JP5218678B2 - 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。これにより、高温状態にある排気浄化触媒に対して酸素濃度の高いガスが供給されるのを防止し、排気浄化触媒の劣化抑制を図っている。
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 日本特開平５−１８２８１号公報 日本特開平３−０００３６８号公報 日本特開平２−３０１６０８号公報 日本特開２００１−０９０５６４号公報 日本特開平１０−０８２３３４号公報

ところで、従来から知られている機械式若しくは油圧式の弁停止機構は、制御遅れやアクチュエータの作動遅れを有している。このため、弁停止機構は、弁停止指令が出されてから弁停止状態への移行が完了するまでの間に、弁停止機構の仕様に応じて所定の応答時間を要する。また、エンジン回転数が高くなると、単位クランク角度当たりの時間が短くなる。従って、高エンジン回転数時には、弁停止機構の上記応答時間中に経過する内燃機関のサイクル数が多くなる。このため、高エンジン回転数時に弁停止要求を伴うフューエルカットの実行要求が出された場合には、弁停止機構の動作遅れによって、触媒に対して多量の新気が流入してしまうことが懸念される。また、このような課題は、従来技術において示唆されていないものである。

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、フューエルカットの実行要求が出された場合に弁停止機構の動作遅れによる触媒への新気流入を良好に抑制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フューエルカットの実行要求の有無を検知するフューエルカット実行要求検知手段と、
内燃機関の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と、
前記フューエルカットの実行要求が検知され、かつ、前記触媒の温度が所定温度以上である場合において、エンジン回転数が所定回転数よりも高い場合には、エンジン回転数が前記所定回転数以下にまで下がった場合に、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実行手段と、
前記フューエルカットの実行要求が検知された場合に、エンジン回転数が前記所定回転数以下に下がるまで前記閉弁停止状態への前記少なくとも一方の弁の動作状態の変更が遅らされるのに合わせて、前記フューエルカットの実行を遅らせるフューエルカット遅延手段と、
を備え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、
前記フューエルカットの実行要求が検知された際にエンジン回転数が前記所定回転数よりも高い場合に、エンジン回転数を前記所定回転数以下にまで強制的に低下させる回転数低下手段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、
前記フューエルカット遅延手段は、前記少なくとも一方の弁の動作状態を前記弁停止実行手段によって前記閉弁停止状態に変更する動作の実行と同期して、前記フューエルカットを実行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、
前記所定回転数は、前記閉弁停止状態への前記少なくとも一方の弁の動作状態の変更と前記フューエルカットの実行とが同時に指令される場合に、前記少なくとも一方の弁の動作状態の変更と前記フューエルカットの実行とを同一サイクルで完了するために必要な前記弁停止機構の応答性能が得られるエンジン回転数であることを特徴とする。

第１の発明によれば、フューエルカットの実行要求が検知され、かつ、触媒の温度が上記所定温度以上である場合において、エンジン回転数が所定回転数よりも高い場合には、エンジン回転数が所定回転数以下にまで下がるまで、少なくとも一方の弁の動作状態を閉弁停止状態に変更する動作の実行が遅らされる。エンジン回転数が低くなると、単位クランク角度当たりの時間が長くなり、弁停止機構の応答時間が確保し易くなる。従って、本発明によれば、フューエルカットの実行要求が出された場合に、弁停止機構の動作遅れによる触媒への新気流入を良好に抑制することができる。これにより、触媒の劣化抑制を図ることができる。また、本発明によれば、閉弁停止状態への少なくとも一方の弁の動作状態の変更の遅延に合わせて、フューエルカットの実行時期を遅延させることにより、このようにフューエルカットの実行時期を遅延させない場合と比べ、触媒への新気流入を抑制することができる。

第２の発明によれば、回転数低下手段を備えたことにより、フューエルカットの実行要求の検知からフューエルカットの実行までの時間を良好に短縮することができる。

第３の発明によれば、フューエルカットの実行要求が検知された際にエンジン回転数が上記所定回転数よりも高い場合において、触媒への新気流入を確実に抑制することが可能となる。

第４の発明における所定回転数の設定によれば、フューエルカットの実行要求が検知された際にエンジン回転数が上記所定回転数よりも高い場合において、触媒への新気流入を確実に抑制することが可能となる。

本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 図１に示す内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 吸気可変動弁装置が備える第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアームの断面図である。 第１ロッカーアームの側面図である。 第２ロッカーアームの側面図である。 吸気可変動弁装置が備える第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアームの断面図である。 本発明の実施の形態１におけるフューエルカットの実行要求時の特徴的な制御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。

