JP2007154669A

JP2007154669A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2007154669A
Application number: JP2005346764A
Authority: JP
Inventors: Yukiteru Hayashi; 幸輝林
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】エンジンの低負荷運転時におけるポンピングロスの低減及び燃費の向上を図る。
【解決手段】吸気バルブを閉じるタイミングを変更するバルブタイミング可変機構１０と、気筒毎に燃料を供給するインジェクタ５６と、エンジンの低負荷運転時に、インジェクタ５６により所定の一部の気筒に対する燃料供給を停止すると共に、バルブタイミング可変機構１０による所定の気筒の吸気ポートを閉じるタイミングを遅延させる遅閉じ制御を実行するＥＣＵ５１とを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、アイドル運転時を含むエンジンの低負荷運転時において燃費を向上させるエンジンの制御技術に関する。

一般に、エンジンの低負荷運転時（特に、アイドル運転時）においては、圧縮工程におけるポンピングロスが大きくなるため燃費が悪化する。このため、特定の単数又は複数の気筒に対する燃料供給を停止すると共に、当該気筒の吸排気弁の作動を停止し吸排気を遮断することが行われている（特許文献１参照）。
特開昭５４−５７００９号公報

上記特許文献１では、前述のように油圧駆動式の動弁機構により吸気弁の作動を停止させている。この油圧駆動式の動弁機構は高い要求作動油圧を必要とし、この作動油圧をエンジンにより駆動される油圧ポンプから得ており、弁を完全に閉じた位置で停止さるためには通常、アイドル回転数よりも高い回転数、例えば１５００ｒｐｍ以上のエンジン回転数が必要である。ところが、エンジンが低回転（７００〜８００ｒｐｍ程度）、低負荷のアイドル運転時にあってはエンジン回転数が低いため、油圧ポンプから必要な作動油圧が得られないという課題がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、エンジンの低負荷運転時におけるポンピングロスの低減及び燃費の向上を図ることができる技術を実現することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態は、吸気ポートを閉じるタイミングを変更するタイミング変更手段と、気筒毎に燃料を供給する燃料供給手段と、エンジン負荷が所定値未満の低負荷運転時に、前記燃料供給手段による所定の一部の気筒に対する燃料供給を停止すると共に、前記タイミング変更手段による所定の気筒の吸気ポートを閉じるタイミングを遅延させる遅閉じ制御を実行する制御手段と、を具備する。

この形態によれば、先ず、低負荷運転時に特定気筒に対する燃料供給が停止される。

これに伴いトルクが低下することから、同一トルクを維持するためには、スロットル開度等を制御若しくは乗員によるアクセル操作により空気量が増加させられる。

これによって、吸気ポート及び気筒内部の圧力が上昇（負圧が減少）する。

更に、吸気ポートの閉じタイミングが遅延される。

これに伴い気筒内から吸気ポートに吸気が吹き返され、トルクが低下することから、同一トルクを維持するためには、スロットル開度等を制御若しくは乗員によるアクセル操作により空気量が増加させられる。

従って、この形態によれば、これら燃料供給停止と吸気ポートの遅閉じに伴う両者の空気量増加によって、吸気ポート及び気筒内部の圧力が大きく上昇（負圧が減少）するため、低負荷運転時に大きくなる傾向があるポンピングロスを低下でき、燃費を向上できる。

また、第２の形態では、前記タイミング変更手段は、油圧駆動式のバルブタイミング可変機構を備え、前記制御手段は、アイドリング時を含む前記エンジンの低負荷運転時に、前記燃料供給手段による前記所定の一部の気筒に対する燃料供給を停止すると共に、前記タイミング変更手段による前記所定の気筒に対する吸気ポートの遅閉じを実行する。この形態によれば、要求作動油圧の低いバルブタイミング可変機構により吸気ポートの遅閉じを実行させることで、エンジンの低回転領域でも遅閉じを行うことができ、燃費の改善効果をアイドル時を含む低回転領域まで拡大することができる。

また、第３の形態では、前記遅閉じされる所定の気筒は、前記燃料供給が停止された気筒及び当該気筒以外の燃料が供給される気筒の少なくともいずれかを含む。この形態によれば、燃料供給が実行される気筒以外又は当該気筒に加えて、燃料供給が停止された気筒のポンピングロスを低下できるので、更なる燃費の向上を図ることができる。

また、第４の形態では、加速要求の有無を検出する加速検出手段を更に備え、前記制御手段は、加速要求の度合が所定値以上の急加速時において、前記燃料供給手段による燃料供給の停止を解除すると共に、前記タイミング変更手段による前記所定の気筒に対する吸気ポートの遅閉じを中止し、前記加速要求の度合が前記所定値より小さい緩加速時には、前記燃料供給手段による燃料供給の停止のみを解除する。この形態によれば、急加速時には高トルクを得て加速性を高め、緩加速時には燃費と加速性の両立を図ることができる。

また、第５の形態では、前記制御手段は、前記エンジンの急加速時において、前記特定気筒に対する燃料供給停止を先に解除し、その後に前記吸気ポートの遅閉じを中止するよう前記燃料供給停止手段及び前記タイミング変更手段を制御する。この形態によれば、燃料供給の再開と遅閉じの解除とを同時に実行する場合に比べて、急激なトルク変動によるトルクショックを低減できる。

