(57)【要約】【課題】この発明は、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関し、内燃機関の停止動作時に残留ガスの掃気と振動の抑制とを好適に両立することを目的とする。【解決手段】吸気弁６８の閉じ時期を変更可能とする吸気可変動弁機構４６を備える。内燃機関１０の停止要求が出された場合に、吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点近傍となるように制御する。その後、吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点近傍の時期に移行した後に、内燃機関１０の実圧縮比が下がるように吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣを遅角する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の閉じ時期を変更可能とする吸気可変動弁機構と、
内燃機関の停止要求を検知する停止要求検知手段と、
前記停止要求が出された場合に、前記吸気弁の閉じ時期を吸気下死点近傍の第１制御時期に制御する第１吸気閉じ時期制御手段と、
前記内燃機関の停止動作中に前記吸気弁の閉じ時期が前記第１制御時期に移行した後に、前記吸気弁の閉じ時期が前記第１制御時期に制御された場合と比較して、前記内燃機関の実圧縮比が下がるように前記吸気弁の閉じ時期を第２制御時期に制御する第２吸気閉じ時期制御手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記停止動作中に前記吸気弁の閉じ時期が前記第１制御時期に移行した後に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したか否かを判別する掃気完了判別手段を更に備え、
前記第２吸気閉じ時期制御手段は、前記掃気完了判別手段によって前記停止動作中に前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定された場合に、前記吸気弁の閉じ時期を前記第２制御時期に制御する手段であることを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、車両システムの起動中に所定の自動停止条件が成立した場合に自動的に停止させられる内燃機関であって、
前記停止要求が前記自動停止条件の成立に伴うものである場合には、前記第１吸気閉じ時期制御手段による前記吸気弁の閉じ時期の制御を介さずに、前記第２吸気閉じ時期制御手段による前記吸気弁の閉じ時期の制御を行うようにする停止時制御切換手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記停止要求が出された場合に、前記吸気弁の開き時期が排気上死点となるように制御する吸気開き時期制御手段と、
閉じ時期が排気上死点となるように予め設定され、若しくは、前記停止要求が出された場合に閉じ時期が排気上死点となるように制御される排気弁と、
を更に備えることを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
排気通路と吸気通路とを接続する排気ガス還流通路の開閉を担う排気還流弁と、
前記排気ガス還流弁の開度調整による排気ガスの還流が行われている状態で前記停止要求が出された場合に、前記排気還流弁を全閉とする排気還流弁全閉手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の可変動弁機構の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記掃気完了判別手段は、
前記排気還流弁から前記吸気弁までの区間の通路容積に基づいて当該通路容積内に存在する残留ガス量を推定する残留ガス量推定手段と、
前記停止動作中に前記排気還流弁閉手段により前記排気還流弁が全閉とされ、かつ燃料噴射が停止された後に、前記燃焼室内に吸入される吸気量の積算値を取得する積算吸気量取得手段と、
を含み、前記積算値が前記残留ガス量の推定値以上となった場合に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする請求項５記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記吸気通路が備える吸気マニホールドに設置され、吸気温度を検知する吸気温度検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記吸気温度検知手段により検知された吸気温度が所定値よりも低くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項８】
排気通路を流れるガスの空燃比を検知する空燃比検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記空燃比検知手段により検知されたガスの空燃比が所定値よりも高くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記吸気通路が備える吸気マニホールドに設置され、吸気圧力を検知する吸気圧力検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記吸気圧力検知手段により検知された吸気圧力が所定圧力よりも低くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
排気通路を流れる排気ガスの温度を検知する排気温度検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記排気温度検知手段により検知された排気ガスの温度が所定値よりも低くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項記載の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関の停止制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、内燃機関が停止されるときの気筒内の圧縮圧力の大きさを、機関温度状態に基づき推定している。そして、推定された圧縮圧力が大きいときに限り、吸気弁の閉じ時期の遅角によって実圧縮比の低減を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０８５９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６４９２号公報
