JP7176448B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を有する車両の制御装置に関する。

特許文献１に開示されている内燃機関は、排気通路に設けられている触媒の温度を低下させるため、減速運転時に燃料噴射を停止するときには、触媒に新気を導入するように構成されている。新気を導入する構成としては、スロットルバルブの開度を増加させることが例示されている。

特開２００２－３７１８３６号公報

内燃機関のエンジンオイルは、未燃の燃料が混入することによって希釈されることがある。エンジンオイルに混入した燃料（以下、「希釈燃料」ということもある。）は、オイル温度が上昇することによって気化する。内燃機関がブローバイガスを吸気通路に放出するブローバイガス通路を備えている場合、エンジンオイルから気化した燃料とともにブローバイガスが吸気通路に放出される。そして、燃料噴射を停止して気筒内での燃焼を停止しているときには、気化した燃料を含むブローバイガスが排気通路を流通して触媒に到達することになる。燃料が触媒に導入されると、当該燃料の燃焼によって触媒の温度が上昇する。このようにブローバイガス通路を備えている内燃機関では、燃料噴射を停止して気筒内での燃焼を停止しているときに触媒の温度が上昇しやすく触媒が過昇温することがある。特許文献１に開示されている内燃機関では、希釈燃料およびブローバイガスが触媒の過昇温の要因になることについて考慮されていない。

また、触媒に新気を導入する構成に異常が生じていると、触媒に導入される新気が不足して触媒の温度を低下させることができない虞がある。触媒に到達したブローバイガスによって燃料が触媒に導入される場合を考慮すると、特許文献１に開示されている構成は、燃料噴射を停止して気筒内での燃焼を停止する際に触媒の過昇温を抑制する構成として改良の余地がある。

上記課題を解決するための車両の制御装置は、排気通路に設けられている触媒と、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記気筒に導入する吸入空気量を変更する空気量制御弁と、前記気筒からクランクケース内に漏れ出たブローバイガスを吸気通路に導入するブローバイガス通路と、を備えている内燃機関を搭載する車両に適用され、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前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる燃料カット処理を実行する機関制御部と、前記燃料カット処理を実行する要求があるとき、前記空気量制御弁の制御によって前記吸入空気量を増大させて前記触媒に新気を導入する昇温抑制処理を実行する空気増量部と、を備える車両の制御装置であって、前記空気増量部は、前記昇温抑制処理を実行する際に前記空気量制御弁の駆動に異常が生じている場合には、前記クランク軸の回転数である機関回転数の増大によって前記触媒に導入される空気量を増大させることをその要旨とする。

上記構成によれば、燃料カット処理を実行する要求があるとき、触媒に新気を導入することによって触媒の温度の上昇が抑制される。これによって、触媒の過昇温を抑制することができる。さらに上記構成では、空気量制御弁の駆動に異常が生じている場合には、機関回転数を増大することによって、触媒の過昇温を抑制するために触媒へ導入する空気量を確保することができる。すなわち、燃料カット処理を実行する要求があるとき、空気量制御弁の駆動に異常が生じている場合でも、触媒の過昇温を抑制することができる。

車両の制御装置の一例では、前記車両は、前記クランク軸に出力トルクを入力可能なモータジェネレータを備えているハイブリッド車両であり、前記空気増量部は、前記昇温抑制処理において前記機関回転数を増大する際、前記モータジェネレータの駆動によって前記クランク軸を回転させることで前記機関回転数を増大させる。

ハイブリッド車両の場合、モータジェネレータの駆動によって機関回転数を増大させることができる。これによって、空気量制御弁の駆動に異常が生じている場合に触媒の過昇温を抑制するために触媒へ導入する空気量を確保することができる。すなわち、燃料カット処理を実行する要求があるとき、触媒の過昇温を抑制することができる。

車両の制御装置の一例では、前記車両は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する車両である。
アルコールとガソリンとの混合燃料がエンジンオイルに混入してエンジンオイルが希釈されている場合、希釈燃料が揮発する量が少ない一方で、オイル温度がアルコールの沸点に近づくと、希釈燃料は、急激に気化する。すなわち、混合燃料を用いる場合、ブローバイガスの燃料濃度が急激に高くなる虞がある。このため、燃料カット処理を実行しているとき、触媒の過昇温が突発的に引き起こされる虞がある。混合燃料を使用する車両では、空気量制御弁の駆動に異常が生じている場合でも触媒に導入する空気量を確保することによって触媒の温度の上昇を抑制することのできる上記構成が特に有効である。

車両の制御装置の一例では、前記空気増量部は、前記車両が走行する路面の標高を算出し、前記昇温抑制処理において前記機関回転数を増大する際、前記標高が高いほど前記機関回転数を大きくする。

車両が高地を走行する場合、路面の標高が高いほど空気の密度が低くなるため、路面の標高が高いほど所定の機関回転数に対応する吸入空気量が減少する。路面の標高が高いほど機関回転数を大きくする上記構成によれば、高地においても触媒の過昇温を抑制するために触媒へ導入する空気量を確保することができる。すなわち、車両が高地を走行する場合でも、燃料カット処理を実行する要求があるとき、触媒の過昇温を抑制することができる。

車両の制御装置の一例では、前記空気量制御弁は、前記吸気通路と前記気筒との連通を開閉する吸気バルブであり、前記内燃機関は、前記吸気通路に設けられているスロットルバルブと、前記吸気バルブの開閉時期を変更可能な可変動弁機構と、を備えており、前記空気増量部は、前記燃料カット処理を実行する要求があるとき、前記可変動弁機構に異常が生じていない場合には、前記スロットルバルブの開度を全開にするとともに前記吸気バルブの開閉時期を進角させ、前記燃料カット処理を実行する要求があるとき、前記可変動弁機構に異常が生じている場合には、前記スロットルバルブの開度を全開にするとともに前記機関回転数を増大させる。

