特許 7683418 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-19

(45)【発行日】2025-05-27

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20250520BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20250520BHJP

   F02D 41/22 20060101ALI20250520BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 345

F01N3/023 A ZHV

F02D41/22

F02D45/00 368F

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021135381

(22)【出願日】2021-08-23

(65)【公開番号】P2023030322

(43)【公開日】2023-03-08

【審査請求日】2024-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】野瀬 勇喜

(72)【発明者】

【氏名】池田 悠人

(72)【発明者】

【氏名】後藤 嵩允

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０３８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／００４７１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－００２８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３９０６２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４１／００ － ４５／００

Ｆ０１Ｎ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を燃焼させる空間である複数の気筒と、前記複数の気筒内に燃料を供給するための複数の燃料噴射弁と、前記複数の気筒に接続する排気通路と、前記排気通路内に位置して排気を浄化する三元触媒と、前記排気通路内における前記三元触媒から視て下流側に位置して排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気通路内のうち前記三元触媒から視て上流側に位置して前記排気通路内のガスの空燃比である上流空燃比を検出する上流空燃比センサと、前記排気通路内のうち前記三元触媒から視て下流側であって前記フィルタから視て上流側に位置して前記排気通路内のガスの空燃比である下流空燃比を検出する下流空燃比センサと、を備える内燃機関に適用される制御装置であって、
「Ｍ」及び「Ｎ」を１以上の整数としたとき、燃焼行程を迎える前記気筒の順にＭ個連続して前記気筒への燃料供給を停止しつつ当該気筒から前記排気通路へと吸気を流通させる停止パターン、及び、燃焼行程を迎える前記気筒の順にＮ個連続して前記気筒への燃料供給をしつつ当該気筒から前記排気通路へと排気を流通させる燃焼パターン、を前記内燃機関の運転を継続させつつ交互に繰り返す燃料カット処理と、
前記燃料カット処理を開始してから予め定められた第１所定期間経過したときに前記上流空燃比が予め定められた第１閾値未満であること、及び前記燃料カット処理を開始してから前記第１所定期間よりも大きい値として予め定められた第２所定期間経過したときに前記下流空燃比が予め定められた第２閾値未満であることの１つ以上を満たす場合に、前記燃料カット処理に異常があると判定し、
前記燃料カット処理を開始してから前記第１所定期間経過したときに前記上流空燃比が前記第１閾値以上であり、且つ、前記燃料カット処理を開始してから前記第２所定期間経過したときに前記下流空燃比が前記第２閾値以上である場合に、前記燃料カット処理が正常であると判定する判定処理と、を実行する
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、内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の内燃機関は、複数の気筒と、複数の燃料噴射弁と、吸気通路と、排気通路と、空燃比センサとを備えている。気筒は、燃料を燃焼させるための空間である。燃料噴射弁は、気筒内に燃料を供給する。吸気通路は、各気筒に接続している。各気筒への吸気は、吸気通路を介して外部から供給される。排気通路は、各気筒に接続している。各気筒からの排気は、排気通路を介して外部に排出される。空燃比センサは、排気通路内に位置している。空燃比センサは、排気通路内を流通するガスの空燃比を検出する。

【0003】

また、特許文献１の内燃機関は、複数の吸気バルブと、複数の排気バルブと、可変動弁装置とを備えている。各吸気バルブは、吸気通路と各気筒との接続箇所を開閉する。各排気バルブは、排気通路と各気筒との接続箇所を開閉する。可変動弁装置は、各吸気バルブ及び各排気バルブの開閉タイミングを調整可能である。また、可変動弁装置は、一部の吸気バルブ及び一部の排気バルブを、閉状態にロックすることが可能である。

【0004】

特許文献１の内燃機関の制御装置は、予め定められた気筒休止条件が成立した場合に、複数の気筒のうち、一部の気筒への燃料の供給を停止する一方で、残りの気筒へは燃料を供給する気筒休止処理を実行する。この気筒休止処理では、燃料の供給を停止する気筒に対応する吸気バルブ及び排気バルブを可変動弁装置により閉状態にロックする。これにより、燃料の供給を停止する気筒から排気通路へと流れるガスの流通も停止する。

【0005】

また、特許文献１の内燃機関の制御装置は、気筒休止処理の実行中において、空燃比センサの検出値が予め定められた閾値以上である場合、すなわち排気が過度にリーンである場合に、吸気バルブ及び排気バルブに異常があると判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－１００４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

内燃機関として、排気通路に位置して排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを備える構成が知られている。また、フィルタを備えた内燃機関の制御に関して、複数の気筒のうち、一部の気筒への燃料の供給を停止しつつ、残りの気筒へは燃料を供給して当該気筒から排気通路へと排気を流通させる燃料カット処理を行う構成が知られている。フィルタの再生を目的として燃料カット処理を行う場合には、燃料の供給を停止した気筒に対応する吸気バルブ及び排気バルブを開閉する。これにより、燃焼に供されていない吸気、すなわち酸素を含む空気が気筒から排気通路へと供給される。こうして排気通路に位置するフィルタに酸素が供給されると、フィルタに堆積した粒子状物質が燃焼することによりフィルタが再生される。

