JP2010031803A - 多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生を抑制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】電子制御装置５０は、８つの気筒１１のうち燃焼が行われる稼動気筒の数を機関運転状態に応じて変更する。また、電子制御装置５０は、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを可変とする吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御する。また、稼動気筒を増加する際に、当該稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが遅角するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の気筒のうち燃焼が行われる稼動気筒の数を機関運転状態に応じて変更する多気筒内燃機関の制御装置に関する。

この種の多気筒内燃機関の制御装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含めて従来の多気筒内燃機関の制御装置では、例えば、当該内燃機関を搭載する車両の加速時や高速走行時等には、複数の気筒を全て稼動させる全気筒運転を行うことにより所望の安定した出力を得るようにしている。一方、機関回転速度や車速等が略一定であるクルーズ走行時等には、複数の気筒の一部のみを稼働させる部分気筒運転に切り換えることにより、稼動気筒に対する吸気の充填効率を高めて燃費の向上等を図るようにしている。
特開昭６０―４５７６７号公報

ところが、このような多気筒内燃機関の制御装置にあっては、稼動気筒を増加させる際には、機関出力が急激に増大し、稼動気筒数を減少させる際には、機関出力が急激に低下することとなる。このため、稼動気筒数の変更にともない出力ショックが生じることとなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生を抑制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、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、複数の気筒のうち燃焼が行われる稼動気筒の数を機関運転状態に応じて変更する稼動気筒数変更手段を備える多気筒内燃機関の制御装置において、吸気バルブの開弁タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を増加する際に、当該稼動気筒の増加に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが遅角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御することをその要旨としている。

吸気バルブの開弁タイミングを遅角させると、すなわち吸気バルブを遅開きにすると、これにともない吸気の充填効率が低下するようになるため、機関出力が低下することとなる。そして、上記構成によれば、稼動気筒を増加する際には、これに併せて吸気バルブの開弁タイミングが遅角されるようになるため、稼動気筒の増加にともなう機関出力の増大を抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（２）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、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒の増加に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングを遅角させた後、進角側に向けて徐変するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御することをその要旨としている。

稼動気筒の増加に併せて吸気バルブの開弁タイミングを遅角させた後には、機関出力を増大させるべく、吸気バルブの開弁タイミングを進角させる必要がある。ただしこのとき、吸気バルブの開弁タイミングを急激に進角させると、これにともない機関出力が急激に増大して出力ショックが発生するおそれがある。

この点、上記構成によれば、稼動気筒の増加に併せて吸気バルブの開弁タイミングを遅角させた後、進角側に向けて徐変するようにしているため、機関出力の急激な増大を抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数の増加後に吸気バルブの開弁タイミングを進角する際に、これにともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（３）請求項３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、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を増加するのに先だち、前記吸気バルブの開弁タイミングを進角側に徐変させるとともに、稼動気筒の増加に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが遅角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御することをその要旨としている。

同構成によれば、稼動気筒数を増加する際に、吸気バルブの開弁タイミングが最遅角位置にある場合であっても、すなわち吸気バルブのバルブタイミングをそれ以上遅角させることができない場合であっても、稼動気筒を増加するのに先立ち吸気バルブの開弁タイミングを進角させることで、稼動気筒の増加に併せて吸気バルブの開弁タイミングを遅角させることができるようになる。また、こうした吸気バルブの開弁タイミングの進角制御は徐々に行われるため、当該進角制御の実行にともなう機関出力の急激な増大が生じることもない。従って、稼動気筒数の増加に併せて吸気バルブの開弁タイミングを遅角するための機会を好適に得るとともに、稼動気筒を増加するのに先立ち吸気バルブの開弁タイミングを進角する際に、これにともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項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、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段による前記稼動気筒の増加数が多いときほど前記吸気バルブの開弁タイミングの遅角量を大きく設定することをその要旨としている。

同構成によれば、稼動気筒数変更手段による稼動気筒の増加数が多いときほど、すなわち稼動気筒の増加にともない予想される機関出力の増大量が大きいときほど、吸気バルブの開弁タイミングの遅角量が大きく設定されるため、稼動気筒の増加にともなう機関出力の増大を的確に抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生を的確に抑制することができるようになる。

