JP5316399B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、燃料の噴射量や噴射時期、点火時期、並びに吸入空気量等を制御する内燃機関の制御装置に関し、特に機関始動時にこれらを制御する始動制御を実行する内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、機関停止時にクランク角を記憶しておき、始動条件の成立に基づく自動始動を行うときに、記憶されているクランク角を参照して燃焼が生じ得る状態で停止している気筒を判別し、その気筒に燃料を供給して自動始動の実行開始時から燃料の燃焼による駆動力を発生させる始動制御を実行する内燃機関の制御装置が記載されている。

このように自動始動の実行開始時から燃料の燃焼による駆動力を発生させれば、機関回転速度を速やかに上昇させることができるため、機関始動を早期に完了させることができるようになる。

尚、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置にあっては、始動スイッチの操作に基づく手動始動の際には、スタータモータの駆動力によってクランクシャフトを回転させ、気筒判別が完了してクランク角が検出されるようになってから各気筒に個別に燃料を供給する通常の始動制御を実行するようにしている。

また、引用文献２には、始動スイッチが操作されたことに基づく手動始動を行うときには、機関回転速度を早期に安定させることができるように吸入空気量を増大させる一方、始動条件の成立に基づく自動始動を行うときには、手動始動のときよりも吸入空気量を減少させる制御装置が記載されている。

このように自動始動のときに吸入空気量を減少させるのは、自動始動は内燃機関が停止されてからそれほど長い期間が経過していない状態で実行されることが多く、自動始動を行うときには機関温度が十分に高くなっており、少ない吸入空気量でも十分に始動が完了することが予測されるためである。

このように機関温度が十分に高くなっている状況下での始動であることが推定される自動始動のときに、手動始動のときと比較して吸入空気量を減少させるようにすれば、機関始動に伴う無駄な機関回転速度の吹き上がりを抑制することができるようになる。

特開２００４‐３３２５９８号公報 特開平１０‐４７１０４号公報

ところが、上記特許文献１，２のように、始動条件が成立したことに基づく自動始動であるか、それとも始動スイッチが操作されたことに基づく手動始動であるかに基づいて始動制御の制御態様を選択するようにした場合には、効率的な始動制御を実現することができないこともある。

例えば、特許文献１に記載の制御装置にあっては、機関停止時のクランク角が記憶されている場合であっても、手動スイッチが操作された場合にはスタータモータの駆動力によってクランキングが行われ、気筒判別が完了してから燃料噴射が実行されるようになる。すなわち、クランク角が記憶されており、それを参照して直ちに燃焼が生じ得る気筒に燃料を供給することができる状態であるにも拘わらず、クランキングが行われ、気筒判別が完了してから各気筒に対する個別の燃料噴射が実行されるようになるため、機関始動を早期に完了させる機会を逃してしまうことがある。

また、特許文献２に記載の制御装置にあっては、信号待ち等における一時的な機関停止状態の場合であっても、始動スイッチが操作された場合には吸入空気量を増大させる始動制御が実行されるようになる。すなわち、暖機が完了しているも拘わらず、吸入空気量を増大させる始動制御が実行され、機関回転速度が無駄に吹き上がってしまうおそれがある。

このように自動始動であるか、それとも手動始動であるかに基づいて始動制御の制御態様を選択するようにした場合には、必ずしも効率的な機関始動を実現することができない場合があり、この点において上記特許文献１，２に記載の内燃機関の制御装置は改良の余地を残すものであった。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は、内燃機関を始動させる際にそのときの内燃機関の状態に即した始動制御を実行し、効率的な機関始動を実現することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトの回転に伴って出力される信号に基づいて前記クランクシャフトの回転角であるクランク角を検出するクランク角検出手段と、機関停止時のクランク角を記憶する記憶手段とを備え、始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角を参照し、それに基づいて始動制御を実行する内燃機関の制御装置であって、始動指令がなされたときにクランク角が判明している場合には、前記記憶手段に記憶されているクランク角に基づいて始動制御開始時から各気筒に対して燃料をそれぞれ供給する早期始動制御を実行する一方、始動指令がなされたときにクランク角が判明していない場合には、スタータモータの駆動力によって前記クランクシャフトを回転させ、同クランクシャフトの回転に伴って新たにクランク角が検出されてから各気筒に対して燃料をそれぞれ供給する通常始動制御を実行し、始動指令がなされたときにクランク角が判明していない場合には、始動制御に伴う機関回転速度の変化に基づいて吸入空気量を制御する吹き上がり抑制制御を実行する一方、始動指令がなされたときにクランク角が判明している場合には、前記記憶手段に記憶されているクランク角に基づいて予め吸入空気量の制御態様を設定しておく吹き上がり抑制制御を実行することをその要旨とする。

実行されようとしている始動制御が、始動条件が成立したことに基づく自動始動であるか、それとも始動スイッチが操作されたことに基づく手動始動であるかといった情報は、機関始動時の内燃機関の状態を示すものではなく、こうした情報に基づいて始動制御の制御態様を選択するようにした場合には上述したように効率的な始動制御を実現することができない場合がある。これに対して、クランク角は内燃機関の状態を示す情報の一つであり、始動指令がなされたときにクランク角が判明しているか否かといった情報は、機関始動時に内燃機関の状態が把握できているか否かを示す情報である。

上記構成によれば、始動指令がなされたときにクランク角が判明しているか否かが判定され、その結果に基づいて始動制御の制御態様が選択されるようになる。そのため、始動条件が成立したことに基づく自動始動であるか、それとも始動スイッチが操作されたことに基づく手動始動であるかに応じて始動制御の制御態様を選択するようにした場合と比較して、内燃機関を始動させる際にそのときの内燃機関の状態に即した始動制御を実行し、効率的な機関始動を実現することができるようになる。

