JPH07208221A - 可変排気量内燃機関内の複数シリンダを同期的に活性化するシリンダ同期活性化装置 - Google Patents

可変排気量内燃機関内の複数シリンダを同期的に活性化するシリンダ同期活性化装置

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JPH07208221A
JPH07208221A JP6275172A JP27517294A JPH07208221A JP H07208221 A JPH07208221 A JP H07208221A JP 6275172 A JP6275172 A JP 6275172A JP 27517294 A JP27517294 A JP 27517294A JP H07208221 A JPH07208221 A JP H07208221A
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valve
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cylinders
combustion engine
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JP6275172A
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Daniel J Lipinski
ジェイ．リピンスキー ダニエル
Julian A Lorusso
エイ．ロルッソ ジュリアン
Jerry D Robichaux
ディー．ロビショウクス ジェリー
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Ford Motor Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変排気量内燃機関のインテーク・バルブ及
びエキゾースト・バルブを操作して全てのシリンダを活
性化させた最大稼働と、部分的にシリンダを活性化した
部分稼働との間を遷移をさせることにより、エキゾース
ト・エミッションを過度にすることなく、かつ内燃機関
の効率を高めるようにしたシリンダ同期活性化装置を提
供する。 【構成】 不活性化するシリンダを選択する手段、及び
吸気事象中に選択したシリンダを作動させるタイミング
を判断するタイミング手段を含む制御手段を備え、該制
御手段が所定の吸気事象中にバルブ作動手段により前記
選択したシリンダの前記バルブの不活性化を開始させ、
かつ前記バルブ作動手段が前記選択したシリンダが次の
排気事象を開始するまでに不活性化を完了させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多気筒可変排気量内燃
機関を制御してその内燃機関内の複数シリンダの不活性
化及び再活性化を管理する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の設計者及び製造者は、内燃機関
がある種の走行状態中に全数のシリンダ以下で作動でき
るのであれば、燃焼効率を高められることを多年にわた
って実現していた。従って、低速度低負荷作動のとき
に、その内燃機関がその８気筒のうちの４気筒、又は６
気筒のうちの３気筒で走行可能であれば、燃料を節約す
ることが可能である。実際に、ある製造者は数年前に４
−６−８可変排気量内燃機関を提供し、またフォード・
モータ社は、製品を販売することはしなかったが、高度
に改良した状態までに開発された３気筒のみで作動可能
な６気筒内燃機関を設計した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、前述の内
燃機関はいずれもこれらの制御戦略に関連した欠点があ
った。特に、実際の製品において内燃機関装置に関する
顧客の受け取り方は、パワートレインが種々のシリンダ
作動モード間で「ハンティング」する、即ち頻繁に遷移
する傾向があるために不満足なものであった。換言すれ
ば、内燃機関が頻繁に４気筒から６気筒による運転に遷
移し、その間に顕著なトルクのエクスカーションを発生
することになる。これは、トランスミッション・ギヤが
必然的にシフトダウン又はシフトアップを過度に切り換
