JP2010209891A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関停止時のクランク角を制御するに際して、補機の不必要な作動を防止することができる内燃機関の制御装置を提供する
【解決手段】ＥＣＵ４１は、内燃機関１１を停止させる際に、機関回転速度ＮＥを目標機関回転速度に一致させるようにオルタネータ３４の負荷トルクを制御することで、機関停止時のクランク角θが目標クランク角範囲内にて停止するように内燃機関１１を停止させる停止位置制御を実行するようにした。この停止制御実行中に、ＥＣＵ４１は、機関回転速度ＮＥを目標機関回転速度に一致させるために必要な要求負荷トルクを算出し、同要求負荷トルクと、その時点の機関回転速度ＮＥにおけるオルタネータ３４の最大負荷トルクとを比較する。そして、要求負荷が最大負荷トルクよりも大きい場合には、停止位置制御を終了するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関停止時のクランク角を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。

近年、燃費の改善や排出ガスの低減を図るべく、車両の停止時に内燃機関を自動停止させ、発進操作時に同内燃機関を自動的に再始動させる内燃機関の制御装置が実用化されている（例えば特許文献１）。また、このような内燃機関の制御装置として、再始動時の始動時間を短縮させるために、内燃機関を停止させる際に機関停止時のクランク角を再始動に適した角度範囲内にする停止位置制御を実行するものが提案されている。

例えば特許文献２に記載の内燃機関の制御装置では、機関回転が目標停止クランク角で停止するまでの機関回転速度の挙動（目標回転挙動）を算出し、実回転挙動を目標回転挙動に一致させるように補機の負荷トルクを制御することで、内燃機関停止時のクランク角が目標クランク角範囲内になるようにしている。具体的には、上記目標回転挙動はクランク角と目標機関回転速度との関係で表され、この目標機関回転速度は機関のフリクションロス等を考慮したエネルギ保存則に基づいて目標停止クランク角からクランク角を遡る方向に算出して求められている。そして、特許文献２の構成では、所定の停止条件が成立すると、オルタネータの負荷トルクを制御して実際の機関回転速度がその時点でのクランク角に応じた目標機関回転速度となるようにすることで、機関停止時のクランク角を制御している。

特開２００６−１７００６８号公報 特開２００８−２１５２３０号公報

ところで、停止位置制御の開始時点での機関回転速度は、例えばアイドリング運転時の機関回転速度の違い等により変化するため、制御開始時点において実際の機関回転速度が目標機関回転速度を上回り、それらが大きく乖離してしまう場合がある。また、例えばフリクションロスの瞬間的な変動等により、実際の機関回転速度のクランク角に対する変化が算出した目標機関回転速度の変化と異なってしまい、実際の機関回転速度が目標機関回転速度を上回り、それらが大きく乖離してしまう場合もある。そして、上記のような種々の原因により実際の機関回転速度が目標機関回転速度を上回り、これらが大きく乖離した場合には、実際の機関回転速度を目標回転速度に一致させるために必要な要求負荷トルクが、その機関回転速度におけるオルタネータの最大負荷トルクを上回ることがある。

このような場合には、上記特許文献２に記載されるようにオルタネータの負荷トルクを制御しても、内燃機関停止時のクランク角を目標クランク角範囲内とすることができない。更に、オルタネータが駆動されて発電しているため、例えばバッテリが過充電されてしまう等、オルタネータが不必要な作動をしてしまう虞がある。

なお、このような問題は、オルタネータの負荷トルクを制御する場合に限らず、その他の補機の負荷トルクを制御する場合においても、同様に発生する。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関停止時のクランク角を制御するに際して、補機の不必要な作動を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関停止時のクランク角が目標停止クランク角で停止するまでの前記内燃機関の目標回転挙動を算出する目標回転挙動算出手段と、前記内燃機関を停止させる際に、前記内燃機関の実回転挙動を前記目標回転挙動に一致させるように前記内燃機関の補機の負荷トルクを制御し、クランク角が目標クランク角範囲内にて停止するように前記内燃機関を停止させる停止位置制御を実行する停止位置制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、前記停止位置制御手段は、前記内燃機関の実回転挙動を前記目標回転挙動に一致させるために必要な要求負荷トルクと、その時点の前記内燃機関の運転状態における前記補機の最大負荷トルクとを比較する比較手段を含み、同比較手段により前記要求負荷トルクが前記補機の最大負荷トルクよりも大きい旨判定された場合には、前記停止位置制御を終了することを要旨とする。

