(57)【要約】    【課題】  気筒数制御と過給の有無とを組み合わせて、負荷制御の幅を広げると共に、排気浄化性能を向上させる。    【解決手段】  Ｖ型エンジン１において、バンク毎の第１の気筒群を吸気通路３により自然吸気、第２の気筒群を吸気通路４により過給機７（吸気コンプレッサ８）付きとする。また、第１の気筒群の排気通路９にマニホールド触媒１１を装着し、第２の気筒群の排気通路１０に排気タービン１２を装着する。また、第２の気筒群の吸気通路４の過給機７下流側を、開閉弁１６を介して、第１の気筒群の吸気通路３と連通させる。運転条件に応じ、開閉弁１６を閉じた状態での第１の気筒群のみの自然吸気運転と、開閉弁１６を閉じた状態での第２の気筒群のみの過給運転と、開閉弁１６を開いた状態での第１及び第２の気筒群の過給運転とを切換える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒を第１及び第２の気筒群に分け、第１の気筒群を自然吸気、第２の気筒群を過給機付きとし、気筒群ごとに運転・休止を制御する構成としたことを特徴とする気筒数制御エンジン。
【請求項２】
各気筒が第１及び第２の気筒群に分けられたエンジンと、
前記第１の気筒群に接続され自然吸気を行わせる第１の吸気通路と、
前記第２の気筒群に接続され過給機の吸気コンプレッサを備えて過給を行わせる第２の吸気通路と、
前記第１の気筒群に接続された第１の排気通路と、
前記第２の気筒群に接続され前記過給機の吸気コンプレッサを駆動する排気タービンを備える第２の排気通路と、
気筒群ごとに運転・休止を制御する制御装置と、
を含んで構成される気筒数制御エンジン。
【請求項３】
前記第１の気筒群の排気通路にのみマニホールド触媒を装着したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の気筒数制御エンジン。
【請求項４】
運転条件に応じ、気筒群ごとに運転・休止を制御して、第１の気筒群のみの自然吸気運転と、第２の気筒群のみの過給運転と、全気筒運転とを切換えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の気筒数制御エンジン。
【請求項５】
前記第２の気筒群の吸気通路の過給機下流側を、開閉弁を介して、前記第１の気筒群の吸気通路と連通させたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の気筒数制御エンジン。
【請求項６】
運転条件に応じ、気筒群ごとに運転・休止を制御すると共に、前記開閉弁を制御して、前記開閉弁を閉じた状態での第１の気筒群のみの自然吸気運転と、前記開閉弁を閉じた状態での第２の気筒群のみの過給運転と、前記開閉弁を開いた状態での第１及び第２の気筒群の過給運転とを切換えることを特徴とする請求項５記載の気筒数制御エンジン。
【請求項７】
前記エンジンはＶ型エンジンであり、片バンクずつ、第１及び第２の気筒群に分けることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の気筒数制御エンジン。
【請求項８】
エンジンの各気筒を第１及び第２の気筒群に分け、第１の気筒群を自然吸気、第２の気筒群を過給機付きとし、運転条件に応じ、気筒群ごとに運転・休止を制御して、第１の気筒群のみの自然吸気運転と、第２の気筒群のみの過給運転と、全気筒運転とを切換えることを特徴とする気筒数制御エンジンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転条件に応じて稼働気筒数を制御する気筒数制御エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費向上等を目的として、低負荷運転時に一部の気筒の運転を休止する気筒数制御エンジンは、よく知られており、特許文献１に記載の気筒数制御エンジンでは、稼働気筒群と休止気筒群とを交互に切換えている。
【特許文献１】特開２００２−３４９３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の気筒数制御エンジンは、自然吸気エンジンの燃費向上が主目的で、単純に気筒数を半減するか否かの２段階の切換えのみであり、特許文献１において稼働気筒群と休止気筒群とを交互に切換えるのもエンジンの耐久性等を考慮しているだけであるので、きめ細かな負荷制御は困難であった。
本発明は、このような実状に鑑み、より細かな負荷制御を可能とする気筒数制御エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明では、各気筒を第１及び第２の気筒群に分け、第１の気筒群を自然吸気、第２の気筒群を過給機付きとし、気筒群ごとに運転・休止を制御する構成とした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、第１の気筒群のみの自然吸気運転と、第２の気筒群のみの過給運転と、全気筒運転との３段階の切換えが可能となり、負荷制御の幅が広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す自動車用エンジン（内燃機関）のシステム図である。
