(57)【要約】【課題】一部の気筒を休止した場合に、休止気筒と休止気筒以外の気筒との間で空気のやり取りを行うことで、休止気筒以外の気筒の出力を増大させる。【解決手段】内燃機関の制御装置は、混合気の燃焼が行われる複数の気筒１１０と、新気の導入側から複数の気筒１１０に分岐して接続されるインテークマニホールド１０４と、燃焼を停止させた気筒１１０のピストン上昇行程で当該気筒の吸気弁１０８を開弁し、ピストン１１０の上昇により当該気筒から排出された空気を燃焼を停止していない気筒１１０の吸気行程に導入するバルブ制御部２５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気の燃焼が行われる複数の気筒と、
新気の導入側から前記複数の気筒に分岐して接続されるインテークマニホールドと、
燃焼停止気筒のピストン上昇行程で当該気筒の吸気弁を開弁し、ピストンの上昇により当該気筒から排出された空気を燃焼停止気筒以外の吸気行程に導入する弁制御部と、
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】
前記インテークマニホールドの前記複数の気筒に分岐した部位よりも上流に、新気の導入側への空気の流れを止めるバルブを備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記バルブは、吸入空気量を制御するスロットルバルブの下流に設けられたことを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記バルブは、前記排出された空気を燃焼停止気筒以外の気筒の吸気行程に導入するタイミングで閉じられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記バルブは、その上流側の圧力及び下流側の圧力に基づいて開閉するリードバルブから構成されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記バルブは、吸気弁を駆動するカムシャフトと同期して開閉を行うことを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサを備え、
前記バルブは、電子制御バルブから構成され、前記クランクシャフトの回転角に基づいて開閉されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
少なくともエンジン回転数に基づいて前記バルブの開閉タイミングを変化させることを特徴とする、請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
混合気の燃焼が行われる複数の気筒と、新気の導入側から前記複数の気筒に分岐して接続されるインテークマニホールドと、を備える内燃機関の制御方法であって、
複数の気筒の一部のみを燃焼させて運転を行うステップと、
燃焼停止気筒のピストン上昇行程で当該気筒の吸気弁を開弁し、ピストンの上昇により当該気筒から排出された空気を燃焼停止気筒以外の気筒の吸気行程に導入するステップと、
を備えることを特徴とする、内燃機関の制御方法。
【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及び内燃機関の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転状態に応じて複数の気筒の一部を休止状態とすることで、燃費を向上させる技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０１３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一部の気筒を休止させた場合においても、出力の増加が必要となる場面が想定される。
【０００５】
そこで、本発明の目的とするところは、一部の気筒の燃焼を停止した場合に出力を増大させることが可能な、新規かつ改良された内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、混合気の燃焼が行われる複数の気筒と、新気の導入側から前記複数の気筒に分岐して接続されるインテークマニホールドと、燃焼停止気筒のピストン上昇行程で当該気筒の吸気弁を開弁し、ピストンの上昇により当該気筒から排出された空気を燃焼停止気筒以外の吸気行程に導入する弁制御部と、を備える内燃機関の制御装置が提供される。
【０００７】
前記インテークマニホールドの前記複数の気筒に分岐した部位よりも上流に、新気の導入側への空気の流れを止めるバルブを備えるものであっても良い。
【０００８】
また、前記バルブは、吸入空気量を制御するスロットルバルブの下流に設けられたものであっても良い。
【０００９】
また、前記バルブは、前記排出された空気を燃焼停止気筒以外の気筒の吸気行程に導入するタイミングで閉じられるものであっても良い。
【００１０】
