(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】P2022167349
(43)【公開日】2022-11-04
(54)【発明の名称】エンジンの停止制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 29/02 20060101AFI20221027BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20221027BHJP
【ＦＩ】
F02D29/02 321C
F02D43/00 301K
F02D43/00 301N
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021073097
(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
【テーマコード（参考）】
3G093
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G093AB01
3G093AB02
3G093BA20
3G093BA22
3G093DA06
3G093DB08
3G093EA09
3G384AA03
3G384BA05
3G384BA27
3G384CA21
3G384DA14
3G384FA04Z
3G384FA48Z
(57)【要約】
【課題】エンジン停止時の振動を抑制しつつ再始動時の着火性を確保する。
【解決手段】エンジンの停止制御装置は、自動停止条件が成立したか否かを判定する判定部と、自動停止条件の成立に応じてエンジンを停止させる制御部とを備える。制御部は、燃料カットが実行されてからエンジンが完全停止するまでの間に、ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度が所定の目標値Ｄｘまで上昇しかつ吸気圧の最小値が予め定められた目標範囲Ｚに収まるように、スロットル弁およびＥＧＲ弁の各開度を調整する。
【選択図】図５
【解決手段】エンジンの停止制御装置は、自動停止条件が成立したか否かを判定する判定部と、自動停止条件の成立に応じてエンジンを停止させる制御部とを備える。制御部は、燃料カットが実行されてからエンジンが完全停止するまでの間に、ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度が所定の目標値Ｄｘまで上昇しかつ吸気圧の最小値が予め定められた目標範囲Ｚに収まるように、スロットル弁およびＥＧＲ弁の各開度を調整する。
【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停止制御装置であって、
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、
エンジンを自動的に停止させる自動停止条件が成立したか否かを判定する判定部と、
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、
前記判定部により前記自動停止条件が成立したことが確認された場合、前記制御部は、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とともに、当該燃料カットが実行され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吸気通路内の酸素濃度が所定の目標値まで上昇しかつ吸気圧の最小値が予め定められた目標範囲に収まるように、前記スロットル弁および前記ＥＧＲ弁の各開度を調整する調整制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
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、
エンジンを自動的に停止させる自動停止条件が成立したか否かを判定する判定部と、
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、
前記判定部により前記自動停止条件が成立したことが確認された場合、前記制御部は、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とともに、当該燃料カットが実行され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吸気通路内の酸素濃度が所定の目標値まで上昇しかつ吸気圧の最小値が予め定められた目標範囲に収まるように、前記スロットル弁および前記ＥＧＲ弁の各開度を調整する調整制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載のエンジンの停止制御装置において、
前記調整制御は、前記スロットル弁を開弁状態にしてその後閉じることにより前記酸素濃度が前記目標値まで上昇した状態を保持する第１の制御と、前記ＥＧＲ弁を開弁状態にしてその後閉じることにより前記吸気圧の最小値を前記目標範囲に収める第２の制御とを含み、
前記制御部は、前記第２の制御による前記ＥＧＲ弁の閉弁を、前記第１の制御による前記スロットル弁の閉弁よりも遅い時期に実行する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
前記調整制御は、前記スロットル弁を開弁状態にしてその後閉じることにより前記酸素濃度が前記目標値まで上昇した状態を保持する第１の制御と、前記ＥＧＲ弁を開弁状態にしてその後閉じることにより前記吸気圧の最小値を前記目標範囲に収める第２の制御とを含み、
前記制御部は、前記第２の制御による前記ＥＧＲ弁の閉弁を、前記第１の制御による前記スロットル弁の閉弁よりも遅い時期に実行する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
【請求項3】
請求項２に記載のエンジンの停止制御装置において、
前記制御部は、前記第２の制御により前記ＥＧＲ弁が開弁状態とされる間、前記吸気圧が予め定められた基準圧力を下回らないように前記ＥＧＲ弁の開度を調整する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
前記制御部は、前記第２の制御により前記ＥＧＲ弁が開弁状態とされる間、前記吸気圧が予め定められた基準圧力を下回らないように前記ＥＧＲ弁の開度を調整する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
【請求項4】
請求項３に記載のエンジンの停止制御装置において、
