(57)【要約】【課題】自動車等に搭載される内燃機関において、フューエルカットからの復帰時における内燃機関の燃焼悪化を改善する。【解決手段】内燃機関制御装置は、内燃機関（２００）に燃料を供給する燃料供給手段（２０７）と、内燃機関の排気を吸気側へ再循環させる排気再循環手段（２２９）と、供給される燃料及び再循環される排気の内燃機関の筒内における流動の強度を増減可能な流動調整手段（２０８）と、内燃機関が所定種類の減速運転を行う際に、燃料を供給することを停止するように燃料供給手段を制御すると共に、排気を再循環させることを停止するように排気再循環手段を制御する停止制御手段（１００）と、供給することを停止するのが解除された際に、強度を増加させるように流動調整手段を制御する筒内流動制御手段（１００）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気を吸気側へ再循環させる排気再循環手段と、
前記供給される燃料及び前記再循環される排気の前記内燃機関の筒内における流動の強度を増減可能な流動調整手段と、
前記内燃機関が所定種類の減速運転を行う際に、前記燃料を供給することを停止するように前記燃料供給手段を制御すると共に、前記排気を再循環させることを停止するように前記排気再循環手段を制御する停止制御手段と、
前記供給することを停止するのが解除された際に、前記強度を増加させるように前記流動調整手段を制御する筒内流動制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記流動調整手段は、前記吸気側に設けられており、開弁時期及び閉弁時期のうち少なくとも一方が変更可能に構成された吸気弁を含み、
前記供給される燃料及び前記再循環される排気は、前記吸気弁を介して前記筒内へ流入し、
前記筒内流動制御手段は、前記強度を増加させるのに、前記開弁時期及び閉弁時期のうち少なくとも一方を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記筒内流動制御手段は、前記強度を増加させるのに前記開弁時期を遅くすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記筒内流動制御手段は、前記強度を増加させるのに前記閉弁時期を前記内燃機関のピストンの下死点に近付けることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記供給することを停止するのが解除された際に、前記筒内に残留している前記再循環された排気の量である第１残留排気量を算出する第１残留排気量算出手段を更に備え、
前記筒内流動制御手段は、前記第１残留排気量に応じて、前記流動調整手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
【請求項６】
前記燃料を供給することを停止する直前の、前記筒内に残留している前記再循環された排気の量である第２残留排気量を算出する第２残留排気量算出手段を更に備え、
前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量に基づいて、前記第１残留排気量を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関制御装置。
【請求項７】
前記排気再循環手段は、開度が変更可能な再循環バルブを有しており、該再循環バルブの開度を変更することで、前記再循環させる排気の量を変更可能であり、
前記第２残留排気量算出手段は、前記再循環バルブの開度に基づいて、前記第２残留排気量を算出する
ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関制御装置。
【請求項８】
前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記燃料を供給することが停止されている間における前記内燃機関のピストンのサイクル数に基づいて、前記第１残留排気量を算出することを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関制御装置。
【請求項９】
前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記前記燃料を供給することが停止されている時間に基づいて、前記第１残留排気量を算出することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
【請求項１０】
前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記燃料を供給することが停止されている間に前記内燃機関に供給された空気の量に基づいて、前記第１残留排気量を算出することを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
【請求項１１】
前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記燃料を供給することが停止されている間における、前記内燃機関の積算回転数に基づいて、前記第１残留排気量を算出することを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
