排気還流装置およびこの排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法
【課題】従来の排気還流装置は、一時的に停止状態にある内燃機関の再始動時に所望量の排気を吸気通路へと還流させることができない。
【解決手段】一端が吸気通路２６ａに連通すると共に他端が排気通路３５ａに連通するＥＧＲ通路３９ａと、ＥＧＲ通路の一端側に配されるＥＧＲ制御弁４０と、ＥＧＲ通路の他端側に配されてこれを開閉する開閉弁４１と、エンジン１０の運転状態に応じて排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部とを具えた本発明による内燃機関の排気還流装置３６は、ＥＧＲ制御弁および開閉弁を閉止することにより、これらの間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、これにより取得された排気の情報に基づき、設定された排気の還流量が達成されるようにＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、設定された開度となるようにＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部とを具える。
【解決手段】一端が吸気通路２６ａに連通すると共に他端が排気通路３５ａに連通するＥＧＲ通路３９ａと、ＥＧＲ通路の一端側に配されるＥＧＲ制御弁４０と、ＥＧＲ通路の他端側に配されてこれを開閉する開閉弁４１と、エンジン１０の運転状態に応じて排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部とを具えた本発明による内燃機関の排気還流装置３６は、ＥＧＲ制御弁および開閉弁を閉止することにより、これらの間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、これにより取得された排気の情報に基づき、設定された排気の還流量が達成されるようにＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、設定された開度となるようにＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部とを具える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気の一部を吸気に加えることによってエミッション、つまり窒素酸化物の発生量を抑制できるようにした排気還流装置およびこの排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路内を流れる排気ガスの一部を吸気通路から燃焼室内に戻し、燃焼室内における混合気の燃焼温度を低下させることにより、排気ガス中に占める窒素酸化物の割合を低減させるようにしたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気還流）装置が知られている。このＥＧＲ装置においては、両端が吸気通路と排気通路とに連通するＥＧＲ通路の途中にこのＥＧＲ通路を開閉し得るＥＧＲ制御弁を介装し、所定の運転領域にて排気ガスを吸気通路側へ還流させている。
【０００３】
近年、排気の浄化に対する社会的要求が著しく高まっており、このような観点から車両が停止中の場合には内燃機関の作動を停止させ、燃料の無駄な消費を抑制すると同時に二酸化炭素の無駄な排出を防止する、いわゆるアイドルストップ制御も推進されている。しかしながら、このようなアイドルストップ制御における内燃機関の再始動時には、ＥＧＲ通路には有効となる排気が介在していないため、特に始動の最初に燃料と共に燃焼室に供給される吸気に対し、排気を含ませることが困難である。
【０００４】
このような問題を改善し得る技術が特許文献１にて提案されている。すなわち、アイドルストップ制御において、内燃機関の停止時にＥＧＲ通路にＥＧＲガスを一時的に貯留しておき、内燃機関の再始動時、特に最初に供給される燃料が燃焼する初爆気筒に対し、ＥＧＲガスを吸気に加えて供給できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６２９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１において、ＥＧＲ通路に一時的に貯留されるＥＧＲガスは、内燃機関の停止直前の排気通路を流れていた排気の一部であるが、どの程度の量および圧力のＥＧＲガスがＥＧＲ通路に閉じ込められていのるかを認識することができない。このため、内燃機関の再始動時に還流すべきＥＧＲの量に対してＥＧＲ制御弁の開度をどの程度設定すればよいのかが不明となっている。結果として、再始動時における特に初爆以降の燃焼気筒において、狙い通りの正確なＥＧＲ制御を行うことが本質的にできない不具合がある。
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関を一時的に停止してからこれを再始動させる際に、初爆気筒に対しても正確なＥＧＲ制御を行い得る排気還流装置およびこの排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態は、一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁と、内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部とを具えた内燃機関の排気還流装置であって、前記ＥＧＲ制御弁および前記開閉弁を閉止することによってこれらの間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量が達成されるように、 前記取得手段により取得される排気の情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、前記ＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、内燃機関に対する停止要求があった場合、まずＥＧＲ制御弁によってＥＧＲ通路を閉止する。次いで開閉弁を閉止し、吸気通路側の圧力と排気通路側の圧力との差圧に応じた排気をＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた後、内燃機関を停止する。取得手段は、ＥＧＲ制御弁および開閉弁を閉止することによってこれらの間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する。この状態で内燃機関に対する始動要求があった場合、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲ通路から吸気通路への排気の還流量がＥＧＲ量設定部にて設定される。また、これに対応するＥＧＲ制御弁の開度が取得手段により取得される排気の情報に基づいてＥＧＲ弁開度設定部にて設定される。そして、このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、ＥＧＲ弁駆動部がＥＧＲ制御弁を駆動し、ＥＧＲ通路に閉じ込められていた排気が吸気通路に還流され、ここを流れる吸気と混合される。開閉弁はＥＧＲ制御弁の開弁後、一時的に貯留されていた排気の消費、つまり吸気通路への流出に伴って開弁状態へと切り替えられ、内燃機関に対する停止要求のあった以前の状態に戻る。
【００１０】
本発明の第１の形態による内燃機関の排気還流装置において、取得手段によって取得される排気の情報がＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報であってよい。この場合、ＥＧＲ通路の一端に連通する吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具え、ＥＧＲ弁開度設定部がＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量と、吸気圧センサーにより検出される吸気圧と、取得手段により取得される排気の圧力に関する情報とに基づいてＥＧＲ制御弁の開度を設定するものであってよい。
【００１１】
ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えることができる。
【００１２】
本発明の第２の形態は、一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流するためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁とを有する排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法であって、前記内燃機関の停止要求に従って前記ＥＧＲ制御弁を閉止した後、前記開閉弁を閉止して前記内燃機関から排出される排気の一部を前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた状態にて前記内燃機関を停止させるステップと、前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報を取得するステップと、内燃機関の停止要求後に内燃機関の始動要求があった場合、内燃機関をモータリングさせるステップと、内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するステップと、設定された排気の還流量が達成されるように、取得した排気に関する情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報に基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、設定された開度に前記ＥＧＲ制御弁を開いて前記ＥＧＲ通路に一時的に貯留された排気を前記吸気通路に還流させてモータリング中の内燃機関に供給するステップと、排気を含む吸気が導かれるモータリング中の内燃機関の燃焼室に燃料を供給して内燃機関を始動させるステップと、内燃機関が始動した後に内燃機関のモータリングを終了すると共に前記開閉弁を開放状態に切り換えるステップとを具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法にある。
【００１３】
本発明の第２の形態による内燃機関の運転制御方法において、内燃機関を停止させるステップが、内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させるステップと、排気の圧力を上昇させた後にＥＧＲ制御弁を閉止するステップとを含むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の排気還流装置によると、ＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込めた排気に関する情報を取得する取得手段を具えているので、設定された排気の還流量が達成されるようにＥＧＲ制御弁の開度を正確に設定することができる。
【００１５】
取得手段によって取得される排気の情報がＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報の場合、ＥＧＲ制御弁の開度を容易に設定することができる。特に、ＥＧＲ通路の一端に連通する吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具えた場合、これによって検出される吸気圧に応じてＥＧＲ制御弁の開度をより正確に設定することができる。
【００１６】
ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えた場合、ＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路により多量の排気を高圧で一時的に閉じ込めることができる。
【００１７】
本発明の内燃機関の運転制御方法によると、ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報に基づいてＥＧＲ制御弁の開度を設定するようにしたので、内燃機関を再始動させる際に初爆気筒から正確なＥＧＲ制御を行うことができる。
【００１８】
内燃機関を停止させるステップが内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させた後にＥＧＲ制御弁を閉止するステップを含む場合、より高圧の排気をＥＧＲ通路に閉じ込めておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における制御ブロック図である。