上記構成によれば、可変動弁機構に異常が生じていない場合には、スロットルバルブ及び可変動弁機構の制御によって触媒に導入する空気量を増大することができる。一方、可変動弁機構に異常が生じている場合には、スロットルバルブの制御と機関回転数の増大とによって触媒に導入する空気量を増大することができる。すなわち、燃料カット処理を実行する要求があるとき、触媒に導入する空気量を増大させることによって触媒の過昇温を抑制することができる。

車両の制御装置の一実施形態と、同制御装置の制御対象である車両と、を示す模式図。 同実施形態にかかる制御装置と、車両が備える内燃機関と、を示す模式図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する昇温抑制処理に関して、標高と機関回転数と吸入空気量との関係を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が診断処理を実行する際の処理の流れを示すフローチャート。 同実施形態にかかる制御装置が昇温抑制処理を実行する際の処理の流れを示すフローチャート。 同実施形態にかかる制御装置が昇温抑制処理を実行するときの車両の状態を示すタイミングチャート。 変更例の車両の制御装置が実行する昇温抑制処理に関して、エンジンオイルを希釈する燃料の量が吸入空気量と触媒温度との関係に与える影響を示す図。 他の変更例の車両の制御装置と、同制御装置の制御対象である車両と、を示す模式図。

以下、車両の制御装置の一実施形態である制御装置１０について、図１～図６を参照して説明する。
図１は、車両１００と、車両１００の制御装置１０と、を示している。車両１００は、走行用の動力源として内燃機関とモータジェネレータとを搭載する、いわゆるハイブリッド車両である。車両１００は、内燃機関２０と、内燃機関２０のクランク軸３２に接続されている動力配分統合機構５０と、動力配分統合機構５０に接続されている第１モータジェネレータ８１と、を備えている。さらに、車両１００は、第２モータジェネレータ８２を備えている。第２モータジェネレータ８２は、リダクションギア６０を介して動力配分統合機構５０に連結されている。車両１００の駆動輪７２は、減速機構７０及びディファレンシャル７１を介して動力配分統合機構５０に連結されている。

動力配分統合機構５０は、遊星歯車機構である。動力配分統合機構５０は、外歯歯車の第１サンギア５１と、第１サンギア５１と同軸配置されている内歯歯車の第１リングギア５２とを有している。第１サンギア５１と第１リングギア５２との間には、第１サンギア５１及び第１リングギア５２の双方と噛み合う複数の第１ピニオンギア５３が配置されている。各第１ピニオンギア５３は、自転及び公転が自在な状態でキャリア５４に支持されている。第１サンギア５１には、第１モータジェネレータ８１が連結されている。キャリア５４には、クランク軸３２が連結されている。第１リングギア５２にはリングギア軸５５が接続されている。リダクションギア６０及び減速機構７０は、動力配分統合機構５０のリングギア軸５５に連結されている。

リダクションギア６０は、遊星歯車機構である。リダクションギア６０は、外歯歯車の第２サンギア６１と、第２サンギア６１と同軸配置されている内歯歯車の第２リングギア６２とを有している。第２サンギア６１と第２リングギア６２との間には、第２サンギア６１及び第２リングギア６２の双方と噛み合う複数の第２ピニオンギア６３が配置されている。各第２ピニオンギア６３は、自転自在であるものの公転不能になっている。第２サンギア６１には、第２モータジェネレータ８２が連結されている。第２リングギア６２には、リングギア軸５５が接続されている。

車両１００は、バッテリ８５と、バッテリ８５に接続されている第１インバータ８３及び第２インバータ８４を備えている。第１インバータ８３は、第１モータジェネレータ８１に接続されている。第２インバータ８４は、第２モータジェネレータ８２に接続されている。

内燃機関２０の出力がクランク軸３２を介してキャリア５４に入力されると、当該出力は、第１サンギア５１側と第１リングギア５２側とに分配される。第１サンギア５１に連結されている第１モータジェネレータ８１に内燃機関２０の出力が入力されることによって、車両１００は、第１モータジェネレータ８１による発電を行うことができる。

第１モータジェネレータ８１は、電動機としても機能する。第１モータジェネレータ８１を電動機として機能させた場合、第１モータジェネレータ８１の出力は、第１サンギア５１に入力される。第１サンギア５１に入力された第１モータジェネレータ８１の出力は、キャリア５４側と第１リングギア５２側とに分配される。車両１００は、キャリア５４に入力される第１モータジェネレータ８１の出力によって、クランク軸３２を回転させることができる。第１モータジェネレータ８１は、クランク軸３２に出力トルクを入力可能なモータジェネレータである。本実施形態では、このように第１モータジェネレータ８１の駆動によってクランク軸３２を回転させることを「モータリング」という。

第１モータジェネレータ８１は、第１インバータ８３を介してバッテリ８５と電力の授受を行う。
第２モータジェネレータ８２は、発電機として機能することができる。車両１００を減速させる際に、第２モータジェネレータ８２を発電機として機能させることによって、第２モータジェネレータ８２の発電量に応じた回生制動力が発生する。

また、第２モータジェネレータ８２は、電動機としても機能する。第２モータジェネレータ８２を電動機として機能させた場合、第２モータジェネレータ８２の出力は、リダクションギア６０、リングギア軸５５、減速機構７０及びディファレンシャル７１を介して駆動輪７２に入力される。すなわち、車両１００は、第２モータジェネレータ８２の駆動によって駆動輪７２を回転させて走行することができる。

第２モータジェネレータ８２は、第２インバータ８４を介してバッテリ８５と電力の授受を行う。
図１に示すように、車両１００は、燃料タンク４４を備えている。燃料タンク４４には、内燃機関２０に供給する燃料が貯留される。なお、車両１００は、アルコールとガソリンとが混合された混合燃料を使用可能な、いわゆるＦＦＶ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。内燃機関２０は、アルコール濃度１００％の燃料、アルコール濃度０％の燃料、またはアルコールとガソリンとが任意の割合で混合された燃料を用いて運転することができる。

