JP2004076677A - Variable cylinder control for internal combustion engine - Google Patents

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Tomoumi Yamada
山田 智海
Masato Ogiso
小木曽 誠人
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the torque fluctuation when changing the number of operating cylinders outputting power in an internal combustion engine having a plurality of cylinders. <P>SOLUTION: The internal combustion engine has a variable valve mechanism capable of adjusting the intake quantity of each cylinder by controlling the opening period of an intake value. The range of a realizable load ratio is determined for before and after changing the number of operating cylinders by controlling the opening period in a state where the negative pressure of an intake pipe is held at a constant pressure such as atmospheric pressure. The area A where the both are overlapped is set in a changeable area of cylinder number. A control unit changes the cylinder number when the operating state of the internal combustion engine is in this area. In order to keep the output from the internal combustion engine constant, the change of intake quantity required for the change of cylinder number is realized by the control of the opening period. The intake quantity of each cylinder can be rapidly changed, and the torque fluctuation in the change of cylinder number can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒を有する内燃機関において、動力を出力する作動気筒の数を変更する可変気筒制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の気筒を備える内燃機関の運転について、動力を出力する作動気筒の数を内燃機関の運転状態に応じて切り換える可変気筒制御が提案されている。内燃機関では、各気筒の負荷が低い場合には、燃費が悪化する傾向にある。可変気筒制御は、内燃機関の要求負荷が比較的低い場合に、気筒数を低減し、各気筒当たりの負荷を高めることにより、燃費の向上を図る技術である。
【0003】
可変気筒制御については、気筒数変更時のトルクショックを低減するための種々の制御方法が提案されている。例えば、特開平5−1579号公報は、気筒数変更時にスロットル開度を補正する技術を開示している。特開平7−217463号公報は、吸気弁の開弁特性を気筒ごとに制御可能な機構を備える内燃機関において、気筒数変更時に開弁特性を徐々に変化させる技術を開示している。また、気筒数変更時に点火時期を制御することで、トルクショックを抑制する技術も提案されている(例えば、特開平5−332172号公報、特開平10−103097号公報、特開平6−193478号公報記載の技術)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、気筒数変更時のトルクショックについて、更なる改善の余地が残されていた。本発明は、従来とは異なる制御方法によって、気筒数変更時のトルクショックまたはトルクショックによる影響を抑制することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の第1の制御では、複数の気筒と、吸気弁が開いている開弁特性を気筒ごとに制御可能な可変動弁機構と、吸気弁の開弁特性に依らず各気筒の吸気量を制御可能な吸気制御手段とを備える内燃機関を制御対象とする。かかる内燃機関において、複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更する場合、内燃機関の要求回転数および要求負荷を達成するためには、変更前後で各気筒の吸気量を変更する必要がある。第1の制御では、この吸気量の変更が吸気弁の開弁特性の変更によってのみ実現可能となる回転数および負荷の領域内(以下、かかる運転領域を「切換可能領域」と称する)で、作動気筒の数の変更を実行する。こうすることにより、応答性が十分に高い可変動弁機構によって、気筒数変更後に要求される吸気量を速やかに実現することができるため、気筒数変更に伴うトルクショックを抑制することができる。
【0006】
なお、開弁特性は、吸気弁の開き状態を表すパラメータのうち、吸気量に影響を与えるもの、例えば、吸気弁が開いている開期間、および吸気弁の開き量などによって特定することができる。吸気制御手段としては、例えば、吸気管の負圧を制御するスロットル弁、吸気管への加圧を行う過給機などが含まれる。
【0007】
切換可能領域は、例えば、次の方法で設定することができる。まず、気筒数が多い状態において、吸気弁の開弁特性に依らず開弁特性のみを調整することで、吸気管負圧を一定に保ったまま吸気量を制御可能な負荷範囲(以下、「多筒時負荷範囲」と称する)を各回転数に対し求める。次に、気筒数が少ない状態において、吸気管負圧を多筒時負荷範囲と同等に保ったまま、開弁特性を調整することのみで、吸気量の制御を実現可能な負荷範囲(以下、「減筒時負荷範囲」と称する)を各回転数に対し求める。そして、多筒時負荷範囲と減筒時負荷範囲との重複部分を切換可能領域に設定する。スロットル弁によって吸気管負圧を制御可能である場合には、かかる切換可能領域を、吸気管負圧をパラメータとする種々の運転条件ごとに求めてもよい。
【0008】
切換可能領域は、このように種々の吸気管負圧に対して求めることが可能である。この中では、気筒への吸気管の内部が大気圧となっている条件下で設定された領域を制御に適用することが好ましい。吸気管の内部が大気圧である場合には、気筒数変更および開弁特性変更による吸気管負圧への影響が比較的小さく、安定して吸気量を制御することができる。切換可能領域は、吸気管の内部が大気圧の状態で設定されればよく、必ずしもスロットル弁が全開の状態で設定されている必要はない。
【0009】
切換可能領域が吸気管の負圧に応じて設定されている場合には、負圧に応じて切換可能領域に広狭が生じる。従って、要求回転数および要求負荷が切換可能領域内に入るよう、最初に吸気管の負圧を制御し、切換可能領域に入った後、気筒数を変更してもよい。吸気管の負圧は、例えば、スロットル弁の開度によって制御することができる。このように複数の切換可能領域を使い分けることにより、広範囲の運転状態で、切換時のトルクショックを抑制することが可能となる。
【0010】
第1の制御においては、例えば、スロットル弁の開度を固定しつつ、要求回転数および要求負荷に応じて開弁特性および燃料噴射量を制御することにより、気筒数の変更を行うことができる。かかる制御によれば、吸気管負圧をほぼ一定に保った状態で、開弁特性により吸気量を制御して、気筒数の変更時におけるトルクショックを抑制することができる。
【0011】
本発明の第2の制御は、まず、要求回転数および要求負荷に応じて、作動気筒の数の変更後に要求される各気筒の吸気量を実現するよう、吸気管の負圧を制御する。そして、かかる負圧の制御における応答遅れを補償するよう各気筒の吸気弁の開弁特性を制御する。開弁特性は、吸気管負圧よりも応答性が高いため、かかる制御により負圧の応答遅れに起因するトルクショックを抑制することができる。
【0012】
第2の制御では、併せて、応答遅れを補償するよう各気筒の点火時期を制御してもよい。この場合、例えば、点火時期による補償よりも開弁特性による補償を優先的に使用する方が、燃焼の安定性、制御の精度、補償可能な範囲などの観点から好ましい。
【0013】
本発明の第3の制御は、移動体に搭載され、複数の気筒を備える内燃機関を制御対象とする。可変動弁機構の有無は問わない。移動体には、例えば、車両、船舶、航空機などが含まれる。かかる内燃機関について、第3の制御では、まず、内燃機関の運転状態が、作動気筒の数を変更すべき所定の条件を満たすか否かを判定するとともに、移動体が加速または減速しているか否かを判定する。そして、加速または減速中にのみ作動気筒の数の変更を行う。このように加速または減速と同期させて気筒数の変更を行うことにより、変更時にトルクショックが生じたとしても、移動体の搭乗者に与える違和感を軽減することができる。
【0014】
本発明の第4の制御では、例えば、移動体が加速中である場合には、例えば、気筒数の変更前後で作動気筒の燃焼行程が連続するタイミングで気筒数の変更を行う。逆に、移動体が減速中である場合には、例えば、気筒数の変更前後で作動気筒の燃焼行程と休止気筒の燃焼行程とが連続するタイミングで気筒数の変更を行う。このように切換のタイミングを選択することにより、切換時に生じる各気筒の出力変化が、加速または減速の体感に沿うようになり、搭乗者の違和感を軽減することができる。
【0015】
本発明においては、第1〜第4のいずれの制御を適用するかに関わらず、燃料噴射量および開弁特性の双方が未設定のいずれかの気筒に対する制御を開始するタイミングで気筒数を変更することが好ましい。例えば、いずれかの気筒について燃料噴射量を設定した時点で、気筒数を切り換えるべき条件が、成立した場合には、その気筒については気筒数変更前の条件で運転し、次に燃料噴射量等を設定する気筒から変更後の条件を適用することが好ましい。気筒数変更前後によって、各気筒に要求される出力が相違し、吸気量、燃料噴射量等が異なるため、燃料噴射量および吸気弁の双方が未設定の気筒についての制御開始時から条件を変更することにより、燃焼の不安定化を回避することができる。
【0016】
本発明は、上述した制御を実現するための内燃機関の制御装置、かかる制御装置を備えた内燃機関、内燃機関の制御方法など種々の態様で構成することができる。また、上述した第1〜第4の制御は、適宜、組み合わせて適用可能である。例えば、第1の制御による切り換えを行うことができない運転状態において、第2の制御および第3の制御を用いるようにしてもよい。異なる制御を適用することにより、広汎な運転状態で気筒数の変更を実現することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、以下の順序で説明する。
A.装置構成:
B.気筒数変更制御:
C.第2実施例:
D.変形例:
【0018】
A.装置構成:
図1は実施例としてのエンジンシステムを示す説明図である。本実施例のエンジンシステムは、車両に搭載された4気筒のガソリンエンジンと、その運転を制御する制御ユニット100から構成される。図中では、説明の便宜上、ガソリンエンジンの各気筒に、#1〜#4の記号を付した。
【0019】
制御ユニット100は、内部にCPU、RAM、ROMを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。CPUは、ROMに備えられたプログラムに従って、ソフトウェア的にガソリンエンジンの動作を制御する。制御ユニット100には、この制御を行うために種々の信号が入出力される。図中では、代表的なもののみを示した。入力信号としては、アクセル開度センサ21によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量、回転数センサ23によって検出されるエンジンの回転数などが含まれる。出力信号については、エンジンの構成と併せて順次説明する。
【0020】
#1の気筒を例にとって、エンジンの構造を説明する。エンジンは、燃焼室で燃料を燃焼させて動力を出力する。燃焼室に空気を吸入するための吸気管17には、吸気弁11が設けられている。空気は、吸気弁11が開いている間、燃焼室に導入される。本実施例では、吸気弁11の開閉は、制御ユニット100からの制御信号に基づき、アクチュエータ14によって制御される。
【0021】
吸気管17には、燃料を噴射するためのインジェクタ16が設けられている。本実施例では、吸気管17に燃料を噴射するポート噴射タイプのエンジンを例示しているが、いわゆる直噴タイプのエンジンを用いても構わない。制御ユニット100は、吸入空気量に応じてインジェクタ16を制御し、正常な燃焼が行われるよう適量の燃料を噴射させる。
【0022】
燃焼室内には、点火プラグ13が設けられている。燃料と空気との混合気は、燃焼室内で圧縮された後、点火プラグ13によって点火される。制御ユニット100は、エンジンの回転数、要求負荷等に応じて、点火時期を制御する。
【0023】
燃焼後の排気は、排気管18から排出される。排気管18には、排気弁12が設けられている。排気弁12の開閉は、アクチュエータ15によって制御される。
【0024】
煩雑化を避けるため、図示を省略したが、#2〜#4の気筒も、#1と同様の構造である。
【0025】
エンジンから出力される動力は、燃焼室への吸気量によって変動する。本実施例では、吸気量は、2通りの方法で制御される。一つは、吸気管17の負圧である。#1〜#4の吸気管は、上流でインテークマニホールドに接続されている。インテークマニホールド内には、スロットル弁22が設けられている。制御ユニット100がスロットル弁22の開度を制御すると、吸気管の負圧が変動し、吸入空気量が変動する。例えば、スロットル弁22がほぼ全開の場合には、吸気管内は大気圧となり、燃焼室内に吸気されやすくなるため、吸気量が大きくなる。スロットル弁22を絞ると、吸気管内は大気圧よりも低い負圧となるため、燃焼室への吸気量は抑制される。なお、エンジンの制御においては、一般に吸気管の圧力と大気圧との差分を意味する吸気管負圧という用語が用いられるが、本実施例では、制御に伴う吸気管内の圧力の変化、大小関係などに誤解が生じることを避けるため、「吸気管圧力」を用いて制御内容を説明する。
