CN108431388B - 内燃机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机及其控制方法，该内燃机包括控制装置(40)，该控制装置(40)进行如下控制：调节燃料喷射阀(12)和休眠机构(30)，从而对始终在全部的汽缸(11)中进行燃烧循环的全缸运转(Oa)、与始终在小于汽缸数(Nc)的汽缸(11)中进行燃烧循环的减缸运转(Or)进行切换，在该减缸运转(Or)中，在全部的汽缸(11)中，进行重复工作状态和休眠状态的不完整运转。

Description

内燃机及其控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机及其控制方法，更详细而言，涉及既会抑制从减缸运转切换到全缸运转时所产生的白烟，又会扩大该减缸运转的运转区域，并且即使汽缸数为奇数也能够进行减缸运转的内燃机及其控制方法。
背景技术
对于引擎(内燃机)，提出了作为降低油耗的措施使得休眠特定的汽缸的减缸运转成为可能的引擎(例如，参照专利文献1)。在这种引擎中，通过停止特定的汽缸中的燃料的喷射和进排气门的动作，从而使除此以外的运转汽缸进行高负荷运转，以提高燃料经济性。
但是，在燃料的喷射和进排气门的动作停止的休眠汽缸中，在活塞下降时，燃烧室的内部被减压。即，存在如下这样的问题：在长时间休眠的汽缸中，在其燃烧室的内部会积存润滑油。
如此，在燃烧室的内部积存有润滑油的状态下，若从减缸运转切换到全缸运转，则在恢复全缸运转时，该润滑油会与排气气体一同被排出。在这种情况下，即使在引擎的排气通路上设置了催化剂，有时也会产生显著的白烟。
此外，在仅使特定的汽缸休眠的减缸运转中，会存在只能用等间隔、或汽缸平衡性良好的组合来执行这样的问题。例如，作为8汽缸引擎的减缸运转，能够例示6汽缸运转或4汽缸运转，作为6汽缸引擎的减缸运转，例示3汽缸运转或2汽缸运转。
即，在仅使特定的汽缸休眠的减缸运转中，存在如下问题：因为无法执行8汽缸引擎中的7汽缸运转或5汽缸运转、6汽缸引擎中的5汽缸运转，来自减缸运转时的引擎的输出的范围变得不连续，所以减缸运转的运转区域会变窄。进而，在5汽缸引擎或3汽缸引擎等汽缸数是奇数的引擎的情况下，因为在仅使特定的汽缸休眠的减缸运转中，没有等间隔或汽缸平衡性良好的组合，所以无法执行减缸运转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-081555号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种通过使全部的汽缸同等地依次休眠，从而既会抑制从减缸运转切换到全缸运转时所产生的白烟，又会扩大该减缸运转的运转区域，并且即使汽缸数为奇数也能够进行减缸运转的内燃机及其控制方法。
用于解决课题的手段
达成上述目的的本发明的内燃机具有：两个以上的汽缸数的汽缸；多个燃料喷射阀及多个进排气门，其被配置在上述两个以上的汽缸中的每一个上；气门机构，其开闭上述进排气门，以及休眠机构，其避免上述气门机构进行作用，以将上述进排气门保持在闭状态，该内燃机的特征在于，包括控制装置，该控制装置进行如下控制：调节上述燃料喷射阀和上述休眠机构，从而对始终在全部的上述汽缸中进行燃烧循环的全缸运转、与始终在小于上述汽缸数的汽缸中进行燃烧循环的减缸运转进行切换；在上述减缸运转中，在全部的上述汽缸内，进行重复工作状态和休眠状态的不完整运转。
此外，为了达成上述目的的本发明的内燃机的控制方法调节多个燃料喷射阀和休眠机构，从而对始终在全部的汽缸中进行燃烧循环的全缸运转、与始终在小于上述汽缸数的汽缸中进行燃烧循环的减缸运转进行切换，上述多个燃料喷射阀将燃料喷射到两个以上的汽缸数的汽缸中的每一个，对于利用气门机构来进行开闭以使上述汽缸进行进排气的多个进排气门，上述休眠机构避免上述气门机构进行作用从而将上述多个进排气门保持在闭状态；该内燃机的控制方法的特征在于，在上述减缸运转中，在全部的上述汽缸中，进行重复工作状态和休眠状态的不完整运转。
该不完整运转为一种如下的运转：在着眼于各汽缸的情况下，在该汽缸中，使进行燃烧循环的工作状态和不进行燃烧循环的休眠状态重复进行。此外，还为一种如下的运转：若就一个汽缸的1个燃烧循环的期间来观察各汽缸的运转状态，则一个或几个汽缸为休眠状态，其余的汽缸为工作状态。
