JP7010040B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼気筒比率の可変制御を行うエンジン制御装置に関する。

特許文献１には、間欠的な気筒休止による間欠燃焼運転を行うとともに、その間欠燃焼運転中の気筒休止の頻度を変更することでエンジンの燃焼気筒比率［＝燃焼気筒数／（燃焼気筒数＋休止気筒数）］の可変制御を行う技術が記載されている。また、同文献１には、休止気筒を特定の気筒に固定せず、動的に変化させることで様々な燃焼気筒比率を実現可能であることが示されている。

一方、特許文献２には、減筒運転時に、燃焼を休止する気筒の吸／排気弁の開閉動作を停止することが記載されている。

米国特許第９２００５７５号明細書 特開２００５－１０５８６９号公報

燃焼の休止と同燃焼の再開とが繰り返される間欠燃焼運転中は、エンジンの回転変動が大きくなる。また、燃焼気筒比率の変更により気筒休止の頻度が変わると、エンジン出力が変化して、大きな回転変動が発生することがある。そのため、燃焼気筒比率の可変制御の実行中はエンジンの回転変動が大きくなり、ドライバビリティが悪化する虞がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃焼気筒比率の可変制御によるエンジンの回転変動の増大を効果的に抑制できるエンジン制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、複数の気筒と、それら複数の気筒に流入する吸気が流れる吸気通路と、吸気通路に設けられたスロットルバルブと、複数の気筒のそれぞれに設けられた吸気弁と、吸気弁の開閉動作を気筒別に停止可能な弁停止機構と、を有したエンジンに適用される。ここで、Ｎ、Ｍをそれぞれ１以上の整数とする。上記エンジン制御装置は、Ｎ個の気筒で続けて燃焼を行った後にＭ個の気筒で続けて燃焼を休止するパターンで気筒休止を繰り返すことで燃焼気筒比率をＮ／（Ｎ＋Ｍ）とした間欠燃焼運転を行うとともに、Ｎ、Ｍの少なくとも一方の値が変化するように燃焼気筒比率の可変制御を行う燃焼気筒比率制御部と、間欠燃焼運転において燃焼を休止している気筒の吸気弁の開閉動作を停止するように弁停止機構を制御する弁停止制御部と、燃焼気筒比率制御部による燃焼気筒比率の変更に際して、同変更により燃焼気筒比率の値が増加する場合には開度が縮小し、同変更により燃焼気筒比率の値が減少する場合には開度が増大するように、スロットルバルブの開度であるスロットル開度を調整するスロットル制御部と、を備えている。

各気筒の燃焼により発生するトルクが一定であるとすると、間欠燃焼運転中のエンジン出力は、気筒休止の頻度が低いほど大きくなり、同頻度が高いほど小さくなる。そのため、不均一な頻度で気筒休止が行われると、エンジンの回転変動は大きくなる。これに対して上記エンジン制御装置では、一定の燃焼気筒比率で間欠燃焼運転を行っている間は、一定の頻度で気筒休止が行われるため、その間の回転変動を抑えることができる。

また、個々の燃焼気筒が発生するトルク、及びエンジン回転数が一定であるとした場合のエンジン出力は、燃焼気筒比率が小さいほど小さくなり、燃焼気筒比率が大きいほど大きくなる。これに対して上記エンジン制御装置では、燃焼気筒比率を減少する場合には、スロットル開度を増大して個々の燃焼気筒の発生トルクを増加させている。また、燃焼気筒比率を増加する場合には、スロットル開度を小さくして個々の燃焼気筒の発生トルクを減少させている。そのため、燃焼気筒比率の変更時のエンジンの回転変動も抑えられる。

個々の燃焼気筒が発生するトルクは、吸気行程に気筒内に吸入される空気量（シリンダ流入空気量）が多いほど大きくなる。また、シリンダ流入空気量は、エンジン回転数が一定の場合、吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側の部分の吸気の圧力（以下、インマニ圧と記載する）が高いほど多くなり、同インマニ圧が低いほど少なくなる。各気筒の吸気弁が閉じられた状態では、吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側の部分は閉塞した空間となる。そのため、吸気弁の開閉動作の停止中は、インマニ圧を上げることはできても、下げることはできなくなる。上記エンジン制御装置では、燃焼を休止している気筒の吸気弁の開閉動作を停止しており、インマニ圧を下げることができない期間が存在する。そのため、燃焼気筒比率を増加する場合のスロットル開度の減少による個々の燃焼気筒の発生トルクの低下には、燃焼気筒比率を減少する場合のスロットル開度の増大による個々の燃焼気筒の発生トルクの減少よりも長い時間が必要となる。

そこで、上記エンジン制御装置におけるスロットル制御部は、燃焼気筒比率の変更に応じたスロットル開度の調整を、同変更により燃焼気筒比率の値が増加する場合には、同変更により燃焼気筒比率の値が減少する場合よりも早い時期に開始している。そのため、燃焼気筒比率の変更に応じた個々の燃焼気筒の発生トルクの調整を的確に行うことが可能となる。