【0026】
本実施例においては、スロットル弁22の開度の他、吸気弁11が開いている期間によっても吸気量が制御可能である。図2は吸気弁および排気弁の動作を示す説明図である。クランク角度を用いて、それぞれの弁が開いている期間を示した。ピストンが上死点(TDC)にある状態から、図中で時計回りに回転し、下死点(BDC)に至るまでの期間が、吸気行程に相当する。BDCからTDCに至る期間が、排気行程に相当する。排気弁が開いている期間は、図中の塗りつぶしの矢印で示した範囲であり、本実施例では固定されている。
【0027】
吸気弁が開いている期間は、図中の白抜きの矢印で示した範囲である。以下、この範囲を作用角と呼ぶ。図中に実線と破線で示すように、本実施例では、アクチュエータ14を制御することにより、作用角の大きさを変更することができる。また、吸気弁が開き始めるタイミング、即ち位相も変更することができる。作用角が大きい場合には、有効な吸気行程が実質的に長くなるから、吸気量が増大する。作用角が小さい場合には、有効な吸気行程が実質的に短くなるから、吸気量が低減する。
【0028】
スロットル開度による吸気量の制御は、比較的応答性が低いという特徴がある。スロットル開度を変化させても吸気管圧力が変わるまでには時間遅れがあるからである。これに対し、作用角による吸気量の制御は、非常に応答性が高いという特徴がある。吸気量は、作用角の他、吸気弁のリフトアップ量によっても制御することができる。以下、実施例では、作用角による制御を行う場合を例示するが、作用角に代えて、または作用角とともにリフトアップ量を制御するものとしてもよい。
【0029】
以上で説明した構造を有するエンジンに要求される負荷に応じて、本実施例では、2つの運転状態を切り換える。一つは、4気筒全てで燃焼を行わせて動力を出力する運転状態(以下、「全筒運転」と称する)であり、もう一つは、2気筒のみで燃焼を行わせて動力を出力する運転(以下、「減筒運転」と称する)である。減筒運転時には、動力を出力する2つの気筒(以下、作動気筒と称する)には、燃料の供給および点火を行う。残りの2つの気筒(以下、休止気筒と称する)については、燃料供給を停止し、点火も行わない。本実施例では、気筒#2、#3を休止気筒とし、#1、#4を作動気筒として減筒運転を行う。運転状態などに応じて、休止気筒、作動気筒を変更してもよい。
【0030】
B.気筒数変更制御:
制御ユニット100は、予め用意されたマップを参照して、全筒運転と減筒運転との切り換えを行う。図3は切り換え用のマップを例示する説明図である。図の下方に示す通り、本実施例では、エンジンの回転数および負荷率との関係で、切り換えを行うべき領域を定義するマップとなっている。
【0031】
負荷率については、図の上方に定義を示した。図示する通り、エンジンから出力されるトルクは、回転数に応じて変動する。曲線UL4Sは、全筒運転時の最大トルクを示している。曲線UL2Sは、減筒運転時の最大トルクを示している。負荷率とは、全筒運転時の最大トルクに対する割合である。例えば、回転数Neの場合、全筒運転時の最大トルクがT4、減筒運転時の最大トルクがT2とすると、減筒運転時の負荷率は、T2/T4となる。最大出力は、気筒数にほぼ比例するから、減筒運転時の最大トルクの負荷率は約50%となる。同様にして、エンジンから出力される種々のトルクは、各回転数における曲線UL4Sの値で除することによって、負荷率に換算することができる。
【0032】
次に、切り換え用のマップの設定方法について説明する。全筒運転時に、回転数一定で、最大トルクから負荷率を低減していく場合を考える。先に説明した通り、トルクは、スロットル弁22の開度と、吸気弁11の作用角で制御可能である。最大トルクの出力時は、スロットル弁22は、ほぼ全開に近く、作用角も最大である。この状態から、吸気管圧力は固定で、作用角を徐々に小さくすることにより、負荷率を低減することができる。作用角が最小値に達した時に得られる負荷率を、図中に直線L4で示した。直線L4よりも小さい負荷率は、スロットル弁22の開度を絞ることで実現される。つまり、直線L4は、吸気管圧力固定で、作用角のみによって負荷率を制御可能な領域と、スロットル弁22の開度によって吸気管圧力を変化させることで負荷率を制御可能な領域との境界となる。換言すれば、この境界は、吸気管圧力が一定という条件の下で作用角最小の状態で得られる負荷率を意味する。
【0033】
減筒運転時についても、同様の境界L2が得られる。減筒運転時には、直線UL2Sで示す通り、50%近傍に、出力可能な上限負荷率も得られる。本実施例では、こうして得られる境界線L4,L2,UL2Sで囲まれる領域Aを、切換可能領域と設定した。この領域は、全筒運転時および減筒運転時の双方において、作用角のみで負荷率を制御可能な領域である。
【0034】
かかる領域は、吸気管圧力が大気圧の時だけに限らず定義可能である。吸気管圧力が大気圧よりも低い場合には、全筒運転時の境界線はL4から、低トルク側のL4aに移行する。同様に、減筒運転時の境界線もL2から、低トルク側のL2aに移行する。併せて、減筒運転時の最大負荷率も図中の破線に移行する。従って、吸気管圧力が大気圧よりも低い場合には、領域Bが新たに作用角のみで負荷率を制御可能な領域となる。一方、領域Aのうち、破線よりも上の部分は、実現できない領域となる。このように、切換可能領域は、吸気管圧力に応じて求めることができる。一般には、吸気管圧力が低くなるにつれて、切換可能領域は、低トルク、高回転数側に広がることがわかる。
【0035】
図4は気筒制御処理のフローチャートである。制御ユニット100のCPUが、図3に示したマップを参照しながら、エンジンの運転中に繰り返し実行する処理である。この処理は、エンジンの運転状態に応じて気筒数の変更を行うための処理であり、全筒運転時および減筒運転時に、それぞれ要求された回転数および負荷を出力するための制御は、別途行われる。所望の出力を行うための吸気量、燃料噴射量、点火時期などの制御は、周知の技術であるため、説明を省略する。
【0036】
この処理では、まず、制御ユニット100は、エンジンの要求回転数および負荷を入力する(ステップS10)。要求回転数は、回転数センサ23の出力値を用いることができ、要求負荷はアクセル開度に基づいて設定することができる。
【0037】
次に、制御ユニット100は、気筒数の変更の可否を判断する(ステップS12)。この判断には、図3に示したマップが用いられる。図中に、マップを併せて示した。先に説明した通り、切換可能領域は、吸気管圧力に応じて設定される。ここでは、吸気管圧力θ1、θ2、θ3の3段階を例示した。吸気管圧力θ1ではスロットルがほぼ全開で、吸気管内が大気圧となっているものとする。
【0038】
吸気管圧力θ1に対する切換可能領域は、図中にハッチングを付した領域Aである。要求回転数および要求負荷(以下、両者を「運転ポイント」と総称する)が、領域A内に存在する場合(例えば、図中の点P1)、制御ユニット100は気筒数を切り換えるべきと判断する。同様に、運転ポイントが点P2に相当する場合、制御ユニット100は、吸気管圧力をθ2に絞った状態で、切り換えるべきと判断する。運転ポイントP3については、吸気管圧力をθ3に絞った状態で、切り換えるべきと判断する。一方、要求された運転状態が、マップ中の切換可能領域に存在しない場合には、制御ユニット100は、気筒数の切換を行うべきではないと判断する。
【0039】
気筒数を切り換えるべきとの判断が、全筒運転中に行われれば、制御ユニット100は減筒運転への切り換えを行うべきと判断する。また、全筒運転すべきとの判断が、減筒運転中に行われれば、制御ユニット100は全筒運転への切り換えを行うべきと判断する。気筒数の切換が頻繁に行われるのを回避するために、切換の判断には、適宜、ヒステリシスを設けてもよい。また、運転状態が切換可能領域内に存在するか否かに加えて、従前の運転状態の変化など別の条件を考慮して判断してもよい。
【0040】
本実施例では、3段階の吸気管圧力に対してマップを用意した場合を例示したが、吸気管圧力θ1、即ちスロットル全開に対するマップのみを用いるものとしても構わない。3段階以上の吸気管圧力に対してマップを用意しても構わない。
【0041】
気筒数を変更すべきと判断されると(ステップS14)、制御ユニット100は、まずスロットル開度と作用角によって、作動気筒数およびトルクを維持したまま、吸気管圧力の制御を行う(ステップS16)。運転ポイントP1で切換を行う場合には、気筒数を切り換える前に、吸気管圧力をθ1にし、作用角を制御して、運転ポイントP1の状態を達成する。同様に運転ポイントP2での切換時には吸気管圧力をθ2にし、運転ポイントP3での切換時には吸気管圧力をθ3にする。ここでは、吸気管圧力の制御に伴うトルクショックを抑制するため、スロットル開度および作用角は、十分緩やかに変化させることが好ましい。吸気管圧力の変更が達成されると、制御ユニット100は、気筒数を変更して(ステップS18)、気筒数制御処理を終了する。気筒数を変更すべきでないと判断された場合には(ステップS14)、スロットル開度の制御および気筒数の変更はスキップされる。
【0042】
図5は気筒数変更処理のフローチャートである。気筒制御処理(図4)のステップS18に相当する処理である。気筒数を切り換える場合には、切換前後で、各気筒について、吸気量および燃料噴射量などのパラメータを変更する必要がある。制御ユニット100は、これらのパラメータを変更する気筒(以下、切換気筒と称する)を設定する(ステップS20)。切換気筒は、燃料噴射量および吸気量、即ち作用角が共に未設定の気筒を選択するものとした。
【0043】
図中に切換気筒の選択方法を併せて示した。本実施例では、#1→#3→#4→#2の順に、燃焼が行われるようエンジンが構成されているものとする。図示を省略したが、燃焼行程は、排気行程の直前に行われる。燃焼行程および排気行程と同期して、各気筒の吸気管では燃料の噴射が行われる。
【0044】
#4の気筒について噴射量が算出されるまでの区間D1において、気筒数を切り換えるべきとの判断がなされたとする。この時点では、図示する通り、#1の気筒はすでに吸気行程に入っており、#3の気筒では燃料の噴射が行われている。従って、これらの気筒については、気筒数変更後の条件で、燃料噴射量および吸気量を設定することができない。そこで、制御ユニット100は、これらのパラメータが未設定である#4の気筒を切換気筒に設定する。同様にして、#2の噴射量が算出されるまでの区間D2では、#2の気筒が切換気筒に設定される。区間D3では#1の気筒、区間D4では#3の気筒が切換気筒に設定される。
【0045】
切換気筒が設定されると、制御ユニット100は、パラメータ、即ち燃料噴射量および作用角を設定する(ステップS21)。切換気筒以後の気筒については、気筒数変更後の状態で各気筒に要求される負荷を用いてパラメータを設定する。切換気筒数以前の気筒については、気筒数変更前の状態で各気筒に要求される負荷を用いてパラメータを設定する。
【0046】
例えば、区間D1での処理を考える。切換気筒は#4であるから、#4については、変更後の条件でパラメータが算出される。変更後には、#2、#3を休止して減筒運転を行うのであれば、#4の気筒に要求される負荷は、変更前の2倍となる。逆に、減筒運転から全筒運転に切り換えるのであれば、#4の気筒に要求される負荷は、変更前の半分となる。一方、切換気筒の前に燃焼される#3については、すでに燃料噴射量が決定されているため、変更前の条件下で作用角が決定される。
【0047】
こうしてパラメータを設定すると、制御ユニット100は、各気筒の燃料噴射量および作用角を制御する(ステップS22)。この結果、切換気筒の運転を境に、気筒数の変更が行われる。減筒運転への切換時には、作動気筒となる#1、#4には、全筒運転時の2倍の出力を得るための吸気、燃料噴射が行われるとともに、休止気筒となる#2、#3への燃料供給は停止される。全筒運転への切換時には、休止気筒となっていた#2、#3への燃料供給が開始されるとともに、作動気筒となっていた#1、#4には、減筒運転時の半分の出力を得るための吸気、燃料噴射が行われる。
【0048】
以上で説明した実施例によれば、吸気弁の作用角のみで吸気量を制御可能な領域において、気筒数の変更を行う。従って、気筒数の変更前後で、各気筒の吸気量を応答性よく変更することができるため、切換時のトルクショックを抑制することができる。
【0049】
C.第2実施例:
図6は第2実施例としての気筒制御処理のフローチャートである。制御対象となる装置構成は、第1実施例(図1,図2)と同じであるため、説明を省略する。第1実施例では、応答性の高い作用角のみで吸気量を制御可能な切換可能領域内で、気筒数の変更を行う場合を例示した。第2実施例では、切換可能領域とは関わりなく気筒数の切換を行うとともに、切換に伴うトルクショックを作用角、点火時期で補償する制御を例示する。
【0050】
制御処理が開始されると、制御ユニット100は、要求回転数、負荷を入力する(ステップS30)。そして、予め設定された切換用のマップに基づいて気筒数の変更要否を判断する(ステップS32)。図中に、切換用のマップを例示した。本実施例では、回転数および負荷率に応じて、減筒運転をすべき領域A1が設定されている。第1実施例と異なり、領域A1は、作用角のみで吸気量を制御可能であるか否かに関わらず設定して構わない。
【0051】
エンジンの運転ポイントがP1からP2に移行する場合を考える。マップによれば、運転ポイントP1では減筒運転を行い、運転ポイントP2では全筒運転を行うことになっているから、制御ユニット100は、エンジンの運転状態が領域A1の境界点Pに達した時点で、減筒運転から全筒運転への切換を行うべきと判断する。逆に、運転ポイントP2からP1に移行する場合には、境界点Pに達した時点で、全筒運転から減筒運転への切換を行うべきと判断する。頻繁な切り換えを回避するため、ヒステリシスを設けてもよい。
【0052】
こうして、気筒数の変更が不要と判断された場合には(ステップS14)、制御ユニット100は、以下に示す気筒数の変更処理を行って(ステップS18)、気筒数制御処理を終了する。気筒数の変更不要と判断された場合には(ステップS14)、気筒数の変更処理をスキップして、気筒数制御処理を終了する。
【0053】
図7は気筒数変更処理のフローチャートである。図6のステップS18に相当する処理である。本実施例では、車両が加速中または減速中に気筒数の変更を行うことにより、変更時に生じるトルクショックが搭乗者に体感されるのを抑制する。このため、制御ユニット100は、車両が定速運転しているか否かを判断する(ステップS40)。定速運転とは、ほぼ一定速度とみなすことができる程、車速の変化が小さいことを意味する。定速運転していると判断される場合には、制御ユニット100は、ステップS41の処理をスキップするが、気筒数の変更は行って、この処理を終了する。気筒数の切換は、いずれの気筒で行っても差し支えない。
