JP2014181623A

JP2014181623A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2014181623A
Application number: JP2013056872A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Murai; 淳村井
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】燃費性能の低下を抑制しつつ、燃料カット状態から燃料噴射を再開したときのＮＯｘ浄化性能の低下を抑制できる、内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】減速燃料カット又はアイドルストップによって燃料噴射弁を停止させる燃料カット状態になると（Ｓ５１，Ｓ５２）、排気弁の開弁タイミングＥＶＯを、下死点よりも進角側であって燃料噴射の再開後でない場合に比べて進角側に設定されるＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させる（Ｓ５３）。そして、燃料噴射再開後に（Ｓ５４，Ｓ５５）、排気浄化触媒の酸素ストレージ量が閾値まで低下すると（Ｓ５６）、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持していた開弁タイミングＥＶＯを、そのときの機関運転状態に応じたタイミングまで遅角させる（Ｓ５７）。ＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角することで、内燃機関から排出されるＨＣ，ＣＯが増え、酸素ストレージ量の低下が促進される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気弁の開弁タイミングを制御する制御装置に関する。

特許文献１には、燃料カットからの燃料復帰後、内燃機関の空燃比を所定時間に亘り所定のリッチ空燃比に設定することで、ＮＯｘ浄化性能を向上させる、内燃機関の排気浄化装置が開示されている。

特開２００６−１１８４３３号公報

しかし、燃料カット状態から燃料噴射を再開した後におけるＮＯｘ浄化性能を向上させるために、燃料噴射量を増量して空燃比をリッチ化させると、内燃機関の燃費性能が低下してしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃費性能の低下を抑制しつつ、燃料カット状態から燃料噴射を再開したときのＮＯｘ浄化性能の低下を抑制できる、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明では、燃料カット状態から燃料噴射を再開した後の所定期間において、排気弁の開弁タイミングを、下死点よりも進角側であって燃料噴射の再開後でない場合に比べて進角側の位置に保持するようにした。

上記発明によると、排気弁の開弁タイミングを進角することで排気中のＨＣ量を増やしてＮＯｘ浄化性能の低下を抑制するので、ＮＯｘ浄化のために燃費性能が低下することを抑制できる。

本願発明の実施形態における内燃機関のシステム図である。本願発明の実施形態における減速燃料カット制御に伴う開弁タイミングの制御を示すフローチャートである。本願発明の実施形態における酸素ストレージ量とＮＯｘ低減要求ＥＶＯとの相関を示す図である。本願発明の実施形態における減速燃料カットから再加速される場合での開弁タイミングＥＶＯの変化を示すタイムチャートである。本願発明の実施形態における減速燃料カットからアイドル状態に移行する場合での開弁タイミングＥＶＯの変化を示すタイムチャートである。本願発明の実施形態におけるアイドルストップ制御に伴う開弁タイミングの制御を示すフローチャートである。本願発明の実施形態におけるアイドルストップ状態から再加速される場合での開弁タイミングＥＶＯの変化を示すタイムチャートである。本願発明の実施形態におけるアイドルストップ状態からアイドル状態に移行する場合での開弁タイミングＥＶＯの変化を示すタイムチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置を適用する内燃機関の一例を示す図である。
図１に示す内燃機関１０１は、車両に搭載される内燃機関であり、直列型の他、Ｖ型や水平対向型などの内燃機関とすることができる。

内燃機関１０１の各気筒に空気を導入するための吸気管１０２には、内燃機関１０１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ１０３を設けてある。
燃焼室１０４には、燃焼室１０４の吸気口を開閉する吸気弁１０５が設けられ、吸気弁１０５の上流側の吸気管１０２には、気筒毎に燃料噴射弁１０６を設けてある。

燃料噴射弁１０６から噴射された燃料は、吸気弁１０５を介して燃焼室１０４内に吸入され、点火プラグ１０７による火花点火によって着火燃焼し、該燃焼による圧力がピストン１０８をクランクシャフト１０９に向けて押し下げることで、クランクシャフト１０９を回転駆動する。
なお、燃料噴射弁１０６が、筒内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関とすることができる。

また、燃焼室１０４には、燃焼室１０４の排気口を開閉する排気弁１１０が設けられ、この排気弁１１０が開くことで排ガスが排気管１１１に排出される。
排気管１１１には、酸素ストレージ能力を有する三元触媒などの排気浄化触媒を備えた触媒コンバータ１１２を設置してある。

