(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022167346
(43)【公開日】2022-11-04
(54)【発明の名称】エンジンの制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 45/00 20060101AFI20221027BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20221027BHJP
F02D 41/06 20060101ALI20221027BHJP
F02D 41/04 20060101ALI20221027BHJP
F02D 29/02 20060101ALI20221027BHJP
F02D 17/00 20060101ALI20221027BHJP
F02D 17/02 20060101ALI20221027BHJP
F02D 21/08 20060101ALI20221027BHJP
F02D 9/02 20060101ALI20221027BHJP
F02M 26/05 20160101ALI20221027BHJP
F02M 26/52 20160101ALI20221027BHJP
【ＦＩ】
F02D45/00
F02D43/00 301K
F02D43/00 301N
F02D41/06
F02D41/04
F02D29/02 321A
F02D29/02 321B
F02D29/02 321C
F02D17/00 G
F02D17/00 Q
F02D17/02 L
F02D17/02 Q
F02D21/08 301A
F02D9/02 325
F02D9/02 305M
F02M26/05
F02M26/52
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021073094
(22)【出願日】2021-04-23
(71)【出願人】
【識別番号】000003137
【氏名又は名称】マツダ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100067828
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司
(74)【代理人】
【識別番号】100133916
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 興
(72)【発明者】
【氏名】山川 裕貴
(72)【発明者】
【氏名】谷村 兼次
(72)【発明者】
【氏名】菅野 宏
(72)【発明者】
【氏名】小林 徹
(72)【発明者】
【氏名】皆本 洋
【テーマコード（参考）】
3G062
3G065
3G092
3G093
3G301
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G062AA01
3G062BA06
3G062CA01
3G062CA10
3G062GA01
3G062GA06
3G062GA08
3G062GA25
3G065AA01
3G065AA09
3G065CA12
3G065EA01
3G065EA06
3G065GA01
3G065GA05
3G065GA07
3G065GA10
3G065GA11
3G092AA02
3G092AB03
3G092AC03
3G092BB10
3G092CA01
3G092CB05
3G092DC01
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3G092FA17
3G092FA31
3G092GA01
3G092GA10
3G092HA01Z
3G092HA05Z
3G092HE01Z
3G092HE03Z
3G092HF08Z
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3G092HF25Z
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3G093BA20
3G093BA21
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3G093CA02
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3G093DA01
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3G093DA05
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3G093DA09
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3G093DB15
3G093EA09
3G301HA02
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3G301KA01
3G301KA26
3G301KA28
3G301LA01
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3G301PA07Z
3G301PD02Z
3G301PE03Z
3G301PE08Z
3G301PF01Z
3G301PF03Z
3G384AA03
3G384AA29
3G384BA05
3G384BA27
3G384CA01
3G384CA21
3G384CA23
3G384DA13
3G384DA14
3G384FA01Z
3G384FA06Z
3G384FA08Z
3G384FA28Z
3G384FA40Z
3G384FA58Z
3G384FA71Z
3G384FA79Z
(57)【要約】
【課題】エンジンの再始動時の始動性を確保しつつＮＯｘの生成量を抑制可能なエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】燃料カットを実行してから出力軸の回転が停止するまでの間に、接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度よりも低い所定の目標値になるようにスロットル弁の開度とＥＧＲ弁の開度とを調整する酸素濃度調整制御を実行するとともに、当該酸素濃度調整制御の実行後にスロットル弁を全閉状態に維持し、且つ、再始動条件の成立後にスロットル弁を開弁させるとともに、出力軸の回転が停止してからスロットル弁が開弁されるまでの間にＥＧＲ弁の開度を増大させる。
【選択図】図５
【解決手段】燃料カットを実行してから出力軸の回転が停止するまでの間に、接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度よりも低い所定の目標値になるようにスロットル弁の開度とＥＧＲ弁の開度とを調整する酸素濃度調整制御を実行するとともに、当該酸素濃度調整制御の実行後にスロットル弁を全閉状態に維持し、且つ、再始動条件の成立後にスロットル弁を開弁させるとともに、出力軸の回転が停止してからスロットル弁が開弁されるまでの間にＥＧＲ弁の開度を増大させる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気筒と、気筒での燃焼のエネルギーを受けて回転する出力軸と、気筒に導入される吸気が流通する吸気通路と、気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路と、吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路とを備えたエンジンに適用される制御装置であって、
前記気筒に燃料を供給するインジェクタと、
前記ＥＧＲ通路に開閉可能に設けられたＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路との接続部よりも上流側の吸気通路に開閉可能に設けられたスロットル弁と、
前記インジェクタ、前記スロットル弁、および前記ＥＧＲ弁を含むエンジンの各部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、所定の自動停止条件が成立した場合に前記インジェクタによる燃料の供給を停止する燃料カットを実行する自動停止制御部と、所定の再始動条件が成立した場合に前記インジェクタによる燃料の供給を再開させる再始動制御部とを含み、
前記自動停止制御部は、前記燃料カットを実行してから前記出力軸の回転が停止するまでの間に、前記接続部よりも下流側の前記吸気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度よりも低い所定の目標値になるように前記スロットル弁の開度と前記ＥＧＲ弁の開度とを調整する酸素濃度調整制御を実行するとともに、当該酸素濃度調整制御の実行後に前記スロットル弁を全閉状態に維持し、
前記再始動制御部は、前記再始動条件の成立後に前記スロットル弁を開弁させるとともに、前記出力軸の回転が停止してから前記スロットル弁が開弁されるまでの間に前記ＥＧＲ弁の開度を増大させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
