JP2012082696A - エンジン回転停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン回転停止制御の際に低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度とが頻繁に切り替わるハンチング現象の発生を防止する。
【解決手段】エンジン回転停止制御の際に、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせる。具体的には、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間に設定される切替判定値を含むようにヒステリシス領域を設定し、実エンジン回転速度がヒステリシス領域外の場合には実エンジン回転速度を切替判定値と比較して低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択し、実エンジン回転速度がヒステリシス領域内の場合には低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの前回と同じ側の目標エンジン回転速度を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン回転停止位置（停止クランク角）を制御する機能を備えたエンジン回転停止制御装置に関する発明である。

近年、例えば、特許文献１（特開２００８−２１５２３０号公報）に記載されているように、エンジン自動停止・始動システム（アイドルストップシステム）を搭載した車両では、再始動性を向上させるために、エンジン停止時（アイドルストップ時）にエンジン回転停止位置（停止クランク角）を始動に適したクランク角範囲に制御することを目的として、エンジン回転が目標停止クランク角で停止するまでの回転挙動を目標軌道として算出し、エンジン回転を停止させる際に実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるように発電機（オルタネータ）の負荷トルクを制御するエンジン回転停止制御を行うようにしたものがある。具体的には、所定タイミング毎に目標軌道のデータに基づいて目標エンジン回転速度（目標軌道上のエンジン回転速度）を設定し、この目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするように発電機の要求負荷トルクを算出し、発電機の負荷トルク特性（発電指令値とエンジン回転速度と負荷トルクとの関係）を用いて、現在のエンジン回転速度と要求負荷トルクに応じた発電指令値を算出し、この発電指令値で発電機の発電制御電流（フィールド電流）を制御して発電機の負荷トルクを制御するようにしている。

特開２００８−２１５２３０号公報

ところで、図８に示すように、エンジン回転停止制御の実行中に所定タイミング毎（例えばＴＤＣ毎）に目標軌道のデータに基づいて目標エンジン回転速度を設定する際には、現在の実エンジン回転速度よりも低回転側の目標エンジン回転速度か又は高回転側の目標エンジン回転速度を選択することができる。

そこで、本出願人は、図９に示すように、所定タイミング毎に目標軌道のデータに基づいて目標エンジン回転速度を設定する際に、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間に切替判定値を設定し、実エンジン回転速度を切替判定値と比較して、実エンジン回転速度が切替判定値よりも低い場合には低回転側の目標エンジン回転速度を選択し、実エンジン回転速度が切替判定値以上の場合には高回転側の目標エンジン回転速度を選択するシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。

図９に示すように、エンジン回転停止制御の実行中に、実エンジン回転速度が切替判定値付近で推移すると、目標エンジン回転速度が低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間で頻繁に切り替わるハンチング現象が発生する可能性があり、目標エンジン回転速度のハンチング現象が発生すると、それに伴って発電機の発電指令値が頻繁に増減を繰り返して発電機のトルク制御が不安定になり、エンジン回転停止制御の精度が低下する可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エンジン回転停止制御の際に、目標エンジン回転速度が低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間で頻繁に切り替わるハンチング現象の発生を防止することができるエンジン回転停止制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、エンジン回転が目標停止クランク角で停止するようにエンジン回転挙動の目標軌道を算出する目標軌道算出手段と、エンジン停止要求に応じてエンジン回転を停止させる際に実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるように発電機の負荷を制御するエンジン回転停止制御を実行する停止制御手段とを備えたエンジン回転停止制御装置において、停止制御手段は、所定タイミング毎に目標軌道のデータに基づいて実エンジン回転速度よりも低回転側の目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度よりも高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択する選択手段と、この選択手段で選択した目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするように発電機の発電指令値を算出する発電指令値算出手段とを備え、選択手段は、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせるようにしたものである。

このようにすれば、エンジン回転停止制御の実行中に、実エンジン回転速度が切替判定値付近で推移しても、目標エンジン回転速度が低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間で頻繁に切り替わるハンチング現象の発生を未然に防止することができる。これにより、発電機の発電指令値が頻繁に増減を繰り返すことを回避して発電機の負荷トルクの制御を安定化させることができ、エンジン回転停止制御の精度を向上させることができる。

