JP2007016632A - 可変気筒内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】減筒運転から全気筒運転へ切換える際のレスポンスを向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】運転状態に応じて多気筒の内の一部の気筒での燃焼を休止させる減筒運転を行う可変気筒内燃機関であって、各気筒の吸気バルブおよび／または排気バルブの作動特性を変更可能なバルブ作動特性制御手段を備え、バルブ作動特性制御手段は、減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、燃焼を休止させていた一部の気筒の運動部品の運動抵抗を低減するように吸気バルブおよび／または排気バルブを制御する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、多気筒内燃機関における気筒を２つの気筒群に分割し、運転状態に応じて、一方の気筒群に属する気筒での燃焼を休止する減筒運転と、全ての気筒での燃焼を行う全気筒運転とを切換え可能な可変気筒内燃機関に関する。

２つのバンク（気筒群）に対応して２本のクランクシャフトを備え、両クランクシャフトを共通の出力軸に接続した２軸クランクシャフト付きエンジンにおいて、一方のバンクに属する気筒での燃焼を休止したときに（減筒運転時に）、休止側のバンクのクランクシャフトと出力軸の接続を遮断し、稼働側のバンクのクランクシャフトの出力で、休止側のバンクのクランクシャフトが回転するのを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、これにより、休止しているバンクの気筒に、摺動抵抗やポンピング抵抗が発生するのを防止し、気筒休止による燃料消費量の節減効果を高めている。
特開２００３−８３１０５号公報 実開平５−４２６５２号公報 特開２０００−１７０５６１号公報 特開２０００−１７９３６６号公報

一方のバンクに属する気筒での燃焼を休止して片方のクランクシャフトのみにより出力軸の駆動を行っている状態（減筒運転）から、気筒休止を終了し、両クランクシャフトによる出力軸の駆動（全気筒運転）に切換える際、先ずは休止していたバンクのクランクシャフトの回転を徐々に上げていき、両クランクシャフトの回転数が近づいた状態で、完全に両クランクシャフトによる出力軸の駆動に切換えるのが好ましい。

かかる場合、休止していたバンクのクランクシャフトの回転速度の上昇が阻害されると、切換えに要する時間が増加し、減筒運転から全気筒運転への切換えに要する時間が増す。これは、例えば当該内燃機関を搭載した車両の使用者にとってレスポンス悪化として感じられ好ましくない。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、減筒運転から全気筒運転へ切換える際のレスポンスを向上させることができる技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る可変気筒内燃機関にあっては、運転状態に応じて多気筒の内の一部の気筒での燃焼を休止させる減筒運転を行う可変気筒内燃機関であって、各気筒の吸気バルブおよび／または排気バルブの作動特性を変更可能なバルブ作動特性制御手段を備え、当該バルブ作動特性制御手段は、前記減筒運転を解除して全気筒での燃焼を行う全気筒運転を開始する場合、前記一部の気筒の運動部品の運動抵抗を低減するように前記吸気バルブおよび／または排気バルブを制御することを特徴とする。

ここで、前記可変気筒内燃機関は、複数の気筒を２つの気筒群に分割し、２つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを２本備え、両クランクシャフトの回転力を１つの出力軸から出力する内燃機関であって、運転状態によって一方の気筒群に属する気筒での燃焼を休止させる減筒運転を行う場合には前記一方の気筒群に対応するクランクシャフトと
前記出力軸との動力の伝達を遮断し、前記減筒運転から前記全気筒運転に切換えた後には前記動力の伝達の遮断を解除する内燃機関であり、前記減筒運転から前記全気筒運転に切換える際、前記一方の気筒群に対応するクランクシャフトの回転速度が他方の気筒群に対応するクランクシャフトの回転速度と同じになったときに前記動力の伝達の遮断を解除するものであることを例示することができる。

このような内燃機関においては、減筒運転から全気筒運転に切換える際、減筒運転時に燃焼を休止させていた気筒が属する前記一方の気筒群に対応するクランクシャフトの回転速度を他方の気筒群に対応するクランクシャフトの回転速度と早期に同じにし、迅速に両クランクシャフトの回転力を１つの出力軸から出力することが望まれる。

本発明に係る可変気筒内燃機関にあっては、バルブ作動特性制御手段が、減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、燃焼を開始する一部の気筒の運動部品の運動抵抗を低減するように吸気バルブおよび／または排気バルブを制御するので、早期に燃焼を開始する気筒群に対応するクランクシャフトの回転速度を上昇させることができる。これにより、減筒運転と全気筒運転との切換え時間を短縮することができる。したがって、例えば当該内燃機関を搭載した車両の使用者の要求に迅速に応えることができる。

