JP2022163990A - エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができるエンジンシステムを提供する。【解決手段】本発明は、複数の気筒２Ａ～２Ｄの全てに燃料を供給して燃焼させる全筒運転と、特定の気筒（２Ａ、２Ｄ）を休止させる減筒運転とを切り替え可能なエンジン１のエンジンシステム１００であって、排気通路２０と、排気通路を開閉する絞り弁２６と、絞り弁の開度を調整する制御器１０２と、を備え、制御器１０２は、エンジン１が減筒運転時か全筒運転時かを判定し、減筒運転時と判定された場合、エンジン回転数が、排気脈動が低くなる特定回転数範囲Ｆ内か否かを判定し、特定回転数の範囲内と判定された場合、絞り弁の開度を全開と全閉の間の開度に調整するよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンシステムに係り、特に、全筒運転と、特定の気筒を休止させる減筒運転とを切り替え可能なエンジンのエンジンシステムに関する。

特許文献１には、減筒運転時に排気通路の絞り弁を絞ることで通路断面積を減少させて、排気脈動がＥＧＲクーラを介して吸気通路に伝搬することを抑制する技術が開示されている。

特開２０１６－６５４６５号公報

このような技術に対し、本発明者らは研究開発を重ね、特許文献１のように排気通路の絞り弁を絞った場合には、排気ガスが吹き抜けにくくなりポンピングロスが大きくなって燃費を悪化させる要因となり得る、という知見を得た。

そこで、本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができるエンジンシステムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、複数の気筒の全てに燃料を供給して燃焼させる全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒への燃料の供給を停止して特定の気筒を休止させる減筒運転とを切り替え可能なエンジンのエンジンシステムであって、エンジンの排気通路と、排気通路に設けられ、排気通路を開閉する絞り弁と、絞り弁に接続され絞り弁の開度を調整する制御器と、を備え、制御器は、エンジンが減筒運転時か全筒運転時かを判定し、減筒運転時と判定された場合、エンジン回転数が、排気脈動が低くなる特定回転数の範囲内か否かを判定し、特定回転数の範囲内と判定された場合、絞り弁の開度を全開と全閉の間の開度に調整するよう構成されている。

このように構成された本発明によれば、減筒運転時に、エンジン回転数が、排気脈動が低くなる特定回転数の範囲内である場合は、絞り弁を全閉と全開の間の開度（全閉と全開を含まない中間開度）にしているので、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。すなわち、特定回転数の範囲内での排気脈動（排気通路内の圧力波）は、特定回転数の範囲以外のエンジン回転数での排気脈動よりも相対的に低いので、絞り弁を全閉にしなくても排気音が過度に増大せず、かつ、絞り弁を全閉と全開の間の開度にすることにより、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができるのである。

本発明において、好ましくは、絞り弁の全開と全閉の間の開度は、エンジン回転数が特定回転数の範囲よりも高回転のときの絞り弁の開度に比べて大である。
このように構成された本発明によれば、まず、特定回転数の範囲よりも高回転数のエンジン回転数のときは、相対的に排気脈動が大きくなるので、絞り弁の開度を絞ることで排気音を抑制することができる。次に、そのような高回転数のときよりも回転数が低い特定回転数の範囲内のときは、排気脈動が相対的に小さいので、絞り弁の全開と全閉の間の開度を高回転時の絞り弁の開度に比べて大とすることで、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、絞り弁には、その開度を検出するポジションセンサが設けられており、制御器は、ポジションセンサにより検出された絞り弁の実開度が、絞り弁の全開と全閉の間の開度である目標開度に対してずれがある場合に、絞り弁の開度が目標開度となるよう絞り弁を制御する。
このように構成された本発明によれば、絞り弁の開度の精度が向上するので、排気音の増大をより確実に抑制し、かつ、燃費をより確実に向上させることができる。

本発明において、好ましくは、特定回転数は排気通路のミドルパイプの構成で定まる。
このように構成された本発明によれば、より効果的に、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、特定回転数の範囲は反共振の回転数を含む回転数範囲である。
このように構成された本発明によれば、より効果的に、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。

