JP5187458B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、吸気弁および排気弁の少なくとも一方を閉弁停止状態に維持可能な弁停止機構を備える内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、吸気弁および排気弁の少なくとも一方を閉弁状態に維持可能な可変動弁機構（弁停止機構）を有する内燃機関が開示されている。この従来の内燃機関では、排気通路に配置された排気浄化触媒の温度が所定温度以上である状況下でフューエルカットが行われる場合に、排気弁および吸気弁の少なくとも一方を閉弁状態とすべく可変動弁機構を制御するようにしている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。

日本特開２００１−１８２５７０号公報 日本特開２０００−０３４９４１号公報 日本特開平８−２９１７２４号公報 日本特開２００１−０９０５６４号公報 日本特開２００９−１０３０１７号公報

上記従来の制御によれば、高温状態にある触媒に対して酸素が供給されるのを防止し、触媒の劣化抑制を図ることができる。一方、触媒への酸素供給を遮断すると、触媒の貴金属がＨＣやＣＯといった排気ガス中の還元成分で覆われることにより触媒の浄化能力が低下する現象（リッチ被毒）が生じ易くなるという問題がある。このようなリッチ被毒が進行すると、触媒の浄化能力の低下により、排気エミッションが低下する。触媒のリッチ被毒が進行している状態で、上記従来の制御によってフューエルカット中に弁停止制御を行うようにすると、触媒への酸素供給が妨げられることで、リッチ被毒を回復する機会としてフューエルカットを利用できなくなる。このように、フューエルカット中に弁停止制御を行う技術においては、触媒の劣化抑制とリッチ被毒の抑制とを両立できることが要求される。この点において、上記従来の技術は、未だ改善の余地を残すものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、フューエルカット中に弁停止制御を行う構成を有する場合に、触媒の劣化抑制とリッチ被毒の進行抑制とを好適に両立し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
吸気弁および排気弁の少なくとも一方の弁の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な弁停止機構と、
内燃機関の運転中に、所定の実行条件が成立した場合にフューエルカットを実行するフューエルカット実行手段と、
前記フューエルカットの実行時に、前記少なくとも一方の弁の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行う弁停止実行手段と、
前記内燃機関の排気通路に配置された触媒のリッチ被毒の進行と相関を有する被毒相関値を取得する被毒相関値取得手段と、
前記被毒相関値に基づいて、前記触媒のリッチ被毒が進行したか否かを判断する被毒判断手段と、
前記フューエルカットの実行時に、前記触媒の前記リッチ被毒が進行した状態にあると判断された場合に、前記触媒に酸素を供給する酸素供給手段と、
を備え、
前記酸素供給手段は、前記弁停止実行手段による前記弁停止制御を禁止する弁停止禁止手段を含むことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記被毒相関値は、積算燃料噴射量であり、
前記弁停止禁止手段は、前記フューエルカットの実行要求が検知された時に前記積算燃料噴射量が所定値以上である場合に、前記弁停止制御を禁止することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記被毒相関値は、積算燃料噴射量であり、
前記弁停止禁止手段は、前記フューエルカットの実行要求が検知された時に前記積算燃料噴射量が所定値以上である場合に、前記弁停止制御の開始時期を遅らせることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１の発明において、
前記被毒相関値は、積算燃料噴射量であり、
前記弁停止禁止手段は、前記フューエルカットの実行要求が検知された時に前記積算燃料噴射量が所定値以上である場合に、前記フューエルカットからの復帰時の燃料供給再開に先立って、前記閉弁停止状態にある前記少なくとも一方の弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒の温度が所定値以上である場合に、前記酸素供給手段による前記触媒への酸素供給を制限する酸素供給制限手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記酸素供給制限手段は、前記触媒の温度が前記所定値以上である場合に、前記被毒相関値取得手段による燃料噴射量の積算処理を中止する手段であることを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記被毒判断手段は、前記弁停止禁止手段による前記弁停止制御の禁止中に、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したか否かを判断する被毒回復判断手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したと判断された場合に、前記弁停止禁止手段による前記弁停止制御の禁止を解除する弁停止禁止解除手段を更に備えることを特徴とする。

