JP2008255862A - 内燃機関の停止制御装置及び停止制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の回転を円滑に停止させることが困難なこと。
【解決手段】イグニッションスイッチ６２がオフとされるときには、ディーゼル機関１０に対する停止指令が出されたと判断する。そしてこの際、クランク角センサ３４の検出値に基づき、クランク軸３０の回転速度の低下速度が目標低下速度となるように、燃料噴射弁２８及びスロットルバルブ１４を操作する。目標低下速度は、フライホイール３２の共振周波数帯域に対応する回転速度領域において極大とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の回転の停止制御を行う内燃機関の停止制御装置及び停止制御システムに関する。

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、イグニッションスイッチがオフとされるとき、ディーゼル機関の排気系と吸気系とを連通させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）の流路面積を拡大し、還流排気量（ＥＧＲ量）を増大させるものも提案されている。これにより、ディーゼル機関の燃焼室内の排気量が増大するために、燃焼室内での燃焼が抑制され、ひいてはディーゼル機関の停止が促進される。
特開昭５９−４３９５２号公報

ところで、ディーゼル機関の回転を急激に停止させる場合、ディーゼル機関の出力軸の回転速度が略ゼロとなるときにおける出力軸の回転角度によっては、出力軸の回転変動が顕著となる現象が生じ得ることが発明者らによって見出されている。これは、出力軸の回転角度によっては出力軸を逆方向に回転させようとする力が大きくなることなどによると考えられる。

これに対し、ディーゼル機関を停止させる際の回転速度の低下を緩やかにすると、アイドル回転速度領域よりも低回転の所定の回転速度領域において、出力軸の回転変動が顕著となることも発明者らによって見出されている。この現象は、ディーゼル機関の回転変動を抑制するために出力軸に連結されたフライホイールの共振周波数帯域に対応する回転速度領域において生じると考えられる。すなわち、フライホイールの共振周波数帯域に対応する回転速度領域は、通常、ディーゼル機関の運転時の回転速度領域を避けてアイドル回転速度領域よりも低い回転速度領域内となるように設計される。このため、ディーゼル機関の停止に際しての回転速度の低下速度が小さいと、上記回転速度領域内に滞在する時間が長くなり、ひいては出力軸の回転変動が大きくなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の回転をより円滑に停止させることのできる内燃機関の停止制御装置及び停止制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、ストローク変化に伴う回転変動を抑制する抑制手段に連結された内燃機関について、その出力軸の回転角度を検出する検出手段の検出結果を取得する手段と、前記内燃機関に対する停止指令の有無を判断する判断手段と、前記内燃機関の回転状態量についての目標値を設定する設定手段と、前記判断手段によって前記停止指令ありと判断されるとき、前記検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の実際の回転状態量を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記内燃機関の回転を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを備え、前記目標値は、前記抑制手段の共振周波数帯域に対応する前記内燃機関の回転速度領域において該回転速度の低下速度を極大とするように設定されてなることを特徴とする。

上記発明では、抑制手段の共振周波数帯域と対応する回転速度領域における回転速度の低下速度（回転速度の変化速度が負であるときに正）が極大となるように回転状態量の目標値が設定される。このため、上記回転速度領域の回転速度の低下速度が大きくなるように上記回転状態量がフィードバック制御されるため、同回転速度領域を迅速に通過することができる。このため、内燃機関の回転停止に際しての回転変動を好適に抑制することができる。しかも、本実施形態では、目標値を定めてフィードバック制御を行うことで、開ループ制御を行う場合と比較して、内燃機関の構造や上記アクチュエータ、更には抑制手段の設計変更や個体差、経年変化にかかわらず、回転変動を好適に抑制する制御を行うことができる。これに対し、開ループ制御をする場合には、アクチュエータの操作量を適合すべく煩雑な処理を行わなければならないことに加えて、上記設計変更に対しては再度の適合を要する。また、上記個体差や経年変化によって適合値が適切な値とならなくなる等、ロバスト性に乏しい。

なお、上記「極大」とは、数学における定義に準ずるものとし、「回転速度のある値の近傍で最大となること」と定義する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記目標値は、前記内燃機関の回転速度がゼロとなる近傍の領域において、前記内燃機関の回転速度の低下速度を低減させる値に設定されてなることを特徴とする。

内燃機関の出力軸の回転速度がゼロとなるときの出力軸の回転角度の値によっては、出力軸の回転速度がゼロとなる際に回転変動が生じるおそれがある。これは、出力軸の回転角度の値によってはこれを逆回転させる力が大きくなること等によると考えられる。この点、上記発明では、回転速度がゼロとなる近傍の領域において回転速度の低下速度を低減させるように目標値を設定することで、出力軸の回転速度がゼロとなるときの回転角度にかかわらず、回転変動を好適に抑制することができ、ひいては回転を円滑に停止させることができる。

