JP2022108110A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン制御装置において、エンジン再始動時の制御構造を簡略化する。【解決手段】エンジン制御装置は、クランク角センサから出力されるクランク信号をカウントして、クランクシャフトの少なくともクランク角を特定する。また、エンジン制御装置は、エンジンが停止したときにクランクシャフトのクランク角を記憶し、エンジン再始動要求に応答してクランキングを開始する。そして、エンジン制御装置は、記憶したクランク角、及びクランク角センサから出力されるクランク信号に応じて制御パラメータを設定し、クランク角センサから出力されるクランク信号に同期して制御パラメータを逐次更新し始め、制御パラメータに応じてエンジンの燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンを電子制御するエンジン制御装置に関する。

電子制御式のエンジンでは、クランク角センサから出力されるクランク信号によりクランクシャフトの基準位置と回転角を検出し、カム角センサから出力されるカム信号で気筒判別を行っている。このような電子制御式のエンジンでは、エンジン再始動直後の気筒判別が行われるまでの間、特許文献１（特開２００６－２１４４０８号公報）に記載されるように、気筒判別後の通常制御とは異なる制御を実行し、再始動に要する時間を短縮していた。

特開２００６－２１４４０８号公報

しかしながら、エンジン再始動直後に特有の制御を実行すると、気筒判別後の通常制御とは異なることから、制御構造が複雑化し、今後ますます複雑化かつ大規模化する制御構造への対応が困難になるおそれがあった。

そこで、本発明は、エンジン再始動時の制御構造を簡略化した、エンジン制御装置を提供することを目的とする。

クランクシャフトと一体的に回転する円形プレートの外周端に複数の歯部が形成されたクランクシグナルプレートと、クランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサと、を備えたエンジンのエンジン制御装置は、クランク角センサから出力されるクランク信号をカウントして、クランクシャフトの少なくともクランク角を特定する。また、エンジン制御装置は、エンジンが停止したときにクランクシャフトのクランク角を記憶し、エンジン再始動要求に応答してクランキングを開始し、記憶したクランク角、及びクランク角センサから出力されるクランク信号に応じて制御パラメータを設定し、クランク角センサから出力されるクランク信号に同期して制御パラメータを逐次更新し始め、制御パラメータに応じてエンジンの燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する。

本発明によれば、エンジン制御装置において、エンジン再始動時の制御構造を簡略化することができる。

４サイクルエンジンの制御システムの一例を示す概略図である。 クランクシグナルプレートの一例を示す平面図である。 カムシグナルプレートの一例を示す平面図である。 エンジン制御で使用する各種パラメータの説明図である。 エンジン制御の概要を示すタイムチャートである。 エンジン停止処理の一例を示すフローチャートである。 エンジン制御処理の一例を示すフローチャートである。 エンジン制御処理の一例を示すフローチャートである。 歯欠け位置の直前でエンジンが停止したことを前提とした、エンジン再始動後の制御内容を示すタイムチャートである。 歯欠け位置でエンジンが停止したことを前提とした、エンジン再始動後の制御内容を示すタイムチャートである。 エンジンの逆転を検知するクランク角センサの一例を示す側面図である。 ２つのクランク角センサの出力信号の説明図である。 エンジン逆転を判定する回路構成の一例を示す説明図である。 クランク角の校正方法の説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、自動車などの車両に搭載された、４サイクルエンジンの制御システムの一例を示している。

エンジン１００は、シリンダブロック１１０と、ピストン１２０と、クランクシャフト１３０と、コネクティングロッド１４０と、シリンダヘッド１５０と、を備えている。シリンダブロック１１０には、ピストン１２０が往復動可能に嵌挿されるシリンダボア１１０Ａが形成されている。シリンダブロック１１０の下部には、図示しないベアリングを介して、シリンダブロック１１０に対して相対回転可能にクランクシャフト１３０が配置されている。そして、ピストン１２０は、コネクティングロッド１４０を介して、クランクシャフトに相対回転可能に連結されている。

シリンダヘッド１５０には、吸気を導入する吸気ポート１５０Ａと、排気を排出する排気ポート１５０Ｂと、が夫々形成されている。そして、シリンダヘッド１５０がシリンダブロック１１０の上面に締結されることで、シリンダブロック１１０のシリンダボア１１０Ａ、ピストン１２０の冠面及びシリンダヘッド１５０の下面によって区画される領域が燃焼室１６０として機能する。燃焼室１６０を臨む吸気ポート１５０Ａの開口端には、吸気カムシャフト１７０によって開閉駆動される吸気バルブ１８０が配設されている。また、燃焼室１６０を臨む排気ポート１５０Ｂの開口端には、排気カムシャフト１９０によって開閉駆動される排気バルブ２００が配設されている。