ここで、前記バルブ作動特性制御手段は、少なくとも、吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミング、作用角あるいはリフト量のいずれかを変更可能であることが好適である。

そして、例えば、前記バルブ作動特性制御手段は、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能であり、前記減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを通常運転時よりも進角することが好適である。

これにより、減筒運転を解除して全気筒運転を開始する際に燃焼を開始する気筒の、ピストンなどといった運動部品の運動抵抗を通常運転時よりも低減することができるので、減筒運転と全気筒運転との切換え時間を短縮することができ、例えば当該内燃機関を搭載した車両の使用者の要求に迅速に応えることができる。

また、前記バルブ作動特性制御手段は、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの作用角を変更可能であり、前記減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの作用角を通常運転時よりも大きくすることが好適である。

これにより、減筒運転を解除して全気筒運転を開始する際に燃焼を開始する気筒の運動部品の運動抵抗を通常運転時よりも低減することができるので、減筒運転と全気筒運転との切換え時間を短縮することができ、使用者の要求に迅速に応えることができる。

また、前記バルブ作動特性制御手段は、前記吸気バルブおよび／または排気バルブのリフト量を変更可能であり、前記減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、前記吸気バルブおよび／または排気バルブのリフト量を通常運転時よりも大きくすることが好適である。

これにより、減筒運転を解除して全気筒運転を開始する際に燃焼を開始する気筒の運動部品の運動抵抗を通常運転時よりも低減することができるので、減筒運転と全気筒運転との切換え時間を短縮することができ、使用者の要求に迅速に応えることができる。

また、本発明に係る可変気筒内燃機関にあっては、複数の気筒を２つの気筒群に分割し、２つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを２本備え、両クランクシャフトの回転力を１つの出力軸から出力する内燃機関であって、運転状態によって一方の気筒群に属する気筒での燃焼を休止させる減筒運転と、全気筒での燃焼を行う全気筒運転とを切換え可能な可変気筒内燃機関であり、さらに、前記減筒運転を行う場合には前記一方の気筒群に対応するクランクシャフトと前記出力軸との動力の伝達を遮断し、前記減筒運転から前記全気筒運転に切換えた後には前記動力の伝達の遮断を解除する可変気筒内燃機関において、前記減筒運転から前記全気筒運転に切換える際、前記一方の気筒群に属する気筒の吸気通路に設けられたスロットルバルブのバルブ開度を通常運転時よりも大きくすることを特徴とする。

これにより、減筒運転を解除して全気筒運転を開始する際に燃焼を開始する一方の気筒群に属する気筒の吸気通路における吸気抵抗を通常運転時よりも低減することができるので、減筒運転と全気筒運転との切換え時間を短縮することができ、使用者の要求に迅速に応えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、減筒運転から全気筒運転へ切換える際のレスポンスを向上させることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。

図１は実施例１に係るエンジン１の概略構成を示すものであり、（ａ）はエンジンの縦断面図、（ｂ）は（ａ）の上視図である。

エンジン１は、６気筒のエンジンであり、６個の気筒２の内、３つの気筒を１つの気筒群として、２つの気筒群に分けられたエンジンである。そして、各気筒群に対応するようにクランクシャフトが２本設けられ、これら２つのクランクシャフトの回転力を１つの出力軸から出力するように構成されている。

図１（ｂ）において、当該エンジン１を車両に搭載した場合のフロント側を下側、リヤ側を上側とする。そして、フロント側からエンジン１をみて、左側に配置される気筒群を第１バンク３ａ、右側に配置される気筒群を第２バンク３ｂと呼ぶ。また、第１バンク３ａに対応するクランクシャフトを４ａ、第２バンク３ｂに対応するクランクシャフトを４ｂと呼ぶ。

エンジン１は、両バンク３ａ，３ｂが図１に示すように平行に備えられており、両者の気筒のボアセンタのなす角が略零となる、いわゆるバンク角零のエンジンである。そして、一対のクランクシャフト４ａ，４ｂの間に出力軸５が回転可能に支持されている。

エンジン１の各気筒には、シリンダ６に摺動自在に嵌合するピストン７と、当該ピストン７とクランクシャフト４ａまたは４ｂとを連結するコネクティングロッド８が備えられている。

シリンダ６の上方にはシリンダヘッド９およびヘッドカバー（図示省略）が固定されており、シリンダヘッド９およびヘッドカバー間に動弁室１０が形成されている。シリンダヘッド９には燃焼室９１に連なる吸気ポート（図示省略）および排気ポート（図示省略）
が形成されており、吸気ポートを開閉する吸気バルブ１１および排気ポートを開閉する排気バルブ１２が設けられている。そして、吸気バルブ１１を駆動するために吸気側カムシャフト１３が、排気バルブ１２を駆動するために排気側カムシャフト１４が、シリンダヘッド９に回転可能に支持されている。

