JP2005009365A - 気筒休止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットル弁機構に故障が生じても負荷変動に対応して安定した出力で運転可能な気筒休止制御装置を供する。
【解決手段】気筒休止機構１５を備えた多気筒内燃機関の気筒休止制御装置において、スロットル弁機構の故障を検出する故障検出手段２０と、故障検出手段２０が故障を検出したときは気筒休止を禁止するよう制御する気筒休止制御手段２０とを備えた気筒休止制御装置。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気筒休止機構を備えた多気筒内燃機関の気筒休止制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気筒休止機構を備えた多気筒内燃機関において、一部気筒を休止して一部気筒で運転する部分気筒運転と全ての気筒で運転する全気筒運転とを運転状態に応じて切換える制御方法は従前からある。
【０００３】
通常、クルーズ走行時など低負荷状態で部分気筒運転を行って燃料消費量の削減を図るものであり、負荷の変動があるような運転状態では部分気筒運転は負担が大きく安定した出力が得られないので、広い運転領域に対応した全気筒運転が適している。
【０００４】
ところで部分気筒運転と全気筒運転との切換時には、トルク変動が予想されるためにトルク変動を抑え円滑に移行するために通常スロットル弁制御がなされるが、その制御時期を適切に調整して出力変動を極力防止した例がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６−１７６５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしスロットル弁駆動源やスロットルセンサ，アクセルセンサ等のスロットル弁機構に故障が生じたときにはスロットル弁の実際の状態が検出できないので、負荷が変動したりすると気筒休止による部分気筒運転では出力が不安定になったり機関が停止する可能性が高い。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、スロットル弁機構に故障が生じても負荷変動に対応して安定した出力で運転可能な気筒休止制御装置を供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、気筒休止機構を備えた多気筒内燃機関の気筒休止制御装置において、スロットル弁機構の故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段が故障を検出したときは気筒休止を禁止するよう制御する気筒休止制御手段とを備えた気筒休止制御装置とした。
【０００９】
スロットル弁機構の故障が検出されたときは、気筒休止制御手段が気筒休止を禁止するよう制御するので、全気筒運転を行うことになり、負荷変動に対応して安定した出力で運転可能な状態とすることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の気筒休止制御装置において、前記スロットル弁機構は、電子制御されるスロットル弁駆動モータによりスロットル弁が駆動される電子制御スロットル弁機構であり、前記故障検出手段は、アクセルペダルセンサ，スロットルセンサおよびスロットル弁駆動モータの各故障を検出することを特徴とする。
【００１１】
スロットル弁機構が電子制御スロットル弁機構であると、アクセルペダルセンサ，スロットルセンサおよびスロットル弁駆動モータの各故障が考えられ、スロットル弁の状態が全く推測できないので、故障が検出されたときは、気筒休止制御手段が気筒休止を禁止し全気筒運転を行い、負荷変動に対応して安定した出力で運転可能な状態とすることが有効である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の気筒休止制御装置において、前記電子制御スロットル弁機構のセンサが同じ一対のセンサからなり、前記気筒休止制御手段は前記一対のセンサがともに故障したことを前記故障検出手段が検出したときに気筒休止を禁止するよう制御することを特徴とする。
【００１３】
同じセンサが２つある場合は、両センサが２つともに故障したときに気筒休止を禁止するよう制御し、１つだけ故障したときは気筒休止を禁止しないことで、気筒休止運転領域を広げることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の気筒休止制御装置において、前記アクセルペダルセンサが２つのアクセルペダルセンサからなり、前記気筒休止制御手段は前記２つのアクセルペダルセンサの少なくとも１つでも故障したことを前記故障検出手段が検出したとき気筒休止を禁止するよう制御することを特徴とする。
