JP2004068632A

JP2004068632A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2004068632A
Application number: JP2002225950A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Uchida; 内田　岳大
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: JP4075508B2

Abstract

【課題】電動機支援のもとに始動される内燃機関の停止に際して、その出力軸の停止にかかる回転位相の制御をより高い制御性をもって実現することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】この装置は、クランク軸１３に駆動連結された電動機の機能を有するモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２０の駆動を通じて始動されるエンジン１０の停止に際し、クランク軸１３の回転位相（角度）をＭ／Ｇ２０の駆動制御を通じて所望の角度に制御する。クランク軸１３の回転角度を所望の角度で停止させるに際して、Ｍ／Ｇ制御装置３２は、モータ角センサ２７の検出信号を通じてＭ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づきＭ／Ｇ２０の駆動を制御する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機支援のもとに始動される内燃機関の停止に際して、その出力軸の停止にかかる回転位相を所望の位相に制御する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、内燃機関にあっては、運転が停止されたときにおける出力軸の回転位相（角度）によって、その始動性が変化する。そこで従来は、内燃機関の始動性をより高めるべく、機関停止に際してその出力軸の回転角度を目標とする角度、具体的には圧縮行程気筒を確実に初爆でき且つ、初爆まで最短ストロークとなるような角度で予め停止させておくようにした装置なども提案されている（例えば特開２００１−２２１１３８号公報参照）。
【０００３】
ちなみにこの装置は、機関出力軸（クランク軸）に駆動連結されるとともに内燃機関の始動に際して同出力軸を強制回転駆動する電動機（スタータモータ）と、機関出力軸の回転角度を検出するためのクランク角センサと、内燃機関及び電動機の運転を制御する制御装置とを基本的に備えている。そして、機関停止後において、上記制御装置は、上記クランク角センサの検出信号に基づいてそのときの機関出力軸の回転角度を演算し、その演算結果に基づいて上記電動機の駆動をフィードバック制御することで、機関出力軸を上記目標とする角度で停止させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、機関停止後、その出力軸の停止角度を求めて、これが上記目標とする角度になるように電動機の駆動を制御することで、確かに機関の始動性は向上される。
【０００５】
ただし、上記従来の装置の場合、上記クランク角センサによる機関出力軸の角度検出に基づき電動機の駆動を間接的にフィードバック制御する制御構造をとっている。このため、クランク角センサによる角度検出精度はもとより、上記フィードバック制御における電動機自体の応答精度等も、目標値（目標とする角度）への収束性能に大きく影響することとなり、制御性という意味では必ずしも満足のいく制御構造にはなっていない。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電動機支援のもとに始動される内燃機関の停止に際して、その出力軸の停止にかかる回転位相の制御をより高い制御性をもって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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