吸気弁１０５及び排気弁１１０は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される吸気カムシャフト及び排気カムシャフト（図示省略）の回転に伴って開動作する。
ここで、排気弁１１０の開弁タイミングを可変とする可変動弁機構の一例として、クランクシャフト１０９に対する排気カムシャフトの回転位相を変更することで排気弁１１０のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構（排気側ＶＴＣ）１１４を設けてある。

なお、バルブタイミングを可変とする可変動弁機構としては、排気弁１１０の作動角（開弁期間の角度）を変更することで、バルブタイミングを可変とする可変作動角機構や、係る可変作動角機構とクランクシャフト１０９に対するカムシャフトの回転位相を変更する可変バルブタイミング機構との組み合わせや、電磁力で排気弁１１０を開閉する電磁駆動弁機構などを用いることができる。
また、吸気弁１０５の作動角やバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を設けることができる。

点火プラグ１０７には、点火プラグ１０７に対して点火エネルギを供給する点火モジュール１１６が直付けされている。点火モジュール１１６は、点火コイル及び点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタを備えている。

制御装置（制御ユニット）２０１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｆ回路などを含むマイクロコンピュータを備え、各種のセンサやスイッチからの信号を入力し、予め記憶されたプログラムに従って演算処理を行うことで、燃料噴射弁１０６、可変バルブタイミング機構１１４、点火モジュール１１６などの各種デバイスの操作量を演算して出力する。

制御装置２０１は、吸入空気量センサ１０３の出力信号を入力する他、クランクシャフト１０９の回転角信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ２０３、アクセルペダル２０７の踏込み量（アクセル開度ＡＣＣ）を検出するアクセル開度センサ２０６、排気カムシャフトの回転角信号ＣＡＭを出力する排気側カム角センサ２０４、内燃機関１０１の冷却水の温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ２０８、触媒コンバータ１１２上流側の排気管１１１に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ２０９などからの信号を入力し、更に、内燃機関１０１の運転／停止のメインスイッチであるイグニッションスイッチ２０５の信号などを入力する。

そして、制御装置２０１は、可変バルブタイミング機構１１４の制御においては、機関負荷、機関回転速度、機関温度などの機関運転状態に基づき、バルブタイミングの目標値（目標位相値）を設定し、実際のバルブタイミングが目標値に近づくように可変バルブタイミング機構１１４を制御する。
なお、制御装置２０１は、実際のバルブタイミングを、クランク角センサ２０３が出力する回転角信号ＰＯＳ、及び、排気側カム角センサ２０４が出力する回転角信号ＣＡＭに基づいて検出する。

また、制御装置２０１は、車両の停車時に燃料噴射弁１０６による燃料噴射を停止させて内燃機関１０１を自動的に停止させるアイドルストップ制御を実施し、また、内燃機関１０１の減速運転時に燃料噴射弁１０６による燃料噴射を停止させる減速燃料カット制御を実施する。
そして、上記のアイドルストップ制御や減速燃料カット制御などの燃料噴射弁１０６による燃料噴射を一時的に停止させる制御が行われている状態（燃料カット状態）から、燃料噴射を再開した後の所定期間において、排気弁１１０の開弁タイミングを、前記目標値（つまり、燃料噴射の再開後でない場合）よりも進角側で、かつ、下死点ＢＤＣよりも進角側の位置に保持する制御を行う。

上記の燃料カット状態では、触媒コンバータ１１２（排気浄化装置）の触媒における酸素ストレージ量が増えて過剰となり、燃料噴射を再開したときに触媒コンバータ１１２におけるＮＯｘの還元浄化性能が低下する。
そこで、燃料噴射を再開した後の所定期間において、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯを目標値及び下死点ＢＤＣよりも進角した位置に保持させることで、開弁タイミングＥＶＯを目標値に制御した場合よりも内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯを増やし、ＨＣ、ＣＯの酸化反応で触媒コンバータ１１２における酸素ストレージ量の低下を促進させ、ＮＯｘの還元浄化性能を早期に回復させるようにする。

