(57)【要約】【課題】吸排気バルブを閉弁状態で維持する気筒休止制御中においては、一般的に、気筒内に燃料が供給されないため、筒内の環境変化を抑制することが困難である。そのため、当該気筒休止制御を行う内燃機関の機能および性能の維持向上が可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】吸排気バルブを閉弁状態で維持する気筒休止制御を行う気筒休止制御部と、前記気筒休止制御中の気筒内に燃料を直接的に噴射し、噴射される前記燃料を燃焼させる燃焼制御を行う燃焼制御部と、を備える内燃機関の制御装置。【選択図】図３
2016151199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸排気バルブを閉弁状態で維持する気筒休止制御を行う気筒休止制御部と、
前記気筒休止制御中の気筒内に燃料を直接的に噴射し、噴射される前記燃料を燃焼させる燃焼制御を行う燃焼制御部と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御部は、前記吸排気バルブの閉弁からの経過時間に基づいて前記燃焼制御を行う、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御部は、前記燃料の燃焼によって変化する第１の情報に基づいて前記燃焼制御を行う、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１の情報は、クランクシャフトの回転状態を示すクランク回転情報を含み、
前記燃焼制御部は、前記クランク回転情報の示す値が閾値以下に達した際に、前記燃料の噴射指示を行う、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第１の情報は、前記気筒休止制御中の気筒内における圧力を示す圧力情報を含み、
前記燃焼制御部は、前記圧力情報の示す値が閾値以下に達した際に、前記燃料の噴射指示を行う、請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記第１の情報は、前記気筒休止制御中の気筒内における温度を示す温度情報を含み、
前記燃焼制御部は、前記温度情報の示す値が閾値以下に達した際に、前記燃料の噴射指示を行う、請求項３〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記閾値は、予め決定される値と内燃機関を冷却する要素の温度によって決定される値とに基づいて決定される値を含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記燃焼制御部は、複数の気筒について前記気筒休止制御が行われる場合、前記複数の気筒の各々の間で異なる時間に前記燃料の噴射が行われるように前記燃焼制御を行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記気筒休止制御部は、前記気筒休止制御中の気筒内における酸素量の減少に応じて、前記気筒休止制御中の気筒に係る吸気バルブの開弁指示を行う、請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記気筒休止制御部は、前記吸排気バルブの閉弁後に噴射された燃料の量が所定の量に達した際に、前記吸気バルブの開弁指示を行う、請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
一回で噴射される前記燃料の量は、前記吸排気バルブの閉弁後に噴射された燃料の噴射回数に応じて設定された量であり、
前記気筒休止制御部は、前記燃料の噴射回数が閾値に達した際に、前記吸気バルブの開弁指示を行う、請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記気筒休止制御部は、前記気筒内の酸素量が閾値以下になった際に、前記吸気バルブの開弁指示を行う、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記吸気バルブの開弁指示は、前記気筒休止制御中に一時的に行われる、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記気筒休止制御部は、前記気筒休止制御の停止要求または前記気筒休止制御中の気筒内における酸素量の減少に応じて、前記気筒休止制御を停止する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記気筒休止制御部は、吸気バルブからバルブの開弁指示を行う、請求項１４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記燃焼制御部は、前記気筒休止制御中の気筒内における酸素量に基づいて前記燃料の噴射量を決定する、請求項１〜１５のいずれか１項に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】
近年、内燃機関の燃費向上等を目的として、吸排気バルブを閉弁状態で維持する気筒休止制御に関する技術開発が行われている。しかし、気筒休止制御中に気筒内の環境変化、例えば気筒内の圧力または温度の低下が起こることにより、内燃機関の機能または性能に影響が及び得る。そのため、当該気筒内の環境変化に対応する技術が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、エンジンの冷態始動後から一定時間のみ減筒運転を行い、当該一定時間の経過後に、休止していた気筒に対して燃料を噴射する内燃機関の制御方法に係る発明が開示されている。また、特許文献２では、燃料の供給が制限される休止グループに割当てられた気筒に少なくとも無負荷運転相当量の燃料を供給する燃料供給装置に係る発明が開示されている。また、特許文献３では、一部の気筒を休止させる部分気筒運転と全ての気筒を稼働させる全気筒運転とを切り替える際に、休止していた気筒に燃料を噴射する内燃機関に係る発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２８０１８号公報
