DE102014000548A1

DE102014000548A1 - Verbrennungsmotor mit Zylinderdeaktivierungsfunktion, Verfahren zum Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102014000548A1
Application number: DE102014000548.8A
Authority: DE
Inventors: Junsou Sasaki; Kazutoyo Watanabe
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: JP2014152615A; US20140216368A1; CN103967625B; CN103967625A; JP5979030B2; US9212600B2; DE102014000548B4

Abstract

Ein Motor mit variablen Zylindern wird bereitgestellt. Der Motor enthält einen Motorkörper mit einer Mehrzahl von Zylindern, einen Kühlmechanismus zum Kühlen des Motorkörpers und eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Kühlmechanismus und Ändern einer Anzahl an aktiven Zylindern gemäß einem Betriebszustand des Motors. Die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung verringert die Anzahl der aktiven Zylinder in einem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich, der innerhalb eines Teilmotorlastbereichs festgelegt ist, und in einem ersten Zylinderabschaltungsbereich, der innerhalb eines Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs festgelegt ist, verbessert die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung eine Kühlleistung des Kühlmechanismus verglichen mit derjenigen in einem zweiten Zylinderabschaltungsbereich, der innerhalb eines Niedriglastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs festgelegt ist.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit Zylinderdeaktivierungsfunktion (Motor mit variablen Zylindern), der eine Mehrzahl von Zylindern aufweist und einen Verringerte-Zylinder-Betrieb bzw. Zylinderabschaltung durchführt, wo einer oder mehrere der Mehrzahl von Zylindern deaktiviert werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Motors und ein Computerprogrammprodukt.
Als Motoren mit variablen Zylindern offenbart die JP2010-270701A einen Motor mit variablen Zylindern. Genauer gesagt wird in der JP2010-270701A bei einem Übergang zu einem Verringerter-Zylinder-Betrieb bzw. einer Zylinderabschaltung eine Steuerung bzw. Regelung des Stoppens einer Huboperation eines zu deaktivierenden Einlassventils durchgeführt. Dafür enthält der Motor in der JP2010-270701A einen Mechanismus zum Stoppen des Betriebs des Einlassventils (Ventilstoppmechanismus). Da der Mechanismus jedoch hydraulisch ist, wird auf Grund eines Anstiegs der Viskosität von Öl, das bei der hydraulischen Steuerung bzw. Regelung verwendet wird, wenn eine Motorkühlmitteltemperatur niedrig ist, ein erforderlicher Zeitraum zum Stoppen des Einlassventils des zu deaktivierenden Zylinders (erforderlicher Zeitraum für den Betrieb des Ventilstoppmechanismus) lang und der Übergang zu der Zylinderabschaltung kann nicht reibungslos bzw. problemlos durchgeführt werden.
Wenn in der JP2010-270701A die Zylinderabschaltung angefordert wird, wird daher die Motorkühlmitteltemperatur mit einer vorbestimmten unteren Grenztemperatur verglichen, und wenn bestätigt wird, dass die Kühlmitteltemperatur niedriger ist als die untere Grenztemperatur, wird ein Arbeitswinkel des Einlassventils verringert und ein Grundkreisabschnitt bzw. -schnitt eines Nocken (der Abschnitt bzw. Schnitt von dem Teil, der das Schließen des Einlassventils bewirkt, zu dem Teil, der das Öffnen des Einlassventils bewirkt) ist ausgelegt, lang zu sein. Selbst unter einer Bedingung, wo die Motorkühlmitteltemperatur niedrig ist, wird der Stoppbetrieb des Einlassventils innerhalb des Grundkreisabschnitts abgeschlossen und der Übergang zu der Zylinderabschaltung wird problemlos durchgeführt. Daher erhöht sich die Frequenz bzw. Häufigkeit der Zylinderabschaltung und der Kraftstoffverbrauch wird verbessert.
In der JP2010-270701A jedoch, wenn die Motorkühlmitteltemperatur höher ist als der untere Grenzwert, wird die Steuerung bzw. Regelung des Verringerns des Arbeitswinkels des Einlassventils nicht durchgeführt und die Hubcharakteristik des Einlassventils wird auf normal festgelegt. Wenn jedoch die Zylinderabschaltung in diesem Zustand durchgeführt wird, steigt die Temperatur des aktiven Zylinders an und eine abnormale Verbrennung kann auftreten, wenn eine Motorlast relativ erhöht ist und eine Belastung auf den aktiven Zylinder erhöht ist. Um eine solche abnormale Verbrennung zu vermeiden, kann eine obere Grenzlast zum Durchführen der Zylinderabschaltung niedrig festgelegt werden oder ein Zündzeitpunkt kann wesentlich verzögert werden, um eine abnormale Verbrennung zu vermeiden; kein Verfahren ist jedoch bevorzugt, da der Effekt des verbesserten Kraftstoffverbrauchs verringert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Situationen geschaffen und stellt einen Verbrennungsmotor bereit, bei dem zumindest ein Zylinder in einem bestimmten Betriebsbereich des Motors deaktiviert werden kann, d. h. einen Motor mit variablen Zylindern, der einen Verringerte-Zylinder-Betrieb bzw. eine Zylinderabschaltung durchführt, die in einer exzellenten Kraftstoffnutzung innerhalb eines breiten Motorlastbereichs resultiert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Motor mit variablen Zylindern bereitgestellt. Der Motor enthält einen Motorkörper mit einer Mehrzahl von Zylindern, einen Kühlmechanismus zum Kühlen des Motorkörpers und einen Controller bzw. Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Kühlmechanismus und Ändern einer Anzahl an aktiven Zylindern gemäß einem Betriebszustand des Motors. Die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung verringert die Anzahl der aktiven Zylinder in einem Verringerte-Zylinder-Betriebsbereich bzw. Zylinderabschaltungsbetriebsbereich, der innerhalb eines Teilmotorlastbereichs festgelegt ist. In einem ersten Verringerte-Zylinder-Bereich bzw. Zylinderabschaltungsbereich, der innerhalb eines Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs festgelegt ist, verbessert die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung eine Kühlleistung des Kühlmechanismus verglichen mit derjenigen in einem zweiten Verringerte-Zylinder-Bereich bzw. Zylinderabschaltungsbereich, der innerhalb eines Niedriglastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs festgelegt ist.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kühlleistung des Kühlmechanismus verbessert und eine Temperatur des Motorkörpers wird in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich verringert, wo die Motorlast innerhalb des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs relativ hoch ist, wo die Anzahl an aktiven Zylindern verringert ist. Selbst wenn die Last entsprechend dem ersten Zylinderabschaltungsbereich zum Teil hoch ist, ist es nicht erforderlich, einen Zündzeitpunkt wesentlich zu verzögern, um Klopfen zu verhindern (abnormale Verbrennung bewirkt durch Selbstzündung von nicht verbranntem Endgas), und die Zylinderabschaltung mit exzellenter Kraftstoffnutzung kann kontinuierlich in einem höheren Motorlastbereich durchgeführt werden.
Wird beispielsweise die Kühlleistung in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich innerhalb des Hochlastteils nicht verbessert, kann die Temperatur jedes aktiven Zylinders ansteigen und Klopfen kann auftreten. Solch eine Situation kann verhindert werden, indem entweder eine obere Grenzlast des ersten Zylinderabschaltungsbereichs verringert wird, um den Zylinderabschaltungsbbetriebsbereich zu verschmälern, oder der Zündzeitpunkt wesentlich verzögert wird, um Klopfen zu verhindern; der Effekt eines verbesserten Kraftstoffverbrauchs kann jedoch in diesem Fall nicht ausreichend erzielt werden.
Wenn hingegen die Kühlleistung in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich innerhalb des Hochlastteils dieses Aspekts verbessert wird, kann, da Klopfen nicht auftritt, selbst wenn die Verzögerung des Zündzeitpunkts verringert wird, der Zündzeitpunkt relativ vorgezogen werden und der äquivalente Betrag an Drehmoment kann mit einer geringeren Einspritzmenge erzielt werden. Somit kann die Zylinderabschaltung mit exzellenter Kraftstoffnutzung kontinuierlich in einem höheren Motorlastbereich durchgeführt werden und die Kraftstoffnutzung kann ausreichend verbessert werden.
Der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich kann auf einen Bereich festgelegt werden, wo eine Motordrehzahl höher ist als eine erste vorbestimmte Referenzdrehzahl. Bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern, wo die Motordrehzahl niedriger ist als die erste Referenzdrehzahl, kann die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung die Kühlleistung des Kühlmechanismus geringer festlegen als in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich.
Unter einer Bedingung, wo sich die Fließ- bzw. Strömungsfähigkeit eines Gasgemischs im Inneren eines Zylinders auf Grund der niedrigen Motordrehzahl leicht verschlechtert, wird gemäß dieser Konfiguration der Motorkörper nicht unnötig gekühlt und ein Anstieg einer erzeugten Menge an HC (Kohlenwasserstoffen) kann verhindert werden.
Der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich kann auf einen Bereich festgelegt werden, wo eine Motordrehzahl niedriger ist als eine zweite vorbestimmte Referenzdrehzahl. Bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Hochrehzahlbereichs mit allen Zylindern, wo die Motordrehzahl höher ist als die zweite Referenzdrehzahl, kann die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung die Kühlleistung des Kühlmechanismus ähnlich dem ersten Zylinderabschaltungsbereich verbessern.
Bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Hochlastbereichs mit allen Zylindern, wo die Motorlast höher ist als in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich, kann die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung die Kühlleistung des Kühlmechanismus ähnlich dem ersten Zylinderabschaltungsbereich verbessern.
Wenn die Kühlleistung des Kühlmechanismus in den Betriebsbereichen mit allen Zylindern verbessert wird, die jeweils auf der Seite höherer Drehzahl und der Seite höherer Last des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs festgelegt sind (der Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern und der Hochlastbereich mit allen Zylindern), kann das Auftreten von Klopfen in einem Teil des Hochlastbereichs mit allen Zylindern, wo die Motorlast besonders hoch ist, und einem Teil des Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern, wo die Motordrehzahl besonders hoch ist (d. h. den Teilen, wo leicht ein Klopfen auftritt) sicher verhindert werden.
