JP2014205458A - 内燃機関の停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関を停止させる際の振動を抑制す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成立して内燃機関１１の燃焼を停止させた後に、クランク軸１１ｂの回転数が所定のトルク抜き回転数Ｎ２に達するまで、第１ＭＧ１２からトルクを出力してクランク軸１１ｂの回転数を低下させる停止制御装置において、クランク軸１１ｂの回転数がトルク抜き回転数Ｎ２に達した後に、第１ＭＧ１２のトルクを位置合わせ制御の終了時のトルクである制御最終値からゼロにするトルク抜き制御が実行される。制御最終値が大きいほど、第１ＭＧ１２のトルクを制御最終値からゼロにする際のトルク抜きレートが大きくなるように、制御最終値に基づいてトルク抜きレートが変更される。【選択図】図１

Description

本発明は、クランク軸に電動機が動力伝達可能に接続された内燃機関に適用される停止制御装置に関する。

クランク軸が所定の回転位置（クランク角）で停止するように、内燃機関を停止させる際に電動機からクランク軸にトルクを付与してクランク軸を制動する制御装置が知られている。周知のように内燃機関における回転抵抗は、内燃機関の製造誤差いわゆる機差や経年変化により変化する。そこで、内燃機関を停止させる際のクランク角の変化量に基づいて電動機から出力するトルクを学習補正する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が存在する。

特開２００９−１４３３７７号公報 特開２００５−０１６５０５号公報

特許文献１の装置では、クランク軸を所定のクランク角で停止させるために、内燃機関の回転数が第１の所定回転数になったときのクランク軸の回転位置に基づいて電動機から出力するトルクを変化させている。そして、内燃機関の回転数が第２の所定回転数未満に達すると電動機のトルクを低下させている。この際に、それまで電動機から出力していたトルクが異なるにも拘わらずトルクの低下量を一定にすると、電動機のトルクがゼロになったときの内燃機関の回転数にばらつきが生じる。この場合、電動機のトルクがゼロになってからクランク軸が停止するまでにクランク軸が正転方向に回転したりその逆の逆転方向に回転したりして振動が悪化するおそれがある。また、停止時のクランク軸の回転位置にばらつきが生じる可能性がある。

そこで、本発明は、内燃機関を停止させる際の振動を抑制す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。

本発明の停止制御装置は、クランク軸に電動機が動力伝達可能に接続されている内燃機関に適用され、所定の機関停止条件が成立して前記内燃機関の燃焼を停止させた後に、前記クランク軸の回転数が予め設定した所定の第１目標回転数に達するまで、前記電動機からトルクを出力して前記クランク軸の回転数を低下させる回転数低下制御を実行する停止制御装置において、前記クランク軸の回転数が前記第１目標回転数に達した後に、前記電動機のトルクを前記回転数低下制御の終了時のトルクからゼロにするトルク変更制御を実行する制御手段を備え、前記制御手段は、前記回転数低下制御の終了時のトルクが大きいほど、前記電動機のトルクを前記回転数低下制御の終了時のトルクからゼロにする際の前記電動機のトルクの単位時間当たりの変化量であるトルク変化量が大きくなるように前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて前記トルク変化量を変更する（請求項１）。

本発明の停止制御装置では、回転数低下制御の終了時のトルクが大きいほどトルク変化量を大きくするので、クランク軸の回転数が第１目標回転数に達してから電動機のトルクがゼロになるまでの期間の長さをほぼ同じにすることができる。これにより、電動機のトルクがゼロになるときのクランク軸の回転数をほぼ同じにすることができる。そのため、内燃機関を停止させる際の振動を抑制することができる。また、このようにクランク軸の回転数をほぼ同じにすることにより、トルク変更制御を終了してから内燃機関が停止するまでのクランク軸の挙動をほぼ一定にすることができる。そのため、クランク軸が停止したときのクランク角をほぼ同じにすることができる。

本発明の停止制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記トルク変更制御を実行して前記電動機のトルクがゼロになった後に、前記クランク軸が前記内燃機関の運転時に回転する正転方向とは逆の逆転方向に回転せず、かつ前記クランク軸が所定の目標クランク角に停止するように前記電動機から所定の逆回転防止トルクを出力する逆回転防止制御を実行し、前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて設定した前記トルク変化量が予め設定した所定の許容値以上の場合には、前記トルク変化量に前記許容値を設定するとともに、所定の第２目標回転数と前記電動機のトルクがゼロになったときの前記内燃機関の回転数との差の絶対値が大きいほど前記逆回転防止トルクが大きくなるように前記逆回転防止トルクを変更してもよい（請求項２）。周知のように電動機のトルクを急にゼロにした場合には、クランク軸に付与されるトルクが急に変化するので、内燃機関で振動が発生する。この形態では、トルク変化量が許容値以上の場合にはトルク変化量に許容値を設定するので、許容値に適切な値を設定することにより、電動機のトルクをゼロにする際の振動を抑制できる。また、電動機のトルクがゼロになったときの内燃機関の回転数と第２目標回転数との差が大きいほど逆回転防止トルクを大きくするので、クランク軸が停止したときのクランク角をほぼ同じにすることができる。

