JP2015194128A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減筒運転から全筒運転への切り替え時に排気弁が正常復帰したか否かの判定を効率的かつ高精度に行う。【解決手段】本発明のエンジンの制御装置は、第１の判定ロジックと第１の判定ロジックに比べて判定不能率が低くかつ判定所要時間が長い第２の判定ロジックとを少なくとも含む複数の判定ロジックを用いて排気弁の正常復帰を判定するバルブ復帰判定部と、第１の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認された場合には、第２の判定ロジックによる判定結果を待つことなく休止気筒への燃料供給を再開させる一方、第１の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認できなかった場合には、第２の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認されてから休止気筒への燃料供給を再開させる燃焼制御部とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、全ての気筒に燃料を供給して燃焼させる全筒運転と、一部の気筒を休止気筒とするために当該休止気筒への燃料の供給を停止する減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置に関する。

従来から、複数の気筒を有する多気筒エンジンの分野では、一部の気筒への燃料供給を停止して休止状態にする減筒運転の技術が知られており、その一例として、下記特許文献１に記載されたエンジンの制御装置が知られている。

具体的に、下記特許文献１のエンジンの制御装置は、減筒運転の要求があった場合に、休止気筒の吸気弁および排気弁を閉弁状態のまま停止させる弁停止手段と、休止気筒での燃焼を再開させる要求（全筒運転への切り替え要求）があった場合に、吸気弁を停止させたまま排気弁の駆動を再開し、排気弁が実際に開いたか否かを確認する確認手段と、排気弁が実際に開いたことが確認できた場合に、吸気弁の駆動を再開するとともに休止気筒への燃料噴射を再開する燃焼再開手段とを備えている。

特開２０１０−１７４８５７号公報

上記特許文献１では、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、休止気筒の排気弁が実際に開いたことを確認した上で当該休止気筒での燃焼を再開させるので、燃焼により生じる高温の排気ガスが排気通路に排出されずに吸気通路を遡って逆流する、いわゆるバックファイアが起きるのを確実に防止することができ、エンジンを適正に保護することができる。

しかしながら、上記特許文献１では、排気弁が実際に開いたか否か（排気弁の正常復帰）を判定するために、排気弁のリフトを検出するリフトセンサを設け、このリフトセンサを用いて直接的に排気弁のリフト動作を確認する必要があるので、リフトセンサの増設分だけエンジンの製造コストが増大するという問題があった。

そこで、上記のような製造コストの増大を抑制するために、例えばエンジンに備わる既存のセンサ類を用いて、排気弁が正常復帰したか否かを間接的に判定することが提案される。しかしながら、排気弁の正常復帰を間接的に判定しようとしても、場合によっては、排気弁が正常復帰したともしなかったとも判定できない事態が生じることが想定される。

上記のようにある特定の判定ロジックだけでは排気弁の正常復帰が判定できない場合であっても、これとは別の判定ロジックを用いれば、排気弁が正常復帰したと判定できる場合がある。そこで、複数の判定ロジックを駆使して排気弁の正常復帰を判定すれば、排気弁の正常復帰を精度よく判定できるようになると考えられる。しかしながら、いかなる場合にも複数の判定ロジックを用いて排気弁の復帰判定をしていると、判定に要する時間が無駄に長くなることがあり、効率的とはいえない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、減筒運転から全筒運転への切り替え時に排気弁が正常復帰したか否かの判定を効率的かつ高精度に行うことが可能なエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、複数の気筒と、各気筒への吸気の導入を制御するために１気筒につき１つ以上の割合で設けられた複数の吸気弁と、各気筒からのガス排出を制御するために１気筒につき１つ以上の割合で設けられた複数の排気弁と、各気筒にそれぞれ燃料を供給する複数のインジェクタとを備え、インジェクタから全ての気筒に燃料を供給して燃焼させる全筒運転と、一部の気筒を休止気筒とするために当該休止気筒への燃料の供給を停止する減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、上記減筒運転時に上記休止気筒における少なくとも排気弁の開閉を停止させる弁停止機構と、上記減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったときに、上記弁停止機構による弁停止動作を解除するバルブ制御部と、上記弁停止動作の解除により上記休止気筒における排気弁の開閉動作が正常に復帰したか否かを判定するバルブ復帰判定部と、バルブ復帰判定部により上記排気弁の正常復帰が確認された場合に、上記休止気筒での燃焼を再開させるために上記インジェクタに休止気筒への燃料供給を再開させる燃焼制御部とを備え、上記バルブ復帰判定部は、上記排気弁が正常復帰したか否かを判定できない確率である判定不能率と判定に要する時間である判定所要時間とが異なる複数の判定ロジックを用いて上記排気弁の正常復帰を判定するものであり、上記複数の判定ロジックには、第１の判定ロジックと、第１の判定ロジックに比べて判定不能率が低くかつ判定所要時間が長い第２の判定ロジックとが少なくとも含まれ、上記燃焼制御部は、上記第１の判定ロジックにより上記排気弁の正常復帰が確認された場合には、上記第２の判定ロジックによる判定結果を待つことなく上記休止気筒への燃料供給を再開させる一方、上記第１の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認できなかった場合には、上記第２の判定ロジックにより上記排気弁の正常復帰が確認されてから上記休止気筒への燃料供給を再開させる、ことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、判定所要時間の短い第１の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認された場合に、判定所要時間の長い第２の判定ロジックによる判定結果を待たずに休止気筒への燃料供給が再開されるので、休止気筒での燃焼が再開されるタイミング（実質的に全筒運転に切り替わるタイミング）を可及的に早めることができ、減筒運転から全筒運転への切り替えを迅速化することができる。

一方、第１の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認できなかった場合でも、判定不能率が低い第２の判定ロジックにより排気弁が正常復帰したか否かが判定されるので、判定に要する時間は多少長くなるものの、排気弁が正常復帰したことを見逃す可能性を低減でき、排気弁の正常復帰をより精度よく判定することができる。そして、第２の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認された場合には、それ以降に休止気筒への燃料供給を再開することにより、排気弁が間違いなく正常復帰している状態で休止気筒での燃焼を再開させて全筒運転に切り替えることができる。これにより、燃焼により生じた高温の排気ガスが吸気通路を逆流するバックファイアが起きるのを確実に防止することができ、エンジンを適切に保護することができる。

本発明において、好ましくは、上記第１の判定ロジックは、上記休止気筒が排気行程から吸気行程に移行する時期に生じるエンジンの速度変動に基づき上記排気弁の正常復帰を判定するものと、上記休止気筒の排気弁が閉弁する際に生じるエンジンの振動に基づき上記排気弁の正常復帰を判定するものとの少なくともいずれかであり、上記第２の判定ロジックは、上記休止気筒の吸気弁が開弁を開始する時期の前後にわたる吸気の圧力変動に基づき上記排気弁の正常復帰を判定するものである（請求項２）。

この構成によれば、第１の判定ロジックとして、エンジンの速度変動または振動に基づき排気弁の正常復帰を判定するので、エンジンの回転速度や振動を検出する既存のセンサを用いて、簡単に、しかも短時間で排気弁の正常復帰を判定することができる。一方、第２の判定ロジックとして、吸気の圧力変動に基づき排気弁の正常復帰を判定するので、判定に要する時間は多少長くなるものの、吸気圧力を検出する既存のセンサを用いて、簡単かつ確実に排気弁の正常復帰を判定することができる。

本発明において、好ましくは、上記弁停止機構は、上記減筒運転時に上記休止気筒の吸気弁および排気弁の双方の開閉を停止させるものであり、上記バルブ復帰判定部は、上記減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったときに、上記休止気筒の排気弁が正常復帰したか否かだけでなく、上記休止気筒の吸気弁が正常復帰したか否かを判定するものであり、上記燃焼制御部は、上記バルブ復帰判定部により上記吸気弁および排気弁の双方の正常復帰が確認された場合に限り上記休止気筒への燃料供給を再開させる（請求項３）。

このように、吸排気弁の双方の正常復帰を全筒運転に切り替えるための前提条件とした場合には、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、バックファイアの発生を防止できるだけでなく、休止気筒に吸気が導入されないことに起因した失火等の発生を防止することができる。

