JP2004245105A

JP2004245105A - Engine stop position estimating device

Info

Publication number: JP2004245105A
Application number: JP2003034579A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Murakami; 佳史村上; Seiichiro Nishikawa; 誠一郎西川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP4244651B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate an engine stop position with accuracy. <P>SOLUTION: After detecting an engine stop command, parameters (e.g. engine speed) representing the motion of an engine are computed at crank angle intervals obtained by dividing 720°CA by the number of cylinders of the engine, and a parameter (e.g. the work load due to various losses) disturbing the motion of the engine is computed from the difference between the preceding computed parameter representing motion and the present computed parameter representing motion. A predicted value of a parameter representing future motion is computed from the parameter disturbing motion and the present computed parameter representing motion, and whether the engine stops is determined from the predicted value. Upon determining the stop of the engine, the stroke state of each cylinder at the predicted future stop of the engine is estimated and stored in a backup RAM or the like. When starting the engine next, the stored information is used to determine the initial injection cylinder and ignition cylinder to start injection control and ignition control. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン停止位置を推定する機能を備えたエンジン停止位置推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジン運転中は、クランク角センサとカム角センサの出力信号に基づいて気筒を判別し且つクランク角を検出して点火制御や燃料噴射制御を行うようにしているが、エンジン始動時は、スタータによりエンジンをクランキングして特定気筒の判別を完了するまで（つまり特定気筒の所定クランク角の信号を検出するまで）、最初に点火・噴射する気筒が不明であるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、特許文献１（特開昭６０−２４０８７５号公報）に示すように、エンジン停止時のクランク角（クランク軸の停止位置）をメモリに記憶しておき、次のエンジン始動時に、特定気筒の所定クランク角の信号を最初に検出するまでの間は、上記メモリに記憶されたエンジン回転停止時のクランク角を基準にして点火制御や燃料噴射制御を開始することで、始動性や始動時の排気エミッションを向上させるようにしたものがある。
【０００４】
しかし、イグニッションスイッチがオフ操作されて点火や燃料噴射が停止された後も、暫くエンジンが惰性で回転するため、イグニッションスイッチのオフ操作時のクランク角を記憶したのでは、実際のエンジン停止位置（次のエンジン始動位置）を誤判定してしまう。従って、イグニッションスイッチのオフ後も、エンジン回転が完全に停止するまで、制御系の電源をオン状態に維持してクランク角の検出を継続する必要があるが、エンジン回転が停止する間際に圧縮行程の圧縮圧によってエンジン回転が逆転する現象が発生するため、エンジン停止位置を正確に検出することができない（逆転は検出できない）。
【０００５】
また、特許文献２（特開平１１−１０７８２３号公報）に示すように、イグニッションスイッチがオフされた瞬間のエンジン運転状態（吸気管圧力、エンジン回転速度）に基づいて、クランク軸が慣性により回転して停止するまでの回転量（ＴＤＣ数）を演算し、イグニッションスイッチがオフされる直前に燃料が噴射された気筒と、前記停止するまでの回転量（ＴＤＣ数）とから、エンジン停止位置を推定して、次のエンジン始動時の順次噴射における最初の気筒を推定するようにしたものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６０−２４０８７５号公報（第２頁等）
【特許文献２】
特開平１１−１０７８２３号公報（第２頁等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献２では、エンジンが持つ慣性の運動エネルギを予めマッチングして記憶しているにすぎず、停止過程において運動エネルギの変化を予測していないため、エンジンの製造公差、経時変化、エンジンフリクションの変化（例えばエンジンオイルの油温変化による粘度の違い等）によるバラツキにより、クランク軸が慣性により回転して停止するまでの回転量（ＴＤＣ数）の推定を誤る可能性がある。このため、前記特許文献２では、エンジン停止位置を精度良く推定することは困難であり、その結果、エンジン始動時の最初の噴射気筒や点火気筒を誤判定して、始動性や始動時の排気エミッションを悪化させてしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジン停止位置を精度良く推定することができて、始動性や始動時の排気エミッションを向上させることができるエンジン停止位置推定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のエンジン停止位置推定装置は、エンジン停止指令に基づいて点火及び／又は燃料噴射を停止してエンジン回転を停止させるエンジン停止手段を備え、エンジンの運動を表すパラメータを第１のパラメータ算出手段により算出すると共に、エンジンの運動を妨げるパラメータを第２のパラメータ算出手段により算出し、エンジン回転を停止させる過程で、エンジンの運動を表すパラメータとエンジンの運動を妨げるパラメータとに基づいてエンジン停止位置を停止位置推定手段により推定する。この場合、エンジンの運動を表すパラメータやエンジンの運動を妨げるパラメータを算出する過程で、エンジンの製造公差、経時変化、エンジンフリクションの変化（例えばエンジンオイルの油温変化による粘度の違い等）によるバラツキを考慮することができるため、これらのパラメータからエンジン停止位置を従来よりも精度良く推定することができ、始動性や始動時の排気エミッションを従来よりも向上させることができる。
【００１０】
燃料噴射、点火を停止する正規のエンジン停止は、運転者が自分の意思でエンジンの運転を停止するエンジン手動停止の場合と、燃費改善効果を狙ったアイドルストップシステムによるエンジン自動停止の場合がある。従って、エンジン停止指令が発生したか否かは、請求項２のように、イグニッションスイッチオフ信号とアイドルストップオン信号のいずれかにより判断すれば良い。尚、アイドルストップシステムを搭載していない車両では、イグニッションスイッチオフ信号のみで、エンジン停止指令が発生しているか否かを判定するようにすれば良いことは言うまでもない。
【００１１】
また、エンジン停止指令が発生して燃料噴射と点火が停止されても、エンジンは、慣性で暫く回転し続け、もともと持っていた運動エネルギが全て奪われた時点でエンジン回転が停止する。この停止過程において、エンジンの動きを確認してエンジン停止位置を推定するためには、エンジンの運動を表すパラメータを考慮する必要がある。
【００１２】
そこで、請求項３のように、エンジンの運動を表すパラメータとして、エンジンの運動エネルギ、エンジン回転速度、クランク軸角速度、ピストンの移動速度のうち少なくとも一つを算出するようにすれば良い。エンジンの運動エネルギ、エンジン回転速度、クランク軸角速度、ピストンの移動速度は、エンジンの運動を表す代表的なパラメータである。
【００１３】
この場合、エンジンの運動を表すパラメータの算出タイミングをエンジンの運動を妨げるパラメータの算出タイミングに同期させるため、請求項４のように、エンジンの運動を表すパラメータの算出は、７２０℃Ａをエンジンの気筒数で除算したクランク角度分の間隔毎のタイミングで行なえば良い。
【００１４】
また、エンジンの運動を表すパラメータを、その算出タイミングにおいて正確に算出するには、請求項５のように、エンジンの運動を表すパラメータ算出タイミングにおける瞬間的な値を算出するようにすれば良い。
【００１５】
また、前述のように、エンジンの停止には、もともとエンジンが持つエネルギを奪っていくエンジンの運動を妨げるパラメータが大きく影響する。この運動を妨げるパラメータとしては、請求項６のように、エンジンのポンプ損失、各部の摩擦損失、各補機の駆動損失の少なくとも一つを考慮するようにすれば良い。
【００１６】
また、エンジンの運動を妨げるパラメータを、エンジン回転速度やクランク軸角速度、ピストンの移動速度といったエンジンの回転速度に関わる値を低下させる量として考える場合は、請求項７のように、エンジンの運動を妨げるパラメータを、エンジンの運動に関わる部分の質量、回転運動の径、エンジンの慣性モーメントのうち少なくとも一つを考慮して算出するようにすれば良い。
【００１７】
また、エンジンの運動を妨げるパラメータは、エンジンオイルの粘度やエンジンの負荷の経時変化等に影響を受けるため、各停止過程に合った最新の値を用いることが望ましい。そこで、請求項８のように、エンジンの運動を妨げるパラメータは、停止過程で少なくとも一回は算出するようにすると良い。
【００１８】
また、エンジンの運動を表すパラメータを、決められた算出タイミングで順次算出する場合は、今回算出されたパラメータと前回算出されたパラメータとを比較すれば、その変化分が前回の算出タイミングから今回の算出タイミングまでにエンジンの運動を妨げた量に相当する。従って、請求項９のように、エンジンの運動を妨げるパラメータは、今回算出された運動を表すパラメータと前回算出された運動を表すパラメータに基づいて算出するようにすれば良い。
【００１９】
また、図２に示した４気筒エンジンの行程状態と、図３に示した６気筒エンジンの行程状態から明らかなように、７２０℃Ａをエンジンの気筒数で除算したクランク角度分の間隔を基準間隔とすると、任意のどのクランク角度から取っても、全気筒で考えれば、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を全て含んでいる。つまり、エンジンの運動を妨げる各損失はこの基準間隔を単位として発生している。従って、請求項１０のように、エンジンの運動を妨げるパラメータとして、７２０℃Ａをエンジンの気筒数で除算したクランク角度の間にエンジンの運動が妨げられる量を算出するようにすれば良い。
【００２０】
また、エンジン停止位置を推定するためには、未来の運動を表すパラメータを予測し、それに基づいてエンジンがどの位置で停止するか判断すれば良い。現在のエンジンの運動エネルギがその運動を妨げる仕事により奪われることで、未来のエンジンの運動が決定されるため、請求項１１のように、今回算出された前記運動を表すパラメータと前記運動を妨げるパラメータとに基づいて未来の運動を表すパラメータを予測し、この未来の運動を表すパラメータの予測値に基づいてエンジン停止位置を推定するようにすると良い。
【００２１】
また、請求項１２のように、７２０℃Ａをエンジンの気筒数で除算したクランク角度分未来における運動を表すパラメータを予測するようにすると良い。このようにすれば、エンジンの運動を妨げる損失による仕事発生の単位周期を考慮して未来の運動を表すパラメータの予測値を算出することができ、エンジン停止位置の推定精度を向上させることができる。
【００２２】
また、請求項１３のように、未来の運動を表すパラメータの予測値と前記運動を妨げるパラメータとに基づいて更に未来の運動を表すパラメータを予測するようにしても良い。このようにすれば、１つ未来の予測値から２つ未来の予測値を算出でき、更に、２つ未来の予測値から３つ未来の予測値を算出できるという具合に、エンジン回転停止と判断されるまで予測値の算出を何回でも繰り返すことができ、エンジン停止位置の推定をエンジン停止過程の早期の段階で行なうことができる。
【００２３】
また、エンジン停止過程でエンジンがもともと持っている運動エネルギが損失によりどんどん奪われ、エンジンの運動を表すパラメータがどんどん小さくなってゆき、ピストンが圧縮ＴＤＣ（上死点）を乗り越えることができなくなった段階で、エンジンが停止する。従って、請求項１４のように、未来の運動を表すパラメータの予測値が所定値以下になってピストンが圧縮ＴＤＣを乗り越えることができなくなったと判断されるときに、当該予測値のクランク角付近でエンジン回転が停止すると推定するようにすれば良い。これにより、エンジン停止位置を精度良く推定することができる。
【００２４】
上記請求項１１〜１４に係る発明は、未来の運動を表すパラメータを予測するようにしたが、この予測を行なわない場合は、請求項１５のように、前記第２のパラメータ算出手段により算出した前記運動を妨げるパラメータに基づいてエンジン停止判定値を算出し、前記エンジン停止手段によりエンジン回転を停止させる過程で前記第１のパラメータ算出手段により算出した前記運動を表すパラメータと前記エンジン停止判定値とを比較してエンジン停止位置を推定するようにすると良い。つまり、エンジン停止過程で、所定の間隔でエンジンの運動を表すパラメータを算出して、これをエンジン停止判定値と比較する処理を繰り返し、エンジンの運動を表すパラメータがエンジン停止判定値以下になった時点で、エンジンが停止すると推定する。この場合、エンジンの製造公差、経時変化、エンジンフリクションの変化（例えばエンジンオイルの油温変化による粘度の違い等）によるバラツキをエンジン停止判定値に反映させることができるので、エンジン停止位置を精度良く推定することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の構成を概略的に説明する。エンジン１１の吸気ポート１２に接続された吸気管１３の途中には、スロットルバルブ１４が設けられ、このスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）ＴＡがスロットル開度センサ１５によって検出される。吸気管１３には、スロットルバルブ１４をバイパスするバイパス通路１６が設けられ、このバイパス通路１６の途中に、アイドルスピードコントロールバルブ（以下「ＩＳＣバルブ」と表記する）１７が設けられている。スロットルバルブ１４の下流側には、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力センサ１８が設けられ、各気筒の吸気ポート１２の近傍には、燃料噴射弁１９が取りつけられている。
【００２６】
一方、エンジン１１の排気ポート２０に接続された排気管２１の途中には、排気ガス浄化用の触媒２２が設置されている。エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ２３が設けられている。エンジン１１のクランク軸２４に取付けられたシグナルロータ２５の外周に対向してクランク角センサ２６が設置され、このクランク角センサ２６からシグナルロータ２５の回転に同期して所定クランク角毎（例えば３０℃Ａ毎）にクランクパルス信号ＣＲＳが出力される。また、エンジン１１のカム軸２７に取付けられたシグナルロータ２８の外周に対向してカム角センサ２９が設置され、このカム角センサ２９からシグナルロータ２８の回転に同期して所定のカム角でカムパルス信号ＣＡＳが出力される。
【００２７】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、各種センサで検出したエンジン運転状態に応じて、燃料噴射弁１９の燃料噴射量や噴射時期、点火プラグ３１の点火時期、ＩＳＣバルブ１７のバイパス空気量等を制御すると共に、エンジン運転中にイグニッションスイッチのオフ信号又はアイドルストップ信号（アイドルストップ指令）が入力されたときには、点火及び／又は燃料噴射を停止してエンジン回転を停止させる（この機能が特許請求の範囲でいうエンジン停止手段に相当する）。
【００２８】
更に、このＥＣＵ３０は、クランクパルス信号ＣＲＳとカムパルス信号ＣＡＳＳに基づいて、クランク角判定、エンジン回転速度の演算と記憶、運動エネルギの演算と記憶、運動を妨げる仕事量の演算と記憶、未来の運動エネルギ予測値の演算、未来のエンジン回転速度予測値の演算、エンジン停止位置（例えばエンジン停止時の各気筒の行程状態）の推定を行なう。このエンジン停止位置の情報は、バックアップＲＡＭ３２等の書き換え可能な不揮発性メモリ（記憶手段）に記憶され、次のエンジン始動時に、このエンジン停止位置の記憶情報を用いて燃料噴射制御や点火制御を開始する。
【００２９】
ここで、図４に示すエンジン停止過程のタイムチャートを用いてエンジン停止位置の推定方法を説明する。本実施形態（１）では、エンジンの運動を表すパラメータとして、各圧縮ＴＤＣにおける瞬間のエンジン回転速度（以下「瞬時回転速度」と表記する）を用いる。ＥＣＵ３０は、クランクパルス信号ＣＲＳの出力間隔からクランク軸２４が例えば３０℃Ａ回転するのに要する時間を計測して、瞬時回転速度Ｎｅを算出する。
【００３０】
ここで、図４のｉ番目の圧縮ＴＤＣ（以下、単に「ＴＤＣ（ｉ）」と表記する）におけるエネルギの収支について考える。本実施形態（１）では、エンジンの運動を妨げる仕事として、ポンプ損失、各部の摩擦損失、各補機の駆動損失を考慮する。ＴＤＣ（ｉ−１）の時点で、エンジンが持っている運動エネルギをＥ（ｉ−１）とすると、次のＴＤＣ（ｉ）に到達するまでに、この運動エネルギＥ（ｉ−１）が前記各損失による仕事により奪われ、Ｅ（ｉ）まで減少する。このエネルギ収支の関係は、次の（１）式のように表される。
【００３１】
Ｅ（ｉ）＝Ｅ（ｉ−１） −Ｗ ……（１）
ここで、Ｗは、ＴＤＣ（ｉ−１）からＴＤＣ（ｉ）までの間に前記各損失により奪われた仕事量を全て加算したものである。
【００３２】
また、エンジンの運動を回転運動とみなして、次の（２）式のように表すことができる。
Ｅ＝Ｊ×２π^２×Ｎｅ^２ ……（２）
ここで、Ｅはエンジンのもつ運動エネルギ、Ｊはエンジン毎に決まる慣性モーメント、Ｎｅは瞬時回転速度である。
この（２）式を用いることで、前記（１）式のエネルギ収支の関係を次の（３）式で表される瞬時回転速度変化の関係に置き換えることができる。
【００３３】
【数１】

