JP2007092549A - 内燃機関の停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関停止時にクランク軸を目標停止範囲内に精度良く停止させることが可能な内燃機関の停止制御装置を提供する。
【解決手段】所定の機関停止条件が満たされた場合にエンジン１の燃焼を停止させる停止制御装置において、ＥＣＵ１００は、エンジン１の少なくとも一つの気筒２の膨張行程に設定された所定のクランク角度範囲におけるエンジン１の回転数を取得するとともにエンジン１の停止時にクランク軸１２を停止させる目標停止範囲に基づいてエンジン１の燃焼停止を判定する判定回転数範囲を設定し、所定の機関停止条件が満たされ、かつ取得された回転数が前記判定回転数範囲内であると判断した場合に、以降のエンジン１の燃焼を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の停止制御装置に関する。

クランク軸を所定のクランク角度位置で停止させるため、内燃機関を停止させる際に内燃機関が有する慣性エネルギを一定にすべくモータジェネレータにより所定のタイミングで回転数を一定にする停止制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。

特開２００４−２６３５６６号公報 特開２００４−２３２５３９号公報 特表２００３−５１７１３４号公報

レシプロ式内燃機関の回転数は吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各行程で構成される一燃焼サイクル内においても変動しているが、従来の停止制御装置ではこのような一燃焼サイクル中の回転数変動が考慮されていないので、クランク軸の停止位置にばらつきが生じるおそれがある。

そこで、本発明は、機関停止時にクランク軸を目標停止範囲内に精度良く停止させることが可能な内燃機関の停止制御装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の停止制御装置は、所定の機関停止条件が満たされた場合に内燃機関の燃焼を停止させる内燃機関の停止制御装置において、前記内燃機関の少なくとも一つの気筒の膨張行程に設定された所定のクランク角度範囲における前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、前記内燃機関の停止時に前記内燃機関のクランク軸を停止させる目標停止範囲に基づいて前記内燃機関の燃焼停止を判定する判定回転数範囲を設定する判定回転数範囲設定手段と、前記所定の機関停止条件が満たされ、かつ前記回転数取得手段により取得された回転数が前記判定回転数範囲内であると判断した場合に、以降の前記内燃機関の燃焼を停止させる機関停止手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の停止制御装置によれば、膨張行程に設定された所定のクランク角度における回転数に基づいて燃焼の停止を判定するので、クランク軸の停止位置のばらつきを抑制できる。また、膨張行程において回転数が最大回転数（以降、ピーク回転数と記述することもある。）に達した以降は次の膨張行程までクランク軸にクランク軸を加速させる力が作用しないので、このように膨張行程の回転数に基づいて燃焼の停止を判定することにより、クランク軸を停止させている停止過程にクランク軸に対して作用する外乱を抑えることができる。そのため、クランク軸を目標停止範囲内に精度良く停止させることができる。

本発明の停止制御装置の一形態は、前記所定のクランク角度範囲として、前記内燃機関の膨張行程において前記内燃機関の回転数が最大になるクランク角度を含むクランク角度範囲が設定され、前記機関停止手段は、前記所定の機関停止条件が満たされ、かつ前記回転数取得手段により取得された回転数の最大値が前記判定回転数範囲内であると判断した場合に、以降の前記内燃機関の燃焼を停止させてもよい（請求項２）。この場合、内燃機関の燃焼を停止させる直前のピーク回転数をほぼ揃えることができる。一般的に内燃機関の回転数は内燃機関の慣性エネルギと相関しているので、このようにピーク回転数を揃えることで、内燃機関の燃焼を停止させる直前の内燃機関の最大慣性エネルギを揃えることができる。そのため、クランク軸を目標停止範囲内にさらに精度良く停止させることができる。

本発明の停止制御装置の一形態において、前記内燃機関は複数の気筒を有し、前記回転数取得手段は、前記複数の気筒のなかから予め設定した特定気筒の膨張行程に設定された所定のクランク角度範囲において前記内燃機関の回転数を取得してもよい（請求項３）。
複数の気筒を有する内燃機関では、筒内の圧縮圧力やフリクションなどが各気筒で異なる。これらのパラメータは、内燃機関の停止過程においてクランク軸に反力として作用し、回転数変化に影響を与える。すなわち、内燃機関が停止するまでの停止過程における回転数変化は燃焼停止を判定した気筒によって互いに異なる。そこで、複数の気筒のなかから特定気筒を設定し、この特定気筒の膨張行程の回転数を用いて燃焼の停止を判断することで、内燃機関の停止過程における回転数変化のばらつきを抑えることができる。そのため、クランク軸の停止位置のばらつきを抑制し、クランク軸をさらに精度良く目標停止範囲内に停止させることができる。