また、前記バルブは、その上流側の圧力及び下流側の圧力に基づいて開閉するリードバルブから構成されるものであっても良い。
【００１１】
また、前記バルブは、吸気弁を駆動するカムシャフトと同期して開閉を行うものであっても良い。
【００１２】
また、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサを備え、前記バルブは、電子制御バルブから構成され、前記クランクシャフトの回転角に基づいて開閉されるものであっても良い。
【００１３】
また、少なくともエンジン回転数に基づいて前記バルブの開閉タイミングを変化させるものであっても良い。
【００１４】
また、また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、混合気の燃焼が行われる複数の気筒と、新気の導入側から前記複数の気筒に分岐して接続されるインテークマニホールドと、を備える内燃機関の制御方法であって、複数の気筒の一部のみを燃焼させて運転を行うステップと、燃焼停止気筒のピストン上昇行程で当該気筒の吸気弁を開弁し、ピストンの上昇により当該気筒から排出された空気を燃焼停止気筒以外の気筒の吸気行程に導入するステップと、を備える内燃機関の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、一部の気筒の燃焼を停止した場合に、燃焼停止気筒と燃焼停止気筒以外の気筒との間で空気のやり取りを行うことで、出力を増大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】＃１〜＃４の各気筒において、各行程での開弁・閉弁の状態を各行程で示した模式図である。
【図３】＃１〜＃４の各気筒において、各行程での開弁・閉弁の状態を各行程で示した模式図である。
【図４】＃１〜＃４の各気筒において、各行程での開弁・閉弁の状態を各行程で示した模式図である。
【図５】＃１気筒が吸気行程であり、＃２気筒が膨張行程の場合を示す模式図である。
【図６】リードバルブの開閉状態を示す模式図である。
【図７】＃１気筒が圧縮行程であり、＃２気筒が排気行程の場合を示す模式図である。
【図８】＃１気筒が膨張行程であり、＃２気筒が吸気行程の場合を示す模式図である。
【図９】＃１気筒が排気行程であり、＃２気筒が圧縮行程の場合を示す模式図である。
【図１０Ａ】バルブ制御機構を示す模式図である。
【図１０Ｂ】バルブ制御機構を示す模式図である。
【図１０Ｃ】バルブ制御機構を示す模式図である。
【図１１】内燃機関の運転状態に応じたエンジン回転数とトルクの関係を示す模式図である。
【図１２】図１１の領域ａ、領域ｂ、領域ｃの各運転状態における燃料噴射量を示す模式図である。
【図１３】第２の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式図である。
【図１４】ロータリーバルブ３００とその周辺の構成を示す模式図である。
【図１５】ロータリーバルブ３００の開状態と閉状態を示す模式図である。
【図１６】第３の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式図である。
【図１７】エンジン回転数に応じてロータリーバルブ４００の位相を制御した例を示す特性図である。
【図１８】ロータリーバルブ４００の位相遅れを説明するための模式図である。
【図１９】電磁バルブの構成を示す模式図である。
【図２０】第４の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式図である。
【図２１】エンジン回転数に応じてロータリーバルブ４００の位相を制御した例を示す特性図である。
【図２２】第４の実施形態の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
＜１．第１の実施形態＞
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成について説明する。図１に示すように、内燃機関は複数の気筒１１０から構成される。吸入空気は吸気管１０３内のスロットルバルブ１０１を通り、リードバルブ１０２を通過してインテークマニホールド（サージタンク）１０４に流入し、各気筒の吸気管１０６に分配される。
【００１９】
一方、燃料タンク（不図示）に貯留された燃料は、燃料ポンプによりくみ上げられ、インジェクター１０９により吸気管１０６に噴射される。噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気となり、混合気は吸気弁１０８を介して内燃機関の各気筒（シリンダ）１１０に吸入される。混合気は、気筒１１０内でピストン１１２により圧縮され、点火プラグ１１４により点火されて爆発（燃焼）する。混合気の燃焼により発生するピストン１１２の往復運動は、クランクシャフト１１６の回転運動となり、車両を駆動する駆動力が発生する。
【００２０】
燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁（図１において不図示）を介して排気マニホルドに放出され、排気浄化触媒を通過して排気管から排出される。
