(57)【要約】【課題】可変気筒内燃機関の減筒運転時において、応答遅れなくＥＧＲ量を低減し、気筒中のＥＧＲガス量増加を防止し、燃焼安定性のよい制御を行う。【解決手段】複数の気筒が、ＥＧＲ取出しを行なう気筒と、ＥＧＲ取出しを行なわない気筒とを備え、機関運転状態が低負荷運転に移行する場合に、負荷の変化割合が所定値以上の場合であって、ＥＧＲを実施中に減筒運転を行なう場合には、ＥＧＲ取出しを行なっている気筒のうち少なくとも一つを減筒する。このＥＧＲ取り出し気筒の減筒を、減筒する気筒の燃料噴射の停止と、燃料噴射の停止後所定時間経過後の、減筒する気筒の吸排気弁の閉鎖によって行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備え、前記複数の気筒全てにおいて燃焼を行わせる全筒運転と、前記複数の気筒のうち一部においてのみ燃焼を行わせる減筒運転とを、機関運転状態に応じて選択的に行なうことができる可変気筒内燃機関において、
前記複数の気筒が、ＥＧＲ取出しを行なう気筒と、ＥＧＲ取出しを行なわない気筒とを備え、
機関運転状態が低負荷運転に移行する場合に、負荷の変化割合が所定値以上の場合であって、
ＥＧＲを実施中に、減筒運転を行なう場合には、
ＥＧＲ取出しを行なっている気筒のうち少なくとも一つを減筒し、
前記減筒を、
減筒するＥＧＲ取り出し気筒の燃料噴射を停止し、前記燃料噴射の停止後所定時間経過後に前記減筒するＥＧＲ取り出し気筒の吸排気弁の閉鎖を行なうことによって、前記減筒するＥＧＲ取り出し気筒から減筒しない気筒内へ新気の還流が行なわれるように実施し、
前記減筒しない気筒内の排気ガス量の増加を防止し、燃焼安定性のよい制御を行う、
可変気筒内燃機関。
【請求項２】
機関運転状態が低負荷運転に移行する場合に、負荷の変化割合が所定値より小さい場合であって、
ＥＧＲを実施中に、減筒運転を行なう場合には、
ＥＧＲ取出しを行なっていない気筒のうち少なくとも一つを減筒し、
ＥＧＲを継続する、
請求項１に記載の可変気筒内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変気筒内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、通常運転状態から低負荷運転に移行する場合には、負荷の低下により、筒内温度や筒内ガス密度が低下し、また、筒内流速が低下するため、燃焼速度が低下する。このため、ＥＧＲ（排気再循環）を行なう内燃機関においては、ＥＧＲ量を減少させないと、燃焼の安定性が悪化する。
【０００３】
この場合、従来の内燃機関においては、ＥＧＲ弁の制御によってＥＧＲ量を減少させていたため、負荷の低下が短時間に行なわれる場合には、ＥＧＲ弁の応答速度不足や、吸気系の容量が大きいことにより、ＥＧＲ量低減の応答遅れを生じ、気筒中のＥＧＲガス量が一時的に増加し、燃焼安定性の悪化を生じていた（図１のＢ点）。
【０００４】
一方、複数の気筒を備え、複数の気筒全てにおいて燃焼を行わせる全筒運転と、複数の気筒のうち一部においてのみ燃焼を行わせる減筒運転とを、機関運転状態に応じて選択的に行なうことができる可変気筒内燃機関が知られている。可変気筒内燃機関は、例えば図５に示すようなマップを備え、内燃機関の負荷と回転数に応じて減筒運転する領域をあらかじめ設定しておき、内燃機関が減筒運転域に入った場合に減筒運転を行なう。
【０００５】
可変気筒内燃機関では、減筒運転という特徴を利用して、様々な運転性能改善が提案されている（特許文献１、２）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２７９６９８号公報
【特許文献２】特開平２００６−７０８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の内燃機関は、減筒運転時に稼動している気筒のポンピングロスを低減するものである。特許文献２の内燃機関は、減筒運転中、排気エミッションを低減するために、燃焼が行われていない気筒に排気通路から排気ガスが流入して、吸気通路に排出されるようにするものである。
【０００８】
