JP2016217311A - 内燃機関の状態判定装置及び内燃機関の状態判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気筒休止が行われたか否かを確実に判定することが可能な内燃機関の状態判定装置及び内燃機関の状態判定方法を提供する。【解決手段】内燃機関の状態判定装置は、内燃機関１００が有する複数の気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの一部を休止する気筒休止制御を行う気筒休止制御部２５０と、吸気弁又は排気弁を駆動するカムシャフト１１２の回転を取得する回転取得部２１０と、カムシャフト１１２の回転をフーリエ解析するフーリエ解析部２２０と、フーリエ解析部２２０によるフーリエ解析の結果に基づいて、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかの動作状態を判定する気筒休止状態判定部２３０と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の状態判定装置及び内燃機関の状態判定方法に関する。

従来、車両等に搭載される内燃機関において、気筒休止機構を備えたものがある。気筒休止機構の一態様として、油圧制御によって、内燃機関の気筒のうちの一部の気筒の吸気弁及び排気弁の双方を閉じた状態で維持する油圧式の気筒休止機構が知られている。内燃機関の要求トルクが小さい場合等に、かかる気筒休止機構を制御して一部の気筒を休止させることにより、燃費の向上が図られる。例えば、四気筒の内燃機関では、気筒休止制御が実行可能であれば、内燃機関の運転状況に応じて四気筒運転と二気筒運転とを切り替えることができる。

このような気筒休止機構を備えた内燃機関では、気筒休止機構が正常に作動していないと、内燃機関を適切に制御することができない。例えば、内燃機関のインテークマニホールドに導入する空気量や、各気筒の燃料噴射量及び点火時期等は、稼働する気筒数によって変わり得る。このため、気筒休止機構が正常に作動しているか否かを判定する必要がある。

下記の特許文献１には、カム軸速度変動量と所定の判定値との偏差に基づき休筒切り換え完了か否かを判定して休筒切り換え判定情報を発する休筒切り換え判定手段とを有する内燃機関の吸排気弁作動状態検知装置が記載されている。

また、下記の特許文献２には、休筒気筒の休筒サイクル時のカム軸回転速度の変動値が設定された変動閾値を上回ったか否かのレベル判定信号を出力する変動レベル判定手段と、この変動レベル判定手段のレベル判定信号に基づき休筒切り換え中か否かを判定して休筒判定信号を出力する休筒切り換え判定手段とを備えることが記載されている。

特開２９１７６４３号公報 実登２５１４６３２号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載された技術では、カム軸速度の変動量に基づいて休筒切り換え完了か否かを判定しているため、変動量が微小な場合は、休筒切り換えが行われたか否かの判定が困難になる問題があった。このため、気筒休止を行った場合に、実際に吸気弁や排気弁の作動が停止したか否かを判定することは困難である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、気筒休止が行われたか否かをより正確に判定することが可能な、新規かつ改良された内燃機関の状態判定装置及び内燃機関の状態判定方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内燃機関が有する複数の気筒の一部を休止する気筒休止制御を行う気筒休止制御部と、吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトの回転を取得する回転取得部と、前記カムシャフトの回転をフーリエ解析するフーリエ解析部と、前記フーリエ解析部による前記フーリエ解析の結果に基づいて、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかの動作状態を判定する気筒休止状態判定部と、を備える内燃機関の状態判定装置が提供される。

前記気筒休止状態判定部は、前記フーリエ解析の結果に基づいて、特定の低周波数域で振幅のピークが発生している場合に、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかが正常に停止していると判定するものであっても良い。

