JP2018154276A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止時にクランクシャフトの角度位置を直接検出できない場合であってもクランクシャフトに適切な負荷トルクを与えることが可能なエンジン制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１及びエンジンのクランクシャフトに負荷トルクを与えることが可能な回転電機を制御するエンジン制御装置１００を、エンジンの吸気管５２内圧力を検出する吸気圧センサ５３と、エンジンの停止直前におけるクランクシャフトの回転速度降下中に、吸気圧センサの出力に基づいて推定されるクランクシャフトの角度位置に基づいて回転電機によりクランクシャフトに周期的に負荷トルクを与える負荷制御を行う負荷制御手段２２０を備える構成とする。【選択図】図５

Description

本発明は、エンジン及びエンジンのクランクシャフトに負荷トルクを与えることが可能なモータジェネレータ等の回転電機を制御するエンジン制御装置であって、エンジン停止時にクランクシャフトの角度位置を直接検出できない場合であってもクランクシャフトに適切な負荷トルクを与えることが可能なものに関する。

乗用車等の自動車に搭載されるエンジンにおいて、運転を停止する際に、出力軸であるクランクシャフトの回転数（回転速度）がアイドル状態から停止状態まで下降する途中で、エンジンと車体との共振が発生し、振動が大きくなる領域が存在する。
このような振動が発生すると、車体振動によって車両の快適性が損なわれ、特に走行中頻繁にエンジンの停止及び再始動を行うエンジン電気ハイブリッド車両においては問題となりやすい。
これに対し、エンジンのクランクシャフトに負荷トルク（バックトルク・逆転方向のトルク）を与えることが可能なモータジェネレータ等の回転電機を有するエンジン−電気ハイブリッド車両において、エンジンの停止時にクランクシャフトに所定の負荷トルクを与えることにより、振動の抑制を図ることが提案されている。

エンジン停止時におけるモータジェネレータの制御に関する従来技術として、例えば特許文献１には、内燃機関の停止制御時の振動を抑制することを目的として、エンジンの停止制御中に、回転数が所定値以下になったことを確認後、磁気センサからの情報に基づき、ピストンの上死点通過直前にモータジェネレータの逆トルク制御量を減少側に制御し、上死点通過直後に逆トルク制御量を増加側に制御することが記載されている。
特許文献２には、モータジェネレータのトルクによりエンジンの回転停止位置を制御するシステムにおいて、停止位置の精度を向上するため、エンジンのクランク角位置に応じた基本指令トルクを、冷却水温に応じたフリクション変化係数で補正した最終的指令トルクを発生するようモータジェネレータを制御することが記載されている。
特許文献３には、エンジン停止時の逆回転を防止するため、エンジンの回転数のゼロ到達予測時間が所定時間より大きいときには、モータに回転低下用トルクを出力させ、ゼロ到達予測時間が所定時間以下に至った以降は停止用トルクを出力させることが記載されている。

特開２００１−２０７８８５号公報 特開２００８−０１４１４６号公報 特開２００９−１４３３０６号公報

エンジンの運転を停止するときに、クランクシャフトの角度位置（クランク角）をクランク角センサにより検出し、角度位置に基づいて推定される周期的なフリクション変化に応じて、クランクシャフトに付加されるバックトルクを可変させることにより、早期に回転速度を降下させるとともに回転速度変動を抑制し、振動の抑制を図ることができる。
クランク角センサは、一般にクランクシャフトに取り付けられるセンサプレートの外周縁部に形成される凹凸の通過を、クランクケース側に固定された磁気ピックアップにより検出することによって、クランクシャフトの回転に応じたパルス信号を発生する磁気式の角度センサである。
しかし、クランクシャフトの回転速度が降下する過程でエンジンと車体との共振が発生し、クランク角センサのセンサプレートに過大な振動が発生すると、クランク角センサの出力信号に乱れが生じ、クランク角の検出不良が発生する場合があった。
クランク角センサの検出不良が発生すると、トルクを付加する制御の精度が悪化し、オーバーシュートによる過トルクによってクランクシャフトが逆回転してしまうなどの問題が懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、エンジン停止時にクランクシャフトの角度位置を直接検出できない場合であってもクランクシャフトに適切な負荷トルクを与えることが可能なエンジン制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジン及び前記エンジンのクランクシャフトに負荷トルクを与えることが可能な回転電機を制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンの吸気管内圧力を検出する吸気圧センサと、前記エンジンの停止直前における前記クランクシャフトの回転速度降下中に、前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記回転電機により前記クランクシャフトに周期的に負荷トルクを与える負荷トルク制御を行う負荷トルク制御手段を備えることを特徴とするエンジン制御装置である。
例えばインテークマニホールド等で検出される吸気管内圧力は、エンジンのいずれかの気筒が吸気行程にあるときに負圧が増大することから、負圧が増大するタイミングに基づいてクランクシャフトの角度位置を推定することが可能となる。
本発明によれば、エンジンの振動の影響を比較的受けにくい吸気圧センサの出力に基づいてクランクシャフトの角度位置を推定し、推定された角度位置に基づいて負荷トルク制御を行うことによって、クランク角センサ等によってクランクシャフトの角度位置を直接検出できない場合であっても、オーバーシュートによるエンジンの逆回転を防止するとともに、エンジン停止時の振動を効果的に抑制することができる。