本発明の停止制御装置の一形態において、前記判定回転数範囲設定手段は、前記内燃機関のアイドル回転数範囲と少なくとも一部が重なるように前記判定回転数範囲を設定してもよい（請求項４）。この場合、アイドル運転状態から内燃機関を停止させることができる。そのため、例えばアイドル運転時に内燃機関を停止させる、いわゆるアイドルストップ制御を備えた内燃機関に本発明を適用することで、速やかに内燃機関を停止させることができる。

本発明の停止制御装置の一形態において、前記機関停止手段は、前記所定の機関停止条件が満たされた後、前記回転数取得手段により取得される回転数が前記判定回転数範囲内に調整されるように前記内燃機関の運転状態を制御する運転状態変更手段を備えていてもよい（請求項５）。この場合、燃焼停止の判定に使用される回転数を判定回転数範囲内に速やかに調整することができる。そのため、内燃機関を速やかに停止させることができる。

この形態において、前記判定回転数範囲設定手段は、前記判定回転数範囲の上限値を前記内燃機関のアイドル回転数範囲の下限値よりも低く設定してもよい（請求項６）。この場合、所定の機関停止条件が満たされると、内燃機関の回転数がアイドル回転数範囲よりもさらに下げられ、内燃機関の回転数が判定回転数範囲の上限値に達した時点で燃焼の停止の判断が行われる。このように内燃機関の燃焼を停止させるか否かの判断を判定回転数範囲の上限値において確実に行わせることで、燃焼を停止させるか否かの判断に使用される回転数のばらつきを抑えることができる。また、このように判定回転数範囲を設定することにより、回転数の判定から内燃機関の停止までの時間を短くすることができるので、クランク軸を停止させている停止過程にクランク軸に作用する外乱を抑制できる。そのため、クランク軸をさらに精度良く目標停止範囲に停止させることができる。

本発明の停止制御装置の一形態は、前記内燃機関が停止した際に前記クランク軸が実際に停止した実停止位置を取得する実停止位置取得手段と、前記実停止位置が前記目標停止範囲外の場合、前記実停止位置に基づいて前記目標停止範囲と前記判定回転数範囲との関係を修正する学習手段と、をさらに備えていてもよい（請求項７）。この場合には、目標停止範囲と判定回転数範囲との関係に内燃機関の個体差や経年変化によるずれが生じたとしても、実停止位置に基づいてその関係を修正することにより、個々の内燃機関の実態をその関係に反映させることができる。そのため、クランク軸を目標停止範囲内に停止させる精度を向上させることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、膨張行程に設定された所定のクランク角度における回転数に基づいて燃焼の停止を判定するので、クランク軸の停止位置のばらつきを抑制し、クランク軸を目標停止範囲内に精度良く停止させることができる。

図１は、本発明の停止制御装置が組み込まれた内燃機関の要部を示している。図１の内燃機関は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、４つの気筒（図１では１つのみを示す。）が一列に並べられた、いわゆる直列４気筒のレシプロ式内燃機関（以下、エンジンと呼ぶことがある。）１として構成されている。なお、４つの気筒には、＃１〜＃４の気筒番号を付して区別する。エンジン１の各気筒２には、それぞれピストン３が往復動自在に挿入される。各気筒３の開口部はシリンダヘッド４にて閉じられ、各気筒２には気筒２の壁面とピストン３とシリンダヘッド４とによって燃焼室５がそれぞれ形成される。各燃焼室５には、吸気を取り込むための吸気通路６と、燃焼室５から排気を所定の排気位置まで導くための排気通路７とが接続される。各燃焼室５には、これら通路６、７を燃焼室５に対して開閉するための吸気弁８及び排気弁９と、燃焼室５内の燃料混合気に点火するための点火プラグ１０とがそれぞれ設けられている。各ピストン３の往復運動はコンロッド１１を介してクランク軸１２に伝達され、クランク軸１２を回転させる。吸気通路６には吸気量調整用のスロットルバルブ１３と燃料噴射弁１４とが設けられ、排気通路７には排気の空燃比に対応した信号を出力する空燃比センサ１５が設けられている。

