WO2010119524A1

WO2010119524A1 - 可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置

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Publication number: WO2010119524A1
Application number: PCT/JP2009/057583
Authority: WO
Inventors: 啓介佐野; 和弘若尾; 貴志錦織; 剛渡辺
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-10-21
Also published as: DE112009004670T5; US8554446B2; US20110313642A1; JP5257511B2; JPWO2010119524A1; DE112009004670B4

Abstract

　ブローバイガス処理装置（５２）を備え、吸気弁（３６）および排気弁（３８）のうちの少なくとも一方の弁を閉弁状態で停止可能な可変動弁機構（４０、４２）を有する内燃機関（１０）において、弁停止状態からの弁復帰時に筒内への多量のブローバイガスの流入に伴う燃焼悪化が生ずるのを良好に抑制し得る制御装置を提供する。　内燃機関（１０）のフューエルカットの実行時に、吸気弁（３６）および排気弁（３８）を閉弁状態で停止させる弁停止制御を行う。所定の目標空燃比と弁復帰時にＡ／Ｆセンサ（６４）により検出される実空燃比とのずれ量ΔＡ／Ｆを取得する。次回以降の弁復帰時に、上記ずれ量ΔＡ／Ｆに相当する燃料量分だけ燃料噴射量を減量補正する。

Description

可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置

　この発明は、可変動弁機構を有す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、吸気弁を閉じた状態で停止可能な可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、減速時にフューエルカットを行う際に、吸気弁を閉じた状態で停止させることによって、触媒への新気導入を防止し、触媒の劣化抑制を図っている。

　また、例えば特許文献２には、機関内部のブローバイガスを吸気中に還流させて処理するブローバイガス処理装置を備える内燃機関が開示されている。この特許文献２の図１には、そのようなブローバイガス処理装置の一例として、ブローバイガス通路、新気導入路、ブリーザ通路、およびＰＣＶバルブを備える構成が開示されている。

　より具体的には、ブローバイガス通路は、クランクケースとヘッドカバー内部とを連通する通路であり、シリンダとピストンとの隙間を通じて燃焼室側からクランクケース側に吹き抜けたガス（すなわち、ブローバイガス）をヘッドカバー内部に導出するために設けられている。新気導入路は、スロットルバルブよりも上流側の吸気通路とヘッドカバー内部とを連通する通路であり、ヘッドカバー内部に新気を導入するために設けられている。ブリーザ通路は、スロットルバルブよりも下流側の吸気通路とヘッドカバー内部とを連通する通路であり、ヘッドカバー内部のブローバイガスを吸気通路内を流れる吸気中に送るために設けられている。また、ＰＣＶバルブは、ブリーザ通路を介して吸気中に還流するブローバイガスの流量を調整するためのバルブである。
　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２００７－１６２５０６号公報日本特開２００６－２５００８０号公報日本特開平７－３０５６４６号公報日本特開２００８－２６７１８９号公報

　ところで、減速時等のフューエルカットの実行中に吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方の弁の動作が閉弁状態で停止されると、スロットルバルブの下流側における吸気負圧がなくなってしまう。その結果、吸気通路におけるスロットルバルブの上流側部位と下流側部位との差圧が徐々に小さくなっていく。上記ブローバイガス処理装置における上記新気導入路には、上記差圧を利用して新気が導入される。このため、上記差圧が小さくなると、ヘッドカバー内部に供給される新気量が少なくなっていき、また、ブローバイガスが筒内に吸入されずにヘッドカバー内部に溜まっていく。その結果、やがてはブローバイガスが新気導入路からスロットルバルブの上流側に逆流してしまう。このようにして新気導入路を通じて吸気通路に流出した多量のブローバイガスがフューエルカットからの復帰時に筒内に流入すると、空燃比が乱れて燃焼を悪化させる要因となる。

　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、ブローバイガス処理装置を備え、吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方の弁を閉弁状態で停止可能な可変動弁機構を有する内燃機関において、弁停止状態からの弁復帰時に筒内への多量のブローバイガスの流入に伴う燃焼悪化が生ずるのを良好に抑制し得る制御装置を提供することを目的とする。

　第１の発明は、可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置であって、
　機関内部のブローバイガスを吸気中に還流させて処理するブローバイガス処理装置と、
　吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方の弁の動作を閉弁状態で停止可能な可変動弁機構と、
　内燃機関のフューエルカットの実行時に、前記弁を閉弁状態で停止させる弁停止実行手段と、
　前記弁が停止状態から稼動状態に復帰する弁復帰時における吸気通路内ガス中のＨＣ濃度を推定するＨＣ濃度推定手段と、
　前記ＨＣ濃度推定手段により推定される前記ＨＣ濃度に基づいて、弁復帰時の燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、
　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、
　前記内燃機関の制御装置は、排気通路を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを更に備え、
　前記ＨＣ濃度推定手段は、所定の目標空燃比と弁復帰時に前記空燃比センサにより検出される実空燃比との差に基づいて、当該弁復帰時における前記吸気通路内ガス中のＨＣ濃度を推定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ＨＣ濃度推定手段は、前記吸気通路に配置されたＨＣ濃度検出手段を含み、
　前記ＨＣ濃度推定手段は、当該ＨＣ濃度検出手段の検出値を用いて、当該復帰時の前記吸気通路内ガス中のＨＣ濃度を推定することを特徴とする。