上記のＮＯｘ浄化のための制御では、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯを増やすために燃料噴射量の増量は行わないので、燃費性能の低下を抑制しつつ、燃料噴射を再開した後におけるＮＯｘの浄化性能を改善できる。
図２のフローチャートは、制御装置２０１による、燃料噴射を再開した後におけるＮＯｘ浄化のための開弁タイミングＥＶＯの制御（以下、噴射再開時ＥＶＯ制御という）の一例を示す。

制御装置２０１の制御プロセスを示す図２のフローチャートにおいて、ステップＳ５１では、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を一時的に停止させる、所定の減速運転条件（減速燃料カット開始条件）が成立しているか否かを判定する。
例えば、暖機後、かつ、アクセル全閉、かつ、機関回転速度が燃料カット開始速度よりも高い場合に、減速燃料カット開始条件が成立していると判定する。
ステップＳ５１で、減速燃料カット開始条件が成立していると判定すると、ステップＳ５２へ進み、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を停止させる処理を開始させる（減速燃料カット状態に移行する）。

次いで、ステップＳ５３では、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯを、燃料カット前の目標値から、噴射再開時ＥＶＯ制御用として設定されているＮＯｘ低減要求ＥＶＯ（ＮＯｘ低減用開弁タイミング）に向けて進角させる。
ＮＯｘ低減要求ＥＶＯは、下死点ＢＤＣよりも進角側であり、かつ、減速燃料カット状態から燃料噴射が再開されるときの運転状態に対応する目標値よりも進角側に設定されている。

つまり、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯを下死点ＢＤＣよりも進角側とすることで、膨張行程の途中で排気弁１１０が開いて内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯ排出量が増えるようにし、更に、燃料噴射が再開されるときの運転状態に対応する目標値に開弁タイミングＥＶＯを設定した場合（燃料噴射の再開後でない場合）に比べて、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯ排出量が増えるようにする。
なお、開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯに進角した後は、後述する通常制御実施（目標値復帰）の判定がなされるまでの間、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持されるものとする。

ＮＯｘ低減要求ＥＶＯは、燃料噴射が再開された後のＨＣ、ＣＯ排出量の増加を目的とするものであるが、燃料噴射の開始判定に基づきＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させると、可変バルブタイミング機構１１４の応答遅れによって、噴射再開直後はＮＯｘ低減要求ＥＶＯよりも遅角側の開弁タイミングＥＶＯになってしまい、ＨＣ、ＣＯ排出量の増加効果が目減りしてしまう。

そこで、燃料噴射の停止判定に基づきＮＯｘ低減要求ＥＶＯへの進角を開始させ、燃料噴射が開始される前に開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させ、燃料噴射が、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯになっている状態で開始されるようにする。
これにより、燃料噴射の再開当初から排気弁１１０をＮＯｘ低減要求ＥＶＯで開弁させることができ、酸素ストレージ量の減少を効率良く促進させることができる。

開弁タイミングＥＶＯを進角させた後は、ステップＳ５４において、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を再開させる条件（リカバー条件、噴射再開条件）が成立しているか否かを判定する。
例えば、機関回転速度がリカバー回転速度（リカバー回転速度＜燃料カット開始速度）よりも低下した場合や、アクセルペダルが踏み込まれた場合などにおいて、噴射再開条件の成立が判定される。

ステップＳ５４で噴射再開条件の成立を判定すると、ステップＳ５５へ進み、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を再開させ、内燃機関１０１において燃料の燃焼によってトルクを発生させる。
そして、燃料噴射を再開させると、ステップＳ５６へ進み、触媒コンバータ１１２（排気浄化装置）の触媒における酸素ストレージ量が閾値以下にまで低下したか否かを判定することで、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯの保持をキャンセルして目標値にまで遅角させるタイミング（ＮＯｘ低減要求ＥＶＯの保持期間の終期）を検出する。

排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯの進角は、内燃機関１０１から排出されるＨＣ，ＣＯを増やし、触媒コンバータ１１２の触媒における酸素ストレージ量を早期に減らし、ＮＯｘ浄化性能を早期に復活させることを目的に実施される制御である。
そこで、前記閾値を、触媒コンバータ１１２において十分なＮＯｘ浄化性能を発揮させることができる酸素ストレージ量として設定し、酸素ストレージ量が閾値以下にまで低下した場合には、開弁タイミングＥＶＯの進角は不要になったものと判定する。