請求項２に係る発明は、前記クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサを備え、前記負荷トルク制御手段は、前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置、及び、前記クランク角センサにより検出される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記負荷トルク制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、クランク角センサによりクランクシャフトの角度位置を直接検出可能な場合には、その検出値を負荷トルク制御に用いることによって、負荷トルク制御の精度を向上することができる。

請求項３に係る発明は、前記負荷トルク制御手段は、前記クランクシャフトの回転速度が所定の速度範囲内にある場合に前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記負荷トルク制御を行い、前記回転速度が前記速度範囲外にある場合に前記クランク角センサにより検出される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記負荷トルク制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、クランク角センサによる検出が困難であることが予めわかっている回転速度範囲（例えば、エンジンと車体との共振点付近の領域）においては、吸気圧センサの出力に基づいて推定されるクランクシャフトの角度位置に基づいて負荷トルク制御を行うことによって、上述した効果を確実に得ることができる。

請求項４に係る発明は、前記負荷トルク制御手段は、前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置、及び、前記クランク角センサにより検出される前記クランクシャフトの角度位置に、前記クランクシャフトの回転速度に基づいて設定される重み付けをして算出された値に基づいて前記負荷トルク制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、クランクシャフトの回転速度に応じて変化するクランク角センサ及び吸気圧センサの信頼性の優劣を考慮して、制御の精度をより向上することができる。

以上説明したように、本発明によれば、エンジン停止時にクランクシャフトの角度位置を直接検出できない場合であってもクランクシャフトに適切な負荷トルクを与えることが可能なエンジン制御装置を提供することができる。

本発明を適用したエンジン制御装置の第１実施形態により制御されるエンジンの構成を示す図である。 図１のエンジンを有する車両のパワートレーンの構成を示す図である。 第１実施形態のエンジン制御装置におけるエンジン停止時のエンジンフリクションとモータトルクの推移の一例を示すグラフである。 クランク角センサの出力値（電圧）及びデジタル変換値の推移の一例を示すグラフである。 第１実施形態のエンジン制御装置におけるエンジン停止時の負荷トルク制御を示すフローチャートである。 吸気圧センサの出力波形の一例を示すグラフである。 本発明を適用したエンジン制御装置の第２実施形態におけるクランクシャフト回転数に応じた制御領域分けを示す図である。

以下、本発明を適用したエンジン制御装置の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のエンジン制御装置により制御されるエンジンの構成を示す図である。
エンジン１は、例えば乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載される４ストローク水平対向４気筒の直噴（筒内噴射）ガソリンエンジンである。
エンジン１の出力は、後述する動力伝達機構を介して、車両の駆動輪に伝達される。

エンジン１は、出力軸である図示しないクランクシャフトの前端部側（変速機と反対側・縦置き搭載時における前側）から、順次配列された第１気筒１０、第２気筒２０、第３気筒３０、第４気筒４０を有する。
エンジン１は、例えば、クランクシャフトが車両の前後方向にほぼ沿って縦置き配置される。
第１気筒１０、第３気筒３０は、車幅方向右側に配置された右バンク、第２気筒２０、第４気筒４０は、車幅方向左側に配置された左バンクに設けられている。

第１気筒１０と第２気筒２０、第３気筒３０と第４気筒４０は、各気筒のクランクピンのオフセット量だけずらした状態で、実質的にクランクシャフトを挟んで対向して配置されている。
エンジン１における点火順序（爆発順序）は、第１気筒１０、第３気筒３０、第２気筒２０、第４気筒４０の順に設定され、クランク角において１８０°毎に実質的に等間隔で点火（爆発）するようになっている。

