JP2006037841A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の可変制御による低負荷運転時の燃費向上を図りつつも、排気浄化触媒の劣化判定の完了頻度を好適に確保することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置４１は触媒コンバータ１９の排気浄化度合に相関する状態量を検出し、積算吸入空気量が一定値を超えるまでの期間における上記状態量の推移に基づいて触媒コンバータ１９の劣化判定を行うとともに、吸気バルブ２１の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を可変制御する。電子制御装置４１は、触媒コンバータ１９の劣化判定時に、そうでないときに比して、吸気バルブ２１の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を増大させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気浄化触媒の劣化判定を行うとともに吸気バルブのリフト量及び作用角の少なくとも一方を可変制御する内燃機関の制御装置に関する。

近年、車載等の内燃機関に採用されるシステムとして、機関バルブ（吸・排気バルブ）の最大リフト量や作用角を機関運転状態に応じて可変とするバルブリフト／作用角可変システムが実用されている（例えば、特許文献１参照）。こうしたバルブリフト／作用角可変制御システムを備える内燃機関では、吸気バルブの最大リフト量や作用角を小さくすることで、燃焼室内に吸入される空気量を低減することができる。この場合、スロットルバルブを絞ることで吸入空気量を低減するよりも、ポンピング損失を小さくすることができるため、より低出力（低空気量）で運転可能となり、燃費を向上することができる。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところで車載内燃機関では、機関運転中に排気浄化触媒の劣化判定を行うことがある。一般にこうした触媒劣化の判定は、排気浄化触媒下流の排気成分（例えば排気中の酸素濃度）や排気温度等の検出結果に基づいて行われている。こうした触媒劣化判定を精度よく行うためには、例えば、判定の前提条件を満たした上で（排気浄化触媒を通過する排気の量に相関する）吸入空気量の積算値が一定値を超えるまで、上記排気成分や排気温度の検出を継続することが必要とされる。

ところが上述したように、バルブリフト／作用角可変制御システムの採用された内燃機関においては、未採用の内燃機関に比して低空気量で運転可能であることから、積算吸入空気量が一定値を超えるまでに必要な期間が長くなりひいては劣化判定の開始から完了までに必要な期間が長くなる傾向にある。こうした期間が長くなれば、判定途中にその前提条件が満たされなくなって劣化判定が未完了のまま中止されてしまうことが多くなり、判定の完了頻度が低下してしまう。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の可変制御による低負荷運転時の燃費向上を図りつつも、排気浄化触媒の劣化判定の完了頻度を好適に確保することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
先ず、請求項１に係る発明は、排気浄化触媒の排気浄化度合に相関する状態量を検出し、積算吸入空気量が一定値を超えるまでの期間における前記状態量の推移に基づいて前記排気浄化触媒の劣化判定を行うとともに、吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を可変制御する内燃機関の制御装置において、前記劣化判定時には、そうでないときに比して、前記吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を増大させることをその要旨とする。

同構成によれば、排気浄化触媒の劣化判定時に吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大を通じて吸入空気量が増加されることとなる。従って、積算吸入空気量が一定値を超えるまでに必要とされる期間を短縮することが可能となり、判定期間を短くすることができるようになる。判定期間が短くなれば、判定途中にその前提条件が満たされなくなって判定が未完了のまま中止されてしまうといった事態にも陥り難くなり、その結果、判定の完了頻度が増加することとなる。

なお、ここでいう「排気浄化触媒の劣化判定」とは、同排気浄化触媒が或る状態にまで劣化したか否かを判定する処理を指しており、この判定の結果は、例えば、上記排気浄化触媒の交換を使用者に対して促すこと等に利用される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大とともに、点火時期を遅角させることをその要旨とする。
同構成によれば、上記劣化判定時における最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大に伴う内燃機関の出力（トルク）の増大が抑制される。即ち、上記劣化判定時における過剰な出力の発生が抑えられる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大は、前記劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えたことを条件に実施されることをその要旨とする。

即ち、同構成によれば、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大は、上記劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えない限り実施されない。従って、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大が過剰な頻度で実施されることに伴う燃費の低下や触媒床温の上昇（変動）等が抑制される。触媒床温は判定精度に影響を与え易いものであることから、その変動が抑えられることにより上記判定精度の低下が抑制されるようになる。なお、上記条件における所定値の設定に関しては、上記劣化判定の完了頻度を過剰に低下させない範囲でなされることが望ましい。

