(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の異なるトルク出力レベルで、燃焼室を選択的に点火可能なスキップファイアエンジン制御システムを提供する。【解決手段】燃焼室を、選択された一燃焼サイクル中は休止させ、次の燃焼サイクル中は高レベルの出力で点火させ、更に次の燃焼サイクル中はより低レベルの出力で点火させることができる。多段スキップファイアエンジンコントローラ１６３０は、点火比計算器１６０２、点火タイミング決定モジュール１６０６、点火制御部１６１０、動力系パラメータ調整モジュール１６０８、およびエンジン診断モジュール１６５０を含んでいる。点火比計算器１６０２は、入力信号１６１４およびエンジン速度１６３２を受信し、所望の出力の伝達に適した点火比を決定する。点火タイミング決定モジュール１６０６により発行された点火コマンドのシーケンスは、休止および点火並びに当該点火に関連付けられたトルクレベルの組み合せを示す。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の出力を伝達するために複数の燃焼室を有する内燃機関の動作を制御する方法であって、各燃焼室は少なくとも１の吸気弁と少なくとも１の排気弁とを有する方法であって、当該方法が、
選択された低燃焼サイクルを低トルク出力で点火させ、選択された高燃焼サイクルを高トルク出力で点火させる動的点火レベル変調モードでエンジンを作動させるステップであって、各燃焼サイクルを高トルク出力又は低トルク出力で点火するかどうかの決定は、点火機会毎に前記エンジンの動作中に点火機会毎に動的に決定される、ステップと、
このような点火燃焼サイクルに対して前記高トルク出力又は前記低トルク出力が選択されたかどうかに基づいて、各燃焼サイクルについて給気を調整するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記少なくとも１の吸気弁がカム作動式であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記複数の燃焼室の各々は少なくとも２の関連する吸気弁を有し、各燃焼サイクルの給気は、このような燃焼サイクルに関連する前記燃焼室内の前記少なくとも２の吸気弁を独立して制御することによって、高トルク出力又は低トルク出力を発生するよう調整されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記吸気弁および前記排気弁のすべてが、１つ又はそれ以上のカムシャフトと連結された１つ又はそれ以上のカムローブによって作動されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の方法において、
各燃焼サイクルにおける高トルク出力又は低トルク出力の選択は、シグマデルタ変換器を用いて少なくとも部分的に決定されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記シグマデルタ変換器は、
アナログ構成要素、
デジタル構成要素、
プログラム可能論理、
のうちの少なくとも１つを使用して実施されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、
前記シグマデルタ変換器は、プロセッサ上で実行されるプログラムされた命令を使用して実施されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の方法において、
高トルク出力又は低トルク出力の選択は、参照テーブルに基づくことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記複数の燃焼室のそれぞれは、第１の吸気弁と第２の吸気弁とを含み、前記方法が、さらに、
選択された燃焼サイクルの間、動的点火レベル変調モードで前記エンジンを作動させる一方、異なるタイミングサイクルに基づいて前記第１および前記第２の吸気弁を開閉するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記第１の吸気弁がアトキンソンサイクルに基づいて動作し、前記第２の吸気弁がオットーサイクルに基づいて動作することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の方法において、
各低トルク燃焼サイクルの間、対応する燃焼室は停止されず、燃料が前記対応する燃焼室に供給され、燃焼が前記対応する燃焼室内で発生し、正の正味トルクが低トルク燃焼サイクルによって伝達されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記エンジンが、１又はそれ以上の燃焼室の第１のサブセットと、１又はそれ以上の燃焼室の第２のサブセットとを有しており、
前記第１のサブセットの各燃焼室は、選択的に点火又は停止されるよう構成されており、
前記第２のサブセットの各燃焼室は、各エンジンサイクル中に点火され、前記エンジンの動作中に停止することはできないよう構成されていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記エンジンが、
選択された高トルク出力および低トルク出力をそれぞれ生成することができる１又はそれ以上の燃焼室の第１のサブセットと、さらに、
選択された高トルク出力および低トルク出力をそれぞれ生成することができない１又はそれ以上の燃焼室の第２のサブセットとを有しており、
前記高トルク出力又は前記低トルク出力の選択は、前記第２のサブセットではなく、前記第１のサブセットの点火燃焼室からのものであることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１又は２に記載の方法において、
低トルク出力燃焼サイクルが、高トルク出力燃焼サイクルに対する吸気弁早閉じ（ＥＩＶＣ）サイクルの使用を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１又は２に記載の方法において、
低トルク出力燃焼サイクルが、高トルク出力燃焼サイクルに対する吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）サイクルの使用を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１又は２に記載の方法において、さらに、
所望の出力を伝達するために基準出力レベルで点火する必要があるであろう点火機会の比を示す所望の有効点火比を決定するステップと、
前記有効点火比に少なくとも部分的に基づいて、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかを決定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
前記有効点火比は点火比計算器によって決定され、
どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかの決定は、点火レベル決定モジュールによって行われることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記点火レベル決定モジュールは、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかの決定において、シグマデルタ変換器を利用することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、
前記点火レベル決定モジュールは、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかの決定において、参照テーブルを利用することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項９に記載の方法において、
前記第１の吸気弁は、吸気弁早閉じ（ＥＩＶＣ）サイクルおよび吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）の一方に基づいて作動し、
第２吸気弁は、オットーサイクルに基づいて作動することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１又は２に記載の方法において、
各燃焼室が、第１の吸気弁と第２の吸気弁とを含み、
燃焼サイクルが高トルク出力で点火されるとき、関連する燃焼室の前記第１および前記第２の吸気弁が高トルク弁制御方式に基づいて独立して制御され、
燃焼サイクルが低トルク出力で点火されるとき、点火された前記燃焼室の前記第１および第２の吸気弁が、前記高トルク弁制御方式とは異なる低トルク弁制御方式に基づいて独立して制御されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第１および第２の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記低トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に空気が前記第１の吸気弁を通過しないようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第２の吸気弁ではなく前記第１の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中にオットーサイクルに基づいて前記第１の吸気弁を作動させることをさらに含み、
前記低トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第１および第２の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記低トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中にオットーサイクルに基づいて前記第１の吸気弁を作動させ、選択された燃焼サイクル中に吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）サイクルに基づいて前記第２の吸気弁を作動させることをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の方法において、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第２の吸気弁ではなく前記第１の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中にオットーサイクルに基づいて前記第１の吸気弁を作動させることをさらに含み、
前記低トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第１および第２の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記低トルク弁制御方式はさらに、選択された燃焼サイクル中にオットーサイクルに基づいて前記第１の吸気弁を作動させることと、選択された燃焼サイクル中に吸気弁早閉じ（ＥＩＶＣ）サイクルに基づいて前記第２の吸気弁を作動させることとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１又は２に記載の方法において、前記エンジンがハイブリッドエンジンであることを特徴とする方法。
【請求項２６】
所望の出力を伝達するために複数の燃焼室を有する内燃機関の動作を制御する方法であって、各燃焼室は、カム作動される少なくとも１の吸気弁と少なくとも１の排気弁とを有し、前記方法が、
選択された低燃焼サイクルが低トルク出力で点火され、選択された高燃焼サイクルが高トルク出力で点火されるようにする動的点火レベル変調モードで前記エンジンを作動させるステップと、
前記所望の出力を伝達するために基準出力レベルで点火する必要があるであろう点火機会の比を示す所望の有効点火比を決定するステップと、
前記有効点火比に少なくとも部分的に基づいて、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかを決定するステップであって、各燃焼サイクルを高トルク出力又は低トルク出力で点火するかどうかの決定は、点火機会毎に前記エンジンの作動中に動的に決定される、ステップと、
このような点火燃焼サイクルに対して前記高トルク出力又は前記低トルク出力が選択されたかどうかに基づいて、各燃焼サイクルについて給気を調整するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
前記有効点火比は点火比計算器によって決定され、
どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火されるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかの決定は、点火レベル決定モジュールによって行われることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、
前記点火レベル決定モジュールは、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかの決定において、シグマデルタ変換器を利用することを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法において、
前記点火レベル決定モジュールは、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかの決定において、参照テーブルを利用することを特徴とする方法。
【請求項３０】
所望の出力を伝達するために複数の燃焼室を有する内燃機関の動作を制御する方法であって、各燃焼室が、第１の吸気弁、第２の吸気弁、および少なくとも１の排気弁を含み、前記第１の吸気弁及び前記第２の吸気弁がカム作動し、前記方法は、
選択された低燃焼サイクルを低トルク出力で点火させ、選択された高燃焼サイクルを高トルク出力で点火させる動的点火レベル変調モードで前記エンジンを作動させるステップであって、各燃焼サイクルを高トルク出力又は低トルク出力で点火するかどうかの決定は、点火機会毎に前記エンジンの作動中に動的に決定される、ステップと、
このような点火燃焼サイクルに対して前記高トルク出力又は前記低トルク出力が選択されたかどうかに基づいて、各点火燃焼サイクルについて給気を調整するステップと、
を備えており、
燃焼サイクルが高トルク出力で点火されるとき、関連する燃焼室の前記第１および前記第２の吸気弁が高トルク弁制御方式に基づいて独立して制御され、
燃焼サイクルが低トルク出力で点火されるとき、点火された前記燃焼室の前記第１および第２の吸気弁が、前記高トルク弁制御方式とは異なる低トルク弁制御方式に基づいて独立して制御されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第１および第２の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記低トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に空気が前記第１の吸気弁を通過しないようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の方法において、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第２の吸気弁ではなく第１の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記高トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中にオットーサイクルに基づいて前記第１の吸気弁を作動させることをさらに含み、
前記低トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中に前記第１および第２の吸気弁を通して空気を送ることを含み、
前記低トルク弁制御方式は、選択された燃焼サイクル中にオットーサイクルに基づいて第１の吸気弁を作動させ、選択された燃焼サイクル中に吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）アトキンソンサイクルに基づいて前記第２の吸気弁を作動させることをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
所望の出力を伝達するために複数の燃焼室を有する内燃機関の動作を制御する方法であって、各燃焼室は、少なくとも１の吸気弁と少なくとも１の排気弁とを有し、前記方法は、
選択された低燃焼サイクルが低トルク出力で点火され、選択された高燃焼サイクルが高トルク出力で点火される動的点火レベル変調モードで前記エンジンを作動させるステップであって、各燃焼サイクルを高トルク出力又は低トルク出力で点火するかどうかの決定は、点火機会毎に前記エンジンの作動中に動的に決定される、ステップと、
このような点火燃焼サイクルに対して高トルク出力又は低トルク出力が選択されたかどうかに基づいて、各燃焼サイクルについて給気を調整するステップと、
を備えており、
低トルク出力で点火される燃焼サイクルは、このような燃焼サイクルに対して最低のブレーキ固有の燃料消費を実質的に提供する状態で点火されることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、前記少なくとも１の吸気弁がカム作動式であることを特徴とする方法。
【請求項３５】
所望の出力を伝達するために複数の燃焼室を有する内燃機関の動作を制御するのに使用するための点火制御装置であって、各燃焼室は、少なくとも１の吸気弁と少なくとも１の排気弁とを有しており、前記点火制御装置が、
低トルク出力で点火される選択された低燃焼サイクルと、高トルク出力で点火される選択された高燃焼サイクルとを特定する点火レベル決定ユニットであって、前記エンジン作動中に点火機会毎に前記高トルク出力又は前記低トルク出力の決定を行うよう構成された点火レベル決定ユニットと、
高給気燃焼サイクルに対して提供されるよりも低トルク出力燃焼サイクルに対してより低い給気を提供するように、前記少なくとも１の吸気弁の動作を指示するよう構成された点火制御ユニットと、
を備えることを特徴とする点火制御装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の点火制御装置において、前記少なくとも１の吸気弁がカム作動式であることを特徴とする点火制御装置。
【請求項３７】
請求項３５又は３６に記載の点火制御装置において、
前記複数の燃焼室の各々は少なくとも２つの関連する吸気弁を有し、前記点火制御ユニットが、各燃焼サイクルの吸気を調整してこのような燃焼サイクルに関連する燃焼室の前記少なくとも２つの吸気弁を独立して制御することにより高トルク出力又は低トルク出力を発生させることを特徴とする点火制御装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の点火制御装置において、前記複数の燃焼室の各々は、少なくとも２つの関連する排気弁を有することを特徴とする点火制御装置。
【請求項３９】
請求項３５又は３６に記載の点火制御装置において、前記点火レベル決定ユニットは、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかの決定において、シグマデルタ変換器を利用することを特徴とする点火制御装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の点火制御装置において、前記シグマデルタ変換器は、アナログ構成要素、デジタル構成要素、プログラム可能論理、プロセッサ上で実行されるプログラム命令のうちの少なくとも１つを使用して実施されることを特徴とする点火制御装置。
