JP2018141380A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン間欠運転における始動時の振動を抑制するため、再始動時のクランキング１サイクル目から筒内にＥＧＲガスを導入する。【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ装置とスロットルバルブとを備える内燃機関に適用される。ＥＧＲ装置は、内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲバルブとを備え、排気通路から吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして流入させる。スロットルバルブは、吸気通路に配置される。内燃機関の制御装置は、内燃機関の間欠停止要求があった場合、スロットルバルブを閉弁した後で、ＥＧＲバルブを開弁して、内燃機関を停止するように構成される。【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、アイドルストップ制御におけるエンジン停止時に、ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを一時的に貯留しておき、エンジンの再始動時に、貯留されたＥＧＲガスを吸気に加える制御が開示されている。特許文献１の制御の目的は、再始動の初爆気筒からＥＧＲ制御を行うことで、ＮＯｘ排出量の低減を図ることにある。

特開２０１２−１６７５４６号公報 特開２０１３−０１５０９１号公報

特許文献１の制御において、エンジン停止中のＥＧＲガスの貯留場所は、ＥＧＲ通路内である。従って、特許文献１の制御では、輸送遅れがあるため、再始動時、クランキング１サイクル目から、筒内にＥＧＲガスを導入することは困難である。

本発明は、以上の課題を解決し、エンジン間欠運転における再始動時のクランキング１サイクル目から、筒内にＥＧＲガスが導入されるように改良した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ装置とスロットルバルブとを備える内燃機関に適用される。ＥＧＲ装置は、内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲバルブとを備え、排気通路から吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして流入させる。スロットルバルブは、吸気通路に配置される。上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置は以下の制御を実行するように構成されている。即ち、内燃機関の間欠停止要求があった場合、スロットルバルブを閉弁した後で、ＥＧＲバルブを開弁して、内燃機関を停止する。ここで、「スロットルバルブを閉弁する」とは、スロットルバルブを全閉にする場合に限らず、全閉近傍の開度にする場合をも含むものとする。

内燃機関の間欠停止直前に、スロットルバルブを閉じることで吸気通路を負圧とすることができる。この状態でＥＧＲバルブを開弁することにより、吸気通路側にＥＧＲガスを貯留させることができる。従って、間欠運転における内燃機関の再始動時に、クランキング１サイクル目から筒内にＥＧＲガスを導入させることができる。

実施の形態の内燃機関の構成を模式的に示す図である。 エンジンの各領域のガスの流れを模式的に示す図である。 実施の形態の制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。 実施の形態の制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。 実施の形態のエンジンの間欠停止時の制御を示すタイミングチャートである。 実施の形態のエンジンの間欠停止時の制御を示すタイミングチャートである。 実施の形態の制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。 実施の形態のエンジンの再始動時の制御を示すタイミングチャートである。 実施の形態のエンジンの再始動時の制御を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

図１は、本発明の実施の形態における内燃機関の構成を模式的に示す図である。図１の内燃機関２は、火花点火式の多気筒エンジン（以下「エンジン」とも称する）であり、エンジン２は、ハイブリッド車両に搭載されて動力装置として用いられる。エンジン２は複数の気筒を備える。図示を省略するが、エンジン２の各気筒には、吸気バルブ、排気バルブ、点火プラグ、吸気ポート内又は筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられている。

エンジン２の吸気ポートには吸気マニホールド４を介して吸気通路１０が連通している。吸気通路１０には、スロットルバルブ１２が設置されている。エンジン２の排気ポートには、排気マニホールド６を介して排気通路２０が連通している。排気通路２０には、Ｓ／Ｃ触媒２２及びＵ／Ｆ触媒２４が、排気の上流側から順に設置されている。

