JP4103314B2

JP4103314B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP4103314B2
Application number: JP2000241504A
Authority: JP
Inventors: 衛 ▲吉▼岡; 義彦兵道
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: JP2002054480A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳細には機関停止後に機関から燃料蒸気の大気への放出を防止可能な内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁を備えた内燃機関が一般に知られている。この種の内燃機関では一般に吸気弁閉弁期間中に吸気ポートに燃料を噴射する非同期噴射が行われる。吸気弁閉弁期間中に吸気ポートに噴射された燃料は、吸気ポート壁面の熱を受けて蒸発し燃料の気化が良好になる。また、吸気弁が開弁すると吸気ポートには気筒に吸入される高速気流が生じ、気化した燃料が高速気流により攪拌され空気と混合するため、気筒には均一な混合気が吸入されるようになり混合気の燃焼状態が向上する利点がある。
【０００３】
この種の燃料噴射弁を備えた内燃機関の例としては、例えば特開平５−２３１２２２号公報に記載されたものがある。
同公報の機関では、機関が所定の負荷より低い負荷で運転されている場合には上述の非同期噴射を行い、機関負荷が所定値より高くなると上記の非同期噴射から、吸気弁開弁期間中に燃料噴射を行う同期噴射への切換を行うようにしたものである。
【０００４】
非同期噴射の場合、機関負荷が低く燃料噴射弁から噴射される燃料の量が比較的少ない場合には、噴射された燃料は吸気ポート内で完全に気化し吸気弁開弁とともに気筒内に吸入される。しかし、機関負荷が高くなり燃料噴射弁から噴射ささる燃料の量が多くなると、噴射された燃料の全量が吸気ポート内で気化せず、液状の燃料が吸気ポート壁面に付着する場合が生じる。燃料の吸気ポート壁面付着が生じると、吸気弁開弁時にも気筒内に吸入されず吸気ポート壁面上に残留する燃料が生じるようになるため、高負荷運転時に必要量の燃料を気筒に供給できない場合が生じる。上記特開平５−２３１２２２号公報の機関では、高負荷運転時に同期噴射を行うことにより、吸気ポート壁面への燃料の付着を防止している。すなわち、同期噴射では吸気弁開弁により生じた吸入空気流中に燃料が噴射されるため、噴射された燃料はこの空気流に搬送されて吸気ポート壁面に付着することなく直接気筒内に流入するようになる。このため、高負荷運転時に非同期噴射から同期噴射への切換を行うことにより、吸気ポートへの燃料の付着を防止することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、燃料の非同期噴射では、高負荷運転時に燃料の吸気ポート壁面への付着が生じる問題がある。しかし、非同期噴射を実施する機関では更に、吸気ポートに噴射された燃料が機関停止中に大気に放出される問題が生じやすい。すなわち、非同期噴射では機関吸気弁閉弁期間に吸気ポートへの燃料噴射が行われるため、機関停止時に吸気ポートに燃料が残留したままで機関が停止する場合が生じる。吸気ポートに残留した燃料は機関の停止中に時間とともに気化して、吸気通路入口から大気に放散しやすくなる問題がある。
【０００６】
また、非同期噴射に限らず、同期噴射を行う場合、或いは気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を有する機関においても、噴射された燃料が吸気ポート或いは燃焼室内に残留した状態で期間が停止すると、残留燃料が大気に放出されやすくなる問題がある。
例えば、同期噴射、或いは筒内噴射弁による燃料噴射が行われて噴射された燃料のほぼ全量が燃焼室内に供給された場合であっても、燃焼室内に未燃燃料が残留していると、機関停止時に吸気弁が開弁した状態になっている気筒では、燃焼室内で蒸発した未燃燃料が開弁中の吸気弁から吸気通路に流出し、吸気通路入口から大気に放散する場合がある。