JP2007285150A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多気筒内燃機関の排気浄化装置が所定の浄化機能を発揮可能な温度到達前に減筒運転を実行する際に、排気エミッションの悪化を抑制し、かつ排気浄化装置の昇温を促進できる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１の気筒２毎に配置された独立スロットル弁１０と、気筒２毎に設けられた吸気弁６の動弁特性を変更可能な可変動弁機構８とを有し、排気浄化装置１２が触媒活性化温度に到達する前に減筒運転を実行し、稼働気筒の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料供給を制御する。減筒運転の際に休止気筒を通過する空気と稼働気筒が排出する排気ガスとによって排気浄化装置１２の昇温が促進するように、独立スロットル弁１０及び可変動弁機構８をそれぞれ操作して休止気筒を通過する空気量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多気筒内燃機関の排気浄化装置が所定の浄化機能を発揮可能な温度に到達する前に減筒運転を実行する内燃機関の制御装置に関する。

多気筒内燃機関の一部の気筒への燃料供給を中止する減筒運転を行うことは周知である。このような減筒運転時の休止気筒に対する空気量を制御する制御装置として、減筒運転時に稼働気筒に対する空気量よりも休止気筒に対する空気量が増大するように気筒毎に設けられた独立スロットル弁を操作するものがある（特許文献１）。この装置は、休止気筒を通過させた空気によって稼働気筒が排出した未燃燃料を排気系で燃焼させることで排気エミッションを改善する。

特開昭６４−３５０３１号公報

一般に、ある気筒の吸気弁のリフト量を一定とした場合、その気筒に対応して設けられた独立スロットル弁の開度変化が同一であっても内燃機関の回転速度が低いほどその気筒に導かれる空気量の変化が大きくなる。そのため、特許文献１のように休止気筒を通過させる空気量を独立スロットル弁のみで制御する場合、その空気量の制御精度が独立スロットル弁の動作精度に依存する割合が大きい。独立スロットル弁の動作精度を向上させるのには限界がある。従って、独立スロットル弁のみによる制御では、特に低速回転域において制御性が悪化して空気量の過不足が生じ、稼働気筒から排出された未燃燃料を排気系で燃焼することが不十分になり易い。もっとも、排気系に設けられた排気浄化装置が浄化機能を発揮可能な温度に到達していれば、未燃燃料の燃焼が不十分であっても排気浄化装置により排気エミッションの悪化は抑制される。

しかしながら、排気浄化装置が所定の浄化機能を発揮可能な温度に達する前、典型的には冷間始動直後に減筒運転を実施する場合には排気浄化装置の浄化機能が期待できない。そのため、稼働気筒から排出された未燃燃料の燃焼が不十分であると排気エミッションが悪化する。また、未燃燃料の燃焼が不十分であれば排気系における発熱量が不足するので、未燃燃料の燃焼による排気浄化装置の昇温促進効果が鈍化する。

そこで、本発明は、多気筒内燃機関の排気浄化装置が所定の浄化機能を発揮可能な温度到達前に減筒運転を実行する際に、排気エミッションの悪化を抑制し、かつ排気浄化装置の昇温を促進できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の制御装置は、多気筒内燃機関の排気浄化装置が所定の浄化機能を発揮可能な温度に達する前に、一部の気筒に対する燃料供給を中止する減筒運転が実行され、かつその減筒運転時に残りの気筒に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料供給を制御する内燃機関の制御装置において、前記多気筒内燃機関の気筒毎に配置されて開度調整可能な独立スロットル弁と、前記気筒毎に設けられた吸気弁の動弁特性を変更可能な可変動弁機構と、前記減筒運転の際に前記一部の気筒を通過する空気と前記残りの気筒が排出する排気ガスとによって前記排気浄化装置の昇温が促進するように、前記独立スロットル弁及び前記可変動弁機構をそれぞれ操作して前記一部の気筒を通過する空気量を制御する空気量制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