【特許文献３】特開２００８−１６３７９２号公報
【特許文献４】特開２００６−２５７９９７号公報
【特許文献５】特開２００１−２８０１７０号公報
【特許文献６】特開２０００−３５２３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の停止動作の終了後に吸気通路や燃焼室内に燃焼（既燃）ガスが残留した状態で長期間に渡って放置された場合、インジェクタやバルブシートなどの燃焼室周りの部品の腐食等が問題となる。上述した従来の制御によれば、内燃機関の停止動作時に、各気筒の圧縮反力に基づく振動の抑制を図ることができる。しかしながら、吸気弁の閉じ時期の遅角により吸気側への筒内ガスの吹き返しが生ずるため、特に吸気通路内の残留ガスを十分に掃気することができなくなる。このように、従来において、停止動作中の内燃機関の振動低減を行う際には、吸気通路および燃焼室内に残留するガスによる上記腐食が何ら考慮されていなかった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の停止動作時に、残留ガスの掃気と振動の抑制とを好適に両立し得る可変動弁機構を備える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】
第１の発明は、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、
吸気弁の閉じ時期を変更可能とする吸気可変動弁機構と、
内燃機関の停止要求を検知する停止要求検知手段と、
前記停止要求が出された場合に、前記吸気弁の閉じ時期を吸気下死点近傍の第１制御時期に制御する第１吸気閉じ時期制御手段と、
前記内燃機関の停止動作中に前記吸気弁の閉じ時期が前記第１制御時期に移行した後に、前記吸気弁の閉じ時期が前記第１制御時期に制御された場合と比較して、前記内燃機関の実圧縮比が下がるように前記吸気弁の閉じ時期を第２制御時期に制御する第２吸気閉じ時期制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記停止動作中に前記吸気弁の閉じ時期が前記第１制御時期に移行した後に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したか否かを判別する掃気完了判別手段を更に備え、
前記第２吸気閉じ時期制御手段は、前記掃気完了判別手段によって前記停止動作中に前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定された場合に、前記吸気弁の閉じ時期を前記第２制御時期に制御する手段であることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記内燃機関は、車両システムの起動中に所定の自動停止条件が成立した場合に自動的に停止させられる内燃機関であって、
前記停止要求が前記自動停止条件の成立に伴うものである場合には、前記第１吸気閉じ時期制御手段による前記吸気弁の閉じ時期の制御を介さずに、前記第２吸気閉じ時期制御手段による前記吸気弁の閉じ時期の制御を行うようにする停止時制御切換手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記停止要求が出された場合に、前記吸気弁の開き時期が排気上死点となるように制御する吸気開き時期制御手段と、
閉じ時期が排気上死点となるように予め設定され、若しくは、前記停止要求が出された場合に閉じ時期が排気上死点となるように制御される排気弁と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第２乃至第４の発明の何れかにおいて、
排気通路と吸気通路とを接続する排気ガス還流通路の開閉を担う排気還流弁と、
前記排気ガス還流弁の開度調整による排気ガスの還流が行われている状態で前記停止要求が出された場合に、前記排気還流弁を全閉とする排気還流弁全閉手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記掃気完了判別手段は、
前記排気還流弁から前記吸気弁までの区間の通路容積に基づいて当該通路容積内に存在する残留ガス量を推定する残留ガス量推定手段と、
前記停止動作中に前記排気還流弁閉手段により前記排気還流弁が全閉とされ、かつ燃料噴射が停止された後に、前記燃焼室内に吸入される吸気量の積算値を取得する積算吸気量取得手段と、
を含み、前記積算値が前記残留ガス量の推定値以上となった場合に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第２乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記吸気通路が備える吸気マニホールドに設置され、吸気温度を検知する吸気温度検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記吸気温度検知手段により検知された吸気温度が所定値よりも低くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第２乃至第５の発明の何れかにおいて、
排気通路を流れるガスの空燃比を検知する空燃比検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記空燃比検知手段により検知されたガスの空燃比が所定値よりも高くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第２乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記吸気通路が備える吸気マニホールドに設置され、吸気圧力を検知する吸気圧力検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記吸気圧力検知手段により検知された吸気圧力が所定圧力よりも低くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第２乃至第５の発明の何れかにおいて、
