JPS6050239A - 気筒数制御エンジンの制御装置 - 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
エンジンに関するものである。

（従来技術） 近時、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、たとえば、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全ての気筒
への燃ネ’ｌ供給を行う全筒運転と一部の気筒への燃料
供給を遮断する減筒運転とを適宜切換えて選択し得るよ
うにした気筒数制御エンジンが開発されつつある。この
気筒数制御エンジンは、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、定速、定地走行などのような低負荷
時には、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こと等により省燃費を図
るもので、エンジンの運転状態に応じて、全ての気筒へ
の燃料供給が回部となっている全筒運転とすべきか一部
の気筒への燃料供給が遮断されて残余の気筒への燃料供
給が可能となっている減筒運転とすべきかを判別して減
筒指令を出力する全筒運転・減筒運転判別手段と、全筒
運転・減筒シＶ転判別手段からの減筒指令に基づいて減
筒対象となる気筒への燃料供給を遮断して運転すべき気
筒数を制御する気筒数制御手段とを備えている。

ところで、全筒運転から減筒運転に切換えた場合、エン
ジン１回転毎の爆発回数が減らされてトルク変動が大き
くなり、それが、エンジン振動として周期的に発生し、
これが車体に伝わって、不快感を与える場合がある。た
とえば、２気筒−４気筒の間で切換えを行なうようにし
た気筒数制御エンジンにおいては、アイドル時（エンジ
ン回転数を６０Ｏｒｐｍと仮定する　）、第１図に示す
ようにＺＧパルスを固定局ａ（１秒間あたり１０回）毎
に発生させると、燃焼圧の変化が１秒間あたりに１０回
の割合（周波数１０Ｈｚ）で生じ、これがエンジン振動
として車体に周期的に伝わり、不快感を与える。この、
不快感は第２図に示すように、振動周波数と振動レベル
とのパラメータの関数となっており、とくに、減筒運転
かつアイドル時には、エンジン振動のピーク部分が不快
領域に侵入し、不快感を大きくゲえるるものとなってい
る。

（発明の目的） 本発明は、上記の事情を勘案してなされたもので、その
目的とするところは、減筒運転時のエンジン振動によっ
て生じる不快感を極力取り除くことのできる気筒数制御
エンジンの制御装置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明は、一定ピーク値を有する燃焼圧が固定周期毎に
発生することが、エンジン振動レベルの上昇につながっ
て不快感が生ずる原因となることに着目してなされたも
ので、点火タイミング、空燃比等の燃焼圧に寄グ４する
要因としての燃焼圧寄与制御値を制御することによって
、燃焼圧のピーク時期あるいはピーク値を変化させるこ
とにより、エンジン振動の周波数成分を分散させてその
振動レベルを低減するようにしたものである。

具体的には、第３図に示すように、全筒運転時には、燃
焼圧Ｗケー制御値設定手段によって設定された全部運転
時対応燃焼圧寄与制御値によって燃焼圧支配制御対象を
制御し、減筒運転時には燃焼圧寄与制御値設定手段によ
って設定された減筒運転時対応燃焼圧寄′ｊ−制御値を
燃焼圧寄与制御値設定手段を用いて逐次変更し、この逐
次変更された制御値に基づいて燃焼圧支配制御対象を制
御するようにしたものである。

（実施例） 第４図は、本発明に係る気筒数制御エンジンの系統図で
あって、この図において、■はエンジン本体で、吸入空
気は、吸気通路２の途中に設けられているスロットルチ
ェンバ３、吸気マニホルド４、吸気ボート５を経て燃焼
室６へ供給されるものとなっている。この吸気通路２に
は、スロットルチェンバ３よりも上流側に、燃料噴射弁
７が設けられ、吸気通路２を流れる吸入空気には、燃料
噴射弁７からの燃料が混合され、吸入空気量はスロット
ルバルブ８により制御されるものとなっている。また、
燃焼室６からの排気ガスは、排気ボート９、排気マニホ
ルド１０等を経て大気に排出されるものとなっている。