【0008】

特許文献１の吸気バルブ及び排気バルブの異常判定は、燃料の供給を停止する気筒に対応する吸気バルブ及び排気バルブが閉状態になっていることを前提としたものである。一方、上述のフィルタ再生を目的とした燃料カット処理では、燃料の供給を停止する気筒に対応する吸気バルブ及び排気バルブが開閉される。すなわち、前者と後者とでは、各バルブの開閉状態が異なることに起因して、正常時の空燃比の挙動も異なる。そのため、特許文献１の吸気バルブ及び排気バルブの異常判定を、フィルタ再生を目的とした燃料カット処理に適用することはできない。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、燃料を燃焼させる空間である複数の気筒と、前記複数の気筒内に燃料を供給するための複数の燃料噴射弁と、前記複数の気筒に接続する排気通路と、前記排気通路内に位置して排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気通路内のうちフィルタから視て上流側に位置して前記排気通路内のガスの空燃比を検出する空燃比センサと、を備える内燃機関に適用される制御装置であって、「Ｍ」及び「Ｎ」を１以上の整数としたとき、燃焼行程を迎える前記気筒の順にＭ個連続して前記気筒への燃料供給を停止しつつ当該気筒から前記排気通路へと吸気を流通させる停止パターン、及び、燃焼行程を迎える前記気筒の順にＮ個連続して前記気筒への燃料供給をしつつ当該気筒から前記排気通路へと排気を流通させる燃焼パターン、を前記内燃機関の運転を継続させつつ交互に繰り返す燃料カット処理と、前記燃料カット処理を開始してから予め定められた所定期間経過したときに前記空燃比センサの検出値が予め定められた閾値よりもリッチを示す値である場合に、前記燃料カット処理に異常があると判定する判定処理と、を実行する。

【0010】

燃料カット処理が正常であれば、排気通路に燃焼に供されていない吸気が流入することに起因して、フィルタから視て上流側の排気通路内のガスがリーンになる。したがって、上記構成によれば、空燃比センサの検出値が閾値よりもリッチを示す値であることに基づいて、燃料カット処理に異常があることを判定できる。

【0011】

なお、上記構成では、燃料カット処理を開始してから所定期間経過したときの空燃比センサの検出値に基づいて燃料カット処理の異常の有無を判定する。これにより、例えば燃料カット処理の開始直後であることに起因して一時的に空燃比センサの検出値が閾値よりもリッチを示す値になっていたとしても、燃料カット処理に異常があると誤って判定することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】車両の概略構成図である。

【図2】燃焼切り替え制御を示すフローチャートである。

【図3】判定制御を示すフローチャートである。

【図4】（ａ）は、燃料カット処理の実行状況の変化を示すタイムチャートである。（ｂ）は、上流空燃比の変化を示すタイムチャートである。（ｃ）は、下流空燃比の変化を示すタイムチャートである。（ｄ）は、正常判定フラグの変化を示すタイムチャートである。（ｅ）は、異常判定フラグの変化を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜車両の概略構成＞
以下、本発明の一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。先ず、車両１００の概略構成について説明する。

【0014】

図１に示すように、車両１００は、火花点火式の内燃機関１０を備えている。車両１００は、電動機及び発電機の双方の機能を兼ね備える第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２を備えている。したがって、車両１００は、いわゆるハイブリッド車両である。

【0015】

内燃機関１０は、複数の気筒１１、クランクシャフト１２、吸気通路２１、スロットルバルブ２２、複数の燃料噴射弁２３、複数の点火装置２４、排気通路２６、三元触媒２７、及びフィルタ２８を備えている。

【0016】

気筒１１は、燃料と吸気との混合気を燃焼させるための空間である。内燃機関１０は、４つの気筒１１を備えている。なお、本明細書では、４つの気筒１１を総称して説明するときには単に気筒１１と呼称し、４つの気筒１１を区別して説明するときには第１気筒１１Ａ、第２気筒１１Ｂ、第３気筒１１Ｃ、及び第４気筒１１Ｄと呼称する。

【0017】

吸気通路２１は、気筒１１に接続している。吸気通路２１における下流端を含む一部分は、４つに分岐している。分岐した各通路は、各気筒１１に接続している。吸気通路２１は、内燃機関１０の外部から各気筒１１に吸気を導入する。なお、吸気通路２１と各気筒１１との接続箇所には図示しない吸気バルブが位置している。吸気バルブは、吸気通路２１と気筒１１との接続箇所を開閉する。スロットルバルブ２２は、吸気通路２１のうち、分岐している部分から視て上流側に位置している。スロットルバルブ２２は、吸気通路２１を流通する吸気の量を調整する。