そして、吸気側カムシャフト１３および排気側カムシャフト１４の端部外周にはスプロケット１５が嵌合されており、このスプロケット１５とクランクシャフト４ａまたは４ｂ側のスプロケット１６とにチェーン１７が掛け渡されている。

図２は、クランクシャフト４ａ，４ｂと出力軸５との駆動伝達態様の概略を示す図である。本図に示すように、出力軸５に設けた従動ギヤ５１ａがクランクシャフト４ａの軸端に設けた駆動ギヤ４１ａと噛み合っている。一方、キータイプのシンクロメッシュ機構３０の従動ギヤ５１ｂは、クランクシャフト４ｂの軸端に設けた駆動ギヤ４１ｂと噛み合っている。

シンクロメッシュ機構３０の概略構成、その作動の様子を示したのが図３である。このシンクロメッシュ機構３０は、滑り摩擦力を利用してギヤの回転速度を同調させ、ギヤの噛み合いを容易にするものであり、従動ギヤ５１ｂ、シンクロナイザ・ハブ３１、スリーブ３２、シンクロナイザ・リング３３などにより構成されている。

そして、シンクロナイザ・ハブ３１の内周部には、スプラインが形成されており、当該スプラインで出力軸５に嵌合されている。

スリーブ３２の円筒状の外周には、中央部にみぞが設けられ、そのみぞにスリーブ３２を動かすシフト・フォーク（図示省略）が組み込まれている。一方、その内周は、軸方向に摺動できるようにシンクロナイザ・ハブ３１とスプラインで結合されている。それゆえ、スリーブ３２とシンクロナイザ・ハブ３１は、回転方向には同一となり、軸方向には、シンクロナイザ・ハブ３１上をスリーブ３２が移動できるようになっている。

シンクロナイザ・リング３３は、従動ギヤ５１ｂのコーン部５２と接触し、出力軸５と従動ギヤ５１ｂの回転速度が同調するまでスリーブ３２を一時押え、同調後は従動ギヤ５１ｂのスプライン部５３と結合させる役目を担っている。それゆえ、シンクロナイザ・リング３３の内周面はコーン部と接触したときに適当な摩擦を生じるように縦みぞや軸方向のみぞが切られており、外周は、その軸方向の一端にスプラインが設けられている。

このように構成されたシンクロメッシュ機構３０においては、エンジン１に併設された電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）からの指令信号に基づいてシフト・フォークを従動ギヤ５１ｂ側に移動させると、それに伴ってスリーブ３２が従動ギヤ５１ｂ側に移動する。そして、それに伴ってシンクロナイザ・リング３３が従動ギヤ５１ｂ側へ移動する。すると、シンクロナイザ・リング３３の内周面が従動ギヤ５１ｂのコーン部５２に接触して摩擦が生じ、従動ギヤ５１ｂとスリーブ３２が同じ回転で回ろうとする。

そして、さらにスリーブ３２を従動ギヤ５１ｂ側に移動すると、シンクロナイザ・リング３３と従動ギヤ５１ｂのコーン部５２との摩擦が増大し、出力軸５と従動ギヤ５１ｂの回転速度の同調作用が進められ、回転速度が同調されるとスリーブ３２が従動ギヤ５１ｂのスプライン部５３と円滑に噛み合い、結合が完了する。

ここで、エンジン１は、燃料供給及び点火プラグによる点火を停止させてその気筒での燃焼を休止させることにより、運転状態に応じて排気量を実質的に変化させ、燃料消費量
の低減を可能とするエンジンである。

具体的には、エンジン１は、図４に示した、エンジン１を搭載した車両の車速及びアクセル開度をパラメータとする駆動力源マップにおける減筒運転領域Ａにおいて、第２バンク３ｂの気筒のみ燃料供給及び点火を停止し、第１バンク３ａの気筒のみで要求負荷に応える、減筒運転を行うことが可能になっている。なお、図４中、領域Ｂは全気筒運転領域であり、両バンク３ａおよび３ｂの全ての気筒における燃料供給及び点火プラグによる点火を実行して全気筒で燃焼させ、クランクシャフト４ａ，４ｂの両方で出力軸５を駆動する領域である。