また、第８の発明は、第７の発明において、
前記被毒回復判断手段は、前記弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中に、前記内燃機関の吸入空気量の積算値が所定値以上である場合に、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したと判断することを特徴とする。

また、第９の発明は、第７の発明において、
前記触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段を更に備え、
前記被毒回復判断手段は、前記弁停止制御の禁止中に、前記空燃比検出手段により検出される前記触媒の下流の排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンになった場合に、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したと判断することを特徴とする。

第１の発明によれば、触媒の劣化抑制のためにフューエルカット中に基本的に弁停止制御を実行する構成を有する場合において、リッチ被毒からの回復のために触媒に酸素を供給する機会が確保される。このため、触媒の浄化能力が低下する程度にまでリッチ被毒が進行するのを抑制することができる。このように、本発明によれば、触媒の劣化抑制とリッチ被毒の進行抑制とを好適に両立することが可能となる。また、本発明によれば、弁停止制御の禁止によりフューエルカット中に触媒に酸素を供給する機会を確保できるようになる。これにより、触媒の劣化抑制とリッチ被毒の進行抑制とを好適に両立することが可能となる。

第２の発明によれば、リッチ被毒の進行と相関のある積算燃料噴射量に基づいて弁停止制御の禁止の有無を判断することにより、リッチ被毒の進行を正確に防止することができる。

第３の発明によれば、フューエルカットの実行要求の検知時に弁停止制御の開始時期を遅らせることにより、フューエルカットの開始初期において弁停止禁止の機会（触媒に酸素を供給する機会）を確保することができる。

第４の発明によれば、フューエルカットからの復帰時の燃料供給再開に先立って弁復帰を行うことにより、フューエルカットからの復帰直前において弁停止禁止の機会（触媒に酸素を供給する機会）を確保することができる。

触媒のリッチ被毒は、触媒劣化が進行し易い触媒高温域では逆に進行し難い特性を有している。従って、第５の発明によれば、触媒高温域において触媒の劣化抑制とリッチ被毒の進行抑制とを良好に両立させることができる。

第６の発明によれば、触媒の温度が上記所定値以上である場合に燃料噴射量の積算処理を中止することにより、リッチ被毒の進行抑制のための弁停止制御の禁止が実行されにくくなるようにし、触媒高温域において触媒への酸素供給を制限することができる。

第７の発明によれば、リッチ被毒の回復と相関のある積算吸入空気量に基づいて、弁停止制御の禁止の解除時期を正確に判断することができる。

第８の発明によれば、触媒の下流に配置された空燃比検出手段を利用して、弁停止制御の禁止の解除時期を正確に判断することができる。

本発明の実施の形態１の内燃機関の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１におけるフューエルカット実行時の制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１におけるフューエルカット実行時の制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１におけるフューエルカット実行時の制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１において燃料噴射量の積算処理を実現するために実行されるルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において吸入空気量の積算処理を実現するために実行されるルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるメインルーチンのフローチャートである。

１０ 内燃機関
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２０ エアフローメータ
２２ スロットルバルブ
２４ 筒内燃料噴射弁
２８ 吸気弁
３０ 排気弁
３２ 吸気可変動弁装置
３４ 排気可変動弁装置
３６ 上流触媒（ＳＣ）
３８ 下流触媒（ＵＦＣ）
４０ メイン空燃比センサ
４２ サブＯ２センサ
４４ 触媒温度センサ
４６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)

実施の形態１．
[システム構成の説明]
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。

吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。

内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４内（筒内）に燃料を直接噴射するための筒内燃料噴射弁２４が設けられている。また、内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４の頂部から燃焼室１４内に突出するように点火プラグ２６が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１４と吸気通路１６、或いは燃焼室１４と排気通路１８を導通状態または遮断状態とするための吸気弁２８および排気弁３０が設けられている。