前記制御部は、前記第２の制御による前記ＥＧＲ弁の閉弁を、エンジン回転数が予め定められた基準回転数まで低下した時点で実行する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
前記制御部は、前記第２の制御による前記ＥＧＲ弁の閉弁を、エンジン回転数が予め定められた基準回転数まで低下した時点で実行する、ことを特徴とするエンジンの停止制御装置。
【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ものであって、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンを停止させる停止制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
上記停止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停止制御装置は、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弁を閉じる。このような制御により、特許文献１では、エンジンが停止する前にＥＧＲ通路を通じてＥＧＲガス（排気ガス）が吸気通路に導入されるとともに、エンジンの停止後は吸気通路内にＥＧＲガスが封じ込められる。
【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では、エンジンが停止した時点でスロットル弁およびＥＧＲ弁が閉弁される（換言すればエンジンが停止するまでＥＧＲ弁は開弁される）ので、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、燃料の着火性を確保できなくなるおそれがある。
【0005】
また、上記特許文献１では、燃料カットからエンジン停止までの間にわたってＥＧＲ弁が開弁状態に維持されるので、燃料カット後においても吸気圧の負圧化が進まず、エンジンが惰性で回転する期間（換言すれば燃料カットからエンジン停止までの期間）が長くなることが想定される。惰性回転の期間が長くなると、エンジン回転数が共振帯域（車体との共振を引き起こす回転域）に含まれる期間が長くなり、車両に搭乗する乗員に不快な振動が伝わるおそれがある。
【0006】
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、エンジン停止時の振動を抑制しつつ再始動時の着火性を確保することが可能なエンジンの停止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】
【0007】
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停止制御装置であって、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、エンジンを自動的に停止させる自動停止条件が成立したか否かを判定する判定部と、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、前記判定部により前記自動停止条件が成立したことが確認された場合、前記制御部は、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とともに、当該燃料カットが実行され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吸気通路内の酸素濃度が所定の目標値まで上昇しかつ吸気圧の最小値が予め定められた目標範囲に収まるように、前記スロットル弁および前記ＥＧＲ弁の各開度を調整する調整制御を実行する、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【0008】
自動停止条件の成立前は、ＥＧＲ通路を通じた排気ガスの還流（ＥＧＲ操作）が行われることにより、ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側の吸気通路内の酸素濃度（以下、これを最終吸気酸素濃度ともいう）が大気中の酸素濃度よりも有意に低くなっている。このため、仮に当該最終吸気酸素濃度を上昇させる対策を行わなかった場合には、その後のエンジンの再始動時に、燃料の着火性が損なわれて、再始動の動作が不安定になるおそれがある。これに対し、本発明では、エンジンが完全停止する前に最終吸気酸素濃度が目標値まで上昇させられるので、再始動時の着火性を良好に確保して再始動動作の安定化を図ることができる。
【0009】
また、本発明では、燃料カットから完全停止までの吸気圧の最小値が目標範囲に収められるので、燃料カット後にエンジン回転数を適切なスピードで低下させることができ、エンジン停止時の振動を抑制することができる。
【0010】
例えば、吸気圧の最小値が大きい場合、つまり吸気圧の負圧レベルが小さい場合は、エンジンのポンピングロスが小さくなって、燃料カット後にエンジンが惰性回転する期間が長くなる。ここで、車両に搭載されたエンジンでは、車体との共振を引き起こす共振帯域がアイドリング回転数よりも低回転側に存在し、この共振帯域では車体の振動が増大し易い。このため、前記惰性回転の期間が長くなると、エンジン回転数が共振帯域に含まれる期間が長くなり、乗員に不快な振動が伝わるおそれがある。このことから、吸気圧の最小値はある程度小さくなることが望ましい。しかしながら、吸気圧の最小値を過度に小さく（吸気圧の負圧レベルを過度に大きく）した場合には、エンジン回転数の低下スピードが速くなり過ぎる結果、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。
【0011】
これに対し、本発明では、吸気圧の最小値を目標範囲に収めることが可能であるから、上述した事情を考慮した適切な目標範囲を設定することにより、エンジン停止時の振動等を軽減することができ、車両の乗り心地を向上させることができる。
【0012】
好ましくは、前記調整制御は、前記スロットル弁を開弁状態にしてその後閉じることにより前記酸素濃度が前記目標値まで上昇した状態を保持する第１の制御と、前記ＥＧＲ弁を開弁状態にしてその後閉じることにより前記吸気圧の最小値を前記目標範囲に収める第２の制御とを含み、前記制御部は、前記第２の制御による前記ＥＧＲ弁の閉弁を、前記第１の制御による前記スロットル弁の閉弁よりも遅い時期に実行する（請求項２）。
【0013】
