JP2017002853A - エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】吸気弁に付着するデポジットを除去する。
【解決手段】エンジンシステムは、複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒を、燃焼室内に設けられた燃料噴射口から燃料が噴射され燃焼する稼働状態と、燃料の噴射が停止される休止状態に切り換え可能なエンジンを有し、複数の気筒それぞれに設けられた吸気弁のうち、稼働状態と休止状態との切り換えが可能な気筒に設けられた吸気弁を、気筒が休止状態のときに加熱する加熱処理を遂行する加熱制御部を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの稼働中、複数の気筒のいずれかを稼働状態および休止状態に切り換え可能なエンジンシステムに関する。

従来、エンジンが低負荷のとき、複数の気筒のうち、いずれかの気筒の吸気弁および排気弁の開閉や燃料噴射を停止して休止状態とし、残りの気筒を稼働状態とする部分気筒運転に関する技術が開発されている。例えば、特許文献１では、休止状態となる気筒と稼働状態となる気筒を交互に切り換えることで、気筒の温度低下を抑制する構成が記載されている。

特許第４１０４５１８号公報

ところで、燃焼室内に設けられた燃料噴射口から燃料を噴射するエンジンでは、燃焼室に噴射された燃料のうちの未燃分が、吸気弁の弁体における燃焼室との対向面の裏側に付着して、デポジットとして吸気弁に堆積してしまう課題があった。

そこで、本発明は、吸気弁に付着するデポジットを除去することが可能なエンジンシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒を、燃焼室内に設けられた燃料噴射口から燃料が噴射され燃焼する稼働状態と、燃料の噴射が停止される休止状態に切り換え可能なエンジンを有する、本発明のエンジンシステムは、複数の気筒それぞれに設けられた吸気弁のうち、稼働状態と休止状態との切り換えが可能な気筒に設けられた吸気弁を、気筒が休止状態のときに加熱する加熱処理を遂行する加熱制御部を備えることを特徴とする。

加熱処理後、休止状態の気筒を稼働状態へ切り換える切換処理を遂行したときに、切り換えられた気筒に設けられた吸気弁の温度によって生じるノッキングを抑制するノッキング抑制処理を遂行する抑制制御部をさらに備えてもよい。

ノッキング抑制処理は、切換処理を、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも遅延させる制御を含んでもよい。

吸気弁を閉弁するバルブタイミングを可変とする可変バルブ機構をさらに備え、ノッキング抑制処理は、切換処理された気筒の有効圧縮比を、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも小さくする可変バルブ機構の制御を含んでもよい。

ノッキング抑制処理は、スロットル弁の開度を、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも小さくする制御を含んでもよい。

ノッキング抑制処理は、エンジン回転数を、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも高くする制御を含んでもよい。

本発明によれば、吸気弁に付着するデポジットを除去することが可能となる。

エンジンシステムの構成を示す概略図である。 気筒における燃焼室近傍の概略断面図である。 ２気筒運転および加熱処理を説明するための説明図である。 加熱処理開始時の処理の流れを示すフローチャートである。 加熱処理後の処理の流れ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形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、エンジンシステム１００の構成を示す概略図である。なお、図１中、信号の流れを破線の矢印で示す。図１に示すように、エンジンシステム１００には、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなるＥＣＵ（Engine Control Unit）１１０が設けられ、ＥＣＵ１１０によりエンジン１２０全体が統括制御される。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。

エンジン１２０は、複数（ここでは、４つ）の気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄを有する多気筒エンジンであり、シリンダブロック１２２に形成された各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄの吸気ポート１２４に、吸気マニホールド１２６が連通される。吸気マニホールド１２６の集合部には、エアチャンバ１２８を介して吸気路１３０が連通される。吸気路１３０には、上流側にエアクリーナ１３２が設けられ、エアクリーナ１３２の下流側にスロットル弁１３４が設けられる。

