(57)【要約】【課題】燃焼気筒比率の可変制御を行う際の気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を好適に抑制することのできる燃焼気筒比率の可変制御装置を提供する。【解決手段】燃焼気筒比率の可変制御を行う電子制御ユニット１６において、目標燃焼気筒比率設定部２０は一定の間隔で気筒休止を繰り返すことで実現可能な燃焼気筒比率を目標燃焼気筒比率γｔに設定する。気筒休止パターン決定部２１は、気筒休止間隔の変更量がＸ気筒以内となる範囲で、目標燃焼気筒比率γｔに最も近い燃焼気筒比率を次回燃焼気筒比率γｎとして設定する。このときのＸの値を、エンジン回転数ＮＥや現在の燃焼気筒比率などに応じて値が変化する可変値とすることで、応答性の悪化を抑えつつ、エンジンの回転変動を抑制できるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒休止を間欠的に行う間欠休止運転中にエンジンの燃焼気筒比率の可変制御を行う燃焼気筒比率の可変制御装置において、
一定の間隔での気筒休止の繰り返しにより実現可能な燃焼気筒比率を目標燃焼気筒比率として設定する目標燃焼気筒比率設定部と、
現在の燃焼気筒比率を実現する気筒休止の間隔を現在休止間隔とし、同現在休止間隔で気筒休止を行ってからその次に気筒休止を行うまでの気筒休止の間隔を次回休止間隔とし、前記目標燃焼気筒比率を実現する気筒休止の間隔を目標休止間隔としたとき、
前記現在休止間隔と前記目標休止間隔との差がＸ気筒以下の場合には、前記目標休止間隔を前記次回休止間隔とし、前記現在休止間隔と前記目標休止間隔との差がＸ気筒を超える場合には、前記現在休止間隔よりも前記目標休止間隔にＸ気筒分近い間隔を前記次回休止間隔とする気筒休止パターン決定部と、
を備えており、且つ前記Ｘの値が、値として自然数を取り、且つ前記エンジンの運転状況に応じて変化する可変値となっている
燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項２】
エンジン回転数が低いときには、同エンジン回転数が高いときよりも前記Ｘが大きい値となる
請求項１に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項３】
前記現在休止間隔が大きいときには、同現在休止間隔が小さいときよりも前記Ｘが大きい値となる
請求項１又は２に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項４】
エンジン回転数の変化が大きいときには、同エンジン回転数の変化が小さいときよりも前記Ｘが大きい値となる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項５】
前記Ｘの値が、前記現在休止間隔から前記次回休止間隔に気筒休止の間隔を変更したときの燃焼気筒比率の変化率が既定の制限値未満となる値、及び前記気筒休止の間隔の最小の変更量のうちの大きい方の値となっている
請求項１に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項６】
エンジン回転数が低いときには、同エンジン回転数が高いときよりも前記制限値が大きい値となる
請求項５に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項７】
エンジン回転数の変化が大きいときには、同エンジン回転数の変化が小さいときよりも前記制限値が大きい値となる
請求項５又は６に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項８】
前記気筒休止パターン決定部は、前記エンジンの全気筒を休止する燃料カットからの復帰時には、前記燃料カットにおける最後の気筒休止から同燃料カットからの復帰後における最初の気筒休止までの気筒休止の間隔を前記目標休止間隔とする
請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項９】
前記気筒休止パターン決定部は、すべての気筒で燃焼を行う全気筒燃焼運転から前記間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔、及び前記間欠休止運転から前記全気筒燃焼運転への切替え前における最後の気筒休止を行う際の気筒休止間隔を、エンジン回転数が低いときには、同エンジン回転数が高いときよりも小さくする
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【請求項１０】
前記気筒休止パターン決定部は、すべての気筒で燃焼を行う全気筒燃焼運転から前記間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔、及び前記間欠休止運転から前記全気筒燃焼運転への切替え前における最後の気筒休止を行う際の気筒休止間隔を、エンジン回転数の変化が大きいときには、同変化が小さいときよりも小さくする
請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃焼気筒比率の可変制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠的に気筒休止を行う間欠休止運転中にエンジンの燃焼気筒比率の可変制御を行う燃焼気筒比率の可変制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような燃焼気筒比率の可変制御装置として、特許文献１に記載のものが知られている。同文献の可変制御装置では、燃焼を休止する気筒を固定せずに動的に変更していくことで、多様な燃焼気筒比率を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許９２００５７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記文献には、所定の燃焼気筒比率を実現する気筒休止のパターンの一例として、５気筒を続けて燃焼を行った後に１気筒の燃焼を休止し、その後、１気筒で燃焼を行った後に１気筒の燃焼を休止するパターンで気筒休止を行うことで、燃焼気筒比率を７５％（＝６／８）とすることが記載されている。この気筒休止のパターンには、気筒休止間隔が５気筒分の区間と同間隔が１気筒分の区間とが存在している。
【０００５】
エンジン回転数は、気筒休止に応じて一旦落ち込むが、その後のエンジン回転数の上昇量は、気筒休止間隔が長い区間では大きくなり、同間隔が短い区間では小さくなる。そのため、気筒休止間隔が長い区間と短い区間とが混在すると、エンジンの回転変動が大きくなる。こうしたエンジンの回転変動を抑えるには、気筒毎の個別のトルク管理が必要となる。すなわち、気筒休止間隔が短い区間では燃焼を行う各気筒のトルク発生量を、同間隔が長い区間よりも大きくして、次の気筒休止までのエンジン回転数の上昇量を揃える必要がある。
【０００６】
さらに、燃焼気筒比率の可変制御を行う場合には、同比率の変更に応じて気筒休止のパターンが変化する。そのため、回転変動を抑えるための気筒毎の個別のトルク管理は複雑なものとなる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃焼気筒比率の可変制御を行う際の気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を好適に抑制することのできる燃焼気筒比率の可変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】
【０００８】
上記課題を解決する燃焼気筒比率の可変制御装置は、気筒休止を間欠的に行う間欠休止運転中にエンジンの燃焼気筒比率の可変制御を行う。また、同可変制御装置は、一定の間隔での気筒休止の繰り返しにより実現可能な燃焼気筒比率を目標燃焼気筒比率として設定する目標燃焼気筒比率設定部を備えている。こうして設定された目標燃焼気筒比率は、同比率の値が変更された場合、気筒休止の間隔を変更することで、変更前の目標燃焼気筒比率から変更後の目標燃焼気筒比率へと燃焼気筒比率を変更可能な値となる。
【０００９】
ここで、現在の燃焼気筒比率を実現する気筒休止の間隔を現在休止間隔とし、同現在休止間隔で気筒休止を行ってからその次に気筒休止を行うまでの気筒休止の間隔を次回休止間隔とする。また、目標燃焼気筒比率を実現する気筒休止の間隔を目標休止間隔とする。上記可変制御装置は、下記のように次回休止間隔を決定する気筒休止パターン決定部を備えている。すなわち、気筒休止パターン決定部は、現在休止間隔と目標休止間隔との差がＸ気筒以下の場合には、目標休止間隔を次回休止間隔とし、同差がＸ気筒を超える場合には、現在休止間隔よりも目標休止間隔にＸ気筒分近い間隔を次回休止間隔とする。なお、上記「Ｘ」は、自然数を値として取り、且つエンジンの運転状態に応じて値が変化する可変値となっている。
【００１０】
こうして次回休止間隔を設定すれば、現在休止間隔が目標休止間隔と一致した状態となれば、目標燃焼気筒比率が変更されるまで、気筒休止の間隔が一定に保たれる。すなわち、燃焼気筒比率を一定としている間は、気筒休止間隔が一定に保たれる。
【００１１】
