JP4419145B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジンの制御装置に係り、特に、アイドリングストップ等のエコラン制御を実行可能な車両用エンジンの制御装置に関する。

車両運転時、信号待ちなどの状況下でアイドリング運転中のエンジンを自動停止し、燃費の向上を図る技術が既に知られている。この場合、エンジンの自動停止後、所定の再始動操作を行ったとき、たとえばスロットルペダルを踏み込んだとき、エンジンが再始動され、車両が発進可能となる。

一方、このようなエンジンにおいても、ＮＯｘの低減を目的として排気ガスの一部を燃焼室に再循環させる排気環流（EGR: Exhaust Gas Recirculation）を行うことが知られている。この場合、エンジンにＥＧＲ装置を取り付けてこれによりＥＧＲを行う外部ＥＧＲが一般的であり、環流される排気ガス即ちＥＧＲガスの流量はＥＧＲ弁によって調節される。また、特許文献１にも開示されているように、本来排気ガスとして排出すべきガスの一部を燃焼室に残留させ、この残留ガスを吸気に混入させる内部ＥＧＲも知られている。

特開２００１−２６３１０４号公報

ところで、アイドリングストップに代表されるエコラン制御と、ＥＧＲ特に外部ＥＧＲとを実行するエンジンにおいて、エンジンの停止時にエンジンの振動を抑制したいという要請がある。このため、燃料噴射の停止前に、エンジンへの吸気量を制限するための準備的制御が行われる。このように吸気量を制限すれば、圧縮力及び膨張力が弱まって、燃料噴射停止後エンジン回転が低下するときの振動が抑制されるからである。かかる準備的制御にはＥＧＲ弁を閉じる制御が含まれる。

ここで、ＥＧＲ弁の開度を減少していくと、ある開度を境に燃焼音が変化して音が急激に高くなり、ドライバに違和感を与える。これは吸気中の新気量割合が増加し、燃焼が活発になるからである。このためＥＧＲ弁の開度がそのような開度に達する前に燃料噴射を停止しなければならない。しかし、吸気量制限という観点からは、燃料噴射を停止する時のＥＧＲ弁開度をできるだけ小さくしたい。つまり、ＥＧＲ弁の開度制御のみによっては、吸気量制限と必要最小限のＥＧＲ量確保とを同時に実現するのが困難である。

そこで本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エコラン制御におけるエンジン停止時において、吸気量制限と必要最小限のＥＧＲ量確保とを同時に実現することのできるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一形態に係るエンジンの制御装置は、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を完全閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、所定の停止条件が成立したときにエンジンを停止させるための所定の停止制御を実行する停止制御手段とを備え、該停止制御が、前記吸気弁の閉弁前に前記吸気制御弁を閉弁し、この両者の閉弁時期の間の期間において、前記吸気弁と前記吸気制御弁との間の前記吸気通路に負圧を形成するように、前記吸気制御弁を制御することを含むことを特徴とする。

この本発明の一形態によれば、吸気弁と吸気制御弁との間の吸気通路に形成された負圧を利用して内部ＥＧＲを行うことができる。吸気制御弁はその開弁・閉弁時期や開弁期間を任意に設定でき、かつ気筒サイクル単位で作動可能である。従って、停止制御開始と同時に内部ＥＧＲ量を調節可能であり、また、開弁期間等の設定次第で吸気量を調節可能である。こうして、吸気量制限と最小限のＥＧＲ量の確保とを同時に実現することができる。

好ましくは、前記停止制御がエンジンへの燃料噴射を停止することを含み、前記停止制御が、その開始時から前記燃料噴射を停止する時までの間、前記吸気制御弁の制御を実行することを含む。これによれば、停止制御の開始時から燃料噴射を停止する時までの間、吸気量制限と最小限のＥＧＲ量の確保とを同時に実現することができる。
また、排気ガスの一部であるＥＧＲガスを前記吸気通路に戻すためのＥＧＲ装置をさらに備え、該ＥＧＲ装置が、ＥＧＲガス流量を調節するための制御可能なＥＧＲ弁を備え、前記停止制御が、その開始時から前記ＥＧＲ弁を閉弁する閉弁制御を実行することを含んでもよい。

