JP2021110283A - 内燃機関の気筒休止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の暖機中に好適にＥＧＲを実行する。【解決手段】常時稼動気筒＃２，３と休止可能気筒＃１，４を有する内燃機関の気筒休止装置が提供される。気筒休止装置は、休止可能気筒における吸気弁および排気弁のバルブタイミングを可変とするように構成されたタイミング可変機構５１と、内燃機関の気筒休止運転時に、休止可能気筒において、吸気弁のバルブタイミングを進角し、排気弁のバルブタイミングを遅角するよう、タイミング可変機構を制御するように構成された制御ユニット１００とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は内燃機関の気筒休止装置に係り、特に、多気筒内燃機関における一部の気筒を休止させるための気筒休止装置に関する。

燃費や排気エミッション等を向上するため、全気筒のうち一部の気筒を休止可能な多気筒内燃機関が公知である（例えば特許文献１参照）。またこうした内燃機関において、外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation:排気再循環）装置により、排気の一部（ＥＧＲガスという）を吸気側に環流させるＥＧＲを実行し、ＮＯｘを抑制することも知られている。

特開２０１８−２１４８１号公報

ところで外部ＥＧＲ装置の中には、エンジン冷却水を冷媒として使用する水冷式ＥＧＲクーラを備えるものがある。しかし、冷却水温度が低い機関暖機中に水冷式ＥＧＲクーラにＥＧＲガスを流してしまうと、ＥＧＲガスの凝縮によってできた凝縮水がＥＧＲガス中の硫黄成分等と反応して腐食性の高い酸性液を生成し、ＥＧＲクーラを腐食させる虞がある。そのため、内燃機関の暖機中には外部ＥＧＲ装置を停止してＥＧＲを停止することがある。

その一方で、近年の排ガス規制の厳格化に伴い、機関暖機中にもＥＧＲを行う要請があり、この要請に応える必要がある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の暖機中に好適にＥＧＲを実行することができる内燃機関の気筒休止装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
常時稼動気筒と休止可能気筒を有する内燃機関の気筒休止装置であって、
前記休止可能気筒における吸気弁および排気弁のバルブタイミングを可変とするように構成されたタイミング可変機構と、
前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記休止可能気筒において、前記吸気弁のバルブタイミングを進角し、前記排気弁のバルブタイミングを遅角するよう、前記タイミング可変機構を制御するように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする内燃機関の気筒休止装置が提供される。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記休止可能気筒において、前記吸気弁のバルブタイミングを全気筒運転時の前記排気弁のバルブタイミングまで進角し、かつ、前記排気弁のバルブタイミングを全気筒運転時の前記吸気弁のバルブタイミングまで遅角するよう、前記タイミング可変機構を制御する。

好ましくは、前記内燃機関は、複数の前記休止可能気筒を有し、
前記タイミング可変機構は、前記休止可能気筒毎に前記吸気弁および前記排気弁のバルブタイミングを可変とするように構成され、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記内燃機関の負荷に応じて、前記吸気弁のバルブタイミングを進角し前記排気弁のバルブタイミングを遅角する休止可能気筒数を変更する。

好ましくは、前記気筒休止装置は、前記休止可能気筒における前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを可変とするように構成されたリフト可変機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記休止可能気筒において、前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを減少するよう前記リフト可変機構を制御する。

好ましくは、前記内燃機関は、複数の前記休止可能気筒を有し、
前記リフト可変機構は、前記休止可能気筒毎に前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを可変とするように構成され、
前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記内燃機関の負荷に応じて、前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを減少する休止可能気筒数を変更する。

本開示によれば、内燃機関の暖機中に好適にＥＧＲを実行することができる。

実施形態に係る内燃機関の概略図である。 内燃機関の運転領域を示すマップである。 全気筒運転時と気筒休止運転時のバルブタイミングを示すバルブリフト線図である。 制御のルーチンを示すフローチャートである。 第１変形例における気筒休止運転時のバルブタイミングを示すバルブリフト線図である。 第２変形例における気筒休止運転時のバルブタイミングを示すバルブリフト線図である。 第３変形例における内燃機関の運転領域を示すマップである。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

