(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】P2022167350
(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 45/00 20060101ALI20221027BHJP
【FI】
F02D29/02 321C
F02D45/00 364G
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021073098
(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
3G093DA07
3G093DB08
3G093EA09
3G384AA03
3G384BA05
3G384BA27
3G384CA21
3G384DA14
3G384FA04Z
3G384FA28Z
3G384FA48Z
3G384FA56Z
3G384FA85Z
(57)【要約】
【課題】自動停止したエンジンの再始動時に着火性を良好に確保する。
【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まで上昇するように、スロットル弁およびEGR弁を制御する酸素濃度調整制御を実行する。自動停止条件の成立以降の特定時期における酸素濃度が目標値よりも小さい所定の閾値D1未満である場合は、当該閾値以上の場合と比べて酸素濃度調整制御中のスロットル弁の開度が増大される。
【選択図】
図3
【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するように前記スロットル弁および前記EGR弁を制御する酸素濃度調整制御を実行し、
前記自動停止条件の成立以降の特定時期における前記酸素濃度が前記目標値よりも小さい所定の閾値未満である場合は、当該閾値以上の場合と比べて前記酸素濃度調整制御中の前記スロットル弁の開度が増大される、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、
前記酸素濃度調整制御は、前記酸素濃度が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閉じる第2の制御とを含み、
前記特定時期における前記酸素濃度が前記閾値未満である場合は、当該閾値以上の場合と比べて前記第1の制御中の前記スロットル弁の開度が増大される、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、
前記第1の制御は、前記スロットル弁だけでなく前記EGR弁も開弁状態にする制御である、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、
前記特定時期における前記酸素濃度が前記閾値以上であるときに実行される前記第1の制御では、前記スロットル弁の開度が前記EGR弁の開度と略同一に設定され、
前記特定時期における前記酸素濃度が前記閾値未満であるときに実行される前記第1の制御では、前記スロットル弁の開度が前記EGR弁の開度よりも大きくされる、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】
【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】
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、再始動時の着火性を良好に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】
【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するように前記スロットル弁および前記EGR弁を制御する酸素濃度調整制御を実行し、前記自動停止条件の成立以降の特定時期における前記酸素濃度が前記目標値よりも小さい所定の閾値未満である場合は、当該閾値以上の場合と比べて前記酸素濃度調整制御中の前記スロットル弁の開度が増大される、ことを特徴とするものである(請求項1)。
【0007】
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を目標値まで上昇させる酸素濃度調整制御が行われるので、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。
【0008】
ただし、例えば燃料カットの時点で想定よりも多くのEGRガスが吸気中に含有されていたような場合は、燃料カット以降のスロットル弁の開度をより開き側に制御しないと、前記最終吸気酸素濃度を目標値まで上昇させられない可能性がある。これに対し、本発明では、自動停止条件成立以降の特定時期における最終吸気酸素濃度が所定の閾値未満である場合に、酸素濃度調整制御中のスロットル弁の開度が相対的に大きくされるので、燃料カット以前の運転状態にかかわらず最終吸気酸素濃度を適切に目標値まで上昇させることができ、再始動時の着火性を良好に確保することができる。
【0009】
好ましくは、前記酸素濃度調整制御は、前記酸素濃度が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閉じる第2の制御とを含み、前記特定時期における前記酸素濃度が前記閾値未満である場合は、当該閾値以上の場合と比べて前記第1の制御中の前記スロットル弁の開度が増大される(請求項2)。
【0010】
この構成によれば、酸素濃度調整制御として、スロットル弁を一旦開弁状態にしてから閉じる制御が実行されるので、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、前記特定時期の最終吸気酸素濃度が前記閾値未満である場合には、スロットル弁を開弁状態にする制御(第1の制御)中のスロットル弁の開度がより大きくされるので、この開度調整によって最終吸気酸素濃度を適切に目標値まで上昇させることができる。
【0011】
前記構成において、より好ましくは、前記第1の制御は、前記スロットル弁だけでなく前記EGR弁も開弁状態にする制御である(請求項3)。
【0012】
この構成によれば、EGR弁を開弁しなかった場合と比べて新気の流入量を減らすことができ、最終吸気酸素濃度が急上昇するのを回避することができる。これにより、最終吸気酸素濃度が目標値に達した時点を精度よく特定することができ、濃度調整の精度を高めることができる。
【0013】
前記構成において、より好ましくは、前記特定時期における前記酸素濃度が前記閾値以上であるときに実行される前記第1の制御では、前記スロットル弁の開度が前記EGR弁の開度と略同一に設定され、前記特定時期における前記酸素濃度が前記閾値未満であるときに実行される前記第1の制御では、前記スロットル弁の開度が前記EGR弁の開度よりも大きくされる(請求項4)。
【0014】
この構成によれば、スロットル弁およびEGR弁の各開度を、前記特定時期の最終吸気酸素濃度の条件に応じてそれぞれ適切に設定することができ、最終吸気酸素濃度を目標値まで確実に上昇させることができる。
【発明の効果】
【0015】
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、再始動時の着火性を良好に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
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。
【
図6】
図5とは異なる条件で自動停止制御が行わ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】
【0017】
<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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