Obwohl auch in Betracht gezogen werden kann, die Kühlleistung nur in den jeweiligen Teilen des Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern und des Hochlastbereichs mit allen Zylindern zu verbessern, wo ein Klopfen leicht auftritt, wird es beispielsweise in diesem Fall, wenn der Betriebszustand des Motors aus einer entsprechenden Position in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich zu dem Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern oder dem Hochlastbereich mit allen Zylindern geändert wird, erforderlich, die Kühlleistung des Kühlmechanismus häufig zu ändern (z. B. Ändern der Kühlleistung auf hoch, auf gering, und dann wieder auf hoch). Dies macht nicht nur die Steuerung bzw. Regelung komplizierter, sondern es tritt auch ein Problem bezüglich des Ansprechverhaltens auf. Mit der oben beschriebenen Konfiguration hingegen wird die Kühlleistung des Kühlmechanismus in dem Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern und dem Hochlastbereich mit allen Zylindern durchgehend verbessert. Somit kann das Auftreten von Klopfen sicher verhindert werden, während das oben beschriebene Problem vermieden wird.
Der Motor kann ein Fahrzeugmotor sein, der in einem Fahrzeug installiert ist oder zu installieren ist. Eine Ausgangs- bzw. Abtriebswelle des Motorkörpers kann mit Rädern über ein Getriebe gekoppelt sein, das mit einer Mehrzahl von Gangbereichen versehen ist. Die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung kann bzw. muss die Kühlleistung des Kühlmechanismus nur verbessern, wenn der Gangbereich des Getriebes höher ist als ein vorbestimmter Bereich. Andererseits kann eine Verbesserung der Kühlleistung deaktiviert sein, wenn der Gangbereich nicht höher ist als der vorbestimmte Bereich.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Kühlleistung ohne jegliche unnötige Operation verbessert werden, und zwar unter einer geeigneten Bedingung unter Berücksichtigung eines Verzögerungszeitraums, der erforderlich ist, damit die Temperatur des Motorkörpers tatsächlich sinkt. Wenn der Gangbereich des Getriebes niedrig ist, ändert sich der Betriebszustand des Motors häufig und kann bald hochgeschaltet werden (der Gangbereich kann auf einen hohen Gangbereich geändert werden). Selbst wenn die Kühlleistung verbessert wird, wenn der Gangbereich niedrig ist, kann der Betriebszustand, wenn die Temperatur jedes Zylinders des Motorkörpers tatsächlich verringert wird, bereits geändert worden sein, um einer Position in dem Betriebsbereich zu entsprechen, wo es nicht erforderlich ist, die Kühlleistung zu verbessern (z. B. einer des zweiten Zylinderabschaltungsbereichs und des Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern). Andererseits ist bei der oben beschriebenen Konfiguration die Steuerung bzw. Regelung des Verbesserns der Kühlleistung nur erlaubt, wenn der Gangbereich des Getriebes hoch ist (d. h. wenn das Schalten des Betriebszustands sanft ist und in einem Zustand des Fahrens mit gleichmäßiger Geschwindigkeit). Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Temperatur des Motorkörpers ausreichend verringert wird, bevor der Betriebszustand sich ändert, um einer Position in dem Betriebsbereich zu entsprechen, wo die Kühlleistung nicht verbessert werden muss, selbst wenn es einen gewissen Verzögerungszeitraum gibt, bis die Temperatur des Motorkörpers tatsächlich sinkt. Daher wird die Steuerung bzw. Regelung des Verbesserns der Kühlleistung keine Verschwendung sein.
Der Kühlmechanismus kann einen Kühlmittelweg, wo ein Kühlmittel zirkuliert, einen Radiator bzw. Kühler zum Kühlen des Kühlmittels durch einen Wärmeaustausch, und ein Schaltventil enthalten, das dem Kühlmittel erlaubt, durch Öffnen in den Kühler durch den Kühlmittelweg zu fließen, wenn eine Kühlmitteltemperatur höher ist als eine vorbestimmte Referenztemperatur. Die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung kann die Kühlleistung des Kühlmechanismus durch Verringern der Referenztemperatur verbessern.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Kühlleistung des Kühlmechanismus geeignet mit der einfachen Konfiguration eingestellt bzw. angepasst werden, wo die Referenztemperatur geändert wird, welche die Temperatur ist, bei der das Schaltventil geöffnet wird.
Vorzugsweise wird ein Zündzeitpunkt verzögert, wenn der Motor in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich arbeitet und der Gangbereich nicht höher ist als der vorbestimmte Bereich, wohingegen ein Verzögerungsbetrag des Zündzeitpunkts verringert wird, wenn der Motor in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich arbeitet und der Gangbereich höher ist als der vorbestimmte Bereich.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Motors bereitgestellt, umfassend die Schritte:
Deaktivieren zumindest eines Zylinders der Mehrzahl von Zylindern in einem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich, der innerhalb eines Teilmotorlastbereichs festgelegt ist, und
Verbessern einer Kühlleistung des Kühlmechanismus in einem ersten Zylinderabschaltungsbereich, der innerhalb eines Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs festgelegt ist.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die Schritte:
Festlegen des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs auf einen Bereich, wo eine Motordrehzahl höher ist als eine erste vorbestimmte Referenzdrehzahl und niedriger ist als eine zweite vorbestimmte Referenzdrehzahl, und eine Motorlast niedriger ist als eine vorbestimmte Referenzlast,
Festlegen der Kühlleistung des Kühlmechanismus geringer als diejenige in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern, wo die Motordrehzahl niedriger ist als die erste Referenzdrehzahl, und
Verbessern der Kühlleistung des Kühlmechanismus innerhalb eines Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern, wo die Motordrehzahl höher ist als die zweite Referenzdrehzahl, und innerhalb eines Hochlastbereichs mit allen Zylindern, wo die Motorlast höher ist als die erste Referenzdrehzahl.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, umfassend computerimplementierte Instruktionen, die, wenn auf einem geeigneten System geladen und ausgeführt, die Schritte des oben genannten Verfahrens durchführen können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht einer Gesamtkonfiguration eines Motors mit variablen Zylindern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils des Motors.
3 ist ein Blockdiagramm, dass ein Steuerungs- bzw. Regelungssystem des Motors darstellt.
4 ist ein Kennfeld, das Betriebsbereiche des Motors darstellt, die gemäß einem Unterschied bei der Steuerung bzw. Regelung geteilt sind.
5 ist ein erstes Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Steuerungs- bzw. Regelungsoperation darstellt, die durchgeführt wird, während der Motor in Betrieb ist.
6 ist ein zweites Flussdiagramm, das einen Ablauf einer Steuerungs- bzw. Regelungsoperation darstellt, die durchgeführt wird, während der Motor in Betrieb ist.
7 ist ein Diagramm, das die Kraftstoffnutzung des Motors zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
(1) Gesamtkonfiguration des Motors
1 und 2 zeigen die Konfiguration eines Verbrennungsmotors mit Zylinderdeaktivierungsfunktion (Motor mit variablen Zylindern) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 1 und 2 darstellte Motor ist ein Mehrzylinderbenzinmotor mit vier Takten, der in einem Fahrzeug als eine Leistungsquelle zum Fahren installiert ist. Genauer gesagt enthält der Motor einen Reihenvierzylindermotorkörper 1, einen Einlassdurchgang 20 zum Einbringen von Luft in den Motorkörper 1, einen Auslassdurchgang 25 zum Ausstoßen von Abgas, das in dem Motorkörper 1 erzeugt wird, und einen Kühlmechanismus 30 zum Kühlen des Motorkörpers 1. Der Motorkörper 1 weist vier Zylinder 2 auf, die in einer Reihe angeordnet sind.
Der Motorkörper 1 enthält einen darin gebildeten Zylinderblock 3 mit den vier Zylindern 2, einem Zylinderkopf 4, der an dem Zylinderblock 3 bereitgestellt ist, und Kolben 5, die jeweils reziprok in den Zylinder 2 eingepasst sind.
Ein Brennraum 10 ist über jedem Kolben 5 gebildet und Kraftstoff, der hauptsächlich Benzin enthält, wird in den Brennraum 10 geleitet, indem er von einer Einspritzeinrichtung bzw. einem Injektor 11 (später beschrieben) eingespritzt wird. Dann verbrennt der eingespritzte Kraftstoff in dem Brennraum 10 und der Kolben 5, der durch eine durch die Verbrennung erzeugte Ausdehnungskraft nach unten gedrückt wird, bewegt sich in einer Auf-Ab-Richtung hin und her.
Der Kolben 5 ist über eine Verbindungsstange 16 mit einer Kurbelwelle 15 gekoppelt. Die Kurbelwelle 15 ist eine Ausgangs- bzw. Abtriebswelle des Motorkörpers 1. Die Kurbelwelle 15 dreht sich um ihre Mittelachse entsprechend der Hin- und Herbewegung des Kolbens 5.
Die Kurbelwelle 15 ist über ein Getriebe 40 mit Rädern (nicht dargestellt) gekoppelt (3). Das Getriebe 40 ist ein mehrstufiges Getriebe mit einer Mehrzahl von Gangbereichen (z. B. sechs Vorwärtsbereiche und einen Rückwärtsbereich) und ist mit einem Schalthebel verzahnt, der von einem Fahrer betätigt wird.
Der Zylinderblock 3 ist mit einem Motordrehzahlsensor SN1 zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 15 als eine Motordrehzahl bereitgestellt.
In dem Zylinderkopf 4 sind ein Paar Einspritzeinrichtungen bzw. Injektoren 11 zum Einspritzen des Kraftstoffs (Benzins) in den Brennraum 10 und ein Paar Zündkerzen 12 für jeden Zylinder 2 bereitgestellt. Das Paar Zündkerzen 12 liefert Zündenergie, die durch eine Funkenentladung erzeugt wird, an ein Gasgemisch, das den von den Injektoren 11 eingespritzten Kraftstoff und Luft enthält.
Bei einem solchen Vierzylinderbenzinmotor mit vier Takten gemäß dieser Ausführungsform bewegt sich jeder Kolben 5, der an jedem Zylinder 2 bereitgestellt ist, in der Auf-Ab-Richtung mit einer Phasendifferenz bei bzw. um 180° im Kurbelwinkel (180°CA) mit dem/den angrenzenden bzw. benachbarten Kolben. Entsprechend ist auch der Zündzeitpunkt in dem Zylinder 2 auf einen Zeitpunkt festgelegt, der um 180°CA von dem/den angrenzenden Zylinder(n) verschoben ist. Genauer gesagt, wenn die Zylinder 2 in 1 als erster, zweiter, dritter und vierter Zylinder von links bezeichnet werden, wird die Zündung in der Reihenfolge erster Zylinder, dritter Zylinder, vierter Zylinder und dann zweiter Zylinder durchgeführt.
