JP6376118B2

JP6376118B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP6376118B2
Application number: JP2015251885A
Authority: JP
Inventors: 善仁菅野; 木下　剛生; 剛生木下; 泰毅森田; 雄太良河津
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2035-12-24
Also published as: JP2017115689A; US10781758B2; US20170184036A1

Description

本発明は、可変動弁機構を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。

内燃機関の制御装置として、内燃機関の冷間時において冷却水温が低いほど吸気バルブの開弁時期が遅角され且つ最大リフト量が小さくなるように可変動弁機構を制御するものが知られている（特許文献１）。この制御によって混合気の流速が高まり混合気と吸気バルブ等との摩擦熱が大きくなるのでポート噴射された燃料の気化が促進される。その他に、冷却水温が低くなるほど吸気バルブの基本バルブリフト量が大きくなるように制御して吸気量を増加させるとともに、内燃機関の自動停止時間時間が長いほど吸気量を増加させる制御装置も知られている（特許文献２）。

特開２００９−１７４４６５号公報特開２００３−１８４５８５号公報

内燃機関の排ガス規制の対象となる指標として、粒子状物質の個数（ＰＮ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｎｕｍｂｅｒ）があり、このＰＮは燃料噴射量が多いほど増加し、かつその増加率は燃焼室内温度（筒内温度）が低いほど高くなる特性がある。

特許文献１の制御装置は機関温度が低いほど吸気量を低減させるものであるが、機関温度と筒内温度との差異が大きい場合があるため機関温度が高くてもＰＮが増加するほど筒内温度が低い状況が生じる可能性がある。また、機関温度が低い間に吸気量を低下させる制御が続行されるのでエンジン出力が制限される期間が長引くおそれがある。特許文献２の制御装置は、自動停止時間が長いほど吸気量を増加させ、その増加に伴って燃料噴射量も増加するのでＰＮが増加する。

そこで、本発明は、ＰＮの増加を抑制できる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、吸気通路の開度を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路に設けられたサージタンクと、前記サージタンクの下流側に設けられた吸気弁を駆動することにより吸気量を調整可能な可変動弁機構とを備え、所定の目標空燃比にて運転され、かつ間欠停止からの再始動を、前記スロットル弁をシステム上の最低開度を意味する全閉状態として前記サージタンク内の空気を使って実施可能な内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、間欠停止からの再始動の場合に所定量以上の燃料噴射量が要求され、かつ前回の停止から今回の再始動時までの停止時間である間欠停止時間が所定時間以上である場合は、前記スロットル弁が前記全閉状態で前記可変動弁機構を操作することにより吸気量を低減する吸気量低減制御を開始した後に前記内燃機関を始動し、前記可変動弁機構は小リフトモードと大リフトモードとを選択可能に構成されており、前記小リフトモードを選択することによって前記吸気量低減制御を実施し、前記内燃機関の１サイクルあたりで吸入可能な吸気量に対する１サイクルで実際に吸入される吸気量の比を空気負荷率として定義され、かつ、間欠停止からの再始動におけるクランキング開始時から、前記スロットル弁が前記全閉状態で前記小リフトモードを選択した場合の前記空気負荷率と前記スロットル弁が前記全閉状態で前記大リフトモードを選択した場合の前記空気負荷率との大小関係が逆転する時間までの期間を超えない範囲内で前記吸気量低減制御を終了するものである（請求項１）。

間欠停止可能な内燃機関の場合、内燃機関の運転が停止されると停止時間の経過とともに筒内温度が低下して再始動時にＰＮが増加する状況となる。そのため、間欠停止からの再始動時に所定量以上の燃料噴射量が要求された場合に、その要求通りの運転を目標空燃比で実施するとＰＮが増加する可能性が高まる。本発明の制御装置によれば、所定量以上の燃料噴射量が要求され、かつ間欠停止時間が所定量以上の場合には、吸気量を低減する吸気量低減制御が開始された後に内燃機関が始動される。これにより、目標空燃比を維持するために吸気量の低減に伴って燃料噴射量が低減することになるのでＰＮの増加を抑制できる。また、各リフトモードを選択した場合の空気負荷率の大小関係が逆転する時間を超えないように吸気量低減制御を実施できる。空気量低減制御の終了後は終了前よりも吸気量を増加させてもよい。

