JPS6045780A - 気筒数制御エンジンの点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの運転状態に応じて、全ての気筒か
ら出力させる全筒運転と一部の気筒からのみ出力させる
減筒運転との切換えを行うようにしてなる気筒数制御エ
ンジンの点火装置に関するものである。

（従来技術） 遅蒔、特に自動車用エンジンにおいては燃費の大幅な向
上が望まれており、このため例えば特開昭５７−３３８
号公報に示すように、エンジンの運転状態に応じて上述
した全筒運転と減筒運転とを適宜切換、選択し得るよう
にした気筒数制御エンジンが出現している。すなわち、
例えば発進時、高速走行時などのような高負荷時には、
全ての気筒に対して燃料を供給して全気筒から出力させ
る一方、定速、定地走行などのような低負荷蒔には、一
部の気筒に対する燃料供給をカットして他の気筒に対す
る充填効率を高める等により省燃費を図っている。

このような気筒数制御エンジンにおいては、一部の気筒
に対する燃料供給をカットして減筒運転へ切換えるため
の気筒数制御手段を備え、かつ、エンジン回転数、スロ
ットルバルブ開度、吸気負圧、エンジン温度等のエンジ
ン運転状態を検出して減筒運転にすべきか否かを判別し
、この判別結果を上記気筒数制御手段に出力する減筒判
別手段を備えている。

ところで、エンジンの点火時期は、混合気の燃。

焼に極めて大きな影響を及ぼしてエンジン性能そのもの
を左右するものであり、このため点火時期を正確に制御
することか肝要となる。この点火時期を正確に制御する
には、エンジンの細軸状態に応じて設定された所定のタ
イミングに点火が行えるようにする必要があり、このた
め、４、シ公昭５１−４５００２号公報に示すように、
Ｌ記点火が行われるべき所定タイミングに達したか否か
を、所定クランク角に要する時間を基にしたいわゆる周
期演算によりめられるようにしたものがある。

すなわち、エンジンの所定クランク角（通常９０°）に
要する時間（周期）をめて、この周期に基づいて点火時
期に相当するクランク角となる時期を予測、”演算し、
この予測に基づいて点火信号を出力するようにしたもの
がある。しかしながら、上述の周期演算に基づいて点火
時期を制御する場合、気筒数制御エンジンにあっては、
全筒運転時に比して減筒運転時の点火時期が不正確なも
のになってしまう、という不都合が生じる。この点を詳
述すると、先ず、クランク角速度は、稼動気筒の燃焼時
が速く（周期が短い）、該燃焼が行われていない時期が
遅く（周期が長い）なるものである。そして、例えば４
気筒エンジンで休止気筒が１番気筒と４番気筒とされか
つ点火順序が一般的な１−３−４−２とされている場合
、減筒運転時には、点火が行われる気筒は、稼動気筒、
休止気筒、稼動気筒、休止気筒拳・・となって例え定常
運転状態であっても所定クランク角の１サイクルの周期
が長、短、長、短・・・というように変動してしまう。

したがって、通常の周期演算で行われているように、点
火直前の所定クランク角の１サイクルに要する周期に基
づいてのみ点火時期を制御したのでは、前述した周期に
長、短が生じる以上、点火時期の予測が不正確なものと
ならざるを得ない。

（発明の目的） 本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、
減筒運転時にあっても、所定の点火すべき時期に合わせ
て正確に点火が行えるようにした気筒数制御エンジンの
点火装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、周期演
算に用いる所定クランク角の１サイクルの周期として、
全筒運転時には点火時期よりもｌサイクル前の周期を用
いる一方、減筒運転時には、点火時期直前における稼動
気筒の燃焼時を含む周期を用いるようにしである。