つまり、燃料噴射の再開から酸素ストレージ量が閾値以下に低下するまでの期間において、開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持することで、酸素ストレージ量の低下を促進させ、酸素ストレージ量が閾値以下になると、開弁タイミングＥＶＯを、機関負荷や機関回転速度などの機関運転状態に応じた目標値にまで遅角させる。
なお、酸素ストレージ量は、触媒コンバータ１１２に供給された酸素量の積算値として求めることができる。

上記のように、酸素ストレージ量に基づき、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯを保持する期間の終期（遅角タイミング）を判定することで、十分にＮＯｘを浄化できる程度に酸素ストレージ量が低下したときに、開弁タイミングＥＶＯを遅角させることができ、ＮＯｘ浄化性能が十分に回復していない状態で開弁タイミングＥＶＯを遅角させてしまうことを抑制し、また、開弁タイミングＥＶＯを進角させた状態が過剰に継続され、触媒コンバータ１１２で浄化されないＨＣが増えてしまうことを抑制できる。

ステップＳ５６で酸素ストレージ量が閾値以下になったと判定すると、ステップＳ５７へ進み、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯを、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯから、機関負荷、機関回転速度などの機関運転状態に応じた目標値にまで遅角させる。
なお、上記の噴射再開時ＥＶＯ制御では、燃料カットを開始するときに、燃料噴射の再開に備えて開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させるが、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させるタイミングは、燃料カット開始から燃料噴射再開までの燃料カット期間内に設定できる。

例えば、燃料噴射の再開判定に基づき開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させることができ、また、リカバー回転速度と燃料カット開始速度との中間に進角判定速度を設定し、この進角判定速度まで機関回転速度が低下したときに、開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させることができる。
また、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯの保持をキャンセルするか否かの判定（保持期間の終期の判定）は、酸素ストレージ量に基づく判定に限定されず、噴射再開後の経過時間や、噴射再開後における噴射回数、機関回転数、噴射量、空気量の積算値などのいずれか又は組み合わせから判定することができる。

更に、噴射再開後における経過時間などから開弁タイミングＥＶＯを遅角させるタイミングを判定させる場合に、燃料カット状態の継続時間、つまり噴射再開時における酸素ストレージ量に基づき、遅角タイミングの判定に用いる閾値を酸素ストレージ量が多いほど大きな値に設定し、酸素ストレージ量が多いほど噴射再開後にＮＯｘ低減要求ＥＶＯを保持させる期間を長くすることができる。
また、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯを、燃料カット状態が継続するほど、つまり、酸素ストレージ量が多くなるほど、より進角した値に変更することができ、また、酸素ストレージ量が多くなるほど、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯを機関運転状態に応じた目標値にまで遅角させる速度を遅くして、進角状態を実質的に延長することができる。

図３は、酸素ストレージ量とＮＯｘ低減要求ＥＶＯとの相関テーブル、つまり、酸素ストレージ量からＮＯｘ低減要求ＥＶＯを求める変換テーブルを示し、酸素ストレージ量が多くなるほどＮＯｘ低減要求ＥＶＯがより進角した位置に設定される特性（より大きく進角させる特性）になっている。
そして、燃料カット状態において、そのときの酸素ストレージ量に対応するＮＯｘ低減要求ＥＶＯを図３のテーブルから求め、求めたＮＯｘ低減要求ＥＶＯになるように、可変バルブタイミング機構１１４ｂを制御する。これにより、燃料カット開始後の酸素ストレージ量の増加に応じて、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯがより進角側に変更されることになる。

なお、酸素ストレージ量は燃料カット状態の継続に応じて増大するから、燃料カット状態において、時間経過に応じてＮＯｘ低減要求ＥＶＯを徐々に進角させることができる。
また、燃料噴射が再開されるまでは、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯを標準値に保持し、燃料噴射の再開されるときに、その時点での酸素ストレージ量（燃料カット時間）に応じてＮＯｘ低減要求ＥＶＯをより進角側に修正することができる。

図４のタイムチャートは、減速燃料カット状態から再加速（アクセル踏み込み）によって燃料噴射が再開される場合における開弁タイミングＥＶＯの変化の一例を示す。
図４のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１１でアクセルペダルが全閉となり、減速燃料カット条件が成立すると、それまで下死点ＢＤＣ付近に設定されていた開弁タイミングＥＶＯがＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角される。