また、上記のように気筒休止間隔を設定すれば、１回当たりの気筒休止間隔の変更をＸ気筒分以下として、燃焼気筒比率の変更が行われる。すなわち、Ｘ気筒を超える気筒休止間隔の変更を必要とする目標燃焼気筒比率の変更がなされた場合に、複数回に分けて気筒休止間隔を段階的に変更することで、気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を抑制するようにしている。
【００１２】
ここで、気筒休止間隔の変更によるエンジンの回転変動を抑制することだけを考えれば、上記Ｘの値を、すなわち１回当たりの気筒休止間隔の変更量を小さくすればよい。ただし、そうした場合、気筒休止間隔が大きく変更される大幅な燃焼気筒比率の変更に要する時間が長くなり、燃焼気筒比率の可変制御の応答性が悪化する。一方、エンジンの運転状況によっては、一度に気筒休止間隔をある程度大きく変更しても、それにより生じるエンジンの回転変動が許容できる範囲内に留まることがある。そのため、１回当たり気筒休止間隔の最大変更量をエンジンの運転状況に応じて変化させつつ、上記燃焼気筒比率の変更を行えば、応答性の悪化を抑えつつ、エンジンの回転変動を抑制できる。したがって、上記燃焼気筒比率の可変制御装置によれば、燃焼気筒比率の可変制御を行う際の気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を好適に抑制することができる。
【００１３】
エンジン回転数が低いときには、燃焼サイクルが長くなり、気筒休止間隔の変更に伴うエンジン回転数の変化も時間をかけて緩やかに生じるようになる。そのため、気筒休止間隔の変更により発生するエンジンの回転変動は、エンジン回転数が低いほど緩やかとなる。すなわち、エンジン回転数が低いほど、許容可能な気筒休止間隔の変更量が大きくなる。よって、上記気筒休止パターン決定部の次回休止間隔の設定は、エンジン回転数が低いときには、同エンジン回転数が高いときよりも上記Ｘが大きい値となるように、すなわち１回当たりの気筒休止間隔の最大変更量が大きくなるように行うようにするとよい。
【００１４】
また、気筒休止間隔の変更により生じるエンジンの平均トルク（単位時間あたりの発生トルク）の変化率は、変更前の気筒休止間隔が大きいほど小さくなる。そのため、現在休止間隔が大きいほど、許容可能な気筒休止間隔の変更量が大きくなる。よって、上記気筒休止パターン決定部による次回休止間隔の設定は、現在休止間隔が大きいときには、同現在休止間隔が小さいときよりも、上記Ｘが大きい値となるように、すなわち１回当たりの気筒休止間隔の最大変更量が大きくなるように行うようにするとよい。
【００１５】
さらに、加速時や減速時などのエンジン回転数の変化が大きいときには、すなわち、エンジン回転数の急変中には、気筒休止間隔の変更に伴う回転変動がドライバリティの悪化に繋がり難い。そのため、エンジン回転数の変化が大きいときほど、許容可能な気筒休止間隔の変更量が大きくなる。よって、上記燃焼気筒比率の可変制御装置における気筒休止パターン決定部による次回休止間隔の設定は、エンジン回転数の変化が大きいときには、同変化が小さいときより、上記Ｘが大きい値となるように、すなわち１回当たりの気筒休止間隔の最大変更量が大きくなるように行うようにするとよい。
【００１６】
１気筒の燃焼により発生するトルクが一定であるとすると、間欠休止運転中にエンジンが単位時間当たりに発生するトルク（以下、エンジンの平均トルクと記載する）は、燃焼気筒比率に比例する。よって、気筒休止間隔を変更したときのエンジンの平均トルクの変化率は、その変更前後の燃焼気筒比率の変化率に比例することになる。そのため、上記Ｘの値が、現在休止間隔から次回休止間隔に気筒休止の間隔を変更したときの燃焼気筒比率の変化率が既定の制限値未満となる値となっていれば、気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの平均トルクの変化率も制限値未満に制限されることになる。
【００１７】
気筒休止間隔の変更量に最小の量が定められており、その最小量の気筒休止間隔の変更によっても、燃焼気筒比率の変化率が上記制限値以上となってしまうことがあるが、その場合には、その最小の量だけ気筒休止間隔を変更するようにするとよい。すなわち、上記燃焼気筒比率の可変制御装置における気筒休止パターン決定部による次回休止間隔の設定は、上記Ｘの値が、現在休止間隔から次回休止間隔に気筒休止の間隔を変更したときの燃焼気筒比率の変化率が既定の制限値未満となる値、及び気筒休止の間隔の最小の変更量のうちの大きい方の値となるように行うようにするとよい。
【００１８】
上述のように、エンジン回転数が低いときや同エンジン回転数の変化が大きいときには、許容可能な気筒休止間隔の変更量が大きくなる。そのため、上記次回燃焼気筒比率の設定は、エンジン回転数が低いときには同エンジン回転数が高いときよりも上記制限値が大きくなるように行うようにしたり、エンジン回転数の変化が大きいときには同変化が小さいときよりも上記制限値が大きくなるように行うようにしたりすることが望ましい。
【００１９】
エンジンの全気筒を休止する燃料カットからの復帰後の間欠休止運転に際しては、燃焼気筒比率を如何なる比率としても、燃焼再開によるエンジンの回転変動が発生してしまう。そのため、上記気筒休止パターン決定部は、エンジンの全気筒を休止する燃料カットからの復帰時には、燃料カットにおける最後の気筒休止から同燃料カットからの復帰後における最初の気筒休止までの気筒休止の間隔を目標休止間隔とするとよい。こうした場合、燃料カットの復帰後の間欠休止運転を、燃焼気筒比率を目標燃焼気筒比率とした状態で開始できる。
【００２０】
すべての気筒で燃焼を行う全気筒燃焼運転と間欠休止運転との切替えに際しても、平均トルクの変化によるエンジンの回転変動が発生する。このときの回転変動は、全気筒燃焼運転からの切替え後、或いは全気筒燃焼運転への切替え前の間欠休止運転における燃焼気筒比率が１に近いほど小さくなる。すなわち、上記全気筒燃焼運転からの切替え後の最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔、或いは全気筒燃焼運転への切替え前における最後の気筒休止を行う際の気筒休止間隔を大きくするほど、上記切替え時のエンジンの回転変動を抑制できる。一方、エンジン回転数が低いときには、気筒休止間隔の変更に伴うエンジン回転数の変化が時間をかけて緩やかに生じるため、上記切替え時のエンジンの回転変動がドライバビリティの悪化に繋がり難くなる。そのため、上記気筒休止パターン決定部は、すべての気筒で燃焼を行う全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔、及び間欠休止運転から全気筒燃焼運転への切替え前における最後の気筒休止を行う際の気筒休止間隔を、エンジン回転数が低いときには、同エンジン回転数が高いときよりも小さくすることが望ましい。
【００２１】
また、エンジン回転数の変化が大きいときにも、上記のような全気筒燃焼運転、間欠休止運転の切替えに際してのエンジンの回転変動がドライバビリティの悪化に繋がり難くなる。そのため、上記気筒休止パターン決定部は、すべての気筒で燃焼を行う全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔、及び間欠休止運転から全気筒燃焼運転への切替え前における最後の気筒休止を行う際の気筒休止間隔を、エンジン回転数の変化が大きいときには、同変化が小さいときよりも小さくすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】燃焼気筒比率の可変制御装置の第１実施形態の構成を模式的に示す図。
【図２】燃焼気筒比率の可変制御に係る同可変制御装置の制御構造を模式的に示すブロック図。
【図３】同可変制御装置におけるエンジン回転数、エンジン負荷率と目標燃焼気筒比率との関係を示すグラフ。
【図４】同可変制御装置において気筒休止パターン決定部が行う次回燃焼気筒比率決定処理のフローチャート。
【図５】同可変制御装置における低回転数域での燃焼気筒比率の変更態様の一例を示すタイムチャート。
【図６】同可変制御装置における中回転数域での燃焼気筒比率の変更態様の一例を示すタイムチャート。
【図７】同可変制御装置における高回転数域での燃焼気筒比率の変更態様の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、燃焼気筒比率の可変制御装置の第１実施形態を、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態の可変制御装置が適用されるエンジン１０の構成を示す。同図に示すように、エンジン１０は、直列に配列された４つの気筒＃１〜＃４を備えている。同エンジン１０での各気筒＃１〜＃４の点火順序は、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃２の順となっている。エンジン１０の吸気通路１１には、その内部を流れる吸気の流量（吸入空気量ＧＡ）を検出するエアフローメータ１２と、吸入空気量ＧＡを調整するための流量制御弁であるスロットルバルブ１３とが設けられている。さらに、エンジン１０には、燃料を噴射するインジェクタ１４と、火花放電により燃料を着火する点火プラグ１５とが気筒毎にそれぞれ設けられている。