また、エンジン１２０のシリンダブロック１２２に形成された各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄの排気ポート１３６には、排気マニホールド１３８が連通される。排気マニホールド１３８の集合部には、排気路１４０が連通されており、排気路１４０には、排気ガスを浄化する触媒装置１４２が設けられている。

図２は、気筒１２２ａにおける燃焼室１４４近傍の概略断面図である。気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄの構成は実質的に等しいので、ここでは、重複を避けるため気筒１２２ｂ〜１２２ｄについては詳細な説明を省略する。

シリンダブロック１２２には、シリンダヘッド１４６が連結されて構成されており、シリンダブロック１２２内のシリンダライナ１４８の内周面と、ピストン１５０の端面とで囲繞された空間が燃焼室１４４となっている。

シリンダヘッド１４６には、インジェクタ１５２および点火プラグ１５４が設けられている。インジェクタ１５２は、先端に形成された燃料噴射口１５２ａが燃焼室１４４内に開口しており、不図示の燃料ギャラリに貯留された燃料を燃料噴射口１５２ａから燃焼室１４４に噴射する。燃焼室１４４に噴射された燃料は、燃焼室１４４に供給された空気と混合されて混合気を生成する。こうして生成された混合気は、点火プラグ１５４によって点火されることで燃焼し、燃焼室１４４において爆発圧力が生じる。爆発圧力が生じることで、ピストン１５０がシリンダライナ１４８内を往復動することとなる。

ピストン１５０には、コンロッド１５６の一端が連結されており、また、コンロッド１５６の他端にはクランクシャフト１５８が連結されている。これにより、ピストン１５０の直進運動がクランクシャフト１５８の回転運動に変換されることとなる。

また、シリンダヘッド１４６には、吸気ポート１２４を開閉する吸気弁１６０と、排気ポート１３６を開閉する排気弁１６２とが設けられている。吸気弁１６０は、先端にバルブヘッド１６０ａが形成され、基端にバルブステムエンドを有するバルブステム１６０ｂと、このバルブステム１６０ｂをバルブステムエンド側に押圧する弾性力を常時作用させるバルブスプリング１６０ｃと、を備えている。

同様に、排気弁１６２は、先端にバルブヘッド１６２ａが形成され、基端にバルブステムエンドを有するバルブステム１６２ｂと、このバルブステム１６２ｂをバルブステムエンド側に押圧する弾性力を常時作用させるバルブスプリング１６２ｃと、を備えている。

バルブスプリング１６０ｃ、１６２ｃの弾性力により、バルブステム１６０ｂ、１６２ｂは、常時バルブステムエンド側に付勢され、バルブヘッド１６０ａ、１６２ａがシート面に着座（当接）して吸気ポート１２４または排気ポート１３６を閉弁することとなる。

そして、バルブスプリング１６０ｃの弾性力に抗してバルブステム１６０ｂのバルブステムエンドがカム（図示せず）に押圧されると、バルブヘッド１６０ａがシート面から離隔して吸気弁１６０が開弁し、吸気マニホールド１２６と燃焼室１４４とが連通する。このとき、吸気ポート１２４は、吸気マニホールド１２６から燃焼室１４４に吸気を流入させる。

同様に、バルブスプリング１６２ｃの弾性力に抗してバルブステム１６２ｂのバルブステムエンドがカムに押圧されると、バルブヘッド１６２ａがシート面から離隔して排気弁１６２が開弁し、排気マニホールド１３８と燃焼室１４４とが連通する。このとき、排気ポート１３６は、燃焼室１４４から排気させる。

また、吸気弁１６０のうち、バルブステム１６０ｂのバルブステムエンド側には、加熱装置１６４が設けられている。加熱装置１６４は、例えば、電熱抵抗型のヒータであって、後述する加熱制御部の制御に応じ、吸気弁１６０のバルブステム１６０ｂを加熱する。バルブステム１６０ｂに加えられた熱は、熱伝導により吸気弁１６０全体に伝熱する。

