(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、燃料カットの実行時および復帰時における触媒の劣化を有効に抑制することを目的とする。【解決手段】燃料カットの実行中、吸気弁および排気弁の停止位置に基づいて、推奨復帰気筒および復帰可能気筒を決定する（ステップ１０４）。その推奨復帰気筒および復帰可能気筒のうちから、クランク角に基づいて、最速復帰可能気筒を決定する（ステップ１０８）。また、その最速復帰可能気筒を復帰気筒とする場合の可変動弁装置の駆動再開時のモータ回転方向も決定する。燃料カット復帰要求が出された場合、燃料カット復帰を急ぐべき状況では、最速復帰可能気筒から復帰する（ステップ１２４）。そうでない状況では、推奨復帰気筒から復帰する（ステップ１１８）。【選択図】図１３
2007211720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数気筒を有する内燃機関の吸気弁および排気弁を駆動し、その駆動を停止可能である可変動弁装置と、
燃料カット実行条件の成立時に前記内燃機関の燃料カットを行う燃料カット手段と、
燃料カットの実行中に、各気筒において吸気弁および排気弁の少なくとも一方が閉じた状態に維持されるように前記可変動弁装置を停止させる弁停止手段と、
燃料カットから復帰する際に最初に燃料噴射を再開する復帰気筒を、前記可変動弁装置の停止位置と、クランク角との少なくとも一方に基づいて決定する復帰気筒決定手段と、
燃料カットから復帰する際、前記決定された復帰気筒内に残存する既燃ガスが、当該復帰気筒が復帰後最初の吸気行程をする前に排気通路へ排出されるように、前記可変動弁装置の駆動再開を制御する弁駆動再開手段と、
前記復帰気筒の復帰後最初の吸気行程で筒内に吸入された新気が燃焼可能となるように、前記復帰気筒に対する燃料噴射の再開を制御する燃料噴射再開手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記復帰気筒決定手段は、燃料カット実行中の前記可変動弁装置の停止位置に基づいて、推奨復帰気筒を決定する推奨復帰気筒決定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁装置は、カム軸を回転駆動する少なくとも一つの電動機を有し、
前記復帰気筒決定手段は、燃料カットからの復帰時に各気筒の弁駆動を再開する際に前記電動機を正方向にのみ回転させることを条件とした場合に、前記カム軸の停止位置との関係において最初に吸気行程が行われることとなる気筒を推奨復帰気筒として決定する推奨復帰気筒決定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記可変動弁装置は、カム軸を回転駆動する少なくとも一つの電動機を有し、
前記復帰気筒決定手段は、
燃料カットからの復帰時に各気筒の弁駆動を再開する際に前記電動機を正方向にのみ回転させることを条件とした場合に、前記カム軸の停止位置との関係において最初に吸気行程が行われることとなる気筒を推奨復帰気筒として決定する推奨復帰気筒決定手段と、
燃料カットからの復帰時に各気筒の弁駆動を再開する際に前記電動機を逆方向に回転させることを許容するとした場合に、前記カム軸の停止位置との関係において最初に吸気行程が行われることとなる気筒を復帰可能気筒として決定する復帰可能気筒決定手段と、
前記推奨復帰気筒および前記復帰可能気筒のうちの一つを復帰気筒として決定する最終決定手段と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記最終決定手段は、前記復帰可能気筒よりも前記推奨復帰気筒を優先して復帰気筒に決定す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】
前記最終決定手段は、
燃料カットからの復帰を急ぐべき所定の状況にある場合には、前記推奨復帰気筒および前記復帰可能気筒のうち、クランク角との関係において最先に燃焼を再開可能な気筒を復帰気筒に決定し、
前記所定の状況にない場合には、クランク角にかかわらず、前記推奨復帰気筒を復帰気筒に決定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記所定の状況には、機関回転数が所定の復帰回転数以下になったことを契機とする自然復帰の場合において機関回転数の低下速度が所定値以上である状況と、加速要求が出されたことを契機とする強制復帰の場合において当該加速要求の度合いが所定値以上である状況との少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記推奨復帰気筒および前記復帰可能気筒のうち、クランク角との関係において最先に燃焼を再開可能な最速復帰可能気筒を選定する最速復帰可能気筒選定手段と、
前記最速復帰可能気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰する場合の、前記電動機の駆動再開時の回転方向を決定する回転方向決定手段と、
を備えることを特徴とする請求項４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】
燃料カットからの復帰時に、同一気筒の排気弁と吸気弁とが共に開弁するバルブオーバーラップ期間を通常時に比して短縮するバルブオーバーラップ短縮手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記バルブオーバーラップ短縮手段は、燃料カットからの復帰後にトルク補正のために実施される点火時期制御が終了されたら、バルブオーバーラップ期間の短縮を解除することを特徴とする請求項９記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記復帰気筒決定手段は、
クランク軸が１回転する間に、クランク角との関係において最先に燃焼を再開可能な最速復帰可能気筒を繰り返し選定する最速復帰可能気筒選定手段と、
燃料カット復帰要求が出された場合に、その時点で前記選定手段により選定されている最速復帰可能気筒を復帰気筒として決定する手段と、
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】
前記弁停止手段は、燃料カットの実行中、各気筒の吸気弁が閉じた状態に維持され、かつ各気筒内に新気が残らない状態となるように、前記可変動弁装置の駆動を停止させ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。
【請求項１３】
前記弁停止手段は、燃料カットの実行中、ピストンの移動方向が常に反対方向となる関係にある少なくとも一対の気筒の吸気弁が閉じて排気弁が開いた状態に維持されることにより、その対となる気筒間を既燃ガスが排気通路を通って行き来する状態となるように、前記可変動弁装置の駆動を停止させることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記復帰気筒決定手段は、燃料カットの実行中に排気弁が開いた状態に維持されている気筒のうちの一つを復帰気筒に決定することを特徴とする請求項１乃至１３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係り、特に、燃料カット時に吸排気弁の駆動を停止する内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、吸排気弁の開弁動作を休止させることが可能な動弁機構を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、燃料カット中に排気通路に新気が流れることによる排気浄化触媒の劣化を防止するため、燃料カット時に複数の気筒における吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開弁動作を休止して閉弁状態に維持することとしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４３９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の装置によれば、燃料カット中、吸気弁および排気弁の少なくとも一方が閉弁状態に維持されるので、排気通路に新気が流れることを防止することができる。しかしながら、燃料カットから復帰する際には、吸排気弁の駆動が再開される。このとき、無闇なタイミングで吸排気弁の駆動を再開すると、新気が排気通路に流れる可能性がある。触媒の劣化を確実に抑制するためには、燃料カットからの復帰時にも、新気が排気通路になるべく流れないようにすることが望ましい。この点で、上記従来の技術は未だ検討の余地を残すものであった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料カットの実行時および復帰時における触媒の劣化を有効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】
【０００６】
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、
