(57)【要約】  エンジン用の摩擦損失管理システムは、クランクシャフト及び複数のシリンダを備える燃焼エンジンと、クランクシャフトに接続された往復式ピストンアセンブリと、燃料噴射器と、吸気バルブと、排気バルブとを備える。制御ユニットは、エンジン動力要求データを受信し、休止用の複数のシリンダのシリンダ数を、受信したエンジン動力要求データに基づき、更に複数のシリンダの検知された又は記憶された摩擦値に基づいて、決定するように構成された少なくとも１つの制御アルゴリズムのセットを備える。休止用のシリンダ数を決定することは、エンジン動力要求を満足しながら最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することによって、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小化する。惰走する又は隊列走行中の速度を制御する目的で全てのシリンダを休止させることができる。【選択図】図２４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン用の摩擦損失管理システムであって、
クランクシャフトと、前記クランクシャフトに関連した複数のシリンダとを備える燃焼エンジンであって、前記複数のシリンダのそれぞれは、対応の、
前記クランクシャフトに接続された往復式ピストンアセンブリと、
噴射制御装置に接続された燃料噴射器であって、休止し、再始動するように構成された燃料噴射器と、
吸気バルブ制御装置に接続された吸気バルブであって、休止し、再始動するように構成された吸気バルブと、
排気バルブ制御装置に接続された排気バルブであって、休止し、再始動するように構成された排気バルブと、を備える、燃焼エンジンと、
少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのメモリ装置と、前記少なくとも１つのメモリ装置に記憶された少なくとも１つのプロセッサ実行可能制御アルゴリズムのセットと、を備える制御ユニットであって、前記少なくとも１つの制御アルゴリズムのセットは、
１つ以上の動力要求入力からエンジン動力要求データを受信し、
クランクシャフト回転毎分と、前記エンジンにおける電流負荷とのうちの少なくとも１つを含むエンジン作動パラメータを受信し、
前記受信したエンジン動力要求データが、１つ以上の特定の範囲内にあるとき、休止用の前記複数のシリンダのシリンダ数を、前記受信したエンジン動力要求データに基づき、更に前記複数のシリンダの検知された又は記憶された摩擦値に基づいて、決定し、
前記複数のシリンダの前記決定されたシリンダ数を休止させるよう命令する、ように構成され、前記吸気バルブ制御装置は、前記命令に応えて前記決定されたシリンダ数の前記対応の吸気バルブを休止させ、前記排気バルブ制御装置は、前記命令に応えて前記決定されたシリンダ数の前記対応の排気バルブを休止させ、前記噴射制御装置は、前記命令に応えて前記決定されたシリンダ数の前記対応の燃料噴射器を休止させる、制御ユニットと、を備え、
休止用の前記複数のシリンダの前記シリンダ数を決定することは、エンジン動力要求を満足しながら最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することによって、前記複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小化する、システム。
【請求項２】
前記制御アルゴリズムのセットが、更新されたエンジン動力要求データに基づいて、かつ前記複数の燃焼シリンダとそれらの対応の往復式ピストンとの間の摩擦の更新された決定に基づいて、休止用の前記複数のシリンダの新しいシリンダ数を決定することによって、休止用の前記複数のシリンダの前記シリンダ数を長時間にわたり反復的に更新するように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御アルゴリズムのセットが、休止用の前記複数のシリンダの前記シリンダ数を長時間にわたり動的に割り当てるように、かつ稼動シリンダ及び休止シリンダの配分を動的に調節するように更に構成され、その結果長時間にわたり、稼動シリンダ及び休止シリンダの前記数及び位置が前記燃焼エンジンの周囲で変化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記エンジンが、少なくとも１つのカムレールを含むカム方式エンジンであり、前記少なくとも１つのカムレールは、前記複数のシリンダのそれぞれについて少なくとも１つの対応のカムローブを含み、前記少なくとも１つの対応のカムローブは、前記少なくとも１つのカムレールと共に回転して、前記対応の吸気バルブのうちの１つをリフト及び下降させ、前記少なくとも１つの対応のカムローブは、前記検知された又は記憶された摩擦値に寄与する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
シリンダ数を決定することが、稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせをもたらし、稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせは、トーショナルを生じ、前記トーショナルは、前記エンジンと関連している変速機又はクラッチのうちの１つを使用することによって補正される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
シリンダ数を決定することが、稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせをもたらし、前記複数のシリンダの半分超が休止シリンダである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
シリンダ数を決定することが、稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせをもたらし、前記複数のシリンダのうちの１つだけが休止シリンダである、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
シリンダ数を決定することが、稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせをもたらし、シリンダ数を前記決定することが、２つの休止シリンダ、３つの休止シリンダ、又は４つの休止シリンダの前記オプションの中から選択することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
シリンダ数を決定することが、稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせをもたらし、前記決定することが、休止シリンダとなるべき前記複数のシリンダの半分を選択することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記受信されたエンジン動力要求データ及び前記受信されたエンジン作動パラメータのうちの１つが、前記エンジンについてゼロ又は負のトルク出力を含み、シリンダ数を決定することが、０個の稼動シリンダ及び全ての休止シリンダの組み合わせをもたらす、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
シリンダ休止モードで多気筒エンジンシステムを動作させるための方法であって、
前記エンジンシステムが少なくとも１つの閾値範囲内で動作することを決定することであって、前記少なくとも１つの閾値範囲が、エンジン動力要求を含む、ことと、
複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にするために摩擦決定を実行することと、
前記エンジン動力要求を満足しながら前記摩擦決定に基づいて最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することと、
前記選択された休止シリンダにおいて、シリンダ休止モードを開始することと、を含み、
シリンダ休止モードを開始することが、
前記選択された休止シリンダへの燃料噴射を休止させることと、
前記選択された休止シリンダに対する吸気バルブ作動及び排気バルブ作動を休止させることと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記摩擦決定が、前記多気筒エンジンシステムの検知された又は記憶された摩擦値にアクセスすることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の合計摩擦を最小にするために、前記稼動シリンダ及び休止シリンダを前記多気筒エンジンシステムの周囲に配分することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記決定が、エンジン動作モードを監視することを含み、前記少なくとも１つの閾値範囲が、アイドルエンジン動作モードと、負荷されたアイドルエンジン動作モードと、惰走モードと、負荷されたエンジン動作モードとのうちの１つ以上を含み、稼動シリンダ及び休止シリンダの前記シリンダの組み合わせは、前記エンジン動作モードが前記アイドルエンジン動作モード、前記負荷されたアイドルエンジン動作モード、前記惰走モード、又は前記負荷されたエンジン動作モードかどうかに基づいて調節される、ことを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記エンジン動作モードが前記惰走モードであるとき、前記摩擦決定を実行することが、摩擦を最小化して前記惰走モードを延長することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記エンジンモードが前記惰走モードであるとき、最も合計摩擦が小さくなるシリンダの組み合わせを選択することが、０個の稼動シリンダ及び全ての休止シリンダの組み合わせをもたらす、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記エンジン動作モードが、隊列走行モードを更に含み、前記シリンダの組み合わせを選択することが、隊列走行モードを最適化するために摩擦を最小化することに更に基づく、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記エンジン動作モードが、隊列走行モードを更に含み、前記シリンダの組み合わせを選択することが、前記隊列走行モードで動作しながら、前記多気筒エンジンシステムを備える自動車の車両速度を制御することに更に基づく、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
摩擦決定を実行することが、１つ以上の回転するカムローブと１つ以上のバルブ作動機構との間の摩擦を最小にするために、カム摩擦決定を実行することを更に含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記選択されたシリンダの組み合わせの燃料使用量を計算することと、全ての稼動シリンダを含むシリンダの組み合わせの燃料使用量を計算することと、前記選択されたシリンダの組み合わせの前記燃料使用量が前記全ての稼動シリンダのシリンダの組み合わせの前記燃料使用量より少ないとき、前記シリンダ休止モードを開始することを実施することと、を更に含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記選択されたシリンダの組み合わせ及び全ての稼動シリンダのシリンダの組み合わせのうちの一方又は両方についてギヤ選択を調節することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記決定することが、エンジンクランクシャフト速度を監視することを含み、前記少なくとも１つの閾値範囲を、高速度閾値範囲及び低速度閾値範囲に分け、前記シリンダの組み合わせは、前記エンジンクランクシャフト速度が前記高速度閾値範囲又は前記低速度閾値範囲内にあるかどうかに基づいて調節されることを、更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
前記決定することが、起動モードを含むエンジン動作モードを監視することを含み、前記少なくとも１つの閾値範囲が、前記起動モードを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２４】
排気管理システム昇温判定を実行することを更に含み、前記シリンダの組み合わせを選択することは、前記休止シリンダ数が増加するにつれて、より一層の対流性熱伝達の低減が実現されるように、排気管理システムにおける対流性熱伝達を低減することに更に基づく、請求項１１に記載の方法。
【請求項２５】
シリンダ休止モードで多気筒エンジンシステムを動作させるための方法であって、
エンジンシステムがゼロトルク出力値から負のトルク出力値までのトルク出力範囲内で動作することを決定することと、
複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にするかどうかを決定するために摩擦決定を実行することと、
前記摩擦決定に基づいて、休止させる前記多気筒エンジンの１つ以上のシリンダを選択することと、
前記選択された１つ以上のシリンダにおいて、シリンダ休止モードを開始することと、を含み、
シリンダ休止モードを開始することが、
前記選択された休止シリンダへの燃料噴射を休止させることと、
前記選択された休止シリンダに対する吸気バルブ作動及び排気バルブ作動を休止させることと、を含む、方法。
【請求項２６】
休止させる前記多気筒エンジンの１つ以上のシリンダを選択することが、前記多気筒エンジンの前記シリンダの全てを選択することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記対応の往復式ピストンアセンブリが往復し続けるように、前記多気筒エンジンシステムが稼動した状態を保つ、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
摩擦決定を実行する前記方法が、前記多気筒エンジンシステムが隊列走行モードであることを決定することを含み、前記選択された１つ以上のシリンダにおいて、シリンダ休止モードを開始することが、前記多気筒エンジンシステムを備える自動車の車両速度を調節する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記シリンダ休止モードを終了させることと、対応の排気バルブを作動させて前記シリンダ内部からシリンダ圧力を解放することによって少なくとも１つのシリンダでエンジンブレーキをかけることと、を更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記トルク出力を、係合されたクラッチアセンブリに連結して、クラッチアセンブリを通じ、自動車駆動系に対して前記トルク出力を伝えることを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記トルク出力を、係合された変速機に連結して、前記変速機を通じ、前記トルク出力を伝えることを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
シリンダ休止モードで多気筒エンジンシステムを動作させるための方法であって、
エンジンシステムがゼロトルク出力値から負のトルク出力値までのトルク出力範囲内で動作することを決定することと、
複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にするかどうかを決定するために摩擦決定を実行することと、
前記摩擦決定に基づいて、休止させる前記多気筒エンジンの前記シリンダの全てを選択することと、
前記選択されたシリンダにおいて、シリンダ休止モードを開始することと、を含み、
シリンダ休止モードを開始することが、
前記選択された休止シリンダへの燃料噴射を休止させることと、
前記選択された休止シリンダに対する吸気バルブ作動及び排気バルブ作動を休止させることと、を含む、方法。
【請求項３３】
減少車両速度を検知することを更に含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダにおける空燃比を監視することと、
前記空燃比が４５：１未満であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記空燃比が４５：１超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することと、を含む方法。
【請求項３５】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒エンジンのトルク出力を監視することと、
前記トルク出力が１３０フィートポンド未満であるとき、前記多気筒エンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記トルク出力が１３０フィートポンド超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することと、を含む方法。
【請求項３６】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒ディーゼルエンジンの正味平均有効圧力（「ＢＭＥＰ」）を監視することと、
