JP2009250068A - 多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全気筒運転と気筒休止運転とのいずれが行われる場合であっても、過給機による吸気圧送量を機関運転状態に見合う量に調節することのできる多気筒内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】この装置は、可変容量型の過給機を備えた多気筒の内燃機関に適用される。目標過給圧Ｔｐｍに基づき過給機の作動を制御して同過給機による吸気圧送量を調節する過給機制御を実行する。実行条件の成立時には全気筒運転および気筒休止運転のいずれか一方を選択して行う気筒休止制御を実行する。実行条件の未成立時には全気筒運転を行う。目標過給圧Ｔｐｍの算出に用いる同目標過給圧Ｔｐｍと機関回転速度との関係として、全気筒運転を行うとき（Ｓ２０１：ＮＯまたはＳ２０２：ＮＯ）の関係（Ｂマップ）と、気筒休止運転を行うとき（Ｓ２０２：ＹＥＳ）の関係（Ｃマップ）とで異なる関係が設定される。
【選択図】図７

Description

本発明は、一部の気筒の稼働を停止させる気筒休止運転が実行される多気筒内燃機関の制御装置に関するものである。

近年、多気筒の内燃機関において、通常は全気筒を稼働させる全気筒運転を行う一方、予め定められた機関運転領域では一部の気筒の稼働を停止させる気筒休止運転を行うといった気筒休止制御を実行するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

通常、この気筒休止制御の実行が許可される場合において、内燃機関の高負荷運転時には全気筒運転が行われ、低負荷運転時には気筒休止運転が行われる。これは、内燃機関では稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量や燃料噴射量が多いときにおいて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。

上記気筒休止制御の実行時には、内燃機関の燃費が良好でない低負荷運転時、すなわち稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量や燃料噴射量が少なくなるおそれのある状況のときに、気筒休止運転の実行によって一部の気筒の稼働が停止されることにより、残りの稼働気筒における１サイクル当たりの吸入空気量や燃料噴射量が多くなる。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や燃料噴射量が、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や燃料噴射量に近い値となり、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。

一方、内燃機関に過給機を設けることが提案され、実用されている。そうした内燃機関では、過給機の作動を通じて空気が強制的に燃焼室へと送り込まれることにより、充填効率が高められて出力性能の向上が図られる。

また、内燃機関の出力性能のさらなる向上や過給機の過回転の回避などを目的として、過給機によって機関燃焼室に強制的に送り込まれる空気の量（吸気圧送量）を可変とする可変容量側の過給機も実用されている。こうした可変容量型の過給機が設けられた内燃機関では、機関出力軸の回転速度（機関回転速度）などの機関運転状態に基づいて動作指令値が算出されるとともにその動作指令値に応じたかたちで過給機を動作させることにより、過給機による吸気圧送量がそのときどきの機関運転状態に見合う量に調節される。
特開２００６−２０７３８２号公報

ここで、過給機は内燃機関の出力性能を向上させるために設けられるものであるために、そうした過給機の作動制御は出力性能の向上を図るために実行されることが望ましい。これに対して、気筒休止運転は内燃機関の燃費を改善させるべく行われる。そのため、可変容量型の過給機が設けられた内燃機関において気筒休止運転が行われる場合には、これに合わせて過給機の作動制御が燃費性能の向上を図るべく実行されることが望ましい。

このように、可変容量型の過給機が設けられた内燃機関において気筒休止制御を実行する装置では、全気筒運転が行われるときと気筒休止運転が行われるときとで過給機の作動制御に対する要求が異なったものとなる。そのため、そうした装置では、気筒休止運転と全気筒運転との切り換えを考慮せずに過給機の動作指令値を算出するようにした場合に、その動作指令値に基づき過給機を動作させたときに過給機による実際の吸気圧送量と機関運転状態に見合う量とが一致しないおそれがある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、全気筒運転と気筒休止運転とのいずれが行われる場合であっても、過給機による吸気圧送量を機関運転状態に見合う量に調節することのできる多気筒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説明する。
請求項１に記載の発明は、機関運転状態と吸気圧送量との関係を変更可能な可変容量型の過給機を備えた多気筒の内燃機関に適用されて、機関運転状態に基づき算出される動作指令値に基づき前記過給機の作動を制御して同過給機による吸気圧送量を調節する過給機制御を実行し、実行条件の成立時には前記内燃機関の全ての気筒を稼働させる全気筒運転および前記内燃機関の一部の気筒の稼働を停止させる気筒休止運転のいずれか一方を選択して行う気筒休止制御を実行し、前記実行条件の未成立時には前記全気筒運転を行う多気筒内燃機関の制御装置において、前記動作指令値の算出に用いる該動作指令値と機関運転状態との関係として、前記全気筒運転を行うときと前記気筒休止運転を行うときとで異なる関係が設定されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、全気筒運転が行われるときにおいては出力性能の向上を図る一方、気筒休止運転が行われるときにおいては燃費改善を図るといったように、過給機制御を全気筒運転時と気筒休止運転時とにおいて異なる態様で実行することができる。そのため、全気筒運転と気筒休止運転とのいずれが行われている場合であっても、過給機による吸気圧送量を機関運転状態に見合う量に調節することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、前記気筒休止運転は、前記内燃機関の低回転低負荷運転時において実行され、前記制御装置は、前記動作指令値と機関運転状態との関係として、前記全気筒運転を行うときの過給圧と比較して前記動作指令値の算出に用いる機関運転状態が同一である状況のもとで前記気筒休止運転を行うときの過給圧が低くなる関係が設定されてなることをその要旨とする。

