JP5267728B2

JP5267728B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP5267728B2
Application number: JP2012505419A
Authority: JP
Inventors: 貴志錦織; 徳久中川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: US8989988B2; WO2011114522A1; CN102803684B; CN102803684A; JPWO2011114522A1; US20130006502A1; EP2549083B1; EP2549083A4; EP2549083A1

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、吸気弁を閉弁停止状態に維持する弁停止制御を実行可能な弁停止機構を備える内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、吸気弁についての弁停止制御を伴う気筒停止からの燃料供給再開時に、吸気ポートの壁面に付着する燃料量を考慮した燃料噴射量の補正を行うようにしている。
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２００４−２７９９５号公報日本特開２００３−９７３１９号公報日本特開２００２−３３９７７４号公報日本特開平５−１８７２８６号公報

上記特許文献１に記載の従来技術のように、吸気弁および排気弁の少なくとも一方のための弁停止機構を備える内燃機関が知られている。そのような弁停止機構を備える内燃機関では、弁停止機構の応答遅れ等の理由により、弁停止制御からの復帰時に、吸気弁または排気弁が実際に復帰するサイクルが、燃料噴射の再開が行われるサイクルよりも遅れてしまう場合がある。

例えば、上記特許文献１に記載の構成において上記のような弁復帰の遅れが生じた場合には、吸気弁が実際に復帰するサイクルにおいて、弁復帰が遅れたサイクルのために噴射された燃料が、今回の復帰サイクルのために噴射される燃料とともに筒内に供給されることになる。このように、フューエルカットからの復帰時に弁復帰動作に遅れがあると、燃焼に必要な酸素量が筒内に不足した状態となり、失火が生じてしまうことが懸念される。

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、弁停止制御からの復帰時に、燃料噴射の再開が実際に行われるサイクルよりもバルブが実際に復帰するサイクルが遅れることがあったとしても、失火の発生を回避することの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。

第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
吸気通路内もしくは筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方のバルブの動作状態を弁稼働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バルブの動作状態を前記弁稼働状態から前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を実行する弁停止実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求を検知するフューエルカット復帰要求検知手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、燃料噴射の再開動作と同期もしくは先行して、前記閉弁停止状態から前記弁稼動状態への前記少なくとも一方のバルブの動作状態の弁復帰動作を実行する弁復帰実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰時の初めの少なくとも２回のサイクルからなる復帰初期サイクルにおける筒内の目標空燃比を設定する復帰時空燃比設定手段と、を備え、
前記目標空燃比は、前記復帰初期サイクル中の個々のサイクルのために同一気筒に対してそれぞれ噴射される燃料と空気との混合気の空燃比がそれぞれ可燃範囲に収まる値となるように設定され、かつ、前記復帰初期サイクルのために同一気筒に対して噴射される合計量の燃料が仮に任意の１サイクル中に筒内に供給されることになったとしても、前記合計量の燃料と空気との混合気の空燃比が前記可燃範囲に収まる値となるように設定されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記弁復帰動作に異常が生じたか否かを判定する弁復帰異常判定手段と、
前記復帰初期サイクルの経過後に、前記弁復帰異常判定手段により前記弁復帰動作に異常が生じたと判定された気筒に対して、燃料噴射を中止する燃料噴射中止手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、排気通路に配置される触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記復帰時空燃比設定手段は、前記触媒の温度が所定温度よりも高い場合には、前記触媒の温度が前記所定温度以下である場合と比べ、よりリッチな値に前記目標空燃比を設定することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記復帰時空燃比設定手段により設定される、前記復帰初期サイクル中の個々のサイクルの前記目標空燃比は、理論空燃比よりもリーンな値であ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、
前記弁復帰実行手段は、前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、燃料噴射の再開動作と同期して前記弁復帰動作を実行する手段であって、
前記フューエルカットからの復帰要求に伴う前記弁復帰動作の実施時の初回のサイクルから、前記復帰時空燃比設定手段により設定された前記目標空燃比での燃料噴射が開始されることを特徴とする。

