(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の停止位置制御装置に関し、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御が適用された内燃機関において、フリクションの影響を反映させた燃焼カット回転数を適切に定めることができ、これにより、内燃機関の自動停止時に良好な停止フィーリングを確保することを目的とする。【解決手段】内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルを備える。当該フリクションモデルの学習が実行された後に、所定のアイドル回転数制御範囲内において、エンジンモデル６０の逆モデル演算により算出されるモデル演算エンジン回転数の中から、各気筒の点火カット実施判定時点のクランク角度に対応するクランク角度でのモデル演算エンジン回転数、すなわち、モデル抽出エンジン回転数を取得する。モデル抽出エンジン回転数の中から、現在の点火カット回転数に近接する値を次回の燃焼カット回転数とする。【選択図】図２
2008088938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
アイドル回転数制御範囲と同じか、或いは当該アイドル回転数制御範囲の近傍となる所定の回転数範囲内において、前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数の中から、現在の燃焼カット回転数に近接する抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の停止位置制御装置。
【請求項２】
前記燃焼カット回転数決定手段は、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が、現在の燃焼カット回転数を通過したか否かを判別する回転数判別手段と、
前記の通過が認められた場合に、前記通過前の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分と、前記通過後の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分とを算出する差分算出手段とを含み、
前記の２つの差分のうちの小さい方を選択し、選択された前記差分を現在の燃焼カット回転数に反映させた値を次回の燃焼カット回転数とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の停止位置制御装置。
【請求項３】
前記燃焼カット回転数決定手段は、現在の燃焼カット回転数が前記回転数範囲の上限近傍の値である場合には、現在の燃焼カット回転数より低い値として抽出された前記抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とすることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の停止位置制御装置。
【請求項４】
内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が所定の燃焼カット回転数範囲内にあるか否かを判別する回転数判別手段と、
前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内にないと判定された場合に、実クランク停止位置と実燃焼カット回転数との関係に基づいて、前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内の値となるように、当該抽出エンジン回転数に与える補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に基づき補正された前記抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の停止位置制御装置。
【請求項５】
前記補正量算出手段は、所定のクランク角度幅に対応する燃焼カット回転数の変化分を、前記実クランク角度と前記実燃焼カット回転数との関係に基づいて前記の補正量として算出するものであって、
前記クランク角度幅は、ある１つの気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度を、他の気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度に変更するために必要な変化量であることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の停止位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の停止位置制御装置に係り、特に、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御が適用された内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の停止位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（エコラン制御）を実行するエンジンの始動装置が開示されている。この従来の装置は、次回の再始動を円滑に行えるようにすべく、燃料供給を停止するエンジン回転数を制御することにより、内燃機関の自動停止時のピストン停止位置（クランク停止位置）の適正化を図るというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９３４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関を自動的に停止する際に、クランク停止位置が目標の停止位置からずれる要因としては、クランク軸への入力となるフリクションの影響が考えられる。従って、クランク停止位置を所望の位置に精度良く収束できるように目標燃焼カット回転数を定めるためには、そのようなフリクションの影響が適宜学習できるようなシステムを備えていることが望ましい。
【０００５】
フリクションが増加すると、燃焼がカットされた時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離（クランク角度）が短くなる。従って、フリクションが増加した場合に、クランク停止位置がフリクション増加前と同じ目標停止領域に入るようにするためには、燃焼カット回転数を高める必要が生ずる。しかしながら、フリクションの変化が認められた場合に、フリクションの増減に対して燃焼カット回転数を一意的に増減させるという手法では、フリクションの増加代が大きくなった際に、燃焼カット回転数が所定のアイドル回転数領域を超える事態が生じ得る。その結果、内燃機関が自動停止する際に、エンジン回転数をアイドル回転数から大きく上昇させる必要が生じ、良好な停止フィーリングが損なわれてしまう。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御が適用された内燃機関において、フリクションの影響を反映させた燃焼カット回転数を適切に定めることができ、これにより、内燃機関の自動停止時に良好な停止フィーリングを確保し得る内燃機関の停止位置制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
アイドル回転数制御範囲と同じか、或いは当該アイドル回転数制御範囲の近傍となる所定の回転数範囲内において、前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数の中から、現在の燃焼カット回転数に近接する抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記燃焼カット回転数決定手段は、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が、現在の燃焼カット回転数を通過したか否かを判別する回転数判別手段と、
前記の通過が認められた場合に、前記通過前の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分と、前記通過後の抽出エンジン回転数と現在の燃焼カット回転数との差分とを算出する差分算出手段とを含み、
前記の２つの差分のうちの小さい方を選択し、選択された前記差分を現在の燃焼カット回転数に反映させた値を次回の燃焼カット回転数とすることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記燃焼カット回転数決定手段は、現在の燃焼カット回転数が前記回転数範囲の上限近傍の値である場合には、現在の燃焼カット回転数より低い値として抽出された前記抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とすることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、内燃機関の燃焼を停止する燃焼カット回転数を制御することによりクランク停止位置を制御する内燃機関の停止位置制御装置であって、
内燃機関のクランク軸への入力となるフリクションを算出するフリクションモデルと、
内燃機関のクランク角度情報に基づいて、前記フリクションモデルを学習するフリクション学習手段と、
