(57)【要約】【課題】偶数気筒の内燃機関において、休止対象となる気筒を特定の気筒に偏らせることなく減筒運転を行うことが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う８気筒の４サイクル式内燃機関１であって、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして２７０°間隔で行わせる燃焼制御手段９を備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う８気筒の４サイクル式内燃機関であって、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして２７０°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関は４気筒ずつ二つのバンクに分かれており、前記減筒運転時には、一方のバンクの４つの気筒に前記２７０°間隔で順次燃焼を生じさせる第１の燃焼期間と、他方のバンクの４つの気筒に前記２７０°間隔で順次燃焼を生じさせる第２の燃焼期間とが繰り返されるように気筒間の燃焼順序が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う１２気筒の４サイクル式内燃機関であって、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして３００°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う１０気筒の４サイクル式内燃機関であって、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして２１６°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う６気筒の４サイクル式内燃機関であって、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして６００°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の気筒を有する内燃機関として、加速時には全気筒運転を行い、アイドル時や低速走行時には一部の気筒を休止させる減筒運転を行う内燃機関が知られている（特許文献１参照）。しかし、減筒運転時に休止する気筒が固定されていると気筒の使用頻度に差が発生し、気筒間でピストン、点火プラグ等の劣化に偏りが生じることがある。そこで、劣化の偏りを防止する方法として、所定時間減筒運転が継続したら休止している気筒を強制的に復帰させる方法が知られている（特許文献２参照）。また、奇数気筒をもつ４サイクルの内燃機関において、８ストロークに一回燃焼させるようにして、１サイクル中での爆発を一回休止させる気筒を順次移行させる方法も知られている（特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６０−１３３１４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−７３８２１号公報
【特許文献３】
特開平６−６６１６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、休止している気筒を強制的に復帰させると、減筒運転に適している状況でも減筒運転を中止してしまうので効率が悪い。また、８ストロークに一回燃焼させる方法では、偶数気筒をもつ内燃機関には適用できない。
【０００５】
そこで、本発明は、偶数気筒の内燃機関において、休止対象となる気筒を特定の気筒に偏らせることなく減筒運転を行うことが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の内燃機関は、所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う８気筒の４サイクル式内燃機関であって、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして２７０°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
８気筒の４サイクル式内燃機関は、９０°ＣＡ（クランク角を意味する。）間隔で全気筒に順次燃焼が生じるようにクランク角と各気筒とが対応付けられている。そこで、９０°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる場合の燃焼順序１〜８に従って８つの気筒を互いに区別すれば、２７０°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる減筒運転時には１回の燃焼インターバルで２気筒が休止して１→４→７→２→５→８→３→６→１の順で全ての気筒に順次燃焼が生じることになる。従って、休止気筒が一部の特定気筒に偏ることがなく、減筒運転中における各気筒の筒内温度差が小さくなる。