JP5499973B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関出力軸の回転位相を検出する位相検出システムと機関運転を一時的に自動停止する自動停止再始動システムとを備えた内燃機関の制御装置に関するものである。

内燃機関の制御装置としては、機関出力軸の回転に伴って所定位相毎にパルス状の信号（パルス信号）を出力する回転センサを設けるとともに同回転センサの出力信号に基づいて機関出力軸の回転位相を検出して燃料噴射制御などの機関制御に用いるものが知られている。また、特許文献１に記載の装置のように、パルス信号の出力間隔が他の部位より長く設定された部位、いわゆる欠け歯部位を設定するとともに、同部位が検出された回転位相を基準位相とする装置なども知られている。こうした装置では、パルス信号の出力間隔（パルス間隔）がその前後のパルス間隔より大きくなったことを条件に欠け歯部位が検出される。そして、機関出力軸の回転量としてパルス信号の出力数がカウントされるとともに、その回転量と上記基準位相とに基づいて機関出力軸の回転位相が検出される。

また、駆動源として車両に搭載された内燃機関にあって、その燃料消費量やエミッションの低減を図るために、車両の交差点での停止時などといった内燃機関の運転が不要な状況において同内燃機関の運転を一時的に停止させる自動停止再始動制御を実行することが実用されている。この自動停止再始動制御では、通常、所定の自動停止条件が成立すると燃料噴射制御の実行が停止されて内燃機関が自動停止されるとともに、その後において再始動条件が成立するとスタータモータの駆動や燃料噴射制御の実行が開始されて内燃機関が再始動される。

特開２００９−６８４２５号公報

ところで、自動停止再始動制御を通じて内燃機関を自動停止させる際には、燃料噴射制御の実行停止に伴って機関出力軸の回転速度（機関回転速度）が急速に低下するようになる。一方、自動停止再始動制御を通じて内燃機関を再始動させる際には、スタータモータの駆動開始に伴って機関回転速度が急速に上昇するようになる。

そのため、内燃機関の自動停止時における機関回転速度の低下過程あるいは機関出力軸の回転停止直後において内燃機関が再始動されると、このとき機関回転速度が急低下した直後において急上昇に転じるといったように変化する。そして、この場合には回転センサから出力されるパルス信号の出力間隔が、一旦急速に拡大した後に縮小に転じるとともにその後において急速に縮小するといったように、一時的に拡大するとの態様で変化するようになる。こうしたパルス間隔の変化態様は、欠け歯部位の前後におけるパルス間隔の変化態様、すなわちパルス間隔がその前後のパルス間隔より大きくなるとの変化態様によく似ている。そのため、内燃機関の再始動に際してパルス間隔の推移に基づき欠け歯部位を検出するようにすると、機関回転速度が最も低くなった回転位相（詳しくは、パルス間隔が最も長くなった回転位相）において欠け歯部位になったと誤って検出されて、同回転位相が基準位相であると誤って検出されるおそれがある。

そうした場合には、誤検出された基準位相をもとに機関出力軸の回転位相が検出されるために、誤って検出された機関出力軸の回転位相に基づいて燃料噴射制御などの機関制御が実行されるようになってしまう。そのため、内燃機関の再始動にかかる時間が長くなるといった始動性能の低下を招くおそれがある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関出力軸の回転位相を精度よく検出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説明する。
請求項１に記載の発明は、機関出力軸の回転に対応する所定位相間隔のパルス列からなり且つその途中に他の部位よりパルス間隔の長い基準位相を有してなる回転信号を発生する回転信号発生手段と、前記回転信号に基づいて前記パルス間隔を計測するとともにその直近の所定期間における計測結果を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶した前記パルス間隔の関係に基づいて前記基準位相を特定する特定手段と、前記回転信号および前記基準位相に基づいて前記機関出力軸の回転位相を検出する検出手段とを有する回転位相検出システム、および、自動停止条件の成立をもって内燃機関を自動停止させるとともにその後における再始動条件の成立をもって前記内燃機関を再始動させる自動停止再始動システムを備える内燃機関の制御装置において、前記再始動の開始時期を始点とするとともに前記記憶手段によって前記再始動の開始前後において計測された前記パルス間隔が前記特定手段によって前記基準位相であると特定される可能性のある時期を終点とする特定期間にわたり、前記特定手段による前記基準位相の特定を禁止することをその要旨とする。

上記構成によれば、内燃機関の再始動の開始前後において計測されたパルス間隔、言い換えれば内燃機関の自動停止および再始動の実行に際して計測されるパルス間隔の中で最も長い値が基準位相に対応する値であると誤って判断されることを回避することができる。そのため、内燃機関の自動停止および再始動の実行に際して上記記憶手段によって計測されるパルス間隔が一時的に拡大するとの態様で変化するようになるとはいえ、その変化に起因して基準位相が誤って特定されることを抑えることができる。したがって、基準位相を精度よく特定することができるようになり、機関出力軸の回転位相を精度よく検出することができるようになる。