前記気筒に燃料を供給するインジェクタと、
前記ＥＧＲ通路に開閉可能に設けられたＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路との接続部よりも上流側の吸気通路に開閉可能に設けられたスロットル弁と、
前記インジェクタ、前記スロットル弁、および前記ＥＧＲ弁を含むエンジンの各部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、所定の自動停止条件が成立した場合に前記インジェクタによる燃料の供給を停止する燃料カットを実行する自動停止制御部と、所定の再始動条件が成立した場合に前記インジェクタによる燃料の供給を再開させる再始動制御部とを含み、
前記自動停止制御部は、前記燃料カットを実行してから前記出力軸の回転が停止するまでの間に、前記接続部よりも下流側の前記吸気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度よりも低い所定の目標値になるように前記スロットル弁の開度と前記ＥＧＲ弁の開度とを調整する酸素濃度調整制御を実行するとともに、当該酸素濃度調整制御の実行後に前記スロットル弁を全閉状態に維持し、
前記再始動制御部は、前記再始動条件の成立後に前記スロットル弁を開弁させるとともに、前記出力軸の回転が停止してから前記スロットル弁が開弁されるまでの間に前記ＥＧＲ弁の開度を増大させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記再始動制御部は、前記再始動条件の成立後の前記スロットル弁の開度を全開よりも閉じ側の開度にする、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
前記再始動制御部は、前記再始動条件の成立後の前記スロットル弁の開度を全開よりも閉じ側の開度にする、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載のエンジンの制御装置において、
前記酸素濃度調整制御は、前記接続部よりも下流側の前記吸気通路内の酸素濃度が前記目標値まで上昇するように前記スロットル弁を開弁状態にする第１の制御と、前記酸素濃度が前記目標値まで上昇した時点で前記スロットル弁を全閉にする第２の制御とを含む、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
前記酸素濃度調整制御は、前記接続部よりも下流側の前記吸気通路内の酸素濃度が前記目標値まで上昇するように前記スロットル弁を開弁状態にする第１の制御と、前記酸素濃度が前記目標値まで上昇した時点で前記スロットル弁を全閉にする第２の制御とを含む、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、気筒と、気筒での燃焼のエネルギーを受けて回転する出力軸と、気筒に導入される吸気が流通する吸気通路と、気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路と、吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路とを備えたエンジンに適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
上記制御装置の一例として、下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１に記載のエンジンの制御装置は、吸気通路に設けられたスロットル弁と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁（ＥＧＲコントロールバルブ）と、スロットル弁およびＥＧＲ弁を制御するコントロールユニットを備える。エンジンを自動停止させる要求があると、コントロールユニットは、ＥＧＲ弁を開きつつ気筒への燃料噴射を停止するとともに、当該噴射停止（燃料カット）によりエンジンが停止した時点でスロットル弁およびＥＧＲ弁を全閉にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－１００４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１に記載のエンジンの制御装置によれば、停止したエンジンを始動させる再始動時に、ＥＧＲガスを含む吸気が気筒に導入されることにより、再始動時の燃焼によるＮＯｘ生成量が抑制されるという効果が期待される。しかしながら、燃料カットが行われる直前の運転状態によっては、過度に多くのＥＧＲガスが吸気通路内に封じ込められた状態でエンジンが停止することが想定される。このような場合、再始動時に気筒に導入される新気の割合が低くなり過ぎて、混合気の燃焼性が低下するおそれがある。また、エンジン停止後の制御によってはエンジンの再始動時にスロットル弁を通過した新気が多量に気筒に導入される可能性があり、ＮＯｘ生成量の抑制効果が小さくなるおそれもある。
【0005】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの再始動時の始動性を確保しつつＮＯｘの生成量を抑制可能なエンジン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】
前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒での燃焼のエネルギーを受けて回転する出力軸と、気筒に導入される吸気が流通する吸気通路と、気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路と、吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路とを備えたエンジンに適用される制御装置であって、前記気筒に燃料を供給するインジェクタと、前記ＥＧＲ通路に開閉可能に設けられたＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路との接続部よりも上流側の吸気通路に開閉可能に設けられたスロットル弁と、前記インジェクタ、前記スロットル弁、および前記ＥＧＲ弁を含むエンジンの各部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、所定の自動停止条件が成立した場合に前記インジェクタによる燃料の供給を停止する燃料カットを実行する自動停止制御部と、所定の再始動条件が成立した場合に前記インジェクタによる燃料の供給を再開させる再始動制御部とを含み、前記自動停止制御部は、前記燃料カットを実行してから前記出力軸の回転が停止するまでの間に、前記接続部よりも下流側の前記吸気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度よりも低い所定の目標値になるように前記スロットル弁の開度と前記ＥＧＲ弁の開度とを調整する酸素濃度調整制御を実行するとともに、当該酸素濃度調整制御の実行後に前記スロットル弁を全閉状態に維持し、前記再始動制御部は、前記再始動条件の成立後に前記スロットル弁を開弁させるとともに、前記出力軸の回転が停止してから前記スロットル弁が開弁されるまでの間に前記ＥＧＲ弁の開度を増大させる、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【0007】
本発明によれば、燃料カットが実行されてから出力軸の回転が停止するまでの間に、前記の酸素濃度調整制御が実行されることで、接続部よりも下流側の吸気通路およびこれと連通するＥＧＲ通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度よりも低い目標値にすることができる。また、酸素濃度調整制御の実行後にスロットル弁が全閉状態に維持され、且つ、再始動条件の成立後にスロットル弁が開弁されることで、出力軸の回転が停止してから少なくとも再始動条件が成立するまでの期間、スロットル弁を通じた新気の導入を禁止して、接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度とＥＧＲ通路内の酸素濃度をほぼ目標値に維持することができる。
【0008】
しかも、出力軸の回転が停止した後にＥＧＲ弁の開度が増大され、その後、再始動条件が成立した後にスロットル弁が開弁される。そのため、再始動条件の成立に伴ってエンジンが再始動したときに、スロットル弁を通過した新気が気筒に到達するよりも前に、ＥＧＲ通路内のガスを確実に気筒に導入することができ、気筒に導入されるガスを、主として接続部よりも下流側の吸気通路内のガスおよびＥＧＲ通路内のガスであって酸素濃度が目標値とされたガスで構成することができる。従って、本発明によれば、エンジンの再始動時に気筒内の酸素濃度が過度に低くあるいは高くなるのを防止でき、気筒内での混合気の燃焼が再開したときの当該混合気の燃焼性ひいてはエンジンの始動性を確保しつつＮＯｘの生成量を少なくすることができる。また、気筒内での燃焼が再開した後において、スロットル弁を通過した新気が気筒に到達することで、燃焼再開後の気筒内に必要な酸素を導入することができる。