【0018】

燃料噴射弁２３は、吸気通路２１の下流端近傍に位置している。内燃機関１０は、４つの気筒１１に対応して４つの燃料噴射弁２３を備えている。燃料噴射弁２３は、図示しない燃料タンクから供給される燃料を吸気通路２１に噴射する。その結果、燃料噴射弁２３からの燃料が気筒１１に供給される。点火装置２４は、気筒１１に位置している。内燃機関１０は、４つの気筒１１に対応して４つの点火装置２４を備えている。点火装置２４は、燃料と吸気との混合気を火花放電により点火する。なお、４つの点火装置２４は、第１気筒１１Ａ、第３気筒１１Ｃ、第４気筒１１Ｄ、第２気筒１１Ｂの順に点火を行う。換言すると、４つの気筒１１は、第１気筒１１Ａ、第３気筒１１Ｃ、第４気筒１１Ｄ、第２気筒１１Ｂの順に燃焼行程を迎える。

【0019】

排気通路２６は、気筒１１に接続している。排気通路２６における上流端を含む一部分は、４つに分岐している。分岐した各通路は、各気筒１１に接続している。排気通路２６は、各気筒１１から内燃機関１０の外部に排気を排出する。なお、排気通路２６と各気筒１１との接続箇所には図示しない排気バルブが位置している。排気バルブは、排気通路２６と気筒１１との接続箇所を開閉する。

【0020】

三元触媒２７は、排気通路２６のうち、分岐している部分から視て下流側に位置している。三元触媒２７は、排気通路２６を流通する排気を浄化する。フィルタ２８は、排気通路２６における三元触媒２７から視て下流側に位置している。フィルタ２８は、排気通路２６を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集する。

【0021】

クランクシャフト１２は、各気筒１１内に位置する図示しないピストンに連結している。クランクシャフト１２は、気筒１１における燃料と吸気との混合気の燃焼により回転する。

【0022】

車両１００は、第１遊星ギア機構４０、リングギア軸４５、第２遊星ギア機構５０、減速機構６２、差動機構６３、及び複数の駆動輪６４を備えている。
第１遊星ギア機構４０は、サンギア４１、リングギア４２、複数のピニオンギア４３、及びキャリア４４を備えている。サンギア４１は、外歯歯車である。サンギア４１は、第１モータジェネレータ７１に接続している。リングギア４２は、内歯歯車であり、サンギア４１と同軸上に位置している。各ピニオンギア４３は、サンギア４１とリングギア４２との間に位置している。各ピニオンギア４３は、サンギア４１及びリングギア４２の双方に噛み合っている。キャリア４４は、ピニオンギア４３を支持している。ピニオンギア４３は、自転可能になっており、且つキャリア４４と共に回転することにより公転可能になっている。キャリア４４は、クランクシャフト１２に接続している。

【0023】

リングギア軸４５は、リングギア４２に接続している。また、リングギア軸４５は、減速機構６２及び差動機構６３を介して駆動輪６４に接続している。減速機構６２は、リングギア軸４５の回転速度を減速して出力する。差動機構６３は、左右の駆動輪６４に回転速度の差が生じることを許容する。

【0024】

第２遊星ギア機構５０は、サンギア５１、リングギア５２、複数のピニオンギア５３、キャリア５４、及びケース５５を備えている。サンギア５１は、外歯歯車である。サンギア５１は、第２モータジェネレータ７２に接続している。リングギア５２は、内歯歯車であり、サンギア５１と同軸上に位置している。リングギア５２は、リングギア軸４５に接続している。各ピニオンギア５３は、サンギア５１とリングギア５２との間に位置している。各ピニオンギア５３は、サンギア５１及びリングギア５２の双方に噛み合っている。キャリア５４は、ピニオンギア５３を支持している。ピニオンギア５３は、自転可能になっている。キャリア５４は、ケース５５に固定されている。したがって、ピニオンギア５３は、公転不可能な状態になっている。

【0025】

車両１００は、バッテリ７５、第１インバータ７６、及び第２インバータ７７を備えている。バッテリ７５は、二次電池である。第１インバータ７６は、第１モータジェネレータ７１とバッテリ７５との間で、交流・直流の電力変換を行う。また、第１インバータ７６は、第１モータジェネレータ７１とバッテリ７５との間の電力の授受量を調整する。第２インバータ７７は、第２モータジェネレータ７２とバッテリ７５との間で、交流・直流の電力変換を行う。第２インバータ７７は、第２モータジェネレータ７２とバッテリ７５との間の電力の授受量を調整する。