図１に戻って、エンジンシステム１００には、吸気弁１６０、および、排気弁１６２を停止させるバルブ停止機構１６６と、吸気弁１６０、および、排気弁１６２を開閉させるカムと、クランクシャフト１５８との位相差を可変させる可変バルブ機構１６８が設けられている。

また、エンジンシステム１００には、当該カムの回転角度を検出するカムセンサ１７０、クランクシャフト１５８のクランク角を検出するクランク角センサ１７２、アクセル（図示せず）の開度を検出するアクセル開度センサ１７４が設けられる。これら各センサ１７０〜１７４は、ＥＣＵ１１０に接続されており、検出値を示す信号をＥＣＵ１１０に出力する。

ＥＣＵ１１０は、各センサ１７０〜１７４から出力された信号を取得してエンジン１２０を制御する。ＥＣＵ１１０は、エンジン１２０を制御する際、信号取得部１８０、目標値導出部１８２、空気量決定部１８４、噴射量決定部１８６、スロットル開度決定部１８８、点火時期決定部１９０、駆動制御部１９２（抑制制御部）、加熱制御部１９４として機能する。

信号取得部１８０は、各センサ１７０〜１７４が検出した値を示す信号を取得する。目標値導出部１８２は、クランク角センサ１７２から取得したクランク角を示す信号に基づいて現時点のエンジン回転数を導出する。また、目標値導出部１８２は、導出したエンジン回転数、および、アクセル開度センサ１７４から取得したアクセル開度を示す信号に基づいて、予め記憶されたマップを参照して目標トルクおよび目標エンジン回転数を導出する。

空気量決定部１８４は、目標値導出部１８２により導出された目標エンジン回転数および目標トルクに基づいて、各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄに供給する目標空気量を決定する。噴射量決定部１８６は、空気量決定部１８４により決定された各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄの目標空気量に基づいて、各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄに供給する燃料の目標噴射量を決定する。スロットル開度決定部１８８は、空気量決定部１８４により決定された各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄの目標空気量の合計量を導出し、合計量の空気を外部から吸気するための目標スロットル開度を決定する。点火時期決定部１９０は、目標値導出部１８２により導出された目標エンジン回転数、および、クランク角センサ１７２により検出されるクランク角を示す信号に基づいて、各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄでの点火プラグ１５４の目標点火時期を決定する。

駆動制御部１９２は、スロットル開度決定部１８８により決定された目標スロットル開度でスロットル弁１３４が開口するように、スロットル用アクチュエータ（図示せず）を駆動する。また、駆動制御部１９２は、噴射量決定部１８６により決定された目標噴射時期および目標噴射期間でインジェクタ１５２を駆動することで、インジェクタ１５２から目標噴射量の燃料を噴射させる。加熱制御部１９４は、後述する加熱装置１６４を駆動させる。

また、エンジンシステム１００では、低出力時（低負荷時）、燃費改善のため、複数の気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄのうちのいずれかを休止状態とする部分気筒運転を遂行する。本実施形態では、部分気筒運転として、２つの気筒１２２ａ、１２２ｂ、または、２つの気筒１２２ｃ、１２２ｄを休止状態とする２気筒運転を遂行する。

ここで、休止状態は、吸気弁１６０および排気弁１６２がいずれも閉じた状態で停止し、インジェクタ１５２の駆動が停止して、燃料噴射口１５２ａから燃焼室１４４への燃料噴射が停止された状態である。また、吸気弁１６０および排気弁１６２が開閉するとともに、燃料噴射口１５２ａから燃料が噴射され燃焼する状態を稼働状態と称す。

エンジンシステム１００では、４つの気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄのいずれも休止状態と稼働状態とに切り換えが可能であって、２気筒ずつ休止状態と稼働状態とを切り換える場合を例に挙げる。