本発明のエンジンシステムによれば、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。

本発明の実施形態によるエンジンシステムの全体構成を示す図である。 本発明の実施形態によるエンジンシステムの制御装置の制御ブロック図である。 本実施形態によるエンジンシステムの全筒運転時および減筒運転時の運転領域をＥＧＲの有無と共に示すマップである。 エンジン回転数に対する排気通路内の排気脈動の共振／反共振による排気音の増減の一例を示す線図である。 本実施形態によるエンジンシステムの制御フローを示すフローチャートである。 本実施形態によるエンジンシステムによる排気シャッターバルブの制御フローを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による自動車のサスペンション装置を説明する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１により、本発明の実施形態によるエンジンシステムの全体構成を説明する。
図１は、本発明の実施形態によるエンジンシステムの全体構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のエンジンシステム１００が適用されるエンジン１は、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１は、特定方向に並ぶ直列４気筒型エンジンであり、４つの気筒２Ａ～２Ｄを有する。エンジン１は、エンジン１に燃焼用の空気を導入するための吸気通路１０と、エンジン１の各気筒２Ａ～２Ｄで生成された排気ガス（燃焼ガス）を排出するための排気通路２０と、排気通路２０を流通する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１０に還流するためのＥＧＲ装置５０とを備えている。ＥＧＲ装置５０は、排気通路２０と吸気通路１０とを連結するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２およびＥＧＲ弁５３とを有している。

また、エンジン１は、図示しないが、気筒２Ａ～２Ｄが内部に形成されたシリンダブロックと、シリンダブロックの上面に設けられたシリンダヘッドとを有し、シリンダヘッドには、吸気通路１０から供給される空気を各気筒２Ａ～２Ｄに導入するための吸気ポートと、各気筒２Ａ～２Ｄで生成された排気ガスを排気通路２０に導出するための排気ポートと、各気筒２Ａ～２Ｄと吸気ポートとの連通部を開閉する吸気弁と、各気筒２Ａ～２Ｄと排気ポートとの連通部を開閉する排気弁とが設けられている。

また、シリンダヘッドには、各気筒２Ａ～２Ｄに燃料を噴射するインジェクタ８（図２参照）と、インジェクタ８から噴射された燃料を燃焼させるために各気筒２Ａ～２Ｄに火花を放電する点火プラグ９（図２参照）とが設けられている。４サイクル４気筒型の本実施形態のエンジン１では、クランク角で１８０°ＣＡおきに燃焼が起きるように点火プラグ９による点火タイミングが設定されている。具体的には、図１に示す、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の順に等間隔で、１８０°ＣＡおきに、燃焼が起きるように点火タイミングが設定されている。

ここで、本実施形態のエンジン１は、４つの気筒２Ａ～２Ｄ全ての燃焼を実行して稼働させる全筒運転だけでなく、４つの気筒２Ａ～２Ｄのうち２つの気筒を休止（燃焼を停止）させ、かつ、残りの２つの気筒を稼動（燃焼を実行）させる減筒運転が可能な可変気筒エンジンである。このような可変気筒エンジンでは、減筒運転時にエンジン１に発生する振動を抑制するために、点火順序（燃焼順序）が連続しない特定の気筒を選んで休止させることが望ましい。本実施形態では、減筒運転時に、点火順序が連続しない第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄを特定気筒として休止させ、残りの第２気筒２Ｂおよび第３気筒２Ｃのみを稼働するようにしている。休止させる気筒には、インジェクタ８による燃料噴射が停止される。

また、減筒運転時には、ポンピングロスを低減する等の観点から、休止気筒の吸気弁および排気弁の開閉動作を停止させることが望ましい。そこで、本実施形態では、減筒運転時に休止される第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ（特定気筒）の吸気弁および排気弁の開閉動作を停止させて閉弁状態に維持する弁停止機構１４（図２参照）が動弁装置（図示せず）に内蔵されている。

