JP7136002B2

JP7136002B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP7136002B2
Application number: JP2019095842A
Authority: JP
Inventors: 謙次郎三宅; 譲池田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: JP2020190228A

Description

本発明は、排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation：ＥＧＲ）システムを有する内燃機関の制御装置において、運転中の内燃機関を停止する際、掃気制御を行った後に停止する、内燃機関の制御装置に関する。

例えば、内燃機関を搭載した車両には、燃焼温度を低下させて、排気ガス中の窒素酸化物の発生量を抑制する等の目的にて、排気ガス再循環システム（以下、ＥＧＲシステムと記載する）が搭載されている。ＥＧＲシステムは、内燃機関の排気経路内の排気ガスの一部を、内燃機関の吸気経路内に戻して新気と混合させるものであり、排気ガス中の二酸化炭素と水蒸気を新気に混合することで、燃焼温度を低下させるシステムである。ＥＧＲシステムは、排気経路から吸気経路に排気ガスの一部を戻すＥＧＲ経路と、当該ＥＧＲ経路の開度を調整するＥＧＲ弁と、を有している。ＥＧＲ弁は、酸素不足による不完全燃焼や黒煙の発生等を防止するために、内燃機関の運転状態に応じて開度が調整される。

ＥＧＲガスは排気経路中の排気ガスの一部であるので、非常に高温であるとともに燃焼によって生成された多量の水蒸気を含んでいる。運転中の内燃機関を停止させると、シリンダ内には、当該ＥＧＲガスや燃焼後の排気ガスが残留ガスとして残っている。そして内燃機関を停止させた後、徐々にシリンダの温度が低下していくと、残留ガスによって凝縮水が発生する場合がある。当該凝縮水は、シリンダ内に露出しているインジェクタ等の腐食につながる可能性があるので、凝縮水の発生の防止が望まれている。

例えば、特許文献１に記載の内燃機関の制御システムでは、内燃機関の停止要求時に、燃焼室内に腐食性凝縮水が生じ易い条件か否かを判定し、腐食性凝縮水が生じ易い条件であると判定された場合に、一定時間（５秒）の間、スターターモータを作動させてクランキングして燃焼室内を掃気した後、内燃機関を停止させている。

特開２０１８－４４４９７号公報

特許文献１に記載の内燃機関の制御システムでは、内燃機関を停止させる際、腐食性凝縮水が生じ易い条件が成立しているか否か、という比較的単純な判定をしているのみであり、腐食性凝縮水が発生し易いと判定した場合では、一定時間（５秒）のクランキングをして掃気を行った後、内燃機関を停止させている。このため、必要以上に長い時間の掃気を行う場合があり、バッテリの電力を無駄に消費して燃費の低下等を招く可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、内燃機関の停止後の残留ガスによってシリンダ内で凝縮水が発生することを防止するための掃気制御を、より短く適切な掃気時間にて実行することができる、内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に戻すＥＧＲシステムを有する内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関は、燃料噴射を停止させてもクランクシャフトを回転させることが可能なクランク駆動手段を備えており、前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態を検出可能であり、運転中の前記内燃機関に対して停止要求が入力されたか否かを判定する停止要求判定部と、前記停止要求が入力されたと判定した場合に前記燃料噴射の動作を停止させる燃料噴射停止部にて前記燃料噴射の動作を停止させた後に前記クランク駆動手段を用いて前記クランクシャフトを回転させる、あるいは、前記停止要求が入力されたと判定した場合に前記ＥＧＲシステムの動作を停止するとともに前記燃料噴射の動作を継続させて前記クランクシャフトを回転させる、クランク回転部と、前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時における前記内燃機関のシリンダ内のガス量である筒内ガス量を少なくとも含む残留ガス量を算出する残留ガス量算出部と、前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時からの新気の流入累積量である新気累積量を算出する新気累積量算出部と、前記新気累積量が、前記残留ガス量に基づいて求めた被置換ガス量以上となった場合、前記クランク回転部からの前記クランクシャフトの回転を停止させて前記内燃機関を停止させる停止実行部と、を有する、内燃機関の制御装置である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記残留ガス量算出部にて、前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時における前記残留ガス量に含まれている前記ＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を算出し、算出した前記残留ＥＧＲガス量が、前記シリンダ内で凝縮水を発生させるガス量の閾値である残留許容ＥＧＲガス量よりも少ない場合、前記クランク回転部によるクランクシャフトの回転を実行することなく前記内燃機関を停止させる、内燃機関の制御装置である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記残留ガス量から前記残留許容ＥＧＲガス量を減算して前記被置換ガス量を求める、内燃機関の制御装置である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明～第３の発明のいずれか１つに係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記クランク回転部にて前記クランクシャフトを回転させている場合における新気の流入量と、前記被置換ガス量と、に基づいて、前記新気累積量が前記被置換ガス量以上となるまでの時間である掃気時間を算出する掃気時間算出部を有し、前記停止実行部にて、前記停止要求の入力時から前記掃気時間が経過した場合に、前記クランク回転部からの前記クランクシャフトの回転を停止させて前記内燃機関を停止させる、内燃機関の制御装置である。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明～第４の発明のいずれか１つに係る内燃機関の制御装置であって、前記ＥＧＲシステムは、一方端が排気管に接続され、他方端が吸気管に接続されたＥＧＲ配管を有し、前記制御装置は、前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時における、前記ＥＧＲ配管の前記他方端が接続されている前記吸気管の個所から前記シリンダまでの吸気途中経路中のガス量である吸気途中残留ガス量を算出する吸気途中残留ガス量算出部を有し、前記残留ガス量算出部にて前記残留ガス量を算出する際、前記筒内ガス量に前記吸気途中残留ガス量を加算したガス量を前記残留ガス量とする、内燃機関の制御装置である。