（５）請求項５に記載の発明は、複数の気筒のうち燃焼が行われる稼動気筒の数を機関運転状態に応じて変更する稼動気筒数変更手段を備える多気筒内燃機関の制御装置において、吸気バルブの開弁タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を減少する際に、当該稼動気筒の減少に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが進角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御することをその要旨としている。

吸気バルブの開弁タイミングを進角させると、すなわち吸気バルブを早開きにすると、これにともない吸気の充填効率が増大するようになるため、機関出力が増大することとなる。そして、上記構成によれば、稼動気筒を減少する際には、これに併せて吸気バルブの開弁タイミングが進角されるようになるため、稼動気筒の減少にともなう機関出力の低下を抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を減少するのに先だち、前記吸気バルブの開弁タイミングを遅角側に徐変させるとともに、稼動気筒の減少に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが進角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御することをその要旨としている。

同構成によれば、稼動気筒数を減少する際に、吸気バルブの開弁タイミングが最進角位置にある場合であっても、すなわち吸気バルブのバルブタイミングをそれ以上進角させることができない場合であっても、稼動気筒を減少するのに先立ち吸気バルブの開弁タイミングを遅角させることで、稼動気筒の減少に併せて吸気バルブの開弁タイミングを進角させることができるようになる。また、こうした吸気バルブの開弁タイミングの遅角制御は徐々に行われるため、当該遅角制御の実行にともなう機関出力の急激な低下が生じることもない。従って、稼動気筒数の減少に併せて吸気バルブの開弁タイミングを進角するための機会を好適に得るとともに、稼動気筒を減少するのに先立ち吸気バルブの開弁タイミングを遅角する際に、これにともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒の減少に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングを進角させた後、遅角側に向けて徐変するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御することをその要旨としている。

稼動気筒の減少に併せて吸気バルブの開弁タイミングを進角させた後には、機関出力を低下させるべく、吸気バルブの開弁タイミングを遅角させる必要がある。ただしこのとき、吸気バルブの開弁タイミングを急激に遅角させると、これにともない機関出力が急激に低下して出力ショックが発生するおそれがある。

この点、上記構成によれば、稼動気筒の減少に併せて吸気バルブの開弁タイミングを進角させた後、遅角側に向けて徐変するようにしているため、機関出力の急激な低下を抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数の減少後に吸気バルブの開弁タイミングを遅角する際に、これにともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項５〜請求項７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、前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段による前記稼動気筒の減少数が多いときほど前記吸気バルブの開弁タイミングの進角量を大きく設定することをその要旨としている。

同構成によれば、稼動気筒数変更手段による稼動気筒の減少数が多いときほど、すなわち稼動気筒の減少にともない予想される機関出力の低下量が大きいときほど、吸気バルブの開弁タイミングの進角量が大きく設定されるため、稼動気筒の減少にともなう機関出力の低下を的確に抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生を的確に抑制することができるようになる。

以下、図１〜図７を参照して、本発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置を、車両に搭載されるＶ型８気筒ガソリンエンジン（以下、「エンジン１０」）の制御装置として具体化した一実施形態について詳細に説明する。

図１に、エンジン１０及びこれを制御する電子制御装置５０の概略構成を模式的に示す。同図では、８つの気筒のうちの１つの気筒１１のみを示している。
エンジン１０の気筒１１には、ピストン１２が往復動可能に設けられており、気筒１１の内周面とピストン１２の頂面とにより燃焼室１３が形成される。また、燃焼室１３には、吸気ポート２１及び排気ポート３１が接続されている。また、燃焼室１３には、混合気に点火をするための点火プラグ１４が設けられている。ピストン１２には、コネクティングロッドを介してクランクシャフト１６が駆動連結されている。クランクシャフト１６には、図示しないタイミングベルトを介して吸気カムシャフト１７Ａ及び排気カムシャフト１７Ｂが駆動連結されている。吸気カムシャフト１７Ａ及び排気カムシャフト１７Ｂには、吸気カム１８Ａ及び排気カム１８Ｂがそれぞれ設けられている。

吸気ポート２１には、吸気ポート２１にて燃料を噴射する燃料噴射弁１５が設けられている。また、吸気ポート２１には、吸気通路２２が接続されている。吸気通路２２の途中には、サージタンク２３が設けられている。また、サージタンク２３の上流側には、吸気を調量するためのスロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４には、スロットルバルブ２４の開閉駆動を行うためのスロットルモータ２５が設けられている。