請求項３記載の発明は、内燃機関の出力軸の回転角度を検出する検出手段の検出結果を取得する手段と、前記内燃機関に対する停止指令の有無を判断する判断手段と、前記内燃機関の回転状態量についての目標値を設定する設定手段と、前記判断手段によって前記停止指令ありと判断されるとき、前記検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の実際の回転状態量を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記内燃機関の回転を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを備え、前記目標値は、前記内燃機関の回転速度がゼロとなる近傍の領域において、それ以前の領域と比較して前記内燃機関の回転速度の低下速度を低減させる値に設定されてなることを特徴とする。

内燃機関の出力軸の回転速度がゼロとなるときの出力軸の回転角度の値によっては、出力軸の回転速度がゼロとなる際に回転変動が生じるおそれがある。これは、出力軸の回転角度の値によってはこれを逆回転させる力が大きくなること等によると考えられる。この点、上記発明では、回転速度がゼロとなる近傍の領域において回転速度の低下速度を低減させるように目標値を設定することで、出力軸の回転速度がゼロとなるときの回転角度の値にかかわらず、回転変動を好適に抑制することができる。しかも、回転速度がゼロとなる近傍の領域において低下速度を低減させるということは、それ以前の領域の低下速度を大きくすることができることを意味する。このため、内燃機関の回転速度の変動が特に顕著となる回転速度領域を迅速に通過させることもできる。しかも、本実施形態では、目標値を定めてフィードバック制御を行うことで、開ループ制御を行う場合と比較して、内燃機関の構造や上記アクチュエータの設計変更や個体差、経年変化にかかわらず、回転変動を好適に抑制する制御を行うことができる。これに対し、開ループ制御をする場合には、アクチュエータの操作量を適合すべく煩雑な処理を行わなければならないことに加えて、上記設計変更に対しては再度の適合を要する。また、上記個体差や経年変化によって適合値が適切な値とならなくなる等、ロバスト性に乏しい。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記目標値は、前記内燃機関の都度の回転速度における前記内燃機関の回転速度の低下速度についての値として定義されてなることを特徴とする。

上記発明では、回転速度の低下速度（負の加速度）として目標値を定義することで、低下速度についての要求に応じて簡易に目標値を設定することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記操作手段は、前記実際の回転状態量及び前記目標値の差と前記内燃機関の回転速度とに基づき前記アクチュエータの操作量を設定することを特徴とする。

上記実際の回転状態量と目標値との差が同一であったとしても、そのときの回転速度が異なる場合には、アクチュエータの操作量として適切な値は相違し得る。この点、上記発明では、アクチュエータの操作量の設定に際して、内燃機関の回転速度を加味することでアクチュエータの操作量をより適切に設定することができ、ひいては回転の停止制御をより適切に行うことができる。

なお、請求項５記載の発明は、前記操作手段により前記フィードバック制御のために用いられるアクチュエータは、前記内燃機関の出力軸に正のトルクを加えるためのアクチュエータと負のトルクを加えるためのアクチュエータとの双方を含むことを特徴とすることが望ましい。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記目標値は、規定回転速度以下の領域において定義されており、前記取得手段により前記内燃機関の停止指令が取得されるときの前記内燃機関の回転速度が前記規定回転速度よりも大きいとき、前記内燃機関の回転状態を開ループ制御する開ループ制御手段を更に備えることを特徴とする。

内燃機関の停止指令が出されるときの内燃機関の回転速度が過度に大きい場合には、上記フィードバック制御を行うことでその迅速な停止が妨げられる懸念がある。更に、回転速度が規定回転速度よりも大きい領域まで目標値を定義しなければならないという問題もある。この点、上記発明では、規定回転速度よりも大きい領域においてはオープン制御を行うことで、こうした問題を回避することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記アクチュエータには、前記内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁が含まれてなることを特徴とする。

内燃機関の停止指令に応じて直ちに燃料噴射弁による燃料の噴射を停止する場合、停止指令が出された直後における内燃機関の燃焼室に流入可能な気体量が多いときなどには、内燃機関の出力軸の回転変動が大きくなるおそれがある。このような状況下では、停止指令が出された直後であっても内燃機関の出力軸に正のトルクを加えることが望まれることがある。この点、上記発明では、停止指令が出されるときの回転停止制御のためのアクチュエータとして燃料噴射弁を用いることで、停止指令後に内燃機関の出力軸に正のトルクを加える要求が生じた場合にこれに適切に応じることができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記アクチュエータには、前記内燃機関の燃焼室に充填される気体流量を調節する流量調節手段が含まれてなることを特徴とする。

燃焼室に充填される気体流量が低減されるほど、燃焼室に気体を吸入する際のポンピングロスが増大するため、出力軸の回転を妨げる側のトルク（負のトルク）が大きくなる。この点、上記発明では、停止指令が出されるときの回転停止制御のためのアクチュエータとして流量調節手段を用いることで、停止指令後に内燃機関の負のトルクを調節することができる。