第１の発明によれば、内燃機関の停止要求が入力された場合、まず燃料噴射の動作を停止して（あるいは、ＥＧＲシステムの動作を停止するとともに燃料噴射を継続して）、シリンダ内のガス量である筒内ガス量を少なくとも含む残留ガス量を算出し、当該残留ガス量に基づいた被置換ガス量が新気で置換されるまでクランクシャフトを回転させた後、内燃機関を停止させる。従って掃気期間は、シリンダ内の被置換ガス量が新気で置換されるまで、となるので、内燃機関の停止後のシリンダ内での凝縮水の発生を防止するための掃気制御を、より短く適切な掃気時間にて実行することができる。

第２の発明によれば、内燃機関の停止要求が入力された場合、シリンダ内の残留ガス量中の残留ＥＧＲガス量が、シリンダ内で凝縮水を発生させる残留許容ガス量に達していない場合、掃気制御（クランク回転部によるクランクシャフトの回転）を行わずに内燃機関を停止させる。つまり、凝縮水が発生しないと予測された場合では、不要な掃気制御を行うことなく内燃機関を速やかに停止させる。従って、無駄なエネルギーの消費を防止することができる。

第３の発明によれば、被置換ガス量を適切に求めることができる。

第４の発明によれば、新気累積量が残留ガス量に基づいた被置換ガス量に達した場合に掃気完了と判定するのでなく、新気累積量が被置換ガス量に達するまでの掃気時間を算出し、当該掃気時間が経過した場合に掃気完了と判定する。この場合、掃気の完了を時間で判定することができるので、掃気完了の判定を、より容易にかつシンプルに判定することができる。

第５の発明によれば、シリンダ内の筒内ガス量に、吸気途中経路に残っている吸気途中残留ガス量（ＥＧＲガスを含んだ吸気途中経路のガス）を加算して残留ガス量とする。従って、掃気制御にて新気と交換するべき被置換ガス量を、より正確に算出するので、内燃機関の停止後のシリンダ内での凝縮水の発生を防止するための掃気制御を、より適切な掃気時間にて実行することができる。

ＥＧＲシステムを有する内燃機関システムの全体構成の例を説明する図である。第１の実施の形態の、制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。第２の実施の形態の、制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず図１を用いて、ＥＧＲシステムを有する内燃機関システムの全体構成について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。

●［ＥＧＲシステムを有する内燃機関システムの全体構成の例（図１）］
図１を用いて、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に戻すＥＧＲシステムを有する内燃機関システム１の全体構成について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。

吸気管１１Ａの流入側には、吸気流量検出手段２１（例えば、吸気流量センサ）が設けられている。吸気流量検出手段２１は、内燃機関１０が吸入した新気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また吸気流量検出手段２１には、吸気温度検出手段２８Ａ（例えば、温度センサ）が設けられている。吸気温度検出手段２８Ａは、吸気流量検出手段２１を通過する新気の温度（外気温度）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