【0009】
前記構成において、好ましくは、前記再始動条件の成立後の前記スロットル弁の開度を全開よりも閉じ側の開度にする（請求項２）。
【0010】
この構成によれば、エンジンの再始動開始時において、スロットル弁を通じて気筒に導入される新気の量を確実に少なく抑えて、気筒内の酸素濃度の上昇およびＮＯｘの生成量の増大を確実に抑制できる。
【0011】
前記構成において、好ましくは、前記酸素濃度調整制御は、前記接続部よりも下流側の前記吸気通路内の酸素濃度が前記目標値まで上昇するように前記スロットル弁を開弁状態にする第１の制御と、前記酸素濃度が前記目標値まで上昇した時点で前記スロットル弁を全閉にする第２の制御とを含む（請求項３）。
【0012】
この構成によれば、燃料カット後にスロットル弁が開弁状態とされることで（第１の制御）、酸素を豊富に含んだ新気をスロットル弁よりも下流側の吸気通路に流入させてスロットル弁よりも下流側の吸気通路の酸素濃度を上昇させることができる。ここで、燃料カット前は、ＥＧＲ通路を通じた既燃ガスの還流が行われることにより、前記接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度は大気の酸素濃度よりも有意に低くなっている。そのため、この構成によれば、第１の制御の実施によって前記接続部よりも下流側の前記吸気通路内を目標値に向けて高めることができる。また、この酸素濃度が目標値まで上昇すると、スロットル弁が閉弁されるとともに（第２の制御）、その後、全閉状態に維持されて、スロットル弁を通じた新気の導入が停止される。そのため、この構成によれば、出力軸の回転停止後において、前記接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度およびＥＧＲ通路内の酸素濃度を確実に目標値に維持できる。
【発明の効果】
【0013】
以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、ＮＯｘの生成量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の制御装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。
【図2】上記エンジンの制御系統を示す機能ブロック図である。
【図3】上記エンジンの自動停止・再始動時に実行される自動停止・再始動制御の前半部を示すフローチャートである。
【図4】上記自動停止・再始動制御の後半部を示すフローチャートである。
【図5】上記自動停止・再始動制御が実行された場合の各状態量の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
＜エンジンの全体構成＞
図１は、本発明の制御装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。本図に示されるエンジンＥは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。エンジンは、軽油を含有する燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出された排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動される過給機５０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させる高圧ＥＧＲ装置６０および低圧ＥＧＲ装置７０とを備える。
図１は、本発明の制御装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。本図に示されるエンジンＥは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。エンジンは、軽油を含有する燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出された排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動される過給機５０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させる高圧ＥＧＲ装置６０および低圧ＥＧＲ装置７０とを備える。
【0016】
エンジン本体１は、図１の紙面に直交する方向に並ぶ複数の気筒２（図１ではそのうちの一つのみを示す）を有する直列多気筒型のものである。エンジン本体１は、複数の気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、各気筒２の上端開口を塞ぐようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復摺動可能に収容された複数のピストン５とを備える。なお、本実施形態では、シリンダブロック３からシリンダヘッド４に向かう側を上、その逆を下として扱うが、これは説明の便宜のためであって、エンジンの据付姿勢を限定する趣旨ではない。
【0017】
各気筒２のピストン５の上方には、それぞれ燃焼室６が形成されている。各燃焼室６は、シリンダヘッド４の下面と、気筒２の側周面（シリンダライナ）と、ピストン５の冠面５ａとによって画成された空間である。燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって燃料が供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。
【0018】
シリンダブロック３の下部（ピストン５の下方）には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、各気筒２のピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転する。
【0019】
クランク軸７は、クラッチＣを介してモータＭと連結されている。クラッチＣは、クランク軸７とモータＭとを断接可能に連結している。エンジンの始動時、クランク軸７はモータＭによって強制的に回転駆動される。具体的には、エンジンの始動時、クラッチＣが締結状態とされて、クラッチＣによってクランク軸７とモータＭとがこれらの間でトルクが伝達される状態に連結される。これにより、モータＭのトルクがクランク軸７に伝達されるようになり、クランク軸７はモータＭによって回転駆動されてエンジンはクランキングする。
【0020】
シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１および水温センサＳＮ２が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度であるクランク角と、クランク軸７の回転数であるエンジン回転数とを検出する。水温センサＳＮ２は、シリンダブロック３およびシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度つまりエンジン水温を検出する。
【0021】
シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９および排気ポート１０が、それぞれ気筒２ごとに形成されている。また、シリンダヘッド４には、吸気弁１１、排気弁１２、およびインジェクタ１５の組合せが、それぞれ気筒２ごとに装備されている。吸気弁１１は、吸気ポート９の燃焼室６側の開口を開閉するバルブである。排気弁１２は、排気ポート１０の燃焼室６側の開口を開閉するバルブである。インジェクタ１５は、燃焼室６に燃料（軽油）を噴射する噴射弁であり、例えば燃焼室６の天井面中央からピストン５の冠面５ａに向かって燃料を噴射するようにシリンダヘッド４に取り付けられる。
【0022】
シリンダヘッド４には、吸気弁１１を開閉駆動する動弁機構１３と、排気弁１２を開閉駆動する動弁機構１４とが組み付けられている。これら動弁機構１３，１４の組合せは、例えばクランク軸７に連係された一対のカムシャフトを含み、クランク軸７の回転に連動して各気筒２の吸気弁１１および排気弁１２を開閉駆動する。
【0023】
吸気通路３０は、各気筒２の燃焼室６に導入される吸気の流通路を形成する管状部材である。吸気通路３０は、エンジン本体１に近い下流側の部分に、複数の気筒２に対応して分岐した（図１の紙面に直交する方向に並ぶ複数の分岐管を含む）吸気マニホールド３０ａを有している。この吸気マニホールド３０ａは、各気筒２の吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４に接続されている。なお、吸気通路３０における吸気マニホールド３０ａ以外の部分は、当該吸気マニホールド３０ａに連なる共通の通路を形成する単管状の部材とされる。
【0024】
吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、スロットル弁３２、インタークーラ３３、およびサージタンク３４が配置されている。エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去するフィルターである。スロットル弁３２は、吸気通路３０を流通する吸気の流量を調整可能な電動式のバタフライ弁である。インタークーラ３３は、過給機５０（詳しくは後述するコンプレッサ５１）により圧縮された吸気を冷却する熱交換器である。サージタンク３４は、各気筒２に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクであり、吸気マニホールド３０ａの上流端に接続されている。
【0025】
吸気通路３０には、エアフローセンサＳＮ３および吸気圧センサＳＮ４が配置されている。エアフローセンサＳＮ３は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１よりも下流側の部分に配置され、当該部分を通過する吸気の流量つまり吸気流量を検出する。吸気圧センサＳＮ４は、サージタンク３４に配置され、当該サージタンク３４を通過する吸気の圧力つまり吸気圧を検出する。
【0026】
排気通路４０は、各気筒２の燃焼室６から排出された排気ガスの流通路を形成する管状部材である。排気通路４０は、エンジン本体１に近い上流側の部分に、複数の気筒２に対応して分岐した（図１の紙面に直交する方向に並ぶ複数の分岐管を含む）排気マニホールド４０ａを有している。この排気マニホールド４０ａは、各気筒２の排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４に接続されている。なお、排気通路４０における排気マニホールド４０ａ以外の部分は、当該排気マニホールド４０ａに連なる共通の通路を形成する単管状の部材とされる。
【0027】
排気通路４０には、排気ガスを浄化する触媒装置４１が設けられている。触媒装置４１は、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化して無害化する酸化触媒４２と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４３とを内蔵している。
【0028】
排気通路４０には、排気Ｏ２センサＳＮ５が取り付けられている。排気Ｏ２センサＳＮ５は、排気通路４０におけるタービン５２と触媒装置４１との間の部分に設けられ、当該部分を通過する排気ガスに含まれる酸素の濃度つまり排気酸素濃度を検出する。
【0029】
過給機５０は、吸気通路３０に配置されたコンプレッサ５１と、排気通路４０に配置されたタービン５２と、コンプレッサ５１とタービン５２とを連結するタービン軸５３とを備える。
【0030】
タービン５２は、排気通路４０を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する羽根車である。タービン５２は、排気マニホールド４０ａの下流端（排気集合部）と触媒装置４１との間の排気通路４０に配置されている。タービン５２の回転は、タービン軸５３を介してコンプレッサ５１に伝達される。
【0031】
コンプレッサ５１は、タービン５２の回転に連動して回転することにより吸気を圧縮しつつ送り出す（過給する）羽根車である。コンプレッサ５１は、エアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の吸気通路３０に配置されている。
【0032】
高圧ＥＧＲ装置６０は、タービン５２に流入する前の比較的圧力の高い排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路３０に還流するための還流装置である。高圧ＥＧＲ装置６０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続する第１ＥＧＲ通路６１と、第１ＥＧＲ通路６１に設けられた第１ＥＧＲ弁６２および第１ＥＧＲクーラ６３とを備える。第１ＥＧＲ弁６２は、第１ＥＧＲ通路６１を流通するＥＧＲガスの流量を調整可能な電動式のバルブである。第１ＥＧＲクーラ６３は、第１ＥＧＲ通路６１を流通するＥＧＲガスを冷却する熱交換器である。なお、第１ＥＧＲ通路６１および第１ＥＧＲ弁６２は、それぞれ本発明における「ＥＧＲ通路」「ＥＧＲ弁」に相当する。
【0033】
第１ＥＧＲ通路６１の上流側（排気通路４０側）の端部が排気通路４０に接続される箇所を第１ＥＧＲ入口部６１ａ、第１ＥＧＲ通路６１の下流側（吸気通路３０側）の端部が吸気通路３０に接続される箇所を第１ＥＧＲ出口部６１ｂとする。この場合、第１ＥＧＲ入口部６１ａは、排気通路４０におけるタービン５２と排気マニホールド４０ａの下流端（排気集合部）との間に位置している。また、第１ＥＧＲ出口部６１ｂは、吸気通路３０におけるスロットル弁３２とサージタンク３４との間に位置している。言い換えると、第１ＥＧＲ通路６１は、タービン５２よりも上流側の排気通路４０と、スロットル弁３２よりも下流側の吸気通路３０とを互いに接続している。なお、第１ＥＧＲ出口部６１ｂは、本発明における「ＥＧＲ通路と吸気通路との接続部」に相当する。
【0034】
低圧ＥＧＲ装置７０は、タービン５２を通過した後の比較的圧力の低い排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路３０に還流するための還流装置である。低圧ＥＧＲ装置７０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続する第２ＥＧＲ通路７１と、第２ＥＧＲ通路７１に設けられた第２ＥＧＲ弁７２および第２ＥＧＲクーラ７３とを備える。第２ＥＧＲ弁７２は、第２ＥＧＲ通路７１を流通するＥＧＲガスの流量を調整可能な電動式のバルブである。第２ＥＧＲクーラ７３は、第２ＥＧＲ通路７１を流通するＥＧＲガスを冷却する熱交換器である。
【0035】
第２ＥＧＲ通路７１の上流側（排気通路４０側）の端部が排気通路４０に接続される箇所を第２ＥＧＲ入口部７１ａ、第２ＥＧＲ通路７１の下流側（吸気通路３０側）の端部が吸気通路３０に接続される箇所を第２ＥＧＲ出口部７１ｂとする。この場合、第２ＥＧＲ入口部７１ａは、排気通路４０におけるタービン５２および触媒装置４１よりも下流側に位置している。また、第２ＥＧＲ出口部７１ｂは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間（より詳しくはエアクリーナ３１とコンプレッサ５１との間）に位置している。言い換えると、第２ＥＧＲ通路７１は、タービン５２よりも下流側の排気通路４０と、スロットル弁３２よりも上流側の吸気通路３０とを互いに接続している。
【0036】
＜制御系統＞
図２は、エンジンの制御系統を示す機能ブロック図である。本図に示されるＥＣＵ１００は、エンジンを統括的に制御するための装置であり、各種演算処理を行うプロセッサ（ＣＰＵ）と、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリーと、各種の入出力バスとを含むマイクロコンピュータにより構成されている。
図２は、エンジンの制御系統を示す機能ブロック図である。本図に示されるＥＣＵ１００は、エンジンを統括的に制御するための装置であり、各種演算処理を行うプロセッサ（ＣＰＵ）と、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリーと、各種の入出力バスとを含むマイクロコンピュータにより構成されている。
【0037】
ＥＣＵ１００には、エンジンの各センサによる検出情報が入力される。例えば、ＥＣＵ１００は、上記したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気圧センサＳＮ４、および排気Ｏ２センサＳＮ５と電気的に接続されている。ＥＣＵ１００には、当該各センサＳＮ１～ＳＮ５によって検出された情報、つまりクランク角、エンジン回転数、エンジン水温、吸気流量、吸気圧、排気酸素濃度等の情報が逐次入力される。
【0038】
また、ＥＣＵ１００には、車両に備わる各種センサによる検出情報も入力される。本実施形態において、車両には、車速センサＳＮ６、アクセルセンサＳＮ７、およびブレーキセンサＳＮ８が設けられている。車速センサＳＮ６は、車両の走行速度である車速を検出するセンサであり、アクセルセンサＳＮ７は、車両に備わるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出するセンサであり、ブレーキセンサＳＮ８は、車両に備わるブレーキペダルの操作（ブレーキ操作）の有無を検出するセンサである。ＥＣＵ１００には、当該各センサＳＮ６～ＳＮ８による検出情報（車速、アクセル開度、およびブレーキ操作の情報）も逐次入力される。
【0039】
ＥＣＵ１００は、上記各センサＳＮ１～ＳＮ８からの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ１５、スロットル弁３２、第１ＥＧＲ弁６２、および第２ＥＧＲ弁７２と電気的に接続されており、上記演算等の結果に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。また、ＥＣＵ１００は、クラッチＣおよびモータＭにそれぞれ制御用の信号を出力する。
【0040】
