JP2008163792A

JP2008163792A - 内燃機関の停止位置制御装置

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Publication number: JP2008163792A
Application number: JP2006352479A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nishigori; 貴志錦織
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】内燃機関の停止時において、出力軸を所望の姿勢で停止させ、クランク停止位置を適正化できる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の停止時に、所望のクランク停止位置で該内燃機関が停止するための機関回転数の変化に係るモデルを予め有している。そして、内燃機関の停止時における減速中に、このモデルによる目標の回転数と実際の機関回転数との差に基づいて、吸排気弁の開閉時期を制御し、出力軸の回転抵抗を制御する。このことで、内燃機関の実際の機関回転数を前記モデルによる目標の回転数に近づける。
【選択図】図５

Description

内燃機関の停止時において、出力軸を所望の位置で停止させる内燃機関の停止位置制御装置に関する。

内燃機関の停止時において、クランク停止位置が適正でないと、次回の再始動が円滑に行われなくなる場合がある。従って、近年、所望のクランク停止位置で内燃機関を精度良く停止させることができる制御が望まれている。

これに関連し、機関回転速度と各気筒の行程とに基づいて、内燃機関の停止直前に圧縮行程を迎える気筒を予測し、その気筒のバルブタイミングを可変にすることで、圧縮時に発生するトルクを制御し、停止位置を所望の位置に合わせる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、上記技術においては、最終的に圧縮行程となる気筒を予測すること自体が困難となるおそれがある。また、圧縮行程気筒のバルブタイミングで調整できるトルクの範囲が狭いという問題も生じうる。さらにバルブタイミングのみを可変とすると、バルブのオーバーラップが発生し易く、気筒内の掃気が悪化する不都合も考えられる。
特開２００６−２９２０２号公報特開２００５−１６５０５号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の停止時において、出力軸を所望の姿勢で停止させ、クランク停止位置を適正化できる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、以下の点を主要な特徴とする。すなわち、内燃機関の停止時に所望のクランク停止位置を得るための、機関回転数の減速プロファイルについての理想モデルを有している。そして、内燃機関の停止時における減速中に、このモデルによる機関回転数（以下、「モデル回転数」という。）と実際の機関回転数との差に基づいて、吸排気弁の開閉時期および／またはリフト量を制御し、減速回転中の出力軸に作用する回転抵抗を制御する。このことで、内燃機関の実際の機関回転数をモデル回転数に近づける。

より詳しくは、内燃機関の停止時において、内燃機関の出力軸を所望の位置で停止させる内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関が減速して停止するまでの該内燃機関の機関回転数の目標値を導出する目標回転数導出手段と、
内燃機関の実際の機関回転数を取得する回転数取得手段と、
前記目標回転数導出手段によって導出された機関回転数の目標値と、前記回転数取得手段によって取得された実際の機関回転数との差である停止制御時回転数差に基づいて前記内燃機関の吸気弁および／または排気弁の開閉時期および／またはリフト量を制御し、前記内燃機関の出力軸に作用する回転抵抗を、前記停止制御時回転数差が小さくなる方向に調整する回転数差低減手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、機関回転数の目標値とは、内燃機関の停止時に燃料の供給または点火がカットされてから（以下これを、「内燃機関に停止指令が出されてから」とも表現する。）内燃機関が停止するまでの間の、各時点におけるモデル回転数を意味している。そして、このモデル回転数は、仮想的に構成されたエンジンモデルを用いた演算結果に基づいたものである。従って、所定の機関回転数において内燃機関に停止指令が出されれば、機関回転数は理想的には、前記所定の機関回転数に応じたモデル回転数と略同じプロファイルに沿って減少し、内燃機関は所望のクランク停止位置において停止すると予測される。

しかし、実際には、内燃機関に停止指令が出された後の出力軸には、種々の回転抵抗が作用し、この回転抵抗は時々刻々と変化する。例えば補機類の作動状況によっても回転抵抗は大きな影響を受ける。従って、内燃機関に停止指令が出されてからの実際の機関回転数が目標値であるモデル回転数から外れてしまい、所望のクランク停止位置で内燃機関を停止することが困難な場合があった。

そこで、本発明においては、内燃機関に停止指令が出されてからの、実際の機関回転数が前記目標値から外れた場合に、吸排気弁の開閉時期および／またはリフト量を制御して、該吸排気弁が備えられた気筒におけるポンプロス、筒内圧等を変更させることとした。そして、これにより、前記出力軸に作用する回転抵抗を制御して、実際の機関回転数を前記目標値に近づけることとした。

例えば、吸排気弁の開閉時期および／またはリフト量を変更して出力軸の回転抵抗を減少させれば、内燃機関に停止指令が出されてからの実際の機関回転数の減少を抑制することができる。また、逆に回転抵抗を増加させれば、実際の機関回転数の減少を促進することができる。これにより、内燃機関に停止指令が出されてからの機関回転数を前記目標値に近づけることができる。その結果、所望のクランク停止位置を得ることが可能となる。

