(57)【要約】【課題】フューエルカットの解除を運転モードに応じた最適なタイミングで行うことができ、それにより、燃費を良好に維持しながら、この解除後のエンジンストールの発生を防止できる可変気筒式内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】すべての気筒＃１〜＃６を運転する全気筒運転モードと、一部の運転を休止する部分気筒運転モードとに、運転モードが切り換えて運転されるとともに、フューエルカットを実行する可変気筒式内燃機関３の制御装置１は、内燃機関３の減速度合を表す減速度合パラメータＤＴＶを検出し（ステップ２）、フューエルカット中において、減速度合パラメータＤＴＶが所定のしきい値ＶＥＭＡ、ＶＥＭＭ以上のときに、フューエルカットを解除し（ステップ５，７，８）、この解除後に選択されるべき運転モードを設定し（ステップ１１）、この運転モードに応じてしきい値ＶＥＭＡ、ＶＥＭＭを設定する（ステップ６〜８）。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒のすべてを運転する全気筒運転モードと、一部の運転を休止する部分気筒運転モードとに、運転モードが切り換えて運転されるとともに、所定の減速状態のときにフューエルカットを実行する可変気筒式内燃機関の制御装置であって、
当該内燃機関の減速度合を表す減速度合パラメータを検出する減速度合パラメータ検出手段と、
前記フューエルカット中において、前記検出された減速度合パラメータが所定のしきい値以上になったときに、前記フューエルカットを解除するフューエルカット解除手段と、
前記フューエルカットの解除後に選択されるべき前記運転モードを設定する運転モード設定手段と、
当該設定された運転モードに応じて、前記しきい値を設定するしきい値設定手段と、
を備えることを特徴とする可変気筒式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒のすべてを運転する全気筒運転モードと、一部の運転を休止する部分気筒運転モードとに、運転モードが切り換えて運転されるとともに、減速時にフューエルカットを実行する可変気筒式内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、減速時にフューエルカットを実行する、車両に搭載された内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置では、内燃機関が所定の運転状態である場合に、フューエルカット（以下「Ｆ／Ｃ」という）を実行することによって、燃費の向上が図られており、このＦ／Ｃは、その実行による車両の速度（以下「車速」という）の低下に伴い、内燃機関の回転数（以下「エンジン回転数」という）が所定値になったときに解除される。また、Ｆ／Ｃ中に、車速の減少度合が大きいか否かが判定され、この減少度合が大きい場合には、エンジン回転数がこの所定値に達する前にＦ／Ｃが解除され、その解除タイミングが早められる。これは、Ｆ／Ｃの解除に伴い、制御装置からの駆動信号により燃料噴射が実行されるまでに、時間遅れを伴うので、車速の減少度合が大きい場合には、この燃料噴射の遅れによって、エンジン回転数が大幅に落ち込み、エンジンストールに至るおそれがあることから、これを回避するためである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１９３５３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の制御装置を可変気筒式内燃機関に適用した場合には、次のような問題がある。すなわち、部分気筒運転モードの場合には、全気筒運転モードと比較して、運転される気筒数が少ないため、各気筒ごとの燃料噴射量が同じであれば、内燃機関の出力は小さい。このため、従来の制御装置において、フューエルカットの解除の条件の１つとして、車速の減少度合の大きさを判定しても、Ｆ／Ｃの解除後に部分気筒運転モードによる運転が行われる場合には、内燃機関の出力が十分でないことで、エンジン回転数の大幅な落ち込みを防止できず、エンジンストールが発生するおそれがある。
【０００５】
このような不具合は、例えば、車速の減少度合の大きさを判定するための基準をゆるくし、車速の減少度合が比較的小さいときでも、Ｆ／Ｃの解除タイミングが早められるようにすることによって解消することが可能である。しかし、その場合には、Ｆ／Ｃの解除後に全気筒運転モードによる運転が行われるときに、車速の減少度合に対して内燃機関の出力に余裕があって、エンジンストールに至るおそれがないにもかかわらず、Ｆ／Ｃがその時点ですぐに解除されてしまい、燃費の悪化を招く。