そして、減筒運転を実施する際には、第１バンク３ａのクランクシャフト４ａと第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転数を同じにすることが不可能であることから、シンクロメッシュ機構３０による同調作用を行わずに、第１バンク３ａのクランクシャフト４ａの回転力のみが、駆動ギヤ４１ａおよび従動ギヤ５１ａを介して出力軸５に伝達されるようにする。

一方、減筒運転を実施しない場合には、シンクロメッシュ機構３０による同調作用を行い、第１バンク３ａのクランクシャフト４ａの回転力を出力軸５に伝達させるとともに、第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転力を、駆動ギヤ４１ｂ、従動ギヤ５１ｂ、スリーブ３２およびシンクロナイザ・ハブ３１などを介して出力軸５に伝達するようにする。

また、本実施例に係るエンジン１においては、各バンクの気筒における吸気バルブ１１を駆動する吸気側カムシャフト１３および排気バルブ１２を駆動する排気側カムシャフト１４は、そのバンクに対応するクランクシャフトの回転力により駆動するようにする。すなわち、図１（ａ）に示すように、第１バンク３ａの吸気側カムシャフト１３のスプロケット１５と、排気側カムシャフト１４のスプロケット１５と、クランクシャフト４ａのスプロケット１６を、チェーン１７ａを介して連結する。また、第２バンク３ｂの吸気側カムシャフト１３のスプロケット１５と、排気側カムシャフト１４のスプロケット１５と、クランクシャフト４ｂのスプロケット１６を、チェーン１７ｂを介して連結する。

そして、これにより、以下に述べる効果を得ることができる。
２つのバンク（気筒群）を有し、これら２つのバンクに対応するようにクランクシャフトを２本備え、両クランクシャフトの回転力を１つの出力軸から出力するエンジンであって、気筒休止による減筒運転を、一方のバンクの気筒における燃焼を休止することで実施するエンジンにおいて、両方のバンクの吸気側カムシャフトおよび排気側カムシャフトを、気筒休止を行わないバンクのクランクシャフトの回転力で駆動する場合、気筒休止を実施している期間中においても、気筒休止を実施しているバンクの吸気側カムシャフトおよび排気側カムシャフトが駆動され、吸気バルブおよび排気バルブが駆動されてしまう。つまり、気筒休止を実施している期間中には本来駆動させる必要のない吸気側カムシャフト、排気側カムシャフト、吸気バルブおよび排気バルブといった動弁系の構成部品を駆動させることとなり、余計なフリクションが増加する。

また、両バンクの動弁系の駆動が、減筒運転時においても気筒休止しないバンク側のクランクシャフトで駆動される場合、気筒休止しているバンク側の動弁系は気筒休止していないバンクの動弁系と同じ動きをし、気筒休止しているバンクのクランクシャフトおよびそれに連結されたピストンとは異なる動きをする。その後、減筒運転を解除して全気筒運転を開始する際、気筒休止していたバンクのクランクシャフトの回転数が上昇していくのに伴い、ピストン速度も徐々に変化していく。この過程で、例えば通常では起こり得ない「高バルブリフト」かつ「ピストン位置＝上死点」のような状態が起こり、ピストンとバ
ルブが接触するおそれがある。

これに対して、本実施例に係るエンジン１のように、両バンクの動弁系の駆動経路をバンク毎に独立にすることで、減筒運転を実施している期間中は、気筒休止しているバンクの動弁系の動作をも休止することができるので、フリクションを低減することができる。また、減筒運転を終了して全気筒運転を開始する際、クランクシャフトおよびピストンと動弁系が同期して回転数が上昇していくので、上述したピストンとバルブの接触を防止することができる。

なお、上述した図１に示すエンジン１の構成においては、エンジン１が駆動している時には常に駆動している第１バンク３ａのクランクシャフト４ａと、当該バンクの吸気側カムシャフト１３および排気側カムシャフト１４がチェーン１７ａを介して連結されているが、図５に示すように、出力軸５にスプロケット１８を設け、出力軸５と、第１バンク３ａの吸気側カムシャフト１３および排気側カムシャフト１４とをチェーン１７ｃを介して連結する構成であってもよい。

つまり、気筒休止されるバンクの動弁系の動作を、気筒休止されないバンクのクランクシャフトの回転と独立にしさえすれば、上述したように、余計なフリクションを低減することができるとともに、ピストンとバルブの接触を防止することができる。

本実施例に係るエンジン１は、実施例１に係るエンジンに対して、さらに、吸気バルブ１１の作動タイミングをクランクシャフト４ａあるいは４ｂの回転角度に対して連続的に変更することができる吸気バルブタイミング制御装置をそれぞれのバンクに設けている。また、排気バルブ１２の作動タイミングをクランクシャフト４ａあるいは４ｂの回転角度に対して連続的に変更することができる排気バルブタイミング制御装置をそれぞれのバンクに設けている。

