特許 7287464 内燃エンジンの制御方法および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-29

(45)【発行日】2023-06-06

(54)【発明の名称】内燃エンジンの制御方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 21/08 20060101AFI20230530BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20230530BHJP

   F02M 26/06 20160101ALI20230530BHJP

   F02M 26/17 20160101ALI20230530BHJP

【ＦＩ】

F02D21/08 301A

F02D29/02 321B

F02M26/06

F02M26/17

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021529535

(86)(22)【出願日】2019-07-04

(86)【国際出願番号】 IB2019000645

(87)【国際公開番号】W WO2021001669

(87)【国際公開日】2021-01-07

【審査請求日】2021-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】米倉 賢午

(72)【発明者】

【氏名】越後 亮

【審査官】平井 功

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２４７１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２１５２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－８９７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８１２８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １３／００－２８／００

Ｆ０２Ｄ ２９／００－２９／０６

Ｆ０２Ｍ ２６／００－２６／７４

Ｆ０２Ｄ ９／００－１１／１０

Ｆ０２Ｄ ４１／００－４５／００

Ｆ０２Ｂ ３３／００－４１／１０

Ｆ０２Ｂ ４７／０８－４７／１０

Ｆ０１Ｎ ３／００

Ｆ０１Ｎ ３／０２

Ｆ０１Ｎ ３／０４－ ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００－１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＥＧＲ通路に、当該ＥＧＲ通路の有効断面積を調整可能に介装されたＥＧＲ弁を備えたＥＧＲシステムを備え、内燃エンジンの一時的な停止時に吸気通路をＥＧＲガスで充填させる内燃エンジンの制御方法であって、
制御装置は、
前記内燃エンジンの停止後、所定の再始動条件が成立した場合に、
前記吸気通路のうち、ＥＧＲ通路の接続点よりも上流側に備わる吸気シャッタ弁を閉じて、前記吸気通路の有効断面積を縮小させ、
前記ＥＧＲ弁を開いた後、前記内燃エンジンのクランキングを開始させ、
前記クランキングの開始から前記内燃エンジンの回転数が上昇し、前記クランキングの開始前よりも高い所定回転数に達するまでの間、前記クランキングを継続させるとともに、前記吸気シャッタ弁を閉じた状態に維持し、
前記内燃エンジンの回転数が前記所定回転数に達した後、前記吸気シャッタ弁を開いて、筒内への実質的な空気の導入を許容し、前記ＥＧＲ弁を閉じてから所定時間の経過を待って燃焼を再開させる、
内燃エンジンの制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃エンジンの制御方法であって、
前記クランキング中に、前記吸気シャッタ弁を最小開度に維持し、前記ＥＧＲ弁を最大開度に維持する、
内燃エンジンの制御方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の内燃エンジンの制御方法であって、
前記内燃エンジンが、排気通路のうち、前記ＥＧＲ通路の前記排気通路からの分岐点よりも上流側に設置された排気浄化触媒を備える、
内燃エンジンの制御方法。

【請求項4】

前記内燃エンジンが過給機を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の内燃エンジンの制御方法であって、
前記ＥＧＲシステムにより、前記過給機の排気タービン下流の排気通路を流れる排気を、前記過給機の吸気コンプレッサ上流の吸気通路へ、前記ＥＧＲガスとして還流させる、
内燃エンジンの制御方法。

【請求項5】

ＥＧＲ通路に、当該ＥＧＲ通路の有効断面積を調整可能に介装されたＥＧＲ弁を備えるとともに、吸気通路と排気通路とを前記ＥＧＲ通路を介して流体連通可能に接続し、前記ＥＧＲ通路を介し、燃焼後の排気をＥＧＲガスとして筒内に還流させるＥＧＲシステムと、
前記吸気通路のうち、前記ＥＧＲ通路の接続点よりも上流側に設置された、前記吸気通路の有効断面積を調整可能な吸気シャッタ弁と、を備える内燃エンジンを制御する、内燃エンジンの制御装置であって、
前記内燃エンジンの一時的な停止時に、前記吸気通路をＥＧＲガスで充填させ、
前記内燃エンジンの停止後、所定の再始動条件が成立した場合に、
前記吸気シャッタ弁を閉じて、前記吸気通路の有効断面積を縮小させ、
前記ＥＧＲ弁を開いた後、前記内燃エンジンのクランキングを開始させ、
前記クランキングの開始から前記内燃エンジンの回転数が所定回転数に達するまでの間、前記クランキングを継続させるとともに、前記吸気シャッタ弁を閉じた状態に維持し、
前記内燃エンジンの回転数が前記所定回転数に達した後、前記吸気シャッタ弁を開いて、筒内への実質的な空気の導入を許容し、前記ＥＧＲ弁を閉じてから所定時間の経過を待って燃焼を再開させる、
内燃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、ＥＧＲシステムを備え、内燃エンジンの一時的な停止時に吸気通路をＥＧＲガスで充填させる内燃エンジンの制御方法および制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＪＰ２００５－３３０８８６Ａには、ＥＧＲシステムを備える内燃エンジンにおいて、アイドルストップによる内燃エンジンの一時的な停止に際し、ＥＧＲ弁を開き、燃料の供給停止後の惰性による回転中にシリンダから送出された空気を、吸気通路に導入することが開示されている（段落００２９～００３７）。

