JP2017180357A - Control device of multi-cylinder engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、油圧式可変動弁機構によって吸気弁の開閉を制御するエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device, and more particularly to an engine control device that controls opening and closing of an intake valve by a hydraulic variable valve mechanism.
従来から、エンジンの制御装置においては、エンジンの吸気弁及び排気弁の開弁及び閉弁の時期を適切に制御することにより、特に圧縮自己燃焼運転領域におけるエンジンの運転効率を高める技術が知られている。そして、エンジンの吸気弁及び排気弁の開弁及び閉弁を制御するための手段としては、弁の開閉を、カムの表面に設けられたカム山の形状に応じて一定の間隔で、且つ一定のリフト量で開閉弁させる、いわゆるメカニカル可変動弁機構や、カム山の形状に完全には依存せず、リフト開始のタイミングやリフト量を油圧で制御する油圧式可変動弁機構が知られている(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an engine control device, a technique for improving the engine operating efficiency particularly in a compression self-combustion operation region by appropriately controlling the timing of opening and closing of an intake valve and an exhaust valve of an engine is known. ing. As a means for controlling the opening and closing of the intake valve and exhaust valve of the engine, the opening and closing of the valve is performed at regular intervals according to the shape of the cam crest provided on the surface of the cam. There is known a so-called mechanical variable valve mechanism that opens and closes with a lift amount of a certain amount, and a hydraulic variable valve mechanism that controls the lift start timing and lift amount with hydraulic pressure without completely depending on the shape of the cam crest. (For example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された可変動弁機構は、クランクシャフトの回転に同期して回転するカムと、内部にエンジンオイルが充填され、カムの動作によってエンジンオイルの油圧が変化する圧力室と、圧力室に接続されており、開閉することにより弁に作用させる油圧を制御する油圧バルブと、を備えている。そして、このような可変動弁機構によれば、カムの形状に完全に依存することなく、油圧バルブによって弁の開閉のリフト開始タイミング及びリフト量を制御することができる。そしてこのような可変動弁機構を多気筒エンジンに適用することにより、多気筒エンジンの各燃焼室に繋がる複数の吸気ポート及び複数の排気ポートのそれぞれに吸気弁及び排気弁を設け、各吸気弁及び各排気弁を独立して制御することが可能となる。 The variable valve mechanism described in Patent Document 1 includes a cam that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft, a pressure chamber in which engine oil is filled and the oil pressure of the engine oil changes according to the operation of the cam, And a hydraulic valve that is connected to the chamber and controls the hydraulic pressure applied to the valve by opening and closing. According to such a variable valve mechanism, the lift start timing and lift amount of the valve can be controlled by the hydraulic valve without completely depending on the shape of the cam. By applying such a variable valve mechanism to a multi-cylinder engine, an intake valve and an exhaust valve are provided in each of a plurality of intake ports and a plurality of exhaust ports connected to each combustion chamber of the multi-cylinder engine. And each exhaust valve can be controlled independently.
一方で、油圧式の可変動弁機構を用いた場合、エンジン始動直後に可変動弁機構内で油圧を十分に上昇させることができないという課題も存在する。即ち、エンジン始動直後のクランキング時には、スタータの動力によってエンジンのピストンを受動的に動かすこととなるが、このとき、少なくともピストンの降下時に燃焼室が拡張する際に排気弁を開弁しなければ、燃焼室内の圧力低下によりピストンの降下の抵抗が発生してしまう。従って、排気弁及び吸気弁について油圧式の可変動弁機構を適用する場合、少なくとも1つの排気弁についてはバルブタイミング及びリフト量が固定された排気動弁機構を適用することが行われている。 On the other hand, when a hydraulic variable valve mechanism is used, there is a problem that the hydraulic pressure cannot be sufficiently increased in the variable valve mechanism immediately after the engine is started. In other words, during cranking immediately after engine startup, the piston of the engine is passively moved by the power of the starter. At this time, at least when the combustion chamber expands when the piston is lowered, the exhaust valve must be opened. In addition, the pressure drop in the combustion chamber causes a resistance to lowering the piston. Therefore, when a hydraulic variable valve mechanism is applied to the exhaust valve and the intake valve, an exhaust valve mechanism having a fixed valve timing and lift amount is applied to at least one exhaust valve.