尚、具体的には、請求項１に記載されているように、始動指令がなされたときにクランク角が判明している場合には、前記記憶手段に記憶されているクランク角に基づいて始動制御開始時から各気筒に対して燃料をそれぞれ供給する早期始動制御を実行する一方、始動指令がなされたときにクランク角が判明していない場合には、スタータモータの駆動力によって前記クランクシャフトを回転させ、同クランクシャフトの回転に伴って新たにクランク角が検出されてから各気筒に対して燃料をそれぞれ供給する通常始動制御を実行するといった構成を採用することができる。

こうした構成によれば、クランク角が判明しているときには、手動始動の場合でもクランク角を参照して早期始動制御を実行することができ、速やかに内燃機関を始動させることができる。また、クランク角が判明していないときには、スタータモータの駆動力によってクランクシャフトを回転させてクランク角が検出されるようになってから各気筒に対して燃料をそれぞれ供給するようにしているため、誤ったタイミングで燃料が噴射されることを抑制し、排気性状の悪化や無駄な燃料消費を抑制することができる。

クランク角が判明していれば、始動制御に伴ってどのタイミングで燃焼による駆動力が発生し、機関回転速度がどのように変化するのかを予測することができる。そのため、上記請求項１に記載の発明のように、始動指令がなされたときにクランク角が判明している場合には、記憶手段に記憶されているクランク角に基づいて予め吸入空気量の制御態様を設定しておくことができる。こうした構成を採用すれば、機関回転速度の変化に基づいて吸入空気量を制御する場合と比較して、吸入空気量の変化の応答遅れ等による制御の遅れを抑制して好適に機関回転速度の吹き上がりを抑制することができるようになる。

機関停止中にクランクシャフトが回転した場合には、記憶手段に記憶されているクランク角と、実際のクランク角とがずれてしまう。記憶手段に記憶されているクランク角と実際のクランク角とがずれている状態で記憶手段に記憶されているクランク角に基づいて早期始動制御が実行された場合には、内燃機関の状態に即した適切な始動制御を実行することができず、排気性状が悪化したり、燃料消費量が増大したりしてしまう。また、内燃機関の始動を完了させること自体ができない場合もある。

これに対して、請求項２に記載の発明では、始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることが推定されるときに、前記記憶手段に記憶されているクランク角を消去するようにしている。

こうした構成を採用すれば、クランク角がずれることが推定される場合には、記憶手段に記憶されているクランク角が予め消去されるため、始動指令がなされたときにクランク角が判明していない旨の判定がなされるようになる。そのため、記憶手段に記憶されているクランク角が実際のクランク角からずれているにも拘わらず、この誤ったクランク角に基づいて早期始動制御が実行されてしまうことを抑制することができるようになる。

また、請求項３に記載されているように、クランク角が判明しているか否かを示すフラグを参照することによりクランク角が判明しているか否かを判定する内燃機関の制御装置にあっては、クランク角がずれることが推定されるときに、前記フラグをクランク角が判明していないことを示す状態にする構成を採用すればよい。こうした構成を採用すれば、上記請求項２に記載の発明と同様に、誤ったクランク角に基づいて早期始動制御が実行されてしまうことを抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、機関停止時のクランク角に基づいて、始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることを推定することをその要旨とする。

燃料の噴射や点火が停止され、機関運転が停止されているときには、吸気バルブ及び排気バルブの双方が閉弁した状態で停止している気筒が存在する。そのため、機関停止時にあっては、クランクシャフトは、こうした密閉された気筒内に存在する気体の圧力が均衡するような位置で停止しやすい。

これに対して、クランクシャフトがこうした圧力が均衡するクランク角からずれた位置で停止している場合には、機関停止中に、圧力が均衡する位置に向かってクランクシャフトが回転し、クランク角が変化する可能性が高い。そのため、圧力が均衡する位置からずれた位置でクランクシャフトが停止している場合には、始動指令がなされたときに、記憶手段に記憶されているクランク角と実際のクランク角とがずれることが推定される。

この点、上記請求項４に記載されているように、機関停止時のクランク角に基づいて、クランク角がずれることを推定する構成を採用すれば、始動指令がなされたときに記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることを、機関停止時に予め推定することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、機関停止中に機関温度が大幅に変化したことに基づいて、始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることを推定することをその要旨とする。

また、機関停止中に機関温度が大幅に変化したときには、気筒内に密閉されている気体の圧力が変化したり、機関各部を潤滑している潤滑油の粘性が変化したりすることにより、機関停止中にクランクシャフトが回転しやすくなる。そのため、機関停止中に機関温度が大幅に変化した場合には、記憶手段に記憶されているクランク角と実際のクランク角とがずれることが推定される。

そのため、上記請求項５に記載されているように、機関停止中の機関温度の変化に基づいて、クランク角がずれることを推定する構成を採用すれば、始動指令がなされてクランクシャフトが駆動される前に、記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることを予測することができる。

尚、機関温度は、温度センサによって直接検出することもできるが、機関冷却水温等に基づいて推定することもできる。

この発明の一実施形態にかかる内燃機関の制御装置とその制御対象である内燃機関の概略構成を示す模式図。 同実施形態にかかる始動制御選択処理の流れを示すフローチャート。 同実施形態にかかるクランク角リセット処理の流れを示すフローチャート。

以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置を、内燃機関を統括的に制御する電子制御装置として具体化した一実施形態について、図１〜３を参照して説明する。
図１は本実施形態にかかる電子制御装置６０と、その制御対象である内燃機関１の概略構成を示す模式図である。尚、本実施形態にかかる内燃機関１は第１気筒から第４気筒まで４つの気筒１１を備えた直列４気筒型の内燃機関であり、図１にあっては４つの気筒１１のうちの１つのみを図示している。