【００２５】
本実施形態の可変制御装置は、エンジン１０の運転制御を行うマイクロコントローラである電子制御ユニット１６を備える。電子制御ユニット１６には、上述のエアフローメータ１２を始め、エンジン１０のクランク角を検出するクランク角センサ１７、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するスロットル開度センサ１８、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルペダルセンサ１９などの各種センサの検出信号が入力されている。そして、電子制御ユニット１６は、これらセンサの検出信号に基づき、スロットルバルブ１３の開度制御、インジェクタ１４の燃料噴射制御、点火プラグ１５の点火時期制御などを実施することで、エンジン１０の運転制御を行っている。
【００２６】
なお、電子制御ユニット１６は、クランク角センサ１７が検出したクランク角の変化速度からエンジン回転数ＮＥを求めている。また、電子制御ユニット１６は、アクセルペダルセンサ１９が検出したアクセルペダルの踏込み量とエンジン回転数ＮＥとから、エンジン１０の要求トルクを求めている。
【００２７】
電子制御ユニット１６は、エンジン１０の運転制御の一環として、燃焼気筒比率の可変制御を行っている。燃焼気筒比率は、燃焼を行う気筒（燃焼気筒）の数と燃焼を休止する気筒（休止気筒）の数との合計に対する燃焼気筒数の比率である。なお、燃焼行程を迎える気筒のすべてで燃焼を行う全気筒燃焼運転では、燃焼気筒比率は、１００％（＝１）となる。また、一部の気筒で燃焼を休止する間欠休止運転では、燃焼気筒比率は、１００％未満の値となる。
【００２８】
なお、全気筒燃焼運転では、すべての気筒＃１〜＃４において１燃焼サイクル毎に、インジェクタ１４の燃料噴射、及び点火プラグ１５の放電を繰り返し行うようにしている。これに対して、間欠休止運転では、該当気筒が燃焼休止の対象となっていない間は、同気筒でのインジェクタ１４の燃料噴射、及び点火プラグ１５の火花放電を１燃焼サイクル毎に繰り返し行う。そして、該当気筒が燃焼休止の対象となったときに、同気筒でのインジェクタ１４の燃料噴射、及び点火プラグ１５の火花放電を１燃焼サイクルの間停止するようにしている。
【００２９】
図２に、燃焼気筒比率の可変制御に係る電子制御ユニット１６の制御構造を示す。同図に示すように、電子制御ユニット１６は、上記制御構造として、目標燃焼気筒比率設定部２０、気筒休止パターン決定部２１、及び空気量調整部２２を備える。
【００３０】
目標燃焼気筒比率設定部２０は、エンジン１０の運転状態に応じて、可変制御における燃焼気筒比率の目標値である目標燃焼気筒比率γｔを演算し、気筒休止パターン決定部２１は、その演算した目標燃焼気筒比率γｔに基づきエンジン１０の気筒休止パターンを決定する。これに対して、空気量調整部２２は、気筒休止パターンの切替えに、すなわち燃焼気筒比率の変更に応じたエンジン負荷率ＫＬの調整を行っている。エンジン負荷率ＫＬは、最大シリンダ流入空気量に対するシリンダ流入空気量の比率を表している。なお、シリンダ流入空気量は、１気筒の１サイクル当たりの吸気量であり、スロットルバルブ１３の開度を最大開度としたときのシリンダ流入空気量が最大シリンダ流入空気量である。
【００３１】
（目標燃焼気筒比率の演算）
ここで、目標燃焼気筒比率設定部２０による目標燃焼気筒比率γｔの演算について説明する。目標燃焼気筒比率設定部２０は、規定の制御周期毎に、エンジン回転数と全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡとに基づき目標燃焼気筒比率γｔの演算を行っている。全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡは、エンジン１０が全気筒燃焼運転を行っているとした場合に、要求トルク分のトルクの発生に必要なエンジン負荷率ＫＬを表し、その値はエンジン回転数ＮＥと要求トルクとに基づき演算されている。
【００３２】
図３に、本実施形態における目標燃焼気筒比率γｔの設定態様を示す。本実施形態では、目標燃焼気筒比率γｔは、５０％、６７％、７５％、８０％、１００％のいずれかの値に設定される。
【００３３】
同図に示すように、エンジン回転数ＮＥが既定値ＮＥ１以下の領域では、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡに拘わらず、目標燃焼気筒比率γｔの値は１００％に設定される。これに対して、エンジン回転数ＮＥが既定値ＮＥ１を超える領域では、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡに応じて、目標燃焼気筒比率γｔの値を５０％〜１００％の範囲で可変設定している。具体的には、エンジン回転数ＮＥが既定値ＮＥ１を超える領域での目標燃焼気筒比率γｔは、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡが既定値ＫＬ１未満のときには５０％に、既定値ＫＬ１以上、且つ既定値ＫＬ２（＞ＫＬ１）未満のときには６７％に、それぞれ設定される。さらに、全気筒燃焼時要求負荷率が、既定値ＫＬ２以上、且つ既定値ＫＬ３（＞ＫＬ２）未満のときには７５％に、既定値ＫＬ３以上、且つ既定値ＫＬ４（＞ＫＬ３）未満のときには８０％に、既定値ＫＬ４以上のときには１００％に、それぞれ設定される。
【００３４】
（気筒休止パターンの決定）
続いて、気筒休止パターン決定部２１による気筒休止パターンの決定について説明する。本実施形態における燃焼気筒比率の可変制御では、０％、５０％、６７％、７５％、８０％、８３％、８６％、８８％、１００％の９通りの燃焼気筒比率が使用される。表１には、それら９通りの燃焼気筒比率のそれぞれにおける、気筒の燃焼、休止の順序が示されている。ちなみに、燃料カット時やアイドルストップ時など、一時的に全ての気筒で燃焼を休止する全気筒休止の場合が、燃焼気筒比率が０％の場合となる。
【００３５】
【表１】
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上記９通りの燃焼気筒比率のうち、０％は全気筒休止の場合の比率であり、１００％は全気筒燃焼の場合の比率である。よって、表１に示される燃焼気筒比率のうちで、エンジン１０の間欠休止運転中に使用される比率は、５０％、６７％、７５％、８０％、８３％、８６％、及び８８％の７通りとなる。これらの燃焼気筒比率では、燃焼行程を迎える気筒の順にｎ個の気筒を続けて燃焼させた後に１個の気筒の燃焼を休止するパターンで気筒休止が繰り返される。すなわち、間欠休止運転中に使用される燃焼気筒比率はすべて、上記パターンの気筒休止の繰り返しによって、すなわち一定の間隔での気筒休止の繰り返しによって実現可能な比率となっている。そして、目標燃焼気筒比率設定部２０が間欠休止運転中の目標燃焼気筒比率γｔとして演算する、５０％、６７％、７５％、及び８０％の各燃焼気筒比率も、一定の間隔での気筒休止の繰り返しによって実現可能な燃焼気筒比率となっている。
【００３６】
上記のように間欠休止運転中の燃焼気筒比率は、５０％、６７％、７５％、８０％、８３％、８６％、８８％のいずれかに設定されることになるが、これらの間では気筒の休止間隔を１気筒ずつ変更することで燃焼気筒比率の変更が可能である。すなわち、本実施形態では、間欠休止運転中の燃焼気筒比率の変更に際して、気筒休止間隔の最小の変更量は１気筒となっている。
【００３７】
本実施形態では、上記気筒休止パターンのそれぞれに、各パターンの気筒休止間隔を値とする識別番号（ＩＤ）を付している。さらに、本実施形態では、燃焼気筒比率が０％（全気筒休止）及び１００％（全気筒燃焼）の場合については、次の扱いとしている。すなわち、気筒休止のみが繰り返される燃焼気筒比率が０％（全気筒休止）の場合については、１回の気筒休止からなるパターンを便宜上の気筒休止パターンとし、その識別番号を「０」としている。また、燃焼のみが繰り返される燃焼気筒比率が１００％の場合については、１回の燃焼からなるパターンを便宜上の気筒休止パターンとし、その識別番号を「８」としている。
【００３８】
気筒休止パターン決定部２１は、エンジン１０の運転中、既定の制御周期毎に、実施中の気筒休止パターンの次に実施する気筒休止パターンの燃焼気筒比率（以下、次回燃焼気筒比率γｎと記載する）を決定する。この決定に際して、気筒休止パターン決定部２１は、実施中の気筒休止パターンの燃焼気筒比率（以下、現在燃焼気筒比率γｃと記載する）、目標燃焼気筒比率γｔ、及びエンジン回転数ＮＥを読み込む。そして、気筒休止パターン決定部２１は、予め電子制御ユニット１６に記憶された演算マップを参照して、次回燃焼気筒比率γｎを演算する。
【００３９】
なお、電子制御ユニット１６は、気筒休止パターンを変更する際には、変更前の気筒休止パターンを最後まで行ってから、変更後の気筒休止パターンを最初から開始するようにしている。すなわち、現在燃焼気筒比率γｃに対応した気筒休止パターンを最後まで行った後、次回燃焼気筒比率γｎに対応した気筒休止パターンを最初から開始するようにしている。
【００４０】
図４に、次回燃焼気筒比率γｎを演算するための次回燃焼気筒比率演算処理ルーチンの処理手順を示す。気筒休止パターン決定部２１は、エンジン１０の運転中、既定の演算周期毎に本ルーチンの処理を実施する。