吸気弁２８および排気弁３０は、それぞれ吸気可変動弁装置３２および排気可変動弁装置３４により駆動される。吸気可変動弁装置３２は、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で吸気弁２８の動作状態を気筒単位で変更可能な弁停止機構を有し、同様に、排気可変動弁装置３４は、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で排気弁３０の動作状態を気筒単位で変更可能な弁停止機構を有している。以下、本明細書中においては、吸気弁２８および排気弁３０の動作状態を弁稼動状態から閉弁停止状態に切り換える制御を「弁停止制御」と称する。上記弁停止機構を実現する具体的な構成は、特に限定されるものではなく、例えば、カムの作用力をバルブに伝達するロッカーアームの揺動動作を切換ピンを用いて休止可能な構成によって実現することができる。

また、排気通路１８には、排気ガスを浄化するための上流触媒(ＳＣ)３６および下流触媒(ＵＦＣ)３８が直列に配置されている。これらの触媒３６、３８としては、三元触媒を用いることができる。また、上流触媒３６の上流には、メイン空燃比センサ４０が配置されており、上流触媒３６と下流触媒３８との間には、サブＯ２センサ４２が配置されている。メイン空燃比センサ４０は、上流触媒３６に流入する排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサである。一方、サブＯ２センサ４２は、上流触媒３６から流出してくる排気ガスが理論空燃比に対してリッチである場合にリッチ出力を発生し、また、その排気ガスが理論空燃比に対してリーンである場合にリーン出力を発生するセンサである。更に、上流触媒３６には、その温度を検知するための触媒温度センサ４４が組み込まれている。

図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit) ４６を備えている。ＥＣＵ４６の入力には、上述したエアフローメータ２０等に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ４８等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４６の出力には、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４６は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。

［フューエルカット実行時における実施の形態１の制御］
排気通路１８に配置される上流触媒３６が高温状態にある場合に、酸素濃度の高い新気が上流触媒３６に供給されると、上流触媒３６に劣化が生ずることが懸念される。上流触媒３６の劣化を抑制するためには、上流触媒３６への酸素の流入を防ぐことが有効である。上述した可変動弁装置３２、３４を備える本実施形態のシステムによれば、減速時等においてフューエルカット（Ｆ／Ｃ）の実行要求が出された場合に、吸気弁２８および排気弁３０の動作状態をそれぞれ閉弁停止状態とすることで、フューエルカット中に上流触媒３６に酸素が流入するのを防止することができる。

一方、上流触媒３６への酸素供給を遮断すると、上流触媒３６の貴金属がＨＣやＣＯといった排気ガス中の還元成分で覆われることにより上流触媒３６の浄化能力が低下する現象（リッチ被毒）が生じ易くなるという問題がある。このようなリッチ被毒が進行すると、上流触媒３６の浄化能力の低下により、排気エミッションが低下してしまう。上流触媒３６のリッチ被毒が進行している状態で、フューエルカット中に常に弁停止制御を行うようにすると、上流触媒３６への酸素供給が妨げられることで、リッチ被毒を回復する機会としてフューエルカットを利用できなくなる。

そこで、本実施形態では、上流触媒３６の劣化抑制とリッチ被毒の進行抑制とを両立するために、次のような制御を行うようにした。すなわち、フューエルカットに同期して基本的に吸排気弁２８、３０の弁停止制御を行うようにしつつ、フューエルカットの実行要求時に上流触媒３６のリッチ被毒が進行した状態にあると判断された場合には、上記弁停止制御を禁止して、上流触媒３６に酸素を供給するようにした。