【００２１】
制御装置（ＥＣＵ）２００は、燃料噴射制御、点火時期制御、吸気弁１０８、排気弁の開閉タイミングの制御、など、内燃機関の制御全般を行う。
【００２２】
以下、本実施形態に係る気筒停止の際の制御について詳細に説明する。図１に示す例では、内燃機関は４つの気筒（＃１〜＃４）１１０を備えている。気筒停止は、対象となる気筒の吸気管１０６への燃料噴射を停止することにより行われる。これにより、気筒停止の対象となった気筒１１０では、燃焼が行われないため、燃費を向上させることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、気筒停止の対象となる気筒においては、吸気弁１０８を開く制御を行う。図２〜図４は、＃１〜＃４の各気筒１１０において、各行程での開弁・閉弁の状態を各行程（吸気行程、圧縮行程、爆発（膨張）行程、排気行程）で示した模式図である。図２〜図４において、○は開弁状態を、×は閉弁状態を示している。ここで、図２及び図３は、＃３と＃４の気筒を停止させた場合を示している。また、図４は、気筒停止を行わない通常の４気筒運転を示している。
【００２４】
図４に示す通常の４気筒運転では、（１）行程において、＃１気筒が吸気行程、＃２気筒が膨張行程、＃３気筒が排気行程、＃４気筒が圧縮行程となる。また、（２）行程において、＃１気筒が圧縮行程、＃２気筒が排気行程、＃３気筒が吸気行程、＃４気筒が膨張行程となる。また、（３）行程において、＃１気筒が膨張行程、＃２気筒が吸気行程、＃３気筒が圧縮行程、＃４気筒が排気行程となる。また、（４）行程において、＃１気筒が排気行程、＃２気筒が圧縮行程、＃３気筒が膨張行程、＃４気筒が吸気行程となる。
【００２５】
図２は、通常の気筒停止における制御を示している。通常の気筒停止では、気筒停止の対象である＃３気筒と＃４気筒の筒内の仕事を０にするため、＃３気筒及び＃４気筒の吸気弁１０８及び排気弁は閉じた状態とされる。＃１気筒及び＃２気筒については、図４と同様に吸気弁１０８及び排気弁が動作する。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る気筒停止制御（ブースト）を示している。本実施形態に係る気筒停止制御では、気筒停止の対象である＃３気筒と＃４気筒において、各行程で吸気弁１０８を開弁する。本実施形態では、気筒停止に係る気筒の吸気弁１０８を開くことで、気筒停止に係る気筒の空気をインテークマニホールド１０４に流入させ、気筒停止していない気筒の筒内へ送り込むことで、出力を増大させる。
【００２７】
図５は、図３に示す吸気弁１０８の開閉を行った場合に、各気筒１１０間を流れる気流を示す模式図である。＃１気筒が吸気行程の場合、＃３気筒、＃４気筒ではピストン１１２がクランクシャフト１１６から離れる方向に移動し、気筒１１０内の空気が圧縮される。この際、＃３気筒及び＃４気筒の吸気弁１０８が開いているため、＃３気筒及び＃４気筒の気筒１１０内の空気がインテークマニホールド１０４へ流れる。
【００２８】
リードバルブ１０２は逆流防止用のバルブであり、スロットルバルブ１０１の下流の内圧とインテークマニホールド１０４の内圧とのバランス状態に応じて、インテークマニホールド１０４内の吸入空気がスロットルバルブ１０１側へ逆流しないように自動的に開閉する。図６は、リードバルブ１０２の開閉状態を示す模式図である。リードバルブ１０２は、スロットルバルブ１０１の下流の内圧がインテークマニホールド１０４の内圧よりも低い場合は閉状態となる。また、リードバルブ１０２は、スロットルバルブ１０１の下流の内圧がインテークマニホールド１０４の内圧よりも高い場合は開状態となる。これにより、リードバルブ１０２は、スロットルバルブ１０１からインテークマニホールド１０４へ向かう吸気の流れを通過させ、インテークマニホールド１０４からスロットルバルブ１０１へ向かう気流の流れを遮断する。このため、＃３気筒及び＃４気筒からインテークマニホールド１０４に流れた空気はスロットルバルブ１０１側に逆流することがなく、インテークマニホールド１０４内の圧力が高まり、＃１気筒に通常の４気筒運転よりも多くの空気が流入する。制御装置２００は、＃１気筒への吸入空気量の増大に伴い、＃１気筒への燃料噴射量を増加させる。これにより、発生するトルクを増大させることが可能となる。
【００２９】
また、図７は、＃１気筒が圧縮行程であり、＃２気筒が排気行程の場合を示している。この場合、＃３気筒、＃４気筒ではピストン１１２がクランクシャフト１１６に近づく方向へ移動し、＃３気筒、＃４気筒の気筒１１０内には空気が流入する。＃３気筒、＃４気筒に流入した空気は、次に＃２気筒が吸気行程となる際に、＃２気筒へ送られる。
【００３０】