【００３４】
本実施形態（１）では、上記（３）式の右辺の第２項をエンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐとし、次の（４）式のように定義する。
【００３５】
【数２】

【００３６】
このエンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐは、上記（３）式と（４）式から導き出される次の（５）式を用いて算出する。
Ｃｓｔｏｐ＝Ｎｅ（ｉ−１）^２−Ｎｅ（ｉ）^２ ……（５）
【００３７】
また、エンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐは、上記（４）式で定義されるように、ＴＤＣ間の各損失による運動を妨げる仕事量Ｗと慣性モーメントＪにより決まる。エンジン停止過程のような低回転の運動条件では、図５に示すように、運動を妨げる仕事として考慮したポンプ損失、各部の摩擦損失、各補機の駆動損失はエンジン回転速度Ｎｅに依らずほぼ一定値となる。従って、エンジンの運動を妨げる仕事量Ｗは、エンジン停止過程のどのＴＤＣ間においてもほぼ一定値となる。加えて、慣性モーメントＪは各エンジンに固有の値であるため、エンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐはエンジンの停止過程の期間ではほぼ一定値となる。
【００３８】
従って、実測による現在の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）と、前記（５）式を用いて算出したＴＤＣ間に運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐとを用いて、次の（６ａ）式又は（６ｂ）式により、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を算出することができる。
【００３９】
【数３】

【００４０】
ここで、Ｎｅ（ｉ）^２＜Ｃｓｔｏｐの場合は、現在エンジンが持っている運動エネルギＥ（ｉ）よりも、ＴＤＣ間の運動を妨げる仕事量Ｗが大きくなる時であり、演算結果が虚数になるのを避けるため、Ｎｅ（ｉ＋１）＝０とする。
【００４１】
本実施形態（１）では、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を予め設定された停止判定値Ｎｔｈと比較することで、エンジン回転が停止するかどうかを判断し、エンジン停止位置における各気筒の行程状態を推定する。
【００４２】
以上説明した本実施形態（１）のエンジン停止位置の推定は、ＥＣＵ３０によって図６に示すエンジン停止位置推定プログラムに従って実行される。本プログラムは、ＴＤＣ毎に起動され、特許請求の範囲でいう停止位置推定手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１とステップ１０２のどちらかで「Ｙｅｓ」と判定されるか否かで、エンジン停止指令が発生しているか否かを判定する。すなわち、ステップ１０１で、イグニッションスイッチ（以下「ＩＧスイッチ」と表記する）がオフ（ＯＦＦ）であると判定された場合、又は、ステップ１０２で、アイドルストップ指令がオン（ＯＮ）と判定された場合のいずれかであれば、エンジン停止指令が発生していると判断してステップ１０３以降の処理を実行し、エンジン停止位置を推定する。
【００４３】
一方、ステップ１０１、１０２で、共に「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、ＩＧスイッチがオン状態で且つアイドルストップ指令がオフ状態であれば、エンジンは燃焼を続けて、停止過程に無いと判断され、エンジン停止位置の推定を行なわずに本プログラムを終了する。
【００４４】
前述したように、ステップ１０１とステップ１０２のどちらかで「Ｙｅｓ」と判定されれば、エンジンは停止過程にあると判断して、ステップ１０３に進み、前回のＴＤＣ（ｉ−１）での瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ−１）と現在のＴＤＣ（ｉ）での瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）を用い、前記（５）式を用いてエンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを算出する。このステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいう第２のパラメータ算出手段としての役割を果たす。
【００４５】
パラメータＣｓｔｏｐの算出後、ステップ１０４〜１０６において、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を次のようにして算出する。まず、ステップ１０４で、Ｎｅ（ｉ）^２≧Ｃｓｔｏｐであるか否かを判定し、Ｎｅ（ｉ）^２≧Ｃｓｔｏｐであれば、ステップ１０５に進み、前記（６ａ）式を用いて一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を算出する。
【００４６】
これに対し、Ｎｅ（ｉ）^２＜Ｃｓｔｏｐであれば、ステップ１０６に進み、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を０とする。
瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値の算出後、ステップ１０７に進み、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を予め設定された停止判定値Ｎｔｈと比較することで、エンジン回転がＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えて次の行程に進むか、それともＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えられずに停止するかを判定する。つまり、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを上回れば、エンジンは一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えて回り続けると判定され、本プログラムを終了する。
【００４７】
これに対し、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを下回れば、現在のＴＤＣ（ｉ）においてエンジンが持っている運動エネルギが運動を妨げる仕事量により残り少なくなり、次のＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えられずにエンジン回転が停止すると判定され、次のステップ１０８に進む。
【００４８】
このステップ１０８では、エンジンが現在のＴＤＣ（ｉ）から次のＴＤＣ（ｉ＋１）の間に停止すると推定されているため、このエンジン停止位置における各気筒の行程状態（例えば吸気行程気筒と圧縮行程気筒）の情報をエンジン停止位置の推定結果としてバックアップＲＡＭ３２に記憶して、本プログラムを終了する。
【００４９】
その後、エンジンを始動する際には、バックアップＲＡＭ３２に記憶されているエンジン停止位置における各気筒の行程情報をエンジン始動当初の各気筒の行程情報として用いて、最初の点火気筒や噴射気筒を判定して、燃料噴射制御や点火制御を開始する。
【００５０】
以上説明した本実施形態（１）では、エンジンのもつ運動エネルギＥとその運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐとから、次のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）を予測する数式（６ａ）、（６ｂ）を導き出し、この数式（６ａ）、（６ｂ）を用いて、エンジン停止過程で、ＴＤＣ毎に、次のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を算出するようにしたので、エンジン回転が停止するまでのエンジン回転速度の挙動を精度良く予測することができる。そして、この次のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを下回る否かで、エンジン回転が停止するか否かを判定するようにしたので、エンジン停止位置の各気筒の行程情報を従来より精度良く推定することができる。従って、このエンジン停止位置の各気筒の行程情報をバックアップＲＡＭ３２に記憶しておけば、エンジン始動時に、このエンジン停止位置の各気筒の行程情報をエンジン始動当初の各気筒の行程情報として用いて、最初の点火気筒や噴射気筒を精度良く判定して、燃料噴射制御や点火制御を開始することができ、始動性及びエンジン始動時の排気エミッションを向上させることができる。
【００５１】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、一つ未来のＴＤＣにおける瞬時回転速度の予測値でエンジン回転が停止するか否かを判定するようにしているため、エンジン停止位置は、エンジン回転が停止する間際でなければ推定することができない。
【００５２】
そこで、本発明の実施形態（２）では、未来の瞬時回転速度の予測値と運動を妨げるパラメータを用いて、更に未来の瞬時回転速度を予測するという処理を、エンジン回転停止と判断されるまで繰り返すことで、エンジン回転が停止する間際でなくても、エンジン停止位置を推定できるようにしている。
【００５３】
以下、本実施形態（２）のエンジン停止位置の推定方法を図７のタイムチャートを用いて説明する。エンジン停止過程のあるＴＤＣ（ｉ）において、前記実施形態（１）と同様の方法で、エンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐと一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を算出する。
【００５４】
前述したように、エンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐは、エンジン停止過程の期間ではほぼ一定値となるため、算出したＣｓｔｏｐとＮｅ（ｉ＋１）を用いて、次の（７ａ）、（７ｂ）式により、現在より二つ未来のＴＤＣ（ｉ＋２）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋２）の予測値を算出する。
【００５５】
【数４】