第１気筒１０、第２気筒２０、第３気筒３０、第４気筒４０は、それぞれシリンダ、ピストン、燃焼室、吸排気ポート、吸排気バルブ、動弁駆動機構などの他、インジェクタ１１，２１，３１，４１、点火栓１２，２２，３２，４２等を有する。
インジェクタ１１，２１，３１，４１は、各気筒の燃焼室内に、直接霧化されたガソリンを噴射する噴射装置である。
インジェクタ１１，２１，３１，４１の燃料噴射量及び燃料噴射時期は、エンジン１の運転状態に応じてエンジン制御ユニット１００によって制御されている。
インジェクタ１１，２１，３１，４１は、図示しない燃料ポンプによって加圧された燃料が導入され蓄圧されるとともに、エンジン制御ユニット１００から与えられる噴射信号に応じて開弁し、燃料を噴射する。

点火栓１２，２２，３２，４２は、各気筒内で形成された混合気に、電気的なスパークによって着火させるものである。
点火栓１２，２２，３２，４２の点火時期は、エンジン制御ユニット１００によって制御されている。

また、エンジン１は、吸気装置５０、排気装置６０、さらに図示しないバルブタイミング可変装置、冷却装置、潤滑装置、ＥＧＲ装置等を有する。
吸気装置５０は、各気筒に燃焼用空気を導入するものである。
吸気装置５０は、外気（大気）を燃焼用空気として導入する図示しないインテークダクト、ダスト等の異物を濾過する図示しないエアクリーナ、さらにスロットルバルブ５１、インテークマニホールド５２、吸気圧センサ５３等を有する。

スロットルバルブ５１は、エンジン１の出力調整のため空気流量を制御するものである。
スロットルバルブ５１は、電動アクチュエータによって開閉されるバタフライバルブ（スロットルバルブ）を有する電動スロットルであり、ドライバのアクセル操作に応じて設定される要求トルクに応じてエンジン制御ユニット１００によって開度を制御される。
インテークマニホールド５２は、スロットルバルブ５１を通過した空気を、各気筒の吸気ポートに導入する分岐管である。
吸気圧センサ５３は、インテークマニホールド５２内の圧力（吸気管負圧）を検出する圧力センサである。
吸気圧センサ５３の出力は、逐次エンジン制御ユニット１００に伝達される。

排気装置６０は、各気筒１０，２０，３０，４０の燃焼室から、排気ポートを経由して排出される排ガス（既燃ガス）を排出するものである。
排気装置６０は、エキゾーストマニホールド６１、エキゾーストパイプ６２、触媒コンバータ６３、サイレンサ６４、空燃比センサ６５、リアＯ_２センサ６６等を有して構成されている。

エキゾーストマニホールド６１は、各気筒１０，２０，３０，４０の排気ポートから出た排ガスを集合させる集合管である。
エキゾーストパイプ６２は、エキゾーストマニホールド６１において集合した排ガスを外部へ排出する管路である。

触媒コンバータ６３は、エキゾーストパイプ６２の中間部に設けられた排ガス後処理装置である。
触媒コンバータ６３は、例えばアルミナ等の担体に白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属を担持させた三元触媒である。
触媒コンバータ６３は、エンジン１の空燃比がストイキ近傍となる所定の活性領域において、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_Ｘを低減する機能を有する。

サイレンサ６４は、エキゾーストパイプ６２における触媒コンバータ６３の下流側（出口側）に設けられ、音響エネルギを低減させる消音器である。

空燃比センサ６５は、触媒コンバータ６３の入口近傍に設けられ、エンジン１における空燃比に応じて異なった出力電圧を発生するものである。
エンジン制御ユニット１００は、空燃比センサ６５の出力に応じて、エンジン１における空燃比が三元触媒の活性範囲内となるように燃料噴射量を設定する空燃比フィードバック制御を行う。

リアＯ_２センサ６６は、触媒コンバータ６３の出口近傍に設けられ、排ガス中のＯ_２濃度に応じて異なった出力電圧を発生するものである。
リアＯ_２センサ６６の出力はエンジン制御ユニット１００に伝達される。

エンジン１は、さらに、クランク角センサ７０、水温センサ８０等を有する。
クランク角センサ７０は、エンジン１の出力軸である図示しないクランクシャフトの角度位置（クランク角・ＣＡ）を検出する磁気式の角度センサである。
クランク角センサ７０は、センサプレート７１、ポジションセンサ７２等を有して構成されている。

