JP2010001864A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気筒休止運転の実行により気筒の稼働が休止されている気筒列にて、可変動弁機構を動作させるための無駄なエネルギ消費が生じることを抑制できる内燃機関の可変動弁装置を提供する。
【解決手段】エンジン１においては、通常は各バンク１４，１５の全ての気筒を稼働させる全気筒運転が行われ、予め定められたエンジン運転領域では一方のバンク１５での気筒の稼働を休止させて他方のバンク１４での気筒のみを稼働させる気筒休止運転が行われる。エンジン１での気筒休止運転の実行時には、バンク１５において吸気バルブの開閉がリフト停止機構により停止されるとともに、その吸気バルブのバルブタイミングを可変とする可変動弁機構のモータへの通電が停止される。従って、そのときに可変動弁機構を無駄に動作させることはなく、その動作のための無駄なエネルギ消費が生じること、具体的にはモータでの電力消費が生じることを的確に抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、排気エミッション改善や出力向上を目的として、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が設けられたものが実用化されている。そして、上記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での燃料の燃焼に適した特性とされる。

ところで、Ｖ型内燃機関など複数の気筒列を有する内燃機関においては、各気筒列毎に可変動弁機構が設けられるとともに、各気筒列における前記機関バルブの開閉特性の可変が同調して行われるよう気筒列毎に設けられた各々の可変動弁機構の動作が制御されることとなる。また、複数の気筒列を有する内燃機関では、例えば特許文献１に示されるように、気筒休止制御として、通常は全ての気筒列における気筒を稼働させる全気筒運転を行い、予め定められた機関運転領域では一部の気筒列における気筒の稼働を休止させて残りの気筒列における気筒のみを稼働させる気筒休止運転を行うようにしたものも知られている。なお、上記文献における気筒の稼働の休止は、その気筒に対する燃料噴射の停止を通じて実現される。

上記気筒休止制御としては、内燃機関の燃費改善を意図して、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ことが考えられる。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上記のように気筒休止制御が行われる。

すなわち、内燃機関の燃費が良好でない機関低負荷運転時、言い換えれば稼働気筒に対し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列における気筒の稼働が停止され、残りの気筒列の稼働気筒に対し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。

また、稼働の休止される気筒においては、例えば特許文献２に示されるように、機関バルブのリフト（開閉）をリフト停止機構によって停止させることも提案されている。このリフト停止機構を特許文献１における気筒の稼働が停止される気筒列に設ければ、気筒休止運転中に上記気筒列における稼働の休止される気筒に空気が吸入されることがなくなる。このため、内燃機関の吸気通路を通過する空気のほとんどが上記気筒列の気筒以外の気筒、すなわち気筒休止運転中に稼働している気筒に吸入され、その稼働気筒での１サイクル当たりの吸入空気量を、全気筒運転で機関高負荷運転となったときの稼働気筒での１サイクル当たりの吸入空気量に近い値まで、的確に多くすることができるようになる。
特開平８−２８４７００公報（段落［０００２］、［０００３］、［００１７］、［００１８］） 特開２００３−３２２００７公報（段落［００１４］）

ところで、気筒休止運転時に気筒の稼働が休止される気筒列において、機関バルブの開閉をリフト停止機構により停止させた場合、その機関バルブの開閉特性を可変動弁機構の動作を通じて変化させようとすることに意味はないにもかかわらず、同気筒列に設けられた可変動弁機構が動作されることになる。例えば、特許文献１に示されるように、上記気筒列に設けられた可変動弁機構の動作指令値が最大値または最小値に設定され、機関バルブの開閉特性を上記動作指令値に対応した特性とするための上記可変動弁機構の上記動作指令値に基づく動作が行われる。しかし、気筒の稼働が休止される気筒列では機関バルブの開閉がリフト停止機構により停止されていることから、その機関バルブの開閉特性を変化させようとして可変動弁機構を動作指令値に基づき動作させることに意味はなく、その可変動弁機構を動作するために無駄なエネルギ消費が生じることになる。