ところで、近年では、エンジンのポンピングロスの低減、燃費向上、及び排気ガスの排出量の低減を目的として、所定の運転領域において、多気筒エンジンの複数の気筒のうちの幾つかの気筒を停止させる、いわゆる気筒停止が行われている。 By the way, in recent years, several cylinders of a plurality of cylinders of a multi-cylinder engine are stopped in a predetermined operation region for the purpose of reducing pumping loss of the engine, improving fuel consumption, and reducing exhaust gas emissions. A so-called cylinder stop is performed.
例えば、吸気ポート及び排気ポートを有するエンジンについて、吸気ポートに設けられた2つの排気弁及び排気ポートに設けられた1つの排気弁については可変動弁機構を適用し、排気ポートに設けられた残りの1つの排気弁については、バルブタイミング及びリフト量が固定された排気動弁機構を適用する場合において、気筒停止制御を行うときは、次のような制御が行われている。気筒停止時には、該当気筒について燃料噴射を行わない点、及び可変動弁機構を作動させない点以外については、通常の気筒稼働時と同様にピストン及び排気動弁機構が作動している。そして、排気動弁機構は、リフトタイミングが固定されたものであるため、ピストンの上昇時にのみ開弁し、ピストンの降下時には閉弁している。そして、上述したように、可変動弁機構は、気筒停止時には停止しているため、ピストンの上昇時及び降下時には、可変動弁機構が適用されている吸気弁及び排気弁は閉弁している。従って、気筒停止時には、ピストン降下時には、全ての吸気弁及び排気弁が閉弁しているため、ピストン降下によって燃焼室が拡張する際に、燃焼室内の圧力が急激に低下し、ピストンの降下動作に抵抗が発生する。そして、この抵抗が他の稼働中の気筒に対して抵抗となり、エンジンに対してポンピングロスが発生してしまう、という問題があった。この問題は、上述した特許文献1に記載されているような可変動弁機構に加え、例えばVVL(Variable Valve Lift)機構やVVT(Variable Valve Timing)機構等の油圧を用いて弁の制御を行う可変動弁機構においても同様に生じ得る。 For example, for an engine having an intake port and an exhaust port, a variable valve mechanism is applied to two exhaust valves provided in the intake port and one exhaust valve provided in the exhaust port, and the remaining provided in the exhaust port. For the one exhaust valve, the following control is performed when cylinder stop control is performed when an exhaust valve mechanism with a fixed valve timing and lift amount is applied. When the cylinder is stopped, the piston and the exhaust valve mechanism are operating in the same manner as during normal cylinder operation except that fuel injection is not performed for the cylinder and the variable valve mechanism is not operated. Since the exhaust valve mechanism has a fixed lift timing, it opens only when the piston is raised, and closes when the piston is lowered. As described above, since the variable valve mechanism is stopped when the cylinder is stopped, the intake valve and the exhaust valve to which the variable valve mechanism is applied are closed when the piston is raised and lowered. . Therefore, when the cylinder is stopped, all the intake valves and exhaust valves are closed when the piston is lowered. Therefore, when the combustion chamber expands due to the piston lowering, the pressure in the combustion chamber rapidly decreases, and the piston descends. Resistance occurs. This resistance becomes a resistance against other operating cylinders, and there is a problem that a pumping loss occurs with respect to the engine. In addition to the variable valve mechanism described in Patent Document 1 described above, this problem is achieved by controlling the valve using hydraulic pressure such as a VVL (Variable Valve Lift) mechanism or a VVT (Variable Valve Timing) mechanism. The same can occur in the variable valve mechanism.
そこで本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、特定のエンジンについて、気筒停止時にポンピングロスを抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an engine control device that can suppress a pumping loss when a cylinder is stopped for a specific engine.