　また、第４の発明は、第３の発明において、
　前記内燃機関の制御装置は、
　排気通路を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、
　所定の目標空燃比と弁復帰時に前記空燃比センサにより検出される実空燃比との差が所定値以上である場合に、前記ＨＣ濃度検出手段が異常であると判定するセンサ異常判定手段と、
　を更に備え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、
　前記噴射量決定手段は、前記ＨＣ濃度推定手段により推定された前記ＨＣ濃度を、弁停止時間もしくは弁停止中の積算エンジン回転数と関連付けて記憶するＨＣ濃度記憶手段を含み、
　前記噴射量決定手段は、前記ＨＣ濃度記憶手段により記憶された前記ＨＣ濃度に基づいて、弁復帰時の燃料噴射量を決定す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、
　前記内燃機関は、
　燃料系からの蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、当該キャニスタに吸着された蒸発燃料を流量制御弁が設けられたパージ通路によって前記吸気通路内にパージする蒸発燃料処理装置を更に備え、
　前記内燃機関の制御装置は、前記噴射量決定手段による前記吸気通路内のＨＣ濃度に基づく燃料噴射量制御が実施されている場合に、前記蒸発燃料処理装置による前記吸気通路内へのパージガスの供給を禁止するパージ制御禁止手段を更に備え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、
　前記内燃機関は、前記ブローバイガス処理装置が備える新気導入路における前記吸気通路への接続部位よりも上流側の当該吸気通路に、蒸発燃料を吸着する蒸発燃料吸着材を更に備え、
　前記内燃機関の制御装置は、前記蒸発燃料吸着材への蒸発燃料の吸着量に応じて、弁停止時間を決定する弁停止時間決定手段を更に備えることを特徴とする。

　第１の発明によれば、弁停止中に吸気通路に滞留するブローバイガスの影響を考慮して、弁復帰時の燃料噴射量を適切に決定することが可能となる。このため、弁復帰時に上記ブローバイガスの影響によって燃焼が悪化してしまうのを良好に抑制することができる。

　所定の目標空燃比と弁復帰時に空燃比センサにより検出される実空燃比との差は、弁停止中に吸気通路に滞留するブローバイガス量が多くなるほど大きくなる。このため、第２の発明によれば、この差を復帰時に取得するようにすることで、排気通路に別途設置される空燃比センサを利用して、弁復帰時における吸気通路内のブローバイガス濃度（すなわち、ＨＣ濃度）を良好に推定することが可能となる。

　第３の発明によれば、吸気通路にＨＣ濃度検出手段を備えたことにより、弁復帰時における吸気通路内のブローバイガス濃度（すなわち、ＨＣ濃度）を直接的に推定することが可能となる。

　第４の発明によれば、排気通路に配置される空燃比センサを利用して、新たなセンサ等を別途追加することなく、ＨＣ濃度検出手段の異常判定を行うことが可能となる。

　第５の発明によれば、ＨＣ濃度推定手段により推定された吸気通路内のＨＣ濃度が弁停止時間もしくは弁停止中の積算エンジン回転数と関連付けて記憶される。弁停止中に吸気通路に流出するブローバイガス量は、上記弁停止時間もしくは上記積算エンジン回転数に応じて変化する。従って、上記弁停止時間等に関連付けて上記ＨＣ濃度を記憶して学習しておくことで、次回以降の弁復帰時において直ちに所望の空燃比を達成するために必要な燃料噴射量を、その時々の弁停止時間等に応じてより正確に決定することができるようになる。

　第６の発明によれば、蒸発燃料処理装置からの蒸発燃料を含むパージガスの影響によって、誤ったＨＣ濃度の学習値が記憶されて学習されるのを防止することができる。

　第７の発明によれば、弁停止中に吸気通路に溜まっていくブローバイガスが吸気通路の入口側から大気中に放出されるのを抑制することができる。

本発明の実施の形態１の内燃機関システム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で用いられるＡ／Ｆ学習値を格納するマップの概要図である。本発明の実施の形態１において実行される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ルーチンのフローチャートである。

１０　内燃機関
１６　クランク軸
１８　クランクケース
２０　燃焼室
２２　吸気通路
２２ａ　吸気マニホールド
２４　排気通路
２６　エアクリーナ
２６ａ　エアフィルタ
２６ｂ　蒸発燃料吸着材
３０　スロットルバルブ
３２　燃料噴射弁
３４　ＨＣ濃度センサ
３６　吸気弁
３８　排気弁
４０　吸気可変動弁機構
４２　排気可変動弁機構
４４　ヘッドカバー
４６　新気導入路
４８　ブリーザ通路
５０　ＰＣＶバルブ
５２　ブローバイガス処理装置
５４　蒸発燃料処理装置
５６　キャニスタ
５８　パージ通路
６０　流量制御弁（ＶＳＶ）
６２　触媒
６４　Ａ／Ｆセンサ
７０　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の内燃機関システム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。ピストン１２は、コンロッド１４を介してクランク軸１６と連結されている。クランク軸１６は、クランクケース１８内に配置されている。また、内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室２０が形成されている。燃焼室２０には、吸気通路２２および排気通路２４が連通している。

　吸気通路２２の入口近傍には、エアクリーナ２６が取り付けられている。エアクリーナ２６の内部には、上流側から順に、吸気通路２２に取り込まれる空気を濾過するためのエアフィルタ２６ａおよび蒸発燃料を吸着する機能を有する蒸発燃料吸着材２６ｂが設置されている。蒸発燃料吸着材２６ｂによれば、内燃機関１０の停止時や以下説明する弁停止時において、蒸発燃料が吸気通路２２の入口から大気中に放出されるのを防止することができる。