また、吸気弁が閉弁した状態で停止した気筒においても、残留燃料が気筒内で蒸発すると、燃料蒸気がピストンとシリンダとの間の空隙からクランク室を経由して他の気筒内に流入するため、１つでも気筒が開弁した状態で停止した気筒があると、結局その気筒から全気筒の残留燃料が大気に放散されてしまう場合がある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、燃料噴射弁から噴射された燃料が機関停止中に大気に放出されることを防止することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、機関各気筒の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する内燃機関の制御装置であって、機関停止指令信号を入力したときに、各燃料噴射弁からの燃料噴射時期を遅延させて、各気筒の吸気弁開弁期間内に燃料噴射を行う運転を所定の時間だけ継続し、その後各燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して機関を停止させる機関停止操作を行う停止制御手段を備えた、内燃機関の制御装置が提供される。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明では停止制御手段は機関停止指令を入力した後燃料噴射を停止する前に、各燃料噴射弁からの燃料噴射時期を遅延させて各気筒の吸気弁開弁期間内に燃料噴射を行う運転を所定の期間だけ継続する。「各燃料噴射弁からの燃料噴射時期を遅延させて、各気筒の吸気弁開弁期間内に燃料噴射を行う」とは、機関停止前に非同期噴射を実行している機関においては、噴射時期を遅延させて同期噴射に切り換えることを、また機関停止前に同期噴射を実行している機関においては、吸気弁開弁期間内で更に噴射時期を遅らせることを意味する。これにより、吸気弁が開弁して気筒内に流入する空気流が確立された状態で吸気ポート内に燃料が噴射されるようになるため噴射された燃料は吸気ポートに残留することなく気筒内に流入するようになる。
【００１０】
停止制御手段は、この状態で所定時間（例えば、全気筒で燃料噴射時期を遅延させた燃料噴射が少なくとも１回行われる期間、すなわち４サイクル機関ではクランク軸２回転以上の時間）機関の運転を継続した後に燃料噴射を停止する。これにより、機関の回転が停止したときには各気筒の吸気ポートに燃料が残留しないようになり、停止後に吸気ポート内の残留燃料が吸気通路を経て大気に放散されることが防止される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、機関吸入空気量を絞る絞り弁手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、機関停止指令信号を入力したときに、各燃料噴射弁からの燃料噴射を停止し、その後機関の回転が停止する前に前記絞り弁手段を全開にして機関吸入空気量を増大させる機関停止操作を行う停止制御手段を備えた、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１２】
すなわち請求項２の発明では、停止制御手段は機関停止指令信号を入力すると直ちに各燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して絞り弁を開弁する。通常、機関は燃料噴射停止後も完全に回転を停止するまでに惰力により数回転するため、絞り弁を開弁すると機関が完全に回転を停止するまでの間に、吸気ポートを通って気筒内に流入する空気流量が増大する。これにより、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁を有する機関においても、吸気ポートに残留した燃料は強い吸気流に搬送され気筒内に吸入されるようになり、吸気ポートに燃料が残留することが防止される。また、気筒内に吸入される空気量が増大するため排気弁が開弁すると気筒から排気通路に向かう強い排気流が発生し、吸気ポートから気筒内に流入した燃料は排気流とともに排気通路に排出される。通常、排気通路には排気浄化触媒が設けられてており、排気通路に排出された燃料は運転停止直後の高温の触媒を通過する際に酸化されるため、吸気ポートに残留した燃料を排気通路に排出するようにしたことにより、未燃燃料の大気への放出が防止される。
【００１３】
また、直接筒内噴射弁を備えた機関では、機関停止時に気筒内に残留する燃料が生じる場合があるが、この場合も上記により機関停止時の吸気流量を増大させることにより気筒内に残留した燃料は排気通路に効果的に排出され、排気浄化触媒により酸化される。
