JP2017155732A

JP2017155732A - Stop position control device of engine

Info

Publication number: JP2017155732A
Application number: JP2016042594A
Authority: JP
Inventors: 香治村上; Koji Murakami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: JP6668830B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stop position control device of an engine which can surely avoid a stop of a piston in a cylinder at a TDC after a compression stroke.SOLUTION: A stop position control device of a four-cycle engine for directly injecting fuel into a plurality of cylinders comprises: a generator which is connected so as to be rotationally drivable by the rotation energy of the engine, and comprises a drive circuit which can three-phase short the generator; and control means for predicting the rotation energy of the engine when a piston in any cylinder succeedingly reaches a top dead center everytime the piston in any cylinder passes the top dead center after a compression stroke in a stop process of the engine, and controlling the drive circuit so that the generator is three-phase shorted when it is estimated that the predicted rotation energy is within a range in which the piston in the cylinder is stopped at the top dead center after the compression stroke.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、エンジンの停止位置制御装置に関する。 The present invention relates to an engine stop position control device.

特許文献１には、エンジン回転の停止位置を制御するために、エンジンの回転停止過程で上死点（ＴＤＣ）毎にエンジンの回転エネルギーを算出してＴＤＣ間の回転エネルギー変化量を算出し、この回転エネルギー変化量とエンジン回転速度との関係を用いてエンジン回転停止挙動を推定する技術が開示されている。さらに、この技術により推定したエンジン回転停止挙動に基づいて決定したタイミングで、エンジンに連結された発電機の負荷でエンジン回転を目標停止位置で強制的に停止させる技術が開示されている。 In Patent Document 1, in order to control the stop position of the engine rotation, the engine rotation energy is calculated for each top dead center (TDC) in the engine rotation stop process, and the rotation energy change amount between the TDCs is calculated. A technique for estimating the engine rotation stop behavior using the relationship between the rotational energy change amount and the engine rotation speed is disclosed. Furthermore, a technique is disclosed in which engine rotation is forcibly stopped at a target stop position with a load of a generator connected to the engine at a timing determined based on the engine rotation stop behavior estimated by this technique.

特開２００６−５７５２４号公報JP 2006-57524 A

しかしながら、エンジンの回転停止過程において、停止直前でのＴＤＣ（最終ＴＤＣ）付近では、エンジンの回転数はきわめて低回転数になっているため、発電機の回転数もきわめて低回転数になっている。その結果、従来の技術では、発電機を、エンジン回転を停止させるための負荷として十分に制御できず、最終的にエンジン回転が停止したときに、或る気筒内のピストンが圧縮行程後のＴＤＣで停止するおそれがある。 However, in the engine rotation stop process, the engine rotation speed is very low near the TDC (final TDC) immediately before the engine stop, so the generator rotation speed is also very low. . As a result, in the conventional technique, the generator cannot be sufficiently controlled as a load for stopping the engine rotation, and when the engine rotation finally stops, the piston in a certain cylinder is subjected to TDC after the compression stroke. There is a risk of stopping.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、気筒内のピストンが圧縮行程後のＴＤＣで停止することをより確実に回避することができるエンジンの停止位置制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an engine stop position control device that can more reliably avoid a piston in a cylinder from stopping at a TDC after a compression stroke. And

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るエンジンの停止位置制御装置は、複数の気筒内に燃料を直接噴射する４サイクルのエンジンの停止位置制御装置において、前記エンジンの回転エネルギーにより回転駆動可能に連結された発電機であって、該発電機を三相短絡可能な駆動回路を備えた発電機と、前記エンジンの停止過程で、いずれかの気筒内のピストンが圧縮行程後の上死点を通過する毎に、次にいずれかの気筒内のピストンが圧縮行程後の上死点に達するときの前記エンジンの回転エネルギーを予測し、前記予測した回転エネルギーが、当該気筒内のピストンが圧縮行程後の上死点で停止すると推定される範囲にある場合は、前記発電機を三相短絡させるように前記駆動回路を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an engine stop position control device according to an aspect of the present invention is a four-cycle engine stop position control device that directly injects fuel into a plurality of cylinders. A generator coupled to be rotationally driven by the rotational energy of the engine, the generator having a drive circuit capable of three-phase short-circuiting the generator, and in a process of stopping the engine, Each time the piston passes through the top dead center after the compression stroke, the rotational energy of the engine when the piston in any cylinder reaches the top dead center after the compression stroke is predicted, and the predicted rotational energy Is within a range where the piston in the cylinder is estimated to stop at the top dead center after the compression stroke, the control means for controlling the drive circuit to short-circuit the generator three-phase, Characterized in that it obtain.