図１は、本開示の実施形態に係る内燃機関の概略図である。内燃機関（エンジンともいう）１は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関であり、具体的には直列４気筒ディーゼルエンジンである。車両はトラック等の大型車両である。但し車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンは火花点火式内燃機関（例えばガソリンエンジンや天然ガスエンジン）であってもよい。

なおエンジンは、車両以外の移動体、例えば船舶、建設機械、または産業機械に搭載されたものであってもよい。またエンジンは、移動体に搭載されたものでなくてもよく、定置式のものであってもよい。

エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、吸気弁、排気弁等の可動部品とを含む。吸気と排気の流れをそれぞれ白抜き矢印と黒塗り矢印で示す。

各気筒には、シリンダ９内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁すなわちインジェクタ７が設けられる。

吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量（吸気流量）を検出するためのセンサである。

排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に配置された排気管２１とにより主に画成される。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気管２１には複数の触媒が設けられている。本実施形態では、酸化触媒２２、パティキュレートフィルタ２３、選択還元型ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６が上流側から順に設けられる。ＮＯｘ触媒２４の上流側には、尿素水を添加する添加弁２５が設けられる。パティキュレートフィルタ２３は、触媒付きの連続再生式フィルタであるため、ここでは触媒に含めるものとする。

エンジン１は外部ＥＧＲ３０も備える。外部ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためエンジン本体２の外部に設置されたＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。

ＥＧＲクーラ３２は、エンジン冷却水を冷媒として使用する水冷式である。またＥＧＲクーラ３２は、ＥＧＲガスが流れるガス層と、冷却水が流れる冷却水層とを交互に複数ずつ積層した積層タイプのものである。ガス層内には熱交換率向上のため金属製フィンが設置される。

エンジン１は、＃１〜＃４の四つの気筒を備える。そのうちの二つの気筒、具体的には＃２，３気筒は、エンジンの運転時に常時稼動される常時稼動気筒とされている。残りの二つの気筒、具体的には＃１，４気筒は、エンジンの運転時に休止可能な休止可能気筒とされている。

各気筒の燃焼順序は＃１，３，４，２である。気筒休止運転時に稼動気筒と休止気筒が交互に現れるので、振動抑制の点で有利である。なお常時稼動気筒と休止可能気筒をどの気筒番号にするかは任意である。

エンジンの気筒休止装置は、休止可能気筒＃１，４における吸気弁および排気弁（総称してバルブという）のバルブタイミングを可変とするように構成されたタイミング可変機構５１を有する。

タイミング可変機構５１については、公知のものを含め、任意の構成のものが採用可能である。例えば、バルブを駆動可能でかつ異なるプロフィールを有する複数のカムを油圧により切り替えるもの、油圧によりカムシャフトの位相を変更するもの、バルブを駆動する電磁アクチュエータを備えたものなどを採用可能である。

また気筒休止装置は、制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラをなす電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）１００を備える。ＥＣＵ１００には、上述のエアフローメータ１３と、エンジンの回転速度（具体的には毎分当たりの回転数（ｒｐｍ））を検出するための回転速度センサ４０と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１と、エンジンの水温（冷却水温度）を検出するための水温センサ４４とが電気的に接続される。

ＥＣＵ１００は、これらセンサ等により検出されたエンジン運転状態に関するパラメータに基づき、インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３、およびタイミング可変機構５１を制御するように構成されている。

ＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに基づき、所定のマップ（関数でもよい。以下同様）に従って、ドライバが要求するエンジントルクの値である要求トルクＴｒを算出する。なお要求トルクＴｒはアクセル開度Ａｃのみに基づいて算出することも可能である。要求トルクＴｒは、エンジンの負荷に相関する値であり、言い換えればエンジンの負荷を表す指標値である。ＥＣＵ１００は、要求トルクＴｒに等しいトルクが実際にエンジンから出力されるような燃料噴射量の目標値すなわち目標噴射量Ｑを算出し、この目標噴射量Ｑに等しい量の燃料をインジェクタ７から噴射させる。

ＥＣＵ１００は、図２に示すような予め記憶したマップに従って、気筒休止運転（または減筒運転）を行うか全気筒運転を行うかを決定する。図中、線ａは回転毎の最大要求トルクＴｒｍａｘを示し、線ｂは回転毎のしきい値Ｔｒｓを示す。要求トルクＴｒがしきい値Ｔｒｓ以下の低負荷側の領域が所定の気筒休止領域Ａ（ハッチングで示す）である。

エンジン回転数Ｎｅおよび要求トルクＴｒで規定されるエンジン運転状態が気筒休止領域Ａにあるとき、つまりＴｒ≦Ｔｒｓのとき、ＥＣＵ１００は、常時稼動気筒＃２，３を稼動させると共に休止可能気筒＃１，４を休止させる気筒休止運転を実行する。このときＥＣＵ１００は、休止可能気筒＃１，４において、インジェクタ７をオフして燃料噴射を停止すると共に、タイミング可変機構５１により吸気弁および排気弁のバルブタイミングを後述の如く全気筒運転時から変更する。

他方、要求トルクＴｒがしきい値Ｔｒｓより大きい高負荷側の領域が所定の全気筒領域Ｂである。エンジン回転数Ｎｅおよび要求トルクＴｒで規定されるエンジン運転状態が全気筒領域Ｂにあるとき、つまりＴｒ＞Ｔｒｓのとき、ＥＣＵ１００は、常時稼動気筒＃２，３と休止可能気筒＃１，４を共に稼動させる全気筒運転を実行する。このときＥＣＵ１００は、全気筒のインジェクタ７を噴射時期毎にオンして燃料噴射を実行すると共に、タイミング可変機構５１により休止可能気筒＃１，４の吸気弁および排気弁のバルブタイミングを全気筒運転時の基準タイミングに設定する。なお常時稼動気筒＃２，３の吸気弁および排気弁のバルブタイミングは気筒休止運転時と全気筒運転時で同じである。

さて、冷却水温度が低いエンジン暖機中に、ＥＧＲクーラ３２にＥＧＲガスを流してしまうと、ＥＧＲガスの凝縮によってできた凝縮水がＥＧＲガス中の硫黄成分等と反応して腐食性の高い酸性液を生成し、ＥＧＲクーラ３２を腐食させる虞がある。そのため本実施形態では、水温センサ４４により検出された水温Ｔｗが所定のしきい値Ｔｗｓ以下のとき、ＥＣＵ１００によりＥＧＲ弁３３を閉弁（全閉）し、外部ＥＧＲ装置３０を停止する。これによりＥＧＲガスがＥＧＲクーラ３２内を流れなくなり、ＥＧＲクーラ３２の腐食を抑制できる。しきい値Ｔｗｓは、例えば、水温上昇につれエンジンの暖機が最初に完了するような所定の暖機完了温度（例えば８０℃）に等しく設定されている。

一方、近年の排ガス規制の厳格化に伴い、エンジン暖機中で冷却水温度が低いときにもＥＧＲを行う要請があり、この要請に応える必要がある。

そこで本実施形態では、この要請に応えるべく、気筒休止運転時における休止可能気筒＃１，４のバルブタイミングを最適化している。すなわちＥＣＵ１００は、気筒休止運転時に休止可能気筒＃１，４において、吸気弁のバルブタイミングを進角し排気弁のバルブタイミングを遅角するよう、タイミング可変機構５１を制御するように構成されている。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）には、それぞれ、全気筒運転時と気筒休止運転時における常時稼動気筒＃２，３および休止可能気筒＃１，４の吸気弁（実線）および排気弁（破線）のバルブタイミングを示す。横軸θはクランク角、縦軸Ｌはバルブリフト、ＴＤＣ（Top Dear Center）は吸気上死点である。

