内燃機関の制御装置
【課題】失火を抑制し、安定した燃焼を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、車両に搭載され、気筒と、吸気弁と、排気弁と、点火プラグと、排気ガス畜圧手段と、吸排気弁制御手段と、を備える。排気ガス畜圧手段は、気筒から排出された排気ガスを溜める。吸排気弁制御手段は、燃料供給の停止時に吸気弁及び排気弁を閉弁した状態から燃料供給の復帰をする場合、吸気弁を開弁して燃料を含む新気を気筒内に供給する前に、排気弁を開弁して排気ガスを気筒内に供給する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、車両に搭載され、気筒と、吸気弁と、排気弁と、点火プラグと、排気ガス畜圧手段と、吸排気弁制御手段と、を備える。排気ガス畜圧手段は、気筒から排出された排気ガスを溜める。吸排気弁制御手段は、燃料供給の停止時に吸気弁及び排気弁を閉弁した状態から燃料供給の復帰をする場合、吸気弁を開弁して燃料を含む新気を気筒内に供給する前に、排気弁を開弁して排気ガスを気筒内に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を備える車両の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気通路上に、排気ガスの流れを一時的に遮断するための排気遮断弁を備えた内燃機関が存在する。例えば、特許文献１には、過給機付き筒内噴射エンジンにおいて、排気通路上に排気遮断弁を設けて排気圧力を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フューエルカット中は、吸気系はスロットル弁を閉弁しても漏れにより大気圧となっている。従って、フューエルカットからの復帰時には、ＥＧＲ通路から適量の排気ガスを循環させることができず、エンジントルクが過剰に大きくなる虞がある。また、加圧装置による加圧その他の方法により排気ガスを筒内へ供給した場合であっても、点火プラグ付近に排気ガスが滞留した場合には失火する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、失火を抑制し、安定した燃焼を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、少なくとも１の気筒と、前記気筒に設けられた吸気弁と、前記気筒に設けられた排気弁と、前記吸気弁の近傍に設けられた点火プラグと、前記気筒から排出された排気ガスを溜める排気ガス畜圧手段と、燃料供給の停止時に前記吸気弁及び前記排気弁を閉弁した状態から前記燃料供給の復帰をする場合、前記吸気弁を開弁して燃料を含む新気を前記気筒内に供給する前に、前記排気弁を開弁して前記排気ガスを前記気筒内に供給する吸排気弁制御手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、車両に搭載され、気筒と、吸気弁と、排気弁と、点火プラグと、排気ガス畜圧手段と、吸排気弁制御手段と、を備える。点火プラグは、吸気弁の近傍に設けられる。ここで、点火プラグが吸気弁と近傍であるとは、例えば点火プラグ及び吸気弁が共に気筒の頭部に設けられる場合が該当する。排気ガス畜圧手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、気筒から排出された排気ガスを溜める。吸排気弁制御手段は、例えばＥＣＵであり、燃料供給の停止時に吸気弁及び排気弁を閉弁した状態から燃料供給の復帰をする場合、吸気弁を開弁して燃料を含む新気を気筒内に供給する前に、排気弁を開弁して排気ガスを気筒内に供給する。「燃料供給の復帰」とは、気筒内への燃料供給を再開することを指す。このように、吸排気弁制御手段は、燃料供給の停止時に吸気弁及び排気弁を閉弁する。そして、吸排気弁制御手段は、燃料供給の復帰をする場合、吸気弁の開弁前に排気弁を開弁することで、成層燃焼を実現する。即ち、吸排気弁制御手段は、まず排気弁を開弁することで、気筒内に排気ガスを供給する。また、吸排気弁制御手段は、その後に吸気弁を開弁することで、排気ガスが気筒内に供給された後に新気を気筒内に供給し、点火プラグ付近に新気を集まりやすくする。これにより、内燃機関の制御装置は、希薄燃焼を実現すると共に、失火を抑制することができる。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記排気ガス畜圧手段は、前記排気ガスの排気圧を大気圧相当値に保持する。ここで、「大気圧相当値」とは、大気圧又は大気圧から所定差以内に属する値を指す。上述の所定差は、例えば燃料供給の復帰時に失火が発生するおそれがない差を指す。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、排気弁の開弁時に過剰に排気ガスを気筒内へ供給するのを防ぎ、失火を抑制することができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記気筒と連通する排気通路と、前記排気通路上に設けられた遮断弁と、をさらに備え、前記排気ガス畜圧手段は、前記排気圧が大気圧相当値以下の場合、前記遮断弁を閉弁し、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きい場合、前記遮断弁を開弁する。このようにすることで、排気ガス畜圧手段は、排気ガスの排気圧を大気圧相当値に保持することができ、失火を抑制することができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記排気ガス畜圧手段は、前記燃料供給の停止後、前記排気圧が大気圧相当値以下になった場合、前記遮断弁を閉弁し、前記復帰後、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きくなった場合、前記遮断弁を開弁する。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、燃料供給の復帰時での過剰な排気ガスの気筒内への供給を防ぐと共に、燃料供給の復帰後の過剰な排気圧上昇を防ぐ。従って、内燃機関の制御装置は、燃焼を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の概略構成の一例を示す。
【図２】実施形態に係るタイムチャートの一例を示す。
【図３】実施形態における処理手順を示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［内燃機関の概略構成］
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関（エンジン）の概略構成図を示す。図中の実線矢印はガスの流れの一例を示している。
【００１４】
内燃機関１００は、主に、燃料噴射弁１と、吸気弁２と、点火プラグ３と、排気弁４と、電磁駆動機構（所謂、電磁カム）５、６と、気筒７と、燃焼室８と、ピストン９と、コンロッド１０と、吸気通路１１と、電子スロットル弁１２と、サージタンク１３と、吸気圧センサ１４と、排気圧センサ１５と、排気通路１６と、第１触媒２０と、第２触媒２１と、排気遮断弁２２と、ＥＣＵ５０と、を有する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒７のみを示しているが、実際には内燃機関１００は複数の気筒７を有するものとする。
【００１５】
吸気通路１１には外部から導入された吸気（空気）が通過し、電子スロットル弁１２は吸気通路１１を通過する吸気の流量を調整する。電子スロットル弁１２は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１２によって開度（以後、「スロットル開度」と呼ぶ。）が制御される。サージタンク１３は、吸気通路１１上に設けられ、空気（吸気）を貯蔵するとともに、吸気ポートを介して各気筒の燃焼室８に吸気を分配する。また、サージタンク１３内には、吸気圧センサ１４が設けられている。吸気圧センサ１４は、内燃機関１００の吸気圧（以後、「吸気圧Ｐｉ」と呼ぶ。）を検出するセンサであり、ＥＣＵ５０にその検出信号Ｓ１４を供給する。また、燃焼室８には、燃料噴射弁（インジェクタ）１によって噴射された燃料が供給される。
【００１６】