前記ＢＭＥＰが３バール未満であるとき、前記多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記ＢＭＥＰが３バール超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することと、を含む方法。
【請求項３７】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒ディーゼルエンジンの正味平均有効圧力（「ＢＭＥＰ」）を監視することと、
前記ＢＭＥＰが３バール未満であるとき、前記多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記ＢＭＥＰが３バール超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を２秒以下の期間に制限することと、を含む方法。
【請求項３８】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒ディーゼルエンジンの正味平均有効圧力（「ＢＭＥＰ」）を監視することと、
前記ＢＭＥＰが４バール未満であるとき、前記多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記ＢＭＥＰが４バール超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することと、を含む方法。
【請求項３９】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒ディーゼルエンジンの正味平均有効圧力（「ＢＭＥＰ」）を監視することと、
前記ＢＭＥＰが４バール未満であるとき、前記多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記ＢＭＥＰが４バール超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を２秒以下の期間に制限することと、を含む方法。
【請求項４０】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒ディーゼルエンジンの出力を監視することと、
前記出力が２５ｋＷ未満であるとき、前記多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記出力が２５ｋＷ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を制限することと、を含む方法。
【請求項４１】
前記出力が２５ｋＷ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を制限することが、ＣＤＡモードで動作する前記多気筒ディーゼルエンジンの前記シリンダ数を２つのシリンダに制限することと、ＣＤＡモードの前記２つのシリンダの前記動作を最大５０ｋＷの出力に限定することと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記出力が５０ｋＷ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することを更に含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
変速機の前記ギヤ選択を監視することを更に含み、前記変速機は、少なくとも１０個のギヤを備え、前記出力が２５ｋＷ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を制限することが、ＣＤＡモードで動作する前記多気筒ディーゼルエンジンの前記シリンダ数を３つのシリンダに制限することと、ＣＤＡモードの前記３つのシリンダの前記動作を最大５０ｋＷの出力に限定することと、ＣＤＡモードの前記３つのシリンダの前記動作を前記変速機の最も低い９個のギヤに限定することと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記出力が５０ｋＷ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することを更に含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
変速機の前記ギヤ選択を監視することを更に含み、前記変速機は、少なくとも１０個のギヤを備え、前記出力が２５ｋＷ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を制限することが、ＣＤＡモードで動作する前記多気筒ディーゼルエンジンの前記シリンダ数を４個のシリンダに制限することと、ＣＤＡモードの前記４個のシリンダの前記動作を最大５０ｋＷの出力に限定することと、ＣＤＡモードの前記４個のシリンダの前記動作を前記変速機の最も低い６個のギヤに限定することと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記出力が５０ｋＷ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
多気筒ディーゼルエンジンにおいてシリンダ休止（「ＣＤＡ」）モードを開始及び終了する方法であって、シリンダ休止は、シリンダへの燃料噴射を終了させることと、前記シリンダ休止モードの間中、前記シリンダについて前記吸気バルブ及び排気バルブを閉じた状態に保つこととを含み、前記方法が、
前記多気筒エンジンの速度出力をマイル毎時（「ＭＰＨ」）単位で監視することと、
前記速度出力が３０ＭＰＨ未満であるとき、前記多気筒エンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、
前記速度出力が３０ＭＰＨ超であるとき、前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することと、を含む方法。
【請求項４８】
前記多気筒ディーゼルエンジンの複数のシリンダと対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にするために摩擦決定を実行することと、
前記エンジン動力要求を満足しながら前記摩擦決定に基づいて最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することと、
その上の摩擦を最小にするために少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、を更に含む、請求項３４〜４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記多気筒ディーゼルエンジンからゼロ又は負のトルク出力を検知することと、前記検知されたゼロ又は負のトルク出力に応えて前記多気筒ディーゼルエンジンの前記シリンダの全てでＣＤＡモードを開始することと、を更に含む、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
前記多気筒ディーゼルエンジンからゼロ又は負のトルク出力を命令することと、前記命令されたゼロ又は負のトルク出力に応えて前記多気筒ディーゼルエンジンの前記シリンダの全てでＣＤＡモードを開始することと、を更に含む、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
前記多気筒ディーゼルエンジンを利用する自動車で隊列走行モードを開始することと、前記自動車の車両速度及び前記隊列走行モードで動作する少なくとも１台の他の自動車の車両速度を追跡することと、前記自動車の車両速度を、前記追跡された前記自動車の車両速度及び前記隊列走行モードで動作する前記少なくとも１台の他の自動車の前記車両速度に応えて制御するために前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することと、を更に含む、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
前記多気筒ディーゼルエンジンを利用する自動車の惰走モードを検知することと、その上の摩擦を最小にするために前記少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始して、それによって前記惰走モードを延長すること、を更に含む、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、シリンダ休止を制御するための方法及びシステムを提供する。本出願は、２０１６年９月２３日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０５３５９０号、２０１６年９月２１日に出願された米国特許出願第６２／３９７，７９６号、２０１６年８月１７日に出願された同第６２／３７６，１２８号、２０１６年１０月２７日に出願された同第６２／４１３，４５１号、及び２０１７年６月３０日に出願された同第６２／５２７，９６１号に対する優先権を主張し、かつ参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
全ての運転条件で６個のシリンダ全てを使用する自動車は、非効率性に悩まされている。例えば、理論空燃比がガソリンシステムでなどエンジン運転に必要であるとき、過剰な燃料消費量が生じる運転条件が存在する。低負荷、アイドル、惰走、又はクルーズ条件の範囲で全てのシリンダへのフル給油は、燃料の過剰利用をもたらす。これらの低い運転条件では、最適なエンジン出力は必要ない。
【０００３】
同様に、ディーゼルシステムでは、使用されている燃料の量が、エンジンに動力を与えるのに必要な量を超過している状況が存在する。燃料消費量を低減することが望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書で開示された方法は、上記弱点を克服し、燃料消費量を低減しエンジン効率を改善するシステム及び方法を手段として技術を改善する。
【０００５】
エンジン用の摩擦損失管理システムは、クランクシャフト及び複数のシリンダを備える燃焼エンジンと、クランクシャフトに接続された往復式ピストンアセンブリと、燃料噴射器に接続された燃料噴射器と、吸気バルブ制御装置に接続された吸気バルブと、排気バルブ制御装置に接続された排気バルブとを備える。制御ユニットは、エンジン動力要求データを受信し、休止用の複数のシリンダのシリンダ数を、受信したエンジン動力要求データに基づき、更に複数のシリンダの検知された又は記憶された摩擦値に基づいて、決定するように構成された少なくとも１つの制御アルゴリズムのセットを備える。休止用のシリンダ数を決定することは、エンジン動力要求を満足しながら最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することによって、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小化する。
【０００６】
シリンダ休止モードで多気筒エンジンシステムを動作させる方法は、エンジンシステムが少なくとも１つの閾値範囲内で動作することを決定することであって、少なくとも１つの閾値範囲が、エンジン動力要求を含む、ことを含み得る。摩擦決定を実行して、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にする。方法は、エンジン動力要求を満足しながら摩擦決定に基づいて最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することを含む。休止させる多気筒エンジンのシリンダ数を選択することは、選択されたシリンダ数の対応のピストンアセンブリと対応のシリンダウォールとの間の摩擦を最小化することに基づくことができる。
【０００７】
シリンダ休止モードで多気筒エンジンシステムを動作させる方法は、エンジンシステムがゼロトルク出力値から負のトルク出力値までのトルク出力範囲内で動作することを決定することを含み得る。摩擦決定を実行して、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にするかどうかを決定することができる。摩擦決定に基づいて、休止させるために多気筒エンジンのシリンダのいくつか又は全てを選択することができる。選択されたシリンダでシリンダ休止モードを開始することができる。
【０００８】
選択された１つ以上のシリンダでシリンダ休止モードを開始することは、選択された休止シリンダへの燃料噴射を休止させること、並びに選択された休止シリンダに対する吸気バルブ作動及び排気バルブ作動を休止させることを含み得る。
【０００９】
追加的な目標及び利点は、以下の説明である程度説明され、ある程度は説明より明らかになるであろう、又は本開示の実践により学習され得る。目標及び利点はまた、特に添付の「特許請求の範囲」で指摘された要素及び組み合わせによって実現され、得られるであろう。
【００１０】
前述の一般的な説明及び以下の「発明の詳細な説明」の両方は、特許請求される発明の、単に例示的かつ説明的なものであり、制限的なものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジンシステムのためのシステムレイアウトである。
【図２Ａ】代替エンジンシステムである。
【図２Ｂ】代替エンジンシステムである。
【図２Ｃ】代替エンジンシステムである。
【図３Ａ】シリンダ及びピストンアセンブリを備えるエンジンの例である。
【図３Ｂ】シリンダ及びピストンアセンブリを備えるエンジンの例である。
【図３Ｃ】シリンダ及びピストンアセンブリを備えるエンジンの例である。
【図４Ａ】シリンダ休止技術のフロー図である。
【図４Ｂ】シリンダ休止技術のフロー図である。
【図５】６個の稼動シリンダが燃焼するのを示す例示の概略図である。
【図６】燃焼する３個の稼動シリンダ及び３個の休止シリンダを備えるシリンダの組み合わせの例示の概略図である。
【図７Ａ】タイプＩＩＩエンジンのシリンダ休止機構の例である。
【図７Ｂ】タイプＩＩＩエンジンのシリンダ休止機構の例である。
【図７Ｃ】タイプＩＩＩエンジンのシリンダ休止機構の例である。
【図８Ａ】タイプＩＩエンジンのシリンダ休止機構の例である。
【図８Ｂ】タイプＩＩエンジンのシリンダ休止機構の例である。
【図９Ａ】クリティカルシフト（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｓｈｉｆｔ）態様を説明するための図である。
【図９Ｂ】クリティカルシフト（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｓｈｉｆｔ）態様を説明するための図である。
【図９Ｃ】クリティカルシフト（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｓｈｉｆｔ）態様を説明するための図である。
【図１０Ａ】開示したシステム及び方法で使用され得る代替のエンジンタイプの図である。
【図１０Ｂ】開示したシステム及び方法で使用され得る代替のエンジンタイプの図である。
【図１０Ｃ】開示したシステム及び方法で使用され得る代替のエンジンタイプの図である。
【図１０Ｄ】開示したシステム及び方法で使用され得る代替のエンジンタイプの図である。
【図１０Ｅ】開示したシステム及び方法で使用され得る代替のエンジンタイプの図である。
【図１１】休止信号のプロットである。
【図１２Ａ】シリンダ休止及びエンジン回転数に応じて摩擦変動により生じたトルク変動のプロットである。
【図１２Ｂ】シリンダ休止及びエンジン回転数に応じて摩擦変動により生じたモータリングトルク変動を示すプロットである。
【図１２Ｃ】エンジン回転数及びシリンダ動作に応じた熱管理の態様を示す。
【図１２Ｄ】エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた熱管理の増加の態様を示す。
【図１２Ｅ】燃料経済利益を示す。
【図１２Ｆ】熱的側面をエンジン負荷と関連付け、ＣＤＡを開始及び終了するためのシリンダ休止閾値を提供する。
【図１３】再始動信号のプロットである。
【図１４】カムシャフトプロファイル及びクランクシャフトプロファイルに関するバルブリフトプロファイルのプロットである。
【図１５】シリンダ休止判定の間にフェールセーフサブルーチンを実施するための方法のフロー図である。
【図１６】システムレイアウトの例である。
【図１７】エンジン電子制御ユニットの概略図の例である。
【図１８】シリンダ休止制御装置の概略図の例である。
【図１９】シリンダ休止モードを開始するフロー図の例である。
【図２０】フェールセーフモード及びフェールセーフサブルーチンを実行するためのフロー図の例である。
【図２１】エンジン電子制御ユニット及びシステムレイアウトの別の概略図である。
【図２２】代替の摩擦緩和方策を概説するフロー図である。
【図２３】ＣＤＡ用のシリンダを選択するための方法を概説するフロー図である。
【図２４】全シリンダＣＤＡと、稼動シリンダ及びＣＤＡシリンダの組み合わせとの間の選択のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、添付の図面に例示した例が詳細に参照される。可能な限り、同じ参照番号が、同じ又は同様の部品を参照するために図面を通じて使用されることになる。「左」及び「右」などの方向性の参照は、図への参照しやすさのためである。