図２に示すように、内燃機関２０は、気筒２５を有している。内燃機関２０は、気筒２５に収容されているピストン２６を備えている。ピストン２６は、コネクティングロッド２７を介してクランク軸３２に連結されている。クランク軸３２は、クランクケース３１内において回転可能に支持されている。ピストン２６は、クランク軸３２の回転と連動して気筒２５内を往復動する。気筒２５において、ピストン２６よりも上方の空間は、燃焼室２９になっている。内燃機関２０は、クランクケース３１の下方に、エンジンオイルを貯留するオイルパン３３を備えている。

内燃機関２０は、燃焼室２９に吸気を導入する吸気通路２１を備えている。内燃機関２０は、吸気通路２１に設けられているスロットルバルブ２２を備えている。スロットルバルブ２２は、その開度に応じて吸気通路２１を流れる吸気の流量を調整する。内燃機関２０は、燃料タンク４４から供給された燃料を噴射する燃料噴射弁２３を備えている。燃料噴射弁２３は、吸気通路２１に設けられている。内燃機関２０は、吸気通路２１と気筒２５との連通を開閉する吸気バルブ２４を備えている。内燃機関２０は、吸気バルブ２４を駆動するカムシャフト４２を備えている。吸気バルブ２４は、カムシャフト４２が有するカム４３によって駆動される。

内燃機関２０は、可変動弁機構４１を備えている。カムシャフト４２は、タイミングチェーンと可変動弁機構４１とを介して伝達されるクランク軸３２の回転動力によって回転する。可変動弁機構４１は、クランク軸３２の回転角に対するカムシャフト４２の相対的な回転角を変更することによって、吸気バルブ２４の開閉時期を変更することができる。なお、可変動弁機構４１では吸気バルブ２４の開閉時期を変更しても、吸気バルブ２４の開弁期間は、変更されない。

内燃機関２０は、燃焼室２９に導入された燃料と吸気との混合気を火花放電によって点火する点火装置２８を備えている。内燃機関２０は、燃焼室２９で燃焼された混合気を排気として排出する排気通路３７を備えている。内燃機関２０は、気筒２５と排気通路３７との連通を開閉する排気バルブ３８を備えている。内燃機関２０は、排気通路３７を流通する排気を浄化する触媒３９を排気通路３７に備えている。

内燃機関２０は、クランクケース３１と吸気通路２１とを連通する連通路３４を備えている。連通路３４は、吸気通路２１においてスロットルバルブ２２よりも上流側に接続されている。内燃機関２０は、クランクケース３１と吸気通路２１を連通するブローバイガス通路３５を備えている。ブローバイガス通路３５は、吸気通路２１においてスロットルバルブ２２よりも下流側に接続されている。ブローバイガス通路３５には、ＰＣＶバルブ３６が設けられている。ＰＣＶバルブ３６は、吸気通路２１におけるスロットルバルブ２２よりも下流側の圧力がクランクケース３１内の圧力よりも低くなると開弁する。ＰＣＶバルブ３６が開弁することによって、燃焼室２９からクランクケース３１に漏出したブローバイガスがブローバイガス通路３５を介して吸気通路２１に放出される。

車両１００及び内燃機関２０は、各種センサを備えている。図１および図２には、各種センサの例として、車速センサ９１と、アクセル開度センサ９２と、エアフロメータ９３と、スロットルセンサ９４と、カム角センサ９５と、クランク角センサ９６と、水温センサ９７と、アルコール濃度センサ９８と、を示している。各種センサからの検出信号は、制御装置１０に入力される。

制御装置１０は、車速センサ９１から入力される検出信号に基づいて、車両１００の移動速度として車速ＶＳを算出する。制御装置１０は、アクセル開度センサ９２から入力される検出信号に基づいて、アクセルペダルの操作量としてアクセル開度ＡＣを算出する。制御装置１０は、エアフロメータ９３から入力される検出信号に基づいて、吸気通路２１を通過する空気量として吸入空気量ＧＡを算出する。制御装置１０は、スロットルセンサ９４から入力される検出信号に基づいて、スロットルバルブ２２の開度としてスロットル開度ＴＡを算出する。

制御装置１０は、カム角センサ９５から入力される検出信号に基づいて、カムシャフト４２の回転角を検出する。制御装置１０は、クランク角センサ９６から入力される検出信号に基づいて、クランク軸３２の回転角を検出し、機関回転数ＮＥを算出する。制御装置１０は、水温センサ９７から入力される検出信号に基づいて、内燃機関２０のウォータージャケットを循環する冷却水の温度として冷却水温ＴＷを算出する。制御装置１０は、アルコール濃度センサ９８から入力される検出信号に基づいて、内燃機関２０に供給される燃料のアルコール濃度ＡＬを算出する。

制御装置１０は、機能部として、内燃機関２０を制御する機関制御部１１と、第１および第２モータジェネレータ８１，８２を制御するモータ制御部１２と、を備えている。さらに、制御装置１０は、機能部として、可変動弁機構４１の異常診断処理を実行する異常診断部１３と、触媒３９の過昇温を抑制するための昇温抑制処理を実行する空気増量部１４と、を備えている。

機関制御部１１は、アクセル開度ＡＣ、吸入空気量ＧＡ、機関回転数ＮＥ等に基づいて、燃料噴射弁２３から噴射する燃料の要求値として要求噴射量を算出する。機関制御部１１は、要求噴射量に基づいて燃料噴射弁２３から燃料噴射を行わせる。機関制御部１１は、気筒２５で混合気を燃焼させるときには、ピストン２６が圧縮上死点近傍に達したタイミングで点火装置２８に火花放電を行わせる。

機関制御部１１は、燃料カット条件が成立しているとき、燃料カット処理を実行する。燃料カット処理は、車両１００が走行しており内燃機関２０のクランク軸３２が回転している状況下で気筒２５内での燃焼を停止させるときに燃料噴射弁２３からの燃料噴射を停止させる処理である。燃料カット条件は、たとえば、アクセル開度ＡＣが「０」且つ車速ＶＳが規定の実施速度以上である場合に成立していると判定される。この場合、アクセル開度ＡＣが「０」以上になり車両１００の再加速が要求された場合、或いは車速ＶＳが規定の復帰速度よりも低くなった場合には、燃料カット条件が成立しているとの判定がなされない。