具体的には、請求項２のように、選択手段は、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間に設定される切替判定値を含むようにヒステリシス領域を設定し、実エンジン回転速度がヒステリシス領域外の場合には実エンジン回転速度を切替判定値と比較して低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択し、実エンジン回転速度がヒステリシス領域内の場合には低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの前回と同じ側の目標エンジン回転速度を選択するようにしても良い。このようにすれば、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせることができる。

この場合、請求項３のように、選択手段は、実エンジン回転速度の低下速度に応じてヒステリシス領域を変化させるようにしても良い。このようにすれば、実エンジン回転速度の低下速度に応じた適正なヒステリシス領域を設定することができる。例えば、実エンジン回転速度の低下速度が速くなるほど、目標エンジン回転速度のハンチング現象による影響が大きくなるのに対応して、ヒステリシス領域を拡大して目標エンジン回転速度のハンチング現象の発生を確実に防止するようにできる。

また、請求項４のように、選択手段は、エンジン回転停止制御の最初の目標エンジン回転速度を設定する際には実エンジン回転速度を切替判定値と比較して低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択するようにすると良い。このようにすれば、エンジン回転停止制御の最初（１回目）の目標エンジン回転速度（目標エンジン回転速度の初期値）を設定することができる。

図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２は目標軌道の算出方法を説明する図である。 図３はオルタネータ負荷特性を説明する図である。 図４はエンジン回転停止制御時の見掛上のオルタネータ負荷特性を説明する図である。 図５（ａ）は基準負荷トルクＴref(Ne(i))＝０に設定してエンジン回転停止制御を行った比較例を説明するタイムチャートであり、図５（ｂ）は基準負荷トルクＴref(Ne(i))を最大負荷の半分に設定してエンジン回転停止制御を行った実施例を説明するタイムチャートである。 図６はエンジンＥＣＵのエンジン回転停止制御機能を説明するブロック図である。 図７は負荷トルク特性のマップの一例を概略的に示す図である。 図８は低回転側と高回転側の目標エンジン回転速度を説明する図である。 図９は比較例における目標エンジン回転速度のハンチング現象を説明する図である。 図１０は目標エンジン回転速度の切り替えにヒステリシスを持たせる方法を説明する図である。 図１１は目標軌道算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図１２は目標エンジン回転速度設定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図１３はオルタＦ／Ｂ停止制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
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）がスロットル開度センサ１５によって検出される。また、スロットルバルブ１４の下流側には、吸気管圧力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、それぞれ吸気ポート１２に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１９が取り付けられている。

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に取り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が出力される。また、エンジン１１のカム軸２７に取り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が出力される。

また、オルタネータ３３（発電機）には、クランク軸２４に連結されたクランクプーリ３４の回転がベルト３５を介して伝達される。これにより、エンジン１１の動力でオルタネータ３３が回転駆動されて発電するようになっている。このオルタネータ３３の発電制御電流（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３３の負荷を制御することができる。

上述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「エンジンＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このエンジン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の燃料噴射量や燃料噴射時期、点火プラグ３１の点火時期を制御すると共に、エンジン運転中に所定の自動停止条件（例えばアクセル全閉、ブレーキ操作中、アイドル運転中等の条件）が成立してエンジン停止要求が発生したときに、燃焼（燃料噴射及び／又は点火）を停止させてエンジン回転を停止させるアイドルストップを実行し、このアイドルストップによるエンジン回転停止中（アイドルストップ中）に運転者が車両発進のための準備操作（ブレーキ解除、シフトレバーのドライブレンジへの操作等）や発進操作（アクセル踏み込み等）が行われたとき、或は車載機器の制御システムからの始動要求が発生したときに、所定の自動始動条件が成立してスタータ（図示せず）に通電してエンジン１１をクランキングして再始動させる。

更に、エンジンＥＣＵ３０は、後述する図１１乃至図１３の各ルーチンを実行することで、エンジン回転が目標停止クランク角で停止するようにエンジン回転挙動の目標軌道を算出する目標軌道算出手段として機能すると共に、エンジン停止要求に応じてエンジン回転を停止させる際に実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるように制御するエンジン回転停止制御を実行する停止制御手段として機能する。本実施例では、エンジン回転停止制御として、実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるようにオルタネータ３３の負荷をフィードバック制御するオルタＦ／Ｂ停止制御を実行する。更に、エンジン１１の燃焼停止前（燃焼中）に実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるように点火時期をフィードバック制御する点火Ｆ／Ｂ停止制御を実行するようにしても良い。