複数気筒を有する内燃機関の吸気弁および排気弁を駆動し、その駆動を停止可能である可変動弁装置と、
燃料カット実行条件の成立時に前記内燃機関の燃料カットを行う燃料カット手段と、
燃料カットの実行中に、各気筒において吸気弁および排気弁の少なくとも一方が閉じた状態に維持されるように前記可変動弁装置を停止させる弁停止手段と、
燃料カットから復帰する際に最初に燃料噴射を再開する復帰気筒を、前記可変動弁装置の停止位置と、クランク角との少なくとも一方に基づいて決定する復帰気筒決定手段と、
燃料カットから復帰する際、前記決定された復帰気筒内に残存する既燃ガスが、当該復帰気筒が復帰後最初の吸気行程をする前に排気通路へ排出されるように、前記可変動弁装置の駆動再開を制御する弁駆動再開手段と、
前記復帰気筒の復帰後最初の吸気行程で筒内に吸入された新気が燃焼可能となるように、前記復帰気筒に対する燃料噴射の再開を制御する燃料噴射再開手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記復帰気筒決定手段は、燃料カット実行中の前記可変動弁装置の停止位置に基づいて、推奨復帰気筒を決定する推奨復帰気筒決定手段を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記可変動弁装置は、カム軸を回転駆動する少なくとも一つの電動機を有し、
前記復帰気筒決定手段は、燃料カットからの復帰時に各気筒の弁駆動を再開する際に前記電動機を正方向にのみ回転させることを条件とした場合に、前記カム軸の停止位置との関係において最初に吸気行程が行われることとなる気筒を推奨復帰気筒として決定する推奨復帰気筒決定手段を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１の発明において、
前記可変動弁装置は、カム軸を回転駆動する少なくとも一つの電動機を有し、
前記復帰気筒決定手段は、
燃料カットからの復帰時に各気筒の弁駆動を再開する際に前記電動機を正方向にのみ回転させることを条件とした場合に、前記カム軸の停止位置との関係において最初に吸気行程が行われることとなる気筒を推奨復帰気筒として決定する推奨復帰気筒決定手段と、
燃料カットからの復帰時に各気筒の弁駆動を再開する際に前記電動機を逆方向に回転させることを許容するとした場合に、前記カム軸の停止位置との関係において最初に吸気行程が行われることとなる気筒を復帰可能気筒として決定する復帰可能気筒決定手段と、
前記推奨復帰気筒および前記復帰可能気筒のうちの一つを復帰気筒として決定する最終決定手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記最終決定手段は、前記復帰可能気筒よりも前記推奨復帰気筒を優先して復帰気筒に決定することを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記最終決定手段は、
燃料カットからの復帰を急ぐべき所定の状況にある場合には、前記推奨復帰気筒および前記復帰可能気筒のうち、クランク角との関係において最先に燃焼を再開可能な気筒を復帰気筒に決定し、
前記所定の状況にない場合には、クランク角にかかわらず、前記推奨復帰気筒を復帰気筒に決定することを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記所定の状況には、機関回転数が所定の復帰回転数以下になったことを契機とする自然復帰の場合において機関回転数の低下速度が所定値以上である状況と、加速要求が出されたことを契機とする強制復帰の場合において当該加速要求の度合いが所定値以上である状況との少なくとも一方が含まれることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第４乃至第７の発明の何れかにおいて、
前記推奨復帰気筒および前記復帰可能気筒のうち、クランク角との関係において最先に燃焼を再開可能な最速復帰可能気筒を選定する最速復帰可能気筒選定手段と、
前記最速復帰可能気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰する場合の、前記電動機の駆動再開時の回転方向を決定する回転方向決定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
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、
燃料カットからの復帰時に、同一気筒の排気弁と吸気弁とが共に開弁するバルブオーバーラップ期間を通常時に比して短縮するバルブオーバーラップ短縮手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第９の発明において、
前記バルブオーバーラップ短縮手段は、燃料カットからの復帰後にトルク補正のために実施される点火時期制御が終了されたら、バルブオーバーラップ期間の短縮を解除することを特徴とする。
【００１６】
また、第１１の発明は、第１乃至第１０の発明の何れかにおいて、
前記復帰気筒決定手段は、
クランク軸が１回転する間に、クランク角との関係において最先に燃焼を再開可能な最速復帰可能気筒を繰り返し選定する最速復帰可能気筒選定手段と、
燃料カット復帰要求が出された場合に、その時点で前記選定手段により選定されている最速復帰可能気筒を復帰気筒として決定する手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
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、
前記弁停止手段は、燃料カットの実行中、各気筒の吸気弁が閉じた状態に維持され、かつ各気筒内に新気が残らない状態となるように、前記可変動弁装置の駆動を停止させることを特徴とする。
【００１８】
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、
前記弁停止手段は、燃料カットの実行中、ピストンの移動方向が常に反対方向となる関係にある少なくとも一対の気筒の吸気弁が閉じて排気弁が開いた状態に維持されることにより、その対となる気筒間を既燃ガスが排気通路を通って行き来する状態となるように、前記可変動弁装置の駆動を停止させることを特徴とする。
【００１９】
また、第１４の発明は、第１乃至第１３の発明の何れかにおいて、
前記復帰気筒決定手段は、燃料カットの実行中に排気弁が開いた状態に維持されている気筒のうちの一つを復帰気筒に決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、燃料カットの実行中、各気筒の吸気弁および排気弁の少なくとも一方を閉じた状態に維持することができるので、排気浄化用の触媒に新気が流通する事態を回避することができる。このため、触媒の劣化を有効に抑制することができる。また、第１の発明によれば、燃料カット復帰時に最初に燃料噴射を再開する復帰気筒を、可変動弁装置の停止位置と、クランク角との少なくとも一方に基づいて決定することができる。そして、その復帰気筒が復帰後最初の吸気行程を行う前に、復帰気筒内に残存する既燃ガスが排気通路へ排出されるように、可変動弁装置の駆動を再開することができる。このため、既燃ガスの残留による燃焼悪化を確実に防止することができ、復帰直後の燃焼を安定させることができる。更に、第１の発明によれば、復帰気筒の復帰後最初の吸気行程で筒内に吸入された新気が燃焼可能となるように、復帰気筒に対する燃料噴射を再開することができる。このため、復帰後最初の吸気行程で筒内に吸入した新気を燃焼させた上で排気通路に送ることができるので、復帰時においても新気が触媒に流れることを確実に回避することができる。よって、触媒の劣化を確実に抑制することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、燃料カット実行中の可変動弁装置の停止位置に基づいて、推奨復帰気筒を決定することができる。このため、触媒に新気を送らずに燃料カットから復帰する上で最適な復帰気筒を選定することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、可変動弁装置のカム軸を回転駆動する電動機を逆回転させることなく復帰後最初の吸気行程を行うことのできる気筒を推奨復帰気筒として決定することができる。この推奨復帰気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰することにより、同電動機に負担が掛かるのを回避することができる。
【００２３】
第４の発明によれば、可変動弁装置のカム軸を回転駆動する電動機を逆回転させることなく復帰後最初の吸気行程を行うことのできる推奨復帰気筒と、同電動機の逆回転を許容するとしたときに復帰後最初の吸気行程を行うことのできる復帰可能気筒とを決定し、その推奨復帰気筒および復帰可能気筒のうちの一つを復帰気筒として最終決定することができる。このため、燃料カットから復帰する際の事情に応じて、最適な復帰気筒を決定することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、復帰可能気筒よりも推奨復帰気筒を優先して復帰気筒に決定することができる。このため、可変動弁装置の電動機を逆回転駆動する頻度を減らすことができ、電動機に掛かる負担を少なくすることができる。
