JP4131197B2

JP4131197B2 - 筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置

Info

Publication number: JP4131197B2
Application number: JP2003146707A
Authority: JP
Inventors: 文昭平石; 英雄中井; 雅彦久保
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: JP2004346875A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は筒内噴射型内燃機関（以下、エンジンという）の休筒制御装置に係り、詳しくは全気筒を作動させる全筒モードと一部の気筒を休止させる休筒モードとの間でエンジンの作動状態を切換えたときのトルクショックを低減する休筒制御装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
燃費低減を目的として、エンジンの一部の気筒を休止させる休筒モードを実施可能な休筒制御装置が実用化されている。この種の休筒制御装置では、例えばアイドル運転や車両の低速走行が所定時間継続したときに全筒モードから休筒モードに切換えて、一部の気筒の吸排気弁を閉弁保持すると共に点火や燃料噴射を中止して、当該気筒の作動を休止させる一方、その後にアクセル踏込み等が行われたときに全筒モードに復帰して、上記休止させた気筒の作動を再開するように構成されている。
【０００３】
ここで、全気筒を作動させる全筒モードに比較して、同一スロットル開度の場合には休筒モードでは吸入空気量の減少に伴って吸気負圧が小さくなるため、全筒モードと休筒モードとの間でエンジンの運転モードが切換えられると、切換前の吸気負圧の下で切換後の運転モードが開始されることになる。その結果、全筒モードから休筒モードへの切換時には、全筒モードでの吸気負圧が大きい運転状態のまま休筒モードが開始されるため、瞬間的に吸入空気量が減少して機関トルクが減少し、逆に休筒モードから全筒モードへの復帰時には、休筒モードでの吸気負圧が小さい運転状態のまま全筒モードが開始されるため、瞬間的に吸入空気量が増加して機関トルクが増加する現象が生じた。
【０００４】
上記運転モード切換に伴う瞬間的な機関トルクの増減は、トルクショックとして運転者に不快感を与えることから、この現象を防止するための種々の対策が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特許文献１に記載された技術では、休筒モードから全筒モードへの復帰時に点火時期のリタードを実施し、これにより機関トルクの瞬間的な増加を抑制している。又、特許文献２に記載された技術では、全筒モードから休筒モードへの切換に先行して吸入空気量を増加させることで機関トルクの瞬間的な減少を抑制すると共に、吸入空気量と共に増加する機関トルクを点火時期のリタードにより抑制している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１０５３３７号公報
【特許文献２】
特開平５−１８００１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、点火時期のリタードによるトルク抑制作用は十分なものではなく、上記特許文献１の技術では、全筒モードへの復帰時のトルク増加を完全に抑制できず、又、特許文献２の技術では、吸入空気量と共に増加する機関トルクを完全に抑制できず、何れの場合も確実なトルクショックの防止策とは言い難かった。又、点火時期のリタードは燃焼状態の悪化に繋がるため、運転モードの切換毎に燃焼状態が悪化して、燃費悪化や排ガス特性の悪化等の弊害を引き起す要因にもなった。
【０００７】
本発明の目的は、点火時期のリタードによる弊害を回避した上で、運転モードの切換に伴う瞬間的な機関トルクの増減を確実に抑制して、これによるトルクショックを低減することができる筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、内燃機関の各気筒の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料供給手段と、燃料供給手段による各気筒への燃料噴射を制御する燃料供給制御手段と、内燃機関の全気筒を作動させる全筒モードと一部の気筒の吸気又は排気の少なくとも一方を遮断して一部の気筒の作動を休止させる休筒モードとの間で、内燃機関の運転モードを切換可能な可変気筒機構と、内燃機関の運転状態に基づいて全筒モードと休筒モードとの何れかを選択し、選択した運転モードとなるように可変気筒機構を