本発明の制御装置の一態様において、前記間欠停止時間が長いほど、前記吸気量低減制御が長く実施されるように前記内燃機関を制御してもよい（請求項２）。間欠停止時間が長いほど筒内温度が低下するため筒内温度の上昇に時間を要する。この態様によれば、吸気量低減制御の実施によって出力が低下する期間が必要以上に長引くことを回避しつつＰＮの増加を抑制できる。

なお、本発明において、スロットル弁の「全閉状態」とはシステム上の最低開度を意味し吸気通路が完全に塞がれた状態とは限らない。

以上説明したように本発明の制御装置によれば、所定量以上の燃料噴射量が要求され、かつ間欠停止時間が所定量以上の場合には、吸気量を低減する吸気量低減制御が開始された後に内燃機関が始動される。これにより、目標空燃比を維持するために吸気量の低減に伴って燃料噴射量が低減することになるのでＰＮの増加を抑制できる。

本発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。図１のハイブリッド車両に搭載された内燃機関の詳細を示した図。燃料噴射量とＰＮとの対応関係を、筒内温度が低い場合及び高い場合のそれぞれについて示した図。スロットル弁を全閉状態としてクランキングした場合の空気負荷率の時間的変化を大リフトモード及び小リフトモードのそれぞれについて示した図。間欠停止時間と筒内温度との関係を示した図。内燃機関を停止するために使用される第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。間欠停止時間と、再始動後に筒内温度がＰＮの発生量が少ない所定温度を超えるまでに要する積算空気量との関係を示した図。内燃機関を停止するために使用される第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。内燃機関の再始動及びその後の運転のために使用される第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

（第１の形態）
図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、内燃機関３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用動力源として備えている。内燃機関３はレシプロ式の火花点火型内燃機関として構成され、所定の目標空燃比（例えば理論空燃比）で運転される。

図２に示すように、内燃機関３には複数（図では一つ）の気筒１０が設けられ、各気筒１０にはピストン１１が往復動可能な状態で挿入されている。各気筒１０には点火プラグ１２、吸気通路１３及び排気通路１４がそれぞれ設けられている。吸気通路１３には、その開度を調整可能なスロットル弁１５と、吸気脈動を低減するサージタンク１６とが設けられている。サージタンク１６の下流には、燃料を供給するための燃料噴射弁１８がその先端を吸気通路１３内に露出させた状態で設けられている。吸気通路１３は吸気弁２０にて開閉される。吸気弁２０は吸気量を調整可能な可変動弁機構２２にて駆動される。詳しい図示は省略するが、可変動弁機構２２は吸気弁２０の開弁時期を変更可能なバルブタイミング可変機構と、リフト量及び作用角のそれぞれが相対的に大きい大リフトモードとリフト量及び作用角のそれぞれが相対的に小さい小リフトモードとの間で動作モードを切り替え可能なバルブリフト可変機構とを備えた周知の構成を有している。なお、排気通路１４は排気弁２１にて開閉され、排気弁２１はピストン１１の動作と連動する所定のタイミングで不図示の動弁機構にて駆動される。なお、内燃機関３としては筒内直接噴射型の火花点火内燃機関に変更してもよい。また、可変動弁機構２０としては吸気量を変化させるために連続的に動作モードを変更可能なものに変更してもよい。

図１に示すように、内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４とは動力分割機構３０に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構３０にて分割された内燃機関３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５は電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。第１モータ・ジェネレータ４及び第２モータ・ジェネレータ５のそれぞれはバッテリ７と電気的に接続されている。

動力分割機構３０はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成され、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネットキャリアＣとを有している。内燃機関３が出力するエンジントルクは動力分割機構３０のプラネットキャリアＣにトーショナルダンパ３１を介して伝達される。トーショナルダンパ３１の入力側には内燃機関３のクランク軸３ａが、トーショナルダンパ３１の出力側にはプラネットキャリアＣがそれぞれ連結されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構３０のサンギアＳに連結されている。