吸気管１１Ａの流出側は、スロットル装置４７の流入側に接続されている。そしてスロットル装置４７の流出側は、吸気管１１Ｂの流入側に接続されている。

スロットル装置４７は、制御装置５０からの制御信号に基づいて吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ａ）の開度を調整するスロットルバルブ４７Ｖを駆動し、吸気流量を調整可能である。制御装置５０は、スロットル開度検出手段４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置４７に制御信号を出力して吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ａ）に設けられたスロットルバルブ４７Ｖの開度を調整可能である。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量と内燃機関１０の運転状態とに基づいて目標スロットル開度を求める。

アクセルペダル踏込量検出手段２５は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。

吸気管１１Ｂの下流側は、吸気マニホルド１１Ｃの流入側に接続されている。また吸気管１１ＢにはＥＧＲ配管１３の流出側が接続されている。ＥＧＲ弁１４が開状態の場合、ＥＧＲ配管１３の流出側（吸気管１１Ｂとの接続部）からは、ＥＧＲ配管１３の流入側（排気管１２Ｂとの接続部）から流入してきたＥＧＲガスが、吸気管１１Ｂ内に吐出される。

吸気マニホルド１１Ｃの流出側は内燃機関１０の流入側に接続されている。また吸気マニホルド１１Ｃには、圧力検出手段２４Ａ、吸気温度検出手段２８Ｂが設けられている。圧力検出手段２４Ａは、例えば圧力センサであり、吸気マニホルド１１Ｃ内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。吸気温度検出手段２８Ｂは、例えば吸気温度センサであり、吸気マニホルド１１Ｃ内の吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

内燃機関１０は複数のシリンダ４５Ａを有しており、インジェクタ４３Ａが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ４３Ａには、コモンレール（図示省略）を介して燃料が供給されており、インジェクタ４３Ａは、制御装置５０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ４５Ａ内に燃料を噴射する。

内燃機関１０には、回転検出手段２２、クーラント温度検出手段２８Ｃ等が設けられている。回転検出手段２２は、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。クーラント温度検出手段２８Ｃは、例えば温度センサであり、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度を検出し、検出した温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

内燃機関１０の排気側には排気マニホルド１２Ａの流入側が接続され、排気マニホルド１２Ａの流出側には排気管１２Ｂの流入側が接続されている。排気管１２Ｂの流出側は排気浄化装置６０の流入側に接続されている。図示省略するが、例えば内燃機関１０がディーゼルエンジンの場合、排気浄化装置６０には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter）、選択式還元触媒等が含まれている。

排気管１２Ｂには、ＥＧＲ配管１３の流入側（一方端）が接続されている。また、ＥＧＲ配管１３の流出側（他方端）は、吸気管１１Ｂに接続されている。ＥＧＲ配管１３は、排気管１２Ｂと吸気管１１Ｂとを連通し、排気管１２Ｂ（排気経路に相当）の排気ガスの一部を吸気管１１Ｂ（吸気経路に相当）に還流させることが可能である。またＥＧＲ配管１３には、ＥＧＲクーラ１５、ＥＧＲ弁１４が設けられている。

ＥＧＲ弁１４（ＥＧＲバルブ）は、ＥＧＲ配管１３におけるＥＧＲクーラ１５の下流側に設けられている。そしてＥＧＲ弁１４は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、ＥＧＲ配管１３の開度を調整することで、ＥＧＲ配管１３内を流れるＥＧＲガスの流量を調整する。

ＥＧＲクーラ１５は、ＥＧＲ弁１４の上流側に設けられている。ＥＧＲクーラ１５は、いわゆる熱交換器であり、冷却用のクーラントが供給され、流入されたＥＧＲガスを冷却して吐出する。

排気管１２Ｂには、排気温度検出手段２９Ａが設けられている。排気温度検出手段２９Ａは、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、排気温度検出手段２９Ａを用いて検出した排気温度とＥＧＲ弁１４の制御状態と内燃機関１０の運転状態等に基づいて、ＥＧＲ配管１３及びＥＧＲクーラ１５及びＥＧＲ弁１４を経由して吸気管１１Ｂに流入されるＥＧＲガスの温度や流量、吸気管１１Ｂに流入されるＥＧＲガスが含んでいる水蒸気量等を推定可能である。

大気圧検出手段２３は、例えば大気圧センサであり、制御装置５０に設けられている。大気圧検出手段２３は、制御装置５０の周囲の大気圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

車速検出手段２７は、例えば車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出手段２７は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