エンジン２は、排気ガスの一部を筒内に再循環させるＥＧＲ装置３０を有している。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３２とＥＧＲクーラ３４とＥＧＲバルブ３６とを備えている。ＥＧＲ通路３２は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして取り出すための通路であって、Ｓ／Ｃ触媒２２より下流側かつＵ／Ｆ触媒２４より上流側の排気通路２０と吸気マニホールド６の集合部とを接続している。ＥＧＲクーラ３４は、ＥＧＲ通路３２に設置され、ＥＧＲ通路３２を流れるＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲバルブ３６は、ＥＧＲ通路３２の出口付近に設置され、吸気側に導入するＥＧＲガス量の調節に用いられる。

図示を省略するが、本実施の形態のシステムは、動力源として、図１のエンジン２とともに、モータを備えている。モータは電動モータとしての機能と回生発電機としての機能を併せ持つ。また、モータは、エンジン２のクランクシャフトを回転させることで、エンジン２を始動（クランキング）させるスタータとしても機能することができる。

図示を省略するが、本実施の形態１の車両に備えられた各種のセンサ及びアクチュエータは、制御装置に電気的に接続されている。制御装置はＥＣＵ(Electronic Control Unit)である。制御装置は、ＨＶシステム制御を含む車両のシステム全体の制御を行うものであり、少なくとも１のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、後述するエンジン２の間欠停止時及び再始動時の制御ルーチンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。制御装置は、各センサからの信号に基づいて各制御ルーチンに従って各アクチュエータを操作することによって車両を制御する。

図２は、エンジンの各領域のガスの流れを模式的に示す図である。図１に示されるように、大気は、吸気通路１０及び吸気マニホールド４を含む吸気系に流入する。吸気ポートに設置された吸気バルブの開弁により、吸気系と筒内との間で、ガスが流入又は流出する。排気は、排気通路２０及び排気マニホールド６を含む排気系から、大気に排出される。排気ポートに設定された排気バルブの開弁により、排気系と筒内との間で、ガスが流入又は流入する。ＥＧＲバルブ３６の開弁により、排気系内の排気ガスの一部が、吸気系に導入される。

ところで、本実施の形態のシステムにおいて制御装置は、エンジン２の運転と休止（間欠停止）とを繰り返す間欠運転を実行する。エンジンの高圧縮化に伴い、始動時の振動が増大しているが、この原因としては、筒内圧の大きさとエンジン軸起因の駆動系との共振が挙げられる。特に、クランキング１サイクル目は、吸気管負圧が小さく筒内圧が大きくなるため、振動が大きくなりやすい。また、クランキング時にはモータによりエンジン回転数が上げられるが、クランキング１サイクル目で、共振周波数を通過することになるため、振動が大きくなりやすい。

ここで、圧縮後ＴＤＣ(Top Dead Center)時の筒内圧Ｐ２は、圧縮前ＩＶＣ(Intake Valve Closing)時の筒内圧Ｐ１（ここでのＰ１は、吸気管圧力と略同一）と圧縮比εと比熱比κを用いて、次式（１）で表すことができる。

式（１）より、比熱比εと圧縮比κが大きくなれば、圧縮後ＴＤＣ時の筒内圧Ｐ２が大きくなることがわかる。

ＴＤＣ時の筒内圧が大きくなれば振動が大きくなる。従って、クランキング時の振動を小さくするためには、クランキング時のＴＤＣ時の筒内圧を小さくすることが有効であり、式（１）によれば、クランキング時に、筒内のガスの比熱比κを小さくしておくことが有効である。

本実施の形態では、以上より、間欠運転中の再始動におけるクランキング時の筒内のガスの比熱比κを小さくするため、エンジン２の間欠停止中に、筒内に空気より比熱比κの小さいＥＧＲガスを導入するための制御を実行する。

以下、図３〜図６を用いて、本実施の形態におけるエンジン２の間欠停止時の制御について説明する。図３及び図４は、制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３及び図４のルーチンは、エンジン２の間欠停止中に一定の制御間隔で繰り返し実行されるルーチンである。

図３のルーチンでは、まず、ステップＳ１１１において、エンジン停止処理が許可されるか否かが判別される。具体的には、ＨＶシステム制御からのエンジン停止要求が有った場合、又は、エンジン停止処理実行指示フラグがＯＮであり、エンジン始動処理実行指示フラグがＯＦＦである場合に、エンジン停止処理が許可される。各フラグのＯＮ、ＯＦＦ処理については後述する。