制御する可変気筒制御手段と、内燃機関への吸入空気量を調整可能な吸入空気量調整手段とを備えた筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置において、燃料供給制御手段が、可変気筒制御手段によって運転モードが全筒モードと休筒モードとの間で切換えられるときに、燃料供給手段を少なくとも圧縮行程噴射を含む噴射モードに切換え、吸入空気量調整手段は、各運転モードに応じて異なる吸入空気量を設定すると共に、可変気筒制御手段により休筒モードから全筒モードに切換えられるときに、燃料供給手段の噴射モードの切換に先立って吸入空気量を休筒モード相当値から全筒モード相当値に切換えるものである。
【０００９】
従って、可変気筒制御手段によって内燃機関の運転モードが全筒モードと休筒モードとの間で切換えられるときには、燃料供給制御手段により燃料供給手段が圧縮行程噴射を含む噴射モードに切換えられる。圧縮行程で噴射された燃料により点火プラグの周囲に理論空燃比近傍の混合気が形成された上で、全体としてリーンな空燃比での層状燃焼が実現され、この層状燃焼では、燃料噴射量の変化に応じて空燃比を広い範囲で制御可能となる。
【００１０】
全気筒を作動させる全筒モードから一部の気筒を休止させる休筒モードに切換えた直後は、吸入空気量の減少に伴って吸気負圧が小さくなるため、全筒モードと休筒モードとの間での切換時には瞬間的に吸入空気量が増減することになる。吸入空気量の増減は機関トルクの増減の要因となるが、このときに圧縮行程で燃料が噴射されていることから、吸入空気量が増減しても、それに応じた燃料噴射量の制御により空燃比が調整されて機関トルクの増減が抑制される。
加えて、休筒モードから全筒モードへの切換時には、各運転モードに応じて設定した吸入空気量に基づき、吸入空気量調整手段により噴射モードの切換に先立って吸気管内圧力が休筒モード相当値から全筒モード相当値に切換えられるため、噴射モードの切換に対する吸入空気量の制御遅れが軽減されて、噴射モードに対して吸入空気量を適切に制御した状態で全筒モードに切換可能となると共に、遅れることなく全筒モード相当値に基づくスロットル制御に切換可能となる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１において、燃料供給制御手段が、可変気筒制御手段による休筒モードから全筒モードへの切換に先立って、燃料供給手段を少なくとも圧縮行程噴射を含む噴射モードに切換えるものである。
従って、休筒モードから全筒モードへの切換に先立って燃料供給手段の噴射モードが切換えられるため、全筒モードに切換えた時点では既に圧縮行程での燃料噴射が開始されており、機関トルクの増減が確実に抑制される。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または２において、内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段を有し、燃料供給制御手段が、内燃機関の圧縮行程のみで燃料を噴射する圧縮行程噴射モードと、圧縮行程に加えて吸気行程で燃料を噴射する多段噴射モードとを実行可能であり、可変気筒制御手段により内燃機関の運転モードが全筒モードと休筒モードとの間で切換えられるとき、内燃機関の負荷が所定値未満のときには圧縮行程噴射モードを実行し、内燃機関の負荷が所定値以上のときには多段噴射モードを実行するものである。
【００１７】
従って、圧縮行程に加えて吸気行程でも燃料噴射する多段噴射モードでは、圧縮行程噴射モードに比較してスモークの増加を抑制しながら、より高い機関トルクを達成可能なため、この多段噴射モードを併用することで、運転モード切換時に機関トルクの増減を抑制可能な範囲が拡大される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した筒内噴射型エンジンの休筒制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジンの休筒制御装置を示す全体構成図であり、エンジン１は筒内噴射型直列４気筒のガソリン機関として構成されている。エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ３及び電磁式の燃料噴射弁４（燃料供給手段）が取り付けられており、図示しない燃料ポンプから供給された高圧燃料が燃料噴射弁４から各気筒の燃焼室５内に直接噴射される。シリンダヘッド２には、吸気カム軸６ａ及び排気カム軸６ｂ間を抜けるようにして略直立方向に吸気ポート７が形成され、エアクリーナ８を介して吸気通路９内に導入された吸入空気は、スロットル弁１０（吸入空気量調整手段）、サージタンク１１、吸気マニホールド１２、吸気ポート７を経た後、吸気弁１３ａの開弁に伴って燃焼室５内に導入される。
