JP4661755B2 - 内燃機関の停止位置制御装置 - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の停止位置制御装置に係り、特に、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御が適用された内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の停止位置制御装置に関する。
従来、例えば特許文献１には、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（エコラン制御）を実行するエンジンの始動装置が開示されている。この従来の装置は、次回の再始動を円滑に行えるようにすべく、燃料供給を停止するエンジン回転数を制御することにより、内燃機関の自動停止時のピストン停止位置（クランク停止位置）の適正化を図るというものである。
内燃機関を自動的に停止する際に、クランク停止位置が目標の停止位置からずれる要因としては、クランク軸への入力となるフリクションの影響が考えられる。このフリクションの影響は、内燃機関と変速機との間に配置されるクラッチの係合状態が内燃機関の自動停止時にどのようになっているかに応じて変化し得るものである。
クラッチが係合状態にあるか、或いは非係合状態にあるかを検知するためには、一般に、クラッチスイッチが用いられる。クラッチスイッチとは、クラッチペダルが踏み込まれた状態でON（クラッチ係合）となり、クラッチペダルが踏まれていない状態でOFF（クラッチ非係合）となるスイッチである。
しかしながら、当該スイッチは、クラッチペダルが奥まで踏み込まれなければONにならないものである。このため、クラッチペダルの踏み込み量が十分でない場合には、実際にはクラッチが非係合状態となっているにも関わらず、クラッチ係合状態を誤判定されることがある。その結果、フリクションの影響の誤学習が発生してしまうおそれがある。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御が適用された内燃機関において、クラッチ係合状態の誤判定に起因するフリクションの影響の誤学習を良好に回避し得る内燃機関の停止位置制御装置を提供することを目的とする。
第１の発明は、内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
クランク角度の実測値を取得するクランク情報取得手段と、
内燃機関と変速機との間に配置されるクラッチの係合状態を判別するクラッチ係合状態判別手段と、
前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、前記クラッチ係合状態判別手段によるクラッチ係合状態の判別結果に応じたクランク停止位置の推定値を取得する第１クランク位置推定手段と、
前記第１クランク位置推定手段により取得された前記推定値と前記クランク情報取得手段により取得された前記実測値との第１停止位置誤差を算出する第１停止位置誤差算出手段と、
前記クラッチ係合状態判別手段によりクラッチが係合状態にあると判別された場合に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、クラッチが係合されていない状態にあるとして、クランク停止位置の推定値を取得する第２クランク位置推定手段と、
前記第２クランク位置推定手段により取得された前記推定値と前記クランク情報取得手段により取得された前記実測値との第２停止位置誤差を算出する第２停止位置誤差算出手段と、
前記第１停止位置誤差と前記第２停止位置誤差とに基づいて、前記フリクションモデルの学習開始時期を定める学習時期決定手段と、
を備えることを特徴とする。
クランク角度の実測値を取得するクランク情報取得手段と、
内燃機関と変速機との間に配置されるクラッチの係合状態を判別するクラッチ係合状態判別手段と、
前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、前記クラッチ係合状態判別手段によるクラッチ係合状態の判別結果に応じたクランク停止位置の推定値を取得する第１クランク位置推定手段と、
前記第１クランク位置推定手段により取得された前記推定値と前記クランク情報取得手段により取得された前記実測値との第１停止位置誤差を算出する第１停止位置誤差算出手段と、
前記クラッチ係合状態判別手段によりクラッチが係合状態にあると判別された場合に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、クラッチが係合されていない状態にあるとして、クランク停止位置の推定値を取得する第２クランク位置推定手段と、
前記第２クランク位置推定手段により取得された前記推定値と前記クランク情報取得手段により取得された前記実測値との第２停止位置誤差を算出する第２停止位置誤差算出手段と、
前記第１停止位置誤差と前記第２停止位置誤差とに基づいて、前記フリクションモデルの学習開始時期を定める学習時期決定手段と、
を備えることを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明において、前記学習時期決定手段は、前記第１停止位置誤差が所定の判定値よりも大きく、かつ、前記第２停止位置誤差が所定の判定値よりも大きい場合に、前記フリクションモデルの学習が開始される方向に処理を進めることを特徴とする。
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、係合状態から非係合状態への、或いは非係合状態から係合状態へのクラッチ係合状態の切り替わりを検知するクラッチ切替検知手段を更に備え、
前記学習時期決定手段は、内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合には、前記フリクションモデルの学習を開始させないようにする学習禁止手段を含むことを特徴とする。
前記学習時期決定手段は、内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合には、前記フリクションモデルの学習を開始させないようにする学習禁止手段を含むことを特徴とする。
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
係合状態から非係合状態への、或いは非係合状態から係合状態へのクラッチ係合状態の切り替わりを検知するクラッチ切替検知手段と、
前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、前記燃焼カット回転数の目標値を算出する目標燃焼カット回転数算出手段と、
内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合には、前記燃料カット回転数の前記目標値の補正を行わないようにする補正禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする。
係合状態から非係合状態への、或いは非係合状態から係合状態へのクラッチ係合状態の切り替わりを検知するクラッチ切替検知手段と、
前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、前記燃焼カット回転数の目標値を算出する目標燃焼カット回転数算出手段と、
内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合には、前記燃料カット回転数の前記目標値の補正を行わないようにする補正禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする。
第１の発明によれば、クラッチ係合状態判別手段によるクラッチ係合状態の誤判定に起因するフリクションの影響の誤学習、過補正を回避させることができる。これにより、クランク停止位置制御の制御性を向上させることができる。
第２の発明によれば、クラッチ係合状態およびクラッチ非係合状態の両方の状態において、停止位置誤差が所定の判定値よりも大きくならなければ、フリクションモデルの学習が開始される方向に処理が進められないようにされる。このため、本来必要のないところでのフリクションモデルの誤学習、過補正を確実に回避させることができる。
第３の発明によれば、内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合に、本来必要のないところでのフリクションモデルの誤学習を回避させることができ、クランク停止位置の適切な制御性を確保することができる。
