(57)【要約】【課題】振動およびスリップを抑制しつつ、トラクション性能を向上させることができるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】車両の多気筒エンジン１の各気筒に、燃料を供給するための燃料噴射装置３と吸気弁４および排気弁の開閉時期を可変に駆動するための可変動弁装置５とが設けられ、それら可変動弁装置５と燃料噴射装置３とを各気筒ごとに各々制御するエンジン制御装置６において、上記エンジン１が所定の運転状況のときは、ピストン２２の位相が同位相に設定された少なくとも２つの気筒の各可変動弁装置５および各燃料噴射装置３を、吸気弁４および排気弁の開閉時期が同期するよう、かつ燃料噴射時期が同期するように同位相爆発制御して、それら気筒を同一行程で作動させるものである。【選択図】図６
2008014194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の多気筒エンジンの各気筒に、燃料を供給するための燃料噴射装置と吸気弁および排気弁の開閉時期を可変に駆動するための可変動弁装置とが設けられ、それら可変動弁装置と燃料噴射装置とを各気筒ごとに各々制御するエンジン制御装置において、
上記エンジンが所定の運転状況のときは、ピストンの位相が同位相に設定された少なくとも２つの気筒の各可変動弁装置および各燃料噴射装置を、吸気弁および排気弁の開閉時期が同期するよう、かつ燃料噴射時期が同期するように同位相爆発制御して、それら気筒を同一行程で作動させることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
上記所定の運転状況を判断すべく、上記エンジンの負荷を検出するためのエンジン負荷検出手段に接続され、そのエンジン負荷検出手段にて検出されたエンジン負荷が所定の負荷以上のときは、上記同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行う請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
上記所定の運転状況を判断すべく、上記エンジンの回転速度を検出するためのエンジン回転速度検出手段に接続され、そのエンジン回転速度検出手段にて検出されたエンジン回転速度が所定の回転速度未満のときは、上記同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行う請求項１または２記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
上記車両の駆動輪のスリップを検出するためのスリップ検出手段に検出信号を取得すべく接続され、そのスリップ検出手段にてスリップが検出されたときは、上記エンジンが上記所定の運転状況であっても、上記同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行う請求項１から３いずれかに記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁装置（可変動弁機構）を備えたエンジンのエンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に提案されているように、多気筒エンジンの爆発間隔を不等間隔とし、トルク変動を大きくすることでトラクション性能を向上させることが可能であることが知られている。
【０００３】
その特許文献１のクランク構造では、クランク軸の回転中心に対する各クランクピンの配置角度を、各気筒の爆発が不等間隔になるように設定するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１６６１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したクランク構造においては、クランクの位相（クランクピンの配置角度）で爆発間隔を規定しており、不等間隔爆発とした場合には、常に不等間隔爆発とならざるを得ず、低速回転領域では振動の問題が顕著化すると共に、高負荷領域では瞬時トルクが過大となり、かえってスリップを招く結果となりかねない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、振動およびスリップを抑制しつつ、トラクション性能を向上させることができるエンジン