此外，工作状态为一种如下的状态：到燃烧循环持续到被设定为小于汽缸数的工作次数为止，由燃料喷射阀来喷射燃料，并且由气门机构来开闭进排气门。另一方面，休眠状态为一种如下的状态：在进行了该工作次数的燃烧循环后，在1次燃烧循环中，来自燃料喷射阀的燃料的喷射停止，并且由休眠机构将进排气门保持在闭状态。进而，在减缸运转中，在各汽缸中，变为休眠状态的定时是不同的，该休眠状态在各汽缸中依次发生。
若进一步具体说明，则在3汽缸引擎中，例示各汽缸在2次燃烧循环之后进行1次休眠的2汽缸运转、或各汽缸在1次燃烧循环之后进行1次休眠的1.5汽缸运转。此外，在4汽缸引擎中，例示各汽缸在3次燃烧循环之后进行1次休眠的3汽缸运转、各汽缸在2次燃烧循环之后进行1次休眠的2.5汽缸运转、以及各汽缸在1次燃烧循环之后进行1次休眠的2汽缸运转。
发明效果
根据该内燃机及其控制方法，能够通过在减缸运转中，使全部的汽缸进行不完整运转，从而避免仅使特定的汽缸长时间休眠，并使全部的汽缸同等地依次休眠。
由此，因为存在于休眠中的汽缸的燃烧室的内部的润滑油会在下次工作时发生燃烧，所以能够避免该润滑油大量积存在燃烧室的内部，因此，能够抑制从减缸运转切换到全缸运转时所产生的白烟。
此外，根据上述内燃机及其控制方法，能够通过对不完整运转中的休眠间隔进行扩大/缩小，从而就减缸运转时的一个汽缸的1个燃烧循环的期间来自由地改变工作状态的汽缸数。
由此，因为能够避免减缸运转时的内燃机的输出范围的不连续，所以能够根据内燃机的运转状态来改变工作状态的汽缸数。由此，因为在内燃机的各种运转状态下都能够执行减缸运转，所以减缸运转的运转区域会扩大，从而能够进一步提高由减缸运转产生的燃料经济性增加的效果。
进而，根据上述内燃机及其控制方法，即使为5汽缸引擎或3汽缸引擎等汽缸数是奇数的引擎，也能够执行减缸运转。
附图的简要说明
图1是例示本发明的实施方式的引擎的构成图。
图2是例示图1的气门机构和休眠机构的构成图，表示动作时的状态。
图3是例示图1的气门机构和休眠机构的构成图，表示休眠时的状态。
图4是例示本发明的实施方式的引擎的控制方法的流程图。
图5是图1的引擎的性能特性图。
图6A是例示图1的引擎的减缸运转中的各汽缸的燃烧循环和休眠的说明图，详细而言，是例示3汽缸引擎的1.5汽缸运转中的各汽缸的燃烧循环和休眠的说明图。
图6B是例示图1的引擎的减缸运转中的各汽缸的燃烧循环和休眠的说明图，详细而言，是例示3汽缸引擎的2汽缸运转中的各汽缸的燃烧循环和休眠的说明图。
图7是例示3汽缸引擎中的1.5汽缸运转时的燃料喷射阀及进排气门的动作状况的说明图。
图8是例示3汽缸引擎中的2汽缸运转时的燃料喷射阀及进排气门的动作状况的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1例示了由本发明的实施方式构成的引擎10。该引擎10为一种多汽缸引擎，其具有预定的汽缸数Nc(在此为3汽缸)的汽缸11，并能够对全缸运转Oa与减缸运转Or进行切换。另外，在图中，#1表示第一汽缸，#2表示第二汽缸，#3表示第三汽缸。
引擎10具有：三个汽缸11；三个燃料喷射阀12，其分别被配置在各汽缸11中的每一个上；以及共计四个进排气门13，其在一个汽缸11上配置有两个作为进气用，并配置有两个作为排气用。另外，虽然在该实施方式中，例示具有被直列状地配置的三个汽缸11的直列3汽缸引擎，但是汽缸数Nc、汽缸配置、以及每个汽缸的进排气门13的配置数不被特别地限定。除此之外，作为汽缸数Nc，例示2汽缸～16汽缸等。此外，汽缸配置也同样不被限定于直列型，而是例示水平相对型、“V”型、以及“W”型等。此外，作为进排气门13的配置数，也可以是每个汽缸各一个作为进气用或排气用。
各汽缸11被沿缸体14的长边方向直列状地配置。燃料喷射阀12为电子控制式，被连接在未图示的共轨(common rail)上，并被从该共轨供给高压的燃料。一方面进排气门13由气门机构20来开闭，另一方面，根据情况，利用休眠机构30来避免该气门机构20起作用，并将其保持在闭状态。
图2、3例示了气门机构20及休眠机构30的构成，图2例示了利用气门机构20来开闭进排气门13的状态，图3例示了休眠机构30将进排气门13保持在闭状态的状态。
气门机构20包括：阀弹簧26，其对进排气门13向闭状态施力；摇臂24，其被自由摆动地构成，克服该阀弹簧26的施加力并将进排气门13设为开状态；以及凸轮23，其使该摇臂24摆动。