図３（Ａ）に示すように、全気筒運転時、休止可能気筒＃１，４の吸気弁および排気弁は、常時稼動気筒＃２，３の吸気弁および排気弁と同一のバルブタイミングで作動される。このときのバルブタイミングを基準タイミングという。つまりＥＣＵ１００は、休止可能気筒＃１，４のバルブタイミングが基準タイミングとなるようタイミング可変機構５１を制御する。ここでバルブタイミングを、バルブが開弁を開始するタイミング（クランク角）と定義することができる。この場合、全気筒運転時における全気筒の吸気弁のバルブタイミングはθｉｂであり、全気筒の排気弁のバルブタイミングはθｅｂである。

一方、図３（Ｂ）に示すように、気筒休止運転時には、常時稼動気筒＃２，３のバルブタイミングが全気筒運転時と同一とされる一方、休止可能気筒＃１，４のバルブタイミングは、全気筒運転時の基準タイミングから変更される。

具体的には、休止可能気筒＃１，４において、吸気弁のバルブタイミングは基準タイミングから進角され、排気弁のバルブタイミングは基準タイミングから遅角される。特に図示例において、吸気弁のバルブタイミングは、全気筒運転時の排気弁の基準タイミングまで進角され、排気弁のバルブタイミングは、全気筒運転時の吸気弁の基準タイミングまで遅角される。つまり、吸気弁のバルブタイミングと排気弁のバルブタイミングとが相互に入れ替えられる。

気筒休止運転時、休止可能気筒＃１，４の吸気弁のバルブタイミングθｉｘは、全気筒運転時の排気弁の基準タイミングθｅｂと等しくされ、休止可能気筒＃１，４の排気弁のバルブタイミングθｅｘは、全気筒運転時の吸気弁の基準タイミングθｉｂと等しくされる。

こうすると、気筒休止運転時、休止可能気筒＃１，４の排気弁が吸気行程で開いたとき、既に常時稼動気筒＃２，３から排出され排気マニホールド２０内にある排気を休止可能気筒＃１，４のシリンダ９内に吸引できる。そして次に、休止可能気筒＃１，４の吸気弁が排気行程で開いたとき、既に休止可能気筒＃１，４のシリンダ９内にある排気を吸気マニホールド１０内に押し出すことができる。この排気は、後に常時稼動気筒＃２，３の吸気弁が吸気行程で開いたとき、常時稼動気筒＃２，３のシリンダ９内に吸引され、燃焼行程で燃焼される。

よって、休止中の休止可能気筒＃１，４をあたかもポンプの如く作動させ、これを有効利用して常時稼動気筒＃２，３のシリンダ９内に排気を供給することができる。これにより実質的にＥＧＲを実行することができる。

仮にエンジン暖機中で冷却水温度が低いときに、外部ＥＧＲ装置３０を停止しても、気筒休止運転時には、休止可能気筒＃１，４のポンプ作用を利用して好適にＥＧＲを実行することができる。

勿論、冷却水温度が高くなってエンジン暖機が完了した後にも、気筒休止運転時には外部ＥＧＲ装置３０を停止して、休止可能気筒＃１，４のポンプ作用のみによってＥＧＲを実行することができる。但し、外部ＥＧＲ装置３０を併用することは差し支えない。

また、休止可能気筒＃１，４のポンプ作用によってＥＧＲを実行すると、排気が休止可能気筒＃１，４のシリンダ９内を通過するとき、シリンダ周囲のウォータジャケット内にある冷却水により排気を冷却できる。従って、その通過する排気（便宜上、通過ＥＧＲガスという）をＥＧＲクーラを用いることなく冷却できる。