ステップＳ１１１において、エンジン停止処理が許可されないと判別された場合、今回の処理は一旦終了する。一方、ステップＳ１１１において、エンジン停止処理が許可されると判別された場合には、次に、処理は、ステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１２１では、エンジン回転速度ＮＥが０より大きく、燃料噴射が実行されており、かつ、点火が実行されているか否か、即ち、ファイアリング状態であるか否かが判別される。ステップＳ１２１における判別結果がＹＥＳであり、ファイアリング状態であると判別された場合、次に、ステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、ＥＧＲ率が算出されＥＧＲ率初期値として記憶される。次に、ステップＳ１２３において、スロットルバルブ１２が全閉近傍の開度に制御される。これにより吸気側への空気の導入が停止され吸気側が負圧とされる。

次に、ステップＳ１２４において、ＥＧＲバルブ３６が開かれる。ステップＳ１２３の処理により吸気側が負圧とされ、吸気管圧力と排気管圧力との圧力差が大きくなっている状態にあるため、ＥＧＲバルブ３６の開弁により、ＥＧＲガスが吸気系に導入される。なお、ステップＳ１２４の処理では、迅速にＥＧＲガスを導入するため、全開または全開近傍までＥＧＲバルブ３６を開く構成とすることが望ましい。

次に、ステップＳ１２５において、燃料噴射と点火が停止される。これにより、大量ＥＧＲによる失火が回避される。その後、エンジン停止処理実行指示フラグがＯＮとされ、今回の処理は一旦終了する。

一方、ステップＳ１２１における条件が成立しないと判別された場合、次に、ステップＳ１３１において、エンジン始動要求があったか否かが判別される。ステップＳ１３１において、始動要求がないと判別された場合、次に、ステップＳ１４１に進む。

ステップＳ１４１では、吸気側にＥＧＲガスが十分に入ったか否かが判別される。この判別は、例えば、吸気管圧力Ｐｍと排気管圧力Ｐｅｘの差圧に基づいて行うことができる。即ち、ＥＧＲガスが吸気側に導入されるのに伴って、間欠停止開始直後の吸気管圧力Ｐｍ＞排気管圧力Ｐｅｘの状態から、吸気管圧力Ｐｍ≒排気管圧力Ｐｅｘの状態に近づく。従って、Ｐｍ≒Ｐｅｘとなったこと、即ち、吸気管圧力Ｐｍと排気管圧力Ｐｅｘとの差が所定値より小さくなったことを以って、吸気側にＥＧＲガスが十分に充填されたと判定することができる。

あるいは、ステップＳ１４１の他の判別方法として、ＥＧＲバルブ３６の通過ガス量の積算値を用いた判別を行うことができる。即ち、ＥＧＲガス通過量の積算値が、吸気側の容積とＥＧＲガスの密度に応じて決定される所定の閾値を超えたことを以って、吸気側にＥＧＲガスが十分に充填されたと判定することができる。なお、ＥＧＲバルブ３６の通過ガス量は、絞りの式により算出可能である。

ステップＳ１４１において、ＥＧＲガスが十分に入っていないと判別された場合、次に、ステップＳ１４２においてモータによりエンジン２の回転が維持される。ここでは振動が大きくならないように、回転速度は、共振周波数の回転速度以上とされる。

次に、ステップＳ１４３において、ＥＧＲ率が演算される。ＥＧＲ率は、次式（２）により算出することができる。

式（２）において、ｍ_ａ０は吸気領域内に存在している空気量、ｍ_ｅｇｒ０は吸気領域内に存在しているＥＧＲガス量、ｍ_ｔは吸気領域内に入ってくる空気量（即ち、スロットルバルブ１２通過空気量）である。