燃料カット条件が非成立の状態から燃料カット条件が成立している状態に移行すると、機関制御部１１は、燃料カット処理の実行を要求する。機関制御部１１は、点火装置２８による火花放電を停止させ、燃料噴射弁２３からの燃料噴射を停止させる。火花放電と燃料噴射が停止されると、気筒２５での混合気の燃焼が停止される。燃料カット条件が成立している状態から燃料カット条件が非成立の状態に移行すると、機関制御部１１は、点火装置２８による火花放電を再開させ、燃料噴射弁２３からの燃料噴射を再開させる。

機関制御部１１は、可変動弁機構４１の駆動によって吸気バルブ２４の開閉時期、すなわちバルブタイミングの制御を行う。機関制御部１１は、バルブタイミングの最遅角位置を基準とした進角量を設定し、進角量に基づいて可変動弁機構４１を駆動させる。バルブタイミングが最遅角位置に設定されているときには、吸気バルブ２４の閉弁時期は、吸気下死点よりも遅角側に位置している。

モータ制御部１２は、第１モータジェネレータ８１および第２モータジェネレータ８２の駆動を制御する。モータ制御部１２は、第１モータジェネレータ８１を電動機として機能させることによってモータリングを行うことができる。

異常診断部１３は、可変動弁機構４１の異常を検出する診断処理を実行する。異常診断部１３は、可変動弁機構４１を駆動させる進角量から算出されるカム角の推定値と、カム角センサ９５からの検出信号に基づいて算出される実際のカム角と、の差に基づいて、可変動弁機構４１の異常を検出する。たとえば、カム角の推定値と実際のカム角との差が判定値以上であるとき、可変動弁機構４１の異常が検出される。異常診断部１３は、可変動弁機構４１の異常を検出したとき、ＶＶＴ異常フラグをオンにセットする。

空気増量部１４は、触媒３９の過昇温を抑制するための昇温抑制処理を実行する。触媒３９の過昇温とは、触媒３９の温度が活性化温度を超えて過度に高くなることである。空気増量部１４は、開始条件が成立しており、燃料カット処理を実行する要求があるときに、吸入空気量ＧＡを増大させる。吸入空気量ＧＡの増大によって、排気通路３７の触媒３９に導入される新気が増大する。以下、昇温抑制処理によって触媒３９に導入される空気量のことを「触媒導入空気量」という。

空気増量部１４は、以下の条件（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）がすべて成立している場合に、昇温抑制処理の開始条件が成立していると判定する。
（Ａ）希釈燃料の推定値である希釈量ＤＡが規定の希釈閾値ＤＡｔｈ以上である。
（Ｂ）冷却水温ＴＷが規定の温度閾値ＴＷｔｈ以上である。
（Ｃ）アルコール濃度ＡＬが規定の濃度閾値ＡＬｔｈ以上である。

エンジンオイル中の燃料濃度が高いほど、希釈燃料が気化した場合にブローバイガス中の燃料濃度が高くなりやすい。そこで、開始条件は、希釈量ＤＡが規定の希釈閾値ＤＡｔｈ以上であることを条件に含んでいる。希釈閾値ＤＡｔｈは、希釈量ＤＡが希釈閾値ＤＡｔｈ以上である場合に気化した希釈燃料によって触媒３９の過昇温が引き起こされる虞がある値が設定されている。

なお、希釈量ＤＡは、エンジンオイルに混入する燃料の量として算出される加算量と、エンジンオイルから気化する燃料の量として算出される減算量と、の和として空気増量部１４によって算出される。たとえば、加算量は、加算量の算出期間における燃料噴射量の積算値に基づいて算出することができる。たとえば、減算量は、冷却水温ＴＷから算出することができる。

希釈燃料は、エンジンオイルの温度が高いほど気化しやすい。すなわち、エンジンオイルの温度が高いほどブローバイガスとともに燃料が吸気通路２１に放出されやすい。また、冷却水温ＴＷが高い場合、エンジンオイルの温度が高いと予測できる。そこで、開始条件は、冷却水温ＴＷが規定の温度閾値ＴＷｔｈ以上であることを条件に含んでいる。温度閾値ＴＷｔｈは、冷却水温ＴＷが温度閾値ＴＷｔｈ以上であるとき、希釈燃料の気化が生じやすい温度までエンジンオイルの温度が上昇していると予測できる値が設定されている。

希釈燃料は、アルコール濃度ＡＬが高いほど、エンジンオイルから揮発する量が少なく、アルコールの沸点近傍においてエンジンオイルから気化する量が増加しやすい。このため、ブローバイガス中の燃料濃度は、アルコール濃度ＡＬが高いほど、急激に高くなりやすい。そこで、開始条件は、アルコール濃度ＡＬが規定の濃度閾値ＡＬｔｈ以上であることを条件に含んでいる。濃度閾値ＡＬｔｈは、アルコール濃度ＡＬが濃度閾値ＡＬｔｈ以上である場合には、急激に気化する希釈燃料によって触媒３９の過昇温が引き起こされやすい値が設定されている。

空気増量部１４は、昇温抑制処理を実行するとき、まず、スロットルバルブ２２を開側に駆動させてスロットル開度ＴＡを大きくする。たとえば、スロットル開度ＴＡが全開にされる。次に、空気増量部１４は、可変動弁機構４１の駆動によって吸気バルブ２４のバルブタイミングを進角させる。ここで、可変動弁機構４１の異常が検出されている場合には、空気増量部１４は、モータリングの実行をモータ制御部１２に要求する。

空気増量部１４は、触媒３９の過昇温を抑制するための触媒導入空気量を確保する吸入空気量ＧＡの目標値として、要求空気量ＧＡｔを記憶している。要求空気量ＧＡｔは、予め実験等によって求められた値が設定されている。空気増量部１４は、要求空気量ＧＡｔに基づいて昇温抑制処理を実行する。

