JP2015155648A - エンジンの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フュエルカットによる燃料消費の改善効果を高めることができるエンジンを提供する。【解決手段】排気還流機構８０を備えるエンジン１００の制御装置であって、フュエルカット条件が成立したか否かを判定する条件判定部と、吸気量に対する還流排気量の割合である還流排気率が基準値よりも大きいか否かを判定する還流排気率判定部と、フュエルカット条件成立時に還流排気率が基準値よりも大きい場合に追加負荷を付与する追加負荷付与部と、追加負荷に応じた発生トルクを出力させるとともに、発生トルクから追加負荷分を除いた出力トルクをフュエルカット条件成立後から漸次低下させるトルク制御部と、出力トルクが所定値まで低下した場合に燃料の供給及び追加負荷の付与を停止するフュエルカット実行部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１２

Description

本発明は、排気の一部を吸気通路に還流するエンジンの制御装置及び制御方法に関する。

従来から、エンジン運転状態に応じて排気の一部を吸気通路に還流したり、車両減速時等にフュエルカットしたりするエンジン（内燃機関）が広く知られている。

このようなエンジンでは、フュエルカット条件の成立後すぐに燃料の供給を停止すると、大きなトルクショックが生じてしまう。そのため、フュエルカット条件成立後にエンジンの出力トルク（軸トルク）を所定値まで低下させてから、フュエルカットを実行することで、フュエルカット実行時におけるトルクショックの発生を抑制している。しかしながら、還流排気量が多い運転状態において、フュエルカット前のトルク低下制御を行うと、燃焼が不安定となって失火が生じてしまう。

特許文献１には、還流排気量を所定値まで低下させてから、点火時期を遅角制御して出力トルクを低下させ、その後フュエルカットを実行することで、トルク低下制御中における失火及びフュエルカット実行時におけるトルクショックの発生を抑制するエンジンが開示されている。

特開２０１０−２２３１０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のエンジンでは、還流排気量が所定値まで低下してからフュエルカットを実行するため、フュエルカット条件が成立してからフュエルカットを実行するまでにある程度時間がかかり、フュエルカットによる燃料消費の改善効果が低いという問題がある。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フュエルカットによる燃料消費の改善効果を高めることができるエンジンを提供することを目的とする。

本発明は、エンジン運転状態に応じて排気の一部を吸気通路に還流する排気還流機構を備えるエンジンの制御装置である。エンジンの制御装置は、フュエルカット条件が成立したか否かを判定する条件判定部と、吸気量に対する還流排気量の割合である還流排気率が基準値よりも大きいか否かを判定する還流排気率判定部と、フュエルカット条件成立時に還流排気率が基準値よりも大きい場合に、エンジンに追加負荷を付与する追加負荷付与部と、追加負荷に応じた発生トルクを出力させるとともに、当該発生トルクから追加負荷分を除いた出力トルクをフュエルカット条件成立後から漸次低下させるトルク制御部と、出力トルクが所定値まで低下した場合に、エンジンへの燃料の供給及び追加負荷の付与を停止するフュエルカット実行部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、フュエルカット条件成立時に還流排気率が基準値よりも大きい場合には、追加負荷に応じた発生トルクを出力させるとともに、発生トルクから追加負荷分を除いた出力トルクをフュエルカット条件成立後から漸次低下させ、出力トルクが所定値まで低下してからフュエルカットを実行するので、トルク低下制御時における燃焼性を安定させることができ、失火を招くことがない。このように還流排気率の低下を待たずに出力トルクを低下させる制御を実行できるので、フュエルカットの開始タイミングが早くなり、フュエルカットによる燃料消費の改善効果を高めることが可能となる。

本発明の第１実施形態によるエンジンの概略構成図である。 エンジンを制御するコントローラが実行するフュエルカット制御を示すフローチャートである。 エンジン回転速度−トルクのマップである。 コントローラが実行するフュエルカット制御Ａを示すフローチャートである。 コントローラが実行するフュエルカット前制御Ａを示すフローチャートである。 コントローラが実行するフュエルカット実行制御Ａを示すフローチャートである。 コントローラが実行するリカバリー制御Ａを示すフローチャートである。 コントローラが実行するフュエルカット制御Ｂを示すフローチャートである。 コントローラが実行するフュエルカット前制御Ｂを示すフローチャートである。 コントローラが実行するフュエルカット実行制御Ｂを示すフローチャートである。 コントローラが実行するリカバリー制御Ｂを示すフローチャートである。 外部ＥＧＲ率が基準値よりも大きい場合におけるフュエルカット制御Ｂを示すタイミングチャートである。 第２実施形態によるエンジンを制御するコントローラが実行するフュエルカット前制御Ｂを示すフローチャートである。 外部ＥＧＲ率が基準値よりも大きい場合におけるフュエルカット制御Ｂを示すタイミングチャートである。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態によるエンジン１００について説明する。

図１に示す車両用のエンジン１００は、直列４気筒エンジンであって、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上側に配置されるシリンダヘッド２０と、を備える。

シリンダブロック１０には、ピストン１を収納するシリンダ１１が形成される。ピストン１の冠面と、シリンダ１１の壁面と、シリンダヘッド２０の下面とによって燃焼室２が形成される。燃焼室２で混合気が燃焼すると、ピストン１は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ１１を往復動する。

シリンダヘッド２０には、燃焼室２に吸気を供給するための吸気ポート３と、燃焼室２から排気を排出するための排気ポート４とが形成される。

シリンダヘッド２０には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ５と、排気ポート４を開閉する排気バルブ６とが設けられる。吸気バルブ５は吸気側カム５Ａによって駆動され、排気バルブ６は排気側カム６Ａによって駆動される。

吸気バルブ５と排気バルブ６の間のシリンダヘッド２０には、燃焼室２内の混合気を点火する点火プラグ７が設置されている。

吸気通路３０は、外部から取り入れた空気（吸気）を、吸気マニホールド３３を介して吸気ポート３に導く。吸気通路３０には、過給機５０の吸気コンプレッサ５１、インタークーラ３１、及びスロットルバルブ３２が上流側から順番に設けられる。