この構成によれば、上述した最終吸気酸素濃度および吸気圧の調整をそれぞれ適切に行うことができる。特に、スロットル弁が開弁状態を経てから閉弁されるので、前記最終吸気酸素濃度を目標値まで上昇させた後にその状態を保持することができる。このことは、不活性ガスであるＥＧＲガスが吸気中に含まれた状態を再始動の開始まで維持できることを意味する。これにより、再始動時の燃焼温度が適切に抑えられるので、再始動時の着火性を確保しつつＮＯｘ生成量を抑制することができる。また、ＥＧＲ弁については、スロットル弁よりも遅い時期に閉弁される（スロットル閉弁後もしばらくＥＧＲ弁が開弁状態とされる）ので、吸気圧の最小値が過度に小さくなって前記目標範囲を下回るのを回避することができる。これにより、吸気圧の最小値が目標範囲に収まる確率が高くなるので、エンジン停止時の振動低減効果を高めることができる。
【0014】
前記構成において、より好ましくは、前記制御部は、前記第２の制御により前記ＥＧＲ弁が開弁状態とされる間、前記吸気圧が予め定められた基準圧力を下回らないように前記ＥＧＲ弁の開度を調整する（請求項３）。
【0015】
この構成によれば、ＥＧＲ弁の閉弁により吸気圧が本格的に負圧化する前の圧力状態を安定化させることができ、その後の圧力低下の挙動を安定化させることができる。これにより、吸気圧の最小値を高確率で目標範囲に収めることができ、上述した振動低減効果をより高めることができる。
【0016】
前記構成において、より好ましくは、前記制御部は、前記第２の制御による前記ＥＧＲ弁の閉弁を、エンジン回転数が予め定められた基準回転数まで低下した時点で実行する（請求項４）。
【0017】
この構成によれば、エンジン回転数に基づいた簡単な方法でＥＧＲ弁を閉じるタイミングを決定することができ、その後の吸気圧を適切なレベルまで低下させることができる。
【発明の効果】
【0018】
以上説明したように、本発明のエンジンの停止制御装置によれば、エンジン停止時の振動を抑制しつつ再始動時の着火性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の停止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】上記エンジンを自動停止させる自動停止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】
【0020】
＜エンジンの全体構成＞
図１は、本発明の停止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、本発明の停止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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
＜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。
【0041】
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、上述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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
上述した制御を実現するための要素として、ＥＣＵ１００は、判定部１０１、自動停止制御部１０２、および再始動制御部１０３を機能的に有している。なお、自動停止制御部１０２は本発明における「制御部」に相当する。
【0045】
自動停止制御部１０２は、特定の条件成立に応じて稼働中のエンジンを自動的に停止させる制御モジュールである。再始動制御部１０３は、自動停止制御部１０２により停止されたエンジンを再始動する制御モジュールである。判定部１０１は、自動停止制御部１０２および再始動制御部１０３による制御を実行するのに必要な種々の判定や演算を行う制御モジュールである。
【0046】
＜自動停止制御＞
次に、稼働中のエンジンを自動的に停止させる自動停止制御の詳細について説明する。図３および図４は、当該自動停止制御の具体的手順を示すフローチャートである。このフローチャートによる制御がスタートすると、ＥＣＵ１００の判定部１０１は、予め定められた自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。自動停止条件は、エンジンの自動停止を許可する条件のことであり、車両の形式等によって種々の条件が設定され得る。
次に、稼働中のエンジンを自動的に停止させる自動停止制御の詳細について説明する。図３および図４は、当該自動停止制御の具体的手順を示すフローチャートである。このフローチャートによる制御がスタートすると、ＥＣＵ１００の判定部１０１は、予め定められた自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。自動停止条件は、エンジンの自動停止を許可する条件のことであり、車両の形式等によって種々の条件が設定され得る。
【0047】
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、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。この場合、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に基づいて、車速が実質的にゼロであるか否か、アクセル開度が実質的にゼロであるか否か、ブレーキペダルが踏み込み操作されているか否かをそれぞれ判定する。そして、これらの判定が全てＹＥＳであった場合（つまり上記（ｉ）～（iii）の条件が全て成立した場合）に、自動停止条件が成立したと判定する。
【0048】
一方、走行用の動力源としてモータが併用される車両、すなわちモータのみによる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、判定部１０１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。
【0049】
上記いずれのパターンによる自動停止条件であっても、これ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Ｓ９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。
【0050】