ＥＣＵ１００は、判定部１０１と、自動停止制御部１０２Ａと、再始動制御部１０２Ｂとを機能的に有する。判定部１０１は、自動停止条件および再始動条件の成否等の各種判定を行う。自動停止制御部１０２Ａは、自動停止条件の成立時にインジェクタ１５、スロットル弁３２、および第１ＥＧＲ弁６２等を制御する。自動停止制御部１０２Ａは、例えば、自動停止条件が成立するとエンジンを停止させるためにインジェクタ１５による燃料噴射（燃料供給）を停止させる燃料カットを実行する。再始動制御部１０２Ｂは、再始動条件の成立時にインジェクタ１５、スロットル弁３２、および第１ＥＧＲ弁６２等を制御する。再始動制御部１０２Ｂは、例えば、再始動条件が成立するとインジェクタ１６による燃料噴射（燃料供給）を再開させる。以下では、自動停止制御部１０２Ａと再始動制御部１０２Ｂとをまとめて自動停止・始動制御部１０２という。
【0041】
本実施形態のエンジンは、自動的に停止・再始動が可能に構成されている。つまり、ＥＣＵ１００は、所定の条件下でエンジンを自動的に停止させ、また、自動的に再始動させる機能を有する。上記の自動停止条件は、エンジンの自動的な停止を許可する条件のことであり、上記の再始動条件は、自動停止条件に伴うエンジンの自動停止後におけるエンジンの自動的な再始動を許可する条件のことである。自動停止条件および再始動条件は、車両の形式等によって種々の条件が設定され得る。
【0042】
例えば、走行用の動力源が実質的にエンジンのみである車両（いわゆるエンジン車）では、（ｉ）車両が実質的に停止していること、（ｉｉ）アクセルペダルがオフ状態であること、（ｉｉｉ）プレーキペダルがオン状態であること（踏み込まれていること）、を含む複数の条件が全て揃った場合に、自動停止条件が成立し得る。また、この車両では、自自動停止条件の成立後にエンジンが自動停止された後において、（ｉ）車両が実質的に停止していること、（ｉｉ）アクセルペダル開度が０より大きいこと（踏み込まれていること）、（ｉｉｉ）プレーキペダルがオフ状態であること（踏み込まれていないこと）、を含む複数の条件が全て揃った場合に、再始動条件が成立し得る。この場合、ＥＣＵ１００（判定部１０１）は、車速センサＳＮ６、アクセルセンサＳＮ７、およびブレーキセンサＳＮ８から入力される情報等に基づいて自動停止条件の成否および再始動条件の成否を判定する。
【0043】
一方、走行用の動力源としてモータＭが併用される車両、すなわちモータＭのみによるＥＶ走行が可能ないわゆるハイブリッド車両では、車両の走行中であってもエンジンの駆動力が不要になる場合があり、このような状況が生じたときに自動停止条件が成立し得る。この場合、ＥＣＵ１００は、車速センサＳＮ６により検出される車速や、アクセルセンサＳＮ７により検出されるアクセル開度等から、エンジンおよびモータＭを含む駆動源の目標トルクを算出し、算出した目標トルクを含む各種条件からエンジン出力（走行に寄与する正の出力トルク）が必要か否かを判定する。そして、エンジン出力が不要と判定された場合に、自動停止条件が成立したと判定する。また、この車両では、自動停止条件の成立後にエンジンが自動停止された状態でエンジン出力が必要と判定された場合に再始動条件が成立したと判定する。
【0044】
＜自動停止・再始動制御＞
次に、稼働中のエンジンを自動的に停止させ、その後再始動させるときにＥＣＵ１００によって実施される自動停止・再始動制御の詳細について説明する。図３および図４は、当該自動停止・再始動制御の具体的手順を示すフローチャートである。ここで、自動停止・再始動制御には、第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０に存在する吸気中の酸素濃度を調整する制御が含まれており、以下では、この調整の対象となる酸素濃度、つまり第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０に存在する吸気中の酸素濃度のことを、「最終吸気酸素濃度」という。
次に、稼働中のエンジンを自動的に停止させ、その後再始動させるときにＥＣＵ１００によって実施される自動停止・再始動制御の詳細について説明する。図３および図４は、当該自動停止・再始動制御の具体的手順を示すフローチャートである。ここで、自動停止・再始動制御には、第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０に存在する吸気中の酸素濃度を調整する制御が含まれており、以下では、この調整の対象となる酸素濃度、つまり第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０に存在する吸気中の酸素濃度のことを、「最終吸気酸素濃度」という。
【0045】
図３のフローチャートによる制御がスタートすると、ＥＣＵ１００（判定部１０１）は、まず、自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。
【0046】
ステップＳ１でＹＥＳと判定されて自動停止条件が成立したことが確認されると、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、各気筒２のインジェクタ１５からの燃料噴射を停止する燃料カットを実行する（ステップＳ２）。燃料カットが実行されると、各気筒２での燃焼が停止されることにより、エンジン回転数は徐々に低下する。
【0047】
ここで、自動停止条件が成立する直前のエンジンの負荷は高くない。この状態において、エンジンは、第１ＥＧＲ弁６２および第２ＥＧＲ弁７２の少なくとも一方が開いた状態で運転される。すなわち、自動停止条件が成立する前提として、エンジンは、排気通路４０から吸気通路３０に排気ガスを還流させるＥＧＲの実行中にあり、しかもそのＥＧＲ率（吸気中に占めるＥＧＲガスの割合）は比較的高い。このため、自動停止条件が成立するとき、吸気通路３０内の酸素濃度は、少なくともエンジン本体１の近傍（詳しくは第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の部分）において大気中の酸素濃度に対し有意に低下しており、その値は後述するステップＳ５で用いられる酸素濃度の目標値Ｄｘよりも低くなっている。
【0048】
次いで、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、スロットル弁３２の開度を停止用スロットル開度にするとともに、第１ＥＧＲ弁６２の開度を停止用ＥＧＲ開度にする（ステップＳ３）。停止用スロットル開度および停止用ＥＧＲ開度は、いずれも全閉（０％）でも全開（１００％）でもない開度つまり中間開度である。これら停止用開度は予め設定されてＥＣＵ１００に記憶されている。本実施形態では、停止用スロットル開度および停止用ＥＧＲ開度は略同一の値（例えば３０％程度）に設定されている。なお、第２ＥＧＲ弁７２の開度は適宜の値に設定し得るが、例えばスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２とは別に定められた特定の中間開度に設定することができる。
【0049】
スロットル弁３２が開弁状態にあることで、吸気通路３０には新気が導入される。また、第１ＥＧＲ弁６２は開弁しているものの、燃料カット後は気筒２内での燃焼が停止されることでＥＧＲガスの酸素濃度は上昇していく。これより吸気通路３０内の酸素濃度および第１ＥＧＲ通路６１内の酸素濃度は上昇していく。また、気筒２内での燃焼が停止されることで気筒２に導入されるガスと気筒２から導出されるガスの成分とはほぼ同等となり、第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０内の酸素濃度、つまり、最終吸気酸素濃度と第１ＥＧＲ通路６１内の酸素濃度とは同等になっていく。
【0050】
次いで、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度がエンジン回転数と連動して変化するように各弁３２，６２を制御する（ステップＳ４）。具体的に、ＥＣＵ１００は、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２が開弁状態に維持される範囲で、エンジン回転数が漸減するのに応じてスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度をそれぞれ漸減させる。本実施形態では、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度は、略同一の値に維持されつつ漸減される。
【0051】
次いで、ＥＣＵ１００（判定部１０１）は、最終吸気酸素濃度の推定値が所定の目標値Ｄｘ以上になったか否かを判定する（ステップＳ５）。目標値Ｄｘは、予め設定されてＥＣＵ１００に記憶されている。目標値Ｄｘは、大気の酸素濃度、つまり吸気が全て新気で占められた場合の吸気酸素濃度よりは小さい値に設定されている。また、目標値Ｄｘは、燃料カットが実施されたときにとり得る最終吸気酸素濃度よりも大きい値に設定されており、ステップＳ５では、最終吸気酸素濃度の推定が目標値Ｄｘまで上昇したか否かが判定されることになる。
【0052】