【請求項４１】
請求項３５又は３６に記載の点火制御装置において、
前記点火制御装置が、さらに、各低トルク燃焼サイクル中に、対応する燃焼室に燃料を供給し、正の正味トルクが前記低トルク燃焼サイクルによって伝達されることで、対応する燃焼室が前記低トルク燃焼サイクル中に停止されないように、前記対応する燃焼室内で燃焼を起こすことを特徴とする点火制御装置。
【請求項４２】
請求項３５又は３６に記載の点火制御装置において、
前記点火制御ユニットは、前記高トルク出力燃焼サイクルに対して吸気弁早閉じ（ＥＩＶＣ）サイクルを使用するように前記低トルク出力燃焼サイクルを指示するよう構成されることを特徴とする点火制御装置。
【請求項４３】
請求項３５又は３６に記載の点火制御装置において、
点火制御ユニットは、前記高トルク出力燃焼サイクルに対して吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）サイクルを使用するように前記低トルク出力燃焼サイクルを指示するように構成されることを特徴とする点火制御装置。
【請求項４４】
請求項３５又は３６に記載の点火制御装置において、さらに、
所望の出力を伝達するために基準出力レベルで点火する必要があるであろう点火機会の比を示す所望の有効点火比を決定するよう構成された点火比計算器を備えており、
前記点火レベル決定ユニットが、少なくとも部分的に有効点火比に基づいて、どの燃焼サイクルを高トルク出力で点火させるか、および、どの燃焼サイクルを低トルク出力で点火させるかを決定することを特徴とする点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年１１月１０日出願の米国仮特許出願第６２／０７７，４３９号明細書「Ｍｕｌｔｉ  Ｌｅｖｅｌ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｋｉｐ  Ｆｉｒｅ」、２０１５年２月１７日出願の米国仮特許出願第６２／１１７，４２６号明細書「Ｍｕｌｔｉ  Ｌｅｖｅｌ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｋｉｐ  Ｆｉｒｅ」、２０１５年２月２６日出願の米国仮特許出願第６２／１２１，３７４号明細書「Ｕｓｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉ−Ｌｅｖｅｌ  Ｓｋｉｐ  Ｆｉｒｅ」、２０１５年１０月２１日出願の米国特許出願第１４／９１９，０１１号明細書「Ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ  Ｓｋｉｐ  Ｆｉｒｅ」、および２０１５年１０月２１日出願の米国特許出願第１４／９１９，０１８号明細書「Ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ  Ｓｋｉｐ  Ｆｉｒｅ」を優先権主張するものであり、各々の全文をあらゆる目的で本明細書に引用している。
【０００２】
本発明は、スキップファイア方式でエンジンを動作させる方法およびシステムに関する。各種の実施形態において、燃焼室を選択的に休止させ、または複数の異なる出力レベルで点火させるスキップファイアエンジン制御システムについて記述する。
【背景技術】
【０００３】
今日使用されている車両（および他の多くの装置）の大多数は、内燃（ＩＣ）エンジンにより動力を得ている。内燃エンジンは典型的に、燃焼が生じる複数の気筒または他の燃焼室を有している。通常の運転条件下で、内燃エンジンにより生じたトルクは、運転者の操作要求に対応すべく広範囲にわたり変動する必要がある。長年にわたり、内燃エンジントルクを制御する多くの方法が提案および利用されてきた。そのような方法のいくつかは、エンジンの有効排気量を変化させるものである。エンジンの有効排気量を変化させるエンジン制御は二種類の制御方式、すなわち複数固定排気量およびスキップファイアに分類することができる。複数固定排気量制御では、いくつかの気筒の一定の組を低負荷条件下で休止させる、例えば、特定の条件下で同一４個の気筒を動作させることができる８気筒エンジンである。対照的に、スキップファイアエンジン制御は、選択された点火機会中、特定の気筒の点火を選択的に間引くものである。従って、特定の気筒を、あるエンジンサイクルで点火させ、次のエンジンサイクルで休止させ、更に次のサイクルで選択的に休止または点火させることができる。例えば、４気筒エンジンを２気筒置きに点火させることで全エンジン排気量のｌ／３の有効排気量が得られるが、これは単に一組の気筒を休止させることでは得られない排気量の割合である。同様に、３気筒エンジンを１気筒置きに点火させることで有効排気量１／２が得られるが、これは単に一組の気筒を休止させることでは得られない排気量の割合である。米国特許第８、１３１、４４５号明細書（本出願の譲受人により出願され、全文をあらゆる目的で本明細書に引用している）に、各種のスキップファイアエンジン制御の実装例が開示されている。一般に、スキップファイアエンジン制御は、多くの用途で燃費が大幅に向上させる可能性を含む、多くの可能な利ことをもたらすものと理解されている。スキップファイアエンジン制御の概念は長年にわたり知られ、その利点も理解されているにもかかわらず、スキップファイアエンジン制御は依然として顕著な商業的成功を収めていない。
【０００４】
動作中のエンジンが、当該分野においてＮＶＨ（騒音、振動および不快感）として集合的に言及される顕著な騒音および振動の発生源にある傾向があることはよく理解されている。一般に、スキップファイアエンジン制御に伴う固定観念は、エンジンのスキップファイア動作により、従来方式で動作するエンジンと比較してエンジン動作が粗くなる、すなわちＮＶＨが増大するというものである。自動車用途等の多くの用途において、スキップファイアエンジン制御における最も顕著な難点の一つが振動制御である。実際、ＮＶＨの懸念に満足に対処できないことが、スキップファイア方式のエンジン制御の広範な普及を阻害してきた主な障害の一つであると考えられる。
【０００５】
米国特許第７，９５４，４７４号明細書、第７，８８６，７１５号明細書、第７，８４９，８３５号明細書、第７，５７７，５１１号明細書、第８，０９９，２２４号明細書、第８，１３１，４４５号明細書および第８，１３１，４４７号明細書、並びに米国特許出願第１３／００４，８３９号明細書、第１３／００４，８４４号明細書その他に、広範な内燃エンジンをスキップファイア動作モードで現実的に動作させる各種のエンジンコントローラが記述されている。これらの特許および特許出願の各々を本明細書に引用している。記述されているコントローラは良好に動作するが、スキップファイア制御下で動作するエンジンにおけるＮＶＨ問題を更に軽減させるべく、これらおよび他のスキップファイアエンジンコントローラの性能を更に向上させる努力が継続されている。本出願は、各種の用途におけるエンジン性能の向上を図ることができる追加的なスキップファイア制御特徴および強化策について記述する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明はスキップファイア制御に関する。一態様において、エンジンを制御する方法について記述する。選択された燃焼サイクルが間引かれて、所望のエンジン出力を伝達すべく選択された稼働燃焼サイクルが点火される。１個以上の燃焼室は、例えば同一カムフェーザおよび／またはＭＡＰ（吸気マニホールド絶対圧）設定に対して複数の可能なレベルのトルク出力を発生することができる。特定レベルのトルク出力（例：高または低トルク出力）が、各点火燃焼室（すなわち、点火予定の燃焼室）に対して選択される。これを本明細書では多段スキップファイアエンジン制御と称する。各種の設計において、点火燃焼室に対して高または低トルク出力のいずれが選択されたかに基づいて、点火燃焼室への給気が調整される。各種の実施形態が上述の方法の実装に役立つエンジンコントローラ、ソフトウェア、およびシステムに関係している。
【０００７】
別の態様において、エンジンコントローラについて記述する。エンジンコントローラは複数の燃焼室を含んでいる。各燃焼室は、少なくとも１個のカム作動吸気弁を含んでいる。エンジンコントローラは、点火比計算器、点火タイミング決定モジュール、および点火制御部を含んでいる。点火比計算器は、所望のトルクの伝達に適した点火比を決定すべく構成されている。点火タイミング決定モジュールは、点火比に基づいてスキップファイア点火シーケンスを決定すべく構成されている。スキップファイア点火シーケンスは、選択された点火機会中、選択された燃焼室を休止または点火させるか否かを示し、更に、各点火毎に、当該点火が低トルク出力または高トルク出力を発生させるか否かを示す。点火制御部は、点火シーケンスに基づいて燃焼室をスキップファイア方式で動作させるべく構成されている。各種の実施形態において、点火制御部はまた、点火シーケンスが、点火燃焼室について低トルク出力または高トルク出力を示すか否かに基づいて、各点火燃焼室（すなわち点火予定である各燃焼室）への給気を調整すべく構成されている。
【０００８】
多段スキップファイアエンジン制御は、広範な仕方で行うことができる。いくつかの実施形態において、例えば、各燃焼サイクルを点火または休止させるかに関する判定、および／または点火燃焼室について特定のレベルのトルク出力を選択するか否かの判定は点火機会毎になされる。このような決定は、参照テーブル、回路、シグマデルタ変換器その他の技術のうち一つ以上を用いて行うことができる。
【０００９】
各種のシステムを用いて点火燃焼室のトルク出力を制御することができる。いくつかの方式において、例えば、１個以上の燃焼室の各々が、独立に制御される１個以上の吸気弁を含んでいる。吸気弁は、異なる時点で、および／または異なるサイクル（例：アトキンソンおよびオットーサイクル）に応じて開閉可能であるため、燃焼室のトルク出力を変化させるのに役立つ。燃焼室の吸気弁は、燃焼サイクル毎に独立に作動または休止させることができる。各種の実施形態において、燃焼室の弁制御システムは燃焼室に、同一エンジン条件、例えば同一カムフェーザ、スロットル位置、および／またはエンジン速度設定の下で２、３段階以上のトルク出力レベルを提供させることができる。多段スキップファイアエンジン制御を実装させるべく本明細書に記述する方法を任意の適当な燃焼室設計または弁制御システムと合わせて利用できることを理解されたい。
【００１０】
別の態様において、エンジンシステムについて記述する。エンジンシステムは、１個の吸気マニホールド、１個以上の燃焼室、および２個以上の吸気路を含んでいる。各種の実施形態において、２個の吸気路が燃焼室に接続されている。２個の吸気路は、各々の吸気路の中心軸が、燃焼室の中心軸と実質的に交差するように燃焼室に対して配置されている。
【００１１】
本発明およびその利点は、以下の記述を添付の図面と合わせて参照すること、最も良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の特定の実施形態による燃焼室および対応する弁制御システムの断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の特定の実施形態による燃焼室および対応する弁制御システムの断面図である。
【図２】図２は、本発明の各種の実施形態による弁制御システムを示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の各種の実施形態による弁制御システムを示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の各種の実施形態による弁制御システムを示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の各種の実施形態による弁制御システムを示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の各種の実施形態による弁制御システムを示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の各種の実施形態による弁制御システムを示す説明図である。
【図８】図８は、本発明の特定の実施形態による燃焼室の弁揚程調整を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の特定の実施形態による弁制御システムである。
【図１０】図１０は、吸気路の例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の特定の実施形態による吸気路を示す説明図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の各種の実施形態による燃焼室および吸気弁の動作の段階を示す説明図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の各種の実施形態による燃焼室および吸気弁の動作の段階を示す説明図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の各種の実施形態による燃焼室および吸気弁の動作の段階を示す説明図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本発明の各種の実施形態による燃焼室および吸気弁の動作の段階を示す説明図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、本発明の各種の実施形態による燃焼室および吸気弁の動作の段階を示す説明図である。
【図１２Ｆ】図１２Ｆは、本発明の各種の実施形態による燃焼室および吸気弁の動作の段階を示す説明図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の各種の実施形態に従い、燃焼室から異なるレベルのトルク出力を生じるべく弁がどのように動作可能であるかを示す表である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の各種の実施形態に従い、燃焼室から異なるレベルのトルク出力を生じるべく弁がどのように動作可能であるかを示す表である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１４Ｆ】図１４Ｆは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１４Ｇ】図１４Ｇは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１４Ｈ】図１４Ｈは、本発明の各種の実施形態による燃焼室の異なる構成および特徴を示す表である。
【図１５】図１５は、本発明の特定の実施形態による気筒のバンクの説明図である。
【図１６】図１６は、本発明の特定の実施形態によるエンジンコントローラのブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の特定の実施形態による多段スキップファイアエンジン制御を実行する方法のフロー図である。
【図１８】図１８は、最大許容可能燃焼室出力をエンジン速度および有効点火比の関数として示す参照テーブルの例である。
【図１９】図１９は、点火比およびレベル比を有効点火比の関数として示す参照テーブルの例である。
【図２０】図２０は、本発明の特定の実施形態による多段スキップファイア点火シーケンスを生成する回路の例の説明図である。
【図２１】図２１は、本発明の別の実施形態による多段スキップファイア点火シーケンスを生成する回路の例の説明図である。
【図２２】図２２は、多段スキップファイア点火シーケンスを有効点火比の関数として提供する参照テーブルの例である。
【図２３】図２３は、点火比間を遷移中に多段スキップファイアエンジン制御を用いる方法の例を示すフロー図である。
【図２４】図２４は、本発明の特定の実施形態によるエンジンにおけるノッキングを検知および管理する方法の例を示すフロー図である。
【図２５】図２５は、特定のエンジン動作に応答して多段スキップファイアエンジン制御を用いる方法の例を示すフロー図である。
【図２６】図２６は、本発明の特定の実施形態によるエンジン不具合を診断および管理する方法の例を示すフロー図である。
【００１３】
各図面において、類似の構成要素を示すために類似参照番号を用いる場合がある。また、図面の描写は模式的であって原寸大ではないことを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、内燃エンジンをスキップファイア方式で動作させるシステムに関する。より具体的には、本発明の各種実装方式は、複数の異なるトルク出力レベルで、燃焼室を選択的に点火可能なスキップファイアエンジン制御システムを含んでいる。
【００１５】
一般に、スキップファイアエンジン制御は、選択された点火機会中、特定の気筒の点火を選択的に休止させるものである。従って、例えば、特定の気筒を、ある点火機会で点火させ、次の点火機会で休止させ、更に次の機会で選択的に休止または点火させることができる。これは、特定の低負荷動作条件において気筒の一定の組を休止させる従来の可変排気量エンジン動作とは対照的である。
【００１６】
スキップファイアエンジン制御に伴う難点の一つは、望ましくない騒音、振動、および不快感（ＮＶＨ）を許容可能なレベルまで下げることである。エンジンにより生じる騒音および振動は各種の経路を介して車室内の搭乗者に伝わる場合がある。これらの経路のあるもの、例えば駆動系は、エンジン騒音および振動シグネチャに存在する各種の周波数成分の振幅を変更し得る。具体的には、トランスミッションが車輪のトルクおよびトルク変動を増大させるため、変速比が低いほど振動を増幅させる傾向がある。騒音および振動はまた、各種の車両共鳴を励起させ、共鳴は次いで車両室内に伝わる恐れがある。
【００１７】
騒音および振動周波数のいくつかは特に車両搭乗者にとり不快な場合がある。特に、低周波数の反復的パターン（例：０．２〜８Ｈｚの範囲の周波数成分）により車両搭乗者が感じる不快な振動が生じ易い。これらのパターンの高次調和項により車室内で騒音が生じる恐れがある。特に、いわゆる「ブーム」周波数である４０Ｈｚ前後の周波数は、車室内で共鳴する場合がある。商業的に可能性のあるスキップファイアエンジン制御は許容可能なＮＶＨレベルでの動作を必要とすると同時に、運転者が所望または要求するエンジントルク出力を伝達して顕著な燃費利得を実現する。
【００１８】
ＮＶＨ特徴は、エンジン速度、点火周期、および変速ギアにより異なる。例えば、特定のエンジン速度およびギアに所望のトルクを伝達するのに必要な点火の百分率を示す特定の点火周期を選択するエンジンコントローラを考える。エンジンコントローラは、点火周期に基づいて、エンジンの燃焼室をスキップファイア方式で動作させるべく反復的点火パターンを生成する。当業者には公知のように、いくつかの点火パターンで滑らかに動作するエンジンは、所与のエンジン速度で、他の点火パターンでは不快な音響または振動効果が生じる場合がある。同様に、あるエンジン速度で所与の点火パターンは許容可能なＮＶＨをもたらし得るが、同一パターンが他のエンジン速度では許容できないＮＶＨをもたらす場合がある。エンジン由来の騒音および振動はまた、気筒負荷または燃焼室出力により影響され得る。気筒に送られる空気および燃料が少ないほど、気筒の点火により発生する出力が少なく、また騒音および振動もより少なくなる。その結果、気筒出力が減少すれば、ＮＶＨ特徴が不良のため使用不可能であったいくつかの点火周期およびシーケンスが使用可能になることがある。
【００１９】
全文をあらゆる目的で本明細書に引用している米国特許出願第１４／６３８，９０８号明細書に記述されているように、スキップファイアエンジンコントローラ設計が、燃料消費を最小化して許容可能なＮＶＨ性能を提供しながら、要求されるエンジン出力を伝達することが一般に望ましい。これは、車両動作中に遭遇する多様な動作条件のため、困難な課題である。要求されるエンジン出力は、あるエンジン動作速度でのトルク要求として表すことができる。伝達されるエンジントルクの量が点火周期と気筒負荷の積で表すことができることを理解されたい。従って、点火周期（ＦＦ）が短縮されたならば、気筒トルク負荷（ＣＴＦ）を減らして同一エンジントルクを生じさせることができ、その逆も同様である。換言すれば、
