(57)【要約】  【課題】気筒毎に独立に燃焼の休止を決定する制御ロジックの簡素化を図り、適合工数の削減を図ることができる内燃機関の燃焼気筒選定方法を提供する。  【解決手段】複数の気筒を備えて気筒毎に燃焼の実施と休止とを選択可能な内燃機関において要求される要求トルクに対応して燃焼気筒を選定する内燃機関の燃焼気筒選定方法であって、要求される要求トルクを検出し、検出した要求トルクに基づいて燃焼実施間隔を設定し、設定した燃焼実施間隔内に燃焼の実施時期になる最初の気筒については燃焼を実施する。【選択図】図２
2012132318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備えて気筒毎に燃焼の実施と休止とを選択可能な内燃機関において要求される要求トルクに対応して燃焼気筒を選定する内燃機関の燃焼気筒選定方法であって、
要求される要求トルクを検出し、
検出した要求トルクに基づいて燃焼実施間隔を設定し、
設定した燃焼実施間隔内に燃焼の実施時期になる最初の気筒については燃焼を実施する内燃機関の燃焼気筒選定方法。
【請求項２】
要求トルクが大きくなるほど燃焼実施間隔を短く設定する請求項１記載の内燃機関の燃焼気筒選定方法。
【請求項３】
燃焼の休止を実施する気筒については、吸気行程を禁止する請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼気筒選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に対して要求されるトルクに応じて燃焼を実施する気筒を選定する内燃機関の燃焼気筒選定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車に搭載されるエンジンでは、燃料を無駄に消費しないように、エンジンの負荷の状態に合わせて、一般的には部分負荷の運転状態においてある気筒において燃焼を休止するように、エンジンの運転状態を制御するものが知られている。例えば、自動車に搭載されるＶ型６気筒エンジンにおいては、片方のバンクの３気筒を全て、低負荷の運転状態では燃焼を休止するものである。しかしながら、このように、一方のバンクの気筒のみ燃焼を休止すると、休止中にそれらの気筒が冷えてしまい、燃焼を再開する場合に失火する恐れが生じる。また、気筒数が通常の運転状態の半数となるため、休止する場合にトルクの変動も大きくなるものである。
【０００３】
このような不具合に対して、例えば特許文献１には、エンジンが部分負荷で運転している場合に、各気筒の点火を順に交替させて同じ頻度で気筒を休止させる運転方法が記載されている。このような構成においては、各気筒における燃焼を、同じ頻度で休止させるので、上述したような不具合は発生しない。
【０００４】
ところで、エンジン回転数や負荷により判定する負荷領域単位で、あらかじめ燃焼を休止する気筒を決めておくと、同じ負荷領域内で運転者の要求するトルクが微妙に異なった場合、その負荷の変化は燃焼を休止する気筒数には反映されないものとなる。また、エンジンの負荷を検出して休止する気筒数を設定するが、エンジン補機や電装品などが負荷の検出に対して外乱となることで、負荷の判定の際に、判定する領域を短期間で切り替えるハンチングが生じ、トルク変動や回転変動に至る場合があった。これを解決するためには、前記外乱に対応する適合が必要となり、その工数が大幅に増加することになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９‐１１５４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は以上の点に着目し、気筒毎に独立に燃焼の休止を決定する制御ロジックの簡素化を図り、適合工数の削減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関の燃焼気筒選定方法は、複数の気筒を備えて気筒毎に燃焼の実施と休止とを選択可能な内燃機関において要求される要求トルクに対応して燃焼気筒を選定する内燃機関の燃焼気筒選定方法であって、要求される要求トルクを検出し、検出した要求トルクに基づいて燃焼実施間隔を設定し、設定した燃焼実施間隔内に燃焼の実施時期になる最初の気筒については燃焼を実施することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、検出した要求トルクに基づいて設定した燃焼実施間隔により燃焼を実施する気筒を選定して、その燃焼実施間隔において燃焼の実施時期になる最初の気筒のみ燃焼を実施する。このため、内燃機関の運転領域に無関係に燃焼を実施する気筒言い換えれば燃焼を休止する気筒を選定することになる。それゆえ、制御ロジックを簡素化することが可能であり、運転領域毎などの適合を不要にすることが可能になる。