従って、減筒運転から運転を切替えたときに燃焼の悪化及び排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関においては、８つの気筒が４気筒ずつ二つのバンクに分かれており、前記燃焼制御手段は前記減筒運転時の前記内燃機関に、一方のバンクの４つの気筒に前記２７０°間隔で順次燃焼を生じさせる第１の燃焼期間と、他方のバンクの４つの気筒に前記２７０°間隔で順次燃焼を生じさせる第２の燃焼期間とが繰り返されるように気筒間の燃焼順序を制御してもよい（請求項２）。この場合、各バンクにおいて、４つの気筒に２７０°ＣＡ間隔で順次燃焼が生じる期間と、全く燃焼が生じない期間とが交互に繰り返されるようになる。このため、各燃焼期間における一方のバンクと他方のバンクとから排出される排気の量及び温度に明確な差を形成でき、排気に関する各種の制御においてその差を役立てることが期待できる。
【０００９】
また、本発明においては、８気筒以外の偶数気筒数の内燃機関においても、次のような構成により、減筒運転中の全ての気筒に順次燃焼を生じさせて上記の８気筒の内燃機関と同様の作用効果を得ることができる。
【００１０】
すなわち、所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う１２気筒の４サイクル式内燃機関においては、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして３００°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えるようにすればよい（請求項３）。
【００１１】
１２気筒の４サイクル式内燃機関は、６０°ＣＡ間隔で全気筒に順次燃焼が生じるようにクランク角と各気筒とが対応付けられており、６０°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる場合の燃焼順序１〜１２に従って１２の気筒を互いに区別すれば、３００°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる減筒運転時には１回の燃焼インターバルで４気筒が休止して１→６→１１→４→９→２→７→１２→５→１０→３→８→１の順で全ての気筒に順次燃焼が生じることになる。
【００１２】
所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う１０気筒の４サイクル式内燃機関においては、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして２１６°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えるようにすればよい（請求項４）。
【００１３】
１０気筒の４サイクル式内燃機関は、７２°ＣＡ間隔で全気筒に順次燃焼が生じるようにクランク角と各気筒とが対応付けられており、７２°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる場合の燃焼順序１〜１０に従って１０の気筒を互いに区別すれば、２１６°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる減筒運転時には１回の燃焼インターバルで２気筒が休止して１→４→７→１０→３→６→９→２→５→８→１の順で全ての気筒に順次燃焼が生じることになる。
【００１４】
所定の条件が満たされたときに減筒運転を行う６気筒の４サイクル式内燃機関においては、前記減筒運転時の前記内燃機関の燃焼をクランク角にして６００°間隔で行わせる燃焼制御手段を備えるようにすればよい（請求項５）。
【００１５】
６気筒の４サイクル式内燃機関は、１２０°ＣＡ間隔で全気筒に順次燃焼が生じるようにクランク角と各気筒とが対応付けられており、１２０°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる場合の燃焼順序１〜６に従って６つの気筒を互いに区別すれば、６００°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる減筒運転時には１回の燃焼インターバルで４気筒が休止して１→６→５→４→３→２→１の順で全ての気筒に順次燃焼が生じることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称することがある。）１に適用した実施形態を示している。エンジン１は左右のバンク３、４にそれぞれ４つずつ気筒２が設けられた、いわゆるＶ型８気筒エンジンである。なお、以下の説明において、図１に示すように各気筒２をそれぞれ＃１〜＃８の気筒番号によって互いに区別する。各バンク３、４には、それぞれ排気通路５、５が接続されている。各排気通路５には排気浄化用の触媒６及び触媒６の床温を検出する温度センサ７が設けられている。また、各気筒２には、燃料を気筒２内に噴射するインジェクタ８が設けられている。
【００１７】