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、フューエルカットの解除を運転モードに応じた最適なタイミングで行うことができ、それにより、燃費を良好に維持しながら、フューエルカットの解除後におけるエンジンストールの発生を防止することができる可変気筒式内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１による発明は、複数の気筒（実施形態における（以下、本項において同じ）右バンクの気筒＃１〜＃３、左バンクの気筒＃４〜＃６）のすべてを運転する全気筒運転モードと、一部の運転を休止する部分気筒運転モードとに、運転モードが切り換えて運転されるとともに、所定の減速状態のときにフューエルカットを実行する可変気筒式内燃機関３の制御装置１であって、内燃機関３の減速度合を表す減速度合パラメータ（減速度合ＤＴＶ）を検出する減速度合パラメータ検出手段（車速センサ２５、ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、フューエルカット中において、検出された減速度合パラメータが所定のしきい値（全気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＡ、部分気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＭ）以上になったときに、フューエルカットを解除するフューエルカット解除手段（ＥＣＵ２、図３のステップ５，７，８）と、フューエルカットの解除後に選択されるべき運転モードを設定する運転モード設定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１１）と、設定された運転モードに応じて、しきい値を設定するしきい値設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６〜８）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この可変気筒式内燃機関の制御装置によれば、所定の減速状態のときにフューエルカットが実行されるとともに、フューエルカット中において、検出された内燃機関の減速度合を表す減速度合パラメータが所定のしきい値以上になったときに、フューエルカットが解除される。また、このしきい値は、フューエルカットの解除後に選択されるべき運転モードに応じて、すなわち全気筒運転モードと部分気筒運転モードの別に応じて設定される。このため、例えば、フューエルカット解除後の運転モードが、内燃機関の出力が小さい部分気筒運転モードのときには、しきい値をより小さな値に設定することによって、内燃機関の減速度合があまり大きくならないうちに、フューエルカットを早期に解除することができるので、燃料噴射の遅れによる内燃機関の回転数の大幅な落ち込みを防止でき、したがって、エンジンストールの発生を防止することができる。
【０００９】
また、フューエルカット解除後の運転モードが内燃機関の出力に余裕のある全気筒運転モードのときには、しきい値をより大きな値に設定することによって、内燃機関の減速度合が比較的大きくなるまで、すなわちエンジンストールを防止可能な限界まで、フューエルカットを継続できるので、最良の燃費を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る可変気筒式内燃機関の制御装置１、およびこれによって制御される可変気筒式内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。
【００１１】
このエンジン３は、車両（図示せず）に搭載されたＶ型６気筒のＤＯＨＣガソリンエンジンであり、右バンク３Ｒの３つの気筒＃１，＃２，＃３（複数の気筒）と、左バンク３Ｌの３つの気筒＃４，＃５，＃６（複数の気筒）を備えている。また、この右バンク３Ｒには、後述する部分気筒運転モードを実行するための気筒休止機構４が設けられている。
【００１２】
この気筒休止機構４は、油路６ａ，６ｂを介して油圧ポンプ（図示せず）に接続されている。また、油圧ポンプと気筒休止機構４の間には、吸気弁用および排気弁用の電磁弁５ａ，５ｂが配置されている。これらの電磁弁５ａ，５ｂはいずれも、常閉式のものであり、ＥＣＵ２からの駆動信号によりＯＮされたときに、油路６ａ，６ｂをそれぞれ開放する。部分気筒運転モードのときには、電磁弁５ａ，５ｂがいずれもＯＮされ、油路６ａ，６ｂを開放することにより、気筒休止機構４に対して油圧ポンプからの油圧が供給される。これにより、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３において、吸気弁と吸気カムの間および排気弁と排気カム（いずれも図示せず）の間が遮断されることで、吸気弁および排気弁が休止状態（閉鎖状態）に保持される。
【００１３】
一方、全気筒運転モードのときには、上記とは逆に、電磁弁５ａ，５ｂがともにＯＦＦされ、油路６ａ，６ｂを閉鎖することにより、油圧ポンプから気筒休止機構４への油圧の供給が停止される。これにより、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３において、吸気弁と吸気カムの間および排気弁と排気カムの間の遮断状態が解除されることで、吸気弁および排気弁が可動状態になる。
【００１４】
６つの気筒＃１〜＃６には、インテークマニホールド７ａを介して吸気管７が接続されている。インテークマニホールド７ａの各分岐部７ｂには、各気筒の吸気ポート（図示せず）に臨むようにインジェクタ８が取り付けられている。これらのインジェクタ８は、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、全気筒運転モードのときには、すべてのインジェクタ８から燃料が各分岐部７ｂ内に噴射される。一方、部分気筒運転モードのときには、右バンク３Ｒの３つのインジェクタ８からの燃料噴射が停止するように制御される。
