JP2014098348A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの燃料カット時に車両の運動エネルギを発電機で電気エネルギに変換して回収するエネルギ回生を行う際のエネルギ回生効率を効果的に向上させる。
【解決手段】エンジン１１の燃料カット時に、燃料カット開始から所定のディレイ時間が経過するまでスロットルバルブ１４を開弁状態に維持した後に閉弁するスロットルバルブ遅閉じ制御と、ＥＧＲバルブ２６の開閉を繰り返すＥＧＲバルブ開閉制御を実行することで、燃焼室や排気管１９やＥＧＲ配管２５に残留する燃焼ガスを速やかに且つ効率良く排出する。この後、スロットルバルブ１４を閉弁したままＥＧＲバルブ２６を開弁すると共にエンジン１１の排気行程後期から吸気行程前期までの区間においてバルブオーバーラップ期間を設けるように可変バルブタイミング機構２２，２３を制御するバルブオーバーラップ制御を実行することで、エンジン１１のポンプ損失を効果的に低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力源として搭載された内燃機関の燃料カット時に車両の運動エネルギを発電機で電気エネルギに変換して回収するエネルギ回生を行う車両の制御装置に関する発明である。

近年、内燃機関を搭載した車両においては、車両の減速時（内燃機関の燃料カット時）に、車輪の動力で発電機を回転駆動することで車両の運動エネルギを発電機で電気エネルギに変換してバッテリに回収（充電）するエネルギ回生を行うようにしたものがある。

しかし、車両の減速時に、スロットルバルブが閉じられて吸気管圧力が低下すると、内燃機関のポンプ損失（ポンピングロス）が増加し、その分、エネルギ損失が増加してエネルギの回生効率が低下するという問題がある。

この対策として、例えば、特許文献１（特開平８−１００６８９号公報）に記載されているように、内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管に還流させるＥＧＲ装置を備えたシステムにおいて、車両の減速時に、ＥＧＲバルブを開弁してＥＧＲガスを吸気管に還流させることで吸気管圧力の低下を抑制し、これにより、内燃機関のポンプ損失を低減してエネルギの回生効率を向上させるようにしたものがある。

特開平８−１００６８９号公報

しかし、上記特許文献１の技術のように、車両の減速時（内燃機関の燃料カット時）に、単にＥＧＲ弁を開弁するだけでは、内燃機関のポンプ損失を十分に低減することができず、エネルギの回生効率の向上効果が少ないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の燃料カット時に車両の運動エネルギを発電機で電気エネルギに変換して回収するエネルギ回生を行うシステムにおいて、エネルギの回生効率を効果的に向上させることができる車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の動力源として搭載された内燃機関（１１）の燃料カット時に車両の運動エネルギを発電機（２８）で電気エネルギに変換して回収するエネルギ回生を行う車両の制御装置において、記内燃機関（１１）の吸入空気量を調節するスロットルバルブ（１４）と、内燃機関（１１）の排気通路（１９）からＥＧＲ通路（２５）を通して吸気通路（１２）に還流させるＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲバルブ（２６）を有するＥＧＲ装置（２４）と、内燃機関（１１）の吸気バルブと排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構（２２，２３）と、燃料カット時にスロットルバルブ（１４）を閉方向に制御してＥＧＲバルブ（２６）を開方向に制御すると共に可変バルブタイミング機構（２２，２３）を内燃機関（１１）のポンプ損失低減方向に制御する燃料カット時協調制御を実行する燃料カット時制御手段（３４）とを備えた構成としたものである。

この構成では、内燃機関の燃料カット時に、スロットルバルブを閉方向に制御してＥＧＲバルブを開方向に制御することで、内燃機関に冷えた新気（空気）が吸入されることを抑制しながらＥＧＲガスを吸気通路に還流させて吸気通路内の圧力の低下を抑制することができる。これにより、内燃機関のポンプ損失を低減することができると共に、冷えた新気が排気通路に排出されて触媒の温度が低下することを抑制することができる。更に、可変バルブタイミング機構をポンプ損失低減方向に制御することで、ポンプ損失を更に低減することができる。これらのＥＧＲバルブの開弁によるポンプ損失低減効果と可変バルブタイミング機構の制御によるポンプ損失低減効果によって、内燃機関のポンプ損失を十分に低減することができ、エネルギの回生効率を効果的に向上させることができる。