【0026】

車両１００は、エアフローメータ８１、水温センサ８２、吸気温センサ８３、クランク角センサ８４、アクセル操作量センサ８５、及び車速センサ８６を備えている。
エアフローメータ８１は、吸気通路２１内を単位時間当たりに流通する吸気の量である吸入空気量ＧＡを検出する。水温センサ８２は、内燃機関１０の各部を流通する冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する。吸気温センサ８３は、吸気通路２１を流通する吸気の温度である吸気温ＴＨＡを検出する。クランク角センサ８４は、クランクシャフト１２の回転位置であるクランク角ＳＣを検出する。アクセル操作量センサ８５は、運転者が操作するアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＣを検出する。車速センサ８６は、車両１００の速度である車速ＳＰを検出する。

【0027】

車両１００は、上流空燃比センサ８７、及び下流空燃比センサ８８を備えている。上流空燃比センサ８７は、排気通路２６のうち、分岐している部分から視て下流側であって三元触媒２７から視て上流側に位置している。上流空燃比センサ８７は、排気通路２６内のうち三元触媒２７から視て上流側のガスの空燃比である上流空燃比ＡＦ１を検出する。下流空燃比センサ８８は、排気通路２６のうち、三元触媒２７から視て下流側であってフィルタ２８から視て上流側に位置している。下流空燃比センサ８８は、排気通路２６内のうち三元触媒２７から視て下流側のガスの空燃比である下流空燃比ＡＦ２を検出する。ここで、空燃比とは、空気の質量を燃料の質量で除算した比率である。したがって、燃料に対して空気が多くなるほど、空燃比が高い、すなわち燃料がリーンな状態になる。一方、燃料に対して空気が少なくなるほど、空燃比が低い、すなわち燃料がリッチな状態になる。なお、内燃機関１０が駆動している場合には４つの気筒１１からのガスが連続して排気通路２６へと流通するため、上流空燃比ＡＦ１及び下流空燃比ＡＦ２は、４つの気筒１１における空燃比の平均値に近い値になる。

【0028】

車両１００は、制御装置９０を備えている。制御装置９０は、吸入空気量ＧＡを示す信号をエアフローメータ８１から取得する。制御装置９０は、冷却水温ＴＨＷを示す信号を水温センサ８２から取得する。制御装置９０は、吸気温ＴＨＡを示す信号を吸気温センサ８３から取得する。制御装置９０は、クランク角ＳＣを示す信号をクランク角センサ８４から取得する。制御装置９０は、アクセル操作量ＡＣＣを示す信号をアクセル操作量センサ８５から取得する。制御装置９０は、車速ＳＰを示す信号を車速センサ８６から取得する。制御装置９０は、上流空燃比ＡＦ１を示す信号を上流空燃比センサ８７から取得する。制御装置９０は、下流空燃比ＡＦ２を示す信号を下流空燃比センサ８８から取得する。

【0029】

制御装置９０は、アクセル操作量ＡＣＣ及び車速ＳＰに基づいて、車両１００が走行するために必要な出力の要求値である車両要求出力を算出する。制御装置９０は、車両要求出力に基づいて、内燃機関１０、第１モータジェネレータ７１、及び第２モータジェネレータ７２のトルク配分を決定する。制御装置９０は、内燃機関１０、第１モータジェネレータ７１、及び第２モータジェネレータ７２のトルク配分に基づいて、内燃機関１０の出力と、第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２の力行及び回生とを制御する。具体的には、制御装置９０は、内燃機関１０に制御信号を出力することにより、スロットルバルブ２２の開度、燃料噴射弁２３からの燃料噴射量、点火装置２４の点火タイミング等を制御する。また、制御装置９０は、第１インバータ７６に制御信号を出力することにより、第１インバータ７６を介して第１モータジェネレータ７１を制御する。さらに、制御装置９０は、第２インバータ７７に制御信号を出力することにより、第２インバータ７７を介して第２モータジェネレータ７２を制御する。

【0030】

制御装置９０は、クランク角ＳＣに基づいて、クランクシャフト１２の単位時間当たりの回転数である機関回転速度ＮＥを算出する。制御装置９０は、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、機関負荷率ＫＬを算出する。ここで、機関負荷率ＫＬとは、現在の機関回転速度ＮＥにおいてスロットルバルブ２２を全開とした状態で内燃機関１０を定常運転したときの気筒流入空気量に対する、現在の気筒流入空気量の比率を表している。なお、気筒流入空気量とは、吸気行程において各気筒１１に流入する吸気の量である。

【0031】

制御装置９０は、吸気の充填効率や機関回転速度ＮＥなどの内燃機関１０の運転状態に基づいて、三元触媒２７の温度である触媒温度ＴＳＣを算出する。なお、吸気の充填効率とは、吸気通路２１から気筒１１に実際に導入される吸気の質量を、標準大気の状態で気筒１１に導入できる吸気の質量で除算した値である。また、制御装置９０は、吸気の充填効率や機関回転速度ＮＥなどの内燃機関１０の運転状態に基づいて、フィルタ２８の温度であるフィルタ温ＴＦを算出する。制御装置９０は、機関回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及びフィルタ温ＴＦに基づいて、フィルタ２８における粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量ＰＳを算出する。

