(57)【要約】      （修正有）【課題】熱負荷がさらに均等にシリンダに配分されるよう、シリンダ燃焼を省略する改善された方法を提供する。【解決手段】複数のシリンダ２を有した内燃機関１を統制する方法であり、個別のシリンダ２は、要求されるパワー出力に応じて予決定可能なパターンに従って脱活化が可能であり、そのパターンは点火コマンドおよび省点火コマンドの時間配列を含んでおり、そのパターンは、ファイアオーダとの関連で省略が意図されているシリンダ２間の間隔が奇数となり、好適にはシリンダの数とコプライム関係となるように演算仕様で導かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダ（２）を有した内燃機関（１）を統制する方法であって、
個別のシリンダ（２）は、要求されるパワー出力に応じて予め決定可能なパターンに従って動作停止が可能であり、
該パターンは点火コマンドおよび省点火コマンドの時間配列を含んでおり、該パターンは、燃焼順序との関連で点火しないことが意図されているシリンダ（２）間の間隔が奇数となり、好適にはシリンダの数と互いに素の関係となるように演算仕様で導かれることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パターンはシリンダの数に応じたアルゴリズムによって作成される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記パターンは、前記点火コマンドがシリンダ列に均等に配分されるよう燃焼順序からのアルゴリズムによって導かれる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記パターンは、点火コマンド、及び後続の非点火コマンドのリストとして作成が可能であり、該パターンは、予め決定可能な時間間隔後、点火コマンドの予め決定可能なリスト位置に、少なくとも１つの点火信号の別のリスト位置の数字が追加され、非点火コマンドのリスト位置に非点火信号のリスト位置の同一数字が追補されるように時間に対して変更が可能である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記パターンは予め決定可能な時間間隔後に変更され、該時間間隔は１秒から２０秒であり、特に好適には５秒から１０秒である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
時間に対する前記パターンの変動は、可能な限り少ない数のシリンダ（２）、特に好適には１体のみのシリンダ（２）が非燃焼状態から燃焼状態に変更され、可能な限り少ない数のシリンダ（２）が燃焼状態から非燃焼状態に変更されるように実行される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１体のシリンダ（２）がシリンダの動作停止から除外された状態に残る、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記パターンは、出力要請が増加したら、点火コマンドのリストブロックを少なくとも１つの別な点火コマンドの分だけ長くするように時間に対して変更が可能である、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記パターンは、出力要請が減少したら、点火コマンドのリストブロックを少なくとも１つの別な省点火コマンドの分だけ長くするように時間に対して変更が可能である、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分の特徴を備えた内燃機関の統制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
英語的には“スキップファイア（省燃焼）”とも言うシリンダの脱活方法は従来から知られている。スキップファイアは、パワーに対する需要（要求）が低下したときに燃料消費と排気ガス量を抑制するために６気筒を超える大型エンジン（機関）で優勢的に活用されている。
【０００３】
ＤＥ４３１０２６１は、選択的なスキップファイアパターン（その明細書中では“脱活様態”）がエンジンを過負荷状態から防護するように予め設定（予設定）できることを説明する。そのパターンは、循環形態の脱活配列（シーケンス）が存在するように、すなわち、それぞれのシリンダ（気筒）が極短時間に負荷解放されるようシリンダの数に調和したものとなっている。
【０００４】
ＤＥ２９２８０７５には、点火コマンド（指令）とスキップファイアコマンドの配列は内燃機関が可能な限り円滑に運転されるように選択され、特に、エンジンサスペンションとドライブ（駆動）トレーンの共振振動の調和が回避され、個々のピストン−シリンダ装置の運転が２回と３回の間よりも頻繁には停止せず、これらピストン−シリンダ装置が極端に冷却しないように選択されることが記述されている。