【００１９】
一方、排気ポート１４については通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されており、燃焼後の排ガスが排気弁１３ｂの開弁に伴って排気ポート１４に排出され、排気通路１４及び図示しない触媒や消音器を経て大気中に排出される。
第１気筒＃１及び第４気筒＃４には、吸排気弁１３ａ，１３ｂの作動を停止させる可変気筒機構１６が設けられている。可変気筒機構１６の構成は公知のため詳細は説明しないが、例えば特開平８−１０５３３７号公報等のように、ロッカアームと同軸上にレバーを併設して、油圧ピストンを介してレバーをロッカアームに連結可能に構成している。油圧ピストンによりレバーをロッカアームに連結した状態では、クランク軸に同期して回転駆動される吸排気カム軸６ａ，６ｂによりロッカアームが揺動されたときに、一体でレバーが揺動して吸排気弁１３ａ，１３ｂを開閉駆動し、一方、油圧ピストンをスライドさせてレバーの連結を解除すると、ロッカアームの揺動がレバーに伝達されずに、バルブスプリングにより吸排気弁１３ａ，１３ｂが閉弁状態に保持されるようになっている。
【００２０】
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２１が設置されており、エンジン１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ２１の入力側には、スロットル弁１０の開度θthを検出するスロットルセンサ２２、エンジン回転速度Ｎeを検出する回転速度センサ２３等の各種センサが接続されている。又、ＥＣＵ２１の出力側には、上記点火プラグ３、燃料噴射弁４、スロットル弁１０を開閉駆動するスロットルモータ１０ａ、可変気筒機構１６の油圧ピストンを切換える図示しない油圧制御弁等が接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ２１は各センサからの検出情報に基づき、点火時期、燃料噴射モード、燃料噴射量等を決定し、点火プラグ３や燃料噴射弁４を制御してエンジン１を運転する（燃料供給制御手段）。燃料噴射モードとは燃料噴射を実施する時期を表すものであり、まず、エンジン１のスロットル開度θth及びエンジン回転速度Ｎeからエンジン負荷を表す目標平均有効圧Ｐeが求められ、その目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeとから予め設定されたマップに従って燃料噴射モードが決定される。マップの図示はしないが、目標平均有効圧Ｐe及びエンジン回転速度Ｎeが低い領域では燃料噴射モードとして圧縮行程噴射モードが決定され、それより目標平均有効圧Ｐe及びエンジン回転速度Ｎeが高い領域では吸気行程噴射モードに切換えられる。
【００２２】
吸気行程噴射モードは吸気行程で燃料噴射するモードであり、噴射燃料と吸入空気との混合を促進する所謂均一燃焼を実現し、主にストイキオやリッチの空燃比でエンジン１を運転する。
これに対して圧縮行程噴射モードは圧縮行程で燃料噴射するモードであり、直立した吸気ポート７により生起された逆タンブル流を利用して噴射燃料を点火プラグ３側に移送し、点火プラグ３の周囲に理論空燃比近傍の混合気を形成した上で、全体として極めてリーンな空燃比に保つ所謂層状燃焼を実現している。この圧縮行程噴射モードでは、点火プラグ３による点火が可能な範囲内で（つまり、混合気がオーバリーンやオーバリッチで点火不能に陥らない範囲内で）、燃料噴射量を変化させて空燃比を任意に変更でき、空燃比を極めて広い範囲（本実施形態では、Ａ／Ｆ２５〜４０程度）で制御可能となる。
【００２３】
そして、このように圧縮行程噴射モード（後述する多段噴射モードも含む）では空燃比の制御幅が広いため、エンジン１の吸入空気量が変化しても、それに応じて空燃比を調整することで所期の機関トルク（目標平均有効圧Ｐe）を実現可能となり、後述のように本実施形態では、この特徴を利用してエンジン１の運転モード切換時に生じるトルクショックの低減を図っている。
【００２４】
一方、ＥＣＵ２１は各センサからの検出情報に基づき、全筒モードと休筒モードとの間でエンジン１の運転モードを切換える（可変気筒制御手段）。エンジン１の全気筒を作動させる全筒モードに対して、休筒モードでは可変気筒機構により第１気筒＃１及び第４気筒＃４の吸排気弁３１ａ，１３ｂが閉弁保持されると共に、当該気筒の点火及び燃料噴射が中止されることで、これらの気筒の作動が休止される。
【００２５】