【００２５】
第６の発明によれば、燃料カットからの復帰を急ぐべき状況では、推奨復帰気筒および復帰可能気筒のうちクランク角に応じて最先に燃焼を再開可能な気筒を復帰気筒に決定し、そうでない状況では、クランク角にかかわらず、推奨復帰気筒を復帰気筒に決定することができる。このため、燃料カットからの復帰が急がれる場合には、復帰遅れを生ずることなく迅速に復帰することができる。また、燃料カットからの復帰を急がない場合には、可変動弁装置の電動機の逆回転駆動を回避することができ、電動機に負担が掛かるのを防止することができる。
【００２６】
第７の発明によれば、自然復帰の場合において機関回転数の落ちが急速である場合、あるいは、強制復帰の場合において加速要求の度合いが大きい場合に、復帰遅れを生ずることなく迅速に燃料カットから復帰することができる。
【００２７】
第８の発明によれば、推奨復帰気筒および復帰可能気筒のうち、クランク角との関係において最先に燃焼を再開可能な最速復帰可能気筒を選定するとともに、その最速復帰可能気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰する場合の、電動機の駆動再開時の回転方向を決定することができる。このため、急速復帰を行う場合に、復帰遅れの発生を確実に防止して、円滑かつ迅速に燃料カットから復帰することができる。
【００２８】
第９の発明によれば、燃料カットからの復帰時に、バルブオーバーラップ期間を短縮することができる。このため、燃料カット復帰直後、筒内や排気通路内の既燃ガスが吸気通路へ逆流するのを確実に防止することができる。その結果、その既燃ガスが筒内へ再流入することがなくなるので、燃焼が不安定になりがちな復帰直後の状態であっても、燃焼不良や失火を確実に防止することができる。
【００２９】
第１０の発明によれば、燃料カット復帰後のバルブオーバーラップ期間短縮制御を、燃焼の安定化が十分に図られた最適なタイミングで解除することができる。
【００３０】
第１１の発明によれば、燃料カット実行中、クランク角に応じて時々刻々と変化する最速復帰可能気筒を、燃料カット復帰要求が出される前に予め選定しておくことができる。そして、燃料カット復帰要求が出された場合には、その時点での最速復帰可能気筒を復帰気筒として決定することができる。このため、復帰遅れを生ずることなく、即座に復帰処理を開始することができる。
【００３１】
第１２の発明によれば、燃料カットの実行中、各気筒の吸気弁が閉じた状態に維持され、かつ各気筒内に新気が残らない状態とすることができる。このため、燃料カット中に筒内に残っていた新気が復帰時に触媒に流れることが生じ得ないので、復帰時にも新気が触媒に送られることを確実に防止することができ、触媒の劣化を更に抑制することができる。
【００３２】
第１３の発明によれば、燃料カットの実行中、一対の気筒間を既燃ガスが排気通路を通って行き来するガス交換の状態にすることができる。ガス交換を行っている気筒では、既燃ガスが自由に出入りしていることにより、吸気弁からの僅かな新気の漏れをも確実に防止することができる。このため、燃料カット実行中に触媒に流れる空気量を特に少なくことができ、触媒の劣化を更に抑制することができる。
【００３３】
第１４の発明によれば、燃料カット中に排気弁が開いた状態に維持されている気筒のうちの一つを復帰気筒とすることができる。燃料カット復帰時には、復帰気筒の吸気行程を行う前に復帰気筒内の既燃ガスを排気通路へ排出する必要がある。このため、既に排気弁の開いている気筒を復帰気筒とすることにより、吸気行程に先立つ既燃ガスの排出を迅速に行うことができるので、復帰遅れを生ずることがなく、円滑かつ迅速に燃料カットから復帰することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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の内燃機関システムの構成を説明するための図である。図１に示す構成は、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ここでは、直列４気筒型であるものとする。内燃機関１０の各気筒内には、ピストン１２が設けられている。各気筒の燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００３５】
吸気通路１６には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルポジションセンサ２２と、また、排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒２６が配置されている。
【００３６】
内燃機関１０の各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁２８と、燃焼室１４内の混合気に点火するための点火プラグ３０とが設けられている。更に、内燃機関１０は、吸気弁３２を駆動する吸気可変動弁装置３４と、排気弁３６を駆動する排気可変動弁装置３８を備えている。内燃機関１０のクランク軸２４の近傍には、クランク軸２４の回転角度（クランク角）や回転速度（機関回転数NE）を検出するためのクランク角センサ４２が設けられている。
【００３７】
図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)４０を備えている。ECU４０には、上述したスロットルポジションセンサ２２、クランク角センサ４２等の各種センサや、上述した燃料噴射弁２８、点火プラグ３０、吸気可変動弁装置３４、排気可変動弁装置３８等の各種アクチュエータが接続されている。
【００３８】
また、本実施形態のシステムには、後述する吸気カム軸５２，５４および排気カム軸７６の回転角度をそれぞれ検出するカム角センサ８４，８６および８８が設けられており、それらのカム角センサもECU４０に接続されている。
【００３９】
［可変動弁装置の構成］
以下、図２乃至図５を参照して、本発明の実施の形態１の吸気可変動弁装置３４および排気可変動弁装置３８の構成を説明する。
図２は、図１に示す吸気可変動弁装置３４の構成を示す斜視図である。図２に示す吸気可変動弁装置３４は、内燃機関１０の吸気弁３２を駆動するための装置である。図２において、＃１〜＃４は、それぞれ内燃機関１０の第１気筒〜第４気筒を表している。内燃機関１０における爆発順序は、一般的な内燃機関と同様に、＃１→＃３→＃４→＃２であるものとする。
【００４０】
図２に示すように、内燃機関１０の各気筒には、２つの吸気弁３２がそれぞれ配置されている。吸気弁３２には、それぞれ弁軸４４が固定されている。弁軸４４の上端部には、バルブリフター４６が取り付けられている。弁軸４４には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、吸気弁３２は、その付勢力によって閉弁方向に付勢されている。
【００４１】
それぞれのバルブリフター４６の上部には、対応する吸気カム４８または５０が配置されている。図２に示すように、ここでは、＃１および＃４気筒に配置されたバルブリフター４６に対応する吸気カムを、吸気カム４８と称し、＃２および＃３気筒に配置されたバルブリフター４６に対応する吸気カムを、吸気カム５０と称して区別している。＃１気筒および＃４気筒に対応する吸気カム４８は、吸気カム軸５２に固定されている。＃２および＃３気筒に対応する吸気カム５０は、吸気カム軸５２とは互いに回転可能であって、かつ、当該吸気カム軸５２と同軸上に配置された吸気カム軸５４に固定されている。つまり、図２に示す構成では、爆発時期が３６０°CAだけ異なる気筒毎に吸気カム軸が共用されている。このような構成によって、それらの吸気カム軸、すなわち、＃１および＃４気筒に対応する吸気カム軸５２と、＃２および＃３気筒に対応する吸気カム軸５４とは、互いに独立して周方向に回転動作または揺動動作が可能となっている。尚、吸気カム軸５２および吸気カム軸５４は、図示しないシリンダヘッド等の支持部材によって回転可能に支持されている。
【００４２】
一方の吸気カム軸５２には、第１のドリブンギヤ５６が同軸上に固定されている。第１のドリブンギヤ５６には、第１の出力ギヤ５８が噛み合わされている。第１の出力ギヤ５８は、第１モータ６０の出力軸と同軸上に固定されている。
【００４３】
第１モータ６０の作動は、ECU４０により制御される。第１モータ６０は、正・逆両方向に回転可能になっている。通常時は、第１モータ６０が正回転方向に駆動され、その駆動力がギヤ５６，５８を介して吸気カム軸５２に伝達して、吸気カム軸５２が正方向に回転する。これにより、＃１および＃４気筒の吸気弁３２を開閉駆動することができる。そして、第１モータ６０の回転量および回転速度をクランク角との関係で制御することにより、＃１および＃４気筒の吸気弁３２の開弁時期および閉弁時期を任意に制御することができる。
【００４４】
他方の吸気カム軸５４には、第２のドリブンギヤ６２が同軸上に固定されている。第２のドリブンギヤ６２には、中間ギヤ６４を介して、第２の出力ギヤ６６が噛み合わされている。第２の出力ギヤ６６は、第２モータ６８の出力軸と同軸上に固定されている。
【００４５】