また、本発明においては、前記回転数差低減手段による回転抵抗の調整は排気行程を迎えた気筒において行われるようにしてもよい。

すなわち、本発明では、吸排気弁の開閉時期および／またはリフト量を制御することによって出力軸の回転抵抗を調整しているので、この調整により気筒内の空気の状態が変化する。従って、吸気行程、圧縮行程、膨張行程のいずれかにおいて回転抵抗を調整すると、後の行程における回転抵抗の調整にも影響を及ぼしてしまうおそれがある。

これに対し、排気行程において出力軸の回転抵抗の調整を行えば、当該行程の後に気筒内の空気は一旦気筒から排出されて気筒内の空気の状態がリセットされる。従って、後の行程における回転抵抗の調整には殆ど影響を及ぼさない。従って、制御自体を簡略化することができ、機関回転数をより精度よく前記目標値に近づけることができる。

また、本発明においては、前記停止制御時回転数差が所定回転数差以上の場合には、前記回転数差低減手段による回転抵抗の調整は排気行程を迎えた気筒及び吸気行程を迎えた気筒において行われるようにしてもよい。

すなわち、前記停止制御時回転数差が大きく、排気行程における出力軸の回転抵抗の調整のみでは機関回転数を前記目標値に充分に近づけられない場合がある。そのような場合には、排気行程と併せて吸気行程においても出力軸の回転抵抗の調整を行なってもよい。それにより、より確実に機関回転数を前記目標値に近づけることができる。

また、本発明においては、前記回転数差低減手段による前記回転抵抗の調整中は、前記
内燃機関におけるスロットル開度を所定開度以上の開度としてもよい。

そうすれば、吸気管内の圧力を略大気圧にすることができる。すなわち、本発明においては、吸排気弁の開閉時期および／またはリフト量を制御することによって出力軸の回転抵抗を調整するが、その際の基準となる吸気管内の圧力を一定に維持することができ、出力軸の回転抵抗の制御をより精度良く行うことができる。また、吸気管内の負圧を低減できることから、内燃機関の吸気弁と排気弁の開弁時期がオーバーラップしたとしても、排気の吸気管への逆流を抑制することができる。

また、本発明においては、前記内燃機関の停止後は、前記吸気弁は略全閉としてもよい。そうすれば、内燃機関の停止後において排気が吸気管に逆流して滞在し、次回始動時における始動性が悪化することを抑制できる。また、吸気ポート付近の温度が上昇することを抑制できるので、次回始動時に始動自着火が生じることを抑制できる。

また、本発明においては、前記吸気弁および／または排気弁の開閉時期のみを制御して前記内燃機関の出力軸に作用する回転抵抗を調整すると、前記吸気弁及び排気弁の開弁期間のオーバーラップ量が所定量以上となる場合に、併せて前記吸気弁および／または排気弁のリフト量を制御するようにしてもよい。

すなわち、吸排気弁の開閉時期とリフト量のうち、開閉時期を優先的に制御することにより出力軸の回転抵抗を調整した場合、停止制御時回転数差によっては、吸気弁と排気弁の開弁期間のオーバーラップが過剰に大きくなるおそれがある。オーバーラップが過剰に大きくなると、上述したように、次回の始動時における始動性の悪化や、始動自着火の発生に繋がるおそれがある。

そこで、本発明においては、吸排気弁の開閉時期のみを制御して前記内燃機関の出力軸に作用する回転抵抗を調整すると、吸排気弁の開弁期間のオーバーラップ量が所定量以上となる場合には、併せて吸排気弁のリフト量を制御して前記回転抵抗を調整するようにした。

そうすれば、吸気弁と排気弁の開弁期間のオーバーラップ量が過剰に大きくなることを抑制でき、次回の始動時における始動性の悪化や、始動自着火の発生を抑制することができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、内燃機関の停止時において、出力軸を所望の姿勢で停止させることができ、より確実にクランク停止位置を適正化することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のエンジンである。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。また、気筒２には、該気筒２内に形成された混合気に点火する点火栓１３が設けられている。

気筒２内上部の燃焼室には吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。また、吸気ポート４には、気筒２内に燃料を供給する燃料噴射弁１０が設けられている。

ピストン３は、コンロッド１１を介してクランクシャフト１２に接続されている。これにより、ピストン３の往復運動に伴ってクランクシャフト１２が回転する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ（電子制御ユニット）１８が併設されている。ＥＣＵ１８には、水温センサ１４およびクランクポジションセンサ１５が電気的に接続されている。水温センサ１４は内燃機関１のウォータージャケット内の冷却水の温度を検出する。クランクポジションセンサ１５はクランク角を検出する。これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１８に入力される。そして、ＥＣＵ１８は、クランクポジションセンサ１５の出力に基づいて内燃機関１の機関回転数を算出する。

また、ＥＣＵ１８には、燃料噴射弁１０および点火栓１３が電気的に接続されている。ＥＣＵ１８によってこれらが制御される。

次に図２には、本実施例における吸気弁６を開閉駆動する吸気側動弁装置２０の概略構成を示す。吸気側動弁装置２０においては、内燃機関１のクランク軸１２の動力を用いるのではなく、第１電動モータ２１ａ及び第２電動モータ２１ｂを用いて吸気弁６を開閉運動させる。なお、図２においては、＃１気筒２〜＃４気筒２までの４つの気筒２に対して備えられた吸気弁６を各々第１吸気弁６ａ〜第４吸気弁６ｄとして示している。