【図３】大気圧に対するＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力比と、ＥＧＲ通路からの排気の漏洩率との関係を表すマップである。
【図４】時間と外気温とＥＧＲ通路からの放熱量との関係を表すマップである。
【図５】エンジン回転速度と燃料噴射量とＥＧＲ量との関係を表すマップである。
【図６】吸気圧に対するＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力比と、ＥＧＲ量と、ＥＧＲ制御弁の開度との関係を表すマップである。
【図７】図１に示した実施形態における排気還流装置の制御の流れを模式的に示すフローチャートである。
【図８】図７に示した実施形態におけるＥＧＲガス状態量取得のサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の適用対象となるものに要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００２１】
本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。すなわち、本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の多気筒内燃機関である。しかしながら、単気筒の内燃機関であっても本発明を適用し得ることは言うまでもない。
【００２２】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１３および排気ポート１４が形成されたシリンダーヘッド１５には、可変動弁機構１６（図２参照）と、先の燃料噴射弁１１とが組み込まれている。
【００２３】
本実施形態における可変動弁機構１６は、吸気ポート１３を開閉する吸気弁１７および排気ポート１４を開閉する排気弁１８を含み、エンジン１０の運転状態に応じて吸気弁１７および排気弁１８の開閉タイミングを変更し得るものである。この可変動弁機構１６は、エンジン１０の運転中に油圧やアクチュエーターなどを用いて吸排気弁１７，１８の開閉時期を変更し得るものであればよく、周知のものを採用することが可能である。本発明の排気昇圧手段として利用することも可能な可変動弁機構１６は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１９の吸排気弁開閉時期変更部２０にてその開閉時期を早めたり、逆に遅めたりすることができるようになっている。この吸排気弁開閉時期変更部２０は、ＥＣＵ１９の運転状態判定部２１にて判定される車両の運転状態に基づき、吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定される吸排気弁１７，１８の開閉時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。なお、このような可変動弁機構１６に代えて吸気弁１７および排気弁１８の開閉タイミングが固定された動弁機構を採用することも可能である。
【００２４】
燃料噴射弁１１は、これら吸気弁１７および排気弁１８に挟まれるように燃焼室１２の上端中央に臨んで配されている。本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料である軽油を圧縮行程の終了直前、つまりピストン２３の圧縮上死点直前にのみ燃焼室１２内に直接噴射する直噴単噴射型式のものである。しかしながら、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程の途中においてにも噴射する多噴射型式のものや、吸気ポート１３内に噴射するポート噴射形式のものなどを採用することも可能である。
【００２５】
燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル２４の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ１９により制御される。アクセルペダル２４の踏み込み量は、アクセル開度センサー２５により検出され、その検出情報がＥＣＵ１９に出力される。
【００２６】
吸気ポート１３に連通するようにシリンダーヘッド１５に連結されて吸気ポート１３と共に吸気通路２６ａを画成する吸気管２６の途中には、吸気通路２６ａの開度を調整するためのスロットル弁２７が組み込まれている。このスロットル弁２７の開度は、アクセルペダル２４の踏み込み量などを含む車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１９によりスロットルアクチュエーター２８を介して制御される。
【００２７】
ピストン２３が往復動するシリンダーブロック２９には、水温センサー３０と、クランク角センサー３１とが取り付けられている。水温センサー３０は、燃焼室１２を囲むようにシリンダーブロック２９に形成された水ジャケット３２内を流れる冷却水の温度を検出してこれをＥＣＵ１９に出力する。クランク角センサー３１は、連接棒３３を介してピストン２３が連結されるクランク軸３４の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１９に出力する。ＥＣＵ１９は、水温センサー３０からの情報に基づいて暖機運転の必要性の有無などを把握する一方、クランク角センサー３１からの情報に基づいてクランク軸３４の回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。
【００２８】
エンジン１０には、排気通路３５ａ内を流れる排気の一部を吸気通路２６ａに導くＥＧＲ装置３６と、排気タービン式過給機３７と、排気浄化装置３８とが組み込まれている。
【００２９】
排気中の窒素酸化物の低減や燃費の向上を企図したＥＧＲ装置３６は、ＥＧＲ通路３９ａを画成するＥＧＲ管３９と、このＥＧＲ管３９に相隔てて設けられるＥＧＲ制御弁４０および開閉弁４１と、熱交換器４２とを具えている。ＥＧＲ管３９は、排気ポート１４と共に排気通路３５ａを画成する排気管３５に一端が連通すると共に他端が上述したスロットル弁２７とこのスロットル弁２７よりも下流側に配されたサージタンク４３との間の吸気管２６内に連通している。吸気管２６とＥＧＲ管３９との接続部分に近接してＥＧＲ管３９の一端側に配され、ＥＣＵ１９によりその作動が制御されるＥＧＲ制御弁４０は、車両の運転状態に基づき、ＥＧＲ通路３９ａから吸気通路２６ａへと還流される排気の流量を制御する。排気管３５とＥＧＲ管３９との接続部分側に配される開閉弁４１は、ＥＧＲ通路３９ａを単純に開閉するためのものであり、ＥＣＵ１９によってその開閉動作が制御される。本実施形態では、閉止したＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１とで仕切られるＥＧＲ通路３９ａの容積がエンジン１０の排気量とほぼ同じになるように、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間隔およびこれらの間のＥＧＲ通路３９ａの内径が適切に設定されている。ＥＧＲ通路３９ａに流入する排気の温度を低減させるための熱交換器４２は、ＥＧＲ管３９の他端側、つまり排気管３５およびＥＧＲ管３９の接続部分と開閉弁４１との間に位置するＥＧＲ管３９の途中に配されている。この熱交換器４２には、シリンダーブロック２９に形成された水ジャケット３２を流れる冷却水が導かれ、高温の排気を効率よく冷却することによって、ＥＧＲ通路３９ａに導かれるＥＧＲガスの充填効率を高める。
【００３０】
排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）３３は、排気通路３５ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１２への過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。この過給機３７は、コンプレッサー３７ａとこのコンプレッサー３７ａと一体に回転するタービン３７ｂとで主要部が構成された可変ノズルベーン式ターボ過給機である。コンプレッサー３７ａは、スロットル弁２７よりも上流側に位置する吸気管２６の途中に組み込まれている。タービン３７ｂは、排気ポート１４に連通するようにシリンダーヘッド１５に連結された排気管３５の途中に組み込まれている。本実施形態におけるタービン３７ｂは、車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１９によりベーンアクチュエーター４４（図２参照）を介して開度が制御される図示しない可変ノズルベーン（以下、単に可変ベーンと記述する）を具えている。つまり、ベーンアクチュエーター４４を作動して可変ベーンの開度を変更することにより、排気の運動エネルギーの利用効率を変え、結果として吸気の充填効率を変更することができる。本実施形態では、この過給機３７のタービン３７ｂの可変ベーンおよびベーンアクチュエーター４４を本発明における排気昇圧手段として利用することができる。このような過給機３７としては、エンジン１０の運転中に油圧やアクチュエーターなどを用いて可変ベーンの開度を変更し得るものであればよく、周知のものを採用することが可能である。
【００３１】
なお、高温の排気にさらされるタービン３７ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー３７ａを介して加熱される吸気温を低下させるため、コンプレッサー３７ａとサージタンク４３との間の吸気通路２６ａの途中には、インタークーラー４５が組み込まれている。また、過給器のコンプレッサー３７ａよりも上流側の吸気管２６には、ここの吸気通路２６ａを流れる吸気の流量を検出してこれをＥＣＵ１９に出力するエアーフローメーター４６が設けられている。
【００３２】
燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置３８は、過給機３７のタービン３７ｂよりも下流側の排気通路３５ａを画成する排気管３５の途中に配されている。本実施形態における排気浄化装置３８は、少なくとも酸化触媒コンバーター３８ａを有するが、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)や、ＮＯX触媒などの他の触媒コンバーターを追加することも可能である。
【００３３】
従って、ＥＧＲ通路３９ａを介して吸気通路２６ａ内に還流される排気ガスと共に燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、ピストン２３の圧縮上死点直前にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが排気浄化装置３８を通って排気管３５から大気中に排出される。この場合、吸気中に含まれるＣＯ2によって混合気の燃焼温度が低下するため、混合気の燃焼に伴って生成する窒素酸化物の量が抑制されることとなる。
【００３４】
ここで、車両の運転中にエンジン停止要求があった場合、ＥＧＲ通路３９ａに高圧のＥＧＲガスを一時的に蓄えておき、燃料噴射弁１１からの燃料の供給を停止し、その後、エンジン始動要求があるまでエンジン１０を停止する。エンジン始動要求があった場合、再び燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１２に燃料を供給するが、この時、ＥＧＲ制御弁４０を開弁してＥＧＲ通路３９ａに蓄えられていたＥＧＲガスを吸気通路２６ａの吸気に加える。これにより、エンジン再始動の初爆時からＥＧＲ制御が行われるようにする。なお、本発明における「エンジン停止要求」とは、車両のアイドリング運転状態のように、エンジン１０の運転中にアクセルペダル２４の踏み込み量が０かつ車速が０となった場合を言う。また、本発明における「エンジン始動要求」とは、「エンジン停止要求」によってエンジン１０を停止した状態から、運転者が車両の発進のためにアクセルペダル２４が踏み込まれた場合を言う。
【００３５】
ＥＣＵ１９は、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，可変動弁機構１６，スロットル弁２７，ＥＧＲ制御弁４０，可変ベーン，開閉弁４１などの作動を制御する。このため、上述したセンサー２５，３０，３１およびエアーフローメーター４６の他に、大気圧センサー４７，外気温センサー４８，吸気圧センサー４９，排気圧センサー５０、排気温センサー５１などからの検出情報がＥＣＵ１９に入力される。本実施形態における吸気圧センサー４９は、ＥＧＲ通路３９ａの一端部との接続部分よりも下流側の吸気通路２６ａを流れる吸気の圧力ＰIを検出する。また排気圧センサー５０および排気温センサー５１は、ＥＧＲ通路３９ａの他端部との接続部分よりも上流側の排気通路３５ａを流れる排気の圧力ＰEおよび温度ＴEをそれぞれ検出する。ＥＣＵ１９は、これらの検出情報に基づき、エンジン１０およびこのエンジン１０が搭載される車両の運転状態を把握する。本実施形態におけるＥＣＵ１９は、運転状態判定部２１と、吸排気弁開閉時期変更部２０と、吸排気弁開閉時期設定部２２と、始動モーター駆動部５２と、スロットル開度設定部５３と、スロットル弁駆動部５４と、燃料噴射設定部５５と、燃料噴射弁駆動部５６と、ベーン開度設定部５７と、ベーン駆動部５８と、ＥＧＲガス状態量取得部５９と、ＥＧＲ量設定部６０と、ＥＧＲ弁開度設定部６１と、ＥＧＲ弁駆動部６２と、開閉弁駆動部６３とを具えている。