時刻ｔ１１から所定時間だけ遅れた時刻ｔ１２において燃料カットが開始され、時刻ｔ１２後の燃料カット状態においては、酸素ストレージ量が漸増する。
図４において、点線で示す開弁タイミングＥＶＯは、酸素ストレージ量の増大に連動してＮＯｘ低減要求ＥＶＯをより進角側に変更する場合の変化特性を示す。

時刻ｔ１３において、アクセルペダルが踏み込まれたことに基づき燃料噴射が再開されると、酸素ストレージ量が減少し始め、時刻ｔ１４にて酸素ストレージ量が閾値に達すると、時刻ｔ１１でＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させた開弁タイミングＥＶＯを、そのときの運転状態（機関負荷、機関回転速度）に対応する開弁タイミングＥＶＯにまで遅角させる。
つまり、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの間、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯが、下死点よりも進角側であって燃料噴射の再開後でない場合に比べて進角側のＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持される。

そして、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間で、開弁タイミングＥＶＯがＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持されることで、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯが増量されて、酸素ストレージ量の減少が促進され、燃料噴射再開後のＮＯｘ浄化性能が改善される。また、燃料噴射量を増量させずに、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯを増量するので、燃費性能の低下を抑制できる。

図５のタイムチャートは、減速燃料カット状態から機関回転速度の低下によって燃料噴射が再開される場合における開弁タイミングＥＶＯの変化の一例を示す。
図５のタイムチャートにおいて、時刻ｔ２１でアクセルペダルが全閉となり、減速燃料カット条件が成立すると、それまで下死点ＢＤＣ付近に設定されていた開弁タイミングＥＶＯがＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角される。

時刻ｔ２１から所定時間だけ遅れた時刻ｔ２２において燃料カットが開始され、時刻ｔ２２後の燃料カット状態においては、酸素ストレージ量が漸増する。
その後時刻ｔ２３において、機関回転速度がリカバー回転速度にまで低下したことに基づき燃料噴射が再開されると、酸素ストレージ量が減少し始め、時刻ｔ２４にて酸素ストレージ量が閾値にまで低下すると、時刻ｔ２１でＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させた開弁タイミングＥＶＯを、そのときの運転状態（機関負荷、機関回転速度）に対応する開弁タイミングＥＶＯにまで遅角させる。

つまり、時刻ｔ２１から時刻ｔ２４までの間、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯが、下死点よりも進角側であって燃料噴射の再開後でない場合に比べて進角側のＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持される。
そして、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間で、開弁タイミングＥＶＯがＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持されることで、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯが増量されて、酸素ストレージ量の減少が促進され、燃料噴射再開後のＮＯｘ浄化性能が改善される。また、燃料噴射量を増量させずに、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯを増量するので、燃費性能の低下を抑制できる。

なお、図４のタイムチャートにおける時刻ｔ１４後の開弁タイミングＥＶＯと、図５のタイムチャートにおける時刻ｔ２４後の開弁タイミングＥＶＯとの違いは、機関負荷、機関回転速度の違いによるものであり、再加速状態である時刻ｔ１４後での開弁タイミングＥＶＯは、アイドル状態である時刻ｔ２４後での開弁タイミングＥＶＯよりも進角した位置に設定されるが、いずれもＮＯｘ低減要求ＥＶＯよりも遅角側のタイミングである。

上記では、減速燃料カットから燃料噴射を再開させるときの噴射再開時ＥＶＯ制御を例示したが、燃料カット状態には、アイドルストップ制御によって燃料噴射が停止される状態が含まれる。
図６のフローチャートは、制御装置２０１による噴射再開時ＥＶＯ制御の一例として、アイドルストップ状態から内燃機関１０１が再始動されるときの開弁タイミングＥＶＯの制御を示す。

制御装置２０１の制御プロセスを示す図６のフローチャートにおいて、ステップＳ７１では、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を停止させて内燃機関１０１を一時的に停止させる、所定のアイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する。
例えば、車両が停止状態、かつ、アクセル全閉、かつ、ブレーキ操作状態、かつ、暖機後である場合に、アイドルストップ条件が成立していると判定する。