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の吸気弁が設けられた吸気ポート及び複数の排気弁が設けられた排気ポートが接続された燃焼室を備える多気筒エンジンの制御装置において、前記吸気ポートの吸気弁のリフトタイミングを制御するための吸気側可変動弁機構と、前記複数の排気ポートに設けられた複数の排気弁のうちの少なくとも一つの排気弁のリフトタイミングを制御するための排気側可変動弁機構と、前記複数の排気ポートに設けられた複数の排気弁のうちの他の排気弁を固定されたタイミングで駆動させる排気側動弁機構と、を備え、所定の運転領域において気筒停止を行う場合、特定の気筒の燃料噴射が停止され、前記吸気側可変動弁機構により吸気弁が全閉される気筒停止を行っている気筒内のピストンの降下時に前記排気側可変動弁機構により前記排気弁を開弁させる。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a control apparatus for a multi-cylinder engine including a combustion chamber to which an intake port provided with a plurality of intake valves and an exhaust port provided with a plurality of exhaust valves are connected. An intake-side variable valve mechanism for controlling the lift timing of the intake valve of the intake port; and for controlling the lift timing of at least one exhaust valve of the plurality of exhaust valves provided in the plurality of exhaust ports. An exhaust-side variable valve mechanism, and an exhaust-side valve mechanism that drives another exhaust valve of the plurality of exhaust valves provided in the plurality of exhaust ports at a fixed timing. When the cylinder is stopped in the region, the fuel injection of a specific cylinder is stopped, and the intake valve is fully closed by the intake side variable valve mechanism, and when the piston in the cylinder that is stopping is lowered Thereby opening the exhaust valve by the exhaust variable valve mechanism.
このように構成された本発明によれば、所定の運転領域における気筒停止を行っている間、ピストンの降下時に排気側可変動弁機構を用いて少なくとも1つの排気弁を開弁させることができる。これにより、ピストンの降下時に全ての吸気弁及び排気側動弁機構によって制御されている排気弁が閉じている場合でも、少なくとも1つの排気弁を開弁させて燃焼室とエンジン下流側の排気ポートを連通させることができる。そして、ピストン降下時に燃焼室と排気ポートを連通させることにより、ピストン降下時に燃焼室内の圧力低下を抑制することができる。これにより、気筒停止時のポンピングロスを抑制することができる。 According to the present invention configured as described above, at least one exhaust valve can be opened using the exhaust side variable valve mechanism when the piston is lowered while the cylinder is stopped in a predetermined operation region. . Thus, even when all the intake valves and the exhaust valves controlled by the exhaust side valve operating mechanism are closed when the piston is lowered, at least one exhaust valve is opened so that the combustion chamber and the exhaust port on the downstream side of the engine Can be communicated. And by making the combustion chamber communicate with the exhaust port when the piston is lowered, the pressure drop in the combustion chamber can be suppressed when the piston is lowered. Thereby, the pumping loss at the time of a cylinder stop can be suppressed.
また、本発明において、好ましくは、気筒停止時の前記排気弁のリフト量は、エンジン回転数の増加に伴い、増加する。 In the present invention, preferably, the lift amount of the exhaust valve when the cylinder is stopped increases as the engine speed increases.
一般的に、エンジン回転数の増加に伴ってポンピングロスは増加するが、このように構成された本発明によれば、エンジン回転数の増加に伴って排気弁のリフト量を増加させることにより、開弁した排気弁より大量の気体を燃焼室内に取り込むことができる。これにより、エンジン回転数が増加した場合においてもポンピングロスの増加を抑制することができる。 Generally, the pumping loss increases as the engine speed increases, but according to the present invention configured in this way, by increasing the lift amount of the exhaust valve as the engine speed increases, A large amount of gas can be taken into the combustion chamber from the opened exhaust valve. Thereby, an increase in pumping loss can be suppressed even when the engine speed increases.
以上のように、本発明によれば、特定のエンジンについて、気筒停止時にポンピングロスを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, a pumping loss can be suppressed for a specific engine when the cylinder is stopped.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンについて説明する。 Hereinafter, an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図1及び2を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの構成について説明する。図1及び2は、本発明の実施形態によるエンジンの概略構成図であり、図2は、特に、エンジンの吸気ポート及び排気ポート周辺を示す概略構成図である。 First, the configuration of an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1 and 2 are schematic configuration diagrams of an engine according to an embodiment of the present invention, and FIG.