動力分割機構３０のリングギアＲの外周には外歯歯車の出力ギア３２が設けられている。出力ギア３２はドリブンギア３３と噛み合っている。第２モータ・ジェネレータ５のモータ軸３４にはドリブンギア３３と噛み合うモータギア３５が設けられている。ドリブンギア３３はカウンタ軸３７に固定されており、カウンタ軸３７にはドライブギア３８が固定されている。ドライブギア３８はディファレンシャル機構４０のリングギア４１と噛み合っている。したがって、出力ギア３２から出力されたトルク及び第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクは、ドリブンギア３３及びドライブギア３８を介してディファレンシャル機構４０に伝達される。ディファレンシャル機構４０に伝達されたトルクは左右の駆動輪４５にそれぞれ分配される。

車両１の構成から明らかなように、動力分割機構３０に連結される第１モータ・ジェネレータ４のモータトルク及びモータ回転数を制御することにより、出力ギア３２の回転数を維持した状態つまり車速を維持した状態で、内燃機関３のエンジン回転数及びエンジントルク（負荷）で定義される内燃機関３の動作点を変更できる。

車両１の各部の制御はコンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）５０にて制御される。ＥＣＵ５０は内燃機関３及び各モータ・ジェネレータ４、５等に対して各種の制御を行う。ＥＣＵ５０には車両１の各種の情報が入力される。例えば、ＥＣＵ５０には、アクセルペダル４６の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ５１の出力信号、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ５２の出力信号、内燃機関３のクランク角に対応する信号を出力するクランク角センサ５３の出力信号、サージタンク１６内の圧力（吸気圧）に対応する信号を出力する吸気圧センサ５４の出力信号、サージタンク１６内の温度（吸気温）に対応する信号を出力する吸気温センサ５５の出力信号、及びスロットル弁１５の上流に設けられたエアフローメータ５６の出力信号等がそれぞれ入力される。

ＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５１の出力信号と車速センサ５２の出力信号とを参照して運転者が要求する要求出力を計算し、その要求出力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関３の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関３の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ５を駆動するＥＶモードが選択される。また、内燃機関３だけではトルクが不足する場合やバッテリ７の残量が不足する場合などには、内燃機関３又は内燃機関３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。

ＥＣＵ５０は、車両１の走行中に運転条件が変化した場合、ハイブリッドモードから内燃機関３の燃焼を停止してＥＶモードに切り替えたり、ＥＶモードから内燃機関３を始動してハイブリッドモードに切り替えたりする。このように、車両１はハイブリッド車両の特徴として内燃機関３の始動と停止とが比較的短期間に繰り返される間欠運転モードが実施される。間欠運転モードの実施中に、ハイブリッドモードからＥＶモードへ切り替えるために内燃機関３を停止することを間欠停止と称することがある。本形態は、内燃機関３が間欠停止から再始動する際に実施される制御に特徴がある。以下、図３〜図８を参照しながらＥＣＵ５０が実施する制御について説明する。

上述したように、内燃機関３は可変動弁機構２２の操作により大リフトモードと小リフトモードとの間で動作モードが選択されるが、それらの選択は内燃機関３の運転領域に応じて決定される。

燃料噴射量とＰＮとの関係は簡単に上述したが、この関係は図３に示したように単純な比例関係ではなく、燃料噴射量が臨界点Ｘ以上となるとＰＮが指数関数的に増加する。臨界点Ｘ未満の場合は筒内温度に関わらずＰＮは少ない。これは臨界点Ｘ未満の燃料噴射量では未気化燃料が発生しないためと推測される。一方、臨界点Ｘ以上では筒内温度が低いほどＰＮの増加率が大きくなる。これは未気化燃料が発生しても筒内温度が高いほどその発生量が少ないためと推測される。したがって、臨界点Ｘ以上の燃料噴射量で、かつ筒内温度が低いほどＰＮが増加することになる。