このように上記エンジン制御装置によれば、燃焼気筒比率の可変制御によるエンジンの回転変動の増大を効果的に抑制できる。
上述のように、個々の燃焼気筒が発生するトルクは、シリンダ流入空気量により決まる。エンジン制御では、シリンダ流入空気量の指標値としてエンジン負荷率を用いることがある。エンジン負荷率は、現在のエンジン回転数においてスロットルバルブを全開としたときのシリンダ流入空気量に対する現在のシリンダ流入空気量の比率を表している。一方、エンジン出力はトルクと回転数との積に比例するため、エンジン回転数が一定の場合、個々の燃焼気筒が発生するトルクを燃焼気筒比率に反比例する値とすれば、燃焼気筒比率が変わっても、エンジン出力は一定に保たれる。そのため、スロットル制御部が、燃焼気筒比率に応じてエンジン負荷率の要求値である要求負荷率を演算し、同要求負荷率に応じてスロットル開度を制御することで、燃焼気筒比率の変更に伴うエンジン出力の変化を抑えるようスロットル開度を制御することが可能となる。

こうした場合、燃焼気筒比率制御部による燃焼気筒比率の変更に際して、要求負荷率の演算に用いる燃焼気筒比率の値を、変更前の値から変更後の値に切り替える時期を早めるほど、スロットル開度の調整が開始される時期が早くなる。よって、要求負荷率の演算に用いる燃焼気筒比率の値を、変更前の値から変更後の値に切り替える時期を、同変更により前記燃焼気筒比率の値が増加する場合には、同変更により燃焼気筒比率の値が減少する場合よりも早い時期とするとよい。

なお、上記のようなスロットル開度の調整で、燃焼気筒比率の変更時の回転変動を的確に抑えるには、高応答のスロットル開度制御が必要となる。これに対して、エンジンのトルク調整のための通常のスロットル開度制御の応答性を高めると、過応答によるハンチングやシリンダ流入空気量の急変によるトルク変動が発生する虞がある。これに対しては、上記エンジン制御装置におけるスロットル制御部が、燃焼気筒比率の変更に応じたスロットル開度の調整時にはそれ以外のときよりも、スロットル開度のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを高くするとよい。

エンジン制御装置の一実施形態の模式図。 同エンジン制御装置が実行する燃焼気筒比率の可変制御に係る処理の流れを示すブロック図。 同エンジン制御装置が設定する目標燃焼気筒比率とエンジン回転数及び全気筒燃焼時要求負荷率との関係を示すグラフ。 同エンジン制御装置が実行する要求負荷率設定ルーチンのフローチャート。 同エンジン制御装置が実行するスロットル制御ルーチンのフローチャート。 同エンジン制御装置における燃焼気筒比率減少時の制御態様を示すタイムチャート。 同エンジン制御装置における燃焼気筒比率増加時の制御態様を示すタイムチャート。

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１～図７を参照して詳細に説明する。
図１に示すエンジン１０は、４つの気筒１１を備える直列４気筒の車載エンジンとして構成されている（図１には、４つの気筒１１のうちの一つが表示）。なお、以下の説明では、４つの気筒１１のそれぞれを区別する場合、気筒＃１、気筒＃２、気筒＃３、気筒＃４と記載する。ちなみに、このエンジン１０での各気筒１１の点火順序は、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃２の順となっている。

エンジン１０には、各気筒１１に流入する吸気が流れる吸気通路１２と、各気筒１１から排出された排気が流れる排気通路１３とが設けられている。吸気通路１２には、その内部を流れる吸気の流量（吸入空気量ＧＡ）を検出するエアフローメータ１４が設けられている。また、吸気通路１２には、吸入空気量ＧＡを調整するための弁であるスロットルバルブ１５が設けられている。

エンジン１０の各気筒１１にはそれぞれ、ピストン１６が往復動可能に配設されている。そして、各気筒１１には、ピストン１６により燃焼室１７が区画形成されている。各気筒１１のピストン１６は、同ピストン１６の往復運動を回転運動に変換するコネクティングロッド１８を介してエンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１９に連結されている。

また、エンジン１０の各気筒１１にはそれぞれ、吸気弁２０と排気弁２１とが設けられている。そして、各気筒１１の燃焼室１７では、吸気行程における吸気弁２０の開弁に応じて吸気通路１２から吸気が導入され、排気行程における排気弁２１の開弁に応じて排気通路１３へと排気が排出されるようになっている。さらに、エンジン１０には、吸気弁２０の開閉動作を気筒別に停止可能な吸気側の弁停止機構２２と、排気弁２１の開閉動作を気筒別に停止可能な排気側の弁停止機構２３と、が設けられている。また、エンジン１０の各気筒１１には、燃焼室１７に導入される吸気中に燃料を噴射する燃料噴射弁２４と、燃焼室１７に導入された吸気と燃料との混合気を火花放電により着火する点火プラグ２５と、がそれぞれ設けられている。

以上のように構成されたエンジン１０を制御するエンジン制御装置３０は、エンジン制御のための演算処理を行う演算処理回路３１と、エンジン制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置３２と、を備えている。そして、演算処理回路３１が、記憶装置３２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することでエンジン制御に係る各種処理が実施されている。