また、図８は、＃１気筒が膨張行程であり、＃２気筒が吸気行程の場合を示している。この場合、＃３気筒、＃４気筒ではピストン１１２がクランクシャフト１１６から離れる方向へ移動し、気筒１１０内の空気が圧縮される。この際、＃３気筒及び＃４気筒の吸気弁１０８が開いているため、＃３気筒及び＃４気筒の筒内の空気がインテークマニホールド１０４へ流れる。そして、＃３気筒及び＃４気筒からインテークマニホールド１０４に流れた空気により、インテークマニホールド１０４内の圧力が高まり、＃２気筒に通常よりもより多くの空気が流入する。制御装置２００は、＃２気筒への吸入空気量の増大に伴い、＃２気筒への燃料噴射量を増加させる。これにより、発生するトルクを増大させることが可能となる。
【００３１】
また、図９は、＃１気筒が排気行程であり、＃２気筒が圧縮行程の場合を示している。この場合、＃３気筒、＃４気筒ではピストン１１２がクランクシャフト１１６に近づく方向へ移動し、＃３気筒、＃４気筒には空気が流入する。流入した空気は、次に＃１気筒が吸気行程となる際に、図５と同様に＃１気筒へ送られる。
【００３２】
以上のように、＃１気筒が吸気行程の場合、＃３気筒、＃４気筒の筒内では空気が圧縮され、インテークマニホールド１０４の圧力を高めて＃１気筒を過給することができる。また、＃２気筒が吸気行程の場合、＃３気筒、＃４気筒の筒内では空気が圧縮され、インテークマニホールド１０４の圧力を高めて＃２気筒を過給することができる。従って、気筒停止している＃３気筒、＃４気筒によるブースト（過給）機能により、気筒停止状態であっても駆動トルクを増大することができる。この際、２気筒運転であるため、駆動トルクを増大させたとしても、４気筒運転に比べて燃費低減効果を得ることができる。
２気筒の通常運転は、街中のクルーズ走行などで用いられるが、そこから加速する際、２気筒のブースト運転を利用する事で、迅速にスムーズな加速を行うことができる。２気筒のブースト運転からさらに加速要求があった場合には、４気筒運転へ切替える。また、２気筒の通常運転から加速する際、一旦２気筒のブースト運転を経て４気筒運転へ段階的に切替えることで、スムーズな加速感を得ることもできる。
【００３３】
図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、バルブ制御部（バルブ制御機構）２５０の一例を示す模式図である。なお、バルブ制御部２５０の構成は特に限定されるものではない。上述したブースト機能を有する２気筒運転を行うと、４気筒運転に対して＃３気筒及び＃４気筒の吸気弁１０８及び排気弁１０９の動作が異なるため、異なる動作を実現するためのバルブ制御部２５０が設けられている。図１０Ａに示すように、吸気弁１０８は、ロッカーアーム２６０，２６２，２６４を介して、通常運転用の吸気カム２５４又は２気筒運転用の吸気カム２５６によって駆動される。吸気カム２５４，２５６は、吸気カムシャフト１２０に設けられている。また、排気弁１０９は、ロッカーアーム２７０，２７２を介して、排気カム２８０によって駆動される。排気カム２８０は、排気カムシャフト２８２に設けられている。
【００３４】
図１０Ｂは、吸気カム２５４，２５６及びロッカーアーム２６０，２６２，２６４によって吸気弁１０８が駆動される様子を、４気筒運転、気筒停止、２気筒のブースト運転のそれぞれについて示した図である。図１０Ｂは、図１０Ａ中の矢印ＡＡ方向からロッカーアーム２６０，２６２，２６４、吸気カム２５４，２５６を見た状態を示している。図１０Ｂに示すように、３つのロッカーアーム２６０，２６２，２６４は並んで配置されている。吸気弁１０８は、中央に配置されたロッカーアーム２６２と当接し、中央のロッカーアーム２６２によって駆動される。左側に配置されたロッカーアーム２６０は、通常運転（４気筒運転）用の吸気カム２５４と当接し、通常運転用の吸気カム２５４によって駆動される。また、左側に配置されたロッカーアーム２６４は、２気筒運転用の吸気カム２５６と当接し、２気筒運転用の吸気カム２５６によって駆動される。吸気弁１０８は、図１０Ｂに示す位置Ｐ１でロッカーアーム２６２と当接する。
【００３５】
図１０Ｂに示すように、ローカーアーム２６０とロッカーアーム２６２を固定するピン２９０と、ローカーアーム２６２とロッカーアーム２６４を固定するピン２９２が設けられている。ピン２９０とピン２９２は油圧によって駆動される。４気筒運転時には、ローカーアーム２６０とロッカーアーム２６２とがピン２９０によって固定される。一方、ローカーアーム２６２とロッカーアーム２６４はピン２９２によって固定されない。これにより、通常運転用の吸気カム２５４によってロッカーアーム２６０が駆動されると、ロッカーアーム２６２はロッカーアーム２６０と一体となって駆動される。従って、ローカーアーム２６０及びロッカーアーム２６２は、回転軸２６６を中心として、通常運転用の吸気カム２５４の形状に倣って吸気カム２５４の位相で往復運動を行う。これにより、ロッカーアーム２６２と当接する吸気弁１０８が開閉駆動される。
【００３６】