この形態において、前記制御手段は、前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて設定した前記トルク変化量が予め設定した所定の許容値以上の場合には、前記トルク変化量に前記許容値を設定するとともに、前記第２目標回転数と前記電動機のトルクがゼロになったときの前記内燃機関の回転数との差の絶対値が大きいほど、また予め設定した所定の基準クランク角と前記電動機のトルクがゼロになったときの前記内燃機関のクランク角との差が大きいほど、前記逆回転防止トルクが大きくなるように前記逆回転防止トルクを変更してもよい（請求項３）。この形態では、電動機のトルクがゼロになったときの内燃機関の回転数に加えてクランク角に基づいても逆回転防止トルクを変更するので、クランク軸を精度良く目標クランク角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、前記制御手段は、前記トルク変更制御を実行して前記電動機のトルクがゼロになった後に、前記クランク軸が前記内燃機関の運転時に回転する正転方向とは逆の逆転方向に回転せず、かつ前記クランク軸が所定の目標クランク角に停止するように前記電動機から所定の逆回転防止トルクを出力する逆回転防止制御を実行し、前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて設定した前記トルク変化量が予め設定した所定の許容値以上の場合には、前記トルク変化量に前記許容値を設定するとともに、前記トルク変化量と前記許容値との差が大きいほど前記逆回転防止トルクが大きくなるように前記逆回転防止トルクを変更してもよい（請求項４）。このように逆回転防止トルクを設定しても、クランク軸が停止したときのクランク角のばらつきを抑制できる。

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、ハイブリッド車両に搭載され、前記ハイブリッド車両には、第１モータ・ジェネレータと、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、相互に差動回転可能な３つの回転要素を有し、前記３つの回転要素のうちの第１回転要素が前記内燃機関と接続され、第２回転要素が前記第１モータ・ジェネレータと接続され、第３回転要素が前記出力部と接続された差動機構と、前記出力部に動力を出力可能な第２モータ・ジェネレータと、が設けられ、前記電動機は、前記第１モータ・ジェネレータであってもよい（請求項５）。このようなハイブリッド車両では、第１モータ・ジェネレータのトルクを内燃機関のクランク軸に伝達できる。そのため、内燃機関のクランク軸にトルクを出力するための電動機を他に設ける必要がない。

以上に説明したように、本発明の停止制御装置によれば、回転数低下制御の終了時のトルクが大きいほどトルク変化量を大きくするので、電動機のトルクがゼロになるときのクランク軸の回転数をほぼ同じにすることができる。そのため、内燃機関を停止させる際の振動を抑制することができる。

本発明の第１の形態に係る停止制御装置が適用された内燃機関が搭載されたハイブリッド車両を概略的に示す図。 車両制御装置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。 図２に続くフローチャート。 燃焼停止時のエンジン回転数と回転数引き下げトルクとの関係の一例を示す図。 制御最終値の絶対値とトルク抜きレートとの関係の一例を示す図。 機関停止制御ルーチンを実行してエンジンを停止させたときの、エンジンの回転数、第１ＭＧのトルク、及びクランク角の時間変化の一例を示す図。 本発明の第２の形態に係る停止制御装置において車両制御装置が実行する機関停止制御ルーチンの一部を示す図。 第１ＭＧのトルクがゼロになったときのエンジンの回転数と所定の目標回転数との差の絶対値及び第１ＭＧのトルクがゼロになったときのクランク角と第２基準クランク角との差と、逆回転防止トルクとの関係の一例を示す図。 第２の形態の機関停止制御ルーチンを実行してエンジンを停止させたときの、エンジンの回転数、第１ＭＧのトルク、及びクランク角の時間変化の一例を示す図。