【００３６】
運転状態判定部２１は、上述したセンサー２５，３０，３１，４７〜５１，エアーフローメーター４６などからの検出情報に基づいて車両およびエンジン１０の運転状態を把握する。つまり、この運転状態判定部２１ではエンジン停止要求やエンジン始動要求の有無なども併せて判定される。
【００３７】
吸排気弁開閉時期設定部２２は、先の運転状態判定部２１による車両およびエンジン１０の運転状態に基づき、あらかじめ設定された最適な吸排気弁１７，１８の開閉時期を設定し、この情報を吸排気弁開閉時期変更部２０に出力する。吸排気弁開閉時期変更部２０は、吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定された吸排気弁１７，１８の開閉時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。
【００３８】
始動モーター駆動部５２は、図示しないイグニッションキースイッチのオン信号や先のエンジン始動要求に基づき、クランク軸３４に図示しない継手を介して接続するエンジン始動モーター６４（図２参照）の作動を制御する。エンジン始動モーター６４は、エンジン１０のモータリングを行う。
【００３９】
スロットル開度設定部５３は、アクセル開度センサー２５によって検出されるアクセルペダル２４の踏み込み量や車両の運転状態に基づき、あらかじめ設定された最適なスロットル開度を設定する。スロットル弁駆動部５４は、スロットルアクチュエーター２８を介してこのスロットル開度設定部５３にて設定された開度にスロットル弁２７を制御する。なお、本実施形態においてエンジン停止要求があった場合、吸気通路２６ａを流れる吸気圧と排気通路３５ａを流れる排気圧との差圧をできるだけ大きくし、より高圧の排気がＥＧＲ通路３９ａに流入するように、スロットル弁２７が閉じられるようになっている。
【００４０】
燃料噴射設定部５５は、アクセル開度センサー２５からの検出信号に基づいてエンジン１０の駆動トルク、つまり燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量とその噴射時期とを設定する。燃料噴射弁駆動部５６は、この燃料噴射設定部５５にて設定された燃料噴射量に対応した燃料が設定された噴射時期に噴射されるように燃料噴射弁１１を駆動する。
【００４１】
エンジン１０を搭載した車両が予め設定されたＥＧＲ運転領域にあることをＥＣＵ１９の運転状態判定部２１が判定した場合、ＥＧＲ量設定部６０は、この時の車両の運転状態に応じて燃焼室１２内に還流すべきＥＧＲ量を設定する。このＥＧＲ量設定部６０には、エンジン回転速度と燃料噴射量とＥＧＲ量との関係をあらかじめ規定した図５に示すようなマップが記憶されており、従ってＥＧＲ量設定部６０には燃料噴射設定部５５にて設定された燃料噴射量に関する情報が入力される。このＥＧＲ量設定部６０にて設定されたＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁開度設定部６１に出力される。
【００４２】
ＥＧＲ弁開度設定部６１には、吸気圧ＰIに対するＥＧＲ通路３９ａの排気圧Ｐeg（通常は排気通路３５ａを流れる排気圧ＰE）の割合、つまりＰeg/ＰIと、ＥＧＲ量と、ＥＧＲ制御弁４０の開度との関係を規定した図６に示すようなマップが記憶されている。ＥＧＲ弁開度設定部６１は、吸気圧ＰIに対するＥＧＲガスの圧力Ｐeg（または排気圧ＰE）の割合と、ＥＧＲ量設定部６０にて設定されたＥＧＲ量とに基づき、ＥＧＲ制御弁４０の開度を設定し、これをＥＧＲ弁駆動部６２に出力する。ＥＧＲ弁駆動部６２は、ＥＧＲ弁開度設定部６１にて設定された開度にＥＧＲ制御弁４０を制御してＥＧＲ量設定部６０にて設定された排気の還流量を達成する。また、それ以外の場合は基本的にＥＧＲ通路３９ａを塞ぐように閉じた状態に保持する。エンジン停止要求があった場合にもＥＧＲ制御弁４０は閉止状態に保持される。
【００４３】
ＥＧＲガス状態量取得部５９は、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気、つまりＥＧＲガスの状態、本実施形態ではＥＧＲガスの圧力Ｐegを取得し、これをＥＧＲ弁開度設定部６１に出力する。より具体的には、開閉弁４１を閉止した時点の排気圧ＰEおよび排気温ＴEを排気圧センサー５０および排気温センサー５１からの情報により取得する。開閉弁４１を閉止してからＥＧＲ制御弁４０を開弁するまでの時間が短い場合、この検出情報をそのまま利用する。しかしながら、ＥＧＲ制御弁４０を開弁するまでの時間が比較的長い場合、ＥＧＲ制御弁４０および開閉弁４１からのＥＧＲガスの漏洩およびＥＧＲ管３９からの放熱により、ＥＧＲガスの圧力Ｐegおよび温度Ｔegが時間の経過と共に低下する。このため、ＥＧＲガス状態取得部５９においては、開閉弁４１を閉止してからの時間をカウントしてＥＧＲ通路３９ａに閉じ込めたＥＧＲガスの圧力Ｐegおよび温度Ｔegの変化を予測して連続的に更新するようにしている。本実施形態におけるＥＧＲガス状態取得部５９は、大気圧Ｐaに対するＥＧＲガスの圧力Ｐegの割合と、ＥＧＲ通路３９ａからのＥＧＲガスの漏洩率との関係を規定した図３に示すようなマップを記憶している。また、開閉弁４１を閉止してからの時間と、ＥＧＲ管３９からの放熱量と、外気温Ｔaとの関係を規定した図４に示すようなマップも記憶している。ＥＧＲガス状態取得部５９は、これらのマップとＥＧＲ管３９の比熱や気体の状態方程式などを利用してＥＧＲガスの圧力Ｐegを更新する。
【００４４】
ベーン開度設定部５７は、エンジン回転速度や車両の運転状態に基づいて過給機３７のタービン３７ｂのベーン開度を設定する。ベーン駆動部５８は、このベーン開度設定部５７にて設定されたベーン開度となるように、ベーンアクチュエーター４４を介して可変ベーンを駆動する。なお、エンジン停止要求があった場合には可変ベーンの開度が最少に絞られ、過給機３７のタービン３７ｂよりも上流側の排気通路３５ａの排気圧が高められ、これにより高圧の排気をＥＧＲ通路３９ａへ導くことができる。
【００４５】
開閉弁駆動部６３は、先のエンジン停止要求やエンジン始動要求に基づき、あらかじめ設定されたプログラムに従って開閉弁４１の開閉を制御する。より具体的には、ＥＧＲ制御弁４０を閉弁してから一定時間後に開閉弁４１を閉止するが、この閉止時期はエンジン１０からの排気流量がＥＧＲ制御弁４０を閉弁してからエンジン１０の排気量に達した時点を想定している。また、エンジン始動要求に基づいてＥＧＲ制御弁４０に対するＥＧＲ制御を開始してから一定時間後に開閉弁４１を全開状態に切り換えるが、この切り換え時期も全気筒での燃料の燃焼が完了した時点を想定している。
【００４６】
このような本実施形態におけるエンジン１０の運転制御、特にＥＧＲ制御に関する手順は、図７および図８に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、まずＳ１０のステップにて水温センサー３０によって検出されるエンジン１０の冷却水温ＴWが閾値ＴR以上であるか否かを判定し、エンジン１０の冷却水温ＴWが閾値ＴR以上となるまでこのＳ１０のステップが繰り返される。エンジン１０が燃焼の安定しない暖機状態にある場合、ＥＧＲ制御に移行することは望ましくないので、この閾値ＴRはＥＧＲ制御を円滑に行うことができる冷却水温の最低値であり、一般的には８０℃前後に設定される。
【００４７】
Ｓ１０のステップにて冷却水温ＴWが閾値ＴR以上である、すなわちＥＧＲ制御を円滑に行うことができると判断した場合には、Ｓ１１のステップに移行してエンジン停止要求があるか否かを判定する。ここで、エンジン停止要求がないと判断した場合には、Ｓ１０のステップに戻って上述の判断が繰り返される。
【００４８】
Ｓ１１のステップにてエンジン停止要求があると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行して可変ベーンおよびスロットル弁２７の開度を最少に絞る。これにより、タービン３７ｂよりも上流側の排気通路３５ａの排気圧を一時的に上昇させ、高圧となった排気をＥＧＲ通路３９ａに流入させる。また、エンジン１０の燃焼室に１２に導かれる吸気圧とエンジン１０の燃焼室１２から排出される排気圧との差圧をできるだけ大きくすることにより、さらに大量の排気が効率よくＥＧＲ通路３９ａに送り込まれるようにする。
【００４９】
次いで、Ｓ１３のステップにてＥＧＲ制御弁４０を閉止すると共に第１タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1があらかじめ設定された閾値ＣR1に達したか否かを判定する。そして、このＳ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1が閾値ＣR1に達するまで、Ｓ１２，Ｓ１３のステップが繰り返される。この閾値ＣR1は、ＥＧＲ制御弁４０を閉止してからＥＧＲ通路３９ａにエンジン１０の排気量に相当するＥＧＲガスが送り込まれるような時間間隔に対応するものである。従って、Ｓ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1が閾値ＣR1に達した、すなわちエンジン１０の排気量に相当する量の排気がＥＧＲ通路３９ａに導かれたと判断した場合には、Ｓ１５のステップに移行する。ここでは、開閉弁４１を閉止すると共に燃料噴射弁１１からの燃料噴射を停止してエンジン１０を一時的に停止させ、さらに第１タイマーのカウント値Ｃn1を０にリセットする。
【００５０】
上述した操作により、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに貯留されるＥＧＲガスは、熱交換器４２から隔離された状態となる。このため、本実施形態ではＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに蓄えられたＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮してＥＧＲ管３９の内壁に水滴となって付着するような不具合を防止することができる。
【００５１】
しかる後、Ｓ１６のステップに移行してＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気、つまりＥＧＲガスの状態変化を推定するために第２タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ１７のステップにてＥＧＲガス状態量の取得を行う。
【００５２】
このＳ１７のサブルーチンの詳細が図８に示されている。すなわち、Ｓ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2があらかじめ設定された閾値ＣR2以上であるか否かが判定される。この閾値ＣR2は、開閉弁４１を閉止してからＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの温度や圧力がほとんど変化を生じないような時間間隔に対応するものである。従って、開閉弁４１を閉止した直後、すなわちＳ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2が閾値ＣR2未満であると判断した場合には、排気温センサー５１により検出される排気温ＴEをＳ１７１のステップにてＥＧＲガスの温度Ｔegとして取得する。また、排気圧センサー５０により検出される排気圧ＰEをＳ１７２のステップにてＥＧＲガスの圧力Ｐegとして取得する。
【００５３】
一方、Ｓ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2が閾値ＣR2以上であると判断した場合には、Ｓ１７３のステップに移行してＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの漏洩率を図３のマップから取得する。また、Ｓ１７４のステップにてＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの放熱量を図４のマップから取得する。そして、Ｓ１７５のステップにてＥＧＲガスの温度Ｔegを取得された放熱量に基づいて算出する。さらにＳ１７６のステップにて気体の状態方程式を利用してＥＧＲガスの圧力Ｐegを算出する。