図１に示されるように、内燃機関１のシリンダブロック１０に形成された気筒１１には、ピストン１２がそれぞれ往復動可能に収容されている。また、シリンダブロック１０には、冷却水の循環するウォータジャケット１７が各気筒１１を取り囲むように形成されている。

ピストン１２は、図１の下方に示されるようにコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されている。また、内燃機関１には機関始動時にクランクシャフト１５を駆動するスタータモータ１８が設けられている。

シリンダブロック１０の上端部には、シリンダヘッド２０が組み付けられている。これにより、気筒１１の内周面とピストン１２の上面、更にシリンダヘッド２０の下面によって燃焼室１３が区画形成されている。シリンダヘッド２０には、各燃焼室１３内にその先端部が露出するように点火プラグ１４が設けられているとともに、各燃焼室１３に連通する吸気ポート２１及び排気ポート２２がそれぞれ形成されている。

各吸気ポート２１は、図示しない吸気マニホルドと接続されて吸気通路３０の一部を構成している。また、各排気ポート２２は、図示しない排気マニホルドと接続されて排気通路４０の一部を構成している。

図１に示されるように吸気通路３０には、モータ３３ａによって駆動され、燃焼室１３に導入される空気の量、すなわち吸入空気量ＧＡを調量するスロットルバルブ３３が設けられている。また、吸気通路３０における吸気ポート２１の内部には、燃焼室１３に向けて燃焼を噴射する燃料噴射弁３４がそれぞれの気筒１１に対して１つずつ設けられている。

シリンダヘッド２０には、吸気ポート２１を開閉し、吸気通路３０と燃焼室１３とを連通・遮断する吸気バルブ３１と、排気ポート２２を開閉し、排気通路４０と燃焼室１３とを連通・遮断する排気バルブ４１とが組み付けられている。尚、各バルブ３１，４１は図示しないバルブスプリングの付勢力によって常に閉弁方向に付勢されている。

これに対して、シリンダヘッド２０には、吸気バルブ３１を開弁方向に付勢する吸気カム３２ａが設けられた吸気カムシャフト３２が回動可能に支持されているとともに、排気バルブ４１を開弁方向に付勢する排気カム４２ａが設けられた排気カムシャフト４２が回動可能に支持されている。

これら吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２は、クランクシャフト１５が１回転するのに伴ってそれぞれ２回転するように図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト１５に連結されている。これにより、機関運転時にクランクシャフト１５が回転すると、それに伴って吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２が回転し、吸気カム３２ａの作用によって吸気バルブ３１が開弁し、排気カム４２ａの作用によって排気バルブ４１が開弁するようになる。

また、内燃機関１や、この内燃機関１が搭載される車両には、各部の状態を検出する様々なセンサが取り付けられている。例えば、車速センサ５０は内燃機関１の駆動力によって回転する車輪の回転速度に基づいて車速ＳＰＤを検出する。図示しないアクセルペダルに設けられたアクセルセンサ５１は、運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。スロットルポジションセンサ５２は、スロットルバルブ３３の開度であるスロットル開度ＴＡを検出する。エアフロメータ５３は吸気通路３０を通じて燃焼室１３に導入される空気の量である吸入空気量ＧＡを検出する。図１の下方に示されるようにクランクシャフト１５の近傍に設けられたクランクポジションセンサ５４は、クランクシャフト１５が回転するのに伴って所定の回転角毎にパルス信号を出力する。吸気カムシャフト３２の近傍に設けられたカムポジションセンサ５５は、吸気カムシャフト３２が所定の回転角になる度にパルス信号を出力する。シリンダブロック１０に設けられた水温センサ５６は、ウォータジャケット１７内を循環する冷却水の温度である機関冷却水温ＴＨＷを検出する。

内燃機関１を統括的に制御する電子制御装置６０には、これら各種センサ５０〜５６が接続されており、電子制御装置６０は、これら各種センサ５０〜５６からの検出信号を読み込み、機関制御にかかる各種演算処理を実行する。尚、電子制御装置６０には、電子制御装置６０への給電が継続されている間、演算処理の結果を記憶保持することのできる揮発性のメモリ６１が設けられている。そして、電子制御装置６０は、実行した演算処理の結果に基づいて内燃機関１の各部を制御する。

具体的には、電子制御装置６０は、クランクポジションセンサ５４及びカムポジションセンサ５５から出力されるパルス信号に基づいて各気筒１１が吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程のいずれに該当するかを判別する気筒判別を実行する。また、クランクポジションセンサ５４及びカムポジションセンサ５５から出力されるパルス信号に基づいてクランクシャフト１５の回転角であるクランク角ＣＡを検出する。

そして、検出されたクランク角ＣＡに基づいて各気筒１１に対して設けられた燃料噴射弁３４や点火プラグ１４をそれぞれ制御する。
また、クランクポジションセンサ５４から出力されるパルス信号に基づいてクランクシャフト１５の回転速度である機関回転速度ＮＥを算出し、この機関回転速度ＮＥ及びアクセル操作量ＡＣＣＰに基づいてモータ３３ａを制御することによりスロットルバルブ３３を駆動して吸入空気量ＧＡを調量する。また、吸入空気量ＧＡに併せて燃料噴射弁３４の開弁期間を制御して燃料噴射量を調量する。

