説明

内燃機関の制御装置

【課題】内燃機関の停止指令があったとき、機関停止過程で内燃機関等に振動が発生するのを抑制しつつ、吸気通路に存在し得るEGRガスを適切に排出する。
【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、吸気弁よりも上流側の吸気通路16に設けられたインパルス過給のための吸気制御弁32を制御する吸気制御弁制御手段と、吸気通路16の内の吸気制御弁32よりも上流側と排気通路36とを連通するEGR通路54に設けられたEGR弁58を制御するEGR弁制御手段とを備える。そして、内燃機関10の停止指令が検出されると、吸気制御弁32は閉弁制御され、EGR弁58は開弁制御される。これにより、機関停止過程において、内燃機関に振動が発生することを防止しつつ、吸気制御弁32の上流側にある気体の排気通路への排出が図られる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁と、吸気通路と排気通路とを連通するEGR通路に設けられたEGR弁とを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、機関停止過程で内燃機関ひいては車両に振動が生じるという問題が知られている。この振動は、キースイッチオフ後、燃焼室に空気といった気体が吸入されることでピストンの圧縮抵抗が大きくなり、クランク軸の角速度変動が大きくなることに起因する。それ故、この振動は圧縮比が高く設定されたディーゼル機関およびそれを搭載した車両で生じ易い。
【0003】
この問題の解決を図るようにした内燃機関の制御例が特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の内燃機関の吸気通路には、下流側から順に、吸気弁、スワール制御弁および吸気シャッター弁が設けられている。さらに、吸気通路の内のスワール制御弁と吸気シャッター弁との間の箇所と排気通路とを連通するEGR通路に、EGR弁が設けられている。この内燃機関では、内燃機関の停止指令が検出されたとき吸気シャッター弁が全閉状態にされ、その後、機関回転数が車両の共振周波数域よりも低下したとき吸気シャッター弁が全開状態にされる。これに加えて、内燃機関の停止指令が検出されたとき、EGR弁も閉じられる。このようにして燃焼室への気体の流入を規制することで、上記振動の抑制を図るようにしている。
【0004】
また、特許文献2には、筒内噴射式内燃機関において、内燃機関の停止指令があった場合の内燃機関の制御例が開示されている。この内燃機関は、その吸気通路に設けられた吸気シャッター弁よりも下流側にEGR通路と吸気通路との連通箇所が位置するように構成される。そして、EGRが行われている状態で内燃機関の停止指令があったとき、燃焼室に残っている未燃焼ガスが速やかに燃焼せずに不安定な反応を生じる状態が続くことで内燃機関のハンチングが生じることを防止するために、即座にEGR弁を閉じてEGRを停止させ、その後燃焼室からEGRガスが排出されるまでに要する所定クランク角だけ機関回転を待ってから燃料噴射を停止させ、さらに特定クランク角だけ機関回転してから吸気シャッター弁を閉弁して吸気供給を停止させるように、EGR弁、燃料噴射弁および吸気シャッター弁は制御される。他方、特許文献2の記載によれば、EGRが行われていない状態(EGR弁が閉じられた状態)で内燃機関の停止指令があったとき、即座に燃料噴射の停止および吸気供給の停止が行われるように、それらは制御される。
【0005】
【特許文献1】特開2003−214192号公報
【特許文献2】特開2001−280170号公報
【特許文献3】特開2000−248946号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献2に記載の内燃機関の制御では、EGRが行われている状態で内燃機関の停止指令があったとき、燃焼室におけるEGRガスの残存量を少なくするために、しばらくの間、燃料噴射および吸気供給が続行される。したがって、内燃機関の停止指令にも関わらず、燃料が消費され続け、且つ、内燃機関の停止までに長い時間を要するという問題がある。さらに、EGRが行われていない状態でも吸気通路にEGRガスが存在する場合もあり得るが、上記特許文献2に記載の内燃機関の制御では、EGRが行われていない状態で内燃機関の停止指令があったとき即座に燃料噴射の停止および吸気供給の停止が行われるので、そのときに吸気通路のEGRガスを排出することはできない。なお、上記特許文献1に記載の内燃機関の制御でも、内燃機関の停止指令があったときに吸気通路に存在し得るEGRガスの排出を行えない。
