JP2015094333A - 予混合圧縮着火式エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを停止させる際、燃料供給が停止されるまでオゾンが生成されていた場合に、触媒装置の温度が低いときでも、オゾンの大気への放出を回避できる予混合圧縮着火式エンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンを停止させる際、排気通路に配設された触媒装置の温度が所定の基準温度より低く、かつ、燃料供給が停止される（Ｆ／Ｃ開始）までオゾン生成器を作動させるときは、燃料供給が停止されて（Ｆ／Ｃ開始）からエンジンの回転速度が基準回転速度（Ｂ）未満となるまでにエンジン全体として圧縮上死点（ＴＤＣ）を越える回数を、オゾン生成器から各気筒の入口までの吸気通路の容積分のガスが圧縮される回数（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ），（ｉｖ）以上に増大させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、低燃費および低ＮＯｘを実現する予混合圧縮着火式エンジンに関し、低負荷域で混合気の着火および燃焼促進のためにオゾンが供給されるように構成された予混合圧縮着火式エンジンを停止させる際の技術分野に属する。

従来、ピストンの圧縮によりつくり出される高温・高圧の環境下で混合気を自着火により燃焼させる予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ：Homogeneous Charge Compression Ignition）燃焼を自動車用ガソリンエンジンに適用するため、自着火時期の制御、ＨＣＣＩ運転領域の拡大、ＨＣＣＩ運転と火花点火（ＳＩ：Spark Ignition）運転との円滑な切替えといった種々の技術開発が進められている（例えば特許文献１参照）。

ＨＣＣＩ燃焼は、燃料噴射量が少なく熱発生量が少ないエンジンの低負荷域では起き難い。そのため、吸気通路にオゾン生成器を配設し、エンジンの低負荷域では上記オゾン生成器で生成されたオゾンを混合気に供給して混合気の着火性およびＨＣＣＩ燃焼の安定性の向上を図ることが知られている（例えば特許文献２参照）。オゾンは５００〜６００Ｋの温度下では数秒で分解するので、混合気に供給されたオゾンはＨＣＣＩ燃焼で発生する筒内の熱で容易に分解する。

特開２００７−１５４８５９号公報 特開２００２−２７６４０４号公報

ところで、エンジンがアイドルストップされるか運転者の意思で強制停止されるかに拘らず、エンジンを停止させる際、燃料供給が停止されるまでオゾンが生成されていた場合は、燃料供給が停止された時点でオゾン生成器から各気筒の入口（例えば吸気ポートの気筒側の開口）までの吸気通路内にオゾンが残留する。残留したオゾンはエンジンが完全停止するまでの惰性回転により気筒を経て排気通路に排出される。排出されたオゾンは、排気通路に配設された触媒装置の温度が高いとき（例えば触媒の活性温度以上のときやオゾンの分解温度以上のとき）は触媒作用あるいは触媒の熱で分解するが、触媒装置の温度が低いときは大気に放出されてしまう。

そこで、本発明は、エンジンを停止させる際、燃料供給が停止されるまでオゾンが生成されていた場合に、触媒装置の温度が低いときでも、オゾンの大気への放出を回避できる予混合圧縮着火式エンジンの制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、所定の運転領域で予混合圧縮着火燃焼が行われるように構成された予混合圧縮着火式エンジンの制御装置であって、吸気通路に配設されたオゾン生成器と、上記オゾン生成器を上記エンジンの低負荷域で作動させる制御手段とが備えられ、上記制御手段は、上記エンジンを停止させる際、排気通路に配設された触媒装置の温度が所定の基準温度より低く、かつ、燃料供給が停止されるまで上記オゾン生成器を作動させるときは、燃料供給が停止されてからエンジンの回転速度が所定の基準回転速度未満となるまでにエンジン全体として圧縮上死点を越える回数を、上記オゾン生成器から各気筒の入口までの吸気通路の容積分のガスが圧縮される回数以上に増大させる圧縮回数増大制御を行うことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置である（請求項１）。

本発明によれば、予混合圧縮着火式エンジンを停止させる際、燃料供給が停止されてからエンジンの回転速度が基準回転速度以上で圧縮上死点を越える回数が、オゾン生成器から各気筒の入口までの吸気通路の容積分のガスが圧縮される回数以上に増大される。エンジンの回転速度が基準回転速度以上では、圧縮時のガスの漏れ（例えばピストンリングの合い口等からのガスの漏れ）が少ないので、ピストンが圧縮上死点に至ったときの筒内温度（これを「圧縮端温度」という）の低下が抑制される。そのため、燃料供給が停止された時点でオゾン生成器から各気筒の入口までの吸気通路内に残留したオゾンは、エンジンが完全停止するまでの惰性回転により空気とともに筒内に導入されるが、圧縮端温度が高いので、残留したオゾンの全量が、筒内で圧縮されたときに熱で分解し、オゾンのまま排気通路に排出されることがない。したがって、予混合圧縮着火式エンジンを停止させる際、燃料供給が停止されるまでオゾンが生成されていた場合に、触媒装置の温度が低いとき（例えば触媒の活性温度未満のときやオゾンの分解温度未満のとき）でも、オゾンの大気への放出を回避できる。

要すれば、上記圧縮回数増大制御は、圧縮端温度が高い圧縮上死点の回数を、残留オゾンの全量が分解するのに十分な回数に増大させる制御ということができる。

本発明において、上記制御手段は、燃料供給が停止される前にエンジンの回転速度を高めることにより、上記圧縮回数増大制御を行うことが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、燃料供給停止時点でのエンジンの回転速度が高くなるので、基準回転速度までの落差が大きくなり、燃料供給停止後におけるエンジンの回転速度が基準回転速度以上の圧縮上死点の回数が良好に増大する。

本発明において、上記制御手段は、燃料供給が停止された後にエンジンの抵抗を下げることにより、上記圧縮回数増大制御を行うことが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、燃料供給停止後のエンジンの抵抗が小さくなるので、エンジンの回転速度が低下する度合いが小さくなり、燃料供給停止後におけるエンジンの回転速度が基準回転速度以上の圧縮上死点の回数が良好に増大する。

本発明において、上記制御手段は、上記圧縮回数増大制御の際に、スロットル弁の開度を増大することにより、エンジンの抵抗を下げることが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、ポンピングロスが減るので、エンジンの抵抗が確実に小さくなる。

本発明において、上記制御手段は、上記圧縮回数増大制御の際に、吸気弁および排気弁の少なくともいずれかのリフト特性をエンジンの抵抗が下がる方向に変更することにより、エンジンの抵抗を下げることが好ましい（請求項５）。

この構成によれば、例えば吸気弁および排気弁の双方が開いたオーバーラップ期間をつくること、およびそのオーバーラップ期間を長くすること等により、エンジンの抵抗が確実に小さくなる。

本発明において、上記制御手段は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後所定の再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させるアイドルストップ機能を有し、上記エンジンを自動停止させる際に上記圧縮回数増大制御を行うことが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、自動車を運転中に高い頻度で実行されるアイドルストップでエンジンを自動停止させる際に上記圧縮回数増大制御が適用されるので、オゾンの大気への放出を回避できる効果がより大きくなる。