【0032】

制御装置９０は、粒子状物質によるフィルタ２８の詰まりを抑制するために燃料カット処理を実行する。ここで、４つの気筒１１が１度ずつ燃焼行程を迎える一連の過程、すなわちクランクシャフト１２が２回転する期間を１燃焼サイクルと呼称する。制御装置９０は、燃料カット処理において、１燃焼サイクルの中で４つの気筒１１のうちの１つに対しては燃料供給を停止する一方で残りの３つに対しては燃料供給を行う処理を、連続する複数の燃焼サイクルで繰り返す。また、制御装置９０は、燃料カット処理において、４つ気筒１１に対応する吸気バルブ及び排気バルブを開閉する。したがって、燃料カット処理では、停止パターン及び燃焼パターンを、内燃機関１０の運転を継続させつつ交互に繰り返すことになる。ここで、停止パターンとは、１つの気筒１１への燃料供給を停止しつつ当該気筒１１から排気通路２６へと吸気を流通させることである。また、燃焼パターンとは、燃焼行程を迎える気筒１１の順に３つの気筒１１に連続して燃料供給をしつつ当該気筒１１から排気通路２６へと排気を流通させることである。

【0033】

燃料カット処理において、燃料供給を行う気筒１１の空燃比は理論空燃比ＡＦＳ、すなわち１４．７よりも若干低くなる。一方、燃料カット処理において、燃料供給を停止する気筒１１の空燃比は理論空燃比ＡＦＳよりも極めて高くなる。その結果、燃料カット処理において、４つの気筒１１における空燃比の平均値は理論空燃比ＡＦＳよりも高くなる。本実施形態において、燃料カット処理において、燃料供給を停止する気筒１１は、第３気筒１１Ｃである。また、燃料カット処理において、燃料供給を行う気筒１１は、第１気筒１１Ａ、第２気筒１１Ｂ、及び第４気筒１１Ｄである。なお、制御装置９０は、燃料カット処理において、第３気筒１１Ｃでの混合気の燃焼停止に伴い不足する内燃機関１０のトルクを補うように第１モータジェネレータ７１から第１遊星ギア機構４０を介してクランクシャフト１２にトルクを付与する。

【0034】

燃料カット処理が実行されると、燃焼に供されていない吸気、すなわち酸素を含む空気が第３気筒１１Ｃから排気通路２６へと供給される。こうして排気通路２６を流通してフィルタ２８に酸素が供給されると、フィルタ２８に堆積した粒子状物質が燃焼することによりフィルタ２８が再生される。

【0035】

なお、制御装置９０は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサを含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）として構成し得る。なお、制御装置９０は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、又はそれらの組み合わせを含む回路として構成してもよい。プロセッサは、ＣＰＵ及び、ＲＡＭ並びにＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる媒体を含む。

【0036】

＜燃焼切り替え制御＞
次に、制御装置９０が行う燃焼切り替え制御について説明する。制御装置９０は、燃焼切り替え制御により、内燃機関１０の燃焼状態を２つのうちのいずれか１つに切り替える。２つの燃焼状態のうちの１つ目は、上述した燃料カット処理を実行している状態である。２つの燃焼状態のうちの２つ目は、４つの気筒１１のすべてに燃料供給を行う通常の燃焼処理を実行している状態である。制御装置９０は、内燃機関１０の駆動を開始してから内燃機関１０の駆動を終了するまで、燃焼切り替え制御を繰り返し実行する。

【0037】

図２に示すように、制御装置９０は、燃焼切り替え制御を開始すると、ステップＳ１１の処理を進める。ステップＳ１１において、制御装置９０は、燃料カット処理を実行するための条件として予め定められた前提条件が成立しているか否かを判定する。ここで、燃料カット処理の前提条件の一例は、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた規定値以上であることである。ステップＳ１１において、制御装置９０は、燃料カット処理の前提条件が成立していると判定する場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２１に進める。

【0038】

ステップＳ２１において、制御装置９０は、燃料カット処理を実行する。なお、制御装置９０は、既に燃料カット処理を実行している場合には、その燃料カット処理を継続して実行する。その後、制御装置９０は、今回の燃焼切り替え制御を終了し、処理を再びステップＳ１１に進める。

【0039】

一方、ステップＳ１１において、制御装置９０は、燃料カット処理の前提条件が成立していないと判定する場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理をステップＳ２２に進める。
ステップＳ２２において、制御装置９０は、通常の燃焼処理を実行する。なお、制御装置９０は、既に通常の燃焼処理を実行している場合には、その通常の燃焼処理を継続して実行する。その後、制御装置９０は、今回の燃焼切り替え制御を終了し、処理を再びステップＳ１１に進める。