この制御装置によれば、減筒運転の際に燃料供給が中止された気筒（休止気筒）を通過する空気量が、独立スロットル弁の操作だけでなく休止気筒の吸気弁の動弁特性を変更可能な可変動弁機構の操作によって制御される。そのため、休止気筒を通過する空気量の制御精度が独立スロットル弁の動作精度に依存する割合が減少する。つまり、休止気筒を通過する空気量の制御精度を確保するために、独立スロットル弁の動作精度を必要以上に高めなくてもよい。独立スロットル弁の動作精度の不足分は吸気弁の動弁特性を変更することによって補うことができる。これにより、独立スロットル弁のみによる制御と比べて、休止気筒を通過する空気量の制御精度が向上する。その結果、減筒運転時に理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料供給が制御される残りの気筒（稼働気筒）から排出された未燃燃料を排気系で十分に燃焼させることができる。従って、排気エミッションの悪化が抑制されるとともに、排気系の発熱量が不足しないので排気浄化装置の昇温を促進できる。

本発明の制御装置においては、前記残りの気筒が排出する排気ガスに含まれる未燃燃料量を考慮して、前記一部の気筒を通過させるべき要求空気量を算出する要求空気量算出手段と、前記要求空気量算出手段の算出結果が大きいほど前記一部の気筒の前記吸気弁の開き時間面積が増加するように当該吸気弁の動弁特性を設定する動弁特性設定手段と、を更に備え、前記空気量制御手段は、前記動弁特性設定手段が設定した動弁特性にて前記一部の気筒の前記吸気弁が動作するように前記可変動弁機構を操作してもよい（請求項２）。この場合、稼働気筒から排出される未燃燃料量が考慮されて、休止気筒を通過させるべき要求空気量が算出され、その要求空気量に応じた吸気弁の開き時間面積となるように可変動弁機構が操作される。そのため、その未燃燃料量に対して過不足のない空気を休止気筒を介して排気系に供給できるので、確実に未燃燃料を燃焼させることができる。要求空気量に対する開き時間面積の変化の割合は要求空気量に対して一定でもよいし変化してもよい。例えば、要求空気量が大きくなるほどその変化の割合が小さくなる場合でもよい。

なお、吸気弁の開き時間面積とは、周知のように、吸気弁のリフト量を開弁時間で積分したものである。従って、例えば前記動弁特性設定手段は、前記動弁特性として、前記要求空気量算出手段の算出結果が大きいほど前記一部の気筒の前記吸気弁の開き時間面積が増加するように当該吸気弁の最大リフト量を設定してもよい（請求項３）。また、開き時間面積を増加させる方法は可変動弁機構が持つ動弁特性の変更の自由度に依存するが、この態様の他にも、開き時間面積を増加させるために吸気弁の最大リフト量を変更せずに吸気弁の作用角を増加させてもよいし、吸気弁の作用角と最大リフト量の両者を増加させてもよい。

また、本発明の制御装置において、独立スロットル弁の開度制御は適宜に行ってよいが、例えば前記要求空気量算出手段が算出した前記要求空気量と前記多気筒内燃機関の機関回転速度とに基づいて前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁の開度を設定する開度設定手段を更に備え、前記空気量制御手段は、前記開度設定手段が設定した開度が得られるように前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁を操作してもよい（請求項４）。

この態様においては、前記排気浄化装置の雰囲気の空燃比を取得する空燃比取得手段と、前記空燃比取得手段の取得結果と所定の目標空燃比との偏差に応じた前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁の開度の補正値を算出する補正値算出手段と、を更に備え、前記開度設定手段は、前記補正値算出手段が算出した補正値を加味して前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁の開度を設定してもよい（請求項５）。この場合、排気浄化装置の雰囲気の空燃比を取得し、その取得結果と目標空燃比との偏差に応じて独立スロットル弁の開度が補正される。そのため稼働気筒の実際の燃焼状態が休止気筒を通過させる空気量の制御に反映される。従って、例えば、何らかの理由で稼働気筒が失火して未燃燃料量が増加した場合でも、その増加に応じた適正量の空気が休止気筒を介して排気系に供給されるようになるので、排気エミッションの悪化を確実に抑制できるとともに、排気浄化装置の昇温促進効果を確実に維持できる。