第１の発明によれば、フューエルカットからの復帰時の上記復帰初期サイクル中のあるサイクルにおいて上記少なくとも一方のバルブの弁復帰動作が仮に正常に行われなかったとしても、上記復帰初期サイクル中の各サイクルにおける筒内の空燃比が可燃範囲内の値となる。このため、上記復帰初期サイクル中に失火が発生するのを回避することができる。

第２の発明によれば、上記復帰初期サイクルの経過後においても弁復帰動作が行われていない場合に、１または数サイクル程度の弁復帰動作の遅れと弁固着等の一時的ではない不具合とを区別して、異常の程度に応じた対策を行えるようになる。

第３の発明によれば、触媒の温度が上記所定温度よりも高い場合には、燃焼によって筒内の酸素がより消費されるようになるので、弁復帰後の初期において触媒に流入する酸素量を減らすことができる。このため、本発明によれば、上記第１または第２の発明によって復帰時の失火発生を回避しつつ、触媒の劣化抑制を図ることができる。

第４の発明によれば、上記復帰初期サイクルにおける筒内の空燃比を可燃範囲内に調整し易くすることができる。

第５の発明によれば、弁復帰動作を燃料噴射の再開動作に先行して実施する場合とは異なり、弁復帰時に触媒への新気流入を確実に防止することができるので、触媒の劣化抑制を図ることができる。

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。フューエルカットからの復帰要求に伴って弁停止制御から復帰する際のある気筒における吸気側の動作の一例を示した図である。本発明の実施の形態１における弁復帰時の目標空燃比の制御を説明するための図である。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。本発明の実施の形態１において実行されるサブルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態２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。

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、火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）１０を備えている。本実施形態では、内燃機関１０は、一例として、＃１〜＃４の４つの気筒を有する直列４気筒型エンジンであるものとする。

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、吸気通路１６の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁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。このような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。以下、本明細書中においては、吸気弁２８或いは排気弁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。また、閉弁停止状態から弁稼動状態に吸気弁２８或いは排気弁３０の動作状態を切り換える動作を「弁復帰動作」と称する。

また、排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒３６が配置されている。更に、触媒３６の上流側の排気通路１８には、排気ガスの空燃比を検知するためのＡ／Ｆセンサ３８が取り付けられている。

図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力には、上述したエアフローメータ２０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４２、および吸気圧力（吸気マニホールド圧力）を検知するための吸気圧力センサ４４、触媒３６の温度を検知するための触媒温度センサ４６、および車両のアクセルペダルの開度を検知するためのアクセル開度センサ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、ＥＣＵ４０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。ＥＣＵ４０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。

［弁停止制御からの復帰時の課題］
図２は、フューエルカットからの復帰要求に伴って弁停止制御から復帰する際のある気筒における吸気側の動作の一例を示した図であり、横軸はクランク角度である。尚、図２において、細い破線で示す吸気弁２８のリフトカーブは閉弁停止状態を示し、太い破線で示す吸気弁２８のリフトカーブは弁復帰動作に異常が生じたケースを示し、実線で示す吸気弁２８のリフトカーブは弁稼動状態を示している。また、図２中に付された符号「ＩＮＪ」は、燃料噴射時期を示し、「ＩＧＴ」は点火時期を示している。また、このような図示の方法は、後述する図３においても同様である。

図２は、吸気弁２８の弁復帰要求を伴うフューエルカット（Ｆ／Ｃ）からの復帰要求が検知された場合に、当該復帰要求検知後の初回のサイクルにおいて、弁復帰動作が正常に行われなかったケースを示している。図２に示すケースのように、弁停止機構の応答遅れ等の理由により、吸気弁２８についての弁停止制御からの復帰時に、吸気弁２８が実際に復帰するサイクルが、燃料噴射の再開が行われるサイクルよりも遅れてしまう場合がある。そのような弁復帰の遅れが生じた場合には、遅れの生じたサイクルのために噴射された燃料が吸気ポートに滞留してしまう。その結果、吸気弁２８が実際に復帰するサイクルにおいて、遅れの生じたサイクルのために噴射された燃料が、今回の復帰サイクルのために噴射される燃料とともに筒内（燃焼室１４内）に供給されることになる。その結果、筒内の空燃比が過剰にリッチとなり、失火が生じてしまうことが懸念される。また、このような失火が生ずると、排気エミッションが悪化するとともに、排気通路１８に流出したリッチな未燃混合気が触媒３６に悪影響を及ぼすおそれがある。

