(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼に供される燃料を噴射する燃料噴射部（３３）と、吸気バルブ（１８）又は排気バルブ（１９）の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整機構（４６，４７）とを備える内燃機関（１７）に適用される制御装置（１０）であって、
前記吸気バルブ及び前記排気バルブの現在の開閉タイミングに基づいて、前記燃焼に供されるガスのＥＧＲ率を算出するＥＧＲ率算出部と、
前記燃料の燃焼が行われる燃焼サイクルと燃焼サイクルとの間に、前記燃料噴射部による燃料の噴射を停止させる非燃焼サイクルを挿入する間欠燃焼モードを実行する間欠燃焼実行部と、
前記ＥＧＲ率算出部により算出された前記ＥＧＲ率が、前記燃料の燃焼が行われる燃焼サイクルを連続的に実行する連続燃焼モードを実施する上で失火するおそれのない上限値として設定された連続燃焼限界ＥＧＲ率を超えて大きい場合に、前記間欠燃焼実行部により前記間欠燃焼モードを実行させる実行制御部と、
所定条件が成立した場合に前記燃料噴射部による燃料の噴射を停止させる燃料噴射停止部と、
前記燃料噴射停止部により前記燃料の噴射を停止させている期間、前記バルブタイミング調整機構により前記吸気バルブ又は前記排気バルブの前記開閉タイミングをポンピングロスが低減するように制御させるバルブタイミング制御部と、
ドライバが要求する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、を備え、
前記要求トルク算出部により算出された前記要求トルクがゼロよりも大きく、トルクを出力する必要があるトルク値である規定トルク値よりも小さい場合に、前記バルブタイミング制御部による制御を停止させ、その状態で前記ＥＧＲ率算出部により算出される前記ＥＧＲ率が前記連続燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さくなるまで前記燃料噴射停止部による燃料の噴射を停止させる制御を継続させ、前記ＥＧＲ率算出部により算出される前記ＥＧＲ率が前記連続燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さくなった後に前記燃料噴射停止部による燃料の噴射を停止させる制御を終了させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の出力軸に接続され、前記出力軸にトルクを付与することで前記内燃機関の回転速度を上昇させる電動機（１３）を備える車両に適用される前記内燃機関の制御装置であって、
前記間欠燃焼実行部による前記間欠燃焼モードの実行期間中、前記非燃焼サイクルにおいて前記電動機による前記出力軸への出力補填としてのトルク付与を実施させる第一駆動補助部を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記バルブタイミング制御部は、前記燃料噴射停止部により前記燃料の噴射を停止させている期間中、前記吸気バルブの開弁タイミングが吸気行程のピストン上死点よりも遅角側に制御し、また前記吸気バルブの閉弁タイミングが前記燃料の噴射を実施している状態よりも遅角側になるよう制御し、且つ、吸気行程のピストン下死点よりも遅角側になるよう制御し、更に前記排気バルブの閉弁タイミングが前記燃料の噴射を実施している状態よりも進角側に制御し、且つ、排気行程の上死点よりも進角側に制御することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記バルブタイミング調整機構の故障を検出する故障検出部と、
前記実行制御部は、前記故障検出部により前記バルブタイミング調整機構の故障が検出されている際に、前記ＥＧＲ率算出部により算出される前記ＥＧＲ率が前記連続燃焼限界ＥＧＲ率を超えて大きい場合、前記間欠燃焼実行部により前記間欠燃焼モードを実行させ、前記ＥＧＲ率算出部により算出される前記ＥＧＲ率が前記連続燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さくなった場合に、前記連続燃焼モードに切り換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記間欠燃焼実行部は、前記間欠燃焼モードにおいて前記燃焼サイクルの割合に対して前記非燃焼サイクルの割合を高く設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のポンピングロスの低減を目的とした制御装置として、特許文献１に記載の制御装置がある。特許文献１に記載の制御装置は、燃料カット条件が成立することで内燃機関に燃料供給することを停止する。そして、この燃料カット中に、吸気バルブの閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に変更し、且つ吸気バルブの開弁時期を排気バルブの閉弁時期よりも進角側に変更する。これにより、吸気バルブが閉じた後に燃焼室内に残留する新気の量を減少させることができ、ポンピングロスを低減させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０３２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の制御装置では、燃料供給停止中、吸気バルブと排気バルブとでバルブオーバーラップが生じる。