(57)【要約】      （修正有）【課題】ノイズの抑制が可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関への燃料の供給が停止した場合に、内燃機関の排気弁２２を開弁状態に維持する排気弁制御部４２と、内燃機関への燃料の供給が停止した場合に、排気弁２２が開弁状態に維持される前における開度と比較して、内燃機関のスロットルバルブの開度を小さくするスロットル制御部４４と、を具備する内燃機関の制御装置である。本発明によれば、排気管から吸気管への空気の流れを抑制することで、ノイズを抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関への燃料の供給が停止した場合に、前記内燃機関の排気弁を開弁状態に維持する排気弁制御部と、
前記内燃機関への燃料の供給が停止した場合に、前記排気弁が開弁状態に維持される前における前記内燃機関のスロットルバルブの開度と比較して、前記スロットルバルブの開度を小さくするスロットル制御部と、を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関への燃料の供給が停止してから所定の期間後に、前記排気弁制御部は前記排気弁を開弁状態とし、前記スロットル制御部は前記開度を小さくすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関に空気を供給するための吸気管の圧力及び前記内燃機関のトルクに基づき前記排気弁が動作しているか判定し、前記排気弁が動作していると判定した場合、燃料の供給を開始させる燃料供給制御部を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）には、エンジンの吸気弁又は排気弁を駆動するカム機構が用いられている。弁を開閉させるカムピースは、クランクシャフトの回転に同期して回転する。エンジンへの燃料の供給を停止する際に、弁の開閉状態を制御することが行われている。例えば特許文献１には、燃料の供給停止時に吸気弁を開き、かつ排気弁を閉じる技術が記載されている。特許文献２には、ピストンの下死点より後に排気弁を開き、かつ短時間の経過後に排気弁を閉じる技術が記載されている。特許文献３には、複数の気筒の全てを運転させる状態と、複数の気筒の一部を休止させる状態とを切替可能な技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４６７１１号公報
【特許文献２】特開平７−１１９５０２号公報
【特許文献３】特開平１０−８２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１の技術のように、吸気弁が開弁しかつ排気弁が閉弁した状態で燃料の供給が停止すると、吸気管の圧力は負圧で維持される。このため、ピストンが運動した場合、気筒内に負圧が生じ、気筒内にオイルが引き込まれる。このためオイルの消費量が増加し、かつ排気エミッションが悪化する。排気弁を開弁状態で燃料の供給を停止することで、負圧の発生は抑制される。しかしながら、排気が吸気管に逆流することがある。これによりノイズが発生する。本発明は上記課題に鑑み、ノイズの抑制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】
【０００５】
本発明は、内燃機関への燃料の供給が停止した場合に、前記内燃機関の排気弁を開弁状態に維持する排気弁制御部と、前記内燃機関への燃料の供給が停止した場合に、前記排気弁が開弁状態に維持される前における前記内燃機関のスロットルバルブの開度と比較して、前記スロットルバルブの開度を小さくするスロットル制御部と、を具備する内燃機関の制御装置である。
【０００６】
上記構成において、前記内燃機関への燃料の供給が停止してから所定の期間後に、前記排気弁制御部は前記排気弁を開弁状態とし、前記スロットル制御部は前記開度を小さくする構成とすることができる。
【０００７】