過給機５０は、吸気通路３０に配置される吸気コンプレッサ５１と、排気通路４０に配置される排気タービン５２と、吸気コンプレッサ５１及び排気タービン５２を連結するシャフト５３と、から構成されている。吸気コンプレッサ５１は、排気タービン５２が燃焼室２から排出された排気によって回転することで駆動され、吸気通路３０を流れる吸気を過給する。

インタークーラ３１は、吸気コンプレッサ５１よりも下流側の吸気通路３０に設置される。インタークーラ３１は、吸気コンプレッサ５１によって圧縮されて高温となった吸気を冷却する。

スロットルバルブ３２は、インタークーラ３１よりも下流側の吸気通路３０に設置される。スロットルバルブ３２は、吸気通路３０の吸気流通面積を変化させることで、燃焼室２に導入される吸気量を調整する。スロットルバルブ３２の開度は、後述するコントローラ９０によって制御される。スロットルバルブ３２を通過した吸気は、吸気マニホールド３３を介して各気筒に分配される。

吸気マニホールド３３は、容積室であるコレクタ部３３Ａと、コレクタ部３３Ａ及び各気筒の吸気ポート３を接続するブランチ管３３Ｂと、から構成されている。吸気マニホールド３３のブランチ管３３Ｂには、エンジン運転状態に応じた燃料を噴射する燃料噴射弁８が設けられる。

吸気コンプレッサ５１とインタークーラ３１の間の吸気通路３０には、吸気コンプレッサ５１通過後の吸気の圧力（過給圧）を検出する圧力センサ３４が設けられる。また、吸気マニホールド３３のコレクタ部３３Ａには、コレクタ部３３Ａ内の吸気の圧力（コレクタ圧）を検出する圧力センサ３５が設けられる。

エンジン１００は、過給圧に応じて、吸気コンプレッサ５１通過後の吸気の一部を当該吸気コンプレッサ５１の上流側に還流する吸気バイパス通路６０を備える。

吸気バイパス通路６０は、吸気コンプレッサ５１とインタークーラ３１の間の吸気通路３０から分岐し、吸気コンプレッサ５１より上流側の吸気通路３０に合流する通路である。吸気バイパス通路６０には、リサキュレーションバルブ６１が設けられる。リサキュレーションバルブ６１は、電動制御式の弁であって、エンジン運転状態に応じて吸気バイパス通路６０を開閉する。リサキュレーションバルブ６１の開度は、コントローラ９０によって制御される。

エンジン１００では、排気ポート４から排出される排気は、排気マニホールド４２を介して排気通路４０に導かれる。

排気通路４０には、過給機５０の排気タービン５２及び三元触媒コンバータ４１が上流側から順番に設けられる。排気通路４０に排出された排気は、過給機５０の排気タービン５２を回転させ、三元触媒コンバータ４１によって浄化されて、外部に放出される。

排気通路４０には、排気タービン５２を迂回するように排気を流す排気バイパス通路７０が設けられる。

排気バイパス通路７０は、排気タービン５２より上流側の排気通路４０から分岐し、排気タービン５２より下流側の排気通路４０に合流する通路である。排気バイパス通路７０には、ウェイストゲートバルブ７１が設けられる。ウェイストゲートバルブ７１は、電動制御式の弁であって、エンジン運転状態に応じて排気バイパス通路７０を開閉する。ウェイストゲートバルブ７１の開度は、コントローラ９０によって制御される。ウェイストゲートバルブ７１の開度を制御することで、排気タービン５２及び吸気コンプレッサ５１の回転数を調整することができる。

吸気通路３０と排気通路４０の間には、エンジン運転状態に応じて、排気通路４０の排気の一部を吸気通路３０に還流する排気還流機構８０が設けられる。排気還流機構８０は、排気還流通路８１と、当該排気還流通路８１に設けられるＥＧＲクーラ８２及びＥＧＲバルブ８３を備える。

排気還流通路８１は、三元触媒コンバータ４１より下流側の排気通路４０から分岐し、吸気コンプレッサ５１より上流側の吸気通路３０に合流する通路である。排気還流通路８１には、排気通路４０寄りの位置にＥＧＲクーラ８２が設けられ、吸気通路３０寄りの位置にＥＧＲバルブ８３が設けられる。

ＥＧＲクーラ８２は、還流される排気を冷却する冷却装置である。ＥＧＲバルブ８３は、電動制御式の弁であって、エンジン運転状態に応じて排気還流通路８１を開閉する。ＥＧＲバルブ８３の開度は、コントローラ９０によって制御される。

なお、以下では、排気還流通路８１を介して吸気通路３０に還流される排気を外部ＥＧＲガスと称する。また、エンジン１００では、バルブタイミングに応じて排気通路４０に排出された排気が燃焼室２に逆流するが、このように燃焼室２に導入される排気を内部ＥＧＲガスと称する。

コントローラ９０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、コントローラ９０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。

コントローラ９０には、圧力センサ３４，３５のほか、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成するクランク角センサ９１や、車両が備えるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダルセンサ９２からの信号が入力する。クランク角信号は、エンジン１００のエンジン回転速度を代表する信号として用いられる。アクセルペダルの踏込量は、エンジン１００のエンジン負荷を代表する信号として用いられる。

コントローラ９０は、これらの入力信号に基づいて、スロットルバルブ３２やＥＧＲバルブ８３の開度を制御したり、点火プラグ７による点火時期や燃料噴射弁８による燃料噴射時期等を制御したりする。また、コントローラ９０は、車両減速時等に燃料の供給を停止するフュエルカット制御を実行する。

従来から、エンジン運転状態に応じて排気の一部を吸気通路に還流したり、車両減速時等にフュエルカットしたりするエンジンは広く知られている。例えば、特開２０１０−２２３１０３号公報に記載の従来手法によるエンジンでは、還流排気量を所定値まで低下させてから、点火時期を遅角制御して出力トルクを低下させ、その後フュエルカットを実行することで、トルク低下制御中における失火及びフュエルカット実行時におけるトルクショックの発生を抑制している。