【発明の概要】

【0003】

ＪＰ２００５－３３０８８６Ａの技術は、アイドルストップによる燃料の供給停止後、惰性による回転が継続している間にシリンダから送出され、触媒に流入するガスに過剰な酸素が含まれることによる、触媒における酸化雰囲気の形成を抑制するものである。

【0004】

つまり、上記技術は、燃料の供給停止後の期間に着目するものであって、アイドルストップ後の再始動については具体的に想定しておらず、再始動の開始後、点火に至るまでのクランキングないしモータリング中にシリンダを介した空気（酸素）が、未反応のまま触媒に流入するという問題がある。触媒に酸素が流入すると、触媒に吸着された酸素が充分に処理され、酸素ストレージ状態が解消されるまでの間、触媒によるＮＯｘ（窒素酸化物）の浄化率が低下するからである。

【0005】

さらに、酸素ストレージ状態の解消に要する還元剤の投入量の増大に帰結することから、排気を悪化させる原因となり得ることも懸念される。

【0006】

本発明は、以上の問題を考慮した内燃エンジンの制御方法および制御装置を提供することを目的とする。

【0007】

一態様では、ＥＧＲ通路に、当該ＥＧＲ通路の有効断面積を調整可能に介装されたＥＧＲ弁を備えたＥＧＲシステムを備え、内燃エンジンの一時的な停止時に吸気通路をＥＧＲガスで充填させる内燃エンジンの制御方法が提供される。本形態に係る方法では、制御装置は、内燃エンジンの停止後、所定の再始動条件が成立した場合に、吸気通路のうち、ＥＧＲ通路の接続点よりも上流側に備わる吸気シャッタ弁を閉じて、吸気通路の有効断面積を縮小させるとともに、ＥＧＲ弁を開いた後、内燃エンジンのクランキングを開始させる。そして、クランキングの開始から内燃エンジンの回転数が上昇し、クランキングの開始前よりも高い所定回転数に達するまでの間、クランキングを継続させるとともに、吸気シャッタ弁を閉じた状態に維持する。そして、内燃エンジンの回転数が所定回転数に達した後、吸気シャッタ弁を開いて、筒内への実質的な空気の導入を許容し、ＥＧＲ弁を閉じてから所定時間の経過を待って燃焼を再開させる。

【0008】

他の態様では、内燃エンジンの制御装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃エンジンの全体的な構成を示す概略図である。

【図2】図２は、同上実施形態に係る内燃エンジンの、燃料カット後のエンジン停止時における状態を示す説明図である。

【図3】図３は、同上実施形態に係る内燃エンジンの、燃料カットリカバ時（クランキング中）における動作を示す説明図である。

【図4】図４は、同上実施形態に係る内燃エンジンの、燃料カットリカバ時（エンジン回転数の上昇後）における動作を示す説明図である。

【図5】図５は、同上実施形態に係る内燃エンジンの、燃料カットリカバ時（吸気遅れ期間の経過後）における動作を示す説明図である。

【図6】図６は、同上実施形態に係る内燃エンジンの、燃料カット時における制御の内容を示すフローチャートである。

【図7】図７は、同上実施形態に係る内燃エンジンの、燃料カットリカバ時における制御の内容を示すフローチャートである。

【図8】図８は、燃料カットリカバ時における制御の、吸気遅れ時間経過判定処理の内容を示す説明図である。

【図9】図９は、燃料カットによるエンジン停止時から燃料カットリカバによる再始動時に亘る内燃エンジンの動作の、タイムチャートによる説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0011】

（内燃エンジンの全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃エンジン１の全体的な構成を示している。