各インジェクタ８の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９により制御される。ＥＣＵ９はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ９は、エンジン１の運転状態に基づいて各気筒２の燃料噴射量を演算するとともに、その演算された量の燃料が各気筒２に対して所定のタイミングで供給されるようにクランク角センサ１０の出力を参照しつつ各インジェクタ８の燃料噴射開始時期及び燃料噴射終了時期を制御する。ＥＣＵ９によるインジェクタ８の動作制御は、各インジェクタ８から９０°ＣＡで燃料を噴射して各気筒２に９０°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせる通常燃焼モードと、所定の減筒運転条件が成立した場合に一部の気筒２の燃焼を休止させる減筒運転モードとの間で切り替えられる。
【００１８】
図２はＥＣＵ９がインジェクタ８の制御モードを切り替えるために実行する気筒燃焼制御ルーチンを示している。このルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００１９】
図２の気筒燃焼制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、まずステップＳ１で減筒運転条件が成立しているか否かを判断する。減筒運転条件は、例えばエンジン１の所定の運転状態（例えばアイドル状態）が所定時間継続している場合に成立するように定められる。減筒運転条件が成立している場合はステップＳ２にてインジェクタ８の動作制御モードを減筒運転モードに設定する。つまり、エンジン１に対して２７０°ＣＡ間隔で燃焼が噴射されるように各インジェクタ２からの燃料噴射時期を設定する。その後、ステップＳ３に進み、アクセルペダルの開度が０％か否かを判断する。そして、０％であればステップＳ４に進み、温度センサ７が検出した触媒６の床温が一定温度以下か否かを判断する。床温が一定温度よりも高ければ今回のルーチンを終える。
【００２０】
ステップＳ１にて減筒運転条件が成立していない場合、ステップＳ３でアクセル開度が０％以外の場合、又はステップＳ４で触媒６の床温が一定温度以下の場合にはステップＳ５へ進み、インジェクタ８の動作制御モードを通常燃焼モードに設定する。つまり、エンジン１に対して９０°ＣＡ間隔で燃料が噴射されるように各インジェクタ２からの燃料噴射時期を設定する。
【００２１】
図３は通常燃焼モード及び減筒運転モードにおける気筒２の燃焼順序を示している。なお、参考のために減筒運転モードにおいて１８０°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせた場合の燃焼順序も示している。図３のクランク角の欄以外の数値は気筒番号＃１〜＃８を示している。
【００２２】
図３から明らかなように、本実施形態のエンジン１では通常燃焼モードにおいて、＃１→＃２→＃７→＃３→＃４→＃５→＃６→＃８の順で燃焼が生じるようにクランク軸の位相と各気筒２のピストンの位置とが対応付けられている。このような状態で減筒運転モードにて２７０°ＣＡ間隔で燃焼を実行した場合、＃１→＃３→＃６→＃２→＃４→＃８→＃７→＃５の順に全ての気筒２で燃焼が行われる。これに対して１８０°ＣＡ間隔で燃焼させた場合には＃１、＃４、＃６、＃７の４つの気筒２のみでしか燃焼が行われず、減筒運転の対象となる気筒が一部の気筒に偏る。
【００２３】
また、図３の燃焼順序をバンク毎に区別して示せば図４の通りである。図４から明らかなように、本実施形態では、減筒運転モードにおいて、第１バンク３の各気筒２が連続して順次燃焼を行う第１バンク燃焼期間と、第２バンク４の各気筒２が連続して順次燃焼を行う第２バンク燃焼期間とが交互に繰り返されている。
【００２４】
本発明によれば、減筒運転モードにおいて休止気筒が特定の気筒２に偏らず、全気筒２に順次燃焼が生じる。従って、各気筒２の筒内温度差を小さくすることができる。また、第１バンク燃焼期間と第２バンク燃焼期間とにおいて、各バンク３、４から排出される排気の量及び温度に明確な差を生じさせることができる。第１バンク燃焼期間では、第１バンクの気筒２が連続して順次燃焼するので、第１バンクから排出される排気の温度が高く、量も多くなる。第２バンク燃焼期間では、第１バンク燃焼期間とは反対に第２バンクから排出される排気の温度が高く、量も多くなる。このようにバンク毎に排気に明確な差を生じさせた場合、その差を排気の制御に役立てることが期待できる。例えば、燃焼が続く期間では排気を触媒に導いて排気処理を行うとともに触媒の活性を維持させ、休止が続く期間では排気（気筒を通過した空気）を触媒に導かないように迂回させて触媒の冷却を防止するといった制御が比較的容易に行える。
【００２５】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。エンジン１はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンでもよい。また、気筒数も８気筒に限定されることなく、以下に示すように１２気筒、１０気筒、６気筒の偶数気筒の４サイクル式内燃機関に適用することができる。
【００２６】