本発明は、エンジンを停止させる際、燃料供給が停止されるまでオゾンが生成されていた場合に、触媒装置の温度が低いときでも、オゾンの大気への放出を回避できる予混合圧縮着火式エンジンの制御装置を提供するので、低燃費および低ＮＯｘを実現する予混合圧縮着火式エンジンの技術の発展向上に寄与する。

本発明の実施形態にかかる予混合圧縮着火式エンジンの全体構成図である。 リフト量が変更可能な吸気弁のリフトカーブと、開弁動作が切替可能な排気弁のリフトカーブとを示す図である。 オゾン生成器の構成を示す斜視図である。 上記エンジンの制御系を示すブロック図である。 上記エンジンの運転領域を燃焼形態の相違によって複数の領域に分けたマップである。 オゾンの大気への放出が起きるシーンの説明図である。 上記エンジンを自動停止させる際のタイムチャートである。 上記エンジンを自動停止させる際のフローチャートの一部である。 上記エンジンを自動停止させる際のフローチャートの他の一部である。 上記エンジンを自動停止させる際のフローチャートの残部である。 上記エンジンを再始動させる際のフローチャートである。

（１）全体構成
図１は、本発明の実施形態にかかる予混合圧縮着火式エンジンの全体構成図である。このエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、紙面に直交する方向に列状に並ぶ４つの気筒２（図１にはそのうちの１つの気筒のみを示す）を有するエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路３０と、排気通路３０を流通する排気ガスの一部を吸気通路２０に還流するためのＥＧＲ装置４０とを備えている。

エンジン本体１は、上記４つの気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。ピストン５の頂面には、ディーゼルエンジンでのリエントラント型のようなキャビティ５ａが形成されている。

ピストン５の上方には燃焼室１０が形成されており、この燃焼室１０には、後述するインジェクタ１１からの噴射によって燃料が供給される。そして、噴射された燃料が燃焼室１０で燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。なお、本実施形態のエンジンはガソリンエンジンであるため、燃料としてはガソリンが用いられる。ただし、燃料の全てがガソリンである必要はなく、例えばアルコール等の副成分が燃料に含まれていてもよい（例えばＥ３等の混合燃料等）。

ピストン５は、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸１５とコネクティングロッド１６を介して連結されており、上記ピストン５の往復運動に応じてクランク軸１５が中心軸回りに回転する。

各気筒２の幾何学的圧縮比、つまり、ピストン５が下死点にあるときの燃焼室１０の容積とピストン５が上死点にあるときの燃焼室１０の容積との比は、ガソリンエンジンとしてはかなり高めの値である１５以上２０以下に設定されている。これは、ガソリンを自着火により燃焼させるＨＣＣＩ燃焼を実現するために、燃焼室１０を大幅に高温・高圧化する必要があるからである。

シリンダヘッド４には、吸気通路２０から供給される空気（以下「吸気」ともいう）を各気筒２の燃焼室１０に導入するための吸気ポート６と、各気筒２の燃焼室１０で生成された排気ガスを排気通路３０に導出するための排気ポート７と、吸気ポート６の燃焼室１０側の開口（気筒２の入口）を開閉する吸気弁８と、排気ポート７の燃焼室１０側の開口を開閉する排気弁９とが設けられている。

なお、本実施形態では、吸気ポート６は、吸気通路２０の最下流端部側の部分、排気ポート７は、排気通路３０の最上流端部側の部分とする。

吸気弁８および排気弁９は、それぞれ、シリンダヘッド４に配設された一対のカムシャフト等を含む動弁機構１８，１９により、クランク軸１５の回転に連動して開閉駆動される。

吸気弁８用の動弁機構１８には、吸気弁８のリフト量を連続的に（無段階で）変更することが可能な可変機構１８ａが組み込まれている。このような可変機構１８ａは、連続可変バルブリフト機構（ＣＶＶＬ）等として既に公知であり、具体的な構成例として、吸気弁８駆動用のカムをカム軸の回転と連動して往復揺動運動させるリンク機構と、リンク機構の配置（レバー比）を可変的に設定するコントロールアームと、コントロールアームを電気的に駆動することによって上記カムの揺動量（吸気弁８を押し下げる量と期間）を変更するステッピングモータとを備えたものを挙げることができる。

このような可変機構１８ａにより、図２に実線Ｉｎと破線Ｉｎとで示すように、吸気弁８のリフト量が大リフト（実線）と小リフト（破線）との間で無段階に変更される。また、併せて、吸気弁８の開弁タイミングが無段階に変更される。もっとも、吸気弁８の閉弁タイミングが無段階に変更されてもよく、さらには、吸気弁８の開弁タイミングおよび閉弁タイミングの双方が無段階に変更されてもよい。この観点から、吸気弁８用の可変機構１８ａは、吸気弁８のリフト量および開閉タイミングを含むリフト特性を変更するものであるということができる。

排気弁９用の動弁機構１９には、吸気行程中に排気弁９を押し下げる機能を有効または無効にする切替機構１９ａが組み込まれている。すなわち、この切替機構１９ａは、排気弁９を排気行程だけでなく吸気行程でも開弁可能にするとともに、この吸気行程中の排気弁９の開弁動作（いわゆる排気弁９の２度開き）を実行するか停止するかを切り替える機能を有している。

このような切替機構１９ａは既に公知であり、具体的な構成例として、排気弁９駆動用の通常のカム（排気行程中に排気弁９を押し下げるカム）とは別に吸気行程中に排気弁９を押し下げるサブカムと、このサブカムの駆動力が排気弁９に伝達されるのを有効または無効にするいわゆるロストモーション機構とを備えたものを挙げることができる。

このような切替機構１９ａにより、図２に実線Ｅｘと破線Ｅｘとで示すように、排気弁９の開弁動作が、排気弁９が排気行程だけで開弁する通常動作（実線）と、排気弁９が排気行程だけでなく吸気行程でも開弁する２度開き動作（破線）とに切り替えられる。そのため、上記切替機構１９ａのサブカムによる排気弁９の押し下げが有効にされると、つまり２度開き動作が行われると、排気弁９が排気行程だけでなく吸気行程中にも開弁するので、高温の排気ガス（これを「ホットＥＧＲガス」という）が排気ポート７から燃焼室１０に逆流する、いわゆる内部ＥＧＲが実現される。その結果、燃焼室１０の高温化ひいては圧縮端温度の高温化が図られるとともに、燃焼室１０に導入される吸気の量が低減される。

もっとも、切替機構１９ａは、排気弁９の閉弁タイミングだけでなく、排気弁９の開弁タイミングを変更してもよく、さらには、排気弁９の閉弁タイミングおよび開弁タイミングの双方を変更してもよい。また、併せて、排気弁９のリフト量を変更してもよい。この観点から、排気弁９用の切替機構１９ａは、排気弁９のリフト量および開閉タイミングを含むリフト特性を変更するものであるということができる。

シリンダヘッド４には、燃焼室１０に向けて燃料を噴射するインジェクタ１１と、インジェクタ１１から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火エネルギーを供給する点火プラグ１２とが、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。

インジェクタ１１は、ピストン５の頂面を臨むような姿勢でシリンダヘッド４に設けられている。各気筒２のインジェクタ１１にはそれぞれ燃料供給管１３が接続されており、各燃料供給管１３を通じて供給される燃料が、インジェクタ１１の先端部に設けられた複数の噴孔（図示省略）から噴射される。