第２モータ６８の作動は、ECU４０により制御される。第２モータ６８は、正・逆両方向に回転可能になっている。通常時は、第２モータ６８が正回転方向に駆動され、その駆動力がギヤ６２，６４，６６を介して吸気カム軸５４に伝達して、吸気カム軸５４が正方向に回転する。これにより、＃２および＃３気筒の吸気弁３２を開閉駆動することができる。そして、第２モータ６８の回転量および回転速度をクランク角との関係で制御することにより、＃２および＃３気筒の吸気弁３２の開弁時期および閉弁時期を任意に制御することができる。
【００４６】
図３は、図２に示す吸気カム４８の詳細な構成を説明するために、吸気カム軸５２をその軸方向から見た図である。上述したように、吸気カム軸５２には、吸気カム４８（＃１）と吸気カム４８（＃４）とが固定されている。図３に示すように、＃１気筒用の吸気カム４８（＃１）は、プロフィールの異なる２つの吸気カム面４８a、４８bを有している。一方の吸気カム面である非作用面４８a（ベース円部）は、吸気カム軸５２の中心からの距離が一定となるように形成されている。他方の吸気カム面である作用面４８bは、吸気カム軸５２の中心からの距離が次第に大きくなり、頂部４８cを越えた後に当該距離が次第に小さくなるように形成されている。また、＃４気筒用の吸気カム４８（＃４）についても、吸気カム４８（＃１）と同様の非作用面４８aと作用面４８bを有している。そして、吸気カム４８（＃１）の頂部４８cと吸気カム４８（＃４）の頂部４８cとは、吸気カム軸５２の周方向に互いに１８０°ずれるようにして配置されている。
【００４７】
このような吸気カム軸５２によれば、＃１気筒用の吸気カム４８と＃４気筒用の吸気カム４８とが何れも非作用面４８aでバルブリフター４６に接するような状態とすることができる。そのような状態で第１モータ６０の回転を停止させて吸気カム軸５２を停止させることにより、＃１および＃４気筒の吸気弁３２の開弁動作を休止させて、それらを閉状態に維持することができる。
【００４８】
図示を省略するが、吸気カム軸５４における＃２気筒用の吸気カム５０と＃３気筒用の吸気カム５０の関係も、上記と同様の関係になっている。このため、第２モータ６８の回転を停止する角度を適当に制御することにより、＃２および＃３気筒の吸気弁３２の開弁動作を休止させて、それらを閉状態に維持することができる。
【００４９】
次に、図４は、図１に示す排気可変動弁装置３８の構成を示す斜視図である。図４に示す排気可変動弁装置３８は、内燃機関１０の排気弁３６を駆動するための装置である。図４に示すように、内燃機関１０の各気筒には、２つの排気弁３６がそれぞれ配置されている。排気弁３６には、それぞれ弁軸７０が固定されている。弁軸７０の上端部には、バルブリフター７２が取り付けられている。弁軸７０には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、排気弁３６は、その付勢力によって閉弁方向に付勢されている。
【００５０】
それぞれのバルブリフター７２の上部には、排気カム７４が配置されている。図４に示すように、排気側については、すべての気筒の排気カム７４は、気筒毎に所定の取り付け角度差を有して単一の排気カム軸７６に固定されている。排気カム軸７６の一端には、ドリブンギヤ７８が同軸上に固定されている。ドリブンギヤ７８には、出力ギヤ８０が噛み合わされている。出力ギヤ８０は、モータ８２の出力軸と同軸上に固定されている。
【００５１】
モータ８２の作動は、ECU４０により制御される。通常時は、モータ８２が正回転方向に駆動され、その駆動力がギヤ７８，８０を介して排気カム軸７６に伝達して、排気カム軸７６が正方向に回転する。これにより、＃１〜＃４気筒の排気弁３６を開閉駆動することができる。そして、モータ８２の回転量および回転速度をクランク角との関係で制御することにより、＃１〜＃４気筒の排気弁３６の開弁時期および閉弁時期を任意に制御することができる。
【００５２】
図５は、図４に示す排気カム軸７６の詳細な構成を説明するために、排気カム軸７６をその軸方向から見た図である。上述したように、排気カム軸７６には、＃１〜＃４の各気筒の排気カム７４が固定されている。図５に示すように、それぞれの排気カム７４は、吸気カム４８等と同様の非作用面７４a（ベース円部）および作用面７４bを有している。そして、排気カム７４は、内燃機関１０の爆発順序に合わせて、すなわち、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で、各気筒の頂部７４cが、排気カム軸７６の周方向に９０°間隔でずれるようにして配置されている。
【００５３】
図６は、排気カム軸７６の回転角度と、各気筒の排気弁３６のリフトとの関係を示す図である。図６に示すように、排気カム軸７６によれば、爆発順序が隣り合う気筒の排気弁３６が共に開いた状態（中開きの状態）となるオーバーラップが存在する。このため、例えば図６中の矢印で示す位置で排気カム軸７６の回転を停止した場合には、＃３および＃４気筒の排気弁３６が共に開いた状態に保持することができる。
【００５４】
［実施の形態１の特徴］
本実施形態のシステムでは、内燃機関１０の減速時など、所定の燃料カット実行条件が成立した場合に、燃料噴射を停止する処理、つまり、燃料カット(F/C)が実行される。従来の内燃機関システムにおいては、燃料カットが実行されると、排気通路１８に空気（新気）が流通し、その空気が触媒２６に流入する事態が生ずる。触媒２６は、高温環境下で酸素に晒されると劣化し易いという性質がある。そこで、本実施形態のシステムでは、触媒２６の劣化を抑制するため、燃料カットの実行中は吸気弁３２および排気弁３６の開弁動作を停止させることにより、排気通路１８に酸素を含んだ新気が流通するのを防止することとした。
【００５５】
また、本実施形態では、燃料カットの開始時や、燃料カットからの復帰時、吸気可変動弁装置３４および排気可変動弁装置３８を以下のように制御することにより、触媒２６に流れる酸素の量を極めて少なくすることができる。このため、触媒２６の劣化を確実に抑制することができる。なお、以下では、燃料カットから復帰することを単に「復帰」と称することもある。
【００５６】
（燃料カット開始時の弁駆動停止制御）
図７は、燃料カット開始時に各気筒の吸気弁３２および排気弁３６の駆動を停止させる制御を説明するための図である。この図７において、横軸はクランク角である。そして、両端矢印の実線は吸気弁３２が開いていることを表し、両端矢印の破線は排気弁３６が開いていることを表すが、これらはバルブオーバーラップ等を考慮せずに概略的に表したものである。
【００５７】
内燃機関１０では、＃１および＃４気筒は、両者の位相が３６０°CAずれているので、両者同時に上死点(TDC)あるいは下死点(BDC)に到達する。同様に、＃２および＃３気筒は、両者の位相が３６０°CAずれているので、両者同時に上死点あるいは下死点に到達する。
【００５８】
ここでは、図７に示すように、＃１気筒が排気行程終了時（排気上死点）にあるときに燃料カットの開始要求が出された場合について説明する。この場合、＃１気筒では、燃料カット開始要求が出た直後に吸気行程が行われる。この＃１気筒の吸気行程に伴う吸気弁３２の開閉が通常通り行われた後、吸気カム軸５２を駆動する第１モータ６０の回転が停止される。以後、燃料カットの実行中は、＃１および＃４気筒の吸気弁３２は共に閉じた状態に維持される。
【００５９】
＃１気筒の上記吸気行程で筒内に吸入された混合気は、圧縮行程を経て点火されて燃焼し、爆発行程（膨張行程）で膨張する。後述するように、排気カム軸７６を駆動するモータ８２はこのとき既に停止されているので、その後＃１気筒の排気弁３６は開かれず、燃料カットの実行中もそのまま閉じた状態に維持される。このため、＃１気筒では、燃料カットの実行中、既燃ガスが筒内に閉じ込められた状態が維持される。
【００６０】
＃２気筒では、燃料カット開始要求が出されたとき、吸気行程終了時（吸気下死点）にある。この吸気行程終了に伴って＃２気筒の吸気弁３２が閉じられた後、吸気カム軸５４を駆動する第２モータ６８の回転が停止される。以後、燃料カットの実行中は、＃２および＃３気筒の吸気弁３２は共に閉じた状態に維持される。
【００６１】
燃料カット開始要求が出された時点で＃２気筒内に吸入されていた混合気は圧縮行程を経て点火されて燃焼し、爆発行程で膨張する。このとき既に排気カム軸７６は停止しているので、その後＃２気筒の排気弁３６は開かれず、燃料カットの実行中もそのまま閉じた状態に維持される。このため、＃２気筒では、＃１気筒と同様に、燃料カットの実行中、既燃ガスが筒内に閉じ込められた状態が維持される。
【００６２】
＃３気筒では、燃料カット開始要求が出されたとき、爆発行程終了時（膨張下死点）にある。このとき、＃３気筒の排気弁３６は開き始めている。そして、続く排気行程が終了するのに伴って排気弁３６が閉まる途中で、排気カム軸７６を駆動するモータ８２が停止される。具体的には、排気カム軸７６の回転角度が図６中の矢印で示す位置、つまり＃３および＃４気筒の排気弁３６が共に中開きになった位置で、モータ８２が停止される。以後、燃料カットの実行中は、＃３および＃４気筒の排気弁３６は共に開いた状態に維持される。
【００６３】