センサプレート７１は、クランクシャフトの後端部に固定された円盤状の部材であって、外周縁部には所定の角度間隔で複数のベーン（歯）が放射状に突き出して形成されたスプロケット状の形状となっている。
ポジションセンサ７２は、センサプレート７１の外周縁部に対向して配置された磁気ピックアップであり、マグネット、コア、コイル、ターミナル等を有する。
ポジションセンサ７２は、直前をセンサプレート７１のベーンが通過した際に、所定のパルス信号を出力するようになっている。
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサ７０の出力に基づいて、エンジン１の回転数（クランクシャフト回転速度）を演算可能となっている。

水温センサ８０は、シリンダヘッド及びシリンダに形成された冷却水流路であるウォータージャケット内を流れる冷却水（クーラント）の温度を検出するものである。
クランク角センサ７０、水温センサ８０の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。

エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、エンジン１及びその補器類を統括的に制御するものである。
また、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の停止時にモータジェネレータ制御ユニット２２０と協調制御を行う機能を備えている。この点に関しては、後に詳しく説明する。
エンジン制御ユニット１００は、例えば、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
エンジン制御ユニット１００は、例えば、ドライバのアクセル操作等に基づいて設定される要求トルクに応じて、実際のトルクが要求トルクと実質的に一致するよう図示しないスロットルバルブの開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、バルブタイミング等を制御する。

エンジン１の出力は、以下説明する動力伝達機構を介して各車輪に伝達される。
図２は、図１のエンジンを有する車両のパワートレーンの構成を示す図である。
図２に示すように、車両は、トルクコンバータ１１０、エンジンクラッチ１２０、前後進切替部１３０、バリエータ１４０、出力クラッチ１５０、フロントディファレンシャル１６０、リアディファレンシャル１７０、トランスファクラッチ１８０、モータジェネレータ１９０、トランスミッション制御ユニット２１０、モータジェネレータ制御ユニット２２０等を備えたエンジン電気ハイブリッドＡＷＤ車両である。

トルクコンバータ１１０は、エンジン１の出力をエンジンクラッチ１２０に伝達する流体継手である。
トルクコンバータ１１０は、車両が停止状態からエンジントルクを伝達可能な発進デバイスとしての機能を有する。
また、トルクコンバータ１１０は、トランスミッション制御ユニット２１０によって制御され、入力側（インペラ側）と出力側（タービン側）とを直結する図示しないロックアップクラッチを備えている。

エンジンクラッチ１２０は、トルクコンバータ１１０と前後進切替部１３０との間に設けられ、これらの間の動力伝達経路を接続又は切断するものである。
エンジンクラッチ１２０は、例えば、車両がモータジェネレータ１９０の出力のみによって走行するＥＶ走行モード時等において、トランスミッション制御ユニット２１０からの指令に応じて切断される。

前後進切替部１３０は、エンジンクラッチ１２０とバリエータ１４０との間に設けられ、トルクコンバータ１１０とバリエータ１４０とを直結する前進モードと、トルクコンバータ１１０の回転出力を逆転させてバリエータ１４０に伝達する後退モードとを、トランスミッション制御ユニット２１０からの指令に応じて切り換えるものである。
前後進切替部１３０は、例えば、プラネタリギヤセット等を有して構成されている。

バリエータ１４０は、前後進切替部１３０から伝達されるエンジン１の回転出力、及び、モータジェネレータ１９０の回転出力を、無段階に変速する変速機構部である。
バリエータ１４０は、例えば、プライマリプーリ１４１、セカンダリプーリ１４２、チェーン１４３等を有するチェーン式無段変速機（ＣＶＴ）である。
プライマリプーリ１４１は、車両の駆動時におけるバリエータ１４０の入力側（回生発電時においては出力側）に設けられ、エンジン１及びモータジェネレータ１９０の回転出力が入力される。
セカンダリプーリ１４２は、車両の駆動時におけるバリエータ１４０の出力側（回生発電時においては入力側）に設けられている。
セカンダリプーリ１４２は、プライマリプーリ１４１と隣接しかつプライマリプーリ１４１の回転軸と平行な回転軸回りに回動可能となっている。
チェーン１４３は、環状に形成されてプライマリプーリ１４１及びセカンダリプーリ１４２に巻き掛けられ、これらの間で動力伝達を行うものである。
プライマリプーリ１４１及びセカンダリプーリ１４２は、それぞれチェーン１４３を挟持する一対のシーブを有するとともに、トランスミッション制御ユニット２１０による変速制御に応じて各シーブ間の間隔を変更することによって、有効径を無段階に変更可能となっている。

