JP2010019234A - 内燃機関装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気を内燃機関の吸気系に供給する排気供給装置を備えるものにおいて、エネルギ効率の向上を図る。
【解決手段】ＥＧＲが実行されている最中にエンジンの運転を停止するよう要求されたときには（Ｓ１１０）、排気供給率Ｅが大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定し（Ｓ１２０）、ＥＧＲ停止後に少なくとも設定したアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってエンジンをアイドル運転してから（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）、エンジンを停止する（Ｓ１８０）。これにより、排気供給量が比較的小さいときや吸入空気量が比較的大きいときなどに、エンジンの停止前の無駄なアイドル運転による燃料消費を抑制することができ、エネルギ効率を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関装置およびその制御方法並びに車両に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、エンジンと、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通する通路に排気還流弁が設けられた排気還流装置と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関装置では、排気還流（ＥＧＲ）が行なわれている状態でエンジンをアイドル運転している最中にエンジンを停止するときに、ＥＧＲを停止し、ＥＧＲ停止後に少なくとも燃焼室内から排気ガスが排出されるまでに必要な所定クランク角のエンジン回転を待ってから燃料噴射を停止している。
特開２００１−２８０１７０号公報

しかしながら、上述の内燃機関装置では、ＥＧＲ停止前の排気還流量や吸入空気量に拘わらずに所定時間に亘ってエンジンがアイドル運転されるため、無駄に燃料が消費される場合がある。例えば、排気還流量が少ないときにはエンジンの吸気系や燃焼室内の排気ガスが排出されるまでに必要な時間は短くなるが、こうした時間が経過した後であってもアイドル運転が行なわれ、無駄に燃料噴射が継続される場合が生じてしまう。

本発明の内燃機関装置およびその制御方法並びに車両は、内燃機関の排気を内燃機関の吸気系に供給する排気供給装置を備えるものにおいて、エネルギ効率の向上を図ることを主目的とする。

本発明の内燃機関装置およびその制御方法並びに車両は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関装置は、
内燃機関を備える内燃機関装置であって、
前記内燃機関の排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、
前記排気供給手段による前記排気の前記吸気系への供給である排気供給が実行されているときに前記内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、前記内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と前記内燃機関の吸入空気量との和に対する前記排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、前記排気供給が停止されるよう前記排気供給手段を制御し、前記排気供給の停止後に前記内燃機関が少なくとも前記設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置では、排気供給手段による排気の吸気系への供給である排気供給が実行されているときに内燃機関の運転を停止するよう要求されたときに、内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と内燃機関の吸入空気量との和に対する排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、排気供給が停止されるよう排気供給手段を制御し、排気供給の停止後に内燃機関が少なくとも設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう内燃機関を制御する。これにより、排気供給量が小さく吸入空気量が大きいほどアイドル運転時間が短くなる傾向にあり内燃機関の停止前のアイドル運転による燃料消費が抑制されるから、エネルギ効率の向上を図ることができる。

こうした本発明の内燃機関装置において、前記制御手段は、前記排気供給が実行されているときに前記内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、前記排気供給の停止後に前記内燃機関が前記設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転された後に所定のアイドル運転条件が成立しているときには、前記所定のアイドル運転条件に応じて前記内燃機関が更にアイドル運転されてから停止されるよう前記内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の停止前のアイドル運転をより適正に行なうことができる。ここで、「所定のアイドル運転条件」は、前記内燃機関の吸気弁の開閉タイミングが変更可能な範囲で最も遅いタイミングを含む所定タイミング範囲にない条件と前記内燃機関の排気を浄化する浄化触媒の温度が所定温度未満となる条件とのうち少なくとも一方を含む条件であるものとすることもできる。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の燃機関装置、即ち、基本的には、内燃機関を備える内燃機関装置であって、前記内燃機関の排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、前記排気供給手段による前記排気の前記吸気系への供給である排気供給が実行されているときに前記内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、前記内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と前記内燃機関の吸入空気量との和に対する前記排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、前記排気供給が停止されるよう前記排気供給手段を制御し、前記排気供給の停止後に前記内燃機関が少なくとも前記設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう前記内燃機関を制御する制御手段と、を備える内燃機関装置と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を備えるから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、エネルギ効率の向上を図ることができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の内燃機関装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
前記排気供給手段による前記排気の前記吸気系への供給である排気供給が実行されているときに前記内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、前記内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と前記内燃機関の吸入空気量との和に対する前記排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、前記排気供給が停止されるよう前記排気供給手段を制御し、前記排気供給の停止後に前記内燃機関が少なくとも前記設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう前記内燃機関を制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の内燃機関装置の制御方法では、排気供給手段による排気の吸気系への供給である排気供給が実行されているときに内燃機関の運転を停止するよう要求されたときに、内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と内燃機関の吸入空気量との和に対する排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、排気供給が停止されるよう排気供給手段を制御し、排気供給の停止後に内燃機関が少なくとも設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう内燃機関を制御する。これにより、排気供給量が小さく吸入空気量が大きいほどアイドル運転時間が短くなる傾向にあり内燃機関の停止前のアイドル運転による燃料消費が抑制されるから、エネルギ効率の向上を図ることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３４ａを有する浄化装置１３４を介して外気へ排出される共にＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム１６０を介して吸気側に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、浄化装置１３４の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されステッピングモータ１６３により駆動されるＥＧＲバルブ１６４とを備え、ＥＧＲバルブ１６４の開度の調整により、不燃焼ガスとしての排気をその供給量を調整して吸気側に供給する。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。