又、全筒モードと休筒モードとでは機関トルクの発生に貢献する気筒数が異なることから、必然的に同一スロットル開度（同一吸入空気量）で発生する機関トルクが相違することになる。図２に示すように、全筒モード及び休筒モードの機関トルクはポイントＡを境界として逆転し、スロットル開度θthがポイントＡ以下の領域では休筒モードの機関トルクが大となり、ポイントＡを越えた領域では全筒モードの機関トルクが大となる。そこで、本実施形態では、図２の特性に基づいて全筒用及び休筒用のスロットル制御用マップを設定し、各運転モードでは、それぞれのマップに基づいて同一の機関トルクを達成可能な目標スロットル開度tgtθthを求めてスロットル制御に適用している。
【００２６】
そして、ＥＣＵ２１は以上の運転モードの切換を実行すると共に、加えて運転モードの切換時に発生する瞬間的な機関トルクの増減を抑制する処理を行っている。そこで、このＥＣＵ２１による処理を図３，４のフローチャート及び図５，６のタイムチャートに基づいて詳述する。
今、説明の便宜上、図５のポイントａに示すように運転モードとして全筒モードが選択され、全気筒を作動させながらエンジン１が運転されており、それに応じて全筒用マップから設定された目標スロットル開度tgtθth（後述する補正値αは０）に基づいてスロットル制御が実行されると共に、燃料噴射制御が吸気行程噴射モードにより実行されているものとする。
【００２７】
ＥＣＵ２１は図３，４に示す運転モード切換ルーチンを所定の制御インターバルで実行しており、まず、ステップＳ２で全筒モードの実行中を示す全筒フラグＦが１であるか否かを判定する。全筒モードの実行により全筒フラグＦは１であるためＹＥＳ（肯定）の判定を下してステップＳ４に移行し、休筒条件が成立したか否かを判定する。例えばアイドル運転や車両の低速走行が所定時間継続されたとき等に休筒条件が成立するが、この休筒条件が成立しないときにはステップＳ４でＮＯ（否定）の判定を下して、一旦ルーチンを終了する。
【００２８】
休筒条件の成立によりステップＳ４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ６に移行して休筒条件の成立から予め設定されたスロットル開制御時間Ｔ1が経過したか否かを判定する。未だスロットル開制御時間Ｔ1が経過していないときにはＮＯの判定を下してステップＳ８に移行し、目標平均有効圧Ｐe及びエンジン回転速度Ｎeに基づいて現在のエンジン１の運転領域が多段噴射領域にあるか否かを判定する（負荷状態検出手段）。
【００２９】
多段噴射領域は、圧縮行程噴射モードを実行した場合にスモークが増加し易い運転領域、具体的には目標平均有効圧Ｐeが所定値以上で、且つ、エンジン回転速度Ｎeが所定値以下の領域として設定されており、ステップＳ８の判定がＮＯのときにはステップＳ１０に移行して燃料噴射モードを吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに切換える。
【００３０】
又、ステップＳ８の判定がＹＥＳのときにはステップＳ１２に移行して、燃料噴射モードを吸気行程噴射モードから多段噴射モードに切換える。多段噴射モードは吸気行程及び圧縮行程でそれぞれ燃料噴射するモードであり、空燃比の調整幅が広い圧縮行程噴射モードの特徴を備えた上で、圧縮行程噴射モードに比較してスモークの増加を抑制しながら、より高い目標平均有効圧Ｐeを達成できる特徴を有する。
【００３１】
ここで、上記ステップＳ１０及びステップＳ１２では、全気筒の燃料噴射モードを一括して圧縮行程噴射モードや多段噴射モードに切換えるが、これに代えて、休筒する第１気筒＃１及び第４気筒＃４の燃料噴射モードのみを圧縮行程噴射モードや多段噴射モードに切換え、他の第２気筒＃２及び第３気筒＃３は吸気行程噴射を継続するようにしてもよい。
【００３２】
続くステップＳ１４では、目標スロットル開度tgtθthの補正値αが予め設定された上限値α0に達したか否かを判定し、判定がＮＯのときにはステップＳ１６で補正値αに所定値Δαを加算した後にステップＳ１８に移行し、ステップＳ１６での補正値αの増加に伴ってステップＳ１４の判定がＹＥＳになると、直接ステップＳ１８に移行する。当該補正値αは目標スロットル開度tgtθthを開側に補正して、全筒モード時のエンジン１の吸気負圧を低下させる（大気圧に近づける）ためのものである。
【００３３】
ステップＳ１８では、休筒条件の成立から予め設定された休筒切換遅延時間Ｔ2（＜Ｔ1）が経過したか否かを判定し、休筒切換遅延時間Ｔ2が経過するとＹＥＳの判定を下してステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では可変動弁機構１６の油圧制御弁を駆動して、第１気筒＃１及び第４気筒＃４を休止させた後にルーチンを終了する。
【００３４】