【００４１】
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、現在燃焼気筒比率γｃ、目標燃焼気筒比率γｔ、エンジン回転数ＮＥ、及び同エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが読み込まれる。変化量ΔＮＥは、既定時間におけるエンジン回転数ＮＥの変化量を表している。
【００４２】
続いて、ステップＳ１１０において、現在燃焼気筒比率γｃが０％であるか否かが、すなわち燃料カットの実施中であるか否かが判定される。ここで、現在燃焼気筒比率γｃが０％であれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１２０において、次回燃焼気筒比率γｎの値として目標燃焼気筒比率γｔの値が設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００４３】
これに対して、現在燃焼気筒比率γｃが０％でない場合には、ステップＳ１３０に処理が進められ、そのステップＳ１３０において、エンジン回転数ＮＥが既定値α未満であること、同エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが既定値εを超えていること、の少なくとも一方が満たされているか否かが判定される。そして、同ステップＳ１３０において肯定判定（ＹＥＳ）された場合にはステップＳ１４０に処理が進められ、否定判定（ＮＯ）された場合にはステップＳ１５０に処理が進められる。
【００４４】
ステップＳ１４０に処理が進められると、そのステップＳ１４０において、低回転数用の演算マップＭ１を用いて次回燃焼気筒比率γｎが演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、本実施形態では、次回燃焼気筒比率γｎの演算に用いるマップとして、上記低回転数用の演算マップＭ１に加え、中回転数用の演算マップＭ２と高回転数用の演算マップＭ３との３つの演算マップが、電子制御ユニット１６に予め記憶されている。これらの演算マップＭ１〜Ｍ３の具体的な内容、及びそれらを用いた次回燃焼気筒比率γｎの演算の詳細については後述する。
【００４５】
一方、ステップＳ１５０に処理が進められると、そのステップＳ１５０において、エンジン回転数ＮＥが既定値β（＞α）未満であるか否かが判定される。エンジン回転数ＮＥが既定値β未満の場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１６０に処理が進められ、そのステップＳ１６０において、中回転数用の演算マップＭ２を用いて次回燃焼気筒比率γｎが演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。これに対して、エンジン回転数ＮＥが既定値β以上の場合（Ｓ１５０：ＮＯ）、ステップＳ１７０に処理が進められ、そのステップＳ１７０において、高回転数用の演算マップＭ３を用いて次回燃焼気筒比率γｎが演算された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００４６】
続いて、こうした次回燃焼気筒比率演算処理ルーチンにおいて使用する３つの演算マップＭ１〜Ｍ３、及びそれらを用いた次回燃焼気筒比率γｎの演算態様の詳細を説明する。上述のように、低回転数用の演算マップＭ１は、燃料カットの実施中でなく、エンジン回転数ＮＥが既定値α未満、又はその変化量ΔＮＥが既定値εを超える場合の次回燃焼気筒比率γｎの演算に使用される。これに対して、中回転数用の演算マップＭ２は、燃料カットの実施中でなく、エンジン回転数ＮＥが既定値α以上、且つ既定値β未満の場合の次回燃焼気筒比率γｎの演算に、高回転数用の演算マップＭ３は、燃料カットの実施中でなく、エンジン回転数ＮＥが既定値β以上の場合の次回燃焼気筒比率γｎの演算に、それぞれ使用される。
【００４７】
これらの演算マップＭ１〜Ｍ３は、現在燃焼気筒比率γｃに対して、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率の範囲を表すものとなっている。気筒休止パターン決定部２１は、上記ステップＳ１４０、Ｓ１６０、Ｓ１７０の処理において、該当する演算マップＭ１〜Ｍ３を参照して、現在燃焼気筒比率γｃから次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率を取得する。そして、気筒休止パターン決定部２１は、設定可能な燃焼気筒比率のうちで、目標燃焼気筒比率γｔに最も近い比率を次回燃焼気筒比率γｎの値として演算する。
【００４８】
【表２】
2019031937.tif 000004
ここで、上記各演算マップＭ１〜Ｍ３の具体的な設定態様について説明する。表２に、５０％、６７％、７５％、８０％、８３％、８６％、８８％、１００％の間で燃焼気筒比率を変更した場合における、変更前後の燃焼気筒比率の変化率Δγを示している。なお、変更前の燃焼気筒比率を「γ１」とし、変更後の燃焼気筒比率を「γ２」としたとき、変化率Δγは式（１）の関係を満たす値となる。
【００４９】
【数１】
2019031937.tif 000005
ここで、間欠休止運転中に使用される５０％〜８８％の７通りの燃焼気筒比率に対応した各気筒休止パターンを繰り返して間欠休止運転を行ったときのエンジン１０の単位時間当たりの発生トルクを、間欠休止運転時の平均トルクとする。１気筒の燃焼で発生するトルクが一定であるとすると、間欠休止運転時の平均トルクは、全気筒燃焼時のエンジン１０の単位時間当たりの発生トルクに燃焼気筒比率を乗算した積となる。そのため、１気筒の燃焼で発生するトルクが一定であるとすると、燃焼気筒比率を変更した際の平均トルクの変化率は、変更前後の燃焼気筒比率の変化率Δγと同じ比率となる。
【００５０】
一方、エンジン回転数ＮＥが低いときには、燃焼サイクルが長くなり、燃焼気筒比率を変更したときの平均トルクの変化に応じたエンジン回転数ＮＥの変化も時間をかけて緩やかに生じるようになる。そのため、エンジン回転数ＮＥが低いときには、燃焼気筒比率の変更によるエンジン１０の回転変動がドライバビリティの悪化に繋がり難くなる。
【００５１】
以上を踏まえて本実施形態では、上述の演算マップＭ１〜Ｍ３を下記のように設定している。表３〜５は、各演算マップＭ１〜Ｍ３における現在燃焼気筒比率γｃと次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率との関係を示している。
【００５２】
【表３】
2019031937.tif 000006
【００５３】
【表４】
2019031937.tif 000007
【００５４】
【表５】
2019031937.tif 000008
低回転数用の演算マップＭ１では、現在燃焼気筒比率γｃから次回燃焼気筒比率γｎへと燃焼気筒比率を変更したときの変更前後の燃焼気筒比率の変化率Δγが２５％未満となる比率が、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率とされている。これに対して、中回転数用の演算マップＭ２では、現在燃焼気筒比率γｃから次回燃焼気筒比率γｎへと燃焼気筒比率を変更したときの変更前後の燃焼気筒比率の変化率Δγが１５％未満となる比率が、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率とされている。すなわち、これらの演算マップＭ１、Ｍ２では、上記変化率Δγが既定の制限値ＭＸ未満となる比率が、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率とされている。
【００５５】
なお、現在燃焼気筒比率γｃの値によっては、上記変化率Δγが上記制限値ＭＸ未満となる燃焼気筒比率が、現在燃焼気筒比率γｃと同じ比率しか存在しない場合がある（例えばγｃ＝５０％の場合）。演算マップＭ１、Ｍ２では、こうした場合にも、燃焼気筒比率を変更可能とするため、いずれの現在燃焼気筒比率γｃにおいても、対応する気筒休止パターンの識別番号の値の差が１以内の燃焼気筒比率は、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能とされている。
【００５６】
こうした低回転数用、中回転数用の演算マップＭ１、Ｍ２では、全気筒燃焼運転時又は間欠休止運転時に設定可能な上記８通りの燃焼気筒比率のうち、次の要件（Ａ）、（Ｂ）の少なくとも一つを満たす燃焼気筒比率が次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能とされている。
【００５７】
（Ａ）現在燃焼気筒比率γｃに対して燃焼気筒比率の変化率Δγが既定の制限値ＭＸ未満となる燃焼気筒比率であること。
（Ｂ）現在燃焼気筒比率γｃに対して、対応する気筒休止パターンの識別番号の差が１以内の燃焼気筒比率であること。
【００５８】