更に、燃焼室８には、吸気弁２と排気弁４とが設けられている。吸気弁２は、開閉することによって、吸気通路１１と燃焼室８との連通／遮断を制御する。排気弁４は、開閉することによって、排気通路１６と燃焼室８との連通／遮断を制御する。吸気弁２及び排気弁４は、それぞれ電磁駆動機構５、６によって開弁時期や閉弁時期やリフト量などが制御される。この場合、電磁駆動機構５、６は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ５、Ｓ６によって制御される。
【００１７】
燃焼室８では、吸気行程において上記のように供給された吸気と燃料との混合気（以後、「新気」とも呼ぶ。）が、圧縮行程を経た後、点火プラグ３によって点火されることにより爆発行程で燃焼される。この場合、燃焼によってピストン９が往復運動し、当該往復運動がコンロッド１０を介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室８での燃焼により発生した排気ガスは、排気行程において排気通路１６へ排出される。
【００１８】
また、排気通路１６上には、燃焼室８から近い順に、排気圧センサ１５と、第１触媒２０と、第２触媒２１と、排気遮断弁２２と、がそれぞれ設けられている。排気圧センサ１５は、内燃機関１００の排気圧（以後、「排気圧Ｐｅ」と呼ぶ。）を検出するセンサである。排気圧センサ１５は、検出信号Ｓ１５をＥＣＵ５０に供給する。第１触媒２０は、燃焼室８の直下に配置されたスタート触媒であり、例えば、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を低温域から酸化可能な酸化触媒である。第２触媒２１は、例えば三元触媒であり、ＣＯ、ＨＣ及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を二酸化酸素等に変換する。排気遮断弁２２は、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ２２に基づき、第２触媒２１下流の排気通路１６の開閉を行う弁である。例えば、排気遮断弁２２は、スロットル弁１２及び吸気弁２が全閉した場合に形成される吸気系の閉空間の容積（以後、「吸気系容積」と呼ぶ。）と、排気弁４及び排気遮断弁２２が全閉した場合に形成される排気系の閉空間の容積（以後、「排気系容積」と呼ぶ。）とが同一になる位置に配置される。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、後述する吸気弁２及び排気弁４の制御を実行し、フューエルカット制御からの復帰時でのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）率を最大５０％まで増やすことが可能となる。その他、排気遮断弁２２は、制御するＥＧＲ率の上限に基づき、排気系容積が適切な容量になる位置に配置される。
【００１９】
アクセル開度センサ２３は、ドライバによる図示しないアクセルペダルの操作に対応するアクセル開度を検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ２３は、検出したアクセル開度に相当する検出信号Ｓ２３をＥＣＵ５０に供給する。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備え、内燃機関１００の各構成要素に対して種々の制御を行う。例えば、ＥＣＵ５０は、上記のようにして供給された検出信号に基づいて、燃料噴射弁１、吸気弁２、排気弁４、及び排気遮断弁２２等に対する制御を行う。そして、ＥＣＵ５０は、本発明における吸排気弁制御手段及び排気ガス畜圧手段として機能する。
【００２１】
なお、図１の構成は、一例であり、本発明が適用可能な構成は、必ずしもこれに限定されない。例えば、内燃機関１００は、吸気ポートに燃料噴射弁１が設置されたポート噴射であったが、これに代えて、燃焼室８に直接燃料を噴射する筒内噴射であってもよい。
【００２２】
以後では、「フューエルカット制御」とは、気筒７への燃料噴射を停止する制御を指す。また、「フューエルカット制御からの復帰」とは、気筒７への燃料噴射を再開することを指す。
【００２３】
［制御方法］
次に、ＥＣＵ５０が実行する吸気弁２、排気弁４、及び排気遮断弁２２の制御について具体的に説明する。以後では、まず、吸気弁２及び排気弁４の制御について説明した後、排気遮断弁２２の制御について説明する。なお、これらの制御は、組み合わせて適用することができる。
【００２４】
（吸気弁及び排気弁の制御）
１．フューエルカット制御からの復帰時の制御
ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰時の最初の吸気行程において、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を開弁して排気ガスを燃焼室８内に吸入する。これにより、ＥＣＵ５０は、点火プラグ３の周辺に新気を集めると共にそれ以外の空間には排気ガスを配置させ、失火の可能性を低減させる。
【００２５】
これについて具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、まず、搭載車両の減速中に所定条件が成立した場合、フューエルカット制御を実行する。上記の所定条件は、例えば、アクセルがオフになった際に車速が所定値よりも高い場合と設定される。また、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御時には、吸気弁２と排気弁４の両方を全閉密着し、吸気及び排気を停止させる。
【００２６】
そして、ＥＣＵ５０は、所定条件が成立した場合、フューエルカット制御から復帰する。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、気筒７への燃料噴射を再開する。上記の所定条件は、例えば、フューエルカット制御中に車速が上述の所定値以下になった場合と設定される。
【００２７】
また、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰する場合、各気筒７について、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を開弁する。このように、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰する場合に、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を開弁することで、成層燃焼を実現することができる。即ち、ＥＣＵ５０は、排気弁４を開弁し、その後に排気弁４を閉弁するとともに吸気弁２を開弁することで、最初に燃焼室８に供給された排気ガスを燃焼室８の下部付近、即ち点火プラグ３から離れた位置に滞留させると共に、新気を燃焼室８の上部付近、即ち点火プラグ３の周辺に集める。これにより、ＥＣＵ５０は、燃焼室８内のガスを点火しやすくすると共に燃焼（火炎）伝播しやすくする。従って、ＥＣＵ５０は、希薄燃焼を実現しつつ、失火を抑制することができる。
【００２８】
次に、上述の制御を実行する際の、排気弁４及び吸気弁２の開弁期間について説明する。ＥＣＵ５０は、上述の制御実行時の排気弁４及び吸気弁２の開弁期間を、最適なＥＧＲ率になるように調整する。具体的には、上述の制御実行時の排気弁４の開弁期間の時間幅（以後、「第１時間幅」と呼ぶ。）は、燃焼室８に還流させる排気ガス量（以後、「ＥＧＲ量」とも呼ぶ。）を考慮して定められる。即ち、ＥＣＵ５０は、排気弁４の開弁期間とＥＧＲ量とが正の相関関係を有することに基づき、フューエルカット制御からの復帰時のＥＧＲ量が所定の目標値になるように第１時間幅を設定する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅと第１時間幅とを乗じて得た値がＥＧＲ量になるという前提に基づき、ＥＧＲ量の目標値を排気圧Ｐｅで除算した値を第１時間幅に設定する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰時のＥＧＲ量が所定の目標値になるように、第１時間幅を設定することができる。
【００２９】