そして、これらの吸気バルブタイミング制御装置および排気バルブタイミング制御装置は、吸気側カムシャフトあるいは排気側カムシャフトをクランクシャフト４ａあるいは４ｂに対して相対回転させることにより、吸気バルブあるいは排気バルブの作動特性の内、開閉タイミングを図６に示す如く変更可能に制御することができる。

これらのバルブタイミング制御装置は、可変バルブタイミング機構と、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）を備えている。

可変バルブタイミング機構について説明する。カムシャフト１３，１４の端部外周に嵌合されたスプロケット１５には、ハウジングが一体回転可能に取付けられている。このハウジングは円環形状をなしており、その内周面の周方向に互いに離間した箇所には複数の突部が形成されている。

また、カムシャフト１３，１４の端部には、内部ロータが一体回転可能に取付けられている。この内部ロータは、その中央部に位置する円筒状のボスと、そのボスの外周の互いに離間した箇所に設けられた複数のベーンとを備えている。そして、ボスの外周面がハウジングの各突部の先端に摺動可能に接触した状態で、各ベーンが隣合う突部間に位置し、ハウジングの内周面に摺動可能に接触している。

内部ロータは、流体の圧力をベーンで受けることによりハウジングに対して相対回転することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相が変化する。

より具体的に説明する。ハウジング内の隣合う突部間の空間は、内部ロータのベーンによって２つの空間に区画されている。これらのうち、カムシャフトの回転方向についてベーンよりも前側の空間は遅角側油圧室を構成し、後ろ側の空間は進角側油圧室を構成している。

そして、両油圧室内の油圧によって内部ロータがハウジングに対して相対回転する。すなわち、遅角側油圧室内の油圧を進角側油圧室の油圧に対して高くすると、内部ロータはハウジングに対してカムシャフトの回転方向と逆方向に相対回転され、カムシャフトの回転位相はクランクシャフトの回転位相に対して遅角される。

これとは逆に、進角側油圧室内の油圧を遅角側油圧室内の油圧に対して高くすると、内部ロータはハウジングに対してカムシャフトの回転方向に相対回転する。このとき、カムシャフトの回転位相はクランクシャフトの回転位相に対して進角される。そして、これらの回転位相の変更によってバルブの開閉タイミングを可変としている。

上記両油圧室内に対するオイルの供給及び排出を行うために、シリンダヘッド９、カムシャフト１３，１４、内部ロータ等には、両油圧室に繋がるオイル通路がそれぞれ形成されており、両オイル通路には、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）を介して、エンジン１のオイル（潤滑油）が供給される。

なお、ＯＣＶは電磁駆動式の流量制御弁であり、前記ＥＣＵによって制御される。すなわち、ＥＣＵが、ＯＣＶを制御することにより、両バンク３ａ，３ｂにおける吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングを制御することが可能になっている。

このように構成された本実施例に係るエンジン１においては、減筒運転を実施せずに全気筒運転、つまり両バンク３ａ，３ｂのクランクシャフト４ａ，４ｂの両方で出力軸５を駆動する通常運転時においては、通常運転時のマップに従って吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングを制御する。

これに対して、減筒運転から、減筒運転を解除して全気筒運転に移行する期間には、吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングが最も進角となるようにＯＣＶを制御するようにする。

これにより、吸気行程に入る前から吸気バルブを開けるなど、吸気バルブを通常運転時よりも早期に開け始めることで、ピストン速度が最も早くなる吸気行程中盤に吸気バルブ開度を十分に確保することができるので、吸気抵抗（吸い込み抵抗）を低減することができる。それゆえ、これまで気筒休止を実施していた第２バンク３ｂの気筒におけるピストンなどといった往復運動部品の運動抵抗を低減させることができるので、第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転速度を早期に上昇させることができる。その結果、減筒運転から全気筒運転に早期に移行することができる。

また、排気行程に入る前から排気バルブを開けるなど、排気バルブを通常運転時よりも早期に開け始め、排気行程の前半からピストン速度が最も早くなる排気行程中盤にかけて排気バルブ開度を十分に確保することができるので、排気抵抗（押し出し抵抗）を低減することができる。それゆえ、これまで気筒休止を実施していた第２バンク３ｂの気筒における往復運動部品の運動抵抗を低減させることができるので、第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転速度を早期に上昇させることができる。その結果、減筒運転から全気筒運転に早期に移行することができる。