より具体的には、本実施形態では、フューエルカットの実行要求時の積算燃料噴射量が所定値β以上である場合に、上流触媒３６のリッチ被毒が進行した状態にあると判断し、フューエルカット中に弁停止制御を行うことを禁止するようにした。また、弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中に、積算吸入空気量が所定値α以上となった場合またはサブＯ２センサ４２の出力がリーン出力に反転した場合には、上流触媒３６がリッチ被毒から回復したと判断し、弁停止制御の禁止を解除するようにした。

更に、本実施形態では、上流触媒３６の温度が所定値τ以上である場合には、弁停止制御の禁止による上流触媒３６への酸素供給を制限するようにした。より具体的には、上流触媒３６の温度が上記所定値τ以上である場合には、燃料噴射量の積算処理を中止することにより、リッチ被毒の進行抑制のための弁停止制御の禁止が実行されにくくなるようにした。

図２乃至図４は、本発明の実施の形態１におけるフューエルカット実行時の制御の概要を説明するためのタイムチャートである。
図２に示す制御例は、図２（Ｄ）に示すように上流触媒３６の温度が上記所定値τより低い状況下でのものである。図２に示す制御例では、時刻ｔ０において積算燃料噴射量が上記所定値β以上となった場合に、上流触媒３６のリッチ被毒が進行したと判断される。その結果、その後の時刻ｔ１において、フューエルカットの実行要求が出された際に、図２（Ａ）に示すように弁停止制御の禁止が実行されるとともに、図２（Ｅ）に示すように吸入空気量の積算処理が開始される。また、この時刻ｔ１において、積算燃料噴射量がゼロにクリアされる。

時刻ｔ２においてフューエルカットの実行要求がＯＦＦとされると（すなわち、フューエルカットからの復帰が行われると）、吸入空気量の積算処理が中止される。その後、時刻ｔ３において再びフューエルカットの実行要求が出されると、吸入空気量の積算処理が再び開始される。その後、弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中に時刻ｔ４において積算吸入空気量が上記所定値αに達すると、弁停止制御の禁止が解除される（すなわち、弁停止制御が実行される）。また、この場合には、積算吸入空気量がゼロにクリアされる。その後、時刻ｔ５においてフューエルカットの実行要求がＯＦＦとされて燃料噴射が再開されると、燃料噴射量の積算処理が新たに開始される。

次に、図３に示す制御例について説明する。この制御例も、図３（Ｄ）に示すように上流触媒３６の温度が上記所定値τより低い状況下でのものである。この制御例における図２に示す制御例との違いは、積算吸入空気量の変化ではなくサブＯ２センサ出力の変化に基づいて弁停止制御の禁止が解除される点にある。すなわち、図３に示す制御例では、弁停止制御の禁止中に積算吸入空気量が上記所定値αに到達していない状況下で、サブＯ２センサ出力が０．４Ｖ以下のリーン出力に反転している（時刻ｔ６参照）。このようなサブＯ２センサ出力のリーン反転を受けて、その後の時刻ｔ７においてフューエルカットの実行要求が出された時に、弁停止制御の禁止が解除される。その後、弁停止制御を伴うフューエルカットの実行要求がＯＦＦとされて（時刻ｔ８参照）燃料噴射が再開されると、燃料噴射量の積算処理が新たに開始される。

次に、図４に示す制御例について説明する。この制御例は、上記２つの制御例とは異なり、図４（Ｄ）に示すように上流触媒３６の温度が上記所定値τである状況下でのものである。すなわち、時刻ｔ９において触媒温度が上記所定値τ以上となると、図４（Ｆ）に示すように、弁停止制御の禁止がなされていない状態でフューエルカットが行われていない期間（時刻ｔ１０から時刻ｔ１１）であっても、燃料噴射量の積算処理が中止される。これにより、弁停止制御の禁止が実行されにくくなる。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図５乃至図７を参照して、上述した本実施形態の制御の具体的な処理内容について説明する。
先ず、燃料噴射量の積算処理について説明する。図５は、燃料噴射量の積算処理を実現するために、ＥＣＵ４６が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンの処理は、所定の噴射タイミング毎に繰り返し実行されるものである。