エンジン制御装置３０には、上述のエアフローメータ１４に加え、スロットルセンサ３３、アクセルペダルセンサ３４、車速センサ３５が接続されている。このうちのスロットルセンサ３３は、スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出し、アクセルペダルセンサ３４は、運転者のアクセルペダルの踏込量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出し、車速センサ３５は車両の走行速度（車速Ｖ）を検出する。また、エンジン制御装置３０には、クランクシャフト１９の回転に応じてパルス状のクランク信号ＣＲＮＫを出力するクランク角センサ３６が接続されている。エンジン制御装置３０は、クランク信号ＣＲＮＫに基づき、エンジン回転数ＮＥを演算して求めている。また、エンジン制御装置３０は、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとに基づき、エンジントルクの要求値である要求トルクＴＲＥＱを求めている。

エンジン制御装置３０は、エンジン制御の一環として、エンジン１０の燃焼気筒比率を可変とする燃焼気筒比率可変制御を行っている。燃焼気筒比率は、燃焼を行う気筒（燃焼気筒）の数と燃焼を休止する気筒（休止気筒）の数との合計に対する燃焼気筒数の比率である。なお、燃焼行程を迎える気筒のすべてで燃焼を行う全気筒燃焼運転では、燃焼気筒比率は、１００％（＝１）となる。また、一部の気筒で燃焼を休止する間欠休止運転では、燃焼気筒比率は、１００％未満の値となる。

なお、全気筒燃焼運転では、すべての気筒＃１～＃４において１燃焼サイクル毎に、燃料噴射弁２４の燃料噴射、及び点火プラグ２５の火花放電を繰り返し行うようにしている。これに対して、間欠休止運転では、該当気筒が燃焼休止の対象となっていない間は、同気筒での燃料噴射弁２４の燃料噴射、及び点火プラグ２５の火花放電を１燃焼サイクル毎に繰り返し行う。そして、該当気筒が燃焼休止の対象となったときに、同気筒での燃料噴射弁２４の燃料噴射、及び点火プラグ２５の火花放電を１燃焼サイクルの間停止するようにしている。さらに、間欠休止運転中は、弁停止機構２２、２３により、燃焼休止の対象となった気筒の吸気弁２０及び排気弁２１の開閉動作を停止している。

図２に、燃焼気筒比率可変制御に係るエンジン制御装置３０の処理の流れを示す。同図に示すように、燃焼気筒比率可変制御に際してエンジン制御装置３０は、目標燃焼気筒比率設定処理Ｐ１００、気筒休止パターン決定処理Ｐ２００、エンジン制御処理Ｐ３００、要求負荷率設定処理Ｐ４００、スロットル制御処理Ｐ５００を実行する。

（目標燃焼気筒比率設定処理）
目標燃焼気筒比率設定処理Ｐ１００では、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡとエンジン回転数ＮＥとに基づき、燃焼気筒比率の目標値である目標燃焼気筒比率γｔを決定する。全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡは、エンジン１０が全気筒燃焼運転を行っているとした場合に、要求トルク分のトルクの発生に必要なエンジン負荷率ＫＬを表し、その値はエンジン回転数ＮＥと要求トルクＴＲＥＱとに基づき演算されている。なお、エンジン負荷率ＫＬは、最大シリンダ流入空気量に対するシリンダ流入空気量の比率を表している。なお、シリンダ流入空気量は、１気筒の１サイクル当たりの吸気量であり、スロットルバルブ１５の開度を最大開度としたときのシリンダ流入空気量が最大シリンダ流入空気量である。

図３に、本実施形態における目標燃焼気筒比率γｔの設定態様を示す。本実施形態では、目標燃焼気筒比率γｔは、０％、５０％、６７％、７５％、８０％、１００％のいずれかの値に設定される。同図に示すように、エンジン回転数ＮＥが既定値ＮＥ１以下の領域では、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡに拘わらず、目標燃焼気筒比率γｔの値は１００％に設定される。これに対して、エンジン回転数ＮＥが既定値ＮＥ１を超える領域では、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡに応じて、目標燃焼気筒比率γｔの値を５０％～１００％の範囲で可変設定している。具体的には、エンジン回転数ＮＥが既定値ＮＥ１を超える領域での目標燃焼気筒比率γｔは、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡが既定値ＫＬ１未満のときには５０％に、既定値ＫＬ１以上、且つ既定値ＫＬ２（＞ＫＬ１）未満のときには６７％に、それぞれ設定される。さらに、全気筒燃焼時要求負荷率が、既定値ＫＬ２以上、且つ既定値ＫＬ３（＞ＫＬ２）未満のときには７５％に、既定値ＫＬ３以上、且つ既定値ＫＬ４（＞ＫＬ３）未満のときには８０％に、既定値ＫＬ４以上のときには１００％に、それぞれ設定される。