図1に示すように、エンジン1は、車両に搭載される、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンである。エンジン1は、複数の気筒18が設けられたシリンダブロック11(なお、図1では、1つの気筒のみを図示するが、例えば4つの気筒が直列に設けられる)と、このシリンダブロック11上に配設されたシリンダヘッド12と、シリンダブロック11の下側に配設され、エンジンオイルが貯留されたオイルパン13とを有している。各気筒18内には、コンロッド142を介してクランクシャフト15と連結されているピストン14が往復動可能に嵌挿されている。ピストン14の頂面には、ディーゼルエンジンの燃焼室に適用されるリエントラント型燃焼室を形成するようなキャビティ141が設けられている。キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するときには、インジェクタ67に相対する。シリンダヘッド12と、気筒18と、キャビティ141を有するピストン14とは、燃焼室19を画定する。なお、燃焼室19の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ141の形状、ピストン14の頂面形状、及び、燃焼室19の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。
As shown in FIG. 1, the engine 1 is a gasoline engine mounted on a vehicle and supplied with fuel containing at least gasoline. The engine 1 includes a
このエンジン1は、理論熱効率の向上や、後述する圧縮着火燃焼の安定化等を目的として、15以上の比較的高い幾何学的圧縮比に設定されている。なお、幾何学的圧縮比は15以上20以下程度の範囲で、適宜設定すればよい。 The engine 1 is set to a relatively high geometric compression ratio of 15 or more for the purpose of improving the theoretical thermal efficiency and stabilizing the compression ignition combustion described later. In addition, what is necessary is just to set a geometric compression ratio suitably in the range of about 15-20.
シリンダヘッド12には、気筒18毎に、燃焼室19に連通する吸気ポート16及び排気ポート17が形成されていると共に、これら吸気ポート16及び排気ポート17には、燃焼室19側の開口を開閉する吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ配設されている。
In the
シリンダヘッド12には、気筒18毎に、気筒18内に燃料を直接噴射する(直噴)インジェクタ67が取り付けられている。インジェクタ67は、その噴口が燃焼室19の天井面の中央部分から、その燃焼室19内に臨むように配設されている。インジェクタ67は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室19内に直接噴射する。この例において、インジェクタ67は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型のインジェクタである。これによって、インジェクタ67は、燃料噴霧が、燃焼室19の中心位置から放射状に広がるように、燃料を噴射する。ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで、燃焼室19の中央部分から放射状に広がるように噴射された燃料噴霧は、ピストン頂面に形成されたキャビティ141の壁面に沿って流動する。換言すれば、キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで噴射された燃料噴霧を、その内部に収めるように形成されている。この多噴口型のインジェクタ67とキャビティ141との組み合わせは、燃料の噴射後、混合気形成期間を短くすると共に、燃焼期間を短くする上で有利な構成である。なお、インジェクタ67は、多噴口型のインジェクタに限定されず、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。
For each
図外の燃料タンクとインジェクタ67との間は、燃料供給経路によって互いに連結されている。この燃料供給経路上には、燃料ポンプ63とコモンレール64とを含み、かつ、インジェクタ67に、比較的高い燃料圧力で燃料を供給することが可能な燃料供給システム62が介設されている。燃料ポンプ63は、燃料タンクからコモンレール64に燃料を圧送し、コモンレール64は圧送された燃料を、比較的高い燃料圧力で蓄えることが可能である。インジェクタ67が開弁することによって、コモンレール64に蓄えられている燃料がインジェクタ67の噴口から噴射される。ここで、燃料ポンプ63は、図示は省略するが、プランジャー式のポンプであり、エンジン1によって駆動される。このエンジン駆動のポンプを含む構成の燃料供給システム62は、30MPa以上の高い燃料圧力の燃料を、インジェクタ67に供給することを可能にする。燃料圧力は、最高で120MPa程度に設定してもよい。インジェクタ67に供給される燃料の圧力は、エンジン1の運転状態に応じて変更される。なお、燃料供給システム62は、この構成に限定されるものではない。
A fuel tank (not shown) and the
シリンダヘッド12にはまた、燃焼室19内の混合気に強制点火(具体的には火花点火)する点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、この例では、エンジン1の排気側から斜め下向きに延びるように、シリンダヘッド12内を貫通して配置されている。点火プラグ25の先端は、圧縮上死点に位置するピストン14のキャビティ141内に臨んで配置される。
An ignition plug 25 for forcibly igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 19 (specifically, spark ignition) is also attached to the
エンジン1の一側面には、各気筒18の吸気ポート16に連通するように吸気通路30が接続されている。一方、エンジン1の他側面には、各気筒18の燃焼室19からの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路40が接続されている。
An
吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ31が配設され、その下流側には、各気筒18への吸入空気量を調節するスロットル弁36が配設されている。また、吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク33が配設されている。このサージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、気筒18毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒18の吸気ポート16にそれぞれ接続されている。