この状態で燃料供給停止から復帰した場合、燃料カット前のバルブタイミングに変更するまで、燃焼室内に残留するＥＧＲガスが過多となり、燃料供給停止から復帰した際に失火を誘発するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、燃焼室内に残留するＥＧＲガスが増加する状態になったとしても、失火が生じることを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、燃焼に供される燃料を噴射する燃料噴射部と、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整機構とを備える内燃機関に適用される制御装置であって、前記吸気バルブ及び前記排気バルブの現在の開閉タイミングに基づいて、前記燃焼に供されるガスのＥＧＲ率を算出するＥＧＲ率算出部と、前記燃料の燃焼が行われる燃焼サイクルと燃焼サイクルとの間に、前記燃料噴射部による燃料の噴射を停止させる非燃焼サイクルを挿入する間欠燃焼モードを実行する間欠燃焼実行部と、前記ＥＧＲ率算出部により算出された前記ＥＧＲ率が、前記燃料の燃焼が行われる燃焼サイクルを連続的に実行する連続燃焼モードを実施する上で失火するおそれのない上限値として設定された連続燃焼限界ＥＧＲ率を超えて大きい場合に、前記間欠燃焼実行部により前記間欠燃焼モードを実行させる実行制御部と、を備えることを特徴とする制御装置を開示する。
本発明は、さらに、所定条件が成立した場合に前記燃料噴射部による燃料の噴射を停止させる燃料噴射停止部と、前記燃料噴射停止部により前記燃料の噴射を停止させている期間、前記バルブタイミング調整機構により前記吸気バルブ又は前記排気バルブの前記開閉タイミングをポンピングロスが低減するように制御させるバルブタイミング制御部と、ドライバが要求する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、を備え、前記要求トルク算出部により算出された前記要求トルクがゼロよりも大きく、トルクを出力する必要があるトルク値である規定トルクよりも小さい場合に、前記バルブタイミング制御部による制御を停止させ、その状態で前記ＥＧＲ率算出部により算出される前記ＥＧＲ率が前記連続燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さくなるまで前記燃料噴射停止部による燃料の噴射を停止させる制御を継続させ、前記ＥＧＲ率算出部により算出される前記ＥＧＲ率が前記連続燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さくなった後に前記燃料噴射停止部による燃料の噴射を停止させる制御を終了させることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、内燃機関には燃料噴射部とバルブタイミング調整機構とが備わっている。バルブタイミング調節機構により、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングが調整される。このとき、バルブタイミング調整機構により調整された開閉タイミング次第では、気筒内にＥＧＲガスが残留することがある。このＥＧＲガスに含まれる酸素は少ないため、気筒内でＥＧＲガスの比率が高くなると失火するおそれがある。
【０００８】
したがって、この内燃機関に適用される制御装置にはＥＧＲ率算出部が備わっている。ＥＧＲ率算出部により、吸気バルブ及び排気バルブの現在の開閉タイミングに基づいて、燃焼に供されるガスのＥＧＲ率が算出される。また間欠燃焼実行部が備わっており、燃料の燃焼が行われる燃焼サイクルと燃焼サイクルとの間に、燃料噴射部による燃料の噴射を停止させる非燃焼サイクルが挿入される間欠燃焼モードが実行される。よって、ＥＧＲ率算出部により算出されたＥＧＲ率が連続燃焼限界ＥＧＲ率を超えて大きく、失火を招くおそれがある場合には、実行制御部により間欠燃焼モードが実行される。これにより、間欠燃焼モードの実行中は、燃焼サイクルと燃焼サイクルとの間に非燃焼サイクルが挿入され、この非燃焼サイクル実行中に内燃機関内に残留したＥＧＲガスを排出することができる。このため、内燃機関内に残留するＥＧＲガスが増加する状態となったとしても、失火が生じることを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る車両のシステム構成を示す模式図である。
【図２】図１の内燃機関及びその制御装置の模式図である。
【図３】バルブタイミングのダイアグラムである。
【図４】本実施形態に係るＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図５】本実施形態に係るＥＧＲ率の変遷と運転モード切替の関係を示すタイミングチャートである。
【図６】別例に係るＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図７】別例に係るＥＧＲ率の変遷と運転モード切替の関係を示すタイミングチャートである。
【図８】別例に係るＥＧＲ率の変遷と運転モード切替の関係を示すタイミングチャートである。
【図９】別例に係るＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、内燃機関１７を搭載した車両のシステム構成を示す模式図である。図１に示すように、車両は燃料を燃焼させて運動エネルギを得る内燃機関１７と、内燃機関１７にトルクを付与する回転機（電動機に該当）１３とを備える。回転機１３の出力軸は、内燃機関１７の図示しない出力軸（クランク軸）に対して補機ベルト１５により駆動連結されている。このため、内燃機関１７の出力軸の回転によって回転機１３の回転軸が回転する。その一方で、回転機１３の回転軸の回転によって内燃機関１７の出力軸が回転する。この場合、回転機１３は、内燃機関１７の出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、内燃機関１７の出力軸に回転力を付与する動力出力機能とを備え、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を構成するものとなっている。