燃料供給管１３の上流側に、クランク軸１５の回転により駆動されるプランジャー式の燃料ポンプであるサプライポンプ１４が設けられている。サプライポンプ１４と燃料供給管１３との間に、全気筒に共通の蓄圧用のコモンレール（図示省略）が設けられている。コモンレール内で蓄圧された燃料が各気筒２のインジェクタ１１に供給されることにより、各インジェクタ１１から最大で１２０ＭＰａ程度の高い圧力の燃料が噴射される。

インジェクタ１１から噴射される燃料の噴射圧力（燃圧）は、サプライポンプ１４から圧送された燃料の一部を燃料タンク側に戻す量（燃料の逃がし量）を増減させることにより調節可能である。すなわち、サプライポンプ１４には、燃料の逃がし量を調節するための燃圧制御弁１４ａ（図４参照）が内蔵されており、この燃圧制御弁１４ａを用いて燃圧を所定範囲内（例えば３０〜１２０ＭＰａの間）で調節することが可能である。

吸気通路２０は、上述したように、吸気ポート６を最下流端部側の部分として含む他、単一の共通通路２１と、共通通路２１の上流端部に配設されたエアクリーナ２２と、共通通路２１の下流端部に接続された所定容積のサージタンク２４と、サージタンク２４から下流側に延びて各気筒２の吸気ポート６とそれぞれ連通する４つの独立通路２５（図１にはそのうちの１つの独立通路のみを示す）とを有している。共通通路２１のサージタンク２４寄りに、共通通路２１を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁２９と、気筒２に導入する吸気ひいては燃焼室１０内の混合気にオゾン（Ｏ_３）を供給するオゾン生成器７６とが、上流側からこの順に配設されている。

オゾン生成器７６は、図３に示すように、共通通路２１の横断面上で、上下または左右方向に所定間隔を設けて並列された複数の電極を備えて構成されている。オゾン生成器７６は、吸気に含まれる酸素（Ｏ_２）を原料ガスとして、無声放電によりオゾンを生成する。つまり、電極に対して、図外の電源から高周波交流高電圧を印加することにより、放電間隙において無声放電が発生し、そこを通過する吸気中の酸素がオゾン化される。こうしてオゾンが供給された吸気は、サージタンク２４から独立通路２５を介して、各気筒２に導入される。オゾン生成器７６の電極に対する電圧の印加態様を変更し、あるいは電圧を印加する電極の数を変更することによって、オゾン生成器７６を通過した後の吸気中のオゾン濃度を調節することができる。後述するＥＣＵ６０（図４参照）は、こうしたオゾン生成器７６に対する制御を通じて、気筒２に導入する吸気中のオゾン濃度の調節を行う。吸気ないし混合気にオゾンを供給することにより、混合気の着火性およびＨＣＣＩ燃焼の安定性の向上を図ることができる。

排気通路３０は、上述したように、吸気ポート７を最上流端部側の部分として含む他、各気筒２の排気ポート７とそれぞれ連通する４つの独立通路３１（図１にはそのうちの１つの独立通路のみを示す）と、各独立通路３１の下流端部が集合した集合部３２と、集合部３２から下流側に延びる単一の共通通路３３とを有している。共通通路３３の集合部３２寄りに、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、第１触媒装置３４と第２触媒装置３５とが、上流側からこの順に配設されている。各触媒装置３４，３５は、それぞれ、筒状ケース内の流路に配置された三元触媒等を備えて構成されている。本実施形態では、上記触媒装置３４，３５は、温度が６００Ｋ（本発明にかかる「基準温度」に相当する）以上であると、触媒活性状態であるとともに、オゾンを熱で分解させることができる。

ＥＧＲ装置４０は、排気通路３０と吸気通路２０とを互いに連通するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１の途中部に配設されたＥＧＲクーラ４２およびＥＧＲ弁４３とを有している。

ＥＧＲ通路４１は、排気通路３０を流通する排気ガスの一部を吸気通路２０に還流するための通路であり、本実施形態では、排気通路３０の排気集合部３２と吸気通路２０の各独立通路２５とを相互に連通している。なお、図示しないが、ＥＧＲ通路４１の下流部（吸気通路２０側の端部）は、気筒２ごとに設けられた４つの独立通路２５に対応して４つに分岐しており、各独立通路２５と１対１で接続されている。

ＥＧＲクーラ４２は、ＥＧＲ通路４１を流通する排気ガスを冷却するための水冷式の熱交換器である。すなわち、ＥＧＲクーラ４２では、その内部に導入される冷却水との熱交換によって排気ガスが冷却される（これを「クールドＥＧＲガス」という）。ＥＧＲクーラ４２で用いられる冷却水は、エンジン本体１を冷却するための冷却水（エンジン冷却水）と同じものを用いてもよく、また、より高い冷却効果を得るために、エンジン冷却水とは別の冷却水を用いてもよい。

ＥＧＲ弁４３は、ＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲクーラ４２よりも下流側に設けられた電動式のバルブであり、その開閉動作に応じて、ＥＧＲ通路４１を通じて吸気通路２０に還流される排気ガス、つまりクールドＥＧＲガスの量が調節される。

（２）制御系
次に、図４を参照して、エンジンの制御系について説明する。本実施形態のエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）６０によって統括的に制御される。ＥＣＵ６０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロプロセッサからなるものであり、本発明にかかる「制御手段」に相当する。

ＥＣＵ６０は、エンジンおよびこれを搭載する車両に設けられた下記のセンサＳＮ１〜ＳＮ１２と電気的に接続されており、各センサから入力される信号に基づいて、各種情報を取得する。

・ エンジン本体１のクランク軸１５の回転速度（つまりエンジン回転速度）を検出するエンジン速度センサＳＮ１
・ エンジン冷却水の温度（つまりエンジン本体１の温度）を検出する水温センサＳＮ２
・ サージタンク２４を通過する吸気の温度を検出する吸気温センサＳＮ３
・ サージタンク２４を通過する吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ４
・ 外気の温度を検出する外気温センサＳＮ５
・ 運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサＳＮ６
・ 車室内空間の温度を検出する室温センサＳＮ７
・ バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧センサＳＮ８
・ 運転者により操作される図外のブレーキペダルの開度（踏込量）を検出するブレーキペダル開度センサＳＮ９
・ 車両の走行速度を検出する車速センサＳＮ１０
・ 第１触媒装置３４または第２触媒装置３５の温度を検出する触媒温度センサＳＮ１１
・ 運転者により選択されるレンジを検出するレンジセンサＳＮ１２

また、ＥＣＵ６０は、車室内空間の空調を行うエアコン５２およびイグニッションスイッチ５３とも電気的に接続されており、エアコンからは空調の設定温度に関する情報を取得し、イグニッションスイッチ５３からはイグニッションスイッチ５３のオン・オフに関する情報を取得する。

そして、ＥＣＵ６０は、取得した各種情報に基づいて、種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、インジェクタ１１、点火プラグ１２、サプライポンプ１４の燃圧制御弁１４ａ、吸気弁８用の可変機構１８ａ、排気弁９用の切替機構１９ａ、スロットル弁２９、ＥＧＲ弁４３、エンジンを始動させる際にクランク軸１５を回転させる（クランキングする）スタータモータ５１、およびオゾン生成器７６と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。