【００１５】
アクセルペダルセンサが２つある場合は、その１つでも故障したときに気筒休止を禁止するよう制御することで、運転状態に大きく影響するアクセルペダルのセンサに何らかの異常があるときは、気筒休止を禁止し、より安定した全気筒運転状態とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図４に基づき説明する。
図示されない自動二輪車に搭載されるＯＨＣ式４ストロークサイクル内燃機関１は、図１に図示されるように、クランク軸（図示されず）が車幅方向に指向して、車体前方の３気筒のシリンダ列（前側バンクＢｆ）と車体後方の３気筒のシリンダ列（後側バンクＢｒ）とが前後に略６０度の夾角をなした６気筒前後Ｖ型内燃機関であり、このようなＯＨＣ式４ストロークサイクル内燃機関１の本体は、シリンダブロック２と、該シリンダブロック２の下面に一体に装着されるクランクケース３と、該シリンダブロック２の車体前方のシリンダ列および車体後方のシリンダ列の頂端にそれぞれ一体に装着されるシリンダヘッド４，４と、該シリンダヘッド４，４の頂部をそれぞれ覆うヘッドカバー５，５とから構成されている。
【００１７】
図２は、かかる前後Ｖ型の内燃機関１を模式的に示すとともに制御系を加えた概略構成図である。
内燃機関１の前後バンクＢｆ，Ｂｒ間の空間に各バンク毎に吸気マニホールド６，６が配設され、各吸気マニホールド６，６の枝管６ａ，６ａがそれぞれ各シリンダヘッド４の吸気ポートに連結されている。
【００１８】
各吸気マニホールド６，６は集合して吸気通路７を介してエアクリーナ８に連結されている。
吸気マニホールド６の各枝管６ａには、吸気ポートに向かって燃料噴射弁９が設けられ、吸気通路７の途中にはスロットル弁１０が配設されている。
【００１９】
他方、前後バンクＢｆ，Ｂｒのシリンダヘッド４，４の前後外側には、それぞれ排気マニホールド１１Ｆ，１１Ｒが配設され、各排気マニホールド１１Ｆ，１１Ｒの枝管がそれぞれ各シリンダヘッド４の排気ポートに連結されている。
【００２０】
各排気マニホールド１１Ｆ，１１Ｒからそれぞれ独立して延出する排気管１２Ｆ，１２Ｒの途中に排気ガスの浄化を行う触媒装置１３Ｆ，１３Ｒがそれぞれ設けられている。
【００２１】
この前後バンクＢｆ，Ｂｒのうち後側バンクＢｒの動弁装置には、気筒休止機構１５が組み込まれており、気筒休止機構１５は油圧により作動して後側バンクＢｒの気筒を休止させたり、休止解除して稼動させたりする切換えを行っている。
【００２２】
後側バンクＢｒの気筒を休止させたとき前側バンクＢｆのみ稼動する部分気筒運転状態となり、後側バンクＢｒの気筒の休止を解除して前後バンクＢｆ，Ｂｒの気筒を全て稼動させたとき全気筒運転状態となる。
【００２３】
このような前後Ｖ型の内燃機関１には、その運転状態を検出する各種センサが設けられており、各センサの検出信号はコンピュータである電子制御ユニットＥＣＵ２０に入力され、処理されて種々の運転制御に供される。
【００２４】
吸気通路には、吸気絶対圧ＰＢを検出する吸気圧センサ２１，スロットル弁１０の弁開度ＴＨを検出するスロットルセンサ２２等が配設されている。
その他機関回転数ＮＥを検出する機関回転数センサ２５等が設けられている。
【００２５】
なおスロットル弁１０は、ＥＣＵ２０により制御されるスロットル弁駆動モータ２６により駆動されるもので、電子制御スロットル弁機構が構成されている。
電子制御スロットル弁機構においては、ＥＣＵ２０がアクセルペダルの踏込み量ＡＰを検出するアクセルペダルセンサ２３からの検出信号を入力して検出した踏込み量ＡＰをもとに運転状態をみて制御信号をスロットル弁駆動モータ２６に出力してスロットル弁１０を制御している。
【００２６】
前記気筒休止機構１５の切換えの油圧を制御する電磁バルブ２７もＥＣＵ２０により運転状態をもとに制御される。
【００２７】
以上のような制御系の気筒休止機構１５の気筒休止制御において、電子制御スロットル弁機構に故障が生じたときを含め各種センサの故障および制御アクチュエータの故障の判別制御手順について図３および図４のフローチャートに従って説明する。
【００２８】
以下ステップ１からの各ステップにおいて故障があると判別されたときは、ステップ２４に飛んで気筒休止を禁止して全気筒運転とし、全てのステップにおいて故障がなく正常と判別されたときにステップ２４まで進んで気筒休止制御がなされ部分気筒運転が実行される。
【００２９】
