JP5242646B2 - エンジンの停止位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの出力軸の回転に応じてパルス信号を発生する回転センサを備えたエンジンにおける停止位置検出装置に関する。

特許文献１には、クランクシャフト（エンジンの出力軸）の回転を検出する回転センサとして、正転・逆転で出力パターンが異なる回転センサを備え、正転・逆転の判別に応じて回転センサのパルス信号の発生数を計数するカウンタを増減し、エンジン停止時にカウンタの値を記憶し、次回のエンジン始動時には記憶されたカウンタの値を初期値として用い、カウンタの値に基づきクランク角を把握するエンジンの制御装置が開示されている。

特開２００６−２３３９１４号公報

しかし、上記のように、回転センサのパルス信号のカウント値からクランク角を把握する装置では、エンジンの停止位置検出における最小単位が、回転センサのパルス信号の発生間隔角度になり、前記発生間隔角度以下の検出精度が得られないという問題があった。
例えば、エンジンをアイドルストップ状態から再始動させる場合、始動の応答性を高めるため、燃料噴射を早期に実施することが望まれるが、上記のように、停止位置の検出精度が、回転センサのパルス信号の発生間隔角度に依存する場合には、初回の燃料噴射が遅れてしまう場合があった。

そこで、本願発明は、回転センサのパルス信号の発生間隔角度以下の検出精度で、エンジンの停止位置を検出することができる、エンジンの停止位置検出装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明は、エンジンの出力軸の正転と逆転とで異なるパルス信号を出力する回転センサを備えたエンジンにおける停止位置検出装置であって、前記パルス信号の周期の変化と、前記出力軸の回転方向と、前記パルス信号が示す回転位置とに基づき、前記出力軸の回転が停止するまでの回転角を求め、エンジンの停止直前に出力されたパルス信号とその前のパルス信号とで挟まれる角度領域の中心点から前記回転角だけ回転した位置を前記出力軸の停止位置として求めるようにした。
また、本願発明は、エンジンの出力軸の正転と逆転とで異なるパルス信号を出力する回転センサを備えたエンジンにおける停止位置検出装置であって、前記パルス信号の周期の変化と、前記出力軸の回転方向と、圧縮上死点の間における位置とに基づき、前記出力軸の回転が停止するまでの回転角を求め、前記回転角と前記パルス信号が示す回転位置とから前記出力軸の停止位置を求めるようにした。

上記発明によると、回転センサのパルス信号の発生間隔角度以下の検出精度で、エンジンの停止位置を検出することができる。

本願発明の実施形態におけるエンジンの構成図である。 本願発明の実施形態におけるクランク角センサ及びカムセンサの構造を示す図である。 本願発明の実施形態における単位角パルス信号ＰＯＳ及びカム角パルス信号ＣＡＭの出力特性を示すタイムチャートである。 本願発明の実施形態における単位角パルス信号ＰＯＳのパルス幅変化を示すタイムチャートである。 本願発明の実施形態における単位角パルス信号ＰＯＳのカウント処理を示すフローチャートである。 本願発明の実施形態における停止位置の検出処理を示すフローチャートである。 本願発明の実施形態における係数Ｋ１の特性を示す線図である。 本願発明の実施形態における係数Ｋ２の特性を示す線図である。 本願発明の実施形態における正転時の停止位置の検出処理を説明するためのタイムチャートである。 本願発明の実施形態における逆転時の停止位置の検出処理を説明するためのタイムチャートである。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本願発明に係る停止位置検出装置を適用する車両用エンジン（内燃機関）１０１の構成図である。尚、本実施形態においては、エンジン１０１は、直列４気筒エンジンであるものとする。

図１において、エンジン１０１の吸気管１０２に、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉する電子制御スロットル１０４を設けてあり、この電子制御スロットル１０４の開度によってエンジン１の吸入空気量を調整する。
そして、吸気行程で吸気バルブ１０５が開弁することで、燃焼室１０６内に空気を吸入する。

各気筒の吸気ポート１３０に燃料噴射弁１３１を設けてあり、燃料噴射弁１３１は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという。）１１４からの噴射パルス信号によって開弁し、噴射パルス幅に比例する量の燃料を噴射する。
燃焼室１０６内の燃料は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼し、燃焼後のガスは、排気バルブ１０７を介して排気管１１１内に排出され、排気管１１１に設けたフロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９を通過した後、大気中に放出される。

吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気カムシャフト１３４，排気カムシャフト１１０に一体的に設けたカムによって開駆動される。
吸気カムシャフト１３４には、可変バルブタイミング機構１１３を設けてある。可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０（出力軸）に対する吸気カムシャフト１３４の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブタイミング（作用角の中心位相）を変化させる機構である。
ＥＣＵ１１４は、マイクロコンピュータを内蔵し、予め記憶するプログラムに従って各種センサからの検出信号を演算処理することによって、電子制御スロットル１０４，可変バルブタイミング機構１１３，燃料噴射弁１３１の操作信号を出力する。

各種センサとして、アクセルペダル１１６ａの踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ１１６、エンジン１０１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローセンサ１１５、クランクシャフト１２０（出力軸）の回転に応じて単位角パルス信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ１１７（回転センサ）、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、エンジン１０１の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ１１９、吸気カムシャフト１３４の回転に応じてカム角パルス信号ＣＡＭを出力するカムセンサ１３３、ブレーキペダル１２１を踏み込んだときにオンになるブレーキスイッチ１２２、エンジン１０１を動力源として搭載する車両の走行速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ１２３などを備えている。
更に、ＥＣＵ１１４は、エンジン１０１の運転・停止のメインスイッチであるイグニションスイッチ１２４のオン・オフ信号や、スタータスイッチ１２５のオン・オフ信号を入力する。

図２は、クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３３の構造を示す。
クランク角センサ１１７は、クランクシャフト１２０に軸支され、周囲に被検出部としての突起部１５１を形成したシグナルプレート１５２と、エンジン１０１側に固定され、突起部１５１を検出して単位クランク角毎（クランク角１０deg毎）の単位角パルス信号ＰＯＳを出力する回転検出装置１５３とを含む。

回転検出装置１５３は、突起部１５１を検出するピックアップと共に、波形整形回路などを含む各種の処理回路を備えている。
シグナルプレート１５２の突起部１５１は、クランク角１０degのピッチで等間隔に形成されるが、突起部１５１を２つ連続して欠落させた部分を、クランクシャフト１２０の中心を挟んで対向する２箇所に設けてある。尚、突起部１５１の欠落は、１個であっても良いし、３つ以上連続して欠落させることも可能である。

そして、クランク角センサ１１７（回転検出装置１５３）は、図３に示すように、単位角パルス信号ＰＯＳを、クランク角１０deg毎に１６個連続して出力した後、２個欠落させ、再度１６個連続して出力する出力パターンを繰り返す。
従って、欠落後の最初の単位角パルス信号ＰＯＳから次の欠落後の最初の単位角パルス信号ＰＯＳまでは、クランク角１８０degになり、このクランク角１８０degは、本実施形態の４気筒エンジン１０１における気筒間の行程位相差（点火間隔）に相当する。
尚、本実施形態では、単位角パルス信号ＰＯＳが、各気筒の上死点前６０deg（ＢＴＤＣ６０deg）及び上死点前７０deg（ＢＴＤＣ７０deg）の２箇所で欠落するように設定してある。

一方、カムセンサ１３３は、吸気カムシャフト１３４の可変バルブタイミング機構１１３を設けた端部とは逆側の端部に軸支され、周囲に被検出部としての突起部１５７を形成したシグナルプレート１５８と、エンジン１０１側に固定され、突起部１５７を検出してカム角パルス信号ＣＡＭを出力する回転検出装置１５９とを含む。
回転検出装置１５９は、突起部１５７を検出するピックアップと共に、波形整形回路などを含む各種の処理回路を備えている。

シグナルプレート１５８の突起部１５７は、カム角９０deg毎に１個、３個、４個、２個と設けてあり、突起部１５７を複数連続して形成した部分では、突起部１５７のピッチを、クランク角３０deg（カム角１５deg）に設定してある。
そして、カムセンサ１３３（回転検出装置１５９）は、カム角パルス信号ＣＡＭを、図３に示すように、カム角９０deg（クランク角１８０deg）毎に、１個単独、３個連続、４個連続、２個連続に出力する。

尚、１個単独で出力されるカム角パルス信号ＣＡＭ、及び、複数連続して出力されるカム角パルス信号ＣＡＭの先頭信号は、クランク角１８０degの間隔で出力されるように設定してある。
カム角パルス信号ＣＡＭが連続して出力される数は、気筒番号を示す。即ち、本実施形態の４気筒エンジン１０１において、気筒間における行程の位相差がクランク角１８０degであり、点火順が第１気筒→第３気筒→第４気筒→第２気筒であることから、前述のように、１個単独、３個連続、４個連続、２個連続にカム角パルス信号ＣＡＭを出力し、次に上死点となる気筒が何番気筒であるかを、カム角パルス信号ＣＡＭの連続出力数に基づき判別できるようにしてある。