　エアクリーナ２６の下流近傍には、吸気通路２２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２８が設けられている。エアフローメータ２８の下流には、スロットルバルブ３０が設けられている。スロットルバルブ３０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３０よりも下流側の吸気通路２２は、各気筒の吸気ポートに向けて枝分かれする部位を有する吸気マニホールド２２ａとして構成されている。枝分かれした後の各気筒の吸気マニホールド２２ａには、各吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３２が配置されている。また、スロットルバルブ３０よりも下流側の吸気通路２２（より具体的には、吸気マニホールド２２ａの集合部）には、その内部を流れるガス中のＨＣ濃度を検出するためのＨＣ濃度センサ３４が設置されている。

　吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室２０と吸気通路２２、或いは燃焼室２０と排気通路２４を導通状態または遮断状態とするための吸気弁３６および排気弁３８が設けられている。吸気弁３６および排気弁３８は、それぞれ吸気可変動弁機構４０および排気可変動弁機構４２により駆動される。これらの可変動弁機構４０、４２としては、吸気弁３６や排気弁３８を閉弁状態で停止可能な機構が用いられている。そのような機構４０、４２の詳細な構成については、ここでは省略するが、例えば、吸気弁３６や排気弁３８を電磁力を利用して駆動する電磁駆動式の可変動弁機構を用いることができる。

　また、内燃機関１０は、図１に示すように、シリンダヘッドをカバーするヘッドカバー４４を備えている。ヘッドカバー４４の内部とクランクケース１８の内部とは、図示省略するブローバイガス通路によって連通しているものとする。更に、ヘッドカバー４４の内部は、新気導入路４６を介してスロットルバルブ３０よりも上流側の吸気通路２２と連通している。また、ヘッドカバー４４の内部は、ブリーザ通路４８を介してスロットルバルブ３０よりも下流側の吸気通路２２と連通している。ブリーザ通路４８の途中には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ５０が設置されている。ＰＣＶバルブ５０は、その上流側であるヘッドカバー４４の内部とその下流側である吸気通路２２のスロットルバルブ３０の下流側部位との差圧に応じて作動する差圧作動弁として構成されている。このようなＰＣＶバルブ５０によれば、上記ブリーザ通路４８を通じて吸気中に還流するブローバイガスの流量が、上記差圧に応じて自律的に調整されるようになっている。以上のブローバイガス通路、新気導入路４６、ブリーザ通路４８、およびＰＣＶバルブ５０によって、ブローバイガス処理装置５２が構成されている。

　また、内燃機関１０は、燃料系（特に燃料タンク）からの蒸発燃料が大気中に放出されるのを防止するための蒸発燃料処理装置５４を備えている。蒸発燃料処理装置５４は、燃料タンクから流入してくる蒸発燃料を吸着するキャニスタ５６を備えている。キャニスタ５６には、パージ通路５８が連通している。パージ通路５８は、その途中に流量制御弁（ＶＳＶ）６０を備えており、その端部においてスロットルバルブ３０よりも下流側の吸気通路２２に連通している。このような構成によれば、燃料系からの蒸発燃料をキャニスタ５６に吸着させたうえで、流量制御弁６０によって開閉が制御されるパージ通路５８を介して、蒸発燃料を吸気通路２２内にパージすることができる。

　また、排気通路２４の途中（より具体的には、各気筒からの排気ガスが合流した後の部位）には、排気ガスを浄化するための触媒６２が配置されている。また、排気通路２４における触媒６２の上流および下流には、それぞれＡ／Ｆセンサ６４およびＯ２センサ６６が配置されている。Ａ／Ｆセンサ６４は、触媒６２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り、Ｏ２センサ６６は、触媒６２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。

　図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)７０を備えている。ＥＣＵ７０の入力には、上述したエアフローメータ２８、ＨＣ濃度センサ３４、Ａ／Ｆセンサ６４、およびＯ２センサ６６に加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ７２、エンジン冷却水温度を検出するための水温センサ７４、および、エンジン油温を検出するための油温センサ７６等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ７０の出力には、上述したスロットルバルブ３０、燃料噴射弁３２、可変動弁機構４０、４２、および流量制御弁６０に加え、内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ７０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。

　クランクケース１８内にあるオイルには、シリンダとピストン１２との隙間を通じて燃焼室２０側からクランクケース１８側に吹き抜けたガス（すなわち、ブローバイガス）が含まれている。暖機完了後の内燃機関１０の通常運転中には、高温状態にある上記オイルから燃料が蒸発し、上記ブローバイガス通路を介してヘッドカバー４４の内部に導入されるようになる。上記ブローバイガス処理装置によれば、新気導入路４６を介した外気の導入により大気圧となったヘッドカバー４４の内部と、負圧下にあるスロットルバルブ３０の下流側部位との差圧によって、ヘッドカバー４４の内部に溜まったブローバイガスを吸気中に還流させることができ、これにより、ヘッドカバー４４の内部を換気することができる。

［実施の形態１の特徴的な制御］
　ところで、本実施形態では、減速時等のフューエルカットの実行中に、触媒６２の劣化抑制のために、吸排気弁３６、３８の動作を閉弁状態で停止させる制御（以下、「弁停止制御」）を実行するようにしている。このような弁停止制御時には、筒内に空気は供給されないが、クランキングが行われているので、クランクケース１８内のオイルが攪拌され続けることになる。その結果、弁停止を伴うフューエルカットが実行されてもオイルの温度が直ちに大きく下がるわけではないので、通常運転時と同様の発生率でブローバイガス（未燃焼ガス）が生じてしまう。

