(57)【要約】【課題】触媒の劣化を抑制するために排気触媒温が高温のときには減速時のフューエルカットを禁止する制御を行う場合においても車両の減速感を確保し、燃焼の継続による燃費の悪化を低減する。【解決手段】複数の気筒を有するエンジンの制御装置は、車両減速時のフューエルカット条件が具備されたことを検出するフューエルカット条件検出手段と、排気触媒温度が所定温度以上であることを検出する触媒温度検出手段と、前記フューエルカット条件が具備され、かつ、前記触媒温度が所定温度以上であることが検出されたときに、前記複数の気筒のうちの少なくとも１つの気筒を休止させる制御手段と、を備える。制御装置は、触媒温度が高いときには、フューエルカットを実施せずに燃焼を継続するが、一部気筒を休止することにより、少ない吸入空気量でも失火を生じることはなく、車両の減速が進むとともに燃費も向上する。【選択図】　　　図９
2004137969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有するエンジンの制御装置であって、
車両減速時のフューエルカット条件が具備されたことを検出するフューエルカット条件検出手段と、
排気触媒温度が所定温度以上であることを検出する触媒温度検出手段と、
前記フューエルカット条件が具備され、かつ、前記触媒温度が所定温度以上であることが検出されたときに、前記複数の気筒のうちの少なくとも１つの気筒を休止させる制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記気筒の休止状態では、休止対象となる気筒の吸気弁及び排気弁の両方を閉じた状態とするとともに、前記吸気弁が開いてから前記排気弁が開くまでの間に燃焼工程が行われるように前記吸気弁及び前記排気弁の開閉時期を制御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。
【請求項３】
エンジンブレーキの必要を検出する手段をさらに備え、
前記制御手段は、エンジンブレーキの必要が検出されたときには、前記気筒の休止状態において休止対象となる気筒の吸気弁を常時閉じた状態とするとともに、当該気筒の排気弁を開閉制御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。
【請求項４】
エンジン回転数を検出する手段と、
エンジンオイルの温度を検出する手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、エンジン回転数が所定回転数より大きく、かつ、エンジンオイルの温度が所定温度より高いときには、前記気筒の休止状態において休止の対象となる気筒の吸気弁及び排気弁のいずれか一方を常時閉じた状態とし、当該気筒の吸気弁及び排気弁の他方を常時開いた状態と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。
【請求項５】
エンジン回転数を検出する手段と、
エンジンオイルの温度を検出する手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、エンジン回転数が所定回転数より大きく、かつ、エンジンオイルの温度が所定温度より高いときには、前記気筒の休止状態において休止の対象となる気筒の吸気弁を常時閉じた状態とし、排気上死点後の次の下死点近傍で当該気筒の排気弁を閉じるとともに閉じた状態を維持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。
【請求項６】
前記制御手段は、前記フューエルカット条件が具備され、かつ、前記触媒温度が所定温度以上であることが検出されないときには、前記複数の気筒に対するフューエルカットを実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気筒休止機構を有するエンジンの制御装置に関し、特にフューエルカットによる触媒劣化防止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御式燃焼噴射制御装置を有するエンジンにおいては、エミッションの低減や燃料消費量の低減を目的として、車両が減速走行状態にあるときなどに燃料噴射を停止するフューエルカット（「燃料カット」、「Ｆ／Ｃ」などとも呼ばれる。）制御が行われる。しかし、そのようなフューエルカットの実行が、排気系に設けられた排気ガス浄化用の三元触媒を劣化させる原因となることがわかっている。即ち、フューエルカットの実行により、排気系においては酸素が過剰な状態（リーン状態）となる。よって、触媒の温度が高い状態においてフューエルカットを実行すると、触媒周辺が高温のリーン状態となり、触媒の劣化を促進する。
【０００３】
なお、触媒が高温時にリーン状態におかれると触媒の劣化が促進される理由としては、以下のようなものが知られている。高温になるほど原子移動はより活発化する。それゆえ、高温状態においては触媒内の小粒のＰｔ（白金）は活発化した原子移動により互いに結合して大粒のＰｔとなるとともに、酸素過剰のために酸化反応を起こしてＰｔの粒成長が促進される。粒成長したＰｔは表面積が小さくなり、このことは排気ガスに接触する面積が小さくなることを意味する。これにより排気ガス浄化作用の低下が生じる。以上が、高温かつ酸素過剰状態で触媒の劣化が促進する理由である。
【０００４】