また、前記気筒休止状態判定部は、前記フーリエ解析の結果に基づいて、特定の低周波数域で振幅のピークが発生していない場合に、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかが正常に停止していないと判定するものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内燃機関が有する複数の気筒の一部を休止する気筒休止制御を行うステップと、吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトの回転を取得するステップと、前記カムシャフトの回転をフーリエ解析するステップと、前記フーリエ解析の結果に基づいて、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかの動作状態を判定するステップと、を備える内燃機関の状態判定方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、気筒休止が行われたか否かをより正確に判定することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関の構成を示す模式図である。 気筒休止機構の構成例を詳細に示す模式図である。 気筒休止状態の気筒休止機構を示す説明図である。 制御装置の構成を示す模式図である。 全気筒運転と２気筒運転の場合のそれぞれにおいて、フーリエ解析部によるフーリエ解析の結果を示す特性図である。 全気筒運転の場合のカムシャフトのトルク変動を示す特性図である。 ２気筒運転の場合のカムシャフトのトルク変動を示す特性図である。 制御装置で行われる処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．内燃機関の構成＞
＜１−１．全体構成＞
まず、本発明の一実施形態にかかる内燃機関の状態判定装置を適用可能な内燃機関の全体構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる内燃機関（エンジン）１００の概略構成を示す図である。かかる内燃機関１００は、シリンダブロック１０１ａ、シリンダヘッド１０１ｂ、気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ、ピストン１０４、コネクティングロッド１０６、点火プラグ１０８、吸排気弁１１０、カム機構１１１及びクランクシャフト１１５を備える。また、内燃機関１００は、４つの気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄのうちの２つの気筒１０２ａ，１０２ｂを休止させるための気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒを備える。

シリンダブロック１０１ａには、複数の気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄが設けられる。図１の例では、４つの気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄがシリンダブロック１０１ａに設けられている。各々の気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄにはそれぞれピストン１０４が進退移動可能に保持され、シリンダヘッド１０１ｂ、気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ及びピストン１０４によって燃焼室が形成される。ピストン１０４は、燃焼室における燃料の燃焼によって直線往復運動を行う。当該直線往復運動は、コネクティングロッド１０６を介してクランクシャフト１１５に回転運動として伝達される。

クランクシャフト１１５は、クランクピン１１６、クランクジャーナル１１８及びこれらと連結されるクランクアーム１２０を備える。クランクピン１１６はコネクティングロッド１０６と連結される。ピストン１０４の直線往復運動によってクランクアーム１２０が回転し、クランクアーム１２０の回転によってクランクジャーナル１１８が回転する。クランクシャフト１１５は、図示しない駆動伝達装置に連結され、内燃機関１００の出力トルクが駆動伝達装置に伝達される。

吸排気弁１１０は、カム機構１１１によって開閉動作が行われる。吸気弁の開弁によって各燃焼室に外部の新気が取り込まれ、排気弁の開弁によって燃焼後のガスが各燃焼室から排出される。各気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄに備えられる吸排気弁１１０の数は適宜設定することができる。例えば、各気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄに、それぞれ２つの吸気弁及び排気弁を備えることができる。また、各燃焼室内に供給される燃料は、点火プラグ１０８によって点火され、燃焼する。

カム機構１１１は、カムシャフト１１２と、当該カムシャフト１１２に固定されるカム１１４とを備える。カムシャフト１１２は、内燃機関のクランクシャフト１１５にチェーン１１７を介して連結され、クランクシャフト１１５の回転に伴って回転する。より詳細には、チェーン１１７の駆動が可変カムタイミング機構（ＶＣＴ）１１９に伝達され、可変カムタイミング機構１１９は、エンジンの運転状況に応じ、カムシャフト１１２の回転を進角又は遅角させ、吸排気弁１１０の開閉タイミングを変える。

吸排気弁１１０は、図示しない復帰用バネを備える。カムシャフト１１２の回転に伴ってカム１１４が回転し、カム１１４のカム山が直接的又は間接的に吸排気弁１１０を押し込むことによって吸排気弁１１０が開かれる。図１に示した内燃機関１００では、カム１１４と吸排気弁１１０との間にロッカーアーム３０が備えられ、吸排気弁１１０はロッカーアーム３０を介してカム１１４によって押し込まれる。また、吸排気弁１１０は、カム１１４のカム山による吸排気弁１１０の押し込みから解放されると、復帰用バネによって元の位置に戻される。

本実施形態にかかる内燃機関１００は、４つの気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄのすべてが稼働する全気筒運転と、２つの気筒１０２ｃ，１０２ｄが稼働する２気筒運転とで切り替え可能になっている。すなわち、気筒１０２ａ，１０２ｂは気筒休止制御の制御対象となっている。かかる気筒１０２ａ，１０２ｂに備えられた吸排気弁１１０とカム機構１１１のカム１１４との間には気筒休止用のロッカーアーム３０が設けられる。気筒休止用のロッカーアーム３０は気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒの一部を構成し、当該ロッカーアーム３０には油圧が供給される。