ＥＣＵ１００は、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度をエンジン回転数に応じてそれぞれ漸減させる制御（ステップＳ４）を継続しつつ、ステップＳ５の判定がＹＥＳになるのを待つ。そして、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、ステップＳ５でＹＥＳと判定されて最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇したことが確認されると、スロットル弁３２を全閉にする（ステップＳ６）。
【0053】
次いで、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、吸気圧が所定の基準圧力Ｐｘ（図５（ｆ）参照）を下回らないように第１ＥＧＲ弁６２の開度を調整する（ステップＳ７）。基準圧力Ｐｘは、吸気圧センサＳＮ４により検出されるサージタンク３４内の圧力つまり吸気圧の基準値であって、大気圧をやや下回るような弱い負圧に相当する圧力である。
【0054】
ここで、上記ステップＳ６でのスロットル弁３２の閉弁により、新たな吸気の導入が基本的に停止されるので、この状態で吸気圧を弱い負圧に留めるには、第１ＥＧＲ弁６２の開度を増大させて第１ＥＧＲ通路６１を通じたＥＧＲガスの還流を促進する必要がある。そこで、ステップＳ７において、ＥＣＵ１００は、第１ＥＧＲ弁６２を開方向に駆動する。具体的に、ＥＣＵ１００は、第１ＥＧＲ弁６２の基本開度をエンジン回転数からマップ等を参照しつつ決定するとともに、決定した基本開度を、吸気圧センサＳＮ４による検出圧力を用いて補正することにより、第１ＥＧＲ弁６２の目標開度を算出する。ステップＳ７では、このように算出される目標開度に従って第１ＥＧＲ弁６２の開度が制御される。
【0055】
次いで、判定部１０１は、エンジン回転数が所定の基準回転数Ｎｘ未満まで低下したか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定は、クランク角センサＳＮ１の検出値に基づいて行われる。基準回転数Ｎｘは、ステップＳ２の燃料カット時のエンジン回転数よりも小さい値であって、今後の吸気圧の負圧化を適切なレベルに調整し得るような値に予め設定されてＥＣＵ１００に記憶されている。具体的に、基準回転数Ｎｘは、後述するステップＳ９以降に大きく負圧化する吸気圧の最小値Ｐｙ（図５（ｆ）参照）が所定の目標範囲Ｚに収まるような値に設定される。なお、目標範囲Ｚは、例えば５０ｋＰａを含むように設定することができ、基準回転数Ｎｘは、例えば７００～８００ｒｐｍ程度に設定することができる。
【0056】
ＥＣＵ１００は、第１ＥＧＲ弁６２の開度調整（ステップＳ７）を継続しつつ、ステップＳ８の判定がＹＥＳになるのを待つ。そして、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、ステップＳ８でＹＥＳと判定されてエンジン回転数が基準回転数Ｎｘ未満になったことが確認されると、第１ＥＧＲ弁６２を全閉にする（ステップＳ９）。ここで、スロットル弁３２はステップＳ１０の制御を経て既に全閉状態にある。このため、当該ステップＳ９以降は、スロットル弁３２と第１ＥＧＲ弁６２との双方が全閉状態とされる。これにより、ステップＳ９以降、吸気圧の負圧化は進行する。
【0057】
次いで、ＥＣＵ１００（判定部１０１）は、エンジンが完全停止したか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１００は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転数が実質的にゼロまで低下するとエンジンが完全停止したと判定する。
【0058】
ＥＣＵ１００は、第１ＥＧＲ弁６２およびスロットル弁３２の双方を全閉状態に維持しつつ、ステップＳ１０の判定がＹＥＳになるのを待つ。そして、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、ステップＳ１０でＹＥＳと判定されてエンジンが完全停止したことが確認されると、第１ＥＧＲ弁６２を開き、第１ＥＧＲ弁６２の開度を所定の始動用ＥＧＲ開度にする（ステップＳ１１）。このときスロットル弁３２の開操作は行われず、スロットル弁３２は全閉状態に維持されたまま第１ＥＧＲ弁６２が開弁される。上記の始動用ＥＧＲ開度は、中間開度であり、予め設定されてＥＣＵ１００に記憶されている。始動用ＥＧＲ開度は、例えば、５０％程度に設定される。なお、ステップＳ１１は、エンジンが完全停止してから所定時間後に実施されてもよいが、本実施形態では、ステップＳ１０の判定がＹＥＳとなった直後に実施される。
【0059】
次いで、ＥＣＵ１００（判定部１０１）は、再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ１００は、スロットル弁３２を全閉状態に、且つ、第１ＥＧＲ弁６２の開度を始動用ＥＧＲ開度に維持した状態で、ステップＳ１２の判定がＹＥＳになるのを待つ。そして、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、ステップＳ１２でＹＥＳと判定されて再始動条件が成立したことが確認されると、エンジンを始動させるための始動制御を開始する（ステップＳ１３）。具体的には、ＥＣＵ１００は、クラッチＣを開放状態（クランク軸７（エンジンＥ）とモータＭとの間でトルクが伝達されない状態）から締結状態（クラッチＣを介してクランク軸７（エンジンＥ）とモータＭとの間でトルクが伝達される状態）に切り替える。また、ＥＣＵ１００は、モータＭが停止している場合はモータＭを駆動する。これにより、エンジンはクランキングを開始してエンジンの再始動が開始される。そして、クランキングが開始してエンジン回転数が所定の回転数以上になると、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、インジェクタ１５からの各気筒２の燃焼室６への燃料噴射を再開させる。
【0060】
ステップＳ１３が開始される、つまり、始動制御が開始されると、ＥＣＵ１００（自動停止・始動制御部１０２）は、スロットル弁３２を開き、スロットル弁３２の開度を始動用スロットル開度にする（ステップＳ１４）。始動用スロットル開度は、中間開度であり、予め設定されてＥＣＵ１００に記憶されている。始動用スロットル開度は、例えば、３０％程度であって始動用ＥＧＲ開度よりも小さい開度に設定される。
【0061】
上記のステップＳ１４、つまり、スロットル弁３２の開弁は、始動制御の開始とほぼ同時に行われる。本実施形態では、ＥＣＵ１００からクラッチＣに対して開放状態から締結状態に切り替えるための指令が出されるのとほぼ同時にスロットル弁３２が開かれる。
【0062】
次いで、ＥＣＵ１００（判定部１０１）は、エンジンの始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的に、ＥＣＵ１００は、クランク角センサＳＮ１により検出されたエンジン回転数が所定の判定回転数以上になるとエンジンの始動が完了したと判定する。
【0063】
ＥＣＵ１００は、始動制御を継続しつつ、ステップＳ１５の判定がＹＥＳになるのを待つ。そして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１５でＹＥＳと判定されてエンジンの始動が完了したことが確認されると、通常運転（自動停止条件成立後の運転および再始動条件成立からエンジンの始動が完了するまでの運転以外の運転）の制御に移行する。例えば、ＥＣＵ１００は、アクセル開度等に基づいてエンジンに要求されるトルクを算出し、当該トルクが実現されるように、また、当該トルクとエンジン回転数等に対応したＥＧＲ率が実現されるように、インジェクタ１５、第１ＥＧＲ弁６２およびスロットル弁３２を制御する。
【0064】
＜自動停止・再始動制御による各部の動作例＞
図５は、自動停止・再始動制御が実行された場合の各状態量の時間変化の一例を示すタイムチャートであり、（ａ）は自動停止条件の成否を示すフラグ、（ｂ）は再始動条件の成否を示すフラグ、（ｃ）はクラッチＣの状態、（ｄ）はインジェクタ１５からの燃料噴射の要否を示すフラグ、（ｅ）はエンジン回転数、（ｆ）は吸気圧（サージタンク３４内の圧力）、（ｇ）はスロットル弁３２の開度、（ｈ）は第１ＥＧＲ弁６２の開度、チャート（ｉ）は最終吸気酸素濃度（サージタンク３４内の吸気酸素濃度）の時間変化を、それぞれ示している。
図５は、自動停止・再始動制御が実行された場合の各状態量の時間変化の一例を示すタイムチャートであり、（ａ）は自動停止条件の成否を示すフラグ、（ｂ）は再始動条件の成否を示すフラグ、（ｃ）はクラッチＣの状態、（ｄ）はインジェクタ１５からの燃料噴射の要否を示すフラグ、（ｅ）はエンジン回転数、（ｆ）は吸気圧（サージタンク３４内の圧力）、（ｇ）はスロットル弁３２の開度、（ｈ）は第１ＥＧＲ弁６２の開度、チャート（ｉ）は最終吸気酸素濃度（サージタンク３４内の吸気酸素濃度）の時間変化を、それぞれ示している。
【0065】
