JP7052542B2 - エンジンの停止制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンを停止させる際の回転速度を制御する停止制御装置に関する。

従来、エンジンが停止される際に、エンジンの回転速度が閾値よりも低下したことを検知すると、ジェネレータのステータコイルをエンジンが停止状態になるまで短絡させる装置がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置は、より短時間でエンジンを停止させることで、エンジンの回転速度が共振域を速く越えるようにしている。

特開２０１２－２０２４０７号公報

ところで、特許文献１に記載の装置は、エンジンの回転速度が共振域を越えて低下する際に、エンジンのピストンの状態を考慮していない。このため、共振域においてピストンが上死点を通過し、エンジンの回転速度が共振域に留まる時間が長くなり、振動が増大するおそれがある。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、エンジンの回転速度が共振域に留まる時間をさらに短くすることのできるエンジンの停止制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
上死点と下死点との間を往復するピストンを有するエンジン（１０）に、負荷トルクを作用させることが可能な回転電機（２１）と、前記エンジンを停止させる際に前記回転電機により作用させる前記負荷トルクを制御する制御部（４０、２７）と、を備えるエンジンの停止制御装置であって、
前記制御部は、
前記エンジンが共振する回転速度域である共振域よりも高い第１回転速度域内に、前記エンジンの回転速度が前記共振域の上限回転速度よりも低下する直前の前記上死点である第１上死点における前記エンジンの第１目標回転速度を設定する第１設定部と、
前記共振域よりも低い第２回転速度域内に、前記第１上死点の次の前記上死点である第２上死点における前記エンジンの第２目標回転速度を設定する第２設定部と、
前記上死点における前記エンジンの回転速度を、前記第１設定部により設定された前記第１目標回転速度に制御した後に、前記第２設定部により設定された前記第２目標回転速度に制御するように、前記回転電機により前記負荷トルクを作用させる作用部と、
を備え、
前記第１回転速度域は、前記共振域よりも高く、且つ前記第１上死点から前記回転電機により最大負荷トルクを作用させた場合に、前記第２上死点における前記エンジンの回転速度を前記第２目標回転速度に制御可能な回転速度域であり、
前記第２回転速度域は、前記共振域よりも低く、且つ前記第２上死点における前記エンジンの回転速度が前記第２目標回転速度になった後に、前記エンジンの回転速度が前記共振域の下限回転速度よりも低くなる回転速度域である。

上記構成によれば、エンジンにおいて、上死点と下死点との間をピストンが往復する。制御部によって、エンジンを停止させる際に回転電機によりエンジンに作用させる負荷トルクが制御される。ここで、エンジンが共振する回転速度域である共振域を越えてエンジンの回転速度が低下する際に、共振域においてピストンが上死点を通過するおそれがある。その場合、エンジンの回転速度が共振域に留まる時間が長くなり、エンジンの振動が増大するおそれがある。

この点、第１設定部により、共振域よりも高い第１回転速度域内に、エンジンの回転速度が共振域の上限回転速度よりも低下する直前の上死点である第１上死点におけるエンジンの第１目標回転速度が設定される。また、第２設定部により、共振域よりも低い第２回転速度域内に、第１上死点の次の上死点である第２上死点におけるエンジンの第２目標回転速度が設定される。そして、作用部は、上死点におけるエンジンの回転速度を、第１目標回転速度に制御した後に、第２目標回転速度に制御するように、回転電機により負荷トルクを作用させる。

このため、第１上死点において、エンジンの回転速度が共振域よりも高い第１回転速度域内に設定された第１目標回転速度に制御される。ここで、第１回転速度域は、共振域よりも高く、且つ第１上死点から回転電機により最大負荷トルクを作用させた場合に、第２上死点におけるエンジンの回転速度を第２目標回転速度に制御可能な回転速度域である。このため、最大でも第１上死点から回転電機により最大負荷トルクを作用させれば、第１上死点の次の上死点である第２上死点において、エンジンの回転速度を共振域よりも低い第２回転速度域内に設定された第２目標回転速度に制御することができる。したがって、共振域においてピストンが上死点を通過することを抑制することができる。

ただし、一般にエンジンの回転速度は、ピストンが上死点を通過した後に上昇する。このため、第２上死点におけるエンジンの回転速度を第２目標回転速度に制御したとしても、その後にエンジンの回転速度が上昇して共振域に入るおそれがある。その場合、エンジンの振動が増大するおそれがある。

この点、第２回転速度域は、共振域よりも低く、且つ第２上死点におけるエンジンの回転速度が第２目標回転速度になった後に、エンジンの回転速度が共振域の下限回転速度よりも低くなる回転速度域である。したがって、第２上死点におけるエンジンの回転速度を第２目標回転速度に制御した後に、エンジンの回転速度が上昇して共振域に入ることを抑制することができる。よって、上記エンジンの停止制御装置は、エンジンの回転速度が共振域に留まる時間を短くすることができ、エンジンの振動を抑制することができる。