上記構成によれば、停止位置制御の実行により、内燃機関停止時のクランク角を制御するに際し、要求負荷トルクがその時点での内燃機関の運転状態における補機の最大負荷トルクよりも大きい場合、即ち補機の負荷トルクを制御しても機関停止時のクランク角を目標クランク角範囲内とすることができない場合に停止位置制御を終了させるため、補機の不必要な作動を防止することができる。

具体的には、請求項２に記載されるように、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記補機は、前記内燃機関の駆動により発電するオルタネータとすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、所定の停止条件が成立した場合に前記内燃機関を自動停止する一方、所定の再始動条件が成立した場合に前記内燃機関を自動始動する自動停止再始動制御手段を備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、車両が停止したとき等、所定の停止条件が満たされたときに内燃機関を自動的に停止させる制御、いわゆるアイドリングストップが実行されるため、頻繁に停止位置制御が実行されることとなる。従って、停止位置制御において補機が不必要に作動する機会が増えるため、同補機の不必要な作動を適切に防止することが望ましい。この点、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置を同構成に適用することにより、補機が不必要な作動を防止することができる。

本発明にかかる内燃機関の制御装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 目標回転挙動のテーブルを示す説明図。 目標回転挙動の算出方法を示す説明図。 ロストルクを算出するためのマップを示す概略図。 機関回転速度とオルタネータの負荷トルクとの関係を示すグラフ。 要求負荷トルク特性のマップを示す概略図 同実施形態の内燃機関の制御装置による停止位置制御についてその制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の内燃機関の制御装置による目標回転挙動の算出についてその制御手順を示すフローチャート。 同実施形態の内燃機関の制御装置による要求負荷トルクの算出についてその制御手順を示すフローチャート。

以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態にかかる内燃機関１１は複数の気筒１２を有する多気筒内燃機関であり、図１には、複数の気筒１２のうちの１つを模式的に示している。同図に示すように、内燃機関１１の各気筒１２内にはピストン１３が往復動可能に設けられている。これにより、各気筒１２には、ピストン１３の頂面と気筒１２の内周面とによって燃焼室１４が区画形成されている。また、各燃焼室１４の上部には、各燃焼室１４に連通する吸気通路１５及び排気通路１６が接続されている。更に、各燃焼室１４の上部には、吸気通路１５と燃焼室１４とを連通・遮断する吸気バルブ１７と、排気通路１６と燃焼室１４とを連通・遮断する排気バルブ１８とが設けられている。

吸気通路１５の下流にある各気筒の吸気ポートには、燃焼室１４側に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２１が設けられている。また、各燃焼室１４の上部には、燃焼室１４内において噴射燃料と吸入空気との混合気に対して火花点火を行うための点火プラグ２２が設けられている。

また、ピストン１３の往復動に伴って回動されるクランクシャフト３１には、クランクプーリ３２が連結されている。このクランクプーリ３２には、同クランクプーリ３２の回転を伝達するベルト３３を介して補機としてのオルタネータ３４が駆動連結されている。これにより、内燃機関１１の駆動力でオルタネータ３４が回転駆動されて発電されるようになっている。そして、オルタネータ３４の発電電流（フィールド電流）をデューティ制御することで、オルタネータ３４が内燃機関１１に加える負荷を制御可能に構成されている。なお、オルタネータ３４には各種電気機器（図示略）等に対して電力供給を行うバッテリ３５が電気的に接続されており、同バッテリ３５はオルタネータ３４での発電により充電される。

