(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、環境変化の影響を適切に考慮して、クランク停止位置制御の精度を良好に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含むエンジンモデル６０を備える。クランク停止位置への大気圧の影響を学習する大気圧学習手段を備える。暖機が完了したと判定された場合に、フリクション学習を実行し、当該フリクション学習が完了したと判定された後に大気圧学習を実行する。【選択図】図２
2008088942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記フリクションおよび大気圧を含む所定のパラメータに基づいて、クランク停止位置の推定値を取得するクランク位置推定手段と、
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、
クランク停止位置への大気圧の影響を学習する大気圧学習手段と、
車両システムの暖機が完了したか否かを判定する暖機判定手段と、
前記暖機が完了したと判定された場合に、前記フリクションモデルの学習を実行し、当該フリクションモデルの学習が完了したと判定された後に大気圧の前記学習を実行する学習順序設定手段と、
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】
車両システムの起動および停止を判別するシステム状態判別手段を更に備え、
車両システムが停止したと判定された場合には、前記フリクションモデルの学習履歴を破棄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】
前記内燃機関の停止位置制御装置は、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ものであって、
車両システムが暖機過程中であると判定された場合には、燃焼カット回転数の更新を禁止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】
大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段を更に備え、
前記フリクション学習手段は、大気圧変化が比較的小さいと判定された場合に、前記学習を実行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の停止位置制御装置。
【請求項５】
前記フリクション学習手段は、前記フリクションモデルの学習頻度が所定値を超えた場合に、学習値の更新を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の停止位置制御装置。
【請求項６】
クランク停止位置の変化代を取得する停止位置変化取得手段と、
クランク停止位置の前記変化代が所定値を超える場合には、クランク停止位置が目標とする停止位置となるように、燃焼カット回転数を補正する燃焼カット回転数補正手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の停止位置制御装置。
【請求項７】
車両システムが組み立てられた後のシステム運転履歴を取得する運転履歴取得手段を更に備え、
前記フリクション学習手段は、前記システム運転履歴が所定の判断基準より長くなるまでは前記フリクションモデルの前記学習を禁止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８】
内燃機関と変速機との間に配置されるクラッチの係合状態を判別するクラッチ係合状態判別手段と、
クランク停止位置の変化代を取得する停止位置変化取得手段とを更に備え、
前記暖機判定手段は、クランク停止位置の前記変化代に基づいて暖気が完了したか否かを判定するものであって、
当該暖機判定手段が暖機判定時に用いるクランク停止位置の前記変化代の判定基準値を、前記クラッチの係合状態に応じて異なる値とした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。
【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
【特許文献２】特開２００５−１６５０５号公報
【特許文献３】特開平２−３０５３４２号公報
【特許文献４】特開昭５８−１８５３５号公報
【特許文献５】特開２００６−１０４９５５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主な要因としては、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。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な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】
また、クランク停止位置は、大気圧の変化（環境変化）によって大きな影響を受ける。従って、そのような大気圧の影響が適切に考慮されていないと、上記のフリクション学習精度が悪化するおそれがある。
【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、環境変化の影響を適切に考慮して、クランク停止位置制御の精度を良好に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、
前記フリクションおよび大気圧を含む所定のパラメータに基づいて、クランク停止位置の推定値を取得するクランク位置推定手段と、
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、
クランク停止位置への大気圧の影響を学習する大気圧学習手段と、
車両システムの暖機が完了したか否かを判定する暖機判定手段と、