【0012】

本実施形態に係る内燃エンジン（以下「内燃エンジン」といい、単に「エンジン」という場合がある）１は、車両に搭載され、車両の駆動力を形成する駆動源を構成する。内燃エンジン１は、車両の駆動源を単体で構成することが可能であるし、電気モータまたはモータジェネレータと協働して構成することも可能である。後者の場合の駆動源は、シリーズ式またはパラレル式のいずれの形式であってもよい。

【0013】

内燃エンジン１は、ターボ式の過給器２を備える。過給機２は、吸気コンプレッサ２１および排気タービン２２を備え、吸気コンプレッサ２１は、内燃エンジン１の吸気通路１１に、排気タービン２２は、排気通路１５に、夫々介装される。吸気コンプレッサ２１と排気タービン２２とは、軸２３により結合され、排気タービン２２の回転がこの軸２３を介して吸気コンプレッサ２１に伝達され、吸気コンプレッサ２１を回転させる。

【0014】

吸気通路１１には、吸気の流れに関して吸気コンプレッサ２１よりも上流側にエアクリーナ１２が設置されるとともに、下流側にスロットル弁１３が設置され、そのさらに下流側に燃料噴射弁１４が設置されている。エアクリーナ１２は、大気から吸気通路１１に吸入される空気に含まれる異物を除去し、スロットル弁１３は、吸気通路１１の実質的な断面積（以下「有効断面積」という場合がある）を拡大または縮小させて、筒内に吸入される空気の量を調整する。燃料噴射弁１４は、筒内に燃料を供給可能に配設されており、本実施形態では、シリンダヘッドに埋設され、吸気ポートに向けて燃料を噴射する。

【0015】

他方で、排気通路１５には、排気の流れに関して排気タービン２２よりも下流側に触媒コンバータ１６、１７が設置されるとともに、そのさらに下流側にマフラ１８が設置されている。本実施形態では、容量の異なる同種の触媒を有する２つの触媒コンバータ１６、１７を備える例を示すが、触媒コンバータ１６、１７が有する触媒は、異なる種類のものであってもよいし、等しい容量であってもよい。触媒の種類として、三元触媒を例示することができるが、酸素ストレージ能力を有する他の触媒を採用することも可能である。さらに、触媒コンバータは、１つ（例えば、触媒コンバータ１６）のみであってもよいし、３つ以上であってもよい。

【0016】

内燃エンジン１は、さらに、燃焼後の排気をＥＧＲガスとして筒内に還流させるＥＧＲシステム３を備える。

【0017】

ＥＧＲシステム３は、吸気通路１１と排気通路１５との間に接続されたＥＧＲ通路３１を備え、吸気通路１１と排気通路１５とは、ＥＧＲ通路３１により互いに流体連通可能に接続されている。本実施形態において、ＥＧＲ通路３１は、排気通路１５のうち、排気タービン２２よりも下流側、具体的には、２つの触媒コンバータ１６、１７の間の部分（分岐点Ｐｄ）と、吸気通路１１のうち、吸気コンプレッサ２１よりも上流側の部分（接続点Ｐｍ）と、の間に接続される。ＥＧＲ通路３１には、ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路３１以外の要素として、ＥＧＲクーラ３２およびＥＧＲ弁３３が設置されている。ＥＧＲクーラ３２は、排気通路１５から分岐した排気を冷却し、ＥＧＲ弁３３は、ＥＧＲ通路３１の実質的な断面積（有効断面積）を拡大または縮小させて、筒内に還流される排気（ＥＧＲガス）の量を調整する。

【0018】

以上に加え、内燃エンジン１は、吸気通路１１のうち、吸気の流れに関してＥＧＲ通路３１の接続点Ｐｍよりも上流側に設置された吸気シャッタ弁４１を備える。吸気シャッタ弁４１は、吸気通路１１の有効断面積を調整可能に構成されており、本実施形態では、吸気通路１１の有効断面積を縮小させることによりその下流側の圧力を低下させ、ＥＧＲ通路３１の入口側（分岐点Ｐｄ）と出口側（接続点Ｐｍ）との間の差圧を拡大させるアドミッション弁（以下「アドミッション弁」との呼称で統一する）として構成される。本実施形態に係る「吸気シャッタ弁」は、アドミッション弁４１として、開度を段階的または連続的に調整可能に構成されるが、最大開度と最小開度との２つの位置のみに調整可能なものであってもよい。そのような場合として、ＥＧＲシステムの動作上、差圧の拡大を必要としない場合を例示することができる。そして、例えば、最大開度は、全開時における開度（全開開度）であり、最小開度は、全閉時における開度（全閉開度）である。アドミッション弁４１と同様に、ＥＧＲ弁３３もまた、開度を段階的または連続的に調整可能に構成するばかりでなく、最大開度と最小開度との間でのみ切換可能に構成することが可能である。

