(57)【要約】【課題】  少なくとも２つの吸気弁を有する少なくとも１つのシリンダを含む、複数のシリンダを備えている熱エンジンにおいて、これらの少なくとも２つの吸気弁の作動停止によって、熱エンジンから出力される総トルクに、大きな不連続が生じないようにすることができる制御装置を提供する。【解決手段】  この制御装置は、これらの少なくとも２つの吸気弁（２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ）を順次に作動停止させるようになっている制御ユニット（５）を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの吸気弁（２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ）を有する少なくとも１つのシリンダ（２、３）を含む、複数のシリンダ（１、２、３、４）を備えている熱エンジンの制御装置であって、前記少なくとも２つの吸気弁（２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ）を順次に作動停止させるようになっている制御ユニット（５）を備えていることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
吸入ガスのための、前記熱エンジンのバタフライ弁の開弁、および前記熱エンジンの全シリンダ（１、２、３、４）の点火進角の漸減を命じることによって、前記少なくとも２つの吸気弁（２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ）の作動停止を早めるようになっている、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのシリンダの各々は、少なくとも１つの排気弁（２ｃ、２ｄ、３ｃ、３ｄ）を有しており、前記制御装置は、さらに、該排気弁を作動停止させるようになっている、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニット（５）は、前記排気弁（２ｃ、２ｄ、３ｃ、３ｄ）の各々を、前記少なくとも２つの吸気弁（２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ）のうちの１つと同時に作動停止させるようになっている、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記熱エンジンは４つのシリンダ（１、２、３、４）を備えており、これら４つのシリンダ（１、２、３、４）のうちの少なくとも２つのシリンダ（２、３）の各々は、１つの吸気弁と１つの排気弁（２ａと２ｃ、３ｂと３ｄ）とによって形成される第１のセット、および１つの吸気弁と１つの排気弁（２ｂと２ｄ、３ａと３ｃ）とによって形成される第２のセットを有しており、前記制御ユニット（５）は、前記少なくとも２つのシリンダ（２、３）のうちの第１のシリンダと、第２のシリンダとの第１のセットを同時に作動停止させ、その後、該第１のシリンダと第２のシリンダとの第２のセットを同時に作動停止させるように構成されている、請求項１または２に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エンジンの制御装置に関する。この熱エンジンは、自動車の駆動に用いることができる、４サイクルの内燃エンジンである。
【０００２】
このような熱エンジンは、複数の燃焼室（すなわちシリンダ）を画定しているエンジンブロックを備えている。各燃焼室は、一端をシリンダヘッドによって、他端を、エンジンブロックの内部にスライド可能に受容されているピストンによって閉じられている。ピストンは、コネクティングロッドを介して、ピストンの往復並進運動を連続回転運動に変換するクランクシャフトに連結されている。シリンダヘッドは、各シリンダに、空気、または空気と燃料との混合気を注入するための手段、および既燃ガスを排出するための手段を備えている。これらの手段には、いくつかの吸気弁、および少なくとも１つの排気弁をそれぞれ備えている吸気管および排気管が含まれる。
【０００３】
Ｎ個のシリンダを有する熱エンジンから出力される総トルクは、Ｎ個のシリンダの各ピストンから供給される個別トルクの合計である。
【０００４】
個別トルクの値は、シリンダ内がどれだけ混合気によって満たされているかに依存するから、熱エンジンの各シリンダの個別効率は、そのシリンダから出力されるトルクの増加に応じて増加する。
【０００５】
さらに、点火が制御される熱エンジンにおいては、シリンダの点火進角は、そのシリンダの燃焼室に火花が発生した瞬間と、そのシリンダ内を変位するピストンが上死点に達した瞬間との間の時間差を表わしている。