排気通路を流れる排気ガスの温度を検知する排気温度検知手段を更に備え、
前記掃気完了判別手段は、前記排気温度検知手段により検知された排気ガスの温度が所定値よりも低くなった時に、前記吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、内燃機関の停止要求が出された場合に、先ず、吸気弁の閉じ時期を吸気下死点近傍の第１制御時期に制御することにより、吸気通路および燃焼室内の残留ガスを十分に掃気することができる。そして、その後に、内燃機関の実圧縮比が下がるように吸気弁の閉じ時期を第２制御時期に制御することにより、停止動作中の内燃機関の始動を低減することができる。これにより、内燃機関の停止動作時に、残留ガスの掃気と振動の抑制とを好適に両立することが可能となる。
【００１７】
第２の発明によれば、掃気完了判別手段を備えたことにより、停止動作中に吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気を確実に終えた後に、内燃機関の振動抑制のために吸気弁の閉じ時期を第２制御時期に制御することができる。
【００１８】
上記自動停止条件の成立に伴う停止要求が出された場合であれば、内燃機関が一時的に停止した後に比較的短時間で再始動が行われる。このため、このような場合には、燃焼室周りの部品の腐食等が問題とならないといえる。従って、第３の発明によれば、このような場合に、第１吸気閉じ時期制御手段による吸気弁の閉じ時期の制御の実施を省略することで、停止動作中に振動をより抑制することが可能となる。
【００１９】
第４の発明によれば、停止要求が出された場合に、排気上死点において排気弁が閉じられるとともに吸気弁が開かれるという態様でバルブオーバーラップ期間がゼロとされる。これにより、燃焼室内の残留ガスが吸気通路側に吹き戻されるのを防ぐことができ、また、排気通路側から燃焼室に還流する排気ガス（内部ＥＧＲガス）を無くすこともできる。
【００２０】
第５の発明によれば、停止要求が出された場合に、排気ガス還流通路を介して排気ガスが吸気側に還流するのを防止することができ、残留ガスの掃気を十分に図れるようになる。
【００２１】
上記第１の発明によって、停止要求が出された場合に吸気弁の閉じ時期が吸気下死点近傍の第１制御時期に制御されることにより、吸気通路側への燃焼室内ガスの吹き返しが防止されている。従って、第６の発明によれば、停止動作中に排気還流弁閉手段により排気還流弁が全閉とされ、かつ燃料噴射が停止された後に燃焼室内に吸入される吸気量の積算値が、排気還流弁から吸気弁までの区間の通路容積内に存在する残留ガスの推定値以上となった場合に、吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が完了したと判定することにより、掃気の完了時期を正確に判定することができる。
【００２２】
燃焼に付された後の排気ガスは高温であるため、排気ガスが吸気マニホールド内に残留している場合には、常温の新気が流通する場合と比べ、吸気マニホールド内のガス温度が高くなる。従って、第７の発明によれば、既燃ガスが残留している場合と新気のみの場合とで吸気温度を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気の完了時期を正確に判定することができる。
【００２３】
吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が終了して燃焼室内が新気で満たされた場合には、空燃比検知手段により検知されるガスは新気となり、燃焼に付された後の既燃ガスが流れる場合と比べて大きくリーンな値が検出される。従って、第８の発明によれば、既燃ガスと新気を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気の完了時期を正確に判定することができる。
【００２４】
燃焼に付された後の排気ガスは高温であるため、排気ガスが吸気マニホールド内に残留している場合には、常温の新気が流通する場合と比べ、排気ガスからの受熱により膨張して吸気マニホールド内ガスの圧力が高くなる。従って、第９の発明によれば、既燃ガスが残留している場合と新気のみの場合とで吸気圧力を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気の完了時期を正確に判定することができる。
【００２５】
吸気通路および燃焼室内の残留ガスの掃気が終了して燃焼室内が新気で満たされた場合には、排気温度検知手段により検知されるガスは新気となり、燃焼に付された後の既燃ガスが流れる場合と比べて検出される温度は大きく低下する。従って、第１０の発明によれば、既燃ガスと新気を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気の完了時期を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１における特徴的なエンジン停止動作時の制御を説明するためのタイムチャートである。
【図３】内燃機関の停止動作中に用いられる吸気バルブタイミングを表した図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】掃気モードによる残留ガスの掃気効果を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２における掃気完了時期の判別手法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、圧縮着火式の内燃機関１０を備えている。ここでは、圧縮着火式内燃機関の一例として、内燃機関１０は、直列４気筒型のディーゼルエンジンであるものとする。
【００２８】
