(57)【要約】【課題】一部の気筒を休止状態から稼働状態へと移行するときの失火のおそれを低減する。【解決手段】気筒休止切換装置は、運転モードの切換の要否を判定して運転モードの切換を指令する運転モード指令部３０Ａと、第１気筒の燃焼室および第２気筒の燃焼室に燃料を供給するインジェクタ１８と、第１気筒の燃焼室内の混合気および第２気筒の燃焼室内の混合気を点火する点火プラグ１７と、運転モード指令部３０Ａの判定結果に応じて、インジェクタ１８と点火プラグ１７とを制御するコントローラ３０と、を備える。コントローラ３０は、休筒運転モードで運転中であるときに運転モード指令３０Ａにより全筒運転モードへの切換が必要と判定されると、全筒運転モードへの切換が必要と判定される前よりも点火時期を遅らせるとともに、少なくともエンジンの圧縮行程のときに第１気筒の燃焼室に燃料を供給するように、点火プラグ１７およびインジェクタ１８を制御する。【選択図】図３
2020051374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、第１気筒および第２気筒を有する内燃機関の前記第１気筒および前記第２気筒の双方を稼働する第１モードと、前記第１気筒を稼働したまま前記第２気筒の稼働を停止する第２モードとに、運転モードを切り換える気筒休止切換装置であって、
前記運転モードの切換の要否を判定するモード切換判定部と、
前記第１気筒の燃焼室および前記第２気筒の燃焼室にそれぞれ燃料を供給する燃料供給部と、
前記第１気筒の燃焼室内の混合気および前記第２気筒の燃焼室内の混合気をそれぞれ点火する点火部と、
前記モード切換判定部の判定結果に応じて、前記燃料供給部と前記点火部とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第２モードで運転中に前記モード切換判定部により前記第１モードへの切換が必要と判定されると、この判定されたときの点火時期を前記第１モードへの切換が必要と判定される前の点火時期よりも遅らせるとともに、前記第１気筒で成層燃焼が行われる態様で前記第１気筒の燃焼室に燃料を供給するように、前記点火部および前記燃料供給部を制御することを特徴とする気筒休止切換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気筒休止切換装置において、
前記制御部は、前記第２モードで運転中に前記モード切換判定部により前記第１モードへの切換が必要と判定されると、少なくとも前記第１気筒が圧縮行程のときに前記第１気筒の燃焼室に燃料を供給するように前記燃料供給部を制御することを特徴とする気筒休止切換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の気筒休止切換装置において、
前記第１気筒の燃焼室へ排気を再循環させる排気再循環部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２モードで運転中に、前記第１気筒の燃焼室へ排気を再循環させるようにさらに前記排気再循環部を制御することを特徴とする気筒休止切換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の気筒休止切換装置において、
前記制御部は、前記第２モードで運転中に前記モード切換判定部により前記第１モードへの切換が必要と判定されると、前記第１気筒の燃焼室への排気の再循環量を低減するように前記排気再循環部を制御することを特徴とする気筒休止切換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の複数の気筒のうちの一部の気筒の稼働を停止するモードと、停止した気筒を再稼働するモードとに、運転モードを切換可能な気筒休止切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、従来、複数の気筒のうちの一部の気筒の稼働を停止する休筒運転モードと全ての気筒を稼働する全筒運転モードとに、運転モードを切換可能に構成された装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置は、休筒運転モードから全筒運転モードへの切換時に、トルク変動によるショックを低減するために、吸気導入が開始された気筒に時間差を与えつつ順次燃料供給を開始するとともに、燃料供給の開始に対し点火時期をリタードするように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０５３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように、運転モードの切換時に点火時期をリタードさせると、燃焼状態が不安定になり、失火のおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、少なくとも、第１気筒および第２気筒を有する内燃機関の第１気筒および第２気筒の双方を稼働する第１モードと、第１気筒を稼働したまま第２気筒の稼働を停止する第２モードとに、運転モードを切り換える気筒休止切換装置であって、運転モードの切換の要否を判定するモード切換判定部と、第１気筒の燃焼室および第２気筒の燃焼室にそれぞれ燃料を供給する燃料供給部と、第１気筒の燃焼室内の混合気および第２気筒の燃焼室内の混合気をそれぞれ点火する点火部と、モード切換判定部の判定結果に応じて、燃料供給部と点火部とを制御する制御部と、を備える。