内燃機関３の間欠停止からの再始動は、吸気負圧を速やかに立ち上げて燃料の気化を促進するためＥＣＵ５０がクランキングの開始とともにスロットル弁１５を全閉状態とし、サージタンク１６内の空気を使って実施される。なお、全閉状態はシステム上の最低開度を意味する。完爆後の数サイクルまではスロットル弁１５は全閉状態に維持される。図４には、スロットル弁１５を全閉状態としてクランキングした場合の空気負荷率の時間的変化が大リフトモード及び小リフトモードのそれぞれについて示されている。この図から明らかなように、いずれのモードでも時間の経過とともに空気負荷率は低下していくが、所定時間ｔの前後で各モードの空気負荷率の大小関係が逆転する。クランキング開始時から所定時間ｔまでの期間Ｔは小リフトモードを選択したほうが大リフトモードを選択するよりも吸気量を低減できるが、所定時間ｔを超えると大リフトモードを選択するよりもかえって吸気量が増加することがわかる。

そこで、ＥＣＵ５０は所定の条件が成立した場合に小リフトモードを選択することによって吸気量を低減する吸気量低減制御を開始し、クランキング開始時から所定時間ｔまでの期間Ｔの範囲内で吸気量低減制御を終了する。つまり、吸気量低減制御は所定時間ｔを超えない範囲内で終了する。吸気量低減制御は内燃機関３の前回の停止から今回の再始動時までの時間である間欠停止時間が長いほど長く実施される。なお、再始動時はクランキング開始時を意味する。図５に示すように、筒内温度は間欠停止時間が長くなるほど低下するので、再始動後においてＰＮの発生量が少ない所定温度Ｔｐを超えるまでに時間を要する。したがって、ＥＣＵ５０は間欠停止時間が長いほど吸気量低減制御を期間Ｔ（図４）の範囲内で長く実施する。もっとも、図５に示すように、間欠停止時間が例えば所定時間Ｂ未満であれば、筒内温度は所定温度Ｔｐ以下に低下しないのでＰＮが増加しない。そのため、ＥＣＵ５０は間欠停止時間が所定時間Ｂ以上の場合には吸気量低減制御を実施し、間欠停止時間が所定時間Ｂ未満の場合には吸気量低減制御を実施しない。

このような制御を実現する形態の一例として、ＥＣＵ５０は図６及び図７に示した各制御ルーチンを並行して実施する。図６及び図７の各制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。これにより、ＥＣＵ５０は本発明の制御装置として機能する。

内燃機関３の停止は図６の制御ルーチンによって実施される。まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ５０はエンジン停止条件の成否を判定する。例えば、ＥＣＵ５０はアクセル開度センサ５１や車速センサ５２の出力信号を参照して車両１の状態を把握し、車両１が停止している場合や要求出力が低くＥＶモードでの走行に適している場合などにエンジン停止条件が成立したと判断する。エンジン停止条件が成立している場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ２において、ＥＣＵ５０は内燃機関３の停止制御を実施する。この停止制御は、内燃機関３の再始動の準備のために所定のピストン位置でクランク軸を停止させることを含む周知の制御であるので詳細は省略する。次に、ステップＳ３において、ＥＣＵ５０は始動経過タイマＴｃをリセットする。始動経過タイマＴｃは内燃機関３が再始動時からの時間を管理するための変数である。ステップＳ４において、ＥＣＵ５０は間欠停止タイマＴｓのカウントアップを開始して今回のルーチンを終了する。間欠停止タイマＴｃは内燃機関３が停止してからの時間を管理するための変数であり、カウントアップが開示されると停止してからの経過時間に従って逐次更新される。

