JP6988735B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、火花点火式の内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、ガソリンを燃料とする内燃機関の一例が記載されている。この内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられている三元触媒と、排気通路における三元触媒よりも下流に配置されているパティキュレートフィルタとを備えている。

特許文献１に記載の内燃機関では、アクセル操作が解消されるなどして内燃機関に対する要求トルクが減少された場合において内燃機関に加わる負荷が低いときには、気筒内での燃焼が停止されることがある。このような燃焼停止期間では、燃料噴射弁の燃料噴射を停止する燃料カット処理、及び、燃料噴射弁から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま気筒内から排気通路に流出させる燃料導入処理の何れか一方の処理が選択される。特許文献１によれば、パティキュレートフィルタを再生させる際には、燃料導入処理が実行される。一方、当該再生を行わない際には、燃料カット処理が実行される。

燃料導入処理では、燃料噴射弁から噴射された燃料が空気と共に排気通路を流通することとなる。そして、燃料が三元触媒に導入されると、当該燃料の燃焼によって三元触媒の温度が上昇する。すると、高温のガスがパティキュレートフィルタに流入するようになり、パティキュレートフィルタの温度が上昇する。その結果、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレート・マターが燃焼される。

米国特許出願公開第２０１４／００４１３６２号明細書

内燃機関の燃料に硫黄成分が含まれている場合、硫黄成分が三元触媒に堆積することがある。硫黄成分が三元触媒に堆積すると、三元触媒の最大酸素吸蔵量が低下するため三元触媒の浄化効率が低下する。そこで、触媒に堆積した硫黄成分を脱離させる被毒再生として、気筒内での燃焼を停止させて燃料噴射を停止する燃料カット処理を行うことによって三元触媒に酸素を導入し、三元触媒に堆積した硫黄を硫黄酸化物として三元触媒から放出することが行われている。

特許文献１のように燃焼停止期間において燃料カット処理又は燃料導入処理が選択される場合、燃焼停止期間に燃料導入処理が実行されると、燃料導入処理によって三元触媒に到達した燃料が酸素と共に燃焼される。そのため、被毒再生の進行の仕方が燃料カット処理が実行されているときと異なる。すなわち、燃料導入処理が実行される場合には、燃料カット処理が実行される場合とは三元触媒に導入されるガスの空燃比が異なるため、被毒再生を行うための期間を適切に設定できないことがあった。

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、点火装置の火花放電によって、燃料噴射弁から噴射された燃料を含む混合気を気筒内で燃焼させる内燃機関に適用され、前記内燃機関のクランク軸が回転している状況下で前記気筒内での燃焼を停止させるときには、前記燃料噴射弁の燃料噴射を停止させる燃料カット処理、及び、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま前記気筒内から排気通路に流出させる燃料導入処理の何れか一方の処理を選択して実行する内燃機関の制御装置であって、前記気筒内での燃焼の停止条件が成立しているか否かを判定する停止判定部と、前記排気通路に配置されている触媒への硫黄堆積量を推定する推定部と、を備え、前記推定部によって推定された硫黄堆積量が堆積閾値以上であるときに前記停止判定部によって前記停止条件が成立していると判定されて前記燃料カット処理又は前記燃料導入処理を開始した場合には、前記停止条件が成立していると前記停止判定部が判定していても前記推定部によって推定される硫黄堆積量が脱離判定値以下になったときに前記気筒内での燃焼を再開させるものであり、前記推定部は、前記燃料カット処理が実行されているときと、前記燃料導入処理が実行されているときとで、前記硫黄堆積量の推定方法を変更することをその要旨とする。

上記構成によれば、硫黄堆積量が脱離判定値以下になったときに燃料カット処理又は燃料導入処理が終了されて気筒内での燃焼が再開される。そして、上記構成では、燃料カット処理が実行されているときと、燃料導入処理が実行されているときとで、硫黄堆積量の推定方法を変更している。そのため、触媒に空気とともに燃料が導入される燃料導入処理を実行している場合には、燃料の導入を考慮して硫黄堆積量を推定することができる。これにより、燃料導入処理を実行している場合と、燃料カット処理を実行している場合とで被毒再生の進行の仕方に違いがあるとしても、それに対応させて硫黄堆積量を適切に推定することができる。したがって、硫黄堆積量に基づいて被毒再生の完了を適切に判定することができる。