クランク駆動手段４８は、例えば、スタータの持つ始動機能とオルタネータの持つ発電機能を備えたモータジェネレータである。モータジェネレータは、スタータとして用いられる場合、制御装置５０からの制御信号に基づいて内燃機関１０のクランクシャフトを回転駆動する。またモータジェネレータは、オルタネータとして用いられる場合、クランクシャフトから回転駆動され、発電した電力をバッテリ（図示省略）に充電する。またクランク駆動手段４８は、燃料噴射が停止されている場合にスタータとして用いられると、クランクシャフトの回転を維持可能、及び回転が停止しているクランクシャフトを回転させることも可能であり、後述する掃気に利用される。

制御装置５０は、ＣＰＵや記憶手段５３を有している。制御装置５０は、図１に示す各検出手段や各アクチュエータに限定されず、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出可能である。また、制御装置５０は、上記のインジェクタ４３ＡやＥＧＲ弁１４、スロットル装置４７、クランク駆動手段４８を含めた各種のアクチュエータを制御する。記憶手段５３は、例えばＦｌａｓｈ－ＲＯＭ等の記憶装置であり、後述する処理を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。

また制御装置５０は、停止要求判定部５１Ａ、燃料噴射停止部５１Ｂ、クランク回転部５１Ｃ、吸気途中残留ガス量算出部５１Ｄ、残留ガス量算出部５１Ｅ、新気累積量算出部５１Ｆ、掃気時間算出部５１Ｇ、停止実行部５１Ｈを有しており、これらについては後述する。以下、内燃機関を停止する際、掃気が必要な場合、シリンダ内に残留しているＥＧＲガス（排気ガス）が新気と置換されるように、内燃機関を掃気動作させる。

●［第１の実施の形態における制御装置５０の処理手順（図２）］
以下、第１の実施の形態における制御装置５０の処理手順について説明する。第１の実施の形態では、運転状態の内燃機関１０の停止要求時にシリンダ内等に残留する残留ガス量を求め、残留ガス量に含まれている残留ＥＧＲガス量が、凝縮水を発生させるガス量の閾値となる残留許容ＥＧＲガス量よりも少なくなるまで、掃気を実行する。また、残留ＥＧＲガス量が、残留許容ＥＧＲガス量よりも少なくなるまで、の判定を、新気流入量に基づいて判定する。制御装置５０は、所定時間間隔（例えば数［ｍｓ］～数１０［ｍｓ］間隔）にて、図２に示す処理を起動し、ステップＳ０１０に処理を進める。

ステップＳ０１０にて制御装置５０は、内燃機関が運転中であるか否かを判定し、内燃機関が運転中である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０１５に処理を進め、内燃機関がすでに停止状態である場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０に処理を進める。

ステップＳ０１５に処理を進めた場合、制御装置５０は、上述した種々の検出手段からの検出信号等に基づいて、内燃機関１０の運転状態を検出してステップＳ０２０に処理を進める。なお、制御装置５０は、インジェクタやＥＧＲ弁等のアクチュエータの動作状態も、内燃機関１０の運転状態として検出する。運転状態には、吸気流量検出手段２１を用いて検出した新気の流入量である新気流入量も含まれている。

ステップＳ０２０にて制御装置５０は、掃気フラグがＯＮであるか否かを判定し、掃気フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１１０に処理を進め、掃気フラグがＯＦＦである場合（Ｎｏ）はステップＳ０２５に処理を進める。

ステップＳ０２５に処理を進めた場合、制御装置５０は、停止要求入力（内燃機関のイグニションキーＯＦＦ、停止スイッチが操作された、アイドリングストップ要求など）があるか否かを判定し、停止要求入力がある場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３０に処理を進め、停止要求入力が無い場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０に処理を進める。

ステップＳ０１０、Ｓ０２５の処理を実行している制御装置５０は、運転中の内燃機関に対して停止要求が入力されたか否かを判定する停止要求判定部５１Ａ（図１参照）に相当している。

ステップＳ０３０に処理を進めた場合、制御装置５０は、掃気フラグをＯＮに設定してステップＳ０３５に処理を進める。なお、掃気フラグがＯＮの間は、掃気制御が実行されていることを示している。

ステップＳ０３５にて制御装置５０は、燃料噴射の動作を停止させ、ステップＳ０４０に処理を進める。制御装置５０は、図１に示すインジェクタ４３Ａの駆動を停止して燃料噴射の動作を停止させる。なお、ＥＧＲ配管１３中に残留しているＥＧＲガスは、無視できる量であるが、ＥＧＲ弁１４を全閉状態に制御してＥＧＲシステムの動作を停止させてもよい。