Es ist anzumerken, dass, obwohl es später detailliert beschrieben wird, der Motor dieser Ausführungsform der Motor mit variablen Zylindern ist, der die Operation des Deaktivierens von zwei der vier Zylinder 2 durchführt, während die anderen beiden der Zylinder 2 aktiviert werden, was als ein Verringerte-Zylinder-Betrieb bzw. Zylinderabschaltung bezeichnet wird. Somit gilt die oben beschriebene Zündreihenfolge für einen normalen Betrieb, der nicht der Zylinderabschaltungsbetrieb ist (ein Betrieb mit allen Zylinder, wo alle der vier Zylinder 2 aktiv sind). Bei der Zylinderabschaltung jedoch wird die Zündoperationen der Zündkerzen 12 so gesteuert bzw. geregelt werden, dass die Zündungen nur in zwei der Zylinder durchgeführt werden, von denen die Zündreihenfolge nicht angrenzend ist; somit wird die Zündung in jedem anderen Zylinder bezüglich der Zündreihenfolge durchgeführt.
Das geometrische Verdichtungsverhältnis jedes Zylinders 2, mit anderen Worten ein Verhältnis zwischen einem Volumen des Brennraums 10, wenn der Kolben an einem unteren Totpunkt ist, und einem Volumen des Brennraums 10, wenn der Kolben 5 an einem oberen Totpunkt ist, ist etwas hoch für einen Benzinmotor festgelegt, was näherungsweise 12:1 oder höher ist.
Der Zylinderkopf 4 enthält: Einlassöffnungen bzw. -Ports 6 zum Einbringen, in die Brennräume 10 der jeweiligen Zylinder 2, von Luft, das von dem Einlassdurchgang 20 zugeführt wird; Auslassöffnungen bzw. -Ports 7 zum Ausstoßen, an den Auslassdurchgang 25, von Abgas, das in den Brennräumen 10 der jeweiligen Zylinder 2 erzeugt wird; Einlassventile 8 zum Öffnen und Schließen von Öffnungen der jeweiligen Einlassöffnungen bzw. -Ports 6 auf der Seite des Brennraums 10; und Auslassventile 9 zum Öffnen und Schließen von Öffnungen der jeweiligen Auslassöffnungen bzw. -Ports 7 auf der Seite des Brennraums 10. Es ist anzumerken, dass bei dieser Ausführungsform zwei Einlassventile 8 und zwei Auslassventile 9 für jeden Zylinder 2 bereitgestellt sind.
Die Einlassventile 8 werden zusammen mit der Drehung der Kurbelwelle 15 durch einen Ventilbetätigungsmechanismus 18 geöffnet und geschlossen, der ein Paar Nockenwellen enthält, die in dem Zylinderkopf 4 angeordnet sind (2). Die Auslassventile 9 werden zusammen mit der Drehung der Kurbelwelle 15 durch einen Ventilbetätigungsmechanismus 19 geöffnet und geschlossen, der ein Paar Nockenwellen enthält, die in dem Zylinderkopf 4 angeordnet sind (2).
Der Ventilbetätigungsmechanismus 18 für die Einlassventile 8 ist mit Ventilstoppmechanismusteilen 18a zum Stoppen von Huboperationen der Einlassventile 8 für jeden Zylinder 2 einzeln integriert bzw. versehen. Obwohl jegliche Art von Ventilstoppmechanismusteil 18a verwendet werden kann, so lange es die Huboperationen der Einlassventile 8 stoppen kann, können beispielsweise ein Bauteil beinhaltend bzw. umfassend einen Eingangsarm zum Schwingen zusammen mit dem Nocken in Drehung, einen Übertragungsarm zum Übertragen der Bewegung des Eingangsarms auf die Einlassventile 8 und ein Kopplungsstift, der den Eingangsarm mit dem Übertragungsarm gekoppelt, als das Ventilstoppmechanismusteil 18a verwendet werden. Der Kopplungsstift wird in seiner axialen Richtung beispielsweise durch einen hydraulischen Druck vor und zurück getrieben und kann sich zwischen einer vorspringenden Position, wo der Eingangsarm und der Übertragungsarm miteinander gekoppelt sind, und einer zurückgezogenen Position bewegen, wo die Kopplung zwischen ihnen gelöst ist. Wenn der Kopplungsstift an der vorspringenden Position ist, wird, da der Eingangsarm und der Übertragungsarm miteinander über den Kopplungsstift gekoppelt sind, die Bewegung des Eingangsarm auf den Übertragungsarm übertragen und die Huboperationen der Einlassventile 8 werden durchgeführt. Wenn jedoch der Kopplungsstift in die zurückgezogenen Position bewegt wird und der Eingangsarm und der Übertragungsarm entkoppelt sind, wird die Bewegung des Eingangsarms nicht auf den Übertragungsarm übertragen und daher werden die Huboperationen der Einlassventile 8 gestoppt. Bei dieser Ausführungsform ist für jeden Zylinder 2 ein Ventilstoppmechanismusteil 18a mit einer solchen Struktur bereitgestellt. Somit können die Huboperationen der Einlassventile 8 jedes Zylinders 2 individuell gestoppt werden.
Gleichermaßen ist der Ventilbetätigungsmechanismus 19 für die Auslassventile 9 mit Ventilstoppmechanismusteilen 19a zum Stoppen von Huboperationen der Auslassventile 9 für jeden Zylinder 2 einzeln integriert bzw. versehen. Es ist anzumerken, dass die Beschreibung davon ausgelassen wird, da die spezifische Konfiguration der Ventilstoppmechanismusteile 19a ähnlich derjenigen der Ventilstoppmechanismusteile 18a für die Einlassventile 8 ist.
Der Einlassdurchgang 20 ist mit vier unabhängigen Einlassdurchgängen 21, die mit den Einlassöffnungen 6 der jeweiligen Zylinder 2 kommunizieren bzw. in Verbindung sind, einem Ausgleichsbehälter 22, der gemeinsam bzw. gewöhnlich mit stromaufwärtigen Endabschnitten (Endabschnitten auf einer stromaufwärtigen Seit in einer Strömungsrichtung von Einlassluft) der unabhängigen Einlassdurchgänge 21 verbunden ist, und mit einem einzelnen bzw. einzigen Einlassrohr 23 gebildet, dass sich stromaufwärts von dem Ausgleichsbehälter 22 erstreckt.
Ein Drosselventil 24 zum Öffnen und Schließen zum Einstellen einer Strömungsrate von Einlassluft, die in den Motorkörper 1 zu saugen ist, ist an einem Zwischenabschnitt des Einlassrohrs 23 bereitgestellt, und ein Luftstromsensor SN2 zum Detektieren der Strömungsrate der Einlassluft ist an dem Ausgleichsbehälter 22 bereitgestellt.
Der Auslassdurchgang 25 ist mit vier unabhängigen Auslassdurchgängen 26, die mit den Auslassöffnungen 7 der jeweiligen Zylinder 2 kommunizieren bzw. in Verbindung sind, einem Krümmerabschnitt 27, wo stromabwärtige Endabschnitte (Endabschnitte auf einer stromabwärtigen Seite in einer Strömungsrichtung von Auslassluft) der unabhängigen Auslassdurchgänge 26 zusammenlaufen, und einem einzelnen bzw. einzigen Auslassrohr 28 gebildet, das sich stromabwärts von dem Krümmerabschnitt 27 erstreckt.
Der Kühlmechanismus 30 enthält eine Kühlmittelpumpe 31 zur Druckbeaufschlagung von Kühlmittel zum Kühlen des Motors, einen Kühlmittelweg 32 zum Zirkulieren des Kühlmittels, das von der Kühlmittelpumpe 31 mit Druck beaufschlagt wird, einen Radiator bzw. Kühler 33 zum Kühlen des Kühlmittels, ein Schaltventil 34 zum Schalten bzw. Umschalten des Stroms des Kühlmittels im Inneren des Kühlmittelwegs 32, und einen Kühlmitteltemperatursensor SN3 zum Detektieren einer Temperatur des Kühlmittels.
Der Kühlmittelweg 32 ist gebildet mit: einem ersten Kühlmittelweg 32a zum Rückführen des Kühlmittels, das aus dem Motorkörper 1 ausgestoßen wird, an den Motorkörper 1 erneut ohne Durchlaufen des Kühlers 33; einen zweiten Kühlmittelweg 32b zum Einbringen des aus dem Motorkörper 1 ausgestoßenen Kühlmittels in den Kühler 33; und einen dritten Kühlmittelweg 32c zum Einbringen des aus dem Kühler 33 ausgestoßenen Kühlmittels in einen stromabwärtigen Abschnitt des ersten Kühlmittelwegs 32a. Das Kühlmittel, das durch den stromabwärtigen Abschnitt des ersten Kühlmittelwegs 32a in den Motorkörper 1 eingebracht wird, verläuft durch einen Wassermantel (nicht dargestellt), der im Inneren des Zylinderblocks 3 und dem Zylinderkopf 4 des Motorkörpers 1 gebildet ist, und wird dann aus dem Motorkörper 1 ausgestoßen, um zu einem des stromaufwärtigen Abschnitts des ersten Kühlmittelwegs 32a oder des zweiten Kühlmittelwegs 32b durch das Schaltventil 34 ausgeleitet zu werden.
Die Kühlmittelpumpe 31 besteht beispielsweise aus einer mechanischen Pumpe zur Druckbeaufschlagung des Kühlmittels durch Erhalten ihrer Antriebskraft von der Kurbelwelle 15 des Motorkörpers, und ist an einer Position in der Nähe des Motorkörpers 1 auf der stromabwärtigen Seite bezüglich einem zusammenlaufenden Abschnitts des dritten Kühlmittelwegs 32c und des ersten Kühlmittelwegs 32a bereitgestellt.
Der Kühler 33 kühlt das Kühlmittel durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft und ist an einer vorbestimmten Position im Inneren eines Motorraums angeordnet, der Fahrtluft des Fahrzeugs empfängt. Ein einem Fall beispielsweise, in dem das Fahrzeug eine Fahrzeug mit Frontmotor ist, ist der Kühler 33 hinter bzw. rückwärtig von einem Vordergrill bzw. -kühlergrill angeordnet, der an einer vorderen Fläche bzw. Stirnseite des Motorraums bereitgestellt ist, und das Kühlmittel im Inneren des Kühler 33 wird durch Außenluft gekühlt, die von einer Luftöffnung eingebracht wird, die in dem Vordergrill gebildet ist, und zu dem Kühler 33 geblasen wird.