气门机构20是一种将进气用的进排气门13和排气用的进排气门13用各自分开的凸轮轴21来开闭的双凸轮式的凸轮机构(DOHC)。在该气门机构20中，凸轮轴21利用被从曲轴15经由环状的带或链等动力传递机构22而传递的旋转动力来进行旋转。此时，在曲轴15旋转了2周时，凸轮轴21旋转了1周。而且，由于剖面为卵型的凸轮23随着该凸轮轴21的旋转而旋转，因而摇臂24以杠杆的原理来进行动作，从而开闭进排气门13。
另外，气门机构20只要为能够开闭进排气门13的构成即可，并不被限定于上述构成。作为凸轮机构，也可以是用一个凸轮轴来开闭进气用及排气用的进排气门13的单顶置式的凸轮机构(SOHC)。此外，除凸轮机构外，作为该气门机构20，也例示利用电磁螺线管来直接地开闭进排气门13的电磁式的机构。
休眠机构30为一种如下的机构：将来自燃料喷射阀12的燃料的喷射停止的汽缸11的各进排气门13保持在闭状态，即，取消气门机构20的作用。在后面会叙述详细的构成，该休眠机构30包括：摇臂支架31、间隙调节器(lash adjuster)32、活塞33、止回阀34、电磁螺线管35、针36、以及油沟39。
在该休眠机构30中，通过利用电磁螺线管35来驱动针36，并用该针36的前端部按下止回球(check ball)34a来开放间隙调节器32内的油压室32b，从而避免被从凸轮23经由摇臂24向进排气门13传递的作用，并将进排气门13保持在闭状态。另外，在气门机构20为电磁式的机构的情况下，该气门机构20也可以代替该休眠机构30的功能。
在本发明中，如图1所示，引擎10被构成为包括控制装置40，该控制装置40进行如下控制：对燃料喷射阀12和休眠机构30进行调节，从而对始终在全部的汽缸11中进行燃烧循环的全缸运转Oa与始终在小于汽缸数Nc的汽缸11中进行燃烧循环的减缸运转Or进行切换。并且，该控制装置40进行如下控制：在该减缸运转中，在全部的汽缸11中，进行重复工作状态和休眠状态的不完整运转(日文：間引き運転)。
即，控制装置40在该减缸运转Or的期间，进行在全部的汽缸11中重复工作状态和休眠状态的控制。此外，还进行如下控制：若就一个汽缸11的1个燃烧循环的期间来观察各汽缸11的运转状态，则将一个或几个汽缸11设为休眠状态，将其余的汽缸11设为工作状态。
控制装置40包括进行各种处理的CPU、能够读写为了进行该各种处理而被使用的程序或能够读写处理结果的内部存储装置、以及各种接口等。该控制装置40经由信号线而被连接在燃料喷射阀12、气门机构20的油压致动器25、以及休眠机构30上，并且被连接在引擎转速传感器41、油门开度传感器42、以及作为检测装置的凸轮角度传感器(上死点传感器)43等传感器类上。此外，作为被存储在该控制装置40的内部存储装置中的执行程序，以下例示由流程图说明的切换控制程序。
凸轮角度传感器43被设置在进气用的凸轮轴21、以及排气用的凸轮轴21中的每一个上。凸轮轴21每旋转1周，该凸轮角度传感器43就对各汽缸11中的下死点及上死点进行检测，即，对进排气门13一旦打开后再关闭的定时进行检测。具体而言，进气用的凸轮角度传感器43检测进气冲程后的下死点。另一方面，排气用的凸轮角度传感器43检测排气冲程后的上死点。
此外，该凸轮角度传感器43被构成为，能够判别第一汽缸#1，并以该第一汽缸#1为基准来检测第二汽缸#2、以及第三汽缸#3各自的下死点及上死点。
接着，以下，作为控制装置40的功能，参照图4的流程图说明引擎10的控制方法。另外，关于该控制方法，若引擎10起动则被开始，若引擎10停止则结束。此外，以下，作为3汽缸引擎中的减缸运转Or，Or2表示2汽缸运转，Or1表示1.5汽缸运转。
首先，在步骤S10中，控制装置40决定引擎10的运转状态。在该步骤S10中，可以基于引擎转速传感器41及油门开度传感器42的检测值来决定引擎10的运转状态。
具体而言，控制装置40根据油门开度来接收驾驶员的请求，并根据决定此时的引擎旋转及输出扭矩来决定最佳的运转状态。此外，为了进行稳定的控制，也可以根据水温、以及进气温度来对该运转状态进行修正。
图5表示基于引擎转速和输出扭矩的引擎10的性能特性。该引擎10的性能特性图预先根据实验或试验来制作，并被存储在控制装置40的内部存储装置中。引擎10的运转状态基于油门开度和该性能特性图来决定。
作为引擎10的运转状态，例示引擎转速在低旋转侧且输出扭矩在低输出侧的低负荷L1、引擎转速在高旋转侧且输出扭矩在高输出侧的高负荷L3、以及介于它们的区域之间的中负荷L2三者中的任何一个。另外，虽然在3汽缸引擎中，会对低负荷L1～高负荷L3这三个负荷进行判别，但是4汽缸引擎或6汽缸引擎等汽缸数Nc越多，则该数量越会增加。
