JP2008111379A - 気筒数制御エンジン及びその運転方法 - Google Patents

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Tsukasa Kawahara
司 河原
Takayuki Iwasaki
隆之 岩崎
Akio Amano
明朗 天野
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Abstract

【課題】 休筒運転時の運転性の悪化を抑制する。
【解決手段】 運転条件に応じて、全気筒(#1〜#4気筒)を運転する全筒運転と、第1の気筒群(#1、#3気筒)を運転し第2の気筒群(#2、#4気筒)を休止する休筒運転と、を切換える。前記第1の気筒群(#1、#3気筒)に、点火プラグを2本設け(P1、P3、S1、S3)、休筒運転時に、2点点火を行わせる。補助の点火プラグS1、S3へは、休止気筒の点火コイルC2、C4から切換スイッチSW2、SW4により配電する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、全気筒を第1の気筒群と第2の気筒群とに分け、運転条件に応じて、全気筒を運転する全筒運転と、第1の気筒群を運転し第2の気筒群を休止する休筒運転と、を切換える気筒数制御エンジンに関する。
燃費向上等を目的として、低負荷運転時に一部の気筒の運転を休止する気筒数制御エンジンは、よく知られている(特許文献1)。
特開平10−103097号公報
しかしながら、気筒数制御エンジンでは、休筒運転中は、エンジン回転変動が大きくなり、運転性が悪化するという問題点があった。また、運転性限界から、極低負荷等、休筒運転領域が制限される場合もある。また、エンスト耐性が低下するため、アイドル回転数を上昇させたり、点火時期を遅角側に設定するなど、燃費性能に不利な制御を要する場合もある。
本発明は、このような実状に鑑み、休筒運転時の運転性の悪化を抑制することを目的とする。
このため、本発明では、休筒運転時に運転する第1の気筒群に、気筒毎に点火プラグを複数本設けることで、休筒運転時に、前記第1の気筒群について複数本の点火プラグで点火する構成とする。
本発明によれば、休筒運転時に、その時に運転する第1の気筒群については複数点点火を行うことにより、運転性の悪化を抑制することができる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示すエンジンの制御システム図である。
エンジン10は、例えば4気筒エンジンで、吸気通路の集合部に電制スロットル弁11を備えている。また、各気筒毎に、吸気ポートあるいは燃焼室内に燃料噴射弁12を備えている。また、各気筒毎に、点火装置(燃焼室内に点火プラグ)13を備えている。また、各気筒毎に、吸気弁及び排気弁の作動を休止(閉弁状態で保持)することができる可変動弁装置14を備えている。
エンジンコントロールユニット(ECU)20は、エンジンキースイッチ21、クランク角センサ22、アクセル開度センサ23、エアフローメータ24等からの信号により、エンジンの運転条件を検出し、これに応じて、電制スロットル弁11の開度、燃料噴射弁12の燃料噴射時期及び燃料噴射量、点火装置13の点火時期、可変動弁装置14による吸気弁及び排気弁の作動特性を制御する。
次に気筒数制御について説明する。気筒数制御に際しては、全気筒(#1〜#4気筒)を、半数ずつ、第1の気筒群(#1、#3気筒)と、第2の気筒群(#2、#4気筒)とに分ける。第1の気筒群(#1、#3気筒)は休筒運転時に運転する気筒、第2の気筒群(#2、#4気筒)は休筒運転時に休止する気筒である。
図2は気筒数制御のフローチャートである。
A1では、休筒運転条件、すなわち、休筒運転を行うように予め定めた所定の運転条件(例えば低負荷運転時)か否かを判定し、NOの場合は、A2、A3へ進む。
A2では、全気筒(#1気筒〜#4気筒)を運転する全筒運転を実施する。
A3では、全筒運転時の点火制御として、1点点火を行う。
A1での判定でYES、すなわち、休筒運転条件の場合は、A4、A5へ進む。
A4では、全気筒のうち、第1の気筒群(#1、#3気筒)を運転し、第2の気筒群(#2、#4気筒)を休止する休筒運転を実施する。休止方法としては、休止する気筒群について、例えば、可変動弁装置により吸気弁及び/又は排気弁の駆動を停止して、吸気弁及び/又は排気弁を閉弁状態に保持し、同時に当該気筒群への燃料噴射を停止する。
A5では、休筒運転時の点火制御として、運転気筒である第1の気筒群(#1、#3気筒)で2点点火を行う。
次に1点点火と2点点火との切換えについて説明する。
図3は点火回路の構成図である。