<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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
<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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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)。なお、最終吸気酸素濃度の第1閾値D1は、本発明における「所定の閾値」に相当する。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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)。
【0067】
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。
【0068】
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)。
【0069】
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。
【0070】
<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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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))。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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」に相当する。また、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2の制御」に相当する。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
<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まで上昇するようにスロットル弁32および第1EGR弁62が制御される。具体的に、この酸素濃度調整のための制御には、燃料カットの直後にスロットル弁32を開弁状態にする制御(
図5または
図6の時点t1~t3参照)が含まれ、当該開弁状態のときのスロットル弁32の開度は、最終吸気酸素濃度が第1閾値D1以上であることを含む想定濃度条件に該当するとき(
図3のステップS7)の方が、当該想定濃度条件に該当しないとき(ステップS8)よりも小さくされる。言い換えると、スロットル弁32を開弁状態にするときの最終吸気酸素濃度が第1閾値D1未満である場合は、当該最終吸気酸素濃度が第1閾値D1以上である場合(より詳しくは排気酸素濃度が第2閾値D2以上という条件がさらに成立する場合)に比べてスロットル弁32の開度が大きくされる。このような構成によれば、自動停止したエンジンを始動させる再始動時に良好な着火性を確保できるという利点がある。
【0082】
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、燃料カットの直後にスロットル弁32等が開弁状態とされて、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。
【0083】
ただし、例えば燃料カットの時点で想定よりも多くのEGRガスが吸気中に含有されていたような場合は、燃料カット以降のスロットル弁32の開度をより開き側に制御しないと、上記最終吸気酸素濃度を目標値Dxまで上昇させられない可能性がある。これに対し、本実施形態では、スロットル弁32を開弁状態にするときの最終吸気酸素濃度が第1閾値D1未満である場合に、スロットル弁32の開度が相対的に大きくされるので(
図6の時点t1~t3参照)、燃料カット以前の運転状態にかかわらず最終吸気酸素濃度を適切に目標値Dxまで上昇させることができ、再始動時の着火性を良好に確保することができる。
【0084】
また、本実施形態では、最終吸気酸素濃度を目標値Dxまで上昇させるための制御として、スロットル弁32を一旦開弁状態にしてその後閉じる制御が実行されるので、最終吸気酸素濃度を目標値Dxまで上昇させた後にその状態を保持することができる。すなわち、燃料カットの直後にスロットル弁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。
【0085】
また、本実施形態では、燃料カットの直後にスロットル弁32を開弁状態にする制御の際に、第1EGR弁62も開弁状態とされるので(
図3のステップS5)、第1EGR弁62を開弁状態とせずに閉じた場合に比べて新気の流入量を減らすことができ、最終吸気酸素濃度が急上昇するのを回避することができる。これにより、最終吸気酸素濃度の推定が容易になるので、当該最終吸気酸素濃度が目標値Dxに達した時点を精度よく特定することができ、濃度調整の精度を高めることができる。
【0086】
さらに、本実施形態では、スロットル弁32および第1EGR弁62の双方を開弁状態にする制御(
図3のステップS5)において、当該制御の開始時点における最終吸気酸素濃度の条件によって各弁32,62の開度の大小関係が変更される(ステップS7,S8)。具体的に、当該最終吸気酸素濃度が第1閾値D1以上である場合(より詳しくは排気酸素濃度が第2閾値D2以上という条件がさらに成立する場合)には、スロットル弁32および第1EGR弁62の開度が略同一に設定される一方で(
図5の時点t1~t3参照)、当該最終吸気酸素濃度が第1閾値D1未満である場合には、スロットル弁32の開度の方が第1EGR弁62の開度よりも大きくされる(
図6の時点t1~t3参照)。このような構成によれば、スロットル弁32および第1EGR弁62を開弁状態にするときの最終酸素濃度の大きさに応じて各弁32,62開度をそれぞれ適切に設定することができ、最終吸気酸素濃度を目標値Dxまで確実に上昇させることができる。
【0087】
<変形例>
上記実施形態では、燃料カットの後に、最終吸気酸素濃度(推定値)が第1閾値D1以上であるという条件と、排気酸素濃度(検出値)が第2閾値D2以上であるという条件との双方が成立するか否かを判定し(ステップS6)、当該判定の結果がNOのとき(ステップS8)のスロットル弁32の開度がYESのとき(ステップS7)の開度よりも大きくなるようにスロットル弁32を制御したが、排気酸素濃度を考慮せず、吸気酸素濃度の大小のみによってスロットル弁32の開度を調整してもよい。この場合、スロットル弁32の開度は、最終吸気酸素濃度が所定の閾値以上か否かによって増減されることになる。すなわち、最終酸素濃度が前記閾値未満のときのスロットル弁32の開度の方が前記閾値以上のときの開度よりも大きくなるように、スロットル弁32が制御される。
【0088】
また、上記実施形態では、スロットル弁32(および第1EGR弁62)を開弁状態にする制御の開始時点における最終吸気酸素濃度の大きさに基づいて、スロットル弁32の開度を通常よりも増大させるか否かを判定したが、当該増大の要否を判定するために最終吸気酸素濃度を確認する時期(本発明における特定時期)は、自動停止条件の成立時点からスロットル弁の開弁動作中のいずれかの時点までの間に含まれればよく、その限りにおいて種々の変更が可能である。
【0089】
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。
【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)
101 :判定部
102 :自動停止制御部(制御部)