第４の発明によれば、内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合に、本来必要のないところでの目標燃焼カット回転数の補正を回避させることができ、クランク停止位置の適切な制御性を確保することができる。
実施の形態１．
［実施の形態１の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関の停止位置制御装置が適用された内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、直列４気筒型エンジンであるものとする。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。ピストン１２は、コンロッド１４を介してクランク軸１６と連結されている。また、内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１８が形成されている。燃焼室１８には、吸気通路２０および排気通路２２が連通している。
［実施の形態１の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関の停止位置制御装置が適用された内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、直列４気筒型エンジンであるものとする。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。ピストン１２は、コンロッド１４を介してクランク軸１６と連結されている。また、内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１８が形成されている。燃焼室１８には、吸気通路２０および排気通路２２が連通している。
吸気通路２０には、スロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ２４の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルポジションセンサ２６が配置されている。スロットルバルブ２４の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２８が配置されている。また、内燃機関が備えるシリンダヘッドには、気筒毎に、燃焼室１８の頂部から燃焼室１８内に突出するように点火プラグ３０がそれぞれ取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１８と吸気通路２０、或いは燃焼室１８と排気通路２２を導通状態または遮断状態とするための吸気弁３２および排気弁３４が設けられている。
吸気弁３２および排気弁３４は、それぞれ吸気可変動弁（VVT）機構３６および排気可変動弁（VVT）機構３８により駆動される。可変動弁機構３６、３８は、それぞれ、クランク軸の回転と同期して吸気弁３２および排気弁３４を開閉させると共に、それらの開弁特性（開弁時期、作用角、リフト量など）を変更することができる。
内燃機関１０は、クランク軸の近傍にクランク角センサ４０を備えている。クランク角センサ４０は、クランク軸が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ４０の出力によれば、クランク軸の回転位置やその回転速度（エンジン回転数Ne）を検知することができる。また、内燃機関１０は、吸気カム軸の近傍にカム角センサ４２を備えている。カム角センサ４２は、クランク角センサ４０と同様の構成を有するセンサである。カム角センサ４２の出力によれば、吸気カム軸の回転位置（進角量）などを検知することができる。
図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサに加え、排気通路２２内の排気空燃比を検出するための空燃比センサ５２、内燃機関１０の冷却水温度を検出するための水温センサ５４、および内燃機関１０と変速機（図示省略）との間に設けられるクラッチ（図示省略）の係合状態を検知するためのクラッチスイッチ５６などが接続されている。クラッチスイッチ５６は、クラッチペダル（図示省略）が踏み込まれた状態でON信号（クラッチ係合）を発し、当該クラッチペダルが踏まれていない状態でOFF信号（クラッチ非係合）を発するスイッチである。また、ECU５０には、上述した各種アクチュエータが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力、およびECU５０内に仮想的に構成されたエンジンモデル６０を用いた演算結果に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
［エンジンモデルの概要］
図２は、図１に示すECU５０が備えるエンジンモデル６０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、エンジンモデル６０は、クランク軸周りの運動方程式演算部６２と、エンジンフリクションモデル６４と、ミッションフリクションモデル６５と、吸気圧力推定モデル６６と、筒内圧推定モデル６８と、燃焼波形算出部７０と、大気圧補正項算出部７２と、大気温補正項算出部７４とを含んでいる。以下、これらの各部の詳細な構成について説明を行う。
図２は、図１に示すECU５０が備えるエンジンモデル６０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、エンジンモデル６０は、クランク軸周りの運動方程式演算部６２と、エンジンフリクションモデル６４と、ミッションフリクションモデル６５と、吸気圧力推定モデル６６と、筒内圧推定モデル６８と、燃焼波形算出部７０と、大気圧補正項算出部７２と、大気温補正項算出部７４とを含んでいる。以下、これらの各部の詳細な構成について説明を行う。
（１）クランク軸周りの運動方程式演算部について
クランク軸周りの運動方程式演算部６２は、クランク角度θおよびエンジン回転数Ne（クランク角回転速度dθ/dt）のそれぞれの推定値を求めるためのものである。クランク軸周りの運動方程式演算部６２は、筒内圧推定モデル６８または燃焼波形算出部７０から内燃機関１０の筒内圧力Pの入力を受け、演算開始時には、更に、初期クランク角度θ0および初期エンジン回転数Ne0の入力を受ける。
クランク軸周りの運動方程式演算部６２は、クランク角度θおよびエンジン回転数Ne（クランク角回転速度dθ/dt）のそれぞれの推定値を求めるためのものである。クランク軸周りの運動方程式演算部６２は、筒内圧推定モデル６８または燃焼波形算出部７０から内燃機関１０の筒内圧力Pの入力を受け、演算開始時には、更に、初期クランク角度θ0および初期エンジン回転数Ne0の入力を受ける。
クランク軸周りの運動方程式演算部６２によって算出される推定クランク角度θおよび推定エンジン回転数Neは、図２に示すPIDコントローラ７６によって、実クランク角度θおよび実エンジン回転数Neとの偏差が無くなるようにフィードバック制御される。また、クランク軸周りの運動方程式演算部６２の演算結果には、エンジンフリクションモデル６４によって、内燃機関１０の内部のフリクションに関する影響が反映されるとともに、ミッションフリクションモデル６５によって、変速機の内部のフリクション（主に軸受部の回転摺動によるフリクション）に関する影響が反映される。
次に、クランク軸周りの運動方程式演算部６２の内部で実行される具体的な演算内容について説明する。
図３は、クランク軸周りの各要素に付す記号を示す図である。図３に示すように、ここでは、筒内圧力Pを受けるピストン１２の頂部の表面積をAとする。コンロッド１４の長さをL、クランクの回転半径をrとする。そして、コンロッド１４のピストン取り付け点とクランク軸１６の軸中心とを結ぶ仮想線（シリンダの軸線）と、コンロッド１４の軸線とがなす角度をφ（以下、「コンロッド角度φ」と称する）とし、シリンダの軸線とクランクピン１７の軸線とがなす角度をθとする。
図３は、クランク軸周りの各要素に付す記号を示す図である。図３に示すように、ここでは、筒内圧力Pを受けるピストン１２の頂部の表面積をAとする。コンロッド１４の長さをL、クランクの回転半径をrとする。そして、コンロッド１４のピストン取り付け点とクランク軸１６の軸中心とを結ぶ仮想線（シリンダの軸線）と、コンロッド１４の軸線とがなす角度をφ（以下、「コンロッド角度φ」と称する）とし、シリンダの軸線とクランクピン１７の軸線とがなす角度をθとする。
４つの気筒を有する内燃機関１０では、気筒間のクランク角度の位相差は180°CAであるため、それらの気筒間のクランク角度の関係は、次の（１ａ）式のように定義することができる。また、各気筒のクランク角回転速度dθ/dtは、それぞれ各気筒のクランク角度θの時間微分となるため、それぞれ次の（１ｂ）式のように表すことができる。