吸気領域内に入ってくる空気量ｍ_ｔは、流量係数μ、スロットルバルブ１２の開度面積Ａｔ、スロットルバルブ１２の上流圧力Ｐａ、スロットルバルブ１２の上流温度Ｔａ、スロットルバルブ１２の下流圧力Ｐｍ、及びガス定数Ｒを用いて、次式（３）により算出することができる。ただし、この停止処理時においては、スロットルバルブ１２の開度は全閉近傍とされるので、ｍ_ｔは０となる。

また、式（２）において、ｍ_{ｅｇｒｉｎ}は吸気領域内に入ってくるＥＧＲ量であり、即ち、ＥＧＲバルブ３６の通過ガス量である。ｍ_{ｅｇｒｉｎ}は、流量係数μ、ＥＧＲバルブ３６の開口面積Ａｅｇｒｖ、ＥＧＲバルブ３６の上流圧力Ｐｅｘ、ＥＧＲバルブの上流温度Ｔｅｘ、ＥＧＲバルブの下流圧力Ｐｍ、及びガス定数Ｒを用いて、次式（４）に従って算出することができる。なお、始動処理時には、ＥＧＲバルブ３６は全閉とされるので、ｍ_{ｅｇｒｉｎ}は０となる。

式（２）において、ｍ_ａｏｕｔは吸気領域から出て行く空気量であり、ｍ_{ｅｇｒｏｕｔ}は吸気領域から出て行くＥＧＲ量である。ｍ_ａｏｕｔとｍ_{ｅｇｒｏｕｔ}とは、筒内に入るガス量ｍ_ｃを用いて次式（５）により算出することができる。

筒内に入るガス量ｍ_ｃは以下のエアモデルの吸気弁モデルの式（６）に従って算出される。この式は、理論及び経験から求められた近似式である。

式（６）において、Ｔａは大気温度、Ｔｍは吸気バルブ上流の温度、Ｐｍは吸気バルブ上流の圧力である。ａ、ｂはそれぞれ適合パラメータであり、エンジン回転速度と吸気バルブタイミングとのマップに従って算出される値である。

以上の処理により、ステップＳ１４３におけるＥＧＲ率の算出が完了すると、今回の処理は一旦終了とされる。

ステップＳ１４１において、吸気側に十分にＥＧＲガスが充填されたと判別された場合、次に、ステップＳ１５１に進み、ＥＧＲバルブ３６が全閉近傍に閉弁される。ここで全閉近傍とするのは、逆流を防ぐためである。その後、ステップＳ１５２において、モータによるエンジン２のモータリングを停止する。次に、ステップＳ１５３において、エンジン停止処理実行指示フラグがＯＦＦとされ、今回の処理は終了する。これにより、本実施の形態におけるエンジン停止処理が完了し、吸気側にはＥＧＲガスが十分に充填された状態で、エンジン２が間欠停止する。

ステップＳ１３１において、エンジン始動要求有りと判別された場合、エンジン停止処理は中断され、エンジン始動処理に切り替えられる。具体的に、まず、ステップＳ１６１において、ＥＧＲバルブ３６は全閉近傍に閉じられ、ステップＳ１６２において、モータによるモータリングでエンジン２を回転させる。エンジン回転速度は、共振回転速度以上の速度とする。これにより大量ＥＧＲ導入による失火のリスクが回避される。

次に、ステップＳ１６３において、限界ＥＧＲ率が算出される。限界ＥＧＲ率は、エンジン回転速度とエンジン負荷率と限界ＥＧＲ率との関係を定めたマップを利用して、エンジン回転速度とエンジン負荷率とに応じて算出される。このマップは、実験等に基づき公差ばらつきを考慮して事前に作成し、制御装置に記憶しておく。

次に、ステップＳ１６４では、推定ＥＧＲ率が算出される。推定ＥＧＲ率の算出は、上述した通り式（２）〜式（６）を用いて算出される。次に、ステップＳ１６５では、ステップＳ１６４で算出された推定ＥＧＲ率が、ステップＳ１６３で算出された限界ＥＧＲ率より高いか否かが判別される。