なお、請求項８記載の発明は、請求項９記載の発明によるように、前記流量調節手段は、前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節するスロットルバルブであることを特徴としてもよい。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記内燃機関の温度が規定温度以下であるとき、前記スロットルバルブが全閉状態となることを禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする。

内燃機関の温度が低いときにスロットルバルブを全閉状態とすると、吸気通路内の付着物がスロットルバルブ及び吸気通路の内壁間を接着することで、スロットルバルブが固着することがある。この点、上記発明では、内燃機関の温度が規定温度以下であるときにスロットルバルブが全閉状態となることを禁止することで、こうした問題を回避することができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、圧縮着火式内燃機関であることを特徴とする。

ディーゼル機関等、圧縮着火式内燃機関にあっては、通常、スロットルバルブが全開状態にされるなど、燃焼室への流体の流量を制限することなく燃焼制御がなされる。このため、停止指令が出された直後にあっては、燃焼室への流体の流入に制限がかけられないために、ポンピングロスが小さくなる傾向にある。そしてこの場合、直ちにフューエルカットをすると、回転変動が大きくなる傾向にある。この点、例えば請求項７の発明特定事項を備える場合には、ポンピングロスが有効に生じ始めるまで正のトルクを生成させることで、回転変動を好適に抑制することができる。

また、ディーゼル機関等にあっては、吸気通路内に付着物（通称、デポジット）が付着しやすい。このため、例えば請求項８記載の発明によるように、スロットルバルブを備える機関にあっては、機関温度が低いときにスロットルバルブを全閉状態とすると、スロットルバルブが全閉状態で固着する異常が生じるおそれがある。この点、請求項１０記載の発明によるように禁止手段を備えるなら、こうした事態を回避することができる。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１記載の内燃機関の停止制御装置と、前記操作手段により前記フィードバック制御のために用いられるアクチュエータと、前記検出手段とを備えることを特徴とする。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の停止制御装置をコモンレール式車載ディーゼル機関の停止制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、多気筒（ここでは４気筒）のディーゼル機関１０の吸気通路１２には、バタフライ弁体からなる電子制御式のスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４は、ノーマリーオープンタイプのものである。スロットルバルブ１４の近傍には、スロットルバルブ１４の開度を検出する開度センサ１６が設けられている。

吸気通路１２は、吸気バルブ１８の開動作によって、シリンダブロック２０及びピストン２２にて区画される燃焼室２４と連通される。燃焼室２４には、コモンレール２６から高圧燃料が供給される燃料噴射弁２８の先端部が突出して配置されている。これにより、燃焼室２４に燃料の噴射供給が可能となっている。

燃焼室２４に燃料が噴射されると、燃焼室２４の圧縮によって燃料が自己着火し、エネルギが発生する。このエネルギは、ピストン２２を介して、ディーゼル機関１０の出力軸（クランク軸３０）の回転エネルギとして取り出される。クランク軸３０には、クランク軸３０の回転変動を抑制するためのフライホイール３２が連結されている。このフライホイール３２は、例えばデュアルマスフライホイールとしてもよい。更に、クランク軸３０近傍には、クランク軸３０の回転角度を検出するクランク角センサ３４が設けられている。また、上記燃料の燃焼によるディーゼル機関１０の温度上昇を抑制すべく、シリンダブロック２０には、冷却水が流れている。そして、シリンダブロック２０には、この冷却水の温度を検出するための水温センサ３６が設けられている。

上記燃料噴射弁２８を介して燃料が燃焼室２４に噴射され、燃焼が生じた後、燃焼に供された気体は、排気バルブ３８の開動作によって、排気として、排気通路４０に排出される。

上記吸気バルブ１８及び排気バルブ３８は、共にクランク軸３０の回転力によって開閉駆動されるものである。すなわち、クランク軸３０の回転に伴って、吸気カム４２及び排気カム４４が回転し、これにより、吸気バルブ１８及び排気バルブ３８が開閉駆動される。なお、本実施形態では、ディーゼル機関１０として４ストロークエンジンを想定している関係上、吸気カム４２及び排気カム４４の回転周期は、クランク軸３０の回転周期の２倍となっている。

また、上記排気通路４０及び吸気通路１２には、排気通路４０内の排気を吸気通路１２に還流させるための排気還流通路（ＥＧＲ通路５０）が設けられている。また、ＥＧＲ通路５０には、その流路面積を調節するＥＧＲバルブ５２が設けられている。

電子制御装置（ＥＣＵ６０）は、ディーゼル機関１０の運転状態を検出する上記各種センサ等の検出値や、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ５８の検出値等に基づき、燃料噴射弁２８等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の回転を制御する。ＥＣＵ６０には、イグニッションスイッチ６２、メインリレー６４、給電ラインＬ１を介してバッテリＢの電力が給電されている。

ここで、メインリレー６４は、イグニッションスイッチ６２がオンされるか、信号ラインＬ２から駆動信号が入力されることで、バッテリＢと給電ラインＬ１とを短絡させる。このため、イグニッションスイッチ６２がオンとされると、メインリレー６４によってバッテリＢと給電ラインＬ１とが導通状態とされるため、ＥＣＵ６０にバッテリＢの電力が供給される。

