内燃機関の制御装置
【課題】この発明は、減速時等に燃焼室内が負圧状態となるのを抑制し、負圧によるオイル上がりを低減することを目的とする。
【解決手段】内燃機関１０は、各気筒１２毎に吸気バルブ３４を弁停止状態に保持することが可能な可変動弁機構３８を備える。そして、内燃機関の減速時には、複数気筒のうちの一部である制御対象気筒において、吸気バルブ３４を弁停止状態に保持すると共に、排気バルブ３６を通常の開，閉状態に保持し、かつ燃料噴射を停止する。一方、残りの気筒である非制御対象気筒では、通常の燃焼制御を行う。これにより、減速時に制御対象気筒の筒内圧を上昇させることができるので、エンジンブレーキを十分に効かせながらも、制御対象気筒の筒内に生じる負圧を抑制することができ、負圧によるオイル上がりを低減することができる。
【解決手段】内燃機関１０は、各気筒１２毎に吸気バルブ３４を弁停止状態に保持することが可能な可変動弁機構３８を備える。そして、内燃機関の減速時には、複数気筒のうちの一部である制御対象気筒において、吸気バルブ３４を弁停止状態に保持すると共に、排気バルブ３６を通常の開，閉状態に保持し、かつ燃料噴射を停止する。一方、残りの気筒である非制御対象気筒では、通常の燃焼制御を行う。これにより、減速時に制御対象気筒の筒内圧を上昇させることができるので、エンジンブレーキを十分に効かせながらも、制御対象気筒の筒内に生じる負圧を抑制することができ、負圧によるオイル上がりを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、バルブを一時的に閉弁状態に保持することが可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００４−１３７９６９号公報）に開示されているように、可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術の可変動弁機構は、バルブを一時的な閉弁状態（弁停止状態）に保持することが可能な弁停止機構を備えている。そして、従来技術では、減速時の燃料カットを行うときに、吸気バルブ及び排気バルブを弁停止状態に保持し、エンジンブレーキが必要となった場合に排気バルブの開，閉動作を再開する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３７９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、吸気バルブを弁停止状態に保持しつつ、排気バルブの開，閉動作を再開することにより、エンジンブレーキを効かせる構成としている。しかしながら、排気バルブの閉弁後（排気行程の終了後）には、燃焼室内の圧力がほぼ大気圧に等しい状態となる。この状態で次サイクルの吸気行程が開始されると、ピストンの下降動作によって燃焼室内が負圧状態となり、この負圧によりクランクケース側のオイルが燃焼室内に吸引される現象（所謂オイル上がり）が発生するという問題がある。
【０００５】
ここで、例えば吸気バルブと排気バルブの両方を弁停止状態とした場合には、クランクケース側から燃焼室内に空気が侵入するので、燃焼室内の負圧は徐々に減少することになり、オイル上がりは時間が経つにつれて減少する。しかし、吸気バルブのみを弁停止状態とした場合には、クランクケース側から燃焼室内に侵入する空気が排気されるので、燃焼室内の負圧状態が十分に解消されず、オイル上がりが継続的に発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、減速時等に燃焼室内が負圧状態となるのを抑制し、負圧によるオイル上がりを低減することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の吸気バルブを弁停止状態に保持することが可能な吸気可変動弁機構と、
内燃機関が減速時を含む特定の運転状態となったときに、前記複数気筒の少なくとも一部である制御対象気筒だけで前記吸気バルブを弁停止状態に保持すると共に排気バルブを通常の開，閉状態に保持し、かつ当該気筒の燃料噴射を停止する部分気筒停止手段と、
前記制御対象気筒の排気行程が行われるときに、内燃機関の排気通路の圧力を増大させる排気圧増大手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記排気圧増大手段は、前記制御対象気筒を除く他の気筒から排出される排気ガスである構成としている。
【０００９】
第３の発明は、前記他の気筒の排気行程中に前記制御対象気筒の排気バルブが閉弁するように、前記複数気筒の中から前記制御対象気筒を選択する構成としている。
【００１０】
第４の発明は、前記複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の排気バルブを弁停止状態に保持することが可能な排気可変動弁機構と、
前記制御対象気筒を含む一部の気筒で前記吸気バルブ、前記排気バルブ及び燃料噴射を停止させる減筒運転を行う減筒運転手段と、を備え、
前記部分気筒停止手段は、内燃機関が前記減筒運転中に前記特定の運転状態となったときに、前記制御対象気筒の排気バルブを通常の開，閉状態に復帰させる構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記制御対象気筒の吸気バルブを弁休止状態とするときに、少なくとも前記制御対象気筒の排気バルブの開閉タイミングを通常よりも進角させる排気弁進角手段を備える構成としている。
【００１２】
第６の発明によると、前記排気圧増大手段は、前記排気通路に開，閉可能に設けられた排気絞り弁を備える構成としている。
【００１３】
第７の発明は、前記複数気筒のうち前記制御対象気筒として選択する気筒を前記特定の運転状態が出現する毎に変更し、前記制御対象気筒以外の気筒では通常の燃焼を実行させる対象気筒切換手段を備える構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、部分気筒停止手段は、内燃機関が減速状態等となったときに、制御対象気筒の吸気バルブを弁停止状態に保持し、排気バルブを開，閉させることができる。この状態で、排気圧増大手段は、制御対象気筒の排気行程が行われるときに、排気通路の排気圧を増大させることができ、制御対象気筒の筒内圧を上昇させることができる。しかも、制御対象気筒では、排気バルブが開，閉動作を行うから、ポンプ損失を発生させ、エンジンブレーキを効かせることができる。従って、減速時にエンジンブレーキを十分に効かせながらも、制御対象気筒の筒内に生じる負圧を抑制することができ、負圧によるオイル上がりを低減することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、非制御対象気筒から排出される排気ガスにより排気圧を増大させることができ、この排気圧により制御対象気筒の筒内圧を上昇させることができる。
【００１６】
第３の発明によれば、非制御対象気筒の排気行程中に制御対象気筒の排気バルブが閉弁するように、制御対象気筒を選択することができる。従って、非制御対象気筒の排気ガスにより排気圧が高くなるときに、この排気圧を制御対象気筒の筒内に作用させ、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させることができる。
【００１７】
第４の発明によれば、部分気筒停止手段は、内燃機関が減筒運転中に減速状態等となったときに、制御対象気筒の排気バルブを通常の開，閉状態に復帰させることができる。これにより、制御対象気筒では、通常運転中に減速状態となった場合と同様に、吸気バルブと燃料噴射とを停止状態に保持しつつ、排気バルブを開，閉させることができる。従って、減筒運転を行う気筒に対しても、本願発明を適用することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、排気弁進角手段は、制御対象気筒の吸気バルブを弁休止状態とするときに、当該気筒の排気バルブの開閉タイミングを通常よりも進角させることができる。これにより、制御対象気筒では、排気バルブの開弁タイミングが早くなる分だけ、より多くの排気ガスを早い時期に燃焼室内に導入することができる。従って、制御対象気筒の筒内圧を確実に高め、オイル上がりを抑制することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、制御対象気筒の排気バルブが閉弁するときには、排気絞り弁により排気通路の一部を閉塞し、当該閉塞空間内の排気圧を一段と高くすることができる。これにより、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させ、オイル上がりを確実に抑制することができる。
【００２０】