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、車両の多気筒エンジンの各気筒に、燃料を供給するための燃料噴射装置と吸気弁および排気弁の開閉時期を可変に駆動するための可変動弁装置とが設けられ、それら可変動弁装置と燃料噴射装置とを各気筒ごとに各々制御するエンジン制御装置において、上記エンジンが所定の運転状況のときは、ピストンの位相が同位相に設定された少なくとも２つの気筒の各可変動弁装置および各燃料噴射装置を、吸気弁および排気弁の開閉時期が同期するよう、かつ燃料噴射時期が同期するように同位相爆発制御して、それら気筒を同一行程で作動させるものである。
【０００８】
好ましくは、上記所定の運転状況を判断すべく、上記エンジンの負荷を検出するためのエンジン負荷検出手段に検出信号を取得すべく接続され、そのエンジン負荷検出手段にて検出されたエンジン負荷が所定の負荷以上のときは、上記同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行うものである。
【０００９】
好ましくは、上記所定の運転状況を判断すべく、上記エンジンの回転速度を検出するためのエンジン回転速度検出手段に検出信号を取得すべく接続され、そのエンジン回転速度検出手段にて検出されたエンジン回転速度が所定の回転速度未満のときは、上記同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行うものである。
【００１０】
好ましくは、上記車両の駆動輪のスリップを検出するためのスリップ検出手段に検出信号を取得すべく接続され、そのスリップ検出手段にてスリップが検出されたときは、上記エンジンが上記所定の運転状況であっても、上記同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動およびスリップを抑制しつつ、トラクション性能を向上させることができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
本実施形態のエンジン制御装置は、例えば、４つ以上の偶数の気筒を有し、車両に搭載される多気筒エンジン（以下、エンジンという）などに適用される。
【００１４】
まず、図１に基づき本実施形態のエンジンについて説明する。
【００１５】
図１に示すように、エンジン１は複数（図例では６つ）の気筒１１〜１６を有する。また、エンジン１には、図示しない過給機が取り付けられる。
【００１６】
各気筒１１〜１６は、シリンダ２１およびピストン２２により区画形成される燃焼室２と、その燃焼室２に燃料を噴射、供給するための燃料噴射装置３と、燃焼室２に連通する吸気ポート４１を開閉するための吸気弁４（図例では、各気筒に２つ）と、燃焼室２に連通する排気ポートを開閉するための排気弁（図示せず）と、それら吸気弁４および排気弁の開閉時期を可変に駆動するための可変動弁装置５と、それら可変動弁装置５と燃料噴射装置３とを各気筒ごとに各々制御するエンジン制御装置６とを備える。
【００１７】
ピストン２２は、シリンダ２１内を上下方向に摺動可能に収容され、コンロッド２３を介してクランク軸２４のクランクピン２５に連結される。
【００１８】
本実施形態では、クランクピン２５のクランク軸中心に対する配置角度が、第１番気筒１１（図１において最も左側の気筒）と第６番気筒１６、第２番気筒１２と第５番気筒１５、第３番気筒１３と第４番気筒１４で、各々同じ角度に設定される。
【００１９】
つまり、第１番気筒１１および第６番気筒１６のピストン２２、第２番気筒１２および第５番気筒１５のピストン２２、第３番気筒１３および第４番気筒１４のピストン２２が、各々同位相に設定される。
【００２０】
過給機は、吸気通路に設けられたコンプレッサと、排気通路に設けられたタービンとを備え、燃焼室２の排気によりタービンが回転されると共に、そのタービンがタービンシャフトを介してコンプレッサを回転駆動する。
【００２１】
可変動弁装置５は、いわゆるカムレス型動弁装置で、吸気弁４および排気弁の開閉制御の自由度が高いものが好ましく、例えば、本願発明者らによる出願、国際公開第ＷＯ２００２／０７９６１４号パンフレットに記載された「内燃機関の動弁駆動装置」などが考えられる。
【００２２】