上記構成において、より好ましくは、上記バルブ復帰判定部は、休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたり検出された吸気圧力をスペクトル解析した結果に基づいて上記休止気筒の吸気弁が正常復帰したか否かを判定するものである（請求項４）。

この構成によれば、吸気圧力を検出する既存のセンサを用いて、簡単かつ確実に吸気弁の正常復帰を判定することができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、減筒運転から全筒運転への切り替え時に排気弁が正常復帰したか否かの判定を効率的かつ高精度に行うことができる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンの全体構成を示す概略平面図である。 エンジン本体の断面図である。 弁停止機構を内蔵した油圧式ラッシュアジャスタの構造を示す断面図である。 上記エンジンの制御系統を示すブロック図である。 減筒運転から全筒運転への切り替え時における休止気筒の状態変化を示したタイムチャートである。 休止気筒の排気上死点の前後においてエンジン回転速度がどのように変動するかを説明するための図である。 休止気筒の排気弁が復帰に失敗した場合に生じる吸気の圧力変動を説明するための図である。 図７に示した吸気の圧力変動を拡大して示す図である。 判定ロジックＩ，II，IIIの特性の相違を説明するための図である。 クランク角に応じて変化する吸気圧力の波形を示す図であり、（ａ）が全筒運転時の波形を、（ｂ）が減筒運転時の波形を示している。 図１０（ａ）（ｂ）の波形をスペクトル解析した結果を示す図である。 種々の運転条件で吸気圧力をスペクトル解析して得られたデータを、１次のスペクトル強度と２次のスペクトル強度との相関関係を表すように加工したグラフである。 減筒運転から全筒運転への切り替え時に行われる制御の手順を示すフローチャートである。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の制御装置が適用されるエンジンの一実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルの多気筒ガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、直線状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有する直列４気筒型のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路３０と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路３５とを備えている。

図２は、エンジン本体１の断面図である。本図に示すように、エンジン本体１は、上記４つの気筒２Ａ〜２Ｄが内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上側に設けられたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上側に設けられたカムキャップ５と、各気筒２Ａ〜２Ｄに往復摺動可能に挿入されたピストン１１とを有している。

ピストン１１の上方には燃焼室１０が形成されており、この燃焼室１０には、後述するインジェクタ１２（図１）から噴射されるガソリンを主成分とする燃料が供給される。そして、供給された燃料が燃焼室１０で燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン１１が上下方向に往復運動するようになっている。

ピストン１１は、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸１５とコネクティングロッド１４を介して連結されており、上記ピストン１１の往復運動に応じてクランク軸１５が中心軸回りに回転するようになっている。

図１に示すように、シリンダヘッド４には、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室１０に向けて燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１２と、インジェクタ１２から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火エネルギーを供給する点火プラグ１３とが設けられている。なお、当実施形態では、１気筒につき１つの割合で合計４個のインジェクタ１２が設けられるとともに、同じく１気筒につき１つの割合で合計４個の点火プラグ１３が設けられている。

当実施形態のような４サイクル４気筒のガソリンエンジンでは、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられたピストン１１がクランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。これに対応して、各気筒２Ａ〜２Ｄでの点火のタイミングも、１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、図１の左側から順に、気筒２Ａを第１気筒、気筒２Ｂを第２気筒、気筒２Ｃを第３気筒、気筒２Ｄを第４気筒とすると、第１気筒２Ａ→第３気筒２Ｃ→第４気筒２Ｄ→第２気筒２Ｂの順に点火が行われる。

なお、詳細は後述するが、当実施形態のエンジンは、４つの気筒２Ａ〜２Ｄのうちの２つを休止させ、残りの２つの気筒を稼動させる運転、つまり減筒運転が可能な可変気筒エンジンである。このため、上記のような点火順序は、減筒運転ではない通常の運転時（４つの気筒２Ａ〜２Ｄを全て稼動させる全筒運転時）のものである。一方、減筒運転時には、点火順序が連続しない２つの気筒（当実施形態では第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ）において点火プラグ１３の点火動作が禁止され、１つ飛ばしで点火が行われるようになる。

図１および図２に示すように、シリンダヘッド４には、吸気通路３０から供給される空気（吸気）を各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室１０に導入するための吸気ポート６と、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室１０で生成された排気ガスを排気通路３５に導出するための排気ポート７と、吸気ポート６を通じた吸気の導入を制御するために吸気ポート６の燃焼室１０側の開口を開閉する吸気弁８と、排気ポート７からのガス排出を制御するために排気ポート７の燃焼室１０側の開口を開閉する排気弁９とが設けられている。なお、当実施形態では、１気筒につき２つの割合で合計８個の吸気弁８が設けられるとともに、同じく１気筒につき２つの割合で合計８個の排気弁９が設けられている。

図１に示すように、吸気通路３０は、気筒２Ａ〜２Ｄの各吸気ポート６と連通する４本の独立吸気通路３１と、各独立吸気通路３１の上流端部（吸気の流れ方向上流側の端部）に共通に接続されたサージタンク３２と、サージタンク３２から上流側に延びる１本の吸気管３３とを有している。吸気管３３の途中部には、エンジン本体１に導入される吸気の流量を調節する開閉可能なスロットル弁３４が設けられている。

排気通路３５は、気筒２Ａ〜２Ｄの各排気ポート７と連通する４本の独立排気通路３６と、各独立排気通路３６の下流端部（排気ガスの流れ方向下流側の端部）が１箇所に集合した集合部３７と、集合部３７から下流側に延びる１本の排気管３８とを有している。

（２）動弁機構
次に、吸気弁８および排気弁９を開閉させるための機構について、図２および図３を用いて詳しく説明する。吸気弁８および排気弁９は、それぞれ、シリンダヘッド４に配設された一対の動弁機構２８，２９（図２）により、クランク軸１５の回転に連動して開閉駆動される。

吸気弁８用の動弁機構２８は、吸気弁８を閉方向（図２の上方）に付勢するリターンスプリング１６と、クランク軸１５の回転に連動して回転するカム軸１８と、カム軸１８と一体に回転するように設けられたカム部１８ａと、カム部１８ａにより周期的に押圧されるスイングアーム２０と、スイングアーム２０の揺動支点となるピボット部２２とを有している。

同様に、排気弁９用の動弁機構２９は、排気弁９を閉方向（図２の上方）に付勢するリターンスプリング１７と、クランク軸１５の回転に連動して回転するカム軸１９と、カム軸１９と一体に回転するように設けられたカム部１９ａと、カム部１９ａにより周期的に押圧されるスイングアーム２１と、スイングアーム２０の揺動支点となるピボット部２２とを有している。

上記のような動弁機構２８，２９により、吸気弁８および排気弁９は次のようにして開閉駆動される。すなわち、クランク軸１５の回転に伴いカム軸１８，１９が回転すると、スイングアーム２０，２１の略中央部に回転自在に設けられたカムフォロア２０ａ，２１ａがカム部１８ａ，１９ａによって周期的に下方に押圧されるとともに、スイングアーム２０，２１がその一端部を支持するピボット部２２を支点にして揺動変位する。これに伴い、当該スイングアーム２０，２１の他端部がリターンスプリング１６，１７の付勢力に抗して吸排気弁８，９を下方に押圧し、これによって吸排気弁８，９が開弁する。一度開弁された吸排気弁８，９は、リターンスプリング１６，１７の付勢力により再び閉弁位置まで戻される。

ピボット部２２は、自動的にバルブクリアランスをゼロに調整する公知の油圧式ラッシュアジャスタ２４，２５（以降、Hydraulic Lash Adjusterの頭文字をとって「ＨＬＡ」と略称する）により支持されている。このうち、ＨＬＡ２４は、気筒列方向の中央側にある第２気筒２Ｂおよび第３気筒２Ｃのバルブクリアランスを自動調整するものであり、ＨＬＡ２５は、気筒列方向の両端にある第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄのバルブクリアランスを自動調整するものである。