前記フリクションモデルの前記学習が実行された後に、前記フリクションを含む所定のパラメータに基づいて、目標とするクランク停止位置をクランク角度の初期値とし、燃焼がカットされた後のエンジン回転数の変化と逆方向に、当該初期値から順次更新されるクランク角度におけるエンジン回転数を順次算出する回転数演算手段と、
前記回転数演算手段により算出される演算エンジン回転数の中から、所定のクランク角度における演算エンジン回転数を抽出する回転数抽出手段と、
前記回転数抽出手段により抽出された抽出エンジン回転数が所定の燃焼カット回転数範囲内にあるか否かを判別する回転数判別手段と、
前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内にないと判定された場合に、実クランク停止位置と実燃焼カット回転数との関係に基づいて、前記抽出エンジン回転数が前記燃焼カット回転数範囲内の値となるように、当該抽出エンジン回転数に与える補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に基づき補正された前記抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とする燃焼カット回転数決定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、前記補正量算出手段は、所定のクランク角度幅に対応する燃焼カット回転数の変化分を、前記実クランク角度と前記実燃焼カット回転数との関係に基づいて前記の補正量として算出するものであって、
前記クランク角度幅は、ある１つの気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度を、他の気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度に変更するために必要な変化量であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、フリクション学習結果が反映された演算エンジン回転数の中から抽出された抽出エンジン回転数に基づいて、燃焼カット回転数を所望の回転数範囲内の値に収束させることができる。このため、本発明によれば、アイドル状態から内燃機関を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようになり、良好な停止フィーリングを確保することができる。これにより、クランク停止位置の制御性と内燃機関のドライバビリティ確保とを両立させることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、選択された差分に基づいて、現在の燃焼カット回転数に最も近接する抽出エンジン回転数を次回の燃焼カット回転数とすることができ、これにより、燃焼カット回転数を所望の回転数範囲内の値に収束させることができる。
【００１４】
第３の発明によれば、現在の点火カット回転数が上記回転数範囲の上限値近傍の値である場合に、燃焼カット回転数が更に大きな値に補正されるのを回避することができる。このため、より確実に、アイドル状態から内燃機関を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようにすることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、実クランク停止位置と実燃焼カット回転数との関係を利用した補正量を用いることによって、フリクション学習結果を反映させた演算エンジン回転数の演算回数を低減させつつ、燃焼カット回転数を所望の燃焼カット回転数範囲内の値に収束させることができる。そして、本発明によれば、アイドル状態から内燃機関を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようになり、良好な停止フィーリングを確保することができる。これにより、クランク停止位置の制御性と内燃機関のドライバビリティ確保とを両立させることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、ある１つの気筒が備えるピストンを目標停止領域に入れられるような抽出エンジン回転数を取得できている場合に、他の気筒が備えるピストンを目標停止領域に入れられるような抽出エンジン回転数の補正であって、当該抽出エンジン回転数が所望の燃焼カット回転数範囲内の値となるような補正を、フリクション学習結果を反映させた演算エンジン回転数の演算を継続させる必要なく、すなわち、演算負荷を増やすことなく実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
［実施の形態１の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関の停止位置制御装置が適用された内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、直列４気筒型エンジンであるものとする。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。ピストン１２は、コンロッド１４を介してクランク軸１６と連結されている。また、内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１８が形成されている。燃焼室１８には、吸気通路２０および排気通路２２が連通している。
【００１８】
吸気通路２０には、スロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ２４の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルポジションセンサ２６が配置されている。スロットルバルブ２４の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２８が配置されている。また、内燃機関が備えるシリンダヘッドには、気筒毎に、燃焼室１８の頂部から燃焼室１８内に突出するように点火プラグ３０がそれぞれ取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１８と吸気通路２０、或いは燃焼室１８と排気通路２２を導通状態または遮断状態とするための吸気弁３２および排気弁３４が設けられている。
【００１９】
吸気弁３２および排気弁３４は、それぞれ吸気可変動弁（VVT）機構３６および排気可変動弁（VVT）機構３８により駆動される。可変動弁機構３６、３８は、それぞれ、クランク軸の回転と同期して吸気弁３２および排気弁３４を開閉させると共に、それらの開弁特性（開弁時期、作用角、リフト量など）を変更することができる。
【００２０】
内燃機関１０は、クランク軸の近傍にクランク角センサ４０を備えている。クランク角センサ４０は、クランク軸が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ４０の出力によれば、クランク軸の回転位置やその回転速度（エンジン回転数Ne）を検知することができる。また、内燃機関１０は、吸気カム軸の近傍にカム角センサ４２を備えている。カム角センサ４２は、クランク角センサ４０と同様の構成を有するセンサである。カム角センサ４２の出力によれば、吸気カム軸の回転位置（進角量）などを検知することができる。
【００２１】
図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサに加え、排気通路２２内の排気空燃比を検出するための空燃比センサ５２、内燃機関１０の冷却水温度を検出するための水温センサ５４、および内燃機関１０と変速機（図示省略）との間に設けられるクラッチ（図示省略）の係合状態を検知するためのクラッチスイッチ５６などが接続されている。クラッチスイッチ５６は、クラッチペダル（図示省略）が踏み込まれた状態でON信号（クラッチ係合）を発し、当該クラッチペダルが踏まれていない状態でOFF信号（クラッチ非係合）を発するスイッチである。また、ECU５０には、上述した各種アクチュエータが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力、およびECU５０内に仮想的に構成されたエンジンモデル６０を用いた演算結果に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００２２】
［エンジンモデルの概要］
図２は、図１に示すECU５０が備えるエンジンモデル６０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、エンジンモデル６０は、クランク軸周りの運動方程式演算部６２と、エンジンフリクションモデル６４と、ミッションフリクションモデル６５と、吸気圧力推定モデル６６と、筒内圧推定モデル６８と、燃焼波形算出部７０と、大気圧補正項算出部７２と、大気温補正項算出部７４とを含んでいる。以下、これらの各部の詳細な構成について説明を行う。
【００２３】
（１）クランク軸周りの運動方程式演算部について
クランク軸周りの運動方程式演算部６２は、クランク角度θおよびエンジン回転数Ne（クランク角回転速度dθ/dt）のそれぞれの推定値を求めるためのものである。クランク軸周りの運動方程式演算部６２は、筒内圧推定モデル６８または燃焼波形算出部７０から内燃機関１０の筒内圧力Pの入力を受け、演算開始時には、更に、初期クランク角度θ0および初期エンジン回転数Ne0の入力を受ける。
【００２４】