【0019】

（制御システムの基本構成）
ＥＧＲシステム３を含む内燃エンジン１全体の動作は、エンジンコントローラ１０１により制御される。

【0020】

エンジンコントローラ１０１は、電子制御ユニットとして構成され、中央演算装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭおよびＲＯＭ等の各種記憶装置、入出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータからなる。

【0021】

エンジンコントローラ１０１は、内燃エンジン１の運転状態を検出する各種運転状態センサの検出信号を入力し、検出された運転状態をもとに所定の演算を実行して、内燃エンジン１の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期等を設定する。

【0022】

本実施形態では、運転状態センサとして、運転者によるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰＯを検出するアクセルセンサ１１１、内燃エンジン１の回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ１１２、エンジン冷却水の温度ＴＷを検出する冷却水温度センサ１１３等が設けられるほか、図示しないエアフローメータ、スロットルセンサおよび空燃比センサ等が設けられる。

【0023】

（燃料カット制御および燃料カットリカバ制御の概要）
本実施形態では、エンジンコントローラ１０１の動作中、換言すれば、図示しない起動スイッチがオンされている間、所定の燃料カット条件が成立した場合に、内燃エンジン１に対する燃料の供給を一時的に停止させる燃料カットを行う。そして、燃料の供給を停止させるのに先立ち、アドミッション弁４１よりも下流側の吸気通路１１および筒内をＥＧＲガスで充填させる制御を実施する。これは、アドミッション弁４１を閉じて、吸気通路１１の有効断面積を燃料カット条件の成立前よりも縮小させるとともに、ＥＧＲ弁３３を開けることで、内燃エンジン１のシリンダとＥＧＲ通路３１との間でＥＧＲガスを循環させることで実現可能である。

【0024】

そして、その後、所定の燃料カットリカバ条件が成立すると、内燃エンジン１に対する燃料の供給を再開させ、内燃エンジン１を再始動させる燃料カットリカバを行う。

【0025】

ここで、燃料カットリカバ条件の成立後、内燃エンジン１のクランキングを開始させるのと同時にアドミッション弁４１をも開放させた場合、つまり、クランキングを開始させるのとアドミッション弁４１を開けるのとを同時に行った場合は、エンジン回転数が所定回転数にまで上昇し、燃焼の再開が許容されるまでの間、アドミッション弁４１を介して筒内に導入された空気（酸素）が、排気通路１５に未反応のまま送出（つまり、掃気）され、触媒コンバータ１６に流入することとなる。触媒に酸素が流入すると、燃焼の再開後、触媒に吸着されている酸素が充分に処理され、酸素ストレージ状態が解消されるまでの間、触媒によるＮＯｘ（窒素酸化物）の浄化率が低下する。さらに、酸素ストレージ状態の解消に要する還元剤の投入量の増大に帰結することから、排気を悪化させる原因ともなり得る。酸素ストレージ状態の解消は、例えば、排気の空燃比を一時的に理論値よりも増大させる燃料噴射弁１４の操作（リッチスパイク操作）によるのが一般的である。

【0026】

そこで、本実施形態では、燃料カットリカバ条件が成立した場合に、クランキングの開始後、アドミッション弁４１を引き続き閉じたままとして、筒内とＥＧＲ通路３１との間でＥＧＲガスを循環させ、筒内への空気の導入を抑制する。そして、エンジン回転数が充分に上昇し、燃焼の再開が許容される所定回転数に達したことをもって、アドミッション弁４１を開弁させ、空気の導入を開始する。さらに、空気の導入開始後、導入された空気が吸気ポートに到達し、アドミッション弁４１下流の吸気通路１１にあったＥＧＲガスが空気に置き換わるまでの間、燃料カットリカバの実行を保留し、ＥＧＲガスから空気への置換が完了した後、これを実行して、内燃エンジン１に対する燃料の供給を再開させ、燃焼を再開させる。