第７の発明によれば、対象気筒切換手段は、内燃機関が減速状態等となる毎に、制御対象気筒として選択する気筒を変更することができる。これにより、制御対象気筒を順次変更することができるから、オイル上がりの発生頻度及び発生量を各気筒で均等化することができる。従って、例えば特定の気筒でオイル上がりが集中的に発生したり、この気筒内にオイルに起因したデポジット等が堆積するのを回避することができる。つまり、全ての気筒において、オイル上がりを均等に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】内燃機関の各気筒に設けられた吸気可変動弁機構をカムシャフトと垂直に破断した状態で示す断面図である。
【図３】吸気可変動弁機構をカムシャフトの軸方向に沿って破断した状態で示す断面図である。
【図４】減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において、吸気弁停止制御を実行する前の減筒運転を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３において、減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、車両に搭載される内燃機関１０を備えており、この内燃機関１０は、例えば４つの気筒を有する多気筒エンジンにより構成されている。なお、図１には、内燃機関１０の１つの気筒のみを例示している。内燃機関１０の各気筒１２には、ピストン１４の往復動作により拡大，縮小する燃焼室１６が設けられている。ピストン１４はクランク軸１８に連結されている。
【００２３】
また、内燃機関１０は、気筒１２に吸入空気を吸込む吸気通路２０と、気筒１２から排気ガスを排出する排気通路２２とを備えている。吸気通路２０には、吸入空気量を検出するエアフローメータ２４と、電子制御式のスロットルバルブ２６とが設けられている。スロットルバルブ２６は、アクセル開度等に基いてスロットルモータ２８により駆動され、吸入空気量を増減させる。また、内燃機関の気筒１２には、吸気通路２０に燃料を噴射する燃料噴射弁３０と、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ３２と、吸気通路２０を燃焼室１６に対して開，閉する吸気バルブ３４と、排気通路２２を燃焼室１６に対して開，閉する排気バルブ３６とが設けられている。なお、吸気バルブ３４と排気バルブ３６は、１気筒当り２つずつ配置されている。
【００２４】
また、内燃機関１０は、吸気可変動弁機構３８、排気可変動弁機構４０およびＶＶＴ４２を備えている。ここで、吸気可変動弁機構３８は、吸気バルブ３４の開，閉動作を一時的に停止させる（弁停止状態に保持する）機能を有しており、排気可変動弁機構４０は、排気バルブ３６を弁停止状態に保持する機能を有している。これらの可変動弁機構３８，４０の構成については後述する。また、ＶＶＴ４２は、例えば特開２００３−２９３７１１号公報等に記載されているような公知の可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing system）であり、例えば排気バルブ３６に設けられている。そして、ＶＶＴ４２は、後述のＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じて、排気バルブ３６の位相（開弁タイミングと閉弁タイミング）を進角および遅角させる。
【００２５】
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ４４、アクセルセンサ４６、車速センサ４８等を含むセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。クランク角センサ４４は、クランク軸１８の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いて機関回転数を検出する。また、アクセルセンサ４６は運転者のアクセル操作を検出し、車速センサ４８は車両の速度を検出するように構成されている。
【００２６】
センサ系統には、前述したエアフローメータ２４とセンサ４４〜４８の他に、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサ（例えば内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等）が含まれており、これらはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ２８、燃料噴射弁３０、点火プラグ３２、可変動弁機構３８，４０、ＶＶＴ４２等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２７】
そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動する。具体的には、センサ系統の出力に基いて、燃料の噴射量及び噴射時期、点火時期、バルブ３４，３６の作動状態、位相等が設定され、これらの設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。このＥＣＵ５０による運転制御には、後述する減速時の吸気弁停止制御が含まれている。
【００２８】
次に、図２及び図３を参照して、可変動弁機構３８，４０の構成について説明する。なお、これらの可変動弁機構は同様の構成を有しているので、吸気可変動弁機構３８を例に挙げて説明し、排気可変動弁機構４０の説明は省略する。
【００２９】
図２は、内燃機関の各気筒に設けられた吸気可変動弁機構をカムシャフトと垂直に破断した状態で示す断面図である。また、図３は、吸気可変動弁機構をカムシャフトの軸方向に沿って破断した状態で示す断面図である。これらの図に示すように、吸気可変動弁機構３８は、内燃機関のカムシャフト６０と吸気バルブ３４との間に配置されている。カムシャフト６０には、偏心した通常のカムからなる１つの主カム６２と、円形状のゼロリフトカムからなる２つの副カム６４とが各気筒毎に設けられている。
【００３０】
吸気可変動弁機構３８は、１つの駆動アーム６６と、駆動アーム６６の両側に配置された左，右の従動アーム６８Ｌ，６８Ｒ（場合によっては、両者をまとめて従動アーム６８と表記）とを備えており、これらのアーム６６，６８は、支軸７０により揺動可能に支持されている。そして、駆動アーム６６は、ローラを介して主カム６２に当接しており、主カム６２の作用力を受けて揺動するように構成されている。従動アーム６８は、ローラを介して副カム６４に当接すると共に、吸気バルブ３４のバルブステムに当接している。また、アーム６６，６８には、両者の連結状態を切換える切換機構７２が設けられている。
【００３１】
切換機構７２は、アーム６６，６８Ｒ，６８Ｌにそれぞれ設けられたスリーブ７４，７６Ｌ，７６Ｒと、２つの切換ピン７８，８０と、戻しばね８２と、アクチュエータ８４とを備えている。そして、中央の切換ピン７８は、中央のスリーブ７４だけに挿入された連結解除位置と、２つのスリーブ７４，７６Ｌに跨って挿入された連結位置の何れかに変位する。また、右側の切換ピン８０は、右側のスリーブ７６Ｒだけに挿入された連結解除位置と、２つのスリーブ７４，７６Ｒに跨って挿入された連結位置の何れかに変位する。一方、戻しばね８２は、切換ピン７８，８０を連結解除位置に向けて付勢している。また、アクチュエータ８４は、ＥＣＵ５０により制御され、切換ピン７８，８０を連結位置に向けて押動するものである。
【００３２】
上記構成によれば、アクチュエータ８４の作動時には、アクチュエータ８４により押動された切換ピン７８，８０が戻しばね８２のばね力に抗して連結位置に変位する。これにより、各アーム６６，６８が切換ピン７８，８０により連結され、主カム６２の作用力が駆動アーム６６から従動アーム６８に伝達されるので、排気バルブ３４は通常の開，閉を行う。また、アクチュエータ８４の停止時には、図３に示すように、切換ピン７８，８０が戻しばね８２のばね力により連結解除位置に変位し、アーム６６，６８の連結が解除されるので、駆動アーム６６が揺動しても従動アーム６８は静止した状態となり、排気バルブ３４は開，閉動作を停止した弁停止状態となる。従って、ＥＣＵ５０は、各気筒のアクチュエータ８４を制御することにより、各気筒の吸気バルブ３４を所望のタイミングで弁停止状態に切換えることができる。
【００３３】
（減速時の吸気弁停止制御）
次に、ＥＣＵ５０により実行される減速時の吸気弁停止制御について説明する。内燃機関の減速時に行うバルブ制御としては、エンジンブレーキを十分に効かせるために、吸気バルブ３４を弁停止状態に保持しつつ、排気バルブ３６を開，閉させる制御方法が知られている。しかしながら、この方法では、排気行程の終了後に燃焼室１６内の圧力がほぼ大気圧に等しい状態となる。この状態で次サイクルの吸気行程が開始されると、ピストン１４の下降動作によって燃焼室１６内が負圧状態となり、この負圧によりクランクケース側のオイルが燃焼室１６内に吸引される現象（オイル上がり）が発生してしまう。一方、例えば減速時の燃料カット中に両方のバルブ３４，３６を開，閉させた場合には、排気触媒の劣化が促進される虞れがあり、両方のバルブ３４，３６を弁停止状態とした場合には、エンジンブレーキが不足する虞れがある。