【0054】
車両が定速運転していない場合、即ち、加速または減速を生じている場合には(ステップS40)、制御ユニット100は、切換気筒の設定を行う(ステップS41)。本実施例では、気筒数の切換時に生じるトルクショックが、加速または減速の体感に沿うように、切換気筒が設定される。この設定方法については、後述する。
【0055】
制御ユニット100は、併せて、スロットル開度の設定を行う(ステップS42)。全筒運転から減筒運転に切り換える場合には、各気筒の要求出力が増えるため、スロットル開度を大きくする必要がある。逆に、減筒運転から全筒運転に切り換える場合には、各気筒の要求出力が低減するため、スロットル開度を絞る必要がある。
【0056】
こうして、スロットル開度の設定が完了すると、ステップS41で設定された切換気筒の運転から、気筒数の変更を実施する(ステップS43)。その後、切換の過渡期に生じるトルクショックを作用角および点火時期の制御で補償する処理に移行する。本実施例では、作用角を優先的に使用してトルクショックを補償するものとした。
【0057】
従って、制御ユニット100は、まず、トルクショックを抑制するよう作用角を制御して、気筒への吸気量を制御する(ステップS44)。この制御は、例えば、トルクショック、吸気量、エンジンの回転数変化などをセンサで検出し、これを補償するようフィードバック制御することができる。気筒数変更前後の吸気管圧力に応じて、各気筒に生じるトルクショックに関する予測値をマップや関数などの形式で保持しておき、この予測値に基づいて作用角を制御するものとしてもよい。
【0058】
トルクショックが大きく、作用角のみで補償できないと判断される場合には(ステップS45)、制御ユニット100は、点火時期を制御して、トルクショックを補償する(ステップS46)。例えば、出力トルクが過剰となっている場合には、点火時期を遅角させることにより、補償することができる。作用角のみでトルクショックが補償可能な場合には(ステップS45)、点火時期による補償はスキップする。制御ユニット100は、作用角および点火時期による補償を、過渡期のトルクショックが抑制され、安定的に運転が開始されるまで(ステップS47)、繰り返し実行する。
【0059】
図8は第2実施例における切換気筒の設定方法を示す説明図である。気筒数変更処理(図7のステップS41)で行われる処理に相当する。先に説明した通り、本実施例では、気筒数の切換時に生じるトルクショックが、加速または減速の体感に沿うように、切換気筒が設定される。
【0060】
左上の欄に示す通り、加速中において全筒運転から減筒運転への切換を行う際には、作動気筒が連続するように切換気筒を設定する。例えば、減筒運転時に#1,#4の気筒が作動気筒となる場合には、#1または#4のいずれかが切換気筒となる。図中では、#1が切換気筒となる場合を例示したが、#4を切換気筒としてもよい。こうすることにより、切換直後に加速感が得られることになり、切換時の違和感を軽減することができる。
【0061】
左下の欄に示す通り、加速中において減筒運転から全筒運転への切換を行う際にも、作動気筒が連続するように切換気筒を設定する。減筒運転時に#1,#4が作動気筒となっている場合には、これらのいずれかに続いて燃焼行程が行われる気筒、即ち、#2または#3を切換気筒とする。かかる設定は、減筒運転時に休止運転されていた気筒を、切換気筒とすると言うこともできる。こうすることにより、切換直前に十分な加速感が得られているため、全筒運転で各気筒のトルクが低減しても、その違和感を軽減することができる。
【0062】
右上の欄に示す通り、減速中において全筒運転から減筒運転への切換を行う際には、切換直後に休止気筒が来るように切換気筒を設定する。換言すれば、休止気筒を切換気筒として設定する。図中では#3が切換気筒となる場合を例示したが、#2を切換気筒としてもよい。こうすることにより、切換直後に減速感を生じることになり、切換時の違和感を軽減することができる。
【0063】
右下の欄に示す通り、減速中において減筒運転から全筒運転への切換を行う際には、休止気筒の後に切換が行われるよう切換気筒を設定する。減筒運転時に#2,#3が休止気筒となっている場合には、これらのいずれかに続いて燃焼行程が行われる気筒、即ち、#1または#4を切換気筒とする。かかる設定は、減筒運転時における作動気筒を切換気筒とすると言うこともできる。こうすることにより、切換直前に減速感を生じた後、切換が行われることになり、切換時の違和感を軽減することができる。
【0064】
以上で説明した第2実施例の制御処理によれば、加速または減速中に気筒数の切換を行うことにより、切換時のトルクショックが体感されるのを抑制することができる。また、図8で説明した方法で切換気筒を設定することにより、更に違和感を低減することができる。もっとも、第2実施例の制御処理においては、切換気筒の設定方法は、図8の方法に限定されるものではない。
【0065】
第2実施例の制御処理によれば、上述の効果に加えて、切換時のトルクショックを、応答性の高い作用角および点火時期の制御により補償することができる。トルクショックの補償には、作用角の制御を点火時期の制御よりも優先的に使用することにより、各気筒の燃焼を比較的安定させておくことができる利点もある。
【0066】
図9はトルクの補償効果を示す説明図である。時間t1において、減筒運転から全筒運転に切り換える場合を例にとって、スロットル開度、吸気管圧力、トルクの時間変化を示した。全筒運転に切り換える場合には、各気筒の要求出力が低下するため、スロットル開度は絞られる。吸気管圧力の変化には応答遅れが生じるため、スロットル開度を変化させた後、時刻t2になって安定する。吸気管圧力が安定するまでの期間(時刻t1〜t2の期間)では、各気筒に過剰に吸気が行われることになり、トルクが過剰となる。この結果、曲線C1で示すトルクショックが生じる。本実施例では、各気筒の作用角を制御することにより、吸気量を抑制することにより、曲線C2に示すようにトルクショックを抑制する。トルクショックが完全に補償できない場合には、点火時期の制御により更にトルクを抑制する。
【0067】
全筒運転から減筒運転に切り換える場合には、図9に示した変化と逆の現象が生じる。従って、作用角を増大し、吸気量を増やすことにより、トルクショックを抑制することができる。また、点火時期を進角することによりトルクショックを抑制することもできる。
【0068】
第2実施例では、加速または減速中と同期させて気筒数の切換を行う処理、作用角および点火時期によるトルクショックの補償の双方を実施する場合を例示したが、これらの一方を省略してもよい。また、トルクショックの補償に関しては、作用角よりも点火時期を優先的に使用しても構わない。
【0069】
D.変形例:
図10は変形例としての気筒数変更処理のフローチャートである。第2実施例では、加速または減速に同期させて気筒数の切換を行う場合を例示した。変形例では、各気筒の作用角を徐々に変更することにより、トルクショックの抑制を図る。
【0070】
処理が開始されると、制御ユニット100は、各気筒の作用角を徐々に変更する(ステップS50)。図中に作用角を変更させる様子を例示した。気筒数を減少させる場合、切換後に作動気筒となるべき気筒については、作用角θをΔθずつ増大させる。切換後に休止気筒となるべき気筒については、作用角θをΔθずつ低減させる。これにより、各気筒の出力は、図中のCy1→Cy2→Cy3→Cy4の順序で変化する。作動気筒の出力をハッチング付の帯で示し、休止気筒の出力を白抜きの帯で示した。作動気筒については、区間Cy1、Cy2…のようにステップS50の処理を繰り返すごとに作用角が大きくなるから、出力が徐々に増大する。休止気筒については、逆に出力が徐々に低下する。
【0071】
一方、気筒数を増加させる場合には、切換前の作動気筒については、作用角θをΔθずつ低減させる。休止気筒、即ち切換後に再作動させるべき気筒については、作用角θをΔθずつ増大させる。これにより、各気筒の出力は、図中のCy4→Cy3→Cy2→Cy1の順序で変化する。作動気筒については、区間Cy4、Cy3…のようにステップS50の処理を繰り返すごとに作用角が小さくなるから、出力が徐々に低下する。再作動気筒については、逆に出力が徐々に増大する。
【0072】
制御ユニット100は、このように作用角を制御するとともに、燃料噴射量およびスロットル開度を併せて制御する(ステップS51)。変形例では、作用角が相違する気筒が混在するため、燃料噴射量も作用角に応じて気筒ごとに算出することが好ましい。スロットル開度は、第2実施例と同様、気筒数変更後に所望される吸気管圧力を実現するよう制御すればよい。
【0073】
以上の処理を、各気筒の作用角が限界に達するまで、繰り返し実行する(ステップS52)。作用角が限界に達すると、制御ユニット100は、気筒数の変更を行い、作用角および点火時期によるトルクショックの補償に移行する(図7のステップS44)。全筒運転から減筒運転に切り換える場合、作用角を最小にしても休止気筒からはトルクが出力されているため、完全に休止させた時点で比較的小さいトルクショックが生じる可能性がある。変形例では、作動気筒の作用角および点火時期を制御することにより、このトルクショックを補償することができる。トルクショックが十分に小さい場合には、ステップS44以降の処理を省略してもよい。
【0074】
減筒運転から全筒運転に切り換える場合には、作用角が限界に達する以前に、全気筒の出力が同等となる可能性がある。従って、ステップS52において、全気筒の作用角が同等となったか否かを判断し、作用角が同等となった場合に作用角の徐変を完了させてもよい。また、減筒運転から全筒運転に切り換える場合には、休止気筒の再作動を開始する時点でトルクショックが生じる可能性があるため、作用角の徐変(ステップS50)に先だって、トルクショックの補償(図7のステップS44〜ステップS47)を行っても良い。つまり、再作動させる気筒の作用角を最小にした状態で、トルクショックの補償を行い、再作動に伴うトルクショックが安定した時点で、作用角の徐変を開始するようにしてもよい。
【0075】
変形例の処理によれば、作用角を予め徐変させることにより、気筒数の切換に伴うトルクショックを抑制することができる。
【0076】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以上の制御処理はソフトウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものとしてもよい。上述の第1実施例、第2実施例および変形例の処理は、適宜、組み合わせて実行したり、運転状態に応じて使い分けたりしてもよい。例えば、エンジンの運転状態が、第1実施例で示した切換可能領域外にある場合には、第2実施例または変形例の処理によって気筒数を変更するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例としてのエンジンシステムを示す説明図である。
【図2】吸気弁および排気弁の動作を示す説明図である。
【図3】切り換え用のマップを例示する説明図である。
【図4】気筒制御処理のフローチャートである。
【図5】気筒数変更処理のフローチャートである。
【図6】第2実施例としての気筒制御処理のフローチャートである。
【図7】気筒数変更処理のフローチャートである。
【図8】第2実施例における切換気筒の設定方法を示す説明図である。
【図9】トルクの補償効果を示す説明図である。
【図10】変形例としての気筒数変更処理のフローチャートである。
【符号の説明】
11…吸気弁
12…排気弁
13…点火プラグ
14…アクチュエータ
15…アクチュエータ
16…インジェクタ
17…吸気管
18…排気管
21…アクセル開度センサ
22…スロットル弁
23…回転数センサ
100…制御ユニット
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable cylinder control that changes the number of working cylinders that output power in an internal combustion engine having a plurality of cylinders.
[0002]
[Prior art]
Regarding the operation of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, variable cylinder control has been proposed in which the number of working cylinders that output power is switched according to the operating state of the internal combustion engine. In the internal combustion engine, when the load on each cylinder is low, fuel efficiency tends to deteriorate. Variable cylinder control is a technique for improving fuel efficiency by reducing the number of cylinders and increasing the load per cylinder when the required load of the internal combustion engine is relatively low.
[0003]
