JP5846217B2 - 内燃機関の停止制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関の停止動作を制御する内燃機関の停止制御装置の技術分野に関する。

この種の内燃機関では、例えば始動時の振動を抑制するために、停止時のクランク角を所定の範囲内とするような制御が求められる。クランク角の制御には、例えば内燃機関の停止直前にスロットル開度を大きくする方法が用いられる。例えば特許文献１では、内燃機関の停止直前の吸気行程においてスロットル開度を大きくし、圧縮行程における圧縮圧を増加させることで、停止時のクランク角のばらつきを低減するという技術が提案されている。また特許文献２では、内燃機関の回転数が所定値になった際のクランク角度に応じて、停止制御におけるスロットル開度を決定するという技術が提案されている。更に特許文献３では、内燃機関の吸入空気密度に応じて、停止制御におけるスロットル開度を決定するという技術が提案されている。

特開２００４−２３２５３９号公報 特開２０１０−１１６８３３号公報 特開２００７−３２７３６４号公報

上述した特許文献１から３に記載されているように、スロットル開度を大きくする方法では、吸気負圧によって吸気行程中のピストンにブレーキがかかる。ここで、４気筒以上の内燃機関では、常にいずれかの気筒が吸気行程にあるため、吸気負圧によるブレーキ効果が一定となりクランク角が制御しやすい。しかしながら、３気筒以下の内燃機関では、いずれの気筒も吸気行程ではない時期が存在し得るため、吸気負圧によるブレーキ効果が一定とはならず、クランク角の制御が非常に困難となってしまう。即ち、上述した特許文献１から３に記載されている技術では、吸気負圧が生じることによってクランク角の制御が困難となってしまうおそれがあるという技術的問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、３気筒以下の内燃機関においても停止時のクランク角を好適に制御することが可能な内燃機関の停止制御装置を提供することを課題とする。

本発明の内燃機関の停止制御装置は上記課題を解決するために、３気筒以下の内燃機関の停止時の動作を制御する内燃機関の停止制御装置であって、前記内燃機関のクランクシャフトに対してトルクを出力可能なモータと、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記内燃機関が停止する際に、前記内燃機関の停止時におけるクランク角が所望の値となるように調整する調整トルクを出力するように前記モータを制御するモータ制御手段と、前記内燃機関が停止する直前の吸気行程において、前記内燃機関が停止するまでスロットル弁の開度を所定開度となるように制御するスロットル弁制御手段と、前記内燃機関の回転数が所定値になった際のクランク角に基づいて前記調整トルクを決定する調整トルク決定手段と、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素が前記内燃機と接続され、前記第２回転要素が前記モータと接続され、前記第３回転要素が駆動軸と連結された動力分割機構と、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段とを備え、前記調整トルク決定手段は、前記内燃機関の停止制御開始時における前記モータの回転数が大きいほど前記調整トルクを大きく、前記モータの回転数が小さいほど前記調整トルクを小さくし、前記モータ制御手段は、前記調整トルクを所定時間出力する。

本発明に係る内燃機関の停止制御装置は、３気筒以下の内燃機関の停止時の動作を制御する。なお、本発明に係る内燃機関は、例えば車両の駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として構成され、例えば燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る。

本発明に係る内燃機関の停止制御装置は、内燃機関のクランクシャフトに対してトルクを出力可能なモータを備えている。モータは、例えばハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータ等の電動発電機として構成される。また、本発明に係る内燃機関の停止制御装置は更に、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段、及び内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角検出手段を備えている。

本発明に係る内燃機関の停止制御装置によれば、例えば回転数検出手段において検出された内燃機関の回転数が所定の閾値以下となった場合に、内燃機関の停止制御が開始される。内燃機関の停止制御時には、例えばモータから内燃機関の回転数を引下げるための引下げトルクが出力される。これにより内燃機関の回転数は徐々に小さくされ、やがて停止する。