第２の手段では、前記第２設定部は、前記第２目標回転速度を０以下に設定する。

上記構成によれば、第２上死点におけるエンジンの第２目標回転速度が０以下に設定されるため、第２上死点までにエンジンを停止させることができる。このため、上死点までのピストンの減速による振動、及び上死点からのピストンの加速による振動の発生回数を減らすことができ、エンジンの振動をさらに抑制することができる。

第３の手段では、前記第１設定部は、前記第１目標回転速度を前記第１回転速度域の中央値に設定する。

上記構成によれば、第１上死点におけるエンジンの第１目標回転速度が、第１回転速度域の中央値に設定される。このため、第１上死点におけるエンジンの回転速度が第１目標回転速度からずれたとしても、第１上死点におけるエンジンの回転速度が第１回転速度域から外れることを抑制することができる。したがって、第１上死点におけるエンジンの回転速度が、共振域に入ることを抑制することができる。

第４の手段では、前記第２設定部は、前記第２目標回転速度を前記第２回転速度域の上限回転速度よりも低い値に設定する。

上記構成によれば、第２上死点におけるエンジンの第２目標回転速度が、第２回転速度域の上限回転速度よりも低い値に設定される。このため、第２上死点におけるエンジンの回転速度が第２目標回転速度からずれたとしても、第２上死点におけるエンジンの回転速度が第２回転速度域から外れることを抑制することができる。したがって、第２上死点の後に、エンジンの回転速度が上昇して共振域に入ることをさらに抑制することができる。

第５の手段では、前記回転電機の前記負荷トルク以外に前記エンジンに作用する負荷トルクが大きいほど、前記第１回転速度域の上限回転速度を高く設定する第３設定部を備える。

エンジンの暖機状態や、補機の負荷、変速機の負荷等により、回転電機の負荷トルク以外にエンジンに作用する負荷トルクの大きさが変化する。そして、回転電機の負荷トルク以外にエンジンに作用する負荷トルクの大きさが変化すると、エンジンの回転速度の低下速度が変化する。その結果、回転電機によりエンジンに負荷トルクを作用させて、エンジンの回転速度を第１目標回転速度や第２目標回転速度に制御する際の制御性が低下するおそれがある。

この点、上記構成によれば、第３設定部により、回転電機の負荷トルク以外にエンジンに作用する負荷トルクが大きいほど、第１回転速度域の上限回転速度が高く設定される。このため、第１上死点におけるエンジンの回転速度や、第２上死点におけるエンジンの回転速度が、共振域に入ることを抑制することができる。

第６の手段では、前記回転電機の前記負荷トルク以外に前記エンジンに作用する負荷トルクが大きいほど、前記第２回転速度域の上限回転速度を高く設定する第４設定部を備える。

例えば、第２回転速度域の上限回転速度が必要以上に低く設定されると、第１目標回転速度を低く設定する必要がある。その場合、第１上死点におけるエンジンの回転速度が共振域に入るおそれがある。また、第２回転速度域の上限回転速度が過剰に高く設定されると、第２上死点におけるエンジンの回転速度が共振域に入ったり、第２上死点の後にエンジンの回転速度が上昇して共振域に入ったりするおそれがある。

この点、上記構成によれば、第４設定部により、回転電機の負荷トルク以外にエンジンに作用する負荷トルクが大きいほど、第２回転速度域の上限回転速度が高く設定される。このため、エンジンの回転速度の低下速度に応じて、第２回転速度域の上限回転速度を適切に設定することができる。したがって、エンジンの回転速度が共振域に留まる時間をさらに短くすることができる。

第７の手段では、前記作用部は、前記エンジンの現在の回転速度が前記第１目標回転速度よりも高い場合に、前記エンジンの現在の回転エネルギと前記第１目標回転速度での回転エネルギとの差分に基づいて、前記回転電機により作用させる前記負荷トルクを変更し、前記エンジンの現在の回転速度が前記第１目標回転速度よりも低く前記第２目標回転速度よりも高い場合に、前記エンジンの現在の回転エネルギと前記第２目標回転速度での回転エネルギとの差分に基づいて、前記回転電機により作用させる前記負荷トルクを変更する。

上記構成によれば、エンジンの現在の回転エネルギと第１目標回転速度での回転エネルギとの差分、及びエンジンの現在の回転エネルギと第２目標回転速度での回転エネルギとの差分に基づいて、それぞれ回転電機により作用させる負荷トルクが変更される。このため、第１上死点におけるエンジンの回転速度を第１目標回転速度に制御する際に作用させる負荷トルク、及び第２上死点におけるエンジンの回転速度を第２目標回転速度に制御する際に作用させる負荷トルクを、それぞれ精度よく算出することができる。