また、低水温時にＥＧＲクーラ３２にＥＧＲガスを流すと、ＥＧＲガスの凝縮によってデポジットが発生し、これがガス層内を詰まらせる虞がある。ガス層内にはフィンが設置され、ガス層内の通路は狭いからである。しかし本実施形態によれば、詰まる虞が極めて少ない休止可能気筒＃１，４のシリンダ９内に通過ＥＧＲガスを通過させることができる。このため、外部ＥＧＲ装置３０のような水温の制約を受けずに自由にＥＧＲを実行することができる。

本実施形態によれば、休止可能気筒＃１，４のポンプ作用によって通過ＥＧＲガスを吸気マニホールド１０内に確実に押し出すことができる。仮にこうした押し出しを外部ＥＧＲ装置３０で行おうとすれば、外部ＥＧＲ装置３０に別途ポンプを追加しなければならないが、本実施形態ではこうしたポンプが不要である。従って、部品点数とコストの抑制が可能であり、外部レイアウトへの影響も抑制できる。

本実施形態によれば、気筒休止運転時に外部ＥＧＲ装置３０を用いずにＥＧＲを実行できるので、可能であれば、外部ＥＧＲ装置３０を省略することもできる。

次に、本実施形態における制御のルーチンを図４を参照して説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅおよび要求トルクＴｒで規定されるエンジン運転状態が、図２に示したような気筒休止領域Ａにあるか否かを判断する。

気筒休止領域Ａにある場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２に進み、常時稼動気筒＃２，３を稼動させると共に、休止可能気筒＃１，４を休止させる。このとき休止可能気筒＃１，４において、インジェクタ７による燃料噴射を停止すると共に、タイミング可変機構５１によりバルブタイミングを、前述のような全気筒運転時と異なるタイミングに設定する。これにより、休止可能気筒＃１，４のポンプ作用を利用したＥＧＲを実行できる。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３に進み、ＥＧＲ弁３３を閉弁し、外部ＥＧＲ装置３０を停止して今回のルーチンを終了する。このとき、水温Ｔｗに拘わらず外部ＥＧＲ装置３０を停止するが、ポンプ作用によるＥＧＲが確保されているので、ＥＧＲに関する支障はない。他方、低水温時にＥＧＲクーラ３２にＥＧＲガスを流さなくて済むため、低水温に起因するＥＧＲクーラ３２の腐食および詰まりを抑制することができる。

他方、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１においてエンジン運転状態が気筒休止領域Ａにない場合、すなわち全気筒領域Ｂにある場合、ステップＳ１０４に進み、常時稼動気筒＃２，３および休止可能気筒＃１，４の両方を稼動させ、全気筒運転を実行する。このとき休止可能気筒＃１，４のバルブタイミングを、タイミング可変機構５１により基準タイミングに設定する。

そしてＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５に進み、水温センサ４４により検出された水温Ｔｗがしきい値Ｔｗｓ以下か否かを判断する。

しきい値Ｔｗｓ以下の場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３に進み、外部ＥＧＲ装置３０を停止して今回のルーチンを終了する。これにより、低水温に起因するＥＧＲクーラ３２の腐食および詰まりを抑制できる。

他方、しきい値Ｔｗｓより大きい場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６に進み、外部ＥＧＲ装置３０を作動させて今回のルーチンを終了する。これにより通常通り、外部ＥＧＲを実行することができる。このときＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じてＥＧＲ弁３３の開度を制御する。

次に、変形例を説明する。なお前述の基本実施形態と同様の部分については説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。

［第１変形例］
図３（Ｂ）に示したように、前述の基本実施形態では、気筒休止運転時に単純に、休止可能気筒＃１，４の吸気弁のバルブタイミングと排気弁のバルブタイミングとを入れ替えた。しかしこれだと、ポンプ作用が大きくなりすぎてＥＧＲ率が過剰となる虞がある。