エンジン（本体）１は、Ｖ型６気筒エンジンであり、クランク軸方向前側から後側に＃１〜＃６の気筒番号を付けると、一方のバンク（第１バンク）に＃１、＃３、＃５気筒を有し、他方のバンク（第２バンク）に＃２、＃４、＃６気筒を有している。点火順序は、＃１→＃２→＃３→＃４→＃５→＃６である。
【０００７】
ここにおいて、エンジンの各気筒を、第１及び第２の気筒群、より詳しくは、点火順序の連続しない第１の気筒群と、同じく点火順序の連続しない第２の気筒群と、に分けるが、ここではＶ型エンジンのバンクごとに第１及び第２の気筒群に分けるので、第１の気筒群を第１バンクの気筒群（＃１、＃３、＃５）とし、第２の気筒群を第２バンクの気筒群（＃２、＃４、＃６）とする。
【０００８】
エンジン１の吸気系は、エアクリーナ２の下流側で、第１及び第２の吸気通路３、４に分岐し、第１の吸気通路３は、吸気マニホールド５により、第１バンクの気筒群（＃１、＃３、＃５）に接続され、第２の吸気通路４は、吸気マニホールド６により、第２バンクの気筒群（＃２、＃４、＃６）に接続される。そして、第１及び第２の吸気通路３、４のうち、第２の吸気通路４のみに、過給機７の吸気コンプレッサ８が装着される。
【０００９】
エンジン１の排気系は、第１バンクの気筒群（＃１、＃３、＃５）に接続される第１の排気通路（排気マニホールド）９と、第２バンクの気筒群（＃２、＃４、＃６）に接続される第２の排気通路（排気マニホールド）１０とが独立しており、第１の排気通路９の集合部にマニホールド触媒１１が装着され、第２の排気通路１０の集合部に過給機７の排気タービン１２が装着される。そして、第１及び第２の排気通路９、１０は、マニホールド触媒１１下流側と排気タービン１２下流側とにおいて、合流し、合流部下流側に床下触媒１３が配置される。１４はマフラーである。
【００１０】
以上の構成により、第１バンクの気筒群を自然吸気、第２バンクの気筒群をターボ過給機付きとする。
ここにおいて、気筒群ごとに運転・休止を制御する構成としてある。休止方法としては、休止する気筒群について、例えば、可変動弁機構により吸気弁及び／又は排気弁の駆動を停止して、吸気弁及び／又は排気弁を閉弁状態に保持し、同時に当該気筒群への燃料噴射（及び点火）を停止する。
【００１１】
また、第２バンクの気筒群の吸気通路４の吸気コンプレッサ８下流側と第１バンクの気筒群の吸気通路３とを連通させる連通路１５を設け、この連通路１５に該通路を開閉可能な開閉弁１６を設けてある。従って、開閉弁１６の開時には、吸気コンプレッサ８による過給空気を第２バンクの気筒群に供給するのみならず、連通路１５を介して、第１バンクの気筒群にも供給可能となる。
【００１２】
制御装置１７は、気筒群ごとに運転・休止を制御すると共に、開閉弁１６の開閉を制御する。
図２は運転条件に応じた気筒数制御のフローチャートである。
Ｓ１では、運転条件を判別し、始動又は低負荷（低回転・低負荷）か否かを判定し、ＹＥＳの場合は、Ｓ２、Ｓ３へ進む。ＮＯの場合は、Ｓ４へ進む。
【００１３】
Ｓ４では、中負荷（中回転・中負荷）か否かを判定し、ＹＥＳの場合は、Ｓ５、Ｓ６へ進む。ＮＯの場合、すなわち高負荷（高回転・高負荷）の場合は、Ｓ７、Ｓ８へ進む。
従って、始動又は低負荷（低回転・低負荷）の場合は、Ｓ２で開閉弁１６を閉じて第１及び第２の吸気通路３、４の連通を遮断した状態で、Ｓ３へ進み、第１バンクの気筒群、すなわち自然吸気（ＮＡ；Normal Aspiration）側の気筒群のみを運転し、第２バンクの気筒群、すなわちターボ過給（ＴＣ；Turbo Charger）側の気筒群を休止することにより、第１バンクの気筒群のみで自然吸気運転する。
【００１４】
中低負荷（中回転・中負荷）の場合は、Ｓ５で開閉弁１６を閉じて第１及び第２の吸気通路３、４の連通を遮断した状態で、Ｓ６へ進み、第１バンクの気筒群、すなわち自然吸気（ＮＡ）側の気筒群を休止し、第２バンクの気筒群、すなわちターボ過給（ＴＣ）側の気筒群のみを運転することにより、第２バンクの気筒群のみで過給運転する。
高負荷（高回転・高負荷）の場合は、Ｓ７で開閉弁１６を開いて第１及び第２の吸気通路３、４を連通させた状態で、Ｓ８へ進み、第１バンクの気筒群と第２バンクの気筒群との両方を運転し、全気筒運転する。この場合、過給機７の吸気コンプレッサ８からの過給空気が第２の吸気通路４により第２バンクの気筒群へ供給されるのみならず、連通路１５から第１の吸気通路３へ供給されて、第１バンクの気筒群へも供給される結果、全気筒（両バンク）での低圧過給運転となる。
【００１５】
従って、始動時は、第１バンクの気筒群のみで自然吸気運転し、これらの気筒の排気はマニホールド触媒１１により浄化できるので、排気浄化性能を向上させることができる。
すなわち、始動時に触媒が活性化するまでの時間を短縮することが排気浄化性能を向上させる上で極めて重要であり、一般の過給機付きエンジンでは、始動時に排気の熱エネルギーが排気タービンによって奪われることでマニホールド触媒や床下触媒の温度上昇が遅れ、触媒活性化が遅れることで、排気浄化性能に劣るという問題点がある。