一方、スロットル開制御時間Ｔ1の経過によりステップＳ６の判定がＹＥＳになると、ステップＳ２２に移行して燃料噴射モードを吸気行程噴射モードに切換え、続くステップＳ２４で補正値αとして０を設定する。更にステップＳ２６で目標スロットル開度tgtθthの設定マップを休筒用マップに切換え、ステップＳ２８で全筒フラグＦを０とした後にルーチンを終了し、これによりエンジン１の休筒モードへの切換が全て完了する。
【００３５】
その後は全筒フラグＦが０であるため、ＥＣＵ２１はステップＳ２でＮＯの判定を下してステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では休筒条件が不成立になったか否かを判定し、判定がＮＯのときにはルーチンを終了して休筒モードを継続する。
そして、例えば運転者のアクセル踏込み等に伴って休筒条件が不成立になると、ＥＣＵ２１はステップＳ３０でＹＥＳの判定を下してステップＳ３２に移行して目標スロットル開度tgtθthの設定マップを全筒用マップに切換える。続くステップＳ３４で休筒条件の不成立から予め設定された噴射切換遅延時間Ｔ3が経過したか否かを判定し、未だ噴射切換遅延時間Ｔ3が経過していないときにはＮＯの判定を下してルーチンを終了する。
【００３６】
噴射切換遅延時間Ｔ3の経過によりステップＳ３４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ３６に移行して噴射切換遅延時間Ｔ3の経過から予め設定されたトルク抑制時間Ｔ4が経過したか否かを判定する。ステップＳ３６の判定がＮＯのときには、上記ステップＳ８〜１２と同じく、ステップＳ３８で多段噴射領域か否かを判定し、判定がＮＯのときにはステップＳ４０で燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードに切換え、ＹＥＳのときにはステップＳ４２で燃料噴射モードを多段噴射モードに切換える。
【００３７】
その後、ステップＳ４４に移行して休筒条件の不成立から予め設定された全筒切換遅延時間Ｔ5（＞Ｔ3）が経過したか否かを判定し、判定がＹＥＳになるとステップＳ４６で可変動弁機構１６の油圧制御弁を駆動して休止中の第１気筒＃１及び第４気筒＃４を作動させた後、ルーチンを終了する。
一方、トルク抑制時間Ｔ4の経過によりステップＳ３６の判定がＹＥＳになると、ステップＳ４８に移行して燃料噴射モードを吸気行程噴射モードに切換え、続くステップＳ５０で全筒フラグＦを１とした後にルーチンを終了し、これによりエンジン１の全筒モードへの切換が全て完了する。
【００３８】
その後は全筒フラグＦが１であるため、ＥＣＵ２１はステップＳ２でＹＥＳの判定を下してステップＳ４に移行し、ステップＳ４で休筒条件が成立するまで全筒モードを継続する。
以上のＥＣＵ２１による制御の結果、全筒モードでの運転中に休筒条件が成立したときには、図５に示す順序で休筒モードへの切換が行われる。
【００３９】
まず、全筒モードでの運転中は、補正値αとして０が設定されて、全筒用マップから設定された目標スロットル開度tgtθthに基づいてスロットル制御が実行されると共に、燃料噴射モードとして吸気行程噴射モードが選択されて燃料噴射制御に適用されている（ポイントａ）。
休筒条件が成立すると（ポイントｂ）、燃料噴射モードが圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードに切換えられると共に、補正値αが次第に増加された後に上限値α0に保持され、これにより目標スロットル開度tgtθthが上限値α0相当分だけ開側に補正される。
【００４０】
［関連する背景技術］で述べたように、同一スロットル開度の場合には全筒モードでのエンジン１の吸気負圧は休筒モード時に比較して大きく、切換前の大きな吸気負圧の下で休筒モードが開始されると、瞬間的に吸入空気量が減少して機関トルク減少の要因となる。ここで、補正値αに基づくスロットル開制御により、全筒モードでの吸気負圧は次第に減少されるため、休筒切換遅延時間Ｔ2の経過後には休筒モードでの吸気負圧に十分に接近した状態で休筒モードへの切換が行われ（ポイントｃ）、瞬間的な機関トルクの減少が抑制される。
【００４１】
一方、このスロットル開制御の開始と共に、燃料噴射モードとして圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードが設定される。この状態はスロットル開制御時間Ｔ1が経過するまで継続され、スロットル開制御時間Ｔ1が経過すると（ポイントｄ）、補正値αに基づくスロットル開制御が中止されると共に、目標スロットル開度tgtθthの設定マップが休筒用マップに切換えられ、更に燃料噴射モードが吸気行程噴射モードに戻され、これによりエンジン１の休筒モードへの切換が完了する。
【００４２】