制御装置２００は、内燃機関１００の全般を制御する。特に、本実施形態では、制御装置２００は、全気筒運転と２気筒運転の切り換えを制御するとともに、２気筒運転に移行したか（２気筒運転が正常に行われているか）否かを判定する機能を有している。

＜１−２．気筒休止機構＞
気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒは、気筒１０２ａ，１０２ｂを対象とした気筒休止制御に用いられる。気筒休止機構１０Ｌは、気筒１０２ａを休止させるための機構であり、気筒休止機構１０Ｒは、気筒１０２ｂを休止させるための機構である。かかる気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒは、作動油の油圧を気筒休止用のロッカーアーム３０に供給することにより気筒１０２ａ，１０２ｂの吸排気弁１１０を閉じた状態で保持させる。気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒは、オイルポンプ１３、メインギャラリ１５、油圧制御弁１７Ｌ，１７Ｒ、圧力センサ１９Ｌ，１９Ｒ、ピボット６０及びロッカーアーム３０を備える。油圧制御弁１７Ｌ，１７Ｒは、制御装置２００によって通電制御が行われる。

気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒでは、オイルパン１１内の作動油がオイルポンプ１３によって吸い上げられて圧送されるとともに、油圧制御弁１７Ｌ，１７Ｒによって、ロッカーアーム３０への作動油の供給及びロッカーアーム３０からの作動油の排出が切り替えられる。油圧ライン２３Ｌ，２３Ｒを介してロッカーアーム３０に作動油が供給され、油圧が上昇すると、ロッカーアーム３０は吸排気弁１１０を閉じた状態に保持する。また、油圧ライン２３Ｌ，２３Ｒ及び油圧排出ライン２１Ｌ，２１Ｒを介してロッカーアーム３０から作動油が排出され、油圧が低下すると、吸排気弁１１０はカム１１４及び復帰用バネによって開閉可能な状態になる。

オイルポンプ１３は、オイルパン１１内の作動油を吸い上げて圧送する。オイルポンプ１３は、例えば、内燃機関１００のクランクシャフト１１５に連結されたギヤポンプとすることができる。オイルポンプ１３は、電気モータによって駆動される電動ポンプであってもよい。メインギャラリ１５は、オイルポンプ１３により圧送される作動油を蓄積する。オイルポンプ１３及びメインギャラリ１５は、内燃機関１００の他の摺動部等に対して作動油を供給するための油圧回路と共用されてもよい。この場合、メインギャラリ１５には、他の油圧供給配管が接続される。また、メインギャラリ１５に、作動油中の異物を捕集するオイルフィルタを備えてもよい。

本実施形態では、油圧制御弁１７Ｌ，１７Ｒとピボット６０との間の油圧ライン２３Ｌ，２３Ｒに圧力センサ１９Ｌ，１９Ｒが設けられている。圧力センサ１９Ｌ，１９Ｒは、それぞれ油圧ライン２３Ｌ，２３Ｒの油圧を検出する。検出された油圧は、制御装置２００により読み込み可能になっている。

図２は、気筒休止機構１０の構成例を詳細に示す模式図である。図２では、一つの吸排気弁１１０を閉じた状態で保持するための機構の構成例が示されている。他の吸排気弁１１０を閉じた状態で保持するための機構も基本的に同一の構成を有する。かかる気筒休止機構１０は、オイルポンプ１３、メインギャラリ１５、油圧制御弁１７、圧力センサ１９、ピボット６０及びロッカーアーム３０を備える。図２では、油圧排出ラインが省略されている。

ロッカーアーム３０は、第１のロッカーシャフト４０、第２のロッカーシャフト５０、ローラ５５及びピストン７０を備える。第１のロッカーシャフト４０は、その一端側において吸排気弁１１０の後端部を押し込み可能になっている。かかる第１のロッカーシャフト４０の一端側において、第１のロッカーシャフト４０及び第２のロッカーシャフト５０が支持軸５７によって接続されている。第１のロッカーシャフト４０と第２のロッカーシャフト５０とは、支持軸５７を中心に互いに回動可能になっている。