また、第６の形態では、前記制御手段は、前記エンジンが低負荷運転時に、前記燃料供給手段により前記燃料供給を停止すると共に、前記タイミング変更手段により前記所定の気筒の吸気ポートの遅閉じを実行し、更に燃料が供給される気筒に対する空燃比を理論空燃料比より希薄化するように制御する。この形態によれば、燃料供給の停止と遅閉じにより吸気量が増加し燃焼安定性が向上することから、空燃比を希薄化し、更なる燃費の向上を図ることができる。

本発明によれば、エンジンの低負荷運転時におけるポンピングロスの低減及び燃費の向上を図ることができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

［第１の実施形態］
以下に、本発明に係る第１の実施形態としてレシプロエンジンに適用した場合について説明する。

＜バルブタイミング可変機構の説明＞
第１の実施形態が前提とするレシプロエンジンは、本発明を実現するためのバルブタイミング可変機構を備える。

図１乃至図６は、本発明に係る第１の実施形態のレシプロエンジンに搭載されるバルブタイミング可変機構を示す図、図７は本実施形態のオイルコントロールバルブの詳細な構成を示す図、図８は本実施形態のバルブタイミング可変制御を示すタイミングチャートである。

先ず、図１及び図２において、１はシリンダヘッド、２は吸気バルブを開閉作動させる吸気側カム軸、３は排気バルブを開閉作動させる排気側カム軸である。各カム軸２，３は、長手方向に配列された複数の軸受４により回転可能に支持されている。また、各カム軸２，３の一端部にはカムプーリ５，６が取り付けられている。これらカムプーリ５，６には、クランク軸７に固着されたクランクプーリ８との間にタイミングベルト９が張架され、このタイミングベルト９によってクランク軸７の回転力がカムプーリ５，６を通じて各カム軸２，３に伝達され、同期回転される。タイミングベルト９は、シリンダブロック１３の端部に設けられたアイドラプーリ１１とテンショナ１２とによって所望の張力に調整される。尚、１７は各シリンダの燃焼室に連通されて、不図示の点火プラグが装着されるプラグホールである。

吸気側カム軸２の一端部には、後述する如くカム軸２とカムプーリ５とを油圧力により相対的に回動させて、カム軸２のクランク軸７に対する回転位相を変更するバルブタイミング可変機構１０が設けられている。

図３乃至図６において、バルブタイミング可変機構１０は、シリンダヘッド１の上方に配設されるシリンダヘッドカバー３０内部に配置される。吸気側カム軸２の端部には、ロータ３１が連結され、このロータ３１の外部に嵌装された円筒状のケーシング３２が、ロータ３１に対して相対的に回転可能に連結されている。ケーシング３２は、吸気側カム軸２に対して相対的に回転可能に設けられたカムプーリ５に連結される。

ロータ３１は、円筒状のボス部の外周から径方向外方に突出する４つのベーンが略等間隔に設けられており、座金３３及びボルト３４によりカム軸２に取り付けられる。一方、ケーシング３２は中空円筒状に形成され、円盤状の蓋部材３５と共にボルト３６によりカムプーリ５に取り付けられている。また、上記ロータ３１及びケーシング３２は、吸気側カム軸２の軸線ｚ１を中心とする同心位置に位置付けられ、ロータ３１のベーンとケーシング３２の突出壁部とが周方向に交互に配置されていて、各ベーンの先端面がケーシング３２の内周面に摺接する一方、各突出壁部の先端面がロータ３１のボス部の外周面に摺接しており、それらのベーン及び突出壁部の各先端面に、オイルシール３７が配設されている。

即ち、上記カムプーリ５、ロータ３１及びケーシング３２の間には、ロータ３１のベーンとケーシング３２の突出壁部とにより周方向に並んで８つの受圧室１０ａ，１０ｂが区画形成されている。この８つの受圧室１０ａ，１０ｂのうち、ロータ３１の各ベーンに対し吸気側カム軸２の回転方向側に位置付けられた４つの受圧室（遅角側受圧室）１０ａは、それぞれロータ３１のボス部内に形成された油路３１ａに連通されており、この油路３１ａを介して供給される作動油圧が増大すれば、ロータ３１がケーシング３２に対しカム軸２の回転と反対側に回動され、これにより、吸気バルブの作動タイミングが遅角側に変更される。

一方、上記ロータ３１の各ベーンに対して遅角側受圧室１０ａの反対側に位置付けられた４つの受圧室（進角側受圧室）１０ｂは、それぞれ、ロータ３１のボス部内に形成された油路３１ｂに連通されており、この油路３１ｂを介して供給される作動油圧が増大すれば、ロータ３１はケーシング３２に対しカム軸２の回転する側に回動され、吸気バルブの作動タイミングが進角側に変更される。