一方、ＥＣＵ６０では、バッテリＢにより電力が供給されているときに、信号ラインＬ３を介してイグニッションスイッチ６２のオン・オフ状態を監視する。そして、イグニッションスイッチ６２がオフとされると、ＥＣＵ６０の停止の前に行なう後処理を完了するまでＥＣＵ６０への給電を継続するために、信号ラインＬ２を介してメインリレー６４に駆動信号を出力する。これにより、イグニッションスイッチ６２がオフとされた後であっても、ＥＣＵ６０において上記後処理が完了するまではバッテリＢの電力がメインリレー６４及び給電ラインＬ１を介してＥＣＵ６０に供給される。

ＥＣＵ６０では、イグニッションスイッチ６２がオフとされると、ディーゼル機関１０の停止指令が出されたと判断し、上記後処理として、ディーゼル機関１０を停止させる制御を行う。ここで、クランク軸３０の回転変動を抑制する停止制御とはいかなるものかについて考察する。

ディーゼル機関１０は、通常、スロットルバルブ１４を全開状態として燃焼制御を行う。このため、イグニッションスイッチ６２がオフとされた時であっても、スロットルバルブ１４は全開状態とされている傾向にある。こうした状況下、燃料噴射弁２８を介した燃料の噴射供給を直ちに中止すると、図２（ａ）に示すように、クランク軸の回転変動が大きくなることが発明者らによって見出されている。これは、スロットルバルブ１４が全開状態となっている場合、ピストン２２が下死点へ向けて変位する吸入行程においては、ポンピングロスが小さいために回転速度を低下させる力がほとんど働かない一方、圧縮行程においては、ピストン２２が上死点へ向けて変位する際に回転を停止させる力（負のトルク）が大きくなるために回転速度が低下するためであると考えられる。図２（ｂ）には、スロットルバルブ１４を全閉状態とした場合の回転変動を示す。この場合には、ピストン２２が下死点へ向けて変位する吸入行程におけるポンピングロスが大きいため、クランク軸３０の回転速度を低減させる力（負のトルク）が大きくなり、クランク軸３０の回転変動量が小さくなる。

ただし、イグニッションスイッチ６２がオフとされるに伴い直ちにスロットルバルブ１４を全閉状態としたとしても、吸気通路１２内の吸気が燃焼室２４に吸入されるまでの応答遅れのために、ポンピングロスが大きくなるまでには時間を要する。このため、図３に示されるように、イグニッションスイッチ６２がオフとされるタイミングに対して、燃料噴射弁２８による燃料噴射の停止タイミングを遅延させることが望まれることがある。

図３（ａ）は、イグニッションスイッチ６２の状態を示し、図３（ｂ）は、クランク軸３０の振動を示し、図３（ｃ）は、クランク軸３０の回転速度（先の図２に１点鎖線にて示したものに対応する平均回転速度）を示し、図３（ｄ）は、噴射量を示し、図３（ｅ）は、スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度θ）を示す。図示されるように、イグニッションスイッチ６２がオフされるタイミング（時刻ｔ１）に対して噴射量をゼロとするタイミング（時刻ｔ２）を遅延させることで、スロットルバルブ１４の閉弁に伴ってポンピングロスが増大するまで燃料噴射を維持することができ、ひいては回転変動を抑制することができる。

ただし、ディーゼル機関１０のストローク変化に伴うクランク軸３０の回転変動周波数がフライホイール３２の共振周波数帯域に入る時刻ｔ３〜ｔ４にかけて、図３(ｂ)に示すように、クランク軸３０の回転変動が大きくなることがある。ここで、フライホイール３２の共振周波数帯域は、ディーゼル機関１０の運転時における回転速度領域と重ならないように、アイドル回転速度領域よりも低速度領域（下端速度ＮＥ１及び上端速度ＮＥ２間の領域）となるように設定されている。このため、ディーゼル機関１０の運転時には、共振周波数帯域に対応する回転速度領域となることはないのであるが、ディーゼル機関１０の停止制御時には、クランク軸３０の回転速度が上記回転速度領域を通過する。そしてこのときの通過速度が遅い場合には、図３に示したように、クランク軸３０の振動が大きくなる。

ここで、スロットルバルブ１４を全閉状態とすることでポンピングロスを確保した後、噴射量をゼロとすることで、一気にクランク軸３０に加わる正味のトルクを負の値として増大させ、一気にクランク軸３０を停止させることも考えられる。ただし、この場合には、クランク軸３０の回転速度がゼロとなる際に回転変動が大きくなることがあることが発明者らによって見出されている。これは、クランク軸３０に加わるトルクのうちこれを逆回転させようとするトルクの大きさが、クランク軸３０の回転角度の値に応じて異なることによる。このため、回転速度がゼロとなる際の回転角度の値によっては、逆向きのトルクが大きくなるために、回転速度のハンチングが生じるおそれがある。ちなみに、この現象は、ディーゼル機関１０の気筒数が多いほど顕著に生じやすい。