また、吸気弁２８のリフト動作の有無を検知するためのリフトセンサをそれぞれの吸気弁２８に対して備えるなどすれば、弁復帰動作の異常を検出することができる。しかしながら、本実施形態の燃料噴射弁２４のように吸気ポートに燃料を噴射する方式の場合には、図２に示すように、あるサイクルのための燃料噴射は同じサイクルの吸気弁２８の開閉動作よりも先に行われる必要がある。従って、弁復帰動作と燃料噴射の再開動作とを同期して行う場合には、少なくとも初回のサイクルにおいては、燃料噴射タイミングよりも事前に弁復帰動作の異常を検出することはできない。また、筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁を備えている場合には、吸気弁の開閉動作の開始後に、その開閉動作が行われているサイクルのための燃料噴射を行うことが可能である。しかしながら、あるサイクルにおいて吸気弁の開閉期間中に弁復帰動作の異常の有無を判定し、かつ、その異常が認められた場合に、同じサイクル中において瞬時に燃料噴射の中止もしくは燃料噴射量の減量といった対策を行うことは困難である。また、弁復帰動作の異常を検出するためのセンサ自体の異常によって弁復帰動作の異常が誤判定される可能性もあり、また、エンジン回転数が高くなるほど１サイクルの所要時間が短くなる。これらの理由によっても上記対策は困難といえる。

［実施の形態１における特徴的な制御］
図３は、本発明の実施の形態１における弁復帰時の目標空燃比の制御を説明するための図である。
図３に示すように、本実施形態では、前提として、フューエルカットの実行要求が出された場合には、全気筒の吸気弁２８および排気弁３０に対して、弁停止制御を行うようにしている。そして、そのような弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が出された場合には、各気筒における燃料噴射（および点火）の再開動作と弁復帰動作とを同期させて同じサイクルにて開始させるようにしている。

そのうえで、本実施形態では、図３に示すように、弁復帰要求を伴うフューエルカットからの復帰開始時の初めの２回のサイクルにおいて、各気筒の筒内の目標空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン復帰モードを実行するようにした。ここでは、この復帰開始時の初めの２回のサイクルにおいて設定される目標空燃比を、「復帰時目標空燃比」と称する。

より具体的には、このリーン復帰モードでは、復帰時目標空燃比が、以下の２つの条件を満たすように設定されている。すなわち、復帰時目標空燃比は、上記２回のサイクル中の個々のサイクルのために同一気筒に対してそれぞれ噴射される燃料と空気との混合気の空燃比がそれぞれ可燃範囲に収まる値となるように設定されている。更に、復帰時目標空燃比は、上記２回のサイクルのために同一気筒に対して噴射される合計量の燃料が仮に任意の１サイクル（図３に示す例では、燃料噴射の再開後の２サイクル目が相当）中に筒内に一度に供給されることになったとしても、可燃範囲に収まる値となるように設定されている。尚、ここでいう可燃範囲とは、筒内に供給される空気と燃料（ここではガソリン）の混合気が燃焼可能となる空燃比の範囲である。

本実施形態の内燃機関１０のようにガソリンを燃料として使用するポート噴射式の内燃機関において、運転時に筒内に供給される混合気の可燃範囲は、内燃機関の運転状態（バルブタイミングや冷却水温度等）等により異なるものであるが、一般的には、８程度のリッチ側限界と１８程度のリーン側限界とで定める８〜１８程度の値となる。尚、ここで示した数値は、内燃機関１０の実際の運転時に、失火の発生なしに確実な燃焼を保証し得る値として予め実験等により求められた値である。