ステップＳ０３５の処理を実行している制御装置５０は、停止要求が入力されたと判定した場合、燃料噴射の動作を停止させる、燃料噴射停止部５１Ｂ（図１参照）に相当している。

ステップＳ０４０にて制御装置５０は、ＥＧＲガス量を算出（推定）してステップＳ０４５に処理を進める。制御装置５０は、停止要求入力時における、新気流入量とＥＧＲ率等に基づいて、ＥＧＲガス量を算出する。なおＥＧＲ率は、制御装置５０が、別の処理にて算出したＥＧＲ率であって、例えばステップＳ０３５にてＥＧＲシステムを停止する直前のＥＧＲ率である。また、ステップＳ０４０とＳ０４５を入れ替え、筒内ガス量とＥＧＲ率からＥＧＲガス量を求めるようにしてもよい。

ステップＳ０４５にて制御装置５０は、筒内ガス量を算出（推定）してステップＳ０５０に処理を進める。制御装置５０は、停止要求入力時における、新気流入量とＥＧＲガス量等に基づいて（さらに、内燃機関の運転状態を含むシリンダ内の状態量に応じて）、内燃機関のシリンダ内に残留しているガス量である筒内ガス量Ｇ１（図１参照）を算出する。

ステップＳ０５０にて制御装置５０は、吸気途中残留ガス量を算出（推定）してステップＳ０５５に処理を進める。制御装置５０は、停止要求入力時における、吸気管１１ＢとＥＧＲ配管１３との接続個所１３Ａ（図１参照）からシリンダまでの吸気途中経路中のガス量である吸気途中残留ガス量Ｇ２（図１参照）を算出する。制御装置５０は、新気流入量とＥＧＲガス量と対象車両に対して実験等にて求めたパラメータ等に基づいて、吸気途中残留ガス量を算出する。

ステップＳ０５５にて制御装置５０は、残留ガス量を算出（推定）してステップＳ０６０に処理を進める。制御装置５０は、筒内ガス量と吸気途中残留ガス量を加算して残留ガス量を算出する。

ステップＳ０５０の処理を実行している制御装置５０は、内燃機関の運転状態に基づいて、停止要求入力時におけるＥＧＲ配管と吸気管との接続個所からシリンダまでの吸気途中経路中のガス量である吸気途中残留ガス量を算出する、吸気途中残留ガス量算出部５１Ｄ（図１参照）に相当している。また、ステップＳ０５５の処理を実行している制御装置５０は、内燃機関の運転状態に基づいて、停止要求入力時における内燃機関のシリンダ内のガス量である筒内ガス量を少なくとも含む残留ガス量を算出する、残留ガス量算出部５１Ｅ（図１参照）に相当している。また残留ガス量算出部５１Ｅは、次のステップＳ０６０～Ｓ０７０を含んでもよい。

ステップＳ０６０にて制御装置５０は、残留ＥＧＲガス量を算出してステップＳ０６５に処理を進める。制御装置５０は、ＥＧＲガス量に基づいて、残留ＥＧＲガス量を算出する。

ステップＳ０６５にて制御装置５０は、残留許容ＥＧＲガス量を算出してステップＳ０７０に処理を進める。制御装置５０は、内燃機関の運転状態と、温度に応じた飽和水蒸気量が記された飽和水蒸気量特性（図示省略）と、に基づいて、その時点の温度における最大許容水蒸気量を算出する。そして制御装置５０は、最大許容水蒸気量に対応するＥＧＲガス量である残留許容ＥＧＲガス量を算出する。

ステップＳ０７０にて制御装置５０は、被置換ガス量を算出してステップＳ０７５に処理を進める。制御装置５０は、残留ガス量から残留許容ＥＧＲガス量を減算して被置換ガス量を算出する。

ステップＳ０７５にて制御装置５０は、残留ＥＧＲガス量が、残留許容ＥＧＲガス量未満であるか否かを判定し、残留ＥＧＲガス量が残留許容ＥＧＲガス量未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３０Ａに処理を進め、残留ＥＧＲガス量が残留許容ＥＧＲガス量以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ１１０に処理を進める。ステップＳ０７５からステップＳ１３０Ａに処理を進めた場合では、制御装置５０は、停止実行部５１Ｈ（図１参照）にて、クランク回転部５１Ｃ（図１参照）からのクランクシャフトの回転を実行することなく内燃機関を停止させる。