本発明によれば、予測したエンジンの回転エネルギーが、気筒内のピストンが圧縮行程後のＴＤＣで停止すると推定される範囲にある場合に、発電機を三相短絡させることによりブレーキを掛けることで、エンジンに対してより確実に負荷を与えることができる。その結果、ピストンが圧縮行程後のＴＤＣで停止することをより確実に回避することができるという効果を奏する。 According to the present invention, when the predicted engine rotational energy is in a range where the piston in the cylinder is estimated to stop at the TDC after the compression stroke, the generator is braked by short-circuiting the generator three-phase. The load can be applied to the engine more reliably. As a result, it is possible to more reliably avoid the piston from stopping at the TDC after the compression stroke.

図１は、実施形態におけるエンジンの停止位置制御装置を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an engine stop position control apparatus according to an embodiment. 図２は、発電機の構成の一例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of the generator. 図３は、着火始動時の制御フローを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a control flow at the start of ignition. 図４は、着火始動時の動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation at the start of ignition. 図５は、或る気筒のピストンがＴＤＣで停止した状態を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a state in which a piston of a certain cylinder is stopped at TDC. 図６は、ＥＣＵによる制御フローを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a control flow by the ECU. 図７は、エンジンの回転エネルギーとＴＤＣ位置との関係について説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the rotational energy of the engine and the TDC position. 図８は、従来技術と本発明の実施形態とを比較説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for comparing and explaining the prior art and the embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるエンジンの停止位置制御装置について具体的に説明する。 Hereinafter, an engine stop position control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、実施形態におけるエンジンの停止位置制御装置を模式的に示す図である。図１に示すように、エンジン１は、Ｖ型６気筒の４サイクルのエンジンであり、走行用動力源として車両に搭載されている。また、エンジン１は、各気筒２（２ａ〜２ｆ）内に燃料を直接噴射する直噴式に構成されている。そのエンジン１は、制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）１０によって電気的に制御される。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an engine stop position control apparatus according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the engine 1 is a V-type 6-cylinder four-cycle engine and is mounted on a vehicle as a driving power source. The engine 1 is configured as a direct injection type in which fuel is directly injected into each cylinder 2 (2a to 2f). The engine 1 is electrically controlled by an electronic control unit (ECU) 10 as control means.

エンジン１には、そのクランクシャフト（図示せず）の回転角（クランク角）を検出するクランク角センサ２０が設けられている。クランク角センサ２０が検出したクランク角は、クランク角信号としてクランク角センサ２０からＥＣＵ１０に入力される。 The engine 1 is provided with a crank angle sensor 20 that detects a rotation angle (crank angle) of a crankshaft (not shown). The crank angle detected by the crank angle sensor 20 is input from the crank angle sensor 20 to the ECU 10 as a crank angle signal.

また、エンジン１には発電機５が連結されている。具体的には、エンジン１のクランクシャフトに連結された回転軸３にはプーリー４が一体回転可能に設けられており、発電機５は、その回転軸６に一体回転可能に設けられたプーリー７とプーリー４との間に伝動ベルト８が掛け渡されることにより、エンジン１と連結されている。これにより、発電機５はエンジン１の回転エネルギーにより回転駆動可能になっている。 A generator 5 is connected to the engine 1. Specifically, a pulley 4 is provided on the rotary shaft 3 connected to the crankshaft of the engine 1 so as to be integrally rotatable, and the generator 5 is a pulley 7 provided on the rotary shaft 6 so as to be integrally rotatable. Is connected to the engine 1 by a transmission belt 8 being stretched between the pulley 4 and the pulley 4. Thereby, the generator 5 can be driven to rotate by the rotational energy of the engine 1.

図２は、発電機の構成の一例を模式的に示す図である。発電機５は、三相Ｙ結線の回転子巻線５ａ、５ｂを備える。また、発電機５は、回転子巻線５ａに接続された、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備えるハーフブリッジ型のスイッチング回路と、回転子巻線５ｂに接続された、スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１２を備えるスイッチング回路と、平滑コンデンサＣと、励磁コイルＬと、ダイオードＤと、励磁電流制御用のスイッチング素子Ｑ１３と、を備える駆動回路を有している。符号Ｅは不図示のバッテリに接続された電源端子である。 FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of the generator. The generator 5 includes three-phase Y-connected rotor windings 5a and 5b. Further, the generator 5 is a half-bridge type switching circuit including switching elements Q1 to Q6 connected to the rotor winding 5a, and a switching including switching elements Q7 to Q12 connected to the rotor winding 5b. The driving circuit includes a circuit, a smoothing capacitor C, an exciting coil L, a diode D, and a switching element Q13 for exciting current control. Reference symbol E denotes a power supply terminal connected to a battery (not shown).