なお、車両減速時には、一時的に全ての気筒の燃焼を休止するフューエルカットが実施される。このときの目標燃焼気筒比率γｔの値は０％に設定される。
（気筒休止パターン決定処理）
気筒休止パターン決定処理Ｐ２００では、目標燃焼気筒比率γｔに応じて、現在実施中の気筒休止パターンの次に実施する気筒休止パターンを決定する。表１には、０％、５０％、６７％、７５％、８０％、１００％の各目標燃焼気筒比率γｔに対応した気筒休止パターンのそれぞれにおける気筒の燃焼、休止の順序が示されている。間欠燃焼運転時に設定される５０％、６７％、７５％、８０％の各目標燃焼気筒比率γｔに対応した気筒休止パターンは、燃焼行程を迎える気筒の順にＮ個の気筒１１を続けて燃焼させた後に１個の気筒１１の燃焼を休止するパターンとなっている。

なお、気筒休止パターンを切り替える際には、切り替え前の気筒休止パターンを最後まで行ってから、切り替え後の気筒休止パターンを最初から開始するようにしている。すなわち、目標燃焼気筒比率γｔの値が変化した際には、変化前の目標燃焼気筒比率γｔの値に対応した気筒休止パターンを最後まで行った後、変化後の目標燃焼気筒比率γｔの値に対応した気筒休止パターンを最初から開始するようにしている。

以上のように本実施形態では、目標燃焼気筒比率γｔが５０％、６７％、７５％、８０％の何れかに保持されている場合には、燃焼行程を迎える気筒の順にＮ個の気筒１１を続けて燃焼させた後に１個の気筒１１の燃焼を休止するパターンを繰り返して、すなわち一定の間隔で気筒休止を繰り返して間欠燃焼運転を行うようにしている。

（エンジン制御処理）
エンジン制御処理Ｐ３００では、気筒休止パターン決定処理Ｐ２００で決定した気筒休止パターンに従って各気筒の燃焼、休止が行われるように燃料噴射弁２４、点火プラグ２５の制御が行われる。また、エンジン制御処理Ｐ３００では、気筒休止パターンに従って、燃焼休止の対象となった気筒の吸気弁２０及び排気弁２１の開閉動作を停止する弁停止機構２２、２３の制御を行うための弁停止制御処理Ｐ３０１が行われる。これにより、気筒休止パターンにより当該燃焼サイクルの燃焼休止の対象となった気筒では、同燃焼サイクルでの燃料噴射、点火、吸気弁２０及び排気弁２１の開閉動作が停止される。

（要求負荷率設定処理）
要求負荷率設定処理Ｐ４００では、エンジン負荷率ＫＬの要求値である要求負荷率ＫＬＴの値が設定される。

図４に、要求負荷率設定処理Ｐ４００においてエンジン制御装置３０が実施する要求負荷率設定ルーチンのフローチャートを示す。エンジン制御装置３０は、エンジン１０の運転中、同ルーチンの処理を、既定の制御周期毎に繰り返し実行する。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ４００において、現在燃焼気筒比率γｃと目標燃焼気筒比率γｔとが一致しているか否かが判定される。なお、現在燃焼気筒比率γｃと目標燃焼気筒比率γｔが不一致の場合、現在実施中の気筒休止パターンの終了後に燃焼気筒比率γが変更されることになる。

現在燃焼気筒比率γｃ及び目標燃焼気筒比率γｔが一致している場合（Ｓ４００：ＹＥＳ）、すなわち燃焼気筒比率γを変更しない場合には、ステップＳ４１０に処理が進められる。そして、そのステップＳ４１０において、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡ、ゼロトルク負荷率ＫＬ０、及び現在燃焼気筒比率γｃに対して式（１）の関係を満たす値として要求負荷率ＫＬＴの値が演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、ゼロトルク負荷率ＫＬ０は、エンジン１０の出力トルクが０となるエンジン負荷率ＫＬの値を表している。ちなみに、式（１）の関係を満たす要求負荷率ＫＬＴの値は、燃焼気筒比率γを現在燃焼気筒比率γｃとした状態で間欠燃焼運転を行った場合に、エンジン負荷率ＫＬを全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡとした状態で全気筒燃焼運転を行った場合と等しいエンジン出力を得るために必要なエンジン負荷率ＫＬの値となる。

これに対して、現在燃焼気筒比率γｃと目標燃焼気筒比率γｔとが一致していない場合（Ｓ４００：ＮＯ）、すなわち燃焼気筒比率γの変更が行われる場合には、ステップＳ４２０に処理が進められる。ステップＳ４２０に処理が進められると、目標燃焼気筒比率γｔが現在燃焼気筒比率γｃよりも大きいか否かが判定される。このときの目標燃焼気筒比率γｔが現在燃焼気筒比率γｃよりも大きい場合、現在実施中の気筒休止パターンの終了後、値が増加する側に燃焼気筒比率γが変更されることになる。これに対して、目標燃焼気筒比率γｔが現在燃焼気筒比率γｃよりも小さい場合には、現在実施中の気筒休止パターンの終了後、値が減少する側に燃焼気筒比率γが変更されることになる。