【請求項１２】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関の排気を吸気側へ再循環させる排気再循環手段と、前記供給される燃料及び前記再循環される排気の前記内燃機関の筒内における流動の強度を増減可能な流動調整手段とを備えた内燃機関を制御する内燃機関制御方法であって、
前記内燃機関が所定種類の減速運転を行う際に、前記燃料を供給することを停止するように前記燃料供給手段を制御すると共に、前記排気を再循環させることを停止するように前記排気再循環手段を制御する停止制御工程と、
前記供給することを停止するのが解除された際に、前記強度を増加させるように前記流動調整手段を制御する筒内流動制御工程と
を備えることを特徴とする内燃機関制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両等に搭載される内燃機関において、筒内における燃料や空気等の流動の強度を増減可能とする内燃機関制御装置及び方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関制御装置として、バルブタイミング可変機構（所謂ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構）によってバルブタイミングを変化させることで、内燃機関の吸気及び排気を制御するものがある。
【０００３】
例えば特許文献１では、車両の減速時に内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを変化させることで、筒内における残留ガスの増加を防止するという技術が開示されている。
【０００４】
更に、このようなバルブタイミングを変化させる技術は、フューエルカット機能を有する内燃機関において、フューエルカット復帰時の燃焼悪化を防止するために利用されている。
【０００５】
例えば特許文献２では、フューエルカット復帰時にバルブタイミングを変化させることで、排気の再循環量を減少させ、残留ガスを減少させるという技術が開示されている。
【０００６】
また特許文献３では、フューエルカット復帰時にバルブタイミングを変化させることで、実圧縮比を高めるという技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７１８７１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４４６８５号公報
【特許文献３】特開２００２−８９３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した技術のように、フューエルカットからの復帰時における残留ガスの量の減少及び実圧縮比の増加を行うのみでは、例えば筒内において残留ガス、空気及び燃料等が十分に混合されていないために、失火等が発生してしまうおそれがある。即ち、上述した技術においては、内燃機関の燃焼悪化を十分に改善することが困難であるという技術的問題点がある。
【０００９】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、フューエルカットからの復帰時における内燃機関の燃焼悪化を改善させることが可能な内燃機関制御装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の内燃機関制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関の排気を吸気側へ再循環させる排気再循環手段と、前記供給される燃料及び前記再循環される排気の前記内燃機関の筒内における流動の強度を増減可能な流動調整手段と、前記内燃機関が所定種類の減速運転を行う際に、前記燃料を供給することを停止するように前記燃料供給手段を制御すると共に、前記排気を再循環させることを停止するように前記排気再循環手段を制御する停止制御手段と、前記供給することを停止するのが解除された際に、前記強度を増加させるように前記流動調整手段を制御する筒内流動制御手段とを備える。
【００１１】
本発明に係る内燃機関制御装置によれば、内燃機関の動作時に、燃料供給手段によって燃料が内燃機関に供給される。また、排気再循環手段によって排気が吸気側へと再循環される（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）。これにより、例えばポンピングロスが低減され燃費を向上させることが可能となる。更に、供給される燃料及び再循環される排気は、流動調整手段によって筒内における流動の強度を増減可能とされている。尚、ここでの「筒内における流動」とは、内燃機関の筒内における、燃料と空気（上述の再循環された排気を含む）とを混合させるための渦状の流動であり、例としてスワール（横回転）やタンブル（縦回転）等が挙げられる。
【００１２】