そして、ＥＣＵ１１４は、カム角パルス信号ＣＡＭの連続出力数に基づき判別した、ピストン位置が上死点となる気筒に基づいて、燃料噴射や点火を行わせるべき気筒を特定し、特定した気筒の燃料噴射弁１３１・点火プラグに対し、噴射パルス信号や点火信号の出力を行う。
上記の単位角パルス信号ＰＯＳとカム角パルス信号ＣＡＭとの位相関係は、可変バルブタイミング機構１１３がクランクシャフト１２０に対する吸気カムシャフト１３４の回転位相を変更することで変化する。

そこで、ＥＣＵ１１４は、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分を基準とする単位角パルス信号ＰＯＳの計数結果から基準クランク角位置ＲＥＦを検出し、この基準クランク角位置ＲＥＦから、カム角パルス信号ＣＡＭ（１個単独で出力されるカム角パルス信号ＣＡＭ、又は、複数連続して出力されるカム角パルス信号ＣＡＭの先頭信号）が出力するまでの角度（単位角パルス信号ＰＯＳの発生数）を、可変バルブタイミング機構１１３による位相変化を示す値として検出する。
そして、ＥＣＵ１１４は、エンジン１０１の運転状態（エンジン負荷・エンジン回転速度など）に基づいて目標の回転位相を演算し、実際の回転位相が目標値に近づくように、可変バルブタイミング機構１１３の操作量を演算する。

単位角パルス信号ＰＯＳは、前述のように、吸気カムシャフト１３４の回転位相の検出に用いられる他、エンジン回転速度ＮＥの演算、更に、クランクシャフト１２０の回転位置の検出に用いられる。
即ち、単位角パルス信号ＰＯＳは、クランクシャフト１２０の回転位置の測定信号を兼ね、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分或いは欠落部分を基準に検出される基準クランク角位置ＲＥＦからの単位角パルス信号ＰＯＳの発生数を計数することで、クランクシャフト１２０の回転位置を１０deg単位で検出することができる。

そして、エンジン１０１の停止時に最終的に検出した回転位置は、再始動時におけるクランクシャフト１２０（出力軸）の初期位置を示すことになり、この初期位置から回転位置の検出を開始すれば、再始動時に直ちに（換言すれば、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分の検出を待たずに）回転位置を特定して、燃料噴射や点火を早期に開始させることができる。
但し、エンジン１０１が停止する直前には、筒内の圧縮圧などによってエンジン１０１（クランクシャフト１２０）が逆方向に回転する場合があり、係る逆転時にも正転時と同様に単位角パルス信号ＰＯＳの発生数を計数すると、クランクシャフト１２０の停止位置の検出に誤差を生じることになる。

そこで、エンジン１０１の正転・逆転を判別できるように、クランク角センサ１１７（回転検出装置１５３）は、図４に示すように、クランクシャフト１２０の正転時と逆転時とでパルス幅ＷＩＰＯＳの異なる単位角パルス信号ＰＯＳを出力する。
本実施形態では、図４に示すように、正転時の単位角パルス信号ＰＯＳのパルス幅ＷＩＰＯＳを４５μｓに設定し、逆転時の単位角パルス信号ＰＯＳのパルス幅ＷＩＰＯＳを正転時の２倍の９０μｓに設定してある。

但し、パルス幅ＷＩＰＯＳを上記の幅に限定するものではなく、また、正転時の方が逆転時よりもパルス幅ＷＩＰＯＳが大きくなる設定とすることもできる。
回転軸の回転方向によってパルス幅の異なるパルス信号を発生させるための方法としては、例えば特開２００１−１６５９５１号公報に開示される方法を用いる。具体的には、シグナルプレート１５２の突起部１５１の検出パルス信号として、相互に位相がずれた２つの信号を発生させ、これらの信号を比較することで正転・逆転を判定し、異なるパルス幅として生成される２つのパルス信号のいずれか一方を、正転・逆転の判定結果に基づいて選択して出力させるようにする。

尚、正転・逆転で異なるパルス信号としては、前述のようにパルス幅の異なる信号の他、振幅（レベル）の異なるパルス信号を出力させるようにしても良い。
ＥＣＵ１１４は、単位角パルス信号ＰＯＳのパルス幅（又は振幅）を計測し、この計測値と、正転・逆転の判定閾値である閾値ＳＬとを比較することで、エンジン１０１の出力軸であるクランクシャフト１２０が正転しているか逆転しているかを判断する。