この吸気側動弁装置２０においては、第１電動モータ２１ａが図示しないバッテリより電流が供給されることにより回転し、第１ギア列２２ａを介して第１カム軸２３ａを回転させる。第１カム軸２３ａが回転すると、第１カム軸２３ａに設けられた＃１気筒２用の第１カム部２４ａ及び、＃４気筒用の第４カム部２４ｄが周期的に第１リフタ２５ａ及び第４リフタ２５ｄの上面を押圧する。

これにより、その第１カム部２４ａ、第４カム部２４ｄの形状に応じて第１リフタ２５ａ、第４カム部２４ｄが下降して、その下面で第１吸気弁６ａ、第４吸気弁６ｄの後端部を押し下げる。そうすると、第１吸気弁６ａ、第４吸気弁６ｄが下降し開弁する。このことによって吸気ポート４が燃焼室に対して開放される。

なお、この吸気側動弁装置２０においては、第１カム軸２３ａに対して回転可能に第２カム軸２３ｂが備えられている。この第２カム軸２３ｂは、第２電動モータ２１ｂにより、第１カム軸２３ａとは完全に独立に回転させることができ、第２カム部２４ｂ及び第３カム部２４ｃで第２リフタ２５ｂ、第３リフタ２５ｃを押圧することで、第２吸気弁６ｂ、第３吸気弁６ｃを開閉させることができる。

次に図３には、本実施例における排気側動弁装置３０の概略構成を示す。排気側動弁装置３０においては、第３電動モータ３１を用いて第１排気弁７ａ〜第４排気弁７ｄを開閉駆動する。

この排気側動弁装置３０においては、第３電動モータ３１が図示しないバッテリより電流が供給されることにより回転し、第３ギア列３２を介して第３カム軸３３を回転させる
。この第３カム軸３３に設けられた＃１気筒２用の第５カム部３４ａ〜第４気筒２用の第８カム部３４ｄが周期的に第５リフタ３５ａ〜第８リフタ３５ｄの上面を押圧する。

これにより、第５カム部３４ａ〜第８カム部３４ｄの形状に応じて第５リフタ３５ａ〜第８リフタ３５ｄが下降して、その下面で第１排気弁７ａ〜第４排気弁７ｄの後端部を押し下げる。そうすると、第１排気弁７ａ〜第４排気弁７ｄが下降し開弁する。このことによって排気ポート５が燃焼室に対して開放される。

以上のような吸気側動弁装置２０と排気側動弁装置３０を有する内燃機関１においては、内燃機関１の停止及び再始動を自動的に行う所謂アイドルストップ制御が実行されることがある。このような場合には、内燃機関１の再始動を円滑に行えることが要求される。このため、内燃機関１が停止した後のクランク軸１２の姿勢、換言するとクランク停止位置を狙いの停止位置に精度良く制御することが望ましい。

本実施例においては、ＥＣＵ１８内に仮想的に構成されたエンジンモデルが備えられており、このエンジンモデルを用いた演算結果に基づいて、内燃機関１の停止後におけるクランク軸１２が目標のクランク停止位置となるような点火カット回転数が定められる。また、ＥＣＵ１８においては、上述の点火カット回転数で点火栓１３の点火制御が停止した後の、機関回転数の減少モデルが設けられている。

すなわち、理想的には、上述の点火カット回転数において点火栓１３の点火動作が停止した後は、内燃機関１の機関回転数が上記の減少モデルに沿って減少し、クランク位置が目標のクランク停止位置となった時点で内燃機関１が完全に停止する。

しかし、内燃機関１におけるフリクションの変化や補機類の作動の状態の影響で、同じ点火カット回転数で点火制御を停止しても、クランク停止位置が目標のクランク停止位置からずれてしまう場合があった。そうすると、次回の始動時において充分な始動性とエミッションとを確保することが困難となる場合があった。

そこで、本実施例においては、上述した機関回転数の減少モデルにおける機関回転数と、実際の機関回転数との差を検出し、検出された回転数差に応じて、吸気弁６および／または排気弁７を適宜開閉することで、実際の機関回転数が減少モデル上を変化するように修正することとした。

図４には、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを点火カット前と同等とした場合の、上記減少モデルによる内燃機関１の点火カット後の機関回転数の変化と、その際の気筒２内の圧力変化及び、気筒内２の圧力に起因してクランク軸１２に作用する、回転を止める方向のトルク（以下、「空気反力トルク」という。）の変化を示す。

図４の上段は、上記の減少モデルによる機関回転数の変化を示している。ここに示すように、点火カット後は、内燃機関１の機関回転数は徐々に低下して最終的に略零となる。図４の中段は、内燃機関１の点火カット後の例えば＃１気筒の筒内圧力である。ここではクランク角が−５４０°から−３６０°の排気行程においては、空気抵抗のみがピストン３に作用するので筒内圧は略零に維持される。次に−３６０°から−１８０°の吸気行程においてはポンプロスが発生するために筒内圧力は若干の負圧の状態となる。その後、ＴＤＣ付近では気筒２内は密閉されるとともに圧縮されるので、筒内圧は上昇し膨張行程において再び低下する。