【００５４】
このようにして、Ｓ１７のステップにてＥＧＲガス状態量を取得した後、Ｓ１８のステップに移行してエンジン始動フラグがセットされているか否かを判定する。最初はエンジン始動フラグがセットされていないので、Ｓ１９のステップに移行してエンジン始動要求があるか否かを判定し、エンジン始動要求があるまでＳ１７およびＳ１８のステップが繰り返される。なお、Ｓ１７のステップにて取得されるＥＧＲガスの圧力Ｐegは、後述するように開閉弁４１が全開状態に戻されるまで繰り返し更新されることとなる。
【００５５】
Ｓ１９のステップにてエンジン始動要求があると判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行してエンジン始動フラグをセットした後、Ｓ２１のステップにて目標とするＥＧＲ量を図５のマップから取得する。次いで、Ｓ２２のステップにてＥＧＲ制御弁開度を図６のマップから取得し、ＥＧＲ制御弁の開度を取得したＥＧＲ制御弁開度となるように、Ｓ２３のステップにてＥＧＲ弁駆動部６２がＥＧＲ制御弁４０を駆動する。そして、Ｓ２４のステップにてモーター駆動フラグがセットされているか否かを判定するが、最初はセットされていないので、Ｓ２５のステップに移行してエンジン始動モーター６４を駆動してモータリングを行う。また、同時にモーター駆動フラグをセットし、Ｓ２６のステップにて第３タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ２７のステップにてこれがあらかじめ設定した閾値Ｃn3以上であるか否かが判定される。この閾値Ｃn3は、ＥＧＲ制御弁４０を開弁し、ＥＧＲ通路３９ａから吸気通路２６ａに還流した排気がここを流れる吸気と共にエンジン１０の燃焼室１２に流入するまでの時間に対応するものである。従って、ＥＧＲ制御弁４０を開始してからタイマーのカウント値Ｃnが閾値ＣR3に達するまで、タイマーのカウントアップを行うＳ２７のステップが繰り返される。
【００５６】
このようにして、Ｓ２７のステップにてタイマーのカウント値Ｃnが閾値ＣR3以上である、すなわち排気を含む吸気がエンジン１０の燃焼室１２に達したと判断した場合には、Ｓ２８のステップに移行して燃料の噴射が行われる。これにより、モータリング中のエンジン１０の再始動が始まるので、このＳ２５のステップではエンジン始動モーター６４の作動を停止させ、第３タイマーのカウント値Ｃn3を０にリセットする。
【００５７】
そして、Ｓ２９のステップにて排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg以上であるか否かを判定する。ここで、排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg未満であると判断した場合、Ｓ１７のステップに移行して再びＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められている残りのＥＧＲガスの状態量を更新し、Ｓ１８，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ２８のステップを繰り返す。Ｓ２９のステップにて排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg以上である、すなわち開閉弁４１を開弁した場合に新たな排気がＥＧＲ通路３９ａに導くことができると判断した場合には、Ｓ３０のステップに移行する。このＳ３０のステップでは、開閉弁４１を開放状態に切り換えて新たな排気をＥＧＲ通路３９ａに導くと共に第２タイマーのカウント値Ｃn2を０にリセットし、さらにエンジン始動フラグおよびモーター駆動フラグをそれぞれリセットする。これにより、車両の運転状態に応じた通常のＥＧＲ制御をＥＧＲ制御弁４０によって行い、また、タービン３７ｂの可変ベーンの開度を全閉状態から車両の運転状態に応じた通常の制御へと移行させる。
【００５８】
このように、エンジン１０の再始動要求に基づき、エンジン１０を再び運転状態に移行させる際に、ＥＧＲ通路３９ａに閉じ込めたＥＧＲガスの状態を把握することにより、要求されるＥＧＲ量に応じた適正なＥＧＲ制御弁４０の開度を正確に設定することができる。この結果、初爆の気筒から確実にＥＧＲ制御が可能となり、窒素酸化物の量をさらに少なくすることができる。
【００５９】
上述した可変ベーンを具えた過給機３７に代えて可変動弁機構１６を本発明における排気昇圧手段として利用したり、これらを同時に本発明における排気昇圧手段として併用することも可能である。この場合、吸排気弁開閉時期設定部２２は、エンジン停止要求に基づいてエンジン１０から排出される排気圧が上昇するように、排気弁１８の開弁時期が早まるような設定を行う。吸排気弁開閉時期変更部２０は、排気弁１８の開弁時期が吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定された時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。
【００６０】
なお、エンジン停止要求があるような車両の運転状態において排気弁１８の開弁時期を進角すると、トルク変動が発生して乗員に違和感を与える可能性がある。このような不具合が危惧される場合には、排気弁１８の進角処理と同時にスロットル弁２７の開度を僅かに増大および／または燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を僅かに増大させることが有効である。また、可変動弁機構１６や可変ベーンを具えた過給機３７以外の排気昇圧手段として、次のようなものも採用することができよう。すなわち、排気通路３５ａとＥＧＲ通路３９ａの他端との連通部分よりも下流側の排気通路３５ａの通路断面積を一時的に絞ることが可能な絞り弁と、これを駆動するためのアクチュエーターとを具えたものを提示することができる。その一例として、特開２０１０−２４２６１７号公報に開示されたものが知られている。また、これと同様な機構が組み込まれた排気ブレーキ装置を流用することもできる。
【００６１】
エンジン停止要求が出力される運転状態においては、エンジン１０が常にほぼ一定の運転状態となっていることから、上述した実施形態では開閉弁４１の閉弁タイミングをＥＧＲ制御弁４０の閉弁時期から一定時間後となるように、タイマー制御を行っている。しかしながら、排気昇圧手段によって排気圧を上昇させた後、排気通路３５ａからＥＧＲ通路３９ａに流入する排気流量を推定し、開閉弁４１の閉弁タイミングを制御するようにしてもよい。より具体的には、エンジン停止要求があった場合、排気昇圧手段によって排気圧を上昇させてＥＧＲ制御弁４０がＥＧＲ通路３９ａを閉止した後、エンジン１０から排出されてＥＧＲ通路３９ａに蓄えられるＥＧＲガスの量、つまり排気流量を連続的に算出する。そして、この排気流量の積算値がエンジン１０の排気量に達した時点で開閉弁４１を閉弁する。
【００６２】
上述した実施形態においては、ＥＧＲガス状態量取得部５９にて一時的にＥＧＲ通路に閉じ込められる排気の圧力および温度を推定するようにしたが、この部分に圧力センサーおよび温度センサーを組み付けるようにしてもよい。この場合、図３および図４に示すようなマップを用いずともＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気の圧力Ｐegおよび温度Ｔegを正確に把握することができる。
【００６３】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
１２ 燃焼室
１３ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１５ シリンダーヘッド
１６ 可変動弁機構
１７ 吸気弁
１８ 排気弁
１９ ＥＣＵ
２０ 吸排気弁開閉時期変更部
２１ 運転状態判定部
２２ 吸排気弁開閉時期設定部
２３ ピストン
２４ アクセルペダル
２５ アクセル開度センサー
２６ 吸気管
２６ａ 吸気通路
２７ スロットル弁
２８ スロットルアクチュエーター
２９ シリンダーブロック
３０ 水温センサー
３１ クランク角センサー
３２ 水ジャケット
３３ 連接棒
３４ クランク軸
３５ 排気管
３５ａ 排気通路
３６ ＥＧＲ装置
３７ 排気タービン式過給機
３７ａ コンプレッサー
３７ｂ タービン
３８ 排気浄化装置
３８ａ 酸化触媒コンバーター
３９ ＥＧＲ管
３９ａ ＥＧＲ通路
４０ ＥＧＲ制御弁
４１ 開閉弁
４２ 熱交換器
４３ サージタンク
４４ ベーンアクチュエーター
４５ インタークーラー
４６ エアーフローメーター
４７ 大気圧センサー
４８ 外気温センサー
４９ 吸気圧センサー
５０ 排気圧センサー
５１ 排気温センサー
５２ 始動モーター駆動部
５３ スロットル開度設定部
５４ スロットル弁駆動部
５５ 燃料噴射設定部
５６ 燃料噴射弁駆動部
５７ ベーン開度設定部
５８ ベーン駆動部
５９ ＥＧＲガス状態量取得部
６０ ＥＧＲ量設定部
６１ ＥＧＲ弁開度設定部
６２ ＥＧＲ弁駆動部
６３ 開閉弁駆動部
６４ エンジン始動モーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気の一部を吸気に加えることによってエミッション、つまり窒素酸化物の発生量を抑制できるようにした排気還流装置およびこの排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路内を流れる排気ガスの一部を吸気通路から燃焼室内に戻し、燃焼室内における混合気の燃焼温度を低下させることにより、排気ガス中に占める窒素酸化物の割合を低減させるようにしたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気還流）装置が知られている。このＥＧＲ装置においては、両端が吸気通路と排気通路とに連通するＥＧＲ通路の途中にこのＥＧＲ通路を開閉し得るＥＧＲ制御弁を介装し、所定の運転領域にて排気ガスを吸気通路側へ還流させている。
【０００３】
近年、排気の浄化に対する社会的要求が著しく高まっており、このような観点から車両が停止中の場合には内燃機関の作動を停止させ、燃料の無駄な消費を抑制すると同時に二酸化炭素の無駄な排出を防止する、いわゆるアイドルストップ制御も推進されている。しかしながら、このようなアイドルストップ制御における内燃機関の再始動時には、ＥＧＲ通路には有効となる排気が介在していないため、特に始動の最初に燃料と共に燃焼室に供給される吸気に対し、排気を含ませることが困難である。
【０００４】
このような問題を改善し得る技術が特許文献１にて提案されている。すなわち、アイドルストップ制御において、内燃機関の停止時にＥＧＲ通路にＥＧＲガスを一時的に貯留しておき、内燃機関の再始動時、特に最初に供給される燃料が燃焼する初爆気筒に対し、ＥＧＲガスを吸気に加えて供給できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６２９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１において、ＥＧＲ通路に一時的に貯留されるＥＧＲガスは、内燃機関の停止直前の排気通路を流れていた排気の一部であるが、どの程度の量および圧力のＥＧＲガスがＥＧＲ通路に閉じ込められていのるかを認識することができない。このため、内燃機関の再始動時に還流すべきＥＧＲの量に対してＥＧＲ制御弁の開度をどの程度設定すればよいのかが不明となっている。結果として、再始動時における特に初爆以降の燃焼気筒において、狙い通りの正確なＥＧＲ制御を行うことが本質的にできない不具合がある。