上記スロットル開制御により、スロットル開制御時間Ｔ1に亘って補正値α相当分だけ吸入空気量が増加し、吸入空気量の増加は機関トルクの増加に繋がるが、これと並行して実行される圧縮行程噴射モードや多段噴射モードでは空燃比の制御範囲が非常に広いことから、スロットル開制御により吸入空気量が増加しても、それに応じた燃料噴射量制御により空燃比が調整され、結果としてスロットル開制御時間Ｔ1における機関トルクの増加が抑制される。
【００４３】
一方、休筒モードでの運転中に休筒条件が不成立になったときには、図６に示す順序で全筒モードへの復帰が行われる。
上記のように休筒モードでの運転中は、休筒用マップから設定された目標スロットル開度tgtθthに基づいてスロットル制御が実行されると共に、燃料噴射モードとして吸気行程噴射モードが選択されて燃料噴射制御に適用されている（ポイントｅ）。
【００４４】
休筒条件が不成立になると（ポイントｆ）、目標スロットル開度tgtθthの設定マップが全筒用マップに切換えられ、噴射切換遅延時間Ｔ3の経過後に燃料噴射モードとして圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードが設定される（ポイントｇ）。更に全筒切換遅延時間Ｔ5の経過後に全筒モードへの切換が行われ（ポイントｈ）、その後にトルク抑制時間Ｔ4が経過すると、燃料噴射モードが吸気行程噴射モードに戻されて（ポイントｉ）、エンジン１の全筒モードへの復帰が完了する。
【００４５】
休筒モードから全筒モードへの復帰時には、休筒モードでの小さい吸気負圧のまま全筒モードの開始により吸入空気量が増加すると、瞬間的な機関トルク増加の要因になるが、このとき、空燃比の制御範囲が広い圧縮行程噴射モードや多段噴射モードが実行されていることから、吸入空気量が増加してもそれに応じた燃料噴射量制御により空燃比が調整され、結果として機関トルクの増加が抑制される。
【００４６】
以上のように本実施形態では、全筒モードから休筒モードへの切換時には、全筒モード時の大きな吸気負圧に起因する瞬間的な機関トルクの減少をスロットル開制御により抑制した上で、このスロットル開制御に起因する機関トルクの増加を圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードにより抑制し、一方、休筒モードから全筒モードへの復帰時には、休筒モード時の小さい吸気負圧に起因する瞬間的な機関トルクの増加を圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードにより抑制している。
【００４７】
そして、圧縮行程噴射モードや多段噴射モードでは、先行技術の特許文献１や特許文献２に記載された点火時期リタードに比較して十分なトルク抑制作用が得られるため、機関トルクの増加を確実に抑制でき、結果として図５，６に示すように、運転モードの切換時に機関トルクを略一定（アクセルの操作状況等に基づく目標トルクＴa）に保ってトルクショックを低減でき、トルクショックによる運転者の不快感を回避して良好なドライバビリティを実現することができる。
【００４８】
図７は運転モード切換時にトルクショックを低減可能な領域を示している。圧縮行程噴射モードや多段噴射モードを利用することにより、全筒モード及び休筒モードでは機関トルクをそれぞれハッチングで示す領域で制御可能であり、本実施形態のように運転モードに応じて目標スロットル開度tgtθthを切換えている場合には、全筒モードでのみ達成可能な高トルク領域を除く全ての領域（太線で囲んだ領域）で、トルクショックを低減しながら運転モードを切換えることができる。
【００４９】
尚、本実施形態のように運転モードに応じて目標スロットル開度tgtθthを切換えることなく、共通の目標スロットル開度tgtθthを適用してもよい。この場合、スロットル開度θthにより機関トルクが一義的に決定される吸気行程噴射モードでは、図２に示すように同一の機関トルクを発生するポイントＡのみでしかトルクショックを抑制した運転モードの切換が不可能であったが、本実施形態のように圧縮行程噴射モードや多段噴射モードを利用すれば、図８に示すように全筒モードと休筒モードで共に達成可能な機関トルクの領域（太線で囲んだ領域）であれば、トルクショックを低減しながら運転モードを切換えることができる。
【００５０】
加えて、圧縮行程噴射モードや多段噴射モードでは、先行技術の点火時期リタードのように燃焼状態が悪化しないため、燃焼状態の悪化に起因する燃費悪化や排ガス特性の悪化等の弊害を未然に回避できるという利点も得られる。
又、圧縮行程噴射モードに加えて多段噴射モードを併用しているため、圧縮行程噴射モードのみの場合に比較して、より高負荷域まで瞬間的な機関トルクの増減を抑制可能となり、トルクショックを一層確実に低減できるという効果もある。