１０ ハイブリッド車両の駆動システム
１２ 内燃機関
１４ 車両駆動用モータ
１６ ジェネレータ
１８ 動力分割機構
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４４ 燃焼室
４６ 吸気通路
４８ 排気通路
５６ 燃料噴射弁
５８ 点火プラグ
６０ 吸気弁
６２ 排気弁
６４ 吸気可変動弁装置
６６ 排気可変動弁装置
６８ 触媒
７２ クランク角センサ
９８ 弁停止機構
１０８ 駆動手段

実施の形態１．
［ＨＶシステムの構成］
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システム１０の概略構成を示す図である。この駆動システム１０は、車両の動力源として内燃機関１２と車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」）１４とを備えている。また、駆動システム１０は、駆動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ１６も備えている。

内燃機関１２、モータ１４、およびジェネレータ１６は、遊星歯車式の動力分割機構１８を介して相互に連結されている。より具体的には、動力分割機構１８におけるプラネタリーキャリヤ（図示省略）の回転軸と内燃機関１２の後述するクランクシャフト７０とが連結されている。また、動力分割機構１８におけるリングギヤ（図示省略）の回転軸とモータ１４の回転軸とが直結されている。更に、動力分割機構１８におけるサンギヤ（図示省略）の回転軸とジェネレータ１６の回転軸とが連結されている。また、動力分割機構１８につながるモータ１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、モータ１４の回転軸と駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分割機構１８は、内燃機関１２の駆動力をジェネレータ１６側と減速機２０側とに分割する装置である。動力分割機構１８による駆動力の配分は、任意に変更することができる。

駆動システム１０には、更に、インバータ２６、コンバータ２８、および高圧バッテリ３０が含まれている。インバータ２６は、ジェネレータ１６およびモータ１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介して高圧バッテリ３０にも接続されている。ジェネレータ１６で発電された電力は、インバータ２６を介してモータ１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介して高圧バッテリ３０に充電することもできる。また、高圧バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介してモータ１４に供給することができる。

以上説明した駆動システム１０によれば、所定の条件に基づいて、モータ１４を停止させた状態で、内燃機関１２の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１２を停止させた状態で、モータ１４の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできる。また、モータ１４と内燃機関１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２２を回転させることもできる。更に、ジェネレータ１６の回転数を増減させることで、運転中の内燃機関１２の回転数（エンジン回転数）を増減することもできる。

本実施形態の駆動システム１０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０によって制御されている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１２、モータ１４、ジェネレータ１６、動力分割機構１８、インバータ２６、およびコンバータ２８等を含む駆動システム１０の全体を総合的に制御している。

［内燃機関のシステム構成］
図２は、図１に示す内燃機関１２のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１２を備えている。本発明における内燃機関の気筒数および気筒配置は特に限定されないが、本実施形態では、内燃機関１２は＃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１２の筒内には、ピストン４２が設けられている。内燃機関１２の筒内には、ピストン４２の頂部側に燃焼室４４が形成されている。燃焼室４４には、吸気通路４６および排気通路４８が連通している。

吸気通路４６の入口近傍には、吸気通路４６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５０が設けられている。エアフローメータ５０の下流には、スロットルバルブ５２が設けられている。スロットルバルブ５２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。スロットルバルブ５２の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサ５４が配置されている。

また、スロットルバルブ５２の下流には、内燃機関１２の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁５６が配置されている。また、内燃機関１２が備えるシリンダヘッドには、燃焼室４４内の混合気に点火するための点火プラグ５８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４４と吸気通路４６、或いは燃焼室４４と排気通路４８を導通状態または遮断状態とするための吸気弁６０および排気弁６２が設けられている。

吸気弁６０および排気弁６２は、それぞれ吸気可変動弁装置６４および排気可変動弁装置６６により駆動される。これらの可変動弁装置６４、６６は、図３乃至図６を参照して後述するように、それぞれ、吸気弁６０および排気弁６２を閉弁状態で維持させることが可能な弁停止機構９８を備えている。また、排気通路４８には、排気ガスを浄化するための触媒６８が配置されている。

また、上述したＥＣＵ４０の入力には、上述した各種のセンサとともに、クランクシャフト７０の回転角度（クランク角度）やエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ７２や、内燃機関１２が搭載されたハイブリッド車両のアクセルペダルの位置を検出するためのアクセルポジションセンサ７４等の内燃機関１２を制御するための各種センサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ４０には、燃料噴射弁５６等の各種アクチュエータが電気的に接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１２の運転状態を制御する。