好ましくは、前記吸気弁と排気弁との開弁期間の間にオーバーラップが設定されている。かかるオーバーラップがあれば、排気ガスを排気通路から逆流させることができ、内部ＥＧＲにとって好適である。
好ましくは、前記停止制御が、燃焼室に導入される吸気量が所定量以下に制限されるように、前記吸気制御弁を制御することを含む。

本発明によれば、エコラン制御におけるエンジン停止時において、吸気量制限と必要最小限のＥＧＲ量確保とを同時に実現することができるという、優れた効果が発揮される。

以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１に、本実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示す。本実施形態において、エンジン１は車両用多気筒ガソリンエンジンであり（図では１気筒のみ示す）、ガソリンからなる燃料をインジェクタ１０から吸気通路１１内に噴射し、これによって形成された混合気をシリンダ１２内の燃焼室１３で点火プラグ１４によって着火させ、排気ガスを排気通路１７を通じて排出する構造となっている。なお、本発明はガソリンエンジンに限らずディーゼルエンジン等の他の型式のエンジンにも適用可能であり、燃料としてアルコールやＬＰＧ等の液化天然ガスなど代替燃料を用いるエンジンにも適用可能である。

吸気通路１１は、知られているように、互いに接続された吸気管、サージタンク、吸気マニホールド及び吸気ポート１５によって区画形成される。特にその下流側端部が吸気ポート１５によって区画形成され、吸気ポート１５の出口が吸気弁１６によって開閉される。インジェクタ１２は吸気ポート１５内に臨んで吸気通路１１に設けられ、吸気ポート１５内に向けて燃料を噴射する。排気通路１７は、知られているように、互いに接続された排気ポート１９、排気マニホールド、排気管及び触媒１８によって区画形成される。特にその上流側端部が排気ポート１９によって区画形成され、排気ポート１９の入口が排気弁２０によって開閉される。吸気弁１６及び排気弁２０は、本実施形態では、エンジン１に同期して回転駆動されるカムシャフト（図示せず）によって機械的に一定周期で開閉されるが、アクチュエータ等によりエンジン運転状態に応じて開弁時期及び開弁期間が制御されてもよい。触媒１８は排気管の途中に設けられて排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等の有害物質を除去する。なお触媒１８は本実施形態では三元触媒であるが、酸化触媒、ＮＯｘ触媒等であってもよい。触媒１８は複数個設けられてもよい。
吸気通路１１には、上流側から順にエアフローメータ２１、吸気絞り弁２２及び吸気制御弁２３が設けられている。エアフローメータ２１は、これを通過する空気流量に応じた信号を制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１００に出力する。吸気絞り弁２２は本実施形態では電気作動式であり、その開度がＥＣＵ１００によって制御可能であるが、アクセルペダルと連動するようこれと機械的に連結されたものであってもよい。吸気制御弁２３については後に詳述する。このように、吸気通路１１においては、吸気弁１６の上流側に吸気制御弁２３が設けられ、吸気制御弁２３の上流側に吸気絞り弁２２が設けられる。また吸気弁１６と吸気制御弁２３との間にインジェクタ１０が設けられる。

エンジン１には、排気環流（ＥＧＲ）を行うためのＥＧＲ装置４０も設けられている。このＥＧＲ装置４０は外部ＥＧＲを行うためのものであって、吸気通路１１と排気通路１７とを接続するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１に設けられたＥＧＲ弁４２及びＥＧＲクーラ４３とを備える。ＥＧＲ通路４１は、排気通路１７内の排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を吸気通路１１に戻すためのものであり、ＥＧＲ弁４２はＥＧＲガスの流量を調節するためのものである。ＥＧＲ弁４２は制御可能であり、その開度がＥＣＵ１００によって制御される。またＥＧＲクーラ４３はＥＧＲガスを冷却するためのものである。ＥＧＲ通路４１の下流側端部は、吸気絞り弁２２の下流側の吸気通路１１に接続され、本実施形態では吸気絞り弁２２と吸気制御弁２３との間の吸気通路１１に接続されている。

シリンダ１２内にはピストン２４が往復動可能に収容されている。ピストン２４はコンロッド２５を介してクランク軸２６に連結される。エンジン始動のためのスタータ２７も設けられ、これは、エンジンの始動時に、クランク軸２６の端部に設けられたリングギヤに噛み合ってクランク軸２６を駆動する。