ＥＣＵ１０はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２のゲート端子に制御電圧を与えてそのスイッチング動作を制御する。ここで、各スイッチング回路の下流側である下アームのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６、Ｑ１０〜Ｑ１２を同時に開状態とすることで発電機５は三相短絡可能であり、これにより発電機５にブレーキを掛けることができる。 The ECU 10 applies a control voltage to the gate terminals of the switching elements Q1 to Q12 to control the switching operation. Here, the generator 5 can be three-phase short-circuited by simultaneously opening the switching elements Q4 to Q6 and Q10 to Q12 of the lower arm on the downstream side of each switching circuit, thereby braking the generator 5. Can be hung.

また、ＥＣＵ１０は、エンジン１の燃料供給、点火を制御することができるように構成されている。ＥＣＵ１０は、図示しない各種のセンサ（例えば、アクセル開度センサ、ブレーキストロークセンサ、車速センサ、スロットル開度センサなど）からの信号が入力されるように構成されている。そして、ＥＣＵ１０は、その記憶部に保存されているプログラム、データおよび入力された信号に基づいて各種の演算を行い、その結果の指令信号をエンジン１に出力して、エンジン１を制御する。 Further, the ECU 10 is configured to be able to control fuel supply and ignition of the engine 1. The ECU 10 is configured to receive signals from various sensors (not shown) (for example, an accelerator opening sensor, a brake stroke sensor, a vehicle speed sensor, a throttle opening sensor, etc.). The ECU 10 performs various calculations based on the program, data, and input signal stored in the storage unit, and outputs a command signal as a result to the engine 1 to control the engine 1.

上記ＥＣＵ１０および発電機５はエンジン１に対するエンジンの停止位置制御装置３０を構成している。 The ECU 10 and the generator 5 constitute an engine stop position control device 30 for the engine 1.

このエンジン１およびエンジンの停止位置制御装置３０を搭載した車両は、走行中や信号待ち等で停車した際などに、エンジン１を自動停止し、その後、エンジン１を始動（再始動）できるように構成されている。 A vehicle on which the engine 1 and the engine stop position control device 30 are mounted can automatically stop the engine 1 when traveling or stop at a signal, etc., and then start (restart) the engine 1. It is configured.

ＥＣＵ１０は、所定のエンジン停止条件が成立すると、エンジン停止制御（フューエルカット制御）を実行し、エンジン１を自動停止させる。エンジン停止条件（エンジン停止要求）としては、車両が信号待ち等で一時停止した場合や、走行中の車両が減速している場合や、ある程度高車速で走行中にアクセルペダルの踏み込みが解除された場合などが挙げられる。なお、フューエルカット制御（Ｆ／Ｃ制御）は、エンジン１への燃料供給を停止する制御である。 When a predetermined engine stop condition is satisfied, the ECU 10 executes engine stop control (fuel cut control) and automatically stops the engine 1. The engine stop condition (engine stop request) is that the accelerator pedal is released when the vehicle is temporarily stopped due to a signal, etc., when the running vehicle is decelerating, or while traveling at a certain high vehicle speed. Cases. The fuel cut control (F / C control) is control for stopping the fuel supply to the engine 1.

エンジン１を自動停止後、所定のエンジン始動条件が成立すると、ＥＣＵ１０は、エンジン始動制御（着火始動制御）を実行し、停止中のエンジン１を始動させる。エンジン始動条件（エンジン始動要求）としては、アクセルペダルが踏み込まれたことを検出した場合や、停車中にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合などが挙げられる。また、着火始動制御は、エンジン１への燃料供給および点火により気筒２を着火して、その爆発すなわち燃焼エネルギーによってクランクシャフトを回転させ、エンジン回転数を所定回転数まで上昇させる始動制御である。その着火始動を実行する際の制御フローを図３に示す。 When a predetermined engine start condition is satisfied after the engine 1 is automatically stopped, the ECU 10 executes engine start control (ignition start control) to start the stopped engine 1. Examples of the engine start condition (engine start request) include a case where it is detected that the accelerator pedal is depressed, and a case where the depression of the brake pedal is released while the vehicle is stopped. The ignition start control is a start control in which the cylinder 2 is ignited by fuel supply to the engine 1 and ignition, the crankshaft is rotated by the explosion, that is, combustion energy, and the engine speed is increased to a predetermined speed. A control flow for executing the ignition start is shown in FIG.

図３は、着火始動時の制御フローを示すフローチャートである。図３に示す制御フローは、エンジン１が自動停止制御により停止しているときに実行される。 FIG. 3 is a flowchart showing a control flow at the start of ignition. The control flow shown in FIG. 3 is executed when the engine 1 is stopped by automatic stop control.

図３に示すように、エンジン１が停止しているときに、ＥＣＵ１０は、エンジン始動条件が成立したか否か、すなわちエンジン始動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジン始動要求がない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了し、エンジン１は停止したままとなる。 As shown in FIG. 3, when the engine 1 is stopped, the ECU 10 determines whether an engine start condition is satisfied, that is, whether there is an engine start request (step S11). If there is no engine start request (step S11: No), this control routine ends and the engine 1 remains stopped.