ただし、上記（１ａ）式および（１ｂ）式において、クランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtに付された符号1〜4は、内燃機関１０の所定の爆発順序に従って燃焼が到来する気筒の順番に対応しており、また、後述する数式においては、それらの符号1〜4を「i」で代表させることがある。
また、図３に示すピストン・クランク機構においては、クランク角度θiとコンロッド角度φiとは、次の（２）式で表される関係を有することになる。
ただし、上記（２）式において、dXi/dtはピストン速度である。
また、クランク軸周りの全運動エネルギTは、次の（３）式のように表すことができる。（３）式を展開すると、（３）式中の各項の諸々のパラメータを1/2(dθ/dt)2の係数としてまとめることができる。ここでは、そのようにまとめられた係数を、クランク角度θの関数f(θ)として表現している。
ただし、上記（３）式において、右辺第１項はクランク軸１６の回転運動に関する運動エネルギに、右辺第２項はピストン１２およびコンロッド１４の直進運動に関する運動エネルギに、右辺第３項はコンロッド１４の回転運動に関する運動エネルギに、それぞれ対応している。また、上記（３）式において、Ikはクランク軸１６の軸周りの慣性モーメントであり、Iflはフライホイールの回転軸周りの慣性モーメントであり、Imiは内燃機関１０と組み合わされる変速機の回転軸周りの慣性モーメントであり、Icはコンロッドに関する慣性モーメントである。また、mpはピストン１２の変位であり、mcはコンロッド１４の変位である。尚、変速機に関する上記の慣性モーメント（ミッション側イナーシャ）は、クラッチが係合状態にあると判断された場合におけるモデル演算時にのみ使用され、クラッチが非係合状態にあると判断された場合におけるモデル演算時にはゼロとされる。
次に、ラグラジアンLを、系の全運動エネルギTと位置エネルギUとの偏差として、次の（４ａ）式のように定義する。そして、クランク軸１６に作用する入力トルクをTRQとすると、ラグランジュの運動方程式を用いて、ラグラジアンLとクランク角度θと入力トルクTRQとの関係を、次の（４ｂ）式のように表すことができる。
ここで、上記（４ａ）式において、位置エネルギUの影響は運動エネルギTの影響に比して小さく、その影響を無視することができる。従って、上記（４ｂ）式の左辺第１項は、上記（３）式をクランク角回転速度(dθ/dt)で偏微分して得られた値を時間微分することで、クランク角度θの関数として、次の（４ｃ）式のように表すことができる。また、上記（４ｂ）式の左辺第２項は、上記（３）式をクランク角度θで偏微分することで、クランク角度θの関数として、次の（４ｄ）式のように表すことができる。
従って、上記（４ｂ）式は、次の（４ｅ）式のようにして表すことができ、これにより、クランク角度θと入力トルクTRQとの関係を得ることができる。また、ここでは、その入力トルクTRQを、次の（５）式のように、３つのパラメータからなるものと定義する。
ただし、上記（５）式において、TRQeは、エンジン発生トルクであり、より具体的には、ガス圧力（筒内圧力P）を受けるピストン１２からクランク軸１６に作用するトルクである。TRQLは、負荷トルクであり、内燃機関１０が搭載される車両の特性に応じて異なる既知の値として、ECU５０に記憶されている。TRQfは、フリクショントルク、すなわち、ピストン１２、クランク軸１６、および変速機の摺動部分の摩擦損失に対応するトルクである。このフリクショントルクTRQfは、エンジンフリクションモデル６４およびミッションフリクションモデル６５から得られる値である。より具体的には、フリクショントルクTRQfは、クラッチが係合状態にあるときはエンジンフリクションモデル６４およびミッションフリクションモデル６５の双方を用いて算出され、一方、クラッチが非係合状態にあるときはエンジンフリクションモデル６４のみを用いて算出される。
次に、エンジン発生トルクTRQeは、次の（６ａ）式〜（６ｃ）式に従って算出することができる。すなわち、先ず、筒内圧力Pに基づいてコンロッド１４に作用する力Fcは、ピストン１２の頂部に作用する力PAのコンロッド１４の軸線方向成分として、（６ａ）式のように表すことができる。そして、図３に示すようにコンロッド１４の軸線とクランクピン１７の軌跡の接線とがなす角度αが{π/2−(φ＋θ)}であるため、筒内圧力Pに基づいてクランクピン１７の軌跡の接線方向に作用する力Fkは、コンロッド１４に作用する力Fcを用いて、（６ｂ）式のように表すことができる。従って、エンジン発生トルクTRQeは、クランクピン１７の軌跡の接線方向に作用する力Fkとクランクの回転半径rとの積であるため、（６ａ）式および（６ｂ）式を用いて、（６ｃ）式のように表すことができる。
以上説明したクランク軸周りの運動方程式演算部６２の構成によれば、筒内圧推定モデル６８または燃焼波形算出部７０によって筒内圧力Pを取得することにより、（６ｃ）式および（５）式に従って入力トルクTRQを得ることができる。そして、（４ｅ）式を解くことにより、クランク角度θやクランク角回転速度dθ/dtを得ることが可能となる。
（２）エンジンフリクションモデルについて
図４は、図２に示すエンジンフリクションモデル６４がエンジンフリクショントルクTRQf_ENを取得するために備えているエンジンフリクションマップの一例を示している。より具体的には、図４（Ａ）は、クランク軸１６周りの回転摺動に関する第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1とクランク角回転速度(dθ/dt)との関係を概念的に表した図であり、図４（Ｂ）は、ピストン１２の並進運動に関する第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2とピストン速度(dXi/dt)との関係を概念的に表した図である。
図４は、図２に示すエンジンフリクションモデル６４がエンジンフリクショントルクTRQf_ENを取得するために備えているエンジンフリクションマップの一例を示している。より具体的には、図４（Ａ）は、クランク軸１６周りの回転摺動に関する第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1とクランク角回転速度(dθ/dt)との関係を概念的に表した図であり、図４（Ｂ）は、ピストン１２の並進運動に関する第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2とピストン速度(dXi/dt)との関係を概念的に表した図である。
本実施形態のシステムにおいては、エンジンモデル６０のモデル演算精度を向上させるべく、後述する図７に示すルーチンの処理では、エンジンフリクショントルクTRQfENを、上記のように第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1と第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2に分けて考えることがある。
図４（Ａ）に示すように、クランク軸１６周りの回転摺動に関する第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1は、基本的にエンジン回転数 (dθ/dt)に依存する特性を有している。より具体的には、当該トルクTRQf_map1は、図４（Ａ）に示すように、エンジン回転数(dθ/dt)がゼロに近い領域においては、最大静摩擦係数の影響で大きくなり、エンジン回転数(dθ/dt)が増加し始めると、最大静摩擦係数の影響が薄れるため一旦減少に転ずるが、その後はエンジン回転数(dθ/dt)の増大に従って増加する。
また、図４（Ｂ）に示すように、ピストン１２の並進運動に関する第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2は、ピストン１２とシリンダ壁面との間のフリクションであり、これらの間の接触圧力と摩擦係数のみに依存し、ピストン速度(dXi/dt)には依存しない特性を有している。また、図４（Ｂ）におけるピストン速度(dXi/dt)がゼロに近い領域において、第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2が大きな値を示すのは、そのような領域では最大静摩擦係数の影響が大きくなるためである。