制御部は、第２モードで運転中にモード切換判定部により第１モードへの切換が必要と判定されると、この判定されたときの点火時期を第１モードへの切換が必要と判定される前の点火時期よりも遅らせるとともに、第１気筒で成層燃焼が行われる態様で第１気筒の燃焼室に燃料を供給するように、点火部および燃料供給部を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、一部の気筒を休止状態から稼働状態へと移行するときの失火のおそれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る気筒休止切換装置が適用されるエンジンにおける複数の気筒の配置を示す平面図。
【図２】本発明の実施形態に係る気筒休止切換装置が適用されるエンジンの要部構成を概略的に示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る気筒休止切換装置の要部構成を示すブロック図。
【図４】図３のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る気筒休止切換装置の動作の一例を示すタイムチャート。
【図５Ｂ】図５Ａの比較例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図５Ｂを参照して本発明の一実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る気筒休止切換装置は、複数の気筒のうちの一部の気筒に対する燃料供給を停止して一部の気筒の稼働を停止する休筒運転モードと、全ての気筒を稼働する全筒運転モードとに、運転モードを切換可能な火花点火式の内燃機関であるエンジンに適用される。エンジンは、例えば複数のシリンダが側面視でＶ字型に配置されて前後一対のバンクが形成されたＶ型６気筒エンジンであり、動作周期の間に吸気、膨張、圧縮および排気の４つの工程を経る４サイクルエンジンである。
【０００９】
図１は、エンジン１の複数（６個）の気筒♯１〜♯６の配置を示す図である。エンジン１は、例えば低負荷時に、一方のバンク１ａの３気筒♯１〜♯３を稼働させ、他方のバンク１ｂの３気筒♯４〜♯６の稼働を停止させる休筒運転モードで運転され、高負荷時に、６気筒♯１〜♯６の全てを稼働させる全筒運転モードで運転される。なお、休筒運転モードで運転中に休止する気筒♯４〜♯６を休止気筒と呼び、休止しない気筒を非休止気筒♯１〜♯３と呼ぶことがある。休止気筒♯４〜♯６の構成は互いに同一であり、非休止気筒♯１〜♯３の構成も互いに同一である。
【００１０】
図２は、本実施形態に係る気筒休止切換装置が適用されるエンジン１の要部構成を概略的に示す図である。なお、図１には、休止気筒♯４〜♯６のいずれか１つの構成が示される。図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック２に形成されたシリンダ３と、シリンダ３の内部に摺動可能に配置されたピストン４と、ピストン４とシリンダヘッド５との間に形成された燃焼室６と、を有する。ピストン４は、コンロッド７を介してクランクシャフト８に連結され、シリンダ３の内壁に沿ってピストン４が往復動することにより、クランクシャフト８が回転する。
【００１１】
シリンダヘッド５には、吸気ポート１１と排気ポート１２とが設けられる。燃焼室６には、吸気ポート１１を介して吸気通路１３が連通する一方、排気ポート１２を介して排気通路１４が連通する。吸気ポート１１は吸気バルブ１５により開閉され、排気ポート１２は排気バルブ１６により開閉される。吸気バルブ１５の上流側の吸気通路１３には、スロットルバルブ１９が設けられる。スロットルバルブ１９は、例えばバタフライ弁により構成され、スロットルバルブ１９により燃焼室６への吸気量が調整される。吸気バルブ１５と排気バルブ１６とは動弁機構２０により開閉駆動される。
【００１２】
シリンダヘッド５およびシリンダブロック２には、それぞれ燃焼室６に臨むように点火プラグ１７および直噴式のインジェクタ１８が装着される。点火プラグ１７は、吸気ポート１１と排気ポート１２との間に配置され、電気エネルギーにより火花を発生し、燃焼室６内の燃料と空気との混合気を点火する。インジェクタ１８は、吸気バルブ１５の近傍に配置され、電気エネルギーにより駆動されて、燃焼室６内に斜め下方に向けて燃料を噴射する。なお、インジェクタ１８の配置はこれに限らず、点火プラグ１７の近傍に配置することもできる。
【００１３】