此外，除该负荷外，作为表示该引擎10的运转状态的参数，优选例示油门开度的变化率。油门开度的变化率由每单位时间或每单位行驶距离的油门开度传感器42的检测值的变化量来表示。
接着，在步骤S20中，控制装置40判定引擎10的运转状态是否为巡航状态。在该步骤S20中，在油门开度的变化率小于预先被设定的阈值的情况下，判定为巡航状态，在其为阈值以上的情况下，判定为不为巡航状态。作为该巡航状态，例示安装有引擎10的车辆在高速道路等上行驶的情况。在该步骤S20中，在判定为引擎10的运转状态为巡航状态的情况下，前进到步骤S30。另一方面，在判定为不为巡航状态的情况下，前进到步骤S70。
此外，作为该步骤S20的另一个例子，例示车速的变化率或有无自动巡航模式等。
接着，在步骤S30中，控制装置40判定引擎10的运转状态是否为低负荷L1。在该步骤S30中，在判定为引擎10的运转状态为低负荷L1的情况下，前进到步骤S40。另一方面，在判定为不为低负荷L1的情况下，前进到步骤S50。
图6A是例示3汽缸引擎的1.5汽缸运转Or1中的各汽缸的燃烧循环和休眠的说明图，图6B是例示2汽缸运转Or2中的各汽缸的燃烧循环和休眠的说明图。
接着，在步骤S40中，控制装置40在全部的汽缸11中执行1.5汽缸运转Or1。该1.5汽缸运转Or1如图6A所示，各汽缸11为在1次燃烧循环后进行1次休眠的减缸运转Or。若该步骤S40结束，则返回到“开始”。
另一方面，在步骤S50中，控制装置40判定引擎10的运转状态是否为中负荷L2。在该步骤S50中，在判定为引擎10的运转状态为中负荷L2的情况下，前进到步骤S60。另一方面，在判定为不为中负荷L2，即，为高负荷L3的情况下，前进到步骤S70。
接着，在步骤S60中，控制装置40在全部的汽缸11中执行2汽缸运转Or2。2汽缸运转Or2如图6B所示，为各汽缸11在2次燃烧循环后进行1次休眠的减缸运转Or。若该步骤S60结束，则返回到“开始”。
另一方面，在步骤S70中，控制装置40在全部的汽缸11中执行全缸运转Oa。全缸运转Oa为全部的汽缸11始终进行燃烧循环的运转。若该步骤S70结束，则返回到“开始”。
在该控制方法中，例如，在油门踏板的踏入较大的情况下，为加速，为了使输出优先于燃料经济性，而设为全缸运转Oa。另一方面，在油门踏板的变化率较低的巡航运转中，以燃料经济性为优先，决定在该引擎旋转、输出扭矩下成为最佳的减缸运转Or，并对其进行切换。此时的切换可以决定燃料供给量，使得即将切换之前的输出扭矩和刚切换之后的输出扭矩成为相同扭矩。因为切换点为达到相同的耗油率，所以决定供给到各汽缸11的燃料喷射量，使得总燃料喷射量不会发生改变。
在此，详细说明减缸运转Or。如图6A、图6B所示，减缸运转Or为一种如下的运转：全部的汽缸11都被进行重复工作状态和休眠状态的不完整运转，从而正在进行燃烧循环的汽缸11始终小于汽缸数Nc。
若进一步详细说明，则该不完整运转为一种如下的运转：在着眼于各个汽缸11(例如，第一汽缸#1)的情况下，在该第一汽缸#1中，使进行燃烧循环的工作状态和不进行燃烧循环的休眠状态重复进行。此外，为一种如下的运转：若就第一汽缸#1的1个燃烧循环的期间来观察第二汽缸#2及第三汽缸#3的运转状态，则各汽缸11中的一个或几个为休眠状态，其余成为工作状态。
所谓工作状态，是指如下的一种状态：到汽缸11中的燃烧循环持续到被设定为小于汽缸数Nc的工作次数Na为止，由燃料喷射阀12来喷射燃料，并且由气门机构20来开闭进排气门13。即，在该工作状态的汽缸11中，作为燃烧循环，依次进行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程(燃烧冲程)、以及排气冲程。
所谓休眠状态，是指如下的一种状态：在汽缸11中的燃烧循环在进行了该工作次数Na次后，在1次燃烧循环中，来自燃料喷射阀12的燃料停止喷射，并且由休眠机构30将进排气门13保持在闭状态。即，在该休眠状态的汽缸11中，未进行燃烧循环。
此外，在减缸运转Or中，不完整运转中的各汽缸11的休眠状态的定时在各汽缸11中是不同的，并且该休眠状态在各汽缸11中依次产生。
该工作状态中的工作次数Na被设定为小于汽缸数Nc，在该实施方式中，被设定为小于3次，即，2次或1次。此外，例如，在8汽缸引擎中，工作次数Na被设定为7次～1次，在6汽缸引擎中，工作次数Na被设定为5次～1次，在4汽缸引擎中，工作次数Na被设定为3次～1次。