【特許文献２】特開平９−２６４１６３号公報
【特許文献３】特開２００５−２５６６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１〜３で開示されている発明では、気筒休止制御により吸排気バルブが閉弁されている状態では気筒内に燃料が供給されず、当該気筒休止制御中においては、気筒内の環境変化に対応することが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、気筒休止制御を行う内燃機関の機能および性能の維持向上が可能な、新規かつ改良された内燃機関の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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、吸排気バルブを閉弁状態で維持する気筒休止制御を行う気筒休止制御部と、前記気筒休止制御中の気筒内に燃料を直接的に噴射し、噴射される前記燃料を燃焼させる燃焼制御を行う燃焼制御部と、を備える内燃機関の制御装置が提供される。
【０００８】
また、前記燃焼制御部は、前記吸排気バルブの閉弁からの経過時間に基づいて前記燃焼制御を行ってもよい。
【０００９】
また、前記燃焼制御部は、前記燃料の燃焼によって変化する第１の情報に基づいて前記燃焼制御を行ってもよい。
【００１０】
また、前記第１の情報は、クランクシャフトの回転状態を示すクランク回転情報を含み、前記燃焼制御部は、前記クランク回転情報の示す値が閾値以下に達した際に、前記燃料の噴射指示を行ってもよい。
【００１１】
また、前記第１の情報は、前記気筒休止制御中の気筒内における圧力を示す圧力情報を含み、前記燃焼制御部は、前記圧力情報の示す値が閾値以下に達した際に、前記燃料の噴射指示を行ってもよい。
【００１２】
また、前記第１の情報は、前記気筒休止制御中の気筒内における温度を示す温度情報を含み、前記燃焼制御部は、前記温度情報の示す値が閾値以下に達した際に、前記燃料の噴射指示を行ってもよい。
【００１３】
また、前記閾値は、予め決定される値と内燃機関を冷却する要素の温度によって決定される値とに基づいて決定される値を含んでもよい。
【００１４】
また、前記燃焼制御部は、複数の気筒について前記気筒休止制御が行われる場合、前記複数の気筒の各々の間で異なる時間に前記燃料の噴射が行われるように前記燃焼制御を行ってもよい。
【００１５】
また、前記気筒休止制御部は、前記気筒休止制御中の気筒内における酸素量の減少に応じて、前記気筒休止制御中の気筒に係る吸気バルブの開弁指示を行ってもよい。
【００１６】
また、前記気筒休止制御部は、前記吸排気バルブの閉弁後に噴射された燃料の量が所定の量に達した際に、前記吸気バルブの開弁指示を行ってもよい。
【００１７】
また、一回で噴射される前記燃料の量は、前記吸排気バルブの閉弁後に噴射された燃料の噴射回数に応じて設定された量であり、前記気筒休止制御部は、前記燃料の噴射回数が閾値に達した際に、前記吸気バルブの開弁指示を行ってもよい。
【００１８】
また、前記気筒休止制御部は、前記気筒内の酸素量が閾値以下になった際に、前記吸気バルブの開弁指示を行ってもよい。
【００１９】
また、前記吸気バルブの開弁指示は、前記気筒休止制御中に一時的に行われてもよい。
【００２０】
また、前記気筒休止制御部は、前記気筒休止制御の停止要求または前記気筒休止制御中の気筒内における酸素量の減少に応じて、前記気筒休止制御を停止してもよい。
【００２１】
また、前記気筒休止制御部は、吸気バルブからバルブの開弁指示を行ってもよい。
【００２２】
また、前記燃焼制御部は、前記気筒休止制御中の気筒内における酸素量に基づいて前記燃料の噴射量を決定してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、気筒休止制御を行う内燃機関の機能および性能の維持向上が可能な内燃機関の制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示される内燃機関の構成の一部を詳細に説明するための図である。
【図３】本実施形態に係る制御装置の概略的な機能構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る内燃機関の制御装置の処理を概念的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
＜１．従来の内燃機関の制御装置の課題＞
まず、従来の内燃機関の制御装置における気筒休止制御の課題について説明する。
【００２７】
内燃機関の制御装置として、燃費向上等を目的として、吸排気バルブを閉弁状態で維持する気筒休止制御機能を有するものが知られている。しかし、気筒休止制御を行うことによって気筒内の圧力（以下、筒内圧力とも称する。）および温度（以下、筒内温度とも称する。）が低下するため、気筒休止制御後の燃焼により生じる排気ガスに含まれる未燃ガス成分であるＨＣ等の有害物質の割合が増加し得る。
【００２８】
また、一般的に、気筒休止制御中は燃料が気筒内に供給されず、燃焼が行われないため、気筒休止制御が停止されるまで筒内温度および筒内圧力が低下し続ける。その結果、筒内温度の低下に起因するピストンリングの収縮および筒内圧力の低下に起因するシリンダブロック内と筒内との間の差圧低下が生じ、結果としてオイル上がり等が発生し得る。
【００２９】
そこで、本発明では、上記の気筒休止制御中の気筒内に燃料を直接的に噴射し、噴射される燃料を燃焼させる。これにより、上述したような排気ガス中の有害物質の増加およびオイル上がりの発生等を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。以下、当該内燃機関の制御装置の詳細について説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第５の実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、単に制御装置とも称する。）の各々を、制御装置２００−１〜制御装置２００−５のように、末尾に実施形態に対応する番号を付することにより区別する。