クランク軸周りの運動方程式演算部６２によって算出される推定クランク角度θおよび推定エンジン回転数Neは、図２に示すPIDコントローラ７６によって、実クランク角度θおよび実エンジン回転数Neとの偏差が無くなるようにフィードバック制御される。また、クランク軸周りの運動方程式演算部６２の演算結果には、エンジンフリクションモデル６４によって、内燃機関１０の内部のフリクションに関する影響が反映されるとともに、ミッションフリクションモデル６５によって、変速機の内部のフリクション（主に軸受部の回転摺動によるフリクション）に関する影響が反映される。
【００２５】
次に、クランク軸周りの運動方程式演算部６２の内部で実行される具体的な演算内容について説明する。
図３は、クランク軸周りの各要素に付す記号を示す図である。図３に示すように、ここでは、筒内圧力Pを受けるピストン１２の頂部の表面積をAとする。コンロッド１４の長さをL、クランクの回転半径をrとする。そして、コンロッド１４のピストン取り付け点とクランク軸１６の軸中心とを結ぶ仮想線（シリンダの軸線）と、コンロッド１４の軸線とがなす角度をφ（以下、「コンロッド角度φ」と称する）とし、シリンダの軸線とクランクピン１７の軸線とがなす角度をθとする。
【００２６】
４つの気筒を有する内燃機関１０では、気筒間のクランク角度の位相差は180°CAであるため、それらの気筒間のクランク角度の関係は、次の（１ａ）式のように定義することができる。また、各気筒のクランク角回転速度dθ/dtは、それぞれ各気筒のクランク角度θの時間微分となるため、それぞれ次の（１ｂ）式のように表すことができる。
【数１】
2008088938.tif 000003
【００２７】
ただし、上記（１ａ）式および（１ｂ）式において、クランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtに付された符号1〜4は、内燃機関１０の所定の爆発順序に従って燃焼が到来する気筒の順番に対応しており、また、後述する数式においては、それらの符号1〜4を「i」で代表させることがある。
【００２８】
また、図３に示すピストン・クランク機構においては、クランク角度θiとコンロッド角度φiとは、次の（２）式で表される関係を有することになる。
【数２】
2008088938.tif 000004
ただし、上記（２）式において、dXi/dtはピストン速度である。
【００２９】
また、クランク軸周りの全運動エネルギTは、次の（３）式のように表すことができる。（３）式を展開すると、（３）式中の各項の諸々のパラメータを1/2(dθ/dt)2の係数としてまとめることができる。ここでは、そのようにまとめられた係数を、クランク角度θの関数f(θ)として表現している。
【数３】
2008088938.tif 000005
【００３０】
ただし、上記（３）式において、右辺第１項はクランク軸１６の回転運動に関する運動エネルギに、右辺第２項はピストン１２およびコンロッド１４の直進運動に関する運動エネルギに、右辺第３項はコンロッド１４の回転運動に関する運動エネルギに、それぞれ対応している。また、上記（３）式において、Ikはクランク軸１６の軸周りの慣性モーメントであり、Iflはフライホイールの回転軸周りの慣性モーメントであり、Imiは内燃機関１０と組み合わされる変速機の回転軸周りの慣性モーメントであり、Icはコンロッドに関する慣性モーメントである。また、mpはピストン１２の変位であり、mcはコンロッド１４の変位である。尚、変速機に関する上記の慣性モーメント（ミッション側イナーシャ）は、クラッチが係合状態にあると判断された場合におけるモデル演算時にのみ使用され、クラッチが非係合状態にあると判断された場合におけるモデル演算時にはゼロとされる。
【００３１】
次に、ラグラジアンLを、系の全運動エネルギTと位置エネルギUとの偏差として、次の（４ａ）式のように定義する。そして、クランク軸１６に作用する入力トルクをTRQとすると、ラグランジュの運動方程式を用いて、ラグラジアンLとクランク角度θと入力トルクTRQとの関係を、次の（４ｂ）式のように表すことができる。
【数４】
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【００３２】
ここで、上記（４ａ）式において、位置エネルギUの影響は運動エネルギTの影響に比して小さく、その影響を無視することができる。従って、上記（４ｂ）式の左辺第１項は、上記（３）式をクランク角回転速度(dθ/dt)で偏微分して得られた値を時間微分することで、クランク角度θの関数として、次の（４ｃ）式のように表すことができる。また、上記（４ｂ）式の左辺第２項は、上記（３）式をクランク角度θで偏微分することで、クランク角度θの関数として、次の（４ｄ）式のように表すことができる。
【００３３】
従って、上記（４ｂ）式は、次の（４ｅ）式のようにして表すことができ、これにより、クランク角度θと入力トルクTRQとの関係を得ることができる。また、ここでは、その入力トルクTRQを、次の（５）式のように、３つのパラメータからなるものと定義する。
【数５】
2008088938.tif 000007
【００３４】
ただし、上記（５）式において、TRQeは、エンジン発生トルクであり、より具体的には、ガス圧力（筒内圧力P）を受けるピストン１２からクランク軸１６に作用するトルクである。TRQLは、負荷トルクであり、内燃機関１０が搭載される車両の特性に応じて異なる既知の値として、ECU５０に記憶されている。TRQfは、フリクショントルク、すなわち、ピストン１２、クランク軸１６、および変速機の摺動部分の摩擦損失に対応するトルクである。このフリクショントルクTRQfは、エンジンフリクションモデル６４およびミッションフリクションモデル６５から得られる値である。より具体的には、フリクショントルクTRQfは、クラッチが係合状態にあるときはエンジンフリクションモデル６４およびミッションフリクションモデル６５の双方を用いて算出され、一方、クラッチが非係合状態にあるときはエンジンフリクションモデル６４のみを用いて算出される。
【００３５】
次に、エンジン発生トルクTRQeは、次の（６ａ）式〜（６ｃ）式に従って算出することができる。すなわち、先ず、筒内圧力Pに基づいてコンロッド１４に作用する力Fcは、ピストン１２の頂部に作用する力PAのコンロッド１４の軸線方向成分として、（６ａ）式のように表すことができる。そして、図３に示すようにコンロッド１４の軸線とクランクピン１７の軌跡の接線とがなす角度αが{π/2−(φ＋θ)}であるため、筒内圧力Pに基づいてクランクピン１７の軌跡の接線方向に作用する力Fkは、コンロッド１４に作用する力Fcを用いて、（６ｂ）式のように表すことができる。従って、エンジン発生トルクTRQeは、クランクピン１７の軌跡の接線方向に作用する力Fkとクランクの回転半径rとの積であるため、（６ａ）式および（６ｂ）式を用いて、（６ｃ）式のように表すことができる。
【数６】
2008088938.tif 000008
【００３６】
以上説明したクランク軸周りの運動方程式演算部６２の構成によれば、筒内圧推定モデル６８または燃焼波形算出部７０によって筒内圧力Pを取得することにより、（６ｃ）式および（５）式に従って入力トルクTRQを得ることができる。そして、（４ｅ）式を解くことにより、クランク角度θやクランク角回転速度dθ/dtを得ることが可能となる。
【００３７】
（２）エンジンフリクションモデルについて
図４は、図２に示すエンジンフリクションモデル６４がエンジンフリクショントルクTRQf_ENを取得するために備えているエンジンフリクションマップの一例を示している。より具体的には、図４（Ａ）は、クランク軸１６周りの回転摺動に関する第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1とクランク角回転速度(dθ/dt)との関係を概念的に表した図であり、図４（Ｂ）は、ピストン１２の並進運動に関する第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2とピストン速度(dXi/dt)との関係を概念的に表した図である。
【００３８】
本実施形態のシステムにおいては、エンジンモデル６０のモデル演算精度を向上させるべく、後述する図７に示すルーチンの処理では、エンジンフリクショントルクTRQfENを、上記のように第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1と第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2に分けて考えることがある。
【００３９】
図４（Ａ）に示すように、クランク軸１６周りの回転摺動に関する第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1は、基本的にエンジン回転数 (dθ/dt)に依存する特性を有している。より具体的には、当該トルクTRQf_map1は、図４（Ａ）に示すように、エンジン回転数(dθ/dt)がゼロに近い領域においては、最大静摩擦係数の影響で大きくなり、エンジン回転数(dθ/dt)が増加し始めると、最大静摩擦係数の影響が薄れるため一旦減少に転ずるが、その後はエンジン回転数(dθ/dt)の増加に従って増加する。
【００４０】