例えば、ＥＣＵ６０は、次に説明するように、予混合圧縮着火燃焼を行うＣＩモード（ＨＣＣＩ運転）と、火花点火燃焼を行うＳＩモード（ＳＩ運転）とを切り替えるモード切替制御を実行するようにプログラミングされている。

また、ＥＣＵ６０は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後所定の再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させるアイドルストップ制御を実行するようにプログラミングされている。

（３）運転状態に応じたエンジン制御
次に、図５を参照して、運転状態に応じたエンジン制御の具体的内容について説明する。

図５は、エンジンの負荷および回転速度を縦軸および横軸として表したエンジンの運転領域を燃焼形態の相違によって複数の領域に分けたマップである。

本実施形態のエンジンは、燃費性能およびエミッション性能の向上を目的として、エンジン負荷が最低負荷域を含む低負荷側の領域では、点火プラグ１２による火花点火燃焼（ＳＩ燃焼）ではなく、予混合圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）が行われる。しかし、エンジン負荷が高くなるに従い、ＨＣＣＩ燃焼では燃焼が急峻になりすぎて、異常燃焼や燃焼騒音等の問題が生じる。そのため、本実施形態のエンジンでは、エンジン負荷が最高負荷域を含む高負荷側の領域では、燃焼形態がＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り替えられる。このように、本実施形態のエンジンは、エンジンの運転状態、特にエンジン負荷に応じて、予混合圧縮着火燃焼を行うＣＩモード（ＨＣＣＩ運転）と、火花点火燃焼を行うＳＩモード（ＳＩ運転）とが切り替えられるように構成されている。ただし、モード切替え（運転切替え）の境界線は、図５に例示されたものに限定されるものではない。

ＣＩモードが実行されるＣＩ領域は、エンジン負荷の高低に応じてさらに２つの領域に分けられる。具体的に、ＣＩ領域は、ＣＩ領域内の低中負荷側の領域（「ＣＩ低中負荷域」という）（１）と、ＣＩ領域内の高負荷側の領域（「ＣＩ高負荷域」という）（２）とに分けられる。なお、モード切替えの境界線は、ＣＩ高負荷域（２）に含まれる。

ＣＩ低中負荷域（１）では、混合気の着火性およびＨＣＣＩ燃焼の安定性を高めるために、相対的に温度の高いホットＥＧＲガスが気筒２に導入される。このホットＥＧＲガスの導入は、上述したように、排気弁９を２度開き動作させ（図２の破線Ｅｘ参照）、内部ＥＧＲを行うことで実現される。ホットＥＧＲガスの導入は、気筒２内の圧縮端温度を高め、ＣＩ低中負荷域（１）において、混合気の着火性およびＨＣＣＩ燃焼の安定性を高める上で有利となる。また、ＣＩ低中負荷域（１）では、吸気行程のいずれかの時期にインジェクタ１１から気筒２内に燃料が噴射される。これにより、均質な混合気が形成され、その均質混合気は圧縮上死点付近において自着火する。

一方、ＣＩ高負荷域（２）では、気筒２内の温度が高くなるので、過早着火等の異常燃焼を抑制するために、ホットＥＧＲガスの導入量が減少されるとともに、ＥＧＲクーラ４２で冷却されたクールドＥＧＲガスが気筒２に導入される。また、ＣＩ高負荷域（２）では、ＣＩ低中負荷域（１）と同じように吸気行程のいずれかの時期に燃料を噴射すると過早着火等の異常燃焼が生じ易いので、圧縮行程後期から膨張行程初期の間のいずれかの時期にインジェクタ１１から気筒２内に燃料が噴射される（これを「リタード噴射」という）。これにより、過早着火等の異常燃焼が抑制され、ＨＣＣＩ燃焼の安定化が図られる。また、ＣＩ領域全体の高負荷側への拡大が図られる。

なお、本発明において、行程の「初期」とは、行程開始のクランク角ＣＡを０°ＣＡ、行程終了のクランク角ＣＡを１８０°ＣＡとした場合に、クランク角ＣＡが０°〜６０°ＣＡの範囲にある時期をいい、「中期」とは、クランク角ＣＡが６０°〜１２０°ＣＡの範囲にある時期をいい、「後期」とは、クランク角ＣＡが１２０°〜１８０°ＣＡの範囲にある時期をいう。

このようなＣＩ領域に対し、ＳＩモードが実行されるＳＩ領域では、排気弁９を通常動作に切り替え（図２の実線Ｅｘ参照）、ホットＥＧＲガスの気筒２への導入を停止するとともに、クールドＥＧＲガスの気筒２への導入は継続する。その場合、スロットル弁２９を全開としつつ、ＥＧＲ弁４３の開度を調節することにより、気筒２に導入する新気の量とクールドＥＧＲガスの量との割合を調節する。これにより、ポンピングロスが減るとともに、大量のクールドＥＧＲガスを気筒２に導入することによる異常燃焼の回避、ＳＩ燃焼の燃焼温度を低く抑えることによるＲａｗＮＯｘの生成抑制、および冷却損失の低減が図られる。なお、全開負荷域つまり最高負荷域では、ＥＧＲ弁４３を閉弁することにより、クールドＥＧＲガスの気筒２への導入も停止する。

以上に加え、ＣＩ領域内のＣＩ低中負荷域（１）において、燃料噴射量が相対的に少なく、熱発生量が相対的に少ないＣＩ低負荷域、特にその低回転域（３）では、混合気の着火性およびＨＣＣＩ燃焼の安定性をより一層高めるために、オゾン生成器７６を作動させて、気筒２に導入する吸気にオゾンを供給する。気筒２に導入する吸気ひいては燃焼室１０内の混合気にオゾンを供給することにより、混合気の着火性およびＨＣＣＩ燃焼の安定性の向上を図ることができる。このようなオゾンの供給は、外気温が低いときに特に有利に働く。その理由は、外気温が低いときは、新気の温度が低くなり、圧縮開始時の混合気の温度が低くなり、その結果、圧縮端温度が低下して、混合気が自着火し難くなるからである。

なお、オゾンを供給する領域を、上記ＣＩ低負荷・低回転域（３）に限らず、状況に応じて、回転速度に拘らずＣＩ低中負荷域（１）のＣＩ低負荷域全域としてもよく、あるいはＣＩ低中負荷域（１）全域としてもよく、さらにはＣＩ高負荷域（２）を含めたＣＩ領域全域としてもよい。

上述したように、オゾン濃度は、ＥＣＵ６０がオゾン生成器７６の電極に対する電圧の印加態様を変更したり、電圧を印加する電極の数を変更することによって調節される。その場合、オゾン濃度は、エンジン負荷が低下するに従い連続的または段階的に高まるように調節されてもよい。こうすることで、着火性および燃焼安定性を確保する上で必要最低限のオゾン濃度に調節することが可能となり、オゾンの生成に必要な電力消費を最低限に抑えることができて、燃費の面で有利となる。また、オゾン濃度は、エンジン負荷に拘らず一定濃度に調節されてもよい。さらに、その場合、最大のオゾン濃度は、例えば５〜３０ｐｐｍ程度に制限されてもよい。

