JP4380545B2 - 内燃機関及び内燃機関の運転制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射停止時における触媒の劣化を抑制できる内燃機関及び内燃機関の運転制御装置に関する。

乗用車やトラック等の車両に搭載される内燃機関は、燃料を燃焼させた後に発生する排ガス中を浄化するための触媒を備えるものが一般的である。触媒は、排ガス中の有害成分を酸化、還元することにより浄化する。この触媒は、一般に高温で劣化しやすく、特に、高温かつ酸素が存在する（以下、高温リーンという）雰囲気中において、触媒の劣化は進行しやすくなる。車両等に搭載される内燃機関の場合、例えば減速運転時のようにアクセルを閉じた場合には、内燃機関に対する燃料の供給を停止することにより、燃料消費を低減させる。しかし、減速時に燃料噴射を停止すると、触媒には高温リーン化した排ガスが流入して、触媒の劣化を促進してしまう。

かかる問題を解決するため、特許文献１には、触媒よりも上流側の排ガス通路と内燃機関の吸気通路とを連絡する連絡通路を設け、内燃機関の減速運転時かつ燃料噴射停止時には、排ガス通路と吸気通路とを連通するように連絡通路を開放する開閉手段を設ける技術が開示されている。また、特許文献２には、排ガスを吸気側に戻すＥＧＲ手段を設けるとともに排ガス通路途中にはＥＧＲ量増加手段を設け、内燃機関の減速運転時かつ燃料噴射停止時には吸気側へ戻す排ガスの量を増加させる技術が開示されている。

特開平９−２０９８４４号公報 特開平７−２９３２３０号公報

ところで、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、排ガスを吸気側へ還流させることで触媒に流入する高温の排ガスの量を低減することができる。しかし、排ガス中に含まれる酸素の濃度を低下させることに対しては不十分であり、触媒の劣化抑制にはさらに改善の余地がある。そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関への燃料噴射停止時において、触媒に導入される排ガスの酸素濃度を低下させることにより触媒の劣化を抑制できる内燃機関及び内燃機関の運転制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究した結果、内燃機関への燃料噴射停止時において、吸気通路から内燃機関に導入される新しい空気が存在することに着目した。内燃機関の減速運転時かつ燃料噴射が停止される条件では、内燃機関のスロットル弁は閉じられる。しかし、一般に内燃機関では、アイドリング回転数を制御するため、スロットル弁を完全に閉じたとしても内燃機関のアイドリング運転時に相当する空気が吸気通路を通して内燃機関に流入する。本発明者らは、前記空気により排ガス中の酸素濃度が上昇し、触媒には高温リーン化した排ガスが流入して、触媒の劣化を促進することを見出した。本発明は、かかる観点から完成されたものである。

本発明に係る内燃機関は、空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させる内燃機関であり、前記燃焼室に設けられる吸気口に空気を導き、前記燃焼室へ空気を導入する吸気通路と、前記混合気を形成するための燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記混合気が燃焼した後の排ガスを浄化させる触媒と、前記排ガスを前記燃焼室へ還流させる排ガス還流通路と、を備え、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立した場合、前記排ガスを還流させるとともに、前記燃焼室への空気導入を停止した後に、燃料噴射を停止することを特徴とする。

この内燃機関は、燃料噴射停止時において、内燃機関に対する空気の導入を停止するとともに、排ガスを燃焼室へ還流する。これにより、触媒に導入される排ガスの酸素濃度を低下させることができるので、排ガスのリーン化を抑制して触媒の劣化を抑制できる。なお、排ガスを燃焼室へ還流させるにあたっては、例えば、燃焼室に設けられる吸気口に空気を導き、前記燃焼室へ空気を導入する吸気通路を介して還流させる方法がある。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの流量を変化させることを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、燃焼室へ還流させる排ガスの流量を変化させるので、この内燃機関を搭載した車両等の減速時におけるエンジンブレーキ性能を変化させることができる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの流量を、前記内燃機関のアイドリング時における吸入空気量と略同じ量とすることを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、燃焼室へ還流させる排ガスの流量を、内燃機関のアイドリング時における吸入空気量と略同じ量とする。これにより、この内燃機関を搭載した車両等の減速時におけるエンジンブレーキ性能を維持できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記燃焼室への空気導入を停止した後において、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、燃料噴射の停止を実行する前に、燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して燃料噴射弁から噴射する。これによって、吸気通路等に残存する空気中に含まれる酸素を消費させることができるので、触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記燃焼室への空気導入を停止してから、予め定めた第１の所定期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して、前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、燃料噴射の停止を実行する前の第１の所定期間経過後に、燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して燃料噴射弁から噴射する。このように、第１の所定期間経過を待つことによって、空気導入を停止してからスロットル弁を通って吸気通路内に流れ込む空気を考慮して燃料を噴射できる。これによって、吸気通路等に残存する空気中に含まれる酸素をさらに十分に消費させて、触媒へ導入される排ガスをリッチにして、触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記燃焼室への空気導入を停止し、かつ前記第１の所定期間及び予め定めた第２の所定期間が経過するまで前記排ガスの還流を停止し、その後、前記排ガスを前記燃焼室へ還流させることを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、第１の所定期間及び予め定めた第２の所定期間が経過するまで前記排ガスの還流を停止する。これによって、吸気通路内における排ガスの濃度上昇を抑制できるので、吸気通路等に残留した空気に含まれる酸素を燃焼させることができる期間が長くなる。その結果、吸気通路等に残留した空気に含まれる酸素をより多く消費させることができるので、触媒の劣化をさらに抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記排ガスの還流を開始してから、予め定めた第３の所定期間経過後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、排ガスの還流を開始してから、予め定めた第３の所定期間経過後に燃料噴射を停止する。これによって、吸気通路内に残留する空気を燃焼させることのできる燃焼室ではこれを燃焼させ、排ガスの増加により吸気通路内に残留する空気が燃焼できなくなる燃焼室から燃料噴射を停止できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記燃焼室への空気導入を停止してから、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するまでの期間は、前記燃焼室への空気導入を停止する前よりも点火時期を遅角させることを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、燃焼室への空気導入を停止してから燃料噴射を停止するまでの期間は、燃焼室への空気導入を停止する前よりも点火時期を遅角させる。これによって、吸気通路等に残留する空気中の酸素を消費させるために燃料を増量した場合のトルク変動を低減して、ドライバビリティの悪化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記排ガスの還流を開始した時から前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間を推定し、前記吸気口に排ガスが到達して前記排ガスを前記燃焼室に取り込める状態になるタイミングで、前記燃焼室に対する燃料噴射を停止することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、排ガスの還流を開始した時から排ガスが吸気口へ到達するまでの時間を推定する。そして、排ガスを燃焼室に取り込める状態になるタイミングで、当該気筒に対する燃料噴射を停止する。これにより、排ガスの還流による失火を抑制できるとともに、燃焼室に取り込まれる排ガスに混入する空気の量を低減することができる。その結果、より確実に排ガスのリーン化を抑制して触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記排ガスの還流を開始した時から前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間を推定し、燃料噴射を停止するタイミングよりも、前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間分早く、前記排ガスの還流を開始することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、燃料噴射を停止するタイミングよりも、前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間分早く、前記排ガスの還流を開始する。これにより、より確実に、排ガスの還流による失火を抑制できるとともに、燃焼室に取り込まれる排ガスに混入する空気の量をより低減することができる。その結果、より排ガスのリーン化を抑制して触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記触媒を出た後の排ガスを前記燃焼室に還流させることを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、触媒を出た後の排ガスを吸気通路に還流させるので、触媒で浄化された排ガスを内燃機関の吸気側へ還流させることができる。これにより、排ガスの還流を制御する弁の汚れを抑制できるので、当該弁の経時劣化も抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ強制的に復帰する際には、前記燃焼室への空気導入を開始してから、前記燃焼室へ備えられる吸気口へ空気が到達する時間を推定し、前記吸気口へ空気が到達する燃焼室から燃料を噴射することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、吸気口へ空気が到達すると予測される燃焼室から順に燃料を噴射する。これによって、燃料噴射停止からの復帰にあたっては、酸素不足による失火の発生を抑制し、未燃分の排出を抑制できる。また、失火に起因するドライバビリティの低下も抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、前記燃焼室への空気導入を開始してから所定の期間は、前記内燃機関の運転条件から定められる空気量よりも多い量の空気を前記燃焼室へ導入することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、燃焼室への空気導入を開始してから所定の期間は、前記内燃機関の運転条件から定められる空気量よりも多い量の空気を前記燃焼室へ導入する。これによって、吸気通路等に残留する排ガスを掃気できるので、燃料噴射停止からの復帰においては、酸素不足による失火の発生を抑制し、未燃分の排出を抑制できる。また、失火に起因するドライバビリティの低下も抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関は、前記内燃機関において、燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ自然に復帰する際には、前記燃焼室への空気導入を開始すると同時に、又は前記燃焼室への空気導入を開始してから、前記排ガスの還流を停止して、前記排ガスの還流を停止してから所定の期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする。

この内燃機関は、前記内燃機関と同様の構成を有するので、前記内燃機関と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関は、排ガスの還流を停止してから所定の期間が経過した後に燃料噴射を開始するので、吸気通路等に残留する排ガスを掃気できる。その結果、燃料噴射停止からの復帰においては、酸素不足による失火の発生を抑制し、未燃分の排出を抑制できる。また、失火に起因するドライバビリティの低下も抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させるとともに、排ガスを前記燃焼室へ還流させる手段を有する内燃機関の運転制御に用いるものであり、前記内燃機関に対する燃料噴射が停止される条件にあるか否かを判定する燃料カット条件判定部と、燃料噴射が停止される条件にあるときには、前記排ガスを前記燃焼室へ還流させるとともに、前記吸気通路からの空気の取り込みを停止させる排ガス還流制御部と、前記排ガスの還流と前記吸気通路からの空気の取り込み停止とを実行した後に、前記内燃機関に対する燃料噴射を停止させる燃料カット制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、燃料噴射停止時において、内燃機関に対する空気の導入を停止するとともに、排ガスを燃焼室へ還流するように制御する。これにより、触媒に導入される排ガスの酸素濃度を低下させることができるので、排ガスのリーン化を抑制して触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、さらに、前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの量を求める排ガス還流量算出部を備えることを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、燃焼室へ還流させる排ガスの量を求めることができる。これにより、吸気通路へ還流させる排ガスの流量を変化させることができるので、この内燃機関を搭載した車両等の減速時におけるエンジンブレーキ性能を変化させることができる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの量は、前記内燃機関のアイドリング時における吸入空気量と略同じ量とすることを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、燃焼室へ還流させる排ガスの流量を、内燃機関のアイドリング時における吸入空気量と略同じ量に制御する。これにより、この内燃機関を搭載した車両等の減速時におけるエンジンブレーキ性能を維持できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記燃料カット制御部は、前記燃焼室への空気導入を停止した後において、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、燃料噴射を停止させる前に、燃料噴射を停止させる条件が成立したときよりも燃料を増量して燃料噴射弁から噴射する。これによって、吸気通路等に残存する空気中に含まれる酸素を消費させることができるので、触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、前記燃焼室への空気導入を停止してから、予め定めた第１の所定期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して、前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、燃料噴射を停止させる前の第１の所定期間経過後に、燃料噴射を停止させる条件が成立したときよりも燃料を増量して燃料噴射弁から噴射させる。このように、第１の所定期間経過を待つことによって、空気導入を停止してからスロットル弁を通って吸気通路内に流れ込む空気を考慮して燃料を噴射させることができる。これによって、吸気通路等に残存する空気中に含まれる酸素をさらに十分に消費させて触媒へ導入される排ガスをリッチにして、触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において前記排ガス還流制御部は、前記燃焼室への空気導入を停止し、かつ前記第１の所定期間及び予め定めた第２の所定期間が経過するまで前記排ガスの還流を停止し、その後、前記排ガスを前記燃焼室へ還流させることを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、第１の所定期間及び予め定めた第２の所定期間が経過するまで前記排ガスの還流を停止させる。これによって、吸気通路内における排ガスの濃度上昇を抑制できるので、吸気通路等に残留した空気に含まれる酸素を燃焼させることができる期間が長くなる。その結果、吸気通路等に残留した空気に含まれる酸素をより多く消費させることができるので、触媒の劣化をさらに抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、 前記燃料カット制御部は、前記排ガスの還流を開始してから予め定めた第３の所定期間経過後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止することを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、排ガスの還流を開始させてから、予め定めた第３の所定期間経過後に燃料噴射を停止させる。これによって、吸気通路内に残留する空気を燃焼させることのできる燃焼室ではこれを燃焼させ、排ガスの増加により吸気通路内に残留する空気が燃焼できなくなる燃焼室から燃料噴射を停止できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において前記燃料カット制御部は、前記燃焼室への空気導入を停止してから燃料噴射を停止するまでの期間は、前記燃焼室への空気導入を停止する前よりも点火時期を遅角させることを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、燃焼室への空気導入を停止させてから燃料噴射を停止させるまでの期間は、燃焼室への空気導入を停止させる前よりも点火時期を遅角させる。これによって、吸気通路等に残留する空気中の酸素を消費させるために燃料を増量した場合のトルク変動を低減して、ドライバビリティの悪化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、さらに、前記排ガスの還流を開始した時から還流させる前記排ガスが前記燃焼室の吸気口へ到達するまでの時間を推定する排ガス到達時間算出部を備え、前記燃料カット制御部は、前記吸気口に前記排ガスが到達する燃焼室を前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間から予測して、前記燃焼室へ前記排ガスが取り込める状態になるタイミングで前記燃焼室への燃料噴射を停止させることを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、排ガスの還流を開始した時から排ガスが吸気口へ到達するまでの時間を推定する。そして、排ガスを燃焼室に取り込める状態になるタイミングで、当該気筒に対する燃料噴射を停止するように制御する。これにより、排ガスの還流による失火を抑制できるとともに、燃焼室に取り込まれる排ガスに混入する空気の量を低減することができる。その結果、より確実に排ガスのリーン化を抑制して触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、さらに、前記排ガスの還流を開始した時から前記排ガスが前記燃焼室の吸気口へ到達するまでの時間を推定する排ガス到達時間算出部を備え、前記排ガス還流制御部は、燃料噴射を停止するタイミングよりも、前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間分早く、前記排ガスの還流を開始するように前記排ガスの還流開始時期を決定することを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、燃料噴射を停止するタイミングよりも、前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間分早く、前記排ガスの還流を開始するように制御する。これにより、より確実に、排ガスの還流による失火を抑制できるとともに、燃焼室に取り込まれる排ガスに混入する空気の量をより低減することができる。その結果、より排ガスのリーン化を抑制して触媒の劣化を抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、 さらに、燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ強制的に復帰する際には、前記燃焼室への空気導入を開始してから、前記燃焼室へ備えられる吸気口へ空気が到達する時間を推定する空気到達時間算出部を備え、前記燃料カット制御部は、前記空気到達時間算出部が推定した時間に基づいて、前記吸気口へ空気が到達する燃焼室から燃料を噴射することを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、吸気口へ空気が到達する時間を推定し、吸気口へ空気が到達すると予測される燃焼室から順に燃料を噴射させる。これによって、燃料噴射停止からの復帰にあたっては、酸素不足による失火の発生を抑制し、未燃分の排出を抑制できる。また、失火に起因するドライバビリティの低下も抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において、さらに、前記燃焼室へ導入する空気量を制御する導入空気量制御部を備え、前記燃焼室への空気導入を開始してから所定の期間は、前記内燃機関の運転条件から定められる空気量よりも多い量の空気を前記燃焼室へ導入することを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、燃焼室への空気導入を開始してから所定の期間は、前記内燃機関の運転条件から定められる空気量よりも多い量の空気を導入させる。これによって、吸気通路等に残留する排ガスを掃気できるので、燃料噴射停止からの復帰においては、酸素不足による失火の発生を抑制し、未燃分の排出を抑制できる。また、失火に起因するドライバビリティの低下も抑制できる。