吸気通路１０は、その上流側のエアクリーナ（図示せず）からエンジン１に向けて延びる１本の吸気管１１と、吸気管１１の下流端が接続される所定容量のサージタンク１２と、このサージタンク１２から分岐して延び、その下流端が各気筒２Ａ～２Ｄの吸気ポート４にそれぞれ接続される４本の独立吸気管１３とを有している。吸気管１１には、電動式のスロットル弁１５が設けられており、このスロットル弁１５の開閉により吸気管１１の通路断面積が増減されるようになっている。

排気通路２０は、いわゆる４－２－１レイアウト型の排気マニホールド２１と、排気マニホールド２１の下流端に連続して設けられた１本の排気管２４とを有している。
排気マニホールド２１には、排気ガス中の有害成分を浄化するための第１触媒装置２２（いわゆる「直キャタリスト」）が設けられている。なお、排気通路２０についての「上流」「下流」とは、その内部を流通する排気ガスの流れ方向に関していうものとする。

４－２－１レイアウト型の排気マニホールド２１は、排気効率を高める等の理由から、燃焼順序が連続しない気筒毎の独立排気管どうしが集合するようにレイアウトされている。すなわち、まず、第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ用の各独立排気管が集合し、かつ、第２気筒２Ｂおよび第３気筒２Ｃ用の各独立排気管が集合し、さらに、それらの排気管が集合して、上述した排気管２４に接続される。

排気マニホールド２１の下流端には、第１触媒装置２２とは別の第２触媒装置２３（いわゆる「メインキャタリスト」）を介して、排気管２４が接続されている。排気管２４の途中にはプリサイレンサと２５と排気シャッター弁（排気ＳＶ）２６とが設けられており、排気管２４の下流端にはメインサイレンサ２７が接続されている。プリサイレンサ２５は、排気音における主に高周波成分を低減するものである。メインサイレンサ２７は、排気音における主に低周波成分を低減するものであり、プリサイレンサ２５よりも大容量に形成されている。

排気シャッター弁２６は、排気管２４の通路断面積を増減するために設けられた電動式の開閉弁である。この排気シャッター弁２６には、その開度を検出する排気シャッター弁ポジション検出センサ（排気ＳＶ開度センサ）２８、ＳＮ７（図２参照）が取り付けられている。

ここで、排気管２４において、第２触媒装置２３の出口からメインサイレンサ２７の入口までがミドルパイプ２９と呼ばれる。このミドルパイプ２９の構成は、排気音の大きさ（音量）に影響を与える。すなわち、排気ポートから排気ガスが排出されるときに生じる圧力波である排気脈動が、ミドルパイプ２９の構成で定まる空洞共鳴の固有振動数と一致し、あるいは、圧力波が打ち消し合うことにより、排気脈動の共振（空洞共鳴）および反共振が生じ（図４参照）、排気音の音量を増減させるのである。本実施形態では、排気音の大きさを調整するために、このような排気脈動の共振および反共振の状態に応じて、排気シャッター弁２６の開度を制御するようにしている。

空洞共鳴に影響を与えるミドルパイプ２９の構成は、プリサイレンサ２５および排気シャッター弁２６を含む排気管２４の排気系の長さおよび径が主要因子となる。このような排気系の主要因子により、ミドルパイプ２９内の空洞共鳴の固有振動数が定まる。後述する図４に示す特定回転数の範囲Fは、このようなミドルパイプ２９の構成に基づいて、実験などにより定められる。

次に、図２により、実施形態によるエンジンシステムの制御装置の制御ブロックを説明する。図２は、本発明の実施形態によるエンジンシステムの制御装置の制御ブロック図である。
図２に示すように、本実施形態によるエンジンシステム１００は、弁停止機構１４や排気シャッター弁（排気ＳＶ）２６などを制御するコントローラ（ＥＣＵ）１０２を有する。コントローラ１０２は、回路により構成されており、周知のマイクロコンピュータをベースとする制御器である。コントローラ１０２は、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）としてのマイクロプロセッサ１０４と、たとえばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラムやデータを格納するメモリ１０６と、電気信号の入出力をするインターフェイス回路などを備えている。