本発明は、可変気筒内燃機関の減筒運転時において、応答遅れなくＥＧＲ量を低減し、気筒中のＥＧＲガス量増加を防止し、燃焼安定性のよい制御を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、複数の気筒を備え、複数の気筒全てにおいて燃焼を行わせる全筒運転と、複数の気筒のうち一部においてのみ燃焼を行わせる減筒運転とを、機関運転状態に応じて選択的に行なうことができる可変気筒内燃機関において、複数の気筒が、ＥＧＲ取出しを行なう気筒と、ＥＧＲ取出しを行なわない気筒とを備え、機関運転状態が低負荷運転に移行する場合に、負荷の変化割合が所定値以上の場合であって、ＥＧＲを実施中に、減筒運転を行なう場合には、ＥＧＲ取出しを行なっている気筒のうち少なくとも一つを減筒し、この減筒を、減筒するＥＧＲ取り出し気筒の燃料噴射を停止し、燃料噴射の停止後所定時間経過後に減筒するＥＧＲ取り出し気筒の吸排気弁の閉鎖を行なうことによって、減筒するＥＧＲ取り出し気筒から減筒しない気筒内へ新気の還流が行なわれるように実施し、減筒しない気筒内の排気ガス量の増加を防止し、燃焼安定性のよい制御を行う、可変気筒内燃機関が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明では、可変気筒内燃機関において、通常運転状態から低負荷運転に移行する場合において、負荷の低下が短時間に行なわれるために、従来のＥＧＲ弁の制御のみではＥＧＲ量低減の応答遅れを生じ、気筒中のＥＧＲガス量が一時的に増加し、燃焼安定性の悪化を生じていたものに対し、ＥＧＲ取出しを行なっている気筒のうち少なくとも一つを減筒することにより、ＥＧＲ量をすみやかに低減する。また、この減筒を、先にＥＧＲ取り出し気筒の燃料噴射の停止を行い、次に、タイミングを遅らせてＥＧＲ取り出し気筒の吸排気弁の閉鎖を行なうようにして、吸排気弁の閉鎖までの間にＥＧＲ取り出し気筒から新気を還流させ、減筒しない筒内の排気ガス量を更に低減させ、燃焼安定性の悪化を防止する。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、機関運転状態が低負荷運転に移行する場合に、負荷の変化割合が所定値より小さい場合であって、ＥＧＲを実施中に、減筒運転を行なう場合には、ＥＧＲ取出しを行なっていない気筒のうち少なくとも一つを減筒し、ＥＧＲを継続する、請求項１に記載の可変気筒内燃機関が提供される。
【００１２】
すなわち、請求項２の発明では、請求項１に記載の可変気筒内燃機関において、機関運転状態が低負荷運転に移行する場合において、負荷の低下がゆるやかで、従来のＥＧＲ弁の制御で十分対応できる場合には、ＥＧＲ取出しを行なっていない気筒の減筒を優先させるように制御し、ＥＧＲを継続して、燃費を向上させる。従って、負荷の変化割合に応じて請求項１の制御と、請求項２の制御とを切り換えることにより、燃焼の安定性の確保と燃費の向上を両立させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
各請求項に記載の発明によれば、可変気筒内燃機関の減筒運転時において、応答遅れなくＥＧＲ量を低減し、気筒中のＥＧＲガス量増加を防止し、燃焼安定性のよい制御を行うという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明による減筒運転を行なう場合の、タイミングチャートである。すなわち、機関運転状態が変化し、負荷がＡ点から急速に低下する一方、ＥＧＲ弁開度の変化がゆるやかで、負荷の低下に追従できない場合には、従来は、Ｂ点に示すように、気筒中の排気ガス量が増加して、燃焼安定性を悪化させていた。
【００１６】
本発明では、負荷がＡ点から急速に低下し、減筒運転を行なう領域であって、本発明によるＥＧＲ制御を行なう領域であると判定された場合には、まず、減筒するＥＧＲ取り出し気筒の燃料噴射を停止する。更に、燃料噴射停止から一定時間経過の後、減筒するＥＧＲ取り出し気筒の吸排気弁を閉鎖する。従って、燃料噴射停止から吸排気弁の閉鎖までの間、減筒するＥＧＲ取り出し気筒は、吸入新気を再循環させることとなり、ＥＧＲガスの空燃比は上昇し、減筒しない気筒中の排気ガス量は低減し、従来のような気筒中の排気ガス量の増加（Ｂ点）を生じないため、燃焼の安定性を確保することができる。この燃料噴射停止から吸排気弁の閉鎖までの一定時間は、負荷の減少割合に対してＢ点のような気筒中の排気ガス量増加を生じないことを実験的に確認して、運転マップとして制御システムに組み込むことが好ましい。
【００１７】
図２は、本発明を可変気筒内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を示す。図２の実施例の可変気筒内燃機関１では、全気筒のうち半数が、ＥＧＲ取り出しを備え、ＥＧＲ通路８とＥＧＲクーラー９を介して、サージタンク４に連結されている。ＥＧＲ通路８には、ＥＧＲ弁１０が備えられ、通常運転時は、ＥＧＲ弁１０によって、ＥＧＲ量の制御が行なわれている。また、可変気筒内燃機関１は、気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆの全てにおいて燃焼を行わせる全筒運転と、気筒１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのうち一部においてのみ燃焼を行わせる減筒運転とを、機関運転状態に応じて選択的に行なうことができる。