えるのを運転者に知覚させる好ましくない作用があっ
た。従来技術の装置に関する他の欠点は、燃料噴射及び
バルブ・タイミングを正しく制御できないために、内燃
機関のエミッションが正しく制御されないということに
あった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、過度の
エキゾースト・エミッションを発生させずに、最大ゲイ
ンの機関効率をもって、全てのシリンダを活性化した最
大稼働と、いくつかのシリンダのみを活性化した部分的
な稼働との間で遷移できるように、内燃機関のインテー
ク・バルブ及びエキゾースト・バルブを作動させる装置
を提供することにある。排気ガスは不活性化されたシリ
ンダ内に閉じ込められるために、燃焼効率は本発明によ
り高められる。即ち、この排気ガスは、次のサイクルに
おいて交互に圧縮及び拡張され、その結果としてエネル
ギの損失は非常に小さい。
【０００５】多気筒燃料噴射４ストローク・サイクル内
燃機関の１以上のシリンダを同期的に活性化させるシリ
ンダ同期活性化装置であって、前記シリンダに関連する
インテーク・バルブ及びエキゾースト・バルブを不活性
化するバルブ作動手段と、複数のフューエル・インジェ
クタであって、そのうちの一つが前記各シリンダに関連
されている前記フューエル・インジェクタと、不活性化
されるべきシリンダを選択する手段、及び吸気事象中に
前記選択されたシリンダが作動状態となる時を判断する
タイミング手段を含む制御手段とを備えている。前記制
御手段は所定の吸気事象中に前記バルブ作動手段に指令
して選択したシリンダの前記バルブの不活性化を開始さ
せ、かつ前記バルブ作動手段は次の排気事象を開始する
時までに不活性化を完了する。前記制御手段は、好まし
くは、前記選択されたシリンダ吸気行程のほぼ開始時に
前記バルブ作動手段に指令して前記バルブの不活性化を
開始させる。
【０００６】本発明の他の特徴によれば、前記制御手段
は、更に、選択されたシリンダがバルブを不活性化する
所定の吸気事象を完了したときに、前記選択されたシリ
ンダに関連したフューエル・インジェクタを不活性化す
る手段を備えている。本発明による装置では、連続的に
複数のシリンダを不活性化して不活性化された各シリン
ダをその最終的な爆発行程の排気ガスにより充満させる
ようにする。
【０００７】シリンダの再活性化中は、前記バルブ作動
手段は、前記インテーク・バルブが作動していれば吸気
事象が発生することになる期間において選択されたシリ
ンダを再活性化し始め、かつ前記バルブ作動手段は次の
排気事象を開始する時点までに再活性化を完了させる。
【０００８】本発明により内燃機関のシリンダを同期的
に活性化する方法において、前記方法は、活性化するシ
リンダを選択するステップと、前記シリンダが活性化さ
れたときは吸気事象中に選択されたシリンダが作動状態
となる時を判断するステップと、所定の吸気事象中に前
記選択されたシリンダの活性化を開始するようにバルブ
作動手段を指令すると共に、前記バルブ作動手段が次の
排気事象の開始する時までに前記再活性化を完了させる
ステップと、最初の吸気事象を前記選択されたシリンダ
が開始する前に前記選択されたシリンダに関連したフュ
ーエル・インジェクタを活性化させるステップとを含
む。
【０００９】
【実施例】図１に示すように、本発明によるフォア・ス
トローク・サイクル内燃機関のシリンダを同期的に活性
化させる装置は、内燃機関を制御するために通常に用い
られる型式のマイクロプロセッサ・コントローラ１０を
備えている。マイクロプロセッサ・コントローラ１０
は、種々のセンサ、例えば内燃機関の冷却液温度、給気
量の温度、インテーク・マニホールドの圧力、アクセル
・ペダルの位置、並びに当該技術分野に習熟する者に知
られ、かつこの開示により示唆される他の内燃機関及び
車両の各センサを含めることが可能なセンサ１２からの
種々の入力を用いるマイクロプロセッサ１０Ａを備えて
いる。マイクロプロセッサ・コントローラ１０は、フュ
ーエル・インジェクタ１４及びシリンダ制御バルブ１６
を作動させる。マイクロプロセッサ・コントローラ１０
は、その内燃機関において選択されたシリンダを不活性
化させてその内燃機関の実効排気量を減少させる能力を
有する。必要により、例えば、８気筒内燃機関のときは
内燃機関を４、５、６又は７気筒により、更には３気筒