【０００５】
スキップファイアの方法はさらにＵＳ２０１３２８９８５３、ＵＳ２０１３２９８８７０、ＵＳ８０９９２２４，ＵＳ２０１３０９２１２８、ＵＳ２０１２１０９４９５、ＵＳ８３３６５２１、ＵＳ８１３１４４７、およびＵＳ２０１３０９２１２７に教示されている。
【０００６】
出願人が実施した実験によって、固定された点火脱活パターンを予設定することは不都合であることが発見されている。なぜなら、個別のシリンダが次の運転サイクル時に点火のための信号を受領するか受領しないかを統制することの時間に関する不確実性が存在するからである。点火が意図されたシリンダの不都合な省略はエンジン速度の低下をもたらし、脱活が意図されたシリンダの不都合な点火はエンジン速度の不都合な上昇をもたらす。
【０００７】
クランクシャフト（軸）の角同期制御によってその不確実性に対抗することは可能である。しかしながら、それぞれのシリンダの点火タイミングのために、個別の時間予設定によってクランクシャフト角同期を制御することは複雑で高額な費用も要する技術が必要である。
【０００８】
たとえ複数のシリンダの脱活（動作停止、燃焼停止）パターンが予決定（予め決定）され、それらパターンが互換されようと、パターンを交代するとき、複数のシリンダが燃焼（ファイア）状態から非燃焼状態に、あるいはその逆に非燃焼状態から燃焼状態に移行するという不利な状態に陥る。しかしながら、熱的な理由によって、例えば、シリンダが１度だけ燃焼し、再び脱活化（燃焼停止、動作停止）するようなことは不利である。さらに、複数のシリンダが各サイクルで状況を変える（４サイクルエンジンでは２７０°に対応する２クランクシャフト角回転）ことは有害である。よって、１つのシリンダ脱活パターンから別のシリンダ脱活パターン（シリンダの燃焼停止パターン）への移行において、燃焼配列内で続く複数のシリンダが脱活化される状況、すなわち、点火が関与しないさらに長い配列が存在する状況が発生し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、熱負荷がさらに均等にシリンダに配分されるよう、シリンダ燃焼を省略する改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その目的は、請求項１の特徴を備えた統制（制御）方法によって達成される。好適実施態様は従属請求項において記載されている。
【００１１】
点火配列に関して省略するように意図されたシリンダ間の間隔が奇数であり、好適には、シリンダ数に対してコプライム（互いに素である）関係となるように演算仕様で演繹される事実により、全シリンダへのさらに均等な熱の入力が達成される。
【００１２】
本明細書の文脈においては、シリンダの“省略”とはシリンダが点火しないことを意味する。このことは、点火の省略及び／又は燃料供給の省略によって実現できる。後者は特に、それぞれのシリンダに対して、例えば、ポート噴射弁である燃料供給装置を個別に備えた内燃機関に該当する。“燃焼”および“非燃焼”とは、“点火”および“非点火”と同義的に使用されている。
【００１３】
本発明の方法では、シリンダの脱活パターン（英語的には“スキップファイアオーダ（省燃焼順序）”）がまず対象エンジンの点火配列（英語的に“ファイアオーダ（燃焼順序）”）から導かれる。この点で、処置手順は次の通りである。
【００１４】
ファイアオーダは個別のシリンダの点火タイミングポイントの時間配列であり、これは、クランクシャフトのクランクスロー（有効長）によって予決定される。すなわち、考察対象のエンジンにおいて機械的および不変的に予決定される。ファイアオーダは、しばしば場所と時間の観点で有利に配分されるクランクシャフトへのトルクの適用が関与するように選択され、クランクシャフトは可能な限り捩り振動が関与するように励振されず、２つのシリンダ列が存在するとき、対面シリンダが連続的に燃焼する。
【００１５】
通常の表記では、駆動力出力側に関して、複数のシリンダ列が存在するときには、シリンダは、カウントが左側シリンダ列で開始するように番号が付される。表１は２列表の形態でＶ２０エンジンのシリンダの番号を示す。１から１０の番号である左側列は左側シリンダ列に対応し、１１から２０の番号である右側列は右側シリンダ列に対応する。
【表１】
2015232328.tif 000003
【００１６】
直列形エンジンの通常ファイアオーダは次の通りである。
【００１７】
６気筒直列形エンジン：
１−５−３−６−２−４または１−２−４−６−５−３または１−４−２−６−３−５または１−４−５−６−３−２
【００１８】
８気筒直列形エンジン：
１−６−２−５−８−３−７−４または１−３−６−８−４−２−７−５または１−４−７−３−８−５−２−６または１−３−２−５−８−６−７−４
【００１９】
例えば、Ｖエンジンでは以下のファイアオーダが通常に関与する。