ここで、気筒休止間隔の変更により燃焼気筒比率を変更する間欠休止運転中に限れば、上記要件（Ｂ）を満たす燃焼気筒比率は、現在燃焼気筒比率γｃに対して１気筒以内の気筒休止間隔の変更で実現可能な比率となる。一方、上述のように間欠休止運転中の燃焼気筒比率の変更に際して、気筒休止間隔の最小の変更量は１気筒分となっている。よって、上記要件（Ｂ）を満たす燃焼気筒比率は、現在燃焼気筒比率γｃに対する気筒休止間間隔の差が、同気筒休止間隔の最小変更量以内となる比率となっている。
【００５９】
一方、表５に示すように高回転数用の演算マップＭ３では、現在燃焼気筒比率γｃに対して、対応する気筒休止パターンの識別番号の値の差が１以内の比率だけが次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率とされている。なお、こうした高回転数用の演算マップＭ３も、制限値ＭＸを０％とした場合の上記要件（Ａ）、（Ｂ）の少なくともの一方を満たす燃焼気筒比率が次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能とされた演算マップということができる。
【００６０】
（エンジン負荷率の調整）
続いて、空気量調整部２２が行う要求負荷率ＫＬＴの調整について説明する。空気量調整部２２は、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡ、燃焼気筒比率γに対して、式（２）の関係を満たすように、要求負荷率ＫＬＴの演算を行っている。
【００６１】
【数２】
2019031937.tif 000009
ここで、全気筒燃焼時要求負荷率ＫＬＡをエンジン負荷率ＫＬとして全気筒燃焼運転を行ったときのエンジン１０の単位時間当たりの発生トルクを全気筒燃焼時平均トルクとする。また、エンジン１０の出力トルクが０となるエンジン負荷率ＫＬの値を、ゼロトルク負荷率ＫＬ０とする。さらに、上述したように、５０％〜８８％の燃焼気筒比率に対応した各気筒休止パターンを繰り返して間欠休止運転を行ったときのエンジン１０の単位時間当たりの発生トルクを、間欠休止運転時の平均トルクとする。このときの式（２）は、次に実行する気筒休止パターンの平均トルクが全気筒燃焼時平均トルクと等しい大きさとなるエンジン負荷率ＫＬを、要求負荷率ＫＬＴの値として演算する式となっている。
【００６２】
そして、空気量調整部２２は、スロットルバルブ１３を通過する吸気の挙動の物理モデルであるスロットルモデルを用いて、エンジン負荷率ＫＬを要求負荷率ＫＬＴとするために必要なスロットル開度ＴＡの目標値である目標スロットル開度ＴＡＴを算出する。
【００６３】
電子制御ユニット１６は、スロットル開度ＴＡが同目標スロットル開度ＴＡＴと同じ値となるようにスロットルバルブ１３を制御する。これにより、燃焼気筒比率の変更に伴う平均トルクの変化を抑えるように、エンジン負荷率ＫＬの調整が行われている。
【００６４】
なお、空気量調整部２２は、実施中の気筒休止パターンにおける最後の燃焼気筒の吸気行程が終了したときに、要求負荷率ＫＬＴの演算に使用する燃焼気筒比率γの値を、現在燃焼気筒比率γｃから次回燃焼気筒比率γｎに切替えている。そして、この時点から、現在燃焼気筒比率γｃに応じた要求負荷率ＫＬＴから次回燃焼気筒比率γｎに応じた要求負荷率ＫＬＴへとエンジン負荷率ＫＬを変更するためのスロットル開度ＴＡの変更を開始するようにしている。
【００６５】
ここで、現在燃焼気筒比率γｃから次回燃焼気筒比率γｎへの燃焼気筒比率の変更に際して必要なエンジン負荷率ＫＬの調整量（以下、要求調整量ΔＫＬと記載する）は、燃焼気筒比率の変化率Δγが大きいほど大きくなる。こうした要求調整量ΔＫＬ分のエンジン負荷率ＫＬの調整が、切替え後の気筒休止パターンにおける最初の燃焼気筒の吸気行程が開始するまでに完了すれば、燃焼気筒比率の変更前後の平均トルクが同じとなる。よって、上記エンジン負荷率ＫＬの調整は、切替え前の気筒休止パターンにおける最後の燃焼気筒の吸気行程が終了した時点から、切替え後の気筒休止パターンにおける最初の燃焼気筒の吸気行程が開始する時点までの期間（以下、負荷率調整期間と記載する）に完了することが望ましい。
【００６６】
なお、スロットルバルブ１３の動作やスロットルバルブ１３から気筒＃１〜＃４までの吸気の搬送の遅れのため、一定の時間内に行えるエンジン負荷率ＫＬの変更の量には限界がある。これに対して、上記負荷率調整期間は、エンジン回転数ＮＥが低いほど長い時間となる。
【００６７】
したがって、要求負荷率調整量ΔＫＬ分のエンジン負荷率ＫＬの調整を上記負荷率調整期間に完了可能となる燃焼気筒比率の変化率Δγは、エンジン回転数ＮＥが低いほど大きくなる。これを反映して、上記演算マップＭ１〜Ｍ３では、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率の変化率Δγの制限値ＭＸが、高回転用の演算マップＭ３、中回転用の演算マップＭ２、低回転用の演算マップＭ１の順に大きい値となるように設定されている。
【００６８】
（第１実施形態の作用効果）
上記のように構成された本実施形態の燃焼気筒比率の可変制御装置では、目標燃焼気筒比率設定部２０により、エンジン１０の運転状況（エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷率ＫＬ）に応じて目標燃焼気筒比率γｔが設定される。目標燃焼気筒比率設定部２０が間欠休止運転時に設定する目標燃焼気筒比率γｔの値は、一定の間隔での気筒休止の繰り返しにより実現可能な燃焼気筒比率となっている。
【００６９】
また、本実施形態では、気筒休止パターン決定部２１により、目標燃焼気筒比率γｔに応じて、次回燃焼気筒比率γｎが決定される。次回燃焼気筒比率γｎは、現在実施中の気筒休止パターンの次に実施する気筒休止パターンの燃焼気筒比率を表す。気筒休止パターン決定部２１が間欠休止運転中に設定する次回燃焼気筒比率γｎの値はいずれも、一定の間隔での気筒休止を繰り返すことで、すなわちＮ個の気筒を続けて燃焼させた後に１個の気筒の燃焼を休止するパターンで気筒休止を繰り返すことで実現可能な燃焼気筒比率となっている。
【００７０】
電子制御ユニット１６は、実施中の気筒休止パターンの完了後に、次回燃焼気筒比率γｎに対応する気筒休止パターンを開始するようにエンジン１０の運転制御を行う。そのため、エンジン１０では、Ｎ個の気筒を続けて燃焼させた後に１個の気筒を休止するパターンの気筒休止を連続して行うことで間欠休止運転が行われる。こうした間欠休止運転中の燃焼気筒比率の変更は、気筒休止間隔の変更を通じて行われる。
【００７１】
こうした本実施形態では、次回燃焼気筒比率γｎにより、現在燃焼気筒比率γｃを実現する間隔で気筒休止を行ってからその次に気筒休止を行うまでの気筒休止の間隔が一義に定まる。以下の説明では、現在燃焼気筒比率γｃを実現する気筒の休止間隔を現在休止間隔Ｎｃと記載し、現在休止間隔Ｎｃで気筒休止を行ってからその次に気筒休止を行うまでの気筒休止の間隔を次回休止間隔Ｎｎと記載する。また、目標燃焼気筒比率γｔを実現する気筒休止の間隔を、目標休止間隔Ｎｔと記載する。
【００７２】
上述の次回燃焼気筒比率γｎの演算マップＭ１〜Ｍ３は、現在燃焼気筒比率γｃに対して、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率の範囲を定めるものとなっている。すなわち、演算マップＭ１〜Ｍ３は、現在休止間隔Ｎｃに対して、次回休止間隔Ｎｎとして設定可能な気筒休止間隔の範囲を定めるものとなっている。
【００７３】
ここで、次回休止間隔Ｎｎとして設定可能な気筒休止間隔の範囲が、現在休止間隔Ｎｃに対して目標休止間隔Ｎｔ側にＸ気筒以内の範囲であるとする。このときのＸの値が０であると、燃焼気筒比率を変更は一切できないことになる。そのため、Ｘの値は１以上の整数、すなわち自然数となる。一方、次回燃焼気筒比率γｎの決定では、エンジン回転数ＮＥ及びその単位時間当たりの変化量により、使用する演算マップＭ１〜Ｍ３が切替えられている。そして、現在燃焼気筒比率γｃを引数として演算マップＭ１〜Ｍ３を参照することで、次回休止間隔Ｎｎとして設定可能な気筒休止間隔の範囲が求められている。よって、上記Ｘは、値として自然数を取り、且つ現在燃焼気筒比率γｃ（現在休止間隔Ｎｃ）やエンジン回転数ＮＥといったエンジン１０の運転状況に応じて変化する可変値となる。
【００７４】
そして、気筒休止パターン決定部２１は、設定可能な燃焼気筒比率の範囲内に目標燃焼気筒比率γｔが存在すれば、目標燃焼気筒比率γｔを次回燃焼気筒比率γｎとし、同範囲内に目標燃焼気筒比率γｔが存在しなければ、その範囲内で目標燃焼気筒比率γｔに最も近い比率を次回燃焼気筒比率γｎとしている。一方、次回休止間隔Ｎｎとして設定可能な気筒休止間隔の範囲が現在休止間隔ＮｃからＸ気筒以内の範囲であるとすると、現在休止間隔Ｎｃと目標休止間隔Ｎｔとの差ΔＮがＸ気筒以下であれば、上記設定可能な燃焼気筒比率の範囲内に目標燃焼気筒比率γｔが存在することになる。よって、気筒休止パターン決定部２１は、現在休止間隔Ｎｃと目標休止間隔Ｎｔとの差ΔＮがＸ気筒以下の場合には、目標休止間隔Ｎｔを次回休止間隔Ｎｎとし、同差ΔＮがＸ気筒を超える場合には、現在休止間隔Ｎｃよりも目標休止間隔ＮｔにＸ気筒分近い間隔を次回休止間隔Ｎｎとしていることになる。
【００７５】