如此，因为通过被构成为工作次数Na可以改变，从而不受引擎10的汽缸数Nc或汽缸配置限定，减缸运转Or变为可能，所以即使5汽缸引擎或3汽缸引擎等的汽缸数为奇数，也能够执行减缸运转Or。
此外，通过将工作次数Na设为可以改变，从而各汽缸11中的休眠状态的间隔可自由扩大/缩小。由此，在着眼于减缸运转Or中的一个汽缸11的1个燃烧循环的期间的情况下，该期间中的工作状态下的汽缸数可自由调节。
若参照图6A、图6B来具体地说明，则在1.5汽缸运转Or1中的不完整运转中，工作次数Na被设定为1次。并且，在该1.5汽缸运转Or1中，按第一汽缸#1、第三汽缸#3、以及第二汽缸#2的顺序来产生休眠状态。另一方面，在2汽缸运转Or2中的不完整运转中，工作次数Na被设定为2次。并且，在该2汽缸运转Or2中，按第一汽缸#1、第二汽缸#2、以及第三汽缸#3的顺序来产生休眠状态。
图7、8表示减缸运转Or中的燃料喷射阀12及进排气门13的动作状况，图7表示1.5汽缸运转Or1的状况，图8表示2汽缸运转Or2的状况。另外，“请求”表示控制装置40的实施请求，“进气凸轮1X”表示第一汽缸#1的判别，“进气凸轮3X”表示各汽缸11的进气冲程后的下死点，“#1进气门”表示第一汽缸#1的进气用的进排气门13的开闭状况、以及该各休眠机构30的动作状况，“排气凸轮1X”表示第一汽缸#1的判别，“排气凸轮3X”表示各汽缸11的排气冲程后的上死点，“#1燃料喷射阀”表示第一汽缸#1的燃料喷射阀12的燃料的喷射状况。此外，在“#1进气门”中，三角形表示进排气门13的开闭状况，矩形波表示来自控制装置40的休眠信号。
控制装置40对作为检测装置的凸轮角度传感器43的检测值进行监控，并控制减缸运转Or中的各汽缸11的休眠状态。
在时间t1，若步骤S40的实施请求产生，则从时间t2起，开始1.5汽缸运转Or1，上述时间t2表示从该时间t1起经过第一汽缸#1中的进气冲程后的下死点。在1.5汽缸运转Or1中，按第一汽缸#1、第三汽缸#3、以及第二汽缸#2的顺序产生休眠状态。另一方面，在2汽缸运转Or2中，按第一汽缸#1、第二汽缸#2、以及第三汽缸#3的顺序产生休眠状态。并且，在时间t9，若步骤S70的实施请求产生，则从时间t10起，第一汽缸#1的不完整运转结束，开始全缸运转Oa，上述时间t10表示从该时间t9起经过第一汽缸#1中的进气冲程后的下死点。
在结束该不完整运转时，于在时间t9成为休眠状态的全部的汽缸11的休眠状态结束后，开始全缸运转Oa。即，一个汽缸11中的燃料的喷射的停止和进排气门13的闭状态的保持成组地结束。
如此，通过使从全缸运转Oa到减缸运转Or、或从减缸运转Or到全缸运转Oa的切换从工作状态中的进气冲程后的下死点开始，从而避免汽缸11从工作状态的中途切换到休眠状态、或从休眠状态的中途切换到工作状态的情况。即，通过避免在进排气门13的开闭中、或燃烧循环的中途进行切换，从而在从全缸运转Oa切换到减缸运转Or、或从减缸运转Or切换到全缸运转Oa时，避免引擎10的输出或排气气体的排出变得不稳定的情况。
在汽缸11的工作状态中，进气用的进排气门13在进气冲程中打开，燃料在膨胀冲程中从燃料喷射阀12喷射，排气用的进排气门13在排气冲程中打开。另一方面，在休眠状态中，进气用的进排气门13在工作状态中的进气冲程的定时被保持在闭状态，燃料从燃料喷射阀12的喷射在工作状态中的膨胀冲程的定时被停止，进排气门13在工作状态中的排气冲程的定时被保持在闭状态。
参照图7具体说明1.5汽缸运转Or1。
在进气用的进排气门13的休眠机构30中，从时间t3起，到经过1次燃烧循环的时间t4为止，动作停止，不取消气门机构20的作用，而是保持进气用的进排气门13能够开闭。然后，从时间t4起，到经过1次燃烧循环的时间t5为止，进行动作，取消气门机构20的作用，从而将进气用的进排气门13保持在闭状态。在此，时间t3、t4表示汽缸11的工作状态中的进气冲程后的下死点，时间t5表示经过工作状态中的膨胀冲程后的下死点后的汽缸11的休眠状态中的进气冲程后的下死点。即，进气用的进排气门13在汽缸11从工作状态变为休眠状态时，从该工作状态中的进气冲程后的下死点(时间t4)起数到第2次下死点(时间t5)为止，被保持在闭状态。