エンジン１には、クランク軸１２の回転位置（クランク角）を検出するためのクランク角検出装置２０が設けられている。クランク角検出装置２０は、クランク軸１２と一体回転するロータ２１と、ロータ２１の外周と対向するように配置されたクランク角センサ２２とを備えている。ロータ２１の外周には、周方向に所定の間隔、例えば１０°間隔で凸部（不図示）が設けられており、クランク角センサ２２はこれら凸部の検出に応答して検出信号を出力する。また、周知のようにロータ２１の外周には、クランク軸１２の基準位置を示すための基準位置指示部（不図示）が設けられている。

クランク角センサ２２の出力信号はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）１００に入力される。ＥＣＵ１００は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備え、そのＲＯＭに記録された種々のプログラムを実行してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン１の負荷などに応じてエンジン１に供給すべき燃料量を決定し、この決定した燃料量が供給されるように燃料噴射弁１４の動作を制御する。この他、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ２２の出力信号に基づいて各燃焼室５内の燃料をそれぞれ適切な時期に燃焼させるべく点火プラグ１０の点火時期を制御したり、燃焼に必要な吸気が燃焼室５に供給されるようにスロットルバルブ１３の開度を調整する。なお、これらの具体的な制御方法は、周知のものと同様でよく、ここでは詳細を省略する。

また、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ２２から出力される検出信号の時間間隔を検出し、３０°ＣＡ（クランク角度を意味する。）毎のエンジン１の回転数を算出する。図２（ａ）は、アイドル運転時にＥＣＵ１００によって算出された３０°ＣＡ毎のエンジン１の回転数の時間変化の一例を示した図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の時間Ｔの範囲を拡大して示した図である。なお、図２（ｂ）に拡大して示した時間Ｔの範囲は、ある気筒２の膨張行程の後半から次の気筒２の膨張行程の期間に相当する。図２（ａ）に示したように各気筒２の膨張行程においてクランク軸１２にクランク軸１２を回転させる力が伝達されるので、各気筒２の膨張行程においてエンジン１の回転数が上昇している。図２（ｂ）に拡大して示したように、エンジン１の回転数は、各膨張行程における上死点（ＴＤＣ）〜上死点後３０°ＣＡ（以後、３０°ＡＴＤＣと記述することもある。）のクランク角度範囲から上昇し、上死点後６０°ＣＡ〜９０°ＣＡ（６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣ）のクランク角度範囲において最大となる。すなわち、各気筒２の燃焼サイクルにおいて膨張行程の６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲にて回転数がピーク回転数になる。その後、回転数は徐々に低下し、次の気筒２の膨張行程において再度上昇する。なお、実際のエンジン１の回転数は図２（ｂ）の６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲内に含まれるクランク角度において最大になるが、本発明ではクランク角度センサ２２の出力信号に基づいて３０°ＣＡ毎のエンジン１の回転数を算出するので、６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲における回転数を最大回転数、すなわちピーク回転数と呼ぶ。なお、以降、このエンジン１の回転数がピーク回転数になる膨張行程の６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲をピーク回転数クランク角度範囲と記述することもある。

上述した制御の他にＥＣＵ１００は、エンジン１の運転中に所定の機関停止条件が満たされるとエンジン１の運転を停止させ、所定の再始動条件が満たされるとエンジン１を再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御をエンジン１に対して実行する。図３は、ＥＣＵ１００が、このアイドルストップ制御においてエンジン１を停止させるために実行する機関停止制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、ＥＣＵ１００の動作中に所定の周期で、ＥＣＵ１００が実行する他の制御ルーチンと並列に繰り返し実行される。

図３に制御ルーチンにおいてＥＣＵ１００は、まずステップＳ１１でエンジン１が停止しているか否か判断する。エンジン１の停止は例えばクランク角センサ２２の出力信号に基づいて判断され、この出力信号が所定時間変化しない場合すなわちクランク軸１２の回転が停止している場合にエンジン１が停止していると判断する。エンジン１が停止していると判断した場合はステップＳ１２に進み、エンジン１を停止させている途中であることを示す停止過程中フラグをオフの状態に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１が運転中であると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１の停止要求が有ったか否か判断する。ＥＣＵ１００は、この機関停止制御ルーチンとは異なる制御ルーチンによってエンジン１の運転状態を監視しており、例えば車速がゼロ、かつアイドル運転が所定時間継続した場合などに所定の機関停止条件が満たされたと判断してエンジン１の停止を要求する。エンジン１の停止要求が無いと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、エンジン１の停止要求が有ったと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ１００は停止過程中フラグがオフの状態であるか否か判断する。停止過程中フラグがオンの状態と判断した場合はステップＳ５０に進み、ＥＣＵ１００は燃料噴射弁１４及び点火プラグ１０の動作をそれぞれ停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、停止過程中フラグがオフの状態と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ１００はエンジン１の停止時にクランク軸１２を停止させる目標停止範囲に基づいて判定回転数範囲を設定する。