燃焼室１６０を臨むシリンダヘッド１５０の所定箇所には、燃焼室１６０に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁２１０と、燃料と吸気との混合気を点火する点火プラグ２２０と、が夫々取り付けられている。なお、燃料噴射弁２１０は、燃焼室１６０に燃料を直接噴射する構成に限らず、吸気ポート１５０Ａに燃料を噴射する構成、又はその両方を有する構成であってもよい。

クランクシャフト１３０の端部には、クランクシグナルプレート２３０が取り付けられている。クランクシグナルプレート２３０は、図２に示すように、円板形状のプレート部２３０Ａと、プレート部２３０Ａの外周端から半径外方に向かって任意の所定角度ごとに延びる複数の歯部２３０Ｂと、が一体化された被検知部材である。また、クランクシグナルプレート２３０には、歯部２３０Ｂの一部が欠損されることで、クランク角度３６０°における角度の基準を規定する歯欠け部２３０Ｃが形成されている。ここで、図２に示す一例では、歯欠け部２３０Ｃは、２つの歯部２３０Ｂを欠損させて形成されているが、任意数の歯部２３０Ｂを欠損させて歯欠け部２３０Ｃを形成するようにしてもよい。なお、プレート部２３０Ａが、円形プレートの一例として挙げられる。

４気筒エンジンの場合、クランクシグナルプレート２３０は、例えば、所定角度を１０°として、３４個の歯部２３０Ｂと、２個の歯部２３０Ｂが欠損された３０°に亘る歯欠け部２３０Ｃと、を有している。なお、クランクシグナルプレート２３０は、２つ以上の歯欠け部２３０Ｃを有していてもよい。

シリンダブロック１１０の下部であって、クランクシグナルプレート２３０の外周端に対面する所定箇所には、クランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知してパルス状のクランク信号ＣＲＳを出力する、クランク角センサ２４０が取り付けられている。

吸気カムシャフト１７０の端部には、カムシグナルプレート２５０が取り付けられている。カムシグナルプレート２５０は、図３に示すように、円板形状のプレート部２５０Ａと、プレート部２５０Ａの外周端の一部から半径外方に向かって延びる円弧形状の延設部２５０Ｂと、が一体化された被検知部材である。

また、シリンダヘッド１５０の上部であって、カムシグナルプレート２５０の外周端に対面する所定箇所には、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂを検知して、矩形形状のカム信号ＣＭＳを出力するカム角センサ２６０が取り付けられている。クランクシャフト１３０が２回転する間に、クランク角センサ２４０がクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを検知した２箇所の歯欠け位置において、例えば、１回転目の歯欠け位置でＬＯＷ信号を出力し、２回転目の歯欠け位置でＨＩＧＨ信号を出力するように、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂが設けられている。従って、カム角センサ２６０は、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂを検知したか否かに応じて、異なるレベルのカム信号ＣＭＳを出力する。

このため、このようなカム信号ＣＭＳを監視することで、吸気カムシャフト１７０の２倍の回転速度で回転するクランクシャフト１３０について、吸気カムシャフト１７０の０°～１８０°に対応する１回転目（０°～３６０°）の回転中であるか、吸気カムシャフト１７０の１８０°～３６０°に対応する２回転目（３６０°～７２０°）の回転中であるかを区別することができる。要するに、吸気カムシャフト１７０が１回転する間に、クランクシャフト１３０が１回転目の回転中であるか、クランクシャフト１３０が２回転目の回転中であるかを区別することができる。

なお、カムシグナルプレート２５０及びカム角センサ２６０は、吸気カムシャフト１７０に限らず、排気カムシャフト１９０に設けられていてもよい。また、カムシグナルプレート２５０は、図３に示す形状に限らず、１回転目の歯欠け位置と２回転目の歯欠け位置とで異なるレベルの信号を出力できれば、如何なる形状を有していてもよい。

クランク角センサ２４０のクランク信号ＣＲＳ、及びカム角センサ２６０のカム信号ＣＭＳは、マイクロコンピュータ２７０Ａを内蔵したエンジンコントロールモジュール２７０に夫々入力されている。また、エンジンコントロールモジュール２７０には、クランク角センサ２４０及びカム角センサ２６０の各出力信号に加えて、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２８０、エンジン１００の負荷Ｑを検出する負荷センサ２９０、エンジン１００の水温Ｔｗを検出する水温センサ３００、及び排気中の空燃比Ａ／Ｆを検出する空燃比センサ３１０の各出力信号が入力されている。ここで、エンジン１００の負荷Ｑとしては、例えば、吸気流量、吸気負圧、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、要求トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。なお、エンジンコントロールモジュール２７０が、エンジン制御装置の一例として挙げられる。