吸気ボート５を開閉する吸気弁１１と排気ボート９を開
閉する排気弁１２とは、動弁機構により所定のタイミン
グで開閉されるものとなっている。この動弁機構は、こ
こでは、吸排気弁１１．１２を閉弁方向に付勢するター
ンスプリング１３．１４の他、クランクシャフト（図示
を略す）により回転駆動されるカムシャフト１５、この
カムシャフト１５に設けられたカム１６、ロッカアーム
１７．１８、このロッカアーム１７．１８の揺動支点を
構成するタペット１９．２０から大略構成され、ここで
は、エンジン本体１は４気筒用とされて、その点火順序
はｌ−３−４−２とされて、１番気筒と４番気筒とが減
筒対象としての休止気筒とされ、１番気筒と４番気筒へ
の燃料供給は、減筒運転時に遮断されるものとなってお
り、１番気筒用と４番気筒用のタペ、）１９．２０には
、弁駆動制御装置２１．２２が付設されている。

この弁駆動制御装Ｍ２１．２２は、それぞれソレノイド
２３．２４により切換え駆動されるもので、ソレノイド
２３．２４が消磁時にあっては、タペット１９．２０の
ロッカアーム１７．１８に対する揺動支点が図中下方に
変位した位置にあって、カムシャフト１５の回転に応じ
てロッカアーム１７．１８が揺動し、全ての気筒の吸Φ
排気弁１１．１２を開閉する全筒運転となり、ソレノイ
ド２３．２４が励磁時にあっては、揺動支点が図中、上
方へ変位可能となって、カムシャフト１５と吸拳排気弁
１１．１２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１１．１２が閉弁状態を維持したままの
減筒運転となるものである。

なお、弁駆動制御装置２１．２２そのものは、たとえば
、特開昭５２−５６２１２号公報に示すように、良く知
られたものなので、その詳細な説明は省略する。

第４図において、２５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、このコントロールユニット２
５は、エンジンの運転状態に応じて全筒運転と減筒運転
とのいずれかを選択制御するために、全筒運転・減筒運
転判別手段、気筒数切換手段の他、エンジン運転制御に
要する各種手段を備えているが、以下の説明においては
、本発明に直接関係しない部分についての説明は省略す
ることとする。

このコントロールユニット２５には、スロットルバルブ
８の開度、冷却水温検出センサ２６によって検出された
エンジン冷却水温度、吸気負圧を検出する吸気負圧セン
サ２７で掻出された吸気負圧、点火コイル２８によって
検出されたエンジン回転数、エンジン上死点からのＴＩ
）Ｃ信号、基準クランク角度毎に発生する基準信号等が
それぞ、れ入力されており、このコントロールユニット
２５は、ソレノイド２３．２４に減筒指令信号を出力す
ると共に燃料噴射弁７に向かって噴射パルス信号を出力
するものとなっている。

ここで、ソレノイド２３．２４は弁駆動制御装置２１．
２２と共に全筒運転・減筒運転判別手段からの減筒指令
に基づいて減筒対象となるエンジン各気筒への燃料供給
を遮断して運転すべき気筒数を切換える気筒数切換手段
の一部を構成するものとなっている。

なお、第２図中、２９はスロットルバルブ開度検出セン
サ、３０はテストリビュータ、３１は点火プラグ、３２
はバッテリ、３３は吸気温センサであり、この吸気温セ
ンサ３３は吸気通路２に設けられている燃料噴射弁７よ
りも上流側に設けられており、この吸気温センサ３３の
出力はコントロールユニット２５に出力されるものとさ
れ、この機能については後述する。

次に、コントロールユニット２５の制御のうち本発明に
係る部分の制御の詳細を第５図に示すフローチャートを
参照しつつ説明する。

コントロールユニット２５は、オンされると共に、イニ
シャライズ（ステップ３４）されて、気筒数フラグが「
１」、基準進角量変更フラグが「０」とされるようにな
っている。ここで、気筒数フラグがｒｌＪは全筒運転指
令、気筒数フラグが「０」は減筒運転指令を意味するも
のとされ、基準進角量変更フラグＮは、後述する減筒運
転時の燃焼圧寄与制御値としての減筒運転時対応燃焼圧
寄与制御値を逐次変更するためのものである。