また、気筒停止時には、ローカーアーム２６０とロッカーアーム２６２はピン２９０によって固定されない。また、ローカーアーム２６２とロッカーアーム２６４もピン２９２によって固定されない。これにより、通常運転用の吸気カム２５４と２気筒運転用の吸気カム２５６は、ロッカーアーム２６０とロッカーアーム２６４をそれぞれ駆動するが、ロッカーアーム２６２は駆動されないため、吸気弁１０８が閉じた状態が維持される。
【００３７】
また、２気筒運転時は、ローカーアーム２６２とロッカーアーム２６４とがピン２９２によって固定される。また、ローカーアーム２６０とロッカーアーム２６２とがピン２９０によって固定される。これにより、３つのロッカーアーム２６０，２６２，２６４は一体となって駆動する。ここで、２気筒運転用の吸気カム２５６は円柱形状であり、その直径は吸気弁１０８を開弁状態に設定できる大きさとされている。従って、２気筒運転用の吸気カム２５６によって、ロッカーアーム２６２はロッカーアーム２６４と一体となって吸気弁１０８を開弁状態まで押し下げ、開弁状態が維持される。
【００３８】
図１０Ｃは、排気カム２８０及びロッカーアーム２７０，２７２によって排気弁１０９が駆動される様子を、４気筒運転、気筒停止のそれぞれについて示した図である。図１０Ｃは、図１０Ａ中の矢印ＡＢ方向からロッカーアーム２７０，２７２、排気カム２８０を見た状態を示している。図１０Ｃに示すように、２つのロッカーアーム２７０，２７２は並んで配置されている。排気弁１０９は、右側に配置されたロッカーアーム２７２と当接し、ロッカーアーム２７２によって駆動される。左側に配置されたロッカーアーム２７０は、排気カム２８０と当接し、排気カム２８０によって駆動される。排気弁１０９は、図１０Ｃに示す位置Ｐ２でロッカーアーム２７２と当接する。
【００３９】
図１０Ｃに示すように、ローカーアーム２７０とロッカーアーム２７２を固定するピン２９４が設けられている。ピン２９４は油圧によって駆動される。４気筒運転時には、ローカーアーム２７０とロッカーアーム２７２とがピン２９４によって固定される。これにより、排気カム２８０によってロッカーアーム２７０が駆動されると、ロッカーアーム２７２はロッカーアーム２７０と一体となって駆動される。従って、ローカーアーム２７０及びロッカーアーム２７２は、回転軸２６８を中心として、排気カム２８０の形状に沿って往復運動を行う。これにより、ロッカーアーム２７２と当接する排気弁１０９が開閉駆動される。
【００４０】
また、気筒停止時には、ローカーアーム２７０とロッカーアーム２７２はピン２９４によって固定されない。これにより、排気カム２８０はロッカーアーム２７０を駆動するが、ロッカーアーム２７２は駆動されないため、排気弁１０９が閉じた状態が維持される。
【００４１】
図１１は、内燃機関の運転状態に応じたエンジン回転数とトルクの関係を示す模式図である。図１１に示すように、通常の２気筒運転を行った場合（領域ａ：停止気筒による過給なし）は、回転数及びトルクが最も小さくなる。一方、気筒停止を行うことなく４気筒運転を行った場合（領域ｃ）は、回転数及びトルクが最も大きくなる。そして、本実施形態に係るブースト機能を有する気筒停止を行った場合（領域ｂ：停止気筒による過給あり）は、２気筒運転と４気筒運転の中間程度の出力を発揮することができる。これにより、２気筒運転の領域が拡大し、気筒停止を行っているにも関わらず、通常の２気筒運転よりも出力を増加させることが可能となる。
【００４２】
図１２は、図１１の領域ａ、領域ｂ、領域ｃの各運転状態における燃料噴射量を示す模式図である。図１２に示すように、領域ａでは＃１気筒及び＃２気筒の２気筒分の燃料噴射が行われる。また、領域ｃでは＃１〜＃４の４気筒分の燃料噴射が行われる。そして、領域ｂでは、領域ａの燃料噴射量と領域ｃの燃料噴射量の中間の燃料噴射量とされる。これにより、領域ｂでは、４気筒運転（領域ｃ）と２気筒運転（領域ａ）の中間のトルクを出力することができる。
【００４３】
以上説明したように第１の実施形態によれば、気筒停止の対象である気筒において、各行程で吸気弁１０８を開弁するようにしたため、気筒停止に係る気筒の空気をインテークマニホールド１０４に流入させ、気筒停止していない気筒の筒内へ送り込むことができる。これにより、２気筒運転の領域を拡大することができ、２気筒運転時の出力を増大させることが可能となる。
【００４４】
＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１３は、第２の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式図である。第２の実施形態は、スロットルバルブ１０１の下流に配置される逆流防止用のバルブとして、リードバルブ１０２の代わりに機械式のロータリーバルブ３００を設けた点で第１の実施形態と相違する。
【００４５】
図１４は、ロータリーバルブ３００とその周辺の構成を示す模式図である。図１３及び図１４に示すように、ロータリーバルブ３００には、吸気流が通過する通路３０２と、ロータリーバルブ３００を開状態で固定するための孔３０４が設けられている。クラッチ３０５は、ロータリーバルブ３００とギヤ３０６との連結状態を切り換える。ギヤ３０６は、吸気弁１０８を駆動するカムシャフト１２０に結合されたカムギヤ３１０とチェーン３１２を介して連結されている。従って、カムシャフト１２０の回転がカムギヤ３１０、チェーン３１２を介してギヤ３０６に伝達され、クラッチ３０５が連結された状態では、ギヤ３０６の回転に応じてロータリーバルブ３００が開閉する。