図４の下段に示す曲線は空気反力トルクである。このトルクが０より下側となる状態では、内燃機関１の機関回転数を減少させる方向にトルクが発生し、トルクが０より上側と
なる状態では、機関回転数を増加させる方向にトルクが発生する。

本実施例においては、内燃機関１の点火カット後の実際の機関回転数を検出し、検出された実際の機関回転数が図４上段の減少モデルから外れた場合に、吸気弁６と排気弁７に対して点火カット前とは異なる開閉制御を行うこととした。これにより、図４の下段に示した空気反力トルクを変化させ、実際の機関回転数を図４上段の減少モデルに近づけるようにした。

図５には、本実施例における停止位置制御ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ１８のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中の所定期間毎に実行される。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において停止位置制御が要求されているかどうか、すなわち、内燃機関１の停止の際に、クランク停止位置を目標位置とした上で停止することが要求されているかどうかが判定される。ここで停止位置制御が要求されていない場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、停止位置制御が要求されていると判定された場合にはＳ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、点火カットが行なわれたかどうかが判定される。すなわち、内燃機関１の停止指令が出され、点火栓１３の作動が停止したかどうかが判定される。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、スロットル弁１６が全開とされる。これにより、吸気管８内の圧力が略大気圧とされる。ここで、以下の制御においては、吸気弁６または排気弁７の開閉によって、吸気管８内の圧力を利用して空気反力トルクを制御する。従って、吸気管８内の圧力を一定値に維持することにより、空気反力トルクの制御の精度を向上させることができる。また、吸気管８内の圧力が略大気圧とされれば、吸気弁６と排気弁７のオーバーラップが生じた際にも、吸気管８側への排気の逆流を抑制することができる。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、電動モータ３１を制御して＃３、＃４気筒２における排気弁７ｃ、７ｄを中間開度まで開弁した上で停止させる。すなわち、この後の制御において、＃３、＃４気筒２の排気弁７ｃ、７ｄを用いて空気反力トルクの制御が迅速に行なえるための準備を行なっておく。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、全気筒２における吸気弁６ａ〜６ｄを閉弁状態で停止させる。Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、クランクポジションセンサ１５の出力信号より実際の機関回転数が取得される。Ｓ１０６の処理が終了するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては、Ｓ１０６において取得された実際の機関回転数と図４の上段に示したモデル回転数との差が閾値ＮＥ０以上かどうかが判定される。ここでＮＥ０は、実際の機関回転数とモデル回転数との差がこれ以上であると、内燃機関１のクランク停止位置が目標からずれるため、実際の機関回転数の修正が必要と判断できる閾値である。ここで実際の機関回転数とモデル回転数との差がＮＥ０より小さいと判定された場合には、空気反力トルクの変更が必要ないと判定されるのでそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、実際の機関回転数とモデル回転数との差がＮＥ０以上であると判定された場合には、空気反力トルクの変更の必要があると判断されるのでＳ１０８に進む。

Ｓ１０８においては、実際の機関回転数とモデル回転数との大小関係が判定される。ここで実際の機関回転数がモデル回転数より小さいと判定された場合には、空気反力トルクを減少させて実際の機関回転数の減少を抑制する必要があるのでＳ１０９に進む。一方、実際の機関回転数がモデル回転数より大きいと判定された場合には、空気反力トルクを増加させて実際の機関回転数の減少を促進する必要があるのでＳ１１３に進む。

Ｓ１０９に進んだ場合には、Ｓ１０９おいて、＃１及び＃２気筒２における空気反力トルクを減少させるための吸気弁６ａ、６ｂの開弁時期及び閉弁時期が導出される。具体的には、実際の機関回転数とモデル回転数との差と、吸気弁６ａ、６ｂの開弁時期及び閉弁時期との関係が格納されたマップから、今回得られた実際の機関回転数とモデル回転数との差に対応する吸気弁６ａ、６ｂの開弁時期及び閉弁時期の値が読み出されることによって導出される。なお、本実施例では、＃１及び＃２気筒２における吸気行程に相当する行程において、閉弁状態の吸気弁６ａ、６ｂを開弁することによって＃１及び＃２気筒２内の負圧を低減し、空気反力トルクを減少させる。Ｓ１０９の処理が終了するとＳ１１０に進む。

Ｓ１１０においては、Ｓ１０９において導出された吸気弁６ａ、６ｂの開弁時期及び閉弁時期に従って＃１及び＃２気筒２における吸気弁６ａ、６ｂが開閉される。このことによって＃１及び＃２気筒２における空気反力トルクが減少し内燃機関１の機関回転数の減少が抑制され、実際の機関回転数をモデル回転数に近づかせることができる。

一方、Ｓ１１３に進んだ場合には、＃３及び＃４気筒２における空気反力トルクを増加させるための排気弁７ｃ、７ｄの開弁時期及び閉弁時期が導出される。具体的には、実際の機関回転数とモデル回転数との差と、排気弁７ｃ、７ｄの開弁時期及び閉弁時期との関係が格納されたマップから、今回得られた実際の機関回転数とモデル回転数との差に対応する排気弁７ｃ、７ｄの開弁時期及び閉弁時期の値が読み出されることによって導出される。なお、本実施例では、＃３及び＃４気筒２における排気行程に相当する行程において、中間開度で開弁した状態の排気弁７ａ、７ｂを閉弁することによって＃３及び＃４気筒２内を正圧の状態とし、空気反力トルクを増加させる。Ｓ１１３の処理が終了するとＳ１１４に進む。