図５では、自動停止条件が成立した時点をｔ１としている。自動停止条件が成立すると、燃料カットが実行される。さらに、燃料カットの直後に、スロットル弁３２の開度が停止用スロットル開度α％とされるとともに、第１ＥＧＲ弁６２の開度が停止用ＥＧＲ開度α％とされる。図５の例では、時点ｔ１以前のスロットル弁３２の開度が停止用スロットル開度α％よりも小さいことで時点ｔ１直後、スロットル弁３２の開度は増大される。一方、時点ｔ１以前の第１ＥＧＲ弁６２の開度が停止用ＥＧＲ開度α％よりも大きいことで、時点ｔ１直後、第１ＥＧＲ弁６２の開度は低減される。
【0066】
燃料カットの実行に伴って時点ｔ２からエンジン回転数は実質的に低下し始める。これを受けて、時点ｔ２以降、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度はそれぞれ停止用開度から徐々に低減される。
【0067】
上記のように、燃料カットが実行され且つスロットル弁３２が開弁状態にあることで、時点ｔ１以降、最終吸気酸素濃度は徐々に上昇していく。そして、時点ｔ３にて最終吸気酸素濃度は目標値Ｄｘまで上昇する。
【0068】
時点ｔ３にて最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇すると、その直後に、スロットル弁３２の開度が０％まで低減されてスロットル弁３２は全閉にされる。スロットル弁３２が全閉にされることにより、吸気通路３０内への新気の流入は停止する。これより、時点ｔ３付近において最終吸気酸素濃度の上昇は実質的に停止し、時点ｔ３以降、最終吸気酸素濃度は目標値Ｄｘの近傍に維持される。上記のように、燃料カット後は、最終吸気酸素濃度と第１ＥＧＲ通路６１内の酸素濃度とは同等となる。これより、時点ｔ３以降、第１ＥＧＲ通路６１内の酸素濃度も目標値Ｄｘの近傍に維持される。
【0069】
また、時点ｔ３の直後、第１ＥＧＲ弁６２の開度は、吸気圧が基準圧力Ｐｘを下回らないように調整されることで増大され、これにより、吸気圧は基準圧力Ｐｘを下回らない値に維持される。
【0070】
時点ｔ３後の時点ｔ４において、エンジン回転数が基準回転数Ｎｘまで低下すると、第１ＥＧＲ弁６２の開度は０％まで低減される。当該制御により、第１ＥＧＲ弁６２およびスロットル弁３２の双方が全閉状態とされる。
【0071】
第１ＥＧＲ弁６２およびスロットル弁３２の双方が全閉状態とされることで、時点ｔ４以降、吸気圧は急激に低下していき、時点ｔ３からしばらく後に吸気圧は最小値Ｐｙとなるく。ここで、上記のように、基準回転数Ｎｘは、吸気圧の最小値Ｐｙが所定の目標範囲Ｚに収まるような値に設定されており、時点ｔ３からしばらく後して実現される吸気圧の最小値Ｐｙは目標範囲Ｚに収まる。
【0072】
時点ｔ４から遅れた時点ｔ５において、エンジン回転数はゼロまで低下し、エンジンは完全停止に至る。すると、第１ＥＧＲ弁６２は開弁されて、その開度は０％から始動用ＥＧＲ開度β％まで増大される。図５の例では、始動用ＥＧＲ開度β％は、上記した停止用ＥＧＲ開度α％よりも大きい開度に設定される。
【0073】
第１ＥＧＲ弁６２が開弁すると、第１ＥＧＲ通路６１から吸気通路３０内にガスが流入する。これにより、吸気圧は大気圧付近まで増大する。一方、スロットル弁３２が閉弁されていることで、吸気通路３０への新気の流入は停止された状態に維持される。また、上記のひょうに、第１ＥＧＲ通路６１内の酸素濃度は目標値Ｄｘ近傍の値となっている。そのため、最終吸気酸素濃度は時点ｔ５以降も目標値Ｄｘ近傍の値に維持される。
【0074】
図５の例では、時点ｔ５からしばらくした時点ｔ６にて再始動条件が成立する。これを受けて、時点ｔ６から遅れた時点ｔ７にてクラッチＣは締結状態に切り替えられる（ＯＦＦからＯＮに切り替えられる）。時点ｔ７にてクラッチＣが締結状態に切り替えられることで、モータＭからエンジン（クランク軸７）にトルクが伝達されるようになる。これより、時点ｔ７直後からエンジンのクランキングが開始されてエンジン回転数は増大していく。なお、上記のように、時点ｔ６にてモータＭが停止しているときは時点ｔ７にてモータＭの駆動が開始される。
【0075】
また、時点ｔ７にてつまりクラッチＣが締結状態に切り替えられるのとほぼ同じタイミングで、スロットル弁３２は開弁されて、その開度が０％から始動用スロットル開度γ％まで増大される。図５の例では、始動用スロットル開度γ％は、停止用スロットル開度α％よりも大きい開度に設定される。
【0076】
ここで、時点ｔ７にてスロットル弁３２が開弁することで、スロットル弁３２よりも下流側の吸気通路３０への新気の導入が許可される。しかし、スロットル弁３２には駆動遅れがあり、且つ、スロットル弁３２とサージタンク３４との間には距離があるので、すぐには、新気はサージタンクに到達しない。また、エンジンがクランキングを開始すると気筒２側に向かう吸気の流れが生じるが、第１ＥＧＲ通路６１と吸気通路３０の接続部（第１ＥＧＲ出口部）６１ｂの方がスロットル弁３２よりもサージタンク３４に近い位置に配設されていることで、エンジンがクランキングを開始してもしばらくの間は、スロットル弁３２よりも上流側の吸気つまり新気よりも第１ＥＧＲ通路６１内のガスの方が優先的にサージタンク３４に導入される。そして、上記のように、第１ＥＧＲ通路６１内の酸素濃度は最終吸気酸素濃度とほぼ同等の目標値Ｄｘ近傍の値になっている。これより、時点ｔ７にてスロットル弁３２が開弁されてもサージタンク３４内の酸素濃度は上昇せず、この酸素濃度つまり最終吸気酸素濃度は目標値Ｄｘ近傍の値に維持される。
【0077】
時点ｔ７にてエンジンがクランキングを開始すると、それから遅れた時点ｔ８にてインジェクタ１５からの燃料噴射が再開される。このとき、気筒２にはサージタンク３４内の吸気が導入されている。そして、上記のように、サージタンク３４内の酸素濃度は目標値Ｄｘ近傍の値とされている。これより、インジェクタ１５から噴射された燃料は、酸素濃度が目標値Ｄｘの雰囲気下で燃焼することになる。
【0078】
ここで、時点ｔ７からしばらくするとスロットル弁３２を通過した新気がサージタンク３４に到達する。しかし、気筒２内での混合気の燃焼が再開することでＥＧＲガスの酸素濃度は低下する。そのため、当該ＥＧＲガスと新気との混合によって、サージタンク３４内の酸素濃度の上昇は抑制され、時点ｔ８以降もサージタンク３４内の酸素濃度つまり最終吸気酸素濃度ひいては気筒２内の酸素濃度は目標値Ｄｘに近い値とされる。
【0079】
時刻ｔ８からしばらく後の時刻ｔ９にて、エンジン回転数は判定回転数Ｎｙ以上となる。これより、エンジンの制御は通常制御に切り替えられ、スロットル弁３２、第１ＥＧＲ弁６２の開度は、アクセル開度等に対応した開度とされる。図５の例では、時刻ｔ９後、スロットル弁３２の開度は始動用スロットル開度γ％よりも大きい開度とされ、第１ＥＧＲ弁６２の開度は始動用ＥＧＲ弁開度β％よりも小さい開度とされる。
【0080】
なお、以上説明した図５の動作例において、時点ｔ１から時点ｔ３までの間にスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２を共に開弁状態にする制御は、本発明における「第１の制御」に相当し、時点ｔ３でスロットル弁３２を全閉にする制御は、「第２の制御」に相当し、これら第１の制御と第２の制御とを含む制御が「酸素濃度調整制御」に相当する。
【0081】
＜作用効果＞
以上説明したとおり、上記実施形態では、自動停止条件の成立に応じて、インジェクタ１５からの燃料噴射を停止する燃料カット（図３のステップＳ３）が実行されるとともに、当該燃料カットからエンジンの完全停止までの間に、第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０内の酸素濃度である最終吸気酸素濃度が大気の酸素濃度よりも低い目標値Ｄｘになるようにスロットル弁３２と第１ＥＧＲ弁６２とが制御されるとともに、その後、再始動条件が成立するまでの間、スロットル弁３２が全閉に維持される。そして、エンジンの完全停止後、まず、第１ＥＧＲ弁６２が開弁されてその開度が０％から始動用ＥＧＲ開度まで増大され、次に、再始動条件の成立後においてスロットル弁３２が開弁される。そのため、上記実施形態によれば、エンジンの再始動時に、混合気の燃焼性ひいてはエンジンの始動性を確保しつつＮＯｘの生成量を抑制できる。また、混合気の燃焼が再開した後において、気筒２内に新気を導入して気筒２内の酸素濃度が過度に低くなるのを防止でき、燃焼性を確保することができる。
以上説明したとおり、上記実施形態では、自動停止条件の成立に応じて、インジェクタ１５からの燃料噴射を停止する燃料カット（図３のステップＳ３）が実行されるとともに、当該燃料カットからエンジンの完全停止までの間に、第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０内の酸素濃度である最終吸気酸素濃度が大気の酸素濃度よりも低い目標値Ｄｘになるようにスロットル弁３２と第１ＥＧＲ弁６２とが制御されるとともに、その後、再始動条件が成立するまでの間、スロットル弁３２が全閉に維持される。そして、エンジンの完全停止後、まず、第１ＥＧＲ弁６２が開弁されてその開度が０％から始動用ＥＧＲ開度まで増大され、次に、再始動条件の成立後においてスロットル弁３２が開弁される。そのため、上記実施形態によれば、エンジンの再始動時に、混合気の燃焼性ひいてはエンジンの始動性を確保しつつＮＯｘの生成量を抑制できる。また、混合気の燃焼が再開した後において、気筒２内に新気を導入して気筒２内の酸素濃度が過度に低くなるのを防止でき、燃焼性を確保することができる。