なお、上記した「劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えたこと」といった条件の一例としては、例えば、「劣化判定の前提条件がその判定途中で不成立となることにより生じる同判定の途中中止に関し、その連続発生回数が所定値を超えたこと」等がある。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大は、前記劣化判定が途中で中止される頻度が所定値を超えたことを条件に実施されることをその要旨とする。

即ち、同構成によれば、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大は、上記劣化判定が途中で中止される頻度が所定値を超えない限り実施されない。従って、請求項３に記載の発明同様、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大が過剰な頻度で実施されることに伴う燃費の低下や触媒床温の上昇（変動）等が抑制される。触媒床温は判定精度に影響を与え易いものであることから、その変動が抑えられることにより上記判定精度の低下が抑制されるようになる。なお、上記条件における所定値の設定に関しては、上記劣化判定の完了頻度を過剰に低下させない範囲でなされることが望ましい。

なお、上記した「劣化判定が途中で中止される頻度が所定値を超えたこと」といった条件の一例としては、例えば、「前提条件の成立に伴い劣化判定が開始された回数に対しての判定完了回数の割合（例えばこれを判定完了頻度と称する）が所定値よりも低下したこと」等がある。

以下、本発明を自動車に搭載される多気筒型内燃機関の制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示されるように、内燃機関１１の各燃焼室（図では一箇所のみ図示）１２には、吸気通路１３を通じて空気が吸入されるとともに燃料噴射弁１４から燃料が噴射供給される。この空気と燃料とからなる混合気に対し点火プラグ１５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン１６が往復移動し、機関出力軸であるクランクシャフト１７が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として各燃焼室１２から排気通路１８に送り出され、同通路１８に設けられた触媒コンバータ（排気浄化触媒）１９によって浄化される。

内燃機関１１において、燃焼室１２と吸気通路１３との間は吸気バルブ２１の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室１２と排気通路１８との間は排気バルブ２２の開閉動作によって連通・遮断される。これら吸気バルブ２１及び排気バルブ２２は、クランクシャフト１７の回転が伝達される吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の回転に伴い開閉動作する。

吸気カムシャフト２３と吸気バルブ２１との間には、同バルブ２１の最大リフト量、及び同バルブ２１を開閉させる吸気カムの作用角を可変とするリフト量可変機構３１が設けられている。これら最大リフト量及び作用角は、電子制御装置４１からの指令信号に基づくリフト量可変機構３１の駆動を通じて可変制御される。

こうしたリフト量可変機構３１の駆動による上記最大リフト量及び作用角の変更態様を図２に示す。同図に示す特性曲線から分かるように、上記最大リフト量と作用角とは互いに同期して変化するものであって、例えば作用角が小さくなるほど最大リフト量も小さくなってゆく。この作用角が小さくなるということは、吸気バルブ２１の開弁時期と閉弁時期とが互いに近寄るということであり、吸気バルブ２１の開弁期間が短くなるということを意味する。なお本実施形態では、リフト量可変機構３１の駆動を通じて上記最大リフト量及び作用角が同図の特性曲線の間で連続的に変更され得るようになっている。

こうしたリフト量可変機構３１を通じて本実施形態では、燃焼室１２に吸入される空気量の調節（吸入空気量調節）が、内燃機関１１の負荷等、機関運転状態に応じた上記最大リフト量及び作用角の可変制御に基づいて行われるようになっている。即ち、例えば、上記可変制御を通じて上記最大リフト量及び作用角を小さくすることで、燃焼室１２内に吸入される空気量を低減するようにしている。この場合、スロットルバルブを絞ることで吸入空気量を低減する態様と比較してポンピングロスを小さくすることができ、即ち内燃機関１１における出力のロスを抑えることが可能となり、燃費を向上させることができるようになる。

次に、内燃機関１１の制御装置における電気的構成（制御系統）について詳述する（図１参照）。
上記した電子制御装置４１は、内燃機関１１の運転制御を司る機関制御システムの一部をなすものである。この電子制御装置４１を通じて内燃機関１１における燃料噴射弁１４の燃料噴射制御、点火プラグ１５の点火時期制御、上記最大リフト量及び作用角の可変制御等が行われる。