第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ用のＨＬＡ２５は、エンジンの減筒運転か全筒運転かに応じて吸排気弁８，９を開閉動作させるか停止させるかを切り替える機能を有している。すなわち、ＨＬＡ２５は、エンジンの全筒運転時には第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９を開閉動作させる一方、エンジンの減筒運転時には、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９を閉弁状態のまま停止させる。このため、ＨＬＡ２５は、吸排気弁８，９の開閉動作を停止させるための機構として、図３に示される弁停止機構２５ａを有している。これに対し、第２気筒２Ｂおよび第３気筒２Ｃ用のＨＬＡ２４は、弁停止機構２５ａを備えておらず、吸排気弁８，９の開閉動作を停止させる機能を有していない。以下では、これらＨＬＡ２４，２５を区別するために、弁停止機構２５ａを備えたＨＬＡ２５のことを、特にＳ−ＨＬＡ２５（Switchable-Hydraulic Lash Adjusterの略）という。

Ｓ−ＨＬＡ２５の弁停止機構２５ａは、ピボット部２２を軸方向に摺動自在に収納する有底の外筒２５１と、外筒２５１の周面に互いに対向するように設けられた２つの貫通孔２５１ａを出入り可能でかつピボット部２２をロック状態またはロック解除状態に切替可能な一対のロックピン２５２と、これらロックピン２５２を径方向外側へ付勢するロックスプリング２５３と、外筒２５１の内底部とピボット部２２の底部との間に設けられ、ピボット部２２を外筒２５１の上方に押圧して付勢するロストモーションスプリング２５４とを備えている。

図３（ａ）に示すように、ロックピン２５２が外筒２５１の貫通孔２５１ａに嵌合しているときは、ピボット部２２が上方に突出したまま固定されたロック状態にある。このロック状態では、図２に示すように、ピボット部２２の頂部がスイングアーム２０，２１の揺動支点となるため、カム軸１８，１９の回転によりカム部１８ａ，１９ａがカムフォロア２０ａ，２１ａを下方に押圧したときに、吸排気弁８，９がリターンスプリング１６，１７の付勢力に抗して下方に変位し、吸排気弁８，９が開弁される。このため、４つの気筒２Ａ〜２Ｄを全て稼働させる全筒運転時には、弁停止機構２５ａがロック状態とされることにより、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９が開閉駆動される。

上記のようなロック状態を解除するには、一対のロックピン２５２を作動油圧により径方向内側に押圧する。すると、図３（ｂ）に示すように、ロックスプリング２５３の引張力に抗して、一対のロックピン２５２が互いに接近する方向（外筒２５１の径方向内側）に移動する。これにより、ロックピン２５２と外筒２５１の貫通孔２５１ａとの嵌合が解除され、ピボット部２２が軸方向に移動可能なロック解除状態となる。

このロック解除状態への変化に伴い、ピボット部２２がロストモーションスプリング２５４の付勢力に抗して下方に押圧されることにより、図３（ｃ）に示すような弁停止状態が実現される。すなわち、吸排気弁８，９を上方に付勢するリターンスプリング１６，１７の方が、ピボット部２２を上方に付勢するロストモーションスプリング２５４よりも強い付勢力を有しているので、上記ロック解除状態では、カム軸１８，１９の回転に伴いカム部１８ａ，１９ａがカムフォロア２０ａ，２１ａを下方に押圧したときに、吸排気弁８，９の頂部がスイングアーム２０，２１の揺動支点となり、ピボット部２２がロストモーションスプリング２５４の付勢力に抗して下方に変位する。つまり、吸排気弁８，９は閉弁された状態に維持される。このため、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄを休止させる減筒運転時には、弁停止機構２５ａがロック解除状態とされることにより、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の開閉動作が停止され、当該吸排気弁８，９が閉弁状態に維持される。

（３）制御系統
次に、エンジンの制御系統について説明する。当実施形態のエンジンは、その各部が図４に示されるＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０によって統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。

エンジンおよび車両には、その各部の状態量を検出するための複数のセンサが設けられており、各センサからの情報がＥＣＵ５０に入力されるようになっている。

例えば、シリンダブロック３には、クランク軸１５の回転角度（クランク角）および回転速度を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。このクランク角センサＳＮ１は、クランク軸１５と一体に回転する図略のクランクプレートの回転に応じてパルス信号を出力するものであり、このパルス信号に基づいて、クランク軸１５の回転角度および回転速度が特定されるようになっている。なお、以下では、クランク軸１５の回転速度のことを「エンジン回転速度」、もしくは単に「回転速度」という。

また、シリンダブロック３には、エンジン本体１に生じている振動を検出する振動センサＳＮ２が設けられている。振動センサＳＮ２は、例えばノッキング等の異常燃焼を検出するために利用されるので、ノックセンサと呼ばれることもある。

シリンダヘッド４にはカム角センサＳＮ３が設けられている。カム角センサＳＮ３は、カム軸（１８または１９）と一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じてパルス信号を出力するものであり、この信号と、クランク角センサＳＮ１からのパルス信号とに基づいて、どの気筒が何行程にあるかという気筒判別情報が特定されるようになっている。

吸気通路３０のサージタンク３２には、エンジン本体１の各気筒２Ａ〜２Ｄに導入される吸気の圧力を検出する吸気圧センサＳＮ４が設けられている。

車両には、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳＮ５が設けられている。

ＥＣＵ５０は、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ５と電気的に接続されており、それぞれのセンサから入力される信号に基づいて、上述した各種情報（クランク角、エンジン回転速度、振動強度、気筒判別情報、アクセル開度など）を取得する。

また、ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ５からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２、点火プラグ１３、スロットル弁３４、弁停止機構２５ａと電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。なお、当実施形態では、１気筒につき１組の割合で合計４組のインジェクタ１２および点火プラグ１３が存在するが、図４では、インジェクタ１２および点火プラグ１３をそれぞれ１つのブロックで表記している。また、弁停止機構２５ａは、第１気筒２Ａ用に設けられた吸気側および排気側の各Ｓ−ＨＬＡ２５と、第４気筒２Ｄ用に設けられた吸気側および排気側の各Ｓ−ＨＬＡ２５とにそれぞれ１つずつ備わっており、合計４つの弁停止機構２５ａが存在するが、図４ではこれを１つのブロックで表記している。

ＥＣＵ５０のより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、いわゆる気筒数制御（全筒運転するか減筒運転するかの切り替え制御）に関する特有の機能的要素として、運転要求判定部５１、バルブ制御部５２、バルブ復帰判定部５３、および燃焼制御部５４を有している。

運転要求判定部５１は、アクセル開度センサＳＮ５やクランク角センサＳＮ１の検出値から特定されるエンジンの運転条件（負荷、回転速度等）に基づいて、エンジンの減筒運転および全筒運転のいずれを選択するかを判定するものである。例えば、運転要求判定部５１は、エンジンの負荷および回転速度が比較的低い特定の運転条件にあるときに、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄを休止させる（第２、第３気筒２Ｂ，２Ｃのみを稼働させる）減筒運転の要求があると判定する。逆に、上記特定の運転条件を除く残余の運転条件にあるときには、第１〜第４気筒２Ａ〜２Ｄを全て稼働させる全筒運転の要求があると判定する。

バルブ制御部５２は、全筒運転から減筒運転への切り替え要求もしくは減筒運転から全筒運転への切り替え要求があることが上記運転要求判定部５１により確認された場合に、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の作動状態を切り替えるものである。例えば、全筒運転から減筒運転への切り替え要求があったとき、バルブ制御部５２は、Ｓ−ＨＬＡ２５の弁停止機構２５ａがロック解除状態（図３（ｃ）参照）となるように作動油圧を制御することにより、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の開閉動作を停止させ、当該吸排気弁８，９を閉弁状態のまま停止させる。一方、減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったとき、バルブ制御部５２は、弁停止機構２５ａがロック状態（図３（ａ）参照）になるように作動油圧を制御することにより、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の開閉動作を再開させる（弁停止動作を解除する）。

バルブ復帰判定部５３は、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、上記弁停止動作が本当に解除されたか否か、つまり、休止気筒である第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の開閉動作が正常に復帰したか否かを判定するものである。詳細は後述するが、バルブ復帰判定部５３は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転速度、振動センサＳＮ２により検出されるエンジン本体１の振動強度、および吸気圧センサＳＮ４により検出される吸気の圧力に基づいて、上記のような開閉動作の復帰の有無を判定する。