（第１の形態）
以下、本発明の停止制御装置をハイブリッド車両に搭載された内燃機関に適用した一形態を説明する。図１は、ハイブリッド車両１を概略的に示している。車両１は、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１１と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１２と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１３とを備えている。エンジン１１は、一列に並ぶ３つの気筒１１ａを備えている。すなわち、エンジン１１は直列３気筒の内燃機関として構成されている。このエンジン１１は、ハイブリッド車両に搭載される周知の内燃機関であるため、詳細な説明を省略する。第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。第１ＭＧ１２は、出力軸１２ａと一体回転するロータ１２ｂと、ロータ１２ｂの外周に同軸に配置されてケース（不図示）に固定されたステータ１２ｃとを備えている。第２ＭＧ１３も同様に、出力軸１３ａと一体回転するロータ１３ｂと、ロータ１３ｂの外周に同軸に配置されてケースに固定されたステータ１３ｃとを備えている。

エンジン１１のクランク軸１１ｂ及び第１ＭＧ１２の出力軸１２ａは、動力分割機構１４と接続されている。動力分割機構１４には、車両１の駆動輪２に動力を伝達するための出力部１５も接続されている。出力部１５は、第１ドライブギヤ１６と、第１ドライブギヤ１６と噛み合うとともにカウンタ軸１７に固定されたカウンタギヤ１８と、カウンタ軸１７に固定された出力ギヤ１９とを備えている。出力ギヤ１９は、デファレンシャル機構２０のケースに設けられたリングギヤ２０ａと噛み合っている。デファレンシャル機構２０は、リングギヤ２０ａに伝達された動力を左右の駆動輪２に分配する周知の機構である。なお、図１では左右の駆動輪２のうちの一方のみを示す。

動力分割機構１４は、差動機構としての遊星歯車機構２１を備えている。遊星歯車機構２１は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、外歯歯車であるサンギヤＳｕと、そのサンギヤＳｕに対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギヤＲｉと、これらのギヤＳｕ、Ｒｉに噛み合うピニオンギヤＰｉを自転可能かつサンギヤＳｕの周囲を公転可能に保持するキャリアＣａとを備えている。サンギヤＳｕは、第１ＭＧ１２の出力軸１２ａと連結されている。キャリアＣａは、エンジン１１のクランク軸１１ｂと連結されている。リングギヤＲｉは、第１ドライブギヤ１６と連結されている。そのため、サンギヤＳｕが本発明の第２回転要素に、キャリアＣａが本発明の第１回転要素に、リングギヤＲｉが本発明の第３回転要素にそれぞれ相当する。

この図に示すように第２ＭＧ１３の出力軸１３ａには、第２ドライブギヤ２２が設けられている。第２ドライブギヤ２２は、カウンタギヤ１８と噛み合っている。第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、不図示のインバータ及び昇圧コンバータを介してバッテリ２３と電気的に接続されている。

エンジン１１、第１ＭＧ１２、及び第２ＭＧ１３の動作は、車両制御装置３０にて制御される。車両制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置３０は、車両１を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。車両制御装置３０は、これらのプログラムを実行することによりエンジン１１及び各ＭＧ１２、１３等の制御対象に対する制御を行っている。車両制御装置３０には、車両１に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置３０には、例えば車速センサ３１及びクランク角センサ３２が接続されている。車速センサ３１は、車両１の速度（車速）に対応した信号を出力する。クランク角センサ３２は、エンジン１１のクランク角に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置３０には種々のセンサやスイッチ等が接続されているが、それらの図示は省略した。

車両制御装置３０は、所定の機関停止条件が成立した場合に、各気筒１１ａへの燃料供給を停止して燃焼を停止させ、これによりエンジン１１を停止させる。この車両１では、車速が予め設定した所定の判定速度以下になると第２ＭＧ１３のみで車両１を走行させる。そのため、機関停止条件は、例えば車速がこの判定速度以下になった場合に成立したと判定される。

また、車両制御装置３０は、エンジン１１を停止させる場合にエンジン１１の回転数が低下するように第１ＭＧ１２を制御する。この際に車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数に応じて第１ＭＧ１２の制御を変更する。この第１ＭＧ１２の制御としては、回転数引き下げ制御、位置合わせ制御、トルク抜き制御、及び逆回転防止制御が設けられている。これらの制御は、回転数引き下げ制御、位置合わせ制御、トルク抜き制御、逆回転防止制御の順番で実行される。

回転数引き下げ制御は、エンジン１１の回転数が予め設定した所定の位置合わせ判定回転数Ｎ１以下になるまで実行される。この位置合わせ判定回転数Ｎ１は、位置合わせ制御を開始する回転数である。エンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１以下になると、位置合わせ制御が開始される。この位置合わせ制御では、エンジン１１が停止したときにクランク軸１１ｂが予め設定した所定の目標クランク角になるように第１ＭＧ１２からトルクを出力する。なお、目標クランク角には、例えばエンジン１１の始動時に最も振動を抑制することが可能なクランク角が設定される。具体的には、例えばいずれかの気筒１１ａが圧縮行程の上死点になるクランク角が目標クランク角に設定される。