全気筒(#1〜#4気筒)に、1つずつ、全筒運転時に1点点火するための点火プラグP1〜P4を燃焼室の中央部に設ける他、休筒運転時に運転気筒の2点点火を可能とするため、休筒運転時に運転する#1、#3気筒(第1の気筒群)に、全筒運転時に1点点火に用いる点火プラグP1、P3とは別に、もう1本、点火プラグS1、S3を設けている。尚、この補助用の点火プラグS1、S3は、メインの点火プラグP1、P3と並べて、燃焼室の中央部に配置してもよいが、メインの点火プラグP1、P3と離して、燃焼室の周辺部などに配置してもよい。
ここで、各気筒のメインの点火プラグP1〜P4のそれぞれに対応させて、点火コイルC1〜C4が設けられ、ECUにより、各点火コイルC1〜C4の1次側への通電・遮断を制御することにより、各点火コイルC1〜C4の2次側に高電圧を発生させて、点火プラグP1〜P4の点火時期を制御することができる。
そして、休筒運転時に休止する#2、#4気筒の点火コイルC2、C4の2次側と、点火プラグP2、P4との間に、切換スイッチSW2、SW4を介在させてある。
切換スイッチSW2、SW4は、全筒運転時には、点火コイルC2、C4の2次側と点火プラグP2、P4とを接続するが、休筒運転時には、点火コイルC2、C4の2次側と点火プラグP2、P4との接続を遮断し、点火コイルC2、C4の2次側と#1、#3気筒の点火プラグS1、S3とを接続するように放電回路を切換えるものである。尚、切換スイッチSW2、SW4は、点火系の2次電圧を絶縁できるものであれば、種類は問わない(真空リレー、高電圧リードリレー、機械的な接点式のスイッチ等)。
従って、休筒運転時には、切換スイッチSW2、SW4を、図4に示す状態にして、放電回路を切換えることで、#1気筒では、点火コイルC1の2次側に発生する高電圧を点火プラグP1に配電すると共に、点火コイルC2の2次側に発生する高電圧を切換スイッチSW2により点火プラグS1に配電して、2点点火を行うことができる。このとき、#2気筒の点火プラグP2に配電されることはない。
また、#3気筒では、点火コイルC3の2次側に発生する高電圧を点火プラグP3に配電すると共に、点火コイルC4の2次側に発生する高電圧を切換スイッチSW4により点火プラグS3に配電して、2点点火を行うことができる。このとき、#4気筒の点火プラグP4に配電されることはない。
尚、図3中の☆印は全筒運転時に点火動作する点火プラグを示し、図4中の☆印は休筒運転時に点火動作する点火プラグを示している。
また、2点点火の場合、メインの点火プラグP1、P3の点火時期に対し、補助用の点火プラグS1、S3の点火時期に、クランク角で10度程度の位相差(遅れ)を付すことも有効である。
本実施形態によれば、休筒運転時に運転する第1の気筒群(#1、#3気筒)に、気筒毎に点火プラグを複数本設け、休筒運転時に、前記第1の気筒群について複数本の点火プラグで点火することにより、休筒運転時の運転性の悪化を抑制することができる。
すなわち、複数点点火(2点点火)により、1点点火と比較して、燃焼速度が上昇して、燃焼期間が短縮されることで、出力トルクが増大すると共に、燃焼安定性が向上する。
更に、運転性の悪化を抑制できることから、運転性限界が拡大し、休筒運転領域の拡大も可能となる。また、休筒運転時の耐エンスト性低下も抑制することができる。また、燃費性能に不利な制御も不要となり、燃費を向上できる。
また、全筒運転時には、前記第1の気筒群(#1、#3気筒)についてもいずれか1本の点火プラグで点火することにより、全筒運転時の点火エネルギーの不要な増大等を生じることもない。
また、本実施形態によれば、休筒運転時に運転する第1の気筒群(#1、#3気筒)の休筒運転時にのみ点火する点火プラグS1、S3と、休筒運転時に休止する気筒第2の気筒群(#2、#4気筒)の点火プラグP2、P4とを対にして、これらの点火コイルを共通にし(C2、C4)、全筒運転時と休筒運転時とで前記点火コイル(C2、C4)からの放電回路を切換える切換スイッチSW2、SW4を設けることにより、2点点火の実施のための点火コイル数の増加を抑制して、コストアップを抑制することができる。
特に、全気筒の半数ずつを第1の気筒群と第2の気筒群とに分け、前記複数本の点火プラグを2本として、気筒数と同数の点火コイルをそれぞれ独立に制御する構成とすることにより、点火コイルを全く増加させることなく、実施できる。
本発明の一実施形態を示すエンジンの制御システム図 気筒数制御のフローチャート 点火回路の構成図(全筒運転時の状態を示す) 上記点火回路の休筒運転時の状態を示す構成図
符号の説明
10 エンジン
11 電制スロットル弁
12 燃料噴射弁
13 点火装置(点火プラグ)
14 可変動弁装置
20 ECU
21 エンジンキースイッチ
22 クランク角センサ
23 アクセル開度センサ
24 エアフローメータ
P1〜P4 点火プラグ
S1、S3 点火プラグ
C1〜C4 点火コイル
SW2、SW4 切換スイッチ

