JP2009185769A - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可変動弁機構が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに関係なく、気筒休止運転を可能な限り広い機関運転領域で実行して燃費改善を図り、且つ同気筒休止運転の実行による燃焼状態の悪化を抑制する。
【解決手段】可変動弁機構１３の動作許可状態にあって吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行中であるか、あるいは同機構１３の動作禁止状態にあって上記バルブタイミング制御が停止中であるかに応じて、気筒休止制御での気筒休止運転を行うエンジン運転領域が気筒休止領域ＡＰ１と気筒休止領域ＡＰ２との間で切り換えられる。これにより、気筒休止運転を行うエンジン運転領域を、可変動弁機構１３が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに応じて、それぞれの状態に適した領域とすることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、機関運転状態に応じて全気筒を稼働させる全気筒運転と一部の気筒の稼働を停止させる気筒休止運転とを切り換える気筒休止制御が実行されるものが知られている。

こうした気筒休止制御として、例えば特許文献１では、機関高負荷運転時に全気筒運転を行い、機関低負荷運転時には気筒休止運転を行うようにしている。これは、内燃機関においては、機関高負荷運転が行われているとき、すなわち稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入される空気（混合気）の量が多くなる運転が行われているとき、燃費が良好になる傾向があり、こうした内燃機関の燃費特性を考慮して同機関の燃費改善を図るためである。

上記気筒休止制御では、内燃機関の燃費が良好でない機関低負荷運転時、すなわち稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入される空気（混合気）の量が少なくなるおそれのある状況のときには、気筒休止運転により一部の気筒の稼働が停止されることにより、残りの稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入される空気（混合気）の量が多くされる。その結果、気筒休止運転中の稼働気筒において、１サイクル当たりの吸入空気量（混合気の量）が、全気筒運転で機関高負荷運転となったときの稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量（混合気の量）に近い値となり、機関低負荷運転時における内燃機関の燃費改善が図られるようになる。

ちなみに、内燃機関の燃費改善を図るうえでは、気筒休止制御において気筒休止運転の行われる機関運転領域を可能な限り拡大することが好ましい。ただし、気筒休止運転の行われる機関運転領域を拡大し過ぎると、機関運転状態によっては、上記気筒休止運転での稼働気筒で燃焼が悪化するおそれがある。例えば、気筒休止運転の行われる上記機関運転領域を高負荷側に拡大しすぎた場合、その機関運転領域における高負荷側の運転領域に機関運転状態がある状況のもとでは、気筒休止運転中の稼働気筒での燃焼が悪化することとなる。こうした稼働気筒での燃焼の悪化が生じるのは、上述した状況下での気筒休止運転の実行により稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入しようとする空気の量が実際に吸入可能な量を越えてしまい、それが混合気の燃焼に影響を及ぼすためと推測される。

上記気筒休止制御では、このような実情を考慮して気筒休止運転の行われる機関運転領域を定め、その領域のみで気筒休止運転を行うとともに、その領域以外の領域では全気筒運転を行うようにしている。これにより、気筒休止運転による最大限の燃費改善が図られるとともに、無理な機関運転領域での気筒休止運転の実行による燃焼状態の悪化が抑制される。

また、車両に搭載される内燃機関においては、吸気バルブや排気バルブといった機関バルブの開閉特性を連続的に可変とする可変動弁機構を設けることも行われている。こうした可変動弁機構の設けられる内燃機関では、機関運転状態に応じて同機構が動作許可状態と動作禁止状態との間で切り換えられる。そして、可変動弁機構の動作許可状態においては、機関運転状態に基づき可変動弁機構の動作指令値が算出され、その動作指令値に基づき可変動弁機構を動作させることにより、機関バルブの開閉特性がそのときの機関運転に適した特性とされる。一方、可変動弁機構の動作禁止状態においては、機関バルブの開閉特性が予め定められた所定の特性に固定されるよう同機構が制御される。
特開平５−１６３９７１公報（段落［００３５］、［００３６］、図３）

ところで、上記気筒休止制御の行われる内燃機関に上記可変動弁機構を設けた場合、同機構による機関バルブの開閉特性の制御を考慮に入れずに、気筒休止制御において気筒休止運転の行われる機関運転領域を定めると、内燃機関の燃費や燃焼状態に関して次のような不具合が生じるおそれがある。

可変動弁機構が動作許可状態であり、機関バルブの開閉特性がそのときの機関運転に適した特性に制御されているときには、それによって燃焼状態が良好に維持されているため、気筒休止制御での気筒休止運転を広い機関運転領域で実施することが可能になる。ただし、こうしたことを考慮せずに上記機関運転領域を定めると、その定めた機関運転領域が狭すぎる領域となるおそれがある。この場合、燃焼状態を許容レベルに保ったまま気筒休止運転を行うことの可能な機関運転状態であるにも関わらず、その機関運転状態のときに同気筒休止運転が実行されず、その分だけ内燃機関の燃費改善が阻まれるという事態が生じる。