上記構成において、実行条件が未成立であるために気筒休止制御が実行されないとき、すなわち全気筒運転が行われるときは、気筒休止運転を行うことができない状況であって、大きな機関出力を得たい状況である。また、気筒休止制御の実行時において全気筒運転が行われるときは、内燃機関の運転領域が高負荷領域や高回転領域であり、大きな出力を得たい状況である。このように、上記構成にあって全気筒運転が行われるときは、いずれも大きな出力を得たい状況であり、過給機によって多量の吸気が圧送されることが望ましい。これに対し、気筒休止制御の実行時において気筒休止運転が行われるときは、燃費の改善を図りつつ内燃機関の運転を継続したい状況であり、過給機の吸気圧送量を少なくすることが望まれる。

上記構成によれば、全気筒運転が行われるときには機関燃焼室に多量の吸気を導入することによって出力性能を向上させることが可能になる。しかも、気筒休止運転が行われるときには機関燃焼室に導入される吸気の量を燃費改善に適した比較的少ない量とすることによって燃費向上を図ることができるようになる。

なお、請求項１または２に記載の制御装置は、請求項３によるように、内燃機関の温度が所定温度以上であることをもって前記実行条件が成立していると判断する装置に適用することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は複数の気筒群を有してなるとともにそれら気筒群毎に過給機が各別に設けられてなり、前記制御装置は、前記複数の気筒群のうちの一部の気筒群の稼働を停止させることによって前記気筒休止運転を行うことをその要旨とする。

気筒休止運転時において稼働が休止される気筒と稼働が継続される気筒とに対して共通の過給機によって吸気を圧送する比較例の制御装置では、全気筒運転に適した動作指令値と機関運転状態との関係や気筒休止運転に適した同関係を設定する場合、全気筒運転時における過給機の作動量と吸気圧送量との関係、および気筒休止運転時における同関係を共に正確に把握する必要がある。

上記構成では、気筒休止運転に際しても稼働が継続される気筒群については、全気筒運転が行われる場合と同様に、全ての気筒が運転されるとともに、全ての気筒に対する吸気圧送量がそれら気筒のみに対して過給を行う過給機の作動制御を通じて調節される。そのため、気筒休止運転に際して稼働が継続される気筒群に対応する過給機の作動状態と同過給機の作動による吸気圧送量との関係が、全気筒運転時と気筒休止運転時とでほぼ同一の関係になる。したがって上記構成では、気筒休止運転に際して稼働が継続される気筒群にあってその全ての気筒が稼働されているときにおける過給機の作動量と吸気圧送量との関係を把握することのみをもって、動作指令値と機関運転状態との関係として全気筒運転に適した関係と気筒休止運転に適した関係とを設定することができる。

したがって上記構成によれば、過給機の作動量と吸気圧送量との関係として二つの関係を把握する必要のある比較例の制御装置と比較して、全気筒運転に適した動作指令値と機関運転状態との関係や気筒休止運転に適した同関係を比較的容易に設定することができる。

なお、例えばＶ型或いは水平対向型の気筒配列を有する内燃機関など、二つのバンクを有する内燃機関にあって請求項４に記載の構成の実現を図る上では、請求項５に記載の構成のように、バンク単位で気筒群を設定するとの構成を採用することができる。

以下、本発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる制御装置は二つのバンクを有するＶ型６気筒のガソリン内燃機関に適用される。

図１に、本実施の形態の内燃機関を中心とする機関システムの概略構成を示す。
同図１に示すように、内燃機関１０には吸気通路１１と排気通路１２とが二本ずつ設けられている。それら吸気通路１１および排気通路１２はそれぞれ、内燃機関１０の一方のバンク１３の気筒群（気筒♯１〜♯３）と他方のバンク１３の気筒群（気筒♯４〜♯６）とに対してそれぞれ一本ずつ接続されている。

各吸気通路１１の最上流には共通のエアクリーナ１４が設けられている。各吸気通路１１におけるエアクリーナ１４より下流側には、その上流側から順に、各気筒に強制的に空気を送り込むための過給機４０（詳しくはそのコンプレッサ４１）、吸気通路１１を通過する空気の量を調節するためのスロットルバルブ１５、燃料を噴射するためのインジェクタ１６がそれぞれ設けられている。なお、各吸気通路１１の最下流側の部分は共通の吸気マニホール１７により構成されている。そして、各吸気通路１１を通過した吸気は、吸気マニホール１７内に一旦集められた後、各バンク１３の各気筒に吸入される。

各排気通路１２には、その上流側から順に、排気マニホールド１８、過給機４０（詳しくはそのタービン４２）、排気を浄化するための排気浄化装置１９がそれぞれ設けられている。

上記過給機４０としては、タービン４２によって排気のエネルギーを回収し、これをコンプレッサ４１に伝えることによって過給を行う排気駆動式のものが採用されている。詳しくは、過給機４０のタービン４２にはタービンホイール４２ａが設けられており、同過給機４０のコンプレッサ４１にはコンプレッサホイール４１ａが設けられている。また、これらタービンホイール４２ａおよびコンプレッサホイール４１ａは一体に回転する構造になっている。そして、内燃機関１０の運転中において排気通路１２を流れる排気がタービンホイール４２ａに吹き付けられて同タービンホイール４２ａが回転すると、これに伴ってコンプレッサホイール４１ａが回転して吸気通路１１内の空気が強制的に内燃機関１０の各気筒内に送り込まれる。