内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ１６によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール１４内に蓄えられ、コモンレール１４から各インジェクタ１２に供給される。
【００２９】
内燃機関１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポートに接続されている。本実施形態の内燃機関１０は、ターボ過給機２２を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２２のタービンに接続されている。
【００３０】
また、排気通路１８におけるターボ過給機２２の下流側には、排気ガスを浄化するための排気浄化装置２４が設けられている。更に、ターボ過給機２２よりも上流側の排気通路１８には、排気ガスの空燃比を検知するためのＡ／Ｆセンサ２６、および排気ガスの温度を検知するための排気温度センサ２８がそれぞれ設置されている。
【００３１】
内燃機関１０の吸気通路３０の入口付近には、エアクリーナ３２が設けられている。エアクリーナ３２を通って吸入された空気は、ターボ過給機２２のコンプレッサで圧縮された後、インタークーラ３４で冷却される。インタークーラ３４を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３６により、各気筒の吸気ポートに分配される。
【００３２】
インタークーラ３４と吸気マニホールド３６との間には、吸気絞り弁３８が設置されている。また、エアクリーナ３２の下流近傍には、吸入空気量を検知するためのエアフローメータ４０が設置されている。また、吸気マニホールド３６には、その内部を流れる吸入空気の温度を検知するための吸気温度センサ４２、および吸気圧力を検知するための吸気圧力センサ４４がそれぞれ設置されている。
【００３３】
また、図１に示すシステムは、各気筒の吸気弁６８（図５参照）の開弁特性を変更可能とする吸気可変動弁機構４６と、排気弁６６（図５参照）の開弁特性を変更可能とする排気可変動弁機構４８とを備えている。より具体的には、ここでは、吸気可変動弁機構４６は、吸気弁６８のリフト量および作用角を連続的に変更できる機能（リフト可変機能）と、油圧もしくはモータを用いて吸気カム（図示省略）の位相を変更することにより吸気弁６８の開閉時期を変更できる機能（位相可変機能）とを具備する機構であるものとする。また、排気可変動弁機構４８は、吸気可変動弁機構４６と同様の位相可変機能を具備する機構であるものとする。更に、吸気可変動弁機構４６は、吸気カム軸の回転位置（進角量）を検知するための吸気カム角センサ５０を備えており、排気可変動弁機構４８は、吸気カム角センサ５０と同様の構成を有する排気カム角センサ５２を備えている。
【００３４】
また、吸気マニホールド３６の近傍には、排気ガス還流通路（以下、「ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)通路」）５４の一端が接続されている。ＥＧＲ通路５４の他端は、排気通路１８の排気マニホールド２０に接続されている。吸気側の接続口３０ａの近傍のＥＧＲ通路５４には、排気還流弁（以下、「ＥＧＲ弁」）５６が設けられている。このＥＧＲ弁５６の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路５４を通って排気側から吸気側に還流する排気（既燃）ガス量、すなわち外部ＥＧＲガス量を調整することができる。
【００３５】
更に、ＥＧＲ通路５４の途中には、ＥＧＲ通路５４をバイパスするＥＧＲバイパス通路５８が形成されている。ＥＧＲバイパス通路５８の途中には、当該通路５８を通る排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ６０が設けられている。また、ＥＧＲバイパス通路５８における排気側の接続口５８ａには、当該接続口５８ａを開閉するバイパスバルブ６２が取り付けられている。このようなバイパスバルブ６２によれば、ＥＧＲガスを必要に応じてＥＧＲクーラ６０によって冷却することができる。
【００３６】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０を備えている。ＥＣＵ７０には、上述した各種のセンサに加え、クランクアングルおよびエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ７２や車両のイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）７４等が接続されている。また、ＥＣＵ７０には、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ７０は、それらのセンサ信号や情報に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動することにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００３７】
更に、本実施形態における内燃機関１０が搭載された車両は、車両システムの起動中（ＩＧスイッチ７４がＯＮとされている状態）において所定の自動停止条件が成立した場合に、内燃機関１０を自動的に停止させる機能を有する車両であるものとする。より具体的には、本実施形態のシステムは、そのような自動停止条件が、車両が一時的に停止して内燃機関１０がアイドリング状態となった場合に成立するシステム、すなわち、アイドリングストップ機能を有するシステムであるものとする。尚、このようなアイドリングストップ機能を有するシステムに限らず、内燃機関とともにモータ等の他の動力源を備えるハイブリッド車両において、車両システムの起動中に所定の自動停止条件が成立した場合に、内燃機関が自動的に停止するシステムであってもよい。
【００３８】
ところで、内燃機関１０の停止動作の終了後に吸気通路３０や燃焼室内に燃焼（既燃）ガスが残留した状態で長期間に渡って放置された場合、インジェクタ１２やバルブシートなどの燃焼室周りの部品の腐食等が問題となる。その一方で、そのような問題を回避するために、内燃機関１０の停止動作時に大量の新気が燃焼室内に吸入されるようにすると、吸気通路３０や燃焼室内に残留する燃焼ガスを十分に掃気することができるが、その背反として、燃焼室内に吸入された大量の新気の圧縮および膨張により、内燃機関１０の振動が大きくなってしまう。