により作動させるすることができる。当該技術分野に習
熟する者は、この開示を見ることにより、内燃機関のシ
リンダを選択的に非作動にさせるために多数の異なる不
活性化装置を利用できることを理解するであろう。この
ような装置は、例えば燃焼ガス又は排気ガスをシリンダ
内に閉じ込めたままとするように、作動不能にされたシ
リンダがバルブを開くのを阻止する機構を備えている。
更に、このような装置は１以上のシリンダの有効行程を
変更する機構を含めることもできる。
【００１０】図２及び図３は選択されたシリンダを作動
不能即ち不活性化する一機構を示す。実際には、インテ
ーク・バルブ又はエキゾースト・バルブの一部であって
もよいバルブ・ステム３４と作動的に関連されるロッカ
ー・アーム２２は、共通のロッカー・シャフト２４に搭
載された油圧カムシャフト・フォロア２０がロッカー・
アーム２２と係合するときにのみ、カム・ローブ２６の
押し付けに応答をする。このロッカー・アーム２２との
係合は、ばねが装填されたピン３０をロッカー・アーム
２２から油圧カムシャフト・フォロア２０へ突出させて
いるときに発生する。ピン３０は、シリンダ制御バルブ
１６は選択されたシリンダに対応しているシリンダ制御
バルブ１６のうちの一つからの油圧に応答する。マイク
ロプロセッサ・コントローラ１０からコマンドを受け取
ると、適当なシリンダ制御バルブが油圧ポンプ１８から
選択されたシリンダに対応する一対のロッカー・アーム
２２へ高圧の作動油を導くことになる。そこで、ピン３
０は対応するロッカー・アーム２２へ引っ込められ、選
択されたシリンダ用のバルブが不活性化されることにな
る。特定のシリンダ制御バルブ１６をオフにすると、ピ
ン３０をロッカー・アーム２２内の引込み位置を取らせ
ている油圧が低下し、ばね３２が油圧カムシャフト・フ
ォロア２０とロッカー・アーム２２とを係合させること
になり、その結果、シリンダが活性化することになる。
当該技術分野に習熟する者は、この開示を見ることによ
り、シリンダ当り２バルブを有する内燃機関が２つの油
圧カムシャフト・フォロア２０を必要とすること、即ち
２以上のバルブを有する内燃機関が各シリンダ用に付加
的なカム・フォロアが必要となることを理解できるであ
ろう。更に、当該技術分野に習熟する者は、油圧により
カム・フォロア係合位置へピン３０を突出させること、
及びばねの力により引込ませることを理解できるであろ
う。
【００１１】図４Ａ及び図４Ｂは、この場合に、活性化
された４気筒による作動から活性化された８気筒による
最大作動へ、及びその逆への遷移中の種々の機関制御パ
ラメータを示す。図４Ａから説明すると、“ＣＩＤ”に
より示す線は、点火シーケンスにおける種々の内燃機関
のシリンダを示す。各パルスの前縁は番号を付けたシリ
ンダの圧縮行程においてＢＴＤＣ（上死点前）の約１０
°に対応する。“ＶＳ＃５”により示す線は、この例で
は、シリンダ番号５に対応するシリンダ制御バルブの状
態を示す。当該技術分野に習熟する者は、この開示を見
ることにより、特定の活性化又は不活性化シーケンスを
開始させるために選択されるシリンダが、活性なシリン
ダ数の変更を完了するまでに発生する内燃機関のサイク
ル数を最小化するように、選択されてもよいことを理解
できるであろう。従って、ここで複数例におけるシリン
ダ５の選択は、単純に便宜のうちの一つである。“ＩＮ
−ＥＸ＃５”により示す線は、シリンダ５用のインテー
ク・バルブ及びエキゾースト・バルブの作動状態を示
す。“ＮＶＳ ＯＦＦ”により示す線は、種々のシリン
ダに関連した複数のバルブを活性化させるために減勢さ
れたシリンダ制御バルブ１６の数を示している。“ＮＣ
ＹＬ”により示す線は、活性化されたシリンダ又は点火
するシリンダの数を示す。“ＭＯＤＥ８ＦＬＧ”により
示す線は、内燃機関が４又は８気筒点火周波に従って作
動しているか否かを示す。最後に、“ＩＮＪ＃５”によ
り示す線は、シリンダ５用のフューエル・インジェクタ
の作動を表わす。
【００１２】この実施例において、８気筒内燃機関は、
８気筒の全てを活性化する最大運転か、又は４気筒によ
る最小運転かで作動している。不活性化が可能なシリン
ダは、番号５、８、３及び２である。前述のように、こ
の不活性化の範囲は単なる１例であって、本発明は内燃
機関内で任意のシリンダ数を活性化及び不活性化するた