混合気の可燃範囲が空燃比ベースで８〜１８程度である内燃機関１０では、上記の復帰時目標空燃比は、一例を挙げると、１８に設定することが好適である。このような復帰時目標空燃比の設定によれば、燃料噴射が再開される１回目のサイクルにおいて弁復帰動作が正常に行われた場合には、筒内に供給される混合気の空燃比は、上記可燃範囲内の値である１８となる。このため、この１回目のサイクルにおいて燃焼が可能となる。更に、上記１回目のサイクルにおいて吸気弁２８の弁復帰動作が正常に行われなかった場合であっても、２回目のサイクルにおいて筒内に供給される混合気の空燃比は、１、２回目の両サイクルのために噴射される合計量の燃料と空気との混合気の空燃比であるので９となり、これも上記可燃範囲内の値である。このため、１回目のサイクルにおける弁復帰動作に異常が生じた場合であっても、２回目のサイクルにおける燃焼が可能となる。尚、１、２回目のサイクルのための目標空燃比を同じ値に設定する場合には、理論空燃比よりもリーンな値であっても、１５は本実施形態の復帰時目標空燃比には該当しない。これは、目標空燃比が１５に設定されていると、１回目のサイクルにおいて弁復帰動作に異常が生じた場合に、２回目のサイクルにおける筒内の空燃比が７．５となり、上記可燃範囲のリッチ側限界を外れてしまうからである。

［実施の形態１における具体的処理］
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からの復帰時の制御を実現するためにＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
図４に示すルーチンでは、先ず、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）の実行要求があるか否かがアクセル開度センサ４８等の出力に基づいて判定される（ステップ１００）。

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、フューエルカットが実行される（ステップ１０２）とともに、全気筒の吸気弁２８および排気弁３０に対する弁停止制御が実行される（ステップ１０４）。

次に、アクセルペダルの踏み込みの有無の判断等に基づいて、吸排気弁２８、３０の全弁復帰要求を伴うフューエルカットからの復帰要求があるか否かが判定される（ステップ１０６）。その結果、上記フューエルカットからの復帰要求があると判定された場合には、空燃比の制御に関わるセンサ（Ａ／Ｆセンサ３８、エアフローメータ２０等）およびアクチュエータ（燃料噴射弁２４、点火プラグ２６等）に異常が無いか否かが判定される（ステップ１０８）。

上記ステップ１０８における判定が成立した場合には、次いで、弁停止制御実行中の吸排気弁２８、３０についての弁復帰動作、および上述したリーン復帰モードでの燃料噴射の再開が同期して実行される（ステップ１１０）。

図５は、図４に示すルーチンのステップ１１０におけるリーン復帰モードを実現するために、ＥＣＵ４０が実行するサブルーチンのフローチャートである。
図５に示すサブルーチンでは、先ず、リーン復帰モード中に各気筒内に吸入される空気量が算出される（ステップ２００）。本ステップ２００における空気量は、例えば、現在の吸気マニホールド圧力およびエンジン回転数等の検出値に基づいて、予め実験等により定めたマップ（図示省略）を参照することにより算出可能である。

次に、上記ステップ２００において算出された空気量との関係で、上記可燃範囲のリーン側限界の値（１８）が復帰時目標空燃比として得られるようにするための燃料噴射量が算出される（ステップ２０２）。次いで、所定の燃料噴射時期で燃料噴射が実行される（ステップ２０４）。

また、図４に示すルーチンでは、上記ステップ１００の処理が実行された後には、リーンサイクル数のカウントアップが実行される（ステップ１１２）。ここでいうリーンサイクル数とは、上記リーン復帰モード中に行われるサイクルの数である。次いで、リーンサイクル数のカウント値が所定値αよりも大きいか否かが判定される（ステップ１１４）。本実施形態では、上記図３を参照して説明したように、リーン復帰モードは、弁復帰要求を伴うフューエルカットからの復帰開始時の初めの２回のサイクルにおいて実行するようにしている。従って、本ステップ１１４の所定値αは２に設定されている。