電子制御装置４１には、自動車の運転者によって操作されるイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）４２から、内燃機関１１の停止要求操作（ＩＧオフ操作）及び始動要求操作（ＩＧオン操作）に対応した信号が入力される。また、電子制御装置４１には、アクセルポジションセンサ４３から、上記運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル４４の踏み込み量（アクセル踏込量）に対応した信号が入力される。

電子制御装置４１は、クランク角センサ４５からの信号に基づきクランクシャフト１７の回転速度（機関回転速度）を算出し、リフト量可変機構３１に設けられた最大リフト量センサ４６からの信号に基づき吸気バルブ２１の実最大リフト量及び実作用角を算出する。また、電子制御装置４１は、吸気通路１３に設けられたエアフローメータ４７からの信号に基づき、吸気通路１３を介して燃焼室１２に吸入される空気量（吸入空気量）を算出する。電子制御装置４１はこの吸入空気量に関し、或る時点からの積算値（積算吸入空気量）を算出し、これを自身の備えるメモリに格納し得るようになっている。

更に電子制御装置４１は、排気通路１８における触媒コンバータ１９の下流側に設けられた酸素濃度センサ４８からの信号に基づき排気成分として排気の酸素濃度を算出するとともに、同じく触媒コンバータ１９の下流側に設けられた排気温度センサ４９からの信号に基づき触媒コンバータ１９の触媒床温を算出する。なお、上記酸素濃度は触媒コンバータ１９における排気浄化の度合を反映し得るものであり、従って、排気浄化度合に相関する状態量として参照することのできるものである。

本実施形態では、機関運転中の上記排気浄化度合に基づいて触媒コンバータ１９の劣化判定を行うようにしている。具体的には、上記排気浄化度合に相関する状態量即ち上記排気の酸素濃度を検出するとともに、上記積算吸入空気量が一定値を超えるまでの期間における上記状態量の推移に基づいて上記劣化判定を行うようにしている。

ここで、劣化判定の行われる期間の決定に上記積算吸入空気量を参照しているのは、触媒コンバータ１９を通過する排気の積算量と上記積算吸入空気量とが相関関係にあることに由来している。即ち、上記触媒コンバータ１９を通過する排気の積算量が一定値を超えるまでの期間に亘り上記劣化判定を行うにあたって、上記排気の積算量に換算可能な上記積算吸入空気量が参照対象として代用されている。

そして、こうした劣化判定を精度よく行うために、同劣化判定を行うにあたっての前提条件が上記「積算吸入空気量が一定値を超えるまでの期間」全体に亘り継続して成立していることを上記劣化判定の完了の条件としている。上記前提条件としては、例えば、内燃機関１１がアイドル運転のような定常運転状態にあって、更に触媒コンバータ１９の触媒床温が基準範囲内にあること等が挙げられる。

なお本実施形態では、上記前提条件の成立に伴い、上記自動車における１回のトリップにつき１度だけ上記劣化判定が開始される。ここで、上記「トリップ」は、内燃機関１１が始動されてからその始動後に初めて停止されるまでの期間を指している。即ち、例えば、上記ＩＧオン操作がなされてからその後初めての上記ＩＧオフ操作がなされるまでの期間に相当する。

ところで、上述したように本実施形態では、上記最大リフト量及び作用角の可変制御を通じて吸入空気量の調節を行うようにしていることから比較的少ない空気量での機関運転が可能となっており、上記積算吸入空気量が一定値を超えるまでに必要な期間が長くなりひいては劣化判定の開始から完了までに必要な期間が長くなる傾向にある。こうした期間が長くなれば、判定途中にその前提条件が不成立となって判定が未完了のまま途中で中止されてしまうことが多くなり、劣化判定の完了頻度が低下してしまう懸念がある。

そこで本実施形態では、こうした判定完了頻度の低下を抑えるため、劣化判定時に吸入空気量を増加させるべく上記最大リフト量及び作用角を可変制御するようにしている。以下、こうした劣化判定用制御の手順について図３〜図５のフローチャートを参照して説明する。これら制御ルーチンは電子制御装置４１を通じて実行される。