内燃機関３の間欠停止からの再始動及びその後の運転は図７の制御ルーチンにて実施される。ステップＳ１１において、ＥＣＵ５０はエンジン運転条件の成否を判定する。エンジン運転条件の成否は、ＥＣＵ５０がエンジン停止条件と同様に車両１の状態を把握することにより判定される。例えば、ＥＣＵ５０は、ＥＶモードでの走行中に要求出力が高まるなど内燃機関３を再始動してハイブリッドモードへ切り替えるべき場合などにエンジン運転条件が成立したと判断する。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ５０は、間欠停止タイマＴｓの値を参照し、間欠停止タイマＴｓの値が大きいほど大きくなるように閾値Ａを決定する。この閾値Ａは上述した吸気量低減制御の実施期間を決定するためのものであり、図４に示した期間Ｔの範囲内に設定される。これにより、各リフトモードを選択した場合の空気負荷率の大小関係が逆転する時間を超えないように吸気量低減制御を実施できる。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ５０は間欠停止タイマＴｓを参照し、間欠停止タイマＴｓの値が所定時間Ｂ（図５参照）以上であるか否かを判定する。上述したように所定時間Ｂは筒内温度の低下が少なくＰＮの増加に影響しない短時間の間欠停止の場合に吸気量低減制御の実施を回避するために設定される。間欠停止タイマＴｓの値が所定時間Ｂ以上の場合はステップＳ１４に進み、そうでない場合はステップＳ１８に進む。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ５０は図示しない他のルーチンで計算され、内燃機関３の再始動した場合における要求動作点を読み込む。そして、その要求動作点に対応する空気負荷率Ｅを算出する。空気負荷率Ｅは内燃機関３の１サイクルあたりで吸入可能な吸気量に対する１サイクルで実際に吸入される吸気量の比であり、吸気量と比例する。内燃機関３は目標空燃比が一定となるように運転されるので空気負荷率Ｅは燃料噴射量に比例する。つまり、空気負荷率Ｅが高いほど燃料噴射量が多くなる関係になる。

空気負荷率Ｅの算出には実際に吸入される吸気量Ｇａが必要となる。上述したように、吸気量低減制御はスロットル弁１５が全閉状態で実施されるため、スロットル弁１５の上流に設けられたエアフローメータ５６の出力信号に基づいて吸気量Ｇａを算出できない。そのため、吸気量Ｇａは式：Ｇａ＝ρ＊η＊Ｖに従って算出される。ここで、ρは空気密度であり、吸気圧及び吸気温から算出される。ηは体積効率であり、エンジン回転数、吸気圧及びバルブタイミングから算出される。Ｖは既知の気筒容積である。吸気温は吸気圧センサ５４の出力信号に基づいて、吸気温は吸気温センサ５５の出力信号に基づいて、エンジン回転数及びバルブタイミングはクランク角センサ５３の出力信号に基づいてそれぞれ取得される。したがって、吸気量Ｇａはエアフローメータ５６の出力信号を使用せずに算出される。なお、不図示の他のルーチンで、ＥＣＵ５０は上記のように算出された吸気量Ｇａで目標空燃比となる燃料噴射量を計算し、その燃料噴射量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁１８を制御する。これにより、吸気量低減制御が目標空燃比で実施される。

次に、ステップＳ１５において、ＥＣＵ５０は空気負荷率Ｅが閾値Ｃ以上か否かを判定する。閾値Ｃは間欠停止からの再始動の場合にＰＮの増加を招く燃料噴射量に対応する空気負荷率として設定される。したがって、空気負荷率Ｅが閾値Ｃ以上になる場合は、本発明に係る「所定量以上の燃料噴射量が要求された場合」に相当する。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ５０は始動経過タイマＴｃの値が閾値Ａ未満であるか否かを判定する。始動経過タイマＴｃの値が閾値Ａ未満の場合はステップＳ１７に進んで小リフトモードを選択する。これにより吸気量低減制御が実施される。一方、始動経過タイマＴｃの値が閾値Ａ以上の場合はステップＳ１８に進み大リフトモードを選択する。そして、ステップＳ１９において、ＥＣＵ５０は間欠停止タイマＴｓをリセットする。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ５０は内燃機関３の始動が完了したか否かを判定する。例えば、その判定はクランク角センサ５３の出力信号をＥＣＵ５０が参照してエンジン回転数が始動完了判定値を超えているか否かにより実施される。内燃機関３の始動が完了した場合は今回のルーチンを終了する。一方、始動が完了していない場合はステップＳ２１に進んで始動制御を実施する。続くステップＳ２２において、ＥＣＵ５０は始動経過タイマＴｃをカウントアップする。例えば、始動経過タイマＴｃの現在値に１を加えた値に更新することにより始動経過タイマＴｃをカウントアップする。そして、今回のルーチンを終了する。