エンジン回転停止制御（オルタＦ／Ｂ停止制御）の際に、エンジン回転速度がオルタネータ３３の発電限界回転速度以下に低下すると、オルタネータ３３の負荷トルクがほとんど発生しなくなる（図３参照）。このような回転速度領域では、オルタネータ３３の負荷トルクの影響をほとんど受けずにエンジン回転速度が低下してエンジン回転が停止するため、所定の基準タイミングを通過する際のエンジン回転速度に応じた停止クランク角でエンジン回転が停止する。ここで、基準タイミングは、エンジン回転速度がオルタネータ３３の発電限界回転速度以下の回転速度領域でクランク角が所定位置（例えばＴＤＣ）となるタイミングである。

このような特性に着目して、本実施例では、基準タイミングのエンジン回転速度（基準タイミングを通過する際のエンジン回転速度）と停止クランク角との関係を用いて、停止クランク角が目標停止クランク角となる基準タイミングのエンジン回転速度を基準回転速度として求め、目標軌道は、この基準回転速度に至るまでのクランク角と目標エンジン回転速度との関係を所定クランク角間隔で算出してテーブル（図示せず）に割り付けたものである。この目標軌道は、例えば、ロストルクを考慮したエネルギ保存則の関係式を用いて、基準回転速度を初期値としてクランク角を溯る方向に所定クランク角Δθ毎（例えばＴＤＣ毎）に算出される（図２参照）。

エネルギ保存則の関係式は次式で表される。
Ｎe(i+1)² ＝Ｎe(i)² ＋２／Ｊ×｛Ｔloss( θ(i) ) −Ｔref(Ne(i))｝×Δθ
ここで、Ｎe(i+1)は、現時点(i) よりも所定クランク角Δθ前の時点(i+1) のエンジン回転速度であり、Ｎe(i)は現時点(i) のエンジン回転速度である。また、Ｊはエンジン１１の慣性モーメントである。Ｔloss( θ(i) ）は、現時点(i) のクランク角θ(i) における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り、予め設定されたマップ等を用いて現時点(i) のクランク角θ(i) に応じたロストルクＴloss( θ(i) ）が算出される。Ｔref(Ne(i))は現時点(i) のエンジン回転速度Ｎe(i)におけるオルタネータ３３の基準負荷トルクである。

上記エネルギ保存則の関係式において、「Ｔloss( θ(i) ）−Ｔref(Ne(i))」は、ポンピングロスとフリクションロスとオルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne(i))を合計したロストルクに相当する。

本実施例では、オルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne(i))は、図３に示すようにオルタネータ３３の制御可能な最大負荷の半分（１／２）に設定されている。このようにすれば、オルタネータ３３は、モータジェネレータとは異なり、アシストトルクを出力できないという事情があっても、仮想的にオルタネータ３３の負荷トルクを正負両方向に制御することが可能となり（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３３の負荷トルクを制御することが可能となり）、目標軌道へのエンジン回転挙動の追従性を向上することができる。

尚、オルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne(i))は、最大負荷の半分（１／２）に限定されず、例えば、最大負荷の１／３、１／４、２／３、３／４等であっても良く、要は、オルタネータ３３の制御可能な最大負荷よりも小さく、０よりも大きい適宜の負荷を基準負荷トルクＴref(Ne(i))に設定すれば良い。
０＜Ｔref(Ne(i))＜最大負荷

図５（ａ）は、基準負荷トルクＴref(Ne(i))＝０に設定してエンジン回転停止制御（オルタＦ／Ｂ停止制御）を行った比較例を示している。この比較例では、オルタネータ３３の負荷トルクを正方向にしか制御できないため、実エンジン回転挙動がオーバーシュートした場合は、実エンジン回転挙動を目標軌道に一致させることができなくなる。

これに対して、本実施例のように、オルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne(i))を最大負荷よりも小さい適宜の負荷に設定すれば、図４に示すように、仮想的にオルタネータ３３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ため、図５（ｂ）に示すように、実回転挙動がオーバーシュートした場合でも、実回転挙動を目標軌道に一致させることができる。