オゾンは５００〜６００Ｋの温度下では数秒で分解する。そのため、燃焼室１０内の混合気に供給されたオゾンは、ＨＣＣＩ燃焼で発生する気筒２内の熱で容易に分解する。

（４）問題の所在
上述したように、通常、ＨＣＣＩ燃焼中は、オゾンは気筒２内の熱で分解し、大気に放出されることがない。しかし、例えば次のようなシーンでは、オゾンの大気への放出が起きる可能性がある。すなわち、いま、車両が長い下り坂を制動しつつ降りて来て、一度もアクセルペダルを踏むことなく、坂の下の交差点で信号待ちにより走行を停止し、アイドルストップ制御によりエンジンが自動停止されるシーンを考える。

図６に示すポイント（ア）は、車両が下り坂に入る前の状態を示す。この状態では、アクセルペダルが踏まれており、ＣＩ領域でＨＣＣＩ燃焼が行われ、ホットＥＧＲガスを気筒２に導入するために排気弁９が２度開きされている。

この状態から、車両が下り坂に入ると、アクセルペダルの踏み込みがなくなり、代わりにブレーキペダルが踏み込まれる。その結果、エンジン負荷がゼロのポイント（イ）に移行し、減速燃料カットが開始する。つまり、インジェクタ１１からの燃料噴射が停止する。この減速燃料カットの期間中、エンジンでは燃焼が起きていないから、エンジン本体１が冷え、気筒２内の温度が低下する。また、高温の排気ガスの排出がないから、触媒装置３４，３５が走行風により冷やされる。このような状態が長い下り坂を走行中、長時間続く。

そして、交差点に近づくにつれて車速が落ち、エンジン回転速度が所定回転速度まで低下すると、ポイント（ウ）に到達して燃料復帰（燃料噴射が再開）される、つまり減速燃料カットが終了する。この燃料復帰後の状態は、ＣＩ領域内のＣＩ低中負荷域（１）のＣＩ低負荷域の低回転域、つまりＣＩ低負荷・低回転域（３）にある。そのため、ホットＥＧＲガス導入のための排気２度開きと、均質混合気形成のための吸気行程噴射と、着火性および燃焼安定性向上のためのオゾン供給とによるＨＣＣＩ燃焼が行われる。

この状態で、車両が停止し、負荷ゼロ・回転ゼロのポイント（エ）に到達すると、所定の自動停止条件の成立を待ってアイドルストップ制御が実行され、エンジンが自動停止される。つまり、インジェクタ１１からの燃料噴射が停止する。この燃料噴射の停止とともにオゾン生成器７６によるオゾンの生成も停止する。クランク軸１５は直ぐには停止せず、エンジンが完全停止するまで数回惰性回転する。その惰性回転している間、ピストン５は気筒２内で数回往復運動を続ける。そのため、吸気通路２０の下流端部側にあるガスは吸気ポート６を介して気筒２に導入され、気筒２から排気ポート７を介して排気通路３０に排出される。

このとき、燃料噴射が停止されるまでオゾン生成器７６がオゾンを生成していたから、燃料供給が停止された時点では、オゾン生成器７６からサージタンク２４までの共通通路２１内、サージタンク２４内、４つの独立通路２５内、および４つの吸気ポート６内にオゾンが吸気とともに残留する。残留したオゾンは惰性回転により吸気とともに気筒２に導入され、気筒２から排気通路３０に排出される。その場合、エンジンでは燃焼が起きていないから、圧縮端温度が低く、気筒２に導入されたオゾンは気筒２内の熱で分解しない。また、排気通路３０の触媒装置３４，３５は長時間走行風により冷やされて温度が低下している（６００Ｋ以上ない）から、排気通路３０に排出されたオゾンは触媒装置３４，３５の触媒作用や触媒の熱でも分解しない。以上により、オゾンが大気に放出される。

（５）問題に対処する制御
（５−１）概要
図７は、オゾンの大気への放出を回避する対策（つまり圧縮回数増大制御）が盛り込まれたアイドルストップ制御のタイムチャートである。図７は、アイドルストップ制御においてエンジンを自動停止させる際のエンジン回転速度およびクランク角の変化を示している。図中、時間軸に示す「Ｆ／Ｃ」は、エンジン停止のための燃料カットを意味し、「ＴＤＣ」は、エンジンが停止する直前のエンジン全体としての最後の上死点を意味し（「最終ＴＤＣ」ともいう）、「２ＴＤＣ」は、上記ＴＤＣの１つ前のエンジン全体としての上死点を意味する（「停止前２ＴＤＣ」ともいう）。

図６のポイント（エ）において、所定のエンジン停止条件（自動停止条件）が成立すると、エンジン停止のための燃料カットが開始される（Ｆ／Ｃ開始）。また、この燃料カットの開始とともにオゾン生成器７６によるオゾンの生成が停止される（オゾン生成停止）。Ｆ／Ｃ開始後もクランク軸１５は直ぐには停止せず、数回惰性回転する。惰性回転している間、エンジン回転速度が徐々に低下する。また、ピストン５が気筒２内で上死点と下死点との間を数回往復する。そして、２ＴＤＣおよび最終ＴＤＣを経て、最終的に回転速度がゼロになり、エンジンが完全停止する。

本実施形態では、このようにアイドルストップ制御においてエンジンを自動停止させる際、触媒装置３４，３５の温度が所定の基準温度（本実施形態では６００Ｋ）より低く、かつ、エンジン停止のための燃料カット（Ｆ／Ｃ）が開始されるまでオゾン生成器７６を作動させていたとき（つまりオゾンを供給していたとき）は、上記燃料カットが開始される前に燃料噴射量が増量されてエンジン回転速度が高められる。例えば、図７において、エンジン停止条件成立の時点までは、エンジン回転速度はアイドル回転速度（例えば５００ｒｐｍ）であるが、エンジン停止条件成立の時点以降は、燃料噴射量が増量されて、エンジン回転速度がアイドル回転速度より高い所定の回転速度Ａ（例えば５５０ｒｐｍ）まで高められる（エンジン回転速度ｕｐ）。

すると、燃料カットが開始された後、エンジン回転速度が徐々に低下する間に、エンジン回転速度が所定の基準回転速度Ｂ（例えば２５０ｒｐｍ）以上である圧縮上死点の回数が、符号（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ），（ｉｖ）で示すように、４回に増大される。

ここで、上記基準回転速度Ｂは、圧縮時のガスの漏れ（例えばピストンリングの合い口等からのガスの漏れ）が少なく、圧縮端温度の低下が抑制されるという観点から設定される回転速度である。より詳しくは、燃料カットの開始後に気筒２に導入された残留オゾンが気筒２内で圧縮されたときに熱で分解し得る圧縮端温度が得られるのに十分な回転速度である。

また、上記４回という回数は、オゾン生成器７６からサージタンク２４までの共通通路２１の容積と、サージタンク２４の容積と、４つの独立通路２５の容積と、４つの吸気ポート６の容積とを足し合わせた容積（これを「合算容積」という）のガスが気筒２に導入され、気筒２内で圧縮されるという観点から設定される回数（これを「設定回数」という）である。より詳しくは、燃料カットが開始された時点で残留したオゾンを含む吸気の全量（合算容積に相当する）が気筒２に導入され、気筒２内で圧縮され、その結果、残留オゾンの全量が気筒２内の熱で分解し得る圧縮端温度を被るのに十分な回数である。したがって、明らかなように、上記合算容積が小さい（大きい）ほど、あるいはピストン５が下死点にあるときの燃焼室１０の容積が大きい（小さい）ほど、上記設定回数は少なく（多く）なる。