＜２．第１の実施形態＞
以上、従来の内燃機関の制御装置の課題について説明した。続いて、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の制御装置２００−１について説明する。
【００３０】
＜２−１．装置の構成＞
最初に、図１を参照して、制御装置２００−１の制御に係る内燃機関１００の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関１００の概略構成を示す図である。
【００３１】
（内燃機関の構成）
内燃機関１００は、図１に示したように、シリンダ１０２、ピストン１０４、コネクティングロッド１０６、点火プラグ１０８、吸排気バルブ１１０、カム機構およびクランクシャフトを備える。
【００３２】
シリンダ１０２は、気筒として、図１に示したように複数設けられ、複数のシリンダ１０２の各々はピストン１０４をそれぞれ収納し、シリンダ１０２およびピストン１０４によってシリンダ１０２内に燃焼室が形成される。また、ピストン１０４は、燃焼室における燃料の燃焼によって直線往復運動を行い、当該直線往復運動はコネクティングロッド１０６を介してクランクシャフトに伝達される。
【００３３】
吸排気バルブ１１０はカム機構の動作によって開閉し、吸気バルブの開弁によってシリンダ１０２の燃焼室に外部の新気が取り込まれ、排気バルブの開弁によって燃焼後のガスがシリンダ１０２の燃焼室から排出される。また、点火プラグ１０８の点火によって、シリンダ１０２の燃焼室内に供給される燃料が燃焼される。
【００３４】
カム機構は、図１に示したように、カムシャフト１１２および当該カムシャフト１１２に固定されるカム１１４で構成される。カムシャフト１１２の回転によってカム１１４が回転し、カム１１４の突出部分が直接的または間接的に吸排気バルブを押し込むことによって吸排気バルブ１１０が開閉する。なお、カム１１４と吸排気バルブ１１０との間に別途ロッカアームが設けられ、ロッカアームを介して吸排気バルブ１１０が押し込まれてもよい。また、吸排気バルブ１１０は、ばねを有し、吸排気バルブ１１０が押し込まれた後に元の位置に戻るようにしてもよい。
【００３５】
クランクシャフトは、図１に示したように、クランクピン１１６、クランクジャーナル１１８およびこれらと連結されるクランクアーム１２０で構成される。クランクピン１１６はコネクティングロッド１０６と連結され、ピストン１０４の直線往復運動によってクランクアーム１２０が回転され、クランクアーム１２０の回転によってクランクジャーナル１１８が回転する。
【００３６】
続いて、図２を参照して、上述した内燃機関１００の構成の一部について詳細に説明する。図２は、図１に示される内燃機関１００の構成の一部を詳細に説明するための図である。
【００３７】
内燃機関１００は、さらに、燃料供給機構、ＥＧＲ（Emission  Gas  Recirculation）機構および制御装置２００−１を備える。
【００３８】
燃料供給機構は、シリンダ１０２内に燃料を供給する。具体的には、燃料供給機構は、図２に示したように、フューエルインジェクタ１２２、燃料配管１２４、燃料ポンプ１２６および燃料タンク１２８で構成される。例えば、フューエルインジェクタ１２２は、燃料ポンプ１２６によって燃料タンク１２８から吸い上げられ、燃料配管１２４を通じて供給される燃料をシリンダ１０２の燃焼室に向けて直接的に噴射する。
【００３９】
ＥＧＲ機構は、シリンダ１０２から排出される空気をシリンダ１０２に供給する。具体的には、ＥＧＲ機構は、図２に示したように、ＥＧＲバルブ１３０およびＥＧＲ配管１３２で構成される。例えば、ＥＧＲ配管１３２は、シリンダ１０２からの排気が流れる排気管およびシリンダ１０２に供給される空気が流れる吸気管を連通させ、ＥＧＲバルブ１３０は、当該ＥＧＲ配管１３２に設けられ、ＥＧＲ配管１３２を通過して吸気管に流れ込む排気の量を調節する。
【００４０】
制御装置２００−１は、内燃機関１００を構成する各装置の動作を制御する。具体的には、制御装置２００−１は、制御対象である各アクチュエータと接続線、例えばワイヤハーネス等で接続され、当該接続線を通じて送受信される電気信号を用いて各アクチュエータに動作指示を行う。例えば、制御装置２００−１は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）であり得る。
【００４１】
（制御装置の構成）
続いて、図３を参照して、内燃機関の制御装置２００−１の機能構成について説明する。図３は、本実施形態に係る制御装置２００−１の概略的な機能構成を示す図である。
【００４２】
制御装置２００−１は、図３に示したように、気筒休止制御部２０２、燃焼制御部２０４、通信部２０６および記憶部２０８を備える。
【００４３】
気筒休止制御部２０２は、吸排気バルブ１１０の動作を制御する。具体的には、気筒休止制御部２０２は、吸排気バルブ１１０を閉弁状態で維持する気筒休止制御を行う。例えば、気筒休止制御部２０２は、カムシャフト１１２に回転の開始および停止を指示することにより、吸排気バルブ１１０の開閉を制御する。
【００４４】
さらに、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御中のシリンダ１０２内における酸素量の減少に応じて、気筒休止制御中のシリンダ１０２に係る吸気バルブの開弁指示を行う。具体的には、気筒休止制御部２０２は、吸排気バルブ１１０の閉弁後に噴射された燃料の量が所定の量に達した際に、吸気バルブの開弁指示を行う。これは、吸排気バルブ１１０が閉弁状態に維持されているので、シリンダ１０２の燃焼室に噴射された燃料が燃焼されると、燃焼室内の酸素量は減少することから、燃料の噴射量から酸素量の減少を推測することが可能であるためである。