また、可変動弁機構が動作禁止状態であり、機関バルブの開閉特性が予め定められた特性に固定されているときには、同機関バルブの開閉特性が機関運転に適した特性になるとは限らないため、そのときの燃焼状態は必ずしも良好に維持されているとはいえず、その関係から気筒休止制御での気筒休止運転を広い機関運転領域で実施することは困難になる。こうしたことを考慮せずに上記機関運転領域を定めると、その定めた機関運転状態が広すぎる領域となるおそれがある。この場合、気筒休止運転の実行によって燃焼状態が悪化する機関運転状態であるにも関わらず、同気筒休止運転が行われて燃焼状態の悪化を招くという事態が生じる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、可変動弁機構が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに関係なく、気筒休止運転を可能な限り広い機関運転領域で実行して燃費改善を図り、且つ同気筒休止運転の実行による燃焼状態の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、各気筒における機関バルブの開閉特性が機関運転に適した特性となるよう可変動弁機構の動作により連続的に可変とされるとともに、機関運転状態に応じて全気筒を稼働させる全気筒運転と一部の気筒の稼働を停止させる気筒休止運転とを切り換える気筒休止制御が実行される内燃機関に適用され、前記気筒休止制御の実行中に前記可変動弁機構を動作許可状態と動作禁止状態との間で切り換える内燃機関の制御装置において、前記気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域に関しては、前記可変動弁機構が動作許可状態であるときには前記機関バルブの開閉特性が機関運転に適した特性となるよう可変とされていることを前提とした領域とされ、前記可変動弁機構が動作禁止状態であるときには前記機関バルブの開閉特性が固定されていることを前提とした領域とされることを要旨とした。

上記構成によれば、気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域を、可変動弁機構が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに応じて、それぞれの状態に適した領域とすることが可能になる。従って、可変動弁機構が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに関係なく、気筒休止運転の行われる機関運転領域を適切な広さとすることができる。その結果、気筒休止運転を可能な限り広い機関運転領域で実行して燃費改善を図ることができ、且つ同領域を広く取りすぎることに起因して気筒休止運転の実行により燃焼状態の悪化が生じることを抑制できるようになる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、 前記気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域に関しては、前記可変動弁機構が動作禁止状態にあるときには前記可変動弁機構が動作許可状態にあるときよりも狭くされることを要旨とした。

可変動弁機構が動作許可状態にあって同機構の動作を通じて機関バルブの開閉特性が機関運転に適した特性に制御されているときには、それによって燃焼状態が良好に維持されているため、気筒休止制御での気筒休止運転を広い機関運転領域で実施することが可能になる。これに対し、可変動弁機構が動作禁止状態にあって機関バルブの開閉特性が固定されているときには、同機関バルブの開閉特性が機関運転に適した特性になるとは限らないため、そのときの燃焼状態は必ずしも良好に維持されているとはいえず、その関係から気筒休止制御での気筒休止運転を広い機関運転領域で実施することは困難になる。

上記構成によれば、気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域が可変動弁機構の動作禁止状態では動作許可状態のときよりも狭くされるため、同機構の動作許可状態で上記領域を可能な限り広くとりつつ、同機構の動作禁止状態で上記領域を広くしすぎることを的確に抑制できるようになる。従って、可変動弁機構が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに関係なく、最大限の燃費改善を図ることができ、且つ燃焼状態の悪化を抑制することができる。

請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記可変動弁機構は、内燃機関の吸気バルブの開閉特性を可変とするものであり、前記気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域に関しては、機関回転速度及び機関負荷によって定められ、前記可変動弁機構が動作禁止状態にあるときには前記可変動弁機構が動作許可状態にあるときよりも機関低負荷側に狭くされることを要旨とした。

可変動弁機構の動作許可状態にあっては、吸気バルブの開閉特性が機関運転に適した特性に制御されて燃焼状態が良好に維持されるため、気筒休止制御において気筒休止運転の行われる機関運転領域を高負荷側等に可能な限り拡大することにより、最大限の燃費改善を図ることが可能になる。これに対し、可変動弁機構の動作禁止状態にあっては、吸気バルブの開閉特性が機関運転に適した特性になるとは限らないため、そのときの燃焼状態は必ずしも良好に維持されているとはいえず、気筒休止運転の行われる機関運転領域を拡大することにも限界がある。すなわち、気筒休止運転の行われる機関運転領域を高負荷側に拡大し過ぎると、同領域のうち高負荷側の運転領域においては、気筒休止運転中の稼働気筒での燃焼が悪化することとなる。このように稼働気筒で燃焼が悪化するのは、気筒休止運転の実行により稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入しようとする空気の量が実際に吸入可能な量を越えてしまい、それが混合気の燃焼に影響を及ぼすためと推測される。

上記構成によれば、気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域が可変動弁機構の動作禁止状態では動作許可状態のときよりも機関低負荷側に狭くされるため、同機構の動作許可状態で上記領域を可能な限り広くとりつつ、同機構の動作禁止状態で上記領域を機関高負荷側に広くしすぎることを抑制できる。従って、可変動弁機構が動作禁止状態にあるとき、気筒休止制御を通じての気筒休止運転の実行により、上述したように燃焼状態が悪化することを的確に抑制できるようになる。

請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記気筒休止制御では、前記気筒休止運転の行われる機関運転領域を規定したマップを参照して、機関運転状態が前記機関運転領域にあるときに前記気筒休止運転が行われ、それ以外のときには全気筒運転が行われるものであり、前記マップに関しては、前記可変動弁機構の動作許可状態に対応した第１のマップと前記可変動弁機構の動作禁止状態に対応した第２のマップとが用意されており、前記気筒休止制御に用いられるマップとして、前記可変動弁機構が動作許可状態にあるときには前記第１のマップが選択され、前記可変動弁機構が動作禁止状態にあるときには前記第２のマップが選択されることを要旨とした。

上記構成によれば、気筒休止制御に用いられるマップとして、可変動弁機構が動作許可状態にあるか動作禁止状態にあるかに応じて、第１のマップと第２のマップとのいずれかが選択されて用いられる。これら第１のマップと第２のマップとでは、気筒休止運転の行われる機関運転領域が可変動弁機構の状態に対応して異なるように規定されているため、それらマップを上述したように選択して用いることにより、気筒休止運転の行われる機関運転領域を的確に切り換えることができるようになる。