エンジン始動要求がある場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、着火始動制御を実行し、膨張行程にある気筒２への燃料供給および点火を行い、その気筒２を着火する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の着火始動後に、この制御ルーチンは終了し、エンジン１は駆動状態となる。 When there is an engine start request (step S11: Yes), the ECU 10 executes ignition start control, supplies fuel to the cylinder 2 in the expansion stroke and ignites, and ignites the cylinder 2 (step S12). After the ignition start in step S12, this control routine ends, and the engine 1 enters a driving state.

ここで、ステップＳ１２で着火対象となる、膨張行程にある気筒２のクランク角の一例を、図４を用いて説明する。図４は、着火始動時のクランク角の変化を説明するための図である。まず、４サイクルエンジンでは、気筒間隔が「２回転（７２０°）÷気筒数」で表せる。エンジン１は、Ｖ型６気筒であるため、気筒間隔は１２０°である。そのため、図４に示す各気筒２の間隔は１２０°である。 Here, an example of the crank angle of the cylinder 2 in the expansion stroke, which is an ignition target in step S12, will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a change in the crank angle at the start of ignition. First, in a four-cycle engine, the cylinder interval can be expressed as “two revolutions (720 °) ÷ number of cylinders”. Since the engine 1 is a V-type 6 cylinder, the cylinder interval is 120 °. Therefore, the interval between the cylinders 2 shown in FIG. 4 is 120 °.

図４に示すように、エンジン１の着火始動時、ドット模様付きの丸で示す、膨張行程にある気筒２は、圧縮行程後のＴＤＣから回転方向に６０°付近のクランク角に停止している。その膨張行程にある気筒２に対して、燃料噴射および点火を行い着火することにより、燃焼エネルギーによりその気筒２内のピストンが下方に移動して、クランクシャフトを正方向に回転させる。着火始動では、膨張行程にある気筒を着火することになるが、その気筒内のピストンの停止位置は、圧縮行程後のＴＤＣ付近に位置しないだけではなく、着火による燃焼エネルギーを効率的にクランクシャフトの回転力に変換するためには、圧縮行程後のＴＤＣから回転方向に６０°付近に位置することが望ましい。以降、特に言及しない限り、ＴＤＣとは圧縮行程後のＴＤＣを意味するものとする。 As shown in FIG. 4, when the ignition of the engine 1 is started, the cylinder 2 in the expansion stroke, indicated by a dot-patterned circle, is stopped at a crank angle near 60 ° in the rotational direction from the TDC after the compression stroke. . When the cylinder 2 in the expansion stroke is ignited by performing fuel injection and ignition, the piston in the cylinder 2 is moved downward by the combustion energy to rotate the crankshaft in the forward direction. In the ignition start, the cylinder in the expansion stroke is ignited, but the stop position of the piston in the cylinder is not only located in the vicinity of the TDC after the compression stroke, but the combustion energy by the ignition is efficiently used in the crankshaft. In order to convert to the rotational force, it is desirable to be located in the vicinity of 60 ° in the rotational direction from the TDC after the compression stroke. Hereinafter, unless otherwise specified, TDC means TDC after the compression stroke.

上述したように、エンジン１を自動停止および再始動できる車両では、エンジン自動停止時に、エンジン１のいずれかの気筒２内でピストンがＴＤＣで停止する可能性がある。図５は、ドット模様付きの丸で示す気筒２のピストンがＴＤＣで停止した状態を説明するための図である。このとき、二重丸で示す気筒２は膨張行程にあるが、排気弁が開状態にあるかその後すぐに開状態となるため、燃料噴射および点火を行い着火することにより発生するトルクは小さい。そこで、図５のような、或る気筒２がＴＤＣで停止することを回避することが望ましい。 As described above, in a vehicle in which the engine 1 can be automatically stopped and restarted, the piston may stop at TDC in any cylinder 2 of the engine 1 when the engine is automatically stopped. FIG. 5 is a diagram for explaining a state in which the piston of the cylinder 2 indicated by a dot-patterned circle is stopped at TDC. At this time, although the cylinder 2 indicated by a double circle is in the expansion stroke, the exhaust valve is in the open state or immediately after that, so that the torque generated by performing fuel injection and ignition to ignite is small. Therefore, it is desirable to avoid that a certain cylinder 2 stops at TDC as shown in FIG.

そこで、エンジンの停止位置制御装置３０において、ＥＣＵ１０は、エンジン１の自動停止の際に、或る気筒２内のピストンがＴＤＣで停止することをより確実に回避させるための制御を実行する。 Therefore, in the engine stop position control device 30, the ECU 10 executes control for more reliably avoiding that the piston in a certain cylinder 2 stops at TDC when the engine 1 is automatically stopped.