Ｓ１１４においては、Ｓ１１３において導出された排気弁７ｃ、７ｄの開弁時期及び閉弁時期に従って＃３及び＃４気筒２における排気弁７ｃ、７ｄが開閉される。このことによって＃３及び＃４気筒２における空気反力トルクが増加して、内燃機関１の機関回転数の減少が促進され、実際の機関回転数をモデル回転数に近づかせることができる。

Ｓ１１０またはＳ１１４の処理が終了するとＳ１１１に進む。Ｓ１１１においては、内燃機関１が完全に停止したかどうかが、クランクポジションセンサ１５の出力から判定される。ここで内燃機関１が完全に停止していない場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、内燃機関１が完全に停止していると判定された場合にはＳ１１２に進む。

Ｓ１１２においては、全気筒２における全吸気弁６ａ〜６ｄが閉弁される。そうすることにより、内燃機関１の排気が吸気管８側に流れ込むことを抑制でき、次回の始動時における始動性を向上させることができる。また、吸気ポート付近の温度が停止中に上昇することを抑制でき、次回の始動時に自着火が生じてしまうことを抑制できる。

本実施例における吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングについて、図６に示す。図６に示されるとおり、点火カット後は、全吸気弁６が閉弁状態となり、＃３、＃４気筒２の排気弁７ｃ、７ｄが中間開度まで開弁する。そして、実際の機関回転数がモデル回転数より低い場合には、吸気行程に相当する行程において＃１、＃２気筒２の吸気弁６ａ、６ｂ
が開弁し、実際の機関回転数がモデル回転数より高い場合には、排気行程に相当する行程において＃３、＃４気筒２の排気弁７ａ、７ｂが閉弁する。

以上、説明したように、本実施例においては、点火カットが行われた後の内燃機関１の実際の機関回転数とモデル回転数にずれが生じた際に、実際の機関回転数とモデル回転数の大小関係及び、ずれの大きさに応じて吸気弁６または排気弁７を開閉し、気筒２における空気反力トルクを制御して、実際の機関回転数をモデル回転数に近づけている。これによって、より正確にクランク停止位置の制御を行うことができる。

また、本実施例においては、吸気弁６または排気弁７の開閉による空気反力トルクの制御を行う前に、スロットル弁１６を全開としているために、吸気管８内の圧力を大気圧に維持することができ、この吸気管８内の圧力を用いた空気反力トルクの制御をより正確に行うことを可能としている。なお、スロットル弁１６は必ずしも全開とする必要はなく、吸気管８内の圧力が充分大気圧に近くなる開度以上に開弁すればよい。その開度は本実施例において所定開度に相当する。

さらに、本実施例においては、内燃機関１の停止後においては、全ての吸気弁６を全閉の状態とするので、気筒２に残留している排気が吸気管８側に流れ込むことを抑制でき、次回の始動時における始動性を向上させることができる。また、残留した排気の熱によって吸気ポート４付近の温度が停止中に上昇することを抑制でき、次回の始動時に自着火が生じてしまうことを抑制できる。

なお、上記の実施例においては、実際の機関回転数がモデル回転数より高い場合には排気行程に相当する行程において排気弁７の開閉時期の制御を行い、実際の機関回転数がモデル回転数より低い場合には吸気行程に相当する行程において吸気弁６の開閉時期の制御を行った。しかし、本発明の目的を達成するための制御はこれに限られない。すなわち、実際の機関回転数がモデル回転数より高い場合にクランク軸１２の回転抵抗を増加し、実際の機関回転数がモデル回転数より低い場合にクランク軸１２の回転抵抗を減少することができれば、他の行程に相当する行程において吸気弁６または排気弁７の開閉時期を制御してもよい。

なお、上記においてエンジンモデルを備え、モデル回転数を導出可能なＥＣＵ１８は、本実施例における目標回転数導出手段に相当する。また、Ｓ１０６の処理を実行するＥＣＵ１８及びクランクポジションセンサ１５は、本実施例における回転数取得手段を構成する。また、停止位置制御ルーチンを実行するＥＣＵ１８は、本実施例における回転数差低減手段に相当する。さらに、Ｓ１０７及びＳ１０８の処理における実際の機関回転数とモデル回転数との差は本実施例における停止制御時回転数差に相当する。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例においては、点火カット後においても吸気弁６及び排気弁７の作動は停止させずに、吸気弁６及び排気弁７の進角、遅角制御によって空気反力トルクの制御を行う例について説明する。

図７には、本実施例における停止位置制御ルーチン２のフローチャートを示す。以下に、実施例１で説明した停止位置制御ルーチンとの相違点についてのみ説明する。

本ルーチンにおけるＳ１０１〜Ｓ１０３及びＳ１０６〜Ｓ１０８の処理については、停止位置制御ルーチンにおける処理と同等であるので説明を省略する。また、本ルーチンにおいては停止位置制御ルーチンから、Ｓ１０４、Ｓ１０５の処理を削除している。すなわち、本ルーチンでは、点火カット後も吸気弁６及び排気弁７を停止させずに開閉を継続さ
せる。また、この時点では、点火カット前における吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを継続させている。