【００１１】
車両には、回転機１３が発電した電力を貯蓄しまたは回転機１３に電力を供給するバッテリ１１と、回転機１３およびバッテリ１１の間で、交流電力および直流電力を相互に変換するインバータ１２とを備えている。これら回転機１３およびインバータ１２は、例えば車両の減速時に、運動エネルギを電気エネルギとして回生することができる。
【００１２】
車両は、上記内燃機関１７と回転機１３の動作を制御するＥＣＵ（制御装置に該当）１０を備えている。ＥＣＵ１０は、センサ２０〜２３に接続されており、これらのセンサから出力される信号を受信することにより情報を取得する機能を有する。ＥＣＵ１０は、内燃機関１７の運転状態及び回転機１３の駆動状態を制御することにより、内燃機関１７の回転動力が変速機等を介して車輪に伝達され走行する機関走行と、回転機１３の回転動力により内燃機関１７を駆動することで走行するＥＶ走行と、両方の駆動力を併用するＨＶ走行とを実現する。
【００１３】
図２は、内燃機関１７及びＥＣＵ１０を示す模式図である。なお、図２では、内燃機関１７が備える複数気筒のうちの１気筒のみを例示している。
【００１４】
シリンダブロック４１には気筒４３が形成されており、気筒４３内には気筒４３に対して上下方向に往復運動するピストン４４が配設されている。ピストン４４はコンロッド４５を介して図示しないクランク軸に連結されている。ピストン４４の上方には、気筒４３とシリンダヘッド３８により区画形成された燃焼室４２が設けられ、燃焼室４２は吸気ポートと排気ポートがそれぞれ設けられている。シリンダヘッド３８には、点火プラグ３５が配設されている。点火プラグ３５は、図示しないイグナイタから供給される点火用高電圧により発火する。
【００１５】
吸気ポートには、燃焼室４２内へ吸入空気を吸込む吸気管３１が接続され、排気ポートには、筒内から排気ガスを排出する排気管３４が接続されている。吸気管３１には、図示しないアクセルペダルの操作量に基づいて電子的に制御されるスロットル弁３２、及び、燃料供給系から高圧燃料が供給される電磁駆動式のインジェクタ（燃料噴射部に該当）３３が備わっている。インジェクタ３３は、通電に伴い吸気管３１へ燃料を噴射する。なお、インジェクタ３３を吸気管３１に設けるものとしたが、インジェクタ３３をシリンダヘッド３８に設け、燃焼室４２内へ直接燃料を噴射する構成とすることもできる。そして、吸気ポートには、筒内に対してポートの開閉を行う吸気弁（吸気バルブに該当）１８が設けられている。一方で、排気管３４には、排気浄化装置３９が設けられており、排気ポートには、筒内に対してポートの開閉を行う排気弁（排気バルブに該当）１９が設けられている。
【００１６】
スロットル弁３２の開度はスロットル開度センサ２３により検出され、スロットル開度センサ２３によればスロットル全閉の状態も併せて検出される。なお、スロットル開度は、吸気管３１に垂直な方向に対する角度により表される。すなわち、０度が全閉を示しており、９０度が全開を示している。
【００１７】
排気浄化装置３９は、内部に排気浄化触媒を備えており、燃料の燃焼後に排気管３４を通して排出される排気を酸化、及び／又は、還元させることにより、排気を浄化する。なお、排気浄化触媒は、触媒温度が適温よりも低い場合には、排気の酸化効率、及び／又は、還元効率が低下する。すなわち、触媒温度が適温よりも低い場合には、排気の浄化が十分に行われないこととなる。
【００１８】
吸気弁１８を所定のタイミングで開閉させるための吸気側カム軸３６と、排気弁１９を所定のタイミングで開閉させるための排気側カム軸３７は、図示しないタイミングベルト等を介してクランク軸に連結されている。このクランク軸には、該クランク軸の回転位置を検出するクランク角センサ２２が設けられている。
【００１９】
吸気側カム軸３６には、吸気側カム軸３６のカム角を検出する吸気側カム角センサ２０が設けられており、排気側カム軸３７には、排気側カム軸３７のカム角を検出する排気側カム角センサ２１が設けられている。
【００２０】
吸気側カム軸３６には吸気側可変動弁機構（吸気側ＶＣＴ）４６が設けられ、排気側カム軸３７には排気側可変動弁機構（排気側ＶＣＴ）４７が設けられている。吸気側ＶＣＴ４６（バルブタイミング調整機構に該当）及び排気側ＶＣＴ４７（バルブタイミング調整機構に該当）はそれぞれ、吸気側カム軸３６、排気側カム軸３７とクランク軸との間の相対的な回転位相を、吸気側カム軸３６及び排気側カム軸３７の中心位相を調整することにより変化させる。吸気側ＶＣＴ４６、排気側ＶＣＴ４７の制御量に応じて、吸気側カム軸３６、排気側カム軸３７がクランク軸に対して遅角側或いは進角側に回動させられ、その動作に合わせて吸気弁１８及び排気弁１９の開閉時期が遅角側或いは進角側に変更される。
【００２１】
上述した構成を備える内燃機関１７の制御システムにおいて、ＥＣＵ１０は、上述した各種センサの検出信号を入力し、該検出信号に基づいて吸入空気量、スロットル開度、内燃機関１７の回転速度などの内燃機関１７の運転状態を検知する。また、ＥＣＵ１０は、上記の如く検出した各種の内燃機関１７の運転状態に基づいて、インジェクタ３３による燃料噴射の制御、スロットル弁３２の開度制御、点火プラグ３５による点火時期の制御、吸気側ＶＣＴ４６による吸気弁１８の開閉時期の制御、排気側ＶＣＴ４７による排気弁１９の開閉時期の制御等を実施する。