第８の手段では、前記作用部は、前記第１上死点における前記エンジンの回転速度を前記第１目標回転速度に制御する際に、前記上死点における前記エンジンの回転速度が前記共振域に入った場合に、前記回転電機により前記最大負荷トルクを作用させる。このため、共振域においてピストンが上死点を通過することを回避できなかった場合は、エンジンの回転速度を速やかに低下させることができる。しだかって、共振域においてピストンが上死点を通過することを回避できなかった場合であっても、振動の増大を最小限にすることができる。

エンジンシステムを示す模式図。 エンジンＥＣＵ及び回転電機ユニットを示す回路図。 回転電機回転速度と発電作動及び制動作動の最大負荷トルクとの関係を示す特性図。 上死点におけるエンジン回転速度及び共振域を示す図。 上死点におけるエンジン回転速度、共振域、第１回転速度域、及び第２回転速度域を示す図。 エンジン停止制御の手順を示すフローチャート。 上死点におけるエンジン回転速度、共振域、第１目標回転速度、及び第２目標回転速度を示す図。 エネルギの差分と負荷トルクとの関係を示すグラフ。 上死点におけるエンジン回転速度が共振域に入った場合の制御を示すチャート。 第２目標回転速度の変更例を示す図。 第１回転速度域及び第２回転速度域の変更例を示す図。

以下、車両に搭載されるエンジンシステムに具体化した一実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、エンジンシステム１００は、エンジン１０、回転電機ユニット２０、エンジンＥＣＵ４０（Electronic Control Unit）等を備えている。エンジン１０は、ガソリンや軽油等の燃料の燃焼により駆動される多気筒内燃機関であり、周知のとおりピストン、燃料噴射弁５０、点火装置等を備えている。

エンジン１０の駆動軸（図示略）には、プーリ及びベルト等を含んで構成される伝動部１６を介して、回転電機ユニット２０がトルクを伝達可能に接続されている。回転電機ユニット２０は、エンジン１０へ駆動力を供給する際に電動機として作動したり、エンジン１０の駆動力を電力に変換する際に発電機として作動したりする。

回転電機ユニット２０の構成を、図２を参照して説明する。本実施形態において、回転電機ユニット２０は、モータ機能付発電機、例えばＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を想定している。回転電機ユニット２０は、回転電機２１、駆動回路２５、回転電機ＥＣＵ２７等を備えている。回転電機２１は、駆動回路２５を介して、バッテリ３０に接続されている。

回転電機２１は、詳しくは三相交流の電動発電機であり、三相の電機子巻線２２ａ～２２ｃを含む固定子２２と、界磁巻線２３ａを含む回転子２３とを備えている。回転電機２１は調節部２４を備えており、調節部２４は回転電機ＥＣＵ２７の指令に基づいて、界磁巻線２３ａに流す励磁電流の大きさを調節する。

駆動回路２５は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴを複数備えるインバータ回路である。具体的には、駆動回路２５は、ＭＯＳＦＥＴ２５ａ～２５ｆを備えている。ＭＯＳＦＥＴ２５ａ，２５ｂの接続点には、固定子２２のＵ相の電機子巻線２２ａの第１端が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２５ｃ，２５ｄの接続点には、固定子２２のＶ相の電機子巻線２２ｂの第１端が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２５ｅ，２５ｆの接続点には、固定子２２のＷ相の電機子巻線２２ｃの第１端が接続されている。電機子巻線２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれの第２端は、互いに中性点で接続されている。駆動回路２５はスイッチ制御部２６を備えており、スイッチ制御部２６は回転電機ＥＣＵ２７の指令に基づいて、各ＭＯＳＦＥＴ２５ａ～２５ｆの開閉動作を制御する。

回転電機ＥＣＵ２７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンとして構成されている。回転電機ＥＣＵ２７は、界磁巻線２３ａに流す励磁電流を調節部２４により調節させる。また、回転電機ＥＣＵ２７は、駆動回路２５を構成するＭＯＳＦＥＴ２５ａ～２５ｆの開閉動作をスイッチ制御部２６により制御させる。

図１に戻り、エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンとして構成されている。エンジンＥＣＵ４０は、エンジンシステム１００全体を統括して制御する。なお、回転電機２１、エンジンＥＣＵ４０、及び回転電機ＥＣＵ２７により、エンジンの停止制御装置が構成されている。エンジンＥＣＵ４０及び回転電機ＥＣＵ２７により、制御部が構成されている。