同様に、吸気弁２が開弁する時間幅（以後、「第２時間幅」と呼ぶ。）は、エンジントルクの要求値に基づき必要な新気のガス量（新気ガス量）、即ち新気ガス量の所定の目標値を考慮して定められる。即ち、ＥＣＵ５０は、吸気弁２の開弁期間と吸入される新気ガス量とが正の相関関係を有することに基づき、必要な新気ガス量が燃焼室８内に供給されるように第２時間幅を設定する。例えば、ＥＣＵ５０は、吸気圧Ｐｉと第２時間幅とを乗じて得た値が新気ガス量になるという前提に基づき、新気ガス量の目標値を吸気圧Ｐｉで除算した値を、第２時間幅に設定する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰時の新気ガス量が所定の目標値になるように、第２時間幅を設定することができる。
【００３０】
以上のように、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御の復帰時に、吸気弁２及び排気弁４を制御することで、フューエルカット制御からの復帰時のＥＧＲ率を適切に調整すると共に成層燃焼を実現することができる。
【００３１】
２．フューエルカット制御の開始時での制御
ここで、ＥＣＵ５０がフューエルカット制御の開始時に吸気弁２及び排気弁４を全閉に固定する（以後、単に「ロックする」とも呼ぶ。）タイミングについて説明する。ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始する際、各気筒７について、排気行程が終了した時点で、それぞれ吸気弁２及び排気弁４をロックする。言い換えると、ＥＣＵ５０は、燃料噴射が気筒７ごとに同時噴射される場合又は独立噴射される場合に関わらず、燃焼室８内の燃料を燃焼させ、排気弁４を開弁してその排気ガスを排気通路１６に排出させた後、気筒７ごとに吸気弁２及び排気弁４をロックする。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御中に、新気が燃焼室８に未燃焼のまま滞留するのを防ぐ。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御の復帰時の燃焼を安定化させることができる。
【００３２】
（排気遮断弁の制御）
次に、フューエルカット制御開始時及びその復帰時での排気遮断弁２２の制御について説明する。
【００３３】
１．フューエルカット制御の開始時での制御
ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始する場合、排気圧Ｐｅが大気圧又はこれに相当する値（以後、「大気圧相当値」と呼ぶ。）になった後、排気遮断弁２２を閉弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰時での失火を抑制する。ここで、大気圧相当値は、大気圧又は大気圧から所定差の範囲にある値を指す。上述の所定差は、フューエルカット制御から復帰時の失火を抑制可能な差に相当する。
【００３４】
具体的には、ＥＣＵ５０は、全気筒でフューエルカット制御かつ吸気弁２及び排気弁４のロックを開始する場合、そのうち最後に燃焼を行う気筒（以後、特に「最終燃焼気筒」と呼ぶ。）の排気行程が終了した後に、排気遮断弁２２を閉弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御時の排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げてから排気遮断弁２２を閉弁することができる。
【００３５】
このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰時に過剰な排気圧Ｐｅになるのを抑制する。即ち、ＥＣＵ５０は、上述した吸気弁２及び排気弁４の制御を実行した場合に、排気圧Ｐｅを大気圧相当値に抑制することで、過剰なＥＧＲ量の供給を防ぎ、失火の発生を防ぐことができる。
【００３６】
２．フューエルカット制御の復帰時での制御
ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰した場合、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなったら排気遮断弁２２を開弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００での燃焼を円滑に行う。
【００３７】
一般的に、フューエルカット制御から復帰した場合、各気筒７内で燃焼が再開される結果、排気圧Ｐｅは上昇する。この場合であっても、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなった場合に排気遮断弁２２を開弁する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰した場合であっても、排気圧Ｐｅの過剰な上昇を抑制することができる。
【００３８】
［タイムチャート］
図２は、搭載車両の減速時でのフューエルカット制御からフューエルカット制御の復帰時に至るまでの内燃機関１００の各要素のタイムチャートの一例を示す。図２は、上から順に、アクセル開度の時間変化を示すグラフＢ１、スロットル開度の時間変化を示すグラフＢ２、気筒７のサイクルを示す図、排気遮断弁２２の状態の時間変化を示すグラフＢ３、吸気圧Ｐｉの時間変化を示すグラフＢ４、フューエルカット制御の有無を示すグラフＢ５、吸気弁２の状態の時間変化を示すグラフＢ６、排気弁４の状態の時間変化を示すグラフＢ７、排気圧Ｐｅの時間変化を示すグラフＢ８を示している。なお、気筒７のサイクルを示す図において、「吸」は、吸気行程を示し、「圧」は、圧縮行程を示し、「爆」は、爆発行程を示し、「排」は、排気行程を示す。また、タイムチャート中の気筒７は、最終燃焼気筒であるものとする。
【００３９】
まず、タイムチャート開始後の時刻「ｔ１」で、運転者がアクセルをオフにすることに起因して、アクセル開度及びスロットル開度が全閉状態になる（グラフＢ１、Ｂ２参照）。その後、ＥＣＵ５０は、全気筒について順次、吸気行程が終了した後に燃料噴射を停止する。図２では、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の吸気行程が終了した時刻「ｔ２」で、フューエルカット制御をオンにしている（グラフＢ５参照）。なお、スロットル開度が全閉状態になった後、吸気圧Ｐｉは、漏れのため徐々に大気圧付近に至る（グラフＢ４参照）
また、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の排気行程が終了した時刻「ｔ３」で、排気遮断弁２２を閉弁する（グラフＢ３参照）。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げた上で、排気ガスを排気通路１６内に畜圧する。
【００４０】
さらに、ＥＣＵ５０は、時刻ｔ３からフューエルカット制御の復帰時である時刻「ｔ４」まで、全ての気筒の吸気弁２及び排気弁４を閉弁にした状態でロックする（グラフＢ６、Ｂ７参照）。即ち、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の排気行程が終了し、排気ガスが燃焼室８から排気通路１６に排出された時点で吸気弁２及び排気弁４をロックする。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御中、気筒７内に未燃焼のガスを残留させるのを抑制し、フューエルカット制御からの復帰時に安定した燃焼を実現させる。
【００４１】
次に、時刻ｔ４において、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰し、気筒７の吸気弁２及び排気弁４のロックを解除する（グラフＢ５、Ｂ６、Ｂ７参照）。このとき、ＥＣＵ５０は、各気筒７のフューエルカット制御から復帰後の最初の吸気行程で、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を第１時間幅だけ開弁する（グラフＢ７参照）。これにより、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の燃焼室８内に適量の排気ガスを供給する。そして、ＥＣＵ５０は、排気弁４の閉弁後の時刻「ｔ５」から、吸気弁２を第２時間幅だけ開弁する（グラフＢ６参照）。これにより、ＥＣＵ５０は、燃焼室８内に適量の新気を供給すると共に、排気ガスを燃焼室８の下部付近、新気を点火プラグ３付近である燃焼室８の上部付近におよそ配置し、成層燃焼を行うことができる。
【００４２】