さらに、請求項１に記載の発明は、前記特定手段は、所定の自然数をＮとすると、予め定められた所定の関係を前記記憶手段により記憶されている前記パルス間隔の関係が満たす場合に、前記記憶手段により記憶している複数の前記パルス間隔のうちのＮ回前の値を計測したときの前記回転位相を前記基準位相と特定するものであり、前記制御装置は、前記再始動が開始されてから前記パルス間隔が「Ｎ＋１」回だけ計測されて記憶されるまでの期間を前記特定期間とするものであることを要旨とする。

上記構成では、所定の関係として、前記記憶手段に記憶されているパルス間隔のうちのＮ回前の値を計測したときの回転位相を基準位相と特定することの可能な関係が予め定められている。そのため、仮に基準位相の特定を禁止しないようにした場合、内燃機関の再始動に際してパルス間隔が最も長くなったときに計測された値がＮ回前の値になったタイミングで、前記記憶手段により記憶されているパルス間隔の関係が所定の関係になるおそれがあり、同Ｎ回前の値を計測した回転位相が基準位相と誤って特定されるおそれがある。そして、内燃機関の再始動後においてパルス間隔が「Ｎ＋２」回だけ計測された後においては、基本的に、実際の基準位相に対応するパルス間隔が計測されない限り、前記記憶手段に記憶されているパルス間隔の関係が同パルス間隔が一時的に急拡大したことを示す関係にはならない。そのため、この場合には前記記憶手段に記憶されているパルス間隔の関係が所定の関係を満たすようにならないと云える。

上記構成によれば、内燃機関の再始動後において「Ｎ＋２」回だけパルス間隔が計測された後に限って、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低くなったときに限って同基準位相の特定が許可されるようになるために、基準位相を精度よく特定することができるようになる。

なお、請求項１に記載の発明の構成は、請求項２によるように、内燃機関の始動に際して駆動されて機関出力軸に補助トルクを付与するスタータモータを備えた装置に適用することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、当該制御装置は、前記再始動の開始時期を前記スタータモータの駆動開始時期とするものであることをその要旨とする。

また請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、当該制御装置は、前記再始動の開始時期を、前記スタータモータが駆動されているとの条件および前記機関出力軸の回転速度が上昇しているとの条件が共に満たされた時期とするものであることをその要旨とする。

請求項３または４に記載の発明の構成によれば、内燃機関の再始動に際してスタータモータの駆動が開始されて機関出力軸の回転速度が上昇を開始するとき、言い換えれば基準位相であると誤って特定されるおそれのあるパルス間隔が計測される直前（または直後）のタイミングで上述した基準位相の特定の禁止を開始することができ、同基準位相の特定の禁止を的確に実行することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、当該制御装置は、前記内燃機関の再始動に際して前記再始動条件の成立時における前記機関出力軸の回転速度が所定速度未満であることを条件に前記スタータモータを駆動するものであり、前記スタータモータの駆動を伴う前記内燃機関の再始動であることを条件に、前記基準位相の特定を禁止するものであることをその要旨とする。

上記構成では、スタータモータの駆動を伴う内燃機関の再始動に際しては、機関回転速度が急上昇するためにパルス間隔の縮小速度も早いことから、そのパルス間隔の急変をもとに基準位相を誤って特定するおそれがある。これに対して、例えば燃料噴射の再開のみによる再始動など、スタータモータの駆動を伴わない内燃機関の再始動に際しては、機関回転速度の上昇速度が比較的遅くパルス間隔の縮小速度も比較的遅いために、基準位相を誤って特定する可能性はごく低い。

上記構成によれば、スタータモータの駆動を伴う内燃機関の再始動であるとき、すなわち基準位相が誤って特定される可能性が高いときにはその特定が禁止されるために、同基準位相が誤って特定されることを的確に抑えることができる。しかも、スタータモータの駆動を伴わない内燃機関の再始動であるとき、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低いときにはその特定が禁止されないために、基準位相を早期に特定することができるようになる。

本発明を具体化した一実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の概略構成を示す略図。 内燃機関の再始動時におけるパルス間隔の測定結果の一例を示すタイムチャート。 内燃機関の再始動時におけるパルス間隔の測定結果の他の例を示すタイムチャート。 特定禁止処理の実行手順を概念的に示すフローチャート。 特定禁止処理の実行態様の一例を示すタイミングチャート。

以下、本発明を具体化した一実施の形態にかかる内燃機関の制御装置について説明する。
図１に、本実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の概略構成を示す。なお本実施の形態にかかる制御装置は駆動源として車両に搭載される内燃機関に適用される。

図１に示すように、内燃機関には、スタータモータ１１が設けられている。このスタータモータ１１は、機関始動に際して駆動されて機関出力軸１２に補助トルクを付与する。本実施の形態の制御装置は電子制御ユニット２０や各種センサ類を備えている。

