WO2018173990A1

WO2018173990A1 - エンジンの制御装置

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Publication number: WO2018173990A1
Application number: PCT/JP2018/010696
Authority: WO
Inventors: 賢宏山本; 西本　敏朗; 高也奥川; 貴史西尾
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2018-09-27
Also published as: EP3578783A1; CN110382845A; JPWO2018173990A1; JP6791360B2; EP3578783B1; US20210140378A1; US11131253B2; EP3578783A4

Abstract

４気筒のうち一部の運転を休止する減筒運転の実行条件成立により４気筒から第１，第４気筒を設定すると共に第１，第４気筒の吸排気弁４１，５１を閉弁する油圧式の弁停止機構１４ｂと、エンジン１の排気弁５１の位相を変更可能な油圧式の可変バルブタイミング機構１９と、弁停止機構１４ｂ及び油圧式の可変バルブタイミング機構１９を制御するＥＣＵ１１０とを備えたエンジン１の制御装置であって、ＥＣＵ１１０は、減筒運転実行条件が成立したとき、油圧式の可変バルブタイミング機構１９により排気弁５１の位相変更を実行させた後、弁停止機構１４ｂにより第１，第４気筒の吸排気弁４１，５１を閉弁状態に移行させる。

Description

エンジンの制御装置

　本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に複数の気筒のうち一部の気筒の運転を休止する減筒運転を実行可能なエンジンの制御装置に関する。

　従来より、複数の気筒と、これら複数の気筒のうち一部の気筒（例えば、第１～第４気筒のうちの第１，第４気筒）の吸気弁・排気弁を閉弁保持する油圧式弁停止機構と、この油圧式弁停止機構を制御する制御手段とを備え、前記の一部の気筒である休止気筒の運転が休止される減筒運転を実施可能なエンジンの制御装置が知られている。

　減筒運転では、稼働している気筒の数が減少することによってエンジン出力が低下してトルクショックが発生する。そのため、従来の制御装置では、減筒運転を実行する条件である減筒運転実行条件が成立すると、休止気筒の燃焼を停止する前にスロットルバルブの開度を増大させ、全気筒について夫々吸入される空気量を増大させた後、休止気筒の燃焼を停止するようにしていた。

　しかし、休止気筒の燃焼が停止される前の所謂切替過渡期に、単純に全気筒に吸入される空気量を増大すると、一時的エンジンの出力が増加し、やはりトルクショックが発生する。

　これに対して、特許文献１には、休止気筒の吸気弁・排気弁を閉弁保持する油圧式弁停止機構を備えたエンジンの制御装置が開示されている。この装置では、減筒運転実行条件が成立すると、各気筒に吸入される空気量が減筒運転実行条件が成立していない通常の全筒運転時における空気量よりも多い空気量になるように、スロットルバルブの開度を増大させ、且つ、点火手段の点火時期を遅角させる準備制御を実施し、準備制御の終了後、休止気筒の吸気弁・排気弁を閉弁すると共に休止気筒の点火を停止している。

　一方、エンジンには、運転状態を最適化するため、吸気弁や排気弁のバルブ特性を変更可能な位相制御機構（可変動弁機構ともいう）が設けられることが知られている。

　この位相制御機構には、油圧を駆動源とする油圧式位相制御機構と、電動モータを駆動源とする電動式位相制御機構とが存在する。

　一般に、油圧式位相制御機構の場合、エンジンのクランク軸によって回転駆動される可変容量型オイルポンプによって昇圧された油圧によって駆動されている。

特開２０１６－０５０５１０号公報

　特許文献１のエンジンの制御装置では、減筒運転の実行条件成立に伴うスロットルバルブの開度増加タイミングと油圧式弁停止機構の油圧を目標油圧に上昇させる昇圧タイミングとが同時になるように設定されている。

　空気の追従性は、油圧の追従性よりも物理的特性上高い。

　それ故、各気筒へ吸気量が所定量まで増大する時間に対して、油圧式弁停止機構の昇圧時間が大幅に長くなる。そのため、点火時期の遅角（点火リタード）時間が長期化し、結果的に燃費悪化を招く虞がある。

　そこで、油圧式弁停止機構の油圧が目標油圧に到達（切替終了）するのを待って、スロットルバルブの開度増加を開始することにより、燃費悪化の解消を図ることができる。

　しかし、油圧式位相制御機構を備えたエンジンの場合、この油圧式位相制御機構の作動に必要な油圧（所謂、油圧消費量）が大きいことから、油圧式弁停止機構に供給される油圧の低下、オーバーシュート或いはアンダーシュート等の油圧変動が発生し、油圧式弁停止機構によって適切に吸排気弁の閉弁保持が可能となるまでの時間、ひいては、全筒運転から減筒運転への切替時間が長期化する虞がある。

　特に、油圧式位相制御機構を備えたエンジンでは、全筒運転から減筒運転への切替時、排気弁の開閉タイミングを遅角側に設定することにより、燃焼ガスを高膨張化してトルク増加を図ることができ、また、吸排気弁の開閉タイミングを遅角側に設定することにより、ポンピングロスの低減を図ることができる。

　しかし、上記切替時間が長期化すると、油圧式位相制御機構による十分な燃費改善効果を得ることができない、また、エンジントルクが不安定になるおそれがある。

　本発明の目的は、全筒運転から減筒運転への切替時間を短くして、燃費改善効果を得つつエンジントルクを安定させることが可能なエンジンの制御装置等を提供することである。

　前記課題を解決するための本発明のエンジンの制御装置は、複数の気筒と、複数の気筒のうち一部の気筒である休止気筒の稼働を休止する減筒運転と、全ての気筒が稼働される全筒運転とを切替可能なエンジンに適用される制御装置において、減筒運転時に前記休止気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁保持する油圧式弁停止機構と、エンジンの吸気弁又は排気弁の位相を変更可能な油圧式位相制御機構と、前記油圧式弁停止機構及び油圧式位相制御機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、減筒運転を実行する条件である減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相変更を実行させた後、前記油圧式弁停止機構により前記休止気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁保持状態に移行させる。

　本発明のエンジンの制御装置によれば、全筒運転から減筒運転への切替時間を短くして、燃費改善効果を得つつエンジントルクを安定させることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの全体構成を示す概略平面図である。エンジンの縦断面図である。弁停止機構を示す図であって、（ａ）は、ピボット部がロック状態にある図、（ｂ）は、ピボット部がロック解除状態に移行する前の状態にある図、（ｃ）ピボット部がロック解除状態にある図である。オイル供給装置の構成を示す概略図である。エンジンの制御系統を示すプロック図である。全筒運転領域と減筒運転領域を示したマップである。減筒運転時の吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを示す模式図である。減筒運転から全筒運転に移行する過渡期における吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを示す模式図である。空気充填率の演算方法の説明図である。エンジンの制御装置による制御処理内容を示すフローチャートである。各パラメータの時間変化を示すタイムチャートである。

　以下、本発明の実施形態について図１～図１１に基づいて説明する。

　以下の説明は、本発明に係るエンジンの制御装置を車両に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

（エンジンの全体構成）
　図１，図２に示すように、エンジン１は、例えば、第１気筒から第４気筒が直列状に順次配置された直列４気筒ガソリンエンジンであり、自動車等の車両に搭載されている。

　本実施形態では、エンジン１は、エンジン１の全ての気筒（４気筒）のうち一部の気筒（本実施形態では、第１，第４気筒）の稼働を停止させる減筒運転と、全ての気筒（４気筒）を稼働させる全筒運転とを実施可能に構成されている。以下では、減筒運転時に稼働が停止される（つまり、燃焼が停止される）気筒（第１，第４気筒）を、適宜、休止気筒という。

　エンジン１は、ヘッドカバー２と、シリンダヘッド３と、シリンダブロック４と、クランクケース（図示略）と、オイルパン５（図４参照）とを備え、これらは夫々上下に連結されている。

　エンジン１は、シリンダブロック４に形成された４つのシリンダボア９内を夫々摺動可能なピストン６と、クランクケースに回転自在に支持されたクランク軸７とを備える。これらピストン６とクランク軸７とは、コネクティングロッド８によって連結されている。各気筒には、シリンダブロック４のシリンダボア９とピストン６とシリンダヘッド３とによって区画された燃焼室１１が形成されている。

　各燃焼室１１には、燃焼室１１内に燃料を噴射するインジェクタ１２と、燃焼室１１内の燃料と空気の混合気に点火する点火プラグ１３とが夫々設けられている。本実施形態では、第１気筒→第３気筒→第４気筒→第２気筒の順に点火が行われる。