目標燃焼気筒比率γｔが現在燃焼気筒比率γｃよりも大きい場合（Ｓ４２０：ＹＥＳ）、ステップＳ４３０において、規定の第１時期が負荷率切替時期として設定された後、ステップＳ４５０に処理が進められる。本実施形態では、第１時期として、現在実施中の気筒休止パターンの最後の気筒よりも点火順序が二つ前の気筒の吸気上死点が設定されている。これに対して、目標燃焼気筒比率γｔが現在燃焼気筒比率γｃよりも小さい場合（Ｓ４２０：ＮＯ）、ステップＳ４４０において、第１時期よりも遅い規定の時期である第２時期が負荷率切替時期として設定された後、ステップＳ４５０に処理が進められる。本実施形態では、第２時期として、現在実施中の気筒休止パターンの最後の気筒よりも点火順序が一つ前の気筒の吸気上死点が設定されている。

ステップＳ４５０に処理が進められると、そのステップＳ４５０において、クランク信号ＣＲＮＫに基づき、負荷率切替時期が経過したか否かが判定される。そして、負荷率切替時期の経過前であれば（Ｓ４５０：ＮＯ）、上述のステップＳ４１０に処理が進められ、上述の式（１）の関係を満たす値として要求負荷率ＫＬＴの値が演算される。なお、このときには、現在実施中の気筒休止パターンの終了後に燃焼気筒比率γが変更される。また、このときの現在燃焼気筒比率γｃの値は、その変更前の燃焼気筒比率γを表している。よって、負荷率切替時期の経過前は、変更前の燃焼気筒比率γに応じた値として要求負荷率ＫＬＴが演算される。

これに対して負荷率切替時期の経過後であれば（Ｓ４５０：ＹＥＳ）、ステップＳ４６０に処理が進められ、そのステップＳ４６０において、式（２）の関係を満たす値として要求負荷率ＫＬＴの値が演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、式（２）の関係を満たす要求負荷率ＫＬＴの値は、燃焼気筒比率γを目標燃焼気筒比率γｔとした状態で間欠燃焼運転を行った場合に、エンジン負荷率ＫＬを全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡとした状態で全気筒燃焼運転を行った場合と等しいエンジン出力を得るために必要なエンジン負荷率ＫＬの値となる。

このときにも、現在実施中の気筒休止パターンの終了後に燃焼気筒比率γが変更される。また、このときの目標燃焼気筒比率γｔは、その変更後の燃焼気筒比率γを表している。よって、負荷率切替時期の経過後は、変更後の燃焼気筒比率γに応じた値として要求負荷率ＫＬＴが演算される。

なお、式（１）、（２）から明らかなように、本ルーチンによる要求負荷率ＫＬＴの演算値は、燃焼気筒比率γの変更に際して、同変更により燃焼気筒比率γの値が増加する場合には減少することになる。また、燃焼気筒比率γの変更により同燃焼気筒比率γの値が減少する場合には、要求負荷率ＫＬＴの値は増大することになる。

（スロットル制御処理）
スロットル制御処理Ｐ５００では、エンジン負荷率ＫＬを要求負荷率ＫＬＴに近づけるように、スロットル開度ＴＡの制御が行われる。

図５に、スロットル制御処理Ｐ５００においてエンジン制御装置３０が実施するスロットル制御ルーチンのフローチャートを示す。エンジン制御装置３０は、エンジン１０の運転中、同ルーチンの処理を、既定の制御周期毎に繰り返し実行する。

本ルーチンの処理が開始されるとまず、ステップＳ５００において、エンジン回転数ＮＥ、要求負荷率ＫＬＴから要求インマニ圧ＰＴが演算される。インマニ圧は、吸気通路１２におけるスロットルバルブ１５よりも下流側の部分の吸気の圧力を表す。そして、ここでは、エンジン負荷率ＫＬを要求負荷率ＫＬＴとするために必要なインマニ圧が要求インマニ圧ＰＴの値として演算される。なお、エンジン回転数ＮＥが一定であれば、エンジン負荷率ＫＬは、インマニ圧が高いほど大きくなる。そのため、要求インマニ圧ＰＴの値は、エンジン回転数ＮＥを一定とした状態で要求負荷率ＫＬＴの値を増加させていったときに、その増加に応じて増加していく値として演算される。

続くステップＳ５１０では、推定スロットル開度ＴＡＥの演算が行われる。推定スロットル開度ＴＡＥは、規定時間後のスロットル開度ＴＡの推定値であり、その値は、スロットルバルブ１５の挙動の物理モデルであるスロットルモデルを用いて演算されている。さらに、続くステップＳ５２０において、規定時間後のインマニ圧の推定値である推定インマニ圧ＰＥが推定スロットル開度ＴＡＥから演算される。

続くステップＳ５３０では、エンジン回転数ＮＥ、推定インマニ圧ＰＥと要求インマニ圧ＰＴとに基づき、スロットル開度ＴＡの目標値である目標スロットル開度ＴＡＴの演算が行われる。なお、エンジン回転数ＮＥが一定の場合のインマニ圧は、スロットル開度ＴＡが大きいほど高くなる（大気圧に近づく）。よって、目標スロットル開度ＴＡＴの値は、基本的には、エンジン回転数ＮＥを一定とした状態で要求インマニ圧ＰＴを増加させていったときに、その増加に応じて増加していく値として演算される。なお、スロットル開度ＴＡの変化に対するインマニ圧の変化には、吸気の搬送遅れによる応答遅れが存在する。そのため、ここでは、まずエンジン回転数ＮＥ及び要求インマニ圧ＰＴに基づき求めた目標スロットル開度ＴＡＴのベース値に対して、要求インマニ圧ＰＴと推定インマニ圧ＰＥとの偏差に応じた応答遅れ分の補正を行うことで、目標スロットル開度ＴＡＴの演算を行うようにしている。