また、図４（Ｂ）に示すように、ピストン１２の並進運動に関する第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2は、ピストン１２とシリンダ壁面との間のフリクションであり、これらの間の接触圧力と摩擦係数のみに依存し、ピストン速度(dXi/dt)には依存しない特性を有している。また、図４（Ｂ）におけるピストン速度(dXi/dt)がゼロに近い領域において、第２エンジンフリクショントルクTRQf_map2が大きな値を示すのは、そのような領域では最大静摩擦係数の影響が大きくなるためである。
【００４１】
尚、エンジンフリクショントルクTRQf_ENは、エンジン冷却水温度が低くなると大きくなる傾向を有している。このため、エンジンフリクショントルクTRQf_ENは、図４においては図示を省略しているが、エンジン回転数Ne(およびピストン速度(dXi/dt))との関係に加え、エンジン冷却水温度との関係をも考慮して定められている。また、ここでは、ECU５０の計算負荷の低減のため、エンジンフリクションモデル６４として、上記のようなフリクションマップを備えるようにしているが、エンジンフリクションモデルの構成は、これに限定されるものではなく、以下の（７）式のような関係式を用いるものであってもよい。この（７）式では、フリクショントルクTRQf_ENが、エンジン回転数Neと内燃機関１０の潤滑油の動粘度νとをパラメータとする関数となるように構成されている。
【数７】
2008088938.tif 000009
ただし、上記（７）式において、C1、C2、C3は、それぞれ実験等により適合される係数である。
【００４２】
（３）ミッションフリクションモデルについて
図５は、図２に示すミッションフリクションモデル６５がミッションフリクショントルクTRQf_MIを取得するために備えるミッションフリクションマップの一例を示している。ミッションフリクションモデル６５によって算出されるミッションフリクショントルクTRQf_MIは、車両の停止中にギヤがニュートラル位置にあり、かつ、クラッチが係合された状態、すなわち、変速機のギヤが内燃機関１０の動力をタイヤ側に伝達させることなく回転している状態におけるフリクショントルクである。そこで、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、変速機の内部のフリクション（主に軸受部の回転摺動によるフリクション）に対応する値となるように定められている。このため、図５に示すように、ミッションフリクショントルクTRQf_MIは、第１エンジンフリクショントルクTRQf_map1と同様にエンジン回転速度(dθ/dt)に依存する特性を有している。
【００４３】
（４）吸気圧力推定モデルについて
吸気圧力推定モデル６６は、吸気圧力を推定するための吸気圧マップ（図示省略）を備えている。この吸気圧マップは、吸気圧力を、スロットル開度TA、エンジン回転数Ne、および吸排気弁のバルブタイミングVVTとの関係で定めたものである。このような吸気圧力推定モデルの構成によれば、ECU５０の計算負荷を低く抑えつつ、吸気圧力を取得することができる。尚、詳細に吸気圧力を計算する場合には、上記のような吸気圧マップを用いずに、スロットルバルブ２４を通過する空気流量を推定するスロットルモデルと、吸気弁３２の周囲を通過する空気流量（すなわち、筒内吸入空気流量）を推定するバルブモデルとを用いて、吸気圧力推定モデルを構成するようにしてもよい。
【００４４】
（５）筒内圧推定モデルについて
筒内圧推定モデル６８は、燃焼が行われない状況下で、筒内圧力Pを算出するために用いられるモデルである。この筒内圧推定モデル６８では、内燃機関１０の各行程における筒内圧力Pを、次の（８ａ）式〜（８ｄ）式を用いて算出するようにしている。すなわち、先ず、吸気行程の経過中の筒内圧力Pは、（８ａ）式で示すように、上述した吸気圧力推定モデル６６が有する吸気圧マップから得られる筒内圧力のマップ値Pmapから得るようにしている。
【数８】
2008088938.tif 000010
【００４５】
次に、圧縮行程の経過中の筒内圧力Pは、気体の可逆断熱変化の式に基づいて、（８ｂ）式のように表すことができる。
ただし、上記（８ｂ）式において、VBDCはピストン１２が吸気下死点にあるときの行程容積Vであり、κは比熱比である。
【００４６】
また、膨張行程の経過中の筒内圧力Pについても、圧縮行程の場合と同様にして、（８ｃ）式のように表すことができる。
ただし、上記（８ｃ）式において、VTDCはピストン１２が圧縮上死点にあるときの行程容積Vであり、Pcは圧縮行程の終了時における筒内圧力である。
【００４７】
また、排気行程の経過中の筒内圧力Pは、(８ｄ)式で示すように、排気通路２２内の圧力Pexであるものとしている。この圧力Pexは、ほぼ大気圧力Pairに等しいとみなすことができるものである。従って、ここでは、大気圧力Pairを、排気行程の経過中の筒内圧力Pに使用している。
【００４８】
（６）燃焼波形算出部について
燃焼波形算出部７０は、圧縮行程の途中から膨張行程の途中までの燃焼が行われている期間における筒内圧力（燃焼圧力）Pを算出するために用いられるモデルである。この燃焼波形算出部７０では、Weibe関数を用いた関係式である（９ａ）式と、後述する（１０）式とを用いて、燃焼圧力Pの推定値が算出される。
【数９】
2008088938.tif 000011
【００４９】
より具体的には、燃焼波形算出部７０では、先ず、（９ａ）式を用いて、現在のクランク角度θに対応する熱発生率dQ/dθを算出することとしている。
ただし、上記（９ａ）式において、mは形状係数、kは燃焼効率、θbは着火遅れ期間、aは燃焼速度（ここでは固定値6.9）である。これらの各パラメータは、事前に適合された値が使用される。また、Qは発熱量である。
【００５０】
上記（９ａ）式を用いて熱発生率dQ/dθを算出するには、発熱量Qを算出する必要がある。発熱量Qは、微分方程式である（９ａ）式を解くことにより算出することができる。そのために、先ず、（９ｂ）式では、（９ａ）式におけるWeibe関数に相当する部分をg(θ)と置き換えている。そうすると、（９ａ）式を（９ｃ）式のように表すことが可能となる。次いで、（９ｃ）式の両辺をクランク角度θで積分した後に、当該（９ｃ）式を展開することで、発熱量Qを（９ｄ）式のように表すことができる。次いで、（９ｄ）式に従って算出された発熱量Qを、再度（９ａ）式に代入することで、熱発生率dQ/dθが算出される。
【００５１】
熱発生率dQ/dθと筒内圧力（燃焼圧力）Pとは、エネルギ保存則に基づく関係式を用いて（１０）式のように表すことができる。従って、（９ａ）式に従って算出された熱発生率dQ/dθを代入して当該（１０）式を解くことにより、燃焼圧力Pを算出することができる。
【数１０】
2008088938.tif 000012
【００５２】
以上説明した筒内圧推定モデル６８および燃焼波形算出部７０によれば、筒内圧推定モデル６８を用いて燃焼が行われていない状況下での筒内圧力Pを算出するととともに、燃焼波形算出部７０を用いて燃焼が行われている期間中の筒内圧力Pを算出することにより、燃焼実行の有無に関係なく、内燃機関１０の筒内圧力Pの履歴を取得することができる。
【００５３】
尚、内燃機関１０の筒内圧力Pの履歴を取得する手法は、上記の手法に限定されるものではなく、例えば、以下の図６を参照して示すような手法であってもよい。
図６は、そのような変形例の手法を説明するための図である。この手法では、上記（９ａ）式および（１０）式を用いて、所定のクランク角度θ毎に燃焼圧力Pを計算することを行うのではなく、事前に、上記（９ａ）式および（１０）式を用いて、図６（Ａ）に示すような燃焼パターン、すなわち、燃焼に付されることで変化する筒内圧力Pの波形の変化分（燃焼による圧力増加分）のみを算出しておく。
【００５４】
より具体的には、そのような燃焼パターンを決定する３つのパラメータである着火遅れ期間、燃焼期間、およびΔPmax（燃焼時の最大圧力Pmaxと燃焼無し時の最大圧力Pmax0との偏差）を、エンジン回転数Ne、空気充填率KL、吸排気弁のバルブタイミングVVT、および点火時期のそれぞれとの関係で定めたマップを記憶しておく。そして、燃焼による圧力増加分に対応する波形を、２次関数などの簡易な関数を組み合わせて近似させた波形として算出するために、当該近似波形の各係数を上記のエンジン回転数Neとの関係でマップ化しておく。そして、図６（Ｂ）に示すように、そのようなマップを参照して得られた燃焼による圧力増加分の波形を、筒内圧推定モデル６８で算出される筒内圧力Pの値と足し合わせることで、燃焼圧力Pを取得するようにする。
【００５５】
（６）大気圧補正項算出部について
大気圧補正項算出部７２は、筒内に吸入される筒内充填空気量Mcを推定するモデル（ここでは「エアモデル」と称する）を含んでいる。このエアモデルでは、筒内充填空気量Mcを次の（１１）式に従って算出することとしている。
【数１１】
2008088938.tif 000013
【００５６】
ただし、上記（１１）式において、a、bは、それぞれ運転条件（エンジン回転数NeやバルブタイミングVVTなど）に応じて適合される係数である。尚、Pmは、吸気圧力であり、例えば、上述した吸気圧力推定モデル６６によって算出される値を使用することができる。
【００５７】