【0027】

（燃料カットリカバの基本動作）
図２～５は、本実施形態に係る内燃エンジン１の燃料カットによる停止時から燃料カットリカバによる再始動時に亘る動作を、時系列に示している。図２～５のそれぞれにおいて、太い点線は、排気またはＥＧＲガスの挙動を概念的に示し、矢印の向きにより流れの有無およびその方向を示している。さらに、図９は、燃料カット前から燃料カットリカバ後に亘る内燃エンジン１の動作を、タイムチャートにより示している。図９中、時刻Ｔｏｆｆは、アクセルオフ時を示し、時刻Ｔｒｅｑは、燃料カット条件の成立時を示し、時刻Ｔｃｕｔは、燃料カットの実行時を示す。さらに、時刻Ｔｒｃｖは、燃料カットリカバ条件の成立時を示し、時刻Ｔｒｓｔは、燃料カットリカバの実行時を示す。図９を適宜に参照しながら、内燃エンジン１の動作を、図２～５により説明する。

【0028】

本実施形態では、内燃エンジン１単体で車両の駆動源を構成することを前提に、車両の減速時に燃料カットを行う、いわゆる減速燃料カットの場合について説明するが、燃料カット（およびその後の燃料カットリカバ）の適用は、これに限定されるものではなく、例えば、信号待ちの間等、車両の一時的な停車中であってもよい。さらに、減速燃料カットは、減速から停車に至るいわゆるコースト運転時に行われるものであってもよい。この意味で、本実施形態に係る「燃料カット」とは、内燃エンジン１への燃料の供給を一時的に（換言すれば、エンジンコントローラ１０１の動作中に）停止させる操作全般をいい、停車中に行う、いわゆるアイドルストップによる場合をも含むものとする。さらに、内燃エンジン１が電気モータと協働して駆動源を構成する場合は、電気モータのみにより走行するモードへの切換えによる場合を含み得る。

【0029】

図２は、燃料カット後のエンジン停止時における状態を示す（図９の時刻Ｔｓｔｐ）。燃料カットに際して実行されるガスの置換により、排気通路１５およびＥＧＲ通路３１に加え、アドミッション弁４１下流の吸気通路１１もＥＧＲガスで充填された状態にある。アドミッション弁４１は、燃料カット時から引き続き閉弁させられ、ＥＧＲ弁３３は、開放させられた状態にある。本実施形態では、アドミッション弁４１を全閉させ、ＥＧＲ弁３３を全開させる。アドミッション弁４１を閉弁させることで、その下流への空気の導入が抑制される。

【0030】

図３は、燃料カットリカバ条件が成立した後のクランキング中における状態を示す（時刻Ｔｒｃｖ～Ｔｒｅｖ）。クランキングの開始により、内燃エンジン１の回転数が上昇する。アドミッション弁４１が全閉位置にある一方、ＥＧＲ弁３３が全開位置にあることで、排気通路１５から吸気通路１１へのＥＧＲ通路３１を介したＥＧＲガスの導入が促され、筒内とＥＧＲ通路３１との間でＥＧＲガスが循環する。スロットル弁１３は、エンジンコントローラ１０１の電源オフ時に全閉状態を保つように調整されるが、本実施形態では、電源の投入により全開位置に制御され、クランキングが継続される間、全開位置に保持される。ここで、燃料カット中に吸気通路１１に充填されていたＥＧＲガスが筒内に吸入され、排出されるまでに次に述べるクランキング中のエンジン回転数が充分に上昇する場合は、ＥＧＲ弁３３を閉じておくことで、ＥＧＲガスを循環させないようにしてもよい。

【0031】

図４は、クランキングによりエンジン回転数が充分に上昇した後の状態を示す（時刻Ｔｒｅｖ～Ｔｒｓｔ）。燃焼の再開に備えるべく、吸気通路１１に充填されていたＥＧＲガスを空気で置き換えるため、アドミッション弁４１を開弁させる。これに併せ、ＥＧＲ弁３３を閉弁させ、吸気通路１１への新たなＥＧＲガスの導入を抑止する。本実施形態では、アドミッション弁４１を全開させる一方、ＥＧＲ弁３３を全閉させる。これにより、燃料カットリカバ条件が成立した時点で吸気通路１１にあったＥＧＲガスが空気により排気通路１５へ送出され、筒内に空気が導入される。空気が吸気ポートに到達した時点で、空気への置換が完了したものとみなすことが可能である。図４中、矢印付きの太い点線は、ＥＧＲガスの挙動を示し、矢印付きの二点鎖線は、空気の挙動を示す。

【0032】

図５は、燃料カットリカバの実行時における状態を示す（時刻Ｔｒｓｔ）。アドミッション弁４１の開弁後、アドミッション弁４１を空気が通過し、吸気ポートに到達した時点、換言すれば、吸気遅れ期間ΔＴｄｌｙが経過した時点で、内燃エンジン１への燃料の供給を再開させ、燃焼を再開させる。