それらセンサ類としては、例えば機関冷却水の温度を検出するための温度センサ３１や、車両の走行速度を検出するための速度センサ３２が設けられている。また、機関出力軸１２の回転位相（クランク位相［°ＣＡ］）および回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するための回転位相センサ３３や、内燃機関のカム軸１３の回転を検出するための気筒判別センサ３４が設けられている。その他、ブレーキペダル１４の踏み込みの有無を検出するためのブレーキスイッチ３５、アクセルペダル１５（図示略）の踏み込みの有無を検出するためのアイドルスイッチ３６なども設けられている。

電子制御ユニット２０には、各種センサ類の出力信号が取り込まれている。電子制御ユニット２０は、それら出力信号に基づき各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスタータモータ１１の作動制御や燃料噴射弁１６の作動制御（燃料噴射制御）などといった内燃機関の運転にかかる各種制御を実行する。

本実施の形態の装置には、そうした各種制御の一つである交差点等での車両停止時において内燃機関の運転を一時的に停止させる制御（自動停止再始動制御）を実行する自動停止再始動システムが搭載されている。この自動停止再始動制御では、以下の各条件［条件１］〜［条件５］が全て満たされたことをもって自動停止条件が成立したと判断される。
［条件１］内燃機関の暖機が終了していること（冷却水の温度が下限値より高いこと）。
［条件２］アクセルペダル１５が踏まれていないこと（アイドルスイッチ３６が「オン」されていること）。
［条件３］ブレーキペダル１４が踏み込まれていること（ブレーキスイッチ３５が「オン」されていること）。
［条件４］車両が停止していること。
［条件５］上記［条件１］〜［条件４］の全てが満たされた後において、内燃機関の自動停止が実行された履歴がないこと。

交差点にて車両が停止する等して上記自動停止条件が成立すると、例えば内燃機関への燃料供給が停止される等して同内燃機関の運転が停止される。一方、上述した自動停止条件が成立したことをもって内燃機関が停止状態にあるとの条件下において、上記［条件１］〜［条件４］のうちの１つでも満足されなくなった場合に再始動条件が成立したと判断される。そして、再始動条件が成立すると、スタータモータ１１が駆動されてクランキング動作の実行が開始されるとともに燃料噴射制御が実行されて内燃機関が再始動される。

本実施の形態では、こうした自動停止再始動制御を実行することにより、内燃機関の燃料消費量の低減やエミッションの低減が図られる。
なお、本実施の形態にかかる装置では、内燃機関の再始動に際して、再始動条件の成立時における機関回転速度ＮＥが所定速度Ｖ１（例えば４００回転／分）未満であることを条件にスタータモータ１１が駆動される。すなわち、再始動条件の成立時における機関回転速度ＮＥが所定速度Ｖ１未満である場合には、スタータモータ１１の駆動によって機関出力軸１２に補助トルクを付与しつつ内燃機関の自動停止に際して強制停止された各種制御（例えば燃料噴射制御）が再開されることにより、内燃機関が再始動される。一方、再始動条件の成立時における機関回転速度ＮＥが所定速度Ｖ１以上である場合には、スタータモータ１１が駆動されない。すなわち、この場合にはスタータモータ１１を駆動することなく、内燃機関の自動停止に際して強制停止された各種制御を再開することのみによって内燃機関が再始動される。

また本実施の形態の装置には、回転位相センサ３３の検出信号と気筒判別センサ３４の検出信号とに基づいて機関出力軸１２の回転位相（クランク位相）を検出する回転位相検出システムが設けられている。以下、回転位相検出システムについて詳細に説明する。

前記電子制御ユニット２０は波形整形回路２１を備えている。この波形整形回路２１には、回転位相センサ３３の検出信号と気筒判別センサ３４の検出信号とがそれぞれ入力されている。回転位相センサ３３は、機関出力軸１２に取り付けられたパルサ１２ａに近接した位置に設けられて、内蔵のピックアップコイルにより上記パルサ１２ａの外周の歯が通過したことを検出する。また気筒判別センサ３４は、カム軸１３に取り付けられたパルサ１３ａに近接した位置に設けられて、内蔵のピックアップコイルにより上記パルサ１３ａの外周の歯が通過したことを検出する。

そして、波形整形回路２１は、回転位相センサ３３の出力信号をパルス状の信号（パルス信号）に変換するとともに同信号を回転信号（以下、ＮＥ１０信号）として出力する。また、波形整形回路２１は、気筒判別センサ３４の出力信号をパルス信号に変換するとともに同信号を回転信号（以下、Ｇｉｎ信号）として出力する。これらＮＥ１０信号およびＧｉｎ信号は電子制御ユニット２０のマイコン２２に入力される。なお本実施の形態では、回転位相センサ３３および波形整形回路２１が回転信号発生手段として機能する。

ＮＥ１０信号は１０°ＣＡ毎（所定位相間隔）のパルス列よりなり、そのパルス列の途中に２パルス分を欠落させた部位（以下、欠け歯部位）が設けられている。欠け歯部位の間隔は３６０°ＣＡであり、この欠け歯部位が「他の部位よりパルス間隔の長い基準位相」に相当する。