【００２０】
６気筒エンジン：１−４−３−６−２−５または１−２−５−６−４−３または１−４−５−６−２−３
【００２１】
１２気筒エンジン：１−７−５−１１−３−９−６−１２−２−８−４−１０または１−１２−４−９−２−１１−６−７−３−１０−５−８
【００２２】
特に、モータ車両では多数のさらなる変形も存在する。
【００２３】
表２はＶ２０気筒エンジンのファイアオーダを示す。この点で、第１行（上段）は点火の時間配列を示し、その下の行（下段）は、前述の表記に対応したそれぞれのシリンダの番号を示す。図示のファイアオーダは４サイクルエンジンの場合の２クランクシャフト回転に対応し、２サイクルエンジンの場合には１クランクシャフト回転に対応し、最後のシリンダの後には先頭のシリンダから再び開始する。
【表２】
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【００２４】
好適には、パターンはシリンダ数に応じたアルゴリズムにより説明できる。
【００２５】
ファイアオーダから開始して、スキップファイアオーダはシリンダが奇数配列で省略されるように導かれる。
【００２６】
パターンは、点火コマンドがシリンダ列に均等に配分されるようアルゴリズムによってファイアオーダから導かれる。
【００２７】
例えば、それは３番目ごと、または５番目ごと、あるいは７番目ごとのシリンダでよく、一般的には２つのｎプラス１（２ｎ＋１）であり、このｎは自然数である。従って、省略は両シリンダ列に配分されることになる。シリンダ数の約数ではない数字の選択が特に望ましく、例えば、２０気筒エンジンの場合では３であり、１２気筒エンジンの場合では５である。
【００２８】
もしこのシリーズが、スキップファイアオーダにおいて考察済みシリンダ、すなわち省略されたシリンダに再び訪れたら、その状況には規則からの離脱が関与し、その方法はそのシリンダから前進または後退して、スキップファイアオーダにおいて未だ考察されてはいない次のシリンダに移る。脱活化（動作停止）が意図されるそれに続く次のシリンダが上述の規則に従って再び確立される。スキップファイアオーダは任意の所望シリンダから始めることができる。
【００２９】
よって、その規則により、（２ｎ＋１）＝３でＶ１２気筒エンジンのファイアオーダである１−７−５−１１−３−９−６−１２−２−８−４−１０から、それはスキップファイアオーダ１−１１−６−８−７−３−１２−４−５−９−２−１０となる。
【００３０】
別実施態様においては、間隔５、すなわち最後のシリンダの後の５番目のシリンダが、スキップされる（飛ばされる）シリンダの選択のための規則として採用される。
【００３１】
ファイアオーダ１−７−５−１１−３−９−６−１２−２−８−４−１０から次のスキップファイアオーダ１−９−４−１１−２−７−６−１０−３−８−５−１２が得られる。
【００３２】
これでパターンは、シリンダへの負荷の均等関係の配分のために時間に対して変動する。
【００３３】
好適には、予決定された時間間隔後に、点火コマンドの予決定可能なリスト位置に、点火信号の少なくとも１つの別なリスト位置の数字が追加され、非点火コマンドのリスト位置に、非点火信号のリスト位置の同じ数字が追加される。リストまたはリスト位置とは、点火脱活パターンまたはスキップファイアオーダが１で表わされる点火コマンドおよび０で表わされるスキップ（非点火）コマンドのリストとして構築できるものであることを意味する。それは以下の表の手段により説明されるであろう。よって、表３は上段で対象シリンダに関するスキップファイアオーダを示し、下段は０で表わされたスキップコマンドおよび１で表わされた点火コマンドを示す。この特定例では、シリンダ１１、２および１８はスキップコマンドを受領し、続くシリンダ１０、１５、３、１７、６、１２、４、２０、９は点火コマンドを受領し、続くシリンダ１３、１６、８、１４、５、１９、７はスキップコマンドを受領する。従ってスキップ処理はリストにおいて０により再生され、点火は１によって信号される。
【００３４】
これで時間に関するスキップファイアオーダの変動は、点火信号の少なくとも１つの別なリスト位置を点火コマンドの予決定可能なリスト位置に加え、非点火コマンドの引き続くブロックには非点火信号の少なくとも１つの別なリスト位置が追補されることで実行される。表３の３段目に示される特定例では、シリンダ１３は非点火状態から点火状態に変動し、シリンダ１０は点火状態から非点火状態に変動する。
【表３】
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【００３５】
従って、時間に対して均等であるシリンダへの負荷の配分は、燃焼コマンドが徐々に延長されるリスト構成要素で実行され、および同時的に、点火スキップコマンドのリスト構成要素もまた同じ増量分で増加する。
【００３６】