休止状態では、バルブ停止機構１６６は、駆動制御部１９２の制御に応じ、カムシャフトによって駆動される各気筒のバルブステム１６０ｂ、１６２ｂのうち、休止状態とする２気筒に設けられたバルブステム１６０ｂ、１６２ｂの駆動を停止させる。これにより、休止状態とする２気筒の吸気弁１６０および排気弁１６２が閉弁される。

また、駆動制御部１９２は、休止状態とする２気筒に設けられたインジェクタ１５２の駆動を停止する。

ところで、燃料噴射口１５２ａから燃焼室１４４内に直接燃料が噴射されると、吸気ポート１２４側に逆流した燃料の未燃分が、吸気弁１６０のバルブヘッド１６０ａにおける燃焼室１４４との対向面の裏側（吸気ポート１２４側）に付着し、付着した燃料によるデポジット（炭化水素）が堆積することがある。そこで、加熱制御部１９４は、吸気弁１６０に堆積したデポジットを除去するため、加熱装置１６４を駆動させる（加熱処理）。

図３は、２気筒運転および加熱処理を説明するための説明図である。図３では、図１におけるシリンダブロック１２２、吸気マニホールド１２６、排気マニホールド１３８、各気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄ、および、インジェクタ１５２を抽出して示す。

図３（ａ）に示すように、エンジン１２０の負荷が高いとき、４つの気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄは、いずれも稼働状態となっている。そして、エンジン１２０の負荷が低くなると、図３（ｂ）に示すように、気筒１２２ａ、１２２ｂを稼働状態としたまま、気筒１２２ｃ、１２２ｄを休止状態とする。

そして、予め設定された稼働時間が経過すると、図３（ｃ）に示すように、休止状態の気筒１２２ｃ、１２２ｄを稼働状態に切り換えるとともに、稼働状態の気筒１２２ａ、１２２ｂを休止状態に切り換える。

さらに、稼働時間が経過すると、休止状態の気筒１２２ａ、１２２ｂを稼働状態に切り換えるとともに、稼働状態の気筒１２２ｃ、１２２ｄを休止状態に切り換え、図３（ｂ）に示す状態に戻す。

このように、気筒１２２ａ、１２２ｂと、気筒１２２ｃ、１２２ｄとで、休止状態と稼働状態とが交互に切り換えられる。このとき、加熱制御部１９４は、休止状態となっている２気筒が、予め設定されたデポジットの除去条件を満たすと、加熱装置１６４に吸気弁１６０を加熱させて加熱処理を遂行する。ここで、除去条件は、例えば、気筒１２２ａが稼働状態となっている時間が、前回加熱処理を遂行してから、予め設定された駆動時間以上経過していることである。

加熱制御部１９４は、例えば、予め設定された加熱時間、加熱装置１６４による加熱処理を継続させる。ここで、加熱時間は、デポジットを除去可能な温度まで吸気弁１６０を昇温するために要する時間であって、予め計測によって特定されているものとする。また、例えば、吸気弁１６０の温度を計測する温度センサを設け、加熱制御部１９４は、温度センサの出力に基づいて、加熱処理の継続および終了を判断してもよい。

こうして、吸気弁１６０に付着したデポジットが熱分解（ガス化）されて除去され、デポジットによる吸気弁１６０の固着が回避されるとともに、吸気量や吸気の流れが適正化される。

また、例えば、気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄが稼働状態において加熱処理を遂行すると、吸気弁１６０の温度によってノッキングが発生してしまう可能性が高まる。加熱制御部１９４は、気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄが休止状態のときに加熱することから、吸気弁１６０の温度に起因するノッキングの発生を抑制可能となる。

また、駆動制御部１９２は、気筒１２２ａ、１２２ｂと、気筒１２２ｃ、１２２ｄとで、休止状態と稼働状態とを交互に切り換えることから、すべての気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄに対し、大凡均等に加熱処理を施してデポジットを除去することができ、気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄ間の性能のバラつきを抑制可能となる。