次の本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置において燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ自然に復帰する際には、前記排ガス還流制御部は、前記燃焼室への空気導入を開始すると同時に、又は前記燃焼室への空気導入が開始された後に、前記排ガスの還流を停止し、前記燃料カット制御部は、前記排ガスの還流が停止されてから所定の期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする。

この内燃機関の運転制御装置は、前記内燃機関の運転制御装置と同様の構成を有するので、前記内燃機関の運転制御装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この内燃機関の運転制御装置は、排ガスの還流を停止してから所定の期間が経過した後に燃料噴射を開始させるので、吸気通路等に残留する排ガスを掃気できる。その結果、燃料噴射停止からの復帰においては、酸素不足による失火の発生を抑制し、未燃分の排出を抑制できる。また、失火に起因するドライバビリティの低下も抑制できる。

本発明に係る内燃機関によれば、燃料噴射停止時において、内燃機関に対する空気の導入を停止するとともに、排ガスを吸気側へ還流する。これにより、触媒に導入される排ガスの酸素濃度を低下させることができるので、排ガスのリーン化を抑制して触媒の劣化を抑制できる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例に開示する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明はレシプロ式の内燃機関に対して好適に適用できるが、これに限定されるものではない。また、本発明は、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましい。

本発明では、減速時等において燃料噴射を停止するにあたって、内燃機関の排ガスを燃焼室に還流させるが、以下においては、内燃機関の排ガスを、前記内燃機関の吸気通路に還流させる例を説明する。なお、本発明は排ガスを燃焼室に還流させることができればよく、吸気通路のみならず、内燃機関の排気通路から排気弁を通して排ガスを燃焼室へ還流させてもよい。

実施例１に係る内燃機関は、減速時等において燃料噴射を停止するにあたり、内燃機関の吸気通路を経由して排ガスを燃焼室に還流させ、かつ空気の導入を停止することにより、触媒に導入される排ガスのリーン化を抑制するとともに、排ガスの温度を低下させる点に特徴がある。

図１は、実施例１に係る内燃機関の一の気筒を示す説明図である。実施例１に係る内燃機関１は、ガソリンを燃料とする火花点火式のレシプロ式の内燃機関である。また、内燃機関１の気筒数は特に限定されるものではない。この内燃機関１は、いわゆるポート噴射型の内燃機関であり、ポート噴射弁２を備えている。このポート噴射弁２は、気筒１ｓ内の燃焼室１ｂ内へ空気を導入するためのインテークパイプ４ｉ内へ燃料Ｆを噴射して、混合気を形成する。ここで、燃焼室１ｂは、燃料と空気との混合気が燃焼する空間をいい、レシプロ式の内燃機関においては気筒１ｓ内であってピストン５とシリンダヘッド１ｈとで囲まれる空間である。すなわち、レシプロ式の内燃機関において、燃焼室１ｂは気筒１ｓ内にある。そして、燃焼室１ｂ内へ排ガスを還流させたり、空気を導入したり、混合気を導入したりすることは、気筒１ｓ内へ排ガスを還流させたり、空気を導入したり、混合気を導入したりすることと同義である。

インテークパイプ４ｉは、吸気通路の一部を形成し、吸気弁１０ｉへ空気Ａを導く部分をいう。なお、図１中に点線で示す筒内噴射弁３により、気筒１ｓ内の燃焼室１ｂ内へ直接燃料Ｆを噴射して混合気を形成する、いわゆる直噴の内燃機関に対しても本発明は適用できる。また、ポート噴射弁２と筒内噴射弁３とを備える、いわゆるデュアルポート型の内燃機関に対しても本発明は適用できる。

インテークパイプ４ｉは吸気通路８ｉと接続されており、吸気通路８ｉから空気が導入される。吸気通路８ｉには、外気側からエアクリーナ１９、エアフローセンサ４３、スロットル弁１６が配置されている。スロットル弁１６は、内部にバタフライ弁１６ｂが備えられており、このバタフライ弁１６ｂによりスロットル弁１６内の流路断面積を変化させ、内燃機関１へ供給する空気量を調整する。また、吸気通路８ｉには、スロットル弁１６をバイパスして吸気通路８ｉへ空気を流すバイパス通路１８が設けられる。バイパス通路１８には、ＩＳＣ（Idling Speed Control：アイドリング速度制御）弁１７が配置されており、内燃機関１のアイドリング時における内燃機関１の機関回転数ＮＥを一定に制御する。

図２−１、図２−２は、電子スロットル弁の説明図である。図１に示すスロットル弁１６は、アクセルペダルとバタフライ弁１６ｂとが機械的に接続されており、アクセルペダルにより直接バタフライ弁１６ｂを開閉する構造である。電子スロットル弁１６'は、アクセル開度をアクセル開度センサ４２により一旦電気信号に変換し、この電気信号に基づいて、スロットル開度センサ１６ｓによりフィードバックをかけながら、アクチュエータ１６ａによりバタフライ弁１６ｂを開閉させるものである。電子スロットル弁１６'でＩＳＣを実行する場合、エンジンＥＣＵ３０からのアイドリング制御信号に基づいてバタフライ弁１６ｂの開度を調整することにより、内燃機関１のアイドリング時における内燃機関１の機関回転数ＮＥを一定に制御する。

エアクリーナ１９で塵やごみが取り除かれた空気Ａは、エアフローセンサ４３で質量流量が測定される。そして、スロットル弁１６を通過してからインテークパイプ４ｉへ導入され、ここで、前記質量流量に応じた量の燃料Ｆがポート噴射弁２から噴射される。空気Ａと燃料Ｆとはインテークパイプ４ｉで混ざり合い、混合気となって吸気口１１ｉから燃焼室１ｂ内へ流入する。この混合気は、火花点火手段である点火プラグ７によって点火されて燃焼し、燃焼ガスの圧力がピストン５を往復運動させる。ピストン５の往復運動はコネテクティングロッド９を介してクランク軸６に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は排ガスＥｘとなり、排気口１１ｅからエキゾーストマニホールド４ｅへ排出される。この排ガスＥｘは触媒１２で浄化された後、排ガス通路８ｅを通って排ガス口８ｅｏから排出される。なお、エキゾーストマニホールド４ｅは排ガス通路の一部であり、排ガス弁１０ｅからプリ触媒やターボチャージャーその他の機器へ排ガスを導く部分をいう。

触媒１２は、その温度が上昇し過ぎると、排ガスＥｘの浄化性能が劣化してしまう。このため、触媒１２の温度が所定の温度を超えた場合には、警告を出したり、内燃機関１から排出される排ガスＥｘの温度を低下させたりする。この制御に用いるため、触媒１２には、温度計測用の温度計１２ｔが取り付けられている。

内燃機関１の排ガスＥｘを吸気側（例えば吸気通路８ｉであってスロットル弁１６よりも内燃機関１側）へ還流させることにより内燃機関１の燃焼速度を下げて、ＮＯｘを低減させる。これをＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）といい、一般には内燃機関１の負荷がある程度高いところで実行する。実施例１の内燃機関１においては、触媒１２の下流、すなわち触媒出口１２ｏ側における排ガス通路８ｅと、吸気通路８ｉとを排ガス還流通路１５により接続してＥＧＲを実行するようにしている。排ガス還流通路１５の途中には排ガス還流弁（以下ＥＧＲ弁という）１４が設けられている。そして、ＥＧＲを実行する条件のときに前記ＥＧＲ弁１４を開き、それ以外の条件の場合には前記ＥＧＲ弁１４を閉じたままにしておく。また、排ガス還流通路１５の途中には排ガス冷却器（以下ＥＧＲクーラという）１３が設けられており、排ガスＥｘを冷却してから、内燃機関１の吸気側へ還流させる。これにより、内燃機関１の燃焼温度をより低下させて、ＮＯｘの発生をより抑制することができる。そして、排ガスＥｘの温度を下げることができるので、触媒１２の劣化も抑制できる。

内燃機関１の運転状態は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０によって制御される。エンジンＥＣＵ３０は、クランク軸６の回転角度を検出するクランク角センサ４１、吸入空気量を計測するエアフローセンサ４３その他の各種センサ類からの出力を取得する。そして、これらの各種センサ類から取得した情報及びアクセル開度センサ４２から取得した情報に基づいて、内燃機関１の運転状態を制御する。

図３は、実施例１に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。実施例１に係る内燃機関の運転制御方法は、実施例１に係る内燃機関の運転制御装置２０によって実現できる。内燃機関の運転制御装置２０は、エンジンＥＣＵ３０に組み込まれて構成されている。なお、エンジンＥＣＵ３０とは別個に、この実施例に係る内燃機関の運転制御装置２０を用意し、これをエンジンＥＣＵ３０に接続してもよい。そして、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法を実現するにあたっては、エンジンＥＣＵ３０が備える内燃機関１の制御機能を、前記内燃機関の運転制御装置２０が利用できるように構成してもよい。

内燃機関の運転制御装置２０は、燃料カット条件判定部２１と、ＥＧＲ量算出部２２と、ＥＧＲ制御部２３と、燃料カット制御部２５とを含んで構成される。これらが、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法を実行する部分となる。ここで、ＥＧＲ量算出部２２が特許請求の範囲でいう「排ガス還流量算出部」に相当し、ＥＧＲ制御部２３が特許請求の範囲でいう「排ガス還流制御部」に相当する。

燃料カット条件判定部２１と、ＥＧＲ量算出部２２と、ＥＧＲ制御部２３と、燃料カット制御部２５とは、エンジンＥＣＵ３０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９を介して接続される。これにより、燃料カット条件判定部２１と、ＥＧＲ量算出部２２と、ＥＧＲ制御部２３と、燃料カット制御部２５とは、それぞれ双方向でデータをやり取りできるように構成される。なお、装置構成上の必要に応じて片方向でデータを送受信するようにしてもよい（以下同様）。

内燃機関の運転制御装置２０とエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐと記憶部３０ｍとは、エンジンＥＣＵ３０に備えられる入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９を介して接続されており、これらの間で相互にデータをやり取りすることができる。これにより、内燃機関の運転制御装置２０はエンジンＥＣＵ３０が有する内燃機関１の負荷や機関回転数その他の内燃機関の運転制御データを取得したり、内燃機関の運転制御装置２０の制御をエンジンＥＣＵ３０の内燃機関の運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。