本形態によれば、間欠停止からの再始動の場合に空気負荷率Ｅが閾値Ｃ以上となり、かつ間欠停止時間が所定時間Ｂ以上の場合には小リフトモードが選択される吸気量低減制御が開始された後に内燃機関３が始動される。したがって、目標空燃比を維持するために吸気量の低減に伴って燃料噴射量が低減することになるのでＰＮの増加を抑制できる。

また、上述したように、吸気量低減制御を実施する期間を決めるための閾値Ａは間欠停止タイマＴｓの値が大きいほど大きな値であり、かつ間欠停止タイマＴｓの値は間欠停止時間が長いほど大きな値となる。したがって、吸気量低減制御は間欠停止時間が長いほど長く実施されることになる。これにより、吸気量低減制御の実施によって出力が低下する期間が必要以上に長引くことを回避しつつＰＮの増加を抑制できる。さらに、本形態はスロットル弁１５が全閉状態で吸気量低減制御が実施されるので、間欠停止からの再始動の場合に吸気負圧が速やかに立ち上がって燃料の気化が促進される。このため、ＰＮの低減効果を得ることができる。

（第２の形態）
次に、図８〜図１０を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。第２の形態は、その物理的構成及び基本的な制御内容が第１の形態と共通するが、吸気量低減制御の実施期間を決めるためのパラメータとして積算空気量を用いることが第１の形態と相違する。第２の形態の物理的構成については図１及び図２と同じであるので説明を省略する。また、第２の形態の制御において、第１の形態と共通の処理については説明を省略または簡略化する。

図８に示すように、間欠停止時間と、再始動後に筒内温度がＰＮの発生量が少ない所定温度Ｔｐ（図５参照）を超えるまでに要する積算空気量とは、比例関係になく非線形的関係にある。つまり、所定温度Ｔｐを超えるまでに要する積算空気量の増加率は一定ではなく、間欠停止時間の経過とともに大きくなる。そこで、間欠停止時間に応じて図８が与える積算空気量を閾値Ｚとし、間欠停止からの再始動後に積算空気量が閾値Ｚに達するまで吸気量低減制御を実施すればＰＮの増加を抑制するために十分である。本形態の制御はこのような考え方に基づいて積算空気量を用いている。

本形態の制御はＥＣＵ５０が図９及び図１０の各制御ルーチンを実行することにより実施される。図９及び図１０の各制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。これにより、ＥＣＵ５０は本発明の制御装置として機能する。

内燃機関３の停止は図９の制御ルーチンによって実施される。ステップＳ３１において、ＥＣＵ５０はエンジン停止条件の成否を判定し、エンジン停止条件が成立している場合はステップＳ３２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３２において、ＥＣＵ５０は内燃機関３の停止制御を実施する。次に、ステップＳ３３において、ＥＣＵ５０は内燃機関３に吸入される積算空気量Ｇａをリセットする。積算空気量ＧａはＥＣＵ５０に設定された変数であり、その算出開始からリセットされるまで逐次更新される。ステップＳ３４において、ＥＣＵ５０は間欠停止タイマＴｓのカウントアップを開始して今回のルーチンを終了する。

内燃機関３の間欠停止からの再始動及びその後の運転は図１０の制御ルーチンにて実施される。ステップＳ４１において、ＥＣＵ５０はエンジン運転条件の成否を判定し、エンジン運転条件が成立している場合はステップＳ４２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ４２において、ＥＣＵ５０はステップＳ６９において、ＥＣＵ５０は積算空気量Ｇｓの算出を開始する。積算空気量Ｇｓは現在の吸気量Ｇａに基づいて算出される。吸気量Ｇａは第１の形態と同じ方法で算出される。

ステップＳ４３において、ＥＣＵ５０は吸気量低減制御の実施期間を決定する積算空気量Ｇｓの閾値Ｚを決定する。具体的には、ＥＣＵ５０は図８と同様に間欠停止タイマＴｓの値と閾値Ｚとが対応付けられた不図示のマップを保持し、そのマップに基づいて間欠停止タイマＴｓの値（間欠停止時間）に対応する閾値Ｚを決定する。