前記暖機が完了したと判定された場合に、前記フリクションモデルの学習を実行し、当該フリクションモデルの学習が完了したと判定された後に大気圧の前記学習を実行する学習順序設定手段と、
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、車両システムの起動および停止を判別するシステム状態判別手段を更に備え、
車両システムが停止したと判定された場合には、前記フリクションモデルの学習履歴を破棄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、前記内燃機関の停止位置制御装置は、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ものであって、
車両システムが暖機過程中であると判定された場合には、燃焼カット回転数の更新を禁止することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段を更に備え、
前記フリクション学習手段は、大気圧変化が比較的小さいと判定された場合に、前記学習を実行することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記フリクション学習手段は、前記フリクションモデルの学習頻度が所定値を超えた場合に、学習値の更新を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、クランク停止位置の変化代を取得する停止位置変化取得手段と、
クランク停止位置の前記変化代が所定値を超える場合には、クランク停止位置が目標とする停止位置となるように、燃焼カット回転数を補正する燃焼カット回転数補正手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第１の発明において、車両システムが組み立てられた後のシステム運転履歴を取得する運転履歴取得手段を更に備え、
前記フリクション学習手段は、前記システム運転履歴が所定の判断基準より長くなるまでは前記フリクションモデルの前記学習を禁止することを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第１の発明において、内燃機関と変速機との間に配置されるクラッチの係合状態を判別するクラッチ係合状態判別手段と、
クランク停止位置の変化代を取得する停止位置変化取得手段とを更に備え、
前記暖機判定手段は、クランク停止位置の前記変化代に基づいて暖気が完了したか否かを判定するものであって、
当該暖機判定手段が暖機判定時に用いるクランク停止位置の前記変化代の判定基準値を、前記クラッチの係合状態に応じて異なる値としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、環境変化（大気圧変化）があっても、停止位置制御の精度に影響を与える主たる要因についての学習精度を良好に確保することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、車両システムの停止期間中に、例えばオイル交換がなされるといったフリクション変化要因が生じる場合であっても、そのようなフリクション変化がフリクション学習の精度に影響を与えるのを回避することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、クランク停止位置が安定しない暖機過程中に、意図しない燃焼カット回転数に補正されるのを回避して、クランク停止位置の制御性を確保することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、大気圧変化に対するフリクションの学習精度を高度に確保することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、所定の頻度でなされた学習値を反映させることができるので、再学習頻度を低下させることができ、良好な学習精度を確保することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、一例として、フリクション学習が完了しており、かつ、大気圧が安定している状況下であるにも関わらず、クランク停止位置に大きなずれが認められるような場合において、目標とするクランク停止位置を微調整することができ、これにより、クランク停止位置制御の精度を確保することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、車両システムの運転履歴が短く、大きなフリクション変化が存在すると想定される状況下では、フリクション学習が禁止されるので、その間にフリクションの影響が誤学習されるのを防止することができる。
【００２２】
第８の発明によれば、クラッチの係合状態に応じて、精度の良い暖機判定を実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。更に、ECU５０には、大気圧を検出するための大気圧センサ５７、内燃機関１０が搭載された車両システムの起動およびその停止を行うためのイグニッションスイッチ（IGスイッチ）５８や車両の走行距離を検知するためのトリップメータ５９が接続されている。ECU５０は、このようなIGスイッチ５８のON、OFF信号を判別することにより、車両システムの起動状態を把握することができる。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。
【００２８】
［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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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】
2008088942.tif 000003
【００３３】
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。