内燃機関の制御装置の一実施形態である内燃機関制御ユニットを備える制御装置と、同制御装置が搭載されるハイブリッド車両と、の概略を示す構成図。 同内燃機関制御ユニットの機能構成と、同ハイブリッド車両に搭載される内燃機関の概略構成とを示す図。 同内燃機関制御ユニットにおける停止判定部が実行する処理の流れを示すフローチャート。 燃料噴射弁と点火装置とを制御する処理の流れを示すフローチャート。 燃焼停止期間中に行う処理の流れを示すフローチャート。 被毒再生を行う際の処理の流れを示すフローチャート。 燃焼停止期間中に被毒再生を行う場合のタイミングチャート。

以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１には、ハイブリッド車両の概略構成が図示されている。図１に示すように、ハイブリッド車両は、内燃機関１０と、内燃機関１０のクランク軸１４に接続されている動力配分統合機構４０と、動力配分統合機構４０に接続されている第１のモータジェネレータ７１とを備えている。動力配分統合機構４０には、リダクションギア５０を介して第２のモータジェネレータ７２が連結されるとともに、減速機構６０及びディファレンシャル６１を介して駆動輪６２が連結されている。

動力配分統合機構４０は、遊星歯車機構のことであり、外歯歯車のサンギア４１と、サンギア４１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア４２とを有している。サンギア４１とリングギア４２との間には、サンギア４１及びリングギア４２の双方と噛み合う複数のピニオンギア４３が配置されている。各ピニオンギア４３は、自転及び公転が自在な状態でキャリア４４に支持されている。サンギア４１には、第１のモータジェネレータ７１が連結されている。キャリア４４には、クランク軸１４が連結されている。リングギア４２にはリングギア軸４５が接続されており、このリングギア軸４５にリダクションギア５０及び減速機構６０の双方が連結されている。

内燃機関１０の出力トルクがキャリア４４に入力されると、当該出力トルクが、サンギア４１側とリングギア４２側とに分配される。すなわち、第１のモータジェネレータ７１に内燃機関１０の出力トルクを入力させることにより、第１のモータジェネレータ７１に発電させることができる。

一方、第１のモータジェネレータ７１を電動機として機能させた場合、第１のモータジェネレータ７１の出力トルクがサンギア４１に入力される。すると、サンギア４１に入力された第１のモータジェネレータ７１の出力トルクが、キャリア４４側とリングギア４２側とに分配される。そして、第１のモータジェネレータ７１の出力トルクがキャリア４４を介してクランク軸１４に入力されることにより、クランク軸１４を回転させることができる。本実施形態では、このように第１のモータジェネレータ７１の駆動によってクランク軸１４を回転させることを「モータリング」という。

リダクションギア５０は、遊星歯車機構であり、第２のモータジェネレータ７２が連結されている外歯歯車のサンギア５１と、サンギア５１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア５２とを有している。リングギア５２にリングギア軸４５が接続されている。また、サンギア５１とリングギア５２との間には、サンギア５１及びリングギア５２の双方と噛み合う複数のピニオンギア５３が配置されている。各ピニオンギア５３は、自転自在であるものの公転不能になっている。

そして、車両を減速させる際には、第２のモータジェネレータ７２を発電機として機能させることにより、第２のモータジェネレータ７２の発電量に応じた回生制動力を車両に発生させることができる。また、第２のモータジェネレータ７２を電動機として機能させた場合、第２のモータジェネレータ７２の出力トルクが、リダクションギア５０、リングギア軸４５、減速機構６０及びディファレンシャル６１を介して駆動輪６２に入力される。これにより、駆動輪６２を回転させることができる、すなわち車両を走行させることができる。

第１のモータジェネレータ７１は、第１のインバータ７５を介してバッテリ７７と電力の授受を行う。第２のモータジェネレータ７２は、第２のインバータ７６を介してバッテリ７７と電力の授受を行う。

図２に示すように、内燃機関１０は、直列に配置された四つの気筒１１を有している直列４気筒の内燃機関である。各気筒１１内には、コネクティングロッドを介してクランク軸１４に連結されているピストンが往復動可能な態様で収容されている。

各気筒１１内には、吸気通路１５を介して空気が導入される。また、内燃機関１０は、気筒１１と同数の燃料噴射弁１７を有している。各燃料噴射弁１７は、吸気通路１５に燃料を噴射する噴射弁である。各気筒１１内には、燃料噴射弁１７から噴射された燃料と空気とが吸気通路１５を介して導入される。そして、各気筒１１内では、燃料と空気とを含む混合気が点火装置１９の火花放電によって燃焼される。