以上から、ポンピングロスが十分となるタイミングで燃料噴射をカットしつつ、上記回転速度領域において回転速度の低下速度を大きくして且つクランク軸３０の回転が停止する寸前で回転速度の低下速度を低減することが望ましい。ただし、こうした制御を開ループ制御で行う場合には、スロットルバルブ１４の開度や燃料噴射量の適合のための処理が煩雑となる。また、フライホイール３２や、スロットルバルブ１４、燃料噴射弁２８の設計変更の都度、再度適合をする必要も生じる。更に、フライホイール３２等の個体差や経年変化によって、適合値が適切な値でなくなることもある。そこで、本実施形態では、ディーゼル機関１０の停止制御に際して、クランク軸３０の回転速度の低下速度ΔＮＥを目標低下速度ΔＮＥｔにフィードバック制御して且つ、目標低下速度ΔＮＥｔが、上記共振周波数帯域に対応する回転速度領域において極大となるようにする。なお、低下速度は、ディーゼル機関の負の加速度のことであり、回転速度の変化速度が負であるときに正となるように定義されている。

図４（ａ）に、本実施形態にかかる目標低下速度ΔＮＥｔの設定を示す。また、図４（ｂ）に、アイドル回転速度制御状態から、燃料噴射を停止させることにより、ディーゼル機関１０を停止させる場合の回転変動の計測値を示す。図４（ｂ）に示されるように、ディーゼル機関１０の停止に際して、回転速度の低下に伴い、回転変動量は漸増した後漸減する。このため、回転変動量のピーク値近傍の回転速度領域（下端速度ＮＥ１以上且つ上端速度ＮＥ２以下の領域）が、共振周波数帯域と対応すると考えられる。このため、この領域における目標低下速度ΔＮＥｔ（≧０）を最大とする。そして、回転速度が下端速度ＮＥ１未満となるときには、目標低下速度ΔＮＥｔを２段階で低減する。これにより、クランク軸３０の回転速度が急激にゼロとなることを回避する。

図５に、本実施形態にかかるディーゼル機関１０の停止制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、イグニッションスイッチ６２がオフとされたか否かを判断する。この処理は、ディーゼル機関１０の停止指令が出されたか否かを判断するものである。そして、イグニッションスイッチ６２がオフとされたと判断されるときには、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２においては、クランク角センサ３４の検出値に基づくディーゼル機関１０の回転速度が規定回転速度α以下であって且つ、水温センサ３６によって検出される冷却水の温度が規定温度βよりも高いか否かを判断する。この処理は、上記フィードバック制御を行うか否かを判断するためのものである。

そして、ステップＳ１２において否定判断されるときには、ステップＳ１４において、ディーゼル機関１０の停止制御をオープン制御で行う。ここで、回転速度が規定回転速度αより大きい場合とは、イグニッションスイッチ６２をオフとする前に、車両が停止しているにもかかわらずユーザがアクセルペダルを踏み込むことでディーゼル機関１０の回転速度が吹き上がった場合等を想定している。こうした場合には、イグニッションスイッチ６２をオフとした直後の回転速度はアイドル回転速度制御の回転速度よりも大きい。こうした高回転速度領域からフィードバック制御を行う場合には、高回転領域まで先の図４に示した目標低下速度ΔＮＥｔを設定しておくことの手間に加えて、クランク軸３０が停止するまでに要する時間が長時間化するおそれもある。このため、ステップＳ１４においては、回転速度を迅速に低下させるように燃料噴射停止やスロットルバルブ１４の全閉操作等によるオープン制御を行う。

また、冷却水の温度が規定温度β以下であるときには、吸気通路１２内に付着した付着物（通称、デポジット）が冷却して固化しやすい。このため、フィードバック制御によってスロットルバルブ１４が全閉操作されると、付着物によってスロットルバルブ１４と吸気通路１２の内壁とが接着され、スロットルバルブ１４が全閉状態で固着するおそれがある。そこで、こうした場合には、スロットルバルブ１４の開度が全閉とならないような開ループ制御を行う。

これに対し、上記ステップＳ１２において肯定判断されるときには、ステップＳ１６〜Ｓ２２において上記フィードバック制御を行う。すなわち、まずステップＳ１６において、クランク角センサ３４の検出値に基づく都度の回転速度に応じた目標低下速度ΔＮＥｔを算出する。ここで、回転速度は、先の図２に１点鎖線にて示したように、ストロークの変化に伴う回転変動を平均化した回転速度とすることが望ましい。

続くステップS１８においては、実低下速度ΔＮＥを算出する。ここでは、先の図２に一点鎖線にて示したストロークの変化に伴う回転変動を平均化した平均の回転速度についての低下速度を算出する。この低下速度は、例えば、１燃焼サイクルに対応する角度（４ストロークエンジンでは「７２０°」）を気筒数で除算した値の整数倍の角度領域での平均的な回転速度を算出し、隣接する領域同士の回転速度の差として算出することができる。