尚、エンジンフリクショントルクTRQf_ENは、エンジン冷却水温度が低くなると大きくなる傾向を有している。このため、エンジンフリクショントルクTRQf_ENは、図４においては図示を省略しているが、エンジン回転数Ne(およびピストン速度(dXi/dt))との関係に加え、エンジン冷却水温度との関係をも考慮して定められている。また、ここでは、ECU５０の計算負荷の低減のため、エンジンフリクションモデル６４として、上記のようなフリクションマップを備えるようにしているが、エンジンフリクションモデルの構成は、これに限定されるものではなく、以下の（７）式のような関係式を用いるものであってもよい。この（７）式では、フリクショントルクTRQf_ENが、エンジン回転数Neと内燃機関１０の潤滑油の動粘度νとをパラメータとする関数となるように構成されている。
ただし、上記（７）式において、C1、C2、C3は、それぞれ実験等により適合される係数である。
（３）ミッションフリクションモデルについて
図５は、図２に示すミッションフリクションモデル６５がミッションフリクショントルクTRQf_MIを取得するために備えるミッションフリクションマップの一例を示している。ミッションフリクションモデル６５によって算出されるミッションフリクショントルクTRQf_MIは、車両の停止中にギヤがニュートラル位置にあり、かつ、クラッチが係合された状態、すなわち、変速機のギヤが内燃機関１０の動力をタイヤ側に伝達させることなく回転している状態におけるフリクショントルクである。そこで、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、変速機の内部のフリクション（主に軸受部の回転摺動によるフリクション）に対応する値となるように定められている。このため、図５に示すように、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1と同様にエンジン回転速度(dθ/dt)に依存する特性を有している。
図５は、図２に示すミッションフリクションモデル６５がミッションフリクショントルクTRQf_MIを取得するために備えるミッションフリクションマップの一例を示している。ミッションフリクションモデル６５によって算出されるミッションフリクショントルクTRQf_MIは、車両の停止中にギヤがニュートラル位置にあり、かつ、クラッチが係合された状態、すなわち、変速機のギヤが内燃機関１０の動力をタイヤ側に伝達させることなく回転している状態におけるフリクショントルクである。そこで、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、変速機の内部のフリクション（主に軸受部の回転摺動によるフリクション）に対応する値となるように定められている。このため、図５に示すように、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1と同様にエンジン回転速度(dθ/dt)に依存する特性を有している。
（４）吸気圧力推定モデルについて
吸気圧力推定モデル６６は、吸気圧力を推定するための吸気圧マップ（図示省略）を備えている。この吸気圧マップは、吸気圧力を、スロットル開度TA、エンジン回転数Ne、および吸排気弁のバルブタイミングVVTとの関係で定めたものである。このような吸気圧力推定モデルの構成によれば、ECU５０の計算負荷を低く抑えつつ、吸気圧力を取得することができる。尚、詳細に吸気圧力を計算する場合には、上記のような吸気圧マップを用いずに、スロットルバルブ２４を通過する空気流量を推定するスロットルモデルと、吸気弁３２の周囲を通過する空気流量（すなわち、筒内吸入空気流量）を推定するバルブモデルとを用いて、吸気圧力推定モデルを構成するようにしてもよい。
吸気圧力推定モデル６６は、吸気圧力を推定するための吸気圧マップ（図示省略）を備えている。この吸気圧マップは、吸気圧力を、スロットル開度TA、エンジン回転数Ne、および吸排気弁のバルブタイミングVVTとの関係で定めたものである。このような吸気圧力推定モデルの構成によれば、ECU５０の計算負荷を低く抑えつつ、吸気圧力を取得することができる。尚、詳細に吸気圧力を計算する場合には、上記のような吸気圧マップを用いずに、スロットルバルブ２４を通過する空気流量を推定するスロットルモデルと、吸気弁３２の周囲を通過する空気流量（すなわち、筒内吸入空気流量）を推定するバルブモデルとを用いて、吸気圧力推定モデルを構成するようにしてもよい。
（５）筒内圧推定モデルについて
筒内圧推定モデル６８は、燃焼が行われない状況下で、筒内圧力Pを算出するために用いられるモデルである。この筒内圧推定モデル６８では、内燃機関１０の各行程における筒内圧力Pを、次の（８ａ）式〜（８ｄ）式を用いて算出するようにしている。すなわち、先ず、吸気行程の経過中の筒内圧力Pは、（８ａ）式で示すように、上述した吸気圧力推定モデル６６が有する吸気圧マップから得られる筒内圧力のマップ値Pmapから得るようにしている。
筒内圧推定モデル６８は、燃焼が行われない状況下で、筒内圧力Pを算出するために用いられるモデルである。この筒内圧推定モデル６８では、内燃機関１０の各行程における筒内圧力Pを、次の（８ａ）式〜（８ｄ）式を用いて算出するようにしている。すなわち、先ず、吸気行程の経過中の筒内圧力Pは、（８ａ）式で示すように、上述した吸気圧力推定モデル６６が有する吸気圧マップから得られる筒内圧力のマップ値Pmapから得るようにしている。
次に、圧縮行程の経過中の筒内圧力Pは、気体の可逆断熱変化の式に基づいて、（８ｂ）式のように表すことができる。
ただし、上記（８ｂ）式において、VBDCはピストン１２が吸気下死点にあるときの行程容積Vであり、κは比熱比である。
ただし、上記（８ｂ）式において、VBDCはピストン１２が吸気下死点にあるときの行程容積Vであり、κは比熱比である。
また、膨張行程の経過中の筒内圧力Pについても、圧縮行程の場合と同様にして、（８ｃ）式のように表すことができる。
ただし、上記（８ｃ）式において、VTDCはピストン１２が圧縮上死点にあるときの行程容積Vであり、Pcは圧縮行程の終了時における筒内圧力である。
ただし、上記（８ｃ）式において、VTDCはピストン１２が圧縮上死点にあるときの行程容積Vであり、Pcは圧縮行程の終了時における筒内圧力である。
また、排気行程の経過中の筒内圧力Pは、(８ｄ)式で示すように、排気通路２２内の圧力Pexであるものとしている。この圧力Pexは、ほぼ大気圧力Pairに等しいとみなすことができるものである。従って、ここでは、大気圧力Pairを、排気行程の経過中の筒内圧力Pに使用している。
（６）燃焼波形算出部について
燃焼波形算出部７０は、圧縮行程の途中から膨張行程の途中までの燃焼が行われている期間における筒内圧力（燃焼圧力）Pを算出するために用いられるモデルである。この燃焼波形算出部７０では、Weibe関数を用いた関係式である（９ａ）式と、後述する（１０）式とを用いて、燃焼圧力Pの推定値が算出される。
燃焼波形算出部７０は、圧縮行程の途中から膨張行程の途中までの燃焼が行われている期間における筒内圧力（燃焼圧力）Pを算出するために用いられるモデルである。この燃焼波形算出部７０では、Weibe関数を用いた関係式である（９ａ）式と、後述する（１０）式とを用いて、燃焼圧力Pの推定値が算出される。
より具体的には、燃焼波形算出部７０では、先ず、（９ａ）式を用いて、現在のクランク角度θに対応する熱発生率dQ/dθを算出することとしている。
ただし、上記（９ａ）式において、mは形状係数、kは燃焼効率、θbは着火遅れ期間、aは燃焼速度（ここでは固定値6.9）である。これらの各パラメータは、事前に適合された値が使用される。また、Qは発熱量である。
ただし、上記（９ａ）式において、mは形状係数、kは燃焼効率、θbは着火遅れ期間、aは燃焼速度（ここでは固定値6.9）である。これらの各パラメータは、事前に適合された値が使用される。また、Qは発熱量である。
上記（９ａ）式を用いて熱発生率dQ/dθを算出するには、発熱量Qを算出する必要がある。発熱量Qは、微分方程式である（９ａ）式を解くことにより算出することができる。そのために、先ず、（９ｂ）式では、（９ａ）式におけるWeibe関数に相当する部分をg(θ)と置き換えている。そうすると、（９ａ）式を（９ｃ）式のように表すことが可能となる。次いで、（９ｃ）式の両辺をクランク角度θで積分した後に、当該（９ｃ）式を展開することで、発熱量Qを（９ｄ）式のように表すことができる。次いで、（９ｄ）式に従って算出された発熱量Qを、再度（９ａ）式に代入することで、熱発生率dQ/dθが算出される。
熱発生率dQ/dθと筒内圧力（燃焼圧力）Pとは、エネルギ保存則に基づく関係式を用いて（１０）式のように表すことができる。従って、（９ａ）式に従って算出された熱発生率dQ/dθを代入して当該（１０）式を解くことにより、燃焼圧力Pを算出することができる。