【０００９】
要求トルクに対応して燃焼を実施する気筒を増加させるには、要求トルクが大きくなるほど燃焼実施間隔を短く設定する。
【００１０】
燃焼を休止する気筒におけるメカニカルロスを低減するためには、燃焼の休止を実施する気筒については、吸気行程を禁止することが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上説明したような構成であり、制御ロジックを簡素化することができ、運転領域毎などの適合を不要にすることができるので、製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のエンジンの１気筒における概略構成を示す構成説明図。
【図２】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の燃焼実施間隔の設定のためのマップの内容を示すグラフ。
【図４】同実施形態の定常運転時における燃焼を実施する気筒を示すタイムチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に１気筒の構成を概略的に示して説明するエンジン１００は、車両特には自動車に搭載される火花点火式内燃機関である４気筒のガソリンエンジンで、気筒毎に燃焼を休止し得る構成を有するものである。気筒毎の燃焼の休止は、空気を吸入しないこと、つまり吸入行程を禁止することにより実施される。したがって、エンジン１００は、それぞれの気筒における吸気弁及び排気弁を独立して制御できる構造を備えるものである。このような吸排気弁の駆動機構については、特に限定するものではない。
【００１５】
このエンジン１００は、吸気系１には、アイドル運転領域以外の運転領域では、図示しないアクセルペダルの踏度に無関係に全開に保持される電子式のスロットル弁２が配設され、そのスロットル弁２の下流にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３が連通するシリンダヘッド４側の端部近傍には、吸気ポート５に燃料を噴射するように気筒毎に燃料噴射弁６が取り付けてあり、この燃料噴射弁６を電子制御装置７により制御するようにしている。また、シリンダヘッド４の燃焼室８の天井部分には、点火プラグ９が取り付けてあるとともに、吸気弁１０及び排気弁１１が設けてある。吸気弁１０及び排気弁１１はそれぞれ、電磁アクチュエータ１２、１３により独立に開閉し得るように構成してある。
【００１６】
電磁アクチュエータ１２、１３は、シリンダヘッド４に取り付けられるものである。電磁アクチュエータ１２、１３は、鉄心と、その鉄心に巻回される２個の電磁コイルと、鉄心内の空間を往復作動する駆動軸と、その駆動軸に固定される可動子と、駆動軸を吸気弁１０及び排気弁１１が開弁する方向に付勢するコイルスプリングと、駆動軸を支持する支持部材と、コイルスプリングの付勢力を調整するネジ部材とを具備している。
【００１７】
この電磁アクチュエータ１２、１３は、それぞれの電磁コイルに電圧が印加されない場合は、可動子に電磁力が作用せず、鉄心を構成する第１鉄心部材と第２鉄心部材とで構成される内部空間の中央位置で釣り合って静止する。この状態では、吸気弁１０及び排気弁１１は、全閉と全開との中間位置で開成しており、上側の電磁コイルに電圧が印加されると、コイルスプリングの付勢力に抗し、かつ吸気弁１０及び排気弁１１を全閉方向に付勢するように吸気弁１０及び排気弁１１の弁ステム部分に取り付けられる弁体コイルスプリングに付勢されて可動子が上側に引き上げられ、駆動軸が上側に移動して吸気弁１０及び排気弁１１が全閉となる。一方、上側の電磁コイルを断電し、下側の電磁コイルに通電すると、コイルスプリングに付勢され、弁体コイルスプリングの付勢力に抗して可動子は下側に引き下げられ、駆動軸が吸気弁１０及び排気弁１１を押し下げて開成させる。
【００１８】
また、排気系１４には、図示しないマフラに至るまでの管路に三元触媒１５が配設され、その上流にはＯ2センサ１６が取り付けられている。
【００１９】
電子制御装置７は、中央演算処理装置１８と、記憶装置１９と、入力インターフェース２０と、出力インターフェース２１とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。中央演算処理装置１８は、記憶装置１９に格納された後述のプログラムを実行して、エンジン１００の運転制御を行うものである。
【００２０】