【００４５】
より具体的には、気筒休止制御部２０２は、燃料の噴射回数が閾値に達した際に、吸気バルブの開弁指示を行う。例えば、事前に、シリンダ１０２の燃焼室に吸気される空気に含まれる酸素量および一回の燃焼で消費される酸素量が実験等により測定され、当該測定値から酸素量が上記の閾値に達することになる燃焼回数すなわち燃料の噴射回数が算出される。そして、算出された噴射回数が記憶部２０８に記憶され、気筒休止制御部２０２は、記憶部２０８から当該算出された噴射回数を取得し、燃料の噴射回数が当該算出された噴射回数に達したかを判定する。噴射回数が当該算出された噴射回数に達したと判定される場合、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御を停止する。なお、気筒休止制御の停止後は、排気バルブから開弁され、気筒休止制御が行われていたシリンダ１０２の燃焼室内の酸素量が減少した空気が排出される。そして、排気バルブが閉弁された後に吸気バルブが開弁され、燃焼に十分な量の酸素を含んだ新たな空気が取り込まれる。
【００４６】
なお、上記では、気筒休止制御中のシリンダ１０２内における酸素量の減少に応じて気筒休止制御が停止される例を説明したが、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御を維持したまま、一時的に吸排気バルブ１１０を開弁させてもよい。この場合、気筒休止制御を停止することなく吸排気が行われることにより、気筒休止制御期間を長期化することができ、気筒休止制御が停止される場合よりも燃料の消費量を低減することが可能となる。
【００４７】
また、上記では、気筒休止制御部２０２は、酸素量の減少に応じて吸気バルブの開弁指示を行う例を説明したが、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御の停止要求に応じて気筒休止制御を停止してもよい。例えば、気筒休止制御部２０２は、制御装置２００の外部の制御装置等から気筒休止制御の停止要求、例えばトルク要求が通信部２０６によって受信された際に、気筒休止制御を停止する。
【００４８】
また、上記では、気筒休止制御の停止後に最初に行われる吸排気バルブ１１０の開弁において、排気バルブから開弁される例を説明したが、吸気バルブから開弁されてもよい。この場合、排気バルブから開弁されることによって燃焼ガスが排出されるときよりも、ポンピングロスが低下するとともに、燃焼ガスの混入によって燃焼が緩慢化され、窒素酸化物の生成が抑制される。
【００４９】
燃焼制御部２０４は、シリンダ１０２の燃焼室における燃料の燃焼を制御する。具体的には、燃焼制御部２０４は、シリンダ１０２の燃焼室への燃料供給制御を行う。例えば、点火プラグ１０８は定期的に点火を行っており、燃焼制御部２０４は、燃料を燃焼させるタイミングで、フューエルインジェクタ１２２に燃料をシリンダ１０２の燃焼室内に直接的に噴射させる。噴射された燃料は、点火プラグ１０８による点火のタイミングで燃焼される。
【００５０】
さらに、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御中のシリンダ１０２内への燃料の噴射制御を行う。具体的には、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御の開始からの経過時間に基づいてフューエルインジェクタ１２２に燃料を噴射させる。例えば、気筒休止制御中の筒内圧力または筒内温度を再度上昇させるべきタイミングが気筒休止制御の開始からの経過時間で予め決定され、燃焼制御部２０４は、当該タイミングでフューエルインジェクタ１２２に燃料を噴射させる。なお、燃料噴射間隔は、一定であってもよく、噴射回数に応じて変化されてもよい。例えば、燃焼制御部２０４は、噴射回数が増加するに従って短くなる間隔で燃料噴射を行う。
【００５１】
なお、燃料の噴射量は、気筒休止制御が停止されている状態（以下、通常運転状態とも称する。）における噴射量よりも少量である。ここで、気筒休止制御中の燃料噴射は複数回行われ得るため、一回当たりの燃料の噴射量が通常の状態における噴射量と同量以上であると、燃焼が過剰に行われ、シリンダ１０２等が破損する可能性がある。これに対し、気筒休止制御中の噴射量が通常運転状態における噴射量よりも少量に設定されることにより、上記のような事態を回避することが可能となる。
【００５２】
また、気筒停止制御中のシリンダ１０２内へフューエルインジェクタ１２２に噴射させる燃料の量は、気筒停止制御中の噴射回数に応じて予め設定されており、この噴射量は、例えば噴射回数毎に筒内に残存すると考えられる酸素量に応じて設定される。例えば、燃焼制御部２０４は、記憶部２０８に記憶される燃料の噴射量を取得し、取得される噴射量の燃料の噴射をフューエルインジェクタ１２２に指示する。
【００５３】
通信部２０６は、内燃機関１００を構成する各装置との通信を行う。具体的には、通信部２０６は、制御装置２００−１の制御対象である各アクチュエータおよび内燃機関１００に備えられる各センサと通信を介して接続する。そして、通信部２０６は、気筒休止制御部２０２および燃焼制御部２０４等からの動作指示をアクチュエータに送信し、センサにより取得された情報を当該センサから受信する。例えば、制御装置２００−１は、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）通信等を用いて制御対象の各アクチュエータ等と通信を行う。なお、通信部２０６は、他の制御装置、例えば駆動制御装置等と通信を行ってもよい。
【００５４】
記憶部２０８は、制御装置２００−１の制御に係る情報を記憶する。例えば、記憶部２０８は、気筒休止制御および燃焼制御に係る情報、例えば気筒休止期間および燃料噴射タイミング等の情報を記憶し得る。
【００５５】
＜２−２．装置の処理＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置２００−１の処理について説明する。図４は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置２００−１の処理を概念的に示すフローチャートである。