動弁機構２０は、吸気カムシャフト２１と排気カムシャフト２２とを有する。吸気カムシャフト２１は、各気筒（シリンダ３）にそれぞれ対応した吸気カム２１ａを一体に有し、排気カムシャフト２２は、各気筒にそれぞれ対応した排気カム２２ａを一体に有する。吸気カムシャフト２１と排気カムシャフト２２とは、不図示のタイミングベルトを介してクランクシャフト８に連結され、クランクシャフト８が２回転する度にそれぞれ１回転する。吸気バルブ１５は、吸気カムシャフト２１の回転により、不図示の吸気ロッカーアームを介して、吸気カム２１ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。排気バルブ１６は、排気カムシャフト２２の回転により、不図示の排気ロッカーアームを介して、排気カム２２ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。
【００１４】
動弁機構２０はさらに、吸気バルブ１５および排気バルブ１６をそれぞれ閉弁状態に維持する気筒休止機構２３，２４と、クランクシャフト８に対する吸気カム２１ａおよび排気カム２２ａの相対的な位相（カム位相）をそれぞれ変更するカム位相可変機構２５，２６とを有する。
【００１５】
気筒休止機構２３，２４の構成は互いに同一であり、代表して吸気用の気筒休止機構２３の構成を説明する。詳細な図示は省略するが、気筒休止機構２３は、吸気カムシャフト２１に沿って軸方向に並設された吸気用の第１ロッカーアームおよび第２ロッカーアームと、第１ロッカーアームと第２ロッカーアームとを互いに一体に連結する連結ピンとを有する。
【００１６】
連結ピンは、第１ロッカーアームと第２ロッカーアームとを連結する連結位置と、連結を解除する非連結位置とに移動可能である。第１ロッカーアームは、吸気カム２１ａにより駆動され、吸気バルブ１５は第２ロッカーアームにより駆動される。したがって、連結ピンが連結位置に駆動されると、吸気カム２１ａの回転が第１ロッカーアームと第２ロッカーアームとを介して吸気バルブ１５に伝達され、吸気バルブ１５が開閉駆動される。一方、連結ピンが非連結位置に駆動されると、吸気カム２１ａの回転は吸気バルブ１５に伝達されず、吸気バルブ１５は閉弁状態を維持する。
【００１７】
気筒休止機構２３，２４の連結ピンは、例えば制御弁の駆動に応じて作用する油圧ポンプから油圧により駆動される。具体的には、休筒運転モードにおいて、気筒休止機構２３，２４の連結ピンがそれぞれ非連結位置に駆動され、吸気バルブ１５と排気バルブ１６とがともに閉弁状態とされる。また、全筒運転モードにおいて、気筒休止機構２３，２４の連結ピンがそれぞれ連結位置に駆動され、吸気バルブ１５と排気バルブ１６とがそれぞれ開閉される。
【００１８】
カム位相可変機構２５，２６は、それぞれ吸気カムシャフト２１と排気カムシャフト２２の一端部に設けられる。カム位相可変機構２５，２６の構成は互いに同一であり、代表して排気用のカム位相可変機構２６の構成を説明する。詳細な図示は省略するが、カム位相可変機構２６は、排気カムシャフト２２を回転可能に収容するとともに、進角室と遅角室とを画成する回転可能な円筒形状のハウジングを有し、ハウジングの外周面に、クランクシャフト８を経由するタイミングベルトが巻回される。
【００１９】
進角室と遅角室とには、例えば制御弁の駆動に応じた油圧ポンプからの油圧が供給され、制御弁の駆動を制御することで、排気カム２２ａのカム位相を無段階に進角側または遅角側に変更することができ、これにより、排気バルブ１６の開閉タイミングを変更できる。すなわち、進角室に油圧が供給されると、排気カムシャフト２２がハウジングに対し一方向に相対回転し、排気バルブ１６の開閉タイミングが進角側に変化する。一方、遅角室に油圧が供給されると、排気カムシャフト２２がハウジングに対し反対方向に相対回転し、排気バルブ１６の開閉タイミングが遅角側に変化する。
【００２０】
図示は省略するが、非休止気筒♯１〜♯３は、動弁機構２０の一部を除き休止気筒♯４〜♯６（図２）と同様に構成される。すなわち、非休止気筒♯１〜♯３は休止しないため、気筒休止機構２３，２４を有しない。また、非休止気筒♯１〜♯３のカム位相可変機構２５，２６は、既燃ガスである排気の一部を燃焼室６内に還流する際の内部排気還流量、つまり内部ＥＧＲガス量を調整するように動作する。すなわち、カム位相可変機構２５，２６により吸気バルブ１５および排気バルブ１６の開閉タイミングを変更することで、吸気バルブ１５と排気バルブ１６の開弁期間が重なるバルブオーバーラップ量を変更し、これにより内部ＥＧＲガス量を調整する。
【００２１】
具体的には、非休止気筒♯１〜♯３のカム位相可変機構２５，２６は、休筒運転モードで内部ＥＧＲガス量を増大し、全筒運転モードで内部ＥＧＲガス量を減少するように動作する。休筒運転モードで内部ＥＧＲガス量を増大することで、排気中の窒素酸化物（Ｎｏｘ）の低減による排出ガス浄化性能の向上や、ポンピング損失の低減による燃費の向上等を実現できる。
【００２２】