　エンジン１は、その吸気系の要素として、燃焼室１１に夫々連通する吸気ポート２１と、これら吸気ポート２１に夫々連通する独立吸気通路２２と、これら独立吸気通路２２に共通して接続されたサージタンク２３と、このサージタンク２３から上流側に延びる吸気管２４等を備える。各燃焼室１１（各気筒）には、エアダクト（図示略）、吸気管２４、サージタンク２３、独立吸気通路２２、吸気ポート２１を介して空気が導入される。吸気管２４の途中部には、各気筒に導入される空気の量を調整可能なバタフライ式のスロットルバルブ２５（空気量調整手段）が設けられている。スロットルバルブ２５の近傍位置には、スロットルバルブ２５を駆動するためのアクチュエータ２６（電動モータ）が設置されている。本実施形態では、独立吸気通路２２の下流側部分が、各気筒に導入される吸気が流通するインテークマニホールドとして機能する。

　エンジン１は、各気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路１３０を備える。排気通路１３０は、燃焼室１１に夫々連通する排気ポート３１と、これら排気ポート３１に夫々連通する独立排気通路３２と、これら独立排気通路３２が集合した集合部３３と、この集合部３３から下流側に延びる排気管３４等を備える。排気管３４の途中部には、排気管３４を流れる排気ガスの量を調整可能なバタフライ式の排気シャッタ弁３５が設けられている。排気シャッタ弁３５が閉じ側にされると、排気管３４（排気通路１３０）を流れる排気ガスの量は減少する。排気シャッタ弁３５の近傍位置には排気シャッタ弁３５を駆動するためのアクチュエータ３６（電動モータ）が設置されている。

　図２に示すように、吸気ポート２１及び排気ポート３１には、各々を開閉する吸気弁４１及び排気弁５１が配設されている。

　これら吸気弁４１の位相つまり開閉時期及び排気弁５１の位相つまり開閉時期は、それぞれ、吸気用可変バルブタイミング機構１９及び排気用可変バルブタイミング機構２０によって変更される。本実施形態では、これらバルブタイミング機構１９、２０によって、吸気弁４１および排気弁５１の開閉時期は、それぞれ、開弁期間を一定とした状態で変更される。本実施形態では、吸気弁４１の位相を変更する吸気用可変バルブタイミング機構１９は、電動式である。一方、排気弁５１の位相を変更する排気用可変バルブタイミング機構２０は、油圧式である。なお、図では、可変バルブタイミング機構は、Ｓ－ＶＴと示されている。

　これら吸気弁４１及び排気弁５１は、それぞれリターンスプリング４２，５２によって閉弁方向（上方）に付勢されている。それぞれ回動するカム軸４３，５３の外周に設けられたカム部４３ａ，５３ａは、スイングアーム４４，５４の略中央部に回転自在に設けられたカムフォロア４４ａ，５４ａを下方に押圧する。

　スイングアーム４４，５４は、それぞれ、その一端側に設けられたピボッド機構１４ａ，１５ａの頂部を支点として揺動する。吸気弁４１及び排気弁５１は、各スイングアーム４４，５４の他端部に接続されている。従って、スイングアーム４４，５４が揺動し、これに伴って、各スイングアーム４４，５４の他端部、吸気弁４１および排気弁５１がリターンスプリング４２，５２の付勢力に抗して下方に押し下げられると、吸気弁４１および排気弁５１は開弁する。

　エンジン１の気筒配列方向の中央部分に形成された気筒である第２，第３気筒のスイングアーム４４，５４には、オイル（作動油）の圧力（以下、単に油圧と省略する）によりバルブクリアランスを自動的に零に調整する公知の油圧ラッシュアジャスタ（Hydraulic Lash Adjuster: 以下、ＨＬＡと略す）１５を備えたピボット機構１５ａがそれぞれ設けられている。

　一方、図２に示すように、エンジン１の気筒配列方向の両端部分に形成された気筒である第１，第４気筒のスイングアーム４４，５４には、弁停止機構付きＨＬＡ１４を備えたピボット機構１４ａが夫々設けられている。これら弁停止機構付きＨＬＡ１４は、ＨＬＡ１５と同様に、油圧によりバルブクリアランスを自動的に零に調整可能に構成されている。

　ＨＬＡ１４は、減筒運転の時、休止気筒である第１，第４気筒の吸気弁４１および排気弁５１の開閉動作を停止させてこれら吸気弁４１および排気弁５１を閉弁保持する。一方で、ＨＬＡ１４は、全筒運転時、休止気筒である第１，第４気筒の吸気弁４１および排気弁５１を開閉動作させる。なお、第２，第３気筒の吸気弁４１および排気弁５１は、減筒運転及び全筒運転の双方で作動する。

　このようにして、ＨＬＡ１４によって、減筒運転時、エンジン１の第１～第４気筒のうち第１，第４気筒の吸気弁４１および排気弁５１の作動が停止されて、全筒運転時、第１～第４気筒の吸気弁４１および排気弁５１が作動する。尚、減筒運転及び全筒運転は、後述するように、エンジン１の運転状態に応じて適宜切り替えられる。

　シリンダヘッド３の第１，第４気筒に夫々対応する部分のうちの吸気側及び排気側の部分には、ＨＬＡ１４の下端部分を挿入して装着するための装着穴４５，５５が夫々設けられている。また、シリンダヘッド３の第２，第３気筒に夫々対応する部分のうちの吸気側及び排気側の部分には、ＨＬＡ１５の下端部分を挿入して装着するため、装着穴４５，５５と同様の装着穴（図示略）が夫々設けられている。

　装着穴４５には、１対の油路７１，７３が穿設され、装着穴５５には、１対の油路７２，７４が穿設されている。油路７１，７２は、ＨＬＡ１４の弁停止機構１４ｂに、これを作動させる油圧を供給するための油路である。油路７３，７４は、ピボット機構１４ａに、これを作動させる油圧を供給するための油路である。尚、第２、第３気筒のピボット機構１５ａには、油路７３，７４のみが連通されている。

　図３（ａ）に示すように、弁停止機構１４ｂには、ピボット機構１４ａの動作をロックするロック機構１４０が設けられている。ピボット機構１４ａは、有底の外筒１４１に、外筒１４１の軸方向に摺動自在に収納されている。外筒１４１の側周面のうち外筒１４１の径方向について互いに対向する２箇所には、それぞれ貫通孔１４１ａが形成されている。ロック機構１４０は、各貫通孔１４１ａに夫々進退可能な１対のロックピン１４２を備えている。これら１対のロックピン１４２は、スプリング１４３によって外筒１４１の径方向の外側に付勢されている。外筒１４１の内底部とピボット機構１４ａの底部との間には、ピボット機構１４ａを外筒１４１の上方に押圧して付勢するロストモーションスプリング１４４が配置されている。

　両ロックピン１４２が外筒１４１の貫通孔１４１ａに嵌合している場合、ロックピン１４２の上方に位置するピボット機構１４ａは上方に突出した状態で固定される。

　これにより、ピボット機構１４ａの頂部がスイングアーム４４，５４の揺動の支点になる。従って、このときは、カム軸４３，５３の回動に伴ってカム部４３ａ，５３ａがカムフォロア４４ａ，５４ａを下方に押すと、吸気弁４１および排気弁５１がリターンスプリング４２，５２の付勢力に抗して下方に押されて開弁する。即ち、両ロックピン１４２が貫通孔１４１ａに嵌合した状態では、吸気弁４１および排気弁５１は開閉可能とされる。

　一方、図３（ｂ），図３（ｃ）に示すように、黒矢印で示すように、油圧によって両ロックピン１４２の外側端部が押圧された場合、スプリング１４３の付勢力に抗して両ロックピン１４２が互いに接近するように外筒１４１の径方向内側に後退する。

　これにより、両ロックピン１４２は貫通孔１４１ａから抜け、ロックピン１４２の上方に位置するピボット機構１４ａは外筒１４１の軸方向の下側へ移行可能となる。

　リターンスプリング４２，５２の付勢力は、ロストモーションスプリング１４４の付勢力よりも強い。それ故、両ロックピン１４２が貫通孔１４１ａから抜けた状態では、カム軸４３，５３の回動に伴ってカム部４３ａ，５３ａがカムフォロア４４ａ，５４ａを下方に押すと、吸気弁４１および排気弁５１の頂部がスイングアーム４４，５４の揺動の支点になる。従って、このときは、吸気弁４１および排気弁５１が閉弁されたまま、ピボット機構１４ａがロストモーションスプリング１４４の付勢力に抗して下方に押される。このように、両ロックピン１４２が貫通孔１４１ａに対して嵌合していない状態になることで、吸気弁４１および排気弁５１は閉弁保持される。

　（オイル供給回路）
　図４に示すように、オイル供給回路は、クランク軸７の回転によって駆動される可変容量型オイルポンプ１６と、このオイルポンプ１６に接続された給油路６０とを備えている。給油路６０は、オイルポンプ１６によって昇圧されたオイルをエンジン１の各潤滑部及び各油圧作動装置に導くための油路である。

　給油路６０は、シリンダヘッド３及びシリンダブロック４等に穿設されたオイル通路である。この給油路６０は、第１～第３連通路６１～６３と、メインギャラリ６４と、複数の油路７１～７９等を備えている。