【００２２】
本実施形態では、燃料カット条件（所定条件に該当）が成立する場合にＥＣＵ１０はインジェクタ３３に燃料噴射を一時的に停止して燃料カットを実施させる。燃料カット条件とは、例えばアクセル操作量が０であり、かつ内燃機関１７の回転速度が所定値（例えば１０００ｒｐｍ）よりも高いことなどが該当する。なお、ＥＣＵ１０は、バルブタイミング制御部、及び燃料噴射停止部に該当する。その他、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ率算出部、間欠燃焼実行部、実行制御部、第一駆動補助部に該当する。
【００２３】
燃料カットが実施されると車両は惰性走行状態に移行するため、駆動輪より伝達される駆動力により内燃機関１７は空転を続ける。この際にバルブタイミングを燃料噴射時のバルブタイミングとしたままであると、内燃機関１７の空転時にポンピングロスが生じ、車両により強い減速力が働き、燃費悪化を招くおそれがある。よって、ＥＣＵ１０は燃料カット実施時にバルブタイミングをポンピングロスが低減するように制御する。
【００２４】
本実施形態では、図３に記載されるように、吸気弁１８の開弁タイミングが吸気行程のピストン上死点（ＴＤＣ）よりも遅角側に制御する。吸気行程においてその遅角分だけ吸気弁１８から新気が流入する時期が遅れ、ピストン４４に負圧が生じポンピングロスが発生する。このことについて、排気弁１９の閉弁タイミングをＴＤＣよりも進角側に制御し、且つ燃料の噴射を実施している状態よりも進角側になるよう制御する。この制御により、排気行程時に燃焼室４２内に新気（燃料カット中のため）が残留する。これにより、排気行程時に圧縮された新気が元の体積に戻るまで膨張作用が生じるので、吸入行程におけるポンピングロスを低減することが可能となる。さらに、燃料カット中に排気ポートを通じて排気浄化装置３９へ流通する新気の量を減少させることができる。
【００２５】
また、吸気弁１８の閉弁タイミングは、吸気行程のピストン下死点（ＢＤＣ）よりも遅角側になるように制御し、且つ燃料の噴射を実施している状態よりも遅角側になるよう制御する。この場合、吸気ポートへの新気の噴き戻しを増加させることができ、燃料カット中に排気浄化装置３９へ流通する新気の量を減少させることができる。このため、排気浄化装置３９の排気浄化触媒の温度が低下することを抑制することができる。
【００２６】
しかし、この状態で燃料カットから復帰した場合、燃料カット前のバルブタイミングに変更するまで、排気行程の途中で排気弁１９が閉弁するために、燃焼室４２内に残留するＥＧＲガスが増加する。これにより、燃料カットから復帰した際に失火を誘発するおそれがある。本実施形態では、そのような失火の誘発を抑制するため、燃焼室４２内のＥＧＲ率に応じて、内燃機関１７の二つの運転モード（連続燃焼モード及び間欠燃焼モード）を切替える。
【００２７】
連続燃焼モードでは、燃料の燃焼が行われる燃焼サイクルを連続的に実施するモードである。間欠燃焼モードでは、燃焼サイクルと燃焼サイクルの合間に、インジェクタ３３による燃料噴射を行わないで吸気と排気を行う掃気サイクル（非燃焼サイクル）が設けられる。掃気サイクルでは、インジェクタ３３による燃料噴射を行わずに、以下の４サイクルを行う。吸気管３１から燃焼室４２に空気を取り込む吸入行程、取り込んだ空気と燃焼室４２に残留するＥＧＲガスの混合気をピストン４４により圧縮する圧縮行程、惰性走行によりクランク軸を回転させ、それにより燃焼室４２内の混合気が膨張する方向にピストン４４が動く膨張行程、そして排気弁１９を開き、混合気を排気する排気行程。この４サイクルを実施することで、燃焼室４２内に残留するＥＧＲガスを排出させる。本実施形態において、間欠燃焼モードは、燃焼サイクルと非燃焼サイクルとが交互に実施されるものとする。
【００２８】
以下にＥＣＵ１０が実施する図４の内燃機関１７の制御内容を説明する。
【００２９】
まずステップＳ１００にて、燃料カット条件が成立したか否かを判定する。燃料カット条件が成立していないと判定された場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、そのまま本制御を終了する。燃料カット条件が成立したと判定された場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進み、燃料カットを実施する。
【００３０】
ステップＳ１１０では、バルブタイミングを図３に記載のバルブタイミングに制御する。そして、ステップＳ１１５に進み、燃料カット解除条件が成立したか否かを判定する。燃料カットの解除条件は、例えばアクセル操作量が所定操作量よりも多くなった場合などに成立する。燃料カット解除条件が成立していないと判定された場合には（Ｓ１１５：ＮＯ）、燃料カットは継続されるとして、ステップＳ１１０に戻る。燃料カット解除条件が成立した場合には（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０に進み、ステップＳ１１０で実施したバルブタイミング制御を解除し、燃料噴射時のバルブタイミングに制御する。
【００３１】