しかしながら、従来手法によるエンジンでは、ＥＧＲバルブを閉弁して還流排気量を所定値まで低下させてからフュエルカットを実行するため、フュエルカット条件が成立してからフュエルカットを実行するまでにある程度時間がかかり、フュエルカットによる燃料消費の改善効果が低くなる。

従来手法によるエンジンを、本実施形態のように排気を排気コンプレッサの上流側に還流するエンジンとして構成した場合には、ＥＧＲバルブを閉弁しても、吸気通路内に多量の還流排気（外部ＥＧＲガス）が残ってしまう。そのため、吸気マニホールドのコレクタ部における外部ＥＧＲガスがある程度減少するのを待ってからフュエルカットを実行することとなるので、フュエルカットによる燃料消費の改善効果が一段と低下してしまう。

そこで、本実施形態では、排気還流をしていた場合においても速やかにフュエルカットを実行できるようにエンジン１００を制御し、フュエルカットによる燃料消費の改善効果を向上させる。

図２を参照して、コントローラ９０が実行するフュエルカット制御の処理について説明する。フュエルカット制御処理は、エンジン運転開始ともに実施され、一定間隔、例えば数ミリ秒周期で繰り返し実行される。

ステップ１０１（Ｓ１０１）では、コントローラ９０は、アクセルペダルセンサ９２の検出信号から得られるアクセルペダル踏込量、クランク角センサ９１の検出信号から得られるエンジン回転速度、及び圧力センサ３５の検出信号から得られるコレクタ圧を読み込み、Ｓ１０２の処理を実行する。

Ｓ１０２では、コントローラ９０は、Ｓ１０１で読み込んだアクセルペダル踏込量及びエンジン回転速度に基づいて目標トルクを算出する。

Ｓ１０３では、コントローラ９０は、予めＲＯＭに記憶されている図３に示すエンジン回転速度−トルクマップを参照し、Ｓ１０１で読み込んだエンジン回転速度とＳ１０２で算出した目標トルクとに基づいて、エンジン運転状態が外部ＥＧＲガスを還流する外部ＥＧＲ実行領域内にあるか否かを判定する。

エンジン回転速度及び目標トルクにより定まる運転点が図３の領域Ａ内にある場合には、コントローラ９０は、エンジン運転状態が外部ＥＧＲ実行領域内にあると判定し、Ｓ１０４の処理を実行する。これに対して、運転点が図３の領域Ａ外にある場合には、コントローラ９０は、エンジン運転状態が外部ＥＧＲ実行領域内にないと判定し、Ｓ１０５の処理を実行する。

Ｓ１０４では、コントローラ９０は、ＥＧＲバルブ８３を目標外部ＥＧＲ率が得られる所定開度に制御する。

Ｓ１０５では、コントローラ９０は、ＥＧＲバルブ８３を全閉に制御して、外部ＥＧＲガスの還流を停止する。

Ｓ１０４又はＳ１０５の処理後、コントローラ９０は、Ｓ１０６において吸気マニホールド３３のコレクタ部３３Ａにおける外部ＥＧＲ率を算出する。コレクタ部３３Ａにおける外部ＥＧＲ率は、コレクタ部３３Ａ内の吸気量に対する外部ＥＧＲガス量の割合を示すものであり、ＥＧＲバルブ８３の開度、エンジン回転速度、及び外部ＥＧＲガス輸送遅れに基づいて算出される。なお、外部ＥＧＲガス輸送遅れは、ＥＧＲバルブ８３からコレクタ部３３Ａまでの容積に基づく定数である。

Ｓ１０７では、コントローラ９０は、第１フラグＦ１が０であるか否かを判定する。第１フラグＦ１は、フュエルカットを実行する運転状態であるか否かを判定するためのフラグである。

第１フラグＦ１が０である場合には、コントローラ９０はフュエルカットを実行しない通常運転中であると判定し、Ｓ１０８の処理を実行する。これに対して、第１フラグＦ１が０以外である場合には、コントローラ９０は、フュエルカットを実行する運転状態であると判定し、Ｓ１１２の処理を実行する。

Ｓ１０８では、コントローラ９０は、フュエルカット条件が成立しているか否かを判定する（条件判定部，条件判定工程）。フュエルカット条件は、特定の車両減速時に成立する条件である。コントローラ９０は、例えばエンジン暖機状態、アクセルオフ、及び高エンジン回転速度であることを検出した時に、フュエルカット条件が成立したと判定する。

フュエルカット条件が成立していない場合には、コントローラ９０は本制御処理を終了する。これに対して、フュエルカット条件が成立している場合には、コントローラ９０はＳ１０９の処理を実行する。

Ｓ１０９では、コントローラ９０は、Ｓ１０６で算出した外部ＥＧＲ率が基準値を越えているか否かを判定する（還流排気率判定部，還流排気率判定工程）。この基準値は、フュエルカット実行前に行われるトルク低下制御において失火が生じやすい状態であるか否かを判定するための値である。基準値は０を含む所定の値に設定される。基準値が０とは、吸気に外部ＥＧＲガスが含まれていない状態を示す。

外部ＥＧＲ率が基準値より小さい場合には、コントローラ９０は、コレクタ部３３Ａ内における外部ＥＧＲガス量が少なく失火しにくい状態であると判定し、ステップＳ１１０において第１フラグＦ１を１に設定する。

これに対して、外部ＥＧＲ率が基準値以上である場合には、コントローラ９０は、コレクタ部３３Ａ内における外部ＥＧＲガス量が多く失火しやすい状態であると判定し、ステップＳ１１１において第１フラグＦ１を２に設定する。

Ｓ１１０又はＳ１１１の処理後、コントローラ９０は、Ｓ１１２において第１フラグが１に設定されているか否かを判定する。

第１フラグが１に設定されている場合には、コントローラ９０は、Ｓ１１３においてフュエルカット制御Ａを実行して、本制御処理を終了する。フュエルカット制御Ａの詳細については、図４〜図７を参照して後述する。