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰後、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなった時刻「ｔ６」において、排気遮断弁２２を開弁する（グラフＢ３参照）。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰後に、排気圧Ｐｅが過剰に上昇するのを抑制することができる。
【００４３】
（処理フロー）
図３は、本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、ＥＣＵ５０により所定の周期に従い繰り返し実行される。
【００４４】
まず、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始するか否か判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始するための所定条件が満たされるか否か判定する。
【００４５】
そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始する場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、各気筒７で、排気行程終了後に吸気弁２及び排気弁４のロックを行う（ステップＳ１０２）。これにより、ＥＣＵ５０は、各気筒７内に未燃焼の燃料を残留させるのを抑制し、フューエルカット制御からの復帰時に安定した燃焼を実現する。一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始しない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、引き続きフューエルカット制御を開始するか否か判定する。
【００４６】
次に、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の排気行程が終了したか否か判定する（ステップＳ１０３）。そして、最終燃焼気筒の排気行程が終了した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、排気遮断弁２２を閉弁させる（ステップＳ１０４）。即ち、ＥＣＵ５０は、全ての気筒７について排気行程が終了した時点で排気遮断弁２２を閉弁させることで、排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げる。これにより、フューエルカット制御から復帰時に過剰な排気圧Ｐｅであることに起因した失火を抑制することができる。一方、最終燃焼気筒の排気行程が終了していない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、引き続き、各気筒７で、排気行程終了後に吸気弁２及び排気弁４のロックを行う。
【００４７】
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰要求を検知する（ステップＳ１０５）。即ち、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰するための所定条件が満たされたことを検知する。
【００４８】
そして、ＥＣＵ５０は、排気弁４、吸気弁２を順に所定時間開弁する（ステップＳ１０６）。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰時に、排気弁４を第１時間幅だけ開弁すると共に、排気弁４の開弁後に吸気弁２を第２時間幅だけ開弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、点火プラグ３付近に新気を集めて成層燃焼を実現すると共に、適切なＥＧＲ量を燃焼室８内に供給する。従って、ＥＣＵ５０は、希薄燃焼を実現しつつ、失火を抑制することができる。
【００４９】
次に、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きいか否か判定する（ステップＳ１０７）。そして、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きい場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、排気遮断弁２２を開弁する（ステップＳ１０８）。これにより、ＥＣＵ５０は、過剰な排気圧Ｐｅの上昇を抑制し、内燃機関１００の燃焼を円滑化する。一方、排気圧Ｐｅが大気圧相当値以下の場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、引き続き排気遮断弁２２を閉弁状態に保つ。
【００５０】
［変形例］
上述の排気遮断弁２２の制御では、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御開始時では、最終燃焼気筒の排気行程終了後に排気遮断弁２２を閉弁して排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げると共に、フューエルカット制御からの復帰時では、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくになった場合に排気遮断弁２２を閉弁した。しかし、本発明が適用可能な方法は、これに限定されない。
【００５１】
これに代えて、またはこれに加えて、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅが大気圧相当値以下の場合に排気遮断弁２２を閉弁し、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きい場合に排気遮断弁２２を開弁してもよい。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御開始時又はフューエルカット制御からの復帰時であるか否かに関わらず、大気圧相当値に基づき排気遮断弁２２を制御する。
【００５２】
この制御方法によっても、ＥＣＵ５０は、先の実施形態で説明した制御方法と同様に、排気圧Ｐｅの過剰な上昇を抑制することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御開始時には排気圧Ｐｅが大気圧相当値以下になった時点で排気遮断弁２２を閉弁し、適切な排気圧Ｐｅの範囲で排気ガスを畜圧する。また、ＥＣＵ５０は、フューエルカット復帰時には排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなった時点で排気遮断弁２２を開弁し、排気圧Ｐｅの過剰な上昇を抑制する。
【００５３】
以上のように、変形例によっても、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００での燃焼を円滑に実行することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 燃料噴射弁
２ 吸気弁
３ 点火プラグ
４ 排気弁
５、６ 電磁駆動機構
７ 気筒
９ ピストン
１０ コンロッド
１１ 吸気通路
１２ 電子スロットル弁
１３ サージタンク
１４ 吸気圧センサ
１５ 排気圧センサ
１６ 排気通路
２０ 第１触媒
２１ 第２触媒
２２ 排気遮断弁
５０ ＥＣＵ
１００ 内燃機関