【００１３】
図１は、エンジン１１０のための摩擦損失管理システム１０００の略図である。燃焼エンジン１１０は、クランクシャフト１０１及びクランクシャフトに関連した複数のシリンダ１〜４を備える。４シリンダエンジンが、例として図示されているが、他のシリンダ数を使用することができる。クランクシャフト１１０は、変速機及び関連クラッチ１１００を介して自動車の駆動系に対しトルクを出力する。クラッチ１１００は、エンジン１１０からのＮＶＨ（騒音振動不快感）を弱めることができる。シリンダ数の決定は、トーショナルを生じる稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせをもたらす場合がある。トーショナルは、エンジンと関連している変速機又はクラッチのうちの１つを使用することによって補正される。変速機及びクラッチを保護するために、図２３では、休止させるシリンダ数を選択するための方策を概説する。図２２及び図２４並びにそれらの図の変形に従って全てのシリンダを休止させることは、変速機及びクラッチを保護することと両立し得る。
【００１４】
図２３で概説された運転条件は全て、現在の陸上車両用のＥａｔｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ）のＥＮＤＵＲＡＮＴ変速機及びそのための部品、並びにＵＬＴＲＡＳＨＩＦＴ陸上車両変速機及びそのための部品、すなわち、自動車変速機用の手動変速機シフトアシストシステムと両立し得る。クラッチの変更が行われた場合、レンジを拡大することができるが、現在のレンジは、効率的な後処理運転において許容可能である。方策は、ヘビーデューティ車用ディーゼルエンジン自動車に特に有利であるが、ライトデューティ車、ミディアムデューティ車、及びオフハイウェイ自動車（積込み機、地ならし機、種まき機、建設機器など）もまた、特にこの技術から効果を得る。
【００１５】
図１２Ｆは、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じたミディアムデューティエンジンのタービンアウト温度を示しており、ＣＤＡ用シリンダの中から選択する１つの例である。閾値１２０１、１２０２、１２０３は、図２３で概説したように使用され得る。提示された例は、ミディアムデューティクラッチに適用されるエンジンシステムの１つの構成についてであり、そこでギヤ選択、正味平均有効圧力（「ＢＭＥＰ」）、及び出力は、例である。他のエンジン、クラッチ、及び変速機の組み合わせについて、他の制限を少なくともギヤ選択及び出力に与えることができる。例えば、典型的なライトデューティ車は、５〜６個のギヤを備えることができ、ミディアムデューティ車は、典型的には１０〜１２個のギヤを備えることができ、及びヘビーデューティ車は、典型的には１０〜１８個のギヤを備えることができる。これらのギヤガイドラインからの逸脱は、言うまでもなく発生し得る。したがって、本明細書で概説した原理は、応用される自動車に応じて調節されるべきである。正規化された値であるＢＭＥＰは、一般に又は合理的な交差内で複数の他のエンジン、クラッチ、及び変速機の組み合わせに適用することができる。ただし、ＢＭＥＰ、及びしたがって閾値１２０１、１２０２、及び１２０３はまた、自動車ごとの制限としてより広く異なり得る。
【００１６】
エンジンは、アクチュエータ、センサ、及び他の接続を経由してＥＣＵ（電子制御ユニット）１７００と電子的に通信し、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１７００によって制御されている。ＥＣＵ１７００は、ＣＤＡ（シリンダ休止）制御装置１８００と通信する。ＣＤＡ制御装置１８００は、ＯＣＶ１〜ＯＣＶ４（オイルコントロールバルブ）又はソレノイド若しくは電子スイッチング機構などの他の作動機構と電子的に通信し、それらを制御する。シリンダ休止機構７０００の例が図１に示されており、ＯＣＶ１によって制御されている。シリンダ休止機構７０００を、選択的に作動して、バルブのリフト及び下降を可能にするか、又は関連バルブの作動を休止させる。
【００１７】
複数のシリンダ１〜４のそれぞれは、クランクシャフト１１０に接続された対応の往復式ピストンアセンブリ１６０を備える。燃料噴射器３１０は、噴射制御装置３００に接続されており、燃料噴射器は休止及び再始動するように構成されており、また噴射される燃料の量及びタイミングを変化させるように構成され得る。エンジン１１０の１つの例が図１に示されているが、他のエンジン、例えば、ガソリン、ディーゼル、ハイブリッド、代替燃料などが考慮される。図１０Ａ〜図１０Ｃに要約されているシリンダの数及び方向を含み、並びに例えば、直列、「Ｖ」、及び「ボクサー」を更に含み、様々なシリンダの数及び方向もまた考慮される。後述される摩擦管理原理は、カムエンジン及びカムレスエンジン、いわゆる「カム−カムレス」を含むピストンエンジンに適用される。本教示と両立し得る代替エンジンの例は、参照により本明細書に共有され組み込まれる米国特許第９，１５７，３３９号に示されている。
【００１８】
ピストンアセンブリ１６０は、対応のシリンダ１〜４における燃焼圧を維持するために一般的に１６５で示されるシールのリングパックを含み得る。リングパックは、上方リングシール、下方リングシール、及びオイルコントロールリングシール、又は他のシール若しくはシーリング技術を含み得る。シリンダ１〜４は、エンジンブロック、１０２と一体に形成されてもよく、又はシリンダ１０４は、シリンダライナ１１２を含み得る。燃焼室１２０は、噴射された燃料が燃焼されるとき、ピストンアセンブリ１６０がクランクシャフト１０１へトルクを伝えることができるようにシリンダ内部に形成されている。ピストンアセンブリ１６０は、吸気、燃焼、及び排気機能を実行できるようにストロークサイクルと一致してシリンダ内で往復する。シリンダウォール又はシリンダライナ１１２に対してシールされているピストンアセンブリ１６０の運動は、往復運動の速度が増加するにつれて、摩擦値が増加する。
【００１９】
吸気バルブ１３０は、吸気バルブ制御装置に接続されており、吸気バルブ制御装置は、ＶＶＡ（可変バルブ駆動）制御装置２００、又はＥＣＵ１７００及びＣＤＡ制御装置１８００のいずれか若しくは両方であり得る。吸気バルブ１３０を、休止し、再始動するように構成することができ、結果としてシリンダは、活発な燃焼を行うことができるか、又は、結果としてシリンダは、エンジンシステムに対する摩擦及びエネルギー損失を最小化することができる。同様に、排気バルブ１５０は、排気バルブ制御装置に接続されており、排気バルブ制御装置は、ＶＶＡ（可変バルブ駆動）制御装置２００、又はＥＣＵ１７００及びＣＤＡ制御装置１８００のいずれか若しくは両方であり得る。排気バルブ１５０を、休止し、再始動するように構成することができ、結果としてシリンダは、活発な燃焼を行うことができるか、又は、結果としてシリンダは、エンジンシステムに対する摩擦及びエネルギー損失を最小化することができる。
【００２０】
図２Ａを見てみると、エンジンシステム１０の概略図が示されている。エンジン１００は、６個のシリンダ１〜６を備える。他のシリンダ数を使用することができるが、議論のために、６個のシリンダが図示されている。シリンダ１〜６は、吸気流体を受容し、吸気流体は、空気、又は吸気マニホルド１０３からの排気と混合された空気（排気ガス循環「ＥＧＲ」）などの燃焼ガスである。吸気マニホルドセンサ１７３は、圧力、流量、酸素含有量、排気ガス内容、又は他の吸気流体の質を監視することができる。吸気マニホルド１０３は、エンジンブロック内の吸気ポート１３３に接続して、シリンダ１〜６に吸気流体を提供する。ディーゼルエンジンでは、吸気マニホルドは、吸気マニホルドがブーストされない限り、真空を有する。ＣＤＡは、シリンダを閉じることができるので有益である。真空状況に抗してピストンを引き下げる代わりに、休止シリンダは、真空でない流体の容積を有する。真空に抗してピストンを引き下げないことによって、燃料効率が得られる。ピストンアセンブリ１６０上のリングパック１６５は、シリンダに対して直接又はライナ経由のどちらかで摩擦的に係合しないので、シリンダを休止させることにより、更なる効率性が得られる。
【００２１】
燃料は、燃料噴射制御装置３００を介して個々のシリンダに噴射される。燃料噴射制御装置３００は、各シリンダに噴射される燃料の量及びタイミングを調節することができ、また各シリンダへの燃料噴射を遮断し、再開することができる。各シリンダ１〜６の燃料噴射は、シリンダ１０６ごとに同じ又は固有であり得、その結果、１つのシリンダは、別のシリンダより多くの燃料を有する場合があり、１つのシリンダには燃料噴射がないが、他のシリンダに燃料がある場合がある。
【００２２】
可変バルブ駆動（ＶＶＡ）２００はまたシリンダ１〜６に連結して、吸気バルブ１３０及び排気バルブ１５０を駆動する。ＶＶＡ２００は、正常に、早く、若しくは遅く、又はそれらの組み合わせでバルブを開く又は閉じる、又はバルブの動作を停止するために吸気バルブ１３０及び排気バルブ１５０の作動を変更することができる。ＶＶＡ制御装置２００は、スタンドアロン型プロセッサ、ＥＣＵ１７００のサブコンポーネント、又はＣＤＡ制御装置１７００のサブコンポーネントであり得る。更なる代替では、ＥＣＵ１７００は、ＣＤＡ制御装置１７００とＶＶＡ制御装置２００を統合することができる。
【００２３】
吸気バルブ早開き（ＥＩＶＯ）、吸気バルブ早閉じ（ＥＩＶＣ）、吸気バルブ遅開き（ＬＩＶＯ）、吸気バルブ遅閉じ（ＬＩＶＣ）、排気バルブ早開き（ＥＥＶＯ）、排気バルブ早閉じ（ＥＥＶＣ）、排気バルブ遅開き（ＬＥＶＯ）、排気バルブ遅閉じ（ＬＥＶＣ）、ＥＥＶＣ及びＬＩＶＯの組み合わせ、又は負のバルブオーバーラップ（ＮＶＯ）は、ＶＶＡ制御装置２００により実施され得る。ＶＶＡ制御装置２００は、油圧式、電気、又は電気ソレノイドシステムと協働して、吸気及び排気バルブ１３０、１５０を制御することができる。エンジン１００は、カム若しくはカムレス、又はハイブリッド「カム−カムレスＶＶＡ」であり得る。
【００２４】
吸気及び排気バルブ１３０、１５０は、どちらも作動のために、図７Ａ、図８Ａ、及び図１０Ａ〜図１０Ｅの例のように、カムシステム、油圧式レール、ラッチされたロッカアーム、他のロッカアーム、電動油圧アクチュエータなどに連結することができる。又はカムレス直動機構は、個々のバルブを選択的に動作させることができる。図３Ｂ及び図３Ｃは、１つの吸気バルブ１３０及び１つの排気バルブ１５０を示しているが、図３Ａのように、シリンダごとに２つの吸気バルブ１３０及び２つの排気バルブ１５０を有することができる。明確にするために、図３Ａの例ではエンジンブロック１０２が、取り除かれており、シリンダは、破線で示される。
【００２５】
ディーゼルエンジンは、シリンダ１〜６においてピストン１６０を使用して吸気流体を圧縮することによって動作する。燃料は、燃料噴射器３１０によって噴射される。高熱及び圧縮は、燃料に点火し、燃焼は、ピストンを上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）まで強制的に動作させ、これによりトルクは、クランクシャフト１０１に向けられる。２ストローク及び８ストロークなどの他の動作モードが可能であるが、ディーゼル動作は、「４ストローク」と呼ばれることがある。４ストロークにおいて、ピストンは、ＴＤＣからＢＤＣまで移動して、シリンダを吸気流体で満たす（ストローク１）。サイクルの開始が、図３Ｂに示され、図３Ｃは、ストローク１の終了を示し、そのときシリンダは、吸気流体で満たされている。ピストンは、ＴＤＣに上がり戻る（ストローク２）。燃料は、噴射され、発火して、ピストン１６０をＢＤＣに押す（ストローク３）。ピストンは、ＴＤＣに再度上がって、排気を排気バルブの外へ排出する（ストローク４）。ＶＶＡ２００は、開閉のタイミングを調節することができるが、吸気バルブ１３０は、ストローク１の間、開放され、ストローク２〜４の間、閉塞される。ＶＶＡ２００は、開閉のタイミングを調節することができるが、排気バルブ１５０は、ストローク４の間、開放され、ストローク２〜４の間、閉塞される。
【００２６】
排気ガスは、エンジンブロック１０２内の排気ポート１５５を通じてシリンダから出る。排気ポート１５５は、排気マニホルド１０５と連通する。排気マニホルドセンサ１７５は、圧力、流量、酸素含有量、亜酸化窒素又は一酸化窒素（窒素酸化物）含有量、硫黄含有量、他の汚染物質含有量又は他の排気ガスの質を監視することができる。排気ガスは、流路可変過給機（ＶＧＴ）５０１又は他の過給機のタービン５１０に動力を与えることができる。過給機制御装置５００を介して過給機５０１を制御して、タービン５１０とコンプレッサ５１２との間の連結部５１４を調節することができる。吸気流量若しくは排気流量、又は排気中の背圧を制御するために、ＶＧＴを調節することができる。
【００２７】
排気ガスは、後処理システムにおいて濾過される。後処理システムは、炭化水素、燃料、又は尿素噴射器などの様々な汚染管理機構を含み得る。いくつかのフィルタは、単独又は組み合わせであり得る（特にＤＯＣ、ＤＰＦ、ＳＣＲ、ＮＨ３、Ｃｕ−Ｚｅ  ＳＣＲなど）。１つ以上の触媒８００は、汚染物質を濾過し、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）を含んでもよく、ディーゼル触媒は、典型的には、窒素酸化物を含む汚染物質を濾過するために様々な希土類金属を含む。少なくとも１つの排気センサ８０７は、後処理システム内に配置されて排出ガス、窒素酸化物含有量、排気温度、流量などの排気状態を測定する。排気センサ８０７は、化学、温熱、光学、抵抗、速度、圧力などの複数のセンサタイプを含み得る。排気センサ８０７は、触媒８００の前、後、又は内部を含むセンサ配分オプションによるセンサの配列を含み得る。過給機５０１と連動したセンサもまた、タービン及びコンプレッサの活動を検出するために含めることができる。
【００２８】
排気は、少なくとも１つの触媒８００によって濾過された後にシステムを出ることができる。又は、様々な経路を介して、排気の方向を吸気マニホルド１０３へ変えることができ、そのうちのいくつかは、図２Ａ〜図２Ｃに例示されている。図２Ａにおいて、排気は、ＥＧＲクーラ４５５内で冷却される。ＥＧＲ制御装置４００は、ＥＧＲバルブ４１０を作動させて吸気マニホルド１０３に供給されたＥＧＲの量を選択的に制御する。マニホルド１０３に再循環された排気は、シリンダ内の空燃比（ＡＦＲ）に影響を及ぼす。排気は、マニホルド１０３内の酸素含有量を希釈する。燃料噴射器からの未燃焼の燃料、又は燃焼後に残る未燃焼の燃料は、ＡＦＲにおける燃料量を増加させる。煤及び他の粒子及び汚染ガスはまた、空燃比の空気部分を低減する。吸気システム７００を通じて取り込まれた外気は、ＡＦＲを上げることができるが、ＥＧＲは、ＡＦＲを下げることができ、またシリンダへの燃料噴射は、ＡＦＲを更に下げることができる。したがって、ＥＧＲ制御装置、燃料噴射制御装置４００、及び吸気アシスト制御装置６００は、それぞれＥＧＲバルブ４１０、燃料噴射器３１０、及び吸気アシスト装置６１０を動作させることによって、空燃比をエンジン運転条件に合わせて調整することができる。つまり、燃焼シリンダに合わせて空燃比を調節することは、スーパーチャージャーを制御することによって少なくとも１つの燃焼シリンダに外気をブーストすること、又は排気ガス循環を燃焼シリンダにブーストすることによって燃焼シリンダに対する空燃比を減少させることのうちの１つを含み得る。このことは、過給機５０１の増強に関わらず行うことができる。
【００２９】
図２Ｂ中の変形エンジンシステム１２は、代替経路の方を選択して１つの排気ガス循環経路を除去している。ＥＧＲ制御装置４００は、ＥＧＲバルブ４１２の代わりに連結して、第２ＥＧＲ経路６１３に沿って、ＥＧＲ経路６１２に沿って、吸気アシスト装置６０１へと排気ガスを向けることができる。あるいは、触媒８００によって濾過された後に排気ガスを再循環することができる。つまり、ＥＧＲ制御装置４００によってＥＧＲバルブ４１４を制御して、第１ＥＧＲ経路６１０に沿って、ＥＧＲ経路６１２に沿って、吸気アシスト装置６０１へとＥＧＲのいくつかの部分を向けることができる。ＥＧＲバルブ４１２又はＥＧＲバルブ４１４の制御は、シリンダ１〜６内部の空燃比に含まれる排気量を調整する。
【００３０】
図２Ｃに模式的に示されるように、非常に小さい吸気アシスト装置６０１の使用は、有効酸素をブーストすることによってシリンダ休止（ＣＤＡ）の動作範囲を拡大する。小さな空気ポンプ、スーパーチャージャー、又はファンは、吸気システム７００などの酸素添加源に接続される。吸気システムは、外気を供給して、ディーゼルエンジンの吸気マニホルドにおける空燃比を高めることができる。ＣＤＡを低負荷又はアイドル状態に限定する代わりに、吸気アシスト装置６０１は、吸気マニホルドへの空気流を増加させることができ、シリンダへの空気を増加させることができる。これは、ＡＦＲの空気部分を上げることにより、更に希薄燃焼のエンジンを提供することができる。シリンダ休止（ＣＤＡ）モード中にＡＦＲを下げることができるが、吸気アシスト装置は、低圧吸気マニホルドに対する流れを追加することによってＡＦＲを高くすることが可能になる。このことは、従来技術に反しており、ＣＤＡモード中のエネルギー流出を無くそうとする。ＥＧＲは、二酸化炭素寄与を範囲内におさめるために停止される必要はないが、調整され得る。
【００３１】