一方、第１フラグが２に設定されている場合には、コントローラ９０は、Ｓ１１４においてフュエルカット制御Ｂを実行して、本制御処理を終了する。フュエルカット制御Ｂの詳細については、図８〜図１１を参照して後述する。

図４を参照して、コントローラ９０が実行するフュエルカット制御Ａの処理について説明する。フュエルカット制御Ａは、従来から一般的に行われているフュエルカット制御である。このフュエルカット制御Ａでは、コントローラ９０は、図４のＳ２０１〜Ｓ２０５の処理を実行する。

Ｓ２０１では、コントローラ９０は、燃料供給を再開させるリカバリー条件が成立しているか否かを判定する。コントローラ９０は、例えばフュエルカット中にアクセルペダルが踏み込まれた場合や、フュエルカット中にエンジン回転速度が所定値以下となった場合に、リカバリー条件が成立したと判定する。

リカバリー条件が成立していない場合には、コントローラ９０は、ステップＳ２０２において第２フラグＦ２が０に設定されているか否かを判定する。第２フラグＦ２は、フュエルカット前制御（トルク低下制御）が実行済みであるか否かを判定するためのフラグである。

第２フラグＦ２が０である場合には、コントローラ９０は、Ｓ２０３においてフュエルカット前制御Ａを実行し、本制御処理を終了する。フュエルカット前制御Ａの詳細については、図５を参照して後述する。

一方、第２フラグＦ２が１である場合には、コントローラ９０は、Ｓ２０４においてフュエルカット実行制御Ａを実行し、本制御処理を終了する。フュエルカット実行制御Ａの詳細については、図６を参照して後述する。

ところで、Ｓ２０１においてリカバリー条件が成立していると判定された場合には、コントローラ９０は、Ｓ２０５においてリカバリー制御Ａを実行する。リカバリー制御Ａの詳細については、図７を参照して後述する。

図５を参照して、コントローラ９０が実行するフュエルカット前制御Ａの処理について説明する。フュエルカット前制御Ａは、フュエルカット実行時におけるトルクショックを抑制することを目的として行われる制御である。フュエルカット前制御Ａは、第２フラグＦ２が０に設定されている場合に実行される（図４のＳ２０２及びＳ２０３参照）。

Ｓ３０１では、コントローラ９０は、スロットルバルブ３２を全閉に制御し、その後Ｓ３０２の処理を実行する。

Ｓ３０２では、コントローラ９０は、現在のコレクタ圧、エンジン回転速度、及びコレクタ部３３Ａにおける外部ＥＧＲ率に基づいて、燃焼室２内に供給されるシリンダ吸入空気量を算出する。

Ｓ３０３では、コントローラ９０は、算出したシリンダ吸入空気量に基づいて、燃料噴射量Ｔｉと基本点火時期ＩＴＯを算出する。燃料噴射量Ｔｉは、シリンダ吸入空気量に基づき空燃比が１となるように設定される。

Ｓ３０４では、コントローラ９０は、基本点火時期ＩＴＯを遅角補正量ｈＩＴだけ遅角させ、点火時期ＩＴを決定する。遅角補正量ｈＩＴは、一定値としてもよいし、時間経過とともに大きくなる値としてもよい。このように点火時期を遅角制御することで、エンジン１００の軸トルク（出力トルク）を低下させる。

Ｓ３０５では、コントローラ９０は、燃料噴射量Ｔｉ及び点火時期ＩＴに基づいて、エンジン１００が発生させる発生トルクＴｅを算出する。

Ｓ３０６では、コントローラ９０は、Ｓ３０５で算出した発生トルクＴｅをクランク軸に生じる軸トルクＴに設定する。

Ｓ３０７では、コントローラ９０は、軸トルクＴ及びエンジンフリクショントルクＴｆに基づいて、フュエルカットした時に生じるトルク変化量ΔＴを算出する。トルク変化量ΔＴは、軸トルクＴから、各種エンジン構成部材間の摩擦力等に基づいて決定されるエンジンフリクショントルクＴｆを減算することで算出される。

Ｓ３０８では、コントローラ９０は、トルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_Lより小さいか否かを判定する。

トルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_L以上である場合には、コントローラ９０は、軸トルクＴが十分に低下しておらず、フュエルカット時におけるトルクショックが大きいと判定し、第２フラグＦ２の設定を変更せずに本制御処理を終了する。

一方、トルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_Lより小さい場合には、コントローラ９０は、軸トルクＴが十分に低下しており、フュエルカットを実行してもトルクショックがほとんど生じないと判定し、Ｓ３０９において第２フラグＦ２を１に設定して、本制御処理を終了する。

図６を参照して、コントローラ９０が実行するフュエルカット実行制御Ａの処理について説明する。フュエルカット実行制御Ａは、第２フラグＦ２が１に設定されている場合に実行される（図４のＳ２０２及びＳ２０４参照）。

Ｓ４０１では、コントローラ９０は、燃料噴射弁８の燃料噴射量Ｔｉを０に設定し、燃料の供給を停止して、フュエルカットを実行する。このようにフュエルカットを実行することで、燃料を無駄に使用することを抑制でき、減速時等における燃料消費を改善することができる。Ｓ４０１の処理後、コントローラ９０は本制御処理を終了する。

図７を参照して、コントローラ９０が実行するリカバリー制御Ａの処理について説明する。リカバリー制御Ａは、リカバリー条件が成立した時に、フュエルカット実行制御Ａを終了して燃料供給を再開させるための制御である（図４のＳ２０１及びＳ２０５参照）。

Ｓ５０１では、コントローラ９０は、第１フラグＦ１を０に設定するとともに第２フラグＦ２を０に設定して、本制御処理を終了する。このように第１フラグＦ１及び第２フラグを０に設定することで、次にフュエルカット条件が成立するまで通常運転制御が実行される（図２のＳ１０８参照）。