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関を一時的に停止してからこれを再始動させる際に、初爆気筒に対しても正確なＥＧＲ制御を行い得る排気還流装置およびこの排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態は、一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁と、内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部とを具えた内燃機関の排気還流装置であって、前記ＥＧＲ制御弁および前記開閉弁を閉止することによってこれらの間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量が達成されるように、 前記取得手段により取得される排気の情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、前記ＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、内燃機関に対する停止要求があった場合、まずＥＧＲ制御弁によってＥＧＲ通路を閉止する。次いで開閉弁を閉止し、吸気通路側の圧力と排気通路側の圧力との差圧に応じた排気をＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた後、内燃機関を停止する。取得手段は、ＥＧＲ制御弁および開閉弁を閉止することによってこれらの間のＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する。この状態で内燃機関に対する始動要求があった場合、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲ通路から吸気通路への排気の還流量がＥＧＲ量設定部にて設定される。また、これに対応するＥＧＲ制御弁の開度が取得手段により取得される排気の情報に基づいてＥＧＲ弁開度設定部にて設定される。そして、このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、ＥＧＲ弁駆動部がＥＧＲ制御弁を駆動し、ＥＧＲ通路に閉じ込められていた排気が吸気通路に還流され、ここを流れる吸気と混合される。開閉弁はＥＧＲ制御弁の開弁後、一時的に貯留されていた排気の消費、つまり吸気通路への流出に伴って開弁状態へと切り替えられ、内燃機関に対する停止要求のあった以前の状態に戻る。
【００１０】
本発明の第１の形態による内燃機関の排気還流装置において、取得手段によって取得される排気の情報がＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報であってよい。この場合、ＥＧＲ通路の一端に連通する吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具え、ＥＧＲ弁開度設定部がＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量と、吸気圧センサーにより検出される吸気圧と、取得手段により取得される排気の圧力に関する情報とに基づいてＥＧＲ制御弁の開度を設定するものであってよい。
【００１１】
ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えることができる。
【００１２】
本発明の第２の形態は、一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流するためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁とを有する排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法であって、前記内燃機関の停止要求に従って前記ＥＧＲ制御弁を閉止した後、前記開閉弁を閉止して前記内燃機関から排出される排気の一部を前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた状態にて前記内燃機関を停止させるステップと、前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報を取得するステップと、内燃機関の停止要求後に内燃機関の始動要求があった場合、内燃機関をモータリングさせるステップと、内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するステップと、設定された排気の還流量が達成されるように、取得した排気に関する情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報に基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、設定された開度に前記ＥＧＲ制御弁を開いて前記ＥＧＲ通路に一時的に貯留された排気を前記吸気通路に還流させてモータリング中の内燃機関に供給するステップと、排気を含む吸気が導かれるモータリング中の内燃機関の燃焼室に燃料を供給して内燃機関を始動させるステップと、内燃機関が始動した後に内燃機関のモータリングを終了すると共に前記開閉弁を開放状態に切り換えるステップとを具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法にある。
【００１３】
本発明の第２の形態による内燃機関の運転制御方法において、内燃機関を停止させるステップが、内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させるステップと、排気の圧力を上昇させた後にＥＧＲ制御弁を閉止するステップとを含むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の排気還流装置によると、ＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込めた排気に関する情報を取得する取得手段を具えているので、設定された排気の還流量が達成されるようにＥＧＲ制御弁の開度を正確に設定することができる。
【００１５】
取得手段によって取得される排気の情報がＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報の場合、ＥＧＲ制御弁の開度を容易に設定することができる。特に、ＥＧＲ通路の一端に連通する吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具えた場合、これによって検出される吸気圧に応じてＥＧＲ制御弁の開度をより正確に設定することができる。
【００１６】
ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えた場合、ＥＧＲ制御弁と開閉弁との間のＥＧＲ通路により多量の排気を高圧で一時的に閉じ込めることができる。
【００１７】
本発明の内燃機関の運転制御方法によると、ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報に基づいてＥＧＲ制御弁の開度を設定するようにしたので、内燃機関を再始動させる際に初爆気筒から正確なＥＧＲ制御を行うことができる。
【００１８】
内燃機関を停止させるステップが内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させた後にＥＧＲ制御弁を閉止するステップを含む場合、より高圧の排気をＥＧＲ通路に閉じ込めておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における制御ブロック図である。
【図３】大気圧に対するＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力比と、ＥＧＲ通路からの排気の漏洩率との関係を表すマップである。
【図４】時間と外気温とＥＧＲ通路からの放熱量との関係を表すマップである。
【図５】エンジン回転速度と燃料噴射量とＥＧＲ量との関係を表すマップである。
【図６】吸気圧に対するＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力比と、ＥＧＲ量と、ＥＧＲ制御弁の開度との関係を表すマップである。
【図７】図１に示した実施形態における排気還流装置の制御の流れを模式的に示すフローチャートである。
【図８】図７に示した実施形態におけるＥＧＲガス状態量取得のサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の適用対象となるものに要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００２１】
本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。すなわち、本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の多気筒内燃機関である。しかしながら、単気筒の内燃機関であっても本発明を適用し得ることは言うまでもない。
【００２２】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１３および排気ポート１４が形成されたシリンダーヘッド１５には、可変動弁機構１６（図２参照）と、先の燃料噴射弁１１とが組み込まれている。
【００２３】
本実施形態における可変動弁機構１６は、吸気ポート１３を開閉する吸気弁１７および排気ポート１４を開閉する排気弁１８を含み、エンジン１０の運転状態に応じて吸気弁１７および排気弁１８の開閉タイミングを変更し得るものである。この可変動弁機構１６は、エンジン１０の運転中に油圧やアクチュエーターなどを用いて吸排気弁１７，１８の開閉時期を変更し得るものであればよく、周知のものを採用することが可能である。本発明の排気昇圧手段として利用することも可能な可変動弁機構１６は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１９の吸排気弁開閉時期変更部２０にてその開閉時期を早めたり、逆に遅めたりすることができるようになっている。この吸排気弁開閉時期変更部２０は、ＥＣＵ１９の運転状態判定部２１にて判定される車両の運転状態に基づき、吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定される吸排気弁１７，１８の開閉時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。なお、このような可変動弁機構１６に代えて吸気弁１７および排気弁１８の開閉タイミングが固定された動弁機構を採用することも可能である。
【００２４】
燃料噴射弁１１は、これら吸気弁１７および排気弁１８に挟まれるように燃焼室１２の上端中央に臨んで配されている。本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料である軽油を圧縮行程の終了直前、つまりピストン２３の圧縮上死点直前にのみ燃焼室１２内に直接噴射する直噴単噴射型式のものである。しかしながら、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程の途中においてにも噴射する多噴射型式のものや、吸気ポート１３内に噴射するポート噴射形式のものなどを採用することも可能である。
【００２５】
燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル２４の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ１９により制御される。アクセルペダル２４の踏み込み量は、アクセル開度センサー２５により検出され、その検出情報がＥＣＵ１９に出力される。
【００２６】
吸気ポート１３に連通するようにシリンダーヘッド１５に連結されて吸気ポート１３と共に吸気通路２６ａを画成する吸気管２６の途中には、吸気通路２６ａの開度を調整するためのスロットル弁２７が組み込まれている。このスロットル弁２７の開度は、アクセルペダル２４の踏み込み量などを含む車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１９によりスロットルアクチュエーター２８を介して制御される。
【００２７】
ピストン２３が往復動するシリンダーブロック２９には、水温センサー３０と、クランク角センサー３１とが取り付けられている。水温センサー３０は、燃焼室１２を囲むようにシリンダーブロック２９に形成された水ジャケット３２内を流れる冷却水の温度を検出してこれをＥＣＵ１９に出力する。クランク角センサー３１は、連接棒３３を介してピストン２３が連結されるクランク軸３４の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１９に出力する。ＥＣＵ１９は、水温センサー３０からの情報に基づいて暖機運転の必要性の有無などを把握する一方、クランク角センサー３１からの情報に基づいてクランク軸３４の回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。
【００２８】
エンジン１０には、排気通路３５ａ内を流れる排気の一部を吸気通路２６ａに導くＥＧＲ装置３６と、排気タービン式過給機３７と、排気浄化装置３８とが組み込まれている。
【００２９】