ところで、燃料カット開始直後からスロットルバルブを閉弁してＥＧＲバルブを開弁すると、内燃機関の燃焼室や排気通路やＥＧＲ通路に燃焼ガスが残留（循環）して排出され難くなるため、燃料カット終了後の燃料噴射再開時に混合気の着火性が悪化する可能性がある。

この対策として、請求項２のように、燃料カット時制御手段（３４）は、燃料カット時協調制御を実行する前に、燃料カット開始から所定のディレイ時間が経過するまでスロットルバルブ（１４）を開弁状態に維持してディレイ時間が経過したときにスロットルバルブ（１４）を閉方向に制御するスロットルバルブ遅閉じ制御と、ＥＧＲバルブ（２６）の開閉を繰り返すＥＧＲバルブ開閉制御とを実行するようにしても良い。

このようにすれば、内燃機関の燃料カット時に、まず、スロットルバルブ遅閉じ制御によってディレイ時間が経過するまでスロットルバルブを開弁状態に維持することで、新気を吸入してスロットルバルブ下流側の燃焼室内や排気通路内の燃焼ガスを押し出して掃気することができる。この後、ＥＧＲバルブ開閉制御によってＥＧＲバルブの開閉を繰り返すことで、ＥＧＲバルブの開弁時にＥＧＲ通路内の燃焼ガスを還流させて燃焼室内に移動させ、ＥＧＲバルブの閉弁時に燃焼室内の燃焼ガスを排気通路のうちのＥＧＲ通路との接続部よりも下流側へ排出する動作を繰り返して、ＥＧＲ通路内の燃焼ガスを掃気することができる。これにより、内燃機関の燃料カット時に、燃焼室や排気通路やＥＧＲ通路に残留する燃焼ガスを速やかに且つ効率良く排出することができ、燃料カット終了後（燃料噴射再開時）の混合気の着火性を向上させることができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２は実施例１の燃料カット時制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 図３は実施例１の燃料カット時制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）である。 図４は燃料カット時協調制御のポンプ損失低減効果を説明するタイムチャートである。 図５はスロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御の実行例を示すタイムチャートである。 図６はディレイ時間Ｔd のマップの一例を概念的に示す図である。 図７は残存酸素濃度のマップの一例を概念的に示す図である。 図８はＥＧＲガス流量とポンプ損失トルク及び排出ガス流量との関係を示す図である。 図９はスロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御の着火性向上効果を説明するタイムチャートである。 図１０は実施例２の燃料カット時制御ルーチンの主要部の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
車両の動力源として内燃機関であるエンジン１１が搭載されている。このエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１３が設けられ、このエアフローメータ１３の下流側に、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１４が設けられている。このスロットルバルブ１４は、モータ等のアクチュエータ（図示せず）によって開度が調整される。

更に、スロットルバルブ１４の下流側には、サージタンク１５が設けられ、このサージタンク１５に、吸気管圧力（吸気管１２内の圧力）を検出する吸気管圧力センサ１６が設けられている。また、エンジン１１の各気筒毎に、それぞれ吸気ポート噴射（又は筒内噴射）を行う燃料噴射弁１７が取り付けられ、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１８が取り付けられている。各気筒の点火プラグ１８の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管１９（排気通路）には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２０が設けられ、この空燃比センサ２０の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２１が設けられている。また、エンジン１１には、吸気バルブ（図示せず）のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる吸気側可変バルブタイミング機構２２と、排気バルブ（図示せず）のバルブタイミングを変化させる排気側可変バルブタイミング機構２３とが設けられている。

更に、エンジン１１には、排気管１９から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管１２に還流させるＥＧＲ装置２４が搭載されている。このＥＧＲ装置２４は、排気管１９のうちの触媒２１の上流側と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１４の下流側との間にＥＧＲ配管２５（ＥＧＲ通路）が接続され、このＥＧＲ配管２５にＥＧＲガス流量を調節するＥＧＲバルブ２６が設けられている。このＥＧＲバルブ２６は、モータ等のアクチュエータ（図示せず）によって開度が調整され、ＥＧＲバルブ２６を開弁することで排気管１９からＥＧＲ配管２５を通して吸気管１２にＥＧＲガスを還流させるようになっている。

本実施例では、エンジン１１の燃料カット時（燃料噴射停止時）に、エンジン１１の燃料噴射中（燃料カット前）よりもＥＧＲガス流量が多くなるようにＥＧＲバルブ２６を制御する場合があるため、ＥＧＲ装置２４は、エンジン１１の燃料噴射中にのみ使用するＥＧＲ装置よりもＥＧＲガス流量を多くできるようにＥＧＲ配管２５とＥＧＲバルブ２６が大径化（例えばＥＧＲバルブ２６の全開時の吸気管圧力をほぼ大気圧にすることが可能な程度まで大径化）されている。