［可変動弁装置の構成］
次に、図３乃至図６を参照して、本実施形態の可変動弁装置の構成およびその動作について説明する。尚、吸気可変動弁装置６４と排気可変動弁装置６６とは、同様の構成であるので、ここでは、吸気可変動弁装置６４を例に挙げて説明する。

図３および図６は、それぞれ、吸気可変動弁装置６４が備える第１ロッカーアーム７６および第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌの断面図である。また、図４は、第１ロッカーアーム７６の側面図であり、図５は、第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌの側面図である。
図３に示すように、吸気可変動弁装置６４は、第１ロッカーアーム７６と、その両側に配置された一対の第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌとを各気筒に備えている。これらのロッカーアーム７６、７８Ｒ、７８Ｌは、共通のロッカーシャフト８０を中心として揺動可能になっている。ロッカーシャフト８０は、一対の油圧ラッシュアジャスタ８２を介して内燃機関１２のシリンダヘッドに支持されている。

図４に示すように、吸気可変動弁装置６４は、カムシャフト８４を有している。カムシャフト８４は、タイミングチェーン等を介してクランクシャフト７０と連結されており、クランクシャフト７０の２分の１の速度で回転する。カムシャフト８４は、吸気弁６０を開閉駆動させるためのリフトカム８６を備えている。一方、第１ロッカーアーム７６には、第１ローラ８８が設けられている。第１ロッカーアーム７６は、捩じりコイルばね９０により、図４中で反時計回りに付勢されている。この付勢力により、第１ローラ８８は、リフトカム８６に押し当てられている。このような構成により、リフトカム８６の回転に伴い、第１ロッカーアーム７６が揺動する。

図５に示すように、第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌの可動端は、２つの吸気弁６０のバルブステムの端部にそれぞれ当接している。吸気弁６０は、バルブスプリング９２により、閉弁方向に付勢されている。カムシャフト８４は、リフトカム８６の両側に、一対のゼロリフトカム９４を備えている。ゼロリフトカム９４は、リフトカム８６のベース円と等しい半径を有する真円をなしている。第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌには、それぞれ、第２ローラ９６が設けられている。このローラ９６の外径は、第１ロッカーアーム７６に設けられた第１ローラ８８の外径に等しい。また、ロッカーシャフト８０の中心と第２ローラ９６の中心との距離は、ロッカーシャフト８０の中心と第１ローラ８８の中心との距離に等しい。吸気弁６０が閉じているときには、第２ローラ９６は、ゼロリフトカム９４に当接している。

吸気可変動弁装置６４は、第１ロッカーアーム７６と第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌとが連結した状態と分離した状態とを切り換える弁停止機構９８を備えている。弁停止機構９８は、そのような切り換え動作により、リフトカム８６の作用力が第１ロッカーアーム７６を介して第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌに伝達される状態と、当該作用力が第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌに伝達されない状態とを切り換えて、吸気弁６０の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り換えることができるようになっている。

図３に示すように、第１ロッカーアーム７６は、第１ローラ８８と同心的に設置された第１スリーブ１００を有し、第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌは、それぞれ、第２ローラ９６と同心的に設置された第２スリーブ１０２Ｒ、１０２Ｌを有している。

図３に示す状態では、第２ロッカーアーム７８Ｒの第２スリーブ１０２Ｒには、大部分が第１ロッカーアーム７６に挿入された第１ピン１０４の一部が挿入されており、第１ロッカーアーム７６の第１スリーブ１００には、大部分が第２ロッカーアーム７８Ｌに挿入された第２ピン１０６Ｌの一部が挿入されている。これにより、第１ロッカーアーム７６と第２ロッカーアーム７８Ｒとが第１ピン１０４を介して連結され、第１ロッカーアーム７６と第２ロッカーアーム７８Ｌとが第２ピン１０６Ｌを介して連結される。従って、リフトカム８６の回転に伴って第１ロッカーアーム７６が揺動すると、これに伴って第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌも揺動するので、吸気弁６０が開閉動作を行う。

第２ピン１０６Ｒの一端は、第２ロッカーアーム７８Ｒの側面を超えて突出している。この突出した第２ピン１０６Ｒの一端は、駆動手段１０８の変位部材１１０に当接している。駆動手段１０８は、その内部に電磁ソレノイドを備え、ＥＣＵ４０の指令に従って、変位部材１１０を図３中の左右方向に変位させることができるように構成されている。