位置合わせ制御は、エンジン１１の回転数が予め設定した所定のトルク抜き回転数Ｎ２以下になるまで実行される。このトルク抜き回転数Ｎ２は、トルク抜き制御を開始する回転数である。エンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２以下になるとトルク抜き制御が開始される。このトルク抜き制御では、第１ＭＧ１２のトルクをゼロに低下させる。トルク抜き制御は、エンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３以下になるまで実行される。この逆回転防止判定回転数Ｎ３は、逆回転防止制御を開始する回転数である。なお、位置合わせ判定回転数Ｎ１、トルク抜き回転数Ｎ２、及び逆回転防止判定回転数Ｎ３の大小関係は、Ｎ３＜Ｎ２＜Ｎ１＜アイドル回転数である。

エンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３以下になると逆回転防止制御が実行される。この逆回転防止制御では、クランク軸１１ｂがエンジン１１の運転時に回転する正転方向とは逆の逆転方向に回転せず、かつクランク軸１１ｂが目標クランク角に停止するように第１ＭＧ１２からトルクを出力する。この逆回転防止制御は、エンジン１１が停止するまで実行される。エンジン１１が停止した場合には第１ＭＧ１２も停止させる。

図２及び図３は、車両制御装置３０がこのように第１ＭＧ１１を制御するために実行する機関停止制御ルーチンを示している。なお、図３は図２に続く制御ルーチンである。この制御ルーチンはエンジン１１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、この制御ルーチンは車両制御装置３０が実行する他の制御ルーチンと並行に実行される。この制御ルーチンを実行することにより、車両制御装置３０が本発明の制御手段として機能する。

この制御ルーチンにおいて車両制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態を取得する。車両１の状態としては、車速及びクランク角が取得される。また、この処理では、クランク角センサ３２の出力信号に基づいてエンジン１１の回転数も取得される。次のステップＳ１２において車両制御装置３０は、上述した機関停止条件が成立したか否か判定する。機関停止条件が不成立と判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。

一方、機関停止条件が成立したと判定した場合はステップＳ１３に進み、車両制御装置３０は燃焼停止制御を実行する。この燃焼停止制御では、エンジン１１への燃料供給を停止し、エンジン１１の燃焼を停止させる。次のステップＳ１４において車両制御装置３０は燃焼を停止させたときのエンジン１１の回転数に基づいて回転数引き下げトルクを設定する。この回転数引き下げトルクは、エンジン１１の回転数を速やかに引き下げるために第１ＭＧ１２から出力するトルクである。燃焼を停止させたときのエンジン１１の回転数が高いほどエンジン１１の回転数を引き下げるために必要なトルクが大きくなる。図４は、燃焼停止時のエンジン１１の回転数と回転数引き下げトルクとの関係の一例を示している。この図に示すように回転数引き下げトルクには、エンジン１１の燃焼を停止させたときのエンジン１１の回転数が大きいほど大きい値が設定される。なお、この図に示した関係は予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、このマップとエンジン１１の回転数に基づいて回転数引き下げトルクを設定すればよい。

次のステップＳ１５において車両制御装置３０は、回転数引き下げ制御を実行する。この回転数引き下げ制御では、設定した回転数引き下げトルクを第１ＭＧ１２から出力してエンジン１１の回転数を引き下げる。次のステップＳ１６において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１より高いと判定した場合はステップＳ１５に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１以下になるまでステップＳ１５及びＳ１６を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１以下になったと判定した場合はステップＳ１７に進み、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１以下になったと判定したときのクランク角（以下、位置合わせ制御開始時クランク角と称することがある。）に基づいて位置合わせトルクを設定する。この位置合わせトルクは、エンジン１１が所定回転数Ｎ１以下になった時にクランク軸１１ｂが上述した目標クランク角になるように第１ＭＧ１２から出力するトルクである。エンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１からトルク抜き回転数Ｎ２になるまで、第１ＭＧ１２から回転数引き下げトルクを継続して出力したと仮定する。この場合にエンジン１１の停止時のクランク角が目標クランク角になる位置合わせ制御開始時クランク角は、目標クランク角及びエンジン１１の仕様に応じて求まる。以下、このような位置合わせ制御開始時クランク角を第１基準クランク角と称することがある。そして、エンジン１１の停止時のクランク角を目標クランク角にするためには、位置合わせ制御開始時クランク角と第１基準クランク角との差が大きいほど第１ＭＧ１２から出力するトルクを大きくする必要がある。そこで、位置合わせトルクには、位置合わせ制御開始時クランク角と第１基準クランク角との差が大きいほど大きい値を設定する。この位置合わせ制御開始時クランク角と第１基準クランク角との差と位置合わせトルクとの関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、このマップと位置合わせ制御開始時クランク角とに基づいて位置合わせトルクを設定すればよい。

