JP6020770B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、特定の気筒内での燃焼が停止されて当該特定の気筒が休止状態とされる減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置に関する。

従来から、複数の気筒を有する多気筒エンジンの分野では、一部の気筒内での燃焼を停止して休止状態にする減筒運転の技術が知られている。

ここで、減筒運転時には稼働気筒の数すなわち出力する気筒の数が減少するため、エンジン全体での出力が低下するおそれがある。そこで、通常、減筒運転時には、稼働気筒の出力を増大させるべく、稼働気筒に吸入される空気量（吸気量）を増大させる制御が実施される。

しかしながら、吸気量には遅れがあるため、全筒運転から減筒運転への切り替え時に上記吸気量を増大させる制御を実施しても吸気量がすぐに増大せず、上記切り替え時に、エンジン出力が低下してトルクショックが生じるという問題がある。

この問題に対して、特許文献１には、全筒運転から減筒運転への切り替え時において、一部の気筒の燃焼を停止する前に、各気筒に連通する吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を減筒運転時の開度に近づくように開き側に変化させ、全気筒にそれぞれ吸入される空気量（吸気量）を増大させた後に、一部の気筒の燃焼を停止させるように構成した装置が開示されている。

上記特許文献１の装置では、一部の気筒の燃焼が停止される前に各気筒に吸入される空気量が増大されるため、気筒の燃焼停止時すなわち減筒運転開始時において稼働気筒の吸気量が不足するのを抑制することができる。しかしながら、このように減筒運転開始前すなわち全気筒で燃焼が実施されている状態で単純に各気筒の吸気量を増大させたのでは、減筒運転開始前にエンジン全体での出力が増大してしまい、やはりトルクショックが生じてしまう。

特開平１１−３３６５７５号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、全筒運転から減筒運転への切り替え時にトルクショックが生じるのをより確実に回避することのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上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、吸気弁、排気弁を備えた複数の気筒と、各気筒に設けられてこれら気筒内の空気と燃料の混合気に点火エネルギーを付与する点火手段と、各気筒に吸入される空気量を変更可能な吸気量変更手段とを有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒内での燃焼が停止されて当該特定の気筒が休止状態とされる減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、上記特定の気筒の吸気弁および排気弁を開閉が可能な状態と閉弁が保持される状態とに切り替える弁停止機構と、上記排気弁の閉弁時期を変更可能な排気閉弁時期変更手段と、上記弁停止機構、排気閉弁時期変更手段、吸気量変更手段、および、点火手段を含むエンジンの各部を制御する制御手段とを備える。上記制御手段は、全筒運転から減筒運転への切り替え要求があると、上記吸気量変更手段によって、各気筒に吸入される空気量を当該切り替え要求が出されていない通常の全筒運転時における空気量よりも多くさせ、かつ、上記点火手段の点火時期を通常の全筒運転時の点火時期よりも遅角側の時期に変更する準備制御を実施し、当該準備制御の終了後に、上記弁停止機構によって上記特定の気筒の吸気弁および排気弁を閉弁保持状態にし、かつ、上記特定の気筒の点火手段の点火を停止させて、上記減筒運転を開始させるとともに、上記準備制御実施中、少なくとも一部の運転領域において、各気筒に残存している内部ＥＧＲガス量が減少するように、上記排気閉弁時期変更手段によって、上記排気弁の閉弁時期を通常の全筒運転時の閉弁時期よりも進角側の時期に変更させる。

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り替え時にトルクショックが生じるのをより確実に回避することができる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンの全体構成を示す概略平面図である。 エンジン本体の断面図である。 （ａ）ピボッド部がロック状態のときの弁停止機構を示す図である。（ｂ）ピボット部がロック解除状態に移行する前の弁停止機構を示す図である。（ｃ）ピボッド部がロック解除状態のときの弁停止機構を示す図である。 弁停止機構の作動油の経路を示した図である。 エンジンの制御系統を示すブロック図である。 各運転領域を示した図である。 吸気弁と排気弁のバルブリフトを示した図である。 排気弁の閉弁時期と点火時期と燃焼安定度との関係を示した図である。 全筒運転から減筒運転への切り替え時の制御手順を示したフローチャートである。 特定の運転領域以外の運転領域において本発明の一実施形態に係る制御を実施した際の各パラメータの時間変化を示した図である。 特定の運転領域以外において比較例に係る制御を実施した際の各パラメータの時間変化を示した図である。 特定の運転領域以外において他の比較例に係る制御を実施した際の各パラメータの時間変化を示した図である。 特定の運転領域における本発明の一実施形態に係る制御を実施した際の各パラメータの時間変化を示した図である。 特定の運転領域における比較例に係る制御を実施した際の各パラメータの時間変化を示した図である。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の制御装置が適用されるエンジンの一実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルの多気筒ガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、直線状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有する直列４気筒型のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路３０と、エンジン本体１で生成された排ガスを排出するための排気通路３５とを備えている。

図２は、エンジン本体１の断面図である。本図に示すように、エンジン本体１は、上記４つの気筒２Ａ〜２Ｄが内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上側に設けられたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上側に設けられたカムキャップ５と、各気筒２Ａ〜２Ｄに往復摺動可能に挿入されたピストン１１とを有している。

ピストン１１の上方には燃焼室１０が形成されており、この燃焼室１０には、後述するインジェクタ１２（図１）から噴射されるガソリンを主成分とする燃料が供給される。そして、供給された燃料が燃焼室１０で燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン１１が上下方向に往復運動するようになっている。

ピストン１１は、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸１５とコネクティングロッド１４を介して連結されており、上記ピストン１１の往復運動に応じてクランク軸１５がその中心軸回りに回転するようになっている。

図１に示すように、シリンダヘッド４には、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室１０に向けて燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１２と、インジェクタ１２から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火エネルギーを供給する点火プラグ（点火手段）１３とが設けられている。なお、当実施形態では、１気筒につき１つの割合で合計４個のインジェクタ１２が設けられるとともに、同じく１気筒につき１つの割合で合計４個の点火プラグ１３が設けられている。

当実施形態のような４サイクル４気筒のガソリンエンジンでは、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられたピストン１１がクランク角で１８０°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ）の位相差をもって上下運動する。これに対応して、各気筒２Ａ〜２Ｄでの点火のタイミングも、１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的には、図１の左側から順に、気筒２Ａを第１気筒、気筒２Ｂを第２気筒、気筒２Ｃを第３気筒、気筒２Ｄを第４気筒とすると、第１気筒２Ａ→第３気筒２Ｃ→第４気筒２Ｄ→第２気筒２Ｂの順に点火が行われる。

なお、当実施形態のエンジンは、４つの気筒２Ａ〜２Ｄのうちの２つを休止させ、残りの２つの気筒を稼動させる運転、つまり減筒運転が可能な可変気筒エンジンである。このため、上記のような点火順序は、減筒運転ではない通常の運転時（４つの気筒２Ａ〜２Ｄを全て稼動させる全筒運転時）のものである。一方、減筒運転時には、点火順序が連続しない２つの気筒（当実施形態では第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ）において点火プラグ１３の点火動作が禁止され、１つ飛ばしで点火が行われるようになる。

図１および図２に示すように、シリンダヘッド４には、吸気通路３０から供給される空気（吸気）を各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室１０に導入するための吸気ポート６と、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室１０で生成された排ガスを排気通路３５に導出するための排気ポート７と、吸気ポート６を通じた吸気の導入を制御するために吸気ポート６の燃焼室１０側の開口を開閉する吸気弁８と、排気ポート７からのガスの排出を制御するために排気ポート７の燃焼室１０側の開口を開閉する排気弁９とが設けられている。なお、当実施形態では、１気筒につき２つの割合で合計８個の吸気弁８が設けられるとともに、同じく１気筒につき２つの割合で合計８個の排気弁９が設けられている。