【００５１】
一方、運転モードの切換時に応じて第１気筒＃１及び第４気筒＃４は燃料噴射を中止及び再開することになるが、吸気行程噴射モードに比較して燃料噴射の時期が遅い圧縮行程噴射モードでは、逸早く燃料噴射の中止及び再開できるという特徴がある。
例えば、何れかの気筒が吸気行程と圧縮行程との間にあるときに休筒条件が成立した場合、吸気行程噴射モードでは当該気筒の燃料噴射時期が既に経過して燃料噴射を中止できないが、圧縮行程噴射モードでは当該気筒の燃料噴射時期以前のため燃料噴射を中止でき、結果として逸早く燃料噴射を中止して無駄な燃料噴射を防止できるという利点が得られる。
【００５２】
又、何れかの気筒が吸気行程と圧縮行程との間にあるときに休筒条件が不成立になった場合も同様であり、吸気行程噴射モードでは当該気筒の燃料噴射を再開できないが、圧縮行程噴射モードでは当該気筒の燃料噴射を再開できるため、結果として逸早く燃料噴射を再開して全筒モードに復帰でき、もって運転者の加速要求に速やかに応答できるという利点が得られる。
【００５３】
一方、休筒モードから全筒モードに復帰する際には、全筒モードへの復帰に対して所定時間（Ｔ5−Ｔ3）だけ先行して燃料噴射モードを圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードに切換えている。従って、全筒モードに復帰した時点では既に圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードが開始されているため、当該噴射モードによるトルク抑制作用でトルクショックを確実に低減することができる。
【００５４】
更に、休筒モードから全筒モードに復帰する際には、圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードへの燃料噴射モードの切換に対して、噴射切換遅延時間Ｔ3だけ先行して目標スロットル開度tgtθthの設定マップを全筒用マップに切換えている。筒内に噴射された燃料によりエンジン１の運転状態に反映される燃料噴射モードに対して、スロットル制御は吸気系での吸入空気の移送遅れを有するため、より遅いタイミングでエンジン１の運転状態に反映されることになるが、この遅れ分を見込んでスロットル制御側を先行させているため、燃料噴射モードとスロットル制御とが略一致したタイミングでエンジン１の運転状態に反映される。
【００５５】
よって、燃料噴射モードに対して吸入空気量を適切に制御した状態で全筒モードに復帰できるため、運転モードの切換時のトルクショックを一層確実に低減できる。しかも、このときの運転者はアクセル踏込みにより加速を要求しているため、全筒用マップへの切換遅れは加速不良に直結するが、このように遅れることなく全筒用マップに基づくスロットル制御に切換えているため、より速やかに吸入空気量を増大させて運転者の加速要求に応答することができる。
【００５６】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、直列４気筒エンジン用の休筒制御装置として構成したが、筒内噴射型エンジンであれば形式は限定されることはなく、気筒数や気筒配列を任意に変更してもよい。
又、上記実施形態では、全筒モードから休筒モードへの切換時、及び休筒モードから全筒モードへの復帰時にそれぞれトルクショック低減の対策を実行したが、必ずしも両方向で共に行う必要はなく、何れか一方のみで対策を実行してもよい。
【００５７】
更に、上記実施形態では、図６に示すように休筒モードから全筒モードへの復帰時に、まず、目標スロットル開度tgtθthの設定マップを全筒用マップに切換え、次いで燃料噴射モードを圧縮行程噴射モード又は多段噴射モードに切換え、その後に全筒モードに復帰させたが、このような時間差は必ずしも設ける必要はない。例えば、より迅速な加速を重視する場合には、図９に示すように全筒モードへの復帰と同時に全筒用マップへの切換と燃料噴射モードの切換とを実行するようにしてもよい。
【００５８】
一方、上記実施形態では、エンジン１の運転領域に応じて圧縮行程噴射モードと多段噴射モードとを切換えたが、必ずしも両モードを併用する必要はなく、圧縮行程噴射モードのみ又は多段噴射モードのみを実行してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置によれば、点火時期のリタードによる弊害を回避した上で、運転モードの切換に伴う瞬間的な機関トルクの増減を確実に抑制して、これによるトルクショックを低減でき、しかも、噴射モードに対して吸入空気量を適切に制御した状態で休筒モードから全筒モードに切換えて、トルクショックを一層確実に低減できると共に、遅れることなく全筒モード相当値に基づくスロットル制御に切換えて、より速やかに運転者の加速要求に応答することができる。