排気ポート３１には、排気通路３２が接続されている。
エンジン１０には、吸気ポート２１及び排気ポート３１を開閉する吸気バルブ２６及び排気バルブ３６がそれぞれ設けられている。吸気バルブ２６は、吸気カムシャフト１７Ａと一体回転する吸気カム１８Ａにより開閉駆動され、排気バルブ３６は、排気カムシャフト１７Ｂと一体回転する排気カム１８Ｂにより開閉駆動される。

また、エンジン１０には、吸気バルブ２６の開閉タイミングを可変とする吸気バルブタイミング可変機構４１Ａ、及び排気バルブ３６の開閉タイミングを可変とする排気バルブタイミング可変機構４１Ｂがそれぞれ設けられている。吸気バルブタイミング可変機構４１Ａは、クランクシャフト１６に対する吸気カムシャフト１７Ａの相対回転位相を調節することにより、吸気バルブ２６の開閉タイミングを調節するものとなっている。また、排気バルブタイミング可変機構４１Ｂは、クランクシャフト１６に対する排気カムシャフト１７Ｂの相対回転位相を調節することにより、排気バルブ３６の開閉タイミングを調節するものとなっている。

こうしたエンジン１０において、スロットルバルブ２４により調量された空気と燃料噴射弁１５から噴射された燃料とが混合されて混合気となり、燃焼室１３に供給される。そして、点火プラグ１４による点火を通じて混合気が燃焼されると、燃焼のエネルギによりピストン１２が押し下げられ、同ピストン１２に駆動連結されるクランクシャフト１６が回転する。また、燃焼により発生した排気は排気ポート３１を通じて排気通路３２へと排出される。

また、エンジン１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、吸気通路２２においてスロットルバルブ２４の上流側には、燃焼室１３に供給される空気の量（以下、「吸気量ＧＡ」）を検出する吸気量センサ７１が設けられている。また、スロットルバルブ２４の近傍には、スロットルバルブ２４の開度（以下、「スロットル開度ＴＡ」）を検出するスロットル開度センサ７２が設けられている。また、クランクシャフト１６の近傍には、クランクシャフト１６の回転から機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ７３が設けられている。また、吸気カムシャフト１７Ａの近傍には、吸気カムシャフト１７Ａの回転から吸気カム１８Ａのカム角ＧＩを検出する吸気カム角センサ７４Ａが設けられている。また、排気カムシャフト１７Ｂの近傍には、排気カムシャフト１７Ｂの回転から排気カム１８Ｂのカム角ＧＥを検出する排気カム角センサ７４Ｂが設けられている。また、アクセルペダル６１の近傍には、アクセルペダル６１の操作量（以下、「アクセル開度ＡＣＣＰ」）を検出するアクセル開度センサ７５が設けられている。また、エンジン１０の冷却水の温度（以下、「冷却水温ＴＨＷ」）を検出するための水温センサ７６が設けられている。尚、これらセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられている。これら各センサ７１〜７６の検出信号は、エンジン１０の各種制御を実行する電子制御装置５０に入力される。

電子制御装置５０は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えて構成されており、上記各センサ７１〜７６をはじめとする各種センサの出力値により把握される機関運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、スロットルバルブ２４を制御するスロットル制御、燃料噴射弁１５を制御する燃料噴射制御、吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御する吸気バルブタイミング制御、排気バルブタイミング可変機構４１Ｂを駆動制御する排気バルブタイミング制御、エンジン１０の８気筒のうち燃焼が行われる稼動気筒の数を機関運転状態に応じて変更する稼動気筒数変更制御を実行する。

次に、図２を参照して、吸気バルブタイミング制御について説明する。
図２に、クランク角と、吸気バルブ２６のバルブリフト量及び排気バルブ３６のバルブリフト量との関係を示す。

吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯ及び閉弁タイミングＩＶＣは、一点鎖線にて示す最遅角位置から、二点鎖線にて示す最進角位置までの範囲において連続的に設定することができる。ここで、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯ及び閉弁タイミングＩＶＣは、最遅角位置からの進角量ΔＶＴＩＮ（以下、「進角量ΔＶＴＩＮ」）により表すことができる。すなわち、進角量ΔＶＴＩＮが大きいときほど吸気バルブ２６の開閉タイミングＩＶＯ，ＩＶＣは進角側にあり、進角量ΔＶＴＩＮが小さいときほど吸気バルブ２６の開閉タイミングＩＶＯ，ＩＶＣは遅角側にある。