ステップＳ５１で、アイドルストップ条件が成立していると判定すると、ステップＳ７２へ進み、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を停止させる（アイドルストップによる燃料カット状態に移行する）。
燃料噴射弁１０６による燃料噴射を停止させ、内燃機関１０１を停止させると、ステップＳ７３では、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯを、燃料カット前の目標値から、噴射再開時ＥＶＯ制御用として設定されているＮＯｘ低減要求ＥＶＯに向けて進角させる。

ＮＯｘ低減要求ＥＶＯは、下死点ＢＤＣよりも進角側であり、かつ、減速燃料カット状態から燃料噴射が再開されるときの運転状態に対応する目標値よりも進角側に設定されている。
つまり、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯを下死点ＢＤＣよりも進角側とすることで、膨張行程の途中で排気弁１１０が開いて内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯ排出量が増えるようにし、更に、燃料噴射が再開されるときの運転状態に対応する目標値に開弁タイミングＥＶＯを設定した場合（燃料噴射の再開後でない場合）に比べて、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯ排出量が増えるようにする。

なお、開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯに進角した後は、後述する通常制御実施（目標値復帰）の判定がなされるまでの間、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持されるものとする。
開弁タイミングＥＶＯを進角させた後は、ステップＳ７４において、内燃機関１０１を再始動させる要求に基づき、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を再開させる条件（再始動条件）が成立しているか否かを判定する。
例えば、アクセルペダルの踏み込みやブレーキペダルから足を離す操作が行われ、運転者の発進意図が検出されると、内燃機関１０１の再始動要求が設定され、係る再始動要求に伴って燃料噴射弁１０６による燃料噴射が再開される。

ステップＳ７４で再始動要求に伴う燃料噴射の再開条件の成立を判定すると、ステップＳ７５へ進み、燃料噴射弁１０６による燃料噴射を再開させ、内燃機関１０１を再始動させる。
そして、燃料噴射を再開させると、ステップＳ７６へ進み、触媒コンバータ１１２（排気浄化装置）の触媒における酸素ストレージ量が閾値以下にまで低下したか否かを判定することで、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯの保持をキャンセルして目標値にまで遅角させるタイミング（ＮＯｘ低減要求ＥＶＯの保持期間の終期）を検出する。

ステップＳ７６で酸素ストレージ量が閾値以下になったと判定すると、ステップＳ７７へ進み、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯを、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯから、機関負荷、機関回転速度などの機関運転状態に応じた目標値にまで遅角させる。
上記のアイドルストップ制御における噴射再開時ＥＶＯ制御においても、減速燃料カット制御における噴射再開時ＥＶＯ制御と同様に、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させるタイミング、保持期間の終期の判定、保持期間、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯなどについて、変形態様を採り得る。

図７のタイムチャートは、アイドルストップ状態からの発進によって燃料噴射が再開される場合における開弁タイミングＥＶＯの変化の一例を示す。
図７のタイムチャートにおいて、時刻ｔ３１でアイドルストップ条件が成立し、燃料噴射を停止させると、下死点ＢＤＣ付近に設定されていた開弁タイミングＥＶＯがＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角される。

時刻ｔ３１後の燃料カット状態においては、酸素ストレージ量が漸増する。
そして、時刻ｔ３２でブレーキペダルから足を離す操作が行われたことで、内燃機関１０１の再始動要求が発生すると、内燃機関１０１を再始動させるべく燃料噴射が再開される。

燃料噴射が再開されると酸素ストレージ量が減少し始め、時刻ｔ３３にて酸素ストレージ量が閾値にまで低下すると、時刻ｔ３１でＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させた開弁タイミングＥＶＯを、そのときの運転状態（発進状態での機関負荷、機関回転速度）に対応する開弁タイミングＥＶＯにまで遅角させる。
つまり、時刻ｔ３１から時刻ｔ３３までの間、排気弁１１０の開弁タイミングが、下死点ＢＤＣよりも進角側であって燃料噴射の再開後でない場合に比べて進角側のＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持される。

そして、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までの期間で、開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯに保持することで、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯが増量されて、酸素ストレージ量の減少が促進され、燃料噴射再開後のＮＯｘ浄化性能が改善される。また、燃料噴射量を増量させずに、内燃機関１０１から排出されるＨＣ、ＣＯを増量するので、燃費性能の低下を抑制できる。