判定回転数範囲は、例えば図４に示したマップに基づいて設定される。図４のマップは、各気筒２の膨張行程においてエンジン１の回転数が最大となるクランク角度範囲において取得されたエンジン回転数（ピーク回転数）とそのエンジン回転数のときにエンジン１の燃焼を停止してエンジン１を停止させたときにクランク軸１２が停止するクランク角度位置（以降、停止クランク角度位置と記述することもある。）との関係を示している。なお、図２（ｂ）に示したようにエンジン１では膨張行程の６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲において回転数が最大となるので、図４の横軸にはこのクランク角度範囲のエンジン回転数が用いられる。図４に示した関係は、予め実験や数値計算などにより求めてＥＣＵ１００のＲＯＭにマップとして記憶させておく。

図４のマップでは、例えばピーク回転数Ｎ１のときにエンジン１の燃焼を停止させた（以降、燃焼カットと記述することもある。）場合、エンジン１の停止時にクランク軸１２が上死点前９０°ＣＡ（以降、９０°ＢＴＤＣと記述することもある。）の位置に停止することを示している。そのため、例えばクランク軸１２の目標停止範囲を９０°ＢＴＤＣ〜１８０°ＢＴＤＣと設定した場合、判定回転数範囲として回転数範囲Ａ１、Ａ２、Ａ３を設定することができる。なお、クランク軸１２を停止させる目標停止範囲としては、例えばエンジン始動時にエンジン１を始動し易いクランク角度範囲などが設定される。図３の制御ルーチンは、アイドルストップ制御においてエンジン１を停止させるルーチンである。そこで、判定回転数範囲として回転数範囲Ａ１、Ａ２、Ａ３のうちエンジン１のアイドル回転数範囲と重なる回転数範囲、例えば回転数範囲Ａ２を設定する。このように判定回転数範囲を設定することで、アイドル運転状態からエンジン１を停止させることができる。また、このように判定回転数範囲を設定することで、ＥＣＵ１００は本発明の判定回転数設定手段として機能する。

図３に戻って制御ルーチンの説明を続ける。判定回転数範囲の設定後、ステップＳ１６に進み、ＥＣＵ１００はクランク角センサ２２の出力信号に基づいてクランク角度及びエンジン１の回転数を取得する。なお、上述したようにエンジン１の回転数は、３０°ＣＡ毎に算出されているので、この算出された３０°ＣＡ毎の回転数を取得する。続くステップＳ１７においてＥＣＵ１００は、取得したクランク角度が膨張行程において回転数が最大となるクランク角度範囲内、すなわち膨張行程の６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲内のクランク角度であるか否か判断する。取得したクランク角度がこのクランク角度範囲内ではないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、取得したクランク角度が膨張行程の６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲内のクランク角度であると判断した場合はステップＳ１８に進み、取得したエンジン１の回転数が判定回転数範囲Ａ２内、すなわち回転数が判定回転数範囲Ａ２の下限値よりも大きく、かつ上限値未満か否か判断する。回転数が判定回転数範囲Ａ２外と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、回転数が判定回転数範囲Ａ２内であると判断した場合はステップＳ１９に進み、ＥＣＵ１００は以降のエンジン１の燃焼を停止させる。エンジン１の燃焼停止は、例えば燃料噴射弁１４からの燃料の供給を停止させたり、点火プラグ１０の点火を停止させることにより行う。また、クランク軸１２の動作とは別に吸気弁８及び排気弁９の動作を制御可能な可変動弁機構を有している場合は、吸気弁８及び排気弁９の動作を停止させてエンジン１の燃焼を停止させてもよい。次のステップＳ２０においてＥＣＵ１００は停止過程中フラグをオンの状態に切り替え、その後今回の制御ルーチンを終了する。

このようにエンジン１を停止させることで、エンジン１の燃焼を停止させる直前の一燃焼サイクル内のピーク回転数を判定回転数範囲内に揃えることができる。すなわち、エンジン１を停止させる際、エンジン１の燃焼を停止させる直前の一燃焼サイクル内の最大慣性エネルギを揃えることができる。そのため、クランク軸１２を目標停止範囲内に精度良く停止させ、機関停止時におけるクランク軸停止位置のばらつきを抑えることができる。図３の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ１００は本発明の機関停止手段として機能する。また、図３の制御ルーチンのステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を実行することにより、ＥＣＵ１００は本発明の回転数取得手段として機能する。