【００５６】
このようにして、未来のＴＤＣにおける瞬時回転速度の予測値を算出する処理を、その瞬時回転速度の予測値が停止判定値を下回るまで繰り返し実行し、瞬時回転速度の予測値が停止判定値を下回ったＴＤＣの手前でエンジン回転が停止すると推定する。
【００５７】
以上説明した本実施形態（２）のエンジン停止位置の推定は、図８に示すエンジン停止位置推定プログラムによって実行される。本プログラムは、ＴＤＣ毎に起動される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２００とステップ２０１で、前記実施形態（１）と同様の方法で、エンジン停止指令が発生しているか否か（ＩＧスイッチＯＦＦ又はアイドルストップＯＮであるか否か）を判定し、エンジン停止指令が発生していなければ、エンジンは停止過程に無いと判断して、エンジン停止位置の推定を行なわずに本プログラムを終了する。
【００５８】
これに対し、エンジン停止指令が発生していれば、ステップ２０２に進み、エンジン停止指令が発生してから所定回目（例えば２回目又は３回目）のＴＤＣであるか否かを判定し、所定回目のＴＤＣでなければ、エンジン停止位置の推定を行なわずに本プログラムを終了し、所定回目のＴＤＣになるまで待機する。このように、所定回目のＴＤＣになるまで待機することで、次のステップ２０３で算出するエンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを安定した状態で算出できる。
【００５９】
そして、エンジン停止指令が発生してから所定回目のＴＤＣになった時点で、ステップ２０３に進み、前記実施形態（１）と同様に、前回のＴＤＣ（ｉ−１）での瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ−１）と現在のＴＤＣ（ｉ）での瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）を用いて前記（５）式によってエンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを算出する。
【００６０】
この後、ステップ２０４に進み、瞬時回転速度の予測回数をカウントする予測回数カウンタｊに初期値「１」をセットする。この後、ステップ２０５、２０６、２０７で、まず一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値を前記実施形態（１）と同様の方法で算出する。
【００６１】
そして、次のステップ２０８で、この一つ未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値が予め設定された停止判定値Ｎｔｈを下回るか否かで、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えられずにエンジン回転が停止するか否かを判定する。その結果、一つ未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを上回っている（エンジンが一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えて回り続ける）と判定されれば、ステップ２０９に進み、予測回数カウンタｊを１だけ増加して、ステップ２０５、２０６、２０７の処理に戻り、前回算出した一つ未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋１）の予測値と運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを用いて、二つ未来のＴＤＣ（ｉ＋２）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋２）の予測値を算出する。
【００６２】
その後、ステップ２０８で、この二つ未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋２）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを下回るか否かで、二つ未来のＴＤＣ（ｉ＋２）を乗り越えられずにエンジン回転が停止するか否かを判定する。その結果、二つ未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋２）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを上回っている（エンジンが二つ未来のＴＤＣ（ｉ＋２）を乗り越えて回り続ける）と判定されれば、再び、ステップ２０９に進み、予測回数カウンタｊを１だけ増加して、上述したステップ２０５〜２０９の処理を繰り返す。
【００６３】
以上のようにして、未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋ｊ）の予測値の算出を、それが停止判定値Ｎｔｈを下回るようになるまで繰り返し、未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋ｊ）をＴＤＣ間隔で順次予測していく。
【００６４】
そして、未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋ｊ）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを下回った時点で、その瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋ｊ）のＴＤＣ（ｉ＋ｊ）の手前でエンジン回転が停止すると判定して、テップ２１０に進み、停止が判定されたＴＤＣ（ｉ＋ｊ）からそれより一つ過去のＴＤＣ（ｉ＋ｊ−１）までの間における各気筒の行程状態（例えば吸気行程気筒と圧縮行程気筒）をエンジン停止位置の推定結果としてバックアップＲＡＭ３２に記憶する。例えば、三つ未来のＴＤＣ（ｉ＋３）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋３）の予測値が停止判定値Ｎｔｈを下回ったと判定されれば、二つ未来のＴＤＣ（ｉ＋２）から三つ未来のＴＤＣ（ｉ＋３）までの間にエンジン回転が停止すると判定して、ＴＤＣ（ｉ＋２）からＴＤＣ（ｉ＋３）までの間における各気筒の行程状態をエンジン停止位置の推定結果として記憶する。
【００６５】
以上説明した本実施形態（２）では、未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋ｊ）の予測値と運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを用いて、更に未来の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ＋ｊ＋１）を予測する処理を、エンジン回転停止と判断されるまで何回でも繰り返すことができ、エンジン停止位置の推定をエンジン停止過程の早期の段階で行なうことができる利点がある。
【００６６】
［実施形態（３）］
上記各実施形態（１）、（２）では、未来の瞬時回転速度を予測して、この瞬時回転速度の予測値が予め設定された停止判定値を下回るか否かで、エンジン回転が停止するか否かを判定するようにしたが、未来の瞬時回転速度を予測しない場合は、エンジンの運動を妨げるパラメータに基づいてエンジン停止判定値を算出し、エンジン停止過程で実測した瞬時回転速度を上記エンジン停止判定値と比較してエンジン停止位置を推定するようにしても良い。
【００６７】
以下、これを具体化した本発明の実施形態（３）を図９乃至図１１に基づいて説明する。まず、本実施形態（３）のエンジン停止位置の推定方法をを図９に示すタイムチャートを用いて説明する。エンジン停止過程のあるＴＤＣ（ｉ）において、前記実施形態（１）、（２）と同様の方法で、エンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを算出する。このパラメータＣｓｔｏｐと予め設定しておいたＴＤＣ乗り越え限界回転速度Ｎｌｉｍとを用いて、下記の（８）式によりエンジンが次のＴＤＣまでに停止するか否かのエンジン停止判定値Ｎｔｈを算出する。そして、エンジン停止過程で実測した瞬時回転速度がこのエンジン停止判定値Ｎｔｈ以下になった時点で、エンジンが次のＴＤＣまでの間で停止すると判断して、エンジン停止位置の各気筒の行程状態を推定し、その推定結果をバックアップＲＡＭ３２に記憶する。
【００６８】
【数５】