ステップＳ１１０にて制御装置５０は、（前回の）新気累積量に、（今回の）新気流入量を加算して（今回の）新気累積量を算出して記憶し、ステップＳ１２０に処理を進める。

ステップＳ１１０の処理を実行している制御装置５０は、内燃機関の運転状態に基づいて、停止要求の入力時からの新気の流入累積量である新気累積量を算出する、新気累積量算出部５１Ｆ（図１参照）に相当している。

ステップＳ１２０にて制御装置５０は、新気累積量が被置換ガス量以上であるか否かを判定し、新気累積量が被置換ガス量以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３０Ａに処理を進め、新気累積量が被置換ガス量未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ１３０Ｂに処理を進める。

ステップＳ１３０Ａに処理を進めた場合、制御装置５０は、クランク駆動手段４８の動作を停止させることでクランクシャフトの回転を停止させ（内燃機関の回転を停止させ）、ステップＳ１４０に処理を進める。

ステップＳ１４０に処理を進めた場合、制御装置５０は、掃気フラグをＯＦＦに設定し、新気累積量を初期化（ゼロ）にして、処理を終了する。

ステップＳ１３０Ｂに処理を進めた場合、制御装置５０は、クランク駆動手段４８を動作させてクランクシャフトを回転させて（掃気を維持して）、処理を終了する。

ステップＳ１３０Ｂの処理を実行している制御装置５０は、燃料噴射停止部５１Ｂ（図１参照）にて燃料噴射の動作を停止させた後に、クランク駆動手段４８を用いてクランクシャフトを回転させるクランク回転部５１Ｃ（図１参照）に相当している。

ステップＳ１２０、Ｓ１３０Ａの処理を実行している制御装置５０は、新気累積量が、残留ガス量に基づいて求めた被置換ガス量以上となった場合、クランク回転部５１Ｃ（図１参照）からのクランクシャフトの回転を停止させる、停止実行部５１Ｈ（図１参照）に相当している。

なお、図２に示すフローチャートからステップＳ０７５を省略してもよい。また、筒内ガス量に吸気途中残留ガス量を加算した残留ガス量から残留許容ＥＧＲガス量を減算して被置換ガス量としたが、筒内ガス量を残留ガス量として、当該残留ガス量から残留許容ＥＧＲガス量を減算して被置換ガス量としてもよい。また、残留許容ＥＧＲガス量の減算を省略して、筒内ガス量に吸気途中残留ガス量を加算したガス量を被置換ガス量としてもよいし、筒内ガス量を被置換ガス量としてもよい。

●［第２の実施の形態における制御装置５０の処理手順（図３）］
以下、第２の実施の形態における制御装置５０の処理手順について説明する。第１の実施の形態では種々のガス量に応じて、クランク駆動手段の動作／停止を行ったが、第２の実施の形態では、種々のガス量に基づいた時間に応じて、クランク駆動手段の動作／停止を行う点が異なる。

図２のフローチャートにて示す第１の実施の形態に対して、図３のフローチャートにて示す第２の実施の形態は、ステップＳ１０５が追加された点と、ステップＳ０３０、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１４０のそれぞれが、太枠にて示したステップＳ０３０Ｎ、Ｓ１１０Ｎ、Ｓ１２０Ｎ、Ｓ１４０Ｎに変更された点と、ステップＳ０２０の分岐先が異なる点が相違している。以下、これらの相違点について主に説明する。

ステップＳ０１０にて制御装置５０は、内燃機関が運転中であるか否かを判定し、内燃機関が運転中である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０１５に処理を進め、内燃機関がすでに停止状態である場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０Ｎに処理を進める。

ステップＳ０２０にて制御装置５０は、掃気フラグがＯＮであるか否かを判定し、掃気フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１０５に処理を進め、掃気フラグがＯＦＦである場合（Ｎｏ）はステップＳ０２５に処理を進める。

ステップＳ０２５に処理を進めた場合、制御装置５０は、停止要求入力（内燃機関のイグニションキーＯＦＦ、停止スイッチが操作された、アイドリングストップ要求等）があるか否かを判定し、停止要求入力がある場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３０Ｎに処理を進め、停止要求入力が無い場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０Ｎに処理を進める。

ステップＳ０３０Ｎに処理を進めた場合、制御装置５０は、掃気フラグをＯＮに設定し、タイマを初期化して（ゼロにして）、ステップＳ０３５に処理を進める。なお、掃気フラグがＯＮの間は、掃気制御が実行されていることを示している。