また、エンジン２２は、吸気バルブ１２８を開閉する図示しないインテークカムシャフトのクランクシャフト２６に対する位相角を進角または遅角させることにより吸気バルブ１２８の開閉タイミングを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１５０を備える。実施例では、エンジン２２から効率よく動力が出力される吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフトの角度を基準角とし、インテークカムシャフトの角度をその基準角よりも進角させることによりエンジン２２から高トルクが出力可能な運転状態とすることができ、インテークカムシャフトの角度を最遅角させることによりエンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくしてエンジン２２の運転の停止や始動に適した運転状態とすることができるよう構成されている。以下、実施例では、インテークカムシャフトの角度が最遅角となる吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角タイミングＶＴ１という。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた図示しない圧力センサからの筒内圧力，燃焼室での吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられて吸入空気の質量流量を検出するエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ１５８からの吸気圧，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号，浄化触媒１３４ａの温度を検出する温度センサ１３４ｂからの触媒温度Ｔｃなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，ＥＧＲバルブ１６４の開度を調節するステッピングモータ１６３への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算したり、演算した残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン負荷運転モードという。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された内燃機関装置の動作について説明する。ここで、実施例の内燃機関装置としては、主としてエンジン２２とＥＧＲシステム１６０とエンジンＥＣＵ２４とが相当する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるエンジン停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２の運転を停止するよう要求されたときに実行される。エンジン２２を運転停止する要求は、実施例では、エンジン負荷運転モードで走行している最中にモータ運転モードに移行する条件として駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクに対応する要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な要求電力との和として計算されるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を比較的効率よく運転することができるパワー領域の下限近傍の所定パワー未満となる条件が成立したときになされるものとした。

エンジン停止時制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、ＥＧＲバルブ１６４の開度を調節してエンジン２２の排気を吸気側に供給するＥＧＲが実行されているか否かを示すＥＧＲ実行フラグＦやＥＧＲ実行時の排気供給率（エンジン２２の吸気側に供給する排気供給量と吸入空気量Ｑａとの和に対する排気供給量の比率）Ｅ，吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴ，温度センサ１３４ｂからの触媒温度Ｔｃなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、ＥＧＲ実行フラグＦは、図示しないＥＧＲ制御ルーチンにより、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗがエンジン２２の暖機完了を示す所定水温（例えば、６５℃や７０℃など）以上となるＥＧＲ実行条件が成立しているときに値１が設定され、ＥＧＲ実行条件が成立していないときに値０が設定されてＲＡＭ２４ｃに記憶されたものを入力するものとした。また、排気供給率Ｅは、図示しないＥＧＲ制御ルーチンにより、エンジン２２の運転状態（例えば、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいて演算されたエンジン２２の回転数Ｎｅやエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａなど）に基づいて設定されてＥＧＲバルブ１６４の制御に用いられている目標排気供給率を排気供給率Ｅとして入力するものとした。さらに、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴは、エンジン２２の運転状態（例えば、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊を効率よく出力する目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊など）に基づいて設定されて可変バルブタイミング機構１５０の制御に用いられている吸気バルブ１２８の目標開閉タイミングを開閉タイミングＶＴとして入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したＥＧＲ実行フラグＦの値を調べ（ステップＳ１１０）、ＥＧＲ実行フラグＦが値０のとき、即ち、ＥＧＲが実行されていないときには、エンジン２２のアイドル運転を要求する所定のアイドル運転条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。所定のアイドル運転条件は、実施例では、入力した吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１になっていないか、または、入力した触媒温度Ｔｃが触媒の活性温度範囲の下限近傍の温度として予め設定された所定温度Ｔｒｅｆ（例えば、３００℃や３５０℃など）未満となっているときに成立するものとした。ここで、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴを判定するのは、開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１になっていないときにエンジン２２をアイドル運転しながら開閉タイミングＶＴを最遅角タイミングＶＴ１まで変更してからエンジン２２を停止するためであり、これは、エンジン２２を次に始動するときの圧縮行程に必要なエネルギーを低減して始動性を良好なものとすることができることに基づく。また、触媒温度Ｔｃを判定するのは、触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｒｅｆ未満のときにエンジン２２をアイドル運転しながら触媒を暖機してからエンジン２２を停止するためである。なお、浄化装置１３４の触媒が暖機されていない状態としては、例えば、エンジン２２の運転停止が要求される以前に、燃料噴射を停止したエンジン２２をモータＭＧ１により強制的に回転させてエンジン２２の吸排気抵抗をリングギヤ軸３２ａに作用させるいわゆるエンジンブレーキを降坂路などで比較的長い時間に亘って作用させていた場合などが考えられる。