【００３４】
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】
2008088942.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。
【００３５】
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】
2008088942.tif 000005
【００３６】
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。
【００３７】
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】
2008088942.tif 000006
【００３８】
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。
【００３９】
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】
2008088942.tif 000007
【００４０】
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。
【００４１】
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】
2008088942.tif 000008
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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)の増大に従って増加する。
【００４６】
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。
【００４７】
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】
2008088942.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。
【００４８】
（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。
【００４９】
（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。
【００５０】
（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】
2008088942.tif 000010
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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】
2008088942.tif 000011
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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】
2008088942.tif 000012
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【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（１１）式および（１２）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（１１）式が得られる。
【数１１】
2008088942.tif 000013
【００６６】
そして、上記（１１）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（１１）式にステップ数k＝1を代入すると、次の（１２ａ）式のように表すことができる。
【数１２】
2008088942.tif 000014
【００６７】
上記（１２ａ）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（１２ｂ）式のように表すことができる。そして、その（１２ｂ）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（１２ｃ）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（１２ｃ）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（１２ｄ）式のように算出することができる。
【００６８】
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。
【００６９】
［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主な要因としては、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
［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、以下の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。
【００７５】
図８は、本実施形態のシステムにおいて用いられる燃焼カット回転数の算出手法を説明するためのブロック図である。本実施形態では、図８に示すように、エンジンモデル６０の逆モデル演算により点火カット回転数を算出するようにしている。逆モデル演算とは、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という演算手法である。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）および初期エンジン回転数（＝０回転）を初期値として入力し、当該エンジンモデル６０を逆モデル演算することにより、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の点火カット回転数（順モデル演算の場合の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点火カット回転数を取得することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、エンジンモデル６０により算出されるクランク停止位置の推定値と実クランク停止位置との停止位置誤差の大きさに応じて、逆モデル演算により算出される点火カット回転数を補正するようにしている。より具体的には、図８に示すように、停止位置誤差に基づきPI制御により算出される補正量を、逆モデル演算による点火カット回転数に反映させることによって、新しい目標点火カット回転数が取得される。
【００７７】
［大気圧学習について］
図９は、本実施形態におけるエンジンモデル６０を利用した大気圧学習手法を説明するためのブロック図である。尚、図９においては、図２に示すエンジンモデル６０の構成のうち、大気圧学習手法を説明するために必要な一部を抜き出して簡略的に表している。
エコラン制御による内燃機関１０の自動停止時には、図９に示すように、クランク軸周りの運動方程式演算部６２によって、フリクションマップ（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）の学習結果を反映させたクランク角度の推定値が算出される。そして、これらの推定値と、実クランク角度との誤差（モデルと実測との停止位置誤差）が算出される。
【００７８】
本実施形態では、上記の停止位置誤差に基づき、PI制御によって大気圧補正係数を修正するようにした。この大気圧補正係数は、吸気圧力や筒内圧力の推定に用いられる大気圧を補正するための係数である。
【００７９】
［本実施形態の特徴部分］
図１０は、クランク停止位置のずれ量と大気圧（標高）との関係を示した図である。上述した本実施形態のシステムによれば、クランク停止位置の実測値とそのモデル推定値との差に応じてフリクション学習が適宜実行されることになるので、ある一定環境条件下においては、クランク停止位置制御の精度を確保することができる。しかしながら、クランク停止位置は、フリクションの変化以外にも、大気圧の変化によって大きな影響を受ける。より具体的には、図１０に示すように、大気圧の変化代（標高の変化代）が大きいほど、クランク停止位置のずれ量が大きくなる。その理由は、大気圧が変化すると、内燃機関１０のポンプロスが変化するためである。従って、そのような大気圧変化（環境変化）の影響が適切に考慮されていないと、フリクションの誤学習を招き、その学習精度が悪化するおそれがある。
【００８０】
そこで、本実施形態では、フリクションの影響と大気圧の影響を学習するタイミングを分離するようにした。より具体的には、内燃機関１０および変速機の暖機が完了した後に、先ず、フリクション学習を行うようにし、次いで、大気圧学習を行うようにした。
【００８１】
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。図１１に示すルーチンでは、先ず、IGスイッチ５８がONになっているか否かが判別される（ステップ１００）。その結果、IGスイッチ５８がONになっている場合には、ECU５０が記憶している最新の点火カット回転数が取得される（ステップ１０２）。
【００８２】
１．完全暖機完了判定
次に、車両システムの完全暖機（エンジン冷却水温度、エンジン油温度、およびミッション油温度が安定している）が完了したか否かが判別される（ステップ１０４）。本ステップ１０４では、完全暖機が完了しているか否かは、上記エンジン冷却水温度、エンジン油温度等を検出するための各センサが備えられているシステムであれば、それらのセンサ出力に基づく温度変化が基準範囲内に収まっているかどうかに基づいて判別することができる。このような手法に対し、本ステップ１０４および後述するステップ１０６〜１１２においては、それらのセンサに頼らない完全暖機判別手法が用いられる。
【００８３】
具体的には、先ず、本ステップ１０４では、IGスイッチ５８がONとされた後の積算エンジン回転数、積算吸入空気量、走行距離、および走行距離をそれぞれの基準値と比較して、完全暖気が完了しているか否かを判別する。また、それらの情報に基づいて完全暖機が完了していないと判定された場合には、ステップ１０６〜１１２の処理に従って完全暖気が完了しているか否かを判別する。
【００８４】
図１２は、車両システム起動後のクランク停止位置の変化を、エンジン油温度およびミッション（MT）油温度の変化との関係で表した図であり、横軸は内燃機関１０の自動停止の試験回数である。図１２に示すように、IGスイッチ５８がONとされた後は、ミッション油温度は、エンジン油温度に比して緩やかに上昇していき、両者の温度はその後安定する。そのような暖機過程においては、それらの油温の影響を受けて、フリクションが大きく変化する。その結果、図１２に示すように、クランク停止位置の変化量も暖機の進行とともに変化し、暖気が完了した後においては、クランク停止位置は、所定のばらつき範囲内で安定する。以後のステップ１０６〜１１２の処理では、そのような暖機過程におけるクランク停止位置の変化の特性を利用して完全暖機判定を行う。
【００８５】
すなわち、先ず、内燃機関１０が自動停止したか否かが判別される（ステップ１０６）。上記ステップ１０６において、内燃機関１０が自動停止していないと判定された場合には、再び上記ステップ１００の処理が実行され、一方、内燃機関１０が自動停止したと判定された場合には、次いで、クラッチスイッチ５６のクラッチ信号がONであるか否かが判別される（ステップ１０８）。
【００８６】