なお、機関吸入空気量を絞る絞り弁手段としては、例えばアクチュエータを有し運転者のアクセルペダル操作とは独立して開度を変更可能な、いわゆる電子制御スロットル弁、或いはスロットル弁とは独立したアイドル回転数制御用のアイドル回転数制御弁（ＩＳＣ) 弁を使用することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、機関吸入空気量を絞る絞り弁手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、機関停止指令信号を入力したときに、先ず前記絞り弁手段を開き機関吸入空気量を増大させることにより機関回転数を上昇させ、その後前記各燃料噴射弁からの燃料噴射を停止し、次いで前記絞り弁手段を閉弁して機関吸入空気量を減少させるとともに、その後機関の回転が停止する前に前記絞り弁手段を開いて機関吸入空気量を増大させる機関停止操作を行う停止制御手段を備えた、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１７】
すなわち請求項３の発明では、機関停止指令を入力したときに請求項３の発明と同様に絞り弁を一旦閉弁してから開く操作を行うが、燃料噴射を停止する前に絞り弁手段を開き機関吸入空気量を増大させる操作を行う点が相違している。燃料噴射を停止する前に機関吸入空気量を増大させることにより、機関回転数が増大するため、燃料噴射停止時の機関回転数を高く維持することが可能となる。このため、本発明では燃料噴射停止後の惰性回転時間が長くなり、燃料噴射停止後により完全に吸気ポートや気筒内に残留した燃料を排気通路に排出することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の全体構成を示す概略図である。図１において、１は内燃機関本体、２ａは機関１の吸気通路に設けられたサージタンク、２ｂはサージタンク２ａと各気筒の吸気ポート２を接続する吸気マニホルド、１６はサージタンク２ａの上流側の吸気通路に配置されたスロットル弁、７は機関１の各気筒の吸気ポートに加圧燃料を噴射する燃料噴射弁である。
【００１９】
本実施形態では、スロットル弁１６はステッパモータ等のアクチュエータ１６ａを備えており、後述するＥＣＵ１０から入力する制御信号に応じた開度をとる形式のものが使用されている。すなわち、本実施形態のスロットル弁１６としては、運転者のアクセルペダル操作量とは無関係な開度をとることができる、いわゆる電子制御スロットル弁が用いられている。また、スロットル弁１６にはスロットル弁の動作量（開度）に応じた電圧信号を発生するスロットル開度センサ１７が設けられている。
【００２０】
図１において１１は各気筒の排気ポートを共通の集合排気管１４に接続する排気マニホルド、２０は排気管１４に配置された三元触媒、１３は排気マニホルド１１の排気合流部（三元触媒２０上流側）に配置された上流側空燃比センサ、１５は三元触媒２０下流側の排気管１４に配置された下流側空燃比センサである。三元触媒２０は、流入する排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_Xの３成分を同時に浄化することができる。空燃比センサ１３、１５は機関通常運転時に機関空燃比が所定の目標空燃比になるように機関への燃料噴射量をフィードバック制御する際の排気空燃比検出に用いられる。
【００２１】
本実施形態では、吸気通路入口には機関吸入空気量に応じた電圧信号を発生するエアフローメータ３が、また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケット８には、冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する水温センサ９が設けられている。
なお、上述のスロットル弁開度センサ１７、エアフローメータ３、水温センサ９及び空燃比センサ１３、１５の出力信号は、後述するＥＣＵ１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１に入力される。
【００２２】
図１に５、６で示すのは、機関１のクランク軸（図示せず）の近傍に配置されたクランク角センサである。クランク角センサ５は例えばクランク角に換算して７２０°毎に基準位置検出用パルス信号を発生し、クランク角センサ６は、クランク角３０°毎にクランク角検出用パルス信号を発生する。これらクランク角センサ５、６のパルス信号はＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２に供給され、このうちクランク角センサ６の出力はＥＣＵ１０のＣＰＵ１０３の割込み端子に供給される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ６からのクランク角パルス信号間隔に基づいて機関１の回転数（回転速度）を、またクランク角センサセ５からの基準位置検出用パルス信号とクランク角センサ６からのクランク角パルス信号とに基づいてクランク軸回転位相（クランク角) をそれぞれ算出し、種々の制御に使用している。
