JP2015218643A

JP2015218643A - エンジンの制御装置

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Publication number: JP2015218643A
Application number: JP2014102000A
Authority: JP
Inventors: 謙介足利; Kensuke Ashikaga; 理克東尾; Masayoshi Higashio; 幸雄拜崎; Yukio Haizaki
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: JP6149801B2

Abstract

【課題】吸気弁および排気弁の双方の状態を正確に判定することにより、減筒運転から全筒運転への切り替えを安全かつ適正に行う。
【解決手段】減筒運転から全筒運転への切り替え要求に伴い弁停止機構に復帰指令が出力されると、その後、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、休止気筒の吸気弁が開閉可能な状態に正常復帰したか否かが判定されるとともに、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いて、休止気筒の排気弁が開閉可能な状態に正常復帰したか否かが判定される。そして、吸気弁の正常復帰が確認されかつ排気弁の正常復帰が確認された場合に、休止気筒への燃料供給が再開されて、エンジンの運転が減筒運転から全筒運転へと切り替えられる。
【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が知られている。

具体的に、下記特許文献１には、最大で３気筒が休止可能な６気筒エンジン、すなわち、６気筒全てを稼働させる６気筒運転モードと、特定の２気筒を休止させて残りの４気筒を稼働させる４気筒運転モードと、特定の３気筒を休止させて残りの３気筒を稼働させる３気筒運転モードとの間で切り替え可能なエンジンが開示されている。このエンジンは、休止気筒における吸気弁および排気弁の開閉動作を停止させるための機構（気筒休止機構）を備えており、４気筒運転モードまたは３気筒運転モードでの運転時には、休止される２気筒分または３気筒分の吸気弁および排気弁が停止されるようになっている。

加えて、特許文献１のエンジンは、吸気流量の波形をスペクトル解析することにより気筒の休止状態を判定する装置を備えている。すなわち、エンジンの吸気通路を流れる空気の流量である吸気流量の波形は、吸気弁および排気弁が停止される休止気筒の数などによって変化する。そこで、特許文献１では、エンジンの吸気流量をエアフローメータで検出し、検出した吸気流量の値をフーリエ変換して得られるスペクトル値に基づいて、各気筒の休止状態を判定する。具体的には、２４０度クランク角、３６０度クランク角、７２０度クランク角を周期とする周波数成分のスペクトル値をフーリエ変換により算出し、各周波数成分のスペクトル値を所定の閾値と比較することにより、各気筒の休止状態を判定する。

上記のような判定装置を備えた特許文献１のエンジンによれば、例えば４気筒運転モードまたは３気筒運転モードのときに狙いの気筒が休止しているか、または６気筒運転モードのときに６気筒全てが正常に稼働しているか等を判定することができる。一方で、狙いの気筒以外の気筒が休止状態になっていることが確認された場合には、当該気筒に作動不良が起きている、つまり当該気筒の吸気弁および排気弁が故障していると判定することができる。

特許第４７６７３１２号公報

ここで、上記特許文献１のエンジンでは、比較的応答性の低いエアフローメータで検出された吸気流量に基づいて各気筒の休止状態、ひいては吸排気弁の故障の有無を判定しているため、十分に高い判定精度が得られないおそれがあった。そこで、吸気流量よりも応答性の高い（吸気の状態変化に伴い比較的顕著に変化する）吸気圧力に基づいて、吸排気弁の故障の有無を判定することが提案される。

ところが、ひとくちに故障といっても、その故障の中身には種々のパターンがある。例えば、排気弁のみが故障していて吸気弁は正常である場合、吸気弁のみが故障していて排気弁は正常である場合、吸気弁および排気弁の双方が故障している場合がある。本願発明者の研究によれば、たとえ応答性の高い吸気圧力をスペクトル解析しても、それだけでは上記の故障パターンを全て認識することは困難であることが判明した。

より具体的には、排気弁のみが故障している状態（吸気弁のみが正常である状態）と、吸気弁および排気弁の双方が正常である状態とを明確に区別できない場合があることが判明した。このことは、例えばある気筒の排気弁が閉弁状態のまま停止（固着）しているにもかかわらず、当該排気弁が正常に動いていると誤って判定される可能性があることを意味する。このような誤判定が起きると、当該気筒での燃焼が許可されてしまう結果、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発生することにつながり、エンジンに重大な影響を及ぼすおそれがある。

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、吸気弁および排気弁の双方の状態を正確に判定することにより、減筒運転から全筒運転への切り替えを安全かつ適正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吸気弁および排気弁の開閉動作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、上記弁停止機構に復帰指令を出力して上記吸気弁および排気弁の開閉動作を再開させるバルブ制御部と、上記復帰指令の後、上記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開閉可能な状態に正常復帰したか否かを判定する吸気弁復帰判定部と、上記復帰指令の後、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いて、上記休止気筒の排気弁が開閉可能な状態に正常復帰したか否かを判定する排気弁復帰判定部と、上記吸気弁復帰判定部により吸気弁の正常復帰が確認されかつ上記排気弁復帰判定部により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た、ことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、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いて排気弁の復帰の成否が判定されるので、仮に休止気筒の排気弁が復帰に失敗した場合に、当該休止気筒内のガスが排気行程中に圧縮された後に吸気弁の開弁に伴って吸気通路へと吹き返される（それによって吸気圧力が変動する）ことを利用して、排気弁が復帰に失敗したことを確実に認識することができる。また、休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたって吸気圧力をスペクトル解析することにより吸気弁の復帰の成否が判定されるので、仮に休止気筒の吸気弁が復帰に失敗した場合に、当該吸気弁の正常時とは異なる周期性が吸気圧力の波形に現れることを利用して、吸気弁が復帰に失敗したことを確実に認識することができる。

そして、上記のような精度の高い判定により吸気弁および排気弁の双方が正常復帰していることが確認された場合に限り、休止気筒への燃料供給が再開されるので、減筒運転から全筒運転への切り替えを安全かつ適正に行うことができる。例えば、排気弁が復帰に失敗したにもかかわらず休止気筒への燃料供給が再開された場合には、休止気筒での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、いわゆるバックファイアが起き、エンジンに重大な影響を及ぼすことが想定される。また、吸気弁が復帰に失敗したにもかかわらず休止気筒への燃料供給が再開された場合には、休止気筒内の吸気の不足に起因した失火が起き、供給した燃料が無駄になることが想定される。これに対し、本発明によれば、吸気弁および排気弁の双方が正常復帰していなければ燃料供給が再開されないので、バックファイアや失火等を招くことなく、安全かつ適正に減筒運転から全筒運転へと切り替えることができる。