図１に示すように、吸気通路３０は、気筒２Ａ〜２Ｄの各吸気ポート６と連通する４本の独立吸気通路３１と、各独立吸気通路３１の上流端部（吸気の流れ方向上流側の端部）に共通に接続されたサージタンク３２と、サージタンク３２から上流側に延びる１本の吸気管３３とを有している。吸気管３３の途中部には、当該吸気管３３の流路を開閉可能なスロットルバルブ３４ａが設けられている。吸気管３３には、スロットルバルブ３４ａを駆動するためのバルブアクチュエータ３４ｂが設けられている。スロットルバルブ３４ａは、バルブアクチュエータ３４ｂにより開閉される。バルブアクチュエータ３４ｂによってスロットルバルブ３４ａが開閉駆動されると吸気管２２を通過して気筒２Ａ〜２Ｄに流入する空気量（吸気量）が変更される。本実施形態では、このスロットルバルブ３４ａが、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気量を変更する吸気量変更手段として機能する。

排気通路３５は、気筒２Ａ〜２Ｄの各排気ポート７と連通する４本の独立排気通路３６と、各独立排気通路３６の下流端部（排ガスの流れ方向下流側の端部）が１箇所に集合した集合部３７と、集合部３７から下流側に延びる１本の排気管３８とを有している。

（２）動弁機構
次に、吸気弁８および排気弁９を開閉させるための機構について、図２および図３を用いて詳しく説明する。吸気弁８および排気弁９は、それぞれ、シリンダヘッド４に配設された一対の動弁機構２８，２９（図２）により、クランク軸１５の回転に連動して開閉駆動される。

吸気弁８用の動弁機構２８は、吸気弁８を閉方向（図２の上方）に付勢するリターンスプリング１６と、クランク軸１５の回転に連動して回転するカム軸１８と、カム軸１８と一体に回転するように設けられたカム部１８ａと、カム部１８ａにより周期的に押圧されるスイングアーム２０と、スイングアーム２０の揺動支点となるピボット部２２とを有している。

同様に、排気弁９用の動弁機構２９は、排気弁９を閉方向（図２の上方）に付勢するリターンスプリング１７と、クランク軸１５の回転に連動して回転するカム軸１９と、カム軸１９と一体に回転するように設けられたカム部１９ａと、カム部１９ａにより周期的に押圧されるスイングアーム２１と、スイングアーム２０の揺動支点となるピボット部２２とを有している。

上記のような動弁機構２８，２９により、吸気弁８および排気弁９は次のようにして開閉駆動される。すなわち、クランク軸１５の回転に伴いカム軸１８，１９が回転すると、スイングアーム２０，２１の略中央部に回転自在に設けられたカムフォロア２０ａ，２１ａがカム部１８ａ，１９ａによって周期的に下方に押圧されるとともに、スイングアーム２０，２１がその一端部を支持するピボット部２２を支点にして揺動変位する。これに伴い、当該スイングアーム２０，２１の他端部がリターンスプリング１６，１７の付勢力に抗して吸排気弁８，９を下方に押圧し、これによって吸排気弁８，９が開弁する。一度開弁された吸排気弁８，９は、リターンスプリング１６，１７の付勢力により再び閉弁位置まで戻される。

動弁機構２８、２９には、カム軸１８、１９のクランク軸１５に対する位相を変更して、これにより吸気弁８、排気弁９の開閉時期を変更する可変バルブタイミング機構、いわゆるＶＶＴ（吸気ＶＶＴ２８ａ，排気ＶＶＴ２９ａ：排気閉弁時期変更手段）がそれぞれ設けられている。ＶＶＴは、周知の装置であり、その詳細な構造についての説明は省略する。本実施形態では、ＶＶＴとして、油圧式のものが用いられており、供給される油圧に応じて吸排気弁８、９の開弁時期および閉弁時期が変更される。また、本実施形態では、これら吸排気弁８、９の開閉時期は、開弁期間が一定に維持された状態で変更されるものが用いられている。

ピボット部２２は、自動的にバルブクリアランスをゼロに調整する公知の油圧式ラッシュアジャスタ２４，２５（以降、Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｌａｓｈ Ａｄｊｕｓｔｅｒの頭文字をとって「ＨＬＡ」と略称する）により支持されている。このうち、ＨＬＡ２４は、気筒列方向の中央側にある第２気筒２Ｂおよび第３気筒２Ｃのバルブクリアランスを自動調整するものであり、ＨＬＡ２５は、気筒列方向の両端にある第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄのバルブクリアランスを自動調整するものである。

第１気筒２Ａおよび第４気筒２Ｄ用のＨＬＡ２５は、エンジンの減筒運転か全筒運転かに応じて吸排気弁８，９を開閉動作させるか停止させるかを切り替える機能を有している。すなわち、ＨＬＡ２５は、エンジンの全筒運転時には第１，第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９を開閉動作させる一方、エンジンの減筒運転時には、第１，第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９を閉弁状態のまま停止させる。このため、ＨＬＡ２５は、吸排気弁８，９の開閉動作を停止させるための機構として、図３に示される弁停止機構２５ａを有している。これに対し、第２気筒２Ｂおよび第３気筒２Ｃ用のＨＬＡ２４は、弁停止機構２５ａを備えておらず、吸排気弁８，９の開閉動作を停止させる機能を有していない。以下では、これらＨＬＡ２４，２５を区別するために、弁停止機構２５ａを備えたＨＬＡ２５のことを、特にＳ−ＨＬＡ２５（Ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ−Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｌａｓｈ
Ａｄｊｕｓｔｅｒの略）という。

Ｓ−ＨＬＡ２５の弁停止機構２５ａは、ピボット部２２を軸方向に摺動自在に収納する有底の外筒２５１と、外筒２５１の周面に互いに対向するように設けられた２つの貫通孔２５１ａを出入り可能でかつピボット部２２をロック状態またはロック解除状態に切替可能な一対のロックピン２５２と、これらロックピン２５２を径方向外側へ付勢するロックスプリング２５３と、外筒２５１の内底部とピボット部２２の底部との間に設けられ、ピボット部２２を外筒２５１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２５４とを備えている。

図３（ａ）に示すように、ロックピン２５２が外筒２５１の貫通孔２５１ａに嵌合しているときは、ピボット部２２は上方に突出したまま固定されたロック状態にある。このロック状態では、図２に示すように、ピボット部２２の頂部がスイングアーム２０，２１の揺動支点となるため、カム軸１８，１９の回転によりカム部１８ａ，１９ａがカムフォロア２０ａ，２１ａを下方に押圧したときに、吸排気弁８，９がリターンスプリング１６，１７の付勢力に抗して下方に変位し、吸排気弁８，９が開弁される。このため、４つの気筒２Ａ〜２Ｄを全て稼働させる全筒運転時には、ピボット部２２がロック状態とされることにより、第１，第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９が開閉駆動される。

上記のようなロック状態を解除するには、一対のロックピン２５２を径方向内側に押圧する。すると、図３（ｂ）に示すように、ロックスプリング２５３の引張力に抗して、一対のロックピン２５２が互いに接近する方向（外筒２５１の径方向内側）に移動する。これにより、ロックピン２５２と外筒２５１の貫通孔２５１ａとの嵌合が解除され、ピボット部２２は軸方向に移動可能なロック解除状態となる。

このロック解除状態への変化に伴い、ピボット部２２はロストモーションスプリング２５４の付勢力に抗して下方に押圧されることになり、図３（ｃ）に示すような弁停止状態が実現される。すなわち、吸排気弁８，９を上方に付勢するリターンスプリング１６，１７の方が、ピボット部２２を上方に付勢するロストモーションスプリング２５４よりも強い付勢力を有しているので、上記ロック解除状態では、カム軸１８，１９の回転に伴いカム部１８ａ，１９ａがカムフォロア２０ａ，２１ａを下方に押圧したときに、吸排気弁８，９の頂部がスイングアーム２０，２１の揺動支点となり、ピボット部２２がロストモーションスプリング２５４の付勢力に抗して下方に変位する。つまり、吸排気弁８，９は閉弁された状態に維持される。このため、第１，第４気筒２Ａ，２Ｄを休止させる減筒運転時には、弁停止機構２５ａ（詳細には、ピボット部２２）がロック解除状態とされることにより、第１，第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の開閉動作が停止され、当該吸排気弁８，９が閉弁状態に維持される。