次のステップＳ１８において車両制御装置３０は、位置合わせ制御を実行する。この位置合わせ制御では、回転数引き下げトルクと位置合わせトルクとを合計したトルクが第１ＭＧ１２から出力される。続くステップＳ１９において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２より高いと判定した場合はステップＳ１８に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２以下になるまでステップＳ１８及びＳ１９を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２以下になったと判定した場合は図３のステップＳ２０に進み、車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２以下になったと判定されたときの第１ＭＧ１２のトルク、すなわち位置合わせ制御の終了時の第１ＭＧ１２のトルク（以下、制御最終値と称することがある。）に基づいてトルク抜きレートを設定する。このトルク抜きレートは、トルク抜き制御において第１ＭＧ１２のトルクを制御最終値からゼロにする際の単位時間当たりのトルクの変化量である。図５は、制御最終値の絶対値とトルク抜きレートとの関係の一例を示している。この図に示すようにトルク抜きレートには、制御最終値の絶対値が大きいほど大きい値が設定される。また、この関係は、制御最終値が異なっていてもトルク抜き制御で第１ＭＧ１２のトルクをゼロにしたときのエンジン１１の回転数が同じ回転数になるように設定されている。この図に示した関係は予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、このマップと制御最終値とに基づいてトルク抜きレートを設定すればよい。

次のステップＳ２１において車両制御装置３０は、トルク抜き制御を実行する。このトルク抜き制御では、第１ＭＧ１２のトルクが設定したトルク抜きレートで低下するように第１ＭＧ１２が制御される。続くステップＳ２２において車両制御装置３０は、エンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３以下になったか否か判定する。エンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３より高いと判定した場合はステップＳ２１に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３以下になるまでステップＳ２１及びＳ２２を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３以下になったと判定した場合はステップＳ２３に進み、車両制御装置３０は第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときのクランク角（以下、逆回転防止制御開始時クランク角と称することがある。）に基づいて逆回転防止トルクを設定する。この逆回転防止トルクは、クランク軸１１ｂが逆転方向に回転することを防止しつつクランク軸１１ｂを目標クランク角に停止させるために第１ＭＧ１２から出力するトルクである。エンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３からゼロになるまで、第１ＭＧ１２の出力トルクをゼロにしたと仮定する。この場合にエンジン１１の停止時のクランク角が目標クランク角になる逆回転防止制御開始時クランク角は、目標クランク角及びエンジン１１の仕様に応じて求まる。以下、このような逆回転防止制御開始時クランク角を第２基準クランク角と称することがある。そして、エンジン１１の停止時のクランク角を目標クランク角にするためには、逆回転防止制御開始時クランク角と第２基準クランク角との差が大きいほど第１ＭＧ１２から出力するトルクを大きくする必要がある。そこで、逆回転防止トルクには、逆回転防止制御開始時クランク角と第２基準クランク角との差が大きいほど大きい値を設定する。この逆回転防止制御開始時クランク角と第２基準クランク角との差と逆回転防止トルクとの関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、このマップと逆回転防止制御開始時クランク角とに基づいて逆回転防止トルクを設定すればよい。

次のステップＳ２４において車両制御装置３０は、逆回転防止制御を実行する。この逆回転防止制御では、設定した逆回転防止トルクが第１ＭＧ１２から出力される。続くステップＳ２５において車両制御装置３０は、エンジン１１が停止したか否か、すなわちエンジン１１の回転数がゼロになったか否か判定する。エンジン１１が停止していないと判定した場合はステップＳ２４に戻り、車両制御装置３０はエンジン１１が停止するまでステップＳ２４及びＳ２５を繰り返し実行する。