図６は、ＥＣＵによる制御フローを示すフローチャートである。ＥＣＵ１０は、所定のエンジン停止条件が成立すると、図６に示す制御フローを実行する。
まず、ステップＳ２１において、ＥＣＵ１０は、発電機５に対する励磁要求を出力する。具体的には、発電機５の駆動回路のスイッチング素子Ｑ１３に対して制御電圧を出力し、励磁コイルＬに電流を流して回転子巻線５ａを励磁する。ただし、このとき発電機５が過電圧にならない程度に励磁する。 FIG. 6 is a flowchart showing a control flow by the ECU. The ECU 10 executes a control flow shown in FIG. 6 when a predetermined engine stop condition is satisfied.
First, in step S <b> 21, the ECU 10 outputs an excitation request for the generator 5. Specifically, a control voltage is output to the switching element Q13 of the drive circuit of the generator 5, and a current is passed through the excitation coil L to excite the rotor winding 5a. However, at this time, the generator 5 is excited to such an extent that it does not become overvoltage.

つづいて、ステップＳ２２において、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ２０からのクランク角信号に基づいて、各気筒２内のピストン位置を検出し、いずれかの気筒２内のピストンがＴＤＣを通過したか否かを判定する。いずれかの気筒２内のピストンがＴＤＣを通過していないと判定した場合（ステップＳ２２、Ｎｏ）は、ステップＳ２２を繰り返す。いずれかの気筒２内のピストンがＴＤＣを通過したと判定した場合（ステップＳ２２、Ｙｅｓ）は、ステップＳ２３において、その時点でのエンジン１の回転エネルギー（Ｅｎ）を算出する。なお、算出したＥｎはＥＣＵ１０の記憶部に記憶される。 Subsequently, in step S22, the ECU 10 detects the piston position in each cylinder 2 based on the crank angle signal from the crank angle sensor 20, and whether or not the piston in any cylinder 2 has passed TDC. Determine. When it is determined that the piston in any one of the cylinders 2 does not pass TDC (step S22, No), step S22 is repeated. If it is determined that the piston in any one of the cylinders 2 has passed TDC (step S22, Yes), in step S23, the rotational energy (En) of the engine 1 at that time is calculated. The calculated En is stored in the storage unit of the ECU 10.

ここで、Ｅｎは以下の式を用いて算出できる。
Ｅｎ＝（１／２）×Ｉ×ｗ^２
なお、Ｉはエンジン１の回転モーメントであり、ｗはエンジン１の回転の角速度である。 Here, En can be calculated using the following equation.
En = (1/2) × I × w ²
Here, I is a rotational moment of the engine 1 and w is an angular velocity of the rotation of the engine 1.

つづいて、ステップＳ２４において、ＥＣＵ１０は、次にいずれかの気筒２内のピストンがＴＤＣに達するときのエンジン１の回転エネルギー（Ｅｎ＋１）を予測する。ステップＳ２４はステップＳ２３と略同じタイミングで実行される。 Subsequently, in step S24, the ECU 10 predicts the rotational energy (En + 1) of the engine 1 when the piston in any one of the cylinders 2 reaches TDC next time. Step S24 is executed at substantially the same timing as step S23.

ここで、Ｅｎ＋１は以下の式を用いて算出できる。
Ｅｎ＋１＝Ｅｎ−（Ｅｎ−１−Ｅｎ）
なお、Ｅｎ−１はＥｎを算出した時点より以前かつ直近にいずれかの気筒２内のピストンがＴＤＣを通過したときのエンジン１の回転エネルギーである。Ｅｎ−１については、後述するようにステップＳ２３が２回以上実行されている場合には、算出された値がＥＣＵ１０の記憶部に記憶されているものである。ステップＳ２３が１回だけ実行されている場合は、Ｅｎ−１として、例えばＥＣＵ１０の記憶部に予め記憶された、事前に実験等により設定された所定値を用いることができる。 Here, En + 1 can be calculated using the following equation.
En + 1 = En- (En-1-En)
Note that En-1 is the rotational energy of the engine 1 when the piston in any one of the cylinders 2 has passed TDC immediately before and immediately after the time when En is calculated. As for En-1, as will be described later, when step S23 is executed twice or more, the calculated value is stored in the storage unit of the ECU 10. When step S23 is executed only once, for example, a predetermined value that is stored in advance in the storage unit of the ECU 10 and that is set in advance through experiments or the like can be used as En-1.