Regarding variable cylinder control, various control methods have been proposed for reducing torque shock when the number of cylinders is changed. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 5-1579 discloses a technique for correcting the throttle opening when changing the number of cylinders. Japanese Patent Laying-Open No. 7-217463 discloses a technique for gradually changing the valve opening characteristic when the number of cylinders is changed in an internal combustion engine having a mechanism capable of controlling the valve opening characteristic of an intake valve for each cylinder. Further, a technique for suppressing torque shock by controlling the ignition timing when changing the number of cylinders has been proposed (for example, JP-A-5-332172, JP-A-10-103097, JP-A-6-193478). Gazette).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the related art, there is room for further improvement in torque shock when the number of cylinders is changed. An object of the present invention is to suppress the torque shock or the influence of the torque shock when changing the number of cylinders by a control method different from the conventional method.
[0005]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In the first control of the present invention, a plurality of cylinders, a variable valve mechanism capable of controlling the opening characteristics of the intake valves for each cylinder, and an intake air amount of each cylinder regardless of the opening characteristics of the intake valves. An internal combustion engine having an intake control means capable of controlling the pressure is controlled. In such an internal combustion engine, when changing the number of working cylinders that output power among a plurality of cylinders, in order to achieve the required rotation speed and the required load of the internal combustion engine, the intake air amount of each cylinder is changed before and after the change. There is a need. In the first control, the change in the intake air amount can be realized only by changing the valve opening characteristics of the intake valve in the range of the rotational speed and the load (hereinafter, such an operation region is referred to as a “switchable region”). Execute the change in the number of working cylinders. With this configuration, the intake amount required after the change in the number of cylinders can be quickly realized by the variable valve mechanism having sufficiently high responsiveness, so that the torque shock accompanying the change in the number of cylinders can be suppressed.
[0006]
Note that the valve opening characteristics can be specified by parameters that affect the amount of intake air, such as the opening period during which the intake valve is open and the amount of opening of the intake valve, among the parameters that indicate the open state of the intake valve. . The intake control means includes, for example, a throttle valve for controlling a negative pressure in the intake pipe, a supercharger for pressurizing the intake pipe, and the like.
[0007]
The switchable area can be set, for example, by the following method. First, in a state where the number of cylinders is large, by adjusting only the valve opening characteristic without depending on the valve opening characteristic of the intake valve, a load range in which the intake air amount can be controlled while the intake pipe negative pressure is kept constant (hereinafter, referred to as “ A "multi-cylinder load range" is obtained for each rotation speed. Next, in a state where the number of cylinders is small, the load range in which the control of the intake air amount can be realized only by adjusting the valve opening characteristics while maintaining the intake pipe negative pressure equal to the load range at the time of multiple cylinders (hereinafter, referred to as the load range) "Reduced cylinder load range" is obtained for each rotation speed. Then, an overlapping portion between the multi-cylinder load range and the reduced-cylinder load range is set as a switchable region. When the intake pipe negative pressure can be controlled by the throttle valve, such a switchable region may be obtained for each of various operating conditions using the intake pipe negative pressure as a parameter.
[0008]
The switchable region can thus be determined for various intake pipe negative pressures. In this case, it is preferable to apply the region set under the condition that the inside of the intake pipe to the cylinder is at atmospheric pressure. When the inside of the intake pipe is at atmospheric pressure, the influence on the intake pipe negative pressure by the change in the number of cylinders and the change in valve opening characteristics is relatively small, and the intake air amount can be controlled stably. The switchable region only needs to be set when the inside of the intake pipe is at atmospheric pressure, and does not necessarily need to be set when the throttle valve is fully open.
[0009]
When the switchable area is set according to the negative pressure of the intake pipe, the switchable area widens and narrows according to the negative pressure. Therefore, the negative pressure of the intake pipe may be controlled first so that the required rotational speed and the required load fall within the switchable range, and after entering the switchable range, the number of cylinders may be changed. The negative pressure of the intake pipe can be controlled by, for example, the opening of the throttle valve. By properly using a plurality of switchable areas in this way, it is possible to suppress torque shock at the time of switching in a wide range of operating conditions.
[0010]
In the first control, for example, the number of cylinders can be changed by controlling the valve opening characteristics and the fuel injection amount according to the required rotation speed and the required load while fixing the opening of the throttle valve. . According to this control, the amount of intake air is controlled by the valve opening characteristics while the intake pipe negative pressure is kept substantially constant, so that torque shock when the number of cylinders is changed can be suppressed.
[0011]
According to the second control of the present invention, first, the negative pressure of the intake pipe is controlled according to the required rotational speed and the required load so as to realize the required intake air amount of each cylinder after the number of working cylinders is changed. Then, the valve opening characteristics of the intake valves of each cylinder are controlled so as to compensate for the response delay in the control of the negative pressure. Since the valve opening characteristic has higher response than the intake pipe negative pressure, the torque shock caused by the negative pressure response delay can be suppressed by such control.