＃４気筒では、燃料カット開始要求が出されたとき、圧縮行程終了時（圧縮上死点）にある。このときに＃４気筒内にあった混合気は、点火されて燃焼し、続く爆発行程において膨張する。そして、この爆発行程の後半において＃４気筒の排気弁３６が開き始めて中開きになったところで、上述したように排気カム軸７６が停止される。以後、＃４気筒の排気弁３６は、開いた状態が維持される。
【００６４】
図８は、上述した弁駆動停止制御に基づき、すべての気筒の吸気弁３２が閉弁状態に維持された様子を表している。本実施形態の吸気可変動弁装置３４によれば、吸気カム４８、５０のベース円部がバルブリフター４６に接している状態で、ECU４０が第１モータ６０および第２モータ６８の駆動を停止させることにより、すべての気筒の吸気弁３２を閉弁状態に維持することができる。このため、燃料カットの実行中、各気筒の筒内に新気を導入しないようにすることができるので、触媒２６が新気に晒されるのを防止することができる。
【００６５】
図９は、上述した弁駆動停止制御に基づき、＃１および＃２気筒の排気弁３６が閉弁状態に維持され、かつ、＃３および＃４気筒の排気弁３６が開弁状態（中開き状態）に維持された様子を表している。より具体的には、図９（Ａ）は、そのような状態にある内燃機関１０を示しており、図９（Ｂ）は、そのような状態にある排気カム軸７６を、その軸方向から見た図である。
【００６６】
内燃機関１０では、爆発順序が＃１→＃３→＃４→＃２であるため、図９（Ａ）に示すように、＃１および＃４気筒のピストン１２と、＃２および＃３気筒のピストン１２とは、１８０°CAの位相差を有して上下動を行う。つまり、＃３気筒のピストン１２と＃４気筒のピストン１２とは、常に互い違いの方向に移動する。そして、燃料カット実行中は、＃３および＃４気筒の排気弁３６が共に開かれている。このため、＃３気筒のピストン１２が上昇し＃４気筒のピストン１２が下降しているときには、＃３気筒から排出された既燃ガスがエキゾーズトマニホールド（排気通路１８）を通って＃４気筒内に吸入される。逆に、＃４気筒のピストン１２が上昇し＃３気筒のピストン１２が下降しているときには、＃４気筒から排出された既燃ガスがエキゾーズトマニホールドを通って＃３気筒内に吸入される。このようにして、燃料カットの実行中は、既燃ガスが＃３気筒と＃４気筒との間をエキゾーズトマニホールドを介して交互に行き来することとなる。このような事象を以下「ガス交換」と称する。
【００６７】
上記ガス交換を行わない場合には、吸気弁３２を閉じていたとしても、ピストン１２の移動に伴う筒内圧の増減によって多少の漏れが生ずるので、燃料カット中、空気が僅かながら排気通路１８へ流れる事態が生ずる。これに対し、ガス交換を行っている気筒では、既燃ガスが自由に出入りしていることにより、吸気弁３２からの僅かな漏れをも防止することができ、その結果、排気通路１８へ流れる空気量を更に少なくことができる。このため、本実施形態では、燃料カット中にガス交換を行うことにより、触媒２６に流入する酸素量を更に少なくすることができ、触媒２６の劣化をより確実に抑制することができる。
【００６８】
なお、以上では、＃３気筒と＃４気筒との間でガス交換を行う場合について説明したが、ガス交換を行う気筒はこれに限定されるものではなく、排気通路１８へのガスの流れが対向し合う気筒間であれば、何れのペア（対）の気筒間でも行うことができる。例えば、＃１気筒と＃４気筒との間、あるいは、＃２気筒と＃４気筒の間でもガス交換を行うことができる。燃料カット開始要求が出されたタイミングに応じて、何れのペア（対）でガス交換を行うかを変更するようにしてもよい。
【００６９】
ここで、上述した図７に示すパターンで弁駆動停止制御が行われた場合の吸気カム軸５２，５４の停止位置について確認しておく。＃１および＃４気筒用の吸気カム軸５２は、＃１気筒の吸気弁３２が閉じた後に停止されている。このため、第１モータ６０を正方向に回転再開した場合には、まず最初に＃４気筒の吸気弁３２が開くこととなる。一方、＃２および＃３気筒用の吸気カム軸５４は、＃２気筒の吸気弁３２が閉じた後に停止されている。このため、第２モータ６８を正方向に回転再開した場合には、まず最初に＃３気筒の吸気弁３２が開くこととなる。
【００７０】
以上述べたような燃料カット状態から復帰する際には、燃料噴射や吸排気弁３２，３６の駆動をどの気筒から再開させるべきかが問題となる。以下では、燃料カットからの復帰時に、燃料噴射を最初に再開させる気筒を「復帰気筒」と称する。触媒２６の劣化を可能な限り抑制するためには、復帰気筒を決めるに当たって、以下のような事情に留意する必要がある。
【００７１】
（１）触媒２６の劣化を可能な限り抑制するためは、燃料カットからの復帰時にも、未燃の空気（新気）をなるべく排気通路１８に送らないようにすることが望ましい。そのためには、吸気弁３２の駆動を再開して新気が筒内に吸入されたら、その吸入された新気は必ず燃焼させることが望ましい。そして、本実施形態のようなポート噴射式の内燃機関１０の場合には、筒内に吸入した新気を燃焼させるためには、燃料を新気と共に筒内に供給しなければならない。筒内に燃料を供給するためには、吸気行程の最中に燃料噴射弁２８から燃料を噴射することも考えられるが、燃料の気化を促進する等の観点から、通常は、吸気弁３２が開く前の排気行程で吸気ポート内に燃料を噴射しておくことが必要となる。つまり、吸気弁３２の駆動を再開する場合には、吸気弁３２が開く前の排気行程中に、その気筒の吸気ポート内に予め燃料を噴射しておく必要がある。
【００７２】
（２）一般に、燃料カットからの復帰直後は、燃焼が不安定になり易い。そして、本実施形態の場合には、前述したように、燃料カットの実行中、各気筒の筒内に既燃ガスが残存している。吸気弁３２の駆動を再開したとき、筒内の既燃ガスが吸気ポート（吸気通路１６）へ流出してしまうと、吸気行程においてその既燃ガスが筒内に再流入する。そうすると、混合気中の既燃ガスの割合が多くなるために、燃焼が悪化して、最悪の場合には失火を招く。そのような事態を避けるためには、燃料カット復帰後最初の吸気行程を行う前に、筒内の既燃ガスをなるべく残さずに排気通路１８へ排出することが要求される。
【００７３】
（３）図７に示すパターンで弁駆動を停止した場合、燃料カット復帰時に第１モータ６０、第２モータ６８を正方向に回転再開したとすると、まず最初に開くのは前述したように＃４気筒あるいは＃３気筒の吸気弁３２である。このため、第１モータ６０、第２モータ６８を正方向にのみ回転させることとすると、復帰気筒にできる気筒はおのずと限定される。一方、復帰時に、第１モータ６０、第２モータ６８を一旦逆回転させることとすれば、＃１気筒あるいは＃２気筒の吸気弁３２をまず最初に開くこともできる。しかしながら、第１モータ６０、第２モータ６８の負荷（負担）を軽減する観点からは、逆回転駆動は多用しない方が好ましい。
【００７４】
そこで、第１モータ６０、第２モータ６８を正方向にしか回転させないこととすると、まず最初に吸気弁３２が開くのは＃４気筒か＃３気筒であるから、復帰気筒はこの両者の何れかに絞られる。仮に＃４気筒を復帰気筒とすると、爆発順序からして、次に吸気行程を行うのは＃２気筒となるが、＃２気筒の吸気弁３２を先に開くには第２モータ６８を逆回転させなければならない。このため、＃４気筒を復帰気筒とすることはできない、一方、＃３気筒を復帰気筒とすると、次に吸気行程を行うのは＃４気筒となるから、第１モータ６０の正方向の回転で開くことが可能である。
【００７５】
このように、図７に示すパターンで弁駆動を停止した場合には、可変動弁装置３４，３８の駆動再開時に各モータ６０，６８，８２を正方向にのみ回転させることで最初に吸気行程が行われるのは、＃３気筒になる。本明細書では、可変動弁装置３４，３８の駆動再開時に各モータ６０，６８，８２を正方向にのみ回転させることで最初に吸気行程が行われる気筒のことを「推奨復帰気筒」と称する。つまり、図７に示すパターンで弁駆動を停止した場合には、＃３気筒が推奨復帰気筒となる。ただし、図７に示すパターン以外のパターンで弁駆動を停止した場合には、他の気筒が推奨復帰気筒となることもある。
【００７６】
以下、図１０を参照して、推奨復帰気筒である＃３気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰する場合に、燃料噴射および弁駆動を再開する制御について説明する。なお、図１０および後述する図１１においては、図７と同様に、横軸はクランク角であり、両端矢印の実線は吸気弁３２が開いていることを表し、両端矢印の破線は排気弁３６が開いていることを表す。また、ハッチングを付した部分は燃料噴射を行っていることを表す。
【００７７】
ここでは、図１０に示すように、＃１および＃４気筒が上死点にあり＃２および＃３気筒が下死点にあるときに、燃料カット復帰要求が出されたものとする。この場合、燃料カット復帰要求が出された直後は、＃３気筒のピストン１２は上昇していき、これに伴って＃３気筒内の既燃ガスが排気通路１８へ排出されていく。すなわち、＃３気筒は排気行程の状態にある。この＃３気筒の排気行程中に、＃３気筒に対する燃料噴射が再開される。つまり、＃３気筒の燃料噴射弁２８から吸気ポート内に燃料が噴射される。
【００７８】