本発明において、好ましくは、上記排気弁復帰判定部は、上記吸気の圧力変動が所定の閾値よりも小さい場合に、上記休止気筒の排気弁が正常復帰したと判定する（請求項２）。

この構成によれば、吸気の圧力変動を閾値と比較するだけの簡単な手順で、排気弁の復帰の成否を判定することができる。

ここで、上記バルブ制御部からの復帰指令により排気弁、吸気弁の順に開閉動作が再開される場合、上記排気弁復帰判定部は、復帰指令後１回目に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を特定し、当該圧力変動が上記閾値よりも小さい場合でも、その時点では排気弁が正常復帰したとは判定せず、さらに復帰指令後２回目に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を特定し、当該圧力変動が上記閾値よりも小さければ排気弁が正常復帰したと判定することが好ましい（請求項３）。

仮に、１回目の吸気弁の開弁時における吸気の圧力変動だけに基づいて排気弁の復帰判定を行った場合には、減筒運転中に休止気筒内のガスが外部に漏れて休止気筒の内部圧力が徐々に低下することに起因して、排気弁の復帰判定の精度が低下すると予想される。これに対し、上記構成によれば、たとえ１回目の吸気弁の開弁に伴う吸気の圧力変動が閾値より小さかった場合でも、その時点では排気弁が正常復帰したとは判定されず、さらに２回目の吸気弁の開弁に伴う吸気の圧力変動が閾値と比較されて排気弁の復帰判定が行われるので、上記のような判定精度の低下を防止することができ、十分に高い精度で排気弁の復帰成否を判定することが可能になる。

一方、上記バルブ制御部からの復帰指令により吸気弁、排気弁の順に開閉動作が再開される場合、上記排気弁復帰判定部は、復帰指令後２回目に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を特定し、当該圧力変動が上記閾値よりも小さければ排気弁が正常復帰したと判定することが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、排気弁よりも先に吸気弁が開閉動作を再開したことが原因で生じる吸気の圧力変動により、排気弁が復帰に失敗したと誤って判定されることが回避されるので、排気弁の復帰判定の精度を良好に確保することができる。

本発明において、好ましくは、上記吸気弁復帰判定部は、上記吸気圧力のスペクトル解析により、所定クランク角を周期とする１次周波数成分の強度である１次強度と、上記所定クランク角よりも周期の短い高次周波数成分の強度である高次強度とを特定するとともに、当該高次強度が、上記１次強度の１次関数により規定される吸気弁判定閾値よりも大きい場合に、上記吸気弁が正常復帰したと判定する（請求項５）。

この構成によれば、吸気弁が正常復帰した場合に現れる吸気圧力の変化の周期が復帰に失敗した場合の変化の周期よりも短くなることを利用して、吸気弁の復帰の成否を精度よく判定することができる。しかも、１次周波数成分の強度（１次強度）と高次周波数成分の強度（高次強度）とのそれぞれの値を特定の閾値と比較するのでなく、１次強度の１次関数で規定される閾値（吸気弁判定閾値）を高次強度と比較する（つまり１次強度と高次強度との相関関係を調べる）ようにしたので、エンジンの運転条件等の相違にかかわらず、吸気弁の復帰判定の精度を良好に確保することができる。

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、吸気弁および排気弁の双方の状態を正確に判定することができ、減筒運転から全筒運転への切り替えを安全かつ適正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。図５とは別のパターンによる休止気筒の状態変化を示すタイムチャートである。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。吸気の圧力変動をパラメータとして、排気弁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示した図である。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。図１３中の第１の判定処理の具体的手順を示すサブルーチンである。図１３中の第２の判定処理の具体的手順を示すサブルーチンである。上記実施形態の変形例を説明するための図１２相当図である。

（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。

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。すなわち、全筒運転時には、第１、第４気筒を含む全ての気筒２Ａ〜２Ｄにおいて、吸排気弁８，９が開閉駆動される。

上記のような弁停止機構２５ａの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。

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る。すなわち、減筒運転時には、第２、第３気筒２Ｂ，２Ｃの吸排気弁８，９のみが開閉駆動され、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９は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。

シリンダヘッド４にはカム角センサＳＮ２が設けられている。カム角センサＳＮ２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生成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ＳＮ３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ＳＮ４が設けられている。

ＥＣＵ５０は、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ４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、気筒判別情報、吸気圧力、アクセル開度など）を取得する。

また、ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ４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、吸気弁復帰判定部５３、排気弁復帰判定部５４、および燃焼制御部５５を有している。

運転要求判定部５１は、アクセル開度センサＳＮ４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べき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を開閉可能な状態に復帰させる。

吸気弁復帰判定部５３は、減筒運転から全筒運転への切り替え時に、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸気弁８が開閉可能な状態に正常に復帰したか否か、つまり、当該吸気弁８の開閉動作が本当に再開されたか否かを判定するものである。

排気弁復帰判定部５４は、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの排気弁９が開閉可能な状態に正常に復帰したか否か、つまり、当該排気弁９の開閉動作が本当に再開されたか否かを判定するものである。

なお、詳細は後述するが、上記各判定部５３，５４による吸排気弁８，９の復帰判定は、吸気圧センサＳＮ３により検出される吸気の圧力に基づいて行われる。

燃焼制御部５５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５５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５５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５５は、吸気弁、排気弁復帰判定部５３，５４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各判定部５３，５４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ｔｓ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。時点ｔｓ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ｔｓ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に対し、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を制御する制御信号（以下、これを復帰指令という）が出力される。これにより、上記休止気筒では、例えば時点ｔｓ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。

ここで、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、例えば全筒運転への切り替え要求が排気行程の直前に発生したような場合には、その時点で復帰指令を出力したとしても、その指令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、図６に示すように、排気弁９からではなく吸気弁８から開閉動作が再開される。

すなわち、図６の例では、全筒運転への切り替え要求の時点ｔｓが排気行程の直前にあたるため、当該時点ｔｓで弁停止機構２５ａに復帰指令を出力しても、その直後の排気弁９の開弁開始時期においては、弁停止機構２５ａはまだロック状態に変位していない。このため、切り替え要求後の最初の排気行程では、排気弁９に駆動力は伝わらず、排気弁９は閉弁されたままとなる。一方、排気行程の途中でロック状態への変位が完了したとすると、吸気弁８には駆動力が伝わるので、吸気弁８は、切り替え要求後の最初の吸気行程から開閉動作を再開する。その後は、次のサイクルの排気行程を迎えた時点で、初めて排気弁９が開閉動作を再開することになる。このように、全筒運転への切り替え要求が出されるタイミングによっては、吸気弁８から先に開閉動作が再開されることもある。

以上のように、減筒運転から全筒運転への切り替え時には、その切り替え要求があった時点ｔｓで弁停止機構２５ａに復帰指令が出力されて、排気弁９→吸気弁８の順に、あるいは吸気弁８→排気弁９の順に開閉動作が再開される。