先ず、請求項１に記載の発明は、電動機支援のもとに始動される内燃機関の停止に際し、同機関の出力軸の回転位相を前記電動機の駆動制御を通じて所望の位相に制御する内燃機関の制御装置において、前記電動機の出力軸の回転位相を監視し、該監視する電動機出力軸の回転位相に基づき前記電動機の駆動制御を実行して前記内燃機関の出力軸の回転位相を所望の位相に制御する制御手段を備えることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、機関停止に際して機関出力軸の回転位相を電動機の駆動を通じて所望の位相に制御するにあたり、同電動機の駆動を、その出力軸の回転位相に基づいて直接的に制御することができるようになる。すなわち、電動機の駆動を制御する上で外乱となる要因が排除された制御系を用いて同電動機の駆動を制御することができるようになる。従って、機関出力軸の停止にかかる回転位相の制御をより高い制御性をもって実現することができるようになる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記所望の回転位相は、前記内燃機関の正回転方向において同機関のピストンが圧縮上死点となる直前の回転位相であることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、電動機による機関出力軸の強制回転駆動（モータリング）を開始した直後において、内燃機関の圧縮行程における燃焼室内の圧力上昇に抗して機関ピストンを上昇させるべく機関出力軸を回転駆動する時間を極力短くすることができるようになる。しかも、機関ピストンが圧縮上死点を超えた後においては、燃焼室内において高められた圧力を同ピストンを押し下げるエネルギーとして、換言すれば、機関出力軸を回転駆動させるトルクとして作用させることも可能になる。従って、モータリングの開始時において必要とされる駆動トルクを極力小さくすることができるようになる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、前記電動機の出力軸についてその回転位相を検出するレゾルバを備え、該レゾルバの出力に基づいて同電動機の出力軸の回転位相を監視することをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、電動機の回転位相についてその高精度の検出が可能になり、ひいては機関出力軸の停止にかかる回転位相の制御についてもこれをより高い制御性をもって実現することができるようになる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、前記内燃機関の稼働中に、機関出力軸の回転位相と前記電動機出力軸の回転位相との位相差に基づいて前記制御の目標とする所望の位相を学習更新する学習手段を更に備えることをその要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、例えば機関出力軸と電動機出力軸とを駆動連結する部分にすべりが生じるおそれがある構成等、それら出力軸の回転位相の関係が一義的に定まらない構成にあって、それら出力軸の位相差に基づいて制御目標とする所望の位相を学習することができるようになる。これにより、上記関係が一義的に定まらない構成であれ、電動機の駆動をその出力軸の回転位相に基づいて直接的に制御するといった制御構造を好適に実現することが可能になる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関はハイブリッド車両に搭載されてなり、前記電動機は、同ハイブリッド車両の原動機の１つとして前記内燃機関をアシストするモータジェネレータであることをその要旨とする。
【００１６】
周知のように、ハイブリッド車両が実用されている。このハイブリッド車両では、同車両に搭載された電動機（モータジェネレータ）が、車両の発進や走行に際して車載内燃機関の出力軸をモータリングする原動機として用いられる。このため、こうしたハイブリッド車両では、電動機がスタータモータとしての機能のみを発揮する通常の車両と比べて、電動機に要求される駆動トルクや、同電動機の駆動に必要な電力、同電力を賄うために必要とされるバッテリの容量が大きい。そして、現状では、こうした要件を満たす電動機やバッテリは高価であるために、可能な限り電動機の駆動トルクや消費電力を低減することで電動機やバッテリを小型化し、そのコストダウンを図りたいといった要求がある。これに対し、上記構成によれば、こうしたハイブリッド車両にあって、上記モータリングの開始時に必要とされる電動機の駆動トルクを好適に低減することができるようになる。しかも、これにより、電動機の消費電力についてもこれを好適に低減することが可能になる。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は車両に搭載された内燃機関であり、前記電動機は、該内燃機関のスタータモータであることをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、機関始動に際してスタータモータによって機関出力軸を強制回転駆動するにあたり、このとき必要とされる同スタータモータの駆動トルクを好適に低減することができるようになる。しかも、これにより、電動機によって消費される電力についてもこれを好適に低減することが可能になる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、前記車両が、前記内燃機関の自動停止、始動機能を備えた車両からなり、前記制御手段は、前記内燃機関が自動停止される都度、該機関の出力軸の回転位相を前記所望の位相とする制御を実行することをその要旨とする。