【0082】
具体的には、最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘになった後、再始動条件が成立するまでの間、スロットル弁３２が全閉状態に維持されることで、この間のスロットル弁３２を介した吸気通路３０への新気の流入が停止される。これより、再始動条件が成立するまでの間、最終吸気酸素濃度つまり第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０およびこれと連通する第１ＥＧＲ通路６１内の酸素濃度を目標値Ｄｘ近傍に維持できる。そして、第１ＥＧＲ弁６２が開弁されてから後の再始動条件の成立後にスロットル弁３２が開弁されることで、エンジンの再始動開始時に、上記のように、スロットル弁３２よりも上流側の吸気つまり新気よりも第１ＥＧＲ通路６１内のガスの方を優先的にサージタンク３４に導入できる。これより、気筒２内での混合気の燃焼が再開されるときの当該気筒２内のガスを、主として、吸気通路３０のうちスロットル弁３２よりも下流側の部分およびこの部分と連通する第１ＥＧＲ通路６１内に滞留していたガスであって、酸素濃度が目標値Ｄｘに維持されたガスで構成することができる。従って、エンジンの再始動時において、混合気を、その酸素濃度が適切な濃度とされた状態で燃焼させることができ、混合気の燃焼性を確保しつつＮＯｘの発生を抑制することができる。
【0083】
特に、目標値Ｄｘは大気の酸素濃度よりも低い濃度とされている。そのため、ＮＯｘの発生を確実に抑制できる。また、上記実施形態では、目標値Ｄｘが、燃料カットが実施されたときにとり得る最終吸気酸素濃度よりも高い値に設定されている。そのため、混合気の燃焼が再開したときに酸素が不足するのを確実に防止でき、その燃焼性を確実に良好にできる。
【0084】
また、再始動条件の成立後にスロットル弁３２が開弁されることで、混合気の燃焼が再開した後にスロットル弁３２を通過した新気を気筒２内に導入することができる。従って、気筒２内で混合気を安定して燃焼させることができる。ここで、上記実施形態では、再始動条件の成立後においても第１ＥＧＲ６２は開弁状態に維持される。そのため、上記のように、混合気の燃焼が再開することで酸素濃度が低下したＥＧＲガスとスロットル弁３２を通過した新気とを混合させつつ気筒２に導入することができる。従って、混合気の燃焼が再開した後も気筒２内の酸素濃度が過度に低くあるいは高くなるのを防止できる。
【0085】
また、上記実施形態では、再始動条件成立後に実現されるスロットル弁３２の開度が、始動用開度であって全開よりも閉じ側の開度とされる。そのため、エンジンの再始動時にスロットル弁３２を通じて多量の新気が気筒２に導入されるのをより確実に防止でき、気筒２内の酸素濃度ひいてはＮＯｘの生成量を確実に低くできる。
【0086】
また、上記実施形態では、最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘに達したときにスロットル弁３２が閉弁される一方で、第１ＥＧＲ弁６２の開度は増大方向に制御される。そして、その後、エンジン回転数が基準回転数Ｎｘ未満になった時点で第１ＥＧＲ弁６２が閉弁される。そのため、第１ＥＧＲ弁６２の閉弁からエンジンの完全停止までの間に吸気圧が過度な負圧になるのを防止することができる。例えば、上記のように、吸気圧の最小値Ｐｙが過度に小さくなるのを防止でき、当該最小値Ｐｙが目標範囲Ｚに収まる確率を高めることができる。仮に吸気圧の最小値Ｐｙが目標範囲Ｚを下回った場合、つまり吸気圧が過度に強い負圧まで低下した場合には、エンジン回転数の低下スピードが過度に速くなる結果、エンジンが完全停止したときに生じるショック（急停止の反動により車体に伝わるショック）が増大し易くなり、乗員が違和感を覚えるおそれがある。これに対し、本実施形態では、第１ＥＧＲ弁６２の閉時期が相対的に遅く（スロットル弁３２の閉時期よりも遅く）されるので、吸気圧の低下量を適切な範囲に収めることができ、エンジン停止時のショックを軽減することができる。また、エンジンによっては、各気筒２のピストン５の停止位置を再始動に有利な位置に調整する停止位置制御が行われることがある。このようなエンジンにおいて、本実施形態のように第１ＥＧＲ弁６２の閉弁を相対的に遅らせる制御を採用した場合には、エンジン回転数の低下スピードを適切な範囲に調整できるので、上記したピストン５の停止位置制御の精度が低下するのを防止でき、エンジンの再始動性を向上させることができる。
【0087】
＜変形例＞
上記実施形態では、エンジンの再始動時において、クラッチＣに対して締結状態に切り替える指令を出すのと同時にスロットル弁３２を開弁させる場合を説明したが、スロットル弁３２を開弁させるタイミングはこれに限らない。つまり、上記実施形態では、始動制御の開始タイミングをクラッチＣに対して指令を出すタイミングとした場合を説明したが、始動制御の開始タイミングとして他のタイミング、例えば、エンジンのクランキングが開始するタイミングや、再始動条件が成立するタイミングを採用してもよい。
上記実施形態では、エンジンの再始動時において、クラッチＣに対して締結状態に切り替える指令を出すのと同時にスロットル弁３２を開弁させる場合を説明したが、スロットル弁３２を開弁させるタイミングはこれに限らない。つまり、上記実施形態では、始動制御の開始タイミングをクラッチＣに対して指令を出すタイミングとした場合を説明したが、始動制御の開始タイミングとして他のタイミング、例えば、エンジンのクランキングが開始するタイミングや、再始動条件が成立するタイミングを採用してもよい。
【0088】
また、上記実施形態では、エンジンの完全停止直後に第１ＥＧＲ弁６２を開弁させた場合を説明したが、エンジンの完全停止後に第１ＥＧＲ弁６２を開弁するタイミングは、エンジンの完全停止から、つまり、クランク軸７の回転が停止してから、始動制御が開始されるまでの間であればよく、このタイミングはエンジンの完全停止直後に限られない。
【0089】
また、上記実施形態では、第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０に存在する吸気中の酸素濃度である最終吸気酸素濃度を演算により推定し、推定した最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇した時点でスロットル弁３２を全閉にしたが、最終吸気酸素濃度をセンサにより直接検出するようにしてもよい。例えば、酸素濃度を検出可能なセンサをサージタンク３４に取り付け、当該センサにより最終吸気酸素濃度を検出してもよい。
【0090】
上記実施形態では、タービン５２よりも上流側の排気通路４０とスロットル弁３２よりも下流側の吸気通路３０とを互いに接続する第１ＥＧＲ通路６１を含む高圧ＥＧＲ装置６０に加えて、タービン５２よりも下流側の排気通路４０とスロットル弁３２よりも上流側の吸気通路３０とを互いに接続する第２ＥＧＲ通路７１を含む低圧ＥＧＲ装置７０をエンジンに設けたが、低圧ＥＧＲ装置７０は必須ではなく、省略してもよい。
【0091】
上記実施形態では、軽油を含有する燃料を圧着着火により燃焼させるディーゼルエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジンは、排気通路から吸気通路に排気ガスを還流するＥＧＲ操作が可能なエンジンであればよく、ディーゼルエンジン以外のエンジンに本発明を適用してもよい。例えば、ガソリンを含有する燃料を火花点火により燃焼させることが可能でかつＥＧＲ装置を備えたガソリンエンジンに本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【0092】
１ ：エンジン本体
２ ：気筒
７ ：クランク軸（出力軸）
１５ ：インジェクタ
３０ ：吸気通路
３２ ：スロットル弁
４０ ：排気通路
６１ ：第１ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
６１ｂ ：第１ＥＧＲ出口部（ＥＧＲ通路と吸気通路との接続部）
６２ ：第１ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
１０２Ａ ：自動停止制御部
１０２Ｂ ：再始動制御部
２ ：気筒
７ ：クランク軸（出力軸）
１５ ：インジェクタ
３０ ：吸気通路
３２ ：スロットル弁
４０ ：排気通路
６１ ：第１ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
６１ｂ ：第１ＥＧＲ出口部（ＥＧＲ通路と吸気通路との接続部）
６２ ：第１ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
１０２Ａ ：自動停止制御部
１０２Ｂ ：再始動制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】