具体的には、第１図に示すように、減筒判別手段により
、運転状態に応じて減筒運転すべきか否かを判別し、こ
の判別結果に基づいて、気筒数制御手段を制御して適宜
減筒運転に切換えるようになっている。また、クランク
角検出手段からの所定クランク角毎の信号に基づいて、
該所定クランク角の１サイクル毎の周期が周期演算手段
により演算される一方、点火時期演算手段により、エン
ジンの運転状態に応じて例えばＢＴＤＣ（上死点前）１
０°　というように点火時期が決定され、この決定され
た点火時期に対応して、点火信号発生手段が、点火手段
に対して点火信号を発することとなる。そして、上記点
火信号を伺時発生させるかについては、全筒運転時にあ
っては点火の１サイクル前の周期に基づいて、また減筒
運転時には点火直後の稼動気筒の燃焼時を含む周期に基
づいて、それぞれ前記決定された点火時期に対応した時
間が予測、演算されることになる。

（実施例） 第２図において、１はエンジン本体で、吸入空気は、エ
アクリーナ２、スロットルチャンバ３、吸気マニホルド
４、吸気ポート５を経て燃焼室６へ供給され、」二記エ
アクリーナ２から吸気ポート５までの間の経路が、吸気
通路７を構成している。この吸気通路７を流れる吸入空
気に対しては、燃料噴射弁８からの燃料が混合されるよ
うになっており、上記吸入空気量はスロットル／ヘルプ
９により制御される。また、前記燃料室６からの排気ガ
スは、排気ポート１０より排気マニホルド１１等を経て
、大気に排出される。

前記吸気ポート６を開閉する吸気弁１２およびυ１気ポ
ートｌＯを開閉する排気弁１３は、動弁機構により所定
のタイミングで開閉される。この動弁機構は、実施例で
は、吸・排気弁１２．１３を閉弁方向へ付勢するターン
スプリング１４．１５の他、クランクシャフト（図示略
）により回転駆動されるカムシャフト１６、該カムシャ
フトに設けられたカム１７、ロッカアーム１８．１９、
該ロッカアーム１８．１９の揺動支点を構成するタペッ
ト２０．２１から大略構成されている。そして、実施例
では、エンジン本体１は４気筒用とされて、その点火順
序が１−３−４−２とされると共に、減筒運転時に１番
気筒と４番気筒とが休止すなわち燃料供給がカットされ
る気筒となっており、このため、１番気筒と４番気筒用
のタペット２０．２１に対しては、弁駆動制御装置２２
．２３が付設されている。

前記弁駆動制御装置２２．２３は、それぞれソレノイド
２４．２５により切換、駆動されるもので、ソレノイド
２４．２５が消磁時にあっては、タペット２０．２１の
ロッカアーム１８．１９に対する揺動支点が図中下方へ
変位した位置にあって、カムシャフト１６の回転に応じ
てロッカアーム１８．１９が揺動して全ての気筒の吸拳
排気弁１２．１３が開閉される全筒運転となる。逆に、
ソレノイド２４．２５が励磁されると、上記揺動支点が
図中上方へ変位可能となって、カムシャフト１６と吸・
排気弁１２．１３との連動関係が遮断され、１番気筒と
４番気筒の吸・排気弁１２．１３が閉弁状態を維持した
ままの減筒運転となる。

なお、上述した弁駆動制御装置２２．２３そのものは、
例えば特開昭５２−５６２１２号公報に示すように既に
良く知られたものなので、その詳細な説明は省略する。

第２図中２６はマイクロコンピュータからなるコントロ
ールユニットで、該コントロールユニット２６は、エン
ジンの運転状態に応じて全筒運転と減筒運転とのいずれ
か一方の運転を行うように前記ソレノイド２４．２５を
制御するのは勿論のこと、点火時期、燃料噴射量等をも
あわせて制御するものであるが、以下の説明においては
、燃料噴射量等本発明に直接関係のない部分についての
説明を省略する。