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を備える車両の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気通路上に、排気ガスの流れを一時的に遮断するための排気遮断弁を備えた内燃機関が存在する。例えば、特許文献１には、過給機付き筒内噴射エンジンにおいて、排気通路上に排気遮断弁を設けて排気圧力を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フューエルカット中は、吸気系はスロットル弁を閉弁しても漏れにより大気圧となっている。従って、フューエルカットからの復帰時には、ＥＧＲ通路から適量の排気ガスを循環させることができず、エンジントルクが過剰に大きくなる虞がある。また、加圧装置による加圧その他の方法により排気ガスを筒内へ供給した場合であっても、点火プラグ付近に排気ガスが滞留した場合には失火する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、失火を抑制し、安定した燃焼を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、少なくとも１の気筒と、前記気筒に設けられた吸気弁と、前記気筒に設けられた排気弁と、前記吸気弁の近傍に設けられた点火プラグと、前記気筒から排出された排気ガスを溜める排気ガス畜圧手段と、燃料供給の停止時に前記吸気弁及び前記排気弁を閉弁した状態から前記燃料供給の復帰をする場合、前記吸気弁を開弁して燃料を含む新気を前記気筒内に供給する前に、前記排気弁を開弁して前記排気ガスを前記気筒内に供給する吸排気弁制御手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、車両に搭載され、気筒と、吸気弁と、排気弁と、点火プラグと、排気ガス畜圧手段と、吸排気弁制御手段と、を備える。点火プラグは、吸気弁の近傍に設けられる。ここで、点火プラグが吸気弁と近傍であるとは、例えば点火プラグ及び吸気弁が共に気筒の頭部に設けられる場合が該当する。排気ガス畜圧手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、気筒から排出された排気ガスを溜める。吸排気弁制御手段は、例えばＥＣＵであり、燃料供給の停止時に吸気弁及び排気弁を閉弁した状態から燃料供給の復帰をする場合、吸気弁を開弁して燃料を含む新気を気筒内に供給する前に、排気弁を開弁して排気ガスを気筒内に供給する。「燃料供給の復帰」とは、気筒内への燃料供給を再開することを指す。このように、吸排気弁制御手段は、燃料供給の停止時に吸気弁及び排気弁を閉弁する。そして、吸排気弁制御手段は、燃料供給の復帰をする場合、吸気弁の開弁前に排気弁を開弁することで、成層燃焼を実現する。即ち、吸排気弁制御手段は、まず排気弁を開弁することで、気筒内に排気ガスを供給する。また、吸排気弁制御手段は、その後に吸気弁を開弁することで、排気ガスが気筒内に供給された後に新気を気筒内に供給し、点火プラグ付近に新気を集まりやすくする。これにより、内燃機関の制御装置は、希薄燃焼を実現すると共に、失火を抑制することができる。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記排気ガス畜圧手段は、前記排気ガスの排気圧を大気圧相当値に保持する。ここで、「大気圧相当値」とは、大気圧又は大気圧から所定差以内に属する値を指す。上述の所定差は、例えば燃料供給の復帰時に失火が発生するおそれがない差を指す。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、排気弁の開弁時に過剰に排気ガスを気筒内へ供給するのを防ぎ、失火を抑制することができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記気筒と連通する排気通路と、前記排気通路上に設けられた遮断弁と、をさらに備え、前記排気ガス畜圧手段は、前記排気圧が大気圧相当値以下の場合、前記遮断弁を閉弁し、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きい場合、前記遮断弁を開弁する。このようにすることで、排気ガス畜圧手段は、排気ガスの排気圧を大気圧相当値に保持することができ、失火を抑制することができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記排気ガス畜圧手段は、前記燃料供給の停止後、前記排気圧が大気圧相当値以下になった場合、前記遮断弁を閉弁し、前記復帰後、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きくなった場合、前記遮断弁を開弁する。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、燃料供給の復帰時での過剰な排気ガスの気筒内への供給を防ぐと共に、燃料供給の復帰後の過剰な排気圧上昇を防ぐ。従って、内燃機関の制御装置は、燃焼を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の概略構成の一例を示す。
【図２】実施形態に係るタイムチャートの一例を示す。
【図３】実施形態における処理手順を示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［内燃機関の概略構成］
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関（エンジン）の概略構成図を示す。図中の実線矢印はガスの流れの一例を示している。
【００１４】
内燃機関１００は、主に、燃料噴射弁１と、吸気弁２と、点火プラグ３と、排気弁４と、電磁駆動機構（所謂、電磁カム）５、６と、気筒７と、燃焼室８と、ピストン９と、コンロッド１０と、吸気通路１１と、電子スロットル弁１２と、サージタンク１３と、吸気圧センサ１４と、排気圧センサ１５と、排気通路１６と、第１触媒２０と、第２触媒２１と、排気遮断弁２２と、ＥＣＵ５０と、を有する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒７のみを示しているが、実際には内燃機関１００は複数の気筒７を有するものとする。
【００１５】
吸気通路１１には外部から導入された吸気（空気）が通過し、電子スロットル弁１２は吸気通路１１を通過する吸気の流量を調整する。電子スロットル弁１２は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１２によって開度（以後、「スロットル開度」と呼ぶ。）が制御される。サージタンク１３は、吸気通路１１上に設けられ、空気（吸気）を貯蔵するとともに、吸気ポートを介して各気筒の燃焼室８に吸気を分配する。また、サージタンク１３内には、吸気圧センサ１４が設けられている。吸気圧センサ１４は、内燃機関１００の吸気圧（以後、「吸気圧Ｐｉ」と呼ぶ。）を検出するセンサであり、ＥＣＵ５０にその検出信号Ｓ１４を供給する。また、燃焼室８には、燃料噴射弁（インジェクタ）１によって噴射された燃料が供給される。
【００１６】
更に、燃焼室８には、吸気弁２と排気弁４とが設けられている。吸気弁２は、開閉することによって、吸気通路１１と燃焼室８との連通／遮断を制御する。排気弁４は、開閉することによって、排気通路１６と燃焼室８との連通／遮断を制御する。吸気弁２及び排気弁４は、それぞれ電磁駆動機構５、６によって開弁時期や閉弁時期やリフト量などが制御される。この場合、電磁駆動機構５、６は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ５、Ｓ６によって制御される。
【００１７】
燃焼室８では、吸気行程において上記のように供給された吸気と燃料との混合気（以後、「新気」とも呼ぶ。）が、圧縮行程を経た後、点火プラグ３によって点火されることにより爆発行程で燃焼される。この場合、燃焼によってピストン９が往復運動し、当該往復運動がコンロッド１０を介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室８での燃焼により発生した排気ガスは、排気行程において排気通路１６へ排出される。
【００１８】
また、排気通路１６上には、燃焼室８から近い順に、排気圧センサ１５と、第１触媒２０と、第２触媒２１と、排気遮断弁２２と、がそれぞれ設けられている。排気圧センサ１５は、内燃機関１００の排気圧（以後、「排気圧Ｐｅ」と呼ぶ。）を検出するセンサである。排気圧センサ１５は、検出信号Ｓ１５をＥＣＵ５０に供給する。第１触媒２０は、燃焼室８の直下に配置されたスタート触媒であり、例えば、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を低温域から酸化可能な酸化触媒である。第２触媒２１は、例えば三元触媒であり、ＣＯ、ＨＣ及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を二酸化酸素等に変換する。排気遮断弁２２は、ＥＣＵ５０からの制御信号Ｓ２２に基づき、第２触媒２１下流の排気通路１６の開閉を行う弁である。例えば、排気遮断弁２２は、スロットル弁１２及び吸気弁２が全閉した場合に形成される吸気系の閉空間の容積（以後、「吸気系容積」と呼ぶ。）と、排気弁４及び排気遮断弁２２が全閉した場合に形成される排気系の閉空間の容積（以後、「排気系容積」と呼ぶ。）とが同一になる位置に配置される。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、後述する吸気弁２及び排気弁４の制御を実行し、フューエルカット制御からの復帰時でのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）率を最大５０％まで増やすことが可能となる。その他、排気遮断弁２２は、制御するＥＧＲ率の上限に基づき、排気系容積が適切な容量になる位置に配置される。