さらに、エンジンコントロールモジュール２７０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して、赤信号や渋滞などで車両が停止したときにエンジン１００を停止させ、サービスブレーキの作動を解除するとエンジン１００を再始動させる、アイドリングストップシステム３２０と接続されている。従って、エンジンコントロールモジュール２７０は、アイドリングストップシステム３２０から、エンジン１００を停止させるエンジン停止要求、及びエンジン１００を再始動させるエンジン再始動要求を受信することができる。なお、アイドリングストップシステム３２０は、公知のシステムであるため、その詳細な説明は省略する。

エンジンコントロールモジュール２７０は、マイクロコンピュータ２７０Ａの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムを実行することで、クランク角センサ２４０、カム角センサ２６０、回転速度センサ２８０、負荷センサ２９０、水温センサ３００及び空燃比センサ３１０の各出力信号に応じて、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０を夫々電子制御する。

このとき、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角センサ２４０のクランク信号ＣＲＳが１０°ごとに発生して分解能が低いことに鑑み、図４に示すように、マイクロコンピュータ２７０Ａに内蔵された逓倍回路（図示せず）を使用して、クランク信号ＣＲＳを１０逓倍（倍周）した逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成する。従って、逓倍クランク信号ＣＲＳ’は、クランクシャフト１３０が１°回転したことを示すこととなる。なお、逓倍クランク信号ＣＲＳ’は、クランク信号ＣＲＳを１０逓倍して生成する構成に限らず、クランク信号ＣＲＳを所定倍率で逓倍して生成するようにしてもよい。

ここで、逓倍回路は、連続した２つのクランク信号ＣＲＳの出力間隔を逐次計測し、直前のクランク信号ＣＲＳの出力間隔を１０逓倍した逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成する。また、逓倍回路は、連続した２つのクランク信号ＣＲＳが歯欠け位置を挟んだものである場合、その直前のクランク信号ＣＲＳの出力間隔を１０逓倍したクランク信号ＣＲＳ’を作成する。一方、逓倍回路は、歯欠け位置の直後においては、その直前が歯欠け位置で精度が劣るため、歯欠け位置の直前のクランク信号ＣＲＳの出力間隔を１０逓倍した逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成する。

また、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料噴射制御及び点火制御で使用するパラメータとして、図４に示すように、クランク信号カウンタ、クランク角、及びクランク角度カウンタを使用する。

クランク信号カウンタは、クランクシャフト１３０の回転角がクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃに対応する位置にあるか否かを判定する歯欠け判定のためのカウンタである。そして、クランク信号カウンタは、クランク信号ＣＲＳの入力に同期してカウントアップされ、その計数値が歯欠け判定閾値以上になった後、次回のクランク信号ＣＲＳの入力によってリセットされる。

クランク角は、例えば、＃１気筒の上死点（ＴＤＣ）を基点としてクランクシャフト１３０の０°～７２０°を周期的にカウントするカウンタである。そして、クランク角は、クランク信号ＣＲＳの入力に同期して角度認識値がカウントアップされ、＃１気筒の上死点が検知されたときにリセットされる。

クランク角度カウンタは、燃料噴射タイミング及び点火タイミングを制御するためのカウンタである。そして、クランク角度カウンタは、クランク信号ＣＲＳを１０逓倍した逓倍クランク信号ＣＲＳ’に同期してカウントアップされ、所定気筒の歯欠け判定が行われた後、次回のクランク信号ＣＲＳの入力によってリセットされる。このとき、クランク角度カウンタは、クランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを考慮して逐次更新される。なお、クランク角度カウンタが、制御パラメータの一例として挙げられる。

なお、クランク信号カウンタ、クランク角及びクランク角度カウンタは、エンジンコントロールモジュール２７０によってカウント及びリセットされてもよいし、専用の電子回路によってカウント及びリセットされてもよい。

エンジンコントロールモジュール２７０は、回転速度センサ２８０及び負荷センサ２９０から回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑを夫々読み込み、回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに基づいてエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を演算する。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、水温センサ３００から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗで補正した燃料噴射量を演算する。さらに、エンジンコントロールモジュール２７０は、回転速度Ｎｅ、負荷Ｑ及び燃料噴射量に基づいて、燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々演算する。

そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角度カウンタにより特定されるクランクシャフト１３０の回転角が燃料噴射タイミングになったとき、燃料噴射量に応じた制御信号を燃料噴射弁２１０に出力して、燃料噴射弁２１０から燃焼室１６０に燃料を噴射させる。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角度カウンタにより特定されるクランクシャフト１３０の回転角が点火タイミングになったとき、点火プラグ２２０に作動信号を出力して、燃料と吸気との混合気を点火する。このとき、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比センサ３１０から空燃比Ａ／Ｆを読み込み、排気中の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比に近づくように、燃料噴射弁２１０をフィードバック制御する。なお、エンジンコントロールモジュール２７０は、カム角センサ２６０の出力信号に応じて、燃料噴射及び点火を行う気筒を判別する。

エンジンコントロールモジュール２７０は、アイドリングストップシステム３２０からエンジン停止要求を受信すると、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０の作動を停止することでエンジン１００を停止させる。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、アイドリングストップシステム３２０からエンジン再始動要求を受信すると、図示しないスタータモータを作動させてクランキングを開始するとともに、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０を適宜作動させてエンジン１００を再始動させる。

ここで、図５を参照して、燃料噴射制御及び点火制御の概要について説明する。

エンジンコントロールモジュール２７０は、アイドリングストップシステム３２０からエンジン停止要求を受信すると、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０の作動を停止させてエンジン１００を停止させる。このとき、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００が完全に停止すると、そのときのクランク角を不揮発性メモリに記憶させる。

その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、アイドリングストップシステム３２０からエンジン再始動要求を受信すると、これに応答してクランキングを開始するとともに、不揮発性メモリからクランク角を読み出す。クランキングの開始後、エンジンコントロールモジュール２７０は、２回目のクランク信号ＣＲＳに同期して、クランク角に基づいてクランク角度カウンタを設定し、クランク角度カウンタを逐次更新し始める。２回目のクランク信号ＣＲＳに同期してクランク角度カウンタを設定する理由は、１回目のクランク信号ＣＲＳではその発生間隔が特定できず、逓倍クランク信号ＣＲＳ’を生成できないためである。

そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角度カウンタが各気筒の制御基準位置（図中の＃３ＲＥＦ、＃１ＲＥＦ参照）となったときに、エンジン１００の運転状態に応じて燃料噴射タイミング及び点火タイミングを設定する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角度カウンタが燃料噴射タイミング又は点火タイミングとなったときに、燃料噴射弁２１０又は点火プラグ２２０に作動信号を出力することで、エンジン１００の燃料噴射又は点火を実行する。

図６は、エンジンコントロールモジュール２７０のマイクロコンピュータ２７０Ａ（以下「エンジンコントロールモジュール２７０」と略記する。）が、アイドリングストップシステム３２０からエンジン停止要求を受信したことを契機として実行する、エンジン停止処理の一例を示している。なお、エンジンコントロールモジュール２７０は、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムによってエンジン停止処理を実行する。

ステップ１０（図６では「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、エンジンコントロールモジュール２７０が、エンジン１００を停止させるべく、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０の作動を停止させる。従って、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０の作動停止により、エンジン１００の回転速度が徐々に低下して完全に停止する。

ステップ１１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、エンジン１００が完全に停止したか否かを判定する。具体的には、エンジンコントロールモジュール２７０は、回転速度センサ２８０からエンジン１００の回転速度Ｎｅを読み込み、これが所定回転速度（例えば、「０」）になった状態が所定時間持続したときに、エンジン１００が完全に停止したと判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００が完全に停止したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１２へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００が完全に停止していないと判定すれば（Ｎｏ）、エンジン１００が完全に停止するまでステップ１１の処理を繰り返す。

ステップ１２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、エンジン１００が完全に停止したので、クランク角を不揮発性メモリに記憶させる。

かかるエンジン停止処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、アイドリングストップシステム３２０からエンジン停止要求を受信すると、エンジン１００を停止させてクランク角を不揮発性メモリに記憶する。従って、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００の再始動時に不揮発性メモリからクランク角を読み込むことで、クランク角を継続して利用することができる。

図７及び図８は、エンジンコントロールモジュール２７０が、アイドリングストップシステム３２０からエンジン再始動要求を受信したことを契機として実行する、エンジン制御処理の一例を示している。なお、エンジンコントロールモジュール２７０は、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムによってエンジン制御処理を実行する。