まず吸気圧センサ２１の故障の有無判別（ステップ１）、クランクタイミングセンサの故障の有無判別（ステップ２）、機関水温センサの故障の有無判別（ステップ３）、大気圧センサの故障の有無判別（ステップ４）、車速センサの故障の有無判別（ステップ５）が、各ステップで故障なしのとき順次なされ、１ステップでも故障ありと判別されるとステップ２４に飛んで気筒休止が禁止される。
【００３０】
ステップ６に進むと、電磁バルブ２７の故障の有無を判別する。
電磁バルブ２７は、電気的故障と機械的故障のいずれもその有無を判別している。
【００３１】
この電磁バルブ２７の故障がないときに、ステップ７に進んで電子制御スロットル弁機構の故障の有無を判別するステップに入る。
電子制御スロットル弁機構の故障は、スロットルセンサ系の故障とアクセルペダルセンサ系の故障と、スロットル弁駆動モータ２６のモータ系の故障の３系統の故障があり、各系統の故障を順次判別する。
【００３２】
まずステップ７からスロットルセンサ系の故障の有無の判別に入る。
スロットルセンサ２２は、スロットル弁１０の弁開度を検出する同じ一対のスロットルセンサＴＨＳａとスロットルセンサＴＨＳｂとからなり、両スロットルセンサＴＨＳａ，ＴＨＳｂがそれぞれスロットル弁１０の弁開度を検出して信頼性を高めている。
【００３３】
そしてステップ７では一方のスロットルセンサＴＨＳａの断線または短絡故障の有無を判別し、故障なしと判別したときはステップ９に飛び、故障ありと判別したときはステップ８に進んで他方のスロットルセンサＴＨＳｂの断線または短絡故障の有無を判別し、故障ありと判別したとき、すなわち双方がともに故障していると判別したときはステップ２４に飛んで気筒休止が禁止される。
【００３４】
スロットルセンサＴＨＳａとＴＨＳｂのいずれかが故障なく正常であるときはステップ９に進んで、両スロットルセンサＴＨＳａ，ＴＨＳｂの各検出値を比較して差が所定以上に大きいか否かにより異常を判別する。
【００３５】
異常と判別されたときは、ステップ２４に飛んで、気筒休止が禁止され、正常と判別されたときは、ステップ１０のアクセルペダルセンサ系の故障の有無の判別に入る。
【００３６】
アクセルペダルセンサ２３は、通常使用される精度の良い主アクセルペダルセンサＡＰＳｍと非常時に使用される副アクセルペダルセンサＡＰＳｓとからなり、ステップ１０では主アクセルペダルセンサＡＰＳｍの断線または短絡故障の有無を判別し、故障なしと判別したときはステップ１１に進んで副アクセルペダルセンサＡＰＳｓの断線または短絡故障の有無の判別を行う。
【００３７】
ステップ１０で主アクセルペダルセンサＡＰＳｍが故障していると判別したときは、ステップ２４に飛んで気筒休止が禁止され、主アクセルペダルセンサＡＰＳｍが故障してなくても副アクセルペダルセンサＡＰＳｓが故障しているときもステップ２４に飛んで気筒休止が禁止される。
【００３８】
主アクセルペダルセンサＡＰＳｍと副アクセルペダルセンサＡＰＳｓが双方ともに断線または短絡故障をしていないと判別されると、ステップ１２に進み、両アクセルペダルセンサＡＰＳｍ，ＡＰＳｓの各検出値を比較して差が所定以上に大きいか否かにより異常を判別する。
【００３９】
異常と判別されたときは、ステップ２４に飛んで気筒休止が禁止され、正常と判別されたときは、ステップ１３のモータ系の故障の有無の判別に入る。
【００４０】
ステップ１３ではスロットル弁駆動モータ２６の駆動回路の異常の有無を判別する。
指示した目標スロットル弁開度に実際の弁開度が至らず、その差が許容範囲を越えているような場合の異常を判別するものである。
【００４１】
駆動回路の異常がないと判別された場合はステップ１４に進み、フィードバック系の異常の有無を判別する。
フィードバック系に異常があると、指示した目標スロットル弁開度に実際の弁開度が達するまでの時間（応答速度）が遅い現象が生じるので、これを検出してフィードバック系の異常を判別する。
【００４２】
フィードバック系の異常がないと判別された場合はステップ１５に進み、クローズ異常の有無を判別する。
クローズ異常は、スロットル弁開度を制御する基準が定まらないで制御できない異常のことである。
【００４３】
クローズ異常がないと判別された場合はステップ１６に進み、コントローラの異常の有無を判別する。
コントローラの異常は、制御指令が無視された勝手な動作がなされるような異常である。
【００４４】
以上のモータ系における異常の有無の判別ステップ１３，１４，１５，１６の１つでも異常ありと判別されたときはステップ２４に飛んで気筒休止が禁止され、いずれのステップでも異常なしと判別されたときは、ステップ１７（図４参照）に進む。
【００４５】