推定ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を超えている場合には、失火の恐れがある。従って、ステップＳ１６５において推定ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率より高いと判別された場合には、次に、ステップＳ１７１において限界ＥＧＲ率となる目標空気量が算出される。限界ＥＧＲ率となる目標空気量ｍ_ｔは、上述したＥＧＲ率の演算式（２）に限界ＥＧＲ率を代入した、次式（７）に従って算出される。

式（７）におけるｍ_ｅｇｒ０は、状態方程式である次式（８）により算出される。式（８）において、Ｐｍは吸気管圧力であり、Ｔｍは吸気管の温度であり、Ｖは吸気領域の容積であり、Ｒはガス定数である。

式（７）におけるｍ_{ｅｇｒｉｎ}は、ＥＧＲバルブ３６が全閉とされているため、０である。更に、ｍ_ａｏｕｔとｍ_{ｅｇｒｏｕｔ}は、上述した式により算出される。

ステップＳ１７２では、算出された目標空気量に応じたスロットル開度になるように、スロットルバルブ１２の開度が調整される。スロットルの開度ＴＡは、次式（９）により算出される。なお、式（９）において、ｍ_ｔはスロットル通過空気量、Ｐａはスロットルバルブ１２の上流圧力、Ｔａはスロットルバルブ１２の上流温度、Ｐｍはスロットルバルブ１２の下流圧力、Ｒはガス定数である。ステップＳ１７２の処理の後、今回の処理は一旦終了する。

なお、式（９）は、以下の絞りの式（１０）をスロットル開度について解いたものである。

一方、ステップＳ１６５において推定ＥＧＲが限界ＥＧＲ率以下であると判別された場合には、ＥＧＲ率は失火しないＥＧＲ率にまで低下していると考えられる。従って、次にステップＳ１８１において燃料噴射と点火が開始される。次に、ステップＳ１８２において、エンジン停止処理実行指示フラグがＯＦＦとされ、今回の処理は一旦終了する。

図５及び図６は、以上説明した実施の形態のエンジン２の間欠停止時の制御を示すタイミングチャートである。図５及び図６において、時間ｔ１〜ｔ４は、それぞれ異なる連続したサイクルの同一クランク角における時間を示す。

図５には、時間ｔ１においてエンジン停止要求があり、停止要求が、エンジン停止処理完了までそのまま維持される例を示している。エンジン停止要求があった時間ｔ１では、エンジン停止処理実行指示フラグがＯＮとされる。また、時間ｔ１では、燃料噴射及び点火が停止され、スロットルバルブ１２の開度が全閉近傍に閉じられ、ＥＧＲバルブ３６の開度が全開近傍に開かれる。

エンジン回転速度は、停止要求後、燃料噴射と点火の停止により低下を開始する。エンジン回転速度は、次のサイクルにおける時間ｔ２において、モータによるエンジン２の回転が開始され、モータリングにより共振回転速度以上の回転速度に維持される。

スロットルバルブ１２の全閉により吸気管圧力Ｐｍは一時的に大きく低下して排気管圧力Ｐｅｘと吸気管圧力Ｐｍとの差圧が大きくなるが、ＥＧＲバルブ３６が全開とされているので、ＥＧＲガスが吸気側へ導入され、吸気管圧力Ｐｍは次第に上昇する。それに伴い、ＥＧＲ率は徐々に増加する。

吸気管圧力Ｐｍと排気管圧力Ｐｅｘとが、大気圧近傍でほぼ同一となった時間ｔ４において、吸気側に十分にＥＧＲガスが導入されたと判定される。従って時間ｔ４で、エンジン停止処理実行指示フラグはＯＦＦとされる。時間ｔ４では、エンジン２のモータによる回転も停止され、エンジン回転速度はゼロとなり、ＥＧＲバルブ３６は全閉近傍に閉じられる。ＥＧＲ率はそのまま維持される。