請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記可変動弁機構は、機関運転状態に基づきマップを参照して算出される動作指令値に基づき動作されるものであり、前記マップに関しては、前記気筒休止制御での全気筒運転が行われる機関運転領域では同全気筒運転に対応した動作指令値が算出され、前記気筒休止制御での気筒休止運転が行われる機関運転領域では同気筒休止運転に対応した動作指令値が算出されるよう設定されていることを要旨とした。

全気筒運転中か気筒休止運転中かによって、機関バルブの開閉特性を機関運転にとって最適とするための可変動弁機構の動作指令値は異なる。上記構成によれば、全気筒運転中であるときにはそれに適した可変動弁機構の動作指令値を算出し、気筒休止運転中であるときにはそれに適した可変動弁機構の動作指令値を算出することができる。従って、このように算出される動作指令値に基づき可変動弁機構を動作させることにより、全気筒運転中であるか気筒休止運転中であるかに関わりなく、機関バルブの開閉特性を機関運転にとって最適な特性とすることができる。

以下、本発明を、自動車用の直列多気筒エンジンに適用した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示されるエンジン１においては、吸気通路３に設けられたスロットルバルブ２９の開度がアクセルペダル１７の踏み込み量（アクセル踏込量）等に基づき調整され、同バルブ２９の開度に対応した量の空気が吸気通路３を介して各気筒の燃焼室２に吸入される。また、エンジン１の吸気通路３には、燃料噴射弁４から同エンジン１の吸入空気量に対応した量の燃料が噴射供給される。その結果、エンジン１における各気筒の燃焼室２内に空気と燃料とからなる混合気が形成され、その混合気に対し点火プラグ５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン６が往復移動し、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト７が回転する。そして、燃焼後の混合気は、排気として各燃焼室２から排気通路８に送り出されるようになる。

エンジン１の各気筒において、燃焼室２と吸気通路３との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室２と排気通路８との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断される。これら吸気バルブ９及び排気バルブ１０に関しては、クランクシャフト７の回転が伝達される吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２の回転に伴い開閉動作する。より詳しくは、吸気カムシャフト１１に固定された吸気カム１１ａと上記吸気バルブ９との間にローラ１８を備えたロッカアーム１９が設けられ、回転する吸気カム１１ａのローラ１８への押圧に基づき、ロッカアーム１９がその一端を支持するラッシュアジャスタ２０との接点を中心に回動して吸気バルブ９を押圧する。そして、このロッカアーム１９による吸気バルブ９の押圧に基づき同吸気バルブ９が開閉動作する。また、排気カムシャフト１２に固定された排気カム１２ａと上記排気バルブ１０との間にローラ２１を備えたロッカアーム２２が設けられ、回転する排気カム１２ａのロッカアーム２２への押圧に基づき、同ロッカアーム２２がその一端を支持するラッシュアジャスタ２３との接点を中心に回動して排気バルブ１０を押圧する。そして、このロッカアーム２２による排気バルブ１０の押圧に基づき同排気バルブ１０が開閉動作する。

上記エンジン１においては、全気筒を稼働させる全気筒運転の他に、燃費改善等を意図して一部の気筒の稼働を停止させて残りの気筒のみを稼働させる気筒休止運転が実行される。こうした気筒休止運転は、エンジン１における一部の気筒において、燃料噴射弁４からの燃料噴射の停止及び混合気への点火のための点火プラグ５への通電の停止を行うとともに、吸気バルブ９及び排気バルブ１０のリフトを停止させることによって実現される。なお、吸気バルブ９及び排気バルブ１０のリフト停止は、ロッカアーム１９，２２に設けられたリフト停止機構２４，２５によって行われる。

リフト停止機構２４は、吸気カム１１ａの同ロッカアーム１９（ローラ１８）への押圧に基づく吸気バルブ９のリフト（開閉）を停止させるべく、吸気カム１１ａと吸気バルブ９との間のロッカアーム１９に設けられている。このリフト停止機構２４は、ローラ１８をロッカアーム１９に対し上記押圧の方向について相対移動可能とした状態と、その相対移動を禁止した状態との間で切り換えられるものであり、通常は上記相対移動を禁止した状態とされている。この状態にあっては、吸気カム１１ａによりローラ１８が押圧されると、それに基づきロッカアーム１９が上記のように回動して吸気バルブ９が開閉するようになる。一方、吸気バルブ９のリフトを停止させる際には、上記リフト停止機構２４がローラ１８のロッカアーム１９に対する相対移動を可能とした状態に切り換えられる。この場合、吸気カム１１ａによりローラ１８が押圧されると、同ローラ１８がロッカアーム１９に対し相対移動するため、そのロッカアーム１９が吸気バルブ９を開閉させるように回動することはなく、吸気カム１１ａの回転に伴う同吸気バルブ９のリフトは停止されるようになる。

リフト停止機構２５は、排気カム１２ａの同ロッカアーム２２（ローラ２１）への押圧に基づく排気バルブ１０のリフト（開閉）を停止させるべく、排気カム１２ａと排気バルブ１０との間のロッカアーム１９に設けられている。このリフト停止機構２５は、上述したリフト停止機構２４と同様の構造を有しており、ローラ２１をロッカアーム２２に対し上記押圧の方向について相対移動可能とした状態と、その相対移動を禁止した状態との間で切り換えられるものであり、通常時にはローラ２１のロッカアーム２２に対する相対移動を禁止した状態とされている。この状態にあっては、排気カム１２ａによりローラ２１が押圧されると、それに基づきロッカアーム２２が上記のように回動して吸気バルブ９が開閉するようになる。一方、吸気バルブ９のリフトを停止させる際には、上記リフト停止機構２５がローラ２１のロッカアーム２２に対する相対移動を可能とした状態に切り換えられる。この場合、排気カム１２ａによりローラ２１が押圧されると、同ローラ２１がロッカアーム２２に対し相対移動するため、そのロッカアーム２２が排気バルブ１０を開閉させるように回動することはなく、排気カム１２ａの回転に伴う同排気バルブ１０のリフトは停止されるようになる。