ところで、高地における空気の密度は、平地における空気の密度と比較して低い。このため、モータリングによって触媒３９に新気を導入する場合、車両１００が走行している路面の標高が高いほど所定の機関回転数ＮＥに対応する吸入空気量ＧＡが減少する。本実施形態では、車両１００が高地を走行している場合でも昇温抑制処理における要求空気量ＧＡｔを確保するため、図３に示すような関係が記憶されたマップに基づいて、モータリング実行中の機関回転数ＮＥの目標値を設定する。

図３は、モータリングの実行によって触媒３９に導入する吸入空気量ＧＡを要求空気量ＧＡｔに追従させるための、標高ＥＬと機関回転数ＮＥとの関係を示している。図３に示すように、機関回転数ＮＥは、標高ＥＬが高いほど大きい値が要求される。こうしたマップに基づいて、モータリング実行中の機関回転数ＮＥの目標値は、標高ＥＬが高いほど大きい値に設定される。なお、標高ＥＬは、空気増量部１４によって算出される。空気増量部１４は、スロットル開度ＴＡや機関回転数ＮＥ等に基づいて、基準とする標高の路面を走行している場合に予測される吸入空気量を算出する。空気増量部１４は、予測される吸入空気量と、エアフロメータ９３から入力される検出信号に基づいて算出した吸入空気量ＧＡと、の差に基づいて標高ＥＬを算出することができる。当該差と標高ＥＬとの関係は、空気増量部１４に記憶されている。標高ＥＬは、予測される吸入空気量よりも吸入空気量ＧＡが小さいほど高く算出される。

以上のように昇温抑制処理では、空気増量部１４は、スロットル開度ＴＡを大きくするとともに、吸気バルブ２４のバルブタイミングの進角またはモータリングの実行によって、燃料カット処理の実行中における吸入空気量ＧＡを増大させ、触媒導入空気量を増大させる。

図４を用いて、異常診断部１３が診断処理を実行する際の処理の流れについて説明する。本処理ルーチンは、所定の周期毎に繰り返し実行される。
本処理ルーチンが開始されると、まずステップＳ１０１において、異常診断部１３は、可変動弁機構４１の異常を検出する診断処理を実行する。診断処理の実行後、処理がステップＳ１０２に移行される。ステップＳ１０２の処理では、ステップＳ１０１において実行された診断処理によって可変動弁機構４１に異常が検出されなかった場合、すなわち、異常がない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。

一方、診断処理によって可変動弁機構４１に異常が検出された場合、すなわち、異常がある場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０３に移行される。ステップＳ１０３では、異常診断部１３は、ＶＶＴ異常フラグをオンにセットする。その後、本処理ルーチンが終了される。

図５を用いて、空気増量部１４が昇温抑制処理を実行する際の処理の流れについて説明する。本処理ルーチンは、所定の周期毎に繰り返し実行される。
本処理ルーチンが開始されると、まずステップＳ２０１において、昇温抑制処理の開始条件が成立しているか否かが空気増量部１４によって判定される。開始条件が成立していない場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、開始条件が成立している場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ２０２に移行される。ステップＳ２０２では、機関制御部１１が燃料カット処理の実行を要求しているか否かが空気増量部１４によって判定される。燃料カット処理の要求がない場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、燃料カット処理の要求がある場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、処理がステップＳ２０３に移行される。

ステップＳ２０３では、空気増量部１４は、スロットルバルブ２２を開側に駆動させて昇温抑制処理の実行を開始する。その後、処理がステップＳ２０４に移行される。ステップＳ２０４では、ＶＶＴ異常フラグがオンにセットされているか否かが空気増量部１４によって判定される。ＶＶＴ異常フラグがオフである場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、処理がステップＳ２０５に移行される。ステップＳ２０５では、空気増量部１４は、可変動弁機構４１を駆動することによって吸気バルブ２４の開閉時期を進角させる。その後、本処理ルーチンが終了される。

一方、ＶＶＴ異常フラグがオンである場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ２０６に移行される。ステップＳ２０６では、空気増量部１４は、モータ制御部１２に対してモータリングの実行を要求する。その後、本処理ルーチンが終了される。

本実施形態の作用について説明する。
図６は、図６の（ａ）に示すように車両１００が減速しているとき、燃料カット条件が成立して燃料カット処理の実行が要求されている例を示している。図６の（ｂ）に示すように、燃料カット処理の実行は、タイミングｔ１において開始されている。なお、図６に示す例では、診断処理によって、可変動弁機構４１の異常が検出されており、ＶＶＴ異常フラグは、オンにセットされている。

タイミングｔ１から昇温抑制処理の実行が開始されると、空気増量部１４は、スロットルバルブ２２を開側に制御する（Ｓ２０３）。図６の（ｃ）に示すように、スロットル開度ＴＡは、全開になるまで大きくされている。

さらに、空気増量部１４は、可変動弁機構４１の異常が検出されていることに基づいて、モータリングの実行をモータ制御部１２に要求する（Ｓ２０６）。図６の（ｄ）に実線で示すように、モータリングの実行は、タイミングｔ１から開始されている。モータリングの実行が開始されると、第１モータジェネレータ８１が駆動される。第１モータジェネレータ８１の出力がクランク軸３２に入力されることによって、機関回転数ＮＥが増大される。

タイミングｔ１においてモータリングの実行が開始されると、機関回転数ＮＥの増大によって、図６の（ｅ）に実線で示すように吸入空気量ＧＡが増大される。吸入空気量ＧＡは、空気増量部１４が設定する要求空気量ＧＡｔまで増加する。

燃料カット処理の実行中に吸入空気量ＧＡが増大されることによって、排気通路３７の触媒３９に導入される触媒導入空気量が増大される。このため、図６の（ｅ）に実線で示すように、触媒温度ＴＣは、エンジンオイルから気化した燃料が触媒３９に導入されることによってタイミングｔ１以降において一旦上昇しているものの、触媒導入空気量の増大に伴って昇温が抑制されている。なお、触媒温度ＴＣは、吸入空気量ＧＡ及び燃料噴射量に基づいて算出することができる。