図５は、ＥＣＵ１００が実行する機関停止制御ルーチンの第１の変形例を示している。この制御ルーチンでは、４つの気筒２のなかから予め設定した１つの特定気筒の膨張行程に設定されたピーク回転数判定クランク角度範囲において算出されたエンジン回転数に基づいてエンジン１の燃焼を停止させるか否か判定する。そのため、図５の制御ルーチンでは、図３のステップＳ１６の処理に代わり、ステップＳ２１及びＳ２２の処理が設けられる。なお、図５の制御ルーチンにおいて図３の制御ルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１００は、ステップＳ１５まで図３の制御ルーチンと同様に処理を進める。続くステップＳ２１においてＥＣＵ１００は、クランク角センサ２２の出力信号に基づいて４つの気筒２のうち現在膨張行程にある気筒の番号、クランク角度、及びエンジン回転数を取得する。

次のステップＳ２２においてＥＣＵ１００は、取得した気筒番号に基づいて現在膨張行程にある気筒２が回転数の判定を行う特定気筒か否か判断する。なお、特定気筒は、後述する設定方法に基づいて予め設定される。取得した気筒番号が特定気筒の気筒番号ではない場合、今回の制御ルーチンを終了する。取得した気筒番号が特定気筒の気筒番号である場合はステップＳ１７に進み、以降図３の制御ルーチンと同様の処理を行う。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

特定気筒の設定方法について説明する。まず、エンジン１を停止させたときに圧縮行程にする気筒２を設定する。なお、この気筒２としては、例えば始動時にこの気筒２が最初に圧縮行程になると速やかにエンジン１を始動できる気筒２が設定される。次に、＃１〜＃４のいずれの気筒２の膨張行程におけるピーク回転数を使用してエンジン１の燃焼停止を判定すれば、この気筒２が圧縮行程となるクランク角度でクランク軸１２が停止するかを調べる。この関係は、例えば実験や数値計算などによって予め調べる。この関係により、ピーク回転数を取得すべき気筒２が判明するので、この気筒２が特定気筒として設定される。

周知のように気筒２内の圧縮圧力やフリクションなどは気筒２毎に異なるが、図５の制御ルーチンではエンジン１を停止させるときに予め設定した特定気筒の膨張行程において燃焼停止が判定されるので、エンジン１の停止過程における回転数変化のばらつきを抑えることができる。そのため、クランク軸１２の停止位置のばらつきを抑え、クランク軸１２を目標停止範囲にさらに精度良く停止させることができる。また、例えばエンジン１を速やかに始動できる気筒２が始動時に最初に圧縮行程になるようにクランク軸１２を停止させることで、エンジン１の始動性を向上させることができる。

図６は、ＥＣＵ１００が実行する機関停止制御ルーチンの第２の変形例を示している。この制御ルーチンでは、ステップＳ１６の処理とステップＳ１７の処理との間にステップＳ３１の処理を追加する点が図３の制御ルーチンと異なる。なお、図６の制御ルーチンにおいて、図３の制御ルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図６の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１００は、ステップＳ１６まで図３の制御ルーチンと同様に処理を進める。次のステップＳ３１においてＥＣＵ１００は、エンジン１の回転数が判定回転数範囲内に調整されるようにエンジン１の運転状態を制御する。ＥＣＵ１００は、例えば点火プラグ１０、スロットルバルブ１３、及び燃料噴射弁１４の動作を制御し、点火時期、吸入空気量、供給燃料量などの少なくともいずれか一つを変化させてエンジン１の運転状態を制御する。エンジン１の回転数を上昇させる場合は、例えば燃料供給量を増加させる。また、点火時期を進角させたり、吸入空気量を増加させて回転数を上昇させてもよい。一方、エンジン１の回転数を低下させる場合は、例えば燃料供給量を減少させる。また、点火時期を遅角させたり、吸入空気量を減少させて回転数を低下させてもよい。なお、ＥＣＵ１００によるこれらの機器の制御方法は、周知の方法と同様でよく、ここでの説明を省略する。その後、ステップＳ１７に進み、以降図２の制御ルーチンと同様の処理を行った後、今回の制御ルーチンを終了する。

図６の制御ルーチンによれば、所定の機関停止条件が満たされてエンジン１の停止が要求された場合、エンジン１の回転数が判定回転数範囲内に調整されるようにエンジン１の運転状態を制御するので、エンジン１を速やかに停止させることができる。なお、ＥＣＵ１００はステップＳ３１の処理を実行することで、本発明の運転状態変更手段として機能する。