また、エンジン１には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０といた機関バルブのうち、吸気バルブ９の開閉特性を連続的に可変とする可変動弁機構１３が設けられている。この可変動弁機構１３は、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相を変更することにより、吸気バルブ９のバルブタイミングを可変とするものである。こうした可変動弁機構１３の駆動を通じて、吸気バルブ９の開弁期間（作動角）を一定に保持した状態で同バルブ９の開弁時期及び閉弁時期が共に進角又は遅角され、そのときのエンジン運転（混合気の燃焼）にとって最適な状態とされる。

次に、本実施形態におけるエンジン１の制御装置の電気的構成について説明する。
この制御装置には、エンジン１の運転制御など各種制御を行う電子制御装置２６が設けられている。電子制御装置２６は、上記各種制御にかかる演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置２６の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル１７の踏み込み量（アクセル踏込量）を検出するアクセルポジションセンサ２８。

・吸気通路３に設けられたスロットルバルブ２９の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ３０。
・吸気通路３を通じて燃焼室２に吸入される空気の量を検出するエアフローメータ３２。

・クランクシャフト７の回転に対応する信号を出力し、エンジン回転速度の算出等に用いられるクランクポジションセンサ３４。
・エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ３５。

電子制御装置２６の出力ポートには、燃料噴射弁４、点火プラグ５、可変動弁機構１３、リフト停止機構２４，２５、及びスロットルバルブ２９の駆動回路等が接続されている。

そして、電子制御装置２６は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき、アクセル踏込量、スロットル開度、吸入空気量、エンジン回転速度、及びエンジン負荷といったエンジン運転状態を把握する。なお、エンジン回転速度はクランクポジションセンサ３４からの検出信号に基づき求められる。また、エンジン負荷は、アクセルポジションセンサ２８、スロットルポジションセンサ３０、及び、エアフローメータ３２等の検出信号に基づき求められるエンジン１の吸入空気量とエンジン回転速度とから算出される。電子制御装置２６は、上述したエンジン運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして燃料噴射弁４の燃料噴射制御、点火プラグ５の点火時期制御、吸気バルブ９のバルブタイミングの制御、リフト停止機構２４，２５の駆動制御、及びスロットルバルブ２９の開度制御等の各種制御が電子制御装置２６を通じて実施される。

上記吸気バルブ９のバルブタイミング制御に関しては、可変動弁機構１３の動作を通じて、同吸気バルブ９のバルブタイミングがそのときのエンジン運転（燃焼状態）にとって適切な状態となるように行われる。ただし、エンジン１の温度が低いときには燃料の揮発性の低下等に関連して上記バルブタイミング制御による燃焼状態の良好な状態での維持が困難になることから、可変動弁機構１３が動作禁止状態とされて上述したバルブタイミング制御が行われないようにされる。具体的には、エンジン１の冷却水温が可変動弁機構１３の動作許可水温である予め定められた所定値Ｂ以下であるときには可変動弁機構１３が動作禁止状態とされて上記バルブタイミング制御が停止される。なお、可変動弁機構１３が動作禁止状態とされて上記バルブタイミング制御が停止されているときには、吸気バルブ９のバルブタイミングが予め定められた状態、例えば最遅角状態に固定されるよう、可変動弁機構１３が制御される。一方、エンジン１の冷却水温が上記所定値Ｂよりも高いときには、可変動弁機構１３が動作許可状態とされて上記バルブタイミング制御が実行される。

次に、エンジン１における全気筒運転と気筒休止運転とをエンジン運転状態に応じて切り換える気筒休止制御について詳しく説明する。
この気筒休止制御における気筒休止運転は、エンジン１の一部の気筒の稼働を停止させることによって実現される。このように稼働停止される一部の気筒（以下、休止気筒という）では、燃料噴射弁４による燃料噴射及び点火プラグ５による点火の停止が行われるとともに、リフト停止機構２４，２５による吸気バルブ９及び排気バルブ１０のリフト停止が行われる。なお、休止気筒に関しては、気筒休止運転の実行に際し常に同じ気筒を用いてもよいし、気筒休止運転の実行毎に異なる気筒を用いてもよい。休止気筒として気筒休止運転の実行に際し常に同じ気筒を用いる場合、休止気筒以外の気筒においてはリフト停止機構２４，２５を省略し、ローラ１８，２１をロッカアーム１９，２２に直接設けることがエンジン１の部品点数の増加を抑えるうえで好ましい。

気筒休止制御では、エンジン１の低回転低負荷運転時に気筒休止運転を行い、それ以外のときには全気筒運転を行うようにしている。これは、エンジン１においては、エンジン負荷の高い状態で運転されているとき、すなわち稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入される空気（混合気）の量が多くなる状態で運転されているとき、燃費が良好になる傾向があり、こうしたエンジン１の燃費特性を考慮して同エンジン１の燃費改善を図るためである。