つづいて、ステップＳ２５において、ＥＣＵ１０は、予測した回転エネルギーＥｎ＋１が、当該気筒２内のピストンが圧縮行程後の上死点で停止すると推定される範囲（以下、制御実施区間と呼ぶ）にあるか否かを判定する。Ｅｎ＋１が制御実施区間にないと判定した場合（ステップＳ２５、Ｎｏ）は、制御処理はステップＳ２２に戻る。Ｅｎ＋１が制御実施区間にあると判定した場合（ステップＳ２５、Ｙｅｓ）は、ＥＣＵ１０は、発電機５を三相短絡させるように、発電機５の駆動回路を制御する（ステップＳ２６）。なお、三相短絡は事前に実験等により設定された所定の負荷量をエンジン１に与え終わるまで継続して実施される。 Subsequently, in step S25, the ECU 10 determines whether the predicted rotational energy En + 1 is within a range in which the piston in the cylinder 2 is estimated to stop at the top dead center after the compression stroke (hereinafter referred to as a control execution section). Determine whether or not. If it is determined that En + 1 is not in the control execution section (No at Step S25), the control process returns to Step S22. When it is determined that En + 1 is in the control execution section (step S25, Yes), the ECU 10 controls the drive circuit of the generator 5 so as to short-circuit the generator 5 (step S26). The three-phase short circuit is continuously performed until a predetermined load amount set in advance by experiments or the like is given to the engine 1.

これにより、発電機５はブレーキが掛けられるが、三相短絡により発生するブレーキ力は比較的大きいので、エンジン１に対して確実に負荷を与えることができる。その結果、エンジン停止直前のＴＤＣの時点でＴＤＣ停止を推定してブレーキを掛けることで、次のピストンがより確実にＴＤＣに到達せずにエンジン１の回転が停止する。従って、いずれかの気筒２のピストンがＴＤＣで停止するＴＤＣ停止をより確実に回避させることができる。その後、処理制御フローは終了する。 Thereby, although the generator 5 is braked, since the braking force generated by the three-phase short circuit is relatively large, a load can be reliably applied to the engine 1. As a result, the TDC stop is estimated at the time of TDC immediately before the engine is stopped and the brake is applied, so that the rotation of the engine 1 stops without the next piston reaching the TDC more reliably. Therefore, it is possible to more reliably avoid the TDC stop where the piston of any cylinder 2 stops at the TDC. Thereafter, the process control flow ends.

なお、エンジン１の回転が停止し、三相短絡が解除された後は、クランクシャフトは逆回転して気筒内圧がバランスする位置にて止まるので、エンジン１の各気筒２は図４に示す状態に近い位置となる。従って、その後の着火始動を好適に行うことができる。 Since the rotation of the engine 1 is stopped and the three-phase short circuit is released, the crankshaft rotates in the reverse direction and stops at a position where the cylinder internal pressure is balanced, so that each cylinder 2 of the engine 1 is in the state shown in FIG. It will be near the position. Therefore, the subsequent ignition start can be suitably performed.

次に、エンジン１の回転エネルギーとＴＤＣ位置との関係について図７の例示を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、エンジン１の回転エネルギーはその停止過程において、ＴＤＣ付近で極小値を取るように振動しながら減少する。 Next, the relationship between the rotational energy of the engine 1 and the TDC position will be described with reference to the illustration of FIG. As shown in FIG. 7A, the rotational energy of the engine 1 decreases while oscillating so as to take a minimum value in the vicinity of the TDC in the stopping process.

ここで、ＴＤＣ停止を回避するために発電機５に三相短絡でブレーキを掛けることでエンジン１に負荷を与える場合、最も大きい負荷量を与えられるのは、或るＴＤＣから次のＴＤＣの直前までの区間Ｒ１である。なお、ＴＤＣ直前とは、例えばクランク角センサ２０におけるクランクパルスが１０°毎であるとすると、（ＴＤＣ−１０°）の位置である。そこで、この区間Ｒ１で発電機５にブレーキを掛け続けることでエンジン１に与えることができる負荷（ブレーキエネルギーＥｂ）を事前に実験等により求めておく。 Here, when a load is applied to the engine 1 by applying a brake to the generator 5 with a three-phase short circuit in order to avoid a TDC stop, the largest load amount can be given immediately before the next TDC from a certain TDC. It is section R1 until. Note that “immediately before TDC” is, for example, a position of (TDC−10 °) when the crank pulse in the crank angle sensor 20 is every 10 °. Therefore, a load (brake energy Eb) that can be applied to the engine 1 by continuing to brake the generator 5 in this section R1 is obtained in advance by experiments or the like.

次に、図７（ｂ）に示すように、エンジン１がＴＤＣ停止してしまうときの、そのＴＤＣ位置でのエンジン１の回転エネルギーＥｔｄｃを事前に実験等により求めておく。なお、Ｅｔｄｃは小さい値であるので０に設定してもよい。 Next, as shown in FIG. 7B, the rotational energy Etdc of the engine 1 at the TDC position when the engine 1 stops in TDC is obtained in advance by experiments or the like. Since Etdc is a small value, it may be set to 0.