【0033】

（フローチャートによる説明）
図６および７は、エンジンコントローラ１０１の動作をフローチャートにより示しており、図６は、燃料カット制御に係る動作を、図７は、燃料カットリカバ制御に係る動作を、夫々示す。エンジンコントローラ１０１は、所定の燃料カット条件が成立した場合に、燃料カット制御を実行し、燃料カットの実行後、所定の燃料カットリカバ条件が成立した場合に、燃料カットリカバ制御を実行するようにプログラムされている。

【0034】

図６に示すフローチャートにおいて、Ｓ１０１では、アクセルオフの状態にあるか否かを判定する。アクセルペダルが完全に戻されるかまたはそれに近い位置にあり、アクセルオフの状態にある場合は、Ｓ１０２へ進み、アクセルオフの状態にない場合は、Ｓ１０８へ進む。

【0035】

Ｓ１０２では、燃料カット条件が成立したか否かを判定する。本実施形態では、燃料カット条件は、アクセルオフの状態が所定時間以上に亘って継続した時点での内燃エンジン１の回転速度が所定回転速度以上であり、運転者によりブレーキがかけられている場合に、成立したものと判断する。燃料カット条件が成立した場合は、Ｓ１０３へ進み、成立していない場合は、Ｓ１０１および１０２の処理を繰り返す。

【0036】

ここで、バッテリが搭載され、このバッテリにより給電される電気モータで駆動力を生じさせることが可能なハイブリッド車両では、バッテリの充電状態ＳＯＣに余裕がある場合に、アクセルオンの状態にあっても燃料カットを行わせ、内燃エンジン１を自動的に停止させることがある。この場合は、Ｓ１０１および１０２の処理として、バッテリの充電状態とアクセル開度とをもとに、燃料カット条件として、内燃エンジン１の自動停止条件（つまり、ＥＶ走行モード条件）の成否を判定することが可能である。

【0037】

Ｓ１０３では、アドミッション弁４１を閉弁（具体的には、全閉）させる。

【0038】

Ｓ１０４では、ＥＧＲ弁３３を開弁（具体的には、全開）させる。これにより、筒内とＥＧＲ通路３１との間におけるＥＧＲガスの循環が促進される。

【0039】

Ｓ１０５では、ＥＧＲガスの輸送遅れ時間が経過したか否かを判定する。輸送遅れ時間とは、アドミッション弁４１を閉じた後、ＥＧＲ通路３１の接続点Ｐｍから吸気ポートに至るまでのＥＧＲガスの輸送遅れに相当する時間をいい、これが経過したか否かは、内燃エンジン１の運転状態をもとに推定することが可能である。後に述べる吸気遅れ期間ΔＴｄｌｙの推定と同様に、単位時間当たりに吸気弁を通過するＥＧＲガスの流量（吸気弁通過流量）を積算して、吸気弁を通過する体積（吸気弁通過体積）を算出し、これが吸気通路１１の体積に相当する所定体積に達したときに、輸送遅れ時間が経過したものと推定する。輸送遅れ時間が経過した場合は、Ｓ１０７へ進み、経過していない場合は、Ｓ１０６へ進む。

【0040】

Ｓ１０６では、燃料カットキャンセル条件が成立したか否かを判定する。燃料カットキャンセル条件は、例えば、輸送遅れ時間の経過を待っている間に、アクセルペダルが踏み込まれ、燃料の供給を継続させる場合に、成立する。燃料カットキャンセル条件が成立した場合は、Ｓ１０８へ進み、成立していない場合は、Ｓ１０５へ戻り、引き続き輸送遅れ時間の経過を待つ。

【0041】

Ｓ１０７では、燃料カットを実行する。具体的には、燃料噴射弁１４の動作を停止させ、内燃エンジン１に対する燃料の供給を停止させる。これに伴い、図示しない点火プラグの動作をも停止させる。

【0042】

Ｓ１０８では、通常の燃料噴射制御を実行し、内燃エンジン１に対する燃料の供給を継続させる。

【0043】

図７に示すフローチャートに移り、Ｓ２０１では、燃料カットリカバ条件が成立したか否かを判定する。本実施形態において、燃料カットリカバ条件は、ブレーキペダルが完全に戻されるかまたはこれに近い状態にまで戻されることで、運転者により操作されるブレーキが解除された場合に、成立したものと判断される。燃料カットリカバ条件が成立した場合は、Ｓ２０２へ進み、成立していない場合は、Ｓ２０１の処理を繰り返す。