ここで本発明では特に、内燃機関が所定種類の減速運転を行う際に、停止制御手段によって、燃料供給手段が燃料を供給することを停止するように制御され（以下、適宜「フューエルカット」と称する）、それと共に排気再循環手段が排気を再循環させることを停止するように制御される。尚、ここでの「所定種類の減速運転」とは、燃料が供給されなくとも運転が行えるような減速が要求されている場合の運転であり、典型的には、フューエルカットを伴う減速運転である。所定種類の減速運転は、例えば内燃機関の回転数等によって判定される。また、フューエルカット及び排気の再循環の停止は、典型的には同時に行われるが、ある程度の間隔を空けて、相前後して行われてもよい。フューエルカットを行うことにより、燃料が無駄に消費されることを防止し、燃費を向上させることができる。また、排気の再循環も停止されるため、筒内に残留する排気（以下、適宜「残留ガス」と称する）が、フューエルカット中に増加してしまうのを防止することができる。
【００１３】
更に本発明では特に、上述したフューエルカットが解除された際に、筒内流動制御手段によって流動調整手段が制御されることで、内燃機関の筒内における流動の強度が増加させられる。尚、フューエルカットは、例えば内燃機関の回転数が所定の回転数に到達した場合や加速が行われた場合等に解除される。内燃機関の筒内における流動の強度が増加することで、フューエルカットの解除によって供給が開始された燃料と残留ガスとがより好適に混合され、失火等を防止することが可能となる。また、このような効果が得られることによって、再循環させる排気の量が多い場合でも、燃焼を安定させることができるようになる（即ち、耐ＥＧＲ性が向上する）ため、より燃費を向上させることが可能となる。
【００１４】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関制御装置によれば、フューエルカットが解除された際に筒内における流動の強度を増加させることで、残留ガスによって悪化した燃焼状態を改善することが可能である。
【００１５】
本発明の内燃機関制御装置の一態様では、前記流動調整手段は、前記吸気側に設けられており、開弁時期及び閉弁時期のうち少なくとも一方が変更可能に構成された吸気弁を含み、前記供給される燃料及び前記再循環される排気は、前記吸気弁を介して前記筒内へ流入し、前記筒内流動制御手段は、前記強度を増加させるのに、前記開弁時期及び閉弁時期のうち少なくとも一方を変更する。
【００１６】
この態様によれば、流動調整手段には、内燃機関の吸気側に設けられており、開弁時期及び閉弁時期のうち少なくとも一方が変更可能に構成された吸気弁が含まれている。吸気弁は、電磁式又は機械式の可変動弁機構を有する吸気弁であり、これを介することによって、供給される燃料及び再循環される排気が筒内へ流入する。また、外部から吸気された空気等も、吸気弁を介することにより流入する。
【００１７】
ここで本態様では特に、内燃機関の筒内における流動の強度を増加させるために、筒内流動制御手段によって、吸気弁の開弁時期及び閉弁時期のうち少なくとも一方が変更される。即ち、吸気弁のバルブタイミングを変更することによって、筒内への燃料や空気等の流入が制御され、筒内における流動の強度が増加する。従って、フューエルカットが解除された際に、燃料と残留ガスとをより好適に混合させることが可能となる。
【００１８】
尚、流動調整手段は、上述した吸気弁に代えて又は加えて、排気弁を含んでもよい。或いは、吸気弁に加えて、吸気制御弁を含んでもよい。また流動調整手段は、吸気弁や排気弁に代えて又は加えて、例えば、スワールコントロールバルブなどのスワール流制御専用の装置機構、タンブルコントロールバルブなどのタンブル流制御専用の装置機構など、更にバルブに限らず、筒内の流動の強度を増減できる限りにおいて、任意の機構或いは任意のパラメータを変更する手段を採用しても、上述した効果は発揮され得る。
【００１９】
更に、吸気弁や排気弁の開弁時期及び閉弁時期の制御においては、進角又は遅角制御のみならず、そのリフト量が制御されてもよい。また、開弁時期及び閉弁時期を変更することに加えて或いは代えて、変更した開弁時期及び閉弁時期を維持する期間を制御することでも、上述した効果は発揮され得る。
【００２０】
以上説明したように、本態様に係る内燃機関制御装置によれば、吸気弁のバルブタイミングを制御することによって、フューエルカットが解除された際の燃焼状態を改善することが可能である。
【００２１】
上述した流動調整手段が吸気弁を含む態様では、前記筒内流動制御手段は、前記強度を増加させるのに前記開弁時期を遅くするように構成してもよい。
【００２２】
このように構成すれば、流動調整手段に含まれる吸気弁は、筒内流動制御手段によって開弁時期を遅くされる。吸気弁の開弁時期が遅くなることで、開弁時期における筒内の負圧が高まる。このため、燃料や空気等の流入によって、より強い流動が筒内に発生し、筒内における燃料、空気及び残留ガス等を十分に混合させることが可能となる。従って、比較的簡単な制御によって、フューエルカットが解除された際の燃焼状態を改善することが可能となる。
【００２３】
或いは流動調整手段が吸気弁を含む態様では、前記筒内流動制御手段は、前記強度を増加させるのに前記閉弁時期を前記内燃機関のピストンの下死点に近付けるように構成してもよい。
【００２４】