そして、クランクシャフト１２０の正転時であれば、回転信号ＰＯＳの出力時点で、前回よりも回転信号ＰＯＳの発生間隔に相当するクランク角だけ、クランクシャフト１２０が正転方向に回転したと判断し、また、クランクシャフト１２０の逆転時であれば、回転信号ＰＯＳの出力時点で、前回よりも回転信号ＰＯＳの発生間隔に相当するクランク角だけ、逆転方向に回転したと判断する。
上記のように、正転・逆転を判別してクランクシャフト１２０の停止位置の検出を行えば、エンジン１０１の停止直前にクランクシャフト１２０が逆転することがあっても、クランクシャフト１２０の停止位置、換言すれば、停止時における各気筒のピストン位置を精度よく判断することができ、再始動時に早期に燃料噴射・点火を開始させることができ、始動の応答性を高めることができる。

例えば、エンジン１０１の停止直前にクランクシャフト１２０が逆転し、クランクシャフト１２０の停止位置が不明になると、再始動時には、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分が検出されるまでの間、クランクシャフト１２０の回転位置が不明となり、燃料噴射・点火の開始が遅れる。
本実施形態では、ＥＣＵ１１４が、エンジン１０１のアイドル運転状態で自動停止条件が成立するとエンジン１０１を自動停止させ、エンジン１０１を自動停止させた後に再始動条件が成立すると、エンジン１０１を自動的に再始動させるアイドルストップ制御機能を有しており、エンジン１０１を自動的に再始動させる際に、燃料噴射・点火の開始を早期に行えれば、エンジン１０１の再始動性（発進応答性）を向上させることができる。

ＥＣＵ１１４は、上記のアイドルストップ制御において、例えば、車速ＶＳＰが０km/h、エンジン回転速度ＮＥが設定回転速度以下、アクセル開度ＡＣＣが全閉、ブレーキスイッチ１２２がＯＮ（制動状態）、冷却水温度ＴＷが設定温度以上などの条件が全て成立しているときに、アイドルストップ条件（自動停止条件）が成立していると判断し、燃料噴射・点火を停止させ、エンジン１０１を停止させる。
上記の設定回転速度は、アイドル運転状態を判断するための値であり、目標アイドル回転速度よりも僅かに高く設定され、また、設定温度は、エンジン１０１の完暖状態（暖機後の状態）を判断するための値である。

一方、ＥＣＵ１１４は、エンジン１０１を自動停止させている状態で、例えば、ブレーキスイッチ１２２がＯＦＦ（非制動状態）に切り替わったり、アクセルペダルが踏み込まれたり、自動停止状態の継続時間が基準時間よりも長くなったり、バッテリ電圧の低下を判断したりすると、再始動条件が成立したと判断して、エンジン１０１を自動的に再始動させる。
尚、エンジン１０１をアイドルストップ状態から再始動させる場合には、スタータモータを用いてエンジン１０１を回転させ始めることができ、また、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備える場合には、燃焼室内での燃料の燃焼によってエンジン１０１を回転させ始めることができる。

次に、単位角パルス信号ＰＯＳを用いたクランクシャフト１２０の回転位置の検出を、図５及び図６のフローチャートに従って説明する。
図５のフローチャートに示すルーチンは、単位角パルス信号ＰＯＳの出力毎に実行され、まず、ステップＳ５０１では、単位角パルス信号ＰＯＳの出力周期ＴＰＯＳ（ms）及び単位角パルス信号のパルス幅ＷＩＰＯＳ（ms）を計測する。

単位角パルス信号ＰＯＳの出力周期ＴＰＯＳは、前回の単位角パルス信号ＰＯＳの出力時から今回の単位角パルス信号ＰＯＳの出力時までの時間として計測され、後述するように、エンジン１０１（クランクシャフト１２０）の角速度の算出及び単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分の検出に用いる。
単位角パルス信号ＰＯＳのパルス幅ＷＩＰＯＳの計測は、例えば、単位角パルス信号ＰＯＳの立ち上がりから立ち下りまでの時間として計測され、後述するように、クランクシャフト１２０の正転・逆転の判別に用いる。

ステップＳ５０２では、今回出力された単位角パルス信号ＰＯＳのパルス幅ＷＩＰＯＳと、正転時のパルス幅ＷＩＰＯＳと逆転時のパルス幅ＷＩＰＯＳとの中間に設定した判定値とを比較することで、パルス幅ＷＰＯＳが正転時のパルス幅であるか逆転時のパルス幅であるか、即ち、クランクシャフト１２０が正転しているか逆転しているかを判別する。
エンジン１０１の停止直前以外は正転状態を継続することになり、正転状態であれば、ステップＳ５０３へ進む。