所定のアイドル運転条件が成立しているときには、エンジン２２が所定回転数Ｎｉｄｌ（例えば、９００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなど）でアイドル運転されるようエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なうと共に、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１になっていないときには開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１に向けて変更されるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御し（ステップＳ１７０）、ステップＳ１６０の判定に戻る。また、所定のアイドル運転条件が成立していないときには、エンジン２２の運転が停止されるようエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御などの制御を停止して（ステップＳ１８０）、エンジン停止時制御ルーチンを終了する。こうした制御により、エンジン２２の運転を停止するよう要求されたときにＥＧＲが実行されていないときには、所定のアイドル運転条件の成立に応じてエンジン２２をアイドル運転してから停止するものとなる。

ステップＳ１１０でＥＧＲ実行フラグＦが値１のとき、即ち、ＥＧＲが実行されているときには、入力した排気供給率Ｅに基づいてアイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定し（ステップＳ１２０）、ＥＧＲバルブ１６４が全閉されるようステッピングモータ１６３を駆動してＥＧＲを停止し（ステップＳ１３０）、ＥＧＲ停止後に設定したアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってエンジン２２が所定回転数Ｎｉｄｌでアイドル運転されるようエンジン２２を制御する（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。ここで、アイドル運転時間Ｔｉｄｌは、実施例では、排気供給率Ｅとアイドル運転時間Ｔｉｄｌとの関係を予め定めてアイドル運転時間設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、排気供給率Ｅが与えられると記憶したマップから対応するアイドル運転時間Ｔｉｄｌを導出して設定するものとした。図４にアイドル運転時間設定用マップの一例を示す。図示するように、アイドル運転時間Ｔｉｄｌは、排気供給率Ｅが大きいほど長くなるように定められている。ここで、このように定める理由を説明する。ＥＧＲ停止後にエンジン２２をアイドル運転するのは、エンジン２２の吸気側のサージタンクや燃焼室内の排気をエンジン２２の運転停止前に排出することにより、エンジン２２を次に始動する際の排気の成分を安定させたり始動を安定して行なうものとするためであるが、ＥＧＲ実行時の排気供給量が比較的小さいときや吸入空気量Ｑａが比較的大きいとき、即ち、ＥＧＲ停止後にサージタンクや燃焼室内に残る排気の量が比較的少ないときには、エンジン２２を停止する前にアイドル運転する時間を短くしてもサージタンクや燃焼室内の排気を十分に排出することができるものとなる。こうした理由により、排気供給率Ｅが大きいほど長くなる（即ち、排気供給率Ｅが小さいほど短くなる）傾向にアイドル運転時間Ｔｉｄｌを定めるのである。したがって、図４のマップにおけるアイドル運転時間Ｔｉｄｌは、エンジン２２の停止前のアイドル運転によりサージタンクや燃焼室内の排気を十分に排出することができる時間（例えば、１秒や２秒，３秒など）として実験や解析などにより予め求めたものとして定めることができる。