　第１連通路６１は、オイルポンプ１６と連通され、このオイルポンプ１６の吐出口１６ｂからシリンダブロック４内の分岐点６４ａまで延びている。

　メインギャラリ６４は、シリンダブロック４内で気筒列方向に延びている。

　第２連通路６２は、メインギャラリ６４上の分岐点６４ｂからシリンダヘッド３上の分岐部６３ｂまで延びている。第３連通路６３は、シリンダヘッド３内で吸気側と排気側との間を略水平方向に延びている。複数の油路７１～７９は、シリンダヘッド３内で第３連通路６３から分岐している。

　オイルポンプ１６は、このオイルポンプ１６の容量の変更に伴ってオイルポンプ１６からのオイルの吐出量が変更される公知の可変容量型オイルポンプである。オイルポンプ１６は、ハウジングと、駆動軸と、ポンプ要素と、カムリングと、スプリングと、リング部材等を有している。

　オイルポンプ１６のハウジングは、その内部に形成されたポンプ室１６１と、ポンプ室１６１にオイルを供給する吸入口１６ａと、ポンプ室１６１からオイルを吐出する吐出口１６ｂとを有している。

　オイルポンプ１６のハウジングの内部には、このハウジングの内周面とカムリングの外周面とによって画成された圧力室１６２が形成され、この圧力室１６２には導入孔１６ｃが設けられている。

　オイルポンプ１６の吸入口１６ａには、オイルパン５に臨むオイルストレーナ１８が設けられている。オイルポンプ１６の吐出口１６ｂと連通する第１連通路６１には、上流側から下流側に順に、オイルフィルタ６５及びオイルクーラ６６が配置されている。

　オイルパン５内に貯留されたオイルは、オイルポンプ１６により、オイルストレーナ１８を介して汲み上げられ、その後、オイルフィルタ６５で濾過され、オイルクーラ６６で冷却された後、シリンダブロック４内のメインギャラリ６４に導入される。

　メインギャラリ６４は、クランク軸７を回動自在に支持する５つのメインジャーナルに配置されたメタルベアリングのオイル供給部８１と、クランク軸７のクランクピンに配置されて４つのコネクティングロッド８を回転自在に連結するメタルベアリングのオイル供給部８２とに接続されている。メインギャラリ６４には、オイルが常時供給される。

　メインギャラリ６４の分岐点６４ｃの下流側には、タイミングチェーンの油圧式チェーンテンショナ（何れも図示略）にオイルを供給するオイル供給部８３と、オイルポンプ１６の圧力室１６２にオイルを供給する油路７０とが接続されている。油路７０は、メインギャラリ６４の分岐点６４ｃとオイルポンプ１６の導入孔１６ｃとを連通している。油路７０の途中部には、オイルの流量を電気的にデューティ制御可能なリニアソレノイドバルブ８９が設けられている。

　第３連通路６３の分岐点６３ａから分岐する油路７８は、排気側第１方向切替バルブ８４に接続されている。この排気側第１方向切替バルブ８４を介して、油路７８は、進角側油路２０１と遅角側油路２０２に接続されている。後述する排気用の可変バルブタイミング機構２０の進角作動室２０３には、この進角側油路２０１を介してオイルが供給される。一方、後述する排気用の可変バルブタイミング機構２０の遅角作動室２０４には、この遅角側油路２０２を介してオイルが供給される。

　また、分岐点６３ａから分岐する油路７４は、オイル供給部（図４の白抜き三角△を参照。）と、ＨＬＡ１５と、ＨＬＡ１４と、燃料ポンプ８７と、バキュームポンプ８８とに接続されている。

　油路７４の分岐点７４ａから分岐する油路７６は、排気側のスイングアーム５４に潤滑用オイルを供給するオイルシャワーに接続され、この油路７６にもオイルが常時供給される。

　第３連通路６３の分岐点６３ｃから分岐する油路７７には、この油路７７の油圧を検出する油圧センサ９０が配設されている。また、分岐点６３ｄから分岐する油路７３は、吸気側のカム軸４３におけるカムジャーナルのオイル供給部（図４の白抜き三角△を参照。）と、ＨＬＡ１５と、ＨＬＡ１４とに接続されている。また、油路７３の分岐点７３ａから分岐する油路７５は、吸気側のスイングアーム４４に潤滑用オイルを供給するオイルシャワーに接続されている。

　第３連通路６３の分岐点６３ｃから分岐する油路７９には、オイルが流れる方向を上流側から下流側への一方向のみに規制する逆止バルブが配設されている。この油路７９は、逆止バルブの下流側の分岐点７９ａで、２つの油路７１、７２に分岐する。これら油路７１、７２は、前記の通り、弁停止機構付きＨＬＡ１４用の装着穴４５、５５と連通しており、油圧制御バルブとしての吸気側第２方向切替バルブ８６及び排気側第２方向切替バルブ８５を介して、吸気側及び排気側の各バルブ停止機構付きＨＬＡ１４の弁停止機構１４ｂと夫々接続されている。これら吸気側第２方向切替バルブ８６及び排気側第２方向切替バルブ８５によって、各弁停止機構１４ｂへのオイルの供給状態が変更される。

　（位相制御機構）
　吸気用可変バルブタイミング機構１９及び排気用可変バルブタイミング機構２０の各カムプーリは、クランク軸のスプロケット（図示略）によって、タイミングチェーンを介して駆動される。

　（吸気用可変バルブタイミング機構）
　図４に示すように、吸気用可変バルブタイミング機構１９は、電動モータ１９１と、カム軸４３の一端部に形成された変換部（図示略）とを備える。

　タイミングチェーンには、クランク軸７と同期回転するギヤプーリが噛合している。電動モータ１９１は、ギヤプーリと一体形成され、変換部は、カム軸４３と一体形成されている。

　電動モータ１９１に対して変換部が電動モータ１９１の軸心回りに相対変位すると、ギヤプーリ（タイミングチェーン）とカム軸４３との位相が変更される。これにより、吸気弁４１の位相が変更される。

　（排気用可変バルブタイミング機構）
　排気用可変バルブタイミング機構２０は、円環状のハウジングと、このハウジングの内部に収容されたベーン体とを有している（何れも図示略）。排気用可変バルブタイミング機構２０のハウジングは、クランク軸７と同期して回転するカムプーリと一体に回転可能に連結されており、クランク軸７と連動して回転する。排気用可変バルブタイミング機構２０のベーン体は、締結ボルトによって、排気弁５１を開閉するカム軸５３と一体に回転可能に連結されている。

　排気用可変バルブタイミング機構２０のハウジングの内部には、ベーン体の外周面に設けられた複数のベーンとハウジングの内周面とによって、複数の進角作動室２０３及び遅角作動室２０４が区画されている。

　進角作動室２０３及び遅角作動室２０４は、図４に示すように、また、前記のように、それぞれ進角側油路２０１及び遅角側油路２０２を介して、排気側第１方向切替バルブ８４に接続されている。この排気側第１方向切替バルブ８４は、可変容量型オイルポンプ１６に接続されている。カム軸５３及び排気用可変バルブタイミング機構２０のベーン体には、これら進角側油路２０１及び遅角側油路２０２の一部が夫々形成されている。

　図４に示すように、排気用可変バルブタイミング機構２０には、この排気用可変バルブタイミング機構２０の動作をロックするロック機構が設けられている。ロック機構は、カム軸５３のクランク軸７に対する位相角を特定の位相で固定するためのロックピン２０５を有している。

　進角側通路２０１を通して供給されたオイルにより、各ベーンがカムプーリ（クランク軸７）に対して進角位置に回動される。遅角側通路２０２を通して供給されたオイルにより、各ベーンがカムプーリに対して遅角位置に回動される。そして、付勢ばねによって付勢されたロックピン２０５が、ベーン体のうちベーンが形成されていない部分に形成された嵌合凹部に嵌合してロック状態になる。これにより、ベーン体がハウジングに固定されて、カム軸５３のクランク軸７に対する位相が固定される。

　排気側第１方向切替バルブ８４は、排気用可変バルブタイミング機構２０の進角側油路２０１および進角作動室２０３に供給されるオイルの量と、排気用可変バルブタイミング機構２０の遅角側油路２０２および遅角作動室２０４に供給されるオイルの量とを変更可能である。従って、排気側第１方向切替バルブ８４によって、排気弁５１の開閉時期が変更される。

　具体的には、排気側第１方向切替バルブ８４によって進角作動室２０３に遅角作動室２０４よりも多くのオイルが供給されると（進角作動室２０３に供給される油圧が遅角作動室２０４に供給される油圧よりも高くされると）、カム軸５３がその回転方向に回動して、排気弁５１の開閉時期が早い（進角側の）時期）に変更される。

　一方、排気側第１方向切替バルブ８４によって、遅角作動室２０４に進角作動室２０３よりも多くのオイルが供給されると（遅角作動室２０４に供給される油圧が進角作動室２０３に供給される油圧よりも高くされると）、カム軸５３がその回転方向とは逆向きに回動して、排気バルブ５１の開時期が遅い（遅角側の）時期に変更される。