このような構成において、休筒運転モードでは全筒運転モードに比べてスロットルバルブ１９の開度が大きくなるため、ポンピング損失が低減し、燃費を向上させることができる。一方、休筒運転モードから全筒運転モードへの切換時には、モード切換に応じたスロットルバルブ１９の開度調整を行いながら、休止気筒♯４〜♯６の燃焼室６に燃料を供給して休止気筒♯４〜♯６を再稼働する。このため、エンジン１の要求トルクが一定であるとしても、実トルクが増大し、トルク変動によるショックを乗員に及ぼすおそれがある。この場合、点火プラグ１７の点火時期を遅角側にずらす（リタードする）ことにより、実トルクが抑えられ、ショックを低減することができる。
【００２３】
しかしながら、休筒運転モードから全筒運転モードへの切換時に点火時期をリタードさせると、燃焼が不安定となり、失火のおそれがある。特に、休筒運転モードでＥＧＲガス量を増大させるように構成すると、燃焼が一層不安定となり、失火しやすくなる。この点を考慮し、本実施形態では、以下のように気筒休止切換装置を構成する。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係る気筒休止切換装置１００の要部構成を示すブロック図である。図３に示すように、気筒休止切換装置１００は、エンジン制御用のコントローラ３０を中心として構成され、コントローラ３０に接続された各種のセンサやアクチュエータなどを有する。
【００２５】
具体的には、コントローラ３０には、クランク角センサ３１と、アクセル開度センサ３２と、吸気圧センサ３３と、大気圧センサ３４と、吸気温センサ３５と、カム角センサ３６，３７と、点火プラグ１７と、インジェクタ１８と、スロットルアクチュエータ４１と、気筒休止アクチュエータ４２と、ＶＴＣアクチュエータ４３とが接続される。
【００２６】
クランク角センサ３１は、クランクシャフト８に設けられ、クランクシャフト８の回転に伴いパルス信号を出力するように構成される。コントローラ３０は、クランク角センサ３１からのパルス信号に基づいて、エンジン回転数を算出するとともに、各気筒♯１〜♯６のピストン４が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置に位置する時点を特定する。
【００２７】
アクセル開度センサ３２は、車両の図示しないアクセルペダルに設けられ、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出する。吸気圧センサ３３は、スロットルバルブ１９よりも下流の吸気通路１３に設けられ、吸気圧を検出する。大気圧センサ３４は、スロットルバルブ１９よりも上流側の吸気通路１３に設けられ、大気圧を検出する。吸気温センサ３５は、吸気通路１３に設けられ、吸気温度を検出する。
【００２８】
カム角センサ３６，３７は、それぞれ吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の端部に設けられ、吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の回転に伴いパルス信号を出力するように構成される。コントローラ３０は、クランク角センサ３１とカム角センサ３６とからの信号に基づき、吸気カム２１ａのカム位相を算出し、クランク角センサ３１とカム角センサ３７とからの信号に基づき、排気カム２２ａのカム位相を算出する。
【００２９】
なお、図示は省略するが、コントローラ３０には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ、吸気量を計測するエアフローメーター、ノッキングの発生状態を検出するノックセンサ、排気の酸素濃度を検出するＯ２センサ、エンジン冷却水温を検出する水温センサ等も接続される。
【００３０】
スロットルアクチュエータ４１は、スロットルバルブ１９（バタフライ弁の回動軸）を駆動するアクチュエータであり、ステッピングモータなどにより構成される。気筒休止アクチュエータ４２は、気筒休止機構２３，２４を休筒運転モードと全筒運転モードとに切り換えるためのアクチュエータであり、気筒休止機構２３，２４の連結ピン駆動用の圧油の流れを制御する制御弁などにより構成される。ＶＴＣアクチュエータ４３は、吸気バルブ１５と排気バルブ１６の開閉タイミングを変更するためのアクチュエータであり、カム位相可変機構２５，２６の進角室と遅角室への圧油の流れを制御する制御弁などにより構成される。
【００３１】
コントローラ３０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成され、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部と、その他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。コントローラ３０は、機能的構成として、運転モード指令部３０Ａと、全筒運転制御部３０Ｂと、休筒運転制御部３０Ｃと、運転モード切換部３０Ｄとを有する。
【００３２】