【0007】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、内燃機関の停止指令があったとき、機関停止過程で内燃機関等に上記振動が発生するのを抑制しつつ、吸気通路に存在し得るEGRガスを適切に排出することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁を制御する吸気制御弁制御手段と、前記吸気通路と排気通路とを連通するEGR通路であって前記吸気通路との連通箇所が前記吸気制御弁の上流側であるEGR通路に設けられたEGR弁を制御するEGR弁制御手段と、内燃機関の停止指令を検出する停止指令検出手段と、を備え、前記吸気制御弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記吸気制御弁を閉弁制御し、前記EGR弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記EGR弁を開弁制御することを特徴とする。
【0009】
上記構成によれば、停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき吸気制御弁が閉弁制御されるので、吸気制御弁よりも上流側の気体の燃焼室への流入は規制される。したがって、ピストンの圧縮抵抗増大が抑制されるので、機関停止過程で内燃機関ひいては車両に振動が生じるのを防ぐことが可能になる。さらに、停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき前記EGR弁が開弁制御されるので、吸気制御弁により燃焼室への流入が規制された気体は、EGR通路を介して排気通路へ流れることが可能になる。それ故、内燃機関の停止指令が検出されたときに吸気制御弁よりも上流側にEGRガスがある場合、そのEGRガスを吸気通路から適切に排出することが可能になる。なお、このように吸気制御弁およびEGR弁を制御することで内燃機関の静粛な停止とEGRガスの排出とを図ることができるので、燃料の無駄な消費および内燃機関の停止期間の延長は生じない。
【0010】
上記内燃機関の制御装置は、前記吸気制御弁よりも上流側に位置するように前記吸気通路に設けられたスロットル弁を制御するスロットル弁制御手段を更に備え、前記EGR通路と前記吸気通路との連通箇所は前記吸気制御弁の上流側且つ前記スロットル弁の下流側であり、前記スロットル弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記スロットル弁を閉弁制御するとよい。こうすることで、スロットル弁上下流側間での気体の移動を概ね禁止することが可能になる。
【0011】
また、上記種々の構成を有し得る内燃機関の制御装置において、前記EGR弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記EGR弁を開弁制御した後、該EGR弁を閉弁制御するとよい。こうすることで、機関停止過程において、吸気通路から排気通路への気体の排出と、排気通路へ排出された気体の吸気通路への逆流防止とを達成することが可能になる。具体的には、このような内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の機関回転数を検出する回転数検出手段と、該回転数検出手段により検出された機関回転数が所定回転数以下か否かを判定する判定手段と、を更に備え、前記EGR弁制御手段による前記EGR弁の閉弁制御は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたときであって、前記判定手段により機関回転数が前記所定回転数以下と判定されたとき、行われるとよい。こうすることで、より適切に排気通路から吸気通路への気体の逆流防止を達成することが可能になる。
【0012】
なお、上記吸気制御弁は、インパルス過給のために用いられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。まず、第1実施形態について説明する。
【0014】
第1実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概念を図1に示す。本第1実施形態における内燃機関10は、燃料である軽油を燃料噴射弁12から圧縮状態にある燃焼室14に直接噴射することにより自然着火させる型式の機関、すなわちディーゼル機関である。なお、内燃機関10は、4ストローク機関である。
【0015】