また、内燃機関１０は、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ８１を吸気通路１５に備えている。内燃機関１０は、クランク軸１４の回転角度を検出するクランク角センサ８２を備えている。

混合気の燃焼によって各気筒１１内で生じた排気は、排気通路２１に排出される。排気通路２１には、三元触媒２２と、三元触媒２２よりも下流側に配置されているパティキュレートフィルタ２３とが設けられている。パティキュレートフィルタ２３は、排気通路２１を流通する排気に含まれるパティキュレート・マターを捕集する機能を有している。

なお、排気通路２１における三元触媒２２よりも上流には、排気通路２１を流れるガス中の酸素濃度、すなわち混合気の空燃比を検出する空燃比センサ８３が配置されている。また、排気通路２１における三元触媒２２とパティキュレートフィルタ２３との間には、排気通路２１を流れるガスの温度を検出する排気温度センサ８４が配置されている。

内燃機関１０では、車両が走行しており、且つクランク軸１４が回転しているときに、気筒１１内での混合気の燃焼が停止されることがある。このようにクランク軸１４が回転している状態で気筒１１内での燃焼が停止される期間のことを、「燃焼停止期間ＣＳＰ」という。燃焼停止期間ＣＳＰでは、クランク軸１４の回転に同期して各ピストンが往復動する。そのため、吸気通路１５を介して各気筒１１内に導入された空気は、燃焼に供されることなく、排気通路２１に流出される。

燃焼停止期間ＣＳＰでは、各燃料噴射弁１７の燃料噴射を停止する燃料カット処理、及び、各燃料噴射弁１７から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま各気筒１１内から排気通路２１に流出させる燃料導入処理のうち何れか一方が選択して実行される。燃料導入処理が実行されると、各燃料噴射弁１７から噴射された燃料が空気と共に排気通路２１を流通することとなる。そして、燃料が三元触媒２２に導入される。このとき、三元触媒２２の温度が活性化温度以上である場合、燃料を燃焼させるのに十分な量の酸素が三元触媒２２に存在すると、三元触媒２２で燃料が燃焼される。これにより、三元触媒２２の温度が上昇する。すると、高温のガスがパティキュレートフィルタ２３に流入するようになり、パティキュレートフィルタ２３の温度が上昇する。そして、パティキュレートフィルタ２３に酸素が供給されている場合、パティキュレートフィルタ２３の温度が燃焼可能温度以上になると、パティキュレートフィルタ２３に捕集されているパティキュレート・マターが燃焼される。

次に、図１及び図２を参照し、ハイブリッド車両の制御構成について説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両の制御装置１００は、アクセル開度ＡＣＣ及び車速ＶＳを基に、リングギア軸４５に出力すべきトルクである要求トルクＴＱＲを算出する。アクセル開度ＡＣＣは、車両の運転者によるアクセルペダルＡＰの操作量のことであり、アクセル開度センサ８６によって検出された値である。車速ＶＳは、車両の移動速度に対応する値であり、車速センサ８７によって検出される。制御装置１００は、算出した要求トルクＴＱＲを基に、内燃機関１０、各モータジェネレータ７１，７２を制御する。

制御装置１００は、内燃機関１０を制御する内燃機関制御ユニット１１０と、各モータジェネレータ７１，７２を制御するモータ制御ユニット１２０とを備えている。内燃機関制御ユニット１１０が、本実施形態における「内燃機関の制御装置」の一例に相当する。燃焼停止期間ＣＳＰ中において燃料導入処理が実行される場合、モータ制御ユニット１２０によって、モータリングを行わせるべく第１のモータジェネレータ７１の駆動が制御される。すなわち、モータリングの実行を通じ、燃焼停止期間ＣＳＰ中におけるクランク軸１４の回転速度を制御することができる。

図２には、内燃機関制御ユニット１１０の機能構成が図示されている。内燃機関制御ユニット１１０は、機能部として、点火制御部１１１と、噴射弁制御部１１２と、停止判定部１１３と、推定部１１４とを有している。

内燃機関制御ユニット１１０には、各種センサからの検出信号が入力される。内燃機関制御ユニット１１０は、各種センサからの検出信号に基づいて車両及び内燃機関１０を制御するためのパラメータを算出する。例えば、クランク角センサ８２からの検出信号に基づいてクランク角度ＣＡを算出する。また、クランク角度ＣＡに基づいて内燃機関１０の機関回転数ＮＥを算出する。