在排气用的进排气门13的休眠机构30中，从时间t6起，到经过1次燃烧循环的时间t7为止，动作停止，不取消气门机构20的作用，而是将排气用的进排气门13保持为能够开闭。然后，从时间t7起，到经过1次燃烧循环的时间t8为止，进行动作，取消气门机构20的作用，从而将排气用的进排气门13保持在闭状态。在此，时间t6、t7表示汽缸11的工作状态中的排气冲程后的上死点，时间t8表示经过工作状态中的压缩冲程后的上死点后的汽缸11的休眠状态中的排气冲程后的上死点。即，排气用的进排气门13在汽缸11从工作状态变成休眠状态时，到从该工作状态中的排气冲程后的上死点(时间t7)起数到第2次上死点(时间t8)为止，被保持在闭状态。
在燃料喷射阀12中，在时间t5～时间t6之间，燃料的喷射停止。即，燃料喷射阀12的燃料的喷射在从工作状态中的进气冲程后的下死点起数第2次下死点(时间t5)时开始，到从工作状态中的排气冲程后的上死点起数第2次上死点(时间t6)时为止，是停止的。
参照图8，具体说明2汽缸运转Or2。
在进气用的进排气门13的休眠机构30中，从时间t3起，到经过2次燃烧循环的时间t4为止，动作停止，不取消气门机构20的作用，而是保持进气用的进排气门13能够开闭。然后，从时间t4起，到经过1次燃烧循环的时间t5为止，进行动作，取消气门机构20的作用，从而将进气用的进排气门13保持在闭状态。即，进气用的进排气门13在汽缸11从工作状态变为休眠状态时，从该工作状态中的进气冲程后的下死点(时间t4)起数到第2次下死点(时间t5)为止，被保持在闭状态。
在排气用的进排气门13的休眠机构30中，从时间t6起，到经过2次燃烧循环的时间t7为止，动作停止，不取消气门机构20的作用，而是保持排气用的进排气门13能够开闭。然后，从时间t7起，到经过1次燃烧循环的时间t8为止，进行动作，取消气门机构20的作用，从而将排气用的进排气门13保持在闭状态。即，排气用的进排气门13在汽缸11从工作状态变成休眠状态时，从该工作状态中的排气冲程后的上死点(时间t7)起数到第2次上死点(时间t8)为止，被保持在闭状态。
在燃料喷射阀12中，在时间t5～时间t6之间，燃料的喷射停止。即，燃料喷射阀12的燃料的喷射在从工作状态中的进气冲程后的下死点起数第2次下死点(时间t5)时，到从工作状态中的排气冲程后的上死点起数第2次上死点(时间t6)时为止，是停止的。
如此，优选的是：在将汽缸11从工作状态变为休眠状态时，利用休眠机构30，从该工作状态中的进气冲程后的下死点起数到第2次下死点为止，将进气用的进排气门13保持在闭状态，并且从该工作状态中的排气冲程后的上死点起数到第2次上死点为止，将排气用的进排气门13保持在闭状态。
即，因为能够在进排气门13关闭的定时进入休眠动作，并在进排气门13打开的定时之前结束该休眠动作，所以能够避免在开闭进排气门13中变为休眠动作的情况。由此，能够避免因休眠动作而导致进排气门13的落位音产生、以及进排气门13破损等情况。
通过进行如上的控制，从而能够避免仅使特定的汽缸11长期间休眠，从而使全部的汽缸11依次休眠。由此，因为存在于休眠状态的汽缸11的燃烧室的内部的润滑油在下个工作状态时会发生燃烧，所以能够避免该润滑油大量积存在燃烧室的内部，因此，能够抑制从减缸运转Or切换到全缸运转Oa时所产生的白烟。
此外，通过对减缸运转Or中的不完整运转中的休眠间隔进行扩大/缩小，即，在上述的例子中，对1.5汽缸运转Or1和2汽缸运转Or2进行切换，从而能够自由地改变减缸运转Or时的工作状态的汽缸11的数量。由此，因为能够不使减缸运转Or时的引擎10的输出范围不连续，而是使其平滑地发生变化，所以能够扩大减缸运转Or的运转区域。
工作状态的汽缸11的数量与输出范围为正相关。例如，如果8汽缸引擎中的减缸运转能够从7汽缸运转依次切换到2汽缸运转，则若将8汽缸运转的该输出范围作为100％，该输出范围会按100％、87％、75％、62％、50％、37％、25％来缓慢地发生变化。另一方面，在使现有技术的休眠特定的汽缸的情况下，成为8汽缸运转、6汽缸运转、以及4汽缸运转这三种，该输出范围按100％、75％、50％来急剧地发生变化。
即，因为通过能够自由地改变减缸运转Or时的工作状态的汽缸11的数量，从而能够避免输出范围的不连续，所以能够根据引擎10的运转状态来改变工作状态的汽缸数。由此，因为在引擎10的各种运转状态下，都能够执行减缸运转Or，所以减缸运转Or的运转区域扩大，从而能够进一步提高由减缸运转Or产生的增加燃料经济性的效果。
另外，在仅使现有技术的休眠特定的汽缸的情况下，存在如下风险：因不等间隔的燃烧、或汽缸平衡所导致的振动而造成车室内的轰鸣声(booming noise)、以及座位或地板的共振发生恶化。另一方面，通过不使固定汽缸，而是使全部的汽缸11进行不完整运转，从而因为振动源不断发生变化，并能够抑制共振所导致的振幅的増幅，所以能够提高燃料经济性而不会大幅损害舒适性。