【００１９】
アクセル開度センサ２３は、ドライバによる図示しないアクセルペダルの操作に対応するアクセル開度を検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ２３は、検出したアクセル開度に相当する検出信号Ｓ２３をＥＣＵ５０に供給する。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備え、内燃機関１００の各構成要素に対して種々の制御を行う。例えば、ＥＣＵ５０は、上記のようにして供給された検出信号に基づいて、燃料噴射弁１、吸気弁２、排気弁４、及び排気遮断弁２２等に対する制御を行う。そして、ＥＣＵ５０は、本発明における吸排気弁制御手段及び排気ガス畜圧手段として機能する。
【００２１】
なお、図１の構成は、一例であり、本発明が適用可能な構成は、必ずしもこれに限定されない。例えば、内燃機関１００は、吸気ポートに燃料噴射弁１が設置されたポート噴射であったが、これに代えて、燃焼室８に直接燃料を噴射する筒内噴射であってもよい。
【００２２】
以後では、「フューエルカット制御」とは、気筒７への燃料噴射を停止する制御を指す。また、「フューエルカット制御からの復帰」とは、気筒７への燃料噴射を再開することを指す。
【００２３】
［制御方法］
次に、ＥＣＵ５０が実行する吸気弁２、排気弁４、及び排気遮断弁２２の制御について具体的に説明する。以後では、まず、吸気弁２及び排気弁４の制御について説明した後、排気遮断弁２２の制御について説明する。なお、これらの制御は、組み合わせて適用することができる。
【００２４】
（吸気弁及び排気弁の制御）
１．フューエルカット制御からの復帰時の制御
ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰時の最初の吸気行程において、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を開弁して排気ガスを燃焼室８内に吸入する。これにより、ＥＣＵ５０は、点火プラグ３の周辺に新気を集めると共にそれ以外の空間には排気ガスを配置させ、失火の可能性を低減させる。
【００２５】
これについて具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、まず、搭載車両の減速中に所定条件が成立した場合、フューエルカット制御を実行する。上記の所定条件は、例えば、アクセルがオフになった際に車速が所定値よりも高い場合と設定される。また、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御時には、吸気弁２と排気弁４の両方を全閉密着し、吸気及び排気を停止させる。
【００２６】
そして、ＥＣＵ５０は、所定条件が成立した場合、フューエルカット制御から復帰する。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、気筒７への燃料噴射を再開する。上記の所定条件は、例えば、フューエルカット制御中に車速が上述の所定値以下になった場合と設定される。
【００２７】
また、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰する場合、各気筒７について、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を開弁する。このように、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰する場合に、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を開弁することで、成層燃焼を実現することができる。即ち、ＥＣＵ５０は、排気弁４を開弁し、その後に排気弁４を閉弁するとともに吸気弁２を開弁することで、最初に燃焼室８に供給された排気ガスを燃焼室８の下部付近、即ち点火プラグ３から離れた位置に滞留させると共に、新気を燃焼室８の上部付近、即ち点火プラグ３の周辺に集める。これにより、ＥＣＵ５０は、燃焼室８内のガスを点火しやすくすると共に燃焼（火炎）伝播しやすくする。従って、ＥＣＵ５０は、希薄燃焼を実現しつつ、失火を抑制することができる。
【００２８】
次に、上述の制御を実行する際の、排気弁４及び吸気弁２の開弁期間について説明する。ＥＣＵ５０は、上述の制御実行時の排気弁４及び吸気弁２の開弁期間を、最適なＥＧＲ率になるように調整する。具体的には、上述の制御実行時の排気弁４の開弁期間の時間幅（以後、「第１時間幅」と呼ぶ。）は、燃焼室８に還流させる排気ガス量（以後、「ＥＧＲ量」とも呼ぶ。）を考慮して定められる。即ち、ＥＣＵ５０は、排気弁４の開弁期間とＥＧＲ量とが正の相関関係を有することに基づき、フューエルカット制御からの復帰時のＥＧＲ量が所定の目標値になるように第１時間幅を設定する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅと第１時間幅とを乗じて得た値がＥＧＲ量になるという前提に基づき、ＥＧＲ量の目標値を排気圧Ｐｅで除算した値を第１時間幅に設定する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰時のＥＧＲ量が所定の目標値になるように、第１時間幅を設定することができる。
【００２９】
同様に、吸気弁２が開弁する時間幅（以後、「第２時間幅」と呼ぶ。）は、エンジントルクの要求値に基づき必要な新気のガス量（新気ガス量）、即ち新気ガス量の所定の目標値を考慮して定められる。即ち、ＥＣＵ５０は、吸気弁２の開弁期間と吸入される新気ガス量とが正の相関関係を有することに基づき、必要な新気ガス量が燃焼室８内に供給されるように第２時間幅を設定する。例えば、ＥＣＵ５０は、吸気圧Ｐｉと第２時間幅とを乗じて得た値が新気ガス量になるという前提に基づき、新気ガス量の目標値を吸気圧Ｐｉで除算した値を、第２時間幅に設定する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰時の新気ガス量が所定の目標値になるように、第２時間幅を設定することができる。
【００３０】
以上のように、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御の復帰時に、吸気弁２及び排気弁４を制御することで、フューエルカット制御からの復帰時のＥＧＲ率を適切に調整すると共に成層燃焼を実現することができる。
【００３１】
２．フューエルカット制御の開始時での制御
ここで、ＥＣＵ５０がフューエルカット制御の開始時に吸気弁２及び排気弁４を全閉に固定する（以後、単に「ロックする」とも呼ぶ。）タイミングについて説明する。ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始する際、各気筒７について、排気行程が終了した時点で、それぞれ吸気弁２及び排気弁４をロックする。言い換えると、ＥＣＵ５０は、燃料噴射が気筒７ごとに同時噴射される場合又は独立噴射される場合に関わらず、燃焼室８内の燃料を燃焼させ、排気弁４を開弁してその排気ガスを排気通路１６に排出させた後、気筒７ごとに吸気弁２及び排気弁４をロックする。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御中に、新気が燃焼室８に未燃焼のまま滞留するのを防ぐ。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御の復帰時の燃焼を安定化させることができる。
【００３２】
（排気遮断弁の制御）
次に、フューエルカット制御開始時及びその復帰時での排気遮断弁２２の制御について説明する。
【００３３】
１．フューエルカット制御の開始時での制御
ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始する場合、排気圧Ｐｅが大気圧又はこれに相当する値（以後、「大気圧相当値」と呼ぶ。）になった後、排気遮断弁２２を閉弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰時での失火を抑制する。ここで、大気圧相当値は、大気圧又は大気圧から所定差の範囲にある値を指す。上述の所定差は、フューエルカット制御から復帰時の失火を抑制可能な差に相当する。
【００３４】
具体的には、ＥＣＵ５０は、全気筒でフューエルカット制御かつ吸気弁２及び排気弁４のロックを開始する場合、そのうち最後に燃焼を行う気筒（以後、特に「最終燃焼気筒」と呼ぶ。）の排気行程が終了した後に、排気遮断弁２２を閉弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御時の排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げてから排気遮断弁２２を閉弁することができる。
【００３５】
このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰時に過剰な排気圧Ｐｅになるのを抑制する。即ち、ＥＣＵ５０は、上述した吸気弁２及び排気弁４の制御を実行した場合に、排気圧Ｐｅを大気圧相当値に抑制することで、過剰なＥＧＲ量の供給を防ぎ、失火の発生を防ぐことができる。
【００３６】
２．フューエルカット制御の復帰時での制御
ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰した場合、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなったら排気遮断弁２２を開弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００での燃焼を円滑に行う。
【００３７】
一般的に、フューエルカット制御から復帰した場合、各気筒７内で燃焼が再開される結果、排気圧Ｐｅは上昇する。この場合であっても、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなった場合に排気遮断弁２２を開弁する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰した場合であっても、排気圧Ｐｅの過剰な上昇を抑制することができる。
【００３８】
［タイムチャート］
図２は、搭載車両の減速時でのフューエルカット制御からフューエルカット制御の復帰時に至るまでの内燃機関１００の各要素のタイムチャートの一例を示す。図２は、上から順に、アクセル開度の時間変化を示すグラフＢ１、スロットル開度の時間変化を示すグラフＢ２、気筒７のサイクルを示す図、排気遮断弁２２の状態の時間変化を示すグラフＢ３、吸気圧Ｐｉの時間変化を示すグラフＢ４、フューエルカット制御の有無を示すグラフＢ５、吸気弁２の状態の時間変化を示すグラフＢ６、排気弁４の状態の時間変化を示すグラフＢ７、排気圧Ｐｅの時間変化を示すグラフＢ８を示している。なお、気筒７のサイクルを示す図において、「吸」は、吸気行程を示し、「圧」は、圧縮行程を示し、「爆」は、爆発行程を示し、「排」は、排気行程を示す。また、タイムチャート中の気筒７は、最終燃焼気筒であるものとする。
【００３９】
まず、タイムチャート開始後の時刻「ｔ１」で、運転者がアクセルをオフにすることに起因して、アクセル開度及びスロットル開度が全閉状態になる（グラフＢ１、Ｂ２参照）。その後、ＥＣＵ５０は、全気筒について順次、吸気行程が終了した後に燃料噴射を停止する。図２では、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の吸気行程が終了した時刻「ｔ２」で、フューエルカット制御をオンにしている（グラフＢ５参照）。なお、スロットル開度が全閉状態になった後、吸気圧Ｐｉは、漏れのため徐々に大気圧付近に至る（グラフＢ４参照）
また、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の排気行程が終了した時刻「ｔ３」で、排気遮断弁２２を閉弁する（グラフＢ３参照）。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げた上で、排気ガスを排気通路１６内に畜圧する。
【００４０】
さらに、ＥＣＵ５０は、時刻ｔ３からフューエルカット制御の復帰時である時刻「ｔ４」まで、全ての気筒の吸気弁２及び排気弁４を閉弁にした状態でロックする（グラフＢ６、Ｂ７参照）。即ち、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の排気行程が終了し、排気ガスが燃焼室８から排気通路１６に排出された時点で吸気弁２及び排気弁４をロックする。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御中、気筒７内に未燃焼のガスを残留させるのを抑制し、フューエルカット制御からの復帰時に安定した燃焼を実現させる。
【００４１】
次に、時刻ｔ４において、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰し、気筒７の吸気弁２及び排気弁４のロックを解除する（グラフＢ５、Ｂ６、Ｂ７参照）。このとき、ＥＣＵ５０は、各気筒７のフューエルカット制御から復帰後の最初の吸気行程で、吸気弁２を開弁する前に排気弁４を第１時間幅だけ開弁する（グラフＢ７参照）。これにより、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の燃焼室８内に適量の排気ガスを供給する。そして、ＥＣＵ５０は、排気弁４の閉弁後の時刻「ｔ５」から、吸気弁２を第２時間幅だけ開弁する（グラフＢ６参照）。これにより、ＥＣＵ５０は、燃焼室８内に適量の新気を供給すると共に、排気ガスを燃焼室８の下部付近、新気を点火プラグ３付近である燃焼室８の上部付近におよそ配置し、成層燃焼を行うことができる。
【００４２】
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰後、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなった時刻「ｔ６」において、排気遮断弁２２を開弁する（グラフＢ３参照）。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰後に、排気圧Ｐｅが過剰に上昇するのを抑制することができる。
【００４３】
（処理フロー）
図３は、本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、ＥＣＵ５０により所定の周期に従い繰り返し実行される。
【００４４】
まず、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始するか否か判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始するための所定条件が満たされるか否か判定する。
【００４５】
そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始する場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、各気筒７で、排気行程終了後に吸気弁２及び排気弁４のロックを行う（ステップＳ１０２）。これにより、ＥＣＵ５０は、各気筒７内に未燃焼の燃料を残留させるのを抑制し、フューエルカット制御からの復帰時に安定した燃焼を実現する。一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御を開始しない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、引き続きフューエルカット制御を開始するか否か判定する。
【００４６】