このように構成すれば、流動調整手段に含まれる吸気弁は、筒内流動制御手段によって閉弁時期をピストンの下死点に近付けられる。閉弁時期をピストンの下死点に近付けることで、筒内における実圧縮比は高くなる。このため、圧縮端温度も高くなり、失火等を防止することが可能となる。従って、比較的簡単な制御によって、フューエルカットが解除された際の燃焼状態を改善することが可能となる。
【００２５】
本発明の内燃機関制御装置の他の態様では、前記供給することを停止するのが解除された際に、前記筒内に残留している前記再循環された排気の量である第１残留排気量を算出する第１残留排気量算出手段を更に備え、前記筒内流動制御手段は、前記第１残留排気量に応じて、前記流動調整手段を制御する。
【００２６】
この態様によれば、フューエルカットが解除された際の残留ガスの量である第１残留排気量が、第１残留排気算出手段によって算出される。そして、筒内流動制御手段によって、算出された第１残留排気量に応じた流動調整手段の制御が行われる。
【００２７】
典型的には、筒内流動制御手段は、算出された第１残留排気量が多い程、筒内における流動の強度を増加させる。より具体的には、例えば流動調整手段が吸気弁を含む場合に、第１残留排気量が多い程、吸気弁の開弁時期を遅く、或いは変更した開弁時期及び閉弁時期を維持する期間を長くする。
【００２８】
第１残留排気量に応じた制御を行うことで、より好適に燃料と残留ガスとを混合させることが可能となる。従って、より効果的にフューエルカットが解除された際の燃焼を改善することが可能となる。
【００２９】
上述した第１排気量算出手段を含む態様では、前記燃料を供給することを停止する直前の、前記筒内に残留している前記再循環された排気の量である第２残留排気量を算出する第２残留排気量算出手段を更に備え、前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量に基づいて、前記第１残留排気量を算出するように構成してもよい。
【００３０】
このように構成すれば、フューエルカットが開始される直前の残留ガスの量である第２残留排気量が、第２残留排気量算出手段によって算出される。そして、第１残留排気量は、算出された第２残留排気量に基づいて算出される。
【００３１】
第２残留排気量を算出することで、フューエルカット中の残留ガスの変化率等に基づいて、第１残留排気量を算出することが可能となる。即ち、より容易且つ正確に第１残留排気量を算出することが可能となる。よって、より効果的に内燃機関の燃焼を改善することが可能となる。
【００３２】
上述した第２排気量算出手段を含む態様では、前記排気再循環手段は、開度が変更可能な再循環バルブを有しており、該再循環バルブの開度を変更することで、前記再循環させる排気の量を変更可能であり、前記第２残留排気量算出手段は、前記再循環バルブの開度に基づいて、前記第２残留排気量を算出するように構成してもよい。
【００３３】
このように構成すれば、第２残留排気量は、排気再循環手段の再循環バルブの開度に基づいて算出される。例えば、フューエルカットが開始される直前の再循環バルブの開度から、それまでに再循環されていた排気の量を求めることができる。そして、その再循環されていた排気の量を用いることで、第２残留排気量を算出することが可能となる。
【００３４】
上述したように、排気再循環手段の再循環バルブの開度に基づくことで、より容易且つ正確に第２残留排気量を算出することが可能となる。
【００３５】
上述した第１排気量算出手段を含む態様では、前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記燃料を供給することが停止されている間における前記内燃機関のピストンのサイクル数に基づいて、前記第１残留排気量を算出するように構成してもよい。
【００３６】
このように構成すれば、第１残留排気量は、第２残留排気量及びフューエルカット中における内燃機関のピストンのサイクル数に基づいて算出される。例えば、フューエルカット中における内燃機関のピストンのサイクル数から、内燃機関の筒内における換気量を求めることが可能であり、換気量からフューエルカット中に減少した残留ガスの量を求めることが可能である。そして、第２残留排気量から減少した残留ガスの量を減算することにより、第１残留排気量を求めることが可能である。
【００３７】
上述したように、第２残留排気量及びフューエルカット中における内燃機関のピストンのサイクル数に基づくことで、より容易且つ正確に第１残留排気量を算出することが可能となる。従って、より効果的に内燃機関の燃焼を改善することが可能となる。
【００３８】
上述した第１排気量算出手段を含む態様では、前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記前記燃料を供給することが停止されている時間に基づいて、前記第１残留排気量を算出するように構成してもよい。
【００３９】
このように構成すれば、第１残留排気量は、第２残留排気量及びフューエルカットが行われる時間に基づいて算出される。フューエルカット中は、排気の再循環が停止されているため、内燃機関の運転によって、時間の経過と共に残留ガスは減少する。即ち、フューエルカットが行われる時間に基づいて、フューエルカット中に減少した残留ガスの量を求めることが可能である。そして、第２残留排気量から減少した残留ガスを減算することにより、第１残留排気量を求めることが可能である。