一方、エンジン１１が停止したと判定した場合はステップＳ２６に進み、車両制御装置３０は第１ＭＧ停止制御を実行する。この第１ＭＧ停止制御では、第１ＭＧ１２の出力トルクをゼロにして第１ＭＧ１２を停止させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図６は、機関停止制御ルーチンを実行してエンジン１１を停止させたときの、エンジン１１の回転数、第１ＭＧ１２のトルク、及びクランク角の時間変化の一例を示している。なお、第１ＭＧ１２のトルクのうち破線で示した部分は、位置合わせトルクに最大値が設定された場合を示している。なお、この図では、第１ＭＧ１２を正転方向に回転させた場合に第１ＭＧ１２から出力されるトルクを正のトルクとして示し、第１ＭＧ１２を逆転方向に回転させた場合に第１ＭＧ１２から出力されるトルクを負のトルクとして示している。

この図に示した例では、時刻ｔ１に機関停止条件が成立して回転数引き下げ制御が実行される。これにより第１ＭＧ１２から回転数引き下げトルクが出力されてエンジン１１の回転数が引き下げられている。そして、時刻ｔ２においてエンジン１１の回転数が位置合わせ判定回転数Ｎ１まで低下すると、位置合わせ制御が実行される。位置合わせトルクに最小値、すなわちゼロが設定された場合には、この図に実線で示したように位置合わせ制御においても回転数引き下げトルクが第１ＭＧ１２から出力される。一方、位置合わせトルクに最大値が設定された場合には、この図に破線で示したように第１ＭＧ１２からさらに低いトルク、言い換えると負側に大きいトルクが出力される。

時刻ｔ３においてエンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２まで低下すると、トルク抜き制御が実行される。この際には、破線で示したように制御最終値に応じてトルク抜きレートが変更される。そのため、この図に示すように第１ＭＧ１２のトルクがゼロになるときのエンジン１１の回転数をほぼ同じにすることができる。その後、時刻ｔ４においてエンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３まで低下すると、逆回転防止制御が実行される。そして、時刻ｔ５においてエンジン１１が停止すると第１ＭＧ停止制御が実行されて第１ＭＧ１２が停止する。

以上に説明したように、第１の形態によれば、制御最終値に応じてトルク抜きレートを変更するので、エンジン１１の回転数がトルク抜き回転数Ｎ２に達してから第１ＭＧ１２のトルクがゼロになるまでの期間の長さをほぼ同じにすることができる。そのため、制御最終値に拘わらず第１ＭＧ１２のトルクがゼロになるときのエンジン１１の回転数をほぼ同じにすることができる。従って、エンジン１１を停止させる際の振動を抑制することができる。また、このように第１ＭＧ１２のトルクがゼロになるときのエンジン１１の回転数をほぼ同じにすることにより、トルク抜き制御を終了してからエンジン１１が停止するまでのクランク軸１１ｂの挙動をほぼ一定にすることができる。そのため、クランク軸１１ｂが停止したときのクランク角をほぼ同じにすることができる。従って、クランク軸１１ｂを精度良く目標クランク角に停止させることができる。

本発明は、特に２気筒や３気筒の少気筒の内燃機関に好適に適用される。このような少気筒の内燃機関では、停止時のクランク軸の回転位置のばらつきが大きくなる可能性がある。周知のように２気筒や３気筒の少気筒の内燃機関では、４気筒以上の内燃機関と比較して圧縮行程の上死点の間隔が広くなる。例えば、３気筒の内燃機関では、その間隔がクランク角で２４０°になる。この場合、内燃機関を停止させる際に電動機から出力するトルクは、この２４０°の範囲のクランク角に基づいて設定される。一方、４気筒の内燃機関では圧縮行程の上死点の間隔がクランク角で１８０°であるため、電動機の出力トルクは１８０°の範囲のクランク角に基づいて設定される。そのため、同じ停止処理時間で同一の所定クランク角に停止させる場合には、気筒数が少なくなるほどクランク角を大きく移動させる必要が生じる。したがって、気筒数が少なくなるほど内燃機関を停止させる際に電動機から出力するトルクの最大値が大きくなる。そのため、トルクの低下量を一定にすると電動機のトルクがゼロになったときの内燃機関の回転数のばらつきが大きくなる。そして、これにより振動が悪化するおそれがある。また、停止時のクランク軸の回転位置にばらつきが生じる可能性がある。本発明では、制御最終値に応じてトルク抜きレートを変更するので、振動を抑制しつつクランク軸を目標クランク角に停止させることができる。

なお、この形態では、第１ＭＧ１２が本発明の電動機に相当する。トルク抜き回転数Ｎ２が、本発明の第１目標回転数に相当する。回転数引き下げ制御及び位置合わせ制御が、本発明の回転数低下制御に相当する。トルク抜き制御が、本発明のトルク変更制御に相当する。トルク抜きレートが、本発明のトルク変化量に相当する。制御最終値が、本発明の回転数低下制御の終了時のトルクに相当する。