また本実施の形態では、上記過給機４０として、同過給機４０によって回収する排気エネルギー量を変更可能な可変容量式のものが採用されている。具体的には、過給機４０は、タービンホイール４２ａに吹き付けられる排気の流速を調整するための可変ノズル機構４３を備えており、同可変ノズル機構４３の作動制御を通じて内燃機関１０の気筒内に強制的に送り込まれる空気の量（吸気圧送量）と機関運転状態との関係が変更される。以下、そうした関係の変更態様について説明する。

図２に、過給機４０のタービン４２の断面構造を示す。
同図２に示すように、タービン４２の内部には渦巻き形状をなすスクロール通路４４が設けられている。このスクロール通路４４は内燃機関１０の排気通路１２（図１参照）の一部を構成しており、同スクロール通路４４の内部には内燃機関１０の排気が送り込まれる。また、タービン４２の内部にはスクロール通路４４内に送り込まれた排気をタービンホイール４２ａへ向けて吹き付けるための環状通路４５が、同スクロール通路４４に沿って設けられている。そして、内燃機関１０の排気は、この環状通路４５によってその流速を高められつつタービンホイール４２ａに吹き付けられる。この環状通路４５には、互いに同期した状態で開閉動作する複数のノズルベーン４６が設けられている。このノズルベーン４６は可変ノズル機構４３の一部を構成している。

図３に、タービンホイール４２ａと各ノズルベーン４６との位置関係を示す。
同図３に示すように、各ノズルベーン４６はタービンホイール４２ａの回転軸Ｌ１周りにおいて所定間隔おきに配設されている。そして、可変ノズル機構４３の作動制御を通じて各ノズルベーン４６を一斉に開閉駆動して隣り合うノズルベーン４６同士の間隔を変更することにより、スクロール通路４４からタービンホイール４２ａに吹き付けられる排気の流速が変更される。これにより、タービンホイール４２ａの回転速度が調整され、ひいては吸気圧送量が調節される。

図４に、内燃機関１０の構造を概略的に示す。
同図４に示す内燃機関１０においては、スロットルバルブ１５の開度がアクセルペダル２０の踏み込み量（アクセル踏込量ＡＣＣ）等に基づき調整され、同スロットルバルブ１５の開度に対応した量の空気が吸気通路１１を介して各気筒の燃焼室２１に吸入される。またインジェクタ１６から、内燃機関１０の燃焼室２１に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）に応じた量の燃料が内燃機関１０の吸気通路１１に噴射供給される。これにより、内燃機関１０における各気筒の燃焼室２１内に空気と燃料とからなる混合気が形成される。そして、その混合気に対し点火プラグ２２による点火が行われることによって、同混合気が燃焼してピストン２３が往復移動して、内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト１０ａが回転する。燃焼後の混合気は、排気として各燃焼室２１から排気通路１２に送り出される。

内燃機関１０の各気筒において、吸気通路１１と燃焼室２１との間は吸気バルブ２４の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路１２と燃焼室２１との間は排気バルブ２５の開閉動作によって連通・遮断される。これら吸気バルブ２４および排気バルブ２５に関しては、クランクシャフト１０ａの回転が伝達される吸気カムシャフト２６および排気カムシャフト２７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２６に固定された吸気カム２６ａと上記吸気バルブ２４との間にローラ２８を備えたロッカアーム２９が設けられ、回転する吸気カム２６ａのローラ２８への押圧に基づき、ロッカアーム２９がその一端を支持するラッシュアジャスタ３０との接点を中心に回動して吸気バルブ２４を押圧する。そして、このロッカアーム２９による吸気バルブ２４の押圧に基づき同吸気バルブ２４が開閉動作する。また、排気カムシャフト２７に固定された排気カム２７ａと上記排気バルブ２５との間にローラ３１を備えたロッカアーム３２が設けられ、回転する排気カム２７ａのロッカアーム３２への押圧に基づき、同ロッカアーム３２がその一端を支持するラッシュアジャスタ３３との接点を中心に回動して排気バルブ２５を押圧する。そして、このロッカアーム３２による排気バルブ２５の押圧に基づき同排気バルブ２５が開閉動作する。

本実施の形態では、内燃機関１０の全ての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、内燃機関１０における一部の気筒（詳しくは、図１の右側に示すバンク１３の各気筒♯４〜♯６）について、インジェクタ１６からの燃料噴射の停止および混合気への点火のための点火プラグ２２への通電の停止を行うとともに吸気バルブ２４および排気バルブ２５のリフト（開閉動作）を停止させることによって実現される。吸気バルブ２４および排気バルブ２５のリフト停止は、ロッカアーム２９，３２に設けられたリフト停止機構３４，３５によって行われる。リフト停止機構３４は内燃機関１０の一方のバンク１３の各気筒（同♯４〜♯６）に設けられた各吸気バルブ２４に各別に設けられており、リフト停止機構３５は同バンク１３の各気筒（同♯４〜♯６）に設けられた各排気バルブ２５に各別に設けられている。なお図４は、それらリフト停止機構３４，３５が設けられた気筒に対応する部分の内燃機関１０の構造を示している。