本実施の形態にかかる装置は、これらＮＥ１０信号およびＧｉｎ信号に基づいてクランク位相を検出するとともに、同クランク位相（詳しくは、後述するクランクカウンタのカウント値ＣＡ）に基づいて燃料噴射制御などの各種制御を実行する。具体的には、クランクカウンタのカウント値ＣＡに基づいて燃料噴射弁１６等の各種機器の駆動を制御するべく、それら機器に対して電子制御ユニット２０から各別に制御指令信号が出力される。

そうしたクランク位相の検出は以下のように実行される。
この検出では、電子制御ユニット２０により、波形整形回路２１から入力されるＮＥ１０信号の立ち上がりエッジ毎に割り込み処理が起動される。そして、この割り込み処理を通じて以下の処理が実行される。

この処理では、ＮＥ１０信号の立ち上がりエッジ間の時間を検出するための内部タイマのタイマ値ＴＡについての過去の値と今回の値とがそれぞれ更新される。具体的には、電子制御ユニット２０のＲＡＭ２３に記憶されている二回前の値ＴＡ［ｉ−２］が新たな三回前の値ＴＡ［ｉ−３］として記憶され、同じくＲＡＭ２３に記憶されている一回前の値ＴＡ［ｉ−１］が新たな二回前の値ＴＡ［ｉ−２］として記憶され、ＲＡＭ２３に記憶されている今回値ＴＡ［ｉ］が新たな一回前の値ＴＡ［ｉ−１］として記憶される。さらに、このときの内部タイマのタイマ値ＴＡが今回値ＴＡ［ｉ］として記憶されるとともに、同タイマ値ＴＡが「０」にリセットされる。

このように本実施の形態では、電子制御ユニット２０により、回転信号（ＮＥ１０信号）に基づいてパルス間隔を計測するとともにその直近の所定期間における計測結果（具体的には、ＴＡ［ｉ−３］、ＴＡ［ｉ−２］、ＴＡ［ｉ−１］、ＴＡ［ｉ］）が記憶されている。本実施の形態では、電子制御ユニット２０が記憶手段として機能する。

そして、欠け歯部位の検出に際しては先ず、今回値ＴＡ［ｉ］および一回前の値ＴＡ［ｉ−１］が以下の［条件イ］を満たすか否かが判断される。
［条件イ］判定値Ｊ１（例えば２．４）≦（ＴＡ［ｉ］／ＴＡ［ｉ−１］）＜判定値Ｊ２（例えば６．０）
この［条件イ］が満たされることをもって、欠け歯部位の検出条件の一つであるパルス間隔が急拡大する現象が発生したこと、および機関出力軸１２の回転停止に伴うパルス間隔の急拡大ではないことが判断される。そして、この［条件イ］が満たされると、仮判定フラグがオン操作される。

このようにして仮判定フラグがオン操作されると、その後において本処理（詳しくは、上述したタイマ値ＴＡの過去の値および今回の値の更新）が三回実行されるのを待って、三回前の値ＴＡ［ｉ−３］、二回前の値ＴＡ［ｉ−２］、一回前の値ＴＡ［ｉ−１］および今回値ＴＡ［ｉ］が以下の［条件ロ］〜［条件ニ］を全て満たすか否かが判断される。
［条件ロ］（ＴＡ［ｉ−２］／ＴＡ［ｉ−３］）＜判定値Ｊ３（例えば０．７）
［条件ハ］（ＴＡ［ｉ−１］／ＴＡ［ｉ−２］）≧判定値Ｊ４（例えば０．１）
［条件ニ］（ＴＡ［ｉ］／ＴＡ［ｉ−１］）≧判定値Ｊ５（例えば０．１）
これら［条件ロ］〜［条件ニ］が全て満たされると、これも欠け歯部位の検出条件の一つであるパルス間隔が縮小する現象が発生したと判断されて、本欠け歯判定フラグがオン操作される。

そして本実施の形態の装置では、このようにして仮判定フラグがオン操作された後に本欠け歯判定フラグがオン操作されたことをもって、パルス間隔が一時的に長くなる状況になったとして、欠け歯部位が特定される。具体的には、三回前の値ＴＡ［ｉ−３］が計測されたときのクランク位相が基準位相（具体的には、欠け歯部位に対応する機関出力軸１２の回転位相）として特定される。

このように、本実施の形態では、電子制御ユニット２０に記憶されている各パルス間隔（具体的には、ＴＡ［ｉ−３］、ＴＡ［ｉ−２］、ＴＡ［ｉ−１］、ＴＡ［ｉ］）の関係が予め定められた所定の関係（具体的には、［条件イ］〜［条件ニ］）を満たす場合に、各パルス間隔のうちの三回前の値ＴＡ［ｉ−３］を計測したときのクランク位相が基準位相と特定される。電子制御ユニット２０には、そのＲＡＭ２３に記憶されているパルス間隔のうちの三回前の値ＴＡ［ｉ−３］を計測したときのクランク位相を基準位相と特定することの可能な関係が実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められるとともにその求めた関係が上記所定の関係として記憶されている。なお本実施の形態では、この電子制御ユニット２０が前記記憶手段により記憶したパルス間隔の関係に基づいて基準位相を特定する特定手段として機能する。