上記ステップ１０８において、クラッチ信号がONであると判定された場合には、実クランク停止位置の前回値と今回値との変化量であるΔ停止位置が、クラッチが非係合状態であるときに用いる所定の基準値１ONより小さいか否かが判別される（ステップ１１０）。一方、クラッチ信号がOFFであると判定された場合には、Δ停止位置が、クラッチが係合状態であるときに用いる所定の基準値１OFFより小さいか否かが判別される（ステップ１１２）。内燃機関１０の自動停止時にクラッチが係合されているか否かによって、変速機内のフリクションの影響を受けるか否かが変わる。より具体的には、クラッチが非係合状態であれば、クランク停止位置はミッション油温の影響は受けずに、エンジン油温のみの影響を受ける。そこで、上記ステップ１１０および１１２では、クラッチの係合状態に応じて、判定のための基準値を異ならせている。
【００８７】
上記ステップ１１０または１１２の判定が不成立である場合、すなわち、大きなクランク停止位置の変化が認められる場合には、未だ暖機過程にあると判断され、この場合には、再び上記ステップ１００の処理に戻る。一方、上記ステップ１１０または１１２の判定が成立する場合、すなわち、クランク停止位置の変化量が小さくなったと認められた場合には、上記ステップ１０４の手法による暖機判定が不成立である場合であっても、クランク停止位置の変化が安定していることを理由に、完全暖機が完了していると判断することができる。そこで、この場合には、次のステップ１１４に処理が進められる。
【００８８】
２．フリクション学習
図１１に示すルーチンでは、次に、大気圧センサ５７の出力に基づいて、大気圧が取得される（ステップ１１４）。次いで、フリクション学習（メカμ学習）が完了しているか否か、より具体的には、μ学習完了フラグがONとなっているか否かが判別される（ステップ１１６）。
【００８９】
上記ステップ１１６においてフリクション学習が完了していると判定された場合には、内燃機関１０が自動停止したか否かが判別される（ステップ１１８）。その結果、内燃機関１０が自動停止したと判定された場合には、フリクション学習が図７を参照して説明した上記手法を用いて実行される（ステップ１２０）。このように、本ルーチンでは、完全暖機が完了した後に初めてフリクション学習が開始される。尚、フリクション学習は、既述したように、クラッチの係合状態に応じたフリクションモデルが用いられた状態で行われる。
【００９０】
次に、上記ステップ１１４において取得された今回の大気圧と、前回の自動停止時の大気圧との気圧変化ΔＰが所定のＰ基準値１より小さいか否かが判別される（ステップ１２２）。その結果、ΔＰ＜Ｐ基準値１が成立する場合、すなわち、大気圧が安定した状態であると認められる場合には、フリクション学習回数を数えるカウンター値がカウントアップされる（ステップ１２４）。一方、ΔＰ＜Ｐ基準値１が不成立である場合には、大気圧が安定していない状況下でなされたフリクション学習であるため、この場合には、フリクション学習回数がカウントアップされない。
【００９１】
上記ステップ１２４においてフリクション学習回数がカウントアップされた場合には、次いで、当該フリクション学習回数（カウントアップ回数CU）がＮ回より多いか否かが判別される（ステップ１２６）。その結果、CU＞Ｎ回が成立する場合には、それまでのＮ回分のフリクション学習結果に基づいて、フリクション学習が更新（記憶）される（ステップ１２８）。より具体的には、上記図４、５に示すフリクションマップが上記の学習結果に基づいて更新される。
【００９２】
上記のように、フリクション学習が更新された場合には、フリクション学習完了フラグがONにセットされる（ステップ１３０）。次いで、最新のフリクション学習が反映された点火カット回転数が逆モデル演算を利用して算出される（ステップ１３２）。
【００９３】
３．大気圧学習
図１１に示すルーチンでは、次に、内燃機関１０が自動停止したか否かが判別される（ステップ１３４）。その結果、内燃機関１０が自動停止したと判定された場合には、上記ステップ１１４において取得された今回の大気圧と、前回の自動停止時の大気圧との気圧変化ΔＰが取得される（ステップ１３６）。
【００９４】
次に、気圧変化ΔＰが所定のＰ基準値２より大きいか否かが判別される（ステップ１３８）。その結果、ΔＰ＞Ｐ基準値２が成立すると判定された場合、すなわち、Ｐ基準値２より大きな大気圧変化が認められる場合には、大気圧変化がクランク停止位置の推定に与える影響が学習され、その学習値が更新される（ステップ１４０）。本ステップ１４０における大気圧学習は、図９を参照して説明した上記手法に基づいて実行される。
【００９５】
４．点火カット回転数の補正およびフリクション学習の有効性判断
一方、上記ステップ１３８において、ΔＰ＞基準値Ｐ２が不成立であると判定された場合、すなわち、大気圧が安定した状態であると判定された場合には、次いで、最新のΔ停止位置が所定の基準値２より小さいか否かが判別される（ステップ１４２）。より具体的には、本ステップ１４２の処理は、クラッチの係合状態に応じて、Δ停止位置が異なる基準値（２ONまたは２OFF）と比較されることになるが、そのような処理の流れは、上記ステップ１０８〜１１２と同様であるため、ここでは、フローチャートの記載およびその説明を簡略することとする。
【００９６】
上記ステップ１４２において、Δ停止位置＜基準値２が成立すると判定された場合には、フリクション学習が完了しており、かつ、大気圧が安定している状況下で、クランク停止位置のずれ量が小さいと判断できるため、以後、今回の処理サイクルが速やかに終了される。
【００９７】
一方、上記ステップ１４２において、Δ停止位置＜基準値２が不成立であると判定された場合、すなわち、フリクション学習が完了しており、かつ、大気圧が安定している状況下であるにも関わらず、クランク停止位置に基準値２を超えるようなずれが認められる場合には、次いで、点火カット回転数の調整項が更新される（ステップ１４４）。ここでいう調整項とは、図８に示すPI制御のフィードバックゲインのことであり、より具体的には、本ステップ１４４では、クランク停止位置のずれがなくなるように、目標とするクランク停止位置の制御中心が当該フィードバックゲインの微調整により修正される。