　また、弁停止制御が実行されると、スロットルバルブ３０の下流側における吸気負圧がなくなってしまう。その結果、吸気通路２２におけるスロットルバルブ３０の上流側部位と下流側部位との差圧が徐々に小さくなっていく。ブローバイガス処理装置５２における新気導入路４６には、上記差圧を利用して新気が導入される。このため、上記差圧が小さくなると、ヘッドカバー４４の内部に供給される新気量が少なくなっていき、また、ブローバイガスが筒内に吸入されずにヘッドカバー４４の内部に溜まっていく。その結果、やがてはブローバイガスが新気導入路４６からスロットルバルブ３０の上流側に逆流してしまう。このようにして新気導入路４６を通じて吸気通路２２に流出した多量のブローバイガスが、弁復帰を伴うフューエルカットからの復帰時に筒内に流入すると、空燃比が乱れて燃焼を悪化させる要因となる。尚、本明細書中においては、弁復帰を伴うフューエルカットからの復帰時のことを、単に「復帰時」と略することがある。

　より具体的には、燃料噴射量の制御に対して復帰時の上記ブローバイガスの存在が考慮されていないと、当該復帰時に筒内に流入する多量のブローバイガス（ＨＣ）によって、Ａ／Ｆセンサ６４の出力はリッチとなる。センサ６４、６６を用いた空燃比のフィードバック制御では、排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量が修正されるため、復帰当初には、そのようなリッチ出力を受けてリーン側への空燃比の補正が行われるようになる。そして、その後に吸気通路２２内に滞留していたブローバイガスがすべて掃気されると、上記リーン補正によって理論空燃比に補正したはずの空燃比がリーン側にずれてしまうことになる。このため、復帰時において適切な空燃比制御を行うことが困難となり、燃焼を悪化させてしまう。

　そこで、本実施形態では、上記復帰時（燃料噴射の再開時）において、排気ガスの目標空燃比に対する実空燃比（Ａ／Ｆセンサ６４の出力に基づき取得した値）のずれ量ΔＡ／ＦをＡ／Ｆ学習値として記憶するようにした。そして、次回以降の復帰時に、上記ずれ量ΔＡ／Ｆに相当する燃料量分だけ燃料噴射量を減量補正するようにした。つまり、当該ずれ量ΔＡ／Ｆが打ち消されるように、燃料噴射量を減量補正するようにした。また、本実施形態では、上記Ａ／Ｆ学習値が上記復帰がなされる度に取得されていき、より新しい値に補正、更新されるようにした。

　図２は、上記Ａ／Ｆ学習値を格納するマップの概要図である。
　図２に示すように、上記Ａ／Ｆ学習値（空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆ）は、当該ずれ量ΔＡ／Ｆの取得時の弁停止時間（すなわち、弁停止制御の実行時間）と関連付けて格納されるようになっている。また、当該Ａ／Ｆ学習値は、当該ずれ量ΔＡ／Ｆの取得時のエンジン水温とも関連付けて格納されるようになっている。

　また、本実施形態では、上記のようにして算出される燃料噴射量の減量補正量を、弁復帰後の積算吸入空気量に応じて徐々に減衰させるようにした。そのうえで、本実施形態では、その減量補正量の減衰を、上記積算吸入空気量が吸気通路２２の内容積を満たす空気量と等しくなった時点でゼロになるようにした。

　更に、本実施形態では、上記復帰の開始から上記減量補正量がゼロになるまでの間は、上記蒸発燃料処理装置５４による蒸発燃料のパージ制御の実行を禁止するようにした。

　更に、本実施形態では、弁停止時間が蒸発燃料吸着材２６ｂの吸着容量に応じて予め設定された規定値（上限値）Ｘに達した場合には、弁復帰要求（フューエルカットからの復帰要求）が未だ出されていない場合であっても、弁停止制御を中止するようにした。

　図３は、上記の各機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、弁停止制御の開始後に起動されるものとする。
　図３に示すルーチンでは、先ず、弁復帰要求フラグがＯＮになっているか否かが判別される（ステップ１００）。弁復帰要求フラグは、所定のフューエルカット復帰条件が成立した場合にＯＮとされるフラグである。

　上記ステップ１００において、弁復帰要求フラグがＯＮになっていないと判定された場合には、次いで、今回の弁停止制御時の弁停止時間が規定値Ｘ以上であるか否かが判別される（ステップ１０２）。本ステップ１０２における規定値Ｘは、既述したように、蒸発燃料吸着材２６ｂの吸着容量に応じて予め設定された値である。弁停止を伴うフューエルカットが実行されると、弁停止時間の進行とともにヘッドカバー４４の内部にブローバイガスが溜まっていく。そして、ヘッドカバー４４の内部が飽和すると、ブローバイガスが新気導入路４６を通じて吸気通路２２内に満たされていき、そのブローバイガスの一部が蒸発燃料吸着材２６ｂに吸着されていく。上記規定値Ｘは、弁停止制御時において蒸発燃料吸着材２６ｂへのブローバイガスの吸着量が当該吸着材２６ｂの吸着容量に達するまでに要する時間として予め設定された値である。

　上記ステップ１０２において、弁停止時間が未だ上記規定値Ｘに達していないと判定される間は、上記ステップ１００の処理に戻り、弁復帰要求フラグがＯＮとならない限り弁停止制御が継続される。一方、上記ステップ１００において弁復帰要求フラグがＯＮになっていると判定された場合、或いは、上記ステップ１０２において弁停止時間が上記規定値Ｘ以上になったと判定された場合には、現時点での弁停止時間が算出される（ステップ１０４）とともに、現在のエンジン水温が取得される（ステップ１０６）。