この内燃機関10の吸気通路16は、互いに接続されたエアクリーナ18、吸気管20、サージタンク22、各気筒24に対応してある吸気枝管26およびシリンダヘッドに形成された吸気ポートによって区画形成される。なお、この内燃機関10は直列4気筒機関であるので、吸気枝管26は4つある。ここでは、4つの吸気枝管26をまとめて、吸気マニフォルドと称し得る。吸気ポートの下流側端部である出口は吸気弁によって開閉される。吸気通路16の内、エアクリーナ18とサージタンク22との間には電子制御式のスロットル弁28が設けられる。ここではスロットル弁28は、サージタンク22近傍に設けられている。スロットル弁28は、アクチュエータ30によって駆動される。4つの吸気枝管26の各々には、吸気制御弁32が設けられる。4つの吸気制御弁32の各々は、対応するアクチュエータ34によって駆動される。吸気制御弁32はバタフライ式弁であり、その閉弁時には吸気通路16を概ね閉止することができる。なお、吸気制御弁32は例えばシャッター弁等の他の形式の弁であってもよく、また、その全閉時に吸気通路16を閉塞し、吸気通路16を完全に遮断する密閉性の高い構造を有していてもよい。他方、内燃機関10の排気通路36は、互いに接続された排気ポート、排気マニフォルド38、触媒40および排気管42によって区画形成される。
【0016】
上記吸気弁および上記排気弁の駆動機構である動弁機構は、吸気弁および排気弁を、コンロッドを介してピストンが連結されているクランク軸の回転に同期して、個別に任意の開度およびタイミングで制御することが可能な機構である。具体的には、動弁機構は、吸気弁と排気弁とにそれぞれ個別に設けられたソレノイドを含んでいる。そして、動弁機構は、吸気弁と排気弁とが同時に開くバルブオーバーラップを実現可能である。なお、このような構成に代えて、動弁機構として、例えば単一の弁に適用される2種類のカムを油圧によって切り替えることによってバルブタイミングおよびカムプロフィールを任意に変更できる可変バルブタイミング機構(VVT; Variable Valve Timing mechanism)を用いることもできる。
【0017】
さらに、排気ガスにより回転駆動されるタービンホイールを含むタービン44が排気管42の途中に設けられている。ただし、タービン44は、触媒40よりも上流側に配置されている。これに対応して、タービンホイールに同軸で連結され、タービンホイールの回転力で回転するようにしたコンプレッサホイールを含むコンプレッサ46が吸気管20の途中に設けられている。すなわち、内燃機関10には、排気エネルギーを取り出すタービン44と、タービン44により取り出された排気エネルギーによって内燃機関10に過給するコンプレッサ46とを有する過給器48が設けられている。そして、コンプレッサ46により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ50がコンプレッサ46よりも下流側に設けられている。
【0018】
内燃機関10には、排気通路36を流れる排気ガスの一部を吸気通路16に導く排気ガス還流(EGR)システム52が設けられている。EGRシステム52は、排気通路36と吸気通路16とを連通するEGR通路54を区画形成するEGR管56と、EGR通路54の連通状態調節用のEGR弁58と、還流される排気ガス(EGRガス)冷却用のEGRクーラ60とを有している。EGR通路54と吸気通路16との連通箇所は吸気制御弁32の上流側である。ここでは、EGR通路54と吸気通路16との連通箇所は、吸気通路16の内、吸気制御弁32の上流側且つスロットル弁28の下流側である。より具体的には、EGR通路54の下流側の一端はサージタンク22内に連通する。EGR通路54の上流側の他端は排気マニフォルド38内に連通する。EGR弁58はEGRクーラ60よりも下流側に設けられている。ここでは、アクチュエータ62により駆動されるEGR弁58は、ポペット式弁である。なお、ここでは、吸気通路16の内、吸気制御弁32の上流側且つスロットル弁28の下流側の全通路を弁間通路と称し得る。
【0019】
内燃機関10は、電子制御装置(ECU)66に、各種値などを検出(導出あるいは推定)するための信号を電気的に出力する各種センサ類を備えている。ここで、その内のいくつかを具体的に述べる。吸入空気量を検出するためのエアフローメータ68が吸気通路16の途中に備えられている。また、エアフローメータ68近傍に吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ70が、そしてインタークーラ50下流側にも温度を検出するための吸気温度センサ72が備えられている。また、過給圧を検出するための圧力センサ74も設けられている。また運転者によって操作されるアクセルペダル76の踏み込み量に対応する位置、すなわちアクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ78が備えられている。また、スロットル弁28の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ80も備えられている。更に、EGR弁58の開度を検出するための、ここではそのリフト量を検出するためのバルブリフトセンサ82も備えられている。また、ピストンが往復動するシリンダブロックには、クランク軸のクランク回転信号を検出するためのクランクポジションセンサ84が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ84は機関回転数(機関回転速度)を検出するための機関回転数センサとしても利用される。さらに、内燃機関10の冷却水温を検出するための温度センサ86も備えられている。さらに、車速を検出するための車速センサ88が備えられている。なお、ここでは吸気制御弁32の開度を検出するためのセンサが設けられていないが、それがさらに備えられてもよい。