図４に示すように、リフト停止機構３４は、吸気カム２６ａの同ロッカアーム２９（ローラ２８）への押圧に基づく吸気バルブ２４のリフトを停止させるために、吸気カム２６ａと吸気バルブ２４との間に設けられたロッカアーム２９に取り付けられている。このリフト停止機構３４により、ローラ２８がロッカアーム２９に対して上記押圧の方向において相対移動が可能になる状態（移動可能状態）と同相対移動が禁止される状態（移動禁止状態）とが切り換えられる。

全気筒運転が行われるときには、リフト停止機構３４は移動禁止状態とされる。この移動禁止状態では、吸気カム２６ａによりローラ２８が押圧されると、それに基づきロッカアーム２９が上述したように回動して吸気バルブ２４が開閉する。一方、気筒休止運転が行われるときにおいて吸気バルブ２４のリフトを停止させる際には、上記リフト停止機構３４が移動可能状態とされる。この場合、吸気カム２６ａによりローラ２８が押圧されると、同ローラ２８がロッカアーム２９に対し相対移動するため、そのロッカアーム２９が吸気バルブ２４を開閉させるように回動することはなく、吸気カム２６ａの回転に伴う同吸気バルブ２４のリフトは停止されるようになる。

一方、リフト停止機構３５は、排気カム２７ａの同ロッカアーム３２（ローラ３１）への押圧に基づく排気バルブ２５のリフト（開閉）を停止させるべく、排気カム２７ａと排気バルブ２５との間に設けられたロッカアーム３２に取り付けられている。このリフト停止機構３５は、上述したリフト停止機構３４と同様の構造を有しており、ローラ３１をロッカアーム３２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（移動可能状態）と、その相対移動を禁止した状態（移動禁止状態）との間で切り換えるものである。

全気筒運転が行われるときにおいてリフト停止機構３５は移動禁止状態とされ、このとき排気カム２７ａによってローラ３１が押圧されると、それに基づきロッカアーム３２が上述のように回動して排気バルブ２５が開閉するようになる。一方、気筒休止運転が行われるときにおいて排気バルブ２５のリフトを停止させる際には、上記リフト停止機構３５が移動禁止状態とされる。この移動禁止状態で排気カム２７ａによってローラ３１が押圧されると、同ローラ３１がロッカアーム３２に対し相対移動するために、同ロッカアーム３２が排気バルブ２５を開閉させるように回動することはなく、排気カム２７ａの回転に伴う同排気バルブ２５のリフトは停止されるようになる。

本実施の形態にかかる制御装置には、内燃機関１０の運転制御などの各種制御を実行する電子制御装置５０が設けられている。この電子制御装置５０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いる。

電子制御装置５０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。
・アクセル踏込量ＡＣＣを検出するためのアクセルポジションセンサ５１。
・吸入空気量ＧＡを検出するためのエアフローメータ５２。

・クランクシャフト１０ａの回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクポジションセンサ５３。
・内燃機関１０の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出するための水温センサ５４。

・吸気通路１１におけるスロットルバルブ１５より下流側の圧力（過給圧ＰＭ）を検出するための過給圧センサ５５。
また、電子制御装置５０の出力ポートには、スロットルバルブ１５、インジェクタ１６、点火プラグ２２、可変ノズル機構４３、および各リフト停止機構３４，３５の駆動回路等が接続されている。

そして電子制御装置５０は、上記各種センサから入力した検出信号に基づいてアクセル踏込量ＡＣＣ、吸入空気量ＧＡ、機関回転速度ＮＥ、および機関負荷ＫＬ（具体的には、吸入空気量ＧＡ／機関回転速度ＮＥ）といった機関運転状態を把握するとともに、同機関運転状態に応じて、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。これによりインジェクタ１６の駆動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ２２の駆動制御、可変ノズル機構４３の駆動制御（過給機制御）、リフト停止機構３４，３５の駆動制御、スロットルバルブ１５の開度制御などの各種制御が電子制御装置５０を通じて実施される。

本実施の形態では、前述した全気筒運転および気筒休止運転のいずれか一方を選択的に行う気筒休止制御が実行される。以下、この気筒休止制御について詳しく説明する。
この気筒休止制御では、図５に示すＡマップを参照することによって、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Ａマップには、機関回転速度ＮＥおよび機関負荷ＫＬに基づき定められる機関運転領域であって気筒休止運転の実行される領域（気筒休止領域ＡＰ）と全気筒運転の実行される領域（全気筒領域ＡＡ）がそれぞれ規定されている。なお、上記気筒休止領域ＡＰは全ての機関運転領域のうちの低回転低負荷領域（機関回転速度ＮＥおよび機関負荷ＫＬが共に高い領域）に設定されており、上記全気筒領域ＡＡはそれ以外の機関運転領域、すなわち気筒休止領域ＡＰよりも高回転高負荷側の領域（機関回転速度ＮＥが高い領域や機関負荷ＫＬが高い領域）に設定されている。そして、機関回転速度ＮＥおよび機関負荷ＫＬに定まる機関運転領域が上記気筒休止領域ＡＰ内にあるときには気筒休止運転が選択されて行われ、同機関運転領域が上記全気筒領域ＡＡ内にあるときには全気筒運転が選択されて行われる。このように気筒休止制御では、内燃機関１０の低回転低負荷運転時に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。