また、エンジン１１のクランク軸に連結されたプーリ２７と、オルタネータ２８（発電機）の回転軸に連結されたプーリ２９とがベルト３０を介して動力伝達可能に連結され、エンジン１１の動力でオルタネータ２８が回転駆動されて発電するようになっている。

更に、吸気管１２のうちのスロットルバルブ１４の下流側（例えばサージタンク１５）には、吸気管１２内の負圧をブレーキブースタ３１に導入する負圧導入路３２が接続されている。この負圧式のブレーキブースタ３１は、導入した負圧と大気圧との圧力差を利用してブレーキペダル（図示せず）の踏み込み力を増幅してブレーキ（図示せず）の制動力を増大させるようになっている。ブレーキブースタ３１には、ブレーキブースタ３１内に導入した負圧を検出する負圧センサ３３が設けられている。

上述した各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３４に入力される。このＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

本実施例１では、ＥＣＵ３４により図示しないエネルギ回生制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の燃料カット時に、車輪（図示せず）の動力で回転駆動されるエンジン１１の動力でオルタネータ２８を回転駆動することで車両の運動エネルギをオルタネータ２８で電気エネルギに変換してバッテリ（図示せず）に回収（充電）するエネルギ回生を行う。

また、本実施例１では、燃料カット時のエネルギ回生効率を向上させるために、ＥＣＵ３４により後述する図２及び図３の燃料カット時制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の燃料カット時に燃料カット時協調制御を実行する。この燃料カット時協調制御では、例えば、図４に示すように、スロットルバルブ１４を閉方向に制御してＥＧＲバルブ２６を開方向に制御すると共に可変バルブタイミング機構２２，２３をエンジン１１のポンプ損失低減方向に制御する（例えばエンジン１１の排気行程後期から吸気行程前期までの区間において吸気バルブと排気バルブが両方とも開弁した状態となるバルブオーバーラップ期間を設けるように可変バルブタイミング機構２２，２３を制御するバルブオーバーラップ制御を実行する）。尚、本実施例１では、燃料カット時に後述するスロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御を実行した後に燃料カット時協調制御を実行するが、図４では、燃料カット時協調制御の効果を説明するために、燃料カット開始直後から燃料カット時協調制御を実行した例が示されている。

燃料カット時に、スロットルバルブ１４を閉方向に制御してＥＧＲバルブ２６を開方向に制御することで、エンジン１１に冷えた新気（空気）が吸入されることを抑制しながらＥＧＲガスを吸気管１２に還流させて吸気管圧力の低下を抑制することができる。これにより、エンジン１１のポンプ損失を低減することができると共に、冷えた新気が排気管１９に排出されて触媒２１の温度が低下することを抑制することができる。更に、エンジン１１の排気行程後期から吸気行程前期までの区間においてバルブオーバーラップ期間を設けるように可変バルブタイミング機構２２，２３を制御するバルブオーバーラップ制御を実行することで、吸気行程でのピストンの下降による燃焼室内の負圧発生（圧力低下）を低減してポンプ損失を更に低減することができる。

ところで、燃料カット開始直後からスロットルバルブ１４を閉弁してＥＧＲバルブ２６を開弁すると、エンジン１１の燃焼室や排気管１９やＥＧＲ配管２５に燃焼ガスが残留（循環）して排出され難くなるため、燃料カット終了後の燃料噴射再開時に混合気の着火性が悪化する可能性がある。

この対策として、本実施例１では、図５に示すように、前述した燃料カット時協調制御を実行する前に、燃料カットを開始した時点ｔ1 から所定のディレイ時間Ｔd （例えば燃焼室内及び排気管１９のうちの排気バルブからＥＧＲ配管２５との接続部までの排気通路内の燃焼ガスを掃気するのに必要な時間又はそれよりも少し長い時間）が経過するまでスロットルバルブ１４を開弁状態に維持してディレイ時間Ｔd が経過した時点ｔ2 でスロットルバルブ１４を閉方向に制御するスロットルバルブ遅閉じ制御を実行して、このスロットルバルブ遅閉じ制御の実行後にＥＧＲバルブ２６の開閉を繰り返すＥＧＲバルブ開閉制御を実行し、これらのスロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御を実行した後に、前述した燃料カット時協調制御を実行するようにしている。