更に、本実施例では、図６に示すように、目標軌道を算出する際に、オルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne(i))に応じた目標軌道を算出し、エンジン回転停止制御の実行中は、エンジン回転速度Ｎe(i)に応じた基準負荷トルクＴref(Ne(i))を算出すると共に、現時点(i) のクランク角θ(i) における目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするようにフィードバック負荷トルクを算出して、このフィードバック負荷トルクに基準負荷トルクＴref(Ne(i))を加算して要求負荷トルクＴalt を求める（実際には、この要求負荷トルクＴalt にプーリ比Ｒatioを乗算して要求軸トルクＴalt.final に変換する）。

この後、図７に示すオルタネータ３３の負荷トルク特性を用いて、オルタネータ３３の要求負荷トルクＴalt （要求軸トルクＴalt.final ）とエンジン回転速度Ｎe （又はエンジン回転速度Ｎe にプーリ比Ｒatioを乗算して求めたオルタネータ３３の回転速度Ｎalt ）に応じた発電指令値（デューティＤuty ）を算出する。この際、要求負荷トルクＴalt とエンジン回転速度Ｎe （又はオルタネータ３３の回転速度Ｎalt ）から発電指令値（デューティＤuty ）を直接算出するようにしても良いが、要求負荷トルクＴalt とエンジン回転速度Ｎe （又はオルタネータ３３の回転速度Ｎalt ）から要求フィールド電流（要求励磁電流）を算出し、この要求フィールド電流から発電指令値（デューティＤuty ）を算出するようにしても良い。

尚、図７に示す負荷トルク特性は、オルタネータ３３の出力電圧が所定値（例えば１３．５Ｖ）で一定の場合の特性であり、出力電圧毎に同様の特性が設定されている。この発電指令値（デューティＤuty ）に基づいてオルタネータ３３の発電制御電流（フィールド電流）を制御してオルタネータ３３の負荷トルクを制御する。

このようなオルタネータ３３の負荷トルクの制御を、エンジン回転速度がオルタネータ３３の発電限界回転速度Ｎelow（図３参照）以下に低下するまで所定クランク角間隔で周期的に実行することで、実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるようにオルタネータ３３の負荷トルクをフィードバック制御するエンジン回転停止制御（オルタＦ／Ｂ停止制御）を行う。

エンジン回転停止制御の際に、エンジンＥＣＵ３０は、所定クランク角周期で発電指令値を演算し、この発電指令値をＣＡＮ（Controller Area Network ）通信等により所定時間周期で電源系ＥＣＵ３６（図１参照）に送信する。更に、電源系ＥＣＵ３６は、受信した発電指令値をＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信等により所定時間周期でオルタネータ３３に送信する。

ところで、図８に示すように、エンジン回転停止制御の実行中に所定タイミング毎（例えばＴＤＣ毎）に目標軌道のテーブル（目標軌道のデータ）に基づいて目標エンジン回転速度を設定する際には、現在の実エンジン回転速度よりも低回転側の目標エンジン回転速度か又は高回転側の目標エンジン回転速度を選択することができる。

しかし、図９に示す比較例のように、所定タイミング毎に目標軌道のデータに基づいて目標エンジン回転速度を設定する際に、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間に切替判定値を設定し、実エンジン回転速度を切替判定値と比較して、実エンジン回転速度が切替判定値よりも低い場合には低回転側の目標エンジン回転速度を選択し、実エンジン回転速度が切替判定値以上の場合には高回転側の目標エンジン回転速度を選択するシステムでは、次のような問題がある。

図９に示すように、エンジン回転停止制御の実行中に、実エンジン回転速度が切替判定値付近で推移すると、目標エンジン回転速度が低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間で頻繁に切り替わるハンチング現象が発生する可能性があり、目標エンジン回転速度のハンチング現象が発生すると、それに伴ってオルタネータ３３の発電指令値が頻繁に増減を繰り返してオルタネータ３３のトルク制御が不安定になり、エンジン回転停止制御の精度が低下する可能性がある。

この対策として、本実施例では、エンジン回転停止制御の際に、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせるようにしている。具体的には、図１０に示すように、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間に設定される切替判定値を含むようにヒステリシス領域を設定し、実エンジン回転速度がヒステリシス領域外の場合には実エンジン回転速度を切替判定値と比較して低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択し、実エンジン回転速度がヒステリシス領域内の場合には低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの前回と同じ側（前回の設定タイミングで選択した側と同じ側）の目標エンジン回転速度を選択する。

このようにすれば、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせることができるため、エンジン回転停止制御の実行中に、実エンジン回転速度が切替判定値付近で推移しても、目標エンジン回転速度が低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間で頻繁に切り替わるハンチング現象の発生を未然に防止することができる。