ステップＳ５０３では、前回計測した周期ＴＰＯＳの記憶値Ｔ２と、今回計測した周期ＴＰＯＳとの比を演算し、この周期比と判定値とを比較することで、今回計測した周期ＴＰＯＳが、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分を計測したものであるか否かを判断する。
単位角パルス信号ＰＯＳは、欠落部分以外では、クランク角１０deg毎に出力されるが、欠落部分では、単位角パルス信号ＰＯＳの発生間隔角度が３０degとなり、エンジン回転速度が増減変化する過渡運転中であっても、欠落部分での周期ＴＰＯＳは、欠落部分以外での周期ＴＰＯＳに対して明確に大きい。

従って、前回計測した周期ＴＰＯＳ（Ｔ２）に対して、今回計測した周期ＴＰＯＳが、予め規定した以上に大きい場合には、今回計測した周期ＴＰＯＳが、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分（３０deg間隔部分）を計測したものであると判断でき、今回計測した周期ＴＰＯＳと前回計測した周期ＴＰＯＳとの比が、過渡による周期変動の範囲内であれば、今回計測した周期ＴＰＯＳが、欠落部分以外の１０deg間隔部分を計測したものと判断できる。
ステップＳ５０３で、今回計測した周期ＴＰＯＳが、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分を計測したものでなく、欠落部分以外の１０deg間隔部分を計測した場合には、ステップＳ５０５へ進み、欠落判定フラグＦに１がセットされているか否かを判断する。欠落判定フラグＦの初期値は０である。

欠落判定フラグＦに０がセットされている場合は、継続的に１０deg間隔部分の周期ＴＰＯＳを計測している状態であり、その場合には、ステップＳ５０８へ進んで、単位角パルス信号ＰＯＳの発生数を計数するためのカウンタＣの値を、前回までの値よりも１だけ増大させ、増大後の値を更新記憶させる。
一方、ステップＳ５０３で、今回計測した周期ＴＰＯＳが、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分を計測したものであると判断すると、ステップＳ５０４へ進んで、欠落判定フラグＦに１をセットした後に、ステップＳ５０８へ進んで、カウンタＣの値を、前回までの値よりも１だけ増大させ、増大後の値を更新記憶させる。

欠落判定フラグＦに１をセットした単位角パルス信号ＰＯＳの次の単位角パルス信号ＰＯＳが出力された場合、周期ＴＰＯＳは１０degに対応する値となり、ステップＳ５０３で欠落部分でないと判断されてステップＳ５０５へ進むことになる。
ここで、本ルーチンの前回実行時において、欠落判定フラグＦに１をセットしたので、ステップＳ５０５で欠落判定フラグＦ＝１であると判断し、ステップＳ５０６へ進み、欠落判定フラグＦを０にリセットした後、ステップＳ５０７で、カウンタＣの値を０にリセットし、カウンタＣ＝０を更新記憶させる。

従って、カウンタＣの値は、図３に示すように、欠落部分を通過した後の２番目の単位角パルス信号ＰＯＳの出力時点で０にリセットされ、その後、単位角パルス信号ＰＯＳが出力される毎に１ずつ増大変化して最大で１５になり、１５まで増大させたタイミングの次の単位角パルス信号ＰＯＳ（欠落部分を通過した後の２番目の単位角パルス信号ＰＯＳ）で０にリセットされるパターンを繰り返すことになる。
ここで、単位角パルス信号ＰＯＳが欠落する位置が既知であって、本実施形態の場合、カウンタＣが０にリセットされるのが上死点前４０deg（ＢＴＤＣ４０deg）であるので、カウンタＣは、上死点前４０degからの回転角を１０deg単位で示すことになる。

但し、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分では、カウンタＣは増大されずに一定値を保持するので、欠落部分直後の単位角パルス信号ＰＯＳの出力時におけるカウンタＣ＝１５は、上死点前４０degから、１０deg×（１５＋２）だけ回転した位置（上死点前５０deg）であると判断する。即ち、カウンタＣ＝１５は、上死点前５０degを示し、カウンタＣ＝１４は、上死点前８０degを示すことになる。
尚、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分を検出した場合に、カウンタＣを前回値＋３に更新してもよい。