そしてエンジン１００の運転制御を行うために必要な情報が入力インターフェース２０を介して中央演算処理装置１８に入力されるとともに、中央演算処理装置１８は出力インターフェース２１を介して制御のための信号を燃料噴射弁６などに出力する。
【００２１】
具体的には、入力インターフェース２０には、サージタンク３内の圧力（吸気管圧力）を検出するための吸気圧センサ２２から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂ、クランクセンサ２４から出力されるクランク角度信号ｄ、スロットル弁２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ２５から出力されるＩＤＬ信号ｅ、アクセルペダルの踏度を検出するための踏度センサ２６から出力される踏度信号ｆ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１７から出力される水温信号ｇ、上記したＯ2センサ１６から出力される電圧信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース２１からは、燃料噴射弁６に対して燃料噴射信号ｐが、またスパークプラグ９に対して点火信号ｑが、スロットル弁２の開閉させる駆動モータ（図示しない）に対して開度信号が、さらには、電磁アクチュエータ１２、１３には弁開閉信号ｍ、ｎが出力されるようになっている。弁開閉信号ｍ、ｎは、それぞれの気筒に対して独立して出力されるものである。
【００２２】
このような構成において、吸気圧センサ２２から出力される吸気圧信号ａと回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂとを主な情報として燃料噴射量を演算し、演算した燃料噴射量に対応する通電時間を示す燃料噴射信号ｐを、燃焼を決定した気筒の燃料噴射弁６に出力するプログラムが電子制御装置７に格納してある。さらにまた、電子制御装置７には、要求される要求トルクを検出し、検出した要求トルクに基づいて燃焼実施間隔を設定し、設定した燃焼実施間隔内に燃焼の実施時期になる最初の気筒については燃焼を実施する燃焼気筒選定プログラムが格納してある。この燃焼気筒選定プログラムは、エンジン１００の運転中において、要求トルクの変化を詳細に検出するために、短い所定時間毎に繰り返し実行されるものである。燃焼気筒選定プログラムの概略制御手順を図２に示す。
【００２３】
まず、ステップＳ１において、踏度センサ２６から出力される踏度信号ｆに基づいて、要求トルクを検出する。この場合、エンジン１００の運転状態に対応してアクセルペダルが操作されているので、要求トルクはエンジン補機や電装品などのエンジン負荷を含んだものとなる。
【００２４】
ステップＳ２では、検出した要求トルクに基づいて燃焼実施間隔を設定する。燃焼実施間隔は、時間で規定するもので、要求トルクに対する燃焼実施間隔を設定するマップを検索して設定するものである。マップは、要求トルクが小さいほど燃焼実施間隔を長く設定してあり、要求トルクが大きくなるほど燃焼実施間隔を短く設定してある。したがって、要求トルクを検出した際の運転状態がアイドリング運転状態に近くなるほど燃焼実施間隔は長くなり、全負荷運転になるほど燃焼実施間隔は短くなる。マップの内容を、図３に模式的に示す。
【００２５】
ステップＳ３では、燃焼の実施時期になる最初の気筒を検索する。すなわち、燃焼実施間隔を設定した後に、最初に吸気行程になる気筒を、この時点の各気筒の行程にも基づいて検索する。なお、この時点で吸入行程及び圧縮行程に入っている気筒は、その後に燃焼を実施するものであるが、これらの気筒は検索対象から除外する。
【００２６】
ステップＳ４では、検索により得られた気筒において燃焼を実施する。すなわち、この検索結果の気筒においては、吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を実施する。
【００２７】
ステップＳ５では、燃焼実施間隔が終了したか否かを判定する。具体的には、燃焼実施間隔を設定した時点で、電子制御装置においてタイマを作動させ、燃焼実施間隔の設定後の経過時間を計時する。したがって、燃焼実施間隔の終了は、時間で規定した燃焼実施間隔と経過時間とが一致した時点である。燃焼実施間隔の終了に伴って、設定した燃焼実施間隔はリセットされる。
【００２８】
ステップＳ６では、検索結果の気筒以外の気筒の燃焼を休止する。すなわち、燃焼実施した気筒の後に、その燃焼実施間隔中に燃焼の実施時期になる気筒がある場合、それらの気筒については吸気行程に入ることを禁止する。具体的には、吸気行程に入るタイミングにおいて吸気弁１０を閉じたままにすることで、筒内に空気を吸入することを禁止する。これら吸気行程を禁止した気筒にあっては、排気行程のタイミングにおいて、排気弁１１を閉じた状態を維持する。このように、吸気弁１０を閉じて吸気行程を禁止し、排気弁１１を閉じて排気行程を禁止することにより、ポンピングロスを低減する。