ここで本発明では特に、内燃機関の停止制御時には、モータ制御手段によって、内燃機関の停止時におけるクランク角を所望の値とするための調整トルクを出力するようにモータが制御される。ちなみにモータが上述した引下げトルクを出力している場合には、モータからは引下げトルクと調整トルクとの和が出力される。

本発明では更に、上述した調整トルクの出力に加えて、スロットル弁制御手段によって、内燃機関が停止する直前の吸気行程におけるスロットル弁の開度が所定開度となるように制御される。これにより、吸気行程におけるインテークマニホールドの吸気負圧が小さくされる。言い換えれば、ここでの「所定開度」は、吸気負圧を小さくできるような値として予め理論的、実験的或いは経験的に求められ設定されている。

このように吸気負圧が小さくされると、吸気行程における負圧によるピストンのブレーキ効果が小さくされ、一方の圧縮行程におけるブレーキ効果が増大される。よって、クランク角を圧縮行程の状態（好適には、内燃機関の始動時の振動を効果的に抑制できる上死点直前）で停止させることが容易となる。

また本発明では、上述した調整トルクが、内燃機関の回転数が所定値になった際のクランク角及びスロットル弁の所定開度に基づいて決定される。このように調整トルクを決定すれば、内燃機関の停止時におけるクランク角の精度をより高めることが可能である。

なお、内燃機関が４気筒以上である場合には、常にいずれかの気筒が吸気行程にあるため、仮に調整トルクを出力しなかったとしても、吸気負圧によるブレーキ効果が一定となりクランク角が制御しやすい。しかしながら、本発明のように３気筒以下の内燃機関では、いずれの気筒も吸気行程ではない時期が存在し得るため、吸気負圧によるブレーキ効果が一定とはならず、クランク角の制御が非常に困難となってしまう。よって、調整トルクを出力した上でスロットル弁の開度を調整する本発明は、実践上極めて有効であるといえる。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の停止制御装置によれば、３気筒以下の内燃機関においても停止時のクランク角を好適に制御することが可能である。

本発明の内燃機関の停止制御装置の一態様では、前記所定開度は、前記内燃機関が停止する直前の吸気行程において、吸気負圧をゼロにまで小さくできる値として設定されている。

この態様によれば、スロットル弁の開度が所定開度とされると、インテークマニホールドの吸気負圧がゼロにまで小さくなる。なお、ここでの「ゼロ」とは、完全に吸気負圧がゼロになることを意味するだけではなく、上述した吸気負圧による悪影響をなくすことができる程度に十分小さいという趣旨を含む広い概念である。

上述したようにスロットル弁の所定開度を設定すれば、内燃機関の停止制御時における吸気負圧の悪影響を確実に低減することができる。従って、より好適に停止時のクランク角制御を行える。

本発明の内燃機関の停止制御装置の他の態様では、前記所定開度は、全開である。

この態様によれば、内燃機関が停止する直前の吸気行程におけるスロットル弁の開度は、全開となるように制御される。ここで本願発明者の研究するところによれば、スロットル弁を全開とすることで、例えばエンジンの仕様等によらずに、確実にクランク角を所望の値で停止できることが判明している。よって本態様では、より好適に停止時のクランク角制御を行える。

本発明の内燃機関の停止制御装置の他の態様では、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素が前記内燃機と接続され、前記第２回転要素が前記モータと接続され、前記第３回転要素が駆動軸と連結された動力分割機構と、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段とを備え、前記調整トルク決定手段は、前記内燃機関の停止制御開始時における前記モータの回転数が大きいほど前記調整トルクを大きく、前記モータの回転数が小さいほど前記調整トルクを小さくし、前記モータ制御手段は、前記調整トルクを所定時間出力する。

この態様によれば、モータ回転数検出手段によって、モータの回転数が検出される。そして、調整トルク決定手段では、内燃機関の停止制御開始時におけるモータの回転数が大きいほど調整トルクが大きくされ、モータの回転数が小さいほど調整トルクが小さくされる。