ステップＳ１２５では、吸気弁１８及び排気弁１９の現在の開閉タイミングに基づいて、燃焼室４２内のガス（すなわち燃焼に供されるガス）全体に対するＥＧＲガスの比率であるＥＧＲ率算出する。そして、算出された推定ＥＧＲ率が連続燃焼モードを実施する上で失火するおそれのない上限値として設定された燃焼限界ＥＧＲ率（閾値に該当）よりも小さいか否かを判定する。燃焼室４２内のガスのＥＧＲ率は、次式（１）に従って演算することで算出することができる。このとき、Ｖｎは図３においてクランク位置ｎにおける燃焼室４２の容積である。例えば、Ｖ０は、クランク位置０における燃焼室４２の容積である。また、ｖ’１は前回の吸気サイクル位置１における燃焼室４２内の新気量であり、ｖ’２は前回の吸気サイクル位置２における燃焼室４２内の新気量である。Ｖｔｏｔａｌはピストン４４がＢＤＣに位置しているときの燃焼室４２の容積である。
【００３２】
【数１】
0006487791.tif 000002
…（１）
【００３３】
推定ＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも大きいと判定された場合には（Ｓ１２５：ＮＯ）、連続燃焼モードを実施すると失火するおそれがあるとして、ステップＳ１３５に進み、間欠燃焼モードを実施する。そしてステップＳ１４０に進み、現在の内燃機関１７内の気筒４３が行っているサイクルが燃焼サイクルか否かを判定する。現在の内燃機関１７内の気筒４３が行っているサイクルが非燃焼サイクルであると判定された場合（Ｓ１４０：ＮＯ）には、回転機１３により内燃機関１７に対してトルクを付与する。そしてステップＳ１２５に戻る。現在の内燃機関１７内の気筒４３が行っているサイクルが燃焼サイクルであると判定された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４５に進み、車両にトルクが生じているとして、回転機１３により回生発電を実施させる。そして、ステップＳ１２５に戻る。
【００３４】
推定ＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さいと判定された場合には（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、連続燃焼モードを実施しても失火するおそれは低いとして、連続燃焼モードを実施する。
【００３５】
次に、図５を参照して本制御システムの動作を説明する。
【００３６】
なお、図５において、「アクセル開度」はドライバにより操作されたアクセル操作量を表している。「車速」は車両の走行速度を表しており、「エンジン回転速度」は内燃機関１７の回転速度を表している。「ＩＮ−ＶＣＴ作用角」は、燃料噴射時のバルブタイミングと比較して吸気側ＶＣＴ４６が吸気側カム軸３６を進角側又は遅角側のどちらに制御しているかを表している。「ＥＸ−ＶＣＴ作用角」は、燃料噴射時のバルブタイミングと比較して排気側ＶＣＴ４７が排気側カム軸３７を進角側又は遅角側のどちらに制御しているかを表している。「Ｆ／Ｃフラグ」は燃料カット条件が成立したか否かをＯＮ／ＯＦＦで表している。「算出ＥＧＲ率」は、燃焼室４２内のガス全体に対するＥＧＲガスの比率を表している。「燃焼モード」は、内燃機関１７が実施している運転モードを表している。
【００３７】
連続燃焼モードが実施される通常走行から、アクセル操作量が０となり、且つ内燃機関１７の回転速度が所定値よりも高い状態であることを条件に、Ｆ／ＣフラグがＯＮとなり燃料カットが実施される（時刻ｔ１参照）。本実施形態では、燃料カット中は、燃焼室４２内にＥＧＲガスが残留しないとしてＥＧＲ率の算出は実施されない。よって、図５では、燃料カット期間中はＥＧＲ率が０として表記されている。
【００３８】
燃料カットが実施されると、吸気側ＶＣＴ４６は燃料噴射時のバルブタイミングよりも吸気側カム軸３６を遅角側に制御し、且つ排気側ＶＣＴ４７を燃料噴射時のバルブタイミングよりも排気側カム軸３７を進角側に制御する。具体的には、図３に記載のバルブタイミングとなるように制御する。
【００３９】
燃料カット期間中（時刻ｔ１〜ｔ２参照）、車両にトルクは生じない為内燃機関１７の回転速度は減少し、車速もまた減速する。その後、ドライバにより操作されたアクセル操作量が所定操作量よりも大きくなると、ＥＣＵ１０は燃料カット解除条件が成立する（時刻ｔ２参照）。これにより燃料カットが解除され、インジェクタ３３による燃料噴射が再開される。燃料噴射の再開に伴って、ＥＧＲガスの比率の算出が再開される。
【００４０】
燃料カットが解除されると、吸気弁１８及び排気弁１９のバルブタイミングは燃料噴射時のバルブタイミングに制御される。しかし、燃料カット解除直後は、吸気弁１８及び排気弁１９のバルブタイミングはまだ燃料カット時のバルブタイミングであるため、（１）式により算出されたＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも大きく算出される。よって、連続燃焼モードを実施すると失火が生じるおそれがあるとして、間欠燃焼モードが実施される。間欠燃焼モードでは、燃焼サイクルと燃焼サイクルの間に非燃焼サイクルが挿入される為、燃焼サイクルを連続的に実施する連続燃焼モード時に用いていた（１）式ではＥＧＲ率を正確に算出することができない。よって、間欠燃焼モード実施期間中は、次式（２）を用いてＥＧＲ率を算出する。このとき、ｖ’７は前回の吸気サイクル位置７における燃焼室４２内の新気量であり、ｖ’８は前回の吸気サイクル位置８における燃焼室４２内の新気量である。
【００４１】
【数２】
0006487791.tif 000003
…（２）
【００４２】
間欠燃焼モードが実施され、且つ吸気弁１８及び排気弁１９のバルブタイミングが燃料噴射時のバルブタイミングに移行することで、算出されるＥＧＲ率は減少していく。一方で、間欠燃焼モードが実施されることで、車両にトルクが発生し、燃料カット期間中に減少していた内燃機関１７の回転速度及び車速が上昇を始める。そして、算出されるＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも低くなると、連続燃焼モードを実施しても失火するおそれは低いとして、連続燃焼モードを実施する（時刻ｔ３参照）。