上記ステップ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た場合、ＥＣＵ１００の自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２を閉じる（ステップＳ２）。すなわち、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２の開度が全閉（０％）相当まで低下するようにスロットル弁３２を閉駆動する。なお、第１ＥＧＲ弁６２および第２ＥＧＲ弁７２の開度は、自動停止条件が成立する以前の運転条件に応じて異なり得るが、少なくとも第１ＥＧＲ弁６２については、自動停止条件の成立時に開弁状態（全閉以外の状態）にあり、かつその状態が当該ステップＳ２においても維持されるものとする。言い換えると、当該ステップＳ２では、第１ＥＧＲ弁６２を開弁状態に維持しつつスロットル弁３２を閉じる制御が実行される。
【0051】
次いで、自動停止制御部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Ｓ３）。この燃料カットが実行されて以降は、各気筒２での燃焼が停止されることにより、エンジン回転数が徐々に低下していく。
【0052】
次いで、判定部１０１は、酸素濃度調整制御の許可条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ４）。酸素濃度調整制御とは、第１ＥＧＲ通路６１と吸気通路３０との接続部である第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０（主にサージタンク３４および吸気マニホールド３０ａ）に存在する吸気中の酸素濃度を所定の目標値に調整する制御のことであり、ここでは後述のステップＳ５～Ｓ１０の制御のことを指す。また、酸素濃度調整制御の許可条件とは、このような酸素濃度の目標値への調整の可否を左右する条件のことである。なお、以下では、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（換言すれば第１ＥＧＲ通路６１からＥＧＲガスが還流された後の吸気中の酸素濃度）のことを、「最終吸気酸素濃度」ともいう。
【0053】
具体的に、上記ステップＳ４では、酸素濃度調整制御の許可条件の成否が、エンジン水温および大気圧に基づき判定される。例えば、判定部１０１は、水温センサＳＮ２により検出されるエンジン水温が所定の閾値以上であるという第１の条件と、吸気圧センサＳＮ４の検出値から推定される大気圧が所定の閾値以上であるという第２の条件との双方が成立した場合に、上記許可条件が成立したと判定する。すなわち、判定部１０１は、後述するステップＳ５以降の酸素濃度調整制御の実行を許可する。
【0054】
逆に、上記第１および第２の条件のいずれかが非成立であった場合、つまりエンジン水温が低いかまたは大気圧が低い条件のときは、再始動時に必要な着火性が確保できない可能性があり、酸素濃度の調整よりも燃料の着火性を優先する必要がある。そこで、このような場合、判定部１０１は、上記ステップＳ４において上記許可条件が成立していないと判定し、酸素濃度調整制御を禁止する。この場合、自動停止制御部１０２は、酸素濃度を大きく上昇させつつエンジンを停止させる制御を実行する（ステップＳ２２）。詳細は省略するが、このステップＳ２２では、上述した最終吸気酸素濃度が着火性を十分確保し得る値まで上昇するように、燃料カット以降のいずれかのタイミングでスロットル弁３２の開度を比較的高い値まで増大させる等の制御を実行する。
【0055】
上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されて酸素濃度調整制御が許可されたことが確認された場合、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２の開度および第１ＥＧＲ弁６２の開度がそれぞれ予め定められた中間開度になるように各弁３２，６２を制御する（ステップＳ５）。中間開度とは、全閉（０％）でも全開（１００％）でもない開度のことであり、ガスの流通を許容しながら流路を実質的に絞るような開度のことである。当該ステップＳ５の制御により、スロットル弁３２は全閉状態から開弁状態へと変化する。このようなスロットル弁３２の開弁は、吸気中の酸素濃度を上昇させる作用をもたらす。
【0056】
具体的に、上記ステップＳ５では、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の開度が略同一の値に設定される。例えば、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度は、それぞれ３０％程度に設定され得る。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。
【0057】
次いで、判定部１０１は、現在の酸素濃度条件が予め定められた想定濃度条件に該当するか否かを判定する（ステップＳ６）。具体的に、判定部１０１は、下記の条件（ｘ）（ｙ）の双方が成立した場合に、酸素濃度条件が想定濃度条件に該当すると判定する。
（ｘ）最終吸気酸素濃度の推定値が予め定められた第１閾値Ｄ１以上である。
（ｙ）排気酸素濃度の検出値が予め定められた第２閾値Ｄ２以上である。
（ｘ）最終吸気酸素濃度の推定値が予め定められた第１閾値Ｄ１以上である。
（ｙ）排気酸素濃度の検出値が予め定められた第２閾値Ｄ２以上である。
【0058】
上記条件（ｘ）において、最終吸気酸素濃度の推定値とは、第１ＥＧＲ出口部６１ｂよりも下流側の吸気通路３０における特定箇所（例えばサージタンク３４）に存在する吸気中の酸素濃度の推定値のことであり、例えば、排気Ｏ２センサＳＮ５により検出される排気酸素濃度と、エンジンの運転履歴（例えば直近の特定期間における第１・第２ＥＧＲ弁６２，７２の開度データ等）とを含む諸条件から演算により推定される。上記条件（ｙ）において、排気酸素濃度の検出値とは、排気Ｏ２センサＳＮ５により検出される排気酸素濃度のことである。また、上記条件（ｘ）で用いられる第１閾値Ｄ１は、後述するステップＳ９で用いられる酸素濃度の目標値Ｄｘよりも小さい値に設定され（Ｄ１＜Ｄｘ）、上記条件（ｙ）で用いられる第２閾値Ｄ２は、上記第１閾値Ｄ１よりもさらに小さい値に設定される（Ｄ２＜Ｄ１）。
【0059】