弁停止機構２５ａは油圧駆動式であり、弁停止機構２５ａ、より詳細には、弁停止機構２５ａのロックピン２５２は、油圧により駆動される。ロックピン２５２は、供給される油圧に応じて貫通孔２５１ａを出入りし、これに伴ってロックピン２５２と外筒２５１の貫通孔２５１ａとが嵌合／嵌合解除される。

図４に示すように、弁停止機構２５ａには、オイルポンプ４１から作動油が供給される。オイルポンプ４１と弁停止機構２５ａとの間の油路にはソレノイドバルブ（以下、弁停止機構用ソレノイドバルブという）４２が設けられている。この弁停止機構用ソレノイドバルブ４２は、オイルポンプ４１から弁停止機構２５ａに供給される油圧を変更する。具体的には、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２が通電されていない状態すなわち弁停止機構用ソレノイドバルブ４２がＯＦＦの状態では、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２によりオイルポンプ４１と弁停止機構２５ａとの間の油路は閉止され、ロックピン２５２と外筒２５１の貫通孔２５１ａとは嵌合される。そして、ピボット部２２はロックされ、これに伴い吸排気弁８，９は開閉駆動される。一方、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２が通電された状態すなわち弁停止機構用ソレノイドバルブ４２がＯＮの状態では、オイルポンプ４１と弁停止機構２５ａとの間の油路は開通され、ロックピン２５２と外筒２５１の貫通孔２５１ａとは嵌合解除される。そして、ピボット部２２はロック解除され、これに伴い吸排気弁８，９は閉弁保持される。

図４に示すように、本実施形態では、１つの気筒に対して１つの弁停止機構用ソレノイドバルブ４２が設けられており、合計２つの弁停止機構用ソレノイドバルブ４２が設けられている。そして、一方の弁停止機構用ソレノイドバルブ４２が、第１気筒２Ａの吸気弁８に設けられた弁停止機構２５ａおよび第１気筒２Ａの排気弁９に設けられた弁停止機構２５ａに供給する油圧を同時に変更し、他方の弁停止機構用ソレノイドバルブ４２が、第４気筒２Ｄの吸気弁８に設けられた弁停止機構２５ａおよび第４気筒２Ｄの排気弁９に設けられた弁停止機構２５ａに供給する油圧を同時に変更する。

（３）制御系統
次に、エンジンの制御系統について説明する。当実施形態のエンジンは、その各部が図５に示されるＥＣＵ（エンジン制御ユニット、制御手段）５０によって統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。

エンジンおよび車両には、その各部の状態量を検出するための複数のセンサが設けられており、各センサからの情報がＥＣＵ５０に入力される。

例えば、シリンダブロック３には、クランク軸１５の回転角度（クランク角）および回転速度を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。このクランク角センサＳＮ１は、クランク軸１５と一体に回転する図略のクランクプレートの回転に応じてパルス信号を出力するものであり、このパルス信号に基づいて、クランク軸１５の回転角度および回転速度すなわちエンジン回転数が特定される。

シリンダヘッド４にはカム角センサＳＮ２が設けられている。カム角センサＳＮ２は、カム軸（１８または１９）と一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じてパルス信号を出力するものであり、この信号と、クランク角センサＳＮ１からのパルス信号とに基づいて、どの気筒が何行程にあるかという気筒判別情報が特定される。

吸気通路３０のサージタンク３２には、サージタンク３２を通過して各気筒２Ａ〜２Ｄに導入される空気量（吸気量）を検出する吸気量センサＳＮ３が設けられているとともに、サージタンク３２内の圧力を検出する吸気圧センサＳＮ４が設けられている。

車両には、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳＮ５が設けられている。また、エンジン本体１を冷却する冷却液の温度（以下、エンジン水温という場合がある）を検出する水温センサＳＮ６が設けられている。

ＥＣＵ５０は、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ６と電気的に接続されており、それぞれのセンサから入力される信号に基づいて、上述した各種情報（クランク角、エンジン回転数、吸気量、吸気圧、アクセル開度、エンジン水温）を取得する。

そして、ＥＣＵ５０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ６からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２、点火プラグ１３、バルブアクチュエータ３４ｂ（スロットルバルブ３４ａ）、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２、排気ＶＶＴ２９ａ等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。なお、当実施形態では、１気筒につき１組の割合で合計４組のインジェクタ１２および点火プラグ１３が存在するが、図５では、インジェクタ１２および点火プラグ１３をそれぞれ１つのブロックで表記している。また、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２は、第１気筒２Ａの弁停止機構２５ａと、第４気筒２Ｄの弁停止機構２５ａとに対してそれぞれ１つずつ設けられており、合計２つの弁停止機構用ソレノイドバルブ４２が存在するが、図５ではこれを１つのブロックで表記している。

ＥＣＵ５０のより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、機能的要素として、運転要求判定部５１、スロットルバルブ制御部５２、点火プラグ制御部５３、インジェクタ制御部５４、ＶＶＴ制御部５５、弁停止機構制御部５６、減筒運転開始判定部５７を有している。

運転要求判定部５１は、アクセル開度センサＳＮ５、クランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ６の検出値等から特定されるエンジンの運転条件（エンジン負荷、エンジン回転数、エンジン水温等）に基づいて、エンジンの減筒運転および全筒運転のいずれを選択するかを判定する。例えば、図６に示すように、運転要求判定部５１は、エンジン負荷およびエンジン回転数が比較的低い特定の運転領域Ａ１にあるときに、第１，第４気筒２Ａ，２Ｄを休止させる（第２、第３気筒２Ｂ，２Ｃのみを稼働させる）減筒運転の要求があると判定する。逆に、エンジン負荷およびエンジン回転数が上記特定の運転領域Ａ１を除く残余の運転領域Ａ２にあるときには、第１〜第４気筒２Ａ〜２Ｄを全て稼働させる全筒運転の要求があると判定する。また、運転要求判定部５１は、冷間時や加減速が激しい場合には、全筒運転を実施すると判定する。例えば、運転要求判定部５１は、水温センサＳＮ６により検出されたエンジン水温が所定値以下の場合や、アクセル開度センサＳＮ５により検出されたアクセル開度の変化率が所定値以上の場合には、全筒運転を実施すると判定する。

ここで、本装置では、運転要求判定部５１によって全筒運転から減筒運転への要求があったと判定されても、すぐには減筒運転を開始せず、減筒運転へ向けた準備制御を実施し、この準備制御終了後に減筒運転を開始する。上記減筒運転開始判定部５７は、この準備制御を終了して減筒運転を開始するか否かを判定するものであり、吸気量等によって判定を行う。準備制御の具体的な制御内容および減筒運転開始判定部５７の具体的な判定手順については後述する。

スロットルバルブ制御部５２は、スロットルバルブ３４ａの開度すなわち各気筒に吸入される空気量である吸気量を制御するものである。点火プラグ制御部５３は、点火プラグ１３を制御するものである。インジェクタ制御部５４は、インジェクタ１２を制御するものである。弁停止機構制御部５６は、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２を制御してＳ−ＨＬＡ２５の弁停止機構２５ａに供給される油圧すなわち第１，第４気筒２Ａ，２Ｄの吸排気弁８，９の開閉動作を変更するものである。ＶＶＴ制御部５５は、吸気ＶＶＴ２８ａ、排気ＶＶＴ２９ａを制御して吸排気弁８，９の開弁時期および閉弁時期を変更するものである。これら制御部５２〜５６の制御内容の詳細について次に説明する。