そして、本実施例においては、Ｓ１０８において、実際の機関回転数がモデル回転数より小さいと判定された場合には、空気反力トルクを減少させて実際の機関回転数の減少を抑制する必要があるのでＳ２０１に進む。一方、実際の機関回転数がモデル回転数より大きいと判定された場合には、空気反力トルクを増加させて実際の機関回転数の減少を促進する必要があるのでＳ２０３に進む。

Ｓ２０１においては、点火カット前における吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを継続した場合に対して空気反力トルクを減少させるための開閉タイミングの値が導出される。具体的には、実際の機関回転数とモデル回転数との差と、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングとの関係が格納されたマップから、今回得られた実際の機関回転数とモデル回転数との差に対応する開閉タイミングの値が読み出されることによって導出される。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。

Ｓ２０２においては、Ｓ２０１において導出された吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングに従って、吸気行程における吸気弁６の遅閉じ及び、排気行程における排気弁７の早開きが実行される。このことによって各気筒２における空気反力トルクが減少し、内燃機関１の機関回転数の減少が抑制される。これにより、実際の機関回転数をモデル回転数に近づかせることができる。

Ｓ２０３においては、点火カット前における吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを継続した場合に対して空気反力トルクを増加するための開閉タイミングの値が導出される。具体的には、Ｓ２０１の処理と同様、実際の機関回転数とモデル回転数との差と、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングとの関係が格納されたマップから、今回得られた実際の機関回転数とモデル回転数との差に対応する吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングの値が読み出されることによって導出される。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ２０４に進む。

Ｓ２０４においては、Ｓ２０３において導出された吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングに従って吸気弁の早閉じ及び、排気弁の遅開きが実行される。このことによって各気筒２における空気反力トルクが増加して内燃機関１の機関回転数の減少が促進され、実際の機関回転数をモデル回転数に近づかせることができる。

なお、本実施例においては、図１〜図３に示した内燃機関１及び動弁装置２０、３０を用いることを前提として説明した。しかし、動弁装置に対しては、クランク軸１２とカム軸とをベルトやチェーンを用いて連結し、クランク軸１２の回転に連動してカム軸を回転させる従来型の動弁装置と、可変動弁（Variable Valve Control）装置との組み合わせを用いても実現することができる。また、本実施例は電磁力によって吸気弁及び排気弁を直接進退運動させる電磁動弁装置を用いても実現可能である。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、点火カット後においても吸気弁６及び排気弁７の作動は停止させずに、吸気弁６及び排気弁７の進角、遅角制御によって空気反力トルクの制御を行う例であって、排気行程における排気弁７の進角、遅角制御を優先的に実施し、実際の機関回転数とモデル回転数との差が大きい場合には、吸気行程における吸気弁６の進角、遅角制御も併せて実施する例について説明する。

図８には、本実施例における停止位置制御ルーチン３のフローチャートの主要部を示す
。また、図９には、停止位置制御ルーチン３の残りの部分を示す。以下、実施例２で説明した停止位置制御ルーチン２との相違点についてのみ説明する。

本ルーチンにおけるＳ１０１〜Ｓ１０７の処理については、停止位置制御ルーチン２における処理と同等であるので説明を省略する。本ルーチンにおいてはＳ１０７において肯定判定された場合には、Ｓ１０８に進む前にＳ３０１に進む。Ｓ３０１においては、Ｓ１０６において取得された実際の機関回転数とモデル回転数との差が閾値ＮＥ１以上かどうかが判定される。ここでＮＥ１は、ＮＥ０よりは大きい値であって、実際の機関回転数とモデル回転数との差がこれより小さい場合には、排気行程における排気弁７の進角、遅角制御のみで、実際の機関回転数をモデル回転数に修正可能と判断され、一方、実際の機関回転数とモデル回転数との差がこれ以上の場合には、排気行程における排気弁７の進角、遅角制御と吸気行程における吸気弁６の進角、遅角制御とを組み合わせないと、実際の機関回転数をモデル回転数に修正することが困難と判断される閾値としての回転数差である。

ここで実際の機関回転数とモデル回転数との差がＮＥ１より小さいと判定された場合には、排気行程における排気弁７の進角、遅角制御のみで、実際の機関回転数をモデル回転数に修正可能と判断されるので、図９に示すＳ３０２に進む。一方、実際の機関回転数とモデル回転数との差がＮＥ１以上であると判定された場合には、排気行程における排気弁７の進角、遅角制御と吸気行程における吸気弁６の進角、遅角制御とを組み合わせないと、実際の機関回転数をモデル回転数に修正することが困難と判断されるのでＳ１０８に進む。

Ｓ３０２においては、Ｓ１０８と同様、実際の機関回転数とモデル回転数との大小関係が判定される。Ｓ３０２において実際の機関回転数がモデル回転数より小さいと判定された場合には、空気反力トルクを減少させて実際の機関回転数の減少を抑制する必要があるのでＳ３０３に進む。一方、実際の機関回転数がモデル回転数より大きいと判定された場合には、空気反力トルクを増加させて実際の機関回転数の減少を促進する必要があるのでＳ３０５に進む。