上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されて現在の酸素濃度条件が想定濃度条件に該当することが確認された場合、つまり最終吸気酸素濃度の推定値と排気酸素濃度の検出値とがいずれも閾値（Ｄ１，Ｄ２）以上であることが確認された場合、自動停止制御部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Ｓ７）。具体的に、自動停止制御部１０２は、燃料カット後に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の各開度もそれぞれ漸減するように、各弁３２，６２を制御する。エンジン回転数の低下量に対する各弁３２，６２の開度低下量の割合を開度変化率とすると、当該開度変化率は、最終吸気酸素濃度の急変を招かずかつ吸気圧を安定させ得る適宜の値になるように予め定められている。なお、本実施形態において、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度は、それぞれ同一の開度変化率をもって低下するように制御される。言い換えると、当該ステップＳ７において、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。
【0060】
一方、上記ステップＳ６でＮＯと判定されて現在の酸素濃度条件が想定濃度条件に該当しないことが確認された場合、つまり最終吸気酸素濃度の推定値と排気酸素濃度の検出値との少なくとも一方が閾値（Ｄ１またはＤ２）未満であることが確認された場合、自動停止制御部１０２は、第１ＥＧＲ弁６２の開度よりもスロットル弁３２の開度が大きくなるようにスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２を制御する（ステップＳ８）。このステップＳ８において、スロットル弁３２の開度は、仮に現在の酸素濃度条件が想定濃度条件に該当するとした場合におけるスロットル弁３２の開度（つまり上記ステップＳ７で設定される開度）よりも大きく、かつ第１ＥＧＲ弁６２の開度よりも大きい値に設定される。例えば、上記ステップＳ７の開始時点におけるスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の開度がともに３０％程度であるとすると、このステップＳ８では、スロットル弁３２の開度を５０％程度まで増大させるとともに、第１ＥＧＲ弁６２の開度を３０％もしくはこれをやや下回る値に設定することが可能である。すなわち、酸素濃度が想定よりも低い条件で実行される当該ステップＳ８の制御では、そうでない条件で実行される上記ステップＳ７の制御のときと比較して、スロットル弁３２の開度が増大される。一方、第１ＥＧＲ弁６２の開度は増大されず、略同一の開度（同一もしくはやや低めの開度）に維持される。
【0061】
上記ステップＳ７，Ｓ８のいずれかの制御が開始された後、判定部１０１は、最終吸気酸素濃度の推定値が予め定められた目標値Ｄｘ以上まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで用いられる最終吸気酸素濃度の目標値Ｄｘは、上述した第１閾値Ｄ１よりも大きい値に設定されるが、大気中の酸素濃度、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る。
【0062】
上記ステップＳ９でＹＥＳと判定されて最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘ以上になったことが確認された場合、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２を閉じる（ステップＳ１０）。すなわち、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２の開度が全閉相当まで低下するようにスロットル弁３２を閉駆動する。
【0063】
次いで、自動停止制御部１０２は、吸気圧が所定の基準圧力Ｐｘ（図５（ｄ）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Ｓ１１）。ここで用いられる基準圧力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値に設定される。基準圧力Ｐｘがこのような値（弱い負圧）であることから、当該ステップＳ１１が開始されると、第１ＥＧＲ弁６２の開度はその直前の開度よりも増大させられる。すなわち、上記ステップＳ１０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、当該ステップＳ１１において、自動停止制御部１０２は、第１ＥＧＲ弁６２を開方向に駆動し、それによって吸気圧が基準圧力Ｐｘを下回らないように（弱い負圧に留まるように）調整する。具体的に、自動停止制御部１０２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Ｓ１１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ことにより、サージタンク３４内の吸気圧が基準圧力Ｐｘを下回らないように（弱い負圧に）調整される。
【0064】
次いで、判定部１０１は、エンジン回転数が予め定められた基準回転数Ｎｘ未満まで低下したか否かを判定する（ステップＳ１２）。基準回転数Ｎｘは、上記ステップＳ３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設定される。具体的に、基準回転数Ｎｘは、後述するステップＳ１３以降に大きく負圧化する吸気圧の最小値Ｐｙ（図５（ｄ）参照）が予め定められた目標範囲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。
【0065】
上記ステップＳ１２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た場合、自動停止制御部１０２は、第１ＥＧＲ弁６２を閉じる（ステップＳ１３）。すなわち、自動停止制御部１０２は、第１ＥＧＲ弁６２の開度が全閉相当まで低下するように第１ＥＧＲ弁６２を閉駆動する。ここで、スロットル弁３２は上記ステップ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Ｓ１３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、これによって吸気圧の負圧化が進行する。
【0066】
次いで、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Ｓ１４）。すなわち、判定部１０１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したか否かを判定し、実質的にゼロまで低下した時点（つまりクランク軸７の回転が停止した時点）でエンジンが完全停止したと判定する。
【0067】