点火制御部１１１は、点火装置１９を制御する。点火制御部１１１は、気筒１１内で混合気を燃焼させるときには、ピストンが圧縮上死点近傍に達したタイミングで点火装置１９に火花放電を行わせる。一方、点火制御部１１１は、燃焼停止期間ＣＳＰ中では、点火装置１９に火花放電を行わせない。

噴射弁制御部１１２は、燃料噴射弁１７の駆動を制御する。燃料噴射弁１７の処理手順については後述する。
停止判定部１１３は、気筒１１内での混合気の燃焼の停止条件が成立しているか否かを判定する。

また、停止判定部１１３は、燃焼の停止条件が成立しているときに、被毒再生に係る一連の処理を実行する。当該処理の流れについては後述する。
推定部１１４は、三元触媒２２の温度を燃料導入処理の実行中に燃料噴射弁１７から噴射した燃料の量に基づいて推定し、触媒温度ＴＣとして算出する。

また、推定部１１４は、三元触媒２２に堆積している硫黄成分の堆積量として硫黄堆積量ＳＤＰを推定する。推定部１１４は、堆積値から脱離値を減ずることによって硫黄堆積量ＳＤＰを算出する。硫黄堆積量ＳＤＰの算出に用いられる堆積値は、燃料噴射量の積算値に基づいて算出される。硫黄堆積量ＳＤＰの算出に用いられる脱離値は、三元触媒２２から放出される硫黄成分の量として算出される。

推定部１１４は、燃料導入処理が実行されているときには、触媒温度ＴＣと排気空燃比ＡＦとに基づいて脱離値を算出する。なお、排気空燃比ＡＦは、燃料導入処理が実行される場合における燃料噴射量の要求値ＱＰＲを算出する際に参照される値である。排気空燃比ＡＦは、触媒温度ＴＣの目標値に基づいて設定される。ここで、触媒温度ＴＣが高いほど三元触媒２２から硫黄成分が放出されやすい。したがって、触媒温度ＴＣが高いほど脱離値が大きい値として算出される。また、三元触媒２２に供給される酸素の量が多いほど三元触媒２２から硫黄成分が放出されやすい。したがって、排気空燃比ＡＦがリーン側の値であるほど脱離値が大きい値として算出される。一方、燃料導入処理が実行されていないとき、すなわち燃料カット処理が実行されているときには、推定部１１４は、排気空燃比ＡＦに基づいて脱離値を算出する。このように、脱離値は、燃料カット処理が実行されているときと、燃料導入処理が実行されているときとで、その算出方法が切り換えられる。

以上のように推定部１１４は、燃料カット処理が実行されているときと、燃料導入処理が実行されているときとで、硫黄堆積量の推定方法を変更する。
図３には、停止判定部１１３が実行する処理の流れを示している。この処理は、所定の周期毎に繰り返し実行される。

本処理の実行が開始されると、まずステップＳ１０１において、気筒１１内での燃焼の停止条件が成立しているか否かが判定される。例えば、停止判定部１１３は、内燃機関１０に対する出力トルクの要求値が「０」以下であるときには、停止条件が成立しているとの判定をなす。一方、停止判定部１１３は、内燃機関１０に対する出力トルクの要求値が「０」よりも大きいときには、停止条件が成立しているとの判定をなさない、すなわち停止条件が非成立であると判定する。停止条件が成立していない場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、処理がステップＳ１０２に移行される。ステップＳ１０２では、燃焼停止フラグＦＬＧ１にオフがセットされる。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。

一方、停止条件が成立している場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０３に移行される。ステップＳ１０３では、燃焼停止フラグＦＬＧ１にオンがセットされる。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。

停止判定部１１３は、燃焼停止フラグＦＬＧ１がオフの状態からオンにされたときに、気筒１１内での混合気の燃焼の停止を要求する。停止判定部１１３は、燃焼停止フラグＦＬＧ１がオンの状態からオフにされたときに、気筒１１内での混合気の燃焼の再開を要求する。

図４を参照し、噴射弁制御部１１２によって燃料噴射弁１７の駆動を制御する際の処理手順について説明する。なお、図４に示す一連の処理は、各燃料噴射弁１７に対して実行される。