また、図６の制御ルーチンによれば、エンジン１を停止させる際に回転数を判定回転数範囲内に調整するので、判定回転数範囲をアイドル回転数範囲と重なるように設定しなくてもよい。例えば、図７に回転数範囲Ａ４として示したように判定回転数範囲をアイドル回転数範囲よりも上、すなわち判定回転数範囲の下限値をアイドル回転数範囲の上限値よりも高く設定してもよい。また、図７に回転数範囲Ａ５として示したように判定回転数範囲をアイドル回転数範囲よりも下、すなわち判定回転数範囲の上限値をアイドル回転数範囲の下限値よりも低い設定してもよい。図７の回転数範囲Ａ４、Ａ５のように判定回転数範囲を設定することで、アイドル運転状態からエンジン１を停止させる場合にエンジン１の燃焼停止を毎回同じ判定回転数で判定させることができる。例えば判定回転数範囲が回転数範囲Ａ４に設定されている場合、図７の時間ＴＣにおいて機関停止要求がオンの状態に切り替わると矢印Ｃ１のように回転数が調整されるので、エンジン１の燃焼停止が回転数範囲Ａ４の下限値で毎回判定される。一方、判定回転数範囲が回転数範囲Ａ５に設定されている場合は、図７の時間ＴＣにおいて機関停止要求がオンの状態に切り替わると矢印Ｃ２のように回転数が調整されるので、エンジン１の燃焼停止が回転数範囲Ａ５の上限値で毎回判定される。このようにエンジン１の燃焼停止を毎回同じ回転数で判定することで、エンジン１の燃焼を停止させるピーク回転数のばらつきをさらに抑制できる。そのため、クランク軸１２をさらに精度良く目標停止範囲内に停止させることができる。

また、図７に回転数範囲Ａ５で示したように判定回転数範囲の上限値がアイドル回転数範囲の下限値よりも低く設定した場合、エンジン１の燃焼を停止させてからクランク軸１２が停止するまでの時間を短くすることができる。このように時間を短縮することで、クランク軸１２を停止させている停止過程にクランク軸１２に作用する外乱の影響を抑制できる。そのため、クランク軸１２をさらに精度良く目標停止範囲に停止させることができる。

図４に一例を示したピーク回転数と停止クランク角度位置との関係には、エンジン１の個体差や経年変化などによってずれが生じ、その関係が変化するおそれがある。そこで、ＥＣＵ１００は、図８に示した判定回転数範囲学習ルーチンを実行してその関係の変化を修正する。図８のルーチンは、ＥＣＵ１００の動作中に他の制御ルーチンと並列に所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は図８のルーチンを実行することにより、本発明の学習手段として機能する。

後述するように、図８の制御ルーチンでは、エンジン１の停止時にクランク軸１２が実際に停止したクランク角度位置（以降、実停止位置と記述することもある。）を検出する必要がある。そこで、クランク角センサ２２は、クランク軸１２の逆回転が検出可能、かつ低い回転数における回転数検出精度が高いものが設けられる。なお、クランク角センサ２２とは別に、このような性能を有するセンサを設けてもよい。

図８のルーチンにおいてＥＣＵ１００は、まずステップＳ４１においてエンジン１が停止したか否か判断する。エンジン１の停止は例えばクランク角センサ２２の出力信号に基づいて判断される。エンジン１が停止していない、すなわちクランク軸１２が回転していると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、エンジン１が停止していると判断した場合はステップＳ４２に進み、ＥＣＵ１００はクランク角センサ２２の出力信号に基づいて実停止位置を検出する。この処理を実行することにより、ＥＣＵ１００は本発明の実停止位置取得手段として機能する。

続くステップＳ４３においてＥＣＵ１００は、推定目標停止位置と実停止位置との差の絶対値（以降、クランク角度差と記述することもある。）が予め設定した許容値よりも大きいか否か判断する。なお、推定目標停止位置は、エンジン１の燃焼を停止させたときのピーク回転数及び図４に示したマップに基づいて算出される。本発明では、上述した機関停止制御ルーチンによってエンジン１を停止させるので、推定目標停止位置は、上述した目標停止範囲内の停止クランク角度位置となる。そのため、許容値としては、例えば目標停止範囲の上限値と推定目標停止位置との差及び目標停止範囲の下限値と推定目標停止位置との差のいずれか一方のうちの小さい方の値が設定される。クランク角度差が許容値以下、すなわち実停止位置が目標停止範囲内であると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、クランク角度差が許容値よりも大きい、すなわち実停止位置が目標停止範囲外であると判断した場合はステップＳ４４に進み、クランク角度差に基づいてピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を修正する。その後、今回のルーチンを終了する。