なお、次回燃焼気筒比率γｎの決定に際して気筒休止パターン決定部２１は、エンジン回転数ＮＥが既定値α未満の場合、又はエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが既定値εよりも大きい場合には低回転数用の演算マップＭ１を使用する。また、エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが既定値ε以下の場合にあってエンジン回転数ＮＥがα以上の場合には中回転数用、高回転数用の演算マップＭ２、Ｍ３を使用する。そして、低回転数用の演算マップＭ１では、中回転数用の演算マップＭ２よりも次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率の範囲が広くなっており、更にその演算マップＭ２では高回転数用の演算マップＭ３よりも同範囲が広くなっている。よって、次回休止間隔Ｎｎとして設定可能な気筒休止間隔の範囲を現在休止間隔ＮｃからＸ気筒以内の範囲としたときのＸの値は、エンジン回転数ＮＥが低いときやその変化が大きいときには、エンジン回転数ＮＥが高いときやその変化が小さいときよりも大きい値となっている。
【００７６】
また、低回転数用の演算マップＭ１、及び中回転数用の演算マップＭ２は、現在燃焼気筒比率γｃが大きくなるほど、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率の範囲が広くなるように設定されている。すなわち、本実施形態では、低回転数域及び中回転数域においては、次回休止間隔Ｎｎとして設定可能な気筒休止間隔の範囲を現在休止間隔ＮｃからＸ気筒以内の範囲としたときのＸの値は、現在休止間隔Ｎｃが大きいときには、同現在休止間隔Ｎｃが小さいときよりも大きい値となる。
【００７７】
ちなみに、上述のように上記各演算マップＭ１〜Ｍ３では、上記要件（Ａ）、（Ｂ）の少なくとも一方を満たす比率が、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率とされている。すなわち、要件（Ａ）現在燃焼気筒比率γｃに対して燃焼気筒比率の変化率Δγが既定の制限値ＭＸ未満となる燃焼気筒比率であること、及び要件（Ｂ）現在燃焼気筒比率γｃに対して、対応する気筒休止パターンの識別番号の差が１以内の燃焼気筒比率であること、の少なくとも一方を満たす比率である。
【００７８】
上述のように要件（Ｂ）を満たす燃焼気筒比率は、間欠休止運転中に限れば、現在燃焼気筒比率γｃに対して、最小量（１気筒）分の気筒休止間隔の変更で実現可能な燃焼気筒比率となっている。すなわち、上記要件（Ｂ）を満たす燃焼気筒比率は、次回休止間隔Ｎｎとして設定可能な気筒休止間隔の範囲を現在休止間隔ＮｃからＸ気筒以内の範囲としたときのＸの値が、気筒休止間隔の最小の変更量となる比率である。
【００７９】
一方、上記要件（Ａ）を満たす燃焼気筒比率は、現在休止間隔Ｎｃから次回休止間隔Ｎｎに気筒休止の間隔を変更したときの燃焼気筒比率の変化率Δγが制限値ＭＸ未満となる燃焼気筒比率である。よって、上記要件（Ａ）、（Ｂ）の少なくとも一方を満たす燃焼気筒比率の範囲は、上記Ｘの値が、現在休止間隔Ｎｃから次回休止間隔Ｎｎに気筒休止の間隔を変更したときの燃焼気筒比率の変化率Δγが制限値ＭＸ未満となる値、及び気筒休止の間隔の最小の変更量のうちの大きい方の値となる燃焼気筒比率の範囲となる。
【００８０】
そして、低回転数用の演算マップＭ１は上記制限値ＭＸを２５％として、中回転数用の演算マップＭ２は上記制限値ＭＸを１５％として、高回転数用の演算マップＭ３は上記制限値ＭＸを０％として、それぞれ構成されている。すなわち、気筒休止パターン決定部２１は、エンジン回転数ＮＥが低いときには、同エンジン回転数が高いときよりも上記制限値ＭＸが大きい値となるものとして、次回燃焼気筒比率γｎを、すなわち次回休止間隔Ｎｎを決定する。また、気筒休止パターン決定部２１は、エンジン回転数ＮＥの変化が大きいときには、同エンジン回転数の変化が小さいときよりも同制限値ＭＸが大きい値となるものとして次回休止間隔Ｎｎを決定する。
【００８１】
ところで、現在燃焼気筒比率γｃが１００％の場合に、すなわち全気筒燃焼運転の場合に次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率の範囲は、低回転数用の演算マップＭ１では８０％〜１００％の範囲となっている。一方、本実施形態では、図３に示すように、間欠休止運転中に目標燃焼気筒比率γｔとして設定される比率は８０％以下となっている。そのため、全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替えに際して、次回燃焼気筒比率γｎの決定に低回転数用の演算マップＭ１を使用する状況では、燃焼気筒比率を８０％とした状態で間欠休止運転が開始される。これに対して中回転数用の演算マップＭ２では同範囲は８６％〜１００％の範囲となっており、更に高回転数用の演算マップＭ３では同範囲は８８％〜１００％の範囲となっている。よって、中回転数用の演算マップＭ２を使用する状況では燃焼気筒比率を８６％とした状態で、高回転数用の演算マップＭ３を使用する状況では燃焼気筒比率を８８％とした状態で、それぞれ間欠休止運転が開始される。
【００８２】
上述のように、８０％、８６％、８８％の燃焼気筒比率は、それぞれ気筒休止の間隔を４気筒、６気筒、７気筒として気筒休止を繰り返すことで実現される。よって、全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔は、低回転数用の演算マップＭ１を使用する状況では４気筒、中回転数用の演算マップＭ２を使用する状況では６気筒、高回転数用の演算マップＭ３を使用する状況では７気筒となる。
【００８３】
一方、低回転数用の演算マップＭ１では、現在燃焼気筒比率が８３％以上の場合に１００％の燃焼気筒比率を次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能となっている。これに対して、中回転数用、高回転数用の演算マップＭ２、Ｍ３では、現在燃焼気筒比率が８８％以上の場合に１００％の燃焼気筒比率を次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能となっている。そのため、低回転数用の演算マップＭ１を使用する状況では、燃焼気筒比率が８３％の状態、すなわち、気筒休止間隔を５気筒として間欠休止運転を行っている状態から直ちに全気筒燃焼運転に切替え可能となる。これに対して、中回転数用、高回転数用の演算マップＭ２、Ｍ３を使用する状況では、燃焼気筒比率が８８％の状態、すなわち、気筒休止間隔を７気筒として間欠休止運転を行う状態としてからしか、全気筒燃焼運転に切替えられないことになる。
【００８４】
ここで、全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔を間欠休止運転の開始休止間隔とする。また、間欠休止運転から全気筒燃焼運転への切替え前における最後の気筒休止を行う際の気筒休止間隔を間欠休止運転の終了休止間隔とする。上記のように本実施形態では、エンジン回転数ＮＥが低いときには同エンジン回転数ＮＥが高いときよりも、間欠休止運転の開始休止間隔、及び終了休止間隔が小さくされている。また、エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが大きいときには、同変化量ΔＮＥが小さいときよりも、間欠休止運転の開始休止間隔、及び終了休止間隔が小さくされている。
【００８５】
続いて、こうした本実施形態の燃焼気筒比率の可変制御に係る制御動作の具体例を説明する。ここでは、低回転数域、中回転数域、高回転数域のそれぞれにおいて、燃焼気筒比率を１００％から５０％に変更する場合の、すなわち全気筒燃焼運転中に目標燃焼気筒比率γｔが５０％に設定された場合の本実施形態の制御動作を説明する。なお、ここでの低回転数域は、次回燃焼気筒比率γｎの演算に低回転数用の演算マップＭ１を使用するエンジン１０の運転領域を示している。また、中回転数域は同演算に中回転数用の演算マップＭ２を使用するエンジン１０の運転領域を、高回転数域は同演算に高回転数用の演算マップＭ３を使用するエンジン１０の運転領域を、それぞれ示している。
【００８６】
表３に示すように、低回転数用の演算マップＭ１において現在燃焼気筒比率γｃが１００％の場合に次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率は、８０％、８３％、８６％、８８％、１００％となっている。この中で目標燃焼気筒比率γｔの５０％に最も近い比率は８０％である。また、同演算マップＭ１において現在燃焼気筒比率γｃが８０％の場合の次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率は６７％、７５％、８０％、８３％、８６％、８８％となっており、この中で５０％に最も近い比率は６７％である。更に、同演算マップＭ１において現在燃焼気筒比率γｃが６７％の場合の次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率は５０％、６７％、７５％、８０％であり、目標燃焼気筒比率γｔである５０％がその中に含まれる。よって、低回転数域では、１００％、８０％、６７％、５０％の順に、３段階の変更を経て、１００％から５０％への燃焼気筒比率の変更が行われることになる。
【００８７】