かかるエンジンの制御装置の電気的構成について述べる。ＥＣＵ１００には、前述のインジェクタ１０、点火プラグ１４、エアフローメータ２１、吸気絞り弁２２、ＥＧＲ弁４２、吸気制御弁２３、スタータ２７のほか、クランク角センサ２８、酸素濃度センサ２９、アクセル開度センサ３０、ブレーキスイッチ３１、車速センサ３２が接続されている。

インジェクタ１０は、ＥＣＵ１００から出力されるオンオフ信号に基づいて開閉され、これによって燃料噴射を実行・停止する。点火プラグ１４は、ＥＣＵ１００から出力される点火信号に基づいて火花を放出する。吸気絞り弁２２はバタフライ弁の形式であり、吸気通路１１内に配設された弁体３７と、弁体３７を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ３８と、弁体３７の開度を検出するセンサ３９とを備える。そしてＥＣＵ１００は、通常、そのセンサ３９の開度値が、アクセル開度センサ３０の検出値に応じた値となるように、電動アクチュエータ３８を制御する。ここでアクセル開度センサ３０は、ドライバによるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。スタータ２７はＥＣＵ１００から出力されるオンオフ信号に基づいてオンオフされる。

クランク角センサ２８は、クランク軸２６の所定の位相間隔でパルス信号をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００はこのパルス信号に基づいて、クランク軸２６即ちエンジンの位相を検出すると共に、クランク軸２６の回転速度即ちエンジン回転速度を演算する。酸素濃度センサ２９は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。ブレーキスイッチ３１は、ドライバによるフットブレーキ操作に応じたオンオフ信号をＥＣＵ１００に出力する。ブレーキ作動時にはオンである。車速センサ３２は、車両の速度（車速）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期を制御する。即ち、ＥＣＵ１００は、主に、クランク角センサ２８の出力信号に基づいて得られるエンジン回転速度と、エアフローメータ２１或いはアクセル開度センサ３０の出力値に基づいて演算されるエンジン負荷とから、予め記憶されたマップに基づき、インジェクタ１０における燃料噴射量及び燃料噴射時期と、点火プラグ１４における点火時期とを決定し、これら各値に基づいてインジェクタ１０及び点火プラグ１４を制御する。

また、ＥＧＲ実行時には、実際のＥＧＲ率（全吸気量に対するＥＧＲガス量の比）がエンジン運転状態に応じた目標ＥＧＲ率となるように、ＥＧＲ弁４２の開度がＥＣＵ１００によって制御される。目標ＥＧＲ率の値はＥＣＵ１００に記憶されている。

吸気制御弁２３は、吸気通路１１内に配設された弁体３３と、弁体３３を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ３４とを備える。なお弁体３３の開度を検出するセンサをさらに備えてもよい。吸気制御弁２３は、吸気絞り弁２２と異なり、その全閉時に吸気通路１１を閉止し、吸気の通過を遮断する密閉性の高い構造となっている。これに対し吸気絞り弁２２は、その全閉時に吸気通路１１を最大に絞るだけで、吸気の通過を許容する。また吸気制御弁２３の電動アクチュエータ３４は、吸気絞り弁２２の電動アクチュエータ３８よりも遥かに高速で作動可能であり、応答性が高く、弁体３３を例えば１msec以内に、クランク角の単位では１０°ＣＡ程度のオーダーで、開閉可能である。これにより、吸気制御弁２３は吸気弁１６の開閉と同期して開閉可能である。本実施形態では吸気制御弁２３がバタフライ弁形式となっているが、例えばシャッター弁等の他の形式であってもよい。

この吸気制御弁２３は、ＥＣＵ１００から電動アクチュエータ３４に出力される開度信号に応じて、全開から全閉まで、その開度が制御される。またこの吸気制御弁２３は各気筒毎に設けられ、各気筒が複数の吸気通路１１（特に吸気ポート１５）を有する場合、これら吸気通路１１毎に吸気制御弁２３が設けられる。このように複数設けられた吸気制御弁２６は、各気筒毎、各吸気通路１１毎に個別に制御可能である。本実施形態では個々の気筒を単位として吸気制御弁２６が制御される。

本実施形態における吸気制御弁２３は、通常のエンジン運転時にいわゆるインパルス過給を実行するために使用される。このインパルス過給の概要は２００３年フランクフルトモーターショーにて Siemens VDO Automotive AG から９月９日にプレス発表された "Impulses for Greater Driving Fun" に詳述されている。このインパルス過給は、車両の走行中、追い越しなどでエンジンの急加速が必要なときに有効である。