めに用いられてもよい。
【００１３】ここで、図４Ａに示す４気筒から８気筒へ
の遷移から説明すると、時間ｔ1 で、マイクロプロセッ
サ１０Ａからコマンドが与えられて、内燃機関の付加的
なシリンダを作動させ、これをシリンダ５から開始させ
る。時間ｔ1 はシリンダ３用のＣＩＤパルスと一致する
ことに注意すべきである。作動シリンダ３がその圧縮行
程で上死点に接近し、シリンダ３から丁度３６０°にあ
るシリンダ５が吸気行程を含むその吸気事象を開始した
ので、コマンドが時間ｔ1 で与えられる。従って、ＣＩ
Ｄの線は、マイクロプロセッサ１０Ａが種々のシリンダ
が吸気事象を何時実行するかを判断可能にする。しか
し、この場合に、シリンダ５用のエキゾースト・バルブ
（ＥＸ）及びインテーク・バルブ（ＩＮ）は、ＩＮ−Ｅ
Ｘ＃５に示すように、時間ｔ1 で不活性化される。線Ｖ
Ｓ＃５は、時間ｔ1 におけるハードウエアの動作に関連
して、シリンダ５用のシリンダ制御バルブ１６がオフに
なるので、シリンダ５用の油圧カムシャフト・フォロア
２０内のピン３０がばね３２によりそれぞれのロッカー
・アーム２２へ駆動され、その結果、時間ｔ5 でシリン
ダ５に関連するインテーク・バルブ及びエキゾースト・
バルブが共に、ＩＮ−ＥＸ＃５に示すように、活性化さ
れることを示している。実際には、インテーク・バルブ
が作動状態であれば吸気事象が発生する期間で再活性化
が始まる。即ち、再活性化は次の排気事象を開始する時
までに完了される。
【００１４】ＮＶＳ ＯＦＦの線は、時間ｔ1 で、この
例ではシリンダ５用の制御バルブを含むシリンダの付加
的な一制御バルブがオンとなることを示す。マイクロプ
ロセッサ・コントローラ１０は連続するシリンダを再活
性化するので、再活性化された各シリンダはその最初の
吸気行程中で汚染されていない新鮮なチャージを吸入す
る。これは、インテーク・バルブの不活性化及び再活性
化の前に、各シリンダ用のエキゾースト・バルブが常時
不活性化すると共に再活性化されるので、発生するもの
である。シリンダは最初は燃焼ガスを排出し、次に所望
の空燃比による燃料を含む新鮮なチャージを吸入するの
で、エキゾースト・エミッション制御を助けるものであ
る。ＮＣＹＬの線は、活性化されたシリンダ数が時間ｔ
5 で８気筒に増加し始めることを示す。シリンダはそれ
らの点火周波に一致する速度で再活性化されるので、内
燃機関は、実際には、時間ｔ5 でステップを増加させて
いるＭＯＤＥ８ＦＬＧに示すように、時間ｔ5 で８気筒
点火周波で作動している。
【００１５】ここで、一般的には種々のシリンダ、具体
的にはシリンダ５に関連しているフューエル・インジェ
クタの制御を説明すると、時間ｔ1 において、シリンダ
５用のインジェクタが作動可能にされる。この作動可能
は、シリンダ３に対する次のＣＩＤパルス前の短い期間
でインジェクタを点火可能にしている。このようにし
て、時間ｔ5 でインテーク・バルブ及びエキゾースト・
バルブを再活性化したときは、燃料がシリンダ５に導入
可能となる。再活性化された最初の排気事象に続く吸気
事象前でインジェクタの再活性化が発生するので、シリ
ンダは通常に点火可能となり、かつこのことが化学的に
正しいエキゾースト混合気をエキゾースト装置に放出す
ることを意味していることに注意すべきである。これ
は、シリンダが空気のみを放出するのであれば、エキゾ
ースト後処理装置を混乱させる恐れがあるので、重要で
ある。
【００１６】図４Ｂに示す８気筒から４気筒への遷移
は、ＶＳ＃５の線上のコマンドにより、活性化された８
気筒による最大作動から、この場合は、活性化された４
気筒による部分的な作動への遷移が時間ｔ1 で開始され
て、シリンダ５用のシリンダ制御バルブをオンにさせる
ことを示す。ＩＮ−ＥＸ＃５の線に示すように、シリン
ダ５用のインテーク・バルブ及びエキゾースト・バルブ
は時間ｔ5 で不活性化される。不活性化は、再活性化と
同じような形式により、内燃機関の点火順序により進行
し、ＮＶＳ ＯＮに示すように、シリンダ８、３、及び
２用のシリンダ制御バルブは、それぞれ時間ｔ2 、
ｔ3 、 及びｔ4 でオンにされる。時間ｔ5 において、シ
リンダ５用のバルブがオンにされる。また、ＮＣＹＬの
線は、時間ｔ5で活性化されるシリンダ数が４気筒へ減
少し始めることを示している。ＭＯＤＥ８ＦＬＧの線