この一連の処理が実行されると、まずステップＳ１０４では、燃焼停止フラグＦＬＧ１がオンであるか否かが判定される。
燃焼停止フラグＦＬＧ１がオフである場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理がステップＳ１０５に移行される。ステップＳ１０５では、燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを算出するための第１の算出処理が行われる。第１の算出処理では、例えば、空燃比検出値ＡＦＳが空燃比目標値ＡＦＴｒとなるように要求値ＱＰＲが算出される。空燃比検出値ＡＦＳは、空燃比センサ８３によって検出された空燃比のことである。また、気筒１１内で混合気を燃焼させる場合、空燃比目標値ＡＦＴｒは、例えば理論空燃比、又は理論空燃比近傍の値に設定される。そして、要求値ＱＰＲが算出されると、処理が次のステップＳ１０６に移行される。ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５で算出した要求値ＱＰＲを基に燃料噴射弁１７の駆動が制御される。続いて、次のステップＳ１０７では、火花放電を行わせるように点火制御部１１１によって点火装置１９が制御される。すなわち、気筒１１内で混合気が燃焼される。そして、一連の処理が一旦終了される。

一方、燃焼停止フラグＦＬＧ１がオンである場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０８に移行される。ステップＳ１０８では、燃料噴射弁１７の燃料噴射量の要求値ＱＰＲを算出するための第２の算出処理が行われる。第２の算出処理では、燃料カット処理が実行されている場合、要求値ＱＰＲが「０」とされる。一方、第２の算出処理では、燃料導入処理が実行されている場合、要求値ＱＰＲが「０」よりも大きい値となるように算出される。ただし、燃料導入処理が実行されている場合の燃料噴射量の要求値ＱＰＲは、気筒１１内で混合気を燃焼させる際における要求値ＱＰＲよりも小さい。そのため、ステップＳ１０８で算出された要求値ＱＰＲに基づいて燃料噴射弁１７から噴射された燃料が気筒１１内に導入された場合、当該気筒１１内の空燃比は、気筒１１内で混合気を燃焼させる際の空燃比（すなわち、理論空燃比）と比較してリーン側の値となる。

ここで、燃焼停止期間ＣＳＰ中における燃料カット処理と燃料導入処理の選択方法について説明する。すなわち、燃焼停止期間ＣＳＰが開始された以降において、以下に示す条件（１）及び（２）の少なくとも一方が成立していないときには、燃料カット処理が実行される。一方、燃焼停止期間ＣＳＰ中において条件（１）及び（２）の両者が成立すると、燃料導入処理が実行される。
（１）触媒温度ＴＣが活性化温度以上であると判定できること。
（２）パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量の推定値が判定捕集量以上であること。

未燃の燃料を三元触媒２２に導入しても、三元触媒２２の温度が低いと、燃料を燃焼させることができないことがある。そこで、三元触媒２２に導入された未燃の燃料を燃焼させることができるか否かの判断基準として、活性化温度が設定されている。

パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量が多いほど、パティキュレートフィルタ２３の目詰まりが進行する。そこで、パティキュレートフィルタ２３の再生が必要なほど目詰まりが進行しているか否かの判断基準として、判定捕集量が設定されている。捕集量が増えると、排気通路２１における三元触媒２２とパティキュレートフィルタ２３との間の部分と、排気通路２１におけるパティキュレートフィルタ２３よりも下流の部分との差圧が大きくなりやすい。そこで、例えば、当該差圧を基に捕集量の推定値を算出することができる。

ステップＳ１０８で要求値ＱＰＲが算出されると、処理が次のステップＳ１０９に移行される。ステップＳ１０９において、ステップＳ１０８で算出した要求値ＱＰＲを基に燃料噴射弁１７の駆動が制御される。すなわち、燃料カット処理が実行されている場合には、要求値ＱＰＲが「０」であるため、燃料噴射弁１７から燃料が噴射されない。一方、燃料導入処理が実行されている場合には、要求値ＱＰＲが「０」よりも大きいため、燃料噴射弁１７から燃料が噴射される。続いて、次のステップＳ１１０では、火花放電を行わせないように点火制御部１１１によって点火装置１９が制御される。そして、一連の処理が一旦終了される。

図５及び図６を参照して、被毒再生に係る一連の処理の流れについて説明する。
図５に示す一連の処理は、燃焼停止フラグＦＬＧ１がオンであるときに、所定の周期毎に繰り返し実行される。

この処理が開始されると、ステップＳ２０１において、硫黄堆積量ＳＤＰが堆積閾値ＳＤＰＴｈ以上であるか否かが判定される。硫黄堆積量ＳＤＰが増加すると三元触媒２２の最大酸素吸蔵量が低下して浄化効率が低下する。堆積閾値ＳＤＰＴｈは、三元触媒２２が被毒再生を要する状態にあるか否かを判定するために設定されている。硫黄堆積量ＳＤＰが堆積閾値ＳＤＰＴｈよりも少ない場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、一連の処理が一旦終了される。