【００４６】
図１５は、ロータリーバルブ３００の開状態と閉状態を示す模式図である。図１５に示すように、閉状態では通路３０２の向きと吸気管１０３の向きが異なる方向となり、吸気管１０３内の空気の流れが遮断される。一方、閉状態では、通路３０２の向きと吸気管１０３の向きが一致し、吸気管１０３内を空気が流れるようになる。
【００４７】
カムシャフト１２０にカムギヤ３１０を設置することで、カムギヤ３１０がカムシャフト１２０に同期して回転することになり、チェーン３１２又はベルト等でカムギヤ３１０とギヤ３０６を接続することで、ロータリーバルブ３００をカムシャフト１２０の回転に同期して開閉させることができる。
【００４８】
図５、図７〜図８で説明したように、＃１気筒の吸気行程と＃２気筒の吸気行程でリードバルブ１０２が閉じる。ロータリーバルブ３００についても同様に、＃１気筒の吸気行程と＃２気筒の吸気行程でロータリーバルブ３００を閉じれば良い。このため、クランクシャフト１２０の１回転でロータリーバルブ３００が１回開けば良いことになる。カムシャフト１２０はクランクシャフト１１６の２回転で１回転し、ロータリーバルブ３００は１回転で２回開状態となる。従って、カムシャフト１２０とギヤ３０６の回転数の比が１：１となるようにギヤ３０６とカムギヤ３１０を接続することで、クランクシャフト１１６の１回転でロータリーバルブ３００が１回開くことになる。これにより、停止気筒である＃３気筒及び＃４気筒から＃１気筒及び＃２気筒へ空気が流入するタイミングでロータリーバルブ３００を閉じることが可能となり、停止気筒からインテークマニホールド１０４へ流れた空気がスロットルバルブ１０１側へ逆流してしまうことを確実に抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る停止気筒によるブーストを行わない場合は、クラッチ３０５の連結を解除し、ソレノイドバルブ３１４を駆動してピン３１６をロータリーバルブ３００の孔３０４に挿入し、ロータリーバルブ３００を開状態で固定する。これにより、通常の４気筒運転または２気筒運転を行うことができる。
【００５０】
以上説明したように第２の実施形態によれば、カムシャフト１２０と同期して回転するロータリーバルブ３００を設け、停止気筒である＃３気筒及び＃４気筒から＃１気筒及び＃２気筒へ空気が流入するタイミングでロータリーバルブ３００を閉じることにより、停止気筒からインテークマニホールド１０４へ流れた空気がスロットルバルブ１０１側へ逆流してしまうことを確実に抑制することができる。
【００５１】
＜３．第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１６は、第３の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式図である。第３の実施形態は、スロットルバルブ１０１の下流に配置される逆流防止用のバルブとして、機械式のロータリーバルブ３００の代わりに電子制御のロータリーバルブ４００を設けた点で第２の実施形態と相違する。なお、ロータリーバルブ３００とロータリーバルブ４００は制御方式が異なるが、通路の構成などバルブ自体の構成は同様である。
【００５２】
図１６に示すように、ロータリーバルブ４００は回転可能に構成され、ステッピングモータ４０２とギヤを介して係合している。従って、ステッピングモータ４０２の駆動によりロータリーバルブ４００を回転させることができる。
【００５３】
上述したように、クランクシャフト１１６の１回転でロータリーバルブ４００が１回開けば良く、クランクシャフト１１６の１回転でロータリーバルブ４００が半回転すれば良い。このため、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ４２０によってクランクシャフト１１６の外周に設けられたクラセンプレートを検出することで、クランクシャフト１１６の回転角（回転数）を検出する。そして、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ４２０によって検出されたクランクシャフト１１６の回転数に対して、ロータリーバルブ４００の回転数がその半分となるようにステッピングモータ４０２を制御する。この際、ＥＣＵ２００は、角度センサ４０４でロータリーバルブ４００の回転位置を検出しながらフィードバック制御を行う。これにより、クランクシャフト１１６の１回転でロータリーバルブ４００が１回開くことになり、第２の実施形態と同様、停止気筒からインテークマニホールド１０４へ流れた空気がスロットルバルブ１０１側へ逆流してしまうことを確実に抑制することができる。特に、第３の実施形態では、ロータリーバルブ３００を電子制御するため、より緻密な制御が可能となり、必要なタイミングで必要なブースト圧を確保することができる。