また、大気圧補正項算出部７２は、筒内に吸入される燃料量fcを推定するモデル（ここでは「燃料モデル」と称する）を含んでいる。燃料噴射弁２８から噴射された後の燃料の挙動を考慮すると、すなわち、噴射された燃料の一部の吸気ポートの内壁等への付着やその付着燃料の気化という現象を考慮すると、第kサイクルにおける燃料噴射の開始時における壁面付着燃料量がfw(k)であり、第kサイクルにおける実燃料噴射量がfi(k)である場合、第kサイクルの終了後に発生している壁面付着燃料量fw(k+1)、および第kサイクルにおいて筒内に吸入される燃料量fcは、次の（１２a）式および（１２ｂ）式のように表すことができる。
【数１２】
2008088938.tif 000014
【００５８】
ただし、上記（１２）式において、Pは、付着率、より具体的には、噴射燃料量fiのうちの吸気ポートの内壁等に付着する燃料量の割合である。Rは、残留率、より具体的には、吸気行程の実行後に付着燃料量fwが壁面等に付着したままの状態で残る割合である。
上記（１２）式によれば、付着率Pおよび残留率Rをパラメータとして、個々のサイクル毎に上記燃料量fcを算出することができる。
【００５９】
従って、上記のエアモデルおよび燃料モデルの算出結果を用いて、空燃比A/Fの推定値を算出することができる。大気圧補正項算出部７２では、次いで、この推定空燃比A/Fと、噴射された燃料が燃焼に付された後に空燃比センサ５２に到達するまでの輸送遅れを考慮したタイミングで検出する空燃比A/Fの実測値との定常偏差を算出する。そして、この定常偏差が筒内充填空気量Mcの誤差であるため、当該定常偏差が大きい場合には、大気圧がずれているものとして、大気圧補正係数kairpを算出する。具体的には、上記エアモデルより吸気圧力Pmを逆算し、その吸気圧力Pmに基づいて標準大気圧Pa0に対する補正率として大気圧補正係数kairpを算出する。この大気圧補正係数kairpは、上述した吸気圧力推定モデル６６および筒内圧推定モデル６８において、吸気圧力Pmapと排気圧力（大気圧Pair）の補正に用いられる。
【００６０】
（７）大気温補正項算出部について
大気温補正項算出部７４では、排気行程中の行程容積V、残留ガス質量（排気上死点でのすきま容積Vcに基づいて算出）m、残留ガス（既燃ガス）のガス定数R、および大気温度Tairの実測値を理想気体の状態方程式に代入することで、筒内圧力Pthを算出する。当該筒内圧力Pthと、筒内圧推定モデル６８で算出される筒内圧力Pとの偏差を算出する。そして、その偏差が大きい場合には、上記偏差に基づいて補正係数を算出する。この補正係数は、上述した吸気圧力推定モデル６６において、吸気圧力Pmapの補正に用いられる。
【００６１】
［クランク停止位置の推定値の算出手法について］
内燃機関を備えた車両では、車両が一時的に停止した際に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（エコラン制御）が実行されることがある。また、内燃機関とモータとで車両を駆動するハイブリッド車両においても、車両システムの起動中（車両走行中も含む）に、内燃機関の停止および再始動を自動的に行う制御（本明細書中では、これも広い意味で「エコラン制御」と称している）が実行されることがある。
【００６２】
上記のエコラン制御において、内燃機関の再始動を円滑に行えるようにするためには、内燃機関を自動停止する際のクランク軸１６の停止位置（ピストン１２の停止位置）を狙いの停止位置に精度良く制御したいという要求がある。上述したエンジンモデル６０では、クランク停止位置に影響を与えるフリクション、大気圧力、大気温度、スロットル開度、バルブタイミングVVT等（本発明でいう「所定のパラメータ」）の影響が適切にモデル化されている。そこで、本実施形態のシステムでは、以上説明したエンジンモデル６０を、エコラン制御時にクランク軸１６の停止位置を推定するための停止位置推定モデルとして用いることとしている。上述したエンジンモデル６０によれば、クランク角回転速度dθ/dtがゼロとなる際のクランク角度θの推定値を取得することにより、内燃機関１０の自動停止時のクランク軸１６の停止位置を取得することができる。尚、本明細書中においては、クランク軸１６の停止位置を、単に「クランク停止位置」と称することがある。
【００６３】
より具体的には、以下のような手法によって、クランク停止位置の推定値を算出することができる。尚、エンジンモデル６０によって、クランク停止位置の推定値が算出される際、クラッチが係合状態にある場合には、エンジンフリクションモデル６４とミッションフリクションモデル６５の双方がフリクションモデルとして使用され、一方、クラッチが非係合状態にある場合には、エンジンフリクションモデル６４のみがフリクションモデルとして使用される。
【００６４】
アイドル状態時に取得された燃焼圧力Pの平均値、吸気圧力Pmap、クランク角度θ0、およびエンジン回転数（燃焼カット回転数）Ne0（＝クランク角回転速度dθ0/dt）を初期値として入力して、クランク軸周りの運動方程式演算部６２を用いて、クランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtのそれぞれの推定値が順次算出されることになる。以下、次の（１３）式および（１４）式を用いて、その具体的な算出手法を説明する。尚、本明細書中においては、このような手法を用いて、上記図２中に示す矢印方向にエンジンモデル６０を解くことを「順モデル演算」と称する。
【００６５】
先ず、上記（４ｅ）式で表されるクランク軸周りの運動方程式において、(∂f(θ)/∂θ)≡h(θ)とし、かつ、当該（４ｅ）式中の入力トルクTRQに上記（５）式を代入したうえで、当該（４ｅ）式を離散化することで、次の（１３）式が得られる。
【数１３】
2008088938.tif 000015
【００６６】
そして、上記（１３）式による順モデル演算の計算初期値として、上記の如く、クランク角度θ0、およびクランク角回転速度dθ0/dt等が与えられる。以下、ステップ数kを順次更新していくことにより、対応するクランク角度θおよびクランク角回転速度dθ/dtのそれぞれの推定値が順次算出されることになる。上記（１３）式にステップ数k＝1を代入すると、次の（１４ａ）式のように表すことができる。
【数１４】
2008088938.tif 000016
上記（１４ａ）式中のクランク角度θ(k)の一部を対応するクランク角回転速度dθ(k)/dtに書き直すと、上記（１４ｂ）式のように表すことができる。そして、その（１４ｂ）式を展開すると、ステップ数k＝1のときのクランク角回転速度dθ(1)/dtは、上記（１４ｃ）式のように、前回、すなわち、初期値として入力されたクランク角度θ0およびクランク角回転速度dθ0/dtを用いて表すことができる。更に、上記（１４ｃ）式を積分することにより、ステップ数k＝1のときのクランク角度θ(1)を、上記（１４ｄ）式のように算出することができる。
【００６７】
そして、上記の処理を、ステップ数kがN回となるまで、すなわち、クランク角回転速度がdθ(N)/dt＝0となるまで繰り返すと、クランク角回転速度dθ(N)/dt＝0、およびクランク角度θ(N)が算出される。つまり、上記の処理によれば、内燃機関１０が停止した際のエンジン回転数Ne＝0と、クランク停止位置のそれぞれの推定値を算出することができる。
【００６８】
［フリクション学習について］
内燃機関１０を自動的に停止させる際に、クランク停止位置が目標の停止位置からずれる要因としては、クランク軸１６への入力となるフリクションの影響が考えられる。そこで、本実施形態のエンジンモデル６０は、フリクションを適宜学習する構成を備えている。より具体的には、フリクションの学習は、以下のような手法によって行われる。
【００６９】
図７は、フリクション学習の手法を説明するための図である。先ず、エンジン回転数Neの実測値とモデル推定値との偏差（以下、「回転数偏差」と略することがある）が算出される。そして、PIDコントローラ７６によって、その回転数偏差に所定のフィードバックゲインを乗じた値として算出されるPID補正量を、エンジンフリクションモデル６４等が備えるフリクションマップ（図４参照）のマップ値に反映させるようにしている。
【００７０】
図７は、そのようなフリクションマップの補正の仕方を表している。尚、図７中の丸印および三角印は、所定のエンジン回転数における学習前後の各マップ値にそれぞれ対応している。また、図７において、破線で示す曲線は学習がなされる前の各マップ値を通るものであり、実線で示す曲線は当該学習のなされた後の各マップ値を通るものに、それぞれ対応している。
【００７１】
図７に示すように、上記のPID補正量は、ノイズ的な挙動を除去すべく、各マップ点に対する所定の領域を考慮して、当該領域の中で算出された補正量の平均値や時間的な積分値として算出されたものである。このようなPID補正量が各マップ値（丸印の値）に反映されることで、フリクションの値が新たなマップ値（三角印の値）に学習更新される。
【００７２】
また、エンジンモデル６０は、クラッチの係合状態に応じたフリクションとイナーシャの違いを適切に考慮して、高精度なクランク停止位置の適応学習制御を実現すべく、既述したように、エンジンフリクションモデル６４とミッションフリクションモデル６５とを別個に備えるようにしている。そして、車両の停止時にクラッチが係合状態にあるときは、エンジンフリクションモデル６４とミッションフリクションモデル６５とを用いてフリクション学習を行うこととし、一方、車両の停止時にクラッチが非係合状態にあるときは、エンジンフリクションモデル６４のみを用いてフリクション学習を行うこととしている。
【００７３】
［燃焼カット回転数の算出について］