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、気筒休止運転の実行により気筒の稼働が休止されている気筒列にて、可変動弁機構を動作させるための無駄なエネルギ消費が生じることを抑制できる内燃機関の可変動弁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、複数の気筒列毎にそれぞれ設けられて各気筒列の機関バルブの開閉特性を可変とすべくモータにより動作される可変動弁機構と、各気筒列における前記機関バルブの開閉特性の可変が同調して行われるよう気筒列毎に設けられた各々の前記可変動弁機構のモータを制御する制御手段とを備える内燃機関の可変動弁装置において、前記内燃機関は、全ての気筒列における気筒を稼働させる全気筒運転と、一部の気筒列における気筒の稼働を休止させて残りの気筒列における気筒のみを稼働させる気筒休止運転との間で、運転の切り換えが行われるものであり、前記気筒休止運転では、稼働の休止される気筒における前記機関バルブの開閉がリフト停止機構によって停止されるものであり、前記制御手段は、気筒休止運転の実行中、気筒の稼働を休止する気筒列に設けられた前記可変動弁機構のモータへの通電を停止させるものであることを要旨とした。

上記構成によれば、気筒休止運転時に気筒の稼働が休止される気筒列で機関バルブの開閉がリフト停止機構により停止される状況下では、その機関バルブの開閉特性を可変とする可変動弁機構を動作させるためのモータへの通電が停止される。従って、そのときに可変動弁機構を無駄に動作させることはなく、その動作のための無駄なエネルギ消費が生じること、具体的にはモータでの電力消費が生じることを抑制できるようになる。

なお、可変動弁機構には作動油の供給を通じて油圧駆動される油圧式のものもある。こうした油圧式の可変動弁機構を採用した場合において、気筒休止運転中に無駄なエネルギ消費を抑制することを意図して同機構への作動油の供給を停止させると、次のような問題が生じる。すなわち、内燃機関が気筒休止運転から全気筒運転に切り換えられ、気筒の稼働が休止されていた気筒列での可変動弁機構の動作を再開させるとき、同機構に作動油を供給しても同機構に作用する油圧が同機構を動作可能なレベルまですぐには上昇せず、同機構の動作を再開させるまでに応答遅れが生じる。こうした応答遅れをなくすため、気筒休止運転中、気筒の稼働が停止される気筒列の可変動弁機構に対し幾らかの作動油の供給を行い、同機構に作用する油圧が同機構を応答性よく動作可能なレベルに保持されるようにすることが考えられる。ただし、この場合には、気筒の稼働が停止される気筒列の可変動弁機構に対し上述したように作動油の供給が行われるため、その分のエネルギ消費が生じることは否めない。

これに対し、モータにより動作される電動式の可変動弁機構においては、モータの通電を停止させた状態にあるとき、同モータへの通電を開始すれば直ちに同機構を動作可能な状態とすることができる。従って、内燃機関が気筒休止運転から全気筒運転に切り換えられ、気筒の稼働が休止されていた気筒列での気筒の稼働が再開されて同気筒列の可変動弁機構の動作も再開されるとき、その動作をモータへの通電を通じて応答性よく開始することができる。このため、気筒休止運転から全気筒運転への切り換えに伴う可変動弁機構の動作再開時の応答性を気にすることなく、気筒休止運転中に可変動弁機構のモータへの通電を停止させることができ、それによって効果的に無駄なエネルギ消費（電力消費）の抑制を図ることができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記可変動弁機構は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトと前記機関バルブを開閉させるカムシャフトとの間の回転伝達経路に設けられ、前記出力軸及び前記カムシャフトの回転と同期して回転する前記モータの回転の増減速を通じて前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更することで、前記機関バルブの開閉タイミングを可変とするものであることを要旨とした。

上記構成によれば、モータへの通電を停止すると、そのモータがカムシャフトの回転に伴い従動回転するようになるため、同モータがカムシャフトの回転抵抗となる。こうした回転抵抗によりクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が遅角側に変化するよう可変動弁機構が動作するため、上記相対回転位相をモータへの通電を行うことなく最遅角の状態で保持することができる。なお、仮に油圧式の可変動弁機構を採用した場合には、気筒休止運転中、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を一定の状態に保持しようとすると、そのために可変動弁機構に作動油を供給して同機構を油圧駆動しなければならず、エネルギ消費が生じることは避けられない。電動式の可変動弁機構では、こうしたエネルギ消費の発生を回避することができる。

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、前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの間の回転伝達経路上に設けられた減速機構及びリンク機構を備え、前記減速機構は、前記モータと繋がるとともに同モータの回転を互いに噛み合う複数のギヤにより減速させた状態で前記リンク機構に伝達するものであり、前記リンク機構は、前記減速機構から伝達される前記モータの回転の増減速に応じたリンクの変位により前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更するものとした。