【００４０】
上述したように、第２残留排気量及びフューエルカットが行われる時間に基づくことで、より容易且つ正確に第１残留排気量を算出することが可能となる。従って、より効果的に内燃機関の燃焼を改善することが可能となる。
【００４１】
上述した第１排気量算出手段を含む態様では、前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記燃料を供給することが停止されている間に前記内燃機関に供給された空気の量に基づいて、前記第１残留排気量を算出するように構成してもよい。
【００４２】
このように構成すれば、第１残留排気量は、第２残留排気量及びフューエルカット中に内燃機関に供給された空気の量に基づいて算出される。例えば、フューエルカット中に内燃機関に供給された空気の量から、内燃機関の筒内における換気量を求めることが可能であり、換気量からフューエルカット中に減少した残留ガスの量を求めることが可能である。そして、第２残留排気量から減少した残留ガスの量を減算することにより、第１残留排気量を求めることが可能である。
【００４３】
上述したように、第２残留排気量及びフューエルカット中に内燃機関に供給された空気の量に基づくことで、より容易且つ正確に第１残留排気量を算出することが可能となる。従って、より効果的に内燃機関の燃焼を改善することが可能となる。
【００４４】
上述した第１排気量算出手段を含む態様では、前記第１残留排気量算出手段は、前記第２残留排気量及び前記燃料を供給することが停止されている間における、前記内燃機関の積算回転数に基づいて、前記第１残留排気量を算出するように構成してもよい。
【００４５】
このように構成すれば、第１残留排気量は、第２残留排気量及びフューエルカット中における内燃機関の積算回転数に基づいて算出される。例えば、フューエルカット中における内燃機関の積算回転数から、内燃機関の筒内における換気量を求めることが可能であり、換気量からフューエルカット中に減少した残留ガスの量を求めることが可能である。そして、第２残留排気量から減少した残留ガスの量を減算することにより、第１残留排気量を求めることが可能である。
【００４６】
上述したように、第２残留排気量及びフューエルカット中における内燃機関の積算回転数に基づくことで、より容易且つ正確に第１残留排気量を算出することが可能となる。従って、より効果的に内燃機関の燃焼を改善することが可能となる。
【００４７】
本発明の内燃機関制御方法は上記課題を解決するために、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関の排気を吸気側へ再循環させる排気再循環手段と、前記供給される燃料及び前記再循環される排気の前記内燃機関の筒内における流動の強度を増減可能な流動調整手段とを備えた内燃機関を制御する内燃機関制御方法であって、前記内燃機関が所定種類の減速運転を行う際に、前記燃料を供給することを停止するように前記燃料供給手段を制御すると共に、前記排気を再循環させることを停止するように前記排気再循環手段を制御する停止制御工程と、前記供給することを停止するのが解除された際に、前記強度を増加させるように前記流動調整手段を制御する筒内流動制御工程とを備える。
【００４８】
本発明に係る内燃機関制御方法によれば、上述した本発明の内燃機関制御装置の場合と同様に、フューエルカットが解除された際の燃焼状態を改善することが可能である。
【００４９】
尚、本発明の内燃機関制御方法においても、上述した本発明の内燃機関制御装置における各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。
【００５０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の内燃機関制御装置が自動車の内燃機関に適用される場合を例にとる。
【００５２】
先ず、本実施形態に係る内燃機関制御装置を適用した、本発明の「内燃機関」の一例であるエンジンの構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、エンジンの構成を示す概略図である。
【００５３】
図１において、エンジン２００は、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。エンジン２００は、例えば車両やエンジン２００と共に電動モータが搭載されたハイブリッド車両等に搭載されており、ガソリンやアルコール系燃料を燃焼させることによって動力を発生させる。
【００５４】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は、吸気管２０６を通過し、本発明の「燃料供給手段」の一例であるインジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて混合気となる。インジェクタ２０７には、燃料が燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給されている。尚、燃料タンク２２３には、燃料残量を検出するための燃料センサ２２５が設置されている。