【００６１】
請求項２の発明の筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置によれば、請求項１に加えて、全筒モードへの切換に先立って圧縮行程での燃料噴射を開始することで、機関トルクの増減を抑制してトルクショックを確実に低減することができる。
請求項３の発明の筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置によれば、請求項１または２に加えて、圧縮行程噴射モードに加えて多段噴射モードを併用することで、運転モード切換時に機関トルクの増減を抑制可能な領域を拡大して、トルクショックを一層確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のエンジンの休筒制御装置を示す全体構成図である。
【図２】全筒モード及び休筒モードの機関トルクの特性を示す図である。
【図３】ＥＣＵが実行する運転モード切換ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが実行する運転モード切換ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】休筒モードへの切換時の制御状況を示すタイムチャートである。
【図６】全筒モードへの復帰時の制御状況を示すタイムチャートである。
【図７】運転モード切換時にトルクショックを低減可能な領域を示す図である。
【図８】全筒モード及び休筒モードで共通のスロットル開度を適用した場合の運転モード切換時にトルクショックを低減可能な領域を示す図である。
【図９】全筒モードへの復帰と同時に全筒用マップへの切換と燃料噴射モードの切換とを実行した別例の制御状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１エンジン（内燃機関）
４燃料噴射弁（燃料供給手段）
１０スロットル弁（吸入空気量調整手段）
１６可変気筒機構
２１ＥＣＵ（燃料供給制御手段、可変気筒制御手段、負荷状態検出手段）

Claims

内燃機関の各気筒の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料供給手段と、
上記燃料供給手段による各気筒への燃料噴射を制御する燃料供給制御手段と、
上記内燃機関の全気筒を作動させる全筒モードと一部の気筒の吸気又は排気の少なくとも一方を遮断して該一部の気筒の作動を休止させる休筒モードとの間で、該内燃機関の運転モードを切換可能な可変気筒機構と、
上記内燃機関の運転状態に基づいて上記全筒モードと休筒モードとの何れかを選択し、選択した運転モードとなるように上記可変気筒機構を制御する可変気筒制御手段と、
上記内燃機関への吸入空気量を調整可能な吸入空気量調整手段とを備えた筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置において、
上記燃料供給制御手段は、上記可変気筒制御手段によって上記運転モードが上記全筒モードと休筒モードとの間で切換えられるときに、上記燃料供給手段を少なくとも圧縮行程噴射を含む噴射モードに切換え、
上記吸入空気量調整手段は、上記各運転モードに応じて異なる吸入空気量を設定すると共に、上記可変気筒制御手段により上記休筒モードから全筒モードに切換えられるときに、上記燃料供給手段の噴射モードの切換に先立って上記吸入空気量を休筒モード相当値から全筒モード相当値に切換えることを特徴とする筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置。
上記燃料供給制御手段は、上記可変気筒制御手段による上記休筒モードから全筒モードへの切換に先立って、上記燃料供給手段を少なくとも圧縮行程噴射を含む噴射モードに切換えることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置。
上記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段を有し、
上記燃料供給制御手段は、上記内燃機関の圧縮行程のみで燃料を噴射する圧縮行程噴射モードと、該圧縮行程に加えて吸気行程で燃料を噴射する多段噴射モードとを実行可能であり、上記可変気筒制御手段により上記内燃機関の運転モードが上記全筒モードと上記休筒モードとの間で切換えられるとき、上記内燃機関の負荷が所定値未満のときには上記圧縮行程噴射モードを実行し、上記内燃機関の負荷が所定値以上のときには上記多段噴射モードを実行することを特徴とする請求項１または２に記載の筒内噴射型内燃機関の休筒制御装置。