【背景技術】
【０００６】
汚染物質の排出、特に温室効果ガスの排出の削減のために、熱エンジンにおける燃料消費は、次第に減少してきている。従来の熱エンジンにおいては、熱エンジンのシリンダの全てが部分負荷状態で動作するときに、最も汚染物質を多く排出する動作点に達する。大排気量の熱エンジン、特にＶ８エンジンにおいては、このような動作点の近傍にあるシリンダの半分への燃料の供給を止めて、残りのシリンダの個別負荷を増加させ、それによって、シリンダの効率を上昇させることは公知である。これによって、熱エンジンからの汚染物質の排出は少なくなる。
【０００７】
大排気量の熱エンジンから出力される総トルクは、シリンダの半分が作動停止状態に移行するときに、わずかに不連続になるだけである。実際、このような熱エンジンのシリンダ数は、残りの各シリンダに、かなり低い追加個別負荷しか供給しなくともよいほどに十分に多い。したがって、このような大排気量の熱エンジンが、自動車の駆動に用いられている場合には、総トルクにおけるこの不連続は、運転者によって全く感知されることはない。
【０００８】
他方、シリンダ数が少ないエンジンにおいては、全シリンダのうちの半分の作動を停止させるときに、残りのシリンダに、大きな追加個別負荷を供給しなければならない。これによって、残りの各シリンダにおけるトルクに、相当な跳びが生じる。したがって、熱エンジンから出力される総トルクに、大きな不連続が生じる。全シリンダが作動している状態から、半分のシリンダしか作動していない状態への移行は、運転者によって必ず感知される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の問題の、少なくとも一部を改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明は、少なくとも２つの吸気弁を有する少なくとも１つのシリンダを含む、複数のシリンダを備えている熱エンジンの制御装置を提供するものである。この制御装置は、前記少なくとも２つの吸気弁を順次に作動停止させるようになっている制御ユニットを備えている。
【００１１】
したがって、作動停止させられるように定められているシリンダの吸気弁を、１つずつ順次に停止させることによって、停止させられないシリンダの各々の個別トルクの増加を徐々に行うことができる。したがって、熱エンジンから出力される総トルクは、低排気量の熱エンジンにおいてさえ、作動停止させられるように定められているシリンダの停止時に、わずかに不連続になるだけである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術による制御装置を有する熱エンジンの概略図である。
【図２】図１の熱エンジンの種々のパラメータを、熱エンジンの全シリンダのうちの半分の作動停止の前後において示すグラフである。
【図３】本発明による制御装置を有する熱エンジンの概略図である。
【図４】図２の熱エンジンの種々のパラメータを、熱エンジンの全シリンダのうちの半分の作動停止の前後において示すグラフである。
【図５】本発明による制御装置によって制御されるシリンダの構成のいくつかの可能な例を、網羅的ではなく示している表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照して、本発明の非限定的な実施形態に関する以下の説明を読むことにより、本発明をよりよく理解することができると思う。
【００１４】
図３を参照して、本発明の制御装置を、自動車の熱エンジンの場合について詳述する。この熱エンジンは、それぞれに１つのピストンをスライド可能に受容して、各燃焼室を形成している、１列に並んだ第１〜第４のシリンダ１〜４（これらのシリンダは、図３において、左側から右側に向かって順に番号付してある）を有するエンジンブロック１００を備えている内燃エンジンである。
【００１５】
第１〜第４のシリンダ１〜４は、空気吸入および燃料噴射システム、および排気システムに連結されている。各シリンダは、１つの燃料噴射器を備えており、また、この例においては、それぞれ対応する第一の吸気弁１ａ〜４ａ、第２の吸気弁１ｂ〜４ｂ、第１の排気弁１ｃ〜４ｃ、および第２の排気弁１ｄ〜４ｄを備えている。吸気弁（白丸印の）１ａおよび１ｂ、２ａおよび２ｂ、３ａおよび３ｂ、４ａおよび４ｂは、対応する第１〜第４のシリンダ１〜４と空気吸入および燃料噴射システムとの間にあり、排気弁（黒丸印の）１ｃおよび１ｄ、２ｃおよび２ｄ、３ｃおよび３ｄ、４ｃおよび４ｄは、対応する第１〜第４のシリンダ１〜４と排気システムとの間にある。吸気弁１ａおよび１ｂ、２ａおよび２ｂ、３ａおよび３ｂ、４ａおよび４ｂ、および排気弁１ｃおよび１ｄ、２ｃおよび２ｄ、３ｃおよび３ｄ、４ｃおよび４ｄは、それらの吸気弁および排気弁のための電磁アクチュエータ（それ自体は公知である）と組み合わされている。各電磁アクチュエータは、組み合わされている吸気弁または排気弁を、他の吸気弁および排気弁と無関係に開閉することができるように、個別に駆動する。