上記ステップＳ１４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た場合、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２を全閉状態に維持しつつ第１ＥＧＲ弁６２を中間開度もしくは全開に近い開度まで開く（ステップＳ１５）。これは、エンジンの再始動に備えた準備制御であって、エンジンの再始動にクランキング抵抗が過大になるのを避ける等の目的で行われるものである。
【0068】
上述したステップＳ９以降の制御の流れから理解されるように、本実施形態のエンジンでは、通常、最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘ以上まで上昇する現象と、エンジン回転数が基準回転数Ｎｘ未満まで低下する現象とがこの順で起きるようになっている。しかしながら、例えば自動停止条件（Ｓ１）の成立時のエンジン回転数が想定よりもかなり低かった場合や、自動停止条件の成立時の吸気酸素濃度が想定よりもかなり低かった場合等には、前者の現象よりも後者の現象が先に起きることがあり得る。次に、このような特殊なケースで行われる制御の内容について説明する。
【0069】
上記のような特殊ケースの発生の有無を確認するため、判定部１０１は、上記ステップＳ９でＮＯと判定された場合（最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘ未満の場合）において、さらに、エンジン回転数が基準回転数Ｎｘ未満まで低下したか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【0070】
上記ステップＳ１７でＹＥＳと判定されてエンジン回転数が基準回転数Ｎｘ未満に低下したことが確認された場合、つまり、最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘ以上になるよりも前にエンジン回転数が基準回転数Ｎｘ未満まで低下するという特殊ケースが発生したことが確認された場合、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の双方を閉じる（ステップＳ１８）。すなわち、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度がそれぞれ全閉相当まで低下するようにスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２を閉駆動する。
【0071】
次いで、判定部１０１は、エンジンが完全停止したか否か、つまりエンジン回転数が実質的にゼロまで低下したか否かを判定する（ステップＳ１９）。
【0072】
上記ステップＳ１９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た場合、自動停止制御部１０２は、スロットル弁３２を所定の中間開度まで開く（ステップＳ２０）。これは、エンジンの再始動に備えた準備制御であって、エンジンの再始動時に着火性が不十分になるのを避ける等の目的で行われるものである。すなわち、上記特殊ケースでは、最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇する前にスロットル弁３２が閉じられるので、この状態のままエンジンを再始動すると必要な着火性が確保されない可能性が高い。そこで、当該ステップＳ２０において事前にスロットル弁３２を開いておくことにより、再始動時の着火性を確保するようにしている。
【0073】
＜自動停止制御による各部の動作例＞
図５は、図３および図４に示した自動停止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、チャート（ａ）は自動停止条件の成否を示すフラグの時間変化を、チャート（ｂ）はインジェクタ１５からの燃料噴射の要否を示すフラグの時間変化を、チャート（ｃ）はエンジン回転数の時間変化を、チャート（ｄ）はサージタンク３４内の吸気圧の時間変化を、チャート（ｅ）はスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度の時間変化を、チャート（ｆ）はサージタンク３４内の吸気酸素濃度（つまり最終吸気酸素濃度）の時間変化を、それぞれ示している。
図５は、図３および図４に示した自動停止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、チャート（ａ）は自動停止条件の成否を示すフラグの時間変化を、チャート（ｂ）はインジェクタ１５からの燃料噴射の要否を示すフラグの時間変化を、チャート（ｃ）はエンジン回転数の時間変化を、チャート（ｄ）はサージタンク３４内の吸気圧の時間変化を、チャート（ｅ）はスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度の時間変化を、チャート（ｆ）はサージタンク３４内の吸気酸素濃度（つまり最終吸気酸素濃度）の時間変化を、それぞれ示している。
【0074】
図５では、自動停止条件（図３のステップＳ１）が成立した時点をｔ０としている。この時点ｔ０における自動停止条件の成立を受けて、まずスロットル弁３２の開度が０％（全閉）まで低減される（チャート（ｅ））。これは、図３のステップＳ２の制御に対応している。
【0075】
自動停止条件の成立時点ｔ０から遅れた時点ｔ１において、燃料噴射を停止する燃料カットが実行される（チャート（ｂ））。これは、図３のステップＳ３の制御に対応している。さらに、この燃料カットの直後において、スロットル弁３２の開度が０％からα％まで増大されるとともに、第１ＥＧＲ弁６２の開度が同じくα％に設定される（チャート（ｅ））。これは、図３のステップＳ５の制御に対応している。α％は、０％でも１００％でもない所定の中間開度（例えば３０％程度）に設定される。このように、スロットル弁３２が中間開度まで開かれることにより、時点ｔ１以降、最終吸気酸素濃度は徐々に増大していく（チャート（ｆ））。また、スロットル弁３２だけでなく第１ＥＧＲ弁６２も開かれるので、最終吸気酸素濃度はそれほど急激には上昇せず、比較的安定した上昇率をもって上昇する。なお、図５の例では、自動停止条件が成立する時点ｔ０よりも前において、第１ＥＧＲ弁６２の開度がα％よりも大きい値に設定されている。このため、燃料カットに伴い、第１ＥＧＲ弁６２の開度は、α％よりも大きい開度からα％まで低減されることになる。
【0076】