ステップＳ１０５に処理を進めた場合、制御装置５０は、タイマをカウントしてステップＳ１１０Ｎに処理を進める。

ステップＳ１１０Ｎにて制御装置５０は、新気流入量と、被置換ガス量と、に基づいて、新気累積量が被置換ガス量に達するまでの時間である掃気時間を算出（予測）して記憶し、ステップＳ１２０Ｎに処理を進める。

ステップＳ１１０Ｎの処理を実行している制御装置５０は、（クランク回転部５１Ｃにてクランクシャフトを回転させている場合における）新気流入量と、被置換ガス量と、に基づいて、新気累積量が被置換ガス量以上となるまでの時間である掃気時間を算出（予測）する、掃気時間算出部５１Ｇ（図１参照）に相当している。

ステップＳ１２０Ｎにて制御装置５０は、タイマにて計測した時間が掃気時間以上であるか否かを判定し、掃気時間以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３０Ａに処理を進め、掃気時間未満である場合はステップＳ１３０Ｂに処理を進める。

ステップＳ１３０Ａに処理を進めた場合、制御装置５０は、クランク駆動手段４８の動作を停止させることでクランクシャフトの回転を停止させ（内燃機関の回転を停止させ）、ステップＳ１４０Ｎに処理を進める。

ステップＳ１４０Ｎに処理を進めた場合、制御装置５０は、掃気フラグをＯＦＦに設定して、処理を終了する。

ステップＳ１２０Ｎ、Ｓ１３０Ａの処理を実行している制御装置５０は、停止要求の入力時から掃気時間が経過した場合に、クランク回転部５１Ｃ（図１参照）からのクランクシャフトの回転を停止させる、停止実行部５１Ｈ（図１参照）に相当している。

なお、図３に示すフローチャートからステップＳ０７５を省略してもよい。また、筒内ガス量に吸気途中残留ガス量を加算した残留ガス量から残留許容ＥＧＲガス量を減算して被置換ガス量としたが、筒内ガス量を残留ガス量として、当該残留ガス量から残留許容ＥＧＲガス量を減算して被置換ガス量としてもよい。また、残留許容ＥＧＲガス量の減算を省略して、筒内ガス量に吸気途中残留ガス量を加算したガス量を被置換ガス量としてもよいし、筒内ガス量を被置換ガス量としてもよい。

また、図２、図３に示すフローチャートのステップＳ０３５にて燃料噴射を停止する代わりに、ＥＧＲシステムの動作を停止（ＥＧＲ弁１４を全閉状態に制御）して、ステップＳ１３０Ｂにてクランク駆動手段を用いてクランクシャフトを回転させる代わりに、燃料噴射を継続してクランクシャフトを回転させてもよい。そしてステップＳ１３０Ａにてクランク駆動手段を停止する代わりに、燃料噴射を停止させてもよい。凝縮水が発生しなくなる閾値まで掃気できればよいので、筒内ガスの全てを新気に置換する必要は無く、ＥＧＲシステムを停止して燃料噴射してクランクシャフトを回転させてもよい。

ステップＳ１３０Ｂの処理を実行している制御装置５０は、燃料噴射停止部５１Ｂ（図１参照）にて燃料噴射の動作を停止させた後にクランク駆動手段４８を用いてクランクシャフトを回転させる、あるいは、停止要求が入力されたと判定した場合にＥＧＲシステムの動作を停止するとともに燃料噴射の動作を継続させてクランクシャフトを回転させる、クランク回転部５１Ｃ（図１参照）に相当している。

第１、第２の実施の形態にて説明した掃気制御（図２、図３）は、例えばスロットル装置４７の異常時であっても被置換ガス量を新気で置換するまでクランクシャフトを回転させるため、ロバスト性が高い掃気制御である。このように、スロットル装置の異常時等、種々の環境下であっても、実施することができる。また、第１、第２の実施の形態にて説明した掃気制御（図２、図３）は、内燃機関１０内の残留ガス量を推定し、当該残留ガス量に基づいた被置換ガス量を新気に置換するまで掃気を行うので、必要以上に無駄な掃気を行わず、信頼性も高く、凝縮水の発生を適切に防止できる。例えば６００［ｒｐｍ］で掃気を行った場合、クランクシャフトを約２回転させるだけで掃気がほぼ完了するので、この場合、０．２［秒］程度で掃気を完了させることができると予測される。

本発明の内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、処理手順、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、本実施の形態の説明では、クランク駆動手段としてモータジェネレータを用いた例を説明したが、燃料噴射を停止させた後もクランクシャフトを回転させることができるものであればよい。クランク駆動手段は、クランクシャフトの回転を維持できるものや、一旦内燃機関の回転を停止させた後でもクランクシャフトを回転させることができるものであればよい。