このようにモータの回転数に応じて調整トルクを決定すれば、回転数差によるエネルギ総量のズレが考慮されるため、より高い精度で停止時のクランク角制御を行える。

本発明の内燃機関の停止制御装置の他の態様では、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素が前記内燃機と接続され、前記第２回転要素が前記モータと接続され、前記第３回転要素が駆動軸と連結された動力分割機構を備え、前記調整トルク決定手段は、前記内燃機関のクランクシャフトに接続される変速機のシフトが走行用のＤレンジである場合には、停止用のＰレンジである場合と比べて前記調整トルクを小さくし、前記モータ制御手段は、前記調整トルクを所定時間出力する。

この態様によれば、変速機のシフトが走行用のＤ（ドライブ）レンジであるか、停止用のＰ（パーキング）レンジであるかによって、モータの回転数が間接的に判定される。具体的には、Ｄレンジの場合は、Ｐレンジの場合よりもモータ回転数が小さいと判定される。

このようにすれば、実際にモータの回転数を検出せずとも容易にモータの回転数を推測できる。従って、比較的簡単な構成で、クランク角制御の精度を高めることが可能となる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 エンジンの構成を示す概略構成図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作時における各種パラメータの変化を示すチャート図である。 クランク角から調整トルクを算出するためのマップである。 ５００ｒｐｍ時のクランク角と停止時のクランク角との関係を示すグラフである。 第２実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作を示すフローチャートである。 エンジン回転数とＭＧ１の回転数とを示す共線図である。 停車時における角速度の時間積分を示すグラフである。 低速走行時における角速度の時間積分を示すグラフである。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

先ず、本実施形態に係る内燃機関の停止制御装置が搭載されるハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。

ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。バッテリ１２の蓄電量は、ＥＣＵ１００等において検出可能とされている。

アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに図２は、ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００を備えて構成されている。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに図３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。

尚、本発明における「内燃機関」とは、３つ以下の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。

なお、４気筒以上のエンジンであったとしても、気筒休止等によって一時的に３気筒以下のエンジンとして駆動可能なエンジンであって、後述する停止制御時において３気筒以下のエンジンとして駆動するものであれば、本発明における内燃機関に含まれるものとする。

また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に複数の気筒２０１が直列に配されてなるエンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。

クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、本発明の「スロットル弁」の一例であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。

排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。

図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明の「モータ」の一例であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。

動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、リングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えている。

ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、クラッチ７１０、駆動軸５００及び減速機構６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。

一方、駆動軸５００は、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速装置としての減速機構６００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸５００に供給されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機構６００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、同様に減速機構６００及び駆動軸５００を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。

動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００からクランクシャフト２０５を介して入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギヤＰ１とによってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率（各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。

次に、本実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の一部を構成するＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図４において、本実施形態に係るＥＣＵ１００は、エンジン回転数検出部１１０と、クランク角検出部１２０と、エンジン停止制御判定部１３０と、ＭＧトルク算出部１４０と、ＭＧトルク制御部１５０と、スロットル制御部１６０とを備えて構成されている。

エンジン回転数検出部１１０は、本発明の「回転数検出手段」の一例であり、例えばクランクポジションセンサ２０６（図３参照）から得られるクランク角の情報に基づいて、エンジン２００の回転数ＮＥを検出する。エンジン回転数検出部１１０において検出されたエンジン２００の回転数ＮＥは、エンジン停止制御判定部１３０へと出力される。

クランク角検出部１２０は、本発明の「クランク角検出手段」の一例であり、例えばクランクポジションセンサ２０６から得られるクランク角の情報に基づいて、クランクシャフト２０５のクランク角を検出する。クランク角検出部１２０において検出されたクランク角は、ＭＧトルク算出部１４０へと出力される。