以上説明したように、本発明によれば、減筒運転の際に燃料供給が中止された気筒（休止気筒）を通過する空気量が、独立スロットル弁の操作だけでなく休止気筒の吸気弁の動弁特性を変更できる可変動弁機構の操作によって制御されるので、独立スロットル弁のみによる制御と比べて、休止気筒を通過する空気量の制御精度が向上する。これにより、排気エミッションの悪化が抑制されるとともに、排気系の発熱量が不足しないので排気浄化装置の昇温を促進できるようになる。

図１は本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は４つの気筒２が一方向に並べられた直列４気筒火花点火内燃機関（多気筒内燃機関）として構成されている。なお、各気筒２の並び方向一端から他端側に向かって＃１〜＃４の気筒番号を付しているが、各気筒２を互いに区別する必要に応じてこれらの気筒番号を用いる。各気筒２にはクランク軸３にコンロッドを介して連結されたピストン（不図示）が往復運動可能な状態で挿入されている。クランク軸３には、クランク軸３の回転速度（機関回転速度）を検出するためのクランク角センサ２１が設けられる。各気筒２には吸気通路４及び排気通路５がそれぞれ設けられるとともに、吸気通路４を開閉する吸気弁６と、排気通路５を開閉する排気弁７とが各気筒２に対して二つずつ設けられている。なお、＃２〜＃４の気筒２に関しては、これらの弁６、７の図示を省略した。

吸気弁６の開閉動作は可変動弁機構８にて行われる。可変動弁機構８の詳しい構造の図示は省略するが吸気弁６の動弁特性を自在に変更できる公知のものである。この機構８は＃１及び＃４気筒２に設けられた吸気弁６の動弁特性を、他の＃２及び＃３気筒２に設けられた吸気弁６の動弁特性に影響を与えずに同時に変更できるようになっている。またこの機構８は＃２及び＃３気筒２に設けられた吸気弁６の動弁特性を、他の＃１及び＃４気筒２に設けられた吸気弁６の動弁特性に影響を与えずに同時に変更することも可能である。一方、排気弁７の開閉動作は動弁特性を変更不能な周知の動弁機構（不図示）にて行われる。

吸気通路４は気筒２毎に分岐された分岐部４ａと、各分岐部４ａが接続されたサージタンク部４ｂとを有している。サージタンク部４ｂの上流側には空気濾過用のエアフィルタ９が設けられ、サージタンク部４ｂには内部の圧力を検出する圧力センサ２２が設けられている。各分岐部４ａには、その開口面積を変更できるように開度調整可能な独立スロットル弁１０が一つずつ設けられるとともに、独立スロットル弁１０の下流側に燃料供給を行うインジェクタ１１が一つずつ設けられている。

一方、排気通路５は気筒２毎に分岐された分岐部５ａと、各分岐部５ａが集合する集合部５ｂとを有し、集合部５ｂの下流側には三元触媒を内蔵する排気浄化装置１２が設けられている。排気浄化装置１２の上流側には、その雰囲気の空燃比を検出するための空燃比取得手段としての空燃比センサ２３が設けられており、排気浄化装置１２にはその床温を検出するための床温センサ２４が設けられている。なお、内燃機関１には冷却水が循環するようになっており、その冷却水の温度を検出する水温センサ２５が設けられている。