先ず、イニシャルルーチンである図３の制御ルーチンについて説明する。なお本制御ルーチンはＩＧスイッチ４２における上記ＩＧオン操作に応じて実行される。
この制御ルーチンにおいては先ず、電子制御装置４１のメモリに格納された過去の劣化判定履歴に基づいて、過去Ａ回（Ａは所定の自然数）のトリップにおいてそれ毎に開始された劣化判定が全て途中で中止されたか否かの判断がなされる（ステップＳ１００）。

更に詳述すると、この判断処理は、上記前提条件の成立に伴い劣化判定の開始される機会があったものの判定途中で上記前提条件が不成立となって劣化判定が未完了のまま途中で中止されるといったケースが、現時点から最も近い過去Ａ回のトリップの全てで生じたか否かに基づいてなされる。例えば、「Ａ＝２」と仮定した場合には、前回及び前々回のトリップの双方において上述のケースが発生したか否かが判断される。

従って、換言すれば、この処理ステップにおいては、未完了のまま劣化判定が途中で中止されたトリップの回数を介して、「劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えた」か否かが判断されることとなる。なお、この場合の「所定値」は上記「未完了のまま劣化判定が途中で中止されたトリップの回数」が「０」から「Ａ−１」となるまでの期間に対応する。即ちこの回数が「Ａ」に至ったとき、上記「劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えた」状態となる。

そして、現時点から最も近い過去Ａ回のトリップの全てにおいて劣化判定が未完了のまま途中で中止された、即ち劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えた旨の判断がなされた場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、更に、過去における劣化判定の完了頻度が所定値Ｂよりも低いか否かの判断がなされる（ステップＳ１１０）。

このステップＳ１１０処理においては先ず、上記電子制御装置４１のメモリに格納された過去の劣化判定履歴に基づいて、現時点から所定期間だけ遡った時点までの間における上記劣化判定の完了頻度が算出される。この完了頻度は、例えば、上記所定期間内における劣化判定の完了回数を、同期間内における上記前提条件の成立回数（即ち劣化判定の開始回数）で除することによって算出される。なお、上記所定期間は、例えば、上記Ａ回のトリップよりも大幅に多い所定回数のトリップに対応する期間に設定されていてもよく、或いは、上記自動車のラインオフ時点から現時点までの期間に設定されていてもよい。

そしてこのように算出された劣化判定の完了頻度が上記所定値Ｂよりも低いか否かの判定がなされる。従って、換言すれば、この処理ステップにおいては、こうした劣化判定の完了頻度を介して、「劣化判定が途中で中止される頻度（中止頻度）が所定値を超えた」か否かが判断されることにもなる。なお、この中止頻度は、例えば、上記所定期間内において劣化判定が途中で中止した回数を、同期間内における上記前提条件の成立回数で除することによって算出されるものであり、その値は「１−上記完了頻度」に相当する。従って、この中止頻度に関しての上記所定値は「１−Ｂ」に相当する。

そして、上記完了頻度が所定値Ｂよりも低い、即ち上記中止頻度が所定値「１−Ｂ」を超えた旨の判断がなされた場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、上記劣化判定用制御における制御モードが、劣化判定の完了頻度を向上させるためのモード（判定完了頻度向上モード）に設定される（ステップＳ１２０）。一方、上記ステップＳ１００，Ｓ１１０の判断結果が共にＹＥＳとなる場合を除いては、上記劣化判定用制御の制御モードが通常モードに設定される（ステップＳ１３０）。この通常モードにおいては、上記最大リフト量及び作用角の可変制御を通じてなされる吸入空気量調節に関して、内燃機関１１の負荷等、機関運転状態に応じた上述同様の通常のものが行われる。

即ち本実施形態では、劣化判定が前回完了されてからの期間が長く（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、且つ劣化判定の上記中止頻度が高い（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）旨の判断がなされたときに限り、劣化判定の完了頻度を向上させる必要があるとして、上記劣化判定用制御の制御モードが上記判定完了頻度向上モードに設定される。