図５に示すルーチンでは、先ず、触媒温度センサ４４により検出される上流触媒３６の温度が読み込まれる（ステップ１００）。次いで、検出された上流触媒３６の温度が上記所定値τよりも低いか否かが判定される（ステップ１０２）。上流触媒３６のリッチ被毒は、触媒劣化が進行し易い触媒高温域では逆に進行し難い特性を有している。本ステップ１０２における所定値τは、上流触媒３６の温度がそのようなリッチ被毒の進行し難い温度域であるか否かを判断するための閾値として予め設定された値である。尚、上流触媒３６の温度は、触媒温度センサ４４による検出に代え、例えば、内燃機関１０の運転履歴に基づく推定によって取得してもよい。

上記ステップ１０２において、上流触媒３６の温度が上記所定値τよりも低いと判定された場合には、弁停止制御の禁止中でないか否かが判定される（ステップ１０４）。弁停止制御の禁止の有無は、後述する図７に示すメインルーチンの処理により決定される。本ステップ１０４において弁停止制御の禁止中でないと判定された場合には、内燃機関１０の今回のサイクルにおける燃料噴射量が読み込まれる（ステップ１０６）。次いで、燃料噴射量の積算処理が実行される（ステップ１０８）。より具体的には、内燃機関１０は、基本的に、理論空燃比となるように空燃比が制御された状態で運転されている。本ステップ１０８では、積算燃料噴射量の前回値に今回の燃料噴射量が加算されることにより、理論空燃比運転下での燃料噴射量の積算処理が行われることとなる。

一方、上記ステップ１０２において、上流触媒３６の温度が上記所定値τ以上であると判定された場合には、燃料噴射量の積算処理が実行されず、現在の積算燃料噴射量（現在のリッチ被毒状態）が保持される。

次に、吸入空気量の積算処理について説明する。図６は、吸入空気量の積算処理を実現するために、ＥＣＵ４６が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンの処理は、所定時間毎に繰り返し実行されるものである。

図６に示すルーチンでは、先ず、フューエルカットの実行中であるか否かが判定される（ステップ２００）。その結果、フューエルカットの実行中であると判定された場合には、弁停止制御の禁止中であるか否かが判定される（ステップ２０２）。

その結果、弁停止制御の禁止中であると判定された場合には、エアフローメータ２０を利用して吸入空気量が読み込まれる（ステップ２０４）。次いで、吸入空気量の積算処理が実行される（ステップ２０６）。より具体的には、積算吸入空気量の前回値に今回の吸入空気量が加算される。

弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中には、内燃機関１０に吸入された空気（新気）が上流触媒３６にそのまま流入する。図６に示すルーチンによって吸入空気量を積算することにより、弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中に、上流触媒３６に供給される酸素量を把握することができる。

図７は、ＥＣＵ４６が実行するメインルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンの処理は、所定時間毎に繰り返し実行されるものである。
図７に示すルーチンでは、先ず、フューエルカットの実行要求があるか否かが判定される（ステップ３００）。その結果、フューエルカットの実行要求があると判定された場合には、弁停止制御の禁止中であるか否かが判定される（ステップ３０２）。

その結果、弁停止制御の禁止中でないと判定された場合には、上記図５に示すサブルーチンにより算出された積算燃料噴射量が読み込まれる（ステップ３０４）。次いで、読み込まれた積算燃料噴射量が上記所定値β以上であるか否かが判定される（ステップ３０６）。本ステップ３０６における所定値βは、既述したように、上流触媒３６のリッチ被毒の進行度合いを判断するための値である。より具体的には、上記所定値βは、当該上流触媒３６の浄化能力の低下が認められるレベルにまでリッチ被毒が進行するのを防ぐために、リッチ被毒の進行度合いが上記浄化能力の低下前の所定の進行度合いにまで到達したことを判断できる閾値として予め設定された値である。