【００２０】
これも周知のように、車両の運転状態に応じて車載内燃機関を自動的に停止及び始動させる機能を有する車両が実用されている。こうした車両にあっては、頻繁に内燃機関が始動されるために、スタータモータに必要とされるトルクの低減が強く望まれる。この点、上記構成によれば、こうした車両にあって、そのスタータモータに必要とされるトルクを好適に低減することができるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置をハイブリッド車両に搭載される内燃機関に適用した一実施の形態について説明する。
【００２２】
ここでは先ず、本実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の概略構成について、図１を参照して説明する。
同図１に示されるように、車両１は、走行時の駆動力を発生させるための駆動源として、内燃機関（以下エンジン）１０と、三相交流モータからなり電動機の機能を有するモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２０とを備えている。
【００２３】
上記エンジン１０の出力軸としてのクランク軸１３には、プーリ１５が固定されている。このプーリ１５には、タイミングベルト１６を介して、Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａに固定されたプーリ１８が連結されている。
【００２４】
そして、車両１が上記エンジン１０の駆動力により走行する場合には、その駆動力（クランク軸１３の回転力）が変速機等を介して車輪（共に図示略）に伝達される。また、この際、クランク軸１３の回転力はプーリ１５に伝達され、更にタイミングベルト１６を介して上記Ｍ／Ｇ２０のプーリ１８に伝達される。このように、クランク軸１３の回転力がＭ／Ｇ２０のプーリ１８に伝達されると、Ｍ／Ｇ２０では、その回転力によって発電が行われる。すなわち、このときＭ／Ｇ２０は発電機として機能する。そして、このＭ／Ｇ２０により発電された電力は、インバータ２１を介してバッテリ（図示略）に供給され、同バッテリに蓄えられる。
【００２５】
一方、車両１がＭ／Ｇ２０の駆動力により走行する場合には、上記バッテリに蓄えられている電力がインバータ２１により調節されつつＭ／Ｇ２０に供給されることで、Ｍ／Ｇ２０の駆動力が可変制御される。そして、Ｍ／Ｇ２０の駆動力は、上記プーリ１８、タイミングベルト１６、プーリ１５といった経路を経て、上記クランク軸１３に伝達され、ひいては上記車輪に伝達される。
【００２６】
上記車両１には、その運転状態やエンジン１０の運転状態を検出するための各種のセンサが設けられている。こうしたセンサとして、例えば、上記クランク軸１３に取り付けられたパルサ（図示略）の近傍には、クランク軸１３の回転位相（回転角度）や回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）を検出するためのクランク角センサ２６が設けられている。また、Ｍ／Ｇ２０には、その出力軸２０ａの回転位相（回転角度）や回転速度（モータ回転速度ＮＭ）を検出するためのモータ角センサ２７が取り付けられている。なお、このモータ角センサ２７としては、高精度の検出が可能な周知のレゾルバが採用されている。また、本実施の形態の装置では、上記Ｍ／Ｇ２０、インバータ２１、モータ角センサ２７、及び後述するＭ／Ｇ制御装置３２により、サーボシステムが構成されている。すなわち、この装置では、上記モータ角センサ２７の検出信号に基づいて、上記Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度や回転速度が精度よく制御されるようになっている。
【００２７】
また、本実施の形態の装置は電子制御ユニット３０を備えている。そして、この電子制御ユニット３０は、上記エンジン１０やＭ／Ｇ２０（インバータ２１）等の駆動制御を通じて、車両１の運転状態を総合的に制御する。
【００２８】
この電子制御ユニット３０は、詳しくは、それぞれ例えばマイクロコンピュータ等からなるエンジン制御装置３１、Ｍ／Ｇ制御装置３２、車両制御装置３３等を備えている。
【００２９】
特に、上記エンジン制御装置３１は、上記クランク角センサ２６等、エンジン１０の運転状態を検出するための各種のセンサの検出信号を取り込んでいる。そして、それら信号に基づき各種の演算を行い、その演算結果に応じて、例えば周知の燃料噴射制御や点火時期制御等、機関制御にかかる各種制御を実行する。
【００３０】
一方、上記Ｍ／Ｇ制御装置３２は、上記モータ角センサ２７の検出信号を取り込むとともに同信号に基づいて各種の演算を実行し、その演算結果に応じた駆動信号を上記インバータ２１に出力する。これにより、上記バッテリからＭ／Ｇ２０に供給される電力、あるいはＭ／Ｇ２０で発電されてバッテリに送られる電力を調節している。