この場合、吸気制御弁２３は、吸気弁１６の開弁よりも遅く開弁するように、例えば吸気弁１６の開弁期間の後期に開弁するように、制御される。この結果、吸気弁１６の開弁開始時期から吸気制御弁２３の開弁開始時期までの間に、吸気制御弁２３と吸気弁１６との間の吸気通路１１（以下これを弁間通路３５という）に負圧が形成され、この後吸気制御弁２３を瞬時に開弁することで、吸気制御弁２３の上流側に位置する吸気通路１１内の吸気が一気に燃焼室１３内に流れ込み、一種の慣性過給効果により多量の吸気を燃焼室１３内に充填することが可能となる。換言すれば、このインパルス過給においては、吸気制御弁２３の上下流側に形成される差圧と、吸気の慣性とを利用して、実質的な過給がなされることとなる。この過給は、前述のような吸気制御弁２３の制御を開始するのと同時に開始され、即ちアクセルペダルを踏み込んだのと同時に開始されるので、タービンの立ち上りを待つターボ過給よりも応答性に優れ、車両の加速遅れを解消するのに好適である。

ところで、本実施形態では、燃費を低減するためのエコラン制御が以下のようにして実行される。以下、エコラン制御の一例としてアイドリングストップを例にとって説明する。特に本実施形態は、エコラン制御時に上述のような吸気制御弁２３を利用する点が特徴である。

まず、比較例として、吸気制御弁２３を利用しない場合のベースとなるエコラン制御を図２に基づいて説明する。

図中、Ｎｅはエンジン回転速度、ＶｅｇｒはＥＧＲ弁開度、ＲｅｇｒはＥＧＲ率をそれぞれ表す。図示例は、エコラン制御のうち特にエンジンを停止するための停止制御を示したものであり、時刻ｔ−１から停止制御が開始され、その後時刻ｔ３にエンジンが停止され、停止制御が終了している。

時刻ｔ−１以前において、エンジン回転速度Ｎｅは所定のアイドル速度Ｎｉ（例えば７５０ｒｐｍ）にあり、ＥＧＲ弁開度Ｖｅｇｒは所定開度Ｖ１（例えば８５％）にあり、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは所定値Ｒ１（例えば３０％）にあり、それぞれ安定しているものとする。

時刻ｔ−１において、所定の停止条件が成立し、停止制御が開始される。この停止条件とは、例えば、（１）車速センサ３２で検出された車速Ｖがゼロであること、（２）エンジン回転速度がアイドル速度Ｎｉであること、のいずれをも満たすことである。

その後時刻ｔ０において、所定の噴射停止条件が成立し、噴射停止制御が開始される。この噴射停止条件とは、例えば、（１）車速センサ３２で検出された車速がゼロであること、（３）ブレーキスイッチ３１がオンであること（即ち、フットブレーキが作動されていること）、のいずれも満たすことである。なお、噴射停止条件として、エンジンを停止しても他に障害が生じないことも条件に追加してもよい。ここでいう他の障害とは、例えば、エアコン等のバッテリの残量が所定値以下のとき、ブレーキ負圧を発生させるサージタンク内のポンプ圧が所定値以下のときである。

噴射停止制御が開始された場合、直ちに燃料噴射が停止されるのではなく、燃料噴射が継続される一方、ＥＧＲ弁４２が全閉に向かって制御される。これは、後に燃料噴射が停止されエンジンが停止されるとき、エンジン回転低下中のエンジンへの吸気量を少なくし、実圧縮比を低下させ、振動を抑制し、エンジンをスムーズに停止するためである。ディーゼルエンジンでは高圧で圧縮が行われること、ピストンが比較的重いなどの理由によりこの振動が問題となりやすい。ここではエンジンがアイドル安定状態にあり、吸気絞り弁２２が全閉なので、吸気絞り弁２２は作動されない。しかしながら、ディーゼルエンジン等の場合のように、仮に吸気絞り弁２２が一定以上の開度となっていたならば、ＥＧＲ弁４２の閉弁制御と同時に吸気絞り弁２２の閉弁制御も行われる。このようなＥＧＲ弁４２の閉弁制御により、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは低下していく。