上記ステップ１１４において、カウンター値＞所定値αが不成立であると判定された場合、すなわち、リーン復帰モードを継続して実行すべき状況にあると判断できる場合には、図５に示すリーン復帰モードの各処理が再度実行される（ステップ１１６）。次いで、リーンサイクル数がカウントアップされる（ステップ１１２）。

一方、上記ステップ１１４において、カウンター値＞所定値αが成立すると判定された場合には、リーン復帰モードが解除される（ステップ１１８）。これにより、内燃機関１０の運転モードが通常の運転モードに切り換えられる。

次に、弁復帰動作に異常が生じた気筒があるか否かが判定される（ステップ１２０）。弁復帰動作の異常判定は、例えば、次のような手法で実行することができる。弁復帰動作が正常に行われた気筒では、上記復帰時目標空燃比下での燃焼が行われることになる。その結果、その気筒からは、上記復帰時目標空燃比に応じたリーンな排気ガスが排出されることになる。一方、吸気弁２８の弁復帰動作に異常が生じた気筒では、上記のリーンな排気ガスが排出されることはない。従って、Ａ／Ｆセンサ３８に各気筒からガスが到達するタイミングを考慮してＡ／Ｆセンサ３８の出力を判断することで、弁復帰動作に異常が生じた気筒を特定することができる。

上記ステップ１２０において、弁復帰動作に異常が生じた気筒があると判定された場合には、内燃機関１０の運転モードが弁異常退避走行モードに切り換えられる（ステップ１２２）。具体的には、この弁異常退避走行モードでは、吸気弁２８が弁稼動状態に正常に復帰していない異常気筒に対して、燃料噴射を中止する処理が実行される。

以上説明した図４に示すルーチンによれば、弁復帰動作の実行と同期してフューエルカットからの復帰を実行する際に、初めの２回のサイクルについては、上記リーン復帰モードが実行される。リーン復帰モード中には、上記図３を参照して説明した復帰時目標空燃比の思想に基づいて、復帰時目標空燃比がその一例である１８に設定される。これにより、仮に弁復帰動作が燃料噴射と同期せずに１サイクル遅れることがあっても、筒内の混合気の空燃比を可燃範囲内に維持することができる。その結果、弁復帰動作に１サイクルの遅れが仮に生じた場合であっても、失火が生ずるのを回避することができる。また、失火を回避できることで、排気エミッションの悪化の防止と、触媒３６へのリッチな未燃混合気の流入防止とを図ることができる。

また、上記ルーチンによれば、リーン復帰モードの経過後に弁復帰動作が正常に行われていないと判定された場合には、弁復帰動作の異常発生気筒に対する燃料噴射が中止される。弁復帰動作の指令後に上記リーン復帰モードを実行するリーンサイクル数が経過した後においても、吸気弁２８が弁稼動状態に復帰していない場合には、弁固着等の一時的ではない不具合が生じたものと判断することができる。このように、上記ルーチンの処理によれば、１サイクル程度の弁復帰動作の遅れと弁固着等の不具合とを判別することができ、これにより、異常の程度に応じた対策を行えるようになる。また、上記のようなリーン復帰モードを復帰開始時に実行することで、その実行時間を利用して、弁復帰動作の上記異常判定を行う時間を稼ぐことができるようになる。これにより、弁復帰動作の異常検出精度を向上させることができる。