シリンダ１〜６に対する空燃比を制御することによって、過給機５０１を無くすことができ、したがって、制御アルゴリズムの出力を簡素化し、システムの経費を低減する。図２Ｃでは、過給機５０１を除外している。吸気システム７００を通して、外気を吸気マニホルド１０３へ自然に吸引することができ、吸気アシスト装置６０１を選択的に制御して、吸気流を吸気マニホルド１０３にブーストすることができる。スーパーチャージャーの使用時など、吸気アシスト装置が吸気流を加熱する場合は、給気冷却器６５０を必要に応じて含んで、吸気流温度を調節することができる。
【００３２】
図５は、エンジンシステム１０、１２、若しくは１４、又はエンジンシステムと同様のものの通常動作モードを示す。吸気流体７２０は、各シリンダ１〜６に供給される。各シリンダは、燃料３２０を受容し、燃焼サイクルを行う。排気４２０は、各シリンダ１〜６を出る。通常モードは、フルトルク出力が所望されるときなど、エンジンの一定の負荷及び速度条件の間、本明細書で使用され得る。又は、クルージングモードが、そのエンジンシステムに関してＣＤＡモードより良好な温度又は窒素酸化物出力を提供するときなど。
【００３３】
図６は、シリンダ休止モード（ＣＤＡ）を示す。シリンダの半分は、休止される。シリンダ１〜３は、トルク出力要件に見合った燃料を受容する。一定のトルクレベルを維持することをエンジンが求められており、かつＣＤＡモードが実施されているとき、シリンダ１〜３への燃料を倍増しながらシリンダ４〜６を休止させることができる。シリンダ全体で減少した摩擦から生じる燃料経済利益により、燃焼シリンダ１〜３に燃料の２倍未満を供給して通常モードで６個のシリンダ全てを燃焼させるのと同じトルクレベルを得ることができる。例えば、シリンダの半分を遮断するとき、燃焼シリンダは、休止中に定常トルク出力を維持するために１．９５倍の燃料を受容することができる。つまり、ＣＤＡモードは、所望されるトルク出力のための燃料使用量を減少させることによって燃料経済利益をもたらす。
【００３４】
カム方式エンジン内のシリンダを休止させることで、カムレール上の摩擦を低減することにより更なる燃料経済利益が生じる。シリンダを休止させることは、寄生的摩擦損失を低減することにより、エンジン効率、及びしたがって燃費を向上させる。摩擦を最小化するための１つの方法では、ピストンアセンブリ１６０とシリンダウォール又はシリンダライナとの間の摩擦を考慮する。摩擦データを、制御ユニット（複数可）内に記憶するか又は実時間で検知することができる。シリンダ休止を選択して、摩擦損失を最小化することができる。摩擦を最小化するための別の方法は、カム方式エンジンに関する。このエンジンは、少なくとも１つのカムレールを備え、少なくとも１つのカムレールは、複数のシリンダのそれぞれについて少なくとも１つの対応のカムローブを備える。少なくとも１つの対応のカムローブは、少なくとも１つのカムレールと共に回転して、対応の吸気バルブのうちの１つをリフト及び下降させる。少なくとも１つの対応のカムローブとその関連ローラフィンガフォロア又はその関連ローラフィンガリフタ（ｒｏｌｌｅｒ  ｆｉｎｇｅｒ  ｌｉｆｔｅｒ）との間の摩擦は、検知された又は記憶された摩擦値に寄与する。図１０Ａ〜図１０Ｅに見られるように、様々なカムローブ３Ａ〜３Ｅは回転し、寄生的摩擦損失を有し得る。カムローブ３Ａ〜３Ｅ間の抵抗は、バルブを休止させることにより低減され得る。カムローブとバルブ１Ａ〜１Ｅとの間のリンケージを中断することは、カムローブとバルブ１Ａ〜１Ｅが回転する際に、カムローブに抵抗する物質量を低減し、そこでカムローブが上で回転するカムレール１８２、１８３は、回転するためのエネルギーが少なくて済み、システム上のエネルギー負担を低減し、最終的に燃料使用量を低減する。
【００３５】
ロッカアーム２Ｂ〜２Ｅ又はハイドロリックラッシュアジャスタ１１Ａ〜１１Ｅのうちの１つ以上を変更して、例えば、図７Ａ〜図７Ｃ並びに図８Ａ及び図８Ｂに示されるもののように、シリンダ休止機構を組み込むことができる。したがって、タイプＩ、タイプＩＩ、タイプＩＩＩ、タイプＩＶ、及びタイプＶエンジンは、本明細書で開示されるシステム及び方法から効果を受け得る。
【００３６】
燃焼シリンダ１〜３に関して、吸気及び排気バルブ１３０、１５０は、ＶＶＡ制御装置２００により制御されるとおりに動く。しかしながら、シリンダ４〜６に関して、吸気及び排気バルブ１３０、１５０は、作動しない。
【００３７】
シリンダ１〜３への燃料を増加させることは、シリンダ１〜３内の混合気をより「リッチ」にする。空気が少なく、燃料が多いので、このシリンダの空燃比は低くなる。結果として生じる排気は、より高温になる。空燃比が下限値に近付くにつれて、タービンアウト温度（ＴＯＴ）は上昇する。ディーゼルエンジンシステム１４は、過給機５０１を使用しないので、「タービンアウト温度」は、タービン５０１があるであろう位置での排気温度を示す便宜上の表現として使用される。ＴＯＴは、ＡＦＲが増加すると多項式曲線を描く。
【００３８】
１４．７：１（ガソリン１に対して空気１４．７）などの化学量論的空気：燃料比（ＡＦＲ）を有する必要があるガソリンエンジンと異なり、ディーゼルシステムは、シリンダ内でＡＦＲを変化させることができるにもかかわらず、動作する。燃焼シリンダ内のＡＦＲは、例えば１４：１〜１００：１（ディーゼル燃料１に対して空気１４からディーゼル燃料１に対して空気１００まで）の範囲に及び得る。低ＡＦＲにおいて煤は問題であるので、高温運転が所望されるとき、ＡＦＲを２２：１〜２４：１に維持することは有益である。煤を回避するために、燃焼シリンダに合わせて空燃比を調節することは、吸気ガス及び燃料噴射のいずれか又は両方を調節して選択された空燃比を維持することを含む。ＣＤＡモードは、１７：１〜７０：１、又は２０：１〜５０：１の間のＡＦＲで動作し得る。別のＡＦＲ範囲は、２４：１〜４５：１である。３００℃前後の後処理触媒床温度を提供するための１つのＡＦＲ範囲は、３０：１〜４５：１のＡＦＲである。
【００３９】
ＡＦＲとＴＯＴとの間の多項式の関係のため、低温状態を検知し、空燃比を調節して、排気温度を所望される範囲にするための制御アルゴリズムを開発することが可能である。温度管理は、ＣＤＡを使用する１つの効果であるが、他の効果が生じる。摩擦損失を管理し、軽減するためにＣＤＡを使用することは、ＣＤＡを実施するやむを得ない理由である。図１２Ｂで概説されるように、ポンピングロス及び摩擦損失の態様を含むモータリングトルクは、全シリンダＣＤＡを実施することによって、最大で７８％低減することができる。このことは、いくつかの効果を提供し、単なる後処理の熱管理の範囲をはるかに超えるいくつかの用途を可能にする。
【００４０】
排気ガス循環（ＥＧＲ）制御装置４００、燃料噴射制御装置３００、及び吸気アシスト制御装置６００を使用することは、排気温度を調節する１つの態様である。選択シリンダでシリンダ休止（ＣＤＡ）モードを開始することは、ＡＦＲ及びＴＯＴを調節する別の態様である。
【００４１】
ＣＤＡモードを開始することは、エンジン１００を通る空気流を低減する。６個のシリンダ全てを使用することは、エンジンを通じてより多くの空気を引き込む。ＣＤＡモードシリンダになるように吸気及び排気バルブ１３０、１５０が休止されるので、ＣＤＡモードでは、より少ない空気が、エンジンを通じて引き込まれ、排気マニホルド１０５に押し込まれる。このことは、排気４２０の流量を低減する。排気４２０は、後処理システムにおいて、より停滞しているので、触媒８００において、より長く残存し、それにより、より多くの汚染物質及び熱を触媒８００に移送する。このようにＣＤＡモードを開始することによって触媒８００内の対流を阻害することは、触媒を「ヒートソーク」する有効な方法である。高温の触媒８００は、効率的な触媒である。
【００４２】
所与の触媒材料（プラチナ、パラジウム、ロジウムなど）の混合物に対して、触媒８００は、理想的な動作温度範囲を有する。この理想的な温度範囲において、触媒は、汚染物質の捕捉に最も効率的である。つまり、排気の温度を制御することは、触媒８００の温度を制御し、汚染物質を捕捉する触媒８００の有効性を制御する。ＣＤＡモードを開始することで対流を低減することによって触媒８００を「ヒートソーキング」することは、熱排気が触媒８００に熱を伝えることを可能にして触媒の温度を理想的な温度まで上げる。ＣＤＡモードの内外の移動はまた、各シリンダでＡＦＲを調節することによって排気温度を制御する。更に、ＥＧＲバルブ、吸気アシスト装置、及び燃料噴射のうちの１つ以上を介してＡＦＲを制御することは、排気温度及び汚染物質の捕捉に更に影響を及ぼす。
【００４３】
エンジンシステムは、排気管理システムを備え得る。シリンダ数を決定することは、排気管理システムをヒートソーキングすることに更に基づく。シリンダ数を決定することは、排気管理システム内の対流性熱伝達を低減することに更に基づくことができ、その結果、決定されたシリンダ数が増加するにつれて、対流性熱伝達の更なる低減が実現される。
【００４４】
更に、図１２Ｃでは、℃単位の「タービンアウト温度」つまりＴＯＴの形態の排気温度が、エンジン回転数に対して回転毎分単位でプロットされている。当該技術分野の表現であるので、タービンアウト温度は、過給機５０１がシステム内に含まれていないときに排気管温度に対応してもよい。
【００４５】
この例における最大の後処理効率のゾーンは、２５０℃を超える温度を含む。この閾値より下で、後処理システムは、冷たすぎるので汚染物資を効率的に捕捉しない。例示のエンジンは、フィートポンド単位の様々な負荷に対して６シリンダ燃焼モードで動作するが、エンジンは、その負荷及びエンジン回転数の大部分に対し、後処理のための閾値温度を得ることができない。圧縮されたチャージが排気の熱を上げるので、またエンジンを通る低減された流量が後処理システムのヒートソーキングを可能にするので、同じ負荷でシリンダ休止を実施することは、排気に熱を追加する。また、目標負荷に到達するために、燃焼モードシリンダに更に燃料を追加することによるように、燃焼モードシリンダの効率及び熱を増加させる。燃焼モードシリンダによって放出される理想的に加熱された排気が、後処理内で停滞すると同時に、休止シリンダのチャージが熱くなる。休止中にエンジンを通る、より低い流量によって、後処理（ａｆｔｅｒｔｒｅａｔｅｍｅｎｔ）内の対流もまた低減される。ＣＤＡモードの実施結果は、負荷及びＲＰＭ運転条件の大部分に対し、排気が後処理の閾値に到達することである。
【００４６】
図１２Ｄは、エンジン回転数に応じたエンジンシステムの温度増加を示すことにより効果を要約している。ＣＤＡモードを実施することは、サンプルＲＰＭ及びエンジン負荷に対して、タービンアウト温度（ＴＯＴ）を４０〜２５０℃の範囲に変化させる。
【００４７】
ＣＤＡモードの燃料経済利益は、図１２Ｅで概説される。エンジン１００は、典型的には、特定の負荷に対してメーカーにより最適化されている。つまり、シリンダ休止の効果は、制御スキームが既に最適化された設計パラメータに近付くに従って低減する。図１２Ｅの例では、エンジンは、１５０フィートポンドの負荷に対して最適化されているので、ＣＤＡモードは、１５０フィートポンドで燃料経済利益を提供しない。１２５フィートポンドの近隣負荷もまた、皆無かそれに近い燃料経済利益をもたらす。しかしながら、「エンジン内部のエンジン」を提供する技術は、５０、７５、及び１００フィートポンドのより低い負荷に対し、最大ほぼ３０％の燃費増加の幅広い効果をもたらす。図１２Ｂに戻ると、摩擦を軽減することは、起動時の単なる加熱を超えてＣＤＡ使用を促す効果である。
【００４８】
図１２Ａ〜図１２Ｅの態様を総合する図１２Ｆを見てみると、発明者らは、ＣＤＡの改良された適用性を見出した。熱的効果は、後処理に対して生じるが、追加動作モード及び制御方策は、ＣＤＡの適用性及び使用を広げる。
【００４９】
一態様では、触媒８００を加熱する時間を短縮することは、多数の自動車、特にミディアム及びヘビーデューティ車用ディーゼル機械装置にとって有利である。大部分のオフハイウェイ機械装置は、その動作時間の大部分が低負荷で費やされているので、現在のＦＴＰ（連邦試験検査工程）の窒素酸化物要件を満たすことができない。図１２Ｆを検討すると、例示の自動車に対して、排気の温度は、クランクシャフト１０１の回転毎分（ＲＰＭ）に基づいて、かつバールで与えられるエンジン負荷に基づいて異なり得ることを見ることができる。膨大なエンジン動作範囲は、触媒８００に汚染物質を効率的に濾過するように動作させる排気温度をもたらし得る。本明細書で開示された技術のうちの１つを使用しないで、通常の全シリンダ燃焼モード動作は、図１２Ｆの線６０で効率的な汚染物質濾過温度を得る。多数のオフハイウェイ自動車及びバス、自治体の自動車、輸送車などの商用車は、図１２Ｆの線５０で非効率的に動作する。しかしながら、本明細書で開示された技術のうちの１つを利用することは、触媒８００の運転効率を得るためのより低い負荷要件をもたらす。ＣＤＡを使用することの重点は、典型的には後処理温度を上げることに注目する。また、その効果は、本明細書で開示された摩擦緩和技術を使用してまだ利用できる。摩擦緩和技術を実施すること及び追加の選択性を適用することは、クラッチ及び変速機を保護しながら温度効果を生じる。本明細書で開示された技術は、ＣＤＡに対する効果を認識し、昔から必要があると感じられてきたが、従来技術でわかりにくいＣＤＡモードでエンジンシステムを動作させるための方法を提供する。
【００５０】
ＣＤＡ技術における従来技術は、ＣＤＡの効果及び騒音、振動、不快感（「ＮＶＨ」）のバランスを適切にとるように取り組んできた。本出願は、ＮＶＨ管理のためのシリンダ休止の方策に関する。また、本出願は、最大の後処理効率のためのＣＤＡ及び駆動系動作範囲に関する。ねじり振動は、シリンダ休止（ＣＤＡ）を使用する能力を制限するので、本開示は、ＣＤＡが現在のクラッチパッケージを使用してエンジン回転数範囲にわたって３〜４バール未満のＢＭＥＰで動作できることを示す。また、図１２Ｂで概説された摩擦緩和の効果を選択することができる。下記の例は、限界がＣＤＡの動作限界に当てはまり得ることを例示する。閾値１２０１、１２０２、及び１２０３は、バール単位のエンジン負荷、又はエンジンのＢＭＥＰに基づいて休止すシリンダ数を選択するために適用され得る。閾値１２０１は、ＣＤＡ活動に対する上限値である。閾値１２０１未満かつ閾値１２０２超で、ＣＤＡ使用は、有害性のＮＶＨを回避するために時間制限されている。閾値１２０２未満で、特定のシリンダ選択は、ギヤ又は動力設定により限定される。また、閾値１２０３は、稼動シリンダに対するＣＤＡのシリンダ数を選択するための追加のデリミタとして働く。
【００５１】
ねじり振動は、シリンダ休止（ＣＤＡ）を動作させるとき考慮される必要がある。本開示は、ＣＤＡを速度範囲にわたって最大３〜４バールのＢＭＥＰで動作させ得ることを示す。要するに、ＣＤＡは、速度が増加するにつれてより高いＢＭＥＰで動作し得る。３〜４バール未満のＢＭＥＰは、ＣＤＡが達する排気温度を上昇させる主要な動作範囲である。
【００５２】
稼動するための制限はない：
ｉ．任意のギヤにおいて最大５０ｋＷで２シリンダ休止、
ｉｉ．ギヤ１〜９において最大５０ｋＷで３シリンダ休止、
ｉｉｉ．ギヤ１〜６において最大５０ｋＷで４シリンダ休止。
ｉｖ．また、ＣＤＡの任意の組み合わせは、任意のギヤにおいて最大２５ｋＷで動作し得る（負荷がないためアイドルを含む）。
【００５３】
加速度及び負荷変更の間に動作範囲を拡張する２秒未満の移行時間の間に、３〜４バールのＢＭＥＰを超えることがある。図１２Ｆの例では、移行時間は、閾値１２０１と１２０２との間に当てはまり、更に閾値１２０２は、簡単な例の３〜４バールのＢＭＥＰに対応する。
【００５４】
図２３の例は、Ｓ２３０１において変速機のギヤ選択を監視すること、Ｓ２３０２においてエンジンシステムのＢＭＥＰを監視すること、及びＳ２３０３においてエンジンシステムの出力を監視することは、ＣＤＡを開始できるシリンダ数、選択されたシリンダに対するＣＤＡ持続時間、及びその出力制限を決定するための入力を提供することを示す。エンジンシステムを監視する、検知された信号を処理するなどのための様々なセンサ及びシステムの変更は、上記概説された技能に加え通常の技能の範囲内である。同様の入力は、図２４のＳ２４０４においてエンジンシステムのシリンダの全てを休止させることに適用し得るが、全シリンダを休止させることは、より簡単に、例えば、ギヤ選択又はＢＭＥＰに関しては制限無しで行うことができる。
【００５５】
図２３では、Ｓ２３１０は、図１２Ｆで閾値１２０１と１２０２との間のゾーンに対応することになる別の移行時間の例を提供する。同様に、Ｓ２３２０は、図１２Ｆで閾値１２０２と１２０３との間の別のゾーンの例を提供する。また、Ｓ２３３０は、閾値１２０３未満の別のゾーンの例を提供する。
【００５６】
ＢＭＥＰが４バール未満であるとき、多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することができる。また、ＢＭＥＰが４バール超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することができる。４バール超の運転条件でＣＤＡを終了することは、エンジンを、動作のために最適化されたものであるフルシリンダ稼動動作モード内で動作させることを可能にする。これは、ＮＶＨの有害性の問題も回避する。
【００５７】