ステップ１７に進むと、ミッション系の故障の有無判別（ステップ１７）、燃焼異常の有無判別（ステップ１８）、排気管の管長切換バルブの異常の有無判別（ステップ１９）、気筒休止状態に異常があるか否かの判別（ステップ２０）、電源系の各種センサの故障の有無判別（ステップ２１）が、各ステップで故障なしのとき順次なされ、１ステップでも故障ありと判別されたときはステップ２４に飛んで気筒休止が禁止され、いずれのステップでも異常なしと判別されたときは、ステップ２２に進む。
【００４６】
ステップ２２では、気筒休止の許可の有無の判別を行う。
予め運転状態から気筒休止を許可するか否かが判断されており、その判断結果に基づきステップ２２で判別し、気筒休止の許可がないときはステップ２４に進んで気筒休止は禁止され、気筒休止の許可があればステップ２３に進んで気筒休止制御に入ることができる。
【００４７】
以上の制御手順においてステップ７からステップ１６において、スロットル弁機構の故障が検出されたときは、スロットル弁開度が制御不能あるいは正確に制御できないで、実際にどのような状態にあるか確認できない状態であり、かかる場合はステップ２４に飛んで気筒休止を禁止するよう制御するので、全気筒運転を行うことになり、負荷変動に対応して安定した出力で運転可能な状態とすることができる。
【００４８】
スロットル弁機構の故障が発見されたとき、気筒休止制御の部分気筒運転状態にあれば気筒休止が禁止されて全気筒運転に切換えられ、また全気筒運転状態にあれば気筒休止の許可があっても全気筒運転が維持される。
【００４９】
なお前記制御手順においてスロットル弁機構の故障以外の種々の故障についても、故障ありと判別されたときはステップ２４に飛んで気筒休止を禁止するよう制御し、より安定した全気筒運転を行うようにしている。
【００５０】
なおスロットル弁機構の故障があり、一旦気筒休止が禁止されると、気筒休止禁止状態は継続され、スロットル弁機構の異常な状態での気筒休止運転はできないように制御される。
【００５１】
以上の実施の形態では、スロットル弁が電子制御スロットル弁機構により駆動されるものであったが、アクセルペダルとスロットル弁が機械的に連結された機械式スロットル弁機構においても、その駆動系の故障やスロットルセンサ系の故障があり、かかる故障が検知された場合にも気筒休止を禁止するよう制御することで、より安定した全気筒運転を行うようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＯＨＣ式４ストロークサイクル内燃機関の全体側面図である。
【図２】同内燃機関を模式的に示すとともに制御系を加えた概略構成図である。
【図３】気筒休止制御における電子制御スロットル弁機構の故障の判別制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図３の続きのフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…クランクケース、４…シリンダヘッド、５…ヘッドカバー、６…吸気マニホールド、７…吸気通路、８…エアクリーナ、９…燃料噴射弁、１０…スロットル弁、１１Ｆ，１１Ｒ…排気マニホールド、１２Ｆ，１２Ｒ…排気管、１３Ｆ，１３Ｒ…触媒装置、
１５…気筒休止機構、２０…ＥＣＵ、２１…吸気圧センサ、２２…スロットルセンサ、２３…アクセルペダルセンサ、２５…機関回転数センサ、２６…スロットル弁駆動モータ、２７…電磁バルブ。

Claims (4)

1. 気筒休止機構を備えた多気筒内燃機関の気筒休止制御装置において、
   スロットル弁機構の故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障検出手段が故障を検出したときは気筒休止を禁止するよう制御する気筒休止制御手段とを備えたことを特徴とする気筒休止制御装置。
2. 前記スロットル弁機構は、電子制御されるスロットル弁駆動モータによりスロットル弁が駆動される電子制御スロットル弁機構であり、
   前記故障検出手段は、アクセルペダルセンサ，スロットルセンサおよびスロットル弁駆動モータの各故障を検出することを特徴とする請求項１記載の気筒休止制御装置。
3. 前記電子制御スロットル弁機構のセンサが同じ一対のセンサからなり、
   前記気筒休止制御手段は前記一対のセンサがともに故障したことを前記故障検出手段が検出したときに気筒休止を禁止するよう制御することを特徴とする請求項２記載の気筒休止制御装置。
4. 前記アクセルペダルセンサが２つのアクセルペダルセンサからなり、
   前記気筒休止制御手段は前記２つのアクセルペダルセンサの少なくとも１つでも故障したことを前記故障検出手段が検出したとき気筒休止を禁止するよう制御することを特徴とする請求項２記載の気筒休止制御装置。

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