さらに次のステップＳ５４０では、燃焼気筒比率γの変更期間であるか否かが判定される。燃焼気筒比率γの変更期間は、燃焼気筒比率γの変更に伴うスロットル開度ＴＡの調整が行われている期間を指し、具体的には、上述の負荷率切替時期から変更後の燃焼気筒比率γに応じた気筒休止パターンの開始までの期間となっている。

ここで、燃焼気筒比率の変更期間であれば（Ｓ５４０：ＮＯ）、ステップＳ５５０においてスロットル開度ＴＡのフィードバック制御のフィードバックゲインＫの値として規定のベース値ＫＢが設定された後、ステップＳ５７０に処理が進められる。これに対して、燃焼気筒比率の変更期間であれば（Ｓ５４０：ＹＥＳ）、ステップＳ５６０においてフィードバックゲインＫの値として、ベース値よりも大きい規定の高応答値ＫＨが設定された後、ステップＳ５７０に処理が進められる。

ステップＳ５７０に処理が進められると、そのステップＳ５７０において、スロットルバルブ１５の駆動電流ＩＴの演算が行われた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。本実施形態では、目標スロットル開度ＴＡＴと現在のスロットル開度ＴＡとの偏差に対してフィードバックゲインＫを乗算した積を駆動電流ＩＴの値として演算している。

（本実施形態の作用効果）
本実施形態の作用及び効果について説明する。
上記のように本実施形態のエンジン制御装置３０は、間欠燃焼運転を行うとともに、その間欠燃焼運転中の気筒休止の頻度を変えることで、エンジン１０の燃焼気筒比率を可変としている。ここで、各気筒の燃焼により発生するトルクが一定であるとすると、間欠燃焼運転中のエンジン出力は、気筒休止の頻度が低いほど大きくなり、同頻度が高いほど小さくなる。そのため、不均一な頻度で気筒休止が行われると、エンジン１０の回転変動は大きくなる。

これに対して本実施形態では、燃焼気筒比率γの可変制御におけるエンジン１０の間欠燃焼運転を、Ｎ個の気筒で続けて燃焼を行った後に１個の気筒で燃焼を休止するパターンで気筒休止を繰り返すことで行うようにしている。そして、その気筒休止パターンにおける続けて燃焼を行う気筒数Ｎの値を変更することで、燃焼気筒比率γを可変としている。こうした場合、一定の燃焼気筒比率γで間欠燃焼運転を行っている間は、一定の頻度で気筒休止が行われるため、その間の回転変動を抑えることができる。

なお、こうした場合にも、燃焼気筒比率γを変更する際には、気筒休止の頻度が変わってしまう。これに対して、本実施形態のエンジン制御装置３０では、要求トルク（全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡ）が一定の状態では、燃焼気筒比率γが小さいほど大きくなり、燃焼気筒比率γが大きいほど小さくなる値として要求負荷率ＫＬＴを演算している。そして、要求負荷率ＫＬＴ分のエンジン負荷率ＫＬが得られるようにスロットル開度ＴＡを制御している。なお、エンジン回転数ＮＥが一定の定常運転の状態でスロットル開度ＴＡを増大すると、エンジン負荷率ＫＬも大きくなる。よって、本実施形態では、燃焼気筒比率γの変更に際して、同変更により燃焼気筒比率γの値が増加する場合には開度が小さくなり、同変更により燃焼気筒比率γの値が減少する場合には開度が大きくなるように、スロットル開度ＴＡを調整している。

ここで、個々の燃焼気筒が発生するトルク、及びエンジン回転数ＮＥが一定であるとした場合のエンジン出力は、燃焼気筒比率γが小さいほど小さくなり、燃焼気筒比率γが大きいほど大きくなる。これに対して本実施形態のエンジン制御装置３０では、上記のように、燃焼気筒比率γを減少する場合にはスロットル開度ＴＡを増大して個々の燃焼気筒の発生トルクを増加させている。また、燃焼気筒比率γを増加する場合には、スロットル開度ＴＡを小さくして個々の燃焼気筒の発生トルクを減少させている。そのため、燃焼気筒比率γの変更時のエンジン１０の回転変動も抑えられる。

なお、個々の燃焼気筒が発生するトルクは、吸気行程に気筒内に吸入される空気量（シリンダ流入空気量）が多いほど大きくなる。また、シリンダ流入空気量は、エンジン回転数ＮＥが一定の場合、吸気通路１２におけるスロットルバルブ１５よりも下流側の部分の吸気の圧力（インマニ圧）が高いほど多くなり、同インマニ圧が低いほど少なくなる。各気筒１１の吸気弁２０が閉じられた状態では、吸気通路１２におけるスロットルバルブ１５よりも下流側の部分は閉塞した空間となる。そのため、吸気弁２０の開閉動作の停止中は、インマニ圧を上げることはできても、下げることはできなくなる。