燃焼制御部５４は、減筒運転か全筒運転かに応じて第１、第４気筒２Ａ，２Ｄのインジェクタ１２および点火プラグ１３の制御を切り替えるものである。すなわち、エンジンが全筒運転されているとき、燃焼制御部５４は、全ての気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１２および点火プラグ１３を駆動して燃料噴射および点火を実行し、全ての気筒２Ａ〜２Ｄで混合気を燃焼させる。一方、エンジンが減筒運転されているとき、燃焼制御部５４は、休止気筒である第１、第４気筒２Ａ，２Ｄでの燃焼を停止させるために、当該気筒のインジェクタ１２および点火プラグ１３の駆動を禁止する。特に、減筒運転から全筒運転への切り替え時、燃焼制御部５４は、バルブ復帰判定部５３により第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の正常復帰が確認された後に、当該気筒２Ａ，２Ｄへの燃料噴射および点火を再開させる。

（４）バルブ復帰判定ロジック
次に、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の正常復帰が上述したバルブ復帰判定部５３によりどのように判定されるのかについて具体的に説明する。なお、以下では、減筒運転時に休止状態にある第１気筒２Ａまたは第４気筒２Ｄのことを指して、単に「休止気筒」ということがある。

図５は、減筒運転から全筒運転への切り替え時における特定の休止気筒（第１気筒２Ａまたは第４気筒２Ｄ）の状態変化を時系列で示したタイムチャートである。この図５の例では、時点ｔ０において減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったものとする。このため、時点ｔ０よりも以前は、弁停止機構２５ａが図３（ｃ）に示したロック解除状態にあり、上記休止気筒の吸気弁８および排気弁９はともに閉弁状態のまま停止している（図５では、吸気弁８を「ＩＮ」、排気弁９を「ＥＸ」と表記）。一方、時点ｔ０で全筒運転への切り替え要求があると、その時点で弁停止機構２５ａに制御信号が出力されて、弁停止機構２５ａが図３（ａ）に示したロック状態に変位するように作動油圧が制御される。これにより、上記休止気筒では、例えば時点ｔ０の後にくる最初の排気行程から排気弁９の開閉動作が再開されるとともに、これに続く吸気行程から吸気弁８の開弁動作が再開される。なお、弁停止機構２５ａが実際にロック状態に変位するまでにはある程度の時間（作動遅れ時間）が必要である。このため、全筒運転への切り替え要求が排気行程にあまりに近いタイミングで発生した場合は、切り替え要求後の最初の排気行程から排気弁９を開閉させることはできない。そこで、このような場合には、次サイクルの排気行程および吸気行程から吸排気弁８，９の開閉動作を再開させる。

バルブ復帰判定部５３は、吸排気弁８，９の開閉動作が再開されるのに合わせて、吸排気弁８，９が正常に復帰したか否かを所定の判定ロジックを用いて判定する。当実施形態では、休止気筒の排気弁９が正常復帰したか否かを判定するための手段として３つの判定ロジックが用意され、休止気筒の吸気弁８が正常復帰したか否かを判定するための手段として１つの判定ロジックが用意されている。以下では、排気弁９の復帰判定に用いられる３つの判定ロジックをＩ，II，III、吸気弁８の復帰判定に用いられる判定ロジックをIVとし、それぞれの判定ロジックについて詳しく説明する。

（ｉ）判定ロジックＩ
判定ロジックＩは、休止気筒が排気行程から吸気行程に移行する時期に生じるエンジンの速度変動（回転速度の低下幅）に基づき排気弁９の正常復帰を判定するものである。

すなわち、休止気筒のピストン１１が排気上死点（排気行程と吸気行程の間の上死点）を通過するとき、他の気筒のピストン１１は圧縮上死点を通過しているので、図６に破線で示すように、エンジン回転速度は排気上死点の前後にわたってやや低下する。このとき、例えば弁停止機構２５ａが故障するなどして排気弁９が閉弁状態のまま停止していた場合には、休止気筒のピストン１１は燃焼室１０内のガス（空気または排気ガスもしくはその混合物）を圧縮することになり、当該ピストン１１に圧縮反力が加わることになる。このように、排気弁９が復帰に失敗した場合は、圧縮上死点を通過する上記他の気筒のピストン１１だけでなく、排気上死点を通過する休止気筒のピストン１１にも圧縮反力が加わるので、図６に実線で示すように、エンジン回転速度の低下幅ΔＲはより大きい値として現れる。

以上のような現象を利用すれば、エンジン回転速度の低下幅ΔＲが小さいときは排気弁９が正常復帰したと判定でき、当該低下幅ΔＲが大きいときは排気弁９が復帰に失敗したと判定することができる。そこで、判定ロジックＩとして、当実施形態では、クランク角センサＳＮ１の検出値に基づくエンジン回転速度を休止気筒の排気上死点を挟んだ所定期間にわたって調べ、そこから特定される回転速度の低下幅ΔＲに基づいて、排気弁９が正常復帰したか否かを判定する。なお、回転速度の低下幅ΔＲは、例えば、排気上死点の時点でのエンジン回転速度と、そこから所定クランク角だけ前の時点でのエンジン回転速度との差分をとることで特定することができる。

図５に示される符号ｗ１の期間は、上記判定ロジックＩにより排気弁９の復帰判定をするためのモニタリング期間（エンジン回転速度の変動を調べる期間）を表している。この場合において、全筒運転への切り替え要求時点ｔ０を基準にした判定ロジックＩによる判定所要時間は、時点ｔ０から上記モニタリング期間ｗ１の終了時点までの期間Ｔ１となる。

図９（ａ）は、上記エンジン回転速度の低下幅ΔＲ（速度変動）をパラメータとして、休止気筒の排気弁９が正常復帰したケースと復帰に失敗したケースとがどのような確率で現れるのかを説明するための図である。本図に示すように、回転速度の低下幅ΔＲがｒ１よりも小さい場合には、排気弁９は確実に正常復帰していると判定することができ、回転速度の低下幅ΔＲがｒ２よりも大きい場合には排気弁９は確実に復帰に失敗した（閉弁状態のまま停止している）と判定することができる。これに対し、回転速度の低下幅ΔＲがｒ１以上ｒ２以下である場合は、排気弁９が正常復帰したときと復帰に失敗したときとの両方が想定され得る。このため、低下幅ΔＲがｒ１以上ｒ２以下である場合は、排気弁９が正常復帰したのか復帰に失敗したのかを判定できないことになる。

（ii）判定ロジックII
判定ロジックIIは、休止気筒の排気弁９が閉弁する時期に生じるエンジン本体１の振動に基づき排気弁９の正常復帰を判定するものである。

すなわち、休止気筒の排気弁９が全筒運転への切り替えに伴って開閉動作を再開させたとすれば、排気弁９が閉弁する時期に、排気弁９の傘部がバルブシートに着座することに伴う振動がエンジン本体１に生じる。このような現象を利用すれば、排気弁９の閉時期において振動強度が大きいときは排気弁９が正常復帰したと判定でき、振動強度が小さいときは排気弁９が復帰に失敗したと判定することができる。そこで、判定ロジックIIとして、当実施形態では、振動センサＳＮ２の検出値に基づくエンジン本体１の振動強度を休止気筒の排気弁９の閉時期を挟んだ所定期間にわたって調べ、その間に得られる振動強度の最大値等に基づいて、排気弁９が正常復帰したか否かを判定する。

図５に示される符号ｗ２の期間は、上記判定ロジックIIにより排気弁９の復帰判定をするためのモニタリング期間（エンジン本体１の振動強度を調べる期間）を表している。この場合において、全筒運転への切り替え要求時点ｔ０を基準にした判定ロジックIIによる判定所要時間は、時点ｔ０から上記モニタリング期間ｗ２の終了時点までの期間Ｔ２となる。