０ 次に、コントロールユニット２５には、エンジン冷却水
温、吸気負圧、エンジン回転数、スロットルバルブ開度
、吸気温の各データが入力（ステップ３５）されるもの
となっている。コントロールユニット２５は、これらの
各データに基づいて、エンジン運転状態に応じて、その
状態に対応する制御を行うものであり、ステップ３６〜
４１において減筒運転条件を満足するか否かの判別処理
を行うものとなっている。

コントロールユニット２５は、最初に冷却水温が所定値
Ｔｏ以−にであるか否かの判別（ステップ３６）を行う
ものとなっている。ここでは、冷却水温が６０°Ｃ以−
１−の高温であることが減筒運転の第１条件となってい
る。減筒運転の第１条件を満足するときには、エンジン
回転数が所定値Ｎ。

以下であるか否かの判別（ステップ３７）がなされるも
のとなっている。ここでは、エンジン回転数が２０００
ｒｐｍ以下の低速であることが減筒運転の第２条件とな
っている。減筒運転の第２条件を満足するときには加速
状態にあるか否かの判１ 別（ステップ３８）がなされるものとなっている。この
加速状態にあるか否かの判別は、スロットル開度の開弁
方向の単位時間当たりの変化量に基づいてなされるもの
であり、スロットルバルブ開度検出センサ２９は、エン
ジンが加速状態にあるか否かを検出する加速検出手段と
して機能するものであり、加速状態ではない定常会減速
状態にあることが減筒運転の第３条件となっている。こ
の減筒運転の第３条件を満足するときには、気筒数フラ
グが「０」であるか「ｌ」であるかの判別（ステップ３
９）がなされるものとなっている。

この気筒数フラグが「Ｏ」であることが減筒運転の第４
条件となっている。この減筒運転の第４条件を満足する
ときには、第２番気筒の吸気負圧が所定値Ｐ２以−ヒで
あるか否かの判別（ステップ４０）がなされるものとな
っている。ここで、この第２番気筒の吸気負圧の判別は
、気筒数フラグの数値をｒＯＪから「１」に更新して減
筒運転・全部側転変更指令を行うためになされるもので
あり、第２番気筒の吸気負圧が所定値Ｐ２以下であ２ ることが減筒運転の第５条件とされている。なお、符号
Ｐ２は第２番気筒の吸気負圧を意味する。ここで、第２
番気筒の吸気負圧が所定値Ｐ２以下であることは、エン
ジン低負荷に対応しており、この減筒運転の第５条件を
満足するときには、新たに気筒数フラグ＝「０」の処理
（ステップ４２）がなされて、減筒運転出力指令の処理
（ステップ４３）がなされるものである。

コントロールユニット２５には、点火時期の進角量を定
めるためのマツプがプログラムされており、吸気負圧、
エンジン回転数から全筒運転時。

減筒運転時の点火時期がそれぞれめられるようになって
いる。この点火時期進角量は、全筒運転時、減筒運転時
とで異なるようにされている。すなわち、コントロール
ユニット２５には、減筒運転時の点火時期進角量を決定
するための減筒マツプと全筒運転時の点火時期進角量を
決定するための全部マツプがプログラムされている。こ
こでは、コントロールユニット２５には、冷却水温の変
化に対応して点火時期進角量を補正する冷却水３ 温補正プログラムと、吸気温度の変化に対応して点火時
期進角量を補正するための吸気温補正プログラムとが組
込まれている。

この吸気温補正は、エンジン効率に寄与する要因の一つ
である吸入空気量が吸気温度によって大きく異なること
からなされたものであり、ここでは、減筒運転時の点火
時期進角量の補正が全筒運転時の点火時期進角量の補正
よりも大きくなされるように、減筒運転時の補正係数を
全筒運転時の補正係数よりも大きく設定している。