（４）制御内容
（４−１）基本制御
まず、準備制御実施時以外、すなわち通常の全筒運転時および減筒運転時における各制御部の制御内容について説明する。

スロットルバルブ制御部５２は、アクセル開度センサＳＮ５の検出値すなわちアクセルペダルの踏込操作量に応じて設定された目標トルクを実現するように、バルブアクチュエータ３４ｂを制御して、スロットルバルブ３４ａの開度を変更する。

具体的には、スロットルバルブ制御部５２は、目標トルクに基づき、この目標トルクを実現するために必要な充填効率である要求シリンダ充填効率を求めるとともに、この要求シリンダ充填効率を実現するために必要な吸気通路３０内の空気量である吸気通路内要求空気量を求める。詳細には、吸気通路内要求空気量は、要求シリンダ充填効率と、エンジンの運転状態（例えば、エンジン回転数、吸気ＶＶＴ２８ａの位相すなわち吸気弁８の開閉時期等）に応じて予め設定されたサージタンク基準体積効率とに基づいて算出される。

次に、スロットルバルブ制御部５２は、吸気通路内要求空気量と、現在の吸気通路３０内の空気量と、吸気通路３０から気筒に吸入される空気流量とに基づいて、スロットルバルブ３４ａを通過する空気流量の目標値である要求スロットル通過空気流量を求める。そして、スロットルバルブ制御部５２は、この要求スロットル通過空気流量に基づいて、この空気流量を実現するために必要なスロットルバルブの開度（目標スロットルバルブ開度）を算出して、この開度となるように、スロットルバルブ３４ａの開度を制御する。

目標スロットルバルブ開度は、例えば、ベルヌーイの定理を利用して算出することができる。すなわち、スロットルバルブ３４ａを通過する空気流量は、スロットルバルブ３４ａの開度と、スロットルバルブ３４ａの上流側と下流側との圧力比（上流側に対する下流側の圧力の割合、以下、スロットル上下流圧力比という）によって決まる。そのため、スロットルバルブ３４ａの上流側と下流側の圧力をセンサによって検出し、この検出値と、要求スロットル通過空気流量とに基づいて、目標スロットルバルブ開度を算出すればよい。具体的には、スロットルバルブ３４ａの開度と、スロットルバルブ上下流圧力比と、スロットルバルブ３４ａを通過する空気流量とを予め求めてこれらの関係をマップで記憶しておき、このマップから、検出したスロットル上下流圧力比と、要求スロットル通過空気流量とに対応するスロットルバルブ３４ａの開度を抽出して、目標スロットルバルブ開度に設定すればよい。例えば、このマップは、スロットルバルブ３４ａを通過する空気流量が一定の場合において、スロットルバルブ上下流圧力比が１に近いほどスロットルバルブ３４ａの開度が大きくなるように設定される。

ここで、減筒運転時は、稼働・出力する気筒が減少するため、全筒運転時と同様のエンジン出力を発生させるためには、稼働している気筒（第２、第３気筒２Ｂ，２Ｃ）の１気筒あたりの出力を、全筒運転時における１気筒あたりの出力よりも大きくする必要がある。そのため、減筒運転時には、１気筒あたりの出力（発生トルク）を増大させる必要があり、これに伴い各気筒に吸入される空気量（吸気量）を増大させる必要がある。従って、減筒運転時の１気筒あたりの吸気量の目標値は、全筒運転時の１気筒あたりの吸気量の目標値よりも大きくなる。そして、各気筒に吸入される空気量を増大させるためには、吸気通路３０内の圧力（スロットルバルブ３４ａよりも下流側の圧力）を全筒運転時よりも高い状態にする必要がある。そのため、結果として、減筒運転時には、スロットルバルブ上下流圧力比は、全筒運転時よりも１に近い値となり、減筒運転時のスロットルバルブ３４ａの開度は、全筒運転時の開度よりも大きい開度（開き側）に制御される。

点火プラグ制御部５３は、減筒運転か全筒運転かに応じて休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の点火プラグ１３の制御を切り替える。すなわち、エンジンが全筒運転されているとき、点火プラグ制御部５３は、全ての気筒２Ａ〜２Ｄの点火プラグ１３を駆動して点火を実行する。一方、エンジンが減筒運転されているとき、点火プラグ制御部５３は、休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）での燃焼を停止させるために、当該気筒の点火プラグ１３の駆動を禁止する。

また、点火プラグ制御部５３は、点火プラグ１３を稼働させる場合において、運転条件に応じて点火時期を決定して点火プラグ１３に指示を出す。具体的には、点火プラグ制御部５３には、エンジン回転数とエンジン負荷とについて予め設定された点火時期のマップが記憶されており、点火プラグ制御部５３は、このマップからエンジン回転数とエンジン負荷とに応じた点火時期を抽出するとともに、抽出した点火時期を吸気圧センサＳＮ４の検出値等に基づいて補正して、基本点火時期を決定する。上記点火時期のマップは、減筒運転用と全筒運転用の２種類用意されており、運転に応じたマップが使用される。

ここで、決定した基本点火時期が過剰に遅角側の時期である場合には、失火するおそれがある。そこで、本実施形態では、点火プラグ制御部５３は、点火時期が、予め設定された第１リタード限界を超えて遅角されないように最終的な点火時期を決定する。すなわち、点火プラグ制御部５３は、決定した上記基本点火時期と第１リタード限界とのうちより進角側の時期を最終的な点火時期として決定する。第１リタード限界は、例えば、運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷等）についてそれぞれ予め設定されマップで記憶されており、点火プラグ制御部５３は、このマップから運転条件に対応する第１リタード限界を抽出して上記基本点火時期と比較する。

インジェクタ制御部５４は、減筒運転か全筒運転かに応じて休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）のインジェクタ１２の制御を切り替える。すなわち、インジェクタ制御部５４は、エンジンが全筒運転されているときは、全ての気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１２を駆動して燃料噴射を実行する一方、エンジンが減筒運転されているときは、休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）への燃料噴射を禁止する。

また、インジェクタ制御部５４は、インジェクタ１２に燃料噴射を実行させる場合において、運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷および減筒運転時か全筒運転時か等）に応じて噴射量を決定してインジェクタ１２に指示を出す。

弁停止機構制御部５６は、減筒運転か全筒運転かに応じて弁停止機構用ソレノイドバルブ４２の制御を切り替える。すなわち、エンジンが全筒運転されているときは、弁停止機構制御部５６は、ソレノイドバルブ４２をＯＦＦ状態として全ての気筒２Ａ〜２Ｄの吸排気弁８，９の開閉を可能とする一方、エンジンが減筒運転されているときは、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２をＯＮ状態として休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の吸排気弁８，９を閉弁保持させる。

ＶＶＴ制御部５５は、運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷および減筒運転時か全筒運転時か等）に応じて吸排気弁８，９の開閉時期を決定して吸気ＶＶＴ２８ａおよび排気ＶＶＴ２９ａに指示を出す。

本実施形態では、ほぼ全運転領域（アイドリング時などの低負荷領域以外の領域）で、圧縮上死点を挟んで吸気弁８が開弁している期間と排気弁９が開弁している期間とが重複するように、吸排気弁８，９の開閉時期が設定されている。具体的には、図７に示すように、圧縮上死点を挟んで吸気弁８と排気弁９とがともに開弁しているオーバーラップ期間が存在するように、吸気弁８の開弁時期（ＩＶＯ）が圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも進角側に設定され、排気弁９の閉弁時期（ＥＶＣ）が圧縮上死点よりも遅角側に設定されている。これは、ポンピングロスを低減して燃費性能を高めるため、および気筒内に燃焼後のガスをより多く残留させてこの残留した燃焼後ガスである内部ＥＧＲガスを多くして排ガス性能を高めるためである。つまり、圧縮上死点前後で吸排気弁８，９がともに開弁している状態にあれば、燃焼後のガスを一旦吸気ポート６および排気ポート７に排出した後これらポート６，７から気筒内に再度燃焼後ガスを導入することができ、気筒内に燃焼後ガスを多く残留させることができる。ここで、アイドリング時などの低負荷領域では、燃焼後のガスを多く残留させる（内部ＥＧＲガスを多くする）と燃焼安定性が低下するため、本実施形態では圧縮上死点を挟んで吸気弁８が開弁している期間と排気弁９が開弁している期間とが重複しないように、吸排気弁８，９の開閉時期が設定されている。