第２のロッカーシャフト５０にはローラ５５の回転軸５３が挿入されており、ローラ５５は回転自在に第２のロッカーシャフト５０に支持されている。ローラ５５には、カム機構１１１のカム１１４のカム面が当接する。したがって、カムシャフト１１２の回転に伴ってカム１１４が回転する際に、ローラ５５及び第２のロッカーシャフト５０がカム山によってカムシャフト１１２から離れる方向に押し込まれる。

第２のロッカーシャフト５０の長さは、第１のロッカーシャフト４０の長さよりも短い。第１のロッカーシャフト４０における支持軸５７が連結される端部とは反対側の端部であって、第２のロッカーシャフト５０と重ならない位置には、ピストン保持孔４１が設けられている。ピストン保持孔４１は段付きの軸方向孔であり、ピストン保持孔４１にはピストン７０が軸方向に進退動可能に保持されている。ピストン７０は、ピストン保持孔４１内を摺動可能な段付きの外形を有する。ピストン７０の後端側には押圧バネ４９が備えられている。ピストン保持孔４１の段差部分とピストン７０の段差部分とが対向する空間は圧力室４５として形成される。

ピストン保持孔４１のうちの圧力室４５の部分には油圧通路４３が連通している。油圧通路４３には、ピボット６０に設けられた切替回路６５が連通する。かかる切替回路６５には油圧ライン２３が連通しており、メインギャラリ１５から油圧制御弁１７及びピボット６０を介して、圧力室４５に油圧が供給される。また、ピボット６０及び油圧制御弁１７を介して、圧力室４５から油圧が排出される。ピストン７０は、押圧バネ４９の付勢力によって前進方向に付勢される。一方、油圧通路４３を介して圧力室４５に油圧が導入され、油圧によるピストン７０への力が押圧バネ４９の付勢力を上回ると、ピストン７０は後退する。

図２に示したように、ピストン７０の前進時、すなわち、押圧バネ４９の付勢力が油圧によるピストン７０への力を上回っている状態では、第２のロッカーシャフト５０における、支持軸５７が連結される端部とは反対側の端部が、ピストン７０の先端に係止される。この状態では、支持軸５７を中心とした第２のロッカーシャフト５０の回動が制限される。そのため、第２のロッカーシャフト５０がローラ５５を介してカム１１４のカム山により押し込まれると、第２のロッカーシャフト５０はピストン７０によって回動が制限されているために、第１のロッカーシャフト４０と第２のロッカーシャフト５０とが一体となって押し込まれる。

このとき、第１のロッカーシャフト４０及び第２のロッカーシャフト５０は、ピボット６０と第１のロッカーシャフト４０との当接部分を中心に回動し、第１のロッカーシャフト４０が吸排気弁１１０を開弁方向に押し込む。これにより、吸排気弁１１０は、復帰用バネの付勢力に抗して移動し、開弁する。カム山によるロッカーアーム３０の押し込みが終了すると、吸排気弁１１０は、復帰用バネの付勢力によって、閉弁状態に戻される。

一方、図３に示したように、油圧によるピストン７０の付勢力が押圧バネ４９の付勢力を上回り、ピストン７０が後退した状態では、第２のロッカーシャフト５０はピストン７０に係止されない。この状態では、第２のロッカーシャフト５０は支持軸５７を中心に回動可能になる。そのため、第２のロッカーシャフト５０がローラ５５を介してカム１１４のカム山により押し込まれると、第２のロッカーシャフト５０のみが回動し、吸排気弁１１０の復帰用バネの付勢力が作用している第１のロッカーシャフト４０は移動しない。これにより、吸排気弁１１０が閉弁状態で保持される。

なお、図１に示した内燃機関１００は、各気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄに、それぞれ吸気弁及び排気弁が２つずつ、合計４つの吸排気弁１１０が備えられている。図１においては、各気筒１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄごとに、２つの吸気弁又は排気弁が示されている。気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒの油圧ライン２３Ｌ，２３Ｒは、気筒１０２ａ，１０２ｂの４つの吸気弁又は排気弁に設けられるロッカーアーム３０及びピボット６０に対して接続される。