そして、エンジン１０１が停止するまでの間、カウンタＣの０リセット及びカウントアップを繰り返せば、最終的なカウンタＣの値は、エンジン１０１が停止した時点でのクランクシャフト１２０の回転位置（ピストン位置）を示すことになる。
但し、エンジン１０１の停止直前にクランクシャフト１２０が逆転する場合があり、その場合には、ステップＳ５０２において、単位角パルス信号ＰＯＳのパルス幅ＷＩＰＯＳに基づき逆転していると判断することで、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９では、カウンタＣの値を、前回までの値よりも１だけ減少させ、減少後の値を更新記憶させることで、逆転後の回転位置が記憶されるようにする。但し、前回におけるカウンタＣの値が０であった場合には、カウンタＣの値を１５に更新させる。
上記のようなカウンタＣの処理によって、エンジン１０１の停止時におけるクランクシャフト１２０の回転位置（ピストン位置）を検出することができるが、カウンタＣの値を用いた回転位置の検出においては、単位角パルス信号ＰＯＳの出力間隔角度（１０deg）を下回る精度での停止位置の検出が行えない。

そこで、本実施形態では、単位角パルス信号ＰＯＳの出力間隔角度（１０deg）を下回る精度で停止位置を検出するための処理として、ステップＳ５０７、ステップＳ５０８、ステップＳ５０９におけるカウンタＣの更新処理の後に、ステップＳ５１０へ進み、周期ＴＰＯＳの最新計測値を最新値Ｔ２として記憶し、本ルーチンの前回実行時に設定した最新値Ｔ２を前回値Ｔ１として記憶する。
係る周期ＴＰＯＳの時間的離散データは、図６のフローチャートに示すルーチンで用いられ、周期ＴＰＯＳの時間的離散データに基づき、単位角パルス信号ＰＯＳの出力間隔角度（１０deg）を下回る精度で停止位置を検出する。

図６のフローチャートに示すルーチンは、一定時間毎（例えば１０ms毎）に実施され、まず、ステップＳ６０１では、最近に単位角パルス信号ＰＯＳが出力された時点からの経過時間が設定時間に達しているか否かを判断し、単位角パルス信号ＰＯＳの出力が設定時間以上途絶えている場合には、ステップＳ６０２へ進んで、エンジン１０１の停止判定を行い、ステップＳ６０３以降の停止位置検出処理へ進む。
ステップＳ６０３では、図５のフローチャートに示すルーチンのステップＳ５１０で記憶させた周期Ｔ１，Ｔ２（ms）に基づき、角速度Ｎ１，Ｎ２（ラジアンrad／秒min）を演算する。尚、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落部分以外では、クランク角１０degだけ回転するのに周期ＴＰＯＳだけ要したものとして、角速度Ｎを演算させるが、欠落部分で計測した周期ＴＰＯＳについては、クランク角３０degだけ回転するのに要した時間として、角速度Ｎを演算させる。

次のステップＳ６０４では、ステップＳ６０３で演算した角速度Ｎ１，Ｎ２に基づき、角速度Ｎの１deg当たりの低下速度ΔＮ（rad／min／deg）、即ち、エンジン停止直前の角加速度を示す値を演算する。
また、ステップＳ６０５では、エンジン１０１の温度を代表する冷却水温度ＴＷに基づき、前記ΔＮを補正するための係数（ゲイン）Ｋ１を設定する。

係数Ｋ１は、図７に示すように、冷却水温度ＴＷが標準温度ＴＷＳＴであるときに1.0に設定され、標準温度ＴＷＳＴよりも冷却水温度ＴＷが低く、エンジンフリクションが標準温度ＴＷＳＴの場合よりも大きくなるほど、1.0よりもより高い値に設定され、逆に、標準温度ＴＷＳＴよりも冷却水温度ＴＷが高く、標準温度ＴＷＳＴでのフリクションよりも小さくなるほど、1.0よりもより低い値に設定される。
これは、エンジン１０１のフリクションが大きくなるほどエンジン１０１が停止し易くなるためであり、標準温度ＴＷＳＴよりも冷却水温度ＴＷが低い低温状態で、係数Ｋ１として1.0よりも高い値を与えることで、前記ΔＮがより大きな値に補正され、その結果、後述するように最後の単位角パルス信号ＰＯＳからより近い位置をエンジン１０１の停止位置として検出することになる。一方、標準温度ＴＷＳＴよりも冷却水温度ＴＷが高い高温状態で、係数Ｋ１として1.0よりも低い値を与えることで、前記ΔＮがより小さい値に補正され、その結果、後述するように最後の単位角パルス信号ＰＯＳからより遠い位置をエンジン１０１の停止位置として検出することになる。