続くステップＳ２０では、目標低下速度ΔＮＥｔと実低下速度ΔＮＥとに基づき、スロットル開度θや噴射量を設定する。この設定には、図６に示すマップを用いる。このマップは、目標低下速度ΔＮＥｔに対する実低下速度ΔＮＥの差と、回転速度とから、噴射量とスロットル開度θｔとを定めるものである。ここで、上記目標低下速度ΔＮＥｔに対する実低下速度ΔＮＥの差のみならず、回転速度を用いるのは、上記差が同一であっても、回転速度が異なるときには、スロットル開度θｔや噴射量として適切な値が異なり得ることによる。例えば、回転速度がある程度低速となるときには、噴射量を増加させるのは適切でなく、スロットルバルブ１４のみで回転速度の低下速度を制御することが望ましい。

なお、スロットルバルブ１４の開度は、開度センサ１６の検出値をスロットル開度θｔにフィードバック制御することでなされるため、スロットル開度θｔを目標値とする。また、目標低下速度ΔＮＥｔに対する実低下速度ΔＮＥの差や噴射量についての実際の値がマップに定義されていない場合には、補間演算を行う。

先の図５に示したステップＳ１６〜Ｓ２０の処理は、ディーゼル機関１０の回転速度が略ゼロとなるまで行われる（ステップＳ２２）。そして、略ゼロとなるとき（ステップＳ２２：ＹＥＳ）や、上記ステップＳ１０において否定判断されるとき、更にはステップＳ１４の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

なお、スロットルバルブ１４はノーマリーオープンタイプのものであるため、この一連の処理を終了することで、通電が停止されると、全開状態となる。このため、上記ステップＳ２２において回転速度が略ゼロとなったと判断されてから所定時間は通電を継続することで、回転速度を確実に停止させる設定とすることが望ましい。

図７に、上記停止制御の態様を例示する。なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）は、先の図３（ａ）〜図３（ｃ）と対応している。図示されるように、本実施形態によれば、共振周波数帯域に対応する回転速度領域（下端速度ＮＥ１〜上端速度ＮＥ２）において、回転速度の低下速度ΔＮＥが大きくなるように制御される。このため、この回転速度領域を迅速に通過することができる。そして、同回転速度領域の通過後には、回転速度の低下速度が低減されるために、回転速度がゼロとなる近傍の領域における回転速度の低下速度を低減することができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）ディーゼル機関１０の回転停止制御に際して、回転速度の実低下速度ΔＮＥを目標低下速度ΔＮＥｔにフィードバック制御して且つ、共振周波数帯域に対応する回転速度領域において目標低下速度ΔＮＥｔを極大とした。これにより、フライホイール３２の設計変更等に簡易に対処することができる。また、フライホイール３２等の個体差や経年変化に対するロバスト性を向上させることもできる。

（２）目標低下速度ΔＮＥｔを、ディーゼル機関１０の回転速度がゼロとなる近傍の領域において、低減させた。これにより、回転速度が略ゼロとなる近傍の領域における回転変動を好適に抑制することができ、ひいては回転を円滑に停止させることができる。

（３）フィードバック制御の目標値を、回転速度の低下速度についての値として定義した。これにより、低下速度についての要求に応じて簡易に目標値を設定することができる。

（４）目標低下速度ΔＮＥｔ及び実低下速度ΔＮＥの差と、回転速度とに基づき、スロットル開度や噴射量を設定した。これにより、回転の停止制御をより適切に行うことができる。

（５）イグニッションスイッチ６２がオフとされるときのディーゼル機関１０の回転速度が規定回転速度αよりも大きいとき、停止制御を開ループ制御にて行った。これにより、簡易な設定にてディーゼル機関１０を迅速に停止させることができる。

（６）停止制御のためのアクチュエータとして燃料噴射弁２８を含めた。これにより、クランク軸３０に正のトルクを加える要求が生じた場合にこれに適切に応じることができる。

（７）ディーゼル機関１０の温度が規定温度β以下であるとき、スロットルバルブ１４が全閉状態となることを禁止した。これにより、停止制御に際してスロットルバルブ１４が全閉状態で固着する異常が生じることを確実に回避することができる。

（８）ディーゼル機関１０に、停止制御装置を適用した。ディーゼル機関１０は、イグニッションスイッチ６２のオフ時においてスロットルバルブ１４が全開状態である傾向にあるため、直ちに燃料噴射を停止したのでは回転変動が大きくなるおそれがある。このため、停止制御のアクチュエータとして燃料噴射弁２８を用いることが特に有効である。また、ディーゼル機関１０は、その低温時には、吸気通路１２内に付着した燃料が固化するために、スロットルバルブ１４が全閉状態に操作されると、スロットルバルブ１４の固着異常を生じやすい。このため、冷却水の温度に基づき、スロットルバルブ１４の全閉を禁止する上記（７）の作用効果を特に好適に奏することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。