図３を参照して、稼動気筒数変更制御について説明する。
図３は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬと、稼動気筒数との関係を示すマップである。

図３に示すように、稼動気筒数変更制御では、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬが気筒休止領域にあるとき、具体的には、機関回転速度ＮＥが中速領域にあり、且つ機関負荷ＫＬが低負荷領域から中負荷領域までの範囲にあるときには、稼動気筒数を４気筒とする。また、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬが気筒休止領域以外の領域である全気筒運転領域にあるときには、稼動気筒数を８気筒とする。尚、本実施形態では、機関負荷ＫＬとして、そのときの吸気量ＧＡと、そのときの機関回転速度ＮＥにて得られる吸気量の最大値である最大吸気量ＧＡｍａｘとの比「ＧＡ／ＧＡｍａｘ」を用いている。

ところが、稼動気筒数を増加する際（増筒切替時）には、機関出力が急激に増大することとなる。また、稼動気筒数が減少する際（減筒切替時）には、機関出力が急激に低下することとなる。これらのことから、稼動気筒数の変更にともない出力ショックが生じることとなる。

そこで、本実施形態では、稼動気筒数の変更に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを変更することにより、稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生の抑制を図るようにしている。

以下、増筒切替時における吸気バルブタイミング制御、及び減筒切替時における吸気バルブタイミング制御についてそれぞれ詳細に説明する。
＜増筒切替時における吸気バルブタイミング制御＞
稼動気筒を増加する際に、当該稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが遅角するようにしている。このように吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させると、すなわち吸気バルブ２６を遅開きにすると、これにともない吸気の充填効率が低下するようになるため、機関出力が低下することとなる。これにより、稼動気筒の増加にともなう機関出力の増大を抑制するようにしている。

また、稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させた後には、その後に、機関出力を増大させるべく、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させる必要がある。ただしこのとき、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを急激に進角させると、これにともない機関出力が急激に増大して出力ショックが発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させた後、進角側に向けて徐変させるようにしている。これにより、機関出力の急激な増大を抑制するようにしている。
＜減筒切替時における吸気バルブタイミング制御＞
稼動気筒を減少する際に、当該稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが進角するようにしている。このように吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させると、すなわち吸気バルブ２６を早開きにすると、これにともない吸気の充填効率が増大するようになるため、機関出力が増大することとなる。これにより、稼動気筒の減少にともなう機関出力の低下を抑制するようにしている。

また、稼動気筒数を減少する際には、通常、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯは最進角位置となっており、吸気バルブ２６のバルブタイミングをそれ以上進角させることができない。そこで、本実施形態では、稼動気筒を減少するのに先立ち開弁タイミングＩＶＯを遅角側に徐変させることで、稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させることができるようにしている。更に、こうした吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの遅角制御を徐々に行うようにしている。これにより、当該遅角制御の実行にともなう機関出力の急激な低下が生じないようにしている。

次に、図４を参照して、稼動気筒数変更制御を通じて稼動気筒を増加する際（増筒切替時）の吸気バルブタイミング制御について詳細に説明する。尚、図４は、増筒切替時における吸気バルブタイミング制御の処理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、機関運転中に電子制御装置５０により繰り返し実行される。

この処理では、まず、増筒切替要求があるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ここで、増筒切替要求は、先の図３にて示したマップに基づいて、機関運転状態が気筒休止領域から全気筒運転領域へ移行しようとするときに電子制御装置５０により出力される要求信号である。そしてステップＳ１０１の判断処理の結果、増筒切替要求がない場合には（ステップＳ１０１：「ＮＯ」）、この一連の処理を一旦終了する。一方、増筒切替要求がある場合には（ステップＳ１０１：「ＹＥＳ」）、次に、吸気バルブ２６のバルブタイミングの目標進角量ΔＶＴＩＮ１を設定する。ここでの目標進角量ΔＶＴＩＮ１は、そのときの吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮ２よりも遅角側の値として設定されるものである。また、目標進角量ΔＶＴＩＮ１は、稼動気筒の増加数（本実施形態では４気筒）、すなわち稼動気筒の増加にともない予想される機関出力の増大量に応じて設定されている。