図６は、上述した気筒休止制御にかかる処理（気筒休止制御処理）の具体的な実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置５０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。

図６に示すように、この処理では先ず、内燃機関１０の温度（具体的には、その指標値である冷却水温ＴＨＷ）が気筒休止制御の実行水温である所定温度Ａ（例えば、８０℃）より高いか否かが判断される（ステップＳ１０１）。ここで、内燃機関１０の温度が低いときには燃料の揮発性が低いことや稼働部分のフリクションが高いこと等に関連して同内燃機関１０の運転状態の不安定化を招き易いことから、このとき気筒休止運転を行って一部の気筒の稼働を停止させると、同内燃機関１０の運転状態が不安定になるおそれがある。そのため上記所定温度Ａとしては、気筒休止運転を行った場合であっても内燃機関１０を安定した状態で運転することが可能になる温度が実験結果等から予め求めされて記憶されている。

そして、冷却水温ＴＨＷが所定温度Ａ以下である場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、気筒休止制御の実行条件が未成立であるとして、同気筒休止制御の実行が禁止される（ステップＳ１０２）。そして、この場合には全気筒運転が行われる。

一方、冷却水温ＴＨＷが所定温度Ａより高い場合には（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、気筒休止制御の実行条件が成立しているとして気筒休止制御の実行が許可される。そして、図５に示されるＡマップが参照されて、機関回転速度ＮＥおよび機関負荷ＫＬに基づき定まる機関運転領域が前記気筒休止領域ＡＰにあるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。このときの機関運転領域が気筒休止領域ＡＰである場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）気筒休止運転が選択されて行われる一方（ステップＳ１０４）、同機関運転領域が気筒休止領域ＡＰになく全気筒領域ＡＡである場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ）全気筒運転が選択されて行われる（ステップＳ１０５）。

次に、本実施の形態にかかる過給機制御について詳細に説明する。
過給機制御では、機関回転速度ＮＥに基づいて過給圧ＰＭについての制御目標値（目標過給圧Ｔｐｍ）が算出されるとともに、同目標過給圧Ｔｐｍと過給圧ＰＭとが一致するように可変ノズル機構４３の作動が制御される。

ここで、上述した気筒休止制御の実行が禁止されて全気筒運転が行われるときは、内燃機関１０の運転状態が不安定になるおそれがあるために気筒休止運転を行うことができない状況であり、大きな機関出力を得たい状況である。また、気筒休止制御の実行時において全気筒運転が行われるときは、内燃機関１０の運転領域が高負荷領域や高回転領域（図５に示す全気筒領域ＡＡ）であり、大きな出力を得たい状況である。このように本実施の形態では、全気筒運転が行われるときはいずれも大きな出力を得たい状況である。過給機４０は基本的に内燃機関１０の出力性能を向上させるために設けられるものであるために、全気筒運転が行われるときには、内燃機関１０の出力性能を向上させるべく過給機４０によって多量の吸気が圧送されるように過給機制御が実行されることが望ましい。

一方、本実施の形態では気筒休止運転が内燃機関１０の燃費を改善するために行われる。そのため、気筒休止制御の実行時において気筒休止運転が行われるときは、燃費の改善を図りつつ内燃機関１０の運転を継続したい状況であると云える。したがって、気筒休止運転が行われるときには、内燃機関１０の燃費を良好にするべく過給機４０の吸気圧送量が少なくなるように、過給機制御が実行されることが望ましい。

このように本実施の形態では、気筒休止制御が実行されるため、全気筒運転が行われるときと気筒休止運転が行われるときとで過給機制御に対する要求が異なる。
こうした実情をふまえて、本実施の形態では過給機制御を、全気筒運転が行われるときと気筒休止運転が行われるときとで異なる実行態様をもって実行するようにしている。

図７は、そうした過給機制御の実行にかかる処理（過給機制御処理）の具体的な実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置５０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。

図７に示すように、この処理では先ず、冷却水温ＴＨＷが所定温度Ａより高いか否かが判断され（ステップＳ２０１）、機関回転速度ＮＥおよび機関負荷ＫＬに基づき定まる機関運転領域が前記気筒休止領域ＡＰであるか否かが判断される（ステップＳ２０２）。

そして、冷却水温ＴＨＷが所定温度Ａ以下である場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）や、機関回転速度ＮＥおよび機関負荷ＫＬに基づき定まる機関運転領域が全気筒領域ＡＡである場合には（ステップＳ２０２：ＮＯ）、このとき全気筒運転が行われていると判断される。そして、この場合には機関回転速度ＮＥに基づいて図８に示すＢマップから目標過給圧Ｔｐｍが算出されるとともに（ステップＳ２０３）、同目標過給圧Ｔｐｍと過給圧ＰＭとが一致するように可変ノズル機構４３の作動が制御される（ステップＳ２０４）。なお、この場合にはバンク１３（図１参照）毎に設けられた二つの過給機４０の可変ノズル機構４３の作動がそれぞれ同一の制御態様をもって制御される。

ここで、本実施の形態における燃料噴射制御では、気筒休止制御の実行が禁止されたり気筒休止制御において全気筒運転が選択されたりして全気筒運転が行われる場合には基本的に、内燃機関１０の出力性能の向上を図るべく、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の比率になるように燃料噴射量が調節される。具体的には、燃料噴射量についての制御目標値（要求燃料噴射量）として混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の比率になる値が吸入空気量ＧＡに基づき算出されるとともに、その要求燃料噴射量と同量の燃料が噴射されるようにインジェクタ１６の作動が制御される。