【0020】
ECU66には、機関始動信号に対応するON信号や機関停止信号に対応するOFF信号を出力するキースイッチ90が接続されている。キースッチ90は、運転者により操作されるキー(不図示)を介して入力される運転者からの機関始動要求(始動指令)や機関停止要求(停止指令)に連動してそれらのON−OFF信号を出力する。後述するように、キースイッチ90は内燃機関10の停止指令を検出するために用いられる。
【0021】
ECU66は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、前記各種センサ類およびキースイッチ90が電気的に接続されている。これらからの出力信号に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑な内燃機関10の運転がなされるように、ECU66は出力インタフェースから電気的に作動信号(駆動信号)を出力する。例えば、これら作動信号に基づいて燃料噴射弁12、スロットル弁28、吸気制御弁32、EGR弁58の各々は制御される。
【0022】
なお、ECU66は、機関運転状態(運転状態)がアイドル状態か否かを、アクセルポジションセンサ78からの出力信号に基づいて導出されるアクセル開度が0%か否かで判断する。ただし、アクセルペダル76が踏まれることでONからOFFにされるアイドルスイッチが設けられている場合には、そのアイドルスイッチがONか否かによって運転状態がアイドル状態か否かが判断されてもよい。
【0023】
ECU66は、運転状態に基づいて燃料噴射弁12からの燃料噴射を制御する。すなわち、ECU66は、主に、クランクポジションセンサ84からの出力信号に基づいて導出される機関回転数と、エアフローメータ68からの出力信号に基づいて導出される空気量とから、予め記憶されたデータを検索する。そして、ECU66は燃料噴射弁12における燃料噴射量および燃料噴射時期を決定し、これら各値に基づいて燃料噴射弁12を制御する。なお、ECU66は、内燃機関10の停止指令に伴い、燃料噴射量を「0」にする。
【0024】
また、運転状態に基づいてスロットル弁28は制御される。スロットル弁28は内燃機関10の始動時は全開に制御される。そして、通常走行時には上記各種センサ類からの出力信号に基づいて求められる各種値に基づいて、スロットル弁28の開度は制御される。
【0025】
また、運転状態に基づいてEGR弁58は制御される。ここでは、高負荷領域(全負荷領域を含む。)がEGR弁58が全閉の閉状態に保持される領域(EGR外領域)として定められ、それ以外の低・中負荷領域がEGR弁58が開かれる領域(EGR領域)として定められている。そして、ここでは、運転状態がアイドル状態のとき、EGR弁58は例えば20%開度といった所定開度の開状態に保持される。ただし、運転状態がアイドル状態のときには、EGR弁58は閉状態に保持されてもよい。
【0026】
また、ECU66は、運転状態に基づいて吸気弁および排気弁の各々の開閉タイミングやリフト量を制御するように、動弁機構に作動信号を出力する。ただし、吸気弁の開閉タイミングやリフト量は、吸気制御弁32の開閉タイミングや開度に関連付けて設定されている。なお、排気弁の開閉タイミングやリフト量も吸気制御弁32の開閉タイミングや開度に関連付けられて設定され得る。
【0027】
上記吸気制御弁32駆動用のアクチュエータ34は高速で作動可能であり、応答性が高く、その弁体を例えば2、3ms以内に、クランク角の単位では10°CA程度のオーダーで開閉可能である。これにより、吸気制御弁32は吸気弁の開閉と同期して開閉され得る。この吸気制御弁32は、ECU66からアクチュエータ34に出力される作動信号に基づいて、全開から全閉まで制御される。つまり、吸気制御弁32は、アクチュエータ34によって、全開、全閉および全開と全閉との間の任意の開度に駆動される。
【0028】
ECU66は運転状態に基づいて吸気制御弁32を制御する。吸気制御弁32は、機関負荷が高負荷のときすなわち過給が求められるとき、後述するインパルス過給が生じるように制御される。インパルス過給用の吸気制御弁32の開閉タイミングは、そのときの機関負荷および機関回転数を用いて予め実験により求められてROMに記憶されているデータを検索することで導出される。他方、過給が求められていないとき、吸気制御弁32は、所定開度ここでは全開の開状態に保持される。ただし、運転状態がアイドル状態のとき、吸気制御弁32はアイドル弁開度の開状態に保持される。そのアイドル弁開度は、クランクポジションセンサ84からの出力信号に基づいて導出される機関回転数、水温センサ86からの出力信号に基づいて導出される冷却水温、車速センサ88からの出力信号に基づいて導出される車速に基づいてデータを検索することで導出される。この検索に用いられるデータは予め実験により求められてROMに記憶されている。ただし、アイドル弁開度はこのように可変弁開度であることに限られず、全開などの固定弁開度であってもよい。