【００４３】
上記構成により、本実施形態に係るＥＣＵ１０は、以下の効果を奏する。
【００４４】
・燃料カット期間中、吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７により吸気弁１８及び排気弁１９の開閉タイミングがポンピングロスが低減するように制御される。この制御を実施することで、燃料カット期間はポンピングロスが低減され、燃費の悪化を抑制する事が可能となる。しかし、本制御を実施すると、燃料カットからの復帰時にＥＧＲガスが残留し失火が生じるおそれがある。このＥＧＲガスが過多に残留することについて、ＥＧＲ率は燃焼限界ＥＧＲ率よりも大きい値として算出される。よって、現在のバルブタイミングに基づいて算出されたＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率を超えて大きい場合には、間欠燃焼サイクルが実施される。これにより、間欠燃焼サイクルの実施中は、燃焼サイクルと燃焼サイクルとの間に非燃焼サイクルが挿入されるため、この非燃焼サイクル実施中に内燃機関１７内に残留したＥＧＲガスを排出することができる。したがって、燃焼室４２内に残留するＥＧＲガスが増加する状態となったとしても、失火が生じることを抑制することが可能となる。
【００４５】
・間欠燃焼サイクルの実施期間中、非燃焼サイクルにおいて回転機１３による内燃機関１７の出力軸へのトルク付与が実施される。このため、燃料の燃焼が行われない非燃焼サイクルにおいて、車両の出力低下を抑制する事が可能となる。
【００４６】
・燃料カット期間中、図３に記載のバルブタイミングになるよう吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７により制御されるため、ポンピングロスを低減することが可能となる。また、燃料カット期間中、排気弁１９は排気行程の途中で閉弁する為、排気管３４に流出される低温の新気を減少させることが可能となる。このため、排気管３４内に設けられた触媒の温度低下を抑制し、ひいては排気性能の悪化を抑制する事が可能となる。
【００４７】
上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
【００４８】
・上記実施形態では、吸気弁１８及び排気弁１９のバルブタイミングを制御するために吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７を設けていた。このことについて、例えばリフト量を可変とするＶＴＥＣなどの可変バルブリフト機構を設けてもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、間欠燃焼モード実施時、燃焼モードと非燃焼モードとを交互に実施していた。このことについて、燃焼サイクルの割合に対して非燃焼サイクルの割合を高く設定してもよい。これにより、残留しているＥＧＲガス及び燃焼サイクルで蓄積したＥＧＲガスをより早く掃気することが可能となる。
【００５０】
・上記実施形態では、燃料カット条件が成立すると、図３に記載されるバルブタイミングに吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７により制御されていた。このことについて、バルブオーバーラップが生じるように制御されてもよい。具体的には、排気弁１９の閉弁タイミングが排気行程のＴＤＣよりも遅角側に制御され、吸気弁１８の開弁タイミングが排気弁の閉弁タイミングよりも進角側に制御される。このような制御によっても、燃料カット時にポンピングロスを低減することが可能となる。
【００５１】
・上記実施形態では、燃料カット時にポンピングロスを低減するようにバルブタイミングを制御した後、燃料カットの復帰時にＥＧＲガスが増加する状態となった場合を想定していた。本別例では、吸気側ＶＣＴ４６又は排気側ＶＣＴ４７の故障などにより、ＥＧＲガスが残留する異常が生じた場合を想定している。
【００５２】
図６は、本別例にかかるＥＣＵ（故障検出部に該当）１０が実施する内燃機関１７の制御内容を表したものであり、図４を一部変容したものである。すなわちステップＳ１００，ステップＳ１０５，ステップＳ１１０，ステップＳ１１５，及びステップＳ１２０は削除される。そして、ステップＳ２５５とステップＳ２６０とステップＳ２６５が新規に設けられている。
【００５３】
具体的には、ステップＳ１３０では連続燃焼モードが実施されると本制御を終了していたが、ステップＳ１３０に該当するステップＳ２３０では、連続燃焼モードが実施されるとステップＳ２５５に進む。また、ステップＳ１４５では、間欠燃焼モード実施中に現在気筒４３が行っているサイクルが燃焼サイクルである場合に、回転機１３による回生発電を実施し、ステップＳ１２５に戻っていた。同じように、ステップＳ１５０では、間欠燃焼モード実施中に現在気筒４３が行っているサイクルが非燃焼サイクルである場合に、内燃機関１７に対し回転機１３によりトルクが付与され、ステップＳ１２５に戻っていた。これらステップＳ１４５に該当するステップＳ２４５及びステップＳ１５０に該当するステップＳ２５０は、そのステップにおける制御を終了すると、ステップＳ２５５に進む。
【００５４】