」二記コントロールユニット２６には、冷却水温センサ
２７からのエンジン温度としてのエンジン冷却水温度、
吸気負圧センサ２８で検出された吸気負圧、点火コイル
２９からのエンジン回転数、スロットルセンサ３０から
のスロットル開度およびピンクアップからなるクランク
角センサ３１がらの所定クランク角毎の信号がそれぞれ
入力される一方、該コントロールユニット２６がらは、
前記両ソレノイド２４．２５およびテス１、リビュータ
３３に対して出力される。ここで、本実施例では、所定
クランク角毎の信号としては、各気筒のＴＤＣ（上死点
）参の信号およびＢＴＤＣ（上死点前）９０”毎の信号
が入力されるようになっている。このため、クランクシ
ャフト（図示略）と周期して回転する回転板３２には、
ＴＤＣに相当する部分に一対の突起３２ａ、３２ｂが形
成されると共に、ＢＴＤＣ９０°に相当する部分におい
て一対の突起３２ｃ、３２ｄが形成され、該回転板３２
に臨ませて前記ピックナツプ３１が配設されている。そ
して、本実施例では、所定クランク角の１サイクルの周
期として、ＴＤＣ間の周期を利用するようにしである。

なお、第２図中３４は点火プラグ、３５は八ツテリであ
る。

次に、前記コントロールユニット２６による制御内容に
ついて、第３図〜第５図に示すフローチャートに基いて
説明するが、上記フローチャートは、気筒判別のための
ルーチンと、点火制御のだめのルーチンとに大別される
ため、以下の説明ではこれ等のルーチン別に分脱してい
くこととする。

１気筒判別ルーチン（ｆｆＳ３図） 先ず、ステップ３６においてイニシャライズされて、気
筒数フラグが１とされる。この気筒数フラグは、「１」
のときが全筒運転を、「０」のときが減筒運転を意味す
るものである。

次いで、ステップ３７において、エンジン冷却水温、吸
気負圧、エンジン回転数、スロットル開度の各データが
入力される。

この後、ステップ３７で入力されたデータに基づき、エ
ンジン運転状態か減筒運転する条件を満たしているか否
かがステップ３８〜４０で順次判別される。すなわち、
冷却水温が設定値Ｔ。（例えば６０°Ｃ）以上の高温で
あり（ステップ３８）、エンジン回転数が設定値ＮＯ（
例えば２０００ｒｐｍ）以下の低速であり（ステップ３
９）、加速状態ではない定常あるいは減速走行である（
ステップ４０）、という全ての条件を満たした場合には
、ステップ４１へ移行する。なお、加速状態であるか否
かは、スロットル開度の変化を時間で微分して加速度を
得て、該加速度が設定加速度よりも大きいか否かで判別
される。

上記ステップ４１からは、ステップ３７で気筒数フラグ
が１であるとイニシャライズされているので、最初はス
テップ４２へ移行し、ここで、吸気負圧が設定値２４以
上であるか否かが判別される。そして、吸気負圧が設定
値Ｐ４以下の低負荷である場合は、ステップ４３へ移行
し、ここで気筒数フラグかＯとされる。

上記ステップ４３へ移行することは、減筒運転すべき条
件が全て満足されているときなので、ステップ４４によ
り減筒運転（実施例では２気筒運転）すべき旨の出力が
なされて、すなわちソレノイド２４．２５が励磁されて
、１番気筒と４番気筒の吸・排気弁１２．１３が閉弁状
態のままに維持された減筒運転となる。

この後は、後述するステップ４８〜５２での点火のため
の処理がなされて、再びステップ３７へ戻ることになる
が、エンジンの運転状態が前述した場合と変らない場合
には、前述したのと同様ステップ４１へ移行する。そし
て、ステップ４１においては、ステップ４３で前述のよ
うに気筒数フラグがＯとされている結果ステップ４５へ
移行して、ここで吸気負圧が設定値Ｐ２より大きいか否
かが判別される。すなわち、吸気負圧は、例えばエンジ
ンの回転数が同じであっても減筒運転時と全筒運転時と
は異なるものであり、このため、減筒運転時における全
筒運転への切換条件となる吸気負圧Ｐ２は減筒運転時の
ものを用い、また全筒運転時における減筒運転への切換
条件となる吸気負圧Ｐ、は全筒運転時のものを用いであ
る（Ｐ２〉Ｐ４）。これにより、吸気負圧に応じた減筒
運転と全筒運転との切換が短時間の間にひんばんに行わ
れるのが防止される（ハンチング防止）。