【００３１】
他方、上記車両制御装置３３は、上記各種のセンサの検出信号を取り込んでいる。そして、それら信号に基づいて各種の演算を行い、その演算結果に応じた指令信号を上記エンジン制御装置３１やＭ／Ｇ制御装置３２に出力する。すなわち、この車両制御装置３３は、車両１の運転状態を総合的に制御している。
【００３２】
ここで、ハイブリッド車両１にあっては、以下のような切実な要求がある。
上述したように、ハイブリッド車両１にあっては、同車両１に搭載されたＭ／Ｇ２０が、車両１の発進や走行に際してエンジン１０のクランク軸１３を回転駆動（モータリング）する原動機として用いられる。このため、ハイブリッド車両１では、Ｍ／Ｇがスタータモータとしての機能のみを発揮する通常の車両と比べて、Ｍ／Ｇ２０に要求される駆動トルクや、同Ｍ／Ｇ２０の駆動に必要な電力、同電力を賄うために必要とされるバッテリの容量が大きい。そして、現状では、こうした要件を満たすＭ／Ｇ２０やバッテリは高価であるために、可能な限りＭ／Ｇ２０の駆動トルクや消費電力を低減することで、Ｍ／Ｇ２０やバッテリを小型化し、そのコストダウンを図りたいといった要求がある。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、こうした要求に応えるべく、機関停止時におけるクランク軸１３の回転角度を、Ｍ／Ｇ２０の駆動制御を通じて上記モータリングを開始する際にＭ／Ｇ２０に必要とされる駆動トルクを極力小さくすることの可能な所望の位相（角度）で停止させるようにしている。
【００３４】
すなわち、こうした所望の角度でクランク軸１３を停止させておくことで、モータリングの開始時に最も大きくなるＭ／Ｇ２０の消費電力を極力小さくすることが可能になり、ひいてはＭ／Ｇ２０の小型化の実現が可能になる。また、モータリング開始時にＭ／Ｇ２０によって消費される電力の低減が図られるようにもなり、これによってバッテリの小型化についてもその実現が可能になる。更には、モータリングの開始時に上記タイミングベルト１６にかかる張力が低減されるといった効果も得られるようになり、これによってタイミングベルト１６の寿命の延長を図ったり、あるいは同タイミングベルト１６を若干強度の低いものに変更してそのコストダウンを図る等といったことも可能になる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、上記所望の角度を以下のように定めている。
図２に、上記モータリング時におけるクランク軸１３の回転角度とＭ／Ｇ２０の負荷トルクとの関係の一例を示す。
【００３６】
同図２に示されるように、モータリングに際してＭ／Ｇ２０に作用する負荷トルクは、エンジン１０の圧縮行程において大きくなる。これは、ピストンの上昇に伴って燃焼室内の圧力が上昇するために、この圧力に抗してクランク軸１３を回転駆動する必要があるからである。
【００３７】
一方、その後において上記ピストンが上死点を超えると、このときＭ／Ｇ２０に作用する負荷トルクは、負の値に転じる。これは、クランク軸１３にＭ／Ｇ２０によって駆動力を付与せずとも、クランク軸１３が自律的に回転する状態となることを意味する。これは、圧縮行程において高められた燃焼室内の圧力が、ピストンが上死点を超えた時点で、同ピストンを押し下げるエネルギーとして作用するようになるためである。
【００３８】
従って、理想的には、上記ピストンが圧縮上死点となる回転角度で上記クランク軸１３を停止させることができれば、その後においてモータリングを開始する際に、燃焼室内の圧力の上昇に抗してクランク軸１３を回転駆動する必要がなくなり、このとき必要とされる駆動トルクを極力小さくすることが可能になる。しかも、この場合には、モータリングの開始とともに上記高められた燃焼室内の圧力をその補助トルクとして作用させることも可能になる。
【００３９】
しかしながら、実際には、上記ピストンがちょうど圧縮上死点となる回転角度で、クランク軸１３を停止させることは難しい。こうした実情をふまえ、本実施の形態では、上記所望の角度として、エンジン１０の正回転方向において上記ピストンが圧縮上死点に到達する直前に相当するクランク軸１３の回転角度を設定するようにしている。
【００４０】
以下、こうしたＭ／Ｇ２０の駆動処理の具体的な処理手順について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
なお、図３に示される一連の処理は、所定時間毎の割り込み処理として、前記Ｍ／Ｇ制御装置３２により実行される。本実施の形態では、この一連の処理が、エンジン１０のクランク軸１３の回転角度を所望の角度に制御する制御手段として機能する。
【００４１】