ステップＳ２５５では、吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７のそれぞれの制御偏差が正常に制御された際の誤差を含めた制御偏差の上限値（制御偏差限界値）よりも小さいか否かを判定する。例えば、吸気側ＶＣＴ４６の制御偏差は次のようにして求められる。クランク角センサ２２及び吸気側カム角センサ２０の検出値に基づき、ＥＣＵ１０により実際の相対回転位相（実位相）が演算される。そして、運転条件（内燃機関１７の回転速度及び負荷等）に基づきＥＣＵ１０により目標位相が演算される。そして、算出された実位相と目標位相から制御偏差が算出される。
【００５５】
算出された制御偏差が制御偏差限界値よりも大きいと判定された場合には（Ｓ２５５：ＮＯ）、該当する吸気側ＶＣＴ４６又は排気側ＶＣＴ４７が故障しているとして、ステップＳ２６５に進む。そして、ステップＳ２６５において、故障フラグをＯＮにセットしてステップＳ２２５に戻る。算出された制御偏差が制御偏差限界値よりも小さいと判定された（Ｓ２５５：ＹＥＳ）場合には、吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７は故障していないとして故障フラグをＯＦＦにセットして本制御を終了する。
【００５６】
それ以外のステップについて、図６の各ステップＳ２２５，Ｓ２３５，及びＳ２４０の処理は、それぞれ、図４の各ステップＳ１２５，Ｓ１３５，及びＳ１４０の処理と同一である。
【００５７】
次に、図７及び図８を参照して本別例に係る制御システムの動作を説明する。
【００５８】
まず図７について説明する。燃料カット期間中の制御は、上記実施形態と同じ制御であるため、説明を省略する。燃料カット解除条件が成立すると（時刻ｔ１２参照）、インジェクタ３３による燃料噴射が再開される。また、燃料カット解除条件の成立に伴い、ＥＧＲ率の算出が再開される。この時点におけるバルブタイミングは燃料カット時のバルブタイミングであるため、算出されるＥＧＲ率は燃焼限界ＥＧＲ率よりも高くなる。したがって、ＥＣＵ１０により間欠燃焼モードが実施される。
【００５９】
この際、吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７は燃料噴射時のバルブタイミングに制御されるが、ここで例えば吸気側ＶＣＴ４６が故障しており、吸気側カム軸３６を遅角側に制御し続けられることを想定する。この場合、排気側ＶＣＴ４７により排気側カム軸３７は燃料噴射時のバルブタイミングに制御されるので（時刻ｔ１３参照）、そのぶん算出されるＥＧＲ率は減少する。しかし、吸気側カム軸３６が遅角側に制御されているため、算出されるＥＧＲ率は燃焼限界ＥＧＲ率よりも低くならず、間欠燃焼モードが継続されることになる（時刻ｔ１４参照）。
【００６０】
図８は、燃料カットが解除された際に、吸気側ＶＣＴ４６が図７のバルブタイミングよりも進角側であり、且つ燃料噴射時のバルブタイミングよりも遅角側に制御した時点で固着した場合を想定している（時刻ｔ２３参照）。この場合、吸気側ＶＣＴ４６が吸気側カム軸３６を遅角側に制御した分だけ、図７よりも算出されるＥＧＲ率は減少する。これにより、燃焼限界ＥＧＲ率よりも算出されたＥＧＲ率が小さくなれば、吸気側ＶＣＴ４６に異常が生じていても連続燃焼モードを実施することができるとして、連続燃焼モードを実施する（時刻ｔ２４参照）。
【００６１】
このように、吸気側ＶＣＴ４６又は排気側ＶＣＴ４７の故障が検出された際に、算出されたＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率を超えて大きい場合には、間欠燃焼サイクルが実施される。一方で、算出されたＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率を超えて小さかった場合には、吸気側ＶＣＴ４６又は排気側ＶＣＴ４７が故障していたとしても、失火する可能性は低いとして連続燃焼モード実施される。したがって、吸気側ＶＣＴ４６又は排気側ＶＣＴ４７が故障しても、算出されるＥＧＲ率に応じて、適した燃焼モードに切り替えることが可能となる。
【００６２】
・図９は図４を一部変容したものである。すなわち、ステップＳ１４０及びステップＳ１４５は削除される。ステップＳ１１５に該当する燃料カット解除条件が成立したか否かの判定に代えて、ステップＳ３１５では加速要求があるか否かが判定される。本別例において、例えばドライバにより操作されるアクセル操作量が０よりも大きくなったときに、加速要求が発生したとみなされる。またステップＳ１５０に該当する間欠燃焼モード実施中に現在気筒４３が行っているサイクルが非燃焼サイクルである場合に、回転機１３により内燃機関１７の出力軸にトルクが付与されることに代えて、ステップＳ４５０では、間欠燃焼モードの実施期間中は、回転機１３により内燃機関１７の出力軸にトルクが付与される。
【００６３】
また、ステップＳ１１５に該当するステップＳ３１５及びステップＳ１２０に該当するステップＳ４２０の間には新規にステップＳ３１６及びステップＳ３１８が挿入される。このほか、ステップＳ３１７、ステップＳ３２０、ステップＳ３２５、ステップＳ３３０が新規に設けられる。
【００６４】
具体的には、ステップＳ３１５において加速要求がないと判定された場合には（Ｓ３１５：ＮＯ）、燃料カットは継続されるとして、ステップＳ３１０に戻る。加速要求があると判定された場合には（Ｓ３１５：ＹＥＳ）、ステップＳ３１６に進む。ステップＳ３１６では、操作されたアクセル操作量に基づいて算出された要求トルクが回転機１３により付与可能な出力トルク値（ＩＳＧ出力トルク値）よりも小さいか否かが判定される。要求トルクがＩＳＧ出力トルク値よりも小さいと判定された場合には（Ｓ３１６：ＹＥＳ）、ステップＳ３１７に進み、燃料カットを継続し、且つバルブタイミングは燃料カット時のバルブタイミングとした状態で、回転機１３により内燃機関１７の出力軸にトルクを付与させる。そして、本制御を終了する。したがって、本別例に係るＥＣＵ１０は、第二駆動補助部及び要求トルク算出部に該当する。