【００５６】
まず、制御装置２００−１は、気筒休止制御を開始する（ステップＳ３０２）。具体的には、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御の要求があった場合、複数のシリンダ１０２のうちの所定のシリンダ１０２または当該要求により特定されるシリンダ１０２について気筒休止制御を開始する。
【００５７】
次に、制御装置２００−１は、気筒休止制御の開始から所定の時間が経過したかを判定する（ステップＳ３０４）。具体的には、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御の開始後、所定の時間、例えば記憶部２０８に記憶される燃料噴射タイミングが到来したかを判定する。
【００５８】
気筒休止制御の開始から所定の時間が経過したと判定される場合、制御装置２００−１は、燃料の噴射回数が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ３０６）。具体的には、燃料噴射タイミングが到来したと判定される場合、燃焼制御部２０４は、燃料の噴射回数が、記憶部２０８に記憶される燃料の噴射回数に係る閾値以上であるかを判定する。
【００５９】
燃料の噴射回数が閾値未満であると判定される場合、制御装置２００−１は、フューエルインジェクタ１２２に燃料を噴射させる（ステップＳ３０８）。具体的には、燃焼制御部２０４は、燃料の噴射回数が閾値未満であると判定される場合、フューエルインジェクタ１２２に燃料を所定の量だけ噴射させる。なお、燃料の噴射後、制御装置２００−１の処理はステップＳ３０４に戻される。
【００６０】
ステップＳ３０６にて、燃料の噴射回数が閾値以上であると判定される場合、制御装置２００−１は、気筒休止制御を停止する（ステップＳ３１０）。具体的には、燃料の噴射回数が閾値以上であると判定される場合、燃焼制御部２０４は噴射指示を行わず、気筒休止制御部２０２は気筒休止制御を停止させる。そして、気筒休止制御を行わない通常運転状態の制御に処理が復帰される。
【００６１】
このように、本発明の第１の実施形態によれば、制御装置２００−１は、吸排気バルブ１１０を閉弁状態で維持する気筒休止制御を行う。そして、制御装置２００−１は、当該気筒休止制御中の気筒内に燃料が直接的に噴射され、噴射される燃料が燃焼されるように燃焼制御を行う。このため、吸排気バルブ１１０が閉弁状態で維持された状況であってもシリンダ１０２内で燃焼が行われることにより、気筒休止制御中にシリンダ１０２内の圧力および温度等が燃焼性能に影響を及ぼす程度にまで低下することを防止することが可能となる。その結果、気筒休止期間の長期化による燃費向上、オイル上がりの防止および気筒休止制御停止後の燃焼による有害物質の増加の抑制が実現される。
【００６２】
さらに、筒内圧力の低下が抑制されることによりクランク角速度の変動も抑制されるため、気筒休止制御中の振動の発生も抑制される。一般的には、気筒休止制御が行われると、休止気筒の筒内圧力が低下するにしたがって休止気筒で発生する膨張力が低下し、振動を相殺する方向の力が減少してクランク角速度の変動が大きくなる。これに対し、本実施形態においては、筒内圧力を高く維持できるため、上記のような現象の発生が抑制され、気筒休止中の振動を低減することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、直噴式の燃料供給機構が採用されるため、シリンダ１０２の燃焼室内に燃料等の堆積物であるデポジットが発生し易くなる。しかし、筒内温度の低下が抑制されることにより、燃料の燃え残り等が抑制されるため、当該デポジットの発生を抑制することが可能となる。
【００６４】
また、制御装置２００−１は、吸排気バルブ１１０の閉弁からの経過時間に基づいて上記の燃焼制御を行う。このため、燃焼制御に係る処理が簡素化されることにより、当該燃焼制御の追加による処理負荷の増大を抑制することが可能となる。
【００６５】
また、制御装置２００−１は、気筒休止制御中の気筒内における酸素量の減少に応じて、当該気筒休止制御中の気筒に係る吸気バルブの開弁指示を行う。このため、酸素を含む新たな空気が吸気されることにより、シリンダ１０２内の酸素量が減少した状態で燃焼が行われることによる有害物質の発生を抑制することが可能となる。
【００６６】
また、制御装置２００−１は、吸排気バルブ１１０の閉弁後に噴射された燃料の量が所定の量に達した際に、吸気バルブの開弁指示を行う。このため、酸素量を直接的に検出する装置を設けることなく、酸素量の減少が判定されることにより、内燃機関１００のコスト増加を抑制することが可能となる。
【００６７】
また、一回で噴射される燃料の量は、吸排気バルブの閉弁後に噴射された燃料の噴射回数に応じて設定された量であり、制御装置２００−１は、燃料の噴射回数が閾値に達した際に、吸気バルブの開弁指示を行う。このため、吸気バルブの開弁指示の判定に係る処理が簡素化されることにより、当該判定に係る処理の追加による処理負荷の増大を抑制することが可能となる。なお、休止気筒に噴射される燃料の量は、休止気筒への噴射回数に関わらず、固定量であってもよい。
【００６８】
＜３．第２の実施形態＞
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。続いて、本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の制御装置２００−２ついて説明する。本実施形態では、制御装置２００−２は、気筒休止制御の開始からの経過時間の代わりに、クランクシャフトの回転状態に基づいて燃料噴射を制御する。
【００６９】
＜３−１．装置の構成＞
まず、本実施形態に係る制御装置２００−２の構成について説明する。なお、第１の実施形態と実質的に同一である構成については説明を省略する。
【００７０】
（制御装置の構成）