第２ロッカーアーム７８Ｌの第２スリーブ１０２Ｌの一端は閉じられており、その中にはリターンスプリング１１２が設置されている。このリターンスプリング１１２は、第２ピン１０６Ｌを図３中で右方向へ押圧している。これにより、第１ピン１０４および第２ピン１０６Ｒ、１０６Ｌは、図３中で右方向へ付勢されている。

図３に示す連結状態において、駆動手段１０８がリターンスプリング１１２の付勢力に打ち勝つ力で変位部材１１０を図３中の左方向に変位させると、第１ピン１０４および第２ピン１０６Ｒ、１０６Ｌが図３中の左方向に移動し、図６に示す状態となる。この状態では、第１ピン１０４と第２ピン１０６Ｌとは、第１ロッカーアーム７６と第２ロッカーアーム７８Ｌとの隙間において互いに当接しており、第１ピン１０４と第２ピン１０６Ｒとは、第１ロッカーアーム７６と第２ロッカーアーム７８Ｒとの隙間において互いに当接している。このため、リフトカム８６の回転に伴って第１ロッカーアーム７６が揺動しても、その揺動は第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌへは伝達されない。そして、第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌの第２ローラ９６は、カム山を有しないゼロリフトカム９４と接触している。このため、カムシャフト８４が回転しても、第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌは揺動せず、吸気弁６０は閉弁停止状態となる。

また、図６に示す状態、すなわち、第１ロッカーアーム７６と、第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌとが分離した状態において、第１ロッカーアーム７６の第１ローラ８８が図４に示すようにリフトカム８６のベース円に接触しているときには、３つのピン１０４、１０６Ｒ、１０６Ｌの中心が一致する。このときに、駆動手段１０８を作動させ、これらのピン１０４、１０６Ｒ、１０６Ｌを図６中の右方向に移動させることにより、図３に示す連結状態に切り換えることができる。

以上説明したように、吸気可変動弁装置６４は、第１ロッカーアーム７６と第２ロッカーアーム７８Ｒ、７８Ｌとが連結した状態と分離した状態とを切り換えることにより、吸気弁６０の動作状態を、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り換えることができる。また、そのような吸気弁６０の動作状態の切り換えを気筒単位で自在に行うことができる。更に、吸気可変動弁装置６４と同様に構成された排気可変動弁装置６６によって、排気弁６２の動作状態を、気筒単位で弁稼動状態と閉弁停止状態との間で切り換えることができる。以下、本明細書中においては、吸気弁６０および排気弁６２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。

［フューエルカット実行要求時における実施の形態１の制御］
排気通路４８に配置される触媒６８が高温状態にある場合に、酸素濃度の高いガスが触媒６８に供給されると、触媒６８が劣化することが懸念される。減速時等においてフューエルカットの実行要求が出された場合に触媒６８の劣化を抑制するためには、触媒６８に新気（吸入空気）が供給されるのを防ぐことが有効である。そのためには、フューエルカット実行時に、フューエルカットの実行が開始されるサイクルと同じサイクルにおいて、吸気弁６０および排気弁６２の動作状態を閉弁停止状態に切り換えることが望ましく、また、フューエルカットからの復帰時には、フューエルカットからの復帰が開始されるサイクルと同じサイクルにおいて、閉弁停止状態から弁稼動状態に切り換えることが望ましい。

しかしながら、上記可変動弁装置６４、６６が備える弁停止機構９８は、制御遅れや駆動手段（電磁ソレノイド）１０８の作動遅れを有している。このため、弁停止機構９８は、吸排気弁６０、６２の動作状態を閉弁停止状態に切り換える指令（以下、単に「弁停止指令」と称する）が出されてから閉弁停止状態への移行が完了するまでの間に、所定の応答時間を要する。より具体的には、弁停止機構９８の構成の場合には、駆動手段（電磁ソレノイド）１０８の応答遅れ時間、および変位部材１１０の作動に連動してピン１０４、１０６Ｌ、１０６Ｒが作動し終えるまでに要する時間等の合計時間が上記応答時間として必要となる。尚、油圧式の弁停止機構を備えている場合であれば、油路切り換え用の電磁ソレノイドの応答遅れ時間、閉弁停止状態に切り換え可能となる油圧に達するまでに要する時間、および、高められた油圧により弁停止機構が作動し終えるまでに要する時間等の合計時間が上記応答時間として必要となる。また、閉弁停止状態から弁稼動状態に復帰させる際にも、弁停止機構９８には、所定の応答時間が必要となる。

