においてエンジン１を再始動する際に、ピストン位置が膨張行程にある気筒に対して燃料噴射および点火を行うエンジン始動（燃焼のみでのエンジン始動）を実行する場合、クランク回転速度（クランクシャフト１５の回転速度）が極低速度であり回転変動変化率が大きいため、上死点を乗越えた際の回転速度低下を欠歯と誤って検出する場合がある。この点について説明する。
まず、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ１０６からのパルス信号を入力するごとに、今回のパルス入力と前回のパルス入力との間隔時間であるパルス間隔時間を求めるとともに、今回のパルス間隔時間と前回のパルス間隔時間との比（パルス間隔比）を求めて欠歯検出を行っている。具体的には、図６および図７（Ａ）に示すように、今回パルス入力間隔時間ＴA0と前回のパルス入力間隔時間ＴA-1との比（ＴA0／ＴA-1）が所定の判定値（この例では例えば２．４）以上である場合は欠歯と検出するようにしている。
しかしながら、図７（Ｂ）に示すように、上死点乗越えの場合（図６の２点鎖線を参照）にも、パルス入力間隔時間の比（ＴB0／ＴB-1）が、欠歯の場合と同じような状況となる場合があり、こうした状況になると、上死点乗越えと欠歯とを判別することができなくなり、上死点乗越えを欠歯と誤って検出する場合がある。そして、上死点乗越えを欠歯と誤検出すると、クランク位置を誤検出してしまい、エンジン１の始動性が悪化するという問題がある。
本実施形態では、そのような問題を解決するために、アイドリングストップ制御において燃焼のみでエンジン１を再始動する場合など、クランク回転速度が低速度となる条件下では欠歯検出を禁止することにより、欠歯の誤検出を抑制している。
その具体的な制御（欠歯検出制御）の例について以下に説明する。
［欠歯検出制御（１）］
ＥＣＵ１００が実行する欠歯検出制御の一例について図８のフローチャートを参照して説明する。図８の制御ルーチンは、ＥＣＵ１００において所定クランク角（例えば１０°ＣＡ）ごとに繰り返して実行される。
図８の制御ルーチンが開始されると、まずは、ステップＳＴ１０１において、アイドリングストップ制御でのフューエルカット中（エンジン１の自動停止中）であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合、ステップＳＴ１０２に進む。
ステップＳＴ１０２では、欠歯検出開始許可カウンタ１２０のカウンタ値を「０」にリセットする。さらに、ステップＳＴ１０３において欠歯検出を禁止する。このように、アイドリングストップ制御でのフューエルカット中には欠歯検出を禁止する。
一方、ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまりエンジン１の始動要求があって（自動再始動条件が成立して）、燃料噴射および点火を再開する場合はステップＳＴ１０４に進む。なお、燃料噴射および点火は、エンジン１のピストン位置が膨張行程にある気筒に対して行う。
ステップＳＴ１０４では、欠歯検出開始許可カウンタ１２０を加算する。その後に、ステップＳＴ１０５に進む。
ステップＳＴ１０５では、欠歯検出開始許可カウンタ１２０のカウンタ値が、欠歯検出許可閾値以上であるか否かを判定する。欠歯検出許可閾値の詳細については後述する。
ステップＳＴ１０５の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（欠歯検出開始許可カウンタ１２０のカウンタ値＜欠歯検出許可閾値である場合）、ステップＳＴ１０３に戻って欠歯検出の禁止を継続する。なお、欠歯検出の禁止中は、カム角センサ１０７のカム信号に基づいて、現在のクランク位置が正しいか否かを判定する。
そして、始動要求があった後、クランクシャフト１５の回転により、欠歯検出開始許可カウンタ１２０のカウンタ値が加算されてゆき、その欠歯検出開始許可カウンタ１２０のカウンタ値が欠歯検出許可閾値以上（欠歯検出開始許可カウンタ１２０のカウンタ値≧欠歯検出許可閾値）となったとき（ステップＳＴ１０５の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）なったとき）に欠歯検出を許可する（ステップＳＴ１０６）。