[0012]
In the second control, the ignition timing of each cylinder may be controlled so as to compensate for the response delay. In this case, for example, it is preferable to use the compensation based on the valve opening characteristic preferentially over the compensation based on the ignition timing from the viewpoints of combustion stability, control accuracy, and a compensable range.
[0013]
The third control of the present invention controls an internal combustion engine mounted on a moving body and having a plurality of cylinders. It does not matter whether a variable valve mechanism is provided. The moving object includes, for example, a vehicle, a ship, an aircraft, and the like. In such an internal combustion engine, in the third control, first, it is determined whether the operating state of the internal combustion engine satisfies a predetermined condition for changing the number of working cylinders, and whether the moving body is accelerating or decelerating. Determine whether or not. Then, the number of working cylinders is changed only during acceleration or deceleration. By changing the number of cylinders in synchronization with acceleration or deceleration in this way, even if a torque shock occurs at the time of the change, it is possible to reduce the discomfort given to the occupant of the moving body.
[0014]
In the fourth control of the present invention, for example, when the moving body is accelerating, the number of cylinders is changed, for example, at a timing when the combustion stroke of the working cylinder is continuous before and after the number of cylinders is changed. Conversely, when the moving body is decelerating, for example, the number of cylinders is changed at a timing at which the combustion stroke of the working cylinder and the combustion stroke of the stopped cylinder are continuous before and after the change in the number of cylinders. By selecting the switching timing in this way, the change in output of each cylinder that occurs at the time of switching follows the acceleration or deceleration sensation, and the discomfort of the occupant can be reduced.
[0015]
In the present invention, regardless of which of the first to fourth controls is applied, the number of cylinders is changed at the timing of starting the control for any one of the cylinders for which both the fuel injection amount and the valve opening characteristic are not set. Is preferred. For example, when the condition for switching the number of cylinders is satisfied at the time when the fuel injection amount is set for any one of the cylinders, the cylinder is operated under the condition before the change in the number of cylinders, and then the fuel injection amount or the like is changed. It is preferable to apply the changed condition from the cylinder in which is set. Since the output required for each cylinder differs before and after the change in the number of cylinders, and the intake amount, fuel injection amount, etc., differ, the conditions are changed from the start of control for cylinders for which both the fuel injection amount and intake valve are not set. By doing so, unstable combustion can be avoided.
[0016]
The present invention can be configured in various modes such as an internal combustion engine control device for realizing the above-described control, an internal combustion engine provided with such a control device, and a control method for an internal combustion engine. In addition, the above-described first to fourth controls can be appropriately combined and applied. For example, the second control and the third control may be used in an operation state in which switching by the first control cannot be performed. By applying different controls, the number of cylinders can be changed in a wide range of operating conditions.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. Device configuration:
B. Cylinder number change control:
C. Second embodiment:
D. Modification:
[0018]
A. Device configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an engine system as an embodiment. The engine system according to the present embodiment includes a four-cylinder gasoline engine mounted on a vehicle and a control unit 100 that controls the operation of the engine. In the figure, for convenience of description, symbols # 1 to # 4 are given to each cylinder of the gasoline engine.
[0019]
The control unit 100 is configured as a microcomputer including a CPU, a RAM, and a ROM inside. The CPU controls the operation of the gasoline engine by software according to a program provided in the ROM. Various signals are input to and output from the control unit 100 to perform this control. In the figure, only representative ones are shown. The input signal includes an accelerator pedal depression amount detected by the accelerator opening sensor 21, an engine speed detected by the speed sensor 23, and the like. The output signal will be sequentially described together with the configuration of the engine.
[0020]
The structure of the engine will be described using the cylinder # 1 as an example. The engine outputs power by burning fuel in the combustion chamber. The intake pipe 17 for sucking air into the combustion chamber is provided with an intake valve 11. Air is introduced into the combustion chamber while the intake valve 11 is open. In this embodiment, the opening and closing of the intake valve 11 is controlled by the actuator 14 based on a control signal from the control unit 100.
[0021]
The intake pipe 17 is provided with an injector 16 for injecting fuel. In this embodiment, a port injection type engine that injects fuel into the intake pipe 17 is illustrated, but a so-called direct injection type engine may be used. The control unit 100 controls the injector 16 according to the intake air amount, and injects an appropriate amount of fuel so that normal combustion is performed.
[0022]
An ignition plug 13 is provided in the combustion chamber. The mixture of fuel and air is compressed by the spark plug 13 after being compressed in the combustion chamber. The control unit 100 controls the ignition timing according to the engine speed, the required load, and the like.
[0023]
The exhaust gas after the combustion is discharged from the exhaust pipe 18. The exhaust pipe 18 is provided with the exhaust valve 12. The opening and closing of the exhaust valve 12 is controlled by the actuator 15.
[0024]
Although illustration is omitted to avoid complication, the cylinders # 2 to # 4 have the same structure as # 1.
[0025]
The power output from the engine varies depending on the amount of intake air to the combustion chamber. In this embodiment, the intake air amount is controlled by two methods. One is a negative pressure of the intake pipe 17. The intake pipes # 1 to # 4 are connected upstream to the intake manifold. A throttle valve 22 is provided in the intake manifold. When the control unit 100 controls the opening of the throttle valve 22, the negative pressure of the intake pipe fluctuates, and the intake air amount fluctuates. For example, when the throttle valve 22 is almost fully open, the pressure in the intake pipe becomes the atmospheric pressure, and the intake air is easily taken into the combustion chamber, so that the intake amount increases. When the throttle valve 22 is throttled, the pressure in the intake pipe becomes a negative pressure lower than the atmospheric pressure, so that the amount of intake air to the combustion chamber is suppressed. In the control of the engine, the term "intake pipe negative pressure" which generally means the difference between the pressure in the intake pipe and the atmospheric pressure is used. In order to avoid the misunderstanding of the control, the contents of the control will be described using "intake pipe pressure".
[0026]
In this embodiment, the amount of intake air can be controlled not only by the opening degree of the throttle valve 22 but also by the period during which the intake valve 11 is open. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the intake valve and the exhaust valve. The period during which each valve is open is shown using the crank angle. The period from the state where the piston is at the top dead center (TDC) to the time when it rotates clockwise in the drawing and reaches the bottom dead center (BDC) corresponds to the intake stroke. A period from BDC to TDC corresponds to an exhaust stroke. The period during which the exhaust valve is open is in the range indicated by the solid arrow in the figure, and is fixed in this embodiment.
[0027]
The period during which the intake valve is open is the range indicated by the white arrow in the figure. Hereinafter, this range is referred to as a working angle. As shown by the solid line and the broken line in the figure, in the present embodiment, the magnitude of the operating angle can be changed by controlling the actuator 14. The timing at which the intake valve starts to open, that is, the phase can also be changed. When the operating angle is large, the effective intake stroke becomes substantially longer, so that the intake amount increases. When the operating angle is small, the effective intake stroke is substantially shortened, so that the intake amount is reduced.
[0028]
The control of the intake air amount by the throttle opening is characterized by relatively low response. This is because even if the throttle opening is changed, there is a time delay before the intake pipe pressure changes. On the other hand, the control of the intake air amount by the operating angle has a characteristic that the response is extremely high. The intake air amount can be controlled not only by the operating angle but also by the lift-up amount of the intake valve. Hereinafter, in the embodiment, the case where the control based on the operating angle is performed will be exemplified. However, the lift-up amount may be controlled instead of or together with the operating angle.
[0029]
In this embodiment, two operating states are switched according to the load required for the engine having the structure described above. One is an operation state in which combustion is performed in all four cylinders to output power (hereinafter, referred to as “all cylinder operation”), and the other is combustion in only two cylinders to output power. (Hereinafter, referred to as “reduced cylinder operation”). During the reduced-cylinder operation, fuel is supplied and ignited to two cylinders that output power (hereinafter, referred to as working cylinders). For the remaining two cylinders (hereinafter referred to as idle cylinders), fuel supply is stopped and ignition is not performed. In the present embodiment, reduced cylinder operation is performed with cylinders # 2 and # 3 being idle cylinders and # 1 and # 4 being working cylinders. The idle cylinder and the working cylinder may be changed according to the operating state and the like.
[0030]
B. Cylinder number change control:
The control unit 100 switches between the all-cylinder operation and the reduced-cylinder operation with reference to a map prepared in advance. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a switching map. As shown in the lower part of the figure, in the present embodiment, the map defines a region to be switched in relation to the engine speed and the load factor.
[0031]
The definition of the load factor is shown at the top of the figure. As illustrated, the torque output from the engine varies according to the rotation speed. A curve UL4S indicates the maximum torque during all-cylinder operation. A curve UL2S indicates the maximum torque during the reduced cylinder operation. The load factor is a ratio to the maximum torque during all-cylinder operation. For example, in the case of the rotation speed Ne, assuming that the maximum torque during the all-cylinder operation is T4 and the maximum torque during the reduced-cylinder operation is T2, the load factor during the reduced-cylinder operation is T2 / T4. Since the maximum output is substantially proportional to the number of cylinders, the load ratio of the maximum torque during the reduced cylinder operation is about 50%. Similarly, various torques output from the engine can be converted into a load factor by dividing by the value of the curve UL4S at each rotation speed.
[0032]
Next, a method of setting a switching map will be described. Consider a case where the load ratio is reduced from the maximum torque at a constant rotation speed during all-cylinder operation. As described above, the torque can be controlled by the opening degree of the throttle valve 22 and the operating angle of the intake valve 11. At the time of output of the maximum torque, the throttle valve 22 is almost fully opened, and the operating angle is also the maximum. From this state, the load ratio can be reduced by fixing the intake pipe pressure and gradually reducing the operating angle. The load factor obtained when the operating angle reaches the minimum value is indicated by a straight line L4 in the figure. The load factor smaller than the straight line L4 is realized by reducing the opening of the throttle valve 22. That is, the straight line L4 is a boundary between a region where the load ratio can be controlled only by the operating angle and a region where the load ratio can be controlled by changing the intake pipe pressure by the opening degree of the throttle valve 22. It becomes. In other words, this boundary means a load factor obtained in a state where the operating angle is minimum under the condition that the intake pipe pressure is constant.
[0033]
A similar boundary L2 is obtained also during the reduced cylinder operation. During the reduced cylinder operation, as shown by the straight line UL2S, an output-capable upper-limit load factor is obtained near 50%. In the present embodiment, the area A surrounded by the boundary lines L4, L2, and UL2S thus obtained is set as the switchable area. This region is a region where the load ratio can be controlled only by the operating angle in both the full cylinder operation and the reduced cylinder operation.