エンジントルク比（ＥＴＦ）＝ＣＴＦ*ＦＦ    （式１）
ここに、ＥＴＦは正規化された正味または定格エンジントルクを示す値である。上式において全ての値は無次元であるため、あらゆる種類のエンジンおよびあらゆる種類の車両で使用可能である。すなわち、同一エンジントルクを伝達するために、各種の異なる点火周期とＣＴＦの組み合わせを用いてよい。式１はエンジン摩擦の影響を含んでいない。摩擦を含めた同様の分析も行うことができる。この場合、計算されるパラメータはブレーキトルク比である。エンジン正味トルク比、エンジンブレーキトルク比、エンジン定格トルク比、または同様のいくつかの測定基準のいずれを制御アルゴリズムの基礎として用いてもよい。明快さのため、「エンジントルク比」という用語はエンジン出力のこれらの尺度のいずれを指していてもよく、以下のエンジンコントローラおよびエンジン制御方法に関する議論で用いられる。
【００２０】
本発明の各種の実施形態は、選択された燃焼室を複数の異なる出力レベルで点火可能なスキップファイアエンジン制御システムに関する。本明細書ではこれを多段スキップファイア動作と称す。いくつかの実施形態において、多段スキップファイア動作は、以下のように複数の点火レベルの可能性を含むよう上述の式１を修正することによりモデル化することができる。
エンジントルク比（ＥＴＦ）＝ＣＴＦ１*ＦＦ１＋ＣＴＦ２*ＦＦ２＋．．＋ＣＴＦｎ*ＦＦｎ    （式２）
ここにＣＴＦ１は気筒トルク比、ＦＦ１は第１レベルでの点火比、ＣＴＦ２は気筒トルク比、ＦＦ２は第２レベルでの点火比、ＣＴＦｎは気筒トルク比、ＦＦｎは第ｎレベルでの点火比である。各レベルの点火比の和は全点火比、すなわち次式に等しい。
ＦＦ＝ＦＦ１＋ＦＦ２＋．．．＋ＦＦｎ    （式３）
後述するいくつかの実施形態において、ｎは２に等しいがこれに限定されない。
【００２１】
上述の概念を表す多くの等価な方法があることを理解されたい。例えば、エンジントルク比（ＥＴＦ）に基づくモデリングではなく、諸量が単に比例的であるため正味エンジントルク（ＥＴ）に基づくモデリングであってもよい。気筒トルク比（ＣＴＦ）は正味平均有効圧力（ＮＭＥＰ）に比例し、第ｎレベルの点火比（ＦＦｎ）は第ｎレベルで動作する気筒のエンジン排気量の割合（ＦＥＤｎ）に比例していてよい。式２は従って以下のように等価に定式化することができる。
ＥＴ＝ＮＭＥＰ１*ＦＥＤ１＋ＮＭＥＰ２*ＦＥＤ２＋．．．＋ＮＭＥＰｎ*ＦＥＤｎ（式４）
上の式４は例示的な修正に過ぎず、多くの等価な修正が考えられる。これらは全て、各量が気筒群の出力に関係する複数の量の和として表されるエンジン出力トルクに関する量を共通に有し、異なる非ゼロの出力を伴う少なくとも２個の気筒群がある。
【００２２】
多段スキップファイア動作の一例を以下のように記述したことができる。燃焼室を、選択された一燃焼サイクル中は休止させ、次の燃焼サイクル中は高レベルの出力で点火させ、更に次の燃焼サイクル中はより低レベルの出力（例：高レベル出力の０〜８０％）で点火させることができる。各種の実装例において、低レベル出力は実質的に、最適燃費、すなわち最低ＢＳＦＣ（ブレーキ固有の燃料消費）動作を実現する燃焼室負荷に対応していてよい。公知であるように、ＢＳＦＣ燃焼室負荷はＲＰＭの関数として変動する。従って、高点火レベルと低点火レベルの比率は、エンジンＲＰＭおよび可能性として本発明の各種実施形態における他の変数の関数として変動し得る。点火および休止は所望のエンジントルクが生じるように調整される。多段スキップファイア動作が利用できることにより、エンジン制御システムは、エンジン出力、燃費、騒音、および振動の間のバランスを見出すためのより多くの選択肢を有することができる。
【００２３】
任意の適当な技術を用いて多段スキップファイア動作を可能にすることができることを理解されたい。いくつかの実施形態において、例えば、燃焼室トルク出力は、スロットル制御、点火タイミング、弁開閉タイミング、ＭＡＰ調整および／または排気ガス再循環を用いる制御される。本出願において、各種の燃焼室制御システムおよび構成について記述している。そのようなシステムは、燃焼室が複数レベルのトルク出力を生じることができるように構成されている。本出願はまた、上述のシステムを用いて実行可能な各種の多段スキップファイアエンジン制御方法（例えば図１６〜２６に関して記述するように）について記述している。しかし、これらの方法は、本明細書に記述するシステムに限定されず、任意の適当な燃焼室設計、システム、または機構と共に用いられてよい。
【００２４】
燃焼室弁制御システム
本発明の各種の実施形態は、燃焼室弁制御システムに関係している。最初に図１Ａ、１Ｂを参照するに、例示的な燃焼室弁制御システム１００の２個の断面図を示している。燃焼室弁制御システム１００は、ピストン１０４を備えた燃焼室１０２、２個の吸気弁１２０ａ／１２０ｂおよび、２個の排気弁１２２ａ／１２２ｂを含んでいる。アクチュエータ１１６ａ／１１６ｂは吸気弁の開閉を制御する。吸気路１１０ａ／１１０ｂは、吸気弁１２０ａ／１２０ｂを各々吸気マニホールド（図示せず）に接続する。
【００２５】
吸気弁が開いた際に、対応する吸気路１１０ａ／１１０ｂを通して空気が吸気マニホールドから燃焼室１０２に送られる。当業者には公知のように、燃焼室１０２が点火予定である場合、燃焼室１０２内で空気が燃料と混合され、燃料と空気の混合気に点火される。結果的に生じた燃焼がピストン１０４を燃焼室１０２の底部まで駆動する。排気弁１２２ａ／１２２ｂが開き、ピストン１０４が上昇するにつれて排気ガスが燃焼室１０２から排気路１１２ａ／１１２ｂに押し出される。
【００２６】
多くの従来型設計において、燃焼室１０２の吸気弁１２０ａ／１２０ｂは同時に開閉される。すなわち同一アクチュエータにより制御、および／または同一揚程曲線に従い開閉される。揚程曲線のタイミングは、クランクシャフト運動に相対的に弁の開閉時点をずらすカムフェーザを用いて調整することができる。しかし、各種の従来型設計において、カムフェーザの整備士は一般に、サイクル毎に弁開閉タイミングの僅かな変更しか許さず、バンクの全ての気筒を同様に動作させる。しかし、例示する実施形態では吸気弁１２０ａ／１２０ｂは独立に作動して動作する。１個の吸気弁の開閉タイミングは燃焼サイクル毎に異なっていても、あるいは他の吸気弁と同じであってもよい。例えば、吸気弁１２０ａは、選択された燃焼サイクル中に休止または閉じたままでよいのに対し、吸気弁１２０ｂは燃焼室に給気すべく開いている。代替的に、吸気弁１２０ａは、選択された燃焼サイクル中にオットーサイクルに基づいて開閉できるのに対し、他の吸気弁１２０ｂはアトキンソンまたはその他のサイクルに基づいて開閉することができる。任意の選択された燃焼サイクル中に吸気弁の一方または両方を休止または閉じることができる。各種の実施形態において、燃焼室１０２の各吸気弁は、点火機会毎に独立に作動または休止させることができる。
【００２７】
同一燃焼室の吸気弁を独立に制御できることは各種の有利をもたらす。一例として、燃焼室のトルク出力を動的に調整することができる。例えば、各種の設計において、両方の吸気弁が吸気行程中は開いていて、続く圧縮行程中は閉じている場合、選択された燃焼サイクル中は吸気弁の１個を休止させることで結果的に燃焼室に送る空気が少なくなる。これは従って、両方の吸気弁が開いた状態と比較して、燃焼室の点火により生じるトルクを減らす。同様に、吸気行程の完了前に吸気弁の一方または両方を閉じることで結果的に、空気の取り入れが減って燃焼サイクルトルク出力が低下する。同様に、吸気弁の一方または両方を吸気行程と圧縮行程の一部の両方にわたり開いたままにしておくことで結果的に燃焼サイクル出力が低下する。この場合、気筒に取り入れられる空気は、動力行程の開始に先立って気筒から排出される。各吸気弁の独立制御および各吸気弁について異なる開／閉タイミングを用いることで、本出願で後述するように２または３段階以上の燃焼室出力は可能である。上述のように、燃焼室トルク出力を素早く、例えば点火機会毎に変更できることにより、振動、騒音、および燃料消費の制御を向上させることができる。
【００２８】
アクチュエータ１１６ａ／１１６ｂは、燃焼室１０２の吸気弁１２０ａ／１２０ｂの開閉を制御する広範な機構を用いることができる。例えば、各種の実施形態において、各吸気弁はカム作動および／または機械的に制御される。例えば、例示の実施形態において、アクチュエータ１１６ａ、１１６ｂは各々、独立に吸気弁１２０ａ、１２０ｂを動作させる別々のカムである。いくつかの設計において、空動、折り畳み弁揚棒、折り畳みガタ調整器、折り畳みローラーフィンガー従動器、または折り畳み同心バケットが、弁の休止を可能にすべく弁列に配置されていてよい。これらの装置により、任意の所与の燃焼サイクルで吸気弁を起動または休止させることが可能になる。いくつかの実装例において、異なるカムローブを吸気弁システムと係合すべくずらすことが可能な、軸方向に移動するカムシャフトを用いて弁の動作を制御することができる。この場合、カムローブの１個が、気筒を効果的に休止させるゼロ揚程ローブであってよい。いくつかの実施形態において、１個の吸気弁だけを使用して、当該弁を２個以上の異なる揚程曲線に基づいて開いて動作させることができる。こられの異なる曲線は、異なるカムを用いて、またはより複雑な弁列を用いて生成することができる。しかし、本出願で後述するように各種の他の設計もまた可能であることを理解されたい。吸気弁の作動は、機械的、電気機械的、電気水力学的または他の任意の適当な機構により実行することができる。
【００２９】
広範なシステムを用いて燃焼室１０２の吸排気弁の作動および制御を行ってもよい。いくつかの設計例を図２〜７に示す。図２〜７は、燃焼室弁制御システムの例（例えば図１Ａ、１Ｂに示す燃焼室制御システム１００）の上面図である。図２〜７は各々、燃焼室１０２、アクチュエータ１１６ａ／１１６ｂ、吸気弁１２０ａ／１２０ｂ、排気弁１２２ａ、および可能性として追加的な排気弁１２２ｂを示す。アクチュエータと特定の弁の間に引かれた線は、アクチュエータが弁の開閉を制御することを示す。一般に、アクチュエータと２個以上の弁の間に線が引かれている場合、アクチュエータが起動されていれば選択された燃焼サイクル中は全ての弁を作動させなければならないことを意味する。代替的に、１個の燃焼サイクル中にアクチュエータが起動されていなければ当該燃焼サイクル中は全ての弁を休止させなければならない。アクチュエータと特定の弁の間に線が引かれていない場合、アクチュエータが当該特定弁を制御しないことを意味する。上述の作動は、１個以上のカムおよび／またはカムシャフトを含むカムシャフトアセンブリの利用等、任意の適当な技術または機構を用いて実行することができる。
【００３０】
各種の異なる弁制御構成があってよい。例えば図２において、吸気弁１２０ａおよび排気弁１２２ａは、燃焼室１０２の一方の側（すなわち対称軸線１０５の一方の側）にある。吸気弁１２０ｂおよび排気弁１２２ｂは燃焼室１０２の他方の側（すなわち線１０５の他方の側）にある。アクチュエータ１１６ａが燃焼室１０２の一方の側の弁（すなわち吸気弁１２０ａおよび排気弁１２２ａ）を制御し、別のアクチュエータ（アクチュエータ１１６ｂ）が燃焼室の他方の側の弁（すなわち吸気弁１２０ｂおよび排気弁１２２ｂ）を制御する。
【００３１】
図３に若干異なる構成を示す。この例では、アクチュエータ１１６ａ／１１６ｂが各々、燃焼室の一方の側の吸気弁および燃焼室の他方の側の排気弁を制御する。すなわち、アクチュエータ１１６ａが吸気弁１２０ａおよび排気弁１２２ｂを制御するのに対し、アクチュエータ１１６ｂが吸気弁１２０ｂおよび排気弁１２２ａを制御する。
【００３２】
上述の構成から燃焼室１０２内の異なる流れが生じ得る。例えば、アクチュエータが燃焼室の同じ側の吸気弁および排気弁（例えば図２に示すような）を制御する場合、吸気弁から排気弁に流れる空気が燃焼室の中央または中心軸１０６を通っては流れない傾向を示す。アクチュエータが燃焼室の異なる側の吸気弁および排気弁（例えば図３に示すような）を制御する場合、吸気と排気弁の間を流れる空気は燃焼室の中央または中心軸を通る傾向を示す。このことは、燃焼室内の空気およびガスの渦流または回転流に異なる影響を及ぼし得る。アクチュエータおよび弁の異なる制御スキームおよび構成は、燃焼室内で所望の量の渦流を生成するのに役立つ。一般に、中程度の量の渦流が求められる。渦流が過剰な場合、燃焼室の壁に向かう熱対流が過剰になる恐れがある。渦流が過少な場合、燃焼室の燃焼速度が過度に低下する恐れがある。
【００３３】
他の弁制御構成も可能である。例えば図４において、アクチュエータ１１６ａが燃焼室１０２の一方の側の吸気弁１２０ａおよび燃焼室の他方の側の両方の排気弁１２２ａ／１２２ｂを制御する。他方のアクチュエータ１１６ｂが残りの吸気弁（吸気弁１２０ｂ）を制御する。従って、選択された燃焼サイクル中にアクチュエータ１１６ｂが起動して吸気弁１２０ｂを開き、排気動作が必要な都度、アクチュエータ１１６ａもまた起動しなければならない。換言すれば、選択された燃焼サイクル中に排気動作が必要な都度アクチュエータ１１６ａを起動し、吸気弁１２０ａおよび両方の排気弁１２２ａ、１２２ｂは燃焼サイクル中は開いているであろう。両方の排気弁を開くことでブローダウン、すなわちピストンが上死点に到達する直前（すなわち吸気行程の開始前）に燃焼室から排気ガスを排出する動作が向上する。
【００３４】
図５に別の弁制御システムを示す。この例では、アクチュエータ１１６ａが燃焼室１０２の一方の側に吸気弁１２０ａ、および両方の排気弁１２２ａ、１２２ｂを制御する。他方のアクチュエータ１１６ｂは同様の機能を有している。すなわち、燃焼室の他方の側の吸気弁１２０ｂおよび両方の排気弁１２２ａ、１２２ｂをも制御する。この構成もまた、排気動作が求められる選択された燃焼サイクル中、および／または選択された燃焼サイクル中に吸気弁１２０ａ／１２０ｂの一方が作動する都度、両方の排気弁１２２ａ／１２２ｂを作動させる。アクチュエータ１１６ａ、１１６ｂの何れかが起動したならば排気弁１２２ａ、１２２ｂが起動する。しかし、図４とは対照的に、燃焼現象が望ましい場合、吸気弁１２０ａの開弁を必要とせずに選択された燃焼サイクル中に吸気弁１２０ｂを開くことができる。
【００３５】
上述の例では２個の吸気弁および２個の排気弁を有する燃焼室としているが、これは要求ではなく、燃焼室は任意の適当な個数の吸気または排気弁を含んでいてよい。例えば、図６に２個の吸気弁１２０ａ／１２０ｂおよび１個の排気弁１２２ａを有する燃焼室１０２を示す。アクチュエータ１１６ａは、燃焼室および排気弁１２２ａの一方の側の吸気弁１２０ａを制御する。アクチュエータ１１６ｂは、燃焼室１０２および排気弁１１６ｂの他方の側の吸気弁１２０ｂを制御する。従って、選択された燃焼サイクル中に排気動作が望まれる場合、どちらの吸気弁が開いているかに拘わらず、排気弁１２２ａが開く。
【００３６】
図７に、２個の吸気弁１２０ａ／１２０ｂおよび１個の排気弁１２２ａを有する燃焼室１０２が関わる異なる制御スキームを示す。この例示的なスキームにおいて、アクチュエータ１１６ａは、燃焼室１０２および排気弁１２２ａの一方の側の吸気弁１２０ａを制御する。アクチュエータ１１６ｂは、燃焼室の他方の側の吸気弁１２０ｂだけを制御する。図６に示す制御システムとは対照的に、アクチュエータ１１６ｂは排気弁１２２ａも制御しない。従って、選択された燃焼サイクル中に排気動作が望まれる場合、アクチュエータ１１６ａを作動して吸気弁１２０ａを開かなければならない。すなわち、燃焼室１０２内で燃焼および排気動作が生じる選択された燃焼サイクル中に吸気弁１２０ｂは作動する唯一の吸気弁ではなく、常に吸気弁１２０ａと共に作動する。しかし、選択された燃焼サイクル中、吸気弁１２０ｂを休止させたまま吸気弁１２０ａおよび排気弁１２２ａを開くことができる。
【００３７】
図８、９に、吸気弁の開弁時間およびタイミングを変動可能なアクチュエータが関わる別の種類の制御スキームを示す。換言すれば、上述の例のいくつかではアクチュエータは２個の状態、すなわち対応する吸気弁の休止、または対応する吸気弁の作動しかとり得ない。吸気弁が作動したならば、選択された燃焼サイクル中で吸気弁の開弁タイミングおよび時間が固定される。しかし、他の実施形態では、アクチュエータは追加的な機能を実行できる。すなわち、アクチュエータは、各々が異なる弁開閉タイミング特徴を有する複数のカム曲線または弁揚程設定に追随できる。
【００３８】
この方式の一例を図８、９に示す。図８、９は、１個の吸気弁１２０ａ、排気弁１２２ａ、およびアクチュエータ１１６ａを有する燃焼室１０２に関係している（図９）。図９に示すように、アクチュエータ１１６ａが燃焼室１０２の全ての弁を制御する。アクチュエータ１１６ａは、燃焼室の出力を変化させるために、弁揚程調整設定またはカム曲線に基づいて吸気弁１２０ａの弁揚程を選択的に調整すべく構成されている。
【００３９】
図８は、弁揚程を時間の関数として示すグラフ８００である。２通りの弁揚程調整設定を曲線８０２、８０４で表している。アクチュエータ１１６ａは、何れかの弁揚程調整設定に基づいて吸気弁１２０ａを動作させるべく構成されている。各種の実施形態において、アクチュエータ１１６ａは、燃焼サイクル毎に設定間を遷移することができる。グラフ８００は、吸気弁１２０ａの開弁時間および程度が設定毎にどのように変動するかを示している。すなわち、曲線８０４で表す設定の場合、選択された燃焼サイクル中での弁揚程の最大量および吸気弁１２０ａが開いている時間は、グラフ８０２で表す設定によるものよりも大きい。従って、異なる設定により異なる量の空気が燃焼室１０２に送られる結果、燃焼室１０２から異なるレベルのトルク出力が得られる。異なる弁揚程調整設定の実装は、任意の適当な技術または弁調整機構を用いて行うことができる。
【００４０】
上述のように、上述の弁制御システムのいくつかを用いて燃焼室内でのガスの回転流および／または渦流の制御に役立てることができる。燃焼室内でのガス流の制御は、特定の吸気路設計により更に改善できる。このような設計の各種の例を図１０、１１に示す。
【００４１】
比較目的で、図１０は従来型設計による燃焼室１００２および対応する吸気路１００６ａ／１００６ｂの上面図である。２個の吸気路１００６ａ／１００６ｂは各々、燃焼室１０２の２個の吸気弁を吸気マニホールド１０１４に接続する。この例では、１個の吸気路１００４を共通の通路壁１１１２により分割することにより別々の吸気路１００６ａ／１００６ｂが形成される。各吸気路の中心軸（軸１００８ａ、１００８ｂ）が燃焼室の中心軸１０１０と交差しない点に留意されたい（中心軸１０１０は紙面に垂直な線と理解されたい）。
【００４２】
図１１に、本発明の特定の実施形態による別の吸気路設計を示す。図１１において、２個の吸気路１１０６ａ／１１０６ｂは、吸気マニホールド１１１４を燃焼室１１０２に接続しており、各々は燃焼室１１０２上の別々の吸気弁に接続している。吸気路１１０６ａ／１１０６ｂは斜めの関係、すなわち互いに平行に延びず、ある角度で燃焼室１１０２に接続している。図示する実施形態において、１個の燃焼室１１０２用の吸気路１１０６ｂは、隣接する燃焼室１１２０用の吸気路１１２２と空気流路を共有しているが、他の実施形態では、隣接する燃焼室用の吸気路が完全に別々である。
【００４３】
各吸気路１１０６ａ／１１０６ｂが燃焼室１１０２に接続する角度は、各吸気路１１０６ａ／１１０６ｂの中心軸１１０８ａ／１１０８ｂを燃焼室１１０２の中心軸１１１０と（実質的に）交差させる。この設計により、吸気路１１０６ａ／１１０６ｂを用いて送られる空気は燃焼室の中央に直接送られるため、恐らく図１０の構成と比較して渦流すなわち混合の程度が低下する。このような構成はオプションとして、図１〜７に示す弁システムと組み合わせて、燃焼室１１０２内でのガスの運動の制御の改善に役立つ。
【００４４】