【００６５】
一方、要求トルクがＩＳＧ出力トルク値（補助閾値に該当）よりも大きいと判定された場合には（Ｓ３１６：ＮＯ）、ステップＳ３１８に進み、要求トルクが規定トルク値よりも小さいか否かが判定される。規定トルク値とは、早急にトルクを出力する必要がある値として設定される。
【００６６】
要求トルクが規定トルク値よりも小さいと判定された場合には（Ｓ３１８：ＹＥＳ）、ステップＳ３２０に進み、吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７によりバルブタイミングを燃料噴射時のバルブタイミングに制御される。そして、ステップＳ３２５に進む。ステップＳ３２５では、算出されたＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さいか否かが判定される。算出されたＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも大きいと判定された場合には（Ｓ３２５：ＮＯ）、この状態で連続燃焼モードを実施すると失火するおそれがあるが、要求トルクが規定トルクよりも小さく早急にトルクを出力する必要がない。このため、間欠燃焼モードを実施せず、燃料カットを継続したままステップＳ３２５を再度実施する。算出されたＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも小さいと判定されると（Ｓ３２５：ＹＥＳ）、ステップＳ３３０に進み、連続燃焼モードを実施しても失火するおそれは低いとして、連続燃焼モードを実施する。そして、本制御を終了する。
【００６７】
一方、要求トルクが規定トルク値よりも大きいと判定されると（Ｓ３１８：ＮＯ）、ステップＳ４２０に進む。
【００６８】
それ以外のステップについて、図９の各ステップＳ３００，Ｓ３０５，Ｓ３１０，Ｓ４２０，Ｓ４２５，Ｓ４３０，及びＳ４３５の処理は、それぞれ、図４の各ステップＳ１００，Ｓ１０５，Ｓ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１２５，Ｓ１３０，及びＳ１３５の処理と同一である。
【００６９】
上記構成によれば、要求トルクが低く、回転機１３による内燃機関１７の出力軸に対してのトルク付与で要求トルクを満たせるならば、燃料カットを継続させ、且つバルブタイミングもまた燃料カット時のバルブタイミングを維持させる。これにより、燃費改善を継続することが可能となる。
【００７０】
また、要求トルクがＩＳＧ出力トルク値よりも高く所定トルクよりも低い場合には、早急にトルクを出力する必要性が低いとして、燃料カットを継続した状態で吸気側ＶＣＴ４６及び排気側ＶＣＴ４７により燃料噴射時に設定されるバルブタイミングに戻す。これにより、算出されるＥＧＲ率は燃焼限界ＥＧＲ率よりも高くても、燃料噴射時に設定されるバルブタイミングに戻る過程で、ＥＧＲ率は減少する。そして、ＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも減少した場合に、インジェクタ３３による燃料の噴射を再開させることで、ＥＧＲガスが過多に残留し失火する可能性を抑制することができる。
【００７１】
要求トルクが所定トルクよりも高い場合には、早急にトルクを出力する必要があるとして、算出されるＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも高い場合に、間欠燃焼モードを実施する。また、この間欠燃焼モード実施中は、回転機１３によるトルク付与が実施される。これにより、ＥＧＲ率が燃焼限界ＥＧＲ率よりも高い状態でもトルクを出力することが可能となり、所定トルクよりも大きい要求トルクに応じることが可能となる。
【００７２】
本別例について、ステップＳ３１６及びステップＳ３１７を削除してもよい。この場合、ステップＳ３１５に該当する加速要求があるか否かの判定において、加速要求があると判定した場合には（Ｓ３１５：ＹＥＳ）、ステップＳ３１８に進む。このような構成によっても、要求トルクを満足し、且つ失火を抑制することが可能となる。
【００７３】
本別例について、ステップＳ３１８、ステップＳ３２０、ステップＳ３２５、及びステップＳ３３０を削除してもよい。この場合、ステップＳ３１６に該当する要求トルクがＩＳＧ出力トルク値よりも小さいか否かの判定において、要求トルクがＩＳＧトルク値よりも大きいと判定された場合に（Ｓ３１６：ＮＯ）、ステップＳ４２０に進む。このような構成によっても、回転機１３による内燃機関１７の出力軸に対してのトルク付与で要求トルクを満たせるならば、燃料カットを継続させ、且つバルブタイミングもまた燃料カット時のバルブタイミングを維持させることができる。また、要求トルクがＩＳＧ出力トルクよりも大きい場合には、現在のＥＧＲ率に基づいて適切な運転モードに切り替えることで失火を抑制しつつ、要求トルクを満たすためにトルクを出力することが可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
１７…内燃機関、１８…吸気弁、３３…インジェクタ、４４…ピストン、４６…吸気側ＶＣＴ、４７…排気側ＶＣＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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