また、図示しないが、例えば、可変動弁装置５は、吸気弁４（排気弁）を開弁させるための加圧された作動流体（例えば、高圧燃料）が供給される圧力室と、その圧力室に高圧作動流体を供給することで吸気弁４（排気弁）を開方向に作動させる作動流体供給手段と、圧力室から作動流体を排出することで吸気弁４（排気弁）を閉方向に作動させる作動流体排出手段とを備えたものでもよく、弁の開閉時期を可変に制御できるものであればよい。
【００２３】
可変動弁装置５は、制御信号を受信すべくエンジン制御装置６に接続される。
【００２４】
そのエンジン制御装置６は、可変動弁装置５に制御信号を送信し、吸気弁４および排気弁の開閉時期を各々制御する。
【００２５】
エンジン制御装置６は、燃料噴射装置３に制御信号を送信すべく接続され、その燃料噴射装置３の噴射量と噴射時期とを、エンジン１の運転状態に基づいて制御する。
【００２６】
また、エンジン制御装置６には、エンジン回転速度検出手段、エンジン負荷検出手段、スリップ検出手段などの各種センサ類が接続され、それらセンサの検出信号が入力される。
【００２７】
本実施形態のエンジン回転速度検出手段は、エンジン１のクランク軸２４に取り付けられたクランク角センサ２６で構成され、エンジン制御装置６が、クランク角センサ２６の検出値からエンジン回転速度を算出する。
【００２８】
本実施形態のエンジン負荷検出手段は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ２７とクランク角センサ２６とで構成され、エンジン制御装置６は、クランク角センサ２６の検出値から算出したエンジン回転速度とアクセル開度センサ２７の検出値を基に燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量をエンジン負荷として用いる。
【００２９】
本実施形態のスリップ検出手段は、例えば、車両の駆動輪側に取り付けられたＡＢＳ車輪速センサ２８などで構成される。
【００３０】
詳しくは後述するが、エンジン制御装置６は、エンジン１が所定の運転状況のときは、ピストン２２の位相が同位相に設定された２つの気筒（例えば、第２番気筒１２と第５番気筒１５）の各可変動弁装置５および各燃料噴射装置３を、吸気弁４および排気弁の開閉時期が同期するよう、かつ燃料噴射時期が同期するように同位相爆発制御して、それら気筒を同一行程で作動させる。
【００３１】
エンジン制御装置６には、エンジン１の運転状況（図例では、エンジン回転速度と燃料噴射量）に応じて同位相爆発制御を行うか否かを決定するためのマップ（可変バルブ機構基本動作マップ、図６符号Ｍ参照）が格納される。
【００３２】
次に、図１から図６に基づき本実施形態のエンジン制御装置６の制御内容を説明する。
【００３３】
本実施形態のエンジン制御装置６は、エンジン１の各気筒１１〜１６で順次、等間隔に燃料を爆発（燃焼）させる等間隔爆発制御と、少なくとも２つの気筒で同時に燃料を爆発（燃焼）させる同位相爆発制御とを、エンジンの運転状況や路面状況などに応じて切り替える。
【００３４】
まず、図１および図２に基づき等間隔爆発制御について説明する。
【００３５】
図１に、通常（等間隔爆発制御）の４サイクル６気筒エンジン１の行程の模式図を示す。
【００３６】
例えば、図１に示す通常の等間隔爆発制御の４サイクル６気筒エンジン１において、ピストン２２の物理的位相の等しい第１番気筒１１と第６番気筒１６の場合、第１番気筒１１が排気行程の上死点のとき、第６番気筒１６は圧縮行程の上死点となる。同様に、第２番気筒１２と第５番気筒１５、および第３番気筒１３と第４番気筒１４は、ピストン位相が等しく、バルブタイミングが３６０°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ  Ａｎｇｌｅ［ｄｅｇ．］）異なる。したがって、この場合、爆発間隔は等間隔に１２０°ＣＡとなる。
【００３７】
一例として、図２に、等間隔爆発制御時の第２番気筒１２と第５番気筒１５のピストン位置、吸気弁４および排気弁のバルブ動作を示す。
【００３８】
図２において、横軸はクランク角を示し、縦軸は、上段がピストン位置、中段が第２番気筒の筒内圧力およびバルブリフト量、下段が第５番気筒の筒内圧力およびバルブリフト量を示す。
【００３９】
図２の上段に示すように、ピストン位相は等しいが、中段および下段に示すように、当然のことながらバルブタイミングが３６０°ＣＡ異なるため、各行程も３６０°ＣＡずれて生じる。
【００４０】
次に、図３に基づき同位相爆発制御について説明する。
【００４１】