こうして目標進角量ΔＶＴＩＮ１を設定すると（ステップＳ１０２）、次に、稼動気筒を増加するのに併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させるべく、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが再び目標進角量ΔＶＴＩＮ２となるように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動する（ステップＳ１０３）。ちなみに、電子制御装置５０から吸気バルブタイミング可変機構４１Ａに対して駆動指令がなされてから、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが目標進角量ΔＶＴＩＮ２となるまでには所定の時間を要する。そこで本実施形態では、こうした応答遅れを考慮することにより、増筒タイミングよりも僅かに早く吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動するようにしている。

吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが目標進角量ΔＶＴＩＮ２となると、次に、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角側に徐変させるべく、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが目標進角量ΔＶＴＩＮ１となるように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動する（ステップＳ１０４）。ここでの吸気バルブタイミング可変機構４１Ａの駆動速度は、ステップＳ１０３での吸気バルブ２６の駆動速度に比べて十分に小さく設定されている。そして、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが目標進角量ΔＶＴＩＮ１となると、この一連の処理を一旦終了する。

次に、図５のタイミングチャートを参照して、増筒切替時における、（ａ）稼動気筒数ＣＮの推移、（ｂ）吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮの推移、（ｃ）機関出力Ｐの推移の一例について説明する。尚、図中において、本実施形態の制御における吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮの推移及び機関出力Ｐの推移を実線にて、従来の制御における吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮの推移及び機関出力Ｐの推移を一点鎖線にてそれぞれ示す。また、同図においては、吸気バルブタイミング可変機構４１Ａの応答遅れについては便宜上反映させていない。

図中に一点鎖線にて示すように、従来の制御においては、時刻ｔ１において稼動気筒数ＣＮが４気筒から８気筒に増筒されても（ａ）、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮは稼動気筒数ＣＮの変更前の進角量ΔＶＴＩＮ２から変更されることはない（ｂ）。このため、時刻ｔ１において機関出力Ｐが「Ｐ１」から「Ｐ２」まで急激に増大することとなる（ｃ）。

一方、本実施形態の制御においては、時刻ｔ１において稼動気筒数ＣＮが４気筒から８気筒に増筒される際に（ａ）、これに併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングの進角量ΔＶＴＩＮが稼動気筒数ＣＮの変更前の進角量ΔＶＴＩＮ２から、それよりも遅角側の進角量ΔＶＴＩＮ１に変更される（ｂ）。これにより、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角することにともない吸気の充填効率が低下して機関出力Ｐが低下することとなる。従って、時刻ｔ１において増筒にともない機関出力Ｐが急激に増大することはない。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮが時刻ｔ１における進角量ΔＶＴＩＮ１から、進角側のΔＶＴＩＮ２に向けて徐変される（ｂ）。これにより、吸気の充填効率が徐々に増大して機関出力Ｐが徐々に増大することとなる（ｃ）。

次に、図６を参照して、稼動気筒数変更制御を通じて稼動気筒を減少する際（減筒切替時）の吸気バルブタイミング制御について詳細に説明する。尚、図６は、減筒切替時における吸気バルブタイミング制御の処理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、機関運転中に電子制御装置５０により繰り返し実行される。

この処理では、まず、減筒切替要求があるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで、減筒切替要求は、先の図３にて示したマップに基づいて、機関運転状態が全気筒運転領域から気筒休止領域へ移行しようとするときに電子制御装置５０により出力される要求信号である。そしてステップＳ２０１の判断処理の結果、減筒切替要求がない場合には（ステップＳ２０１：「ＮＯ」）、この一連の処理を一旦終了する。一方、減筒切替要求がある場合には（ステップＳ２０１：「ＹＥＳ」）、次に、吸気バルブ２６のバルブタイミングの目標進角量ΔＶＴＩＮ３を設定する。ここでの目標進角量ΔＶＴＩＮ３は、そのときの吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮ４よりも遅角側の値として設定されるものである。

こうして目標進角量ΔＶＴＩＮ３を設定すると（ステップＳ２０２）、次に、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角側に徐変させるべく、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが目標進角量ΔＶＴＩＮ３となるように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動する（ステップＳ２０３）。