コントローラ１０２は、これらのハードウェア、ソフトウェアにより、後述するように、目標エンジン負荷を演算する演算部、エンジン１が減筒運転時か全筒運転時か判定する気筒停止判定部、減筒運転または全筒運転に応じて、さらに、後述する特定回転数範囲での減筒運転に応じて、排気シャッター弁２６の開度を制御する排気ＳＶ制御部、排気シャッター弁２６の実開度が目標開度になるように制御する補正制御部などを機能的に有している。

また、コントローラ１０２は、気筒数制御部を機能的に有しており、この気筒数制御部は、図示しないエアフローセンサ、エンジン回転数センサＳＮ５、アクセル開度センサＳＮ６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し、判定した結果に基づいてインジェクタ８、点火プラグ９、弁停止機構１４等を制御する。

コントローラ１０２の入力側には、主に、エンジン１のエンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＮ１と、エンジン１のエンジンオイルの油温を検出する油温センサＳＮ２と、エンジンシステム１００を搭載した車両の車速を検出する車速センサＳＮ３と、車両に搭載された変速機（図示せず）の変速段を検出するギアポジションセンサＳＮ４と、エンジンの出力軸（クランク軸）の回転速度であるエンジン回転速度を検出するエンジン回転数センサＳＮ５と、車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダル（図示せず）の開度を検出するアクセル開度センサＳＮ６と、排気シャッター弁２６の開度を検出する排気ＳＶポジションセンサＳＮ７（図１において符号２８で示す）とが接続されており、コントローラ１０２には、各センサＳＮ１～ＳＮ７の検出値に対応する信号が入力される。

また、コントローラ１０２の出力側には、主に、インジェクタ８、点火プラグ９、弁停止機構１４、スロットル弁１５、排気シャッター弁２６が接続され、コントローラ１０２は、各センサＳＮ１～ＳＮ７からの出力信号に基づいてそれらを制御する。
すなわち、コントローラ１０２は、インジェクタ８を制御することにより燃料噴射タイミングを制御し、点火プラグ９を制御することにより点火タイミングを制御し、弁停止機構１４を制御することにより、吸気弁および排気弁の開閉動作を停止させて閉弁状態を維持するよう制御し、スロットル弁１５を制御することにより、吸気管１１の通路断面積を変更することによって、各気筒２Ａ～２Ｄの燃焼室への吸入空気量を調節する。
また、スロットル弁１５およびインジェクタ８を制御することにより空燃比を制御し、インジェクタ８、点火プラグ９およびスロットル弁１５を制御することにより、エンジン１が発生する負荷（トルク）が、目標エンジン負荷となるように制御する。
また、後述するような気筒停止領域では、弁停止機構１４を制御することにより、吸気弁および排気弁の開閉動作を停止させ、かつ、排気シャッター弁２６を制御することにより、排気管２４の通路断面積を増減して、排気管２４を流通する排気ガスの流量を制御する。

次に、図３により、本実施形態によるエンジンシステムの全筒運転および減筒運転の各運転領域を説明する。図３は、本実施形態によるエンジンシステムの全筒運転時および減筒運転時の運転領域をＥＧＲの有無と共に示すエンジン回転速度とエンジン負荷のマップである。
図３において、運転領域Ａはエンジンが減筒運転される領域であり、それ以外の領域はエンジンが全筒運転される領域である。図３の例において、減筒運転領域Ａは、無負荷近傍の低負荷域および高負荷域を除くエンジン負荷の負荷範囲Ｘと、低速域および高速域を除くエンジン速度（エンジン回転数）の速度範囲Ｙとの重複領域に設定されている。
また、目標ＥＧＲ率は、減筒運転領域Ａの外側に設定された境界線Ｌを境にＥＧＲの有無が切り替わるように設定されている。

上述したコントローラ１０２の気筒数制御部は、各センサＳＮ１～ＳＮ７から特定される運転条件が減筒運転領域Ａに適合する場合には、第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄを休止させる減筒運転のための制御を実行する。すなわち、気筒数制御部は、第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄのインジェクタ８および点火プラグ９の作動を停止させるとともに、弁停止機構１４を駆動して気筒２Ａ、２Ｄの吸気弁および排気弁の開閉動作を停止させる。これにより、第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄでの燃焼が停止されて、残りの気筒（第２気筒２Ｂおよび第３気筒２Ｃ）のみで燃焼が行われるようになる。