【００３４】
これらの問題を解決するために、本実施の形態では、減速時の吸気弁停止制御を実行する構成としている。図４は、減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。この図に示すように、内燃機関１０の各気筒１２には、吸気バルブ３４と排気バルブ３６が１気筒当り２つずつ配置されている。そして、これら４つのバルブ３４，３６のうち、黒丸（●）は、吸気可変動弁機構３８により弁停止状態に保持された吸気バルブを示し、白丸（○）は、通常の開，閉動作を行っているバルブを示している。
【００３５】
図４に示すように、吸気弁停止制御では、内燃機関が減速状態となったときに、特定の制御対象気筒（例えば、＃１気筒と＃４気筒）の吸気バルブ３４を弁停止状態に保持する。また、制御対象気筒では、燃料噴射及び点火も停止するが、排気バルブ３６だけは通常通り開，閉させる。なお、制御対象気筒とは、後述の選択方法により４気筒の中から予め選択された一部の気筒である。一方、制御対象気筒を除く他の気筒（例えば、＃２気筒と＃３気筒）では、吸気バルブ３４と排気バルブ３６の開，閉動作、燃料噴射及び点火を通常通りに実行し、燃焼室１６内で混合気を燃焼させる。
【００３６】
また、制御対象気筒の選択時には、各気筒の点火順序（燃焼サイクルの順番及び位相差）を考慮することにより、例えば非制御対象気筒（＃２，＃３気筒）の排気行程中に制御対象気筒（＃１，＃４気筒）の排気バルブ３６が閉弁するように、制御対象気筒を決定する。このように制御対象気筒を選択すれば、非制御対象気筒から排出される排気ガスにより排気通路２２の圧力（排気圧）が高くなるときに、この排気圧を制御対象気筒の筒内に作用させることができ、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させることができる。即ち、非制御対象気筒から排出される排気ガスは、制御対象気筒の排気行程が行われるときに排気圧を増大させる排気圧増大手段を構成している。
【００３７】
従って、上記構成によれば、吸気弁停止制御を実行しない場合と比較して、制御対象気筒の筒内圧を高くすることができる。しかも、制御対象気筒では、吸気バルブ３４が弁停止状態でも、排気バルブ３６は開，閉動作を行うから、ポンプ損失を発生させ、エンジンブレーキを効かせることができる。このように、本実施の形態では、減速時にエンジンブレーキを十分に効かせながらも、制御対象気筒の筒内に生じる負圧を抑制することができ、負圧によるオイル上がりを低減することができる。従って、オイル上がりが生じることにより、オイルパン内のオイルが無駄に消費されるのを回避することができる。
【００３８】
また、吸気弁停止制御では、減速時に制御対象気筒の吸気バルブ３４を弁停止状態とするので、制御対象気筒から排気触媒に空気（酸素）が供給されることはない。しかも、非制御対象気筒は、筒内での燃焼によりほぼ無酸素状態となった排気ガスを排気触媒に向けて排出する。従って、減速時には、高温の排気触媒に対して酸素が供給されるのを防止し、触媒の劣化を抑制することができる。
【００３９】
さらに、本実施の形態では、非制御対象気筒において、燃焼が成立する範囲で吸入空気量を可能な限り減少させ、この吸入空気量に応じて燃料噴射量を制御する構成としている。具体的には、スロットルバルブ２６の開度（スロットル開度）を適度に絞ることにより、非制御対象気筒の吸入空気量を減少させる。ここで、吸気弁停止制御を実行していない場合には、減速時にスロットル開度を絞ると、１気筒当りの吸入空気量が燃料噴射弁３０の最小噴射量と比較して過少となる。この結果、吸入空気量に応じた量の燃料を正確に噴射することができず、Ａ／Ｆのずれや失火等が生じ易くなる。一方、失火の回避や噴射弁の最小噴射量を考慮して、減速時のスロットル開度を増大させると、エンジンブレーキの効きが悪くなり、運転性が低下する。
【００４０】
これに対し、本実施の形態では、減速時にスロットル開度を絞ることにより全体の吸入空気量を減少させても、制御対象気筒が弁停止状態となる分だけ、非制御対象気筒の１気筒当りの吸入空気量を増大させることができる。この結果、個々の非制御対象気筒では、吸入空気量に応じて正確な燃料噴射を行うことができ、Ａ／Ｆのずれや失火等を防止することができる。また、失火の回避や噴射弁の最小噴射量を考慮して、減速時のスロットル開度を増大させずに済むから、エンジンブレーキ力を十分に確保することができる。
【００４１】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、ステップ１００，１０２において、車両が減速状態となったか否かを判定する。即ち、ステップ１００では、車速センサ４８により車速を検出し、この車速が走行中に対応する所定値以上であるか否かを判定する。ステップ１０２では、アクセルセンサ４６により運転者のアクセル操作量を検出し、このアクセル操作量が零に近い所定値以下であるか否かを判定する。
【００４２】
そして、ステップ１００，１０２の判定が両方とも成立したときには、車両が減速状態であると判断し、前述した減速時の吸気弁停止制御を実行する（ステップ１０４）。一方、ステップ１００，１０２の何れかで判定が不成立のときには、減速状態ではないので通常の運転を実施する（ステップ１０６）。このように、車両の減速状態を検出したときには、吸気弁停止制御を行うことができる。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の特徴は、減筒運転を行うシステムに対して本願発明を適用したことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態２において、吸気弁停止制御を実行する前の減筒運転を説明するための説明図である。この図に示すように、減筒運転では、吸気側と排気側の可変動弁機構３８，４０を用いることにより、制御対象気筒（または、これを含む一部の気筒）において吸気バルブ３４と排気バルブ３６とを弁停止状態に保持し、かつ当該気筒の燃料噴射を停止させる。この減筒運転は、内燃機関の運転状態に応じて、例えば軽負荷運転時等に実行される。
【００４５】
そして、本実施の形態では、内燃機関が減筒運転中に減速状態となったときに、制御対象気筒の排気バルブ３６を通常の開，閉状態に復帰させる構成としている。このとき、制御対象気筒の吸気バルブ３４と燃料噴射とは停止状態に保持されているので、制御対象気筒では、実施の形態１と同様の吸気弁停止制御が実行された状態となる。一方、非制御対象気筒では、実施の形態１と同様に、燃焼が成立する範囲で吸入空気量を可能な限り減少させ、この吸入空気量に応じて燃料噴射量を制御する。
【００４６】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図７は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図７に示すルーチンでは、まず、ステップ２００，２０２において、実施の形態１のステップ１００，１０２と同様の処理を行うことにより、車両が減速状態となったか否かを判定する。そして、車両が減速状態であると判定したときには、減筒運転中である気筒の排気バルブ３６を通常の開，閉状態に復帰させることにより、当該気筒において吸気弁停止制御を実行する（ステップ２０４）。一方、車両が減速状態ではないと判定したときには、通常の減筒運転を継続する（ステップ２０６）。
【００４７】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、減筒運転を行う気筒に対しても、本願発明を適用することができる。
【００４８】
実施の形態３．
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態の特徴は、排気圧増大手段の一つとして、排気通路に排気絞り弁を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４９】
図８は、本発明の実施の形態３において、減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。図８に示すように、排気通路２２には、電動式の排気絞り弁９０が設けられており、この排気絞り弁９０は、ＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じて排気通路２２を開，閉するように構成されている。また、排気絞り弁９０は、排気通路２２のうち各気筒に接続された排気管が合流した合流部位に設けられている。
【００５０】
そして、本実施の形態では、内燃機関が減速状態となったときに、実施の形態１と同様の吸気弁停止制御を実行しつつ、更に排気絞り弁９０を閉弁させる。より詳しく述べると、制御対象気筒の排気バルブ３６が閉弁するときに排気絞り弁９０を閉弁させ、このタイミングで排気圧が一段と高くなるようにする。
【００５１】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