そこでこの第１変形例では、図５に示すように、気筒休止運転時に休止可能気筒＃１，４において、バルブタイミングの入れ替えと同時にバルブリフトの減少も行う。

図示しないが、エンジンの気筒休止装置は、休止可能気筒＃１，４における吸気弁および排気弁のバルブリフトを可変とするように構成されたリフト可変機構をさらに備える。このリフト可変機構についても、公知のものを含め、任意の構成のものが採用可能である。例えば、バルブを駆動可能でかつ異なるプロフィールを有する複数のカムを油圧により切り替えるもの、ロッカーアームのレバー比を油圧で変化させるもの、バルブを駆動する電磁アクチュエータを備えたものなどを採用可能である。リフト可変機構はタイミング可変機構５１に一体的に組み込まれていてもよい。

図５に示すように、気筒休止運転時の休止可能気筒＃１，４において、吸気弁および排気弁のバルブタイミングは基本実施形態と同様である。一方、吸気弁および排気弁のバルブリフトは、基本実施形態より減少され、つまり全気筒運転時（細線で示す）よりも減少されている。ＥＣＵ１００はこうした減少が行われるようにリフト可変機構を併せて制御する。バルブリフト減少により当然ながら吸気弁および排気弁の最大リフトＬｉｍａｘおよびＬｅｍａｘは減少する。バルブリフト減少量は、全気筒運転時における休止可能気筒＃１，４の吸気弁および排気弁の最大リフトから、気筒休止運転時における休止可能気筒＃１，４の吸気弁および排気弁の最大リフトをそれぞれ減じた差と定義することができる。

このようにバルブリフトを減少すると、排気弁開弁時に排気マニホールド２０内の排気を休止可能気筒＃１，４のシリンダ９内に吸引するときの吸引量を減少し、吸気弁開弁時にその排気を吸気マニホールド１０内に押し出すときの押し出し量を減少することができる。これによりポンプ作用および通過ＥＧＲガス量を低減し、ＥＧＲ率が過剰となることを防止できる。

バルブリフト減少量は、エンジン運転状態に応じてＥＣＵ１００により可変に制御してもよい。例えば、エンジン負荷（すなわち要求トルクＴｒ）が大きくなる程、バルブリフト減少量を低下させ（すなわちバルブリフトを大きくし）、通過ＥＧＲガス量を増やすようにしてもよい。これによりエンジン運転状態に応じた適切なＥＧＲ率制御を実行することが可能となる。

なお、バルブリフト減少量は、吸気弁と排気弁で等しくしてもよく、異ならせてもよい。

［第２変形例］
図６に示すように、この第２変形例でも、気筒休止運転時に休止可能気筒＃１，４のバルブタイミングとバルブリフトの両方が全気筒運転時から変更される。バルブリフトは、第１変形例と同様に全気筒運転時（細線で示す）よりも減少される。しかしながら、バルブタイミングについては基本実施形態および第１変形例よりも変更量が少ない。

具体的には、吸気弁のバルブタイミングは、基準タイミングから進角されるものの、全気筒運転時の排気弁の基準タイミングまでは進角されない。同様に、排気弁のバルブタイミングは、基準タイミングから遅角されるものの、全気筒運転時の吸気弁の基準タイミングまでは遅角されない。基本実施形態および第１変形例に比べ、吸気弁のバルブタイミング進角量および排気弁のバルブタイミング遅角量は少なくされる。

こうすると、第１変形例よりもポンプ作用および通過ＥＧＲガス量を低減することができる。すなわち、排気弁開弁時に排気を吸引するときには、第１変形例に比べ、ＴＤＣ後の開弁期間が短くなるので、吸引量を減少できる。また、吸気弁開弁時に排気を押し出すときには、第１変形例に比べ、ＴＤＣ前の開弁期間が短くなるので、押し出し量を減少できる。その結果、通過ＥＧＲガス量を低減できる。