図９（ｂ）は、上記エンジン本体１の振動強度をパラメータとして、休止気筒の排気弁９が正常復帰したケースと復帰に失敗したケースとがどのような確率で現れるのかを説明するための図である。本図に示すように、振動強度がｓ２よりも大きい場合には、排気弁９は確実に正常復帰していると判定することができ、振動強度がｓ１よりも大きい場合には排気弁９は確実に復帰に失敗した（閉弁状態のまま停止している）と判定することができる。これに対し、振動強度がｓ１以上ｓ２以下である場合は、排気弁９が正常復帰したときと復帰に失敗したときとの両方が想定され得る。このため、振動強度がｓ１以上ｓ２以下である場合は、排気弁９が正常復帰したのか復帰に失敗したのかを判定できないことになる。

（iii）判定ロジックIII
判定ロジックIIIは、休止気筒の吸気弁８が開弁を開始する時期の前後にわたる吸気の圧力変動に基づき排気弁９の正常復帰を判定するものである。

例えば、弁停止機構２５ａが故障するなどして休止気筒の排気弁９が閉弁状態のまま停止していたとすれば、先にも説明したとおり、休止気筒のピストン１１が排気上死点を通過する際に、当該ピストン１１は燃焼室１０内のガスを圧縮することになる。したがって、図７に示すように、排気上死点の近傍で吸気弁８が開弁を開始したとき（図７ではこの時期をＩＶＯとして表している）、上記燃焼室１０内の圧縮ガスが吸気ポート６を通じて吸気通路３０へと逆流し、吸気圧力が一時的に上昇する現象が起きる。一方、休止気筒の排気弁９が正常復帰していれば、上述したピストン１１によるガス圧縮は起きないので、吸気弁８の開弁開始時期に吸気圧力はそれほど上昇しなくなる。

以上のような現象を利用すれば、吸気弁８の開弁開始時期における吸気の圧力変動が小さいときは排気弁９が正常復帰したと判定でき、当該圧力変動が大きいときは排気弁９が復帰に失敗したと判定することができる。そこで、判定ロジックIIIとして、当実施形態では、吸気圧センサＳＮ４の検出値に基づく吸気圧力を休止気筒の吸気弁８の開弁開始時期を挟んだ所定期間にわたって調べ、そこから特定される吸気の圧力変動に基づいて、排気弁９が正常復帰したか否かを判定する。

なお、吸気の圧力変動としては、図８に示すような種々の状態量を採用することができる。例えば、上記所定期間内に検出された吸気圧力の最大値とその直前に現れる圧力波形の谷の部分の圧力値との差分をとり（図８の（ｘ））、これを圧力変動として採用することが考えられる。また、上記所定期間内に検出された吸気圧力の最大値と最小値との差分をとり（図８の（ｚ））、これを圧力変動として採用してもよい。あるいは、吸気圧力が最大値に向かって上昇するときの上昇率（傾き）をとり（図８の（ｙ））、これを圧力変動として採用してもよい。

図５に示される符号ｗ３の期間は、上記判定ロジックIIIにより排気弁９の復帰判定をするためのモニタリング期間（吸気の圧力変動を調べる期間）を表している。本図に示すように、吸気の圧力変動を調べるモニタリング期間は、全筒運転への切り替え要求があった後（時点ｔ０以降）において休止気筒で最初に開弁する吸気弁８の開弁開始時期ではなく、その次のサイクルで開弁する吸気弁８の開弁開始時期を挟んだ所定期間に設定される。したがって、全筒運転への切り替え要求時点ｔ０を基準にした判定ロジックIIIによる判定所要時間は、時点ｔ０から上記モニタリング期間ｗ３の終了時点までの期間Ｔ３となり、上述した判定ロジックＩ，IIによる判定所要時間Ｔ１，Ｔ２よりも長くなる。このように、判定ロジックIIIにおいて判定所要時間を長くしている（１サイクル後の吸気の圧力変動を調べる）のは、吸気の圧力変動が生じる条件を揃えてより精度よく排気弁９の復帰判定を行うためである。

すなわち、エンジンが減筒運転されている間、休止気筒では、吸気弁８および排気弁９の双方が閉弁したままピストン１１が往復運動することになるので、その往復運動を通じて、ピストン１１と燃焼室１０の内壁との隙間からガスが外部に漏れることにより、燃焼室１０の内部圧力は徐々に低下する。このため、仮に減筒運転から全筒運転への切り替え時にいきなり（最初の吸気弁８の開弁開始時期に）排気弁９の復帰判定を行った場合には、それまでの減筒運転の継続時間の長短に応じて吸気の圧力変動に有意な差が生じることから、排気弁９の復帰判定の精度が低下すると想定される。そこで、当実施形態では、休止気筒で最初に開弁する吸気弁８の開弁開始時期ではなく、その次のサイクルで開弁する吸気弁８の開弁開始時期を挟んだ期間ｗ３を、吸気弁９の復帰判定をするための吸気圧力のモニタリング期間として設定している。つまり、最初の吸気弁８の開弁により燃焼室１０に吸気を導入して燃焼室１０内のガス量を一定に揃えた上で、その次のサイクルで開弁する吸気弁８の開弁開始時期に吸気の圧力変動を調べることにより、圧力変動が起きる条件を揃えて復帰判定の精度を高めるようにしている。

図９（ｃ）は、上記吸気の圧力変動をパラメータとして、休止気筒の排気弁９が正常復帰したケースと復帰に失敗したケースとがどのような確率で現れるのかを説明するための図である。本図に示すように、吸気の圧力変動がｕ１よりも小さい場合には、排気弁９は確実に正常復帰していると判定することができ、吸気の圧力変動がｕ１よりも大きい場合には排気弁９は確実に復帰に失敗した（閉弁状態のまま停止している）と判定することができる。なお、本図から明らかなように、判定ロジックIIIでは、先に説明した判定ロジックＩ，IIとは異なり、排気弁が正常復帰したとも復帰に失敗したとも判定できない領域は存在しない。

（iv）判定ロジックＩ，II，IIIの比較
以上説明したとおり、当実施形態では、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、３つの判定ロジックＩ，II，IIIを用いて排気弁９が正常復帰したか否かを判定する。これら３つの判定ロジックＩ，II，IIIを比較すると、次のような特性の相違がある。

すなわち、エンジンの速度変動に基づき排気弁９の正常復帰を判定する判定ロジックＩは、全筒運転への切り替え要求後に排気弁９が最初に開弁する排気行程の終了時、つまり排気上死点を挟んだ所定期間ｗ１にわたってエンジン回転速度の変動を調べるものである。また、エンジンの振動に基づき排気弁９の正常復帰を判定する判定ロジックIIは、全筒運転への切り替え要求後に最初に開弁した排気弁９の閉時期を挟んだ所定期間ｗ２にわたってエンジン本体１の振動を調べるものである。このため、判定ロジックＩ，IIによる判定所要時間Ｔ１，Ｔ２に大きな差はなく、図５の例では、全筒運転への切り替え要求後の１度目の吸気行程の途中で判定所要時間Ｔ１，Ｔ２が経過し、判定ロジックＩ，IIによる判定が完了する。

これに対し、吸気の圧力変動に基づき排気弁９の正常復帰を判定する判定ロジックIIIは、全筒運転への切り替え要求後に吸気弁８が２回目に開弁を開始する時期を挟んだ所定期間ｗ３にわたって吸気の圧力変動を調べるものである。このため、判定ロジックIIIによる判定所要時間Ｔ３は、上述した判定ロジックＩ，IIによる判定所要時間Ｔ１，Ｔ２よりも長く、図５の例では、全筒運転への切り替え要求後の２度目の吸気行程の途中で判定所要時間Ｔ３が経過し、判定ロジックIIIによる判定が完了する。

以上のように、３つの判定ロジックＩ，II，IIIを比較すると、判定ロジックＩ，IIよりも判定ロジックIIIの方が判定所要時間は長い。ただし、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）の比較からも理解されるように、判定ロジックIIIは、判定ロジックＩ，IIに比べて、排気弁９が正常復帰したのか復帰に失敗したのかをより明確に判定することができる。すなわち、判定ロジックＩ，IIでは、パラメータがある特定の範囲にあるときには排気弁９が正常復帰したのか復帰に失敗したのかを把握できない（どちらのケースにも該当し得るため判定が不可能になる）のに対し、判定ロジックIIIでは、排気弁９が正常復帰したのか復帰に失敗したのかをパラメータの値に応じて明確に判定することができる（判定不能になるパラメータ領域が存在しない）。言い換えると、判定ロジックIIIについては、排気弁９が正常復帰したか否かの判定ができない確率である判定不能率がゼロであるのに対し、判定ロジックＩ，IIは判定不能率がゼロではなく、判定ロジックIIIよりも判定不能率が高いということができる。