補正係数を異ならせた理由は、減筒運転時においては、
全筒運転時よりも燃料の量が少なくて吸気温度の低下が
小さいことと、吸気が吸気通路２に滞留している時間よ
り大きく温められやすいことからなされたものであり、
吸気温センサ３３からの出力に基づいて吸気温補正処理
がされるものとなっており、ステップ４４は減筒運転時
の点火時期進角量決定処理、ステップ４５は冷却水温進
角補正処理、ステップ４６は吸気温に対応して点火時期
進角量の補正を行う吸気温進角補正処理を４ 示すものである。

ｗｔｊ２番気筒の吸気負圧が所定値２２以上であること
は、エンジン高負荷に対応しており、コントロールユニ
ット２５は第２番気筒の吸気負圧が所定値２２以上であ
るときには、気筒数フラグを「０」からｒｌＪに更新す
る処理（ステー２プ４７）を行って、全筒運転出力指令
の処理（ステップ４８）を行うものであり、この全筒運
転出力指令に基づいて全筒運転時の点火時期進角量決定
処理（ステップ４９）が行われ、この点火時期進角量決
定処理に基づいて、全筒運転時での冷却水温進角量補正
処理、吸気温進角量補正処理が行われるものとなってい
る。

ここで、ステップ４４〜４６．４９の各処理は、全筒運
転Φ減筒運転判別手段の判別に基づいて、全筒運転時に
はエンジン各気筒の燃焼圧に寄与する要因としての全部
運転時対応燃焼圧寄与制御値を設定し、かつ、減筒運転
時にはエンジン各気筒の燃焼圧に寄与する要因としての
減筒運転時対応燃焼圧寄与制御値を設定する燃焼圧寄与
制御５ 値設定手段を構成している。

気筒数フラグの判別（ステップ３９）において、気筒数
フラグがｒｌＪであると判別されたときには、第４番気
筒の吸気負圧が所定値２４以上であるか否かの判別（ス
テップ４１）がなされるものとなっている。ここで、こ
の第４番気筒の吸気負圧の判別は、気筒数フラグを「１
」からｒＯＪに更新して全筒運転・減筒運転変更指令を
行うためになされるものであり、この第４番気筒の吸気
負圧が所定値Ｐ４以下であるときには、ステップ４２に
移行して気筒数フラグがｒｌＪがら「０」に更新され、
全筒運転から減筒運転への切換えがなされるものであり
、この第４番気筒の吸気負圧が所定値２４以上であると
きには、ステップ４７に移行して、気筒数フラグがｒｌ
ＪからｒｌＪに更新されて、全筒運転が持続されるもの
となっている。

ここで、吸気負圧は、たとえば、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では異なるもの
であり、このため、減筒運転時に６ おける全筒運転への切換条件となる吸気負圧Ｐ２には減
筒運転時の第２番気筒のものが使用され、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Ｐ４
には全筒運転時の第４番気筒のものが使用されるものと
なっている（すなわち、Ｐ　２　＞　Ｐ　４　）。

冷却水温が設定値Ｔｏよりも低い場合、エンジン回転数
が設定値Ｎ。よりも高い場合、エンジン加速状態にある
とき、吸気負圧が設定値Ｐ２　（減筒運転時）あるいは
Ｐ、（全筒運転時）よりも大きい場合には、ステップ４
６に移行して、ここで、気筒数フラグがｒｌＪに更新さ
れて全筒運転出力指令が出され、ソレノイド２３．２４
が消ｍされるものとなっている。