（４−２）準備制御
（ｉ）制御内容
上記のように、減筒運転では、稼働している気筒の１気筒あたりの出力を全筒運転時よりも大きくするべく、１気筒あたりの吸気量が増大される。しかしながら、吸気量の変化には遅れがあるため、全筒運転から減筒運転への切り替え要求があった後すぐさま休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の燃焼を停止して減筒運転を開始したのでは、稼働気筒（第２，第３気筒２Ｂ，２Ｃ）の吸気量が不足してエンジントルクが低下しトルクショックが生じるおそれがある。準備制御は、このトルクショックの発生を回避するためのものであり、運転要求判定部５１によって全筒運転から減筒運転への切り替え要求があると判定されると開始される。

スロットルバルブ制御部５２は、準備制御として、１気筒あたりの吸気量が減筒運転時の吸気量となるようにスロットルバルブ３４ａの開度を変更する制御を実施する。上記の通り、減筒運転時の１気筒あたりの吸気量は、全筒運転から減筒運転への切り替え要求が出される直前通常の全筒運転時における１気筒あたりの吸気量よりも多くされる。そのため、スロットルバルブ制御部５２は、準備制御として、スロットルバルブ３４ａの開度を、全筒運転から減筒運転への切り替え要求が出される直前の通常の全筒運転時の開度よりも開き側に制御する。

本実施形態では、スロットルバルブ制御部５２は、準備制御として、（４−１）で説明した減筒運転時における制御と同様の制御を実施しており、準備運転が開始されると、スロットルバルブ３４ａの開度を、全筒運転時よりも開き側に設定された減筒運転時の開度に変更する。このように、本実施形態では、スロットルバルブ制御部５２は、全筒運転から減筒運転への切り替え要求が出されると、すぐさま、減筒運転時の制御を開始する。

弁停止機構制御部５６は、準備制御として、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２をＯＦＦ状態として、全ての気筒２Ａ〜２Ｄの吸排気弁８，９の開閉を可能とする制御を実施する。すなわち、弁停止機構制御部５６は、運転要求判定部５１によって全筒運転から減筒運転への切り替え要求が出されても、すぐには、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２をＯＮ状態とせず、全ての気筒２Ａ〜２Ｄの吸排気弁８，９を開閉可能とする。

また、インジェクタ制御部５４および点火プラグ制御部５３も、準備制御として、全ての気筒２Ａ〜２Ｄで燃焼が実施されるようにインジェクタ１２および点火プラグ１３を制御する。すなわち、インジェクタ制御部５４および点火プラグ制御部５３は、運転要求判定部５１によって全筒運転から減筒運転への切り替え要求が出されても、すぐには、休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の燃料噴射および点火を停止せず、全ての気筒２Ａ〜２Ｄで燃料噴射および点火を実施する。

このように、本装置では、運転要求判定部５１によって全筒運転から減筒運転への切り替え要求が出されても、準備制御実施中は、全ての気筒２Ａ〜２Ｄの吸排気弁８，９が開閉駆動されるとともに全ての気筒２Ａ〜２Ｄで燃焼が実施される。

ここで、上記のように、準備制御では、スロットルバルブ制御部５２によって１気筒あたりの吸気量が減筒運転時の吸気量であって通常の全筒運転時の吸気量よりも多くされる。そのため、このように吸気量が多い状態で、全ての気筒２Ａ〜２Ｄで燃焼を実施したのでは、エンジントルクが通常の全筒運転時のトルクすなわち準備制御開始直前のトルクであって運転者等から要求されているトルクよりも高くなってしまう。

そこで、本装置では、準備制御中は、点火時期を、吸気量の増加に伴って生じるエンジントルクの増大を回避できる時期まで遅角する。すなわち、準備制御では、点火プラグ制御部５３は、点火時期を、通常の全筒運転時の点火時期すなわち準備制御開始直前の点火時期よりも遅角側に制御する。

具体的には、点火プラグ制御部５３は、通常の全筒運転時の吸気量に対して実際の吸気量がどれだけ増加したかを算出し、この吸気量の増加量、詳細には、この吸気量の増加量に対応するエンジントルクの増加量、に対応する遅角量を算出する。本実施形態では、点火プラグ制御部５３は、各運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷等）について予め設定された吸気量の増加量と遅角量との関係をマップで記憶しており、このマップから、運転条件と算出した吸気量の増加量とに対応する遅角量を抽出する。そして、点火プラグ制御部は、（４−１）で説明した手順に沿って決定した通常の全筒運転時の基本点火時期から、算出した遅角量だけ遅角した時期を、準備制御用の点火時期として決定する。

ここで、上記説明したように、点火時期を過剰に遅角すると失火するおそれがある。そこで、本装置では、エンジントルクの増大を回避できるように点火時期を遅角しようとすると、点火時期が、失火する可能性の高い限界時期（以下、失火限界時期という場合がある）を超えてしまうような特定の運転領域（例えば、図６にＣで示した領域、以下単に特定領域Ｃという場合がある）、すなわち、点火時期を失火限界時期にしてもエンジントルクの増大を回避することができない特定の運転領域では、準備制御中に、排気弁９の閉弁時期を通常の全筒運転時の閉弁時期よりも進角側に変更する制御を実施して燃焼安定性を高める。そして、これにより失火を回避しながら、点火時期を遅角させる。

つまり、上記のように、本実施形態では、少なくとも減筒運転（全筒運転から減筒運転への切り替え）が行われる運転領域Ａ１において、吸排気弁８，９が圧縮上死点を挟んでオーバーラップするよう、排気弁８の閉弁時期は圧縮上死点よりも遅角側の時期に設定されている。そのため、減筒運転領域Ａ１に含まれる特定の運転領域Ｃで、排気弁８を進角側にすれば、排気ポート７から気筒２Ａ〜２Ｄへ逆流する燃焼後のガス量すなわち内部ＥＧＲガス量を少なくすることができ、燃焼安定性を高めて失火を回避することができる。

具体的には、準備制御実施中、ＶＶＴ制御部５５は、運転領域が特定領域Ｃであるかどうかを判定し、特定領域Ｃであると判定すれば、排気弁９の閉弁時期を通常の全筒運転時の閉弁時期よりも進角側に変更する。本実施形態では、排気弁９の閉弁時期の進角によってより確実に内部ＥＧＲガス量を減少できるよう、排気弁９の閉弁時期を圧縮上死点よりも遅角側の範囲で変更する。また、準備制御の実施による点火時期の遅角量（通常の全筒運転時の基本点火時期からの遅角量）が増大するほど排気弁９の閉弁時期の進角量（通常の全筒運転時の閉弁時期からの進角量）を大きくする。例えば、点火時期の遅角量に比例して進角量を増大させる。

排気弁９の閉弁時期と燃焼安定性および点火時期との関係を、図８に示す。図８のグラフは、横軸を点火時期、縦軸を燃焼安定度としたグラフであり、排気弁９の閉弁時期を通常の全筒運転時の時期とした場合のこれらの関係を実線で示し、排気弁９の閉弁時期を通常の全筒運転時の時期よりも進角させた場合のこれらの関係を破線で示したものである。縦軸の燃焼安定度は、同じ条件で複数回燃焼させたときのエンジントルクの最低値を平均値で割った値であり、この値が低いほど燃焼安定性が悪いことを表している。