ただし、弁停止機構２５ａが故障しているなどの何らかの理由で、吸排気弁８，９の開閉動作が再開されない（復帰に失敗する）こともあり得る。そこで、吸気弁、排気弁復帰判定部５３，５４は、復帰指令の出力時点ｔｓの後、吸排気弁８，９が正常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。以下、吸排気弁８，９用のそれぞれの判定ロジックについて詳しく説明する。

（ｉ）排気弁の復帰判定ロジック
まず、排気弁９が正常復帰したか否かがどのような判定ロジックにより判定されるかについて説明する。当実施形態において、排気弁復帰判定部５４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いて、休止気筒の排気弁９が正常復帰したか否かを判定する。

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、休止気筒のピストン１１が排気上死点まで上昇する過程で、当該ピストン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へと逆流する吹き返しが起き、吸気圧力が一時的に上昇する。一方、休止気筒の排気弁９が正常復帰していれば、上述した排気行程中のガス圧縮は起きないので、吸気弁８が開弁しても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、当実施形態において、排気弁復帰判定部５４は、吸気圧センサＳＮ３により検出される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、この場合の吸気の圧力変動としては、吸気弁８の開弁に伴い吸気圧力がどの程度増大したかを示すものであればよく、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９は、上記吸気の圧力変動（増大方向の圧力変動）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示した図である。本図によれば、吸気の圧力変動がβよりも小さい場合は、排気弁９は必ず正常復帰しており、復帰に失敗した（閉弁状態のまま停止している）可能性はないと考えられる。逆に、吸気の圧力変動がβよりも大きい場合は、排気弁９は必ず復帰に失敗しており、正常復帰している可能性はないと考えられる。そこで、排気弁９が正常復帰したか否かの判定にあたっては、図９のβが閾値として利用される。すなわち、排気弁復帰判定部５４は、吸気の圧力変動が閾値βよりも小さい場合には、排気弁９が正常復帰したと判定し、吸気の圧力変動が閾値β以上である場合には、排気弁９は復帰に失敗したと判定する。

（ii）吸気弁の復帰判定ロジック
次に、吸気弁８が正常復帰したか否かがどのような判定ロジックにより判定されるかについて説明する。当実施形態において、吸気弁復帰判定部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。

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、全気筒の吸気弁８および排気弁９が開閉駆動され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、全気筒の吸排気弁８，９が開閉駆動され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が停止され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。これは、全筒運転時には各気筒２Ａ〜２Ｄでの燃焼が１８０°ＣＡずつ位相をずらして行われるのに対し、第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄが休止される減筒運転時には、燃焼間隔が２倍の３６０°ＣＡになるからである。

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、全気筒の吸気弁８および排気弁９が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、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ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、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ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に示すように、領域Ａは、２次強度ＳＰ２の割合が大きい図１２の左上寄りの領域に存在している。これは、領域Ａでは全気筒の吸排気弁８，９が開閉駆動されるので、１８０°ＣＡを１周期とする周波数成分の強度、つまり２次強度ＳＰ２の割合が大きくなるからである。これに対し、領域Ｃは、１次強度ＳＰ１の割合が大きい図１２の右下寄りの領域に存在している。これは、領域Ｃでは４気筒のうちの２気筒（第２、第３気筒２Ｂ，２Ｃ）の吸排気弁８，９だけが開閉駆動されるので、３６０°ＣＡを１周期とする周波数成分の強度、つまり１次強度ＳＰ１の割合が大きくなるからである。

一方で、領域Ｂは、上述した領域Ａおよび領域Ｃの中間的な領域に存在している。これは、領域Ｂでは、第２、第３気筒２Ｂ，２Ｃの吸気弁８および排気弁９と、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの吸気弁８とが開閉駆動され、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの排気弁９は閉弁状態のまま停止しているので、１次強度ＳＰ１も２次強度ＳＰ２もそれなりに大きくなるからである。すなわち、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄにおいて排気弁９を閉弁したまま吸気弁８のみを開閉させると、既に説明したとおり、当該気筒２Ａ，２Ｄの排気行程で圧縮されたガスが吸気弁８の開弁に伴い吸気通路３０に逆流する吹き返しが起きるので、この吹き返しが２次強度ＳＰ２の増大に寄与し、１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２の双方が大きくなるからである。

なお、図１２では、第１、第４気筒２Ａ，２Ｄの排気弁９のみが開閉駆動されている場合（吸気弁８は閉弁状態のまま停止している場合）のデータは示さなかったが、その場合のプロット領域は、基本的に吸気弁８および排気弁９の双方が閉弁されている場合のプロット領域Ｃと同様になる。

図１２によれば、領域Ａと領域Ｂとはその一部分どうしが重複しているが、領域Ｃは領域Ａ，Ｂから完全に分離（独立）している。このため、図１２の直線Ｐのように、領域Ａ，Ｂと領域Ｃとの間を通る直線を設定することができる。この直線Ｐの傾きをａ、縦軸の切片をｂとすると、直線Ｐ上では、１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２とが数式「ＳＰ２＝ａ×ＳＰ１＋ｂ」を満たす関係になる。一方、直線Ｐよりも左上側に位置する上記領域Ａおよび領域Ｂでは、１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２との関係を「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の数式で表すことができ、直線Ｐよりも右下側に位置する上記領域Ｃでは、１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２との関係を「ＳＰ２＜ａ×ＳＰ１＋ｂ」の数式で表すことができる。

上記直線Ｐを表す１次関数（ＳＰ２＝ａ×ＳＰ１＋ｂ）によって規定される値を吸気弁判定閾値とすると、この吸気弁判定閾値を２次強度ＳＰ２と比較することにより、休止気筒（第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ）の吸気弁８が正常復帰したか否かを判定することができる。すなわち、２次強度ＳＰ２が上記吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも大きい、つまり「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が成立するということは、休止気筒の吸気弁８および排気弁９がともに開閉駆動されている領域Ａの状態か、休止気筒の吸気弁８のみが正常に開閉駆動されている（排気弁９は閉弁状態のまま停止している）領域Ｂの状態かのいずれかであるから、少なくとも休止気筒の吸気弁８は正常復帰したと判定することができる。逆に、２次強度ＳＰ２が上記吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも小さい、つまり「ＳＰ２＜ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が成立する場合には、休止気筒の吸気弁８は復帰に失敗した（閉弁状態のまま停止している）と判定することができる。

そこで、当実施形態において、吸気弁復帰判定部５３は、吸気圧センサＳＮ３により検出される吸気圧力を休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたって取得し、取得した吸気圧力のデータをスペクトル解析することにより、１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２とをそれぞれ特定する。そして、２次強度ＳＰ２が上記吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも大きい場合には、吸気弁８が正常復帰したと判定し、２次強度ＳＰ２が上記吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）以下である場合には、吸気弁８は復帰に失敗したと判定する。