本実施形態のエンジン１は可変動弁装置５を有するので、カムなどの物理的な機構に律則されることなく任意のタイミングで、吸気弁４あるいは排気弁を動作させることが可能である。このことから、吸気弁４と排気弁の動作を３６０°ＣＡずらすことも可能である。
【００４２】
一例として、図３に、同位相爆発制御時の第２番気筒１２と第５番気筒１５のピストン位置、吸気弁４および排気弁のバルブ動作を示す。
【００４３】
図３において、横軸はクランク角を示し、縦軸は、上段がピストン位置、中段が第２番気筒の筒内圧力およびバルブリフト量、下段が第５番気筒の筒内圧力およびバルブリフト量を示す。
【００４４】
図３の下段に示すように、第５番気筒の吸気弁４と排気弁の動作を３６０°ＣＡずらした結果、第２番気筒１２と第５番気筒１５が同位相サイクルを行うこととなる。  
同様に、第１番気筒１１と第６番気筒１６、第３番気筒１３と第４番気筒１４も同位相サイクルとすることができる。このときみかけの爆発間隔は等間隔に２４０°ＣＡとなる。
【００４５】
このように、第１番気筒１１と第６番気筒１６、第２番気筒１２と第５番気筒１５、第３番気筒１３と第４番気筒１４のバルブ動作をそれぞれ同位相とし、かつそれら同位相の気筒の燃料噴射時期を同じにすることで、２気筒が同位相サイクルを行うこととなる。
【００４６】
この同位相爆発を適用した場合のサイクルシミュレーションの結果を図４に示す。
【００４７】
図４において、横軸はクランク角を示し、縦軸はエンジン１のトルクを示す。
【００４８】
図４のラインＤ（同位相爆発）に示すように、２気筒が同時に爆発することで、瞬時トルクがラインＴ（等間隔爆発）に比べてアップし、これにより、低中負荷域でのトラクション特性を改善できる。また、マイナストルク期間が長期化し、これによりグリップを回復することが可能である。
【００４９】
つまり、等間隔爆発（等爆ともいう）では各爆発毎にスリップが発生するのに対し、同位相爆発（同爆ともいう）では、各爆発タイミングが長くなるので、１回の爆発時のすべりは大きくなるが、グリップの回復が早いので全体でのスリップ量としては、等爆よりも少なくなるものである。
【００５０】
ここで、同爆によるグリップ力回復のスリップとは簡単に言うと、爆発による瞬時の微少なスリップと言える。
【００５１】
また、スリップは前後方向のスリップと直角方向（車幅方向）のスリップとがあり、特にカーブ時におけるスリップが大きい。
【００５２】
このように、本実施形態では、４気筒以上の偶数気筒エンジン１において、自由度の高い可変動弁装置を用いることで、ピストン２２の位相が同位相の２気筒を同位相サイクルとすることで、トルク変動を大きくし、トラクション性能の向上を図ることができる。
【００５３】
次に、図５に基づき、等間隔爆発制御および同位相爆発制御と、過給機のタービン入口圧力との関係を説明する。
【００５４】
図５において、横軸はクランク角を示し、縦軸はタービンの入口圧力を示す。
【００５５】
図５に示すように、同位相爆発制御時（ラインＤ参照）は、２つの気筒が、同位相（同時に）爆発することにより、動圧ピークが、等間隔爆発制御時（ラインＴ参照）に比べて高まっており、この結果、本願出願人による出願である特開２００３−３４３３００号公報に見られるような、タービン効率の向上が期待できる。
【００５６】
このように、本実施形態では、排気における動圧を高めることが可能であり、これによるタービン効率の向上が図れる。
【００５７】
次に、図６に基づき、本実施形態のエンジン制御装置６による制御フローを説明する。
【００５８】
本実施形態のエンジン制御装置６は、基本的には、可変動弁装置５および燃料噴射装置３をマップ制御にて制御する。
【００５９】
すなわち、低回転領域、高負荷領域における振動、過大トルクの問題を解決するため、図６の可変バルブ機構基本動作マップＭに示すように、同位相爆発適用領域を限定する。
【００６０】
具体的には、図６に示すように、エンジン制御装置６は、まず、ステップＳ３で、エンジン回転速度センサの検出値（図６では機関回転速度）と、自身が算出した燃料噴射量とを取得する。
【００６１】
次に、エンジン制御装置６は、ステップＳ４で、それらエンジン回転速度および燃料噴射量と、可変バルブ機構基本動作マップＭとを基に、通常動作（等間隔爆発制御）あるいは位相変更（同位相爆発制御）のいずれかを選択する。
【００６２】
なお、可変バルブ機構基本動作マップの同位相爆発と等間隔爆発との境界線Ｂは、路面状況、運転状況に応じて上下に変化する。