以上のことから、判定ロジックＩ，IIは、請求項にいう「第１の判定ロジック」に相当し、判定ロジックIIIは、請求項にいう「第２の判定ロジック」（第１の判定ロジックに比べて判定不能率が低くかつ判定所要時間が長い第２の判定ロジック）に相当する。

（ｖ）判定ロジックIV
次に、吸気弁８が正常復帰したか否かを判定するための判定ロジックIVについて説明する。判定ロジックIVは、休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたり吸気圧力をスペクトル解析した結果に基づき吸気弁８の正常復帰を判定するものである。

図１０（ａ）（ｂ）は、クランク角に応じて変化する吸気圧力の波形を示している。具体的に、図１０（ａ）は、休止気筒の吸気弁８および排気弁９が正常に開閉駆動されている全筒運転時の吸気圧力の波形を示し、図１０（ｂ）は、休止気筒の吸気弁８および排気弁９が閉弁状態のまま停止している減筒運転時の吸気圧力の波形を示している。これらの図から理解されるように、休止気筒の吸排気弁８，９が正常に開閉駆動されている全筒運転時の吸気圧力の波形（図１０（ａ））は、概ね１８０°ＣＡの周期性を有している。これに対し、休止気筒の吸排気弁８，９が停止している減筒運転時の吸気圧力の波形（図１０（ｂ））は、概ね３６０°ＣＡの周期性を有している。

図１１（ａ）（ｂ）は、上記のような全筒運転時および減筒運転時のそれぞれの吸気圧力を、３６０°ＣＡを１周期とする周波数を基本周波数としてスペクトル解析した結果を示している。各図の横軸は基本周波数に対する次数（１次、２次、３次‥）を示し、縦軸はスペクトル強度を示している。全筒運転時の吸気圧力は１８０°ＣＡの周期性を有しているため、これをスペクトル解析すると、スペクトル強度は２次のものが大きくなる（図１１（ａ））。一方、減筒運転時の吸気圧力は３６０°ＣＡの周期性を有しているため、これをスペクトル解析すると、スペクトル強度は１次のものが大きくなる（図１１（ｂ））。

図１２は、種々の運転条件で吸気圧力をスペクトル解析して得られたデータを、１次のスペクトル強度（１次強度）ＳＰ１と２次のスペクトル強度（２次強度）ＳＰ２との相関関係を表すように加工したグラフである。このグラフに示される領域Ａは、休止気筒の吸気弁８および排気弁９が正常に開閉駆動されている場合に得られるデータのプロット領域であり、領域Ｂは、休止気筒の吸気弁８のみが開閉駆動されている場合（排気弁９は閉弁状態のまま停止している場合）に得られるデータのプロット領域である。また、領域Ｃは、休止気筒の吸気弁８および排気弁９の双方が閉弁状態のまま停止している場合に得られるデータのプロット領域である。

図１２のグラフにおいて、領域Ａ，Ｂは、所定の直線Ｐを挟んだ２領域のうちの一方側、より詳しくは、１次強度ＳＰ１に対する２次強度ＳＰ２の割合である強度比ＳＰ２／ＳＰ１が直線Ｐの傾きαよりも大きい領域に存在している。一方、領域Ｃは、直線Ｐを挟んだ２領域のうちの他方側、より詳しくは、強度比ＳＰ２／ＳＰ１がαよりも小さい領域に存在している。このことから、強度比ＳＰ２／ＳＰ１がαよりも大きければ、吸排気弁８，９の双方が開閉駆動されているか吸気弁８のみが開閉駆動されているかのどちらかである、つまり、少なくとも吸気弁８は正常に開閉駆動されていると判定することができる。一方、強度比ＳＰ２／ＳＰ１がαよりも小さければ、吸排気弁８，９の双方が閉弁状態のまま停止していると判定することができる。

以上のような事象から、当実施形態では、判定ロジックIVとして、吸気圧センサＳＮ４の検出値に基づく吸気圧力を休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたり取得し、その吸気圧力のデータをスペクトル解析した結果に基づいて、吸気弁８が正常復帰したか否かを判定する。

図５に示される符号ｗ４の期間は、上記判定ロジックIVにより吸気弁８の復帰判定をするためのモニタリング期間（吸気圧力を調べる期間）を表している。図５の例では、休止気筒の吸気弁８が開弁を開始する排気上死点から３６０°ＣＡの期間がモニタリング期間ｗ４とされている。この場合において、全筒運転への切り替え要求時点ｔ０を基準にした判定ロジックIVによる判定所要時間は、時点ｔ０から上記モニタリング期間ｗ４の終了時点までの期間Ｔ４となる。

（５）減筒運転から全筒運転に復帰する際の制御動作
次に、減筒運転から全筒運転への切り替え時に行われる制御動作について、図１３のフローチャートを用いて詳しく説明する。なお、このフローチャートによる制御が開始される前提として、エンジンは減筒運転されているものとする。

エンジンの減筒運転中、ＥＣＵ５０の運転要求判定部５１は、アクセル開度センサＳＮ５およびクランク角センサＳＮ１等から特定されるエンジンの負荷および回転速度に基づいて、減筒運転から全筒運転に切り替える要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、運転要求判定部５１は、減筒運転に適合する運転条件（負荷および回転速度が比較的低い運転条件）から負荷または回転速度が上昇して全筒運転を行うべき条件に移行した場合に、減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったと判定する。

上記ステップＳ１でＹＥＳと判定されて全筒運転への切り替え要求が確認された場合、ＥＣＵ５０のバルブ制御部５２は、Ｓ−ＨＬＡ２５の弁停止機構２５ａをロック解除状態からロック状態に切り替える制御信号を出力し、休止気筒（第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ）の吸排気弁８，９の開閉駆動を再開させる処理を開始する（ステップＳ２）。

次いで、ＥＣＵ５０のバルブ復帰判定部５３は、休止気筒が排気行程から吸気行程に移行する時期に生じるエンジンの速度変動（回転速度の低下幅）をクランク角センサＳＮ１の検出値から特定し、その速度変動に基づき休止気筒の排気弁９が正常復帰したか否かを判定する処理、つまり上述した判定ロジックＩによる判定処理を開始する（ステップＳ３）。

また、バルブ復帰判定部５３は、休止気筒の排気弁９が閉弁する時期に生じるエンジン本体１の振動強度を振動センサＳＮ２の検出値から特定し、その振動強度に基づき休止気筒の排気弁９が正常復帰したか否かを判定する処理、つまり上述した判定ロジックIIによる判定処理を開始する（ステップＳ４）。

さらに、バルブ復帰判定部５３は、休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたり吸気圧センサＳＮ４で検出された吸気圧力をスペクトル解析し、そのスペクトル解析の結果に基づいて休止気筒の吸気弁８が正常復帰したか否かを判定する処理、つまり上述した判定ロジックIVによる判定処理を開始する（ステップＳ５）。

上記の各判定ロジックＩ，II，IVによる判定処理を開始した後、バルブ復帰判定部５３は、判定ロジックＩにより排気弁９が正常復帰したと判定できるか否かを判定する（ステップＳ６）。例えば、図９（ａ）に示したように、エンジン回転速度の低下幅ΔＲがｒ１よりも小さければ、排気弁９が正常復帰したと判定することができる。逆に、低下幅ΔＲがｒ１以上であれば、排気弁９が正常復帰したと判定することはできない。つまり、排気弁９が復帰に失敗したか、あるいは復帰の成否判定が不可能であるかのいずれかである。

上記ステップＳ６でＮＯと判定されて排気弁９の正常復帰が確認できなかった場合、バルブ復帰判定部５３は、判定ロジックIIにより排気弁９が正常復帰したと判定できるか否かを判定する（ステップＳ７）。例えば、図９（ｂ）に示したように、エンジン本体１の振動強度がｓ２よりも大きければ、排気弁９が正常復帰したと判定することができる。逆に、振動強度がｓ２以下であれば、排気弁９が正常復帰したと判定することはできない。つまり、排気弁９が復帰に失敗したか、あるいは復帰の成否判定が不可能であるかのいずれかである。