制御装置２００−２は、気筒休止制御部２０２、燃焼制御部２０４、通信部２０６および記憶部２０８に加えて、さらにクランク回転状態検出部を備える。
【００７１】
クランク回転状態検出部は、クランクシャフトの回転状態を検出する。具体的には、クランク回転状態検出部は、クランクシャフトの回転数または回転速度を検出し、検出内容を示す情報（以下、クランク回転情報とも称する。）を生成する。そして、クランク回転状態検出部は、生成されるクランク回転情報を燃焼制御部２０４に提供する。例えば、クランク回転状態検出部は、内燃機関１００が別途に備えるクランク角センサ等からクランク角を示すクランク角情報を取得し、取得されるクランク角情報からクランクシャフトの回転数または回転速度を算出し得る。
【００７２】
燃焼制御部２０４は、第１の情報としての、燃料の燃焼によって変化する情報に基づいて燃焼制御を行う。具体的には、燃焼制御部２０４は、クランク回転情報の示す値が閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。例えば、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御の開始後、定期的に、クランク回転状態検出部から提供されるクランク回転情報の示すクランクシャフトの回転数または回転速度が記憶部２０８に記憶される閾値としての回転数または回転速度まで低下したかを判定する。そして、クランク回転情報の示す回転数または回転速度が閾値以下まで低下したと判定される場合、燃焼制御部２０４は、フューエルインジェクタ１２２に燃料の噴射を指示する。
【００７３】
＜３−２．装置の処理＞
制御装置２００−２の処理については、第１の実施形態におけるステップＳ３０４の判定処理が、クランク回転情報の示す値が閾値に達したかの判定処理に変更されるのみであるため、説明を省略する。
【００７４】
このように、本発明の第２の実施形態によれば、制御装置２００−２は、燃料の燃焼によって変化する情報に基づいて燃焼制御を行う。このため、燃焼状況の変化に合った燃料噴射が行われることにより、燃焼に係る機能および性能の低下をより効果的に抑制することが可能となる。
【００７５】
また、制御装置２００−２は、クランクシャフトの回転状態を示すクランク回転情報の示す値が閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。このため、既存の情報に基づいて燃料の噴射制御が行われることにより、当該噴射制御の追加によるコストの増大を抑制することが可能となる。
【００７６】
＜４．第３の実施形態＞
以上、本発明の第２の実施形態について説明した。続いて、本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の制御装置２００−３ついて説明する。本実施形態では、制御装置２００−３は、クランクシャフトの回転状態の代わりに、筒内圧力に基づいて燃料噴射を制御する。
【００７７】
＜４−１．装置の構成＞
まず、本実施形態に係る制御装置２００−３の構成について説明する。なお、第１および第２の実施形態と実質的に同一である構成については説明を省略する。
【００７８】
（内燃機関の構成）
内燃機関１００は、上述した各装置に加えて、さらに筒内圧力検出部を備える。
【００７９】
筒内圧力検出部は、シリンダ１０２の燃焼室内の圧力を検出する。具体的には、筒内圧力検出部は、シリンダ１０２の燃焼室内の圧力を検出し、検出される圧力を示す情報（以下、筒内圧力情報とも称する。）を生成する。そして、筒内圧力検出部は、生成される筒内圧力情報を制御装置２００−３に送信する。例えば、筒内圧力検出部は、圧力センサまたは圧力センサおよび制御回路の組合せであり得る。
【００８０】
（制御装置の構成）
燃焼制御部２０４は、気筒休止制御中のシリンダ１０２に係る筒内圧力情報の示す値が閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。例えば、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御の開始後、定期的に、通信部２０６によって受信される筒内圧力情報の示す圧力値が記憶部２０８に記憶される閾値としての圧力値まで低下したかを判定する。そして、筒内圧力情報の示す圧力値が閾値以下まで低下したと判定される場合、燃焼制御部２０４は、フューエルインジェクタ１２２に燃料の噴射を指示する。
【００８１】
＜４−２．装置の処理＞
制御装置２００−３の処理については、第１の実施形態におけるステップＳ３０４の判定処理が、筒内圧力情報の示す値が閾値に達したかの判定処理に変更されるのみであるため、説明を省略する。
【００８２】
このように、本発明の第３の実施形態によれば、制御装置２００−３は、気筒休止制御中の気筒内における圧力が閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。このため、筒内圧力が直接的に把握され、より正確なタイミングで燃料噴射がおこなわれることにより、筒内圧力の低下をより確実に抑制することが可能となる。さらに、筒内温度の低下よりも筒内圧力の低下の方が早いため、筒内圧力に合わせて燃料噴射が行われることにより、筒内温度を燃焼に適した温度に維持することも可能となる。
【００８３】
＜５．第４の実施形態＞
以上、本発明の第３の実施形態について説明した。続いて、本発明の第４の実施形態に係る内燃機関の制御装置２００−４ついて説明する。本実施形態では、制御装置２００−４は、筒内圧力の代わりに、筒内温度に基づいて燃料噴射を制御する。
【００８４】
＜５−１．装置の構成＞
まず、本実施形態に係る制御装置２００−４の構成について説明する。なお、第１〜第３の実施形態と実質的に同一である構成については説明を省略する。
【００８５】
（内燃機関の構成）
内燃機関１００は、上述した各装置に加えて、さらに筒内温度検出部を備える。
【００８６】