【００６３】
このように、エンジン制御装置６は、エンジン回転速度センサおよびクランク角センサ２６の検出値から算出した燃料噴射量（エンジン負荷）が所定の噴射量（負荷）以上のときは、同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行う。
【００６４】
より詳細には、図６に示すように、エンジン制御装置６は、エンジン負荷が低負荷（図例では、所定の下限噴射量Ｌ以下）のときは同位相爆発制御を行い、高負荷（図例では、所定の上限噴射量Ｕを越える）ときは等間隔爆発制御を行い、中負荷（図例では、下限噴射量Ｌを超え上限噴射量Ｕ以下）のときは、エンジン回転速度に基づいて、等間隔爆発制御および同位相爆発制御のいずれかを選択する。
【００６５】
つまり、エンジン制御装置６は、エンジン負荷が中負荷のとき基本的には同位相爆発制御を行うが、クランク角センサ２６の検出値から算出したエンジン回転速度が所定の回転速度未満のときは、同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行う。
【００６６】
ここで、同位相爆発制御と等間隔爆発制御との境界（遷移）域では、路面状況などの影響で過大瞬時トルクによるスリップが発生する懸念がある。
【００６７】
そこで、本実施形態では、既存のＡＢＳ車輪速センサ２８を用いたスリップ判定を実施し、駆動輪のスリップが検出された場合には同位相爆発を解除し、通常動作を行う。
【００６８】
具体的には、エンジン制御装置６は、ステップＳ１でＡＢＳ車輪速センサ２８の検出値からスリップ演算（例えば、駆動輪と従動輪との回転速度比較など）を行い、ステップＳ２で駆動輪がスリップしているか否かを判断する。
【００６９】
ステップＳ２で駆動輪がスリップしていると判断した場合は、通常動作（等間隔爆発制御）を行う。
【００７０】
このように、エンジン制御装置６は、車両の駆動輪のスリップを検出するためのＡＢＳ車輪速センサ２８に検出信号を取得すべく接続され、そのＡＢＳ車輪速センサ２８にてスリップが検出されたときは、エンジン１が所定の運転状況であっても、同位相爆発制御を禁止し、通常の等間隔爆発制御を行う。
【００７１】
このように、本実施形態では、可変動弁装置５を用いて同位相爆発制御を行うことで、低回転領域での振動および高負荷領域でのスリップを抑制しつつ、トラクション性能を向上させることができる。すなわち、中負荷領域における低速回転領域や高負荷領域では通常の等間隔爆発とすることで振動などの問題も生じない。
【００７２】
また、２つの気筒で同時に排気が行われるのでタービン入口圧が高まり、タービン効率向上を図ることができる。
【００７３】
なお、アイドル時などの極低負荷時には、通常動作（等爆）に比べ同爆のほうが振動、騒音ともに大きくなる傾向があるが、実質上、気にならない程度で問題ない。
【００７４】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００７５】
例えば、本実施形態では、エンジン制御装置６を直列６気筒エンジン１に適用したがこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置の概略模式図である。
【図２】図２は、等間隔爆発におけるピストン位置と気筒内圧力とバルブリフト量の関係を説明するための図である。
【図３】図３は、同位相爆発におけるピストン位置と気筒内圧力とバルブリフト量の関係を説明するための図である。
【図４】図４は、等間隔爆発および同位相爆発におけるトルクを説明するための図である。
【図５】図５は、等間隔爆発および同位相爆発におけるタービン入口圧力を説明するための図である。
【図６】図６は、本実施形態のエンジン制御装置が行う制御フローを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  エンジン
３  燃料噴射装置
４  吸気弁
５  可変動弁装置
６  エンジン制御装置
１１〜１６  気筒
２２  ピストン
【図１】
2008014194.tif 000003
【図２】
2008014194.tif 000004
【図３】
2008014194.tif 000005
【図４】
2008014194.tif 000006
【図５】
2008014194.tif 000007
【図６】
2008014194.tif 000008