更に、電子制御装置６０には、運転者による各種操作を検出する様々なスイッチが接続されている。例えば、メインスイッチ７１は、キー８０が差し込まれた状態で操作され、機関始動要求及び機関停止要求を検出する。具体的には、メインスイッチ７１が、図１における「ＯＮ」位置に操作されることにより、電子制御装置６０への給電が行われるようになり、更に図１における「ＳＴＡＲＴ」位置に操作されることにより、機関始動要求が検出されて内燃機関１を始動する始動制御が実行されるようになる。尚、メインスイッチ７１は「ＳＴＡＲＴ」位置から「ＯＮ」位置に向かって常に付勢されており、運転者による操作が解除されると、自動的に「ＯＮ」位置に戻るようになっている。また、機関運転中にメインスイッチ７１が「ＯＦＦ」位置に操作された場合には、機関停止要求が検出されて機関運転を停止させる機関停止処理が実行される。そして、機関停止処理が実行されて機関運転が停止されたあと、電子制御装置６０への給電が遮断されるようになっている。

図１の右側に示されるようにクラッチペダル７２の近傍には、クラッチペダル７２の踏み込み操作を検出するクラッチアッパスイッチ７３及びクラッチロアスイッチ７４が設けられている。クラッチアッパスイッチ７３は、クラッチペダル７２が踏み込まれていないときに図１に実線で示されるようにクラッチペダル７２の一部が当接することにより押圧操作されて「ＯＮ」状態になり、図１に破線で示されるようにクラッチペダル７２が踏み込まれることにより押圧操作が解除されて「ＯＦＦ」状態になるように配設されている。

一方、クラッチロアスイッチ７４は、図１に破線で示されるようにクラッチペダル７２が完全に踏み込まれているときに押圧操作されて「ＯＮ」状態になり、図１に実線で示されるようにクラッチペダル７２の踏み込みが解除されると押圧操作が解除されて「ＯＦＦ」状態になるように配設されている。これにより、クラッチアッパスイッチ７３及びクラッチロアスイッチ７４の「ＯＮ」・「ＯＦＦ」状態に基づいてクラッチペダル７２の操作状態を把握することができるようになっている。

また、図１の右側下方に示されるように手動変速機のシフト装置７５にはシフトレバー７６が中立位置に操作されていることを検出するニュートラルスイッチ７７が設けられている。

電子制御装置６０は、これら各種のスイッチによって運転者によってなされた操作を検出し、交差点での信号待ち等で停車した際に機関運転を自動的に停止させる一方、運転者の操作に基づき発進が予測されるときに内燃機関１を自動的に始動させて機関運転を再開する自動停止始動制御を実行する。

具体的には、機関運転中に所定の停止条件が成立したとき、例えば車速ＳＰＤが「０」になっている車両停止状態においてニュートラルスイッチ７７によってシフトレバー７６が中立位置に操作されていることが検出されており、且つクラッチアッパスイッチ７３が「ＯＮ」状態であることが検出されているときに、自動的に内燃機関１を停止させる。

一方で、所定の始動条件が成立したとき、例えば自動停止による機関停止状態においてクラッチアッパスイッチ７３が「ＯＦＦ」状態になる等して上記停止条件が非成立となったときに、内燃機関１を自動的に始動させる。

こうして自動停止始動制御を実行することにより、車両停止時のアイドリング運転を抑制し、燃料消費量の低減、排出ガスの低減、並びにアイドリング運転に伴う騒音の低減等を図るようにしている。

ところで、一般に機関始動時にはスタータモータ１８の駆動力よってクランクシャフト１５を駆動するクランキングを行って、このクランキングに伴ってクランクポジションセンサ５４及びカムポジションセンサ５５から出力されるパルス信号に基づいて気筒判別を行う。そして、気筒判別が完了したあと、検出されるクランク角ＣＡに基づいて各気筒１１に対して設けられた燃料噴射弁３４を制御して、それぞれの気筒１１に別々のタイミングで個別に燃料を供給する独立噴射を実行する。

以下の説明では、このようにまずクランキングを行って気筒判別が完了してから各気筒１１に対して別々のタイミングで個別に燃料を噴射する始動制御を通常始動制御と称する。

尚、通常始動制御にあっては、燃料が十分に霧化しにくい機関冷間時には、始動性の向上を図るために、始動指令がなされたときに全ての燃料噴射弁３４から同時に燃料を噴射する非同期同時噴射や、所定のクランク角毎に全ての燃料噴射弁３４から同時に燃料を噴射する同期同時噴射を併せて実行するようにしてもよい。

ところで、自動停止始動制御を実行する場合には、信号待ち等による自動停止による機関停止状態からの発進の際に、速やかに内燃機関１の始動が完了することが望ましい。そこで、本実施形態にあっては、内燃機関１を早期に始動させるために、自動停止によって機関停止したときのクランク角ＣＡをメモリ６１に記憶させ、再始動時にはメモリ６１に記憶されたクランク角ＣＡに基づいて早期始動制御を実行するようにしている。

具体的には、電子制御装置６０は、クランク角ＣＡがメモリ６１に記憶されており、クランク角ＣＡが判明している状態で始動指令がなされると、まずメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡに基づいて燃焼が生じ得る状態で停止している気筒１１を判別し、この気筒１１に対して設けられた燃料噴射弁３４から燃料を噴射する。そして、噴射した燃料を燃焼させてその駆動力によってクランクシャフト１５を駆動するとともに、スタータモータ１８の駆動力によってクランクシャフト１５を回転させ、各気筒１１に対して設けられた燃料噴射弁３４から順次燃料を噴射する。このように、始動制御の開始時から燃料の燃焼による駆動力を発生させることにより、機関回転速度ＮＥが速やかに上昇するようになり、内燃機関１の再始動を早期に完了させることができるようになる。

本実施形態にあっては、始動指令がなされたときに、こうした早期始動制御による再始動用始動制御と上述した通常始動制御のうち、いずれか一方を選択して始動制御を実行するようにしている。