以上の内燃機関１の動作は制御装置としてのエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要な記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータであり、上述した各種のセンサ２１〜２５からの信号に基づいて内燃機関１の運転状態を適正に制御する。ＥＣＵ２０が実施する全ての制御の説明は省略するが、ＥＣＵ２０は気筒２毎に設けられた各インジェクタ１１による燃料供給を制御するとともに、各独立スロットル弁１０の開度を制御する。また、吸気弁６の動弁特性が適正に変更されるように可変動弁機構８を制御する。更に、ＥＣＵ２０は各気筒２の点火時期を制御する。また、詳しくは後述するが、ＥＣＵ２０は所定条件が成立した場合、＃１及び＃４の二つの気筒２への燃料供給を中止し、かつ残りの＃２及び＃３の二つの気筒２への燃料供給を継続することにより、＃２及び＃３の二つの気筒２のみを稼働させる減筒運転を内燃機関１に実行させる。なお、以下の説明で、＃１及び＃４の二つの気筒２を休止気筒と、＃２及び＃３の二つの気筒２を稼働気筒と言う場合がある。

図２及び図３は、本発明の要旨と関連してＥＣＵ２０が実施する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ２０のＲＯＭ等の記憶手段に格納されていて、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。図２に示すように、ステップＳ１において、内燃機関１が始動後か否かを判定する。例えば、図示しないイグニッションスイッチの位置情報やクランク角センサ２１からの信号に基づいて判定される。始動後でない場合は、以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。始動後であるときは、ステップＳ２に進み、内燃機関１の運転状態を取得する。

ここで取得する運転状態は以後の処理内容によるが、この形態では、機関回転速度Ｎｅ、冷却水温Ｔｗ及び触媒床温Ｔｃａｔをそれぞれ取得するとともに、稼働気筒に対応する独立スロットル弁１０の下流圧力Ｐｍ、同気筒に関する吸気弁６と排気弁７とのバルブオーバーラップＯＬ、及び同気筒に関する点火時期ＳＡを取得する。機関回転速度Ｎｅはクランク角センサ２１の信号から、冷却水温Ｔｗは水温センサ２５の信号から、触媒床温Ｔｃａｔは床温センサ２４の信号からそれぞれ直接的に取得される。下流圧力Ｐｍは、サージタンク部４ｂの圧力と独立スロットル弁１０の開度とに基づいた推定により取得される。サージタンク部４ｂの圧力は、ここに設置された圧力センサ２２の信号から取得される。バルブオーバーラップＯＬ及び点火時期ＳＡは、機関回転速度Ｎｅ等の運転状態に関連付けてこれらを与えるマップをＥＣＵ２０が参照することによって取得される。

次に、ステップＳ３では、内燃機関１が暖機完了前か否かを判定する。この判定にはステップＳ２で取得した冷却水温Ｔｗが使用される。冷却水温Ｔｗが所定の閾値未満の場合は暖機完了前と判定しステップＳ４に進む。冷却水温Ｔｗが閾値以上の場合は暖機完了後と判定し、以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ４では、触媒床温Ｔｃａｔが所定温度未満か否かを判定する。この所定温度は、排気浄化装置１２が所定の浄化機能を発揮可能な温度のことである。これは予め実験的に求めておくことができる。所定の浄化機能は、排気浄化装置１２が本来的に有しているものである。排気浄化装置１２は三元触媒を内蔵しているので、この浄化機能は排気ガス中の有害成分（ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等）を許容レベルを超えて浄化する機能に相当する。

触媒床温Ｔｃａｔが所定温度以上の場合には、排気浄化装置１２が浄化機能を発揮できると言えるので、以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。一方、触媒床温Ｔｃａｔが所定温度未満の場合には、排気浄化装置１２の床温を促進するため、ステップＳ５〜ステップＳ１７の処理を実行する。