Das Schaltventil 34 besteht beispielsweise aus einem elektrischen Thermostat vom Detektionstyp, das einen Thermistor verwendet, und ist in einem Abzweigabschnitt in den ersten Kühlmittelweg 32a und den zweiten Kühlmittelweg 32b bereitgestellt. Das Schaltventil 34 kann zwischen einem geschlossenen Zustand, wo der Strom des Kühlmittels zu dem zweiten Kühlmittelweg 32b hin unterbrochen ist, und einem geöffneten Zustand umschalten, wo der Strom des Kühlmittels zu dem zweiten Kühlmittelweg 32h hin erlaubt ist.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels, die von dem Kühlmitteltemperatursensor SN3 detektiert wird, niedriger ist als eine vorbestimmte Referenztemperatur, dann ist das Schaltventil 34 geschlossen. Da das Kühlmittel nur innerhalb des ersten Kühlmittelwegs 32a zirkuliert, steigt die Temperatur des Kühlmittels auf Grund der in dem Motorkörper 1 erzeugten Wärme graduell an. Wenn jedoch die Temperatur des Kühlmittels höher ist als die Referenztemperatur, ist das Schaltventil 34 geöffnet und das Kühlmittel strömt in den zweiten Kühlmittelweg 32b. Mit anderen Worten zirkuliert das aus dem Motorkörper 1 herausgeleitete Kühlmittel nicht nur innerhalb des ersten Kühlmittelwegs 32a, sondern wird auch dem Kühler 33 durch den zweiten Kühlmittelweg 32b zum Kühlen zugeführt. Nachdem das Kühlmittel in dem Kühler 33 gekühlt wurde, wird des dem Motorkörper 1 durch den dritten Kühlmittelweg 32c etc. Zurückgeführt. Der Grad, bis zu dem das Schaltventil 34 hier geöffnet ist, kann kontinuierlich variiert werden. Durch ein derartiges Einstellen des Grades kann die Strömungsrate des in den Kühler 33 strömenden Kühlmittels beliebig eingestellt werden. Da die Strömungsrate des Kühlmittels in den Kühler 33 durch weiteres Öffnen des Schaltventils 34 erhöht wird, nimmt die Kühlleistung entsprechend zu und die Kühlmitteltemperatur sinkt schnell.
(2) Steuerungs- bzw. Regelungssystem
Als nächstes wird ein Steuerungs- bzw. Regelungssystem des Motors mit Bezug auf 3 beschrieben. Die jeweiligen Bauteile des Motors dieser Ausführungsform werden insgesamt durch eine ECU (Motorsteuer- bzw. -regelungseinheit; Engl.: Engine Control Unit) 50 gesteuert bzw. geregelt. Wie es gut bekannt ist besteht die ECU 50 aus einem Mikroprozessor mit einer CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit; Engl.: Central Processing Unit), einem ROM (Nurlesespeicher; Engl.: Read-Only Memory, und einem RAM (Direktzugriffsspeicher; Engl.: Random Access Memory), und die ECU 50 kann hierin auch als ein Controller bzw. eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung bezeichnet werden.
In die ECU 50 werden sequentiell Informationen von den verschiedenen Sensoren eingegeben. Genauer gesagt ist die ECU 50 elektrisch mit dem Motordrehzahlsensor SN1, dem Luftstromsensor SN2 und dem Kühlmitteltemperatursensor SN3 verbunden, die an den jeweiligen Bauteilen des Motors bereitgestellt sind. Ferner ist das Fahrzeug dieser Ausführungsform mit einem Gaspedalsensor SN4 zum Detektieren eines Grads der Beschleunigung eines Gaspedals (Gaspedalbetätigungsgrad, nicht dargestellt), das von dem Fahrer gesteuert wird, und einem Schaltpositionssensor SN5 zum Detektieren eines Gangbereichs des Getriebes 40 versehen. Die ECU 50 ist zudem elektrisch mit dem Gaspedalsensor SN4 und dem Schaltpositionssensor SN5 verbunden. Die ECU 50 sammelt verschiedene Informationen, einschließlich Motordrehzahl, Einlassluftmenge, Kühlmitteltemperatur, Gaspedalbetätigungsgrad und Gangbereich des Getriebes 40 basierend auf Eingangssignalen von den Sensoren SN1 bis SN5.
Die ECU 50 führt verschiedenen Operationen basierend auf den Eingangssignalen von den jeweiligen Sensoren (SN1 bis SN5) durch, während sie die jeweiligen Bauteile des Motors steuert bzw. regelt. Mit anderen Worten ist die ECU 50 elektrisch mit den Injektoren 11, den Zündkerzen 12, den Ventilstoppmechanismusteilen 18a und 19a, dem Drosselventil 24 und dem Schaltventil 34 verbunden. Die ECU 50 gibt jeweilige Steuerungs- bzw. Regelungssignale an diese Bauteile aus, um die Bauteile basierend auf den Ergebnissen der Operationen, etc. anzutreiben bzw. anzusteuern.
(3) Steuerung bzw. Regelung gemäß Betriebszustand
Als nächstes werden spezifische Inhalte der Motorsteuerung bzw. -regelung gemäß einem Betriebszustand des Motors mit Bezug auf 4 bis 6 beschrieben.
4 ist ein Kennfeld, das Betriebsbereiche des Motors darstellt, die in eine Mehrzahl von Bereichen gemäß einer Differenz bei der Steuerung bzw. Regelung geteilt sind, wobei die Motorlast und die Motordrehzahl an der vertikalen Achse bzw. der horizontalen Achse angegeben sind. In diesem Kennfeld ist der Betriebsbereich grob in einen Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A, wo die Zylinderabschaltung zum Deaktivieren von zwei der vier Zylinder 2 des Motors durchgeführt wird, und Bereiche B1, B2 und B3 unterteilt, wo andere Operationen (bei denen die Zylinderabschaltung nicht durchgeführt wird) durchgeführt werden.
Der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A ist in einem Bereich in einem mittleren Drehzahlbereich, wo die Motordrehzahl höher als eine erste vorbestimmte Referenzdrehzahl R1, aber niedriger ist als eine zweite vorbestimmte Referenzdrehzahl R2 ist, und einem Teillastbereich festgelegt, wo die Motorlast niedriger ist als eine vorbestimmte Referenzlast L1.
Ferner ist der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A an einer Last L2, die niedriger ist als die Referenzlast L1, in einen ersten Zylinderabschaltungsbereich A1, wo die Motorlast höher ist als die Last L2, und einen zweiten Zylinderabschaltungsbereich A2 unterteilt, wo die Motorlast niedriger ist als die Last L2.
Ferner sind die Bereiche, die nicht der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A sind (d. h. Betriebsbereiche mit allen Zylindern, wo alle Zylinder aktiv sind) in den Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1, der in einem Motordrahzahlbereich festgelegt ist, wo die Motordrehzahl niedriger ist als die erste Referenzdrehzahl R1, den Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern B2, der in einem Motordrehzahlbereich festgelegt ist, wo die Motordrehzahl höher ist als die zweite Referenzdrehzahl R2, und den Hochlastbereich mit allen Zylindern B3 unterteilt, der in einem Bereich festgelegt ist, der sich zwischen den Bereichen B1 und B2 befindet und wo die Motorlast höher ist als die Referenzlast L1.
Die Zylinderabschaltung wird aus folgendem Grund in keinem des Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern B1, des Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern B2 und des Hochlastbereichs mit allen Zylindern B3 durchgeführt.
In dem Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1, wo die Motordrehzahl niedrig ist, wird in einem Fall, wo die Zylinderabschaltung die Anzahl an aktiven Zylindern auf Zwei verringert hat, das Verbrennungsinterval zwischen den aktiven Zylindern übermäßig lang und die Motorvibration wird verstärkt. Aus diesem Grund ist es erforderlich die erste Referenzdrehzahl R1, die eine untere Grenzdrehzahl in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A ist, größer festzulegen als eine Leerlaufdrehzahl Rmin des Motors. Im Ergebnis ist der Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1, wo der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird, in einem Motordrehzahlbereich zwischen der Drehzahl Rmin und der Drehzahl R1 festgelegt. Es ist anzumerken, dass die erste Referenzdrehzahl R1 auf ca. 1/6 einer Nenndrehzahl Rmax des Motors festgelegt werden kann.
In dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A jedoch, anders als in einem Fall, in dem der Betrieb mit allen Zylindern in dem gleichen Bereich durchgeführt wird, ist es erforderlich, im Wesentlichen die doppelte Menge an Kraftstoff in die aktiven Zylinder verglichen mit dem Betrieb mit allen Zylindern einzuspritzen, was eine Belastung auf jeden aktiven Zylinder erhöht. Wenn der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A unachtsam erweitert wird, nimmt die Wahrscheinlich einer Entstehung von Klopfen (d. h. abnormale Verbrennung verursacht durch Selbstzündung von nicht verbranntem Endgas während der Flammenausbreitung) zu, und zwar insbesondere bei einer hohen Motorlast und einer hohen Motordrehzahl in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A. Dies liegt daran, dass die Temperaturen der aktiven Zylinder auf Grund eines Anstiegs der eingespritzten Kraftstoffmenge zunehmen, wenn die Motorlast zunimmt, und zudem die Wärme zunimmt, die pro Einheit Zeit erzeugt wird, wenn sich die Motordrehzahl erhöht. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die zweite Referenzdrehzahl R2, die eine obere Grenzdrehzahl in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A ist, und die Referenzlast L1, die eine obere Grenzlast in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A ist, niedriger festzulegen als die Nenndrehzahl Rmax bzw. die maximale Last Lmax des Motors. Im Ergebnis sind der Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern B2 und der Hochlastbereich mit allen Zylindern B3 zwischen der Nenndrehzahl Rmax und der zweiten Referenzdrehzahl R2 bzw. zwischen der maximalen Last Lmax und der Referenzlast L1 festgelegt. Es ist anzumerken, dass die zweite Referenzdrehzahl R2 auf ca. 2/3 der Nenndrehzahl festgelegt werden kann und die Referenzlast L1 auf ca. 1/2 der maximalen Last Lmax festgelegt werden kann.