上記構成によれば、モータへの通電を停止したとき、同モータがカムシャフトの回転抵抗になるだけでなく、減速機構及びリンク機構での摩擦抵抗もカムシャフトの回転抵抗になるため、モータへの通電を停止したときにカムシャフトに作用する回転抵抗がより一層大きくなる。従って、モータへの通電を停止したとき、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を上記回転抵抗により的確に最遅角の状態に保持することができる。

以下、本発明を、自動車用のＶ型エンジンに適用した一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
図１に示されるエンジン１では、二つのバンク（気筒列）１４，１５に対し、それぞれのバンク１４，１５の気筒に空気を供給するための吸気通路３が接続されている。この吸気通路３においては、同通路３を通過する空気の量を調整すべく開閉動作するスロットルバルブ２９が設けられており、そのスロットルバルブ２９より下流側で一方のバンク１４側と他方のバンク１５側とに分岐して各々のバンク１４，１５に接続されている。また、吸気通路３における上記分岐後の部分には、吸気通路３内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁４がそれぞれ設けられている。そして、吸気通路３を通過する空気及び燃料噴射弁４から噴射される燃料がエンジン１の各バンク１４，１５に供給され、それら各バンク１４，１５にて空気と燃料とからなる混合気が燃焼されることでエンジン１が運転されるようになる。

上記エンジン１においては、気筒休止制御として、通常は各バンク１４，１５における全ての気筒を稼働させる全気筒運転を行い、予め定められたエンジン運転領域では一方のバンク１５における気筒の稼働を休止させて他方のバンク１４における気筒のみを稼働させる気筒休止運転を行うようにしている。ここで、気筒休止運転の実行の有無に関係なく気筒を稼働させるバンク１４の構造と、気筒休止運転の実行時に気筒の稼働が休止されるバンク１５の構造とについて、それぞれ個別に図２及び図３を参照しつつ詳しく説明する。

［バンク１４の構造］
図２に示されるように、バンク１４においては、各気筒の燃焼室２に上記吸気通路３及び排気通路８が接続されるとともに、上記吸気通路３から吸入される空気と同通路３に設けられた上記燃料噴射弁４から噴射される燃料とからなる混合気に対し燃焼室２内にて点火を行う点火プラグ５が設けられている。このように燃焼室２内で混合気に対す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。

バンク１４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。ちなみに、吸気カムシャフト１１の回転はクランクシャフト７の二回転につき一回となっており、それに合わせて吸気バルブ９の開閉動作もクランクシャフト７の二回転につき一回となっている。

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。上記排気カムシャフト１２の回転もクランクシャフト７の二回転につき一回となっており、それに合わせて排気バルブ１０の開閉動作もクランクシャフト７の二回転につき一回となっている。

バンク１４には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０といっ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。

［バンク１５の構造］
図３に示されるように、バンク１５は、上記バンク１４とほぼ同じ構造を有しているため、以下ではバンク１５におけるバンク１４と異なる部分についてのみ詳しく説明し、バンク１５におけるバンク１４と同じ部分については同バンク１４と同じ符号を付して説明を省略する。

バンク１５においては、気筒休止制御における気筒休止運転時、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への通電の停止が行われるとともに、吸気バルブ９及び排気バルブ１０のリフト（開閉）が停止させられることにより、気筒の稼働が停止される。なお、吸気バルブ９及び排気バルブ１０のリフトの停止は、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って、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。

次に、各バンク１４，１５にそれぞれ個別に設けられた可変動弁機構１３の詳細について、図４を参照して説明する。
可変動弁機構１３は、クランクシャフト７と吸気カムシャフト１１との間の回転伝達経路に設けられ、それらクランクシャフト７及び吸気カムシャフト１１と同期して回転するモータ４１により動作される電動式のものとなっている。この可変動弁機構１３には、クランクシャフト７の回転を吸気カムシャフト１１に伝達する減速機構４２及びリンク機構４３が設けられている。従って、これら減速機構４２及びリンク機構４３は、クランクシャフト７と吸気カムシャフト１１との間の回転伝達経路上に設けられていることになる。上記減速機構４２は、上記モータ４１と繋がるとともに同モータ４１の回転を互いに噛み合う複数のギヤ４２ａ，４２ｂにより減速させた状態で上記リンク機構４３に伝達するものである。また、リンク機構４３は、上記減速機構４２から伝達されるモータ４１の回転の増減速に応じたリンク４３ａ〜４３ｄの変位によりクランクシャフト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ものである。