【００６９】
以上説明した本実施形態（３）のエンジン停止位置の推定は、図１０と図１１に示す各プログラムによって実行される。以下、これら各プログラムの処理内容を説明する。
【００７０】
図１０に示すエンジン停止判定値算出プログラムは、ＴＤＣ毎に起動される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１とステップ３０２で、前記実施形態（１）と同様の方法で、エンジン停止指令が発生しているか否か（ＩＧスイッチＯＦＦ又はアイドルストップＯＮであるか否か）を判定し、エンジン停止指令が発生していなければ、エンジンは停止過程に無いと判断して、エンジン停止判定値Ｎｔｈを算出せずに本プログラムを終了する。
【００７１】
これに対し、エンジン停止指令が発生していれば、ステップ３０３に進み、前回のＴＤＣ（ｉ−１）で実測した瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ−１）と現在のＴＤＣ（ｉ）で実測した瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）を用い、前記（５）式によってエンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを算出する。
【００７２】
この後、ステップ３０４に進み、ＴＤＣを乗り越えられない限界の回転速度として予め設定された値Ｎｌｉｍと、上記ステップ３０３で算出したエンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐとを用いて、前記（８）式により、エンジンが停止するか否かを判定するためのエンジン停止判定値Ｎｔｈを算出して本プログラムを終了する。
【００７３】
一方、図１１に示すエンジン停止位置推定プログラムは、上記図１０のステップ３０４でエンジン停止判定値Ｎｔｈを算出する毎に起動される。本プログラムが起動されると、まずステップ３１１で、現在の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）の実測値を上記ステップ３０４で算出したエンジン停止判定値Ｎｔｈと比較し、現在の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）の実測値がエンジン停止判定値Ｎｔｈを上回っていれば、エンジンが次のＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えて回り続けると判断して、本プログラムを終了する。
【００７４】
これに対し、現在の瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）の実測値がエンジン停止判定値Ｎｔｈを下回れば、次のＴＤＣ（ｉ＋１）の手前でエンジン回転が停止すると判断して、ステップ３１２に進み、現在のＴＤＣ（ｉ）から次のＴＤＣ（ｉ＋１）までの各気筒の行程状態を、エンジン停止位置の推定結果としてバックアップＲＡＭ３２に記憶する。
【００７５】
以上説明した本実施形態（３）では、エンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐを用いてエンジン停止判定値Ｎｔｈを算出するようにしたので、エンジンの製造公差、経時変化、エンジンフリクションの変化（例えばエンジンオイルの油温変化による粘度の違い等）によるバラツキをエンジン停止判定値Ｎｔｈに反映させることができ、エンジン停止過程の瞬時回転速度を予測しなくても、エンジン停止位置を精度良く推定することができる。
【００７６】
尚、前記各実施形態（１）〜（３）では、エンジンの運動を表すパラメータとしてエンジン回転速度（瞬時回転速度）を用いたが、クランク軸角速度、ピストンの移動速度等を用いても良い。
【００７７】
［実施形態（４）］
また、エンジンの運動を表すパラメータとして運動エネルギを用いても良い。以下、これを具体化した本発明の実施形態（４）を図１２に示すタイムチャートを用いて説明する。前回のＴＤＣ（ｉ−１）と現在のＴＤＣ（ｉ）において実測した瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ−１）とＮｅ（ｉ）、及び、予め算出しておいたエンジンの慣性モーメントＪを用いて、前記（２）式により、ＴＤＣ（ｉ−１）、ＴＤＣ（ｉ）における運動エネルギＥ（ｉ−１）、Ｅ（ｉ）を算出する。本実施形態（４）では、この運動エネルギＥを、エンジンの運動を表すパラメータとして用いる。
【００７８】
そして、前記各実施形態（１）〜（３）と同様に、エンジンの運動を妨げる仕事として、ポンプ損失、各部の摩擦損失、各補機の駆動損失を考慮すると、ＴＤＣ（ｉ−１）、ＴＤＣ（ｉ）間で発生するエンジンの運動を妨げる全仕事量は、次の（９）式のようにＴＤＣ（ｉ−１）、ＴＤＣ（ｉ）における運動エネルギＥ（ｉ−１）、Ｅ（ｉ）の差分によって求めることができる。
Ｗ＝Ｅ（ｉ−１） −Ｅ（ｉ） ……（９）
本実施形態（４）では、このエンジンの運動を妨げる仕事量Ｗを、運動を妨げるパラメータとして用いる。
【００７９】
前述したように、運動を妨げる仕事として考慮したポンプ損失、各部の摩擦損失、各補機の駆動損失はエンジン停止過程で回転速度に依らずほぼ一定である。従って、運動を妨げる仕事量Ｗはエンジン停止過程のどのＴＤＣ間においてもほぼ一定値となる。従って、エンジンの現在の運動エネルギＥ（ｉ）と運動を妨げる仕事量Ｗを用いて、次の（１０）式により一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における運動エネルギＥ（ｉ＋１）の予測値を算出することができる。
Ｅ（ｉ＋１）＝Ｅ（ｉ） −Ｗ ……（１０）
【００８０】
本実施形態（４）では、未来のＴＤＣ（ｉ＋１）におけるエンジンの運動エネルギＥ（ｉ＋１）の予測値を停止判定値Ｅｔｈと比較して、エンジン回転が停止するかどうかを判断し、エンジン停止位置における各気筒の行程状態を推定する。
【００８１】
以上説明した本実施形態（４）のエンジン停止位置の推定は、図１３に示すエンジン停止位置推定プログラムによって実行される。本プログラムは、ＴＤＣ毎に起動される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ４０１とステップ４０２で、前記実施形態（１）と同様の方法で、エンジン停止指令が発生しているか否か（ＩＧスイッチＯＦＦ又はアイドルストップＯＮであるか否か）を判定し、エンジン停止指令が発生していなければ、エンジンは停止過程に無いと判断して、エンジン停止位置の推定を行なわずに本プログラムを終了する。
【００８２】
これに対し、エンジン停止指令が発生していれば、ステップ４０３に進み、現在のＴＤＣ（ｉ）における瞬時回転速度Ｎｅ（ｉ）の実測値と、予め算出しておいたエンジンの慣性モーメントＪを用いて、前記（２）式により、現在のＴＤＣ（ｉ）における運動エネルギＥ（ｉ）を算出する。
【００８３】
この後、ステップ４０４に進み、前回のＴＤＣ（ｉ−１）で算出した運動エネルギＥ（ｉ−１）と、現在のＴＤＣ（ｉ）で算出した運動エネルギＥ（ｉ）との差分をとってエンジンの運動を妨げる仕事量Ｗを求める。そして、次のステップ４０５で、現在の運動エネルギＥ（ｉ）とエンジンの運動を妨げる仕事量Ｗとの差分をとって、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における運動エネルギＥ（ｉ＋１）の予測値を算出する。
【００８４】
この後、ステップ４０６に進み、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における運動エネルギＥ（ｉ＋１）の予測値を予め設定された停止判定値Ｅｔｈと比較することで、エンジン回転がＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えて次の行程に進むか、それともＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えられずに停止するかを判定する。つまり、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における運動エネルギＥ（ｉ＋１）が停止判定値Ｅｔｈを上回れば、エンジンは一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えて回り続けると判定され、本プログラムを終了する。
【００８５】
これに対し、一つ未来のＴＤＣ（ｉ＋１）における運動エネルギＥ（ｉ＋１）が停止判定値Ｅｔｈを下回れば、次のＴＤＣ（ｉ＋１）を乗り越えられずにエンジン回転が停止すると判定され、次のステップ４０７に進む。
【００８６】
このステップ４０７では、エンジンが現在のＴＤＣ（ｉ）から次のＴＤＣ（ｉ＋１）の間に停止すると推定されているため、このエンジン停止位置における各気筒の行程状態（例えば吸気行程気筒と圧縮行程気筒）の情報をエンジン停止位置の推定結果としてバックアップＲＡＭ３２に記憶して、本プログラムを終了する。
【００８７】
以上説明した本実施形態（４）のように、エンジンの運動を表すパラメータとして運動エネルギを用い、エンジンの運動を妨げるパラメータとして運動を妨げる仕事量の総和を用いても、前記各実施形態（１）〜（３）と同様に、エンジン停止位置を精度良く推定することができる。
【００８８】
尚、上記各実施形態（１）〜（４）では、クランクパルス信号ＣＲＳの出力間隔（例えば３０℃Ａ間）に要する時間から算出される瞬時回転速度を用いたが、その他の方法で算出された回転速度を用いてもよい。
【００８９】
また、上記各実施形態（１）〜（４）では、エンジン停止位置の推定演算をＴＤＣ毎に実行するようにしたが、７２０℃Ａをエンジンの気筒数で除算した間隔で演算を行なえば、どのクランク角度を演算タイミングとしても良い。
【００９０】
また、上記各実施形態（１）〜（４）では、エンジン停止位置の推定結果としてエンジン停止時の各気筒の行程状態（例えば吸気行程気筒と圧縮行程気筒）を記憶するようにしたが、例えば、エンジン停止位置のクランク角の範囲を記憶するようにしても良い。
【００９１】
また、上記各実施形態（１）、（２）、（４）では、停止判定値Ｎｔｈ、Ｅｔｈを予め設定した固定値としたが、これらの実施形態において、前記実施形態（３）と同様に、エンジンの運動を妨げるパラメータＣｓｔｏｐ等に基づいて停止判定値Ｎｔｈ、Ｅｔｈを算出するようにしても良い。
【００９２】
その他、本発明は、４気筒エンジンに限定されず、３気筒以下又は５気筒以上のエンジンにも適用して実施することができ、また、図１に示すような吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンやリーンバーンエンジンにも適用して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体を示す図
【図２】４気筒エンジンの各気筒の行程状態を示す図
【図３】６気筒エンジンの各気筒の行程状態を示す図
【図４】実施形態（１）のエンジン停止位置の推定方法を説明するタイムチャート
【図５】ガソリンエンジンのエンジン回転速度と各種の損失の大きさの関係を示す図
【図６】実施形態（１）のエンジン停止位置推定プログラムの処理流れを示すフローチャート
【図７】実施形態（２）のエンジン停止位置の推定方法を説明するタイムチャート
【図８】実施形態（２）のエンジン停止位置推定プログラムの処理流れを示すフローチャート
【図９】実施形態（３）のエンジン停止位置の推定方法を説明するタイムチャート
【図１０】実施形態（３）のエンジン停止判定値算出プログラムの処理流れを示すフローチャート
【図１１】実施形態（３）のエンジン停止位置推定プログラムの処理流れを示すフローチャート
【図１２】実施形態（４）のエンジン停止位置の推定方法を説明するタイムチャート
【図１３】実施形態（４）のエンジン停止位置推定プログラムの処理流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン、１３…吸気管、１４…スロットルバルブ、１６…バイパス通路、１７…ＩＳＣバルブ、１９…燃料噴射弁、２６…クランク角センサ、２９…カム角センサ、３０…ＥＣＵ（エンジン停止手段，第１のパラメータ算出手段，第２のパラメータ算出手段，停止位置推定手段）、３２…バックアップＲＡＭ（記憶手段）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine stop position estimating device having a function of estimating an engine stop position.
[0002]
[Prior art]
Generally, during engine operation, the cylinder is determined based on the output signals of the crank angle sensor and the cam angle sensor, and the crank angle is detected to perform ignition control and fuel injection control. Until the engine is cranked by the starter and the determination of the specific cylinder is completed (that is, until the signal of the predetermined crank angle of the specific cylinder is detected), there is a problem that the first cylinder to be ignited and injected is unknown.
[0003]
In order to solve this problem, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 60-240875), a crank angle (stop position of a crankshaft) when the engine is stopped is stored in a memory, and the next engine is stopped. At the time of starting, until the signal of the predetermined crank angle of the specific cylinder is first detected, the ignition control and the fuel injection control are started based on the crank angle at the time of stopping the engine rotation stored in the memory, There is one that improves startability and exhaust emissions at the time of start.
[0004]
However, even after the ignition switch is turned off and ignition and fuel injection are stopped, the engine rotates by inertia for a while. Therefore, if the crank angle at the time of turning off the ignition switch is stored, the actual engine stop position ( The next engine start position) is erroneously determined. Therefore, even after the ignition switch is turned off, the power of the control system must be kept on and the detection of the crank angle must be continued until the engine rotation is completely stopped. Since the engine rotation reversely occurs due to the compression pressure, the engine stop position cannot be accurately detected (reverse rotation cannot be detected).
[0005]
Further, as shown in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-107823), the crankshaft is rotated by inertia based on the engine operating state (intake pipe pressure and engine rotation speed) at the moment when the ignition switch is turned off. The amount of rotation (TDC number) until the engine stops is calculated, and the engine stop position is estimated from the cylinder in which fuel was injected just before the ignition switch was turned off and the amount of rotation until the stop (TDC number). In some cases, the first cylinder in the sequential injection at the time of the next engine start is estimated.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-60-240875 (page 2, etc.)
[Patent Document 2]
JP-A-11-107823 (page 2 etc.)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Literature 2, the kinetic energy of the inertia of the engine is merely stored in a matching manner in advance, and the change in the kinetic energy is not predicted in the stop process. Due to variations due to a change in engine friction (for example, a difference in viscosity due to a change in oil temperature of the engine oil), there is a possibility that the estimation of the rotation amount (TDC number) until the crankshaft rotates due to inertia and stops will be erroneous. For this reason, in Patent Document 2, it is difficult to accurately estimate the engine stop position, and as a result, the first injection cylinder or ignition cylinder at the time of engine start is erroneously determined, and the startability and the exhaust gas at the start are determined. May worsen emissions.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to be able to accurately estimate an engine stop position, and to improve startability and exhaust emission at start. It is an object of the present invention to provide a device for estimating an engine stop position which can be performed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an engine stop position estimating apparatus according to claim 1 of the present invention includes an engine stop means for stopping ignition and / or fuel injection to stop engine rotation based on an engine stop command. The first parameter calculating means calculates a parameter representing the motion of the engine, and the second parameter calculating means calculates a parameter which hinders the motion of the engine. The engine stop position is estimated by the stop position estimating means based on the parameter that hinders the movement of the engine. In this case, in the process of calculating a parameter representing the motion of the engine or a parameter hindering the motion of the engine, variations due to manufacturing tolerances of the engine, changes over time, and changes in engine friction (for example, differences in viscosity due to changes in oil temperature of engine oil). Therefore, the engine stop position can be estimated with higher accuracy from these parameters than in the related art, and the startability and the exhaust emission at the time of starting can be improved as compared with the related art.
[0010]
The normal engine stop to stop fuel injection and ignition includes the manual stop of the engine, in which the driver stops the engine on his own, and the automatic stop of the engine by the idle stop system, which aims to improve fuel efficiency. . Therefore, whether or not the engine stop command has been generated may be determined based on either the ignition switch off signal or the idle stop on signal. In a vehicle without an idle stop system, it is needless to say that it is only necessary to determine whether or not an engine stop command has been issued based on only the ignition switch off signal.
[0011]
Also, even if an engine stop command is issued and fuel injection and ignition are stopped, the engine continues to rotate for a while due to inertia, and stops rotating when all of the kinetic energy originally possessed is taken away. In this stop process, in order to estimate the engine stop position by confirming the movement of the engine, it is necessary to consider a parameter representing the movement of the engine.
[0012]
Therefore, at least one of the kinetic energy of the engine, the engine rotational speed, the crankshaft angular speed, and the moving speed of the piston may be calculated as the parameter representing the motion of the engine. The kinetic energy of the engine, the engine rotation speed, the crankshaft angular speed, and the moving speed of the piston are typical parameters representing the motion of the engine.
[0013]