Als nächstes wird die Steuerungs- bzw. Regelungsoperation, die von der ECU 50 während des Motorbetriebs durchgeführt wird, detailliert mit Bezug auf die Flussdiagramme in 5 und 6 beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Verarbeitung bzw. der Ablaub, die bzw. der in den Flussdiagrammen dargestellt ist, unter einer Bedingung durchgeführt wird, dass der Motor in einem aufgewärmten Zustand ist und somit die Kühlmitteltemperatur auf einen vorbestimmten Wert (z. B. 80°C) oder höher angestiegen ist.
Wenn die Verarbeitung in 5 beginnt, liest die ECU 50 die verschiedenen Sensorwerte (S1). Genauer gesagt liest die ECU 50 die jeweiligen detektierten Signale von dem Motordrehzahlsensor SN1, dem Luftstromsensor SN2, dem Kühlmitteltemperatursensor SN3, dem Gaspedalsensor SN4 und dem Schaltpositionssensor SN5, um verschiedene Informationen einschließlich Motortemperatur, Einlassluftmenge, Kühlmitteltemperatur, Gaspedalbetätigungsgrad und Gangbereich des Getriebes zu sammeln.
Als nächstes bestimmt die ECU 50 basierend auf den bei S1 gelesenen Informationen, ob der Motor in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A betrieben wird (S2). Genauer gesagt bestimmt die ECU 50 die Motorlast und die Motordrehzahl basierend auf den Informationen, die sie von dem Motordrehzahlsensor SN1, dem Luftstromsensor SN2 und dem Gaspedalsensor SN4 gesammelt hat. Dann bestimmt die ECU 50, ob ein Betriebszustand des Motors basierend auf dem Motorlastwert und dem Motordrehzahlwert einer Position innerhalb des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A entspricht, wie es in 4 dargestellt ist.
Wenn bestätigt wird, dass der Motor in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A betrieben wird (S2: JA), dann führt die ECU 50 die Zylinderabschaltung durch, wo die Anzahl an aktiven Zylinder verringert wird (S3). Genauer gesagt steuert bzw. regelt die ECU 50 die Injektoren 11, die Zündkerzen 12 und die Ventilstoppmechanismusteile 18a und 19a der jeweiligen Zylinder 2, so dass zwei der vier Zylinder 2 des Motorkörpers 1 deaktiviert werden (nur die anderen zwei Zylinder 2 sind aktiv). Genauer gesagt werden die Operationen der Injektoren 1 und der Zündkerzen 12 der zu deaktivierenden Zylinder gestoppt und die Huboperationen der Einlassventile 8 und der Auslassventile 9 der deaktivierten Zylinder werden durch Antreiben bzw. Ansteuern der Ventilstoppmechanismusteile 18a und 19a gestoppt. Somit werden die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung in den deaktivierten Zylindern gestoppt und die Verbrennung kann nicht durchgeführt werden. Es ist anzumerken, dass bei der Zylinderabschaltung, wo zwei der vier Zylinder 2 deaktiviert werden, die Kombination der deaktivierten Zylinder 2 derart ausgewählt wird, dass die Zündungsreihenfolge der deaktivierten Zylinder nicht durchgängig bzw. kontinuierlich ist. Beispielsweise wird eine einer Kombination aus erstem und viertem Zylinder und einer Kombination aus zweitem und dritten Zylinder als die deaktivierten Zylinder ausgewählt.
Nachdem die Zylinderabschaltung wie oben beschrieben gestartet wurde, bestimmt die ECU 50, ob der aktuelle Betriebszustand des Motors einer Position innerhalb des ersten Zylinderabschaltungsbereichs A1, in dem die Motorlast relativ hoch ist, innerhalb des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A entspricht (S4). Wenn dann bestätigt wird, dass der Motorbetrieb innerhalb des ersten Zylinderabschaltungsbereichs A1 durchgeführt wird (S4: JA), dann bestimmt die ECU 50, bo der aktuelle Gangbereich des Getriebes 40 (erfasst bei S1) niedriger ist als eine vorbestimmte Bereichszahl (S5). Dabei ist die „vorbestimmte Bereichszahl” auf eine relativ hohe Bereichszahl unter der Mehrzahl von Gangbereichen festgelegt (mindestens höher als die Hälfte der höchsten Bereichszahl), die bei dem Getriebe 40 bereitgestellt sind. Wenn beispielsweise das Getriebe sechs Vorwärtsgänge aufweist, kann die vorbestimmte Bereichszahl auf Vier festgelegt sein. In diesem Fall, wenn der Gangbereich zwischen dem ersten Bereich und dem dritten Bereich ist, ist das Ergebnis der Bestimmung bei S5 „JA”, und wenn der Gangbereich zwischen dem vierten Bereich und dem sechsten Bereich ist, ist das Ergebnis der Bestimmung bei S5 „NEIN”.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei S5 „JA” ist, mit anderen Worten wenn bestätigt wird, dass der Motor in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 innerhalb des Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A betrieben wird und der Gangbereich des Getriebes 40 niedriger ist als die vorbestimmte Bereichszahl, dann legt die ECU 50 die Referenztemperatur des Kühlmittels, die eine Temperatur ist, bei der das Schaltventil 34 des Kühlmechanismus 30 geöffnet ist (die Temperatur, bei der das Kühlmittel in den Kühler 33 strömen kann) auf eine vorbestimmte normale Referenztemperatur T_high fest (S6). Es ist anzumerken, dass der Wert der normale Referenztemperatur T_high zum Beispiel näherungsweise 88°C sein kann.
Danach steuert bzw. regelt die ECU 50 das Öffnen des Schaltventils 34 so, dass die Temperatur des Kühlmittels des Motors (im Folgenden die Kühlmitteltemperatur Tw) auf der normalen Referenztemperatur T_high gehalten wird (S7). Die normale Referenztemperatur T_high wird bei S6 festgelegt. Genauer gesagt steuert bzw. regelt die ECU 50 das Öffnen des Schaltventils 34 derart, dass das Schaltventil 34 geöffnet wird, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw höher ist als die normale Referenztemperatur T_high, und das Schaltventil 34 geschlossen wird, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger ist als die normale Referenztemperatur T_high. Somit strömt das Kühlmittel in den Kühler 33 und wird nur gekühlt, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw höher ist als die normale Referenztemperatur T_high, und daher wird die Kühlmitteltemperatur Tw innerhalb eines Wertbereichs nahe der normalen Referenztemperatur T_high gehalten, ohne die normale Referenztemperatur T_high wesentlich zu über- oder unterschreiten.
Nachfolgend verzögert die ECU 50 den Zündzeitpunkt der Zündkerze 12 von einem MBT (maximales Bremsmoment; Engl.: Maximum Brake Torque), das ein Zeitpunkt ist, der ein größtes Moment ausüben kann (normalerweise nahe einem oberen Verdichtungstotpunkt) (S8). Genauer gesagt wird der Verzögerungszeitpunkt der Zündkerze 12 normal auf das MBT festgelegt, wohingegen bei S8 der Zündzeitpunkt von dem MBT um einen vorbestimmten Kurbelwinkel verzögert wird.
Der Zündzeitpunkt wird wie oben beschrieben verzögert, um eine abnormale Verbrennung in dem aktiven Zylinder zu vermeiden. In dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1, der sich innerhalb des Hochlastteils (höher als die Last L2) des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A befindet, wo die Anzahl an aktiven Zylindern 2 verringert ist, ist es genauer gesagt erforderlich, ein Moment nahe seinem maximalen Wert mit den aktiven Zylindern zu erhalten, und die Wärmemenge, die in jedem aktiven Zylinder erzeugt wird, ist groß; daher tritt leicht ein Klopfen auf (abnormale Verbrennung bewirkt durch die Selbstzündung von unverbranntem Endgas). Um ein solches Klopfen zu vermeiden, wird bei S8 der Zündzeitpunkt verzögert.
Als nächstes folgte ein Beschreibung einer Steuerungs- bzw. Regelungsoperation in dem Fall, wo der Motor in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 betrieben wird und der Gangbereich des Getriebes 40 höher ist als die vorbestimmte Bereichsnummer (z. B. vierter Gangbereich oder höher von sechs Vorwärtsgängen (S5: NEIN). In diesem Fall legt die ECU 50 die Referenztemperatur des Kühlmittels (die Temperatur, bei der das Schaltventil 34 geöffnet wird) auf eine niedrige Referenztemperatur T_low fest, die niedriger ist als die normale Referenztemperatur T_high (S10). Es ist anzumerken, dass der Wert der niedrigen Referenztemperatur T_low beispielsweise näherungsweise 78°C sein kann.
Nachfolgend bestimmt die ECU 50, ob die aktuelle Kühlmitteltemperatur des Motors (erfasst bei S1) höher ist als die niedrige Referenztemperatur T_low (S11). Die niedrige Referenztemperatur T_low wird bei S10 festgelegt. Wenn dann Tw = T_low (S11: JA) bestätigt wird, steuert bzw. regelt die ECU 50 das Schalterventil 34 dahingehend, sich zu öffnen, so dass das Kühlmittel in den Kühler 33 strömt (S12). Somit wird das Kühlmittel durch Austausch seiner Wärme in dem Kühler 33 gekühlt und die Kühlmitteltemperatur Tw beginnt zu sinken. Wenn jedoch die Kühlmitteltemperatur Tw unter die niedrige Referenztemperatur T_low sinkt (S11: NEIN), wird das Schaltventil 34 geschlossen. Somit wird die Kühlmitteltemperatur nicht weiter gekühlt bzw. gesenkt und die Kühlmitteltemperatur Tw wird innerhalb eines Wertbereichs nahe der niedrigen Referenztemperatur T_low gehalten.
Dabei wird die Öffnung des Schaltventils 34, das bei S12 geöffnet wird, größer festgelegt, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw höher wird als die niedrige Referenztemperatur T_low. Genauer gesagt wird die Strömungsrate des Kühlmittels, das in den Kühler 33 strömt, größer festgelegt, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlichen Kühlmitteltemperatur Tw und der niedrigen Referenztemperatur T_low (Tw – T_low) größer ist, und die Kühlleistung wird verbessert, so dass, wenn die Temperaturdifferenz größer ist, die Kühlmitteltemperatur Tw schnell verringert wird, um nahe der niedrigen Referenztemperatur T_low zu sein.