通常運転制御では、点火時期が通常運転用の点火時期に制御され、空燃比が１になるように制御される。なお、フュエルカット終了後から所定期間は、空燃比を１より小さいリッチ側に制御するようにしてもよい。

次に、図８を参照して、コントローラ９０が実行するフュエルカット制御Ｂの処理について説明する。フュエルカット制御Ｂは、外部ＥＧＲ率が基準値以上であって、吸気マニホールド３３のコレクタ部３３Ａ内に多量の外部ＥＧＲガスが残っている場合に実行される制御である（図２のＳ１０９、Ｓ１１１、及びＳ１１４参照）。このフュエルカット制御Ｂでは、コントローラ９０は、図８のＳ６０１〜Ｓ６０５の処理を実行する。

Ｓ６０１では、コントローラ９０は、燃料供給を再開させるリカバリー条件が成立しているか否かを判定する。コントローラ９０は、例えばフュエルカット中にアクセルペダルが踏み込まれた場合や、フュエルカット中にエンジン回転速度が所定値以下となった場合に、リカバリー条件が成立したと判定する。

リカバリー条件が成立していない場合には、コントローラ９０は、ステップＳ６０２において第２フラグＦ２が０に設定されているか否かを判定する。

第２フラグＦ２が０である場合には、コントローラ９０は、Ｓ６０３においてフュエルカット前制御Ｂを実行し、本制御処理を終了する。フュエルカット前制御Ｂの詳細については、図９を参照して後述する。

一方、第２フラグＦ２が１である場合には、コントローラ９０は、Ｓ６０４においてフュエルカット実行制御Ｂを実行する（フュエルカット実行部，フュエルカット実行工程）。フュエルカット実行制御Ｂの詳細については、図１０を参照して後述する。

ところで、Ｓ６０１においてリカバリー条件が成立していると判定された場合には、コントローラ９０は、Ｓ６０５においてリカバリー制御Ｂを実行する（リカバリー制御実行部，リカバリー制御実行工程）。リカバリー制御Ｂの詳細については、図１１を参照して後述する。

図９を参照して、コントローラ９０が実行するフュエルカット前制御Ｂの処理について説明する。フュエルカット前制御Ｂは、失火を抑制するとともにフュエルカット実行時におけるトルクショックを抑制することを目的として行われる制御である。フュエルカット前制御Ｂは、第２フラグＦ２が０に設定されている場合に実行される（図８のＳ６０２及びＳ６０３参照）。

Ｓ７０１では、コントローラ９０は、スロットルバルブ３２を全閉に制御し、その後Ｓ７０２の処理を実行する。

Ｓ７０２では、コントローラ９０は、エンジン１００に付帯して設けられる補機を駆動させ、エンジン１００に追加負荷を付与する（追加負荷付与部，追加負荷付与工程）。追加負荷を付与するための補機は、エンジンに負荷を付与できるものであればよく、オルタネータやウォータポンプ、油圧ポンプ、エアコンコンプレッサ等である。

例えば、オルタネータは、発電電力を制御可能なものが使用され、追加負荷を付与しない場合には車両全体で必要な電力だけを発生するように制御され、追加負荷を付与する場合には車両全体で必要な電力よりも大きな電力を発生するように制御される。なお、追加負荷付与時における余剰電力はバッテリの充電に用いられる。

また、ウォータポンプは、吐出流量を制御可能なものが使用され、追加負荷を付与しない場合にはエンジン運転状態に応じて決定される通常流量に制御され、追加負荷を付与する場合には通常流量よりも大きな大流量に制御される。

Ｓ７０３では、コントローラ９０は、現在のコレクタ圧、エンジン回転速度、及びコレクタ部３３Ａにおける外部ＥＧＲ率に基づいて、燃焼室２内に供給されるシリンダ吸入空気量を算出する。

Ｓ７０４では、コントローラ９０は、算出したシリンダ吸入空気量に基づいて、燃料噴射量Ｔｉと基本点火時期ＩＴＯを算出する。燃料噴射量Ｔｉは、シリンダ吸入空気量に基づき空燃比が１となるように設定される。

Ｓ７０５では、コントローラ９０は、基本点火時期ＩＴＯを遅角補正量ｈＩＴＢだけ遅角させ、点火時期ＩＴを決定する（トルク制御部，トルク制御工程）。遅角補正量ｈＩＴＢは、遅角補正量ｈＩＴ（図５のＳ３０４）よりも小さく設定されている。したがって、遅角補正量ｈＩＴＢにより補正した点火時期ＩＴは、基本点火時期から遅角制御されるものの、遅角補正量ｈＩＴにより補正する場合と比較して進角された時期となる。遅角補正量ｈＩＴＢは、エンジン１００が追加負荷に応じた発生トルクを出力する点火時期ＩＴとなるような値に設定されている。

このように点火時期の遅角補正量が小さくなると、燃焼室２内の温度及び圧力等の低下が抑制されて燃焼安定度が高まるので、筒内総残ガス率における失火限界値を高めることができる。筒内総残ガス率は、燃焼室２内の外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量の和を燃焼室２内の吸気量（新気量）で除して算出される値である。外部ＥＧＲガス量や内部ＥＧＲガス量等が増加して、筒内総残ガス率が失火限界値を越えると、失火が発生する可能性が高くなる。

Ｓ７０６では、コントローラ９０は、燃料噴射量Ｔｉ及び点火時期ＩＴに基づいて、エンジン１００が発生させる発生トルクＴｅを算出する。

Ｓ７０７では、コントローラ９０は、Ｓ７０６で算出した発生トルクＴｅから追加負荷分を除いた値を、軸トルク（出力トルク）Ｔとして設定する。このように、軸トルクＴは、発生トルクＴｅから追加負荷を差し引いて求められる。

Ｓ７０８では、コントローラ９０は、軸トルクＴ及びエンジンフリクショントルクＴｆに基づいて、フュエルカットした時に生じるトルク変化量ΔＴを算出する。

Ｓ７０９では、コントローラ９０は、トルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_Lより小さいか否かを判定する。

トルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_L以上である場合には、コントローラ９０は、軸トルクＴが十分に低下しておらず、フュエルカット時におけるトルクショックが大きいと判定し、第２フラグＦ２の設定を変更せずに本制御処理を終了する。

一方、トルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_Lより小さい場合には、コントローラ９０は、軸トルクＴが十分に低下しており、フュエルカットを実行してもトルクショックがほとんど生じないと判定し、Ｓ７１０において第２フラグＦ２を１に設定して、本制御処理を終了する。

図１０を参照して、コントローラ９０が実行するフュエルカット実行制御Ｂの処理について説明する。フュエルカット実行制御Ｂは、第２フラグＦ２が１に設定されている場合に実行される（図８のＳ６０２及びＳ６０４参照）。

Ｓ８０１では、コントローラ９０は、燃料噴射弁８の燃料噴射量Ｔｉを０に設定し、燃料の供給を停止して、フュエルカットを実行する。このようにフュエルカットを実行することで、燃料を無駄に使用することを抑制でき、減速時等における燃料消費を改善することができる。

Ｓ８０２では、コントローラ９０は、補機に対する制御量等を低下させ、追加負荷の付与を停止して、本制御処理を終了する。

図１１を参照して、コントローラ９０が実行するリカバリー制御Ｂの処理について説明する。リカバリー制御Ｂは、リカバリー条件が成立した時に、フュエルカット実行制御Ｂを終了して燃料供給を再開させるための制御である（図８のＳ６０１及びＳ６０５参照）。

Ｓ９０１では、コントローラ９０は、第１フラグＦ１を０に設定するとともに第２フラグＦ２を０に設定して、本制御処理を終了する。このように第１フラグＦ１及び第２フラグを０に設定することで、次にフュエルカット条件が成立するまで通常運転制御が実行される（図２のＳ１０８参照）。

通常運転制御では、点火時期が通常運転用の点火時期に制御され、空燃比が１になるように制御される。なお、フュエルカット終了後から所定期間は、空燃比を１より小さいリッチ側に制御するようにしてもよい。

次に、図１２のタイミングチャートを参照して、コレクタ部３３Ａの外部ＥＧＲ率が大きい場合に実行されるフュエルカット制御Ｂについて説明する。

排気還流機構８０による外部ＥＧＲガス還流時において、時刻ｔ１でアクセルオフされると、図１２（Ａ）に示すようにアクセルペダル踏込量が０になり、図１２（Ｂ）に示すようにエンジン回転速度が低下して車両が減速し始め、フュエルカット条件が成立する。この時、スロットルバルブ３２及びＥＧＲバルブ８３は全閉状態に制御される。

時刻ｔ１までは外部ＥＧＲガスが還流されており、図１２（Ｈ）に示すコレクタ部３３Ａにおける外部ＥＧＲ率は基準値より大きくなっているので、フュエルカット制御Ｂが実行される。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間はフュエルカット前制御Ｂが行われ、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間はフュエルカット実行制御Ｂが行われ、時刻ｔ４でリカバリー制御Ｂが行われる。

時刻ｔ２において、図１２（Ｆ）に示すようにエンジン１００に追加負荷が付与されるとともに、図１２（Ｅ）に示すように点火時期の遅角制御が行われる。フュエルカット前制御Ｂでの点火時期は、図１２（Ｅ）の破線で示すフュエルカット前制御Ａにおける点火時期よりも進角側に設定される。このように点火時期を制御することにより、エンジン１００の発生トルクは、追加負荷分を補うように高められる（図１２（Ｇ）の一点鎖線）。しかしながら、発生トルクの増加分は追加負荷を駆動させるものであるため、エンジン１００の軸トルク（出力トルク）は図１２（Ｇ）の実線の通り追加負荷分を除いたものとなる。軸トルクは、点火時期の遅角制御に伴って漸次低下していく。

スロットルバルブ３２が閉弁され、コレクタ圧が低下すると、燃焼室２に導かれる吸気量及び外部ＥＧＲガス量が減少するが、内部ＥＧＲガス量は運転状態によらずほぼ一定となるから、図１２（Ｉ）に示すように筒内総残ガス率は上昇する。この筒内総残ガス率が失火限界値を越えると、フュエルカット前におけるトルク低下制御において失火してしまう。しかしながら、本実施形態では、点火時期の遅角補正量を従来（フュエルカット前制御Ａ）よりも小さくして燃焼安定度を高めることで、失火限界値を高めているので、図１２（Ｉ）に示すように筒内総残ガス率が失火限界値を越えることがない。

そして、時刻ｔ３において軸トルクが所定値まで低下し、軸トルクからエンジンフリクショントルクを引いたトルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_Lとなった時に、図１２（Ｃ）に示すように燃料の供給が停止され、フュエルカットが実行される。

その後、時刻ｔ４においてリカバリー条件が成立すると、リカバリー制御Ｂが実行され、図１２（Ｃ）に示すように燃料の供給が再開されるとともに、図１２（Ｅ）に示すように点火時期がエンジン運転状態に応じて設定される。なお、フュエルカット終了後から所定期間は、空燃比が１より小さいリッチ側に制御される。

上記した第１実施形態のエンジン１００の制御装置及び制御方法によれば、フュエルカット条件成立時に外部ＥＧＲ率が基準値よりも大きい場合には、エンジン１００に追加負荷を付与し、追加負荷を補うように発生トルクを出力させるとともに、追加負荷分を除いた軸トルクを漸次低下させるようにフュエルカット前制御Ｂを実行する。そして、軸トルクが所定値まで低下した後に、エンジン１００への燃料の供給及び追加負荷の付与を停止する。