以上のような圧縮回数増大制御により、燃料カットの開始後に、圧縮端温度が高い圧縮上死点の回数が、残留オゾンの全量が分解するのに十分な回数に増大されるから、残留オゾンは気筒２を通過するときに分解し、排気通路３０に排出されない。そのため、たとえ触媒装置３４，３５の温度が低くても、残留オゾンは大気に放出されない。

（５−２）制御動作
上記圧縮回数増大制御が盛り込まれたアイドルストップ制御をＥＣＵ６０の制御動作の観点からフローチャートに基いて説明する。

［自動停止制御］
図８〜図１０に示すように、アイドルストップ制御においてエンジンを自動停止させる際は、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１で、各種データを読み込んだ後、ステップＳ２で、エンジン停止条件の成立・不成立を判定し、成立している場合は、ステップＳ３に進み、成立していない場合は、ステップＳ１に戻る。

上記エンジン停止条件としては、例えば、エンジン冷却水の温度が所定温度（例えば５０℃）以上であること（つまりエンジンが暖機状態であること）、車速がほぼゼロであること、ブレーキペダルの開度（踏込量）が大きいこと、Ｄレンジ（前進走行レンジ）が選択されていること、イグニッションスイッチ５３がオンであること等が挙げられ、ＥＣＵ６０は、これらの全てが満足されているときにエンジン停止条件が成立していると判定する。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ３で、オゾン生成器７６がオゾンを生成中か否かを判定し、生成中の場合は、ステップＳ５に進み、生成中でない場合は、ステップＳ４に進む。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ４で、数サイクル（４サイクル）より前でオゾン生成器７６によるオゾンの生成が停止したか否かを判定し、ＹＥＳの場合は、ステップＳ１１に進み、ＮＯの場合は、ステップＳ３２に進む。ＥＣＵ６０は、ステップＳ３２で、さらに数サイクルだけエンジンを稼動し、ステップＳ１１に進む。ＥＣＵ６０は、ステップＳ１１で、インジェクタ１１からの燃料噴射を停止する（エンジン停止のための燃料カットを開始する）。

つまり、ＥＣＵ６０は、エンジン停止条件の成立前にオゾンの生成が停止されている場合（例えば、外気温が高く、圧縮開始時の混合気の温度が高くなり、圧縮端温度が上昇して、混合気が自着火し易くなった場合等）において、オゾン生成器７６で生成されたオゾンの全量がＨＣＣＩ燃焼で発生する気筒２内の熱ですでに分解しているとき（ステップＳ４でＹＥＳ）は、燃料カットが開始された後にオゾンを分解させる必要がないので、直ちに燃料カットを開始する。

また、ＥＣＵ６０は、エンジン停止条件の成立前にオゾンの生成が停止されている場合において、オゾン生成器７６で生成されたオゾンの一部がまだ吸気通路２０に残っているとき（ステップＳ４でＮＯ）は、その残留オゾンをＨＣＣＩ燃焼で発生する気筒２内の熱で分解する（ステップＳ３２）ので、やはり燃料カットが開始された後にオゾンを分解させる必要がなく、直ちに燃料カットを開始する。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ５で、触媒装置３４，３５の温度が６００Ｋ以上であるか否か（オゾンが触媒装置３４，３５で分解されるか否か）を判定し、６００Ｋ以上である場合は、ステップＳ１０に進み、６００Ｋ以上でない場合は、ステップＳ６に進む。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ６で、フラグＦをＦ１にセットし、ステップＳ７で、燃料噴射量を増量してエンジン回転速度を高め、ステップＳ８で、エンジン回転速度が５５０ｒｐｍ（図７の所定回転速度Ａ）以上であるか否かを判定し、５５０ｒｐｍ以上である場合は、ステップＳ９に進み、５５０ｒｐｍ以上でない場合は、ステップＳ７に戻る。

なお、上記フラグＦは、上記のように、触媒装置３４，３５の温度が６００Ｋ以上でない場合にＦ１にセットされる他、このアイドルストップ制御の自動停止制御中に再始動条件が成立した場合にＦ２にセットされ（ステップＳ２１参照）、その後、エンジンが完爆した場合にＦ０にリセットされる（ステップＳ２６参照）フラグである。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ９で、所定時間（例えば０．５秒）が経過したか否か、換言すればエンジン回転速度が５５０ｒｐｍ以上である状態が所定時間続いたか否かを判定し、所定時間が経過した場合は、ステップＳ１０に進み、所定時間が経過していない場合は、ステップＳ９に戻る。

ここで、エンジン回転速度が５５０ｒｐｍ（所定回転速度Ａ）以上である状態が所定時間続くと、燃料カットが開始された後、エンジン回転速度が徐々に低下する間に、エンジン回転速度が基準回転速度Ｂ以上の圧縮上死点が確実に４回以上に増大される。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０で、オゾン生成器７６によるオゾンの生成を停止し、ステップＳ１１で、インジェクタ１１からの燃料噴射を停止する（エンジン停止のための燃料カットを開始する）。これにより、エンジン回転速度はクランク軸１５の惰性回転により徐々に低下していく。

その場合に、ステップＳ１１で燃料カットが開始されるまでオゾンが生成され（ステップＳ３でＹＥＳ）、かつ、触媒装置３４，３５の温度が６００Ｋ未満であるとき（ステップＳ５でＮＯ）は、燃料噴射量が増量されてエンジン回転速度が高められている（ステップＳ７）ので、エンジン回転速度が徐々に低下する間に、エンジン回転速度が基準回転速度Ｂ以上の圧縮上死点が４回以上に増大され、気筒２に導入された残留オゾンの全量が気筒２内で圧縮されたときに熱で分解し、オゾンの大気への放出が回避される。

これに対し、エンジン停止条件の成立前にオゾンの生成が停止されているとき（ステップＳ３でＮＯ）は、上述したように、燃料カットが開始された後にオゾンを分解させる必要がないので、エンジン回転速度は高められておらず、エンジン回転速度は比較的早期に基準回転速度Ｂ未満に低下する。また、触媒装置３４，３５の温度が６００Ｋ以上であるとき（ステップＳ５でＹＥＳ）は、触媒装置３４，３５がオゾンを触媒作用または触媒の熱で分解させるので、やはりエンジン回転速度は高められておらず、エンジン回転速度は比較的早期に基準回転速度Ｂ未満に低下する。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１２で、フラグＦがＦ１にセットされているか否かを判定し、セットされている場合（ステップＳ１１で燃料カットが開始されるまでオゾンが生成され、かつ、触媒装置３４，３５の温度が６００Ｋ未満である場合）は、ステップＳ１３に進み、セットされていない場合（エンジン停止条件の成立前にオゾンの生成が停止されている場合、または触媒装置３４，３５の温度が６００Ｋ以上である場合）は、ステップＳ１７に進む。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１３で、スロットル弁２９が全開か否かを判定し、全開の場合は、ステップＳ１５に進み、全開でない場合は、ステップＳ１４に進む。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１４で、スロットル弁２９を全開とする。ここで、燃料カットが開始された後、エンジン回転速度が徐々に低下する間に、スロットル弁２９を全開とすると、ポンピングロスが減り、エンジンの抵抗が小さくなり、エンジン回転速度が低下する度合いが小さくなるので、この点からも、エンジン回転速度が基準回転速度Ｂ以上の圧縮上死点が確実に４回以上に増大される。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１５で、再始動条件の成立・不成立を判定し、成立している場合は、ステップＳ２１に進み、成立していない場合は、ステップＳ１６に進む。