この場合、燃料カット時に、まず、スロットルバルブ遅閉じ制御によってディレイ時間Ｔd が経過するまでスロットルバルブ１４を開弁状態に維持することで、新気を吸入してスロットルバルブ１４下流側の燃焼室内や排気管１９内の燃焼ガスを押し出して掃気することができる。この後、ＥＧＲバルブ開閉制御によってＥＧＲバルブ２６の開閉を繰り返すことで、ＥＧＲバルブ２６の開弁時にＥＧＲ配管２５内の燃焼ガスを還流させて燃焼室内に移動させ、ＥＧＲバルブ２６の閉弁時に燃焼室内の燃焼ガスを排気管１９のうちのＥＧＲ配管２５との接続部よりも下流側へ排出する動作を繰り返して、ＥＧＲ配管２５内の燃焼ガスを掃気することができる。

また、本実施例１では、図５に示すように、ＥＧＲバルブ開閉制御の際に、空燃比センサ２０の出力（排出ガスの空燃比）に基づいて残存酸素濃度（排出ガス中の酸素濃度）を算出し、この残存酸素濃度が所定値を越えた時点ｔ3 で、燃焼ガスの掃気が完了したと判断して、ＥＧＲバルブ開閉制御を終了する。

以下、本実施例１でＥＣＵ３４が実行する図２及び図３の燃料カット時制御ルーチンの処理内容を説明する。
図２及び図３に示す燃料カット時制御ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう燃料カット時制御手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、燃料カット実行条件が成立しているか否かを、例えば、アクセルオフ（アクセル開度＝０）且つエンジン回転速度が所定値よりも高いか否か等によって判定する。このステップ１０１で、燃料カット実行条件が不成立であると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、燃料カット実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０２に進み、スロットルバルブ１４を開弁状態に維持したままエンジン１１の燃料カット（燃料噴射停止）を実行した後、次のステップ１０３〜１０６で、燃料カット開始からディレイ時間Ｔd が経過するまでスロットルバルブ１４を開弁状態に維持してディレイ時間Ｔd が経過したときにスロットルバルブ１４を閉方向に制御するスロットルバルブ遅閉じ制御を実行する。

まず、ステップ１０３で、エアフローメータ１３で検出した吸入空気量を読み込んだ後、ステップ１０４に進み、吸入空気量に基づいてディレイ時間Ｔd をマップ又は数式により算出する。このディレイ時間Ｔd は、例えば燃焼室内及び排気管１９のうちの排気バルブからＥＧＲ配管２５との接続部までの排気通路内の燃焼ガスを掃気するのに必要な時間又はそれよりも少し長い時間に設定される。一般に、吸入空気量が多くなるほど燃焼ガスを掃気するのに必要な時間が短くなるため、ディレイ時間Ｔd のマップ又は数式は、吸入空気量が多くなるほどディレイ時間Ｔd が短くなるように設定されている。このディレイ時間Ｔd のマップ又は数式は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。

尚、ディレイ時間Ｔd の算出方法は、適宜変更しても良く、例えば、吸入空気量は、空気負荷率ＫＬとエンジン回転速度Ｎe に応じて変化するため、空気負荷率ＫＬとエンジン回転速度Ｎe とに基づいてディレイ時間Ｔd を算出するようにしても良い。

具体的には、エンジン１１の排気量Ｖcyと空気負荷率ＫＬとエンジン回転速度Ｎe とを用いて、次式により掃気流量Ｑx を求める。
Ｑx ＝（１／２）×Ｖcy×ＫＬ×（Ｎe ／６０） ［ｃｃ／ｓｅｃ］

また、排気量Ｖcyと排気管容積Ｖe （排気管１９のうちの排気バルブからＥＧＲ配管２５との接続部までの容積）とを用いて、次式により掃気容積Ｖx を求める。
Ｖx ＝Ｖcy＋Ｖe ［ｃｃ］

この後、掃気容積Ｖx と掃気流量Ｑx とを用いて、次式によりディレイ時間Ｔd を求める。
Ｔd ＝Ｖx ／Ｑx ［ｓｅｃ］

或は、空気負荷率ＫＬとエンジン回転速度Ｎe とディレイ時間Ｔd との関係を規定するマップ（図６参照）を予め作成しておき、このマップを参照して、空気負荷率ＫＬとエンジン回転速度Ｎe とに応じたディレイ時間Ｔd を求めるようにしても良い。