エンジン停止制御判定部１３０は、エンジン回転数検出部１１０において検出されたエンジン２００の回転数ＮＥに基づいて、エンジン２００の停止制御における各種判定を行う。エンジン停止制御判定部１３０は、例えばエンジン停止制御を行うためのエンジン２００の回転数ＮＥに対する閾値を少なくとも１つ有しており、検出された回転数ＮＥが閾値を超えたか否かによってエンジン停止制御における各種制御を行うか否かを判定する。エンジン停止制御判定部１３０は、エンジン停止制御を行うと判定した場合、ＭＧトルク算出１４０及びスロットル制御部１６０をそれぞれ制御する。

ＭＧトルク算出部１４０は、本発明の「調整トルク決定手段」の一例であり、ＭＧ１から出力すべきトルクを決定する。ＭＧトルク算出部１４０は、エンジン停止制御においてエンジン２００の回転数を引下げるための引下げトルク、及びクランク角の位置を調整するための調整トルクを算出する。ここで特に、上述した調整トルクは、クランク角検出部１２０から得られたクランク角を用いて算出される。ＭＧトルク算出部１４０は、例えばクランク角から調整トルクを導き出すためのマップを記憶している。ＭＧトルク算出部１４０で算出された値は、ＭＧトルク制御部１５０へと出力される。

ＭＧトルク制御部１５０は、本発明の「モータ制御手段」の一例であり、ＭＧトルク算出部１４０において算出されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１を制御する。

スロットル制御部１６０は、本発明の「スロットル弁制御手段」の一例であり、スロットルバルブモータ２０９（図３参照）を駆動することで、スロットルバルブ２０８の開度を制御する。本実施形態に係るスロットル制御部１６０は特に、エンジン停止制御時において、スロットルバルブ２０８を予め設定された所定開度にする。このエンジン停止制御時の動作については後に詳述する。

上述した各部位を含んで構成されたＥＣＵ１００は、一体的に構成された電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記部位の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各部位は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

次に、本実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作について、２つの実施形態を挙げて説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作について、図５から図８を参照して説明する。ここに図５は、第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作を示すフローチャートである。また図６は、第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作時における各種パラメータの変化を示すチャート図である。

図５及び図６において、第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作時には、先ずエンジン回転数検出部１１０において、エンジン２００の回転数ＮＥが検出される（ステップＳ１０１）。エンジン２００の回転数ＮＥが検出されると、エンジン停止制御判定部１３０において、検出された値が１２００ｒｐｍ以下であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。なお、ここでの１２００ｒｐｍという値は、エンジン停止制御を開始するか否かを判定するための閾値であり、エンジン停止制御判定部１３０に予め記憶されている。

検出された値が１２００ｒｐｍ以下であると判定された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＭＧトルク算出部１４０において、ＭＧ１から出力すべき引下げトルクが算出され、ＭＧトルク制御部１５０によって、算出された引下げトルクを出力するようＭＧ１が制御される（ステップＳ１０３）。

なお、例えばバッテリ１２におけるＷｉｎ制限等によって、ＭＧ１から十分な引下げトルクを出力できないような場合には、引下げトルクの出力前にスロットルバルブ２０８の開度を一時的に小さくして吸気負圧によるブレーキ効果を発生させることで、ＭＧ１の出力不足を補うこともできる。

続いて、エンジン回転数検出部１１０において、再びエンジン２００の回転数ＮＥが検出される（ステップＳ１０４）。エンジン２００の回転数ＮＥが検出されると、エンジン停止制御判定部１３０において、検出された値が１０００ｒｐｍ以下であるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。なお、ここでの１０００ｒｐｍという値は、クランク角を調整するための調整トルクの出力を開始するか否かを判定するための閾値であり、エンジン停止制御判定部１３０に予め記憶されている。