出力クラッチ１５０は、バリエータ１４０のセカンダリプーリ１４２と、フロントディファレンシャル１６０及びトランスファクラッチ１８０との間に設けられ、これらの間の動力伝達経路を接続又は切断するものである。
出力クラッチ１５０は、車両の走行時には通常接続状態とされるとともに、例えば車両の停車中にエンジン１の出力によってモータジェネレータ１９０を駆動してバッテリの充電を行う場合等に切断される。

フロントディファレンシャル１６０は、出力クラッチ１５０から伝達される駆動力を、左右の前輪に伝達するものである。
フロントディファレンシャル１６０は、最終減速装置、及び、左右前輪の回転速度差を吸収する差動機構を備えている。
出力クラッチ１５０とフロントディファレンシャル１６０との間は、実質的に直結されている。

リアディファレンシャル１７０は、出力クラッチ１５０から伝達される駆動力を、左右の後輪に伝達するものである。
リアディファレンシャル１７０は、最終減速装置、及び、左右後輪の回転速度差を吸収する差動機構を備えている。

トランスファクラッチ１８０は、出力クラッチ１５０からリアディファレンシャル１７０へ駆動力を伝達する後輪駆動力伝達機構の途中に設けられ、これらの間の動力伝達経路を接続又は切断するものである。
トランスファクラッチ１８０は、例えば、接続時の締結力（伝達トルク容量）を無段階に変更可能な油圧式あるいは電磁式の湿式多板クラッチである。
トランスファクラッチ１８０の締結力は、トランスミッション制御ユニット２１０によって制御されている。
トランスファクラッチ１８０は、締結力を変更することによって、前後輪の駆動トルク配分を調節可能となっている。
また、トランスファクラッチ１８０は、車両の旋回時や、ブレーキのアンチロック制御、車両挙動制御などの実行時に、前後輪の回転速度差を許容する必要がある場合には、締結力を低下（開放）させスリップさせることによって回転速度差を吸収する。

モータジェネレータ１９０は、車両の駆動力を発生するとともに、減速時に車輪側から伝達されるトルクによって回生発電を行い、エネルギ回生を行う回転電機である。
モータジェネレータ１９０は、バリエータ１４０のプライマリプーリ１４１と同心に設けられている。
プライマリプーリ１４１は、モータジェネレータ１９０の図示しないロータと回転軸を介して接続されている。
モータジェネレータ１９０として、例えば、永久磁石式同期電動機が用いられる。
モータジェネレータ１９０は、モータジェネレータ制御ユニット２２０によって駆動時の出力トルクや回生発電時の回生エネルギ量（入力トルク）を制御されている。

トランスミッション制御ユニット２１０は、トルクコンバータ１１０のロックアップクラッチ、エンジンクラッチ１２０、前後進切替部１３０、バリエータ１４０、出力クラッチ１５０、トランスファクラッチ１８０等を統括的に制御するものである。
モータジェネレータ制御ユニット２２０は、モータジェネレータ１９０の出力トルクや回生エネルギ量等を制御するものである。
これらの各ユニットは、それぞれＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有して構成されている。
また、エンジン制御ユニット１００、トランスミッション制御ユニット２１０、モータジェネレータ制御ユニット２２０は、例えば車載ＬＡＮシステムの一種であるＣＡＮ通信システム等を介して、相互に通信し、必用な情報の伝達が可能となっている。

以上説明したパワートレーンにおいて、エンジン制御ユニット１００は、例えばエンジン１の動力を利用した走行モードから、モータジェネレータ１９０の動力のみによって走行するＥＶ走行モードに切り替える場合等に、エンジン１の運転を自動的に停止する。
エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の運転を停止する際に、モータジェネレータ制御ユニット２２０と協働し、モータジェネレータ１９０によってクランクシャフトに負荷トルク（バックトルク）を周期的に付加し、車体振動を抑制する負荷トルク制御を実行する。モータジェネレータ制御ユニット２２０は、本発明にいう負荷トルク制御手段として機能する。
この点について、以下詳細に説明する。