エンジンＥＣＵ４０は、回転電機ユニット２０が備える上記回転電機ＥＣＵ２７と電気的に接続されており、回転電機ＥＣＵ２７を介して回転電機２１及び駆動回路２５を制御する。これにより、エンジンＥＣＵ４０は、回転電機ユニット２０を力行作動、発電作動、及び制動作動させる。力行作動においては、界磁巻線２３ａに流す励磁電流の大きさ、及び電機子巻線２２ａ～２２ｃに流す電流が制御される。発電作動においては、界磁巻線２３ａに流す励磁電流の大きさが制御され、駆動回路２５により発電電流が整流される。制動作動においては、界磁巻線２３ａに流す励磁電流の大きさが制御され、例えばＭＯＳＦＥＴ２５ｂ，２５ｄ，２５ｆを閉じることで、駆動回路２５により電機子巻線２２ａ～２２ｃが短絡される。

車両は、アクセルセンサ４２、ブレーキセンサ４４、クランク角センサ４５等を備えている。アクセルセンサ４２は、アクセル操作部材としてのアクセルペダル４１の操作量を検出する。ブレーキセンサ４４は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル４３の操作量を検出する。クランク角センサ４５は、エンジン１０の駆動軸としてのクランクシャフトの回転角度（クランク角）を検出する。これらのセンサからの検出信号はエンジンＥＣＵ４０に逐次入力される。エンジンＥＣＵ４０は、クランク角センサ４５により検出されたクランク角に基づいて、エンジン１０の回転速度（以下、「エンジン回転速度」という）を算出する。

エンジンＥＣＵ４０は、各センサの検出信号に基づいて、燃料噴射弁５０による燃料噴射制御及び点火装置による点火制御等を実行する。

エンジンＥＣＵ４０は、車両走行中において所定の自動停止条件が成立した場合に、エンジン１０を自動停止させる。そして、エンジン１０が自動停止させられ、且つ所定の再始動条件が成立した場合に、エンジン１０を自動再始動させる。なお、自動停止条件としては、例えば車速が所定車速未満であること、アクセルセンサ４２により検出されたアクセル操作量が０であること、ブレーキセンサ４４により検出されたブレーキ操作量が所定操作量よりも多いことの少なくとも１つを含む。また、自動再始動条件としては、例えばアクセルセンサ４２により検出されたアクセル操作量が所定操作量よりも多いこと、ブレーキセンサ４４により検出されたブレーキ操作量が０であることの少なくとも１つを含む。また、エンジンＥＣＵ４０は、所定の燃料カット条件が成立した場合に、燃料噴射弁５０による燃料噴射を停止させる。燃料カット条件としては、例えばアクセルセンサ４２により検出されたアクセル操作量が０であること、エンジン回転速度が所定回転速度よりも高いこと等を含む。

エンジン１０は、エンジン１０が共振する回転速度域である共振域を有している。共振域は、エンジン１０の特性により決まっており、実験等に基づいて予め取得されている。例えば、３気筒エンジンの共振域は４００～６００ｒｐｍであり、４気筒エンジンの共振域は３００～４５０ｒｐｍであり、６気筒エンジンの共振域は２００～３００ｒｐｍである。そして、エンジン１０を自動停止させる際に共振域にエンジン回転速度が入ると、エンジン１０の振動が大きくなる。

これに対して、エンジンＥＣＵ４０は、エンジン１０を自動停止させる際に、回転電機２１（回転電機ユニット２０）によりエンジン１０に負荷トルクを作用させて、エンジン回転速度が共振域を速く越えるようにしている。その場合に、回転電機２１を発電作動させた時と、回転電機２１を制動作動させた時とで、回転電機２１の回転速度に対する最大負荷トルクの大きさは図３のように変化する。エンジンＥＣＵ４０は、回転電機２１の回転速度が高い領域において発電作動させ、回転電機２１の回転速度が低い領域において制動作動させる。そして、エンジンＥＣＵ４０は、回転電機ＥＣＵ２７を介して界磁巻線２３ａに流す励磁電流、及び駆動回路２５の駆動状態等を制御することで、負荷トルクの大きさを制御する。なお、図３の特性を、バッテリ３０の電圧や温度に応じて取得してもよい。

ここで、図４に示すように、共振域においてピストンが上死点（ＴＤＣ（Ｎ））を通過すると、エンジン回転速度（ＮＥ）が共振域に留まる時間が長くなり、エンジン１０の振動が増大するおそれがある。

この点、本実施形態では、図５に示すように、エンジンＥＣＵ４０は、上死点におけるエンジン回転速度を、第１回転速度域内に設定された第１目標回転速度ＮＥ１に制御した後に、第２回転速度域内に設定された第２目標回転速度ＮＥ２に制御するように、回転電機２１により負荷トルクを作用させる。なお、エンジン回転速度が共振域の上限回転速度ＮＵよりも低下する直前の上死点（第１上死点）を、ＴＤＣ（Ｎー１）とする。ＴＤＣ（Ｎー１）の次の上死点（第２上死点）をＴＤＣ（Ｎ）とする。エンジン１０は、多気筒内燃機関であるため、ＴＤＣ（Ｎー１）となるピストンと、ＴＤＣ（Ｎ）となるピストンとは異なる。