欠歯検出許可となると、ステップＳＴ１０７において欠歯検出を実行する。具体的には、クランク角センサ１０６からのパルス信号に基づいて、今回のパルス入力間隔時間と前回のパルス入力間隔時間との比が所定の判定値（この例では例えば２．４）以上になったときに欠歯（クランク位置の基準位置）と判定する。この欠歯判定に基づいてクランク位置を算出する（ステップＳＴ１０８）。そして、このようにして検出したクランク位置を用いて、現在認識しているクランク位置がずれているか否かをチェックし、そのチェック結果により、クランク位置にずれがある場合は、クランク位置を修正する。
［欠歯検出許可閾値］
次に、上記ステップＳＴ１０５の判定に用いる欠歯検出許可閾値について説明する。まず、スタータ１０を用いずに燃焼のみでエンジン１を再始動する場合であっても、燃料噴射および点火により、例えば、２回着火すると、タイミングロータ１７の欠歯１７ｂの検出が可能なクランク回転速度にまで上昇するようになる。このような点に着目して、４気筒のエンジン１の場合は、始動要求があった後、クランクシャフト１５が３６０°回転（１回転）するまでの期間は欠歯検出を禁止するようにしている。つまり、本実施形態では、始動要求があった後にクランクシャフト１５が３６０°以上回転したときに欠歯検出を許可するようにしている。こうした点から、本実施形態では、ステップＳＴ１０５の判定に用いる欠歯検出許可閾値を３６［３６０°／１０°（欠歯検出開始許可カウンタ１２０がカウントアップされるクランク角）］としている。
なお、図８のステップＳＴ１０１〜ステップＳＴ１０８がＥＣＵ１００によって実行されることにより、本発明の「エンジンの制御装置」が実現される。
（効果）
以上のように、この例の欠歯検出制御によれば、アイドリングストップ制御でのフューエルカット中に始動要求があった際に、その始動要求があってから（自動再始動条件が成立してから）、クランクシャフト１５が所定クランク角（３６０°ＣＡ）を回転するまでの期間（クランク回転速度が欠歯検出可能な速度まで上昇する期間）は欠歯検出を禁止しているので、上死点乗越えを欠歯と誤検出することを抑制することができる。これにより、アイドリングストップ制御において、スタータ１０を用いずに燃焼のみでエンジン１を再始動する場合であっても、エンジン１の再始動時におけるクランク位置の誤検出を抑制することができるので、エンジン１の始動性を向上させることができる。
［欠歯検出制御（２）］
次に、ＥＣＵ１００が実行する欠歯検出制御の他の例について図９のフローチャートを参照して説明する。図９の制御ルーチンは、ＥＣＵ１００にクランク角センサ１０６からのパルス信号が入力（パルス入力）されるごとに繰り返して実行される。また、ＥＣＵ１００は、図９の制御ルーチンを実行するごとに、今回のパルス入力と前回のパルス入力との間隔時間であるパルス間隔時間を計測する。その今回のパルス入力と前回のパルス入力とのパルス入力間隔時間を「今回のパルス入力間隔時間」という。
図９の制御ルーチンが開始されると、まずは、ステップＳＴ２０１において、欠歯判定比が成立した否かを判定する。具体的には、今回のパルス入力間隔時間と前回のパルス入力間隔時間との比（パルス入力間隔比）が所定の判定値（この例では例えば２．４）以上の値である場合は欠歯判定比成立と判定し、上記パルス入力間隔比が判定値未満の値である場合は欠歯判定比非成立と判定する。このステップＳＴ２０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（欠歯判定比非成立である場合）は、ステップＳＴ２０２に進む。
ステップＳＴ２０２では、欠歯検出フラグをＯＦＦにする。その後にステップＳＴ２０３に進む。
ステップＳＴ２０３では、パルス入力間隔時間（今回のパルス入力と前回のパルス入力との間の時間）が所定の判定時間以上であるか否かを判定する。このステップＳＴ２０３の判定に用いる判定時間は、上死点乗越えを欠歯と誤検出する場合と、誤検出しない場合とを判別するための閾値であって、クランク回転速度が低くてパルス入力間隔時間が判定時間以上である場合は上死点乗越えと判定される。この判定時間の設定方法については後述する。
ステップＳＴ２０３の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［パルス入力間隔時間≧判定時間］である場合）はステップＳＴ２０４に進む。ステップＳＴ２０４では、次回パルスでの欠歯検出フラグをＯＦＦにする。その後にリターンする。