【0044】

先に述べたハイブリッド車両では、上記に代え、バッテリの充電状態ＳＯＣが低下し、その指標値がアクセル開度に応じた所定値にまで減少したときに、燃料カットリカバ条件（つまり、内燃エンジン１の再始動条件）が成立したと判定することが可能である。

【0045】

Ｓ２０２では、アドミッション弁４１を閉弁（具体的には、全閉）させる。本実施形態では、燃料カット時にアドミッション弁４１を既に閉じた状態にあるので、その閉弁状態を継続させる。

【0046】

Ｓ２０３では、ＥＧＲ弁３３を開弁（具体的には、全開）させる。アドミッション弁４１と同様に、燃料カット時の状態（開弁状態）を継続させる。

【0047】

Ｓ２０４では、内燃エンジン１のクランキングを開始する。クランキング（「モータリング」と呼ばれる場合もある）は、ＩＳＧ（インテグレート・スタータ・ジェネレータ）等の電気モータによる。内燃エンジン１が電気モータまたはモータジェネレータと協働して駆動源を構成する場合は、これらの回転電機によりクランキングを行わせることが可能である。ここで、アドミッション弁４１が閉弁状態にあり、ＥＧＲ弁３３が開弁状態にあることから、クランキングの間、排気通路１５にある排気は、分岐点Ｐｄを排気通路１５の下流の方向へは通過せず、ＥＧＲ通路３１を介して吸気通路１１に誘導される。

【0048】

Ｓ２０５では、内燃エンジン１の回転数が所定回転数に達したか否かを判定する。所定回転数に達した場合は、Ｓ２０６へ進み、達していない場合は、クランキングを継続させ、所定回転数に達するのを待つ。

【0049】

Ｓ２０６では、アドミッション弁４１を開弁（例えば、全開）させる。これにより、空気がアドミッション弁４１および接続点Ｐｍを通過して、筒内へ導入されるのが許容される。

【0050】

Ｓ２０７では、ＥＧＲ弁３３を閉弁（例えば、全閉）させる。これにより、吸気通路１１へのＥＧＲガスの導入が阻止されることから、アドミッション弁４１を介する空気の導入が進むのに従い、吸気通路１１に占めるガスがＥＧＲガスから空気に置き換えられる。

【0051】

Ｓ２０８では、吸気遅れ時間ΔＴｄｌｙが経過したか否かを判定する。吸気遅れ時間ΔＴｄｌｙとは、アドミッション弁４１を開いた後、アドミッション弁４１を通過した空気が接続点Ｐｍを介して吸気ポートに至るまでの空気の輸送遅れに相当する時間をいい、これが経過したか否かの判定は、内燃エンジン１の運転状態に基づく推定によることが可能いである。吸気遅れ時間ΔＴｄｌｙが経過した場合は、Ｓ２０９へ進み、経過していない場合は、Ｓ２０８の判定を繰り返してその経過を待つ。

【0052】

図８は、推定による場合の経過の判定原理を示している。

【0053】

図８（ａ）に示すように、吸気弁を通過する空気の流量（吸気弁通過流量）は、スロットル弁１３の開度（以下「スロットル開度」という）ＴＨＯ毎に与えられ、各スロットル開度ＴＨＯについて、エンジン回転数ＮＥに対する関数、例えば、単調増加関数として予め見積もりを定めることが可能である。そして、吸気弁通過流量を積算することにより空気の吸気弁通過体積を算出し、積算の開始後（時刻Ｔ０）、吸気弁通過体積が吸気通路１１の体積に相当する所定体積Ｖｔｈｒに達したとき（時刻Ｔ１）に、吸気遅れ時間ΔＴｄｌｙが経過したものと判定する。

【0054】

輸送遅れ時間ΔＴｄｌｙが経過したか否かは、このような推定によるほか、センサを用いた実測により判定することも可能である。例えば、吸気通路１１のうち、燃焼室または吸気ポートに近い位置にガス状態センサ（例えば、酸素濃度センサ）を設置し、アドミッション弁４１を開いた後、このガス状態センサにより検出されるガスの状態に、空気の到達を示す挙動が生じた場合に、吸気遅れ時間ΔＴｄｌｙが経過したものと判定する。そのような挙動として、酸素濃度センサによる場合に、酸素濃度が所定濃度以上に上昇することを例示することができる。この意味で、空気の輸送遅れは、「吸気シャッタ弁下流の吸気通路に占めるガスの、ＥＧＲガスから空気への置換に要する遅れ」または「吸気シャッタ弁を開いた後、筒内に占める空気（酸素）の割合が上昇して、所定値に達するまでの遅れ」といい換えることができる。