ディレイ時間Ｔd の算出後、ステップ１０５に進み、燃料カットを開始してからディレイ時間Ｔd が経過したか否かを判定し、ディレイ時間Ｔd が経過していないと判定されれば、スロットルバルブ１４を開弁状態に維持したまま待機する。

その後、上記ステップ１０５で、燃料カットを開始してからディレイ時間Ｔd が経過したと判定された時点で、ステップ１０６に進み、スロットルバルブ１４を閉弁（全閉）する。

この後、ステップ１０７に進み、ＥＧＲバルブ２６の開閉を繰り返すＥＧＲバルブ開閉制御を実行する。このＥＧＲバルブ開閉制御では、例えば、ＥＧＲバルブ２６の全開と全閉とを所定の開閉周期で切り換える。

この後、ステップ１０８に進み、図７の残存酸素濃度のマップを参照して、空燃比センサ２０の出力（排出ガスの空燃比）に応じた残存酸素濃度（排出ガス中の酸素濃度）を算出する。この残存酸素濃度のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１０９に進み、残存酸素濃度が所定値を越えたか否かを判定し、残存酸素濃度が所定値以下であると判定されれば、上記ステップ１０８に戻り、ＥＧＲバルブ開閉制御を継続したまま空燃比センサ２０の出力に基づいて残存酸素濃度を算出する処理を繰り返す。

その後、上記ステップ１０９で、残存酸素濃度が所定値を越えたと判定された時点で、燃焼ガスの掃気が完了したと判断して、ステップ１１０に進み、ＥＧＲバルブ開閉制御を終了して、燃料カット時協調制御に移行する。

この燃料カット時協調制御では、まず、図３のステップ１１１で、車両の運転状態（例えば車速）に応じた目標負圧をマップ又は数式により算出する。この目標負圧は、ブレーキブースタ３１内の負圧の目標値であり、車両の運転状態（例えば車速）に応じたブレーキ制動力を得るのに必要な負圧に設定される。目標負圧のマップ又は数式は、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１１２に進み、負圧不足であるか否かを、負圧センサ３３で検出したブレーキブースタ３１内の負圧（絶対値）が目標負圧（絶対値）よりも小さいか否かによって判定する。

このステップ１１２で、負圧不足ではないと判定された場合には、ステップ１１３に進み、スロットルバルブ１４を閉弁したままＥＧＲバルブ２６を全開にすることで、図８に示すように、エンジン１１の燃料噴射中（燃料カット前）のＥＧＲガス流量よりも燃料カット中のＥＧＲガス流量の方が多くなるようにＥＧＲバルブ２６を制御する。これにより、吸気管圧力の低下を効果的に抑制してポンプ損失を効果的に低減することができる。

一方、上記ステップ１１２で、負圧不足であると判定された場合には、ステップ１１４に進み、スロットルバルブ１４を閉弁したままＥＧＲバルブ２６を開弁して、吸気管圧力が目標負圧になるようにＥＧＲバルブ２６の開度を制御する。この場合、例えば、目標負圧に応じた目標開度をマップ又は数式により算出し、ＥＧＲバルブ２６の開度を目標開度に制御する。これにより、燃料カット時に、吸気管圧力を目標負圧に制御して、ブレーキブースタ３１内の負圧を目標負圧にすることができ、車両の運転状態（例えば車速）に応じたブレーキ制動力を得るのに必要な負圧を確保することができる。

この後、ステップ１１５に進み、エンジン１１の排気行程後期から吸気行程前期までの区間においてバルブオーバーラップ期間を設けるように可変バルブタイミング機構２２，２３を制御するバルブオーバーラップ制御を実行する。これにより、吸気行程でのピストンの下降による燃焼室内の負圧発生（圧力低下）を低減してポンプ損失を低減することができる。

このバルブオーバーラップ制御では、吸気側可変バルブタイミング機構２２で吸気バルブのバルブタイミングを進角すると共に排気側可変バルブタイミング機構２３で排気バルブのバルブタイミングを遅角することでバルブオーバーラップ期間を設ける。この場合、バルブオーバーラップ期間を一定時間確保できる範囲で可能な限り吸気バルブの閉弁タイミングを遅くするように制御する。

尚、吸気側可変バルブタイミング機構２２で吸気バルブのバルブタイミングを進角する処理のみでバルブオーバーラップ期間を設けるようにしたり、或は、排気側可変バルブタイミング機構２３で排気バルブのバルブタイミングを遅角する処理のみでバルブオーバーラップ期間を設けるようにしても良い。