上記構成において、前記内燃機関に空気を供給するための吸気管の圧力及び前記内燃機関のトルクに基づき前記排気弁が動作しているか判定し、前記排気弁が動作していると判定した場合、燃料の供給を開始させる燃料供給制御部を具備する構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノイズの抑制が可能な内燃機関の制御装置提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は実施例１に係る内燃機関の制御装置を例示するブロック図である。図１（ｂ）は複数の気筒を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）は排気弁の開閉を例示する模式図である。図２（ｂ）はＥＣＵの構成を例示する機能ブロック図である。
【図３】図３は内燃機関の制御装置の動作を例示するタイムチャートである。
【図４】図４は内燃機関の制御装置の動作を例示するフローチャートである。
【図５】図５（ａ）はトルクを例示するグラフである。図５（ｂ）は吸気管の圧力を例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１（ａ）は実施例１に係る内燃機関の制御装置を例示するブロック図である。図１（ａ）に示すように、エンジンはＥＣＵ（Engine Control Unit）２、エンジン本体４、ピストン５、クランクシャフト６、燃料噴射弁８、触媒１０、吸気管１２、排気管１４、及び点火プラグ１６を備える。
【００１２】
エンジン本体４には、燃料噴射弁８、点火プラグ１６、吸気弁２０及び排気弁２２が設けられている。エンジン本体４には吸気管１２及び排気管１４が接続されている。吸気弁２０が開くと吸気管１２を通じてエンジン本体４に空気が供給される。排気弁２２が開くと排気がエンジン本体４から排気管１４を通じて車両の外へ排出される。なおエンジン本体４のサイクルにおいて、吸気弁２０と排気弁２２との両方が開弁しているオーバーラップ区間が存在する。クランクシャフト６の回転に応じて、ピストン５はエンジン本体４内において上下動を行う。センサ７は、エンジン本体４のクランクケースに設けられている。センサ７は、エンジン回転数Ｒを検出する回転数センサ、クランクシャフト６のクランク角度を検出するクランク角度センサ、及びクランクシャフト６が発生させるトルクを検出するトルクセンサを含む。なおエンジン本体４は複数の気筒を有しており、各気筒に対応して燃料噴射弁８、点火プラグ１６、吸気弁２０及び排気弁２２が設けられている。
【００１３】
燃料噴射弁８、吸気管圧センサ９及びスロットルバルブ２４は、吸気管１２に設けられている。燃料噴射弁８は吸気管１２に燃料を噴射する。これによりエンジン本体４に燃料が給される。吸気管圧センサ９は、吸気管１２内の圧力（吸気管圧）を検出する。スロットルバルブ２４は吸気の量（吸気量）を調整するためのバルブである。スロットルバルブ２４が開くことで吸気量は増大し、閉じることで吸気量は減少する。触媒１０は排気管１４に設けられており、エンジン本体４が排出する排気ガスを浄化する。ＥＣＵ２は、センサ７により検出されたクランク角度、エンジン回転数Ｒ及びトルク、並びに吸気管圧センサ９により検出された吸気管圧を取得する。またＥＣＵ２は燃料噴射弁８による燃料の噴射、点火プラグ１６による点火、吸気弁２０、排気弁２２及びスロットルバルブ２４の開閉状態を制御する。
【００１４】
図１（ｂ）は複数の気筒を例示する模式図である。図１（ｂ）に示すように、吸気管１２及び排気管１４は気筒＃１〜＃４に対応して分岐している。２つの吸気弁２０及び２つの排気弁２２が各気筒に設けられている。排気管１４は車両の外部と通じているため、排気管１４の圧力（排気管圧）は大気圧（約１００ｋＰａ）である。エンジンの運転中、吸気管圧は大気圧より低い負圧であり、例えば約５０ｋＰａである。燃料の供給を停止する際、全ての気筒において排気弁２２を開いた状態とすることができる。このとき、圧力の高い排気管１４から圧力の低い吸気管１２へと空気が逆流することがある。これにより、吸気ダクト（不図示）からノイズが発生することがある。実施例１ではこのノイズを抑制する。
【００１５】