（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〜図１５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。

図１３に示すように、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ＳＮ４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運転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、休止気筒（第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ）における吸排気弁８，９の開閉動作を再開させるべく、Ｓ−ＨＬＡ２５の弁停止機構２５ａに復帰指令を出力する（ステップＳ２）。すなわち、バルブ制御部５２は、減筒運転中に閉弁状態のまま停止していた休止気筒の吸排気弁８，９を再び開閉させるべく、Ｓ−ＨＬＡ２５の弁停止機構２５ａに対し、これ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する（ステップＳ２）。

次いで、バルブ制御部５２は、上記ステップＳ２での復帰指令によって排気弁９から先に復帰するか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的に、このステップＳ３での判定は次のようにして行われる。

図５および図６においてＴｅｘで示す期間は、当該期間内に復帰指令が出されれば排気弁９から先に（排気弁９→吸気弁８の順に）開閉動作が再開されることを示しており、以下ではこれを第１期間Ｔｅｘという。また、Ｔｉｎで示す期間は、当該期間内に復帰指令が出されれば吸気弁８から先に（吸気弁８→排気弁９の順に）開閉動作が再開されることを示しており、以下ではこれを第２期間Ｔｉｎという。これら第１期間Ｔｅｘおよび第２期間Ｔｉｎは、復帰指令から実際に弁停止機構２５ａがロック状態に切り替わるのに必要な作動遅れ時間Ｔａを考慮して定められる。具体的には、吸気弁８の開弁開始時期ｑ０から作動遅れ時間Ｔａだけ遡った時点の直後から、排気弁９の開弁開始時期ｐから作動遅れ時間Ｔａだけ遡った時点までの期間が、上記第１期間Ｔｅｘとされる。また、排気弁９の開弁開始時期ｐから作動遅れ時間Ｔａだけ遡った時点の直後から、吸気弁８の開弁開始時期ｑ１から作動遅れ時間Ｔａだけ遡った時点までの期間が、上記第２期間Ｔｉｎとされる。

そして、バルブ制御部５２は、第１期間Ｔｅｘ内に復帰指令が出された場合に、排気弁９から先に開閉動作が再開されると判定し、第２期間Ｔｉｎ内に復帰指令が出された場合に、吸気弁８から先に開閉動作が再開されると判定する。例えば、図５のケースでは、復帰指令の出力時点ｔｓが第１期間Ｔｅｘに含まれているので、排気弁９から先に開閉動作が再開されると判定され、図６のケースでは、復帰指令の出力時点ｔｓが第２期間Ｔｉｎに含まれているので、吸気弁８から先に開閉動作が再開されると判定される。

なお、上記のような判定は、休止気筒である第１気筒２Ａおよび第２気筒２Ｄに対し個別に行われる。すなわち、３６０°ＣＡの位相差がある第１気筒２Ａと第２気筒２Ｄとでは、復帰指令の出力時点ｔｓに対する上記各期間Ｔｅｘ，Ｔｉｎの相対位置が３６０°ＣＡだけずれることになるので、当然、気筒２Ａ，２Ｄにおいて判定結果が異なることもある。そこで、バルブ制御部５２は、第１気筒２Ａにおいて先に開閉動作が再開される弁と、第４気筒２Ｄにおいて先に開閉動作が再開される弁とを、上記の位相差を考慮しつつそれぞれ個別に判定する。

また、図５および図６に示した第１、第２期間Ｔｅｘ，Ｔｉｎは固定的なものではなく、実際には、エンジン回転速度やエンジンの暖機の進み具合（作動油の温度）に応じて種々変化する。エンジン回転速度が異なれば単位時間あたりに進行するクランク角が異なり、作動油の温度が異なれば作動遅れ時間Ｔａが異なるからである。バルブ制御部５２は、復帰指令の出力時点ｔｓにおけるエンジン回転速度や作動油の温度等の諸条件に基づいて上記各期間Ｔｅｘ，Ｔｉｎを特定し、これを用いて判定を行う。

以上のような手順により吸排気弁８，９の復帰順序が判定されると、その結果に応じて、ステップＳ４，Ｓ５に示す処理（第１および第２の判定処理）のいずれかが実行される。すなわち、上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されて排気弁９から先に開閉動作が再開されると予測された場合には、ステップＳ４に示す第１の判定処理が実行され、上記ステップＳ３でＮＯと判定されて吸気弁８から先に開閉動作が再開されると予測された場合には、ステップＳ５に示す第２の判定処理が実行される。

図１４は、上記第１の判定処理の具体的手順を示すサブルーチンであり、図１５は、上記第２の判定処理の具体的手順を示すサブルーチンである。なお、上述したように、吸排気弁８，９の復帰順序を判定するステップＳ３の処理は休止気筒（第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ）ごとに個別に行われるから、これら第１、第２の判定処理も休止気筒ごとに個別に行われる。例えば、第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄの両方について排気弁９から先に開閉動作が再開されると予測された場合には、両気筒２Ａ，２Ｄに対し第１の判定処理が実行される。また、例えば第１気筒２Ａでは排気弁９から先に開閉動作が再開されると予測され、かつ第４気筒２Ｄでは吸気弁８から先に開閉動作が再開されると予測された場合には、第１気筒２Ａに対しては第１の判定処理が、第４気筒２Ｄに対しては第２の判定処理がそれぞれ実行されることになる。ただし以下の説明では、制御の対象が第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄのどちらであるのかは特に限定しない。このため、第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄのいずれかであるという意味で、単に休止気筒という場合がある。

まず、排気弁９から先に開閉動作が再開される場合に実行される第１の判定処理について、図１４を用いて説明する。この第１の判定処理がスタートすると、ＥＣＵ５０の排気弁復帰判定部５４は、休止気筒の吸気弁８の１回目の開弁に伴う吸気の圧力変動を、吸気圧センサＳＮ３の検出値に基づき特定する処理を実行する（ステップＳ１０）。すなわち、図５に示すように、復帰指令の出力時点ｔｓの後で休止気筒が１回目に迎える吸気弁８の開弁開始時期ｑ１を挟んだ所定期間ｗ１の間、吸気圧センサＳＮ３により検出される吸気圧力を調べ、その吸気圧力の波形に基づいて、例えば図８に示したような吸気圧力の上昇幅あるいは上昇率等を演算し、これを吸気の圧力変動として特定する。

次いで、排気弁復帰判定部５４は、上記ステップＳ１０で特定された圧力変動（１回目の吸気の圧力変動）が、所定の閾値β（図９）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１）。