ここで、冷却水温が設定値Ｔｏより低い場合、エンジン
回転数か設定値Ｎｏより高い場合、加速する場合、吸気
負圧が設定値Ｐ２　（［筒運軸持）あるいはＰ４　（全
筒運転時）よりも大きい場合、のいずれか１つの条件に
合致する場合は、ステップ４６に移行して、ここで気筒
数フラグが１とされた後、ステップ４７において全筒運
転すべき旨の出力がなされる。すなわちソレノイド２４
．２５か消磁されて、全ての気筒の吸・排気弁１２．１
３が開閉運動される全筒運転となる。

ＩＩ点火制御ルーチン（第４図、第５図）先ず、第４図
に示すフローチャートは、第３図に示すフローチャート
に対してＴＤＣ毎に割込が行われるものであり、先ず、
ステップ４８において、ＴＤＣ間の周期が計算される。

次いで、ステップ４９において周期のチェ・ンクが行わ
れた後、ステップ５０において前記周期計算により得ら
れた周期ＩＧＴ＋、がストアされ、続くステ・ンプ５１
において、４サイクル前までの周期分だけストアされる
。なお、ストアされた周期は、ＩＧＴ、が点火１サイク
ルのものに相当し、Ｉ　Ｇ　Ｔ　２が２サイクル前、Ｉ
　Ｇ　Ｔ　：＋が３サイクル前、ＩＧＴ４が４サイクル
前のものとなっている。

この後、ステップ５２において気筒数フラグか判別され
、気筒数フラグが全筒運転を意味する１である場合は、
ステップ５３へ移行する。このステップ５３では、エン
ジン回転数が設定値Ｎ１（例えば３５０Ｏｒｐｍ）より
大きいか否かを判別されて、エンジン回転数が設定値Ｎ
、よりも大きければステップ５５へ移行し、小さければ
ステップ５４へ移行する。

前記ステップ５４では、エンジンの運転状態が定常、減
速、加速のいずれの状態であるかが判別され、定常運転
の場合は前記ステップ５５へ、減筒運転の場合はステッ
プ５６へ、加速連転の場合はステップ５７へ移行する。

前記ステップ５５においては、エンジンが高回転あるい
は、定常運転であることからして、次の周期Ｉ　Ｇ　Ｔ
　ｏ　もＩ　Ｇ　Ｔ　＋　と同じであろうと予測されて
、′■ＧＴＩがそのまま次の周期Ｉ　Ｇ　Ｔ　ｏ　とし
て設定される。

また、前記ステップ５６においては、減速運転であるこ
とからして、次の周期Ｉ　Ｇ　７ｒ　ｏはｌサイクル前
のＩ　Ｇ　Ｔ　＋　よりも長くなる（エンジン回転数が
低くなる）であることを予測して、すなわち、この長く
なる分は１サイクル前の周期ＩＧＴ、より２サイクル前
の周期Ｉ　Ｇ　Ｔ　２を差引１．）だ差分になるであろ
うと予測して、Ｉ　Ｇ　Ｔ　＋　より当該差分を加算し
たものが次の周期Ｉ　Ｇ　Ｔ　ａ　として設定される。

さらに、前記ステップ５９においては、加速運転である
ことからして、次の周期Ｉ　Ｇ　Ｔ　ａはｌサイクル前
の周期Ｉ　ｃＴ＋よりも短くなる（エンジン回転数か高
くなる）であろうと予測して、すなわちこの短くなる分
は２サイクル前の周期ＩＧＴ２より１サイクル前の回転
ＩＧＴ＋　を差引いた差分になるであろうと予測して、
ＩＧＴＩ　より当該差分を差引いたものが次の周期Ｉ　
Ｇ　Ｔ　ａ　として設定される。なお、エンジン回転数
が前述した設定値Ｎ＋　より高いときに、ステップ５５
へ移行して１サイクル前の周期ＩＧＴＩ　を次の周期Ｉ
ＧＴ、にして設定するのは、エンジン回転数が高いとき
は、加速時、敏速時にあっても、該両周期ＩＧ　Ｔ　＋
　とＩＧＴ、との相違が極めて小さいため、この加速時
には減速による補正の必要性が無いためである。