以上のステップＳＴ２０１〜ステップＳＴ２０４の各処理は、パルス入力間隔時間が判定時間以上である場合（ステップＳＴ２０３の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合）、ステップＳＴ２０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となるまで繰り返して実行される。そして、こうした状況から、ステップＳＴ２０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）になった場合、つまりパルス入力間隔時間が判定時間以上である状態で、欠歯判定比が成立した場合はステップＳＴ２０６に進む。
ステップＳＴ２０６では、次回パルスでの欠歯検出フラグがＯＮであるか否かを判定する。この時点では、先のステップＳＴ２０４において、次回パルスでの欠歯検出フラグがＯＦＦとなっているので、ステップＳＴ２０６の判定結果が否定判定（ＮＯ）となってステップＳＴ２０２に戻り、欠歯検出フラグをＯＦＦにする。このように、欠歯判定比が成立しても、その直前のパルス入力間隔時間（前回のパルス入力時間間隔）が判定時間以上でクランク回転速度が遅い場合は欠歯検出を禁止する。この後に、ステップＳＴ２０３に進む。
ステップＳＴ２０３の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合、つまりパルス入力間隔時間が判定時間以上である場合は、ステップＳＴ２０４において次回パルスでの欠歯検出フラグがＯＦＦとされるので欠歯検出の禁止が継続される。なお、欠歯検出の禁止中は、カム角センサ１０７のカム信号に基づいて、現在のクランク位置が正しいか否かを判定する。
一方、ステップＳＴ２０３の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまりパルス入力間隔時間が判定時間未満である場合、ステップＳＴ２０５において、次回パルスでの欠歯検出フラグをＯＮとした後にリターンしてステップＳＴ２０１に戻る。ステップＳＴ２０１の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、ステップＳＴ２０１〜ステップＳＴ２０３およびステップＳＴ２０５の各処理が繰り返して実行される。そして、こうした状況から、ステップＳＴ２０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）になった場合、つまりパルス入力間隔時間が判定時間未満である状態で、欠歯判定比が成立した場合はステップＳＴ２０６に進む。
ステップＳＴ２０６では、次回パルスでの欠歯検出フラグがＯＮであるか否かを判定する。この時点では、先のステップＳＴ２０５において、次回パルスでの欠歯検出フラグがＯＮとなっているのでステップＳＴ２０７に進む。ステップＳＴ２０７では欠歯検出フラグをＯＮにする。このように欠歯判定比が成立した場合に、その直前のパルス入力間隔時間（前回のパルス入力間隔時間）が判定時間未満でクランク回転速度が速い場合には欠歯検出を許可する。そして、欠歯検出フラグがＯＮとなった時点で欠歯（クランク位置の基準位置）と判定する。この欠歯判定に基づいてクランク位置を算出し、その算出したクランク位置を用いて、現在認識しているクランク位置がずれているか否かをチェックし、そのチェック結果により、クランク位置にずれがある場合は、クランク位置を修正する。
［パルス入力間隔時間に対して設定する判定時間］
次に、ステップＳＴ２０３の判定に用いる判定時間の設定方法について説明する。
まず、上記上死点乗越えの場合、図１０に示すように、クランク回転速度が遅いと、上死点でのパルス入力間隔比（今回のパルス入力間隔時間と前回のパルス入力間隔時間との比）が所定値以上となる領域つまり欠歯判定比が成立する領域Ｆが存在する。この領域Ｆにあっては上死点乗越えを欠歯と誤検出する可能性がある。このような点を考慮して、領域Ｆについては欠歯検出を行わない領域とし、この欠歯を検出しない領域Ｆと欠歯を検出する領域とを判別するための閾値を設定する。具体的には、欠歯検出を行わない領域Ｆにおけるクランク回転速度の上限値にマージンを加えた値を閾値（図１０に示す破線）とする。そして、そのようにして求めた閾値を時間に換算し、この換算した時間を、欠歯と上死点乗越えと判別する判定時間として設定する。
なお、図１０に示す曲線Ｌは、クランク回転速度および上死点でのパルス入力間隔比をパラメータとして、それらクランク回転速度とパルス入力間隔比との関係を計算等によって取得しておき、その取得データをプロットすることにより作成した曲線である。
なお、図９のステップＳＴ２０１〜ステップＳＴ２０７がＥＣＵ１００によって実行されることにより、本発明の「エンジンの制御装置」が実現される。