そして、エンジン２２をアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってアイドル運転した後に、所定のアイドル運転条件を判定するステップＳ１６０以降の処理を実行して、エンジン停止時制御ルーチンを終了する。こうした制御により、エンジン２２の運転を停止するよう要求されたときにＥＧＲが実行されているときには、ＥＧＲ停止後に排気供給率Ｅに応じたアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってエンジン２２をアイドル運転し、その後は所定のアイドル運転条件の成立に応じてエンジン２２を更にアイドル運転してから停止するものとなる。したがって、少なくとも排気供給率Ｅに応じた時間に亘ってアイドル運転してからエンジン２２を停止するから、ＥＧＲ停止後に排気供給率Ｅに拘わらずに燃焼室内などの排気を排出するのに十分な所定時間に亘ってアイドル運転するものに比して、排気供給量が比較的小さいときや吸入空気量が比較的大きいときなどに無駄なアイドル運転による燃料消費が抑制されて、エンジン２２を含む内燃機関装置のエネルギ効率を向上させることができ、ハイブリッド自動車２０の燃費を向上させることができる。

以上説明した実施例の内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車２０によれば、ＥＧＲが実行されている最中にエンジン２２の運転を停止するよう要求されたときには、排気供給率Ｅが大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定し、ＥＧＲ停止後に少なくとも設定したアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってエンジン２２をアイドル運転して停止するから、エンジン２２の停止前の無駄なアイドル運転による燃料消費が抑制され、エネルギ効率の向上を図ることができる。また、ＥＧＲ停止後にエンジン２２を所定時間Ｔｉｄｌに亘ってアイドル運転した後に、所定のアイドル運転条件の成立に応じてエンジン２２を更にアイドル運転するから、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１になるまでや触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｒｅｆ未満となるまでアイドル運転を行なうことができ、エンジン２２の停止前のアイドル運転をより適正に行なうことができる。もとより、エンジン２２の運転を停止するよう要求されたときにＥＧＲが実行されているか否かに拘わらずに燃焼室内などの排気を排出するのに十分な所定時間に亘ってアイドル運転するものに比しても、エネルギ効率を向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＥＧＲ停止後にエンジン２２をアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってアイドル運転した後に所定のアイドル運転条件を判定し必要に応じてエンジン２２を更にアイドル運転してから停止するものとしたが、エンジン２２の運転を停止するよう要求されたときに既に所定のアイドル条件が成立していないときなどには、ＥＧＲ停止後にエンジン２２をアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってアイドル運転した後に所定のアイドル運転条件を判定せずに直ちにエンジン２２を停止するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＥＧＲ実行フラグＦに値１を設定する条件として、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗがエンジン２２の暖機完了を示す所定水温以上となる条件を用いるものとしたが、この水温条件に加えて、エンジン２２の回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとで示される運転ポイントが所定のＥＧＲ導入領域にある条件を用いるものとしたり、この水温条件に代えて、排気供給率Ｅが値０より大きい条件などを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転状態に基づいて設定されてＥＧＲバルブ１６４の制御に用いられている目標排気供給率を排気供給率Ｅとして用いて制御するものとしたが、エンジン２２の運転状態（例えば、吸入空気量Ｑａや回転数Ｎｅなど）やＥＧＲバルブ１６４の開度などに基づいて実際の排気供給率として推定される値を排気供給率Ｅとして用いて制御するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図４に示したように、アイドル運転時間Ｔｉｄｌを排気供給率Ｅが大きいほど長くなるように設定するものとしたが、排気供給率Ｅが所定の下限値以上では排気供給率Ｅが大きいほど長くなるようにアイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定すると共に排気供給率Ｅが所定の下限値未満では所定時間をアイドル運転時間Ｔｉｄｌとして設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、所定のアイドル運転条件として、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１になっていない条件を用いるものとしたが、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１より若干進角側のタイミングを含む範囲として最遅角タイミングＶＴ１を含む所定タイミング範囲になっていない条件を用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、所定のアイドル運転条件として、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴが最遅角タイミングＶＴ１になっていない条件と触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｒｅｆ未満となっている条件とを用いるものとしたが、これらの条件のうち一方の条件のみを用いるものとしてもよいし、これらの条件に代えてまたは加えて異なる条件を用いるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、アイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定してからＥＧＲを停止した後にエンジン２２をアイドル運転するものとしたが、ＥＧＲを停止してからアイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定した後にエンジン２２をアイドル運転するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