【００５５】
吸気管２０６と、シリンダ２０１とは、本発明の「流動調整手段」に含まれる吸気弁２０８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内で燃焼した混合気は排気ガスとなり、吸気弁２０８の開閉に連動して開閉する排気弁２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００５６】
吸気管２０６の上流部には、エアクリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。エアクリーナ２１１の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。
【００５７】
吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１４が配設されている。スロットルバルブ２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。更に、スロットルバルブ２１４の周囲には、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットルバルブ２１４を駆動するスロットルバルブモータ２１７も配設されている。
【００５８】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２０５の回転状態に基づいて、シリンダ２０１内部におけるピストン２０３の位置、及びエンジン２００の回転数など取得することが可能に構成されている。また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定可能なノックセンサ２１９が配設されており、シリンダブロック内部に設けられているウォータージャケット内には、水温センサ２２０が配設されている。
【００５９】
排気管２１０には、三元触媒２２２が設置されている。三元触媒２２２は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。また、排気管２１０における三元触媒２２２の上流側には、空燃比センサ２２１が配設されており、排気管２１０から排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出する。
【００６０】
吸気管２０６と排気管２１０とは、ＥＧＲ通路２２８により連通されている。ＥＧＲ通路２２８には、開閉によって排気管２１０から吸気管２０６へと導入するＥＧＲの量を制御する、本発明の「再循環バルブ」の一例であるＥＧＲ制御バルブ２２７が備えられており、本発明の「排気再循環手段」の一例であるＥＧＲ装置２３０を構成している。
【００６１】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００は、本発明の「停止制御手段」及び「筒内流動制御手段」、並びに「第１残留排気量算出手段」及び「第２残留排気量算出手段」の一例であり、これら夫々の制御を行うほか、各種演算処理や電気信号の出力等を行うことで、エンジンシステムの動作全体を制御する電子制御ユニットである。
【００６２】
次に、本実施形態に係る内燃機関制御装置の動作及び効果について、図１に加えて、図２から図８を参照して説明する。ここに図２は、内燃機関制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
図２において、本実施形態に係る内燃機関制御装置の動作が開始されると、先ず車両が所定種類の減速運転が行われている或いは要求されているか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、所定種類の減速運転が行われていない或いは要求されていない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１の判定を繰り返し行い、所定種類の減速運転が行われている或いは要求されている場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、該所定種類の減速運転に呼応して或いは該所定種類の減速運転の一環として、フューエルカット（即ち、インジェクタ２０７による燃料供給の停止）を行うと共に、ＥＧＲ制御バルブ２２７を閉じることで、ＥＧＲ装置２２９による排気の再循環を停止する（ステップＳ２）。
【００６４】
次に、フューエルカットが開始される直前の残留ガスの量として第２残留排気量を算出する（ステップＳ３）。以下に、第２残留排気量の算出方法について、図３を参照して詳細に説明する。ここに図３は、第２残留排気量の算出方法を示すグラフである。
【００６５】
図３（ａ）において、残留ガスは、例えばＥＧＲ制御バルブ２２７の開度が大きければ大きい程、多く残っていると考えられる。よって、第２残留排気量は、第２残留排気量とＥＧＲ制御バルブ２２７の開度とが概ね比例するとして算出することができる。尚、その他の状況を考慮して、より複雑な数式等を用いて算出してもよいし、シミュレーション等によって得られた関係から算出するようにしてもよい。
【００６６】