そして本実施の形態の過給機制御では、全気筒運転時における目標過給圧Ｔｐｍとして、そうした燃料噴射制御の実行態様に見合う値、言い換えれば、燃料噴射制御を通じて混合気の空燃比がリッチ側の比率に調節される状況に適した高い過給圧に相当する値が設定される。上記Ｂマップには、そうした目標過給圧Ｔｐｍが設定されるようになる同目標過給圧Ｔｐｍと機関回転速度ＮＥとの関係が実験結果などに基づいて予め求められて、規定されている。

本実施の形態では、このように目標過給圧Ｔｐｍが設定されるため、全気筒運転が行われるときにおいて過給圧ＰＭが高い圧力に調節されて内燃機関１０の燃焼室２１に多量の吸気が導入されるようになる。そして、これによって高い出力で内燃機関１０を運転することができるようになり、同内燃機関１０の出力性能を向上させることができるようになる。

一方、冷却水温ＴＨＷが所定温度Ａより高く（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）且つ機関運転領域が気筒休止領域ＡＰである場合には（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、このとき気筒休止運転が行われていると判断される。そして、この場合には機関回転速度ＮＥに基づいて図９に示すＣマップから目標過給圧Ｔｐｍが算出されるとともに（ステップＳ２０５）、同目標過給圧Ｔｐｍと過給圧ＰＭとが一致するように可変ノズル機構４３の作動が制御される（ステップＳ２０４）。なお本実施の形態の過給機制御では、気筒休止運転が行われる場合に、稼働が停止される気筒に対して過給を行うための過給機４０の可変ノズル機構４３の作動制御が停止され、稼働が継続される気筒に対して過給を行うための過給機４０の可変ノズル機構４３の作動制御のみが実行される。そのため、Ｃマップから算出される目標過給圧Ｔｐｍに基づく可変ノズル機構４３の作動制御は、稼働が継続される気筒に対して過給を行うための過給機４０（図１の右側に示す過給機４０）の可変ノズル機構４３について実行される。

ここで、本実施の形態における燃料噴射制御では、気筒休止運転が行われる場合において、内燃機関１０の燃費を良好にするために、混合気の空燃比が全気筒運転時における空燃比よりリーン側の比率（例えば、理論空燃比）になるように燃料噴射量が調節される。具体的には、上記要求燃料噴射量として混合気の空燃比が全気筒運転時における空燃比よりリーン側の比率になる値が吸入空気量ＧＡに基づき算出されるとともに、その要求燃料噴射量と同量の燃料が噴射されるようにインジェクタ１６の作動が制御される。

そして、本実施の形態の過給機制御では、そのように燃料噴射制御を通じて混合気の空燃比がリーン側の比率に調節される状況に適した過給圧に相当する値が目標過給圧Ｔｐｍとして設定される。上記Ｃマップには、そうした目標過給圧Ｔｐｍが設定されるようになる同目標過給圧Ｔｐｍと機関回転速度ＮＥとの関係が実験結果などに基づいて予め求められて、規定されている。このＣマップには、具体的には、同一の機関回転速度ＮＥのもとで上記Ｂマップから求められる目標過給圧Ｔｐｍより低い圧力が目標過給圧Ｔｐｍとして算出されるようになる関係が規定されている。

本実施の形態では、このように目標過給圧Ｔｐｍが設定されるため、気筒休止運転が行われるときにおいて過給圧ＰＭが比較的低い圧力に調節されて内燃機関１０の燃焼室２１に導入される吸入空気量が比較的少ない量になる。そして、これによって吸入空気量ＧＡを燃費改善に適した量とすることができるようになり、内燃機関１０の燃費を改善することができるようになる。

以下、こうした過給機制御を実行することによる作用について説明する。
本実施の形態にかかる過給機制御では、目標過給圧Ｔｐｍの算出に用いるマップとして、全気筒運転時に適した機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係が記憶されたＢマップ（図８）、および気筒休止運転時に適した機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係が記憶されたＣマップ（図９）の二つのマップが設定されている。そして、全気筒運転時には機関回転速度ＮＥに基づいてＢマップから目標過給圧Ｔｐｍが算出され、気筒休止運転時には機関回転速度ＮＥに基づいてＣマップから目標過給圧Ｔｐｍが算出される。

そのため、過給機制御を全気筒運転時と気筒休止運転時とにおいて異なる態様で実行することができるようになり、それら全気筒運転および気筒休止運転のいずれが行われている場合であっても過給機４０による吸気圧送量を機関運転状態に見合う量に調節することができるようになる。

また、ＢマップおよびＣマップに規定される機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係として、気筒休止運転が行われるときの目標過給圧Ｔｐｍが同一の機関回転速度ＮＥのもとで全気筒運転が行われるときの目標過給圧Ｔｐｍより低くなる関係が設定されている。そのため、全気筒運転が行われるときには高い出力で内燃機関１０を運転して同内燃機関１０の出力性能を向上させることができるようになり、気筒休止運転が行われるときにおいては吸入空気量を燃費改善に適した比較的少ない量として内燃機関１０の燃費を改善することができるようになる。