また、＃３気筒の上記排気行程の終盤において、排気カム軸７６を駆動するモータ８２の回転が再開され、＃３気筒の排気弁３６が閉じられる。これに伴い、第２モータ６８が正方向に回転再開され、＃３気筒の吸気弁３２が開かれる。これにより、＃３気筒は、復帰後最初の吸気行程の状態となる。このとき、＃３気筒の吸気ポートには既に燃料が噴射されているので、燃料を含んだ混合気を＃３気筒内に吸入することができる。このため、ここで＃３気筒内に吸入されたガスは、燃焼させた上で排気通路１８へ送ることができる。よって、新気が触媒２６へ送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。
【００７９】
＃３気筒が復帰後最初の吸気行程を行っているとき、＃４気筒では排気行程が行われる。この排気行程では、燃料カット中に＃３気筒との間でガス交換されていた既燃ガスが排気通路１８へ排出される。このため、触媒２６へ新気が送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。また、この排気行程の間に、＃４気筒の燃料噴射弁２８から吸気ポート内に燃料が噴射される。この排気行程の終了に伴い、＃４気筒の排気弁３６が閉じられるとともに、第１モータ６０が正方向に回転再開され、＃４気筒の吸気弁３２が開かれる。これにより、＃４気筒は、復帰後最初の吸気行程の状態となり、燃料を含んだ混合気が筒内に吸入される。ここで＃４気筒に吸入されたガスは、燃焼させた上で排気通路１８へ送られる。よって、新気が触媒２６へ送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。
【００８０】
以下、爆発順序に従って、＃２気筒、＃１気筒についても、排気弁３６および吸気弁３２の駆動並びに燃料噴射が順次再開される。＃２気筒、＃１気筒においては、復帰後最初の排気行程のとき、燃料カット中に筒内に閉じ込められていた既燃ガスが排気通路１８へ排出される。また、＃２気筒、＃１気筒の復帰後最初の吸気行程で吸入されたガスは、燃焼させた上で排気通路１８へ送られる。このように、＃２気筒および＃１気筒からも新気が触媒２６へ送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、上述のようにして各気筒の排気弁３６および吸気弁３２の駆動を再開するとき、排気弁３６が閉じるタイミングを通常時よりも早くするとともに、吸気弁３２を開くタイミングを通常時よりも遅くすることとした。これにより、排気弁３６と吸気弁３２とが共に開く状態となるバルブオーバーラップ期間を通常時よりも短縮する（ゼロとする場合も含む。以下同じ。）ことができる。このため、筒内や排気通路１８内の既燃ガスが吸気通路１６へ逆流するのを確実に防止することができる。その結果、その既燃ガスが筒内へ再流入することがなくなるので、復帰後における燃焼不良や失火を確実に防止することができる。
【００８２】
以上、図１０を参照して説明したように、推奨復帰気筒（ここでは＃３気筒）を復帰気筒として燃料カットから復帰することにより、復帰時に触媒２６へ新気を送らないで済むので、触媒２６の劣化を確実に抑制することができる。また、可変動弁装置３４，３８の各モータ６０，６８，８２を逆回転させる必要がないので、各モータに負担が掛かるのを防止することができる。
【００８３】
ところで、燃料カット復帰要求が出されたタイミングが図１０中の実線矢印で示すタイミングであった場合には、推奨復帰気筒である＃３気筒を復帰気筒とすることで、復帰遅れが生ずることなく、迅速に復帰することができる。
【００８４】
これに対し、燃料カット復帰要求が出されるタイミングによっては、＃３気筒を復帰気筒とすると、復帰遅れが生ずることがある。例えば、図１０中の破線矢印で示すタイミング、つまり、＃１および＃４気筒が下死点にあり＃２および＃３気筒が上死点にあるときに燃料カット復帰要求が出された場合を考える。この場合、燃料カット復帰要求が出された時点で＃３気筒は上死点にあるので、この時点でモータ８２および第２モータ６８の駆動を再開し、＃３気筒の排気弁３６を閉じて吸気弁３２を開けば、＃３気筒の吸気行程を行うことはできる。しかしながら、ここで吸気すると、燃料を含まない空気が＃３気筒に吸入されるので、吸入したガスを燃焼させることができず、新気のままで排気通路１８へ排出されてしまう。このため、触媒２６の劣化を抑制する観点からは、上記のタイミングで＃３気筒の吸気を行うべきではない。このようなことから、破線矢印のタイミングで燃料カット復帰要求が出されたとしても、クランク角が３６０°CA進むのを待って、実線矢印の位置で燃料カット復帰要求が出された場合と同じ時期に＃３気筒の吸気を行わざるを得ない。
【００８５】
このように、燃料カット復帰要求が出された時点が図１０中の破線矢印の位置だった場合には、実線矢印の位置だった場合と比べて、１８０°CA早く復帰要求が出されているにもかかわらず、復帰タイミングは同じとなる。つまり、１８０°CA程度の復帰遅れが生ずることとなる。
【００８６】
燃料カット復帰要求が出された時点が図１０中の破線矢印の位置だった場合には、推奨復帰気筒の＃３気筒ではなく、＃４気筒を復帰気筒とすると、復帰遅れを生ずることなく復帰することができる。そして、＃４気筒を復帰気筒とすることは、第２モータ６８を駆動再開時に一旦逆方向に回転させることによって、可能となる。以下、図１１を参照して、＃４気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰する場合に燃料噴射および弁駆動を再開する制御について説明する。
【００８７】
図１１では、＃１および＃４気筒が下死点にあり＃２および＃３気筒が上死点にあるときに燃料カット復帰要求が出されたものとする。つまり、図１０中の破線矢印と同様のタイミングである。この場合、燃料カット復帰要求が出されたら、まず、排気カム軸７６を駆動するモータ８２が正方向に回転再開される。これにより、＃３気筒の排気弁３６が閉じられ、＃４気筒の排気弁３６のみが開いた状態とされる。このとき、＃４気筒のピストン１２は上昇しており、＃４気筒は排気行程の状態にある。この排気行程においては、燃料カット中に＃３気筒との間でガス交換されていた既燃ガスが排気通路１８へ排出される。このため、触媒２６へ新気が送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。また、この＃４気筒の排気行程中に、＃４気筒に対する燃料噴射が再開される。つまり、＃４気筒の燃料噴射弁２８から吸気ポート内に燃料が噴射される。
【００８８】
上記＃４気筒の排気行程の終了に伴って＃４気筒の排気弁３６が閉じられた後、第１モータ６０が正方向に回転再開され、＃４気筒の吸気弁３２が開かれる。これにより、＃４気筒は、復帰後最初の吸気行程の状態となる。このとき、＃４気筒の吸気ポートには既に燃料が噴射されているので、燃料を含んだ混合気を＃４気筒内に吸入することができる。このため、ここで＃４気筒内に吸入したガスは、燃焼させた上で排気通路１８へ送ることができる。よって、新気が触媒２６へ送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。
【００８９】
＃４気筒が復帰後最初の吸気行程を行っているとき、＃２気筒では排気行程が行われる。この排気行程では、燃料カット中に筒内に閉じ込められていた既燃ガスが排気通路１８へ排出される。このため、新気が触媒２６へ送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。
【００９０】
また、この＃２気筒の排気行程の間に、＃２気筒の燃料噴射弁２８から吸気ポート内に燃料が噴射される。この排気行程の終了に伴い、＃２気筒の排気弁３６が閉じられるとともに、第２モータ６８が逆方向に回転再開される。この第２モータ６８の逆回転によって、吸気カム軸５４が所定角度逆回転して、＃２気筒の吸気弁３２が開かれる。これにより、＃２気筒は、復帰後最初の吸気行程の状態となり、燃料を含んだ混合気が筒内に吸入される。この吸気行程の途中で第２モータ６８の回転方向が正方向に反転され、この吸気行程の終了に伴って＃２気筒の吸気弁３２が閉じられる。以後、第２モータ６８は正方向に回転する。このように、ここでは、第２モータ６８の駆動開始時にまず逆回転させることにより、＃３気筒ではなく＃２気筒の吸気弁３２を先に開くことができる。なお、＃２気筒の復帰後最初の吸気行程で吸入されたガスは、燃焼させた上で排気通路１８へ送られる。よって、新気が触媒２６へ送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。
【００９１】
以下、爆発順序に従って、＃１気筒、＃３気筒についても、排気弁３６および吸気弁３２の駆動並びに燃料噴射が順次再開される。この＃１気筒、＃３気筒からも、新気が触媒２６へ送られることはないので、触媒２６の劣化を抑制することができる。
【００９２】
なお、図１１に示す手法によって＃４気筒から復帰する場合においても、図１０に示す場合と同様に、各気筒の排気弁３６および吸気弁３２の駆動を再開するとき、排気弁３６が閉じるタイミングを通常時よりも早くするとともに、吸気弁３２を開くタイミングを通常時よりも遅くすることとされる。これにより、排気弁３６と吸気弁３２とが共に開く状態となるバルブオーバーラップ期間を通常時よりも短縮することができる。このため、筒内や排気通路１８内の既燃ガスが吸気通路１６へ逆流するのを確実に防止することができる。その結果、その既燃ガスが筒内へ再流入することがなくなるので、復帰後における燃焼不良や失火を確実に防止することができる。