【００１８】
従って、負荷の低下が短時間に行なわれるために、ＥＧＲ弁１０の制御のみではＥＧＲ量低減の応答遅れを生じる場合には、図２のＥＧＲ取り出しを備える気筒１ｂ、１ｄ、１ｆのうち少なくとも１つを、図１に示すタイミングで減筒し、図１の説明のように燃焼の安定性を確保することができる。
【００１９】
図３は、本発明の制御の一実施形態を示すフローチャートであり、ステップ１００で、通常運転状態から低負荷運転に移行し、負荷の低下が短時間で行なわれるかどうかを判定する。これに該当する負荷条件は、減速運転時に発生することが多いため、図３では、減速運転かどうかで判定しており、例えばスロットル変化速度が一定値以上かどうか等で判定する。この制御システムは、図５のような運転マップを備えており、減速運転の場合には、ステップ２００へ進み、マップから、ＥＧＲを実施中かどうかを判定する。ＥＧＲを実施中である場合には、ステップ３００へ進み、同じマップから、減筒運転域かどうかを判定し、減筒運転域である場合には、ステップ４００へと進む。すなわち、ステップ２００とステップ３００において、図５に斜線部で示す領域であるかどうかを判定している。ステップ４００では、例えば図２の気筒１ｂ、１ｄ、１ｆにおいて燃料噴射中であるかどうかを判定し、燃料噴射中である場合には、ステップ５００へ進み、気筒１ｂ、１ｄ、１ｆのうち少なくとも１つの気筒の燃料噴射を停止する。更にステップ６００へ進み、燃料噴射停止後一定時間経過した後に、ステップ７００へ進み、気筒１ｂ、１ｄ、１ｆのうち燃料噴射を停止した気筒の吸排気弁を閉鎖する。すなわち、この一定時間の間、新気がサージタンク４（図２）に還流する。従って、減筒しない気筒中の排気ガス量は低減し、従来のような気筒中の排気ガス量の増加（図１のＢ点）を生じないため、燃焼の安定性を確保することができる。
【００２０】
図４は、図３のステップ１００において減速運転でない場合に、図５の斜線部領域に入った場合の制御の一実施形態を示すフローチャートである。すなわち、図４ではステップ１０００（図３のステップ１００に対応）で減速運転でないと判定された場合には、ステップ２０００へ進み、ＥＧＲ域であるかどうかを判定する。ＥＧＲ域である場合には、ステップ３０００へ進み、減筒運転域かどうかを判定する。減筒運転域である場合には、図５の斜線部領域であるので、ステップ４０００へ進み、気筒１ａ、１ｃ、１ｅのうち少なくとも１つの気筒の減筒運転を行なう。図４ではこのようにしてＥＧＲを継続し、燃費を向上させる。従って、負荷の変化割合に応じて図３の制御と、図４の制御とを切り換えることにより、燃焼の安定性の確保と燃費の向上を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を可変気筒内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明するタイミングチャートである。
【図２】本発明を可変気筒内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。
【図３】本発明を可変気筒内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明するフローチャートである。
【図４】本発明を可変気筒内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明するフローチャートである。
【図５】本発明を可変気筒内燃機関に適用した場合の、運転範囲のマップの例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    内燃機関
２    エアクリーナ
３    スロットル弁
４    サージタンク
５    触媒
６    排気通路
７    マフラー
８    ＥＧＲ通路
９    ＥＧＲクーラー
１０    ＥＧＲ弁
１１    触媒バイパス弁
【図１】
2010031765.tif 000003
【図２】
2010031765.tif 000004
【図３】
2010031765.tif 000005
【図４】
2010031765.tif 000006
【図５】
2010031765.tif 000007