一方、気筒数制御部は、運転条件が減筒運転領域Ａに適合していない場合には、全ての気筒２Ａ～２Ｄで燃焼を行わせる全筒運転のための制御を実行する。すなわち、気筒数制御部は、全ての気筒２Ａ～２Ｄのインジェクタ８および点火プラグ９を作動させるとともに、弁停止機構１４による弁停止動作を解除して、全ての気筒の吸気弁および排気弁を開閉させる制御を実行する。

上述したコントローラ１０２が機能的に有する排気ＳＶ制御部は、減筒運転領域Ａ以外の領域では、基本的に排気シャッター弁２６を全開（たとえば５６度）に維持するよう制御する。

一方、減筒運転領域Ａでは、それ以外の領域よりも排気シャッター弁２６の開度が小さくなるように、排気シャッター弁２６を閉方向に駆動する。これにより、排気管２４の通路断面積を減少させて、排気ガスの流通抵抗を増大させる。
より詳細には、減筒運転領域Ａでは、基本的に排気シャッター弁２６を全閉（たとえば４度）に維持するよう制御するが、本実施形態では、後述するように、エンジン回転数が特定回転数範囲Ｆ（図４参照）であるときには、排気シャッター弁２６を、全閉（たとえば４度）と、全開（たとえば５６度）との間の中間開度（たとえば１８度）に維持するよう制御するようにしている。

次に、図４により、エンジン１の作動時に発生する排気通路２０内、特に、排気管２４のミドルパイプ２９内の排気脈動に関する技術事項について説明する。図４は、エンジン回転数に対する排気通路内の排気脈動の共振／反共振による排気音の増減の一例を示す線図である。
まず、エンジン１の作動時、排気弁がエンジン回転数に応じた所定の時間間隔で排気ポート開口部を開閉動作することによって、排気通路２０内を流れる排気ガスに所定の周波数の圧力脈動（排気脈動）が生じる。
ここで、排気脈動による排気音の音量は、主に、排気管２４の第２触媒装置２３の出口からメインサイレンサ２７の入口までのミドルパイプ２９の構成の影響を受け、図４に示すように、エンジン回転数に対して周期的に変動する。より詳細には、排気脈動に影響を与えるミドルパイプ２９の構成は、排気管２４を含む排気系（たとえば図１に示す排気管２４、プリサイレンサ２５、排気シャッター弁２６などによる系）における長さおよび径を主要因子とする構成であり、これにより、ミドルパイプ２９は、所定の空洞共鳴の固有振動数（ミドルパイプ２９内の固有振動数）を有する。

排気音の大きさは、このような固有振動数と、排気脈動との共振（共鳴）によって図４のように変動する。たとえば、ミドルパイプ２９内の排気脈動の周波数が、ミドルパイプ２９内の空洞共鳴の固有振動数と一致すると、ミドルパイプ２９内の排気脈動が共振により高まる。図４に示す例では、２つの共振点が生じ、そのような共振点近傍範囲（共振による排気脈動の山）で、排気音の音量が増大している。

一方、２つの共振点の間の回転数範囲では、ミドルパイプ２９内の排気脈動の周波数が、ミドルパイプ２９内の空洞共鳴の固有振動数と一致せず、かつ、圧力波が打ち消し合って排気脈動が弱められる、いわゆる反共振点が生じる。図４に示すように、そのような反共振点およびその近傍範囲（反共振による排気脈動の谷）では、排気音の音量が減少する。

本実施形態では、図４に示すように、この反共振点のエンジン回転数（図４に示す例では、１７００ｒｐｍ～２２００ｒｐｍの間で排気音音量が最も低くなるエンジン回転数）を含み、かつ、上述した「排気系」の排気脈動が谷となり、排気音の音量が低下するエンジン回転数範囲において、排気シャッター弁２６の開度が上述した中間開度（たとえば１８度）となるように排気シャッター弁２６を制御している。