本実施例では、切替判定値は、低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)と高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) を用いて、次式により算出する。
切替判定値＝｛Ｎetg(low)−Ｎetg(hi) ｝×ＪＧ＋Ｎetg(hi)
ここで、ＪＧは適合定数であり、例えば、点火Ｆ／Ｂ停止制御中はＪＧ＝０．１５に設定され、オルタＦ／Ｂ停止制御中はＪＧ＝０．５に設定される。

また、ヒステリシス領域の下限値Ａと上限値Ｂは、それぞれ低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)と高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) を用いて、次式により算出する。
ヒステリシス領域の下限値Ａ＝｛Ｎetg(hi) ＋Ｎetg(low)｝／２−ＫＡ
ヒステリシス領域の上限値Ｂ＝｛Ｎetg(hi) ＋Ｎetg(low)｝／２＋ＫＢ
ここで、ＫＡとＫＢは適合定数であり、（ＫＡ＋ＫＢ）がヒステリシス領域の幅に相当する。

以上説明した本実施例のエンジン回転停止制御は、エンジンＥＣＵ３０によって図１１乃至図１３の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

［目標軌道算出ルーチン］
図１１に示す目標軌道算出ルーチンは、エンジンＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期（所定クランク角周期）で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、目標軌道算出完了フラグが目標軌道の算出前を意味する「０」にセットされているか否かを判定し、この目標軌道算出完了フラグが目標軌道算出完了を意味する「１」にセットされていれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、このステップ１０１で、目標軌道算出完了フラグ＝０（目標軌道の算出前）と判定されれば、ステップ１０２に進み、ロストルクＴloss( θ(i) ）とオルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne(i))を用いて、次式で表されるエネルギ保存則の関係式を用いて次の時点(i+1) の目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)の二乗を算出する。

Ｎe(i+1)² ＝Ｎe(i)² ＋２／Ｊ×｛Ｔloss( θ(i) ）−Ｔref(Ne(i))｝×Δθ
ここで、Ｊはエンジン１１の慣性モーメント、Ｔloss( θ(i) ）は、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り、予め設定されたマップ等を用いて、現時点(i) のクランク角θ(i) に応じたロストルクＴloss( θ(i) ）を算出する。

上記エネルギ保存則の関係式において、「Ｔloss( θ(i) ）−Ｔref(Ne(i))」は、ポンピングロスとフリクションロスとオルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne(i))を合計したロストルクに相当する。

初期値は、ｉ＝０、θ(0) ＝基準タイミングのクランク角、Ｎe(0)＝基準回転速度である。この基準回転速度Ｎe(0)は、停止クランク角が目標停止クランク角となる基準タイミングのエンジン回転速度である。目標軌道は、基準回転速度Ｎe(0)を初期値としてクランク角を溯る方向に所定クランク角Δθ毎（例えばＴＤＣ毎）に算出する。

この後、ステップ１０３に進み、目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)の二乗がエンジン回転停止制御を実行可能な最大エンジン回転速度Ｎemaxの二乗を越えたか否かを判定し、まだ最大エンジン回転速度Ｎemaxの二乗を越えていなければ、ステップ１０４に進み、目標軌道算出完了フラグを「０」に維持する（セットし直す）。

この後、ステップ１０６に進み、目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)の二乗の平方根を算出して目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)を求め、これを目標軌道のテーブル（図示せず）に割り付けて、本ルーチンを終了する。尚、エンジンＥＣＵ３０の演算負荷を低減するため、エンジン回転速度の二乗をそのままテーブルに割り付けても良い。目標軌道のテーブルは、エンジンＥＣＵ３０のメモリに記憶される。

以上のような処理を繰り返して、基準回転速度Ｎe(0)を初期値としてクランク角を溯る方向に所定クランク角毎（例えばＴＤＣ毎）に目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)の二乗を算出して目標軌道のテーブルに目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)を割り付ける処理を繰り返す。そして、上記ステップ１０３で、目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)の二乗がエンジン回転停止制御を実行可能な最大エンジン回転速度Ｎemaxの二乗を越えたと判定された時点で、ステップ１０５に進み、目標軌道算出完了フラグを目標軌道算出完了を意味する「１」にセットして、ステップ１０６に進み、最後の目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)の二乗の平方根を算出して目標エンジン回転速度Ｎe(i+1)を求め、これを目標軌道のテーブルに割り付けて、本ルーチンを終了する。