【００２３】
機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０は、たとえばマイクロコンピュータとして構成され、マルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ１０３の他に、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、メインスイッチがオフにされた場合でも記憶保持可能なバックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回路１０７等が設けられている。
【００２４】
ＥＣＵ１０は、機関吸入空気量に基づく燃料噴射量制御、点火時期制御等の機関１の基本制御を行っている。また、本実施形態ではＥＣＵ１０は上記基本制御の他に、機関停止時に燃料噴射時期やスロットル弁１６開度を調節する、後述する機関停止制御を行う。
上記制御を行うため、ＥＣＵ１０は一定時間毎に実行するＡ／Ｄ変換ルーチンにより、エアフローメータ３からの機関吸入空気量信号、スロットル開度センサ１７からのスロットル開度信号、水温センサ９からの冷却水温度信号をＡ／Ｄ変換して入力している。
【００２５】
また、ＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２は、駆動回路１０８を介して燃料噴射弁７に接続され、燃料噴射弁７からの燃料噴射量、噴射時期を制御している他、点火回路１１０を介して機関１の各点火プラグ１１１に接続され、機関の点火時期を制御している。更に、ＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２は、駆動回路１１３を介してスロットル弁１６のアクチュエータ１６ａに接続され、スロットル弁１６開度を制御している。
【００２６】
次に、本実施形態の機関停止制御について説明する。
本実施形態では、通常の運転時にはＥＣＵ１０は、各気筒の吸気弁閉弁期間中に燃料噴射弁７から各気筒吸気ポートに燃料を噴射する非同期燃料噴射を行う。このため、機関停止時には噴射された燃料が各気筒の吸気ポートに残留する場合がある。吸気ポート２に残留した燃料は機関停止中に気化して吸気マニホルド２ｂ、サージタンク２ａを経てエアクリーナから大気に放出される場合があり、大気汚染の原因となる可能性がある。このため、以下に説明する実施形態では、機関停止時に吸気ポートに残留した燃料が大気に放出されることを防止するための機関停止制御を行っている。以下、残留燃料の大気放出防止のための機関停止制御の実施形態について説明する。
【００２７】
（１）第１の実施形態
本実施形態では、ＥＣＵ１０は運転者の機関停止指令を入力したとき（すなわち、機関メインスイッチがオフにされたとき）、直ちには機関を停止せず燃料噴射時期を遅延させて非同期噴射から同期噴射に切換えて運転を継続し、所定の時間同期噴射で機関を運転した後に燃料噴射を停止して機関を停止する。
【００２８】
非同期噴射では、各気筒の吸気弁閉弁期間の吸気ポートに空気流が生じていない状態で燃料噴射が行われるため、噴射された燃料は吸気ポート内に残留しやすい。これに対して、同期噴射では吸気弁が開弁して吸気ポート内に強い吸気流が生じている中に燃料が噴射されるため、噴射された燃料は吸気ポート内に残留することなく吸気流に乗って気筒内に流入するようになる。このため、噴射された燃料のほぼ全量が気筒燃焼室内で燃焼し排気マニホルド１１に排出されるようになり、機関が停止したときに吸気通路から大気に未燃燃料が放出されることが防止される。
【００２９】
なお、機関停止前の同期噴射における燃料噴射タイミングは、吸気ポートへの燃料の残留防止のためには、吸気行程の中期（例えば上死点後６０°〜１２０°程度の期間）とするのが好ましい。この時期では吸気弁のリフト量も大きくなっており、更にピストンの降下速度も大きくなるため吸気ポートには強い吸気流が生じており、燃料噴射弁から噴射された燃料のほぼ全量が吸気ポートに残留することなく気筒内に吸入されるようになるためである。
【００３０】