【００１５】
以上のように、部分気筒運転モードのときには、吸気弁および排気弁の休止と、インジェクタ８からの燃料噴射の休止とによって、右バンク３Ｒの３つの気筒＃１〜＃３の運転が休止される。一方、全気筒運転モードのときには、６つの気筒＃１〜＃６がすべて運転されるとともに、＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４の順に運転される。
【００１６】
吸気管７には、スロットル弁９が設けられており、このスロットル弁９はモータ９ａの回転軸に接続されている。モータ９ａは、例えば、直流モータで構成されており、スロットル弁９の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨは、モータ９ａに供給する駆動電流のデューティ値をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。また、スロットル弁開度ＴＨは、吸気管７に設けられたスロットル弁開度センサ２１で検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００１７】
内燃機関の排気管（図示せず）には、ＬＡＦセンサ２２が設けられており、このＬＡＦセンサ２２は、排気ガス中の酸素濃度ＶＬＡＦをリニアに検出し、その酸素濃度ＶＬＡＦに比例する検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００１８】
ＥＣＵ２には、エンジン回転数センサ２３からエンジンの回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを表す検出信号が、アクセル開度センサ２４からアクセルペダル（図示せず）の開度（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、車速センサ２５（減速度合パラメータ検出手段）から車両の速度（以下「車速」という）ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。また、エンジン回転数センサ２３は、エンジン３の回転に伴い、気筒＃１〜＃６におけるピストン（図示せず）の吸気行程前の上死点位置付近のタイミングで、ＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００１９】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ２１〜２５からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転モードを全気筒運転モードまたは部分気筒運転モードに設定する。また、設定された運転モードなどに応じて、インジェクタ８の噴射時間を制御するとともに、減速フューエルカット（以下「減速Ｆ／Ｃ」という）制御などの各種の制御を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２により、減速度合パラメータ検出手段、フューエルカット解除手段、運転モード設定手段、およびしきい値設定手段が構成されている。
【００２０】
図２は、エンジン３の運転モードを設定するための運転モード設定処理を示している。そのステップ１１では、エンジン３の運転モードの設定を次のようにして行う。すなわち、エンジン回転数ＮＥが所定範囲内（例えば１０００〜３５００ｒｐｍ）にあるとき、またはアクセル開度ＡＰがエンジン回転数ＮＥに応じて設定された所定のテーブル値を下回っているときには、運転モードを部分気筒運転モードに設定し、これ以外のときには、全気筒運転モードに設定する。また、設定された運転モードが部分気筒運転モードのときには、部分気筒運転モードフラグＦ＿ＣＹＬＳＴＰが「１」にセットされ、全気筒運転モードのときには、「０」にセットされる。
【００２１】
さらに、減速Ｆ／Ｃは、以下の条件（ａ）〜（ｃ）がすべて成立したときに実行されるものであり、減速Ｆ／Ｃ時には、すべてのインジェクタ８による燃料噴射が停止される。
（ａ）エンジン回転数ＮＥが、全気筒運転モード中では所定の全気筒運転モード時用Ｆ／Ｃ回転数ＮＦＣＡ（例えば９００ｒｐｍ）以上であり、部分気筒運転モード中では所定の部分気筒運転モード時用Ｆ／Ｃ回転数ＮＦＣＭ（例えば１１００ｒｐｍ）以上であること。
（ｂ）アクセル開度ＡＰが全閉状態であること。
【００２２】
また、実行された減速Ｆ／Ｃは、エンジン回転数ＮＥが上記のＦ／Ｃ回転数ＮＦＣ未満まで低下したときに解除され、それにより、インジェクタ８による燃料噴射が再開される。さらに、減速Ｆ／Ｃの実行中には、減速Ｆ／Ｃ実行フラグＦ＿ＤＥＣＦＣが「１」にセットされ、減速Ｆ／Ｃが解除されたときには、減速Ｆ／Ｃ実行フラグＦ＿ＤＥＣＦＣが「０」にセットされる。
【００２３】
図３は、減速Ｆ／Ｃを解除する処理を示している。この減速Ｆ／Ｃ解除処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。まず、ステップ１では、減速Ｆ／Ｃ実行フラグＦ＿ＤＥＣＦＣが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、減速Ｆ／Ｃが実行されていないときには、そのまま本プログラムを終了する。