前記ステップ５２において気筒数フラグが減筒運転を意
味するＯであると判別されると、ステップ５８へ移行し
、このステップ５８において、次の周期ＩＧＴＯは、２
サイクル前の周期Ｉ　Ｇ　Ｔ　２として一律に設定され
る。すなわち、本実施例の場合、点火順序は稼動気筒、
休止気筒、稼動気筒、休止気筒・・・となるが、周期Ｉ
　ＧＴ２は、第６図（ｂ）から明らかなように稼動気筒
である３番気筒の燃焼時を含んでいて、すなわちクラン
クシャフトが燃焼圧により強制的に回転されて外乱を受
けにくい時期となっているので、予測周期Ｉ　Ｇ　Ｔ　
ａ　としては、ｌサイクル前の周期ＩＧＴ。

よりもＩＧＴ２を用いる方がより正確な予測を行うこと
が可能となる。これに加えて、クランク角速度の変動態
様が、周期ＩＧＴ２とＩ　Ｇ　Ｔ　ｏが対応関係にある
ので、この点からも、予１！ＩＩ＋周期ＩＧＴ、とじて
回転Ｉ　Ｇ　Ｔ　２を用いるのが正確となる。

なお、減筒運転時にあっては、加速、減速の度合が全筒
運転時に比して小さいので、全筒運転時におけるような
加速補正あるいは減速補正までは格別必要としないもの
であるが、この減筒運転時にも加速補正、減速補正を加
味することも可能である。また、本実施例では、休止気
筒に対しても点火が行われるものであるが、この休止気
筒に対する点火時期は格別正確に制御する必要がないも
のである。

前述した予４１す周期ＩＧＴＯが設定された後（ステッ
プ５５〜５８から）は、ステップ５９へ移行して、エン
ジン回転数と吸気負圧が読込まれ、この読込まれた両者
の大きさに応じて、ステップ６０において所定のマツプ
から例えばＢＴＤＣＩＯｏ　というように点火時期が決
定される。（第６図（ａ）のα、第６図（ｂ）のβ）そ
し、て、ステップ６１において、前述のように設定され
た予測周期ＩＧＴ、に基づいて、点火時期に応じた時１
ｉＪＩ　Ｉ　Ｇ　Ｔが計算される。なお、本実施例では
、この点火時期に応じた時間ＩＧＴは、ＢＴＤＣ９０°
から点火時期までのとして設定されているか（第６図（
ａ）、（ｂ）参照）、この他例えばＴＤＣからの時間と
して設定することも可能である。

さて次に、第５図に示すフローチャートに基づいて、点
火信号の発生について説明するか、この第５図のフロー
チャートは、ｉ３図に示すフローチャートに対して、Ｉ
ＧＴの開始時点となるＢＴＤ９０°毎に割込がなされる
ものであり、先ずステップ６２において、ＩＧＴだけ経
過したか否かが判別される。このＩＧＴを経過してない
ときは、点火時期に達っしていないときなので、このＩ
ＧＴか経過するまでステップ６２での判別が繰り返し行
われる。そして、ＩＧＴだけ経過したときには、ステッ
プ６３へ移行して点火信号が出力され、点火フラグ３４
に点火されることとなる。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含むものである。

■４気筒エンジンに限らず、６気筒エンジン等の他の多
気筒エンジンにも同様に適用することができ、また休止
する気筒の数は、全気筒数の半分に必らず、適宜の数（
例えば６気筒エンジンにおいて一２気筒あるいは４気筒
を休止させる等）とすることができる。

■休止気筒を構成するには、動弁機構に弁駆動制御装置
２２．２３を設けてカムシャフト１６と吸・排気弁１２
．１３との連動を遮断するものに限らず、例えば休止す
べき気筒に対応した吸気通路にシャッタバルブを設けて
該休止すべき気筒に対する混合気の供給をカットするよ
うにしてもよい。また、各気筒に対して個々独立して燃
料噴射弁等の燃料供給装置を設けたものにあっては、休
止すべき気筒に対して当該燃料噴射弁からの燃料供給を
カットするようにしてもよく、この場合は、休止すべき
気筒に対して吸入空気を供給してもよく、あるいは吸入
空気をも供給しないようにすることもできる。もっとも
、休止すべき気筒に対する吸入空気供給をもカットする
方が、いわゆるポンピングロスを小さくしてより一層の
燃費向上を図る」−で好ましいものとなる。