このような観点から、減速時などの本来はフューエルカットを実行すべき条件下でも、排気触媒床温が高いときにはフューエルカットの実行を禁止し、燃焼を継続することにより触媒の劣化を抑制する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、フューエルカット実行時に、吸気弁又は排気弁の少なくとも一方を閉じることにより、触媒にリーンガスが流れ込むことを防止し、触媒の劣化を抑制する方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１４４８１４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１８２５７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のように、排気触媒床温が高温である場合には減速時であってもフューエルカットを実施せずに燃焼を継続する場合、車両を減速するためには吸入空気量を減少させる必要がある。しかし、吸入空気量を無制限に減少させると失火が生じる可能性があるためため、減速時であっても燃焼を継続する場合には吸入空気量をある程度以下にすることはできない。なお、失火とは、一般的に燃焼室への吸入空気量が小さいため、圧縮気圧が不十分となり、燃焼が行えない状態をいう。失火が発生しない最低空気量はエンジンの回転数などの条件で定まるが、失火が発生しないようにするために燃焼１回当りの空気量をある程度以下に減少させることができないので、減速時であるにも拘わらず燃焼によるエンジントルクが発生し、車両の減速度はフューエルカットを実行した場合と比べて小さくなってしまう。その結果、運転者がアクセルをオフにしても車両の減速感が十分でなく、ドライバビリティの面で運転者が違和感を覚えることがある。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、触媒の劣化を抑制するために排気触媒温が高温のときには減速時のフューエルカットを禁止する制御を行う場合においても車両の減速感を確保し、燃焼の継続による燃費の悪化を低減することが可能なエンジンの制御装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、複数の気筒を有するエンジンの制御装置は、車両減速時のフューエルカット条件が具備されたことを検出するフューエルカット条件検出手段と、排気触媒温度が所定温度以上であることを検出する触媒温度検出手段と、前記フューエルカット条件が具備され、かつ、前記触媒温度が所定温度以上であることが検出されたときに、前記複数の気筒のうちの少なくとも１つの気筒を休止させる制御手段と、を備える。
【００１０】
上記制御装置により制御されるエンジンは複数の気筒を備える。制御装置は、車両の減速時にフューエルカット条件が具備されたか否かを検出するフューエルカット条件検出手段を備える。フューエルカット条件は、例えばアクセルオフ（スロットル弁が全閉）でエンジン回転速度が所定値以上の場合などとすることができ、各種センサの出力値などに応じて例えばＥＣＵなどにより検出することができる。また、制御装置は、排気触媒温度が所定温度以上であることを検出する触媒温度検出手段を備える。触媒温度検出手段は、例えば車両の排気系に設けられた排気ガス浄化用の触媒コンバータ内に設けた温度センサなどにより構成することができる。
【００１１】
そして、ＥＣＵなどにより構成される制御手段は、フューエルカット条件が具備され、かつ、前記触媒温度が所定温度以上であることが検出されたときには、フューエルカットを実行することなく、複数の気筒のうちの少なくとも１つの気筒を休止させる。ここで、気筒の休止とは、当該気筒について燃料を噴射せず、かつ、当該気筒の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を閉じた状態とすることをいう。これは触媒温度が所定温度以上である場合にフューエルカットを実行すると、未燃焼の空気が排気側の触媒へ流れ、酸素により触媒が劣化するからである。よって、フューエルカットを行わずに燃焼を継続するのであるが、減速時であるために吸入空気量を極力抑えて燃焼によるトルクの発生を抑制したいという要求がある。しかし、全気筒で燃焼を継続しつつ全体の吸入空気量を減少させると、失火を生じる恐れがある。そこで、一部気筒を休止状態とすることで、少ない吸入空気量でも失火を生じないようにする。これにより、燃焼の継続により発生するトルクが減少するので車両の減速が促進するとともに、吸入空気量の減少に伴って燃料消費が減少し、燃費も向上する。
【００１２】
上記のエンジンの制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記気筒の休止状態では、休止対象となる気筒の吸気弁及び排気弁の両方を閉じた状態とするとともに、前記吸気弁が開いてから前記排気弁が開くまでの間に燃焼工程が行われるように前記吸気弁及び前記排気弁の開閉時期を制御する。
【００１３】
この態様によれば、気筒の休止状態では休止対象となる気筒の吸気弁及び排気弁の両方を閉じた状態とするので、未燃焼の空気が排気系の触媒へ流れることを確実に防止することができる。また、気筒の休止状態からの復帰時には、吸気弁が開いてから排気弁が開くまでの間に必ず燃焼工程が行われるようにするので、休止状態からの復帰時においても未燃焼の空気が排気系の触媒へ流れることを防止することができ、触媒の劣化を防止することができる。
【００１４】
上記のエンジンの制御装置の他の一態様は、エンジンブレーキの必要を検出する手段をさらに備え、前記制御手段は、エンジンブレーキの必要が検出されたときには、前記気筒の休止状態において休止対象となる気筒の吸気弁を常時閉じた状態とするとともに、当該気筒の排気弁を開閉制御する。
【００１５】
この態様によれば、エンジンブレーキの必要が検出されたときには、休止の対象となる気筒の吸気弁を閉じた状態に維持して未燃焼の空気が排気系へ流れることを防止するとともに、排気弁を開閉制御してポンピングロスを生じさせることによりエンジンブレーキを効かせる。
【００１６】
上記のエンジンの制御装置の他の一態様は、エンジン回転数を検出する手段と、エンジンオイルの温度を検出する手段と、をさらに備え、前記制御手段は、エンジン回転数が所定回転数より大きく、かつ、エンジンオイルの温度が所定温度より高いときには、前記気筒の休止状態において休止の対象となる気筒の吸気弁及び排気弁のいずれか一方を常時閉じた状態とし、当該気筒の吸気弁及び排気弁の他方を常時開いた状態とする。
【００１７】