　次に、上記ステップ１０４および１０６において取得された弁停止時間およびエンジン水温に対応したＡ／Ｆ学習値が取得される（ステップ１０８）。本ステップ１０８では、更に、当該Ａ／Ｆ学習値に基づいて、復帰時の燃料噴射量の減量補正量が算出されるとともに、弁復帰後の積算吸入空気量に対する減量補正量の減衰量が算出される。

　より具体的には、本ステップ１０８では、上記図２に示すようなマップを参照して、Ａ／Ｆ学習値が取得される。当該Ａ／Ｆ学習値は、弁停止中に吸気通路２２に滞留するブローバイガスが、弁復帰を伴うフューエルカットからの復帰時に筒内に流入することに伴う空燃比の上記ずれ量ΔＡ／Ｆである。本ステップ１０８では、このＡ／Ｆ学習値（すなわち、上記ずれ量ΔＡ／Ｆ）に相当する燃料量分だけ燃料噴射量が減量されるように、減量補正量が算出される。そして、弁復帰後の積算吸入空気量に応じて徐々に減衰され、かつ、上記積算吸入空気量が吸気通路２２の内容積を満たす空気量と等しくなった時点で最終的にゼロになるように、上記減量補正量の減衰量が算出される。

　次に、上記蒸発燃料処理装置５４による蒸発燃料のパージ制御が中止される（ステップ１１０）。より具体的には、蒸発燃料を含むパージガスの吸気通路２２への供給を中止するために、流量制御弁６０が閉じられる。次いで、燃料噴射の復帰および吸排気弁３６、３８の動作の復帰がそれぞれ実行される（ステップ１１２）。

　次に、今回の復帰時における、排気ガスの目標空燃比（例えば、理論空燃比）に対する実空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆが算出される（ステップ１１４）。次いで、今回算出された空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆが、今回の弁停止時間およびエンジン水温と関連付けられたうえでＡ／Ｆ学習値として格納、更新される（ステップ１１６）。

　次に、弁復帰後の積算吸入空気量が規定値Ｙ以上になったか否かが判別される（ステップ１１８）。本ステップ１１８の規定値Ｙは、吸気通路２２の内容積を満たす空気量に等しい値として予め設定された値である。本ステップ１１８において、弁復帰後の積算吸入空気量が上記規定値Ｙ以上になったと判定された場合、つまり、吸気通路２２内に滞留していたブローバイガスが新たに吸気通路２２内に取り込まれた新気によって掃気されたと判断できる場合には、上記蒸発燃料処理装置５４による蒸発燃料のパージ制御が再開される（ステップ１２０）。

　以上説明した図３に示すルーチンによれば、上記復帰時に取得される空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆ（Ａ／Ｆ学習値）に応じて、次回以降の復帰時の燃料噴射量が減量補正される。これにより、弁停止中に吸気通路２２に滞留するブローバイガスの影響を考慮して、復帰時の燃料噴射量を適切に決定することが可能となる。このため、復帰時に上記ブローバイガスの影響によって燃焼が悪化してしまうのを良好に抑制することができる。

　また、空燃比の上記ずれ量ΔＡ／Ｆは、弁停止中に吸気通路２２に滞留するブローバイガス量が多くなるほど大きくなる。このため、当該ずれ量ΔＡ／Ｆを復帰時に取得するようにすることで、排気通路２４に空燃比制御のために別途設置されるＡ／Ｆセンサ６４を利用して、復帰時における吸気通路２２内のブローバイガス濃度（すなわち、ＨＣ濃度）を良好に推定することが可能となる。

　また、上記ルーチンによれば、弁停止時間に関連付けてＡ／Ｆ学習値（上記ずれ量ΔＡ／Ｆ）が記憶される。弁停止中に吸気通路２２に流出するブローバイガス量は、弁停止時間に応じて変化する。従って、弁停止時間に関連付けてＡ／Ｆ学習値を記憶して学習しておくことで、次回以降の復帰時において直ちに所望の空燃比を達成するために必要な燃料噴射量の減量補正量を、その時々の弁停止時間に応じてより正確に得ることができるようになる。

　また、上記ルーチンによれば、弁停止時間に加え、エンジン水温に関連付けてＡ／Ｆ学習値（上記ずれ量ΔＡ／Ｆ）が記憶される。弁停止中のブローバイガスの発生量は、内燃機関１０の暖機状態に応じて変化する。従って、エンジン水温に関連付けてＡ／Ｆ学習値を記憶して学習しておくことで、次回以降の復帰時において直ちに所望の空燃比を達成するために必要な燃料噴射量の減量補正量を、その時々のエンジン水温に応じてより正確に得ることができるようになる。

　また、上記ルーチンによれば、弁復帰後の積算吸入空気量に応じて徐々に減衰され、かつ、上記積算吸入空気量が吸気通路２２の内容積を満たす空気量と等しくなった時点で最終的にゼロになるように、上記減量補正量の減衰量が設定される。これにより、弁復帰後における吸気通路２２内のブローバイガスの掃気状況に応じて、燃料噴射量の減量補正量を適切に設定することができる。