（第２の形態）
次に図７〜図９を参照して本発明の第２の形態に係る停止制御装置について説明する。なお、この形態においても車両１については図１が参照される。そのため、第１の形態と共通の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、この形態において車両制御装置３０が実行する機関停止制御ルーチンの一部を示している。なお、図７は第１の形態の図３の部分に代えて使用される。そのため、この形態の機関停止制御ルーチンでも図７より前の部分、すなわち図２の部分については同一である。

この形態の機関停止制御ルーチンでも、ステップＳ１９まで第１の形態と同様に処理を進める。図７に示した次のステップＳ３０において車両制御装置３０はトルク抜きレートを設定する。この処理では、ステップＳ２０と同様に制御最終値に基づいてトルク抜きレートを設定する。ただし、設定したトルク抜きレートが予め設定した所定の許容値以上の場合には、その許容値をトルク抜きレートに設定する。周知のように第１ＭＧ１２のトルクを急にゼロにするとクランク軸１１ｂに付与されるトルクが急に変化するので、エンジン１１で振動が発生する。そこで、許容値としては、第１ＭＧ１２のトルクをゼロに変更する際に振動が発生しないトルク抜きレートの範囲の上限値が設定される。

トルク抜きレートの設定後はステップＳ２１及びＳ２２を実行する。ステップＳ２２でエンジン１１の回転数が逆回転防止判定回転数Ｎ３以下になったと判定した場合はステップＳ３１に進み、車両制御装置３０は逆回転防止トルクを設定する。ただし、この形態では、逆回転防止トルクを、第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときのエンジン１１の回転数及びクランク角（逆回転防止制御開始時クランク角）に基づいて設定する。図８は、第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときのエンジン１１の回転数と予め設定した所定の目標回転数との差（以下、回転数差と称することがある。）の絶対値及び逆回転防止制御開始時クランク角と第２基準クランク角との差（以下、クランク角差と称することがある。）と、逆回転防止トルクとの関係の一例を示している。なお、目標回転数は以下のように設定される。まず、位置合わせトルクがゼロの場合の制御最終値に基づいてトルク抜きレートが設定され、このトルク抜きレートでトルク抜き制御を実行したと仮定する。目標回転数には、このようにトルク抜き制御を実行して第１ＭＧ１２のトルクをゼロにしたときのエンジン１１の回転数が設定される。すなわち、目標回転数は、第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときにエンジン１１がなっているべき回転数である。なお、この目標回転数が本発明の第２目標回転数に相当する。この図に示したように逆回転防止トルクには、回転数差の絶対値が大きいほど、またクランク角差が大きいほど、大きな値が設定される。なお、この図に示した関係は予め実験や数値計算等で求めて車両制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、逆回転防止トルクは、このマップと、第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときのエンジン１１の回転数及びクランク角とに基づいて設定すればよい。

逆回転防止トルクを設定した後はステップＳ２４に進み、以降は図３と同様に処理を進める。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図９は、この形態の機関停止制御ルーチンを実行してエンジン１１を停止させたときの、エンジン１１の回転数、第１ＭＧ１２のトルク、及びクランク角の時間変化の一例を示している。この図において図６と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。この図でも位置合わせトルクに最大値が設定された場合の第１ＭＧ１２のトルクを破線で示した。

この図に破線で示したように、この形態では、トルク抜きレートの上限が許容値に制限される。そのため、第１の形態と比較して第１ＭＧ１２のトルクを制御最終値からゼロにする際にトルクが緩やかに上昇している。ただし、この場合には第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときの回転数差が大きくなるため、逆回転防止トルクが大きくなっている。

以上に説明したように、第２の形態によれば、トルク抜きレートが許容値より大きい場合にはトルク抜きレートに許容値を設定するので、第１ＭＧ１２のトルクをゼロに変更する際にエンジン１１で振動が発生することを抑制できる。また、この形態では、第１ＭＧ１２のトルクがゼロになったときのエンジン１１の回転数及びクランク角に基づいて逆回転防止トルクを設定するので、クランク軸１１ｂを精度良く目標クランク角に停止させることができる。

なお、逆回転防止トルクは、回転数差のみに基づいて設定してもよい。また、トルク抜きレートと許容値との差が大きいほど逆回転防止トルクが大きくなるように、トルク抜きレートと許容値との差に基づいて逆回転防止トルクを設定してもよい。このように逆回転防止トルクを設定しても、クランク軸１１ｂを精度良く目標クランク角に停止させることができる。