運転モード指令部３０Ａは、クランク角センサ３１により検出されたエンジン回転数やアクセル開度センサ３２により検出されたアクセル開度などのエンジン１の運転状態に基づいて、全筒運転モードと休筒運転モードのいずれかの運転モードを指令する。例えば、アクセル開度が所定値以下かつエンジン回転数が所定値以下であるとき、運転モード指令部３０Ａは、休筒運転モードを指令する。一方、アクセル開度が所定値以上かつエンジン回転数が所定値以上であるとき、全筒運転モードを指令する。換言すると、運転モード指令部３０Ａは、エンジン１の運転状態に基づいて休筒運転モードから全筒運転モードへの切換および全筒運転モードから休筒運転モードへの切換の要否を判定し、判定結果に応じて運転モードの切換を指令する。
【００３３】
全筒運転制御部３０Ｂは、運転モード指令部３０Ａにより全筒運転モードが指令されると、エンジン１が全筒運転モードで駆動されるように点火プラグ１７、インジェクタ１８およびアクチュエータ４１〜４３を制御（全筒運転制御）する。具体的には、全ての気筒♯１〜♯６の吸気バルブ１５と排気バルブ１６とがクランクシャフト８の回転により開閉されるように気筒休止アクチュエータ４２を制御するとともに、エンジン回転数とアクセル開度等により定まる運転状態に応じたタイミングで吸気バルブ１５と排気バルブ１６とが開閉するようにＶＴＣアクチュエータ４３を制御する。このとき、吸気バルブ１５と排気バルブ１６の開弁期間が重なるバルブオーバーラップ量は、運転状態に応じた値となる。なお、この場合のバルブオーバーラップ量を、便宜上、基準オーバーラップ量と呼ぶ。
【００３４】
また、全筒運転制御部３０Ｂは、アクセル開度等に基づいてスロットルバルブ１９の目標開度を算出し、スロット開度が目標開度となるようにスロットルアクチュエータ４１を制御する。さらに、全筒運転制御部３０Ｂは、各気筒♯１〜♯６の燃焼室６内の混合気が目標空燃比（例えば理論空燃比）となるように、吸気圧センサ３３、大気圧センサ３４および吸気温センサ３５などからの信号に基づいて目標噴射量を算出し、目標噴射量に相当する量の燃料を所定のタイミングで噴射するようにインジェクタ１８を制御する。例えば、各気筒♯１〜♯６の吸気行程で２回噴射（吸気２段で噴射）するようにインジェクタ１８を制御する。さらにまた、全筒運転制御部３０Ｂは、各気筒♯１〜♯６の点火プラグ１７の点火時期が吸気圧センサ３３などからの信号に基づいて定められた最適点火時期となるように点火プラグ１７を制御する。なお、この場合の点火時期を、便宜上、全筒基準点火時期と呼ぶ。
【００３５】
休筒運転制御部３０Ｃは、運転モード指令部３０Ａにより休筒運転モードが指令されると、エンジン１が休筒運転モードで駆動されるように点火プラグ１７、インジェクタ１８およびアクチュエータ４１〜４３を制御（休筒運転制御）する。具体的には、休止気筒♯４〜♯６の吸気バルブ１５と排気バルブ１６とを閉状態に維持するように気筒休止アクチュエータ４２を制御する。また、休筒運転制御部３０Ｃは、非休止気筒♯１〜♯３のバルブオーバーラップ量が全筒運転モード時の基準オーバーラップ量よりも大きくなるように、非休止気筒♯１〜♯３側のＶＴＣアクチュエータ４３を制御する。これにより、全筒運転モード時よりも内部ＥＧＲガス量が増加し、燃費向上等を達成できる。
【００３６】
さらに、休筒運転制御部３０Ｃは、アクセル開度等に基づいてスロットルバルブ１９の目標開度を算出し、スロット開度が目標開度となるようにスロットルアクチュエータ４１を制御する。このとき、休筒運転モードと全筒運転モードとでエンジン１の要求トルクが等しければ、休筒運転モード時のスロットル開度は全筒運転モードのときよりも大きくなり、ポンピング損失が低減する。さらにまた、休筒運転制御部３０Ｃは、休筒運転モード時と同様、目標噴射量に相当する量の燃料を所定のタイミング（吸気２段）で噴射するように非休止気筒♯１〜♯３のインジェクタ１８を制御するとともに、各気筒♯１〜♯６の点火プラグ１７の点火時期が休筒運転モードに適した点火時期となるように点火プラグ１７を制御する。なお、この場合の点火時期を、便宜上、休筒基準点火時期と呼ぶ。
【００３７】
運転モード切換部３０Ｄは、全筒運転モードで運転中に運転モード指令部３０Ａにより休筒運転モードへの切換が指令されると、運転モードを全筒運転モードから休筒運転モードに切り換える。また、休筒運転モードで運転中に運転モード指令部３０Ａにより全筒運転モードへの切換が指令されると、運転モードを休筒運転モードから全筒運転モードに切り換える。すなわち、運転モード切換部３０Ｄは、全筒運転モードから休筒運転モードへの切換処理および休筒運転モードから全筒運転モードへの切換処理を実行する。
【００３８】
図４は、予め定められたプログラムに従い図３のコントローラ３０（主に運転モード切換部３０Ｄ）で実行される処理の一例、すなわち休筒運転モードから全筒運転モードへの切換処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、休筒運転モードで運転中に開始され、全筒運転モードに完全に切り換わるまで所定周期で繰り返される。
【００３９】