なお、本制御ルーチンは、上記ステップＳ１２０処理或いはステップＳ１３０処理が一旦終了されると、次回の上記ＩＧオン操作がなされるまでは実行されない。そして上記各ステップＳ１２０，Ｓ１３０処理の終了後、上記前提条件の成立が監視され、その成立を以て上記判定完了頻度向上モード或いは通常モードの制御ルーチンが実行される、即ち劣化判定が開始される。上記監視は、上記前提条件が成立するまで、若しくは上記ＩＧオフ操作がなされるまで継続的に行われる。従って、劣化判定が開始されるには、上記ＩＧオフ操作がなされるまでに上記前提条件が成立する必要があり、これが成立しなかった場合には同劣化判定が開始されることなく内燃機関１１が停止されることとなる。

次に、上記通常モードの制御ルーチンについて図４を参照して説明する。
この制御ルーチンでは、先ず上記前提条件が成立しているか否かの判断がなされる（ステップＳ２００）が、この判断処理は劣化判定の開始後に同劣化判定を継続させるか否かを判断するためのものであり、上記劣化判定の開始前になされる上記前提条件の成立監視処理とは別の処理である。

そしてこのステップＳ２００での判断結果がＹＥＳ、即ち上記前提条件が成立している旨の判断がなされた場合には劣化判定を下すための準備に関する処理（劣化判定準備処理）が行われる（ステップＳ２２０）。一方、上記前提条件が成立していない旨の判断がなされた場合（ステップＳ２００：ＮＯ）には本制御ルーチンでの処理が終了され、劣化判定は未完了のまま途中で中止されることとなる。

上記劣化判定準備処理においては、例えば、酸素濃度センサ４８からの信号に基づく排気の酸素濃度データが電子制御装置４１のメモリに格納される。この格納されたデータは、本制御ルーチンが終了されるまで消去或いは上書きされることなくメモリ内に保持される。

次のステップＳ２３０においては、劣化判定の開始時点からの積算吸入空気量が所定の一定値Ｃを超えたか否かが判断される。上記積算吸入空気量が一定値Ｃを超えていない旨の判断がなされた場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）には処理がステップＳ２００に戻されて再度上記前提条件が成立しているか否かの判断がなされる。他方、上記積算吸入空気量が一定値Ｃを超えた旨の判断がなされた場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）には処理がステップＳ２４０に移行されて劣化判定を完了させるための処理（劣化判定完了処理）がなされる。

このステップＳ２４０処理では、上記劣化判定準備処理（ステップＳ２２０処理）においてメモリに格納された複数の酸素濃度データが参照される。そしてこれらデータから把握される排気の酸素濃度の推移に基づいて劣化判定が下され（劣化判定の完了）、本制御ルーチンでの処理が終了される。

このように、劣化判定用制御において通常モードが設定されたときには、劣化判定時に、内燃機関１１の負荷等、機関運転状態に応じた通常の吸入空気量調節が継続されることとなる。一方、劣化判定用制御において判定完了頻度向上モードが設定されたときには、上記最大リフト量及び作用角の可変制御に関して、劣化判定時に吸入空気量を増加させるための処理が実行されるようになっている。

次に、こうした判定完了頻度向上モードの制御ルーチンについて図５を参照して説明する。
この制御ルーチンでは先ず、上記ステップＳ２００同様、上記前提条件が成立しているか否かの判断がなされる（ステップＳ３００）。この前提条件が成立していない旨の判断がなされた場合（ステップＳ３００：ＮＯ）には、上記同様、本制御ルーチンでの処理が終了され、劣化判定は未完了のまま途中で中止されることとなる。

一方、上記前提条件が成立している旨の判断がなされた場合には（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、処理がステップＳ３１０に移行され、上記最大リフト量及び作用角がその時点での値（通常値）から所定分だけ増大される。これにより、上記最大リフト量及び作用角の増大分に応じて吸入空気量が増加することとなる。従って、劣化判定の開始時点からの積算吸入空気量の増加速度が高くなり、同積算吸入空気量が一定値Ｃを超えるまでの期間が短縮され得るようになる。

なお、本実施形態では、こうした吸入空気量の増大によって劣化判定に悪影響を及ぼしたりすることのないように、燃料噴射弁１４における燃料噴射量が上記吸入空気量等に応じて適切に制御されるようになっている。従って、上記のように通常の吸入空気量調節時よりも吸入空気量が増加すると、その分、内燃機関１１においては出力（トルク）が増大することとなり、この増大が過剰となると運転者に違和感を与える等の懸念が生じる。