【００５４】
また、第３の実施形態では、ステッピングモータ４０２によりロータリーバルブ４００の駆動を制御するため、ロータリーバルブ４００の位相遅れをエンジン回転数に応じて制御することができる。図１７は、エンジン回転数に応じてロータリーバルブ４００の位相を制御した例を示す特性図であり、実線の特性Ａは本実施形態のロータリーバルブ４００による位相を、破線の特性Ｂは第２の実施形態のロータリーバルブ３００による位相を示している。
【００５５】
図１７の破線の特性Ｂに示すように、第２の実施形態では、クランクシャフト１１６とロータリーバルブ３００の回転角が一義的に規定されるため、ロータリーバルブ３００の位相はエンジン回転数に応じて変化しない。一方、図１７の実線の特性Ａに示すように、第３の実施形態では、エンジン回転数の上昇に伴い、ロータリーバルブ４００の位相が遅れるようにロータリーバルブ３００の駆動制御が行われる。これにより、エンジン回転数の上昇に伴い、吸気流に遅れが生じるが、エンジン回転数の上昇に伴いロータリーバルブ４００の位相を遅らせることで、ロータリーバルブ４００の位相の最適化が可能となり、停止気筒からインテークマニホールド１０４へ流れた空気がスロットルバルブ１０１側へ逆流してしまうことを確実に抑制することができる。
【００５６】
図１８は、ロータリーバルブ４００の位相遅れを説明するための模式図である。図１８では、本実施形態に係る２気筒でのブースト運転状態において、サージタンクの圧力（インテークマニホールド１０４の圧力）を示している。図１８に示すように、エンジンの低回転時（実線で示す特性）において、圧力波形が正の値となる区間でロータリーバルブ３００，４００を閉じることで、停止気筒から停止していない気筒へ気流を送り込むことができる。
【００５７】
一方、吸気流は圧縮性流体のため、エンジン回転数の上昇とともに圧力波形に時間遅れが生じ、高回転時の圧力波形は図１８中に破線で示す特性となる。第３の実施形態では、サージタンクの圧力の位相がエンジン回転数に依存するものとし、予め計測した位相遅れのマップデータ（図１７中に示す実線の特性Ａ）に基づいてロータリーバルブ３００の位相を制御する。このため、第３の実施形態のロータリーバルブ３００では、エンジン回転数の上昇に伴う圧力波形の変化に応じて、図１８中に実線で示す低回転時の開閉タイミングから位相を遅らせ、高回転時には破線で示す開閉タイミングとする。これにより、圧力波形が正の値となる区間で停止気筒から停止していない気筒へ気流を送り込むことができ、停止気筒からインテークマニホールド１０４へ流れた空気がスロットルバルブ１０１側へ逆流してしまうことを確実に抑制することができる。従って、停止気筒から停止していない気筒へ確実に気流を送り込むことができる。
【００５８】
なお、第１の実施形態のリードバルブ１０２は、インテークマニホールド１３０の圧力に応じて開閉するため、圧力波形の時間遅れに応じて開閉タイミングの位相も遅れる。このため、高回転時には図１８中に破線で示す開閉タイミングでリードバルブ１０２が開閉することになる。また、第２の実施形態では、カムシャフト１２０からの駆動機構により機械的にロータリーバルブ３００の位相が定まるため、平均的な位置で位相を固定する（図１７中に示す破線の特性Ｂ）。
【００５９】
なお、ロータリーバルブ４００の代わりに、図１９に示すような電磁バルブ５００を用いても良い。図１９に示す電磁バルブ５００は、ソレノイド５０２への導通状態に応じて、プランジャ５０４に装着されたバルブ５０６を吸気管１０３へ出し入れするものである。
【００６０】
以上説明したように第３の実施形態によれば、クランクシャフト１１６の回転に応じてロータリーバルブ４００を電子制御し、停止気筒である＃３気筒及び＃４気筒から＃１気筒及び＃２気筒へ空気が流入するタイミングでロータリーバルブ４００を閉じることにより、停止気筒からインテークマニホールド１０４へ流れた空気がスロットルバルブ１０１側へ逆流してしまうことを確実に抑制することができる。また、ロータリーバルブ４００を電子制御にしたため、エンジン回転数に応じてロータリーバルブ４００の位相の最適化を行うことができ、最適なタイミングでロータリーバルブ４００を開閉することも可能となる。これにより、１気筒や３気筒を停止させた場合であっても位相の最適化が可能になるため、あらゆる気筒停止に対応することも可能である。
【００６１】
＜４．第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図２０は、第４の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式図である。第４の実施形態は、第３の実施形態と同様に、スロットルバルブ１０１の下流に配置される逆流防止用のバルブとして、電子制御のロータリーバルブ４００を設けたものである。第４の実施形態では、サージタンクの圧力がエンジン回転数、可変バルブタイミング（ＶＶＴ）位相、アクセル開度などの運転状態に応じて依存することから、これらの運転状態に応じてロータリーバルブ４００の位相を制御する。