Claims (6)

  1. 全気筒を第1の気筒群と第2の気筒群とに分け、運転条件に応じて、全気筒を運転する全筒運転と、第1の気筒群を運転し第2の気筒群を休止する休筒運転と、を切換える気筒数制御エンジンにおいて、
    前記第1の気筒群に、気筒毎に点火プラグを複数本設け、休筒運転時に、前記第1の気筒群について複数本の点火プラグで点火することを特徴とする気筒数制御エンジン。
  2. 全筒運転時には、前記第1の気筒群についていずれか1本の点火プラグで点火することを特徴とする請求項1記載の気筒数制御エンジン。
  3. 前記第1の気筒群の休筒運転時にのみ点火する点火プラグと、前記第2の気筒群の点火プラグとを対にして、これらの点火コイルを共通にし、全筒運転時と休筒運転時とで前記点火コイルからの放電回路を切換える切換スイッチを設けたことを特徴とする請求項2記載の気筒数制御エンジン。
  4. 全気筒の半数ずつを第1の気筒群と第2の気筒群とに分け、前記複数本の点火プラグを2本として、気筒数と同数の点火コイルをそれぞれ独立に制御する構成としたことを特徴とする請求項3記載の気筒数制御エンジン。
  5. 全気筒を第1の気筒群と第2の気筒群とに分け、運転条件に応じて、全気筒を運転する全筒運転と、第1の気筒群を運転し第2の気筒群を休止する休筒運転と、を切換える一方、前記第1の気筒群について、休筒運転時は、複数本の点火プラグを用いて複数点点火で点火することを特徴とする気筒数制御エンジンの運転方法。
  6. 前記第1の気筒群の休筒運転時にのみ点火する点火プラグと、前記第2の気筒群の点火プラグとを対にして、これらの点火コイルを共通にし、全筒運転時と休筒運転時とで前記点火コイルからの放電回路を切換えることを特徴とする請求項5記載の気筒数制御エンジンの運転方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011214508A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Honda Motor Co Ltd 気筒休止機構を備える多気筒内燃機関
JP2017205529A (ja) * 2011-10-05 2017-11-24 メドトロニック・ゾーメド・インコーポレーテッド 共通の外科手術器具を介した組織の刺激および電気手術の送達を可能にするインターフェースモジュール

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