进而，即使是在现有技术的仅使特定的汽缸休眠的技术中不可能进行减缸运转的5汽缸引擎或3汽缸引擎等汽缸数Nc为奇数的引擎10，也变得能够执行减缸运转Or。
如前所述，虽然作为休眠机构30，只要为取消气门机构20的作用从而将进排气门13保持在闭状态的机构，就不被特别地限定，但是优选具有高速响应性的机构。例如，在3汽缸引擎以2500rpm进行旋转的情况下，每720°A(ATDC)驱动1个进排气门。也就是说，进排气门从关闭到打开，大概为该数值的一半，360°A，即，需要使该动作在50msec左右结束。
因此，作为对于来自控制装置40的信号实现高速响应性的休眠机构30，优选例示图2、3所示的构成。
该休眠机构30被构成为，包括：摇臂支架31、间隙调节器32、活塞33、止回阀34、电磁螺线管35、针36、以及油沟39。
摇臂支架31被构成为：与摇臂24的一端部销连结，从而能够通过摇臂24的摆动来上下移动。间隙调节器32具有缸32a，并且在该缸32a内，设置有油压室32b，该油压室32b施加使摇臂24的另一端部与进排气门13进行定常接触的油压力。活塞33具有能够经由止回阀34而与油压室32b连通的油压室33a，其上端部被固定在摇臂支架31的下部，并且其下端部被滑动自由地插入到缸32a内。止回阀34被设置在活塞33的下部，并且具有使油压室32b开放的止回球34a。电磁螺线管35具有电磁线圈35a、及利用该电磁线圈35a来进行动作的柱塞35b，该电磁线圈35a被连接在控制装置40上。针36被设置在柱塞35b上，被构成为：在摇臂支架31及活塞33的缸内通过并延伸，并且能够通过用其前端部按下止回球34a来开放油压室32b。工作油从油沟39被供给到油压室32b及油压室33a。
在该休眠机构30中，如图2所示，若使来自控制装置40的休眠信号停止，则柱塞35b利用弹簧35c返回原来的位置，针36向上方移动。由于该针36的移动，止回球34a被弹簧施力，切断油压室32b与油压室33a的连通。通过切断该连通，油压室32b的油压上升，并且由弹簧38对活塞33向上方施力，活塞33的移动被限制。由此，由于受到凸轮23的作用的摇臂24的一端部被固定，摇臂24在凸轮23的作用下摆动，摇臂24的另一端部向下方移动，因而进排气门13打开。
另一方面，如图3所示，利用来自控制装置40的休眠信号在电磁线圈35a中产生磁力，由于该磁力所导致的柱塞35b的下方动作，针36向下方移动。由于该针36的移动，止回球34a被按下，间隙调节器32的油压室32b与活塞33的油压室33a连通。通过该连通，油压室32b的油压降低，从而允许活塞33的上下移动。因为伴随着该活塞33的上下移动，摇臂支架31的上下移动也被允许，所以受到凸轮23的作用的摇臂24的一端部能够向下方移动。由此，取消来自气门机构20的作用，从而将进排气门13保持在闭状态。
由于休眠机构30如此被构成，因而对于控制装置40的休眠信号能够高速地进行响应。由此，因为即使引擎转速为高旋转，即，凸轮轴21为高旋转，也能够平滑地切换汽缸11的工作状态与休眠状态，所以对于像该实施方式这样的3汽缸的引擎10的减缸运转Or的控制是有利的。
此外，优选的是，气门机构20被构成为，在凸轮轴21上，具有凸轮轮廓不同的两个种类的凸轮23。作为该凸轮轮廓，优选的是，例示被用于全缸运转Oa的凸轮轮廓、以及被用于减缸运转Or且与全缸运转Oa相比进排气门13的开闭时间较长的延迟凸轮轮廓。
通过利用油压致动器25来使凸轮轴21沿轴向进行滑动移动，从而选择性地切换这些凸轮轮廓不同的两个种类的凸轮23，上述油压致动器25根据控制装置40的控制信号来进行动作。
如此，能够通过在切换全缸运转Oa与减缸运转Or时，利用气门机构20来切换凸轮轮廓，从而在减缸运转Or中，在空气量较少的区域内，提高进排气效率、并设为阿特金森循环来提高循环效率。
另外，在该实施方式的引擎10中，到引擎转速为2000rpm左右为止，以1.5汽缸运转Or1来运转，引擎转速为3000rpm左右为止，以2汽缸运转Or2来运转，以全缸运转Oa来运转需要增压的运转状态或加速运转状态。由此，全部的工作状态的汽缸11都成为高负荷运转，燃料经济性率提高，因而能够提高燃料经济性。尤其是，适于为5汽缸或3汽缸等奇数的汽缸数Nc的引擎10。
本申请基于2015年12月22日申请的日本专利申请(特愿2015-249426)，并将其内容作为参照援引于此。