図３に示されるように、この処理では先ず、前記車両制御装置３３から、エンジン１０を停止させる必要がある旨の信号（停止信号）が入力されているか否かが判断される（ステップＳ１０）。
【００４２】
そして、上記指令信号が入力されていないと判断される場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、例えば必要に応じて車両１を発進させるべくＭ／Ｇ２０を駆動する等といった通常のＭ／Ｇ２０の駆動制御が実行された後（ステップＳ２０）、本処理は一旦終了される。
【００４３】
一方、上記停止信号が入力されていると判断される場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、以下の処理（ステップＳ３０〜Ｓ５０）を通じて、クランク軸１３が上記所望の角度となるようにエンジン１０を停止させるべく、Ｍ／Ｇ２０の駆動が制御される。
【００４４】
すなわち先ず、Ｍ／Ｇ２０が停止している否かが判断され（ステップＳ３０）、同Ｍ／Ｇ２０が未だ停止していないと判断される場合には（ステップＳ３０：ＮＯ）、Ｍ／Ｇ２０の駆動が制御される（ステップＳ４０）。
【００４５】
なお、このときＭ／Ｇ２０は、以下のようにその駆動が制御される。
このときには、エンジン制御装置３１によってエンジン１０に対する燃料噴射動作や点火動作が停止されており、エンジン回転速度ＮＥが徐々に低下している。そして、Ｍ／Ｇ２０は、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度を下回るまでの期間、具体的にはモータ回転速度ＮＭが所定回転速度Ａを下回るまでの期間、駆動されない。その後、モータ回転速度ＮＭが所定回転速度Ａを下回ると、Ｍ／Ｇ２０は、その出力軸２０ａを前記所望の角度に対応する回転角度（目標停止角度）で停止させるべく、エンジン回転速度ＮＥを減速させる方向に作用するトルクを発生させる。そしてその後、Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度が上記目標停止角度で停止すると見込まれるタイミングで同Ｍ／Ｇ２０の駆動が停止される。
【００４６】
そして、こうした処理の後、Ｍ／Ｇ２０が停止されると（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、次に同Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度が上記目標停止角度になっているか否かが判断される（ステップＳ５０）。そして、目標停止角度になっていると判断される場合には（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、上記クランク軸１３が上記所望の角度で停止されたとして、本処理は一旦終了される。
【００４７】
一方、Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度が上記目標停止角度になっていないと判断される場合には（ステップＳ５０：ＮＯ）、上記クランク軸１３の所望の角度での停止を実現させるべく、Ｍ／Ｇ２０が再駆動される（ステップＳ５０）。
【００４８】
具体的には先ず、上記モータリングを開始してモータ回転速度ＮＭを上記所定回転速度Ａ以上の速度まで上昇させた後、同モータリングを停止する。なお、このときＭ／Ｇ２０が発生する駆動トルクは、車両１の発進時における駆動トルクと比べて、ごく小さなトルクに設定される。その後、上述した「モータ回転速度ＮＭが所定回転速度Ａを下回ったときにエンジン回転速度ＮＥを減速させる方向に作用するトルクを発生させる」といった制御を再度実行する。そしてその後、本処理は一旦終了される。すなわち、本処理では、クランク軸１３が上記所望の角度で停止されない場合であっても、同所望の角度での停止が実現されるようになるまで、上述した処理が繰り返し実行される。
【００４９】
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）エンジン１０の停止に際してそのクランク軸１３を所望の角度で停止させるにあたり、Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度を上記所望の角度に対応する目標停止角度とすべく、Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度に基づき同Ｍ／Ｇ２０の駆動を制御するようにした。これにより、Ｍ／Ｇ２０の駆動を、その出力軸２０ａの回転角度に基づいて直接的に制御することができるようになる。すなわち、Ｍ／Ｇ２０の駆動を制御する上で外乱となる要因が排除された制御系を用いて同Ｍ／Ｇ２０の駆動を制御することができるようになる。従って、クランク軸１３の停止にかかる回転角度の制御をより高い制御性をもって実現することができるようになる。
【００５０】