【0040】

＜判定制御＞
次に、制御装置９０が行う判定制御について説明する。制御装置９０は、判定制御により、燃料カット処理の異常の有無を判定する。制御装置９０は、燃料カット処理が開始されると判定制御を実行する。なお、制御装置９０が初めて判定制御を実行する時点では、後述する正常判定フラグ及び異常判定フラグがＯＦＦである。

【0041】

図３に示すように、制御装置９０は、判定制御を開始すると、ステップＳ６１の処理を進める。ステップＳ６１において、制御装置９０は、燃料カット処理の継続期間ＴＸが予め定められた第１所定期間ＴＡ１以上であるか否かを判定する。ここで、継続期間ＴＸとは、今回の燃料カット処理を開始してからステップＳ６１の処理時点までの期間である。また、第１所定期間ＴＡ１の設定にあたっては、燃料カット処理を開始してから当該燃料カット処理により上流空燃比センサ８７が検出する上流空燃比ＡＦ１が変化するまでの期間を予め実験等により求める。そして、求めた期間よりも一定期間だけ長い期間を、第１所定期間ＴＡ１として設定している。第１所定期間ＴＡ１の一例は、数百ｍｓｅｃである。ステップＳ６１において、制御装置９０は、燃料カット処理の継続期間ＴＸが第１所定期間ＴＡ１未満であると判定する場合（Ｓ６１：ＮＯ）、再びステップＳ６１の処理を行う。すなわち、制御装置９０は、継続期間ＴＸが第１所定期間ＴＡ１以上になるまで、ステップＳ６１を繰り返す。

【0042】

一方、ステップＳ６１において、制御装置９０は、燃料カット処理の継続期間ＴＸが第１所定期間ＴＡ１以上であると判定する場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ６２に進める。

【0043】

ステップＳ６２において、制御装置９０は、上流空燃比センサ８７が検出する上流空燃比ＡＦ１が予め定められた第１閾値Ｚ１以上であるか否かを判定する。ここで、第１閾値Ｚ１の設定にあたっては、燃料カット処理を開始してから第１所定期間ＴＡ１だけ経過したときに上流空燃比センサ８７が検出する空燃比を予め実験等により求める。そして、求めた空燃比よりも一定値だけ低い空燃比を、第１閾値Ｚ１として設定している。第１閾値Ｚ１の一例は、１７～１８程度である。ステップＳ６２において、制御装置９０は、上流空燃比センサ８７が検出する上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１以上であると判定する場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ７１に進める。

【0044】

ステップＳ７１において、制御装置９０は、燃料カット処理の継続期間ＴＸが予め定められた第２所定期間ＴＡ２以上であるか否かを判定する。ここで、第２所定期間ＴＡ２の設定にあたっては、燃料カット処理を開始してから当該燃料カット処理により下流空燃比センサ８８が検出する下流空燃比ＡＦ２が変化するまでの期間を予め実験等により求める。そして、求めた期間よりも一定期間だけ長い期間を、第２所定期間ＴＡ２として設定している。その結果、第２所定期間ＴＡ２は、上述の第１所定期間ＴＡ１よりも大きな値として設定される。第２所定期間ＴＡ２の一例は、千数百ｍｓｅｃ～数千ｍｓｅｃである。ステップＳ７１において、制御装置９０は、燃料カット処理の継続期間ＴＸが第２所定期間ＴＡ２未満であると判定する場合（Ｓ７１：ＮＯ）、再びステップＳ７１の処理を行う。すなわち、制御装置９０は、継続期間ＴＸが第２所定期間ＴＡ２以上になるまで、ステップＳ７１を繰り返す。

【0045】

一方、ステップＳ７１において、制御装置９０は、燃料カット処理の継続期間ＴＸが第２所定期間ＴＡ２以上であると判定する場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ７２に進める。

【0046】

ステップＳ７２において、制御装置９０は、下流空燃比センサ８８が検出する下流空燃比ＡＦ２が予め定められた第２閾値Ｚ２以上であるか否かを判定する。ここで、第２閾値Ｚ２の設定にあたっては、燃料カット処理を開始してから第２所定期間ＴＡ２だけ経過したときに下流空燃比センサ８８が検出する空燃比を予め実験等により求める。そして、求めた空燃比よりも一定値だけ低い空燃比を、第２閾値Ｚ２として設定している。第２閾値Ｚ２の一例は、１７～１８程度である。本実施形態において、第２閾値Ｚ２は、第１閾値Ｚ１と同じ値である。ステップＳ７２において、制御装置９０は、下流空燃比センサ８８が検出する下流空燃比ＡＦ２が第２閾値Ｚ２以上であると判定する場合（Ｓ７２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ８１に進める。