こうした構成において、吸気バルブ１７が開弁することにより燃料噴射弁２１から噴射された燃料と吸気とが混合気となって燃焼室１４内に供給される。その後、点火プラグ２２により混合気に対して点火が行われることで混合気が燃焼するとともにその燃焼圧によりピストン１３が押し下げられる。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１３が往復動されることでクランクシャフト３１が回転されて、内燃機関１１の駆動力が得られるとともに、オルタネータ３４等の補機が駆動される。なお、排気バルブ１８が開弁することにより燃焼後の混合気が排気として排気通路１６に排出される。

こうした内燃機関１１の各種制御は、車両に搭載された目標回転挙動算出手段、停止位置制御手段、比較手段及び自動停止再始動制御手段としての電子制御装置（以下、ＥＣＵという）４１によって行われる。ＥＣＵ４１は、内燃機関１１の制御にかかる演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部からの信号を入力するための入力ポート及び外部に信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。

ＥＣＵ４１の入力ポートには、内燃機関１１や車両の状態を検出する各種センサが接続されている。この各種センサとしては、クランクシャフト３１の回転角であるクランク角θ及び回転速度である機関回転速度ＮＥを検出するクランクポジションセンサ４２、アクセル踏込み量を検出するアクセルポジションセンサ４３、ブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキセンサ４４、内燃機関１１の冷却水の温度を検出する水温センサ４５、及び車両走行速度を検出する車速センサ４６等が挙げられる。一方、ＥＣＵ４１の出力ポートには、燃料噴射弁２１、オルタネータ３４等がそれぞれ電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ４１は、これら各種センサの検出結果に基づいて燃料噴射量や発電量等の各種制御を行う。

また、ＥＣＵ４１は、所定の停止条件が成立した場合に、内燃機関１１を自動停止する一方、所定の再始動条件が成立した場合に内燃機関１１を自動始動する自動停止再始動制御を実行する。

自動停止再始動制御では、例えばブレーキが踏み込まれており、且つ車両が停止している状態が所定期間Δｔ継続しているといった所定の停止条件が成立したときに、ＥＣＵ４１は、燃料噴射を停止して内燃機関１１を自動的に停止させる。また、ＥＣＵ４１は、内燃機関１１が自動停止されているときに、例えばブレーキの踏み込まれている状態が解除されたといった所定の始動条件が成立したときには、内燃機関１１に対して機関始動指令が出力されたとしてスタータモータ（図示略）を駆動して内燃機関１１を自動的に再始動させる。なお、ＥＣＵ４１は、このような自動停止再始動制御を上述したクランクポジションセンサ４２、アクセルポジションセンサ４３、ブレーキセンサ４４、水温センサ４５及び車速センサ４６等の検出結果やバッテリ３５の充電量などに基づいて実行する。また、内燃機関１１の停止条件や再始動条件はこれに限られるものではなく、例えばこれに加えてシフトポジション等に基づいて停止条件や再始動条件を設定することも可能である。

また、本実施形態のＥＣＵ４１は、所定の停止条件が成立して機関停止要求が発生すると、機関停止時のクランク角θが目標クランク角範囲内にて停止するように内燃機関１１を停止させる停止位置制御を実行する。この停止位置制御では、ＥＣＵ４１は、機関回転が目標停止クランク角で停止するまでの機関回転速度の挙動（目標回転挙動）を算出し、実回転挙動を目標回転挙動に一致させるようにオルタネータ３４の負荷トルクを制御することで停止位置制御を実行する。

詳述すると、目標回転挙動は、目標停止クランク角で停止するまでのクランク角θと目標機関回転速度ＮＥｔｇとの関係で表され、図２に示すように、所定クランク角間隔毎に算出された目標機関回転速度ＮＥｔｇをテーブルに割り付けたもので表される。なお、図２には、クランク角θを気筒１２の吸気上死点を基準としたクランク角（ＡＴＤＣ）で表現し、目標停止クランク角が６０ＣＡで、そこから３０ＣＡ毎に目標機関回転速度ＮＥｔｇを算出したものを示してある。また、図２において「ｎ」は、機関停止までにクランク角θが上死点（ＴＤＣ）となる回数を示す。