そのため、例えば、気筒休止機構１０Ｌの油圧ライン２３Ｌに油圧が供給されると、気筒１０２ａに備えられた２つの吸気弁又は排気弁に設けられるロッカーアーム３０の圧力室４５に対して油圧が供給される。したがって、気筒１０２ａに備えられた２つの吸気弁又は排気弁が同時期に閉じた状態で保持される。

＜２．カム角度センサーの構成＞
カムシャフト１１２の回転は、カム角度センサ１２０によって検出される。図１に示すように、カムシャフト１１２の一端には、ロータ１２２が固定されている。一例として、カム角度センサ１２０は、ホールセンサから構成され、ロータ１２２に設けられた突起部による磁束変化を検出することでカムシャフト１１２の回転を検出する。

＜３．制御装置の構成＞
図４は、制御装置２００の構成を示す模式図である。図４に示すように、制御装置２００は、カム角度センサ１２０からカムシャフト１１２の回転を取得する回転取得部２１０、カム角度センサ１２０が検出したカムシャフト１１２の回転をフーリエ解析するフーリエ解析部２２０、フーリエ解析部２２０によるフーリエ解析の結果に基づいて、休止気筒の吸排気弁１１０が停止しているか否かを判定する気筒休止状態判定部２３０を有して構成されている。

また、制御装置２００は、各種運転状態（エンジン回転数、油温、水温、車速、運転者の要求トルク）に基づいて気筒休止許可判定を行う気筒休止許可判定部２４０、気筒休止が許可された場合に気筒休止制御を行う気筒休止制御部２５０、を更に有している。気筒休止制御部２５０は、油圧制御弁１７を制御することで、圧力室４５への油圧の供給、圧力室４５からの油圧の排出を行い、気筒休止制御を行う。なお、図４に示す制御装置２００の構成要素は、ＣＰＵなどの中央演算処理装置とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成されることができる。この場合に、そのプログラムは、制御装置２００が備えるメモリ、または外部から装着されるメモリなどの記録媒体に格納されることができる。

＜４．フーリエ解析結果による吸排気弁の動作判定＞
図５は、全気筒（４気筒）運転と２気筒運転の場合のそれぞれにおいて、フーリエ解析部２２０によるフーリエ解析の結果を示す特性図である。図５において、実線の特性は全気筒運転を示しており、破線の特性は２気筒運転を示している。図５に示すように、２気筒運転の場合、低周波数（１７Ｈｚ付近）で大きな振幅ピークが生じていることが判る。一方、全気筒運転では、低周波数における振幅ピークは生じていない。これにより、図５の実線の特性と破線の特性の差を利用することで、動弁系の吸排気弁１１０が実際に停止されたのかを検出することが可能である。従って、カム角度センサ１２０の検出値をフーリエ解析し、特定の低周波数で振幅のピークが生じている場合は、２気筒運転が正常に行われていると判断することができる。なお、図５では、動弁系の吸気弁を停止する場合を示しているが、排気弁を停止する場合も同様である。

フーリエ変換による動弁系の異常判定は、吸気弁又は排気弁を駆動するカムシャフト１１２毎に行うことができる。吸気弁のカムシャフト１１２の回転を検出してフーリエ変換することにより、２気筒運転の場合に吸気弁が正常に停止しているか否かを検出可能であり、排気弁のカムシャフト１１２の回転を検出してフーリエ変換することにより、２気筒運転の場合に排気弁が正常に停止しているか否かを検出可能である。吸気弁を駆動するカムシャフト１１２と排気弁を駆動するカムシャフト１１２の双方において動弁系に異常が生じていない場合、最終的な正常判定が行われる。一方、吸気弁を駆動するカムシャフト１１２と排気弁を駆動するカムシャフト１１２のいずれか一方において動弁系に異常が生じている場合、最終的な異常判定が行われる。