は、時間ｔ5 で内燃機関が４シリンダ点火周波に到達し
たことを示している。最後に、時間ｔ1 で、シリンダ５
用のインジェクタが不活性化される。不活性化される他
のシリンダに関連するインジェクタは、点火順序により
不活性化されて吸気事象を終了した時点ではこれらシリ
ンダが不活性化となる。しかし、不活性化されたシリン
ダが空気及び燃料を含む最後の新鮮な１チャージを吸入
するので、シリンダはマイクロプロセッサ・コントロー
ラ１０による判断に従って、化学的に正しい混合気で点
火できることに注意すべきである。これは、シリンダを
再活性化したきに放出する排気ガスが後処理にとって好
ましい成分を有するものとなることを意味する。点火プ
ラグの点火は、不活性化及び再活性化の両方の場合で常
時保持される。即ち、点火プラグは遮断されることはな
い。これも適当なエキゾースト混合気のみがエキゾース
ト後処理装置に到達することを保証する必要がある。
【００１７】ここで説明した装置には、請求の範囲に記
載した本発明の範囲から逸脱することなく、変更及び変
形を行なうことができる。更に、本発明による装置は、
広い適用性を有し、また８気筒を３、４、５、６、７若
しくは８気筒により、又は６気筒を３、４、５、若しく
は６気筒により作動させるために、この装置を用いるこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシリンダ同期活性化装置のブロッ
ク図。
【図２】本発明による装置の実施に有用なバルブ作動手
段の一部分を示す図。
【図３】本発明による装置の実施に有用なバルブ作動手
段の一部分を示す図。
【図４】Ａは本発明により作動される８気筒内燃機関の
うちで、活性化された４気筒による作動から活性化され
た８気筒への遷移におけるいくつかの機関制御パラメー
タの挙動をグラフ表示する図。Ｂは本発明により作動さ
れた８気筒内燃機関のうちで、活性化された４気筒によ
る作動から活性化された８気筒への遷移における前記期
間制御パラメータの挙動についてグラフ表示する図。
【符号の説明】
１０ マイクロプロセッサ・コントローラ １０Ａ マイクロプロセッサ １２ センサ １４ フューエル・インジェクタ １６ シリンダ制御バルブ
フロントページの続き (72)発明者 ジェリー ディー．ロビショウクス アメリカ合衆国ミシガン州サウスゲイト, ビレッジ パーク ドライブ 13200，ナ ンバー 1041

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多気筒燃料噴射フォア・ストローク・サ
    イクル内燃機関の複数シリンダを同期的に活性化するシ
    リンダ同期活性化装置において、 前記シリンダに関連するインテーク・バルブ及びエキゾ
    ースト・バルブを不活性化するバルブ作動手段と、 複数のフューエル・インジェクタであって、そのうちの
    一つが前記各シリンダに関連されている前記フューエル
    ・インジェクタと、 不活性化されるべきシリンダを選択する手段、及び吸気
    事象中に選択されたシリンダが作動状態となる時を判断
    するタイミング手段を含む制御手段とを備え、前記制御
    手段は、所定の吸気事象中に前記バルブ作動手段に指令
    して前記選択されたシリンダの前記バルブの不活性化を
    開始させ、かつ前記バルブ作動手段は前記選択されたシ
    リンダが次の排気事象を開始する時までに不活性化を完
    了させることを特徴とするシリンダ同期活性化装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記選択されたシリン
    ダの吸気行程のほぼ開始時に、前記バルブ作動手段に指
    令して前記バルブの不活性化を開始させることを特徴と
    する請求項１記載のシリンダ同期活性化装置。
JP6275172A 1993-12-23 1994-11-09 可変排気量内燃機関内の複数シリンダを同期的に活性化するシリンダ同期活性化装置 Pending JPH07208221A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US172350 1993-12-23
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