この目標機関回転速度ＮＥｔｇは、機関のフリクションロス等を考慮したエネルギ保存則に基づく下記（１）式を用い、図３に示すように、目標停止クランク角を初期値としてクランク角を遡る方向に算出される。

ここで、図２及び上記（１）式の「ｉ」は、目標停止クランク角での目標機関回転速度ＮＥｔｇ（０）からの演算回数を示す数値である。すなわち、「ＮＥｔｇ（ｉ＋１）」は、「ＮＥｔｇ（ｉ）」よりも所定クランク角前の時点での目標機関回転速度ＮＥｔｇを示す。また、「Ｊ」は内燃機関１１の慣性モーメント、「Ｔｌｏｓｓ（θ（ｉ）））」は、現時点のクランク角θ（ｉ）でのポンピングロスとフリクションロスを合計したロストルクである。このロストルクＴｌｏｓｓ（θ（ｉ））は、予め設定された図４に示すマップを用い、クランク角θ（ｉ）に応じて算出される。また、「Ｔｒｅｆ（ＮＥｔｇ（ｉ））」は、現時点の目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ）でのオルタネータ３４の基準負荷トルクである。この基準負荷トルクＴｒｅｆ（ＮＥｔｇ（ｉ））は、予め設定された図５のマップを用い、目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ）に応じて算出される。

本実施形態では、基準負荷トルクＴｒｅｆ（ＮＥｔｇ（ｉ））は、その時点の目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ）におけるオルタネータ３４の最大負荷の半分に設定されている。このようにすることで、アシストトルクを出力することができないオルタネータ３４であっても、仮想的にオルタネータ３４の負荷トルクを正負両方向に制御することが可能となる。つまり、基準負荷Ｔｒｅｆ以下の負荷トルクを仮想的に負の負荷トルク（アシストトルク）とし、基準負荷Ｔｒｅｆ以上の負荷トルクを正の負荷トルクとしてオルタネータ３４の負荷トルクを制御することが可能となる。これにより、目標機関回転速度ＮＥｔｇへの実際の機関回転速度ＮＥの追従性を向上することができる。

なお、オルタネータ３４の基準負荷トルクＴｒｅｆ（ＮＥｔｇ（ｉ））は、最大負荷の半分に限定されず、オルタネータ３４の制御可能な最大負荷トルクＴｍａｘよりも小さく、「０」よりも大きければ、どのような負荷を基準負荷トルクＴｒｅｆ（ＮＥｔｇ（ｉ））として設定してもよい。

そして、ＥＣＵ４１は、目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ＋１）が停止位置制御を実行可能な最大機関回転速度ＮＥｍａｘよりも大きくなるまで、上記（１）式の演算を繰り返し、目標回転挙動の算出を完了する。

次に、ＥＣＵ４１は、目標機関回転速度ＮＥｔｇが算出されているクランク角θ（ＡＴＤＣ０，３０，６０，９０，１２０，１５０ＣＡ）での機関回転速度ＮＥを検出し、同クランク角θと機関回転速度ＮＥに最も近いクランク角θと目標機関回転速度ＮＥｔｇになっている演算回数ｉの値を、上記図２に示したテーブルに従って決定する。そして、その演算回数ｉでの目標機関回転速度ＮＥｔｇに一致させるために必要な負荷トルクである要求負荷トルクＴｄを下記（２）式に基づいて演算する。

ここで、「Ｊ」は内燃機関１１の慣性モーメント、「Ｋ」はフィードバックゲイン、「Δθ」はクランク角変化量（本実施形態では３０ＣＡ）である。

そして、ＥＣＵ４１は、要求負荷トルクＴｄにプーリ比を乗算して、オルタネータ３４の要求軸トルクＴｄｆに変換した後、バッテリ３５の電圧を検出する。続いて、ＥＣＵ４１は、図６に示すように、バッテリ電圧毎に作成された複数の要求負荷トルク特性マップの中から、現在のバッテリ電圧に対応する要求負荷トルク特性マップを選択して、現在の要求軸トルクＴｄｆと機関回転速度ＮＥに応じた発電指令（デューティＤｕｔｙ）を算出する。そして、この発電指令に基づいてオルタネータ３４の発電制御電流を制御してオルタネータ３４の負荷トルクを制御する。これにより、機関回転速度ＮＥが目標機関回転速度ＮＥｔｇに一致し、機関停止時のクランク角θを目標クランク角範囲内にて停止させることが可能になる。