燃焼室への給気および／または燃焼室内でのガス流を更に制御すべく燃焼室の設計に対し追加的な調整を行うことができる。いくつかの実施形態において、例えば、燃焼室の吸気弁（例えば図１Ａ、１Ｂの吸気弁１２０ａ／１２０ｂ）のサイズおよび／または直径は異なっている。すなわち、これらの形状、サイズ、または設計に応じて弁を通る空気流の速度が異なる。燃焼室への非対称な給気により、燃焼室内で渦流が生じやすくなり、これはある条件下では望ましい。
【００４５】
燃焼室の吸気弁が独立に制御される（例えば図１〜７に示すように）場合、これらはまた、異なる弁揚程曲線を辿る、および／または開／閉時点が異なり得る。これらの曲線および弁の開／閉時点は、利用可能な弁制御機構と整合する所望の仕方で混合および適合させることができる。例えば、一方の吸気弁を、吸気行程全体にわたり弁を開いておいてＢＤＣの直後に閉じる揚程曲線を実行すべく作動させる。当該揚程曲線は、最大給気を誘発可能にするものであり、通常タイミングおよび揚程曲線とも称する。他方の吸気弁は、吸気弁早閉じ（ＥＩＶＣ）または吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）曲線を辿るべく作動させる。ＥＩＶＣおよびＬＩＶＣ曲線およびタイミングは共に、正常揚程曲線と比較して空気導入が減少する結果となる。通常タイミングおよび揚程曲線を用いた場合、エンジンはオットーサイクルで動作し、すなわち弁開閉タイミングは実質的に最大給気をもたらす。ＥＩＶＣまたはＬＩＶＣ弁開閉タイミングを用いた場合、給気が減少するため有効圧縮比が低下する。これは往々にしてアトキンソンまたはミラーサイクルを用いるエンジン動作と表現される。異なる揚程曲線およびタイミングを用いることで、燃焼室出力、振動、騒音、および燃費に対して追加的な制御を行うのに役立つ。
【００４６】
１個以上の吸気弁に特定の揚程曲線および／または弁開閉タイミングを用いることにより特定レベルのトルクを発生する特定のスキームを本明細書で弁制御スキームと称する。従って、点火燃焼室から異なる（例：低、中および／または高）レベルのトルクを各々発生する異なる弁制御スキームがあり得る。各弁制御スキームは、燃焼室の各吸気弁を独立に制御して各吸気弁を特定の揚程曲線および／またはタイミングサイクル（例：オットー、アトキンソン等）に従い動作させるものである。特定の弁制御スキームにより同一または異なる揚程曲線および／またはタイミングサイクルに従い１個の燃焼室の複数の吸気弁を動作させることができる。
【００４７】
ここで図１２Ａ〜１２Ｅを参照するに、上述の弁制御システムと従来型弁制御システムとのいくつかの相違点について記述する。比較のため、図１２Ａに、現在多くの自動車エンジンで用いられている例示的なオットーサイクルの吸気および圧縮行程における燃焼室の動作の各種の段階を示す。燃焼室は、共に通常タイミングおよび揚程曲線に基づいて動作することでエンジンをオットーサイクルで動作させる２個の吸気弁（吸気弁１２０２ａ、１２０２ｂ）を含んでいる。
【００４８】
吸気行程中、両方の弁１２０２ａ／１２０２ｂが動作する。ピストン１２０６は、上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）まで移動する。ピストン１２０６がＢＤＣに到達する約４０゜前に、弁揚程は自身の最高点に到達する。ピストン１２０６がＢＤＣに到達したならば圧縮行程が開始される。ピストンは次いで上死点（ＴＤＣ）へ逆向きに移動する。ＢＤＣの約４０゜後で吸気弁が閉じられる。
【００４９】
アトキンソンサイクル中は、吸気弁を早めまたは遅めに閉じることができる。前者を吸気弁早閉じ（ＥＩＶＣ）と称する。ＥＩＶＣ弁動作の一例を図１２Ｂに示す。図１２Ｂにおいて、両方の吸気弁１２０２ａ／１２０２ｂがＥＩＶＣアトキンソンサイクルに従い動作している。吸気弁１２０２ａ／１２０２ｂは、吸気行程終了時点でピストン１２０６がＢＤＣに到達するまでに閉じる。これは、吸気弁が４０゜後に閉じる図１２Ａに示すオットーサイクルよりも大幅に早い。従って、オットーサイクルと比較して、吸気弁はより早く閉じ、開いている時間はより短いため、結果的に燃焼室内の空気が少なくなってトルク出力が低くなる。
【００５０】
図１２Ｃに、両方の吸気弁が標準的なオットーサイクルと比較して遅く閉じる代替的なアトキンソンサイクルを示す。当該方式を吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）と称する。図１２ＣにＬＩＶＣ弁制御システムの一例を示す。同図に示すように、吸気弁１２０２ａ／１２０２ｂは圧縮行程の途中でＢＤＣの約９０゜後に閉じる。対照的に、オットーサイクルの例では、吸気弁はＢＤＣの約４０°後に閉じる。この結果、吸気フェーズ中に燃焼室へ送られた空気のより多くが圧縮行程中に燃焼室から押し出されるため、燃焼室へ送られる空気が減少する。
【００５１】
アトキンソンサイクル中は吸気マニホールドから燃焼室への給気がオットーサイクルと比較して減少するため、燃焼室の点火により生じるトルク出力が低下する。しかし、アトキンソンサイクルは一般に、有効トルクに変換される燃焼エネルギーの割合が大きいためオットーサイクルより燃費が良い。燃焼室をアトキンソンサイクルで動作させることで、燃焼室を最低ＢＳＦＣ動作点又はその近傍で動作させることができる。
【００５２】
図１２Ａ〜１２Ｃに示す上述の例において、両方の吸気弁が同一サイクルに基づいて同時に起動される。図１２Ｄ〜１２Ｅで、独立に制御される吸気弁が異なるサイクルに基づいて開閉する実装例を考察する。これらの実施形態で記述する吸気弁は、上述の技術（例えば図１Ａ、１Ｂおよび図２〜１１を参照しながら記述したもの）のいずれを用いて制御または作動させてもよい。
【００５３】
図１２Ｄにおいて、吸気弁１２０２ｂはＥＩＶＣアトキンソンサイクルに従い動作する。吸気弁１２０２ａはオットーサイクルに従い動作する。従って、同図に示すように、吸気弁１２０２ａはＢＤＣの約４０°後に閉じるのに対し、ピストン１２０６は早くも圧縮行程に入っている。しかし、吸気弁１２０２ｂはより早く、すなわちピストンがＢＤＣである時点で吸気行程の終了間際に閉じる。
【００５４】
図１２Ｅに、吸気弁１２０２ａがオットーサイクルに従い動作し、吸気弁１２０２ｂがＬＩＶＣアトキンソンサイクルに従い動作するシステムを示す。吸気弁１２０２ｂは従って、吸気弁１２０２ａより遅く、すなわちＢＤＣの約４０°後ではなく、圧縮行程中にＢＤＣの約９０゜後に閉じる。
【００５５】
異なるサイクルに従う吸気弁の動作は、各種の潜在的な利益をもたらす。一つは、燃焼室内の流れを制御する別の手段を提供する。例えば、図１２Ｄにおいて、空気は燃焼室１２０６に非対称に入る。すなわち、吸気フェーズ中に一方の吸気弁（吸気弁１２０２ａ）を通って他方の吸気弁よりも多くの空気がより長い時間流入する。これは燃焼室内のガスの動きに望ましい影響を及ぼす、すなわち、より多くの渦流を生じさせることができる。図１２Ｅにおいて、圧縮行程中、一方の吸気弁（例：吸気弁１２０２ｂ）から他方の吸気弁よりも多くの空気がより長い時間押し出される。この非対称な空気流は、より有利な特徴として、燃焼促進運動、すなわち渦流および回転流を増大させて燃焼特性を向上させる。
【００５６】
いくつかの方式において、吸気弁はずれている、すなわち互いにフェーズが異なる。当該方式の一例を図１２Ｆに示す。吸気弁１２０２ａ、１２０２ｂは同一オットーサイクルに基づいて動作するが、開閉タイミングがずれている。すなわち、吸気弁１２０２ａは吸気弁１２０２ｂよりも早く開き早く閉じる。本システムは図１２Ｅに示すシステムと幾分同様に機能する。空気は燃焼室から非対称的に排出されるため、燃焼室内の渦流が生じる場合ある。ずれの量は、特定用途での必要性に依存して大幅に変動し得る。
【００５７】
燃焼室用の吸気弁を異なるサイクルに従い独立に動作させる更なる利点は、弁を動作させる仕方に応じて燃焼室のトルク出力を高度に制御できることである。次に図１３Ａ、１３Ｂを参照しながら各種の例示的な弁制御スキームについて記述する。すなわち、図１３Ａ、１３Ｂに示す表は、異なる仕方で吸気弁を動作させて異なるレベルのトルクを発生させることができる様子を示す。いくつかの実施形態において、図１３Ａ、１３Ｂに示す弁制御スキームは各々、図１２Ｄ、１２Ｅに示すシステムを用いる。
【００５８】
図１３Ａに、例えば別個のアクチュエータまたはカムにより、独立に制御される２個の吸気弁を有する燃焼室弁制御システムを示す。当該弁制御システムは、図２〜７および／または１２Ｄを参照しながら記述したシステムのいずれの特徴をも有していてよい。選択された燃焼サイクル中に吸気弁１２０２ａはオットーサイクルに従い休止または作動させることができる（以下、「正常弁」と称す）。選択された燃焼サイクル中に吸気弁１２０２ｂはまた、アトキンソン（ＥＩＶＣ）サイクルに従い休止または作動させることができる（以下、「ＥＩＶＣ弁」と称す）。従って、正常およびＥＩＶＣ弁に対して、４通りの異なる結果１３０２／１３０４／１３０６／１３０８をもたらす４通りの異なる弁制御スキームが可能であり、これらを図１３Ａの表１３００に示す。
【００５９】
結果１３０２、１３０４および１３０６において、選択された燃焼サイクル中に燃焼室は点火され、点火により生じたトルク出力のレベルは弁制御スキームに依存する。当該表の結果１３０２は、両方の吸気弁が作動した場合に最も高い燃焼室トルク出力が得られることを示す。これはまた、中程度の渦流を生じさせる。ＥＩＶＣ弁が休止して正常弁が作動した場合、次に最も高いレベルの燃焼室出力を発生させることができる（結果１３０６）。次に最も高いレベルの燃焼室出力（すなわち結果１３０２、１３０６よりも低い出力）が発生するのは、ＥＩＶＣ弁が作動して正常弁が休止した場合である（結果１３０４）。これは、ＥＩＶＣ動作により燃焼室へ送られる空気の量が制限されるためである。両方の結果１３０４、１３０６において、１個の弁だけを作動させることで燃焼室内のガスの流れおよび混合が促進されるため、より大量の（すなわち結果１３０２よりも高い）渦流を発生させることができる。また、両方の吸気弁を休止させることができ、これは図１３Ａの表の結果１３０８により示すように、選択された燃焼サイクル中に燃焼が起きず、トルク出力が発生しないことを意味する。
【００６０】
図１３Ｂは同様な構造の表１３５０を含んでいるが、同図では吸気弁１２０２ｂはアトキンソン（ＬＩＶＣ）サイクルに従い休止または動作させることができる（以下、ＬＩＶＣ弁と称す）。弁１２０２ａはオットーサイクルに基づいて休止または動作させることができる（以下、正常弁と称す）。従って、選択された燃焼サイクルに対して同じく４通りの異なる弁制御スキーム、すなわち１）ＬＩＶＣ弁作動、正常弁作動、燃焼現象生起、２）ＬＩＶＣ弁休止、正常弁作動、燃焼現象生起、３）ＬＩＶＣ弁休止、正常弁作動、燃焼現象生起、４）ＬＩＶＣ弁休止、正常弁休止、燃焼現象生起せず、が可能である。各弁制御スキームの結果を図１３Ｂに示す。図１３Ｂの弁制御スキームの何れかの実行に用いる弁制御システムは、図２〜７および／または１２Ｅを参照しながら記述したシステムのいずれの特徴をも有している。
【００６１】
図示する表１３５０の結果は図１３Ａの表１３００とは全く異なる。特に、正常弁が作動してＬＩＶＣ弁が休止した（結果１３５６）場合に最大燃焼室トルク出力が得られる。両方の弁が作動した（結果１３５２）場合、より低い、中程度のレベルの燃焼室出力が得られる。これは、両方弁が作動したならば、２個の弁を通って送られた空気の一部が、圧縮行程中のＬＩＶＣ弁閉弁遅延に起因して燃焼室から押し出されるためである。正常弁が休止してＬＩＶＣ弁が起動した場合、低レベルの（すなわち結果１３５２より低い）燃焼室出力もまた（結果１３５４）得られる。結果１３５８において両方の吸気弁が休止しており、トルク出力は発生しない。
【００６２】
上述のように、結果１３５４、１３５６は、燃焼室への非対称な給気に起因して結果１３５２よりも大量の渦流を示している。また、ＬＩＶＣ弁および正常弁はまた、共に休止させる（結果１３５８）ことができ、すなわち燃焼サイクルを間引くことができる。
【００６３】
図１３Ａ、１３Ｂに示す表は、独立に制御される吸気弁、および異なる弁に異なるサイクルを用いることにより燃焼室の動作の柔軟性を向上させ得ることを示す。すなわち、燃焼室は、３または４通りの異なるレベルトルク出力を実現することができる。また、燃焼室は、１個の弁に対してアトキンソンサイクルを選択的に用いて、他の何らかの技術（例：スパークタイミング、スロットル等の調整によりトルク出力を低下させる）と比較してより良好な燃費でより低レベルのトルク出力を発生することが可能である。
【００６４】
エンジンの燃焼室の全てが必ずしも同一弁制御システムを有している必要が無いことを理解されたい。その代わり、燃焼室を各々が異なる能力を有する２個以上の異なる組に分割することができる。例えば、１個以上の燃焼室が２モードのみ（すなわち全ての吸気弁が作動している状態で休止または点火）または１モードのみ（すなわち全てのエンジンサイクルで間引き無しに点火）で動作可能である。しかし、他の燃焼室が、図１〜１３と参照しながら上で述べたように独立に制御される吸気弁を有していてよい。このように燃焼室の混合した組は、従来型エンジンと比較して柔軟性および制御性を向上させると同時に、全ての燃焼室が多段トルク出力可能であるエンジンと比較してハードウェアコストおよび複雑性さを低減させるのに役立つ。
【００６５】
各種の異なる燃焼室構成の例を図１４Ａ〜１４Ｈに示す。これらの図は各々、出力レベルおよび気筒番号に対応する複数のセルおよび指標を有する表を含んでいる。各表は、各気筒（番号１〜４で示す）が例示的な４気筒エンジンで発生可能な異なる出力レベル（すなわちトルク出力レベル）を示す。すなわち、ある気筒が出力レベル１と記入されたセルを有している場合、当該気筒が高トルク出力（例：ＣＴＦ＝１．０すなわち最大許容可能出力の１００％）を発生すべく点火可能であることを意味する。ある気筒が出力レベル２と記入されたセルを有している場合、当該気筒が低または部分的トルク出力（例：ＣＴＦ＝０．７すなわち最大許容可能出力の７０％）を発生すべく点火可能であることを意味する。ある気筒が出力レベル３と記入されたセルを有している場合、当該気筒が休止可能である（従って、選択された燃焼サイクル中トルク出力を発生させない）ことを意味する。
【００６６】
図示する実施形態では３出力レベルしか利用できないが、他の実施形態では、例えば図１３Ａ〜１３Ｂに示すように、少なくともいくつかの気筒で３個以上の出力レベルを発生させることができる。図の１４Ａ〜１４Ｈの各表は、異なる能力を有する燃焼室／弁システムの異なる構成および組み合せを示す。当該表に記述した気筒は、本出願に記述する（例えば図１〜１３を参照しながら説明したもの）弁制御システム、動作、および特徴の何れかを用いて異なる出力レベルを生成すべく構成されている。
【００６７】
各表には燃費数値も関連付けられている。各燃費数値は本願発明者により実行されるシミュレーションに基づいている。数値は、従来型４気筒エンジン（例：気筒を休止させる能力を一切有していない）と比較して当該構成がもたらす推定燃費利得を示す。図１４Ａ〜１４Ｈの各表に関連付けられた燃費数値が実験シミュレーションに基づいて事前に用意されており、異なるエンジン設計および用途に応じて変動し得ることを理解されたい。
【００６８】
比較のため、図１４Ａは、全ての気筒が２出力レベルのみが可能である、すなわち各気筒が１レベルのトルク出力を発生すべく休止または点火可能である気筒構成を示す表である。このような構成をスキップファイアエンジン制御システムで用いることができる。当該設計において、どの点火時点でも両方の吸気弁が作動する。点火に伴う給気を、弁の開閉時間を制御するカムフェーザ、および全ての気筒のＭＡＰを制御するスロットルにより調整することができる。一般に、これらの制御システムでは単独の燃焼室の出力を大幅且つ急激に調整することはできない。スパークタイミングを後ろへずらすことにより燃焼室の出力を低下させることができるが、この制御方法は燃費が悪いため避ける方が望ましい場合が多い。図１４Ａに示す気筒構成は、そのような条件下での点火は燃焼室のポンプ損失を減らすのに役立ち、ある場合にはほぼ最適な燃費で気筒を点火させることができるため、中程度に燃費が良好である。
【００６９】
図１４Ｂに、気筒休止を行う従来型エンジンの構成を示す。２個の気筒が全てのエンジンサイクル中に点火され、すなわち休止不可能である。選択された燃焼サイクル中に他の２個の気筒を点火させて１レベルのトルク出力を発生させるか、または休止させることができる。そのようなエンジンは全ての気筒を休止させることができないため、図１４Ａに示す構成よりも若干燃費が低下し得る。しかし、例えば図１４Ａに示すような全気筒毎の一段スキップファイアエンジン設計と比較して、そのようなシステムを実現するためのハードウェアが少なくて済む。
【００７０】
図１４Ｃに、全ての気筒で３出力レベル、すなわち休止（トルク出力無し）、および更に２個の異なる出力レベルでの点火が可能な構成を示す。このような構成は、本出願に記述する弁制御システム（例：各気筒毎に吸気弁を独立に制御する、オットーおよびアトキンソンサイクル等に基づく吸気弁を動作させる）のいずれを用いても可能である。このような方式により燃費が大幅に向上し得る。しかし、各気筒に追加的なハードウェアおよび弁制御関連の特徴を設けることも必要になり得る。
【００７１】
図１４Ｄに、２個の気筒で図１４Ｃに示す３出力レベルが可能な、より簡単な方式を示す。しかし、残りの２個の気筒は休止不可能であり、全てのエンジンサイクル中、１出力レベルで点火される。従って、気筒２、３は、従来型の非スキップファイアエンジンの気筒と比較して追加的なハードウェアを殆どまたは一切必要としない。
【００７２】
いくつかの実施形態において、図１４Ｄに示す気筒１〜４はエンジン内のスペースを最も効率良く利用すべく配置されている。そのような配置の一例を図１５に示す。図１５は、エンジン１５００内の気筒１〜４のバンクまたは列の上面図である。気筒１、４は、バンクの両端に配置され、気筒２、３は気筒の列の中央に配置されている。
【００７３】
図１５に、より多くの出力レベル／休止が可能な気筒が気筒バンクの両端に配置され、より少ないトルク出力レベルが可能および／または休止不可能な気筒が中央に配置された例を示す。これにより、バンクの両端の気筒に追加的なハードウェアを取り付けられることがより容易になり、ハードウェア要求がより少ない気筒は、スペースより狭く各気筒の両側が別の気筒に接しているバンクの中央に配置されている。図示する実施形態は４個の気筒を含んでいるが、同様の装置を気筒数がより多いか少ないバンク／列（例：３乃至５個以上の気筒）にも用いることができることを理解されたい。換言すれば、各種の実装例において、最も外側の気筒（例：列の両端、またはその近傍の気筒（群））はより多くの出力レベルが可能であり、内側気筒（例：列の中央により近い、および／または両側が他の気筒に囲まれた気筒（群））はより少ない出力レベルが可能である。２個以上の気筒列／バンクを有するエンジンにおいて、各気筒バンク／列は図１５に示すものと同一配置であってよい。
【００７４】
図１４Ｅに、図１４ｄおよび／または１５に示す構成の変形例を示す。図１４Ｄと同様に図１４Ｅにおいて、気筒１、４は３レベルの出力が可能である。しかし、気筒２、３は２レベルの出力が可能である（すなわち、これらは休止、または１トルク出力レベルで点火可能である）。図１４Ｅに示す構成はまた、図１５に示すように配置することができ、最も内側の気筒（気筒２、３）は、最も外側の気筒（気筒１、４）よりも少ないハードウェアを必要とし、より少ない出力レベルが関連付けられていてよい。
【００７５】
図１４Ｆにおいて、各気筒は２出力レベルが可能であるが、可能な出力レベルの種類は異なる。本構成例では、気筒１、４は２出力レベルが可能であり、１トルク出力レベルを生成すべく点火可能であり、且つ選択された燃焼サイクルで休止可能である。気筒２、３は休止不可能であり、異なる２出力レベルで点火可能である。全ての気筒が３個以上の出力レベルを生成可能な構成と比較して、図１４Ｆに示す構成が必要とするハードウェアは少なくて済む。事前テストもまた、このような構成の燃料が、１レベルのスキップファイアエンジンシステムと比較しても、かなり良好であることを示している（例えば図１４Ａに示すように）。