また、エンジン回転数が高くなると、単位クランク角度当たりの時間が短くなる。このため、高エンジン回転数領域では、弁停止機構９８の上記応答時間を十分に確保することができなくなる。その結果、フューエルカットの実行動作に対して閉弁停止状態への切り換え動作に遅れが生ずることとなる。つまり、フューエルカットの実行完了と弁停止制御の実行完了とに同期がとれなくなる。従って、エンジン回転数が高いと弁停止機構９８の上記応答時間中に経過する内燃機関１２のサイクル数が多くなるので、高エンジン回転数時に弁停止制御を伴うフューエルカットの実行要求が出された場合には、弁停止機構９８の動作遅れによって、触媒６８に対して多量の新気が流入してしまうことが懸念される。

一方、フューエルカットからの復帰動作時に弁停止機構９８の上記応答時間を確保できなくなると、フューエルカットからの復帰動作に対して閉弁停止状態からの復帰動作に遅れが生じることとなる。そうすると、筒内に空気および燃料が吸入されなくなるので、トルクが発生せず、もたつき感を運転者に感じさせてしまう。その後、閉弁停止状態からの復帰動作が完了した場合においても、復帰遅れによって吸気ポートに溜まった噴射済の燃料が弁復帰時に一気に筒内に吸入されることになる。その結果、空燃比のリッチ化による失火が発生し、もたつき感を運転者に感じさせてしまう。また、排気エミッション性能が悪化してしまう。

そこで、本実施形態では、フューエルカットの実行要求が検知され、かつ、触媒６８の温度が所定温度以上である場合において、エンジン回転数が所定回転数（図７を参照して後述する「弁停止実行許可回転数」）よりも高い場合には、エンジン回転数が上記所定回転数以下にまで下がった後に、可変動弁装置６４、６６に対して弁停止指令を出すようにした。更に、エンジン回転数が上記所定回転数以下にまで下がった後において当該弁停止指令と同期して、燃料噴射弁５６に対してフューエルカットの実行指令を出すようにした。

図７は、本発明の実施の形態１におけるフューエルカットの実行要求時の特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。より具体的には、図７は、内燃機関１２が搭載されたハイブリッド車両における発進から停止までの走行パターンの一例を示すものである。

図７に示す例では、ハイブリッド車両は、時点ｔ０においてモータ１４を利用して発進した後、時点ｔ１において内燃機関１２が始動している。始動後には、図７（Ｅ）に示すようにスロットル開度が開かれていくのに伴って、図７（Ｄ）に示すようにエンジン回転数が上昇し、図７（Ｆ）に示すように車速が高められている。

図７に示す例では、図７（Ａ）に示すように時点ｔ２においてフューエルカット（弁停止）の実行要求が検知される。本実施形態では、このようなフューエルカットの実行要求が出された場合において、触媒６８の温度が所定温度以上であり、かつ、エンジン回転数が弁停止実行許可回転数よりも高い場合には、図７（Ｃ）に示すように、エンジン回転数を弁停止実行許可回転数以下にまで引き下げるＮｅ引下げ制御の実行要求が出される。

本実施形態では、上記Ｎｅ引下げ制御が行われたことによってエンジン回転数が弁停止実行許可回転数以下にまで下がった時点ｔ３において、弁停止指令が出され、当該弁停止指令と同期してフューエルカットの実行指令が出される。すなわち、当該時点ｔ３において、弁停止制御の実行およびフューエルカットの実行が同時に開始される。

また、図７に示す例では、フューエルカットの実行中に時点ｔ４において当該フューエルカットからの復帰要求（弁停止からの復帰要求）が検知された場合には、閉弁停止状態からの復帰動作とフューエルカットからの復帰動作（燃料噴射再開動作）とが同時に実行される。この場合には、更に、上記Ｎｅ引下げ制御が解除される。以後、時点ｔ５においてフューエルカットの実行要求が検知された場合にも、上記と同様の制御が実行される。その後、時点ｔ７において、図７（Ｆ）に示すように車速が内燃機関１２を停止させる所定のエンジン停止車速にまで下がった場合には、内燃機関１２の運転が停止される。尚、図７に示す例では、その後にハイブリッド車両が停止状態となっている。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図８および図９を参照して、本実施形態における特徴的な制御の具体的な処理内容について説明する。図８は、ＥＣＵ４０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。
図８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判別される（ステップ１００）。内燃機関１２の運転中にフューエルカットが実行されるケースとしては、減速時、エンジン回転数が上限回転数に達した高回転時などがある。その結果、Ｆ／Ｃ実行要求があると判定された場合には、弁停止制御の実行中であるか否かが判別される（ステップ１０２）。