吸気ポートを通過する吸気流は吸気行程後期になるほど強くなるため、吸気ポートへの燃料残留を防止する観点からは燃料噴射時期を吸気行程の範囲内でできるだけ遅延することが好ましいが、実際には吸気行程の上死点後約１２０°より燃料噴射時期を遅延させると燃焼が悪化することが判明している。このため、本実施形態では燃料噴射時期は吸気行程上死点後１２０°より前になるようにしている。
【００３１】
また、本実施形態では通常時に非同期噴射を行う機関を例にとって説明したが、通常時に同期噴射を行う機関においては、一般に燃料噴射時期は上死点後６０°程度に設定されている。このため、同期噴射を行っている場合にも機関停止時に更に燃料噴射時期を上死点後１２０°近くまで遅延させて機関の運転を行った後に燃料噴射を停止することにより、吸気ポートに残留する燃料を更に低減することが可能となる。
【００３２】
なお、燃料噴射時期を遅延させて運転を行う時間は、全部の気筒で遅延された燃料噴射時期での噴射が少なくとも１回行われる時間とすることが好ましく、例えば４サイクル機関ではクランク回転角７２０°以上（すなわち、クランク軸が２回転以上回転する間）とされる。
図２は、本実施形態の機関停止制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
【００３３】
図２の操作がスタートすると、ステップ２０１では、現在機関が停止しているか否かが判定され、現在機関が停止中である場合には本操作は直ちに終了する。本実施形態では、機関回転数が所定の低い値（例えば４００rpm)以下である場合には現在機関が停止中であると判断する。
ステップ２０１で、現在機関が運転中（すなわち、機関回転数が所定値以上）であった場合には、次にステップ２０３では機関メインスイッチ（例えばイグニッションキー）がオフにされているか否かを判定し、オフにされていない場合には、機関停止の指令が出されていないため、ステップ２０５に進み燃料噴射、点火時期等について通常の機関制御を継続するとともに、ステップ２０７で後述するカウンタＣＴの値をゼロにセットする。これにより、機関の通常の運転が行われる。
【００３４】
一方、ステップ２０３でメインスイッチがオフにされていた場合には、ステップ２０９に進みカウンタＣＴの値を１カウントアップする。カウンタＣＴの値はメインスイッチがオンの場合には常にステップ２０７でゼロにセットされるため、ステップ２０９でカウントアップ後のＣＴの値はメインスイッチがオフにされてから、すなわち運転者による機関停止指令が出されてからの経過時間を表すことになる。
【００３５】
次いで、ステップ２１１では、上記カウンタＣＴの値が所定値ＣＴ０に到達したか否か、すなわち機関停止指令が出されてから所定の時間ＣＴ０が経過したか否かが判定される。そして、ＣＴ≦ＣＴ０であった場合にはステップ２１３に進み、燃料噴射時期を吸気行程上死点後６０°〜１２０°の範囲に遅延して運転が継続される。また、ステップ２１１で所定時間ＣＴ０が経過すると、ステップ２１５が実行され、各燃料噴射弁７の燃料噴射が停止されるとともに電源がオフにされＥＣＵ１０の全部の機関制御が停止する。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、機関停止指令が出されてから、所定の時間（全気筒で時期を遅延した燃料噴射が少なくとも１回行われる時間）だけ燃料噴射時期を遅延した運転が行われ、その後機関が停止される。
（２）第２の実施形態
本実施形態では、ＥＣＵ１０は機関を停止する際に燃料噴射を停止するとともにスロットル弁１６のアクチュエータ１６ａを駆動してスロットル弁１６を全開位置に保持する。通常、機関は燃料噴射を停止しても直ちに回転は停止せず、惰力により数回転してから完全に停止する。このため、この惰力回転時にも気筒には空気が吸入される。
【００３７】
本実施形態では、この惰力回転時にスロットル弁１６を全開にして多量の空気を吸気ポートに通過させ気筒内に流入させることにより、吸気ポートに残留した燃料を気筒を経由して排気通路に排出する。排気通路には、排気浄化触媒２０が設けられているため、排気通路に排出された未燃燃料は運転直後の高温の触媒を通過する際に酸化され、二酸化炭素と水に分解される。これにより、未燃燃料の大気への放出が防止されるようになる。
【００３８】
なお、本実施形態では、吸気ポートに燃料噴射を行うポート噴射弁７を用いているが、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を有する機関においても、惰力回転中の吸気流を増大させることにより、気筒内に残留した燃料を多量の吸気とともに完全に排気通路に排出することが可能となる。このため、筒内燃料噴射弁を有する機関においても、本実施形態の機関停止制御を行うことにより未燃燃料の大気放出を低減することが可能となる。