第１回転速度域は、共振域よりも高く、且つＴＤＣ（Ｎー１）から回転電機２１により最大負荷トルクを作用させた場合に、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度を第２目標回転速度ＮＥ２に制御可能な回転速度域である。本実施形態では、第１回転速度域は、予め実験等により取得した固定の領域に設定されている。

第２回転速度域は、共振域よりも低く、且つＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度が第２目標回転速度ＮＥ２になった後に、エンジン回転速度が共振域の下限回転速度ＮＬよりも低くなる回転速度域である。エンジン回転速度は、ピストンがＴＤＣ（Ｎ）を通過した後に上昇する。このため、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度を第２目標回転速度ＮＥ２に制御したとしても、その後にエンジン回転速度が上昇して共振域に入るおそれがある。本実施形態では、第２目標回転速度ＮＥ２からエンジン回転速度が上昇したとしても、エンジン回転速度が共振域の下限回転速度ＮＬよりも低くなるように第２回転速度域が設定されている。第２回転速度域は、予め実験等により取得した固定の領域に設定されている。

図６は、エンジン停止制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、エンジンＥＣＵ４０により実行される。

まず、エンジン１０の停止要求が成立したか否か判定する（Ｓ１０）。具体的には、上記自動停止条件が成立したか否か判定する。この判定において、エンジン１０の停止要求が成立していないと判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ１０の処理を再度実行する。一方、エンジン１０の停止要求が成立したと判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、燃料噴射弁５０による燃料噴射を停止させる（Ｓ１１）。

続いて、エンジン１０が完全に停止したか否か判定する（Ｓ１２）。具体的には、クランク角センサ４５により検出されたクランク角に基づき算出したエンジン回転速度が、０になったか否か判定する。この判定において、エンジン１０が完全に停止していないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、エンジン１０のピストン位置が上死点であるか否か判定する（Ｓ１３）。具体的には、クランク角センサ４５により検出されたクランク角に基づいて、いずれかの気筒のピストンが上死点であるか否か判定する。

Ｓ１３の判定において、エンジン１０のピストン位置が上死点でないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１３の判定を再度実行する。一方、エンジン１０のピストン位置が上死点であると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、クランク角センサ４５により検出されたクランク角に基づいて、現在のエンジン回転速度を算出する（Ｓ１４）。現在のエンジン回転速度は、なまされたエンジン回転速度ではなく、エンジン回転速度の瞬時値である。

続いて、現在のエンジン回転速度が上記第１回転速度域内であるか否か判定する（Ｓ１５）。この判定において、現在のエンジン回転速度が上記第１回転速度域内でないと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、現在のエンジン回転速度が第１回転速度域よりも高いか否か判定する（Ｓ１６）。

Ｓ１６の判定において、現在のエンジン回転速度が第１回転速度域よりも高いと判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第１回転速度域内に上記ＴＤＣ（Ｎー１）における上記第１目標回転速度ＮＥ１を設定する（Ｓ１７）。詳しくは、図７に示すように、第１目標回転速度ＮＥ１を第１回転速度域の中央値に設定する。

続いて、エンジン１０の現在の回転エネルギと第１目標回転速度ＮＥ１での回転エネルギとの差分ΔＥを算出する（Ｓ１８）。具体的には、以下の式により、差分ΔＥを算出する。

ΔＥ＝Ｊ×（ＮＥ＾２－ＮＥ１＾２）／２
Ｊはエンジン１０の慣性モーメント、ＮＥは現在のエンジン回転速度、ＮＥ１は第１目標回転速度である。なお、Ａ＾２はＡの二乗を表す。

続いて、差分ΔＥに基づいて負荷トルクＴｒ１を算出する（Ｓ１９）。具体的には、ＴＤＣ（Ｎー１）から上記ＴＤＣ（Ｎ）までに、エンジン１０の回転エネルギを差分ΔＥだけ減少させるために必要な負荷トルクＴｒ１を算出する。例えば、図８に示すグラフを参照して、差分ΔＥに基づいて負荷トルクＴｒ１を算出する。なお、図８に示すグラフは、予め実験等に基づいて取得しておくことができ、エンジン１０の冷却水温等に応じて取得してもよい。

続いて、回転電機ＥＣＵ２７を介して回転電機２１により、負荷トルクＴｒ１を作用させる（Ｓ２０）。詳しくは、図３の特性図を参照して、現在の回転電機回転速度及び負荷トルクＴｒ１に基づいて、回転電機２１の発電作動又は制動作動を選択して負荷トルクＴｒ１を作用させる。すなわち、回転電機２１の回転速度が所定回転速度よりも高い場合に発電作動させ、回転電機２１の回転速度が所定回転速度よりも低い場合に制動作動させる。そして、界磁巻線２３ａに流す励磁電流、及び駆動回路２５の駆動状態等を制御することで、負荷トルクの大きさを負荷トルクＴｒ１に制御する。