以上説明した筒内圧推定モデル６８および燃焼波形算出部７０によれば、筒内圧推定モデル６８を用いて燃焼が行われていない状況下での筒内圧力Pを算出するととともに、燃焼波形算出部７０を用いて燃焼が行われている期間中の筒内圧力Pを算出することにより、燃焼実行の有無に関係なく、内燃機関１０の筒内圧力Pの履歴を取得することができる。
尚、内燃機関１０の筒内圧力Pの履歴を取得する手法は、上記の手法に限定されるものではなく、例えば、以下の図６を参照して示すような手法であってもよい。
図６は、そのような変形例の手法を説明するための図である。この手法では、上記（９ａ）式および（１０）式を用いて、所定のクランク角度θ毎に燃焼圧力Pを計算することを行うのではなく、事前に、上記（９ａ）式および（１０）式を用いて、図６（Ａ）に示すような燃焼パターン、すなわち、燃焼に付されることで変化する筒内圧力Pの波形の変化分（燃焼による圧力増加分）のみを算出しておく。
図６は、そのような変形例の手法を説明するための図である。この手法では、上記（９ａ）式および（１０）式を用いて、所定のクランク角度θ毎に燃焼圧力Pを計算することを行うのではなく、事前に、上記（９ａ）式および（１０）式を用いて、図６（Ａ）に示すような燃焼パターン、すなわち、燃焼に付されることで変化する筒内圧力Pの波形の変化分（燃焼による圧力増加分）のみを算出しておく。
より具体的には、そのような燃焼パターンを決定する３つのパラメータである着火遅れ期間、燃焼期間、およびΔPmax（燃焼時の最大圧力Pmaxと燃焼無し時の最大圧力Pmax0との偏差）を、エンジン回転数Ne、空気充填率KL、吸排気弁のバルブタイミングVVT、および点火時期のそれぞれとの関係で定めたマップを記憶しておく。そして、燃焼による圧力増加分に対応する波形を、２次関数などの簡易な関数を組み合わせて近似させた波形として算出するために、当該近似波形の各係数を上記のエンジン回転数Neとの関係でマップ化しておく。そして、図６（Ｂ）に示すように、そのようなマップを参照して得られた燃焼による圧力増加分の波形を、筒内圧推定モデル６８で算出される筒内圧力Pの値と足し合わせることで、燃焼圧力Pを取得するようにする。
（６）大気圧補正項算出部について
大気圧補正項算出部７２は、筒内に吸入される筒内充填空気量Mcを推定するモデル（ここでは「エアモデル」と称する）を含んでいる。このエアモデルでは、筒内充填空気量Mcを次の（１１）式に従って算出することとしている。
大気圧補正項算出部７２は、筒内に吸入される筒内充填空気量Mcを推定するモデル（ここでは「エアモデル」と称する）を含んでいる。このエアモデルでは、筒内充填空気量Mcを次の（１１）式に従って算出することとしている。
ただし、上記（１１）式において、a、bは、それぞれ運転条件（エンジン回転数NeやバルブタイミングVVTなど）に応じて適合される係数である。尚、Pmは、吸気圧力であり、例えば、上述した吸気圧力推定モデル６６によって算出される値を使用することができる。
また、大気圧補正項算出部７２は、筒内に吸入される燃料量fcを推定するモデル（ここでは「燃料モデル」と称する）を含んでいる。燃料噴射弁２８から噴射された後の燃料の挙動を考慮すると、すなわち、噴射された燃料の一部の吸気ポートの内壁等への付着やその付着燃料の気化という現象を考慮すると、第kサイクルにおける燃料噴射の開始時における壁面付着燃料量がfw(k)であり、第kサイクルにおける実燃料噴射量がfi(k)である場合、第kサイクルの終了後に発生している壁面付着燃料量fw(k+1)、および第kサイクルにおいて筒内に吸入される燃料量fcは、次の（１２a）式および（１２ｂ）式のように表すことができる。
ただし、上記（１２）式において、Pは、付着率、より具体的には、噴射燃料量fiのうちの吸気ポートの内壁等に付着する燃料量の割合である。Rは、残留率、より具体的には、吸気行程の実行後に付着燃料量fwが壁面等に付着したままの状態で残る割合である。
上記（１２）式によれば、付着率Pおよび残留率Rをパラメータとして、個々のサイクル毎に上記燃料量fcを算出することができる。
上記（１２）式によれば、付着率Pおよび残留率Rをパラメータとして、個々のサイクル毎に上記燃料量fcを算出することができる。
従って、上記のエアモデルおよび燃料モデルの算出結果を用いて、空燃比A/Fの推定値を算出することができる。大気圧補正項算出部７２では、次いで、この推定空燃比A/Fと、噴射された燃料が燃焼に付された後に空燃比センサ５２に到達するまでの輸送遅れを考慮したタイミングで検出する空燃比A/Fの実測値との定常偏差を算出する。そして、この定常偏差が筒内充填空気量Mcの誤差であるため、当該定常偏差が大きい場合には、大気圧がずれているものとして、大気圧補正係数kairpを算出する。具体的には、上記エアモデルより吸気圧力Pmを逆算し、その吸気圧力Pmに基づいて標準大気圧Pa0に対する補正率として大気圧補正係数kairpを算出する。この大気圧補正係数kairpは、上述した吸気圧力推定モデル６６および筒内圧推定モデル６８において、吸気圧力Pmapと排気圧力（大気圧Pair）の補正に用いられる。
（７）大気温補正項算出部について
大気温補正項算出部７４では、排気行程中の行程容積V、残留ガス質量（排気上死点でのすきま容積Vcに基づいて算出）m、残留ガス（既燃ガス）のガス定数R、および大気温度Tairの実測値を理想気体の状態方程式に代入することで、筒内圧力Pthを算出する。当該筒内圧力Pthと、筒内圧推定モデル６８で算出される筒内圧力Pとの偏差を算出する。そして、その偏差が大きい場合には、上記偏差に基づいて補正係数を算出する。この補正係数は、上述した吸気圧力推定モデル６６において、吸気圧力Pmapの補正に用いられる。
大気温補正項算出部７４では、排気行程中の行程容積V、残留ガス質量（排気上死点でのすきま容積Vcに基づいて算出）m、残留ガス（既燃ガス）のガス定数R、および大気温度Tairの実測値を理想気体の状態方程式に代入することで、筒内圧力Pthを算出する。当該筒内圧力Pthと、筒内圧推定モデル６８で算出される筒内圧力Pとの偏差を算出する。そして、その偏差が大きい場合には、上記偏差に基づいて補正係数を算出する。この補正係数は、上述した吸気圧力推定モデル６６において、吸気圧力Pmapの補正に用いられる。
［クランク停止位置の推定値の算出手法について］
内燃機関を備えた車両では、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（エコラン制御）が実行されることがある。また、内燃機関とモータとで車両を駆動するハイブリッド車両においても、車両システムの起動中（車両走行中も含む）に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（本明細書中では、これも広い意味で「エコラン制御」と称している）が実行されることがある。
内燃機関を備えた車両では、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（エコラン制御）が実行されることがある。また、内燃機関とモータとで車両を駆動するハイブリッド車両においても、車両システムの起動中（車両走行中も含む）に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（本明細書中では、これも広い意味で「エコラン制御」と称している）が実行されることがある。
上記のエコラン制御において、内燃機関の再始動を円滑に行えるようにするためには、内燃機関を自動停止する際のクランク軸１６の停止位置（ピストン１２の停止位置）を狙いの停止位置に精度良く制御したいという要求がある。上述したエンジンモデル６０では、クランク停止位置に影響を与えるフリクション、大気圧力、大気温度、スロットル開度、バルブタイミングVVT等（本発明でいう「所定のパラメータ」）の影響が適切にモデル化されている。そこで、本実施形態のシステムでは、以上説明したエンジンモデル６０を、エコラン制御時にクランク軸１６の停止位置を推定するための停止位置推定モデルとして用いることとしている。上述したエンジンモデル６０によれば、クランク角回転速度dθ/dtがゼロとなる際のクランク角度θの推定値を取得することにより、内燃機関１０の自動停止時のクランク軸１６の停止位置を取得することができる。尚、本明細書中においては、クランク軸１６の停止位置を、単に「クランク停止位置」と称することがある。
より具体的には、以下のような手法によって、クランク停止位置の推定値を算出することができる。尚、エンジンモデル６０によって、クランク停止位置の推定値が算出される際、クラッチが係合状態にある場合には、エンジンフリクションモデル６４とミッションフリクションモデル６５の双方がフリクションモデルとして使用され、一方、クラッチが非係合状態にある場合には、エンジンフリクションモデル６４のみがフリクションモデルとして使用される。