（２）また、上記所望の角度として、エンジン１０の正回転方向においてピストンが圧縮上死点となる直前の回転角度を設定するようにした。このため、モータリングを開始した直後において、エンジン１０の圧縮行程における燃焼室内の圧力上昇に抗してピストンを上昇させるべくクランク軸１３を回転駆動する時間を極力短くすることができるようになる。しかも、ピストンが圧縮上死点を超えた後においては、燃焼室内において高められた圧力を同ピストンを押し下げるエネルギーとして、換言すれば、クランク軸１３を回転駆動させるトルクとして作用させることも可能になる。従って、モータリングの開始時においてＭ／Ｇ２０に必要とされる駆動トルクを極力小さくすることができるようになる。
【００５１】
（３）Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度を検出するためのモータ角センサ２７として、レゾルバを採用した。このため、Ｍ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度についてその高精度の検出が可能になり、ひいてはクランク軸１３の停止にかかる回転角度の制御についてもこれをより高い制御性をもって実現することができるようになる。
【００５２】
（４）Ｍ／Ｇ２０やバッテリの小型化についての強い要望のあるハイブリッド車両１にあって、クランク軸１３の停止にかかる回転角度の制御をより高い制御性をもって実現することができるようになる。これにより、モータリングの開始時に必要とされるＭ／Ｇ２０の駆動トルクについての好適な低減を図ることができるようになる。従って、モータリングの開始時に最も大きくなるＭ／Ｇ２０の消費電力を低減することが可能になり、ひいてはＭ／Ｇ２０の小型化の実現が可能になる。また、モータリング開始時にＭ／Ｇ２０により消費される電力の低減が図られるようにもなり、これによってバッテリの小型化についてもその実現が可能になる。
【００５３】
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。
・上記実施の形態では、クランク軸１３とＭ／Ｇ２０の出力軸２０ａとを駆動連結する部材としてタイミングベルト１６を用いるようにしたが、これに代えて、通常のベルトやチェーンを用いるようにしてもよい。
【００５４】
ここで、上記実施の形態では、エンジン１０の停止に際してそのクランク軸１３を所望の角度で停止させるにあたり、Ｍ／Ｇ２０の駆動制御がモータ角センサ２７の検出信号に基づき実行される。このため、こうした駆動制御を通じてクランク軸１３を上記所望の角度で停止させるためには、クランク軸１３の回転角度とＭ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度との関係が明らかになっている必要がある。
【００５５】
ところが、クランク軸１３とＭ／Ｇ２０の出力軸２０ａとを駆動連結する部材として通常のベルトを用いる構成にあっては、クランク軸１３（プーリ１５）、あるいはＭ／Ｇ２０の出力軸２０ａ（プーリ１８）と、上記ベルトとの間に「すべり」が生じることで、上記関係が変化することがある。すなわち、こうした構成にあっては、クランク軸１３の回転角度とＭ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度との関係は、必ずしも一義的に定まる関係ではない。また、上記実施の形態のようにタイミングベルト１６を用いる構成にあっても、いわゆる「歯飛び現象」が生じることで、上記関係が変化することがある。
【００５６】
こうした不都合を解消するためには、エンジン１０の稼働中において、上記クランク軸１３の回転角度とＭ／Ｇ２０の回転角度との回転角度差に基づいて、クランク軸１３における上記所望の角度に相当するＭ／Ｇ２０の出力軸２０ａの回転角度（目標停止角度）を学習するようにすればよい。すなわちこれにより、上記各軸１３，２０ａの回転角度の関係が一義的に定まらない構成であれ、Ｍ／Ｇ２０の駆動をその出力軸２０ａの回転角度に基づいて直接的に制御するといった制御構造が実現される。
【００５７】
なお、こうした制御構造を実現するためには、その構成の一例を図４に示すように、Ｍ／Ｇ制御装置３２にクランク角センサ２６の検出信号を取り込むとともに、その検出信号に基づいて上記学習を実行するようにすればよい。また、この図４に示す構成にあっては、Ｍ／Ｇ制御装置３２が、上記所望の角度と目標停止角度との関係を学習する学習手段として機能する。
【００５８】
・上記実施の形態では、本発明を、ハイブリッド車両１に搭載されるエンジン１０に適用するようにしたがこれに限られない。本発明は、エンジン１０の停止過程、あるいは停止後の所定期間における給電が維持されるのであれば、図５にその一例を示すクランク軸１３に駆動連結される電動機としてスタータモータ４０が設けられる車両１ａに搭載されるエンジン１０にも適用することができる。こうした構成にあっても、エンジン１０の始動に際し、スタータモータ４０によってクランク軸１３を回転駆動するにあたり、このとき必要とされる同スタータモータ４０の駆動トルクを好適に低減することができるようになる。