また、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９には、アクセル開度センサ４２、温度計１２ｔその他の、内燃機関１の運転に関する情報を取得するセンサ類が接続されている。これにより、エンジンＥＣＵ３０や内燃機関の運転制御装置２０は、内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得することができる。また、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９には、ＥＧＲ弁１４、ＩＳＣ弁１７その他の、内燃機関１の制御対象が接続されており、内燃機関の運転制御装置２０が備えるＥＧＲ制御部２３や、エンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐからの制御信号によりこれらの動作が制御される。

記憶部３０ｍには、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、内燃機関１の運転制御に用いる燃料噴射量のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部３０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、内燃機関の運転制御装置２０やエンジンＥＣＵ３０の処理部３０ｐは、メモリ及びＣＰＵにより構成することができる。

上記コンピュータプログラムは、燃料カット条件判定部２１やＥＧＲ量算出部２２等へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法の処理手順を実現できるものであってもよい。この内燃機関の運転制御装置２０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、燃料カット条件判定部２１、ＥＧＲ量算出部２２、ＥＧＲ制御部２３及び燃料カット制御部２５の機能を実現するものであってもよい。次に、この内燃機関の運転制御装置２０を用いて、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法を実現する手順を説明する。なお、この説明にあたっては、適宜図１、図３等を参照されたい。

図４は、実施例１に係る内燃機関の運転制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例１に係る内燃機関の運転制御方法を実行する際には、内燃機関の運転制御装置２０が備える燃料カット条件判定部２１は、燃料噴射停止の条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１０１）。燃料噴射を停止する際に酸素濃度が高くなりやすく、高温リーンの状態になりやすい。このため、燃料噴射を停止する際に触媒１２が劣化しやすくなるので、少なくとも燃料噴射を停止するときには実施例１に係る内燃機関の運転制御方法を実行する。

なお、内燃機関１の負荷が高くなると排ガス温度が高くなる。したがって、内燃機関１の負荷が高い領域において燃料噴射を停止する際に、実施例１に係る内燃機関の運転制御方法を実行すると、触媒１２の劣化を効果的に抑制できるので好ましい。このような場合としては、例えば、高速走行中にアクセルを閉じて減速する場合や、アクセル開度の大きい状態で登坂している途中でアクセルを戻した場合等がある。あるいは、ＷＯＴ（Wide Open Throttle）領域からの減速がある。このような状態で内燃機関１に対する燃料噴射を停止すると、内燃機関１の排ガスは高温リーンとなる。高温リーン化した排ガスが触媒１２へ導入されると触媒１２の劣化が早く進行する。このため、実施例１に係る内燃機関の運転制御方法により、排ガスの高温リーン化を抑制する。内燃機関１が高負荷運転で、かつ燃料噴射停止の条件が成立しない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は燃料カットフラグＦ１＝０とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が０になったことを受けて、燃料噴射停止は実行しない。

燃料噴射停止の条件が成立する場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、触媒温度θｃが所定温度θｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。触媒温度θｃが低い場合、リーン化した排ガスが触媒１２へ導入されても触媒１２の劣化は進行しにくいからである。触媒温度θｃが所定温度θｂ未満である場合には（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は燃料カットフラグＦ１＝１とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が１になったことを受けて、内燃機関１に対する燃料噴射を停止する（ステップＳ１０５）。これにより、制御を簡略化することができる。なお、触媒温度θｃが所定温度θｂ未満である場合にも、実施例１に係るＥＧＲ制御を実行してもよい。

触媒温度θｃが所定温度θｂ以上である場合には（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ＥＧＲ量算出部（排ガス還流量算出部）２２が内燃機関１の吸気側から燃焼室１ｂへ還流させる排ガスの量を求め（ステップＳ１０３）、ＥＧＲ弁１４の開度を決定する。還流させる排ガスの量は、内燃機関１のそれまでの負荷や触媒温度θｃ等に基づいて決定することができる。また、実施例１においては、スロットル弁１６を完全に閉じてＥＧＲを実行するとともにＩＳＣ弁１７を閉じる。このとき、スロットル弁１６が閉じられたときにＩＳＣ弁１７を通って流入する分の空気に相当する量の排ガスを還流させるように、排ガス量を決定してもよい。すなわち、内燃機関１のアイドリング時における吸入空気量と略等しい量の排ガスを還流させる。このようにすれば、エンジンブレーキの性能を維持することができる。なお、電子スロットル弁１６'（図１２、図１３参照）を用いる場合には、ＩＳＣの位置でバタフライ弁１６ｂを停止したときに吸気通路８ｉを流れる空気に相当する量の排ガスを還流させる。

さらに、ＩＳＣ弁１７から流入する分の空気に相当する量よりも少ない量の排ガスを還流させるように排ガス量を決定すれば、エンジンブレーキの効きを強くすることができる。また、ＩＳＣ弁１７から流入する分の空気に相当する量よりも多い量の排ガスを還流させるように排ガス量を決定すれば、エンジンブレーキの効きを弱くすることもできる。このように、内燃機関１の吸気側へ還流させる排ガスの量を調整することで、エンジンブレーキの効き具合を可変させることができる。なお、常に一定の量の排ガスを還流させるようにしてもよく、この場合、ステップＳ１０３は実行しなくともよい。

内燃機関１の吸気側へ還流させる排ガスの量を変化させてエンジンブレーキの効き具合を変化させる場合、例えば、衝突防止制御と連動させてもよい。具体的には、先行する車両と追突しそうになった場合、自動的に制動装置を作動させ内燃機関１の出力を絞るが、そのとき、ＩＳＣ弁１７から流入する分の空気に相当する量よりも少ない量の排ガスを還流させる。これにより、エンジンブレーキの効きを強くして、より素早く追突を回避する。また、例えばカーナビゲーション等からの情報により下り坂と判断された場合には、ＩＳＣ弁１７から流入する分の空気に相当する量よりも少ない量の排ガスを還流させて、エンジンブレーキの効きを強くしてもよい。

内燃機関１の吸気側へ還流させる排ガスの量を求めたら（ステップＳ１０３）、ＥＧＲ制御部（排ガス還流制御部）２３がＥＧＲ弁１４を開けて内燃機関１の排ガスを吸気側へ還流させるとともに、ＩＳＣ弁１７を閉じる（ステップＳ１０４）。電子スロットル弁１６'（図２−１、図２−２参照）を用いる場合には、ＩＳＣの位置でバタフライ弁１６ｂを停止するのではなく、バタフライ弁１６ｂにより吸気通路８ｉを完全に遮断する。これにより、内燃機関１の吸気口１１ｉから流入する空気の量を０として、空気の取り込みを停止することができる。そして、内燃機関１の排ガスのみを還流させることができる。すなわち、ＥＧＲ率をほぼ１００％とすることができる。ここで、ＥＧＲ率とは、内燃機関１の気筒１ｓ内へ導入される全ガスに占める排ガスの割合である。

このように、例えば、減速時等において燃料噴射を停止する際には、ＥＧＲ率をほぼ１００％として排ガスを還流させるので、触媒１２へ流れる排ガス中に含まれる酸素濃度を極めて低くできる。また、排ガスの還流により排ガス温度も下げることができる。これにより、排ガスの高温リーン化を抑制して、触媒１２の劣化を抑制できる。なお、ＥＧＲクーラ１３により、還流させる排ガスの温度をより低くすることができる。また、内燃機関１の吸気口１１ｉから流入する空気の量を０とした場合には、燃焼室１ｂ内が負圧になり、いわゆるオイル下がりが発生するおそれがある。しかし、排ガスの還流により燃焼室１ｂ内の負圧が大きくなりすぎることを抑制できるので、オイル下がりを抑制できる。

さらに、空気の導入を停止することにより、リーン化を抑制した、すなわち酸素濃度が極めて低い排ガスを還流させることができる。これにより触媒１２の劣化を抑制できるので、触媒１２の上流（触媒入口１２ｉ側）から排ガスを還流させても、下流（触媒出口１２ｏ側）から還流させてもよい。その結果、排ガス還流通路１５を取り回す自由度が高くなるので、内燃機関１を車両に搭載する際におけるレイアウトの自由度が向上する。

なお、実施例１のように、触媒１２の下流、すなわち触媒１２の出口１２ｏから出た排ガスＥｘを内燃機関１の吸気側（より具体的には吸気通路８ｉ）へ還流させると、触媒１２で浄化された排ガスを内燃機関１の吸気側へ還流させることができる。これにより、ＥＧＲ弁１４の汚れを抑制できるので、ＥＧＲ弁１４の経時劣化も抑制できる。また、排ガス通路８ｅを通って触媒１２大気が流入することがあるが、触媒１２の下流から排ガスを還流させれば、排ガス通路８ｅから触媒１２へ流入する大気を極めて低減できる。これにより、大気中に含まれる酸素による触媒１２の劣化を抑制することができる。

ＥＧＲを開始するとともにＩＳＣ弁１７を閉じたら（ステップＳ１０４）、ＥＧＲ制御部２３はＥＧＲ開始フラグＦ２を１にする。燃料カット条件判定部２１は、ＥＧＲ開始フラグＦ２が１になったことを受けて、燃料カットフラグＦ１＝１とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が１になったことを受けて、内燃機関１に噴射する燃料を停止する（ステップＳ１０５）。これにより、内燃機関１の燃料消費を低減することができる。このように、燃料カットフラグＦ１は、内燃機関１に対する燃料噴射を停止するために用いる指令として機能する。

以上、実施例１によれば、燃料噴射停止時において、内燃機関に対する空気の導入を停止するとともに、排ガスを吸気側から燃焼室へ還流する。これにより、触媒１２に導入される排ガスの酸素濃度を低下させることができるので、排ガスのリーン化を抑制して触媒１２の劣化を抑制できる。また、排ガスの還流により触媒１２に導入される排ガスの温度を低下させることができるので、排ガスの高温リーン化を抑制して触媒１２の劣化を抑えることができる。また、排ガスの還流時には、内燃機関に対する燃料噴射を停止するので、燃料消費も抑えることができる。なお、実施例１の構成は、以下の実施例においても適宜適用できる。また、実施例１と同じ構成を備えるものは、実施例１と同様の作用、効果を奏する。

実施例２は、実施例１と略同様の構成であるが、ＥＧＲを開始してから、排ガスが内燃機関の吸気口に到達するまでの時間を予測して、排ガスが燃焼室内に導入される直前から当該気筒に対する燃料噴射を停止する点が異なる。他の構成は実施例１と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成には同一の符号を付す。

図５は、内燃機関１の配管を示す概念図である。図５を用いて、排ガスＥｘが内燃機関１の吸気口１１ｉに到達するまでの時間（以下排ガス到達時間という）を推定する方法について説明する。ＥＧＲ弁１４から内燃機関１の吸気口１１ｉまでの距離をＬとすると、Ｌ＝Ｘ₁＋Ｘ₂で表すことができる。ＥＧＲ弁１４の出口１４ｏから内燃機関１の吸気口１１ｉに到達するまでの到達時間（排ガス到達時間）をＴとすると、排ガス到達時間Ｔは、前記Ｌと、吸気管圧力Ｐとの関数で表すことができる。すなわち、Ｔ＝ｆ（Ｌ、Ｐ）となる。前記Ｌは、気筒が決まれば一義的に決定される定数である。したがって、排ガス到達時間Ｔ＝ｆ（Ｐ）となる。ここで、吸気管圧力Ｐは、内燃機関１の機関回転数ＮＥとＥＧＲ弁１４の開度ＶＯとに基づいて求めることができる。すなわち、Ｐ＝ｆ（ＮＥ、ＶＯ）となる。実施例２では、ＥＧＲの開始、すなわちＥＧＲ弁１４を開いた時を基準として、排ガス到達時間Ｔを推定する。

図６は、実施例２に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。実施例２に係る内燃機関の運転制御方法は、実施例２に係る内燃機関の運転制御装置２０ａによって実現できる。実施例２に係る内燃機関の運転制御装置２０ａは、実施例１に係る内燃機関の運転制御装置２０と略同様の構成であるが、ＥＧＲ量算出部２２の代わりに、あるいは、ＥＧＲ量算出部２２に加えて、排ガス到達時間算出部２４を備える点が異なる。

排ガス到達時間算出部２４は、エンジンＥＣＵ３０ａの入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９を介して接続される。他の構成は係る内燃機関の運転制御装置２０と同様なので、実施例１において説明した内容を適宜参照されたい。なお、実施例１に係る内燃機関の運転制御装置２０が備えるＥＧＲ量算出部２２は、必要に応じて実施例２に係る内燃機関の運転制御装置２０ａに備えてもよい。次に、この内燃機関の運転制御装置２０ａを用いて、実施例２に係る内燃機関の運転制御方法を実現する手順を説明する。なお、この説明にあたっては、適宜図１を参照されたい。