上記ステップ３０６において積算燃料噴射量≧所定値βが成立した場合には、上流触媒３６のリッチ被毒が進行したと判断できるので、弁停止制御が禁止される（ステップ３０８）。次いで、現在の積算燃料噴射量がゼロにクリアされる（ステップ３１０）。

一方、上記ステップ３０２において弁停止制御の禁止中であると判定された場合には、現在のサブＯ２センサ４２の出力が読み込まれる（ステップ３１２）。次いで、読み込まれたサブＯ２センサ出力がリーン出力（例えば、０．４Ｖ以下）であるか否かが判定される（ステップ３１４）。

その結果、サブ２センサ出力がリーン出力ではないと判定された場合には、上記図６に示すサブルーチンにより算出された積算吸入空気量が読み込まれる（ステップ３１６）。次いで、読み込まれた積算吸入空気量が上記所定値α以上であるか否かが判定される（ステップ３１８）。本ステップ３１８における所定値αは、既述したように、上流触媒３６がリッチ被毒から回復したか否かを判断するための閾値として予め設定された値である。

その結果、積算吸入空気量≧所定値αが未だ不成立であると判定される間は、弁停止制御が継続され、一方、積算吸入空気量≧所定値αが成立したと判定された場合には、リッチ被毒の回復に必要な空気量（酸素量）が上流触媒３６に供給されたと判断できるので、弁停止制御の禁止が解除される（ステップ３２０）。つまり、弁停止制御の実行が許可される。次いで、現在の積算吸入空気量がゼロにクリアされる（ステップ３２２）。

一方、上記ステップ３１４においてサブＯ２センサ出力がリーン出力に反転したと判定された場合には、リッチ被毒の回復に必要となる十分な酸素量が上流触媒３６に供給されたと判断し、上記ステップ３１８の判定成立を待たずに弁停止制御の禁止が解除される（ステップ３２０）。

以上説明した図７に示すルーチンによれば、フューエルカットの実行要求時に積算燃料噴射量が上記所定値β以上であると判定された場合には、リッチ被毒が進行したと判断され、フューエルカット中に弁停止制御を行うことが禁止される。すなわち、フューエルカット中に上流触媒３６に酸素が流入することが許可される。これにより、上流触媒３６の劣化抑制のためにフューエルカット中に基本的に弁停止制御を実行する構成を有する本実施形態のシステムにおいて、リッチ被毒からの回復のために上流触媒３６に酸素を供給する機会が確保される。このため、上流触媒３６の浄化能力が低下する程度にまでリッチ被毒が進行するのを抑制することができる。このように、本実施形態のシステムによれば、上流触媒３６の劣化抑制とリッチ被毒の進行抑制とを好適に両立することが可能となる。

理論空燃比運転（上流触媒３６への新気流入遮断）継続によるリッチ被毒の進行は、供給燃料量の積算値と相関がある。上記ルーチンによれば、そのような積算燃料噴射量に基づいて弁停止制御の禁止の有無を判断することにより、リッチ被毒の進行を正確に防止することができる。また、上記ルーチンによれば、リッチ被毒の回復と相関のある供給酸素量（供給空気量）の積算値に基づいて、弁停止制御の禁止の解除時期を正確に判断することができる。