　（制御系統）
　エンジン１は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１１０によって制御されている。

　このＥＣＵ１１０は、全筒運転の実行条件が成立したとき、第１～第４気筒による全筒運転を実行し、減筒運転の実行条件が成立したとき、休止気筒である第１，第４気筒による運転を停止すると共に第２，第３気筒による運転のみを行う減筒運転を実行する。

　ＥＣＵ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭと、ＲＡＭと、イン側インタフェースと、アウト側インタフェース等によって構成されている。

　図５に示すように、ＥＣＵ１１０は、油圧センサ９０と、車速センサ９１と、アクセル開度センサ９２と、ギヤ段センサ９３と、インマニ圧センサ９４と、吸気量センサ９５と、吸気温センサ９６と、吸気圧センサ９７と、クランク角センサ９８と、カム角センサ９９と、油温センサ１００等に電気的に接続されている。

　車速センサ９１は、車両の走行速度を検出する。アクセル開度センサ９２は、乗員によるアクセルペダル（図示略）の踏込量を検出する。ギヤ段センサ９３は、車両に搭載された変速機において現在設定されている変速ギヤ段を検出する。インマニ圧センサ９４は、インテークマニホールド内の圧力（インテークマニホールド圧、インマニ圧）を検出する。吸気量センサ９５は、各燃焼室１１に吸入される吸気量を検出する。吸気温センサ９６は、各燃焼室に吸入される吸気の温度を検出する。吸気圧センサ９７は、各燃焼室に吸入される吸気の圧力を検出する。クランク角センサ９８は、クランク軸７の回転角度を検出し、この回転角度に基づきエンジン回転速度を検出する。カム角センサ９９は、カム軸４３、５３の回転角度を検出し、この回転角度に基づきカム軸４３、５３の回転位相や各可変バルブタイミング機構１９、２０の位相角を検出する。油温センサ１００は、給油路７０内を流れる油温を検出する。

　これらのセンサ９０～１００による検出値は、ＥＣＵ１１０に出力され、ＥＣＵ１１０によってエンジン１の作動が制御される。

　このＥＣＵ１１０は、全筒運転と減筒運転の一方の運転から他方の運転への切替時、エンジン１から出力されるトータルトルク（要求トルク）が略一定になるように、センサ９０～１００の検出値に基づき、インジェクタ１２と、点火プラグ１３と、ＨＬＡ１４と、可変バルブタイミング機構１９，２０と、スロットルバルブ２５と、排気シャッタ弁３５を時系列的に協調制御する。

　図５に示すように、ＥＣＵ１１０は、運転条件判定部１１１と、可変バルブタイミング機構制御部１１２と、点火時期制御部１１３と、燃料制御部１１４と、スロットルバルブ制御部１１５と、弁停止機構制御部１１６と、排気シャッタ弁制御部１１７等を備えている。

　（運転条件判定部）
　まず、運転条件判定部１１１について説明する。

　運転条件判定部１１１は、運転状態に基づき、全筒運転と減筒運転の何れの運転を実行するかについて判定する。

　図６に示すように、運転条件判定部１１１は、全筒運転を実施する全筒運転領域Ａ１と減筒運転を実施する減筒運転領域Ａ２とが設定されたマップＭを予め記憶している。運転条件判定部１１１は、このマップＭとエンジンの運転状態とに基づき、エンジンがどの領域Ａ１、Ａ２で運転されているかを判定する。そして、運転条件判定部１１１は、全筒運転領域Ａ１でエンジンが運転されているときは全筒運転の実行条件が成立した（減筒運転から全筒運転への切替実行条件が成立した）と判定する。以下、この全筒運転の実行条件を、全筒運転実行条件という。また、運転条件判定部１１１は、減筒運転領域Ａ２でエンジンが運転されているときは減筒運転の実行条件が成立した（全筒運転から減筒運転への切替実行条件が成立した）と判定する。以下、この減筒運転の実行条件を、減筒運転実行条件という。

　減筒運転領域Ａ２は、低回転から高回転に亙って領域範囲が設定されている。減筒運転領域Ａ１のうち各エンジン回転数でエンジントルクが最も高い点を結んだ上限トルクラインは、回転数が高いほどエンジントルクが高くなるラインに設定されている。この減筒運転領域Ａ２の範囲は、損域分岐トルクや吸気脈動制限等に基づき設定されている。

　マップＭの横軸はエンジン回転数、縦軸は目標図示トルクである。

　目標図示トルクは、車両の目標加速度に基づき演算されるエンジントルクの基本値である基本トルクである。この基本トルクに基づきエンジン１の出力や変速機の変速段制御は実行される。具体的には、予め設定されたマップ（図示略）を用いてアクセルペダルの踏込量と車速とギヤ段から車両の目標加速度が設定され、この目標加速度に基づきホイールトルクが演算される。

　このホイールトルクと、変速機の出力トルク及び入力トルクとに基づいて、エンジン１に必要な軸トルクが求められる。その後、このエンジン軸トルクに補機ロス及びメカロス等の補正用トルクが加算されて、最終的に目標図示トルクが求められる。

　ＥＣＵ１１０は、運転条件判定部１１１によって減筒運転実行条件が成立したと判定された場合でも、直ちに第１，第４気筒を停止する減筒運転の実行を行わず、まず、準備行程を実施し、準備行程の終了後に第１，第４気筒を停止して減筒運転を開始する。

　一方、ＥＣＵ１１０は、運転条件判定部１１１によって全筒運転実行条件が成立したと判定された場合は、直ちに第１，第４気筒を稼働する。

　（準備行程の概要）
　減筒運転では、第１，第４気筒の吸気弁４１および排気弁５１が夫々閉弁保持される。また、減筒運転では、可変バルブタイミング機構１９，２０の位相つまり吸気弁４１および排気弁５１の位相が全筒運転時よりも遅角側の位相に設定される。また、スロットルバルブ２５の開度が、全筒運転時よりも増大（開き側に）される。減筒運転において、吸気弁４１および排気弁５１の各位相を遅角するのは、燃焼ガスを高膨張化してトルクを増大させるため、および、ポンピングロスを低減するためである。

　これに対応して、準備行程では、第１，第４気筒の吸気弁４１および排気弁５１の閉弁が維持されるように、油路７０の油圧が、切替用目標油圧まで昇圧される。切替用目標油圧は、第１、第４気筒のＨＬＡ１４（弁停止機構１４ａ）に供給される油圧が、このＨＬＡ１４（弁停止機構１４ａ）が第１，第４気筒の吸気弁４１および排気弁５１を閉弁保持することが可能な油圧（保持油圧）よりも高くなる油圧である。

　また、準備行程では、吸気弁４１および排気弁５１の位相が遅角側の位相に変更される。

　また、準備行程では、スロットルバルブ２５の開度が増大されて、各燃焼室１１に導入される吸気の量を増大する（各気筒の空気量を増大させる）空気量増大制御が実施される。

　また、準備行程では、空気量増大制御の実施中、点火時期が後述する基本点火時期よりも遅角される。

　ここで、排気用可変バルブタイミング機構２０が排気弁５１の位相を遅角することによって消費される油圧は大きい。そのため、排気弁５１の遅角操作をすると、ＨＬＡ１４に供給される油圧の低下或いはオーバーシュートやアンダーシュート等の油圧変動が発生するおそれがある。そして、これに伴ってＨＬＡ１４によって休止気筒の排気弁５１が閉弁保持されるまでの時間が長くなるおそれがある。そこで、本実施形態では、この時間が短くなるように、排気用可変バルブタイミング機構２０による排気弁５１の位相の遅角操作の終了後に、油路７０の油圧ひいてはＨＬＡ１４に供給される油圧の上昇操作が行われる。

　また、本実施形態では、燃費悪化を抑制するべく点火時期の遅角制御の期間が短く抑えられるように、排気用可変バルブタイミング機構２０による排気弁５１の位相の遅角操作、および、油路７０の油圧ひいては第１、第４気筒のＨＬＡ１４に供給される油圧の上昇操作の終了後に、空気量増大制御および点火時期の遅角制御が行われる。本実施形態では、後述するように、上記油圧の上昇操作の後、さらに、排気用可変バルブタイミング機構２０によって排気弁５１の位相が補正される補正制御が実施される場合がある。この場合は、この補正制御の終了後に、空気量増大制御および点火時期の遅角制御が行われる。

　これより、ＥＣＵ１１０は、運転条件判定部１１１が減筒運転実行条件の成立を判定すると、まず、排気用可変バルブタイミング機構２０による排気弁５１の位相の遅角操作を開始する。

　（可変バルブタイミング機構制御部）
　可変バルブタイミング機構制御部１１２は、各気筒の空気充填効率（Ｃｅ）に基づいて吸気弁４１と排気弁５１の位相の目標値である目標位相を設定する。可変バルブタイミング機構制御部１１２は、この目標位相が実現されるように、電動モータ１９１及び排気側第１方向切替バルブ８４に指令を出す。