【００３９】
図３は、本実施形態の機関停止制御操作を示すフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図３の操作において、ステップ３０１では、図２ステップ２０１と同様に、機関が停止しているか否か（機関回転数が所定値より低いか否か）が判定され、機関が停止している場合には、図２の操作と同様に本操作は直ちに終了する。
【００４０】
また、ステップ３０１で機関が運転中であった場合には、ステップ３０３で現在メインスイッチがオフになっているか否か、すなわち運転者による機関停止指令が出されているか否かが判定される。この場合も、メインスイッチがオフになっていない場合には、ステップ３０５に進み図２ステップ２０５と同様通常運転の制御が行われる。
【００４１】
一方、ステップ３０３で現在メインスイッチがオフになっている場合には、ステップ３０７で各燃料噴射弁７からの燃料噴射は停止され、同時にステップ３０９でスロットル弁１６が開弁される。これにより、燃料噴射停止から機関が完全に回転を停止するまでの間に吸気ポートから気筒に流入する吸気流量が増大し、吸気ポートや気筒内に残留した燃料が排気通路に排出され、排気浄化触媒により酸化される。
【００４２】
なお、本実施形態ではメインスイッチオフと同時に燃料噴射を停止しているが、本実施形態の停止制御に図２の停止制御を併用し、メインスイッチがオフにされてから所定の期間、燃料噴射時期を遅延した運転を行い、その後燃料噴射を停止すると同時にスロットル弁を開弁するようにすれば、残留燃料低減の効果が更に向上する。
【００４３】
また、本実施形態では電子制御スロットル弁を用いた場合について説明したが、スロットル弁をバイパスする吸気バイパス通路と、この吸気バイパス通路上に配置されたアイドルスピードコントロール用絞り弁（ＩＳＣ弁）を有する機関では、スロットル弁を開弁する代わりに、またはスロットル弁の開弁に加えてＩＳＣ弁を開弁するようにしても良い。
【００４４】
（３）第３の実施形態
本実施形態は、本願特許請求の範囲に記載した発明の実施形態ではないが、本願特許請求の範囲に記載した発明を理解する上での参考として記載する実施形態である。
本実施形態では、図３の実施形態と同様に燃料噴射停止後、機関が完全に停止するまでの間スロットル弁１６を開弁し、機関停止までの吸入空気量を増大させる操作を行うが、燃料噴射停止後、スロットル弁１６を開弁する前に、一旦スロットル弁を全閉状態に保持する点が図３の実施形態と相違している。
【００４５】
燃料噴射停止後の惰力回転中にスロットル弁１６を全閉にすると気筒のポンピング作用により、スロットル弁下流側の吸気通路には大きな負圧が発生する。このため、吸気ポートの壁面や気筒壁面に液状の燃料が付着していたような場合でも、負圧が作用することにより燃料が蒸発しやすくなる。したがって、一旦スロットル弁を全閉に保持した後に開弁することにより、壁面に付着していた液状の燃料が気化し、スロットル弁開弁により増大した吸気流により気筒を経て排気通路に排出されるようになり、より完全に残留燃料の大気放出を防止することが可能となる。
【００４６】
図４は、本実施形態の機関停止制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図４の操作は、４０５ａ、４０７ａ、４０８ａ、４０９ａの各ステップが付加されている点が図３の操作と相違しており、図４ステップ４０１、４０３、４０５、４０７及び４０９の各ステップは、図３ステップ３０１、３０３、３０５、３０７及び３０９とそれぞれ同一の操作である。
【００４７】
すなわち、図４の操作では、機関停止指令後（ステップ４０３）、燃料噴射を停止するとともに（ステップ４０７）所定時間ＣＴ１が経過するまで（ステップ４０５ａ、ステップ４０８ａ）スロットル弁を全閉に保持し（ステップ４０９ａ）、所定時間ＣＴ１が経過するとスロットル弁を開弁する操作（ステップ４０９）を行う。所定時間ＣＴ１は、燃料噴射停止後に機関回転が完全に停止するまでの時間より短い時間に設定される。これにより、吸気ポートや気筒壁面に付着した液状燃料の蒸発が促進され、気化した燃料も排気通路に排出されるようになる。
【００４８】
なお、本機関停止操作も図３の操作と同様に、筒内燃料噴射弁を有する機関にも適用可能である。また、図３の操作と同様、スロットル弁に代えて、またはスロットル弁に加えてＩＳＣ弁を用いて操作を行うことも可能である。また、本操作も、図２の操作と併用すれば更に残留燃料の大気放出防止効果が向上するようになる。