【００９８】
次に、上記調整項が基準値FBより大きいか否かが判別される（ステップ１４６）。具体的には、本ステップ１４６では、点火カット回転数の補正が微調整の範囲のものであるかどうかが判別される。その結果、調整項＞基準値FBが成立すると判定された場合、すなわち、フリクション学習が完了しており、かつ、大気圧が安定している状況下において、クランク停止位置のずれをなくすために、微調整の範囲を越えて点火カット回転数を大きく変更する必要が認められる場合には、今回行われたフリクション学習が有効でなかったものと判断され、最新のフリクション学習履歴が破棄される（ステップ１４８）。より具体的には、フリクションマップの値が１回前のフリクション学習の更新値にまで戻される。
【００９９】
５．IGスイッチのON/OFF時の処理
また、図１１に示すルーチンでは、上記ステップ１００において、IGスイッチ５８がONになっていないと判定された場合、つまり、IGスイッチ５８をONからOFFとする操作があったことが認められた場合には、最新のフリクション学習履歴が破棄される（ステップ１５０）。より具体的には、この場合にも、フリクションマップの値が１回前のフリクション学習の更新値にまで戻される。
【０１００】
以上説明した図１１に示すルーチンによれば、完全暖機が完了した後に、フリクション学習がなされ、その後、大気圧がクランク停止位置に与える影響が学習される。このような順番でクランク停止位置に影響を与える主たる要因を学習することにより、先ず、暖機過程におけるエンジン油温およびミッション油温の変化に起因するフリクション変化が誤学習されてしまうのを回避することができる。そして、完全暖機の完了後に大気圧の安定している状況下でのみフリクション学習値が更新されることによっても、フリクションの誤学習を回避することができる。また、その後、フリクションの影響が学習された後に、大気圧の影響について学習がなされることにより、フリクションの影響と大気圧の影響とを混在させることなく、別個に学習することができる。以上のように、上記の順番での学習によれば、環境変化（大気圧変化）があっても、停止位置制御の精度に影響を与える主たる要因についての学習精度を良好に確保することができる。
【０１０１】
また、上記ルーチンによれば、IGスイッチ５８をONからOFFとする操作があったことが認められた場合には、最新のフリクション学習履歴が破棄される。このような処理によれば、フリクション学習値の更新がなされるのを、上記Ｎ回のフリクション学習がすべて１トリップ（IGスイッチ５８がONにされてからその後にOFFとされるまでの車両走行期間）内で行われる場合のみに制限することができる。これにより、IGスイッチ５８のOFF期間中に、例えばオイル交換がなされるといったフリクション変化要因が生じる場合であっても、そのようなフリクション変化がフリクション学習の精度に影響を与えるのを回避することができる。
【０１０２】
また、上記ルーチンによれば、完全暖機が完了するまでは、ECU５０が記憶している最新の点火カット回転数が内燃機関１０の自動停止時に用いられることとなり、そのような暖機過程中には、停止位置誤差に基づく点火カット回転数の補正（更新）が禁止される。このような処理によれば、クランク停止位置が安定しない暖機過程中に、意図しない点火カット回転数に補正されるのを回避して、クランク停止位置の制御性を確保することができる。
【０１０３】
また、上記ルーチンによれば、気圧変化ΔＰが比較的小さい状況下でのみ、つまり、極力大気圧変化の影響を受けない状況下でのみ、フリクション学習が実行される。このような処理によれば、大気圧変化に対するフリクションの学習精度を高度に確保することができる。
【０１０４】
また、上記ルーチンによれば、フリクション学習回数がＮ回に達した場合にのみ、つまり、学習頻度が所定値を超えた場合にのみ、学習値の更新（学習完了判定）が行われる。このような処理によれば、所定のＮ回に及んでなされた学習値をフリクションマップに反映させることができるので、再学習頻度を低下させることができ、良好な学習精度を確保することができる。
【０１０５】
また、上記ルーチンによれば、フリクション学習が完了しており、かつ、大気圧が安定している状況下であるにも関わらず、クランク停止位置に基準値２を超えるようなずれが認められる場合には、目標とするクランク停止位置が得られるように、フィードバックゲインの微調整という形で点火カット回転数の補正が実行される。このような処理によれば、目標とするクランク停止位置を微調整することができ、これにより、クランク停止位置制御の精度を確保することができる。
【０１０６】
また、上記ルーチンによれば、クラッチの係合状態に応じて、暖機過程中のクランク停止位置のずれ量を評価するための基準値１が変更される。このような処理によれば、クラッチの係合状態に応じて、精度の良い暖機判定を実施することが可能となる。
【０１０７】
ところで、上述した実施の形態１においては、大気圧センサ５７を備えるようにしているが、そのような大気圧センサ５７を用いずに数値演算によって大気圧を取得する手法として、例えば以下のような手法が考えられる。すなわち、数値演算により筒内に供給される空気量と燃料量を算出し、これらに基づき、空燃比の推定値を算出する。そして、この推定値と空燃比センサによる空燃比の実測値との誤差を大気圧のずれ分として、標準大気圧に対する大気圧補正係数を算出するという手法である。
【０１０８】
上記のような数値演算によって取得された大気圧は、大気圧センサ５７により検出される大気圧に比しては精度が劣るものとなる。大気圧センサ５７を備えずに、例えば上記のような手法で大気圧を取得するようにしているシステムの場合には、以下の図１３に示すルーチンの処理を実行させるようにしてもよい。図１３に示すルーチンは、上記ステップ１４８の処理がステップ１５２に置き換えられている点を除き、上述した図１１に示すルーチンと同様であるため、ここでは、当該相違部分についてのみ説明する。