【００９３】
以上、図１１を参照して説明したように、第２モータ６８を駆動再開時に一旦逆回転させることとすれば、＃３気筒ではなく、＃４気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰することができる。そして、＃１および＃４気筒が下死点にあり＃２および＃３気筒が上死点にあるときに燃料カット復帰要求が出された場合には、＃４気筒を復帰気筒とすることにより、復帰遅れを生ずることなく復帰することができる。また、＃４気筒を復帰気筒とした場合であっても、＃３気筒を復帰気筒とした場合と同様に、燃料カットからの復帰時に触媒２６へ新気を送ることがなく、触媒２６の劣化を確実に抑制することができる。
【００９４】
以下、本明細書では、吸気可変動弁装置３４の駆動再開時に第１モータ６０あるいは第２モータ６８を一旦逆方向に回転させることを許容する場合に最初に吸気行程が行われる気筒のことを「復帰可能気筒」と称する。つまり、上記の例では、＃４気筒が復帰可能気筒となる。ただし、図７に示すパターン以外のパターンで弁駆動を停止した場合には、他の気筒が復帰可能気筒となることもある。また、復帰可能気筒が複数あってもよい。
【００９５】
ところで、燃料カットからの復帰は、自然復帰と強制復帰とに分けられる。自然復帰とは、車速の低下に伴って機関回転数NEが所定の復帰回転数（例えば１１００ｒｐｍ）まで落ちてきた場合に燃料カットから復帰することである。強制復帰とは、運転者から加速要求が出された場合、つまりアクセルペダルが踏まれた場合に燃料カットから復帰することである。
【００９６】
自然復帰の場合において機関回転数NEの落ちが急速であるときには、エンジンストールを確実に回避する観点から、燃料カット復帰をなるべく急ぐのが好ましい。また、強制復帰の場合においてアクセルペダルの踏み込みが速い場合には、運転者が急加速を要求していると判断できるので、燃料カット復帰をなるべく急ぐのが好ましい。これらの場合には、前述したような１８０°CA程度の復帰遅れでも、発生させないのが好ましい。一方、そのような事情がなく、燃料カット復帰に急を要さない場合には、１８０°CA程度の復帰遅れは問題とならない。
【００９７】
このような事情に鑑みて、本実施形態では、燃料カットからの復帰に急を要しない場合には、クランク角にかかわらず、常に推奨復帰気筒（ここでは＃３気筒）を復帰気筒とすることとした。推奨復帰気筒から復帰する場合には、吸気可変動弁装置３４のモータ６０，６８を逆回転駆動する必要がないので、それらのモータに負担が掛かるのを回避することができる。
【００９８】
一方、燃料カットからの復帰を急ぐべき状況にある場合には、復帰要求が出されたときのクランク角に応じて、推奨復帰気筒（ここでは＃３気筒）および復帰可能気筒（ここでは＃４気筒）のうち、より速く燃焼を再開することのできる気筒を復帰気筒とすることにした。図１２を参照して、上述した弁停止パターンの場合を例に、より具体的に説明する。＃１および＃４気筒が上死点にあり＃２および＃３気筒が下死点にある状態の前後９０°CAずつのクランク角の範囲で復帰要求が出された場合には、図１０のようにして＃３気筒から復帰した方が速く燃焼を再開することができる。そこで、この場合には、図１２に示すように、＃３気筒が復帰気筒とされる。これに対し、＃１および＃４気筒が下死点にあり＃２および＃３気筒が上死点にある状態の前後９０°CAずつのクランク角の範囲で復帰要求が出された場合には、図１１のようにして＃４気筒から復帰した方が速く燃焼を再開することができる。そこで、この場合には、図１２に示すように、＃４気筒が復帰気筒とされる。このような制御を以下「急速復帰」と称する。
【００９９】
このように、本実施形態では、燃料カットからの復帰を急ぐべき状況にある場合には、急速復帰を行うことにより、復帰要求の出されるタイミングにかかわらず、復帰遅れなしで復帰することができる。また、燃料カットからの復帰に急を要しない場合には、復帰可能気筒よりも推奨復帰気筒を優先して復帰気筒とすることにより、吸気可変動弁装置３４のモータ６０，６８を逆回転駆動する頻度を減らすことができる。このため、それらのモータの負荷を軽減することができる。
【０１００】
［実施の形態１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ECU４０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、クランク軸２４が１回転する間に複数回実行されるような周期で繰り返し実行される。
【０１０１】
図１３に示すルーチンによれば、まず、燃料カットの実行中であるか否かが判別される（ステップ１００）。燃料カットの実行中でない場合には、今回の処理サイクルをそのまま終了する。燃料カットの実行中である場合には、次に、吸気弁３２および排気弁３６の停止位置、つまり、吸気カム軸５２，５４および排気カム軸７６の停止位置が取得される（ステップ１０２）。これらの停止位置は、たとえばカム角センサ８４，８６，８８の出力に基づいて取得することができる。あるいは、モータ６０，６８，８２の信号に基づいてそれらの停止位置を取得してもよい。
【０１０２】
続いて、上記ステップ１０２に処理で取得された吸気カム軸５２，５４および排気カム軸７６の停止位置情報に基づいて、＃１〜＃４気筒のうちから推奨復帰気筒（例えば＃３気筒）が決定される（ステップ１０４）。更に、このステップ１０４では、上記停止位置情報に基づいて、モータ６０，６８の駆動再開時に逆回転を許容するとした場合の復帰可能気筒（例えば＃４気筒）も決定される。
【０１０３】
次に、クランク角センサ４２の出力に基づいて、現在のクランク角が取得される（ステップ１０６）。そして、その取得された情報に基づいて、現在のクランク角から燃料カット復帰を行うとした場合に最先に燃焼を再開することが可能な気筒（以下「最速復帰可能気筒」と称する）が、推奨復帰気筒および復帰可能気筒の中から選定される（ステップ１０８）。例えば、図１２に示す例の場合には、＃１および＃４気筒が上死点にあり＃２および＃３気筒が下死点にある状態の前後９０°CAずつの範囲に現在のクランク角が入っている場合には、＃３気筒が最速復帰可能気筒として選定される。一方、＃１および＃４気筒が下死点にあり＃２および＃３気筒が上死点にある状態の前後９０°CAずつの範囲に現在のクランク角が入っている場合には、＃４気筒が最速復帰可能気筒として選定される。
【０１０４】
また、上記ステップ１０８では、選定された最速復帰気筒に対応する第１モータ６０、第２モータ６８の駆動再開時の回転方向についても決定がなされる。例えば、図１２に示す例において、＃３気筒が最速復帰可能気筒として選定された場合には、第１モータ６０、第２モータ６８が共に正回転と決定される。一方、＃４気筒が最速復帰可能気筒として選定された場合には、第１モータ６０が正回転、第２モータ６８が逆回転と決定される。
【０１０５】
続いて、燃料カット復帰要求が出されたか否かが判別される（ステップ１１０）。復帰要求が出されていない場合には、今回の処理サイクルがそのまま終了される。復帰要求が出されたことが認められた場合には、次に、その復帰要求が自然復帰であるか強制復帰であるかが判別される（ステップ１１２）。
【０１０６】
上記ステップ１１２の判別の結果、自然復帰に基づく復帰要求であった場合には、次に、単位時間当たりの機関回転数NEの変化量ΔNEが所定の判定値βより小さいか否かが判別される（ステップ１１４）。その結果、変化量ΔNEが判定値β以上であった場合には、機関回転数NEの低下速度（減速度）は小さく、エンジンストールのおそれはないので、燃料カット復帰に急を要する状況ではないと判断できる。これに対し、変化量ΔNEが判定値βより小さかった場合には、機関回転数NEの低下速度（減速度）が大きく、エンジンストールを確実に回避することを考慮すると、燃料カット復帰を急ぐべき状況であると判断できる。
【０１０７】
一方、上記ステップ１１２の判別の結果、強制復帰に基づく復帰要求であった場合には、次に、単位時間当たりのアクセルペダルの踏み込み量（Δペダル）が所定の判定値αより大きいか否かが判別される（ステップ１１６）。その結果、Δペダルが判定値α以下である場合には、アクセルペダルの踏み込み速度は緩やかであり、運転者の加速要求の度合いは小さいので、燃料カット復帰に急を要する状況ではないと判断できる。これに対し、Δペダルが判定値αより大きい場合には、アクセルペダルの踏み込み速度が速く、運転者の加速要求の度合いが大きいので、燃料カット復帰を急ぐべき状況であると判断できる。
【０１０８】
このように、上記ステップ１１４において変化量ΔNEが判定値β以上であった場合や、上記ステップ１１６においてΔペダルが判定値α以下であった場合は、燃料カット復帰に急を要しない場合に該当する。そこで、これらの場合には、上記ステップ１０４で決定された推奨復帰気筒が最終的な復帰気筒として決定され、推奨復帰気筒からの燃料カット復帰が実行される（ステップ１１８）。このステップ１１８において実施される燃料噴射および弁駆動を再開する処理は、前述した図１０に示す処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。また、この燃料カット復帰を行う場合には、前述したように、排気弁３６の早閉じおよび吸気弁３２の遅開きにより、バルブオーバーラップ期間を短縮する処理が実施される（ステップ１２０）。