この後、ステップ１１６に進み、燃料カット終了条件が成立しているか否かを、例えば、アクセルオン（アクセル開度＞０）か否か、アクセルオフでエンジン回転速度が所定値以下に低下したか否か等によって判定する。

このステップ１１６で、燃料カット終了条件が不成立であると判定された場合には、上記ステップ１１１に戻り、燃料カット時協調制御を継続する。その後、上記ステップ１１６で、燃料カット終了条件が成立していると判定された時点で、ステップ１１７に進み、燃料カット時協調制御を終了して、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例１では、燃料カット時に、スロットルバルブ１４を閉方向に制御してＥＧＲバルブ２６を開方向に制御すると共にバルブオーバーラップ制御を行う燃料カット時協調制御を実行するようにしたので、ＥＧＲバルブ２６の開弁によるポンプ損失低減効果とバルブオーバーラップ制御によるポンプ損失低減効果によって、エンジン１１のポンプ損失を十分に低減することができ、エネルギの回生効率を効果的に向上させることができる。

しかも、本実施例１では、燃料カット時協調制御を実行する前に、スロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御とを実行するようにしたので、燃料カット時に燃焼室や排気管１９やＥＧＲ配管２５に残留する燃焼ガスを速やかに且つ効率良く排出することができる。これにより、図９に示すように、スロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御を実行しない従来システムに比べて、燃料カット終了後（燃料噴射再開時）の混合気の着火性を向上させて、早期にエンジントルクを発生させることができる。

また、本実施例１では、燃料カット時協調制御の際に、負圧不足ではないと判定された場合には、エンジン１１の燃料噴射中（燃料カット前）のＥＧＲガス流量よりも燃料カット中のＥＧＲガス流量の方が多くなるようにＥＧＲバルブ２６を制御するようにしたので、吸気管圧力の低下を効果的に抑制してポンプ損失を効果的に低減することができる。

更に、本実施例１では、ＥＧＲ装置２４は、エンジン１１の燃料噴射中にのみ使用するＥＧＲ装置よりもＥＧＲガス流量を多くできるようにＥＧＲ配管２５とＥＧＲバルブ２６が大径化（例えばＥＧＲバルブ２６の全開時の吸気管圧力をほぼ大気圧にすることが可能な程度まで大径化）されているため、燃料カット時協調制御の際に、ＥＧＲガス流量を燃料噴射中（燃料カット前）よりも確実に多くすることができ、ＥＧＲバルブ２６の開弁によるポンプ損失低減効果を最大限に得ることができる。

また、本実施例１では、燃料カット時協調制御の際に、負圧不足と判定された場合には、吸気管圧力が目標負圧になるようにＥＧＲバルブ２６の開度を制御するようにしたので、吸気管圧力を目標負圧に制御して、ブレーキブースタ３１内の負圧を目標負圧にすることができ、車両の運転状態（例えば車速）に応じたブレーキ制動力を得るのに必要な負圧を確保することができる。

また、本実施例１では、スロットルバルブ遅閉じ制御の際に、エンジン１１の吸入空気量に基づいてディレイ時間Ｔd を算出するようにしたので、吸入空気量に応じて燃焼室内及び排気管１９のうちの排気バルブからＥＧＲ配管２５との接続部までの排気通路内の燃焼ガスを掃気するのに必要な時間が変化するのに対応して、ディレイ時間Ｔd を適正値に設定することができ、ディレイ時間Ｔd が必要以上に長くなることを回避できる。

更に、本実施例１では、ＥＧＲバルブ開閉制御の際に、空燃比センサ２０の出力に基づいて残存酸素濃度を算出し、この残存酸素濃度が所定値を越えたときに、燃焼ガスの掃気が完了したと判断して、ＥＧＲバルブ開閉制御を終了するようにしたので、ＥＧＲバルブ開閉制御を必要以上に長く実行することを回避することができる。

次に、図１０を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ３４により後述する図１０の燃料カット時制御ルーチンを実行することで、ＥＧＲバルブ開閉制御の際に、吸気管１２のうちのスロットルバルブ１４から吸気バルブまでの容積とエンジン１１の燃焼室の容積と排気管１９のうちの排気バルブからＥＧＲ配管２５との接続部までの容積との和（以下「スロットルバルブ１４からＥＧＲ配管２５入口部までの容積」という）と、ＥＧＲ配管２５の容積と、ＥＧＲバルブ２６の開度とに基づいてＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間Ｔegr を設定するようにしている。