一方、Ｓ１６の判定において、現在のエンジン回転速度が第１回転速度域よりも高くないと判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、回転電機ＥＣＵ２７を介して回転電機２１により、最大負荷トルクを作用させる（Ｓ２１）。詳しくは、図３の特性図を参照して、現在の回転電機回転速度に基づいて、より大きな負荷トルクを作用させることのできる作動態様を、回転電機２１の発電作動及び制動作動から選択して最大負荷トルクを作用させる。

Ｓ２０の処理又はＳ２１の処理の後、Ｓ１２の処理から再度実行する。そして、Ｓ１２～Ｓ１５の処理が実行され、Ｓ１５の判定において、現在のエンジン回転速度が上記第１回転速度域内であると判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、上記第２回転速度域内に上記ＴＤＣ（Ｎ）における上記第２目標回転速度ＮＥ２を設定する（Ｓ２２）。詳しくは、図７に示すように、第２目標回転速度ＮＥ２を、第２回転速度域の上限回転速度ＮＵ２よりも低く設定する。

続いて、エンジン１０の現在の回転エネルギと第２目標回転速度ＮＥ２での回転エネルギとの差分ΔＥを算出する（Ｓ２３）。差分ΔＥに基づいて負荷トルクＴｒ２を算出する（Ｓ２４）。回転電機ＥＣＵ２７を介して回転電機２１により、負荷トルクＴｒ２を作用させる（Ｓ２５）。Ｓ２３～Ｓ２５の処理は、第１目標回転速度ＮＥ１を第２目標回転速度ＮＥ２に代え、負荷トルクＴｒ１を負荷トルクＴｒ２に代えた点を除いて、Ｓ１８からＳ２０の処理と同一である。すなわち、エンジン１０の現在の回転速度が第１目標回転速度ＮＥ１よりも低く第２目標回転速度ＮＥ２よりも高い場合に、エンジン１０の現在の回転エネルギと第２目標回転速度ＮＥ２での回転エネルギとの差分ΔＥに基づいて、回転電機２１により作用させる負荷トルクの大きさを負荷トルクＴｒ２に制御する。Ｓ２５の処理の後、Ｓ１２の処理から再度実行する。

Ｓ１２の判定において、エンジン１０が完全に停止したと判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、回転電機ＥＣＵ２７を介して回転電機２１により、負荷トルクを作用させることを停止する（Ｓ２６）。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

なお、Ｓ１７の処理が第１設定部としての処理に相当し、Ｓ１６～Ｓ２１の処理が作用部としての処理に相当し、Ｓ２２の処理が第２設定部としての処理に相当し、Ｓ１５，Ｓ２２～Ｓ２５の処理が作用部としての処理に相当する。

図９に破線で示すように、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン１０の回転速度を第１目標回転速度ＮＥ１に制御する際に、実線で示すように上死点におけるエンジン１０の回転速度が共振域に入った場合に、Ｓ２１の処理が実行される。また、エンジン回転速度を第２目標回転速度ＮＥ２に制御した後、エンジン１０が完全に停止するまでにピストン位置がＴＤＣ（Ｎ）の次のＴＤＣ（Ｎ＋１）になった場合も、Ｓ２１の処理が実行される。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・ＴＤＣ（Ｎ－１）において、エンジン回転速度が共振域よりも高い第１回転速度域内に設定された第１目標回転速度ＮＥ１に制御される。ここで、第１回転速度域は、共振域よりも高く、且つＴＤＣ（Ｎ－１）から回転電機２１により最大負荷トルクを作用させた場合に、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度を第２目標回転速度ＮＥ２に制御可能な回転速度域である。このため、最大でもＴＤＣ（Ｎ－１）から回転電機２１により最大負荷トルクを作用させれば、ＴＤＣ（Ｎ－１）の次の上死点であるＴＤＣ（Ｎ）において、エンジン回転速度を共振域よりも低い第２回転速度域内に設定された第２目標回転速度ＮＥ２に制御することができる。したがって、共振域においてピストンが上死点を通過することを抑制することができる。

・第２回転速度域は、共振域よりも低く、且つＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度が第２目標回転速度ＮＥ２になった後に、エンジン回転速度が共振域の下限回転速度ＮＬよりも低くなる回転速度域である。したがって、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度を第２目標回転速度ＮＥ２に制御した後に、エンジン回転速度が上昇して共振域に入ることを抑制することができる。よって、エンジンシステム１００は、エンジン回転速度が共振域に留まる時間を短くすることができ、エンジン１０の振動を抑制することができる。

・ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン１０の第１目標回転速度ＮＥ１が、第１回転速度域の中央値に設定される。このため、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン回転速度が第１目標回転速度ＮＥ１からずれたとしても、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン回転速度が第１回転速度域から外れることを抑制することができる。したがって、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン回転速度が、共振域に入ることを抑制することができる。

・ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン１０の第２目標回転速度ＮＥ２が、第２回転速度域の上限回転速度ＮＵ２よりも低い値に設定される。このため、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度が第２目標回転速度ＮＥ２からずれたとしても、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度が第２回転速度域から外れることを抑制することができる。したがって、ＴＤＣ（Ｎ）の後に、エンジン回転速度が上昇して共振域に入ることをさらに抑制することができる。

・エンジン１０の現在の回転エネルギと第１目標回転速度ＮＥ１での回転エネルギとの差分ΔＥ、及びエンジン１０の現在の回転エネルギと第２目標回転速度ＮＥ２での回転エネルギとの差分ΔＥに基づいて、それぞれ回転電機２１により作用させる負荷トルクＴｒ１，Ｔｒ２が変更される。このため、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン回転速度を第１目標回転速度ＮＥ１に制御する際に作用させる負荷トルクＴｒ１、及びＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度を第２目標回転速度ＮＥ２に制御する際に作用させる負荷トルクＴｒ２を、それぞれ精度よく算出することができる。

・エンジンＥＣＵ４０は、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン回転速度を第１目標回転速度ＮＥ１に制御する際に、上死点におけるエンジン回転速度が共振域に入った場合に、回転電機２１により最大負荷トルクを作用させる。このため、共振域においてピストンが上死点を通過することを回避できなかった場合は、エンジン回転速度を速やかに低下させることができる。しだかって、共振域においてピストンが上死点を通過することを回避できなかった場合であっても、振動の増大を最小限にすることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・エンジンＥＣＵ４０は、回転電機２１の回転速度に基づいてエンジン回転速度を算出してもよい。回転電機２１の回転速度は、回転速度センサにより検出してもよいし、回転電機２１の電流や電圧から推定してもよい。

・エンジンＥＣＵ４０は、エンジン１０のピストンが上死点となったことを、外部装置からの入力信号に基づいて検出してもよいし、エンジン１０の運転状態から推定してもよい。

・図１０に示すように、エンジンＥＣＵ４０（第２設定部）は、第２目標回転速度ＮＥ２を０以下に設定してもよい。この場合、エンジンＥＣＵ４０は、第１目標回転速度ＮＥ１を、共振域の上限回転速度ＮＵに近い回転速度に設定するとよい。こうした構成によれば、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン１０の第２目標回転速度ＮＥ２が０以下に設定されるため、ＴＤＣ（Ｎ）までにエンジン１０を停止させることができる。このため、上死点までのピストンの減速による振動、及び上死点からのピストンの加速による振動の発生回数を減らすことができ、エンジン１０の振動をさらに抑制することができる。

・エンジン１０の暖機状態や、補機の負荷、変速機の負荷等により、回転電機２１の負荷トルクＴｒ１，Ｔｒ２以外にエンジン１０に作用する負荷トルクＴｒｘの大きさが変化する。そして、負荷トルクＴｒｘの大きさが変化すると、エンジン回転速度の低下速度が変化する。その結果、回転電機２１によりエンジン１０に負荷トルクＴｒ１，Ｔｒ２を作用させて、エンジン回転速度を第１目標回転速度ＮＥ１や第２目標回転速度ＮＥ２に制御する際の制御性が低下するおそれがある。

そこで、図１１に示すように、エンジンＥＣＵ４０（第３設定部）は、負荷トルクＴｒｘが大きいほど、第１回転速度域の上限回転速度を高く設定してもよい。例えば、実線で示すように、負荷トルクＴｒｘが大きい場合の第１回転速度域の上限回転速度ＮＵ１２を、負荷トルクＴｒｘが小さい場合の第１回転速度域の上限回転速度ＮＵ１１よりも高く設定する。こうした構成によれば、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン回転速度や、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度が、共振域に入ることを抑制することができる。

・例えば、第２回転速度域の上限回転速度ＮＵ２が必要以上に低く設定されると、第１目標回転速度ＮＥ１を低く設定する必要がある。その場合、ＴＤＣ（Ｎ－１）におけるエンジン回転速度が共振域に入るおそれがある。また、第２回転速度域の上限回転速度ＮＵ２が過剰に高く設定されると、ＴＤＣ（Ｎ）におけるエンジン回転速度が共振域に入ったり、ＴＤＣ（Ｎ）の後にエンジン回転速度が上昇して共振域に入ったりするおそれがある。

そこで、図１１に示すように、エンジンＥＣＵ４０（第４設定部）は、負荷トルクＴｒｘが大きいほど、第２回転速度域の上限回転速度を高く設定してもよい。例えば、実線で示すように、負荷トルクＴｒｘが大きい場合の第２回転速度域の上限回転速度ＮＵ２２を、負荷トルクＴｒｘが小さい場合の第２回転速度域の上限回転速度ＮＵ２１よりも高く設定する。こうした構成によれば、エンジン回転速度の低下速度に応じて、第２回転速度域の上限回転速度ＮＵ２を適切に設定することができる。したがって、エンジン回転速度が共振域に留まる時間をさらに短くすることができる。

・エンジンＥＣＵ４０は、エンジン１０の目標回転速度として、第１目標回転速度ＮＥ１よりも前の上死点における第３目標回転速度を設定し、エンジン回転速度を第３目標回転速度に制御した後に、第１目標回転速度ＮＥ１に制御してもよい。こうした制御によれば、エンジン回転速度を第１目標回転速度ＮＥに制御する制御性を向上させることができる。

・回転電機ユニット２０は、ＩＳＧに限らず、ＭＧ（Motor Generator）や、オルタネータであってもよい。オルタネータの場合は、発電作動のみを行えばよい。

・エンジン１０は、単気筒内燃機関であってもよい。その場合は、ＴＤＣ（Ｎ－１）や、ＴＤＣ（Ｎ）は同一の気筒における上死点となる。

１０…エンジン、２０…回転電機ユニット、２１…回転電機、２７…回転電機ＥＣＵ、４０…エンジンＥＣＵ。

Claims (8)

1. 上死点と下死点との間を往復するピストンを有するエンジン（１０）に、負荷トルクを作用させることが可能な回転電機（２１）と、前記エンジンを停止させる際に前記回転電機により作用させる前記負荷トルクを制御する制御部（４０、２７）と、を備えるエンジンの停止制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記エンジンが共振する回転速度域である共振域よりも高い第１回転速度域内に、前記エンジンの回転速度が前記共振域の上限回転速度よりも低下する直前の前記上死点である第１上死点における前記エンジンの第１目標回転速度を設定する第１設定部と、
   前記共振域よりも低い第２回転速度域内に、前記第１上死点の次の前記上死点である第２上死点における前記エンジンの第２目標回転速度を設定する第２設定部と、
   前記上死点における前記エンジンの回転速度を、前記第１設定部により設定された前記第１目標回転速度に制御した後に、前記第２設定部により設定された前記第２目標回転速度に制御するように、前記回転電機により前記負荷トルクを作用させる作用部と、
   を備え、
   前記第１回転速度域は、前記共振域よりも高く、且つ前記第１上死点から前記回転電機により最大負荷トルクを作用させた場合に、前記第２上死点における前記エンジンの回転速度を前記第２目標回転速度に制御可能な回転速度域であり、
   前記第２回転速度域は、前記共振域よりも低く、且つ前記第２上死点における前記エンジンの回転速度が前記第２目標回転速度になった後に、前記エンジンの回転速度が前記共振域の下限回転速度よりも低くなる回転速度域である、エンジンの停止制御装置。
2. 前記第２設定部は、前記第２目標回転速度を０以下に設定する、請求項１に記載のエンジンの停止制御装置。
3. 前記第１設定部は、前記第１目標回転速度を前記第１回転速度域の中央値に設定する、請求項１又は２に記載のエンジンの停止制御装置。
4. 前記第２設定部は、前記第２目標回転速度を前記第２回転速度域の上限回転速度よりも低い値に設定する、請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの停止制御装置。
5. 前記回転電機の前記負荷トルク以外に前記エンジンに作用する負荷トルクが大きいほど、前記第１回転速度域の上限回転速度を高く設定する第３設定部を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの停止制御装置。
6. 前記回転電機の前記負荷トルク以外に前記エンジンに作用する負荷トルクが大きいほど、前記第２回転速度域の上限回転速度を高く設定する第４設定部を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジンの停止制御装置。
7. 前記作用部は、前記エンジンの現在の回転速度が前記第１目標回転速度よりも高い場合に、前記エンジンの現在の回転エネルギと前記第１目標回転速度での回転エネルギとの差分に基づいて、前記回転電機により作用させる前記負荷トルクを変更し、前記エンジンの現在の回転速度が前記第１目標回転速度よりも低く前記第２目標回転速度よりも高い場合に、前記エンジンの現在の回転エネルギと前記第２目標回転速度での回転エネルギとの差分に基づいて、前記回転電機により作用させる前記負荷トルクを変更する、請求項１～６のいずれか１項に記載のエンジンの停止制御装置。
8. 前記作用部は、前記第１上死点における前記エンジンの回転速度を前記第１目標回転速度に制御する際に、前記上死点における前記エンジンの回転速度が前記共振域に入った場合に、前記回転電機により前記最大負荷トルクを作用させる、請求項１～６のいずれか１項に記載のエンジンの停止制御装置。

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