アイドル状態時に取得された燃焼圧力Pの平均値、吸気圧力Pmap、クランク角度θ0、およびエンジン回転数（燃焼カット回転数）Ne0（＝クランク角回転速度dθ0/dt）を初期値として入力して、クランク軸周りの運動方程式演算部６２を用いて、クランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtのそれぞれの推定値が順次算出されることになる。以下、次の（１３）式および（１４）式を用いて、その具体的な算出手法を説明する。尚、本明細書中においては、このような手法を用いて、上記図２中に示す矢印方向にエンジンモデル６０を解くことを「順モデル演算」と称する。
先ず、上記（４ｅ）式で表されるクランク軸周りの運動方程式において、(∂f(θ)/∂θ)≡h(θ)とし、かつ、当該（４ｅ）式中の入力トルクTRQに上記（５）式を代入したうえで、当該（４ｅ）式を離散化することで、次の（１３）式が得られる。
そして、上記（１３）式による順モデル演算の計算初期値として、上記の如く、クランク角度θ0、およびクランク角回転速度dθ0/dt等が与えられる。以下、ステップ数kを順次更新していくことにより、対応するクランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtのそれぞれの推定値が順次算出されることになる。上記（１３）式にステップ数k＝1を代入すると、次の（１４ａ）式のように表すことができる。
上記（１４ａ）式中のクランク角度θ(k)の一部を対応するクランク角回転速度dθ(k)/dtに書き直すと、上記（１４ｂ）式のように表すことができる。そして、その（１４ｂ）式を展開すると、ステップ数k＝1のときのクランク角回転速度dθ(1)/dtは、上記（１４ｃ）式のように、前回、すなわち、初期値として入力されたクランク角度θ0およびクランク角回転速度dθ0/dtを用いて表すことができる。更に、上記（１４ｃ）式を積分することにより、ステップ数k＝1のときのクランク角度θ(1)を、上記（１４ｄ）式のように算出することができる。
そして、上記の処理を、ステップ数kがN回となるまで、すなわち、クランク角回転速度がdθ(N)/dt＝0となるまで繰り返すと、クランク角回転速度dθ(N)/dt＝0、およびクランク角度θ(N)が算出される。つまり、上記の処理によれば、内燃機関１０が停止した際のエンジン回転数Ne＝0と、クランク停止位置のそれぞれの推定値を算出することができる。
［フリクション学習について］
内燃機関１０を自動的に停止させる際に、クランク停止位置が目標の停止位置からずれる要因としては、クランク軸１６への入力となるフリクションの影響が考えられる。上記のエコラン制御は、車両停止時にクラッチが係合状態になっているか否かに関係なく実行される。この際、クラッチが係合状態にあるか否かによって、厳密には、フリクションとクランク軸１６周りのイナーシャが変化する。また、内燃機関１０の内部と変速機の内部とでは、オイルの劣化度合い等も異なるものとなる。従って、クラッチの係合状態に応じたフリクションとイナーシャの違いを考慮しないと、高精度なクランク停止位置の適応学習制御を実現することができなくなる。
内燃機関１０を自動的に停止させる際に、クランク停止位置が目標の停止位置からずれる要因としては、クランク軸１６への入力となるフリクションの影響が考えられる。上記のエコラン制御は、車両停止時にクラッチが係合状態になっているか否かに関係なく実行される。この際、クラッチが係合状態にあるか否かによって、厳密には、フリクションとクランク軸１６周りのイナーシャが変化する。また、内燃機関１０の内部と変速機の内部とでは、オイルの劣化度合い等も異なるものとなる。従って、クラッチの係合状態に応じたフリクションとイナーシャの違いを考慮しないと、高精度なクランク停止位置の適応学習制御を実現することができなくなる。
そこで、本実施形態のシステムでは、既述したように、エンジンフリクションモデル６４とミッションフリクションモデル６５とを別個に備えるようにしている。そして、車両の停止時にクラッチが係合状態にあるときは、エンジンフリクションモデル６４とミッションフリクションモデル６５とを用いてフリクション学習を行うこととし、一方、車両の停止時にクラッチが非係合状態にあるときは、エンジンフリクションモデル６４のみを用いてフリクション学習を行うこととしている。
［目標燃焼カット回転数の算出について］
内燃機関を自動的に停止させる際に、クランク停止位置が目標クランク停止位置となるように、点火や燃料供給をカットするエンジン回転数（燃焼カット回転数）を制御する手法が知られている。上述したエンジンモデル６０によれば、クランク軸１６の目標クランク停止位置（クランク角度）および停止時のエンジン回転数（＝０回転）を初期値として入力し、当該エンジンモデル６０を上述した順モデル演算と逆方向に解く（逆モデル演算）こととすれば、クランク停止位置を所望の目標クランク停止位置とするための目標燃焼カット回転数（順モデル演算の場合の上記初期クランク角回転速度dθ0/dtに相当）を算出することができる。また、このような手法によれば、適宜学習が行われるフリクションの影響を反映させた目標燃焼カット回転数を取得することができる。
内燃機関を自動的に停止させる際に、クランク停止位置が目標クランク停止位置となるように、点火や燃料供給をカットするエンジン回転数（燃焼カット回転数）を制御する手法が知られている。上述したエンジンモデル６０によれば、クランク軸１６の目標クランク停止位置（クランク角度）および停止時のエンジン回転数（＝０回転）を初期値として入力し、当該エンジンモデル６０を上述した順モデル演算と逆方向に解く（逆モデル演算）こととすれば、クランク停止位置を所望の目標クランク停止位置とするための目標燃焼カット回転数（順モデル演算の場合の上記初期クランク角回転速度dθ0/dtに相当）を算出することができる。また、このような手法によれば、適宜学習が行われるフリクションの影響を反映させた目標燃焼カット回転数を取得することができる。
［本実施形態の特徴部分］
本実施形態のシステムは、クラッチの係合状態を判別するための手段として、クラッチスイッチ５６を備えている。しかしながら、このクラッチスイッチ５６は、クラッチペダルが奥まで踏み込まれなければON信号を発しないものである。このため、クラッチペダルの踏み込み量が十分でない場合には、実際にはクラッチが非係合状態となっているにも関わらず、クラッチ信号がOFFとなっている場合が生じ、クラッチの係合状態が誤判定されてしまうことがある。そして、クラッチの係合状態が誤って判定されると、クランク停止位置の誤差が大であると誤って判定されてしまい、本来学習が必要でないにも関わらず、フリクションの学習が開始されてしまうおそれがある。
本実施形態のシステムは、クラッチの係合状態を判別するための手段として、クラッチスイッチ５６を備えている。しかしながら、このクラッチスイッチ５６は、クラッチペダルが奥まで踏み込まれなければON信号を発しないものである。このため、クラッチペダルの踏み込み量が十分でない場合には、実際にはクラッチが非係合状態となっているにも関わらず、クラッチ信号がOFFとなっている場合が生じ、クラッチの係合状態が誤判定されてしまうことがある。そして、クラッチの係合状態が誤って判定されると、クランク停止位置の誤差が大であると誤って判定されてしまい、本来学習が必要でないにも関わらず、フリクションの学習が開始されてしまうおそれがある。
そこで、本実施形態では、エコラン制御による内燃機関１０の自動停止時に、クラッチスイッチ５６によるクラッチOFF信号を検知した場合には、クラッチON状態（非係合状態）を想定して、クランク停止位置誤差（モデル推定値と実測値との偏差）を算出することとした。そして、このクラッチONと見立てた場合のクランク停止位置誤差の大きさと、別途クラッチOFF状態（係合状態）として算出したクランク停止位置誤差の大きさとに基づいて、フリクション学習の開始時期を定めるようにした。
図７は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、エコラン制御により内燃機関の自動停止を行う所定のエコラン停止開始条件が成立した後、実エンジン回転数Neが所定の目標燃焼カット回転数に達することで内燃機関１０を自動停止する条件が成立した場合に実行されるルーチンであるものとする。また、この目標燃焼カット回転数は、適宜実行されるフリクション学習が反映された状態で、クラッチの係合状態に応じて２通りの値が備えられているものとする。