フュエルカット前制御Ｂでは、点火時期の遅角補正量をフュエルカット前制御Ａにおける遅角補正量よりも小さく（進角側に設定）することで、燃焼性を安定させて失火限界値を高めるので、外部ＥＧＲ率が高い状態においてトルクを低下させる制御を行っても、失火を招くことがない。点火時期の遅角補正量を小さくすると、その分（進角分）だけ発生トルクが増加するが、発生トルクの増加分は追加負荷で消費される。そのため、遅角補正量を小さくしても軸トルクには影響がなく、エンジン１００の軸トルクを速やかに所定値まで低下させることができる。

したがって、外部ＥＧＲ運転状態からの減速時においてフュエルカット条件が成立した場合に、外部ＥＧＲ率の低下を待たずにエンジン１００の軸トルクを低下させることができ、フュエルカットの開始タイミングが早くなり、フュエルカットによる燃料消費の改善効果を高めることが可能となる。

エンジン１００が、外部ＥＧＲガスをスロットルバルブ３２よりも上流側、より具体的には吸気コンプレッサ５１よりも上流側に還流するように構成され、車両減速時に外部ＥＧＲ率が大きい状態がある程度継続するものであっても、フュエルカットを早期に実施でき、燃料消費の改善効果を高めることができる。

なお、リカバリー制御Ｂの実行時（時刻ｔ４）において、外部ＥＧＲ率が基準値よりも大きい場合には、図１２（Ｆ）に示すようにエンジン１００に追加負荷を付与し、図１２（Ｇ）の一点鎖線に示すようにエンジン１００の発生トルクが追加負荷分だけ増加するようにトルク制御してもよい。追加負荷分のトルク増加は、点火時期の進角制御によって行われる。リカバリー制御Ｂを実行してから所定時間経過した時刻ｔ５で、追加負荷の付与が停止される。このように追加負荷が付与された状態でリカバリー時のトルク制御を行うことで、失火することなく、エンジン１００での燃焼を再開させることができる。

（第２実施形態）
図１３及び図１４を参照して、本発明の第２実施形態によるエンジン１００の制御について説明する。第２実施形態によるエンジン１００の制御は、第１実施形態とほぼ同様であるが、フュエルカット前制御Ｂの処理の一部において相違する。

図１３は、第２実施形態によるエンジン１００が備えるコントローラ９０が実行するフュエルカット前制御Ｂの処理を示すフローチャートである。フュエルカット前制御Ｂは、失火を抑制するとともにフュエルカット実行時におけるトルクショックを抑制することを目的として行われる制御である。

なお、図１３のＳ７０２〜Ｓ７０４、Ｓ７０６〜Ｓ７１０の処理は、図９のＳ７０２〜Ｓ７０４、Ｓ７０６〜Ｓ７１０の処理と同じ処理であるので、詳細な説明を省略する。

フュエルカット前制御Ｂが開始されると、Ｓ７０１Ａにおいて、コントローラ９０は、スロットルバルブの開度を所定の小開度に制御する（トルク制御部，トルク制御工程）。第１実施形態では点火時期の遅角補正量を小さくすることで追加負荷分のトルクを補うが、第２実施形態ではスロットルバルブを小開度に設定し、減速時に燃焼室２に導入される吸気量を増やすことで、追加負荷分のトルクを補う。したがって、スロットルバルブの開度は、エンジン１００に付与される追加負荷の大きさに応じて設定される。

Ｓ７０２では、コントローラ９０は、補機を駆動させてエンジン１００に追加負荷を付与し、その後Ｓ７０３及びＳ７０４の処理を実行する。

Ｓ７０４の処理後、コントローラ９０はＳ７０５Ａにおいて、基本点火時期ＩＴＯを、フュエルカット制御Ａの場合（図５のＳ３０４）と同様に遅角補正量ｈＩＴだけ遅角させ、点火時期ＩＴを決定する（トルク制御部，トルク制御工程）。このように点火時期を遅角制御することで、発生トルクから追加負荷分を除いた軸トルク（出力トルク）を低下させる。

Ｓ７０５Ａの処理後、コントローラ９０は、Ｓ７０６以降の処理を実行し、本制御処理を終了する。

次に、図１４のタイミングチャートを参照して、第２実施形態によるフュエルカット制御Ｂにおけるフュエルカット前制御Ｂについて説明する。

時刻ｔ２においてフュエルカット前制御Ｂが開始されると、図１４（Ｆ）に示すようにエンジン１００に追加負荷が付与されるとともに、図１４（Ｅ）に示すように点火時期の遅角制御が行われる。この時、スロットルバルブ３２の開度は追加負荷の負荷に応じて所定の小開度に設定されるので、図１４（Ｄ）に示すようにコレクタ圧が緩やかに低下する。したがって、コレクタ圧は、第１実施形態のようにスロットルバルブ３２を全閉にした場合（図１４（Ｄ）の破線）よりも大きな値となる。なお、フュエルカット前制御Ｂにおける空燃比は１に設定されている。

第２実施形態では、点火時期をフュエルカット制御Ａと同様の遅角補正量で遅角するが、スロットルバルブ３２の開度を制御してコレクタ圧の低下量を抑制するので、エンジン１００の発生トルクは追加負荷分を補うように高められる（図１４（Ｇ）の一点鎖線）。しかしながら、発生トルクの増加分は追加負荷を駆動させるものであるため、エンジン１００の軸トルク（出力トルク）は図１４（Ｇ）の実線の通り追加負荷分を除いたものとなる。軸トルクは、点火時期の遅角制御に伴って漸次低下していく。

そして、時刻ｔ３において軸トルクが所定値まで低下し、軸トルクからエンジンフリクショントルクを引いたトルク変化量ΔＴが許容変化量ΔＴ_Lとなった時に、図１４（Ｃ）に示すように燃料の供給が停止され、フュエルカットが実行される。

時刻ｔ２から時刻ｔ３において実行されるフュエルカット前制御Ｂでは、コレクタ圧の低下量が抑制され、燃焼室２に導入される吸気量が増えるので、図１４（Ｉ）に示すように筒内総残ガス率の上昇幅が小さくなる。その結果、筒内総残ガス率が失火限界値を越えることが抑制される。