次に、ＥＣＵ５０は、最終燃焼気筒の排気行程が終了したか否か判定する（ステップＳ１０３）。そして、最終燃焼気筒の排気行程が終了した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、排気遮断弁２２を閉弁させる（ステップＳ１０４）。即ち、ＥＣＵ５０は、全ての気筒７について排気行程が終了した時点で排気遮断弁２２を閉弁させることで、排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げる。これにより、フューエルカット制御から復帰時に過剰な排気圧Ｐｅであることに起因した失火を抑制することができる。一方、最終燃焼気筒の排気行程が終了していない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、引き続き、各気筒７で、排気行程終了後に吸気弁２及び排気弁４のロックを行う。
【００４７】
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御からの復帰要求を検知する（ステップＳ１０５）。即ち、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰するための所定条件が満たされたことを検知する。
【００４８】
そして、ＥＣＵ５０は、排気弁４、吸気弁２を順に所定時間開弁する（ステップＳ１０６）。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御から復帰時に、排気弁４を第１時間幅だけ開弁すると共に、排気弁４の開弁後に吸気弁２を第２時間幅だけ開弁する。これにより、ＥＣＵ５０は、点火プラグ３付近に新気を集めて成層燃焼を実現すると共に、適切なＥＧＲ量を燃焼室８内に供給する。従って、ＥＣＵ５０は、希薄燃焼を実現しつつ、失火を抑制することができる。
【００４９】
次に、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きいか否か判定する（ステップＳ１０７）。そして、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きい場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、排気遮断弁２２を開弁する（ステップＳ１０８）。これにより、ＥＣＵ５０は、過剰な排気圧Ｐｅの上昇を抑制し、内燃機関１００の燃焼を円滑化する。一方、排気圧Ｐｅが大気圧相当値以下の場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、引き続き排気遮断弁２２を閉弁状態に保つ。
【００５０】
［変形例］
上述の排気遮断弁２２の制御では、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御開始時では、最終燃焼気筒の排気行程終了後に排気遮断弁２２を閉弁して排気圧Ｐｅを大気圧相当値まで下げると共に、フューエルカット制御からの復帰時では、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくになった場合に排気遮断弁２２を閉弁した。しかし、本発明が適用可能な方法は、これに限定されない。
【００５１】
これに代えて、またはこれに加えて、ＥＣＵ５０は、排気圧Ｐｅが大気圧相当値以下の場合に排気遮断弁２２を閉弁し、排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きい場合に排気遮断弁２２を開弁してもよい。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御開始時又はフューエルカット制御からの復帰時であるか否かに関わらず、大気圧相当値に基づき排気遮断弁２２を制御する。
【００５２】
この制御方法によっても、ＥＣＵ５０は、先の実施形態で説明した制御方法と同様に、排気圧Ｐｅの過剰な上昇を抑制することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット制御開始時には排気圧Ｐｅが大気圧相当値以下になった時点で排気遮断弁２２を閉弁し、適切な排気圧Ｐｅの範囲で排気ガスを畜圧する。また、ＥＣＵ５０は、フューエルカット復帰時には排気圧Ｐｅが大気圧相当値より大きくなった時点で排気遮断弁２２を開弁し、排気圧Ｐｅの過剰な上昇を抑制する。
【００５３】
以上のように、変形例によっても、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００での燃焼を円滑に実行することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 燃料噴射弁
２ 吸気弁
３ 点火プラグ
４ 排気弁
５、６ 電磁駆動機構
７ 気筒
９ ピストン
１０ コンロッド
１１ 吸気通路
１２ 電子スロットル弁
１３ サージタンク
１４ 吸気圧センサ
１５ 排気圧センサ
１６ 排気通路
２０ 第１触媒
２１ 第２触媒
２２ 排気遮断弁
５０ ＥＣＵ
１００ 内燃機関
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１の気筒と、
前記気筒に設けられた吸気弁と、
前記気筒に設けられた排気弁と、
前記吸気弁の近傍に設けられた点火プラグと、
前記気筒から排出された排気ガスを溜める排気ガス畜圧手段と、
燃料供給の停止時に前記吸気弁及び前記排気弁を閉弁した状態から前記燃料供給の復帰をする場合、前記吸気弁を開弁して燃料を含む新気を前記気筒内に供給する前に、前記排気弁を開弁して前記排気ガスを前記気筒内に供給する吸排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気ガス畜圧手段は、前記排気ガスの排気圧を大気圧相当値に保持する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記気筒と連通する排気通路と、
前記排気通路上に設けられた遮断弁と、をさらに備え、
前記排気ガス畜圧手段は、前記排気圧が大気圧相当値以下の場合、前記遮断弁を閉弁し、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きい場合、前記遮断弁を開弁する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気ガス畜圧手段は、前記燃料供給の停止後、前記排気圧が大気圧相当値以下になった場合、前記遮断弁を閉弁し、前記復帰後、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きくなった場合、前記遮断弁を開弁する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
少なくとも１の気筒と、
前記気筒に設けられた吸気弁と、
前記気筒に設けられた排気弁と、
前記吸気弁の近傍に設けられた点火プラグと、
前記気筒から排出された排気ガスを溜める排気ガス畜圧手段と、
燃料供給の停止時に前記吸気弁及び前記排気弁を閉弁した状態から前記燃料供給の復帰をする場合、前記吸気弁を開弁して燃料を含む新気を前記気筒内に供給する前に、前記排気弁を開弁して前記排気ガスを前記気筒内に供給する吸排気弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気ガス畜圧手段は、前記排気ガスの排気圧を大気圧相当値に保持する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記気筒と連通する排気通路と、
前記排気通路上に設けられた遮断弁と、をさらに備え、
前記排気ガス畜圧手段は、前記排気圧が大気圧相当値以下の場合、前記遮断弁を閉弁し、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きい場合、前記遮断弁を開弁する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気ガス畜圧手段は、前記燃料供給の停止後、前記排気圧が大気圧相当値以下になった場合、前記遮断弁を閉弁し、前記復帰後、前記排気圧が前記大気圧相当値より大きくなった場合、前記遮断弁を開弁する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１４４７０２（Ｐ２０１１−１４４７０２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０２７（Ｐ２０１０−４０２７）
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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