次のステップＳ６０６では、カウンタＣの値から判断したエンジン停止直前のピストン位置と、停止直前でのクランクシャフト１２０の回転方向（正転・逆転）とに基づき、前記ΔＮを補正するための係数（ゲイン）Ｋ２を設定する。
エンジン１０１の停止し易さは、カム反力や圧縮圧に影響されて変化し、例えば、圧縮上死点位置を停止し易さの標準とすると、正転時には、圧縮上死点を過ぎるとエンジン１０１は回転し易い状態となり、その後、圧縮上死点よりも停止し易い状態になり、再度圧縮上死点位置での標準状態に戻る。

一方、逆転時は、正転時とは逆の特性になり、圧縮上死点位置から逆転することで、エンジン１０１は回転し易い状態となり、その後、圧縮上死点よりも停止し易い状態になり、再度圧縮上死点位置での標準状態に戻る。
そこで、前記係数Ｋ２は、図８に示すように、圧縮上死点位置を標準状態として1.0に設定し、正転時には、圧縮上死点を過ぎると1.0よりも小さい値になり、その後、1.0を横切って1.0よりも大きな値になり、圧縮上死点位置で1.0に戻ることで、圧縮上死点間隔の１８０deg期間の前半で極小値を示し、後半で極大値を示すような特性に設定する。

一方、逆転時の係数Ｋ２は、圧縮上死点から回転が戻ると1.0よりも小さい値になり、その後、1.0を横切って1.0よりも大きな値になり、圧縮上死点位置で1.0に戻ることで、圧縮上死点から遡る１８０deg期間の前半で極小値を示し、後半で極大値を示すような特性に設定する。
ステップＳ６０７では、最後に角速度Ｎを求めた回転位置から停止位置までの回転角α（deg）を、下式に従って算出する。
回転角α＝Ｎ２／（ΔＮ×Ｋ１×Ｋ２）

上記回転角αは、角速度Ｎが、Ｎ２から１deg当たりΔＮずつ減少するとした場合に、最終的に０にまで変化するのに要するクランク角である。
そして、ステップＳ６０８では、前記回転角αに基づき、エンジン１０１の停止位置を算出する。

回転角αの算出に用いた角速度Ｎ２は、エンジン停止前の最後の単位角パルス信号ＰＯＳとその前の単位角パルス信号ＰＯＳとの間の時間であり、これらの２つの単位角パルス信号ＰＯＳで挟まれる角度領域の中心点における瞬時角速度（瞬時回転速度）を示すものと見なすことができるので、図９に示すように、前記中心点から回転角αだけ回転した位置を、エンジン１０１の停止位置として検出する。
換言すれば、角速度Ｎ２は、エンジン停止前の最後の単位角パルス信号ＰＯＳが出力された時点での瞬時角速度と、その前の単位角パルス信号ＰＯＳが出力された時点での瞬時角速度との平均値であり、該平均値は、２つの単位角パルス信号ＰＯＳで挟まれる角度領域の中心付近での瞬時角速度であるから、回転角αの基点を、前記中心点とする。

尚、最後まで正転してエンジン１０１が停止した場合には、図９に示すように、前記中心点から正転方向に回転角αだけ回転した位置をエンジン１０１の停止位置とし、停止直前にエンジン１０１が逆転した場合には、図１０に示すように、前記中心点から逆転方向に回転角αだけ回転した位置をエンジン１０１の停止位置として検出する。
カウンタＣの値に基づき、クランクシャフト１２０の停止位置を検出する場合、例えば、カウンタＣ＝４であれば、ピストンの上死点ＴＤＣで停止したと判断することになるが、実際には、上死点ＴＤＣから１０deg未満の角度だけ回転している場合があり、係る１０deg未満の回転を検出できない。

これに対し、ステップＳ６０８では、停止直前での単位角パルス信号ＰＯＳの周期ＴＰＯＳから求めた角速度Ｎ、更に、該角速度から求めた角加速度ΔＮから、最後に求めた角速度Ｎ２が零にまで低下するのに要する角度αを求めるので、１０deg未満の回転を推定でき、単位角パルス信号ＰＯＳ間での停止位置を検出できる。
ステップＳ６０８で求めたエンジン１０１の停止位置は、最終的なカウンタＣの値と共に記憶され、アイドルストップ状態からエンジン１０１を再始動させる場合には、ステップＳ６０８で求めた停止位置のデータに基づき、燃料噴射の開始タイミングなどを判断する。

前述のように、ステップＳ６０８では、単位角パルス信号ＰＯＳの発生間隔角度（１０deg）よりも小さい精度で停止位置を検出するので、再始動時における燃料噴射を高精度に制御でき、再始動の応答性などを向上させることができる。
但し、イグニションスイッチ１２４のオフ操作によってエンジン１０１が停止される場合には、クランクシャフト１２０の停止位置と、再始動時におけるクランクシャフト１２０の回転位置にずれが生じる場合があるので、係る再始動時には、前記停止位置のデータ及び停止時におけるカウンタＣの値を用いずに、単位角パルス信号ＰＯＳの欠落領域（基準クランク角位置）の検出を待って、カウンタＣのカウントアップによる回転位置の検出を開始させることが好ましい。