図２（ａ）は排気弁２２の開閉を例示する模式図である。図２（ａ）に示すように、排気弁２２はロッカーアーム３０に接続されている。図２（ａ）の矢印に示すように、カムピース３２はクランクシャフト６の回転と同期して図２（ａ）中の右回りに回転し、ロッカーアーム３０のローラー３０ａと接触する。カムピース３２の凸状に突き出た部分はカムロブ３２ａである。矢印で示すように、カムロブ３２ａがローラー３０ａと当接することでロッカーアーム３０は下向きの力を受ける。ロッカーアーム３０が力を排気弁２２に伝達することで、排気弁２２は下に動き開弁する。カムロブ３２ａがローラー３０ａと接触しないとき、スプリング２２ａの上向きの弾性力によりロッカーアーム３０は元の位置に戻る。このとき排気弁２２も上に動き、閉弁する。アクチュエータ３４及びＨＬＡ（Hidraulic Lash Adjuster）３６が設けられている。アクチュエータ３４は、カムピース３２を挟んで排気弁２２とは反対側に位置しており、例えば電磁石、油圧、又は圧電素子などにより駆動する。アクチュエータ３４がロッカーアーム３０に上向きの力を加えることで、排気弁２２には下方向の力が作用し、開弁する。ＨＬＡ３６は例えば油圧により駆動し、ロッカーアーム３０とカムピース３２との距離を調整する。
【００１６】
図２（ｂ）はＥＣＵ２の構成を例示する機能ブロック図である。図２（ｂ）に示すように、ＥＣＵ２は、吸気弁制御部４０、排気弁制御部４２、スロットル制御部４４、及び燃料供給制御部４６として機能する。排気弁制御部４２は図２（ａ）に示したアクチュエータ３４を制御することで、排気弁２２の開閉状態を制御する。吸気弁制御部４０は排気弁制御部４２と同様に吸気弁２０の開閉状態を制御する。スロットル制御部４４はスロットルバルブ２４の開閉状態を制御する。燃料供給制御部４６は燃料噴射弁８による燃料の供給を制御する。内燃機関の制御装置の動作について説明する。
【００１７】
図３は内燃機関の制御装置の動作を例示するタイムチャートである。横軸は時間を表す。縦軸は上から順にエンジン回転数Ｒ、燃料噴射量、掃気サイクルＣ、排気弁２２の開閉状態、スロットルバルブ２４の開閉状態、吸気管圧Ｐ及びトルクを表す。運転しているエンジンが停止し再始動する場合を例とする。
【００１８】
図３に示すように、時間０〜ｔ１において車両は減速しており、エンジン回転数Ｒは低下している。燃料噴射量はＶ１、トルクは０未満のＮ１である。なお、排気弁２２は通常の運転時と同様に動作しており、開放はしていない（開放オフ）。スロットルバルブ２４の開度は通常の運転時と同様である（開度縮小オフ）。吸気管圧Ｐは大気圧Ｐ０未満のＰ１である。
【００１９】
時間ｔ１において燃料噴射量は０になる。このとき掃気が開始される。掃気とはエンジン本体４の気筒内に新たな空気を供給することである。例えば吸気弁２０及び排気弁２２の両方が開弁するオーバーラップ区間において、吸気管１２を通じて空気が供給される。掃気の開始時点から掃気サイクルＣのカウントが始まる。掃気サイクルＣは、掃気している期間を定めるためのサイクルである。掃気サイクルＣとして、例えばエンジン本体４のサイクル数を用いることができる。サイクルとは吸気から排気までのサイクルである。時間ｔ２において、掃気サイクルＣは所定の値であるＣ１に到達する。掃気している期間（ｔ１〜ｔ２）にはオーバーラップ区間が含まれる。オーバーラップ区間において、吸気管１２から排気管１４に空気が流れることにより、掃気が効率よく行われる。
【００２０】
時間ｔ３において、吸気管圧Ｐは大気圧Ｐ０になる。このとき排気弁２２は開放される（開放オン）。排気弁２２の開度は最大で維持される。その一方、スロットルバルブ２４の開度は、排気弁２２の開放前の開度より縮小させ、例えば最小の開度となる。
【００２１】
時間ｔ４において、エンジン回転数Ｒは０になる。排気弁２２の開放はオフになる。排気弁制御部４２がアクチュエータ３４の駆動を停止することで、排気弁２２は閉弁する。スロットルバルブ２４の開度は最小のままである。時間ｔ５において、エンジンが再始動し、エンジン回転数Ｒが０より大きくなる。排気弁２２の開放はオンになる。エンジンが回転するため、トルクは０より大きくなる。時間ｔ６において、吸気管圧Ｐは大気圧Ｐ０より小さい負圧となる。図１（ａ）に示したピストン５が上下動するためである。掃気サイクルＣは０になる。時間ｔ６以降、エンジンは通常の運転を行う。排気弁２２は通常の動作に復帰する。つまり排気弁２２は開閉を繰り返す。またスロットルバルブ２４も通常の動作に復帰する。
【００２２】
