JP2004332619A - 可変気筒式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全気筒運転モードに復帰できない故障が発生した場合においても、良好な始動性を確保することができる可変気筒式内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】複数の気筒＃１〜＃６のすべてを運転する全気筒運転モードと、一部の気筒＃１〜＃３の運転を休止する部分気筒運転モードとに切り換えて運転される可変気筒式内燃機関３の制御装置１であって、全気筒運転モードにおいて運転状態に復帰できない故障が、一部の気筒＃１〜＃３のうちの少なくとも１つの気筒に発生しているか否かを判定する故障判定手段２と、故障判定手段２の判定結果を記憶する記憶手段２と、可変気筒式内燃機関３の次回の始動時、記憶手段２に故障の発生が記憶されているときに、少なくとも１つの気筒への燃料の噴射を禁止する燃料噴射禁止手段２と、を備える。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒のすべてを運転する全気筒運転モードと、一部の気筒の運転を休止する部分気筒運転モードに切り換えて運転される可変気筒式内燃機関の制御装置に関し、特に始動時において気筒への燃料供給を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の可変気筒式内燃機関の制御装置として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置は、一部の気筒への燃料の供給を遮断することによって運転気筒数を制御する気筒数制御アクチュエータと、エンジンの運転気筒数を回転数や負荷などのエンジンの運転状態に応じて決定する運転気筒数決定装置を備えている。そして、この運転気筒数決定装置で決定された運転気筒数に応じた駆動信号を、気筒数制御アクチュエータに出力することによって、運転気筒数に等しい数の気筒が運転される。それにより、エンジンの運転モードが全気筒運転モードと部分気筒運転モードに切り換えられる。また、部分気筒運転モード中にエンジンの停止操作が運転者によってなされたときには、エンジンを停止する前に運転気筒数が、全気筒数に設定されることによって全気筒運転モードに戻される。これにより、次回のエンジン始動時に、全気筒運転モードで始動を行うようにすることによって、十分な出力を確保し、良好な始動性を確保するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
実公平３−３８４２８号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の可変気筒式内燃機関の制御装置によれば、エンジンの始動が必ず全気筒運転モードで行われる。このため、気筒数制御アクチュエータなどの故障により、休止状態から運転状態に復帰できないパターンの故障が気筒に生じている場合、エンジン始動時に、全気筒が正常に運転されていることを前提として、故障した気筒にも燃料が供給されてしまう。その結果、燃料が無駄に消費されることで燃費が低下し、また空燃比が所定の空燃比からずれることで排気ガス特性の悪化を招くとともに、エンジンの出力が不足するなど、良好な始動性が損なわれてしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、全気筒運転モードに復帰できない故障が発生した場合においても、良好な始動性を確保することができる可変気筒式内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数の気筒＃１〜＃６のすべてを運転する全気筒運転モードと、一部の気筒＃１〜＃３の運転を休止する部分気筒運転モードとに切り換えて運転される可変気筒式内燃機関３の制御装置１であって、全気筒運転モードにおいて運転状態に復帰できない故障が、一部の気筒＃１〜＃３のうちの少なくとも１つの気筒に発生しているか否かを判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１）と、故障判定手段の判定結果を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２）と、可変気筒式内燃機関３の次回の始動時、記憶手段に故障の発生が記憶されているときに、少なくとも１つの気筒への燃料の噴射を禁止する燃料噴射禁止手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１３）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この可変気筒式内燃機関の制御装置によれば、可変気筒式内燃機関の運転モードが、すべての気筒を運転する全気筒運転モードと、一部の気筒の運転を休止する部分気筒運転モードに切り換えられる。また、休止されていた一部の気筒の少なくとも１つの気筒に、運転状態に復帰できない故障が発生しているか否かが判定され、その判定結果が記憶される。そして、そのような故障の発生が記憶されている場合には、次回の始動時に、その少なくとも１つの気筒への燃料の噴射が禁止される。これにより、故障した気筒へ燃料が噴射されることがなくなる。したがって、燃料が無駄に消費されることがなくなるため、燃費が向上するとともに、空燃比のずれが生じることがなくなり、排気ガス特性の悪化を防止することができる。その結果、内燃機関の良好な始動性を確保することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の可変気筒式内燃機関３の制御装置１において、一部の気筒は、複数の気筒＃１〜＃３で構成され、燃料噴射禁止手段は、記憶手段に故障の発生が記憶されているときに、一部の気筒を構成するすべての複数の気筒＃１〜＃３への燃料の噴射を禁止する（図３のステップ１３）ことを特徴とする。