［目標エンジン回転速度設定ルーチン］
図１２に示す目標エンジン回転速度設定ルーチンは、エンジンＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期（所定クランク角周期）で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう選択手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン停止要求（アイドルストップ要求）が発生したか否かを判定し、エンジン停止要求が発生していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ２０１で、エンジン停止要求が発生したと判定された時点で、ステップ２０２に進み、現在のクランク角θとエンジン回転速度Ｎe を算出する。この後、ステップ２０３に進み、現在のクランク角θが目標エンジン回転速度の設定タイミング（例えばＴＤＣ）であるか否かを判定し、目標エンジン回転速度の設定タイミングでなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

上記ステップ２０３で、現在のクランク角θが目標エンジン回転速度の設定タイミングであると判定されれば、ステップ２０４に進み、目標軌道のテーブル（目標軌道のデータ）を参照して、現在の実エンジン回転速度Ｎe よりも１段階だけ低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)と、現在の実エンジン回転速度Ｎe よりも１段階だけ高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) を読み込む。

この後、ステップ２０５に進み、低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)と高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) を用いて、次式により切替判定値を算出する。
切替判定値＝｛Ｎetg(low)−Ｎetg(hi) ｝×ＪＧ＋Ｎetg(hi)
ここで、ＪＧは適合定数であり、例えば、点火Ｆ／Ｂ停止制御中はＪＧ＝０．１５に設定され、オルタＦ／Ｂ停止制御中はＪＧ＝０．５に設定される。

この後、ステップ２０６に進み、低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)と高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) を用いて、次式によりヒステリシス領域の下限値Ａと上限値Ｂを算出する。
ヒステリシス領域の下限値Ａ＝｛Ｎetg(hi) ＋Ｎetg(low)｝／２−ＫＡ
ヒステリシス領域の上限値Ｂ＝｛Ｎetg(hi) ＋Ｎetg(low)｝／２＋ＫＢ

ここで、ＫＡとＫＢは適合定数であり、（ＫＡ＋ＫＢ）がヒステリシス領域の幅に相当する。本実施例では、実エンジン回転速度Ｎe の低下速度に応じて適合定数ＫＡと適合定数ＫＢをそれぞれマップ又は数式等により設定することで、実エンジン回転速度Ｎe の低下速度に応じた適正なヒステリシス領域を設定する。適合定数ＫＡと適合定数ＫＢのマップ又は数式等は、実エンジン回転速度Ｎe の低下速度が速くなるほど、（ＫＡ＋ＫＢ）が大きくなってヒステリシス領域の幅を拡大するように設定されている。

この後、ステップ２０７に進み、エンジン回転停止制御の最初（１回目）の目標エンジン回転速度を設定済みであるか否かを判定し、まだ最初の目標エンジン回転速度を設定していないと判定されれば、ステップ２１０に進み、実エンジン回転速度Ｎe を切替判定値と比較して、実エンジン回転速度Ｎe が切替判定値よりも低いと判定された場合には、ステップ２１１に進み、低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)を最初の目標エンジン回転速度として選択し、実エンジン回転速度Ｎe が切替判定値以上であると判定された場合には、ステップ２１２に進み、高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) を最初の目標エンジン回転速度として選択する。これにより、エンジン回転停止制御の最初の目標エンジン回転速度（目標エンジン回転速度の初期値）を設定する。

一方、上記ステップ２０７で、最初（１回目）の目標エンジン回転速度を設定済みであると判定された場合には、ステップ２０８に進み、現在の実エンジン回転速度Ｎe がヒステリシス領域内（下限値Ａ＜実エンジン回転速度Ｎe ＜上限値Ｂ）であるか否かを判定する。

このステップ２０８で、現在の実エンジン回転速度Ｎe がヒステリシス領域内（下限値Ａ＜実エンジン回転速度Ｎe ＜上限値Ｂ）であると判定された場合には、ステップ２０９に進み、低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)と高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) のうちの前回と同じ側（前回の設定タイミングで選択した側と同じ側）の目標エンジン回転速度を今回の目標エンジン回転速度として選択する。