【0029】
ここで本段落において、インパルス過給の概念を説明する。インパルス過給の具体例は特許文献3に開示されている。特許文献3に記載の吸気制御弁は、吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられていて、内燃機関への吸気を制御するために用いられる。特許文献3に記載の吸気制御弁は、過給が望まれていないときには吸気通路を開放するべく開放位置に持続的に保持される。他方、過給が望まれているときには、この吸気制御弁は、まず、吸気行程初期に吸気弁が開弁する前に、吸気通路を閉じるべく閉鎖位置に作動される。そして、吸気通路において吸気制御弁上流側とその下流側との圧力差が大きくなったときに、吸気通路を開放すべく、前記吸気制御弁は急激に開放方向に作動される。こうして吸気制御弁下流側の負圧により吸気通路の空気を強く加速し、燃焼室に吸入される空気の量を多くするようにしている。このようにして行われる過給を、「インパルス過給」と称する。
【0030】
次に、インパルス過給のための吸気制御弁32の制御に関して詳述する。インパルス過給について、任意の1つの気筒24の吸気行程に関して説明する。インパルス過給を行う場合、吸気制御弁32は、吸気弁の開弁開始時には実質的に閉弁状態にあり、吸気弁の開弁よりも遅く開弁するように、例えば吸気弁の開弁期間の後期に開弁するように、制御される。まず、吸気弁の開弁開始時期から吸気制御弁32の開弁開始時期までの間に、吸気制御弁32と吸気弁との間の通路に負圧が形成される。この後、吸気制御弁32が瞬時に開弁されると、負圧波が上流側に遡って、サージタンク22の下流側端部の開放端で正圧波に転化する。そしてこの正圧波は下流側に進み、この正圧波が吸気制御弁32を超えて吸気弁位置より下流側に達することで、例えば吸気制御弁32の開弁時にその上流側にあった空気といった気体は一気に燃焼室14内に流れ込む。このタイミングに合わせて吸気弁は閉弁される。したがって一種の慣性過給効果により多量の気体を燃焼室14に充填することが可能となる。換言すれば、このインパルス過給は、吸気制御弁32の上下流側に形成される差圧を適切な時期に解放し、吸気通路16の内、サージタンク22下流側端部よりも下流側の通路で気柱振動を積極的に発生させることで、生じさせられる。
【0031】
このようなインパルス過給は、吸気制御弁32の制御を開始するのと同時に開始され、すなわちアクセルペダル76を踏み込んだのと同時あるいはその直後に開始される。したがって、タービン44の立ち上りを待つ過給器48を用いてのターボ過給よりも、インパルス過給は応答性に優れ、車両の加速遅れを解消するのに好適である。ここでは、運転状態が過給領域に属するとき、過給器48を用いたターボ過給と、吸気制御弁32を用いたインパルス過給との両方を用いて、過給が行われる。
【0032】
ここで、上記内燃機関システムが搭載された車両が車庫に止められるなどしていて、その車両の内燃機関10の停止(機関停止)が図られる場合に関して、図2のフローチャートに基づいて説明する。なお、図2のフローチャートは、内燃機関10が始動されたときから内燃機関10が停止されるまで、およそ20msごとに繰り返される。ただし、ECU66には、キースイッチ90からOFF信号が出力された後も、所定時間は電源が給電可能とされるリレーが設けられているので、以下の処理は適切に行われる。
【0033】
なお、内燃機関10を停止させるための停止指令を検出する停止指令検出手段は、主に、キースイッチ90とECU66の一部とにより構成される。また、吸気制御弁32を制御する吸気制御弁制御手段は、主に、アクチュエータ34とECU66の一部とにより構成される。さらに、スロットル弁28を制御するスロットル弁制御手段は主にアクチュエータ30とECU66の一部とにより構成され、EGR弁58を制御するEGR弁制御手段は主にアクチュエータ62とECU66の一部とにより構成される。
【0034】
ECU66は、ステップS201で、機関停止要求があるか否かを判定する。キースイッチ90からOFF信号が入力されると、ECU66は機関停止要求があると判定する。このようにキースイッチ90からのOFF信号に基づいて機関停止要求があると判定することは、内燃機関10の停止指令を検出することに対応する。ステップS201で肯定されると、ステップS203に進む。他方、否定されると、該ルーチンは終了する。なお、機関停止要求があるときは、概ね、車速センサ88からの出力信号に基づいて導出される車速は「0」であり、且つ、アクセルポジションセンサ78からの出力信号に基づいて導出されるアクセル開度は0%である。