ステップＳ４４〜ステップＳ４６の各処理は第１の形態のステップＳ１３〜ステップＳ１５の各処理と同じであるので説明を省略する。

ステップＳ４７において、ＥＣＵ５０は現在の積算空気量Ｇａを読み込んで、その積算空気量Ｇｓが閾値Ｚ未満か否かを判定する。積算空気量Ｇｓの値が閾値Ｚ未満の場合はステップＳ４８に進み、積算空気量Ｇｓの値が閾値Ｚ以上の場合はステップＳ４９に進む。ステップＳ４８〜ステップＳ５２の各処理は、第１の形態のステップＳ１７〜ステップＳ２１と同じであるので説明を省略する。

本形態によれば、第１の形態と同様にＰＮの増加を抑制できる。また、吸気量低減制御を実施する期間を決めるための閾値Ｚは図８に示した対応関係に基づいて算出されるので、第１の形態と同様に、吸気量低減制御は間欠停止時間が長いほど長く実施されることになる。これにより、第１の形態と同様に、吸気量低減制御の実施によって出力が低下する期間が必要以上に長引くことを回避しつつＰＮの増加を抑制できる。

特に、第２の形態は、内燃機関３の再始動からの積算空気量に基づいて吸気量低減制御の実施期間を決めているので、その実施期間をＰＮの増加を抑制するために必要十分な期間にすることができる。第２の形態は積算空気量を使用することによって、吸気量低減制御が定常運転で実施されない場合でも内燃機関３の筒内温度を正確に把握できる。そのため、吸気量低減制御の実施期間を第１の形態よりも適切に決定できる。これにより、ＰＮの増加を抑制しつつ吸気量低減制御が長引くことを確実に回避できる。

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態では、間欠停止から再始動が実施される内燃機関としてハイブリッド車両に搭載される内燃機関に対して本発明が適用されているが、本発明の適用対象はハイブリッド車両に搭載される内燃機関に限らない。例えば、車両停止時に内燃機関を停止させて走行開始時に再始動を行うアイドリングストップを実施する車両に搭載される内燃機関に本発明を適用することも可能である。

上記各形態の制御では、吸気量に相関する空気負荷率を用いて吸気量低減制御の実施を決定しているが、吸気量や燃料噴射量を用いて吸気量低減制御の実施を決定してもよい。また、上記各形態の制御では、吸気量低減制御は小リフトモードを選択することにより実施されるが、吸気量を低減できる方法であれば吸気量を調整可能な可変動弁機構の構成に制限はない。例えば、吸気弁の開弁時期を通常時よりも遅角することにより吸気量低減制御を実施してもよい。

３内燃機関
１５スロットル弁
３０ＥＣＵ（制御装置）

Claims

吸気通路の開度を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路に設けられたサージタンクと、前記サージタンクの下流側に設けられた吸気弁を駆動することにより吸気量を調整可能な可変動弁機構とを備え、所定の目標空燃比にて運転され、かつ間欠停止からの再始動を、前記スロットル弁をシステム上の最低開度を意味する全閉状態として前記サージタンク内の空気を使って実施可能な内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、
間欠停止からの再始動の場合に所定量以上の燃料噴射量が要求され、かつ前回の停止から今回の再始動時までの停止時間である間欠停止時間が所定時間以上である場合は、前記スロットル弁が前記全閉状態で前記可変動弁機構を操作することにより吸気量を低減する吸気量低減制御を開始した後に前記内燃機関を始動し、
前記可変動弁機構は小リフトモードと大リフトモードとを選択可能に構成されており、
前記小リフトモードを選択することによって前記吸気量低減制御を実施し、
前記内燃機関の１サイクルあたりで吸入可能な吸気量に対する１サイクルで実際に吸入される吸気量の比を空気負荷率として定義され、かつ、
間欠停止からの再始動におけるクランキング開始時から、前記スロットル弁が前記全閉状態で前記小リフトモードを選択した場合の前記空気負荷率と前記スロットル弁が前記全閉状態で前記大リフトモードを選択した場合の前記空気負荷率との大小関係が逆転する時間までの期間を超えない範囲内で前記吸気量低減制御を終了する内燃機関の制御装置。
前記間欠停止時間が長いほど、前記吸気量低減制御が長く実施されるように前記内燃機関を制御する請求項１に記載の制御装置。