上記気筒休止制御では、エンジン１の燃費が良好でないエンジン低負荷運転時、すなわち稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入される空気（混合気）の量が少なくなるおそれのある状況のときには、気筒休止運転により一部の気筒の稼働が停止されることにより、残りの稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入される空気（混合気）の量が多くされる。その結果、気筒休止運転中の稼働気筒において、１サイクル当たりの吸入空気量（混合気の量）が、全気筒運転でエンジン高負荷運転となったときの稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量（混合気の量）に近い値となり、低負荷運転時におけるエンジン１の燃費改善が図られるようになる。

ちなみに、エンジン１の燃費改善を図るうえでは、気筒休止制御において気筒休止運転の行われるエンジン運転領域を可能な限り拡大することが好ましい。ただし、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域を拡大し過ぎると、エンジン運転状態によっては、上記気筒休止運転での稼働気筒で燃焼が悪化するおそれがある。例えば、気筒休止運転の行われる上記エンジン運転領域を高負荷側に拡大しすぎた場合、エンジン運転状態が気筒休止運転の行われる上記エンジン運転領域のうち高負荷側の運転領域にある状況のもとでは、気筒休止運転中の稼働気筒での燃焼が悪化することとなる。こうした稼働気筒での燃焼の悪化が生じるのは、上述した状況下での気筒休止運転の実行により稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入しようとする空気の量が実際に吸入可能な量を越えてしまい、それが混合気の燃焼に影響を及ぼすためと推測される。従って、気筒休止制御では、以上のような実情を考慮して気筒休止運転の行われるエンジン運転領域を定め、その領域のみで気筒休止運転を行うとともに、その領域以外の領域では全気筒運転を行うようにしている。

ところで、気筒休止制御と吸気バルブ９のバルブタイミング制御との両方が行われるエンジン１では、可変動弁機構１３の動作による吸気バルブ９のバルブタイミング制御を考慮に入れずに、気筒休止制御での気筒休止運転の行われるエンジン運転領域を定めると、エンジン１の燃費や燃焼状態に関して次のような不具合が生じるおそれがある。

可変動弁機構１３が動作許可状態であり、吸気バルブ９のバルブタイミングがそのときのエンジン運転に適した状態に制御されているときには、それによって燃焼状態が良好に維持されているため、気筒休止制御での気筒休止運転を広いエンジン運転領域で実施することが可能になる。ただし、こうしたことを考慮せずに上記エンジン運転領域を定めると、その定めたエンジン運転領域が狭すぎる領域となるおそれがある。この場合、燃焼状態を許容レベルに保ったまま気筒休止運転を行うことの可能なエンジン運転状態であるにも関わらず、そのエンジン運転状態のときに同気筒休止運転が実行されず、その分だけエンジン１の燃費改善が阻まれるという事態が生じる。

一方、可変動弁機構１３が動作禁止状態であり、吸気バルブ９のバルブタイミングが予め定められた状態（最遅角状態）に固定されているときには、同吸気バルブ９のバルブタイミングがエンジン運転に適した状態であるとは限らない。このため、そのときの燃焼状態は必ずしも良好に維持されているとはいえず、その関係から気筒休止制御での気筒休止運転を広いエンジン運転領域で実施することは困難になる。こうしたことを考慮せずに、気筒休止制御において気筒休止運転の実行されるエンジン運転領域を定めると、その定めたエンジン運転状態が広すぎる領域となるおそれがある。この場合、気筒休止運転の実行によって燃焼状態が悪化するエンジン運転状態であるにも関わらず、同気筒休止運転が行われて燃焼状態の悪化を招くという事態が生じる。

次に、上述した不具合の発生を抑制可能な本実施形態の気筒休止制御について、気筒休止制御ルーチンを示す図２のフローチャートを参照して説明する。なお、この気筒休止制御ルーチンは、電子制御装置２６を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず、エンジン１の温度が気筒休止制御を実行可能な値であるか否かを判断するための処理として、エンジン１の冷却水温が気筒休止制御の実行水温である所定値Ａよりも高いか否かが判断される（Ｓ１０１）。なお、燃料の揮発性の低下等に関連して燃焼状態を良好に維持しにくくなるエンジン１の低温時には、気筒休止制御での気筒休止運転の実行が稼働気筒での燃焼状態の悪化といった不具合の発生を招くおそれがある。上記所定値Ａに関しては、気筒休止運転を実行したときに上記不具合の生じるおそれがない値として予め実験等により定められた値であり、この実施形態では可変動弁機構１３の動作許可水温である上記所定値Ｂよりも小さい値となっている。

そして、上記ステップＳ１０１で否定判定であれば、気筒休止制御が停止され（Ｓ１０５）、全気筒運転が実行される。また、ステップＳ１０１で肯定判定であれば、エンジン１の冷却水温が上記所定値Ａよりも高いか否か（Ｓ１０２）、言い換えれば可変動弁機構１３が動作許可状態であって吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行されているか否かが判断される。

上記ステップＳ１０２で肯定判定であれば、図３（ａ）に示される第１のマップを用いて気筒休止制御が実行される（図２のＳ１０３）。より詳しくは、上記第１のマップを参照して、気筒休止制御での全気筒運転と気筒休止運転との切り換えが行われる。この第１のマップは、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき、気筒休止制御における気筒休止運転の実行されるエンジン運転領域である気筒休止領域ＡＰ１を規定するとともに、その気筒休止領域ＡＰ１以外の領域であって全気筒運転の実行されるエンジン運転領域である全気筒領域ＡＡ１を規定するものである。そして、エンジン回転速度及びエンジン負荷が上記気筒休止領域ＡＰ１内にあるときには気筒休止運転が実行され、エンジン回転速度及びエンジン負荷が上記全気筒領域ＡＡ１内にあるときには全気筒運転が実行される。こうした第１のマップにおいては、上記気筒休止領域ＡＰ１が吸気バルブ９のバルブタイミングをそのときのエンジン運転に適した状態となるよう制御していることを前提とした領域とされている。従って、第１のマップを用いて気筒休止制御が実行されているということは、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域が吸気バルブ９のバルブタイミングをそのときのエンジン運転に適した状態となるよう制御していることを前提とした領域（気筒休止領域ＡＰ１）とされていることを意味する。