まず、ステップＳ１で、運転モード指令部３０Ａにより、全筒運転モードへの切換が指令されたか否かを判定する。ステップＳ１で否定されるとステップＳ２に進み、休筒運転制御部３０Ｃによる休筒運転制御を継続する。一方、ステップＳ１で肯定されるとステップＳ３に進み、気筒休止アクチュエータ４２に制御信号を出力し、気筒休止機構２３，２４の連結ピンを連結位置へ移動する。これにより、休止気筒♯４〜♯６の吸気バルブ１５と排気バルブ１６とが開閉動作を開始する。次いで、ステップＳ４でスロットルアクチュエータ４１に制御信号を出力し、スロットル開度を変更する。例えば、全筒運転モードへの切換が指令される前よりも、スロットル開度を小さくする。
【００４０】
次いで、ステップＳ５で、非休止気筒♯１〜♯３のＶＴＣアクチュエータ４３に制御信号を出力し、バルブオーバーラップ量をエンジン１の運転状態に応じた基準オーバーラップ量まで減少させる。具体的には、吸気カム２１ａのカム位相と排気カム２２ａのカム位相を、それぞれ基準オーバーラップ量に対応した目標カム位相に制御する。なお、休止気筒♯４〜♯６のバルブオーバーラップ量も運転状態に応じた基準オーバーラップ量に制御される。
【００４１】
次いで、ステップＳ６で、吸気２段の噴射に代えて、例えば吸気行程で１回かつ圧縮行程で１回燃料を噴射するように（吸気１段圧縮１段）非休止気筒♯１〜♯３のインジェクタ１８を制御する。圧縮行程で燃料噴射を行うことにより、点火プラグ１７の近傍で成層燃焼をさせることができる。このため、燃焼室６に内部ＥＧＲガスが残留している状態であっても、安定した燃焼が可能であり、失火を防ぐことができる。休止気筒♯４〜♯６については、吸気２段で燃料を噴射するようにインジェクタ１８を制御する。なお、非休止気筒♯１〜♯３と同様、休止気筒♯４〜♯６についても吸気１段圧縮１段で燃料を噴射させてもよい。
【００４２】
次いで、ステップＳ７で、点火時期をリタードさせるように、すなわち全筒運転モードへの切換が指令される前の休筒運転モード時の点火時期である休筒基準点火時期よりも点火時期を遅らせるように、各気筒♯１〜♯６のインジェクタ１８に制御信号を出力する。この場合、点火時期のリタード量は、全筒運転モードへの切換が指令された直後の初期状態で大きく、その後、徐々に小さくなるように（進角側にシフトするように）制御され、最終的には、全筒運転モード時の全筒基準点火時期に制御される。点火時期をリタードさせることで、休筒運転モードから全筒運転モードへの切換時のエンジントルクの増加によるトルクショックを低減することができる。
【００４３】
次いで、ステップＳ８で、カム角センサ３６，３７からの信号に基づいて、非休止気筒♯１〜♯３の吸気バルブ１５に対応する吸気カム２１ａのカム位相および排気バルブ１６に対応する排気カム２２ａのカム位相が、それぞれ目標値（目標カム位相）であるか否かを判定する。すなわち、ＶＴＣアクチュエータ４３は油圧で作動するため、ステップＳ５でＶＴＣアクチュエータの駆動を指令しても、カム位相は即座に目標カム位相とならずに遅れが生じる。そこで、ステップＳ８で、吸気カム２１ａおよび排気カム２２ａのカム位相がそれぞれ目標値になったか否かを判定する。
【００４４】
ステップＳ８で肯定されるとステップＳ９に進み、否定されるとステップＳ９をパスする。ステップＳ９では、運転モードを全筒運転モードに切り換える。これにより運転モードの切換が完了する。以降、全筒運転制御部３０Ｂによる全筒運転制御が行われる。なお、全筒運転モードから休筒運転モードへの切換時の具体的な処理についての説明は省略する。
【００４５】
本実施形態に係る気筒休止切換装置１００の動作をより具体的に説明する。図５Ａは、本実施形態に係る気筒休止切換装置１００による休筒運転モードから全筒運転モードへの切換時における動作の一例を示すタイムチャートであり、図５Ｂは、図５Ａの比較例を示すタイムチャートである。ここでは、運転モードの切換の前後で要求トルクは一定であると仮定する。
【００４６】
図５Ａ，５Ｂはいずれも、運転モードの切換指令、点火プラグ１７の点火時期、エンジントルク、非休止気筒♯１〜♯３のインジェクタ１８からの燃料の噴射モード、非休止気筒♯１〜♯３の充填効率、および非休止気筒♯１〜♯３のバルブオーバーラップ量の時間経過に伴う変化を示す。本実施形態と比較例とでは、運転モードの切換時の燃焼噴射モードが異なる。すなわち、本実施形態では、吸気行程と圧縮行程とでそれぞれ燃料を１回噴射するのに対し（吸気１段圧縮１段）、比較例では、運転モードの切換前の休筒運転モードにおけるのと同様、吸気行程で２回噴射する（吸気２段）。
【００４７】
まず、比較例について説明する。図５Ｂに示すように、休筒運転モードで運転中に、時点ｔ１で全筒運転モードへの切換が指令されると（切換指令がオン）、バルブオーバーラップ量が減少する。これにより、内部ＥＧＲガス量が減少し、充填効率が増大する。ここで、図中の実線は、バルブオーバーラップ量（カム位相）および充填効率の指令値であり、点線は、実測値ないし計算による推定値である。図示のように、バルブオーバーラップ量および充填効率の変化には遅れが生じる。
【００４８】
