内燃機関の始動制御装置
【課題】始動手段の故障の有無を正確に判定することができる内燃機関の始動制御装置を提供すること。
【解決手段】クランクシャフト８の停止時に記憶されたクランク角度から基準位置までのクランク角度の目標回転角度を演算し、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部が検出されたか否かを判定することより、始動手段２０の故障の有無を判定する。そして、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部が検出されない場合には、始動手段２０が故障してクランクシャフト８が逆回転した可能性が高いため、始動手段２０が故障したものと判定する。
【解決手段】クランクシャフト８の停止時に記憶されたクランク角度から基準位置までのクランク角度の目標回転角度を演算し、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部が検出されたか否かを判定することより、始動手段２０の故障の有無を判定する。そして、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部が検出されない場合には、始動手段２０が故障してクランクシャフト８が逆回転した可能性が高いため、始動手段２０が故障したものと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御装置に関し、特に、内燃機関を始動する始動手段の故障の有無を判定することができる内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両においては、省エネルギおよび二酸化炭素排出量抑制等の観点から、車両が停止した際に内燃機関を自動的に停止させるアイドリングストップ機能を搭載することが進められている。
【０００３】
また、アイドリングストップ機能を搭載した車両に適した始動手段として、スタータモータのピニオン・ギアとクランクシャフトに設けられたリング・ギアとを常時噛み合わせ、内燃機関のクランクシャフトに回転を伝達するのを許容し、クランクシャフトからの動力をスタータモータに伝達するのを阻止するワンウェイクラッチを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、アイドリングストップ機能を有する車両では、内燃機関の始動性を向上させるために、内燃機関の始動時に燃料の噴射および点火を行う気筒を速やかに判別して、その気筒に燃料を噴射・点火する制御を行うものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に記載されたものは、内燃機関のクランク角、各気筒の上死点（ＴＤＣ）を検出するＮＥセンサ（クランク角センサ）およびＧセンサ（カムポジションセンサ）と、クランクシャフトに設けられ、等間隔（例えば、１０°ＣＡ間隔）に形成された第１の歯および１箇所の第１の欠歯部とを有する第１の回転体と、カムシャフトに設けられ、１つの第２の歯およびこの第２の歯以外の外周面によって構成される第２の欠歯部を有する第２の回転体とを備えている。
【０００６】
ＮＥセンサは、クランクシャフトの回転に伴い第１の回転体が回転すると、１０°ＣＡ毎に第１の歯に対応したパルス信号を出力するとともに、第１の欠歯部に対応した基準となる基準位置信号を出力するようになっており、Ｇセンサは、例えば、３６０°ＣＡ毎に第２の歯に対応したパルス信号を出力するようになっている。
【０００７】
そして、これらＮＥセンサおよびＧセンサから出力されるパルス信号に基づき、クランク角と各気筒の上死点（ＴＤＣ）を求める。例えば、ＮＥセンサにより、第１の欠歯部に対応したパルス信号が出力された場合には、その次の第１の歯に対応したパルス信号が出力されたときが１番気筒♯１または４番気筒♯４のＴＤＣと判定され、そのＴＤＣから１８０°ＣＡ（１８パルス）後が３番気筒♯３または２番気筒♯２のＴＤＣと判定される。
【０００８】
但し、これのみでは、対応気筒が１番気筒♯１なのか４番気筒♯４なのかを判別できないため、Ｇセンサにより、第２の回転体の歯に対応したパルス信号が出力された場合には、１番気筒♯１に対応しているものと判定するようになっている。
【０００９】
そして、始動手段の作動開始前（アイドリングストップ時）にこのＮＥセンサとＧセンサから出力された各パルス信号に基づいてクランクシャフトとカムシャフトの停止位置を知ることができるため、このクランクシャフトとカムシャフトの停止位置に基づいて燃料の噴射や点火を行う気筒を判別して、始動手段の作動開始時にクランクシャフトの回転が開始された直後から任意の気筒において燃料の噴射や点火を速やかに行って内燃機関の始動を完了させることができる。
【００１０】
一方、上述したワンウェイクラッチを備えた始動手段では、内燃機関のクランクシャフトに回転を伝達するのを許容し、クランクシャフトからの動力をスタータモータに伝達するのを阻止することができるため、内燃機関の停止間際のクランクシャフトの揺り返しを防止することができるため、ＮＥセンサとＧセンサから出力された各パルス信号に基づいてクランクシャフトとカムシャフトの停止位置をより一層容易に知ることができるようになっている。
【００１１】
すなわち、内燃機関の停止直前には、圧縮工程にあるピストンが上死点付近で昇圧された気筒内の空気の圧力で押し戻され、上死点を超えることができないためにクランクシャフトの逆回転が生じる。
【００１２】
ところが、ワンウェイクラッチを備えた始動手段では、クランクシャフトからの動力をスタータモータに伝達するのを阻止することができるため、始動手段とクランクシャフトがワンウェイクラッチによりロックされることになり、クランクシャフトに逆回転が生じるのを防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−９４３０号公報
【特許文献２】特開平１１−１３５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような従来のワンウェイクラッチを備えた始動手段にあっては、ワンウェイクラッチに何らかの異常が発生する等してクランクシャフトの逆転を防止することができない事態が発生した場合には、停止間際にＮＥセンサから出力される信号がクランクシャフトの正転回転および逆転回転を含んだ出力信号となってしまうため、クランクシャフトの停止位置を正確に検出することができない。
【００１４】
このため、始動手段の作動開始時に、本来、点火を行うべき気筒以外の他の気筒を点火して、内燃機関に負荷が加わってしまうおそれがあり、始動手段の故障を正確に判定することが望まれる。
【００１５】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、始動手段の故障の有無を正確に判定することができる内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、上記目的達成のため、（１）始動モータと、前記始動モータの動力を内燃機関のクランクシャフトに伝達するとともに、前記クランクシャフトからの動力を前記始動モータに伝達するのを阻止するワンウェイクラッチとを含んで構成され、前記内燃機関を始動する始動手段と、前記クランクシャフトのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、前記クランク角度に設定された基準位置を検出する基準位置検出手段と、前記クランクシャフトの回転停止時のクランク角度を記憶するクランク角度記憶手段と、前記クランク角度記憶手段に記憶されたクランク角度に基づいて定まるクランク角度の目標回転角度を演算する目標回転角度演算手段と、前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始された後、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたか否かを判別することにより、前記始動手段の故障の有無を判定する故障判定手段とを備えたものから構成されている。
【００１７】
この構成により、クランクシャフトの停止時に記憶されたクランク角度から基準位置までのクランク角度の目標回転角度を演算し、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出されたか否かを判別することにより、ワンウェイクラッチ等に何らかの異常が発生してクランクシャフトが逆転駆動したか否かを判定することができ、始動手段の故障の有無を正確に判定することができる。
【００１８】
上記（１）に記載の内燃機関の始動制御装置において、（２）前記内燃機関の停止条件が成立すると、燃料噴射制御および点火制御を停止し、前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始されると、気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行する内燃機関制御手段を備え、前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、点火すべき気筒を判別して前記点火すべき気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行し、前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、最初に点火すべきと判別した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止するものから構成されている。
【００１９】
この構成により、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出された場合には、始動手段が正常であるものと判定し、速やかに点火すべき気筒を判別して、点火すべき気筒に燃料噴射制御および点火制御を実施することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
また、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出されない場合には、始動手段が故障してクランクシャフトが逆回転した可能性が高いため、最初に点火すべきと判定した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止するので、内燃機関の始動後に誤点火が発生するのを防止することができ、内燃機関の負荷が増大してしまうのを防止することができる。
【００２０】
上記（２）に記載の内燃機関の始動制御装置において、（３）前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、前記基準位置検出手段によって検出された基準位置に基づいて点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を実行するものから構成されている。
【００２１】
この構成により、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出されない場合には、始動手段が故障してクランクシャフトが逆回転した可能性が高いため、実際に検出されたクランク角度に設定された基準位置に基づいて点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を行うので、点火すべき気筒を正確に判別して、その気筒に点火を行うことができる。このため、始動手段の故障時であっても点火すべき気筒を正確に判別して、誤点火が発生するのを確実に防止することができる。
【００２２】
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置において、（４）前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって基準位置が検出されない回数を予め定められた回数だけ連続して判別した場合に、前記始動手段の故障を報知するものから構成されている。
【００２３】
この構成により、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、基準位置検出手段によって基準位置が検出されない事態が繰り返し発生した場合には、始動手段が確実に故障したものと判定して報知することにより、運転者に始動手段が故障したことを通知することができ、速やかな対処を促すことができる。
【００２４】
また、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、基準位置検出手段によって基準位置が検出されない事態が予め定められた回数未満だけ連続して発生した場合には、クランク角の検出信号がノイズ等の影響を受けたものと判定して故障の報知を行わないので、始動手段を継続して使用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、始動手段の故障の有無を正確に判定することができる内燃機関の始動制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の始動制御装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図１０は本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図である。
【００２７】
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１のシリンダブロック１ａは、４つの気筒２を備えており、これらの気筒２は、順に配列された第１気筒♯１、第２気筒♯２、第３気筒♯３および第４気筒♯４を含んでいる。なお、図１では第１気筒＃１のみが示されている。
【００２８】
各気筒２内にはピストン３が往復動可能に収容されており、各ピストン３はコンロッド７を介してクランクシャフト８に連結されている。ピストン３の往復運動はコンロッド７によってクランクシャフト８の回転運動に変換されるようになっている。なお、クランクシャフト８の回転位置は、クランク角（°ＣＡ）で表される。シリンダヘッド１ｂはシリンダブロック１ａの上部に固定されている。また、ピストン３およびシリンダヘッド１ｂは、各気筒２内において燃焼室４を画成している。
【００２９】
吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４は、シリンダヘッド１ｂに回転可能に支持されており、吸気バルブ１１および排気バルブ１２は、それぞれ各気筒２に対応するように、シリンダヘッド１ｂに往復動可能に支持され、燃焼室４と吸気通路９および排気通路１０との間をそれぞれ開閉するようになっている。
【００３０】
また、吸気通路９内にはスロットルバルブ１５が設けられており、このスロットルバルブ１５は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じてその開度が変化するようになっている。
【００３１】
吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４は、タイミングベルト１９によってクランクシャフト８に連結されており、クランクシャフト８が２回転する間に、吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４が１回転する。
【００３２】
そして、吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４が回転したとき、吸気バルブ１１および排気バルブ１２がそれぞれ対応する吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４によって駆動される。これらの吸気バルブ１１および排気バルブ１２の駆動に伴い、吸気ポート１６および排気ポート１７が所定のタイミングで開閉される。
【００３３】
また、吸気カムシャフト１３とタイミングベルト１９との間には、吸気バルブ１１の開閉タイミングを変更するための可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）１８が設けられており、このＶＶＴ１８は、吸気バルブ１１の開閉タイミングを変更するために、クランクシャフト８に対する吸気カムシャフト１３の回転位相を変更するように動作する。このＶＶＴ１８は、後述するコンピュータ等よりなるＥＣＵ１００によって制御される。
【００３４】
また、電磁弁よりなるインジェクタ５は燃料噴射手段として機能し、各気筒２にそれぞれ対応するように、吸気ポート１６に設けられ、各インジェクタ５は、対応する吸気ポート１６内に燃料を噴射する。
【００３５】
燃料の噴射時期および噴射量は、インジェクタ５の開放時期および閉鎖時期がＥＣＵ１００によって制御されることにより調整される。なお、本実施の形態では、燃料を４つの気筒２に順次噴射していくシーケンシャル噴射方式が採用される。勿論、他の噴射方式を採用することも可能であることは言うまでもない。
【００３６】
また、点火プラグ６は、各気筒２にそれぞれ対応するように、シリンダヘッド１ｂに取り付けられており、各点火プラグ６は、それぞれイグニッションコイル５０に電気的に接続されている。点火プラグ６は、イグニッションコイル５０から供給された高電圧に基づいて、吸気ポート１６から燃焼室４に供給される燃料と空気との混合気に点火して、その混合気を燃焼させる。
【００３７】
イグニッションコイル５０における高電圧の発生時期、すなわち、点火プラグ６による点火時期は、ＥＣＵ１００によってイグナイタ４９が制御されることにより調整されるようになっている。
【００３８】
また、エンジン１には始動手段としての始動装置２０が設けられており、この始動装置２０は、図２に示すように始動モータとしてのスタータモータ２１と、エンジン１のクランクシャフト８にスタータモータ２１の回転を伝達するギヤ列２２とを備えている。
【００３９】
ギヤ列２２は、スタータモータ２１の出力軸２１ａによって駆動されるスタータギヤ２３と、クランクシャフト８およびスタータモータ２１と平行に設けられた支持軸２４上にスタータギヤ２３と噛み合うように設けられたドリブンギヤ２５と、支持軸２４上にクラッチとしてのワンウェイクラッチ２６を介して同軸的に設けられた中間ギヤ２７と、中間ギヤ２７と噛み合うようにしてクランクシャフト８と一体回転可能に設けられたクランクギヤ２８とを備えている。
【００４０】
スタータギヤ２３とドリブンギヤ２５、中間ギヤ２７とクランクギヤ２８との間の歯数比はそれぞれのギヤ間でスタータモータ２１の出力軸２１ａ側からクランクシャフト８側に向かって回転が減速して伝達されるように設定されている。したがって、ギヤ列２２においては回転が漸次減速されてクランクシャフト８まで伝達される。なお、ドリブンギヤ２５は支持軸２４と一体回転可能である。
【００４１】
ワンウェイクラッチ２６は、支持軸２４から中間ギヤ２７に回転伝達を許容し、中間ギヤ２７から支持軸２４への回転伝達を阻止するように構成されている。すなわち、ワンウェイクラッチ２６は、エンジン１のクランクシャフト８に回転を伝達するのを許容し、クランクシャフト８からの動力をスタータモータ２１に伝達するを阻止するようになっている。
【００４２】
図３はワンウェイクラッチ２６の具体的な構成を示す図である。図３において、ワンウェイクラッチ２６は、中間ギヤ２７の内周面２７ｂに密着するように嵌合されており、中間ギヤ２７の内周面２７ａ、２７ｃには、ワンウェイクラッチ２６を挟み込むようにして軸受２９、３０が嵌合している。
【００４３】
軸受２９、３０およびワンウェイクラッチ２６は、中間ギヤ２７に組み込まれた状態で支持軸２４に一体で嵌合されており、中間ギヤ２７を支持軸２４の軸端部２４ｅ側から嵌合させるために、支持軸２４の外周面２４ａ、２４ｂ、２４ｃの外径は、外周面２４ａ、２４ｂ、２４ｃの順に小さくなるように加工されている。
【００４４】
また、支持軸２４の軸端部２４ｅには軸受３２が圧入されており、この軸受３２は、板ばね３３を介して中間ギヤ２７に抜け止めされている。支持軸２４は、軸端部２４ｄ、２４ｅに嵌合した軸受３１、３２によって回転自在に支持されている。
【００４５】
一方、図４に示すように、ワンウェイクラッチ２６は、一対の内輪４１と、内輪４１を取り囲むようにして設けられた外輪４２と、内輪４１および外輪４２の隙間に配列された複数のスプラグ４３と、内輪４１および外輪４２と同軸的に配置され、スプラグ４３の姿勢を保持する一対のリテーナ４４とを備えている。
【００４６】
スプラグ４３はエンジン１の回転数に応じて回転の伝達方向を切換える伝達要素としての機能を有しており、図４（ａ）（ｂ）に示すように動作するようになっている。すなわち、エンジン１の始動時には、図４（ａ）に示すように、内輪４１に正方向の回転Ｒ１が入力される。このとき、スプラグ４３は、内輪４１の外周面４１ａと外輪４２の内周面４２ａとの両方に接触しているので、接触面の摩擦力により外輪４２に正方向の回転Ｒ２を伝達することができる。
【００４７】
一方、エンジン１の運転時には、図４（ｂ）に示すように、クランクシャフト８の回転が外輪４２に伝達され、正方向の回転Ｒ３が入力される。このとき、スプラグ４３は遠心力を受けて矢印ｒ１の方向に回転して傾斜する。スプラグ４３の一方の対角方向の長さＬ１は他方の長さＬ２よりも短いので、傾斜したスプラグ４３は内輪４１の外周面４１ａに接触することができなくなる。
【００４８】
外輪４２はスプラグ４３と共に内輪４１の周りを空転することになるので、外輪４２の正方向の回転Ｒ３の伝達は阻止される。エンジン１の停止寸前には、スプラグ４３が受ける遠心力が小さくなるので、スプラグ４３は図４（ａ）に示す姿勢に戻る。この結果、車両の停止時には、ワンウェイクラッチ２６によって中間ギヤ２７がロックされる。したがって、スタータモータ２１とクランクシャフト８もワンウェイクラッチ２６によりロックされることになり、クランクシャフト８に逆回転が生じないようにすることができる。
【００４９】
一方、図５に示すように、クランクシャフト８が２回転する間に、各気筒＃１〜＃４ではそれぞれ、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程を含む１つの機関サイクルが実行される。したがって、クランクシャフト８の回転位置は、クランクシャフト８の２回転分の回転角度、すなわち、０°ＣＡ〜７２０°ＣＡを１つのサイクルとして表される。
【００５０】
また、本実施の形態のエンジン１では、図５に示すように、クランクシャフト８が１８０°ＣＡ回転する毎に、第１気筒＃１内のピストン３、第３気筒＃３内のピストン３、第４気筒＃４内のピストン３、第２気筒＃２内のピストン３が順に、圧縮行程における上死点（図５では、単にＴＤＣと略記する）に配置される。
【００５１】
換言すれば、各気筒２内のピストン３は、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第２気筒＃２の順で、１８０°ＣＡずつ位相がずれた状態で往復動する。したがって、０°ＣＡ〜７２０°ＣＡの角度範囲においてクランクシャフト８の回転位置を特定することにより、各気筒２内におけるピストン３の行程位置の判別、すなわち、気筒判別を行うことができる。
【００５２】
なお、図５において、各気筒＃１〜＃４の吸気行程に主に対応して示された斜線領域は、吸気バルブ１１の開放期間を示し、その上の斜線領域は噴射期間を示す。吸気ポート１６に噴射された燃料と空気との混合気は、吸気バルブ１１の開放に伴い、対応する気筒２に導入される。
【００５３】
また、図６に示すように、クランクシャフト８にはクランクロータ４５が設けられており、このクランクロータ４５は、クランクシャフト８と一体回転するようになっている。また、クランクロータ４５の近傍にはクランク角センサ４６が設けられており、このクランクロータ４５の外周面に対向するように、エンジン１のシリンダブロック１ａに取り付けられている。
【００５４】
クランクロータ４５の外周面には、３４個の突起部４５ａが等間隔（本実施の形態では１０°ＣＡ）で設けられている。但し、クランクロータ４５の外周面上の一箇所のみ、隣接する２つの突起部４５ａの配設間隔が３０°ＣＡとなっている。
【００５５】
したがって、クランクロータ４５は、３６個の突起を等間隔で有するクランクロータから、連続する２つの突起を削除した形状となっている。この２つの突起が削除された部分に相当する箇所を、クランクロータ４５上における気筒２の判別を行う基準位置としての欠歯部４５ｂという。
【００５６】
クランクロータ４５の回転に伴い各突起部４５ａがクランク角センサ４６との対向位置を通過する毎に、クランク角センサ４６は１つのＮＥパルス信号（クランクパルス）を発生するようになっている。
【００５７】
クランク角センサ４６としては、半導体式センサ、例えば、ホール素子および磁気抵抗素子等の磁気センサ、あるいは、各種の光学式センサを用いることができる。また、クランク角センサ４６としては、電磁ピックアップコイルを用いることもできる。
【００５８】
クランクロータ４５は、適用されるクランク角センサ４６においてパルスが誘起され得るように、その材質または形状が決定される。したがって、クランクロータ４５上には、適用されるクランク角センサ４６の種類に応じて、突起部４５ａ以外の指標、例えば凹部や孔が設けられてもよい。
【００５９】
また、クランク角センサ４６から出力されるＮＥパルス信号は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１００に出力されるようになっており、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６から入力されるＮＥパルス信号に基づいて１０°ＣＡ刻みのクランク角度やエンジン１の回転速度を演算するようになっている。
【００６０】
また、ＥＣＵ１００は、突起部４５ａと隣接する突起部４５ａの間隔が長いＮＥパルス信号が入力されると、欠歯部４５ｂを検出したものとして、この欠歯部４５ｂをクランクシャフト８の基準位置と判定し、この基準位置に基づいて燃料の噴射制御および点火制御を行う気筒２を判別するようになっている。
【００６１】
本実施の形態では、クランク角センサ４６およびＥＣＵ１００がクランクシャフト８のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、クランク角度に設定された基準位置を検出する基準位置検出手段とを構成している。
【００６２】
また、図７に示すように、吸気カムシャフト１３にはカムロータ４７が設けられており、このカムロータ４７は吸気カムシャフト１３と一体的に回転するようになっている。また、吸気カムシャフト１３の近傍にはカムポジションセンサ４８が設けられており、このカムポジションセンサ４８は、カムロータ４７の外周面に対向するように、エンジン１のシリンダヘッド１ｂに取り付けられている。
【００６３】
また、カムロータ４７の外周面には、第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃが設けられており、補助指標としての第２突起部４７ｂおよび第３突起部４７ｃは、互いに１８０°の角度間隔を以て配置されている。
【００６４】
また、気筒判別のために用いられる判別指標としての第１突起部４７ａは、第２突起部４７ｂおよび第３突起部４７ｃに対して９０°の角度間隔を以て配置されており、第１突起部４７ａから１８０°離れた位置には突起が存在しない。
【００６５】
カムロータ４７の回転に伴い第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃがカムポジションセンサ４８との対向位置を通過する毎に、カムポジションセンサ４８は１つのＮＥパルス信号（カムパルス）を発生する。
【００６６】
カムポジションセンサ４８としては、クランク角センサ４６と同様に、例えば、磁気センサや光学式センサ等の半導体式センサ、または、電磁ピックアップコイルを用いることができる。カムロータ４７についても、適用されるカムポジションセンサ４８においてパルスが誘起され得るように、その材質または形状が決定される。したがって、カムロータ４７上には、適用されるカムポジションセンサ４８の種類に応じて、第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃ以外の指標、例えば凹部や孔が設けられてもよい。
【００６７】
また、ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｃを含んだコンピュータから構成されており、ＲＯＭ１００ｃに記憶されたプログラムに従ってエンジン１の運転状態を制御するために必要な各種の処理を実行するようになっている。
【００６８】
また、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６およびカムポジションセンサ４８からの信号が入力される図示しない入力回路と、インジェクタ５およびイグナイタ４９に駆動信号を出力する図示しない出力回路とを備えている。また、イグナイタ４９は、点火プラグ６による点火時期を制御する機能を有している。