In this case, in order to synchronize the calculation timing of the parameter representing the movement of the engine with the calculation timing of the parameter that hinders the movement of the engine, the calculation of the parameter representing the movement of the engine requires 720 ° C. What is necessary is just to perform at the timing of every interval of the crank angle divided by the number of cylinders.
[0014]
Further, in order to accurately calculate the parameter representing the motion of the engine at the calculation timing, an instantaneous value at the parameter calculation timing representing the motion of the engine may be calculated.
[0015]
Further, as described above, stopping the engine is greatly affected by parameters that hinder the movement of the engine, which originally steals the energy of the engine. As a parameter that hinders this movement, at least one of a pump loss of the engine, a friction loss of each part, and a drive loss of each auxiliary machine may be considered.
[0016]
Further, when the parameter that hinders the movement of the engine is considered as an amount that decreases a value related to the rotation speed of the engine, such as the rotation speed of the engine, the crankshaft angular speed, and the movement speed of the piston, the movement of the engine is determined as in claim 7. The obstructing parameter may be calculated in consideration of at least one of the mass of a portion related to the motion of the engine, the diameter of the rotational motion, and the moment of inertia of the engine.
[0017]
Further, parameters that hinder the movement of the engine are affected by the viscosity of the engine oil and changes over time in the load on the engine, and therefore, it is desirable to use the latest values suitable for each stop process. Therefore, it is preferable that the parameter that hinders the movement of the engine is calculated at least once during the stop process.
[0018]
Also, when the parameters representing the motion of the engine are sequentially calculated at a predetermined calculation timing, the parameter calculated this time is compared with the parameter calculated last time, and the change is calculated from the previous calculation timing to the current calculation timing. This corresponds to the amount that hindered the movement of the engine by the calculation timing. Therefore, the parameter that hinders the movement of the engine may be calculated based on the parameter representing the currently calculated movement and the parameter representing the previously calculated movement.
[0019]
Further, as is apparent from the stroke state of the four-cylinder engine shown in FIG. 2 and the stroke state of the six-cylinder engine shown in FIG. 3, the interval of the crank angle obtained by dividing 720 ° C. by the number of cylinders of the engine is used as a reference. If the interval is taken, the stroke includes all four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust, considering all cylinders, regardless of the crank angle. That is, each loss that hinders the movement of the engine occurs in units of this reference interval. Therefore, as in the tenth aspect, as the parameter that hinders the movement of the engine, the amount by which the movement of the engine is hindered during the crank angle obtained by dividing 720 ° C. by the number of cylinders of the engine may be calculated.
[0020]
Further, in order to estimate the engine stop position, a parameter representing a future motion may be predicted, and it may be determined at which position the engine stops based on the parameter. Since the kinetic energy of the current engine is deprived by the work that hinders the motion, the motion of the future engine is determined, and thus the parameter representing the motion calculated this time and the motion are prevented. Preferably, a parameter representing a future motion is predicted based on the parameter and the engine stop position is estimated based on a predicted value of the parameter representing the future motion.
[0021]
Further, it is preferable to predict a parameter representing a motion in the future by a crank angle obtained by dividing 720 ° C. by the number of cylinders of the engine. With this configuration, it is possible to calculate the predicted value of the parameter representing the future motion in consideration of the unit cycle of the work occurrence due to the loss that hinders the motion of the engine, and it is possible to improve the estimation accuracy of the engine stop position. .
[0022]
Further, a parameter representing a future motion may be predicted based on a predicted value of a parameter representing a future motion and a parameter preventing the motion. In this manner, two future prediction values can be calculated from one future prediction value, and three future prediction values can be calculated from two future prediction values. The calculation of the predicted value can be repeated as many times as necessary, and the engine stop position can be estimated at an early stage of the engine stop process.
[0023]
In addition, during the engine stop process, the kinetic energy originally possessed by the engine is steadily lost due to the loss, and the parameters representing the kinetic of the engine are steadily reduced, so that the piston cannot cross the compression TDC (top dead center). At this stage, the engine stops. Accordingly, when it is determined that the predicted value of the parameter representing the future motion is less than or equal to the predetermined value and it is determined that the piston cannot get over the compression TDC, the crank angle around the predicted value is determined. It may be assumed that the engine rotation stops. Thus, the engine stop position can be accurately estimated.
[0024]
Although the invention according to claims 11 to 14 predicts a parameter representing a future motion, when the prediction is not performed, the parameter is calculated by the second parameter calculating means as in claim 15. An engine stop determination value is calculated based on a parameter that hinders the movement, and a parameter representing the movement calculated by the first parameter calculation means and the engine stop determination value in a process of stopping the engine rotation by the engine stop means. Is compared to estimate the engine stop position. In other words, during the engine stop process, a process of calculating a parameter representing the motion of the engine at predetermined intervals and comparing this with the engine stop determination value was repeated, and the parameter representing the motion of the engine became equal to or less than the engine stop determination value. At that point, it is estimated that the engine will stop. In this case, variations due to engine manufacturing tolerances, changes over time, and changes in engine friction (for example, differences in viscosity due to changes in the oil temperature of the engine oil) can be reflected in the engine stop determination value. Can be estimated.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment (1)]
Hereinafter, an embodiment (1) of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the overall configuration of the engine control system will be schematically described with reference to FIG. A throttle valve 14 is provided in the middle of an intake pipe 13 connected to an intake port 12 of the engine 11, and an opening TA (throttle opening) TA of the throttle valve 14 is detected by a throttle opening sensor 15. A bypass passage 16 that bypasses the throttle valve 14 is provided in the intake pipe 13, and an idle speed control valve (hereinafter, referred to as an “ISC valve”) 17 is provided in the middle of the bypass passage 16. An intake pipe pressure sensor 18 for detecting an intake pipe pressure PM is provided downstream of the throttle valve 14, and a fuel injection valve 19 is mounted near the intake port 12 of each cylinder.
[0026]
On the other hand, an exhaust gas purifying catalyst 22 is provided in the exhaust pipe 21 connected to the exhaust port 20 of the engine 11. The cylinder block of the engine 11 is provided with a cooling water temperature sensor 23 for detecting the cooling water temperature THW. A crank angle sensor 26 is installed facing the outer periphery of a signal rotor 25 attached to the crankshaft 24 of the engine 11. The crank angle sensor 26 synchronizes with the rotation of the signal rotor 25 at predetermined crank angles (for example, 30 ° C.). A), a crank pulse signal CRS is output. Further, a cam angle sensor 29 is provided so as to face an outer periphery of a signal rotor 28 attached to a cam shaft 27 of the engine 11, and a cam pulse at a predetermined cam angle is synchronized with the rotation of the signal rotor 28 by the cam angle sensor 29. Signal CAS is output.
[0027]
Outputs of these various sensors are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 30. The ECU 30 is mainly composed of a microcomputer, and in accordance with an engine operating state detected by various sensors, a fuel injection amount and an injection timing of the fuel injection valve 19, an ignition timing of the ignition plug 31, a bypass air amount of the ISC valve 17, and the like. When an ignition switch off signal or an idle stop signal (idle stop command) is input during engine operation, ignition and / or fuel injection is stopped to stop engine rotation. It corresponds to an engine stop means in the claims).
[0028]
Further, based on the crank pulse signal CRS and the cam pulse signal CASS, the ECU 30 determines the crank angle, calculates and stores the engine speed, calculates and stores the kinetic energy, calculates and stores the amount of work that hinders the movement, and calculates the future movement. The calculation of the predicted energy value, the calculation of the predicted value of the future engine rotational speed, and the estimation of the engine stop position (for example, the stroke state of each cylinder when the engine is stopped) are performed. The information on the engine stop position is stored in a rewritable nonvolatile memory (storage means) such as the backup RAM 32, and at the next engine start, the fuel injection control and the ignition control are started using the stored information on the engine stop position. I do.
[0029]
Here, a method of estimating the engine stop position will be described with reference to a time chart of the engine stop process shown in FIG. In the present embodiment (1), an instantaneous engine rotation speed (hereinafter, referred to as “instantaneous rotation speed”) at each compression TDC is used as a parameter representing the motion of the engine. The ECU 30 calculates the instantaneous rotation speed Ne by measuring the time required for the crankshaft 24 to rotate by, for example, 30 ° C. from the output interval of the crank pulse signal CRS.
[0030]
Here, consider the energy balance in the ith compressed TDC (hereinafter simply referred to as “TDC (i)”) in FIG. In the present embodiment (1), pump loss, friction loss of each part, and drive loss of each accessory are considered as work that hinders the movement of the engine. Assuming that the kinetic energy of the engine at the time of TDC (i-1) is E (i-1), the kinetic energy E (i-1) is obtained before the next TDC (i) is reached. It is robbed by the work of each loss and decreases to E (i). This energy balance relationship is represented by the following equation (1).
[0031]
E (i) = E (i-1) -W (1)
Here, W is a value obtained by adding all the work amounts deprived by the respective losses during the period from TDC (i-1) to TDC (i).
[0032]
Further, the motion of the engine is regarded as a rotational motion, and can be expressed as the following equation (2).
E = J × 2π ² × Ne ² …… (2)
Here, E is the kinetic energy of the engine, J is the moment of inertia determined for each engine, and Ne is the instantaneous rotational speed.
By using the expression (2), the relationship of the energy balance in the expression (1) can be replaced with the relationship of the instantaneous rotation speed change expressed by the following expression (3).
[0033]
(Equation 1)