また、上記ルーチンでは、弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、弁復帰動作と燃料噴射（および点火）の再開動作とが同期して同じサイクルで実行されるようになる。これにより、弁復帰動作を燃料噴射の再開動作に先行して実施する場合とは異なり、弁復帰時に触媒３６への新気流入を確実に防止することができるので、触媒３６の劣化抑制を図ることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、フューエルカットからの復帰時に、初めの２回のサイクルにおいて上記リーン復帰モードを実行するようにしている。しかしながら、本発明における特徴的な目標空燃比の設定が行われる復帰初期サイクルは、上記の２回のサイクルとされる例に限定されるものではない。すなわち、内燃機関の筒内に供給された混合気の空燃比の可燃範囲は、既述した内燃機関１０の運転状態以外にも、例えば、内燃機関の燃料噴射形式がポート噴射式か筒内直接噴射式であるかによっても変化する。上述した実施の形態１においては、ポート噴射式の内燃機関１０における可燃範囲の一例を示したが、筒内直接噴射式の内燃機関の場合には、混合気の空燃比の可燃範囲は、一例として、８〜２４程度である。従って、このような広い可燃範囲を有する内燃機関の場合には、上記復帰初期サイクルを３サイクルに設定してもよい。このような設定によれば、弁復帰動作が仮に１サイクル遅れた場合であっても、２回目のサイクルにおける筒内の空燃比は１２となり、また、弁復帰動作が仮に２サイクル遅れた場合であっても、３回目のサイクルにおける筒内の空燃比は８となる。このため、何れの遅れの場合にも筒内の空燃比を上記可燃範囲内の値とすることが可能となる。尚、上記復帰初期サイクルの数は、可燃範囲の広さ次第では、もちろん４回、５回、更にはそれ以上と増やしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、上記リーン復帰モードを実行する２回のサイクルにおける目標空燃比を同じ値（１８）に設定した例について説明を行った。しかしながら、本発明における復帰初期サイクルにおける目標空燃比の設定手法は、これに限定されるものではなく、例えば、少なくとも２回の復帰初期サイクル中の個々のサイクルにおける目標空燃比を異なる値に設定してもよい。

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全気筒の吸排気弁２８、３０に対して弁停止制御を行う構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象はこれに限定されるものではなく、内燃機関の一部気筒を対象として、弁停止制御を伴うフューエルカットを実行することによって減筒運転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時に吸排気弁２８、３０に対して弁停止制御を行う構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象はこれに限定されるものではなく、フューエルカットの実行時に吸気弁および排気弁のうちの何れか一方に対して弁停止制御を行う構成であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、フューエルカットからの復帰時に、弁復帰動作の実行と燃料噴射の再開動作とを同期して行うようにしている。しかしながら、本発明はこれらの動作を同期させて行うものに必ずしも限定されるものではなく、弁復帰動作が例えば１または数サイクルだけ燃料噴射の再開動作に先行して実施されるようになっていてもよい。

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、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「フューエルカット実行手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「弁停止実行手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「フューエルカット復帰要求検知手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「弁復帰実行手段」が、上記ステップ１１０におけるリーン復帰モードを実行することにより前記第１の発明における「復帰時空燃比設定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「弁復帰異常判定手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより前記第２の発明における「燃料噴射中止手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図４に示すルーチンに代えて後述の図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

本実施形態の制御は、触媒３６の温度の高低に応じて、リーン復帰モードにおける復帰時目標空燃比を異ならせた点に特徴を有している。より具体的には、触媒３６の温度が所定温度よりも高い場合には、それが当該所定温度以下である場合と比べ、復帰時目標空燃比を、内燃機関１０における空燃比の上記可燃範囲を満たす範囲内で、よりリッチな値に設定するようにした。

図６は、上記の機能を実現するために本実施の形態２においてＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図６において、実施の形態１における図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図６に示すルーチンでは、上記ステップ１０６において吸排気弁２８、３０の復帰要求を伴うフューエルカットからの復帰要求があると判定された場合には、上記ステップ１０８の処理が実行された後に、触媒３６の温度が取得される（ステップ３００）。尚、触媒３６の温度は、温度センサによる検知に代え、例えば、内燃機関１０の運転履歴に基づいて推定してもよい。