Wenn beispielsweise die Kühlmitteltemperatur Tw innerhalb des Wertbereichs nahe der oben beschriebenen normalen Referenztemperatur T_low unmittelbar vor der Bestimmung bei S11 ist, dann wird bei S11 bestimmt, dass die Kühlmitteltemperatur Tw wesentlich höher ist als die niedrige Referenztemperatur T_low (um näherungsweise 10°C höher wenn T_low = 88°C und T_low = 78°C). Daher wird bei S12 die Öffnung des Schaltventils 34 ausreichend groß festgelegt. Somit wird die Strömungsrate des Kühlmittels in den Kühler 33 erhöht und die Kühlleistung wird ausreichend verbessert, was in einer schnellen Abnahme der Kühlmitteltemperatur Tw resultiert und die Kühlung des Motorkörpers 1 stimuliert.
Nach dem Kühlen des Kühlmittels wie oben beschrieben verringert die ECU 50 den Verzögerungsbetrag des Zündzeitpunkts (S13). Genauer gesagt, wie es in der Beschreibung von S8 beschreiben ist, ist es in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 innerhalb des Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A ursprünglich erforderlich, den Zündzeitpunkt zu verzögern, um Klopfen zu verhindert; da die Kühlmitteltemperatur Tw des Motors dabei auf die niedrige Referenztemperatur T_low verringert wird (S12 oben beschrieben), wird die Umgebung, die leicht ein Klopfen bewirkt, verbessert. Daher kann Klopfen verhindert werden, selbst wenn der Verzögerungsbetrag des Zündzeitpunkts verringert wird, was die Steuerung bzw. Regelung bei S13 zum Verringern des Verzögerungsbetrags ermöglicht bzw. erlaubt.
Als nächstes wird eine Steuerungs- bzw. Regelungsoperation in einem Fall beschrieben, wo der Motor in dem zweiten Zylinderabschaltungsbereich A2 innerhalb des Niedriglastteils (niedriger als die Last L2) des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A betrieben wird (S4: NEIN). In diesem Fall legt die ECU 50 die Referenztemperatur des Kühlmittels (Temperatur, bei der das Schaltventil 34 geöffnet wird) auf die normale Referenztemperatur T_high (z. B. 88°C) fest (S14) und steuert bzw. regelt das Öffnen des Schaltventils 34, so dass die Kühlmitteltemperatur Tw des Motors auf der normalen Referenztemperatur T_high gehalten wird (S15). Es ist anzumerken, dass der Zündzeitpunkt nicht verzögert wird und auf das MBT festgelegt wird, das der Zeitpunkt ist, der das größte Moment ausübt.
Als nächstes wird eine Steuerungs- bzw. Regelungsoperation in einem Fall, wo der Motor in einem anderen Bereich als dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A betrieben wird (einem von Niedrigdrehzahl-, Hochdrehzahl- und Hochlastbereich mit allen Zylindern B1, B2 und B3) (S2: NEIN), mit Bezug auf 6 beschrieben. In diesem Fall führt die ECU 50 den Betrieb mit allen Zylindern durch, wo alle der vier Zylinder 2 aktiv sind (S20). Genauer gesagt steuert bzw. regelt die ECU 50 die Injektoren 11 und die Zündkerzen 12 so, dass die Kraftstoffeinspritzung und die Funkenzündung in allen der Zylinder 2 des Motorkörpers 1 durchgeführt werden, und steuert bzw. regelt die Ventilstoppmechanismusteile 18a und 19a dahingehend, nicht betrieben zu werden, so dass die Einlass- und Auslassventile 8 und 9 aller Zylinder 2 angetrieben bzw. angesteuert werden.
Nachfolgend bestimmt die ECU 50, ob der aktuelle Betriebszustand des Motors, der basierend auf den bei S1 gewonnen Informationen spezifiziert wird, einer Position innerhalb des Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern B1 entspricht (S21). Wenn bestätigt wird, dass der Motorbetrieb in dem Bereich mit allen Zylindern, der ein anderer ist als der Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1, durchgeführt wird (einer des Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern B2 und des Hochlastbereichs mit allen Zylindern B3) (S21: NEIN), bestimmt die ECU 50, ob der aktuelle Gangbereich des Getriebes 40 (erfasst bei S1) niedriger ist als die oben beschriebene vorbestimmte Bereichszahl (S22).
Wenn bestätigt wird, dass der Motor in dem Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1 betrieben wird (S21: JA), oder wenn bestätigt wird, dass der aktuelle Gangbereich des Getriebes 40 niedriger ist als die vorbestimmte Bereichszahl und der Motor in einem des Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern B2 und des Hochlastbereichs mit allen Zylindern B3 betrieben wird (S22: JA), dann legt die ECU 50 die Referenztemperatur des Kühlmittels (die Temperatur, bei der das Schaltventil 34 offen ist) auf die normale Referenztemperatur T_high (z. B. 88°C) fest (S23) und steuert bzw. regelt das Öffnen des Schaltventils 34 so, dass die Kühlmitteltemperatur Tw des Motors auf der normalen Referenztemperatur T_high gehalten wird (S24).
Wenn jedoch bestätigt wird, dass der aktuelle Gangbereich des Getriebes 40 die vorbestimmte Bereichszahl oder höher ist und der Motor in einem des Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern B2 und des Hochlastbereichs mit allen Zylindern B3 betrieben wird (S22: NEIN), dann legt die ECU 50 die Referenztemperatur des Kühlmittels auf die niedrige Referenztemperatur T_low (z. B. 78°C) fest, die niedriger ist als die normale Referenztemperatur T_high (S25). Dann wird bestimmt, ob die aktuelle Kühlmitteltemperatur des Motors höher ist als die niedrige Referenztemperatur T_low (S26). Wenn das Ergebnis der Bestimmung bei S26 JA ist und bestätigt wird, dass Tw = T_low, dann öffnet die ECU 50 das Schaltventil 34, um dem Kühlmittel zu erlauben, in den Kühler 33 zu strömen (S27). Mit anderen Worten wird durch Verringern der Referenztemperatur des Kühlmittels, bei der das Schaltventil 34 geöffnet wird, die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 verbessert und die Kühlung des Motorkörpers 1 stimuliert.
(4) Betrieb
Wie oben beschrieben enthält der Motor dieser Ausführungsform den Motorkörper 1 mit der Mehrzahl von (vier) Zylindern 2, den Kühlmechanismus 30 zum Kühlen des Motorkörpers 1 und die ECU 50 (Controller bzw. Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung) zum Steuern bzw. Regeln der jeweiligen Bauteile des Motors einschließlich des Kühlmechanismus 30. Die ECU 50 führt die Zylinderabschaltung durch, wo die Anzahl der aktiven Zylinder 2 in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A verringert ist, der innerhalb des Teillastbereichs des Motors festgelegt ist, und die ECU 50 führt den Betrieb mit allen Zylindern durch, wo alle der Zylinder 2 in den anderen Betriebsbereichen (B1, B2 und B3) aktiv sind. Wenn der Motor in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 betrieben wird, der innerhalb des Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A festgelegt ist, und der Gangbereich des Getriebes 40 höher ist als die vorbestimmte Bereichszahl (in 5, S5: NEIN), dann führt die ECU 50 die Steuerung bzw. Regelung des Verbesserns der Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 verglichen mit derjenigen in dem zweiten Zylinderabschaltungsbereich A2 durch, der innerhalb des Niedriglastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A festgelegt ist (S10 bis S12). Eine solche Konfiguration weist den Vorteil auf, dass die Zylinderabschaltung, die eine exzellente Kraftstoffnutzung aufweist, in einem breiteren Motorlastbereich durchgeführt werden kann.
Genauer gesagt wird bei dieser Ausführungsform die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 verbessert und die Temperatur des Motorkörpers 1 in dem ersten Zylinderabschaltungsbereichs A1 verringert, wo die Motorlast relativ hoch innerhalb des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A ist, wo die Anzahl an aktiven Zylindern 2 verringert ist. Selbst wenn die Last entsprechend dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 zum Teil hoch ist, ist es nicht erforderlich, einen Zündzeitpunkt wesentlich zu verzögern, um Klopfen zu verhindern, und die Zylinderabschaltung mit exzellenter Kraftstoffnutzung kann kontinuierlich zu einem höheren Motorlastbereich durchgeführt werden.
Wird beispielsweise die Kühlleistung in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 innerhalb des Hochlastteils nicht verbessert, kann die Temperatur jedes aktiven Zylinders ansteigen und Klopfen kann auftreten. Solch eine Situation kann verhindert werden, indem entweder die obere Grenzlast des ersten Zylinderabschaltungsbereichs A1 (Referenzlast L1) verringert wird, um den Zylinderabschaltungsbbetriebsbereich A zu verschmälern, oder der Zündzeitpunkt wesentlich verzögert wird, um Klopfen zu verhindern; der Effekt eines verbesserten Kraftstoffverbrauchs kann jedoch in diesem Fall nicht ausreichend erzielt werden.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem spezifischen Kraftstoffverbrauch (BSFC; Engl.: Brake Specific Fuel Consumption) und einem Nutzmitteldruck (BMEP; Engl.: Brake Mean Effective Pressure) zeigt, wenn der Motor unter einer Bedingung betrieben wird, wo die Drehzahl fest ist, wobei der Wert bei der Zylinderabschaltung, wo nur zwei der Zylinder aktiv sind, durch die durchgezogene Wellenlinie angegeben ist, und der Wert bei dem Betrieb mit allen Zylindern, wo alle vier Zylinder aktiv sind, durch die unterbrochene Wellenlinie angegeben ist. Es ist anzumerken, dass der BSFC auf der vertikalen Achse angibt, dass der Kraftstoffverbrauch niedriger ist, wenn der Wert niedriger ist, und der BMEP auf der horizontalen Achse angibt, dass die Motorlast höher ist, wenn der Wert größer ist.