検出された値が１０００ｒｐｍ以下であると判定された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、先ずクランク角検出部１２０において、その時点でのクランク角の値が検出される（ステップＳ１０６）。そして、検出されたクランク角の値に基づいて、ＭＧトルク算出部１４０によって、ＭＧ１から出力すべき調整トルクが算出される（ステップＳ１０７）。

ここで、調整トルクの具体的な算出方法について、図７を参照して説明する。ここに図７は、クランク角から調整トルクを算出するためのマップである。なお、図７のマップは、エンジン停止後のクランク角を、上死点直前である１２０ｄｅｇ〜１５０ｄｅｇ程度に制御するためのトルク値を示すものである。

図７に示すようなマップを用いれば、エンジン２００の回転数ＮＥが１０００ｒｐｍ時におけるクランク角の値から、出力すべき調整トルクの値を一義的に決定することができる。このようなマップは、例えばどのようなトルクを出力した場合に、エンジン停止後のクランク角が所望の位置となるかといった試験を異なる条件で繰り返すことによって作成することができる。

図５及び図６に戻り、調整トルクが算出されると、ＭＧトルク制御部１５０によって、算出された調整トルクを出力するようＭＧ１が制御される（ステップＳ１０８）。調整トルクは、図６の網掛け部分で示すように、それまで出力されていた引下げトルクに追加する形で出力される。

続いて、エンジン回転数検出部１１０において、再びエンジン２００の回転数ＮＥが検出される（ステップＳ１０９）。エンジン２００の回転数ＮＥが検出されると、エンジン停止制御判定部１３０において、検出された値が５００ｒｐｍ以下であるか否かが判定される（ステップＳ１１０）。なお、ここでの５００ｒｐｍという値は、スロットルバルブ２０８の開度を全開とするか否かを判定するための閾値であり、エンジン停止制御判定部１３０に予め記憶されている。

また、ここでの閾値をダンパの共振帯（例えば、３５０ｒｐｍ）に近い値にすることで、ダンパ共振に起因する駆動騒音を抑制することもできる。具体的には、圧縮行程中にダンパの共振帯が重なると、圧縮反力によってダンパ共振による駆動騒音が悪化する。これに対し、スロットルバルブ２０８を全開とする閾値をダンパの共振帯とすれば、エンジン停止直前の吸気行程にダンパの共振帯を通過できるため、駆動騒音を効果的に抑制することができる。

検出された値が５００ｒｐｍ以下であると判定された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、スロットル制御部１６０によって、スロットルバルブモータ２０９が駆動され、スロットルバルブ２０８の開度が全開とされる。スロットルバルブ２０８の開度が全開とされることで、インテークマニホールドの吸気負圧は小さくされ大気圧へと近づく。これにより、吸気行程における負圧によるピストン２０３のブレーキ効果が小さくされ、一方の圧縮行程におけるブレーキ効果が増大される。よって、クランク角を上死点の直前で停止させることが容易となる。

なお、ここではスロットルバルブ２０８の開度を全開にするものとして説明をしているが、上述した吸気行程における吸気負圧の悪影響をなくすことができるような値であれば、必ずしも全開でなくともよい。

最後に、第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置によるエンジン停止制御の効果について、図８を参照して説明する。ここに図８は、５００ｒｐｍ時のクランク角と停止時のクランク角との関係を示すグラフである。なお、図８に示す比較例は、本実形態に係るエンジン停止制御のうち、スロットルバルブ２０８を全開にする制御のみ行い、調整トルクの出力を行わない場合の結果を示すものである。

図８に示すように、調整トルクの出力を行わない比較例では、エンジン２００の回転数ＮＥが５００ｒｐｍ時のクランク角が−３０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇ付近の場合に、エンジン２００停止時のクランク角が目標値（即ち、１２０ｄｅｇ〜１５０ｄｅｇ）から外れてしまう。一方で、調整トルクの出力を行う本実施形態では、エンジン２００の回転数ＮＥが５００ｒｐｍ時のクランク角によらず、概ね全ての場合に、エンジン２００停止時のクランク角が目標値に収まる。このように本実施形態に係るエンジン停止制御によれば、極めて高い精度でクランク角を制御することが可能である。