一方、上記ステップＳ１０２（図２）で否定判定がなされた場合には、可変動弁機構１３が動作禁止状態であって吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行されておらず、同吸気バルブ９のバルブタイミング予め定められた状態（この例では最遅角状態）に固定されていることになる。この場合、図３（ｂ）に示される第２のマップを用いて気筒休止制御が実行される（図２のＳ１０４）。より詳しくは、上記第２のマップを参照して、気筒休止制御での全気筒運転と気筒休止運転との切り換えが行われる。この第２のマップも、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき、気筒休止制御における気筒休止運転の実行されるエンジン運転領域である気筒休止領域ＡＰ２を規定するとともに、その気筒休止領域ＡＰ２以外の領域であって全気筒運転の実行されるエンジン運転領域である全気筒領域ＡＡ２を規定するものである。そして、エンジン回転速度及びエンジン負荷が上記気筒休止領域ＡＰ２内にあるときには気筒休止運転が実行され、エンジン回転速度及びエンジン負荷が上記全気筒領域ＡＡ２内にあるときには全気筒運転が実行される。こうした第２のマップにおいては、上記気筒休止領域ＡＰ２が吸気バルブ９のバルブタイミングを最遅角状態に固定していることを前提とした領域とされている。従って、第２のマップを用いて気筒休止制御が実行されているということは、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域が吸気バルブ９のバルブタイミングを最遅角状態に固定した状態にあることを前提とした領域（気筒休止領域ＡＰ２）とされていることを意味する。

以上のように、可変動弁機構１３の動作許可状態にあって吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行中であるか、あるいは可変動弁機構１３の動作禁止状態にあって吸気バルブ９のバルブタイミング制御が停止中であるかに応じて、気筒休止運転を行うエンジン運転領域が気筒休止領域ＡＰ１と気筒休止領域ＡＰ２との間で切り換えられる。これにより、気筒休止運転を行うエンジン運転領域を、可変動弁機構１３が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに応じて、それぞれの状態に適した領域とすることが可能になる。従って、吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行中であるか、あるいは停止中であるかに関係なく、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域を適切な広さとすることができる。その結果、気筒休止運転を可能な限り広いエンジン運転領域で実行して燃費改善を図ることができ、且つ同領域を広く取りすぎることに起因して気筒休止運転の実行により燃焼状態の悪化が生じることを抑制できるようになる。

ここで、上記気筒休止領域ＡＰ１及び上記気筒休止領域ＡＰ２について、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して詳しく説明する。
可変動弁機構１３の動作許可状態にあっては、吸気バルブ９のバルブタイミングがエンジン運転に適した状態に制御されて燃焼状態が良好に維持されるため、気筒休止制御において気筒休止運転の行われる機関運転領域（気筒休止領域ＡＰ１）を高負荷側等に可能な限り拡大することにより、最大限の燃費改善を図ることが可能になる。これに対し、可変動弁機構１３の動作禁止状態にあっては、吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角状態に固定されており、エンジン運転に適した状態になるとは限らないため、そのときの燃焼状態は必ずしも良好に維持されているとはいえず、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域（気筒休止領域ＡＰ２）を拡大することにも限界がある。すなわち、気筒休止運転の行われる機関運転領域（気筒休止領域ＡＰ２）を高負荷側に拡大し過ぎると、同領域のうち高負荷側の運転領域においては、気筒休止運転中の稼働気筒での燃焼が悪化することとなる。このように稼働気筒で燃焼が悪化するのは、気筒休止運転の実行により稼働気筒に対し１サイクル当たりに吸入しようとする空気の量が実際に吸入可能な量を越えてしまい、それが混合気の燃焼に影響を及ぼすためと推測される。

しかし、図（ａ）及び（ｂ）から分かるように、上記気筒休止領域ＡＰ２は上記気筒休止領域ＡＰ１よりも低負荷側に狭くされている。ちなみに、図３（ｂ）において、気筒休止領域ＡＰ１は二点鎖線及び実線によって囲まれた領域で示されている。そして、その気筒休止領域ＡＰ１に対し、気筒休止領域ＡＰ２は実線によって囲まれた領域で示されるように低負荷側に狭くされている。このため、可変動弁機構１３の動作許可状態であって吸気バルブ９のバルブタイミングがエンジン運転に適した状態に制御されているときには、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域（気筒休止領域ＡＰ１）を可能な限り広くとり、エンジン１の最大限の燃費改善を図ることが可能になる。また、可変動弁機構１３の動作禁止状態であって吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角状態に固定されているときには、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域（気筒休止領域ＡＰ２）をエンジン高負荷側に広くしすぎることを抑制でき、同領域における高負荷側での運転気筒休止運転に伴い燃焼状態の悪化を招くことが抑制されるようになる。