次に、弁停止制御実行中の吸排気弁２８、３０についての弁復帰動作、および上述したリーン復帰モードでの燃料噴射の再開が実行される（ステップ３０２）。より具体的には、本ルーチンにおけるリーン復帰モードは、以下の点において、上記図４に示すルーチンにおけるリーン復帰モードと相違している。すなわち、本ルーチンにおけるリーン復帰モードでは、触媒３６の温度が所定温度よりも高いか否かが判断される。ここでいう所定温度は、触媒３６への新気の流入により当該触媒３６の劣化が懸念される状況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。本ステップ３０２では、その判断結果に基づき、触媒３６の温度が上記所定温度よりも高い場合には、それが当該所定温度以下である場合と比べ、リーン復帰モードにおける復帰時目標空燃比が、内燃機関１０における空燃比の上記可燃範囲を満たす範囲内で、よりリッチな値に設定される。一例を挙げると、触媒３６の温度が上記所定温度以下の場合に設定される復帰時目標空燃比が１８である場合には、触媒３６の温度が上記所定温度よりも高い場合に設定される復帰時目標空燃比は、例えば１７に設定される。尚、このような触媒３６の温度に基づいた復帰時目標空燃比の変更は、上記ステップ１１４においてカウンター値＞所定値αが不成立であると判定された場合に実行されるステップ３０４の処理においても同様である。

以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、触媒３６の温度が上記所定温度よりも高い場合には、それが当該所定温度以下である場合と比べ、リーン復帰モードにおける復帰時目標空燃比が、内燃機関１０における空燃比の上記可燃範囲を満たす範囲内で、よりリッチな値に設定される。このような設定によれば、触媒３６が高温である場合には、燃焼によって筒内の酸素がより消費されるようになるので、弁復帰後の初期において触媒３６に流入する酸素量を減らすことができる。このため、上記ルーチンの処理によれば、上記リーン復帰モードの実行によって復帰時の失火発生を回避しつつ、触媒３６の劣化抑制を図ることができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ３００の処理を実行することにより前記第３の発明における「触媒温度取得手段」が実現されている。

１０内燃機関
１４燃焼室
１６吸気通路
１８排気通路
２２スロットルバルブ
２４燃料噴射弁
２６点火プラグ
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触媒
３８Ａ／Ｆセンサ
４０ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２クランク角センサ
４４吸気圧力センサ
４６触媒温度センサ
４８アクセル開度センサ

Claims

吸気通路内もしくは筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方のバルブの動作状態を弁稼働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バルブの動作状態を前記弁稼働状態から前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を実行する弁停止実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求を検知するフューエルカット復帰要求検知手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、燃料噴射の再開動作と同期もしくは先行して、前記閉弁停止状態から前記弁稼動状態への前記少なくとも一方のバルブの動作状態の弁復帰動作を実行する弁復帰実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰時の初めの少なくとも２回のサイクルからなる復帰初期サイクルにおける筒内の目標空燃比を設定する復帰時空燃比設定手段と、を備え、
前記目標空燃比は、前記復帰初期サイクル中の個々のサイクルのために同一気筒に対してそれぞれ噴射される燃料と空気との混合気の空燃比がそれぞれ可燃範囲に収まる値となるように設定され、かつ、前記復帰初期サイクルのために同一気筒に対して噴射される合計量の燃料が仮に任意の１サイクル中に筒内に供給されることになったとしても、前記合計量の燃料と空気との混合気の空燃比が前記可燃範囲に収まる値となるように設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記弁復帰動作に異常が生じたか否かを判定する弁復帰異常判定手段と、
前記復帰初期サイクルの経過後に、前記弁復帰異常判定手段により前記弁復帰動作に異常が生じたと判定された気筒に対して、燃料噴射を中止する燃料噴射中止手段と、
を更に備え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。
前記内燃機関の制御装置は、排気通路に配置される触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記復帰時空燃比設定手段は、前記触媒の温度が所定温度よりも高い場合には、前記触媒の温度が前記所定温度以下である場合と比べ、よりリッチな値に前記目標空燃比を設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
前記復帰時空燃比設定手段により設定される、前記復帰初期サイクル中の個々のサイクルの前記目標空燃比は、理論空燃比よりもリーンな値であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
前記弁復帰実行手段は、前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、燃料噴射の再開動作と同期して前記弁復帰動作を実行する手段であって、
前記フューエルカットからの復帰要求に伴う前記弁復帰動作の実施時の初回のサイクルから、前記復帰時空燃比設定手段により設定された前記目標空燃比での燃料噴射が開始され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。