ステップ２０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、エンジン停止処理において不揮発性メモリに記憶させたクランク角を読み込む。このクランク角は、上述したように、クランク信号ＣＲＳに同期して逐次更新され始める。

ステップ２１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、クランク信号カウンタをリセット、即ち、クランク信号カウンタを「０」にする。
ステップ２２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、スタータモータに作動信号を出力することで、エンジン１００のクランキングを開始させる。

ステップ２３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、クランク信号カウンタを参照し、クランクシャフト１３０の回転角がクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃに対応する歯欠け位置にあるか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が歯欠け位置にあると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２４へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が歯欠け位置にないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２５へと進める。

ステップ２４では、エンジンコントロールモジュール２７０が、歯欠け位置のクランク角に基づいてクランク角度カウンタを設定する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ２６へと進める。

ステップ２５では、エンジンコントロールモジュール２７０が、歯欠け位置以外のクランク角に基づいてクランク角度カウンタを設定する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ２６へと進める。

ステップ２６では、エンジンコントロールモジュール２７０が、クランク角度カウンタに基づいて、クランクシャフト１３０の回転角がエンジン１００の制御基準位置になったか否かを判定する。ここで、制御基準位置は、エンジン１００の各気筒について制御タイミングの基点を規定する位置であって、例えば、設計者などが設計時に定めた位置である。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が制御基準位置になったと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２７へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が制御基準位置になっていないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２８へと進める。

ステップ２７では、エンジンコントロールモジュール２７０が、回転速度センサ２８０及び負荷センサ２９０から回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑを夫々読み込み、制御基準位置を基点とした燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々設定する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ２８へと進める。

ステップ２８では、エンジンコントロールモジュール２７０が、クランク角度カウンタに基づいて、クランクシャフト１３０の回転角が燃料噴射タイミングになったか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が燃料噴射タイミングになったと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２９へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が燃料噴射タイミングになっていないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ３０へと進める。

ステップ２９では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料噴射弁２１０に作動信号を出力することで、燃料噴射弁２１０から燃焼室１６０に燃料を噴射させる。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ３０へと進める。

ステップ３０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、クランク角度カウンタに基づいて、クランクシャフト１３０の回転角が点火タイミングになったか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が点火タイミングになったと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３１へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が噴射タイミングになっていないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ３２へと進める。

ステップ３１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、点火プラグ２２０に作動信号を出力することで、燃料と吸気との混合気を火花着火して点火させる。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ３２へと進める。

ステップ３２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、アイドリングストップシステム３２０からエンジン停止指令を受信したか否かを介して、エンジン１００を停止させるか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００を停止させると判定すれば（Ｙｅｓ）、エンジン制御処理を終了させる。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００を停止させないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２６へと戻す。なお、エンジンコントロールモジュール２７０は、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに操作されたときにも、エンジン制御処理を終了させるようにしてよい。

かかるエンジン制御処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００を再始動させる際、不揮発性メモリからクランク角を読み込んで、エンジン停止時におけるクランク角を引き続いて利用できるようにする。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク信号カウンタをリセットするとともに、エンジン１００のクランキングを開始させる。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角が歯欠け位置にあれば、歯欠け位置のクランク角からクランク角度カウンタを設定し、クランクシャフト１３０の回転角が歯欠け位置になければ、歯欠け位置以外のクランク角からクランク角度カウンタを設定する。従って、エンジンコントロールモジュール２７０は、これ以降の処理において、クランク角度カウンタを使用してエンジン１００の燃料噴射制御及び点火制御を行うことができる。

そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角度カウンタを使用して、クランクシャフト１３０の回転角が制御基準位置にあるか否かを判定し、クランクシャフト１３０の回転角が制御基準位置にあれば、エンジン１００の運転状態に応じて燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々設定する。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角度カウンタを使用して、クランクシャフト１３０の回転角が燃料噴射タイミング又は点火タイミングにあるか否かを判定し、クランクシャフト１３０の回転角が噴射タイミング又は点火タイミングにあれば、燃料噴射又は点火を実行する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００が停止するまで、クランクシャフト１３０の回転角が制御基準位置、噴射タイミング及び点火タイミングにあるか否かの判定、並びにその処理を繰り返し実行する。

従って、アイドリングストップシステム３２０からのエンジン再始動要求に応答してエンジン１００を再始動した直後であっても、従来技術とは異なり、クランク角度カウンタを使用して燃料噴射及び点火を制御することができる。このため、エンジン１００の再始動直後の処理及びその後の処理において、共通する１つの制御パラメータを使用して燃料噴射制御及び点火制御を行うことができ、エンジン再始動時の制御構造を簡略化することができる。また、制御構造が簡略化されることから、今後ますます複雑かつ大規模化する制御構造にも容易に対応することもできる。