そして本実施の形態の装置では、上述のように特定される基準位相とＮＥ１０信号とに基づいてクランク位相が検出される。詳しくは、電子制御ユニット２０にはクランクカウンタが設定されている。このクランクカウンタのカウント値ＣＡは、機関出力軸１２が３０°ＣＡ回転する毎（ＮＥ１０信号が三回入力される毎）に「１」だけインクリメントされる。また、クランクカウンタのカウント値ＣＡは、本欠け歯判定フラグがオン操作された後に、機関出力軸１２が２１０°ＣＡだけ回転すると、初期値（「０」または「１２」）にリセットされる。詳しくは、前記Ｇｉｎ信号がオン状態であるときには初期値「０」にリセットされる一方、Ｇｉｎ信号がオフ状態であるときには初期値「１２」にリセットされる。

これにより、クランクカウンタのカウント値ＣＡは「０」〜「２３」の値になる。そして、このカウント値ＣＡをもとに、例えば「０」が０°ＣＡ、「１」が３０°ＣＡ、「２」が６０°ＣＡなどといったようにクランク位相が検出され、そのクランク位相に基づいて、機関制御にかかる各種制御が実行される。なお本実施の形態では、電子制御ユニット２０が、回転信号（ＮＥ１０信号）および基準位相に基づいて機関出力軸１２の回転位相を検出する検出手段として機能する。

ところで、内燃機関の自動停止時における機関回転速度ＮＥの低下過程あるいは機関出力軸１２の回転停止直後において内燃機関が再始動されると、パルス間隔（ＮＥ１０信号の出力間隔）が一時的に拡大するといった変化態様、すなわち欠け歯部位における変化態様によく似た態様で変化するようになる。そのため、内燃機関の再始動に際してパルス間隔の推移に基づき欠け歯部位（基準位相）を検出するようにすると、機関回転速度ＮＥが最も低くなったクランク位相（詳しくは、パルス間隔が最も長くなったクランク位相）において欠け歯部位になったと誤って検出されて、同クランク位相が基準位相であると誤って検出されるおそれがある。そして、この場合には誤って検出された基準位相をもとにクランク位相が検出されるために、誤って検出されたクランク位相に基づいて燃料噴射制御などの機関制御が実行されることにより、内燃機関の再始動にかかる時間が長くなるといった始動性能の低下を招くおそれがある。

この点をふまえて本実施の形態では、内燃機関の再始動が開始されてから特定期間が経過するまでの間、パルス間隔に基づいて基準位相を特定することを禁止するようにしている。

特定期間の始点としては、内燃機関の再始動が開始されたとき、具体的には、スタータモータ１１の駆動を開始するべく電子制御ユニット２０から制御指令信号が出力されたときが設定される。これにより、内燃機関の再始動に際してスタータモータ１１の駆動が開始されて機関回転速度ＮＥが上昇を開始するとき、言い換えれば基準位相であると誤って特定されるおそれのあるパルス間隔が計測される直前（または直後）のタイミングで基準位相の特定を禁止する期間（上記特定期間）が開始されるようになる。そのため、上記基準位相の特定の禁止を的確に実行することができるようになる。

図２に、内燃機関の再始動時におけるパルス間隔の測定結果の一例を示す。
図２に示す例では、内燃機関の自動停止に伴う機関回転速度ＮＥの急速な低下、あるいは機関出力軸１２の回転停止に起因して、スタータモータ１１の駆動が開始された直後においてパルス間隔が計測されたときに（時刻ｔ１２）、電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔のうちの一回前の値ＴＡ［ｉ−１］と今回値ＴＡ［ｉ］とが［条件イ］を満たす値になる。

本実施の形態の装置では、そうした状態でスタータモータ１１の駆動が開始された場合であっても、スタータモータ１１の駆動開始に伴って［条件イ］に基づく判断が禁止されるために（時刻ｔ１１以降）、仮判定フラグがオン操作されることはない。したがって、内燃機関の自動停止に伴う機関回転速度ＮＥの急速な低下、あるいは機関出力軸１２の回転停止に起因して、基準位相が誤って特定されることが的確に抑えられるようになる。

また本実施の形態では、内燃機関の再始動の開始時における機関回転速度ＮＥが所定速度Ｖ１未満であることを条件に、言い換えればスタータモータ１１の駆動を伴う内燃機関の再始動であることを条件に、上記基準位相の特定が禁止される。