【0047】

ステップＳ８１において、制御装置９０は、燃料カット処理が正常であることを示す正常判定を行う。例えば、制御装置９０は、正常判定フラグをＯＮにするとともに異常判定フラグをＯＦＦにすることにより燃料カット処理が正常であることを示す。その後、制御装置９０は、今回の判定制御を終了する。

【0048】

一方、ステップＳ６２において、制御装置９０は、上流空燃比センサ８７が検出する上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１未満であると判定する場合（Ｓ６２：ＮＯ）、処理をステップＳ８２に進める。また、ステップＳ７２において、制御装置９０は、下流空燃比センサ８８が検出する下流空燃比ＡＦ２が第２閾値Ｚ２未満であると判定する場合（Ｓ７２：ＮＯ）、処理をステップＳ８２に進める。

【0049】

ステップＳ８２において、制御装置９０は、燃料カット処理が異常であることを示す異常判定を行う。例えば、制御装置９０は、異常判定フラグをＯＮにするとともに正常判定フラグをＯＦＦにすることにより燃料カット処理が異常であることを示す。また、制御装置９０は、図示しない警告灯に制御信号を出力することにより、車両１００の運転者等に燃料カット処理が異常であることを報知する。その後、制御装置９０は、今回の判定制御を終了する。本実施形態において、ステップＳ６１、ステップＳ６２、ステップＳ７１、ステップＳ７２、及びステップＳ８２の処理が判定処理である。なお、ステップＳ８１において正常判定した場合、又はステップＳ８２において異常判定した場合、制御装置９０は、判定対象となった今回の燃料カット処理において再度の判定制御を行わない。

【0050】

＜本実施形態の作用＞
先ず、燃料カット処理が正常である場合について説明する。ここで、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１１よりも前においては、燃料カット処理が実行されておらず、通常の燃焼処理を実行しているものとする。この場合、図４（ｂ）に示すように、上流空燃比ＡＦ１が理論空燃比ＡＦＳ程度になっている。同様に、図４（ｃ）に示すように、下流空燃比ＡＦ２が理論空燃比ＡＦＳ程度になっている。

【0051】

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１１において、燃料カット処理が開始される。燃料カット処理が開始されると、燃焼に供されていない吸気、酸素を含む空気が第３気筒１１Ｃから排気通路２６へと供給される。したがって、燃料カット処理が正常であれば、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１１よりも後において、上流空燃比ＡＦ１が高くなっていく。同様に、図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ１１よりも後において、下流空燃比ＡＦ２が高くなっていく。ここで、下流空燃比センサ８８は上流空燃比センサ８７から視て下流側に位置しているため、下流空燃比ＡＦ２は上流空燃比ＡＦ１に比べて空燃比が高くなるタイミングが遅い。

【0052】

そして、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１１から第１所定期間ＴＡ１経過後の時刻ｔ１２においては、上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１以上になる。さらに、図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ１１から第２所定期間ＴＡ２経過後の時刻ｔ１３においては、下流空燃比ＡＦ２が第２閾値Ｚ２以上になる。その結果、図４（ｄ）に示すように、時刻ｔ１３において、正常判定フラグがＯＮになる。

【0053】

次に、燃料カット処理が異常である場合について説明する。ここで、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ２１よりも前においては、燃料カット処理が実行されておらず、通常の燃焼処理を実行しているものとする。この場合、図４（ｂ）に示すように、上流空燃比ＡＦ１が理論空燃比ＡＦＳ程度になっている。同様に、図４（ｃ）に示すように、下流空燃比ＡＦ２が理論空燃比ＡＦＳ程度になっている。

【0054】

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ２１において、燃料カット処理が開始される。ただし、燃料カット処理が異常であるため、燃料カット処理が開始されても、燃料カット処理が正常である場合に比べて、気筒１１から排気通路２６へと供給される吸気の量が少なくなる。したがって、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ２１から第１所定期間ＴＡ１経過後の時刻ｔ２２においては、上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１未満になる。その結果、図４（ｅ）に示すように、時刻ｔ２２において、異常判定フラグがＯＮになる。なお、上流空燃比ＡＦ１と同様に、図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ２１から第２所定期間ＴＡ２経過後の時刻ｔ２３においては、下流空燃比ＡＦ２が第２閾値Ｚ２未満になる。

【0055】

＜本実施形態の効果＞
（１）内燃機関１０では、燃料カット処理が異常である場合、上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１未満になり、下流空燃比ＡＦ２が第２閾値Ｚ２未満になる。したがって、本実施形態では、上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１未満、すなわちリッチを示す値であること等に基づいて、燃料カット処理に異常があることを判定できる。

【0056】

（２）上述したように、図４（ｂ）に示すように、燃料カット処理を開始した時刻ｔ１１よりも後において、上流空燃比ＡＦ１が高くなっていく。したがって、燃料カット処理が正常であっても、時刻ｔ１１の直後においては上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１未満になる。