【０１０９】
すなわち、図１３に示すルーチンでは、上記ステップ１４６において、調整項＞基準値FBが成立すると判定された場合、すなわち、フリクション学習が完了しており、かつ、大気圧が安定している状況下においてクランク停止位置に基準値２を超えるようなずれが認められる場合であって、そのようなクランク停止位置のずれをなくすために、微調整の範囲を越えて点火カット回転数を大きく変更する必要が認められる場合には、フリクション学習履歴の破棄がなされずに、大気圧学習値のみが破棄される（ステップ１５２）。
【０１１０】
つまり、上記のような修理によれば、所定のＮ回に及んでなされた学習値に基づくフリクション学習値の方が、大気圧センサ５７に比して精度の低い手法で取得された大気圧に基づく大気圧学習値よりも重視される。このため、大気圧センサ５７を備えないシステムにおいて、学習精度の低下を良好に抑えることができる。
【０１１１】
また、上述した実施の形態１においては、実クランク停止位置の前回値と今回値との変化量であるΔ停止位置に基づいて、内燃機関１０が自動停止する際のクランク停止位置の変化代を取得するようにしている。しかしながら、本発明におけるクランク停止位置の変化代は、このような手法に限らず、例えば、エンジンモデル６０により算出されるクランク停止位置のモデル推定値と実クランク停止位置との差（停止位置誤差）に基づいて算出されるものであってもよい。
【０１１２】
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、エンジンモデル６０の順モデル演算によりクランク停止位置の推定値を算出することにより前記第３の発明における「クランク位置推定手段」が、上記ステップ１１４〜１３２の処理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１３４〜１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「大気圧学習手段」が、上記ステップ１０４〜１１２の処理を実行することにより前記第１の発明における「暖機判定手段」が、図１１に示すルーチンの手順に従って各ステップの処理を実行することにより前記第１の発明における「学習順序設定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第２の発明における「システム状態判別手段」が実現されている。
また、ECU５０が上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第４の発明における「大気圧情報取得手段」が実現されている。
また、ECU５０が、上記ステップ１４２の処理を実行することにより前記第６または第８の発明における「停止位置変化取得手段」が、上記ステップ１４４の処理を実行することにより前記第６の発明における「燃焼カット回転数補正手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU５０が上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第８の発明における「クラッチ係合状態判別手段」が実現されている。
【０１１３】
実施の形態２．
次に、図１４および図１５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１５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。
【０１１４】
［実施の形態２の特徴］
図１４は、フリクショントルクと工場出荷当初の新品の内燃機関の擦り合わせ時間との関係を表した図である。図１４に示す試験データによれば、工場出荷当初の段階、すなわち、内燃機関が組み立てられた後の擦り合わせ時間が短い初期段階では、その後に内燃機関内部の摺動部が馴染むまでは、フリクションが大幅に変化することが判る。本実施形態では、そのような内燃機関の組立て後の擦り合わせ時間が短い期間、言い換えれば、内燃機関の運転履歴が所定の判断基準より長くなるまでは、フリクションの誤学習を防止すべく、フリクション学習を禁止するようにした。
【０１１５】
図１５は、上記の機能を実現するために、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。図１５に示すルーチンでは、先ず、IGスイッチ５８がONになっているか否かが判別され（ステップ２００）、その結果、IGスイッチ５８がONになっている場合には、内燃機関１０が自動停止したか否かが判別される（ステップ２０２）。
【０１１６】
上記ステップ２０２において、内燃機関１０が自動停止したと判定された場合には、１回前の自動停止時点からの経過時間が取得され（ステップ２０４）。次いで、今回の内燃機関１０の自動停止時の実クランク停止位置が取得される（ステップ２０６）。
【０１１７】
次に、前回の自動停止時点から所定時間αが経過しているか否かが判別される（ステップ２０８）。内燃機関１０が新品であり、一定の使用期間を超えるまでの間は、上記図１４に示すように、フリクション変化が大きい。このような段階において、実クランク停止位置の前回値と今回値とのずれ量であるΔ停止位置を比較する際、比較的短時間で連続的に自動停止が行われた場合には、Δ停止位置が小さな値となる。つまり、Δ停止位置の算出の際の時間間隔を適切に設定していなければ、Δ停止位置の値に応じて、内燃機関１０の使用期間が浅いかどうかを正確に評価することができなくなる。そこで、本ルーチンでは、本ステップ２０８の処理によって、Δ停止位置が算出された際の時間間隔を把握するようにしている。
【０１１８】
上記ステップ２０８において、所定時間αの経過が認められた場合には、次いで、実クランク停止位置の前回値と今回値との変化量であるΔ停止位置が、所定の基準値３より小さいか否かが判別される（ステップ２１０）。尚、より具体的には、本ステップ２１０の処理は、上記図１１に示すルーチンの処理と同様に、クラッチの係合状態に応じて、Δ停止位置が異なる基準値（３ONまたは３OFF）と比較される。