【００６９】
クランクシャフト８と共にクランクロータ４５が回転したとき、クランク角センサ４６は図５に示すようなクランクパルスの列を発生してＥＣＵ１００に出力する。図６に示すように、クランクロータ４５上の突起部４５ａの配列に対応して、クランク角センサ４６が１０°ＣＡ回転する毎に１つのクランクパルスを発生する。
【００７０】
但し、クランクロータ４５が１回転する間にクランクロータ４５上の欠歯部４５ｂがクランク角センサ４６を１回通過するので、そのときには欠歯部４５ｂの前後の突起部４５ａのクランクパルスの間隔が３０°ＣＡとなり、１０°ＣＡのクランク角パルスと明らかに異なるクランクパルスが入力される。したがって、ＥＣＵ１００は、この３０°ＣＡ間隔のクランクパルスの入力に基づいてクランクロータ４５上の欠歯部４５ｂの通過を検出することができる。
【００７１】
換言すれば、ＥＣＵ１００は、３０°ＣＡ間隔のクランクパルスの入力に基づき、クランクシャフト８が特定の回転角度にあることを認識することができる。この３０°ＣＡ間隔となるクランクパルスの発生からクランクシャフト８が所定角度だけ回転するまでの間の期間は、気筒を判別するための判別期間Ｇ（判別角度範囲）として設定されている。
【００７２】
本実施の形態では、この判別期間Ｇが、３０°ＣＡ間隔となるクランクパルスを１番目としてそこから１３番目のクランクパルスが発生するまでの期間、すなわち、欠歯部４５ｂの検出からクランクシャフト８が１２０°ＣＡだけ回転するまでの角度範囲に設定される。
【００７３】
一方、吸気カムシャフト１３と共にカムロータ４７が回転したとき、カムポジションセンサ４８は図５に示すように、カムロータ４７上の第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃにそれぞれ対応する第１カムパルスＣＰ１、第２カムパルスＣＰ２、第３カムパルスＣＰ３を発生してＥＣＵ１００に出力する。
【００７４】
図５に示すように、第１突起部４７ａに対応する第１カムパルスＣＰ１が判別期間Ｇ中に発生するよう、クランク角センサ４６およびカムポジションセンサ４８とクランクロータ４５およびカムロータ４７の位置関係が設定されている。
【００７５】
なお、吸気カムシャフト１３が１回転する間に、クランクシャフト８が２回転して判別期間Ｇが２回出現する。判別カム信号としての第１カムパルスＣＰ１は、吸気カムシャフト１３が１回転する間に出現する２回の判別期間Ｇのうちの一方に同期して発生する。判別期間Ｇ中に第１カムパルスＣＰ１が発生したか否かに基づき、クランクシャフト８の２回転中における回転位置を特定して、気筒判別を行うことができる。
【００７６】
本実施の形態では、図５に示すように、判別期間Ｇ中に第１カムパルスＣＰ１が発生する場合には、判別期間Ｇの終了時期に対応するクランクパルスを１番目としてそこから１０番目のクランクパルスが発生するタイミングで、すなわち、判別期間Ｇが終了してからクランクシャフト８が９０°ＣＡだけ回転した後に、第１気筒＃１のピストン３が圧縮行程における上死点に配置される。
【００７７】
一方、判別期間Ｇ中に第１カムパルスＣＰ１が発生しない場合には、判別期間Ｇの終了時期に対応するクランクパルスを１番目としてそこから１０番目のクランクパルスが発生するタイミングで、第４気筒＃４のピストン３が圧縮行程における上死点に配置される。
【００７８】
第１気筒＃１のピストン３が圧縮行程における上死点に配置されたとき、クランク角を示す値として用いられるクランクカウンタ値ＣＣＲが「０」に設定される。このクランクカウンタ値ＣＣＲは、クランクシャフト８が３０°ＣＡ回転する毎に「１」ずつインクリメントされ、「２３」に達すると次は再び「０」に戻るようになっている。
【００７９】
したがって、このクランクカウンタ値ＣＣＲに基づいて、クランクシャフト８の２回転中における回転位置を特定して、各気筒２内におけるピストン３の行程位置の判別、すなわち、気筒判別を行うことができる。そして、気筒の判別をした結果、ピストン３が上死点に位置したタイミングで点火制御を行うようになっている。
【００８０】
また、第２突起部４７ｂに対応する第２カムパルスＣＰ２は、第１カムパルスＣＰ１の発生を伴う判別期間Ｇが終了してから次に欠歯部４５ｂが検出されるまでの期間に発生する。具体的には、第２カムパルスＣＰ２は、第１カムパルスＣＰ１が発生してから吸気カムシャフト１３が９０°（１８０°ＣＡに相当）回転した後に発生する。第３突起部４７ｃに対応する第３カムパルスＣＰ３は、第１カムパルスＣＰ１の発生を伴わない判別期間Ｇが終了してから次に欠歯部４５ｂが検出されるまでの期間に発生する。
【００８１】
具体的には、第３カムパルスＣＰ３は、第２カムパルスＣＰ２が発生してから吸気カムシャフト１３が１８０°（３６０°ＣＡに相当）回転した後に発生する。
【００８２】
さらに、第１カムパルスＣＰ１、第２カムパルスＣＰ２、第３カムパルスＣＰ３の発生タイミングの何れも、全ての気筒＃１〜＃４における噴射禁止期間を外すことにより、第１カムパルスＣＰ１、第２カムパルスＣＰ２、第３カムパルスＣＰ３の何れの発生タイミングであっても、全ての気筒＃１〜＃４に対して燃料噴射を実行することが可能である。
【００８３】
一方、ＥＣＵ１００には、スロットルバルブ１５の開度を検出するスロットルセンサ５１および運転手によって操作されるシフトレバーのシフト位置を検出するシフトポジションセンサ５２からの出力信号が入力されるようになっており、ＥＣＵ１００は、スロットルセンサ５１からアクセル開度が"０"であることを示す信号が入力され、かつ、シフトポジションセンサ５２からシフト位置が"ニュートラル位置"または"パーキング位置"であることを示す信号が入力されたときに、アイドリングストップ条件が成立したものと判定して、燃料噴射制御および点火制御を停止するようになっている。
【００８４】
なお、アイドリングストップ条件の成立する態様としては、クランク角センサ４６からの出力信号に基づいて車速が"０"で、その時間が一定時間継続したこと等を条件としてもよい。
【００８５】
また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト８の回転停止時に、クランクシャフト８のクランク角度を１０°ＣＡ刻みで記憶するようになっている。例えば、クランク角センサ４６が検出したクランク角度が５０°ＣＡであれば、クランクカウンタ値として「１」を記憶している。本実施の形態では、ＥＣＵ１００がクランク角度記憶手段を構成している。
【００８６】
また、本実施の形態では、アイドリングストップ時に、アクセルペダルが操作されることにより、スロットルセンサ５１からアクセル開度が"０"でないことを示す信号が入力されたときには、アイドリングストップ条件が非成立となったものと判定して、始動装置２０を作動する。
【００８７】
また、ＥＣＵ１００は、ＲＡＭ１００ｂに記憶されたクランク角度から予め定められたクランク角度の目標回転角度として欠歯検出目標位置を演算するようになっている。
【００８８】
そして、ＥＣＵ１００は、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号が欠歯検出目標位置に相当するクランク角度だけカウントアップされたときに、すなわち、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されたか否かを判別することにより、始動装置２０の故障の有無を判定するようになっている。
【００８９】
そして、ＥＣＵ１００は、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、始動装置２０の故障の有無の判定結果に基づいて点火すべき気筒を判別し、点火すべき気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行する。
【００９０】
本実施の形態のＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になったときに、欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８の逆回転が発生した可能性が高いものと判定するようになっている。
【００９１】
すなわち、始動装置２０のワンウェイクラッチ２６等に何らかの理由によって異常が発生すると、アイドリングストップ時にクランクシャフト８が停止する間際にクランクシャフト８が逆回転してしまうため、クランクシャフトの揺り返しが発生してしまうことがある。
【００９２】
この現象は、圧縮工程にあるピストン３が上死点付近で昇圧された気筒２内の空気の圧力で押し戻され、上死点を超えることができないためにクランクシャフト８に逆回転を生じてしまうために生じる。
【００９３】
この場合には、クランクシャフト８の停止時に記憶したクランク角度が実際のクランク角度と異なってしまい、このクランク角度に基づいて気筒判別して燃料噴射制御および点火制御を実行すると、誤点火が発生するおそれがある。
【００９４】
そこで、本実施の形態のＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になったときに、欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８の逆回転が発生した可能性が高いものと判定し、本来点火すべき気筒、すなわち、最初に点火すべきと判定した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止する制御を行う。
【００９５】
また、ＥＣＵ１００は、始動装置２０が故障したものと判定したときには、クランク角センサ４６が実際に欠歯部４５ｂを検出したときに、この欠歯部４５ｂを基準位置に設定し直して再度、点火すべき気筒を判別して燃料噴射制御および点火制御を実行するようにしている。
【００９６】
また、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になった場合に欠歯部４５ｂが検出されない回数が予め定められた回数だけ連続した場合に、始動装置２０の故障を報知するようになっている。
【００９７】
ＥＣＵ１００は、エコラン表示器５３を点灯または点滅表示させることにより、始動装置２０の故障を報知するようになっている。この報知態様としては、音声やブザー等を用いた聴覚に訴えるような報知態様でもよい。なお、本実施の形態では、ＥＣＵ１００が目標回転角度演算手段および故障判定手段を構成している。
【００９８】
次に、図８、図９のフローチャートに基づいて始動装置２０の故障検出方法を説明する。なお、図８、図９に示すフローチャートは、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｃに記憶され、ＣＰＵ１００ａによって実行される始動装置２０の異常検出プログラムである。
【００９９】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、アイドリングストップ条件が成立したか否かを判別する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、スロットルセンサ５１およびシフトポジションセンサ５２からの出力信号に基づいて、アクセル開度が"０"で、かつシフト位置が"ニュートラル位置"または"パーキング位置"である場合に、アイドリングストップ条件が成立したものと判定して燃料噴射制御および点火制御を停止することにより、エンジン１を停止する。
【０１００】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、エンジン１が停止されているか否かを判別し（ステップＳ２）、エンジンが停止しているものと判定した場合には、停止クランク位置を記憶する（ステップＳ３）。ここでは、クランクシャフト８の回転停止時に、クランクシャフト８のクランク角度を１０°ＣＡ刻みで記憶する。図５に示すように、クランク角センサ４６が検出した突起部４５ａから突起部４５ａまでクランク角度が５０°ＣＡであれば、クランクカウンタ値として「１」を記憶する。
【０１０１】
次いで、始動装置２０が"オン"になったか否か、すなわち、スタータモータ２１が作動したか否かを判別する（ステップＳ４）。すなわち、少なくともアクセルペダルが操作されてスロットルセンサ５１からアクセル開度が"０"でない信号入力されると、アイドリングストップ条件が非成立となるため、始動装置２０が"オン"になる。
【０１０２】
ＣＰＵ１００ａは、始動装置２０が"オン"になったものと判定した場合には、図１０のマップを用いて欠歯検出目標位置を演算する（ステップＳ５）。この欠歯検出目標位置を演算するためのマップは、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｃに記憶されている。
【０１０３】
図１０は、クランクシャフト８の停止位置とその停止位置から欠歯部４５ｂを検出するまでの欠歯検出目標位置、すなわち、クランク角の目標回転角度の関係を示す図である。図１０において、クランクシャフト８の停止位置が０°〜６０°の範囲にある場合には、欠歯検出目標位置は２１０°の位置に設定されている。例えば、クランク停止位置が１０°ＣＡであれば、その位置から２１０°ＣＡだけクランクロータ４５が回転したときに欠歯部４５ｂが検出されるものと予測される。
【０１０４】
また、クランクシャフト８の停止位置が７０°〜４２０°の範囲にある場合には、欠歯検出目標位置は５７０°の位置に設定されている。例えば、クランク停止位置が５０°ＣＡであれば、そのクランク停止位置から２１０°ＣＡだけクランクロータ４５が回転したときには既に欠歯部４５ｂが検出されるものと予測される。
【０１０５】
なお、図５から明らかなように、クランク停止位置が、例えば、１００°ＣＡや１１０°ＣＡにあっては、そのクランク停止位置から５７０°ＣＡだけクランクロータ４５が回転したときに、欠歯部４５ｂが２回検出されることになる。
【０１０６】
そして、１回目の欠歯部４５ｂが検出されるパルス信号は、１００°ＣＡの場合には２０°ＣＡ、１１０°ＣＡの場合には１０°ＣＡであり、始動直後の非常に不安定な信号となるため、ＥＣＵ１００は、１回目にクランク角センサ４６から入力される３０°ＣＡのパルス信号を無視している。
【０１０７】
このように欠歯検出目標位置に対してクランクシャフト８の停止位置の幅を持たせたのは、クランクシャフト８の逆回転が発生しない場合に、クランクシャフト８の停止位置から欠歯検出目標位置までの間で欠歯部４５ｂを確実に検出することができるようにするためである。