[0034]
Such a region can be defined not only when the intake pipe pressure is at the atmospheric pressure. When the intake pipe pressure is lower than the atmospheric pressure, the boundary line during the all-cylinder operation shifts from L4 to L4a on the low torque side. Similarly, the boundary line during the reduced cylinder operation shifts from L2 to L2a on the low torque side. At the same time, the maximum load factor during the reduced cylinder operation also shifts to the broken line in the figure. Therefore, when the intake pipe pressure is lower than the atmospheric pressure, the area B becomes a new area in which the load factor can be controlled only by the operating angle. On the other hand, the portion above the broken line in the region A is a region that cannot be realized. Thus, the switchable region can be determined according to the intake pipe pressure. In general, it can be seen that, as the intake pipe pressure decreases, the switchable region expands toward the low torque and high rotation speed side.
[0035]
FIG. 4 is a flowchart of the cylinder control process. This is a process that the CPU of the control unit 100 repeatedly executes during the operation of the engine while referring to the map shown in FIG. This process is a process for changing the number of cylinders according to the operating state of the engine, and the control for outputting the required number of revolutions and load during the all-cylinder operation and the reduced-cylinder operation is separately performed. Done. The control of the intake amount, the fuel injection amount, the ignition timing, and the like for performing the desired output is a well-known technique, and thus the description is omitted.
[0036]
In this process, first, the control unit 100 inputs the required engine speed and load (step S10). The required rotation speed can use the output value of the rotation speed sensor 23, and the required load can be set based on the accelerator opening.
[0037]
Next, the control unit 100 determines whether the number of cylinders can be changed (step S12). The map shown in FIG. 3 is used for this determination. The map is also shown in the figure. As described above, the switchable region is set according to the intake pipe pressure. Here, three stages of the intake pipe pressures θ1, θ2, and θ3 are illustrated. At the intake pipe pressure θ1, the throttle is almost fully opened, and the inside of the intake pipe is at atmospheric pressure.
[0038]
The switchable region for the intake pipe pressure θ1 is a region A hatched in the figure. When the required rotational speed and the required load (hereinafter, both are collectively referred to as “operating points”) are present in the region A (for example, point P1 in the drawing), the control unit 100 determines that the number of cylinders should be switched. . Similarly, when the operating point corresponds to the point P2, the control unit 100 determines that the switching should be performed in a state where the intake pipe pressure is reduced to θ2. It is determined that the operation point P3 should be switched while the intake pipe pressure is reduced to θ3. On the other hand, if the requested operation state does not exist in the switchable area in the map, control unit 100 determines that the number of cylinders should not be switched.
[0039]
If the determination that the number of cylinders should be switched is made during the all-cylinder operation, the control unit 100 determines that the switching to the reduced-cylinder operation should be performed. If the determination that the all-cylinder operation should be performed is made during the reduced-cylinder operation, the control unit 100 determines that the switching to the all-cylinder operation should be performed. In order to avoid frequent switching of the number of cylinders, hysteresis may be appropriately provided for the determination of the switching. In addition, the determination may be made in consideration of another condition such as a change in the previous operation state, in addition to whether the operation state exists in the switchable region.
[0040]
In the present embodiment, a case is described in which a map is prepared for three stages of intake pipe pressures. However, only a map for the intake pipe pressure θ1, that is, a map for fully opening the throttle may be used. A map may be prepared for three or more stages of intake pipe pressure.
[0041]
When it is determined that the number of cylinders should be changed (step S14), the control unit 100 controls the intake pipe pressure based on the throttle opening and the operating angle while maintaining the number of working cylinders and the torque (step S16). ). When the switching is performed at the operating point P1, before switching the number of cylinders, the intake pipe pressure is set to θ1, the operating angle is controlled, and the state at the operating point P1 is achieved. Similarly, at the time of switching at the operating point P2, the intake pipe pressure is set to θ2, and at the time of switching at the operating point P3, the intake pipe pressure is set to θ3. Here, in order to suppress the torque shock accompanying the control of the intake pipe pressure, it is preferable that the throttle opening and the operating angle are changed sufficiently slowly. When the change of the intake pipe pressure is achieved, the control unit 100 changes the number of cylinders (step S18), and ends the cylinder number control process. When it is determined that the number of cylinders should not be changed (step S14), the control of the throttle opening and the change of the number of cylinders are skipped.
[0042]
FIG. 5 is a flowchart of the cylinder number changing process. This is processing corresponding to step S18 of the cylinder control processing (FIG. 4). When switching the number of cylinders, it is necessary to change parameters such as the intake air amount and the fuel injection amount for each cylinder before and after the switching. The control unit 100 sets a cylinder for changing these parameters (hereinafter, referred to as a switching cylinder) (step S20). As the switching cylinder, a cylinder in which both the fuel injection amount and the intake amount, that is, the operating angle is not set is selected.
[0043]
The method for selecting the switching cylinder is also shown in the figure. In the present embodiment, it is assumed that the engine is configured to perform combustion in the order of # 1, # 3, # 4, and # 2. Although not shown, the combustion stroke is performed immediately before the exhaust stroke. Fuel is injected into the intake pipe of each cylinder in synchronization with the combustion stroke and the exhaust stroke.
[0044]
Assume that it is determined that the number of cylinders should be switched in the section D1 until the injection amount is calculated for the cylinder # 4. At this point, as shown, the cylinder # 1 has already entered the intake stroke, and the fuel injection is being performed in the cylinder # 3. Therefore, for these cylinders, the fuel injection amount and the intake amount cannot be set under the conditions after the change in the number of cylinders. Therefore, the control unit 100 sets the # 4 cylinder in which these parameters are not set as the switching cylinder. Similarly, in the section D2 until the injection amount of # 2 is calculated, the cylinder of # 2 is set as the switching cylinder. In section D3, cylinder # 1 is set as the switching cylinder, and in section D4, cylinder # 3 is set as the switching cylinder.
[0045]
When the switching cylinder is set, the control unit 100 sets the parameters, that is, the fuel injection amount and the operating angle (Step S21). For the cylinders after the switching cylinder, parameters are set using the load required for each cylinder in the state after the change in the number of cylinders. For the cylinders before the switching cylinder number, the parameters are set using the load required for each cylinder in the state before the cylinder number change.
[0046]
For example, consider the processing in the section D1. Since the switching cylinder is # 4, for # 4, the parameters are calculated under the changed conditions. After the change, if the cylinders # 2 and # 3 are stopped and the reduced cylinder operation is performed, the load required for the cylinder # 4 becomes twice as large as that before the change. Conversely, if the operation is switched from the reduced cylinder operation to the all-cylinder operation, the load required for the cylinder # 4 becomes half that before the change. On the other hand, for # 3 which is burned before the switching cylinder, since the fuel injection amount has already been determined, the operating angle is determined under the condition before the change.
[0047]
When the parameters are set in this way, the control unit 100 controls the fuel injection amount and the operating angle of each cylinder (Step S22). As a result, the number of cylinders is changed after the operation of the switching cylinder. At the time of switching to the reduced cylinder operation, the intake cylinders # 1 and # 4, which are working cylinders, are subjected to intake and fuel injection for obtaining an output twice as large as that of the full cylinder operation, and the cylinders # 2 and # 2 which become idle cylinders. The fuel supply to 3 is stopped. At the time of switching to all-cylinder operation, fuel supply to # 2 and # 3, which have been idle cylinders, is started. Intake and fuel injection for obtaining output are performed.
[0048]
According to the embodiment described above, the number of cylinders is changed in a region where the intake air amount can be controlled only by the operating angle of the intake valve. Therefore, the intake air amount of each cylinder can be changed with good responsiveness before and after the change in the number of cylinders, so that torque shock at the time of switching can be suppressed.
[0049]
C. Second embodiment:
FIG. 6 is a flowchart of a cylinder control process according to the second embodiment. The configuration of the device to be controlled is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 and 2), and a description thereof will be omitted. The first embodiment exemplifies a case in which the number of cylinders is changed within a switchable region in which the intake air amount can be controlled only with a high response angle. The second embodiment exemplifies a control in which the number of cylinders is switched irrespective of the switchable range, and a torque shock accompanying the switching is compensated by the operating angle and the ignition timing.
[0050]
When the control process is started, the control unit 100 inputs a required rotation speed and a load (Step S30). Then, it is determined whether the number of cylinders needs to be changed based on a preset switching map (step S32). The map for switching is illustrated in the figure. In this embodiment, the area A1 in which the reduced cylinder operation is to be performed is set according to the rotation speed and the load factor. Unlike the first embodiment, the area A1 may be set regardless of whether the intake air amount can be controlled only by the operating angle.
[0051]
Consider a case where the operating point of the engine shifts from P1 to P2. According to the map, the reduced-cylinder operation is to be performed at the operation point P1, and the all-cylinder operation is to be performed at the operation point P2. At this point, it is determined that switching from reduced cylinder operation to all cylinder operation should be performed. Conversely, when shifting from the operating point P2 to P1, when the boundary point P is reached, it is determined that switching from all-cylinder operation to reduced-cylinder operation should be performed. Hysteresis may be provided to avoid frequent switching.
[0052]
In this way, when it is determined that the change in the number of cylinders is unnecessary (step S14), the control unit 100 performs the following process for changing the number of cylinders (step S18), and ends the cylinder number control process. If it is determined that the change in the number of cylinders is not necessary (step S14), the processing for changing the number of cylinders is skipped, and the processing for controlling the number of cylinders ends.
[0053]
FIG. 7 is a flowchart of the cylinder number changing process. This is processing corresponding to step S18 in FIG. In the present embodiment, the number of cylinders is changed while the vehicle is accelerating or decelerating, thereby suppressing a passenger from experiencing a torque shock generated at the time of the change. Therefore, the control unit 100 determines whether the vehicle is operating at a constant speed (step S40). The constant speed operation means that the change in vehicle speed is so small that it can be regarded as substantially constant speed. If it is determined that the vehicle is operating at a constant speed, the control unit 100 skips the process of step S41, but changes the number of cylinders and ends the process. Switching of the number of cylinders may be performed in any one of the cylinders.
[0054]
When the vehicle is not operating at a constant speed, that is, when the vehicle is accelerating or decelerating (step S40), the control unit 100 sets the switching cylinder (step S41). In the present embodiment, the switching cylinder is set so that the torque shock generated when the number of cylinders is switched follows the experience of acceleration or deceleration. This setting method will be described later.
[0055]
The control unit 100 also sets the throttle opening (step S42). When switching from the all-cylinder operation to the reduced-cylinder operation, the required output of each cylinder increases, so that it is necessary to increase the throttle opening. Conversely, when switching from the reduced cylinder operation to the all-cylinder operation, the required output of each cylinder is reduced, so that it is necessary to reduce the throttle opening.
[0056]
When the setting of the throttle opening is completed in this way, the number of cylinders is changed from the operation of the switching cylinder set in step S41 (step S43). Thereafter, the process shifts to a process of compensating for the torque shock generated in the transition period of the switching by controlling the operating angle and the ignition timing. In this embodiment, the operating angle is preferentially used to compensate for the torque shock.