図９は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図９に示すルーチンでは、まず、ステップ３００，３０２において、実施の形態１のステップ１００，１０２と同様の処理を行うことにより、車両が減速状態となったか否かを判定する。そして、車両が減速状態であると判定したときには、吸気弁停止制御を実行すると共に、制御対象気筒の排気バルブ３６が閉弁するタイミングで排気絞り弁９０を閉弁する。一方、車両が減速状態ではないと判定したときには、排気絞り弁９０を開弁状態に保持しつつ、通常の運転状態を継続する（ステップ３０６）。
【００５２】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、排気絞り弁９０を設けているので、制御対象気筒の排気バルブ３６が閉弁するときには、排気絞り弁９０により排気通路２２の一部を閉塞し、当該閉塞空間内の排気圧を一段と高くすることができる。これにより、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させ、オイル上がりを確実に抑制することができる。
【００５３】
実施の形態４．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態の特徴は、前記実施の形態１乃至３の何れかにおいて、吸気弁停止制御を実行するときに、各気筒の排気バルブの開閉タイミング（位相）を進角させる構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５４】
［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
図１０は、本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態１乃至３の制御ルーチン（図５，図７，図９）の何れかと並行して行われる。そして、図１０に示すルーチンでは、まず、吸気弁停止制御の実行タイミングであるか否かを判定する（ステップ４００）。そして、この判定成立時には、ＶＶＴ４２を作動させることにより、全ての気筒において排気バルブ３６の開閉タイミングを通常よりも進角させる（ステップ４０２）。一方、ステップ４００の判定が不成立のときには、排気バルブ３６を通常の開閉タイミングで作動させる（ステップ４０４）。
【００５５】
このように構成される本実施の形態によれば、前記実施の形態１〜３の作用効果に加えて、以下の効果を得ることができる。即ち、制御対象気筒では、排気バルブ３６の開弁タイミングが早くなる分だけ、より多くの排気ガスを早い時期に燃焼室１６内に導入することができる。これにより、制御対象気筒の筒内圧を確実に高め、オイル上がりを抑制することができる。
【００５６】
また、非制御対象気筒では、排気バルブ３６の開弁タイミングが早くなる分だけ、より高圧の排気ガスを排気通路２２に排出することができる。これにより、高圧の排気ガスを制御対象気筒に供給することができる。なお、本実施の形態では、全ての気筒において排気バルブ３６の開閉タイミングを通常よりも進角させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、制御対象気筒だけで排気バルブ３６の開閉タイミングを進角させ、非制御対象気筒では、排気バルブ３６を通常の開閉タイミングで作動させる構成としてもよい。
【００５７】
実施の形態５．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態の特徴は、前記実施の形態１乃至３の何れかにおいて、吸気弁停止制御を実行する毎に、制御対象気筒として選択する気筒を変更する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５８】
［実施の形態５を実現するための具体的な処理］
図１１は、本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態１乃至３の制御ルーチン（図５，図７，図９）の何れかと並行して行われる。そして、図１１に示すルーチンでは、まず、吸気弁停止制御の実行タイミングであるか否かを判定する（ステップ５００）。そして、この判定成立時には、今回の吸気弁停止制御において制御対象気筒となる気筒を、４気筒の中から選択する（ステップ５０２）。
【００５９】
ここで、ステップ５０２の選択処理では、今回の制御対象気筒が前回の吸気弁停止制御の実行時における制御対象気筒と異なるように、制御対象気筒を変更する。一例を挙げれば、前回の制御対象気筒が＃１気筒と＃４気筒であった場合には、今回の制御対象気筒として＃２気筒と＃３気筒を選択し、残りの＃１気筒と＃４気筒は、今回の吸気弁停止制御において非制御対象気筒とする。なお、ＥＣＵ５０は、吸気弁停止制御を実行する毎に、そのときの制御対象気筒を記憶しておくように構成されている。
【００６０】
このように構成される本実施の形態によれば、前記実施の形態１〜３の作用効果に加えて、以下の効果を得ることができる。即ち、減速時の吸気弁停止制御が行われる毎に、制御対象気筒を順次変更することができるから、オイル上がりの発生頻度及び発生量を各気筒で均等化することができる。これにより、例えば特定の気筒でオイル上がりが集中的に発生したり、この気筒内にオイルに起因したデポジット等が堆積するのを回避することができる。つまり、全ての気筒において、オイル上がりを均等に抑制することができ、前記実施の形態１〜３による作用効果を各気筒で安定的に発揮することができる。
【００６１】
なお、前記実施の形態１乃至３では、図５中のステップ１０４、図７中のステップ２０４、図９中のステップ３０４が部分気筒停止手段の具体例をそれぞれ示している。また、実施の形態２では、図７中のステップ２０６が減筒運転手段の具体例を示している。さらに、実施の形態４では、図１０中のステップ４０２が排気弁進角手段の具体例を示し、実施の形態５では、図１１中のステップ５０２が対象気筒切換手段の具体例を示している。
【００６２】
また、実施の形態では、４気筒型の内燃機関を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、３気筒以下または５気筒以上の内燃機関にも適用することができる。また、本発明は、全気筒数に対する制御対象気筒の個数や、制御対象気筒とする気筒の組合わせについても、実施の形態に限定するものではない。即ち、例えば＃１気筒と＃２気筒とを組合わせて制御対象気筒としてもよく、あるいは４気筒のうち１気筒だけを制御対象気筒としてもよい。この点については、本発明を４気筒以外の多気筒エンジンに適用する場合も同様である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 内燃機関
１２ 気筒
１６ 燃焼室
２０ 吸気通路
２２ 排気通路
２６ スロットルバルブ
３０ 燃料噴射弁
３２ 点火プラグ
３４ 吸気バルブ
３６ 排気バルブ
３８ 吸気可変動弁機構
４０ 排気可変動弁機構
４２ ＶＶＴ
４６ アクセルセンサ
４８ 車速センサ
５０ ＥＣＵ
９０ 排気絞り弁（排気圧増大手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、バルブを一時的に閉弁状態に保持することが可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００４−１３７９６９号公報）に開示されているように、可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術の可変動弁機構は、バルブを一時的な閉弁状態（弁停止状態）に保持することが可能な弁停止機構を備えている。そして、従来技術では、減速時の燃料カットを行うときに、吸気バルブ及び排気バルブを弁停止状態に保持し、エンジンブレーキが必要となった場合に排気バルブの開，閉動作を再開する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３７９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、吸気バルブを弁停止状態に保持しつつ、排気バルブの開，閉動作を再開することにより、エンジンブレーキを効かせる構成としている。しかしながら、排気バルブの閉弁後（排気行程の終了後）には、燃焼室内の圧力がほぼ大気圧に等しい状態となる。この状態で次サイクルの吸気行程が開始されると、ピストンの下降動作によって燃焼室内が負圧状態となり、この負圧によりクランクケース側のオイルが燃焼室内に吸引される現象（所謂オイル上がり）が発生するという問題がある。
【０００５】