更に、上記カムプーリ５には、当該カムプーリ５及びロータ３１に係合してそれらの相対的な回動を阻止するストッパピン８０が設けられている。ストッパピン８０は、先端部がカムプーリ５の凹部８２から突出してロータ３１の嵌合孔８１に内嵌され、それらの相対的な回動を阻止する回動阻止状態（同図に示す状態）と、基端部から先端部までが全て上記凹部８２内に収容されて、上記ロータ３１とカムプーリ５との相対的な回動を許容する回動許容状態とのいずれか一方に切替られるようになっている。

上記嵌合孔８１は、バルブ８５を介して連通路８６により進角側受圧室１０ｂに連通される一方、当該バルブ８５を介して連通路８７により遅角側受圧室１０ａに連通されている。これにより、各受圧室１０ａ，１０ｂ内の作動油圧は上記嵌合孔８１内に導かれて、回動阻止状態になっているストッパピン８０の先端面に作用し、各受圧室１０ａ、１０ｂ内の作動油圧が所定以上に上昇すると、ストッパピン８０がスプリング８３の押圧力に抗して嵌合孔８１から押し出され、回動許容状態に切り替えられるのである。尚、上記バルブ８５は各連通路８６，８７から嵌合孔８１内への作動油の流通のみを許容し、当該各連通路同士、即ち進角側受圧室１０ｂ及び遅角側受圧室１０ａの相互の連通は阻止するものである。

従って、エンジン停止中には、進角側及び遅角側受圧室１０ｂ，１０ａ内の作動油圧は略大気圧になっているので、ストッパピン８０はスプリング８３の押圧力により回動阻止状態に保持されており、このことで、バルブタイミング可変機構１０のロータ３１とケーシング３２とが互いに相対的に回動不能な状態にされて、それらの衝突等による騒音発生が防止される。また、上記回動阻止状態では、上記ロータ３１はケーシング３２に対してカム軸２の回転と反対側に最大限に偏った位置、即ち最遅角位置に位置している。一方、エンジン始動後に上記進角側又は遅角側受圧室１０ｂ，１０ａ内の作動油圧が所定以上に上昇すれば、即ち、ストッパピン８０をスプリング８３の押圧力に抗して回動許容状態に切替える程度に作動油圧が高まれば、上記ロータ３１とケーシング３２とは互いに相対的に回動可能な状態にされる。

上記バルブタイミング可変機構１０への作動油圧の供給は、シリンダブロック１５の外部に設けられたオイルパイプを含む作動油供給経路により行われる。即ち、不図示のオイルポンプによりシリンダブロック１５内のオイルギャラリから圧送される作動油は、図３に示すオイルジョイント３８と、エンジン外周に設けられたオイルパイプ３９とを経由して、シリンダヘッドカバー３０上面に設けられたバルブケース４０に送られる。そして、オイルジョイント４１を介してユニオンボルト４２内の油路に至り、ここからオイルフィルタ４３を介して電磁式のオイルコントロールバルブ（以下、「ＯＣＶ」という）４４に供給される。

上記ＯＣＶ４４は、図７に示すように、コイル４５及びプランジャ４６を有する電磁ソレノイド４７と、一端部が上記プランジャ４６に連結される一方、他端部がスプリング４８により押圧されるスプール４９と、当該スプール４９を収容するケーシング５０とを備えている。また、上記ケーシング５０には、供給される圧油を受け入れる供給ポート５０ａと、バルブタイミング可変機構１０側に接続されて作動油を給排する一対のアクチュエータポート５０ｂと、バルブタイミング可変機構１０側から戻ってきた戻り油を排出するドレンポート５０ｃとが設けられている。そして、上記電磁ソレノイド４７に後述のＥＣＵ５１からの信号が入力されると、スプール４９がスプリング４８の押圧力に抗して作動されて、オイルギャラリ側から供給される作動油の流量及び方向を調整するようになっている。

上記ＯＣＶ４４により油圧調整された作動油は、中間部材５２及び１番ジャーナルの軸受部４内に形成された油路により吸気側カム軸２に供給され、当該カム軸２内に形成された油路を流通してバルブタイミング可変機構１０の各受圧室１０ａ，１０ｂに供給される。

上記吸気側カム軸２には、その回転位置を検出するカム角センサ１５が設けられている。このカム角センサ１５は例えば電磁ピックアップ等からなり、吸気側カム軸２に設けられたセンシングプレート１４に対し、その外周位置に対応するようにシリンダヘッドカバー３０に配設されていて、上記センシングプレート１４の外周から突出する３つの突起の通過に対応して信号を出力するようになっている。尚、７５はバルブタイミング可変機構１０を吸気側カム軸２に固定するボルト３４内に形成されたリターン通路である。

上記のように構成されたバルブタイミング可変機構１０において、吸気バルブの開閉作動タイミングを遅角側に変更するときには、ＯＣＶ４４のデューティ制御により遅角側の受圧室１０ａへの作動油圧を増大させる。これにより、ロータ３１がケーシング３２に対し吸気側カム軸２の回転と反対側に回動され、吸気バルブの作動タイミングが遅角側に変更されて、給排気のオーバーラップ量が小さくなる。

また、反対に、吸気バルブの作動タイミングを進角側に変更して給排気のオーバーラップ量を大きくするときには、前記と反対の向きに作動油を供給して、進角側受圧室１０ｂの作動油圧を増大させるようにする。