上記ステップＳ１１でＹＥＳと判定されて１回目の吸気の圧力変動が閾値βよりも小さいことが確認された場合、排気弁復帰判定部５４は、休止気筒の吸気弁８の２回目の開弁に伴う吸気の圧力変動を、吸気圧センサＳＮ３の検出値に基づき特定する処理を実行する（ステップＳ１２）。すなわち、図５に示すように、復帰指令の出力時点ｔｓの後に休止気筒が迎える２回目の吸気弁８の開弁開始時期ｑ２を挟んだ所定期間ｗ２の間、吸気圧センサＳＮ３により検出される吸気圧力を調べ、その吸気圧力の波形に基づいて吸気の圧力変動を特定する。

次いで、排気弁復帰判定部５４は、上記ステップＳ１２で特定された圧力変動（２回目の吸気の圧力変動）が閾値βよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１３）。

上記ステップＳ１３でＹＥＳと判定された場合、つまり、上記ステップＳ１０，Ｓ１２でそれぞれ特定された１回目および２回目の吸気の圧力変動がともに閾値βよりも小さいことが確認された場合、排気弁復帰判定部５４は、排気弁９の復帰の成否を表すための排気弁状態フラグＦ１_ｉ（ｉは１または４）に、排気弁９が正常復帰したことを意味する「１」を入力する（ステップＳ１４）。なお、排気弁状態フラグＦ１_ｉの添え字ｉが１または４であることから、Ｆ１_ｉとしてはＦ１_１およびＦ１_４の２種類がある。Ｆ１_１は第１気筒２Ａ用のフラグであり、Ｆ１_４は第４気筒２Ｄ用のフラグである。よって、第１気筒２Ａについて圧力変動＜βが確認された場合には、第１気筒２Ａ用の排気弁状態フラグＦ１_１に「１」が入力され、第４気筒２Ｄについて圧力変動＜βが確認された場合には、第４気筒２Ｄ用の排気弁状態フラグＦ１_４に「１」が入力される。

一方、上記ステップＳ１１またはステップＳ１３でＮＯと判定された場合、つまり、１回目および２回目の吸気の圧力変動のいずれかが閾値β以上であることが確認された場合、排気弁復帰判定部５４は、上記排気弁状態フラグＦ１_ｉに、排気弁９が復帰に失敗したことを意味する「０」を入力する（ステップＳ１５）。

ここで、図１４に示す第１の判定処理では、上述したステップＳ１０〜Ｓ１５の処理と並行して、次のステップＳ１６〜Ｓ１９の処理が実行される。すなわち、第１の判定処理がスタートすると、ＥＣＵ５０の吸気弁復帰判定部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ＳＮ３で検出された吸気圧力をスペクトル解析する処理を実行する（ステップＳ１６）。すなわち、図５に示すように、復帰指令の出力時点ｔｓの後で休止気筒が最初に迎える吸気行程とこれに続く圧縮行程とを含む合計３６０°ＣＡの期間ｗ３の間、吸気圧センサＳＮ３により検出される吸気圧力を調べ、その吸気圧力の波形をスペクトル解析することにより、３６０°ＣＡを１周期とする周波数成分の強度（１次強度）ＳＰ１と、１８０°ＣＡを１周期とする周波数成分の強度（２次強度）ＳＰ２とを特定する。

次いで、吸気弁復帰判定部５３は、上記ステップＳ１６で特定された１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２とを用いて、「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が満たされるか否か、つまり、１次強度ＳＰ１の１次関数で規定される吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも２次強度ＳＰ２が大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。

上記ステップＳ１７でＹＥＳと判定されて２次強度ＳＰ２が吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも大きいことが確認された場合、吸気弁復帰判定部５３は、吸気弁８の復帰の成否を表すための吸気弁状態フラグＦ２_ｉ（ｉは１または４）に、吸気弁８が正常復帰したことを意味する「１」を入力する（ステップＳ１８）。なお、吸気弁状態フラグＦ２_ｉ（ｉは１または４）の使い分けは、上述した排気弁状態フラグＦ１_ｉと同様である。すなわち、第１気筒２Ａについて「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が確認された場合には、第１気筒２Ａ用の吸気弁状態フラグＦ２_１に「１」が入力され、第４気筒２Ｄについて「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が確認された場合には、第４気筒２Ｄ用の排気弁状態フラグＦ２_４に「１」が入力される。

一方、上記ステップＳ１６でＮＯと判定されて２次強度ＳＰ２が吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）以下であることが確認された場合、吸気弁復帰判定部５３は、上記吸気弁状態フラグＦ２_ｉに、吸気弁８が復帰に失敗したことを意味する「０」を入力する（ステップＳ１９）。

次に、吸気弁８から先に開閉動作が再開される場合に実行される第２の判定処理について、図１５を用いて説明する。この第２の判定処理がスタートすると、ＥＣＵ５０の排気弁復帰判定部５４は、休止気筒の吸気弁８の２回目の開弁に伴う吸気の圧力変動を、吸気圧センサＳＮ３の検出値に基づき特定する処理を実行する（ステップＳ２０）。すなわち、図６に示すように、復帰指令の出力時点ｔｓの後に休止気筒が迎える２回目の吸気弁８の開弁開始時期ｑ２を挟んだ所定期間ｗ２の間、吸気圧センサＳＮ３により検出される吸気圧力を調べ、その吸気圧力の波形に基づいて吸気の圧力変動を特定する。

次いで、排気弁復帰判定部５４は、上記ステップＳ２０で特定された圧力変動（２回目の吸気の圧力変動）が閾値βよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２１）。

上記ステップＳ２１でＹＥＳと判定されて２回目の吸気の圧力変動が閾値βよりも小さいことが確認された場合、排気弁復帰判定部５４は、上述した排気弁状態フラグＦ１_ｉ（ｉは１または４）に、排気弁９が正常復帰したことを意味する「１」を入力する（ステップＳ２２）。具体的には、第１気筒２Ａについて圧力変動＜βが確認された場合に、第１気筒２Ａ用の排気弁状態フラグＦ１_１に「１」が入力され、第４気筒２Ｄについて圧力変動＜βが確認された場合に、第４気筒２Ｄ用の排気弁状態フラグＦ１_４に「１」が入力される。

一方、上記ステップＳ２１でＮＯと判定されて２回目の吸気の圧力変動が閾値βよりも小さいことが確認された場合、排気弁復帰判定部５４は、上記排気弁状態フラグＦ１_ｉに、排気弁９が復帰に失敗したことを意味する「０」を入力する（ステップＳ２３）。