なお、エンジン２００が４気筒以上を有する多気筒エンジンである場合には、常にいずれかの気筒が吸気行程にあるため、仮に調整トルクを出力しなかったとしても、吸気負圧によるブレーキ効果が一定となりクランク角が制御しやすい。しかしながら、本実施形態のように３気筒以下のエンジン２００では、いずれの気筒も吸気行程ではない時期が存在し得るため、吸気負圧によるブレーキ効果が一定とはならず、クランク角の制御が非常に困難となってしまう。よって、調整トルクを出力した上でスロットルバルブ２０８の開度を調整する本実施形態に係るエンジン停止制御は極めて有効である。

以上説明したように、第１実施形態に係る内燃機関の停止制御装置によれば、エンジン停止時のクランク角制御を好適に行うことが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作について、図９から図１２を参照して説明する。ここに図９は、第２実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と一部の動作が異なるのみであり、その他の基本的な動作については概ね同様である。このため、図９では、図５において示した処理の一部を適宜省略し、第１実施形態と異なる処理についてのみ図示している。

図９において、第２実施形態に係る内燃機関の停止制御装置の動作時には、エンジン停止制御が開始されると（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ハイブリッド車両１のシフトがＰレンジであるか否かが判定される（ステップＳ２０２）。即ち、ハイブリッド車両１のシフトが停車用のＰレンジであるか或いは走行用のＤレンジであるかが判定される。

ハイブリッド車両１のシフトがＰレンジであると判定されると（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、調整トルクの算出がＰレンジ用のマップを用いて行われることになる（ステップＳ２０３）。一方で、ハイブリッド車両１のシフトがＰレンジでない（即ち、Ｄレンジである）と判定されると（ステップＳ２０２：ＮＯ）、調整トルクの算出がＤレンジ用のマップを用いて行われることになる（ステップＳ２０４）。

ここで特に、Ｄレンジの場合は、Ｐレンジの場合よりもＭＧ１の回転数が小さいと考えられる。このため、Ｄレンジ用マップを用いる場合は、Ｐレンジ用マップを用いる場合よりも、調整トルクが小さい値として算出される。これは、回転エネルギが回転数の２乗に比例するためである。

以下では、上述したＰレンジ及びＤレンジにおける調整トルクの違いについて、図１０から図１２を参照して具体的に説明する。ここに図１０は、エンジン回転数とＭＧ１の回転数とを示す共線図である。また図１１は、停車時における角速度の時間積分を示すグラフであり、図１２は、低速走行時における角速度の時間積分を示すグラフである。

図１０に示すように、Ｐレンジで停車中の車両と、クリープ状態（即ち、Ｄレンジで低速走行中）の車両とで、エンジン回転数を１０００ｒｐｍから３００ｒｐｍへと引下げる場合について考える。

Ｐレンジで停車中の車両では、エンジン回転数を１０００ｒｐｍから３００ｒｐｍへと引下げる際に、ＭＧ１の回転数がＡ１ｒｐｍからＡ２ｒｐｍへと引下げられる。一方、クリープ状態の車両では、エンジン回転数を１０００ｒｐｍから３００ｒｐｍへと引下げる際に、ＭＧ１の回転数がＢ１ｒｐｍからＢ２ｒｐｍへと引下げられる。なお、図を見ても分かるように、各回転数の値は、Ａ１＞Ｂ１＞Ａ２＞Ｂ２である。

図１１において、Ｐレンジで停車中の車両のエンジン回転数を１０００ｒｐｍから３００ｒｐｍへと引下げる際に、１５Ｎｍの引下げトルクを一律で出力して時間ｔ１かかった場合、ＭＧ１から出力されたエネルギは、角速度の時間積分値（即ち、図中の台形部分の面積）にＭＧ１のトルク（即ち、１５Ｎｍ）を掛けることで算出できる。