次いで、時点ｔ２で、エンジントルクの増加を防ぐために、点火プラグ１７の点火時期が休筒基準点火時期θ１よりもリタードされる。なお、点火時期リタードの時点ｔ２は時点ｔ１と同じであってもよい。点火時期のリタード量は時点ｔ２で最大（θ２）で、時間経過に伴い徐々に減少し、全筒運転モードに完全に切り換わった状態では、全筒基準点火時期θ３となる。このような制御によると、非休止気筒♯１〜♯３内の燃焼状態が不安定になって、時点ｔ３で失火が発生し、エンジントルクが急激に減少するおそれがある。
【００４９】
これに対し、本実施形態では、図５Ａに示すように、圧縮行程で燃料を噴射する（ステップＳ６）。すなわち、時点ｔ１から、バルブオーバーラップ量の実測値ないし計算による推定値が基準オーバーラップ量となる時点ｔ４にかけて、吸気１段圧縮１段で燃料を噴射する。このため、非休止気筒♯１〜♯３における失火を防ぐことができ、運転モードの切換の前後でエンジントルクを一定に保つことができる。なお、図５Ａでは、時点ｔ１の点火時期のリタード量θ４が比較例のリタード量θ２（点線）よりも大きい。
【００５０】
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）気筒休止切換装置１００は、エンジン１の非休止気筒♯１〜♯３および休止気筒♯４〜♯６の双方を稼働する全筒運転モードと、非休止気筒♯１〜♯３を稼働したまま休止気筒♯４〜♯６の稼働を停止する休筒運転モードとに、運転モードを切り換えるように構成される。この気筒休止切換装置１００は、運転モードの切換の要否を判定して運転モードの切換を指令する運転モード指令部３０Ａと、非休止気筒♯１〜♯３の燃焼室６および休止気筒♯４〜♯６の燃焼室６にそれぞれ燃料を供給するインジェクタ１８と、非休止気筒♯１〜♯３の燃焼室６内の混合気および休止気筒♯４〜♯６の燃焼室６内の混合気をそれぞれ点火する点火プラグ１７と、運転モード指令部３０Ａによる運転モード切換の判定結果に応じて、インジェクタ１８と点火プラグ１７とを制御するコントローラ３０と、を備える（図２，３）。コントローラ３０、特に運転モード切換部３０Ｄは、休筒運転モードで運転中に運転モード指令部３０Ａにより全筒運転モードへの切換が必要と判定されると、全筒運転モードへの切換が必要と判定される前よりも点火時期を遅らせるとともに、少なくとも非休止気筒♯１〜♯３が圧縮行程のときに非休止気筒♯１〜♯３の燃焼室６に燃料を供給するように、点火プラグ１７およびインジェクタ１８を制御する（図４；ステップＳ６，ステップＳ７）。
【００５１】
このように休筒運転モードから全筒運転モードへの運転モードの切換時に、非休止気筒♯１〜♯３に対し圧縮行程で燃料を噴射するように構成することで、非休止気筒♯１〜♯３の失火のおそれを低減することができる。すなわち、休筒運転モードから全筒運転モードへのモード切換に伴い、トルクショックを低減するために点火時期をリタードさせると、燃焼状態が不安定になって失火のおそれがあるが、圧縮行程で燃料を噴射することで、点火プラグ１７の近傍で成層燃焼させることができる。その結果、失火を抑制することができ、エンジントルクが急激に減少することを防止できる。
【００５２】
（２）気筒休止切換装置１００は、非休止気筒♯４〜♯６の燃焼室６へ排気を再循環させるカム位相可変機構２５，２６をさらに備える（図２）。コントローラ３０は、休筒運転モードで運転中に、非休止気筒♯１〜♯３の燃焼室６へ排気を再循環させるようにさらにカム位相可変機構２５，２６のＶＴＣアクチュエータ４３を制御する。このような構成では、内部ＥＧＲにより燃焼状態が不安定になって失火のおそれが一層高まるため、本実施形態のように圧縮行程で燃料を噴射するように構成することが、より効果的である。
【００５３】
（３）コントローラ３０は、休筒運転モードで運転中に運転モード指令部３０Ａにより全筒運転モードへの切換が必要と判定されると、非休止気筒♯１〜♯３の燃焼室６への排気の再循環量（内部ＥＧＲガス量）を低減するようにＶＴＣアクチュエータ４３を制御する（図４；ステップＳ５）。これにより休筒運転モードから全筒運転モードへの運転モードの切換時に、内部ＥＧＲガス量が減少するため、失火のおそれをより低減することができる。
【００５４】
上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジン１を用いたが、稼働を一時的に休止する休止気筒（第２気筒）と、稼働を休止せずに継続する非休止気筒（第１気筒）とを有するのであれば、第１気筒と第２気筒の個数や配置等、内燃機関の構成はいかなるものでもよい。すなわち、第１気筒の個数は３未満であっても３より多くてもよく、第２気筒の個数も３未満であっても３より多くてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、非休止気筒♯１〜♯３と休止気筒♯４〜♯６の双方を稼働する全筒運転モードと、非休止気筒♯１〜♯３を稼働したまま休止気筒♯４〜♯６の稼働を停止する休筒モードとに運転モードを切り換えるようにしたが、第１モードおよび第２モードは上述したものに限らない。例えば６気筒のうちの３気筒を運転するモードと、４気筒を運転するモードと、６気筒を運転するモードとに切換可能であるとき、３気筒を運転するモードから４気筒を運転するモードへの切換を、第２モードから第１モードへの切換としてもよく、４気筒を運転するモードから６気筒を運転するモードへの切換を、第２モードから第１モードへの切換としてもよい。少なくも、第１モードと第２モードとに運転モードを切り換えるのであれば、第１モードおよび第２モードとは異なる他の運転モード（第３モード）に運転モードを切換可能に構成してもよい。例えば、第３モードとして、全気筒休止の運転モードへ切換可能としてもよい。