【００１６】
この点、始動時に、自然吸気とすれば、排気の熱エネルギーが排気タービンによって奪われることがないので、マニホールド触媒１１や床下触媒１３の温度上昇を早め、触媒活性化を促進することで、排気浄化性能を向上できる。
また、低負荷時も、第１バンクの気筒群のみで自然吸気運転し、これらの気筒の排気はマニホールド触媒１１により浄化できるので、排気浄化性能を向上させることができる。
【００１７】
すなわち、低負荷時は排気温度もそれほど高くないので、できるだけエンジン出口に近いマニホールド触媒１１で排気浄化を図るのが望ましいからである。
また、低負荷時に、第１バンクの気筒群のみによる自然吸気運転とするのに対し、中負荷時に、第２バンクの気筒群のみによる過給運転とすることで、稼働気筒数が同じでも、過給する分、出力アップを図ることができ、燃費向上を図りつつも、より細かな負荷制御を可能にすることができる。
【００１８】
その一方、中負荷時に、稼働気筒数を減少させることで、いわゆるダウンサイジング効果によるポンプロス・フリクション低減による燃費向上効果を期待できる。また、中負荷時には、排気温度が十分上昇しているので、床下触媒１３のみで十分な排気浄化性能を得ることができる。
また、高負荷時には、十分な出力アップが要求されることから、過給機７の吸気コンプレッサ８による過給空気を第２の吸気通路４により第２バンクの気筒群へ供給するのみならず、開閉弁１６から第１の吸気通路３により第１バンクの気筒群へも供給することで、全気筒での過給運転（低圧過給運転）が可能となり、十分な要求出力を確保することができる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、各気筒を第１及び第２の気筒群に分け、第１の気筒群を自然吸気、第２の気筒群を過給機７付きとし、気筒群ごとに運転・休止を制御する構成としたので、気筒数制御に加え、過給の有無を組み合わせて、第１の気筒群のみの自然吸気運転と、第２の気筒群のみの過給運転と、全気筒運転との３段階の切換えが可能となり、負荷制御の幅が広がる。従って、要求される負荷に応じ、出力、燃費が最適となるように制御できる。
【００２０】
また、本実施形態によれば、前記第１の気筒群の排気通路９にのみマニホールド触媒１１を装着したことにより、エンジン全体の大型化を抑制できる一方、始動時に第１の気筒群のみの自然吸気運転を採用することで、過給機付きエンジンにもかかわらず、自然吸気エンジン相当の排気浄化性能（触媒の早期活性化）を期待できる。
また、本実施形態によれば、前記第２の気筒群の吸気通路４の過給機７下流側を、開閉弁１６を介して、前記第１の気筒群の吸気通路３と連通させたことにより、全気筒運転に際し、全気筒への過給空気の供給が可能となる。
【００２１】
また、本実施形態によれば、Ｖ型エンジンに適用して、片バンクずつ、第１及び第２の気筒群に分けることにより、各種のメリットがある。
すなわち、片方のバンクに過給機７、もう片方のバンクにマニホールド触媒１１をそれぞれ配置すれば良いため、パッケージ性に優れ、過給機付きエンジンでありながら、エンジンの小型化が可能で、特にエンジンスペースに制約のあるＦＦ車の横置きＶ型エンジンに好適である。
【００２２】
尚、以上ではＶ型６気筒エンジンの例で説明したが、６気筒に限るものではなく、またＶ型エンジンに限るものでもない。
また、自然吸気とターボ過給との切換時にルク段差が懸念され場合は、切換時に一定時間、出力制御を行いつつ、全気筒運転するようにしてもよい。
更に、ハイブリッドエンジンに適用することも可能である。すなわち、ハイブリッドエンジンと組み合わせて、通常時は自然吸気、充電時は過給運転となるよう切換えを行うのである。但し、ハイブリッドエンジンにおいては、トルク余剰分を充電に回すことができるため、低負荷運転をモータで行うことで、エンジンとしては、単純な２段階切換えとすることも可能である。
【００２３】
すなわち、始動・低負荷時は、開閉弁を閉じて自然吸気側の気筒のみで運転（又はモータのみで運転）し、中負荷時（又は低負荷＋充電時）は、開閉弁を閉じて過給側の気筒群のみで運転し、高負荷時（又は中負荷＋充電時）は開閉弁を開いて全気筒で運転するのである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示す自動車用エンジンのシステム図
【図２】気筒数制御のフローチャート
【符号の説明】
【００２５】
１  エンジン
２  エアクリーナ
３  第１の吸気通路
４  第２の吸気通路
５  吸気マニホールド
６  吸気マニホールド
７  過給機
８  吸気コンプレッサ
９  第１の排気通路（排気マニホールド）
１０  第２の排気通路（排気マニホールド）
１１  マニホールド触媒
１２  排気タービン
１３  床下触媒
１４  マフラー
１５  連通路
１６  開閉弁
１７  制御装置
【図１】
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【図２】
2007009766.tif 000004