こうした可変動弁機構１３においては、クランクシャフト７及び吸気カムシャフト１１と同期して回転するモータ４１の回転速度を増減速することにより、吸気カムシャフト１１の回転速度がクランクシャフト７からの回転伝達を受けることによって得られる値（以下、基準速度という）に対して増減速する。なお、ここでの基準速度は、クランクシャフト７の回転速度が上昇するほど大きい値になり、逆に同シャフト７の回転速度が低下するほど小さい値になるものである。そして、吸気カムシャフト１１の回転速度が上記基準速度と一致するようモータ４１の回転速度を調整することにより、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相が一定に保持される。一方、吸気カムシャフト１１の回転速度が上記基準速度よりも大きい値となるようモータ４１の回転速度を上昇させると、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相が進角側に変更される。また、吸気カムシャフト１１の回転速度が上記基準速度よりも小さい値となるようモータ４１の回転速度を低下させると、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相が遅角側に変更される。

次に、本実施形態におけるエンジン１の可変動弁装置の電気的構成について、図５を参照して説明する。
この可変動弁装置には、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。

・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を流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、各バンク１４，１５の燃料噴射弁４、点火プラグ５、及び可変動弁機構１３（電動モータ４１）の駆動回路等が接続されるとともに、リフト停止機構２４，２５、及びスロットルバルブ２９の駆動回路等も接続されている。

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。

エンジン１においては、自動車の運転者によるアクセル踏込量の調整を通じてエンジン出力の調整が行われる。すなわち、アクセル踏込量が調整されると、それに基づきスロットル開度制御を通じてスロットルバルブ２９が上記アクセル踏込量に対応した開度に調整される。更に、そのスロットルバルブ２９の開度に応じてエンジン１の吸気通路を流れる空気の量（吸入空気量）が調整され、同吸入空気量に対応した量の燃料が燃料噴射量制御を通じて燃料噴射弁４から噴射される。その結果、エンジン１の燃焼室２内にアクセル踏込量に対応した量の混合気が供給され、その混合気に対し点火プラグ点火を行って同混合気を燃焼させることにより、アクセル踏込量に対応したエンジン出力が得られるようになる。

また、エンジン１で行われる吸気バルブ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。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（モータ４１）の動作指令値である進角量が算出される。そして、算出された進角量に基づきモータ４１を制御して同モータ４１の回転速度を増減速することにより、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、言い換えれば吸気バルブ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。

次に、エンジン運転状態に応じてエンジン１の全気筒運転と気筒休止運転とを切り換える気筒休止制御について詳しく説明する。
気筒休止制御では、図６に示されるマップを参照して、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ＡＰを規定するとともに、その気筒休止領域ＡＰ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ＡＡを規定するものである。なお、上記気筒休止領域ＡＰは低回転低負荷領域に設定されており、上記全気筒領域ＡＡは気筒休止領域ＡＰよりも高回転高負荷領域に設定されている。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ＡＰ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ＡＡ内にあるときには全気筒運転が実行される。

以上のように、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。

図７は、上述した気筒休止制御を実行するための気筒休止制御ルーチンを示すフローチャートである。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が用いられる。

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、図６に示されるマップを用いて気筒休止制御が実行される（図７のＳ１０２〜Ｓ１０４）。より詳しくは、上記マップを参照して、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が、気筒休止制御での気筒休止運転の行われる運転領域（気筒休止領域ＡＰ）にあるか否かが判断される（Ｓ１０２）。そして、エンジン運転状態が気筒休止領域ＡＰにあれば気筒休止運転が実行され（Ｓ１０３）、エンジン運転状態が気筒休止領域ＡＰになく全気筒領域ＡＡにあれば全気筒運転が実行される（Ｓ１０４）。

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８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１の冷却水温が上述した所定値Ａよりも高い値であるか否か（Ｓ２０１）、言い換えれば冷却水温が気筒休止制御の実行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、気筒休止制御が停止されて全気筒運転が実行されていることから、各バンク１４，１５の各々の可変動弁機構１３が動作許可状態とされ（Ｓ２０４）、それら各バンク１４，１５での吸気バルブ９のバルブタイミング制御が実行される。すなわち、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき可変動弁機構１３（モータ４１）の動作指令値である進角量が算出され、その進角量に基づく各バンク１４，１５の各々のモータ４１の回転速度の制御を通じて、各バンク１４，１５における各々の吸気バルブ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。