上記再始動条件としては、例えば、ブレーキペダルの開度（踏込量）が減少したこと等が挙げられ、ＥＣＵ６０は、これが満足されているときに再始動条件が成立していると判定する。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１６で、停止前２ＴＤＣ（図７の時間軸参照）であるか否かを判定し、停止前２ＴＤＣである場合は、ステップＳ１７に進み、停止前２ＴＤＣでない場合は、ステップＳ１６に戻る。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１７で、スロットル弁２９を全閉とする。つまり、ＥＣＵ６０は、オゾンが触媒装置３４，３５で分解される場合（ステップＳ１２でＮＯ）は、燃料カットが開始された後、直ちにスロットル弁２９を全閉として筒内温度の低下を抑制する一方、オゾンが触媒装置３４，３５で分解されない場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）は、エンジン回転速度が基準回転速度Ｂ以上の圧縮上死点が確実に４回以上に増大されるように、スロットル弁２９を全開としてエンジンの抵抗を下げてから、停止前２ＴＤＣが到来した時点でスロットル弁２９を全閉とする。

なお、図７では、エンジン回転速度が基準回転速度Ｂ以上である最後の圧縮上死点（ｉｖ）の次の上死点が停止前２ＴＤＣになっているが、これは単に一例に過ぎない。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１８で、エンジンが完全停止したか否かを判定し、完全停止した場合は、ステップＳ１９に進み、完全停止していない場合は、ステップＳ１８に戻る。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１９で、フラグＦがＦ２にセットされているか否かを判定し、セットされている場合は、ステップＳ２７に進み、セットされていない場合は、ステップＳ２０に進む。つまり、この時点で再始動条件が成立している場合は、エンジンが完全停止した後（ステップＳ１８でＹＥＳ）、直ちにステップＳ２７に進んで、エンジンを再始動させる。この時点で再始動条件が成立している場合とは、次に説明するように、停止前２ＴＤＣが到来する前に再始動条件が成立したけれども（ステップＳ１５でＹＥＳ）、エンジン回転速度が低かった場合（ステップＳ２２でＮＯ）、つまりスタータモータ５１を駆動しなければエンジンをＨＣＣＩ燃焼で再始動させることができなかった場合である。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ２０で、ピストン５の停止位置を記憶し、このアイドルストップ制御の自動停止制御を終了する。

ここで、ピストン５の停止位置とは、エンジンが停止したときにピストン５が属する行程のことであり、例えば、エンジンが停止したときにピストン５が圧縮行程に属する場合は、そのピストン５が挿入されている気筒２のことを「停止時圧縮行程気筒」という。このピストン５の停止位置は、図１０に示すエンジンの再始動制御で用いられる。

また、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２１で、フラグＦをＦ２にセットし、ステップＳ２２で、エンジン回転速度が４００ｒｐｍ以上であるか否かを判定し、４００ｒｐｍ以上である場合は、ステップＳ２３に進み、４００ｒｐｍ以上でない場合は、ステップＳ１６に進む。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ２３で、インジェクタ１１からの燃料噴射を開始し、ステップＳ２４で、オゾン生成器７６によるオゾンの生成を開始し、ステップＳ２５で、完爆したか否か（エンジン回転速度が６００ｒｐｍに到達したか否か）を判定し、完爆した場合は、ステップＳ２６に進み、完爆していない場合は、ステップＳ２３に戻る。

つまり、ＥＣＵ６０は、燃料カットが開始された後において、エンジン回転速度がまだ４００ｒｐｍ以上であり（ステップＳ２２でＹＥＳ）、スタータモータ５１を駆動しなくてもエンジンをＨＣＣＩ燃焼で再始動させることができる場合は、エンジンが完全停止する前にエンジンを再始動させる。これに対し、ＥＣＵ６０は、燃料カットが開始された後において、エンジン回転速度が４００ｒｐｍ未満であり（ステップＳ２２でＮＯ）、スタータモータ５１を駆動しなければエンジンをＨＣＣＩ燃焼で再始動させることができない場合は、エンジンが完全停止した後、改めてエンジンを再始動させる（ステップＳ１９でＹＥＳ）のである。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ２６で、フラグＦをＦ０にリセットし、このアイドルストップ制御の自動停止制御を終了する。

また、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２７で、スタータモータ５１の駆動を開始し、ステップＳ２８で、インジェクタ１１からの燃料噴射を開始し、ステップＳ２９で、オゾン生成器７６によるオゾンの生成を開始し、ステップＳ３０で、完爆したか否か（エンジン回転速度が５００ｒｐｍに到達したか否か）を判定し、完爆した場合は、ステップＳ３１に進み、完爆していない場合は、ステップＳ２８に戻る。

なお、ここで、ステップＳ３０の完爆判定回転速度（５００ｒｐｍ）がステップＳ２５の完爆判定回転速度（６００ｒｐｍ）よりも低い理由は、スタータモータ５１でクランキングされており、エンジン回転がより安定しているからである。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ３１で、スタータモータ５１の駆動を停止し、ステップＳ２６で、フラグＦをＦ０にリセットし、このアイドルストップ制御の自動停止制御を終了する。

［再始動制御］
図１０に示すように、アイドルストップ制御において一旦自動停止させたエンジンを再始動させる際は、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１で、各種データを読み込んだ後、ステップＳ１０２で、再始動条件の成立・不成立を判定し、成立している場合は、ステップＳ１０３に進み、成立していない場合は、ステップＳ１０１に戻る。

上記再始動条件としては、例えば、ブレーキペダルの開度（踏込量）が減少したこと等が挙げられ、ＥＣＵ６０は、これが満足されているときに再始動条件が成立していると判定する。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０３で、スタータモータ５１の駆動を開始し、ステップＳ１０４で、インジェクタ１１からの燃料噴射を開始し、ステップＳ１０５で、オゾン生成器７６によるオゾンの生成を開始し、ステップＳ１０６で、完爆したか否か（エンジン回転速度が５００ｒｐｍに到達したか否か）を判定し、完爆した場合は、ステップＳ１０７に進み、完爆していない場合は、ステップＳ１０４に戻る。

ここで、インジェクタ１１からの燃料噴射は、上述した停止時圧縮行程気筒から開始する。そして、各気筒２ともに、初回の燃焼サイクルに限り、圧縮行程後半に所定量（Ａ／Ｆ５０相当）の燃料を噴射する。これにより、迅速なエンジン再始動が実現する。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０７で、スタータモータ５１の駆動を停止し、このアイドルストップ制御の再始動制御を終了する。

（６）作用等
以上のように、本実施形態にかかる予混合圧縮着火式エンジンの制御装置は、ＣＩ領域（図５参照）で予混合圧縮着火燃焼が行われるように構成された予混合圧縮着火式エンジンの制御装置であって、吸気通路２０に配設されたオゾン生成器７６と、上記オゾン生成器７６を上記ＣＩ領域内のＣＩ低中負荷域（１）のＣＩ低負荷域で作動させるＥＣＵ６０とが備えられている。