筒内温度検出部は、シリンダ１０２の燃焼室内の温度を検出する。具体的には、筒内温度検出部は、シリンダ１０２の燃焼室内の温度を検出し、検出される温度を示す情報（以下、筒内温度情報とも称する。）を生成する。そして、筒内温度検出部は、生成される筒内温度情報を制御装置２００−４に送信する。例えば、筒内温度検出部は、温度センサまたは温度センサおよび制御回路の組合せであり得る。
【００８７】
（制御装置の構成）
燃焼制御部２０４は、気筒休止制御中のシリンダ１０２に係る筒内温度情報の示す値が閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。例えば、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御の開始後、定期的に、通信部２０６によって受信される筒内温度情報の示す温度が記憶部２０８に記憶される閾値としての温度まで低下したかを判定する。そして、筒内温度情報の示す温度が閾値以下まで低下したと判定される場合、燃焼制御部２０４は、フューエルインジェクタ１２２に燃料の噴射を指示する。
【００８８】
＜５−２．装置の処理＞
制御装置２００−４の処理については、第１の実施形態におけるステップＳ３０４の判定処理が、筒内温度情報の示す値が閾値に達したかの判定処理に変更されるのみであるため、説明を省略する。
【００８９】
このように、本発明の第４の実施形態によれば、制御装置２００−４は、気筒休止制御中の気筒内における温度が閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。このため、筒内温度が直接的に把握され、より正確なタイミングで燃料噴射がおこなわれることにより、筒内圧力が検出されない場合であっても、筒内圧力および筒内温度の低下をより確実に抑制することが可能となる。
【００９０】
＜６．第５の実施形態＞
以上、本発明の第４の実施形態について説明した。続いて、本発明の第５の実施形態に係る内燃機関の制御装置２００−５ついて説明する。本実施形態では、制御装置２００−５は、筒内圧力または筒内温度の各々単体の代わりに、筒内圧力および筒内温度の両方に基づいて燃料噴射を制御する。
【００９１】
＜６−１．装置の構成＞
まず、本実施形態に係る制御装置２００−５の構成について説明する。なお、第１〜第４の実施形態と実質的に同一である構成については説明を省略する。
【００９２】
（制御装置の構成）
燃焼制御部２０４は、気筒休止制御中のシリンダ１０２に係る筒内圧力情報または筒内温度情報のうちのいずれかの値がそれぞれの閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。例えば、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御の開始後、定期的に、通信部２０６によって受信される筒内圧力情報の示す圧力または筒内温度情報の示す温度のうちのいずれかが記憶部２０８に記憶される閾値としての圧力または温度まで低下したかを判定する。そして、筒内圧力情報の示す圧力または筒内温度情報の示す温度のうちのいずれかがそれぞれの閾値以下まで低下したと判定される場合、燃焼制御部２０４は、フューエルインジェクタ１２２に燃料の噴射を指示する。
【００９３】
＜６−２．装置の処理＞
制御装置２００−５の処理については、第１の実施形態におけるステップＳ３０４の判定処理が、筒内圧力情報の示す値または筒内温度情報の示す値のいずれかがそれぞれの閾値に達したかの判定処理に変更されるのみであるため、説明を省略する。
【００９４】
このように、本発明の第５の実施形態によれば、制御装置２００−５は、気筒休止制御中の気筒内における圧力または温度のいずれかがそれぞれの閾値以下に達した際に、燃料の噴射指示を行う。このため、筒内圧力または筒内温度のいずれか一方が検出されない場合であっても、正確なタイミングで燃料噴射が行われることにより、筒内圧力および筒内温度の低下抑制の確実性をさらに向上させることが可能となる。
【００９５】
なお、上記では、筒内圧力および筒内温度の両方に基づいて燃料噴射制御が行われる例を説明したが、筒内圧力、筒内温度およびクランクシャフトの回転状態のうちの２つ以上の組合せに基づいて燃料噴射制御が行われてもよい。
【００９６】
＜７．変形例＞
以上、本発明の各実施形態について説明した。なお、本発明の実施形態は、上述の例に限定されない。以下に、本発明の実施形態の第１〜第５の変形例について説明する。
【００９７】
（第１の変形例）
本発明の各実施形態の第１の変形例として、制御装置２００は、気筒休止制御中の気筒内の酸素量に基づいて吸排気バルブ１１０の開閉制御を行ってもよい。具体的には、内燃機関１００は、気筒内における酸素量を検出する酸素量検出部をさらに備え、制御装置２００は、酸素量検出部によって検出される酸素量が閾値以下になった際に、吸気バルブの開弁指示を行う。
【００９８】
例えば、内燃機関１００は、シリンダ１０２の燃焼室内の酸素量を検出する酸素センサを備え、酸素センサは検出した酸素量を示す酸素量情報を生成し、制御装置２００に送信する。通信部２０６によって酸素量情報が受信されると、気筒休止制御部２０２は、受信された酸素量情報の示す酸素量が記憶部２０８に記憶される閾値である酸素量以下であるかを判定する。酸素量が閾値以下であると判定される場合、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御の停止または気筒休止制御中の一時的な吸気バルブの開弁指示を行う。
【００９９】
このように、本発明の各実施形態の第１の変形例によれば、制御装置２００は、気筒内の酸素量が閾値以下になった際に、吸気バルブの開弁指示を行う。このため、直接的に検出される酸素量に基づいて吸気バルブの開弁が行われ、より正確なタイミングで酸素が補充されることにより、気筒休止制御期間を最適化することが可能となる。
【０１００】
（第２の変形例）
本発明の各実施形態の第２の変形例として、制御装置２００は、吸排気バルブ１１０の閉弁からの経過時間に基づいて吸排気バルブ１１０の開閉制御を行ってもよい。具体的には、吸排気バルブ１１０の閉弁から所定の時間の経過までに吸気なしで燃焼可能な量の燃料噴射が行われる場合、気筒休止制御部２０２は、吸排気バルブの開弁から当該所定の時間が経過した際に、吸気バルブの開弁指示を行う。