本実施形態では、このような排気シャッター弁２６を中間開度とするエンジン回転数範囲を、図４に示すように、排気音の音量が低くなる特定回転数範囲Ｆ（本実施形態のエンジン１の例では、１７００ｒｐｍ～２２００ｒｐｍであり、周波数範囲に換算すると約８５Ｈｚ～約１１０Ｈｚ）に設定し、排気シャッター弁２６を中間開度とすることで、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させるようにしている。

なお、図４に示す排気音音量の変動は、排気脈動の圧力波の変動に対応し、ミドルパイプ２９内の排圧（排気ガス圧力）が、エンジン出力軸の１回転に３回高まるときの変動を示している。
なお、特定回転数範囲Ｆは、エンジンの種類や型式によって異なり、その場合、上述したように「排気系」を構成する排気管や排気シャッター弁などの系の固有振動数と排気脈動との関係で、排気脈動による排気音が小さくなるような回転数範囲が適宜定められる。

次に、図５および図６により、本実施形態によるコントローラ１０２により実行されるエンジンシステム１００の制御内容を説明する。図５は、本実施形態によるエンジンシステムの制御フローを示すフローチャートであり、図６は、本実施形態によるエンジンシステムによる排気シャッターバルブの制御フローを示すフローチャートである。図５および図６において、Ｓは各ステップを示す。
まず、図５に示すように、Ｓ１において、各センサＳＮ１～ＳＮ７（図２参照）の値を読み込み、Ｓ２において、Ｓ１で読み込んだアクセル開度センサＳＮ６の値（アクセルポジション）に基づいて、目標エンジン負荷を演算する。

次に、Ｓ３に進み、Ｓ１で読み込んだエンジン回転数センサＳＮ５の値、および、Ｓ２で演算した目標エンジン負荷の値に基づいて、気筒停止可能（減筒運転可能）なエンジン回転数およびエンジン負荷であるか否かを判定する。すなわち、このＳ３では、図３に示すような減筒運転領域Ａであるか否かを判定する。
本実施形態では、エンジン負荷の判定値は、上述した負荷範囲Ｘ（図３参照）であり、気筒停止により車両の動力性能に大きな影響を与えずに燃費を向上可能な範囲が設定される。また、エンジン回転数の判定値は、１１００ｒｐｍ～３４００ｒｐｍの低～中回転の速度範囲Ｙが設定される。
Ｓ３において、エンジン回転数が速度範囲Ｙ内であり、かつ、エンジン負荷が負荷範囲Ｘ内であると判定された場合、気筒停止可能であるものとしてＳ４に進む。

Ｓ４においては、Ｓ１で読み込んだ水温センサＳＮ１および油温センサＳＮ２の各値に基づいて、エンジン水温および油温が気筒停止可能な値であるか否かを判定する。本実施形態では、エンジン水温の判定値が、－４０℃以上に設定され、エンジン油温の判定値が２５℃以上に設定される。Ｓ４において、それらの判定値を満たす場合には、Ｓ５に進む。
Ｓ５においては、Ｓ１で読み込んだ車速センサＳＮ３の値に基づいて、車両の車速が５ｋｍ／ｈ以上である場合に気筒停止可能であると判定する。Ｓ５において気筒停止可能であると判定された場合には、Ｓ６に進み、Ｓ１で読み込んだギアポジションセンサＳＮ４の値に基づいて、ギアポジションが２速段以上である場合に気筒停止可能であると判定する。

上述したＳ３～Ｓ６の全ての判定条件を満たした場合には、Ｓ７に進み、気筒停止可能と判定すると共に、上述した減筒運転時のエンジン１の制御を実行する。
一方、上述したＳ３～Ｓ６のいずれかの判定条件を満たさない場合には、Ｓ８に進み、気筒停止不可と判定すると共に、上述した全筒運転時のエンジン１の制御を実行する。

次に、Ｓ９に進み、エンジン１が減筒運転時か否か、すなわち、Ｓ７の処理を実行しているか否かを判定する。Ｓ９において、減筒運転時であると判定された場合には、Ｓ１０に進み、図６に示す排気シャッターバルブ制御を実行する。
一方、Ｓ８の処理が実行され、Ｓ９において全筒運転時であると判定された場合には、Ｓ１に戻り、再度、上述した各処理を実行する。