このとき、図７（ｃ）に示すように、原理的には予測した回転エネルギーＥｎ＋１が、破線で示すＥｔｄｃ＋Ｅｂより小さければ、ブレーキエネルギーＥｂにより、ピストンがＴＤＣに到達する前にエンジン１を停止させることができる。従って、制御実施区間として、Ｅｔｄｃ＋Ｅｂより小さい区間を設定してもよい。 At this time, as shown in FIG. 7C, in principle, if the predicted rotational energy En + 1 is smaller than Etdc + Eb indicated by the broken line, the engine 1 is stopped before the piston reaches TDC by the brake energy Eb. be able to. Therefore, a section smaller than Etdc + Eb may be set as the control execution section.

ただし、実際にはＴＤＣ停止してしまうときの回転エネルギーＥｔｄｃやブレーキエネルギーＥｂには、エンジン１毎や発電機５毎にばらつきが存在する。そのため、ブレーキエネルギーＥｂに対して余裕度αを設定し、これをブレーキエネルギーＥｂから減算した上で、上記のエネルギーのばらつきに対応させて、Ｅｔｄｃ±（１／２）＊（Ｅｂ−α）という区間Ｒ２（図７（ｄ）参照）を制御実施区間とすれば、上記ばらつきによらずに、より確実にＴＤＣ停止を回避することができる。このように制御実施区間を設定した場合、図６に示す制御フローでは、Ｅｎ＋１が下記式を満たす場合に、ＥＣＵ１０は、発電機５を三相短絡させるように、発電機５の駆動回路を制御する。
Ｅｔｄｃ−（１／２）＊（Ｅｂ−α）＜Ｅｎ＋１＜Ｅｔｄｃ＋（１／２）
＊（Ｅｂ−α） However, the rotational energy Etdc and the brake energy Eb when the TDC is actually stopped vary for each engine 1 and each generator 5. Therefore, a margin α is set for the brake energy Eb, and this is subtracted from the brake energy Eb. Then, it is referred to as Etdc ± (1/2) * (Eb−α) corresponding to the above energy variation. If section R2 (refer to Drawing 7 (d)) is made into a control execution section, TDC stop can be avoided more certainly regardless of the above-mentioned variation. When the control execution section is set as described above, in the control flow shown in FIG. 6, when En + 1 satisfies the following formula, the ECU 10 controls the drive circuit of the generator 5 so as to short-circuit the generator 5 three-phase. To do.
Etdc− (1/2) * (Eb−α) <En + 1 <Etdc + (1/2)
* (Eb-α)

なお、Ｅｎ＋１≦Ｅｔｄｃ−（１／２）＊（Ｅｂ−α）の場合、発電機５にブレーキを掛けてエンジン１に負荷を与えなくてもＴＤＣ停止は発生しないが、発電機５によりエンジン１に負荷を与えても問題ないので、制御実施区間として、Ｅｔｄｃ＋（１／２）＊（Ｅｂ−α）より小さい区間を設定してもよい。このように制御実施区間を設定した場合、図６に示す制御フローでは、Ｅｎ＋１が下記式を満たす場合に、ＥＣＵ１０は、発電機５を三相短絡させるように、発電機５の駆動回路を制御する。
Ｅｎ＋１＜Ｅｔｄｃ＋（１／２）＊（Ｅｂ−α） In the case of En + 1 ≦ Etdc− (1/2) * (Eb−α), the TDC stop does not occur even when the generator 5 is braked and no load is applied to the engine 1, but the generator 5 Therefore, a section smaller than Etdc + (1/2) * (Eb−α) may be set as the control execution section. When the control execution section is set as described above, in the control flow shown in FIG. 6, when En + 1 satisfies the following formula, the ECU 10 controls the drive circuit of the generator 5 so as to short-circuit the generator 5 three-phase. To do.
En + 1 <Etdc + (1/2) * (Eb−α)

図８は、従来技術と本発明の実施形態とを比較説明するための図である。従来技術では、発電機を、エンジン回転を停止させるための負荷として十分に制御できず、図８（ａ）に示すように、エンジンの回転エネルギーがゼロになりエンジンが停止したときに、或る気筒２のピストンがＴＤＣ停止する場合がある。このとき、二重丸で示す気筒２は膨張行程にあるが、排気弁が開状態にあるかその後すぐに開状態となるため、燃料噴射および点火を行い着火することにより発生するトルクは小さい。 FIG. 8 is a diagram for comparing and explaining the prior art and the embodiment of the present invention. In the prior art, the generator cannot be controlled sufficiently as a load for stopping the engine rotation, and when the engine rotation energy becomes zero and the engine stops as shown in FIG. The piston of the cylinder 2 may stop at TDC. At this time, although the cylinder 2 indicated by a double circle is in the expansion stroke, the exhaust valve is in the open state or immediately after that, so that the torque generated by performing fuel injection and ignition to ignite is small.