【００３９】
［実施の形態１における特徴的なエンジン停止動作時の制御］
図２は、本発明の実施の形態１における特徴的なエンジン停止動作時の制御を説明するためのタイムチャートである。より具体的には、図２（Ａ）はＩＧスイッチ７４のＯＮ、ＯＦＦの変化を表した波形を、図２（Ｂ）はＥＧＲ弁５６の開度の変化を表した波形を、図２（Ｃ）は吸気バルブタイミング（吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣ）の変化を表した波形を、図２（Ｄ）は燃料噴射量の変化を表した波形を、図２（Ｅ）はエンジン回転数の変化を表した波形を、それぞれ示している。また、図３は、内燃機関１０の停止動作中に用いられる吸気バルブタイミングを表した図である。尚、本明細書中においては、内燃機関１０の停止要求が出されてから内燃機関１０の停止が完了するまでを「内燃機関１０の停止動作中」と称する。
【００４０】
本実施形態では、上述した背反関係にある課題を解決するために、以下のような制御を行うようにした。すなわち、図２に示すように、ＩＧスイッチ７４がＯＦＦとされることで内燃機関１０の停止要求が出された場合には、燃料噴射を停止する前に、掃気モードに移行するようにＥＧＲ弁開度および吸気弁６８のバルブタイミングが制御される。より具体的には、掃気モードでは、ＥＧＲ弁５６が全閉となるように制御されるとともに、吸気弁６８のバルブタイミング（開閉時期）が図３（Ａ）に示すように制御される。
【００４１】
図３（Ａ）に示すように、掃気モードでは、排気上死点（ＴＤＣ）で閉じられるように設定された排気弁６６との間でバルブオーバーラップ期間を無くすために、吸気弁６８の開き時期ＩＶＯが排気上死点となるように制御される。更に、吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点（ＢＤＣ）近傍となるように制御される。
【００４２】
次に、図２に示すエンジン停止動作時の制御では、ＥＧＲ弁開度が全閉となり、かつ吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点に制御された時点、すなわち、掃気モードへの移行が完了した時点で、図２（Ｄ）に示すように燃料噴射が停止される。また、本実施形態では、掃気モードへの移行が完了してから所定サイクル（より具体的には、各気筒において残留ガスの掃気を確実にするため、全気筒において少なくとも２回の排気行程が経過する期間）が経過した時点で、全気筒で残留ガスの掃気が完了したと判定するようにしている。
【００４３】
次に、図２に示すエンジン停止動作時の制御では、掃気モードの継続中に全気筒で残留ガスの掃気が完了したと判定された場合には、ＥＧＲ弁開度が全閉に制御されたままで、内燃機関１０の実圧縮比を低下させるために、吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣを吸気下死点よりも遅角させる制御が実行される。本実施形態では、このように吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣが制御されるモードを、「振動低減モード」と称する。尚、図２に示すように、内燃機関１０の停止動作が完了するまで、この振動低減モードが選択される。
【００４４】
図３（Ｂ）は、上記振動低減モードにおける吸気バルブタイミングの設定を表している。図３（Ｂ）に示すように、振動低減モードでは、吸気弁６８の開き時期ＩＶＯは排気上死点に制御されたままで、上述したように吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣが吸気下死点よりも遅角側の所定時期となるように制御される。
【００４５】
更に、アイドルストップ機能を有する車両に内燃機関１０が搭載された本実施形態のシステムでは、アイドルストップ機能における上記自動停止条件の成立に伴う停止要求が出された場合には、上記掃気モードを介さずに、燃料噴射を停止したうえで直ちに上記振動低減モードに移行するようにした。
【００４６】
図４は、上述したエンジン停止動作時の制御を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ７０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
図４に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の停止要求が出されたか否かが判別される（ステップ１００）。本ステップ１００において判別されるエンジン停止要求には、車両の運転者によってＩＧスイッチ７４がＯＦＦとされることによる停止要求と、アイドリングストップ機能における上記自動停止条件の成立に伴う停止要求とが含まれる。
【００４７】
上記ステップ１００においてエンジン停止要求が出されたと判定された場合には、今回の停止要求が上記自動停止条件の成立によるものであるか否かが判別される（ステップ１０２）。
【００４８】
その結果、今回のエンジン停止要求が上記自動停止条件の成立による停止要求でないと判定された場合、つまり、ＩＧスイッチ７４がＯＦＦとされたことによる停止要求であると判定された場合には、上記掃気モードへの移行が開始される（ステップ１０４）。具体的には、目標ＥＧＲ弁開度が全閉に設定される（ステップ１０６）とともに、目標バルブタイミングが掃気モード用の値（上記図３（Ａ）参照）に設定される（ステップ１０８）。
【００４９】
次に、吸気弁の実タイミング（閉じ時期ＩＶＣ）および実ＥＧＲ弁開度がそれぞれ上記目標値に収束したか否かが判別される（ステップ１１０）。その結果、本ステップ１１０の判定が成立した場合には、燃料噴射が停止されたうえで（ステップ１１２）、当該燃料噴射停止時のクランク位置（クランクアングル）が取得される（ステップ１１４）。
【００５０】