以上説明したように、エンジン２の間欠停止時の処理が完了することで、吸気領域にＥＧＲガスを満たすことができ、次回の再始動に備えることができる。

図６には、時間ｔ１において、エンジン停止要求が出された後、停止処理が完了する前に、時間ｔ３において、エンジン始動要求が出された例を示している。

図５の場合と同様に、エンジン停止要求が出された時間ｔ１では、エンジン停止処理実行指示フラグがＯＮとされ、燃料噴射と点火が停止される。スロットルバルブ１２の開度は全閉近傍に閉じられ、ＥＧＲバルブ３６は、全開近傍とされる。エンジン回転速度はこれにより低下するが、次のサイクルにおける時間ｔ２において、モータによるエンジン２の回転が開始され、モータにより共振回転速度以上の回転速度に維持される。

その後、始動要求が出されると、次のサイクルでの時間ｔ３においては、モータでエンジン２の回転速度が維持されたまま、ＥＧＲバルブ３６は全閉近傍に閉じられる。図６の例では、時間ｔ３では推定ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を超えているため、目標空気量は、限界ＥＧＲ率に応じて算出された値となる。スロットルバルブ１２は、その目標空気量に応じた開度に開かれる。

その後、推定ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率より低下した時間ｔ４において、エンジン停止処理実行指示フラグがＯＦＦとされ、停止処理実行中の始動処理が完了し、通常の制御に移行する。即ち、燃料噴射と点火が開始され通常の制御により制御される、スロットルバルブ１２の開度は通常の制御において算出される目標空気量に応じた開度とされ、ＥＧＲバルブ３６の開度も通常の制御に従って制御される。

以上説明したように、エンジン停止要求に対して、吸気領域をＥＧＲガスで満たす処理を実行している途中で、エンジン始動要求が出された場合には、ＥＧＲ率を低下させた後で再始動が開始される。従って、再始動時の失火を抑制することができる。

次に、図７〜図９を用いて、エンジン２の再始動時の制御について説明する。図７は、本実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図７のルーチンは、エンジン２の間欠停止中に一定の制御間隔で繰り返し実行されるルーチンである。

図７のルーチンでは、まず、ステップＳ２１１において、エンジン始動処理が許可されるか否かが判別される。エンジン始動処理は、ＨＶシステム制御からのエンジン始動要求有りの場合又は始動処理実行指示フラグがＯＮである場合に許可される。

ステップＳ２１１において、エンジン始動処理が許可されないと判別された場合には、今回の処理は一旦終了する。一方、ステップＳ２１１において、エンジン始動処理が許可されると判別された場合には、ステップＳ２２１において現在のエンジン回転速度ＮＥが共振回転速度より小さいか否かが判別される。

ステップＳ２２１において、エンジン回転速度が共振回転速度より小さいと判別された場合には、ステップＳ２２２において通常通りクランキングが実行される。ここで、上述した間欠停止時の処理により、吸気領域には空気より比熱比κの低いＥＧＲガスが充填されており、クランキング１サイクル目から筒内にはＥＧＲガスが導入される。従って、クランキングにより振動が大きくなる共振周波数帯を通過する場合にも、振動を小さく抑えることができる。

次に、ステップＳ２２３においてエンジン始動処理実行指示フラグがＯＮとされる。なお、この段階では、スロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ３６の開度は、共に、停止時の処理によって全閉近傍となっている。その後、今回の処理は一旦終了する。

ステップＳ２２１において、エンジン回転速度が共振回転速度以上であると判別される状態では、振動が大きくなるリスクは小さいため、ＨＶシステム制御からの始動要求に従って、ファイアリングを迅速に開始することが望まれる。ただし、ＥＧＲ率が高い状態にあると失火の恐れがあるため、まず、ステップＳ２３１〜Ｓ２３３において、その判定を行う。