ここで、図１５に示す第２の判定処理では、上述したステップＳ２０〜Ｓ２３の処理と並行して、次のステップＳ２４〜Ｓ２７の処理が実行される。すなわち、第２の判定処理がスタートすると、ＥＣＵ５０の吸気弁復帰判定部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ＳＮ３で検出された吸気圧力をスペクトル解析する処理を実行する（ステップＳ２４）。すなわち、図６に示すように、復帰指令の出力時点ｔｓの後で休止気筒が最初に迎える吸気行程とこれに続く圧縮行程とを含む合計３６０°ＣＡの期間ｗ３の間、吸気圧センサＳＮ３により検出される吸気圧力を調べ、その吸気圧力の波形をスペクトル解析することにより、３６０°ＣＡを１周期とする周波数成分の強度（１次強度）ＳＰ１と、１８０°ＣＡを１周期とする周波数成分の強度（２次強度）ＳＰ２とを特定する。

次いで、吸気弁復帰判定部５３は、上記ステップＳ２４で特定された１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２とを用いて、「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が満たされるか否か、つまり、１次強度ＳＰ１の１次関数で規定される吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも２次強度ＳＰ２が大きいか否かを判定する（ステップＳ２５）。

上記ステップＳ２５でＹＥＳと判定されて２次強度ＳＰ２が吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも大きいことが確認された場合、吸気弁復帰判定部５３は、上述した吸気弁状態フラグＦ２_ｉ（ｉは１または４）に、吸気弁８が正常復帰したことを意味する「１」を入力する（ステップＳ２６）。具体的には、第１気筒２Ａについて「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が確認された場合に、第１気筒２Ａ用の吸気弁状態フラグＦ２_１に「１」が入力され、第４気筒２Ｄについて「ＳＰ２＞ａ×ＳＰ１＋ｂ」の関係が確認された場合に、第４気筒２Ｄ用の排気弁状態フラグＦ２_４に「１」が入力される。

一方、上記ステップＳ１６でＮＯと判定されて２次強度ＳＰ２が吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）以下であることが確認された場合、吸気弁復帰判定部５３は、上記吸気弁状態フラグＦ２_ｉに、吸気弁８が復帰に失敗したことを意味する「０」を入力する（ステップＳ２７）。

以上のような第１および第２の判定処理により休止気筒に対する吸気弁８および排気弁９の復帰判定が終了すると、フローは図１３のステップＳ６へと移行する。このステップＳ６において、ＥＣＵ５０の燃焼制御部５５は、排気弁状態フラグＦ１_１，Ｆ１_４の各値と吸気弁状態フラグＦ２_１，Ｆ２_４の各値とを掛け合わせて「１」が得られるか否かを判定する。なお、このステップＳ６の判定でＹＥＳ（Ｆ１_１×Ｆ１_４×Ｆ２_１×Ｆ２_４＝１）ということは、第１気筒２Ａ用の排気弁状態フラグＦ１_１と、第４気筒２Ｄ用の排気弁状態フラグＦ１_４と、第１気筒２Ａ用の吸気弁状態フラグＦ２_１と、第４気筒２Ｄ用の吸気弁状態フラグＦ２_４とが、いずれも「１」であることを意味するから、休止気筒（第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ）の吸気弁８および排気弁９は全て正常復帰していることになる。一方、ステップＳ６の判定でＮＯ（Ｆ１_１×Ｆ１_４×Ｆ２_１×Ｆ２_４＝０）ということは、上記各フラグＦ１_１，Ｆ１_４，Ｆ２_１，Ｆ２_４の少なくとも１つが「０」であることを意味するから、休止気筒（第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ）の吸気弁８および排気弁９の中に復帰に失敗したものが存在することになる。

上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されて休止気筒の吸気弁８および排気弁９が全て正常復帰したことが確認された場合、燃焼制御部５５は、エンジンを減筒運転から全筒運転に移行させる（ステップＳ７）。すなわち、休止気筒のインジェクタ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ことにより、全ての気筒２Ａ〜２Ｄで燃焼が行われる状態に移行させる。なお、図５および図６では、燃料噴射の再開を「ＩＮＪ」と付記した▼で表し、点火の再開を「ＩＧ」と付記した▼で表している。

一方、上記ステップＳ６でＮＯと判定されて休止気筒の吸気弁８および排気弁９の中に復帰に失敗したものが存在することが確認された場合、燃焼制御部５５は、エンジンの減筒運転を維持する（ステップＳ８）。すなわち、休止気筒のインジェクタ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し、休止気筒（第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ）で燃焼が行われない状態を維持する。

（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に伴い弁停止機構２５ａに復帰指令が出力されると、その後、休止気筒（第１、第４気筒２Ａ，２Ｄ）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が開閉可能な状態に正常復帰したか否かが判定されるとともに、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いて、休止気筒の排気弁９が開閉可能な状態に正常復帰したか否かが判定される。そして、吸気弁８の正常復帰が確認されかつ排気弁９の正常復帰が確認された場合に、休止気筒への燃料供給等が再開されて、エンジンの運転が減筒運転から全筒運転へと切り替えられる。このような構成によれば、吸気弁８および排気弁９の双方の状態を正確に判定することにより、減筒運転から全筒運転への切り替えを安全かつ適正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、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いて排気弁９の復帰の成否が判定されるので、仮に休止気筒の排気弁９が復帰に失敗した場合に、当該休止気筒内のガスが排気行程中に圧縮された後に吸気弁８の開弁に伴って吸気通路３０へと吹き返される（それによって吸気圧力が変動する）ことを利用して、排気弁９が復帰に失敗したことを確実に認識することができる。また、休止気筒の吸気行程を含む所定期間にわたって吸気圧力をスペクトル解析することにより吸気弁８の復帰の成否が判定されるので、仮に休止気筒の吸気弁８が復帰に失敗した場合に、当該吸気弁８の正常時とは異なる周期性が吸気圧力の波形に現れることを利用して、吸気弁８が復帰に失敗したことを確実に認識することができる。

そして、上記のような精度の高い判定により吸気弁８および排気弁９の双方が正常復帰していることが確認された場合に限り、休止気筒への燃料供給等が再開されるので、減筒運転から全筒運転への切り替えを安全かつ適正に行うことができる。例えば、排気弁９が復帰に失敗したにもかかわらず休止気筒への燃料供給等が再開された場合には、休止気筒での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、いわゆるバックファイアが起き、エンジンに重大な影響を及ぼすことが想定される。また、吸気弁８が復帰に失敗したにもかかわらず休止気筒への燃料供給等が再開された場合には、休止気筒内の吸気の不足に起因した失火が起き、供給した燃料が無駄になることが想定される。これに対し、上記実施形態によれば、吸気弁８および排気弁９の双方が正常復帰していなければ燃料供給等が再開されないので、バックファイアや失火等を招くことなく、安全かつ適正に減筒運転から全筒運転へと切り替えることができる。