そして、本実施形態にあってはこうした始動制御の選択を、従来行われていたように始動条件の成立に基づく自動始動なのか、メインスイッチ７１の操作に基づく手動始動なのかによらず、メモリ６１にクランク角ＣＡが記憶されているか否かに基づいて行うようにしている。

以下、図２を参照して始動指令がなされたときに実行する始動制御選択処理について説明する。尚、図２は、本実施形態にかかる始動制御選択処理の流れを示すフローチャートである。

この始動制御選択処理は、自動始動であるか手動始動であるかに拘わらず、始動指令がなされる度に、電子制御装置６０によって実行される。すなわち、この始動制御選択処理は、始動条件が成立したことに基づく自動始動のときにも、メインスイッチ７１が操作されたことに基づく手動始動のときにも実行される。

この処理が実行されると、電子制御装置６０はまずステップＳ１００において、クランク角ＣＡが判明しているか否かを判定する。ここでは、メモリ６１にクランク角ＣＡが記憶されているか否かを確認し、メモリ６１にクランク角ＣＡが記憶されている場合にはクランク角ＣＡが判明している旨を判定する。一方で、メモリ６１にクランク角ＣＡが記憶されていない場合にはクランク角ＣＡが判明していない旨を判定する。

ステップＳ１００において、クランク角ＣＡが判明していない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、ステップＳ２００へと進み、通常始動制御を実行する。すなわち、上述したように、まずスタータモータ１８の駆動力によってクランクシャフト１５を回転させ、その回転に伴って気筒判別が完了したあと、クランク角ＣＡに基づいて各気筒１１に対して別々のタイミングで個別に燃料を噴射する通常始動制御を実行する。

尚、本実施形態にあっては、通常始動制御の実行に伴って機関回転速度ＮＥが必要以上に吹き上がってしまうことを抑制するため、機関回転速度ＮＥが所定の水準に収まるように機関回転速度ＮＥの変化に基づいて吸入空気量ＧＡをフィードバック制御する吹き上がり抑制制御を実行するようにしている。

この通常始動制御に伴って実行される吹き上がり抑制制御にあっては、具体的には機関回転速度ＮＥが急上昇しており、所定の水準を超えて吹き上がるようなときに、スロットル開度ＴＡを小さくして吸入空気量ＧＡを減少させる。

こうして通常始動制御を実行することにより、内燃機関１の始動が完了すると電子制御装置６０はこの処理を一旦終了する。
尚、メモリ６１は給電が停止されることにより記憶されている情報が消失する揮発性のメモリであるため、メインスイッチ７１が「ＯＦＦ」位置から「ＯＮ」位置に操作され、更に「ＳＴＡＲＴ」位置まで操作されたときに実行される初回の機関始動時には、メモリ６１には何も記憶されていない。そのため、電子制御装置６０を起動してから初めて実行される機関始動の際には、基本的に通常始動制御が実行されることとなる。

一方、ステップＳ１００において、クランク角ＣＡが判明している旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ３００へと進み、早期始動制御による再始動用始動制御を実行する。

すなわち、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡに基づいて燃焼が生じ得る状態で停止している気筒１１を判別し、この気筒１１に対して設けられた燃料噴射弁３４から燃料を噴射する。そして、噴射した燃料を燃焼させてその駆動力によってクランクシャフト１５を駆動するとともに、スタータモータ１８の駆動力によってクランクシャフト１５を回転させ、各気筒１１に対して設けられた燃料噴射弁３４から順次燃料を噴射する。こうして始動制御の開始時から燃料の燃焼による駆動力を発生させる早期始動制御による再始動用始動制御を実行することにより、通常始動制御の場合と比較して、内燃機関１の始動を早期に完了させることができる。

また、クランク角ＣＡが判明していれば、再始動用始動制御の実行に伴ってどのタイミングで燃焼による駆動力が発生し、機関回転速度ＮＥがどのように変化するのかを予測することができる。

そこで、本実施形態にあっては、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡに基づいて始動制御に伴う機関回転速度ＮＥの変化態様を予測し、機関回転速度ＮＥが所定の水準に収まるように吸入空気量ＧＡの制御態様、すなわちスロットル開度ＴＡの制御態様を予め設定する吹き上がり抑制制御を実行するようにしている。このように予めスロットル開度ＴＡの制御態様を設定しておくことにより、機関回転速度ＮＥの変化に基づいて吸入空気量ＧＡを制御する通常始動制御における吹き上がり抑制制御と比較して、スロットル開度ＴＡの変更に対する吸入空気量ＧＡの変化の応答遅れ等による制御の遅れを抑制して好適に機関回転速度ＮＥの吹き上がりを抑制することができる。

こうして再始動用始動制御を実行することにより、内燃機関１の始動が完了すると電子制御装置６０はこの処理を一旦終了する。
このように本実施形態にあっては、従来行われていたように、自動始動による始動制御か、手動始動による始動制御かに基づいて始動制御の制御態様を選択するのではなく、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡがメモリ６１に記憶されているか否かに基づいて始動制御の制御態様を選択するようにしている。

ところで、機関停止中にクランクシャフト１５が回転し、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれてしまった場合には、再始動時に誤ったクランク角ＣＡに基づいて再始動用始動制御が実行されることとなる。

本実施形態では、このように誤ったクランク角ＣＡに基づいて再始動用始動制御が実行されることを抑制すべく、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれることが推定されるときにメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡを消去するようにしている。

以下、図３を参照して、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれることが推定されるときに、クランク角ＣＡを消去するクランク角リセット処理について説明する。

尚、図３は本実施形態にかかるクランク角リセット処理の流れを示すフローチャートである。このクランク角リセット処理は、電子制御装置６０に給電されているときに、電子制御装置６０によって所定の周期で繰り返し実行される。