ところで、機関回転速度ＮＥは、例えばアイドリング運転時の機関回転速度の違いやフリクションロスの瞬間的な変動等により、目標機関回転速度ＮＥｔｇを上回ることがある。そして、機関回転速度ＮＥと目標機関回転速度ＮＥｔｇとが大きく乖離した場合には、機関回転速度ＮＥを目標機関回転速度ＮＥｔｇに一致させるために必要な要求負荷トルクＴｄが、その時点の機関回転速度ＮＥにおけるオルタネータ３４の最大負荷トルクＴｍａｘを上回ることがある。このような場合には、オルタネータ３４の負荷トルクを制御しても、内燃機関停止時のクランク角θを目標クランク角範囲内とすることができないばかりか、オルタネータ３４が駆動されて発電することで、例えばバッテリ３５が過充電されてしまう等、オルタネータ３４が不必要な作動をしてしまう虞がある。

この点を踏まえ、本実施形態のＥＣＵ４１は、要求負荷トルクＴｄと、その時点の機関回転速度ＮＥにおけるオルタネータ３４の最大負荷トルクＴｍａｘとを比較し、要求負荷トルクＴｄがオルタネータ３４の最大負荷トルクＴｍａｘよりも大きいと判定した場合には、停止位置制御を終了するようにしている。

次に、本実施形態のＥＣＵ４１による停止位置制御の処理手順について図７に示すフローチャートに従って説明する。同図のフローチャートに示される一連の処理は、内燃機関１１の始動直後からＥＣＵ４１によって所定の周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、ＥＣＵ４１は、まず上記した所定の停止条件が成立し機関停止要求が発生したか否かを判定し（ステップＳ１）、機関停止要求が発生していない場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、処理を終了する。一方、ＥＣＵ４１は、機関停止要求が発生した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、目標回転挙動を算出し（ステップＳ２）、続いて要求負荷トルクＴｄ（ステップＳ３）を算出する。

次に、ステップＳ２における目標回転挙動算出の具体的な処理手順について図８に示すフローチャートに従って説明する。
ＥＣＵ４１は、まず目標回転挙動算出完了フラグＦａが「０」にセットされているか否かを判定する（ステップＳ２−１）。なお、目標回転挙動算出完了フラグＦａは、目標回転挙動の算出前は「０」に設定されており、目標回転挙動の算出が完了すると「１」にセットされる。ＥＣＵ４１は、この目標回転挙動算出完了フラグＦａが「０」にセットされていない場合（ステップＳ２−１：ＮＯ）には、処理を終了する。

一方、ＥＣＵ４１は、目標回転挙動算出完了フラグＦａが「０」にセットされている場合（ステップＳ２−１：ＹＥＳ）には、上記（１）式を用いて目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ＋１）の二乗を算出する（ステップＳ２−２）。この後、ＥＣＵ４１は、目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ＋１）の二乗が停止位置制御を実行可能な最大機関回転速度ＮＥｍａｘの二乗よりも大きいか否かを判定（ステップＳ２−３）する。そして、ＥＣＵ４１は、目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ＋１）の二乗が最大機関回転速度ＮＥｍａｘの二乗以下の場合（ステップＳ２−３：ＮＯ）には、目標回転挙動算出完了フラグＦａを「０」に維持する（ステップＳ２−４）。