一方、上記ステップ２０８で、現在の実エンジン回転速度Ｎe がヒステリシス領域内ではない（現在の実エンジン回転速度Ｎe がヒステリシス領域外である）と判定された場合には、ステップ２１０に進み、実エンジン回転速度Ｎe を切替判定値と比較して、実エンジン回転速度Ｎe が切替判定値よりも低いと判定された場合には、ステップ２１１に進み、低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)を今回の目標エンジン回転速度として選択し、実エンジン回転速度Ｎe が切替判定値以上であると判定された場合には、ステップ２１２に進み、高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) を今回の目標エンジン回転速度として選択する。
以上の処理により、低回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(low)と高回転側の目標エンジン回転速度Ｎetg(hi) との切り替えにヒステリシスを持たせる。

［オルタＦ／Ｂ停止制御ルーチン］
図１３に示すオルタＦ／Ｂ停止制御ルーチンは、エンジンＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期（所定クランク角周期）で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、エンジン停止要求（アイドルストップ要求）が発生したか否かを判定し、エンジン停止要求が発生していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ３０１で、エンジン停止要求が発生したと判定された時点で、ステップ３０２に進み、現在のクランク角θとエンジン回転速度Ｎe を算出する。この後、ステップ３０３に進み、現在のクランク角θがオルタネータ３３の負荷トルクの制御タイミング（例えばＴＤＣ）であるか否かを判定し、オルタネータ３３の負荷トルクの制御タイミングでなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

上記ステップ３０３で、現在のクランク角θがオルタネータ３３の負荷トルクの制御タイミングであると判定されれば、ステップ３０４に進み、現在のエンジン回転速度Ｎe がエンジン回転停止制御を実行可能な最大エンジン回転速度Ｎemaxよりも低いか否かを判定し、現在のエンジン回転速度Ｎe が最大エンジン回転速度Ｎemax以上であれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ３０４で、現在のエンジン回転速度Ｎe が最大エンジン回転速度Ｎemaxよりも低いと判定されれば、ステップ３０５に進み、エンジン１１が燃焼中であるか否かを判定する。このステップ３０５で、エンジン停止要求が発生した直後でエンジン１１がまだ燃焼中であると判定されれば、ステップ３０６に進み、エンジン回転停止制御を開始する際のオルタネータ３３の要求負荷トルクＴalt を初期値（例えば基準負荷トルクＴref(Ne) ）に設定する。
Ｔalt ＝Ｔref(Ne)

その後、上記ステップ３０５で、エンジン１１の燃焼が停止したと判定された場合には、ステップ３０７に進み、前記図１２の目標エンジン回転速度設定ルーチンで設定した目標エンジン回転速度Ｎetg （現在の実エンジン回転速度Ｎe に対応した目標エンジン回転速度Ｎetg ）を読み込む。

この後、ステップ３０８に進み、現在の実エンジン回転速度Ｎe と目標エンジン回転速度Ｎetg とのエネルギ差分ΔＥを次式により算出する。
ΔＥ＝Ｊ／２×（Ｎe ² −Ｎetg ² ）
ここで、Ｊはエンジン１１の慣性モーメントである。

この後、ステップ３０９に進み、エネルギ差分ΔＥとオルタネータ３３の基準負荷トルクＴref(Ne) を用いて、次式により要求負荷トルクＴalt を算出する。
Ｔalt ＝Ｋ×ΔＥ／Δθ＋Ｔref(Ne)
ここで、「Ｋ×ΔＥ／Δθ」はフィードバック負荷トルクであり、Ｋはフィードバックゲイン、Δθはクランク角変化量である。

この後、ステップ３１０に進み、要求負荷トルクＴalt にプーリ比Ｒatioを乗算して、オルタネータ３３の要求軸トルクＴalt.final に変換する。
この後、ステップ３１１に進み、バッテリ電圧を検出した後、ステップ３１２に進み、バッテリ電圧毎に作成された複数の負荷トルク特性マップ（図７参照）の中から、現在のバッテリ電圧に対応する負荷トルク特性マップを選択して、現在の要求負荷トルクＴalt （要求軸トルクＴalt.final ）とエンジン回転速度Ｎe （又はオルタネータ３３の回転速度Ｎalt ）に応じた発電指令値（デューティＤuty ）を算出する。

この発電指令値（デューティＤuty ）に基づいてオルタネータ３３の発電制御電流（フィールド電流）を制御してオルタネータ３３の負荷トルクを制御することで、実エンジン回転挙動を目標軌道に合わせるようにオルタネータ３３の負荷トルクをフィードバック制御するオルタＦ／Ｂ停止制御を行う。