また、図６には、比較例として、可変動弁機構４１の異常が検出されているが図６の（ｄ）に示すようにモータリングを実行しない場合の例を二点鎖線で示している。なお、スロットルバルブ２２は、実線で示す例と同様に制御され、スロットル開度ＴＡが全開にされている。図６の（ｅ）に二点鎖線で示すように比較例においては、吸入空気量ＧＡは、要求空気量ＧＡｔに達しない。すなわち、比較例では、吸入空気量ＧＡが要求空気量ＧＡｔよりも少ないことによって触媒導入空気量が不足する。このため、比較例では、触媒温度ＴＣの上昇が抑制されにくい。したがって、図６の（ｆ）に二点鎖線で示すように、触媒温度ＴＣは、タイミングｔ１以降において増加し続ける。このため、触媒温度ＴＣは、過度に上昇する虞がある。

本実施形態の効果について説明する。
（１）図６に比較例として示したように、可変動弁機構４１に異常が生じている場合に昇温抑制処理においてスロットル開度ＴＡを全開にするだけでは、吸入空気量ＧＡが少ない。このため、触媒導入空気量が不足し、触媒温度ＴＣの上昇を抑制できないことがある。

この点、制御装置１０では、可変動弁機構４１に異常が生じている場合には、昇温抑制処理において空気増量部１４がモータリングの実行を要求する。モータリングによって機関回転数ＮＥが増大されることで、吸入空気量ＧＡが増大される。これによって、触媒３９の過昇温を抑制するために触媒３９へ導入する空気量を確保することができる。すなわち、燃料カット処理を実行する要求があるとき、可変動弁機構４１に異常が生じている場合でも、昇温抑制処理によって触媒３９の過昇温を抑制することができる。

（２）アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する車両では、燃料カット処理を実行しているとき、触媒の過昇温が突発的に引き起こされる虞がある。制御装置１０のように、燃料カット処理を実行する要求があるとき、可変動弁機構４１に異常が生じている場合でも、昇温抑制処理によって触媒３９の過昇温を抑制することのできる構成は、混合燃料を使用する車両１００において特に有効である。

（３）制御装置１０では、昇温抑制処理においてモータリングを実行する場合、要求空気量ＧＡｔを確保するための機関回転数ＮＥの目標値を標高ＥＬに基づいて設定している。これによって、車両１００が高地を走行する場合においても触媒導入空気量を確保することができ、触媒３９の過昇温を抑制することができる。

（４）制御装置１０では、モータリングによって触媒導入空気量を確保する。このため、制御装置１０は、燃料カット処理を実行している期間が長い場合でも、触媒３９への空気の導入を継続させることができる。

（５）制御装置１０では、可変動弁機構４１に異常が生じていない場合には、昇温抑制処理において吸気バルブ２４のバルブタイミングが進角される。すなわち、吸気バルブ２４の閉弁時期が早くされる。これによって、吸気通路２１から気筒２５に導入された吸気が、気筒２５から吸気通路２１に噴き返されることを抑制できる。このため、触媒導入空気量が増大され、触媒３９の過昇温を抑制することができる。

（６）触媒３９の過昇温を抑制するためには、燃料カット処理を実行する要求があっても燃料カット処理の実行を禁止して、エンジンオイルから気化して吸気通路２１に放出される燃料を燃焼室２９で燃焼させることが考えられる。しかし、燃料カット処理の実行を禁止すると、車両１００の減速中にエンジンブレーキによって発生する制動力が小さくなり、車両１００の減速度が小さくなる虞がある。

この点、制御装置１０は、燃料カット処理を実行するようにして、昇温抑制処理を実行することによって触媒導入空気量を増大させて触媒３９の過昇温を抑制する。このため、制御装置１０によれば、車両１００の減速中にエンジンブレーキによって発生する制動力が小さくなることを抑制しつつ、触媒３９の過昇温を抑制することができる。

以下、上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係を記載する。
「前記気筒に導入する吸入空気量を変更する空気量制御弁」は、吸気バルブ２４に対応する。また、「前記空気量制御弁の駆動に異常が生じている場合」は、吸気バルブ２４のバルブタイミングを変更する可変動弁機構４１に異常が生じている場合に対応する。

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。
・上記実施形態において異常診断部１３が実行する診断処理では、可変動弁機構４１の異常をより詳細に判定してもよい。そして、診断処理の結果に応じて、空気増量部１４が実行する昇温抑制処理による制御態様を変更してもよい。

たとえば、可変動弁機構４１の進角量が小さい状態で可変動弁機構４１が固着する異常が発生していることが異常診断部１３によって検出された場合には、吸気バルブ２４の開閉時期が遅角側に固定されることになり吸入空気量ＧＡが少なくなりやすい。この場合には、空気増量部１４は、モータリングによって増大させる機関回転数ＮＥの目標値を、より大きくすることが好ましい。

一方で、可変動弁機構４１の進角量が大きい状態で可変動弁機構４１が固着する異常が発生していることが異常診断部１３によって検出された場合には、吸気バルブ２４の開閉時期が進角側に固定されることになり吸入空気量ＧＡが多くなりやすい。この場合には、空気増量部１４は、モータリングによって増大させる機関回転数ＮＥの目標値を、小さくしてもよい。

また、可変動弁機構４１の駆動中の負荷等に起因して吸気バルブ２４の開閉時期が遅角側にされやすいという異常が発生していることが異常診断部１３によって検出された場合には、空気増量部１４は、モータリングによって増大させる機関回転数ＮＥの目標値を、より大きくすることが好ましい。