ここで、上記実施形態のエンジンにおいて、吸気弁８および排気弁９の双方が復帰に失敗した場合（閉弁状態のまま停止している場合）には、そもそも、休止気筒内のガスが吸気通路３０に吹き返す現象が生じ得ないので、吸気弁８の開弁に伴って吸気圧力が大きく増大することはなくなる。このため、吸気弁８および排気弁９の双方が復帰に失敗したとしても、圧力変動が大きくなることはなく、排気弁９が復帰に失敗したとは認識されなくなる。しかしながら、このような場合でも、吸気圧力のスペクトル解析により少なくとも吸気弁８は復帰に失敗したと判定されるので、やはり休止気筒への燃料供給等が再開されることはなく、不適切な状況で全筒運転への切り替えが行われるのを確実に防止することができる。

また、上記実施形態では、排気弁９の正常復帰を確認するために、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が所定の閾値β（図９）と比較され、当該圧力変動が閾値βよりも小さい場合に排気弁９が正常復帰したと判定されるので、圧力変動を閾値βと比較するだけの簡単な手順で、排気弁９の復帰の成否を判定することができる。

特に、上記実施形態において、復帰指令により排気弁９、吸気弁８の順に開閉動作が再開される場合には、図１４に第１の判定処理として示したように、復帰指令後１回目に吸気弁８が開弁を開始する時期（図５のｑ１）の前後にわたる吸気の圧力変動を閾値βと比較する判定が行われる（ステップＳ１０，Ｓ１１）。ただし、ここでの判定で圧力変動が閾値βよりも小さいことが確認された場合（ステップＳ１１の判定がＹＥＳの場合）でも、その時点では排気弁９が正常復帰したとは判定されず、さらに復帰指令後２回目に吸気弁が開弁を開始する時期（図５のｑ２）の前後にわたる吸気の圧力変動を閾値βと比較する判定が行われる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。そして、ここでの判定で圧力変動が閾値βよりも小さいことが確認された場合（ステップＳ１３の判定がＹＥＳの場合）に、はじめて排気弁９が正常復帰したと判定される（ステップＳ１４）。このような構成によれば、例えば減筒運転の継続時間が比較的長かったために復帰指令前の休止気筒の内部圧力が低下していたとしても、そのことが原因で排気弁９が正常復帰したと誤って判定されることが回避され、復帰判定の精度をより高めることができる。

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、休止気筒の内部圧力は徐々に低下する。このため、減筒運転の継続時間が比較的長かった場合には、減筒運転中に休止気筒の内部圧力がかなり低下するので、仮に排気弁９が復帰に失敗した（それによって休止気筒内のガスが排気行程中に圧縮された）としても、復帰指令後１回目に吸気弁８が開弁を開始したときに生じる吸気の圧力変動は十分に大きくならない。このため、１回目の吸気弁８の開弁開始時期（図５のｑ１）の前後にわたる吸気の圧力変動だけに基づいて排気弁９の復帰判定を行った場合には、上記のような減筒運転中のガス漏れにより休止気筒の内部圧力が低下することに起因して、排気弁９の復帰判定の精度が低下すると予想される。そこで、当実施形態では、たとえ１回目の吸気弁８の開弁に伴う吸気の圧力変動が閾値βより小さかった場合でも、その時点では排気弁９が正常復帰したとは判定せず、さらに２回目の吸気弁８の開弁に伴う吸気の圧力変動を調べて閾値βと比較することにより、再び排気弁９の復帰判定を行うようにしている。このように、１回目の吸気弁８の開弁により休止気筒内に十分な吸気を導入した状態で、２回目の吸気弁８の開弁に伴う吸気の圧力変動に基づき排気弁９の復帰判定を行うようにした場合には、圧力変動が起きる前の休止気筒の内部圧力の条件を揃えることができるので、復帰判定の精度をより高めることが可能になる。

一方、復帰指令により吸気弁８、排気弁９の順に開閉動作が再開される場合には、図１５に第２の判定処理として示したように、復帰指令後２回目に吸気弁８が開弁を開始する時期（図６のｑ２）の前後にわたる吸気の圧力変動を閾値βと比較する判定が行われ（ステップＳ２０，Ｓ２１）、ここでの判定で圧力変動が閾値βよりも小さいことが確認された場合（ステップＳ２１の判定がＹＥＳの場合）に、排気弁９が正常復帰したと判定される。このような構成によれば、排気弁９よりも先に吸気弁８が開閉動作を再開したことが原因で生じる吸気の圧力変動により、排気弁９が復帰に失敗したと誤って判定されることが回避されるので、排気弁９の復帰判定の精度を良好に確保することができる。

すなわち、吸気弁８、排気弁９の順に開閉動作が再開されると、復帰指令後１回目に吸気弁８が開弁を開始したときに、その直前まで排気弁９が閉じていたために圧縮された休止気筒内のガスが吸気通路３０へと吹き返されることになる。このため、仮に１回目の吸気弁８の開弁に伴う吸気の圧力変動に基づいて排気弁９の復帰判定を行った場合には、排気弁９よりも先に吸気弁８が復帰したことが原因で生じた圧力変動であるにもかかわらず、その圧力変動に基づいて排気弁９が復帰に失敗したと誤って判定される可能性がある。これに対し、上記実施形態では、１回目の吸気弁８の開弁を見過ごして、２回目の吸気弁８の開弁時に排気弁９の復帰判定を行うようにしているので、上記のような誤判定を回避でき、排気弁９の復帰判定の精度を良好に確保することができる。

また、上記実施形態では、吸気弁８の正常復帰を確認するために、休止気筒の吸気行程を含む所定期間中の吸気圧力がスペクトル解析されて、３６０°ＣＡを周期とする１次周波数成分の強度（１次強度）ＳＰ１と、１８０°ＣＡを周期とする２次周波数成分の強度（２次強度）ＳＰ２とが特定され、２次強度ＳＰ２が、１次強度ＳＰ１の１次関数により規定される吸気弁判定閾値（ａ×ＳＰ１＋ｂ）よりも大きい場合に、吸気弁８が正常復帰したと判定される。このような構成によれば、吸気弁８が正常復帰した場合に現れる吸気圧力の変化の周期（１８０°ＣＡ）が復帰に失敗した場合の変化の周期（３６０°ＣＡ）よりも短くなることを利用して、吸気弁８の復帰の成否を精度よく判定することができる。