（効果）
以上のように、この例の欠歯検出制御によれば、今回のパルス入力間隔時間と前回のパルス入力間隔時間との比（パルス間隔比）が判定値以上の値になったときに（パルス間隔比が所定の欠歯判定比が成立する値になったときに）、その直前のパルス入力間隔時間（前回のパルス間隔時間）が所定の判定時間以上である場合（クランク回転速度が遅い場合）には、上死点乗越えであるとして欠歯検出を禁止している。このような制御により、上死点乗越えを欠歯と誤検出することを抑制することができる。これにより、アイドリングストップ制御において、スタータ１０を用いずに燃焼のみでエンジン１を再始動する場合であっても、クランク位置の誤検出を抑制することができるので、エンジン１の始動性を向上させることができる。
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、以上の実施形態では、アイドリングストップ制御において、自動再始動条件が成立したときに、スタータ１０を用いずに燃焼のみでエンジン１を再始動する場合の例について説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、エンジン１の再始動にスタータ１０を用いる場合であっても、条件によってはクランク回転速度が遅くなるような場合があり、こうした場合にも本発明の制御装置は適用可能である。
以上の実施形態では、４気筒のエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば６気筒や８気筒などの他の任意の気筒数の多気筒エンジンにも適用可能である。
本発明は、に利用することができる。
１ エンジン
１５ クランクシャフト
１７ タイミングロータ
１７ａ 歯
１７ｂ 欠歯
１００ ＥＣＵ
１０６ クランク角センサ

Claims (4)

  1. エンジンのクランクシャフトに設けられ、外周に複数の歯およびその歯のうち少なくとも１つが欠けている欠歯を有するタイミングロータと、前記タイミングロータの歯の通過に応じてパルス信号を出力するクランク角センサとを備えたエンジンに適用される制御装置であって、
    前記制御装置は、所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止し、前記エンジンの自動停止中に所定の自動再始動条件が成立したときに前記エンジンを自動再始動するアイドリングストップ制御が実行可能であり、
    前記エンジンの自動停止に伴うフューエルカット中に、前記自動再始動条件が成立したときには、その自動再始動条件が成立したときから前記クランクシャフトが所定クランク角以上回転するまでの期間は、前記クランク角センサが出力するパルス信号に基づく前記欠歯の検出を禁止するように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
    前記所定クランク角は、前記自動再始動条件が成立したときから前記クランクシャフトの回転速度が欠歯検出が可能な回転速度まで上昇する期間に基づいて設定されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
  3. エンジンのクランクシャフトに設けられ、外周に複数の歯およびその歯のうち少なくとも１つが欠けている欠歯を有するタイミングロータと、前記タイミングロータの歯の通過に応じてパルス信号を出力するクランク角センサとを備えたエンジンに適用される制御装置であって、
    前記制御装置は、前記クランク角センサからのパルス信号を入力するごとにパルス間隔時間を求めるとともに、今回のパルス間隔時間と前回のパルス間隔時間との比であるパルス間隔比を求め、そのパルス間隔比が所定の欠歯判定比が成立する値になったときに、このパルス間隔比を求めたときの前回のパルス間隔時間が所定の判定時間以上である場合は、前記クランク角センサが出力するパルス信号に基づく前記欠歯の検出を禁止するように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
  4. 請求項３に記載のエンジンの制御装置において、
    前記所定の判定時間は、前記クランクシャフトの回転速度が、欠歯を誤検出する可能性のある回転速度に基づいて設定されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
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