その後、ＥＧＲ弁開度Ｖｅｇｒが閉弁側の所定開度Ｖ２（例えば１５％）になったと同時に（時刻ｔ１）、燃料噴射が停止される。これによりエンジンはその慣性のみで惰行回転し、回転が低下していく。ここで、ＥＧＲ弁開度Ｖｅｇｒが全閉になる前に燃料噴射を停止するのは、ＥＧＲ弁開度が減少する過程で、あるＥＧＲ弁開度を境に燃焼が変化し、燃焼音が高くなり、ドライバに違和感を与えるからである。言い換えれば、そのようなＥＧＲ弁開度を下回るまで燃料噴射を継続したとすれば燃焼音の変化が生じてしまう。このような燃焼音の変化が起こる理由は、燃焼室内の吸気のうち、ＥＧＲガスを除いた空気の割合が急増し、燃焼が活発になるからである。従って、ここでは燃焼音の変化が生じないようなできるだけ小さいＥＧＲ弁開度が所定開度Ｖ２として設定されている。

これに対し、吸気制御弁２３を利用する本実施形態の停止制御は図３に示す通りである。この図示例においても時刻ｔ−１から停止制御が開始され、その後時刻ｔ３にエンジンが停止され、停止制御が終了される。時刻ｔ−１以前の状態も前記比較例と同様に、エンジン回転速度Ｎｅは所定のアイドル速度Ｎｉ（例えば７５０ｒｐｍ）、ＥＧＲ弁開度Ｖｅｇｒは所定開度Ｖ１（例えば８５％）、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは所定値Ｒ１（例えば３０％）である。吸気制御弁２３（図中ＩＣで表す）は停止（ＯＦＦ）されており、全開保持である。

まず、時刻ｔ−１において所定の停止条件が成立し、停止制御が開始される。この停止条件とは、前記比較例同様に、例えば、（１）車速センサ３２で検出された車速Ｖがゼロであること、（２）エンジン回転速度がアイドル速度Ｎｉであること、のいずれをも満たすことである。なおこの条件は適宜変更が可能である。
停止制御が開始されると、前記比較例同様に燃料噴射は継続されるが、ＥＧＲ弁４２は前記比較例と違ってこの時点から直ちに全閉に向かって制御される。また、前記比較例と異なるのは、吸気制御弁２３が制御開始（ＯＮ）される点である。後に詳述するが、この吸気制御弁２３の制御は内部ＥＧＲを行うためのものである。つまり、停止制御開始直後はＥＧＲ装置４０による外部ＥＧＲと吸気制御弁２３による内部ＥＧＲとが併用される。このＥＧＲ方式の切り替えにより、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは一瞬乱れるものの（図のＡ参照）、その後は以前と等しい値Ｒ１に安定する。つまり、ＥＧＲ弁４２が閉弁されていくにも関わらず、ＥＧＲ量が吸気制御弁２３による内部ＥＧＲで補われる。

その後、所定の噴射停止条件が成立した時（時刻ｔ０）、噴射停止制御が開始される。この噴射停止条件とは、前記比較例と同様、例えば、（１）車速センサ３２で検出された車速がゼロであること、（３）ブレーキスイッチ３１がオンであること（即ち、フットブレーキが作動されていること）、のいずれも満たすことである。なお、噴射停止条件は前述の停止条件に比べて厳しい条件となる。なぜならエンジンを停止しても車両の機能を失わないようにし、安全を確保する必要があるからである。このため（３）の条件が含められている。なお、噴射停止条件として、エンジンを停止しても他に障害が生じないことも条件に追加してもよい。ここでいう他の障害とは、例えば、エアコン等のバッテリの残量が所定値以下のとき、ブレーキ負圧を発生させるサージタンク内のポンプ圧が所定値以下のときである。

この噴射停止制御が開始された場合、エンジンが停止された場合の安全性を確認するため、車両各部の状態が検知ないしチェックされる。例えば、吸気負圧を負圧タンクに貯留し、この負圧でフットブレーキアシストを行う場合、負圧タンクに一定値以上の負圧があるかどうかがチェックされる。また、エンジン停止に伴う油温の過剰上昇を防止するため、油温が一定値以下であるかどうかがチェックされる。