【０１０８】
次いで、クランク角センサ４６からの出力信号に基づいてＮＥパルス信号の割込みを行い（ステップＳ６）、ＲＡＭ１００ｂに記憶されている停止クランク位置からＮＥパルス信号をカウントアップする（ステップＳ７）。
【０１０９】
次いで、ＲＡＭ１００ｂに記憶されたクランクシャフト８の停止位置に基づいて点火すべき気筒を判別し、燃料の噴射を実施する（ステップＳ８）。図５において、ＲＡＭ１００ｂに記憶されているクランクカウンタ値が「１」の場合には、第４気筒♯４に燃料を噴射する。
【０１１０】
また、図５から明らかなように、クランクシャフト８が５０°ＣＡを含むクランクカウンタ値「１」に相当する停止位置である場合には、第４気筒♯４から後の気筒の燃料噴射順序は、第２気筒♯２、第１気筒♯１、第３気筒♯３の順になる。
【０１１１】
次いで、クランクシャフト８の停止位置からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂを検出するべき位置にあるか否かを判別する（ステップＳ９）。ステップＳ９では、クランクシャフト８の回転停止時からのＮＥパルス信号が欠歯検出目標位置に相当するカウントアップ値になったか否かを判別する。図１０では、クランクシャフト８の停止位置のＮＥパルス信号が５０°ＣＡであれば、欠歯検出目標位置が２１０°になったか否かを判別する。
【０１１２】
ＣＰＵ１００ａは、ＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達していないものと判定した場合には、ステップＳ５に処理を戻す。また、ＣＰＵ１００ａは、クランク角度が欠歯部４５ｂを検出するべき位置にあるものと判定した場合には、３０°ＣＡ信号が検出されているか、すなわち、欠歯検出が既に行われているか否かを判別する（ステップＳ１０）。
【０１１３】
ステップＳ１０では、クランクシャフト８の停止位置からクランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達したときに欠歯部４５ｂを検出したものと判定してエコラン用始動制御を実行して（ステップＳ１１）、今回の処理を終了する。
【０１１４】
例えば、クランクシャフト８の停止位置が５０°ＣＡのときに、ステップＳ１０の判別結果が"ＹＥＳ"の場合には、この停止位置からＮＥパルス信号が２１０°ＣＡだけカウントアップされたときに、欠歯部４５ｂが既に検出されたものと判定して、始動装置２０が正常であるものと判定し、ステップＳ１１で第４気筒♯４に点火を行う。また、第４気筒♯４から後の気筒の点火順序は、燃料噴射順序は、第２気筒♯２、第１気筒♯１、第３気筒♯３の順になる。
【０１１５】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１０で欠歯検出が行われていないものと判定した場合には、クランクシャフト８の停止位置からクランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達しているのにもかかわらず、欠歯部４５ｂが検出されないため、始動装置２０の故障の可能性があるものと判定して、図９に示すように最初に点火すべきと判定した気筒に対して燃料噴射および点火をリセットする（ステップＳ２１）。
【０１１６】
ここで、始動装置２０は、クランクシャフト８の逆転防止機構としてワンウェイクラッチ２６を有するので、支持軸２４から中間ギヤ２７に回転伝達を許容し、中間ギヤ２７から支持軸２４への回転伝達を阻止するようになっている。
【０１１７】
ところが、クランクシャフト８の停止位置からクランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達しているのにもかかわらず、欠歯部４５ｂが検出しない場合には、ワンウェイクラッチ２６等に何らかの異常が発生してクランクシャフト８が逆転してしまった可能性があるため、正確なクランク角度を検出することができないおそれがある。したがって、ステップＳ２１では、燃料噴射および点火をリセットして、点火すべき気筒以外の気筒に点火されてしまう誤点火を未然に防ぐ処理を実行するのである。
【０１１８】
次いで、クランク角センサ４６からの出力信号に基づいてＮＥパルス信号の割込みを行い（ステップＳ２２）、３０°ＣＡ信号が検出されたか否か、すなわち、欠歯検出が行われたか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【０１１９】
ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ２３で欠歯検出が行われたものと判定した場合には、クランク角センサ４６によって検出された欠歯部４５ｂに基づいてクランク位置を修正し（ステップＳ２４）、この修正されたクランク位置に基づいて点火すべき気筒を判別し、燃料の噴射制御および点火制御を実行する（ステップＳ２５）。
【０１２０】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、ＲＡＭ１００ｂに設けられた異常検出カウンタをカウントアップした後（ステップＳ２６）、この異常検出カウンタのカウントアップ値が、予め定められた値、例えば、"５"以上であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。
【０１２１】
ＣＰＵ１００ａは、異常検出カウンタのカウントアップ値が"５"未満であるものと判定した場合には、今回の処理を終了し、異常検出カウンタのカウントアップ値が"５"以上であるものと判定した場合には、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になったのにもかかわらずに、欠歯部４５ｂが検出されない回数が連続して５回発生したことから、始動装置２０の故障が発生したものと判定して、エコラン表示器５３を点灯または点滅表示させることにより、始動装置２０の故障を報知する（ステップＳ２８）。次いで、異常検出カウンタの値をリセットして（ステップＳ２９）今回の処理を終了する。
【０１２２】
このように本実施の形態では、クランクシャフト８の停止時に記憶されたクランク角度から基準位置までのクランク角度の目標回転角度を演算し、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂが検出されたか否かを判定することにより、ワンウェイクラッチ２６等にクランクシャフト８が逆転駆動したか否かを判定することができ、始動装置２０の故障の有無を正確に判定することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態では、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂが検出された場合には、始動装置２０が正常であるものと判定し、点火すべき気筒を判別して燃料噴射制御および点火制御を実施するので、エンジン１の始動性を向上させることができる。
【０１２４】
また、本実施の形態では、ＣＰＵ１００ａが、始動装置２０によってエンジン１の始動が開始された後に、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８が逆回転した可能性が高いため、最初に気筒すべきと判定した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止するようにしたので、始動装置２０の作動開始後に誤点火が発生するのを防止することができ、エンジン１の負荷が増大してしまうのを防止することができる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、ＣＰＵ１００ａが、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８が逆回転した可能性が高いため、クランク角センサ４６によって検出された欠歯部４５ｂを基準にして点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を実行するようにしたので、始動装置２０の故障時であっても点火すべき気筒を正確に判別して、誤点火が発生するのを確実に防止することができる。
【０１２６】
また、本実施の形態では、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない回数が５回連続した場合に、エコラン表示器５３に始動装置２０の故障が発生したことを報知するようにした。
【０１２７】
すなわち、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない事態が繰り返し発生した場合には、始動装置２０が確実に故障したものと判定してエコラン表示器５３によって報知することにより、運転者に始動装置２０が故障したことを通知することができ、速やかな対処を促すことができる。
【０１２８】
また、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない事態が５回未満連続して発生しただけの場合には、クランク角の検出信号がノイズ等の影響を受けたものと判定して故障の報知を行わないので、始動装置２０を継続して使用することができる。
【０１２９】
なお、本実施の形態のワンウェイクラッチは、スプラグを用いているが、噛み込み部材としてのコロおよびコロを付勢するばねを有するコロ式のものであってもよい。また、外輪に平面または曲面のカム面が設けられた外輪カム式であってもよく、内輪にカム面が設けられた内輪式であってもよい。
【０１３０】
また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１３１】
以上のように、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、始動手段の故障の有無を正確に判定することができるという効果を有し、内燃機関を始動する始動手段の故障の有無を判定することができる内燃機関の始動制御装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の要部断面図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、エンジンに設けられた始動装置の要部を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、図２のＩＩＩで示す部分の拡大図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、ワンウェイクラッチの作動状態を示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、クランクロータを示す図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、カムロータを示す図である。
【図８】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、始動装置の異常検出プログラムである。
【図９】図８に後続する始動装置の異常検出プログラムである。
【図１０】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、欠歯検出目標位置とクランクシャフトの停止位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１ エンジン（内燃機関）
２ 気筒
８ クランクシャフト
２０ 始動装置（始動手段）
２１ スタータモータ（始動モータ）
２６ ワンウェイクラッチ（クラッチ）
４６ クランク角センサ（クランク角度検出手段、基準位置検出手段、目標基準位置演算手段、故障判定手段）
１００ ＥＣＵ（クランク角度検出手段、基準位置検出手段、内燃機関制御手段、目標回転角度演算手段、故障判定手段）
１００ｂ ＲＡＭ（クランク角度記憶手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御装置に関し、特に、内燃機関を始動する始動手段の故障の有無を判定することができる内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両においては、省エネルギおよび二酸化炭素排出量抑制等の観点から、車両が停止した際に内燃機関を自動的に停止させるアイドリングストップ機能を搭載することが進められている。
【０００３】
また、アイドリングストップ機能を搭載した車両に適した始動手段として、スタータモータのピニオン・ギアとクランクシャフトに設けられたリング・ギアとを常時噛み合わせ、内燃機関のクランクシャフトに回転を伝達するのを許容し、クランクシャフトからの動力をスタータモータに伝達するのを阻止するワンウェイクラッチを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、アイドリングストップ機能を有する車両では、内燃機関の始動性を向上させるために、内燃機関の始動時に燃料の噴射および点火を行う気筒を速やかに判別して、その気筒に燃料を噴射・点火する制御を行うものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に記載されたものは、内燃機関のクランク角、各気筒の上死点（ＴＤＣ）を検出するＮＥセンサ（クランク角センサ）およびＧセンサ（カムポジションセンサ）と、クランクシャフトに設けられ、等間隔（例えば、１０°ＣＡ間隔）に形成された第１の歯および１箇所の第１の欠歯部とを有する第１の回転体と、カムシャフトに設けられ、１つの第２の歯およびこの第２の歯以外の外周面によって構成される第２の欠歯部を有する第２の回転体とを備えている。
【０００６】
ＮＥセンサは、クランクシャフトの回転に伴い第１の回転体が回転すると、１０°ＣＡ毎に第１の歯に対応したパルス信号を出力するとともに、第１の欠歯部に対応した基準となる基準位置信号を出力するようになっており、Ｇセンサは、例えば、３６０°ＣＡ毎に第２の歯に対応したパルス信号を出力するようになっている。
【０００７】
そして、これらＮＥセンサおよびＧセンサから出力されるパルス信号に基づき、クランク角と各気筒の上死点（ＴＤＣ）を求める。例えば、ＮＥセンサにより、第１の欠歯部に対応したパルス信号が出力された場合には、その次の第１の歯に対応したパルス信号が出力されたときが１番気筒♯１または４番気筒♯４のＴＤＣと判定され、そのＴＤＣから１８０°ＣＡ（１８パルス）後が３番気筒♯３または２番気筒♯２のＴＤＣと判定される。