工业可利用性
本发明的内燃机及控制方法在如下一点上是有用的：能够提供一种通过使全部的汽缸同等地依次休眠，从而既会抑制从减缸运转切换到全缸运转时所产生的白烟，又会扩大该减缸运转的运转区域，并且即使汽缸数为奇数，也能够进行减缸运转的内燃机及其控制方法。
附图标记说明
10 引擎
11 汽缸
12 燃料喷射阀
13 进排气门
20 气门机构
30 休眠机构
40 控制装置
Nc 汽缸数
Oa 全缸运转
Or 减缸运转

Claims (7)

1.一种内燃机，具有：
两个以上的汽缸数的汽缸，
多个燃料喷射阀及多个进排气门，其被配置在上述两个以上的汽缸中的每一个上，
气门机构，其开闭上述进排气门，以及
休眠机构，其避免上述气门机构进行作用，以将上述进排气门保持在闭状态；
该内燃机的特征在于，
包括控制装置，该控制装置进行如下控制：调节上述燃料喷射阀和上述休眠机构，从而对始终在全部的上述汽缸中进行燃烧循环的全缸运转、与始终在小于上述汽缸数的汽缸中进行燃烧循环的减缸运转进行切换；
在上述减缸运转中，在全部的上述汽缸内，进行重复工作状态和休眠状态的不完整运转，
上述不完整运转为重复到燃烧循环持续到被设定为小于上述汽缸数的工作次数为止的工作状态、以及进行了上述工作次数的燃烧循环后的1次燃烧循环的休眠状态的运转，在上述工作状态下，由上述燃料喷射阀来喷射燃料，并且由上述气门机构来开闭上述进排气门，在上述休眠状态下，来自上述燃料喷射阀的燃料停止喷射，并且由上述休眠机构将上述进排气门保持在闭状态；
进而，在上述减缸运转中，上述休眠状态的定时在各上述汽缸中是不同的，并且在各上述汽缸中依次发生；
进一步包括检测装置，该检测装置对上述进排气门在一旦打开后再关闭的定时进行检测；
上述控制装置被构成为进行如下控制：经由上述检测装置来监控上述定时，在将上述汽缸从上述工作状态变为上述休眠状态时，利用上述休眠机构来保持上述进排气门的闭状态。
2.如权利要求1所述的内燃机，其中，
上述控制装置被构成为进行如下控制：根据该内燃机的运转状态来改变上述不完整运转中的上述工作次数。
3.如权利要求2所述的内燃机，其中，
随着该内燃机的运转状态从引擎转速及输出扭矩较高的高负荷的状态去向引擎转速及输出扭矩较低的低负荷的状态，上述不完整运转中的上述工作次数变少。
4.如权利要求1所述的内燃机，其中，
上述控制装置被构成为进行如下控制：在将上述汽缸从上述工作状态变为上述休眠状态时，利用上述休眠机构，从上述工作状态中的进气冲程后的下死点起，到从上述下死点数到第2次下死点为止，将进气用的上述进排气门保持在闭状态，并且从上述工作状态中的排气冲程后的上死点起，到从上述上死点数到第2次上死点为止，将排气用的上述进排气门保持在闭状态。
5.如权利要求1～4的任何一项所述的内燃机，其中，
上述气门机构针对一个上述进排气门具有被用于上述全缸运转的凸轮轮廓、以及被用于上述减缸运转的凸轮轮廓；
上述控制装置被构成为：在切换上述全缸运转与上述减缸运转时，利用上述气门机构来切换上述凸轮轮廓。
6.如权利要求1～4的任何一项所述的内燃机，其中，
上述汽缸数为奇数。
7.一种内燃机的控制方法，
调节多个燃料喷射阀和休眠机构，从而对始终在全部的汽缸中进行燃烧循环的全缸运转、与始终在小于上述汽缸数的汽缸中进行燃烧循环的减缸运转进行切换，上述多个燃料喷射阀将燃料喷射到两个以上的汽缸数的汽缸中的每一个，对于利用气门机构来进行开闭以使上述汽缸进行进排气的多个进排气门，上述休眠机构避免上述气门机构进行作用从而将上述多个进排气门保持在闭状态；
该内燃机的控制方法的特征在于，
在上述减缸运转中，在全部的上述汽缸中，进行重复工作状态和休眠状态的不完整运转，
上述不完整运转为重复到燃烧循环持续到被设定为小于上述汽缸数的工作次数为止的工作状态、以及进行了上述工作次数的燃烧循环后的1次燃烧循环的休眠状态的运转，在上述工作状态下，由上述燃料喷射阀来喷射燃料，并且由上述气门机构来开闭上述进排气门，在上述休眠状态下，来自上述燃料喷射阀的燃料停止喷射，并且由上述休眠机构将上述进排气门保持在闭状态；
进而，在上述减缸运转中，上述休眠状态的定时在各上述汽缸中是不同的，并且在各上述汽缸中依次发生；
对上述进排气门在一旦打开后再关闭的定时进行检测；
监控上述定时，在将上述汽缸从上述工作状态变为上述休眠状态时，利用上述休眠机构来保持上述进排气门的闭状态。
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