ステップＳ５では、一部の気筒、即ち＃１及び＃４の二つの気筒２に対する燃料供給を中止する減筒運転を実行させて、これらの気筒を休止させる。続くステップＳ５〜ステップＳ９では、減筒運転時における残りの気筒、即ち＃２及び＃３の二つの稼働気筒のそれぞれに対する燃料噴射量Ｇｆｉｎｊを算出する処理を実行する。この燃料噴射量Ｇｆｉｎｊは排気浄化装置１２の昇温を促進する観点で算出されるものであり、この燃料噴射量Ｇｆｉｎｊは稼働気筒に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるような値として算出される。燃料噴射量Ｇｆｉｎｊを算出する具体的な手順は以下の通りである。

まず、ステップＳ６において、基本噴射量Ｇｆｂａｓｅを算出する。基本噴射量Ｇｆｂａｓｅは、稼働気筒に供給される混合気の空燃比が理論空燃比となるような燃料噴射量であり、ステップＳ２で取得した機関回転速度Ｎｅ及び下流圧力Ｐｍに基づいて算出される。具体的には、機関回転速度Ｎｅ及び下流圧力Ｐｍを変数として基本噴射量Ｇｆｂａｓｅを与えるマップを予めＥＣＵ２０に記憶させておき、そのマップをＥＣＵ２０が参照することにより基本噴射量Ｇｆｂａｓｅの算出を実現することができる。

次に、ステップＳ７で要求空燃比ＡＦｄを算出する。要求空燃比ＡＦｄは排気浄化装置１２の昇温を促進する観点から定められる。具体的には、ＥＣＵ２０は稼働気筒から未燃燃料が排気系へ排出されて排気系で燃焼が生じるように要求空燃比ＡＦｄを算出する。そのため、この要求空燃比ＡＦｄは理論空燃比よりもリッチ側の値となる。要求空燃比ＡＦｄの算出は、内燃機関１の運転状態と触媒床温Ｔｃａｔとを変数としたマップを用意しておき、そのマップを参照することで実現できる。

図４〜図８は、ＥＣＵ２０が要求空燃比ＡＦｄを算出するために使用するマップの特性をそれぞれ示した説明図である。図４のマップは触媒床温Ｔｃａｔに要求空燃比ＡＦｄを関連付けたものである。触媒床温Ｔｃａｔが低ければそれだけ多くの熱量が排気浄化装置１２の昇温に必要となる。そのため、図４に示すように、触媒床温Ｔｃａｔが低いほどリッチ側の要求空燃比ＡＦｄが算出されるようになっている。但し、触媒床温Ｔｃａｔの低さに応じて際限なく燃料濃度を高めたのでは、稼働気筒で失火を招いて必要以上の未燃燃料が排気系へ排出される。そのため、図４のマップでは、要求空燃比ＡＦｄがリッチ側の限界として定義された着火限界空燃比ＡＦｃｒ毎に与えられ、要求空燃比ＡＦｄが着火限界空燃比ＡＦｃｒよりもリッチ側にならないようになっている。着火限界空燃比ＡＦｃｒは内燃機関１の運転状態に応じて変化する。着火限界空燃比ＡＦｃｒを決定するために考慮し得るパラメータは種々想定されるが、この形態では、着火限界空燃比ＡＦｃｒが図５〜図８のマップから一意に特定されるようになっている。

即ち、この形態では、着火限界空燃比ＡＦｃｒの特定のために、ステップＳ２で取得した機関回転速度Ｎｅ、下流圧力Ｐｍ、バルブオーバーラップＯＬ及び点火時期ＳＡに基づいて着火限界空燃比ＡＦｃｒが一意に特定されるようになっている。これにより、ＥＣＵ２０は、図５〜図８のマップで特定された着火限界空燃比ＡＦｃｒとステップＳ２で取得した触媒床温Ｔｃａｔとに基づいて図４のマップを参照して要求ＡＦｄを算出することができる。