　また、上記ルーチンによれば、上記復帰時には、弁復帰後の積算吸入空気量が上記規定値Ｙ以上になったと判定されるまでの期間、すなわち、燃料噴射量の上記減量補正が実施されている期間は、上記蒸発燃料処理装置５４による蒸発燃料のパージ制御が中止される。このようなパージ制御自体は、本来、暖機完了後の内燃機関１０の通常運転時であれば常時行われるものである。しかしながら、復帰後に燃料噴射量の上記減量補正を実施している期間中に上記パージ制御を行うようにすると、蒸発燃料処理装置５４からの蒸発燃料（ＨＣ）を含むパージガスが空燃比の上記ずれ量ΔＡ／Ｆに影響を及ぼしてしまう。これに対し、上記のように上記パージ制御を中止することで、パージガスの影響によって誤ったＡ／Ｆ学習値が記憶されて学習されるのを防止することができる。また、上記パージ制御の中止を行うことで、本実施形態の復帰時のブローバイガスの学習と同様にＡ／Ｆセンサ６４の出力を利用してパージガス中のＨＣ濃度の学習を行っている場合において、復帰時のブローバイガスがパージガスの学習に対して悪影響を与えるのを回避することもできる。このように、ブローバイガスの学習とパージガスの学習とを混同させないようにすることができる。

　また、上記ルーチンによれば、弁停止時間が蒸発燃料吸着材２６ｂの吸着容量に応じて予め設定された上記規定値Ｘ以上になったと判定された場合には、弁復帰要求が未だ出されていない場合であっても、弁停止が中止される。これにより、弁停止中に吸気通路２２に溜まっていくブローバイガスが吸気通路２２の入口側から大気中に放出されるのを抑制することができる。

　ところで、上述した実施の形態１においては、触媒６２への新気供給の回避のために行う弁停止制御時に、吸気弁３６および排気弁３８の双方の動作が閉弁状態で停止される例について説明を行った。しかしながら、本発明において閉弁状態で停止されるバルブは、吸気バルブおよび排気バルブの何れか一方であってもよい。

　また、上述した実施の形態１においては、本発明のＨＣ濃度情報に相当するＡ／Ｆ学習値（空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆ）を、当該ずれ量ΔＡ／Ｆの取得時の弁停止時間に関連付けて格納するようにしている。弁停止中に吸気通路２２に流出するブローバイガス量は、既述したように、弁停止開始後の経過時間に応じて変化する。そのようなブローバイガス量の変化を考慮するために、本発明において吸気通路内のＨＣ濃度情報を記憶する際に関連付けの対象となるパラメータは、弁停止時間に限らず、例えば、弁停止の開始後の積算エンジン回転数であってもよい。

　また、上述した実施の形態１においては、本発明のＨＣ濃度情報に相当するＡ／Ｆ学習値（空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆ）を、当該ずれ量ΔＡ／Ｆの取得時のエンジン水温に関連付けて格納するようにしている。弁停止中のブローバイガスの発生量は、既述したように、内燃機関１０の暖機状態に応じて変化するものである。そのようなブローバイガスの発生量の変化を考慮するために、本発明において吸気通路内のＨＣ濃度情報を記憶する際に関連付けの対象となるパラメータは、エンジン水温に限らず、例えば、エンジン油温であってもよい。

　また、上述した実施の形態１においては、弁停止時間が蒸発燃料吸着材２６ｂの吸着容量に応じて予め設定された上記規定値Ｘ以上になったと判定された場合に、弁復帰要求が未だ出されていない場合であっても、弁停止を中止するようにしている。しかしながら、本発明においては、弁停止時間を上記規定値Ｘと比較する手法に代え、弁停止開始後の積算エンジン回転数を上記規定値Ｘと同様の考えに基づいて設定された規定値と比較して、弁停止の中止の要否を判断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、吸気通路２２の入口近傍に配置されたエアクリーナ２６内に、蒸発燃料吸着材２６ｂを備えるようにしている。しかしながら、本発明における蒸発燃料吸着材の配置部位は、これに限定されず、ブローバイガス処理装置が備える新気導入路の吸気通路への接続部位よりも上流側の吸気通路であればよい。

　尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、フューエルカットの実行時に可変動弁機構４０、４２を用いて吸排気弁３６、３８の動作を閉弁状態で停止させ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「ＨＣ濃度推定手段」が、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「噴射量決定手段」が、それぞれ実現されている。
　また、上述した実施の形態１においては、Ａ／Ｆセンサ６４が前記第２の発明における「空燃比センサ」に相当している。
　また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が上記ステップ１１６の処理を実行することにより前記第５の発明における「ＨＣ濃度記憶手段」が実現されている。
　また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第６の発明における「パージ制御禁止手段」が実現されている。
　また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が上記ステップ１０２の判定が成立する場合に上記ステップ１１２の処理を実行することによって弁停止を解除することにより、前記第７の発明における「弁停止時間決定手段」が実現されている。

実施の形態２．
　次に、図４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、ＥＣＵ７０に図３に示すルーチンに代えて後述する図４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。

　上述した実施の形態１においては、弁復帰を伴うフューエルカットからの復帰時の空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆに基づいて、当該復帰時の吸気通路２２内のＨＣ濃度を推定し、そのＨＣ濃度に応じて、次回以降の復帰時における燃料噴射量を決定するようにしている。これに対し、本実施形態では、吸気通路２２に設けられたＨＣ濃度センサ３４を利用して、弁停止中の吸気通路２２内のＨＣ濃度（すなわち、ブローバイガスの濃度）を計測し、現在の弁停止に対する復帰時の吸気通路２２内のＨＣ濃度を推定するようにした。そして、推定されたＨＣ濃度に応じて、その復帰時における燃料噴射量の減量補正量を算出するようにした。