Ｓ３０３においては、点火カット前における排気弁７の開閉タイミングを継続した場合に対して空気反力トルクを減少させるための排気弁７の開閉タイミングの値が導出される。具体的には、実際の機関回転数とモデル回転数との差と、排気弁７の開閉タイミングとの関係が格納されたマップから、今回得られた実際の機関回転数とモデル回転数との差に対応する排気弁７の開閉タイミングの値が読み出されることによって導出される。Ｓ３０３の処理が終了するとＳ３０４に進む。

Ｓ３０４においては、Ｓ３０３において導出された排気弁７の開閉タイミングに従って、排気行程における排気弁７の早開きが実行される。このことによって各気筒２における空気反力トルクが減少し、内燃機関１の機関回転数の減少が抑制される。これにより、実際の機関回転数をモデル回転数に近づかせることができる。

Ｓ３０５においては、点火カット前における排気弁７の開閉タイミングを継続した場合に対して空気反力トルクを増加するための開閉タイミングの値が導出される。具体的には、Ｓ３０３の処理と同様、実際の機関回転数とモデル回転数との差と、排気弁７の開閉タイミングとの関係が格納されたマップから、今回得られた実際の機関回転数とモデル回転数との差に対応する排気弁７の開閉タイミングの値が読み出されることによって導出される。Ｓ３０５の処理が終了するとＳ３０６に進む。

Ｓ３０６においては、Ｓ３０５において導出された排気弁７の開閉タイミングに従って
排気弁の遅開きが実行される。このことによって各気筒２における空気反力トルクが増加して内燃機関１の機関回転数の減少が促進され、実際の機関回転数をモデル回転数に近づかせることができる。

図８における説明に戻る。Ｓ３０１において、実際の機関回転数とモデル回転数との差がＮＥ１以上であると判定され、Ｓ１０８に進んで以降の処理については、図７に示した停止位置制御ルーチン２における処理と同様の処理を行う。この部分についての詳細な説明は省略する。

以上、説明したように、本実施例においては、実際の機関回転数とモデル回転数の差がＮＥ１より小さい場合には、排気行程における排気弁７の開閉タイミングのみを変更することにより、実際の機関回転数をモデル回転数に近づけることとした。従って、排気弁７の開閉タイミングの変更によって気筒２内の空気の状態が変化したとしても、排気行程の最後には気筒２内の空気を排出してしまうので、状態の変化を逐一リセットすることができる。これにより、排気弁７の排気タイミングの変更による影響が気筒２における他の行程に及ぶことを抑制できる。

また、本実施例においては、実際の機関回転数とモデル回転数の差がＮＥ１以上の場合には、排気行程における排気弁７の開閉タイミングの変更と、吸気行程における吸気弁６の開閉タイミングの変更とを併せて実行することとした。これにより、クランク軸１２の回転抵抗をより大きく変更することができ、より確実に実際の機関回転数をモデル回転数に近づけることができる。なお、本実施例においてＮＥ１は、所定回転数差に相当する。

次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例においては、点火カット後においても吸気弁６及び排気弁７の作動は停止させずに、吸気弁６及び排気弁７の進角、遅角制御と、リフト量の変更との組合せによって空気反力トルクの制御を行う例について説明する。なお、本実施例における動弁装置には図示しないリフト量可変機構が備えられており、吸気弁６及び排気弁７のリフト量が変更可能となっている。

図１０には、本実施例における停止位置制御ルーチン４のフローチャートを示す。以下に、実施例１で説明した停止位置制御ルーチンとの相違点についてのみ説明する。

本ルーチンにおけるＳ１０１〜Ｓ１０８及びＳ２０１〜Ｓ２０３の処理については、図７において説明した停止位置制御ルーチン２における処理と同等であるので説明を省略する。本ルーチンにおいては、Ｓ２０３の処理が終了するとＳ４０１に進む。

Ｓ４０１においては、Ｓ２０３において導出された吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングで、排気行程における排気弁７の開閉と吸気行程における吸気弁６の開閉を行った場合のオーバーラップ量が導出される。具体的には、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングとオーバーラップ量との関係が格納されたマップから、Ｓ２０３で導出された開閉タイミングに対応するオーバーラップ量が読み出されることによって導出される。Ｓ４０１の処理が終了するとＳ４０２に進む。

Ｓ４０２においては、Ｓ４０１で導出されたオーバーラップ量が限界オーバーラップ量ＯＬ１以上かどうかが判定される。ここでＯＬ１はオーバーラップ量がこれ以上となった場合には、内燃機関１の停止時において残留した排気が吸気管８側に逆流し、次回の始動時における始動性が悪化するおそれがあると判断される閾値としてのオーバーラップ量である。ここでオーバーラップ量がＯＬ１より小さいと判定された場合には、Ｓ２０４に進む。一方、オーバーラップ量がＯＬ１以上であると判定された場合には、図１１に示すＳ
４０３に進む。

Ｓ４０３においては、Ｓ２０３で導出された吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを実行した場合と同等の、クランク軸１２の回転抵抗の増加が得られ、且つオーバーラップ量がＯＬ１より小さくなるような、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミング補正値とリフト量の組み合わせが導出される。具体的には、実際の機関回転数とモデル回転数との差と、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミング補正値並びにリフト量との関係が格納されたマップから、今回得られた実際の機関回転数とモデル回転数との差に対応する吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミング補正値並びにリフト量の値が読み出されることによって導出される。