【０１０１】
例えば、燃焼制御部２０４は、気筒休止制御の開始から一定時間が経過するごとに一定量の燃料噴射を行う。この場合、事前に、吸排気バルブ１１０の閉弁から開弁までの間の噴射量の合計と一回の噴射量とから、吸排気バルブ１１０の閉弁から開弁までの時間（以下、開閉間時間とも称する。）が算出可能である。そのため、算出された開閉間時間が予め記憶部２０８に記憶されることにより、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御の開始から当該開閉間時間が経過したかを判定する。そして、開閉間時間が経過したと判定される場合、気筒休止制御部２０２は、吸気バルブの開弁指示を行う。
【０１０２】
このように、本発明の各実施形態の第２の変形例によれば、制御装置２００は、吸排気バルブの開弁から開閉間時間が経過した際に、吸気バルブの開弁指示を行う。このため、吸気バルブの開弁判定処理が簡素化されることにより、当該開弁判定処理の追加による処理負荷の増大を抑制することが可能となる。
【０１０３】
（第３の変形例）
本発明の各実施形態の第３の変形例として、制御装置２００は、燃料噴射指示に係る閾値に係数をかけて得られる値を気筒休止制御中における燃料噴射判定処理に用いてもよい。具体的には、燃焼制御部２０４は、予め決定される値と内燃機関１００を冷却する要素の温度によって定まる値とに基づいて決定される値を閾値として燃料噴射判定処理に用いる。
【０１０４】
例えば、燃焼制御部２０４は、記憶部２０８に記憶されるクランク回転情報、筒内圧力情報または筒内温度情報に係る閾値に、例えば水温または気温に基づいて決定される係数をかけることによって得られる値を閾値として燃料噴射判定処理に用いる。
【０１０５】
このように、本発明の各実施形態の第３の変形例によれば、制御装置２００は、予め決定される値と内燃機関１００を冷却する要素の温度によって定まる値とに基づいて決定される値を閾値として気筒休止制御中における燃料噴射判定処理に用いる。このため、燃料噴射判定処理に用いられる閾値が内燃機関１００の内部または外部の環境に合わせて動的に変更され、当該環境に適したタイミングで燃料噴射が行われることにより、燃焼に係る機能および性能をさらに向上させることが可能となる。
【０１０６】
なお、上記では、水温または気温に基づいて決定される係数が用いられる例を説明したが、個体係数が用いられてもよい。例えば、個体係数は、制御装置２００、内燃機関１００または内燃機関１００が搭載される車両等ごとに設定される係数であり得る。
【０１０７】
（第４の変形例）
本発明の各実施形態の第４の変形例として、制御装置２００は、複数の気筒ごとに異なるタイミングで燃料噴射制御を行ってもよい。具体的には、燃焼制御部２０４は、複数の気筒について気筒休止制御が行われる場合、複数の気筒の各々の間で異なる時間に燃料の噴射が行われるように燃料噴射制御を行う。
【０１０８】
例えば、燃焼制御部２０４は、複数の気筒の各々について同じタイミングで燃料噴射を行う旨が判定された場合、当該複数の気筒の各々について時間間隔をあけて燃料噴射を指示する。
【０１０９】
このように、本発明の各実施形態の第４の変形例によれば、制御装置２００は、複数の気筒について気筒休止制御が行われる場合、複数の気筒の各々の間で異なる時間に燃料の噴射が行われるように燃料噴射制御を行う。このため、燃焼タイミングの重複が回避されることによって、燃焼により発生するクランクシャフトの回転力、例えばトルクの低下抑制効果を長期化することが可能となる。また、互いに向かい合うように設けられる気筒の各々について異なるタイミングで燃料噴射が行われる場合、互いに相殺する向きにピストン１０４の直線往復運動が発生し、当該ピストン１０４の直線往復運動による振動を低減することが可能となる。
【０１１０】
（第５の変形例）
本発明の各実施形態の第５の変形例として、制御装置２００は、気筒休止制御中の気筒内への燃料の噴射量を動的に変更してもよい。具体的には、気筒休止制御部２０２は、気筒休止制御中の気筒内における酸素量に基づいて燃料の噴射量を決定する。
【０１１１】
例えば、気筒休止制御部２０２は、第１の実施形態において説明したような、気筒休止制御の開始からの燃料噴射回数、第１の変形例において説明したような、酸素センサ等によって検出される気筒休止制御中の気筒内の酸素量、または第２の変形例において説明したような、気筒休止制御の開始からの経過時間に基づいて燃料の噴射量を決定する。
【０１１２】
このように、本発明の各実施形態の第５の変形例によれば、制御装置２００は、気筒休止制御中の気筒内における酸素量に基づいて燃料の噴射量を決定する。このため、酸素量に応じた量の燃料が噴射されることにより、燃焼の過不足が防止され、燃焼性能が低下することを抑制することが可能となる。
【０１１３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１１４】
１００    内燃機関
１０２    シリンダ
１０４    ピストン
１０６    コネクティングロッド
１０８    点火プラグ
１１０    吸排気バルブ
１１２    カムシャフト
１１４    カム
１１６    クランクピン
１１８    クランクジャーナル
１２０    クランクアーム
１２２    フューエルインジェクタ
１２４    燃料配管
１２６    燃料ポンプ
１２８    燃料タンク
１３０    ＥＧＲバルブ
１３２    ＥＧＲ配管
２００    内燃機関の制御装置
２０２    気筒休止制御部
２０４    燃焼制御部
２０６    通信部
２０８    記憶部
【図１】
2016151199.tif 000003
【図２】
2016151199.tif 000004
【図３】
2016151199.tif 000005
【図４】
2016151199.tif 000006