本実施例２で実行する図１０のルーチンは、前記実施例１で説明した図２のルーチンのステップ１０８，１０９の処理を、ステップ１０８ａ，１０９ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図２と同じである。

図１０の燃料カット時制御ルーチンでは、燃料カット実行条件が成立していると判定されたときに、エンジン１１の燃料カットを実行し（ステップ１０１，１０２）、この後、燃料カット開始からディレイ時間Ｔd が経過するまでスロットルバルブ１４を開弁状態に維持してディレイ時間Ｔd が経過したときにスロットルバルブ１４を閉方向に制御するスロットルバルブ遅閉じ制御を実行する（ステップ１０３〜１０６）。

この後、ステップ１０７で、ＥＧＲバルブ２６の開閉を繰り返すＥＧＲバルブ開閉制御を実行した後、ステップ１０８ａに進み、スロットルバルブ１４からＥＧＲ配管２５入口部までの容積と、ＥＧＲ配管２５の容積と、ＥＧＲバルブ２６の開度（例えばＥＧＲバルブ開閉制御時の平均開度や最大開度等）とに基づいてＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間Ｔegr を算出する。この実行時間Ｔegr は、例えばＥＧＲ配管２５内の燃焼ガスを掃気するのに必要な時間又はそれよりも少し長い時間に設定される。

この後、ステップ１０９ａに進み、ＥＧＲバルブ開閉制御を開始してから実行時間Ｔegr が経過したか否かを判定し、実行時間Ｔegr が経過していないと判定されれば、ＥＧＲバルブ開閉制御を継続したまま待機する。

その後、上記ステップ１０９ａで、ＥＧＲバルブ開閉制御を開始してから実行時間Ｔegr が経過したと判定された時点で、燃焼ガスの掃気が完了したと判断して、ステップ１１０に進み、ＥＧＲバルブ開閉制御を終了して、燃料カット時協調制御に移行する。

以上説明した本実施例２では、ＥＧＲバルブ開閉制御の際に、スロットルバルブ１４からＥＧＲ配管２５入口部までの容積との和と、ＥＧＲ通路２５の容積と、ＥＧＲバルブ２６の開度とに基づいてＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間Ｔegr を設定するようにしたので、ＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間Ｔegr を適正値に設定することができ、ＥＧＲバルブ開閉制御を必要以上に長く実行することを回避することができる。

尚、上記実施例２では、ＥＧＲバルブ開閉制御の際に、スロットルバルブ１４からＥＧＲ配管２５入口部までの容積との和と、ＥＧＲ通路２５の容積と、ＥＧＲバルブ２６の開度とに基づいてＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間Ｔegr を算出するようにしたが、これに限定されず、例えば、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度等）やＥＧＲバルブ開閉制御の制御条件（例えばＥＧＲバルブの開弁時や閉弁時の開度、ＥＧＲバルブの開閉周期等）に基づいてＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間Ｔegr を算出するようにしたり、或は、ＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間Ｔegr を予め設定した固定値（例えばＥＧＲ配管２５内の燃焼ガスを掃気するのに必要な時間の最大値）としても良い。

また、上記各実施例１，２では、スロットルバルブ遅閉じ制御の際に、エンジン１１の吸入空気量に基づいてディレイ時間Ｔd を算出するようにしたが、これに限定されず、例えば、ディレイ時間Ｔd を予め設定した固定値（例えば燃焼室内及び排気管１９のうちの排気バルブからＥＧＲ配管２５との接続部までの排気通路内の燃焼ガスを掃気するのに必要な時間の最大値）としても良い。

また、上記各実施例１，２では、燃料カット時に、スロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御を実行した後に、燃料カット時協調制御を実行するようにしたが、これに限定されず、例えば、燃料カット終了後（燃料噴射再開時）の混合気の着火性があまり問題にならない場合には、スロットルバルブ遅閉じ制御とＥＧＲバルブ開閉制御を省略して、燃料カット直後から燃料カット時協調制御を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、エンジンのみを動力源とする車両に本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、車両の動力源としてエンジンとＭＧ（モータジェネレータ）を搭載し、エンジンの燃料カット時に車輪の動力でＭＧを回転駆動してＭＧを発電機として作動させることで車両の運動エネルギをＭＧで電気エネルギに変換してバッテリに回収（充電）するエネルギ回生を行うハイブリッド車に適用しても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１４…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１９…排気管（排気通路）、２０…空燃比センサ、２２…吸気側可変バルブタイミング機構、２３…排気側可変バルブタイミング機構、２４…ＥＧＲ装置、２５…ＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）、２６…ＥＧＲバルブ、２８…オルタネータ（発電機）、３１…ブレーキブースタ、３３…ＥＣＵ（燃料カット時制御手段）