次に、上記ステップ１１４において取得された燃料噴射停止時のクランクアングルに対する現在のクランクアングルの変化量が取得（算出）される（ステップ１１６）。次いで、このクランクアングルの変化量に基づいて、上記燃料噴射の停止時点から所定サイクルが経過したか否かが判別される（ステップ１１８）。本ステップ１１８における所定サイクルは、既述したように、燃料噴射の停止後に全気筒における排気行程が少なくとも２回経過するまでに要するサイクル数とされている。
【００５１】
上記ステップ１１８において上記所定サイクル数が経過したと判定された場合には、上記振動低減モードへの移行が開始される（ステップ１２０）。具体的には、目標バルブタイミングが振動低減モード用の値（上記図３（Ｂ）参照）に設定される（ステップ１２２）。
【００５２】
一方、今回のエンジン停止要求が上記ステップ１０２において上記自動停止条件の成立による停止要求であると判定された場合には、燃料噴射が停止されたうえで（ステップ１２４）、上記掃気モードに移行せずに直ちに上記振動低減モードへの移行が開始される（ステップ１２０）。
【００５３】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、ＩＧスイッチ７４のＯＦＦによるエンジン停止要求が出された場合には、先ず、上記掃気モードが実行される。図５は、掃気モードによる残留ガスの掃気効果を説明するための図であり、掃気モードにおいて燃料噴射が停止されてから残留ガスの排出が完了するまでの間に燃焼室６４を流通するガスの挙動を表したものである。
【００５４】
掃気モード時には、ＥＧＲ弁５６が全閉となるように制御されるので、ＥＧＲ通路５４を介した吸気通路３０への排気ガスの還流が禁止される。そのうえで、図５に示す動作によって、残留ガスの掃気が行われる。
【００５５】
図５（Ａ）は、燃料噴射が停止された最初のサイクルにおける圧縮行程を示している。この場合、燃焼室６４内には、１つ前のサイクルにおいて燃焼室６４から排出されずに残留した燃焼ガスが存在している。また、吸気マニホールド３６には、自気筒または他気筒から吸気マニホールド３６に吹き戻された残留ガスが存在している。
【００５６】
図５（Ａ）に示す状態から膨張行程を経て排気行程が到来して排気弁６６が開くと、図５（Ｂ）に示すように、燃焼室６４内の残留ガスが排気マニホールド２０に排出される。上記掃気モードによれば、排気上死点において排気弁６６が閉じるとともに吸気弁６８が開くという態様でバルブオーバーラップ期間が無くなるように制御されている。このため、燃焼室６４内に滞留していた残留ガスが吸気マニホールド３６側に戻るのを防止することができ、また、排気マニホールド２０側から燃焼室６４を介して吸気マニホールド３６に戻される燃焼ガス（内部ＥＧＲガス）を無くすことができる。
【００５７】
その後、吸気行程が到来して吸気弁６８が開くと、図５（Ｃ）に示すように、吸気マニホールド３６内やＥＧＲ弁５６よりも下流側のＥＧＲ通路５４内に滞留していた残留ガスが燃焼室６４内に吸入される。この場合、吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣは吸気下死点となるように制御されているので、今回の吸気行程において燃焼室６４内に吸入された残留ガスが吸気マニホールド３６側に吹き返すのを防止することができ、また、燃焼室６４内に吸入されるガス量を最大とすることができる。
【００５８】
その後、圧縮行程および膨張行程を経たうえで排気行程が到来して排気弁６６が開くと、図５（Ｄ）に示すように、燃焼室６４内の残留ガスが排気マニホールド２０に排出される。これにより、吸気マニホールド３６および燃焼室６４からの残留ガスの排出（掃気）が完了する。
【００５９】
また、上記図４に示すルーチンによれば、上記掃気モードが実行されたうえで、吸気通路３０および全気筒の燃焼室６４内からの残留ガスの掃気が完了したと判定された後に、上記振動低減モードが実行される。この振動低減モードによれば、吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣを吸気下死点に対して遅角させることにより、実圧縮比を低下させ、燃焼室６４内に吸入される空気量を減らすことができる。これにより、停止動作中に生ずる内燃機関１０の振動を抑制することができる。また、上記ルーチンの処理によれば、当該振動低減モードが実行されるのは、上記掃気モードにより残留ガスの掃気が完了した後であるので、吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣの遅角化により燃焼室６４内に吸入されたガスが吸気マニホールド３６側に吹き返されても燃焼ガスが吸気通路３０に戻されることはない。更に、この振動低減モードの実行時においても、排気上死点において排気弁６６が閉じられるとともに吸気弁６８が開かれるという態様でバルブオーバーラップ期間がゼロとされている。これにより、内部ＥＧＲガス量をゼロとすることができ、掃気完了判定時に排気マニホールド２０に排出された既燃ガスが燃焼室６４内に戻ることもない。
【００６０】
以上説明した掃気モードと振動低減モードとを有する本実施形態の制御によれば、停止動作時に、残留ガスの掃気と振動の抑制とを好適に両立することが可能となる。
【００６１】
また、図５を参照して上述したように、掃気モードへの移行が完了した後に燃料噴射を停止させてから、全気筒において少なくとも２回の排気行程を経過させることにより、燃料噴射の停止後に吸気通路３０および燃焼室６４に存在する残留ガスの掃気が完了する。従って、上記図４に示すルーチンにおいて、掃気モードへの移行完了後に当該掃気モードを継続させる所定サイクルとして、各気筒における燃料噴射の停止時点から全気筒において排気行程が少なくとも２回（掃気完了に要する詳細なサイクル数は、吸気マニホールド３６の容積と排気量に応じて変わる）経過するまでの期間を設定することにより、残留ガスの掃気が確実に完了したことを最短時間で判定することが可能となる。これにより、残留ガスの掃気完了後に速やかに上記振動低減モードに移行して、内燃機関１０の停止動作中の振動を十分に抑制することができる。
【００６２】