そして次に、稼動気筒を減少するのに併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させるべく、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが再び目標進角量ΔＶＴＩＮ４となるように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動する（ステップＳ２０４）。ここで、先の目標進角量ΔＶＴＩＮ３は、ステップＳ２０４においての稼動気筒の減少数（本実施形態では４気筒）、すなわち稼動気筒の減少にともない予想される機関出力の増大量に応じて設定されている。また、ここでの吸気バルブタイミング可変機構４１Ａの駆動速度は、ステップＳ２０３での吸気バルブ２６の駆動速度に比べて十分に大きく設定されている。ちなみに、電子制御装置５０から吸気バルブタイミング可変機構４１Ａに対して駆動指令がなされてから、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが目標進角量ΔＶＴＩＮ４となるまでには所定の時間を要する。そこで本実施形態では、こうした応答遅れを考慮することにより、減筒タイミングよりも僅かに早く吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動するようにしている。そして、吸気バルブ２６のバルブタイミングの進角量ΔＶＴＩＮが目標進角量ΔＶＴＩＮ４となると、この一連の処理を一旦終了する。

次に、図７のタイミングチャートを参照して、減筒切替時における、（ａ）稼動気筒数ＣＮの推移、（ｂ）吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮの推移、（ｃ）機関出力Ｐの推移の一例について説明する。尚、図中において、本実施形態の制御における吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮの推移及び機関出力Ｐの推移を実線にて、従来の制御における吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮの推移及び機関出力Ｐの推移を一点鎖線にてそれぞれ示す。また、同図においては、吸気バルブタイミング可変機構４１Ａの応答遅れについては便宜上反映させていない。

図中に一点鎖線にて示すように、従来の制御においては、時刻ｔ４において稼動気筒数ＣＮが８気筒から４気筒に減筒されても（ａ）、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮは稼動気筒数ＣＮの変更前の進角量ΔＶＴＩＮ２から変更されることはない（ｂ）。このため、時刻ｔ１において機関出力Ｐが「Ｐ４」から「Ｐ３」まで急激に増大することとなる（ｃ）。

一方、本実施形態の制御においては、時刻ｔ４において稼動気筒数ＣＮが８気筒から４気筒に減筒される際に（ａ）、これよりも前の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間において、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮが時刻ｔ３における進角量ΔＶＴＩＮ４から、遅角側のΔＶＴＩＮ３に向けて徐変される（ｂ）。これにより、吸気の充填効率が徐々に減少して機関出力Ｐが徐々に低下することとなる（ｃ）。そして時刻ｔ４において稼動気筒数ＣＮが８気筒から４気筒に減筒される際に、これに併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量ΔＶＴＩＮが稼動気筒数ＣＮの変更前の進角量ΔＶＴＩＮ３から、それよりも進角側の進角量ΔＶＴＩＮ４に変更される（ｂ）。これにより、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角することにともない吸気の充填効率が増大して機関出力Ｐが増大することとなる。従って、時刻ｔ４において減筒にともない機関出力Ｐが急激に低下することはない。

以上説明した本実施形態にかかる多気筒内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）吸気バルブ２６の開弁タイミングを可変とする吸気バルブタイミング可変機構４１Ａと、吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御する電子制御装置５０とを備え、電子制御装置５０を通じて、稼動気筒を増加する際に、当該稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが遅角するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御することとした。これにより、稼動気筒の増加にともなう機関出力Ｐの増大を抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数ＣＮの変更にともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（２）電子制御装置５０を通じて、稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させた後、進角側に向けて徐変するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御することとした。これにより、機関出力Ｐの急激な増大を抑制することができるようになる。従って、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角にともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（３）吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを可変とする吸気バルブタイミング可変機構４１Ａと、吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御する電子制御装置５０とを備え、電子制御装置５０を通じて、稼動気筒を減少する際に、当該稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが進角するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御することとした。これにより、稼動気筒の減少にともなう機関出力Ｐの低下を抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数ＣＮの変更にともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

（４）電子制御装置５０を通じて、稼動気筒を減少するのに先だち、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角側に徐変させるとともに、稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが進角するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御することとした。これにより、稼動気筒数ＣＮを減少する際に、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが最進角位置にある場合であっても、すなわち吸気バルブ２６のバルブタイミングをそれ以上進角させることができない場合であっても、稼動気筒を減少するのに先立ち開弁タイミングＩＶＯを遅角させることで、稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させることができるようになる。また、こうした吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの遅角制御は徐々に行われるため、当該遅角制御の実行にともなう機関出力Ｐの急激な低下が生じることもない。従って、稼動気筒数ＣＮの減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角するための機会を好適に得るとともに、稼動気筒を減少するのに先立ち吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角する際に、これにともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