続いて、ＥＣＵ４１は、現在のクランク角θ（ｉ）から演算間隔である３０ＣＡを差し引いて次のクランク角θ（ｉ＋１）算出し（ステップＳ２−５）、次のクランク角θ（ｉ＋１）が「−３０」であるか否かを判定する（ステップＳ２−６）。そして、次のクランク角θ（ｉ＋１）が「−３０」である場合（ステップＳ２−６：ＹＥＳ）には、次のクランク角θ（ｉ＋１）がＴＤＣを越えると判断して、ステップＳ２−７に進む。このステップＳ２−７では、次のクランク角θ（ｉ＋１）を「ＡＴＤＣ１５０」に書き替えるとともに、目標停止クランク角に至るまでのＴＤＣの乗り越え回数ｎをインクリメントし（ｎ＝ｎ＋１）、ステップＳ２−８に進む。

一方、上記ステップＳ２−６で、次のクランク角θ（ｉ＋１）が「−３０」でないと判定された場合（ステップＳ２−６：ＮＯ）には、次のクランク角θ（ｉ＋１）がまだＴＤＣを越えないと判断して、上記ステップＳ２−５で算出した次のクランク角θ（ｉ＋１）を変更せず、ステップＳ２−８に進む。

ステップＳ２−８では、上記ステップＳ２−２で算出した目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ＋１）の二乗の平方根を算出して目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ＋１）を求め、これを図３の目標回転挙動のテーブルに割り付けて、処理を終了する。

そして、ＥＣＵ４１は上記処理を繰り返し、目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ＋１）の二乗が最大機関回転速度ＮＥｍａｘの二乗よりも大きくなった場合（ステップＳ２−３；ＹＥＳ）には、目標回転挙動算出完了フラグＦａを「１」にセットし（ステップＳ２−９）、ステップＳ２−８に進み、目標回転挙動の算出を完了して処理を終了する。

次に、図７のステップＳ３における要求負荷トルクＴｄの算出の具体的な処理手順について図９に示すフローチャートに従って説明する。
先ずＥＣＵ４１は、上記各種のセンサ類の検出信号を通じてクランク角θ及び機関回転速度ＮＥを読み込み（ステップＳ３−１）、現在のクランク角θがオルタネータ３４の負荷トルクの制御タイミング（吸気ＡＴＤＣで０、３０、６０、９０、１２０、１５０ＣＡのいずれか）であるか否かを判定する（ステップＳ３−２）。そして、ＥＣＵ４１は、現在のクランク角θがオルタネータ３４の負荷トルクの制御タイミングでない場合（ステップＳ３−２：ＮＯ）には、処理を終了する。

一方、ＥＣＵ４１は、現在のクランク角θがオルタネータ３４の負荷トルクの制御タイミングである場合（ステップＳ３−２：ＹＥＳ）には、現在の機関回転速度ＮＥが最大機関回転速度ＮＥｍａｘよりも低いか否かを判定（ステップＳ３−３）する。そして、現在の機関回転速度ＮＥが最大機関回転速度ＮＥｍａｘ以上である場合（ステップＳ３−３：ＮＯ）には、処理を終了する。

これに対し、ＥＣＵ４１は、現在の機関回転速度ＮＥが最大機関回転速度ＮＥｍａｘよりも低い場合（ステップＳ３−３：ＹＥＳ）には、制御開始値設定完了フラグＦｂが「０」にセットされているか否かを判定する（ステップＳ３−４）。なお、制御開始値設定完了フラグＦｂは、制御開始時における演算回数ｉの値（制御開始値）を設定する前は「０」に設定されており、演算回数ｉの制御開始値が設定されると「１」にセットされる。

ここで、ＥＣＵ４１は、制御開始値設定完了フラグＦｂが「０」にセットされている場合（ステップＳ３−４：ＹＥＳ）には、演算回数ｉの制御開始値を設定する（ステップＳ３−５）。演算回数ｉの制御開始値の設定に際しては、ＥＣＵ４１は、図３の目標回転挙動のテーブルを参照し、現在のクランク角θ及び機関回転速度ＮＥに対して、最も近いクランク角θ及び目標機関回転速度ＮＥｔｇとなっている演算回数ｉの値を制御開始値として設定する。

