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

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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