尚、本発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態では、ガソリンエンジンについて例示したが、本発明が適用される内燃機関はガソリンエンジンに限られるものではなく、ディーゼルエンジン等の他のエンジンにおいても本発明を適用することができる。

・上記実施形態では、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量と閉弁タイミングＩＶＣの進角量とが等しくされる吸気バルブタイミング可変機構４１Ａについて例示したが、本発明にかかるバルブタイミング可変機構はこれに限られるものではない。他に例えば、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量と閉弁タイミングＩＶＣの進角量とが異なるものであってもよい。

・上記実施形態では、吸気バルブタイミング可変機構４１Ａの応答遅れを考慮して、増筒タイミング及び減筒タイミングよりも僅かに早く吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動するようにしているが、こうした吸気バルブタイミング可変機構４１Ａの応答遅れが無視できるほど小さい場合には、増筒タイミング及び減筒タイミングと同時に吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動するようにすればよい。

・上記実施形態では、増筒切替として稼動気筒数ＣＮを４気筒から８気筒に増加させるものについて例示したが、増筒切替としてはこれらの他にも例えば、稼動気筒数ＣＮを２気筒から８気筒に増加させるものについても本発明を適用することができる。またこの場合には、電子制御装置５０を通じて、稼動気筒の増加数が多いときほど吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの遅角量を大きく設定するようにすればよい。これにより、稼動気筒の増加にともない予想される機関出力Ｐの増大量が大きいときほど、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの遅角量が大きく設定されるため、稼動気筒の増加にともなう機関出力Ｐの増大を的確に抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数の変更にともなう出力ショックの発生を的確に抑制することができるようになる。

・上記実施形態では、減筒切替として稼動気筒数ＣＮを８気筒から４気筒に減少させるものについて例示したが、減筒切替としてはこれらの他にも例えば、稼動気筒数ＣＮを８気筒から２気筒に増加させるものについても本発明を適用することができる。またこの場合には、電子制御装置５０を通じて、稼動気筒の減少数が多いときほど吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量を大きく設定するようにすればよい。これにより、稼動気筒の減少にともない予想される機関出力Ｐの低下量が大きいときほど、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角量が大きく設定されるため、稼動気筒の減少にともなう機関出力Ｐの低下を的確に抑制することができるようになる。従って、稼動気筒数ＣＮの変更にともなう出力ショックの発生を的確に抑制することができるようになる。

・上記実施形態では、８つの気筒を備えるエンジン１０について例示したが、本発明にかかる多気筒内燃機関の気筒数は８つに限られるものではなく、２つ以上の気筒を備えるものであれば、その気筒数を任意に設定することができる。

・上記実施形態では、増筒切替時において、稼動気筒数ＣＮを増加するまでは吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを変更しないようにしている。しかし例えば、稼動気筒数ＣＮを増加する際に、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが最遅角位置にある場合、すなわち吸気バルブ２６のバルブタイミングをそれ以上遅角させることができない場合には、稼動気筒を増加するのに先だち、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角側に徐変させるとともに、稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させるようにすればよい。このように稼動気筒を増加するのに先立ち吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させることで、稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させることができるようになる。また、こうした吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの進角制御は徐々に行われるため、当該進角制御の実行にともなう機関出力Ｐの急激な増大が生じることもない。従って、稼動気筒数ＣＮの増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角するための機会を好適に得るとともに、稼動気筒を減少するのに先立ち吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角する際に、これにともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

結局のところ、稼動気筒を増加する際に、当該稼動気筒の増加に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが遅角するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御するものであればよい。

・上記実施形態によるように、稼動気筒を減少するのに先だち、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角側に徐変させるとともに、稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させるようにすることが、稼動気筒数ＣＮの減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角するための機会を好適に得る上では望ましい。しかし、稼動気筒数ＣＮを減少する際に、吸気バルブ２６のバルブタイミングを遅角させることができるのであれば、図８に示すように、時刻ｔ５において稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させた後、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間において遅角側に向けて徐変するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御するようにしてもよい。稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングを進角させた後には、その後に、機関出力Ｐを低下させるべく、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを遅角させる必要がある。ただしこのとき、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを急激に遅角させると、これにともない機関出力Ｐが急激に低下して出力ショックが発生するおそれがある。この点、上述したように、稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯを進角させた後、遅角側に向けて徐変するようにすれば、機関出力Ｐの急激な低下を抑制することができるようになる。従って、吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯの遅角にともなう出力ショックの発生を抑制することができるようになる。