ここで、本実施形態の作用及び効果について理解を容易ならしめることを目的として、具体的な例を示す図９及び図１０を参照して、エンジン１００の再始動後の制御内容を詳述する。

図９は、エンジン１００が歯欠け位置の直前で停止したことを前提とした、エンジン１００の再始動後の制御内容のタイムチャートを示している。

エンジン１００のクランキングによりクランクシャフト１３０が回転し始めると、これと一体化されたクランクシグナルプレート２３０も回転し始め、クランク角センサ２４０がクランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知してクランク信号ＣＲＳを出力する。クランク信号ＣＲＳが出力されると、これと同期してクランク信号カウンタ及びクランク角が更新される。このとき、クランク信号ＣＲＳの出力間隔が特定できないため、逓倍回路によるクランク信号ＣＲＳの１０逓倍は開始されず、クランク角度カウンタはリセットされた状態のままとなる。

クランクシャフト１３０が更に回転すると、その回転角がクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃに対応する位置となり、クランク角センサ２４０は、歯部２３０Ｂを検知できないことから、クランク信号ＣＲＳを出力しなくなる。このとき、クランククランク信号カウンタは、クランク信号ＣＲＳが出力されないため、従前の計数値を保ったままとなる。

そして、クランクシャフト１３０が更に回転して、その回転角がクランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂに対応する位置になると、クランク角センサ２４０がクランク信号ＣＲＳを出力し、クランク信号カウンタがカウントアップされる。クランクシャフト１３０が更に回転してクランク角センサ２４０から次のクランク信号ＣＲＳが出力されると、そのときのクランク角に基づいてクランク角が設定される。その後、クランク角度カウンタを使用して、上述したような燃料噴射制御及び点火制御が行われる。

従って、エンジン１００が歯欠け位置の直前で停止しても、エンジン１００の始動直後から問題なく燃料噴射制御及び点火制御を行うことができる。なお、エンジン１００は、歯欠け位置の直前に限らず、隣接する歯欠け位置の間で停止しても、エンジン１００の始動直後から問題なく燃料噴射制御及び点火制御を行うことができることを理解できるであろう。

図１０は、エンジン１００が歯欠け位置で停止したことを前提とした、エンジン１００の再始動後の制御内容のタイムチャートを示している。

エンジン１００のクランキングによりクランクシャフト１３０が回転し始めると、これと一体化されたクランクシグナルプレート２３０も回転し始めるが、クランク角センサ２４０がクランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知しないことから、クランク角センサ２４０はクランク信号ＣＲＳを出力しない。クランクシャフト１３０が更に回転すると、クランク角センサ２４０がクランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知してクランク信号ＣＲＳを出力し、クランク信号カウンタがカウントアップされる。このとき、クランク信号ＣＲＳの出力間隔が特定できないため、逓倍回路によるクランク信号ＣＲＳの１０逓倍は開始されず、クランク角度カウンタはリセットされた状態のままとなる。

クランクシャフト１３０が更に回転すると、その回転角がクランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂに対応する位置となり、クランク角センサ２４０がクランク信号ＣＲＳを出力し、クランク信号カウンタがカウントアップされる。このとき、クランク信号ＣＲＳの出力間隔が特定できないことから、逓倍回路によるクランク信号ＣＲＳの１０逓倍が相変わらず開始されず、クランク角度カウンタはリセットされた状態のままとなる。そして、クランクシャフト１３０が更に回転して次のクランク信号ＣＲＳが出力されると、クランク信号カウンタがカウントアップされるとともに、そのときのクランク角からクランク角度カウンタが設定される。このとき、クランク信号ＣＲＳの出力間隔が特定できたので、逓倍回路によるクランク信号ＣＲＳの１０逓倍が開始され、これによってクランク角度カウンタが逐次更新され始める。その後、クランク角度カウンタを使用して、上述したような燃料噴射制御及び点火制御が行われる。