次に、吸気バルブ９のバルブタイミング制御に関係する可変動弁機構１３の動作手順について、可変動弁機構動作制御ルーチンを示す図４のフローチャートを参照して説明する。この可変動弁機構動作制御ルーチンは、電子制御装置２６を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、エンジン運転状態（この例では冷却水温）に応じて可変動弁機構１３を動作許可状態と動作禁止状態との間で切り換えるための処理が実行される。具体的には、エンジン１の冷却水温が上述した所定値Ｂよりも高い値であるか否か（Ｓ２０１）、言い換えれば冷却水温が可変動弁機構１３の動作許可水温よりも高い値であるか否かが判断される。ここで否定判定であれば、可変動弁機構１３が動作禁止状態とされ（Ｓ２０５）、吸気バルブ９のバルブタイミング制御が停止される。このとき、吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角状態に固定されるよう、可変動弁機構１３が制御される。

一方、ステップＳ２０１で肯定判定がなされ、エンジン１の冷却水温が上記所定値Ｂよりも高い旨判断されると、可変動弁機構１３が動作許可状態とされ（Ｓ２０２）、吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行される（Ｓ２０３、Ｓ２０４）。具体的には、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づきマップを参照して可変動弁機構１３の動作指令値である進角量が算出され（Ｓ２０３）、その算出された進角量に基づき可変動弁機構１３を動作させることにより（Ｓ２０４）、吸気バルブ９のバルブタイミングがそのときのエンジン運転に適した状態となるよう制御される。なお、このように制御される吸気バルブ９のバルブタイミングに関しては、上記進角量が「０」のときに最遅角状態となり、その進角量が大きくなるほど進角した状態となる。

上記ステップＳ２０３で用いられるマップに関しては、気筒休止制御での全気筒運転が行われるエンジン運転領域（全気筒領域ＡＡ１）では同全気筒運転に対応した進角量が算出され、気筒休止制御での気筒休止運転が行われるエンジン運転領域（気筒休止領域ＡＰ１）では同気筒休止運転に対応した進角量が算出されるよう設定されている。従って、上記マップを参照して算出される進角量は、エンジン負荷及びエンジン回転速度の変化に対し、例えば図５に示されるように推移することとなる。なお、この図５はエンジン回転速度が気筒休止領域ＡＰ１にある条件下でのエンジン負荷の変化に対する進角量の推移を示すグラフであって、同図の低負荷領域は気筒休止領域ＡＰ１に含まれており、同図の高負荷領域は全気筒領域ＡＡ１に含まれている。同図に示されるように、エンジン負荷が低負荷領域（気筒休止領域ＡＰ１）にあるときには進角量が気筒休止運転に対応した値となり、エンジン負荷が高負荷領域（全気筒領域ＡＡ１）にあるときには進角量が全気筒運転に対応した値となる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）可変動弁機構１３の動作許可状態にあって吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行中であるか、あるいは同機構１３の動作禁止状態にあって上記バルブタイミング制御が停止中であるかに応じて、気筒休止制御での気筒休止運転を行うエンジン運転領域が気筒休止領域ＡＰ１と気筒休止領域ＡＰ２との間で切り換えられる。これにより、気筒休止運転を行うエンジン運転領域を、可変動弁機構１３が動作許可状態にあるか、あるいは動作禁止状態にあるかに応じて、それぞれの状態に適した領域とすることが可能になる。従って、吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行中であるか、あるいは停止中であるかに関係なく、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域を適切な広さとすることができる。その結果、気筒休止運転を可能な限り広いエンジン運転領域で実行して燃費改善を図ることができ、且つ同領域を広く取りすぎることに起因して気筒休止運転の実行により燃焼状態の悪化が生じることを抑制できるようになる。

（２）上記気筒休止領域ＡＰ２は上記気筒休止領域ＡＰ１よりも低負荷側に狭くされている。このため、可変動弁機構１３の動作許可状態であって吸気バルブ９のバルブタイミングがエンジン運転に適した状態に制御されているときには、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域（気筒休止領域ＡＰ１）を可能な限り広くとり、エンジン１の最大限の燃費改善を図ることが可能になる。また、可変動弁機構１３の動作禁止状態であって吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角状態に固定されているときには、気筒休止運転の行われるエンジン運転領域（気筒休止領域ＡＰ２）をエンジン高負荷側に広くしすぎることを抑制でき、同領域における高負荷側での気筒休止運転の実行に伴い燃焼状態の悪化を招くことが抑制されるようになる。

（３）全気筒領域及び気筒休止領域の規定された気筒休止制御に用いられるマップとして、可変動弁機構１３が動作許可状態にあるときには同状態に対応した第１のマップが選択され、可変動弁機構１３が動作禁止状態にあるときには同状態に対応した第２のマップが選択される。これら第１のマップと第２のマップとでは、気筒休止領域が異なるように設定されているため、それらマップを上述したように選択して用いることにより、気筒休止領域を的確に切り換えることができるようになる。

（４）可変動弁機構１３の動作指令値である進角量を算出するためのマップに関しては、全気筒領域ＡＡ１では全気筒運転に対応した進角量が算出され、気筒休止領域ＡＰ１では気筒休止運転に対応した進角量が算出されるよう設定されている。ここで、全気筒運転中か気筒休止運転中かによって、吸気バルブ９のバルブタイミングをエンジン運転にとって最適とするための進角量は異なった値となる。しかし、上記マップを用いて進角量を算出することにより、全気筒運転中であるときにはそれに適した進角量を算出し、気筒休止運転中であるときにはそれに適した進角量を算出することができる。従って、このように算出される進角量に基づき可変動弁機構１３を動作させることにより、全気筒運転中であるか気筒休止運転中であるかに関わりなく、吸気バルブ９のバルブタイミングをエンジン運転にとって最適な状態とすることができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・気筒休止運転では、稼働の休止される気筒において、吸気バルブ９や排気バルブ１０といった機関バルブのリフト（開閉）をリフト停止機構２４，２５により停止させたが、こうしたリフトの停止に関しては必ずしも行う必要はない。すなわち、稼働の休止される気筒においてリフト停止機構２４，２５を省略し、機関バルブのリフトの停止を行わないようにしてもよい。この場合でも、気筒休止運転中の稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量（混合気の量）は、同一のエンジン運転状態での全気筒運転中の稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量と比較して多くなる。これは、気筒休止運転の実行に伴いエンジン出力が低下すると、その低下分を補おうとして運転者がアクセル踏込量を多くするため、それに伴いスロットルバルブ２９が開いて吸気通路３を通過する空気の量が多くなるためである。すなわち、このように吸気通路３を通過する空気の量が多くなることで、気筒休止運転中の稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量（混合気の量）も多くなる。