内燃機関を自動的に停止させる際に、実クランク停止位置が目標クランク停止位置となるように、点火や燃料供給をカットするエンジン回転数（燃焼カット回転数）を制御する手法が知られている。尚、本明細書中においては、燃焼カット回転数を適宜「点火カット回転数」とも称している。
【００７４】
上述したエンジンモデル６０によれば、クランク軸１６の目標クランク停止位置（クランク角度）および停止時のエンジン回転数（＝０回転）を初期値として入力し、当該エンジンモデル６０を上述した順モデル演算と逆方向に解く（逆モデル演算）こととすれば、実クランク停止位置を所望の目標クランク停止位置とするための目標点火カット回転数（順モデル演算の場合の上記初期クランク角回転速度dθ0/dtに相当）を算出することができる。また、このような手法によれば、適宜学習が行われるフリクションの影響を反映させた目標点火カット回転数を取得することができる。
【００７５】
［本実施形態の特徴部分］
図８は、内燃機関１０の自動停止時に、点火をカットした時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離（クランク角度）と、フリクションの変化代（増加代）との関係を表した図であり、図９は、当該停止までの距離と、点火カット回転数との関係を表した図である。
【００７６】
フリクションが増加すると、図８に示すように、点火をカットした時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離（クランク角度）が短くなる。また、点火カット回転数が高くなるほど、当該停止までの距離が長くなる。従って、フリクションが増加した場合に、実クランク停止位置がフリクション増加前と同じ目標停止領域に入るようにするためには、点火カット回転数を高める必要が生ずる。また、フリクションが減少した場合には、逆に点火カット回転数を下げる必要が生ずる。点火カット回転数の値に何らの制約がない場合には、そのような手法で問題がないといえる。
【００７７】
しかしながら、エコラン制御時には、通常はアイドル状態から内燃機関１０を自動停止させるようにしている。このため、フリクションの変化が認められた場合に、フリクションの増減に対し、上記のように点火カット回転数を一意的に増減させるという手法では、フリクションの増加代が大きくなった際に、点火カット回転数が所定のアイドル回転数領域を超える事態が生じ得る。その結果、内燃機関が自動停止する際に、エンジン回転数をアイドル回転数から大きく上昇させる必要が生じる。その結果、アイドル回転数が不安定となり、良好な停止フィーリングが損なわれてしまう。
【００７８】
そこで、本実施形態では、フリクションの変化に起因するクランク停止位置のずれが生じたと認められた場合には、適宜フリクション学習を行った後に、内燃機関１０の自動停止時の停止フィーリングを良好に確保できるようなアイドル回転数制御範囲（第１および第３の発明における所定の回転数範囲）内に点火カット回転数を納めるようにすべく、以下の図１０を参照して示す手法に従って、次回の点火カット回転数を変更するようにした。尚、本実施形態では、アイドル回転数制御範囲を、一例として700rpm〜800rpmと定めているが、このような数値範囲は内燃機関の仕様に応じて異なるものであり、このような数値範囲に限定されるものではない。
【００７９】
図１０は、本実施形態において点火カット回転数の決定に用いる特徴的な手法を説明するための図である。より具体的には、図１０（Ａ）は、内燃機関１０の自動停止時のクランク角度（逆モデル演算時のモデル演算クランク角度にも対応）の時間変化を表した図である。また、図１０（Ｂ）は、内燃機関１０の自動停止時のエンジン回転数（逆モデル演算時のモデル演算エンジン回転数にも対応）の時間変化を表した図である。尚、図１０（Ａ）に表されたクランク角度の周期的な変化は、説明を分かり易くする観点から、実際にはより細かな周期となるものを簡略化したものである。
【００８０】
図１０に示す手法では、逆モデル演算によって、フリクション学習後の点火カット回転数を算出するようにしている。図１０中に時間軸と逆方向を示す矢視は、そのような逆モデル演算の演算方向を示している。上述したエンジンモデル６０の順モデル演算は、内燃期間１０の自動停止時に、点火カット判定（クランク角度でいえば、点火カット開始気筒における圧縮上死点後90°CA（90°ATDC）以降）を実施した後に開始される。内燃機関１０は、４気筒エンジンであり、気筒間のクランク角度の位相差は、180°CAである。従って、各気筒における上記点火カット判定の実施時点でのクランク角度は、図１０（Ａ）に示すように、ある気筒の圧縮上死点を0°CAとして、90、270、450、630（°CA）となる。
【００８１】
図１０（Ａ）に示す手法では、逆モデル演算により算出される「モデル演算エンジン回転数」の中から、各気筒における点火カット判定実施時点でのクランク角度（90、270、450、630（°CA）（図１０（Ａ）中に白丸で示すクランク角度参照））における演算値を「モデル抽出エンジン回転数」（図１０（Ｂ）中に白丸で示すクランク角度参照）として抽出して取得するようにした。
【００８２】
そして、そのように抽出されたモデル抽出エンジン回転数が所定のアイドル回転数制御範囲内（700rpm〜800rpm）にある場合であって、現在の点火カット回転数に近接するモデル抽出エンジン回転数を次回の点火カット回転数とすることとした。より具体的には、モデル抽出エンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過した場合に、通過の前後のそれぞれのモデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分をそれぞれ算出し、それらの差分の絶対値の小さい方を選択し、選択された差分を現在の点火カット回転数と足し合わせて、次回の点火カット回転数を得るようにした。
【００８３】
図１１は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、フリクション学習が実行された後に起動されるルーチンであるものとする。
図１１に示すルーチンでは、先ず、モデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分である差分dlt2の初期値として1000rpmが与えられる（ステップ１００）。
【００８４】
次に、逆モデル演算が開始される（ステップ１０２）。逆モデル演算は、図１０を参照して上述したように、目標停止位置にあるときのクランク角度θを初期値として行われる。逆モデル演算が開始されると、次いで、算出されたモデル演算エンジン回転数が700rpmより大きいか否かが判別される（ステップ１０４）。その結果、モデル演算エンジン回転数が未だ700rpmに達していないと判定された場合には、逆モデル演算により前回算出されたクランク角度が、今回算出されたクランク角度に置き換えられたうえで（ステップ１０６）、繰り返し逆モデル演算が実行される。
【００８５】
一方、上記ステップ１０４において、モデル演算エンジン回転数が700rpmを上回ったと判定された場合には、次いで、前回のモデル演算クランク角度が90、270、450、630（°CA）の何れかよりも大きく、かつ、今回のモデル演算クランク角度がそれらの90、270、450、630（°CA）の何れかよりも小さいか否かが判別される（ステップ１０８）。このような判別処理によれば、モデル演算クランク角度が前回値から今回値に変化する間に、90、270、450、630（°CA）の何れかを通過したかどうかを、つまり、各気筒における点火カット判定実施時点のクランク角度を通過したかどうかを判別することができる。
【００８６】
上記ステップ１０８の判定が成立するまでの間は、上記ステップ１０６においてモデル演算クランク角度が更新されながら逆モデル演算が繰り返し実行される。一方、上記ステップ１０８の判定が成立した場合には、次いで、今回のモデル演算エンジン回転数（＝モデル抽出エンジン回転数）が現在の点火カット回転数より小さいか否かが判別される（ステップ１１０）。
【００８７】
その結果、今回のモデル抽出エンジン回転数＜現在の点火カット回転数が成立すると判定された場合、すなわち、逆モデル演算されるエンジン回転数が未だ現在の点火カット回転数に達していないと認められる場合には、差分dlt1に、今回のモデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分が格納される（ステップ１１２）。尚、差分dlt1は、負の値となる。次いで、今回のモデル演算エンジン回転数が800rpmより大きいか否かが判別される（ステップ１１４）。その結果、モデル演算エンジン回転数が800rpm以下である場合には、上記ステップ１０６においてモデル演算クランク角度が更新されながら逆モデル演算が繰り返し実行される。
【００８８】
一方、上記ステップ１１０において、今回のモデル演算エンジン回転数＜現在の点火カット回転数が不成立であると判定された場合、すなわち、逆モデル演算されるエンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過したと認められる場合には、差分dlt2に、今回のモデル抽出エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分が格納される（ステップ１１６）。尚、差分dlt2は、正の値となる。
【００８９】