図７に示すルーチンが起動されると、先ず、エンジンモデル６０の演算が開始される（ステップ１００）。より具体的には、クラッチスイッチ５６によってクラッチ係合状態を判別したうえで、クランク停止位置の推定値の算出が開始される。
次に、クラッチフラグの切り替わりがあるか否か、すなわち、クラッチスイッチ５６によるクラッチ信号の変化（ON→OFF、またはOFF→ON）があるか否かが判別される（ステップ１０２）。本ステップ１０２の処理によるクラッチフラグの切り替わりの検知は、以降のステップ１０８において、内燃機関１０が停止したと判定されるまで繰り返し実行される。
上記ステップ１０２において、クラッチフラグの切り替わりが検出された場合には、無効フラグが１とされ（ステップ１０４）、一方、クラッチフラグの切り替わりが検出されなかった場合には、無効フラグが０とされる（ステップ１０６）。無効フラグとは、以降のステップの処理で、フリクション学習を開始させる方向に処理を導くべきか否かを決めるために用いられるフラグである。
次に、内燃機関１０が停止したか否かが判別される（ステップ１０８）。次いで、今回のエンジン停止時の実クランク停止位置が、内燃機関１０を良好に再始動させるための目標停止領域内にあるか否かが判別される（ステップ１１０）。その結果、実クランク停止位置が目標停止領域内にないと判定された場合には、次いで、無効フラグが０にセットされているか否かが判別される（ステップ１１２）。
上記ステップ１１２において、無効フラグが１にセットされていると判定された場合には、以後、今回の処理サイクルが速やかに終了される。無効フラグが１である場合、すなわち、エンジン停止処理の実行中にクラッチペダルのON・OFF操作があったと認められた場合には、その影響を受けて実クランク停止位置が目標の停止領域から外れてしまう可能性がある。このような場合の実クランク停止位置のずれは、エンジンモデル６０に基づいて算出される目標点火カット回転数が不適切であったというものではない。従って、本ルーチンでは、無効フラグが１にセットされている場合には、目標点火カット回転数の補正を行わないようにしている。このような処理によれば、不必要な目標点火カット回転数の補正を回避することができる。
一方、上記ステップ１１２において、無効フラグが０にセットされていると判定された場合には、今回のクランク停止位置の演算がクラッチペダルのON・OFF操作の影響を受けていないにも関わらず、実クランク停止位置のずれが生じていると判断することができる。そこで、この場合には、目標停止領域に対する実クランク停止位置のずれ量に基づいて、目標点火カット回転数（目標燃焼カット回転数）の補正量が算出される（ステップ１１４）。
図７に示すルーチンでは、上記ステップ１１０の処理により実クランク停止位置が目標停止領域内にあると判定された場合、或いは、上記ステップ１１４の処理が実行された場合には、次いで、今回算出されたクランク停止位置の推定値と、今回のエンジン停止時の実クランク停止位置との差が、第１停止位置誤差として算出される（ステップ１１６）。
次に、上記ステップ１１６において算出された第１停止位置誤差（モデル誤差１）が所定の判定値ε１より大きいか否かが判別される（ステップ１１８）。この判定値ε１は、クランク停止位置の第１停止位置誤差がフリクション学習を要するほど大きいか否かを判断するための閾値である。
上記ステップ１１８において、モデル誤差１＞判定値ε１が成立すると判定された場合には、次いで、無効フラグが０にセットされているか否かが判別される（ステップ１２０）。その結果、無効フラグが０にセットされていると判定された場合には、次いで、現在のクラッチ信号がOFFであるか否かが判別される（ステップ１２２）。
上記ステップ１２２においてクラッチ信号がOFFと判定された場合、すなわち、上記ステップ１１８〜１２２の一連の判定が成立する場合には、今回のエンジン停止処理の実行中にクラッチフラグの切り替わりが生じていない状況下であって、かつ、クラッチがOFF状態（係合状態）である状況下において、第１停止位置誤差が大きく生じているものと判断することができる。本ルーチンでは、この場合には、次いで、クラッチがON状態（非係合状態）であると想定してクランク停止位置の推定値の算出が実行される（ステップ１２４）。
次に、上記ステップ１２４において算出されたクランク停止位置推定値と、今回のエンジン停止時の実クランク停止位置との差が、第２停止位置誤差として算出される（ステップ１２６）。次いで、第２停止位置誤差（モデル誤差２）が所定の判定値ε２より大きいか否かが判別される（ステップ１２８）。この判定値ε２は、クランク停止位置の第２停止位置誤差がフリクション学習を要するほど大きいか否かを判断するための閾値である。
上記ステップ１２８において、モデル誤差２＞判定値ε２が成立すると判定された場合には、クラッチOFFとして算出された第１停止位置誤差だけでなく、クラッチONを想定して算出された第２停止位置誤差についても、フリクション学習を要するほど大きいと判断することができる。そこで、この場合には、エンジンモデル６０のクランク停止位置の演算に誤差があると判断され、フェイルカウンタがインクリメントされる（ステップ１３０）。
また、本ステップ１３０の処理は、上記ステップ１２２において、クラッチがOFFでないと判定された場合にも実行される。この場合には、クラッチ信号がONとなるほど奥までクラッチペダルが踏み込まれているため、クラッチが確実に非係合状態にあると判断することができ、また、今回のエンジン停止時にクラッチフラグの切り替わりが生じていない状況下である。従って、このような場合に第１停止位置誤差が大きく生ずるということは、エンジンモデル６０のクランク停止位置の演算に誤差があると判断することができる。このため、フェイルカウンタがインクリメントされる。
次に、フェイルカウンタ値がＮ（回）より大きいか否かが判別される（ステップ１３２）。その結果、フェイルカウンタ＞Ｎが成立した場合に、学習開始フラグが１にセットされ（ステップ１３４）。次回のエコラン停止開始条件が成立した場合に、フリクション学習が実行される。
図８は、クランク停止位置誤差の学習イメージを示す図である。実クランク停止位置には、点火カット前の燃焼状態の変動やクランク角度の計測精度の影響によって、ばらつきが発生する。図８における右側の曲線は、フリクション学習前の実クランク停止位置の分布を表したものである。実クランク停止位置がこのような分布で表されるようなばらつきを有するものであるため、エンジンモデル６０によるクランク停止位置誤差が一度所定の閾値よりも大きくなったからといって、それだけでフリクションにずれが生じた状態になったと判定することは難しい。そこで、本ルーチンでは、図８における右側の曲線の分布の中心線が目標停止位置の中心となるように、フリクションの学習が行えるようにすべく、フェイルカウンタを設け、当該カウンタ値がＮ回に達した場合に、上記のように学習開始フラグを１にセットするようにした。このような手法によれば、実クランク停止位置の平均的なずれに基づいて、フリクション学習の要否を判断することができ、フリクションの誤学習を防止することができる。
また、図７に示すルーチンでは、上記ステップ１１８においてモデル誤差１＞判定値ε１が成立すると判定された場合、或いは、上記ステップ１２８においてモデル誤差２＞判定値ε２が成立すると判定された場合には、フェイルカウンタが０にリセットされる（ステップ１３６）。このようなステップを設けておくことで、モデル誤差１、２がＮ回連続して判定値ε１、ε２を上回った場合にのみ、フリクションの学習開始フラグが１にセットされるようにすることができる。
また、上記ステップ１２０において、無効フラグが１にセットされていると判定された場合には、以後、今回の処理サイクルが速やかに終了される。このような処理を行う理由は、上述したように、無効フラグが１である場合、すなわち、エンジン停止処理の実行中にクラッチペダルのON・OFF操作があったと認められた場合には、その影響を受けて実クランク停止位置が目標の停止領域から外れてしまう可能性があり、このような場合の実クランク停止位置のずれは、エンジンモデル６０の演算誤差が大きかったことに起因するものではないからである。そこで、この場合には、フリクションの学習開始条件が成立する方向に処理が進行するのを回避されるようにしている。
以上説明した図７に示すルーチンによれば、エコラン制御による内燃機関１０の自動停止時に、クラッチスイッチ５６によってクラッチOFF信号が検知された場合（クラッチが係合状態であると判断された場合）には、クラッチON状態（非係合状態）を想定して、第２停止位置誤差が算出される。そして、このクラッチONと見立てた場合の第２停止位置誤差の大きさと、別途クラッチOFF状態（係合状態）として算出された第１停止位置誤差の大きさとに基づいて、フリクション学習の開始時期が定められる。