図５及び図６は本発明をＶ型１２気筒の４サイクル式内燃機関に適用した実施形態を示す。この実施形態においては図５に示すように各気筒２を気筒番号＃１〜＃１２によって区別する。図６に示すように、本実施形態では通常燃焼モードにおいて６０°ＣＡ間隔で＃１→＃１２→＃５→＃８→＃３→＃１０→＃６→＃７→＃２→＃１１→＃４→＃９の順に燃焼が生じるようにクランク角と各気筒のピストンの位置とが対応付けられている。このようなエンジン１において、減筒運転時に３００°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせた場合には、＃１→＃１０→＃４→＃８→＃２→＃１２→＃６→＃９→＃３→＃１１→＃５→＃７の順で全ての気筒２に燃焼が生じる。
【００２７】
図７及び図８は本発明をＶ型１０気筒の４サイクル式内燃機関に適用した実施形態を示す。この実施形態においては図７に示すように各気筒２を気筒番号＃１〜＃１０によって区別する。図８に示すように、本実施形態では通常燃焼モードにおいて７２°ＣＡ間隔で＃１→＃６→＃５→＃１０→＃２→＃７→＃３→＃８→＃４→＃９の順に燃焼が生じるようにクランク角と各気筒のピストンの位置とが対応付けられている。このようなエンジン１において、減筒運転時に２１６°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせた場合には、＃１→＃１０→＃３→＃９→＃５→＃７→＃４→＃６→＃２→＃８の順で全ての各気筒に燃焼が生じる。
【００２８】
図９及び図１０は本発明をＶ型６気筒の４サイクル式内燃機関に適用した実施形態を示す。この実施形態においては図１０に示すように各気筒２を気筒番号＃１〜＃６で区別する。図１０に示すように、本実施形態では通常燃焼モードにおいて１２０°ＣＡ間隔で＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４の順に燃焼が生じるようにクランク角と各気筒のピストンの位置とが対応付けられている。このようなエンジン１において、減筒運転時に６００°ＣＡ間隔で燃焼を生じさせた場合には、＃１→＃４→＃２→＃６→＃３→＃５の順で全ての気筒に燃焼が生じる。
【００２９】
なお、以上の実施形態ではＶ型エンジンについて説明したが、本発明による減筒運転中の燃焼の均等化は気筒レイアウトに拘わりなく適用可能である。例えば、直列型、水平対向型に各気筒がレイアウトされた場合でも図３、図６、図８及び図１０の燃焼順序は実現可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、減筒運転モードにおける全気筒に等間隔で順次燃焼が生じる。従って、休止気筒の特定の気筒への偏りが防止され、各気筒の筒内温度差を縮小することができる。そのため、燃焼の間隔を切替えたときの燃焼の悪化及び排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００３１】
また、特にＶ型８気筒の内燃機関において各バンクの４つの気筒が連続して燃焼する燃焼期間を繰り返し実施させることにより、燃焼期間毎の各バンクからの排気に明確な差を生じさせることができ、その差を排気に関する各種の処理に役立てることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＶ型８気筒の内燃機関に適用した実施形態を示す図。
【図２】内燃機関の燃焼を制御するためにＥＣＵが実行する気筒燃焼制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】Ｖ型８気筒エンジンにおいて、９０°ＣＡ間隔、２７０°ＣＡ間隔、及び１８０°ＣＡ間隔で燃焼を行うときの各気筒の燃焼順序の一例を示す図。
【図４】図１の内燃機関において２７０°ＣＡ間隔で燃焼を行うときの各気筒の燃焼順序を示したタイムチャート。
【図５】Ｖ型１２気筒エンジンの気筒番号の一例を示す図。
【図６】Ｖ型１２気筒エンジンにおいて、６０°ＣＡ間隔、及び３００°ＣＡ間隔で燃焼を行うときの各気筒の燃焼順序の一例を示す図。
【図７】Ｖ型１２気筒エンジンの気筒番号の一例を示す図。
【図８】Ｖ型１０気筒エンジンにおいて、７２°ＣＡ間隔、及び２１６°ＣＡ間隔で燃焼を行うときの各気筒の燃焼順序の一例を示す図。
【図９】Ｖ型６気筒エンジンの気筒番号の一例を示す図。
【図１０】Ｖ型６気筒エンジンにおいて、１２０°ＣＡ間隔、及び６００°ＣＡ間隔で燃焼を行うときの各気筒の燃焼順序の一例を示す図。
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２  気筒
３  第１バンク
４  第２バンク
９  エンジンコントロールユニット（燃焼制御手段）
【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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【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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