　本実施形態では、可変バルブタイミング機構制御部１１２は、空気充填効率と目標位相との関係が設定された制御マップ（図示略）を予め記憶している。可変バルブタイミング機構制御部１１２は、このマップから、現在の空気充填効率に対応する目標位相を抽出する。

　現在の空気充填効率は次のようにして算出される。

　図９に示すように、インマニ圧センサ９４の検出値と、吸気量センサ９５により検出された吸入量と、吸気温センサ９６により検出された吸気温度とに基づいて、インテークマニホールド圧が演算される。なお、これに代えて、または、所定の運転条件では、インマニ圧センサ９４の検出値そのものをインテークマニホールド圧として用いてもよい。

　また、エンジン回転数と、吸気弁４１と排気弁５１の各位相と、インテークマニホールド圧と、排気圧力とに基づいてインテークマニホールド内の体積効率ηｖｐが演算される。インテークマニホールド圧と体積効率ηｖｐとにより、各気筒の空気充填効率が算出される。

　排気圧力は、排気通路１３０内の圧力である。排気圧力は、排気通路１３０を流通する排気ガスの量（吸入空気量、エンジン回転数等により推定される）と排気シャッタ弁３５の開度とに基づいて推定される。

　前記のように、吸気弁４１および排気弁５１の各位相は、減筒運転時の方が全筒運転時よりも遅角側の位相に設定される。これに伴い、準備行程において、可変バルブタイミング機構制御部１１２は、全筒運転用の位相からこれよりも遅角側の減筒運転用の目標位相（減筒運転切替用目標位相、以下、適宜、減筒運転用目標位相という）に向けて、吸気弁４１および排気弁５１の各位相を徐々に遅角させる（図７参照）。

　準備行程では、前記のように、排気用可変バルブタイミング機構２０によって吸気弁４１および排気弁５１の位相がまず変更され、その後、切替用目標油圧に向けて油路７０の油圧が昇圧される。そのため、この油路７０の油圧の昇圧途中に、エンジンの運転状態が変化することがある。そこで、本実施形態では、準備行程において、油路７０の油圧を切替用目標油圧に昇圧した後で且つ空気量増大制御を実施する前に、排気用可変バルブタイミング機構２０によって排気弁５１の位相を補正して現在の吸気充填効率に対応した目標位相である減筒運転用補正目標位相（新たな減筒運転における目標位相、最終的な目標位相）にする補正制御を行う。この補正制御の実施に伴う排気弁５１の位相の変化量は、先に行われる位相の変化量（減筒運転用目標位相に向けた位相の変更量）に比べて少量であるため、油路７０の油圧変動は小さい。

　尚、切替用目標油圧に向けて油路７０の油圧が昇圧されている間に、エンジンの運転状態が変化しなかった場合には、前記の補正制御は省略される。

　一方、吸気用可変バルブタイミング機構２０は、電動モータ１９１により駆動される。そのため、吸気用可変バルブタイミング機構２０による吸気弁４１の位相の変化と、油路７０の油圧の昇圧操作とは、互いに影響を与えない。そこで、本実施形態では、準備行程において、油路７０の油圧の昇圧操作の間であっても、吸気用可変バルブタイミング機構２０によって吸気弁４１の位相が目標位相となるように変更される。

　ここで、図８に示すように、吸排気弁４１，５１の各位相を進角側に移行する場合において、この移行中の吸排気弁４１，５１のオーバーラップ量を確保するため、排気弁５１の進角作動速度を吸気弁４１の進角作動速度よりも遅くしても良い。この場合、吸排気弁４１，５１の作動速度を油圧及び油温に基づき調整する。

　一方、全筒運転実行条件が成立すると、可変バルブタイミング機構制御部１１２は、減筒運転用の目標位相からこれよりも進角側の全筒運転用の目標位相に向けて、吸気弁４１および排気弁５１の各位相を徐々に進角側にする（図８参照）。この進角制御は、全筒運転実行条件が成立したほぼ直後から開始される。

　（スロットルバルブ制御部）
　スロットルバルブ制御部１１５は、目標図示トルクが実現されるように、アクチュエータ２６を制御してスロットルバルブ２５の開度を変更する。

　減筒運転時は、稼動する気筒数が減少する。そのため、減筒運転時は、稼動している気筒（第２，第３気筒）の１気筒当りの出力が全筒運転時における１気筒当りの出力よりも大きくなるように、稼働している気筒の空気充填効率を全筒運転時よりも大きくする必要がある。そこで、前記のように、準備行程において、スロットルバルブ制御部１１５は、スロットルバルブ２５の開度を増大させて、各燃焼室１１に導入される吸気の量を増大させる（各気筒の空気量を増大させる）空気量増大制御を実施する。具体的には、このとき、スロットルバルブ２５の開度は徐々に増大される。

　本実施形態では、前記のように、準備行程において、排気用可変バルブタイミング機構２０による補正制御の終了後（補正制御が実施されない場合は、油圧の上昇操作の終了後）に、空気量増大制御が開始されてスロットルバルブ２５の開度の増加操作が開始される。

　一方、減筒運転から全筒運転に移行する時は、各気筒の空気充填効率を減筒運転時の値よりも低減する必要がある。そこで、スロットルバルブ制御部１１５は、全筒運転実行条件が成立すると、スロットルバルブ２５の開度を低減させて、各燃焼室１１に導入される吸気の量を減少させる（各気筒の空気量を減少させる）空気量減少制御を実施する。

　前記のように、スロットルバルブ２５の開度変更を行っても、即座には各気筒の空気充填効率は低減しないため、空気量減少制御を開始してもエンジントルクが要求値よりも大きくなるおそれがある。これに対して、本実施形態では、全筒運転が成立すると、空気量減少制御を実施するとともに、点火時期を後述する基本点火時期よりも遅角させる制御を実施する。なお、空気量減少制御は、可変バルブタイミング機構１９，２０による吸気弁４１および排気弁５１の位相を進角させる制御の開始と同時に開始される。

　（点火時期制御部）
　次に、点火時期制御部１１３について説明する。

　点火時期制御部１１３は、車両の運転状態に応じて点火時期を決定し、点火プラグ１３に指令を出力する。点火時期制御部１１３は、エンジン回転数と、エンジン回転数およびアクセル開度等から算出されるエンジン負荷と、点火時期との関係を表すマップ（図示略）を予め記憶している。点火時期制御部１１３は、このマップから点火時期を抽出し、抽出された点火時期を吸気圧センサ９７により検出された吸気圧力に基づいて補正して基本点火時期を設定する。

　点火時期のマップは、全筒運転用と減筒運転用の２種類用意されている。全筒運転時は、点火時期制御部１１３は、全筒運転用のマップからエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する点火時期を抽出し、抽出した点火時期を吸気圧力によって補正して基本点火時期を設定する。減筒運転時は、点火時期制御部１１３は、減筒運転用のマップからエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する点火時期を抽出し、抽出した点火時期を吸気圧力によって補正して基本点火時期を設定する。

　基本点火時期は、各気筒の空気充填効率が目標の空気充填効率に制御されている状態で要求されるエンジントルクつまりエンジン負荷を実現できる点火時期に設定される。そのため、通常の全筒運転時であって各気筒の空気充填効率が目標の空気充填効率に制御されているときは、点火時期は全筒運転用の基本点火時期とされる。また、通常の減筒運転時であって各気筒の空気充填効率が目標の空気充填効率に制御されているときは、点火時期は減筒運転用の基本点火時期とされる。

　ただし、減筒運転への移行時は、前記の空気量増大制御が実施される。そのため、空気量増大制御の実施中は、各気筒の空気充填効率が、全筒運転時の目標の空気充填効率よりも大きくなる。従って、空気量増大制御の実施中に、仮に点火時期が全筒運転用の基本点火時期にされると、エンジントルクが要求値よりも大きくなる。そこで、点火時期制御部１１３は、空気量増大制御の実施中は、点火時期を、基本点火時期（全筒運転用の基本点火時期）よりも遅角する。この点火時期の遅角制御は、減筒運転が開始すると停止される。減筒運転が開始すると、点火時期は、減筒運転用の基本点火時期とされる。

　一方、点火時期制御部１１３は、全筒運転実行条件が成立したときは、前記のように、点火時期を基本点火時期よりも遅角する。具体的には、点火時期制御部１１３は、全筒運転実行条件が成立すると、点火時期を基本点火時期に対して比較的大きく遅角させる。その後、点火時期制御部１１３は、空気量減少制御の実施によって各気筒の空気量充填効率が減少していくのに伴って、点火時期を徐々に進角させる。この進角制御は、各気筒の空気充填効率が全筒運転時の目標の空気充填効率に到達すると停止される。その後は、点火時期は、全筒運転用の基本点火時期とされる。