また、本発明の内燃機関の制御装置５０は、図１の例に示す内燃機関システム１への適用に限定されず、種々の内燃機関システムに適用することが可能である。

また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１内燃機関システム
１０内燃機関
１１Ａ、１１Ｂ吸気管
１１Ｃ吸気マニホルド
１２Ａ排気マニホルド
１２Ｂ排気管
１３ＥＧＲ配管
１３Ａ接続個所
１４ＥＧＲ弁
１５ＥＧＲクーラ
２１吸気流量検出手段
２２回転検出手段
２３大気圧検出手段
２４Ａ圧力検出手段
２５アクセルペダル踏込量検出手段
２７車速検出手段
２８Ａ、２８Ｂ吸気温度検出手段
２８Ｃクーラント温度検出手段
２９Ａ排気温度検出手段
４３Ａインジェクタ
４５Ａシリンダ
４７スロットル装置
４７Ｓスロットル開度検出手段
４７Ｖスロットルバルブ
４８クランク駆動手段
５０制御装置
５１Ａ停止要求判定部
５１Ｂ燃料噴射停止部
５１Ｃクランク回転部
５１Ｄ吸気途中残留ガス量算出部
５１Ｅ残留ガス量算出部
５１Ｆ新気累積量算出部
５１Ｇ掃気時間算出部
５１Ｈ停止実行部
５３記憶手段
６０排気浄化装置
Ｇ１筒内ガス量
Ｇ２吸気途中残留ガス量

Claims

排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に戻すＥＧＲシステムを有する内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、燃料噴射を停止させてもクランクシャフトを回転させることが可能なクランク駆動手段を備えており、
前記制御装置は、
前記内燃機関の運転状態を検出可能であり、
運転中の前記内燃機関に対して停止要求が入力されたか否かを判定する停止要求判定部と、
前記停止要求が入力されたと判定した場合に前記燃料噴射の動作を停止させる燃料噴射停止部にて前記燃料噴射の動作を停止させた後に前記クランク駆動手段を用いて前記クランクシャフトを回転させる、あるいは、前記停止要求が入力されたと判定した場合に前記ＥＧＲシステムの動作を停止するとともに前記燃料噴射の動作を継続させて前記クランクシャフトを回転させる、クランク回転部と、
前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時における前記内燃機関のシリンダ内のガス量である筒内ガス量を少なくとも含む残留ガス量を算出する残留ガス量算出部と、
前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時からの新気の流入累積量である新気累積量を算出する新気累積量算出部と、
前記新気累積量が、前記残留ガス量に基づいて求めた被置換ガス量以上となった場合、前記クランク回転部からの前記クランクシャフトの回転を停止させて前記内燃機関を停止させる停止実行部と、
を有する、
内燃機関の制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記残留ガス量算出部にて、前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時における前記残留ガス量に含まれている前記ＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を算出し、算出した前記残留ＥＧＲガス量が、前記シリンダ内で凝縮水を発生させるガス量の閾値である残留許容ＥＧＲガス量よりも少ない場合、前記クランク回転部によるクランクシャフトの回転を実行することなく前記内燃機関を停止させる、
内燃機関の制御装置。
請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記残留ガス量から前記残留許容ＥＧＲガス量を減算して前記被置換ガス量を求める、
内燃機関の制御装置。
請求項１～３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記クランク回転部にて前記クランクシャフトを回転させている場合における新気の流入量と、前記被置換ガス量と、に基づいて、前記新気累積量が前記被置換ガス量以上となるまでの時間である掃気時間を算出する掃気時間算出部を有し、
前記停止実行部にて、前記停止要求の入力時から前記掃気時間が経過した場合に、前記クランク回転部からの前記クランクシャフトの回転を停止させて前記内燃機関を停止させる、
内燃機関の制御装置。
請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記ＥＧＲシステムは、一方端が排気管に接続され、他方端が吸気管に接続されたＥＧＲ配管を有し、
前記制御装置は、
前記運転状態に基づいて、前記停止要求の入力時における、前記ＥＧＲ配管の前記他方端が接続されている前記吸気管の個所から前記シリンダまでの吸気途中経路中のガス量である吸気途中残留ガス量を算出する吸気途中残留ガス量算出部を有し、
前記残留ガス量算出部にて前記残留ガス量を算出する際、前記筒内ガス量に前記吸気途中残留ガス量を加算したガス量を前記残留ガス量とする、
内燃機関の制御装置。