An
排気通路40の上流側の部分は、気筒18毎に分岐して排気ポート17の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路40における排気マニホールドよりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42とがそれぞれ接続されている。直キャタリスト41及びアンダーフットキャタリスト42はそれぞれ、筒状ケースと、そのケース内の流路に配置した、例えば三元触媒とを備えて構成されている。
The upstream portion of the
吸気通路30におけるサージタンク33とスロットル弁36との間の部分と、排気通路40における直キャタリスト41よりも上流側の部分とは、排気ガスの一部を吸気通路30に還流するためのEGR通路50を介して接続されている。このEGR通路50は、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのEGRクーラ52が配設された主通路51を含んで構成されている。主通路51には、排気ガスの吸気通路30への還流量を調整するためのEGR弁511が配設されている。
A portion between the
また、エンジン1は、制御手段としてのパワートレイン・コントロール・モジュール(以下では「PCM」と呼ぶ。)10によって制御される。PCM10は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されており、このPCM10が制御器を構成する。
The engine 1 is controlled by a powertrain control module (hereinafter referred to as “PCM”) 10 as control means. The
また、図2に示すように、エンジンの各気筒18は、それぞれ、吸気ポート16及び排気ポート17と接続されている。そして、吸気ポート16は、2つの吸気口23a,23bを介して燃焼室19と連通しており、さらに排気ポート17も、2つの排気口24a,24bを介して燃焼室19と連通している。そして、吸気口23a,23bは、互いに独立して制御される吸気弁21a,21bによって開閉され、排気口24a,24bは、互いに独立して制御される吸気弁22a,22bによって開閉される。
Further, as shown in FIG. 2, each
本実施形態では、吸気弁21a,21bは、共に、VVT、VVL、又は特許文献1に記載されたような可変動弁機構によって制御されるように構成されている。さらに、吸気弁22a,22bのうちの一方、例えば吸気弁22aもVVT、VVL、又は特許文献1に記載されたような可変動弁機構によって制御され、他方の吸気弁22bは、カムプロフィールに従って開閉し、そのリフト量及びリフトタイミングが固定されている排気側動弁機構によって制御されるように構成されている。
In the present embodiment, the
このように、2つの排気弁22a,22bのうちの一方の排気弁22aを可変動弁機構によって制御し、他方の排気弁22bを排気側動弁機構によって制御することにより、例えばエンジンの始動時にクランキングを行う際に、エンジンオイルの圧力の上昇に関わらず、少なくとも排気弁22bのみを駆動させ、クランキング時のポンピングロスを低減することができる。
In this way, one of the two
図3は、本発明の実施形態によるエンジンの制御ブロック図である。図3に示すように、PCM10には、各種のセンサSW1、SW2、SW4〜SW18の検出信号が入力される。具体的には、PCM10には、エアクリーナ31の下流側で、新気の流量を検出するエアフローセンサSW1の検出信号と、新気の温度を検出する吸気温度センサSW2の検出信号と、EGR通路50における吸気通路30との接続部近傍に配置されかつ、外部EGRガスの温度を検出するEGRガス温センサSW4の検出信号と、吸気ポート16に取り付けられかつ、気筒18内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサSW5の検出信号と、シリンダヘッド12に取り付けられかつ、気筒18内の圧力を検出する筒内圧センサSW6の検出信号と、排気通路40におけるEGR通路50の接続部近傍に配置されかつ、それぞれ排気温度及び排気圧力を検出する排気温センサSW7及び排気圧センサSW8の検出信号と、直キャタリスト41の上流側に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するリニアO2センサSW9の検出信号と、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42との間に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するラムダO2センサSW10の検出信号と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサSW11の検出信号と、クランクシャフト15の回転角を検出するクランク角センサSW12の検出信号と、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW13の検出信号と、吸気側及び排気側のカム角センサSW14、SW15の検出信号と、燃料供給システム62のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ67に供給する燃料圧力を検出する燃圧センサSW16の検出信号と、エンジン1の油圧を検出する油圧センサSW17の検出信号と、エンジンオイルの油温を検出する油温センサSW18の検出信号と、が入力される。
FIG. 3 is a control block diagram of the engine according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, detection signals from various sensors SW1, SW2, SW4 to SW18 are input to the
PCM10は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン1や車両の状態を判定し、これに応じて、(直噴)インジェクタ67、点火プラグ25、吸気弁21a,21bを制御する吸気側可変動弁機構71、一方の排気弁22aを制御する排気側可変動弁機構72、他方の排気弁22bを制御する排気側動弁機構73、燃料供給システム62、及び、各種の弁(スロットル弁36、EGR弁511)のアクチュエータに対して制御信号を出力する。こうしてPCM10は、エンジン1を運転する。
The
次に、本実施形態の作用について詳述する。 Next, the operation of this embodiment will be described in detail.