　減筒運転への移行時および全筒運転実行条件が成立した後の、基本点火時期に対する点火時期の遅角量は、各気筒のシリンダボア９内の内部ＥＧＲガスの量に反比例するように設定されている。

　（燃料制御部）
　燃料制御部１１４は、運転状態に応じてインジェクタ１２から噴射される燃料の量である燃料噴射量及びインジェクタ１２による燃料噴射のタイミングを決定し、インジェクタ１２に噴射実行指令を出力する。燃料制御部１１４は、目標図示トルクに対応する予め設定された燃料噴射マップ（図示略）を記憶しており、このマップに基づき燃料噴射量及びタイミングを設定する。

　また、燃料制御部１１４は、全筒運転か減筒運転かに応じて休止気筒（第１，第４気筒）のインジェクタ１２の制御を切り替える。つまり、全筒運転時、燃料制御部１１４は、第１～第４気筒のインジェクタ１２を駆動して燃料噴射を実行する。一方、燃料制御部１１４は、減筒運転時、休止気筒（第１，第４気筒）のインジェクタ１２による燃料噴射を禁止する。

　（弁停止機構制御部）
　次に、弁停止機構制御部１１６について説明する。

　弁停止機構制御部１１６は、全筒運転か減筒運転かに応じて、排気側第２方向切替バルブ８５、吸気側第２方向切替バルブ８６およびリニアソレノイドバルブ８９の制御を切り替える。

　弁停止機構制御部１１６は、全筒運転時、排気側第２方向切替バルブ８５および吸気側第２方向切替バルブ８６をオフ状態にする。これにより、第１～第４気筒の吸排気弁４１，５１の開閉動作は可能となる。一方、弁停止機構制御部１１６は、減筒運転時、リニアソレノイドバルブ８９を駆動して前記のように油路７０の油圧を切替用目標油圧まで上昇させるとともに、排気側第２方向切替バルブ８５および吸気側第２方向切替バルブ８６をオン状態にして、休止気筒のＨＬＡ１４に供給される油圧を保持油圧に保持する。これにより休止気筒の吸排気弁４１，５１は閉弁状態に維持される。

　弁停止機構制御部１１６は、減筒運転切替時、各気筒の空気充填効率が減筒運転時における目標値に到達した後、排気側第２方向切替バルブ８５をオン状態としてＨＬＡ１４に休止気筒の排気弁５１を閉弁保持させる。そして、弁停止機構制御部１１６は、排気弁５１の閉弁保持の後、吸気側第２方向切替バルブ８６をオン状態にしてＨＬＡ１４に吸気弁４１を閉弁保持させる。

　また、弁停止機構制御部１１６は、全筒運転切替時、排気側第２方向切替バルブ８５をオフ状態にして休止気筒の排気弁５１を開弁可能とする。そして、弁停止機構制御部１１６は、休止気筒の排気弁５１の開弁後、吸気側第２方向切替バルブ８６をオフ状態にして休止気筒の吸気弁４１を開弁可能とする。

　これにより、全筒運転切替時、休止気筒の吸気弁４１と排気弁５１のうち排気弁５１が吸気弁４１よりも先に開弁される。

（排気シャッタ弁制御部）
　次に、排気シャッタ弁制御部１１７について説明する。

　排気シャッタ弁制御部１１７は、減筒運転時、排気シャッタ弁３５を閉弁側（排気の流量が減少する側）に制御する。排気シャッタ弁３５が閉じ側にされると、前記のように、排気管３４を流れる排気ガスの流量は減少する。一方、排気シャッタ弁制御部１１７は、全筒運転時、排気通路１３０のうち排気シャッタ弁３５の上流側の圧力が設定圧力（例えば、排気弁５１のシール圧）以下になるように排気シャッタ弁３５を制御する。

　減筒運転時に排気シャッタ弁３５を閉弁側に制御するのは、騒音を低減するためである。具体的には、減筒運転時と全筒運転時とでは、稼働気筒の数が異なることで、排気通路１３０内を通過する排気ガスの脈動の周波数が異なる。従って、減筒運転時には、排気通路内で生じる振動が大きくなって騒音が増大するおそれがある。これに対して、前記のように、減筒運転時に排気シャッタ弁３５を閉弁側にして排気通路を流れる排気ガスの量を低減すれば、排気通路内での排気ガスの振動ひいては騒音を低減できる。

　次に、図１０のフローチャート及び図１１のタイムチャートに基づいて、ＥＣＵ１１０によって実施される制御処理内容について説明する。

　ここでは、減筒運転用の基本点火時期と全筒運転用の基本点火時期とが同じ場合について説明する。

　尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は、各処理のためのステップを示し、ｔ１～ｔ１２は、タイムチャートにおける時点を示している。

　図１０のフローチャートに示すように、まず、ＥＣＵ１１０は、ステップＳ１にて、各センサ９０～１００の出力値、各マップ及び各種情報を読み込み、ステップＳ２に移行する。

　ステップＳ２では、減筒運転実行条件が成立したか否かを判定する。前記のように、本実施形態では、マップＭの減筒運転領域Ａ２でエンジンが運転されていると、減筒運転実行条件が成立したと判定される。

　ステップＳ２の判定の結果、減筒運転実行条件が成立していると判定された場合（ｔ１）、減筒運転の準備行程を実行する。まず、ステップＳ３において、吸排気弁４１，５１の遅角操作が行われる。具体的には、吸排気弁４１、５２が徐々に遅角するように可変バルブタイミング機構１９、２０が制御される。次に、ステップＳ４に移行する。

　ステップＳ４では、排気弁５１の位相が、減筒運転用目標位相（減筒運転用の目標の位相）に到達したか否かを判定する。

　ステップＳ４の判定の結果、排気弁５１の位相が減筒運転用目標位相に到達した場合（ｔ２）、ステップＳ５に進み、リニアソレノイドバルブ８９を駆動して（オン状態にして）、油路７０の油圧を昇圧する。次にステップＳ６に移行する。

　ここで、排気弁５１の位相が減筒運転用目標位相に到達した時点ｔ２で、排気用可変バルブタイミング機構２０への油圧供給は停止される。そのため、排気弁５１の位相変更に伴う油圧変動が抑制される。

　一方、ステップＳ４の判定の結果、排気弁５１の位相が減筒運転用目標位相に到達していない場合、ステップＳ３に戻って排気弁５１の位相を遅角する操作を継続する。

　ステップＳ６では、油路７０の油圧が切替用目標油圧を超えたか否か判定する。

　ステップＳ６の判定の結果、油路７０の油圧が切替用目標油圧を超えた場合（ｔ３）、ステップＳ７に進み、油路７０の油圧を昇圧している期間中においてエンジンの運転状態に変化があったか否か判定する。

　一方、ステップＳ６の判定の結果、油路７０の油圧が切替用目標油圧を超えていない場合、Ｓ５に戻ってリニアソレノイドバルブ８９の駆動（オン状態）を継続し、油路７０の油圧の昇圧を継続する。

　ステップＳ７の判定の結果、油路７０の油圧の昇圧期間中にエンジンの運転状態に変化があった場合は、減筒運転用目標位相が現在のエンジンの運転状態に適合していない。そこで、この場合は、ステップＳ８に進み、排気側第１方向切替バルブ８４を更に作動させて排気用可変バルブタイミング機構２０による排気弁５１の位相の補正制御を実行する。ステップＳ８の後は、Ｓ９に移行する。

　ステップＳ９では、排気弁５１の位相が減筒運転用補正目標位相に到達したか否か判定する。

　ステップＳ９の判定の結果、排気弁５１の位相が減筒運転用補正目標位相に到達した場合（ｔ４）、ステップＳ１０に移行する。

　一方、ステップＳ９の判定の結果、排気弁５１の位相が減筒運転用補正目標位相に到達していない場合、ステップＳ８に戻って排気弁５１の可変バルブタイミング機構補正制御を継続する。

　ステップＳ７の判定の結果、油路７０の油圧の昇圧期間中にエンジンの運転状態に変化がない場合、減筒運転用目標位相が現在のエンジンの運転状態に適合している。そこで、この場合は、ステップＳ１０に移行する。

　ステップＳ１０では、スロットルバルブ２５の開度を増加するスロットルバルブ増加操作（空気量増加制御）と点火時期を遅角する点火時期遅角制御の実行を開始する（ｔ４）。その後、ステップＳ１１に移行する。

　ステップＳ１１では、各気筒の空気充填効率が減筒運転用の空気充填効率の目標値である目標空気充填効率を超えたか否か判定する。

　ステップＳ１１の判定の結果、空気充填効率が減筒運転用の目標空気充填効率を超えた場合（ｔ５）、吸気側第２方向切替バルブ８６及び排気側第２方向切替バルブ８５をオンにして、休止気筒（第１、第４気筒）の吸排気弁４１，５１を閉弁保持状態にし（Ｓ１２）、その後、ステップＳ１３に移行する。