実施例では、動力分配統合機構３０を介してのエンジン２２およびモータＭＧ１による動力とモータＭＧ２による動力とを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行するハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、エンジンからの動力の全てを発電機による発電に用いてバッテリを充電すると共にバッテリからの電力を電動機に供給し電動機からの動力により走行するハイブリッド自動車や、走行用の動力源としての電動機を備えずにエンジンからの動力を変速機などを介して駆動輪側に出力して走行する自動車に適用するものとしてもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車などの自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される内燃機関装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた内燃機関装置の形態としても構わない。さらに、こうした内燃機関装置の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、ＥＧＲシステム１６０が「排気供給手段」に相当し、エンジン２２の運転を停止するよう要求されたときにＥＧＲ実行フラグＦが値１のときに排気供給率Ｅが大きいほど長くなるようアイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定しＥＧＲが停止されるようＥＧＲバルブ１６４を制御しＥＧＲ停止後に少なくとも設定したアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってエンジン２２がアイドル運転されてから停止されるようエンジン２２を制御する図３のエンジン停止時制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「制御手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「排気供給手段」としては、ＥＧＲシステム１６０に限定されるものではなく、内燃機関の排気を内燃機関の吸気系に供給するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、エンジンＥＣＵ２４に限定されるものではなく、複数の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン２２の運転を停止するよう要求されたときにＥＧＲ実行フラグＦが値１のときに排気供給率Ｅが大きいほど長くなるようアイドル運転時間Ｔｉｄｌを設定しＥＧＲが停止されるようＥＧＲバルブ１６４を制御しＥＧＲ停止後に少なくとも設定したアイドル運転時間Ｔｉｄｌに亘ってエンジン２２がアイドル運転されてから停止されるようエンジン２２を制御するものに限定されるものではなく、排気供給手段による排気の吸気系への供給である排気供給が実行されているときに内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と内燃機関の吸入空気量との和に対する排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、排気供給が停止されるよう排気供給手段を制御し、排気供給の停止後に内燃機関が少なくとも設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう内燃機関を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され、３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機および電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、内燃機関装置や車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるエンジン停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 アイドル運転時間設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 浄化触媒、１３４ｂ 温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５８ 吸気圧センサ、１６０ ＥＧＲシステム、１６２ ＥＧＲ管、１６３ ステッピングモータ、１６４ ＥＧＲバルブ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関を備える内燃機関装置であって、
   前記内燃機関の排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、
   前記排気供給手段による前記排気の前記吸気系への供給である排気供給が実行されているときに前記内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、前記内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と前記内燃機関の吸入空気量との和に対する前記排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、前記排気供給が停止されるよう前記排気供給手段を制御し、前記排気供給の停止後に前記内燃機関が少なくとも前記設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
   を備える内燃機関装置。
2. 前記制御手段は、前記排気供給が実行されているときに前記内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、前記排気供給の停止後に前記内燃機関が前記設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転された後に所定のアイドル運転条件が成立しているときには、前記所定のアイドル運転条件に応じて前記内燃機関が更にアイドル運転されてから停止されるよう前記内燃機関を制御する手段である請求項１記載の内燃機関装置。
3. 前記所定のアイドル運転条件は、前記内燃機関の吸気弁の開閉タイミングが変更可能な範囲で最も遅いタイミングを含む所定タイミング範囲にない条件と前記内燃機関の排気を浄化する浄化触媒の温度が所定温度未満となる条件とのうち少なくとも一方を含む条件である請求項２記載の内燃機関装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の内燃機関装置と、
   動力を入出力可能な発電機と、
   車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
   を備える車両。
5. 内燃機関と、前記内燃機関の排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
   前記排気供給手段による前記排気の前記吸気系への供給である排気供給が実行されているときに前記内燃機関の運転を停止するよう要求されたとき、前記内燃機関の吸気系に供給する排気の供給量である排気供給量と前記内燃機関の吸入空気量との和に対する前記排気供給量の比率としての排気供給率が大きいほど長くなる傾向にアイドル運転時間を設定し、前記排気供給が停止されるよう前記排気供給手段を制御し、前記排気供給の停止後に前記内燃機関が少なくとも前記設定したアイドル運転時間に亘ってアイドル運転されてから停止されるよう前記内燃機関を制御する、
   ことを特徴とする内燃機関装置の制御方法。

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