【００６２】
図２０において、アクセルペダル開度センサー６００は、ドライバーの操作によるアクセルペダルの開度を検出する。また、ＶＶＴ位相検出部６０２は、可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングの位相（ＶＶＴ位相）を検出する。圧力センサ６０４は、インテークマニホールド１０４内の圧力（インマニ圧力）を検出する。これらのパラメータによれば、図１８に示した圧力波形の遅延を精度良く推定することができる。ＥＣＵ２００は、エンジン回転数に加え、アクセルペダルの開度、ＶＶＴ位相、インマニ圧力等のパラメータに応じてロータリーバルブ４００の位相を制御する。
【００６３】
図２１は、図１７と同様に、エンジン回転数に応じてロータリーバルブ４００の位相を制御した例を示す特性図である。図２１において、ロータリーバルブの位相遅れは、第３の実施形態と同様に、エンジン回転数が上昇するほど位相遅れが大きくなるように制御される。これに加え、第４の実施形態では、アクセル開度、ＶＶＴ位相、インマニ圧力等のパラメータに応じても位相遅れが制御される。このため、第４の実施形態では、エンジン回転数と他のパラメータに応じて、図２１に示す一点鎖線で示した領域内（特性Ｃ）で第３の実施形態の実線の特性が変化する。
【００６４】
これにより、サージタンクの圧力に応じたロータリーバルブ４００の開閉制御をより高精度に行うことが可能となり、停止気筒内の空気を停止していない気筒へ確実に送り込むことが可能になる。更に、上記以外のパラメータ（例えば、吸入空気量、吸気温度等）に基づいてロータリーバルブ４００の位相を制御することも可能である。従って、第４の実施形態によれば、運転状態に関連するパラメータに基づく緻密な制御が可能であり、これらのパラメータに応じてロータリーバルブ４００の位相をずらすことで流量が調整でき、急激なトルク変動を抑えたスムーズな運転を行うことも可能である。
【００６５】
なお、可変バルブタイミング機構を用いて、停止気筒の吸気弁１０８のリフト量を制御することで、停止気筒から燃焼気筒の吸気行程へ送る空気量を最適に制御することも可能である。
【００６６】
図２２は、本実施形態の処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、運転状態に関連するパラメータを取得する。次のステップＳ１２では、気筒停止を行うか否かを判定し、気筒停止を行う場合はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、気筒停止によるブースト運転を行うか否かを判定し、ブースト運転を行う場合はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、２気筒（＃１気筒、＃２気筒）のみを燃焼させてブースト運転を行う。次のステップＳ１８では、エンジン回転数、アクセル開度、ＶＶＴ位相等に基づいてロータリーバルブ４００を制御する。
【００６７】
ステップＳ１２で気筒停止を行わない場合は、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、全気筒で通常の燃焼を実行し、通常の４気筒運転を行う。また、ステップＳ１４でブースト運転を行わない場合はステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、図２に示した通常の気筒停止を行う。
【００６８】
以上説明したように第４の実施形態によれば、エンジン回転数に加えて、アクセル開度及びＶＶＴ位相などのパラメータに応じてロータリーバルブ４００の位相遅れが制御される。これにより、サージタンクの圧力に応じたロータリーバルブ４００の開閉制御をより高精度に行うことが可能となり、停止気筒内の空気を停止していない気筒へ確実に送り込むことが可能になる。
【００６９】
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。また、上述した各実施形態では吸気管に燃料を噴射しているが、直噴型の内燃機関にも適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１１０    気筒
１０１    スロットルバルブ
１０２    リードバルブ
１０４    インテークマニホールド（サージタンク）
１０８    吸気弁
１１２    ピストン
１１６    クランクシャフト
１２０    カムシャフト
２００    制御装置
２５０    バルブ制御部
３００，４００    ロータリーバルブ
４２０    クランク角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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