なお、本実施形態では、目標燃焼気筒比率γｔの値が変更された場合、変更前の目標燃焼気筒比率γｔ（＝現在燃焼気筒比率γｃ）に対応した現在実行中の気筒休止パターンを最後まで実行したのち、変更後の目標燃焼気筒比率γｔに対応した気筒休止パターンを最初から実行するようにしている。このときの要求負荷率ＫＬＴの値は、負荷率切替時期が経過するまでは、変更前の目標燃焼気筒比率γｔ（＝現在燃焼気筒比率γｃ）から演算し、同負荷率切替時期が経過した後は、変更後の目標燃焼気筒比率γｔから演算している。すなわち、上記のような燃焼気筒比率γの変更に際してのスロットル開度ＴＡの調整を、この負荷率切替時期から開始している。

図６は、本実施形態のエンジン制御装置３０において燃焼気筒比率γを７５％から６７％に減少するときの状況を示している。この場合には、７５％から６７％への燃焼気筒比率γの変更により、３個の気筒で続けて燃焼を行った後に１個の気筒で燃焼を休止するパターンから２個の気筒で続けて燃焼を行った後に１個の気筒で燃焼を休止するパターンへと気筒休止パターンが切り替えられる。また、このときの７５％から６７％への燃焼気筒比率γの変更に応じては、要求負荷率ＫＬＴの値が増加され、それにより開度が大きくなる側に、すなわちインマニ圧を上げる側にスロットル開度ＴＡの調整が行われる。

本実施形態では、燃焼気筒比率γを減少する場合には、現在実施中の気筒休止パターンの最後の気筒よりも点火順序が一つ前の気筒の吸気上死点（第２時期）を負荷率切替時期として設定している。そのため、この場合には、スロットル開度ＴＡの調整の開始から燃焼気筒比率γの変更（気筒休止パターンの変更）までの調整期間に、２気筒の吸気行程が存在することになる。なお、本実施形態では、気筒休止パターンの最後を休止気筒としており、休止気筒では吸気弁２０の開閉動作を停止している。そのため、このときの上記調整期間には、吸気弁２０の開閉動作を伴う１気筒の吸気行程と、吸気弁２０の開閉動作を停止した状態の１気筒の吸気行程とが存在することになる。なお、上記のように、吸気弁２０の開閉動作の停止中にもインマニ圧を上げることは可能なため、この場合には、調整期間の全てを使って、燃焼気筒比率γの変更に応じたエンジン負荷率ＫＬの調整を行うことができる。

図７は、本実施形態のエンジン制御装置３０において燃焼気筒比率γを６７％から７５％に増加するときの状況を示している。この場合、６７％から７５％への燃焼気筒比率γの変更により、２個の気筒で続けて燃焼を行った後に１個の気筒で燃焼を休止するパターンから３個の気筒で続けて燃焼を行った後に１個の気筒で燃焼を休止するパターンへと気筒休止パターンが切り替えられる。また、このときの６７％から７５％への燃焼気筒比率γの変更に応じては、要求負荷率ＫＬＴの値が減少され、それにより開度が小さくなる側にスロットル開度ＴＡの調整が行われる。

本実施形態では、燃焼気筒比率γを増加する場合には、現在実施中の気筒休止パターンの最後の気筒よりも点火順序が二つ前の気筒の吸気上死点（第１時期）を負荷率切替時期として設定している。そのため、この場合には、スロットル開度ＴＡの調整の開始から燃焼気筒比率γの変更（気筒休止パターンの変更）までの調整期間に、吸気弁２０の開閉動作を伴う２気筒の吸気行程と、吸気弁２０の開閉動作を停止した状態の１気筒の吸気行程とが存在することになる。なお、吸気弁２０の開閉動作の停止中にはインマニ圧を下げることはできないため、この場合には、調整期間中にエンジン負荷率ＫＬを調整できない期間が存在することになる。ただし、本実施形態では、燃焼気筒比率γの値が増加する場合には、燃焼気筒比率γの値が減少する場合よりもスロットル開度ＴＡの調整を早い時期に開始し、燃焼気筒比率γの変更に応じたエンジン負荷率ＫＬ（個々の燃焼気筒の発生トルク）の調整期間を長くしている。そのため、燃焼気筒比率の変更に応じた個々の燃焼気筒の発生トルクの調整を的確に行うことが可能となる。

なお、こうした燃焼気筒比率γの変更時のスロットル開度ＴＡの調整には、高応答のスロットル開度制御が必要となる。これに対して、エンジン１０のトルク調整のための通常のスロットル開度制御の応答性を高めると、過応答によるハンチングやシリンダ流入空気量の急変によるトルク変動が発生する虞がある。そのため、本実施形態では、燃焼気筒比率の変更に応じたスロットル開度ＴＡの調整時に限り、スロットル開度ＴＡのフィードバック制御におけるフィードバックゲインＫを高くしている。