排気中の窒素酸化物の低減や燃費の向上を企図したＥＧＲ装置３６は、ＥＧＲ通路３９ａを画成するＥＧＲ管３９と、このＥＧＲ管３９に相隔てて設けられるＥＧＲ制御弁４０および開閉弁４１と、熱交換器４２とを具えている。ＥＧＲ管３９は、排気ポート１４と共に排気通路３５ａを画成する排気管３５に一端が連通すると共に他端が上述したスロットル弁２７とこのスロットル弁２７よりも下流側に配されたサージタンク４３との間の吸気管２６内に連通している。吸気管２６とＥＧＲ管３９との接続部分に近接してＥＧＲ管３９の一端側に配され、ＥＣＵ１９によりその作動が制御されるＥＧＲ制御弁４０は、車両の運転状態に基づき、ＥＧＲ通路３９ａから吸気通路２６ａへと還流される排気の流量を制御する。排気管３５とＥＧＲ管３９との接続部分側に配される開閉弁４１は、ＥＧＲ通路３９ａを単純に開閉するためのものであり、ＥＣＵ１９によってその開閉動作が制御される。本実施形態では、閉止したＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１とで仕切られるＥＧＲ通路３９ａの容積がエンジン１０の排気量とほぼ同じになるように、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間隔およびこれらの間のＥＧＲ通路３９ａの内径が適切に設定されている。ＥＧＲ通路３９ａに流入する排気の温度を低減させるための熱交換器４２は、ＥＧＲ管３９の他端側、つまり排気管３５およびＥＧＲ管３９の接続部分と開閉弁４１との間に位置するＥＧＲ管３９の途中に配されている。この熱交換器４２には、シリンダーブロック２９に形成された水ジャケット３２を流れる冷却水が導かれ、高温の排気を効率よく冷却することによって、ＥＧＲ通路３９ａに導かれるＥＧＲガスの充填効率を高める。
【００３０】
排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）３３は、排気通路３５ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１２への過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。この過給機３７は、コンプレッサー３７ａとこのコンプレッサー３７ａと一体に回転するタービン３７ｂとで主要部が構成された可変ノズルベーン式ターボ過給機である。コンプレッサー３７ａは、スロットル弁２７よりも上流側に位置する吸気管２６の途中に組み込まれている。タービン３７ｂは、排気ポート１４に連通するようにシリンダーヘッド１５に連結された排気管３５の途中に組み込まれている。本実施形態におけるタービン３７ｂは、車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１９によりベーンアクチュエーター４４（図２参照）を介して開度が制御される図示しない可変ノズルベーン（以下、単に可変ベーンと記述する）を具えている。つまり、ベーンアクチュエーター４４を作動して可変ベーンの開度を変更することにより、排気の運動エネルギーの利用効率を変え、結果として吸気の充填効率を変更することができる。本実施形態では、この過給機３７のタービン３７ｂの可変ベーンおよびベーンアクチュエーター４４を本発明における排気昇圧手段として利用することができる。このような過給機３７としては、エンジン１０の運転中に油圧やアクチュエーターなどを用いて可変ベーンの開度を変更し得るものであればよく、周知のものを採用することが可能である。
【００３１】
なお、高温の排気にさらされるタービン３７ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー３７ａを介して加熱される吸気温を低下させるため、コンプレッサー３７ａとサージタンク４３との間の吸気通路２６ａの途中には、インタークーラー４５が組み込まれている。また、過給器のコンプレッサー３７ａよりも上流側の吸気管２６には、ここの吸気通路２６ａを流れる吸気の流量を検出してこれをＥＣＵ１９に出力するエアーフローメーター４６が設けられている。
【００３２】
燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置３８は、過給機３７のタービン３７ｂよりも下流側の排気通路３５ａを画成する排気管３５の途中に配されている。本実施形態における排気浄化装置３８は、少なくとも酸化触媒コンバーター３８ａを有するが、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)や、ＮＯX触媒などの他の触媒コンバーターを追加することも可能である。
【００３３】
従って、ＥＧＲ通路３９ａを介して吸気通路２６ａ内に還流される排気ガスと共に燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、ピストン２３の圧縮上死点直前にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが排気浄化装置３８を通って排気管３５から大気中に排出される。この場合、吸気中に含まれるＣＯ2によって混合気の燃焼温度が低下するため、混合気の燃焼に伴って生成する窒素酸化物の量が抑制されることとなる。
【００３４】
ここで、車両の運転中にエンジン停止要求があった場合、ＥＧＲ通路３９ａに高圧のＥＧＲガスを一時的に蓄えておき、燃料噴射弁１１からの燃料の供給を停止し、その後、エンジン始動要求があるまでエンジン１０を停止する。エンジン始動要求があった場合、再び燃料噴射弁１１からエンジン１０の燃焼室１２に燃料を供給するが、この時、ＥＧＲ制御弁４０を開弁してＥＧＲ通路３９ａに蓄えられていたＥＧＲガスを吸気通路２６ａの吸気に加える。これにより、エンジン再始動の初爆時からＥＧＲ制御が行われるようにする。なお、本発明における「エンジン停止要求」とは、車両のアイドリング運転状態のように、エンジン１０の運転中にアクセルペダル２４の踏み込み量が０かつ車速が０となった場合を言う。また、本発明における「エンジン始動要求」とは、「エンジン停止要求」によってエンジン１０を停止した状態から、運転者が車両の発進のためにアクセルペダル２４が踏み込まれた場合を言う。
【００３５】
ＥＣＵ１９は、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，可変動弁機構１６，スロットル弁２７，ＥＧＲ制御弁４０，可変ベーン，開閉弁４１などの作動を制御する。このため、上述したセンサー２５，３０，３１およびエアーフローメーター４６の他に、大気圧センサー４７，外気温センサー４８，吸気圧センサー４９，排気圧センサー５０、排気温センサー５１などからの検出情報がＥＣＵ１９に入力される。本実施形態における吸気圧センサー４９は、ＥＧＲ通路３９ａの一端部との接続部分よりも下流側の吸気通路２６ａを流れる吸気の圧力ＰIを検出する。また排気圧センサー５０および排気温センサー５１は、ＥＧＲ通路３９ａの他端部との接続部分よりも上流側の排気通路３５ａを流れる排気の圧力ＰEおよび温度ＴEをそれぞれ検出する。ＥＣＵ１９は、これらの検出情報に基づき、エンジン１０およびこのエンジン１０が搭載される車両の運転状態を把握する。本実施形態におけるＥＣＵ１９は、運転状態判定部２１と、吸排気弁開閉時期変更部２０と、吸排気弁開閉時期設定部２２と、始動モーター駆動部５２と、スロットル開度設定部５３と、スロットル弁駆動部５４と、燃料噴射設定部５５と、燃料噴射弁駆動部５６と、ベーン開度設定部５７と、ベーン駆動部５８と、ＥＧＲガス状態量取得部５９と、ＥＧＲ量設定部６０と、ＥＧＲ弁開度設定部６１と、ＥＧＲ弁駆動部６２と、開閉弁駆動部６３とを具えている。
【００３６】
運転状態判定部２１は、上述したセンサー２５，３０，３１，４７〜５１，エアーフローメーター４６などからの検出情報に基づいて車両およびエンジン１０の運転状態を把握する。つまり、この運転状態判定部２１ではエンジン停止要求やエンジン始動要求の有無なども併せて判定される。
【００３７】
吸排気弁開閉時期設定部２２は、先の運転状態判定部２１による車両およびエンジン１０の運転状態に基づき、あらかじめ設定された最適な吸排気弁１７，１８の開閉時期を設定し、この情報を吸排気弁開閉時期変更部２０に出力する。吸排気弁開閉時期変更部２０は、吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定された吸排気弁１７，１８の開閉時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。
【００３８】
始動モーター駆動部５２は、図示しないイグニッションキースイッチのオン信号や先のエンジン始動要求に基づき、クランク軸３４に図示しない継手を介して接続するエンジン始動モーター６４（図２参照）の作動を制御する。エンジン始動モーター６４は、エンジン１０のモータリングを行う。
【００３９】
スロットル開度設定部５３は、アクセル開度センサー２５によって検出されるアクセルペダル２４の踏み込み量や車両の運転状態に基づき、あらかじめ設定された最適なスロットル開度を設定する。スロットル弁駆動部５４は、スロットルアクチュエーター２８を介してこのスロットル開度設定部５３にて設定された開度にスロットル弁２７を制御する。なお、本実施形態においてエンジン停止要求があった場合、吸気通路２６ａを流れる吸気圧と排気通路３５ａを流れる排気圧との差圧をできるだけ大きくし、より高圧の排気がＥＧＲ通路３９ａに流入するように、スロットル弁２７が閉じられるようになっている。
【００４０】
燃料噴射設定部５５は、アクセル開度センサー２５からの検出信号に基づいてエンジン１０の駆動トルク、つまり燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量とその噴射時期とを設定する。燃料噴射弁駆動部５６は、この燃料噴射設定部５５にて設定された燃料噴射量に対応した燃料が設定された噴射時期に噴射されるように燃料噴射弁１１を駆動する。
【００４１】
エンジン１０を搭載した車両が予め設定されたＥＧＲ運転領域にあることをＥＣＵ１９の運転状態判定部２１が判定した場合、ＥＧＲ量設定部６０は、この時の車両の運転状態に応じて燃焼室１２内に還流すべきＥＧＲ量を設定する。このＥＧＲ量設定部６０には、エンジン回転速度と燃料噴射量とＥＧＲ量との関係をあらかじめ規定した図５に示すようなマップが記憶されており、従ってＥＧＲ量設定部６０には燃料噴射設定部５５にて設定された燃料噴射量に関する情報が入力される。このＥＧＲ量設定部６０にて設定されたＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁開度設定部６１に出力される。
【００４２】
ＥＧＲ弁開度設定部６１には、吸気圧ＰIに対するＥＧＲ通路３９ａの排気圧Ｐeg（通常は排気通路３５ａを流れる排気圧ＰE）の割合、つまりＰeg/ＰIと、ＥＧＲ量と、ＥＧＲ制御弁４０の開度との関係を規定した図６に示すようなマップが記憶されている。ＥＧＲ弁開度設定部６１は、吸気圧ＰIに対するＥＧＲガスの圧力Ｐeg（または排気圧ＰE）の割合と、ＥＧＲ量設定部６０にて設定されたＥＧＲ量とに基づき、ＥＧＲ制御弁４０の開度を設定し、これをＥＧＲ弁駆動部６２に出力する。ＥＧＲ弁駆動部６２は、ＥＧＲ弁開度設定部６１にて設定された開度にＥＧＲ制御弁４０を制御してＥＧＲ量設定部６０にて設定された排気の還流量を達成する。また、それ以外の場合は基本的にＥＧＲ通路３９ａを塞ぐように閉じた状態に保持する。エンジン停止要求があった場合にもＥＧＲ制御弁４０は閉止状態に保持される。
【００４３】
ＥＧＲガス状態量取得部５９は、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気、つまりＥＧＲガスの状態、本実施形態ではＥＧＲガスの圧力Ｐegを取得し、これをＥＧＲ弁開度設定部６１に出力する。より具体的には、開閉弁４１を閉止した時点の排気圧ＰEおよび排気温ＴEを排気圧センサー５０および排気温センサー５１からの情報により取得する。開閉弁４１を閉止してからＥＧＲ制御弁４０を開弁するまでの時間が短い場合、この検出情報をそのまま利用する。しかしながら、ＥＧＲ制御弁４０を開弁するまでの時間が比較的長い場合、ＥＧＲ制御弁４０および開閉弁４１からのＥＧＲガスの漏洩およびＥＧＲ管３９からの放熱により、ＥＧＲガスの圧力Ｐegおよび温度Ｔegが時間の経過と共に低下する。このため、ＥＧＲガス状態取得部５９においては、開閉弁４１を閉止してからの時間をカウントしてＥＧＲ通路３９ａに閉じ込めたＥＧＲガスの圧力Ｐegおよび温度Ｔegの変化を予測して連続的に更新するようにしている。本実施形態におけるＥＧＲガス状態取得部５９は、大気圧Ｐaに対するＥＧＲガスの圧力Ｐegの割合と、ＥＧＲ通路３９ａからのＥＧＲガスの漏洩率との関係を規定した図３に示すようなマップを記憶している。また、開閉弁４１を閉止してからの時間と、ＥＧＲ管３９からの放熱量と、外気温Ｔaとの関係を規定した図４に示すようなマップも記憶している。ＥＧＲガス状態取得部５９は、これらのマップとＥＧＲ管３９の比熱や気体の状態方程式などを利用してＥＧＲガスの圧力Ｐegを更新する。
【００４４】