更に、上記図４に示すルーチンによれば、上記自動停止条件の成立に伴う停止要求が出された場合には、上記掃気モードを介さずに、燃料噴射を停止したうえで直ちに上記振動低減モードへの移行が開始される。車両システムの起動中にアイドルストップ機能により内燃機関１０が自動停止する場合であれば、ＩＧスイッチ７４のＯＦＦに伴って内燃機関１０が停止する場合と比べ、内燃機関１０が一時的に停止した後に比較的短時間で再始動が行われる。このため、このような場合には、燃焼室周りの部品の腐食等が問題とならないといえる。従って、このような場合に上記掃気モードの実施を省略することで、早期に振動低減モードに移行させることができ、より振動を抑制することが可能となる。
【００６３】
ところで、上述した実施の形態１においては、上記振動低減モード時に吸気弁６８の閉じ時期ＩＶＣを吸気下死点よりも遅角側に設定するようにしている。しかしながら、本発明において実圧縮比が下がるように吸気弁の閉じ時期を制御する手法はこれに限定されず、吸気弁の閉じ時期を吸気下死点よりも進角側に設定するものであってもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態１においては、排気弁６６の閉じ時期が排気上死点となるように予め設定されている構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関の停止要求が出された場合に、排気弁の閉じ時期が排気上死点となるように制御しつつ、吸気弁の開き時期が排気上死点となるように制御するものであってもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態１においては、圧縮着火式内燃機関を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明が適用される内燃機関はこれに限定されず、ガソリンエンジンなどの火花点火式内燃機関であってもよい。尚、火花点火式内燃機関に対して本実施形態の制御が適用される場合には、燃料噴射の停止時に、点火を同時に停止するものであってもよい。
【００６６】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「停止要求検知手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「第１吸気閉じ時期制御手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「第２吸気閉じ時期制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ７０が上記ステップ１１４〜１１８の処理を実行することにより前記第２の発明における「掃気完了判別手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ７０が上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第３の発明における「停止時制御切換手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ７０が上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第４の発明における「吸気開き時期制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ７０が上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第５の発明における「排気還流弁全閉手段」が実現されている。
【００６７】
実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ７０に図４に示すルーチンに代えて後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００６８】
図６は、本発明の実施の形態２における掃気完了時期の判別手法を説明するための図であり、図１に示す内燃機関１０の構成を模式的に表したものである。
本実施形態のシステムは、上記掃気モードに移行した後に残留ガスの掃気が完了したか否かを判別する手法が異なる点を除き、上述した実施の形態１のシステムと同様である。
【００６９】
本実施形態では、ＥＧＲ弁５６から吸気弁６８までの区間の通路容積（より厳密には、ＥＧＲ弁５６から接続口３０ａまでの区間のＥＧＲ通路５４の容積と、当該接続口３０ａから吸気弁６８までの区間の吸気マニホールド３６の容積の合計値）に基づいて、当該通路容積内に滞留する残留ガス量を推定するようにしている。より具体的には、当該通路容積は、内燃機関１０の仕様に応じて定まっている既知の値であり、この通路容積内のガスの温度および圧力は、吸気温度センサ４２および吸気圧力センサ４４により検知することができる。従って、当該通路容積内に滞留する残留ガス量を気体の状態方程式などに従って算出することができる。
【００７０】
そのうえで、本実施形態では、停止動作中にＥＧＲ弁５６が全閉とされ、かつ燃料噴射が停止された後に燃焼室６４に吸入される吸気量の積算値（積算吸気量）を算出するようにしている。燃焼室６４内に吸入される１回の吸気行程あたりの吸気量は、エンジン回転数により異なる。このため、この１回あたりの吸気量をエンジン回転数との関係で予め定めたマップをＥＣＵ７０に記憶させておくことで、エンジン回転数に応じた１回あたりの吸気量を取得することができる。そして、この１回あたりの吸気量を積算することで、サイクルの経過とともに上記積算吸気量を算出することができる。
【００７１】
本実施形態では、上記のように算出された上記積算吸気量が上記通路容積内の残留ガス量の推定値以上となった場合に、吸気通路３０（吸気マニホールド３６）および燃焼室６４内の残留ガスの掃気が完了したと判定するようにしている。上記掃気モードによれば、吸気マニホールド３６側への燃焼室６４内ガスの吹き返しが防止される。従って、本実施形態の手法によって吸気マニホールド３６内の残留ガスが吸入されたと判断することをもって、吸気通路３０（吸気マニホールド３６）とともに燃焼室６４内の残留ガスの掃気が完了したと判定することが可能となる。
【００７２】
図７は、本発明のエンジン停止動作時の制御を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ７０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図７に示すルーチンは、上記ステップ１１４〜１１８の処理が後述のステップ２００に置き換えられている点を除き、上記図４に示すルーチンと同様であるため、図７において、図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７３】