図３は、第１実施形態のエンジン制御装置におけるエンジン停止時のエンジンフリクションとモータトルクの推移の一例を示すグラフである。
縦軸はエンジンのクランクシャフトを回転させる際のフリクション、及び、モータジェネレータからクランクシャフトに付加されるバックトルク（逆転方向のトルク）を示し、横軸はクランクシャフトの角度位置（クランク角）を示している。
上図に示すように、エンジンのフリクションは周期的に変動し、いずれかの気筒における圧縮上死点近傍において極大となる。

第１実施形態の場合には、エンジン１は等間隔爆発の水平対向４気筒であることから、クランク角にして１８０°ごとにフリクションは極大となる。
これに対し、下図に示すように、モータトルクは周期的に変動し、例えばクランク角にして１８０°周期の三角波状に付加される。
このような制御により、効果的に振動を抑制するためには、モータトルクを付加するタイミングは、エンジンフリクションの増減と極力正確に同期させる必要がある。

通常は、クランク角センサ７０が検出するクランク角に基づいてフリクションの増減を予測し、モータトルクを付加するタイミングを制御すればよいが、クランクシャフトの回転速度がアイドル回転から降下する過程で、エンジン１と車体との共振が発生すると、クランク角センサ７０のセンサプレート７１が激しく振動してクランク角を正常に検出できない場合がある。
図４は、クランク角センサの出力値（電圧）及びデジタル変換値の推移の一例を示すグラフである。
縦軸はクランク角センサ７０のポジションセンサ７２の出力電圧及びこれを二値化したデジタル変換値を示し、横軸は実際のクランク角を示している。

クランク角センサ７０が正常な状態（センサプレート７１の振動が比較的小さい状態）においては、ポジションセンサ７２は、センサプレート７１の外周縁部に形成された凹凸に対応したパルス状の信号を出力する。
このパルス信号を二値化してカウントすることによって、クランク角を検出することができる。
しかし、図４における領域Ａにおいては、センサプレート７１に比較的大きい振動が発生し、出力波形がギザギザ状となってデジタル変換値が正常に得られなくなっている。
このような状態になると、クランク角を正常に検出することが困難となり、オーバーシュートによりクランクシャフトに対して過剰なバックトルクを付加してエンジン１を逆回転させてしまう等の問題が懸念される。

上述した問題に対応するため、第１実施形態においては、以下説明する制御を行っている。
図５は、第１実施形態のエンジン制御装置におけるエンジン停止時の負荷トルク制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：エンジン停止フラグ判断＞
エンジン制御ユニット１００は、エンジン停止動作が開始したことを示すエンジン停止フラグがオンであるか（セットされたか）否かを判別する。
エンジン停止フラグは、例えば、車両がエンジン１を運転する走行モードから、エンジン１を停止してモータジェネレータ１９０のみによって走行するＥＶモードへ移行する際などにオンされる。
エンジン停止フラグがオンである場合はステップＳ０２に進み、その他の場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０２：エンジン共振点通過領域判断＞
エンジン制御ユニット１００は、現在のクランクシャフトの回転速度（回転数）が、エンジン１の共振点を通過する所定の範囲内であるか否かを判別する。
この範囲は、エンジン１と車体との共振によってクランク角センサ７０の検出精度が低下することが懸念される範囲であって、エンジン支持系や車体の固有振動数に依存するが、一例として、３００乃至５００ｒｐｍに設定される。
現在のクランクシャフト回転速度が所定の範囲内である場合はステップＳ０４に進み、その他の場合はステップＳ０３に進む。

＜ステップＳ０３：クランク角センサに基づく制御＞
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサ７０が検出したクランク角に基づいて予測されるエンジン１のフリクションに応じて、モータジェネレータ制御ユニット２２０に負荷トルク（バックトルク）を指示する。
モータジェネレータ制御ユニット２２０は、エンジン制御ユニット１００からの指示に応じてモータジェネレータ１９０に負荷トルクを発生させる。
このとき、トランスミッション制御ユニット２１０は、エンジンクラッチ１２０を締結しかつ出力クラッチ１５０を開放された状態とする。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０４：吸気圧センサ出力取得＞
エンジン制御ユニット１００は、吸気圧センサ５３の出力を逐次取得してその履歴を保持する。
その後、ステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：吸気圧センサに基づく制御＞
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサに基づく制御からの切り替え時におけるクランク角センサ７０の検出値（クランク角センサ出力が異常となる直前のデータ）から、次に吸気圧センサ５３が吸気行程（吸気間負圧の増大）を検出した気筒をエンジン１の点火順序を参照して推定する。
エンジン制御ユニット１００は、いずれかの気筒が吸気行程にあるときの吸気圧の低下に基づいて、エンジン１のクランク角を推定し、推定されたクランク角から予測されるフリクションに応じて、モータジェネレータ制御ユニット２２０に負荷トルクを指示する。
モータジェネレータ制御ユニット２２０は、エンジン制御ユニット１００からの指示に応じてモータジェネレータ１９０に負荷トルクを発生させる。
このとき、トランスミッション制御ユニット２１０は、エンジンクラッチ１２０を締結しかつ出力クラッチ１５０を開放された状態とする。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