この態様によれば、エンジン回転数が所定回転数より大きく、かつ、エンジンオイルの温度が所定温度より高いとき、即ちオイル上がりが発生しやすい状況においては、休止対象となる気筒の吸気弁又は排気弁の一方を常時閉じた状態として未燃焼の空気が排気側へ流れることを防止するとともに、他方を常時開けた状態として燃焼室内に生じる負圧を減少させ、オイル上がりを防止する。なお、オイル上がりとは、燃焼室内の負圧が大きくなると、本来はピストン下方に位置する機構の潤滑のために循環されるエンジンオイルがピストンとシリンダとの間を通過して燃焼室内へ上昇してしまう現象をいう。
【００１８】
上記のエンジンの制御装置の他の一態様は、エンジン回転数を検出する手段と、エンジンオイルの温度を検出する手段と、をさらに備え、前記制御手段は、エンジン回転数が所定回転数より大きく、かつ、エンジンオイルの温度が所定温度より高いときには、前記気筒の休止状態において休止の対象となる気筒の吸気弁を常時閉じた状態とし、排気上死点後の次の下死点近傍で当該気筒の排気弁を閉じるとともに閉じた状態を維持する。
【００１９】
この態様では、エンジン回転数が所定回転数より大きく、かつ、エンジンオイルの温度が所定温度より高いとき、即ちオイル上がりが発生しやすい状況においては、休止対象となる気筒の吸気弁を常時閉じた状態として未燃焼の空気が排気側へ流れることを防止する。同時に、排気弁を常時閉じた状態とするのであるが、排気弁を閉じるタイミングを排気上死点後の次の下死点近傍とする。これにより、排気工程後にピストンが下死点近くまで移動し、燃焼室内に排気ガスがある程度導入された状態で排気弁閉じることになり、排気弁を閉じた際の燃焼室内はほぼ大気圧となる。こうして燃焼室内に生じる負圧を減少させ、オイル上がりを防止する。
【００２０】
上記のエンジンの制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記フューエルカット条件が具備され、かつ、前記触媒温度が所定温度以上であることが検出されないときには、前記複数の気筒に対するフューエルカットを実行する。
【００２１】
この態様では、触媒温度が所定温度以下である場合には、未燃焼の空気が排気系の触媒へ流れても触媒の劣化が生じる恐れは低いので、フューエルカットを実施して車両の減速を行うとともに燃費の向上を図る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２３】
［エンジンの構成］
まず、本発明の適用対象となる、気筒休止機構を備えるエンジンについて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの全体構成図である。エンジン５０の燃焼に必要な空気は、エアクリーナ１０２でろ過され、スロットルボデー１０５を通ってサージタンク（インテークマニホルド）１１１で各気筒の吸気管１１３に分配される。なお、その吸入空気流量は、スロットルボデー１０５に設けられたスロットル弁１０６により調節されるとともに、エアフローメータ１０４により計測される。また、吸入空気温度は、吸気温センサ１０３により検出される。さらに、吸気管圧力は、バキュームセンサ１１２によって検出される。
【００２４】
また、スロットル弁１０６の開度は、スロットル開度センサ１０９により検出される。また、スロットル弁１０６が全閉状態のときには、アイドルスイッチ１１０がオンとなり、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブとなる。また、スロットル弁１０６をバイパスするアイドルアジャスト通路１０７には、アイドル時の空気流量を調節するためのアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）１０８が設けられている。
【００２５】
一方、燃料タンク１１５に貯蔵された燃料は、燃料ポンプ１１７によりくみ上げられ、燃料配管１１９を経て燃料噴射弁１２１により吸気管１１３に噴射される。吸気管１１３ではそのような空気と燃料とが混合され、その混合気は、吸気弁１２３を介してエンジン本体すなわち気筒（シリンダ）１に吸入される。気筒１において、混合気は、ピストンにより圧縮された後、イグナイタ及びスパークプラグにより点火されて爆発・燃焼し、動力を発生する。
【００２６】
なお、点火ディストリビュータ１４３には、その軸が例えばクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生するクランク角センサ１４５、及び３０°ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生するクランク角センサ１４７が設けられている。また、エンジン５０は、冷却水通路１４９に導かれた冷却水により冷却され、その冷却水温度は、水温センサ１５１によって検出される。
【００２７】
燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁１２４を介して排気マニホルド１２７に放出され、次いで排気管１２９に導かれる。なお、排気管１２９には、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するＡ／Ｆセンサ１３１が設けられている。さらにそれより下流の排気系には、触媒コンバータ１３３が設けられており、その触媒コンバータ１３３には、排気ガス中の未燃成分の酸化と窒素酸化物の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されている。こうして触媒コンバータ１３３において浄化された排気ガスが大気中に排出される。また、触媒コンバータ１３３には図示しない触媒温度センサが設けられる。
【００２８】
なお、エンジン５０は、ＮＯｘ　（窒素酸化物）の低減を目的とするＥＧＲ（排気ガス再循環装置）付きのエンジンを想定しており、排気系とスロットル弁１０６より下流側の吸気系との間には、排気ガスを循環させるための通路１２５が設けられている。そのガス再循環量は、その通路の途中に設けられたＥＧＲバルブ１２６によって調節される。
【００２９】