次に、ステップＳ８で理論空燃比ＡＦｔと要求空燃比ＡＦｄとの比ＡＦＲ０を算出する。なお、比ＡＦＲ０は、ＡＦＲ０＝ＡＦｔ／ＡＦｄで定義される。次に、ステップＳ９で、ステップＳ６で算出した基本噴射量ＧｆｂａｓｅにステップＳ８で算出した比ＡＦＲ０を乗じることにより、稼働気筒の燃料噴射量Ｇｆｉｎｊを算出する。

ステップＳ１０では、休止気筒の通過空気量要求値ｍｄを算出する。この通過空気量要求値ｍｄは本発明の要求空気量に相当し、その算出には稼働気筒から排出される未燃燃料量が考慮される。この未燃燃料量は、稼働気筒に対する燃料噴射量Ｇｆｉｎｊから、稼働気筒で燃焼すると見込まれる基本噴射量Ｇｆｂａｓｅを減算したものに相当する。そして、稼働気筒の排気ガスと休止気筒を介して供給される空気との混合ガスの空燃比が目標空燃比ＡＦｔｒｇとなるように、次式に基づいて通過空気量要求値ｍｄを算出する。この形態においては、目標空燃比は理論空燃比に設定されており、その理論空燃比として１４．５が使用される。

ｍｄ＝（Ｇｆｉｎｊ−Ｇｆｂａｓｅ）×ＡＦｔｒｇ

次に、ステップＳ１１では、通過空気量要求値ｍｄに基づいて休止気筒の吸気弁６のバルブリフトＶＬを算出する。このバルブリフトＶＬは吸気弁６の最大リフト量を意味する。図９はバルブリフトＶＬを算出するためにＥＣＵ２０が使用するマップの一例を模式的に示している。この図から明らかなように、ステップＳ１１で算出されるバルブリフトＶＬは、通過空気量要求値ｍｄが大きいほど大きくなる。通過空気量要求値ｍｄとバルブリフトＶＬとの対応付けは適宜に行えばよいが、図９の実線で示すように、通過空気量要求値ｍｄに対するバルブリフトＶＬの変化の割合が一定となるようにしてもよいし、破線で示すように、通過空気量要求値ｍｄが大きくなるほどその変化の割合が小さくなるようにしてもよい。また、空気の温度（外気温）により通過空気量が変化するので、外気温に応じて複数のマップを準備してもよい。

次に、ステップＳ１２では、休止気筒に対応する独立スロットル弁１０のスロットル開度ＴＡを算出する。スロットル開度ＴＡは、通過空気量要求値ｍｄと機関回転速度Ｎｅとに基づいて算出される。例えば、図１０に示すように、スロットル開度ＴＡの算出は、通過空気量要求値ｍｄ及び機関回転速度Ｎｅを変数としてスロットル開度ＴＡを与えるマップをＥＣＵ２０に記憶させ、このマップをＥＣＵ２０が参照することによって実現することもできる。なお、このステップＳ１２では、後述するステップＳ１７で算出されたスロットル開度補正量ΔＴＡを加味してスロットル開度ＴＡを算出する。つまり、ステップＳ１２で最終的に求められるスロットル開度ＴＡは、ＴＡ＝ＴＡ＋ΔＴＡとなる。

次に、ステップＳ１３では、休止気筒の吸気弁６の最大リフトがステップＳ１１で算出したバルブリフトＶＬとなるように可変動弁機構８を操作する。次いで、ステップＳ１３では、休止気筒に対応する独立スロットル弁１０の開度がステップＳ１２で求めた開度ＴＡとなるように独立スロットル弁１０を操作する。そして、ステップＳ１５にて、稼働気筒に対する燃料噴射量がステップＳ９で算出した燃料噴射量Ｇｆｉｎｊとなるようにインジェクタ１１を操作する。なお、稼働気筒に対応する独立スロットル弁１０の開度と、バルブリフトに関しては内燃機関１の運転状態に応じて適宜に設定される。