図７は、実施例２に係る内燃機関の運転制御方法の手順を示すフローチャートである。実施例２に係る内燃機関の運転制御方法を実行する際には、内燃機関の運転制御装置２０が備える燃料カット条件判定部２１は、燃料噴射停止の条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２０１）。燃料噴射停止の条件が成立しない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は燃料カットフラグＦ１＝０とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が０になったことを受けて、燃料噴射停止は実行しない。

燃料噴射停止の条件が成立する場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、触媒温度θｃが所定温度θｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。触媒温度θｃが所定温度θｂ未満である場合には（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は燃料カットフラグＦ１＝１とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が１になったことを受けて、内燃機関１に対する燃料噴射を停止する（ステップＳ２１２）。

触媒温度θｃが所定温度θｂ以上である場合には（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、ＥＧＲ制御部２３は、ＥＧＲ弁１４を開けて内燃機関１の排ガスを吸気側から燃焼室１ｂへ還流させるとともに、ＩＳＣ弁１７を閉じる（ステップＳ２０３）。これにより、内燃機関の吸気口から流入する空気を略０として、内燃機関１の排ガスのみを還流させることができる。すなわち、ＥＧＲ率をほぼ１００％とすることができる。なお、実施例１で説明したように、実施例２に係る内燃機関の運転制御装置２０ａにＥＧＲ量算出部２２を備えるようにして、このＥＧＲ量算出部２２が、内燃機関１の吸気側へ還流させる排ガスの量を求めるようにしてもよい。

ＥＧＲを開始するとともにＩＳＣ弁１７を閉じたら（ステップＳ２０３）、ＥＧＲ制御部２３は、ＩＳＣ弁１７が全閉かつＥＧＲ弁１４が目標の開度になっているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ＩＳＣ弁１７が全閉かつＥＧＲ弁１４が目標の開度になっていない場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、ＩＳＣ弁１７が全閉かつＥＧＲ弁１４が目標の開度になるまで待機する。

ＩＳＣ弁１７が全閉かつＥＧＲ弁１４が目標の開度になったら（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、ＥＧＲ制御部２３は、ＥＧＲ開始フラグＦ２を１にする。排ガス到達時間算出部２４は、排ガス到達カウント数Ｃｅｘがすでに設定されているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。排ガス到達カウント数Ｃｅｘがすでに設定されている場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、排ガス到達カウント数Ｃｅｘの減算に移行する（ステップＳ２０９以降）。

排ガス到達カウント数Ｃｅｘがすでに設定されていない場合（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、排ガス到達時間算出部２４は、ＥＧＲ開始フラグＦ２が１になっていることを受けて、ＥＧＲを開始した時点を基準として、排ガスＥｘが内燃機関１の吸気口１１ｉに到達するまでの排ガス到達時間Ｔを算出する。図８−１、図８−２、図８−３は、排ガスが内燃機関の吸気口に到達するまでの時間を算出する際に用いる算出マップの一例を示す説明図である。これらの図に示す算出マップ５０等は、エンジンＥＣＵ３０ａの記憶部３０ｍへ格納されている。排ガス到達時間算出部２４は、内燃機関１のセンサ類から、内燃機関１の機関回転数ＮＥとＥＧＲ弁１４の開度ＶＯとを取得する。

そして、排ガス到達時間算出部２４は、エンジンＥＣＵ３０Ａの記憶部３０ｍに格納されている前記算出マップ５０（図８−１）に、取得した機関回転数ＮＥとＥＧＲ弁１４の開度ＶＯとを与え、そのときの吸気管圧力Ｐを取得する。排ガス到達時間Ｔは、吸気管圧力Ｐの関数で求められるので、この関数Ｔ＝ｆ（Ｐ）を記憶部３０ｍに格納しておき、排ガス到達時間算出部２４が前記関数Ｔ＝ｆ（Ｐ）に求めた吸気管圧力Ｐを与えることで、排ガス到達時間Ｔを求めることができる。なお、図８−２に示す算出マップ５１のように、内燃機関１の機関回転数ＮＥとＥＧＲ弁１４の開度ＶＯとから、排ガス到達時間Ｔを直接求めるようにしてもよい。前記算出マップ５０、５１は、実験や計算により予め求めることができる。また、図８−３に示す算出マップ５２のように、吸気管圧力Ｐから直接排ガス到達時間Ｔを求めるようにしてもよい。実施例２では、算出マップ５２によって排ガス到達時間Ｔを求める。

排ガス到達時間Ｔを算出するにあたり、排ガス到達時間算出部２４は、ＥＧＲ開始フラグＦ２が１になっていることを受けて、吸気管圧力センサ４４から吸気管圧力Ｐを取得する（ステップＳ２０６）。そして、排ガス到達時間算出部２４は、取得した吸気管圧力Ｐ及び内燃機関１の機関回転数ＮＥを前記算出マップ５２に与えて、そのときの排ガス到達時間Ｔを取得する（ステップＳ２０７）。

図９−１は、複数の気筒を備える内燃機関におけるＥＧＲ弁と吸気口までの距離を示す説明図である。図９−１に示すように、複数の気筒（この例では４気筒）を備える内燃機関１では、インテークパイプ４₁〜４₄の長さが各気筒１ｓ₁〜１ｓ₄で異なる。すなわち、第１気筒１ｓ₁におけるＥＧＲ弁１４から吸気口１１ｉ₁までの距離をＬ₁とすると、Ｌ₁＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚ₁で表すことができる。同様に、第２気筒１ｓ₂ではＬ₂＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚ₂で、第３気筒１ｓ₃ではＬ₃＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚ₃で、第４気筒１ｓ₄ではＬ₄＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚ₄となる。このように、各気筒間でＥＧＲ弁１４から各〜吸気口１１ｉ₁〜１１ｉ₄までの距離が異なる場合には、排ガス到達時間Ｔも気筒毎に異なる。

図９−２は、複数の気筒を備える内燃機関においてＥＧＲを実行した場合を示す説明図である。すでに説明したように、複数の気筒を備える内燃機関１は、気筒毎、すなわち、各気筒の燃焼室毎に排ガスの到達時間が異なる。また、ＥＧＲ弁１４を開くタイミングや各気筒のピストンがどの位置にあるかによって、排ガスの進行状況が異なる場合がある。例えば、図９−２に示す例において、第３気筒１ｓ₃内にはまだ排ガスが導入されていない状態であるが、すでに第３吸気口１１ｉ₃まで排ガスが到達している。このため、第３気筒１ｓ₃における次の吸気行程では、第３気筒１ｓ₃内の燃焼室に排ガスが導入される。この場合、第３気筒１ｓ₃に対する燃料噴射を停止する。これにより、ＥＧＲによる失火を抑制しつつ還流させる排ガスに空気が混入することを抑制する。

第１気筒１ｓ₁は、燃焼室に排ガスが導入されていない気筒であり、数サイクル経過後に排ガスが導入される気筒である。この場合、第１気筒１ｓ₁に対してポート噴射弁２₁（図９−２）から燃料を噴射して（図９−２）、第１インテークパイプ４₁内に残留する空気Ａをすべて燃焼させる。なお、この内燃機関１が筒内噴射弁を備える場合、第１気筒１ｓ₁の筒内噴射弁３₁から燃料を噴射する。これにより、排ガスがリーン化することを抑制して、触媒１２の劣化を抑制する。そして、ＥＧＲ率がほぼ１００％の排ガスが第１吸気口１１ｉ₁まで到達して、次の吸気行程で排ガスが第１気筒１ｓ₁の燃焼室内に導入される状態になったときに、第１気筒１ｓ₁に対する燃料噴射を停止する。これにより、ＥＧＲによる失火を抑制しつつ還流させる排ガスに空気が混入することを抑制する。なお、この内燃機関１が筒内噴射弁を備える場合、第１気筒１ｓ₁の筒内噴射弁３₁から燃料を噴射する。

一方、第２気筒１ｓ₂は、燃焼室内へすでに排ガスが導入されている気筒であるが、この排ガスはＥＧＲ弁１４を開きＩＳＣ弁１７を閉じた直後の排ガスである。このため、第２気筒１ｓ₂内に導入されている排ガスは、空気を含んでいる場合がある。この場合、第２気筒１ｓ₂に対してポート噴射弁２₂（図９−２）から燃料を噴射して、空気を含むおそれのある排ガスを燃焼させる。そして、次の吸気行程から第２気筒１ｓ₂に対する燃料噴射を停止する。これにより、排ガスのリーン化を抑制して、酸素量の極めて少ない排ガスを触媒１２へ送り、吸気側へ還流させることができる。また、未燃の生ガスが排出されることも抑制できるので、エミッションを向上させるとともに触媒１２の劣化も抑制できる。

排ガス到達時間Ｔにより、吸気口に排ガスが到達する時期が予測できる。内燃機関１のクランク角センサ４１により、各気筒がどの行程にあるかを判断できるので、吸気口に排ガスが到達して吸気行程で排ガスを燃焼室内に取り込める気筒に対して、燃料の噴射を停止する。燃料カット制御部２５は、排ガス到達時間Ｔ及びクランク角センサ４１の信号から、それぞれの気筒に対して、吸気口１１ｉ₁等へ排ガスＥｘが到達した後に燃料を噴射するタイミングにあるか否かを判定する。すなわち、クランク角センサ４１等の信号から求めた現在のクランク位置に対して、求めた排ガス到達時間Ｔに相当するクランク角を加算した値（排ガス到達クランク角）を算出する。そして、求めた排ガス到達クランク角で燃料噴射停止が間に合う気筒から燃料噴射を停止する。

また、吸気口に排ガスが到達して吸気行程で排ガスを燃焼室内に取り込める気筒は、次のように判定してもよい。実施例２は、この方法で排ガスを燃焼室内に取り込める気筒を判定する。まず、排ガス到達時間算出部２４は、排ガス到達カウント数Ｃｅｘを設定する（ステップＳ２０８）。排ガス到達カウント数Ｃｅｘは、排ガス到達時間Ｔを、クランク移動時間Ｔｃで除した値（Ｔ／Ｔｃ）で求めることができる。すなわち、内燃機関１の機関回転数を考慮した場合における、排ガス到達時期の判定パラメータである。ここで、クランク移動時間Ｔｃは、クランク軸６が、所定の大きさの角度を回転するときに要する時間をいう。例えば、クランク角がａ度回転するのに要する時間である。なお、クランク移動時間Ｔｃを設定するときに用いる所定のクランク角度ａは、判定精度やハードウェアの分解能等を考慮して、適切な値に設定する。

排ガス到達カウント数Ｃｅｘを設定したら（ステップＳ２０８）、燃料カット条件判定部２１は、排ガス到達カウント数Ｃｅｘを減算する。実施例２では、排ガス到達カウント数Ｃｅｘを１づつ減算する（ステップＳ２０９）。そして、排ガス到達カウント数Ｃｅｘが０になるまで前記減算を継続する（ステップＳ２１０）。排ガス到達カウント数Ｃｅｘが０になったら（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、その気筒に対して、燃料カットフラグＦ１を１に設定する（ステップＳ２１１）。すなわち、燃料カット条件判定部２１は、吸気口に排ガスが到達して吸気行程で排ガスを燃焼室内に取り込める気筒に対して、燃料カットフラグＦ１＝１に生成する。

ここで、燃料噴射時期を決定し、燃料噴射を実行する燃料噴射実行ルーチンは別個に容易されている。この燃料噴射実行ルーチンでは、燃料を噴射する気筒を判定済みであるので、燃料を噴射する気筒が燃料噴射時期になったときに、燃料を噴射する。燃料を噴射する気筒が燃料噴射時期になったとき、その気筒に対する前記燃料カットフラグＦ１が０であれば、その気筒に対して燃料を噴射し、その気筒に対する前記燃料カットフラグＦ１が１に設定されていると、その気筒に対する燃料噴射が停止される。

燃料カット制御部２５は、燃料噴射実行ルーチンの制御を実行するにあたり、前記燃料カットフラグＦ１の値を参照する。そして、処理部３０ｐは、燃料カットフラグＦ１が１になったことを受けて、前記気筒の燃焼室、すなわち、燃料カット条件判定部２１が燃料カットフラグＦ１を１に設定した時点で、燃料噴射の停止が間に合う気筒の燃焼室に対する燃料噴射を停止するように制御する（ステップＳ２１２）。このタイミングにない気筒の燃焼室、すなわち、排ガスが吸気口に到達していない気筒の燃焼室に対して、燃料カット条件判定部２１は燃料カットフラグＦ１を０とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が０であることを受けて、排ガスが吸気口に到達していない気筒に対して燃料を噴射して、インテークパイプ４ｉ内の空気を燃焼させる。

以上、実施例２によれば、燃料噴射停止時において、ＥＧＲ率をほぼ１００％として排ガスを還流させるので、還流させる排ガス中に含まれる酸素の量を極めて少なくできる。また、排ガスの還流により排ガス温度も下げることができる。これにより、排ガスの高温リーン化を抑制して、触媒１２の劣化も抑制できる。さらに、排ガスが吸気口に到達する時間を予測して、吸気行程で排ガスが燃焼室内に導入される直前から燃料噴射を停止する。これにより、排ガスの還流による失火を抑制するとともに、還流させる排ガス中に空気が混入することを抑制できる。これによって、より確実に排ガスのリーン化を抑制して触媒１２の劣化を抑制できる。