【0055】

Ｓ２０９では、燃料カットリカバを実行し、燃料噴射弁１４による燃料の供給を再開させて、内燃エンジン１を始動させる。

【0056】

（作用効果の説明）
本実施形態では、エンジンコントローラ１０１が「内燃エンジンの制御装置」を構成する。本実施形態に係る内燃エンジン１およびその制御装置は、以上の構成を有し、本実施形態により得られる効果について、以下に説明する。

【0057】

第１に、内燃エンジン１の一時的な停止後の再始動に際し、内燃エンジン１のクランキングを継続させる間、アドミッション弁４１を閉じた状態に維持することで、空気（酸素）がアドミッション弁４１下流の吸気通路１１に流入し、シリンダを未反応のまま通過して、触媒に流入するのを抑制することが可能となる。これにより、触媒に過剰な酸化雰囲気が形成されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の浄化率が悪化するのを回避することができる。

【0058】

さらに、触媒における酸化雰囲気の形成が抑制されることで、酸素ストレージ状態の解消に要する還元剤の投入量を削減させ、これを通じて燃費の改善を図ることが可能となる。

【0059】

第２に、クランキングの開始後、内燃エンジン１の回転数が上昇して、所定回転数に達した後に燃料の供給を再開させ、燃焼を再開させることで、燃費のよい運転点で燃焼を再開させることが可能となる。ここで、内燃エンジン１の回転数が所定回転数に達するまでに時間を要したとしても、触媒への空気の流入が抑制されることで、ＮＯｘの浄化率の悪化を抑制することできる。

【0060】

第３に、クランキングの開始に際し、ＥＧＲ弁３３を開き、ＥＧＲ通路３１の有効断面積を拡大させることで、クランキングを継続させる間、筒内とＥＧＲ通路３１との間でＥＧＲガスを循環させ、クランキングモータに対する負荷を低減させるとともに、触媒に対する空気の流入をより確実に抑制することが可能となる。

【0061】

第４に、内燃エンジン１の回転数が所定回転数に達した後、アドミッション弁４１を介する空気の導入が許容されてから所定時間の経過を待って燃焼を再開させることで、筒内に充填されるガスに占めるＥＧＲガスの割合が高いうちに燃焼が再開されるのを回避し、不安定な燃焼による未燃分の排出を抑制し、さらに、再始動を確実に達成することが可能となる。

【0062】

ここで、アドミッション弁４１を開いた後、吸気ポートへの空気の到達を示す吸気遅れ期間ΔＴｄｌｙの経過を待って燃焼を再開させることで、過不足のない吸気遅れ期間ΔＴｄｌｙの設定を可能とし、燃焼の再開が遅れて触媒に空気が流入したり、燃焼の再開が早く、着火が不安定な状態で燃料が供給されることにより、排気が悪化したりするのを回避することができる。

【0063】

第５に、触媒コンバータ１６を、ＥＧＲ通路３１の分岐点Ｐｄよりも上流側の排気通路１５に設置したことで、筒内から排出されたガスがこの分岐点Ｐｄに至る前に触媒を通過することになる。本実施形態によれば、このような状況において、触媒に対する空気の流入を抑制し、排気の悪化を確実に抑制することが可能となる。

【0064】

第６に、ＥＧＲシステム３により、排気タービン２２下流の排気通路１５を流れる排気を、吸気コンプレッサ２１上流の吸気通路１１へ、ＥＧＲガスとして還流させることで、いわゆる低圧型のＥＧＲシステム３に備わる既存の弁装置（つまり、アドミッション弁４１）により、吸気シャッタ弁を実現することが可能となり、部品点数の増大を抑制することができる。

【0065】

本実施形態に係る制御は、いわゆる低圧型のＥＧＲシステムに限らず、高圧型のＥＧＲシステムに適用することも可能である。具体的には、排気通路のうち排気タービンよりも上流側に触媒が備わる場合に、この触媒よりも下流側の排気通路とスロットル弁よりも下流側の吸気通路とをＥＧＲ通路により接続し、燃焼カット後の再始動に際し、スロットル弁を閉じることで、吸気通路への空気の導入を抑制するのである。

【0066】

さらに、過給機を備えていない内燃エンジンでは、触媒よりも下流側の排気通路とスロットル弁よりも下流側の吸気通路とをＥＧＲ通路により接続し、スロットル弁により「吸気シャッタ弁」の機能を具現することができる。

【0067】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を、上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上記実施形態に対し、請求の範囲に記載した事項の範囲内で様々な変更および修正が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】