即ち、ステップＳ２２１において、エンジン回転速度が共振回転速度以上であると判別された場合、次に、ステップＳ２３１において、限界ＥＧＲ率が算出され、ステップＳ２３２において推定ＥＧＲ率が算出される。限界ＥＧＲ率及び推定ＥＧＲ率の算出は上述した通りである。なお、推定ＥＧＲ率の算出に用いられる式（２）において、始動処理時のｍ_ａ０は、停止時にＥＧＲ率を１００％としているため０と推定される。同様に、ｍ_{ｅｇｒｉｎ}はＥＧＲバルブ３６が全閉とされているため０と推定される。

次に、ステップＳ２３３において、推定ＥＧＲ率と限界ＥＧＲ率の比較が行われる。ステップＳ２３３において、推定ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率より大きいと判別された場合、失火のリスクがあるため、ＥＧＲ率を下げるため、ステップＳ２４１〜Ｓ２４２の処理を実行する。

即ち、ステップＳ２４１において、限界ＥＧＲ率に応じた目標空気量が、上述の式（７）に従って算出される。ステップＳ２４２において、スロットルバルブ１２の開度が、目標空気量に応じた開度に調整される。その後、今回の処理は一旦終了する。

なお、ＥＧＲ率を低下させるだけであれば、スロットルバルブ１２を大きく開くだけでよいが、ここでは吸気管負圧の確保も望まれるため、スロットルバルブ１２の開き量を可能な限り小さく抑えつつ、失火しない程度にＥＧＲ率を低くすることが望まれる。従って、上述のステップＳ２４１〜Ｓ２４２の処理を行っている。

一方、ステップＳ２３３において推定ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率以下であると判別されると、ステップＳ２５１に進み、燃料噴射と点火が開始される。ＨＶシステム制御で停止要求がだされる場合の対応として、排気側に既燃ガスがたまってからエンジン始動処理実行指示フラグをＯＦＦとする。そのために、ステップＳ２５２では、累積既燃ガスが閾値より大きいか否かが判別される。ここで、累積既燃ガスの算出に関し、筒内に入る空気量は、上述した式（６）の吸気弁モデルで求めることができる。完全燃焼したと仮定して、１サイクル当たりの既燃ガス量は、筒内吸入空気量に等しいと考え、既燃ガスをサイクルごとに累積して算出する。累積既燃ガスに対する閾値は、排気領域の容積に応じて事前に設定された値である。

ステップＳ２５２において累積既燃ガスが閾値より大きいことが認められると、ステップＳ２６１において累積既燃ガスがリセットされ、ステップＳ２６２においてエンジン始動処理実行指示フラグがＯＦＦとされて今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ５２において、累積既燃ガスが閾値以下であると判別された場合、ステップＳ２５３において累積既燃ガスが算出及び更新されて、今回の処理は一旦終了する。

図８及び図９は、エンジン２の再始動時の制御を示すタイミングチャートである。図８及び図９において、時間ｔ２〜ｔ７は、それぞれ異なる連続したサイクルの同一クランク角における時間を示す。

図８には、時間ｔ１においてエンジン始動要求が出され、再始動時の処理が完了するまでエンジン２の間欠停止要求が出されなかった場合の例を示している。エンジン始動要求が検出されると、１サイクル目の時間ｔ２においてエンジン始動処理実行指示フラグがＯＮとされる。

エンジン回転速度は時間ｔ２からのクランキングにより上昇を開始し、図８の例では１サイクル目において、共振回転速度を通過する。しかし間欠停止時にＥＧＲガスが吸気領域に充填されているため、吸気管のＥＧＲ率は高い状態を維持されている。従って、再始動時のクランキング１サイクル目から、筒内にＥＧＲガスが導入されるため、クランキング時の振動が抑制される。なお時間ｔ２では、燃料噴射及び点火はＯＦＦとされ、ＥＧＲバルブ３６及びスロットルバルブ１２の開度は全閉近傍に維持される。

クランキング２サイクル目の時間ｔ３では、未だＥＧＲ率を限界ＥＧＲ率より高い状態となっている。従って、ＥＧＲ率を限界ＥＧＲ率にするための目標空気量が算出され、スロットルバルブ１２の開度は目標空気量に応じた開度に開かれる。２サイクル目においてもＥＧＲ率は限界ＥＧＲ率まで低下しないため、続く３サイクル目の時間ｔ４において、再び限界ＥＧＲ率にするための目標空気量が算出され、目標空気量に応じてスロットルバルブ１２の開度が調整されている。