【００４９】
（４）第４の実施形態
本実施形態では、機関停止時に燃料噴射停止後の惰力回転期間中に、図４の操作と同様にまずスロットル弁を一旦全閉に保持し、その後スロットル弁を開弁する操作を行う。しかし、本実施形態では機関停止指令が出された後直ちには燃料噴射を停止せず、一旦スロットル弁を開弁方向に制御して機関吸入空気量を増大させた状態で運転を行うことにより、燃料噴射停止前の機関回転数を所定の回転数まで上昇させる点が図４の操作と相違している。
【００５０】
本実施形態のように、燃料噴射停止直前の機関回転数を予め上昇させておくことにより、燃料噴射停止後の惰力回転時間が長くなるとともに、スロットル弁閉弁時の吸気ポートや気筒内に発生する負圧、及びスロットル弁開弁時の吸入空気流量も増大する。このため、より完全に吸気ポートや気筒内に残留した燃料を排気通路に排出することが可能となる。
【００５１】
図５は、本実施形態の機関停止制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図５の操作がスタートすると、ステップ５０１では機関が完全に停止しているか否か、すなわち機関回転数ＮＥが０になったているか否かが判定され、機関が停止していない場合には、次にステップ５０３でメインスイッチがオフになっているか否かが判定される。機関が完全に停止しておらず、メインスイッチがオフになっていない場合には、機関停止指令が出されておらず現在機関は通常運転中であるため、この場合にはステップ５０５に進み、燃料噴射、点火時期等について通常の制御が行われるとともに、ステップ５０７でカウンタＣＴの値が０にセットされる。
【００５２】
ステップ５０３でメインスイッチがオフになっていた場合、すなわち機関停止指令が出されている場合には次にステップ５０９でカウンタＣＴの値が０になっているか否かが判定される。カウンタＣＴの値はメインスイッチがオンの場合には常にステップ５０７で０にセットされるため、メインスイッチがオフにされた直後はＣＴ＝０となっている。このため、メインスイッチオフ直後の本操作実行時には次にステップ５１１が実行され、スロットル弁１６開度がが所定開度まで開弁される。また、ステップ５１３では、現在の機関回転数ＮＥが所定値ＮＥ０より高いか否かが判定され、ＮＥ≦ＮＥ０であった場合には、ステップ５０５に進み通常の燃料噴射制御と点火時期制御とが行われる。この場合、ステップ５１１でスロットル弁開度が増大されているため、機関吸入空気量は増大しており、それに応じて燃料噴射量も増量されるため機関回転数ＮＥは上昇する。また、ＮＥ≦ＮＥ０である限り、ステップ５０５とともにステップ５０７が実行されるため、カウンタＣＴの値は０にセットされる。このため、次回の本操作実行時にもステップ５０９ではＣＴの値は０になり、スロットル弁開度の増大（ステップ５１１）と機関回転数ＮＥの判定（ステップ５１３）が実行される。
【００５３】
この状態で機関回転数が増大して所定値ＮＥ０に到達すると、ステップ５１３の次にステップ５１５が実行され燃料噴射が停止されるとともに、ステップ５１７ではカウンタＣＴの値がカウントアップされる。これにより、ＣＴの値は０より大きくなるため、次回の操作実行時にはステップ５０９の次にステップ５１５が実行され、ステップ５１１とステップ５１３はスキップされるようになる。
【００５４】
ステップ５１５、５１７で燃料噴射の停止とカウンタＣＴのカウントアップ実行後、ステップ５１９ではカウントアップしたカウンタＣＴの値が所定値ＣＴ１に到達したか否かが判定される。カウンタＣＴの値は、機関回転数ＮＥが所定値ＮＥ０に到達するまではステップ５０７で０にセットされ、ＮＥがＮＥ０に到達後は操作実行毎にステップ５１７で１ずつカウントアップされるため、ステップ５１９におけるカウンタＣＴの値は回転数ＮＥがＮＥ＞ＮＥ０になってからの経過時間、すなわち機関の燃料噴射が停止（ステップ５１５）されてからの時間を表している。すなわち、ステップ５１９では機関回転数がＮＥ０に到達して燃料噴射が停止されてから所定の時間ＣＴ１が経過したか否かが判定される。
【００５５】
ステップ５１９で所定時間ＣＴ１が経過していない場合（すなわちＣＴ≦ＣＴ１）には、ステップ５２１でスロットル弁が全閉にされる。これにより、燃料噴射停止後の惰力回転期間初期には吸気ポートと気筒内に強い負圧が発生し、壁面に付着した燃料の蒸発が促進される。