燃料カットの実行時点ｔ１から遅れた時点ｔ２において、エンジン回転数が実際に低下し始める（チャート（ｃ））。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の各開度が徐々に低減される（チャート（ｅ））。これは、図３のステップＳ７の制御に対応している。ここで、当該ステップＳ７の制御が実行されるということは、その前のステップＳ４，Ｓ６の判定がいずれもＹＥＳであったことを意味する。言い換えると、図５のタイムチャートは、酸素濃度調整制御の許可条件が成立しかつ酸素濃度条件が想定濃度条件に該当する場合の動作例を示すものである。この場合、最終吸気酸素濃度は閾値Ｄ１以上であるから、特に急いで最終吸気酸素濃度を上昇させる必要はない。そこで、図５では、最終吸気酸素濃度の上昇率を適度に抑えるべく、時点ｔ２以降、エンジン回転数に連動してスロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２の各開度を漸減させる上記制御が実行される。
【0077】
エンジン回転数の低下開始時点ｔ２から遅れた時点ｔ３において、最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇する（チャート（ｆ））。これを受けて、スロットル弁３２の開度が０％まで低減されるとともに、第１ＥＧＲ弁６２の開度がβ％（＞α％）まで増大される（チャート（ｅ））。これは、図４のステップＳ１０，Ｓ１１の制御に対応している。スロットル弁３２が全閉状態とされることにより、最終吸気酸素濃度の上昇が実質的に停止し、その値が目標値Ｄｘの近傍に維持される（チャート（ｆ））。また、第１ＥＧＲ弁６２の開度が増大されることにより、吸気圧が大きく低下しないように調整され、その値が基準圧力Ｐｘを下回らない値に維持される（チャート（ｄ））。
【0078】
目標値Ｄｘの達成時点ｔ３から遅れた時点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（チャート（ｃ））。これを受けて、第１ＥＧＲ弁６２の開度が０％まで低減される（チャート（ｅ））。これは、図４のステップＳ１３の制御に対応している。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ので、時点ｔ４以降、吸気圧は急激に低下していき、サージタンク３４および吸気マニホールド３０ａ内に比較的強い負圧が生成されるようになる（チャート（ｄ））。このような負圧の生成は、エンジンのポンピングロスを増大させるので、仮にスロットル弁３２または第１ＥＧＲ弁６２を開弁させた場合と比べてエンジン回転数の低下スピードを速めることになる。
【0079】
時点ｔ４からしばらくして（ここではエンジン完全停止の直前に）、吸気圧は最小値Ｐｙまで低下し、それ以上は低下しなくなる。チャート（ｄ）には、この吸気圧の最小値Ｐｙが目標範囲Ｚに適切に収まった例が示されている。このことは、基準回転数Ｎｘへの低下をトリガーとした第１ＥＧＲ弁６２の閉弁が、吸気圧の最小値Ｐｙが目標範囲Ｚに収まるような適切なタイミングで実行されたことを意味する。
【0080】
基準回転数Ｎｘへの低下時点ｔ４から遅れた時点ｔ５において、エンジン回転数がゼロまで低下し、エンジンが完全停止に至る。すると、その後の時点ｔ６において、第１ＥＧＲ弁６２が０％からγ％まで増大される。これは、図４のステップＳ１５の制御に対応している。図５の例において、γ％は、上述したα％およびβ％のいずれよりも大きい高開度（例えば全開に近い開度）に設定される。
【0081】
なお、以上説明した図５の動作例において、時点ｔ１でスロットル弁３２を開きかつその後の時点ｔ３でスロットル弁３２を閉じる制御は、本発明における「第１の制御」に相当する。また、時点ｔ３で第１ＥＧＲ弁６２の開度を増大させかつその後の時点ｔ４で第１ＥＧＲ弁６２を閉じる制御は、本発明における「第２の制御」に相当する。
【0082】
次に、図３のステップＳ６の判定がＮＯであった場合、つまり酸素濃度条件が想定濃度条件に該当しなかった場合の動作例を、図６を用いて説明する。この図６のタイムチャートにおける時点ｔ０～ｔ６は、上述した図５のタイムチャートにおける時点ｔ０～ｔ６と同じ意味をもつものとする。ただし、図６の例では、燃料カットの実行時点ｔ１における最終吸気酸素濃度が、図５におけるそれよりも低く、かつ第１閾値Ｄ１を下回っている。これにより、図６の例では、上記ステップＳ６での判定がＮＯとなり、スロットル弁３２を比較的大きく開弁させるステップＳ８の制御が実行される。図６において、時点ｔ１から時点ｔ３までの間のスロットル弁３２の開度が、図５におけるそれよりも大きいのはそのためである。具体的に、図６では、時点ｔ１以降にスロットル弁３２の開度が０％からα１％まで増大されるとともに、この増大後の開度α１が、時点ｔ１の直後に設定される第１ＥＧＲ弁６２の開度α２％よりも大きくされる。
【0083】
上述した時点ｔ１以降のスロットル弁３２の開弁は、最終吸気酸素濃度を比較的大きい上昇率で上昇させる。これにより、時点ｔ１から遅れた時点ｔ３において、当該最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇し、これに応じてスロットル弁３２が全閉状態とされる。一方、第１ＥＧＲ弁６２は、時点ｔ３において一旦開方向に駆動されるとともに、その後の時点ｔ４において全閉状態とされる。
【0084】
＜作用効果＞
以上説明したとおり、本実施形態では、エンジンの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に存在する吸気中の酸素濃度である最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇しかつ吸気圧の最小値Ｐｙが目標範囲Ｚに収まるように、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２が制御される。このような構成によれば、エンジン停止時の振動を抑制しながら再始動時の着火性を確保できるという利点がある。
以上説明したとおり、本実施形態では、エンジンの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に存在する吸気中の酸素濃度である最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇しかつ吸気圧の最小値Ｐｙが目標範囲Ｚに収まるように、スロットル弁３２および第１ＥＧＲ弁６２が制御される。このような構成によれば、エンジン停止時の振動を抑制しながら再始動時の着火性を確保できるという利点がある。
【0085】
自動停止条件の成立前は、ＥＧＲ通路６１，７１を通じた排気ガスの還流（ＥＧＲ操作）が行われることにより、最終吸気酸素濃度が大気中の酸素濃度よりも有意に低くなっている。このため、仮に最終吸気酸素濃度を上昇させる対策を行わなかった場合には、その後のエンジンの再始動時に、燃料の着火性が損なわれて、再始動の動作が不安定になるおそれがある。これに対し、本実施形態では、エンジンが完全停止する前に最終吸気酸素濃度が目標値Ｄｘまで上昇させられるので、再始動時の着火性を良好に確保して再始動動作の安定化を図ることができる。