従って、エンジン１００が歯欠け位置で停止しても、エンジン１００の始動直後から問題なく燃料噴射制御及び点火制御を行うことができることを理解できるであろう。

ところで、エンジン１００を停止させるとき、クランクシャフト１３０の回転角が特定位相又は極大エネルギ位相となると、エンジン１００が逆転を起こす可能性がある。この場合、クランク角センサ２４０はエンジン１００の逆転を検知することはできず、クランク角センサ２４０から出力されるクランク信号ＣＲＳの出力間隔が変動するに留まる。そして、クランク信号ＣＲＳの出力間隔が変動すると、これと同期してカウントアップするクランク信号カウンタ及びクランク角、特に、クランク角の信頼性が低下して、燃料噴射制御及び点火制御の精度が低下するおそれがある。

そこで、シリンダブロック１１０の下部であって、クランクシグナルプレート２３０の外周端に対面する所定箇所には、クランク角センサ２４０に代えて、図１１に示すように、第１のクランク角センサ３４０及び第２のクランク角センサ３５０が夫々取り付けられている。第１のクランク角センサ３４０及び第２のクランク角センサ３５０は、クランクシャフト１３０の回転中心を通る軸線について所定の位相差Δθを付けて配置、例えば、隣接する歯部２３０Ｂの間隔だけ隔てて配置されている。

第１のクランク角センサ３４０は、クランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知してパルス状の第１のクランク信号ＣＲＳ１を出力し、第２のクランク角センサ３５０は、クランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知して第２のクランク信号ＣＲＳ２を出力する。なお、単一のクランク角センサ２４０が、例えば、１／４位相差を有する２つのクランク信号、即ち、第１のクランク信号ＣＲＳ１及び第２のクランク信号ＣＲＳ２を出力可能であれば、これを使用してもよい。ここで、第１のクランク角センサ３４０が、クランク角センサの一例として挙げられ、第２のクランク角センサ３５０が、他のクランク角センサの一例として挙げられる。

第１のクランク信号ＣＲＳ１及び第２のクランク信号ＣＲＳ２の波形は、図１２に示すように、例えば、１／４位相差を有している。従って、エンジン１００が正転している場合、第１のクランク信号ＣＲＳ１の立ち上がり→第２のクランク信号ＣＲＳ２の立ち上がり→第１のクランク信号ＣＲＳ１の立ち下がり→第２のクランク信号ＣＲＳ２の立ち下がりという順序で信号が発生する。

一方、エンジン１００の停止直前の揺り戻しによって逆転している場合、第２のクランク信号ＣＲＳ２の立ち上がり→第１のクランク信号ＣＲＳ１の立ち上がり→第２のクランク信号ＣＲＳ２の立ち下がり→第１のクランク信号ＣＲＳ１の立ち下がりという順序で信号が発生する。このように、正転状態での信号発生順序と逆転状態での信号発生順序とが異なる特性を利用して、エンジン１００の正転と逆転とを区別することができる。

正転と逆転とを区別するため、以下のような方法も考えられる。エンジン１００が正転している場合、第１のクランク信号ＣＲＳ１がＨＩＧＨの状態で第２のクランク信号ＣＲＳ２が立ち上がり、第２のクランク信号ＣＲＳ２がＬＯＷの状態で第１のクランク信号ＣＲＳ１が立ち上がる。一方、エンジン１００が逆転している場合、第１のクランク信号ＣＲＳ１がＨＩＧＨの状態で第２のクランク信号ＣＲＳ２が立ち下がり、第２のクランク信号ＣＲＳ２がＬＯＷの状態で第１のクランク信号ＣＲＳ１が立ち下がる。このように、正転状態での信号発生形態と逆転状態での信号発生形態とが異なる特性を利用して、エンジン１００の正転と逆転とを区別することもできる。

図１３は、第１のクランク角センサ３４０及び第２のクランク角センサ３５０の各出力信号から、エンジン１００の正転及び逆転を判定する回路構成の一例を示している。

第１のクランク角センサ３４０の第１のクランク信号ＣＲＳ１、及び第２のクランク角センサ３５０の第２のクランク信号ＣＲＳ２は、Ｄフリップフロップ３６０に夫々入力されている。Ｄフリップフロップ３６０は、第１のクランク信号ＣＲＳ１及び第２のクランク信号ＣＲＳ２に公知の論理処理を施すことで、エンジン１００が逆転している場合に逆転信号（ＨＩＧＨ信号）を出力する。従って、エンジンコントロールモジュール２７０のマイクロコンピュータ２７０Ａは、Ｄフリップフロップ３６０から出力される信号を監視することで、エンジン１００が正転しているか逆転しているかを判定することができる。なお、エンジンコントロールモジュール２７０のマイクロコンピュータ２７０Ａは、Ｄフリップフロップ３６０を使用せずに、第１のクランク角センサ３４０及び第２のクランク角センサ３５０の各出力信号を読み込み、これをアプリケーションプログラムで処理して、エンジン１００が正転しているか逆転しているかを判定するようにしてもよい。