以下、具体的に、図７に示すフローチャートを用いて本実施例に係るバルブ作動特性制
御について説明する。この制御ルーチンは、予め上記したＥＣＵのＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵが実行するルーチンである。

先ず、Ｓ１０１においては、減筒運転を実施しているか否かを判定する。そして、肯定判定された場合はＳ１０２へ進み、否定判定された場合は本ルーチンの実行を終了する。

Ｓ１０２においては、エンジン１を搭載した車両の速度、アクセル開度といった車両の運転状態を確認する。その後Ｓ１０３へ進み、減筒運転を解除すべきか否かを判別する。これは、Ｓ１０２にて確認した運転状態と図４に示したマップに基づいて全気筒運転をすべき領域に移行したか否かを判別するものである。そして、肯定判定された場合はＳ１０４へ進み、否定判定された場合は本ルーチンの実行を終了する。

そして、Ｓ１０４において減筒運転を解除するように指示する。すなわち、第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂをクランキングするとともに第２バンク３ｂの気筒においても燃料供給及び点火プラグによる点火を実行する。

その後Ｓ１０５へ進み、シンクロメッシュ機構３０を作動開始する。すなわちＥＣＵが指令信号を出力し、シンクロメッシュ機構３０のシフト・フォークを介してスリーブ３２を従動ギア５１ｂ側に移動開始させる。

その後Ｓ１０６へ進み、第２バンク３ｂの気筒における吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングが最も進角となるようにＯＣＶを制御するようにする。

その後Ｓ１０７へ進み、シンクロメッシュ機構３０の作動が完了したか否かを判別する。これは、シフト・フォークおよびスリーブ３２が所定の位置まで移動したか否かで判別することができる。そして、肯定判定された場合はＳ１０８へ進み、否定判定された場合はシンクロメッシュ機構３０の作動が完了するまでＳ１０７の以降の処理を実行する。

Ｓ１０８においては、第２バンク３ｂの気筒における吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングを通常のタイミングとなるように制御する。より具体的には、第２バンク３ｂの気筒における吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングが、第１バンク３ａの気筒における吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングと同じになるように、第２バンク３ｂにおけるＯＣＶを制御するものである。言い換えれば、通常運転時のマップに従って吸気バルブ１１および排気バルブ１２の開閉タイミングを制御する。

このようなバルブ作動特性制御を実行することにより、図８に示すように、当該バルブタイミング制御を実行しない場合と比べて、減筒運転の実施によりこれまで気筒休止していた第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転速度を早期に上昇させることができる。その結果、減筒運転から全気筒運転、つまりクランクシャフト４ａ，４ｂの両方で出力軸５を駆動する運転状態に早期に移行することができる。それゆえ、減筒運転から全気筒運転へ切換える際のレスポンスを向上させることができる。

なお、上述した構成においては、吸気バルブタイミング制御装置および排気バルブタイミング制御装置を備え、減筒運転から全気筒運転に移行する際に、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングをともに進角している。しかしながら、特にこれに限定されるものではなく、吸気バルブタイミング制御装置のみを備えているエンジンにおいて、吸気バルブの開閉タイミングのみを進角するようにしてもよい。これにより、開閉タイミングを変更しないよりは、減筒運転の実施によりこれまで気筒休止していた第２バンク３ｂのク
ランクシャフト４ｂの回転速度を早期に上昇させることができ、減筒運転から全気筒運転に早期に移行することができる。

本実施例に係るエンジン１は、バルブ作動特性制御手段として、実施例１に係るバルブタイミング制御装置に代えて、あるいは加えて、吸気バルブおよび／または排気バルブの少なくとも作用角あるいはリフト量のいずれかを変更することができる可変動弁装置を備えている。

この可変動弁装置は、作用角あるいはリフト量のいずれか一方が大きくなるのにしたがって他方も大きくなりかつ前記一方が小さくなるのにしたがって他方も小さくなる、または作用角あるいはリフト量のいずれか一方が変化しても他方は一定となるようになっている。

それゆえ、吸気バルブの作用角あるいはリフト量のいずれか一方が大きくなるのにしたがって吸気量が多くなり、作用角あるいはリフト量のいずれか一方が小さくなるのにしたがって吸気量が少なくなる。

一方、排気バルブの作用角あるいはリフト量のいずれか一方が大きくなるのにしたがって気筒内から排出される排気量が多くなり、作用角あるいはリフト量のいずれか一方が小さくなるのにしたがって気筒内から排出される排気量が少なくなる。

この可変動弁機構としては、様々な作動原理を利用した機構を採用し得る。例えば、クランクシャフトの回転に連動するカム機構であって、複数形状のカムを選択的に用いてバルブを駆動することのできる機構や、クランクシャフトの回転に連動するカムと、カムの動作を修正するメカニズムとを併せて活用してバルブを駆動することのできる機構等を例示することができる。