同様に、表４に示す中回転数用の演算マップＭ２に従えば、中回転数域では、１００％、８６％、７５％、６７％、５０％の順に、４段階の変更を経て、１００％から５０％への燃焼気筒比率の変更が行われることになる。また、表５に示す高回転数用の演算マップＭ３に従えば、高回転数域では、１００％、８８％、８６％、８３％、８０％、７５％、６７％、５０％の順に、７段階の変更を経て、１００％から５０％への燃焼気筒比率の変更が行われることになる。
【００８８】
図５〜７に、低回転数域、中回転数域、高回転数域のそれぞれにおいて１００％から５０％に燃焼気筒比率を変更する際の点火信号、気筒休止パターン、エンジン負荷率ＫＬ、及び要求負荷率ＫＬＴの推移を示す。
【００８９】
これらの図に示す点火信号は実際には、各気筒＃１〜＃４の点火プラグ１５に個別に出力される点火信号の合成波形を示している。各気筒の点火プラグ１５の点火信号は、（図示しない）点火コイルの一次コイルの通電開始時期から通電停止時期までオンとされ、点火プラグ１５は、一次コイルへの通電停止と共に火花放電を発生して、点火を行うように構成されている。気筒休止を行うときには、該当気筒の点火プラグ１５の点火信号のオン出力が１燃焼サイクル分スキップされるため、同信号の合成波形のオン周期が前後よりも長くなる。ここでは、気筒休止の時期や気筒休止間隔を表すために、こうした点火信号の合成波形を示している。
【００９０】
図５に示すように、低回数域では、気筒休止パターンはまず、１００％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が８のパターンから８０％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が４のパターンに切替えられる。すなわち、このときの全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔ｎは、４気筒分となる。その後、６７％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が２のパターンを経て、目標燃焼気筒比率γｔである５０％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が１のパターンへと気筒休止パターンが切替えられる。そしてこれに伴い、４気筒、２気筒、１気筒の順に気筒休止間隔が変更される。
【００９１】
図６に示すように、中回転数域では、気筒休止パターンはまず、１００％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が８のパターンから８６％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が６のパターンに切替えられる。すなわち、このときの全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔ｎは、６気筒分となる。その後、７５％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が３のパターン、６７％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が２のパターンを経て、目標燃焼気筒比率γｔである５０％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が１のパターンへと気筒休止パターンが切替えられる。これにより、６気筒、３気筒、２気筒、１気筒の順に気筒休止間隔が変更される。
【００９２】
図７に示すように、高回転数域では、気筒休止パターンはまず、１００％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が８のパターンから８８％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が７のパターンに切替えられる。すなわち、このときの全気筒燃焼運転から間欠休止運転への切替え後における最初の気筒休止を行う際の気筒休止間隔ｎは、７気筒分となる。その後、識別番号が１ずつ小さいパターンに切替えていくことで、目標燃焼気筒比率γｔである５０％の燃焼気筒比率に対応する識別番号が１のパターンへと気筒休止パターンが切替えられる。これにより、７気筒、６気筒、５気筒、４気筒、３気筒、２気筒、１気筒の順に気筒休止間隔が変更される。
【００９３】
以上のように、中、高回転数域の場合に比して、低回転数域の場合には、１００％から５０％に燃焼気筒比率を変更する際の気筒休止パターンの切替え回数が少ない分、同パターンの切替え毎の要求負荷率ＫＬＴの変化量が、すなわちエンジン負荷率ＫＬの要求調整量ΔＫＬが大きくなる。ただし、低回転数域の場合には、中、高回転数域の場合よりも、負荷率調整期間が長い時間となるため、要求調整量ΔＫＬが大きくても、負荷率調整期間にエンジン負荷率ＫＬの調整を完了することが可能である。
【００９４】
一方、高回転数域の場合には、負荷率調整期間は短い時間となるが、１００％から５０％に燃焼気筒比率を変更する際の気筒休止パターンの切替え回数が多い分、同パターンの切替え毎の要求調整量ΔＫＬが小さくなる。そのため、負荷率調整期間が短い時間であっても、同期間にエンジン負荷率ＫＬの調整を完了できるようになる。
【００９５】
また、低回転数域では、燃焼サイクルが長くなるため、気筒休止パターンの切替え回数を多くすると、目標燃焼気筒比率γｔへの燃焼気筒比率の変更に非常に長い時間を要してしまう。これに対して、高回転数域では、燃焼サイクルが短くなるため、気筒休止パターンの切替え回数を多くしても、比較的短い時間で目標燃焼気筒比率γｔへの燃焼気筒比率の変更を完了することができる。
【００９６】
このように本実施形態では、大幅な目標燃焼気筒比率γｔの変更がなされた場合、複数回に分けて気筒休止間隔を段階的に変更していくことで、変更前の目標燃焼気筒比率γｔから変更後の目標燃焼気筒比率γｔへと燃焼気筒比率を変更している。そして、エンジン回転数ＮＥが低いときや、同エンジン回転数ＮＥの変化が大きいときには、変更後の目標燃焼気筒比率γｔに至るまでの気筒休止間隔の変更の回数を少なくするようにしている。そして、これにより、燃焼気筒比率の可変制御を行う際の気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を、同可変制御の応答性の悪化を抑えつつ、好適に抑制している。
【００９７】
なお、エンジン１０では、車両惰性走行時に全気筒を休止する燃料カットを実施する。こうした燃料カットからの復帰（燃焼再開）は、エンジン回転数ＮＥが既定の復帰回転数以下に低下したときや、アクセルペダルが踏み込まれたとき等に行われる。こうした燃料カットからの復帰に際しては、燃焼再開後の速やかなエンジン出力の回復が求められる。そこで、気筒休止パターン決定部２１は、エンジン１０の全気筒を休止する燃料カットからの復帰時には、目標燃焼気筒比率γｔがどの様な値であっても、同目標燃焼気筒比率γｔの値をそのまた次回燃焼気筒比率γｎの値に設定している。すなわち、燃料カットの復帰時には、燃料カットにおける最後の気筒休止から同燃料カットからの復帰後における最初の気筒休止までの気筒休止の間隔を目標休止間隔Ｎｔとすることで、燃料カット復帰後の速やかなエンジン出力の回復を可能としている。
【００９８】
（第２実施形態）
次に、燃焼気筒比率の可変制御装置の第２実施形態を説明する。なお本実施形態にあって、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００９９】
本実施形態の可変制御装置は、第１バンク、第２バンクの２つのバンクに分かれて６つの気筒が配列されたＶ型６気筒のエンジンに適用される。以下の説明では、第１バンクに設けられた３つの気筒をそれぞれ気筒＃１、気筒＃３、気筒＃５と記載し、第２バンクに設けられた３つの気筒をそれぞれ気筒＃２、気筒＃４、気筒＃６と記載する。このとき、エンジン１０での気筒＃１〜＃６の点火順序は、気筒＃１、気筒＃２、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃５、気筒＃６の順となっている。
【０１００】
なお、上記のようなＶ型のエンジンでは、間欠休止運転中に燃焼を休止する気筒が、２つのバンクのうちの一方に集中してしまうと、両バンクの排気性状に偏りが生じ、エミッションコントロールが困難となる虞がある。そこで、本実施形態では、間欠休止運転中の燃焼休止を２気筒ずつ連続して行って、第１バンク、第２バンクでそれぞれ１気筒ずつ燃焼を休止することで、バンク間の排気性状の偏りを抑制している。
【０１０１】
本実施形態における燃焼気筒比率の可変制御では、０％、５０％、６０％、６７％、７１％、７５％、８０％、８３％、８６％、８８％、１００％の１１通りの燃焼気筒比率が使用される。表６には、それら１１通りの燃焼気筒比率のそれぞれにおける、気筒の燃焼、休止の順序が示されている。表６の燃焼気筒比率のうち、エンジン１０の間欠休止運転中に使用される比率は、５０％、６０％、６７％、７１％、７５％、８０％、８３％、８６％、及び８８％の９通りとなる。これらの燃焼気筒比率では、燃焼行程を迎える気筒の順にＮ個（Ｎは任意の自然数）の気筒を続けて燃焼させた後に２個の気筒の燃焼を休止するパターンで気筒休止が繰り返される。