【0057】

この点、本実施形態では、時刻ｔ１１から第１所定期間ＴＡ１経過後の時刻ｔ１２における上流空燃比ＡＦ１等に基づいて燃料カット処理の異常の有無を判定する。これにより、時刻ｔ１１の直後であることに起因して上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１未満になっていたとしても、燃料カット処理に異常があると誤って判定することを抑制できる。

【0058】

（３）本実施形態では、上流空燃比センサ８７が検出する上流空燃比ＡＦ１及び下流空燃比センサ８８が検出する下流空燃比ＡＦ２に基づいて燃料カット処理の異常の有無を判定する。したがって、例えば上流空燃比センサ８７に異常が生じていることに起因して上流空燃比ＡＦ１が第１閾値Ｚ１以上になっていたとしても、下流空燃比ＡＦ２が第２閾値Ｚ２未満になっていれば、燃料カット処理の異常を適切に判定できる。

【0059】

＜変更例＞
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。

【0060】

・上記実施形態において、判定処理を変更してもよい。
例えば、第１所定期間ＴＡ１は、第２所定期間ＴＡ２と同じ値であってもよい。この構成においては、制御装置９０は、ステップＳ６２で肯定判定した場合に、処理をステップＳ７２に進めればよい。すなわち、ステップＳ７１の処理を省略すればよい。

【0061】

・例えば、制御装置９０は、判定処理において、ステップＳ６１及びステップＳ６２の処理と、ステップＳ７１及びステップＳ７２の処理とのうち一方のみを行い、他方を省略してもよい。

【0062】

・上記実施形態において、燃料カット処理は変更してもよい。
例えば、燃料カット処理において、燃料供給を停止する気筒１１は、第３気筒１１Ｃに限らず、第１気筒１１Ａ、第２気筒１１Ｂ、及び第４気筒１１Ｄのうちのいずれか１つであってもよい。さらに、燃焼サイクル毎に、燃料供給を停止する気筒１１及び燃料供給を行う気筒１１を変更してもよい。

【0063】

・例えば、燃料カット処理において、燃料供給を停止する気筒１１の数及び燃料供給を行う気筒１１の数がそれぞれ１以上であれば、燃料供給を停止する気筒１１の数及び燃料供給を行う気筒１１の数は変更してもよい。さらに、燃焼サイクル毎に、燃料供給を停止する気筒１１の数及び燃料供給を行う気筒１１の数を変更してもよい。したがって、燃料カット処理は、以下の内容になる処理であればよい。ここで、「Ｍ」及び「Ｎ」を１以上の整数とする。燃料カット処理では、停止パターン及び燃焼パターンを、内燃機関１０の運転を継続させつつ交互に繰り返すものになっていればよい。ここで、停止パターンは、燃焼行程を迎える気筒１１の順にＭ個連続して気筒１１への燃料供給を停止しつつ当該気筒１１から排気通路２６へと吸気を流通させるパターンである。また、燃焼パターンは、燃焼行程を迎える気筒１１の順にＮ個連続して気筒１１への燃料供給をしつつ当該気筒１１から排気通路２６へと排気を流通させるパターンである。なお、Ｍ及びＮの合計値は、気筒１１の総数と一致している必要はない。さらに、Ｍ及びＮの合計値が気筒１１の総数と一致していない場合、燃焼サイクル毎に、燃料供給を停止する気筒１１及び燃料供給を行う気筒１１が変更されたり、一部の燃焼サイクルにおいて燃料供給を停止する気筒１１が存在しなくなったりすることもある。

【0064】

・上記実施形態において、車両１００の構成は変更してもよい。
例えば、上流空燃比センサ８７及び下流空燃比センサ８８のうち１つを省略してもよい。この構成であっても、制御装置９０は、車両１００が備えている上流空燃比センサ８７及び下流空燃比センサ８８の一方の検出値に基づいて燃料カット処理の異常を判定できる。

【0065】

・例えば、内燃機関１０は、２つ又は３つの気筒１１を備えていてもよいし、５つ以上の気筒１１を備えていてもよい。
・例えば、車両１００は、第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２を備えていなくてもよい。この構成においても、車両要求出力が比較的に小さいときに制御装置９０が燃料カット処理を実行するのであれば、燃料カット処理に起因して内燃機関１０の出力が小さくなったとしても差し支えない。

【符号の説明】

【0066】

１０…内燃機関
１１…気筒
１２…クランクシャフト
２１…吸気通路
２３…燃料噴射弁
２４…点火装置
２６…排気通路
２７…三元触媒
２８…フィルタ
４０…第１遊星ギア機構
５０…第２遊星ギア機構
６２…減速機構
６３…差動機構
６４…駆動輪
７１…第１モータジェネレータ
７２…第２モータジェネレータ
７５…バッテリ
７６…第１インバータ
７７…第２インバータ
８７…上流空燃比センサ
８８…下流空燃比センサ
９０…制御装置
１００…車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】