本実施形態では、コントロールユニット（Electronic Control Unit；以下、「ＥＣＵ」という）５１が、エンジンの運転状態に応じてＯＣＶ４４をデューティー制御して、ＯＣＶ４４からバルブタイミング可変機構１０へ供給する作動油圧を変更調整することで、図８に示すように、吸気バルブの開閉作動タイミングを最遅角位置から最進角位置まで連続的に変更するようにしている。

＜制御ブロックの説明＞
図９は本実施形態のエンジンの制御装置のブロック図である。

図９において、ＥＣＵ５１は、カム角センサ１５からのカム角検出信号、カム角センサ１５と同様に構成されたクランク角センサ５２からのクランク軸７の所定の回転位置に対応するクランク角（エンジン回転数）検出信号、エンジンの吸気通路に設けられたスロットル開度センサ５３からのスロットル開度検出信号、同じくスロットル弁上流に設けられたエアフローセンサ５４からの吸気量検出信号、排気通路中に設けられた排気ガス中の酸素含有量を検出するＯ₂センサ５５からの酸素濃度検出信号が夫々入力される。

ＥＣＵ５１は、クランク角検出信号からエンジン回転数、スロットル開度検出信号からスロットル弁開度変化量、吸気量検出信号から吸入空気量、酸素濃度検出信号から空燃比（Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ）を夫々演算し、これらの演算結果に基づいてエンジン負荷を表す値として、例えば全気筒の平均有効圧力Ｐｅを演算する。

そして、ＥＣＵ５１は、上記平均有効圧力Ｐｅ及びスロットル弁開度変化量（加速要求度合）等に基づいてエンジンの運転領域を判定し、その判定結果に応じて下記（１）〜（３）又はこれらを組み合わせたエンジン制御を実行する。
（１）空燃比制御
ＥＣＵ５１は、上記酸素濃度検出信号から求められた空燃比に基づいて、インジェクタ５６へ制御信号を出力して各気筒毎に供給すべき燃料噴射量を調整すると共に、スロットル弁５７へ制御信号を出力してスロットル開度を制御し吸気量を調整することで、上記平均有効圧力Ｐｅ及びスロットル弁開度変化量等に応じて決定される空燃比での制御を実行する。
（２）バルブタイミング可変制御
ＥＣＵ５１は、カム角検出信号及びクランク角検出信号に基づいて、クランク軸７に対する吸気側カム軸２の回転位相差（以下、「バルブ進角量ΔＶＴ」という）を演算し、このバルブ進角量ΔＶＴに基づいてＯＣＶ４４へ制御信号を出力してＯＣＶ４４の開度を調整することで、吸気バルブの開閉タイミングをゼロより遅角側へ変化させる遅閉じタイミング制御、ゼロより進角側へ変化させる早閉じタイミング制御、遅角も進角もしないでバルブ進角量ΔＶＴをゼロとする通常タイミング制御を選択的に実行する。

尚、バルブ進角量ΔＶＴの値は、吸気側カム軸２の回転位置が最遅角位置になって吸気バルブの開閉タイミングが最も遅くなり、吸気及び排気のバルブオーバーラップがなくなった状態をバルブ進角量＝０とする。

図１１は、通常タイミング制御領域と遅閉じタイミング制御領域とをエンジン回転数とエンジントルクとの関係で示すマップである。
（３）燃料噴射制御
ＥＣＵ５１は、インジェクタ５６へ制御信号を出力して特定の気筒に対する燃料噴射を停止する（減筒制御）、又は当該減筒制御は行わず、全ての気筒に対する燃料噴射を実行する（全筒制御）。図１２は、全筒制御領域と減筒制御領域とをエンジン回転数とエンジントルクとの関係で示すマップである。

尚、上記（２）のバルブタイミング可変制御において、制御対象となるのは、上記（３）の減筒制御によって燃料噴射が停止された気筒、及び当該気筒以外の燃料が供給される気筒のいずれか、望ましくはその両方の気筒である。

尚、ＥＣＵ５１は、上記各検出信号を用いた演算処理を行うＣＰＵ，後述するエンジン制御を実行するプログラムを格納するＲＯＭ，演算結果等を保持するＲＡＭ等を有し、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することで上記各エンジン制御を実現する。

＜制御フローの説明＞
図１０は本実施形態のエンジン制御を示すフローチャートである。

図１０において、ＥＣＵ５１は、各センサ１５，５２〜５５から各検出信号を読み込み、クランク角検出信号からエンジン回転数、スロットル開度検出信号からスロットル弁開度変化量、吸気量検出信号から吸入空気量、エンジン水温検出信号からエンジン水温を夫々演算し、これらの演算結果に基づいて全気筒の平均有効圧力Ｐｅを演算する（Ｓ１１）。

次に、ＥＣＵ５１は、エンジンが低負荷領域で運転されているか判定する（Ｓ１３）。ここでは、上記平均有効圧力Ｐｅが５０％以下のときにエンジンが低負荷運転であると判定する。

上記Ｓ１３でエンジンが低負荷運転されている場合、ＥＣＵ５１は、加速状態で運転されているか判定する（Ｓ１５）。ここでは、加速要求の有無として上記スロットル開度変化量（加速要求度合）が所定値α以上のときに加速状態であると判定する。