【０１０９】
一方、上記ステップ１１４において変化量ΔNEが判定値βより小さかった場合や、上記ステップ１１６においてΔペダルが判定値αより大きかった場合は、燃料カット復帰を急ぐべき場合に該当する。そこで、これらの場合には、次に、上記ステップ１０８で選定された最新の最速復帰可能気筒に関する情報が取得される（ステップ１２２）。そして、この最新の最速復帰可能気筒が最終的な復帰気筒として決定され、上記ステップ１０８で決定された第１モータ６０および第２モータ６８の回転方向に基づき、現在の最速復帰可能気筒からの燃料カット復帰が実行される（ステップ１２４）。例えば、＃３気筒（推奨復帰気筒）が現在の最速復帰可能気筒である場合には、第１モータ６０および第２モータ６８の回転開始方向を共に正方向として、図１０に示す燃料噴射および弁駆動の再開処理が実施される。これに対し、例えば、＃４気筒（復帰可能気筒）が現在の最速復帰可能気筒である場合には、第１モータ６０の回転開始方向を正方向、第２モータ６８の回転開始方向を逆方向として、図１１に示す燃料噴射および弁駆動の再開処理が実施される。
【０１１０】
なお、最速復帰可能気筒から復帰する場合も、ステップ１２０と同様にして、排気弁３６の早閉じおよび吸気弁３２の遅開きにより、バルブオーバーラップ期間を短縮する処理が実施される（ステップ１２６）。ステップ１２０または１２６の処理によりバルブオーバーラップ期間を短縮する制御は、燃焼が安定するようになったら、解除される。このタイミングは、例えば次のようにすればよい。一般に、燃料カット復帰後、しばらくの間は、トルク補正のため、点火時期をベース点火時期に対して変更する制御が実施される。この点火時期制御の終了とともに、バルブオーバーラップ期間短縮制御を終了することができる。
【０１１１】
以上説明した図１３に示すルーチンの処理によれば、燃料カット実行中、クランク角に応じて時々刻々と変化する最速復帰可能気筒を、燃料カット復帰要求が出される前に予め定めておくことができる。このため、急速復帰を行う必要のある場合には、燃料カット復帰要求が出されたら即座に最速復帰可能気筒からの燃料カット復帰処理を開始することができる。このため、復帰遅れが生ずるのをより確実に防止することができる。
【０１１２】
ところで、上述した実施の形態１では、燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射式内燃機関の制御装置について説明したが、本発明は、燃料を筒内に直接噴射する筒内直接噴射式の内燃機関の制御装置に適用することもできる。
【０１１３】
また、上述した実施の形態１では、排気カム軸７６を駆動するモータ８２は常に正方向にのみ回転し、逆回転させることはないものとして説明したが、本発明は、排気カム軸７６を駆動するモータ８２についても逆回転可能としてもよい。
【０１１４】
また、上述した実施の形態１では、最速復帰可能気筒が二つの気筒のうちから選定されるものとして説明したが、本発明では、最速復帰可能気筒が三つ以上の気筒のうちから選定されるようにしてもよい。
【０１１５】
また、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、内燃機関１０の燃料カットを実行することにより前記第１の発明における「燃料カット手段」が、図７〜図９に基づいて説明した要領で吸気可変動弁装置３４および排気可変動弁装置３８の駆動を停止させることにより前記第１、第１２および第１３の発明における「弁停止手段」が、上記ステップ１０２，１０４，１１２〜１１８，１２２，１２４の処理を実行することにより前記第１の発明における「復帰気筒決定手段」が、図１０および図１１に基づいて説明した要領で吸気可変動弁装置３４および排気可変動弁装置３８の駆動を再開することにより前記第１の発明における「弁駆動再開手段」が、図１０および図１１に基づいて説明した要領で燃料噴射を再開することにより前記第１の発明における「燃料噴射再開手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１６】
また、上述した実施の形態１においては、第１モータ６０、第２モータ６８およびモータ８２が前記第３および第４の発明における「電動機」に相当している。また、ECU４０が、上記ステップ１０４の処理において推奨復帰気筒を決定することにより前記第２、第３および第４の発明における「推奨復帰気筒決定手段」が、上記ステップ１０４の処理において復帰可能気筒を決定することにより前記第４の発明における「復帰可能気筒決定手段」が、上記ステップ１１２〜１１８，１２２，１２４の処理を実行することにより前記第４の発明における「最終決定手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１７】
また、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、上記ステップ１０６，１０８の処理において最速復帰可能気筒を選定することにより前記第８および第１１の発明における「最速復帰可能気筒選定手段」が、上記ステップ１０８の処理において第１モータ６０および第２モータ６８の回転方向を決定することにより「回転方向決定手段」が、上記ステップ１２０，１２６の処理を実行することにより前記第９の発明における「バルブオーバーラップ短縮手段」が、上記ステップ１２２，１２４の処理を実行することにより前記第１１の発明における「最速復帰可能気筒を復帰気筒として決定する手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１８】
その他の変形例．
上述した実施の形態１は、吸気弁３２および排気弁３６を駆動するための装置として、モータでカム軸を直接的に駆動する吸気可変動弁装置３４および排気可変動弁装置３８を用いているが、本発明において適用可能な可変動弁装置は、上述した構成に限定されるものではない。例えば、可変動弁装置は、吸気弁または排気弁を電磁力で駆動する電磁駆動弁を用いるものであってもよい。
【０１１９】
また、上述した実施の形態１においては、説明の便宜上、直列４気筒型内燃機関を例に説明したが、本発明が適用される内燃機関はこの形式に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【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】吸気可変動弁装置の構成を示す斜視図である。
【図３】吸気カム軸をその軸方向から見た図である。
【図４】排気可変動弁装置の構成を示す斜視図である。
【図５】排気カム軸をその軸方向から見た図である。
【図６】排気カム軸の回転角度と各気筒の排気弁のリフトとの関係を示す図である。
【図７】燃料カット開始時に各気筒の吸気弁および排気弁の駆動を停止させる制御を説明するための図である。
【図８】図７に示す弁駆動停止制御に基づき、すべての気筒の吸気弁が閉弁状態に維持された様子を示す図である。
【図９】（Ａ）は、図７に示す弁駆動停止制御に基づき、＃１および＃２気筒の排気弁が閉弁状態に維持され、かつ、＃３および＃４気筒の排気弁が開弁状態（中開き状態）に維持された様子を示す図であり、（Ｂ）は、そのときの排気カム軸を軸方向から見た図である。
【図１０】＃３気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰する場合に燃料噴射および弁駆動を再開する制御を説明するための図である。
【図１１】＃４気筒を復帰気筒として燃料カットから復帰する場合に燃料噴射および弁駆動を再開する制御を説明するための図である。
【図１２】急速復帰を行う場合に復帰気筒とされる気筒を説明するための図である。
【図１３】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。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１８  排気通路
２６  触媒
３２  吸気弁
３４  吸気可変動弁装置
３６  排気弁
３８  排気可変動弁装置
４０  ECU(Electronic Control Unit)
４８、５０  吸気カム
５２、５４  吸気カム軸
６０  第１モータ
６８  第２モータ
７４  排気カム
７６  排気カム軸
８２  モータ
８４，８６，８８  カム角センサ
【図１】
2007211720.tif 000003
【図２】
2007211720.tif 000004
【図３】
2007211720.tif 000005
【図４】
2007211720.tif 000006
【図５】
2007211720.tif 000007
【図６】
2007211720.tif 000008
【図７】
2007211720.tif 000009
【図８】
2007211720.tif 000010
【図９】
2007211720.tif 000011
【図１０】
2007211720.tif 000012
【図１１】
2007211720.tif 000013
【図１２】
2007211720.tif 000014
【図１３】
2007211720.tif 000015