図９に示した一例を参照してピーク回転数と停止クランク角度位置との関係の修正方法について説明する。なお、図９の実線は修正後のピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を示し、図９の点線は修正前の関係を示している。図９の一例では、回転数Ｎ１１においてエンジン１の燃焼を停止させたとき、実停止位置が停止クランク角度位置θ１であった場合を示している。図９に点線で示した修正前の関係に基づく推定目標停止位置は停止クランク角度位置θＴとなるため、図８のルーチンによりピーク回転数と停止クランク角度位置との関係が修正される。この場合、まず推定目標停止位置θＴと実停止位置θ１との位置関係に基づき、ピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を修正する方向を決定する。図９に示した例では、実停止位置θ１が推定目標停止位置θＴよりも進んでいる、すなわち実停止位置θ１が推定目標停止位置θＴよりも上死点側に位置している。なお、図９の縦軸は、図１０に示したクランク角度のうち下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤＣ）に至るクランク角度、すなわち図１０の左側半分のクランク角度を示している。そして、図１０に矢印で示したようにエンジン１の運転時、クランク軸１２は右回りに回転するので、ある基準位置に対して上死点側の位置を進んだ位置と表現し、下死点側の位置を手前の位置と表現する。

このように実停止位置θ１が推定目標停止位置θＴよりも上死点側に位置している場合、エンジン１の燃焼を停止させたときのエンジン１の慣性エネルギが大きい、すなわちピーク回転数が高すぎたと考えられるので、ピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を図９に矢印Ｌで示したように回転数を低くする方向に修正する。次に、この修正方向にピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を移動させる。図９に点線で示した修正前の関係においては、ピーク回転数Ｎ１２のときにエンジン１の燃焼を停止させるとクランク軸１２が停止クランク角度位置θ１で停止していた。そこで、ピーク回転数Ｎ１２とピーク回転数Ｎ１１との回転数差を算出し、この回転数差の分ピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を図９に矢印Ａで示した方向に移動させる。このように修正することで、ピーク回転数と停止クランク角度位置との関係が図９に実線で示した関係に修正される。修正後の関係では、ピーク回転数Ｎ１３においてエンジン１の燃焼を停止させることにより推定目標停止位置θＴにクランク軸１２が停止する。

なお、実停止位置が推定目標停止位置よりも手前の位置、すなわち下死点側に位置していた場合は、エンジン１の燃焼を停止させたときのエンジン１の慣性エネルギが小さい、すなわちピーク回転数が低すぎたと考えられるので、ピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を図９に矢印Ｈで示したように回転数を高くする方向に修正する。

このようにピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を修正することで、その関係にエンジン１の個体差や経年変化などによるずれが生じたとしても、個々のエンジンの実態をその関係に反映させることができる。そのため、クランク軸１２の停止位置制御の精度を向上させることができる。

なお、実停止位置と推定目標停止位置とのずれが検出された場合でも、すぐにピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を修正しなくてもよい。例えば、実停止位置と推定目標停止位置とのずれが複数回検出された場合に、ピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を修正してもよい。また、過去のずれの履歴を参照してピーク回転数と停止クランク角度位置との関係を修正するか判断してもよい

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるエンジンはポート噴射型に限らず、筒内噴射型でもよい。本発明はアイドルストップ制御による停止時に限らず、イグニッションスイッチをオフにしてエンジンを停止させるときにも適用することができる。従って、本発明はアイドルストップ制御の適用対象となるエンジンに限らず、アイドルストップ制御が行われないエンジンに対しても適用することができる。

本発明が適用されるエンジンの気筒数は４気筒に限らず、また気筒の配置方式も直列式に限定されない。例えば、３、６、８、１０、１２気筒のエンジンに本発明を適用してもよいし、Ｖ型エンジンなどに本発明を適用してもよい。また、上述した形態では、膨張行程の６０°ＡＴＤＣ〜９０°ＡＴＤＣのクランク角度範囲に取得した回転数に基づいてエンジンの燃焼停止の実行を判断したが、回転数が最大になるクランク角度範囲は、エンジンの気筒数などに応じて変化する。そのため、燃焼停止の実行の判定に使用する回転数を取得するクランク角度範囲は、本発明が適用されるエンジンに応じて適宜設定される。また、エンジンの回転数を算出する間隔は３０°ＣＡ毎に限らない。例えば１０°ＣＡ毎に算出してもよい。このようにエンジンの回転数を算出する間隔を狭くすることで、エンジンの回転数をさらに精度良く取得し、エンジンの燃焼を停止させる際の慣性エネルギをさらに精度良く揃えることができる。そのため、クランク軸を目標停止範囲内にさらに精度良く停止させることができる。