上記Ｓ１５で加速状態であった場合、ＥＣＵ５１は、上記（１）の空燃比制御及び上記（３）の全筒制御を実行する（Ｓ１７）。つまり、特定気筒への燃料噴射を停止する減筒制御は実行しない。

次に、ＥＣＵ５１は、急加速状態で運転されているか判定する（Ｓ１９）。ここでは、加速要求の有無として上記スロットル開度変化量（加速要求度合）が所定値β（α＜β）以上のときに急加速状態であると判定する。

上記Ｓ１９で急加速状態ではない緩加速時（Ｓ１９でＮＯ）、或いは上記Ｓ１９で急加速状態であっても急加速判定後所定時間が経過するまでは（Ｓ２１でＮＯ）、ＥＣＵ５１は、上記（２）のバルブタイミング可変制御で遅閉じタイミング制御を実行する（Ｓ２５）。つまり、減筒制御が実行されていた場合には減筒制御のみを解除し、吸気バルブの開閉タイミングをゼロより遅角側へ変化させ、吸気ポートの閉じタイミングを遅延させる。

また、ＥＣＵ５１は、上記Ｓ１９で急加速判定後所定時間が経過した場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、上記（２）のバルブタイミング可変制御で通常タイミング制御を実行する（Ｓ２３）。つまり、遅閉じタイミング制御が実行されていた場合には中止して吸気ポートの閉じタイミングの遅延をゼロ又は進角させる。また、減筒制御が実行されていた場合には解除し、全筒制御に切り替える。即ち、ここでは、上記（１）の空燃比制御及び（３）の全筒制御を実行する。

このように、急加速では、Ｓ１７で減筒制御が先に解除され、Ｓ２３で急加速判定後所定時間が経過した場合、例えばエンジン回転数が１〜２回転した後に遅閉じタイミング制御を中止させれ、通常タイミング制御が実行される。これにより、全筒制御の再開（減筒制御の解除）と通常タイミング制御への切替（遅閉じタイミング制御の中止）とを同時に実行する場合に比べて、急激なトルク変動によるトルクショックを低減できる。

また、ＥＣＵ５１は、上記Ｓ１５で加速状態でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、上記（１）の空燃比制御及び上記（３）の減筒制御を実行する（Ｓ２７）。つまり、特定気筒への燃料噴射を停止する。

次に、ＥＣＵ５１は、スロットル弁５７へ制御信号を出力してスロットル開度を増加して吸気量を増加する（Ｓ２９）。

次に、ＥＣＵ５１は、上記（２）のバルブタイミング可変制御で遅閉じタイミング制御を実行し（Ｓ３１）、吸気ポートの閉じタイミングを遅延させる。

更に、ＥＣＵ５１は、エンジンがアイドル領域で運転されているか判定する（Ｓ３３）。ここでは、上記スロットル開度及びスロットル開度変化量が略ゼロ（スロットル弁が全閉）で且つエンジン回転数が７００〜８００ｒｐｍのときに加速状態であると判定する。

上記Ｓ３３でアイドル運転状態であった場合、ＥＣＵ５１は、インジェクタ５６へ制御信号を出力して燃料噴射される気筒に供給すべき燃料噴射量を調整すると共に、スロットル弁５７へ制御信号を出力してスロットル開度を制御し吸気量を調整し、燃料が供給される気筒に対する空燃比を理論空燃料比より希薄化（リーン化）する（Ａ／Ｆ＞１４．７）。

また、上記Ｓ１３で低負荷運転されていない場合（Ｓ１３でＮＯ）、ＥＣＵ５１は、上記（１）の空燃比制御であって上記（３）の全筒制御及び上記（２）の通常タイミング制御を実行する（Ｓ３７、Ｓ３９）。つまり、減筒制御及び遅閉じタイミング制御が実行されていた場合にはそれらを解除する。

＜効果の説明＞
上記実施形態によれば、エンジンが低負荷領域且つ非加速状態で運転されている場合に（Ｓ１３→Ｓ１５→Ｓ２７）、特定気筒に対する減筒制御を実行することで燃費を改善する一方、スロットル開度を増加し（Ｓ２９）遅閉じタイミング制御を実行して（Ｓ３１）吸気量を増加させることでトルクの低下を抑制する。この結果、吸気ポート内部及び気筒内部の圧力が上昇（負圧が減少）するため、低負荷運転時に大きくなる傾向があるポンピングロスを低下でき、燃費を向上できる。

詳しくは、先ず、低負荷運転時に特定気筒に対する燃料供給が停止される（減筒制御）。これに伴いトルクが低下することから、同一トルクを維持するためには、スロットル開度等を制御若しくは乗員によるアクセル操作により空気量が増加させられる。これによって、吸気ポート及び気筒内部の圧力が上昇（負圧が減少）する。

更に、吸気ポートの閉じタイミングが遅延される（遅閉じタイミング制御）。これに伴い気筒内から吸気ポートに吸気が吹き返され、トルクが低下することから、同一トルクを維持するためには、スロットル開度等を制御若しくは乗員によるアクセル操作により空気量が増加させられる。これによって、吸気ポート及び気筒内部の圧力が上昇（負圧が減少）する。