結局のところ、稼動気筒を減少する際に、当該稼動気筒の減少に併せて吸気バルブ２６の開弁タイミングＩＶＯが進角するように吸気バルブタイミング可変機構４１Ａを駆動制御するものであればよい。

本発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置の一実施形態について、エンジン及びこれを制御する電子制御装置の概略構成を模式的に示す模式図。 同実施形態におけるクランク角と吸気バルブのバルブリフト量及び排気バルブのバルブリフト量との関係を示すグラフ。 同実施形態における機関回転速度及び機関負荷と、稼動気筒数との関係を示すマップ。 同実施形態の増筒切替時における吸気バルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の増筒切替時における、（ａ）稼動気筒数の推移、（ｂ）吸気バルブの開弁タイミングの進角量の推移、（ｃ）機関出力の推移を併せ示すタイミングチャート。 同実施形態における減筒切替時の吸気バルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の減筒切替時における、（ａ）稼動気筒数の推移、（ｂ）吸気バルブの開弁タイミングの進角量の推移、（ｃ）機関出力の推移を併せ示すタイミングチャート。 本発明にかかる多気筒内燃機関の制御装置における減筒切替時の吸気バルブタイミング制御の変形例についてその処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…エンジン、１１…気筒、１２…ピストン、１３…燃焼室、１４…点火プラグ、１５…燃料噴射弁、１６…クランクシャフト、１７Ａ…吸気カムシャフト、１７Ｂ…排気カムシャフト、１８Ａ…吸気カム、１８Ｂ…排気カム、２１…吸気ポート、２２…吸気通路、２３…サージタンク、２４…スロットルバルブ、２５…スロットルモータ、２６…吸気バルブ、３１…排気ポート、３２…排気通路、３６…排気バルブ、４１Ａ…吸気バルブタイミング可変機構（バルブタイミング可変機構）、４１Ｂ…排気バルブタイミング可変機構、５０…電子制御装置（稼動気筒数変更手段、駆動制御手段）、６０…アクセルペダル、７１…吸気量センサ、７２…スロットル開度センサ、７３…機関回転速度センサ、７４Ａ…吸気カム角センサ、７４Ｂ…排気カム角センサ、７５…アクセル開度センサ、７６…水温センサ。

Claims (8)

1. 複数の気筒のうち燃焼が行われる稼動気筒の数を機関運転状態に応じて変更する稼動気筒数変更手段を備える多気筒内燃機関の制御装置において、
   吸気バルブの開弁タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、
   前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する駆動制御手段とを備え、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を増加する際に、当該稼動気筒の増加に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが遅角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する
   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、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒の増加に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングを遅角させた後、進角側に向けて徐変するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する
   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に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を増加するのに先だち、前記吸気バルブの開弁タイミングを進角側に徐変させるとともに、稼動気筒の増加に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが遅角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する
   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〜請求項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、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段による前記稼動気筒の増加数が多いときほど前記吸気バルブの開弁タイミングの遅角量を大きく設定する
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
5. 複数の気筒のうち燃焼が行われる稼動気筒の数を機関運転状態に応じて変更する稼動気筒数変更手段を備える多気筒内燃機関の制御装置において、
   吸気バルブの開弁タイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、
   前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する駆動制御手段とを備え、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を減少する際に、当該稼動気筒の減少に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが進角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
6. 請求項５に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段により前記稼動気筒を減少するのに先だち、前記吸気バルブの開弁タイミングを遅角側に徐変させるとともに、稼動気筒の減少に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングが進角するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
7. 請求項５に記載の多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒の減少に併せて前記吸気バルブの開弁タイミングを進角させた後、遅角側に向けて徐変するように前記バルブタイミング可変機構を駆動制御する
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
8. 請求項５〜請求項７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、
   前記駆動制御手段は、前記稼動気筒数変更手段による前記稼動気筒の減少数が多いときほど前記吸気バルブの開弁タイミングの進角量を大きく設定する
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。

Images