あるいは、Ｓ２３１０において４〜６バールのＢＭＥＰを有することは、エンジンシステムの出力が、Ｓ２３１３において５０ＫＷ以下であるか又はＳ２３１２において２５ＫＷ以下であるかの決定につながり得る。出力が２５ＫＷ以下であるとき、６個のシリンダのうちの２個、３個、又は４個のＣＤＡ（休止）を開始すること、及びＳ２３１４において任意のギヤの変速機を動作させることができる。この例は、６シリンダのエンジンシステム用であるが、しかしながら、その結果は、他のエンジンサイズに拡張可能である。例えば、１２シリンダエンジンの４個、６個、又は８個のシリンダを休止させることができる。又は、シリンダのうちの１／３、１／２、又は２／３など休止のために選択されるべき一部分のシリンダ。高い出力のために、ＣＤＡにおいて時間を制限することができるので、Ｓ２３１６では時間の制約を適用し、したがって例えば２秒後にＣＤＡを終了することができる。同様に、出力が５０ＫＷ以下であるとき、６個のシリンダのうちの２個のみで、又はＳ２３１５において任意のギヤで使用可能なシリンダのうちの１／３でＣＤＡを開始することができる（ｉｓ  ｉｓ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｔｏ）。時間の制約を同様に適用することができる。
【００５８】
ＢＭＥＰを４又は４〜６バールに限定する代わりに、先の例ではＢＭＥＰを３バールに限定することができる。このことは、ＢＭＥＰが３バール未満であるとき、多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することにつながることになる。また、ＢＭＥＰが３バール超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を２秒以下の持続時間に制限する。
【００５９】
あるいは、ＢＭＥＰが３バール未満であるとき、多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することができる。また、ＢＭＥＰが３バール超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを完全に終了することができる。このことは、３バール超の動作点でＣＤＡを除外する。
【００６０】
Ｓ２３３０において、ＢＭＥＰが３バール以下であるとき、Ｓ２３３１及びＳ２３４０では２つのオプションが可能である。Ｓ２３３１において出力が２５ＫＷ以下である場合は、次に任意のギヤで任意の時間だけ６シリンダエンジンシステムの２個、３個、４個のシリンダでＣＤＡを開始することができる。しかしながら、出力がＳ２３４０において２５〜５０ＫＷである場合は、次に自動車駆動系を保護するために様々な決定及び制限が実施される。ギヤの依存性は、ＣＤＡに対して使用可能な数又はシリンダを制限することができる。つまり、決定されたものに基づいて、２個、３個、又は４個のシリンダのうちの１個又は全ては、ＣＤＡに対して使用可能である。例えば、Ｓ２３４１において任意のギヤで任意の時間だけ２個のシリンダでＣＤＡを開始することが可能である。しかし、２５〜５０ＫＷの出力によるＳ２３４２においてギヤ１〜９が選択された場合は、次にＣＤＡは、Ｓ２３４４において任意の時間だけ３個のシリンダで使用可能である（２シリンダＣＤＡは重なり合う範囲を含み、使用可能である）。また、Ｓ２３５１でギヤ１〜６が例示の１０ギヤ変速機から選択された場合は、次に任意の時間だけ４個のシリンダでＣＤＡを開始することができる。（２及び３シリンダＣＤＡは重なり合う範囲を含み、使用可能である。）
【００６１】
Ｓ２３２０においてＢＭＥＰが３〜４バールであるとき、重なり合うオプションがＳ２３４０から使用可能になる。更に、Ｓ２３２１において２５ＫＷ以下にすべき出力を決定することは、Ｓ２３２３において任意のギヤで任意の時間だけ２又は３シリンダＣＤＡにすべきシリンダ選択（ｓｅｌｃｔｉｏｎ）を改善する。
【００６２】
別の述べ方をすると、使用可能なアルゴリズムは、出力が２５ｋＷ未満であるとき、多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始する（又は２シリンダ、若しくはシリンダの１／３）。次に、出力が２５ｋＷ超であるとき、少なくとも１つのシリンダ（又は２シリンダ、若しくはシリンダの１／３）でＣＤＡモードの動作を制限することができる。出力が２５ｋＷ超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を制限することは、ＣＤＡモードで動作する多気筒ディーゼルエンジンのシリンダ数を２つのシリンダに制限することと、ＣＤＡモードの２つのシリンダの動作を最大５０ｋＷの出力に限定することと、を含むことができる。出力が５０ｋＷ超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することができる。又は、変速機のギヤ選択を監視することができ、変速機は、少なくとも１０個のギヤを備え、出力が２５ｋＷ超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を制限することが、ＣＤＡモードで動作する多気筒ディーゼルエンジンのシリンダ数を３つのシリンダに制限することと、ＣＤＡモードの３つのシリンダの動作を最大５０ｋＷの出力に限定することと、ＣＤＡモードの３つのシリンダの動作を変速機の最も低い９個のギヤに限定することと、を含む。次に、出力が５０ｋＷ超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することができる。又は、出力が２５ｋＷ超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードの動作を制限することができ、この制限することは、ＣＤＡモードで動作する多気筒ディーゼルエンジンのシリンダ数を４つのシリンダに制限することと、ＣＤＡモードの４つのシリンダの動作を最大５０ｋＷの出力に限定することと、ＣＤＡモードの４つのシリンダの動作を変速機の最も低い６個のギヤに限定することと、を含む。次に、出力が５０ｋＷ超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することができる。
【００６３】
又は、トルク出力が１３０フィートポンド未満であるとき、多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することができる。また、トルク出力が１３０フィートポンド超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを完全に終了することができる。このことは、トルクの１３０フィートポンド超の動作点でＣＤＡを除外する。この方法は、多気筒エンジンのトルク出力を監視する追加のステップを含むことになる。
【００６４】
あるいは、多気筒エンジンの速度出力をマイル毎時（「ＭＰＨ」）単位で監視することが可能である。次に、速度出力が３０ＭＰＨ未満であるとき、多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することができる。更に、速度出力が３０ＭＰＨ超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することができる。
【００６５】
また、多気筒ディーゼルエンジンの少なくとも１つのシリンダにおける空燃比を監視することができる。空燃比が４５：１未満であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することができる。また、空燃比が４５：１超であるとき、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを終了することができる。
【００６６】
上記代替形態と一貫して、多気筒ディーゼルエンジンの複数のシリンダと対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にするために摩擦決定を実行することができる。そのような摩擦決定は、自動車に対する燃料節約、高められたエンジン寿命、拡張された惰走能力、向上された隊列走行能力、及び最新の速度制御技術を生じるための図１２Ｂの原理と合致している。摩擦を軽減するためにＣＤＡを開始することは、エンジン部品寿命を高め、ＮＶＨを低減し、自動車運転の滑らかさを改善する。このことは、特に、向上した運転者の快適性、より長い機械ブレーキ寿命、より正確なオフハイウェイ自動車の制御につながる。
【００６７】
摩擦決定は、ドライビング条件に適切なシリンダ数を選択するような、図２３の態様を含み得る。ただし、合計摩擦を最小化することを好むことが主流であり、他のシリンダ数が休止用に使用可能であるにもかかわらず、より低い摩擦条件が好まれる。合計摩擦を最小化することを好むことは、優先することができるが、完全に後処理温度管理方策のためのＣＤＡの他の用途と両立させることができる。
【００６８】
摩擦決定に基づいて、最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することができる。このことは、エンジン動力要求を満足しながら行われ得る。次に、その上の摩擦を最小にするために少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することができる。
【００６９】
多気筒ディーゼルエンジンからゼロ又は負のトルク出力が検知されるとき、検知されたゼロ又は負のトルク出力に応えて多気筒ディーゼルエンジンのシリンダの全てでＣＤＡモードを開始することができる。検知することは、エンジンシステムの直接監視であり得るか、又は車輪速度、アクセル開度、ブレーキ位置、若しくは他のユーザ若しくはシステム入力、例えば、惰走モード若しくは隊列走行制御ハードウェア若しくはソフトウェアなどを監視することによって決定され得る。つまり、検知する代わりに、ゼロ又は負のトルク出力を命令することができる。
【００７０】
多気筒ディーゼルエンジンを利用する自動車において隊列走行モードを開始することができる。このことは、自動車の車両速度及び隊列走行モードで動作する少なくとも１台の他の自動車の車両速度を追跡することを含み得る。次いで、少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始することは、自動車の車両速度を、追跡された自動車の車両速度及び隊列走行モードで動作する少なくとも１台の他の自動車の車両速度に応えて制御するために行われ得る。摩擦を低減することは、隊列走行における自動車の互いにドラフティングする能力を向上させ、隊列走行の機能性から効果を受ける。隊列走行は、自動車の距離及び相対速度においてより緊密に制御されるので、シリンダの全て又はいくつかでＣＤＡモードを開始することによって摩擦を低減することは、平滑性の上記改善などによるようにより大きな車両速度制御を可能にする。そして、車両速度は緩やかに失われる。自動車の慣性は、より大きな程度に保持される。クルーズコントロールタイプ環境が所望されるとき、低減された摩擦損失は、フル又は部分的ＣＤＡによるように、所望の速度前後で動くより優れた能力を可能にする。このことは、フリート性能を改善する。同様に、多気筒ディーゼルエンジンを利用する自動車の惰走モードを検知するとき、その上の摩擦を最小にするために少なくとも１つのシリンダでＣＤＡモードを開始して、それによって惰走モードを延長することができる。
【００７１】
代替及び補完方法は、図２２及び図２４で摩擦緩和の観点を適用している概要である。図２４において、Ｓ２３０２の出力監視を補完すると、Ｓ２４０１でエンジンシステムトルク出力を受信することができる。受信することを、センサ又はデータ処理によるようにしてもよい。Ｓ２４０２において、エンジンのトルク出力がゼロ又は負である場合は、次にＳ２４０４で全てのシリンダを休止させることができる。このことは、例えば、特に、運転者がアクセルから圧力を取り除いたとき、下りこう配が検知されたとき、惰走又は隊列走行モードが検知されたときに、実現され得る。Ｓ２４０３で正のトルク出力が受信された場合は、Ｓ２４０５で１つ以上のシリンダが稼動したままである間、１つ以上のシリンダを休止させることができる。１つ以上のシリンダを選択することは、図１２Ａ〜図１２Ｆ及び図２３のうちのいずれか１つに一致することができる。
【００７２】
同様に、図２２において、Ｓ２２０１におけるトルク出力がゼロであるか負であるかの決定は、Ｓ２２０２における摩擦決定の実行につながって、システムで摩擦損失を限定するにはどうするのが最良かを決定することができる。決定に基づいて、Ｓ２２０３において、１つ以上のシリンダが休止用に選択される。残部のシリンダは、稼動（燃焼）している。次に、Ｓ２２０４において、選択されたシリンダを休止させて摩擦損失を低減する。このことは、Ｓ２２０５において拡張された惰走モード、Ｓ２２０６において隊列走行車両速度を調節すること、ないしは別の方法でＳ２２０７においてトルク出力をクラッチ及び／又は変速機経由で自動車に連結することのうちの１つ以上につながり得る。クラッチは、摩擦緩和中に係合又は係合解除され得、好ましくは係合され得る。変速機は、摩擦緩和中に係合又は係合解除され得、好ましくは係合され得る。このことは、特に惰走モードでも真である。
【００７３】
このことは、ハイブリッド自動車の動作又は他のスタートストップアプリケーションから逸脱する。エンジンは、クランクシャフトが回転しながら、かつピストンが往復運動しながら稼動したままである。実際には、駆動系に連結されたままであり得る。フライホイールでクラッチを分離することは不要であり得、またこれらの摩擦緩和モードで動作させるために変速機をエンジンから分離することは不要であり得る。トルク出力を、係合されたクラッチアセンブリに連結して、クラッチアセンブリを通じ、自動車駆動系に対してトルク出力を伝えることができる。次に、エンジンシステムは、サイクルごとに（ｏｎｅ  ａ  ｃｙｃｌｅ−ｂｙ−ｃｙｃｌｅ  ｂａｓｉｓ）正のトルクを出力する準備ができている。エンジンシステムは、トルク出力を、係合された変速機に連続的に連結して、変速機を通じ、トルク出力を伝えることができる。例えば、エンジンは、エンジンブレーキを適用して次の可能なエンジンサイクルで制動能力を増大させる準備ができている。つまり、検知されたエンジンブレーキ命令がＳ２２０８で発生すると、Ｓ２２０９において即座にＣＤＡを終了し、Ｓ２２１０においてエンジンブレーキをかけて負のトルク出力を増大させることができる。エンジンブレーキは、例えば、対応の排気バルブを作動させてシリンダ内部からシリンダ圧力を解放することによって少なくとも１つのシリンダでかけることができる。この摩擦を低減した技術の間にエンジンシステムが停止しないので、エンジンは、すぐに使用可能なままである。このことは、シリンダ数を決定することが、０個の稼動シリンダ及び全ての休止シリンダの組み合わせをもたらす場合でも真である。
【００７４】
コンピュータ制御を実施して、実時間で自動車条件を処理して、休止用に選択されたシリンダの数及び位置を動的に調節することができる。上記のように、制御ユニットは、中央制御ユニット２１００（図２１）に組み込まれたＶＶＡ制御装置２００、ＥＣＵ１７００、若しくはＣＤＡ制御装置１８００のうちの１つ以上、又はこれらを備えるネットワーク（図１６）を備えることができる。制御ユニットは、少なくとも１つのプロセッサ１７２０、２１２０、１８２０、少なくとも１つのメモリ装置２１３０、１７３０、１８３０、及び少なくとも１つのメモリ装置に記憶された少なくとも１つのプロセッサ実行可能制御アルゴリズムのセットを含む。割り当てプログラミング及びネットワーキングは、リモート装置を制御ユニット（複数可）によって制御可能にすることができ、プロセッサを例示されるように複数のサブルーチン及びサブプロセッサに分けることができる。少なくとも１つのメモリ装置２１３０、１７３０、１８３０は、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、大容量記憶装置、取り外し可能メディアドライブ、ＤＲＡＭ、ハードディスクドライブなどの有形可読メモリ構造である。信号自体は除外される。本明細書で開示された方法を実行するために必要なアルゴリズムは、少なくとも１つのプロセッサ１７２０、２１２０、１８２０による実行のために少なくとも１つのメモリ装置２１３０、１７３０、１８３０に記憶されている。
【００７５】
追加の例のように、コンピュータ構造を、ＶＧＴ制御５００に対して過給機５０１の近傍にすることができ、別のコンピュータ構造を、ＥＧＲ制御装置４００に対してＥＧＲバルブ４１０の近傍にすることができ、別のコンピュータ構造を、可変バルブ駆動２００に対して吸気及び排気バルブの近傍にすることができ、更に別のコンピュータ制御装置を、燃料噴射制御装置３００に対して配置することができ、及び更に別のコンピュータ制御装置を、吸気アシスト制御装置６００に対して実装することができる。サブルーチンを、分散されたコンピュータ構造で記憶することができるが、集中型又はコア処理は、コンピュータ制御システム１４００で行われる。
【００７６】
少なくとも１つの制御アルゴリズムのセットは、自動車センサ１７１４などの１つ以上の動力要求入力からエンジン動力要求データを受信するように構成されている。例えば、アクセルペダル位置、積極的ユーザ選択（スイッチ選択）、システム選択（Ｅａｔｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ）が所有するＵＬＴＲＡＳＨＩＦＴ又はＵＬＴＲＡＳＨＩＦＴ  ＰＬＵＳ  ｇｅａｒ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎなど）、ドライブトレイン速度センサ、エンジンセンサ出力などのうちの１つ以上のような動力要求データが伝達され得る。他の例示の自動車センサ１７１４は、吸気マニホルドセンサ１７３、排気マニホルドセンサ１７５、及び排気センサ８０７を備え、センサデータストレージへのＢＵＳなどの配線に沿って送信され得る。