【００７６】
図１４Ｇに、２個の気筒（気筒１、４）が３レベルの出力（すなわち休止、および２個の異なるトルク出力レベルでの点火）が可能な構成を示す。他の２気筒（気筒２、３）は休止不可能であるが、２個の異なるトルク出力レベルを発生すべく点火可能である。図１４Ｇに示す構成もまた図１５に示すように配置されていてよい。すなわち、より多くの出力レベルが可能な気筒１、４は、気筒の列／バンクの両端に配置されているのに対し、より少ない出力レベルが可能な気筒（気筒２、３）は列／バンクの中央または内側に配置されている。上述のように、各種の実施形態において気筒１、４は、追加的な出力レベルを実現するには更なるハードウェアを必要とし、気筒列／バンクの外側両端はそのようなハードウェアを設置すべくより多くのスペースを提供する。
【００７７】
図１４Ｈに、全ての気筒が休止または間引き可能な訳ではない変型例を示す。しかし各気筒は、２個の異なるトルク出力レベルを発生すべく点火可能である。各種の実装例において、当該構成は、従来型のスキップファイアエンジン制御システムと比較してＮＶＨがより低く、より多くの出力レベルが可能な気筒のシステムと比較して必要なハードウェアが少なくて済む。
【００７８】
本出願に記述する弁制御システムのいずれを用いて図１４Ａ〜１４Ｈに示す実施形態を実装してもよい。すなわち、図１４Ａ〜１４Ｈに示す各種の実施形態は、複数レベルのトルク出力を発生すべく休止および／または点火可能な１個以上の気筒を含んでいる。このような多段トルク出力は様々な仕方で実現できる。いくつかの実装例において、例えば、各気筒は２個の吸気弁を含んでいて、各吸気弁は（例えば図２〜７に示すように）異なるアクチュエータにより制御される。高トルク出力を発生するには、選択された燃焼サイクル中に両方の吸気弁を通して給気する。低トルク出力を発生するには、選択された燃焼サイクル中に１個の吸気弁だけを通して給気するかまたはＬＩＶＣ弁により気筒から空気を押し出す。図２〜７に示すように、１個以上の排気弁の制御が１個以上のアクチュエータにより扱われてよい。いくつかの方式において、気筒は、当該気筒が（例えば図８、９との関連で述べた）異なるトルク出力レベルを発生すべく点火可能なように弁揚程が調節可能な単一の吸気弁を有すべく構成されている。図１４Ａ〜１４Ｈに示す構成はまた、（例えば図１０Ａ、１０Ｂ、１１との関連で述べた）上述の弁通路構成の何れかを備えたエンジンシステムで用いることができる。いくつかの設計において、多段トルク出力が可能な各気筒は、（例えば図１２Ａ〜１２Ｅおよび１３Ａ〜１３Ｂとの関連で述べた）異なるサイクルに従い異なる吸気弁を動作させる。すなわち、図１４Ａ〜１４Ｈの表に示す異なるレベルのトルク出力は、図１３Ａ、１３Ｂの表に示す技術（例：特定のトルク出力を発生すべくＥＩＶＣ／ＬＩＶＣ弁および正常弁を作動させ、異なる第２のトルク出力を発生すべく弁の１個を休止させる等）を用いて発生させることができる。
【００７９】
多段スキップファイアエンジン制御システム
本発明の各種の実施形態は、多段スキップファイアエンジン制御システムに関係している。エンジンの１個以上の燃焼室は、非ゼロトルク出力の少なくとも二つの異なるレベルを発生すべく点火可能である。燃焼室出力トルクは点火機会毎に制御することができる。全体的なエンジントルク出力は、点火機会毎に気筒を点火または休止させることにより制御することができる。所望のエンジントルクに基づいて、エンジン制御システムは、エンジンをスキップファイア方式で動作させるべく点火シーケンスを決定する。シーケンスは一連の休止および点火を示す。各点火毎に、シーケンスは対応するトルク出力レベルを示す。エンジンの燃焼室は、所望のエンジントルクを伝達すべく点火シーケンスに基づいて動作される。そのようなスキップファイア点火シーケンスを本明細書では多段スキップファイア点火シーケンスと称する。
【００８０】
多段スキップファイアエンジン制御システムの上述の実施形態は、本出願に記述するエンジン、燃焼室、吸気路、および弁制御システム設計のいずれと共に用いてもよい。各種の実施形態において、例えば、当該システムは１個以上の燃焼室から複数のトルク出力レベルで点火させる点火シーケンスを生成する。これらの燃焼室は各々、独立に制御される吸気弁および／または排気弁を用いることにより、異なるサイクル（例：オットーおよびアトキンソン）に従い同一燃焼室の吸気弁を動作させることにより、および／または図面との関連で述べた他の任意の特徴または技術により、そのような高または低トルク出力点火を生起させることができる。しかし、記述する多段スキップファイアエンジン制御システムはそのようなシステムおよび動作に限定されず、複数レベルの燃焼室出力を発生可能な任意のエンジンまたは燃焼室設計にも適用できることを理解されたい。本発明は特に点火機会毎に点火を決定する制御システムに適用できるが、そのような制御システムに限定されない。
【００８１】
次に図１６を参照するに、本発明の特定の実施形態による多段スキップファイアエンジンコントローラ１６３０について記述する。エンジンコントローラ１６３０は、点火比計算器１６０２、点火タイミング決定モジュール１６０６、点火制御部１６１０、動力系パラメータ調整モジュール１６０８、およびエンジン診断モジュール１６５０を含んでいる。エンジンコントローラ１６３０は、エンジンをスキップファイア方式で動作させるべく配置されている。
【００８２】
エンジンコントローラ１６３０は、所望のエンジン出力および各種の車両動作パラメータ、例えばエンジン速度１６３２および変速ギア１６３４を表す入力信号１６１４を受信する。入力信号１６１４は、所望のエンジン出力またはトルクに対する要求として扱うことができる。信号１６１４は、アクセルペダル位置センサ（ＡＰＰ）または他の適当なソース、例えばクルーズコントローラ、トルク計算器等から受信または導入することができる。オプションのプリプロセッサにより、エンジンコントローラ１６３０に伝達する前にアクセルペダル信号を変更することができる。しかし、他の実装例では、アクセルペダル位置センサがエンジンコントローラ１６３０と直接通信可能であることを理解されたい。
【００８３】
点火比計算器１６０２は、入力信号１６１４（および存在すれば他の適当なソース）およびエンジン速度１６３２を受信し、所望の出力の伝達に適した点火比を決定すべく構成されている。各種の実施形態において、点火比は、点火対点火機会の比（すなわち点火に加え休止）を示す、または表す、任意のデータであってよい。
【００８４】
いくつかの実装例において、点火比計算器１６０２は最初に有効点火比を生成する。各種の実施形態において、有効点火比（ＥＦＦ）は点火比と点火動作時の加重平均正規化基準気筒給気との積である。（従って、このような実施形態では、有効点火比は点火比と異なり、点火対点火機会の比率を明確に示すとは限らない）。各種の実施形態において、正規化基準気筒給気または気筒トルク比は、各々が気筒群に関連付けられた少なくとも２個の潜在的に異なる非ゼロ値を有している。数学的に、エンジントルク比（ＥＴＦ）は、有効点火比（ＥＦＦ）により表すことができる。
ＥＴＦ＝ＥＦＦ＊ＣＴａｃｔＨ    （式５ａ）
ここに、ＣＴＦａｃｔＨは最高給気レベルの気筒群における実際の給気である。２個の給気レベルを有するシステムの場合、高レベルトルク給気を完全給気と称し、低トルクレベル給気を部分給気と称することがある。本出願で上に述べた各種の例において、燃焼室の点火により生じたトルクの量は気筒トルク比（ＣＴＦ）により特徴付けられ、これは基準値に相対的な燃焼室出力を示す。例えば、ＣＴＦ値は、基準周囲圧力および温度、すなわち１００ｋＰａおよび０Ｃでスロットルを全開した際の燃焼室が発生する最大可能出力トルク、並びに適切な弁開閉および点火タイミングに関連していてよい。無論、他の範囲および基準値を用いてもよい。本出願において、ＣＴＦは一般に０〜１．０の値であるが、ある条件、例えば低周囲温度および／または海面下または過給エンジン内での動作では１．０より大きくてもよい。本出願に記述するいくつかの実施形態の場合、完全給気では基準ＣＴＦ値が１．０、部分給気では基準ＣＴＦ値が０．７である。説明の都合上これらの値を本発明の以下の記述で用いるが、これらの値は厳密なエンジン設計およびエンジン動作条件に応じて異なり得ることを理解されたい。燃焼室から伝達される実際のＣＴＦはこれらの基準値から調整され得ることを理解されたい。
【００８５】
いくつかの実施形態において、点火比計算器１６０２は、レベル点火比と所望の出力を伝達するのに適した（例えば式２に示すような）気筒トルクレベルとの１個以上の組み合せを決定すべく構成されている。これらの組み合せはまた、有効点火比（ＥＦＦ）１６１１として表すことができる。いくつかの設計において、エンジントルク比（ＥＴＦ）はＥＦＦと調整係数αの積として表すことができる。
ＥＴＦ＝ＥＦＦ＊ＣＴａｃｔＨ＝ＥＦＦ＊ＣＴＦＲＨ＊α    （式５ｂ）
ここに、ＣＴＦＲＨは気筒給気が最大である気筒に関連付けられた基準気筒トルク比である。上述のように、ここではＣＴＦＲＨを１と仮定しているが、これは必須ではない。調整係数αは、点火タイミングおよびスロットルとカムフェーザの位置等のエンジンパラメータ設定に応じて異なる。
【００８６】
点火比計算器１６０２は、特定用途でのニーズに応じて様々な仕方で有効点火比を生成することができる。いくつかの実装例において、例えば、有効点火比は所定の有効点火比のライブラリから、および／または参照テーブルから選択される。各種の実装例では参照テーブルを利用して１個以上のエンジンパラメータ（例：ギア、エンジン速度等）、燃費、最大許容可能ＣＴＦ、および／または各種の有効点火比に関連付けられたＮＶＨに基づいて有効点火比を決定している。これらおよび他の方式について以下に詳述する。
【００８７】
計算器１６０２により有効点火比を決定したならば、点火タイミング決定モジュール１６０６に渡される。点火タイミング決定モジュール１６０６は、受信した有効点火比に基づいて、所望のエンジン出力を発生させるのに必要な点火および点火出力トルクレベルの百分率をエンジンに伝達させる点火コマンドのシーケンスを発行すべく構成されている。当該シーケンスは、例えばシグマ−デルタ変換器を用いる、または１個以上の参照テーブルを利用する、あるいは状態機械を用いる等、様々な仕方で生成することができる。点火タイミング決定モジュール１６０６から出力された点火コマンドのシーケンス（駆動パルス信号１６１６と称する場合がある）は、エンジン燃焼室１６１２に向けられた点火信号１６１９を介して実際の点火を調整する点火制御部１６１０に渡される。
【００８８】
点火タイミング決定モジュール１６０６により発行された点火コマンドのシーケンスは、休止および点火並びに当該点火に関連付けられたトルクレベルの組み合せを示す。各種の実施形態において、各点火毎に、シーケンスは２個以上の可能なトルク出力レベルから選択された特定のトルク出力レベルを示す。シーケンスは任意の適当な形式であってよい。いくつかの実施形態において、例えば、シーケンスは０、０、０．７、１等の値からなる。この例は、次の４回の点火機会中、対応する燃焼室を休止、休止、（基準気筒トルク出力の７０％等、低レベル燃焼室出力で）点火、および（基準気筒トルク出力の１００％等、高レベル燃焼室出力での）点火させることを示す。複数レベルの燃焼室出力を伴う休止および点火を示す点火シーケンスを本明細書において多段スキップファイア点火シーケンスと称す。
【００８９】
点火タイミング決定モジュール１６０６は、様々な仕方で点火判定および点火シーケンスを決定することができる。各種の実装例において、例えば、点火タイミング決定モジュール１６０６は、１個以上の参照テーブルを探索して適切な多段点火シーケンスを決定する。適切な多段点火シーケンスは、許容可能なＮＶＨ特徴の実現と整合して燃費を最大化すべく構成されていてよい。ＮＶＨに影響を及ぼす要因として、変速ギア、エンジン速度、気筒給気、および／または他のエンジンパラメータが含まれていてよい。有効点火比、燃費、ＮＶＨへの配慮および／または上述の１個以上の係数に基づいて、モジュール１６０６は複数の点火シーケンスオプションから多段点火シーケンスを選択する。他の実装例において、モジュール１６０６は、シグマデルタ変換器またはアルゴリズムを用いて適切な点火シーケンスを決定する。任意の適当なアルゴリズムまたは処理を用いて所望のエンジントルクを伝達する点火シーケンスを生成することができる。点火シーケンスを決定する各種の技術について図１７〜２２を参照しながら以下に述べる。
【００９０】
図１６に示す実施形態において、点火タイミング決定モジュール１６０６と協働する動力系パラメータ調整モジュール１６０８が設けられている。動力系パラメータ調整モジュール１６０８は、エンジン燃焼室１６１２に対し、実際のエンジン出力が要求されたエンジン出力に実質的に等しいことを保証すべく、選択された動力系パラメータを適切に設定するように指示する。例えば、ある条件下で、所望のエンジントルクを伝達するには燃焼室の各点火から生じる出力を調整しなければならない。動力系パラメータ調整モジュール１６０８は、任意の適当なエンジン設定（例：大量給気、点火タイミング、カムタイミング、弁制御、排気ガス再循環、スロットル等）を、実際のエンジン出力が要求されたエンジン出力に確実に合致させるのに役立つよう設定する役割を果たす。エンジン出力は従って、離散的なレベルでの動作に限定されておらず、各種の実装例においてエンジン設定の調整により連続的、すなわちアナログ的に調整可能である。数学的には、いくつかの方式において、これは各気筒群の出力に乗法的因子を含めることにより表すことができる。従って式２を修正して以下のように式５と組み合わせることができる。
ＥＴＦ＝α＊ＣＴＦＲＨ＊ＥＦＦ＝α１＊ＣＴＦＲ１＊ＦＦ１＋α２＊ＣＴＦＲ２＊ＦＦ２＋．．．＋αｎ＊ＣＴＦＲｎ＊ＦＦｎ    （式６）
ここに、α１、α２およびαｎは各気筒群に関連付けられた気筒負荷の調整係数を表し、ＣＴＦＲ１、ＣＴＦＲ２およびＣＴＦＲｎは各気筒群の基準気筒トルク比を表す。いくつかのエンジン設定、例えばスロットル位置等は全ての気筒群の調整に影響を及ぼすのに対し、いくつかの設定、例えば点火タイミングおよび／または燃料注入量等は気筒群毎に、更には気筒毎に調整することができることを理解されたい。各種の実装例において、各々の異なる気筒群で点火タイミングおよび注入燃料量が異なる。各気筒群の点火タイミングは、当該気筒群に対して最適な燃費が得られるよう調整可能であり、注入燃料量は全ての気筒群で実質的に化学量論的な空気／燃料比が得られるよう調整可能である。この場合、注入される燃料の量は、発生する気筒トルクにほぼ比例する。
【００９１】
エンジンコントローラ１６３０はエンジン診断モジュール１６５０も含んでいる。エンジン診断モジュール１６３０は、エンジンに何らかのエンジン不具合（例：ノッキング、点火不良等）があれば検知するよう構成されている。不具合を検知すべくあらゆる公知の技術、センサ、または検知処理を用いてよい。各種の実施形態において、不具合が検知されたならば、エンジン診断モジュール１６５０は、点火制御部１６１０に対し、将来起こり得る不具合の可能性を減らす処置を実行するよう指示する。各種の実施形態において、潜在的な不具合に対処すべく多段スキップファイア点火シーケンスが生成されている。エンジン診断装置１６５０により実行可能な各種の動作例について、図２４、２６を参照しながら本明細書で後述する。
【００９２】
エンジンコントローラ１６３０が図１６に示す特定の構成に限定されないことを理解されたい。図示するモジュールの１個以上を統合することができる。代替的に、特定のモジュールの特徴は複数のモジュールに分散されていてもよい。１個のモジュール／構成要素からの１個以上の特徴は別のモジュール／構成要素により（代替的に）実行されてもよい。エンジンコントローラはまた、米国特許第７，９５４，４７４号、第７，８８６，７１５号、第７，８４９，８３５号、第７，５７７，５１１号、第８，０９９，２２４号、第８，１３１，４４５号、第８，１３１，４４７号および第８，６１６，１８１号、米国特許出願第１３／７７４、１３４号、第１３／９６３，６８６号、第１３／９５３，６１５号、第１３／９５３，６１５号、第１３／８８６，１０７号、第１３／９６３，７５９号、第１３／９６３，８１９号、第１３／９６１，７０１号、第１３／９６３，７４４号、第１３／８４３，５６７号、第１３／７９４，１５７号、第１３／８４２，２３４号、第１３／６５４，２４４，第１３／６５４，２４８号、第１４／６３８，９０８号、第１４／７９９，３８９号、第１４／２０７，１０９号、および第１４／２０６，９１８号、米国仮特許出願第６１／０８０，１９２号、第６１／１０４，２２２号、第６１／６４０，６４６号を含む他の特許出願に基づく追加的な特徴、モジュール、または動作を含んでいてよく、これらの全文をあらゆる目的で本明細書に引用している。上述の特許文献に記述した特徴、モジュール、および動作のいずれも図示するエンジンコントローラ１６３０に追加することができる。各種の代替的な実装例において、これらの機能ブロックはマイクロプロセッサ、ＥＣＵその他の計算装置を用いて、アナログまたはデジタル構成要素用いて、プログラム可能論理を用いて、上述の組み合せを用いて、および／または他の任意の適当な仕方でアルゴリズム的に実現することができる。
【００９３】
次に図１７を参照するに、本発明の特定の実施形態による多段スキップファイア点火シーケンスを決定する方法について記述する。本方法は、図１６に示すエンジンコントローラ１６３０により実行することができる。
【００９４】
最初に、ステップ１７０５において、エンジンコントローラ１６３０は入力信号１６１４（図１６）、現在のエンジン動作速度、変速ギアおよび／または他のエンジンパラメータに基づいて所望のエンジントルクを決定する。入力信号１６１４は、例えばアクセルペダル位置センサを含む任意の適当なセンサ（群）または動作パラメータ（群）から導かれる。
【００９５】
ステップ１７１０において、点火比計算器１６０２は所望のトルクの伝達に適した有効点火比を決定する。各種の実施形態において、上述のように、有効点火比は各気筒群の点火比および当該気筒群に対応するトルクレベルの両方を含んでいる。有効点火比の決定は、任意の適当なエンジンパラメータ、例えばギア、エンジン速度等、および他のエンジン特徴、例えばＮＶＨおよび燃費等に基づいてよい。いくつかの実施形態において、有効点火比は、当該エンジンパラメータを前提として燃費が良い、および／または許容可能なＮＶＨ特徴を有する、と判定された所定の有効点火比の組から選択される。有効点火比は、任意の適当な機構、例えば本出願の図１８との関連で述べた１個以上の参照テーブルを用いて生成または選択されてよい。適切な有効点火比を決定する一方式を図１８に示す。図１８は、エンジン速度および有効点火比（ＥＦＦ）の指標を含む例示的な参照テーブル１８００を示す。本テーブルは特定のギアに関連付けられており、すなわち他のギアには他のテーブルが対応していてよい。代替的に、図示するテーブルの他のバージョンにおいて、ギアはテーブルの追加的指標である。有効点火比およびエンジン速度の各々に対して、テーブルは、依然として許容可能なＮＶＨ性能を提供する最大許容可能レベルの燃焼室トルク出力を示す。各有効点火比は、各点火レベルに関連付けられた点火比と、各レベルでの出力の組み合せに基づいている。トルクレベルが異なる２個の気筒群を有する多段スキップファイアエンジンの場合、有効点火比（ＥＦＦ）は、点火比（ＦＦ）およびＨＬＦ（高）と表記される高レベル点火の全点火に対する比として表すことができる。異なる有効点火比に関連付けられたＦＦおよびＨＬＦの値を図１９に示す。
【００９６】