ここで、例えば吸気バルブと排気バルブの両方を弁停止状態とした場合には、クランクケース側から燃焼室内に空気が侵入するので、燃焼室内の負圧は徐々に減少することになり、オイル上がりは時間が経つにつれて減少する。しかし、吸気バルブのみを弁停止状態とした場合には、クランクケース側から燃焼室内に侵入する空気が排気されるので、燃焼室内の負圧状態が十分に解消されず、オイル上がりが継続的に発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、減速時等に燃焼室内が負圧状態となるのを抑制し、負圧によるオイル上がりを低減することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の吸気バルブを弁停止状態に保持することが可能な吸気可変動弁機構と、
内燃機関が減速時を含む特定の運転状態となったときに、前記複数気筒の少なくとも一部である制御対象気筒だけで前記吸気バルブを弁停止状態に保持すると共に排気バルブを通常の開，閉状態に保持し、かつ当該気筒の燃料噴射を停止する部分気筒停止手段と、
前記制御対象気筒の排気行程が行われるときに、内燃機関の排気通路の圧力を増大させる排気圧増大手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記排気圧増大手段は、前記制御対象気筒を除く他の気筒から排出される排気ガスである構成としている。
【０００９】
第３の発明は、前記他の気筒の排気行程中に前記制御対象気筒の排気バルブが閉弁するように、前記複数気筒の中から前記制御対象気筒を選択する構成としている。
【００１０】
第４の発明は、前記複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の排気バルブを弁停止状態に保持することが可能な排気可変動弁機構と、
前記制御対象気筒を含む一部の気筒で前記吸気バルブ、前記排気バルブ及び燃料噴射を停止させる減筒運転を行う減筒運転手段と、を備え、
前記部分気筒停止手段は、内燃機関が前記減筒運転中に前記特定の運転状態となったときに、前記制御対象気筒の排気バルブを通常の開，閉状態に復帰させる構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記制御対象気筒の吸気バルブを弁休止状態とするときに、少なくとも前記制御対象気筒の排気バルブの開閉タイミングを通常よりも進角させる排気弁進角手段を備える構成としている。
【００１２】
第６の発明によると、前記排気圧増大手段は、前記排気通路に開，閉可能に設けられた排気絞り弁を備える構成としている。
【００１３】
第７の発明は、前記複数気筒のうち前記制御対象気筒として選択する気筒を前記特定の運転状態が出現する毎に変更し、前記制御対象気筒以外の気筒では通常の燃焼を実行させる対象気筒切換手段を備える構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、部分気筒停止手段は、内燃機関が減速状態等となったときに、制御対象気筒の吸気バルブを弁停止状態に保持し、排気バルブを開，閉させることができる。この状態で、排気圧増大手段は、制御対象気筒の排気行程が行われるときに、排気通路の排気圧を増大させることができ、制御対象気筒の筒内圧を上昇させることができる。しかも、制御対象気筒では、排気バルブが開，閉動作を行うから、ポンプ損失を発生させ、エンジンブレーキを効かせることができる。従って、減速時にエンジンブレーキを十分に効かせながらも、制御対象気筒の筒内に生じる負圧を抑制することができ、負圧によるオイル上がりを低減することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、非制御対象気筒から排出される排気ガスにより排気圧を増大させることができ、この排気圧により制御対象気筒の筒内圧を上昇させることができる。
【００１６】
第３の発明によれば、非制御対象気筒の排気行程中に制御対象気筒の排気バルブが閉弁するように、制御対象気筒を選択することができる。従って、非制御対象気筒の排気ガスにより排気圧が高くなるときに、この排気圧を制御対象気筒の筒内に作用させ、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させることができる。
【００１７】
第４の発明によれば、部分気筒停止手段は、内燃機関が減筒運転中に減速状態等となったときに、制御対象気筒の排気バルブを通常の開，閉状態に復帰させることができる。これにより、制御対象気筒では、通常運転中に減速状態となった場合と同様に、吸気バルブと燃料噴射とを停止状態に保持しつつ、排気バルブを開，閉させることができる。従って、減筒運転を行う気筒に対しても、本願発明を適用することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、排気弁進角手段は、制御対象気筒の吸気バルブを弁休止状態とするときに、当該気筒の排気バルブの開閉タイミングを通常よりも進角させることができる。これにより、制御対象気筒では、排気バルブの開弁タイミングが早くなる分だけ、より多くの排気ガスを早い時期に燃焼室内に導入することができる。従って、制御対象気筒の筒内圧を確実に高め、オイル上がりを抑制することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、制御対象気筒の排気バルブが閉弁するときには、排気絞り弁により排気通路の一部を閉塞し、当該閉塞空間内の排気圧を一段と高くすることができる。これにより、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させ、オイル上がりを確実に抑制することができる。
【００２０】
第７の発明によれば、対象気筒切換手段は、内燃機関が減速状態等となる毎に、制御対象気筒として選択する気筒を変更することができる。これにより、制御対象気筒を順次変更することができるから、オイル上がりの発生頻度及び発生量を各気筒で均等化することができる。従って、例えば特定の気筒でオイル上がりが集中的に発生したり、この気筒内にオイルに起因したデポジット等が堆積するのを回避することができる。つまり、全ての気筒において、オイル上がりを均等に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】内燃機関の各気筒に設けられた吸気可変動弁機構をカムシャフトと垂直に破断した状態で示す断面図である。
【図３】吸気可変動弁機構をカムシャフトの軸方向に沿って破断した状態で示す断面図である。
【図４】減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において、吸気弁停止制御を実行する前の減筒運転を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３において、減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、車両に搭載される内燃機関１０を備えており、この内燃機関１０は、例えば４つの気筒を有する多気筒エンジンにより構成されている。なお、図１には、内燃機関１０の１つの気筒のみを例示している。内燃機関１０の各気筒１２には、ピストン１４の往復動作により拡大，縮小する燃焼室１６が設けられている。ピストン１４はクランク軸１８に連結されている。
【００２３】
また、内燃機関１０は、気筒１２に吸入空気を吸込む吸気通路２０と、気筒１２から排気ガスを排出する排気通路２２とを備えている。吸気通路２０には、吸入空気量を検出するエアフローメータ２４と、電子制御式のスロットルバルブ２６とが設けられている。スロットルバルブ２６は、アクセル開度等に基いてスロットルモータ２８により駆動され、吸入空気量を増減させる。また、内燃機関の気筒１２には、吸気通路２０に燃料を噴射する燃料噴射弁３０と、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ３２と、吸気通路２０を燃焼室１６に対して開，閉する吸気バルブ３４と、排気通路２２を燃焼室１６に対して開，閉する排気バルブ３６とが設けられている。なお、吸気バルブ３４と排気バルブ３６は、１気筒当り２つずつ配置されている。
【００２４】
また、内燃機関１０は、吸気可変動弁機構３８、排気可変動弁機構４０およびＶＶＴ４２を備えている。ここで、吸気可変動弁機構３８は、吸気バルブ３４の開，閉動作を一時的に停止させる（弁停止状態に保持する）機能を有しており、排気可変動弁機構４０は、排気バルブ３６を弁停止状態に保持する機能を有している。これらの可変動弁機構３８，４０の構成については後述する。また、ＶＶＴ４２は、例えば特開２００３−２９３７１１号公報等に記載されているような公知の可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing system）であり、例えば排気バルブ３６に設けられている。そして、ＶＶＴ４２は、後述のＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じて、排気バルブ３６の位相（開弁タイミングと閉弁タイミング）を進角および遅角させる。
【００２５】