上記ＥＣＵ６０は、上記エンジンを停止させる際、排気通路３０に配設された触媒装置３４，３５の温度が６００Ｋより低く（ステップＳ５でＮＯ）、かつ、燃料供給が停止される（ステップＳ１１）まで上記オゾン生成器７６を作動させるとき（ステップＳ３でＹＥＳ）は、燃料供給が停止されて（ステップＳ１１）からエンジンの回転速度が所定の基準回転速度Ｂ未満となるまでにエンジン全体として圧縮上死点を越える回数を、上記オゾン生成器７６から各気筒２の入口（吸気ポート６の燃焼室１０側の開口）までの吸気通路２０の容積分のガス、すなわち、オゾン生成器７６からサージタンク２４までの共通通路２１の容積と、サージタンク２４の容積と、４つの独立通路２５の容積と、４つの吸気ポート６の容積とを足し合わせた合算容積分のガスが圧縮される４回（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ），（ｉｖ）に増大させる圧縮回数増大制御を行う（図７参照）。

この構成によれば、予混合圧縮着火式エンジンを停止させる際、燃料供給が停止されて（ステップＳ１１）からエンジンの回転速度が基準回転速度Ｂ以上で圧縮上死点を越える回数が、オゾン生成器７６から各気筒２の入口までの吸気通路２０の容積分のガスが圧縮される４回に増大される。エンジンの回転速度が基準回転速度Ｂ以上では、圧縮時のガスの漏れ（例えばピストンリングの合い口等からのガスの漏れ）が少ないので、ピストン５が圧縮上死点に至ったときの筒内温度、すなわち圧縮端温度の低下が抑制される。そのため、燃料供給が停止された時点（ステップＳ１１）でオゾン生成器７６から各気筒２の入口までの吸気通路２０内に残留したオゾンは、エンジンが完全停止するまでの惰性回転により吸気とともに気筒２内に導入されるが、圧縮端温度が高いので、残留したオゾンの全量が、気筒２内で圧縮されたときに熱で分解し、オゾンのまま排気通路３０に排出されることがない。したがって、予混合圧縮着火式エンジンを停止させる際、燃料供給が停止される（ステップＳ１１）までオゾンが生成されていた場合に、触媒装置３４，３５の温度が低いとき（例えば触媒の活性温度未満のときやオゾンの分解温度未満のとき）でも、オゾンの大気への放出を回避できる。

本実施形態においては、上記ＥＣＵ６０は、燃料供給が停止される（ステップＳ１１）前にエンジンの回転速度を高める（ステップＳ７）ことにより、上記圧縮回数増大制御を行う。

この構成によれば、燃料供給停止時点（ステップＳ１１）でのエンジンの回転速度が所定回転速度Ａ（図７参照）以上に高くなる（ステップＳ８でＹＥＳ）ので、基準回転速度Ｂまでの落差が大きくなり、燃料供給停止（ステップＳ１１）後におけるエンジンの回転速度が基準回転速度Ｂ以上の圧縮上死点の回数が良好に４回に増大する。

本実施形態においては、上記ＥＣＵ６０は、燃料供給が停止された（ステップＳ１１）後にエンジンの抵抗を下げる（ステップＳ１４）ことにより、上記圧縮回数増大制御を行う。

この構成によれば、燃料供給停止（ステップＳ１１）後のエンジンの抵抗が小さくなるので、エンジンの回転速度が低下する度合いが小さくなり、燃料供給停止（ステップＳ１１）後におけるエンジンの回転速度が基準回転速度Ｂ以上の圧縮上死点の回数が良好に４回に増大する。

本実施形態においては、上記ＥＣＵ６０は、上記圧縮回数増大制御の際に、スロットル弁２９の開度を増大する（ステップＳ１４）ことにより、エンジンの抵抗を下げる。

この構成によれば、ポンピングロスが減るので、エンジンの抵抗が確実に小さくなる。

本実施形態においては、上記ＥＣＵ６０は、所定の自動停止条件が成立したとき（ステップＳ２でＹＥＳ）にエンジンを自動停止させ、その後所定の再始動条件が成立したとき（ステップＳ１５，Ｓ１０２でＹＥＳ）にエンジンを再始動させるアイドルストップ機能を有し、上記エンジンを自動停止させる際（図８〜図９）に上記圧縮回数増大制御を行う。

この構成によれば、自動車を運転中に高い頻度で実行されるアイドルストップでエンジンを自動停止させる際に上記圧縮回数増大制御が適用されるので、オゾンの大気への放出を回避できる効果がより大きくなる。

なお、上記実施形態では、圧縮回数増大制御の設定回数を４回としたが、５回以上でもよい。

また、上記実施形態では、圧縮回数増大制御の際に、スロットル弁２９の開度を増大することにより、燃料供給停止後のエンジンの抵抗を下げるようにしたが、これに代えて、またはこれとともに、可変機構１８ａおよび切替機構１９ａで吸気弁８および排気弁９の少なくともいずれかのリフト特性をエンジンの抵抗が下がる方向に変更することにより、燃料供給停止後のエンジンの抵抗を下げるようにしてもよい。具体例としては、吸気弁８のリフト量、開弁タイミング、排気弁９のリフト量、閉弁タイミングのうちの少なくとも１つを変更して、吸気弁８および排気弁９の双方が開いたオーバーラップ期間をつくること、およびそのオーバーラップ期間を長くすること等により、エンジンの抵抗を下げることができる。

また、上記実施形態で記述された種々の数値は一例であり、それらに限定されないことはいうまでもない。

１ エンジン本体
２ 気筒
６ 吸気ポート
７ 排気ポート
８ 吸気弁
９ 排気弁
２０ 吸気通路
２４ サージタンク
２５ 独立通路
２９ スロットル弁
３０ 排気通路
３４，３５ 触媒装置
６０ ＥＣＵ（制御手段）
７６ オゾン生成器
Ｂ 基準回転速度

Claims (6)

1. 所定の運転領域で予混合圧縮着火燃焼が行われるように構成された予混合圧縮着火式エンジンの制御装置であって、
   吸気通路に配設されたオゾン生成器と、
   上記オゾン生成器を上記エンジンの低負荷域で作動させる制御手段とが備えられ、
   上記制御手段は、上記エンジンを停止させる際、排気通路に配設された触媒装置の温度が所定の基準温度より低く、かつ、燃料供給が停止されるまで上記オゾン生成器を作動させるときは、燃料供給が停止されてからエンジンの回転速度が所定の基準回転速度未満となるまでにエンジン全体として圧縮上死点を越える回数を、上記オゾン生成器から各気筒の入口までの吸気通路の容積分のガスが圧縮される回数以上に増大させる圧縮回数増大制御を行うことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   上記制御手段は、燃料供給が停止される前にエンジンの回転速度を高めることにより、上記圧縮回数増大制御を行うことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
3. 請求項１に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   上記制御手段は、燃料供給が停止された後にエンジンの抵抗を下げることにより、上記圧縮回数増大制御を行うことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
4. 請求項３に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   上記制御手段は、上記圧縮回数増大制御の際に、スロットル弁の開度を増大することにより、エンジンの抵抗を下げることを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
5. 請求項３に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   上記制御手段は、上記圧縮回数増大制御の際に、吸気弁および排気弁の少なくともいずれかのリフト特性をエンジンの抵抗が下がる方向に変更することにより、エンジンの抵抗を下げることを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
   上記制御手段は、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後所定の再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させるアイドルストップ機能を有し、上記エンジンを自動停止させる際に上記圧縮回数増大制御を行うことを特徴とする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。

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