【００２４】
この答がＹＥＳで、減速Ｆ／Ｃが実行されているときには、車速の前回値ＶＰ０から今回値ＶＰを減算した値を、車速ＶＰの減速度合ＤＴＶ（減速度合パラメータ）として算出する（ステップ２）。次に、気筒休止機構４が故障しているか否かを判定する（ステップ３）。この判定は、図３の減速Ｆ／Ｃ解除処理とは別個の処理により、ＴＤＣ信号の入力に同期して割り込み実行されるものであり、その具体的な内容は例えば次のとおりである。すなわち、運転モードを部分気筒運転モードから全気筒運転モードに切り換える際、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３への燃料供給を停止した状態で、気筒休止機構４への油圧の供給を停止することで吸排気弁を可動状態になるように制御する。この状態で検出された酸素濃度ＶＬＡＦを所定値と比較し、比較結果に基づいて気筒休止機構４が故障しているか否かを判定する。すなわち、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３が故障していることにより、吸排気弁を可動状態になるように制御したにもかかわらず吸排気弁が閉鎖状態に保持される場合には、酸素濃度ＶＬＡＦがほとんど変化せず、そのため、酸素濃度ＶＬＡＦが所定値に達することがない。したがって、酸素濃度ＶＬＡＦが所定値よりも小さいときに、部分気筒運転モードから全気筒運転モードへ正常に復帰できないパターンの故障が気筒休止機構４に発生していると判定することができる。
【００２５】
一方、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３が正常な場合には、酸素濃度ＶＬＡＦが、気筒＃１〜＃３の排気弁の開放直後からそれ以前よりも大きな変化度合で増大する。したがって、酸素濃度ＶＬＡＦが所定値以上のときに、気筒休止機構４が正常であると判定することができる。
【００２６】
同様に、運転モードを全気筒運転モードから部分気筒運転モードに切り換える際、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３への燃料供給を停止した状態で、吸排気弁が休止状態になるように制御する。そして、この状態で検出された酸素濃度ＶＬＡＦが所定値よりも大きいときには、吸排気弁を休止状態になるように制御したにもかかわらず吸排気弁が作動状態のままであるとして、全気筒運転モードから部分気筒運転モードに切り換えができないパターンの故障が気筒休止機構４に生じていると判定することができる。
【００２７】
図３に戻り、前記ステップ３の答がＹＥＳで、気筒休止機構４が故障しているときには、前記ステップ２で算出された減速度合ＤＴＶが所定の故障時用しきい値ＶＥＭ（例えば０．０２ｋｍ／ｓ２  ）以上であるか否かを判別する（ステップ４）。この答がＮＯで、ＤＴＶ＜ＶＥＭのときには、そのまま本プログラムを終了する一方、この答がＹＥＳで、ＤＴＶ≧ＶＥＭのときには、実行中の減速Ｆ／Ｃを解除し（ステップ５）、本プログラムを終了する。
【００２８】
一方、前記ステップ３の答がＮＯで、気筒休止機構４が正常であるときには、部分気筒運転モードフラグＦ＿ＣＹＬＳＴＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答がＹＥＳで、運転モードが部分気筒運転モードのときには、減速度合ＤＴＶが所定の部分気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＭ（しきい値）以上であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＮＯで、ＤＴＶ＜ＶＥＭＭのときには、そのまま本プログラムを終了する一方、この答がＹＥＳで、ＤＴＶ≧ＶＥＭＭのときには、前記ステップ５を実行し、本プログラムを終了する。この部分気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＭは、上記の故障時用しきい値ＶＥＭよりも大きな値（例えば０．０８ｋｍ／ｓ２  ）に設定されている（ＶＥＭＭ＞ＶＥＭ）。
【００２９】
一方、前記ステップ６の答がＮＯで、運転モードが全気筒運転モードのときには、減速度合ＤＴＶが所定の全気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＡ（しきい値）以上であるか否かを判別する（ステップ８）。この答がＮＯで、ＤＴＶ＜ＶＥＭＡのときには、そのまま本プログラムを終了する一方、この答がＹＥＳで、ＤＴＶ≧ＶＥＭＡのときには、前記ステップ５を実行し、本プログラムを終了する。この全気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＡは、上記の部分気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＭよりも大きな値（例えば０．１４ｋｍ／ｓ２  ）に設定されている（ＶＥＭＡ＞ＶＥＭＭ）。