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ４４、アクセルセンサ４６、車速センサ４８等を含むセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。クランク角センサ４４は、クランク軸１８の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いて機関回転数を検出する。また、アクセルセンサ４６は運転者のアクセル操作を検出し、車速センサ４８は車両の速度を検出するように構成されている。
【００２６】
センサ系統には、前述したエアフローメータ２４とセンサ４４〜４８の他に、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサ（例えば内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等）が含まれており、これらはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ２８、燃料噴射弁３０、点火プラグ３２、可変動弁機構３８，４０、ＶＶＴ４２等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２７】
そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動する。具体的には、センサ系統の出力に基いて、燃料の噴射量及び噴射時期、点火時期、バルブ３４，３６の作動状態、位相等が設定され、これらの設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。このＥＣＵ５０による運転制御には、後述する減速時の吸気弁停止制御が含まれている。
【００２８】
次に、図２及び図３を参照して、可変動弁機構３８，４０の構成について説明する。なお、これらの可変動弁機構は同様の構成を有しているので、吸気可変動弁機構３８を例に挙げて説明し、排気可変動弁機構４０の説明は省略する。
【００２９】
図２は、内燃機関の各気筒に設けられた吸気可変動弁機構をカムシャフトと垂直に破断した状態で示す断面図である。また、図３は、吸気可変動弁機構をカムシャフトの軸方向に沿って破断した状態で示す断面図である。これらの図に示すように、吸気可変動弁機構３８は、内燃機関のカムシャフト６０と吸気バルブ３４との間に配置されている。カムシャフト６０には、偏心した通常のカムからなる１つの主カム６２と、円形状のゼロリフトカムからなる２つの副カム６４とが各気筒毎に設けられている。
【００３０】
吸気可変動弁機構３８は、１つの駆動アーム６６と、駆動アーム６６の両側に配置された左，右の従動アーム６８Ｌ，６８Ｒ（場合によっては、両者をまとめて従動アーム６８と表記）とを備えており、これらのアーム６６，６８は、支軸７０により揺動可能に支持されている。そして、駆動アーム６６は、ローラを介して主カム６２に当接しており、主カム６２の作用力を受けて揺動するように構成されている。従動アーム６８は、ローラを介して副カム６４に当接すると共に、吸気バルブ３４のバルブステムに当接している。また、アーム６６，６８には、両者の連結状態を切換える切換機構７２が設けられている。
【００３１】
切換機構７２は、アーム６６，６８Ｒ，６８Ｌにそれぞれ設けられたスリーブ７４，７６Ｌ，７６Ｒと、２つの切換ピン７８，８０と、戻しばね８２と、アクチュエータ８４とを備えている。そして、中央の切換ピン７８は、中央のスリーブ７４だけに挿入された連結解除位置と、２つのスリーブ７４，７６Ｌに跨って挿入された連結位置の何れかに変位する。また、右側の切換ピン８０は、右側のスリーブ７６Ｒだけに挿入された連結解除位置と、２つのスリーブ７４，７６Ｒに跨って挿入された連結位置の何れかに変位する。一方、戻しばね８２は、切換ピン７８，８０を連結解除位置に向けて付勢している。また、アクチュエータ８４は、ＥＣＵ５０により制御され、切換ピン７８，８０を連結位置に向けて押動するものである。
【００３２】
上記構成によれば、アクチュエータ８４の作動時には、アクチュエータ８４により押動された切換ピン７８，８０が戻しばね８２のばね力に抗して連結位置に変位する。これにより、各アーム６６，６８が切換ピン７８，８０により連結され、主カム６２の作用力が駆動アーム６６から従動アーム６８に伝達されるので、排気バルブ３４は通常の開，閉を行う。また、アクチュエータ８４の停止時には、図３に示すように、切換ピン７８，８０が戻しばね８２のばね力により連結解除位置に変位し、アーム６６，６８の連結が解除されるので、駆動アーム６６が揺動しても従動アーム６８は静止した状態となり、排気バルブ３４は開，閉動作を停止した弁停止状態となる。従って、ＥＣＵ５０は、各気筒のアクチュエータ８４を制御することにより、各気筒の吸気バルブ３４を所望のタイミングで弁停止状態に切換えることができる。
【００３３】
（減速時の吸気弁停止制御）
次に、ＥＣＵ５０により実行される減速時の吸気弁停止制御について説明する。内燃機関の減速時に行うバルブ制御としては、エンジンブレーキを十分に効かせるために、吸気バルブ３４を弁停止状態に保持しつつ、排気バルブ３６を開，閉させる制御方法が知られている。しかしながら、この方法では、排気行程の終了後に燃焼室１６内の圧力がほぼ大気圧に等しい状態となる。この状態で次サイクルの吸気行程が開始されると、ピストン１４の下降動作によって燃焼室１６内が負圧状態となり、この負圧によりクランクケース側のオイルが燃焼室１６内に吸引される現象（オイル上がり）が発生してしまう。一方、例えば減速時の燃料カット中に両方のバルブ３４，３６を開，閉させた場合には、排気触媒の劣化が促進される虞れがあり、両方のバルブ３４，３６を弁停止状態とした場合には、エンジンブレーキが不足する虞れがある。
【００３４】
これらの問題を解決するために、本実施の形態では、減速時の吸気弁停止制御を実行する構成としている。図４は、減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。この図に示すように、内燃機関１０の各気筒１２には、吸気バルブ３４と排気バルブ３６が１気筒当り２つずつ配置されている。そして、これら４つのバルブ３４，３６のうち、黒丸（●）は、吸気可変動弁機構３８により弁停止状態に保持された吸気バルブを示し、白丸（○）は、通常の開，閉動作を行っているバルブを示している。
【００３５】
図４に示すように、吸気弁停止制御では、内燃機関が減速状態となったときに、特定の制御対象気筒（例えば、＃１気筒と＃４気筒）の吸気バルブ３４を弁停止状態に保持する。また、制御対象気筒では、燃料噴射及び点火も停止するが、排気バルブ３６だけは通常通り開，閉させる。なお、制御対象気筒とは、後述の選択方法により４気筒の中から予め選択された一部の気筒である。一方、制御対象気筒を除く他の気筒（例えば、＃２気筒と＃３気筒）では、吸気バルブ３４と排気バルブ３６の開，閉動作、燃料噴射及び点火を通常通りに実行し、燃焼室１６内で混合気を燃焼させる。
【００３６】
また、制御対象気筒の選択時には、各気筒の点火順序（燃焼サイクルの順番及び位相差）を考慮することにより、例えば非制御対象気筒（＃２，＃３気筒）の排気行程中に制御対象気筒（＃１，＃４気筒）の排気バルブ３６が閉弁するように、制御対象気筒を決定する。このように制御対象気筒を選択すれば、非制御対象気筒から排出される排気ガスにより排気通路２２の圧力（排気圧）が高くなるときに、この排気圧を制御対象気筒の筒内に作用させることができ、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させることができる。即ち、非制御対象気筒から排出される排気ガスは、制御対象気筒の排気行程が行われるときに排気圧を増大させる排気圧増大手段を構成している。
【００３７】
従って、上記構成によれば、吸気弁停止制御を実行しない場合と比較して、制御対象気筒の筒内圧を高くすることができる。しかも、制御対象気筒では、吸気バルブ３４が弁停止状態でも、排気バルブ３６は開，閉動作を行うから、ポンプ損失を発生させ、エンジンブレーキを効かせることができる。このように、本実施の形態では、減速時にエンジンブレーキを十分に効かせながらも、制御対象気筒の筒内に生じる負圧を抑制することができ、負圧によるオイル上がりを低減することができる。従って、オイル上がりが生じることにより、オイルパン内のオイルが無駄に消費されるのを回避することができる。
【００３８】
また、吸気弁停止制御では、減速時に制御対象気筒の吸気バルブ３４を弁停止状態とするので、制御対象気筒から排気触媒に空気（酸素）が供給されることはない。しかも、非制御対象気筒は、筒内での燃焼によりほぼ無酸素状態となった排気ガスを排気触媒に向けて排出する。従って、減速時には、高温の排気触媒に対して酸素が供給されるのを防止し、触媒の劣化を抑制することができる。
【００３９】