また、燃料噴射量の積算を行う上記図５に示すルーチンでは、上流触媒３６の温度が上記所定値τ以上である場合には、燃料噴射量の積算処理が中止される。これにより、触媒高温域では、リッチ被毒の進行抑制のための弁停止制御の禁止が実行されにくくなり、上流触媒３６への酸素供給が制限されるようになる。既述したように、上流触媒３６のリッチ被毒は、触媒劣化が進行し易い触媒高温域では逆に進行し難い特性を有している。従って、上記図５に示すルーチンによれば、触媒高温域において触媒の劣化抑制とリッチ被毒の進行抑制とを良好に両立させることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、理論空燃比運転下での積算燃料噴射量を本発明における被毒相関値として、当該積算燃料噴射量が上記所定値β以上となった場合に、上流触媒３６のリッチ被毒が進行したと判断している。また、弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中の積算吸入空気量を本発明における被毒相関値として、当該積算吸入空気量が上記所定値α以上となった場合に、上流触媒３６がリッチ被毒から回復したと判断している。しかしながら、本発明において触媒のリッチ被毒の進行の有無を判断する手法は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明における被毒相関値は、上記積算燃料噴射量に代え、例えば理論空燃比制御下での内燃機関１０の運転時間等であってもよい。また、上記被毒相関値は、上記積算吸入空気量に代え、例えば、弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中の内燃機関１０の運転時間等であってもよい。更には、上記判断手法に代え、理論空燃比運転中にサブＯ２センサ４２の出力が所定期間に渡ってリーン出力を示さない場合に、上流触媒３６のリッチ被毒が進行したと判断してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、フューエルカットの実行時に弁停止制御を行う場合に、吸気弁２８および排気弁３０の双方の動作状態を閉弁停止状態に切り換える構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明においてフューエルカットの実行時に上流触媒３６への新気流入を防止するという目的の下では、吸気弁２８および排気弁３０の双方の動作状態を閉弁停止状態に切り換えるものではなくてもよく、すなわち、吸気弁２８および排気弁３０の何れか一方のみの動作状態を閉弁停止状態に切り換えるものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、フューエルカットの実行要求時に積算燃料噴射量が上記所定値β以上である場合には、その後に上記積算吸入空気量が上記所定値α以上となるまで弁停止制御を禁止するようにしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、フューエルカットの実行要求時に積算燃料噴射量が上記所定値β以上である場合に、弁停止制御の開始時期を遅らせることで、フューエルカットの開始初期において弁停止禁止の機会（上流触媒３６に酸素を供給する機会）を確保する制御を行うものであってもよい。
更には、エンジン回転数が所定の復帰回転数に達した場合にフューエルカットからの復帰（いわゆる自然復帰）がなされる態様のフューエルカットの場合のように、フューエルカットからの復帰時期を事前に予測できる場合であれば、フューエルカットの実行要求時に積算燃料噴射量が上記所定値β以上である場合に、例えば、以下のような制御を行うようにしてもよい。すなわち、フューエルカットからの復帰時の燃料噴射再開に先立って吸排気弁２８、３０の動作状態を弁稼動状態に復帰させることで、フューエルカットからの復帰直前において弁停止禁止の機会（上流触媒３６に酸素を供給する機会）を確保する制御を行うものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、フューエルカットの実行要求時に積算燃料噴射量が上記所定値β以上である場合に、弁停止制御を禁止することにより、上流触媒３６に酸素が流入するようにしている。しかしながら、本発明における酸素供給手法は、このように燃焼室１４を通過した吸入空気の供給によるものに限定されるものではない。すなわち、例えば、上流触媒３６に対する２次空気供給路を備えるようにし、外部から酸素を供給するものであってもよい。また、動力源として内燃機関とモータを備えてモータにより内燃機関を駆動可能な構成を有するハイブリッド車両を想定した場合において、フューエルカットの実行時に内燃機関１０の回転が停止するようになっている場合であれば、フューエルカットの実行時に吸排気弁の弁停止制御を禁止しつつ、モータにより内燃機関を駆動（ポンピング）することにより、触媒に酸素を供給するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、フューエルカットの実行要求時に触媒３６のリッチ被毒が進行した状態にあると判断された場合に、弁停止制御の禁止により、触媒３６に酸素を供給するようにしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、弁停止制御を伴うフューエルカットの実行中に触媒のリッチ被毒が進行した場合に、触媒に酸素を供給するものであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、吸気可変動弁装置３２および排気可変動弁装置３４が備える弁停止機構が前記第１の発明における「弁停止機構」に相当しているとともに、ＥＣＵ４６が、所定の実行条件が成立した場合に筒内燃料噴射弁２４による燃料噴射を停止することにより「フューエルカット実行手段」が、フューエルカットの実行要求時に可変動弁装置３２、３４を用いて吸排気弁２８、３０の弁停止制御を実行することにより前記第１の発明における「弁停止実行手段」が、上記図５に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１の発明における「被毒相関値取得手段」が、上記ステップ３０４および３０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「被毒判断手段」が、フューエルカット中に上記ステップ３０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「酸素供給手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４６が上記ステップ３０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「弁停止禁止手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ４６が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第５の発明における「触媒温度取得手段」が、上記ステップ１０２の判定が不成立である場合に燃料噴射量の積算処理を中止することにより「酸素供給制限手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４６が、上記ステップ３１２〜３１４または３１６〜３１８の処理を実行することにより前記第７の発明における「被毒回復判断手段」が、上記ステップ３２０の処理を実行することにより前記第７の発明における「弁停止禁止解除手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４６が上記ステップ３１２の処理を実行することにより、前記第９の発明における「空燃比検出手段」が実現されている。