次に、図６に示すように、排気ＳＶ制御（図５のＳ１０の処理）では、まず、Ｓ１１において、エンジン回転数センサＳＮ５（図２参照）の値を読み込む。
次に、Ｓ１２に進み、Ｓ１１で読み込んだエンジン回転数が、特定回転数範囲内か否かを判定する。このＳ１２における「特定回転数範囲」は、上述した図４に示す「特定回転数範囲Ｆ」であり、本実施形態では、１７００ｒｐｍ～２２００ｒｐｍの範囲である。
Ｓ１２において、エンジン回転数が特定回転数範囲内である場合には、Ｓ１３に進み、排気シャッター弁２６の開度（ＳＶの目標開度）を、全開と全閉との間の開度に設定する。より詳細には、上述したように、排気ＳＶ２６の開度を、全閉（たとえば４度）と全開（たとえば５６度）との間の中間開度に設定する。本実施形態では、中間開度として１８度を目標開度として設定する。

一方、Ｓ１２において、エンジン回転数が特定回転数範囲内でない場合には、Ｓ１４に進み、エンジン回転数が特定回転数範囲を超えているか否かを判定する。
Ｓ１４において、エンジン回転数が特定回転数範囲を超えている場合（２２００ｒｐｍを超えている場合）は、Ｓ１５に進み、排気音の増大を抑制するために、排気シャッター弁２６の開度を全閉（たとえば４度）に設定する。
Ｓ１４において、エンジン回転数が特定回転数範囲を超えていない場合（１７００ｒｐｍを下回っている場合）は、Ｓ１６に進み、排気抵抗を低減するために、排気シャッター弁２６の開度を全開（たとえば５６度）に設定する。

次に、Ｓ１３、Ｓ１５またはＳ１６のいずれかのＳＶ開度設定処理が実行された後、Ｓ１７に進み、それぞれ設定された開度となるように、排気シャッター弁２６を駆動制御する。

次に、Ｓ１８は、Ｓ１３の処理を経た中間開度設定時に実行される。Ｓ１８では、排気ＳＶポジションセンサＳＮ７、２８により検出された排気シャッター弁２６の実開度の値を読込みながら、Ｓ１３で設定した目標値としての中間開度になるよう、排気シャッター弁２６を補正制御（フィードバック制御）する。なお、排気ＳＶ２６の実開度が目標開度（命令値）に対してずれる要因として、排気ＳＶ２６周辺の雰囲気温度、排気温度などの熱影響により排気ＳＶ２６が熱膨張することなどが挙げられる。
なお、このＳ１８の補正制御を、Ｓ１５を経た全閉開度設定時、および／または、Ｓ１６を経た全開開度設定時にも実行してもよい。

次に、本実施形態によるエンジンシステム１００の作用効果を説明する。
本実施形態によるエンジンシステム１００は、複数の気筒２Ａ～２Ｄの全てに燃料を供給して燃焼させる全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒（たとえば２Ａ、２Ｄ）への燃料の供給を停止して特定の気筒を休止させる減筒運転とを切り替え可能なエンジン１のエンジンシステム１００であって、エンジン１の排気通路２０、２４と、排気通路２０、２４に設けられ、排気通路２０、２４を開閉する絞り弁（排気シャッター弁）２６と、絞り弁２６に接続されて絞り弁２６の開度を調整する制御器１０２と、を備え、制御器１０２は、エンジン１が減筒運転時か全筒運転時かを判定し（Ｓ９）、減筒運転時と判定された場合、エンジン回転数が、排気脈動が低くなる特定回転数範囲Ｆ内か否かを判定し（Ｓ１２）、特定回転数の範囲内と判定された場合、絞り弁の開度を全開と全閉の間の開度に調整する（Ｓ１３、Ｓ１７）よう構成されている。
このように構成された本実施形態によれば、減筒運転時に、エンジン回転数が、排気脈動が低くなる特定回転数範囲Ｆ内である場合は、絞り弁２６を全閉と全開の間の開度（全閉と全開を含まない中間開度）にしているので、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。すなわち、特定回転数範囲Ｆ内での排気脈動（排気通路内の圧力波）は、特定回転数範囲Ｆ以外のエンジン回転数での排気脈動よりも相対的に低いので、絞り弁２６を全閉にしなくても排気音が過度に増大せず、かつ、絞り弁を全閉と全開の間の開度にすることにより、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができるのである。