【0035】
ステップS203では吸気制御弁32が閉弁し、スロットル弁28が閉弁し、そしてEGR弁58が開弁するように、アクチュエータ34、30、62に作動信号が出力される。これにより、吸気制御弁32およびスロットル弁28が閉弁するので、吸気制御弁32よりも下流側への気体の流入すなわち燃焼室14への気体の流入が防がれると共に、スロットル弁28よりも下流側への気体の流入は防がれる。さらに、EGR弁58が開弁するので、吸気通路16の内、スロットル弁28と吸気制御弁32とにより定められた弁間通路すなわち空間Sの気体は、EGR通路54を介して、排気通路36へ排出される。なお、ステップS203を経てそれら3つの弁28、32、58の各々がそれぞれの所望の開度に制御されると、その後ECU66等への給電は終了される。
【0036】
このような吸気通路16の気体の流れに関して説明する。内燃機関10の停止指令が検出されたことに伴って、上記の如くして吸気制御弁32およびスロットル弁28が閉弁すると共にEGR弁58が開弁する。その結果、燃焼室14に、吸気通路16の内、吸気制御弁32よりも下流側にある空気といった気体以外の気体が流入することは概ね不可能になる。したがって、ピストンの圧縮抵抗増大が抑制されるので、機関停止過程において内燃機関10や車両に振動が生じるのを防ぐことが可能になる。
【0037】
また、閉弁状態の吸気制御弁32よりも下流側にある空気といった気体が燃焼室14を介して排気通路36へ排出されると、燃焼室14に吸気通路16から新たに吸入される気体は概ねなくなる。この状態でも、かわらず吸気弁や排気弁の駆動が行われ、いわゆる吸気行程でのみ吸気弁が開弁し、いわゆる排気行程でのみ排気弁が開弁するので、燃焼室14にはピストンが上死点から下死点に向かって動くことで大きな負圧が形成される。このようにして大きな負圧を有するようになった燃焼室14は、いわゆる排気行程で排気弁が開弁すると排気通路36に連通する。この結果、EGR通路54を通して、吸気通路16の内、スロットル弁28と4つの吸気制御弁32とで囲まれた空間Sにある気体が排気通路36に吸引されることになる。このようにして空間Sにある気体の排気通路36への排出が行われる。
【0038】
したがって、喩え、内燃機関10を停止するときに吸気通路16の内、サージタンク22等により区画形成された空間SにEGRガスがあっても、それを適切に吸気通路16から排出することが可能になる。それ故、次回の機関始動時に、EGRガスが燃焼室14に流入することを防ぐことが可能になるので、そのときの燃料すなわち混合気の燃焼性を高めることが可能になる。
【0039】
さらに、このような空間Sにある気体の排出によって、サージタンク22、スロットル弁28および吸気制御弁32などにオイル等の付着物がある場合には、その吸出および除去が行われる。したがって、それらの部材などにデポジットが生成するのを防ぐことが可能になる。
【0040】
上記のように、機関停止の際、吸気制御弁32を閉じ、スロットル弁28を閉じ、そしてEGR弁58を開くことにより、静粛な内燃機関10の停止、および、次回の機関始動時のEGRガス量低減による良好なその始動の両立を図ることが可能になる。
【0041】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。ただし、本第2実施形態の内燃機関システムは、上記第1実施形態の内燃機関システムと概ね同じであるので、ここではその重複説明を省略する。以下の説明では、上記第1実施形態で説明したのと同一(あるいは同様)の構成要素に、上記第1実施形態で用いたのと同じ符号を付す。以下、図3のフローチャートに基づいて説明する。なお、図3のフローチャートは、内燃機関10が始動されたときから内燃機関10が停止されるまで、およそ20msごとに繰り返される。
【0042】
なお、内燃機関10の機関回転数を検出する回転数検出手段は主にクランクポジションセンサ84とECU66の一部とにより構成される。また、機関回転数が所定回転数以下か否かを判定する判定手段は主にECU66の一部により構成される。
【0043】
ECU66は、ステップS301で停止フラグが「0」すなわちOFFであるか否かを判定する。初期状態では同停止フラグはリセットされているので、肯定される。なお、この停止フラグは、機関停止要求があり、機関停止用の後述する制御を行うとき「1」にされる。そして停止フラグは、その後のECU66への給電の終了に伴って、リセットされる(「0」にされる)。
【0044】
ステップS301で肯定されると、次ぐステップS303で機関停止要求があるか否かが判定される。この判定は、上記ステップS201での判定と同じであるので、ここでの重複説明を省略する。なお、ステップS303で否定されると、該ルーチンは終了する。