次に、図１１に示すルーチンでは、上記ステップ１１４の判定が成立した場合、或いは、上記ステップ１１６において差分dlt2が算出された場合には、次いで、差分dlt1および差分dlt2のそれぞれの絶対値のうちの小さい方の値が、現在の点火カット回転数への補正量edlt_igtcutrefとして選択される（ステップ１１８）。そして、補正量edlt_igtcutrefが現在の点火カット回転数に足し合わされることによって、次回の点火カット回転数が算出される（ステップ１２０）。
【００９０】
逆モデル演算により順次算出されていくモデル演算エンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過する（跨ぐ）場合というのは、上記ステップ１１６を介して本ステップ１１８に進む場合である。これに対し、現在の点火カット回転数が800rpmを若干超えているような場合には、上記ステップ１１６において差分dlt2が算出されないままに本ステップ１１８に進むことがある。本ルーチンでは、上記ステップ１００において差分dlt2に例えば1000rpmという十分に大きな初期値を与えている。このため、現在の点火カット回転数が狙いのアイドル回転数制御範囲の上限値である800rpm強である場合に、点火カット回転数が更に大きな値に補正されるのを回避することができる。
【００９１】
以上説明した図１１に示すルーチンによれば、逆モデル演算により次回の点火カット回転数の候補となるモデル演算エンジン回転数が所定のクランク角度（90°CAなど）において抽出されていく。そして、逆モデル演算されたエンジン回転数が700〜800rpmの間にある場合にのみ、現在の点火カット回転数の補正量である差分dlt1、dlt2が算出されることになる。そして、そのような回転数範囲内において、現在の点火カット回転数に最も近いモデル演算エンジン回転数が次回の点火カット回転数として選ばれるようになる。また、上記ルーチンによれば、現在の点火カット回転数が既に上限値を若干超えている場合には、点火カット回転数が更に大きな値に補正されるのを回避することができる。
【００９２】
このため、本実施形態の手法によれば、算出される補正量edlt_igtcutrefに制限を与えて、点火カット回転数を所望のアイドル回転数制御範囲内の値に収束させることができるので、アイドル状態から内燃機関１０を自動停止させる際に大きくアイドル回転数を上昇させなくて済むようになり、良好な停止フィーリングを確保することができる。これにより、クランク停止位置の制御性と内燃機関１０のドライバビリティ確保とを両立させることができる。
【００９３】
ところで、上述した実施の形態１においては、点火カット回転数の補正を制限する所定の回転数範囲（700〜800rpm）を、アイドル回転数制御範囲として説明しているが、本発明における回転数範囲は、アイドル回転数制御範囲と必ずしも同じでなくてもよく、その近傍の範囲であってもよい。
【００９４】
また、上述した実施の形態１における図１１のルーチンでは、差分dlt2の初期値に大きな値を予め与えておくことにより、現在の点火カット回転数が狙いのアイドル回転数制御範囲の上限値である800rpmを超えるものである場合に、点火カット回転数を低くなる側に補正するための差分dlt1が選択され易くなるようにしている。しかしながら、本発明においては、このような手法に限らず、現在の点火カット回転数が上限値を超えていないものであっても、当該上限値に近傍の値である場合には同様に、点火カット回転数が更に大きな値に補正されるのが回避するために、点火カット回転数が低くなる側に補正を促すような処理を行うようにしてもよい。
【００９５】
尚、上述した実施の形態１においては、エンジンフリクションモデル６４およびミッションフリクションモデル６５が前記第１の発明における「フリクションモデル」に相当している。また、ECU５０が、上記図７に示す手法に従ってフリクション学習を実行することにより前記第１の発明における「フリクション学習手段」が、上記ステップ１０２および１０６の処理を繰り返し実行することにより前記第１の発明における「回転数演算手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「回転数抽出手段」が、上記ステップ１１０〜１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃焼カット回転数決定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「回転数判別手段」が、上記ステップ１１２および１１６の処理を実行することにより前記第２の発明における「差分算出手段」が、それぞれ実現されている。
【００９６】
実施の形態２．
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成および図２に示すエンジンモデル６０の構成を用いて、ECU５０に図１１に示すルーチンに代えて後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００９７】
［実施の形態２の特徴］
上述した実施の形態１においては、逆モデル演算によるモデル演算（抽出）エンジン回転数が現在の点火カット回転数を通過するまでの間、また、通過しない場合にはモデル演算（抽出）エンジン回転数が800rpmに達するまでの間、逆モデル演算を順次繰り返している。このような手法によれば、フリクション学習を反映させつつ、所望のアイドル回転数制御範囲内の値に点火カット回転数を補正することが可能となる。しかしながら、そのような逆モデル演算は、ECU５０の計算負荷が高いものである。本実施形態のシステムは、ECU５０の計算負荷を低減させつつ、フリクション学習がなされた後に、点火カット回転数を所望の燃焼カット回転数範囲内の値に補正することを目的とするものである。
尚、本実施形態においては、上記の「燃焼カット回転数範囲」を、アイドル回転数制御範囲（700〜800rpm）に比して狭い回転数範囲（本実施形態の一例では720〜780rpm）と定義することとする。また、燃焼カット回転数範囲は、内燃機関の仕様に応じて異なるものであり、上記の720〜780rpmといった数値範囲に限定されるものではない。
【００９８】
具体的には、本実施形態では、700rpmより高い回転数でモデル抽出エンジン回転数が取得された場合には、その時点で計算負荷の高い逆モデル演算を終了させることとした。そして、モデル抽出エンジン回転数が所望の燃焼カット回転数範囲内（720〜780rpm）に入った場合には、そのモデル抽出エンジン回転数をそのまま次回の点火カット回転数として使用することとした。また、モデル抽出エンジン回転数が700〜720rpmである場合や780rpm以上である場合には、以下の図１２および図１３の関係を利用する手法（図１４におけるステップ２０６参照）によって、現在の点火カット回転数を補正するようにした。
【００９９】
図１２は、クランク軸１６（各気筒のピストン１２）の目標停止領域を示した図である。クランク停止位置には、エコラン制御の実行時に、内燃機関１０を良好に再始動させるうえで望ましい領域が存在する。図１２中にハッチングを付した目標停止領域は、そのような領域に対応している。より具体的には、ある気筒のピストン停止位置に対応するクランク角度が吸気上死点（0°ATDC）〜90°ATDC弱となる領域１が当該目標停止領域に相当するとともに、等爆の４気筒エンジンである内燃機関１０においては、領域１に対し、クランク角度で720°CAを気筒数４で除した180°CAだけ反転した領域２についても、他の気筒におけるピストン１２の当該目標停止領域に相当する。
【０１００】
図１３は、実クランク停止位置と実点火カット回転数との関係を表した図である。図１３は、実クランク停止位置および実点火カット回転数のデータを、一例として10点プロットしたものである。これらの間には、相関関係があり、図１３に示すように、一本の直線で近似することができる。ここでは、この近似直線の傾きを「dlt_hosei」と称することとする。このような図１３に示す関係によれば、クランク停止位置を所望のクランク角度幅だけずらすために必要な点火カット回転数の補正量を算出することが可能となる。尚、図１３に示す関係は、順モデル演算が実施される際に、実際に点火カットを行った実点火カット回転数とその時の実クランク停止位置との関係をＮ回分（ここでは１０回分）だけECU５０にマップとして保存しておくことにより取得可能である。また、上記の傾きdlt_hoseiはフリクションが変化した場合に変化するため、この傾きdlt_hoseiは、フリクションの学習結果が反映された点火カット回転数を使用した最新のデータに随時更新されるようになっている。
【０１０１】
図１４は、上記の目的を実現するために、本実施の形態２においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１４において、実施の形態１における図１１に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１０２】
図１４に示すルーチンでは、ステップ１０８において、前回のモデル演算クランク角度が90、270、450、630（°CA）の何れかよりも大きく、かつ、今回のモデル演算クランク角度がそれらの90、270、450、630（°CA）の何れかよりも小さいと判定された場合には、直ちに、差分dltに、今回のモデル演算（抽出）エンジン回転数と現在の点火カット回転数との差分が格納される（ステップ２００）。
【０１０３】