最大許容可能燃焼室出力値は、ＮＶＨが一般に、より高レベルの燃焼室出力で増大する傾向を示す事実を反映している。従って、任意の所与のエンジン速度および有効点火比に対して、ＮＶＨが許容可能なレベルに保たれるよう燃焼室出力が特定のレベルを超えないことを保証することが望ましい。各種の実施形態において、点火比計算器１６０２はテーブルを探索して、所望のトルクの伝達に適していて、且つテーブル内の燃焼室出力要求を満たす１個以上の有効点火比を見出す。
【００９７】
テーブルの使用法を分かり易くすべく、一例を説明する。この例では所望のエンジントルク比は０．２、エンジン速度は１３００ＲＰＭである。高レベル燃焼気筒群に関連付けられた基準トルク値が最大トルク値である場合、有効点火比は、所望のトルクを発生させるためにエンジントルク比以上でなければならない。従ってこの例では０．２以上のＥＦＦ値においてのみ要求トルク出力を生成可能である。図１８のテーブル１８００は列１８０２に、０．２を超えるＥＦＦ値のアレイのリストを示す。
【００９８】
点火比計算器は、エンジン速度１３００ＲＰＭの列１８０２の行を探索して要求エンジントルクの伝達と同時に最適燃費および許容可能なＮＶＨを提供する適切な有効点火比を見出すことができる。
【００９９】
例えば、エンジン負荷（エンジントルク比）が０．２のとき有効点火比が０．５７であると考える。テーブル１８００を調べることにより、高トルク点火に関連付けられたトルクレベル（式５ａ、５ｂのＣＴＦａｃｔ）は、許容可能なＮＶＨ性能を得るためにセル１８０４のＣＴＦ値０．１４未満でなければならないことを示す。しかし、これではＥＴＦ値が０．５７＊０．１４＝０．０８にしかならず、要求トルクレベルを大幅に下回る。従って、この場合、ＮＶＨおよびトルク要求が同時に満たされないためＥＦＦ値０．５７の使用は除外される。各種の実施形態において、点火比計算器１６０２は、適当な有効点火比を見つかるまでテーブル１８００の行を探索する。例えば、有効点火比０．７０で、所望のトルクの伝達に必要とされる燃焼室出力（ＣＴＦ）は０．２／０．７０＝０．２９である。図１９に示すテーブルを調べることにより、ＥＦＦ値０．７がＦＦ＝１およびＨＬＦ＝０に対応することが分かる。従って、全ての点火は低レベル基準ＣＴＦ値０．７に対応する低レベル点火であり、全ての点火機会で点火が行われ、この場合は休止が無い。
【０１００】
所望のトルクの伝達に必要とされる高レベル燃焼室出力は０．２９であってテーブル１８００に示す高レベル燃焼室出力閾値（セル１８０６の０．５８）を下回るため、エンジンの動作に有効点火比を用いることが考えられる。点火比計算器１６０２は、行の探索を続けて、複数の有効点火比がテーブルの最大燃焼室出力要求を満たすものと判定することができる。このような各有効点火比を本明細書では有効点火比候補と称す。
【０１０１】
点火比計算器１６０２は次いで有効点火比候補の一つを選択する。この選択は、任意の適当な仕方で行われてよい。いくつかの実装例において、例えば、点火比計算器１６０２は、複数の有効点火比の各々について相対燃料消費すなわち燃費を示す別のテーブルまたはモジュールを探索する。この燃料消費情報に基づいて、計算器は有効点火比候補の一つを選択する。すなわち、計算器１６０２は、燃費が最高の、または高い、点火比候補を選択する。選択された有効点火比は、高レベルおよび低レベル点火毎に、所望の調整係数（式５との関連で述べた）を実現すべくエンジンパラメータを調整することにより、所望のエンジン出力の伝達に必要とされるトルク出力を仮定する。各種の実装例において、選択された有効点火比は一般に、許容可能なＮＶＨ性能で動作しながら燃費を最大化することに基づいて選択される。有効点火比が選択または生成されたならば、点火タイミング決定モジュール１６０６に渡される。
【０１０２】
その後、図１７のステップ１７１５において、点火タイミング決定モジュール１６０６は多段スキップファイア点火シーケンスを決定する。多段スキップファイア点火シーケンスは、点火判定のシーケンス（すなわち点火およびスキップ）を示す。シーケンスの各点火毎に燃焼室トルク出力レベルが選択される。各種の実施形態において、この選択をシーケンスに示している。
【０１０３】
多段スキップファイア点火シーケンスは、特定用途でのニーズに応じて様々な仕方で生成することができる。いくつかの実施形態において、例えば、点火タイミング決定モジュール１６０６は、有効点火比を含む１個以上の選択されたエンジンパラメータに基づいて、適切な点火シーケンスを示す１個以上の参照テーブルを探索する。追加的に、または代替的に、点火タイミング決定モジュール１６０６は、点火判定および／または点火シーケンスを出力するシグマデルタ変換器または回路を含んでいてよい。各種の異なる実装例について以下に図１９〜２２に示す。
【０１０４】
図１９〜２０に特定の一実装例を示す。当該実装例において、点火タイミング決定モジュール１６０６は１個以上の参照テーブルを用いて多段スキップファイア点火シーケンスの特徴を決定する。参照テーブルの一例を図１９に示す。図１９は、有効点火比（ＥＦＦ）の組の各々について点火比（ＦＦ）および高レベル比（ＨＬＦ）を示すテーブルである。点火比（ＦＦ）は、複数の点火機会の期間全体にわたる、点火機会（例：点火およびスキップ）に対する点火の比率を示す。点火比は必ずしも各点火に対して一定のトルク出力レベルを仮定している訳ではない。レベル比（ＬＦ）は、特定の（例：高または低）レベルのトルク出力を各々発生する点火の点火総数に対する比率を示すのに役立つ任意の値である。図示する実施形態では、点火総数に対する高レベルトルク出力点火の比率を示す高レベル比（ＨＬＦ）を用いる。
【０１０５】
この特定の例において、燃焼室の点火は、二つの異なるレベルの燃焼室出力、すなわち高レベル（例：基準気筒トルク出力の１００％）のトルク出力および低レベル（例：基準気筒トルク出力の７０％）のトルク出力を発生することができる。各点火により二つのトルク出力レベルが発生可能であるため、ＨＬＦが１／３の場合、ある期間にわたる点火の１／３は高レベルのトルク出力を発生し、点火の２／３は低レベルのトルク出力を発生する。上述のシステムおよび指標は、例えば燃焼室トルク出力が２レベルより多い場合等、異なる実装例に対して適宜変更することができる。
【０１０６】
図１９に示す参照テーブルを用いて、点火タイミング決定モジュール１６０６は、ステップ１７１０で決定された有効点火比（ＥＦＦ）に基づいて、多段スキップファイア点火シーケンスの特徴（例：高レベル比および点火比）を決定する。従って、図１９に示す例においてＥＦＦが０．５７である場合、点火比は２／３であり、高レベル比は１／２である。
【０１０７】
各種の実施形態において、点火タイミング決定モジュール１６０６は次いで、決定された点火特徴に応じて多段スキップファイア点火シーケンスを生成する。すなわち、上述の例で言えば、点火比が２／３および高レベル比が１／２である場合、点火タイミング決定モジュール１６０６は、選択された期間にわたり点火機会の結果を混合させた点火シーケンスを生成する。当該期間中、点火判定の２／３は点火、１／３は休止である。点火のうち１／２は高トルク出力に関連付けられ、残りは低トルク出力に関連付けられている。いくつかの実施形態において、点火シーケンスは一連のＣＴＦの形式であり、例えば０、１、０．７、０の数値シーケンスで休止、高トルク出力点火、低トルク出力点火、および別の休止を示すことができる。点火シーケンスは、任意の適当なアルゴリズム、回路、または機構を用いて生成することができる。
【０１０８】
そのような回路の一つを図２０に示す。図２０は、点火タイミング決定モジュール１６０６の一部をなすシグマデルタ回路２０００を示す。図示する例において、点火タイミング決定モジュール１６０６は、適切な多段スキップファイア点火シーケンスを生成すべく、図１９の表から得られた点火比（ＦＦ）および高レベル比（ＨＬＦ）をシグマデルタ回路２０００に入力する。回路２０００はハードウェアまたはソフトウェアで実装することができる（例：ソフトウェアモジュールの一部として、または実行可能なコンピュータコードでの実装）。同図において記号１／ｚは遅延を示す。
【０１０９】
回路２０００の最上部は、１次シグマデルタアルゴリズムを効果的に実装している。回路２０００において、点火比（ＦＦ）が入力２００２に与えられる。減算器２００４で点火比２００２とフィードバック２００６が加算される。和２００８が累算器２０１０に渡される。累算器２０１０は和２００８とフィードバック２０１４を加算して和２０１２を求める。和２０１２はフィードバック２０１４として累算器２０１０へフィードバックされる。和２０１２は量子化器２０１８に渡されてバイナリストリームに変換される。すなわち、量子化器２０１８は、０と１のシーケンスをなす点火値２０２０を生成する。各々の０は、関連付けられた燃焼室を休止させる必要があることを示す。各々の１は、関連付けられた燃焼室を点火させる必要があることを示す。点火値は変換器２０１９で浮動小数点数に変換されて値２０２２を生成し、これをフィードバック２００６として減算器２００４に入力する。
【０１１０】
回路の最下部は、値２０２０で示す各点火毎に、当該点火が所望のトルクを伝達するために発生すべきトルク出力のレベルを示す。値２０２２は、ＨＬＦ２００１をも受信する乗算器２０２３に渡される。乗算器２０２３はこれらの２個の入力を乗算する。従って、値２０２２で休止が示される場合、乗算器２０２３の出力が０になる。上述の乗算の結果、値２０２６が得られて減算器２０３５に渡される。減算器２０３５は、値２０２６からフィードバック２０２７を減算する。その結果生じた値２０３７が累算器２０２８に渡される。累算器２０２８は、値２０３７をフィードバック２０３０に加算する。結果的に得られた値２０３２は、フィードバック２０３０として累算器２０２８へフィードバックされ、同じく量子化器２０４０に渡される。量子化器２０４０は、入力をバイナリ値、すなわち０または１に変換する。（例：入力値２０３２が＞＝１ならば、量子化器の出力は１である。さもなければ出力は０である。）、結果的に得られた高レベルフラグ２０４２は、対応する点火（点火値２０２０により示すような）が高レベルトルク出力を発生すべき点火であるか否かを示す。すなわち、この例では、高レベルフラグ２０４２が０ならば、対応する点火は低レベル出力を発生する筈である。高レベルフラグ２０４２が１ならば、対応する点火は高レベル出力を発生する筈である。（点火値２０２０が休止を示している場合、高レベルフラグ２０４２は０であって無関係である。）高レベルフラグ２０４２は変換器２０４４に渡され、値を浮動小数点値に変換する。結果的に得られた番号２０４６は、フィードバック２０２７として減算器２０３５に渡される。
【０１１１】
上述の回路は従って、エンジンの動作に利用できる多段スキップファイア点火シーケンスを提供する。この例では、（例えば図１７のステップ１７１０および／または図１９の参照テーブルで決定されたような）点火比（ＦＦ）に基づいて点火値２０２０が生成される。点火値２０２０が１ならば対応する燃焼室が点火される。このような点火毎に、（例えば図１９の参照テーブルを用いて決定されたような）（高い）レベル比２００１に応じて高レベルフラグ２０４２は０または１であってよい。高レベルフラグが１ならば当該点火は高レベルの出力を発生する点火である。高レベルフラグが０ならば当該点火は低レベルの出力を発生する点火である。点火値２０２０が０ならば対応する燃焼室は休止される。当該０値を乗算器２０２３に渡すことにより対応する高レベルフラグもまた０になる。回路は、時間の経過に伴い、点火判定および燃焼室出力レベル、例えば１〜０（すなわち、点火値２０２０が０または１、高レベルフラグ２０４２が０または１）、０〜０、１〜０、０〜１、１〜１を示すバイナリ値の２個のストリームを生成することができる。
【０１１２】
図２１に、例えば図１７のステップ１７１０で決定された有効点火比（ＥＦＦ）に基づいて多段スキップファイア点火シーケンスを生成すべく構成された別の回路２１００を示す。このような回路はマルチビットまたは多段シグマデルタと呼ばれることがある。当該回路は、有効点火比を表す入力２１０２から、休止、高レベルトルク出力での点火、または低レベルトルク出力での点火を示す出力２１３０を生成すべく構成されている。
【０１１３】
当該回路において、ステップ１７１０で決定されたＥＦＦである入力２１０２が減算器２１０４に渡される。入力２１０２からフィードバック２１３２が減算される。結果的に得られた値２１０６が累算器２１０７に渡される。累算器２１０７は、値２１０６へフィードバック２１０８を加算する。結果的に得られた和２１１０がフィードバック２１０８として累算器２１０７へフィードバックされる。和２１１０はまた、減算器２１２６および減算器２１１２に渡される。値２１２４は、燃焼室出力の高レベルを示す１と定義される。値２１２４はスイッチ２１２２および減算器２１２６に渡される。減算器２１２６は、和２１１０から値２１２８を減算して値２１２４を生成してスイッチ２１２２に渡す。
【０１１４】
この例では値２１１４は０．７として定義され、低レベルの燃焼室出力を示すものとする。値２１１４は減算器２１１２およびスイッチ２１１８に渡される。減算器２１１２は、和２１１０から値２１１４を減算して値２１４０を生成してスイッチ２１１８に渡す。
【０１１５】
スイッチ２１１８は、３個の入力すなわち値２１１４、値２１４０、および値２１１６を受信する。値２１１６は、最小レベルの燃焼室出力（例：トルクを発生しない休止）を示す。スイッチ２１１８は、値２１４０に応じて自身の出力として値２１１４または値２１１６を渡す。値２１４０が０未満ならばスイッチ２１１８の出力は値２１１６に等しい。値２１４０が０以上ならばスイッチ２１１８の出力は値２１１４である。スイッチの出力２１２０はスイッチ２１２２に渡される。
【０１１６】
スイッチ２１２２は、３個の入力すなわち値２１２０、値２１２８、および値２１２４を受信する。当該スイッチは出力として値２１２８に応じて値２１２０または値２１２４を渡す。和２１２８が０未満ならばスイッチ２１３０の出力は値２１２０である。値２１２８が０以上ならばスイッチ２１３０の出力は値２１２４である。スイッチ２１２２の出力はフィードバック２１３２として減算器２１０４に渡される。
【０１１７】
スイッチ２１２２の出力２１３０は点火判定を示し、点火判定が点火を伴うものならば点火によるトルクの出力レベルを示す。図示する実施形態において、出力２１３０は０、１、または０．７の何れかである。従って、出力２１３０は、入力２１０２に基づいて、特定の燃焼サイクル中に対応する燃焼室を休止させるか、高レベルの出力で点火させるか、または低レベルの出力で点火させるか否かを示す。回路２１００は、時間の経過に伴い、（例：スキップ、高レベルトルクでの点火、低レベルトルクでの点火、低レベルトルクでの点火、休止、高レベルトルクでの点火等を示す）多段スキップファイア点火シーケンスを形成する値の列（例：０、１、０．７、０．７、０、１等その他）を生成すべく構成されている。
【０１１８】
上述の例において多段スキップ点火シーケンスが少なくとも３個の異なるレベル、０、０．７および１を混合したものである点に注意されたい。３個の異なるレベルを用いて、多くの異なるシーケンスから同一または同様の有効点火比を得ることができる。点火比計算器１６０２または点火タイミング決定モジュール１６０６（図１６）を用いて、要求された出力トルクレベルおよび許容可能なＮＶＨ特徴の伝達と同時に、これらの多段スキップ点火シーケンスのうちいずれが最良の燃費を与えるかを決定することができる。若干直観には反するが、高出力トルクパルスを用いることで、エンジンから生じる騒音および振動を共鳴その他の望ましくない周波数からずらすことができるため、低出力トルクパルスだけを用いて全体的なエンジントルク出力が得られる場合であっても、高トルク出力点火を挿入することが望ましい場合がある。
【０１１９】
図２２に、図１７のステップ１７１０で決定された有効点火比に基づいて多段スキップファイア点火シーケンスを決定する別の方式を示す。当該方式では、点火タイミング決定モジュール１６０６は１個以上の参照テーブルを用いて、ステップ１７１０で決定された有効点火比（ＥＦＦ）に基づいて多段スキップファイア点火シーケンスを選択する。
【０１２０】
図２２は例示的な参照テーブル２２００を含んでいる。参照テーブル２２００は、複数の異なる多段スキップファイア点火シーケンスを示す。各シーケンス（すなわちテーブルの各行）は多くの点火機会結果を含んでいて、異なる有効点火比に関連付けられている。各点火機会の結果がテーブルに、０（休止を示す）、１（高トルク出力レベルでの点火を示す）、または０．７（低トルク出力レベルでの点火を示す）として定義されている。各点火機会が、４気筒エンジンの気筒１〜４に関連付けられた列で示すように、特定の気筒に関連付けられている。
【０１２１】
この例では、点火タイミング決定モジュール１６０６は、テーブル２２００を用いて、ステップ１７１０で決定された有効点火比と実質的に等しいエンジントルクの量を伝達する多段スキップファイア点火シーケンスを決定する。例えば、有効点火比が０．４７ならば、関連する点火シーケンスは０．７、０．７、０、０．７、０．７、０、０．７、０．７、０、０．７、０．７、０である。これは、連続的な燃焼サイクルで燃焼室は点火、点火、休止、点火、点火、休止、点火、点火、休止、点火、点火、および休止されることを意味する。各点火に０．７を使用し、且つ１が無いことで、全ての点火燃焼室が高トルク出力ではなく、低トルク出力を発生すべく点火されることを示す。
【０１２２】
図１８〜２２が、適切な多段スキップファイア点火シーケンスを決定するごく僅かな方法しか示しておらず、且つ上述の技術が異なる用途のニーズを満たすべく適宜修正可能であることを理解されたい。いくつかの実装例において、例えば、有効点火比を計算する必要がなく、および／またはシグマデルタ変換器が必要とされない。各種の実施形態は、（例えば図１７のステップ１７０５との関連で述べた）要求トルクを決定して、要求トルクに基づいてスキップファイア点火シーケンスを決定すべく１個以上の参照テーブルを参照するものである。いくつかの方式において、テーブルの機能は代替的に、ソフトウェアモジュール、ソフトウェアコード、アルゴリズム、または回路により提供される。
【０１２３】
図１７に戻り、ステップ１７２０において、点火タイミング決定モジュール１６０６は、スキップファイアシーケンスを点火制御装置１６１０に伝達する。点火制御部１６１０は次いで、対応する燃焼室に点火判定を割り当てて燃焼室を相応に動作させる。すなわち、ステップ１７１５との関連で述べたように、各種の実施形態において、シーケンスの各点火には選択されたトルク出力レベル（例：高トルク出力、低トルク出力）が関連付けられている。点火制御部１６１０は、シーケンス内の各点火およびその対応トルク出力レベルを特定の燃焼室に割り当てる。燃焼室は点火され、対応するトルク出力レベルを発生すべく動作する。
【０１２４】
例えば、点火シーケンスが燃焼室を順次、休止、高トルク出力で点火、次いで低トルク出力で点火させる旨を示している場合、点火制御部１６１０は対応する燃焼室をそのように動作させるよう指示する。各種の実施形態において、これは対応する燃焼室の吸気弁を独立に制御してスキップファイア点火シーケンスに示された異なるトルク出力レベルを発生させるものであってよい。燃焼室は、異なるトルク出力レベルを発生させるべく本明細書に記述する弁制御技術（例えば図１Ａ、１Ｂ、２〜１１、１２Ａ〜１２Ｆ、１３Ａ〜１３Ｂ、１４Ａ〜１４Ｈ、１５と関連で述べた）のいずれを用いて動作させてもよい。燃焼室はまた、本明細書または上述の図面に示すいずれの設計または構成を有していてよい。必ずしも全ての燃焼室が点火／休止または異なるトルクレベルでの制御が可能な訳ではない各種の実施形態において、図１７〜２２に記述した制御方法が、エンジンハードウェアの限界を認識した上で燃焼室の高レベル点火／低レベル点火−点火／休止を適切に指示する提案を含み得ることを理解されたい。
【０１２５】
各種の実施形態において、有効点火比の決定（ステップ１７１０）、点火シーケンスの決定および／または選択された燃焼サイクルおよび燃焼室の高または低レベルトルク出力の選択（ステップ１７１５）は点火機会毎に実行される。従って、上述の各種の動作は、要求トルクその他の条件の変化に応答して迅速に実行することができる。他の実施形態では、上述の動作が実行される周期は、例えば２番目の点火機会毎、またはエンジンサイクル毎のように若干少ない。