この状態で、所定時間ＣＴ１が経過すると、次にステップ５２３が実行されスロットル弁が開弁される。これにより、惰力回転期間中の機関吸入空気量が増大し、吸気ポートと気筒内を通過する強力な空気流が生じるため、負圧により蒸発した燃料と吸気ポートまたは気筒内に気体のまま残留した燃料は排気通路に排出され、排気浄化触媒により酸化される。
【００５６】
本実施形態では、更にステップ５０１で機関の回転が完全に停止したと判定された場合には、ステップ５２５が実行されスロットル弁が全閉状態に保持される。これにより、機関吸気ポートはスロットル弁により大気から遮断されるため、仮に機関の惰力回転期間中に排気通路に排出されずに吸気ポートに少量の燃料が残留していたような場合にも、吸気通路から大気に燃料が放出されることが防止されるようになる。
【００５７】
なお、本操作では機関停止指令が出された後に機関回転数が所定値ＮＥ０に上昇するまで燃料噴射を継続しているが（ステップ５１３）、機関回転数を監視する変わりに、機関停止指令が出された後所定時間経過後に燃料噴射を停止するようにしても良い。
また、本操作においても、機関停止指令後の燃料噴射については第１の実施形態と同様燃料噴射時期を遅延させるようにしてもよい。
【００５８】
また、本操作は、第２、第３の実施形態と同様にポート燃料噴射弁を備えた機関のみならず、筒内燃料噴射弁を備えた機関に実施しても同様な効果を得ることができる。また、スロットル弁１６に代えて、またはスロットル弁１６に加えてＩＳＣ弁により本操作を行うことも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、機関停止後に吸気ポートや気筒内に残留した燃料が大気に放出されることを防止することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を車両用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の機関停止制御操作の第１の実施形態を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の機関停止制御操作の第２の実施形態を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の機関停止制御操作の参考としての第３の実施形態を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の機関停止制御操作の第４の実施形態を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気ポート
７…燃料噴射弁
１０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１６…電子制御スロットル弁

Claims

機関各気筒の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する内燃機関の制御装置であって、機関停止指令信号を入力したときに、各燃料噴射弁からの燃料噴射時期を遅延させて、各気筒の吸気弁開弁期間内に燃料噴射を行う運転を所定の時間だけ継続し、その後各燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して機関を停止させる機関停止操作を行う停止制御手段を備えた、内燃機関の制御装置。
機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、機関吸入空気量を絞る絞り弁手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、機関停止指令信号を入力したときに、各燃料噴射弁からの燃料噴射を停止し、その後機関の回転が停止する前に前記絞り弁手段を全開にして機関吸入空気量を増大させる機関停止操作を行う停止制御手段を備えた、内燃機関の制御装置。
機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、機関吸入空気量を絞る絞り弁手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、機関停止指令信号を入力したときに、前記絞り弁手段を開き機関吸入空気量を増大させることにより機関回転数を上昇させ、その後前記各燃料噴射弁からの燃料噴射を停止し、次いで前記絞り弁手段を閉弁して機関吸入空気量を減少させるとともに、その後機関の回転が停止する前に前記絞り弁手段を開いて機関吸入空気量を増大させる機関停止操作を行う停止制御手段を備えた、内燃機関の制御装置。