図６Ａ及び図６Ｂは、全気筒運転と２気筒運転の場合のカムシャフト１１２のトルク変動を示す特性図である。ここでは、気筒１０２ａ，１０２ｃの吸気弁に設けられたカムシャフト１１２のトルク変動を例示する。図６Ａに示す特性は全気筒運転を示しており、図６Ｂに示す特性は２気筒運転を示している。図６Ａに示す全気筒運転の場合、カムシャフト１１２が１回転（３６０°）すると、気筒１０２ｃの吸排気弁１１０が駆動される際の正トルク及び負トルクと、気筒１０２ａの吸排気弁１１０が駆動される際の正トルク及び負トルクと、が発生する。このため、カムシャフト１１２が回転する際のトルクは比較的滑らかに変動する。なお、正トルクは開弁時のトルクであり、負トルクは閉弁時のトルクである。

一方、図６Ｂに示す２気筒運転の場合、気筒１０２ｃを対象とした気筒休止制御が行われるため、カムシャフト１１２が１回転すると、気筒１０２ａの吸排気弁１１０が駆動される際の正トルク及び負トルクのみが発生する。すなわち、気筒１０２ｃの吸気弁のバルブスプリングの反力が無くなるため、全気筒運転の場合に比べて、カムシャフト１１２が１回転する間のトルク発生回数が半減する。これにより、カムシャフト１１２が回転する際のトルクの滑らかさが低下し、カムシャフト１１２の回転に振動が発生し易くなる。このため、図５に示したように、２気筒運転の場合は特定の低周波数域で振幅のピークが発生する。可変バルブタイミング機構１１９では、カムシャフト１１２のエネルギーによって作動するため、気筒休止に伴うカムシャフト１１２のトルク変化が応答性、保持性に顕著に現れる。この特性を利用し、カム角度センサ１２０の検出値をフーリエ解析することで、低周波数域での振幅のピークの有無に応じて気筒休止状態の判定を行うことができる。

なお、可変バルブタイミング機構１１９は、油圧を用いてバルブタイミングを可変するため、油圧によるダンピング効果によって振幅のピークは低下する。従って、可変バルブタイミング機構１１９を用いない内燃機関においては、図５に示す振幅のピークはより顕著に現れる。

なお、図５では、１７Ｈｚ付近で振幅ピークが生じた例を示しているが、振幅ピークが生じる周波数は、動弁系に関連する部品、機構に応じて相違する場合がある。また、可変カムタイミング機構１１９の有無によっても振幅ピークが生じる周波数は相違する場合がある。振幅ピークが生じる周波数が相違したとしても、気筒休止が行われると低周波数域で振幅のピークが生じるため、これに基づいて気筒休止が正常に行われているか否かを確実に判定することができる。

＜３．制御装置の処理フロー＞
図７は、制御装置２００で行われる処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、気筒休止許可判定フラグがオン（ＯＮ）であるか否かを判定する。気筒休止許可判定フラグは、エンジン回転数、油温、水温、車速、ドライバーの要求トルク等の各パラメータについて、全ての条件が成立した場合にオンとされる。気筒休止許可判定フラグのオン・オフ、及びステップＳ１０の判定は、気筒休止許可判定部２４０によって行われる。

次のステップＳ１２では、カム角度センサ１２０によりカムシャフト１１２の回転角の検出を開始する。制御装置２００の回転取得部２１０は、カム角度センサ１２０からカムシャフト１１２の回転を取得する。次のステップＳ１４では、フーリエ解析部２２０が、カム角度センサ１２０により取得したカムシャフト１１２の回転のフーリエ解析を開始する。なお、ステップＳ１２とステップＳ１４は実質的に同時に開始される。また、ステップＳ１２とステップＳ１４の処理は、後述のステップＳ１６以降の処理の実行中も平行して行われる。

ステップＳ１４の後はステップＳ１６へ進み、動弁系の気筒休止制御をオンにする。これにより、気筒休止制御部２５０からの指令によって油圧制御弁１７が制御され、油圧制御弁１７及びピボット６０を介して、圧力室４５に油圧が供給される。気筒休止制御が正常に行われると、油圧によるピストン７０の付勢力が押圧バネ４９の付勢力を上回り、ピストン７０が後退した状態になるため、第１のロッカーシャフト４０は移動せず、吸排気弁１１０が閉弁状態で保持される。