[0034]
In the present embodiment (1), the second term on the right side of the above equation (3) is defined as a parameter Cstop that hinders the movement of the engine, and is defined as the following equation (4).
[0035]
(Equation 2)

[0036]
The parameter Cstop that hinders the movement of the engine is calculated using the following equation (5) derived from the above equations (3) and (4).
Cstop = Ne (i-1) ² -Ne (i) ² …… (5)
[0037]
The parameter Cstop that hinders the movement of the engine is determined by the work amount W and the moment of inertia J that hinder the movement due to each loss between the TDCs as defined by the above equation (4). Under low-speed motion conditions such as an engine stop process, as shown in FIG. 5, the pump loss, friction loss of each part, and drive loss of each auxiliary machine considered as work that hinders motion are almost independent of the engine speed Ne. It becomes a constant value. Therefore, the amount of work W that hinders the movement of the engine has a substantially constant value during any TDC during the engine stop process. In addition, since the moment of inertia J is a value specific to each engine, the parameter Cstop that hinders the movement of the engine has a substantially constant value during the engine stop process.
[0038]
Therefore, using the actual instantaneous rotational speed Ne (i) obtained by actual measurement and the parameter Cstop that prevents movement between TDCs calculated using the above equation (5), the following equation (6a) or (6b) is used. , The predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) at one future TDC (i + 1) can be calculated.
[0039]
[Equation 3]

[0040]
Here, Ne (i) ² The case of <Cstop is when the amount of work W that hinders the movement between TDCs is larger than the kinetic energy E (i) currently possessed by the engine. In order to prevent the calculation result from being an imaginary number, Ne ( i + 1) = 0.
[0041]
In the present embodiment (1), it is determined whether or not the engine rotation is stopped by comparing the predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 1) in the future TDC (i + 1) with a preset stop determination value Nth. Judge and estimate the stroke state of each cylinder at the engine stop position.
[0042]
The above-described estimation of the engine stop position in the embodiment (1) is executed by the ECU 30 according to the engine stop position estimation program shown in FIG. This program is started for each TDC and plays a role as a stop position estimating means referred to in the claims. When this program is started, first, it is determined whether or not an engine stop command has been issued based on whether or not “Yes” is determined in either of

steps

101 and 102. That is, when it is determined in step 101 that an ignition switch (hereinafter referred to as an “IG switch”) is off (OFF), or when it is determined in step 102 that an idle stop command is on (ON). In either case, it is determined that the engine stop command has been issued, and the processing after step 103 is executed to estimate the engine stop position.
[0043]
On the other hand, if it is determined “No” in

steps

101 and 102, that is, if the IG switch is on and the idle stop command is off, it is determined that the engine continues combustion and is not in the stop process. Then, the program is terminated without estimating the engine stop position.
[0044]
As described above, if "Yes" is determined in either of

steps

101 and 102, it is determined that the engine is in the stop process, and the routine proceeds to step 103, where the instantaneous TDC (i-1) Using the rotation speed Ne (i-1) and the instantaneous rotation speed Ne (i) at the current TDC (i), a parameter Cstop that hinders the movement of the engine is calculated by using the above equation (5). The processing in step 103 plays a role as a second parameter calculating means referred to in the claims.
[0045]
After the calculation of the parameter Cstop, in steps 104 to 106, a predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 1) at one future TDC (i + 1) is calculated as follows. First, in step 104, Ne (i) ² It is determined whether or not ≧ Cstop, and Ne (i) ² If .gtoreq.Cstop, the routine proceeds to step 105, where the predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) at one future TDC (i + 1) is calculated using the equation (6a).
[0046]
On the other hand, Ne (i) ² If <Cstop, the process proceeds to step 106, where the predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) at TDC (i + 1) in the future is set to 0.
After calculating the predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 1), the process proceeds to step 107, where the predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 1) at one future TDC (i + 1) is compared with a preset stop determination value Nth. Thus, it is determined whether the engine rotation goes over the TDC (i + 1) and proceeds to the next step or stops without being able to get over the TDC (i + 1). That is, if the predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 1) at the future TDC (i + 1) exceeds the stop determination value Nth, it is determined that the engine continues to run over the future TDC (i + 1), and Exit the program.
[0047]
On the other hand, if the predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) at the future TDC (i + 1) is smaller than the stop determination value Nth, the kinetic energy of the engine at the current TDC (i) prevents the motion. It is determined that the remaining engine power is reduced due to the work load and the engine rotation is stopped without going over the next TDC (i + 1).
[0048]
In this step 108, since it is estimated that the engine stops during the current TDC (i) to the next TDC (i + 1), the stroke state of each cylinder at this engine stop position (for example, the intake stroke cylinder and the compression stroke cylinder) ) Is stored in the backup RAM 32 as the estimation result of the engine stop position, and the program is terminated.
[0049]
Thereafter, when starting the engine, the first ignition cylinder and the injection cylinder are determined by using the stroke information of each cylinder at the engine stop position stored in the backup RAM 32 as the stroke information of each cylinder at the start of the engine. Then, fuel injection control and ignition control are started.
[0050]
In the embodiment (1) described above, the equations (6a) and (6a) for predicting the instantaneous rotation speed Ne (i + 1) at the next TDC (i + 1) from the kinetic energy E of the engine and the parameter Cstop that hinders the movement. 6b), and using the formulas (6a) and (6b), a predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) at the next TDC (i + 1) is calculated for each TDC during the engine stop process. Therefore, it is possible to accurately predict the behavior of the engine rotation speed until the engine rotation stops. Then, whether or not the engine rotation is stopped is determined based on whether or not the predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 1) at the next TDC (i + 1) is smaller than the stop determination value Nth. The stroke information of each cylinder can be estimated with higher accuracy than before. Therefore, if the stroke information of each cylinder at the engine stop position is stored in the backup RAM 32, the stroke information of each cylinder at the engine stop position is used as the stroke information of each cylinder at the start of the engine when the engine is started. The fuel injection control and the ignition control can be started by accurately determining the first ignition cylinder and the injection cylinder, and the startability and the exhaust emission at the time of engine start can be improved.
[0051]
[Embodiment (2)]
In the above embodiment (1), it is determined whether or not the engine rotation is stopped based on the predicted value of the instantaneous rotation speed at the TDC in the future, so that the engine stop position is set immediately before the engine rotation stops. If not, it cannot be estimated.
[0052]
Therefore, in the embodiment (2) of the present invention, the process of further predicting the future instantaneous rotation speed using the predicted value of the future instantaneous rotation speed and the parameter that hinders the movement is performed until it is determined that the engine rotation is stopped. By repeating this, the engine stop position can be estimated even before the engine rotation stops.
[0053]
Hereinafter, the method of estimating the engine stop position according to the embodiment (2) will be described with reference to the time chart of FIG. In the TDC (i) with the engine stop process, in the same manner as in the embodiment (1), the parameter Cstop which hinders the movement of the engine and the predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 1) in the TDC (i + 1) in the future. Is calculated.
[0054]
As described above, the parameter Cstop that hinders the movement of the engine has a substantially constant value during the engine stop process. Therefore, using the calculated Cstop and Ne (i + 1), the following formulas (7a) and (7b) are used. , The predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 2) at TDC (i + 2) two future times from the present.
[0055]
(Equation 4)