【０１２６】
図１７の方法１７００の動作は、図１〜１５に記述したシステムのいずれを用いて実行してもよい。例えば、方法１７００は、各点火が特定のトルク出力レベルに関連付けられている点火シーケンスを生成するものである。各種の実施形態において、これらのトルク出力レベルは、図１３Ａ〜１３Ｂおよび１４Ａ〜１４Ｈとの関連で述べた異なる出力レベルまたはトルク出力レベルである。すなわち、点火シーケンス（図１７のステップ１７２０）がエンジンで実行されて、選択された燃焼室が点火されて異なるレベルのトルク出力を発生した場合、いずれの弁制御機構および／または図示する他のシステムを用いても当該異なるレベルのトルク出力を発生することができる。
【０１２７】
エンジントルク比と有効点火比との間の遷移
スキップファイアエンジン制御における難点の一つは、異なるエンジン出力トルクレベル間の遷移の管理である。もう少し多くのトルクが欲しいためアクセラレータを僅かに踏み込む例を考える。このより大きいトルクに対する要求は、ＮＶＨの許容可能なレベルを示すレベルを超えて気筒負荷を増すことでのみ実現できる。従って、異なる点火比およびレベル比が選択される。しかし、新たなパターンを急に用いた場合、得られるトルクの結果的に生じる変化が急激過ぎるため別個のＮＶＨ問題が生じる。その結果、二つの有効点火比間でより段階的な遷移を行うことが望ましいであろう。
【０１２８】
このような遷移は各種の技術を用いて管理することができる。一例として、遷移中のトルク出力を低下させるように点火タイミングを調整することができる。しかし、このように点火タイミングを用いると一般に燃費が悪くなる。別のオプションは、多段スキップファイアエンジン制御を用いて遷移を管理するものである。
【０１２９】
例示的な技術を図２３に示す。図２３は、多段スキップファイアエンジン制御を用いて第１と第２の有効点火比の間の遷移を管理する方法２３００を示す。最初に、ステップ２３０５において、特定の有効点火比を用いてエンジンを動作させる。その後、第２の、異なる有効点火比を用いてエンジンを動作させる（ステップ２３１０）。これらの異なる有効点火比は一般に異なるエンジン出力トルクレベルに関連付けられるが、ある場合には、有効点火比遷移を通じてエンジントルクは一定に保つことができる。
【０１３０】
有効点火比は各々、エンジンをスキップファイア方式で動作させるものであってよい。ある場合には各種の点火パターンがあってよいのに対し、他の場合には限定された数の点火パターン、例えば点火機会毎に気筒が点火と休止を交互に行う輪番気筒休止があってよい。ある場合には、有効点火比は、例えば気筒の一定の組が休止する、または全ての気筒動作が使用される可変排気量動作に対応していてよい。たとえ一定の気筒の組による可変排気量動作がスキップファイア動作でなくても、エンジンハードウェアが対応していれば、スキップファイア制御を用いて各種の固定排気量レベル間を遷移することができる。惰走時等、ある場合には有効点火比はゼロであってもよい。特定の点火比を用いてエンジンを動作させる各動作状態中、図１６〜２２との関連で述べた技術の何れかを用いて、または他のエンジン制御技術を用いてエンジンを動作させることができる。
【０１３１】
ステップ２３１５において、二つの有効点火比の間を遷移中に多段スキップファイア点火シーケンスに従いエンジンを動作させる。多段スキップファイア点火シーケンスは、特定の用途でのニーズに応じて様々な仕方で生成することができる。いくつかの実施形態において、例えば、有効点火比は、遷移中に１個以上の中間点火比まで段階的に上昇する。中間点火比（群）に基づいて多段スキップファイア点火シーケンスが生成され、遷移にエンジン動作に用いられる。遷移中の有効点火比の変化率は、任意の適当なエンジンパラメータ、例えば絶対マニホールド気圧に基づいていてよい。図面との関連で述べた技術（例：１個以上の参照テーブル、シグマデルタ変換器等）のいずれを用いて多段スキップファイア点火シーケンスを生成してもよい。また、モード間を遷移中にスキップファイア動作を用いる各種の技術が、共同譲渡された米国特許出願第１３／７９９、３８９号に記述されており、全文をあらゆる目的で本明細書に引用している。当該特許文献に記述された技術のいずれもまた利用可能である。
【０１３２】
一つの方式は、所定の多段スキップファイア点火シーケンスをライブラリ（例：１個以上の参照テーブル）に保存するものである。各種の実施形態において、各スキップファイア点火シーケンスは特定の有効点火比に関連付けられている。点火タイミング決定モジュール１６０６は、遷移への利用のため適切な多段点火シーケンスを決定すべく、ライブラリを調べて所定のシーケンスの一つを選択する。選択されたシーケンスは次いで、遷移中にエンジンの動作に用いられる。
【０１３３】
４個の燃焼室がパターン０．７、０、０．７、０に基づいて点火または休止される点火シーケンスに従い４気筒エンジンを動作させる例を考える。すなわち、燃焼室１〜４は点火、休止、点火、休止を繰り返し、各点火は（例：ＣＴＦ＝０．７を含む）低レベル出力の点火である。従って、この種のエンジン動作に等価な有効点火比率は０．３５である。エンジンは次いで、点火パターンが０．７、０．７、０．７、０．７となる別の種類のエンジン動作に遷移する。すなわち、燃焼室は点火を繰り返し、どの燃焼室も休止しない。各点火は同一の低レベル出力（例：ＣＴＦ＝０．７）を生成する。この種のエンジン動作の有効点火比は従って０．７である。すなわち、エンジン出力トルクは、ＭＡＰおよび点火時間等、他のエンジンパラメータが一定に保たれると仮定して、第１の有効点火比（０．３５）から第２の有効点火比（０．７）への遷移で２倍になる。
【０１３４】
この例では、点火タイミング決定モジュール１６０６は、１個以上の参照テーブルを調べる。対応する有効点火比に基づいて、参照テーブル（群）は以下の遷移多段スキップファイア点火シーケンス（以下で下線を引いた）を提供する。
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【０１３５】
燃焼室１〜４は次いで、上述の遷移パターンに基づいて二つの有効点火比間のエンジン遷移として動作する。その結果、エンジントルクはより段階的に増大しており、従って遷移を円滑にして搭乗者の快適性を向上させるのに役立つ。
【０１３６】
遷移多段スキップファイア点火シーケンスの上述の使用法は広範な種類のエンジンに適用できることを理解されたい。従って、エンジンの各燃焼室が休止および／または複数のトルク出力レベルでの点火可能である必要がない。例えば、上の図１４Ａ〜１４Ｈとの関連で述べたように、燃焼室の１個だけ、またはいくつかが上述の機能を有していてもよい。上述の例では、例えば、第１または第３の気筒だけが休止可能である。第２および第４の気筒は全てのエンジンサイクルで点火され、燃焼室出力を高レベルと低レベルの間で調整することができる。
【０１３７】
いくつかの状況において、二つの有効点火比間を遷移中にレベル比を変更することが望ましい場合がある。すなわち、複数レベルの燃焼室トルク出力を許すエンジン制御システムにおいて、有効点火比間を遷移中に特定の燃焼室出力レベルを用いる周波数を変更することが有用な場合がある。
【０１３８】
エンジンが二つの有効点火比間を遷移している例を考える。第１の有効点火比を用いてエンジンを動作させる場合、有効点火比は１／２であり、エンジンの燃焼室１〜４は、シーケンス１−０−１−０（すなわち、高レベルの燃焼室トルク出力で点火、休止、高レベルの燃焼室トルク出力で点火、休止）を用いて動作している。第２の有効点火比を用いてエンジンを動作させる場合、有効点火比は１であり、エンジンはシーケンス１−１−１−１（すなわち、全ての燃焼室が高レベルの出力で点火されている）を用いて動作している。従って、エンジントルク出力は、他のエンジンパラメータが一定に保たれると仮定して、二つの有効点火比間を遷移中に２倍になる。
【０１３９】
上述の点火の全てが最大燃焼室出力を発生するものであるため、上述の動作状態の各々の点火比は有効点火比に等しく（各点火がＣＴＦ＝１．０と仮定）、且つ両方の状態における高レベル比（ＨＬＦ）は１である（すなわち、点火の１００％が高レベル出力となる）。この例において、各々の燃焼室はまた、低レベルの燃焼室トルク出力（例：ＣＴＦ＝０．７）で点火可能である。各有効点火比は、以下の値により特徴付けられる。すなわち（Ｘ，Ｙ）、図１９に示すようにＸは点火比、ＹはＨＬＦである。従って、２個の状態が（１／２、１）および（１、１）により特徴付けられる。
【０１４０】
二つの異なる有効点火比間を遷移中、エンジンを一方または両方の状態で動作させた場合に用いたものとは異なるレベル比を用いてエンジンをスキップファイア方式で動作させることが望ましい場合がある。上述の例の関連で、遷移中に（１／２、１）から（１、０）への変化、すなわち点火シーケンス０．７−０．７−０．７−０．７がある。すなわち、二つの状態間を遷移中の点火のサブセット内に、燃焼室は低レベルの出力（例：ＣＴＦ＝０．７）で点火される。有効点火比は従って１／２から０．７を経由して１まで遷移する。遷移中に低レベル点火を用いる利点は、このような点火により発生するＮＶＨがより低いことである。この理由は、点火がより低い気筒負荷を含み、且つ点火パターンに休止が無いためである。
【０１４１】
上述の例において、エンジンは、一定の有効点火比で動作する場合は高レベル比１で動作し、一定の点火比間での遷移中は０で動作する。その逆も起こり得る。換言すれば、各燃焼室が二つの出力レベル、すなわち高出力レベル（例：ＣＴＦ＝１．０）または低出力レベル（例：ＣＴＦ＝０．７）の一方で再び点火可能な例を考える。最初の有効点火比においてエンジンは（１／２，０）で動作する。目標有効点火比においてエンジンは（１，０）で動作する。すなわち、一定の有効点火比で動作する間、エンジンは高レベル比０で動作する（すなわち、全ての点火がより低レベルのトルク出力を発生する）。しかし、遷移は異なる高レベル比を伴う。この例では、エンジンはスキップファイア方式により高レベル比１、すなわち（１／２，１）で動作する。従って、有効点火比は０．３５から０．５を経由して０．７まで変化する。
【０１４２】
他の実施形態において、有効点火比をフィルタリングして、初期と最終点火比の間の遷移を減速することができる。これは、点火比をフィルタリングする、レベル比をフィルタリングする、または両方の量をフィルタリングすることにより実現できる。点火比およびレベル比のフィルタリング技術および時定数は遷移の特性に応じて等しいかまたは異なり得る。遷移をフィルタリングおよび管理する方法が米国特許出願第１３／６５４、２４４号および第１４／８５７、３７１号に記述されており、全文をあらゆる目的で本明細書に引用している。これらの方法のいずれを遷移中に用いてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、ＦＦを一定の速度で遷移させ、ＬＦを適切に計算した速度で単調に遷移させることにより、ＥＦＦは一定の速度で遷移する。代替的に、最初は中間点へ、次いで最終的な比まで（例：１／２から０．７を経由して１まで）遷移することでＬＦまたはＦＦが単調に変化しないようにしてもよい。中間値は参照テーブルから決定することができる。例えば、１個の次元が開始時点の比であり、第２の次元が目標比である２次元テーブルは極めて役に立つ。エンジンパラメータまたはアクセルペダル位置の変化率等、第３の次元を追加してもよい。また、ある場合には、一定の有効点火比を維持するが、点火比およびレベル比を変えることが望ましい場合がある。この場合、ＦＦおよびＬＦは、それらの積すなわちＥＦＦが一定に保たれるように、一定の逆方向速度で遷移することができる。
【０１４３】
ノッキングの検知および管理
多段スキップファイアエンジン制御を用いてノッキングを管理し易くすることができる。ノッキングは、例えば燃焼室が最大可能トルク出力を発生すべく最大量の空気と燃料で点火されている等、より高い圧力または温度の下で生じる頻度が多い傾向がある。従って、選択された条件下で、ノッキングが検知された場合に、より低いトルク出力レベルで燃焼室を点火させることが望ましい。
【０１４４】
ここで図２４を参照して、多段スキップファイアエンジン制御システムでノッキングが生じる可能性を減らす例示的な方法２４００について記述する。最初に、ステップ２４０５において、多段スキップファイア点火シーケンスに従いエンジンを動作させる。すなわち、多段スキップファイアエンジンコントローラ１６３０は、トルク要求を受信し、所望のトルクを伝達すべく多段スキップファイア点火シーケンスを生成する。エンジンは点火シーケンスに基づいて動作する。各種の実施形態において、エンジンは、本出願に記述する（例えば図１６または１７に示すような）多段スキップファイア動作、機構、および／またはシステムの何れかを用いて動作する。
【０１４５】
ステップ２４１０で、エンジン診断モジュール１６５０（図１６）がエンジン１６１２の１個以上の燃焼室内の（潜在的）ノッキングを検知する。任意の適当な技術またはセンサを用いてエンジンで生じ得るノッキングを検知することができる。いくつかの実装例において、例えば、エンジン診断モジュール１６５０は、エンジン１６１２の燃焼室により生じた振動パターンを検知する１個以上のノッキングセンサから、センサデータを受信する。エンジン診断モジュール１６５０は振動パターンを解析してノッキングが生じているか否かを判定する。
【０１４６】
エンジン１６１２の燃焼室内での（潜在的）ノッキングの検知に応答して、エンジン診断モジュール１６５０は、１個以上の選択された燃焼サイクル中に１個以上の選択された燃焼室をより低い出力レベル（群）だけで点火させるよう要求する（ステップ２４１５）。特定の燃焼室が、低（例：ＣＴＦ＝０．５）、中（ＣＴＦ＝０．７）、および高（ＣＴＦ＝１．０）レベルで点火可能な例示的多段スキップファイアエンジン制御システムを考える。特定の燃焼室内での（潜在的）ノッキングの検知に応答して、エンジン診断モジュール１６５０は、燃焼室が１個以上の選択されたレベル（例：中および／または高レベル）で点火されないようにする。換言すれば、（高）レベル比を（例えば１から０に）低減／変更してもよい。この制約は、１個の燃焼室、一部の燃焼室、または全ての燃焼室に適用されてよい。当該制約はまた、選択された個数の燃焼サイクルまたは全ての燃焼サイクルに対し所定の時間にわたり適用されてよい。
【０１４７】
各種の実施形態において、エンジン診断モジュール１６５０は上述の要求を点火タイミング決定モジュール１６０６に伝達することにより、要求トルクを伝達するシーケンスを決定する際に将来のスキップファイアシーケンスがそのような制約を考慮に入れる。ステップ２４２０において、当該要求に基づいてスキップファイア方式でエンジンを動作させる。すなわち、エンジンは、許容された燃焼室出力レベルだけを用いて要求トルクが伝達される場合を除き、ステップ２４０５に記述するように動作する。
【０１４８】
ノッキングは、燃焼室が高トルク出力を発生する、すなわちより高いＣＴＦで点火される場合に生じる頻度が高い傾向がある。その理由は、燃焼室内の圧力および温度がそのような条件下で顕著に高くなる傾向があるためである。例えば点火タイミングを調整する等、燃焼室内の圧力および温度を下げる手段がある。しかし、このような技術は一般に燃費が悪い傾向がある。給気を減らしてより低いトルク出力レベルに点火を制限することにより、燃費を向上させつつノッキングが生じる可能性を減らすことができる。
【０１４９】
オプションとして、エンジン診断モジュール１６５０は、高トルク要求に応答して高トルク出力点火を再び可能にする特徴を含んでいる。ステップ２４２５において、エンジンコントローラ１６３０は、例えばアクセルペダル位置センサから受信したデータに基づいて、高トルク要求を受信する。各種の実施形態において、本方法がステップ２４３０に進むためには高トルク要求が所定の閾値を超えなければならない。
【０１５０】
ステップ２４３０において、エンジン診断モジュール１６５０は、高トルク要求に応答して、エンジン制御システムに高出力点火を再開させる。すなわち、ステップ２４１５で課された高出力点火に対する規制の一部または全部が解除される。ステップ２４３５において、エンジン診断モジュール１６５０、点火制御部１６１０、および／または動力系パラメータ調整モジュール１６０８は、更なるノッキングのリスクを減らすべく１個以上の適当な動作を実行する。任意の公知の技術、例えば点火タイミング調整を用いてノッキングのリスクを減らすことができる。
【０１５１】
減速休筒および開始／休止特徴
多段スキップファイアエンジン制御は、点火されている燃焼室が無く、且つマニホールド絶対圧が気圧レベルまで上昇する特定の状況においても用いることができる。例えば、車両が惰走中および／または停止寸前である場合、運転者は自身の足をアクセルペダルから離すことができる。このような状況において、各種のエンジンシステムは減速休筒（ＤＣＣＯ）と称するモードへ遷移することができる。当該モードでは、燃料を節約すべく、エンジンがトルクを要求しない間はエンジンの気筒を休止させる。当該期間中、吸気および排気弁は閉じられ、吸気マニホールドからエンジンの燃焼室内へ給気されない。
【０１５２】
別の状況は、開始／休止特徴を実行する場合である。すなわち、いくつかのエンジンシステムでは、車両が停止している場合、エンジンをアイドリングさせずに切ることにより燃料を節約する。上述の状況の両方において、吸気マニホールドから燃焼室内に給気されないため、マニホールド絶対圧（ＭＡＰ）が気圧に等しくなる。これに関する問題の一つは、アクセルペダルが再び踏み込まれたかまたは他のエンジン制御がトルクを要求した場合に、高ＭＡＰがエンジンに必要以上のトルクを伝達させてしまうことである。このようなトルクサージを軽減する処置を取らなければ、車両および／またはエンジンは急加速する恐れがある。
【０１５３】
多段スキップファイアエンジン制御を用いて上述の問題に対処することができる。一例示的方法２５００を図２５に示す。最初に、ステップ２５０５において、多段スキップファイア点火シーケンスに従いエンジンを動作させる。すなわち、多段スキップファイアエンジンコントローラ１６３０は、トルク要求を受信し、所望のトルクを伝達すべく多段スキップファイア点火シーケンスを生成する。エンジンは点火シーケンスに基づいて動作する。各種の実施形態において、エンジンは、本出願に記述する（例えば図１６または１７に示すような）多段スキップファイア動作、機構、またはシステムの何れかを用いて動作する。
【０１５４】
ステップ２５１０において、エンジンコントローラ１６３０（またはコントローラ内の任意の適当なモジュール）は１個以上の状態が存在することを検知する。いくつかの実施形態において、例えば、コントローラ１６３０は、エンジンが惰走／減速していた、ＤＣＣＯ状態に入った、および／または現在トルクが要求されていることを検知する。他の実施形態では、コントローラ１６３０はエンジンが開始／休止特徴を用いて停止したこと、およびトルクが再び要求されていることを検知する。
【０１５５】
条件（群）の検知に応答して、コントローラ１６３０は、１個以上の選択された燃焼サイクル中に１個以上の選択された燃焼室を低トルク出力レベル（群）だけで点火させるよう要求する（ステップ２５１５）。当該要求は多様な形式を取り得る。いくつかの実施形態において、例えば、コントローラ１６３０は１個以上のより高い燃焼室出力レベル（例：ＣＴＦ＝１．０）を一切使用できないようにする。換言すれば、高レベル比は下げられるかまたはより低いレベルに（例えば０、１／２等に設定されて）維持される。要求は、図２４のステップ２４１５との関連で述べた動作およびの特徴のいずれも含んでいてよく、例えば、任意の個数の燃焼室または燃焼サイクルをこのように制約することができる。
【０１５６】