エンジン電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０は、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転速度制御などを実行するマイクロコンピュータシステムである。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納されたプログラムに従って、各種センサからの信号をＡ／Ｄ変換回路６４又は入力インタフェース回路６５を介して入力し、その入力信号を基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づいて出力インタフェース回路６６を介して各種アクチュエータ用制御信号を出力する。ＲＡＭ６３は、その演算・制御処理過程における一時的なデータ記憶場所として使用される。また、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、システムバス（アドレスバス、データバス及びコントロールバスからなる。）６９によって接続されている。
【００３０】
点火時期制御は、エンジン回転速度及び各センサからの信号により、エンジンの状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定して、イグナイタに点火信号を送るものである。また、アイドル回転速度制御は、アイドルスイッチ１０からのスロットル全閉信号などによってアイドル状態を検出し、ＩＳＣＶ１０８を制御して空気量を調節することにより、最適なアイドル回転速度を維持するものである。
【００３１】
燃料噴射制御は、基本的には、エアフローメータ１０４により計測される吸入空気流量とクランク角センサ１４５から得られるエンジン回転速度とから算出されるエンジン１回転当たりの吸入空気量に基づいて、所定の空燃比を達成すべく燃料噴射量すなわち燃料噴射弁１２１による噴射時間を演算し、所定のクランク角に達した時点で燃料を噴射するものである。なお、吸入空気流量は、バキュームセンサ１１２から得られる吸気管圧力とエンジン回転速度とによって推定してもよい。そして、かかる演算の際、スロットル開度センサ１０９、水温センサ１５１、吸気温センサ１０３、Ａ／Ｆセンサ１３１等からの信号に基づく補正を加える。
【００３２】
また、ＥＣＵ６０が実行する燃料噴射制御には、フューエルカット制御が含まれる。フューエルカット制御は、車両走行中の各種の状態で実行され、例えば、燃料噴射を一時的に停止する減速時フューエルカット、高回転時フューエルカット、最高速フューエルカット等が行われている。フューエルカットを行う条件は予め決められている。ＥＣＵ６０は、各種センサからの出力信号を監視し、所定のフューエルカット条件が具備された場合にフューエルカット要求が生じたものとし、フューエルカット指示を燃料噴射弁１２１に与えて燃料噴射を停止する。
【００３３】
各種のフューエルカットとしては、例えば、減速時フューエルカットの場合は、スロットル弁が全閉であり、かつ、エンジン回転速度が所定値以上のときに、燃料供給の不必要な減速状態にあると判断し、燃料噴射を停止して、燃費の向上、排出ガスの浄化、及び触媒の加熱防止を図るものである。また、高回転時フューエルカットの場合は、エンジン回転速度のレッドゾーン以上への上昇によるエンジン破損を防止するため、所定の回転速度（例えば８０００ｒｐｍ）以上で燃料噴射を停止し、回転速度の上昇を抑えるものである。さらに、最高速フューエルカットの場合は、例えば車速１８０ｋｍ以上でエンジン回転速度４５００ｒｐｍが所定時間続いたような場合に、燃料噴射を停止するものである。なお、本発明は特に減速時フューエルカットの場合に効果的に適用することができる。
【００３４】
次に、気筒休止機構について説明する。図２に示すように、エンジン５０は複数の気筒を備える。図２の例では、エンジン５０は４気筒（＃１〜＃４）を備える。吸入空気はサージタンク１１１から各気筒の吸気管１１３を通じて各気筒へ送られる。一方、各気筒からの排気ガスは排気管１２９に排出され、矢印８０の方向へ送られる。排気管１２９には、前述のようにＡ／Ｆセンサ１３１及び触媒コンバータ１３３が設けられている。触媒コンバータ１３３を通過した排気ガスはマフラー１７４を通じて大気中へ放出される。
【００３５】
前述のように、ＥＣＵ６０は、各種センサからの出力に基づいてエンジン５０の全体動作を制御する。また、ＥＣＵ６０は、制御信号７２を各気筒の可変動弁機構に供給して、各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉制御を行う。
【００３６】
気筒の休止は、ＥＣＵ６０が対象となる気筒の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を閉じるとともに、当該気筒の吸気通路への燃料噴射を停止することにより行われる。吸気弁及び排気弁の両方を閉じる場合、ＥＣＵ６０は、まず、可変動弁機構を制御して排気弁を閉じ、次に燃料噴射を停止し、次に可変動弁機構を制御して吸気弁を閉じる。これにより、通常、気筒休止中には燃焼室内には排気ガスが残留した状態となる。一方、気筒休止状態からの復帰時には、ＥＣＵ６０はまず排気弁を開け、次に燃料噴射を開始し、次に吸気弁を開ける。
【００３７】
次に、各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉を制御する可変動弁装置について説明する。図３及び図４に、油圧回路により制御される可変動弁装置の構造を示す。図３は、可変動弁装置の斜視図であり、図４はその側部断面図である。
【００３８】
図４に示されるように、可変動弁装置は、カム１１が設けられたカムシャフト１０を備えている。カム１１の下方には、ロッカシャフト２０に回動可能に軸支されたロッカアーム２１が設けられている。このロッカアーム２１の先端側には、アーム２２が前方へと突出する態様で形成されている。このアーム２２の先端は、一対の機関バルブ１３の上端と当接されており、バルブスプリングの付勢力によってそれらバルブ１３が閉弁される側に押圧されている。そして、ロッカシャフト２０を軸としたロッカアーム２１の回動にともない揺動されるアーム２２の押圧に基づき、機関バルブ１３は開閉駆動される。
【００３９】
図３及び図４に示されるように、ロッカアーム２１の上面には、カム１１に対応した可動カムフォロワ２３が配設されている。可動カムフォロワ２３は、ロッカアーム２１の上下方向に沿って形成された摺動孔３５（図４）内に摺動可能に配設されている。また、これら可動カムフォロワ２３は、コイルばね（図示略）の付勢力によってカム１１に向けて常時付勢されている。そのため、可動カムフォロワ２３は、カム１１とすべり接触をしつつ、その押圧を受けるようになる。
【００４０】
ロッカアーム２１の下方には、上記可動カムフォロワ２３が嵌入された摺動孔３５と交差するシリンダ穴３６が形成されている。シリンダ穴３６内には、ロッカアーム２１と可動カムフォロワ２３とを選択的に締結若しくは締結解除するロックピン３１が摺動可能に配設されている。
【００４１】
次に、ロックピン３１を中心として構成されるカム切り換え機構について、図５（ａ）及び５（ｂ）に基づき詳細に説明する。なお、図５（ａ）及び５（ｂ）はロックピン３１付近の側部断面構造を示す断面図であり、図５（ａ）は締結解除時の態様を、図５（ｂ）は締結時の態様をそれぞれ示している。
【００４２】
先述したように、可動カムフォロワ２３はロッカアーム２１を上下に貫く摺動孔３５内に摺動可能に嵌入されている。さらにロッカアーム２１の下方には、この摺動孔３５と交差するシリンダ穴３６が形成されており、その内部にはロックピン３１が摺動可能に嵌入されている。ロックピン３１は、コイルばね３３によってロッカアーム２１の基端側、すなわち可動カムフォロワ２３から離間する方向に向けて常時付勢されている。
【００４３】
ロックピン３１には、その中央部から先端側にかけて溝３２が形成されている。この溝３２には、可動カムフォロワ２３の下端部が嵌入可能となっている。さらに、溝３２の先端側は、可動カムフォロワ２３の上下方向の摺動を許容すべく底面が切り欠かれている。一方、溝３２の中央部側（基端側）は、可動カムフォロワ２３の下端と当接可能なようにその底面が残されている。
【００４４】
シリンダ穴３６にあってロックピン３１によって区画されたロッカアーム２１の基端側の空間３４は、同ロックピン３１を動作させるための作動油が導入される油圧室となっている。この油圧室３４は、ロッカアーム２１内に形成された油通路４９と接続されている。さらにこの油通路４９は、ロッカシャフト２０内に形成された油通路４３と接続されており、これら油通路４３，４９を通じて行われる作動油の供給及び排出によって、油圧室３４内の油圧が調整される。そしてロックピン３１は、この油圧室３４内の油圧に基づく力と前記コイルばね３３の付勢力とのつり合いに応じてシリンダ穴３６内を移動し、図５（ａ）に示す位置と図５（ｂ）に示す位置との間を往復摺動する。
【００４５】
ロッカアーム２１と可動カムフォロワ２３との締結を解除する場合、上記油圧室３４内から作動油を排出して同室３４内の油圧を低下させる。その結果、ロックピン３１は、コイルばね３３の付勢力によってロッカアーム２１の基端側に向けて移動し、図５（ａ）に示す位置に位置するようになる。このとき、可動カムフォロワ２３の下端部は、ロックピン３１の溝３２の底面が切り欠かれた部分に位置しているため、その上下方向の摺動が許容される。
【００４６】
他方、ロッカアーム２１と可動カムフォロワ２３とを締結する場合、上記油圧室３４に作動油を供給して同油圧室３４内の油圧を上昇させる。その結果、ロックピン３１は、コイルばね３３の付勢力に抗してロッカアーム２１の先端側に移動し、図５（ｂ）に示す位置に位置するようになる。このとき、可動カムフォロワ２３の下端部は、ロックピン３１の溝３２の底面が残された部分に位置するようになる。このとき可動カムフォロワ２３が押し下げられると、その下端面と溝３２の底面とが当接する。
【００４７】
このときのカム１１の押圧は、可動カムフォロワ２３及びロックピン３１の当接を通じてロッカアーム２１にも直接的に伝達されるようになる。すなわち、このときの可動カムフォロワ２３とロッカアーム２１とは連結された状態となり、一体となって回動するようになる。そしてこの場合には、ロッカアーム２１はカム１１によって回動されるようになり、機関バルブ１３もカム１１によって開閉駆動されるようになる。
【００４８】
従って、ＥＣＵは、可変動弁装置の油圧回路内に設けられた電磁弁などを制御して油圧室３４への作動油の供給を制御することにより、機関バルブ１３の作動及び停止を制御することができる。
【００４９】
［車両減速時のエンジン制御］
次に、本発明による車両減速時のエンジン制御について説明する。
【００５０】
（基本制御）
まず、本発明における基本的な制御について説明する。本発明では、まずエンジンの排気触媒床温が高温である場合には、アクセルがオフとされた減速状態であっても、フューエルカットを行わずに燃焼を継続する。これにより、触媒の劣化を抑制する。但し、前述のように失火を防止するために吸入空気量をある程度のレベルに維持すると減速感が不足するので、本発明では、一部の気筒を休止して減筒運転を行う。なお、本明細書において「気筒を休止する」とは、対象となる気筒について燃料を噴射せず、かつ、吸気弁と排気弁の少なくとも一方を閉じることをいう。また、エンジンの有する全気筒のうちの一部を休止することを「減筒」と呼ぶ。
【００５１】
図６に、４気筒エンジンにおいて、失火が発生する吸入空気量（以下、「失火限界空気量」と呼ぶ。）の変化を、４気筒燃焼時と２気筒燃焼時との場合について例示する。なお、図６の横軸はエンジン回転数であり、縦軸は全気筒（この例では４気筒）に吸入される空気量の総合計を総吸入空気量として示している。図からわかるように、失火限界空気量はエンジン回転数に応じて多少変化する。また、２気筒燃焼時は４気筒燃焼時と比較して失火限界空気量が小さいことがわかる。つまり、２気筒燃焼時は４気筒燃焼時と比べて、エンジン全体として少ない吸入空気量でも失火が発生しない。この理由は、減筒時には休止気筒は吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を閉じるので、総吸入空気量を燃焼中の気筒（以下、「稼働気筒」とも呼ぶ。）で分配して使用することになるからである。即ち、４気筒燃焼時は総吸入空気量を４気筒で分配することになるので、各気筒には総吸入空気量の１／４ずつの空気が吸入されるが、２気筒燃焼時には総吸入空気量を２気筒で分配することになるので各気筒には総吸入空気量の１／２ずつの空気が吸入される。よって、総吸入空気量が同じであれば、２気筒燃焼時の方が少ない総吸入空気量でも失火が発生しない。
【００５２】
このように、本発明の基本的な制御では、アクセルオフなどの減速時にフューエルカットの必要があり、かつ、排気触媒温度が高温である場合には、フューエルカットを実行せず、減筒を行うことにより、失火を招くことなく総吸入空気量を減少させることができるので、その分燃料噴射量が減少し、燃焼により発生するトルクも減少するので車両の減速感を確保することができる。また、燃料噴射量の減少により燃費も向上することになる。
【００５３】
なお、減速時にフューエルカットの要請がある場合でも排気触媒温が高温である場合にはフューエルカットを実施せず代わりに減筒を行うが、全ての気筒を休止すると、排気管からマフラーやテールパイプを通じる排気ガスの排出が停止するので、テールパイプから車外の空気（酸素）が排気系に逆流して入り込み、触媒を劣化される可能性がある。この点、本発明では一部気筒を休止するだけであるので、稼働気筒による排気ガスが常に排出されることになり、上述のようにテールパイプから車外の空気が排気系に入り込んで触媒の劣化を促進することを防止することができる。
【００５４】
なお、上記の例では４気筒エンジンにおいて２気筒を休止する場合を述べたが、本発明における減筒はこれには限られず、複数の気筒のうちの少なくとも１つの気筒を休止する全ての場合を含む。上述のように総吸入空気量を燃焼中の気筒で分配して燃焼を行うことになるので、１つでも休止気筒があればその分失火を招かずに総吸入空気量を減少させることができ、減速感の確保及び燃費向上の効果が得られるのである。
【００５５】
次に、休止気筒における吸気弁及び排気弁の制御について詳しく説明する。上記の基本制御においては、原則として休止気筒は吸気弁及び排気弁の両方を閉じた状態とすることが好ましい。これは、吸気弁及び排気弁の両方を閉じることにより燃焼室内外の空気の移動が無くなるのでポンピングロスが低減し、その結果燃費が向上するためである。但し、後述するエンジンブレーキ促進制御やオイル上がり防止制御などを基本制御と併せて実行する場合には、吸気弁と排気弁の少なくとも一方を閉じた状態で他方を開けた状態としたり、開閉を行うことになる。これについては後で詳しく説明する。
【００５６】
また、休止気筒について吸気弁と排気弁の両方を閉じる場合には、そのタイミングを適切に制御して排気系へ未燃焼の空気（即ち、酸素を含む空気）が流入することを防止する必要がある。これについて図７を参照して説明する。図７は、ある１つの気筒の動作サイクルを示したタイムチャートであり、吸気、圧縮、燃焼、排気のサイクル中における吸気弁と排気弁の開閉状態を示す。但し、括弧書きの吸気、圧縮、燃焼などの工程は気筒休止状態のために実行されない工程であることを示している。図中の矢印で示される期間ＴＰ１〜ＴＰ６は、各工程の動作期間を示している。また、気筒の休止指示及び復帰指示はそれぞれほぼ図示のタイミングでＥＣＵ６０から当該気筒の可変動弁機構に与えられる。
【００５７】
図７において、気筒が通常の燃焼状態において休止指示がなされると、排気弁は期間ＴＰ１で排気工程を実行した後、閉じた状態で休止する。その後、通常の稼働状態であれば期間ＴＰ２において吸気弁が開いて吸気を行うのであるが、本実施形態においては吸気弁を開かない（図中、期間ＴＰ２の「×」は吸気を実行しないことを意味している）。これにより、燃焼室内には未燃焼の空気が吸入されることはない。そして、排気弁と吸気弁の双方が閉じた気筒休止状態に入る。その後、稼働状態への復帰指示がなされると、まず期間ＴＰ３において排気弁が開く。このとき、先の期間ＴＰ２において吸気弁を開いたと仮定すると、未燃焼の空気が燃焼室に溜まっており、期間ＴＰ３の排気工程で排気管へ排出されるので酸素による触媒の劣化が生じうる。しかし、本実施形態では、前述のように、期間ＴＰ２においては吸気弁を開かなかったので、燃焼室内には未燃焼の空気は存在せず、期間ＴＰ３の排気工程により未燃焼の空気が排出されることはない。こうして、未燃焼の空気、即ち酸素を含む空気が排気側へ流れることによる触媒の劣化を防止することができる。
【００５８】
期間ＴＰ３に続き、期間ＴＰ４で吸気弁が開いて未燃焼を空気を燃焼室内に吸入し、圧縮工程が行われ、さらに期間ＴＰ５において燃焼工程が行われる。ここで、本実施形態では、気筒の復帰後、最初に吸気弁が開いてから（期間ＴＰ４）、次に排気弁が開く（期間ＴＰ６）までの間に、必ず燃焼（期間ＴＰ５）が行われるようにする。こうすることにより、未燃焼の空気が排気側へ流れることが防止され、酸素による触媒の劣化が防止される。その後は、通常どおり各工程が実行される。
【００５９】
以上述べたように、休止気筒の吸気弁及び排気弁の開閉を適切に制御することにより、即ち、▲１▼休止時においては排気弁を休止した後は吸気弁を開かないように制御し、▲２▼休止からの復帰時には吸気弁を開いてから排気弁が開くまでに必ず燃焼が行われるように制御することにより、未燃焼の空気が排気側へ流れて酸素による触媒の劣化が生じることを防止することができる。
【００６０】
（エンジンブレーキ促進制御）
次に、エンジンブレーキ促進制御について説明する。このエンジンブレーキ促進制御は、上述の基本制御に付随して実行されるものである。即ち、減速時にフューエルカット要請が生じ、かつ、触媒温度が高温である場合に、一部気筒を休止する際に実行されるものである。
【００６１】
前述のように、基本制御においては休止気筒は原則として吸気弁及び排気弁の両方を閉じた状態とする。しかし、車両の走行状態に応じて特にエンジンブレーキが必要な状態においては、休止気筒の吸気弁のみを常時閉じた状態とし、排気弁は通常のサイクルに従って開閉を実施する。こうすると、排気弁の開閉により燃焼室と排気ポートとの間で排気ガスが行き来するので、ポンピングロスが生じ、その結果エンジンブレーキトルクが増加する。即ち、この制御では、排気弁の開閉をあえて実行することにより、積極的にポンピングロスを生じさせてエンジンブレーキを促進するのである。なお、走行中に特にエンジンブレーキが必要な状態とは、例えば所定車速以上で下り坂を走行していると判定した場合、アクセルペダルの戻し速度が所定値より大きい場合、ブレーキペダルが踏まれている場合などを含む各種の状態とすることができ、それらは基本的に各種センサからの出力信号に基づいてＥＣＵ６０が判定することになる。
【００６２】
（オイル上がり防止制御）
次に、オイル上がり防止制御について説明する。このオイル上がり防止制御も上述の基本制御に付随して実行されるものである。「オイル上がり」とは、燃焼室内の負圧が大きくなると、本来はピストン下方に位置する機構の潤滑のために循環されるエンジンオイルがピストンとシリンダとの間を通過して燃焼室内へ上昇してしまう現象をいう。オイル上がりは、エンジン回転数が高いほど燃焼室内に生じる負圧が大きくなるため発生しやすくなり、また、エンジンオイル温度が高くエンジンオイルの粘度が低いほど発生しやすい。オイル上がりによりエンジンオイルが燃焼室内に入り込むと、エンジンオイルの消費が増えてしまうという問題がある。ＥＣＵ６０は、エンジン回転数とエンジンオイル温度を検出し、エンジン回転数が所定回転数以上であり、かつ、エンジンオイル温度が所定値以上である場合に、このオイル上がり防止制御を行う。
【００６３】
具体的なオイル上がり防止制御は２つの方法が考えられ、いずれかが選択的に実行される。まず第１の方法は、基本制御における休止気筒について、吸気弁を常時閉じた状態とし、排気弁を常時開けた状態とする。排気弁を常時開けておくことにより、燃焼室への空気の出入りが減少し、燃焼室内に発生する負圧が減少するので、オイル上がりが発生しにくくなる。よって、基本制御においては原則的に吸気弁と排気弁の双方を閉じた状態とするが、オイル上がりが発生しやすい条件下では、休止気筒の吸気弁のみを常時閉じ、排気弁を開けておくことにより、オイル上がりを抑制することができる。
【００６４】
なお、上述の第１の方法では休止気筒の吸気弁を常時閉じた状態とし、排気弁を常時開けておくことにより負圧を減少させているが、オイル上がりを防止するという観点では逆に排気弁を常時閉じた状態とし、吸気弁を常時開けた状態としても構わない。但し、その場合は吸気弁が開いているために未燃焼の空気が燃焼室内に入るので、それが排気側へそのまま流れて触媒の劣化を生じないようにする必要がある。よって、図７を参照して説明したように、休止気筒の復帰時には排気弁が開く前に必ず燃焼が行われるようにすることが必要となる。
【００６５】
一方、第２の方法では、基本制御の場合の原則通り、休止気筒の吸気弁及び排気弁の両方を常時閉じた状態とする。但し、休止状態に移行する際に排気弁を閉じるタイミングを調整する。これを図８を参照して説明する。図８は基本的に図７と同様のタイムチャートであり、休止対象となる気筒の休止及び復帰時の各工程を示している。但し、図８においては、基本制御の原則的なタイムチャートを示した図７と異なり、休止指示後に排気弁を閉じるタイミングを遅らせている。図８において、期間ＴＰ１が通常の排気弁が開いている期間であるのに対し（図７と同様）、オイル上がり防止制御の第２の方法では排気弁を開けておく期間を期間ＴＰ１ａとし、排気弁を閉じるタイミングを遅らせている。具体的には、排気上死点後の次の下死点付近で排気弁を閉じる。これにより、排気工程後にピストンが下死点付近まで移動する間は排気弁が開いているので、その間に排気ポート側へ排出された排気ガスが一部燃焼室内に入り込み、燃焼室内はほぼ大気圧程度になる。その後に排気弁を閉じるので、休止気筒については燃焼室内をほぼ大気圧に保つことができる。オイル上がりは燃焼室内の負圧により発生し、通常の排気サイクルに従って排気弁を閉じると、排気ガスを排出した後直ちに排気弁が閉じるので燃焼室内が負圧状態に維持されやすい。しかし、この方法では、排気弁を閉じるタイミングを遅らせ、ピストンが次の下死点付近に至り排気ガスが燃焼室内に取り込まれた後に排気弁を閉じるので、燃焼室内をほぼ大気圧に維持することができ、オイル上がりの原因となる負圧が発生しにくくなる。よって、第２の方法によっても、オイル上がりを防止することができる。
【００６６】
第１の方法と比較すると、第１の方法では休止気筒の排気弁を開閉するので排気ポートと燃焼室との間を出入りする排気ガスの移動により排気系に多少の騒音が生じうるが、第２の方法では排気弁を常時閉じた状態とするので、そのような騒音は生じない。一方、第２の方法は、排気バルブを閉じるタイミングを遅らせる必要があるので、例えば電磁駆動弁を使用するエンジンなど、排気弁の開閉制御の自由度が高いエンジンに好適である。
【００６７】
（処理フローチャート）
次に、本発明による減速時の制御について図９のフローチャートを参照して説明する。なお、図９に示すフローチャートは、上述の基本制御に加えてエンジンブレーキ促進制御及びオイル上がり防止制御を実行する場合の処理を例示するものであるが、実際の車両においては、基本制御のみを実行することもできるし、基本制御に加えてエンジンブレーキ向上制御とオイル上がり防止制御のいずれか一方のみを実行することもできる。また、図９に示す処理は、基本的にＥＣＵ６０が予め用意されたプログラムに従って、各種センサの出力を監視しつ各ステップを実行することにより行われる。
【００６８】
まず、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ１４５の出力などに基づいて車両のエンジン回転数を検出し、エンジン回転数が所定のフューエルカット（Ｆ／Ｃ）実施回転数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。フューエルカット実施回転数以上でない場合には（ステップＳ１；Ｎｏ）、フューエルカットは行わず、全気筒で通常通り燃焼が継続される（ステップＳ２）。
【００６９】
一方、エンジン回転数が所定のフューエルカット実施回転数以上であると判定された場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、次にＥＣＵ６０は触媒温度が所定温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、触媒温度の検出は、例えば触媒コンバータ１３３内の排気触媒床温に対応した電気信号を出力する触媒温度センサ（不図示）により行うことができるが、それ以外の他の方法により検出することも可能である。触媒温度が所定温度以上でない場合には（ステップＳ３；Ｎｏ）、空気（酸素）による触媒劣化の恐れが低いので、ＥＣＵ６０は全気筒についてフューエルカットを実行する（ステップＳ４）。一方、触媒温度が所定温度以上である場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、空気の流入により触媒の劣化の恐れがあるので、上述の基本制御に従ってフューエルカットは行われない。
【００７０】
次にＥＣＵ６０はエンジンブレーキ促進条件が具備されているか否かを判定する（ステップＳ５）。エンジンブレーキ促進条件は、前述のように、例えば所定車速以上で下り坂と判断した場合や、ブレーキペダルが踏まれている場合などを含む。エンジンブレーキ促進条件が具備されている場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０は上述のエンジンブレーキ促進制御を実行する（ステップＳ６）。即ち、まずＥＣＵ６０は基本制御に従ってフューエルカットを行うことなく一部気筒を休止して減筒運転を実施するとともに、休止気筒については吸気弁を常時閉とし、排気弁を開閉する。吸気弁を常時閉とすることにより未燃焼の空気が排気側の触媒へ流入することが防止され、排気弁を開閉することによりポンピングロスが生じてエンジンブレーキトルクが増大してエンジンブレーキが促進される。
【００７１】
一方、エンジンブレーキ促進条件が具備されていない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、ＥＣＵ６０はオイル上がりの防止が必要であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定は、例えば前述のように、エンジン回転数が所定回転数以上であり、かつ、エンジンオイル温度が所定値以上であるときに、オイル上がりの防止が必要であると判定される。オイル上がりの防止が必要であると判定された場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０はまず基本制御に従ってフューエルカットを行うことなく減筒運転を実施し、さらに上述のオイル上がり防止制御の第１の方法又は第２の方法のいずれかを実行する。即ち、第１の方法を実行する場合は、休止気筒については吸気弁を常時閉とし、排気弁を常時開とする。また、第２の方法を実行する場合は、休止気筒については吸気弁を常時閉とし、排気弁を常時閉とするタイミングを調整する。これにより、燃焼室内の負圧が減少して、オイル上がりが防止される。
【００７２】
一方、オイル上がりの防止が必要でないと判定された場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、ＥＣＵ６０は基本制御に従ってフューエルカットを行うことなく減筒運転を実施し、さらに、吸気弁及び排気弁の両方を常時閉状態とする（ステップＳ９）。これにより、未燃焼の空気が排気側へ流れて触媒を劣化させることが防止される。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アクセルオフなどの減速時において、排気触媒温度が高温である場合にはフューエルカットを禁止して、未燃焼の空気が排気側に流れることによる触媒の劣化を防止する。また、その際、燃焼を継続するために減速感が不足することを防止するため、一部気筒を休止して減筒運転を行う。また、必要に応じて、休止させた気筒の吸気弁及び排気弁の開閉を制御することにより、エンジンブレーキの促進やオイル上がりの防止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジンの概略構成を示す。
【図２】本発明の実施形態におけるエンジンの気筒休止機構を説明するための図である。
【図３】可変動弁装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す可変動弁装置の側部断面構造を示す図である。
【図５】図２に示す可変動弁装置のカム切り換え機構の側部断面図である。
【図６】全気筒稼働時と減筒時における失火限界空気量を示すグラフである。
【図７】基本制御における吸気弁及び排気弁の開閉制御を示すタイムチャートである。
【図８】オイル上がり防止制御の第２の方法における吸気弁及び排気弁の開閉制御を示すタイムチャートである。
【図９】本発明による減速時の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１　気筒
５０　エンジン
６０　ＥＣＵ
１１１　サージタンク
１１３　吸気管
１２３　吸気弁
１２４　排気弁
１２９　排気管
１３３　触媒コンバータ
【図１】
2004137969.tif 000003
【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】
2004137969.tif 000008
【図７】
2004137969.tif 000009
【図８】
2004137969.tif 000010
【図９】
2004137969.tif 000011