こうして各部のチェックが終了してエンジンを停止しても問題ないことが確認されたら、燃料噴射が停止され（時刻ｔ１）、エンジン回転は低下していく。ここで、かかるチェック自体は極めて短時間に行われる。よって燃料噴射の停止時期ｔ１は噴射停止制御の開始時期ｔ０とほぼ同時期となる。

図示されるように、吸気制御弁２３は、燃料噴射停止時ｔ１より遅い時期に停止（ＯＦＦ）される。このように若干のディレイ時間Δｔ１を持たせるのは、ＥＧＲが無くなることによる燃焼音変化を確実に防止するためである。なおＥＧＲ率Ｒｅｇｒは燃料噴射停止直後ゼロになる。

このように、本実施形態の停止制御によれば、停止制御開始（ｔ−１）と同時に吸気制御弁２３が作動されるので、これによる内部ＥＧＲでＥＧＲ率を調節できる。特に、ＥＧＲ弁４２の開度が減少していくと、比較例ではＥＧＲ量も減少してしまうが、本実施形態ではＥＧＲ量を一定以上に保持できる。これにより、燃焼音変化が生じないようなＥＧＲ量を確保でき、またエミッション上も有利となる。

吸気制御弁２３はその開弁・閉弁時期や開弁期間を任意に設定でき、かつ気筒サイクル単位で作動可能である。従って、停止制御開始と同時に内部ＥＧＲ量を調節可能であり、また、開弁期間等の設定次第で吸気量（＝新気量＋外部ＥＧＲガス量）も調節可能である。こうして、吸気量制限と最小限のＥＧＲ量の確保とを同時に実現することができる。

さらに、本実施形態では比較例よりも遙かに早期に燃料噴射を停止し、停止時間を短縮することができる。本実施形態では比較例にあったｔ０〜ｔ１の時間を大幅に短縮する（或いは実質的に無くする）ことができる。エコラン制御においては、停止制御開始時からエンジンが再始動可能になるまでの時間をできるだけ短縮したいという要請がある。これはユーザがエンジン停止後すぐに再始動を望むケースがあるからである。本実施形態によれば、停止時間つまり停止制御に要する時間ｔ−１〜ｔ３を短縮することができ、より早いタイミングで再始動可能とすることができる。また、本実施形態では上記のような吸気制御弁２３があることから、ＥＧＲ弁４２の閉弁開始時期を比較例より早められる。これも停止時間の短縮に大いに有利である。

図４は、本実施形態の停止制御の手順を示したフローチャートである。このフローはＥＣＵ１００によって噴射サイクル毎に実行される。まず最初のステップＳ１０１では、エンジン停止要求の有無が判断される。即ち、ＥＣＵ１００は、前記停止条件が成立したときにエンジン停止要求信号をオンする。そしてＥＣＵ１００は、このエンジン停止要求信号がオンである場合にエンジン停止要求有りと判断する。他方、エンジン停止要求信号がオフの場合にはエンジン停止要求無しと判断して本フローを終える。

ステップＳ１０１でエンジン停止要求有り（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）と判断された場合（図３の時刻ｔ−１に相当）、ステップＳ１０２に進み、ＥＧＲ弁４２の閉弁制御が実行される。そして次のステップＳ１０３において、噴射停止要求の有無が判断される。即ち、ステップＳ１０１と同様、ＥＣＵ１００は、前記噴射停止条件が成立したときに噴射停止要求信号をオンする。そしてＥＣＵ１００は、この噴射停止要求信号がオンである場合に噴射停止要求有りと判断し、他方、噴射停止要求信号がオフの場合には噴射停止要求無しと判断する。

ステップＳ１０３で噴射停止要求無し（ステップＳ１０３：ＮＯ）と判断された場合（図３の時刻ｔ−１〜ｔ０に相当）、ステップＳ１０４において吸気制御弁２３がＯＮされ、その開閉制御が実行される。