上記ステップＳ７でＮＯと判定されて排気弁９の正常復帰が確認できなかった場合、バルブ復帰判定部５３は、全筒運転への切り替え要求後に休止気筒の吸気弁８が２回目に開弁を開始する時期まで待った上で、当該吸気弁８の開弁開始時期の前後にわたる吸気の圧力変動を吸気圧センサＳＮ４の検出値から特定し、その吸気の圧力変動に基づき排気弁９の正常復帰を判定する処理、つまり判定ロジックIIIによる判定処理を開始する（ステップＳ８）。

次いで、バルブ復帰判定部５３は、判定ロジックIIIにより排気弁９が正常復帰したと判定できるか否かを判定する（ステップＳ９）。例えば、図９（ｃ）に示したように、吸気の圧力変動がｕ１よりも小さければ、排気弁９が正常復帰したと判定することができる。逆に、圧力変動がｕ１よりも大きければ、排気弁９が復帰に失敗したという判定になる。

上記ステップＳ９でＮＯと判定されて排気弁９の正常復帰が確認できなかった場合（復帰に失敗したと判定された場合）、ＥＣＵ５０は、エンジンの減筒運転を維持する（ステップＳ１０）。すなわち、ＥＣＵ５０の燃焼制御部５４により、休止気筒（第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ）のインジェクタ１２および点火プラグ１３の作動を停止させて燃焼噴射および点火を禁止する処理が継続され、エンジンの減筒運転が維持される。

次に、上記ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ９のいずれかでＹＥＳと判定された場合、つまり、判定ロジックＩ，II，IIIのいずれかにより排気弁９の正常復帰が確認された場合の制御について説明する。この場合、ＥＣＵ５０のバルブ復帰判定部５３は、判定ロジックIVにより吸気弁８が正常復帰したと判定できるか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、図１２に示したように、吸気圧力波形の１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２との比（強度比）ＳＰ２／ＳＰ１が直線Ｐの傾きαよりも大きければ、吸気弁８が正常復帰したと判定することができる。逆に、強度比ＳＰ２／ＳＰ１がαよりも小さければ、吸気弁８が復帰に失敗したという判定になる。

上記ステップＳ１１でＹＥＳと判定されて吸気弁８の正常復帰が確認された場合、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転を減筒運転から全筒運転に切り替える（ステップＳ１２）。すなわち、ＥＣＵ５０の燃焼制御部５４により、休止気筒（第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ）のインジェクタ１２および点火プラグ１３を作動させて燃料噴射および点火を再開させる処理が実行され、全ての気筒２Ａ〜２Ｄで燃焼が行われる全筒運転へと切り替えられる。

一方、上記ステップＳ１１でＮＯと判定されて吸気弁８の正常復帰が確認できなかった場合（復帰に失敗したと判定された場合）、ＥＣＵ５０は、エンジンの減筒運転を維持する（ステップＳ１０）。

（６）作用等
以上説明したとおり、当実施形態では、減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったときに、複数の判定ロジックＩ，II，IIIを用いて排気弁９の正常復帰が判定される。このうち、判定ロジックIIIは、判定ロジックＩ，IIと比べて、排気弁９が正常復帰したか否かを判定できない確率である判定不能率が低く、かつ判定に要する時間である判定所要時間が長いという特性がある。判定ロジックＩまたは判定ロジックIIにより排気弁９の正常復帰が確認された場合（ステップＳ６，Ｓ７のいずれかでＹＥＳと判定された場合）には、判定ロジックIIIによる判定結果を待つことなく上記休止気筒への燃料供給が再開される（ステップＳ１２）。一方、判定ロジックＩ，IIにより排気弁９の正常復帰が確認できなかった場合（ステップＳ６，Ｓ７でいずれもＮＯと判定された場合）には、判定ロジックIIIにより排気弁９の正常復帰が確認されてから（ステップＳ９の判定がＹＥＳとなってから）、上記休止気筒への燃料供給等が再開される（ステップＳ１２）。このような構成によれば、減筒運転から全筒運転への切り替え時に排気弁９が正常復帰したか否かの判定を効率的かつ高精度に行うことができるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、判定所要時間の短い判定ロジックＩ，IIのいずれかで排気弁９の正常復帰が確認された場合に、判定所要時間の長い判定ロジックIIIによる判定結果を待たずに休止気筒への燃料供給等が再開されるので、休止気筒での燃焼が再開されるタイミング（実質的に全筒運転に切り替わるタイミング）を可及的に早めることができ、減筒運転から全筒運転への切り替えを迅速化することができる。例えば、図５に「ＩＮＪ」「ＩＧ」（▼の記号）として示すように、判定ロジックＩ，IIによる判定所要時間Ｔ１，Ｔ２を経過した後に迎える最初の吸気行程（図例では全筒運転への切り替え要求後の２回目の吸気行程）とこれに続く圧縮行程にて、休止気筒に対する燃料噴射（ＩＮＪ）および点火（ＩＧ）を実行して燃焼を再開させることができる。

一方、判定ロジックＩ，IIにより排気弁９の正常復帰が確認できなかった場合でも、判定不能率が低い判定ロジックIIIにより排気弁９が正常復帰したか否かが判定されるので、判定に要する時間は多少長くなるものの、排気弁９が正常復帰したことを見逃す可能性を低減でき、排気弁９の正常復帰をより精度よく判定することができる。そして、判定ロジックIIIにより排気弁９の正常復帰が確認された場合には、それ以降に休止気筒への燃料供給等を再開することにより、排気弁９が間違いなく正常復帰している状態で休止気筒での燃焼を再開させて全筒運転に切り替えることができる。例えば、図５のケースでは、判定ロジックIIIによる判定所要時間Ｔ３を経過した後に最初に迎える吸気行程（図５中最も右側の吸気行程のさらにその次の吸気行程）とこれに続く圧縮行程にて、休止気筒に対する燃料噴射および点火を実行して燃焼を再開させることができる。このように、排気弁９が正常復帰した後に休止気筒での燃焼を再開させることにより、燃焼により生じた高温の排気ガスが吸気通路３０を逆流するバックファイアが起きるのを確実に防止することができ、エンジンを適切に保護することができる。

また、上記実施形態では、判定ロジックＩとして、休止気筒が排気行程から吸気行程に移行する時期に生じるエンジンの速度変動に基づき排気弁９の正常復帰を判定するとともに、判定ロジックIIとして、休止気筒の排気弁９が閉弁する際に生じるエンジンの振動に基づき排気弁９の正常復帰を判定するので、エンジンの回転速度や振動を検出する既存のセンサ（クランク角センサＳＮ１および振動センサＳＮ２）を用いて、簡単に、しかも短時間で排気弁９の正常復帰を判定することができる。一方、判定ロジックIIIとして、休止気筒の吸気弁８が開弁を開始する時期の前後にわたる吸気の圧力変動に基づき排気弁９の正常復帰を判定するので、判定に要する時間は多少長くなるものの、吸気圧力を検出する既存のセンサ（吸気圧センサＳＮ４）を用いて、簡単かつ確実に排気弁９の正常復帰を判定することができる。

また、上記実施形態では、減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったときに、休止気筒の排気弁９が正常復帰したか否かだけでなく、休止気筒の吸気弁８が正常に復帰したか否かが判定され（判定ロジックIV）、これら吸気弁８および排気弁９の双方の復帰が確認された場合に限り（ステップＳ１１での判定がＹＥＳの場合に）、休止気筒への燃料供給等が再開される（ステップＳ１２）。このように、吸排気弁８，９の双方の正常復帰を全筒運転に切り替えるための前提条件とした場合には、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、バックファイアの発生を防止できるだけでなく、休止気筒に吸気が導入されないことに起因した失火等の発生を防止することができる。

また、上記実施形態では、休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたり検出された吸気圧力をスペクトル解析した結果に基づいて休止気筒の吸気弁８が正常復帰したか否かを判定するので、吸気圧力を検出する既存のセンサ（吸気圧センサＳＮ４）を用いて、簡単かつ確実に吸気弁８の正常復帰を判定することができる。