コントロールユニット２５は、減筒運転時対応燃焼圧寄
与制御値を逐次変更するための燃焼圧寄与制御値変更手
段を有しており、第６図に示す割込ルーチンはこの燃焼
圧寄与制御値変更手段としての処理フローである。コン
トロールユニット２５は、ここではＴＤＣ信号６０″手
前の位置にお７ いてクランク角基準信号が入力されるとこの割込み処理
を行なうものとされている。この割込処理においては、
まず、気筒数フラグの判別（ステップ５０）がなされる
ものとなっている。気筒数フラグがｒｌＪであるときに
は、ステップ４６において補正された点火時期進角量が
時間変換処理（ステップ５１）され、この時間変換処理
された点火時期に基づいてＢＴＤＣ信号の何秒後で点火
を実行するかのタイマをセットする（ステップ５２）。

コントロールユニット２５は、このタイマセット処理（
ステップ５２）後、割込まれた位置に復帰し、第５図に
示す処理フローを実行し、タイマオフ後に、点火信号を
燃焼圧支配制御対象としての点火コイル２８に出力し、
点火を実行する。ここで、全筒運転時には、冷却水温、
吸気温によって補正された全部運転時対応燃焼圧寄与制
御値そのものが使用されて点火が実行される。

ステップ５０において、気筒数フラグが「０」のときに
は、基準進角量変更フラグが「０」であるか否かの判別
処理（ステップ５３）がされるも８ のとなっている。ここでは、基準進角量変更フラグＮは
、ステップ３４においてイニシャライズされて「０」と
なっているので、最初はステップ５４に移るものとなっ
ている。ステップ５４は、減筒運転時対応燃焼圧寄与制
御値をｎ段に変更するための初期値を与えるためのもの
であり、切換時進角量変更フラグＮが「０」から「ｎ」
に変更される。この後、ステップ５５に移行するものと
され、このステップ５５においては、減筒運転時にステ
ップ４６において吸気温補正された点火時期進角量にｎ
×ΔＡＤＶの点火時期変更進角量が加算されるものとな
っている。ここで、ΔＡＤＶは単位当たりの点火時期変
更進角量を示している。

この加算された点火時期進角量に基づいて時間変換処理
（ステップ５１）され、タイマセット処理（ステラ７’
５２）がされ、コントロールユニット２５は第５図に示
す位置に復帰する。そして、タイマがオフすると点火が
実行される。したがって、まず、減筒運転時においては
、吸気温補正された点火時期進角量（ＡＤＶ）に基づい
て点火さ９ れる時期よりもｎΔＡＤＶだけずれたところで点火が実
行されることになる。２回目の基準信号が入力されると
、コントロールユニット２５は、再び第６図に示す割込
ルーチンに入る。ステップ５０において気筒数フラグの
判別がされ、減筒運転時には気筒数フラグが「０」であ
るので、常にステップ５３に移行する。２度目は、基準
進角量変更フラグがｒｎ」であるので、ステップ５６に
移行する。ここでは、基準進角量変更フラグの更新はｒ
ｌＪづつされるようになっていいる。したがって、ステ
ップ５５においては、減筒運転時にステップ４６におい
て吸気温補正された点火時期進角量に（ｎ−１）ΔＡＤ
Ｖの点火時期変更進角量が加算され、これが逐次変更燃
焼圧寄与制御値とされる。この加算された点火時期進角
量に基づいて時間処理（ステップ５１）され、タイマセ
ット処理（ステー２プ５２）され、コントロールユニッ
ト２５は割込まれた位置に復帰すると共に、タイマがオ
フすると点火信号を出力して点火を実行する。ここでは
、点火時期進角量が最初のもの０ とΔＡＤＶだけ異なっているので、最初の点火時期から
ΔＡＤＶだけずらされたことになる。減筒運転時、エン
ジン運転状態が変わらない時には、基準信号が入力され
るたびに、ステップ５３．５６．５５の処理フローが実
行され、点火時期進角量変更フラグＮがｒＯＪとなると
ステップ５４に移行して周期的にこれが繰り返され、点
火時期進角量が逐次変更されることになる。