上記した第２実施形態のエンジン１００の制御装置及び制御方法によれば、フュエルカット条件成立時に外部ＥＧＲ率が基準値よりも大きい場合には、エンジン１００に追加負荷を付与し、追加負荷を補うように発生トルクを出力させるとともに、追加負荷分を除いた軸トルクを漸次低下させるようにフュエルカット前制御Ｂを実行する。そして、軸トルクが所定値まで低下した後に、エンジン１００への燃料の供給及び追加負荷の付与を停止する。

フュエルカット前制御Ｂでは、スロットルバルブ３２の開度を所定の小開度に設定し、コレクタ圧の低下量を小さくすることで、筒内総残ガス率の上昇幅を抑制して燃焼性を安定させるので、外部ＥＧＲ率が高い状態においてトルクを低下させる制御を行っても、失火を招くことがない。スロットルバルブ３２を小開度に設定してコレクタ圧の低下量を小さくすると、その分だけ発生トルクが増加するが、発生トルクの増加分は追加負荷で消費される。そのため、コレクタ圧の低下量を小さくしても軸トルクには影響がなく、エンジン１００の軸トルクを速やかに所定値まで低下させることができる。

したがって、外部ＥＧＲ運転状態からの減速時においてフュエルカット条件が成立した場合に、外部ＥＧＲ率の低下を待たずにエンジン１００の軸トルクを低下させることができ、フュエルカットの開始タイミングが早くなり、フュエルカットによる燃料消費の改善効果を高めることが可能となる。

なお、リカバリー制御Ｂの実行時（時刻ｔ４）において、外部ＥＧＲ率が基準値よりも大きい場合には、図１４（Ｆ）に示すようにエンジン１００に追加負荷を付与し、図１４（Ｇ）の一点鎖線に示すようにエンジン１００の発生トルクが追加負荷分だけ増加するようにトルク制御してもよい。追加負荷分のトルク増加は、スロットルバルブ３２の開度制御によって行われる。リカバリー制御Ｂを実行してから所定時間経過した時刻ｔ５で、追加負荷の付与が停止される。このように追加負荷が付与された状態でリカバリー時のトルク制御を行うことで、失火することなく、エンジン１００での燃焼を再開させることができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。

第１実施形態及び第２実施形態では、外部ＥＧＲ率に応じてエンジン１００に付与する追加負荷の値を調整してもよい。つまり、外部ＥＧＲ率が大きくなるほど、大きな追加負荷をエンジン１００に付与し、その追加負荷に応じた発生トルクをエンジン１００に出力させることで、フュエルカット前制御Ｂ中における失火の発生を確実に抑制できる。また、補機による追加負荷の付与を、外部ＥＧＲ率に応じて必要最小限なものとすることができる。

１００ エンジン
２ 燃焼室
７ 点火プラグ
８ 燃料噴射弁
３０ 吸気通路
３２ スロットルバルブ
３３ 吸気マニホールド
３５ 圧力センサ
４０ 排気通路
５１ 吸気コンプレッサ
５２ 排気タービン
８０ 排気還流機構
８１ 排気還流通路
８３ ＥＧＲバルブ
９０ コントローラ
９１ クランク角センサ
９２ アクセルペダルセンサ

Claims (9)

1. エンジン運転状態に応じて排気の一部を吸気通路に還流する排気還流機構を備えるエンジンの制御装置であって、
   フュエルカット条件が成立したか否かを判定する条件判定部と、
   吸気量に対する還流排気量の割合である還流排気率が基準値よりも大きいか否かを判定する還流排気率判定部と、
   フュエルカット条件成立時に還流排気率が基準値よりも大きい場合に、前記エンジンに追加負荷を付与する追加負荷付与部と、
   追加負荷に応じた発生トルクを出力させるとともに、当該発生トルクから追加負荷分を除いた出力トルクをフュエルカット条件成立後から漸次低下させるトルク制御部と、
   出力トルクが所定値まで低下した場合に、前記エンジンへの燃料の供給及び追加負荷の付与を停止するフュエルカット実行部と、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記エンジンは、前記吸気通路に設置されたスロットルバルブの上流側に排気を還流するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記エンジンは、前記スロットルバルブよりも上流側の前記吸気通路に設置された吸気コンプレッサの上流側に排気を還流するように構成されることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記トルク制御部は、点火時期を進角制御することで、追加負荷分のトルクが出力されるようにトルク制御を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記トルク制御部は、スロットルバルブを所定開度に開弁することで、追加負荷分のトルクが出力されるようにトルク制御を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
6. 前記追加負荷付与部は、還流排気率が大きくなるほど、大きな追加負荷を付与することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
7. 前記追加負荷付与部は、前記エンジンに付帯して設けられる補機を駆動させることで、前記エンジンに追加負荷を付与することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
8. フュエルカット後に燃料供給を再開するリカバリー制御実行部をさらに備え、
   前記追加負荷付与部は、リカバリー制御実行時に還流排気率が基準値よりも大きい場合に、前記エンジンに追加負荷を付与し、
   前記トルク制御部は、追加負荷が付与された状態で前記エンジンのトルク制御を実行することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
9. エンジン運転状態に応じて排気の一部を吸気通路に還流する排気還流機構を備えるエンジンの制御方法であって、
   フュエルカット条件が成立したか否かを判定する条件判定工程と、
   吸気量に対する還流排気量の割合である還流排気率が基準値よりも大きいか否かを判定する還流排気率判定工程と、
   フュエルカット条件成立時に還流排気率が基準値よりも大きい場合に、前記エンジンに追加負荷を付与する追加負荷付与工程と、
   追加負荷に応じた発生トルクを出力させるとともに、当該発生トルクから追加負荷分を除いた出力トルクをフュエルカット条件成立後から漸次低下させるトルク制御工程と、
   出力トルクが所定値まで低下した場合に、前記エンジンへの燃料の供給及び追加負荷の付与を停止するフュエルカット実行工程と、を備えることを特徴とするエンジンの制御方法。

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