一方、硫黄堆積量ＳＤＰが堆積閾値ＳＤＰＴｈ以上である場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ２０２に移行される。ステップＳ２０２では、被毒再生フラグＦＬＧ２にオンがセットされる。その後、処理がステップＳ２０３に移行される。

ステップＳ２０３では、劣化抑制処理が禁止される。これによって、後述する劣化抑制処理が実行されない。その後、一連の処理が一旦終了される。
図６に示す一連の処理は、被毒再生フラグＦＬＧ２がオンであるときに所定の周期毎に繰り返し実行される。

この処理が開始されると、まずステップＳ２０４において、硫黄堆積量ＳＤＰが脱離判定値ＳＤＣＴｈ以下か否かが判定される。脱離判定値ＳＤＣＴｈは、三元触媒２２に堆積した硫黄の脱離が完了したか否かを判定するために設定される値である。脱離判定値ＳＤＣＴｈとしては、例えば「０」を設定することができる。また、「０」よりも大きい値を脱離判定値ＳＤＣＴｈとして設定することもできる。硫黄堆積量ＳＤＰが脱離判定値ＳＤＣＴｈよりも大きい場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、一連の処理が一旦終了される。

一方、硫黄堆積量ＳＤＰが脱離判定値ＳＤＣＴｈ以下である場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ２０５に移行される。ステップＳ２０５では、劣化抑制処理が許可される。このため、実行条件が成立したときには劣化抑制処理が実行されるようになる。その後、処理がステップＳ２０６に移行される。

ステップＳ２０６では、被毒再生フラグＦＬＧ２にオフがセットされる。その後、処理がステップＳ２０７に移行される。
ステップＳ２０７では、燃焼再開処理が実行される。燃焼再開処理が実行されると、気筒１１内での混合気の燃焼の停止条件が成立していても混合気の燃焼が要求される。具体的には、燃焼再開処理が実行されると燃焼停止フラグＦＬＧ１にオフがセットされる。さらに、燃焼再開処理が実行されると、図３に示した処理の実行が規定期間において禁止される。ステップＳ２０７の処理が実行されると一連の処理が終了される。

ここで、劣化抑制処理について説明する。劣化抑制処理は、三元触媒２２の劣化を抑制するために実行される処理である。触媒温度ＴＣが高温であるときに酸素が供給されると、三元触媒２２において酸素の酸化が急激に進行する虞がある。劣化抑制処理では、これを抑制するために三元触媒２２への酸素の供給を抑制する。具体的には、劣化抑制処理は、停止条件が成立しているか否かに関わらず気筒１１内での混合気の燃焼の停止を禁止する。劣化抑制処理は、例えば、触媒温度ＴＣが制限温度ＴＣＴｈ以上であるときに実行される。制限温度ＴＣＴｈは、三元触媒２２が高温であるか否かを判定するための値として設定される。制限温度ＴＣＴｈは、三元触媒２２の活性化温度よりも高い値である。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
図７には、燃焼停止期間ＣＳＰに被毒再生が行われる例を示している。図７に示す例では、タイミングｔ１において気筒１１内での混合気の燃焼の停止条件が成立している。そして図７に実線で示す例では、タイミングｔ２において燃料導入処理の実行条件が成立していると判定されている。すなわち、実線で示す例では燃焼停止期間ＣＳＰにおいて燃料カット処理及び燃料導入処理が実行される。一方、図７に破線で示す例では、燃料導入処理の実行条件が成立していないと判定されている。すなわち、破線で示す例では燃焼停止期間ＣＳＰにおいて燃料カット処理が実行される。

まず、図７に破線で示す例について説明する。タイミングｔ１において停止条件が成立すると、図７の（ａ）に示すように気筒１１内での混合気の燃焼が停止される。燃料導入処理の実行条件が成立していないため、タイミングｔ１以降では、燃料カット処理が実行される。燃料カット処理によって、吸気通路１５から気筒１１に吸入された空気が燃焼されることなく排気通路２１に排出される。三元触媒２２に空気が到達することによって、図７の（ｃ）に示すようにタイミングｔ１以降では触媒温度ＴＣが低下する。また、燃料カット処理によって三元触媒２２に酸素が供給されるため、三元触媒２２から硫黄成分が放出される。これによって図７の（ｄ）に示すように、タイミングｔ１以降では硫黄堆積量ＳＤＰが低下し始める。そして、硫黄堆積量ＳＤＰは、タイミングｔ５において「０」に達する。硫黄堆積量ＳＤＰが「０」、すなわち硫黄堆積量ＳＤＰが脱離判定値ＳＤＣＴｈ以下になると、燃焼復帰処理が実行される（Ｓ２０７）。このためタイミングｔ５において、図７の（ａ）に示すように燃焼が再開される。