【０１０２】
【表６】
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なお、表６に示すように、５０％〜７５％の範囲には、可変制御において使用する燃焼気筒比率として、気筒休止間隔が１気筒ずつ異なる比率が設定されている。これに対して７５％〜８８％の範囲では、可変制御において使用する燃焼気筒比率として、気筒休止の間隔が２気筒ずつ異なる比率が設定されている。すなわち、本実施形態では、燃焼気筒比率を変更する際の気筒休止間隔の最小の変更量は、５０％〜７５％の間では１気筒となっており、７５％〜８８％の間では２気筒となっている。
【０１０３】
本実施形態の場合にも、図２に示した第１実施形態のものと同様に、目標燃焼気筒比率設定部２０、気筒休止パターン決定部２１、及び空気量調整部２２を備えた電子制御ユニット１６により、燃焼気筒比率の可変制御が行われる。本実施形態においても、目標燃焼気筒比率設定部２０による目標燃焼気筒比率γｔの演算、空気量調整部２２による燃焼気筒比率に応じたエンジン負荷率ＫＬの調整は、第１実施形態の場合と同様に行われる。また、気筒休止パターン決定部２１による次回燃焼気筒比率γｎの決定も、その決定に使用する演算マップＭ１〜Ｍ３の内容が異なる以外は、第１実施形態の場合と同様に行われる。
【０１０４】
本実施形態の可変制御装置において気筒休止パターン決定部２１が次回燃焼気筒比率γｎの決定に使用する低回転数用、中回転数用、高回転数用の演算マップＭ１〜Ｍ３における現在燃焼気筒比率γｃと次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率との関係は、表７〜表９に示す通りとなっている。
【０１０５】
【表７】
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【０１０６】
【表８】
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【０１０７】
【表９】
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【０１０８】
【表１０】
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これに対して、表１０は、５０％、６０％、６７％、７１％、７５％、８０％、８３％、８６％、８８％、１００％の間で燃焼気筒比率を変更した場合における、変更前後の燃焼気筒比率の変化率Δγを示している。これらから明らかなように、本実施形態が採用する演算マップＭ１〜Ｍ３でも、いずれの現在燃焼気筒比率γｃにおいても、現在燃焼気筒比率γｃに対して気筒休止パターンの識別番号の差が１以内となる燃焼気筒比率が、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な比率とされている。すなわち、現在燃焼気筒比率γｃと同じ比率と、現在燃焼気筒比率γｃに対する気筒休止間隔の差が同間隔の最小の変更量となる比率とが、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な比率とされている。なお、本実施形態では、気筒休止間隔の最小の変更量は、５０％〜７５％の燃焼気筒比率の間では１気筒となっており、７５％〜８８％の燃焼気筒比率の間では２気筒となっている。
【０１０９】
これに加え、低回転数用の演算マップＭ１では、変更前後の燃焼気筒比率の変化率Δγが２５％未満となる燃焼気筒比率が、中回転数用の演算マップＭ２では、変更前後の燃焼気筒比率の変化率Δγが１５％未満となる燃焼気筒比率が、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な比率とされている。
【０１１０】
こうした本実施形態においても、大幅な目標燃焼気筒比率γｔの変更がなされた場合、複数回に分けて気筒休止間隔を段階的に変更していくことで、変更前の目標燃焼気筒比率γｔから変更後の目標燃焼気筒比率γｔへと燃焼気筒比率を変更している。そして、エンジン回転数ＮＥが低いときや、同エンジン回転数ＮＥの変化が大きいときには、変更後の目標燃焼気筒比率γｔに至るまでの気筒休止間隔の変更の回数を少なくするようにしている。そして、これにより、燃焼気筒比率の可変制御を行う際の気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を、同可変制御の応答性の悪化を抑えつつ、好適に抑制している。
【０１１１】
以上説明した各実施形態は、次のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、空気量調整部２２により、燃焼気筒比率の変更に応じてエンジン１０の要求負荷率ＫＬＴを調整するようにしていたが、こうした調整を行わないようにしてもよい。そうした場合にも、燃焼気筒比率を変更するときの気筒休止間隔の変更量をＸ気筒以内に限定するとともに、そのＸの値をエンジン１０の運転状況に応じて値が変化する可変値としていれば、燃焼気筒比率の可変制御を行う際の気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を抑制できる。
【０１１２】
・上記実施形態では、燃料カットからの復帰時には、最初から燃焼気筒比率を目標燃焼気筒比率γｔとして燃焼を再開するようにしていた。すなわち、燃料カットの実施中は、目標燃焼気筒比率γｔの値をそのまま次回燃焼気筒比率γｎの値として設定し、燃料カットからの復帰により目標燃焼気筒比率γｔが０％以外の値に変更されたときには、その変更された目標燃焼気筒比率γｔの値が次回燃焼気筒比率γｎの値として設定されるようにしていた。こうした例外措置を行わず、燃料カットからの復帰時にも通常通りに演算マップＭ１〜Ｍ３を用いて次回燃焼気筒比率γｎを演算するようにしてもよい。こうした場合、燃料カットからの復帰時には、まず燃焼気筒比率を５０％とした状態で燃焼が再開され、その後、目標燃焼気筒比率γｔに近づくように燃焼気筒比率が段階的に変更される、といった態様で燃焼気筒比率の可変制御が行われることになる。
【０１１３】
・上記実施形態では、エンジン回転数ＮＥ及びその変化量ΔＮＥに応じて、３つの演算マップＭ１〜Ｍ３の中から次回燃焼気筒比率γｎの演算に用いる演算マップを切替えていた。こうした演算マップの数やその切替えの条件等は適宜に変更してもよい。
【０１１４】
・上記実施形態では、エンジン回転数ＮＥ及びその変化量ΔＮＥに応じて、次回燃焼気筒比率γｎの演算に用いる演算マップを切替えていたが、こうした演算マップの切替えを、エンジン回転数ＮＥ及びその変化量ΔＮＥのうちのいずれか一方のみに基づき行うようにしてもよい。
【０１１５】
・上記実施形態では、次回燃焼気筒比率γｎとして設定可能な燃焼気筒比率の範囲を、予め記憶しておいた演算マップを用いて求めていたが、次回燃焼気筒比率γｎの演算の都度、同範囲を計算するようにしてもよい。
【０１１６】
・上記実施形態では、現在燃焼気筒比率γｃ、エンジン回転数ＮＥ及びその変化量ΔＮＥに応じて値が変化する可変値Ｘについて、次回休止間隔Ｎｎが、現在休止間隔Ｎｃに対してＸ気筒以内の気筒休止間隔となるように、次回燃焼気筒比率γｎを決定していた。すなわち、現在燃焼気筒比率γｃ、エンジン回転数ＮＥ及びその変化量ΔＮＥの３つのパラメータを、上記可変値Ｘの値を決定するエンジン１０の運転状況を示すパラメータとしていた。車速や車両の加速度など、エンジン１０の運転状況を示すそれ以外のパラメータを、可変値Ｘの値を決定するパラメータに加えるようにしてもよい。いずれにせよ、そうした可変値Ｘが次のような値となっていれば、燃焼気筒比率の可変制御を行う際の気筒休止間隔の変更に伴うエンジンの回転変動を好適に抑制できるようになる。すなわち、気筒休止間隔を変更したときのエンジン１０の回転変動が大きくなり易い状況にあるときには、同回転変動が大きくなり難い状況にあるときよりも可変値Ｘが小さい値となる、或いはエンジン１０の回転変動がドライバビリティの悪化に繋がり易い状況にあるときには、繋がり難い状況にあるときよりも可変値Ｘが小さい値となる。
【０１１７】
・上記各実施形態では、燃料噴射及び点火の停止により、気筒での燃焼を休止するようにしていた。吸／排気バルブの開弁動作を停止するバルブロック機構が気筒毎に設けられたエンジンに適用する場合には、同バルブロック機構による吸／排気バルブの開弁動作の停止を通じて、気筒での燃焼を休止するように上記各実施形態における燃焼気筒比率の可変制御装置を構成することが可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…エアフローメータ、１３…スロットルバルブ、１４…インジェクタ、１５…点火プラグ、１６…電子制御ユニット（燃焼気筒比率の可変制御装置）、１７…クランク角センサ、１８…スロットルセンサ、１９…アクセルペダルセンサ、２０…目標燃焼気筒比率設定部、２１…気筒休止パターン決定部、２２…空気量調整部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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