一方、図８のタイムチャートは、アイドルストップ状態からの発進を伴わない再始動要求が発生した場合における開弁タイミングＥＶＯの変化の一例を示す。
この図８のタイムチャートにおける開弁タイミングＥＶＯの変化は、図７のタイムチャートの場合と同様である。
即ち、時刻ｔ４１でアイドルストップ条件が成立し、燃料噴射を停止させると、下死点ＢＤＣ付近に設定されていた開弁タイミングＥＶＯをＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させる。

そして、時刻ｔ４２でブレーキペダルから足を離す操作が行われたことで、内燃機関１０１の再始動要求が発生すると、内燃機関１０１を再始動させるべく燃料噴射が再開される。
燃料噴射が再開されると酸素ストレージ量が減少し始め、時刻ｔ４３にて酸素ストレージ量が閾値にまで低下すると、時刻ｔ４１でＮＯｘ低減要求ＥＶＯにまで進角させた開弁タイミングＥＶＯを、そのときの運転状態（アイドル状態での機関負荷、機関回転速度）に対応する開弁タイミングＥＶＯにまで遅角させる。

図７のタイムチャートは発進による再始動時であり、図８のタイムチャートは再始動させるものの内燃機関１０１がアイドル状態を保持する場合であり、係る再始動後の運転状態の違いにより、酸素ストレージ量が閾値に達したとの判定に基づいてＮＯｘ低減要求ＥＶＯから遅角させたときの開弁タイミングＥＶＯが異なっている。但し、いずれの場合も、時刻ｔ３３後、時刻ｔ４３後の開弁タイミングＥＶＯは、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯよりも遅角側である。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯの進角制御と、燃料増量制御及び／又は噴射タイミングの遅角制御とを並行して実施したり、排気弁１１０の開弁タイミングＥＶＯの進角制御と、燃料増量制御及び／又は噴射タイミングの遅角制御とを運転状態に応じて使い分けたりすることができる。
また、ＮＯｘ低減要求ＥＶＯを、燃料噴射を再開した時点から徐々に遅角させることができる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）
燃料カットが開始されるときに、前記排気弁の開弁タイミングを、下死点よりも進角側であって燃料噴射の再開後でない場合に比べて進角側の位置にまで進角する、請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
上記発明によると、燃料カットが開始されると、噴射再開に備えて排気弁の開弁タイミングをＮＯｘ低減用開弁タイミングにまで進角し、噴射再開後所定期間が経過するまでＮＯｘ低減用開弁タイミングに保持させ、噴射再開後の所定期間において内燃機関から排出されるＨＣ、ＣＯを増やし、触媒における酸素ストレージ量の低下を促進させる。

（ロ）
前記燃料カット状態が、減速燃料カット制御による燃料カット状態と、アイドルストップ制御による燃料カット状態との少なくとも一方である、請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
上記発明によると、減速燃料カット制御によって燃料噴射が停止される場合、及び／又は、アイドルストップ制御によって燃料噴射が停止される場合との少なくとも一方において、排気弁の開弁タイミングを進角させて酸素ストレージ量の低下を促進させる。

（ハ）
前記可変動弁機構が、クランクシャフトに対する排気カムシャフトの位相を変更する機構である、請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
上記発明によると、クランクシャフトに対する排気カムシャフトの位相を変更することで、排気弁の開弁タイミングを変更する。

１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０６…燃料噴射弁、１０７…点火プラグ、１０９…クランクシャフト、１１０…排気弁、１１４…可変バルブタイミング機構（可変動弁機構）、１１５…点火モジュール、２０１…制御装置、２０３…クランク角センサ、２０４…カム角センサ

Claims

内燃機関の排気弁の開弁タイミングを変更する可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置であって、
燃料カット状態から燃料噴射を再開した後の所定期間において、前記排気弁の開弁タイミングを、下死点よりも進角側であって燃料噴射の再開後でない場合に比べて進角側の位置に保持する、内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の排気管に配置した排気浄化装置における酸素ストレージ量に応じて前記所定期間を変更する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の排気管に配置した排気浄化装置における酸素ストレージ量に応じて前記所定期間における開弁タイミングを変更する、請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。