図８に示されるように、実線と破線のいずれにおいても、点火時期を遅角側にすると燃焼安定度が低下し燃焼安定性は悪化していく。ただし、排気弁９の閉弁時期がより進角側に設定された破線で示された方が、実線で示したものよりも燃焼安定性は高く、所定の燃焼安定度（例えば、Ｇ１で示した燃焼安定度）を確保できる点火時期はより遅角側となる。このように、排気弁９の閉弁時期を進角側にすれば、燃焼安定性を高めることができ、失火を回避しながらより遅角側まで点火時期を変更することができる。

ここで、失火限界時期は、燃焼安定度が所定の値（例えば０．５）となる点火時期に設定されている。そして、特定領域Ｃは、点火時期をこの失火限界時期とした場合のエンジントルクの平均値を、通常の基本点火時期でのエンジントルクの平均値で除算した値、すなわち、点火時期を失火限界時期とすることで通常時よりもエンジントルクをどれだけ低下させることができるかを表した値（以下、この値をトルクダウン可能率という）が、所定値未満（本実施形態では０．５未満）であって、点火時期を失火限界時期としてもエンジントルクを通常のトルクの所定値倍未満（０．５倍）未満にしか低下せず、吸気量の増加に伴って生じるエンジントルクの増大を回避できる時期まで点火時期を遅角することが難しい領域に設定されている。

このように、本実施形態では、点火時期を遅角側に変更することに伴う失火を回避するべく排気弁９の閉弁時期を進角させる。しかしながら、点火時期の遅角量によってはこの排気弁９の進角制御によっても失火が生じる可能性はある。

そこで、本実施形態では、準備制御実施時においても、点火時期が予め設定された限界時期を超えて遅角されないようにする。ただし、排気弁９の閉弁時期を遅角させることで、燃焼安定性が高められているため、また、準備制御の実施期間は比較的短いため、準備制御実施時は、上記（４−１）で説明した通常時の制御における第１リタード限界よりもさらに遅角側まで点火時期が遅角されるのを許容する。すなわち、準備制御では、点火プラグ制御部５３は、予め設定された準備制御用のリタード限界である第２リタード限界と決定した準備制御用の点火時期とのうち、より進角側の時期を最終的な点火時期に決定する。そして、この第２リタード限界が、通常時に使用する第１リタード限界よりもより遅角側に設定されている。なお、この第２リタード限界も、第１リタード限界と同様に、例えば、運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷等）についてそれぞれ予め設定され、マップで記憶されている。

（ｉｉ）準備制御終了および減筒運転開始判定
上記準備制御は、上記減筒運転開始判定部５７により準備制御を終了して減筒運転を開始すると判定されるまで実施される。

上記の通り、準備制御は、全筒運転から減筒運転への切り替え時に、稼働気筒の吸気量が不足してエンジントルクが低下しトルクショックが生じるのを回避するための制御である。そのため、減筒運転開始判定部５７は、基本的には、１気筒あたりの吸気量が減筒運転時の吸気量まで増加した時点で、準備制御を終了して減筒運転を開始すると判定する。

ただし、点火時期が過剰に遅角側である状態が長く続くと失火する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、失火をより確実に回避するべく、減筒運転開始判定部５７は、点火時期が第２リタード限界とされた時間が予め設定された基準時間を超えると、吸気量が減筒運転時の吸気量に到達していない場合であっても、準備制御を終了して減筒運転を開始すると判定する。

（ｉｉｉ）全筒運転から減筒運転への切り替え時の制御の流れ
ＥＣＵ５０により実施される以上の準備制御の流れを図９のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１では、各センサの検出値により特定される、エンジン負荷、エンジン回転数、水温（エンジン水温）、アクセル開度等の読み込みが行われる。次に、ステップＳ２では、全筒運転から減筒運転への要求があったかどうかが判定される。上記のとおり、この判定は運転要求判定部５１により行われ、運転要求判定部５１は、エンジン負荷、エンジン回転数が所定の運転領域にあるか、エンジン水温が所定の温度以上か、アクセル開度の変化率が所定値以上か否か等によって、全筒運転から減筒運転への要求があったかどうかを判定する。

ステップＳ２の判定がＮＯであって、全筒運転から減筒運転への要求がない（全筒運転から減筒運転へ移行すべきではない）と判定された場合は、ステップＳ３に進み、全筒運転が維持される。一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳであって、全筒運転から減筒運転への要求があった場合は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、オイルポンプ４１により、オイルポンプ４１と弁停止機構２５ａとの間の油路、詳細には、オイルポンプ４１と弁停止機構用ソレノイドバルブ４２との間の油路の油圧が高められる。これは、減筒運転開始時に、より確実に休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の吸排気弁８，９を閉弁保持するためである。なお、このように減筒運転開始前において、オイルポンプ４１と弁停止機構用ソレノイドバルブ４２との間の油路の油圧は高められるが、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２がＯＦＦ状態であるため、この時点では、休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の吸排気弁８，９は開閉駆動する。

ステップＳ４の次に進むステップＳ５では、吸気量が減筒運転時の吸気量になるように、スロットルバルブ３４ａの開度が通常の全筒運転時よりも開き側に変更される。

ステップＳ５の次に進むステップＳ６では、点火時期が通常の全筒運転時よりも遅角側にされる。本実施形態では、上記のとおり、点火プラグ制御部５３は、通常の全筒運転時の点火時期から、全筒運転時の吸気量からの増加量に対応した量だけ遅角させた点火時期と、第２リタード限界とのうち進角側の時期を最終的な点火時期に決定する。

ステップＳ６の次に進むステップＳ７では、運転領域が特定領域Ｃか否かが判定される。この判定がＹＥＳであって運転領域が特定領域Ｃの場合は、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、排気弁９の閉弁時期が通常の全筒運転時よりも進角側にされる。本実施形態では、上記のとおり、ＶＶＴ制御部５５が、ステップＳ６で設定された点火時期の遅角量（通常の全筒運転時の点火時期からの遅角量）に応じて排気弁９の閉弁時期を通常の全筒運転時の閉弁時期よりも進角側に制御する。ステップＳ８の後は、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ７での判定がＮＯであって、運転領域が特定領域Ｃでない場合は、排気弁９の閉弁時期を変更することなく、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、吸気量が減筒運転時の吸気量に到達したか否かが判定される。ステップＳ９の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１１に進む。一方ステップＳ９での判定がＮＯであって吸気量が減筒運転時の吸気量に到達していない場合はステップＳ１０に進み、点火時期が第２リタード限界とされた時間が所定時間継続したか否かが判定される。

ステップＳ１０の判定がＹＥＳであって、点火時期が第２リタード限界とされた時間が所定時間継続するとステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ１０の判定がＮＯの場合は、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５からステップＳ１０を繰り返す。

ステップＳ１１では、減筒運転が開始される。すなわち、吸気量が減筒運転時の吸気量に到達した（ステップＳ９の判定がＹＥＳ）、あるいは、第２リタード限界が所定時間継続すると（ステップＳ１０の判定がＹＥＳ）、減筒運転が開始され、休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の点火および燃料噴射が停止され、弁停止機構用ソレノイドバルブ４２がＯＮとされて休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の吸排気弁８、９が閉弁保持されるとともに、稼働気筒（第２、第３気筒２Ｂ，２Ｃ）の点火制御が通常の減筒運転時の制御に切り替えられる。また、ステップＳ８で排気弁９の閉弁時期が進角側に制御された場合は、この制御が停止されて通常の減筒運転時の制御に切り替えられる。