４サイクル目の時間ｔ５では、ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率まで低下している。従って、燃料噴射及び点火がＯＮとされ、通常の制御に移行する。その後、累積既燃ガスが閾値を超えた時間ｔ７において、エンジン始動処理実行指示フラグがＯＦＦとされている。

図９は、エンジン始動要求に対し、始動処理実行中にＨＶシステム制御にてエンジン２の間欠停止の要求が出された場合の例を示している。図８の場合と同様に、時間ｔ１において始動要求が出され、１サイクル目の時間ｔ２で始動が開始されるが、２サイクル目の途中で、エンジン停止要求が出されている。しかしながら、累積既燃ガスが閾値を超えるサイクルに至るまでの間、エンジン始動処理実行指示フラグがＯＮで維持される。従って、その、停止処理は開始されず、図８で説明したのと同様に、始動処理の制御が実行される。累積既燃ガスが閾値を超えた時間ｔ７で、エンジン始動処理実行指示フラグがＯＦＦとされるので、その後、停止処理の開始が許可され、停止処理が開始される。

以上説明したように本実施の形態によれば、間欠停止中に、吸気系にＥＧＲガスを導入しておくことができるため、エンジン２の再始動時には１サイクル目から、筒内にＥＧＲガスを導入することができる。従って、特に振動が大きくなりやすい１サイクル目の筒内圧を小さくすることができ、振動の低減を図ることができる。

なお、本実施の形態における制御は、リーン燃焼中には実行しないものとする。リーン燃焼中では、比熱比κが小さくならないため、始動時の筒内圧低減効果が得られないためである。

また、ＥＧＲ通路３２はＳ／Ｃ触媒２２の下流に接続され、Ｓ／Ｃ触媒２２の下流からＥＧＲガスを取り出す構成とすることが望ましい。浄化後のガスを筒内に導入することでデポジットを回避するためである。

また、本実施の形態は、火花点火式エンジンに適用される場合について説明したが、本発明は、これに限られず、ディーゼルエンジンに適用することもできる。また、本実施の形態の制御は、ハイブリッド車両の間欠停止と再始動の場合の制御に限られず、例えば、アイドルストップ制御における停止時と再始動時の処理に適用することもできる。

また、本実施の形態において、推定ＥＧＲ率の算出式、目標空気量の算出式、スロットルバルブの開度の算出式等を示したが、これらは算出式の一例であり、これに限定されるものではない。推定ＥＧＲ率の算出、限界ＥＧＲ率及びそれに応じた目標空気量の算出、及び目標空気量に応じたスロットルバルブ開度の算出、累積既燃ガスの算出は、適宜周知の算出方法を利用することができる。

なお、吸気系にためられたＥＧＲガスは、排気バルブが開弁している気筒から漏れ出す場合がある。しかし、ここでは、エンジン２の間欠停止という短時間の停止からの再始動を問題としているため、ＥＧＲガスの漏出は許容される範囲のものであると考えられる。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

２ エンジン
４ 吸気マニホールド
６ 排気マニホールド
１０ 吸気通路
１２ スロットルバルブ
２０ 排気通路
２２ Ｓ／Ｃ触媒
２４ Ｕ／Ｆ触媒
３０ ＥＧＲ装置
３２ ＥＧＲ通路
３４ ＥＧＲクーラ
３６ ＥＧＲバルブ

Claims (1)

1. 内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲバルブとを備え、前記排気通路から前記吸気通路に排気の一部をＥＧＲガスとして流入させるＥＧＲ装置と、
   前記吸気通路に配置されたスロットルバルブと、を備える内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の間欠停止要求があった場合、
   前記スロットルバルブを閉弁した後で、前記ＥＧＲバルブを開弁して、前記内燃機関を停止するように構成された内燃機関の制御装置。

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