【００１６】
さらに、この制御装置は、運転者からの加速要求（アクセルペダルの踏み込み）、および熱エンジンの動作パラメータに関して検出された値に基づいて、エンジン制御命令（注入される燃料の量、および吸気流量などの）を決定する制御ユニット５すなわちＥＣＵ（「Engine Control Unit」の頭字語）を備えている。
【００１７】
熱エンジンの燃料消費を規制するために、最も汚染物質を排出する動作点の近傍にある、熱エンジンの全シリンダ中の半分への燃料の供給を止めることが公知である。このとき、残りのシリンダの個別負荷は増やされ、したがって、それらの効率は上昇する。図示の例においては、半分のシリンダの作動停止期間中の、熱エンジンのシリンダの冷却に要する電力を少なくするために、第２および第３のシリンダ２および３が優先的に作動停止させられる。これは、第１および第４のシリンダ１および４が、エンジンブロックの外周側にあり、したがって、第１および第４のシリンダ１および４から、エンジンブロック１００の中心に向かっての熱拡散は、第２および第３のシリンダ２および３から、エンジンブロック１００の外周に向かっての熱拡散よりも良好に行われるからである。
【００１８】
本発明によれば、制御ユニット５は、第２のシリンダ２の吸気弁２ａと２ｂとを順次に作動停止させるように、また第３のシリンダ３の吸気弁３ａと３ｂとを順次に作動停止させるように構成されている。
【００１９】
これを可能にするために、制御装置は、第２のシリンダ２の第１の吸気弁２ａおよび第１の排気弁２ｃの電磁アクチュエータ、および第３のシリンダ３の第２の吸気弁３ｂおよび第２の排気弁３ｄの電磁アクチュエータを管理するための第１の管理装置７を備えている。制御装置は、さらに、第２のシリンダ２の第２の吸気弁２ｂおよび第２の排気弁２ｄの電磁アクチュエータ、および第３のシリンダ３の第１の吸気弁３ａおよび第１の排気弁３ｃの電磁アクチュエータを管理するための第２の管理装置８を備えている。
【００２０】
したがって、制御ユニット５は、第１の段階において、第２のシリンダ２の第１の吸気弁２ａおよび第１の排気弁２ｃ、および第３のシリンダ３の第２の吸気弁３ｂおよび第２の排気弁３ｄを、第１の管理装置７に作動停止させるための閉弁信号を発生させるように構成されている。第２の段階において、制御ユニット５は、第２のシリンダ２の第２の吸気弁２ｂおよび第２の排気弁２ｄ、および第３のシリンダ３の第１の吸気弁３ａおよび第１の排気弁３ｃを、第２の管理装置８に作動停止させるための閉弁信号を発生させる。
【００２１】
したがって、第２および第３のシリンダ２および３の作動停止は、徐々に行なわれる。第２のシリンダ２と第３のシリンダ３とは、どちらも、最初、完全に作動し、次に、不完全に作動し、次いで、完全に停止する。したがって、図４に示すように、第２および第３のシリンダ２および３の各トルクは、吸気弁−排気弁セットのうちの各１つのセットの作動停止につれて、次第に減少し、同時に、第１および第４のシリンダ１および４の各トルクは、次第に増加する。熱エンジンから出力される総トルクには、４つのシリンダが動作している状態から、２つのシリンダだけが動作している状態への移行中に、２つの弱い跳びがあらわれるだけである。したがって、総トルクにおけるこのわずかの不連続は、自動車の運転者によって、ほとんどまたは全く感知されない。
【００２２】
対照的に、図１に示す従来の制御装置（従来の制御装置と、本発明による制御装置との共通の要素には、同一の符号を付してある）においては、制御ユニット５は、第２および第３のシリンダ２および３の吸気弁２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、排気弁２ｃ、２ｄ、３ｃ、３ｄを同時に作動停止させるように、第２および第３のシリンダ２および３の電磁アクチュエータを、単一の管理装置６に管理させるための閉弁信号を発生させる。したがって、図２に示すように、第２および第３のシリンダ２および３の作動停止は急激であり、トルクに相当な跳びが生じる。このことは、必然的に運転者によって感知される。
【００２３】
図３および図４に示す好適な一実施形態によれば、第２および第３のシリンダ２および３の作動停止時の総トルクの不連続をさらに制限するために、制御装置は、吸入ガスのための、熱エンジンのバタフライ弁の開弁と、熱エンジンの４つのシリンダの点火進角の漸減とを同時に命じることによって、第２および第３のシリンダ２および３の吸気弁および排気弁２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの作動停止を早めるように構成されている。