続いて図７に実線で示す例について説明する。タイミングｔ１において停止条件が成立すると、図７の（ａ）に示すように気筒１１内での混合気の燃焼が停止される。
タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間では燃料導入処理の実行条件が成立していないため、燃料カット処理が実行されている。燃料カット処理によって、吸気通路１５から気筒１１に吸入された空気が燃焼されることなく排気通路２１に排出される。三元触媒２２に空気が到達することによって、図７の（ｃ）に示すように触媒温度ＴＣが低下する。また、三元触媒２２への酸素の供給によって、三元触媒２２から硫黄成分が放出される。このため図７の（ｄ）に示すように、硫黄堆積量ＳＤＰが低下し始める。

タイミングｔ２において燃料導入処理の実行が開始される。未燃燃料が三元触媒２２に導入されるため、三元触媒２２において燃料が燃焼することによって図７の（ｃ）に示すようにタイミングｔ２以降から触媒温度ＴＣが上昇を開始する。触媒温度ＴＣは、タイミングｔ３において制限温度ＴＣＴｈに達する。すなわち劣化抑制処理の実行条件が成立するが、ここでは、停止条件が成立すると判定されるタイミングｔ１以前において図７の（ｄ）に示すように硫黄堆積量ＳＤＰが堆積閾値ＳＤＰＴｈ以上であるため、劣化抑制処理の実行が禁止されている（Ｓ２０３）。したがって、劣化抑制処理が実行されることなく燃焼の停止が継続される。

タイミングｔ２以降では、燃料導入処理によって導入された燃料の影響によって、三元触媒２２への硫黄成分の堆積が生じやすくなる。さらに、燃料導入処理によって導入された燃料とともに酸素が三元触媒２２において燃焼するため、三元触媒２２から放出される硫黄酸化物が生成されるための酸素量が不足しやすくなる。このため、図７の（ｄ）に示すように、硫黄堆積量ＳＤＰの減少速度が一旦緩やかになる。しかし、硫黄堆積量ＳＤＰの減少速度は、触媒温度ＴＣの増加に伴って次第に増加する。そして硫黄堆積量ＳＤＰは、タイミングｔ５よりも前の時点であるタイミングｔ４において「０」に達する。

硫黄堆積量ＳＤＰが「０」、すなわち硫黄堆積量ＳＤＰが脱離判定値ＳＤＣＴｈ以下になると、劣化抑制処理の実行が許可される（Ｓ２０５）。さらに、燃焼復帰処理が実行される（Ｓ２０７）。このためタイミングｔ４において、図７の（ｂ）に示すように燃料導入処理が停止されるとともに、図７の（ａ）に示すように燃焼が再開される。燃料導入処理が停止されたことによって、図７の（ｃ）に示すように触媒温度ＴＣは、タイミングｔ４以降において低下し始める。タイミングｔ４からタイミングｔ６までの期間においては、触媒温度ＴＣが制限温度ＴＣＴｈ以上であるため、劣化抑制処理が実行されることによって燃焼の停止が禁止される。

このように、本実施形態によれば、硫黄堆積量ＳＤＰが脱離判定値ＳＤＣＴｈ以下になったときに燃料カット処理又は燃料導入処理が終了されて気筒１１内での燃焼が再開される。

さらに、推定部１１４は、燃料カット処理が実行されているときと、燃料導入処理が実行されているときとで、硫黄堆積量ＳＤＰの推定方法を変更している。
燃料導入処理を実行している場合には、触媒温度ＴＣが高いほど三元触媒２２から硫黄成分が放出されやすい。このため、被毒再生が完了するまでの時間は、燃料導入処理が実行されているときの触媒温度ＴＣによって変化する。図７には、燃料導入処理の実行を伴う実線で示す例が破線で示す例よりも被毒再生が早く完了する場合を示したが、燃料導入処理の実行を伴う例における被毒再生がタイミングｔ５以降において完了する場合もある。この点、本実施形態の推定部１１４は、燃料カット処理が実行されているときと、燃料導入処理が実行されているときとで、硫黄堆積量ＳＤＰの推定方法を変更している。具体的には、燃料導入処理を実行している場合には、燃料の導入によって上昇する触媒温度ＴＣを考慮して硫黄堆積量ＳＤＰを推定している。これによって、燃料導入処理を実行している場合と、燃料カット処理を実行している場合とで被毒再生の進行の仕方に違いがあるとしても、それに対応させて硫黄堆積量ＳＤＰを適切に推定することができる。したがって、硫黄堆積量ＳＤＰに基づいて被毒再生の完了を適切に判定することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、直列４気筒の内燃機関１０を例示しているが、内燃機関の気筒数及び気筒配列はこれに限られるものではない。