上記ステップ１０２において弁停止制御の実行中でないと判定された場合には、エンジン回転数が所定回転数（上記弁停止実行許可回転数）よりも高いか否かが判別される（ステップ１０４）。エンジン回転数が低くなると、単位クランク角度当たりの時間が長くなる。その結果、弁停止機構９８の応答時間を確保し易くなる。上記弁停止実行許可回転数は、弁停止指令とフューエルカットの実行指令とが同時に指令される場合に、閉弁停止状態への吸排気弁６０、６２の動作状態の変更とフューエルカットの実行とを内燃機関１２の同一サイクルで完了するために必要な弁停止機構９８の応答性能が得られるエンジン回転数である。尚、当該弁停止実行許可回転数は、弁停止機構の仕様に応じて異なる値であり、試験等により予め取得可能な値である。

上記ステップ１０４においてエンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数よりも高いと判定された場合には、触媒６８の温度が所定温度以上であるか否かが判別される（ステップ１０６）。本ステップ１０６における所定温度は、触媒６８への新気の流入により当該触媒６８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。尚、触媒６８の温度は、例えば、内燃機関１２の運転履歴に基づいて推定することができるし、温度センサによって取得してもよい。

上記ステップ１０６において触媒６８の温度が上記所定温度よりも低いと判定された場合、つまり、触媒６８の劣化が懸念されない状況であると判断できる場合には、弁停止制御を伴わずに直ちにＦ／Ｃが実行される（ステップ１０８）。一方、上記ステップ１０６において触媒６８の温度が上記所定温度以上であると判定された場合、つまり、触媒６８の劣化が懸念される状況であると判断できる場合には、次いで、上記Ｎｅ引下げ制御が実行される（ステップ１１０）。

図９は、図８に示すルーチンのステップ１１０におけるＮｅ引下げ制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行するサブルーチンのフローチャートである。
図９に示すルーチンでは、現在のエンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数よりも所定回転数だけ低い目標回転数以上であるか否かが判別される（ステップ２００）。その結果、本ステップ２００の判定が成立する場合には、ジェネレータ１６の回転数を所定回転数だけ下げる制御が実行される（ステップ２０２）。上記動力分割機構１８の構成によれば、ジェネレータ１６の回転数を下げることで、エンジン回転数を下げることができる。

一方、上記ステップ２００において現在のエンジン回転数が上記目標回転数より低いと判定された場合には、現在のエンジン回転数が上記目標回転数から所定値αを引いた回転数未満であるか否かが判別される（ステップ２０４）。その結果、本ステップ２０４の判定が成立する場合には、ジェネレータ１６の回転数を所定回転数だけ上げる制御が実行される（ステップ２０６）。これにより、エンジン回転数を上げることができる。また、上記ステップ２０４の判定が不成立である場合には、ジェネレータ１６の回転数が現在の回転数に保持される（ステップ２０８）。以上説明した図９に示すサブルーチンによるＮｅ引下げ制御によれば、エンジン回転数を上記弁停止実行許可回転数よりも所定回転数だけ低い上記目標回転数に維持することができる。

図８に示すメインルーチンでは、上記ステップ１１０においてＮｅ引下げ制御が実行された後は、次いで、エンジン回転数が所定回転数（上記弁停止実行許可回転数）以下にまで低下したか否かが判別される（ステップ１１２）。その結果、エンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数以下にまで低下したと判定された場合には、次いで、Ｆ／Ｃと弁停止制御の実行判断のクランク角度か否か、すなわち、Ｆ／Ｃと弁停止制御を同期させて行う際の基準となるクランク角度が到来したか否かが判別される（ステップ１１４）。その結果、本ステップ１１４の判定が成立した場合には、弁停止制御が実行され（ステップ１１６）、更に、当該弁停止制御の実行と同期してＦ／Ｃが実行される（ステップ１０８）。このような制御により、Ｆ／Ｃの実行要求が出されても、弁停止制御が実行されるまでの間は燃料の供給が継続され、燃焼が継続される。

一方、上記ステップ１０４において、Ｆ／Ｃ実行要求があり、かつ弁停止制御の実行中でない状況下でエンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数よりも高くないと判定された場合には、触媒６８の温度が上記所定温度以上であるか否かが判別される（ステップ１１８）。その結果、触媒６８の温度が上記所定温度以上であれば、弁停止制御とＦ／Ｃが同期して実行され（ステップ１１４、１１６、１０８）、触媒６８の温度が上記所定温度未満であれば、弁停止制御を伴わずにＦ／Ｃが実行される（ステップ１０８）。