次に、ステップＳ１６では、排気浄化装置１２の雰囲気の空燃比、即ち排気空燃比ＡＦｅが目標空燃比ＡＦｔｒｇと等しいか否かを判定する。排気空燃比ＡＦｅは空燃比センサ２３の信号に基づいて直接的に取得される。排気空燃比ＡＦｅと目標空燃比ＡＦｔｒｇ（＝１４．５）とが等しい場合にはステップＳ１８に進み、そうでない場合にはステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、これらの偏差δＡＦ（δＡＦ＝ＡＦｔｒｇ−ＡＦｅ）を算出し、その偏差δＡＦに応じたスロットル開度補正量ΔＴＡを算出し、その補正量ΔＴＡをステップＳ１２におけるスロットル開度ＴＡの算出に反映させる。

ステップＳ１８では、休止解除条件、即ち減筒運転を終了して通常運転に復帰させる条件の成否を判定する。この判定処理では、休止解除条件として減筒運転を継続すべきか否かの観点から種々の要件を設定し、これらの要件の全て又は一部を満足した場合に休止解除条件の成立を肯定するようにしてもよい。休止解除条件が成立した場合には、ステップＳ１９で通常運転に復帰させて今回のルーチンを終了する。一方、休止解除条件の成立が否定された場合は、減筒運転を継続するため、ステップＳ１９をスキップして今回のルーチンを終了する。

以上の処理を実行することにより、稼働気筒に対する燃料噴射量Ｇｆｉｎｊが稼働気筒から未燃燃料が排出されることを想定して算出されるとともに、休止気筒を通過する空気量がその未燃燃料量を考慮して算出されるので、減筒運転の際に休止気筒を通過する空気と稼働気筒が排出する排気ガスとによって排気浄化装置１２の昇温を確実に促進することができ、排気エミッションの悪化を確実に抑制できる。また、独立スロットル弁１０の他、可変動弁機構８が操作されて休止気筒を通過する空気量が制御されるので、独立スロットル弁１０のみによる制御よりも制御精度が向上する。更に、排気浄化装置１２の雰囲気の空燃比を測定して、独立スロットル弁１０の開度ＴＡが補正されるので、例えば稼働気筒の失火等によって燃焼状態が悪化して未燃燃料が増加した場合でも、排気エミッションの悪化を確実に抑制できるとともに、排気浄化装置１２の昇温促進効果を確実に維持できる。

以上の形態において、図２及び図３のステップＳ６〜ステップＳ１５を実行することにより、ＥＣＵ２０は本発明に係る空気量制御手段として機能する。また、ステップＳ１０を実行することにより本発明に係る要求空気量算出手段として、ステップＳ１１を実行することにより本発明に係る動弁特性設定手段として、ステップＳ１２を実行することにより本発明に係る開度設定手段として、ステップＳ１７を実行することにより本発明の補正値算出手段として、ＥＣＵ２０はそれぞれ機能する。

但し、本発明は以上の形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。本発明を適用する内燃機関の気筒数には特に制限はなく、図１に示した４気筒の他、３気筒、６気筒、８気筒等の多気筒内燃機関に適用できる。その他、本発明は直列、Ｖ型、水平対向等の内燃機関の形式にも制限はない。また、可変動弁機構の構成も、吸気弁の開き時間面積を増減できるものであれば十分であり、上述したものの他種々の機構を採用することができる。

また、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサを設けることにより、稼働気筒の吸入空気量の算出を高精度に行うことができ、また着火限界空燃比を検出することができるようになる。これらの値を考慮して上述した制御を実行することにより、制御精度を更に向上させることができる。