バルブタイミング変更量（吸気弁進角量と排気弁遅角量）およびバルブリフト減少量については、任意の大きさに設定することが可能である。また、これらをエンジン運転状態に応じてＥＣＵ１００により協調的に可変制御することにより、ＥＧＲ率をきめ細かく制御でき、ＥＧＲのさらなる最適化を図れる。

バルブタイミング変更量については、例えば、エンジン負荷（すなわち要求トルクＴｒ）が大きくなる程、吸気弁のバルブタイミングの進角量を増やし、排気弁のバルブタイミングの遅角量を増やし、通過ＥＧＲガス量を増やすようにすることができる。

［第３変形例］
この第３変形例は、気筒休止運転時にバルブタイミング変更を行う休止可能気筒数の制御に関する。

本変形例において、タイミング可変機構５１は、休止可能気筒毎に吸気弁および排気弁のバルブタイミングを可変とするように構成されている。そしてＥＣＵ１００は、図２に示したマップに代わり、図７に示すようにマップに従って、気筒休止運転を行うか全気筒運転を行うかを決定すると共に、気筒休止運転時にバルブタイミング変更を行う休止可能気筒数を決定する。

線ｂは前記同様、気筒休止領域と全気筒領域Ｂを区分するしきい値Ｔｒｓを示す。また本変形例の場合、気筒休止領域は、別のしきい値Ｔｒｓｓを示す線ｃによって、低負荷側の気筒休止領域Ａ１と高負荷側の気筒休止領域Ａ２とに区分される。

エンジン回転数Ｎｅおよび要求トルクＴｒで規定されるエンジン運転状態が低負荷側気筒休止領域Ａ１にあるとき、つまりＴｒ≦Ｔｒｓｓのとき、ＥＣＵ１００は、常時稼動気筒＃２，３を稼動させ、休止可能気筒＃１，４を休止させる気筒休止運転を実行すると共に、一方の休止可能気筒（例えば＃１）のみバルブタイミングを変更する。そして他方の休止可能気筒（例えば＃４）については、吸気弁および排気弁の作動を停止し閉弁状態に維持すると共に、バルブタイミングを変更せず全気筒運転時と同じ基準タイミングとする。

これによれば、一方の休止可能気筒のポンプ作用のみによってＥＧＲを実行するので、両方の休止可能気筒のバルブタイミングを変更する場合に比べ、通過ＥＧＲ量を減らすことができる。よって、ＥＧＲ量が比較的少なくて済む低負荷側気筒休止領域Ａ１において、適量のＥＧＲを実行することができる。

また、他方の休止可能気筒の吸気弁および排気弁を閉弁状態に維持することで、ポンピングロスを低減することができる。また吸入空気が、休止している他方の休止可能気筒を素通りして排気通路に混入し排気温度を低下させるのを防止し、触媒活性低下および排気エミッション悪化を抑制できる。

他方、エンジン運転状態が高負荷側気筒休止領域Ａ２にあるとき、つまりＴｒ＞Ｔｒｓｓのとき、ＥＣＵ１００は、気筒休止運転を実行すると共に、両方の休止可能気筒＃１，４のバルブタイミングを変更する。これにより通過ＥＧＲ量を増やし、比較的多いＥＧＲ量が必要な高負荷側気筒休止領域Ａ２においても、適量のＥＧＲを実行することができる。

このように本変形例によれば、エンジン負荷に応じて、バルブタイミング変更を行う休止可能気筒数が変更され、エンジン負荷が大きいほど、バルブタイミング変更を行う休止可能気筒数が増加される。

因みに、バルブタイミングの変更方法自体については、基本実施形態および第２変形例で述べた方法のいずれを採用してもよい。

また本変形例でも併せて、バルブリフトの減少を行ってもよい。この場合、リフト可変機構は、休止可能気筒毎に吸気弁および排気弁のバルブリフトを可変とするように構成されている。そして例えば、エンジン運転状態が低負荷側気筒休止領域Ａ１にあるときには、ポンプ作用を行う一方の休止可能気筒でバルブリフトの減少を行い、他方の休止可能気筒では不必要なバルブリフトの減少を行わない。また、エンジン運転状態が高負荷側気筒休止領域Ａ２にあるときには、ポンプ作用を行う両方の休止可能気筒でバルブリフトの減少を行う。