【0045】
そして、ステップS303で肯定されると次ぐステップS305で、上記ステップS203と同様に、吸気制御弁32が閉弁し、スロットル弁28が閉弁し、EGR弁58が開弁するように、アクチュエータ34、30、62に作動信号が出力される。これにより、上記の如く、静粛な内燃機関10の停止および空間Sにある気体の排気通路36への排出が図られる。
【0046】
ステップS305の次のステップS307では上記停止フラグが「1」にされる。そして、次ぐステップS309で機関回転数NEが所定回転数ST以下か否かが判定される。機関回転数NEはクランクポジションセンサ84からの出力信号に基づいて導出される。所定回転数STはここでは200rpmに設定されて、予めROMに記憶されている。機関停止要求があると、燃料噴射はそれ以後停止されるので、機関回転数NEは低下する。しかしながら、機関回転数NEが未だ所定回転数ST以下にまで低下していないときには、ステップS309で否定され、該ルーチンは終了する。
【0047】
次回以降のルーチンでは停止フラグが「1」であるので、ステップS301で否定されて、ステップS309へ進む。そして、機関回転数NEが所定回転数ST以下であると判定されるようになると、ステップS311へ進む。
【0048】
ステップS311では、EGR弁58が閉弁するように、アクチュエータ62へ作動信号が出力される。これにより、ここでは全閉にまでEGR弁58は閉弁する。こうして、内燃機関10の停止が完了する。なお、ステップS311を経ることでEGR弁58が閉弁すると、ECU66等への給電は終了される。
【0049】
以上説明したように、本第2実施形態でも、機関停止要求があったときスロットル弁28、吸気制御弁32、EGR弁58を制御することで、上記第1実施形態で述べたのと同じ効果が奏される。さらに、機関回転数NEが所定回転数ST以下になったときに、EGR弁58が閉弁制御されるので、一旦排気通路36へ排出された気体(空気およびEGRガスを含み得る。)や排気ガスが吸気通路16へ流れる(逆流する)ことを的確に防止できる。したがって、機関停止後の機関始動性をさらに高めることが可能になる。また、排気通路36からの逆流を防げるので、その逆流が生じるときに生じ得る音の発生を防ぐことが可能になる。
【0050】
以上、第1および第2実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されない。例えば、上記第2実施形態では、排気通路36から吸気通路16への逆流を防止すべくEGR弁58を閉弁制御するタイミングをはかるため、機関回転数NEを用いたが、代わりに時間を用いることもできる。例えば、内燃機関10の停止指令が検出されたときからの時間が所定時間経過したときに、開弁しているEGR弁58が閉弁されてもよい。より具体的には、ステップS303で機関停止要求ありとして肯定されたときからの時間がECU66により計測される。そして、ステップS309で、上記とは異なり、その時間が所定時間経過したか否かが判定される。その結果ステップS309で肯定されると、ステップS311でEGR弁58は閉弁制御される。例えば、この所定時間は、0.5秒である。
【0051】
なお、EGR弁58はステップS311で閉弁された後、0.5秒などである所定時間経過してから再び開弁されてもよい。そして、このようなEGR弁58の開弁制御が行われるときあるいはその前に、スロットル弁28の開弁制御および/または吸気制御弁32の開弁制御が行われるとよい。このようにスロットル弁28、吸気制御弁32および/またはEGR弁58の開弁を最後に行うことで、それらに固着が生じることを防ぐことが可能になる。さらに、スロットル弁28、吸気制御弁32および/またはEGR弁58の開弁を最後に行うことで、吸気通路16、特に弁間通路の圧力を適切に大気圧にすることが可能になる。
【0052】
上記両実施形態では、吸気制御弁32はインパルス過給のために用いられたが、それはインパルス過給以外の用途にのみ用いられてもよい。また、吸気通路16にスロットル弁28を設けたが、スロットル弁28は設けられなくてもよい。スロットル弁28を備えていない場合、上記実施形態と同様に、内燃機関10の停止指令が検出されたとき、吸気制御弁32は閉弁制御され、EGR弁58は開弁制御されるのがよい。こうすることで、同様に、静粛な機関停止および機関停止後の機関始動性の向上を図ることが可能になる。
【0053】