【０００８】
但し、これのみでは、対応気筒が１番気筒♯１なのか４番気筒♯４なのかを判別できないため、Ｇセンサにより、第２の回転体の歯に対応したパルス信号が出力された場合には、１番気筒♯１に対応しているものと判定するようになっている。
【０００９】
そして、始動手段の作動開始前（アイドリングストップ時）にこのＮＥセンサとＧセンサから出力された各パルス信号に基づいてクランクシャフトとカムシャフトの停止位置を知ることができるため、このクランクシャフトとカムシャフトの停止位置に基づいて燃料の噴射や点火を行う気筒を判別して、始動手段の作動開始時にクランクシャフトの回転が開始された直後から任意の気筒において燃料の噴射や点火を速やかに行って内燃機関の始動を完了させることができる。
【００１０】
一方、上述したワンウェイクラッチを備えた始動手段では、内燃機関のクランクシャフトに回転を伝達するのを許容し、クランクシャフトからの動力をスタータモータに伝達するのを阻止することができるため、内燃機関の停止間際のクランクシャフトの揺り返しを防止することができるため、ＮＥセンサとＧセンサから出力された各パルス信号に基づいてクランクシャフトとカムシャフトの停止位置をより一層容易に知ることができるようになっている。
【００１１】
すなわち、内燃機関の停止直前には、圧縮工程にあるピストンが上死点付近で昇圧された気筒内の空気の圧力で押し戻され、上死点を超えることができないためにクランクシャフトの逆回転が生じる。
【００１２】
ところが、ワンウェイクラッチを備えた始動手段では、クランクシャフトからの動力をスタータモータに伝達するのを阻止することができるため、始動手段とクランクシャフトがワンウェイクラッチによりロックされることになり、クランクシャフトに逆回転が生じるのを防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−９４３０号公報
【特許文献２】特開平１１−１３５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような従来のワンウェイクラッチを備えた始動手段にあっては、ワンウェイクラッチに何らかの異常が発生する等してクランクシャフトの逆転を防止することができない事態が発生した場合には、停止間際にＮＥセンサから出力される信号がクランクシャフトの正転回転および逆転回転を含んだ出力信号となってしまうため、クランクシャフトの停止位置を正確に検出することができない。
【００１４】
このため、始動手段の作動開始時に、本来、点火を行うべき気筒以外の他の気筒を点火して、内燃機関に負荷が加わってしまうおそれがあり、始動手段の故障を正確に判定することが望まれる。
【００１５】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、始動手段の故障の有無を正確に判定することができる内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、上記目的達成のため、（１）始動モータと、前記始動モータの動力を内燃機関のクランクシャフトに伝達するとともに、前記クランクシャフトからの動力を前記始動モータに伝達するのを阻止するワンウェイクラッチとを含んで構成され、前記内燃機関を始動する始動手段と、前記クランクシャフトのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、前記クランク角度に設定された基準位置を検出する基準位置検出手段と、前記クランクシャフトの回転停止時のクランク角度を記憶するクランク角度記憶手段と、前記クランク角度記憶手段に記憶されたクランク角度に基づいて定まるクランク角度の目標回転角度を演算する目標回転角度演算手段と、前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始された後、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたか否かを判別することにより、前記始動手段の故障の有無を判定する故障判定手段とを備えたものから構成されている。
【００１７】
この構成により、クランクシャフトの停止時に記憶されたクランク角度から基準位置までのクランク角度の目標回転角度を演算し、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出されたか否かを判別することにより、ワンウェイクラッチ等に何らかの異常が発生してクランクシャフトが逆転駆動したか否かを判定することができ、始動手段の故障の有無を正確に判定することができる。
【００１８】
上記（１）に記載の内燃機関の始動制御装置において、（２）前記内燃機関の停止条件が成立すると、燃料噴射制御および点火制御を停止し、前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始されると、気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行する内燃機関制御手段を備え、前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、点火すべき気筒を判別して前記点火すべき気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行し、前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、最初に点火すべきと判別した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止するものから構成されている。
【００１９】
この構成により、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出された場合には、始動手段が正常であるものと判定し、速やかに点火すべき気筒を判別して、点火すべき気筒に燃料噴射制御および点火制御を実施することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
また、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出されない場合には、始動手段が故障してクランクシャフトが逆回転した可能性が高いため、最初に点火すべきと判定した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止するので、内燃機関の始動後に誤点火が発生するのを防止することができ、内燃機関の負荷が増大してしまうのを防止することができる。
【００２０】
上記（２）に記載の内燃機関の始動制御装置において、（３）前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、前記基準位置検出手段によって検出された基準位置に基づいて点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を実行するものから構成されている。
【００２１】
この構成により、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、基準位置が検出されない場合には、始動手段が故障してクランクシャフトが逆回転した可能性が高いため、実際に検出されたクランク角度に設定された基準位置に基づいて点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を行うので、点火すべき気筒を正確に判別して、その気筒に点火を行うことができる。このため、始動手段の故障時であっても点火すべき気筒を正確に判別して、誤点火が発生するのを確実に防止することができる。
【００２２】
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置において、（４）前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって基準位置が検出されない回数を予め定められた回数だけ連続して判別した場合に、前記始動手段の故障を報知するものから構成されている。
【００２３】
この構成により、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、基準位置検出手段によって基準位置が検出されない事態が繰り返し発生した場合には、始動手段が確実に故障したものと判定して報知することにより、運転者に始動手段が故障したことを通知することができ、速やかな対処を促すことができる。
【００２４】
また、始動手段により内燃機関の始動が開始された後、クランクシャフトの回転停止時からクランクシャフトが目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、基準位置検出手段によって基準位置が検出されない事態が予め定められた回数未満だけ連続して発生した場合には、クランク角の検出信号がノイズ等の影響を受けたものと判定して故障の報知を行わないので、始動手段を継続して使用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、始動手段の故障の有無を正確に判定することができる内燃機関の始動制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の始動制御装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図１０は本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図である。
【００２７】
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１のシリンダブロック１ａは、４つの気筒２を備えており、これらの気筒２は、順に配列された第１気筒♯１、第２気筒♯２、第３気筒♯３および第４気筒♯４を含んでいる。なお、図１では第１気筒＃１のみが示されている。
【００２８】
各気筒２内にはピストン３が往復動可能に収容されており、各ピストン３はコンロッド７を介してクランクシャフト８に連結されている。ピストン３の往復運動はコンロッド７によってクランクシャフト８の回転運動に変換されるようになっている。なお、クランクシャフト８の回転位置は、クランク角（°ＣＡ）で表される。シリンダヘッド１ｂはシリンダブロック１ａの上部に固定されている。また、ピストン３およびシリンダヘッド１ｂは、各気筒２内において燃焼室４を画成している。
【００２９】
吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４は、シリンダヘッド１ｂに回転可能に支持されており、吸気バルブ１１および排気バルブ１２は、それぞれ各気筒２に対応するように、シリンダヘッド１ｂに往復動可能に支持され、燃焼室４と吸気通路９および排気通路１０との間をそれぞれ開閉するようになっている。
【００３０】
また、吸気通路９内にはスロットルバルブ１５が設けられており、このスロットルバルブ１５は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じてその開度が変化するようになっている。
【００３１】
吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４は、タイミングベルト１９によってクランクシャフト８に連結されており、クランクシャフト８が２回転する間に、吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４が１回転する。
【００３２】
そして、吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４が回転したとき、吸気バルブ１１および排気バルブ１２がそれぞれ対応する吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４によって駆動される。これらの吸気バルブ１１および排気バルブ１２の駆動に伴い、吸気ポート１６および排気ポート１７が所定のタイミングで開閉される。
【００３３】
また、吸気カムシャフト１３とタイミングベルト１９との間には、吸気バルブ１１の開閉タイミングを変更するための可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）１８が設けられており、このＶＶＴ１８は、吸気バルブ１１の開閉タイミングを変更するために、クランクシャフト８に対する吸気カムシャフト１３の回転位相を変更するように動作する。このＶＶＴ１８は、後述するコンピュータ等よりなるＥＣＵ１００によって制御される。
【００３４】
また、電磁弁よりなるインジェクタ５は燃料噴射手段として機能し、各気筒２にそれぞれ対応するように、吸気ポート１６に設けられ、各インジェクタ５は、対応する吸気ポート１６内に燃料を噴射する。
【００３５】
燃料の噴射時期および噴射量は、インジェクタ５の開放時期および閉鎖時期がＥＣＵ１００によって制御されることにより調整される。なお、本実施の形態では、燃料を４つの気筒２に順次噴射していくシーケンシャル噴射方式が採用される。勿論、他の噴射方式を採用することも可能であることは言うまでもない。
【００３６】
また、点火プラグ６は、各気筒２にそれぞれ対応するように、シリンダヘッド１ｂに取り付けられており、各点火プラグ６は、それぞれイグニッションコイル５０に電気的に接続されている。点火プラグ６は、イグニッションコイル５０から供給された高電圧に基づいて、吸気ポート１６から燃焼室４に供給される燃料と空気との混合気に点火して、その混合気を燃焼させる。
【００３７】
イグニッションコイル５０における高電圧の発生時期、すなわち、点火プラグ６による点火時期は、ＥＣＵ１００によってイグナイタ４９が制御されることにより調整されるようになっている。
【００３８】
また、エンジン１には始動手段としての始動装置２０が設けられており、この始動装置２０は、図２に示すように始動モータとしてのスタータモータ２１と、エンジン１のクランクシャフト８にスタータモータ２１の回転を伝達するギヤ列２２とを備えている。
【００３９】