さらに、本実施の形態では、非制御対象気筒において、燃焼が成立する範囲で吸入空気量を可能な限り減少させ、この吸入空気量に応じて燃料噴射量を制御する構成としている。具体的には、スロットルバルブ２６の開度（スロットル開度）を適度に絞ることにより、非制御対象気筒の吸入空気量を減少させる。ここで、吸気弁停止制御を実行していない場合には、減速時にスロットル開度を絞ると、１気筒当りの吸入空気量が燃料噴射弁３０の最小噴射量と比較して過少となる。この結果、吸入空気量に応じた量の燃料を正確に噴射することができず、Ａ／Ｆのずれや失火等が生じ易くなる。一方、失火の回避や噴射弁の最小噴射量を考慮して、減速時のスロットル開度を増大させると、エンジンブレーキの効きが悪くなり、運転性が低下する。
【００４０】
これに対し、本実施の形態では、減速時にスロットル開度を絞ることにより全体の吸入空気量を減少させても、制御対象気筒が弁停止状態となる分だけ、非制御対象気筒の１気筒当りの吸入空気量を増大させることができる。この結果、個々の非制御対象気筒では、吸入空気量に応じて正確な燃料噴射を行うことができ、Ａ／Ｆのずれや失火等を防止することができる。また、失火の回避や噴射弁の最小噴射量を考慮して、減速時のスロットル開度を増大させずに済むから、エンジンブレーキ力を十分に確保することができる。
【００４１】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、ステップ１００，１０２において、車両が減速状態となったか否かを判定する。即ち、ステップ１００では、車速センサ４８により車速を検出し、この車速が走行中に対応する所定値以上であるか否かを判定する。ステップ１０２では、アクセルセンサ４６により運転者のアクセル操作量を検出し、このアクセル操作量が零に近い所定値以下であるか否かを判定する。
【００４２】
そして、ステップ１００，１０２の判定が両方とも成立したときには、車両が減速状態であると判断し、前述した減速時の吸気弁停止制御を実行する（ステップ１０４）。一方、ステップ１００，１０２の何れかで判定が不成立のときには、減速状態ではないので通常の運転を実施する（ステップ１０６）。このように、車両の減速状態を検出したときには、吸気弁停止制御を行うことができる。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の特徴は、減筒運転を行うシステムに対して本願発明を適用したことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態２において、吸気弁停止制御を実行する前の減筒運転を説明するための説明図である。この図に示すように、減筒運転では、吸気側と排気側の可変動弁機構３８，４０を用いることにより、制御対象気筒（または、これを含む一部の気筒）において吸気バルブ３４と排気バルブ３６とを弁停止状態に保持し、かつ当該気筒の燃料噴射を停止させる。この減筒運転は、内燃機関の運転状態に応じて、例えば軽負荷運転時等に実行される。
【００４５】
そして、本実施の形態では、内燃機関が減筒運転中に減速状態となったときに、制御対象気筒の排気バルブ３６を通常の開，閉状態に復帰させる構成としている。このとき、制御対象気筒の吸気バルブ３４と燃料噴射とは停止状態に保持されているので、制御対象気筒では、実施の形態１と同様の吸気弁停止制御が実行された状態となる。一方、非制御対象気筒では、実施の形態１と同様に、燃焼が成立する範囲で吸入空気量を可能な限り減少させ、この吸入空気量に応じて燃料噴射量を制御する。
【００４６】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図７は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図７に示すルーチンでは、まず、ステップ２００，２０２において、実施の形態１のステップ１００，１０２と同様の処理を行うことにより、車両が減速状態となったか否かを判定する。そして、車両が減速状態であると判定したときには、減筒運転中である気筒の排気バルブ３６を通常の開，閉状態に復帰させることにより、当該気筒において吸気弁停止制御を実行する（ステップ２０４）。一方、車両が減速状態ではないと判定したときには、通常の減筒運転を継続する（ステップ２０６）。
【００４７】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、減筒運転を行う気筒に対しても、本願発明を適用することができる。
【００４８】
実施の形態３．
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態の特徴は、排気圧増大手段の一つとして、排気通路に排気絞り弁を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４９】
図８は、本発明の実施の形態３において、減速時の吸気弁停止制御を説明するための説明図である。図８に示すように、排気通路２２には、電動式の排気絞り弁９０が設けられており、この排気絞り弁９０は、ＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じて排気通路２２を開，閉するように構成されている。また、排気絞り弁９０は、排気通路２２のうち各気筒に接続された排気管が合流した合流部位に設けられている。
【００５０】
そして、本実施の形態では、内燃機関が減速状態となったときに、実施の形態１と同様の吸気弁停止制御を実行しつつ、更に排気絞り弁９０を閉弁させる。より詳しく述べると、制御対象気筒の排気バルブ３６が閉弁するときに排気絞り弁９０を閉弁させ、このタイミングで排気圧が一段と高くなるようにする。
【００５１】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
図９は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図９に示すルーチンでは、まず、ステップ３００，３０２において、実施の形態１のステップ１００，１０２と同様の処理を行うことにより、車両が減速状態となったか否かを判定する。そして、車両が減速状態であると判定したときには、吸気弁停止制御を実行すると共に、制御対象気筒の排気バルブ３６が閉弁するタイミングで排気絞り弁９０を閉弁する。一方、車両が減速状態ではないと判定したときには、排気絞り弁９０を開弁状態に保持しつつ、通常の運転状態を継続する（ステップ３０６）。
【００５２】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、排気絞り弁９０を設けているので、制御対象気筒の排気バルブ３６が閉弁するときには、排気絞り弁９０により排気通路２２の一部を閉塞し、当該閉塞空間内の排気圧を一段と高くすることができる。これにより、制御対象気筒の筒内圧を効率よく上昇させ、オイル上がりを確実に抑制することができる。
【００５３】
実施の形態４．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態の特徴は、前記実施の形態１乃至３の何れかにおいて、吸気弁停止制御を実行するときに、各気筒の排気バルブの開閉タイミング（位相）を進角させる構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５４】
［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
図１０は、本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態１乃至３の制御ルーチン（図５，図７，図９）の何れかと並行して行われる。そして、図１０に示すルーチンでは、まず、吸気弁停止制御の実行タイミングであるか否かを判定する（ステップ４００）。そして、この判定成立時には、ＶＶＴ４２を作動させることにより、全ての気筒において排気バルブ３６の開閉タイミングを通常よりも進角させる（ステップ４０２）。一方、ステップ４００の判定が不成立のときには、排気バルブ３６を通常の開閉タイミングで作動させる（ステップ４０４）。
【００５５】
このように構成される本実施の形態によれば、前記実施の形態１〜３の作用効果に加えて、以下の効果を得ることができる。即ち、制御対象気筒では、排気バルブ３６の開弁タイミングが早くなる分だけ、より多くの排気ガスを早い時期に燃焼室１６内に導入することができる。これにより、制御対象気筒の筒内圧を確実に高め、オイル上がりを抑制することができる。
【００５６】
また、非制御対象気筒では、排気バルブ３６の開弁タイミングが早くなる分だけ、より高圧の排気ガスを排気通路２２に排出することができる。これにより、高圧の排気ガスを制御対象気筒に供給することができる。なお、本実施の形態では、全ての気筒において排気バルブ３６の開閉タイミングを通常よりも進角させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、制御対象気筒だけで排気バルブ３６の開閉タイミングを進角させ、非制御対象気筒では、排気バルブ３６を通常の開閉タイミングで作動させる構成としてもよい。