・上記実施形態の昇温抑制処理は、燃料カット処理の要求があるときに実行を開始すればよい。たとえば、図６に示した例のタイミングｔ１から昇温抑制処理を開始して、タイミングｔ１よりも後の時点から燃料カット処理の実行が開始されてもよい。このように燃料カット処理の実行が開始される前に吸入空気量ＧＡを増大するように構成すれば、エンジンオイルから気化した燃料が触媒３９に導入されるよりも前に触媒３９に導入される新気を増大させることができ、触媒温度ＴＣを低下させることができる。これによって、触媒３９の過昇温を抑制することができる。

・上記実施形態において昇温抑制処理の開始条件として示した条件（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、開始条件の一例である。たとえば、開始条件は、エンジンオイルの温度としての油温ＴＯが規定の油温閾値以上であることを条件の一つとしてもよい。油温ＴＯは、冷却水温ＴＷに基づいて算出することができる。または、油温ＴＯは、エンジンオイルの温度を検出する油温センサを採用して、油温センサからの検出信号に基づいて算出することもできる。

・上記実施形態では、空気増量部１４は、希釈量ＤＡを算出して、昇温抑制処理を実行する際に、算出した希釈量ＤＡを用いている。空気増量部１４は、希釈燃料の推定値である希釈量ＤＡに基づいて昇温抑制処理を実行することに替えて、エンジンオイルから燃料が気化する量を推定して、推定した気化量に基づいて処理を行うこともできる。気化量は、たとえば、希釈量ＤＡ及びエンジンオイルの温度に基づいて算出することができる。この構成においても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

・上記実施形態では、空気増量部１４は、図５に示すステップＳ２０２の処理において、機関制御部１１が燃料カット処理の実行を要求しているか否かを判定している。これに替えて、機関制御部１１が燃料カット処理の実行を要求している場合に図５に示す処理ルーチンとは別の処理の流れにおいてＦＣ要求フラグがオンにセットされるように構成して、ステップＳ２０２ではＦＣ要求フラグがオンにセットされているか否かを空気増量部１４が判定するようにしてもよい。そして、ＦＣ要求フラグがオンにセットされている場合に処理をステップＳ２０３に移行す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。

・上記実施形態では、昇温抑制処理において規定の要求空気量ＧＡｔを設定している。要求空気量ＧＡｔの値は、変更することができる。
図７は、昇温抑制処理を実行しているときの、吸入空気量ＧＡと触媒温度ＴＣと希釈量ＤＡとの関係を示している。図７に示すように、希釈量ＤＡが少ない場合と比較して希釈量ＤＡが多い場合には、希釈量ＤＡが多いほど、吸入空気量ＧＡを増大させても触媒温度ＴＣが低下しにくくなる。こうした傾向は、希釈量ＤＡが多い場合にはブローバイガス中の燃料濃度が高くなりやすいために生じる。燃料カット処理の実行中にブローバイガス中の燃料濃度が高くなりやすいと、触媒３９が過昇温しやすく、触媒温度ＴＣは、高くなりやすい。

そこで、空気増量部１４は、希釈量ＤＡが多いほど要求空気量ＧＡｔを大きくするようにしてもよい。すなわち、モータリングの実行によって触媒導入空気量を増大させる場合には、希釈量ＤＡが多いほど機関回転数ＮＥを大きくする。これによって、希釈量ＤＡが多い場合でも、触媒温度ＴＣの上昇を抑制することができ、触媒３９の過昇温を抑制することができる。

・上記実施形態では、空気増量部１４は、昇温抑制処理において可変動弁機構４１を駆動することによって吸気バルブ２４の開閉時期を進角した。可変動弁機構４１によって変更可能な吸気バルブ２４の制御態様は、これに限定されるものではない。空気増量部１４は、吸入空気量ＧＡを増大するように吸気バルブ２４を制御すればよい。たとえば、吸気バルブ２４の開弁期間やリフト量を変更可能な可変動弁機構４１を採用して、吸入空気量ＧＡを増大させることもできる。

・上記実施形態では、空気増量部１４は、昇温抑制処理において可変動弁機構４１に異常が生じている場合には、モータリングによって機関回転数ＮＥを増大させて吸入空気量ＧＡを増大させる。昇温抑制処理では、スロットルバルブ２２のスロットル開度ＴＡがたとえば全開に到らないような異常が生じている場合に、モータリングによって機関回転数ＮＥを増大させて吸入空気量ＧＡを増大する構成を採用してもよい。この場合、異常診断部１３は、スロットルバルブ２２の異常を検出する。スロットルバルブ２２に異常が生じている場合には、吸入空気量ＧＡが少なくなる虞がある。上記構成によれば、上記実施形態と同様に、燃料カット処理を実行する要求があるときに触媒３９の過昇温を抑制するという効果を奏することができる。

なお、上記構成では、「前記気筒に導入する吸入空気量を変更する空気量制御弁」は、スロットルバルブ２２に対応する。また、「前記空気量制御弁の駆動に異常が生じている場合」は、スロットルバルブ２２の駆動に異常が生じている場合に対応する。

・上記実施形態では、昇温抑制処理においてモータリングを実行する際、空気増量部１４は、標高ＥＬに基づいて機関回転数ＮＥの目標値を設定する。標高ＥＬの高低にかかわらず、機関回転数ＮＥの目標値を規定回転数にしてもよい。たとえば、車両１００が高地を走行する場合を想定して、当該高地において要求空気量ＧＡｔが確保される機関回転数ＮＥを規定回転数とすることができる。

・上記実施形態では、標高ＥＬを算出する一例として、予測される吸入空気量と吸入空気量ＧＡとの比較によって空気増量部１４が標高ＥＬを算出する例を示した。標高ＥＬを算出する構成は、これに限らない。たとえば、空気増量部１４は、車両１００の位置情報を取得して、当該位置情報と、路面の標高についての情報を含む地図情報と、に基づいて標高ＥＬを取得してもよい。

・上記実施形態では、内燃機関２０は、吸気通路２１に設けられている燃料噴射弁２３を備えている。内燃機関２０は、燃料噴射弁として燃焼室２９に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備えていてもよい。