ベーン開度設定部５７は、エンジン回転速度や車両の運転状態に基づいて過給機３７のタービン３７ｂのベーン開度を設定する。ベーン駆動部５８は、このベーン開度設定部５７にて設定されたベーン開度となるように、ベーンアクチュエーター４４を介して可変ベーンを駆動する。なお、エンジン停止要求があった場合には可変ベーンの開度が最少に絞られ、過給機３７のタービン３７ｂよりも上流側の排気通路３５ａの排気圧が高められ、これにより高圧の排気をＥＧＲ通路３９ａへ導くことができる。
【００４５】
開閉弁駆動部６３は、先のエンジン停止要求やエンジン始動要求に基づき、あらかじめ設定されたプログラムに従って開閉弁４１の開閉を制御する。より具体的には、ＥＧＲ制御弁４０を閉弁してから一定時間後に開閉弁４１を閉止するが、この閉止時期はエンジン１０からの排気流量がＥＧＲ制御弁４０を閉弁してからエンジン１０の排気量に達した時点を想定している。また、エンジン始動要求に基づいてＥＧＲ制御弁４０に対するＥＧＲ制御を開始してから一定時間後に開閉弁４１を全開状態に切り換えるが、この切り換え時期も全気筒での燃料の燃焼が完了した時点を想定している。
【００４６】
このような本実施形態におけるエンジン１０の運転制御、特にＥＧＲ制御に関する手順は、図７および図８に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、まずＳ１０のステップにて水温センサー３０によって検出されるエンジン１０の冷却水温ＴWが閾値ＴR以上であるか否かを判定し、エンジン１０の冷却水温ＴWが閾値ＴR以上となるまでこのＳ１０のステップが繰り返される。エンジン１０が燃焼の安定しない暖機状態にある場合、ＥＧＲ制御に移行することは望ましくないので、この閾値ＴRはＥＧＲ制御を円滑に行うことができる冷却水温の最低値であり、一般的には８０℃前後に設定される。
【００４７】
Ｓ１０のステップにて冷却水温ＴWが閾値ＴR以上である、すなわちＥＧＲ制御を円滑に行うことができると判断した場合には、Ｓ１１のステップに移行してエンジン停止要求があるか否かを判定する。ここで、エンジン停止要求がないと判断した場合には、Ｓ１０のステップに戻って上述の判断が繰り返される。
【００４８】
Ｓ１１のステップにてエンジン停止要求があると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行して可変ベーンおよびスロットル弁２７の開度を最少に絞る。これにより、タービン３７ｂよりも上流側の排気通路３５ａの排気圧を一時的に上昇させ、高圧となった排気をＥＧＲ通路３９ａに流入させる。また、エンジン１０の燃焼室に１２に導かれる吸気圧とエンジン１０の燃焼室１２から排出される排気圧との差圧をできるだけ大きくすることにより、さらに大量の排気が効率よくＥＧＲ通路３９ａに送り込まれるようにする。
【００４９】
次いで、Ｓ１３のステップにてＥＧＲ制御弁４０を閉止すると共に第１タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1があらかじめ設定された閾値ＣR1に達したか否かを判定する。そして、このＳ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1が閾値ＣR1に達するまで、Ｓ１２，Ｓ１３のステップが繰り返される。この閾値ＣR1は、ＥＧＲ制御弁４０を閉止してからＥＧＲ通路３９ａにエンジン１０の排気量に相当するＥＧＲガスが送り込まれるような時間間隔に対応するものである。従って、Ｓ１４のステップにて第１タイマーのカウント値Ｃn1が閾値ＣR1に達した、すなわちエンジン１０の排気量に相当する量の排気がＥＧＲ通路３９ａに導かれたと判断した場合には、Ｓ１５のステップに移行する。ここでは、開閉弁４１を閉止すると共に燃料噴射弁１１からの燃料噴射を停止してエンジン１０を一時的に停止させ、さらに第１タイマーのカウント値Ｃn1を０にリセットする。
【００５０】
上述した操作により、ＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに貯留されるＥＧＲガスは、熱交換器４２から隔離された状態となる。このため、本実施形態ではＥＧＲ制御弁４０と開閉弁４１との間のＥＧＲ通路３９ａに蓄えられたＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮してＥＧＲ管３９の内壁に水滴となって付着するような不具合を防止することができる。
【００５１】
しかる後、Ｓ１６のステップに移行してＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気、つまりＥＧＲガスの状態変化を推定するために第２タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ１７のステップにてＥＧＲガス状態量の取得を行う。
【００５２】
このＳ１７のサブルーチンの詳細が図８に示されている。すなわち、Ｓ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2があらかじめ設定された閾値ＣR2以上であるか否かが判定される。この閾値ＣR2は、開閉弁４１を閉止してからＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの温度や圧力がほとんど変化を生じないような時間間隔に対応するものである。従って、開閉弁４１を閉止した直後、すなわちＳ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2が閾値ＣR2未満であると判断した場合には、排気温センサー５１により検出される排気温ＴEをＳ１７１のステップにてＥＧＲガスの温度Ｔegとして取得する。また、排気圧センサー５０により検出される排気圧ＰEをＳ１７２のステップにてＥＧＲガスの圧力Ｐegとして取得する。
【００５３】
一方、Ｓ１７０のステップにて第２タイマーのカウント値Ｃn2が閾値ＣR2以上であると判断した場合には、Ｓ１７３のステップに移行してＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの漏洩率を図３のマップから取得する。また、Ｓ１７４のステップにてＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められたＥＧＲガスの放熱量を図４のマップから取得する。そして、Ｓ１７５のステップにてＥＧＲガスの温度Ｔegを取得された放熱量に基づいて算出する。さらにＳ１７６のステップにて気体の状態方程式を利用してＥＧＲガスの圧力Ｐegを算出する。
【００５４】
このようにして、Ｓ１７のステップにてＥＧＲガス状態量を取得した後、Ｓ１８のステップに移行してエンジン始動フラグがセットされているか否かを判定する。最初はエンジン始動フラグがセットされていないので、Ｓ１９のステップに移行してエンジン始動要求があるか否かを判定し、エンジン始動要求があるまでＳ１７およびＳ１８のステップが繰り返される。なお、Ｓ１７のステップにて取得されるＥＧＲガスの圧力Ｐegは、後述するように開閉弁４１が全開状態に戻されるまで繰り返し更新されることとなる。
【００５５】
Ｓ１９のステップにてエンジン始動要求があると判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行してエンジン始動フラグをセットした後、Ｓ２１のステップにて目標とするＥＧＲ量を図５のマップから取得する。次いで、Ｓ２２のステップにてＥＧＲ制御弁開度を図６のマップから取得し、ＥＧＲ制御弁の開度を取得したＥＧＲ制御弁開度となるように、Ｓ２３のステップにてＥＧＲ弁駆動部６２がＥＧＲ制御弁４０を駆動する。そして、Ｓ２４のステップにてモーター駆動フラグがセットされているか否かを判定するが、最初はセットされていないので、Ｓ２５のステップに移行してエンジン始動モーター６４を駆動してモータリングを行う。また、同時にモーター駆動フラグをセットし、Ｓ２６のステップにて第３タイマーのカウントアップを開始し、Ｓ２７のステップにてこれがあらかじめ設定した閾値Ｃn3以上であるか否かが判定される。この閾値Ｃn3は、ＥＧＲ制御弁４０を開弁し、ＥＧＲ通路３９ａから吸気通路２６ａに還流した排気がここを流れる吸気と共にエンジン１０の燃焼室１２に流入するまでの時間に対応するものである。従って、ＥＧＲ制御弁４０を開始してからタイマーのカウント値Ｃnが閾値ＣR3に達するまで、タイマーのカウントアップを行うＳ２７のステップが繰り返される。
【００５６】
このようにして、Ｓ２７のステップにてタイマーのカウント値Ｃnが閾値ＣR3以上である、すなわち排気を含む吸気がエンジン１０の燃焼室１２に達したと判断した場合には、Ｓ２８のステップに移行して燃料の噴射が行われる。これにより、モータリング中のエンジン１０の再始動が始まるので、このＳ２５のステップではエンジン始動モーター６４の作動を停止させ、第３タイマーのカウント値Ｃn3を０にリセットする。
【００５７】
そして、Ｓ２９のステップにて排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg以上であるか否かを判定する。ここで、排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg未満であると判断した場合、Ｓ１７のステップに移行して再びＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められている残りのＥＧＲガスの状態量を更新し、Ｓ１８，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ２８のステップを繰り返す。Ｓ２９のステップにて排気通路３５ａの排気圧ＰEがＥＧＲ通路３９ａの圧力Ｐeg以上である、すなわち開閉弁４１を開弁した場合に新たな排気がＥＧＲ通路３９ａに導くことができると判断した場合には、Ｓ３０のステップに移行する。このＳ３０のステップでは、開閉弁４１を開放状態に切り換えて新たな排気をＥＧＲ通路３９ａに導くと共に第２タイマーのカウント値Ｃn2を０にリセットし、さらにエンジン始動フラグおよびモーター駆動フラグをそれぞれリセットする。これにより、車両の運転状態に応じた通常のＥＧＲ制御をＥＧＲ制御弁４０によって行い、また、タービン３７ｂの可変ベーンの開度を全閉状態から車両の運転状態に応じた通常の制御へと移行させる。
【００５８】
このように、エンジン１０の再始動要求に基づき、エンジン１０を再び運転状態に移行させる際に、ＥＧＲ通路３９ａに閉じ込めたＥＧＲガスの状態を把握することにより、要求されるＥＧＲ量に応じた適正なＥＧＲ制御弁４０の開度を正確に設定することができる。この結果、初爆の気筒から確実にＥＧＲ制御が可能となり、窒素酸化物の量をさらに少なくすることができる。
【００５９】
上述した可変ベーンを具えた過給機３７に代えて可変動弁機構１６を本発明における排気昇圧手段として利用したり、これらを同時に本発明における排気昇圧手段として併用することも可能である。この場合、吸排気弁開閉時期設定部２２は、エンジン停止要求に基づいてエンジン１０から排出される排気圧が上昇するように、排気弁１８の開弁時期が早まるような設定を行う。吸排気弁開閉時期変更部２０は、排気弁１８の開弁時期が吸排気弁開閉時期設定部２２にて設定された時期となるように、可変動弁機構１６を駆動する。
【００６０】
なお、エンジン停止要求があるような車両の運転状態において排気弁１８の開弁時期を進角すると、トルク変動が発生して乗員に違和感を与える可能性がある。このような不具合が危惧される場合には、排気弁１８の進角処理と同時にスロットル弁２７の開度を僅かに増大および／または燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を僅かに増大させることが有効である。また、可変動弁機構１６や可変ベーンを具えた過給機３７以外の排気昇圧手段として、次のようなものも採用することができよう。すなわち、排気通路３５ａとＥＧＲ通路３９ａの他端との連通部分よりも下流側の排気通路３５ａの通路断面積を一時的に絞ることが可能な絞り弁と、これを駆動するためのアクチュエーターとを具えたものを提示することができる。その一例として、特開２０１０−２４２６１７号公報に開示されたものが知られている。また、これと同様な機構が組み込まれた排気ブレーキ装置を流用することもできる。
【００６１】
エンジン停止要求が出力される運転状態においては、エンジン１０が常にほぼ一定の運転状態となっていることから、上述した実施形態では開閉弁４１の閉弁タイミングをＥＧＲ制御弁４０の閉弁時期から一定時間後となるように、タイマー制御を行っている。しかしながら、排気昇圧手段によって排気圧を上昇させた後、排気通路３５ａからＥＧＲ通路３９ａに流入する排気流量を推定し、開閉弁４１の閉弁タイミングを制御するようにしてもよい。より具体的には、エンジン停止要求があった場合、排気昇圧手段によって排気圧を上昇させてＥＧＲ制御弁４０がＥＧＲ通路３９ａを閉止した後、エンジン１０から排出されてＥＧＲ通路３９ａに蓄えられるＥＧＲガスの量、つまり排気流量を連続的に算出する。そして、この排気流量の積算値がエンジン１０の排気量に達した時点で開閉弁４１を閉弁する。