一方、上記ステップ１００においてＦ／Ｃ実行要求がないと判定された場合には、弁停止制御の実行中であるか否かが判別される（ステップ１２０）。その結果、弁停止制御の実行中であると判定された場合には、Ｆ／Ｃ復帰と弁停止制御からの復帰(以下、「弁復帰」と略することがある)の実行判断のクランク角度か否か、すなわち、Ｆ／Ｃからの復帰と弁復帰を同期させて行う際の基準となるクランク角度が到来したか否かが判別される（ステップ１２２）。その結果、本ステップ１２２の判定が成立した場合には、弁復帰動作が実行される（ステップ１２４）とともに、上記Ｎｅ引下げ制御が解除される（ステップ１２６）。更に、当該弁復帰動作の実行と同期してＦ／Ｃからの復帰が実行される（ステップ１２８）。

また、図８に示すルーチンでは、上記ステップ１０２において、Ｆ／Ｃ実行要求がある状況下で弁停止制御の実行中であると判定された場合には、ステップ１３０以降の一連の処理が実行される。すなわち、先ず、エンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数に上昇したか否かが判別される（ステップ１３０）。より具体的には、既述したように、弁停止制御を伴うＦ／Ｃは、上記Ｎｅ引下げ制御の実行により、エンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数よりも低い状態で行われるようになる。しかしながら、当該Ｎｅ引下げ制御が実行されていても、例えばハイブリッド車両が急な下り坂に差し掛かったような場合には、エンジン回転数が上昇する場合がある。本ステップ１３０は、そのような場合を想定したものである。

上記ステップ１３０において、エンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数に上昇したと判定された場合には、次いで、触媒６８の温度が上記所定温度以上であるか否かが判別される（ステップ１３２）。その結果、触媒６８の温度が上記所定温度よりも低いと判定された場合には、Ｆ／Ｃからの復帰は行われずに弁復帰動作が実行される（ステップ１３４）。一方、触媒６８の温度が上記所定温度以上であると判定された場合には、Ｆ／Ｃ復帰と弁復帰の実行判断のクランク角度か否かが判別される（ステップ１３６）。その結果、本ステップ１３６の判定が成立した場合には、弁復帰動作が実行される（ステップ１３８）とともに、上記Ｎｅ引下げ制御が解除される（ステップ１４０）。更に、当該弁復帰動作の実行と同期してＦ／Ｃからの復帰が実行される（ステップ１４２）。

以上説明した図８に示すルーチンによれば、Ｆ／Ｃ実行要求があり、かつ触媒６８の温度が上記所定温度以上である状況下において、エンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数よりも高い場合には、上記Ｎｅ引下げ制御によってエンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数以下にまで下げられた後に、弁停止制御の実行と同期してＦ／Ｃが実行される。当該弁停止実行許可回転数は、既述したように設定されている。このため、このような制御によって、弁停止機構９８の応答時間を確保できるエンジン回転数に低下したことでＦ／Ｃの実行完了と弁停止制御の実行完了とを同じサイクルで行えるタイミングで、弁停止制御とＦ／Ｃとが実行されるようになる。これにより、高エンジン回転数領域において弁停止制御を伴うＦ／Ｃの実行を行う場合に、弁停止機構９８の作動遅れによって触媒６８に多量の新気が流入するのを確実に防止することができ、触媒６８の劣化抑制を図ることができる。また、上記Ｎｅ引下げ制御を実行してエンジン回転数を上記弁停止実行許可回転数にまで強制的に下げる制御を行うことにより、Ｆ／Ｃの実行要求の検知からＦ／Ｃ実行までの時間を良好に短縮することができる。

また、上記図８に示すルーチンによれば、弁停止制御からの復帰時においても、弁停止制御の実行時と同様に、上記Ｎｅ引下げ制御の実行によって弁停止機構９８の応答時間が確保されている状態で、弁停止制御からの復帰動作とＦ／Ｃからの復帰動作とが同期して行われる。これにより、もたつき感が生ずるのをなくすことができ、また、排気エミッション性能の悪化を防止することができる。