更に付け加えると、上記ルーチンによれば、クラッチON、OFFの両方の状態において、ともに停止位置誤差が判定値ε１、ε２より大きくならなければ、フリクション学習が開始される方向に処理が進められない。このため、本来必要のないところでのフリクション学習を回避させることができる。以上のように、本実施形態のシステムによれば、クラッチスイッチ５６によるクラッチ係合状態の誤判定に起因するフリクションの影響の誤学習を回避させることができる。これにより、エンジンモデル６０を用いたクランク停止位置制御の制御性を向上させることができる。
尚、上述した実施の形態１においては、エンジンフリクションモデル６４およびミッションフリクションモデル６５が前記第１の発明における「フリクションモデル」に相当している。また、ECU５０が、クランク角センサ４０の出力を取得することにより前記第１の発明における「クランク情報取得手段」が、クラッチスイッチ５６の出力を取得することにより前記第１の発明における「クラッチ係合状態判別手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「第１クランク位置推定手段」が、上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「第１停止位置誤差算出手段」が、上記ステップ１２４の処理を実行することにより前記第１の発明における「第２クランク位置推定手段」が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより前記第１の発明における「第２停止位置誤差算出手段」が、上記ステップ１１６〜１３６の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「学習時期決定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第３または第４の発明における「クラッチ切替検知手段」が、上記ステップ１２０の判定が不成立である場合に図７のルーチンを速やかに終了させることにより前記第３の発明における「学習禁止手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が、エンジンモデル６０の逆モデル演算により目標燃焼カット回転数を適宜算出していることにより前記第４の発明における「目標燃焼カット回転数算出手段」が、上記ステップ１１２の処理が不成立である場合に図７のルーチンを速やかに終了させることにより前記第４の発明における「補正禁止手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第３または第４の発明における「クラッチ切替検知手段」が、上記ステップ１２０の判定が不成立である場合に図７のルーチンを速やかに終了させることにより前記第３の発明における「学習禁止手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が、エンジンモデル６０の逆モデル演算により目標燃焼カット回転数を適宜算出していることにより前記第４の発明における「目標燃焼カット回転数算出手段」が、上記ステップ１１２の処理が不成立である場合に図７のルーチンを速やかに終了させることにより前記第４の発明における「補正禁止手段」が、それぞれ実現されている。
１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ コンロッド
１６ クランク軸
２４ スロットルバルブ
２６ スロットルポジションセンサ
４０ クランク角センサ
４２ カム角センサ
５０ ECU(Electronic Control Unit)
５２ 空燃比センサ
５４ 水温センサ
５６ クラッチスイッチ
６０ エンジンモデル
６２ クランク軸周りの運動方程式演算部
６４ エンジンフリクションモデル
６５ ミッションフリクションモデル
６６ 吸気圧力推定モデル
６８ 筒内圧推定モデル
７０ 燃焼波形算出部
７２ 大気圧補正項算出部
７４ 大気温補正項算出部
７６ PIDコントローラ
dQ/dθ 熱発生率
dθ/dt クランク角回転速度
１２ ピストン
１４ コンロッド
１６ クランク軸
２４ スロットルバルブ
２６ スロットルポジションセンサ
４０ クランク角センサ
４２ カム角センサ
５０ ECU(Electronic Control Unit)
５２ 空燃比センサ
５４ 水温センサ
５６ クラッチスイッチ
６０ エンジンモデル
６２ クランク軸周りの運動方程式演算部
６４ エンジンフリクションモデル
６５ ミッションフリクションモデル
６６ 吸気圧力推定モデル
６８ 筒内圧推定モデル
７０ 燃焼波形算出部
７２ 大気圧補正項算出部
７４ 大気温補正項算出部
７６ PIDコントローラ
dQ/dθ 熱発生率
dθ/dt クランク角回転速度
Claims (4)
- 内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
クランク角度の実測値を取得するクランク情報取得手段と、
内燃機関と変速機との間に配置されるクラッチの係合状態を判別するクラッチ係合状態判別手段と、
前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、前記クラッチ係合状態判別手段によるクラッチ係合状態の判別結果に応じたクランク停止位置の推定値を取得する第１クランク位置推定手段と、
前記第１クランク位置推定手段により取得された前記推定値と前記クランク情報取得手段により取得された前記実測値との第１停止位置誤差を算出する第１停止位置誤差算出手段と、
前記クラッチ係合状態判別手段によりクラッチが係合状態にあると判別された場合に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、クラッチが係合されていない状態にあるとして、クランク停止位置の推定値を取得する第２クランク位置推定手段と、
前記第２クランク位置推定手段により取得された前記推定値と前記クランク情報取得手段により取得された前記実測値との第２停止位置誤差を算出する第２停止位置誤差算出手段と、
前記第１停止位置誤差と前記第２停止位置誤差とに基づいて、前記フリクションモデルの学習開始時期を定める学習時期決定手段と、
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。 - 前記学習時期決定手段は、前記第１停止位置誤差が所定の判定値よりも大きく、かつ、前記第２停止位置誤差が所定の判定値よりも大きい場合に、前記フリクションモデルの学習が開始される方向に処理を進めることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の停止位置制御装置。
- 係合状態から非係合状態への、或いは非係合状態から係合状態へのクラッチ係合状態の切り替わりを検知するクラッチ切替検知手段を更に備え、
前記学習時期決定手段は、内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合には、前記フリクションモデルの学習を開始させないようにする学習禁止手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の停止位置制御装置。 - 内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
係合状態から非係合状態への、或いは非係合状態から係合状態へのクラッチ係合状態の切り替わりを検知するクラッチ切替検知手段と、
前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、前記燃焼カット回転数の目標値を算出する目標燃焼カット回転数算出手段と、
内燃機関の停止処理の実行中に、クラッチ係合状態の切り替わりが検知された場合には、前記燃料カット回転数の前記目標値の補正を行わないようにする補正禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の停止位置制御装置。
Priority Applications (1)
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| JP2006273088A JP4661755B2 (ja) | 2006-10-04 | 2006-10-04 | 内燃機関の停止位置制御装置 |
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Citations (3)
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