一般に、スタータモータ１１の駆動を伴う内燃機関の再始動に際しては、機関回転速度ＮＥが急上昇するためにパルス間隔の縮小速度も早いことから、そのパルス間隔の急変をもとに基準位相を誤って特定するおそれがある。これに対して、スタータモータ１１の駆動を伴わない内燃機関の再始動（燃料噴射などの再開のみによる再始動）に際しては、機関回転速度ＮＥの上昇速度が比較的遅くパルス間隔の縮小速度も比較的遅いために、基準位相を誤って特定する可能性はごく低い。

本実施の形態の装置では、スタータモータ１１の駆動を伴う内燃機関の再始動であるとき、すなわち基準位相が誤って特定される可能性が高いときにはその特定が禁止されるために、同基準位相が誤って特定されることを的確に抑えることができる。しかも、スタータモータ１１の駆動を伴わない内燃機関の再始動であるとき、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低いときにはその特定が禁止されないために、基準位相を早期に特定することができるようになる。

一方、前記特定期間の終点としては、内燃機関の再始動の開始前後において計測されて記憶されたパルス間隔が前記基準位相であると特定される可能性のある時期、具体的には、内燃機関の再始動の開始後におけるパルス間隔（ＮＥ１０信号の出力間隔）の計測回数および記憶回数が四回になる時期が設定される。

図３に、内燃機関の再始動時におけるパルス間隔の測定結果の一例を示す。
本実施の形態では、前述したように前記所定の関係（［条件イ］〜［条件ニ］）を電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔（ＴＡ［ｉ−３］、ＴＡ［ｉ−２］、ＴＡ［ｉ−１］、ＴＡ［ｉ］）の関係が満たす場合に、三回前の値ＴＡ［ｉ−３］を計測したときのクランク位相（図３の時刻ｔ２１〜ｔ２３）が基準位相と特定される。

そのため、仮に基準位相の特定を禁止しないようにした場合には、内燃機関の再始動後におけるパルス間隔の計測回数が四回になったタイミング（時刻ｔ２４）、すなわち内燃機関の再始動に際してパルス間隔が最も長くなったときに計測された値が三回前の値ＴＡ［ｉ−３］になったタイミングで、電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係が上記所定の関係になるおそれがある。そして、そうした場合には、三回前の値ＴＡ［ｉ−３］を計測したクランク位相が基準位相と誤って特定されてしまう。

一方、内燃機関の再始動後においてパルス間隔の計測回数が五回以上になると、内燃機関の再始動に際してパルス間隔が最も長くなったときに計測された値が、上記三回前の値ＴＡ［ｉ−３］より前に計測された値になるために、電子制御ユニット２０に記憶されていない状態になる。そのため、内燃機関の再始動後においてパルス間隔が五回計測された以後においては、基本的に、実際の欠け歯部位（基準位相）に対応するパルス間隔が計測されない限り、電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係が同パルス間隔が一時的に急拡大したことを示す関係にはならない。したがって、この場合には電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係が誤って所定の関係を満たす可能性がごく低いと云え、基準位相を誤って特定する可能性もごく低いと云える。

この点、本実施の形態の装置では、内燃機関の再始動に際して、その再始動後においてパルス間隔が五回計測された以後（時刻ｔ２５以降）に限って、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低くなったときに限って同基準位相の特定が許可されるようになるため、基準位相が精度よく特定されるようになる。

このように本実施の形態によれば、内燃機関の再始動の開始前後において計測されたパルス間隔、言い換えれば内燃機関の自動停止および再始動の実行に際して計測されるパルス間隔の中で最も長い値が基準位相に対応する値であると誤って判断されることを回避することができる。詳しくは、内燃機関の自動停止および再始動の実行に際して計測されて記憶されるパルス間隔（具体的には、ＴＡ［ｉ−３］、ＴＡ［ｉ−２］、ＴＡ［ｉ−１］、ＴＡ［ｉ］）の変化態様が一時的に拡大するとの変化態様になるとはいえ、その変化態様をもとに基準位相が誤って特定されることを抑えることができる。したがって、基準位相を精度よく特定することができるようになり、その基準位相に基づいてクランク位相を精度よく検出することができるようになる。

以下、基準位相の特定を禁止するための処理（特定禁止処理）の具体的な実行態様について、図４に示すフロートと図５に示すタイミングチャートとを参照しつつ説明する。
なお、図４のフローチャートに示す一連の処理は、上記特定禁止処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定時間周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット２０により実行される。また、図５に示すタイミングチャートは上記特定禁止処理の実行態様の一例を示している。

図４に示すように、この処理では先ず、前記再始動条件の成立に伴ってスタータモータ１１の駆動が開始されたか否かが判断される（ステップＳ１０１）。そして、スタータモータ１１が駆動されていないと判断される場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、以下の処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）を実行することなく本処理は一旦終了される。この場合には（図５の時刻ｔ３１より前）、電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係に基づく基準位相の特定が禁止されない。