【００７７】
制御ユニット（複数可）は、クランクシャフト回転毎分及びエンジンにおける電流負荷のうちの少なくとも１つを含むエンジン作動パラメータを受信し、エンジン作動パラメータは、自動車センサ１７１４を介して検知され得る。現在のエンジン動作特性を知ることは、制御ユニット（複数可）が可変バルブ駆動、シリンダ休止、及び燃料噴射信号などの出力信号のタイミングを決定するのに役立つ。受信したエンジン動力要求データが、１つ以上の特定の範囲内にあるとき、制御ユニット（複数可）は、休止用の複数のシリンダのシリンダ数を、受信したエンジン動力要求データに基づき、更に複数のシリンダの検知された又は記憶された摩擦値に基づいて決定する。これは、方法ステップ１９０１の一部である。１つ以上の特定の範囲内にあることは、エンジン動作モードを監視すること、及びアイドルエンジン動作モード、負荷されたアイドルエンジン動作モード、惰走モード、及び負荷されたエンジン動作モードのうちの１つ以上を含む少なくとも１つの閾値範囲を見ることを含むことができる。稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせは、エンジン動作モードがアイドルエンジン動作モード、負荷されたアイドルエンジン動作モード、惰走モード、又は負荷されたエンジン動作モードであるかに基づいて調節される。
【００７８】
ＣＤＡモードの範囲内のエンジンを使用して、制御ユニット（複数可）は、複数のシリンダの決定されたシリンダ数を休止させるよう命令する。図４Ａに概説されるように、吸気バルブ制御装置（ＯＣＶ１及びＯＣＶ２又はシリンダ休止機構７０００など）は、命令に応えて決定されたシリンダ数の対応の吸気バルブを休止させる。排気バルブ制御装置（ＯＣＶ３及びＯＣＶ４又はシリンダ休止機構７０００）は、命令に応えて決定されたシリンダ数の対応の排気バルブを休止させる。また、噴射制御装置３００は、命令に応えて決定されたシリンダ数の対応の燃料噴射器を休止させる。
【００７９】
図４Ａは、シリンダ休止を開始するためのステップを要約する。ステップＳ１０３において、選択されたシリンダに対して燃料が遮断される。ステップＳ１０５において、吸気及び排気バルブは、電気手段又は油圧手段によるかにかかわらず、電気ソレノイド（ｅ−ｓｏｌｅｎｏｉｄ）、電動ラッチ、油圧ラッチ、カム選択などの作動から係合解除され、制御可能なリフト機構、カム−カムレスアクチュエータ、ハイブリッド電動油圧システム、又は同様の手段を使用できなくなる。ある量の吸気流が、休止シリンダ内に閉じ込められ、図４ＡのステップＳ１０７の例ではエアチャージを閉じ込める。
【００８０】
決定されたシリンダ数の対応の吸気バルブは、それらの対応の吸気バルブ制御装置に接続された対応の油圧作動ラッチを含み得る。油圧作動ラッチは、その対応の吸気バルブを休止し、再始動するように構成され得る。フェールセーフ動作は、油圧作動ラッチに対する油圧を監視することによってラッチ位置を確認することができる。油圧作動ラッチは、対応の電気作動ラッチと置換することができ、フェールセーフ動作は、電気作動ラッチに対する電気信号を監視することによってラッチ位置を確認することができる。
【００８１】
図４Ａの方法を単独で使用して、エンジンの燃料効率及び汚染物質制御を向上することができる。ただし、図４Ｂは、追加の制御効果と組み合わされたシリンダ休止を示す。例えば、制御ユニット１７００又は２１００が、休止用の複数のシリンダのシリンダ数を決定すると、計算が行われて、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小化する。比較計算は、エンジン動力要求を満足しながら最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することを可能にする。これは、方法ステップ１９０３の一部である。例として、摩擦決定を実行して摩擦を最小化することは、エンジン動作モードがいつ惰走モードであるかを知ること、及び実現可能なだけ多数のシリンダを休止させて摩擦を更に最小化して惰走モードを延長することを含み得る。エンジンモードが惰走モードであるとき、このことは、最も合計摩擦が小さくなるシリンダの組み合わせを選択すること、並びに０個の稼動シリンダ及び全ての休止シリンダの組み合わせをもたらし得る。更に、エンジン動作モードは、隊列走行モードを更に含むことができ、シリンダの組み合わせを選択することは、隊列走行モードを最適化するために摩擦を最小化することに更に基づいてもよい。
【００８２】
制御ユニット内の制御アルゴリズムのセットは、稼動シリンダ及び休止シリンダの配分を選択して、複数のシリンダ１〜６とそれらの対応の往復式ピストン１６０との間の合計摩擦を最小化するように更に構成され得る。ひとたび、休止用の複数のシリンダのシリンダ数が決定されると、例えば、レールセットアップ、シリンダ能力、システムが静的又は動的ＣＤＡシステムであるかどうか（選択をシリンダブロックで「動かす（ｗａｌｋ）」ことができるかどうか）、カム位置、クランク位置、ストロークサイクル位置などを考慮して休止シリンダの配分を決定することができる。例えば、制御アルゴリズムのセットが、休止用の複数のシリンダのシリンダ数を長時間にわたり動的に割り当てるように、かつ稼動シリンダ及び休止シリンダの配分を動的に調節するように更に構成され得、その結果長時間にわたり、稼動シリンダ及び休止シリンダの数及び位置が燃焼エンジンの周囲で変化する。
【００８３】
制御アルゴリズムのセットは、休止用の複数のシリンダのシリンダ数を長時間にわたり反復的に更新するように更に構成されている。休止用の複数のシリンダの新しいシリンダ数は、更新されたエンジン動力要求データに基づいて、かつ複数の燃焼シリンダとそれらの対応の往復式ピストンとの間の摩擦の更新された決定に基づいて決定され得る。例えば、エンジン回転数が増加するにつれて、ピストンアセンブリ１６０とシリンダとの間の摩擦は増大するので、エンジン回転数が増加する際に、できるだけ多くの摩擦を低減するようにシリンダ選択を調節することは有益である。稼動シリンダへの燃料注入を増加させることは、追加のシリンダを休止させることの当然の結果であり得る。
【００８４】
図４Ｂに戻ると、ステップＳ４０１において、制御ユニット（複数可）は、エンジン負荷がＣＤＡモードを開始する判定基準を満たすかどうかを判断する。適切な負荷若しくはクランクシャフトＲＰＭ、又は両方を有することによるなど、エンジンシステムがＣＤＡ判定基準を満たす場合は、コンピュータ制御システムは、ステップＳ４０３で電流負荷及びＲＰＭ要件を満たす間、休止され得るシリンダ数を選択する。考慮する追加要因は、排気温度が閾値範囲内若しくは目標温度であるかどうか、正味熱効率（ＢＴＥ）がＢＴＥ閾値を超えているかどうか、又は排出ガスが目標レベルの範囲内若しくは目標レベルであるかどうか、のうちの１つ以上である。１つの方策は、エンジンのトルク出力に影響を及ぼさずにできるだけ多数のシリンダを休止させる。別の方策は、できるだけ多数のシリンダを休止させて、できるだけ高い排気温度を維持する。別の方策は、できるだけ多数のシリンダを休止させて、できるだけ燃料効率的な動作を行う。更に別の方策は、摩擦を最小化する。別の方策は、フェールセーフサブルーチンを実行するためにフェールセーフ要因を監視する。更に別の方策は、静電容量を監視して、エネルギー浪費を最小にし、エネルギー再利用を最大にする。これらの方策を実行するために判定基準を問い合わせることは、ステップＳ４０１で行われ、フェールセーフ、静電容量、摩擦、エネルギー使用、及び燃費データを他のデータの中で考慮することができる。
【００８５】
ひとたび、ステップＳ４０３において休止用のシリンダ数が選択されると、燃料噴射制御装置３００は、ステップＳ４０５で選択されたシリンダへの燃料を遮断する。同時に又は結果として起こる燃焼シリンダに対する空燃比（ＡＦＲ）の調節は、ステップＳ４１３において行われ得る。シリンダへと噴射される燃料の量は、０〜１００％の範囲にわたり、センサ、トランスミッタ、レシーバ、及びアクチュエータを含む適切な機構によりコンピュータ制御可能である。ステップＳ４１３は、付加的に又は代替的に、燃焼シリンダに対し、燃料噴射のタイミング又は量、吸気流、排気ガス循環（ＥＧＲ）、バルブ開放又はバルブ閉鎖プロファイル（リフト若しくはタイミング）のうちの１つ以上を調節することを含み得る。このことは、上記で詳述されたＡＦＲ調整方策を含むことができ、必要に応じてコンプレッサ５１２若しくは吸気アシスト装置６０１を含むか、又は過給機５０１を除外することができる。エンジンがディーゼルエンジンであるとき、少なくとも１つの制御アルゴリズムのセットは、燃料噴射器に対する命令を調節して、エンジン出力要件に基づいて複数のシリンダの稼動シリンダに対する燃料噴射の量を調節するように更に構成されている。
【００８６】
燃料調節が行われると、吸気及び排気バルブ作動が、ステップＳ４０７で選択され、休止させられたシリンダに対して遮断される。システムは、排気温度、正味熱効率、汚染物質レベル、触媒を通る排気流量、後処理システム温度、空燃比（ＡＦＲ）、トルク出力、ＢＭＥＰ、ＣＤＡの時間、エンジンシステム出力、変速機ギヤ、エンジン回転数出力などのうちの１つ以上を、ステップＳ４０９において監視する。休止シリンダの数を調節することができない場合は、ステップＳ４０９の監視は継続するが、追加のシリンダを休止させることができる場合は、ステップＳ４１１は、そうすることを決定する。例えば、温度、汚染物質、摩擦、エネルギー再利用、ヒートソーキング又は流量に対する閾値は、ＣＤＡにおけるシリンダ数の増加又は減少が排気条件を改善するであろうことを示し得る。つまり、閾値が、ＣＤＡモードにおいてシリンダを調節することが目標排気条件に役立つことを示す場合は、方法は、負荷及びＲＰＭなどの他のパラメータがＣＤＡモードを可能にするかどうかを、ステップＳ４０１に戻ることによってチェックする。
【００８７】
一態様において、また図５に戻ると、エンジンは、一般化され、便宜上直線状の６個のシリンダにより標識される。実用的な実装において、シリンダは、必ずしも直線状に整列されているとは限らない。直線状に整列されているときでも、図中で番号が付けられた順序で点火されるとは限らない。つまり、シリンダは、１、２、３、４、５、６の順序で点火しないことがある。例えば、通常動作モードでエンジンに点火する順序は、１、５、３、６、２、４であり得る。ＣＤＡモードで、シリンダ４、５、６を休止させる。残りのシリンダは、順序１、３、２で点火する。エンジンがその点火順序のどこにあるかに応じて、休止用に選択されたシリンダは、アルゴリズム反復の間に変更することができる。つまり、第１の反復は説明されたように点火することができる。第２の反復は、通常の点火順序を３、６、２、４、１、５に変えることもあり得る。この順序では、シリンダは、３、２、１を点火する一方、シリンダ４〜６を、休止させる。しかしながら、新しいＣＤＡモード休止順序を実施するための始動順序は、休止シリンダを始動させ、燃焼シリンダを休止させ得る。５、３、６、２、４、１の順序は、順序５、６、４でシリンダに点火し、シリンダ１〜３を休止させる。つまり、燃焼する及び休止するシリンダ数だけが変更できるのではなくて、燃焼する及び休止するために選択されたシリンダもアルゴリズム反復の間に変更することができる。
【００８８】
フロー図に戻ると、ステップＳ４０９の結果を、解析することができ、決定を、ステップＳ４１５で行って排気プロファイルを調節するかどうかを決めることができる。上記のように、排気の態様及び触媒８００を加熱する能力を調節するために又は汚染物質を濾過するために、エンジン活動をシリンダレベルで調節することが必要であり得る。そしてつまり、排気プロファイルを調節すべき場合は、アルゴリズムは、ステップＳ４１３に戻る。そうでなければ、システムは、ステップＳ４０９内にあるとして監視し続ける。
【００８９】
ステップＳ４１７において、エンジン上の負荷が閾値を超えて増加するときのようにＣＤＡモードを完全に終了することが必要であり得る。又は、正味熱効率又は公害防止がＣＤＡモードの外側でより良好であるときのように。追加の例として、選択されたシリンダの組み合わせに対して燃料使用量を計算し、全稼動シリンダを含むシリンダの組み合わせに対して燃料使用量を計算することができる。２つの計算の比較は、全稼動シリンダモード又は休止シリンダモードのどちらがより省燃費かを示す。様々な計算が、この決定を含むことができ、例えば、多かれ少なかれ休止したシリンダに対する計算を比較することができる。稼動及び休止シリンダでより高い又はより低い変速機ギヤの開始を、現在の状態と、及び決定された状態と比較することができる。シリンダ休止モードを開始することは、選択されたシリンダの組み合わせに対する燃料使用量が全稼動シリンダのシリンダの組み合わせに対する燃料使用量より低いことを、計算及び比較が示すとき、行われ得る。
【００９０】
システムは、エンジンがＣＤＡモードを実施するための判定基準をまだ満たすかどうかをステップＳ４０１に戻ることによりチェックする。ベース判定基準が満たされない場合、ステップＳ４１７は、ＣＤＡモードの終了をトリガする。休止シリンダは、バルブ作動制御及び燃料噴射を受けて点火モードに戻る。しかしながら、アルゴリズムは、ステップＳ４１３、Ｓ４０９、及びＳ４１５を通るフローを連続することによるように、ＡＦＲ調節又はバルブプロファイル調節が排気プロファイルの利益になるかどうかチェックを続けることができる。
【００９１】
ＣＤＡモード開始する、終了する、又は開始若しくは終了を遅延するためのトリガ条件は、上記のように燃費、ＢＴＥ、汚染物質管理などに関連し得る。しかしながら、別の問題は、「クリティカルシフト」である。クリティカルシフトは、図７Ａ〜図９Ｃにおけるシリンダ休止例及び図１４のプロットを見て理解され得る。
【００９２】
シリンダ休止機構７０００は、タイプＶエンジン用であり、図７Ａに示されるビューに対して９０度回転されて図１に示されている。カムローブ７００３Ｅは、スリーブ７４００に設置されているベアリング７３００に対して回転する。ラッチ、つまり「ピン」アセンブリ、７７００は、ばね７６００により付勢されており、その結果、ラッチのエッジ７７７０がスリーブ７４００の凹部７４５０で受け止めている。このデフォルトのラッチされた状態では、おそらく定常状態圧力を別にすればオイルコントロールバルブＯＣＶ１から油圧は供給されない。プッシュロッド７５００は、スリーブ７４００内に嵌っており、任意のハイドロリックラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）７０１１Ｅもまたスリーブ７４００内部に形成されている。カムローブ７００３Ｅは、プッシュロッド７５００を介し関連バルブ１Ｅをリフトさせ、下降させる偏心プロファイルを有する。ラッチされた状態では、プッシュロッド７５００は、スリーブ運動の矢印ＳＭと一致してスリーブ７４００と共に移動する。ただし、電極７８００に通電してバルブを開放することにより（ソレノイド、スプール、又は他の手段を介して）油圧流体がオイルコントロールバルブＯＣＶ１を介してラッチ７７００に適用されるとき、ラッチは、ばね７６００のばね力に打ち勝ち、ラッチ７７００は内側に潰れる。次に、プッシュロッド７５００は、プッシュロッドの矢印ＰＲと一致してスリーブ７４００の内側で往復し、カムローブプロファイルは、バルブ１Ｅをリフト及び下降させない。カム運動は、「失われる」。
【００９３】
図７Ｂ及び図７Ｃは、より詳細にラッチ７７００を示す。オイルポート７４８０は、オイルコントロールバルブＯＣＶ１と流体連通している。ラッチ７７００の面７７７７に対する油圧で、かつラッチ７７００の周囲を囲む空洞７４２０内部の油圧は、ラッチを押し縮める。ラッチのエッジ７７７０は、もはや凹部７４５０内にはない。
【００９４】
ラッチ７７００の運動のタイミングがカムローブの位置に関して考慮されていない場合は、クリティカルシフトが発生する。ラッチのエッジ７７７０が、凹部７４５０内で部分的にのみ係合されている場合は、ラッチ７７００が凹部７４５０から滑り出る可能性がある。次にバルブは、急激に落下することがあり、ピストンの接触が発生する恐れがある。又は、プッシュロッドは、突然の運動により損傷を受ける場合がある。いずれもエンジンをひどく損傷する恐れがある。
【００９５】
タイプＩＩエンジンのシリンダ休止機構が、図８Ａ〜図９Ｃに示されている。図８Ａでは、偏心カムローブ８００３Ｂは、シリンダ休止機構８１００及びバルブ１５０に対するオーバーヘッドである。排気ポート１５５の一部が、バルブ１５０のバルブヘッドの近くに示されている。バルブ軸は、シリンダ休止機構８１００上のステムシート８９００へ延びている。ばね１５６、ばね座１５９、及びカラー１５７は、バルブ１５０を付勢するのに役立つ。ハイドロリックラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）８５００は、バルブからラッシュを調節するために含まれる。ＨＬＡ８５００は、スリーブ８８５０内のポート８８５３を介してラッチ７７００と流体圧力を共有することができる。ＨＬＡ８５００は、ＨＬＡ凹部８８５５内に嵌っている。