ところで、例えば各バンク共通の一つの過給機が設けられたＶ型の内燃機関において気筒休止制御を実行する制御装置など、気筒休止運転時において稼働が休止される気筒と稼働が継続される気筒とに対して共通の過給機によって吸気を圧送する比較例の制御装置では、全気筒運転時と気筒休止運転時とで過給機に流入する排気の量が大きく異なる。そのため同装置では、機関回転速度と可変ノズル機構の作動量と過給圧との関係についても同様に、全気筒運転時と気筒休止運転時とで大きく異なる関係になる。

こうした比較例の制御装置において、機関回転速度と目標過給圧との関係との関係として全気筒運転に適した関係と気筒休止運転に適した関係とを各別に設定するためには、全気筒運転時における機関回転速度、ノズル機構の作動量および過給圧の関係と気筒休止運転時における同関係とを共に正確に把握する必要がある。

この点、本実施の形態にかかる制御装置は、二つのバンク１３を有するとともにバンク毎に過給機４０が設けられたＶ型の内燃機関１０に適用される。そして、この内燃機関１０の一方のバンク１３の気筒群（図１の右側に示すバンク１３の各気筒♯４〜♯６）の稼働を停止させることによって気筒休止運転が行われる。そのため、気筒休止運転に際しても稼働が継続される他方のバンク１３の気筒群（図１の左側に示すバンク１３の各気筒♯１〜♯３）については、全気筒運転が行われる場合と同様に、全ての気筒が運転されるとともに、それら気筒のみに対して排気エネルギーの回収と過給とを行う過給機４０（詳しくは、可変ノズル機構４３）の作動制御を通じて全ての気筒に対する吸気圧送量が調節される。

こうしたことから上記内燃機関１０では、気筒休止運転に際して稼働が継続されるバンク１３の気筒群については、機関回転速度ＮＥと可変ノズル機構４３の作動量と過給圧ＰＭとの関係が、全気筒運転時と気筒休止運転時とでほぼ同一の関係になると云える。そのため、気筒休止運転に際して稼働が継続されるバンク１３の気筒群にあって全ての気筒が稼働されているときの機関回転速度ＮＥと可変ノズル機構４３の作動量と過給圧ＰＭとの関係を把握することのみをもって、機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係として全気筒運転に適した関係（Ｂマップに規定される関係）と気筒休止運転に適した関係（Ｃマップに規定される関係）とを設定することができる。

したがって本実施の形態では、機関回転速度とノズル機構の作動量と過給圧との関係として二つの関係を把握する必要のある比較例の制御装置と比較して、全気筒運転に適した機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係や気筒休止運転に適した同関係を比較的容易に設定することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）目標過給圧Ｔｐｍの算出に用いるマップとして、全気筒運転時に適した機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係が記憶されたＢマップ、および気筒休止運転時に適した機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係が記憶されたＣマップの二つのマップを設定するようにした。そのため、全気筒運転および気筒休止運転のいずれが行われている場合であっても、過給機４０による吸気圧送量を機関運転状態に見合う量に調節することができる。

（２）ＢマップおよびＣマップに規定される機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係として、気筒休止運転が行われるときの目標過給圧Ｔｐｍが同一の機関回転速度ＮＥのもとで全気筒運転が行われるときの目標過給圧Ｔｐｍより低くなる関係を設定するようにした。そのため、全気筒運転が行われるときには高い出力で内燃機関１０を運転して同内燃機関１０の出力性能を向上させることができるようになり、気筒休止運転が行われるときにおいては吸入空気量を燃費改善に適した比較的少ない量として内燃機関１０の燃費を改善することができるようになる。

（３）機関回転速度とノズル機構の作動量と過給圧との関係として二つの関係を把握する必要のある比較例の制御装置と比較して、全気筒運転に適した機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係や気筒休止運転に適した同関係を比較的容易に設定することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・内燃機関１０の温度としてその指標値である冷却水温ＴＨＷを用いるようにしたが、これに代えて、例えば潤滑オイルの温度など、内燃機関１０の温度についての他の指標値を検出して用いるようにしてもよい。また、内燃機関１０の温度を検出してこれを用いることもできる。

・リフト停止機構３４，３５を省略することができる。この場合には、インジェクタ１６からの燃料噴射の停止と混合気への点火のための点火プラグ２２への通電の停止とをもって気筒休止運転を行うようにすればよい。

・上記実施の形態は、内燃機関１０の温度に基づく条件以外の条件が気筒休止制御の実行および実行停止を切り替えるための実行条件として設定される装置にも適用することができる。

・可変ノズル機構４３を有する過給機４０に代えて、その作動量の変更を通じて機関運転状態と吸気圧送量との関係を変更することの可能な可変容量型の過給機であれば、排気の流勢を利用して過給を行う他のタイプの過給機や、電動モータによって駆動されるタイプの過給機を用いることもできる。

・目標過給圧Ｔｐｍの算出に用いるパラメータとしては、機関回転速度ＮＥに加えて、例えば機関負荷ＫＬや冷却水温ＴＨＷなど、機関回転速度ＮＥ以外の機関運転状態を採用することができる。

・気筒休止運転に際して同一の気筒の稼働を停止させることに限らず、気筒休止運転の実行毎に異なる気筒を停止させるようにしてもよい。
・例えばＶ型８気筒の内燃機関やＶ型１２気筒の内燃機関など、６気筒以外の気筒数のＶ型の内燃機関にも、上記実施の形態はその構成を適宜変更した上で適用することができる。