よって、これには選択可能な増量分による点火コマンドの移動が関与する。これは、例えば１以上のシリンダを含むことができる。
【００３７】
選択可能な増量分による点火コマンドの移動は、内燃機関の運転で、点火コマンドの配列、言い換えればリスト部分が“移動”、すなわち、全シリンダに亘って動く。
【００３８】
非常に単純な形態では、それは、エンジンへの負荷および熱の入力を均等に配分する可能な方法を提供する。
【００３９】
好適な形態では、予決定可能な時間間隔後にパターンが変更され、時間隔は１秒から２０秒であり、特に好適には５秒から１０秒であるようにできる。換言すれば、ファイアパターンは１秒間から２０秒間、特に好適には５秒間から１０秒間は不変である。
【００４０】
パターンの時間に関する変動は、可能な限り少ない数のシリンダ、特に好適には１体のシリンダだけが、非燃焼状態から燃焼状態に変動し、可能な限り少ない数のシリンダが燃焼状態から非燃焼状態に変動するようにできる。本明細書の初頭に記したように、考察対象の時間内で可能な限り少ない数のシリンダ、好適には１体のみのシリンダが燃焼状態を変動させることが熱的理由のために望ましい。
【００４１】
少なくとも１体のシリンダがシリンダスキップから除外された状態に残ることが望ましい。例えば診断の目的で、例えばシリンダの手段によって、そのシリンダがシリンダ脱活化から除外されることが好適であろう。
【００４２】
その目的でスキップファイアオーダを導くことにおいて、除外されるべきシリンダはファイアオーダから除外され、スキップファイアオーダを決定するための前述の方法が削減されたファイアオーダで実行される。これは表４で示されている。表４はＶ２０気筒エンジンの削減ファイアオーダを示しており、最後の位置のシリンダ、すなわち、シリンダ１が脱活化されている。この点で、上段は点火の時間配列を示しており、下段はそれぞれのシリンダを特定する数字を示している。シリンダ１は点火から必ずしも除外されず、単にスキップされるシリンダを確認するためにリストからは除外されていることは理解されるであろう。削減されたファイアオーダには１９体のシリンダがまだ存在するので、５の段階長で十分であり、事実それは２０気筒エンジンのシリンダ数の除数である。
【表４】
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【００４３】
点火スキップのための規則が削減ファイアオーダに適用されたなら、シリンダ１は点火スキップから除外されたままに残る。換言すれば、シリンダ１は全く通常に燃焼する。
【００４４】
その結果は、表４の削減ファイアオーダの実施例を利用して説明されている。この場合、３番目ごとのシリンダの後のスキップの規則は表４のファイアオーダ（燃焼順序）に適用される。確認運転の方向（従って、リストの左側から右側、または右側から左側）、および確認運転のための開始位置が重要ではないことを明確にするため、手順はシリンダ１１で開始し、右側から左側に動く。すなわち、数字１１の後で数字２が出現し、数字１８の後に数字１０が出現、等々となる。その結果は、すなわち、削減ファイアオーダのスキップファイアオーダ（非燃焼順序）は表５に示されている。結果としての２０気筒エンジンのスキップファイアオーダは、１体のシリンダが点火スキップから除外されているので１９個のみの構成要素となる。
【表５】
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【００４５】
しかし、そのスキップファイアオーダは未だ特定の負荷デマンド（要請）には適合しておらず、シリンダスキップにおいて従うべき配列を説明するだけである。
【００４６】
本発明の方法は、入手されたスキップファイアオーダ上に、スキップファイアオーダ内で定義されているどのシリンダが実際に非点火であるべきかを確立する別なパターンを重ねることが関与する。
【００４７】
そのパターンは、点火コマンドのための１で表わされるリスト構成要素がそれに続く、０で表わされる非点火コマンドのリストまたは配列として構築できる。
【００４８】
もし、そのパターンに、先立って確立されたスキップファイアオーダが重ねられれば、実際にスキップされるシリンダ数が確立でき、よって負荷デマンドに適合できる。この方法は以下の表６に示されている。表６は削減ファイアオーダの実施例に従うが、そこではシリンダ１はスキップ処理から除外されている。それは、例えば、診断目的、等々のために提供できる。負荷デマンドはその実施例では、２０体のシリンダのうちの１０体が点火されるように構成されるであろう。よって、表６の上段は、対象シリンダに関連して点火脱活パターンまたはスキップファイアオーダを示し、下段は０で表わされるスキップ処理のためのコマンドと、１で表わされる点火コマンドとをそれぞれ示す。この特定の実施例では、シリンダ１１、２および１８がスキップコマンドを受領し、点火コマンドのシリンダ１０、１５、３、１７、６、１２、４、２０、９が続き、スキップコマンドのシリンダ１３、１６、８、１４、５、１９、７がさらに続く。従って、スキップは０によってリスト内で再生され、点火は１によって信号される。