（変形例）
実施例２の変形例は、実施例２と略同様の構成であるが、ＥＧＲを開始してから、排ガスが内燃機関の吸気口に到達するまでの排ガス到達時間を予測し、排ガスが吸気口に到達してから燃料噴射を停止できるように、ＥＧＲ弁の開弁時期を決定する点が異なる。より具体的には、ある気筒に対して燃料噴射を停止するタイミングよりも排ガス到達時間分だけ早く、ＥＧＲを開始するように、ＥＧＲの開始時期を決定する。他の構成は実施例１と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成には同一の符号を付す。次に、実施例２の変形例に係る内燃機関の運転制御方法を実現する手順を説明する。なお、実施例２の変形例に係る内燃機関の運転制御方法は、実施例２に係る内燃機関の運転制御装置２０ａによって実現できる。なお、次の説明においては、適宜図６を参照されたい。

図１０は、実施例２の変形例に係る内燃機関の運転制御方法の手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０１、Ｓ３０２は、実施例２に係る内燃機関の運転制御方法のステップＳ２０１、Ｓ２０２と同様なので説明を省略する。触媒温度θｃが所定温度θｂ以上である場合（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）、排ガス到達時間算出部２４は、排ガスＥｘが内燃機関１の吸気口１１ｉに到達するまでの排ガス到達時間Ｔを算出する（ステップＳ３０３）。排ガス到達時間Ｔの算出方法は実施例２で説明した方法と同様なので、その説明を省略する。

排ガス到達時間Ｔを算出したら（ステップＳ３０３）、ＥＧＲ制御部２３は、排ガスが吸気口に到達してから燃料噴射を停止できるように、ＥＧＲ弁１４の開弁時期を決定する（ステップＳ３０４）。図９−１に示す内燃機関１では、各インテークパイプ４₁〜４₄の長さが異なるため、排ガス到達時間Ｔ₁〜Ｔ₄も異なる。そして、最も排ガス到達時間Ｔの短い気筒に最も早く排ガスが導入される。このため、最も排ガス到達時間Ｔの短い気筒に合わせてＥＧＲ弁１４の開弁時期を決定する。例えば、最も排ガス到達時間Ｔの短い気筒が吸気行程に入る直前には当該気筒の吸気口に排ガスが到達しているように、ＥＧＲ弁１４の開弁時期を決定する。そして、吸気行程で排ガスが燃焼室内に導入される直前から燃料噴射を停止する。

例えば、図９−１に示す内燃機関１の第２気筒１ｓ₂の排ガス到達時間をＴ₂とする。ここで、内燃機関１の気筒のうち、第２気筒１ｓ₂の排ガス到達時間Ｔ₂が最も短いとする。このとき、第２気筒１ｓ₂に対する燃料噴射を停止するタイミングよりも排ガス到達時間Ｔ₂分だけ早くＥＧＲ弁１４を開いて、ＥＧＲを開始する。ＥＧＲ制御部２３は、このようなタイミングでＥＧＲ弁１４を開くように、ＥＧＲ弁１４の開弁時期を決定する。これにより、第２気筒１ｓ₂の吸気弁が閉じられた後（圧縮行程、燃焼行程、あるいは排気行程）に、第２吸気口１１ｉ₂へ還流させる排ガスが到達する。そして、第２気筒１ｓ₂の吸気弁が開く前に、第２気筒１ｓ₂に対する燃料噴射を停止することができる。その結果、第２気筒１ｓ₂の燃焼室内には、排ガスのみが導入される。

また、第２気筒１ｓ₂以外の気筒と排ガス到達時間は第２気筒の排ガス到達時間よりも大きい。このため、燃料カット制御部２５は、インテークパイプ４₁等内に残留する空気を燃焼させ切るまで燃料を噴射してから燃料噴射を停止するように、燃料噴射の停止時期を決定することができる。このように制御することにより、排ガスの還流による失火を抑制するとともに、還流させる排ガス中に空気が混入することを抑制できる。また、燃料噴射停止を実行するとき、すでに燃焼室内へ排ガスが導入されることも抑制できる。

ＥＧＲ弁１４の開弁時期を決定したら（ステップＳ３０４）、ＥＧＲ制御部２３がＥＧＲ弁１４を開けて内燃機関１の排ガスを吸気側へ還流させるとともに、ＩＳＣ弁１７を閉じる（ステップＳ３０５）。これにより、内燃機関の吸気口から流入する空気を０として、内燃機関１の排ガスのみを還流させることができる。すなわち、ＥＧＲ率をほぼ１００％とすることができる。

ステップＳ３０３で算出した排ガス到達時間Ｔにより、吸気口に排ガスが到達する時期が予測できる。内燃機関１のクランク角センサ４１により、各気筒がどの行程にあるかを判断できるので、吸気口に排ガスが到達して吸気行程で排ガスを燃焼室内に取り込める気筒に対して、燃料の噴射を停止する。燃料カット制御部２５は、排ガス到達時間Ｔ及びクランク角センサ４１の信号から、それぞれの気筒に対して、吸気口１１ｉ₁等へ排ガスＥｘが到達した後に燃料を噴射するタイミングにあるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。

燃料カット条件判定部２１は、前記タイミングにある気筒に対する燃料カットフラグＦ１＝１とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が１になったことを受けて、前記気筒の燃焼室に対する燃料噴射を停止する（ステップＳ３０７）。このタイミングにない気筒の燃焼室、すなわち、排ガスが吸気口に到達していない気筒の燃焼室に対しては燃料カットフラグＦ１を０とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が０であることを受けて、排ガスが吸気口に到達していない気筒に対して燃料を噴射して、インテークパイプ４ｉ内の空気を燃焼させる。

以上、実施例２の変形例によれば、燃料噴射停止時において、ＥＧＲ率をほぼ１００％として排ガスを還流させるので、還流させる排ガス中に含まれる酸素の量を極めて少なくできる。また、還流により排ガス温度も下げることができる。これにより、排ガスの高温リーン化を抑制して、触媒１２の劣化を抑制できるとともに、燃料噴射停止によって燃料消費を低減することができる。さらに、排ガスが吸気口に到達する時間を予測して、吸気行程で排ガスが燃焼室に導入される直前から燃料噴射を停止する。これにより、排ガスの還流による失火を抑制するとともに、還流させる排ガス中に空気が混入することを抑制できる。また、排ガスが吸気口に到達してから燃料噴射を停止できるように、排ガス到達時間Ｔを用いてＥＧＲ弁１４の開弁時期を決定するので、燃料噴射停止を実行するとき、すでに燃焼室内へ排ガスが導入されていることも抑制できる。なお、実施例２の構成は、以下の実施例においても適宜適用できる。また、実施例２と同じ構成を備えるものは、実施例２と同様の作用、効果を奏する。

実施例３は、実施例１、２と略同様の構成であるが、燃料噴射を停止する条件が成立した後、吸気通路からの空気導入を停止してから内燃機関に噴射する燃料を増量して、排ガスを燃焼室へ還流させる点が異なる。他の構成は、実施例１、２と同様なのでその説明を省略する。なお、実施例３に係る内燃機関の運転制御は、実施例１に係る内燃機関の運転制御装置２０（図３）により実現できる。

図１１は、実施例３に係る内燃機関の運転制御を示すタイミングチャートである。図１２−１〜図１２−５は、実施例３に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。実施例３に係る内燃機関の運転制御を実行する際には、内燃機関の運転制御装置２０が備える燃料カット条件判定部２１が、燃料噴射停止の条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ４０１）。燃料噴射を停止する際に酸素濃度が高くなりやすく、高温リーンの状態になりやすい。このため、燃料噴射を停止する際に触媒１２が劣化しやすくなるので、少なくとも燃料噴射を停止するときには実施例３に係る内燃機関の運転制御方法を実行する。

燃料噴射停止の条件が成立しない場合（ステップＳ４０１；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は燃料カットフラグＦ１＝０とする。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が０になったことを受けて、燃料噴射停止は実行せず、通常の運転制御を継続する。このとき、スロットル弁１６の開度は、アクセル開度センサ４２によって検知されたアクセル開度に基づき、制御される（ステップＳ４０２）。また、内燃機関１に噴射する燃料は増量せず（ステップＳ４０３）、ＥＧＲは内燃機関１の運転条件から決定されるＥＧＲ量（通常運転時のＥＧＲ量）に制御され（ステップＳ４０４）、さらに内燃機関１へは燃料が噴射されて（ステップＳ４０５）、内燃機関１の通常の運転が継続される。そして、内燃機関の運転制御装置２０は、内燃機関１の運転状態の監視を継続する。

燃料噴射停止の条件が成立する場合（ステップＳ４０１；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、触媒温度θｃが所定温度θｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。触媒温度θｃが低い場合、リーン化した排ガスが触媒１２へ導入されても触媒１２の劣化は進行しにくいからである。触媒温度θｃが所定温度θｂ未満である場合には（ステップＳ４０６；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は燃料カットフラグＦ１＝１とする（ステップＳ４０７）。なお、触媒温度θｃが所定温度θｂ未満である場合にも、燃料カットフラグＦ１＝１としてもよい。触媒温度θｃが所定温度θｂ以上である場合には（ステップＳ４０６；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、遅れカウント数Ｃを０にリセットし（ステップＳ４０８）、第１の制御モードへ移行する（ステップＳ４０９）。

図１２−２は、第１の制御モードを示している。第１の制御モードでは、内燃機関１への空気の供給を停止した後、第１の所定期間が経過してから、第２の制御モードへ移行するように制御する。ここで、第２の制御モードは、内燃機関１へ噴射する燃料の量を増量する制御モードである。

スロットル弁１６を閉じるとともにＩＳＣバルブ弁１７を閉じることによって、内燃機関１への空気の供給を停止しても、内燃機関１の吸気通路８ｉや、吸気通路８ｉに備えられるサージタンクには空気が残っている。したがって、内燃機関１への空気の供給を停止した直後に内燃機関１への燃料噴射を停止すると、サージタンク等に残留する空気中の酸素によって触媒１２が劣化する。そこで、内燃機関１への空気の供給を停止した後、内燃機関１に噴射する燃料の量を、燃料噴射停止の条件が成立したときよりも増量することにより、サージタンク等に残留する空気中の酸素を消費しつつ、触媒１２に導入される排ガスをリッチ（燃料が多い状態）にする。

ここで、内燃機関１への空気の供給を停止した後、第１の所定期間Ｔ１（図１１）が経過してから、内燃機関１に噴射する燃料の量を増量する。これは、スロットル弁１６及びＩＳＣ弁１７は全閉なので、エアフローメータ４３による空気量の測定値が実際よりも小さくなること、及び、スロットル弁１６及びＩＳＣ弁１７を全閉としても、スロットル弁１６及びＩＳＣ弁１７等の隙間から徐々に空気が漏れてくるため、これらを考慮して燃料を噴射して、酸素を十分に消費するためである。これによって、吸気通路等に残存する空気中に含まれる酸素をさらに十分に消費させて、触媒へ導入される排ガスをリッチにして、触媒の劣化を抑制できる。

第１の制御モードを実行するにあたり、燃料カット条件判定部２１は、内燃機関１への空気の供給を停止した後、第１の所定期間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ４１０）。第１の所定時間Ｔ１は、実験によって予め適合させた所定値としてもよいし、内燃機関１の機関回転数ＮＥのマップとしてもよい。また、第１の所定期間Ｔ１は、内燃機関１への空気の供給を停止した後、触媒１２の下流に配置される酸素濃度センサ４５が排ガスのリーンを検知するまでとしてもよい。なお、実施例３において、遅れカウントＣが第１の所定時間Ｔ１に相当する値となったときに、第１の所定期間Ｔ１になったと判定する。ここで、第１の所定時間は、スロットル弁１６等の隙間から漏れる空気によって、酸素濃度が徐々に高くなることを考慮した時間である。

第１の所定期間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳ４１０；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は、遅れカウント数Ｃを加算する（ステップＳ４１１）。次に、ＥＧＲ制御部（排ガス還流制御部）２３は、スロットル弁１６を閉じるとともにＩＳＣ弁１７を閉じて、内燃機関１への空気の導入を停止する（ステップＳ４１２）。このとき、内燃機関１に噴射する燃料は増量せず（ステップＳ４１３）、ＥＧＲは内燃機関１の運転条件から決定されるＥＧＲ量（通常運転時のＥＧＲ量）に制御される（ステップＳ４１４）。また、内燃機関１への燃料噴射は停止されず、燃料噴射停止の条件が成立したときと同じ噴射量で燃料が噴射される（ステップＳ４１５）。

なお、燃料噴射停止条件が成立してから第１の所定期間Ｔ１が経過するまでは、内燃機関１は、燃料噴射停止条件が成立する前と同じ燃料噴射量で燃料が噴射され、点火される。このとき、内燃機関１の点火時期を、燃料噴射停止条件が成立する前よりも遅角させてもよい（図１１の点火遅角）。これによって、内燃機関１の発生トルクを低減できるので、内燃機関１によるエンジンブレーキがよく効き、減速感が向上する。この点火時期の制御は、燃料カット制御部２５が実行する。