図６は、吸気圧センサの出力波形の一例を示すグラフである。
図６において、縦軸は吸気圧センサ５３の出力電圧（上方ほど負圧大）、横軸はクランク角を示している。
インテークマニホールド５２内の吸気管負圧は、いずれかの気筒が吸気行程にあるときに周期的に増大する。
負圧が極大となるタイミングは特定のクランク角とほぼ一致することから、吸気圧センサ５３の出力値を利用して、クランク角（ピストンの位置）を推定することが可能である。
クランク角が推定できれば、エンジン１のフリクションが変化するタイミングを推定することが可能となる。
特に、エンジン停止動作中のように、スロットルバルブ５１が実質的に全閉であるときは、各気筒の吸気負圧が大きく、またクランクシャフト回転数もアイドル回転以下の低回転であることから、吸気圧センサ５３の出力を利用したクランク角のセンシングは比較的容易であり、クランク角センサ７０の正常時よりは劣るものの、モータジェネレータ１９０の負荷トルク制御には十分な精度を有する。

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）エンジン１の振動の影響を比較的受けにくい吸気圧センサ５３の出力に基づいてクランク角を推定し、推定されたクランク角に基づいてモータジェネレータ１９０が発生するバックトルクの周期的変動を制御することによって、エンジン１と車体との共振によりクランク角センサ７０でクランク角を直接検出できない場合であっても、オーバーシュートによるエンジン１の逆回転を防止し、エンジン停止時の振動を効果的に抑制することができる。
（２）エンジン１の共振点付近の回転数領域においてのみ吸気圧センサ５３の出力に基づいて推定されるクランク角に基づいて負荷トルク制御を行い、その他の領域ではクランク角センサ７０によって検出されたクランク角に基づいて負荷トルク制御を行うことによって、検出不良が生じない限りは吸気圧からの推定値に対して検出精度が高いと考えられるクランク角センサ７０の検出値を用いて制御の精度を向上することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用したエンジン制御装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に共通する箇所については説明を省略し、主に相違点について説明する。
第２実施形態においては、エンジン停止時にクランクシャフトの回転速度（回転数）に応じて、クランク角センサ７０により検出されるクランク角と、吸気圧センサ５３の出力から推定されるクランク角とに、所定の重み付けを行って演算したクランク角に基づいて負荷トルク制御を行っている。

図７は、本発明を適用したエンジン制御装置の第２実施形態におけるクランクシャフト回転数に応じた制御領域分けを示す図である。
第２実施形態においては、クランクシャフト回転数の低下による領域１〜４の推移に応じて、負荷トルク制御の内容を順次変更している。

領域１（例えば、８００〜５００ｒｐｍ）は、エンジン１の共振域に入っていない領域である。
領域１においては、第１実施形態のステップＳ０３と同様に、クランク角センサ７０が検出するクランク角に基づいて負荷トルク制御を行う。

領域２（例えば、５００〜３００ｒｐｍ）は、エンジンの共振点を通過する領域である。
この領域では、クランク角センサ７０のセンサプレート７１がエンジン１の振動の影響を受け、クランク角の検出が困難となることが懸念される。
この領域では、第１実施形態のステップＳ０５と同様に、吸気圧センサ５３の出力に基づいて推定されるクランク角に基づいて負荷トルク制御を行う。