・上記実施形態では、制御装置１０が制御対象とする車両１００は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するＦＦＶである。制御装置１０は、ＦＦＶに限らず、ガソリン燃料を使用する車両に適用することもできる。使用される燃料がガソリン燃料であっても、気化した燃料が燃料カット処理の実行中に触媒３９に導入されると、触媒３９が過昇温する虞がある。このとき、気化した燃料を含む空気の燃料濃度が高いほど、触媒３９の温度は、上昇しやすい。すなわち、ガソリン燃料を使用する車両に制御装置１０を適用した場合にも、上記実施形態と同様に、燃料カット処理を実行する要求があるときに触媒３９の過昇温を抑制するという効果を奏することができる。

・上記実施形態では、ハイブリッド車両の例として車両１００を図１に例示している。制御装置１０を適用するハイブリッド車両は、内燃機関２０のクランク軸３２に出力トルクを入力可能なモータジェネレータを備えているのであれば、車両１００が備えるシステムとは異なるシステムが採用されていてもよい。

・上記実施形態では、空気増量部１４は、昇温抑制処理において可変動弁機構４１に異常が生じている場合には、モータリングによって機関回転数ＮＥを増大させて吸入空気量ＧＡを増大させる。可変動弁機構４１に異常が生じている場合に機関回転数ＮＥを増大させることができるのであれば、機関回転数ＮＥを増大させる方法は、モータリングに限らない。たとえば、変速機構の変速比を大きくすることによって、可変動弁機構４１に異常が生じている場合に機関回転数ＮＥを増大させることもできる。

図８は、内燃機関２２０を動力源とする車両２００を例示している。車両２００は、トルクコンバータ２７３と自動変速機２７４とを備えている。制御装置１０は、車両２００の制御装置である。この場合、制御装置１０の空気増量部１４は、図５に示したステップＳ２０６の処理においてモータリングを実行することに替えて、自動変速機２７４の変速段を変速比の大きい変速段に変更することで機関回転数ＮＥを増大させる。機関回転数ＮＥの増大によって吸入空気量ＧＡが増大され、触媒導入空気量が増大される。このように、可変動弁機構４１に異常が生じている場合に変速比を大きくすることによって触媒導入空気量を増大させることができる。

また、変速比を変更可能な変速機構をハイブリッド車両が備えている場合にも、当該ハイブリッド車両に制御装置１０を適用して、上記構成と同様に可変動弁機構４１に異常が生じている場合に変速比を大きくすることによって触媒導入空気量を増大させることができる。

なお、図８に例示した車両２００は、モータジェネレータを備えていない車両である。可変動弁機構４１に異常が生じている場合にモータリングに限らず触媒導入空気量を増大させることができるのであれば、制御装置１０は、ハイブリッド車両に限らず、モータジェネレータを備えていない車両に適用することができる。

１０…制御装置、１１…機関制御部、１２…モータ制御部、１３…異常診断部、１４…空気増量部、２０…内燃機関、２１…吸気通路、２２…スロットルバルブ、２３…燃料噴射弁、２４…吸気バルブ、２５…気筒、２６…ピストン、２８…点火装置、２９…燃焼室、３１…クランクケース、３２…クランク軸、３３…オイルパン、３４…連通路、３５…ブローバイガス通路、３６…ＰＣＶバルブ、３７…排気通路、３８…排気バルブ、３９…触媒、４１…可変動弁機構、４２…カムシャフト、４３…カム、４４…燃料タンク、７２…駆動輪、８１…第１モータジェネレータ、８２…第２モータジェネレータ、９１…車速センサ、９２…アクセル開度センサ、９３…エアフロメータ、９４…スロットルセンサ、９５…カム角センサ、９６…クランク角センサ、９７…水温センサ、９８…アルコール濃度センサ、１００…車両。

Claims (5)

1. 排気通路に設けられている触媒と、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気通路と前記気筒との連通を開閉する吸気バルブと、前記気筒からクランクケース内に漏れ出たブローバイガスを前記吸気通路に導入するブローバイガス通路と、前記吸気バルブの開閉時期を変更可能な可変動弁機構と、を備えている内燃機関を搭載する車両に適用され、
   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前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる燃料カット処理を実行する機関制御部と、
   前記燃料カット処理を実行する要求があるとき、前記吸気バルブの制御によって前記気筒に導入する吸入空気量を増大させて前記触媒に新気を導入する昇温抑制処理を実行する空気増量部と、を備える車両の制御装置であって、
   前記空気増量部は、前記昇温抑制処理を実行する際に前記可変動弁機構が固着する異常が生じている場合には、前記クランク軸の回転数である機関回転数の増大によって前記触媒に導入される空気量を増大させ、且つ、進角量が小さい状態で前記可変動弁機構が固着している場合には、進角量が大きい状態で前記可変動弁機構が固着している場合に比較して、増大させる前記機関回転数の目標値を大きくする
   車両の制御装置。
2. 前記車両は、前記クランク軸に出力トルクを入力可能なモータジェネレータを備えているハイブリッド車両であり、
   前記空気増量部は、前記昇温抑制処理において前記機関回転数を増大する際、前記モータジェネレータの駆動によって前記クランク軸を回転させることで前記機関回転数を増大させる
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記車両は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する車両である
   請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記空気増量部は、前記車両が走行する路面の標高を算出し、前記昇温抑制処理において前記機関回転数を増大する際、前記標高が高いほど前記機関回転数を大きくする
   請求項１～３のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
5. 前記内燃機関は、前記吸気通路に設けられているスロットルバルブを備えており、
   前記空気増量部は、
   前記燃料カット処理を実行する要求があるとき、前記可変動弁機構に異常が生じていない場合には、前記スロットルバルブの開度を全開にするとともに前記吸気バルブの開閉時期を進角させ、
   前記燃料カット処理を実行する要求があるとき、前記可変動弁機構に異常が生じている場合には、前記スロットルバルブの開度を全開にするとともに前記機関回転数を増大させる
   請求項１～４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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