この後、ＥＣＵ４１は、制御開始値設定完了フラグＦｂを「１」にセットする（ステップＳ３−６）する。続いて、図３の目標回転挙動のテーブルを参照し、演算回数ｉの制御開始値に対応する目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ）を今回の停止位置制御における目標機関回転速度ＮＥｔｇの制御開始値に設定して（ステップＳ３−７）、ステップＳ３−８に進む。なお、ＥＣＵ４１は、制御開始値設定完了フラグＦｂが「１」にセットされている場合（ステップＳ３−４：ＮＯ）には、上記ステップＳ３−５〜Ｓ３−７の処理を実行せず、ステップＳ３−８に進む。

そして、ＥＣＵ４１は、ステップＳ３−８において、現在の機関回転速度ＮＥと目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ）とオルタネータ３４の基準負荷トルクＴｒｅｆ（ＮＥ）を用いて、上記（２）式に基づいて要求負荷トルクＴｄを算出する（ステップＳ３−８）。この後、ＥＣＵ４１は、演算回数ｉの値をデクリメントして（ステップＳ３−９：ｉ＝ｉ−１）、Δθ（３０ＣＡ）変化後の要求負荷トルクＴｄの算出に用いる目標機関回転速度ＮＥｔｇ（ｉ−１）を設定し、処理を終了する。

上記のようにして、ステップＳ３で要求負荷トルクＴｄを算出すると、ＥＣＵ４１は、図７に示すステップＳ４に進み、現在の機関回転速度ＮＥにおけるオルタネータ３４の最大負荷トルクＴｍａｘを図５に示すマップに基づいて算出する（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ４１は、要求負荷トルクＴｄが最大負荷トルクＴｍａｘ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ＥＣＵ４１は、要求負荷トルクＴｄが最大負荷トルクＴｍａｘ以下である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、要求負荷トルクＴｄにプーリ比を乗算して、オルタネータ３４の要求軸トルクＴｄｆを算出（ステップＳ６）した後、バッテリ３５の電圧を検出する（ステップＳ７）。続いて、ＥＣＵ４１は、図６に示すように、バッテリ電圧毎に作成された複数の要求負荷トルク特性マップの中から、現在のバッテリ電圧に対応する要求負荷トルク特性マップを選択し、現在の要求軸トルクＴｄｆと機関回転速度ＮＥに応じた発電指令を算出する。そして、この発電指令に基づいてオルタネータ３４の発電制御電流を制御してオルタネータ３４の負荷トルクを制御する（ステップＳ８）。

続いて、ＥＣＵ４１は、現在の機関回転速度ＮＥが、オルタネータ３４の負荷トルクを制御可能な発電限界回転速度ＮＥｌｏｗ未満である否かを判定し（ステップＳ９）、機関回転速度ＮＥが発電限界回転速度ＮＥｌｏｗ以上である場合（ステップＳ９：ＮＯ）には、ステップＳ２に戻る。そして、機関回転速度ＮＥが発電限界回転速度ＮＥｌｏｗ未満になると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４１はオルタネータ３４への発電制御電流を停止して、一連の処理を終了する。

一方、上記のような種々の原因により機関回転速度ＮＥが目標機関回転速度ＮＥｔｇを上回り、それらが大きく乖離して要求負荷トルクＴｄが最大負荷トルクＴｍａｘよりも大きくなると（ステップＳ５：ＮＯ）、ＥＣＵ４１は、機関回転速度ＮＥに関わらず、オルタネータ３４への発電制御電流を停止（ステップＳ１０）して、一連の処理を終了する。従って、ＥＣＵ４１は、オルタネータ３４の負荷トルクを制御しても機関停止時のクランク角θを目標クランク角範囲内とすることができない場合には停止位置制御を終了させるため、例えばバッテリ３５が過充電されてしまう等、オルタネータ３４の不必要な作動を防止することができる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）ＥＣＵ４１は、内燃機関１１を停止させる際に、機関回転速度ＮＥを目標機関回転速度ＮＥｔｇに一致させるようにオルタネータ３４の負荷トルクを制御することで、機関停止時のクランク角θが目標クランク角範囲内にて停止するように内燃機関１１を停止させる停止位置制御を実行するようにした。この停止制御実行中に、ＥＣＵ４１は、機関回転速度ＮＥを目標機関回転速度ＮＥｔｇに一致させるために必要な要求負荷トルクＴｄを算出し、同要求負荷トルクＴｄと、その時点の機関回転速度ＮＥにおけるオルタネータ３４の最大負荷トルクＴｍａｘとを比較する。そして、要求負荷トルクＴｄが最大負荷トルクＴｍａｘよりも大きい場合には、停止位置制御を終了するようにした。