また、すべての気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄを稼働状態とする（以下、４気筒運転と称す）ときであっても、予め設定された強制除去条件を満たすと、強制除去条件を満たす気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄを含む２気筒を休止状態として２気筒運転に切り換えて、強制除去条件を満たす気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄを対象として加熱処理が遂行される。ここで、強制除去条件は、上記の除去条件よりもデポジットの堆積が多いと推定される条件であって、例えば、気筒１２２ａが稼働状態となっている時間が、前回加熱処理を遂行してから、上記の駆動時間よりも長く予め設定された強制時間以上経過していることである。

ところで、図３（ｂ）に示すように、気筒１２２ｃ、１２２ｄが休止状態となっているとき、気筒１２２ｃ、１２２ｄに加熱処理が遂行された直後に、図３（ｃ）に示すように、気筒１２２ｃ、１２２ｄが稼働状態となったとする。このとき、気筒１２２ｃ、１２２ｄに設けられた吸気弁１６０は、加熱処理の余熱で高温となっている場合がある。そのため、気筒１２２ｃ、１２２ｄの吸気弁１６０が加熱処理の余熱で高温となっている場合に、気筒１２２ｃ、１２２ｄを稼働状態とすると、不適切な位置およびタイミングで燃料（エンドガス）が自着火することでノッキングが生じるおそれがある。

そこで、駆動制御部１９２は、加熱処理後、気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄのうち休止状態の２気筒を稼働状態へ切り換える切換処理を遂行したときに、予め設定されたノッキング条件を満たすと、ノッキング抑制処理を遂行する。以下、休止状態から稼働状態へ気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄのいずれかを切り換える処理を、単に切換処理と称す。

ノッキング条件は、例えば、エンジン負荷、エンジン温度（冷却水温度）など、ノッキングの要因となる対象に関して設定される条件である。ノッキング条件を満たす場合、エンジンシステム１００では、ノッキングが発生し易い状態となっていることを示す。

ノッキング抑制処理は、切り換えられた気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄに設けられた吸気弁１６０の温度によって生じるノッキングを抑制するためのものであって、例えば、以下の処理が挙げられる。

（待機処理）
ノッキング抑制処理として遂行される待機処理は、例えば、ノッキング条件を満たし、かつ、駆動制御部１９２が、稼働時間の経過に伴い、気筒１２２ａ、１２２ｂと、気筒１２２ｃ、１２２ｄとで、休止状態と稼働状態とを入れ換える前に遂行される。

駆動制御部１９２は、切換処理の対象となる気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄの温度に基づいて、切換処理を遂行せずに待機する待機処理を遂行する。例えば、加熱処理の終了後、加熱処理の対象となった気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄに設けられた吸気弁１６０が、ノッキングを誘発しない所定温度以下になるまでの時間を予め計測しておく。この計測された時間が待機時間として設定されており、駆動制御部１９２は、加熱処理後、待機時間が経過するまで切換処理を遂行しない。すなわち、ノッキング抑制処理は、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも、切換処理を遅延させる制御を含む。

ここでは、駆動制御部１９２は、待機時間が経過するまで待機処理を遂行する場合について説明したが、例えば、吸気弁１６０の温度を計測する温度センサを設け、温度センサの出力に基づいて、待機処理の継続および終了を判断してもよい。いずれにしても、吸気弁１６０が、ノッキングを誘発しない所定温度以下になってから切換処理を行うことから、ノッキングの発生を抑制できる。

（バルブタイミング変更処理）
ノッキング抑制処理として遂行されるバルブタイミング変更処理は、例えば、ノッキング条件を満たし、かつ、駆動制御部１９２が、エンジン負荷が高まるなどして２気筒運転から４気筒運転への切り換えが必要と判定したときに遂行される。

可変バルブ機構１６８は、上記のように、カムとクランクシャフト１５８との位相差を可変とするものである。すなわち、可変バルブ機構１６８は、吸気弁１６０を閉弁するバルブタイミングを可変とする。