なお、上記では、吸気制御弁32はインパルス過給を生じさせるときだけ、1吸気行程に関して1回開弁すると共に1回閉弁するようにアクチュエータ34により開閉駆動された。しかしながら、インパルス過給を生じさせるとき以外にも、運転状態に応じた吸入空気量の実現を図るように、吸気制御弁32は1吸気行程に関して1回開弁すると共に1回閉弁するように制御されてもよい。ただし、インパルス過給を生じさせるとき以外の吸気制御弁32の開閉タイミングは、インパルス過給用の開閉タイミングとは異なる。なお、このように、インパルス過給を生じさせるとき以外にも1吸気行程に関して1回開弁すると共に1回閉弁するように吸気制御弁32を制御することは、スロットル弁28を備えていない場合に特に有効である。
【0054】
なお、上記両実施形態では、過給器48を設けたが、過給器48は必ずしも必要ではない。吸気制御弁32を吸気弁の動きに同期して制御することで、上記の如く過給を行うことができるからである。
【0055】
なお、スロットル弁28は上記形式以外の弁でよい。また、EGR弁58も上記形式以外の弁でよい。
【0056】
なお、上述した各実施形態はディーゼル機関に本発明を適用したものであったが、本発明は筒内直噴形式あるいはポート噴射型式のガソリン機関、さらには気体燃料を用いる内燃機関、2サイクル機関などの他の形式の内燃機関においても有効であり、上記各実施形態の場合と同様の効果を得ることができることはいうまでもない。また、直列4気筒形式の内燃機関に関する実施形態を説明したが、本発明は如何なる気筒数、気筒の配列等を有する内燃機関にも適用され得る。
【0057】
なお、上記では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】第1実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概略図である。
【図2】第1実施形態のフローチャートである。
【図3】第2実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
【0059】
16 吸気通路
28 スロットル弁
32 吸気制御弁
58 EGR弁

【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸気弁よりも上流側の吸気通路に設けられた吸気制御弁を制御する吸気制御弁制御手段と、
前記吸気通路と排気通路とを連通するEGR通路であって前記吸気通路との連通箇所が前記吸気制御弁の上流側であるEGR通路に設けられたEGR弁を制御するEGR弁制御手段と、
内燃機関の停止指令を検出する停止指令検出手段と、
を備え、
前記吸気制御弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記吸気制御弁を閉弁制御し、
前記EGR弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記EGR弁を開弁制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項2】
前記吸気制御弁よりも上流側に位置するように前記吸気通路に設けられたスロットル弁を制御するスロットル弁制御手段を更に備え、
前記EGR通路と前記吸気通路との連通箇所は前記吸気制御弁の上流側且つ前記スロットル弁の下流側であり、
前記スロットル弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記スロットル弁を閉弁制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項3】
前記EGR弁制御手段は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたとき、前記EGR弁を開弁制御した後、該EGR弁を閉弁制御することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項4】
前記内燃機関の機関回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段により検出された機関回転数が所定回転数以下か否かを判定する判定手段と、
を更に備え、
前記EGR弁制御手段による前記EGR弁の閉弁制御は、前記停止指令検出手段により停止指令が検出されたときであって、前記判定手段により機関回転数が前記所定回転数以下と判定されたとき、行われることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項5】
前記吸気制御弁は、インパルス過給のために用いられることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−303744(P2008−303744A)
【公開日】平成20年12月18日(2008.12.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−149664(P2007−149664)
【出願日】平成19年6月5日(2007.6.5)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】