上記ステップ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Ａよりも高い旨判断された場合には、気筒休止制御が実行されていることを意味する。この場合、気筒休止制御での気筒休止運転が実行されているか否かが判断され（Ｓ２０２）、ここで否定判定であって全気筒運転が実行されている旨判断されると、上記ステップＳ２０４の処理が実行される。また、ステップＳ２０２で肯定判定がなされて気筒休止運転が実行されている旨判断されると、気筒の稼働が休止されているバンク１５に設けられた可変動弁機構１３のモータ４１に対する通電が停止される（Ｓ２０４）。

仮に、このときにバンク１５の可変動弁機構１３が動作許可状態とされ、同機構１３のモータ４１が進角量に基づき制御されてバンク１５の吸気バルブ９のバルブタイミングが所定の状態に向けて制御されているとすると、次のような不具合を招くことになる。すなわち、気筒休止運転時のバンク１５では、吸気バルブ９のリフト（開閉）をリフト停止機構２４により停止させており、吸気バルブ９のバルブタイミングをモータ４１の上記進角量に基づく制御を通じて変化させようとすることに意味はないにもかかわらず、同バンク１５のモータ４１が動作されることになる。その結果、バンク１５において、上記モータ４１を上記進角量に基づき動作させるために無駄なエネルギ消費（電力消費）が生じることになる。

しかし、バンク１５においては、気筒休止運転の実行時に吸気バルブ９の開閉がリフト停止機構２４により停止されると、その吸気バルブ９のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構１３のモータ４１が上述したように通電停止されるため、そのときに同モータ４１の上記進角量に基づく動作が無駄に行われることはない。従って、そのモータ４１の動作のために無駄なエネルギ消費（電力消費）が生じることを抑制できるようになる。

なお、可変動弁機構には作動油の供給を通じて油圧駆動される油圧式のものもある。こうした油圧式の可変動弁機構を採用した場合において、気筒休止運転中に無駄なエネルギ消費を抑制することを意図して同機構への作動油の供給を停止させると、次のような問題が生じる。すなわち、エンジン１が気筒休止運転から全気筒運転に切り換えられ、気筒の稼働が休止されていたバンクでの可変動弁機構の動作を再開させるとき、同機構に作動油を供給しても同機構に作用する油圧が同機構を動作可能なレベルまですぐには上昇せず、同機構の動作を再開させるまでに応答遅れが生じる。こうした応答遅れをなくすため、気筒休止運転中、気筒の稼働が停止されるバンクの可変動弁機構に対し幾らかの作動油の供給を行い、同機構に作用する油圧が同機構を応答性よく動作可能なレベルに保持されるようにすることが考えられる。ただし、この場合には、気筒の稼働が停止されるバンクの可変動弁機構に対し上述したように作動油の供給が行われるため、その分のエネルギ消費が生じることは否めない。

これに対し、モータ４１により動作される電動式の可変動弁機構１３においては、モータ４１の通電を停止させた状態にあるとき、同モータ４１への通電を開始すれば直ちに同機構１３を動作可能な状態とすることができる。従って、エンジン１が気筒休止運転から全気筒運転に切り換えられ、気筒の稼働が休止されていたバンク１５での気筒の稼働が再開されて同バンクの可変動弁機構１３の動作も再開されるとき、その動作をモータ４１への通電を通じて応答性よく開始することができる。このため、気筒休止運転から全気筒運転への切り換えに伴う可変動弁機構１３の動作再開時の応答性を気にすることなく、気筒休止運転中に可変動弁機構１３のモータ４１への通電を停止させることができ、それによって効果的に無駄なエネルギ消費（電力消費）の抑制を図ることができる。

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）気筒休止運転の実行時、バンク１５において吸気バルブ９の開閉がリフト停止機構２４により停止されると、その吸気バルブ９のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構１３のモータ４１への通電が停止される。従って、そのときに可変動弁機構１３を無駄に動作させることはなく、その動作のための無駄なエネルギ消費が生じること、具体的にはモータ４１での電力消費が生じることを的確に抑制できる。

（２）気筒休止運転の実行時、バンク１５において可変動弁機構１３のモータ４１への通電が停止されると、そのモータ４１が吸気カムシャフト１１の回転に伴い従動回転するようになるため、同モータ４１が吸気カムシャフト１１の回転抵抗となる。こうした回転抵抗によりクランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相が遅角側に変化するよう可変動弁機構１３が動作するため、上記相対回転位相をモータ４１への通電を行うことなく最遅角の状態で保持することができる。なお、仮に油圧式の可変動弁機構を採用した場合には、気筒休止運転中、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相を一定の状態に保持しようとすると、そのために可変動弁機構に作動油を供給して同機構を油圧駆動しなければならず、エネルギ消費が生じることは避けられない。電動式の可変動弁機構１３では、こうしたエネルギ消費の発生を回避することができる。