　また、本実施形態においても、上述した実施の形態１と同様に、各復帰時において、目標空燃比に対するＡ／Ｆセンサ６４による実空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆの取得を行うようにしている。そのうえで、本実施形態では、上記のようにＨＣ濃度センサ３４を利用したＨＣ濃度に基づく燃料噴射量の調整を行った結果として、上記ずれ量ΔＡ／Ｆが規定値Ｚ以内にあるか否かに応じて、ＨＣ濃度センサ３４の異常の有無を判定するようにした。

　更に、本実施形態では、上記判定によってＨＣ濃度センサ３４が正常であると判定される状況下において、上記ずれ量ΔＡ／Ｆを利用して、ＨＣ濃度センサの出力ずれの補正を行うようにした。

　図４は、上記の各機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ７０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図４において、実施の形態１における図３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４に示すルーチンでは、ステップ１００において弁復帰要求フラグがＯＮになっていると判定された場合には、ＨＣ濃度センサ３４を用いて、弁復帰直前のタイミングにおいて吸気通路２２内のＨＣ濃度が検出される（ステップ２００）。

　次に、検出された上記ＨＣ濃度と目標空燃比とに基づいて、燃料噴射量の減量補正量が算出される（ステップ２０２）。より具体的には、ＨＣ濃度センサ３４によって吸気通路２２内のＨＣ濃度が判れば、所定の換算式に従って、吸気通路２２内のガスの空燃比を算出することができる。復帰直後の排気ガスの実空燃比は、燃料噴射量に対してブローバイガスの影響が未考慮であれば、吸気通路２２内のガスの空燃比に応じたずれが生ずることとなる。そこで、本ステップ２０２では、上記ＨＣ濃度と目標空燃比とに基づいて、当該ＨＣ濃度に応じて想定される排気空燃比の目標空燃比に対するずれ量ΔＡ／Ｆに相当する燃料量分だけ減量されるように、燃料噴射量の減量補正量が算出される。また、本ステップ２０２では、弁復帰後の積算吸入空気量に対する減量補正量の減衰量が算出される。

　図４に示すルーチンでは、次いで、蒸発燃料のパージ制御の中止（ステップ１１０）、燃料噴射および弁動作の復帰（ステップ１１２）、並びにＡ／Ｆセンサ６４の出力に基づく空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆの算出（ステップ１１４）が行われた後に、Ａ／Ｆセンサ６４の学習が完了済みであるか否かが判別される（ステップ２０４）。

　Ａ／Ｆセンサ６４の出力特性は、センサの個体差や経時変化等の要因によって変化し、実際の排気ガスの空燃比とセンサ出力との対応関係にずれが生ずる場合がある。本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ６４よりも下流側に配置されたＯ２センサ６６の出力を利用して、Ａ／Ｆセンサ６４が有する上記ずれの学習を別途行うようにしている。本ステップ２０４では、そのようなＡ／Ｆセンサ６４の学習が完了している状態にあるか否か、すなわち、Ａ／Ｆセンサ６４が十分に正確な実空燃比を出力できる状態にあるか否かが判別される。

　上記ステップ２０４において、Ａ／Ｆセンサ６４の学習が完了していないと判断された場合には、以下のステップ２０６～２１２によるＨＣ濃度センサ３４の異常判定処理およびＨＣ濃度センサ３４の出力ずれの補正処理がともにスキップされる。一方、Ａ／Ｆセンサ６４の学習が完了済みであると判定された場合には、上記ステップ１１４において取得された空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆが規定値Ｚ以内であるか否かが判別される（ステップ２０６）。

　上記ステップ１１４において取得された空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆは、ＨＣ濃度に応じた上記ステップ２０２の減量補正を伴う復帰時の値である。従って、ＨＣ濃度センサ３４が正しいＨＣ濃度を出力していれば、適切な減量補正が施されることにより、排気ガスの実空燃比が目標空燃比に対して大きくずれることはないといえる。本ステップ２０６における規定値Ｚは、ＨＣ濃度センサ３４の出力異常の有無を判断するための空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆの閾値として予め設定されたものである。

　上記ステップ２０６において、上記ずれ量ΔＡ／Ｆが上記規定値Ｚ以内であると判定された場合には、ＨＣ濃度に基づく上記減量補正が行われた結果として上記ずれ量ΔＡ／Ｆが小さく抑えられていると判断できるので、ＨＣ濃度センサ３４は正常であると判定される（ステップ２０８）。

　次に、上記ずれ量ΔＡ／Ｆに基づくＨＣ濃度センサ３４の出力ずれの補正が必要に応じて実行される（ステップ２１０）。より具体的には、ＨＣ濃度センサ３４の出力が正常であると判断できるレベルであっても、ＨＣ濃度センサ３４の出力には、個体差や経時変化等によりずれが生じ得る。上記ずれ量ΔＡ／Ｆは、ＨＣ濃度センサ３４によるＨＣ濃度に応じた燃料噴射量の減量補正を受けた結果の値である。そこで、本ステップ２１０では、上記ずれ量ΔＡ／Ｆをゼロにするために必要なＨＣ濃度センサ３４の出力の補正量が算出され、当該補正量に基づいて、出力が補正される。

　一方、上記ステップ２０６において、上記ずれ量ΔＡ／Ｆが上記規定値Ｚ以内でないと判定された場合には、ＨＣ濃度に基づく上記減量補正が行われたにも拘らず、上記ずれ量ΔＡ／Ｆが大きいため、ＨＣ濃度センサ３４に異常が生じていると判定される（ステップ２１２）。