次に、今回のモデル抽出エンジン回転数が、720rpmよりも高く、かつ、780rpmより低いか否かが判別される（ステップ２０２）。その結果、720＜モデル抽出エンジン回転数＜780が成立すると判定された場合、つまり、今回算出されたモデル抽出エンジン回転数が狙いの燃焼カット回転数範囲内に入っていることが確認された場合には、今回のモデル抽出エンジン回転数が次回の点火カット回転数とされる（ステップ２０４）。
【０１０４】
一方、上記ステップ２０２において、720＜モデル抽出エンジン回転数＜780が不成立であると判定された場合、つまり、モデル抽出エンジン回転数が700〜720rpmの範囲内であるか、或いは780rpm以上であることが認められた場合には、現在の点火カット回転数への補正量edlt_igtcutrefが次式により算出される。
edlt_igtcutref＝dlt＋dlt_hosei×180  ・・・（１）
尚、上記（１）式における係数dlt_hoseiは、上記のように、ECU５０内にマップとして記憶されている。また、上記（１）式中の係数180は、クランク角度幅を意味している。
【０１０５】
上記（１）式によれば、補正量edlt_igtcutrefが、上記ステップ２００において算出された差分dltに、クランク角度幅180°CA分に対応するエンジン回転数分を足し合わせた値として算出される。より具体的には、補正量edlt_igtcutrefは、モデル抽出エンジン回転数が700〜720rpmである場合には、点火カット回転数が高くなる側にクランク角度で180°CA分ずらした値に補正され、一方、モデル抽出エンジン回転数が780rpm以上である場合には、点火カット回転数が低くなる側にクランク角度で180°CA分ずらした値に補正される。このような手法によれば、逆モデル演算を通じて取得されたモデル抽出エンジン回転数が所望のアイドル回転数制御範囲（700〜800rpm）の上下限値に近い場合に、クランク角度幅180°CA分だけ反転したピストン停止位置が得られるような補正量edlt_igtcutrefを当該モデル抽出エンジン回転数に与えることによって、計算負荷の高い逆モデル演算を継続させる必要なしに、当該モデル抽出エンジン回転数を狙いの燃焼カット回転数範囲内（720〜780rpm）に入るように補正することができる。
【０１０６】
次に、補正量edlt_igtcutrefが現在の点火カット回転数に足し合わされることによって、次回の点火カット回転数が算出される（ステップ１２０）。
【０１０７】
以上説明した図１４に示すルーチンによれば、700rpmより高いエンジン回転数としてモデル抽出エンジン回転数が取得された場合には、以後、計算負荷の高い逆モデル演算を継続させることなく、次回の点火カット回転数が決定される。すなわち、上記ルーチンの処理によれば、逆モデル演算によるモデル抽出エンジン回転数が所望の燃焼カット回転数範囲内（720〜780rpm）に入っている場合には、取得されたモデル抽出エンジン回転数がそのまま次回の点火カット回転数として用いられる。そして、取得されたモデル抽出エンジン回転数が回転数範囲の上下限値に近い場合には、図１３に示す関係に従って、燃焼カット回転範囲内に入るように現在の点火カット回転数が補正される。
【０１０８】
このため、本実施形態のシステムによれば、ECU５０の計算負荷を低減させつつ、フリクション学習がなされた後に、点火カット回転数を所望の燃焼カット回転数範囲内の値に収束させることができる。これにより、ECU５０の稼動率の低いエンジン自動停止中に限らず、エコラン制御による点火カット開始前においても、逆モデル演算を実施して、フリクション学習結果を反映させた新しい点火カット回転数の算出を容易に行えるようにすることができる。
【０１０９】
ところで、上述した実施の形態２においては、逆モデル演算を通じて取得されたモデル抽出エンジン回転数が所望のアイドル回転数制御範囲（700〜800rpm）の上下限値に近い場合に、クランク角度幅180°CA分だけ反転したピストン停止位置が得られるような補正量edlt_igtcutrefを当該モデル抽出エンジン回転数に与えるようにしている。しかしながら、本発明において、実クランク角度と実燃焼カット回転数との関係に基づいて、抽出エンジン回転数が燃焼カット回転数範囲内の値となるように補正量を算出するために用いるクランク角度幅は、ある１つの気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度を、他の気筒が備えるピストンの目標停止領域に対応するクランク角度に変更するために必要な変化量であればよく、内燃機関１０の場合には180°CAに限らず、180の倍数であってもよい。また、本発明の対象となる内燃機関は４気筒エンジンに限られるものではない。従って、例えば、等爆の多気筒型内燃機関である場合には、そのような補正量の算出に用いるクランク角度幅は、720°CAを内燃機関の気筒数で除して得られる値の倍数としてもよい。
【０１１０】
尚、上述した実施の形態２においては、エンジンフリクションモデル６４およびミッションフリクションモデル６５が前記第４の発明における「フリクションモデル」に相当している。また、ECU５０が、上記図７に示す手法に従ってフリクション学習を実行することにより前記第４の発明における「フリクション学習手段」が、上記ステップ１０２および１０６の処理を繰り返し実行することにより前記第４の発明における「回転数演算手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第４の発明における「回転数抽出手段」が、上記ステップ２０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「回転数判別手段」が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第４の発明における「補正量算出手段」が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第４の発明における「燃焼カット回転数決定手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関の停止位置制御装置が適用された内燃機関の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すECUが備えるエンジンモデルの構成を示すブロック図である。
【図３】クランク軸周りの各要素に付す記号を示す図である。
【図４】図２に示すエンジンフリクションモデルがエンジンフリクショントルクTRQf_ENを取得するために備えているエンジンフリクションマップの一例を示す図である。
【図５】図２に示すミッションフリクションモデルがミッションフリクショントルクTRQf_MIを取得するために備えるミッションフリクションマップの一例を示す図である。
【図６】筒内圧力Pの履歴取得の変形例の手法を説明するための図である。
【図７】フリクション学習の手法を説明するための図である。
【図８】内燃機関の自動停止時に、点火をカットした時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離（クランク角度）と、フリクションの変化代（増加代）との関係を表した図である。
【図９】内燃機関の自動停止時に、点火をカットした時点からクランク軸が完全に停止するまでの距離（クランク角度）と、点火カット回転数との関係を表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態１において点火カット回転数の決定に用いる特徴的な手法を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１２】クランク軸（各気筒のピストン）の目標停止領域を示した図である。
【図１３】実クランク停止位置と実点火カット回転数との関係を表した図である。
【図１４】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  コンロッド
１６  クランク軸
２４  スロットルバルブ
２６  スロットルポジションセンサ
４０  クランク角センサ
４２  カム角センサ
５０  ECU(Electronic Control Unit)
５２  空燃比センサ
５４  水温センサ
５６  クラッチスイッチ
６０  エンジンモデル
６２  クランク軸周りの運動方程式演算部
６４  エンジンフリクションモデル
６５  ミッションフリクションモデル
６６  吸気圧力推定モデル
６８  筒内圧推定モデル
７０  燃焼波形算出部
７２  大気圧補正項算出部
７４  大気温補正項算出部
７６  PIDコントローラ
dQ/dθ  熱発生率
dθ/dt  クランク角回転速度
【図１】
2008088938.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008088938.tif 000023
【図８】
2008088938.tif 000024
【図９】
2008088938.tif 000025
【図１０】
2008088938.tif 000026
【図１１】
2008088938.tif 000027
【図１２】
2008088938.tif 000028
【図１３】
2008088938.tif 000029
【図１４】
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