[0056]
In this manner, the process of calculating the predicted value of the instantaneous rotation speed in the future TDC is repeatedly executed until the predicted value of the instantaneous rotation speed falls below the stop determination value, and the predicted value of the instantaneous rotation speed becomes the stop determination value. It is estimated that the engine rotation stops just before TDC that falls below.
[0057]
The above-described estimation of the engine stop position in the embodiment (2) is executed by an engine stop position estimation program shown in FIG. This program is started for each TDC. When the program is started, first, in

steps

200 and 201, it is determined whether or not an engine stop command has been issued (in the case where the IG switch is OFF or the idle stop is ON) in the same manner as in the embodiment (1). If no engine stop command has been issued, it is determined that the engine is not in the stop process, and the program is terminated without estimating the engine stop position.
[0058]
On the other hand, if the engine stop command has been issued, the process proceeds to step 202, where it is determined whether or not the TDC is a predetermined time (for example, the second or third time) after the engine stop command is generated. If this is not the TDC, the program is terminated without estimating the engine stop position, and the process waits until the predetermined TDC is reached. As described above, by waiting until the TDC reaches the predetermined time, the parameter Cstop that hinders the motion of the engine calculated in the next step 203 can be calculated in a stable state.
[0059]
Then, when the predetermined TDC has been reached after the engine stop command has been issued, the process proceeds to step 203, and the instantaneous rotational speed Ne () at the previous TDC (i-1) is executed, as in the embodiment (1). The parameter Cstop which hinders the movement of the engine is calculated by the above equation (5) using i-1) and the instantaneous rotational speed Ne (i) at the current TDC (i).
[0060]
Thereafter, the process proceeds to step 204, where an initial value “1” is set in a predicted number counter j for counting the predicted number of instantaneous rotational speeds. Thereafter, in

steps

205, 206, and 207, first, a predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) at TDC (i + 1) in the future is calculated by the same method as in the embodiment (1).
[0061]
Then, in the next step 208, whether or not the predicted value of the one-future instantaneous rotational speed Ne (i + 1) is lower than a preset stop determination value Nth can overcome the one-future TDC (i + 1). Without stopping the engine rotation. As a result, if it is determined that the predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) in the future is greater than the stop determination value Nth (the engine continues to run past the TDC (i + 1) in the future), step In step 209, the prediction counter j is incremented by one, and the process returns to

steps

205, 206, and 207. The prediction value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 1) calculated one time in the future and the parameter Cstop that hinders movement are calculated. To calculate a predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 2) at two future TDCs (i + 2).
[0062]
Thereafter, at step 208, the engine rotation is stopped without being able to overcome the two future TDC (i + 2) depending on whether the predicted value of the two future instantaneous rotational speeds Ne (i + 2) is smaller than the stop determination value Nth. It is determined whether or not to perform. As a result, if it is determined that the predicted value of the instantaneous rotational speed Ne (i + 2) in the two futures exceeds the stop determination value Nth (the engine continues to run past the TDC (i + 2) in the two futures), it is determined again. , The process proceeds to step 209, and the number-of-predictions counter j is incremented by one, and the processes of steps 205 to 209 described above are repeated.
[0063]
As described above, the calculation of the predicted value of the future instantaneous rotational speed Ne (i + j) is repeated until it becomes lower than the stop determination value Nth, and the future instantaneous rotational speed Ne (i + j) is sequentially determined at TDC intervals. Predict.
[0064]
Then, when the predicted value of the future instantaneous rotation speed Ne (i + j) falls below the stop determination value Nth, it is determined that the engine rotation stops just before TDC (i + j) of the instantaneous rotation speed Ne (i + j). Proceeding to step 210, the stroke state (for example, the intake stroke cylinder and the compression stroke cylinder) of each cylinder from TDC (i + j) determined to be stopped to TDC (i + j-1) one past past is changed to the engine stop position. Is stored in the backup RAM 32 as the estimation result. For example, if it is determined that the predicted value of the instantaneous rotation speed Ne (i + 3) at the three future TDC (i + 3) is lower than the stop determination value Nth, the three future TDC (i + 2) and the three future TDC (i + 3) ), The engine rotation is determined to be stopped, and the stroke state of each cylinder from TDC (i + 2) to TDC (i + 3) is stored as the engine stop position estimation result.
[0065]
In the embodiment (2) described above, the process of further predicting the future instantaneous rotational speed Ne (i + j + 1) using the predicted value of the future instantaneous rotational speed Ne (i + j) and the parameter Cstop that hinders movement is performed by the engine. There is an advantage that the engine stop position can be estimated at an early stage of the engine stop process since the rotation can be repeated any number of times until it is determined that the rotation has stopped.
[0066]
[Embodiment (3)]
In the above embodiments (1) and (2), the instantaneous rotational speed in the future is predicted, and the engine rotation is stopped based on whether or not the predicted value of the instantaneous rotational speed falls below a preset stop determination value. However, if the future instantaneous rotational speed is not predicted, an engine stop determination value is calculated based on a parameter that hinders the movement of the engine, and the instantaneous rotational speed actually measured during the engine stop process is calculated as described above. The engine stop position may be estimated by comparing with an engine stop determination value.
[0067]
Hereinafter, an embodiment (3) of the present invention that embodies this will be described with reference to FIGS. First, a method of estimating the engine stop position according to the embodiment (3) will be described with reference to a time chart shown in FIG. In TDC (i) with an engine stop process, a parameter Cstop that hinders the movement of the engine is calculated in the same manner as in the above-described embodiments (1) and (2). Using this parameter Cstop and the preset TDC climbing limit rotational speed Nlim, an engine stop determination value Nth for determining whether or not the engine will stop by the next TDC is calculated by the following equation (8). When the instantaneous rotation speed measured during the engine stop process becomes equal to or less than the engine stop determination value Nth, it is determined that the engine stops until the next TDC, and the stroke state of each cylinder at the engine stop position is determined. The estimation is performed, and the estimation result is stored in the backup RAM 32.
[0068]
(Equation 5)

[0069]
The estimation of the engine stop position in the embodiment (3) described above is executed by the programs shown in FIGS. 10 and 11. Hereinafter, the processing contents of these programs will be described.
[0070]
The engine stop determination value calculation program shown in FIG. 10 is started for each TDC. When the program is started, first, in

steps

301 and 302, it is determined whether or not an engine stop command has been generated (in the case where the IG switch is OFF or the idle stop is ON) in the same manner as in the embodiment (1). If the engine stop command has not been issued, it is determined that the engine is not in the stop process, and the program ends without calculating the engine stop determination value Nth.
[0071]
On the other hand, if the engine stop command has been issued, the process proceeds to step 303, where the instantaneous rotation speed Ne (i-1) actually measured at the previous TDC (i-1) and the instantaneous rotation speed actually measured at the current TDC (i) are obtained. Using the rotation speed Ne (i), a parameter Cstop that hinders the movement of the engine is calculated by the above equation (5).
[0072]
Thereafter, the routine proceeds to step 304, where the value Nlim set in advance as the limit rotational speed at which the vehicle cannot cross the TDC and the parameter Cstop that hinders the movement of the engine calculated in step 303 are used to obtain the equation (8). Then, an engine stop determination value Nth for determining whether or not the engine stops is calculated, and the program is terminated.
[0073]
On the other hand, the engine stop position estimating program shown in FIG. 11 is started each time the engine stop determination value Nth is calculated in step 304 of FIG. When the program is started, first, in step 311, the actual measured value of the instantaneous rotational speed Ne (i) is compared with the engine stop determination value Nth calculated in step 304, and the current instantaneous rotational speed Ne (i) is determined. If the actual measured value exceeds the engine stop determination value Nth, it is determined that the engine continues to run over the next TDC (i + 1) and the program is terminated.
[0074]
On the other hand, if the actual measured value of the instantaneous rotation speed Ne (i) is lower than the engine stop determination value Nth, it is determined that the engine rotation is stopped before the next TDC (i + 1), and the process proceeds to step 312. The stroke state of each cylinder from TDC (i) to the next TDC (i + 1) is stored in the backup RAM 32 as an estimation result of the engine stop position.
[0075]
In the above-described embodiment (3), the engine stop determination value Nth is calculated using the parameter Cstop that hinders the movement of the engine. Therefore, the manufacturing tolerance of the engine, changes over time, changes in engine friction (for example, engine oil) (A difference in viscosity due to a change in oil temperature) can be reflected in the engine stop determination value Nth, and the engine stop position can be accurately estimated without predicting the instantaneous rotation speed during the engine stop process. .
[0076]
In each of the embodiments (1) to (3), the engine rotation speed (instantaneous rotation speed) is used as a parameter representing the motion of the engine. However, the crankshaft angular speed, the moving speed of the piston, or the like may be used.
[0077]
[Embodiment (4)]
Further, kinetic energy may be used as a parameter representing the motion of the engine. Hereinafter, an embodiment (4) of the present invention that embodies this will be described with reference to a time chart shown in FIG. Using the instantaneous rotational speeds Ne (i-1) and Ne (i) actually measured at the previous TDC (i-1) and the present TDC (i), and the engine inertia moment J calculated in advance, The kinetic energies E (i-1) and E (i) at TDC (i-1) and TDC (i) are calculated by the above equation (2). In the present embodiment (4), the kinetic energy E is used as a parameter representing the motion of the engine.
[0078]
Then, as in the above embodiments (1) to (3), taking into account the pump loss, the friction loss of each part, and the drive loss of each accessory as work that hinders the movement of the engine, TDC (i-1), The total amount of work that hinders the motion of the engine generated between TDC (i) is represented by the following equation (9): kinetic energies E (i−1), E (i) at TDC (i−1) and TDC (i). i) It can be obtained by the difference of
W = E (i-1) -E (i) (9)
In the present embodiment (4), the work amount W that hinders the movement of the engine is used as a parameter that hinders the movement.
[0079]
As described above, the pump loss, the friction loss of each part, and the drive loss of each accessory, which are considered as the work that hinders movement, are almost constant irrespective of the rotation speed during the engine stop process. Therefore, the amount of work W that hinders movement is substantially constant during any TDC during the engine stop process. Therefore, using the current kinetic energy E (i) of the engine and the work amount W that hinders the motion, the predicted value of the kinetic energy E (i + 1) at TDC (i + 1) in the future is calculated by the following equation (10). can do.
E (i + 1) = E (i) -W (10)
[0080]
In the present embodiment (4), the predicted value of the kinetic energy E (i + 1) of the engine in the future TDC (i + 1) is compared with the stop determination value Eth to determine whether or not the engine rotation is stopped. The stroke state of each cylinder at is estimated.
[0081]
The estimation of the engine stop position in the embodiment (4) described above is executed by the engine stop position estimation program shown in FIG. This program is started for each TDC. When the program is started, first, in