してかって、第７図、第８図に示すようにΔＡＤＶに対
応する時間ずつずれて点火が実行されることになり、第
１図において破線はこれを示している。

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る。

■コントロールユニット２５はアナログ式、デジタル式
いずれかのコンピュータを構成してもよ１ い。

■休止気筒な構成するには、動弁機構に弁駆動制御装置
を設けてカムシャフトと吸の排気弁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点火時期進角量弁等の燃料供
給装置を設けたものにあっては、休止すべき気筒に対し
て当該点火時期進角量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
るボンピングロスを小さくしてより一層の燃費向上を図
る上で好ましいものとなる。

■実施例においては、点火時期変更進角量をずつ減らし
て点火時期をずらすようにしたが、ランダムに点火時期
をずらす構成とすることもでき２ る。

（ｇ）実施例においては、燃焼圧寄与制御値として点火
時期進角量を選定したが、燃焼圧寄与制御値として空燃
比を選定することもできる。この場合には、燃ネ゛］噴
射弁、気化器等が燃焼圧制御対象となるものである。

（発明の効果） 本発明は１以上説明したように、減筒運転時には、点火
タイミング、空燃比等の燃焼圧寄与制御値を逐次変更し
て、燃焼圧のピーク点あるいはピーク値を変化せせ、エ
ンジン振動の周波数成分を分散させるようにしたので、
−手ピーク値を有するエンジン振動が一定周期で車体に
伝わるのを防止できることになり、振動レベルの低減を
図ることができるので不快感を低減することができ、特
にアイドリング時に生ずる不快感の低減を図ることがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の気筒数制御エンジンを説明する
ための説明図。 ３ 第３図は本発明に係る気筒数制御エンジンの制御装置の
全体構成図、 第４図は本発明に係る気筒数制御エンジンの制御系統図
、 第５図は本発明に係る気筒数制御エンジンの制御装置の
基本フローチャート、 第６図は本発明に係る気筒数制御エンジンの制御装置の
割込フローチャート、 第７図は本発明に係る気筒数制御エンジンの制御装置の
作用説明図、 第７図は第８図の部分拡大図、 である。 ７・φ・・・燃料噴射弁 １１・・・・吸気弁 １２・・・・排気弁 ２１．２２・弁駆動装置 ２３．２４−ソレノイド ２５・・・・コントロールユニット ２６・・・・冷却水温センサ ４ ２７・・・・吸気負圧センサ ２８・・・拳点火コイル ２９・・・拳スロットルへルブ開度検出センサ４４．４
５．５６．４９ φΦ・寺燃焼圧寄与制御値設定処理 ５０．５３．５４．５５．５６ ・・・逐次変更燃焼圧寄与制御値設定処理５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの運転状態検出して全ての気筒から出力
   させる全筒運転とすべきか一部の気筒からのみ出力させ
   る減筒運転とすべきかを判別する全筒運転・減筒運転判
   別手段と、 前記全筒運転・減筒運転判別手段の判別に基づいて、運
   転すべき気筒数を切換える気筒数切換手段と、 前記全筒運転・減筒運転判別手段の判別に基いて、全筒
   運転時にはエンジン各気筒の燃焼圧に寄与する要因とし
   ての全部運転時対応燃焼圧寄与制御値を設定し、かつ減
   筒運転にはエンジン各気筒の燃焼圧に寄与する要因とし
   ての減筒運転時対応燃焼圧寄与制御値を設定する燃焼圧
   寄与制御値設定手段と、 減筒運転時に、エンジン各気筒の燃焼圧のピーク時期と
   ピーク値との少なくとも１つが変化するように前記減筒
   運転時対応燃焼圧寄与制御値を設定する燃焼圧寄与制御
   値変更手段と、 全筒運転時には前記燃焼圧寄与制御値設定手段に基づい
   て設定された全部運転時対応燃焼圧寄与制御値によって
   制御され、かつ減筒運転時には前記燃焼圧寄与制御値変
   更手段に基づいて設定された逐次変更燃焼圧寄与制御値
   によって制御される燃焼圧支配制御対象と、 を備えていることを特徴とする気筒数制御エンジンの制
   御装置。