ギヤ列２２は、スタータモータ２１の出力軸２１ａによって駆動されるスタータギヤ２３と、クランクシャフト８およびスタータモータ２１と平行に設けられた支持軸２４上にスタータギヤ２３と噛み合うように設けられたドリブンギヤ２５と、支持軸２４上にクラッチとしてのワンウェイクラッチ２６を介して同軸的に設けられた中間ギヤ２７と、中間ギヤ２７と噛み合うようにしてクランクシャフト８と一体回転可能に設けられたクランクギヤ２８とを備えている。
【００４０】
スタータギヤ２３とドリブンギヤ２５、中間ギヤ２７とクランクギヤ２８との間の歯数比はそれぞれのギヤ間でスタータモータ２１の出力軸２１ａ側からクランクシャフト８側に向かって回転が減速して伝達されるように設定されている。したがって、ギヤ列２２においては回転が漸次減速されてクランクシャフト８まで伝達される。なお、ドリブンギヤ２５は支持軸２４と一体回転可能である。
【００４１】
ワンウェイクラッチ２６は、支持軸２４から中間ギヤ２７に回転伝達を許容し、中間ギヤ２７から支持軸２４への回転伝達を阻止するように構成されている。すなわち、ワンウェイクラッチ２６は、エンジン１のクランクシャフト８に回転を伝達するのを許容し、クランクシャフト８からの動力をスタータモータ２１に伝達するを阻止するようになっている。
【００４２】
図３はワンウェイクラッチ２６の具体的な構成を示す図である。図３において、ワンウェイクラッチ２６は、中間ギヤ２７の内周面２７ｂに密着するように嵌合されており、中間ギヤ２７の内周面２７ａ、２７ｃには、ワンウェイクラッチ２６を挟み込むようにして軸受２９、３０が嵌合している。
【００４３】
軸受２９、３０およびワンウェイクラッチ２６は、中間ギヤ２７に組み込まれた状態で支持軸２４に一体で嵌合されており、中間ギヤ２７を支持軸２４の軸端部２４ｅ側から嵌合させるために、支持軸２４の外周面２４ａ、２４ｂ、２４ｃの外径は、外周面２４ａ、２４ｂ、２４ｃの順に小さくなるように加工されている。
【００４４】
また、支持軸２４の軸端部２４ｅには軸受３２が圧入されており、この軸受３２は、板ばね３３を介して中間ギヤ２７に抜け止めされている。支持軸２４は、軸端部２４ｄ、２４ｅに嵌合した軸受３１、３２によって回転自在に支持されている。
【００４５】
一方、図４に示すように、ワンウェイクラッチ２６は、一対の内輪４１と、内輪４１を取り囲むようにして設けられた外輪４２と、内輪４１および外輪４２の隙間に配列された複数のスプラグ４３と、内輪４１および外輪４２と同軸的に配置され、スプラグ４３の姿勢を保持する一対のリテーナ４４とを備えている。
【００４６】
スプラグ４３はエンジン１の回転数に応じて回転の伝達方向を切換える伝達要素としての機能を有しており、図４（ａ）（ｂ）に示すように動作するようになっている。すなわち、エンジン１の始動時には、図４（ａ）に示すように、内輪４１に正方向の回転Ｒ１が入力される。このとき、スプラグ４３は、内輪４１の外周面４１ａと外輪４２の内周面４２ａとの両方に接触しているので、接触面の摩擦力により外輪４２に正方向の回転Ｒ２を伝達することができる。
【００４７】
一方、エンジン１の運転時には、図４（ｂ）に示すように、クランクシャフト８の回転が外輪４２に伝達され、正方向の回転Ｒ３が入力される。このとき、スプラグ４３は遠心力を受けて矢印ｒ１の方向に回転して傾斜する。スプラグ４３の一方の対角方向の長さＬ１は他方の長さＬ２よりも短いので、傾斜したスプラグ４３は内輪４１の外周面４１ａに接触することができなくなる。
【００４８】
外輪４２はスプラグ４３と共に内輪４１の周りを空転することになるので、外輪４２の正方向の回転Ｒ３の伝達は阻止される。エンジン１の停止寸前には、スプラグ４３が受ける遠心力が小さくなるので、スプラグ４３は図４（ａ）に示す姿勢に戻る。この結果、車両の停止時には、ワンウェイクラッチ２６によって中間ギヤ２７がロックされる。したがって、スタータモータ２１とクランクシャフト８もワンウェイクラッチ２６によりロックされることになり、クランクシャフト８に逆回転が生じないようにすることができる。
【００４９】
一方、図５に示すように、クランクシャフト８が２回転する間に、各気筒＃１〜＃４ではそれぞれ、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程を含む１つの機関サイクルが実行される。したがって、クランクシャフト８の回転位置は、クランクシャフト８の２回転分の回転角度、すなわち、０°ＣＡ〜７２０°ＣＡを１つのサイクルとして表される。
【００５０】
また、本実施の形態のエンジン１では、図５に示すように、クランクシャフト８が１８０°ＣＡ回転する毎に、第１気筒＃１内のピストン３、第３気筒＃３内のピストン３、第４気筒＃４内のピストン３、第２気筒＃２内のピストン３が順に、圧縮行程における上死点（図５では、単にＴＤＣと略記する）に配置される。
【００５１】
換言すれば、各気筒２内のピストン３は、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第２気筒＃２の順で、１８０°ＣＡずつ位相がずれた状態で往復動する。したがって、０°ＣＡ〜７２０°ＣＡの角度範囲においてクランクシャフト８の回転位置を特定することにより、各気筒２内におけるピストン３の行程位置の判別、すなわち、気筒判別を行うことができる。
【００５２】
なお、図５において、各気筒＃１〜＃４の吸気行程に主に対応して示された斜線領域は、吸気バルブ１１の開放期間を示し、その上の斜線領域は噴射期間を示す。吸気ポート１６に噴射された燃料と空気との混合気は、吸気バルブ１１の開放に伴い、対応する気筒２に導入される。
【００５３】
また、図６に示すように、クランクシャフト８にはクランクロータ４５が設けられており、このクランクロータ４５は、クランクシャフト８と一体回転するようになっている。また、クランクロータ４５の近傍にはクランク角センサ４６が設けられており、このクランクロータ４５の外周面に対向するように、エンジン１のシリンダブロック１ａに取り付けられている。
【００５４】
クランクロータ４５の外周面には、３４個の突起部４５ａが等間隔（本実施の形態では１０°ＣＡ）で設けられている。但し、クランクロータ４５の外周面上の一箇所のみ、隣接する２つの突起部４５ａの配設間隔が３０°ＣＡとなっている。
【００５５】
したがって、クランクロータ４５は、３６個の突起を等間隔で有するクランクロータから、連続する２つの突起を削除した形状となっている。この２つの突起が削除された部分に相当する箇所を、クランクロータ４５上における気筒２の判別を行う基準位置としての欠歯部４５ｂという。
【００５６】
クランクロータ４５の回転に伴い各突起部４５ａがクランク角センサ４６との対向位置を通過する毎に、クランク角センサ４６は１つのＮＥパルス信号（クランクパルス）を発生するようになっている。
【００５７】
クランク角センサ４６としては、半導体式センサ、例えば、ホール素子および磁気抵抗素子等の磁気センサ、あるいは、各種の光学式センサを用いることができる。また、クランク角センサ４６としては、電磁ピックアップコイルを用いることもできる。
【００５８】
クランクロータ４５は、適用されるクランク角センサ４６においてパルスが誘起され得るように、その材質または形状が決定される。したがって、クランクロータ４５上には、適用されるクランク角センサ４６の種類に応じて、突起部４５ａ以外の指標、例えば凹部や孔が設けられてもよい。
【００５９】
また、クランク角センサ４６から出力されるＮＥパルス信号は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１００に出力されるようになっており、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６から入力されるＮＥパルス信号に基づいて１０°ＣＡ刻みのクランク角度やエンジン１の回転速度を演算するようになっている。
【００６０】
また、ＥＣＵ１００は、突起部４５ａと隣接する突起部４５ａの間隔が長いＮＥパルス信号が入力されると、欠歯部４５ｂを検出したものとして、この欠歯部４５ｂをクランクシャフト８の基準位置と判定し、この基準位置に基づいて燃料の噴射制御および点火制御を行う気筒２を判別するようになっている。
【００６１】
本実施の形態では、クランク角センサ４６およびＥＣＵ１００がクランクシャフト８のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、クランク角度に設定された基準位置を検出する基準位置検出手段とを構成している。
【００６２】
また、図７に示すように、吸気カムシャフト１３にはカムロータ４７が設けられており、このカムロータ４７は吸気カムシャフト１３と一体的に回転するようになっている。また、吸気カムシャフト１３の近傍にはカムポジションセンサ４８が設けられており、このカムポジションセンサ４８は、カムロータ４７の外周面に対向するように、エンジン１のシリンダヘッド１ｂに取り付けられている。
【００６３】
また、カムロータ４７の外周面には、第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃが設けられており、補助指標としての第２突起部４７ｂおよび第３突起部４７ｃは、互いに１８０°の角度間隔を以て配置されている。
【００６４】
また、気筒判別のために用いられる判別指標としての第１突起部４７ａは、第２突起部４７ｂおよび第３突起部４７ｃに対して９０°の角度間隔を以て配置されており、第１突起部４７ａから１８０°離れた位置には突起が存在しない。
【００６５】
カムロータ４７の回転に伴い第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃがカムポジションセンサ４８との対向位置を通過する毎に、カムポジションセンサ４８は１つのＮＥパルス信号（カムパルス）を発生する。
【００６６】
カムポジションセンサ４８としては、クランク角センサ４６と同様に、例えば、磁気センサや光学式センサ等の半導体式センサ、または、電磁ピックアップコイルを用いることができる。カムロータ４７についても、適用されるカムポジションセンサ４８においてパルスが誘起され得るように、その材質または形状が決定される。したがって、カムロータ４７上には、適用されるカムポジションセンサ４８の種類に応じて、第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃ以外の指標、例えば凹部や孔が設けられてもよい。
【００６７】
また、ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｃを含んだコンピュータから構成されており、ＲＯＭ１００ｃに記憶されたプログラムに従ってエンジン１の運転状態を制御するために必要な各種の処理を実行するようになっている。
【００６８】
また、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６およびカムポジションセンサ４８からの信号が入力される図示しない入力回路と、インジェクタ５およびイグナイタ４９に駆動信号を出力する図示しない出力回路とを備えている。また、イグナイタ４９は、点火プラグ６による点火時期を制御する機能を有している。
【００６９】
クランクシャフト８と共にクランクロータ４５が回転したとき、クランク角センサ４６は図５に示すようなクランクパルスの列を発生してＥＣＵ１００に出力する。図６に示すように、クランクロータ４５上の突起部４５ａの配列に対応して、クランク角センサ４６が１０°ＣＡ回転する毎に１つのクランクパルスを発生する。
【００７０】
但し、クランクロータ４５が１回転する間にクランクロータ４５上の欠歯部４５ｂがクランク角センサ４６を１回通過するので、そのときには欠歯部４５ｂの前後の突起部４５ａのクランクパルスの間隔が３０°ＣＡとなり、１０°ＣＡのクランク角パルスと明らかに異なるクランクパルスが入力される。したがって、ＥＣＵ１００は、この３０°ＣＡ間隔のクランクパルスの入力に基づいてクランクロータ４５上の欠歯部４５ｂの通過を検出することができる。
【００７１】
換言すれば、ＥＣＵ１００は、３０°ＣＡ間隔のクランクパルスの入力に基づき、クランクシャフト８が特定の回転角度にあることを認識することができる。この３０°ＣＡ間隔となるクランクパルスの発生からクランクシャフト８が所定角度だけ回転するまでの間の期間は、気筒を判別するための判別期間Ｇ（判別角度範囲）として設定されている。
【００７２】
本実施の形態では、この判別期間Ｇが、３０°ＣＡ間隔となるクランクパルスを１番目としてそこから１３番目のクランクパルスが発生するまでの期間、すなわち、欠歯部４５ｂの検出からクランクシャフト８が１２０°ＣＡだけ回転するまでの角度範囲に設定される。
【００７３】
一方、吸気カムシャフト１３と共にカムロータ４７が回転したとき、カムポジションセンサ４８は図５に示すように、カムロータ４７上の第１突起部４７ａ、第２突起部４７ｂ、第３突起部４７ｃにそれぞれ対応する第１カムパルスＣＰ１、第２カムパルスＣＰ２、第３カムパルスＣＰ３を発生してＥＣＵ１００に出力する。
【００７４】
図５に示すように、第１突起部４７ａに対応する第１カムパルスＣＰ１が判別期間Ｇ中に発生するよう、クランク角センサ４６およびカムポジションセンサ４８とクランクロータ４５およびカムロータ４７の位置関係が設定されている。
【００７５】
なお、吸気カムシャフト１３が１回転する間に、クランクシャフト８が２回転して判別期間Ｇが２回出現する。判別カム信号としての第１カムパルスＣＰ１は、吸気カムシャフト１３が１回転する間に出現する２回の判別期間Ｇのうちの一方に同期して発生する。判別期間Ｇ中に第１カムパルスＣＰ１が発生したか否かに基づき、クランクシャフト８の２回転中における回転位置を特定して、気筒判別を行うことができる。
【００７６】
本実施の形態では、図５に示すように、判別期間Ｇ中に第１カムパルスＣＰ１が発生する場合には、判別期間Ｇの終了時期に対応するクランクパルスを１番目としてそこから１０番目のクランクパルスが発生するタイミングで、すなわち、判別期間Ｇが終了してからクランクシャフト８が９０°ＣＡだけ回転した後に、第１気筒＃１のピストン３が圧縮行程における上死点に配置される。
【００７７】
一方、判別期間Ｇ中に第１カムパルスＣＰ１が発生しない場合には、判別期間Ｇの終了時期に対応するクランクパルスを１番目としてそこから１０番目のクランクパルスが発生するタイミングで、第４気筒＃４のピストン３が圧縮行程における上死点に配置される。
【００７８】
第１気筒＃１のピストン３が圧縮行程における上死点に配置されたとき、クランク角を示す値として用いられるクランクカウンタ値ＣＣＲが「０」に設定される。このクランクカウンタ値ＣＣＲは、クランクシャフト８が３０°ＣＡ回転する毎に「１」ずつインクリメントされ、「２３」に達すると次は再び「０」に戻るようになっている。