また、バルブに対し、その往復動作の方向に沿って電磁力を付与することのできる機構を採用することもできる。この機構を採用した場合、吸気バルブあるいは排気バルブの動作をクランクシャフトの回転に連動させる必要がなくなるため、その動作範囲や動作速度の制御ついて、自由度が高まる。

このように構成された本実施例に係るエンジン１においては、減筒運転を実施せずに全気筒運転、つまり両バンク３ａ，３ｂのクランクシャフト４ａ，４ｂの両方で出力軸５を駆動する通常運転時においては、通常運転時のマップに従って吸気バルブ１１および排気バルブ１２の作動特性を制御する。

これに対して、減筒運転から、減筒運転を解除して全気筒運転に移行する期間には、吸気バルブ１１および／または排気バルブ１２の少なくとも作用角あるいはリフト量のいずれかが、通常運転時よりも大きくなるように可変動弁機構を制御する。

これにより、吸気量および／または気筒内から排出される排気量が多くなるので、吸気抵抗（吸い込み抵抗）および／または排気抵抗（押し出し抵抗）を低減することができる。それゆえ、これまで気筒休止を実施していた第２バンク３ｂの気筒における往復運動部品の運動抵抗を低減させることができるので、第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転速度を早期に上昇させることができる。その結果、減筒運転から全気筒運転に早期に移行することができる。これにより、減筒運転と全気筒運転との切換え時間を短縮することができ、例えば当該内燃機関を搭載した車両の使用者の要求に迅速に応えることができる。

なお、本実施例に係るバルブ作動特性制御も、図７に示す実施例２に係るフローチャートにしたがって実行することができる。その際、Ｓ１０６においては、少なくとも作用角あるいはリフト量のいずれかを大きくするように可変動弁機構を制御し、Ｓ１０８においては、通常運転時のマップに従って制御する。

本実施例に係るエンジン１は、図９に示すように、実施例１に係るエンジンに対して、さらに、両バンク３ａ，３ｂにおける気筒の吸気通路のそれぞれにスロットルバルブ１９を備えている。

このように構成された本実施例に係るエンジン１において、減筒運転を実施せずに両バンク３ａ，３ｂのクランクシャフト４ａ，４ｂの両方で出力軸５を駆動する通常運転時においては、通常運転時のマップに従ってスロットルバルブ１８のバルブ開度を制御する。これに対して、減筒運転状態から、減筒運転を解除して全気筒運転、つまり両バンク３ａ，３ｂのクランクシャフト４ａ，４ｂの両方で出力軸５を駆動する運転状態に移行する期間中には、スロットルバルブ１９の開度を全開にさせる。

これにより、当該期間中の吸気通路における吸気抵抗を低減することができる。それゆえ、これまで気筒休止を実施していた第２バンク３ｂの気筒におけるピストンなどといった往復運動部品の運動抵抗を低減させることができるので、第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転速度を早期に上昇させることができる。その結果、減筒運転から全気筒運転、つまりクランクシャフト４ａ，４ｂの両方で出力軸５を駆動する運転状態に早期に移行することができる。

以下、具体的に、図１０に示すフローチャートを用いて本実施例に係るスロットルバルブ開度制御について説明する。この制御ルーチンは、予め上記したＥＣＵのＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵが実行するルーチンである。

Ｓ２０１からＳ２０５の処理は、図７を用いて説明した実施例２に係るバルブ作動特性制御におけるＳ１０１からＳ１０５の処理とそれぞれ同一であるので、その詳細な説明は省略する。

Ｓ２０６で、気筒休止していた第２バンク３ｂ側のスロットルバルブ１９の開度を全開にする。その後Ｓ２０７へ進み、シンクロメッシュ機構の作動が完了したか否かを判別する。そして、肯定判定された場合はＳ２０８へ進み、否定判定された場合はシンクロメッシュ機構の作動が完了するまでＳ２０７の以降の処理を実行する。

Ｓ２０８においては、第２バンク３ｂにおけるスロットルバルブ１９の開度を通常の開度となるように制御する。より具体的には、第２バンク３ｂの気筒におけるスロットルバルブ１９の開度が、第１バンク３ａにおけるスロットルバルブ１９の開度と同じになるように制御するものである。言い換えれば、通常運転時のマップに従ってスロットルバルブ１９の開度を制御する。