従って、これら減筒制御と遅閉じタイミング制御に伴う両者の空気量増加によって、吸気ポート及び気筒内部の圧力が大きく上昇（負圧が減少）するため、低負荷運転時に大きくなる傾向があるポンピングロスを低下でき、燃費を向上できる。

また、要求作動油圧の低いバルブタイミング可変機構により遅閉じタイミング制御を実行することで（Ｓ２５）、エンジンの低負荷、低回転領域でも遅閉じを行うことができ、燃費の改善効果をアイドル時（Ｓ３３）を含む低回転領域まで拡大することができる。

また、エンジンの低負荷領域における上記遅閉じタイミング制御（Ｓ３１）では、燃料供給が実行される気筒以外又は当該気筒に加えて、減筒制御される気筒のポンピングロスを低下できるので、更なる燃費の向上を図ることができる。

また、急加速時（Ｓ１９→Ｓ２１→Ｓ２３）には全筒制御及び通常タイミング制御の下で空燃比制御を実行して高トルクを得て加速性を高め、緩加速時（Ｓ１９→Ｓ２５）には全筒制御及び遅閉じタイミング制御の下で空燃比制御を実行して燃費と加速性の両立を図ることができる。

また、エンジンが低負荷領域且つ非加速状態で運転されている場合に（Ｓ１３→Ｓ１５→Ｓ２７）、燃料供給の停止と遅閉じにより吸気量が増加し燃焼安定性が向上することから、アイドル時の空燃比を希薄化し（Ｓ３３→Ｓ３５）、更なる燃費の向上を図ることができる。

［第２の実施形態］
以下に、本発明に係る第２の実施形態としてロータリエンジンに適用した場合について説明する。

＜吸気タイミング可変装置の説明＞
第２の実施形態が前提とするロータリエンジンは、本発明を実現するための吸気タイミング可変装置を備える。

図１３は、本発明に係る第２の実施形態のロータリエンジンの吸気装置を示す系統図である。

図１３において、１１２は吸入空気を浄化するエアクリーナであり、このエアクリーナ１１２の吸気入口部には第１フレッシュエアダクト１１３と第２フレッシュエアダクト１４とが連通して接続されている。第２フレッシュエアダクト１１４内にはアクチュエータにて開閉制御されるフレッシュエアバルブ１１６が設けられている。エアクリーナ１１２の浄化空気出口部にはエアフローセンサ１１７が取り付けられると共に、当該出口部にはエアインテークホース１１８を介してスロットルボディ１１９が配設される。スロットルボディ１１９の下流側にはエクステンションマニホールド１２０が取り付けられ、このエクステンションマニホールド１２０を第１合流部１２１を介して２つの通路１２２，１２３に分岐して形成している。そして、このエクステンションマニホールド１２０は上述の吸気マニホールド１０４に取り付けられている。

エアクリーナ１１２の内部にはそのアッパケースとロアケースとでエレメント１２４が挟持される一方、スロットルボディ１１９内にはスロットル弁１２５が設けられている。

エンジン本体１０１はフロントサイドハウジング１２６と、ロータハウジング１２７と、インタミディエイトハウジング（中間サイドハウジング）１２８と、ロータハウジング１２９と、リヤサイドハウジング１３０とを一体化したもので、２つのロータハウジング１２７，１２９内の各作業室１３１にはエキセントリックシャフトにて駆動されるロータ１３２，１３３が配設されて、２ロータ構造のロータリエンジン（２気筒のロータリピストンエンジン）を構成している。

上述のインタミディエイトハウジング１２８には前後の各作動室１３１に連通するように吸気ポートとしてのプライマリポート１３４，１３５が形成され、フロントサイドハウジング１２６には第１気筒の作動室１３１（フロント側の作動室で、図１３では不図示）に連通するようにセカンダリポート１３６と、補助ポート１３７とが形成され、サイド吸気ポート式として、補助ポート１３７内には筒部材１３８に開口部１３９（いわゆる窓部）が形成された補助ポートバルブ（ＡＰＶ）１４０が設けられている。

同様に、リヤサイドハウジング１３０には第２気筒の作動室１３１（リヤ側の作動室）に連通するようにセカンダリポート１４１と、補助ポート１４２とが形成され、サイド吸収ポート式として、補助ポート１４２内には筒部材１４３に開口部１４４が形成された補助ポートバルブ（ＡＰＶ）１４５が設けられている。

一方、上述のエクステンションマニホールド１２０における第１合流部１２１の上流には分岐部１４６から２つの補助吸気通路１４７，１４８が分岐形成され、これら各補助吸気通路１４７，１４８をスロットルボディ１１９の下流側に連通させている。

フロント側の第１気筒において、プライマリポート１３４とエクステンションマニホールド１２０の通路１２２とを連通する第１吸気通路１４９を設け、セカンダリポート１３６に連結した第２吸気通路１５０の上端を第１吸気通路１４９の上流部にて合流させて第２合流部１５１を形成している。また補助ポートバルブ１４０を介して補助ポート１３７と連通する第３吸気通路１５２を設け、この第３吸気通路１５２をフロント側の補助吸気通路１４７に連結している。