【0086】
また、本実施形態では、燃料カットから完全停止までの吸気圧の最小値Ｐｙが目標範囲Ｚに収められるので、燃料カット後にエンジン回転数を適切なスピードで低下させることができ、エンジン停止時の振動を抑制することができる。
【0087】
例えば、吸気圧の最小値Ｐｙが大きい場合、つまり吸気圧の負圧レベルが小さい場合は、エンジンのポンピングロスが小さくなって、燃料カット後にエンジンが惰性回転する期間（燃料カットから完全停止までの期間であって図５および図６の時点ｔ１からｔ５までの期間）が長くなる。ここで、車両に搭載されたエンジンでは、車体との共振を引き起こす共振帯域がアイドリング回転数よりも低回転側に存在し、この共振帯域では車体の振動が増大し易い。このため、上記惰性回転の期間が長くなると、エンジン回転数が共振帯域に含まれる期間が長くなり、乗員に不快な振動が伝わるおそれがある。このことから、吸気圧の最小値Ｐｙはある程度小さくなることが望ましい。しかしながら、吸気圧の最小値Ｐｙを過度に小さく（吸気圧の負圧レベルを過度に大きく）した場合には、エンジン回転数の低下スピードが速くなり過ぎる結果、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。
【0088】
これに対し、本実施形態では、吸気圧の最小値Ｐｙを目標範囲Ｚに収めることが可能であるから、上述した事情を考慮した適切な目標範囲Ｚを設定することにより、エンジン停止時の振動等を軽減することができ、車両の乗り心地を向上させることができる。
【0089】
具体的に、本実施形態では、最終吸気酸素濃度を目標値Ｄｘまで上昇させかつ吸気圧の最小値Ｐｙを目標範囲に収めるための制御として、スロットル弁３２を開弁状態にしてその後閉じる制御（例えば図５の時点ｔ１～ｔ３参照）と、第１ＥＧＲ弁６２を開弁状態にしてその後閉じる制御（例えば図５の時点ｔ３～ｔ４参照）とがこの順に実行されるので、上述した最終吸気酸素濃度および吸気圧の調整をそれぞれ適切に行うことができる。
【0090】
すなわち、本実施形態では、燃料カット後にスロットル弁３２が開弁状態とされるので、酸素を豊富に含んだ新気がスロットル弁３２よりも下流側の吸気通路３０に流入し、それによって最終吸気酸素濃度が上昇する。また、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が閉弁される（全閉状態とされる）ので、スロットル弁３２を通じた新気の導入が停止される結果、最終吸気酸素濃度を実質的に目標値Ｄｘに維持することができる。このことは、エンジン再始動時の最終吸気酸素濃度を、自動停止条件成立時の濃度よりも高く、かつ大気中に含まれる酸素濃度よりも低い値に調整できることを意味する。言い換えると、本実施形態では、不活性ガスであるＥＧＲガスが吸気中に含まれた状態を再始動の開始まで維持できるので、再始動時に各気筒２での燃焼温度が過度に上昇してＮＯｘの生成量が増大するのを防止することができる。このように、スロットル弁３２を開弁状態にしてから閉じるようにした本実施形態の構成によれば、再始動時の着火性を確保しつつＮＯｘ生成量を抑制することができる。
【0091】
一方、第１ＥＧＲ弁６２については、スロットル弁３２よりも遅い時期に閉弁される（スロットル弁３２の閉弁後もしばらく第１ＥＧＲ弁６２が開弁状態とされる）ので、吸気圧の最小値Ｐｙが過度に小さくなって目標範囲Ｚを下回るのを回避することができる。これにより、吸気圧の最小値Ｐｙが目標範囲Ｚに収まる確率が高くなるので、エンジン停止時の振動低減効果を高めることができる。
【0092】
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、上述したピストン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。
【0093】
また、本実施形態では、スロットル弁３２の閉弁から第１ＥＧＲ弁６２の閉弁まで（時点ｔ３～ｔ４）の間、吸気圧が基準圧力Ｐｘを下回らないように第１ＥＧＲ弁６２の開度が調整されるので、第１ＥＧＲ弁６２の閉弁により吸気圧が本格的に負圧化する前の圧力状態を安定化させることができ、その後の圧力低下の挙動を安定化させることができる。これにより、吸気圧の最小値Ｐｙを高確率で目標範囲Ｚに収めることができ、上述した振動低減効果をより高めることができる。
【0094】
また、本実施形態では、エンジン回転数が基準回転数Ｎｘまで低下した時点（図５のｔ４）で第１ＥＧＲ弁６２が閉弁されるので、エンジン回転数に基づいた簡単な方法で第１ＥＧＲ弁６２を閉じるタイミングを決定することができ、その後の吸気圧を適切なレベルまで低下させることができる。
【0095】
＜変形例＞
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（第１ＥＧＲ通路６１からＥＧＲガスが還流された後の吸気中の酸素濃度）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を閉じるようにしたが、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。
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（第１ＥＧＲ通路６１からＥＧＲガスが還流された後の吸気中の酸素濃度）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を閉じるようにしたが、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。
【0096】
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。
【0097】
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】
【0098】
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）
１０１ ：判定部
１０２ ：自動停止制御部（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）
１０１ ：判定部
１０２ ：自動停止制御部（制御部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