ここで、内燃機関１への空気の導入を停止した後、第１の所定期間Ｔ１が経過するまでの間は、ＥＧＲ量を０としてもよい（図１１のＥＧＲ制御量における破線）。第１の所定期間Ｔ１が経過した後は、後述する第２の制御モードにおいて、内燃機関１へ噴射する燃料の量を増量することにより、サージタンク等に残留した空気に含まれる酸素を燃焼させる。内燃機関１の燃焼室１ｂ内では、サージタンク等に残留した空気及び排ガスの混合気体が燃焼することになるが、このとき、排ガスを吸気通路８ｉに還流させると、吸気通路８ｉ内の負圧が増加するにしたがって吸気通路８ｉ内における排ガスの濃度が高くなる。その結果、前記混合気体中の酸素濃度が低くなって、前記混合気体を燃焼させることができなくなってしまい、酸素を含んだ混合気体が触媒１２へ送られてしまう。

このため、内燃機関１への空気の導入を停止した後、第１の所定期間Ｔ１が経過するまでの間は、ＥＧＲ量を０とする。これによって、吸気通路８ｉ内における排ガスの濃度上昇を抑制できるので、吸気通路８ｉやサージタンクに残留した空気に含まれる酸素を燃焼させることができる期間（後述する第２の所定期間Ｔ２）が長くなる。その結果、サージタンク等に残留した空気に含まれる酸素をより多く消費させることができるので、触媒１２へ送られる排ガス中に含まれる酸素をさらに低減して、触媒１２の劣化をさらに抑制できる。なお、この制御は、ＥＧＲ制御部２３が実行する。

第１の所定時間Ｔ１が経過するまで、前記ステップＳ４１１〜Ｓ４１５を繰り返す。第１の所定期間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ４１０；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、遅れカウント数Ｃを０にリセットし（ステップＳ４１６）、第２の制御モードへ移行する（ステップＳ４１７）。

図１２−３は、第２の制御モードを示している。第２の制御モードは、内燃機関１への空気の供給を停止した後、第１の所定期間が経過してから、内燃機関１へ噴射する燃料の量を増量する制御モードである。燃料を燃焼させることによって、サージタンクや吸気通路８ｉ内に残留した空気中の酸素を消費させて、酸素が少ない、すなわちリッチの状態の排ガスを触媒１２へ導入する。これによって、触媒１２の劣化を抑制する。

第２の制御モードを実行するにあたり、燃料カット条件判定部２１は、第２の所定期間Ｔ２（図１１）が経過したか否かを判定する（ステップＳ４１８）。内燃機関１への空気の導入を停止すると、吸気通路８ｉ内の負圧が大きくなりすぎるため、これを抑制するする必要がある。このため、予め定めた所定のＥＧＲ量の排ガスを、吸気通路８ｉ（結果的には燃焼室１ｂ）へ還流させる（図１１）。このときのＥＧＲ量は、前記通常運転時のＥＧＲ量よりも多くなる（図１１）。

しかし、排ガスは、燃料の燃焼によってサージタンクや吸気通路８ｉ内に残留した空気中の酸素を消費させる妨げになるため、第２の所定期間Ｔ２が経過してから、予め定めた所定量の排ガスを還流させる。ここで、第２の所定の時間Ｔ２は、負圧によってＥＧＲ率が過剰に上昇することにより、過剰の排ガスが導入されて内燃機関での燃焼の妨げとならないようにすることを考慮した時間である。第２の所定時間Ｔ２は、実験によって予め適合させた所定値としてもよいし、内燃機関１の機関回転数ＮＥのマップとしてもよい。また、第２の所定期間Ｔ２は、燃料噴射量を増量してから、吸気通路８ｉ内の圧力が所定値になるまでの期間としてもよい。なお、ＥＧＲ弁１４が開いてからＥＧＲによる排ガスが燃焼室１ｂ内に到達するまでの時間には、ある程度の遅れ時間を要するため、第２の所定期間Ｔ２は、前記遅れ時間よりも短くする。

第２の所定期間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ４１８；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は、遅れカウント数Ｃを加算する（ステップＳ４１９）。次に、ＥＧＲ制御部（排ガス還流制御部）２３は、スロットル弁１６を閉じるとともにＩＳＣ弁１７を閉じて、内燃機関１への空気の導入を停止した状態を維持する（ステップＳ４２０）。このとき、燃料カット制御部２５は、内燃機関１に噴射する燃料を、燃料噴射停止の条件が成立したときよりも増量して噴射する（ステップＳ４２１）。これによって、サージタンクや吸気通路８ｉ内に残留した空気中の酸素を消費させる。

なお、内燃機関１へ噴射する燃料を、燃料噴射停止の条件が成立したときよりも増量させることにより、サージタンクや吸気通路８ｉ内に残留する空気中の酸素を消費させる期間（すなわち第２の所定期間Ｔ２が経過するまで）は、内燃機関１の点火時期を、燃料噴射停止条件が成立する前よりも遅角させてもよい。これによって、内燃機関１の発生トルクを低減できるので、内燃機関１によるエンジンブレーキがよく効き、減速感が向上する。この点火時期の制御は、燃料カット制御部２５が実行する。

このときのＥＧＲ量は、内燃機関１の運転条件から決定されるＥＧＲ量（通常運転時のＥＧＲ量）に制御される（ステップＳ４２２）。なお、第１の制御モードと同様に、このときのＥＧＲ量を０としてもよい。この制御は、ＥＧＲ制御部２３が実行する。また、前述の通り、内燃機関１への燃料噴射は、燃料噴射停止の条件が成立したときよりも増量されて実行される（ステップＳ４２３）。第２の所定時間Ｔ２が経過するまで、前記ステップＳ４１９〜Ｓ４２３を繰り返す。第２の所定期間Ｔ２が経過した場合（ステップＳ４１８；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、遅れカウント数Ｃを０にリセットし（ステップＳ４２４）、第３の制御モードへ移行する（ステップＳ４２５）。

図１２−４は、第３の制御モードを示している。第３の制御モードは、前記通常運転時のＥＧＲ量よりも多い、燃料停止時ＥＧＲ量の排ガスを、吸気通路８ｉ（結果的には燃焼室１ｂ）へ還流させる。これは、内燃機関１への空気の導入を停止すると、吸気通路８ｉ内の負圧が大きくなりすぎるため、これを抑制するする必要があるからである。これによって、内燃機関１のオイル上がり等を抑制できるとともに、内燃機関１を搭載した車両は、適切な効きのエンジンブレーキを得ることができる。

第３の制御モードを実行するにあたり、燃料カット条件判定部２１は、第３の所定期間Ｔ３（図１１）が経過したか否かを判定する（ステップＳ４２６）。ＥＧＲ量を、前記所定のＥＧＲ量に設定すると、多量の排ガスが内燃機関１の燃焼室１ｂへ流入する結果、燃焼が不可能になる。このため、燃焼が不可能になる気筒から燃料噴射を停止することが好ましい。第３の制御モードを実行するにあたって第３の所定期間Ｔ３を待つことにより、吸気通路内に残留する空気を燃焼させることのできる燃焼室ではこれを燃焼させて、排ガスの増加により吸気通路内に残留する空気が燃焼できなくなる燃焼室から燃料噴射を停止できる。

ここで、ＥＧＲ弁１４が開いてからＥＧＲによる排ガスが燃焼室１ｂに到達するまでの時間には、ある程度の応答遅れ時間を要する。実施例３においては、この応答遅れ時間を第３の所定時間Ｔ３とする。そして、後述する第４の制御モードにおいて、ＥＧＲ弁１４が開いてからＥＧＲによる排ガスが到達した燃焼室１ｂから、内燃機関１への燃料噴射を停止する。なお、応答遅れ時間は、実施例１で説明した方法により求めることができる。第３の所定時間Ｔ３は、実験によって予め適合させた所定値としてもよいし、内燃機関１の機関回転数ＮＥのマップとしてもよい。また、第３の所定期間Ｔ３は、燃焼圧センサや燃焼イオン電流センサ等で燃焼状態を監視して、排ガスの還流を開始してから燃焼が悪化するまでの時間としてもよい。

第３の所定期間Ｔ３が経過していない場合（ステップＳ４２６；Ｎｏ）、燃料カット条件判定部２１は、遅れカウント数Ｃを加算する（ステップＳ４２７）。次に、ＥＧＲ制御部（排ガス還流制御部）２３は、スロットル弁１６を閉じるとともにＩＳＣ弁１７を閉じて、内燃機関１への空気の導入を停止した状態を維持する（ステップＳ４２８）。このとき、燃料カット制御部２５は、内燃機関１に噴射する燃料を、燃料噴射停止の条件が成立したときよりも増量する（ステップＳ４２９）。これによって、サージタンクや吸気通路８ｉ内に残留した空気中の酸素を消費させる。

このときのＥＧＲ量は、燃料噴射停止時ＥＧＲ量（＞通常運転時のＥＧＲ量）に設定される（ステップＳ４３０）。この燃料噴射停止時ＥＧＲ量は、ＥＧＲ量算出部２２が算出し、ＥＧＲ制御部２３がＥＧＲ弁１４を駆動する。また、前述の通り、内燃機関１への燃料噴射は、燃料噴射停止の条件が成立したときよりも増量されて実行される（ステップＳ４３１）。第３の所定時間Ｔ３が経過するまで、前記ステップＳ４２６〜Ｓ４３１を繰り返す。第３の所定期間Ｔ３が経過した場合（ステップＳ４２６；Ｙｅｓ）、第４の制御モードへ移行する（ステップＳ４３２）。

なお、燃料停止時ＥＧＲ量で排ガスを内燃機関１の燃焼室１ｂへ還流させる場合には、内燃機関１へ噴射する燃料を、燃料噴射停止の条件が成立したときよりも増量させることにより、サージタンクや吸気通路８ｉ内に残留する空気中の酸素を消費させている。このときの内燃機関１の点火時期を、燃料噴射停止条件が成立する前よりも遅角させてもよい。これによって、内燃機関１の発生トルクを低減できるので、内燃機関１によるエンジンブレーキがよく効き、減速感が向上する。この点火時期の制御は、燃料カット制御部２５が実行する。

図１２−５は、第４の制御モードを示している。第４の制御モードは、燃料噴射停止からの復帰条件が成立するまで、すなわち、燃料噴射停止が解除されるまで、内燃機関１への燃料噴射を停止するものである。第１〜第３の制御モードにより、内燃機関１への燃料噴射を停止する準備が完了する。第４の制御モードを実行するにあたり、燃料カット条件判定部２１は、燃料噴射停止（Ｆ／Ｃ）からの復帰条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ４３３）。

燃料噴射停止からの復帰条件が成立しない場合（ステップＳ４３３；Ｎｏ）、ＥＧＲ制御部（排ガス還流制御部）２３は、スロットル弁１６を閉じるとともにＩＳＣ弁１７を閉じて、内燃機関１への空気の導入を停止した状態を維持する（ステップＳ４３４）。このとき、燃料カット制御部２５は、内燃機関１に噴射する燃料の増量は０に設定する（ステップＳ４３５）。ＥＧＲ量算出部２２は、ＥＧＲ量を算出し、燃料噴射停止時ＥＧＲ量（＞通常運転時のＥＧＲ量）に設定する（ステップＳ４３６）。

ステップＳ４０６において、燃料カット条件判定部２１が燃料カットフラグＦ１＝１としているので、燃料カット制御部２５は、ステップＳ４３５で設定した燃料噴射量（すなわち０）に基づき、排ガスが到達した燃焼室１ｂから燃料噴射を停止する（ステップＳ４３７）。そして、燃料噴射停止からの復帰条件が成立するまで、前記ステップＳ４３４〜Ｓ４３７を繰り返す。なお、燃料噴射停止中、排ガスがリーン化した場合には、そのときに燃料を噴射してもよい。これによって、触媒１２へ導入される排ガスをリッチとすることができるので、触媒１２の劣化を抑制できる。この場合の燃料噴射量は、内燃機関１の機関回転数ＮＥにより決定することができる。

燃料噴射停止からの復帰条件が成立した場合（ステップＳ４３３；Ｙｅｓ）、燃料噴射停止からの復帰処理を実行し（ステップＳ４３８）、一連の手順が終了する。その後、ＳＴＡＲＴに戻って内燃機関１の運転状態を監視する。上記手順により、内燃機関１への燃料噴射停止時において、触媒１２へ流入する酸素量を極力低減することができる。

以上、実施例３では、燃料噴射を停止する条件が成立した後、吸気通路からの空気導入を停止してから内燃機関に噴射する燃料を増量して、排ガスを燃焼室へ還流させる。これによって、空気導入を停止した後において、吸気通路やサージタンク等の吸気系に残存する空気中の酸素を燃焼させることができるので、触媒１２の劣化を抑制できる。なお、実施例３の構成は、以下の実施例においても適宜適用できる。また、実施例３と同じ構成を備えるものは、実施例３と同様の作用、効果を奏する。