一方、本処理が繰り返し実行されて、スタータモータ１１の駆動が開始されたと判断されると（図４のステップＳ１０１：ＹＥＳ）、特定禁止フラグがオン操作される（ステップＳ１０２）。この特定禁止フラグがオン操作されると（図５の時刻ｔ３１）、以後において電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係に基づく基準位相の特定が禁止される。

このように本実施の形態では、内燃機関の自動停止に伴い機関回転速度ＮＥが低下しているときに同内燃機関を再始動するべくスタータモータ１１の駆動が開始されると、その前後において計測されたパルス間隔をもとに基準位相が誤って特定されるおそれがあるとして、特定禁止フラグがオン操作されて基準位相の特定が禁止されるようになる。

そして、その後においてスタータモータ１１の駆動が開始された後における前記ＮＥ１０信号の出力間隔（パルス間隔）の計測回数が五回になるまでの間（図４のステップＳ１０３：ＮＯ）、特定禁止フラグがオン操作された状態のままで維持される。そして、このように特定禁止フラグがオン操作されている間（図５の時刻ｔ３１〜ｔ３２）、電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係に基づく基準位相の特定が禁止される。

ちなみに図５に示す例では、仮に基準位相の特定を禁止することなく許可するようにした場合において、図５中に一点鎖線で示すように、本欠け歯判定フラグが誤ってオン操作されて基準位相が誤って特定されてしまう。本実施の形態では、そうした場合であっても、基準位相の特定が禁止されるために、基準位相が誤って特定されることが回避されるようになる。

その後、スタータモータ１１の駆動が開始された後におけるパルス間隔の計測回数が五回に達すると（図４のステップＳ１０３：ＹＥＳ）、特定禁止フラグがオフ操作される（ステップＳ１０４）。これにより、以後においては電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係に基づく基準位相の特定が許可されるようになる（図５の時刻ｔ３２以降）。このように本実施の形態の装置では、内燃機関の再始動に際して、その再始動後においてパルス間隔が五回計測された以後に限って、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低くなったときに限って同基準位相の特定が許可されるようになるため、基準位相が精度よく特定されるようになる。

このように本実施の形態によれば、内燃機関の再始動の開始前後において計測されたパルス間隔、言い換えれば内燃機関の自動停止および再始動の実行に際して計測されるパルス間隔の中で最も長い値が基準位相に対応する値であると誤って判断されることを回避することができる。したがって、基準位相を精度よく特定することができるようになり、その基準位相に基づいてクランク位相を精度よく検出することができるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）内燃機関の再始動の開始時期を始点とするとともに同再始動の開始前後において計測されたパルス間隔が基準位相であると特定される可能性のある時期を終点とする特定期間にわたり、同基準位相の特定を禁止するようにした。そのため、基準位相を精度よく特定することができるようになり、同基準位相をもとにクランク位相を精度よく検出することができるようになる。

（２）特定期間の終点として、内燃機関の再始動の開始後におけるパルス間隔の計測回数および記憶回数が四回になる時期を設定した。そのため、内燃機関の再始動に際して、その再始動後においてパルス間隔が五回計測された以後に限って、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低くなったときに限って同基準位相の特定を許可することができ、基準位相を精度よく特定することができる。

（３）特定期間の始点として、スタータモータ１１の駆動を開始するべく電子制御ユニット２０から制御指令信号が出力されたときを設定した。これにより、内燃機関の再始動に際してスタータモータ１１の駆動が開始されて機関回転速度ＮＥが上昇を開始するとき、言い換えれば基準位相であると誤って特定されるおそれのあるパルス間隔が計測される直前または直後のタイミングで基準位相の特定の禁止を開始することができ、同基準位相の特定の禁止を的確に実行することができる。

（４）スタータモータ１１の駆動を伴う内燃機関の再始動であることを条件に、上記基準位相の特定を禁止するようにした。そのため、スタータモータ１１の駆動を伴う内燃機関の再始動であるとき、すなわち基準位相が誤って特定される可能性が高いときにはその特定が禁止されるために、同基準位相が誤って特定されることを的確に抑えることができる。しかも、スタータモータ１１の駆動を伴わない内燃機関の再始動であるとき、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低いときにはその特定が禁止されないために、基準位相を早期に特定することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態にかかる装置は、内燃機関の再始動に際して必ずスタータモータ１１が駆動される装置にも適用することができる。

・前記特定期間の始点は、スタータモータ１１の駆動が開始される時期に限らず、内燃機関の再始動の開始時期に対応する時期であれば、任意に変更することができる。そうした特定期間の始点としては、スタータモータ１１が駆動されているとの条件および機関回転速度ＮＥが上昇しているとの条件が共に満たされた時期を採用することができる。こうした構成によれば、基準位相の特定の禁止を、スタータモータの駆動を伴う内燃機関の再始動によって機関出力軸の回転速度が上昇を開始したとき、すなわち基準位相であると誤って特定されるおそれのあるパルス間隔が計測される直前または直後のタイミングにおいて的確に開始することができる。その他、特定期間の始点としては、再始動条件が成立したときを採用することなども可能である。