【０１１９】
上記ステップ２１０において、Δ停止位置＜基準値３が成立すると判定された場合、すなわち、所定時間αが経過している中でのΔ停止位置が基準値３より小さくなったと認められた場合には、フリクション変化の大きい新品期間が経過したものと判断される。そして、この場合には、フリクション学習の実行が許可される（ステップ２１２）。
【０１２０】
また、図１５に示すルーチンでは、上記ステップ２０２において、内燃機関１０が自動停止していないと判定された場合には、次いで、工場から出荷された時点から現在までの経過時間が取得される（ステップ２１４）。次いで、当該経過時間が所定時間βより長いか否かが判別される（ステップ２１６）。所定時間βは、内燃機関１０の新品時の大幅なフリクション変化が収まったことを判別できるような時間に設定されている。次いで、上記ステップ２１６において、上記経過時間＞所定時間βが成立すると判定された場合には、フリクション学習の実行が許可（フリクション学習許可フラグON）される（ステップ２１２）。
【０１２１】
以上説明した図１５に示すルーチンによれば、内燃機関１０の自動停止が行われた場合には、内燃機関１０が新品状態である場合の大きなフリクション変化の特性に着目して、内燃機関１０の出荷初期の運転履歴を正確に判断して、フリクション学習実行を許可するタイミングを適切に定めることができる。また、内燃機関１０の自動停止が行われないような場合についても、工場出荷時点からの経過時間に基づいて、内燃機関１０の出荷初期の運転履歴を正確に判断して、フリクション学習実行を許可するタイミングを適切に定めることができる。以上のように、本実施形態の手法によれば、内燃機関１０の運転履歴が短く、出荷初期の大きなフリクション変化が存在すると想定される状況下では、フリクション学習が禁止されるので、その間にフリクションの影響が誤学習されるのを防止することができる。
【０１２２】
ところで、上述した実施の形態２においては、内燃機関の運転履歴が所定の判断基準より長くなるまではフリクション学習を禁止するという構成が説明されている。このような構成は、以下の図１６に示すように、上述した実施の形態１の構成と組み合わせるようにしてもよい。
【０１２３】
図１６に示すルーチンは、基本的に上記図１１に示すルーチンと図１５に示すルーチンとを組み合わせたものである。図１６に示すルーチンでは、IGスイッチ５８がONになっている場合には（ステップ１００）、先ず、完全暖機完了判定（ステップ１０４〜１１２）が実行され、次いで、フリクション学習許可フラグがONになっているか否かが判別される（ステップ２１８）。
【０１２４】
上記ステップ２１８において、フリクション学習許可フラグがONになっていない場合には、内燃機関１０の使用期間の浅い新品状態であると判断され、次いで、フリクション学習を許可してもよいかどうかを判定するため、上記図１５に示すルーチンのステップ２０２〜２１６の処理が実行される。
【０１２５】
上記ステップ２１８において、フリクション学習許可フラグがONになっている場合には、フリクション学習（ステップ１１４〜１３２）が実行される。次いで、大気圧学習（ステップ１３４〜１４０）、或いは、点火カット回転数の補正およびフリクション学習の有効性判断（ステップ１４２〜１４８）が実行される。
また、IGスイッチ５８をONからOFFとする操作があったことが認められた場合には（ステップ１００）、上記図１１に示すルーチンの場合と同様に、最新のフリクション学習履歴が破棄される（ステップ１５０）。
【０１２６】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU５０が上記ステップ２０４〜２１０の一連の処理、或いは上記ステップ２１４および２１６の処理を実行することにより前記第７の発明における「運転履歴取得手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【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】本発明の実施の形態１のシステムにおいて用いられる燃焼カット回転数の算出手法を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態１におけるエンジンモデル６０を利用した大気圧学習手法を説明するためのブロック図である。
【図１０】クランク停止位置のずれ量と大気圧（標高）との関係を示した図である。
【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】車両システム起動後のクランク停止位置の変化を、エンジン油温度およびミッション（MT）油温度の変化との関係で表した図である。
【図１３】本発明の実施の形態１の変形例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１４】フリクショントルクと工場出荷当初の新品の内燃機関の擦り合わせ時間との関係を表した図である。
【図１５】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。
【図１６】本発明の実施の形態２の変形例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】
【０１２８】
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
５７  大気圧センサ
５８  IGスイッチ
５９  トリップメータ
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】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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