エンジンコントロールモジュール２７０のマイクロコンピュータ２７０Ａは、エンジン１００が逆転しているときには、第２のクランク角センサ３５０の第２のクランク信号ＣＲＳ２に同期して、クランク角をカウントダウンすることが望ましい。このようにすれば、エンジン１００の逆転を考慮してクランク角を逐次更新することができ、これを使用したパラメータの精度向上を通して、制御精度を向上させることができる。

また、エンジンコントロールモジュール２７０のマイクロコンピュータ２７０Ａは、ノイズ重畳などによってクランク角が不正確になる可能性を考慮して、図１４に示すように、クランクシャフト１３０の回転角が制御基準位置「ＲＥＦ」になったとき、制御基準位置に応じてクランク角を校正するようにしてもよい。ここで、クランクシャフト１３０の回転角は、例えば、クランク角以外のクランク信号カウンタ、又はクランク角度カウンタを使用して求めることができる。このようにすれば、クランク角が適宜校正されることとなり、その信頼性を向上させることができる。そして、クランク角の信頼性の向上によって、これを使用した制御精度を向上させることもできる。

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

その一例を挙げると、エンジン１００の停止及び再始動は、アイドリングストップシステム３２０からのエンジン停止要求及びエンジン再始動要求に限らず、ドライバによってイグニッションスイッチが操作されたことを契機として行われてもよい。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料噴射及び点火の両方を制御する構成に限らず、燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する構成であってもよい。

１００ エンジン
１３０ クランクシャフト
２１０ 燃料噴射弁
２２０ 点火プラグ
２３０ クランクシグナルプレート
２３０Ａ プレート部（円形プレート）
２３０Ｂ 歯部
２３０Ｃ 歯欠け部
２４０ クランク角センサ
２７０ エンジンコントロールモジュール（エンジン制御装置）
２７０Ａ マイクロコンピュータ
３２０ アイドリングストップシステム
３４０ 第１のクランク角センサ（クランク角センサ）
３５０ 第２のクランク角センサ（他のクランク角センサ）
ＣＲＳ クランク信号
ＣＲＳ１ 第１のクランク信号
ＣＲＳ２ 第２のクランク信号
ＣＲＳ’ 逓倍クランク信号

Claims (6)

1. クランクシャフトと一体的に回転する円形プレートの外周端に複数の歯部が形成されたクランクシグナルプレートと、前記クランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサと、を備えたエンジンを制御する際、前記クランク角センサから出力されるクランク信号をカウントして、前記クランクシャフトの少なくともクランク角を特定するエンジン制御装置であって、
   前記エンジンが停止したときに前記クランクシャフトのクランク角を記憶し、
   エンジン再始動要求に応答してクランキングを開始し、前記記憶したクランク角、及び前記クランク角センサから出力されるクランク信号に応じて制御パラメータを設定し、前記クランク角センサから出力されるクランク信号に同期して前記制御パラメータを逐次更新し始め、前記制御パラメータに応じて前記エンジンの燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する、
   エンジン制御装置。
2. 前記クランクシャフトの回転中心を通る軸線について、前記クランク角センサと所定の位相差を有するように配置された他のクランク角センサを更に備え、
   前記クランク角センサ及び前記他のクランク角センサの各出力信号に応じて前記エンジンが逆転していることを検知し、前記エンジンの逆転を考慮して前記クランクシャフトのクランク角を特定する、
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記クランクシャフトの回転角が制御基準位置になったとき、前記制御基準位置に応じて前記クランク角を校正する、
   請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記クランク角センサから出力されるクランク信号の出力間隔を所定倍率で逓倍した逓倍クランク信号を生成し、当該逓倍クランク信号に同期して前記制御パラメータを逐次更新する、
   請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のエンジン制御装置。
5. 前記クランクシグナルプレートは、前記歯部の一部が欠損している歯欠け部を有し、
   前記制御パラメータは、前記歯欠け部を補完して逐次更新される、
   請求項１～請求項４のいずれか１つに記載のエンジン制御装置。
6. 前記エンジンは、アイドリングストップシステムを更に備え、
   前記アイドリングストップシステムからエンジン停止要求を受信したときに、前記エンジンを停止させ、前記アイドリングストップシステムからエンジン再始動要求を受信したときに、前記エンジンを再始動させる、
   請求項１～請求項５のいずれか１つに記載のエンジン制御装置。

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