ステップ２５１５において、要求に基づいてエンジンを多段スキップファイア方式で動作させる。すなわち、エンジンは、許容された燃焼室出力レベルだけを用いて要求トルクが伝達される場合を除き、ステップ２５０５に記述するように動作する。いくつかの実施形態において、当該要求は特定の条件が満たされるまで、または所定の期間中有効であり、その後通常のマルチレベルスキップファイアエンジン動作が再開される。代替的または追加的に、高レベル比は、通常の多段スキップファイアエンジン動作が再開されるまで時間の経過に伴い段階的に上昇してもよい。この段階的な上昇は、１個以上のエンジンパラメータ、例えばマニホールド絶対圧に基づいて動的に調整することができる。より低い高レベル比および／またはより低い燃焼室トルク出力レベルの使用は高ＭＡＰの影響を軽減するのに役立つ。
【０１５７】
オプションとして、エンジンコントローラ１６３０は、高トルク要求に応答して高出力点火を再び可能にする特徴を有していてよい。ステップ２５２５において、エンジンコントローラ１６３０は、例えばアクセルペダル位置センサから受信するデータに基づいて高トルク要求を受信する。各種の実施形態において、本方法がステップ２５３０に進むためには高トルク要求が所定の閾値を超えなければならない。
【０１５８】
ステップ２５３０において、エンジンコントローラ１６３０は、高トルク要求に応答して、点火制御部１６１０に高出力点火を再開させる。すなわち、ステップ２５１５で課された高トルク出力点火に対する規制の一部または全部が解除される。
【０１５９】
方法２５００のステップのいずれも、異なる用途で適宜変更することができる。例えば、以下で第’５８１号出願と称し、全文をあらゆる目的で引用している米国特許出願第１４／７４３、５８１号に、スキップファイアエンジン制御により開始／休止特徴を実行する各種の技術が記述されている。第’５８１号出願に記述されている特徴または動作はいずれも本法２５００に含まれていてよい。
【０１６０】
エンジン診断アプリケーション
多段スキップファイアエンジン制御の使用はエンジン診断システムの設計にも影響を及ぼすことができる。各種のエンジン診断システムにおいて、エンジン不具合は、特定のエンジンパラメータ（例：クランクシャフト加速）の測定に基づいて検知される。各種の実施形態において、そのようなシステムは、異なるレベルのトルク出力を発生する点火の効果を考慮に入れる。
【０１６１】
図２６を参照するに、エンジン不具合を診断する例示的な方法２６００について記述する。最初に、ステップ２６０５で、エンジン診断モジュール１６５０は、例えば点火タイミング決定モジュール１６０６および／または点火制御部１６１０から点火情報を取得する。点火情報は、点火判定（例：スキップまたは点火）、点火シーケンス、および対応する燃焼室の識別情報を含むがこれに限定されない。点火情報はまた、燃焼室を点火させる旨の各判定に関連付けられた燃焼室出力のレベルを示す情報を含んでいる。
【０１６２】
ステップ２６１０において、エンジン診断モジュール１６５０は各点火機会にウインドウを割り当てる。ウインドウは、目標燃焼室の目標点火機会に対応する任意の適当な時間または間隔であってよい。特定のエンジンパラメータは後でウインドウ期間にわたり測定されて、ウインドウ期間中に目標燃焼室内でエンジン不具合が生じたか否かを判定するのに役立つ。ウインドウの特徴は、エンジンパラメータ測定の種類に応じて異なり得る。
【０１６３】
４行程８気筒エンジンを含む例を考える。この例では、割り当てられたウインドウは、クランクシャフトの９０°回転をカバーするウインドウ角区間である。当該ウインドウ期間中、目標燃焼室は点火される。すなわち、この例では、ウインドウは、目標燃焼室の動力行程の前半に対応している。ウインドウは、特定の用途でのニーズに応じて任意の適当な長さを有していてよいことを理解されたい。
【０１６４】
ステップ２６１５で、エンジン診断モジュール１６５０は、割り当てられたウインドウ期間中、当該ウインドウ期間中に１個以上の燃焼室に関連付けられた燃焼室トルク出力を決定する。換言すれば、各種の実施形態において、点火タイミング決定モジュール１６０６および／または点火制御部１６１０は各燃焼室に点火判定を割り当てている。ステップ２６１０で割り当てられた特定のウインドウ期間中、目標燃焼室は点火されている。同一ウインドウ期間中に、他の燃焼室は動作サイクルの異なる段階にある。上述の例を用いるために、いくつかの燃焼室は既に動力行程を完了しており、他のものは完了途上であるか、または後で動力行程に移る。各燃焼室は、自身に関連付けられた動力行程に対して、休止または点火するよう構成されている。各点火毎に、特定の燃焼室出力レベル、例えば低トルク出力での点火、高トルク出力での点火等が割り当てられる。エンジン診断モジュール１６５０は、割り当てられたウインドウ期間中に燃焼室の１個、一部または全部に関連付けられた燃焼室トルク出力を決定する。
【０１６５】
ステップ２６２０において、エンジン診断モジュール１６５０は、エンジンパラメータ閾値またはモデルを設定する。いくつかの実施形態において、例えば、エンジン診断モジュール１６５０は、後でエンジン不具合が存在するか否かの判定に役立てるべく用いられるエンジンパラメータ閾値（例：クランクシャフト加速閾値）を決定する。すなわち、当該閾値は、点火情報（ステップ２６０５）およびトルク出力レベル決定（ステップ２６１５）を前提として、後続のエンジンパラメータ測定の期待値を示すのに役立つ。他の実施形態では、エンジン診断モジュール１６５０は、エンジン不具合の識別にも役立つモデル（例：トルクモデル）を決定する。例えば、トルクモデルを用いて、ウインドウ期間中に燃焼室をより発生されるトルクを示すのに役立てることができる。当該モデルは、当該ウインドウ期間中に１個以上の燃焼室に対して行った（例えばステップ２６０５で得られた点火情報により示すような）点火判定、および各点火毎に、（例えばステップ２６１５でなされた決定が示すような）対応するトルク出力レベルを考慮に入れる。
【０１６６】
ステップ２６２５において、エンジン診断モジュール１６５０は、ウインドウ期間中のエンジンパラメータを測定する。特定の用途でのニーズおよび診断対象のエンジン不具合に応じて、各種のエンジンパラメータが用いられてよい。いくつかの設計は、例えば、ウインドウ期間中に、クランクシャフト加速、ＭＡＰ、および／または酸素センサ出力を測定するものであるが、任意の適当なパラメータを測定することができる。異なる測定値が異なるウインドウを用いてよいことを理解されたい。
【０１６７】
測定（ステップ２６２５）および閾値／モデル（ステップ２６２０）に基づいて、エンジン診断モジュール１６５０は次いでエンジン不具合が存在するか否かを判定する。この判定は様々な仕方で行うことができる。いくつかの実施形態において、例えば、クランクシャフト加速が測定される（ステップ２６２５）。この測定は、ウインドウ期間中に発生する実際のトルクの推定に用いる。当該トルクを、トルクモデルを用いて計算された期待トルクと比較する（例：ステップ２６２０）。実際のトルクが期待トルクより小さい場合、エンジン診断モジュール１６５０はエンジン不具合（例：点火不良）が存在するものと判定する。別の実装例では、クランクシャフト加速の測定値が閾値と比較され（例：ステップ２６２０）、トルクの推定は必要でない。実際の測定値が閾値を上回った場合、エンジン不具合が存在するかまたは存在しそうであると仮定される。
【０１６８】
本方法のいくつかの実施形態がどのように実行されるかを分かり易く説明するために、以下の例を挙げる。この例では、エンジンは４行程８気筒であり、気筒は１−８−７−２−６−５−４−３の順に点火される。各気筒は、独立に制御される吸気弁を有し、および／または図１〜１５との関連で述べたように異なるサイクルに従い弁を動作させることが可能である。その結果、各気筒は点火された際に、二つのトルク出力レベル、例えば低トルク出力（例：ＣＴＦ＝０．７）または高出力（ＣＴＦ＝１．０）、の一方で点火可能である。
【０１６９】
エンジン診断モジュール１６５０は、燃焼室８で点火不良が生じているか否かを判定するために配置される。当該モジュールは、連続的な点火機会中、燃焼室１、８、７、２、６、５、４および３が各々休止、点火、休止、点火、休止、点火、休止、点火することを示す点火情報を取得する（ステップ２６０５）。当該モジュールは、燃焼室８（ステップ２６１０）の上述の点火機会にウインドウを割り当てる。割り当てられたウインドウは、気筒８が自身の動力行程の前半にあるときに生起してクランクシャフトの９０°回転をカバーする。
【０１７０】
この例では、エンジン診断モジュール１６５０はまた、燃焼室８の点火を含む上述の点火の各々が低トルク出力であると判定（ステップ２６１５）。この例では、モジュール１６５０は、気筒トルク出力レベルを考慮に入れるクランクシャフト加速閾値を決定する。すなわち、先の場合とは異なりエンジン診断モジュール１６５０が、上述の点火の一つ、一部、または全部が高トルク出力であると判定したならば、閾値は異なるだろう。
【０１７１】
各種の実施形態において、クランクシャフト加速閾値は特に、燃焼室８の動作、すなわち気筒８が低または高トルク出力で点火したか否かに強く影響される。しかし、他の気筒に関連付けられたトルク出力レベルも同じく影響を及ぼし得る。例えば、割り当てられたウインドウ期間中に、気筒８が動力行程の前半にある場合、気筒１は自身の動力行程の後半にある。気筒１が高トルク出力ではなく低トルク出力で点火したか否かもまた、閾値に顕著に影響を及ぼし得る。
【０１７２】
エンジン診断モジュール１６５０は次いで、ウインドウ期間中、実際のクランクシャフト加速を測定する（ステップ２６２５）。モジュール１６５０は測定値を閾値と比較する。測定値が閾値を（実質的に）下回った場合、燃焼室８で点火不良が生じた（または点火不良が生じた可能性がある）ものと判定される。
【０１７３】
上述の例および方法２６００は、異なる用途向けに様々な仕方で変更されてよい。例えば、全文をあらゆる目的で本明細書に引用している共同譲渡された米国特許出願第１４／２０７、１０９号、第１４／５８２、００８号、第１４／７００、４９４号、および第１４／２０６、９１８号に、各種のエンジン診断システムおよび動作が記述されている。これらの出願に記述した特徴または動作のいずれも方法２６００に含めることができる。
【０１７４】
上述の構成要素の何れかおよび全てが、自身の決定／計算を極めて迅速に更新すべく構成されていてよい。いくつかの好適な実施形態において、これらの決定／計算は、点火機会毎に更新されるが、これは必須ではない。いくつかの実施形態において、例えば、（有効）点火比の決定（図１７のステップ１７１０）、多段スキップファイア点火シーケンスの決定（ステップ１７１５）、および／またはシーケンスに基づくエンジンの動作（ステップ１７２０）は、点火機会毎に実行される。各種の構成要素を点火機会毎に制御する利点の一つは、変更された入力および／または条件に対するエンジンの応答性が大幅に向上することである。点火機会毎の動作は極めて効果的であるが、各種の構成要素をより緩慢に更新しても依然として良好な制御が行える（例：点火比／シーケンスの決定は、クランクシャフトの回転毎、２個以上の点火機会毎に行われてもよい）ことを理解されたい。
【０１７５】
本発明は、主に自動車での使用に適した、自然吸気の４行程内燃ピストンエンジンを動作させる前提で記述してきた。しかし、上述の用途が広範な内燃エンジンでの使用に極めて良好に適していることを理解されたい。これらは、自動車、トラック、ボート、航空機、オートバイ、スクータ等を含む実質的にあらゆる種類の車両用のエンジン、および燃焼室を点火させて内燃エンジンを利用する実質的にあらゆる他の用途をも含んでいる。記述する各種の方式は広範な異なる熱力学サイクルの下で動作するエンジンで機能する実質的にあらゆる種類の２行程ピストンエンジン、ディーゼルエンジン、オットーサイクルエンジン、二重サイクルエンジン、ミラーサイクルエンジン、アトキンソンサイクルエンジン、ワンケルエンジンその他の種類のロータリーエンジン、複合サイクルエンジン（複合オットーおよびディーゼルエンジン等）、ハイブリッドエンジン、星型エンジン等を含んでいる。また、上述の方法は、現在知られている、または将来開発される熱力学サイクルを利用して動作するか否かに関わらず、新たに開発された内燃エンジンで良好に機能するものと思われる。過給エンジン、例えばスーパーチャージャまたはターボチャージャを用いるものを用いてもよい。この場合、最大気筒負荷は、吸気を過給させることにより得られる最大気筒給気に対応していてよい。
【０１７６】
本明細書に記述する方法または動作のいずれも、適当なコンピュータ可読媒体に実行可能なコンピュータコードの形式で保存できることを理解されたい。これらの動作はプロセッサがコンピュータコードを実行したときに実行される。このような動作は、点火比計算器１６０２、点火タイミング決定モジュール１６０６、点火制御部１６１０、動力系パラメータ調整モジュール１６０８、エンジンコントローラ１６３０、エンジン診断モジュール１６５０、または本出願に記述する他の任意のモジュール、コンポーネント、またはコントローラにより実行される全ての動作を含んでいるが、これらに限定されない。
【０１７７】
上述の実施形態のいくつかは燃焼室の休止に言及している。各種の実装例において、燃焼室の休止は、１個以上の選択された休止燃焼サイクル中はポンピング動作により空気が休止燃焼室を通るのを防止するものである。燃焼室は、様々な仕方で休止または停止させることができる。各種の方式において、先行燃焼サイクルで燃焼室から排気ガスが排出された後で、燃焼室内に低圧ばねが形成され、後続燃焼サイクル中に吸気弁も排気弁も開かないため、燃焼室内に低圧真空が形成される。更に他の実施形態において、休止燃焼室内に高圧ばねが形成され、燃焼室から空気および／または排気ガスが逃げるのを防止する。燃焼室は、燃焼室が自身の動力行程中、動力を殆どまたは全く発生しない任意の適当な仕方で休止してよい。
【０１７８】
本出願はまた、異なるレベルのトルクを発生するまたは異なる給気または気筒負荷レベルを有すべく用いられる燃焼室の概念に言及している。例えば、トルク出力のこれらのレベルは、多段スキップファイア点火シーケンスに示す、および／または参照テーブルあるいはライブラリに保存することができる。上述のように、いくつかの実施形態において、そのようなトルク出力の各レベルは、本出願に記述した異なる動作の組（例：一方の吸気弁だけを開く、両方の吸気弁を開く、異なる吸気弁に異なるサイクルを用いる等）を用いて実現される。いくつかの方式において、燃焼室により生じるトルクのレベルは点火機会毎に変動し得る。例えば燃焼サイクル中は気筒を休止させる、次の燃焼サイクル中は高トルク出力で点火させる、次の燃焼サイクル中は低トルク出力で点火させる、次いで休止させるかまたはいずれのトルク出力レベルで点火させることができる。
【０１７９】
本発明の各種の実施形態は主に、休止燃焼サイクル中はポンピング動作により空気が気筒を通過するのを防止すべく吸気および排気弁の両方を休止させることにより、休止燃焼サイクル中は気筒を休止させるスキップファイア制御装置を前提として記述してきた。しかし、いくつかのスキップファイア弁動作スキームは、排気弁だけまたは吸気弁だけを休止させることにより気筒を効果的に休止させて、ポンピング動作により気筒を空気が通るのを防止することを考慮していることを理解されたい。記述した方式のいくつかはそのような用途でも等しく良好に機能する。更に、気筒を休止させることにより間引かれた燃焼サイクル中は休止気筒を空気が通るのを防止することが一般には好適であるが、選択された休止燃焼サイクル中に空気が気筒を通ることが望ましい何らかの特定の場合がある。これは例えば、エンジン制動が望まれる場合、および／または特定の排出装置関連の診断または動作要求において望ましいことがある。これはまた、ＤＣＣＯ（減速休筒）状態から脱する場合に有用な場合がある。記述した弁制御方式はそのような用途でも等しく良好に機能する。
【０１８０】
本出願は、点火燃焼室から複数の異なる（例：高または低）トルク出力レベルを選択的に発生する各種のシステムおよび技術に言及している。各種の実施形態において、燃焼室が点火する選択された燃焼サイクル中は各種のエンジン条件が実質的に同じままであること（必須ではないが）を理解されたい。そのようなエンジン条件は、マニホールド絶対圧、カムフェーザ設定、エンジン速度、および／またはスロットル位置を含んでいるが、これらに限定されない。換言すれば、本出願は、異なるレベルのトルク出力を発生させるために、例えばスロットル位置、ＭＡＰ、エンジン速度、および／またはカムフェーザ設定を変動させる必要無しに点火燃焼室毎に異なるレベルトルク出力を発生させるべく構成された（例えば図１Ａ、１Ｂ、２〜１１、１２Ａ〜１２Ｆ、１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ〜１４Ｈ、および１５との関連で述べたような）各種の例示的弁制御システムおよび技術を記述している。
【０１８１】
本発明の各種の実装例は、点火判定が点火機会毎になされるように、要求されたが伝達されなかった、または伝達されたが要求されなかった点火の部分を累算器その他の機構が追跡する動的なスキップファイア動作と協働的に用いるのに極めてよく適している。しかし、記述した技術は、回転気筒休止および／または各種の他のスキップファイア技術を用いた場合に起こり得る、一定の点火パターンまたは点火シーケンスを用いるスキップファイア動作を含む実質的にあらゆるスキップファイア用途（個々の気筒が特定の動作モードで動作中、時々点火し、時々休止する動作モード）にも等しく良好に適している。エンジンの排気量を効果的に変化させるために各燃焼サイクルの行程数が変更される可変行程エンジン制御においても同様の技術を用いることができる。
【０１８２】
本発明のごく少数の実施形態のみ詳述してきたが、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本発明が他の多くの形式で実現できることを理解されたい。点火比という用語に度々言及している。点火比が様々な仕方で解釈または表現できることを理解されたい。例えば、点火比は、上述の点火の百分率を含むかまたは本質的に表す点火パターン、シーケンス、または他の任意の点火特徴の形式を取り得る。「気筒」という用語にも度々言及している。各種の実施形態において、気筒という用語が任意の適当な種類の燃焼室を広義に含むものとして解釈すべきであることを理解されたい。エンジンはまた、休止と点火で動作する気筒ではなく、低トルクまたは高トルク出力点火の何れかで動作するスキップファイア的な技術を用いることができる。動的点火レベル変調と呼ばれる当該制御スキームでは気筒は休止しない。動的点火レベル変調では、点火された気筒の出力が休止／点火タイプパターンに従い動的に変動する。例えば、特定の気筒を時々「高い」または「より高い」トルク出力レベルで点火させ、時々「低い」または「より低い」トルク出力レベルで点火させることができ、スキップファイアパターンにおいて「低い」出力レベルは「休止」に対応し、「高い」出力レベルは点火に対応している。従って、本実施形態は例示的であって限定的ではないと考えるべきであり、本発明は本明細書に述べた詳細事項に限定されない。
【図１Ａ−Ｂ】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１３Ａ−Ｂ】
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【図１４Ａ−Ｄ】
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【図１４Ｅ−Ｈ】
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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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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