Wie es aus dem Diagramm in 7 ersichtlich ist, wenn die Zylinderabschaltung in dem Teillastbereich des Motors durchgeführt wird, verbessert sich der Kraftstoffverbrauch stärker als bei dem Betrieb mit allen Zylindern. Es ist anzumerken, dass wenn die Motorlast hoch wird, sich der Kraftstoffverbrauch in dem Zylinderabschaltungsbereich nicht länger verbessern wird, sondern sich stärker verschlechtern wird als wenn der Betrieb mit allen Zylindern unter der gleichen Bedingung durchgeführt wird. In dem Diagramm in 7 sind der Kraftstoffverbrauch bei der Zylinderabschaltung (durchgezogene Linie) und der Kraftstoffverbrauch bei dem Betrieb mit allen Zylindern in einer Hoch/Niedrig-Beziehung bei der Last L1 invertiert. Die Last L1 entspricht der Referenzlast L1, welche die obere Grenzlast des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A in dem Kennfeld von 4 ist. In einem Bereich zwischen der Last L2 auf der Seite niedrigerer Last und der Referenzlast L1 wird der Wert, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw auf die oben beschriebene niedrige Referenztemperatur T_low, verringert wird, durch die durchgezogene Linie angegeben, und der Wert, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw nicht verringert wird (auf die normale Referenztemperatur T_high festgelegt wird), ist durch die unterbrochene Linie angegeben. Die Last L2 an dem Abzweigpunkt in die durchgezogene und unterbrochene Linie entspricht der Last L2 an der Grenze zwischen dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 und dem zweiten Zylinderabschaltungsbereich A2 in dem Kennfeld von 4.
In einem Bereich höher als die Last L2 ist der Kraftstoffverbrauch, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw hoch ist (unterbrochene Linie), schlechter als der Kraftstoffverbrauch, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw niedrig ist (durchgezogene Linie), da der Zündzeitpunkt verzögert ist, um Klopfen zu vermeiden, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw hoch ist. Wenn der Zündzeitpunkt verzögert ist, verschlechtert sich der Kraftstoffverbrauch, da es erforderlich ist, die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die zum Anreichern eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingespritzt wird, um den gleichen Betrag an Moment zu erhalten (oder den Temperaturanstieg des Abgases zu unterdrücken). Unter der Bedingung, wo die Kühlmitteltemperatur Tw hoch ist, da es erforderlich ist, den Zündzeitpunkt zu verzögern und sich der Kraftstoffverbrauch wie oben beschrieben verschlechtert, selbst wenn die Zylinderabschaltung durchgeführt wird, sind der Kraftstoffverbrauch bei der Zylinderabschaltung und der Kraftstoffverbrauch bei dem Betrieb mit allen Zylindern in einer Hoch/Niedrig-Beziehung bei einer Last L1' invertiert, die niedriger ist als die Referenzlast L1.
Wenn jedoch die Kühlmitteltemperatur Tw in dem Bereich verringert ist, der höher als die Last L2 ist (durchgezogene Linie), kann der Zündzeitpunkt, da ein Klopfen nicht auftritt, selbst wenn der Verzögerungsbetrag des Einspritzungszeitpunkts verringert ist verglichen mit wenn die Kühlmitteltemperatur Tw hoch ist (unterbrochene Linie), relativ vorgezogen werden und der äquivalente Betrag an Moment kann mit einer geringeren Einspritzmenge erzielt werden, was heißt dass selbst wenn die Zylinderabschaltung zu der Last L1 fortgesetzt wird, die höher ist als die Last L1', ein geringerer Kraftstoffverbrauch verglichen mit der Zylinderabschaltung erzielt werden kann. Aus diesem Grund wird bei dieser Ausführungsform zwischen der Last L2 und der Last L1 (in dem Zylinderabschaltungsbereich A1) die Zylinderabschaltung durchgeführt, während die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 verbessert wird, um die Kühlmitteltemperatur Tw zu verringern. Somit kann die Zylinderabschaltung, die eine exzellente Kraftstoffnutzung aufweist, kontinuierlich zu einem weiteren Bereich höherer Motorlast durchgeführt werden und die Kraftstoffnutzung kann ausreichend verbessert werden.
Da bei dem Motor dieser Ausführungsform das geometrische Verdichtungsverhältnis jedes Zylinders 2 auf näherungsweise 12:1 oder höher festgelegt ist, was für einen Benzinmotor etwas hoch ist, tritt Klopfen auf natürliche Weise auf. Deshalb ist die Durchführung der Steuerung bzw. Regelung der Kühlmitteltemperatur wie oben beschreiben von großer Bedeutung und in Kombination mit einer Verbesserung der Wärmeeffizienz auf Grund des hohen Verdichtungsverhältnisses kann eine exzellentere Kraftstoffnutzung erzielt werden.
Selbst bei dem Motorbetrieb in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1, wenn der Gangbereich des Getriebes 40 niedrig ist, wird bei dieser Ausführungsform die Steuerung bzw. Regelung des Verbesserns der Kühlleistung nicht durchgeführt. Somit kann die Kühlleistung ohne jegliche unnötige Operation unter einer angemessenen Bedingung durchgeführt werden, wobei ein Verzögerungszeitraum berücksichtigt wird, der erforderlich ist, damit die Temperatur des Motorkörpers 1 tatsächlich sinkt. Wenn der Gangbereich des Getriebes 40 niedrig ist, schaltet der Betriebsbereich des Motors häufig und kann bald hochgeschaltet werden (der Gangbereich kann auf einen höheren Gangbereich geändert werden). Selbst wenn die Kühlleistung verbessert wird, wenn der Gangbereich niedrig ist, kann, wenn die Temperatur jedes Zylinders 2 des Motorkörpers 1 tatsächlich verringert wird, der Betriebsbereich bereits auf einen anderen als den ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 geschaltet worden sein, was die Verbesserung der Kühlleistung bedeutungslos macht. In dem Fall dieser Ausführungsform jedoch, wo die Steuerung bzw. Regelung des Verbesserns der Kühlleistung nur erlaubt ist, wenn der Gangbereich des Getriebes 40 hoch ist, mit anderen Worten das Schalten des Betriebszustand sanft ist (d. h. in einem Zustand nahe einem Fahren mit gleichmäßiger Geschwindigkeit), und angenommen wird, dass der Betriebszustand eine entsprechende Position in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 nicht unmittelbar verlassen wird, wird davon ausgegangen werden, dass die Temperatur des Motorkörpers 1 ausreichend verringert werden kann, selbst wenn ein gewisses Maß an Verzögerungszeitraum existiert, bis die Temperatur des Motorkörpers 1 tatsächlich sinkt. Daher wird die Steuerung bzw. Regelung des Verbesserns der Kühlleistung nicht umsonst sein.
Es ist anzumerken, dass wenn der Gangbereich des Getriebes 40 niedrig ist, die Temperatur des Motorkörpers 1 nicht verringert wird, da die Kühlleistung selbst in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 nicht verbessert werden kann. Daher ist es erforderlich den Zündzeitpunkt ausreichend zu verzögern, um Klopfen zu vermeiden. Selbst in diesem Fall jedoch, da der Betriebsbereich nur für eine kurze Zeit innerhalb des ersten Zylinderabschaltungsbereichs A1 bleibt, ist eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs, die durch das Verzögern des Zündzeitpunkts verursacht wird, kein wesentliches Problem.
Ferner ist bei dieser Ausführungsform der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A auf den Bereich festgelegt, wo die Motordrehzahl höher ist als die erste vorbestimmte Referenzdrehzahl R1, und der Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1, wo der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird, ist auf der Seite niedrigerer Drehzahl der ersten Referenzdrehzahl R1 festgelegt. In dem Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1, verglichen mit dem oben beschriebenen ersten Zylinderabschaltungsbereich A1, ist die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 niedrig festgelegt (S23 und S24 in 6). Gemäß einer solchen Konfiguration, unter einer Bedingung, wo sich die Strömungsfähigkeit des Gasgemischs im Inneren des Brennraums 10 leicht auf Grund der niedrigen Motordrehzahl verschlechtert, wird der Motorkörper 1 nicht unnötig gekühlt und ein Anstieg der erzeugten Menge an HC kann verhindert werden.
In dem Bereich, wo die Motordrehzahl niedrig ist, wie dem Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1, da die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 5 langsam ist und die Strömungsfähigkeit des Gasgemischs im Inneren des Brennraums 10 gering ist, braucht es leicht eine lange Zeit, um den Kraftstoff zu verdampfen und zu zerstäuben. Unter solch einer Bedingung wird, da die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 verbessert wird, die Temperatur des Motorkörpers 1 verringert und die Verdampfung und Zerstäubung des Kraftstoffs wird mehr unterbrochen, was in einem Anstieg der erzeugten Menge an HC resultiert. Da jedoch bei dieser Ausführungsform die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 in dem Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern B1 auf gering festgelegt ist, kann eine solche Situation vermieden werden und der Anstieg der erzeugten Menge an HC kann geeignet verhindert werden.
Ferner ist bei dieser Ausführungsform der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich A in dem Bereich festgelegt, wo die Motordrehzahl niedriger ist als die zweite vorbestimmte Referenzdrehzahl R2 und die Motorlast niedriger ist als die vorbestimmte Referenzlast L1. Der Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern B2 und der Hochlastbereich mit allen Zylindern B3, wo der Betrieb mit allen Zylinder durchgeführt wird, sind auf der Seite höherer Drehzahl der zweiten Referenzdrehzahl R2 bzw. der Seite höherer Last der Referenzlast L1 festgelegt. Ferner wird in dem Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern B2 und dem Hochlastbereich mit allen Zylindern B3, ähnlich dem oben beschriebenen ersten Zylinderabschaltungsbereich A1, die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 nur verbessert, wenn der Gangbereich des Getriebes 40 höher ist als die vorbestimmte Bereichszahl (S25 bis S27 in 6). Wenn die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 in den Betriebsbereichen mit allen Zylindern verbessert wird, die auf der Seite höherer Drehzahl bzw. der Seite höherer Last des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs A festgelegt sind (dem Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern B2 und dem Hochlastbereich mit allen Zylindern B3), kann das Auftreten von Klopfen sicher insbesondere in einem Teil des Bereichs B2, wo die Motorlast hoch ist, und einem Teil des Bereichs B3, wo die Motordrehzahl hoch ist (d. h. den Teilen, wo leicht ein Klopfen auftritt), verhindert werden.