エンジンの通常の運転時には、PCM10は、各種センサからの検出値に基づいて、ドライバから要求されたエンジン出力を達成できるよう、直噴インジェクタ67、点火プラグ25等の制御を行う。そして、通常運転時には、エンジンの各気筒18は、同一の出力を得られるように同一の条件で運転されている。一方で、所定の運転領域、即ちエンジンの負荷が低く、かつエンジンの回転数が低いような場合には、エンジンの4つの気筒のうち、例えば2つの気筒を停止し、残りの2つの気筒の出力を増加させる。これにより、エンジン全体としての総ポンピングロスを低減し、燃費の向上を実現する。そして、例えば直列4気筒エンジンの場合には、停止している気筒内温度の低下を防ぐため、直列に配列されている4気筒のうち中央寄りにある2気筒を停止させる。気筒停止制御がなされている気筒では、当該気筒内の直噴インジェクタ67からの燃料噴射が停止され、かつ吸気側可変動弁機構71による当該気筒の吸気口23a,23bの吸気弁21a,21bの駆動が停止される。これにより、吸気口23a,23bは、吸気弁21a,21bによって密閉される。一方で、気筒停止制御がなされている場合でも、気筒停止がなされていない気筒と連動しているピストン14や、点火プラグ25は、通常の運転状態と同様に作動している。
During normal operation of the engine, the
図4は、気筒停止時の排気弁の動作を示すグラフである。なお同図には、説明の便宜上、ピストン14の上下動を記載されている。図4に示すグラフでは、Y軸に排気弁のリフト量を示し、X軸に時間経過を示す。また、図4には、ピストン14の上下動を示しているが、この図4では、ピストンの下死点をY軸の正方向に示し、ピストンの上死点をY軸の負方向に示している。
FIG. 4 is a graph showing the operation of the exhaust valve when the cylinder is stopped. In the figure, the vertical movement of the
図4中、破線L1は、ピストン14の動作を示しており、実線L2は、排気側動弁機構73によって制御される排気弁22bの動作を示しており、さらに実線L3は、排気側可変動弁機構72によって制御される排気弁21aの動作を示している。同図に示すように、排気側動弁機構73によって制御される排気弁22bは、通常運転時のピストン14の動きに連動して、ピストン14が下死点から上死点に向けて上昇している間に開弁する。一方で、排気側可変動弁機構72によって制御される排気弁21aは、ピストン14が下死点から上死点に向けて降下している間に開弁するように制御される。
In FIG. 4, the broken line L1 indicates the operation of the
気筒停止中は、上述したように、吸気側可変動弁機構71は停止しており、吸気口23a,23bは、吸気弁21a,21bによって密閉されている。そして、気筒停止制御中においてピストン14が降下する際には、排気側動弁機構73によって制御される排気弁21bも閉じている。従って、このタイミングで排気側可変動弁機構72によって排気弁22aを開弁させることにより、ピストン14の降下時、即ち燃焼室19が拡張する際に排気ポート17中の気体を拡張する燃焼室19内に取り込むことができる。これにより、燃焼室19が拡張する際の抵抗を、両排気弁22a,22bを閉弁した場合と比較して減少させることができる。また、排気弁22aを開弁した状態でピストン14の降下時に燃焼室19内に取り込まれる気体は、通常運転時の既燃ガスを含有しており、その温度は、外気と比べて高い状態にある。従って、ピストン14の降下時に排気弁22aを開弁して排気ポート17中の気体を燃焼室19内に再導入させることにより燃焼室19内の温度の低下を抑制することができる。そして、燃焼室19内の温度を保つことにより、停止状態から再稼働する際に気筒内での燃焼効率を高めることができる。
While the cylinder is stopped, as described above, the intake side
図5は、排気弁のリフト量と、エンジン回転数との関係を示すグラフである。同図に示すように、気筒停止時における排気弁22aのリフト量は、エンジン回転数に応じて決定されていることが好ましい。より具体的には、気筒停止時における排気弁22aのリフト量は、エンジン回転数の増加に伴って増加するようになっている。気筒停止時に排気弁22aを開弁すると、リフト量の増加に伴い燃焼室19内の温度が低下する冷損が増加する反面、燃焼室19内に気体を導入することによりポンピングロスは低減する。従って、エンジン回転数が高くない状態では、排気弁22aのリフト量をある程度制限し、ポンピングロスを低減しつつ、冷損も低減することが好ましい。一方で、エンジン回転数が高くなるとポンピングロスが急激に増加するため、本実施形態では、エンジン回転数が増加するに従って排気弁21aのリフト量を増加させるようになっている。これにより、エンジンの高回転時にも、エンジンのポンピングロスを確実に低減させることができる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the lift amount of the exhaust valve and the engine speed. As shown in the figure, the lift amount of the