そこで本実施形態では、上記ステップＳ３１０処理において、上記最大リフト量及び作用角の増大とともに、点火プラグ１５の点火時期を遅角させるようにしている。上記点火時期は、例えば、上記吸入空気量が大きいほど通常の点火時期からの遅角量が大きくなるように制御される。

続くステップＳ３２０においては、上記ステップＳ２２０処理同様の劣化判定準備処理が行われ、その後ステップＳ３３０において同じく上記ステップＳ２３０処理同様の判断処理が行われる。即ち、同判断処理において上記積算吸入空気量が一定値Ｃを超えたか否かが判断される。この判断結果がＮＯである場合には処理がステップＳ３００に戻され、逆にＹＥＳである場合には処理がステップＳ３４０に移行されて上記ステップＳ２４０処理同様の劣化判定完了処理が行われる（劣化判定の完了）。

なお、上記ステップＳ３３０での判断結果がＮＯとなること等によりステップＳ３１０処理が繰り返された場合には、上記最大リフト量、作用角、及び点火時期の遅角量がそれぞれ増加方向に徐変されることとなる。このとき、これら最大リフト量、作用角、及び遅角量は、各設定された目標値を限度として徐変されるようになっている。

そして、ステップＳ３５０において、上記最大リフト量、作用角、及び点火時期が、劣化判定の行われていない通常時の値（通常値）に復帰させられ、本制御ルーチンでの処理が終了される。

図６のタイミングチャートに本実施形態による処理の一例を示す。なお、同図では、便宜上、ＩＧスイッチ４２がオフ状態にあるとき（機関停止時）の劣化判定用制御の制御モードを通常モードとし、同じく最大リフト量及び点火時期の遅角量を通常値としている。また、上記作用角は最大リフト量と同期して変化するものであることから、同図ではこれらのうち最大リフト量の推移のみ示すこととする。

先ず、時点ｔ１１にて上記ＩＧオン操作がなされ内燃機関１１の運転が開始される。なお、このＩＧオン操作に基づくトリップ（以下、これを第１トリップと称する）の前回のトリップにおいては劣化判定が完了したものとし、且つ、上記時点ｔ１１においては、上記判定完了頻度が所定値Ｂを下回っているものと仮定する。また、上記ステップＳ１００での判断処理基準とされたトリップの回数「Ａ」は「２」に設定されているものと仮定する。従ってこの場合、当該第１トリップにおける上記制御モードは通常モードに設定される。そして上記前提条件が成立するのに応じて劣化判定が開始される（時点ｔ１２）。

そして例えば、上記積算吸入空気量が一定値Ｃを未だ超えないうちに上記前提条件が不成立となると（時点ｔ１３）、劣化判定は未完了のまま途中で中止される。ここで、劣化判定が開始されたにも拘わらず判定途中で中止されたというこの判定履歴が電子制御装置４１のメモリに格納される。

そして、上記第１トリップの次のトリップ（以下、これを第２トリップと称する）が時点ｔ２１での上記ＩＧオン操作により開始される。この時点では、前回のトリップ（第１トリップ）において劣化判定が未完了のまま途中で中止されており且つ上記判定完了頻度が所定値Ｂを下回っているものの、前々回のトリップでは劣化判定が完了していることから、当該第２トリップにおける上記制御モードは前回同様、通常モードに設定される。そして同図に示されるように上記前提条件の成立に伴い開始された劣化判定が上述同様に途中で中止されると（時点ｔ２２〜時点ｔ２３）、上記メモリには、連続した２回のトリップ（第１及び第２トリップ）における全ての劣化判定が途中で中止された旨を示す判定履歴が格納されることとなる。

そして、上記第２トリップの次のトリップ（以下、これを第３トリップと称する）が時点ｔ３１での上記ＩＧオン操作により開始されると、上記したように前回及び前々回のトリップ（第１及び第２トリップ）の双方で劣化判定が途中で中止されていることから、上記制御モードは判定完了頻度向上モードに設定される。

従って、上記前提条件の成立（時点ｔ３２）に伴って劣化判定が開始されると、上記最大リフト量、作用角、及び点火時期の遅角量における増大方向への徐変が開始される。これにより、上記積算吸入空気量はその増加速度が上記第１及び第２トリップのそれよりも高い状態で増加される。従って、上記積算吸入空気量が一定値Ｃを超えるまでの期間が短縮されることとなる。