図８に、本実施形態にかかる停止制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、ステップＳ３０において、イグニッションスイッチ６２がオフとされたと判断されるときには、ステップＳ３２において、回転速度が規定回転速度α以下であるか否かを判断する。この処理は、先の図５のステップＳ１２と同様の趣旨によって設けられたものである。そして、ステップＳ３２において、否定判断されるときには、ステップＳ３４において、燃料噴射弁２８を介した噴射量を直ちにゼロとすることでフューエルカット制御を行うことで、回転速度を迅速に低下させる。

一方、ステップＳ３２において、肯定判断されるときには、ステップＳ３６、Ｓ３８において、先の図５のステップＳ１６、Ｓ１８と同様の処理を行う。続くステップＳ４０においては、目標低下速度ΔＮＥｔに対する実低下速度ΔＮＥの差の比例制御によって、スロットル開度θｔ及び噴射量を設定する。ここでは、スロットル開度θｔを設定するための比例ゲインＫθ及び噴射量を設定するための比例ゲインＫｑを、それぞれ回転速度に応じて可変設定する。この際、回転速度が所定回転速度以下となるときには、噴射量の比例ゲインＫｑをゼロとすることが望ましい。

続くステップＳ４２においては、水温センサ３６によって検出される水温が規定温度βより高いか否かを判断する。この処理は、先の図５のステップＳ１２と同様の趣旨によって設けられている。そして、規定温度β以下であると判断されるときには、ステップＳ４４において、スロットル開度θｔが、規定開度θｍｉｎ未満であるか否かを判断する。この処理は、ステップＳ４０において設定されたスロットル開度θｔによって、スロットルバルブ１４の固着異常が生じ得るか否かを判断するものである。規定開度θｍｉｎは、吸気通路１２内の付着物によってスロットルバルブ１４と吸気通路１２の内壁とが接着されるおそれのある最大の開度に基づき設定される。そして、ステップＳ４４において規定開度θｍｉｎよりも小さいと判断されるときには、ステップＳ４６において、スロットル開度θｔを、規定開度θｍｉｎとする。

上記ステップＳ３４の処理が完了するときや、ステップＳ４２において肯定判断されるとき、ステップＳ４４において否定判断されるとき、更には、ステップＳ４６の処理が完了するときには、ステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８においては、回転速度が略ゼロであるか否かを判断する。そして、回転速度が略ゼロでない場合には、ステップＳ３２に戻る。これに対し、回転速度が略ゼロとなると判断されるときや、ステップＳ３０において否定判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。

このように、本実施形態では、回転速度が規定回転速度αより大きいときにはフューエルカット制御を行うものの、規定回転速度α以下となることで、上記フィードバック制御に切り替える。また、冷却水の温度が規定温度β以下のときであってもフィードバック制御を行うものの、このときには、スロットル開度θｔにガード処理を施す。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態に準じた効果が得られる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第２の実施形態において、スロットル開度θｔや噴射量を設定する際に、比例制御を用いたが、これに限らず、例えば比例微分制御を用いてもよい。

・第１の実施形態において、第２の実施形態やその変形例におけるスロットル開度θｔや噴射量の設定手法を用いてもよい。

・第２の実施形態において、第１の実施形態におけるスロットル開度θｔや噴射量の設定手法を用いてもよい。

・回転状態量の目標値としては、回転速度の低下速度に限らず、回転速度の目標値であってもよい。この場合であっても、共振周波数帯域に対応する回転速度領域において目標回転速度の低下速度が極大となるようにすればよい。

・スロットル開度θｔや噴射量の設定手法としては、上記に限らず、例えば、フライホイール３２及びクランク軸３０を含む物理系の物理モデルを用いて、目標低下速度ΔＮＥｔに対する実低下速度ΔＮＥの差に基づき、クランク軸３０に必要なトルクを算出し、これを生成するようにスロットル開度θｔや噴射量を設定してもよい。

・目標低下速度ΔＮＥｔの設定手法としては、先の図４に例示したものに限らない。例えば、下端速度ＮＥ１まで同一の値として、且つその後、低減してもよい。なお、目標低下速度ΔＮＥｔの変化は、段階的な変化に限らず、連続的なものであってもよい。すなわち例えば、先の図４（ｂ）に示した回転変動量の計測値のピークとなる回転速度となるまで回転速度の低下に伴って目標低下速度ΔＮＥｔを漸増させ、その後漸減させるものとしてもよい。