そして、駆動制御部１９２は、可変バルブ機構１６８を制御し、吸気弁１６０を閉弁するバルブタイミングを、当該バルブタイミング変更処理が遂行されていないときよりも遅らせる（遅角させる）。吸気弁１６０を閉弁するバルブタイミングが遅くなると、それだけ圧縮される気体の質量が減少することから有効圧縮比が小さくなる。すなわち、ノッキング抑制処理は、切換処理された気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄの有効圧縮比を、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも小さくする可変バルブ機構１６８の制御を含む。

吸気弁１６０を閉弁するバルブタイミングを遅らせて有効圧縮比を小さくすることで、加熱処理の対象となった気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄに設けられた吸気弁１６０の温度が高くとも、ノッキングを抑制することが可能となる。

（スロットル開度縮小処理）
ノッキング抑制処理として遂行されるスロットル開度縮小処理は、バルブタイミング変更処理と同様、例えば、ノッキング条件を満たし、かつ、駆動制御部１９２が、エンジン負荷が高まるなどして２気筒運転から４気筒運転への切り換えが必要と判定したときに遂行される。

駆動制御部１９２は、スロットル用アクチュエータ（図示せず）を駆動して、スロットル弁１３４の開度を、当該スロットル開度縮小処理が遂行されていないときよりも小さくする。すなわち、ノッキング抑制処理は、スロットル弁１３４の開度を、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも小さくする制御を含む。

スロットル弁１３４の開度が縮小することで、燃焼室１４４に吸入される吸気量が減少し圧縮比が小さくなることから、加熱処理の対象となった気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄに設けられた吸気弁１６０の温度が高くとも、ノッキングを抑制することが可能となる。

（回転数高速化処理）
ノッキング抑制処理として遂行される回転数高速化処理は、バルブタイミング変更処理と同様、例えば、ノッキング条件を満たし、かつ、駆動制御部１９２が、エンジン負荷が高まるなどして２気筒運転から４気筒運転への切り換えが必要と判定したときに遂行される。

駆動制御部１９２は、噴射量決定部１８６により決定された目標噴射量よりも多量の燃料を噴射させることで、エンジン回転数を高速化させる。すなわち、ノッキング抑制処理は、ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも、エンジン回転数を高くする制御を含む。

燃焼室１４４において、燃料の自着火はエンジン回転数によらず大凡一定であるのに対し、火炎伝播速度は、燃焼室１４４内の気体の流れの乱れが大きいほど速くなり、火炎伝播速度が速くなることで、エンドガスで燃料が着火するよりも前に、エンドガスまで火炎が伝播し易くなる。そのため、エンジン回転数を高速化することで、火炎伝播速度を早くしてノッキングの抑制が可能となる。

また、バルブタイミング変更処理およびスロットル開度縮小処理では、エンジン出力（馬力）が低下してしまうが、エンジン回転数を高速化することで、エンジン出力の低下を補うことが可能となる。

また、上記の待機処理中であっても、駆動制御部１９２は、緊急時でエンジン１２０に高負荷が掛けられたと判断すると、待機処理を中断するとともに２気筒運転を停止し、４気筒運転に切り換える。このとき、ノッキング条件を満たす気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄでのノッキングを回避するため、バルブタイミング変更処理、スロットル開度縮小処理、回転数高速化処理の少なくともいずれかが遂行される。

図４は、加熱処理開始時の処理の流れを示すフローチャートである。図４に示す処理は、エンジン１２０の駆動中、加熱処理が遂行されていないとき、所定の間隔（インターバル）を空けて繰り返し実行される。

（２気筒運転判定処理Ｓ２００）
加熱制御部１９４は、２気筒運転が遂行されているか否かを判定する。その結果、２気筒運転が遂行されている場合、除去条件判定処理Ｓ２０２に処理を移し、２気筒運転が遂行されていない場合、強制除去条件判定処理Ｓ２０６に処理を移す。