・上記実施形態では、燃料導入処理の実行中には、点火装置１９に火花放電を行わせないようにしている。しかし、燃料導入処理の実行中では、気筒１１内で混合気が燃焼しない時期に火花放電を点火装置１９に行わせるようにしてもよい。例えば、ピストンが下死点近傍に位置するときに火花放電を行わせた場合、火花放電が行われた気筒１１内では混合気が燃焼されない。そのため、燃料導入処理の実行中では、火花放電が行われても、燃料噴射弁１７から噴射された燃料を未燃のまま気筒１１内から排気通路２１に流出させることができる。

・内燃機関の制御装置が適用される内燃機関は、気筒１１内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁である筒内噴射弁を備えるものであってもよい。この場合、燃料導入処理の実行中では、筒内噴射弁から燃料を気筒１１内に噴射させ、当該燃料を未燃のまま排気通路２１に流出させるようにしてもよい。これにより、未燃の燃料を三元触媒２２に導入させることができる。

・ハイブリッド車両のシステムは、モータの駆動によってクランク軸１４の回転速度を制御することができるのであれば、図１に示したようなシステムとは異なる別のシステムであってもよい。

・内燃機関の制御装置を、内燃機関以外の他の動力源を備えない車両に搭載される内燃機関に適用される装置に具体化してもよい。このような車両に搭載される内燃機関でも、推定部１１４によって推定される硫黄堆積量ＳＤＰが脱離判定値ＳＤＣＴｈ以下になったときに気筒１１内での燃焼を再開させるように構成すれば、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

１０…内燃機関、１１…気筒、１４…クランク軸、１５…吸気通路、１７…燃料噴射弁、１９…点火装置、２１…排気通路、２２…三元触媒、２３…パティキュレートフィルタ、４０…動力配分統合機構、４１…サンギア、４２…リングギア、４３…ピニオンギア、４４…キャリア、４５…リングギア軸、５０…リダクションギア、５１…サンギア、５２…リングギア、５３…ピニオンギア、６０…減速機構、６１…ディファレンシャル、６２…駆動輪、７１…第１のモータジェネレータ、７２…第２のモータジェネレータ、７５…第１のインバータ、７６…第２のインバータ、７７…バッテリ、８１…エアフロメータ、８２…クランク角センサ、８３…空燃比センサ、８４…排気温度センサ、８６…アクセル開度センサ、８７…車速センサ、１００…制御装置、１１０…内燃機関制御ユニット、１１１…点火制御部、１１２…噴射弁制御部、１１３…停止判定部、１１４…推定部、１２０…モータ制御ユニット。

Claims (1)

1. 点火装置の火花放電によって、燃料噴射弁から噴射された燃料を含む混合気を気筒内で燃焼させる内燃機関に適用され、
   前記内燃機関のクランク軸が回転している状況下で前記気筒内での燃焼を停止させるときには、前記燃料噴射弁の燃料噴射を停止させる燃料カット処理、及び、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま前記気筒内から排気通路に流出させる燃料導入処理の何れか一方の処理を選択して実行する内燃機関の制御装置であって、
   前記気筒内での燃焼の停止条件が成立しているか否かを判定する停止判定部と、
   前記排気通路に配置されている触媒への硫黄堆積量を推定する推定部と、を備え、
   前記推定部によって推定された硫黄堆積量が堆積閾値以上であるときに前記停止判定部によって前記停止条件が成立していると判定されて前記燃料カット処理又は前記燃料導入処理を開始した場合には、前記停止条件が成立していると前記停止判定部が判定していても前記推定部によって推定される硫黄堆積量が脱離判定値以下になったときに前記気筒内での燃焼を再開させるものであり、
   前記推定部は、前記燃料カット処理が実行されているときと、前記燃料導入処理が実行されているときとで、前記硫黄堆積量の推定方法を変更する
   内燃機関の制御装置。

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