この処理が開始されると電子制御装置６０は、ステップＳ４００において、クランク角ＣＡにずれが生じることが推定されるか否かを判定する。
燃料の噴射や点火が停止され、機関運転が停止されているときには、吸気バルブ３１及び排気バルブ４１の双方が閉弁した状態で停止している気筒１１が存在する。そのため、機関停止時にあっては、クランクシャフト１５は、こうした密閉された気筒１１内に存在する気体の圧力が均衡するような位置で停止しやすい。

これに対して、クランクシャフト１５がこうした圧力が均衡するクランク角からずれた位置で停止している場合には、機関停止中に、圧力が均衡する位置に向かってクランクシャフト１５が回転する可能性が高い。そのため、圧力が均衡する位置からずれた位置でクランクシャフト１５が停止している場合には、始動指令がなされたときに、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれることが推定される。

そこで、本実施形態にあっては、機関停止時のクランク角ＣＡを参照し、クランクシャフト１５が気筒１１内の圧力が均衡する位置から大きくずれた位置で停止したか否かを判定するようにしている。そして、クランクシャフト１５が気筒１１内の圧力が均衡する位置から大きくずれた位置で停止したことが判定された場合には、これに基づいてクランク角ＣＡがずれやすい状態であることを判定し、ステップＳ４００において、クランク角ＣＡにずれが生じることが推定される旨を判定するようにしている。

ステップＳ４００において、クランク角ＣＡにずれが生じることが推定される旨の判定がなされた場合（ステップＳ４００：ＹＥＳ）には、ステップＳ４１０へと進み、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡを消去する。

こうしてステップＳ４１０を通じてメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡを消去すると、電子制御装置６０はこの処理を一旦終了する。
一方、ステップＳ４００において、クランク角ＣＡにずれが生じることが推定される旨の判定がなされなかった場合（ステップＳ４００：ＮＯ）には、ステップＳ４１０をスキップし、電子制御装置６０は、そのままこの処理を一旦終了する。

このように、本実施形態にあっては、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれることが推定されるときには、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡを消去するようにしている。

そのため、クランク角ＣＡがずれることが推定されたときには、再始動時に始動制御選択処理のステップＳ１００においてクランク角ＣＡが判明していない旨の判定がなされるようになり、通常始動制御によって内燃機関１が始動されるようになる。

以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）実行されようとしている始動制御が、始動条件が成立したことに基づく自動始動であるか、それともメインスイッチ７１が操作されたことに基づく手動始動であるかといった情報は、機関始動時の内燃機関１の状態を示すものではない。そのため、こうした情報に基づいて始動制御の制御態様を選択するようにした場合には効率的な始動制御を実現することができない場合がある。これに対して、クランク角ＣＡは内燃機関１の状態を示す情報の一つであり、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明しているか否かといった情報は、機関始動時に内燃機関１の状態が把握できているか否かを示す情報である。

上記実施形態にあっては、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明しているか否かが判定され、その結果に基づいて始動制御の制御態様が選択される。そのため、始動条件が成立したことに基づく自動始動であるか、それともメインスイッチ７１が操作されたことに基づく手動始動であるかに応じて始動制御の制御態様を選択するようにした場合と比較して、内燃機関１を始動させる際にそのときの内燃機関１の状態に即した始動制御を実行し、効率的な機関始動を実現することができるようになる。

（２）メモリ６１にクランク角ＣＡが記憶されており、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明している場合には、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡに基づいて始動制御開始時から各気筒１１に対して燃料をそれぞれ供給する早期始動制御を実行するようにしている。一方で、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明していない場合には、スタータモータ１８の駆動力によってクランクシャフト１５を回転させ、同クランクシャフト１５の回転に伴って新たにクランク角ＣＡが検出されてから各気筒１１に対して燃料をそれぞれ供給する通常始動制御を実行するようにしている。

そのため、クランク角ＣＡが判明しているときには、手動始動の場合でもクランク角ＣＡを参照して早期始動制御を実行することができ、速やかに内燃機関１を始動させることができる。

また、クランク角ＣＡが判明していないときには、スタータモータ１８の駆動力によってクランクシャフト１５を回転させてクランク角ＣＡが検出されるようになってから各気筒１１に対して燃料をそれぞれ供給するようにしているため、誤ったタイミングで燃料が噴射されることを抑制し、排気性状の悪化や無駄な燃料消費を抑制することができる。

（３）クランク角ＣＡが判明していれば、始動制御に伴ってどのタイミングで燃焼による駆動力が発生し、機関回転速度ＮＥがどのように変化するのかを予測することができる。そのため、上記実施形態では、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明している場合には、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡに基づいて予め吸入空気量ＧＡの制御態様を設定しておく吹き上がり抑制制御を実行するようにしている。こうした吹き上がり抑制制御によれば、機関回転速度ＮＥの変化に基づいて吸入空気量ＧＡを制御する通常始動制御における吹き上がり抑制制御と比較して、スロットル開度ＴＡの変更に対する吸入空気量ＧＡの変化の応答遅れ等による制御の遅れを抑制して好適に機関回転速度ＮＥの吹き上がりを抑制することができる。

（４）機関停止中にクランクシャフト１５が回転した場合には、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと、実際のクランク角ＣＡとがずれてしまう。メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれている状態で、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡに基づいて早期始動制御を実行した場合には、内燃機関１の状態に即した適切な始動制御を実行することができず、排気性状が悪化したり、燃料消費量が増大したりしてしまう。また、内燃機関１の始動を完了させること自体ができない場合もある。

これに対して、上記実施形態では、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと始動指令がなされたときの実際のクランク角ＣＡとがずれることが推定されるときに、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡを消去するようにしている。