・スタータモータ１１の駆動を伴わない内燃機関の再始動時においても基準位相の特定を禁止するようにしてもよい。同構成によれば、内燃機関の再始動に際してパルス間隔が一時的に拡大したことをもって基準位相が誤って特定されるおそれがある装置において、基準位相を精度よく特定することができるようになり、同基準位相をもとにクランク位相を精度よく検出することができるようになる。なお上記構成では、特定期間の始点として、内燃機関の自動停止に際して強制停止された各種制御が再開されるタイミングや再始動条件が成立したタイミングなどを設定すればよい。

・パルス間隔がその前後のパルス間隔より長くなっていることを条件に基準位相を特定する処理であれば、基準位相を特定するための処理の実行態様は任意に変更することができる。具体的には、電子制御ユニット２０に記憶されるパルス間隔の計測結果の数を変更したり、電子制御ユニット２０に記憶されるパルス間隔の関係との比較を通じて基準位相を特定するための前記所定の関係を変更したりしてもよい。

なお、そうした所定の関係として、電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔のうちのＮ（ただし、Ｎは自然数）回前の値を計測したときのクランク位相を基準位相と特定することの可能な関係が設定される場合には、内燃機関の再始動が開始されてからパルス間隔が「Ｎ＋１」回だけ計測されて記憶されるまでの期間を特定期間とすればよい。

同構成では、内燃機関の再始動後においてパルス間隔が「Ｎ＋２」回だけ計測された後においては、基本的に、実際の基準位相に対応するパルス間隔が計測されない限り、電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係が同パルス間隔が一時的に急拡大したことを示す関係にはならない。そのため、この場合には電子制御ユニット２０に記憶されているパルス間隔の関係が所定の関係を満たすようにならないと云える。上記構成によれば、内燃機関の再始動後において「Ｎ＋２」回だけパルス間隔が計測された後に限って、すなわち基準位相が誤って特定される可能性がごく低くなったときに限って同基準位相の特定が許可されるようになるために、基準位相を精度よく特定することができるようになる。

・上記実施の形態にかかる装置は、交差点等での車両停止時において内燃機関の運転を一時的に停止させる車両の他、車両駆動源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両にも適用することができる。

１１…スタータモータ、１２…機関出力軸、１２ａ…パルサ、１３…カム軸、１３ａ…パルサ、１４…ブレーキペダル、１５…アクセルペダル、１６…燃料噴射弁、２０…電子制御ユニット、２１…波形整形回路、２２…マイコン、２３…ＲＡＭ、３１…温度センサ、３２…速度センサ、３３…回転位相センサ、３４…気筒判別センサ、３５…ブレーキスイッチ、３６…アイドルスイッチ。

Claims (5)

1. 機関出力軸の回転に対応する所定位相間隔のパルス列からなり且つその途中に他の部位よりパルス間隔の長い基準位相を有してなる回転信号を発生する回転信号発生手段と、前記回転信号に基づいて前記パルス間隔を計測するとともにその直近の所定期間における計測結果を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶した前記パルス間隔の関係に基づいて前記基準位相を特定する特定手段と、前記回転信号および前記基準位相に基づいて前記機関出力軸の回転位相を検出する検出手段とを有する回転位相検出システム、および、自動停止条件の成立をもって内燃機関を自動停止させるとともにその後における再始動条件の成立をもって前記内燃機関を再始動させる自動停止再始動システムを備える内燃機関の制御装置において、
   前記再始動の開始時期を始点とするとともに前記記憶手段によって前記再始動の開始前後において計測された前記パルス間隔が前記特定手段によって前記基準位相であると特定される可能性のある時期を終点とする特定期間にわたり、前記特定手段による前記基準位相の特定を禁止し、
   前記特定手段は、所定の自然数をＮとすると、予め定められた所定の関係を前記記憶手段により記憶されている前記パルス間隔の関係が満たす場合に、前記記憶手段により記憶している複数の前記パルス間隔のうちのＮ回前の値を計測したときの前記回転位相を前記基準位相と特定するものであり、
   前記制御装置は、前記再始動が開始されてから前記パルス間隔が「Ｎ＋１」回だけ計測されて記憶されるまでの期間を前記特定期間とするものである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の始動に際して駆動されて前記機関出力軸に補助トルクを付与するスタータモータを備えてなる
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   当該制御装置は、前記再始動の開始時期を前記スタータモータの駆動開始時期とするものである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   当該制御装置は、前記再始動の開始時期を、前記スタータモータが駆動されているとの条件および前記機関出力軸の回転速度が上昇しているとの条件が共に満たされた時期とするものである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   当該制御装置は、前記内燃機関の再始動に際して前記再始動条件の成立時における前記機関出力軸の回転速度が所定速度未満であることを条件に前記スタータモータを駆動するものであり、前記スタータモータの駆動を伴う前記内燃機関の再始動であることを条件に前記基準位相の特定を禁止するものである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images