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、減速Ｆ／Ｃ中において、設定された運転モードおよび気筒休止機構４が故障しているか否かの判別が行われ、それらの判別結果に応じて、減速度合ＤＴＶが、それぞれの所定の全気筒運転モード時用、部分気筒運転モード時用および故障時用のしきい値ＶＥＭＡ、ＶＥＭＭおよびＶＥＭ以上のときに、減速Ｆ／Ｃが解除される。また、部分気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＭが、全気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＡよりも小さな値に設定されているので、減速度合ＤＴＶが大きくならないうちに、減速Ｆ／Ｃを早期に解除することができる。それにより、燃料噴射の遅れによるエンジン回転数ＮＥの大幅な落ち込みを防止できるので、エンジンストールの発生を防止することができる。さらに、全気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＡがより大きな値に設定されているので、減速度合ＤＴＶが比較的大きくなるまで、すなわちエンジンストールを防止可能な限界まで、減速Ｆ／Ｃを継続することができ、したがって、最良の燃費を得ることができる。
【００３１】
また、故障時用しきい値ＶＥＭが最も小さな値に設定されている。これは、気筒休止機構４が故障している場合、エンジン３の動作を保障できず、その信頼性が低いとともに、前述した故障判定の手法では、気筒休止機構４の故障の有無は判定できるものの、実際の運転気筒数を判別できないためである。したがって、故障時用しきい値ＶＥＭを上記のように設定することによって、減速Ｆ／Ｃを早期に解除することで、燃費に優先して、エンジン回転数ＮＥの大幅な落ち込みを確実に防止することができる。
【００３２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、本実施形態は、部分気筒運転モードにおける休止気筒数が、運転気筒数が６つの全気筒運転モードに対して、３つの例であるが、この休止気筒数は、他の数でもよく、また、１〜５の任意の数に可変に制御されるものでもよい。その場合、部分気筒運転モード時用しきい値ＶＥＭＭを、部分気筒運転モード時の運転気筒数に応じ、それが大きいほど、大きな値になるように設定するのがよく、それにより、減速Ｆ／Ｃの解除をよりきめ細かく適切に行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態では、気筒休止機構４が故障した場合に、故障時用しきい値ＶＥＭを小さな値に一律に設定しているが、気筒ごとに故障を判定し、その判定結果に応じた実際の運転気筒数ごとにしきい値を設定してもよい。この気筒ごとの故障の判定は、例えば次のようにして行うことが可能である。すなわち、部分気筒運転モードから全気筒運転モードへ正常に復帰できないパターンの故障を判定する前述した手法において、燃料噴射を実行しない状態での吸排気弁を可動状態になるようにする制御を、いずれか１つの気筒についてのみ行うことによって、その気筒の故障を判定でき、以降、他の気筒についても、全気筒運転モードに切り換わるごとに同様に行うことによって、故障判定を気筒ごとに行うことができる。
【００３４】
さらに、減速度合パラメータとして、車速の減速度合ＤＴＶを用いたが、内燃機関の減速度合を表すものであれば、他のパラメータを用いてもよく、例えばエンジン回転数ＮＥの減少度合を用いてもよい。また、本発明の制御装置は、本実施形態における車両に搭載された可変気筒式内燃機関に限らず、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンなどを含む、様々な産業用の可変気筒式内燃機関に適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の可変気筒式内燃機関の制御装置によれば、フューエルカットの解除を運転モードに応じた最適なタイミングで行うことができ、それにより、燃費を良好に維持しながら、フューエルカットの解除後におけるエンジンストールの発生を防止することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置およびこれによって制御される可変気筒式内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】運転モード設定処理を示すフローチャートである。
【図３】減速Ｆ／Ｃ解除処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（減速度合パラメータ検出手段、フューエルカット解除手段、運転モード設定手段、しきい値設定手段）
３  エンジン
＃１〜＃３  右バンクの気筒（複数の気筒）
＃４〜＃６  左バンクの気筒（複数の気筒）
２５  車速センサ（減速度合パラメータ検出手段）
ＤＴＶ  減速度合（減速度合パラメータ）
ＶＥＭＡ  全気筒運転モード時用しきい値（しきい値）
ＶＥＭＭ  部分気筒運転モード時用しきい値（しきい値）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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