そのため、クランク角ＣＡがずれることが推定される場合には、予めメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡが消去され、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明していない旨の判定がなされるようになる。これにより、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡが実際のクランク角ＣＡからずれているにも拘わらず、誤ったクランク角ＣＡに基づいて早期始動制御が実行されてしまうことを抑制することができる。

（５）上記実施形態にあっては、機関停止時のクランク角ＣＡに基づいて、クランク角ＣＡがずれることが推定されるか否かを判定するようにしているため、始動指令がなされたときにメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと始動指令がなされたときの実際のクランク角ＣＡとがずれることを、機関停止時に予め推定することができる。

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態にあっては、図３を参照して説明したクランク角リセット処理のステップＳ４００において、機関停止時のクランク角ＣＡに基づいてクランク角ＣＡがずれることを推定する構成を示したが、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれることを推定する方法は適宜変更することができる。

例えば、機関停止中に機関温度が大幅に変化したときには、気筒１１内に密閉されている気体の圧力が変化したり、機関各部を潤滑している潤滑油の粘性が変化したりすることにより、機関停止中にクランクシャフト１５が回転しやすくなる。そのため、機関停止中に機関温度が大幅に変化したときには、クランクシャフト１５が回転してメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと実際のクランク角ＣＡとがずれることが推定される。

そこで、機関温度の変化を監視し、機関停止中に機関温度が大幅に変化したことに基づいて、クランク角ＣＡがずれることを推定する構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合にも、始動指令がなされてクランクシャフト１５が駆動される前に、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡと始動指令がなされたときの実際のクランク角ＣＡとがずれることを推定し、メモリ６１に記憶されたクランク角ＣＡを消去することができる。

尚、機関温度は、温度センサによって直接検出することもできるが、機関冷却水温ＴＨＷ等に基づいて推定することもできる。
・また、坂道に停車している場合には、機関停止中であっても車両が動く可能性があり、それに伴ってクランクシャフト１５が回転することがある。そのため、坂道に停車していることに基づいて、クランク角ＣＡがずれることが推定される旨を判定するようにしてもよい。

・上記実施形態にあっては、クランク角検出手段として、クランクポジションセンサ５４とカムポジションセンサ５５とを備え、これらクランクポジションセンサ５４及びカムポジションセンサ５５から出力されるパルス信号に基づいてクランク角ＣＡを検出する構成を示したが、クランク角検出手段の構成は適宜変更することができる。例えば、クランクポジションセンサ５４のみによって気筒判別やクランク角ＣＡの検出を行うことができるのであれば、カムポジションセンサ５５を省略することもできる。

・信号待ち等のときにメインスイッチ７１を操作して手動で内燃機関１を停止したときにもメモリ６１にクランク角ＣＡを記憶するようにしておけば、内燃機関１を再始動するときにメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡを参照して早期始動制御による再始動用始動制御を実行することができる。そのため、本発明は、自動停止始動制御を実行するものに限定して適用されるものではなく、自動停止始動制御を実行しないものに本発明を適用することもできる。

・もちろん、自動停止は行わずに自動始動のみを行うものや、自動始動は行わずに自動停止のみを行うものにあっても本発明を適用することができる。
・上記実施形態にあっては、メモリ６１にクランク角ＣＡが記憶されているか否かに基づいてクランク角ＣＡが判明しているか否かを判定する構成を示したが、クランク角ＣＡが判明しているか否かを判定する方法は適宜変更することができる。

その他、クランク角ＣＡが判明しているか否かを判定する方法としては、クランク角が判明しているか否かを示すフラグを設定し、始動指令がなされたときにこのフラグを参照することによりクランク角ＣＡが判明しているか否かを判定する構成を採用することもできる。尚、こうした構成を採用する場合には、クランク角ＣＡがずれることが推定されるときにメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡを消去する構成（図３におけるステップＳ４１０）に替えて、クランク角ＣＡがずれることが推定されるときにフラグをクランク角ＣＡが判明していないことを示す状態に更新する構成を採用すればよい。

・また、本発明は、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明しているか否かに基づいて始動制御の制御態様を選択することにより、始動指令がなされたときの内燃機関の状態に即した始動制御を実行しようとするものである。そのため、再始動用始動制御の内容及び、通常始動制御の内容は適宜変更することができる。例えば、上記実施形態にあっては、始動制御の実行に伴って機関回転速度ＮＥの吹き上がりを抑制する吹き上がり抑制制御を実行する構成を示したが、この吹き上がり抑制制御を省略してもよい。

・また、再始動用始動制御の際に、早期始動制御を行わずに、クランク角ＣＡに基づく吹き上がり抑制制御だけを行うようにしてもよい。
・その他、始動指令がなされたときにクランク角ＣＡが判明している場合には、アイドルストップ状態からの再始動であると判断し、再始動用始動制御を実行する一方、クランク角ＣＡが判明していない場合には、アイドルストップ状態からの再始動ではないと判断し、通常始動制御を実行するといった構成を採用することもできる。

具体的には、電子制御装置６０への給電が停止された場合には、メモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡが消失する。一方で、給電が継続されているときにはメモリ６１に記憶されているクランク角ＣＡが保持される。そのため、クランク角ＣＡが判明しているか否かに基づいて給電が継続された状態での一時的な機関停止状態であるアイドルストップ状態からの再始動か否かを判定することができる。そのため、クランク角ＣＡが判明しているときには、メインスイッチ７１の操作による手動始動のときにもアイドルストップ状態から再始動であることを判定することができ、再始動用始動制御を実行することができるようになる。

そして、このときには、再始動用始動制御として暖気完了状態における始動を想定した始動制御を実行する一方、通常始動制御として機関冷間状態における始動を想定した始動制御を実行するようにすればよい。