[0057]
Accordingly, the control unit 100 first controls the operating angle so as to suppress the torque shock, and controls the amount of intake air to the cylinder (step S44). In this control, for example, a torque shock, an intake air amount, a change in the number of revolutions of the engine, and the like are detected by a sensor, and feedback control can be performed to compensate for this. According to the intake pipe pressure before and after the change in the number of cylinders, a predicted value related to the torque shock generated in each cylinder may be held in the form of a map, a function, or the like, and the operating angle may be controlled based on the predicted value.
[0058]
When it is determined that the torque shock is large and cannot be compensated only by the operating angle (step S45), the control unit 100 controls the ignition timing to compensate for the torque shock (step S46). For example, if the output torque is excessive, compensation can be made by retarding the ignition timing. If the torque shock can be compensated only by the operating angle (step S45), the compensation by the ignition timing is skipped. The control unit 100 repeatedly executes the compensation based on the operating angle and the ignition timing until the torque shock in the transition period is suppressed and the operation is started stably (step S47).
[0059]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a setting method of the switching cylinder in the second embodiment. This corresponds to the process performed in the cylinder number changing process (Step S41 in FIG. 7). As described above, in the present embodiment, the switching cylinder is set such that the torque shock generated at the time of switching the number of cylinders follows the feeling of acceleration or deceleration.
[0060]
As shown in the upper left column, when switching from all-cylinder operation to reduced-cylinder operation during acceleration, the switching cylinder is set so that the working cylinders are continuous. For example, when the # 1 and # 4 cylinders become the working cylinders during the reduced cylinder operation, either # 1 or # 4 becomes the switching cylinder. Although the case where # 1 is the switching cylinder is illustrated in the drawing, # 4 may be the switching cylinder. By doing so, a feeling of acceleration can be obtained immediately after the switching, and a sense of discomfort at the time of switching can be reduced.
[0061]
As shown in the lower left column, the switching cylinder is set so that the working cylinders are continuous even when switching from the reduced cylinder operation to the all-cylinder operation during acceleration. If the cylinders # 1 and # 4 are operating cylinders during the reduced cylinder operation, the cylinder in which the combustion stroke is performed subsequent to any of these, that is, # 2 or # 3 is set as the switching cylinder. With such a setting, it can be said that the cylinder that has been in the idle operation during the reduced cylinder operation is set as the switching cylinder. By doing so, a sufficient feeling of acceleration is obtained immediately before switching, so that even if the torque of each cylinder is reduced in all-cylinder operation, the feeling of strangeness can be reduced.
[0062]
As shown in the upper right column, when switching from all-cylinder operation to reduced-cylinder operation during deceleration, the switching cylinder is set so that the deactivated cylinder comes immediately after the switching. In other words, the idle cylinder is set as the switching cylinder. Although the case where # 3 is the switching cylinder is illustrated in the drawing, # 2 may be the switching cylinder. By doing so, a sense of deceleration is generated immediately after the switching, and a sense of discomfort at the time of the switching can be reduced.
[0063]
As shown in the lower right column, when switching from the reduced cylinder operation to the all-cylinder operation during deceleration, the switching cylinder is set so that the switching is performed after the idle cylinder. If the cylinders # 2 and # 3 are idle cylinders during the reduced-cylinder operation, the cylinder in which the combustion stroke is performed subsequent to either of them, that is, # 1 or # 4 is set as the switching cylinder. With such a setting, it can be said that the working cylinder during the reduced cylinder operation is the switching cylinder. By doing so, switching is performed after a feeling of deceleration occurs immediately before switching, and a sense of discomfort at the time of switching can be reduced.
[0064]
According to the control processing of the second embodiment described above, by switching the number of cylinders during acceleration or deceleration, it is possible to suppress the perceived torque shock during switching. Further, by setting the switching cylinder by the method described with reference to FIG. 8, the sense of discomfort can be further reduced. However, in the control processing of the second embodiment, the setting method of the switching cylinder is not limited to the method of FIG.
[0065]
According to the control processing of the second embodiment, in addition to the above-described effects, the torque shock at the time of switching can be compensated by controlling the operating angle and the ignition timing with high responsiveness. The torque shock compensation has an advantage that the combustion in each cylinder can be relatively stabilized by using the control of the operating angle prior to the control of the ignition timing.
[0066]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a torque compensation effect. The time change of the throttle opening, the intake pipe pressure, and the torque is shown by taking an example of switching from the reduced cylinder operation to the all-cylinder operation at the time t1. When the operation mode is switched to the all-cylinder operation, the required output of each cylinder decreases, so that the throttle opening is reduced. Since the response of the change in the intake pipe pressure is delayed, the time becomes stable at time t2 after the throttle opening is changed. In the period until the intake pipe pressure stabilizes (the period from time t1 to t2), excessive intake is performed to each cylinder, and the torque becomes excessive. As a result, a torque shock shown by a curve C1 occurs. In the present embodiment, the torque shock is suppressed as shown by the curve C2 by controlling the operating angle of each cylinder to suppress the intake air amount. If the torque shock cannot be completely compensated, the torque is further suppressed by controlling the ignition timing.
[0067]
When switching from the all-cylinder operation to the reduced-cylinder operation, a phenomenon opposite to the change shown in FIG. 9 occurs. Therefore, torque shock can be suppressed by increasing the operating angle and increasing the intake air amount. Further, torque shock can be suppressed by advancing the ignition timing.
[0068]
In the second embodiment, the case of performing both the process of switching the number of cylinders in synchronization with the acceleration or deceleration and the compensation of the torque shock by the operating angle and the ignition timing is performed, but one of these is omitted. Is also good. As for the compensation of the torque shock, the ignition timing may be used preferentially over the operating angle.
[0069]
D. Modification:
FIG. 10 is a flowchart of a cylinder number changing process as a modification. The second embodiment has exemplified the case where the number of cylinders is switched in synchronization with acceleration or deceleration. In the modification, torque shock is suppressed by gradually changing the operating angle of each cylinder.
[0070]
When the process is started, the control unit 100 gradually changes the operating angle of each cylinder (Step S50). The manner in which the operating angle is changed is illustrated in the figure. When decreasing the number of cylinders, the operating angle θ is increased by Δθ for each cylinder that should become the working cylinder after switching. For the cylinder that is to be the idle cylinder after the switching, the operating angle θ is reduced by Δθ. Thus, the output of each cylinder changes in the order of Cy1, Cy2, Cy3, and Cy4 in the figure. The output of the working cylinder is indicated by a hatched band, and the output of the stopped cylinder is indicated by a white band. As for the working cylinder, the operating angle increases each time the process of step S50 is repeated as in the sections Cy1, Cy2,. Conversely, the output of the idle cylinder gradually decreases.
[0071]
On the other hand, when increasing the number of cylinders, the operating angle θ is reduced by Δθ for the working cylinder before switching. For idle cylinders, that is, cylinders to be reactivated after switching, the operating angle θ is increased by Δθ. Thus, the output of each cylinder changes in the order of Cy4 → Cy3 → Cy2 → Cy1 in the figure. Regarding the working cylinder, the output angle gradually decreases because the operating angle becomes smaller each time the process of step S50 is repeated as in the sections Cy4, Cy3,.... Conversely, the output of the reactivated cylinder gradually increases.
[0072]
The control unit 100 controls the operating angle in this way, and also controls the fuel injection amount and the throttle opening together (step S51). In the modified example, since cylinders having different operating angles coexist, it is preferable to calculate the fuel injection amount for each cylinder in accordance with the operating angle. As in the second embodiment, the throttle opening may be controlled so as to achieve a desired intake pipe pressure after the number of cylinders is changed.
[0073]
The above processing is repeatedly executed until the operating angle of each cylinder reaches the limit (step S52). When the operating angle reaches the limit, the control unit 100 changes the number of cylinders, and shifts to compensation of torque shock by operating angle and ignition timing (step S44 in FIG. 7). When switching from the all-cylinder operation to the reduced-cylinder operation, the torque is output from the deactivated cylinder even when the operating angle is minimized, so that a relatively small torque shock may occur at the time of complete deactivation. In a modified example, this torque shock can be compensated by controlling the operating angle and the ignition timing of the working cylinder. If the torque shock is sufficiently small, the processing after step S44 may be omitted.
[0074]
When switching from the reduced-cylinder operation to the all-cylinder operation, the output of all the cylinders may become equal before the operating angle reaches the limit. Therefore, in step S52, it is determined whether or not the operating angles of all the cylinders are equal, and when the operating angles are equal, the gradual change of the operating angle may be completed. When switching from the reduced cylinder operation to the all-cylinder operation, there is a possibility that a torque shock may occur at the time of restarting the deactivated cylinder. Compensation (steps S44 to S47 in FIG. 7) may be performed. That is, the torque shock may be compensated in a state where the operating angle of the cylinder to be restarted is minimized, and the gradual change of the operating angle may be started when the torque shock accompanying the restart is stabilized.
[0075]
According to the processing of the modified example, the torque shock accompanying the switching of the number of cylinders can be suppressed by gradually changing the operating angle in advance.
[0076]
Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention. For example, the above-described control processing may be realized by software or by hardware. The processes of the first embodiment, the second embodiment, and the modified example described above may be appropriately executed in combination, or may be properly used depending on the operation state. For example, when the operating state of the engine is outside the switchable range shown in the first embodiment, the number of cylinders may be changed by the processing of the second embodiment or the modification.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an engine system as an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing operations of an intake valve and an exhaust valve.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a switching map;
FIG. 4 is a flowchart of a cylinder control process.
FIG. 5 is a flowchart of a cylinder number changing process.
FIG. 6 is a flowchart of a cylinder control process as a second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of a cylinder number changing process.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a setting method of a switching cylinder in a second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a torque compensation effect.
FIG. 10 is a flowchart of a cylinder number changing process as a modified example.
[Explanation of symbols]
11 ... intake valve
12. Exhaust valve
13. Spark plug
14. Actuator
15 Actuator
16 ... Injector
17 ... intake pipe
18. Exhaust pipe
21 ... Accelerator opening sensor
22 ... Throttle valve
23 ... Rotation speed sensor
100 ... control unit

Claims (13)

複数の気筒と、吸気弁が開いている開弁特性を気筒ごとに制御可能な可変動弁機構と、前記吸気弁の開弁特性に依らず各気筒の吸気量を制御可能な吸気制御手段とを備える内燃機関の運転を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の要求回転数および要求負荷を入力する入力部と、
前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更する気筒数制御部とを備え、
該気筒数制御部は、該作動気筒の数の変更前後で要求される各気筒の吸気量の変更が前記開弁特性のみの変更によって実現可能となる所定の切換可能領域内に、該要求回転数および要求負荷が存在する場合に、前記作動気筒の数の変更を実行する制御装置。
A plurality of cylinders, a variable valve mechanism capable of controlling the valve opening characteristics of the intake valves that are open for each cylinder, and intake control means capable of controlling the intake amount of each cylinder regardless of the valve opening characteristics of the intake valves. A control device for controlling the operation of an internal combustion engine comprising:
An input unit for inputting a required rotational speed and a required load of the internal combustion engine,
A cylinder number control unit that changes the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders,
The number-of-cylinder control unit is configured to set the required rotational speed within a predetermined switchable region in which a change in the intake air amount of each cylinder required before and after the change in the number of the working cylinders can be realized by changing only the valve opening characteristic. A control device for changing the number of the working cylinders when the number and the required load exist.