他方、ステップＳ１０３で噴射停止要求有り（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）と判断された場合（図３の時刻ｔ０に相当）、ステップＳ１０５で燃料噴射が停止可能か否かが判断される。ここでは前述したような車両各部の状態のチェックが行われる。燃料噴射が停止可能でないと判断された場合（図３の時刻ｔ０〜ｔ１に相当）はステップＳ１０４に進み、他方、燃料噴射が停止可能であると判断された場合（図３の時刻ｔ１に相当）、ステップＳ１０６で燃料噴射が停止される。これによりエンジンは惰行回転し、やがて停止するようになる。このようなエンジンの惰行回転は通常５〜１０回転程度である。次のステップＳ１０７では、燃料噴射停止後所定時間（図３のΔｔ）が経過したか否かが判断される。所定時間Δｔが経過していない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ステップＳ１０４に進んで吸気制御弁２３の開閉制御が続行される。他方、所定時間Δｔが経過した場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８に進んで吸気制御弁２３がＯＦＦされ、その開閉制御が停止され、吸気制御弁２３は全開に保持される。以上で本フローが終了する。

次に、吸気制御弁２３の開閉制御の一態様を図５及び図６に基づいて説明する。図５には、吸気弁１６と吸気制御弁２３との開弁期間がそれぞれ示されている。吸気弁１６の開弁時期及び閉弁時期がそれぞれＩＮ１，ＩＮ２で示され、吸気制御弁２３の開弁時期及び閉弁時期がそれぞれＩＣ１，ＩＣ２で示される。排気弁２０の開弁期間も一部示され、排気弁２０の閉弁時期がＥＸ２で示される。これから分かるように吸気弁１６と排気弁２０との開弁期間にはオーバーラップが設定されている。ＴＤＣ及びＢＤＣはそれぞれ吸気行程開始となる上死点（吸気上死点）及び圧縮行程開始となる下死点（圧縮下死点）である。

図示されるように、吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２は吸気弁１６の閉弁時期ＩＮ２より前に設定されている。これは後に説明するが、弁間通路３５を負圧化して内部ＥＧＲを行うためである。また吸気制御弁２３の開弁期間は、燃焼室１３に導入される吸気量が所定量以下に制限されるように設定されている。ここで所定量とは、燃料噴射停止後のエンジン回転低下中に振動を発生させないような量である。特に本実施形態では、図３に示したように、吸気量がアイドル相当の吸気量に制限される。本実施形態においては、吸気制御弁２３の開弁期間しか実質的に吸気を燃焼室１３に導入し得ないので、吸気制御弁２３の開弁期間の設定を変えることにより、吸気量を制御することができる。吸気制御弁２３は、ＥＧＲ弁４２及び吸気絞り弁２２と協働してＥＧＲ率及び吸気量を調節する。

このように吸気制御弁２３が制御された場合の作動が図６に示される。まず、吸気弁１６の開弁時期ＩＮ１から排気弁２０の閉弁時期ＥＸ２までのオーバーラップ期間では、（ａ）図に示されるように、予め形成された弁間通路３５の負圧によって、燃焼室１３内の排気ガス（残留ガス）が弁間通路３５内に引き込まれるか或いは燃焼室１３内に止まり、排気ポート１９内の排気ガスも燃焼室１３側に一部引き込まれる。これが吸気制御弁２３による内部ＥＧＲ作用である。このときの負圧については（ｄ）図に関連する後の説明によって明らかになる。なおこのとき吸気制御弁２３は全閉であり、ピストン２４の上下動は微量である。

次に、（ｂ）図に示されるように、排気弁２０の閉弁時期ＥＸ２から吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１までの期間では、燃焼室１３及び弁間通路３５からなる空間が、閉となっている吸気制御弁２３及び排気弁２０により密閉されるので、この空間にある排気ガス即ち内部ＥＧＲガスは、そのまま当該空間内に閉じこめられる。このときピストン２４は徐々に下降するので、当該空間は順次負圧化され、吸気制御弁２３の上下流側に差圧が生じる。

次に、（ｃ）図に示されるように、吸気制御弁２３の開弁時期ＩＣ１が到来したら、吸気制御弁２３が瞬時に全開とされ、高速の吸気が燃焼室１３内に引き込まれる。このような吸気の導入は吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２まで実行されるが、吸気制御弁２３の開弁期間は比較的短く、前述したように、導入される吸気量はアイドル相当の比較的少ない量である。