【０００９】
この可変気筒式内燃機関の制御装置によれば、部分気筒運転モードにおいて休止される一部の気筒は複数の気筒で構成されており、その少なくとも１つの気筒に故障が発生していると判定されているときには、内燃機関の始動時に、一部の気筒を構成するすべての複数の気筒への燃料の噴射が禁止される。したがって、一部の気筒のうち、どの気筒が故障したかを特定することなく、前述した作用を得ることができ、制御を簡略化することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の可変気筒式内燃機関３の制御装置１において、燃料噴射禁止手段により燃料の噴射が禁止されたときに、一部の気筒＃１〜＃３以外の気筒に噴射する燃料噴射量を増量補正する燃料噴射量補正手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１４）を備えることを特徴とする。
【００１１】
この可変気筒式内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動時において、故障の発生に伴い、一部の気筒のうちの少なくとも１つの気筒への燃料の噴射を禁止したときに、一部の気筒以外の気筒、すなわち常時運転される気筒への燃料噴射量を増量補正する。これにより、運転される気筒数の減少による内燃機関の始動時の出力の不足を解消でき、より良好な始動性を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の可変気筒式内燃機関の制御装置、およびこれによって制御される可変気筒式内燃機関の概略構成を示している。同図に示すように、制御装置１はＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、可変気筒式内燃機関（以下「エンジン」という）３の制御処理を実行する。
【００１３】
このエンジン３は、車両（図示せず）に搭載されたＶ型６気筒のＤＯＨＣガソリンエンジンであり、右バンク３Ｒには３つの気筒＃１、＃２、＃３（複数の気筒、一部の気筒）を、左バンク３Ｌには３つの気筒＃４、＃５、＃６（複数の気筒）を備えている。また、この右バンク３Ｒには、気筒＃１〜＃３の運転を休止させるための気筒休止機構４が設けられている。
【００１４】
この気筒休止機構４は、油路５ａ、５ｂを介して油圧ポンプ（図示せず）に接続されている。また、油圧ポンプと気筒休止機構４の間には、吸気弁用および排気弁用の電磁弁６ａ、６ｂが配置されている。これらの電磁弁６ａ、６ｂはいずれも、常閉式のものであり、ＥＣＵ２からの駆動信号によりＯＮされたときに、油路５ａ、５ｂをそれぞれ開放する。部分気筒運転モードのときには、電磁弁６ａ、６ｂがいずれもＯＮされ、油路５ａ、５ｂを開放することにより、油圧ポンプから気筒休止機構４に油圧が供給される。これにより、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３において、吸気弁と吸気カムの間および排気弁と排気カム（いずれも図示せず）の間が遮断されることで、吸気弁および排気弁が休止状態（閉鎖状態）に保持される。
【００１５】
一方、全気筒運転モードのときには、上記とは逆に、電磁弁６ａ、６ｂがともにＯＦＦされ、油路５ａ、５ｂを閉鎖することにより、油圧ポンプから気筒休止機構４への油圧の供給が停止される。これにより、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３において、吸気弁と吸気カムの間および排気弁と排気カムの間の遮断状態が解除されることで、吸気弁および排気弁が可動状態になる。
【００１６】
６つの気筒＃１〜＃６には、インテークマニホールド７ａを介して吸気管７が接続されている。インテークマニホールド７ａの各分岐部７ｂには、各気筒の吸気ポート（図示せず）に臨むようにインジェクタ８が取り付けられている。これらのインジェクタ８の動作は、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、全気筒運転モードのときには、すべてのインジェクタ８から燃料が各分岐部７ｂ内に噴射される。一方、部分気筒運転モードのときには、右バンク３Ｒの３つのインジェクタ８からの燃料噴射が停止するように制御される。
【００１７】
以上のように、部分気筒運転モードのときには、吸気弁および排気弁の休止と、インジェクタ８からの燃料噴射の休止によって、右バンク３Ｒの気筒＃１〜＃３の運転が休止される。一方、全気筒運転モードのときには、気筒＃１〜＃６がすべて運転されるとともに、＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４の順に運転される。