　前記のように、排気弁５１の閉弁保持操作は、吸気弁４１の閉弁保持操作よりも若干早く開始される。

　ステップＳ１１の判定の結果、空気充填効率が減筒運転時における目標空気充填効率を超えていない場合、ステップＳ１０に戻ってスロットルバルブ増加操作を継続する。

　ステップＳ１３では、休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁保持の完了後、第１、第４気筒の燃料噴射を禁止すると共に、点火時期遅角制御を禁止して点火時期を減筒運転用の基本点火時期にする。ここでは、前記のように、減筒運転時と全筒運転時とで基本点火時期が同一とされており、点火時期は元に戻される（ｔ６）。その後、Ｓ１４に移行する。

　この時点で、ＨＬＡ１４に供給される油圧を切替用目標油圧から閉弁保持油圧（保持油圧）に調整する。減筒運転の開始は、油圧の追従性によりｔ７から開始される。それ故、ｔ５～ｔ７間は減筒運転への移行期間である。

　ステップＳ１４では、排気シャッタ弁３５を閉弁側に制御して、排気ガスの流量を減少させる。その後、フラグを１に変更し（Ｓ１５）、リターンする。このフラグは、全筒運転時に０となり、減筒運転時に１となる。

　マップＭの減筒運転領域Ａ２でエンジンが運転されていないときは、ステップＳ２において減筒運転実行条件の成立が判定されない。この場合は、ステップＳ１６に移行し、フラグが１か否か判定する。

　ステップＳ１６の判定の結果、フラグが１ではない場合、前の運転状態が全筒運転であるため、全筒運転を継続実行して（Ｓ２４）、リターンする。

　一方、ステップＳ１６の判定の結果、フラグが１の場合、減筒運転中に全筒運転実行条件が成立したことになる（ｔ８）。ステップＳ１６の判定の結果、フラグが１の場合はステップＳ１７に移行する。

　ステップＳ１７では、第１、第４気筒の燃料噴射禁止を解除すると共に点火時期遅角制御禁止を解除し（ｔ９）、ステップＳ１８に移行する。

　点火時期遅角制御の禁止が解除されることで、休止気筒の点火時期の指令値は、一旦、減筒運転が開始したときの点火時期に戻される。ただし、第１、第４気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁保持解除が完了していないため、インジェクタ１２及び点火プラグ１３は実際にはまだ作動しない。

　ステップＳ１８では、排気シャッタ弁制御を終了し、ステップＳ１９に移行する。ステップＳ１９では、休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁操作を解除する。その後、ステップＳ２０にて、リニアソレノイドバルブ８９をオフ状態に操作する。ステップＳ２０の後はステップＳ２１に移行する。なお、排気弁５１の開弁操作は、吸気弁４１の開弁操作よりも早く開始される。

　ステップＳ２１では、ＨＬＡ１４に供給される油圧が閉弁保持油圧から全筒運転時の目標油圧まで降下したか否か判定する。

　ステップＳ２１の判定の結果、ＨＬＡ１４に供給される油圧が閉弁保持油圧から全筒運転時の目標油圧まで降下していない場合、Ｓ２０にリターンしてリニアソレノイドバルブ８９のオフ状態を継続し、降圧を継続する。

　一方、ステップＳ２１の判定の結果、ＨＬＡ１４に供給される油圧が閉弁保持油圧から全筒運転時の目標油圧まで降下した場合（ｔ１０）、ステップＳ２２に移行する。ＨＬＡ１４に供給される油圧が閉弁保持油圧から全筒運転時の目標油圧まで降下すると、第１、第４気筒の吸排気弁４１，５１は開閉可能とされて、全筒運転が可能となる。それ故、全筒運転の開始は、第１、第４気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁操作解除が完了したｔ１０から開始される。

　ステップＳ２２では、スロットルバルブ２５の開度を徐々に低減するスロットルバルブ低減操作（空気量減少制御）の実行が開始される。この操作によって、図１１に示すように、ＨＬＡ１４に供給される油圧が全筒運転時の目標油圧まで降下した時刻ｔ９後、各気筒の空気充填効率は全筒運転用の目標値に向けて徐々に減少していく。なお、休止気筒（第１、第４気筒）の空気充填効率は、吸排気弁４１、５１が開弁されることで一旦増大する。

　また、ステップＳ２２では、吸排気弁４１、５１の位相の進角操作が行われる。具体的には、吸排気弁４１、５１の位相が減筒運転用の目標位相から全筒運転用の目標位相に向けて徐々に進角するように可変バルブタイミング機構１９、２０が制御される。

　また、ステップＳ２２では、休止気筒（第１、第４気筒）の燃料噴射が開始されるとともに休止気筒（第１、第４気筒）の点火が開始される。このとき、点火時期は、全筒運転用の基本点火時期よりも遅角側の時期とされる（図１１の例では、減筒運転切替時の点火時期と同じ時期とされる）。その後、点火時期は、全筒運転用の基本点火時期に向けて徐々に進角される。

　前記の空気量減少制御および吸排気弁４１、５１の進角制御によって、時刻ｔ１１にて、スロットルバルブ２５の開度が低減される制御が停止し、時刻ｔ１２にて、吸排気弁４１、５１の位相が全筒運転用目標位相に到達するとともに、各気筒の空気充填効率が全筒運転用の目標値に空気充填効率に到達する。

　ステップＳ２２の後はステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、フラグを０に変更し、リターンする。

　次に、上記エンジンの制御装置の作用、効果について説明する。

　本制御装置によれば、ＥＣＵ１１０は、減筒運転実行条件が成立したとき、排気用可変バルブタイミング２０により排気弁５１の位相変更を実行させる。そのため、燃焼ガスを高膨張化してトルク増加を図ることができ、ポンピングロスの低減を図ることができる。

　ＥＣＵ１１０は、減筒運転実行条件が成立したとき、排気用可変バルブタイミング２０により排気弁５１の位相変更を実行させた後、弁停止機構１４ｂにより休止気筒（第１，第４気筒）の吸排気弁４１，５１を閉弁状態に移行させる。そのため、排気用可変バルブタイミング２０の油圧消費に起因して弁停止機構１４ｂに供給される油圧が低下あるいは変動するのを抑制することができる。

　即ち、排気用可変バルブタイミング２０の作動に起因した油圧変動の抑制により弁停止機構１４ｂの切替時間を短縮化できる。従って、減筒運転切替時間を短くしつつ燃費改善効果とエンジントルク安定化効果とを確保することができる。

　ＥＣＵ１１０は、減筒運転実行条件が成立したとき、排気用可変バルブタイミング２０により排気弁５１の位相を減筒運転用目標位相（減筒運転切替用目標位相）に変更した後、弁停止機構１４ｂによる休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁状態への移行のための油圧調整（油路７０の油圧の昇圧）を開始する。そのため、排気弁５１の位相をより確実に減筒運転切替用目標位相に変更した状態で減筒運転に切り替えることができる。

　ＥＣＵ１１０は、弁停止機構１４ｂによる休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁状態への移行のための油圧調整中、排気用可変バルブタイミング２０による排気弁５１の位相変更を制限している。これにより、排気用可変バルブタイミング２０によって油圧が消費されないため、弁停止機構１４ｂの油圧変動を確実に抑制することができる。

　特に、本実施形態では、弁停止機構１４ｂによる休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁状態への移行のための油圧調整中、排気用可変バルブタイミング２０に対する油圧の供給を停止している。そのため、弁停止機構１４ｂの油圧変動をより確実に抑制することができる。

　ＥＣＵ１１０は、弁停止機構１４ｂによる休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁状態への移行のための油圧調整終了後、排気用可変バルブタイミング２０により排気弁５１の位相を減筒運転における目標位相に変更する。そのため、弁停止機構１４ｂの油圧調整中に必要になった位相変更を目標位相にして排気弁５１の位相をエンジンの運転状態に応じたより適切な移送にすることができ、燃費改善効果とエンジントルク安定化効果とを一層高くすることができる。

　ＥＣＵ１１０は、弁停止機構１４ｂによる休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁状態への移行のための油圧調整中、油圧式の排気用可変バルブタイミング２０による排気弁５１の位相変更を制限する一方、電動式の吸気用可変バルブタイミグ１９による吸気弁４１の位相変更を許可する。そのため、弁停止機構１４ｂの油圧に影響を与えることなく、吸排気弁４１，５１の位相を目標位相に設定することができる。つまり、吸気弁４１の位相を電動式の可変バルブタイミグ１９で変更することで、吸気弁４１の位相を早期に目標位相に設定することができ、油圧式の可変バルブタイミグ２０を用いて排気弁５１の位相を目標位相に設定することができる。

　エンジン１に供給される空気量を調整可能なスロットルバルブ制御部１１５を有し、ＥＣＵ１１０は、減筒運転実行条件が成立したとき、ＶＶＴ２０により排気弁５１の位相変更を実行させた後、弁停止機構１４ｂにより休止気筒の吸排気弁４１，５１の閉弁状態への移行のための油圧調整を開始し、弁停止機構１４ｂに供給される油圧が切替用目標油圧に達した後、スロットルバルブ制御部１１５による空気量調整（スロットルバルブ２５の開度の増大）を開始する。そのため、各気筒の吸気量が目標の値に到達するまでの時間を短くでき、燃費悪化を抑制することができる。