同様に、リヤ側の第２気筒において、プライマリポート１３５とエクステンションマニホールド１２０の通路１２３とを連通する第１吸気通路１５３を設け、セカンダリポート１４１に連結した第２吸気通路１５４の上端を第１吸気通路１５３の上流部にて合流させて第２合流部１５５を形成している。また補助ポートバルブ１４５を介して補助ポート１４２と連通する第３吸気通路１５６を設け、この第３吸気通路１５６をリヤ側の補助吸気通路１４８に連結している。

各作動室１３１の第１吸気通路１４９，１５３と第２吸気通路１５０，１５４とが合流する第２合流部１５１，１５５と、前後の作動室１３１の吸気通路の第１合流部（気筒間の合流部）１２１との間には、前後の作動室１３１の吸気通路（この実施形態では第２合流部１５１，１５５よりも上流側の第１吸気通路１４９，１５３の上端部相互間）を連通する連通路１５７と、この連通路１５７をエンジンの運転状態に応じて遮断、開放するロータリバルブ型のＶＤＩ弁１５８とが設けられている。

上述の連通路１５７はＶＤＩ弁１５８の内部に一体的に形成されると共に、このＶＤＩ弁１５８はアクチュエータ及びソレノイド弁から構成される。

１６０は２つの第２吸気通路１５０，１５５をエンジンの運転状態に応じて同時に開閉するロータリ式のシャッタ弁である。

上述の補助ポートバルブ１４０，１４５は吸気のポートタイミングを可変して、出力を得るためのバルブであって、これらの各補助ポートバルブ１４０，１４５はアクチュエータ１５９を介して同時に開閉駆動される。

＜制御ブロックの説明＞
図１４は本実施形態のエンジンの制御装置のブロック図である。

図１４において、ＥＣＵ１８１は、不図示の点火プラグに接続されたディストリビュータ１８２からの点火検出信号、スロットル開度センサ１８３からのスロットル開度検出信号、エアフローセンサ１１７からの吸気量検出信号、Ｏ₂センサ１８４からの酸素濃度検出信号が夫々入力される。

ＥＣＵ１８１は、点火検出信号からエンジン回転数、スロットル開度検出信号からスロットル弁開度変化量、吸気量検出信号から吸入空気量、酸素濃度検出信号から空燃比を夫々演算し、これらの演算結果に基づいてエンジン負荷を表す値として、例えば全気筒の平均有効圧力Ｐｅを演算する。

そして、ＥＣＵ１８１は、上記平均有効圧力Ｐｅ及びスロットル弁開度変化量等に基づいてエンジンの運転領域を判定し、その判定結果に応じて下記（４）〜（６）又はこれらを組み合わせたエンジン制御を実行する。
（４）空燃比制御
ＥＣＵ１８１は、上記酸素濃度検出信号から求められた空燃比に基づいて、インジェクタ１８５へ制御信号を出力して各作動室１３１毎に供給すべき燃料噴射量を調整すると共に、スロットル弁１２５へ制御信号を出力してスロットル開度を制御し吸気量を調整することで、上記平均有効圧力Ｐｅ及びスロットル弁開度変化量等に応じて決定される空燃比での制御を実行する。
（５）吸気タイミング可変制御
ＥＣＵ１８１は、上記平均有効圧力Ｐｅ及びスロットル弁開度変化量等に基づいてＡＰＶ１４０，１４５へ制御信号を出力してＡＰＶ１４０，１４５の閉じタイミングを調整することで、各作動室１３１への吸気タイミングを遅角側へ変化させる遅閉じタイミング制御、ＡＰＶ１４０，１４５を非作動とする（閉じたままの）通常タイミング制御を選択的に実行する。本実施形態での通常タイミング制御領域及び遅閉じタイミング制御領域は、図１１に示したエンジン回転数とエンジントルクとの関係と同様である。
（６）燃料噴射制御
ＥＣＵ５１は、インジェクタ１８５へ制御信号を出力していずれかの作動室１３１に対する燃料噴射を停止する（減筒（片ロータ）制御）、又は当該減筒制御は行わず、両方の作動室１３１に対する燃料噴射を実行する（全筒（全ロータ）制御）。本実施形態での全筒制御領域及び減筒制御領域は、図１２に示したエンジン回転数とエンジントルクとの関係と同様である。

尚、上記吸気タイミング可変制御において、制御対象となるのは、上記（６）の減筒制御によって燃料噴射が停止された作動室、及び当該作動室以外の燃料が供給される作動室のいずれか、望ましくはその両方の作動室である。

尚、ＥＣＵ１８１は、第１の実施形態と同様に、上記各検出信号を用いた演算処理を行うＣＰＵ，後述するエンジン制御を実行するプログラムを格納するＲＯＭ，演算結果等を保持するＲＡＭ等を有し、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することで上記各エンジン制御を実現する。

＜制御フローの説明＞
第２の実施形態でのエンジン制御は、前述した図１０のフローにおいて、（１）の空燃比制御を上記（４）の空燃比制御、（２）のバルブタイミング可変制御を上記（５）の吸気タイミング可変制御、（３）の燃料噴射制御を上記（６）の燃料噴射制御に夫々置き換えて実行することで実現される。