（３）気筒休止運転の実行時、バンク１５において可変動弁機構１３のモータ４１への通電が停止されると、同モータ４１が吸気カムシャフト１１の回転抵抗になるだけでなく、減速機構４２及びリンク機構４３での摩擦抵抗も吸気カムシャフト１１の回転抵抗になる。このため、モータ４１への通電を停止したときに、吸気カムシャフト１１に作用する回転抵抗がより一層大きくなる。従って、モータ４１への通電を停止したとき、クランクシャフト７に対する吸気カムシャフト１１の相対回転位相を上記回転抵抗により的確に最遅角の状態に保持することができる。

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。
・気筒の稼働が休止されるバンクに関しては、バンク１５に固定したが、バンク１４とバンク１５との間で可変としてもよい。この場合、バンク１４にもリフト停止機構２４，２５が設けられ、バンク１４が気筒の稼働を休止させるバンクとされたときには、気筒休止運転中にバンク１４の吸気バルブ９及び排気バルブ１０のリフト（開閉）が上記リフト停止機構２４，２５によって停止されることとなる。

・排気バルブ１０のバルブタイミングを可変とする電動式の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。
・可変動弁機構に関しては、気筒休止運転時であって同機構のモータへの通電が停止されるとき、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相（バルブタイミング）が最遅角以外の状態、例えば最進角の状態や最遅角と最進角との間の状態となるようスプリング等による付勢力が作用するものであってもよい。

・吸気バルブ９や排気バルブ１０といった機関バルブの開閉特性として同バルブの最大リフト量及び作動角を可変とする電動式の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。

本実施形態の可変動弁機構の適用されるエンジン全体を示す略図。 同エンジンにおいて気筒休止運転の実行の有無に関係なく常に気筒が稼働されるバンクの構造を示す略図。 同エンジンにおいて気筒休止運転の実行に伴い気筒の稼働が休止されるバンクの構造を示す略図。 可変動弁機構の構造を示す略図。 同エンジンの可変動弁装置の電気的構成を示すブロック図。 気筒休止制御での全気筒領域と気筒休止領域とを規定したマップ。 気筒休止制御の実行手順を示すフローチャート。 可変動弁機構の動作の制御手順を示すフローチャート。

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、１４，１５…バンク、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（制御手段）、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、４１…モータ、４２…減速機構、４２ａ，４２ｂ…ギヤ、４３…リンク機構、４３ａ〜４３ｄ…リンク。

Claims (3)

1. 複数の気筒列毎にそれぞれ設けられて各気筒列の機関バルブの開閉特性を可変とすべくモータにより動作される可変動弁機構と、各気筒列における前記機関バルブの開閉特性の可変が同調して行われるよう気筒列毎に設けられた各々の前記可変動弁機構のモータを制御する制御手段とを備える内燃機関の可変動弁装置において、
   前記内燃機関は、全ての気筒列における気筒を稼働させる全気筒運転と、一部の気筒列における気筒の稼働を休止させて残りの気筒列における気筒のみを稼働させる気筒休止運転との間で、運転の切り換えが行われるものであり、
   前記気筒休止運転では、稼働の休止される気筒における前記機関バルブの開閉がリフト停止機構によって停止されるものであり、
   前記制御手段は、気筒休止運転の実行中、気筒の稼働を休止する気筒列に設けられた前記可変動弁機構のモータへの通電を停止させるものである
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記可変動弁機構は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトと前記機関バルブを開閉させるカムシャフトとの間の回転伝達経路に設けられ、前記出力軸及び前記カムシャフトの回転と同期して回転する前記モータの回転の増減速を通じて前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更することで、前記機関バルブの開閉タイミングを可変とするものである
   請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 前記可変動弁機構は、前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの間の回転伝達経路上に設けられた減速機構及びリンク機構を備え、
   前記減速機構は、前記モータと繋がるとともに同モータの回転を互いに噛み合う複数のギヤにより減速させた状態で前記リンク機構に伝達するものであり、
   前記リンク機構は、前記減速機構から伝達される前記モータの回転の増減速に応じたリンクの変位により前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更するものである
   請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。

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