次のステップＳ１８では、フーリエ解析部２２０によるフーリエ解析の結果に基づいて、気筒休止状態の判定を行う。具体的には、気筒休止状態判定部２３０は、フーリエ解析の結果に基づいて、特定の低周波域に振幅のピークが発生している場合は、休止気筒の吸排気弁１１０が実際に閉弁状態で維持されていると判定し、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、気筒休止制御（気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒの動作）が正常に行われているため、気筒休止中フラグ（初期値オフ）をオンにする。

一方、ステップＳ１８において、フーリエ解析の結果に基づいて特定の低周波域に振幅のピークが発生していない場合は、気筒休止状態判定部２３０は、休止気筒の吸排気弁１１０が実際には閉弁状態になっていないと判定し、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、気筒休止制御（気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒの動作）が正常に行われていないため、気筒休止中フラグをオフにする。気筒休止制御をオンにしたにも関わらず、気筒休止中フラグがオフのままの場合、気筒休止制御をオフとする。これにより、気筒休止制御部２５０の指令によりって油圧制御弁１７が制御され、圧力室４５から油圧が排出され、全気筒運転が行われる。

なお、図１に示すような左右のバンクに気筒休止機構１０Ｌ，１０Ｒが設けられている内燃機関１００においては、左右のバンクの双方のカムシャフト１１２の回転を検出してフーリエ変換することにより、左右のバンクのそれぞれで吸排気弁１１０が正常に停止しているか否かを判定することができ、動弁系の異常が左右いずれのバンクで生じているかを判定することができる。

また、上述した実施形態では４気筒の内燃機関１００を例示したが、６気筒など他の気筒数の内燃機関にも適用することができる。また、上述した実施形態では、気筒１０２ａ，１０２ｃと気筒１０２ｂ，１０２ｄとが水平に対向する内燃機関１００を例示したが、Ｖ型、直列型など他の気筒配置の内燃機関にも適用することができる。例えば、片側３気筒のＶ型の内燃機関においても、本実施形態の手法を適用することで、低周波域に振幅ピークが生じていない場合は、休止すべき気筒の動弁系が実際には休止していないことを検出可能である。また、例えば、片側３気筒のＶ型の内燃機関において、３気筒全てを休止（片バンク休止）する場合においても、本実施形態を適用することにより、低周波域に振幅ピークが生じていない場合は、３気筒のうちの１気筒又は２気筒の動弁系が実際には駆動していることを検出可能である。

以上説明したように本実施形態によれば、気筒休止を行った場合に、カム角度センサ１２０の検出値をフーリエ解析した結果に基づいて、動弁系が停止して実際に気筒休止が行われたか否かを判定することができる。従って、気筒休止が正常に行われていない場合は、全気筒運転に切り換えることで、内燃機関１００を正常に運転することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 内燃機関
１１２ カムシャフト
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 気筒
２００ 制御装置
２１０ 回転取得部
２２０ フーリエ変換部
２３０ 気筒休止状態判定部
２５０ 気筒休止制御部

Claims (4)

1. 内燃機関が有する複数の気筒の一部を休止する気筒休止制御を行う気筒休止制御部と、
   吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトの回転を取得する回転取得部と、
   前記カムシャフトの回転をフーリエ解析するフーリエ解析部と、
   前記フーリエ解析部による前記フーリエ解析の結果に基づいて、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかの動作状態を判定する気筒休止状態判定部と、
   を備えることを特徴とする、内燃機関の状態判定装置。
2. 前記気筒休止状態判定部は、前記フーリエ解析の結果に基づいて、特定の低周波数域で振幅のピークが発生している場合に、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかが正常に停止していると判定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の状態判定装置。
3. 前記気筒休止状態判定部は、前記フーリエ解析の結果に基づいて、特定の低周波数域で振幅のピークが発生していない場合に、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかが正常に停止していないと判定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の状態判定装置。
4. 内燃機関が有する複数の気筒の一部を休止する気筒休止制御を行うステップと、
   吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトの回転を取得するステップと、
   前記カムシャフトの回転をフーリエ解析するステップと、
   前記フーリエ解析の結果に基づいて、休止気筒の吸気弁および排気弁の少なくともいずれかの動作状態を判定するステップと、
   を備えることを特徴とする、内燃機関の状態判定方法。
   

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