・ディーゼル機関１０の停止制御に用いるアクチュエータとしては、上記のものに限らない。例えば、ＥＧＲバルブ５２を開弁することで、ポンピングロスを低減することができる場合には、ＥＧＲバルブ５２を更に操作対象としてもよい。また、クランク軸３０に加わる負のトルクを調節するアクチュエータとしては、スロットルバルブ１４に限らず、例えば、クランク軸３０に対する吸気カム４２の相対的な回転位相差を可変とするバルブタイミング可変装置等、吸気バルブ１８のバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置であってもよい。これによっても、燃焼室２４内に流入する気体の流量を調節することができ、ひいてはクランク軸３０に加わる負のトルクを調節することができる。

更に、吸気バルブ１８及び排気バルブ３８が電磁駆動弁であるなど、吸気カム４２や排気カム４４によって駆動されるものでない場合には、クランク軸３０の回転角度にかかわらずその開閉状態を自由に決定することができるため、例えば燃料噴射弁２８を用いることなく、吸気バルブ１８及び排気バルブ３８の操作のみによって停止制御を行ってもよい。

・ディーゼル機関１０に対する停止指令としては、イグニッションスイッチ６２がオフされるものに限らない。例えば車両の停止状態においてディーゼル機関１０を一時的に自動停止させるいわゆるアイドルストップ機能を備えるものにあっては、一時的な自動停止要求を停止指令ありと判断してもよい。

・共振周波数帯域と対応する回転速度領域としては、先の図４（ｂ）に示したように計測によって特定するものに限らない。例えば実際のフライホイール３２の仕様等に基づく物理系のシミュレーションによって特定してもよい。

・内燃機関としては、ディーゼル機関１０等の圧縮着火式内燃機関に限らず、例えばガソリン機関等の火花点火式内燃機関であってもよい。

第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 ディーゼル機関の停止制御時の回転変動を例示するタイムチャート。 ディーゼル機関の停止制御例を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる回転速度の目標低下速度の設定を示す図。 同実施形態にかかるディーゼル機関の停止制御の処理手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる停止制御のための噴射量及びスロットル開度の設定手法を示す図。 同実施形態にかかる停止制御の態様を例示するタイムチャート。 第２の実施形態にかかるディーゼル機関の停止制御の処理手順を示す流れ図。

符号の説明

１０…ディーゼル機関、１４…スロットルバルブ、３０…クランク軸、３２…フライホイール（抑制手段の一実施形態）、６０…ＥＣＵ（停止制御装置の一実施形態）。

Claims (12)

1. ストローク変化に伴う回転変動を抑制する抑制手段に連結された内燃機関について、その出力軸の回転角度を検出する検出手段の検出結果を取得する手段と、
   前記内燃機関に対する停止指令の有無を判断する判断手段と、
   前記内燃機関の回転状態量についての目標値を設定する設定手段と、
   前記判断手段によって前記停止指令ありと判断されるとき、前記検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の実際の回転状態量を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記内燃機関の回転を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを備え、
   前記目標値は、前記抑制手段の共振周波数帯域に対応する前記内燃機関の回転速度領域において該回転速度の低下速度を極大とするように設定されてなることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
2. 前記目標値は、前記内燃機関の回転速度がゼロとなる近傍の領域において、前記内燃機関の回転速度の低下速度を低減させる値に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の停止制御装置。
3. 内燃機関の出力軸の回転角度を検出する検出手段の検出結果を取得する手段と、
   前記内燃機関に対する停止指令の有無を判断する判断手段と、
   前記内燃機関の回転状態量についての目標値を設定する設定手段と、
   前記判断手段によって前記停止指令ありと判断されるとき、前記検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機関の実際の回転状態量を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記内燃機関の回転を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを備え、
   前記目標値は、前記内燃機関の回転速度がゼロとなる近傍の領域において、それ以前の領域と比較して前記内燃機関の回転速度の低下速度を低減させる値に設定されてなることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
4. 前記目標値は、前記内燃機関の都度の回転速度における前記内燃機関の回転速度の低下速度についての値として定義されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置。
5. 前記操作手段は、前記実際の回転状態量及び前記目標値の差と前記内燃機関の回転速度とに基づき前記アクチュエータの操作量を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置。
6. 前記目標値は、規定回転速度以下の領域において定義されており、
   前記取得手段により前記内燃機関の停止指令が取得されるときの前記内燃機関の回転速度が前記規定回転速度よりも大きいとき、前記内燃機関の回転状態を開ループ制御する開ループ制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置。
7. 前記アクチュエータには、前記内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁が含まれてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置。
8. 前記アクチュエータには、前記内燃機関の燃焼室に充填される気体流量を調節する流量調節手段が含まれてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置。
9. 前記流量調節手段は、前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節するスロットルバルブであることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の停止制御装置。
10. 前記内燃機関の温度が規定温度以下であるとき、前記スロットルバルブが全閉状態となることを禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項９記載の内燃機関の停止制御装置。
11. 前記内燃機関は、圧縮着火式内燃機関であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置。
12. 請求項１〜１１記載の内燃機関の停止制御装置と、
    前記操作手段により前記フィードバック制御のために用いられるアクチュエータと、
    前記検出手段とを備えることを特徴とする内燃機関の停止制御システム。

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