このとき、低負荷側気筒休止領域Ａ１と高負荷側気筒休止領域Ａ２でバルブリフト減少量を変えてもよい。例えば、エンジン運転状態が低負荷側気筒休止領域Ａ１にあるときには、バルブリフト減少量を多くして通過ＥＧＲ量をより少なくし、エンジン運転状態が高負荷側気筒休止領域Ａ２にあるときには、バルブリフト減少量を少なくして通過ＥＧＲ量をより多くするといった方法が可能である。

勿論、低負荷側気筒休止領域Ａ１と高負荷側気筒休止領域Ａ２でバルブリフト減少量を同じとしてもよい。

なお、三つ以上の休止可能気筒を有するエンジンの場合でも、同様の考え方で、エンジン負荷に応じてバルブタイミング変更を行う休止可能気筒数を変更することができる。例えば三つの休止可能気筒を有するエンジンで、エンジン負荷が高まるにつれバルブタイミング変更を行う休止可能気筒数を１，２，３といった具合に増加することができる。バルブリフト減少についても同様である。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。

（１）例えば、休止可能気筒のバルブタイミング変更を行う際、吸気弁の進角量と排気弁の遅角量とを異ならせてもよいし、同一としてもよい。

（２）全気筒を常時稼動気筒と休止可能気筒に区分する際の区分方法は様々な方法が可能である。例えば、前記実施形態では両者の数は二つずつと等しかったが、両者の数を異ならせてもよい。全気筒数、常時稼動気筒数および休止可能気筒数は任意に変更可能である。

（３）ＥＧＲクーラは積層タイプのものに限られず、例えば多管タイプのものであってもよい。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 内燃機関（エンジン）
５１ タイミング可変機構
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (5)

1. 常時稼動気筒と休止可能気筒を有する内燃機関の気筒休止装置であって、
   前記休止可能気筒における吸気弁および排気弁のバルブタイミングを可変とするように構成されたタイミング可変機構と、
   前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記休止可能気筒において、前記吸気弁のバルブタイミングを進角し、前記排気弁のバルブタイミングを遅角するよう、前記タイミング可変機構を制御するように構成された制御ユニットと、
   を備えることを特徴とする内燃機関の気筒休止装置。
2. 前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記休止可能気筒において、前記吸気弁のバルブタイミングを全気筒運転時の前記排気弁のバルブタイミングまで進角し、かつ、前記排気弁のバルブタイミングを全気筒運転時の前記吸気弁のバルブタイミングまで遅角するよう、前記タイミング可変機構を制御する
   請求項１に記載の内燃機関の気筒休止装置。
3. 前記内燃機関は、複数の前記休止可能気筒を有し、
   前記タイミング可変機構は、前記休止可能気筒毎に前記吸気弁および前記排気弁のバルブタイミングを可変とするように構成され、
   前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記内燃機関の負荷に応じて、前記吸気弁のバルブタイミングを進角し前記排気弁のバルブタイミングを遅角する休止可能気筒数を変更する
   請求項１または２に記載の内燃機関の気筒休止装置。
4. 前記休止可能気筒における前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを可変とするように構成されたリフト可変機構をさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記休止可能気筒において、前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを減少するよう前記リフト可変機構を制御する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の気筒休止装置。
5. 前記内燃機関は、複数の前記休止可能気筒を有し、
   前記リフト可変機構は、前記休止可能気筒毎に前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを可変とするように構成され、
   前記制御ユニットは、前記内燃機関の気筒休止運転時に、前記内燃機関の負荷に応じて、前記吸気弁および前記排気弁のバルブリフトを減少する休止可能気筒数を変更する
   請求項４に記載の内燃機関の気筒休止装置。

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