図１２において、クリープ状態の車両のエンジン回転数を１０００ｒｐｍから３００ｒｐｍへと引下げる際に、同様に１５Ｎｍの引下げトルクを一律で出力して時間ｔ２かかった場合、ＭＧ１から出力されたエネルギは、角速度の時間積分値（即ち、図中の小さい方の台形部分の面積）にＭＧ１のトルク（即ち、１５Ｎｍ）を掛けることで算出できる。

しかしながら、図１２を見ても分かるように、時間ｔ２は時間ｔ１よりも短くなるため、クリープ状態での角速度の落ち方は停車時と比べて早く、結果として回転数とクランク角の対応が異なったものとなってしまう。このような角速度プロフィールの違いを解消するためには、ＭＧ１のトルクを１５Ｎｍより小さくし、時間ｔ１かけて回転数を引下げるようにすればよい。即ち、ＭＧ１の回転数が小さいＤレンジ時には、ＭＧ１のトルクをＰレンジ時よりも小さくすることで、Ｐレンジと同様の制御が適用できる。

以上説明したように、第２実施形態に係る内燃機関の停止制御装置によれば、車両のレンジが異なる場合（言い換えれば、ＭＧ１の回転数が異なり、エネルギ総量に違いが生じる場合）であっても好適にクランク角を制御することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の停止制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ ハイブリッド車両
１０ ハイブリッド駆動装置
１１ ＰＣＵ
１２ バッテリ
１３ アクセル開度センサ
１４ 車速センサ
１００ ＥＣＵ
１１０ エンジン回転数検出部
１２０ クランク角検出部
１３０ エンジン停止制御判定部
１４０ ＭＧトルク算出部
１５０ ＭＧトルク制御部
１６０ スロットル制御部
２００ エンジン
２０１ 気筒
２０３ ピストン
２０５ クランクシャフト
２０６ クランクポジションセンサ
２０８ スロットルバルブ
２０９ スロットルモータ
２１０ 吸気ポート
２１２ インジェクタ
２１４ 排気ポート
３００ 動力分割機構
５００ 駆動軸
６００ 減速機構
ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ

Claims (4)

1. ３気筒以下の内燃機関の停止時の動作を制御する内燃機関の停止制御装置であって、
   前記内燃機関のクランクシャフトに対してトルクを出力可能なモータと、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角検出手段と、
   前記内燃機関が停止する際に、前記内燃機関の停止時におけるクランク角が所望の値となるように調整する調整トルクを出力するように前記モータを制御するモータ制御手段と、
   前記内燃機関が停止する直前の吸気行程において、前記内燃機関が停止するまでスロットル弁の開度を所定開度となるように制御するスロットル弁制御手段と、
   前記内燃機関の回転数が所定値になった際のクランク角に基づいて前記調整トルクを決定する調整トルク決定手段と、
   相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素が前記内燃機と接続され、前記第２回転要素が前記モータと接続され、前記第３回転要素が駆動軸と連結された動力分割機構と、
   前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と
   を備え、
   前記調整トルク決定手段は、前記内燃機関の停止制御開始時における前記モータの回転数が大きいほど前記調整トルクを大きく、前記モータの回転数が小さいほど前記調整トルクを小さくし、
   前記モータ制御手段は、前記調整トルクを所定時間出力する
   ことを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
2. 前記所定開度は、前記内燃機関が停止する直前の吸気行程において、吸気負圧をゼロにまで小さくできる値として設定されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の停止制御装置。
3. 前記所定開度は、全開であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の停止制御装置。
4. 前記調整トルク決定手段は、前記内燃機関のクランクシャフトに接続される変速機のシフトが走行用のＤレンジである場合には、停止用のＰレンジである場合と比べて前記調整トルクを小さくし、
   前記モータ制御手段は、前記調整トルクを所定時間出力する
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の停止制御装置。

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