このようなスロットルバルブ開度制御を実行することにより、図８に示すように、当該スロットルバルブ開度制御を実行しない場合と比べて、減筒運転の実施によりこれまで気筒休止していた第２バンク３ｂのクランクシャフト４ｂの回転速度を早期に上昇させることができる。その結果、減筒運転から全気筒運転、つまりクランクシャフト４ａ，４ｂの
両方で出力軸５を駆動する運転状態に早期に移行することができる。それゆえ、減筒運転から全気筒運転へ切換える際のレスポンスを向上させることができる。

実施例１に係るエンジンの概略構成を示す図である。 シンクロメッシュ機構の概略構成を示す図である。 シンクロメッシュ機構の作動態様を示す図である。 車速、アクセル開度および運転領域の関係を示す図である。 実施例１に係るエンジンの他の構成を示す図である。 実施例２に係る吸・排気バルブの開閉タイミングを示す図である。 実施例２に係るバルブ作動特性制御の制御ルーチンのフローチャートである。 減筒運転から全気筒運転に切換える際のクランクシャフト回転速度の変化を示す図である。 実施例４に係るエンジンの概略構成を示す図である。 実施例４に係るスロットルバルブ開度制御の制御ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 気筒
３ａ 右バンク
３ｂ 左バンク
４ａ，４ｂ クランクシャフト
５ 出力軸
１１ 吸気バルブ
１２ 排気バルブ
１３ 吸気側カムシャフト
１４ 排気側カムシャフト
１５ カムシャフトのスプロケット
１６，１８ クランクシャフトのスプロケット
１７ チェーン
１９ スロットルバルブ
３０ シンクロメッシュ機構

Claims (7)

1. 運転状態に応じて多気筒の内の一部の気筒での燃焼を休止させる減筒運転を行う可変気筒内燃機関であって、
   各気筒の吸気バルブおよび／または排気バルブの作動特性を変更可能なバルブ作動特性制御手段を備え、
   当該バルブ作動特性制御手段は、前記減筒運転を解除して全気筒での燃焼を行う全気筒運転を開始する場合、前記一部の気筒の運動部品の運動抵抗を低減するように前記吸気バルブおよび／または排気バルブを制御することを特徴とする可変気筒内燃機関。
2. 前記バルブ作動特性制御手段は、少なくとも、吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミング、作用角あるいはリフト量のいずれかを変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の可変気筒内燃機関。
3. 前記バルブ作動特性制御手段は、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを変更可能であり、前記減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの開閉タイミングを通常運転時よりも進角することを特徴とする請求項１に記載の可変気筒内燃機関。
4. 前記バルブ作動特性制御手段は、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの作用角を変更可能であり、前記減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、前記吸気バルブおよび／または排気バルブの作用角を通常運転時よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の可変気筒内燃機関。
5. 前記バルブ作動特性制御手段は、前記吸気バルブおよび／または排気バルブのリフト量を変更可能であり、前記減筒運転を解除して全気筒運転を開始する場合、前記吸気バルブおよび／または排気バルブのリフト量を通常運転時よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の可変気筒内燃機関。
6. 前記可変気筒内燃機関は、複数の気筒を２つの気筒群に分割し、２つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを２本備え、両クランクシャフトの回転力を１つの出力軸から出力する内燃機関であって、運転状態によって一方の気筒群に属する気筒での燃焼を休止させる減筒運転を行う場合には前記一方の気筒群に対応するクランクシャフトと前記出力軸との動力の伝達を遮断し、前記減筒運転から前記全気筒運転に切換えた後には前記動力の伝達の遮断を解除する内燃機関であり、
   前記減筒運転から前記全気筒運転に切換える際、前記一方の気筒群に対応するクランクシャフトの回転速度が他方の気筒群に対応するクランクシャフトの回転速度と同じになったときに前記動力の伝達の遮断を解除することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の可変気筒内燃機関。
7. 複数の気筒を２つの気筒群に分割し、２つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを２本備え、両クランクシャフトの回転力を１つの出力軸から出力する内燃機関であって、運転状態によって一方の気筒群に属する気筒での燃焼を休止させる減筒運転と、全気筒での燃焼を行う全気筒運転とを切換え可能な可変気筒内燃機関であり、さらに、前記減筒運転を行う場合には前記一方の気筒群に対応するクランクシャフトと前記出力軸との動力の伝達を遮断し、前記減筒運転から前記全気筒運転に切換えた後には前記動力の伝達の遮断を解除する可変気筒内燃機関において、
   前記減筒運転から前記全気筒運転に切換える際、前記一方の気筒群に属する気筒の吸気通路に設けられたスロットルバルブのバルブ開度を通常運転時よりも大きくすることを特徴とする可変気筒内燃機関。

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