【００２９】
このような構成において、車両の走行を開始すると、アクセルペダルの踏度に無関係にスロットル弁２を全開にして、燃焼を実施する気筒を要求トルクに応じて選定することによりトルクを要求トルクに一致するようにエンジン１００を運転するものである。車両の走行中は、走行状況に応じて時々刻々とアクセルペダルの操作は変化するので、要求トルクが変化するものとなる。例えば加速をする場合、アクセルペダルが踏み込まれ、要求トルクはそれまでより大きくなる。したがって、ステップＳ１及びステップＳ２を実行して得る、検出した要求トルクに基づいて設定する燃焼実施間隔は、加速前に比べて短くなる。逆に、減速のためにアクセルペダルの踏度を小さくすると、要求トルクはそれまでより小さくなるので、燃焼実施間隔は減速前に比べて長くなる。
【００３０】
そしてこの後ステップＳ３〜ステップＳ６を実行して、燃焼実施間隔を設定した後に燃焼の実施時期になる最初の気筒、例えば四気筒の内の第一気筒において、吸入行程において吸気弁を開き、燃料をシリンダ内に噴射して燃焼を実施する。このようにして燃焼を実施した後、燃焼実施間隔が終了するまでに第二〜第四気筒までのいずれかが燃焼の実施時期になったとしても、それらの気筒については吸気行程を禁止して、燃焼を休止する。したがって、燃焼実施間隔が長くなると、例えば全ての気筒で燃焼を実施する全負荷運転の場合に比べて、燃焼を休止する気筒が多くなるので、エンジン回転数が全負荷運転の場合と同じであっても、トルクは全負荷の場合に比べて小さくなる。
【００３１】
図４に示すタイムチャートは、燃焼実施間隔が一定、つまり定常状態で要求トルクが変化せずにエンジン１００を運転している場合の、燃焼を実施する気筒がそれぞれの燃焼実施間隔において変化することを示すものである。同図において、１〜４までの数字は気筒名に対応し、丸印のついているものは、燃焼を実施する気筒を示すものである。なお、要求トルクが変化する場合、燃焼実施間隔が変化するので、燃焼を実施する気筒が連続して同一気筒になることや、あるいは燃焼の実施時期であるにもかかわらず連続して同一気筒が休止となることも発生する。
【００３２】
このように、燃焼を実施する気筒を、要求トルクに基づいて設定した燃焼実施間隔において最初に燃焼の実施時期になる気筒に選定するので、スロットル弁２を通過する吸入空気量を制御することなく、またエンジン回転数に依存することなく、要求トルクに応じてトルクを制御することができる。この場合に、燃焼を実施する気筒以外は吸気及び排気を禁止しているので、ポンピングロスを低減することができるとともに、三元触媒１５の温度が低下したり酸素が過多になることを防止することができる。
【００３３】
また、燃焼を実施する気筒、あるいは燃焼を休止する気筒を要求トルクのみを構成要素として制御するので、制御ロジック（プログラムの構成）を簡素化することができる。このため、プログラムにおけるバグを低減することができ、検査に要する工数、従来のこの種のエンジンのためのものに比べて適合に要する工数などを大幅に削減することができる。これにより開発及び製造コストを低減することができる。
【００３４】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
上述の実施形態においては、吸気弁１０及び排気弁１１を電磁アクチュエータにより開閉するものを説明したが、吸気弁及び排気弁を気筒毎に個別に開閉制御し得るものであれば、電磁アクチュエータに限定されるものではなく、機械式の可変バルブ機構などで構成するものであってよい。また、電磁アクチュエータや可変バルブ機構により、吸気弁のバルブタイミング及びリフト量を制御することにより吸入空気量を制御するエンジンの場合は、スロットル弁を備えない構成とするものであってよい。
【００３６】
加えて、本発明はディーゼルエンジンにも適用することができる。
【００３７】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の活用例として、多気筒のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンが挙げられる。
【符号の説明】
【００３９】
７…電子制御装置
１０…吸気弁
１１…排気弁
２６…踏度センサ
【図１】
2012132318.tif 000003
【図２】
2012132318.tif 000004
【図３】
2012132318.tif 000005
【図４】
2012132318.tif 000006