【００１８】
エンジン３の吸気管７の途中には、スロットル弁９が配置されている。このスロットル弁９には、アクチュエータ９ａが連結されている。このアクチュエータ９ａの動作がＥＣＵ２からの駆動信号によって制御されることにより、スロットル弁９の開度が制御される。
【００１９】
このスロットル弁９の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨは、吸気管７に取り付けられたスロットル弁開度センサ１１によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２０】
ＥＣＵ２には、ＬＡＦセンサ１２、エンジン回転数センサ１３およびアクセル開度センサ１４から、それぞれの検出信号が出力される。ＬＡＦセンサ１２は、排気管（図示せず）に設けられており、排気管内を流れる排気ガス中の酸素濃度ＶＬＡＦをリニアに検出する。エンジン回転数センサ１３はエンジン回転数ＮＥを検出し、また、アクセル開度センサ１４は、エンジン３を搭載した車両のアクセルペダル（ともに図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出する。
【００２１】
また、吸気管７のスロットル弁９よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ１５が設けられている。この吸気管内絶対圧センサ１５は、吸気管７内の吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２２】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース（図示せず）、ＣＰＵ２ａ、バックアップＲＡＭを含むＲＡＭ２ｂおよびＲＯＭ２ｃなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２により、故障判定手段、記憶手段、燃料噴射禁止手段および燃料噴射量補正手段が構成されている。
【００２３】
上述した各種センサ１１〜１５からの検出信号は、Ｉ／Ｏインターフェイスを介してＣＰＵ２ａに入力される。ＣＰＵ２ａは、これらの検出信号に応じ、ＲＯＭ２ｃに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別し、その判別に従ってエンジン３の制御処理を以下のように実行する。
【００２４】
まず、エンジン３を全気筒運転モードと部分気筒運転モードのいずれかで運転するかを決定する。具体的には、エンジン回転数ＮＥが所定の範囲内（例えば１０００〜３５００ｒｐｍ）にあるとき、またはアクセル開度ＡＰがエンジン回転数ＮＥと変速段に応じて設定された所定のテーブル値を下回っているときには、部分気筒運転モードを実行し、それ以外のときには全気筒運転モードを実行する。
【００２５】
図２は、エンジン３の運転時に実行される、エンジン３の気筒＃１〜＃３の故障判定処理を示している。この故障判定処理では、運転モードを部分気筒運転モードから全気筒運転モードに切り換える際、気筒＃１〜＃３への燃料供給を停止した状態で、気筒休止機構４への油圧の供給を停止することで吸排気弁を可動状態になるように制御する。このように制御した状態で、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同様）において、ＬＡＦセンサ１２により検出された酸素濃度ＶＬＡＦが所定値ＶＲＥＦよりも小さいか否かを判定する。この状態での酸素濃度ＶＬＡＦは、吸排気弁が正常に作動している場合には、大きな値に変化するのに対し、気筒休止機構４の故障などにより、吸排気弁が正常に作動していない場合には、変化量が小さくなる。したがって、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、ＶＬＡＦ＜ＶＲＥＦのときには、吸排気弁が不作動状態にあり、気筒＃１〜＃３の少なくとも１つに、部分気筒運転モードから全気筒運転モードに復帰できないパターンの故障が発生していると判定し、そのことを表すために、故障フラグＦ＿ＮＧを「１」にセットする（ステップ２）。
【００２６】
一方、ステップ１の判別結果がＮＯで、酸素濃度ＶＬＡＦが所定値ＶＲＥＦ以上のときには、吸排気弁が正常に作動しており、気筒＃１〜＃３のすべてが正常であると判定し、そのことを表すために、故障フラグＦ＿ＮＧを「０」にセットする（ステップ３）。以上のようにセットされた故障フラグＦ＿ＮＧは、ＲＡＭ２ｂのバックアップＲＡＭに記憶される。
【００２７】
図３は、エンジン３の始動時において実行されるエンジン３への燃料噴射の制御処理を示している。同図に示すように、まずステップ１１において、故障フラグＦ＿ＮＧが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのとき、すなわち前回の運転時において気筒＃１〜＃３のすべてが正常であると判定されているときには、ステップ１２に進み、エンジン３の通常制御を行う。具体的には、気筒＃１〜＃３の吸排気弁を気筒休止機構４により可動状態に制御するとともに、すべての気筒＃１〜＃６に燃料を噴射することによって、全気筒運転モードでエンジン３を始動する。また、各気筒への燃料噴射量は、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００２８】