これに対して、本発明の実施形態によれば、ＴＤＣにおいて回転エネルギーＥｎ−１、Ｅｎ（白丸で示す）を算出する。Ｅｎ−１、ＥｎはＴＤＣを乗り越えられる回転エネルギーであるが、そこから予測される次のＴＤＣでの回転エネルギーＥｎ＋１（黒丸で示す）が制御実施区間にあるので、発電機５の駆動回路を三相短絡してブレーキを掛ける（ブレーキＯＦＦからブレーキＯＮとする）。これにより、次の気筒２が次のＴＤＣに達する前にエンジン１が停止し、ＴＤＣ停止を確実に回避することができる。なお、発電機５のブレーキはエンジン１の回転停止後にＯＦＦ状態にされる。その結果、二重丸で示す気筒２は、圧縮行程後のＴＤＣから回転方向に６０°付近のクランク角に停止し、膨張行程にある。従って、その膨張行程にある気筒２に対して、燃料噴射および点火を行い着火することにより、燃焼エネルギーによりその気筒２内のピストンが下方に移動して、クランクシャフトを正方向に回転させることができる。 On the other hand, according to the embodiment of the present invention, the rotational energies En-1 and En (indicated by white circles) are calculated in TDC. En-1 and En are rotational energies that can overcome the TDC, but the rotational energy En + 1 (indicated by a black circle) at the next TDC predicted therefrom is in the control execution section. Phase short-circuit and apply the brake (from brake OFF to brake ON). As a result, the engine 1 is stopped before the next cylinder 2 reaches the next TDC, and the TDC stop can be reliably avoided. The brake of the generator 5 is turned off after the rotation of the engine 1 is stopped. As a result, the cylinder 2 indicated by a double circle stops at a crank angle of about 60 ° in the rotational direction from the TDC after the compression stroke, and is in the expansion stroke. Accordingly, by injecting and igniting the cylinder 2 in the expansion stroke, the piston in the cylinder 2 is moved downward by the combustion energy, and the crankshaft can be rotated in the forward direction. it can.

なお、上記実施形態では、エンジン１はＶ型６気筒であるが、本発明は、複数の気筒内に燃料を直接噴射する４サイクルのエンジンであれば、型式や気筒数によらず適用できる。たとえば、本発明を適用できるエンジンとしては、直列３気筒、直列４気筒、Ｖ型８気筒などがある。特に、３気筒や４気筒などの気筒数が少ないエンジンの場合、或る気筒内のピストンがＴＤＣ停止していると、ピストンが膨張行程にある気筒がない場合が多いので、本発明を好適に適用できる。Ｖ型８気筒またはそれ以上の気筒数を有するエンジンの場合は、或る気筒内のピストンがＴＤＣ停止していても、ピストンが膨張行程にある気筒がある場合が多いが、本発明を適用することによって、より確実にＴＤＣ停止を回避することができるので、より確実に着火始動を行う上で好適である。 In the above-described embodiment, the engine 1 is a V-type 6 cylinder. However, the present invention can be applied regardless of the type and the number of cylinders as long as it is a 4-cycle engine that directly injects fuel into a plurality of cylinders. For example, as an engine to which the present invention can be applied, there are an inline 3 cylinder, an inline 4 cylinder, a V type 8 cylinder, and the like. In particular, in the case of an engine with a small number of cylinders, such as 3 cylinders or 4 cylinders, if the piston in a certain cylinder is TDC stopped, there are many cases where there is no cylinder in which the piston is in the expansion stroke. Applicable. In the case of an engine having eight or more V-type cylinders, there are many cases where the piston is in the expansion stroke even if the piston in a certain cylinder is TDC stopped, but the present invention is applied. Therefore, it is possible to more reliably avoid the TDC stop, which is preferable in starting ignition more reliably.

１エンジン
２（２ａ〜２ｆ）気筒
５発電機
１０ＥＣＵ
３０エンジンの停止位置制御装置 1 Engine 2 (2a to 2f) Cylinder 5 Generator 10 ECU
30 Engine stop position control device

Claims

In a four-cycle engine stop position control device that directly injects fuel into a plurality of cylinders,
A generator coupled to be rotationally driven by the rotational energy of the engine, the generator including a drive circuit capable of three-phase short-circuiting the generator;
Each time the piston in any cylinder passes through the top dead center after the compression stroke during the engine stop process, the piston in any cylinder reaches the top dead center after the compression stroke. If the engine rotational energy is predicted and the predicted rotational energy is in a range where the piston in the cylinder is estimated to stop at top dead center after the compression stroke, the generator is short-circuited three-phase. Control means for controlling the drive circuit;
An engine stop position control device comprising: