(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の気筒毎に設けられ、気筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタと、
前記燃料インジェクタから燃料を１サイクル中に複数回に分けて噴射させる噴射制御手段と、
前記内燃機関に対する要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、
前記要求燃料噴射量に基づいて、前記燃料インジェクタの１回当たりの燃料噴射量が、着火を確保するために必要な最小噴射量以上になるか否かを判定する最小噴射量条件判定手段と、
前記１回当たりの燃料噴射量が前記最小噴射量以上にならないと判定された場合に、燃料噴射を実行する気筒の数を減少させ、その減少させた気筒の分の燃料噴射量を、燃料噴射を継続する気筒の燃料噴射量に上乗せする減筒処理を行う減筒手段と、
を備え、
前記噴射制御手段は、前記減筒処理後に燃料噴射を継続する気筒の１サイクル中の燃料噴射回数が、当該減筒処理前と同じか、それ以上になるように制御し、
前記減筒手段は、燃料噴射を停止させた気筒の吸気弁および排気弁の稼動を継続させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
多気筒内燃機関の気筒毎に設けられ、気筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタと、
前記燃料インジェクタから燃料を１サイクル中に複数回に分けて噴射させる噴射制御手段と、
前記内燃機関に対する要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、
前記要求燃料噴射量に基づいて、前記燃料インジェクタの１回当たりの燃料噴射量が、着火を確保するために必要な最小噴射量以上になるか否かを判定する最小噴射量条件判定手段と、
前記１回当たりの燃料噴射量が前記最小噴射量以上にならないと判定された場合に、燃料噴射を実行する気筒の数を減少させ、その減少させた気筒の分の燃料噴射量を、燃料噴射を継続する気筒の燃料噴射量に上乗せする減筒処理を行う減筒手段と、
を備え、
前記噴射制御手段は、前記減筒処理後に燃料噴射を継続する気筒の１サイクル中の燃料噴射回数が、当該減筒処理前と同じか、それ以上になるように制御し、
前記噴射制御手段は、前記減筒処理前に１サイクル中の燃料噴射回数を一時的に減らした後、当該減筒処理後に１サイクル中の燃料噴射回数を元の回数に戻す噴射回数制御手段を含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記噴射制御手段は、前記減筒処理後に燃料噴射を継続する気筒において、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を複数回行うことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記減筒手段は、前記要求燃料噴射量が少なくなるに従って、燃料噴射を実行する気筒の数を多段階に減少させる多段階減筒手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記多段階減筒手段は、燃料噴射を実行する気筒の数を各段階で半減させることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記多段階減筒手段は、燃料噴射を実行する気筒の数を各段階で一つずつ減少させることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記多段階減筒手段は、燃料噴射を実行する気筒の数を最小で２まで減少させることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関の代表温度を取得する代表温度取得手段と、
前記代表温度に応じて、前記減筒手段による減筒パターンを変更する減筒パターン切替手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
標高またはその相関値を取得する標高取得手段と、
標高に応じて、前記減筒手段による減筒パターンを変更する減筒パターン切替手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
機関回転数に応じて、前記減筒手段による減筒パターンを変更する減筒パターン切替手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記減筒手段は、各気筒の燃料インジェクタの作動回数が均一化されるように、燃料噴射を停止させる気筒を選択する噴射停止気筒選択手段を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
燃料噴射を実行している気筒の数が所定の最小気筒数まで減らされている場合において、前記１回当たりの燃料噴射量が前記最小噴射量以上にならないと判定された場合に、燃料噴射を禁止するカットオフ手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン車両において、アクセルペダルがオフされ、且つエンジン回転数が所定回転数以上の場合、燃料カットが行われる。しかしながら、いきなり燃料カットが実行されると、急激なエンジンブレーキがかかり、ショックが発生し易い。そこで、ショックを抑制するために、燃料カットへ移行する準備段階の運転領域として、極少量の燃料を噴射する極少噴射量領域（ノーロード以下の領域）を設ける技術が知られている。アクセルペダルのオフ時には、この極少噴射量領域を必ず通過する。また、傾斜が緩やかな山道の下りなどにおいては、燃料カットをするかしないかの状態になり易いので、極少噴射量領域が多用される。
【０００３】
ところで、近年、ディーゼルエンジンの燃費やエミッションを改善するため、低圧縮比化が進められる傾向にある。低圧縮比のディーゼルエンジンでは、圧縮端温度が低くなる。このため、極少噴射量領域に入って筒内の混合気が過度に希薄化したとき、燃焼温度が従来よりも低くなる傾向がある。その結果、燃料が十分に燃焼しにくくなり、排気ガス中の未燃燃料成分（つまりＨＣ）が多くなり易いという問題がある。
【０００４】
特開２００４−１３７９３２号公報には、エンジン負荷を徐々に抜きながらディーゼルエンジンを停止させるエンジン停止工程中に、エンジン負荷が所定負荷以下になったとき、複数の燃焼室のうち、一部の燃焼室への燃料供給を停止する減筒運転制御手段を備えたディーゼルエンジンが開示されている。これにより、気筒当たりの負荷を増加させ、白煙の発生を抑制することができる、と同公報には記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３７９３２号公報
【特許文献２】特開２００５−３２５７８１号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６５５２号公報
【特許文献４】特開２００６−３０７６７７号公報
【特許文献５】特開２００１−２２７３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記公報に開示された発明では、エンジンを停止させる際の白煙の発生を防止することを目的として減筒運転を行うようにしている。極少噴射量領域のＨＣを低減するために、減筒運転を応用することも考えられる。しかしながら、単に減筒運転を行うだけでは、ＨＣを十分に低減することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、極少噴射量領域におけるＨＣの排出を確実に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
多気筒内燃機関の気筒毎に設けられ、気筒内に燃料を噴射する燃料インジェクタと、
前記燃料インジェクタから燃料を１サイクル中に複数回に分けて噴射させる噴射制御手段と、
前記内燃機関に対する要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、
前記要求燃料噴射量に基づいて、前記燃料インジェクタの１回当たりの燃料噴射量が、着火を確保するために必要な最小噴射量以上になるか否かを判定する最小噴射量条件判定手段と、
前記１回当たりの燃料噴射量が前記最小噴射量以上にならないと判定された場合に、燃料噴射を実行する気筒の数を減少させ、その減少させた気筒の分の燃料噴射量を、燃料噴射を継続する気筒の燃料噴射量に上乗せする減筒処理を行う減筒手段と、
を備え、
前記噴射制御手段は、前記減筒処理後に燃料噴射を継続する気筒の１サイクル中の燃料噴射回数が、当該減筒処理前と同じか、それ以上になるように制御することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記噴射制御手段は、前記減筒処理後に燃料噴射を継続する気筒において、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を複数回行うことを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記減筒手段は、燃料噴射を停止させた気筒の吸気弁および排気弁の稼動を継続させることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記減筒手段は、前記要求燃料噴射量が少なくなるに従って、燃料噴射を実行する気筒の数を多段階に減少させる多段階減筒手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記多段階減筒手段は、燃料噴射を実行する気筒の数を各段階で半減させることを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第４の発明において、
前記多段階減筒手段は、燃料噴射を実行する気筒の数を各段階で一つずつ減少させることを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第４乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記多段階減筒手段は、燃料噴射を実行する気筒の数を最小で２まで減少させることを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明の何れかにおいて、
前記噴射制御手段は、前記減筒処理前に１サイクル中の燃料噴射回数を一時的に減らした後、当該減筒処理後に１サイクル中の燃料噴射回数を元の回数に戻す噴射回数制御手段を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、第９の発明は、第１乃至第８の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の代表温度を取得する代表温度取得手段と、
前記代表温度に応じて、前記減筒手段による減筒パターンを変更する減筒パターン切替手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、第１０の発明は、第１乃至第８の発明の何れかにおいて、
標高またはその相関値を取得する標高取得手段と、
標高に応じて、前記減筒手段による減筒パターンを変更する減筒パターン切替手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第１１の発明は、第１乃至第８の発明の何れかにおいて、
機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
機関回転数に応じて、前記減筒手段による減筒パターンを変更する減筒パターン切替手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第１２の発明は、第１乃至第１１の発明の何れかにおいて、
前記減筒手段は、各気筒の燃料インジェクタの作動回数が均一化されるように、燃料噴射を停止させる気筒を選択する噴射停止気筒選択手段を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、第１３の発明は、第１乃至第１２の発明の何れかにおいて、
燃料噴射を実行している気筒の数が所定の最小気筒数まで減らされている場合において、前記１回当たりの燃料噴射量が前記最小噴射量以上にならないと判定された場合に、燃料噴射を禁止するカットオフ手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、極少噴射量領域において複数回噴射を行う場合に、１回当たりの燃料噴射量が、着火を確保するために必要な最小噴射量以上にならないと判定された場合には、燃料噴射を実行する気筒の数を減少させる減筒処理を実行する。これにより、１回当たりの燃料噴射量を最小噴射量以上にし、且つ複数回噴射を行うことのできる領域を、より少噴射量側に拡大することができる。このため、極少噴射量領域におけるＨＣの排出を確実に抑制することができる。
【００２２】
第２の発明によれば、減筒処理後の燃焼気筒において、パイロット噴射とメイン噴射とを合わせて３回以上の噴射を行うことができる。これにより、ＨＣの排出をより確実に抑制することができる。
【００２３】
第３の発明によれば、減筒処理によって燃料噴射を停止させた気筒の吸気弁および排気弁の稼動を継続させる。このため、吸気弁や排気弁の休止機構が不要であり、ＥＣＵのソフトウェアの対応のみで実現することができる。よって、コストアップを回避することができる。また、燃料噴射を停止させた気筒の吸気弁および排気弁が稼動を続けるので、空気が排気通路へ送られる。このため、燃焼気筒から排出されたＨＣが空気で希釈されるので、排気ガス中のＨＣ濃度を更に低減することができる。
【００２４】
第４の発明によれば、要求燃料噴射量が少なくなるに従い、燃料噴射を実行する気筒の数を多段階に減少させることができる。これにより、燃焼気筒数の切替時の音やトルクの変化をより確実に抑制することができる。また、噴射量がより少ない領域まで複数回噴射を維持することができるので、ＨＣの排出をより確実に抑制することができる。
【００２５】
第５の発明によれば、燃料噴射を実行する気筒の数を多段階に減少させるに際し、その数を各段階で半減させるができる。これにより、減筒後も爆発間隔を等間隔に維持することができるので、振動をより確実に抑制することができる。
【００２６】
第６の発明によれば、燃料噴射を実行する気筒の数を多段階に減少させるに際し、その数を各段階で一つずつ減少させることができる。これにより、燃焼気筒数の切替時における、一つの燃焼気筒当たりの噴射量の変化幅を小さくすることができる。よって、切替時の音やトルクの変化をより確実に抑制することができる。
【００２７】
第７の発明によれば、燃料噴射を実行する気筒の数を最小で２まで減少させる。これにより、爆発間隔の長い１気筒運転を回避することができるので、振動をより確実に抑制することができる。
【００２８】
第８の発明によれば、減筒処理前に噴射回数を一時的に減らした後、減筒処理後に噴射回数を元の回数に戻すことができる。これにより、減筒後の燃焼気筒における噴射量絶対値を小さくすることができる。このため、切り替わり時に、音の変化（増大）や、トルク段差をより確実に抑制することができる。また、切り替わり時に燃焼気筒の噴射量が増大することによる燃焼騒音上昇を、噴射回数を増やすことによる燃焼騒音低減によって相殺することができる。このため、切り替わり時の音の変化をより確実に抑制することができる。
【００２９】
第９の発明によれば、内燃機関の代表温度に応じて、減筒パターンを変更することができる。減筒運転による振動の発生のし易さは、内燃機関の暖機状態に応じて異なる。第９の発明によれば、内燃機関の暖機状態を考慮した上で、振動を抑制できる範囲内においてＨＣを可能な限り低減可能な、最適な減筒パターンを選択することができる。
【００３０】
第１０の発明によれば、標高に応じて、減筒パターンを変更することができる。標高の高い高地では、ＨＣの排出量が多くなり易い一方で、減筒運転による振動は発生しにくい。第１０の発明によれば、標高に応じた最適な減筒パターンを選択することにより、ＨＣと振動との双方を、より確実に抑制することができる。
【００３１】
第１１の発明によれば、機関回転数に応じて、減筒パターンを変更することができる。減筒運転による振動の発生のし易さは、機関回転数に応じて異なる。第１１の発明によれば、機関回転数に応じた最適な減筒パターンを選択することにより、ＨＣと振動との双方を、より確実に抑制することができる。
【００３２】
第１２の発明によれば、各気筒の燃料インジェクタの作動回数が均一化されるように、燃料噴射を停止させる気筒を選択することができる。これにより、各気筒の燃料インジェクタの劣化や、摩耗の度合い、寿命を均一化することができる。
【００３３】
第１３の発明によれば、燃料噴射を実行している気筒の数が所定の最小気筒数まで減らされている場合において、１回当たりの燃料噴射量が最小噴射量以上にならないと判定された場合に、燃料噴射を禁止することができる。これにより、ＨＣの排出を更に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３５】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４サイクルのディーゼルエンジン（圧縮着火内燃機関）１０を備えている。ディーゼルエンジン１０は、車両に動力源として搭載されている。本実施形態のディーゼルエンジン１０は、１番〜４番の気筒を有する直列４気筒型である。以下では、気筒番号を＃１〜＃４と表記する。なお、本発明におけるディーゼルエンジンの気筒数および気筒配置は、直列４気筒型に限定されるものではなく、直列３気筒、直列５気筒、直列６気筒、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒などであってもよい。
【００３６】
ディーゼルエンジン１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射する燃料インジェクタ１２が設置されている。各気筒の燃料インジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、コモンレール１４内から、各燃料インジェクタ１２へ、燃料が供給される。
【００３７】
燃料インジェクタ１２は、１サイクル中に複数回、燃料を筒内に噴射することができる。すなわち、燃料インジェクタ１２は、メイン噴射と、このメイン噴射に先立って行われる１回または複数回のパイロット噴射とを、１サイクル中に実施することができる。
【００３８】
ディーゼルエンジン１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポート２２（図２参照）に接続されている。本実施形態のディーゼルエンジン１０は、ターボ過給機２４を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２４の排気タービンに接続されている。
【００３９】
排気通路１８の、ターボ過給機２４より下流側には、排気ガスを浄化するための触媒（排気浄化装置）２６が設けられている。触媒２６としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のＮＯｘ触媒、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx-Reduction system）のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。
【００４０】
ディーゼルエンジン１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボ過給機２４の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３４により、各気筒の吸気ポート３５（図２参照）に分配される。
【００４１】
吸気通路２８の、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、吸気絞り弁３６が設置されている。また、吸気通路２８の、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。
【００４２】
吸気通路２８の吸気マニホールド３４の近傍には、ＥＧＲ通路４０の一端が接続されている。ＥＧＲ通路４０の他端は、排気通路１８の排気マニホールド２０近傍に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路４０を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２８に還流させること、つまり外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
【００４３】
ＥＧＲ通路４０の途中には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４２が設けられている。ＥＧＲ通路４０におけるＥＧＲクーラ４２の下流には、ＥＧＲ弁４４が設けられている。このＥＧＲ弁４４の開度を調整することにより、ＥＧＲ率を制御することができる。
【００４４】
そして、本実施形態のシステムは、大気圧を検出する大気圧センサ４７と、車両の運転席のアクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ４８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼルエンジン１０の運転状態を制御する。
【００４５】
図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼルエンジン１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼルエンジン１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼルエンジン１０のクランク軸６０の近傍には、クランク軸６０の回転角度を検出するクランク角センサ６２が取り付けられている。このクランク角センサ６２は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ６２の信号に基づいてエンジン回転数を算出することができる。
【００４６】
また、ディーゼルエンジン１０には、吸気弁５２を駆動する吸気動弁装置５４と、排気弁５６を駆動する排気動弁装置５８とが備えられている。更に、ディーゼルエンジン１０には、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ６８が設置されている。この冷却水温センサ６８は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。
【００４７】
図３は、ディーゼルエンジン１０の運転領域を示す図である。図３に示すように、ディーゼルエンジン１０では、燃料噴射量がノーロード時の燃料噴射量以下となる運転領域が設けられている。この運転領域を以下「極少噴射量領域」と称する。アクセルペダルがオフされ、ディーゼルエンジン１０の燃料カットが行われる場合には、その前にこの極少噴射量領域を必ず通過する。これにより、燃料噴射量を漸減させて燃料カットに移行することができる。よって、燃料がいきなりカットされることによるトルクショックが生ずることを防止することができる。また、緩やかな下りの山道を走行している場合などにおいては、極小噴射量領域での運転が多用される場合がある。
【００４８】
極少噴射量領域においては、筒内の混合気が過度に希薄化するとともに、発熱量が少ないために筒内温度が低くなり易い。その結果、燃料が完全燃焼しにくくなる。このため、極少噴射量領域では、一般に、排気ガス中の未燃燃料成分（つまりＨＣ）が多くなり易い。
【００４９】
ＨＣの排出を抑制する方法としては、１サイクル中の燃料噴射を多数回（例えば、２回のパイロット噴射と、メイン噴射との合計３回）に分けて実施することが有効である。多数回噴射を行うと、燃料インジェクタ１２からの１回当たりの燃料噴射量が少なくなる。１回当たりの燃料噴射量が少なくなると、次の二点で、ＨＣ低減に有利である。第一には、燃料の気化熱による筒内温度の低下を抑制することができる。このため、燃料を十分に気化させることができるので、未燃燃料が残存することを確実に抑制することができる。第二には、燃料インジェクタ１２の噴孔から噴射された燃料の貫徹力が小さくなるので、その噴射された燃料が燃焼室の壁に衝突することを確実に抑制することができる。すなわち、燃焼室の壁への燃料付着を防止することができるので、壁に付着した燃料が気化して排気ガスに混合することを防止することができる。
【００５０】
しかしながら、１回当たりの実際の燃料噴射量が、ある着火最低量よりも少ないと、物理的に燃料が着火しなくなる。着火しなかった燃料は、排気ガス中のＨＣとなってしまう。従って、ＨＣを低減するためには、１回当たりの実際の燃料噴射量が、着火最低量以上に確実になるようにすることが重要である。その際、燃料インジェクタ１２の噴射量精度を考慮することも必要である。例えば、着火最低量が０．７ｍｍ3／ｓｔであり、噴射量精度が±０．８ｍｍ3／ｓｔである場合には、１回当たりの実際の燃料噴射量を確実に０．７ｍｍ3／ｓｔ以上とするためには、１回当たりの燃料噴射量指令値を１．５ｍｍ3／ｓｔ以上に設定することが必要となる。すなわち、この場合には、着火を確保するために必要な１回当たりの最小の燃料噴射量指令値は、１．５ｍｍ3／ｓｔとなる。以下、本実施形態では、着火を確保するために必要な１回当たりの最小の燃料噴射量指令値のことを単に「最小噴射量」と称し、その値が１．５ｍｍ3／ｓｔであるものとして説明する。また、以下の説明では、特に断らない限り、燃料噴射量指令値のことを単に「噴射量」と称する。
【００５１】
上述したように、ＨＣの排出を抑制するには、多数回噴射を行うことが有効である。しかしながら、確実に着火させるためには、１回当たりの噴射量を、上記最小噴射量以上にする必要がある。従って、例えば３回の噴射を行うためには、１サイクル中の１気筒当たりの噴射量が、最小噴射量である１．５ｍｍ3／ｓｔの３倍の４．５ｍｍ3／ｓｔ以上であることが必要となる。すなわち、１サイクル中の１気筒当たりの噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満の領域では、３回噴射を行うことはできず、２回または１回噴射にせざるを得ない。
【００５２】
このように、従来、極少噴射量領域においては、ＨＣを低減するために燃料噴射回数を多くしたい（例えば３回噴射したい）という要求があるにもかかわらず、逆に燃料噴射回数を減らすことが必要となる場合があった。このため、ＨＣの低減が困難であった。
【００５３】
そこで、本実施形態では、極少噴射量領域において、ディーゼルエンジン１０の一部の気筒で燃料噴射を停止させる減筒運転を行うこととした。減筒運転を行う場合には、燃料噴射を停止させる気筒（すなわち燃焼を停止させる気筒）の分の噴射量を、燃料噴射を継続する気筒（以下「燃焼気筒」と称する）の噴射量に上乗せすることができる。このため、全気筒の平均噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満の領域でも、燃焼気筒においては噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔ以上にすることができる。よって、ＨＣ低減に必要な噴射回数（例えば３回噴射）を維持することができる。このため、ＨＣの排出を確実に低減することができる。
【００５４】
本実施形態では、上記減筒運転時に、燃料噴射停止気筒の吸気弁５２および排気弁５６の作動を休止させることはしない。このため、本実施形態は、吸気弁５２や排気弁５６の休止機構が不要であり、ＥＣＵ５０のソフトウェアの対応のみで実現することができる。よって、コストアップを回避することができる。
【００５５】
また、減筒運転時に燃料噴射停止気筒において吸気弁５２および排気弁５６の作動が継続するので、燃料噴射停止気筒からは空気が排気通路１８へ送られる。そして、燃焼気筒から排出されたＨＣは、その空気によって希釈されることとなる。このため、排気ガス中のＨＣ濃度を更に低減することができる。
【００５６】
なお、減筒運転を行った場合には、爆発間隔が伸びることから、振動が大きくなることが一般に問題となる。しかしながら、本実施形態では、燃料噴射量が微量である極少噴射量領域において減筒運転を行うので、燃焼による振動は軽微である。このため、振動に対する対策は、不要または簡易である。
【００５７】
図４は、実施の形態１における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。図４中の一番上のグラフは、ディーゼルエンジン１０の全４気筒を平均した１サイクル中の噴射量（以下「全気筒平均噴射量」と称する）を示している。この全気筒平均噴射量を４倍した値がディーゼルエンジン１０の全噴射量となる。減筒運転を行わない場合には、前述したように、全気筒平均噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満の領域では、３回噴射を行うことはできない。そこで、本実施形態では、全気筒平均噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満の領域においては、＃１および＃４気筒の燃料噴射（燃焼）を停止させ、＃２および＃３気筒のみで燃料噴射を実行する減筒運転を行うこととした（図４の上から２番目および３番目のグラフ）。
【００５８】
図４の下から２番目のグラフは、１サイクル中の噴射回数（パイロット噴射とメイン噴射とを合わせた回数）を示している。上述したように、本実施形態の減筒運転においては、全４気筒のうちの半分の二つの気筒で燃料噴射を行う。よって、減筒運転時には、燃焼気筒である＃２および＃３気筒の噴射量を、全気筒運転時の２倍にすることができる。このため、３回噴射が可能な領域を、全気筒平均噴射量で２．２５ｍｍ3／ｓｔまで拡大することができる。よって、ＨＣの排出を確実に抑制することができる。
【００５９】
また、全気筒運転の場合には、２回噴射が可能な領域は、全気筒平均噴射量が３ｍｍ3／ｓｔ以上の領域である。これに対し、本実施形態では、減筒運転を実施することにより、２回噴射が可能な領域を、全気筒平均噴射量で１．５ｍｍ3／ｓｔまで拡大することができる。よって、ＨＣの排出を更に抑制することができる。
【００６０】
［実施の形態１における具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、クランク角に同期して、サイクル毎に繰り返し実行されるものとする。図５に示すルーチンによれば、まず、全気筒運転を行った場合に、燃料インジェクタ１２からの１回当たりの噴射量が、着火を確保することのできる最小噴射量Ｑmin以上になるか否かが、次式に基づいて判定される（ステップ１００）。
Ｑ＜Ｑmin×Ｎ      ・・・（１）
【００６１】
上記（１）式中のＱは、現在要求されている全気筒平均噴射量である。すなわち、この全気筒平均噴射量Ｑは、現在要求されているディーゼルエンジン１０の全噴射量の４分の１である。ＥＣＵ５０は、アクセルポジションセンサ４８の信号やエンジン回転数などに基づいて、全気筒平均噴射量Ｑを逐次算出している。最小噴射量Ｑminは、前述したように、本実施形態では１．５ｍｍ3／ｓｔとしている。上記（１）式中のＮは、極少噴射量領域においてＨＣを十分に低減するために必要とされる所定の噴射回数（以下「所望噴射回数」と称する）である。本実施形態では、所望噴射回数Ｎは、３回に設定されているものとする。すなわち、本実施形態では、Ｑmin×Ｎ＝４．５ｍｍ3／ｓｔとなる。
【００６２】
上記ステップ１００において、上記（１）式が成立しないと判別された場合、つまり全気筒平均噴射量ＱがＱmin×Ｎ以上であると判別された場合には、全気筒運転でＮ回噴射を行ったとしても、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin以上になると判定できる。この場合には、減筒運転を行う必要はないので、全気筒で燃料噴射（燃焼）を行う通常運転が実行される（ステップ１０２）。
【００６３】
一方、上記ステップ１００において、上記（１）式が成立すると判別された場合、つまり全気筒平均噴射量ＱがＱmin×Ｎ未満であると判別された場合には、全気筒運転でＮ回噴射を行ったとすると、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin未満になると判断できる。この場合には、１回当たりの噴射量を最小噴射量Ｑmin以上にするべく、減筒運転が必要となる。そこで、引き続き、減筒運転を行った場合に１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin以上になるか否かが、次式に基づいて判定される（ステップ１０４）。
Ｑg＜Ｑmin×（Ｎ−ｉ）      ・・・（２）
【００６４】
上記（２）式中のＱgは、減筒運転を行う場合の、一つの燃焼気筒当たりの要求噴射量（以下「減筒運転時要求噴射量」と称する）である。本実施形態において、減筒運転時の燃焼気筒数は全気筒数の半分になる。よって、減筒運転時要求噴射量Ｑgは、全気筒平均噴射量Ｑの２倍として算出される。また、上記（２）式中の変数ｉの初期値は０に設定されている。
【００６５】
上記ステップ１０４において、上記（２）式が成立しないと判別された場合、つまり減筒運転時要求噴射量ＱgがＱmin×（Ｎ−ｉ）以上であると判別された場合には、（Ｎ−ｉ）回噴射での減筒運転を行った場合に、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin以上になると判断できる。そこで、この場合には、（Ｎ−ｉ）回噴射での減筒運転が実行される（ステップ１０６）。
【００６６】
減筒運転時要求噴射量Ｑgが４．５ｍｍ3／ｓｔ以上の領域、すなわち全気筒平均噴射量Ｑが２．２５ｍｍ3／ｓｔ以上の領域においては、ｉ＝０にて、上記（２）式の成立を否定できる。従って、全気筒平均噴射量Ｑが２．２５ｍｍ3／ｓｔ以上の領域においては、（Ｎ−０）回、つまり３回噴射での減筒運転が実行される。このように、上記の処理によれば、３回噴射が可能な領域を、全気筒平均噴射量Ｑで２．２５ｍｍ3／ｓｔのラインまで拡大することができる。このため、ＨＣの排出を確実に抑制することができる。
【００６７】
一方、上記ステップ１０４において、上記（２）式が成立すると判別された場合、つまり減筒運転時要求噴射量ＱgがＱmin×（Ｎ−ｉ）未満であると判別された場合には、（Ｎ−ｉ）回噴射での減筒運転を行った場合に、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin未満になると判断できる。この場合には、変数ｉをインクリメントし（ステップ１０８）、その後、上記ステップ１０４以下の処理が再度実行される。
【００６８】
減筒運転を行っただけでは１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin以上にならないほどに全気筒平均噴射量Ｑが少なくなった場合には、上記ステップ１０８を通るループにより、噴射回数を所望噴射回数Ｎよりも少なくすることができる。すなわち、噴射回数を２回あるいは１回に減らすことにより、１回当たりの噴射量を最小噴射量Ｑmin以上にすることができる。このため、排気ガス中のＨＣの増加を抑制することができる。
【００６９】
上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、図４に示す燃料噴射制御を実行することにより前記第１、第２および第３の発明における「噴射制御手段」が、全気筒平均噴射量Ｑを算出することにより前記第１の発明における「要求燃料噴射量算出手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「最小噴射量条件判定手段」が、上記ステップ１０４および１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「減筒手段」が、それぞれ実現されている。
【００７０】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。実施の形態２のシステム構成は、前述した実施の形態１と同様に、図１および図２に示す構成である。
【００７１】
図６は、実施の形態２における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。図６に示すように、実施の形態２では、実施の形態１と同様に、全気筒平均噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合には、＃１および＃４気筒の燃料噴射を停止させ、＃２および＃３気筒のみで燃料噴射を実行する減筒運転（以下、「２気筒運転」と称する）を行う。２気筒運転では、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を全気筒運転の場合の２倍にすることができる。よって、２気筒運転に切り替えることにより、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔ以上にすることができ、３回噴射を維持することができる。
【００７２】
そして、実施の形態２では、２気筒運転において一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合（つまり、全気筒平均噴射量が２．２５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合）には、＃２気筒の燃料噴射も停止させ、＃３気筒のみで燃料噴射を実行する減筒運転（以下、「１気筒運転」と称する）を行う。１気筒運転では、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を全気筒運転の場合の４倍にすることができる。従って、全気筒平均噴射量が１．１２５ｍｍ3／ｓｔ（４．５ｍｍ3／ｓｔの４分の１）になるまで、３回噴射を維持することができる。すなわち、実施の形態２によれば、３回噴射が可能な領域を実施の形態１よりも更に少噴射量側に拡大することができる。よって、ＨＣの排出をより確実に抑制することができる。また、この場合には、＃３気筒から排出されるＨＣを、＃１、＃２および＃４の３個の気筒から排出される空気によって、４倍に希釈することができる。このため、排気ガス中のＨＣ濃度を更に低くすることができる。
【００７３】
［実施の形態２における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。以下、図７において、図５に示すステップと同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００７４】
図７に示すルーチンによれば、まず、全気筒運転でＮ回噴射を行った場合に、燃料インジェクタ１２からの１回当たりの噴射量が、最小噴射量Ｑmin以上になるか否かが、次式に基づいて判定される（ステップ１００）。
Ｑ＜Ｑmin×Ｎ      ・・・（３）
【００７５】
上記ステップ１００において、上記（３）式が成立しないと判別された場合、つまり全気筒平均噴射量ＱがＱmin×Ｎ以上であると判別された場合には、全気筒運転でＮ回噴射を行ったとしても、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin以上になると判定できる。この場合には、減筒運転を行う必要はないので、全気筒で燃料噴射（燃焼）を行う通常運転が実行される（ステップ１０２）。
【００７６】
一方、上記ステップ１００において、上記（３）式が成立すると判別された場合、つまり全気筒平均噴射量ＱがＱmin×Ｎ未満であると判別された場合には、全気筒運転でＮ回噴射を行ったとすると、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin未満になると判断できる。この場合には、１回当たりの噴射量を最小噴射量Ｑmin以上にするべく、減筒運転が必要となる。この場合には、続いて、１気筒当たりの減筒運転時要求噴射量Ｑgが次式に基づいて算出される（ステップ１１０）。
Ｑg＝Ｑ×Ｎcyl÷Ｎg［ｉ］      ・・・（４）
【００７７】
上記（４）中の記号の意味は次の通りである。Ｎcylは、ディーゼルエンジン１０の気筒数である。つまり、本実施形態では、Ｎcyl＝４である。ｉは、１以上の整数値をとる変数である。変数ｉの初期値は、１である。変数ｉに対しては、許容最大値ｉmaxが設定されている。本実施形態では、ｉmax＝２である。Ｎg［ｉ］は、減筒運転時の燃焼気筒の数を大きい順に並べた数列である。すなわち、本実施形態では、Ｎg［１］＝２、Ｎg［２］＝１である。
【００７８】
上記ステップ１１０によれば、燃焼気筒の数が２である場合には、減筒運転時要求噴射量Ｑgは、全気筒平均噴射量Ｑの２倍として算出される。また、燃焼気筒の数が１である場合には、減筒運転時要求噴射量Ｑgは、全気筒平均噴射量Ｑの４倍として算出される。
【００７９】
上記ステップ１１０の処理に続いて、Ｎg［ｉ］個の気筒を燃焼させる減筒運転を行った場合に、所望噴射回数Ｎ（本実施形態では３回）が実現可能であるか否かが、次式に基づいて判定される（ステップ１１２）。
Ｑg＜Ｑmin×Ｎ      ・・・（５）
【００８０】
上記ステップ１１２において、上記（５）式が成立しないと判別された場合には、Ｎg［ｉ］個の気筒を燃焼させる減筒運転においてＮ回噴射（３回噴射）を行った場合に、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin以上になると判断できる。そこで、この場合には、Ｎg［ｉ］個の気筒でＮ回噴射を行う減筒運転が実行される（ステップ１１４）。
【００８１】
一方、上記ステップ１１２において、上記（５）式が成立すると判別された場合には、Ｎg［ｉ］個の気筒を燃焼させる減筒運転においてＮ回噴射（３回噴射）を行ったとすると、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin未満になると判断できる。この場合には、変数ｉがインクリメントされた後（ステップ１１６）、変数ｉがｉmaxを超えたか否かが判別される（ステップ１１８）。
【００８２】
上記ステップ１１８で、変数ｉがｉmaxを超えていないと判別された場合には、燃焼気筒の数を更に減少させることができると判断できる。そこで、この場合には、上記ステップ１１０以下の処理が再度実行される。
【００８３】
一方、上記ステップ１１８で、変数ｉがｉmaxを超えていると判別された場合には、燃焼気筒の数をこれ以上減少させることはできないと判断できる。この場合には、噴射回数を減らすことによって１回当たりの噴射量を最小噴射量Ｑmin以上にさせるべく、以下の処理が実行される。まず、次式が判別される（ステップ１２０）。
Ｑg＜Ｑmin×（Ｎ−ｊ）      ・・・（６）
【００８４】
上記（６）式中の変数ｊの初期値は、１である。上記ステップ１２０において、上記（６）式が成立しないと判別された場合には、噴射回数を（Ｎ−ｊ）回に減らすことにより、１回当たりの噴射量を最小噴射量Ｑmin以上にすることができると判断できる。そこで、この場合には、Ｎg［ｉmax］個の気筒で（Ｎ−ｊ）回噴射を行う減筒運転が実行される（ステップ１２２）。
【００８５】
一方、上記ステップ１２０において、上記（６）式が成立すると判別された場合には、噴射回数を（Ｎ−ｊ）回に減らしたとしても、１回当たりの噴射量が最小噴射量Ｑmin未満になると判断できる。そこで、この場合には、噴射回数を更に減らすべく、変数ｊをインクリメントした後（ステップ１２４）、上記ステップ１２０以下の処理が再度実行される。
【００８６】
上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、図７に示すルーチンに基づき、燃焼気筒（燃料噴射を実行する気筒）の数を４→２→１と２段階に減少させることにより、前記第４および第５の発明における「多段階減筒手段」が実現されている。
【００８７】
実施の形態３．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００８８】
図８は、実施の形態３における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。図８に示すように、実施の形態３では、全気筒平均噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合には、＃１気筒の燃料噴射を停止させ、＃２、＃３および＃４の三つの気筒のみで燃料噴射を実行する減筒運転（以下、「３気筒運転」と称する）を行う。３気筒運転では、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を、全気筒運転の場合の４／３倍にすることができる。このため、３気筒運転に切り替えることにより、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔ以上にすることができ、３回噴射を維持することができる。
【００８９】
そして、３気筒運転において、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合（つまり、全気筒平均噴射量が３．３７５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合）場合には、＃４気筒の燃料噴射も停止させ、＃２および＃３気筒のみで燃料噴射を実行する２気筒運転に切り替える。これにより、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔ以上にすることができ、３回噴射を更に継続することができる。
【００９０】
更に、２気筒運転において一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合には、＃２気筒の燃料噴射も停止させ、＃３気筒のみで燃料噴射を実行する１気筒運転を行う。これにより、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔ以上にすることができ、３回噴射を更に継続することができる。
【００９１】
すなわち、実施の形態３では、全気筒平均噴射量が少なくなるにつれて、燃焼気筒の数を４→３→２→１と一つずつ減少させることとした。それゆえ、燃焼気筒の数を減少させる場合に、前述した実施の形態と比べて、燃焼気筒における噴射量の変化を小さくすることができるとともに、噴射量絶対値も小さくすることができる（図８中の破線の楕円で囲った箇所を参照）。これにより、燃焼気筒の数が減少する際の、音の変化、振動、トルク段差等を、より確実に抑制することができる。
【００９２】
実施の形態３は、前述した図７に示すルーチンにおいて、ｉmax＝３、Ｎg［１］＝３、Ｎg［２］＝２、Ｎg［３］＝１とすることにより、実現することができる。従って、制御のフローチャートについては図示を省略する。
【００９３】
実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、燃焼気筒の数を４→３→２→１と一つずつ３段階に減少させることにより、前記第４および第６の発明における「多段階減筒手段」が実現されている。
【００９４】
［実施の形態３の変形例］
なお、上述した実施の形態３では、燃焼気筒の数を２→１とするときに、燃焼気筒における噴射量が２倍となるので、噴射量の変化や噴射量絶対値が大きくなる。そこで、燃焼気筒の数の最小値を２とし、１気筒のみの減筒運転をしないようにしてもよい。これにより、音の変化、振動、トルク段差等を更に確実に抑制することができる。この場合、前述した図７に示すルーチンにおいて、ｉmax＝２、Ｎg［１］＝３、Ｎg［２］＝２とすればよい。
【００９５】
実施の形態４．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態３との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。図９は、実施の形態４における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。
【００９６】
前述した実施の形態３では、２気筒運転において一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合には、１気筒運転に切り替えることにより、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔ以上にし、３回噴射を維持するようにしている。
【００９７】
これに対し、本実施の形態４においては、図９に示すように、２気筒運転において一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量が４．５ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合には、２気筒運転を維持したままで、３回噴射を２回噴射に減らすこととした。２気筒運転においては、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量が３ｍｍ3／ｓｔになるまで、２回噴射を維持することができる。そして、２気筒運転において、一つの燃焼気筒当たりの１サイクル中の噴射量が３ｍｍ3／ｓｔ未満になった場合には、１気筒運転に切り替えるとともに、噴射回数を３回に戻すこととした（図９中のＡで示す破線の楕円内を参照）。
【００９８】
このような実施の形態４の制御によれば、実施の形態３と比べて、更に次のような利点がある。第１の利点としては、１気筒運転でカバーする領域を減らすことができる（図９中のＢで示す破線の楕円内を参照）。１気筒運転は、爆発間隔が長いので、振動が生ずる場合がある。よって、１気筒運転の領域を減らすことにより、振動を抑制することができる。
【００９９】
第２の利点としては、１気筒運転に切り替わった後の噴射量絶対値を小さくすることができる（図９中のＣで示す破線の楕円内を参照）。このため、切り替わり時に、音の変化（増大）や、トルク段差をより確実に抑制することができる。
【０１００】
また、２気筒運転から１気筒運転に切り替わるときに、噴射回数を２回から３回に増やすことができる。一般に、燃焼騒音は、噴射回数が多いほど、少なくなる。このため、２気筒運転から１気筒運転に切り替わるときに、燃焼気筒の噴射量が増大することによる燃焼騒音上昇を、噴射回数を増やすことによる燃焼騒音低減によって相殺することができる。このため、切り替わり時の音の変化をより確実に抑制することができる。
【０１０１】
上述したような実施の形態４は、ＥＣＵ５０が、アクセルポジションセンサ４８の信号やエンジン回転数などに基づいて算出される全気筒平均噴射量（図９の一番上のグラフ）に応じて、各気筒の燃料噴射の有無、燃料噴射量および噴射回数を、図９の上から２〜５番目のグラフのように制御することにより、実現することができる。
【０１０２】
実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、２気筒運転から１気筒運転への減筒処理の実施前に噴射回数を２回に減らし、１気筒運転の開始とともに噴射回数を３回に戻すように制御することにより、前記第８の発明における「噴射回数制御手段」が実現されている。
【０１０３】
実施の形態５．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【０１０４】
上述した各実施の形態において、いくつかの減筒パターンを説明した。本実施形態においては、これらの減筒パターンの中から、ディーゼルエンジン１０の冷却水温に応じて、減筒パターンを選択することとした。
【０１０５】
ＨＣの排出を抑制する上では、噴射量がなるべく少ない領域まで多数回噴射を維持することが望ましい。従って、１気筒運転まで減筒を行うことが望ましい。しかしながら、２気筒運転から１気筒運転に切り替えると、爆発間隔が長くなったり、一つの燃焼気筒当たりの噴射量変化が大きかったりするので、振動が生じ易い傾向がある。
【０１０６】
振動に関しては、ディーゼルエンジン１０が暖機されていない状態の方が有利である。ディーゼルエンジン１０が暖機されていない状態では、エンジンオイルの粘度が高いため、フリクションが大きい。このため、燃焼圧がクランク軸６０の回転力に変換されにくい。よって、爆発間隔の延長や噴射量変化などに対し、振動面で鈍感になる。その結果、１気筒運転まで減筒を行った場合であっても、振動が生じにくい。
【０１０７】
このような事情に鑑みて、本実施形態では、減筒パターンを次のように選択することとした。図１０は、実施の形態５において、ＥＣＵ５０が減筒パターンを選択するために実行するルーチンのフローチャートである。図１０に示すルーチンによれば、まず、冷却水温センサ６８によって検出される、ディーゼルエンジン１０の冷却水温が読み込まれる。そして、その冷却水温が、所定の低水温域、中水温域、および高水温域の何れにあるかが判別される（ステップ１３０）。
【０１０８】
上記ステップ１３０で、低水温域にあると判別された場合には、減筒運転による振動は発生しにくい状態であると判断できる。そこで、この場合には、前述した実施の形態３で説明した減筒パターン、すなわち、燃焼気筒の数を４→３→２→１と減少させる減筒パターンが選択される（ステップ１３２）。
【０１０９】
一方、上記ステップ１３０で、中水温域にあると判別された場合には、低水温域よりは、やや振動が発生し易い状態であると判断できる。この場合には、前述した実施の形態４で説明した減筒パターンが選択される（ステップ１３４）。すなわち、この場合には、燃焼気筒の数を４→３→２→１と減少させるに際し、２気筒運転から１気筒運転への切り替え前に噴射回数を一旦２回に減らし、１気筒運転への切り替えと同時に噴射回数を３回に戻す減筒パターンが選択される。これにより、爆発間隔の大きい１気筒運転の領域を減らすことができるので、振動の増加を抑制することができる。ただし、上記ステップ１３２の減筒パターンと比べると、２気筒運転で噴射回数を２回に減らしたときに、ＨＣがやや増加することとなる。
【０１１０】
また、上記ステップ１３０で、高水温域にあると判別された場合には、中水温域よりも振動が発生し易い状態であると判断できる。そこで、この場合には、前述した実施の形態３の変形例として説明した減筒パターン、すなわち、燃焼気筒の数を４→３→２と減少させ、１気筒運転は行わない減筒パターンが選択される（ステップ１３６）。これにより、爆発間隔の大きい１気筒運転を行わないので、振動の増加を抑制することができる。ただし、上記ステップ１３４の減筒パターンと比べると、ＨＣがやや増加することとなる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、ディーゼルエンジン１０の暖機度合いを示す代表温度として冷却水温を用いたが、代わりにディーゼルエンジン１０の他の部位の温度を用いてもよい。
【０１１２】
上述した実施の形態５においては、冷却水温センサ６８が前記第９の発明における「代表温度取得手段」に想到している。また、ＥＣＵ５０が、図１０に示すルーチンを実行することにより前記第９の発明における「減筒パターン切替手段」が実現されている。
【０１１３】
［実施の形態５の変形例］
３気筒運転を行うと、爆発間隔が不等間隔になる。このため、エンジンの機種による特性の違いや、エンジン搭載方法、エンジンマウントの諸元等によっては、振動が発生し易い場合もある。そのような場合には、以下に説明するように、３気筒運転を除外してもよい。図１１は、実施の形態５の変形例において、ＥＣＵ５０が減筒パターンを選択するために実行するルーチンのフローチャートである。図１１に示すルーチンによれば、ディーゼルエンジン１０の冷却水温が、所定の低水温域、中水温域、および高水温域の何れにあるかが判別される（ステップ１４０）。
【０１１４】
上記ステップ１４０で、低水温域にあると判別された場合には、減筒運転による振動は発生しにくい状態であると判断できる。そこで、この場合には、前述した実施の形態２で説明した減筒パターン、すなわち、燃焼気筒の数を４→２→１と減少させる減筒パターンが選択される（ステップ１４２）。
【０１１５】
一方、上記ステップ１４０で、中水温域にあると判別された場合には、低水温域よりは、やや振動が発生し易い状態であると判断できる。この場合には、燃焼気筒の数を４→２→１と減少させるに際し、２気筒運転から１気筒運転への切り替え前に噴射回数を一旦２回に減らし、１気筒運転への切り替えと同時に噴射回数を３回に戻す減筒パターンが選択される（ステップ１４４）。これにより、爆発間隔の大きい１気筒運転の領域を減らすことができるので、振動の増加を抑制することができる。ただし、上記ステップ１４２の減筒パターンと比べると、２気筒運転で噴射回数を２回に減らしたときに、ＨＣがやや増加することとなる。
【０１１６】
また、上記ステップ１４０で、高水温域にあると判別された場合には、中水温域よりも振動が発生し易い状態であると判断できる。そこで、この場合には、前述した実施の形態１で説明した減筒パターン、すなわち、燃焼気筒の数を４→２と減少させ、１気筒運転は行わない減筒パターンが選択される（ステップ１４６）。これにより、爆発間隔の大きい１気筒運転を行わないので、振動の増加を抑制することができる。ただし、上記ステップ１４４の減筒パターンと比べると、ＨＣがやや増加することとなる。
【０１１７】
なお、不等間隔爆発になる３気筒運転において振動が生じるかどうかは、エンジン回転数によって変化する場合もある。そこで、エンジン回転数に応じて減筒パターンを選択するようにしてもよい。例えば、不等間隔爆発による振動が生じ易い回転域においては図１１に示すルーチンに従って減筒パターンを選択し、それ以外の回転域においては図１０に示すルーチンに従って減筒パターンを選択するようにしてもよい。
【０１１８】
実施の形態６．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態６について説明するが、上述した実施の形態５との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【０１１９】
本実施形態では、複数の減筒パターンの中から、標高に応じて、減筒パターンを選択することとした。標高の高い高地では、酸素濃度が低い。このため、燃料インジェクタ１２から噴射された燃料と酸素分子との衝突機会が減少する結果、失火が生じ易くなる傾向がある。その結果、ＨＣの排出が増え易いため、標高の低い低地と比べて、ＨＣを低減することがより強く要求される。
【０１２０】
その一方で、高地では、筒内に吸入される空気の質量が低地に比べて少なくなるので、最大筒内圧Ｐmaxが小さくなる。このため、エンジンの振動は発生しにくい。
【０１２１】
このような事情に鑑みて、本実施形態では、高地においては、振動面でやや不利でもＨＣを最大限に低減できる減筒パターンを選択し、低地においては、ＨＣ低減幅はやや小さくても振動抑制に有利な減筒パターンを選択することとした。
【０１２２】
図１２は、実施の形態６において、ＥＣＵ５０が減筒パターンを選択するために実行するルーチンのフローチャートである。図１２に示すルーチンによれば、まず、大気圧センサ４７によって検出される大気圧が読み込まれる。そして、その大気圧から推定される標高に基づいて、現在地が、高地、低地、および中地（高地と低地との中間の標高域）の何れであるかが判別される（ステップ１５０）。
【０１２３】
上記ステップ１５０で、高地であると判別された場合には、前述した実施の形態３で説明した減筒パターン、すなわち、燃焼気筒の数を４→３→２→１と減少させる減筒パターンが選択される（ステップ１５２）。
【０１２４】
一方、上記ステップ１５０で、中地であると判別された場合には、前述した実施の形態４で説明した減筒パターンが選択される（ステップ１５４）。すなわち、この場合には、燃焼気筒の数を４→３→２→１と減少させるに際し、２気筒運転から１気筒運転への切り替え前に噴射回数を一旦２回に減らし、１気筒運転への切り替えと同時に噴射回数を３回に戻す減筒パターンが選択される。
【０１２５】
また、上記ステップ１５０で、低地であると判別された場合には、前述した実施の形態３の変形例として説明した減筒パターン、すなわち、燃焼気筒の数を４→３→２と減少させ、１気筒運転は行わない減筒パターンが選択される（ステップ１５６）。
【０１２６】
なお、本実施形態では、標高を大気圧によって推定することとしたが、標高の検出方法はこれに限定されるものではない。例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)を用いて標高を検出しても良い。また、本実施形態では、前述した図１０と同様の減筒パターンを選択したが、前述した図１１と同様の減筒パターンを選択してもよい。
【０１２７】
上述した実施の形態６においては、大気圧センサ４７が前記第１０の発明における「標高取得手段」に想到している。また、ＥＣＵ５０が、図１２に示すルーチンを実行することにより前記第１０の発明における「減筒パターン切替手段」が実現されている。
【０１２８】
実施の形態７．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態７について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【０１２９】
燃料インジェクタ１２の噴射特性は、経年による劣化や摩耗に応じて変化する。その噴射特性の変化を相殺するために、劣化や摩耗の度合いに応じた補正を行っている。
【０１３０】
しかしながら、減筒運転を行うと、各気筒の燃料インジェクタ１２の作動回数に差が生ずる。その作動回数の差が経年により拡大すると、燃料インジェクタ１２毎の劣化や摩耗の度合いに差が生じ、上記のような補正が困難になる。
【０１３１】
そこで、本実施形態では、減筒運転時に各気筒の燃料インジェクタ１２の作動回数をカウントしておき、各気筒の燃料インジェクタ１２の作動回数が均一化されるように、燃焼停止気筒を選択することとした。
【０１３２】
［実施の形態７における具体的処理］
図１３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図１３に示すルーチンによれば、まず、燃焼気筒を減少させることを要求する減筒指令の有無が判別される（ステップ１６０）。減筒指令が出されている場合には、次に、各気筒の燃料インジェクタ１２の作動回数が読み込まれる（ステップ１６２）。
【０１３３】
本実施形態において、ＥＣＵ５０は、減筒運転時における各気筒の燃料インジェクタ１２の通算の作動回数をカウントしている。そして、その作動回数の多い順に、燃焼を停止させる優先順位が上位にランクされる。例えば、各気筒の燃料インジェクタ１２の作動回数と、燃焼停止優先順位とは、次のような関係になる。
【０１３４】
＃１気筒・・・作動回数：９６００回（優先順位４位）
＃２気筒・・・作動回数：１００００回（優先順位３位）
＃３気筒・・・作動回数：１０２００回（優先順位１位）
＃４気筒・・・作動回数：１０１００回（優先順位２位）
【０１３５】
上記ステップ１６２の処理に続いて、上記優先順位に基づき、燃焼停止気筒が選択される（ステップ１６４）。具体的には、上記の例の場合には、次のようになる。４気筒運転から３気筒運転への減筒指令である場合には、優先順位１位の＃３気筒の燃料噴射が停止される。また、４気筒運転から２気筒運転への減筒指令である場合には、優先順位１位の＃３気筒と、＃２気筒との燃料噴射が停止される。このように、２気筒運転の場合には、爆発間隔を等間隔にするため、＃２および＃３気筒と、＃１および＃４気筒とをそれぞれ組にして、何れかの組の燃料噴射を停止することが好ましい。
【０１３６】
以上説明した実施の形態７によれば、各気筒の燃料インジェクタ１２の作動回数を均一化することができる。このため、劣化や摩耗の度合いに差が生ずることが防止され、噴射特性の補正を容易かつ正確に行うことができる。また、各燃料インジェクタ１２の寿命を均一化することもできる。
【０１３７】
上述した実施の形態７においては、ＥＣＵ５０が図１３に示すルーチンを実行することにより、前記第１３の発明における「噴射停止気筒選択手段」が実現されている。
【０１３８】
実施の形態８．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態８について説明するが、上述した実施の形態２との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。図１４は、実施の形態８における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。
【０１３９】
図１４に示すように、本実施形態では、１気筒運転まで減筒して３回噴射を行っている状態において、この燃焼気筒の１サイクル中の噴射量が、３回噴射が可能な最少の噴射量である４．５ｍｍ3／ｓｔを下回った場合には、燃料噴射を禁止することとした。つまり、燃料噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔでカットオフすることとした。これにより、ＨＣの排出量を更に低減することができる。
【０１４０】
また、本実施形態では、１気筒運転まで減筒した状態で燃料噴射量をカットオフするので、カットオフ時の全気筒平均噴射量を極めて少ない量とすることができる（図１４の一番上のグラフ参照）。このため、カットオフ時のトルク段差を十分に抑制することができる。
【０１４１】
上述した実施の形態８では、ＥＣＵ５０が１気筒運転時に燃料噴射量を４．５ｍｍ3／ｓｔでカットオフすることにより、前記第１３の発明における「カットオフ手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおけるディーゼルエンジンの一つの気筒の断面を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１のディーゼルエンジンの運転領域を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態４における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態５の変形例において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態７において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態８における極少噴射量領域の燃料噴射制御を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１０  ディーゼルエンジン
１２  燃料インジェクタ
１４  コモンレール
１８  排気通路
２０  排気マニホールド
２２  排気ポート
２４  ターボ過給機
２６  触媒
２８  吸気通路
３４  吸気マニホールド
３５  吸気ポート
３６  吸気絞り弁
３８  エアフローメータ
４０  ＥＧＲ通路
４４  ＥＧＲ弁
４８  アクセルポジションセンサ
５０  ＥＣＵ
５２  吸気弁
５４  吸気動弁装置
５６  排気弁
５８  排気動弁装置
６２  クランク角センサ
６４  ピストン
６８  冷却水温センサ
【図１】
0005151697.tif 000002
【図２】
0005151697.tif 000003
【図３】
0005151697.tif 000004
【図４】
0005151697.tif 000005
【図５】
0005151697.tif 000006
【図６】
0005151697.tif 000007
【図７】
0005151697.tif 000008
【図８】
0005151697.tif 000009
【図９】
0005151697.tif 000010
【図１０】
0005151697.tif 000011
【図１１】
0005151697.tif 000012
【図１２】
0005151697.tif 000013
【図１３】
0005151697.tif 000014
【図１４】
0005151697.tif 000015