【００２４】
実際、第２および第３のシリンダ２および３が作動停止するまで、吸入ガスのためのバタフライ弁が開かれないと、熱エンジンの吸気マニホルド内の圧力は瞬時に増加することができないから、総トルクは大きく減少した後に、その初期値に戻ることとなる。並行して、バタフライ弁の開弁による、吸気マニホルド内の圧力の増加を補償するために、全シリンダの点火進角は減じられ、したがって、全シリンダの個別効率は下がる。その後、第２および第３のシリンダ２および３の作動停止時に、第１および第４のシリンダ１および４は、最適点火進角に戻される。
【００２５】
図１および図２に示すように、従来技術による制御装置においても、吸入ガスのためのバタフライ弁の開弁と、熱エンジンの全シリンダの点火進角の漸減とを同時に命じることによって、第２および第３のシリンダ２および３の吸気弁および排気弁の同時作動停止を早めることが可能ではある。しかしながら、第２のシリンダ２と第３のシリンダ３とを同時に作動停止させるためには、本発明による制御装置の場合よりも、吸入ガスのためのバタフライ弁をより大きく開き、したがって、全シリンダの点火進角の漸減をより急激にする必要がある。しかし、点火進角の漸減が急激になると、汚染物質、特に二酸化炭素の放出が、より促進される。
【００２６】
本発明は、上述の実施形態に限定されず、請求項によって定められる範囲内にあるいかなる変形例も包含するものである。
【００２７】
本明細書においては、制御装置は、４つのシリンダを備えた熱エンジンと組み合わされているが、この制御装置は、任意のタイプの熱エンジンと組み合わせることができる。例えば、ディーゼルエンジンのような、点火を制御されないエンジンや、さらには、大排気量のエンジンにさえ、本発明を適用することができる。シリンダ同士が互いに異なる構成を有していても、作動停止させられるように定められているシリンダ（１つまたは複数の）が、少なくとも２つの吸気弁を有している場合には、そのようなエンジンにも、本発明を適用することが可能である。さらに、液圧アクチュエータなどの、弁を個別に作動させることができる任意のシステムにおいて、本発明を適用することができる。
【００２８】
さらに、作動停止させられるように定められているシリンダ（１つまたは複数の）が、少なくとも２つの吸気弁を有している場合には、任意のシリンダ構成に、本発明を適用することができる。図５は、本発明を適用することができる種々のシリンダの幾何学的形状を示している。各破線は、１つの弁セットを表わしている。各破線内の弁は、制御ユニット５の作用に基づいて同時に作動停止させられるように定められており、各シリンダ内の、破線で表わされている弁セットは、順次に作動停止させられるように定められている。したがって、上述の実施形態においては、制御ユニット５は、同一のシリンダの１つの吸気弁と１つの排気弁とを、同時に作動停止させるように構成されているが、制御ユニット５は、吸気弁と無関係に、１つまたは複数の排気弁を作動停止させることができる。さらに、あるシリンダが、少なくとも２つの排気弁を有している場合に、それらの排気弁と、そのシリンダの１つの吸気弁とを同時に作動停止させることもできる。図５は、本発明による、シリンダの作動停止の種々の可能例のうちの一部しか示していない。例えば作動停止させられるシリンダは、より多くの吸入弁や排気弁を有する場合がある。
【００２９】
さらに、上述の実施形態においては、制御ユニット５は、吸気弁と排気弁との両方を作動停止させるように構成されているが、制御ユニット５を、吸気弁だけを作動停止させるように構成することもできる。しかしながら、好適な一実施形態においては、作動停止したシリンダ内を高圧に保つために、吸気弁と排気弁との両方を、作動停止させるようにされる。実際、作動停止したシリンダ内の圧力が漸減していくと、その圧力は、最終的に大気圧未満になる。このようになると、オイルパンから、作動停止したシリンダ内にオイルが吸い込まれる。次いで、このオイルは燃え、この燃焼によって生成された汚染物質は、このシリンダの次の起動時に、排気システムによって排出される。
【符号の説明】
【００３０】
１〜４  第１〜第４のシリンダ
１ａ〜４ａ、１ｂ〜４ｂ  吸気弁
１ｃ〜４ｃ、１ｄ〜４ｄ  排気弁
５  制御ユニット
６〜８  管理装置
１００  エンジンブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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