（除去条件判定処理Ｓ２０２）
加熱制御部１９４は、休止状態となっている２気筒が、デポジットの除去条件を満たすか否かを判定する。その結果、除去条件を満たすと判定された場合、加熱処理Ｓ２０４に処理を移し、除去条件を満たさないと判定された場合、当該処理を終了する。

（加熱処理Ｓ２０４）
加熱制御部１９４は、除去条件判定処理Ｓ２０２において除去条件を満たすと判定された気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄを対象として、加熱処理を遂行する。

（強制除去条件判定処理Ｓ２０６）
加熱制御部１９４は、稼働状態となっているいずれかの気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄが、デポジットの強制除去条件を満たすか否かを判定する。その結果、強制除去条件を満たすと判定された場合、２気筒運転切換処理Ｓ２０８に処理を移し、強制除去条件を満たさないと判定された場合、当該処理を終了する。

（２気筒運転切換処理Ｓ２０８）
駆動制御部１９２は、強制除去条件判定処理Ｓ２０６において強制除去条件を満たすと判定された気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄを含む２気筒を休止状態に切り換え、加熱処理Ｓ２０４に処理を移す。

図５は、加熱処理Ｓ２０４後の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、加熱処理Ｓ２０４後、加熱処理Ｓ２０４の対象となった気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄが稼働状態に切り換えられる（切換処理の対象となる）ときに実行される。加熱処理Ｓ２０４後、加熱処理Ｓ２０４の対象となった気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄが切換処理の対象となる場合とは、具体的に、２気筒運転が停止して４気筒運転を開始するとき、および、休止状態の２気筒と稼働状態の２気筒を切り換えるときである。

（ノッキング条件判定処理Ｓ２２０）
駆動制御部１９２は、加熱処理Ｓ２０４後に切換処理の対象となった気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃまたは１２２ｄが、ノッキング条件を満たすか否かを判定する。その結果、ノッキング条件を満たすと判定された場合、４気筒運転判定処理Ｓ２２２に処理を移し、ノッキング条件を満たさないと判定された場合、気筒運転処理Ｓ２３６に処理を移す。

（４気筒運転判定処理Ｓ２２２）
駆動制御部１９２は、２気筒運転から４気筒運転への切り換えが必要か否かを判定する。２気筒運転から４気筒運転への切り換えが必要でないと判定した場合、すなわち、休止状態の２気筒と稼働状態の２気筒を切り換える場合、待機処理Ｓ２２４に処理を移す。２気筒運転から４気筒運転への切り換えが必要と判定した場合、４気筒運転処理Ｓ２２８に処理を移す。

（待機処理Ｓ２２４）
駆動制御部１９２は、待機時間が経過するまで待機処理を遂行する。

（休止気筒切換処理Ｓ２２６）
駆動制御部１９２は、休止状態となっている２気筒を稼働状態に、稼働状態となっている２気筒を休止状態に切り換え、処理を終了する。

（４気筒運転処理Ｓ２２８）
駆動制御部１９２は、休止状態の２気筒を稼働状態に切り換える。

（バルブタイミング変更処理Ｓ２３０）
駆動制御部１９２は、可変バルブ機構１６８を制御し、吸気弁１６０を閉弁するバルブタイミングを、当該バルブタイミング変更処理Ｓ２３０が遂行されていないときよりも遅らせる。

（スロットル開度縮小処理Ｓ２３２）
駆動制御部１９２は、スロットル用アクチュエータ（図示せず）を駆動して、スロットル弁１３４の開度を、当該スロットル開度縮小処理が遂行されていないときよりも小さくする。

（回転数高速化処理Ｓ２３４）
駆動制御部１９２は、噴射量決定部１８６により決定された目標噴射量よりも多量の燃料を噴射させることで、エンジン回転数を高速化させ、エンジン回転数を、当該回転数高速化処理Ｓ２３４が遂行されていないときよりも高くする。こうして、当該処理を終了する。これにより、ノッキングが抑制されるとともに、バルブタイミング変更処理Ｓ２３０やスロットル開度縮小処理Ｓ２３２によって低下する出力を補うことができる。