しかも、１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２とのそれぞれの値を閾値と比較するのでなく、１次強度の１次関数で規定される閾値（吸気弁判定閾値）を２次強度と比較とするようにしたので、エンジンの運転条件等の相違にかかわらず、吸気弁８の復帰判定の精度を良好に確保することができる。すなわち、吸気弁８の状態（正常復帰したか失敗したか）が同じであっても、例えばエンジンの運転条件（回転速度や負荷等）が異なれば、１次強度ＳＰ１および２次強度ＳＰ２の値は種々変化し得る。このため、１次強度ＳＰ１および２次強度ＳＰ２の値を直接特定の閾値と比較したのでは、上記のような運転条件等の相違による影響を除去できず、判定精度が低下するものと考えられる。これに対し、上記実施形態では、１次強度ＳＰ１と２次強度ＳＰ２との相関関係を規定する１次関数（ＳＰ２＝ａ×ＳＰ１＋ｂ）を閾値として用いているので、運転条件等の相違による影響を除外して、より精度よく吸気弁８の復帰の成否を判定することができる。

なお、上記実施形態では、図１２に示したスペクトル解析のグラフにおいて、休止気筒の吸気弁８が復帰に失敗した場合に得られるプロット領域Ｃと、少なくとも吸気弁８が正常に復帰した場合に得られるプロット領域Ａ，Ｂとの間に、吸気弁判定閾値として用いる直線Ｐ（ＳＰ２＝ａ×ＳＰ１＋ｂ）を設定したが、例えば図１６に直線Ｐ’（ＳＰ２＝ｃ×ＳＰ１＋ｄ）として示すように、排気弁９のみが復帰に失敗して吸気弁８は正常に復帰した場合に得られるプロット領域Ｂの内部を通過するように吸気弁判定閾値を設定してもよい。このようにすれば、例えば領域Ｂ内の点Ｘのようなデータが得られたときに、本来吸気弁８は正常に復帰しているにもかかわらず、２次強度ＳＰ２が吸気弁判定閾値以下である（ＳＰ２＜ｃ×ＳＰ１＋ｄ）という関係が満たされることにより、吸気弁８が復帰に失敗したと判定され、燃料噴射等の再開が禁止されることになる。しかしながら、上記領域Ｂは排気弁９が復帰に失敗した場合に得られるプロット領域なので、燃料噴射等の再開が禁止されても問題はない。むしろ、上記のように吸気弁判定閾値を設定することで、排気弁９の復帰の成否が、吸気の吹き返しの有無（吸気の圧力変動）に基づく判定と、吸気圧力のスペクトル解析を用いた判定とにより２重に調べられることになるので、排気弁９の復帰失敗を見逃してしまう可能性をよりゼロに近づけることができる。

また、上記実施形態では、吸気弁８の正常復帰を確認するために、復帰指令後の最初の吸気行程を含む３６０°ＣＡの期間にわたって検出された吸気圧力をスペクトル解析したが、場合によっては、この３６０°ＣＡの検出期間中にエンジンの運転条件が大きく変化することもあり得る。このような運転条件の変化が起きると、その影響で吸気圧力が変化して、スペクトル解析の結果に影響を及ぼすおそれがある。そこで、吸気弁８の復帰判定の精度をより高めるには、上記のような運転条件の変化によって生じる吸気圧力の変化傾向を捉え、実際に検出された吸気圧力から当該変化傾向を除いた値をスペクトル解析することが望ましい。ここで、吸気圧力の変化傾向は、例えば、吸気圧センサＳＮ３で検出された吸気圧力の複数の検出値を最小二乗法により直線近似したものを採用することができる。

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。

さらに、減筒運転時における休止気筒の数を、エンジンの運転条件に応じて変化させるようにしてもよい。例えば、６気筒エンジンの場合、３気筒を休止させる減筒運転と、２気筒を休止させる減筒運転とを、エンジンの運転状態に応じて切り替えることが考えられる。このような２種類の減筒運転のいずれかから６気筒全てが稼働する全筒運転に切り替えられる際に、休止気筒の吸気弁が正常復帰したか否かを判定する場合にも、やはり吸気圧力のスペクトル解析を用いることができる。

例えば、上記のような６気筒エンジンでは、６気筒全てが稼働する全筒運転時には１２０°ＣＡを１周期とする周波数成分が強くなり、３気筒を休止させる減筒運転時には２４０°ＣＡを１周期とする周波数成分が強くなり、２気筒を休止させる減筒運転時（この場合はいわゆる２爆１休の燃焼モードになる）には３６０°ＣＡを１周期とする周波数成分が強くなる。そこで、３６０°ＣＡを１周期とする周波数成分の強度を１次強度、２４０°ＣＡまたは１２０°ＣＡを１周期とする周波数成分を高次強度として、１次強度の１次関数で表される吸気弁判定閾値を高次強度と比較するようにすれば、その比較に基づいて、吸気弁が正常復帰したか否かを判定することができる。

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吸気弁復帰判定部
５４排気弁復帰判定部
５５燃焼制御部

Claims

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吸気弁および排気弁の開閉動作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、上記弁停止機構に復帰指令を出力して上記吸気弁および排気弁の開閉動作を再開させるバルブ制御部と、
上記復帰指令の後、上記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開閉可能な状態に正常復帰したか否かを判定する吸気弁復帰判定部と、
上記復帰指令の後、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いて、上記休止気筒の排気弁が開閉可能な状態に正常復帰したか否かを判定する排気弁復帰判定部と、
上記吸気弁復帰判定部により吸気弁の正常復帰が確認されかつ上記排気弁復帰判定部により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た、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
請求項１記載のエンジンの制御装置において、
上記排気弁復帰判定部は、上記吸気の圧力変動が所定の閾値よりも小さい場合に、上記休止気筒の排気弁が正常復帰したと判定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
請求項２記載のエンジンの制御装置において、
上記バルブ制御部からの復帰指令により排気弁、吸気弁の順に開閉動作が再開される場合、上記排気弁復帰判定部は、復帰指令後１回目に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を特定し、当該圧力変動が上記閾値よりも小さい場合でも、その時点では排気弁が正常復帰したとは判定せず、さらに復帰指令後２回目に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を特定し、当該圧力変動が上記閾値よりも小さければ排気弁が正常復帰したと判定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
請求項２または３記載のエンジンの制御装置において、
上記バルブ制御部からの復帰指令により吸気弁、排気弁の順に開閉動作が再開される場合、上記排気弁復帰判定部は、復帰指令後２回目に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を特定し、当該圧力変動が上記閾値よりも小さければ排気弁が正常復帰したと判定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
上記吸気弁復帰判定部は、上記吸気圧力のスペクトル解析により、所定クランク角を周期とする１次周波数成分の強度である１次強度と、上記所定クランク角よりも周期の短い高次周波数成分の強度である高次強度とを特定するとともに、当該高次強度が、上記１次強度の１次関数により規定される吸気弁判定閾値よりも大きい場合に、上記吸気弁が正常復帰したと判定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。