【００７９】
したがって、このクランクカウンタ値ＣＣＲに基づいて、クランクシャフト８の２回転中における回転位置を特定して、各気筒２内におけるピストン３の行程位置の判別、すなわち、気筒判別を行うことができる。そして、気筒の判別をした結果、ピストン３が上死点に位置したタイミングで点火制御を行うようになっている。
【００８０】
また、第２突起部４７ｂに対応する第２カムパルスＣＰ２は、第１カムパルスＣＰ１の発生を伴う判別期間Ｇが終了してから次に欠歯部４５ｂが検出されるまでの期間に発生する。具体的には、第２カムパルスＣＰ２は、第１カムパルスＣＰ１が発生してから吸気カムシャフト１３が９０°（１８０°ＣＡに相当）回転した後に発生する。第３突起部４７ｃに対応する第３カムパルスＣＰ３は、第１カムパルスＣＰ１の発生を伴わない判別期間Ｇが終了してから次に欠歯部４５ｂが検出されるまでの期間に発生する。
【００８１】
具体的には、第３カムパルスＣＰ３は、第２カムパルスＣＰ２が発生してから吸気カムシャフト１３が１８０°（３６０°ＣＡに相当）回転した後に発生する。
【００８２】
さらに、第１カムパルスＣＰ１、第２カムパルスＣＰ２、第３カムパルスＣＰ３の発生タイミングの何れも、全ての気筒＃１〜＃４における噴射禁止期間を外すことにより、第１カムパルスＣＰ１、第２カムパルスＣＰ２、第３カムパルスＣＰ３の何れの発生タイミングであっても、全ての気筒＃１〜＃４に対して燃料噴射を実行することが可能である。
【００８３】
一方、ＥＣＵ１００には、スロットルバルブ１５の開度を検出するスロットルセンサ５１および運転手によって操作されるシフトレバーのシフト位置を検出するシフトポジションセンサ５２からの出力信号が入力されるようになっており、ＥＣＵ１００は、スロットルセンサ５１からアクセル開度が"０"であることを示す信号が入力され、かつ、シフトポジションセンサ５２からシフト位置が"ニュートラル位置"または"パーキング位置"であることを示す信号が入力されたときに、アイドリングストップ条件が成立したものと判定して、燃料噴射制御および点火制御を停止するようになっている。
【００８４】
なお、アイドリングストップ条件の成立する態様としては、クランク角センサ４６からの出力信号に基づいて車速が"０"で、その時間が一定時間継続したこと等を条件としてもよい。
【００８５】
また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト８の回転停止時に、クランクシャフト８のクランク角度を１０°ＣＡ刻みで記憶するようになっている。例えば、クランク角センサ４６が検出したクランク角度が５０°ＣＡであれば、クランクカウンタ値として「１」を記憶している。本実施の形態では、ＥＣＵ１００がクランク角度記憶手段を構成している。
【００８６】
また、本実施の形態では、アイドリングストップ時に、アクセルペダルが操作されることにより、スロットルセンサ５１からアクセル開度が"０"でないことを示す信号が入力されたときには、アイドリングストップ条件が非成立となったものと判定して、始動装置２０を作動する。
【００８７】
また、ＥＣＵ１００は、ＲＡＭ１００ｂに記憶されたクランク角度から予め定められたクランク角度の目標回転角度として欠歯検出目標位置を演算するようになっている。
【００８８】
そして、ＥＣＵ１００は、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号が欠歯検出目標位置に相当するクランク角度だけカウントアップされたときに、すなわち、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されたか否かを判別することにより、始動装置２０の故障の有無を判定するようになっている。
【００８９】
そして、ＥＣＵ１００は、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、始動装置２０の故障の有無の判定結果に基づいて点火すべき気筒を判別し、点火すべき気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行する。
【００９０】
本実施の形態のＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になったときに、欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８の逆回転が発生した可能性が高いものと判定するようになっている。
【００９１】
すなわち、始動装置２０のワンウェイクラッチ２６等に何らかの理由によって異常が発生すると、アイドリングストップ時にクランクシャフト８が停止する間際にクランクシャフト８が逆回転してしまうため、クランクシャフトの揺り返しが発生してしまうことがある。
【００９２】
この現象は、圧縮工程にあるピストン３が上死点付近で昇圧された気筒２内の空気の圧力で押し戻され、上死点を超えることができないためにクランクシャフト８に逆回転を生じてしまうために生じる。
【００９３】
この場合には、クランクシャフト８の停止時に記憶したクランク角度が実際のクランク角度と異なってしまい、このクランク角度に基づいて気筒判別して燃料噴射制御および点火制御を実行すると、誤点火が発生するおそれがある。
【００９４】
そこで、本実施の形態のＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になったときに、欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８の逆回転が発生した可能性が高いものと判定し、本来点火すべき気筒、すなわち、最初に点火すべきと判定した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止する制御を行う。
【００９５】
また、ＥＣＵ１００は、始動装置２０が故障したものと判定したときには、クランク角センサ４６が実際に欠歯部４５ｂを検出したときに、この欠歯部４５ｂを基準位置に設定し直して再度、点火すべき気筒を判別して燃料噴射制御および点火制御を実行するようにしている。
【００９６】
また、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になった場合に欠歯部４５ｂが検出されない回数が予め定められた回数だけ連続した場合に、始動装置２０の故障を報知するようになっている。
【００９７】
ＥＣＵ１００は、エコラン表示器５３を点灯または点滅表示させることにより、始動装置２０の故障を報知するようになっている。この報知態様としては、音声やブザー等を用いた聴覚に訴えるような報知態様でもよい。なお、本実施の形態では、ＥＣＵ１００が目標回転角度演算手段および故障判定手段を構成している。
【００９８】
次に、図８、図９のフローチャートに基づいて始動装置２０の故障検出方法を説明する。なお、図８、図９に示すフローチャートは、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｃに記憶され、ＣＰＵ１００ａによって実行される始動装置２０の異常検出プログラムである。
【００９９】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、アイドリングストップ条件が成立したか否かを判別する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、スロットルセンサ５１およびシフトポジションセンサ５２からの出力信号に基づいて、アクセル開度が"０"で、かつシフト位置が"ニュートラル位置"または"パーキング位置"である場合に、アイドリングストップ条件が成立したものと判定して燃料噴射制御および点火制御を停止することにより、エンジン１を停止する。
【０１００】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、エンジン１が停止されているか否かを判別し（ステップＳ２）、エンジンが停止しているものと判定した場合には、停止クランク位置を記憶する（ステップＳ３）。ここでは、クランクシャフト８の回転停止時に、クランクシャフト８のクランク角度を１０°ＣＡ刻みで記憶する。図５に示すように、クランク角センサ４６が検出した突起部４５ａから突起部４５ａまでクランク角度が５０°ＣＡであれば、クランクカウンタ値として「１」を記憶する。
【０１０１】
次いで、始動装置２０が"オン"になったか否か、すなわち、スタータモータ２１が作動したか否かを判別する（ステップＳ４）。すなわち、少なくともアクセルペダルが操作されてスロットルセンサ５１からアクセル開度が"０"でない信号入力されると、アイドリングストップ条件が非成立となるため、始動装置２０が"オン"になる。
【０１０２】
ＣＰＵ１００ａは、始動装置２０が"オン"になったものと判定した場合には、図１０のマップを用いて欠歯検出目標位置を演算する（ステップＳ５）。この欠歯検出目標位置を演算するためのマップは、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｃに記憶されている。
【０１０３】
図１０は、クランクシャフト８の停止位置とその停止位置から欠歯部４５ｂを検出するまでの欠歯検出目標位置、すなわち、クランク角の目標回転角度の関係を示す図である。図１０において、クランクシャフト８の停止位置が０°〜６０°の範囲にある場合には、欠歯検出目標位置は２１０°の位置に設定されている。例えば、クランク停止位置が１０°ＣＡであれば、その位置から２１０°ＣＡだけクランクロータ４５が回転したときに欠歯部４５ｂが検出されるものと予測される。
【０１０４】
また、クランクシャフト８の停止位置が７０°〜４２０°の範囲にある場合には、欠歯検出目標位置は５７０°の位置に設定されている。例えば、クランク停止位置が５０°ＣＡであれば、そのクランク停止位置から２１０°ＣＡだけクランクロータ４５が回転したときには既に欠歯部４５ｂが検出されるものと予測される。
【０１０５】
なお、図５から明らかなように、クランク停止位置が、例えば、１００°ＣＡや１１０°ＣＡにあっては、そのクランク停止位置から５７０°ＣＡだけクランクロータ４５が回転したときに、欠歯部４５ｂが２回検出されることになる。
【０１０６】
そして、１回目の欠歯部４５ｂが検出されるパルス信号は、１００°ＣＡの場合には２０°ＣＡ、１１０°ＣＡの場合には１０°ＣＡであり、始動直後の非常に不安定な信号となるため、ＥＣＵ１００は、１回目にクランク角センサ４６から入力される３０°ＣＡのパルス信号を無視している。
【０１０７】
このように欠歯検出目標位置に対してクランクシャフト８の停止位置の幅を持たせたのは、クランクシャフト８の逆回転が発生しない場合に、クランクシャフト８の停止位置から欠歯検出目標位置までの間で欠歯部４５ｂを確実に検出することができるようにするためである。
【０１０８】
次いで、クランク角センサ４６からの出力信号に基づいてＮＥパルス信号の割込みを行い（ステップＳ６）、ＲＡＭ１００ｂに記憶されている停止クランク位置からＮＥパルス信号をカウントアップする（ステップＳ７）。
【０１０９】
次いで、ＲＡＭ１００ｂに記憶されたクランクシャフト８の停止位置に基づいて点火すべき気筒を判別し、燃料の噴射を実施する（ステップＳ８）。図５において、ＲＡＭ１００ｂに記憶されているクランクカウンタ値が「１」の場合には、第４気筒♯４に燃料を噴射する。
【０１１０】
また、図５から明らかなように、クランクシャフト８が５０°ＣＡを含むクランクカウンタ値「１」に相当する停止位置である場合には、第４気筒♯４から後の気筒の燃料噴射順序は、第２気筒♯２、第１気筒♯１、第３気筒♯３の順になる。
【０１１１】
次いで、クランクシャフト８の停止位置からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂを検出するべき位置にあるか否かを判別する（ステップＳ９）。ステップＳ９では、クランクシャフト８の回転停止時からのＮＥパルス信号が欠歯検出目標位置に相当するカウントアップ値になったか否かを判別する。図１０では、クランクシャフト８の停止位置のＮＥパルス信号が５０°ＣＡであれば、欠歯検出目標位置が２１０°になったか否かを判別する。
【０１１２】
ＣＰＵ１００ａは、ＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達していないものと判定した場合には、ステップＳ５に処理を戻す。また、ＣＰＵ１００ａは、クランク角度が欠歯部４５ｂを検出するべき位置にあるものと判定した場合には、３０°ＣＡ信号が検出されているか、すなわち、欠歯検出が既に行われているか否かを判別する（ステップＳ１０）。
【０１１３】
ステップＳ１０では、クランクシャフト８の停止位置からクランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達したときに欠歯部４５ｂを検出したものと判定してエコラン用始動制御を実行して（ステップＳ１１）、今回の処理を終了する。
【０１１４】
例えば、クランクシャフト８の停止位置が５０°ＣＡのときに、ステップＳ１０の判別結果が"ＹＥＳ"の場合には、この停止位置からＮＥパルス信号が２１０°ＣＡだけカウントアップされたときに、欠歯部４５ｂが既に検出されたものと判定して、始動装置２０が正常であるものと判定し、ステップＳ１１で第４気筒♯４に点火を行う。また、第４気筒♯４から後の気筒の点火順序は、燃料噴射順序は、第２気筒♯２、第１気筒♯１、第３気筒♯３の順になる。
【０１１５】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１０で欠歯検出が行われていないものと判定した場合には、クランクシャフト８の停止位置からクランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達しているのにもかかわらず、欠歯部４５ｂが検出されないため、始動装置２０の故障の可能性があるものと判定して、図９に示すように最初に点火すべきと判定した気筒に対して燃料噴射および点火をリセットする（ステップＳ２１）。
【０１１６】
ここで、始動装置２０は、クランクシャフト８の逆転防止機構としてワンウェイクラッチ２６を有するので、支持軸２４から中間ギヤ２７に回転伝達を許容し、中間ギヤ２７から支持軸２４への回転伝達を阻止するようになっている。
【０１１７】