次に、（ｄ）図に示されるように、吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２から吸気弁１６の閉弁時期ＩＮ２までの期間では、吸気制御弁２３が全閉状態でピストン２４が下降されるので、当該空間特に弁間通路３５が負圧となる。なお、圧縮下死点ＢＤＣから吸気弁１６の閉弁時期ＩＮ２までの僅かな間にピストン２４が上昇するが、その上昇量が極めて小さいことからその影響は無視できる。こうして吸気弁１６の閉弁時期ＩＮ２が到来し、吸気弁１６が閉じられると、弁間通路３５には負圧が閉じこめられる。この負圧が次回の吸気弁１６の開弁時期ＩＮ１まで維持され、次回吸気弁１６が開いたときに、（ａ）図に示されたように、排気ガスを残留ないし逆流させることができる。

この後、燃焼室１３内の吸気（これは新気とＥＧＲガスと燃料との混合気である）が圧縮、燃焼、膨張され、（ｅ）図に示されるように排気行程で排気され、触媒１８へと送られて浄化処理される。

以上の説明から分かるように、吸気制御弁２３の閉弁時期ＩＣ２は、吸気弁１６の閉弁時期ＩＮ２に対して早めるほど、負圧を増大し、内部ＥＧＲ量を増加することができる。例えば、図３に示したように、ＥＧＲ弁４２の閉弁制御によって外部ＥＧＲ量が減少していくような場合には、吸気弁１６の閉弁時期ＩＮ２を早めていくことで、内部ＥＧＲ量を増加し、合計のＥＧＲ量を一定の目標値に維持することができる。

本発明は他にも様々な実施形態を採ることができる。エコラン制御としてはアイドリングストップに限定されず、例えば全気筒のうち一部の気筒を停止する減筒運転であってもよい。この場合、休止側気筒が運転停止する際に本発明が適用可能である。エンジンはターボ過給機等を備えた過給式であってもよい。また、少なくとも吸気弁の開閉時期を可変にする可変動弁機構を備えたものであってもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、また、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

本実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示すシステム図である。 比較例の停止制御を示すタイムチャートである。 本実施形態の停止制御を示すタイムチャートである。 本実施形態の停止制御のフローチャートである。 本実施形態の停止制御における吸気制御弁の開弁期間を示す位相図である。 本実施形態の停止制御における吸気制御弁の作動を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
１１ 吸気通路
１５ 吸気ポート
１０ インジェクタ
１２ シリンダ
１３ 燃焼室
１６ 吸気弁
１７ 排気通路
１８ 触媒
１９ 排気ポート
２０ 排気弁
２２ 吸気絞り弁
２３ 吸気制御弁
２７ スタータ
３３ 弁体
３４ アクチュエータ
３５ 弁間通路
３１ ブレーキスイッチ
３２ 車速センサ
４０ ＥＧＲ装置
４２ ＥＧＲ弁
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｖ１ ＥＧＲ弁開度
Ｒｅｇｒ ＥＧＲ率
Ｎｅ エンジン回転速度
ＩＮ１ 吸気弁の開弁時期
ＩＮ２ 吸気弁の閉弁時期
ＩＣ１ 吸気制御弁の開弁時期
ＩＣ２ 吸気制御弁の閉弁時期
ＥＸ２ 排気弁の閉弁時期

Claims (5)

1. 吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、
   所定の停止条件が成立したときにエンジンを停止させるための所定の停止制御を実行する停止制御手段とを備え、
   該停止制御が、前記吸気弁の開弁期間中、前記吸気弁の開弁後に前記吸気制御弁を開弁し、前記吸気弁の閉弁前に前記吸気制御弁を閉弁し、このうち前記吸気制御弁の閉弁時期から前記吸気弁の閉弁時期までの間の期間において、前記吸気弁と前記吸気制御弁との間の前記吸気通路である弁間通路に負圧を形成するように、前記吸気制御弁を制御することを含むことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記停止制御がエンジンへの燃料噴射を停止することを含み、前記停止制御が、その開始時から前記燃料噴射を停止する時までの間、前記吸気制御弁の制御を実行することを含むことを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 排気ガスの一部であるＥＧＲガスを前記吸気通路に戻すためのＥＧＲ装置をさらに備え、該ＥＧＲ装置が、ＥＧＲガス流量を調節するための制御可能なＥＧＲ弁を備え、前記停止制御が、その開始時から前記ＥＧＲ弁を閉弁する閉弁制御を実行することを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
4. 前記吸気弁と排気弁との開弁期間の間にオーバーラップが設定されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記停止制御が、燃焼室に導入される吸気量が所定量以下に制限されるように、前記吸気制御弁の開弁期間を制御することを含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のエンジンの制御装置。

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