【００６２】
上述した実施形態においては、ＥＧＲガス状態量取得部５９にて一時的にＥＧＲ通路に閉じ込められる排気の圧力および温度を推定するようにしたが、この部分に圧力センサーおよび温度センサーを組み付けるようにしてもよい。この場合、図３および図４に示すようなマップを用いずともＥＧＲ通路３９ａに閉じ込められた排気の圧力Ｐegおよび温度Ｔegを正確に把握することができる。
【００６３】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
１２ 燃焼室
１３ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１５ シリンダーヘッド
１６ 可変動弁機構
１７ 吸気弁
１８ 排気弁
１９ ＥＣＵ
２０ 吸排気弁開閉時期変更部
２１ 運転状態判定部
２２ 吸排気弁開閉時期設定部
２３ ピストン
２４ アクセルペダル
２５ アクセル開度センサー
２６ 吸気管
２６ａ 吸気通路
２７ スロットル弁
２８ スロットルアクチュエーター
２９ シリンダーブロック
３０ 水温センサー
３１ クランク角センサー
３２ 水ジャケット
３３ 連接棒
３４ クランク軸
３５ 排気管
３５ａ 排気通路
３６ ＥＧＲ装置
３７ 排気タービン式過給機
３７ａ コンプレッサー
３７ｂ タービン
３８ 排気浄化装置
３８ａ 酸化触媒コンバーター
３９ ＥＧＲ管
３９ａ ＥＧＲ通路
４０ ＥＧＲ制御弁
４１ 開閉弁
４２ 熱交換器
４３ サージタンク
４４ ベーンアクチュエーター
４５ インタークーラー
４６ エアーフローメーター
４７ 大気圧センサー
４８ 外気温センサー
４９ 吸気圧センサー
５０ 排気圧センサー
５１ 排気温センサー
５２ 始動モーター駆動部
５３ スロットル開度設定部
５４ スロットル弁駆動部
５５ 燃料噴射設定部
５６ 燃料噴射弁駆動部
５７ ベーン開度設定部
５８ ベーン駆動部
５９ ＥＧＲガス状態量取得部
６０ ＥＧＲ量設定部
６１ ＥＧＲ弁開度設定部
６２ ＥＧＲ弁駆動部
６３ 開閉弁駆動部
６４ エンジン始動モーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、
このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、
前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁と、
内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部と
を具えた内燃機関の排気還流装置であって、
前記ＥＧＲ制御弁および前記開閉弁を閉止することによってこれらの間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、
前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量が達成されるように、前記取得手段により取得される排気の情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、
このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、前記ＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部と
を具えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記取得手段によって取得される排気の情報が前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ通路の一端に連通する前記吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具え、前記ＥＧＲ弁開度設定部は、前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量と、前記吸気圧センサーにより検出される吸気圧と、前記取得手段により取得される排気の圧力に関する情報とに基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項５】
一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流するためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁とを有する排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法であって、
前記内燃機関の停止要求に従って前記ＥＧＲ制御弁を閉止した後、前記開閉弁を閉止して前記内燃機関から排出される排気の一部を前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた状態にて前記内燃機関を停止させるステップと、
前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報を取得するステップと、
内燃機関の停止要求後に内燃機関の始動要求があった場合、内燃機関をモータリングさせるステップと、
内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するステップと、
設定された排気の還流量が達成されるように、取得した排気に関する情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、
前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報に基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、
設定された開度に前記ＥＧＲ制御弁を開いて前記ＥＧＲ通路に一時的に貯留された排気を前記吸気通路に還流させてモータリング中の内燃機関に供給するステップと、
排気を含む吸気が導かれるモータリング中の内燃機関の燃焼室に燃料を供給して内燃機関を始動させるステップと、
内燃機関が始動した後に内燃機関のモータリングを終了すると共に前記開閉弁を開放状態に切り換えるステップと
を具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
【請求項６】
前記内燃機関を停止させるステップは、前記内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させるステップと、排気の圧力を上昇させた後に前記ＥＧＲ制御弁を閉止するステップとを含むことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の運転制御方法。
【請求項１】
一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、
このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、
前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁と、
内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するＥＧＲ量設定部と
を具えた内燃機関の排気還流装置であって、
前記ＥＧＲ制御弁および前記開閉弁を閉止することによってこれらの間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込められた排気に関する情報を取得する取得手段と、
前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量が達成されるように、前記取得手段により取得される排気の情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するＥＧＲ弁開度設定部と、
このＥＧＲ弁開度設定部にて設定された開度となるように、前記ＥＧＲ制御弁を駆動するＥＧＲ弁駆動部と
を具えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記取得手段によって取得される排気の情報が前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に閉じ込められた排気の圧力に関する情報であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ通路の一端に連通する前記吸気通路の圧力を検出する吸気圧センサーをさらに具え、前記ＥＧＲ弁開度設定部は、前記ＥＧＲ量設定部にて設定された排気の還流量と、前記吸気圧センサーにより検出される吸気圧と、前記取得手段により取得される排気の圧力に関する情報とに基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ通路に導かれる排気の圧力を上昇させるための排気昇圧手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項５】
一端が吸気通路に連通すると共に他端が排気通路に連通し、内燃機関から排出される排気の一部を吸気通路に還流するためのＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の一端側に配されて当該ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路の他端側に配されて前記ＥＧＲ通路を開閉するための開閉弁とを有する排気還流装置が組み込まれた内燃機関の運転制御方法であって、
前記内燃機関の停止要求に従って前記ＥＧＲ制御弁を閉止した後、前記開閉弁を閉止して前記内燃機関から排出される排気の一部を前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に一時的に閉じ込めた状態にて前記内燃機関を停止させるステップと、
前記ＥＧＲ制御弁と前記開閉弁との間の前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報を取得するステップと、
内燃機関の停止要求後に内燃機関の始動要求があった場合、内燃機関をモータリングさせるステップと、
内燃機関の運転状態に応じて前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路への排気の還流量を設定するステップと、
設定された排気の還流量が達成されるように、取得した排気に関する情報に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、
前記ＥＧＲ通路に保持された排気に関する情報に基づき、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定するステップと、
設定された開度に前記ＥＧＲ制御弁を開いて前記ＥＧＲ通路に一時的に貯留された排気を前記吸気通路に還流させてモータリング中の内燃機関に供給するステップと、
排気を含む吸気が導かれるモータリング中の内燃機関の燃焼室に燃料を供給して内燃機関を始動させるステップと、
内燃機関が始動した後に内燃機関のモータリングを終了すると共に前記開閉弁を開放状態に切り換えるステップと
を具えたことを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
【請求項６】
前記内燃機関を停止させるステップは、前記内燃機関の停止要求があった場合に排気通路を流れる排気の圧力を上昇させるステップと、排気の圧力を上昇させた後に前記ＥＧＲ制御弁を閉止するステップとを含むことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の運転制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６７５４６（Ｐ２０１２−１６７５４６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６４３７（Ｐ２０１１−２６４３７）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【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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