【００９６】
ベアリング８３００は、ベアリングアクスル８３２０を中心に回転し、カムローブ８００３Ｂは、ベアリング８３００を中心に回転する。ラッチ８８７０のエッジ８８１０が、回転アーム８７００の凹部８７１０に対してキャッチするとき、カムローブ８００３Ｂは、ベアリング８３００に対して回転することによってバルブ１５０を上下に押す。ばね８８６０は、プラグ８８４０とラッチ８８７０との間でラッチされた状態まで付勢される。プラグは、オイルコントロールバルブＯＣＶとインタフェースをとるためのオイルポート８８３０を有する。
【００９７】
ベアリングアクスル８３２０は、伸張部８２００と一体に形成されてもよい。ベアリングアクスル８３２０は、アーム８１１０及び８１５０を介してばね８１４０から付勢力を受容する。ばね８１４０は、保持部８５００によって保持されている。アーム８１５０は、棚部８４１０に当接している。ばね力は、カムローブ８００３Ｂと接しているベアリング８３００を付勢する。
【００９８】
シリンダ休止モードを開始又は終了するタイミングがカムローブ回転に対して調整されていない場合は、エッジ８８１０は、凹部８７１０と部分的にのみ係合されることになる。ラッチ８８７０は、内側アーム８７００に対して滑り得るか、又はアーム８７００は、ラッチ８８７０に対して滑ることがある。この運動は、バルブをピストンと接触できるようにすることによって、又はカムローブ８００３Ｂに対する内側アーム８７００の荒々しい移動からなど、エンジンにひどく損傷を与え得るのでクリティカルシフトと呼ばれる。クリティカルシフトを回避することはまた、ラッチ７７００又は８８７０の「クリッピング」、及びラッチ有効性に対する損害を引き起こすことも回避する。
【００９９】
タイプＩＩ及びタイプＶシリンダ休止機構は、例示のみであり、他のシリンダ休止機構を本明細書で開示されたシステム及び方法で使用することができる。エンジンタイプＩ、ＩＩＩ、及びＩＶに適用する代替形態もまた、開示されたシステム及び方法の適用範囲内である。
【０１００】
クリティカルシフトを回避することは、図１４及び１５に関して理解され得る。カムシャフトセンサＣＭ１及びクランクシャフトセンサＣＫ１は、カムシャフト１８１、１８２及びクランクシャフト１０１上の歯を追跡するホール効果又は他のセンサであり得る。個々の歯は、時間軸に沿って水平にプロットされている。クランクシャフト欠歯（ｍｉｓｓｉｎｇ  ｃｒａｎｋ  ｓｈａｆｔ  ｔｏｏｔｈ）ＣＫＭのような欠歯群を追跡するによって、又はカムシャフトのＣＭＳ１及びＣＭＳ２などの大きな若しくは小さな歯群を検出することによって、ＥＣＵ１７００及びＣＤＡ制御装置１８００は、エンジンサイクルの活動を追跡することができ、ピストンがシリンダ内のどこにあるかを知ることができ、休止機構に対してカムローブがどこにあるかを知ることができる。欠歯群又は共通点のない状態の大きさの歯群を追跡すること及び歯の間のタイミングを知ることは、分かりやすい追跡機構を可能にする。クリティカルシフト位置は、図１４において円で囲まれている。円で囲まれた期間内でシリンダ休止を開始することは、ラッチが凹部から滑り出し、クリティカルシフトイベントを引き起こすリスクを与える。
【０１０１】
クリティカルシフトイベントを回避するために、シリンダ休止制御装置１８００は、フェールセーフサブルーチンを実行して対応の吸気バルブ及び対応の排気バルブの休止のタイミングと関連付けられたクリティカルシフトのリスクを回避するように命令する。シリンダ休止制御装置１８００は、決定されたシリンダ数に対する対応の排気バルブが前の排気バルブ閉鎖と排気バルブ開放命令の前との間のスイッチングウィンドウ内にあることを検証するステップを含むフェールセーフサブルーチンを命令する。フェールセーフサブルーチンの別の態様は、決定されたシリンダ数に対する対応の排気バルブが排気バルブ開放イベントの外側のスイッチングウィンドウ内にあることを検証するステップを含み得る。排気バルブを保護するために、シリンダ休止命令は、スイッチングウィンドウ１又は２の間に発行され得るが、ひとたび、排気バルブの開放が開始すると、次のスイッチングウィンドウは、吸気バルブがリフトし始めるまで開始しない。次に非休止ウィンドウは、排気バルブ開放命令から部分的な排気バルブ下降までの間に存在する。
【０１０２】
選択されたシリンダ数の対応の吸気バルブに対して休止モードを開始することは、選択されたシリンダ数の対応の吸気バルブの吸気バルブ開放命令の連続において、吸気バルブ開放命令後かつ閉鎖前のスイッチングウィンドウ内に起こり得る。選択されたシリンダ数の対応の吸気バルブに対して休止モードを開始することは、吸気バルブ開放命令後かつ選択されたシリンダ数の対応の吸気バルブへの燃料噴射前のスイッチングウィンドウ内に起こり得る。選択されたシリンダ数を再始動する際、再始動することは、選択されたシリンダ数に対する吸気バルブの開放を命令する前に、選択されたシリンダ数に対する排気バルブの開放を命令することを含む。選択されたシリンダ数においてシリンダ休止モードを開始することは、選択されたシリンダ数対応の吸気バルブ及び対応の排気バルブが閉鎖されたときに起こる。
【０１０３】
他の代替形態では、決定されたシリンダ数を休止させる命令は、決定されたシリンダ数の対応の排気バルブを開放し閉鎖した後、かつ決定されたシリンダ数の対応の吸気バルブを開放し始めた後であるが、決定されたシリンダ数の対応の吸気バルブを閉鎖する前に発生するように時間調整され得る。また、決定されたシリンダ数を休止させる命令は、決定されたシリンダ数の対応の排気バルブを開放し閉鎖した後、かつ決定されたシリンダ数の対応の吸気バルブを開放し、閉鎖し始めた後であるが、決定されたシリンダ数の対応の燃料噴射器が燃料を噴射する前に発生するように時間調整され得る。
【０１０４】
フェールセーフは、選択されたシリンダ数に対する対応の排気バルブが前の排気バルブ閉鎖と排気バルブ開放命令の前との間のスイッチングウィンドウ内にあることを検証するステップを含むことができる。選択されたシリンダ数に対する対応の排気バルブが排気バルブ開放イベントの外側のスイッチングウィンドウ内にあることを検証する代替ステップ。また、フェールセーフサブルーチンは、決定されたシリンダ数に対する対応の吸気バルブが吸気バルブ開放命令後のスイッチングウィンドウ内にあることを検証するステップを含み得る。
【０１０５】
シリンダ休止モードを開始するステップは、選択されたシリンダ数の対応の排気バルブを開放し閉鎖した後、かつ選択されたシリンダ数の対応の吸気バルブを開放し始めた後であるが、選択されたシリンダ数の対応の吸気バルブを閉鎖する前に発生するように時間調整され得る。シリンダ休止モードを開始するステップは、選択されたシリンダ数の対応の排気バルブを開放し閉鎖した後、かつ選択されたシリンダ数の対応の吸気バルブを開放し、閉鎖し始めた後であるが、選択されたシリンダ数の対応の燃料噴射器が燃料を噴射する前に発生するように時間調整され得る。
【０１０６】
更に、フェールセーフサブルーチンは、決定されたシリンダ数に対する対応の吸気バルブが吸気バルブ開放命令後又はその外側のスイッチングウィンドウ内にあることを検証するステップを含み得る。吸気バルブのリフトが開始するまで待機することによって、リフトイベントがラッチを定位置にクランプするのでラッチは凹部から滑り出ることができない。ラッチ８８７０又は７７００を移動させるために休止信号が与えられる場合は、リフトイベントの力によってラッチがクランプされるので、オイルコントロールバルブＯＣＶ１からの油圧の損失は、ラッチを凹部の外に後退させない。想到される代替実施形態である電子的に作動されるラッチでも、リフト中のクランプ力のために凹部から外に移動することができない。
【０１０７】
排気バルブのリフトイベント及び吸気バルブのリフトイベントのピークは、近接センサの電圧読み取り値に対して示される。近接センサは、センサの位置及びバルブの形状のためにクリップされたピークを提供する。
【０１０８】
複数の歯群読み取り値の代わりに、別の代替形態は、ピストンアセンブリ１６０の位置を追跡することを企図している。又は、歯群読み取り値を、ピストン位置データに変換して、ピストンアセンブリ１６０の位置を監視することができる。吸気バルブの再始動に対するクリティカルシフトリスクを回避することは、休止した吸気バルブに対する対応のピストン位置を監視することと、対応のピストン位置により、対応のピストンが選択された休止シリンダ数の上死点が残っていることが示されるとき、再始動を開始することと、を次に含み得る。排気バルブの再始動に対するクリティカルシフトリスクを回避することは、休止した排気バルブに対する対応のピストン位置を監視することと、対応のピストン位置により、対応のピストンが選択された休止シリンダ数の下死点が残っていることが示されるとき、再始動を開始することと、を次に含み得る。
【０１０９】
図１１は、電圧をリード線７８００に印加して、ポート７８５０からの油圧をラッチ７７００に加圧させることができることを示す。吸気バルブリフトが開始した直後かつ排気バルブを完全に閉鎖する直前の第２スイッチングウィンドウ内に電圧を印加することができる。ラッチ７７００を、ＨＬＡ７０１１Ｅとスリーブ７４００との間の凹部内にクランプ固定すると、油圧は、急なピークによって示されるように急激に高まる。ラッチがラッチ解除された状態まで移動すると、ＯＣＶ圧力はわずかに低下し、次に圧力は、休止の間、安定する前に再度高まる。ＯＣＶ電流は、ＯＣＶ電圧信号が発せられた後に、急速に増加する。このように圧力を増加させることは、速いラッチ反応時間を可能にし、エネルギー浪費計算の一部であり得る。
【０１１０】
ＯＣＶ制御レール上に容量性装置を含むことによって、エネルギー浪費を低減しながらより速い反応時間を有することができる。図１６及び図２１は、ＯＣＶ及びシリンダ休止機構７０００につながるコンデンサを示す。シリンダ休止機構７０００又は電子的に制御されたハイドロリックに電子ラッチを有することは、システムを、よりすぐに反応するようにする。シリンダ休止機構は、独立して又は図３Ａに示されるＯＣＶ１とＯＣＶ２、及びＯＣＶ３とＯＣＶ４のペアなどレール内に配置され得る。シリンダ休止機構のレールは、吸気バルブ及び排気バルブを休止し、再始動するように構成され得る。休止命令は、エネルギー準位を有する電気信号であり得る。レールは、コンデンサなど電気エネルギー蓄積装置を備え、エネルギー蓄積装置（ｄｅｖｉｓｅ）は、命令のエネルギー準位の一部を格納するように構成される。過剰なエネルギーは次の命令の間に良好な使用（より速い反応時間）に置かれるので、命令のエネルギー準位の一部の格納は、システムにおけるエネルギー浪費を低減する。つまり、シリンダ数を決定することは、システムにおけるエネルギー浪費を低減することに更に基づき得る。制御装置ユニットは、反復決定の間、記憶された命令エネルギーと関連付けられた休止シリンダを繰り返し選択することによって記憶された命令エネルギー準位の使用を最大化するシリンダの組み合わせを選択するように構成されている。
【０１１１】
再始動の間、シリンダ休止制御装置１８００は、休止した吸気バルブ及び休止した排気バルブの再始動を命令する。シリンダ休止制御装置１８００は、フェールセーフサブルーチンを実行して対応の吸気バルブ及び対応の排気バルブの再始動のタイミングと関連付けられたクリティカルシフトのリスクを回避するように更に命令する。
【０１１２】
図１３に見られるように、ＯＣＶ電圧は、排気バルブと吸気バルブのどちらもリフトを開始することができず、ピストンアセンブリ１６０にも接触できないときに終了される。このことはまた、凹部７４５０又は８７１０に対して、ラッチ７７００又は８８７０を「クリッピング」することを回避する。再始動信号を適切に時間調整すること、したがってクリティカルシフトを回避すること、及びフェールセーフサブルーチンは、そのために実行される。
【０１１３】
予備的プロトコル、及び割り込みプロトコルが図１５に示される。外側の輪において、主要プロトコルは、反復的に、クランクシャフト歯群がスキャンされ、カムシャフト歯群がスキャンされることを示す。それぞれのシャフトの位置は、図１４の原理に従って決定される。歯群読み取り値を介してカムシャフト及びクランクシャフト両方の位置を位置決めると、主要プロトコルは、エンジンサイクル、バルブ位置、及びピストン位置のうちの１つ以上など必要なエンジン情報が既知であることを確認する。エンジン回転数もまた、解決され得る。ＥＣＵ１７００及びＣＤＡ制御装置１８００は、歯群情報を確認するための車載情報を有する。カム及びクランクセンサＣＭ１及びＣＫ１から受信されたデータは、既知のデータと比較することができ、また、ひとたび位置が確認されると、プロトコルは、歯をインクリメントし、次の期待される歯のパターンについてスキャンすることができる。ＥＣＵ１７００から発せられた信号、又はスイッチによるようなユーザからの手動入力であり得る休止命令を取り込むと、プロトコルは、現在のエンジン状況が休止命令と両立し得るかどうかを考慮する。休止のタイミングは確認されるか、又はクリティカルシフトを回避するために遅延される。休止命令は、次にシリンダ休止機構７０００、ＯＣＶなどに出力される。
【０１１４】
中央のサイクル内の割り込みプロトコルは、クランクシャフト又はカムシャフト歯の読み取り値が割り込みプロトコルをトリガする場合、エンジン反応上の「一時停止」を開始する。例えば、選択期間でカムシャフト及びクランクシャフトの一方又は両方に対して歯が検出されない場合、これは、ｈｏｌｄ  ｓｔａｔｕｓ命令を要求する割り込みプロトコルによって読み取られるトリガである。一時停止は、エンジン反応におけるシフトを防止するために発行される。同様に、フェールセーフの実行は、割り込みプロトコルをトリガしてｈｏｌｄ  ｓｔａｔｕｓ命令を発行することができる。
【０１１５】
図１６及び図２１は、代替制御ユニット及びシステムレイアウトを示す。図１６において、制御ユニットは、シリンダ休止制御装置１８００から分離しているエンジン制御ユニット１７００を備える。それぞれが、少なくとも１つのプロセッサ１７２０、１８２０、少なくとも１つのメモリ装置１７３０、１８３０、及び少なくとも１つのメモリ装置に記憶された少なくとも１つのプロセッサ実行可能制御アルゴリズムのセットを含む。エンジン制御ユニット１７００は、エンジン制御ユニットで受信されたエンジン動力要求データに基づいて休止用の複数のシリンダのシリンダ数を決定する。エンジン動力要求データは、自動車センサ１７１４から生じることができ、自動車センサ１７１４に基づいて記憶された運転条件１７３５から得ることができる。自動車センサ１７１４は、加速、減速、エンジン運転モード、ユーザ入力、安定性システムパラメータなど多数のものを検知することができる。カムセンサ１７１０及びクランクセンサＣＫ１は、図３Ａのホール効果センサＣＭ１若しくはＣＫ１又は光学的、磁気的、電気的、など別のタイプのセンサであり得る。カムセンサ１７１０及びクランクセンサ１７１２は、ＥＣＵ１７００及びＣＤＡ制御装置１８００の両方にデータを送り込んで、実時間のカム歯車データ及びクランク歯車データを形成して記憶されたカム歯車データ１７３１、１８３１及びクランク歯車データ１７３３、１８３３と比較する。
【０１１６】
ＥＣＵ１７００は、記憶されたデータを処理して、燃料噴射管理モジュール１７２０で燃料噴射制御（タイミング、量、シリンダ休止など）を実行する。モジュールからの出力は、２方向に通信してフェールセーフ決定を補助することができる燃料制御装置３００に送信される。
【０１１７】
ＥＣＵ１７００はまた、摩擦計算機１７２３で摩擦計算を実行する。また、エネルギー浪費計算機１７２５で浪費エネルギー計算を実行する。２つの計算機の結果は、燃料噴射管理出力と共にコンバイナ１７４０に送り込まれて、最終的なシリンダ休止命令をもたらして、ＣＤＡ制御装置に送信する。コンバイナ１７４０は、計算の結果を比較して、エンジンによる最適な燃料使用量を決定することができる。ＣＤＡ制御装置１８００は、更なる処理のためにＥＣＵ１７００にデータを戻し、ＣＤＡ制御装置１８００は、決定されたシリンダ数に対して対応の吸気バルブ及び対応の排気バルブが休止したことを確認する。休止確認又はＥＣＵに対する他のフィードバックは、連続したエンジン運転を確かにすることができる。
【０１１８】
シリンダ休止制御装置１８００において、カム計算機１８２３は、記憶されたカムデータ及び実時間カムデータを処理して、それらを比較してカムシャフト位置を見出し、ローブ位置、バルブ開放又は閉鎖位置などの他の情報を解決する。クランク計算機１８２５は、記憶されたクランクデータ及び実時間クランクデータを処理して、それらを比較してクランクデータ位置を見出し、ピストンアセンブリ１６０の位置、ストロークサイクル位置などの他の情報を解決する。解決された情報は、フェールセーフ計算機１８２７に送り込まれて、他のフェールセーフサブルーチンの中で割り込みプロトコルトリガをチェックする。ＯＣＶからのＯＣＶフィードバック信号１７１４は、ＯＣＶ状況データ１８３７として記憶され得、これは、処理のためにフェールセーフ計算機に転送され得る。ラッチ位置を解決することができる、又はライン圧を考慮することができる。ＥＣＵ１７００は、メモリに記憶することができ、フェールセーフチェックのために転送することができるシリンダ選択１８３９を示す。フェールセーフ計算機は、命令及び判定をチェックした後、出力プロセッサは、シリンダ休止機構、ここではＯＣＶに対する最後の信号を準備する。
【０１１９】