Obwohl auch in Betracht gezogen werden kann, die Kühlleistung nur in den jeweiligen Teilen des Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern B2 und des Hochlastbereichs mit allen Zylindern B3 zu verbessern, wo ein Klopfen leicht auftritt, wird es beispielsweise in diesem Fall, wenn der Betriebszustand des Motors aus einer entsprechenden Position in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 zu dem Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern B2 oder dem Hochlastbereich mit allen Zylindern B3 geschaltet bzw. geändert wird, erforderlich, die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 häufig zu ändern (z. B. Ändern der Kühlleistung auf hoch, auf gering, und dann wieder auf hoch). Dies macht nicht nur die Steuerung bzw. Regelung komplizierter, sondern es tritt auch ein Problem bezüglich des Ansprechverhaltens auf. Angesichts dieses Problems wird bei dieser Ausführungsform die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 in dem Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern und dem Hochlastbereich mit allen Zylindern durchgehend verbessert. Somit kann das Auftreten von Klopfen sicher verhindert werden, während das oben beschriebene Problem vermieden wird. Es ist anzumerken, dass der Grund, warum die Steuerung bzw. Regelung des Verbesserns der Kühlleistung verboten ist, wenn der Gangbereich des Getriebes 40 niedrig ist, der ist, dass ähnlich dem Fall in dem oben beschriebenen ersten Zylinderabschaltungsbereich A1 der Betriebszustand des Motors häufig in dem niedrigen Gangbereich schaltet und eine Möglichkeit besteht, dass er bald schalten wird, um einer Position in einem unterschiedlichen Betriebsbereich zu entsprechen. Wenn der Gangbereich niedrig ist, wird ein Klopfen durch temporäres Verzögern des Zündzeitpunkts verhindert.
Ferner enthält der Kühlmechanismus 30 bei dieser Ausführungsform den Kühlmittelweg 32, wo das Kühlmittel zirkuliert, den Kühler 33 zum Kühlen des Kühlmittels durch den Wärmeaustausch, und das Schaltventil 34, das dem Kühlmittel erlaubt, durch den Kühlmittelweg 32 in den Kühler 33 zu strömen, indem das Ventil geöffnet wird, wenn die Kühlmitteltemperatur höher ist als die vorbestimmte Referenztemperatur. Die ECU 50 führt die Steuerung bzw. Regelung des Verringers der Referenztemperatur (auf die Temperatur T_low) als die Steuerung bzw. Regelung des Verbessern der Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 wie oben beschrieben durch. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 geeignet mit der einfachen Konfiguration eingestellt werden, wo die Referenztemperatur, welche die Temperatur ist, bei der das Schaltventil 34 geöffnet wird, geändert wird.
Es ist anzumerken, dass bei dieser Ausführungsform die Kühlleistung des Kühlmechanismus 30 verbessert wird, indem die Referenztemperatur, bei der das Schaltventil 34 geöffnet wird, verringert wird (d. h. erlauben, dass das Kühlmittel bei einer niedrigeren Temperatur in den Kühler 33 strömt); die Kühlleistung kann jedoch auch durch andere Methoden verbessert werden, die nicht von der Änderung der Referenztemperatur wie oben beschrieben abhängen. Wenn der Kühler 33 beispielsweise rückwärts zu bzw. hinter dem Vordergrill bzw. -kühlergrill angeordnet ist, kann die Kühlleistung gesteuert bzw. geregelt werden, indem ein Grill- bzw. Kühlergrillverschluss zum Ändern einer Öffnung in der in dem Vordergrill gebildeten Luftöffnung bzw. -Port bereitgestellt wird und der Grillverschluss geöffnet oder geschlossen wird, um die Strömungsrate von Fahrtluft, die zu dem Kühler 33 geblasen wird, zu verändern. Alternativ kann die Kühlleistung gesteuert bzw. geregelt werden, indem eine elektrische Pumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird, als die Kühlmittelpumpe 31 bereitgestellt wird und die Drehzahl des Elektromotors eingestellt bzw. angepasst wird, um die Strömungsrate des Kühlmittels zu ändern.
Ferner ist bei dieser Ausführungsform das geometrische Verdichtungsverhältnis des Motorkörpers 1 auf näherungsweise 12:1 oder höher festgelegt; wenn jedoch Benzin mit einer hohen Oktanzahl RON (erforschte Oktanzahl; Engl: Research Octane Number) als der Kraftstoff verwendet wird, kann das geometrische Verdichtungsverhältnis höher festgelegt werden, da es relativ unwahrscheinlich ist, dass eine abnormale Verbrennung (z. B. Klopfen) auftritt. Wenn Benzin mit einer Oktanzahl von 95 oder mehr als der Kraftstoff verwendet wird, kann genauer gesagt das geometrische Verdichtungsverhältnis näherungsweise 13:1 oder höher betragen. Wenn jedoch die Oktanzahl 91 oder höher, aber niedriger als 95 ist, ist es nach wie vor bevorzugt, dass das geometrische Verdichtungsverhältnis näherungsweise 12:1 oder höher ist.
Es ist ersichtlich, dass diese Ausführungsformen illustrativ und nicht einschränkend sind, da der Schutzbereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche anstatt der ihnen vorausgehenden Beschreibung definiert ist, und alle Änderungen, die innerhalb der Grenzen der Ansprüche oder einem Äquivalent dieser Grenzen liegen, sollen daher durch die Ansprüche umfasst sein.
Bezugszeichenliste

1: Motorkörper
2: Zylinder
15: Kurbelwelle
30: Kühlmechanismus
32: Kühlmittelweg
33: Kühler
34: Schaltventil
40: Getriebe
50: ECU (Controller bzw. Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung)
A: Zylinderabschaltungsbetriebsbereich
A1: erster Zylinderabschaltungsbereich
A2: zweiter Zylinderabschaltungsbereich
B1: Niedrigdrehzahlbereich mit allen Zylindern
B2: Hochdrehzahlbereich mit allen Zylindern
B3: Hochlastbereich mit allen Zylindern
R1: erste Referenzdrehzahl
R2: zweite Referenzdrehzahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-270701 A [0002, 0002, 0002, 0003, 0004]

Claims

Verbrennungsmotor mit Zylinderdeaktivierungsfunktion, umfassend: einen Motorkörper (1) mit einer Mehrzahl von Zylindern (2); einen Kühlmechanismus (30) zum Kühlen des Motorkörpers (1); und eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) zum Steuern bzw. Regeln des Kühlmechanismus (30) und Ändern einer Anzahl an aktiven Zylindern (2) gemäß einem Betriebszustand des Motors, wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Anzahl der aktiven Zylinder (2) in einem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich (A), der innerhalb eines Teilmotorlastbereichs festgelegt ist, verringert, und in einem ersten Zylinderabschaltungsbereich (A1), der innerhalb eines Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs (A) festgelegt ist, die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) eine Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) verglichen mit derjenigen in einem zweiten Zylinderabschaltungsbereich (A2), der innerhalb eines Niedriglastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs (A) festgelegt ist, verbessert.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich (A) auf einen Bereich festgelegt ist, wo eine Motordrehzahl höher ist als eine erste vorbestimmte Referenzdrehzahl (R1), und wobei bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern (B1), wo die Motordrehzahl niedriger ist als die erste Referenzdrehzahl (R1), die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) geringer festlegt als in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich (A1).
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zylinderabschaltungsbetriebsbereich (A) auf einen Bereich festgelegt ist, wo eine Motordrehzahl niedriger ist als eine zweite vorbestimmte Referenzdrehzahl (R2), und wobei bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern (B2), wo die Motordrehzahl höher ist als die zweite Referenzdrehzahl (R2), die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) ähnlich dem ersten Zylinderabschaltungsbereich (A1) verbessert.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Hochlastbereichs mit allen Zylindern (B3), wo die Motorlast höher ist als in dem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich (A), die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) ähnlich dem ersten Zylinderabschaltungsbereich verbessert.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor ein Fahrzeugmotor ist, der in einem Fahrzeug installiert ist, wobei eine Abtriebswelle (15) des Motorkörpers (1) mit Rädern Ober ein Getriebe (40) gekoppelt ist, das mit einer Mehrzahl von Gangbereichen versehen ist, und wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) nur verbessert, wenn der Gangbereich des Getriebes (40) höher ist als ein vorbestimmter Bereich, während eine Verbesserung der Kühlleistung deaktiviert ist, wenn der Gangbereich nicht höher ist als der vorbestimmte Bereich.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlmechanismus (30) enthält: einen Kühlmittelweg (32), wo ein Kühlmittel zirkuliert; einen Kühler (33) zum Kühlen des Kühlmittels durch einen Wärmeaustausch; und ein Schaltventil (34), das dem Kühlmittel erlaubt, durch Öffnen in den Kühler (33) durch den Kühlmittelweg (32) zu fließen, wenn eine Kühlmitteltemperatur höher ist als eine vorbestimmte Referenztemperatur, und wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) durch Verringern der Referenztemperatur verbessert.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn der Motor in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich (A1) arbeitet und der Gangbereich nicht höher ist als der vorbestimmte Bereich, wohingegen ein Verzögerungsbetrag des Zündzeitpunkts verringert wird, wenn der Motor in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich (A1) arbeitet und der Gangbereich höher ist als der vorbestimmte Bereich.
Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Motors, umfassend die Schritte: Deaktivieren zumindest eines Zylinders (2) der Mehrzahl von Zylindern (2) in einem Zylinderabschaltungsbetriebsbereich (A), der innerhalb eines Teilmotorlastbereichs festgelegt ist, und Verbessern einer Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) in einem ersten Zylinderabschaltungsbereich (A1), der innerhalb eines Hochlastteils des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs (A) festgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend die Schritte: Festlegen des Zylinderabschaltungsbetriebsbereichs (A) auf einen Bereich, wo eine Motordrehzahl höher ist als eine erste vorbestimmte Referenzdrehzahl (R1) und niedriger ist als eine zweite vorbestimmte Referenzdrehzahl (R2), und eine Motorlast niedriger ist als eine vorbestimmte Referenzlast (L1), Festlegen der Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) geringer als diejenige in dem ersten Zylinderabschaltungsbereich (A1) bei einem Motorbetrieb innerhalb eines Niedrigdrehzahlbereichs mit allen Zylindern (B1), wo die Motordrehzahl niedriger ist als die erste Referenzdrehzahl (R1), und Verbessern der Kühlleistung des Kühlmechanismus (30) innerhalb eines Hochdrehzahlbereichs mit allen Zylindern (B2), wo die Motordrehzahl höher ist als die zweite Referenzdrehzahl (R2), und innerhalb eines Hochlastbereichs mit allen Zylindern (B3), wo die Motorlast höher ist als die erste Referenzdrehzahl (R1).
Computerprogrammprodukt, umfassend computerimplementierte Instruktionen, die, wenn auf einem geeigneten System geladen und ausgeführt, die Schritte nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9 durchführen können.