一方、ステップ１１の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち前回の運転時において、気筒＃１〜＃３の少なくとも１つに、全気筒運転モードに復帰できないパターンの故障が発生していると判定されているときには、ステップ１３に進む。このステップ１３では、インジェクタ８から気筒＃１〜＃３への燃料の噴射を禁止し、部分気筒運転モードでエンジン３を始動する。
【００２９】
次に、ステップ１４に進み、気筒＃４〜＃６への燃料噴射量を増量補正する。具体的には、運転される気筒数が減少しているのに伴い、ステップ１２の通常制御の場合と同様にして算出される燃料噴射量に、値１．０よりも大きな所定の補正係数をかけることによって、気筒＃４〜＃６への各燃料噴射量を求め、増量する。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、気筒＃１〜＃３の少なくとも１つの気筒に、部分気筒運転モードから全気筒運転モードに復帰できない故障が発生しているか否かを判定し、故障が発生したと判定された場合には、次回のエンジン３の始動時に、気筒＃１〜＃３への燃料の噴射を禁止する。したがって、燃料が無駄に消費されることがなくなるため、燃費が向上するとともに、空燃比のずれが生じることがなくなり、排気ガス特性の悪化を防止することができる。その結果、エンジン３の良好な始動性を確保することができる。
【００３１】
また、その場合、気筒＃１〜＃３のすべてへの燃料の噴射を禁止するので、どの気筒が故障しているかを特定することなく、前述した作用を得ることができるとともに、制御を簡略化することができる。さらに、その際、運転される気筒＃４〜＃６への燃料噴射量を増加させるので、運転される気筒数の減少によるエンジン３の始動時の出力の不足を解消でき、より良好な始動性を得ることができる。
【００３２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の様態で実施することができる。例えば、本実施形態では、６気筒のエンジン３において、部分気筒運転モードで３つの気筒＃１〜＃３の運転を休止する例であるが、休止する気筒の数は３以外でもよく、また１〜５の任意の数の気筒の運転を休止するように構成してもよい。また、気筒＃１〜＃３のうちの少なくとも１つの気筒に故障が発生している場合に、始動時に気筒＃１〜＃３のすべてへの燃料の噴射を禁止しているが、気筒＃１〜＃３の故障を気筒ごとに判定し、故障している気筒に対してのみ燃料の噴射を禁止するようにしてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の可変気筒式内燃機関の制御装置によれば、全気筒運転モードに復帰できない故障が発生した場合においても、良好な始動性を確保することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置およびこれを適用した可変気筒式内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】故障判定の処理を示すフローチャートである。
【図３】燃料噴射制御の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御装置
２ ＥＣＵ（故障判定手段、記憶手段、燃料噴射禁止手段、燃料噴射量補正手段）
３ エンジン（内燃機関）
＃１〜＃３ 右バンクの気筒（複数の気筒、一部の気筒）
＃４〜＃６ 左バンクの気筒（複数の気筒）

Claims (3)

1. 複数の気筒のすべてを運転する全気筒運転モードと、一部の気筒の運転を休止する部分気筒運転モードとに切り換えて運転される可変気筒式内燃機関の制御装置であって、
   前記一部の気筒のうちの少なくとも１つの気筒に、前記全気筒運転モードにおいて運転状態に復帰できない故障が発生しているか否かを判定する故障判定手段と、
   当該故障判定手段の判定結果を記憶する記憶手段と、
   前記可変気筒式内燃機関の次回の始動時、前記記憶手段に前記故障の発生が記憶されているときに、前記少なくとも１つの気筒への燃料の噴射を禁止する燃料噴射禁止手段と、
   を備えることを特徴とする可変気筒式内燃機関の制御装置。
2. 前記一部の気筒は、複数の気筒で構成され、前記燃料噴射禁止手段は、前記記憶手段に前記故障の発生が記憶されているときに、前記一部の気筒を構成するすべての複数の気筒への燃料の噴射を禁止することを特徴とする、請求項１に記載の可変気筒式内燃機関の制御装置。
3. 前記燃料噴射禁止手段により燃料の噴射が禁止されたときに、前記一部の気筒以外の気筒への燃料噴射量を増量補正する燃料噴射量補正手段を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の可変気筒式内燃機関の制御装置。

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