図３（ｂ）において、残留ガスはエンジン２００の負荷が大きければ大きい程、更に回転数が多ければ大きい程、多く残っていると考えられる。よって、第２残留排気量の等量線はグラフのように示される。このように第２残留排気量を算出する場合も、上述したように、より複雑な数式等を用いて、或いはシミュレーション等によって得られた関係から算出するようにしてもよい。
【００６７】
尚、上述した第２残留排気量の算出方法はあくまで一例であり、例えばこれらの方法を組み合わせて算出してもよいし、それ以外の方法で算出してもよい。
【００６８】
図２に戻り、第２残留排気量が算出されると、それを用いて第１残留排気量を算出する（ステップＳ４）。以下に、第１残留排気量の算出方法について、図４を参照して詳細に説明する。ここに図４は、第１残留排気量の算出方法を示すグラフである。
【００６９】
図４（ａ）において、第１残留排気量とピストン２０３のサイクル数とは、グラフに示すような関係がある。即ち、ピストン２０３のサイクル数が多ければ多い程、第１残留排気量は少なくなる。これは、ピストン２０３のサイクルによって、シリンダ２０３内が換気されることによる。また、第２残留排気量が多ければ多い程、第１残留排気量も多くなる。よって、ピストン２０３のサイクル数及び第２残留排気量に基づいて、第１残留排気量を算出することができる。
【００７０】
図４（ｂ）において、第１残留排気量とフューエルカットが行われる時間とは、グラフに示すような関係がある。即ち、フューエルカットが行われる時間が長ければ長い程、第１残留排気量は少なくなる。フューエルカット中には、ＥＧＲ装置２２９による排気の再循環が停止されており、残留ガスは増加しないためである。また、上述した例と同様に、第２残留排気量が多ければ多い程、第１残留排気量も多くなる。よって、フューエルカットが行われる時間及び第２残留排気量に基づいて、第１残留排気量を算出することができる。
【００７１】
尚、上述した例以外にも、例えばフューエルカット中にシリンダ２０１に供給された積算空気量や、エンジン２００の積算回転数等によっても第１残留排気量を算出することができる。また、複数の方法を用いて第１残留排気量を算出することで、算出される値の精度を高めることも可能である。
【００７２】
図２に戻り、第１残留排気量が算出されると、それに基づいて吸気弁２０８のバルブタイミングをどの程度変更するかを算出する（ステップＳ５）。以下に、バルブタイミングの算出方法について、図５を参照して詳細に説明する。ここに図５は、第１残留排気量と吸気弁の開弁時期との関係を示すグラフである。
【００７３】
図５において、吸気弁２０８の開弁時期は、第１残留排気量が多ければ多い程、遅い値が算出される。これにより、第１残留排気量が多い場合には、シリンダ２０１内の流動の強度がより増加されることとなる。尚、一般的に開弁時期を遅くすると、ノッキングが生じる可能性が高くなるが、残留ガスが多い場合には燃焼温度が低下するため、上述したような制御をしてもノッキングが発生する可能性は低い。
【００７４】
一方、閉弁時期は、第１残留排気量が多ければ多い程、ピストン２０３の下死点に近くなるような値が算出される。これにより、第１残留排気量が多い場合には、実圧縮比はより高められることとなる。尚、開弁時期及び閉弁時期はいずれか一方を算出するようにしてもよい。また、開弁時期及び閉弁時期に代えて、例えばリフト量を算出してもよい。
【００７５】
図２に戻り、バルブタイミングが算出されると、算出されたバルブタイミングを維持する期間を算出する（ステップＳ６）。以下に、バルブタイミングの維持期間の算出方法について、図６を参照して詳細に説明する。ここに図６は、第１残留排気量とバルブタイミングの維持期間との関係を示すグラフである。
【００７６】
図６において、バルブタイミングの維持期間は、第１残留排気量が多ければ多い程、長い期間が算出される。即ち、残留ガスが多い場合には、より燃焼状態が悪化していると考えられるため、バルブタイミングの維持期間を長くして、燃焼改善の効果が得られる期間を長くする。
【００７７】
図２に戻り、バルブタイミングの維持期間が算出されると、エンジン２００が復帰回転数に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。尚、復帰回転数とは、例えばフューエルカットから復帰しないとエンジン２００の運転を維持できなくなるような回転数であり、予め理論的に或いは実験的に求められた値が設定される。エンジン２００が復帰回転数に達していると判定された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ８は省略され、ステップＳ９の処理へと進む。即ち、再加速することなく、所定種類の減速運転からの復帰動作が行われることになる。復帰回転数に達してしないと判定された場合（ステップＳ７：ＮＯ）、車両の再加速が行われたか否かが判定される（ステップＳ８）。ここで、再加速が行われたと判定された場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９の処理へと進む。即ち、再加速されてから、所定種類の減速運転からの復帰動作が行われることになる。再加速が行われていないと判定された場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ４の処理へと戻る。即ち、エンジン２００が復帰回転数に達する、或いは車両の再加速が行われるまで、ステップＳ４からステップＳ６までの一連の処理が繰り返し行われることとなる。