（５）作用等
（ｉ）特定領域Ｃ以外での切り替え
図１０に、本実施形態に係る制御を実施した場合の結果であって、特定領域Ｃ以外の運転領域において全筒運転から減筒運転への切り替え要求があったときの結果を示す。また、比較例として、特定領域Ｃ以外の運転領域で上記切替要求があったときに準備制御を実施しなかった場合の結果を図１１および図１２に示す。図１１は、上記切替要求があったときにすぐさま減筒運転を開始したときの結果であり、図１２は、上記切替時に、上記準備制御のうち点火時期を遅角する制御を実施しなかった場合の結果である。これら図において、最上部のグラフは、全筒運転から減筒運転への切り替えフラグの変化を示したものであり、全筒運転から減筒運転への切り替え要求が出されると０から１に変化する。

図１１に示すように、時刻ｔ１において全筒運転から減筒運転への切り替え要求があった直後に休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の燃焼を停止して稼働気筒を２気筒にした場合では、減筒運転の開始に伴いスロットルバルブ３４ａが開き側に変更されるものの吸気量（１気筒あたりの吸気量、充填効率）が減筒運転時の量まですぐには増加しないため、稼働気筒（第２，第３気筒２Ｂ，２Ｃ）の吸気量不足によりこれら稼働気筒からの出力が確保されず、エンジントルクが急低下し、トルクショックが生じる。

また、図１２に示すように、時刻ｔ１において全筒運転から減筒運転への切り替え要求があった後、すぐには休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の燃焼を停止せず、まず、スロットルバルブ３４ａを開き側に変更して吸気量（１気筒あたりの吸気量、充填効率）を減筒運転時の量まで増加させ、その後、減筒運転を開始した場合には、エンジントルクの低下は回避されるものの、すべての気筒で燃焼が実施されている状態でこれら気筒の吸気量が増大する結果、各気筒の出力が増加してエンジントルクが増大してしまう。そのため、この場合であっても、時刻ｔ２にて減筒運転を開始した際にエンジントルクが急低下して、トルクショックが生じる。

これに対して、本実施形態に係る装置では、図１０に示すように、時刻ｔ１において全筒運転から減筒運転への切り替え要求があった後、すぐには休止気筒（第１，第４気筒２Ａ，２Ｄ）の燃焼を停止せず、スロットルバルブ３４ａを開き側に変更して吸気量（１気筒あたりの吸気量、充填効率）を減筒運転時の量まで増加させる制御を行った上に、さらに、吸気量の増加量に応じて点火時期を遅角させている。そのため、吸気量を増大させつつ各気筒からの出力が増大するのを回避することができ、エンジントルクが増減するのを回避することができる。すなわち、全筒運転から減筒運転への切り替え時においてエンジントルクをほぼ一定に維持することができ、この切り替え時にトルクショックが生じるのを回避することができる。

（ｉｉ）特定領域Ｃでの切り替え
図１３に、本実施形態に係る制御を実施した場合の結果であって、特定領域Ｃにおいて全筒運転から減筒運転への切り替え要求があったときの結果を示す。また、比較例として、特定領域Ｃの運転領域で上記切替要求があった場合において、排気弁９の閉弁時期を変更しなかった場合の結果を図１４に示す。

上記の通り、特定領域Ｃでは、トルクダウン可能率が所定値未満である。そのため、図１４に示すように、時刻ｔ１において全筒運転から減筒運転への切り替え要求があるのに伴い、排気弁９の閉弁時期を変更することなく、スロットルバルブ３４ａを開き側に変更して吸気量（１気筒あたりの吸気量、充填効率）を増加させながら点火時期を遅角させていくと、点火時期が所定の時期よりも遅角側になった時点で、燃焼が不安定となり失火等が生じ、エンジントルクが変動してしまう。また、この失火等を回避しようとして、図１４に破線で示したように、点火時期を失火しない限界時期で固定すると、吸気量の増大に伴ってエンジントルクが増大してしまい、減筒運転開始時にトルクショックが生じてしまう。

これに対して、図１３に示すように、本実施形態では、特定領域Ｃにおける上記切替時に、排気弁９の閉弁時期を進角させて燃焼安定性を高めつつ点火時期を遅角させている。そのため、失火を生じさせることなく点火時期を十分に遅角させることができ、エンジントルクの変動すなわちトルクショックの発生を回避して減筒運転を開始させることができる。また、排気弁９の閉弁時期の進角に伴って内部ＥＧＲガス量が減少することで新気量（空気量、吸気量）を増大させることができ、減筒運転への切り替えを早期に行うことができる。例えば、図１３に示した例における減筒運転開始時刻ｔ２よりも早い時刻ｔ１２にて減筒運転を開始することができる。

以上のように、本実施形態に係る装置によれば、全筒運転から減筒運転への切り替え時にトルクショックが生じるのをより確実に回避することができ、運転性をより良好にすることができる。

（６）変形例
ここで、上記実施形態では、特定領域Ｃにて全筒運転から減筒運転への切り替えがあった場合にのみ排気弁９の閉弁時期を進角させた場合について説明したが、運転領域によらず上記切替時に常に排気弁９の閉弁時期を進角させてもよい。

ただし、エンジントルクの増大を回避するべく点火時期を遅角させた場合に失火が生じる可能性が高い運転条件でのみ排気弁９の閉弁時期を進角させるようにすれば、この運転条件において失火を回避しつつ、この運転条件以外の条件下において排気弁９の進角によって生じる内部ＥＧＲガスの減少に伴って排ガス性能が悪化するのを回避することができる。

また、上記実施形態では、特定領域Ｃが、トルクダウン可能率が所定値未満の領域に設定された場合について説明したが、特定領域Ｃの設定基準はこれに限らない。例えば、トルクダウン可能率が０．５以外の値以下の領域であってもよい。また、上記燃焼安定度に代わる燃焼安定性の指標として、同じ条件で複数回燃焼させたときに失火が生じない確率を用い、この確率が所定値となる点火時期を失火限界時期として、トルクダウン可能率ひいては特定領域Ｃを設定してもよい。

ここで、上記実施形態では、準備制御実施時において、点火時期が予め設定された第２リタード限界を超えて遅角されるのを禁止する場合について説明したが、この点火時期の規制を解除してもよい。すなわち、準備制御実施時において、点火時期の遅角量を無制限に許容してもよい。ただし、点火時期が過剰に遅角されると失火等が生じるおそれがある。そのため、上記規制を行えば、この失火等をより確実に回避することができる。

また、上記実施形態では、準備制御用の第２リタード限界を、通常時の第１リタード限界よりも遅角側に設定する場合について説明したが、これらを同じ値に設定してもよい。ただし、準備制御用の第２リタード限界をより遅角側とし、準備制御時において点火時期がより遅角側となるのを許容すれば、失火等を回避しながら吸気量の増加に合わせて点火時期をより適正に遅角することができ、トルクショックの発生をより確実に回避することができる。

また、上記実施形態では、準備制御を終了して減筒運転を開始するか否かの判定を、吸気量が減筒運転時の吸気量に到達したか否か、および、点火時期が第２リタード限界となった時間（期間）が所定時間（所定期間）以上継続したか否か、によって行う場合について説明したが、この判定の具体的内容はこれに限らない。

例えば、点火時期に基づく判定を省略してもよい。また、点火時期の判定について、上記判定に代えて、点火時期が所定の限界時期となった時点で準備制御を終了すると判定してもよい。具体的には、上記実施形態では、準備制御において、運転条件に応じて決定した通常の全筒運転時の基本点火時期から吸気量の増加量に対応した時期だけ遅角させた時期と、予め設定された第２リタード限界とを比較して、これらのうちより進角側の時期を最終的な点火時期として決定した場合について説明したが、上記基本点火時期から遅角させた時期が第２リタード限界となった時点で、減筒運転を開始させておよい。