　図４に示すルーチンでは、上記ステップ２１０または２１２の処理が実行された後において、弁復帰後の積算吸入空気量が上記規定値Ｙ以上になったと判定された場合（ステップ１１８）には、上記蒸発燃料処理装置５４による蒸発燃料のパージ制御が再開される（ステップ１２０）。

　以上説明した図４に示すルーチンによれば、復帰直前の弁停止中に取得される吸気通路２２内のＨＣ濃度に応じて、当該弁停止からの復帰時の燃料噴射量が減量補正される。これにより、弁停止中に吸気通路２２に滞留するブローバイガスの影響を考慮して、当該弁停止からの復帰時の燃料噴射量を適切に決定することが可能となる。このような本実施形態の手法によっても、復帰時に上記ブローバイガスの影響によって燃焼が悪化してしまうのを良好に抑制することができる。

　また、上記ルーチンによれば、学習完了済みのＡ／Ｆセンサ６４の出力を用いて得られた空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆに基づいて、ＨＣ濃度センサ３４の異常判定を実行することができる。これにより、既存のＡ／Ｆセンサ６４を利用して、新たなセンサ等を別途追加することなく、ＨＣ濃度センサ３４の異常判定を行うことが可能となる。

　また、上記ルーチンによれば、ＨＣ濃度センサ３４に出力ずれがある場合であっても、学習完了済みのＡ／Ｆセンサ６４の出力を用いて得られた空燃比のずれ量ΔＡ／Ｆに基づいて、新たなセンサ等を別途追加することなく、そのような出力ずれを補正することが可能となる。

　ところで、上述した実施の形態２においては、吸気通路２２に設置されたＨＣ濃度センサ３４の出力に基づいて、復帰時における吸気通路２２内のＨＣ濃度を推定するようにしている。しかしながら、本発明におけるＨＣ濃度検出手段は、このようなＨＣ濃度センサ３４に限らず、例えば、排気通路２４に設置されるＡ／Ｆセンサ６４と同様のＡ／Ｆセンサであってもよい。

　尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＨＣ濃度推定手段」が、上記ステップ２０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「噴射量決定手段」が、それぞれ実現されている。
　また、上述した実施の形態２においては、ＨＣ濃度センサ３４が前記第３の発明における「ＨＣ濃度検出手段」に相当している。
　また、上述した実施の形態２においては、Ａ／Ｆセンサ６４が前記第４の発明における「空燃比センサ」に相当しているとともに、上記ステップ２０４～２０８、２１２の処理を実行することにより前記第４の発明における「センサ異常判定手段」が実現されている。

Claims

　機関内部のブローバイガスを吸気中に還流させて処理するブローバイガス処理装置と、
　吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方の弁の動作を閉弁状態で停止可能な可変動弁機構と、
　内燃機関のフューエルカットの実行時に、前記弁を閉弁状態で停止させる弁停止実行手段と、
　前記弁が停止状態から稼動状態に復帰する弁復帰時における吸気通路内ガス中のＨＣ濃度を推定するＨＣ濃度推定手段と、
　前記ＨＣ濃度推定手段により推定される前記ＨＣ濃度に基づいて、弁復帰時の燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、
　を備えることを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置。
　前記内燃機関の制御装置は、排気通路を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを更に備え、
　前記ＨＣ濃度推定手段は、所定の目標空燃比と弁復帰時に前記空燃比センサにより検出される実空燃比との差に基づいて、当該弁復帰時における前記吸気通路内ガス中のＨＣ濃度を推定することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置。
　前記ＨＣ濃度推定手段は、前記吸気通路に配置されたＨＣ濃度検出手段を含み、
　前記ＨＣ濃度推定手段は、当該ＨＣ濃度検出手段の検出値を用いて、当該復帰時の前記吸気通路内ガス中のＨＣ濃度を推定することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置。
　前記内燃機関の制御装置は、
　排気通路を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、
　所定の目標空燃比と弁復帰時に前記空燃比センサにより検出される実空燃比との差が所定値以上である場合に、前記ＨＣ濃度検出手段が異常であると判定するセンサ異常判定手段と、
　を更に備えることを特徴とする請求項３記載の可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置。
　前記噴射量決定手段は、前記ＨＣ濃度推定手段により推定された前記ＨＣ濃度を、弁停止時間もしくは弁停止中の積算エンジン回転数と関連付けて記憶するＨＣ濃度記憶手段を含み、
　前記噴射量決定手段は、前記ＨＣ濃度記憶手段により記憶された前記ＨＣ濃度に基づいて、弁復帰時の燃料噴射量を決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置。
　前記内燃機関は、
　燃料系からの蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、当該キャニスタに吸着された蒸発燃料を流量制御弁が設けられたパージ通路によって前記吸気通路内にパージする蒸発燃料処理装置を更に備え、
　前記内燃機関の制御装置は、前記噴射量決定手段による前記吸気通路内のＨＣ濃度に基づく燃料噴射量制御が実施されている場合に、前記蒸発燃料処理装置による前記吸気通路内へのパージガスの供給を禁止するパージ制御禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項５項記載の可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置。
　前記内燃機関は、前記ブローバイガス処理装置が備える新気導入路における前記吸気通路への接続部位よりも上流側の当該吸気通路に、蒸発燃料を吸着する蒸発燃料吸着材を更に備え、
　前記内燃機関の制御装置は、前記蒸発燃料吸着材への蒸発燃料の吸着量に応じて、弁停止時間を決定する弁停止時間決定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項記載の可変動弁機構を有する内燃機関の制御装置。