ところが、クランクシャフト８の停止位置からクランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に達しているのにもかかわらず、欠歯部４５ｂが検出しない場合には、ワンウェイクラッチ２６等に何らかの異常が発生してクランクシャフト８が逆転してしまった可能性があるため、正確なクランク角度を検出することができないおそれがある。したがって、ステップＳ２１では、燃料噴射および点火をリセットして、点火すべき気筒以外の気筒に点火されてしまう誤点火を未然に防ぐ処理を実行するのである。
【０１１８】
次いで、クランク角センサ４６からの出力信号に基づいてＮＥパルス信号の割込みを行い（ステップＳ２２）、３０°ＣＡ信号が検出されたか否か、すなわち、欠歯検出が行われたか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【０１１９】
ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ２３で欠歯検出が行われたものと判定した場合には、クランク角センサ４６によって検出された欠歯部４５ｂに基づいてクランク位置を修正し（ステップＳ２４）、この修正されたクランク位置に基づいて点火すべき気筒を判別し、燃料の噴射制御および点火制御を実行する（ステップＳ２５）。
【０１２０】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、ＲＡＭ１００ｂに設けられた異常検出カウンタをカウントアップした後（ステップＳ２６）、この異常検出カウンタのカウントアップ値が、予め定められた値、例えば、"５"以上であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。
【０１２１】
ＣＰＵ１００ａは、異常検出カウンタのカウントアップ値が"５"未満であるものと判定した場合には、今回の処理を終了し、異常検出カウンタのカウントアップ値が"５"以上であるものと判定した場合には、クランク角センサ４６によって検出されたＮＥパルス信号のカウントアップ値が欠歯検出目標位置に相当するパルス値になったのにもかかわらずに、欠歯部４５ｂが検出されない回数が連続して５回発生したことから、始動装置２０の故障が発生したものと判定して、エコラン表示器５３を点灯または点滅表示させることにより、始動装置２０の故障を報知する（ステップＳ２８）。次いで、異常検出カウンタの値をリセットして（ステップＳ２９）今回の処理を終了する。
【０１２２】
このように本実施の形態では、クランクシャフト８の停止時に記憶されたクランク角度から基準位置までのクランク角度の目標回転角度を演算し、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂが検出されたか否かを判定することにより、ワンウェイクラッチ２６等にクランクシャフト８が逆転駆動したか否かを判定することができ、始動装置２０の故障の有無を正確に判定することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態では、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂが検出された場合には、始動装置２０が正常であるものと判定し、点火すべき気筒を判別して燃料噴射制御および点火制御を実施するので、エンジン１の始動性を向上させることができる。
【０１２４】
また、本実施の形態では、ＣＰＵ１００ａが、始動装置２０によってエンジン１の始動が開始された後に、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８が逆回転した可能性が高いため、最初に気筒すべきと判定した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止するようにしたので、始動装置２０の作動開始後に誤点火が発生するのを防止することができ、エンジン１の負荷が増大してしまうのを防止することができる。
【０１２５】
また、本実施の形態では、ＣＰＵ１００ａが、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない場合には、始動装置２０が故障してクランクシャフト８が逆回転した可能性が高いため、クランク角センサ４６によって検出された欠歯部４５ｂを基準にして点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を実行するようにしたので、始動装置２０の故障時であっても点火すべき気筒を正確に判別して、誤点火が発生するのを確実に防止することができる。
【０１２６】
また、本実施の形態では、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転したときに、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない回数が５回連続した場合に、エコラン表示器５３に始動装置２０の故障が発生したことを報知するようにした。
【０１２７】
すなわち、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない事態が繰り返し発生した場合には、始動装置２０が確実に故障したものと判定してエコラン表示器５３によって報知することにより、運転者に始動装置２０が故障したことを通知することができ、速やかな対処を促すことができる。
【０１２８】
また、始動装置２０によりエンジン１の始動が開始された後に、クランクシャフト８の回転停止時からクランクシャフト８が目標回転角度だけ回転しているにもかかわらず、クランク角センサ４６によって欠歯部４５ｂが検出されない事態が５回未満連続して発生しただけの場合には、クランク角の検出信号がノイズ等の影響を受けたものと判定して故障の報知を行わないので、始動装置２０を継続して使用することができる。
【０１２９】
なお、本実施の形態のワンウェイクラッチは、スプラグを用いているが、噛み込み部材としてのコロおよびコロを付勢するばねを有するコロ式のものであってもよい。また、外輪に平面または曲面のカム面が設けられた外輪カム式であってもよく、内輪にカム面が設けられた内輪式であってもよい。
【０１３０】
また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１３１】
以上のように、本発明に係る内燃機関の始動制御装置は、始動手段の故障の有無を正確に判定することができるという効果を有し、内燃機関を始動する始動手段の故障の有無を判定することができる内燃機関の始動制御装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の要部断面図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、エンジンに設けられた始動装置の要部を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、図２のＩＩＩで示す部分の拡大図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、ワンウェイクラッチの作動状態を示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、クランクロータを示す図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、カムロータを示す図である。
【図８】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、始動装置の異常検出プログラムである。
【図９】図８に後続する始動装置の異常検出プログラムである。
【図１０】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施の形態を示す図であり、欠歯検出目標位置とクランクシャフトの停止位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１ エンジン（内燃機関）
２ 気筒
８ クランクシャフト
２０ 始動装置（始動手段）
２１ スタータモータ（始動モータ）
２６ ワンウェイクラッチ（クラッチ）
４６ クランク角センサ（クランク角度検出手段、基準位置検出手段、目標基準位置演算手段、故障判定手段）
１００ ＥＣＵ（クランク角度検出手段、基準位置検出手段、内燃機関制御手段、目標回転角度演算手段、故障判定手段）
１００ｂ ＲＡＭ（クランク角度記憶手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動モータと、前記始動モータの動力を内燃機関のクランクシャフトに伝達するとともに、前記クランクシャフトからの動力を前記始動モータに伝達するのを阻止するワンウェイクラッチとを含んで構成され、前記内燃機関を始動する始動手段と、
前記クランクシャフトのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
前記クランク角度に設定された基準位置を検出する基準位置検出手段と、
前記クランクシャフトの回転停止時のクランク角度を記憶するクランク角度記憶手段と、
前記クランク角度記憶手段に記憶されたクランク角度に基づいて定まるクランク角度の目標回転角度を演算する目標回転角度演算手段と、
前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始された後、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたか否かを判別することにより、前記始動手段の故障の有無を判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止条件が成立すると、燃料噴射制御および点火制御を停止し、前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始されると、気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行する内燃機関制御手段を備え、
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、点火すべき気筒を判別して前記点火すべき気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行し、
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、最初に点火すべきと判別した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、前記基準位置検出手段によって検出された基準位置に基づいて点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって基準位置が検出されない回数を予め定められた回数だけ連続して判別した場合に、前記始動手段の故障を報知することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項１】
始動モータと、前記始動モータの動力を内燃機関のクランクシャフトに伝達するとともに、前記クランクシャフトからの動力を前記始動モータに伝達するのを阻止するワンウェイクラッチとを含んで構成され、前記内燃機関を始動する始動手段と、
前記クランクシャフトのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
前記クランク角度に設定された基準位置を検出する基準位置検出手段と、
前記クランクシャフトの回転停止時のクランク角度を記憶するクランク角度記憶手段と、
前記クランク角度記憶手段に記憶されたクランク角度に基づいて定まるクランク角度の目標回転角度を演算する目標回転角度演算手段と、
前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始された後、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたか否かを判別することにより、前記始動手段の故障の有無を判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止条件が成立すると、燃料噴射制御および点火制御を停止し、前記始動手段により前記内燃機関の始動が開始されると、気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行する内燃機関制御手段を備え、
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されたものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、点火すべき気筒を判別して前記点火すべき気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行し、
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、最初に点火すべきと判別した気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を行うのを中止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって前記基準位置が検出されないものと判定した場合には、前記内燃機関制御手段が、前記基準位置検出手段によって検出された基準位置に基づいて点火すべき気筒を再度判別して燃料噴射制御および点火制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記故障判定手段が、前記クランクシャフトの回転停止時から前記クランクシャフトが前記目標回転角度だけ回転したときに、前記基準位置検出手段によって基準位置が検出されない回数を予め定められた回数だけ連続して判別した場合に、前記始動手段の故障を報知することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−６８４２５（Ｐ２００９−６８４２５Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３８１６２（Ｐ２００７−２３８１６２）
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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