また、吸気量に基づいて準備制御を終了して減筒運転を開始するか否かを判定する場合において、上記判定基準に代えて、実際の吸気量と減筒運転時の吸気量との差が所定値以下になった時点で減筒運転の開始を許容してもよい。また、吸気量の判定に代えて、準備制御実施時に、時々刻々、減筒運転を仮に開始した場合のエンジントルクを推定し、この推定したエンジントルクと、現状のエンジントルクすなわち運転者等により要求されているエンジントルクとの差が所定値以下になった時点で準備制御を終了すると判定してもよい。

また、上記実施形態では、４気筒ガソリンエンジンに本発明の制御装置を適用した例について説明したが、本発明の制御装置が適用可能なエンジンの形式はこれに限られない。例えば、６気筒や８気筒など、４気筒以外の多気筒エンジンを対象としてもよく、また、ディーゼルエンジン、エタノール燃料エンジンやＬＰＧエンジン等、他種の内燃機関を対象としてもよい。

また、上記実施形態では、各気筒２Ａ〜２Ｄに吸入される空気量である吸気量を変更可能な吸気量変更手段として、スロットルバルブ３４ａおよびバルブアクチュエータ３４ｂを用いた場合について説明したが、吸気量変更手段はこれに限らない。例えば、吸気弁８の閉弁時期を変更する手段を設け、これを吸気量変更手段として機能させて、吸気弁８の閉弁時期を変更することで気筒２Ａ〜２Ｄの吸気量を変更してもよい。例えば、上記実施形態において、吸気弁８の閉弁時期を変更する吸気ＶＶＴ２８ａを吸気量変更手段として機能させて、吸気弁８の閉弁時期を進角させることによって吸気量を増大させてもよい。

（７）実施形態のまとめ
最後に、上記実施形態および変形例において開示された特徴的な構成およびそれに基づく作用効果についてまとめて説明する。

エンジンの制御装置は、吸気弁、排気弁を備えた複数の気筒と、各気筒に設けられてこれら気筒内の空気と燃料の混合気に点火エネルギーを付与する点火手段と、各気筒に吸入される空気量を変更可能な吸気量変更手段とを有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒内での燃焼が停止されて当該特定の気筒が休止状態とされる減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、上記特定の気筒の吸気弁および排気弁を開閉が可能な状態と閉弁が保持される状態とに切り替える弁停止機構と、上記排気弁の閉弁時期を変更可能な排気閉弁時期変更手段と、上記弁停止機構、排気閉弁時期変更手段、吸気量変更手段、および、点火手段を含むエンジンの各部を制御する制御手段とを備える。制御手段は、全筒運転から減筒運転への切り替え要求があると、上記吸気量変更手段によって、各気筒に吸入される空気量を当該切り替え要求が出されていない通常の全筒運転時における空気量よりも多くさせ、かつ、上記点火手段の点火時期を通常の全筒運転時の点火時期よりも遅角側の時期に変更する準備制御を実施し、当該準備制御の終了後に、上記弁停止機構によって上記特定の気筒の吸気弁および排気弁を閉弁保持状態にし、かつ、上記特定の気筒の点火手段の点火を停止させて、上記減筒運転を開始させるとともに、上記準備制御実施中、少なくとも一部の運転領域において、各気筒に残存している内部ＥＧＲガス量が減少するように、上記排気閉弁時期変更手段によって、上記排気弁の閉弁時期を通常の全筒運転時の閉弁時期よりも進角側の時期に変更させる。

この構成によれば、全筒運転から減筒運転への切り替え時において、減筒運転を開始する前すなわち特定の気筒内での燃焼を停止する前に、各気筒に吸入される空気量を増大させているため、減筒運転の開始時において、各稼働気筒に吸入される空気量を確保することができ、減筒運転開始時に稼働気筒の出力すなわちエンジントルクが低下するのを抑制することができる。しかも、本発明では、このように各気筒に吸入される空気量を増大させつつ、点火時期を通常の全筒運転時よりも遅角側の時期に変更している。そのため、各気筒に吸入される空気量が増大したことでエンジントルクが増大するのを抑制することができ、全筒運転から減筒運転への切り替え前後において、エンジントルクの増減すなわちトルクショックが生じるのをより確実に回避することができる。

ここで、上記のように、点火時期を遅角側に変更する場合、その遅角量が過剰に大きくなると燃焼が不安定になり失火等が生じるおそれがあるが、本発明では、上記点火時期の遅角制御実施中（準備制御実施中）に、排気弁の閉弁時期を進角側に変更して内部ＥＧＲガス量を減少させている。そのため、点火時期の遅角制御実施中の燃焼安定性を高めることができ、点火時期の遅角に伴う失火等を回避して、良好な運転性を確保することができる。

上記構成において、好ましくは、上記制御手段は、上記準備制御の実施中において、上記点火時期が予め設定された限界時期よりも遅角側になると、当該準備制御を終了して上記減筒運転を開始させる。

このようにすれば、点火時期が過剰に遅角側になるのを回避することができ、この遅角側への変更に伴う失火をより確実に回避することができる。

また、上記構成において、好ましくは、上記制御手段は、上記準備制御が実施されていない通常運転時は、点火時期が予め設定された第１リタード限界を超えて遅角されるのを禁止する一方、上記準備制御が実施されている場合は、点火時期が予め設定された第２リタード限界を超えて遅角されるのを禁止し、上記第２リタード限界は上記第１リタード限界よりも遅角側の時期に設定されているのが好ましい。

このようにすれば、通常運転時において、点火時期が予め設定された限界時期を超えて遅角側の時期となり失火等が生じるのを回避しつつ、準備制御の実施中において、点火時期を、より遅角側に変更することにより、空気量の増大に伴って生じるエンジントルクの増加を打ち消すことができ、全筒運転から減筒運転への切り替え前後においてトルクショックが生じるのをより確実に回避することができる。

Claims (3)

1. 吸気弁、排気弁を備えた複数の気筒と、各気筒に設けられてこれら気筒内の空気と燃料の混合気に点火エネルギーを付与する点火手段と、各気筒に吸入される空気量を変更可能な吸気量変更手段とを有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒内での燃焼が停止されて当該特定の気筒が休止状態とされる減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、
   上記特定の気筒の吸気弁および排気弁を開閉が可能な状態と閉弁が保持される状態とに切り替える弁停止機構と、
   上記排気弁の閉弁時期を変更可能な排気閉弁時期変更手段と、
   上記弁停止機構、排気閉弁時期変更手段、吸気量変更手段、および、点火手段を含むエンジンの各部を制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、
   全筒運転から減筒運転への切り替え要求があると、上記吸気量変更手段によって、各気筒に吸入される空気量を当該切り替え要求が出されていない通常の全筒運転時における空気量よりも多くさせ、かつ、上記点火手段の点火時期を通常の全筒運転時の点火時期よりも遅角側の時期に変更する準備制御を実施し、当該準備制御の終了後に、上記弁停止機構によって上記特定の気筒の吸気弁および排気弁を閉弁保持状態にし、かつ、上記特定の気筒の点火手段の点火を停止させて、上記減筒運転を開始させるとともに、
   上記準備制御実施中、少なくとも一部の運転領域において、各気筒に残存している内部ＥＧＲガス量が減少するように、上記排気閉弁時期変更手段によって、上記排気弁の閉弁時期を通常の全筒運転時の閉弁時期よりも進角側の時期に変更させることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置であって、
   上記制御手段は、上記準備制御の実施中において、上記点火時期が予め設定された限界時期よりも遅角側になると、当該準備制御を終了して上記減筒運転を開始させることを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１に記載のエンジンの制御装置であって、
   上記制御手段は、上記準備制御が実施されていない通常運転時は、点火時期が予め設定された第１リタード限界を超えて遅角されるのを禁止する一方、上記準備制御が実施されている場合は、点火時期が予め設定された第２リタード限界を超えて遅角されるのを禁止し、
   上記第２リタード限界は上記第１リタード限界よりも遅角側の時期に設定されていることを特徴とするエンジンの制御装置。

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