上記の形態では、休止気筒の吸気弁６の動弁特性として最大リフト量を設定し、通過空気量要求値ｍｄが大きいほど最大リフト量を大きくして開き時間面積を増加させているが、開き時間面積を増加させるために、休止気筒の吸気弁６の最大リフト量を変更せずに吸気弁６の作用角を増加させてもよいし、吸気弁６の作用角と最大リフト量の両者を増加させてもよい。また、休止気筒の通過空気量と休止気筒に対応する独立スロットル弁１０の下流圧力Ｐｍとは相関する。従って、休止気筒の通過空気量要求値ｍｄの算出に代えて休止気筒に対応する独立スロットル弁１０の下流圧力Ｐｍの要求値を算出し、休止気筒を通過する空気量を制御するようにしてもよい。

本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示した図。 本発明の実施形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 図２の続きを示すフローチャート。 触媒床温Ｔｃａｔに要求空燃比ＡＦｄを関連付けたマップの一例を示した説明図。 機関回転速度Ｎｅに着火限界空燃比ＡＦｃｒを関連付けたマップの一例を示した説明図。 独立スロットル弁の下流圧力Ｐｍに着火限界空燃比ＡＦｃｒを関連付けたマップの一例を示した説明図。 バルブオーバーラップＯＬに着火限界空燃比ＡＦｃｒを関連付けたマップの一例を示した説明図。 点火時期ＳＡに着火限界空燃比ＡＦｃｒを関連付けたマップの一例を示した説明図。 バルブリフトＶＬの算出に使用するマップの一例を模式的に示した説明図。 スロットル開度ＴＡの算出に使用するマップの一例を模式的に示した説明図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
６ 吸気弁
８ 可変動弁機構
１０ 独立スロットル弁
１２ 排気浄化装置
２０ ＥＣＵ（空気量制御手段、要求空気量算出手段、動弁特性設定手段、開度設定手段、補正値算出手段）
２３ 空燃比センサ（空燃比取得手段）

Claims (5)

1. 多気筒内燃機関の排気浄化装置が所定の浄化機能を発揮可能な温度に達する前に、一部の気筒に対する燃料供給を中止する減筒運転が実行され、かつその減筒運転時に残りの気筒に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように燃料供給を制御する内燃機関の制御装置において、
   前記多気筒内燃機関の気筒毎に配置されて開度調整可能な独立スロットル弁と、前記気筒毎に設けられた吸気弁の動弁特性を変更可能な可変動弁機構と、前記減筒運転の際に前記一部の気筒を通過する空気と前記残りの気筒が排出する排気ガスとによって前記排気浄化装置の昇温が促進するように、前記独立スロットル弁及び前記可変動弁機構をそれぞれ操作して前記一部の気筒を通過する空気量を制御する空気量制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記残りの気筒が排出する排気ガスに含まれる未燃燃料量を考慮して、前記一部の気筒を通過させるべき要求空気量を算出する要求空気量算出手段と、前記要求空気量算出手段の算出結果が大きいほど前記一部の気筒の前記吸気弁の開き時間面積が増加するように当該吸気弁の動弁特性を設定する動弁特性設定手段と、を更に備え、
   前記空気量制御手段は、前記動弁特性設定手段が設定した動弁特性にて前記一部の気筒の前記吸気弁が動作するように前記可変動弁機構を操作することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記動弁特性設定手段は、前記動弁特性として、前記要求空気量算出手段の算出結果が大きいほど前記一部の気筒の前記吸気弁の開き時間面積が増加するように当該吸気弁の最大リフト量を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記要求空気量算出手段が算出した前記要求空気量と前記多気筒内燃機関の機関回転速度とに基づいて前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁の開度を設定する開度設定手段を更に備え、
   前記空気量制御手段は、前記開度設定手段が設定した開度が得られるように前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁を操作することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記排気浄化装置の雰囲気の空燃比を取得する空燃比取得手段と、前記空燃比取得手段の取得結果と所定の目標空燃比との偏差に応じた前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁の開度の補正値を算出する補正値算出手段と、を更に備え、
   前記開度設定手段は、前記補正値算出手段が算出した補正値を加味して前記一部の気筒に対応する前記独立スロットル弁の開度を設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

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