なお、上記実施形態では、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、休止気筒の吸気弁８および排気弁９の双方が正常復帰したか否かを判定したが、吸気弁８の復帰判定は省略してもよい。すなわち、排気弁９が復帰に失敗した状態で燃料噴射等を再開した場合はバックファイアのような現象が起きてエンジンに重大な影響が及ぶものの、吸気弁８のみが復帰に失敗した状態で燃料噴射等を再開してもエンジン自体には重大な影響が及ばないので、少なくとも排気弁９が正常復帰したか否かを判定し、吸気弁８の復帰判定は省略してもよい。

上記のように排気弁９の正常復帰のみを確認した上で燃料噴射等を再開するようにした場合（吸気弁８の正常復帰を省略した場合）には、より迅速に全筒運転への切り替えを果たすことが可能である。すなわち、判定ロジックＩ，IIのいずれかにより排気弁９の正常復帰が確認された場合に、吸気弁８の判定結果を待つことなく（上述した判定ロジックIVによる判定処理を経ることなく）、直ちに休止気筒への燃料噴射等を再開できるので、実質的な全筒運転への切り替え時期をより早めることができる。例えば、図５のケースでは、全筒運転への切り替え要求（時点ｔ０）後に休止気筒が迎える最初の吸気行程または圧縮行程で燃料噴射を再開することにより、休止気筒の１回目の圧縮上死点の近傍から燃焼を再開させることができ、最短で全筒運転に切り替えることができる。

さらに、吸気弁８の復帰判定を行いつつも、その判定結果を事後的に反映させることにより、運転切り替えの迅速化を図ることもできる。例えば、判定ロジックＩ，IIのいずれかにより排気弁９の正常復帰が確認されると、直ちに休止気筒への燃料噴射等を再開し、その後に吸気弁８が復帰に失敗したことが確認されると、その後の燃料噴射等を再び禁止する（減筒運転に戻す）という方法が考えられる。

また、図５の例では、全筒運転への切り替え時に休止気筒で再開される燃料噴射の目標時期が、吸気行程の中期（図５の▼「ＩＮＪ」）に設定されるものとした。このため、判定ロジックＩ，IIでは排気弁９の正常復帰が確認できず、その後判定ロジックIIIにより排気弁９の正常復帰が確認できた場合において、判定ロジックIIIによる判定所要期間Ｔ３（図５）が経過した時点では、目標の噴射時期まで余裕がなく、次のサイクルの吸気行程がくるのを待ってから燃料噴射を再開させる必要があった。しかしながら、目標の噴射時期を例えば吸気行程の後期や圧縮行程に設定した場合には、判定ロジックIIIによる判定所要期間Ｔ３（図５）が経過した時点で、まだ目標の燃料噴射時期まで余裕があることになる。そこで、このような場合には、次のサイクルまで待つことなく、現サイクルの吸気行程または圧縮行程で燃料噴射等を行って直近の圧縮上死点（図５では最も右側の圧縮上死点）から燃焼を再開させるのが望ましい。

また、上記実施形態では、排気弁９が復帰に失敗すると休止気筒内のガスが排気行程中にピストン１１によって圧縮されるという現象を利用して、排気行程から吸気行程に移行する時期に生じるエンジン回転速度の低下幅ΔＲ（図６）を調べ、その低下幅ΔＲに基づいて排気弁９が正常復帰したか否かを判定するようにしたが（判定ロジックＩ）、上記のようなピストン１１による圧縮現象を同じく利用して、別の方法で排気弁９の正常復帰を判定することも可能である。

例えば、点火プラグ１３を利用することが考えられる。すなわち、点火プラグ１３において放電が開始されるときの印加電圧である絶縁破壊電圧は、燃焼室１０のガス密度によって変化し、絶縁破壊電圧が変化すれば、これに伴って放電持続時間も変化する。そこで、休止気筒の排気上死点において点火プラグ１３に放電させ、そのときの放電持続時間を調べれば、休止気筒内のガスがピストン１１により圧縮されているか否か、つまり排気弁９が復帰に失敗したか否かを判定することができる。

また、上記実施形態では、４気筒ガソリンエンジンに本発明の制御装置を適用した例について説明したが、本発明の制御装置が適用可能なエンジンの形式はこれに限られない。例えば、６気筒や８気筒など、４気筒以外の多気筒エンジンを対象としてもよく、また、ディーゼルエンジン、エタノール燃料エンジンやＬＰＧエンジン等、他種の内燃機関を対象としてもよい。

１ エンジン本体
２Ａ〜２Ｄ 気筒
８ 吸気弁
９ 排気弁
１２ インジェクタ
２５ａ 弁停止機構
５２ バルブ制御部
５３ バルブ復帰判定部
５４ 燃焼制御部

Claims (4)

1. 複数の気筒と、各気筒への吸気の導入を制御するために１気筒につき１つ以上の割合で設けられた複数の吸気弁と、各気筒からのガス排出を制御するために１気筒につき１つ以上の割合で設けられた複数の排気弁と、各気筒にそれぞれ燃料を供給する複数のインジェクタとを備え、インジェクタから全ての気筒に燃料を供給して燃焼させる全筒運転と、一部の気筒を休止気筒とするために当該休止気筒への燃料の供給を停止する減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、
   上記減筒運転時に上記休止気筒における少なくとも排気弁の開閉を停止させる弁停止機構と、
   上記減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったときに、上記弁停止機構による弁停止動作を解除するバルブ制御部と、
   上記弁停止動作の解除により上記休止気筒における排気弁の開閉動作が正常に復帰したか否かを判定するバルブ復帰判定部と、
   バルブ復帰判定部により上記排気弁の正常復帰が確認された場合に、上記休止気筒での燃焼を再開させるために上記インジェクタに休止気筒への燃料供給を再開させる燃焼制御部とを備え、
   上記バルブ復帰判定部は、上記排気弁が正常復帰したか否かを判定できない確率である判定不能率と判定に要する時間である判定所要時間とが異なる複数の判定ロジックを用いて上記排気弁の正常復帰を判定するものであり、
   上記複数の判定ロジックには、第１の判定ロジックと、第１の判定ロジックに比べて判定不能率が低くかつ判定所要時間が長い第２の判定ロジックとが少なくとも含まれ、
   上記燃焼制御部は、上記第１の判定ロジックにより上記排気弁の正常復帰が確認された場合には、上記第２の判定ロジックによる判定結果を待つことなく上記休止気筒への燃料供給を再開させる一方、上記第１の判定ロジックにより排気弁の正常復帰が確認できなかった場合には、上記第２の判定ロジックにより上記排気弁の正常復帰が確認されてから上記休止気筒への燃料供給を再開させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１記載のエンジンの制御装置において、
   上記第１の判定ロジックは、上記休止気筒が排気行程から吸気行程に移行する時期に生じるエンジンの速度変動に基づき上記排気弁の正常復帰を判定するものと、上記休止気筒の排気弁が閉弁する際に生じるエンジンの振動に基づき上記排気弁の正常復帰を判定するものとの少なくともいずれかであり、
   上記第２の判定ロジックは、上記休止気筒の吸気弁が開弁を開始する時期の前後にわたる吸気の圧力変動に基づき上記排気弁の正常復帰を判定するものである、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１または２記載のエンジンの制御装置において、
   上記弁停止機構は、上記減筒運転時に上記休止気筒の吸気弁および排気弁の双方の開閉を停止させるものであり、
   上記バルブ復帰判定部は、上記減筒運転から全筒運転への切り替え要求があったときに、上記休止気筒の排気弁が正常復帰したか否かだけでなく、上記休止気筒の吸気弁が正常復帰したか否かを判定するものであり、
   上記燃焼制御部は、上記バルブ復帰判定部により上記吸気弁および排気弁の双方の正常復帰が確認された場合に限り上記休止気筒への燃料供給を再開させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項３記載のエンジンの制御装置において、
   上記バルブ復帰判定部は、休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたり検出された吸気圧力をスペクトル解析した結果に基づいて上記休止気筒の吸気弁が正常復帰したか否かを判定するものである、ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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