Claims (9)

1. 吸気弁および排気弁の少なくとも一方の弁の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な弁停止機構と、
   内燃機関の運転中に、所定の実行条件が成立した場合にフューエルカットを実行するフューエルカット実行手段と、
   前記フューエルカットの実行時に、前記少なくとも一方の弁の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行う弁停止実行手段と、
   前記内燃機関の排気通路に配置された触媒のリッチ被毒の進行と相関を有する被毒相関値を取得する被毒相関値取得手段と、
   前記被毒相関値に基づいて、前記触媒のリッチ被毒が進行したか否かを判断する被毒判断手段と、
   前記フューエルカットの実行時に、前記触媒の前記リッチ被毒が進行した状態にあると判断された場合に、前記触媒に酸素を供給する酸素供給手段と、
   を備え、
   前記酸素供給手段は、前記弁停止実行手段による前記弁停止制御を禁止する弁停止禁止手段を含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記被毒相関値は、積算燃料噴射量であり、
   前記弁停止禁止手段は、前記フューエルカットの実行要求が検知された時に前記積算燃料噴射量が所定値以上である場合に、前記弁停止制御を禁止することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記被毒相関値は、積算燃料噴射量であり、
   前記弁停止禁止手段は、前記フューエルカットの実行要求が検知された時に前記積算燃料噴射量が所定値以上である場合に、前記弁停止制御の開始時期を遅らせることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記被毒相関値は、積算燃料噴射量であり、
   前記弁停止禁止手段は、前記フューエルカットの実行要求が検知された時に前記積算燃料噴射量が所定値以上である場合に、前記フューエルカットからの復帰時の燃料供給再開に先立って、前記閉弁停止状態にある前記少なくとも一方の弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
   前記触媒の温度が所定値以上である場合に、前記酸素供給手段による前記触媒への酸素供給を制限する酸素供給制限手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記酸素供給制限手段は、前記触媒の温度が前記所定値以上である場合に、前記被毒相関値取得手段による燃料噴射量の積算処理を中止する手段であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記被毒判断手段は、前記弁停止禁止手段による前記弁停止制御の禁止中に、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したか否かを判断する被毒回復判断手段を含み、
   前記内燃機関の制御装置は、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したと判断された場合に、前記弁停止禁止手段による前記弁停止制御の禁止を解除する弁停止禁止解除手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記被毒回復判断手段は、前記弁停止制御の禁止を伴うフューエルカット中に、前記内燃機関の吸入空気量の積算値が所定値以上である場合に、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したと判断することを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段を更に備え、
   前記被毒回復判断手段は、前記弁停止制御の禁止中に、前記空燃比検出手段により検出される前記触媒の下流の排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンになった場合に、前記触媒が前記リッチ被毒から回復したと判断することを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。

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