図１６及び図２１を比較すると、要素のネットワークが図１６に示され、同時に一体化した構造が図２１に示される。図１６では、シリンダ休止制御装置は、複数のシリンダの決定されたシリンダ数を休止させる命令を電子制御ユニット１７００から受信し、シリンダ休止制御装置１８００は、決定されたシリンダ数の対応の吸気バルブ及び対応の排気バルブの休止を実施する。また、カムセンサＣＭ１及びクランクセンサＣＫ１は、上記のようにデータを処理のためにＥＣＵ１７００に送信する。信号コンディショニングボード１６０２は、センサデータを中断して、検知されたデータをＣＤＡ制御装置に適合するものにして使用する。通信回路１６０４は、ＯＣＶと適合するようにＣＤＡ制御装置休止信号をフォーマットして、また容量性蓄積装置Ｃに適合するようにフォーマットされた休止信号を準備する。ＯＣＶからのフィードバックは信号コンディショニングボード１６０２に送り込まれ、結果としてＣＤＡ制御装置１８００は、フィードバックを処理することができる。
【０１２０】
図１６はまた、燃料噴射制御装置１６０６に対する燃料がオフにされたことを確認するための代替フェールセーフサブルーチンを含む。休止命令の結果としてウォールウェッティング又は他の負の燃料使用が発生しないことを確実にするように、バルブ休止の前に燃料噴射遮断を要求することができる。更に別の代替では、燃料遮断確認を、ＣＤＡ制御装置１８００送信することができ、フェールセーフサブルーチン処理の中に含めることができる。
【０１２１】
図２１の代替レイアウトは、コンピューティングを統合して、より強固な、かつネットワークの少ないＥＣＵ２１００を形成する。メモリ２１３０は、カムセンサＣＭ１、クランクセンサＣＫ１、及び自動車センサ１７１４からデータを受信する。ここで、プロセッサは、データ処理用の複数の車載サブルーチンを形成する割り当てプログラミングを含む。摩擦計算機１７２３及びエネルギー浪費計算機１７２５は、シリンダ選択及び休止命令の形成のために結果をＣＤＡ制御装置１７００に送り込む。可変バルブ駆動（ＶＶＡ）制御装置２００は、吸気バルブ早開き（ＥＩＶＯ）、吸気バルブ遅閉じ（ＬＩＶＣ）、排気バルブ早開き（ＥＥＶＯ）などのような可変バルブ駆動信号を方策用に組立てる。燃料制御装置３００はまた、ＥＣＵ２１００に組み込まれ、燃料信号を燃料噴射器制御装置１６０６に送信する。
【０１２２】
図１９は、ＣＤＡモードを開始すし、休止用のシリンダを選択するための意思決定の樹状図を示す。ステップ１９０１で判定されたようにエンジン動力要求がＣＤＡモードの範囲内であるとき、３つのイベントが発生し得る。１つのストリームでは、ステップ１９１５において排気温度が決定される。ヒートソーキング判定が、ステップ１９１７において行われ得る。ヒートソーキングが所望される場合は、ステップ１９１９において排気システムに最大の熱を提供するようにＣＤＡモードが最適化される。別のストリームで、ステップ１９０３において図１２Ａ及び図１２Ｂの検討を実行することによって摩擦が最小化される。また、最大のエネルギー再利用は、容量性蓄積装置Ｃを検討することによってステップ１９１３において決定される。３つの出力を送信して、ステップ１９０５において比較燃料使用量を計算する。ここで、上記のように、いくつかの計算の比較はどれがより省燃費かを示し、比較計算は、ギヤ選択の変更の有り無し両方で全稼動シリンダモードとの上記比較を更に含み得る。シリンダの組み合わせは、ステップ１９０７において選択される。１つ以上のフェールセーフが、ステップ１９０８において実行され、これは図２０でより詳細に説明される。ＣＤＡモードが安全である場合、次に休止命令が発行され、エンジンはステップ１９１１においてＣＤＡモードを開始する。ＣＤＡモードが安全でない場合、次にプロセスは、タイミングの調節などフェールセーフ処理に戻ることができるか、又はプロセスは、フロー図のより高いステップに戻ることができる。
【０１２３】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、シリンダセット内の稼動シリンダによって引き起こされる摩擦を低減することによりクランクシャフト上のトルクドレインを低減するために、１つ以上のシリンダを休止させる決定をもたらす。図１２Ａにおいて、ピストンを取り外した状態のエンジンは、回転毎分（ＲＰＭ）単位のエンジン回転数と対比されるクランクシャフト駆動トルクを有する。６個のシリンダ全てが稼動して、つまり、シリンダ休止選択無しで、クランクシャフトを回転させるのに必要な（ｒｅｑｕｉｒｅｄ  ｔｕｒｎ）トルクは、上方の線上に見ることができる。カムは、稼動シリンダ上で受ける程、休止シリンダ上で抵抗を受けないので、クランクシャフトトルク要件はこのエンジンを改善する。休止シリンダセット内のシリンダ数が増加すると、クランクシャフトを動かすのに必要なトルクは減少する。このことは、燃料噴射を休止させることからの燃料節約に加えて、及び稼動シリンダの効率を高めることからの燃料節約に加えて、シリンダを休止させることは、クランクシャフト上のエネルギードレインを防ぐことによって燃料節約を向上させることを意味する。デルタトルクΔＴは、エンジンアイドル時に１７００ＲＰＭに見ることができて、６個の稼動シリンダから３個の稼動シリンダ及び３個の休止シリンダまで移行することによって節約されたトルク少なくとも２フィートポンドに等しい。制御方策は休止するシリンダ数を最大化することに有利に働くので、エンジン動力要求を満足しながら最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することによって、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小化するために、図１２のデータを参照することは、シリンダ休止判定を補助する。
【０１２４】
図１２Ｂは、完全に組立てられたエンジンの試験結果を示す。ここで、モータリングトルク（正味トルクを供給しないでエンジンに動力を与えるのに必要なトルク）は、エンジンＲＰＭと対比される。再度、全稼動シリンダセットは、最も多くのトルク出力を必要とする。シリンダを休止させることは、ポンピングロスを低減することによって、また摩擦損失を低減することによってエンジンの効率を改善する。燃費が向上する。２１００ＲＰＭにおけるデルタトルクΔＴは、６個のシリンダ稼動から３個の稼動シリンダ及び３個の休止シリンダへ変換するエネルギー節約７０％に関するものである。
【０１２５】
図１２Ａ及び図１２Ｂの原理は、１／２％又は１％こう配などの下りこう配に適用することができ、全シリンダが休止したシリンダセットは、燃料を節約して及び惰走及び隊列走行能力を拡張するために選択され得る。惰走又は隊列走行自動車は、モータリングトルクが減少するにつれて更に遠くに移動するであろう。
【０１２６】
いくつかのフェールセーフプロトコルが、図２０で概説される。ステップ１９０８においてフェールセーフを実行することは、いくつかの判定及びステップのうちの１つ以上を含み得る。例えば、１つのフェールセーフサブルーチンは、ステップ２２０１においてラッチ位置を監視する。ステップ２２０３においてラッチ位置が安全であるかどうかについて判定が行われる。安全でない場合は、ステップ２２１８において現在のシリンダ選択が保持される。ラッチ位置が安全である場合、次にステップ２２２２においてＣＤＡ機構が作動される。
【０１２７】
別のストリームで、カム位置が既知であり、かつスイッチングウィンドウが開放されている場合、次にステップ２２２２を実行することができる。ステップ２２１０は、ステップ２２１２のバルブ位置検知及びステップ２２１４のクランク位置判定と組み合わせることができるか、又は各ステップは別個のフェールセーフサブルーチンであり得る。ステップ２２１４及び２２１２に対する正の結果は、スイッチングウィンドウ決定につながる。スイッチングウィンドウが開放されている場合、次にステップ２２２２においてＣＤＡ機構が作動されるが、スイッチングウィンドウが閉鎖されている場合、次にステップ２２１８において現在のシリンダ選択が保持される。
【０１２８】
別のストリームで、フェールセーフサブルーチンは、ステップ２２２１において燃料噴射が休止していたかどうかチェックする。あるいは、フェールセーフサブルーチンは、噴射制御装置が、決定された休止シリンダ数のうちのいずれか１つに燃料を噴射したかどうか決定するステップを含む。又は、フェールセーフサブルーチンは、噴射制御装置が、決定されたシリンダ数を休止させる命令を受信したかどうかを決定するステップを含む。負の結果は、ステップ２２１８につながると同時に、正の結果は、ステップ２２２２につながる。
【０１２９】
追加のフェールセーフサブルーチンは、決定されたシリンダ数に対して対応の吸気バルブ及び対応の排気バルブが休止したことを確認するＣＤＡ制御装置１８００を含み得る。
【０１３０】
静的ＣＤＡモードは、コモンレールが指定されたシリンダに固定された方法で作動を供給するように配置され得る。レールは、オン又はオフのどちらかである。例えば、ＯＣＶ１及びＯＣＶ２というＯＣＶのペアは、常に一緒に作動される。あるいは、動的ＣＤＡモードは、ＯＣＶ１及びＯＣＶ２の１つ又は両方を作動させることを可能にする。全シリンダがシリンダ休止機構を有し、結果として、エンジンシステムが複数のシリンダのそれぞれに対して少なくとも１つのシリンダ休止ユニットを更に備える場合は、次にシリンダの全ては、ＣＤＡモードを使用することができ、ＣＤＡのパターンは、長時間にわたりエンジンの周囲で変更することができる。
【０１３１】
別の態様では、シリンダ数を決定することは、稼動シリンダ及び休止シリンダの組み合わせをもたらし、複数のシリンダの半分超は、休止シリンダである。あるいは、複数のシリンダのうちの１つだけが休止シリンダである。また、シリンダ数を決定することは、１つの休止シリンダ、２つの休止シリンダ、又は３つの休止シリンダのオプションの中から選択することを含むことができる。また、複数のシリンダの半分は、休止シリンダであり得る。
【０１３２】
更なる態様では、エンジンシステムは、負荷監視センサを備え得る。少なくとも１つの制御アルゴリズムのセットは、負荷データを受信し、エンジンの負荷を決定し、エンジンの負荷に基づいてエンジン出力要件を決定するように構成されている。エンジンの負荷が第１の閾値を下回るとき、休止用に選択された複数のシリンダの数を、エンジン出力要件を満たすように調節することができる。エンジンの負荷が第１の閾値を上回るとき、制御アルゴリズムは、休止用に選択された複数のシリンダのうちの少なくとも１つを除外し、除外されたシリンダのうちの少なくとも１つに対して対応の燃料噴射器を始動させるよう噴射制御装置に命令し、除外されたシリンダのうちの少なくとも１つに対して対応の吸気バルブを始動させるよう吸気バルブ制御装置に命令し、除外されたシリンダのうちの少なくとも１つに対して対応の排気バルブ制御装置を始動させるよう排気バルブ制御装置に命令するように更に構成され得る。
【０１３３】
エンジンシステムが、吸気アシスト装置及び空気流センサを備えるとき、少なくとも１つの制御アルゴリズムのセットは、空気流データを受信し、対応の吸気バルブに対する空気流量を決定し、決定された空気流量に基づいて、かつ燃料噴射器命令に基づいて、複数のシリンダのそれぞれに対する空燃比を決定するように更に構成される。決定された空燃比に基づいて、吸気アシスト装置は、エンジンの負荷が所定の範囲内であるとき、複数のシリンダへの空気流を増加させるように命令される。あるいは、決定された空燃比に基づいて、複数のシリンダの稼動シリンダに対して噴射される燃料の量を調節するよう燃料噴射器への命令を調節することができる。
【０１３４】
シリンダ休止モードで多気筒エンジンシステムを動作させる方法は、エンジンシステムが少なくとも１つの閾値範囲内で動作することを決定することを含み得る。方法は、休止させる多気筒エンジンのシリンダ数を選択する。フェールセーフ動作を実行して、休止機構のラッチ位置を確認する。次に、システムは、選択されたシリンダ数でシリンダ休止モードを開始する。シリンダ休止モードを開始することは、選択された休止シリンダへの燃料噴射を休止させること、並びに選択された休止シリンダに対する吸気バルブ作動及び排気バルブ作動を休止させることを含む。
【０１３５】
シリンダ休止モードで多気筒エンジンシステムを動作させる方法は、エンジンシステムが少なくとも１つの閾値範囲内で動作することを決定することであって、少なくとも１つの閾値範囲が、エンジン動力要求を含む、ことを含み得る。摩擦決定を実行して、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の摩擦を最小にする。方法は、エンジン動力要求を満足しながら摩擦決定に基づいて最も合計摩擦が小さくなる稼動シリンダ及び休止シリンダのシリンダの組み合わせを選択することを含む。休止させる多気筒エンジンのシリンダ数を選択することは、選択されたシリンダ数の対応のピストンアセンブリと対応のシリンダウォールとの間の摩擦を最小化することに基づくことができる。
【０１３６】
摩擦決定の方法は、多気筒エンジンシステムの検知された又は記憶された摩擦値にアクセスすることを含み得る。また、方法は、複数のシリンダとそれらの対応の往復式ピストンアセンブリとの間の合計摩擦を最小にするために、稼動シリンダ及び休止シリンダを多気筒エンジンシステムの周囲に配分することを含み得る。シリンダの配分及び数は、更新されたエンジン動力要求データに基づいて、かつ更新された摩擦決定に基づいて反復的に更新され得る。稼動シリンダ及び休止シリンダの配分は、長時間にわたり、稼動シリンダ及び休止シリンダの数及び位置が多気筒エンジンシステムによって異なるように調節され得る。
【０１３７】
摩擦決定を実行することは、１つ以上の回転するカムローブと１つ以上のバルブ作動機構との間の摩擦を最小にするために、カム摩擦決定を実行することを更に含み得る。
【０１３８】
エンジンクランクシャフト速度を監視すること、及びＣＤＡモードを開始又は終了ための少なくとも１つの閾値範囲を設定することができ、閾値範囲は、高速度閾値範囲及び低速度閾値範囲に分けられる。シリンダの組み合わせは、エンジンクランクシャフト速度が高速度閾値範囲又は低速度閾値範囲内にあるかどうかに基づいて調節され得る。起動モードを含むエンジン動作モードを監視することもできる。少なくとも１つの閾値範囲は、起動モードを含み得る。閾値は、あるいは、監視されたアクセル開度、又はスイッチ選択、若しくは「ボタンアップ」若しくは「ボタンダウン」命令などの別のユーザ入力のサブセットであり得る。
【０１３９】
他の実装は、本明細書で開示された例の仕様及び実践を考慮することにより、当業者には自明であろう。
【図１】
2019525073.tif 000003
【図２Ａ】
2019525073.tif 000004
【図２Ｂ】
2019525073.tif 000005
【図２Ｃ】
2019525073.tif 000006
【図３Ａ】
2019525073.tif 000007
【図３Ｂ】
2019525073.tif 000008
【図３Ｃ】
2019525073.tif 000009
【図４Ａ】
2019525073.tif 000010
【図４Ｂ】
2019525073.tif 000011
【図５】
2019525073.tif 000012
【図６】
2019525073.tif 000013
【図７Ａ】
2019525073.tif 000014
【図７Ｂ】
2019525073.tif 000015
【図７Ｃ】
2019525073.tif 000016
【図８Ａ】
2019525073.tif 000017
【図８Ｂ】
2019525073.tif 000018
【図９Ａ】
2019525073.tif 000019
【図９Ｂ】
2019525073.tif 000020
【図９Ｃ】
2019525073.tif 000021
【図１０Ａ】
2019525073.tif 000022
【図１０Ｂ】
2019525073.tif 000023
【図１０Ｃ】
2019525073.tif 000024
【図１０Ｄ】
2019525073.tif 000025
【図１０Ｅ】
2019525073.tif 000026
【図１１】
2019525073.tif 000027
【図１２Ａ】
2019525073.tif 000028
【図１２Ｂ】
2019525073.tif 000029
【図１２Ｃ】
2019525073.tif 000030
【図１２Ｄ】
2019525073.tif 000031
【図１２Ｅ】
2019525073.tif 000032
【図１２Ｆ】
2019525073.tif 000033
【図１３】
2019525073.tif 000034
【図１４】
2019525073.tif 000035
【図１５】
2019525073.tif 000036
【図１６】
2019525073.tif 000037
【図１７】
2019525073.tif 000038
【図１８】
2019525073.tif 000039
【図１９】
2019525073.tif 000040
【図２０】
2019525073.tif 000041
【図２１】
2019525073.tif 000042
【図２２】
2019525073.tif 000043
【図２３】
2019525073.tif 000044
【図２４】
2019525073.tif 000045
【国際調査報告】
2019525073.tif 000046
2019525073.tif 000047
2019525073.tif 000048
2019525073.tif 000049