＜効果の説明＞
上記実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。

特に、図１５に示すように、従来の弁停止の場合に比べて、本実施形態の減筒（片ロータ）制御と遅閉じタイミング制御との相乗効果によって作動室内の圧力（負圧）が約２倍に上昇するため、ポンピングロスが改善される。

また、図１６に示すように、全筒（２ロータ）制御と比べて、減筒（片ロータ）制御と遅閉じタイミング制御とにより吸気量が増加するため、燃焼安定性が向上し、アイドリング時の回転変動が減少（回転安定性が向上）することから、アイドル時の空燃比を希薄化することで（図１０のＳ３３→Ｓ３５）、更なる燃費の向上を図ることができる。

本発明に係る第１の実施形態のレシプロエンジンの概略構成を示すシリンダヘッドカバーを取り除いた状態の平面図である。本発明に係る第１の実施形態のレシプロエンジンの概略構成を示す正面図である。本発明に係る第１の実施形態のレシプロエンジンの概略構成を示すシリンダヘッドカバーを装着した状態の平面図である。本発明に係る第１の実施形態のレシプロエンジンに搭載されるバルブタイミング可変機構を示す図３のＩ−Ｉ断面図である。図４のＩＩ−ＩＩ断面図である。図４のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。第１の実施形態のオイルコントロールバルブの詳細な構成を示す図である。第１の実施形態のバルブタイミング可変制御を示すタイミングチャートである。第１の実施形態のエンジンの制御装置のブロック図である。第１の実施形態のエンジン制御を示すフローチャートである。バルブタイミング可変制御領域をエンジン回転数とエンジントルクとの関係で示すマップである。燃料噴射制御領域をエンジン回転数とエンジントルクとの関係で示すマップである。本発明に係る第２の実施形態のロータリエンジンの吸気装置を示す系統図である。第２の実施形態のエンジンの制御装置のブロック図である。本実施形態の減筒（片ロータ）制御及び遅閉じタイミング制御によるポンピングロス低減効果を、従来の弁停止の場合と比較して示す図である。本実施形態の減筒（片ロータ）制御及び遅閉じタイミング制御によるアイドル回転安定性を、全筒（２ロータ）制御と比較して示す図である。

符号の説明

１シリンダヘッド
２吸気側カム軸
３排気側カム軸
４軸受
５，６カムプーリ
７クランク軸
８クランクプーリ
９タイミングベルト
１０バルブタイミング可変機構
１１アイドラプーリ
１２テンショナ
１３シリンダブロック
１４センシングプレート
１５カム角センサ
１７プラグホール
３０シリンダヘッドカバー
４４オイルコントロールバルブ
１０１エンジン本体
１３１作動室
１３２，１３３ロータ
１３４，１３５プライマリポート
１３６，１４１セカンダリポート
１４０，１４５補助ポートバルブ（ＡＰＶ）
５１，１８１ＥＣＵ
５２クランク角センサ
５３，１８３スロットル開度センサ
５４，１１７エアフローセンサ
５５，１８４Ｏ₂センサ
５６，１８５インジェクタ
５７，１２５スロットル弁

Claims

吸気ポートを閉じるタイミングを変更するタイミング変更手段と、
気筒毎に燃料を供給する燃料供給手段と、
エンジン負荷が所定値未満の低負荷運転時に、前記燃料供給手段による所定の一部の気筒に対する燃料供給を停止すると共に、前記タイミング変更手段による所定の気筒の吸気ポートを閉じるタイミングを遅延させる遅閉じ制御を実行する制御手段と、を具備することを特徴とするエンジンの制御装置。
前記タイミング変更手段は、油圧駆動式のバルブタイミング可変機構を備え、
前記制御手段は、アイドリング時を含む前記エンジンの低負荷運転時に、前記燃料供給手段による前記所定の一部の気筒に対する燃料供給を停止すると共に、前記タイミング変更手段による前記所定の気筒に対する吸気ポートの遅閉じを実行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。
前記遅閉じされる所定の気筒は、前記燃料供給が停止された気筒及び当該気筒以外の燃料が供給される気筒の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
加速要求の有無を検出する加速検出手段を更に備え、
前記制御手段は、加速要求の度合が所定値以上の急加速時において、前記燃料供給手段による燃料供給の停止を解除すると共に、前記タイミング変更手段による前記所定の気筒に対する吸気ポートの遅閉じを中止し、
前記加速要求の度合が前記所定値より小さい緩加速時には、前記燃料供給手段による燃料供給の停止のみを解除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、前記急加速時において、前記燃料供給手段による前記燃料供給の停止を先に解除し、その後に前記タイミング変更手段による前記吸気ポートの遅閉じを中止するよう制御することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、前記エンジンが低負荷運転時に、前記燃料供給手段により前記燃料供給を停止すると共に、前記タイミング変更手段により前記所定の気筒の吸気ポートの遅閉じを実行し、更に燃料が供給される気筒に対する空燃比を理論空燃料比より希薄化するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。