以上説明した本実施例では、エンジン回転停止制御の際に、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせるようにしたので、エンジン回転停止制御の実行中に、実エンジン回転速度が切替判定値付近で推移しても、目標エンジン回転速度が低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間で頻繁に切り替わるハンチング現象の発生を未然に防止することができる。これにより、オルタネータ３３の発電指令値が頻繁に増減を繰り返すことを回避してオルタネータ３３の負荷トルクの制御を安定化させることができ、エンジン回転停止制御の精度を向上させることができる。

また、本実施例では、実エンジン回転速度Ｎe の低下速度が速くなるほどヒステリシス領域の幅を拡大するようにしたので、実エンジン回転速度の低下速度が速くなるほど、目標エンジン回転速度のハンチング現象による影響が大きくなるのに対応して、ヒステリシス領域を拡大して目標エンジン回転速度のハンチング現象の発生を確実に防止することができる。

尚、上記実施例では、実エンジン回転速度Ｎe の低下速度に応じて適合定数ＫＡと適合定数ＫＢを変化させてヒステリシス領域を変化させるようにしたが、適合定数ＫＡと適合定数ＫＢを予め設定した固定値として、ヒステリシス領域の幅を固定するようにしても良い。

また、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせる方法は、上記実施例で説明した方法に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との間に２つの切替判定値（低回転側の切替判定値と高回転側の切替判定値）を設定し、前回の設定タイミングで高回転側の目標エンジン回転速度が選択された場合には、現在の実エンジン回転速度を低回転側の切替判定値と比較して低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択し、前回の設定タイミングで低回転側の目標エンジン回転速度が選択された場合には、現在の実エンジン回転速度を高回転側の切替判定値と比較して低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択するようにしても良い。このようにしても、低回転側の目標エンジン回転速度と高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせることができる。

また、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。

更に、本発明の適用範囲は、車両の動力源としてエンジンのみを備えた一般的な車両に限定されず、車両の動力源としてエンジンとモータを備えたハイブリッド車に本発明を適用しても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１３…吸気管、１４…スロットルバルブ、１８…吸気管圧力センサ、１９…燃料噴射弁、２１…排気管、３０…エンジンＥＣＵ（目標軌道算出手段，停止制御手段，選択手段，発電指令値算出手段）、３３…オルタネータ（発電機）

Claims (4)

1. エンジン回転が目標停止クランク角で停止するようにエンジン回転挙動の目標軌道を算出する目標軌道算出手段と、エンジン停止要求に応じてエンジン回転を停止させる際に実エンジン回転挙動を前記目標軌道に合わせるように発電機の負荷を制御するエンジン回転停止制御を実行する停止制御手段とを備えたエンジン回転停止制御装置において、
   前記停止制御手段は、
   所定タイミング毎に前記目標軌道のデータに基づいて実エンジン回転速度よりも低回転側の目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度よりも高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択する選択手段と、
   前記選択手段で選択した目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差を小さくするように前記発電機の発電指令値を算出する発電指令値算出手段とを備え、
   前記選択手段は、前記低回転側の目標エンジン回転速度と前記高回転側の目標エンジン回転速度との切り替えにヒステリシスを持たせることを特徴とするエンジン回転停止制御装置。
2. 前記選択手段は、前記低回転側の目標エンジン回転速度と前記高回転側の目標エンジン回転速度との間に設定される切替判定値を含むようにヒステリシス領域を設定し、実エンジン回転速度が前記ヒステリシス領域外の場合には実エンジン回転速度を前記切替判定値と比較して前記低回転側の目標エンジン回転速度と前記高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択し、実エンジン回転速度が前記ヒステリシス領域内の場合には前記低回転側の目標エンジン回転速度と前記高回転側の目標エンジン回転速度のうちの前回と同じ側の目標エンジン回転速度を選択することを特徴とする請求項１に記載のエンジン回転停止制御装置。
3. 前記選択手段は、実エンジン回転速度の低下速度に応じて前記ヒステリシス領域を変化させることを特徴とする請求項２に記載のエンジン回転停止制御装置。
4. 前記選択手段は、前記エンジン回転停止制御の最初の目標エンジン回転速度を設定する際には実エンジン回転速度を前記切替判定値と比較して前記低回転側の目標エンジン回転速度と前記高回転側の目標エンジン回転速度のうちの一方を選択することを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン回転停止制御装置。

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