膨張行程におけるピーク回転数がピーク回転数判定クランク角度範囲以外に設定された膨張行程のクランク角度範囲にて取得されたエンジンの回転数に基づいて推定できる場合、このピーク回転数判定クランク角度範囲以外の膨張行程のクランク角度範囲にて取得されたエンジン回転数に基づいてエンジンの燃焼停止の実行を判断してもよい。

本発明の停止制御装置が組み込まれたエンジンの要部を示す図。 図１のＥＣＵにより算出されたエンジンの回転数の時間変化の一例を示した図で、（ａ）はアイドル運転時における３０°ＣＡ毎のエンジンの回転数の時間変化の一例を示し、（ｂ）は（ａ）の時間Ｔの範囲を拡大して示している。 ＥＣＵが実行する機関停止制御ルーチンを示すフローチャート。 各気筒の膨張行程においてエンジンの回転数が最大となるクランク角度範囲において取得されたエンジン回転数とそのエンジン回転数のときにエンジンの燃焼を停止してエンジンを停止させたときのクランク角度位置との関係を示す図。 機関停止制御ルーチンの第１の変形例を示すフローチャート。 機関停止制御ルーチンの第２の変形例を示すフローチャート。 判定回転数範囲を設定する回転数範囲の一例を示す図。 ＥＣＵが実行する判定回転数範囲学習ルーチンを示すフローチャート。 ピーク回転数と停止クランク角度位置との関係の修正方法の一例を示す図。 図９の縦軸のクランク角度範囲を示す図。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
２ 気筒
１２ クランク軸
１００ エンジンコントロールユニット（回転数取得手段、判定回転数範囲設定手段、機関停止手段、運転状態変更手段、実停止位置取得手段、学習手段）

Claims (7)

1. 所定の機関停止条件が満たされた場合に内燃機関の燃焼を停止させる内燃機関の停止制御装置において、
   前記内燃機関の少なくとも一つの気筒の膨張行程に設定された所定のクランク角度範囲における前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段と、前記内燃機関の停止時に前記内燃機関のクランク軸を停止させる目標停止範囲に基づいて前記内燃機関の燃焼停止を判定する判定回転数範囲を設定する判定回転数範囲設定手段と、前記所定の機関停止条件が満たされ、かつ前記回転数取得手段により取得された回転数が前記判定回転数範囲内であると判断した場合に、以降の前記内燃機関の燃焼を停止させる機関停止手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
2. 前記所定のクランク角度範囲として、前記内燃機関の膨張行程において前記内燃機関の回転数が最大になるクランク角度を含むクランク角度範囲が設定され、
   前記機関停止手段は、前記所定の機関停止条件が満たされ、かつ前記回転数取得手段により取得された回転数の最大値が前記判定回転数範囲内であると判断した場合に、以降の前記内燃機関の燃焼を停止させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の停止制御装置。
3. 前記内燃機関は複数の気筒を有し、
   前記回転数取得手段は、前記複数の気筒のなかから予め設定した特定気筒の膨張行程に設定された所定のクランク角度範囲において前記内燃機関の回転数を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の停止制御装置。
4. 前記判定回転数範囲設定手段は、前記内燃機関のアイドル回転数範囲と少なくとも一部が重なるように前記判定回転数範囲を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の停止制御装置。
5. 前記機関停止手段は、前記所定の機関停止条件が満たされた後、前記回転数取得手段により取得される回転数が前記判定回転数範囲内に調整されるように前記内燃機関の運転状態を制御する運転状態変更手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の停止制御装置。
6. 前記判定回転数範囲設定手段は、前記判定回転数範囲の上限値を前記内燃機関のアイドル回転数範囲の下限値よりも低く設定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の停止制御装置。
7. 前記内燃機関が停止した際に前記クランク軸が実際に停止した実停止位置を取得する実停止位置取得手段と、前記実停止位置が前記目標停止範囲外の場合、前記実停止位置に基づいて前記目標停止範囲と前記判定回転数範囲との関係を修正する学習手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の停止制御装置。

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