上記実施形態では、２つの周期Ｔ１，Ｔ２を用いてそれぞれに算出した２つの角速度Ｎ１、Ｎ２を用いて、回転角αの算出に用いるΔＮを求めたが、３つ以上の周期ＴＰＯＳから、時間的離散値である３つ以上の角速度Ｎを求め、これらの角速度Ｎのデータから角速度Ｎの変化特性を判断し、回転角αの算出に用いるΔＮを設定することができる。
また、回転角αの演算において、係数Ｋ１と係数Ｋ２とのいずれか一方を用いても良いし、又は、係数Ｋ１及び係数Ｋ２を用いずに回転角αを演算させても良く、更に、係数K１，K２でΔNを補正する代わりに、回転角α＝Ｎ２／ΔＮとして求めた回転角αを補正してもよい。

また、係数Ｋ１，Ｋ２に代えて、ΔＮ又は回転角αの増減補正値を設定し、該増減補正値によってΔＮ又は回転角αを補正することができる。
また、単位角パルス信号ＰＯＳの周期は１０degに限定されず、また、単位角パルス信号ＰＯＳが欠落なく一定の角度間隔で出力される信号であっても良い。単位角パルス信号ＰＯＳを欠落なく出力させる回転センサを用いる場合には、別途、基準クランク角位置を検出するための基準角センサを設け、この基準角センサが出力するパルス信号に基づき検出した基準クランク角位置でカウンタＣをリセットさせるようにすればよい。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの停止位置検出装置において、
前記パルス信号の周期から角速度を演算し、該角速度の時間的離散値から、単位角度当たりの角速度の低下速度を算出し、停止直前に計測した周期から演算した角速度と、前記低下速度とから、前記回転角を演算するエンジンの停止位置検出装置。
上記発明によると、単位角度当たりの角速度の低下速度と、停止直前に計測した周期から演算した角速度とから、角速度が０になるまでの回転角を求めることができ、前記角速度を示した回転位置と前記回転角とから停止位置を検出できる。

（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの停止位置検出装置において、
エンジンの温度が低いほど、前記回転角を小さく変更するエンジンの停止位置検出装置。
上記発明によると、エンジン温度が低くエンジンフリクションが大きい場合には、エンジンが停止し易くなるので、回転角を小さく変更し、フリクションによる停止位置の変化に対応する。

（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの停止位置検出装置において、
前記パルス信号が設定角度位置で欠落を生じるように前記回転センサが設定され、前記欠落部分を基準として、前記パルス信号の発生数を計数し、該計数値に基づき求めた回転位置と前記回転角とから停止位置を検出するエンジンの停止位置検出装置。
上記発明によると、パルス信号を一部で欠落させることで、１つのセンサ信号から基準位置の検出と、単位角の回転とを検出することができ、基準位置からのパルス信号の発生数は、基準位置からの回転角を示し、そのときの回転位置を検出することができる。

１０１…内燃機関、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１７…クランク角センサ（回転センサ）、１２０…クランクシャフト、１３３…カムセンサ、１３４…カムシャフト

Claims (3)

1. エンジンの出力軸の正転と逆転とで異なるパルス信号を出力する回転センサを備えたエンジンにおける停止位置検出装置であって、
   前記パルス信号の周期の変化と、前記出力軸の回転方向と、前記パルス信号が示す回転位置とに基づき、前記出力軸の回転が停止するまでの回転角を求め、エンジンの停止直前に出力されたパルス信号とその前のパルス信号とで挟まれる角度領域の中心点から前記回転角だけ回転した位置を前記出力軸の停止位置として求める、エンジンの停止位置検出装置。
2. エンジンの出力軸の正転と逆転とで異なるパルス信号を出力する回転センサを備えたエンジンにおける停止位置検出装置であって、
   前記パルス信号の周期の変化と、前記出力軸の回転方向と、圧縮上死点の間における位置とに基づき、前記出力軸の回転が停止するまでの回転角を求め、前記回転角と前記パルス信号が示す回転位置とから前記出力軸の停止位置を求める、エンジンの停止位置検出装置。
3. 圧縮上死点から次の気筒の圧縮上死点までの間で、前半で前記回転角を小さく変更し、後半で前記回転角を大きく変更する、請求項２記載のエンジンの停止位置検出装置。

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