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内燃機関は３気筒の内燃機関に限定されない。２気筒の内燃機関、又は４つ以上の気筒を有する内燃機関に本発明を適用してよい。また、本発明が適用される内燃機関は、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関に限定されない。内燃機関のみが動力源として搭載される車両の内燃機関に本発明を適用してもよい。

また、内燃機関のクランク軸には、電動機が動力伝達可能に接続されてもよい。この際、電動機はクランク軸と直接接続されていてもよい。

１ ハイブリッド車両
２ 駆動輪
１１ 内燃機関
１１ｂ クランク軸
１２ 第１モータ・ジェネレータ（電動機）
１３ 第２モータ・ジェネレータ
１５ 出力部
２１ 遊星歯車機構（差動機構）
３０ 車両制御装置（制御手段）
Ｓｕ サンギヤ（第２回転要素）
Ｒｉ リングギヤ（第３回転要素）
Ｃａ キャリア（第１回転要素）

Claims (5)

1. クランク軸に電動機が動力伝達可能に接続されている内燃機関に適用され、
   所定の機関停止条件が成立して前記内燃機関の燃焼を停止させた後に、前記クランク軸の回転数が予め設定した所定の第１目標回転数に達するまで、前記電動機からトルクを出力して前記クランク軸の回転数を低下させる回転数低下制御を実行する停止制御装置において、
   前記クランク軸の回転数が前記第１目標回転数に達した後に、前記電動機のトルクを前記回転数低下制御の終了時のトルクからゼロにするトルク変更制御を実行する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記回転数低下制御の終了時のトルクが大きいほど、前記電動機のトルクを前記回転数低下制御の終了時のトルクからゼロにする際の前記電動機のトルクの単位時間当たりの変化量であるトルク変化量が大きくなるように前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて前記トルク変化量を変更する停止制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記トルク変更制御を実行して前記電動機のトルクがゼロになった後に、前記クランク軸が前記内燃機関の運転時に回転する正転方向とは逆の逆転方向に回転せず、かつ前記クランク軸が所定の目標クランク角に停止するように前記電動機から所定の逆回転防止トルクを出力する逆回転防止制御を実行し、
   前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて設定した前記トルク変化量が予め設定した所定の許容値以上の場合には、前記トルク変化量に前記許容値を設定するとともに、所定の第２目標回転数と前記電動機のトルクがゼロになったときの前記内燃機関の回転数との差の絶対値が大きいほど前記逆回転防止トルクが大きくなるように前記逆回転防止トルクを変更する請求項１に記載の停止制御装置。
3. 前記制御手段は、前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて設定した前記トルク変化量が予め設定した所定の許容値以上の場合には、前記トルク変化量に前記許容値を設定するとともに、前記第２目標回転数と前記電動機のトルクがゼロになったときの前記内燃機関の回転数との差の絶対値が大きいほど、また予め設定した所定の基準クランク角と前記電動機のトルクがゼロになったときの前記内燃機関のクランク角との差が大きいほど、前記逆回転防止トルクが大きくなるように前記逆回転防止トルクを変更する請求項２に記載の停止制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記トルク変更制御を実行して前記電動機のトルクがゼロになった後に、前記クランク軸が前記内燃機関の運転時に回転する正転方向とは逆の逆転方向に回転せず、かつ前記クランク軸が所定の目標クランク角に停止するように前記電動機から所定の逆回転防止トルクを出力する逆回転防止制御を実行し、
   前記回転数低下制御の終了時のトルクに基づいて設定した前記トルク変化量が予め設定した所定の許容値以上の場合には、前記トルク変化量に前記許容値を設定するとともに、前記トルク変化量と前記許容値との差が大きいほど前記逆回転防止トルクが大きくなるように前記逆回転防止トルクを変更する請求項１に記載の停止制御装置。
5. 前記内燃機関は、ハイブリッド車両に搭載され、
   前記ハイブリッド車両には、
   第１モータ・ジェネレータと、
   駆動輪に動力を伝達するための出力部と、
   相互に差動回転可能な３つの回転要素を有し、前記３つの回転要素のうちの第１回転要素が前記内燃機関と接続され、第２回転要素が前記第１モータ・ジェネレータと接続され、第３回転要素が前記出力部と接続された差動機構と、
   前記出力部に動力を出力可能な第２モータ・ジェネレータと、が設けられ、
   前記電動機は、前記第１モータ・ジェネレータである請求項１〜４のいずれか一項に記載の停止制御装置。

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