請求項1記載の内燃機関の制御装置であって、
前記切換可能領域は、前記気筒への吸気管の内部が大気圧となっている条件下で設定されている制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The control device, wherein the switchable region is set under a condition in which the inside of an intake pipe to the cylinder is at atmospheric pressure.
請求項1記載の内燃機関の制御装置であって、
前記切換可能領域は、前記気筒への吸気管の負圧に応じて設定されており、
前記気筒数制御部は、気筒数の変更に先立って、前記要求回転数および要求負荷が前記切換可能領域内に入るよう、前記吸気管の負圧を制御する負圧制御部を備える制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The switchable region is set according to a negative pressure of an intake pipe to the cylinder,
A control device comprising: a negative pressure control unit that controls a negative pressure of the intake pipe so that the required rotation speed and the required load fall within the switchable region before the number of cylinders is changed.
請求項1〜3いずれか記載の内燃機関の制御装置であって、
前記吸気制御手段は、前記気筒への吸気管の負圧を制御するためのスロットル弁であり、
前記気筒数制御部は、前記気筒数の変更時には、前記スロットル弁の開度を固定しつつ、前記要求回転数および要求負荷に応じて各気筒の前記開弁特性および燃料噴射量を制御する制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The intake control means is a throttle valve for controlling a negative pressure of an intake pipe to the cylinder,
When changing the number of cylinders, the cylinder number control unit controls the valve opening characteristics and the fuel injection amount of each cylinder according to the required rotation speed and the required load while fixing the opening of the throttle valve. apparatus.
複数の気筒と、吸気弁が開いている開弁特性を気筒ごとに制御可能な可変動弁機構と、各気筒への吸気管の負圧を制御することにより前記吸気弁の開弁特性に依らず各気筒の吸気量を制御可能な吸気制御手段とを備える内燃機関の運転を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の要求回転数および要求負荷を入力する入力部と、
前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更する気筒数制御部とを備え、
該気筒数制御部は、
前記要求回転数および要求負荷に応じて、該作動気筒の数の変更後に要求される各気筒の吸気量を実現するよう、該気筒への吸気管の負圧を制御する負圧制御部と、
該負圧の制御における応答遅れを補償するよう前記開弁特性を制御する開弁特性制御部とを備える制御装置。
A plurality of cylinders, a variable valve mechanism that can control the valve opening characteristics of the intake valves that are open for each cylinder, and a negative pressure of the intake pipe to each cylinder that is controlled by the valve opening characteristics of the intake valves. A control device for controlling the operation of the internal combustion engine, comprising: intake control means capable of controlling the intake amount of each cylinder,
An input unit for inputting a required rotational speed and a required load of the internal combustion engine,
A cylinder number control unit that changes the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders,
The cylinder number control unit includes:
A negative pressure control unit that controls a negative pressure of an intake pipe to the cylinder so as to realize an intake amount of each cylinder required after a change in the number of the working cylinders according to the required rotation speed and the required load;
A valve opening characteristic control unit that controls the valve opening characteristic so as to compensate for a response delay in the control of the negative pressure.
請求項5記載の内燃機関の制御装置であって、
前記気筒数制御部は、
前記応答遅れを補償するよう各気筒の点火時期を制御する点火時期制御部と、
該点火時期制御部よりも前記開弁特性制御部を優先的に使用して前記応答遅れを補償する補償制御部とを備える制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein
The cylinder number control unit includes:
An ignition timing control unit that controls the ignition timing of each cylinder to compensate for the response delay;
A compensation control unit that compensates for the response delay by using the valve opening characteristic control unit with priority over the ignition timing control unit.
移動体に搭載され、複数の気筒を備える内燃機関の運転を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態が、前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更すべき所定の条件を満たすか否かを判定する気筒数切換判定部と、
前記移動体が加速または減速しているか否かを判定する加減速判定部と、
前記加速または減速中において、前記所定の条件を満たす場合にのみ、該作動気筒の数を変更する気筒数制御部とを備える制御装置。
A control device mounted on a moving body and controlling operation of an internal combustion engine including a plurality of cylinders,
An operating state of the internal combustion engine, a cylinder number switching determination unit that determines whether or not a predetermined condition to change the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders is satisfied;
An acceleration / deceleration determination unit that determines whether the moving body is accelerating or decelerating,
A control unit that changes the number of working cylinders only when the predetermined condition is satisfied during the acceleration or deceleration.
移動体に搭載され、複数の気筒を備える内燃機関の運転を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態が、前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更すべき所定の条件を満たすか否かを判定する気筒数切換判定部と、
前記移動体が加速しているか否かを判定する加減速判定部と、
前記気筒数制御部は、前記移動体が加速中において前記所定の条件を満たす場合に、気筒数の変更前後で、作動気筒の燃焼行程が連続するタイミングで前記作動気筒数の変更を行う制御装置。
A control device mounted on a moving body and controlling operation of an internal combustion engine including a plurality of cylinders,
An operating state of the internal combustion engine, a cylinder number switching determination unit that determines whether or not a predetermined condition to change the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders is satisfied;
An acceleration / deceleration determination unit that determines whether the moving body is accelerating,
A control device that, when the moving body satisfies the predetermined condition during acceleration, changes the number of working cylinders at a timing when the combustion stroke of the working cylinder is continuous before and after changing the number of cylinders. .
移動体に搭載され、複数の気筒を備える内燃機関の運転を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態が、前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更すべき所定の条件を満たすか否かを判定する気筒数切換判定部と、
前記移動体が減速しているか否かを判定する加減速判定部と、
前記気筒数制御部は、前記移動体が減速中において、前記所定の条件を満たす場合に、気筒数の変更前後で、作動気筒の燃焼行程と休止気筒の燃焼行程とが連続するタイミングで前記作動気筒数の変更を行う制御装置。
A control device mounted on a moving body and controlling operation of an internal combustion engine including a plurality of cylinders,
An operating state of the internal combustion engine, a cylinder number switching determination unit that determines whether or not a predetermined condition to change the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders is satisfied;
An acceleration / deceleration determination unit that determines whether the moving body is decelerating,
The cylinder number control unit is configured to perform the operation at a timing in which the combustion stroke of the working cylinder and the combustion stroke of the deactivated cylinder are continuous before and after the change in the number of cylinders when the moving body satisfies the predetermined condition during deceleration. A control device that changes the number of cylinders.
請求項1〜9いずれか記載の内燃機関の制御装置であって、
前記気筒数制御部は、燃料噴射量および吸気弁の開弁特性の双方が未設定のいずれかの気筒に対する制御を開始するタイミングで気筒数を変更する制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9,
A control device for changing the number of cylinders at a timing at which control of one of the cylinders for which both the fuel injection amount and the valve opening characteristic of the intake valve are not set is started.
複数の気筒と、吸気弁が開いている開弁特性を気筒ごとに制御可能な可変動弁機構と、前記吸気弁の開弁特性に依らず各気筒の吸気量を制御可能な吸気制御手段とを備える内燃機関の運転を制御する制御方法であって、
前記内燃機関の要求回転数および要求負荷を入力する工程と、
該気筒数制御部は、前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更する場合、該変更前後で要求される各気筒の吸気量の変更が、前記開弁特性の変更によってのみ実現可能となる条件を該要求回転数および要求負荷が満足するか否かを判定する工程と、
前記条件を満足する場合に、前記作動気筒の数を変更する工程とを備える制御方法。
A plurality of cylinders, a variable valve mechanism capable of controlling the valve opening characteristics of the intake valves that are open for each cylinder, and intake control means capable of controlling the intake amount of each cylinder regardless of the valve opening characteristics of the intake valves. A control method for controlling the operation of an internal combustion engine comprising:
Inputting a required rotational speed and a required load of the internal combustion engine;
When changing the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders, the change in the intake amount of each cylinder required before and after the change is performed only by changing the valve opening characteristic. Determining whether the required rotational speed and the required load satisfy the feasible condition;
Changing the number of the working cylinders when the condition is satisfied.
複数の気筒と、吸気弁が開いている開弁特性を気筒ごとに制御可能な可変動弁機構と、各気筒への吸気管の負圧を制御することにより前記吸気弁の開弁特性に依らず各気筒の吸気量を制御可能な吸気制御手段とを備える内燃機関の運転を制御する制御方法であって、
(a) 前記内燃機関の要求回転数および要求負荷を入力する工程と、
(b) 前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更する工程とを備え、
該工程(b)は、
(b1) 前記要求回転数および要求負荷に応じて、該作動気筒の数の変更後に要求される各気筒の吸気量を実現するよう、該気筒への吸気管の負圧を制御する工程と、
(b2) 該負圧の制御における応答遅れを補償するよう前記開弁特性を制御する工程とを備える制御方法。
A plurality of cylinders, a variable valve mechanism that can control the valve opening characteristics of the intake valves that are open for each cylinder, and a negative pressure of the intake pipe to each cylinder that is controlled by the valve opening characteristics of the intake valves. A control method for controlling the operation of the internal combustion engine, comprising: intake control means capable of controlling the intake amount of each cylinder,
(A) inputting a required rotational speed and a required load of the internal combustion engine;
(B) changing the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders,
The step (b) comprises:
(B1) controlling a negative pressure of an intake pipe to each of the cylinders according to the required rotation speed and the required load so as to realize an intake amount of each cylinder required after the number of the working cylinders is changed;
(B2) controlling the valve opening characteristic so as to compensate for a response delay in the control of the negative pressure.
移動体に搭載され、複数の気筒を備える内燃機関の運転を制御する制御方法であって、
前記内燃機関の運転状態が、前記複数の気筒のうち動力を出力する作動気筒の数を変更すべき所定の条件を満たすか否かを判定する工程と、
前記移動体が加速または減速しているか否かを判定する工程と、
前記加速または減速中において、前記所定の条件を満たす場合にのみ、該作動気筒の数を変更する工程とを備える制御方法。
A control method for controlling operation of an internal combustion engine mounted on a moving body and including a plurality of cylinders,
A step of determining whether or not the operating state of the internal combustion engine satisfies a predetermined condition to change the number of working cylinders that output power among the plurality of cylinders;
A step of determining whether the moving body is accelerating or decelerating,
Changing the number of working cylinders only when the predetermined condition is satisfied during the acceleration or deceleration.
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