（気筒運転処理Ｓ２３６）
駆動制御部１９２は、４気筒運転の切り換えが必要な場合、休止状態の２気筒を稼働状態に切り換える。また、駆動制御部１９２は、休止状態の２気筒と稼働状態の２気筒を切り換える場合、休止状態となっている２気筒を稼働状態に、稼働状態となっている２気筒を休止状態に切り換える。こうして、当該処理を終了する。

上述したように、加熱処理によって、休止状態の２気筒に設けられた吸気弁１６０のデポジットを除去することが可能となる。

上述した実施形態では、加熱装置１６４としてヒータを設け、加熱処理として加熱装置１６４を駆動させる場合について説明したが、吸気弁１６０を加熱可能であれば、加熱装置１６４は必須の構成ではない。

また、上述した実施形態では、４つの気筒１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄを有し、そのいずれも休止状態と稼働状態とで切換可能な場合について説明したが、２つ以上の気筒を有し、その少なくとも１つ以上の気筒が休止状態と稼働状態とで切換可能であればよい。

また、上述した実施形態では、駆動制御部１９２がノッキング抑制処理を遂行する場合について説明したが、駆動制御部１９２がノッキング抑制処理を遂行せずともよい。

また、上述した実施形態では、休止気筒切換処理Ｓ２２６の前に、待機処理Ｓ２２４を遂行する場合について説明したが、待機処理Ｓ２２４は必須の処理ではない。

また、上述した実施形態では、駆動制御部１９２は、バルブタイミング変更処理Ｓ２３０、スロットル開度縮小処理Ｓ２３２、回転数高速化処理Ｓ２３４をすべて遂行する場合について説明したが、これらのいずれも必須の処理ではないし、いずれか１つまたは２つを遂行するとしてもよい。

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説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、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、そ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。

本発明は、エンジンの稼働中、複数の気筒のいずれかを稼働状態および休止状態に切り換え可能なエンジンシステムに利用できる。

１００ エンジンシステム
１２０ エンジン
１２２ａ〜１２２ｄ 気筒
１３４ スロットル弁
１４４ 燃焼室
１５２ａ 燃料噴射口
１６０ 吸気弁
１６８ 可変バルブ機構
１９２ 駆動制御部（抑制制御部）
１９４ 加熱制御部

Claims (6)

1. 複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒を、燃焼室内に設けられた燃料噴射口から燃料が噴射され燃焼する稼働状態と、燃料の噴射が停止される休止状態に切り換え可能なエンジンを有するエンジンシステムであって、
   前記複数の気筒それぞれに設けられた吸気弁のうち、前記稼働状態と前記休止状態との切り換えが可能な気筒に設けられた該吸気弁を、該気筒が休止状態のときに加熱する加熱処理を遂行する加熱制御部を備えることを特徴とするエンジンシステム。
2. 前記加熱処理後、前記休止状態の気筒を前記稼働状態へ切り換える切換処理を遂行したときに、切り換えられた該気筒に設けられた吸気弁の温度によって生じるノッキングを抑制するノッキング抑制処理を遂行する抑制制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
3. 前記ノッキング抑制処理は、前記切換処理を、該ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも遅延させる制御を含むことを特徴とする請求項２に記載のエンジンシステム。
4. 前記吸気弁を閉弁するバルブタイミングを可変とする可変バルブ機構をさらに備え、
   前記ノッキング抑制処理は、前記切換処理された前記気筒の有効圧縮比を、該ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも小さくする前記可変バルブ機構の制御を含むことを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンシステム。
5. 前記ノッキング抑制処理は、スロットル弁の開度を、該ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも小さくする制御を含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
6. 前記ノッキング抑制処理は、エンジン回転数を、該ノッキング抑制処理を遂行しないときよりも高くする制御を含むことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のエンジンシステム。

Images