図４は内燃機関の制御装置の動作を例示するフローチャートである。図４に示すように、燃料供給制御部４６は燃料噴射弁８による燃料の噴射を停止させるか判定する（ステップＳ１０）。Ｙｅｓの場合、ＥＣＵ２はエンジン回転数Ｒが０であるか判定する（ステップＳ１１）。Ｎｏの場合、ＥＣＵ２は掃気サイクルＣがＣ１まで達したか判定する（ステップＳ１２、図３の時間ｔ１〜ｔ２）。ステップＳ１２においてＮｏの場合、ＥＣＵ２は掃気サイクルＣを１つカウントする（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の後、制御はステップＳ１０から再開される。
【００２３】
ステップＳ１２においてＹｅｓの場合、排気弁制御部４２は排気弁２２を開放する（ステップＳ１４、時間ｔ３）。具体的に、排気弁制御部４２はアクチュエータ３４を動作させ、排気弁２２を開弁状態に維持する。スロットル制御部４４は、スロットルバルブ２４の開度を縮小させる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の後、制御は終了し、ステップＳ１０から再開される。
【００２４】
ステップＳ１０においてＮｏの場合、ＥＣＵ２は掃気サイクルＣを０にする（ステップＳ１６、掃気サイクルＣクリア）。ステップＳ１６の後、又はステップＳ１１においてＮｏの場合、排気弁２２は通常の動作に復帰する（ステップＳ１７、時間ｔ５）。排気弁２２はエンジン本体４のサイクルに従い開閉を行う。スロットル制御部４４はスロットルバルブ２４の開度縮小をオフにする。これにより、スロットルバルブ２４も通常の動作に復帰する（ステップＳ１８）。
【００２５】
ステップＳ１８の後、燃料供給制御部４６は、吸気管圧ＰがＰ０未満、つまり負圧であるか判定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９においてＹｅｓの場合、燃料供給制御部４６はトルクが回復したか判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０においてＹｅｓの場合、燃料供給制御部４６は燃料の噴射を開始させる（ステップＳ２１、時間ｔ６）。ステップＳ１９及びＳ２０の一方でＮｏの場合、燃料供給制御部４６はエンジンに故障が発生していると判定する（ステップＳ２２）。このとき燃料の噴射は行われない。ステップＳ２１及びＳ２２の後、制御は終了する。
【００２６】
実施例１によれば、燃料の噴射が停止した場合に、排気弁制御部４２は排気弁２２を開弁状態に維持する。スロットル制御部４４は、排気弁２２の開放前における開度と比較して、スロットルバルブ２４の開度を小さくする。このため、吸気管１２がスロットルバルブ２４により遮断され、排気管１４から吸気管１２へ空気が流れ難くなる。このためノイズが抑制される。また、吸気管１２から排気管１４へ空気が流れ難くなる。従って、排気管１４に設けられた触媒１０の温度の低下が抑制され、温度低下に伴う触媒１０の特性の低下が抑制される。エンジンの再始動後、触媒１０による排気の浄化が円滑に行われ、排気エミッションを改善することができる。吸気管圧が大気圧になった後にスロットル制御部４４が開度を縮小することが好ましい。吸気管圧と排気管圧が同程度であるため、より効果的に空気の流れを抑制することができる。空気に含まれる異物が吸気弁２０に付着することによるデポジットの堆積も抑制される。スロットル制御部４４は、例えば吸気量が吸気弁２０の最小作用角動作である場合の吸気量と同程度となるまで、開度を小さくすることが好ましい。上述のように開度を最小としてもよい。
【００２７】
排気管１４から吸気管１２へ排気が流入すると、気筒内の酸素濃度が低下する。このため、燃料噴射の再開後に失火、及び不完全燃焼が発生する。失火とは混合気に点火されないことである。失火及び不完全燃焼により、ドライバビリティの低下、排気エミッションの悪化、及び部品の破損などが生じる。実施例１によれば、燃料の噴射が停止した場合、所定の期間において掃気が行われる。これにより、気筒に酸素が供給される。従って、燃料の噴射を再開した際の失火が抑制される。酸素の体積濃度は、例えば大気と同程度の約２０％が好ましい。これにより燃焼が円滑に行われ、燃費及びドライバビリティの改善、排気エミッションの低減、及び部品の破損抑制などが可能となる。例えば吸気弁２０及び排気弁２２の両方が開弁するオーバーラップ区間があれば、掃気は行われる。より効果的な掃気のために、スロットル制御部４４がスロットルバルブ２４を全開とすることが好ましい。掃気サイクルＣとして、例えば走行距離、時間などを用いてもよい。走行距離が所定の距離になった後、又は所定の時間が経過したとき、掃気サイクルＣ＝Ｃ１である。掃気を行う所定の期間の後、スロットルバルブ２４開度の縮小及び排気弁２２の開放が行われればよい。