【００５７】
実施の形態５．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態の特徴は、前記実施の形態１乃至３の何れかにおいて、吸気弁停止制御を実行する毎に、制御対象気筒として選択する気筒を変更する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５８】
［実施の形態５を実現するための具体的な処理］
図１１は、本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態１乃至３の制御ルーチン（図５，図７，図９）の何れかと並行して行われる。そして、図１１に示すルーチンでは、まず、吸気弁停止制御の実行タイミングであるか否かを判定する（ステップ５００）。そして、この判定成立時には、今回の吸気弁停止制御において制御対象気筒となる気筒を、４気筒の中から選択する（ステップ５０２）。
【００５９】
ここで、ステップ５０２の選択処理では、今回の制御対象気筒が前回の吸気弁停止制御の実行時における制御対象気筒と異なるように、制御対象気筒を変更する。一例を挙げれば、前回の制御対象気筒が＃１気筒と＃４気筒であった場合には、今回の制御対象気筒として＃２気筒と＃３気筒を選択し、残りの＃１気筒と＃４気筒は、今回の吸気弁停止制御において非制御対象気筒とする。なお、ＥＣＵ５０は、吸気弁停止制御を実行する毎に、そのときの制御対象気筒を記憶しておくように構成されている。
【００６０】
このように構成される本実施の形態によれば、前記実施の形態１〜３の作用効果に加えて、以下の効果を得ることができる。即ち、減速時の吸気弁停止制御が行われる毎に、制御対象気筒を順次変更することができるから、オイル上がりの発生頻度及び発生量を各気筒で均等化することができる。これにより、例えば特定の気筒でオイル上がりが集中的に発生したり、この気筒内にオイルに起因したデポジット等が堆積するのを回避することができる。つまり、全ての気筒において、オイル上がりを均等に抑制することができ、前記実施の形態１〜３による作用効果を各気筒で安定的に発揮することができる。
【００６１】
なお、前記実施の形態１乃至３では、図５中のステップ１０４、図７中のステップ２０４、図９中のステップ３０４が部分気筒停止手段の具体例をそれぞれ示している。また、実施の形態２では、図７中のステップ２０６が減筒運転手段の具体例を示している。さらに、実施の形態４では、図１０中のステップ４０２が排気弁進角手段の具体例を示し、実施の形態５では、図１１中のステップ５０２が対象気筒切換手段の具体例を示している。
【００６２】
また、実施の形態では、４気筒型の内燃機関を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、３気筒以下または５気筒以上の内燃機関にも適用することができる。また、本発明は、全気筒数に対する制御対象気筒の個数や、制御対象気筒とする気筒の組合わせについても、実施の形態に限定するものではない。即ち、例えば＃１気筒と＃２気筒とを組合わせて制御対象気筒としてもよく、あるいは４気筒のうち１気筒だけを制御対象気筒としてもよい。この点については、本発明を４気筒以外の多気筒エンジンに適用する場合も同様である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 内燃機関
１２ 気筒
１６ 燃焼室
２０ 吸気通路
２２ 排気通路
２６ スロットルバルブ
３０ 燃料噴射弁
３２ 点火プラグ
３４ 吸気バルブ
３６ 排気バルブ
３８ 吸気可変動弁機構
４０ 排気可変動弁機構
４２ ＶＶＴ
４６ アクセルセンサ
４８ 車速センサ
５０ ＥＣＵ
９０ 排気絞り弁（排気圧増大手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の吸気バルブを弁停止状態に保持することが可能な吸気可変動弁機構と、
内燃機関が減速時を含む特定の運転状態となったときに、前記複数気筒の少なくとも一部である制御対象気筒だけで前記吸気バルブを弁停止状態に保持すると共に排気バルブを通常の開，閉状態に保持し、かつ当該気筒の燃料噴射を停止する部分気筒停止手段と、
前記制御対象気筒の排気行程が行われるときに、内燃機関の排気通路の圧力を増大させる排気圧増大手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気圧増大手段は、前記制御対象気筒を除く他の気筒から排出される排気ガスである請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記他の気筒の排気行程中に前記制御対象気筒の排気バルブが閉弁するように、前記複数気筒の中から前記制御対象気筒を選択する構成としてなる請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の排気バルブを弁停止状態に保持することが可能な排気可変動弁機構と、
前記制御対象気筒を含む一部の気筒で前記吸気バルブ、前記排気バルブ及び燃料噴射を停止させる減筒運転を行う減筒運転手段と、を備え、
前記部分気筒停止手段は、内燃機関が前記減筒運転中に前記特定の運転状態となったときに、前記制御対象気筒の排気バルブを通常の開，閉状態に復帰させる構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御対象気筒の吸気バルブを弁休止状態とするときに、少なくとも前記制御対象気筒の排気バルブの開閉タイミングを通常よりも進角させる排気弁進角手段を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記排気圧増大手段は、前記排気通路に開，閉可能に設けられた排気絞り弁を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記複数気筒のうち前記制御対象気筒として選択する気筒を前記特定の運転状態が出現する毎に変更し、前記制御対象気筒以外の気筒では通常の燃焼を実行させる対象気筒切換手段を備えてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の吸気バルブを弁停止状態に保持することが可能な吸気可変動弁機構と、
内燃機関が減速時を含む特定の運転状態となったときに、前記複数気筒の少なくとも一部である制御対象気筒だけで前記吸気バルブを弁停止状態に保持すると共に排気バルブを通常の開，閉状態に保持し、かつ当該気筒の燃料噴射を停止する部分気筒停止手段と、
前記制御対象気筒の排気行程が行われるときに、内燃機関の排気通路の圧力を増大させる排気圧増大手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気圧増大手段は、前記制御対象気筒を除く他の気筒から排出される排気ガスである請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記他の気筒の排気行程中に前記制御対象気筒の排気バルブが閉弁するように、前記複数気筒の中から前記制御対象気筒を選択する構成としてなる請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記複数気筒のうち少なくとも一部の気筒に設けられ、当該気筒の排気バルブを弁停止状態に保持することが可能な排気可変動弁機構と、
前記制御対象気筒を含む一部の気筒で前記吸気バルブ、前記排気バルブ及び燃料噴射を停止させる減筒運転を行う減筒運転手段と、を備え、
前記部分気筒停止手段は、内燃機関が前記減筒運転中に前記特定の運転状態となったときに、前記制御対象気筒の排気バルブを通常の開，閉状態に復帰させる構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御対象気筒の吸気バルブを弁休止状態とするときに、少なくとも前記制御対象気筒の排気バルブの開閉タイミングを通常よりも進角させる排気弁進角手段を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記排気圧増大手段は、前記排気通路に開，閉可能に設けられた排気絞り弁を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記複数気筒のうち前記制御対象気筒として選択する気筒を前記特定の運転状態が出現する毎に変更し、前記制御対象気筒以外の気筒では通常の燃焼を実行させる対象気筒切換手段を備えてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２２３１２６（Ｐ２０１０−２２３１２６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２２６３（Ｐ２００９−７２２６３）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]