　ＥＣＵ１１０は、弁停止機構１４ｂに供給される油圧（油路７０の油圧）が切替用目標油圧に達した後、排気用可変バルブタイミング２０により排気弁５１の位相を減筒運転における目標値である減筒運転用目標位相に変更し、排気弁５１の位相変更後、スロットルバルブ２５による空気量調整を開始する。そのため、弁停止機構１４ｂの油圧調整中に必要になった位相変更が考慮されて排気弁５１の位相がさらに補正されるため、排気弁５１の位相をより適切な移送にすることができ、燃費改善効果とエンジントルク安定化効果とを一層高くすることができる。

　エンジン１の点火時期を調整する点火時期制御部１１４を有し、ＥＣＵ１１０は、スロットルバルブ２５により空気量調整するとき、点火時期制御部１１４によって点火時期を遅角させる。そのため、減筒運転切替時における空気量増加に伴うトルクショックを効果的に抑制することができる。

　次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、直列４気筒ガソリンエンジンの例を説明したが、例えば、６気筒エンジンやＶ型エンジン等エンジンの型式に制限されること無く適用することが可能であり、特に直列４気筒ガソリンエンジンに限られるものではない。

　また、４気筒のうち半数の２気筒を休止させる減筒運転を行うエンジンの例を説明したが、休止気筒の数を任意に設定しても良い。

２〕前記実施形態においては、吸気弁を電動式ＶＶＴ、排気弁を油圧式ＶＶＴの例を説明したが、少なくとも一方に油圧式ＶＶＴを備えれば良く、吸気弁を油圧式ＶＶＴ、排気弁を電動式ＶＶＴにしても良く、吸排気弁共に油圧式ＶＶＴにしても良く、電動式ＶＶＴを省略することも可能である。

３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

　エンジンの制御装置は、複数の気筒と、複数の気筒のうち一部の気筒である休止気筒の稼働を休止する減筒運転と、全ての気筒が稼働される全筒運転とを切替可能なエンジンに適用される制御装置において、減筒運転時に前記休止気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁保持する油圧式弁停止機構と、エンジンの吸気弁又は排気弁の位相を変更可能な油圧式位相制御機構と、前記油圧式弁停止機構及び油圧式位相制御機構を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、減筒運転を実行する条件である減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相変更を実行させた後、前記油圧式弁停止機構により前記休止気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁保持状態に移行させる。

　このエンジンの制御装置では、制御手段は、前記減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相変更を実行させるため、燃焼ガスを高膨張化してトルク増加を図ることができ、ポンピングロスの低減を図ることができる。

　制御手段は、前記減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相変更を実行させた後、前記油圧式弁停止機構により前記休止気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁状態に移行させるため、油圧式弁停止機構に供給される油圧が油圧式位相制御機構の油圧消費に起因して低下するのを抑制することができる。

　即ち、油圧式位相制御機構の作動に起因した油圧低下（変動）の抑制により油圧式弁停止機構の切替時間が短縮化される。そのため、減筒運転切替時間を抑制しつつ燃費改善効果とエンジントルク安定化効果とを確保することができる。

　また、前記制御手段は、前記減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相を減筒運転切替用目標位相に変更した後、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁保持状態への移行のための油圧調整を開始する、のが好ましい。

　この構成によれば、吸気弁又は排気弁の位相を減筒運転切替用目標位相に変更した状態で減筒運転に切り替えることができる。

　また、前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁状態への移行のための油圧調整中、前記油圧式位相制御機構による吸気弁又は排気弁の位相変更を制限する、のが好ましい。

　この構成によれば、油圧式位相制御機構によって油圧が消費されないため、油圧式弁停止機構の油圧変動を確実に抑制することができる。

　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁保持状態への移行のための油圧調整中、前記油圧式位相制御機構への油圧の供給を停止して当該油圧式位相制御機構による吸気弁又は排気弁の位相変更を制限する、のが好ましい。

　このようにすれば、油圧式弁停止機構の油圧変動をより確実に抑制することができる。

　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁状態への移行のための油圧調整終了後、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相を減筒運転における目標位相に変更する、のが好ましい。

　この構成によれば、油圧式弁停止機構の油圧調整中に必要になった位相変更が考慮されて吸気弁又は排気弁の位相が変更されるため、これらの位相を高精度に制御することができる。従って、燃費改善効果とエンジントルク安定化効果とを一層高くすることができる。

　前記構成において、各気筒の排気弁の位相を変更可能な前記油圧式位相制御機構と、各気筒の吸気弁の位相を変更可能な電動式位相制御機構とを備え、前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁保持状態への移行のための油圧調整中、前記油圧式位相制御機構による排気弁の位相変更を制限する一方、前記電動式位相制御機構による吸気弁の位相変更を許可する、のが好ましい。

　このようにすれば、吸気弁の位相および排気弁の位相を適切に制御しつつ、油圧式弁停止機構の油圧変動をより確実に抑制することができる。

　エンジンに供給される空気量を調整可能な空気量調整手段を有し、前記制御手段は、前記減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相変更を実行させた後、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁状態への移行のための油圧調整を開始し、前記油圧式弁停止機構に通じる油路に供給される油圧が所定の目標油圧に達した後、前記空気量調整手段による空気量調整を開始する、のが好ましい。

　この構成によれば、各気筒の吸気量を所定量まで増大させる時間を短くでき、燃費悪化を抑制することができる。

　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構に通じる油路に供給される油圧が所定の目標油圧に達した後、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相を減筒運転における目標位相に変更し、前記吸気弁又は排気弁の位相変更後、前記空気量調整手段による空気量調整を開始する、のが好ましい。

　エンジンの点火時期を調整する点火時期調整手段を有し、前記制御手段は、前記空気量調整手段により空気量調整するとき、前記点火時期調整手段によって点火時期を遅角させることを特徴としている。

　この構成によれば、減筒運転切替時における空気量増加に伴うトルクショックを効果的に抑制することができる。

Claims

　複数の気筒と、複数の気筒のうち一部の気筒である休止気筒の稼働を休止する減筒運転と、全ての気筒が稼働される全筒運転とを切替可能なエンジンに適用される制御装置において、
　減筒運転時に前記休止気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁保持する油圧式弁停止機構と、
　エンジンの吸気弁又は排気弁の位相を変更可能な油圧式位相制御機構と、
　前記油圧式弁停止機構及び油圧式位相制御機構を制御する制御手段とを備え、
　前記制御手段は、減筒運転を実行する条件である減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相変更を実行させた後、前記油圧式弁停止機構により前記休止気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁保持状態に移行させることを特徴とする、エンジンの制御装置。
　前記制御手段は、前記減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相を減筒運転切替用目標位相に変更した後、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁保持状態への移行のための油圧調整を開始することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁保持状態への移行のための油圧調整中、前記油圧式位相制御機構による吸気弁又は排気弁の位相変更を制限することを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁保持状態への移行のための油圧調整中、前記油圧式位相制御機構に対する油圧の供給を停止して当該油圧式位相制御機構による吸気弁又は排気弁の位相変更を制限することを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの制御装置。
　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁状態への移行のための油圧調整終了後、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相を減筒運転における目標位相に変更することを特徴とする、請求項３または４に記載のエンジンの制御装置。
　各気筒の排気弁の位相を変更可能な前記油圧式位相制御機構と、
　各気筒の吸気弁の位相を変更可能な電動式位相制御機構とを備え、
　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁保持状態への移行のための油圧調整中、前記油圧式位相制御機構による排気弁の位相変更を制限する一方、前記電動式位相制御機構による吸気弁の位相変更を許可することを特徴とする、請求項３～５のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
　エンジンに供給される空気量を調整可能な空気量調整手段を有し、
　前記制御手段は、前記減筒運転実行条件が成立したとき、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相変更を実行させた後、前記油圧式弁停止機構による前記休止気筒の吸気弁及び排気弁の閉弁状態への移行のための油圧調整を開始し、前記油圧式弁停止機構に通じる油路に供給される油圧が所定の目標油圧に達した後、前記空気量調整手段による空気量調整を開始することを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
　前記制御手段は、前記油圧式弁停止機構に通じる油路に供給される油圧が所定の目標油圧に達した後、前記油圧式位相制御機構により吸気弁又は排気弁の位相を減筒運転における目標位相に変更し、前記吸気弁又は排気弁の位相変更後、前記空気量調整手段による空気量調整を開始することを特徴とする請求項７に記載のエンジンの制御装置。
　エンジンの点火時期を調整する点火時期調整手段を有し、
　前記制御手段は、前記空気量調整手段により空気量調整するとき、前記点火時期調整手段によって点火時期を遅角させることを特徴とする請求項７又は８に記載のエンジンの制御装置。