また、本実施形態によれば、エンジン１の特定回転数範囲Ｆ内での絞り弁２６の全開と全閉の間の開度（中間開度）は、エンジン回転数が特定回転数範囲Ｆよりも高回転のときの絞り弁２６の開度に比べて大であるので、絞り弁２６の開度を絞ることで排気音を抑制することができる。一方、そのような高回転数のときよりも回転数が低い特定回転数範囲Ｆ内のときは、排気脈動が相対的に小さいので、絞り弁２６の中間開度を高回転時の絞り弁２６の開度に比べて大とすることで、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０２は、排気ＳＶポジションセンサ２８により検出された絞り弁２６の実開度が、絞り弁２６の全開と全閉の間の開度である目標開度に対してずれがある場合に、絞り弁２６の開度が目標開度となるよう絞り弁を制御するので、絞り弁２６の開度の精度が向上する。したがって、排気音の増大をより確実に抑制し、かつ、燃費をより確実に向上させることができる。

また、本実施形態によれば、排気脈動が低くなる特定回転数（排気脈動の反共振点）は、排気通路２０、２４のミドルパイプ２９の構成で定まり、また、排気脈動が低くなる特定回転数は、反共振の回転数を含む回転数範囲である。このような本実施形態によれば、より効果的に、排気脈動による排気音の発生を抑制しつつ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。

なお、本発明は、上述した以外の多気筒エンジン、たとえば、４サイクルの６気筒ガソリンエンジンにも適用可能である。

１ エンジン
２Ａ～２Ｄ 気筒
１０ 吸気通路
２０ 排気通路
２１ 排気マニホールド
２２ 第１触媒装置
２４ 排気管
２５ プリサイレンサ
２６ 排気シャッター弁（排気絞り弁／排気ＳＶ）
２７ メインサイレンサ
２８ 排気シャッター弁ポジションセンサ
２９ 排気管のミドルパイプ
１００ エンジンシステム
１０２ コントローラ（制御器）

Claims (5)

1. 複数の気筒の全てに燃料を供給して燃焼させる全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒への燃料の供給を停止して上記特定の気筒を休止させる減筒運転とを切り替え可能なエンジンのエンジンシステムであって、
   上記エンジンの排気通路と、
   上記排気通路に設けられ、上記排気通路を開閉する絞り弁と、
   上記絞り弁に接続され上記絞り弁の開度を調整する制御器と、を備え、
   上記制御器は、上記エンジンが減筒運転時か全筒運転時かを判定し、減筒運転時と判定された場合、エンジン回転数が、排気脈動が低くなる特定回転数の範囲内か否かを判定し、特定回転数の範囲内と判定された場合、上記絞り弁の開度を全開と全閉の間の開度に調整するよう構成されている、ことを特徴とする、エンジンシステム。
2. 上記絞り弁の全開と全閉の間の開度は、エンジン回転数が上記特定回転数の範囲よりも高回転数のときの上記絞り弁の開度に比べて大である、請求項１に記載のエンジンシステム。
3. 上記絞り弁には、その開度を検出するポジションセンサが設けられ、
   上記制御器は、上記ポジションセンサにより検出された絞り弁の実開度が、上記絞り弁の全開と全閉の間の開度である目標開度に対してずれがある場合に、上記絞り弁の実開度が上記目標開度となるよう上記絞り弁を制御する、請求項１または請求項２に記載のエンジンシステム。
4. 上記特定回転数は上記排気通路のミドルパイプの構成に基づいて定められる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
5. 上記特定回転数の範囲は反共振となる回転数を含むエンジン回転数の範囲である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。

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