図７に示すルーチンでは、掃気モードへの移行が完了して燃料噴射が停止された（ステップ１１２）後は、次いで、掃気モードによって残留ガスの掃気が完了したか否かが判別される（ステップ２００）。本ステップ２００では、上記図６を参照して説明した手法に基づいて、掃気完了時期が判定される。本ステップ２００において掃気が完了したと判定された場合には、上記振動低減モードへの移行が開始される（ステップ１２０）。
【００７４】
以上説明した図７に示すルーチンによっても、上述した実施の形態１の図４に示すルーチンと同様の効果を奏することができる。
【００７５】
ところで、上述した実施の形態２においては、停止動作中にＥＧＲ弁５６が全閉とされ、かつ燃料噴射が停止された後の上記積算吸気量が上記通路容積内の残留ガス量の推定値以上となった場合に、吸気通路３０および燃焼室６４内の残留ガスの掃気が完了したと判定するようにしている。しかしながら、本発明における掃気判別手法はこれに限定されるものではなく、例えば、以下のような手法であってもよい。
【００７６】
すなわち、吸気マニホールド３６に設置された吸気温度センサ４２により検知される吸気温度が所定値よりも低くなった時に、吸気通路３０（および燃焼室６４）内の残留ガスの掃気が完了したと判定してもよい。燃焼に付された後の排気ガスは高温であるため、排気ガスが吸気マニホールド３６内に残留している場合には、常温の新気が流通する場合と比べ、吸気マニホールド３６内のガス温度が高くなる。従って、本手法によれば、既燃ガスが残留している場合と新気のみの場合とで吸気温度を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気が完了したか否かを判定することができる。
【００７７】
また、本発明における掃気判別手法は、次のような手法であってもよい。すなわち、排気通路１８に設置されたＡ／Ｆセンサ２６により検知される排気ガスの空燃比が所定値よりも高くなった時に、吸気通路３０および燃焼室６４内の残留ガスの掃気が完了したと判定してもよい。吸気通路３０および燃焼室６４内の残留ガスの掃気が終了して燃焼室６４内が新気で満たされた場合には、Ａ／Ｆセンサ２６により検知されるガスは新気となり、燃焼に付された後の既燃ガスが流れる場合と比べて大きくリーンな値が検出される。従って、本手法によれば、既燃ガスと新気を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気が完了したか否かを判定することができる。
【００７８】
また、本発明における掃気判別手法は、次のような手法であってもよい。吸気マニホールド３６に設置された吸気圧力センサ４４により検知される吸気圧力が所定値よりも低くなった時に、吸気通路３０（および燃焼室６４）内の残留ガスの掃気が完了したと判定してもよい。燃焼に付された後の排気ガスは高温であるため、排気ガスが吸気マニホールド３６内に残留している場合には、常温の新気が流通する場合と比べ、排気ガスからの受熱により膨張して吸気マニホールド３６内ガスの圧力が高くなる。従って、本手法によれば、既燃ガスが残留している場合と新気のみの場合とで吸気圧力を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気が完了したか否かを判定することができる。
【００７９】
また、本発明における掃気判別手法は、次のような手法であってもよい。すなわち、排気通路１８に設置された排気温度センサ２８により検知される排気ガスの温度が所定値よりも低くなった時に、吸気通路３０および燃焼室６４内の残留ガスの掃気が完了したと判定してもよい。吸気通路３０および燃焼室６４内の残留ガスの掃気が終了して燃焼室６４内が新気で満たされた場合には、排気温度センサ２８により検知されるガスは新気となり、燃焼に付された後の既燃ガスが流れる場合と比べて検出される温度は大きく低下する。従って、本手法によれば、既燃ガスと新気を区別できる値に上記所定値を設定することにより、残留ガスの掃気が完了したか否かを判定することができる。
【００８０】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が上記ステップ２００の処理（図６を参照して説明した手法）を実行することにより前記第６の発明における「残留ガス量推定手段」および「積算吸気量取得手段」がそれぞれ実現されている。
また、吸気温度センサ４２が前記第７の発明における「吸気温度検知手段」に相当している。
また、Ａ／Ｆセンサ２６が前記第８の発明における「空燃比検知手段」に相当している。
また、吸気圧力センサ４４が前記第９の発明における「吸気圧力検知手段」に相当している。
また、排気温度センサ２８が前記第１０の発明における「排気温度検知手段」に相当している。
【符号の説明】
【００８１】
１０  内燃機関
１２  インジェクタ
１８  排気通路
２０  排気マニホールド
２６  Ａ／Ｆセンサ
２８  排気温度センサ
３０  吸気通路
３０ａ  ＥＧＲ通路５４の吸気側の接続口
３６  吸気マニホールド
４２  吸気温度センサ
４４  吸気圧力センサ
４６  吸気可変動弁機構
５０  吸気カム角センサ
５４  排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）
５６  排気還流弁（ＥＧＲ弁）
６４  燃焼室
６６  排気弁
６８  吸気弁
７０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
７４  ＩＧスイッチ
【図１】
2011144782.tif 000003
【図２】
2011144782.tif 000004
【図３】
2011144782.tif 000005
【図４】
2011144782.tif 000006
【図５】
2011144782.tif 000007
【図６】
2011144782.tif 000008
【図７】
2011144782.tif 000009