・可変動弁機構１３の動作指令値である進角量に関しては、必ずしも気筒休止運転中であるか全気筒運転中であるかに応じてそれぞれの運転に対応した値となるよう算出する必要はない。

・気筒休止領域ＡＰ２を気筒休止領域ＡＰ１に対しエンジン回転速度低下側に狭くしてもよい。
・気筒休止領域ＡＰ２を気筒休止領域ＡＰ１よりも広くとることの可能なエンジンに本発明を適用してもよい。

・可変動弁機構１３が動作禁止状態にあるとき、吸気バルブ９のバルブタイミングが最遅角状態以外の任意の状態に固定されるよう同機構１３を制御してもよい。
・気筒休止運転中における休止気筒数（稼働気筒数）を固定するのではなく、エンジン運転状態等に応じて可変としてもよい。例えば、エンジン１が低回転低負荷となるほど、休止気筒数が多くなるよう、言い換えれば稼働気筒数が少なくなるようにしてもよい。

・吸気バルブ９の開閉特性として同バルブ９の最大リフト量及び作動角を可変とする可変動弁機構を備えたエンジンに本発明を適用してもよい。
・排気バルブ１０の開閉特性、例えば同バルブ１０のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構を備えたエンジンに本発明を適用してもよい。

本実施形態の制御装置が適用されるエンジン全体を示す略図。 気筒休止制御の実行手順を示すフローチャート。 （ａ）は可変動弁機構の動作許可状態での気筒休止制御に用いられる第１のマップであり、（ｂ）は可変動弁機構の動作禁止状態での気筒休止制御に用いられる第２のマップである。 可変動弁機構の動作の制御手順を示すフローチャート。 エンジン回転速度が気筒休止領域ＡＰ１にある条件下でのエンジン負荷の変化に対する進角量の推移を示すグラフ。

符号の説明

１…エンジン、２…燃焼室、３…吸気通路、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１１ａ…吸気カム、１２…排気カムシャフト、１２ａ…排気カム、１３…可変動弁機構、１７…アクセルペダル、１８…ローラ、１９…ロッカアーム、２０…ラッシュアジャスタ、２１…ローラ、２２…ロッカアーム、２３…ラッシュアジャスタ、２４，２５…リフト停止機構、２６…電子制御装置、２８…アクセルポジションセンサ、２９…スロットルバルブ、３０…スロットルポジションセンサ、３２…エアフローメータ、３４…クランクポジションセンサ、３５…水温センサ。

Claims (5)

1. 各気筒における機関バルブの開閉特性が機関運転に適した特性となるよう可変動弁機構の動作により連続的に可変とされるとともに、機関運転状態に応じて全気筒を稼働させる全気筒運転と一部の気筒の稼働を停止させる気筒休止運転とを切り換える気筒休止制御が実行される内燃機関に適用され、前記気筒休止制御の実行中に前記可変動弁機構を動作許可状態と動作禁止状態との間で切り換える内燃機関の制御装置において、
   前記気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域に関しては、前記可変動弁機構が動作許可状態であるときには前記機関バルブの開閉特性が機関運転に適した特性となるよう可変とされていることを前提とした領域とされ、前記可変動弁機構が動作禁止状態であるときには前記機関バルブの開閉特性が固定されていることを前提とした領域とされる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域に関しては、前記可変動弁機構が動作禁止状態にあるときには前記可変動弁機構が動作許可状態にあるときよりも狭くされる
   請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記可変動弁機構は、内燃機関の吸気バルブの開閉特性を可変とするものであり、
   前記気筒休止制御における気筒休止運転の行われる機関運転領域に関しては、機関回転速度及び機関負荷によって定められ、前記可変動弁機構が動作禁止状態にあるときには前記可変動弁機構が動作許可状態にあるときよりも機関低負荷側に狭くされる
   請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記気筒休止制御では、前記気筒休止運転の行われる機関運転領域を規定したマップを参照して、機関運転状態が前記機関運転領域にあるときに前記気筒休止運転が行われ、それ以外のときには全気筒運転が行われるものであり、
   前記マップに関しては、前記可変動弁機構の動作許可状態に対応した第１のマップと前記可変動弁機構の動作禁止状態に対応した第２のマップとが用意されており、
   前記気筒休止制御に用いられるマップとして、前記可変動弁機構が動作許可状態にあるときには前記第１のマップが選択され、前記可変動弁機構が動作禁止状態にあるときには前記第２のマップが選択される
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記可変動弁機構は、機関運転状態に基づきマップを参照して算出される動作指令値に基づき動作されるものであり、
   前記マップに関しては、前記気筒休止制御での全気筒運転が行われる機関運転領域では同全気筒運転に対応した動作指令値が算出され、前記気筒休止制御での気筒休止運転が行われる機関運転領域では同気筒休止運転に対応した動作指令値が算出されるよう設定されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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