このとき、上記最大リフト量、作用角、及び点火時期の遅角量が徐変されることから、上記吸入空気量は徐々に増大することとなって、これに伴う内燃機関１１の出力の変動が緩やかになり或いは生じ難くなり、例えば上記運転者に与える違和感等は小さくなる。なお、上記最大リフト量、作用角、及び点火時期の遅角量は、上記徐変によって各目標値に達すると（時点ｔ３３）それを超えないように制御される。

そして、上記前提条件の成立が継続している期間内に上記積算吸入空気量が一定値Ｃを超えるとこれに伴って劣化判定が完了され（時点ｔ３４）、上記最大リフト量、作用角、及び点火時期の遅角量が上記通常値に復帰させられる（時点ｔ３５）。なおこれら最大リフト量、作用角、及び点火時期の遅角量を上記通常値に復帰させる際には、それぞれの値を緩やかに減少方向に徐変させるのが望ましい。この場合、上記復帰に伴う内燃機関１１の出力の変動が生じ難くなる。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）触媒コンバータ１９の劣化判定時には、そうでないときに比して、吸気バルブ２１の最大リフト量及び作用角を増大させるようにした。これによれば、劣化判定時に上記最大リフト量及び作用角の増大を通じて吸入空気量が増加されることとなる。従って、積算吸入空気量が一定値Ｃを超えるまでに必要とされる期間を短縮することが可能となり、判定期間を短くすることができるようになる。判定期間が短くなれば、判定途中にその前提条件が満たされなくなって判定が未完了のまま中止されてしまうといった事態にも陥り難くなり、その結果、判定の完了頻度が増加することとなる。

（２）上記最大リフト量及び作用角の増大とともに、点火時期を遅角させるようにした。これによれば、上記劣化判定時における最大リフト量及び作用角の増大に伴う内燃機関１１の出力（トルク）の増大が抑制される。即ち、上記劣化判定時における過剰な出力の発生が抑えられる。

（３）上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大は、上記劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えたことを条件に実施される。換言すれば、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大は、上記劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えない限り実施されない。従って、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大が過剰な頻度で実施されることに伴う燃費の低下や触媒床温の上昇（変動）等が抑制される。触媒床温は判定精度に影響を与え易いものであることから、その変動が抑えられることにより上記判定精度の低下が抑制されるようになる。

（４）更に本実施形態では、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大は、上記劣化判定が途中で中止される頻度が所定値を超えたことを条件に実施される。換言すれば、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大は、上記劣化判定が途中で中止される頻度が所定値を超えない限り実施されない。従って、上記効果（３）同様、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大が過剰な頻度で実施されることに伴う燃費の低下や触媒床温の上昇（変動）等が抑制され、ひいては上記劣化判定の精度の低下が抑えられるようになる。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
・上記実施形態は、１回のトリップにおいて劣化判定が１回だけ開始され得るものであったが、これに限らず、例えば１回のトリップにおいて劣化判定が複数回開始され得るものであってもよい。

・上記実施形態では、例えば排気の酸素濃度といった排気成分の検出を通じて触媒コンバータ１９の劣化判定を行ったが、例えば排気通路１８における触媒コンバータ１９の上流側及び下流側等の排気温度の検出、或いは触媒床温の検出を通じて上記劣化判定を行うようにしてもよい。また、劣化判定を行うための指標として参照可能なものであれば、他の状態量の検出を通じて上記劣化判定を行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大を実施するに関し「劣化判定が途中で中止される頻度が所定値を超えたこと」という条件を設けたが、これを省略してもよい。即ち、図３の制御ルーチンにおけるステップＳ１１０処理を省略してもよい。また、上記実施形態では、上記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大を実施するに関し「劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えたこと」という条件を設けたが、これを省略してもよい。即ち、図３の制御ルーチンにおけるステップＳ１００処理を省略してもよい。

上記判定完了頻度向上モードと通常モードとを切り替えるべく設けられたこれらの条件は、上記ステップＳ１００，Ｓ１１０のものに限定されず、他のものでもよい。また、例えば上記前提条件が成立する毎に上記最大リフト量及び作用角の増大を実施する場合には、上記ステップＳ１００．Ｓ１１０等の条件を全く設けず、上記前提条件の成立毎に判定完了頻度向上モードの制御ルーチンを実行するようにしてもよい。