Claims (9)

1. 車両の動力源として搭載された内燃機関（１１）の燃料カット時に前記車両の運動エネルギを発電機（２８）で電気エネルギに変換して回収するエネルギ回生を行う車両の制御装置において、
   前記内燃機関（１１）の吸入空気量を調節するスロットルバルブ（１４）と、
   前記内燃機関（１１）の排気通路（１９）からＥＧＲ通路（２５）を通して吸気通路（１２）に還流させるＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲバルブ（２６）を有するＥＧＲ装置（２４）と、
   前記内燃機関（１１）の吸気バルブと排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構（２２，２３）と、
   前記燃料カット時に前記スロットルバルブ（１４）を閉方向に制御して前記ＥＧＲバルブ（２６）を開方向に制御すると共に前記可変バルブタイミング機構（２２，２３）を前記内燃機関（１１）のポンプ損失低減方向に制御する燃料カット時協調制御を実行する燃料カット時制御手段（３４）と
   を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記燃料カット時制御手段（３４）は、前記燃料カット時協調制御を実行する前に、前記燃料カット開始から所定のディレイ時間が経過するまで前記スロットルバルブ（１４）を開弁状態に維持して前記ディレイ時間が経過したときに前記スロットルバルブ（１４）を閉方向に制御するスロットルバルブ遅閉じ制御と、前記ＥＧＲバルブ（２６）の開閉を繰り返すＥＧＲバルブ開閉制御とを実行することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記燃料カット時制御手段（３４）は、前記燃料カット時協調制御の際に、前記内燃機関（１１）の燃料噴射中よりも前記ＥＧＲガス流量が多くなるように前記ＥＧＲバルブ（２６）を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記ＥＧＲ装置（２４）は、前記内燃機関（１１）の燃料噴射中にのみ使用するＥＧＲ装置よりも前記ＥＧＲガス流量を多くできるように前記ＥＧＲ通路（２５）と前記ＥＧＲバルブ（２６）が大径化されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の制御装置。
5. 前記燃料カット時制御手段（３４）は、前記燃料カット時協調制御の際に、前記内燃機関（１１）の排気行程後期から吸気行程前期までの区間において前記吸気バルブと前記排気バルブが両方とも開弁した状態となるバルブオーバーラップ期間を設けるように前記可変バルブタイミング機構（２２，２３）を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両の制御装置。
6. 前記吸気通路（１２）内の負圧を利用してブレーキペダルの踏み込み力を増幅してブレーキの制動力を増大させる負圧式のブレーキブースタ（３１）を備え、
   前記燃料カット時制御手段（３４）は、前記燃料カット時協調制御の際に、前記車両の運転状態に基づいて目標負圧を算出し、該目標負圧に基づいて前記ＥＧＲバルブ（２６）の開度を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両の制御装置。
7. 前記燃料カット時制御手段（３４）は、前記スロットルバルブ遅閉じ制御の際に、前記内燃機関（１１）の吸入空気量又はこれに相関する情報に基づいて前記ディレイ時間を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
8. 前記内燃機関（１１）の排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ（２０）を備え、
   前記燃料カット時制御手段（３４）は、前記ＥＧＲバルブ開閉制御の際に、前記空燃比センサ（２０）の出力に基づいて前記排出ガス中の酸素濃度を算出し、該酸素濃度が所定値を越えたときに前記ＥＧＲバルブ開閉制御を終了することを特徴とする請求項２又は７に記載の車両の制御装置。
9. 前記燃料カット時制御手段（３４）は、前記ＥＧＲバルブ開閉制御の際に、前記吸気通路（１２）のうちの前記スロットルバルブ（１４）から前記吸気バルブまでの容積と前記内燃機関（１１）の燃焼室の容積と前記排気通路（１９）のうちの前記排気バルブから前記ＥＧＲ通路（２５）との接続部までの容積との和と、前記ＥＧＲ通路（２５）の容積と、前記ＥＧＲバルブ（２６）の開度とに基づいて前記ＥＧＲバルブ開閉制御の実行時間を設定することを特徴とする請求項２又は７に記載の車両の制御装置。

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