実施例４は、内燃機関への燃料噴射停止から、燃料噴射を再開するときの制御である。そして、燃料噴射停止からの復帰時においては、内燃機関へ導入される空気が燃焼室へ到達する時間を推定し、空気が導入されると予想される燃焼室から燃料噴射を開始する点に特徴がある。ここで、内燃機関への燃料噴射停止から、燃料噴射を再開することを復帰という。

図１３は、実施例４に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。図１４は、実施例４に係る内燃機関の運転制御の説明図である。図１５は、実施例４に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。以下の説明においては、適宜図１を参照されたい。まず、強制復帰時の制御について説明する。ここで、強制復帰とは、内燃機関１への燃料噴射を停止しているときに、アクセルを踏み込んだときの復帰をいう。

実施例４に係る内燃機関の運転制御は、図１５に示す内燃機関の運転制御装置２０ｂにより実現できる。なお、内燃機関の運転制御装置２０ｂは、実施例１、実施例２に係る内燃機関の運転制御装置２０、２０ａが備えるＥＧＲ量算出部２２（図３）や、排ガス到達時間算出部２４を備えていてもよい。これらを備えることにより、燃料噴射停止から、その復帰までの一連の制御を実行できる。

実施例４に係る内燃機関の運転制御を実行するにあたり、内燃機関の運転制御装置２０ｂが備える燃料カット条件判定部２１は、強制復帰条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ５０１）。強制復帰条件は、例えば、燃料噴射停止中に加速が必要になったときにアクセルが踏み込まれた場合等に成立する。すなわち、燃料噴射停止中にアクセルを所定値以上踏み込んだ場合に成立する。燃料噴射停止中にアクセルが所定値以上踏み込まれた場合には、この動作を強制復帰トリガＴｒ＿ｒとする（図１４）。

強制復帰条件が成立しない場合（ステップＳ５０１；Ｎｏ）、本制御は終了する。強制復帰条件が成立する場合（ステップＳ５０１；Ｙｅｓ）、ＥＧＲ制御部２３は、ＥＧＲ弁１４を閉じて（ステップＳ５０２）、排ガスの還流を停止する。ＥＧＲ弁１４は、強制復帰トリガＴｒ＿ｒが成立してから閉じられる。このため、ＥＧＲ弁１４は、強制復帰トリガＴｒ＿ｒが成立してからΔＴｒ程度遅れて閉じられることになるが（図１４）、ΔＴｒは、ほとんど０とみなせる程度まで小さくできる。

その後、内燃機関１への燃料噴射を再開するが、実施例４では、吸気通路８ｉやサージタンク内に残留する排ガスの掃気を促進するとともに、内燃機関１のトルクの応答遅れ感を低減させる。このため、強制復帰トリガが成立した後、所定の期間Ｔ４（図１４）は、アクセル開度から求められるスロットル弁１６の要求開度よりもスロットル弁１６の開度を大きくする。すなわち、内燃機関１の運転条件から定められる空気量よりも多い量の空気を、前記内燃機関の燃焼室へ導入する。なお、この運転制御では、電子スロットル弁が前提となる。

導入空気量制御部２６は、強制復帰トリガＴｒ＿ｒが成立したときのアクセル開度を取得する（ステップＳ５０３）。そして、そのアクセル開度から定まるスロットル弁開度Ｏｔに、予め定めた開度増加分ΔＯｔを加算した値を、新たなスロットル弁開度Ｏｔ＿ｎ（＝Ｏｔ＋ΔＯｔ）とする（ステップＳ５０４）。これによって、より多くの空気を内燃機関１へ導入できるので、吸気通路８ｉやサージタンク内に残留した排ガスを、効果的に掃気できる。

次に、空気到達時間算出部２７は、強制復帰トリガＴｒ＿ｒが成立したときから、すなわち、アクセルが所定値以上踏み込まれたときから、燃焼室１ｂ内へ空気が導入されるまでの空気到達時間Ｔ５（図１４）を算出し、推定する（ステップＳ５０５）。なお、内燃機関１が複数の燃焼室を備える場合、各燃焼室に対して空気到達時間Ｔ５を算出し、推定する。これは、空気が導入されると予想される燃焼室から、燃料噴射を再開するためである。このようにすれば、空気が導入されていない燃焼室に燃料を噴射することはなくなるため、燃料噴射を再開したときから確実に点火できる。前記空気到達時間Ｔ５の算出手順、及び空気が導入されると予想される燃焼室から燃料噴射を再開する手順については後述する。

燃料カット条件判定部２１は、強制復帰トリガＴｒ＿ｒが成立したときから、前記空気到達時間Ｔ５が経過したか否かを判定する（ステップＳ５０６）。前記到達時間Ｔ５が経過していないときには（ステップＳ５０６；Ｎｏ）、前記到達時間Ｔ５が経過するまで待機する。前記空気到達時間Ｔ５が経過したら（ステップＳ５０６；Ｙｅｓ）、内燃機関が備える燃焼室のうちいずれか一つには空気が導入されると予想できる。したがって、燃料カット制御部２５は、空気が導入されると予想される燃焼室に対して燃料噴射を開始する（ステップＳ５０７）。

導入空気量制御部２６は、所定の期間Ｔ４が経過するまで、スロットル弁１６の開度を、新たなスロットル弁開度Ｏｔ＿ｎ（＝Ｏｔ＋ΔＯｔ）に維持する（ステップＳ５０８）。これによって、復帰時における内燃機関１のトルクの応答遅れ感を低減できるので、ドライバビリティが向上する。また、吸気通路８ｉ等に残留する排ガスも効果的に掃気できるので、燃料噴射停止からの復帰にあたっては、酸素不足による失火の発生を抑制し、未燃分の排出を抑制できる。また、失火に起因するドライバビリティの低下も抑制できる。ここで、ΔＯｔは、内燃機関１の仕様等を考慮して、予め実験や解析等によって決定することができる。前記所定の期間Ｔ４が経過したら（ステップＳ５０８；Ｙｅｓ）、スロットル弁１６の開度は、アクセル開度から定まる開度に制御される。すなわち、開度増加分ΔＯｔ＝０となる（ステップＳ５０９）。

次に、空気到達時間Ｔ５の算出及び空気が導入されると予想される燃焼室から、燃料噴射を再開する手順を説明する。図１６は、空気到達時間の算出及び燃料噴射の再開の手順を示すフローチャートである。空気到達時間Ｔ５を算出するにあたり、空気到達時間算出部２７は、強制復帰トリガＴｒ＿ｒが成立していることを受けて、強制復帰条件が成立した時点を基準として、空気Ａが内燃機関１の燃焼室１ｂに設けられる吸気口１１ｉに到達するまでの空気到達時間Ｔ５を算出する。

図１７は、空気が内燃機関の吸気口に到達するまでの時間を算出する際に用いる算出マップの一例を示す説明図である。この算出マップ５３は、エンジンＥＣＵ３０ｂの記憶部３０ｍへ格納されている。空気到達時間算出部２７は、内燃機関１のセンサ類から、内燃機関１の機関回転数ＮＥと吸気通路８ｉの吸気管圧力Ｐとを取得する。ここで、空気到達時間Ｔ５は、吸気管圧力Ｐの関数で求められる。

そして、空気到達時間算出部２７は、エンジンＥＣＵ３０ｂの記憶部３０ｍに格納されている前記算出マップ５０に、取得した機関回転数ＮＥと吸気管圧力Ｐとを与え、そのときの空気到達時間Ｔ５を取得する。なお、空気到達時間Ｔ５は、吸気管圧力Ｐの関数で求められるので、この関数Ｔ＝ｆ（Ｐ）を記憶部３０ｍに格納しておき、空気到達時間算出部２７が前記関数Ｔ＝ｆ（Ｐ）に求めた吸気管圧力Ｐを与えることで、空気到達時間Ｔ５を求めてもよい。

空気到達時間Ｔ５を算出するにあたり、空気到達時間算出部２７は、強制復帰トリガＴｒ＿ｒが成立していることを受けて、吸気管圧力センサ４４から吸気管圧力Ｐを取得する（ステップＳ６０１）。そして、空気到達時間算出部２７は、取得した吸気管圧力Ｐ及び内燃機関１の機関回転数ＮＥを前記算出マップ５２に与えて、そのときの空気到達時間Ｔ５を取得する（ステップＳ６０２）。

図１８は、複数の気筒を備える内燃機関におけるスロットル弁と吸気口までの距離を示す説明図である。図１８に示すように、複数の気筒（この例では４気筒）を備える内燃機関１では、インテークパイプ４₁〜４₄の長さが各気筒１ｓ₁〜１ｓ₄で異なる。すなわち、第１気筒１ｓ₁におけるスロットル１６から吸気口１１ｉ₁までの距離をＬ₁とすると、Ｌ₁＝Ｘｓ＋Ｙ＋Ｚ₁で表すことができる。同様に、第２気筒１ｓ₂ではＬ₂＝Ｘｓ＋Ｙ＋Ｚ₂で、第３気筒１ｓ₃ではＬ₃＝Ｘｓ＋Ｙ＋Ｚ₃で、第４気筒１ｓ₄ではＬ₄＝Ｘｓ＋Ｙ＋Ｚ₄となる。このように、各気筒間でＥＧＲ弁１４から吸気口１１ｉ₁までの距離が異なる場合には、空気到達時間Ｔ５も各気筒が備える燃焼室毎に異なる。

図１９は、複数の気筒を備える内燃機関において強制復帰を実行した場合を示す説明図である。すでに説明したように、複数の気筒を備える内燃機関１は、各気筒が備える燃焼室毎に空気到達時間Ｔ５が異なる。また、スロットル弁１６を開くタイミングや各気筒のピストンがどの位置にあるかによって、空気の進行状況が異なる場合がある。例えば、図１９に示す例において、第３気筒１ｓ₃内にはまだ空気が導入されていない状態であるが、すでに第３吸気口１１ｉ₃まで空気が到達している。このため、第３気筒１ｓ₃での次の吸気行程では、第３気筒１ｓ₃内の燃焼室に空気が導入される。この場合、第３気筒１ｓ₃に対する燃料噴射を開始する。これにより、燃料を確実に燃焼させて、酸素過多の排ガスが触媒１２へ流入することを抑制する。

第１気筒１ｓ₁は、燃焼室に空気が導入されていない気筒であり、数サイクル経過後に空気が導入される気筒である。この場合、第１気筒１ｓ₁に対しては、燃料噴射を開始せず、第１気筒１ｓ₁内から排ガスが十分に掃気されるまで待機する。空気が第１吸気口１１ｉ₁まで到達して、次の吸気行程で空気が第１気筒１ｓ₁の燃焼室内に導入される状態になったときに、第１気筒１ｓ₁に対する燃料噴射を開始する。これにより、燃料を確実に燃焼させて、酸素過多の排ガスが触媒１２へ流入することを抑制する。

空気到達時間Ｔ５により、吸気口に空気が到達する時期が予測できる。内燃機関１のクランク角センサ４１により、各気筒がどの行程にあるかを判断できるので、吸気口に空気が到達して吸気行程で空気を燃焼室内に取り込める気筒に対して、燃料の噴射を開始する。燃料カット制御部２５は、空気到達時間Ｔ５及びクランク角センサ４１の信号から、それぞれの気筒に対して、吸気口１１ｉ₁等へ空気Ａが到達した後に燃料を噴射するタイミングにあるか否かを判定する。すなわち、クランク角センサ４１等の信号から求めた現在のクランク位置に対して、求めた空気到達時間Ｔ５に相当するクランク角を加算した値（空気到達クランク角）を算出する。そして、求めた空気到達クランク角で燃料噴射が間に合う気筒から燃料を噴射する。

また、吸気口に空気が到達して吸気行程で空気を燃焼室内に取り込める気筒は、次のように判定してもよい。実施例４は、この方法で空気を燃焼室内に取り込める気筒を判定する。まず、空気到達時間算出部２７は、空気到達カウント数Ｃａを設定する（ステップＳ６０３）。空気到達カウント数Ｃａは、空気到達時間Ｔ５を、クランク移動時間Ｔｃで除した値（Ｔ５／Ｔｃ）で求めることができる。すなわち、内燃機関１の機関回転数を考慮した場合における、空気の到達時期を判定するパラメータである。なお、クランク移動時間Ｔｃは、実施例２で説明した通りである。

空気到達カウント数Ｃａを設定したら（ステップＳ６０３）、燃料カット条件判定部２１は、空気到達カウント数Ｃａを減算する。実施例４では、空気到達カウント数Ｃａを１づつ減算する（ステップＳ６０４）。そして、空気到達カウント数Ｃａが０になるまで前記減算を継続する（ステップＳ６０５）。空気到達カウント数Ｃａが０になったら（ステップＳ６０５；Ｙｅｓ）、燃料カット条件判定部２１は、その気筒に対して、燃料カットフラグＦ１を０に設定する（ステップＳ６０６）。

ここで、燃料噴射時期を決定し、燃料噴射を実行する燃料噴射実行ルーチンは別個に容易されている。この燃料噴射実行ルーチンでは、燃料を噴射する気筒を判定済みであるので、燃料を噴射する気筒が燃料噴射時期になったときに、燃料を噴射する。燃料を噴射する気筒が燃料噴射時期になったとき、その気筒に対する前記燃料カットフラグＦ１が０であれば、その気筒に対して燃料を噴射する。