・複数の気筒群が設定されるとともに気筒群毎に過給機が各別に設けられた内燃機関に適用されてそれら気筒群のうちの一部の気筒群の稼働を停止させることによって気筒休止運転が行われる制御装置であれば、直列の気筒配列の多気筒内燃機関に適用される制御装置にも、上記実施の形態はその構成を適宜変更した上で適用することができる。そうした制御装置としては、具体的には、互いに異なる三つの気筒に対応するように二つの過給機が設けられた６気筒の直列気筒配列の内燃機関に適用されて一方の過給機に対応する気筒群の稼働を停止させることによって気筒休止運転が行われる制御装置などを挙げることができる。

・機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係に代えて、機関回転速度ＮＥと可変ノズル機構４３の作動量についての制御目標値との関係を設定するようにしてもよい。要は、過給機４０の作動を制御するための動作指令値として機関運転状態に見合う適切な値を算出することが可能になる同動作指令値と機関運転状態との関係であれば、機関回転速度ＮＥと目標過給圧Ｔｐｍとの関係以外の関係を設定することが可能である。

・例えば６気筒の内燃機関の気筒休止運転時における運転モードとして二つの気筒の稼働を停止させる運転モードと四つの気筒の稼働を停止させる運転モードとを設定してそれら運転モードを機関回転速度ＮＥなどの機関運転状態に応じて切り替えるなど、気筒休止運転に際して稼働を停止させる気筒の数を多段階に変更するようにしてもよい。同構成にあっては、そうした運転モード毎に、過給機４０の作動を制御するための動作指令値と機関運転状態との関係を各別に設定するようにすればよい。これにより、気筒休止運転の実行時において、稼働を停止させる気筒の数に応じたかたちで、過給機による吸気圧送量を機関運転状態に見合う量に調節することができるようになる。

・本発明は、気筒休止運転に際して稼働が休止される気筒と稼働が継続される気筒とに共通の過給機を通じて吸気を圧送する制御装置にも適用することができる。
・本発明は、Ｖ型の内燃機関や直列気筒配列の内燃機関の他、水平対向型の内燃機関等にも適用することができる。また、ガソリン内燃機関に限らず、ディーゼル内燃機関にも本発明は適用可能である。

本発明を具体化した一実施の形態にかかる制御装置が適用される機関システムの概略構成を示す略図。 過給機のタービンの断面構造を示す断面図。 タービンホイールと各ノズルベーンとの位置関係を示す略図。 内燃機関の構造を概略的に示す略図。 Ａマップのマップ構造を示す略図。 気筒休止制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャート。 過給機制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャート。 Ｂマップのマップ構造を示す略図。 Ｃマップのマップ構造を示す略図。

符号の説明

１０…内燃機関、１０ａ…クランクシャフト、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…バンク、１４…エアクリーナ、１５…スロットルバルブ、１６…インジェクタ、１７…吸気マニホールド、１８…排気マニホールド、１９…排気浄化装置、２０…アクセルペダル、２１…燃焼室、２２…点火プラグ、２３…ピストン、２４…吸気バルブ、２５…排気バルブ、２６…吸気カムシャフト、２６ａ…吸気カム、２７…排気カムシャフト、２７ａ…排気カム、２８，３１…ローラ、２９，３２…ロッカアーム、３０，３３…ラッシュアジャスタ、３４，３５…リフト停止機構、４０…過給機、４１…コンプレッサ、４１ａ…コンプレッサホイール、４２…タービン、４２ａ…タービンホイール、４３…可変ノズル機構、４４…スクロール通路、４５…環状通路、４６…ノズルベーン、５０…電子制御装置、５１…アクセルポジションセンサ、５２…エアフローメータ、５３…クランクポジションセンサ、５４…水温センサ、５５…過給圧センサ。

Claims (5)

1. 機関運転状態と吸気圧送量との関係を変更可能な可変容量型の過給機を備えた多気筒の内燃機関に適用されて、機関運転状態に基づき算出される動作指令値に基づき前記過給機の作動を制御して同過給機による吸気圧送量を調節する過給機制御を実行し、実行条件の成立時には前記内燃機関の全ての気筒を稼働させる全気筒運転および前記内燃機関の一部の気筒の稼働を停止させる気筒休止運転のいずれか一方を選択して行う気筒休止制御を実行し、前記実行条件の未成立時には前記全気筒運転を行う多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記動作指令値の算出に用いる該動作指令値と機関運転状態との関係として、前記全気筒運転を行うときと前記気筒休止運転を行うときとで異なる関係が設定されてなる
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記気筒休止運転は、前記内燃機関の低回転低負荷運転時において実行され、
   前記制御装置は、前記動作指令値と機関運転状態との関係として、前記全気筒運転を行うときの過給圧と比較して前記動作指令値の算出に用いる機関運転状態が同一である状況のもとで前記気筒休止運転を行うときの過給圧が低くなる関係が設定されてなる
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
   当該制御装置は、前記内燃機関の温度が所定温度以上であることをもって前記実行条件が成立していると判断するものである
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関は複数の気筒群を有してなるとともにそれら気筒群毎に過給機が各別に設けられてなり、
   前記制御装置は、前記複数の気筒群のうちの一部の気筒群の稼働を停止させることによって前記気筒休止運転を行う
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関は二つのバンクを有してなるとともにそれらバンク単位で前記気筒群が設定されてなる
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。

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