【００２８】
ステップＳ２０〜Ｓ２３に示した、トルク及び吸気管圧に基づく故障の判定について説明する。図５（ａ）は吸気管の圧力を例示するグラフである。横軸は時間、縦軸は吸気管圧を表す。図５（ａ）及び後述する図５（ｂ）において、実線はエンジンが正常な例、破線はエンジンが異常な例を表す。また図５（ａ）及び図５（ｂ）における時間０は、エンジン回転数Ｒが回復した時間（図３におけるｔ５）である。
【００２９】
図５（ａ）に実線で示すように、エンジンが正常であれば吸気管圧は低下し負圧になる。破線で示すように、エンジンが異常であれば吸気管圧は例えば大気圧と同程度の約１００ｋＰａを維持する。例えば１００ｋＰａが２００ｍｓ程度継続した場合、燃料供給制御部４６はエンジンに故障が発生していると判定する。
【００３０】
図５（ｂ）はトルクを例示するグラフである。横軸は時間、縦軸はトルクを表す。実線で示すように、エンジンが正常であれば、エンジン回転数Ｒの回復の後、クランク角度に応じて、トルクは正の値と負の値との間で変動するようなサイクルを示す。このとき図４のステップＳ２０はＹｅｓとなる。破線で示すように、エンジンが異常であれば、クランク角度に関わらず、トルクは負の値のままである（ステップＳ２０でＮｏ）。この場合、燃料供給制御部４６はエンジンが故障していると判定する。故障の判定がされた場合、ＥＣＵ２は例えばランプの点灯などによりユーザに通知することができる。
【００３１】
吸気管圧及びトルクが正常の状態であれば、燃料供給制御部４６は排気弁２２が動作していると判定する。このとき、燃料の噴射を再開することができる（図４のステップＳ２１）。つまり、排気弁２２が動作に復帰していない状態での燃料噴射が抑制される。このため失火が抑制される。圧力及びトルクの両方に基づいて排気弁復帰の判定が行なわれることが好ましい。判定の精度が高まるからである。
【００３２】
吸気弁制御部４０は、例えば排気弁２２と同様に図２（ａ）に示した機構により、吸気弁２０を開閉させることができる。燃料の噴射が停止している場合、スロットルバルブ２４の開度縮小と同時に、吸気弁制御部４０は吸気弁２０を閉弁状態に維持してもよい。これにより排気管１４から吸気管１２への空気の流入はより効果的に抑制される。従って、ノイズは抑制される。また吸気管１２から排気管１４へ空気が流れることによる触媒１０の温度低下も抑制される。
【００３３】
実施例１は例えばハイブリッド車に採用することができる。ハイブリッド車の走行中のエンジン停止において、ノイズ及び触媒の温度低下を抑制することができる。また車両のアイドリングストップなどの際にも適用できる。エンジン本体４は４気筒としたが、気筒の数は変更可能であり、例えば８気筒などでもよい。複数の気筒の少なくとも１つに実施例１を適用することでノイズを抑制できる。ただし、複数の気筒の全てに実施例１を適用することが好ましい。全ての気筒においてノイズを抑制することができるからである。
【００３４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２                      ＥＣＵ
８                      燃料噴射弁
１２                    吸気管
１４                    排気管
２０                    吸気弁
２２                    排気弁
２４                    スロットルバルブ
３４                    アクチュエータ
４０                    吸気弁制御部
４２                    排気弁制御部
４４                    スロットル制御部
４６                    燃料供給制御部
【図１】
2014152693.tif 000003
【図２】
2014152693.tif 000004
【図３】
2014152693.tif 000005
【図４】
2014152693.tif 000006
【図５】
2014152693.tif 000007