【００５６】
上記実施形態では、運転モード指令部３０Ａによりエンジン１の運転状態に応じて運転モードの切換の要否を判定するようにしたが、モード切換判定部の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、インジェクタ１８により各気筒♯１〜♯６の燃焼室６に燃料を供給するようにしたが、燃焼供給部の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、点火プラグ１７により各気筒♯１〜♯６の燃焼室６内の混合気を点火するようにしたが、点火部の構成は上述したものに限らない。
【００５７】
上記実施形態では、休筒運転モードから全筒運転モードへの切換により、燃料噴射モードを吸気２段から吸気１段圧縮１段に変更したが、少なくとも圧縮行程のときに燃料を噴射するのであれば、各運転モードにおける噴射回数や噴射時期は上述したものに限らない。例えば、吸気２段から圧縮１段に変更してもよく、吸気１段から吸気１段圧縮１段に変更してもよく、吸気３段から吸気１段圧縮２段に変更してもよい。圧縮行程で燃料を噴射するのは、非休止気筒（第１気筒）で成層燃焼を実現するためである。したがって、第２モードで運転中に第１モードへの切換が必要と判定されると、第１気筒で成層燃焼が行われる態様で第１気筒の燃焼室に燃料が供給されるようにインジェクタ１８を制御するのであれば、制御部としてのコントローラ３０の構成は上述したものに限らない。
【００５８】
上記実施形態では、カム位相可変機構２５，２６により、休筒運転モード時に非休止気筒♯１〜♯３の燃焼室６へ排気を再循環させるようにしたが、排気再循環部の構成はこれに限らない。例えば、排気通路と吸気通路とを配管で接続し、配管を介して排気を再循環させるようにしてもよい。その際、再循環する排気をクーラで冷却するようにしてもよい。すなわち、内部ＥＧＲに代えて外部ＥＧＲを採用してもよい。
【００５９】
上記実施形態では、第１ロッカーアームと第２ロッカーアームとを連結ピンを介して連結可能に構成した気筒休止機構２３，２４により、休筒モードにおいて吸気バルブ１５および排気バルブ１６を閉弁状態に維持するようにしたが、気筒休止機構の構成はこれに限らない。吸気用および排気用の気筒休止機構が互いに同一であるとして、吸気用の気筒休止機構の他の例について簡単に説明する。気筒休止機構は、他の例では、吸気バルブ１５のバルブステム（下端のバルブヘッドから上方に延在する棒状部分）の上端部と吸気カム２１ａとの間に、吸気カム２１ａの回転により押動されるバルブリフタを介装するとともに、バルブリフタの内部に、バルブリフタの押動方向と直交する方向に移動可能なスライドピンを挿入して構成される。
【００６０】
スライドピンは、例えばコントローラ３０からの指令により切り換わる制御弁の切換に応じた油圧力により、第１位置と第２位置とに移動可能に構成されるとともに、スライドピンが第１位置に移動したときに、バルブリフタと吸気バルブ１５のバルブステムとがスライドピンを介して一体に上下動し、スライドピンが第２位置に移動したときに、バルブリフタに対し吸気バルブ１５のバルブステムが上下方向に相対動可能に構成される。より具体的には、スライドピンに上下方向に貫通する貫通孔が設けられ、スライドピンが第１位置に移動すると、貫通孔に対するバルブステムの位置がずれて、バルブリフタの上下動がスライドピンを介してバルブステムに伝達される。一方、スライドピンが第２位置に移動すると、貫通孔とバルブステムの位置が一致し、貫通孔内をバルブステムが相対移動可能となり、バルブリフタの上下動がバルブステムに伝達不能となる。なお、このような気筒休止機構の構成は、例えば特開２０１７−２１４８７６号公報などに記載されている。
【００６１】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  エンジン、２３，２４  気筒休止機構、２５，２６  カム位相可変機構、３０  コントローラ、３０Ａ  運転モード指令部、３０Ｄ  運転モード切換部、１７  点火プラグ、１８  インジェクタ、４２  気筒休止アクチュエータ、４３  ＶＴＣアクチュエータ、１００  気筒休止切換装置
【図１】
2020051374.tif 000003
【図２】
2020051374.tif 000004
【図３】
2020051374.tif 000005
【図４】
2020051374.tif 000006
【図５Ａ】
2020051374.tif 000007
【図５Ｂ】
2020051374.tif 000008