【００７８】
エンジン２００が復帰回転数に達する、或いは車両の再加速が行われると、フューエルカット及び排気の再循環停止を解除する（ステップＳ９）。続いて、ステップＳ５において算出されたバルブタイミングとなるように、実際に吸気弁２０８を制御する。以下に、バルブタイミングの制御について、図７から図１０を参照して実際の車両の走行状況と併せて詳細に説明する。ここに図７は、バルブタイミングの制御を時系列的に示すグラフである。また図８は、フューエルカット前のバルブタイミングを示すグラフ、図９は、フューエルカット中のバルブタイミングを示すグラフ、図１０は、フューエルカット復帰時のバルブタイミングを示すグラフである。
【００７９】
図７において、定常走行を行っていた車両が、時刻ｔ１において減速し、フューエルカットが行われたとすると、吸気弁２０８は、時刻ｔ１まで図８に示すようなバルブタイミングで動作している。即ち、開弁時期がピストン２０３の上死点とされ、ポンピングロスが小さく、エンジン２００が比較的燃費のよい状態で運転されている。
【００８０】
そして、時刻ｔ１においてスロットルバルブ２１４の開度が‘０’とされると、フューエルカットの開始により、インジェクタ２０７による燃料噴射量、及びＥＧＲ制御バルブ２２７の開度が‘０’とされる。そして、それに伴い、エンジン２００の回転速度、吸気管２０６の負圧及びシリンダ２０１の残留ガスの量が時間の経過と共に減少する。ここでの吸気弁２０８のバルブタイミングは、図９に示すように制御される。即ち、作用角が大きくなるように制御され、車両はエンジンブレーキ感が得られるような走行となる。尚、このようなフューエルカットが行われている期間は、典型的には数秒程度である。
【００８１】
続いて、時刻ｔ２からｔ４にかけて、スロットルバルブの開度が徐々に増加するような加速が行われたとすると、時刻ｔ２においてフューエルカットが解除され、インジェクタ２０７による燃料噴射が開始される。また、ＥＧＲ制御バルブ２２７も開かれ、残留ガス量が増加する。更に、減少していたエンジン２００の回転速度及び吸気管２０６の負圧も増加する。
【００８２】
ここで、吸気弁２０８のバルブタイミングは、時刻ｔ２からｔ３まで（即ち、上述したステップＳ６において算出された期間）、図１０に示すように制御される。即ち、開弁時期を遅くし、閉弁時期をピストン２０３の下死点に近づけるように制御することで、シリンダ２０１内の流動の強度及び実圧縮比の増加が行われる。よって、時刻ｔ２において残留ガス量が‘０’となっていない場合に（図７の網掛け部分参照）、悪化した燃焼状態を改善することが可能となる。尚、図１０に示すような制御は、一般的に燃費を悪化させるような制御であるが、燃焼状態を改善するという効果を考慮すると、総合的に燃費を向上させることも可能である。
【００８３】
バルブタイミングを維持する期間を経過すると（即ち、時刻ｔ３を過ぎると）、吸気弁２０８のバルブタイミングは、時刻ｔ４にかけて定常走行の状態へと戻され、装置の動作は終了する。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関制御装置によれば、フューエルカットが解除された際に筒内における流動の強度及び実圧縮比を増加させることで、残留ガスによって悪化した燃焼状態を改善することが可能である。更に、残留ガスの量を考慮した制御が行えるため、上述した効果をより高めることが可能である。
【００８５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】エンジンの構成を示す概略図である。
【図２】内燃機関制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２残留排気量の算出方法を示すグラフである。
【図４】第１残留排気量の算出方法を示すグラフである。
【図５】第１残留排気量と吸気弁の開弁時期との関係を示すグラフ。
【図６】第１残留排気量とバルブタイミングの維持期間との関係を示すグラフである。
【図７】バルブタイミングの制御を時系列的に示すグラフである。
【図８】フューエルカット前のバルブタイミングを示すグラフである。
【図９】フューエルカット中のバルブタイミングを示すグラフである。
【図１０】フューエルカット復帰時のバルブタイミングを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８７】
１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…シリンダ、２０３…ピストン、２０７…インジェクタ、２０８…吸気弁、２０９…排気弁、２２８…ＥＧＲ制御バルブ、２２９…ＥＧＲ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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