また、既述したように、上記Ｎｅ引下げ制御が実行されていても、例えばハイブリッド車両が急な下り坂に差し掛かったような場合には、エンジン回転数が上記Ｎｅ引下げ制御により制御される上記目標回転数よりも上昇する場合がある。上記図８に示すルーチンによれば、弁停止制御の実行中にこのような状況に遭遇した場合において触媒６８の温度が上記所定温度以上である場合には、弁停止機構９８の応答時間を確保できる上記弁停止実行許可回転数にて（当該回転数を超えずに）、弁停止制御からの復帰動作とＦ／Ｃからの復帰動作とが同期して行われる。これにより、このようなエンジン回転数の急上昇時においても、Ｆ／Ｃからの復帰動作に対して弁復帰動作に遅れが生ずるのを防止することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、弁停止機構９８を備える内燃機関１２が搭載されたハイブリッド車両において、ジェネレータ１６の回転数を下げることにより、エンジン回転数を強制的に低下させるようにしている。しかしながら、本発明における回転数低下手段は、そのような手法に限定されるものではない。すなわち、例えば、無段変速機（ＣＶＴ:Continuously Variable Transmission）或いは多段式自動変速機を変速機として用いる内燃機関において、エンジン回転数を強制的に低下させるためにＣＶＴ或いは多段式自動変速機の変速比を増速側に移行させ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、駆動手段１０８の駆動力を変位部材１１０を介して３つのピン１０４、１０６Ｒ、１０６Ｌに機械的に伝達させることにより、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で吸排気弁６０、６２の動作状態を変更可能な機械式の弁停止機構９８を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における弁停止機構は、そのような構成のものに限定されない。すなわち、例えば、油圧力を上記ピン１０４等と同様のピンに伝達させることにより、弁稼動状態と閉弁停止状態とを切り換える油圧式の弁停止機構であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、吸気弁６０および排気弁６２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、本発明において触媒６８への新気流入を防止するという目的の下では、吸気弁６０および排気弁６２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６０および排気弁６２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があり、かつ触媒６８の温度が上記所定温度以上である場合において、エンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数よりも高い場合には、エンジン回転数が上記弁停止実行許可回転数にまで下がった後に、弁停止制御を実行させるとともに、当該弁停止制御の実行と同期してフューエルカットの実行を行うようにしている。しかしながら、本発明は、必ずしも両者の制御を同期させて実行するものに限定されない。すなわち、例えば、エンジン回転数が前記所定回転数以下に下がるまで閉弁停止状態への吸気弁６０等の動作状態の変更が遅らされるのに合わせて、フューエルカットの実行を遅らせるものであってもよい。このような制御によれば、閉弁停止状態への変更が遅らされることにより、弁停止機構の応答時間を確保し易くすることができる。そして、そのような閉弁停止状態への変更の遅延に合わせてフューエルカットの実行時期を遅延させることにより、このようにフューエルカットの実行時期を遅延させない場合と比べ、触媒６８への新気流入を抑制することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、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要求検知手段」が、上記ステップ１０６、１１８、または１３２の処理を実行することにより前記第１の発明における「触媒温度取得手段」が、上記ステップ１００、１０４、１０６、および１１２の判定が成立する場合に上記ステップ１１６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、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４０が上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第２の発明における「回転数低下手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ４０が上記ステップ１００、１０４、１０６、および１１２の判定が成立する場合に上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「フューエルカット遅延手段」が実現されている。

Claims (4)

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フューエルカットの実行要求の有無を検知するフューエルカット実行要求検知手段と、
   内燃機関の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と、
   前記フューエルカットの実行要求が検知され、かつ、前記触媒の温度が所定温度以上である場合において、エンジン回転数が所定回転数よりも高い場合には、エンジン回転数が前記所定回転数以下にまで下がった場合に、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実行手段と、
   前記フューエルカットの実行要求が検知された場合に、エンジン回転数が前記所定回転数以下に下がるまで前記閉弁停止状態への前記少なくとも一方の弁の動作状態の変更が遅らされるのに合わせて、前記フューエルカットの実行を遅らせるフューエルカット遅延手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記フューエルカットの実行要求が検知された際にエンジン回転数が前記所定回転数よりも高い場合に、エンジン回転数を前記所定回転数以下にまで強制的に低下させる回転数低下手段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。
3. 前記フューエルカット遅延手段は、前記少なくとも一方の弁の動作状態を前記弁停止実行手段によって前記閉弁停止状態に変更する動作の実行と同期して、前記フューエルカットを実行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。
4. 前記所定回転数は、前記閉弁停止状態への前記少なくとも一方の弁の動作状態の変更と前記フューエルカットの実行とが同時に指令される場合に、前記少なくとも一方の弁の動作状態の変更と前記フューエルカットの実行とを同一サイクルで完了するために必要な前記弁停止機構の応答性能が得られるエンジン回転数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。

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