以上のように、本実施形態によれば、低負荷・低回転運転領域における気筒停止を行っている間、ピストン14の降下時に排気側可変動弁機構72を用いて排気弁22aを開弁させることができる。これにより、ピストン14の降下時に吸気弁21a,21b及び排気側動弁機構73によって制御されている排気弁22bが閉じている場合でも、排気弁22aを開弁させて燃焼室19と排気ポート17を連通させることができる。そして、ピストン14降下時に燃焼室19と排気ポート17を連通させることにより、ピストン14降下時に燃焼室19内の圧力低下を抑制することができる。これにより、気筒停止時のポンピングロスを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
1 エンジン
10 PCM
18 気筒
21 吸気弁
22 排気弁
71 吸気側可変動弁機構
72 排気側可変動弁機構
73 排気側動弁機構
1
18
Claims (3)
前記吸気ポートの吸気弁のリフトタイミングを制御するための吸気側可変動弁機構と、
前記複数の排気ポートに設けられた複数の排気弁のうちの少なくとも一つの排気弁のリフトタイミングを制御するための排気側可変動弁機構と、
前記複数の排気ポートに設けられた複数の排気弁のうちの他の排気弁を固定されたタイミングで駆動させる排気側動弁機構と、を備え、
所定の運転領域において気筒停止を行う場合、特定の気筒の燃料噴射が停止され、前記吸気側可変動弁機構により吸気弁が全閉される気筒停止を行っている気筒内のピストンの降下時に前記排気側可変動弁機構により前記排気弁を開弁させる、多気筒エンジンの制御装置。 In a control apparatus for a multi-cylinder engine including a combustion chamber to which an intake port provided with a plurality of intake valves and an exhaust port provided with a plurality of exhaust valves are connected.
An intake side variable valve mechanism for controlling the lift timing of the intake valve of the intake port;
An exhaust-side variable valve mechanism for controlling the lift timing of at least one of the plurality of exhaust valves provided in the plurality of exhaust ports;
An exhaust side valve mechanism that drives another exhaust valve among the plurality of exhaust valves provided in the plurality of exhaust ports at a fixed timing; and
When the cylinder is stopped in a predetermined operation region, the fuel injection of a specific cylinder is stopped, and when the piston in the cylinder is stopped, the intake valve is fully closed by the intake side variable valve mechanism. A control apparatus for a multi-cylinder engine, wherein the exhaust valve is opened by an exhaust-side variable valve mechanism.
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