【００５９】
また近年、車両の運転状態に応じてエンジン１０を自動的に停止及び始動させる機能を有する車両が実用されている。こうした車両にあっては、頻繁にエンジン１０が始動されるために、スタータモータ４０に必要とされるトルクの低減が強く望まれる。これに対し、こうした機能を有する車両に搭載されるエンジンに本発明を適用することで、そのスタータモータ４０に必要とされるトルクを好適に低減することができるようになる。
【００６０】
・上記実施の形態では、所望の角度として、モータリングを開始する際にＭ／Ｇ２０に必要とされる駆動トルクを極力小さくすることの可能な角度、具体的にはエンジン１０の正回転方向においてピストンが圧縮上死点となる直前の回転角度を設定するようにしたが、これに限られない。この所望の角度は、その目的に応じて、任意に変更することが可能である。この所望の角度がいかなる回転角度に設定される構成であっても、エンジン１０のクランク軸１３をその所望の角度で精度よく停止させることはできる。
【００６１】
・本発明の適用対象は、車両に搭載されたエンジンに限られない。要は、電動機の支援のもとに始動されるエンジンであって、同エンジンのクランク軸を所望の角度で停止させたいといった要求のあるエンジンであれば、本発明は適宜適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の制御装置の一実施の形態についてその概略構成を示すブロック図。
【図２】モータリング時におけるＭ／Ｇの負荷トルクとエンジンのクランク軸の回転角度との関係の一例を示すグラフ。
【図３】本実施の形態にかかるＭ／Ｇの駆動を制御する処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図４】本発明にかかる内燃機関の制御装置の他の実施の形態についてその概略構成を示すブロック図。
【図５】本発明にかかる内燃機関の制御装置の他の実施の形態についてその概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ハイブリッド車両、１０…内燃機関（エンジン）、１３…クランク軸、１５，１８…プーリ、１６…タイミングベルト、２０…モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）、２０ａ…出力軸、２１…インバータ、２２…バッテリ、２６…クランク角センサ、２７…モータ角センサ、３０…電子制御ユニット、３１…エンジン制御装置、３２…Ｍ／Ｇ制御装置、３３…車両制御装置、４０…スタータモータ。

Claims

電動機支援のもとに始動される内燃機関の停止に際し、同機関の出力軸の回転位相を前記電動機の駆動制御を通じて所望の位相に制御する内燃機関の制御装置において、
前記電動機の出力軸の回転位相を監視し、該監視する電動機出力軸の回転位相に基づき前記電動機の駆動制御を実行して前記内燃機関の出力軸の回転位相を所望の位相に制御する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記所望の回転位相は、前記内燃機関の正回転方向において同機関のピストンが圧縮上死点となる直前の回転位相である
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、前記電動機の出力軸についてその回転位相を検出するレゾルバを備え、該レゾルバの出力に基づいて同電動機の出力軸の回転位相を監視する
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御手段は、前記内燃機関の稼働中に、機関出力軸の回転位相と前記電動機出力軸の回転位相との位相差に基づいて前記制御の目標とする所望の位相を学習更新する学習手段を更に備える
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関はハイブリッド車両に搭載されてなり、前記電動機は、同ハイブリッド車両の原動機の１つとして前記内燃機関をアシストするモータジェネレータである
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関は車両に搭載された内燃機関であり、前記電動機は、該内燃機関のスタータモータである
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
前記車両が、前記内燃機関の自動停止、始動機能を備えた車両からなり、前記制御手段は、前記内燃機関が自動停止される都度、該機関の出力軸の回転位相を前記所望の位相とする制御を実行する
請求項６に記載の内燃機関の制御装置。