領域３（例えば、３００〜１５０ｒｐｍ）は、エンジン１の共振点を通過する領域から脱する過渡領域である。
この領域では、クランク角センサ７０が検出するクランク角と、吸気圧センサ５３の出力に基づいて推定されるクランク角とを併用して、負荷トルク制御に用いるクランク角を演算する。
例えば、以下のように回転領域により各クランク角の重み（重視度合）を変更する。
（１）３００〜２５０ｒｐｍ クランク角センサ：吸気圧センサ＝３：７
（２）２５０〜２００ｒｐｍ クランク角センサ：吸気圧センサ＝５：５
（３）２００〜１５０ｒｐｍ クランク角センサ：吸気圧センサ＝７：３
例えば、重みが３：７である場合、クランク角センサ７０が検出するクランク角と、吸気圧センサ５３の出力に基づいて推定されるクランク角との間を、７：３に内分する点に相当する値を制御に用いるクランク角とする。

領域４（例えば、１５０〜０ｒｐｍ）は、エンジン１の共振域に入っていないエンジン停止直前の領域である。
領域１においては、第１実施形態のステップＳ０３と同様に、クランク角センサ７０が検出するクランク角に基づいて負荷トルク制御を行う。

以上説明した第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果に加え、クランクシャフトの回転速度に応じてクランク角センサ７０により検出されるクランク角と、吸気圧センサ５３の出力から推定されるクランク角との重みを変化させることによって、より正確にクランク角を推定することが可能となり、制御の精度をさらに向上することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン及びエンジン制御装置の構成は上述した実施形態に限定されず、適宜変更することができる。
例えば、エンジンのシリンダレイアウト、気筒数、点火順序、点火間隔や、パワートレーンのレイアウト等は適宜変更することができる。
（２）実施形態においては、トランスミッション内に設けられたモータジェネレータによってクランクシャフトに負荷トルクを与えているが、これに代えてクランクシャフトに任意の負荷トルクを与えることが可能なインテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ（ＩＧＳ）を利用してクランクシャフトに負荷トルクを与えてもよい。
（３）第１実施形態におけるクランク角センサの検出値に基づく制御と吸気圧センサの出力からの推定値に基づく制御とを切り替えるクランクシャフト回転速度（回転数）や、第２実施形態における重み付けを変更する回転速度、各領域における重み等は一例であり、適宜変更することが可能である。

１ エンジン １０ 第１気筒
１１ インジェクタ １２ 点火栓
２０ 第２気筒 ２１ インジェクタ
２２ 点火栓 ３０ 第３気筒
３１ インジェクタ ３２ 点火栓
４０ 第４気筒 ４１ インジェクタ
４２ 点火栓 ５０ 吸気装置
５１ スロットルバルブ ５２ インテークマニホールド
５３ 吸気圧センサ ６０ 排気装置
６１ エキゾーストマニホールド ６２ エキゾーストパイプ
６３ 触媒コンバータ ６４ サイレンサ
６５ 空燃比センサ ６６ リアＯ_２センサ
７０ クランク角センサ ７１ センサプレート
７２ ポジションセンサ ８０ 水温センサ
１００ エンジン制御ユニット １１０ トルクコンバータ
１２０ エンジンクラッチ １３０ 前後進切替部
１４０ バリエータ １５０ 出力クラッチ
１６０ フロントディファレンシャル １７０ リアディファレンシャル
１８０ トランスファクラッチ １９０ モータジェネレータ
２１０ トランスミッション制御ユニット
２２０ モータジェネレータ制御ユニット

Claims (4)

1. エンジン及び前記エンジンのクランクシャフトに負荷トルクを与えることが可能な回転電機を制御するエンジン制御装置であって、
   前記エンジンの吸気管内圧力を検出する吸気圧センサと、
   前記エンジンの停止直前における前記クランクシャフトの回転速度降下中に、前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記回転電機により前記クランクシャフトに周期的に負荷トルクを与える負荷トルク制御を行う負荷トルク制御手段を備えること
   を特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサを備え、
   前記負荷トルク制御手段は、前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置、及び、前記クランク角センサにより検出される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記負荷トルク制御を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記負荷トルク制御手段は、前記クランクシャフトの回転速度が所定の速度範囲内にある場合に前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記負荷トルク制御を行い、前記回転速度が前記速度範囲外にある場合に前記クランク角センサにより検出される前記クランクシャフトの角度位置に基づいて前記負荷トルク制御を行うこと
   を特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記負荷トルク制御手段は、前記吸気圧センサの出力に基づいて推定される前記クランクシャフトの角度位置、及び、前記クランク角センサにより検出される前記クランクシャフトの角度位置に、前記クランクシャフトの回転速度に基づいて設定される重み付けをして算出された値に基づいて前記負荷トルク制御を行うこと
   を特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。

Images