steps

401 and 402, it is determined whether or not an engine stop command has been generated (in the case where the IG switch is OFF or the idle stop is ON) in the same manner as in the embodiment (1). If no engine stop command has been issued, it is determined that the engine is not in the stop process, and the program is terminated without estimating the engine stop position.
[0082]
On the other hand, if the engine stop command has been issued, the process proceeds to step 403, where the actual measured value of the instantaneous rotational speed Ne (i) at the current TDC (i) and the engine inertia moment J calculated in advance are calculated. Then, the kinetic energy E (i) at the current TDC (i) is calculated by the above equation (2).
[0083]
Thereafter, the process proceeds to step 404, in which the difference between the kinetic energy E (i-1) calculated by the previous TDC (i-1) and the kinetic energy E (i) calculated by the current TDC (i) is calculated. A work amount W that hinders the movement of the engine is obtained. Then, in the next step 405, the difference between the current kinetic energy E (i) and the work amount W that hinders the movement of the engine is calculated, and the predicted value of the kinetic energy E (i + 1) at one future TDC (i + 1) is calculated. Is calculated.
[0084]
Thereafter, the process proceeds to step 406, where the predicted value of the kinetic energy E (i + 1) at the future TDC (i + 1) is compared with a preset stop determination value Eth, so that the engine speed exceeds the TDC (i + 1). To go to the next step or to stop without getting over TDC (i + 1). That is, if the kinetic energy E (i + 1) at the future TDC (i + 1) exceeds the stop determination value Eth, it is determined that the engine continues to run over the future TDC (i + 1), and the program ends. .
[0085]
On the other hand, if the kinetic energy E (i + 1) at one future TDC (i + 1) is smaller than the stop determination value Eth, it is determined that the engine rotation is stopped without going over the next TDC (i + 1). Proceed to 407.
[0086]
In this step 407, since it is estimated that the engine stops during the current TDC (i) to the next TDC (i + 1), the stroke state of each cylinder at this engine stop position (for example, the intake stroke cylinder and the compression stroke cylinder) ) Is stored in the backup RAM 32 as the estimation result of the engine stop position, and the program is terminated.
[0087]
As described in the above-described embodiment (4), even when the kinetic energy is used as a parameter representing the motion of the engine and the sum of the amount of work that hinders the motion is used as the parameter that hinders the motion of the engine, the above-described embodiments (1) ) To (3), the engine stop position can be accurately estimated.
[0088]
In the above embodiments (1) to (4), the instantaneous rotation speed calculated from the time required for the output interval of the crank pulse signal CRS (for example, between 30 ° C. and A) is used. A different rotation speed may be used.
[0089]
Further, in the above embodiments (1) to (4), the estimation calculation of the engine stop position is executed for each TDC. However, if the calculation is performed at intervals obtained by dividing 720 ° C. by the number of cylinders of the engine, Any crank angle may be used as the calculation timing.
[0090]
In each of the above embodiments (1) to (4), the stroke state of each cylinder when the engine is stopped (for example, the intake stroke cylinder and the compression stroke cylinder) is stored as the engine stop position estimation result. Alternatively, the range of the crank angle at the engine stop position may be stored.
[0091]
In each of the embodiments (1), (2), and (4), the stop determination values Nth and Eth are fixed values set in advance. However, in these embodiments, the stop determination values Nth and Eth are the same as in the embodiment (3). Alternatively, the stop determination values Nth and Eth may be calculated based on a parameter Cstop that hinders the movement of the engine.
[0092]
In addition, the present invention is not limited to a four-cylinder engine, and can be applied to an engine having three or less cylinders or five or more cylinders, and is not limited to an intake port injection engine as shown in FIG. Needless to say, the present invention can be applied to a direct injection engine or a lean burn engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an entire engine control system according to an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a stroke state of each cylinder of a four-cylinder engine;
FIG. 3 is a diagram showing a stroke state of each cylinder of a six-cylinder engine;
FIG. 4 is a time chart illustrating a method for estimating an engine stop position according to the embodiment (1).
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the engine speed of a gasoline engine and the magnitude of various losses.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of an engine stop position estimating program according to the embodiment (1).
FIG. 7 is a time chart for explaining a method for estimating an engine stop position according to the embodiment (2).
FIG. 8 is a flowchart showing a processing flow of an engine stop position estimating program according to the embodiment (2).
FIG. 9 is a time chart illustrating a method for estimating an engine stop position according to the embodiment (3).
FIG. 10 is a flowchart showing a processing flow of an engine stop determination value calculation program according to the embodiment (3).
FIG. 11 is a flowchart showing a processing flow of an engine stop position estimating program according to the embodiment (3).
FIG. 12 is a time chart illustrating a method for estimating an engine stop position according to the embodiment (4).
FIG. 13 is a flowchart showing a processing flow of an engine stop position estimating program according to the embodiment (4).
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 engine, 13 intake pipe, 14 throttle valve, 16 bypass passage, 17 ISC valve, 19 fuel injection valve, 26 crank angle sensor, 29 cam angle sensor, 30 ECU (engine stop means, First parameter calculating means, second parameter calculating means, stop position estimating means), 32 ... backup RAM (storage means).

Claims

エンジン停止指令に基づいて点火及び／又は燃料噴射を停止してエンジン回転を停止させるエンジン停止手段と、
エンジンの運動を表すパラメータを算出する第１のパラメータ算出手段と、
エンジンの運動を妨げるパラメータを算出する第２のパラメータ算出手段と、前記エンジン停止手段によりエンジン回転を停止させる過程で前記二つのパラメータ算出手段で算出されたエンジンの運動を表すパラメータとエンジンの運動を妨げるパラメータとに基づいてエンジン停止位置を推定する停止位置推定手段とを備えていることを特徴とするエンジン停止位置推定装置。Engine stop means for stopping ignition and / or fuel injection based on an engine stop command to stop engine rotation;
First parameter calculation means for calculating a parameter representing the motion of the engine;
Second parameter calculation means for calculating a parameter that hinders the movement of the engine, and a parameter representing the movement of the engine calculated by the two parameter calculation means and the movement of the engine during the process of stopping the engine rotation by the engine stop means. An engine stop position estimating device, comprising: a stop position estimating means for estimating an engine stop position based on an obstructing parameter.

前記エンジン停止指令は、イグニッションスイッチオフ信号とアイドルストップオン信号のいずれかにより発生することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの停止時気筒状態推定手段。2. The engine stop-state cylinder state estimating unit according to claim 1, wherein the engine stop command is generated by one of an ignition switch off signal and an idle stop on signal.

前記第１のパラメータ算出手段は、前記運動を表すパラメータとして、エンジンの運動エネルギ、回転速度、クランク軸角速度、ピストンの移動速度の少なくとも一つを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン停止位置推定装置。3. The method according to claim 1, wherein the first parameter calculating means calculates at least one of a kinetic energy of an engine, a rotational speed, a crankshaft angular speed, and a moving speed of a piston as a parameter representing the motion. An engine stop position estimating device according to the above.

前記第１のパラメータ算出手段は、７２０℃Ａを前記エンジンの気筒数で除算したクランク角度分の間隔毎に前記運動を表すパラメータを算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。4. The method according to claim 1, wherein the first parameter calculating means calculates a parameter representing the motion at intervals of a crank angle obtained by dividing 720 ° C. by the number of cylinders of the engine. An engine stop position estimating device according to the above.

前記第１のパラメータ算出手段は、算出タイミングにおいて瞬間的な値を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。5. The engine stop position estimating device according to claim 1, wherein the first parameter calculating means calculates an instantaneous value at a calculation timing.

前記第２のパラメータ算出手段は、前記運動を妨げるパラメータとして、ポンプ損失、各部の摩擦損失、各補機の駆動損失の少なくとも一つを算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。6. The apparatus according to claim 1, wherein the second parameter calculating means calculates at least one of a pump loss, a friction loss of each part, and a drive loss of each auxiliary device as the parameter that hinders the movement. An engine stop position estimating apparatus according to claim 1.

前記第２のパラメータ算出手段は、前記運動を妨げるパラメータを、エンジンの運動に関わる部分の質量と回転運動の径、エンジンの慣性モーメントのうち少なくとも一つを考慮して算出することを特徴とする請求項６に記載のエンジン停止位置推定装置。The second parameter calculating means calculates the parameter that hinders the movement in consideration of at least one of a mass of a part related to the movement of the engine, a diameter of a rotation movement, and a moment of inertia of the engine. The engine stop position estimating device according to claim 6.

前記第２のパラメータ算出手段は、前記エンジン停止によりエンジン回転を停止させる過程で前記運動を妨げるパラメータを少なくとも一回は算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。The engine stop according to any one of claims 1 to 7, wherein the second parameter calculating means calculates a parameter that hinders the movement at least once in a process of stopping the engine rotation by stopping the engine. Position estimation device.

前記第２のパラメータ算出手段は、前記第１のパラメータ算出手段により今回算出された前記運動を表すパラメータと前回算出された前記運動を表すパラメータとに基づいてエンジンの運動が妨げられる量を算出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。The second parameter calculating means calculates an amount by which the movement of the engine is hindered based on the parameter representing the movement calculated this time by the first parameter calculating means and the parameter representing the movement calculated last time. The engine stop position estimating device according to any one of claims 1 to 8, wherein:

前記第２のパラメータ算出手段は、７２０℃Ａを前記エンジンの気筒数で除算したクランク角度の間にエンジンの運動が妨げられる量を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。10. The method according to claim 1, wherein the second parameter calculating means calculates an amount that hinders the movement of the engine during a crank angle obtained by dividing 720 ° C. by the number of cylinders of the engine. An engine stop position estimating device according to the above.

前記停止位置推定手段は、前記第１のパラメータ算出手段により今回算出された前記運動を表すパラメータと前記運動を妨げるパラメータとに基づいて未来の運動を表すパラメータを予測し、この未来の運動を表すパラメータの予測値に基づいてエンジン停止位置を推定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。The stop position estimating unit predicts a parameter representing a future motion based on the parameter representing the motion calculated this time by the first parameter calculating unit and a parameter preventing the motion, and represents the future motion. The engine stop position estimating device according to claim 1, wherein the engine stop position is estimated based on a predicted value of the parameter.

前記停止位置推定手段は、７２０℃Ａを前記エンジンの気筒数で除算したクランク角度分未来における運動を表すパラメータを予測することを特徴とする請求項１１に記載のエンジン停止位置推定装置。The engine stop position estimating device according to claim 11, wherein the stop position estimating means predicts a parameter representing a motion in the future by a crank angle obtained by dividing 720 ° C by the number of cylinders of the engine.

前記停止位置推定手段は、前記未来の運動を表すパラメータの予測値と前記運動を妨げるパラメータとに基づいて更に未来の運動を表すパラメータを予測することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のエンジン停止位置推定装置。13. The stop position estimating unit predicts a parameter representing a future motion based on a predicted value of a parameter representing the future motion and a parameter that hinders the motion. Engine stop position estimation device.

前記停止位置推定手段は、前記未来の運動を表すパラメータの予測値が所定値以下になったときに、当該予測値のクランク角の手前でエンジン回転が停止すると推定することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。The stop position estimating means estimates that, when a predicted value of a parameter representing the future motion becomes equal to or less than a predetermined value, engine rotation stops before a crank angle of the predicted value. An engine stop position estimating device according to any one of claims 11 to 13.

前記停止位置推定手段は、前記第２のパラメータ算出手段により算出した前記運動を妨げるパラメータに基づいてエンジン停止判定値を算出し、前記エンジン停止手段によりエンジン回転を停止させる過程で前記第１のパラメータ算出手段により算出した前記運動を表すパラメータと前記エンジン停止判定値とを比較してエンジン停止位置を推定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のエンジン停止位置推定装置。The stop position estimating means calculates an engine stop determination value based on the parameter that hinders the motion calculated by the second parameter calculating means, and the first parameter is used in the step of stopping the engine rotation by the engine stopping means. The engine stop position estimating device according to any one of claims 1 to 10, wherein the engine stop position is estimated by comparing a parameter representing the motion calculated by a calculating means with the engine stop determination value.