【表６】
2015232328.tif 000008
【００４９】
それはリスト構成要素の形態であり、１で表わされる点火信号の構成要素の配列を提供しており、０で表わされる点火スキップに関する情報のリスト部分が続く。表６の実施例から既に理解されるであろうが、点火を継続することが意図されているシリンダの比率を確立すること、言い換えれば、どの負荷比率でエンジンが運転されるかを確立することは容易に可能である。表６の実施例では、２０体のシリンダのうちの１０体が点火を有する（点火する）、すなわち、負荷削減は５０％程度である。
【００５０】
特に好適には、増加したパワーの需要で、点火コマンドのリストブロックは少なくとも１つの別な点火コマンド分だけ長くなる。
【００５１】
従って、もし負荷デマンドが増加すれば、それは点火信号のリスト部分をさらなる増分だけ長くすることにより容易に達成できる。増分とは少なくとも１つのリスト構成要素を意味する。
【００５２】
表７は、点火コマンドのリスト部分、すなわち１で表されるリスト要素は別なリスト位置の分だけ増加する実施例を示す。この特定実施例では、シリンダ１３は点火が意図されている。
【表７】
2015232328.tif 000009
【００５３】
このように、点火シリンダ数は１１に増加し、９体のシリンダが非燃焼状態に残る。
【００５４】
好適には、削減されたパワーデマンドによって、点火スキップのためのコマンドのリストブロックが点火スキップのために少なくとも１つの別なコマンドの分だけ長くなるように、パターンは時間に関して変更できるようになっている。
【００５５】
表８はその状況を示す。ここでは、非点火の配列は別なリスト構成要素の分だけ長くされ、１１体のシリンダは点火を有さず、９体のシリンダが点火に関与する。よって、さらなるパワー削減の達成が可能である。特定の場合には、開始条件との比較で、表６で示すように、シリンダ１０が追加的にスキップされる。
【表８】
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【００５６】
この特定の実施例は、時間に関して変動しない状況、すなわち、常に同一シリンダが点火を有し、残りのシリンダが非点火のままである状況を示す。上述したように、パターンは時間に関して、シリンダへの負荷の時間に対する均等な配分のために時間に対して変動する。
【００５７】
最後の点火シリンダが最初の点火シリンダに隣接している閉鎖サークルとしてファイアオーダが想定されているなら、点火シリンダのブロックはサークル状態で回転することになる。
【００５８】
本発明を図面により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】一般的な種類の内燃機関を概略的に示す。
【図２】閉鎖サークルの形態のファイアオーダを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
図１は、内燃機関１の平面図を概略的に示す。ピストン−シリンダ装置２が示されている。図はシリンダが特定される表示形態を説明する。矢印は視線の方向を表わしており、よって、カウントが開始されるＧで表した駆動出力端部とは反対側を見ている。シリンダ１は視線方向の左側のシリンダ列に存在する。この図はＶ１６気筒エンジンを示す。
【００６１】
図２は、シリンダ１が点火スキップから除外された、すなわち、通常に燃焼する２０気筒エンジンの実施例を活用して、回転するスキップファイアオーダの概念を表わし、閉鎖サークル形態のファイアオーダを示す。カード（カード形部分）内の数字はそれぞれのシリンダの番号に対応する。黒色カードは点火シリンダを示し、白色カードは非点火シリンダを示す。シリンダの配列はスキップファイアオーダに対応する。カード間の矢印は時間に対するファイアオーダを表わす。
【００６２】
スキップファイアパターンの時間に対する変動によって点火コマンドのブロックはサークル状に移動する。これは部分Ｄ１と部分Ｄ２によって明確に特定されている。よって、例えばシリンダ１０は非点火のコマンドを受領し（部分Ｄ１）、従って、その状況を点火状態からスキップ状態に変更する。その後にシリンダ１３は点火により非燃焼状態から燃焼状態に変更される（詳細Ｄ２）。よって、燃焼シリンダと非燃焼シリンダの数は一定であるが、パターンがシリンダ間を“移動”することで、シリンダに対する熱の均等な入力が可能になる。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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