・上記劣化判定の開始及び完了に伴う最大リフト量、作用角、及び点火時期の遅角量の変更に関しては、上記前提条件の成立や劣化判定の完了等を見越して、これらよりも以前の時点から徐変を開始させるようにしてもよい。これによれば、それぞれ目標値（増大時）や通常値（復帰時）への到達を遅らせることなく更に緩やかに吸入空気量等を変更することができるため、劣化判定完了頻度の向上を図りつつ上記吸入空気量の変化に伴う内燃機関１１の出力の変動を更に生じ難くすることが可能になる。

・例えば、吸気バルブ２１における上記最大リフト量及び作用角の可変制御と、吸気通路１３に備えたスロットルバルブの開度制御とを協調させて実施することにより吸入空気量の調節を行うようにした内燃機関１１において本発明を適用するようにしてもよい。その場合、触媒コンバータ１９の劣化判定時に、そうでないときに比して上記スロットルバルブの開度を増大させるようにこれを制御するようにしてもよい。

・上記実施形態では、劣化判定時の最大リフト量及び作用角の増大とともに点火時期を遅角させるようにしたが、このときの点火時期の遅角量の変化度合は最大リフト量や作用角の変化度合と連動していなくともよく、更には、この点火時期の遅角についてその実施を省略してもよい。

・上記内燃機関１１に、吸気バルブ２１の開閉タイミング（バルブタイミング）を可変とするＶＶＴ（可変バルブタイミング）機構を設けてもよい。この場合、例えば図７に示すように、劣化判定時に、そうでないときに比して吸気バルブ２１の閉タイミングが進角するようにこれを変更してもよい。同図に示すように、劣化判定時でないとき（遅角設定時）、吸気バルブ２１の閉弁される時にはピストン１６が下死点位置から上死点側に大きく離間した位置にあり吸入空気量が少なめとなっている。一方、劣化判定時（進角設定時）には、吸気バルブ２１の閉弁される時におけるピストン１６の位置が下死点位置から近くなることで吸入空気量が増大される。これにより、劣化判定の期間短縮が可能となる。

また、ＶＶＴ機構を備えるこうした態様においては、劣化判定時に、そうでないときに比してバルブオーバーラップ量を減少させるようにこれを変更することで、内部ＥＧＲ量の減少を通じて吸入空気量（新気）の増大を図るようにしてもよい。この場合、排気バルブ２２の開閉タイミングを可変とするＶＶＴ機構を採用し、同機構を通じて内部ＥＧＲ量を減少させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、上記最大リフト量及び作用角の双方を可変とする内燃機関１１において本発明を適用したが、これに代えて、これら最大リフト量及び作用角の一方のみを可変とする内燃機関において本発明を適用してもよい。

一実施形態の制御装置が適用される内燃機関の概略構成図。 吸気バルブのリフト量と作用角との関係を示す図。 劣化判定用制御の制御モード切替処理手順を示すフローチャート。 通常モードにおける劣化判定用制御の処理手順を示すフローチャート。 判定完了頻度向上モードにおける劣化判定用制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態における処理の一例を示すタイミングチャート。 上記実施形態の変更例において吸気バルブの開閉タイミングを説明するための図。

符号の説明

１１…内燃機関、１３…吸気通路、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、１６…ピストン、１８…排気通路、１９…触媒コンバータ、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２３…吸気カムシャフト、２４…排気カムシャフト、３１…リフト量可変機構、４１…制御装置を構成する電子制御装置。

Claims (4)

1. 排気浄化触媒の排気浄化度合に相関する状態量を検出し、積算吸入空気量が一定値を超えるまでの期間における前記状態量の推移に基づいて前記排気浄化触媒の劣化判定を行うとともに、吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を可変制御する内燃機関の制御装置において、
   前記劣化判定時には、そうでないときに比して、前記吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を増大させる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大とともに、点火時期を遅角させる
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大は、前記劣化判定が前回完了されてからの期間が所定値を超えたことを条件に実施される
   請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記劣化判定時の最大リフト量及び作用角の少なくとも一方の増大は、前記劣化判定が途中で中止される頻度が所定値を超えたことを条件に実施される
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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