尚、機関冷間状態における始動を想定した始動制御としては、再始動用始動制御よりも吸入空気量ＧＡを増大させる制御を実行する構成を採用したり、再始動用始動制御よりも燃料噴射量を増大させる制御を実行する構成を採用したりすることができる。こうした構成を採用すれば温度の低い初回の始動時にあっても、好適に機関始動を完了させることができるようになる。

・また、上記実施形態では、記憶手段として揮発性のメモリ６１を備える構成を示したが、不揮発性のメモリを採用して電子制御装置６０への給電が行われていないときにも記憶されたクランク角ＣＡが保持されるようにしてもよい。尚、不揮発性のメモリを採用する場合には、上記のように、メモリにクランク角ＣＡが記憶されていることに基づいてアイドリングストップ状態からの再始動であることを推定することはできなくなる。

・上記実施形態にあっては、１つの気筒１１に対してそれぞれ１つずつ燃料噴射弁３４が設けられている構成を示したが、１つの気筒１１に対して複数の燃料噴射弁３４が設けられている内燃機関にあっても、本発明を適用することができる。

・上記実施形態では本発明を、手動変速機を備える車両に搭載される内燃機関の制御装置として具体化した例を示したが、自動変速機を備える車両に搭載される内燃機関の制御装置として適用することもできる。尚、自動変速機を備える車両に搭載される内燃機関の制御装置に適用する場合には、シフトレバーがＤレンジに操作されている状態で車両が停止しており、且つブレーキペダルが踏み込まれていることや、シフトレバーがＮレンジ又はＰレンジに操作されていること等を停止条件として設定することが望ましい。また、シフトレバーがＤレンジに操作されている状態でブレーキペダルの踏み込みが解除されたことや、シフトレバーがＮレンジ又はＰレンジからＤレンジに操作されたこと等を始動条件として設定することが望ましい。

・また、上記実施形態と同様に手動変速機を備える車両に搭載される内燃機関の制御装置として本発明を適用する場合にあっても、停止条件や始動条件は適宜変更することができる。

・上記実施形態では４つの気筒１１を備えた直列４気筒の内燃機関１の制御装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はその他の気筒配列を有する内燃機関、例えばＶ型６気筒やＶ型８気筒の内燃機関等に適用することもできる。

・上記実施形態では、吸気ポート２１内に燃料噴射弁３４が設けられているポート噴射型の内燃機関１の制御装置として、本発明を具体化した例を示したが、本発明は筒内噴射型の内燃機関、すなわち各気筒１１内に燃料噴射弁が設けられている内燃機関の制御装置に適用することもできる。

・上記実施形態にあってはキー８０が差し込まれた状態で操作されるメインスイッチ７１を操作することにより手動始動がなされる構成を示したが、本発明はこうしたメインスイッチ７１を備えるものに限定的に適用されるものではない。例えば、プッシュ式のスタートスイッチをそなえ、スタートスイッチを操作することにより手動始動がなされるものに本発明を適用することもできる。

１…内燃機関、１０…シリンダブロック、１１…気筒、１２…ピストン、１３…燃焼室、１４…点火プラグ、１５…クランクシャフト、１６…コネクティングロッド、１７…ウォータジャケット、１８…スタータモータ、２０…シリンダヘッド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、３０…吸気通路、３２…吸気カムシャフト、３２ａ…吸気カム、３３…スロットルバルブ、３３ａ…モータ、３４…燃料噴射弁、４０…排気通路、４１…排気バルブ、４２…排気カムシャフト、４２ａ…排気カム、５０…車速センサ、５１…アクセルセンサ、５２…スロットルポジションセンサ、５３…エアフロメータ、５４…クランクポジションセンサ、５５…カムポジションセンサ、５６…水温センサ、６０…電子制御装置、６１…メモリ、７１…メインスイッチ、７２…クラッチペダル、７３…クラッチアッパスイッチ、７４…クラッチロアスイッチ、７５…シフト装置、７６…シフトレバー、７７…ニュートラルスイッチ、８０…キー。

Claims (5)

1. 内燃機関のクランクシャフトの回転に伴って出力される信号に基づいて前記クランクシャフトの回転角であるクランク角を検出するクランク角検出手段と、機関停止時のクランク角を記憶する記憶手段とを備え、始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角を参照し、それに基づいて始動制御を実行する内燃機関の制御装置であって、
   始動指令がなされたときにクランク角が判明している場合には、前記記憶手段に記憶されているクランク角に基づいて各気筒に対して燃料をそれぞれ供給する早期始動制御を実行する一方、
   始動指令がなされたときにクランク角が判明していない場合には、スタータモータの駆動力によって前記クランクシャフトを回転させ、同クランクシャフトの回転に伴って新たにクランク角が検出されてから各気筒に対して燃料をそれぞれ供給する通常始動制御を実行し、
   始動指令がなされたときにクランク角が判明していない場合には、始動制御に伴う機関回転速度の変化に基づいて吸入空気量を制御する吹き上がり抑制制御を実行する一方、
   始動指令がなされたときにクランク角が判明している場合には、前記記憶手段に記憶されているクランク角に基づいて予め吸入空気量の制御態様を設定しておく吹き上がり抑制制御を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることが推定されるときに、前記記憶手段に記憶されているクランク角を消去する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. クランク角が判明しているか否かを示すフラグを参照することによりクランク角が判明しているか否かを判定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることが推定されるときに、前記フラグをクランク角が判明していないことを示す状態にする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 機関停止時のクランク角に基づいて、始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際のクランク角とがずれることを推定する
   請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 機関停止中に機関温度が大幅に変化したことに基づいて、始動指令がなされたときに前記記憶手段に記憶されているクランク角と始動指令がなされたときの実際クランク角とがずれることを推定する
   請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

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