なお、以上説明した本実施形態では、エンジン制御装置３０の演算処理回路３１が目標燃焼気筒比率設定処理Ｐ１００、気筒休止パターン決定処理Ｐ２００、及びエンジン制御処理Ｐ３００を実行することで、燃焼気筒比率制御部が実現されている。また、本実施形態では、エンジン制御装置３０の演算処理回路３１が弁停止制御処理Ｐ３０１を実行することで、弁停止制御部が実現されている。さらに本実施形態では、エンジン制御装置３０の演算処理回路３１が要求負荷率設定処理Ｐ４００、及びスロットル制御処理Ｐ５００を実行することで、スロットル制御部が実現されている。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、０％、５０％、６７％、７５％、８０％、１００％の７通りの燃焼気筒比率γを実現するように燃焼気筒比率の可変制御を行っていたが、それ以外の燃焼気筒比率γを実現するように同可変制御を行うようにしてもよい。例えば、３個の気筒で続けて燃焼を行った後に２個の気筒で燃焼を休止するパターンを繰り返すように間欠燃焼運転を行えば、６０％の燃焼気筒比率γを実現できる。その場合にも、可変制御での間欠燃焼運転を、Ｎ個の気筒で続けて燃焼を行った後にＭ個の気筒で続けて燃焼を休止するパターンで気筒休止を繰り返すことで行うこととする（Ｎ、Ｍはそれぞれ１以上の整数）。そして、Ｎ、Ｍの少なくとも一方の値が変化するように燃焼気筒比率γの可変制御を行えば、一定の燃焼気筒比率γで間欠燃焼運転を行っている間は、一定の頻度で気筒休止が行われるため、その間の回転変動を抑えることができる。

・上記実施形態では、燃焼気筒比率γの変更に応じたスロットル開度ＴＡの調整時にはそれ以外のときよりも、スロットル開度ＴＡのフィードバック制御におけるフィードバックゲインＫを高くしていたが、フィードバック制御の応答性に支障がなければ、フィードバックゲインＫを一定の値に固定してもよい。

・上記実施形態における要求負荷率ＫＬＴや目標スロットル開度ＴＡＴの演算態様は適宜変更してもよい。

１０…エンジン、１１…気筒、１２…吸気通路、１３…排気通路、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１６…ピストン、１７…燃焼室、１８…コネクティングロッド、１９…クランクシャフト、２０…吸気弁、２１…排気弁、２２，２３…弁停止機構、２４…燃料噴射弁、２５…点火プラグ、３０…エンジン制御装置、３１…演算処理回路、３２…記憶装置、３３…スロットルセンサ、３４…アクセルペダルセンサ、３５…車速センサ、３６…クランク角センサ。

Claims (3)

1. 複数の気筒と、前記複数の気筒に流入する吸気が流れる吸気通路と、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブと、前記複数の気筒のそれぞれに設けられた吸気弁と、前記吸気弁の開閉動作を気筒別に停止可能な弁停止機構と、を有したエンジンに適用され、
   Ｎ、Ｍをそれぞれ１以上の整数としたとき、Ｎ個の気筒で続けて燃焼を行った後にＭ個の気筒で続けて燃焼を休止するパターンで気筒休止を繰り返すことで燃焼気筒比率をＮ／（Ｎ＋Ｍ）とした間欠燃焼運転を行うとともに、Ｎ、Ｍの少なくとも一方の値が変化するように前記燃焼気筒比率の可変制御を行う燃焼気筒比率制御部と、
   前記間欠燃焼運転において燃焼を休止している気筒の吸気弁の開閉動作を停止するように前記弁停止機構を制御する弁停止制御部と、
   前記燃焼気筒比率制御部による前記燃焼気筒比率の変更に際して、同変更により前記燃焼気筒比率の値が増加する場合には開度が小さくなり、同変更により前記燃焼気筒比率の値が減少する場合には開度が大きくなるように、前記スロットルバルブの開度であるスロットル開度を調整するスロットル制御部と、
   を備えており、
   且つ前記スロットル制御部は、前記燃焼気筒比率の変更に応じた前記スロットル開度の調整を、同変更により前記燃焼気筒比率の値が増加する場合には、同変更により前記燃焼気筒比率の値が減少する場合よりも早い時期に開始する
   エンジン制御装置。
2. 前記スロットル制御部は、前記燃焼気筒比率に応じてエンジン負荷率の要求値である要求負荷率を演算するとともに、同要求負荷率に応じて前記スロットル開度を制御しており、且つ前記燃焼気筒比率制御部による前記燃焼気筒比率の変更に際して、前記要求負荷率の演算に用いる前記燃焼気筒比率の値を、変更前の値から変更後の値に切り替える時期を同変更により前記燃焼気筒比率の値が増加する場合には、同変更により前記燃焼気筒比率の値が減少する場合よりも早い時期とする
   請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記スロットル制御部は、前記燃焼気筒比率の変更に応じた前記スロットル開度の調整時にはそれ以外のときよりも、前記スロットル開度のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを高くする
   請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
   

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