リコントロールユニット２６は、アナログ式、デジタル
式いずれのコンピュータによっても構成することができ
る。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、周期演算
に用いる所定クランク角の１サイクルの周期として減筒
運転時には、点火時期直前における稼動気筒の燃焼時を
含むような周期としであるので、当該周期はクランク角
速度に応じた正確なものとなり、この結果エンジン運転
状態に応じて設定される点火時期に対応した時期に、正
確に点火を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図。 第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第３図〜第５図は本発明の制御内容の一例を示すフロー
チャート。 第６図（ａ）、第６図（ｂ）は、所定のクランク角毎の
信号（周期）と点火時期とこの点火時期までの予測時間
との関係を示す図。 ｌ拳・１１φ−一エンジン本体 ９００．・０．スロットルバルブ １２・・・・・・吸気弁 ｌ３・ΦΦの・・排気弁 ２２．２３・・・弁駆動制御装置 ２４．２５・Φ・ソレノイド ２６・・−・・・コントロールユニット３１・・・・・
・クランク角すンサ ３４−・・・拳・点火プラグ 手続補正書（自発） 昭和５８年　９月２６日 局許庁長宮殿 １車件の表示 昭和５８年特許願第１５２３８５号 ２発明の名称 気筒数制御エンジンの点火装置 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（３１３）東洋工業株式会社 ４代理人〒１０５　置（５０８）１８０１住所　東京都
港区新４Ｆ！３丁目７番３号、ミドリヤ第２ビル（１）
明細書の「発明の詳細な説明」の欄（２）図面の第４図 ６補正の内容 （１）明細書第８頁第３行、「吸気ボート６」とあるの
を「吸気ボート５」と補正する。 （２）同第１２頁下から２行目、「ステップ３７」とあ
るのを「ステップ３６」と補正する。 （３）同第１３頁第１３行、［ステップ４８〜５２」と
あるのを「ステップ４８〜６１Ｊと補正する。 （４）同第１７頁第１行、「ステップ５９」とあるのを
「ステップ５７」と補正する。 （５）同第２０頁第１０行、「点火フラグ」とあるのを
「点火プラグ」と補正する。 （６）図面の第４図を添付図面で未配したように補正す
る。 ７添付書類の目録 補正図面（第４図）　１連 凧」ニ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）エンジンの圧動状態に応じて、一部の気筒に対す
   る燃料供給をカットする減筒運転領域であるか否かを判
   別する減筒判別手段と、 前記減筒判別手段からの出力を受けて作動され、前記一
   部の気筒に対する燃料供給をカー／　トする気筒数制御
   手段と、 エンジンに供給された混合気を燃焼させるための点火手
   段と、 エンジンの所定クランク角毎に信号を出力するクランク
   角検出手段と、 前記クランク角検出手段の出力を受け、前記所定クラン
   ク角の１サイクル毎の周期を演算する周期演算手段と、 エンジンの運転状態に応じて前気点火手段の点火時期を
   演算する点火時期演算手段と、前記減筒判別手段、周期
   演算手段および点火時期演算手段の出力を受け、全筒運
   転時には１サイクル前の周期に基づいて点火時期に対応
   する信号を出力すると共に、減筒運転時には直前の稼動
   気筒の燃焼時を含む周期に基づいて点火時期に対応する
   信号を出力する点火信号発生手段と、を備えていること
   を特徴とする気筒数制御エンジンの点火装器。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記エンジンは
   、減筒運転時に、稼動気筒と休止気筒とが順次交互に点
   火されるよに構成され、しかも、前記点火信号発生手段
   が、２サイクル前の周期に基づいて点火時期に対応する
   信号を出力するもの。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記所定クランク角毎の信号が、各気筒のＴＤＣ毎に出力
   されるもの。