なお、ここにおいては、吸気弁６及び排気弁７のオーバーラップ量がＯＬ１より小さくなるようなリフト量が選ばれ、その上で、Ｓ２０３で導出された吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを実行した場合と同等の、クランク軸１２の回転抵抗の増加が得られる、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミング補正値が導出される。従って、吸気弁６及び排気弁７のリフト量を優先的に制御して、クランク軸１２の回転抵抗を調整しているとも言える。Ｓ４０３の処理が終了するとＳ４０４に進む。

Ｓ４０４においては、Ｓ４０３において導出された補正値に基づいて、排気行程における排気弁７の開閉タイミング及び吸気行程における吸気弁６の開閉タイミングが補正される。また、同じくＳ４０３において導出されたリフト量に基づいて、排気行程における排気弁７のリフト量及び吸気行程における吸気弁６のリフト量が変更される。

以上のように、本実施例においては、実際の機関回転数をモデル回転数に近づけるために、吸気弁６と排気弁７の開閉時期のみを制御すると、吸気弁６と排気弁７のオーバーラップ量がＯＬ１以上となる場合は、吸気弁６と排気弁７のリフト量を優先的に制御する。そして、吸気弁６及び排気弁７の開閉時期を補正してオーバーラップ量を減少させる。その結果、実際の機関回転数をモデル回転数に近づけることができるとともに、吸気弁６と排気弁７のオーバーラップを抑制することができる。なお、上記において限界オーバーラップ量ＯＬ１は所定量のオーバーラップ量に相当する。

なお、本実施例においては、吸気弁６と排気弁７の開閉時期のみを制御すると、吸気弁６と排気弁７のオーバーラップ量がＯＬ１以上となる場合に、吸気弁６と排気弁７のリフト量を優先的に制御することとした。これに対し、図７のＳ２０１またはＳ２０３において、吸気弁６と排気弁７の開閉タイミングとリフト量の組合せを導出し、Ｓ２０２またはＳ２０４において吸気弁６と排気弁７の開閉タイミングとリフト量の両方を制御するようにしてもよい。このような制御により、常に実際の機関回転数をモデル回転数に近づけることができるとともに、吸気弁６と排気弁７のオーバーラップを抑制することが可能となる。

本発明の実施例における内燃機関及び周辺部の概略構成を示す図である。本発明の実施例における吸気側動弁装置の概略図である。本発明の実施例における排気側動弁装置の概略図である。本発明の実施例における点火カット後の機関回転数、筒内圧力、空気反力トルクの変化を示すグラフである。本発明の実施例１における停止位置制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施例１における吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを示したタイムチャートである。本発明の実施例２における停止位置制御ルーチン２を示すフローチャートである。本発明の実施例３における停止位置制御ルーチン３の主要部を示すフローチャートである。本発明の実施例３における停止位置制御ルーチン３の残りの部分を示すフローチャートである。本発明の実施例４における停止位置制御ルーチン４の主要部を示すフローチャートである。本発明の実施例４における停止位置制御ルーチン４の残りの部分を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
４・・・吸気ポート
５・・・排気ポート
６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）・・・吸気弁
７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）・・・排気弁
８・・・吸気管
９・・・排気管
１２・・・クランク軸
１３・・・点火栓
１５・・・クランクポジションセンサ
１６・・・スロットル弁
１８・・・ＥＣＵ
２０・・・吸気側動弁装置
３０・・・排気側動弁装置

Claims

内燃機関の停止時において、内燃機関の出力軸を所望の位置で停止させる内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関が減速して停止するまでの該内燃機関の機関回転数の目標値を導出する目標回転数導出手段と、
内燃機関の実際の機関回転数を取得する回転数取得手段と、
前記目標回転数導出手段によって導出された機関回転数の目標値と、前記回転数取得手段によって取得された実際の機関回転数との差である停止制御時回転数差に基づいて前記内燃機関の吸気弁および／または排気弁の開閉時期および／またはリフト量を制御し、前記内燃機関の出力軸に作用する回転抵抗を、前記停止制御時回転数差が小さくなる方向に調整する回転数差低減手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の停止位置制御装置。
前記回転数差低減手段による回転抵抗の調整は排気行程を迎えた気筒において行われることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の停止位置制御装置。
前記停止制御時回転数差が所定回転数差以上の場合には、前記回転数差低減手段による回転抵抗の調整は排気行程を迎えた気筒及び吸気行程を迎えた気筒において行われることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の停止位置制御装置。
前記回転数差低減手段による前記回転抵抗の調整中は、前記内燃機関におけるスロットル開度を所定開度以上の開度とすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の停止位置制御装置。
前記内燃機関の停止後は、前記吸気弁は略全閉とされることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の停止位置制御装置。
前記吸気弁および／または排気弁の開閉時期のみを制御して前記内燃機関の出力軸に作用する回転抵抗を調整すると、前記吸気弁及び排気弁の開弁期間のオーバーラップ量が所定量以上となる場合に、併せて前記吸気弁および／または排気弁のリフト量を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の停止位置制御装置。