このため、ＥＣＵ４１は、停止位置制御の実行により、オルタネータ３４の負荷トルクを制御しても機関停止時のクランク角θを目標クランク角範囲内とすることができない場合に停止位置制御を終了させるため、オルタネータ３４の不必要な作動を防止することができる。この結果、オルタネータ３４の不必要な作動により、例えばバッテリ３５が過充電されることを防止できる。

（２）ＥＣＵ４１は、所定の停止条件が成立した場合に内燃機関１１を自動停止する一方、所定の再始動条件が成立した場合に内燃機関１１を自動始動する自動停止再始動制御を実行するようにした。そのため、車両が停止したとき等、所定の停止条件が満たされたときに内燃機関１１を自動的に停止させる制御、いわゆるアイドリングストップが実行されるため、頻繁に停止位置制御が実行されることとなる。この点、本実施形態のＥＣＵ４１は、要求負荷トルクＴｄが最大負荷トルクＴｍａｘよりも大きい場合には、停止位置制御を終了するため、オルタネータ３４の不必要な作動を適切に防止することができる。

なお、本実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、負荷トルクを制御する補機としてオルタネータ３４を用いたが、これに限らず、例えば空調装置のコンプレッサ等、その他の補機の負荷トルクを制御するようにしてもよい。また、本発明を動力源として上記内燃機関１１及び電動モータを備える車両、いわゆるハイブリッド車両に適用し、補機として該電動モータを用いることも可能である。

・上記実施形態では、負荷トルクを制御する補機としてオルタネータ３４の１つのみを用いたが、これに限らず、例えばオルタネータ３４及び空調装置のコンプレッサ等のように複数の補機の負荷トルクを制御するようにしてもよい。

・上記実施形態では、所定の停止条件成立時に目標回転挙動を算出し、オルタネータ３４の負荷トルクを制御するようにしたが、これに限らず、例えばイグニッションオフしたときに、すなわち通常の機関停止時においてオルタネータ３４の負荷トルクを制御するようにしてもよい。

・上記実施形態では、自動停止再始動制御を実行する内燃機関１１に本発明を適用したが、これに限らず、自動停止再始動制御を実行しない内燃機関に適用してもよい。

１１…内燃機関、３４…オルタネータ、４１…ＥＣＵ（電子制御装置）、ＮＥ…機関回転速度、Ｎｅｔｇ…目標機関回転速度、Ｔｄ…要求負荷トルク、Ｔｍａｘ…最大負荷トルク、θ…クランク角。

Claims (3)

1. 内燃機関停止時のクランク角が目標停止クランク角で停止するまでの前記内燃機関の目標回転挙動を算出する目標回転挙動算出手段と、
   前記内燃機関を停止させる際に、前記内燃機関の実回転挙動を前記目標回転挙動に一致させるように前記内燃機関の補機の負荷トルクを制御し、クランク角が目標クランク角範囲内にて停止するように前記内燃機関を停止させる停止位置制御を実行する停止位置制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記停止位置制御手段は、前記内燃機関の実回転挙動を前記目標回転挙動に一致させるために必要な要求負荷トルクと、その時点の前記内燃機関の運転状態における前記補機の最大負荷トルクとを比較する比較手段を含み、同比較手段により前記要求負荷トルクが前記補機の最大負荷トルクよりも大きい旨判定された場合には、前記停止位置制御を終了することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記補機は、前記内燃機関の駆動により発電するオルタネータであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 所定の停止条件が成立した場合に前記内燃機関を自動停止する一方、所定の再始動条件が成立した場合に前記内燃機関を自動始動する自動停止再始動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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