燃料カット制御部２５は、燃料噴射実行ルーチンの制御を実行するにあたり、前記燃料カットフラグＦ１の値を参照する。そして、燃料カット制御部２５は、燃料カットフラグＦ１が０になったことを受けて、前記気筒の燃焼室、すなわち、燃料カットフラグＦ１が０に設定された時点で、燃料噴射が間に合う気筒の燃焼室に対する燃料を噴射するように制御する（ステップＳ６０７）。このタイミングにない気筒の燃焼室、すなわち、空気が吸気口に到達していない気筒の燃焼室に対しては、燃料カットフラグＦ１が１のまま維持される。燃料カット制御部２５は、この燃料カットフラグＦ１が１であることを受けて、空気が吸気口に到達していない気筒の燃焼室に対する燃料噴射の停止を維持する。

次に、自然復帰について説明する。図２０は、自然復帰時の手順を示すフローチャートである。図２１は、自然復帰時のタイミングチャートである。ここで、自然復帰とは、内燃機関１への燃料噴射を停止してから、機関回転数ＮＥが所定の回転数まで落ちたときの復帰をいう。なお、自然復帰は、実施例４に係る内燃機関の運転制御装置２０ｂ（図１５参照）により実現できる。

自然復帰にあたり、内燃機関の運転制御装置２０ｂが備える燃料カット条件判定部２１は、自然復帰条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ７０１）。自然復帰条件は、例えば、燃料噴射停止中に内燃機関１の機関回転数ＮＥが予め定めた所定回転数以下に低下したときに成立する。燃料噴射停止中に内燃機関１の機関回転数ＮＥが所定回転数以下に低下した場合には、これを自然復帰トリガＴｒ＿ｎ（図２１）とする。

自然復帰条件が成立する場合（ステップＳ７０１；Ｙｅｓ）、導入空気量制御部２６は、内燃機関１のアイドリング時相当の空気を内燃機関１へ供給する（ステップＳ７０２）。例えば、ＩＳＣ弁１７をアイドリング相当の開度に開けたり、電子スロットル弁の場合には、バタフライバルブをアイドリング相当の開度に開けたりする。次に、ＥＧＲ制御部２３は、ＥＧＲ弁１４を閉じて、排ガスの還流を停止する（ステップＳ７０３）。なお、排ガスの還流を停止するのは、内燃機関１のアイドリング時相当の空気を内燃機関１へ供給するとき（ステップＳ７０２）と同時でもよい。

次に、ＥＧＲ弁１４が閉じられてから所定の期間Ｔ６（＝ｔ₃−ｔ₂：図２１）が経過したら（ステップＳ７０４；Ｙｅｓ）、燃料カット制御部２５は、内燃機関１への燃料噴射を開始する（ステップＳ７０５）。自然復帰条件が成立した直後に燃料噴射を再開すると、空気よりも吸気通路８ｉやサージタンク内に残留する排ガスが多くなって、失火が発生するおそれがある。しかし、ＥＧＲ弁１４が閉じられてから、すなわち排ガスの還流を停止してから燃料噴射を再開するので、吸気通路８ｉやサージタンク内に残留する排ガスを掃気できる。その結果、燃焼室１ｂ内へ空気を導入してから燃料噴射を再開するので、確実に着火できる。ここで、所定の期間Ｔ６は、吸気通路８ｉやサージタンク内に残留する排ガスを掃気するために必要な時間に設定する。

以上、実施例４では、燃料噴射停止からの復帰時においては、内燃機関へ導入される空気が燃焼室へ到達する時間を推定し、空気が導入されると予想される燃焼室から燃料噴射を開始する。これによって、吸気通路やサージタンク内に残留する排ガスが掃気された気筒の燃焼室内から空気を導入できるので、失火を抑制して確実に復帰できる。

以上のように、本発明に係る内燃機関及び内燃機関の運転制御装置は、触媒の劣化抑制に有用であり、特に、内燃機関の減速運転時等における燃料噴射停止に起因する触媒の劣化を抑制することに適している。

実施例１に係る内燃機関の一の気筒を示す説明図である。 電子スロットル弁の説明図である。 電子スロットル弁の説明図である。 実施例１に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。 実施例１に係る内燃機関の運転制御方法の手順を示すフローチャートである。 内燃機関１の配管を示す概念図である。 実施例２に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。 実施例２に係る内燃機関の運転制御方法の手順を示すフローチャートである。 排ガスが内燃機関の吸気口に到達するまでの時間を算出する際に用いる算出マップの一例を示す説明図である。 排ガスが内燃機関の吸気口に到達するまでの時間を算出する際に用いる算出マップの一例を示す説明図である。 排ガスが内燃機関の吸気口に到達するまでの時間を算出する際に用いる算出マップの一例を示す説明図である。 複数の気筒を備える内燃機関におけるＥＧＲ弁と吸気口までの距離を示す説明図である。 複数の気筒を備える内燃機関においてＥＧＲを実行した場合を示す説明図である。 実施例２の変形例に係る内燃機関の運転制御方法の手順を示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関の運転制御を示すタイミングチャートである。 実施例３に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。 実施例４に係る内燃機関の運転制御の手順を示すフローチャートである。 実施例４に係る内燃機関の運転制御の説明図である。 実施例４に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。 空気到達時間の算出及び燃料噴射の再開の手順を示すフローチャートである。 空気が内燃機関の吸気口に到達するまでの時間を算出する際に用いる算出マップの一例を示す説明図である。 複数の気筒を備える内燃機関におけるスロットル弁と吸気口までの距離を示す説明図である。 複数の気筒を備える内燃機関において強制復帰を実行した場合を示す説明図である。 自然復帰時の手順を示すフローチャートである。 自然復帰時のタイミングチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
１ｓ、１ｓ₁、１ｓ₂、１ｓ₃、１ｓ₄ 気筒
４ｉ、４₁、４₂、４₃、４₄ インテークパイプ
４ｅ エキゾーストマニホールド
８ｉ 吸気通路
８ｅ 排ガス通路
１１ｉ、１１ｉ₁、１１ｉ₂、１１ｉ₃、１１ｉ₄ 吸気口
１２ 触媒
１３ ＥＧＲクーラ
１４ ＥＧＲ弁
１５ 排ガス還流通路
１６ スロットル弁
１６' 電子スロットル弁
１７ ＩＳＣ弁
２０、２０ａ、２０ｂ 内燃機関の運転制御装置
２１ 燃料カット条件判定部
２２ ＥＧＲ量算出部
２３ ＥＧＲ制御部
２４ 排ガス到達時間算出部
２５ 燃料カット制御部
２６ 導入空気量制御部
２７ 空気到達時間算出部
３０、３０ａ、３０ｂ エンジンＥＣＵ
５０、５１、５２、５３ 算出マップ

Claims (27)

1. 空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させる内燃機関であり、
   前記燃焼室に設けられる吸気口に空気を導き、前記燃焼室へ空気を導入する吸気通路と、
   前記混合気を形成するための燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記混合気が燃焼した後の排ガスを浄化させる触媒と、
   前記排ガスを前記燃焼室へ還流させる排ガス還流通路と、を備え、
   前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立した場合、前記排ガスを還流させるとともに、前記燃焼室への空気導入を停止した後に、燃料噴射を停止することを特徴とする内燃機関。
2. 前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの流量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの流量を、前記内燃機関のアイドリング時における吸入空気量と略同じ量とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
4. 前記燃焼室への空気導入を停止した後において、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 前記燃焼室への空気導入を停止してから、予め定めた第１の所定期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して、前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
6. 前記燃焼室への空気導入を停止し、かつ前記第１の所定期間及び予め定めた第２の所定期間が経過するまで前記排ガスの還流を停止し、その後、前記排ガスを前記燃焼室へ還流させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
7. 前記排ガスの還流を開始してから、予め定めた第３の所定期間経過後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
8. 前記燃焼室への空気導入を停止してから、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するまでの期間は、前記燃焼室への空気導入を停止する前よりも点火時期を遅角させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関。
9. 前記排ガスの還流を開始した時から前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間を推定し、前記吸気口に排ガスが到達して前記排ガスを前記燃焼室に取り込める状態になるタイミングで、前記燃焼室に対する燃料噴射を停止することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関。
10. 前記排ガスの還流を開始した時から前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間を推定し、燃料噴射を停止するタイミングよりも、前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間分早く、前記排ガスの還流を開始することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関。
11. 前記触媒を出た後の排ガスを前記燃焼室に還流させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関。
12. 燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ強制的に復帰する際には、
    前記燃焼室への空気導入を開始してから、前記燃焼室へ備えられる吸気口へ空気が到達する時間を推定し、
    前記吸気口へ空気が到達する燃焼室から燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関。
13. 前記燃焼室への空気導入を開始してから所定の期間は、前記内燃機関の運転条件から定められる空気量よりも多い量の空気を前記燃焼室へ導入することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関。
14. 燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ自然に復帰する際には、
    前記燃焼室への空気導入を開始すると同時に、又は前記燃焼室への空気導入を開始してから、前記排ガスの還流を停止して、
    前記排ガスの還流を停止してから所定の期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関。
15. 空気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させるとともに、排ガスを前記燃焼室へ還流させる手段を有する内燃機関の運転制御に用いるものであり、
    前記内燃機関に対する燃料噴射が停止される条件にあるか否かを判定する燃料カット条件判定部と、
    燃料噴射が停止される条件にあるときには、前記排ガスを前記燃焼室へ還流させるとともに、前記吸気通路からの空気の取り込みを停止させる排ガス還流制御部と、
    前記排ガスの還流と前記吸気通路からの空気の取り込み停止とを実行した後に、前記内燃機関に対する燃料噴射を停止させる燃料カット制御部と、
    を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
16. さらに、前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの量を求める排ガス還流量算出部を備えることを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関の運転制御装置。
17. 前記燃焼室へ還流させる前記排ガスの量は、前記内燃機関のアイドリング時における吸入空気量と略同じ量とすることを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関の運転制御装置。
18. 前記燃料カット制御部は、
    前記燃焼室への空気導入を停止した後において、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。
19. 前記燃料カット制御部は、
    前記燃焼室への空気導入を停止してから、予め定めた第１の所定期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する条件が成立したときよりも燃料を増量して、前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の運転制御装置。
20. 前記排ガス還流制御部は、
    前記燃焼室への空気導入を停止し、かつ前記第１の所定期間及び予め定めた第２の所定期間が経過するまで前記排ガスの還流を停止し、その後、前記排ガスを前記燃焼室へ還流させることを特徴とする請求項１９に記載の内燃機関の運転制御装置。
21. 前記燃料カット制御部は、
    前記排ガスの還流を開始してから予め定めた第３の所定期間経過後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止することを特徴とする請求項２０に記載の内燃機関の運転制御装置。
22. 前記燃料カット制御部は、
    前記燃焼室への空気導入を停止してから燃料噴射を停止するまでの期間は、前記燃焼室への空気導入を停止する前よりも点火時期を遅角させることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。
23. さらに、前記排ガスの還流を開始した時から還流させる前記排ガスが前記燃焼室の吸気口へ到達するまでの時間を推定する排ガス到達時間算出部を備え、
    前記燃料カット制御部は、前記吸気口に前記排ガスが到達する燃焼室を前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間から予測して、前記燃焼室へ前記排ガスが取り込める状態になるタイミングで前記燃焼室への燃料噴射を停止させることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。
24. さらに、前記排ガスの還流を開始した時から前記排ガスが前記燃焼室の吸気口へ到達するまでの時間を推定する排ガス到達時間算出部を備え、
    前記排ガス還流制御部は、燃料噴射を停止するタイミングよりも、前記排ガスが前記吸気口へ到達するまでの時間分早く、前記排ガスの還流を開始するように前記排ガスの還流開始時期を決定することを特徴とする請求項１５〜２３のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。
25. さらに、燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ強制的に復帰する際には、前記燃焼室への空気導入を開始してから、前記燃焼室へ備えられる吸気口へ空気が到達する時間を推定する空気到達時間算出部を備え、
    前記燃料カット制御部は、前記空気到達時間算出部が推定した時間に基づいて、前記吸気口へ空気が到達する燃焼室から燃料を噴射することを特徴とする請求項１５〜２４のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。
26. さらに、前記燃焼室へ導入する空気量を制御する導入空気量制御部を備え、
    前記燃焼室への空気導入を開始してから所定の期間は、前記内燃機関の運転条件から定められる空気量よりも多い量の空気を前記燃焼室へ導入することを特徴とする請求項２５に記載の内燃機関の運転制御装置。
27. 燃料噴射を停止している状態から再び燃料を噴射する状態へ自然に復帰する際には、
    前記排ガス還流制御部は、前記燃焼室への空気導入を開始すると同時に、又は前記燃焼室への空気導入が開始された後に、前記排ガスの還流を停止し、
    前記燃料カット制御部は、前記排ガスの還流が停止されてから所定の期間が経過した後に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を開始することを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置。

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