JP2737509B2 - 弁停止機構付き内燃機関の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、適時に内燃機関の設定
された休筒気筒の吸排気弁のみを停止させて休筒気筒以
外の気筒を駆動させて、休筒モードでの運転を行える内
燃機関に装着され、特に、休筒気筒の吸排気弁の作動状
態を適確に検知出来る休筒気筒を持つ内燃機関の運転制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の運転中において、適時に出力
低減や低燃費化を図るべく、一部の休筒気筒への吸気及
び燃料の供給を停止させ、休筒運転を行うことの出来る
弁停止機構を備えた内燃機関が知られている。この種内
燃機関の弁停止機構を制御する制御手段は各種運転情報
に基づき設定運転域に入るとその運転域内では、休筒気
筒の吸排気弁の開閉作動を停止させると共に休筒気筒へ
の燃料供給を停止させ、設定運転域を離脱すると、休筒
気筒の吸排気弁の開閉作動を正常状態に戻し、休筒気筒
への燃料供給を再開させている。ここで使用される弁停
止機構では、エンジンが休筒運転から通常運転に復帰す
る場合、休筒気筒の吸排気弁と共に同気筒のインジェク
タも駆動を再開する。この時、現システムでは、一様に
吸排気弁を弁停止より弁駆動に切り換えると共に一定待
ち時間が経過するとインジェクタの駆動を再開させて、
全気筒運転状態に復帰する様に構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、休筒運転よ
り全筒運転へ復帰する際、吸排気弁を駆動モードに切り
換える指令に応じて、自動的に弁停止機構の切り換え用
アクチュエータが作動し、カム軸回転に連動して吸排気
弁がその開閉作動を再開させる様に、スムーズな切り換
えが成されれば問題無い。しかし、弁停止機構の切り換
え用アクチュエータが作動したにもかかわらず、切り換
え部材の切り換え移動がタイミング等の関係で適確に成
されず、吸排気弁がその開閉作動を正常に行わなくな
り、休筒運転から全筒運転に適確に復帰出来ないという
状態が発生することが有る。

【０００４】現システムではこのように休筒運転から通
常運転への切り換えが適確に成されない場合でも、正常
切り換えが成されたものと見做し、一定待ち時間の後に
インジェクタ駆動を自動的に再開させてしまう。このよ
うな状態に陥ると、休筒気筒の吸気ポートに燃料が滞留
し、エンジンのバックファイア或いはアフタファイアの
原因となり、火災の可能性が生じることともなる。この
ように、吸排気弁のいずれかがその切り換え不良を生じ
ると、これに不適切な燃料噴射が成されることによるエ
ンジン本体の損傷等を招く可能性が生じ、問題と成って
いる。本発明の目的は弁停止機構の切り換え作動状態を
検知して適確に燃料供給を行える休筒気筒を持つ弁停止
機構付き内燃機関の運転制御装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は内燃機関の設定された休筒気筒の吸排気
弁の少なくとも一方を停止させる弁停止手段と、上記内
燃機関のクランク軸の回転変位量情報を発するクランク
軸回転変位量検知手段と、上記内燃機関の各気筒の判別
信号を出力する気筒判別信号発生手段と、上記クランク
軸回転変位量情報及び上記気筒判別信号に基づき休筒気
筒と運転気筒の各設定クランク角間の平滑化回転速度を
それぞれ算出する平滑化回転速度算出手段と、上記休筒
気筒と運転気筒の上記両平滑化回転速度の偏差と全筒運
転判定用の閾値とに基づき休筒運転より全筒運転への切
り換えが完了か否かを判定して休筒切り換え判定信号を
発する休筒切り換え判定手段と、上記休筒切り換え判定
信号が切り換え未完了を示す際に上記休筒気筒の燃料供
給手段の駆動を停止処理する燃料制御手段とを有したこ
とを特徴とする。

【０００６】

【作用】平滑化回転速度算出手段が、クランク軸回転変
位量検知手段からのクランク軸回転変位量情報と気筒判
別信号発生手段からの気筒判別信号を受けて、それらの
情報に基づき休筒気筒と運転気筒の各設定クランク角間
の平滑化回転速度をそれぞれ算出し、休筒切り換え判定
手段が休筒気筒と運転気筒の両平滑化回転速度の偏差と
全筒運転判定用の閾値とに基づき休筒運転より全筒運転
への切り換えが完了か否かを判定して休筒切り換え判定
信号を発するので、燃料制御手段が休筒切り換え判定信
号が切り換え未完了を示す際に休筒気筒の燃料供給手段
の駆動を停止処理することが出来る。

【０００７】

【実施例】図１の弁停止機構付き内燃機関の運転制御装
置は直列４気筒の内燃機関（以下単にエンジン１と記
す）に装着される。このエンジン１のシリンダヘッド２
には各気筒に連通可能な図示しない吸気路及び排気路が
それぞれ形成され、各流路は図示しない吸気弁及び排気
弁によって開閉される。これら図示しない給排弁は各々
のロッカアーム３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを介して吸気カ
ム５及び排気カム６により開閉駆動される。ここで各ロ
ッカアーム３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは吸排ロッカ軸７，
８に枢支され、吸気カム５及び排気カム６はカム軸９に
一体形成されている。カム軸９は一端にタイミングギア
１１を一体的に取り付けられ、このタイミングギアがタ
イミングベルト１３を介して図示しないクランクシャフ
ト側に連結され、これによりエンジン回転の１／２の回
転数でカム軸９を回転するように構成されている。な
お、図１の符号１８，１９，２０は各シャフトを支持す
る軸受を示す。

【０００８】図１において、運転気筒としての第２気筒
（♯２）及び第３気筒（♯３）の各ロッカアーム３ｂ，
４ｂは常時給排弁を開閉でき、休筒気筒としての第１気
筒（♯１）と第４気筒（♯４）に対抗する各ロッカアー
ム３ａ，４ａは所定時に給排弁の開閉作動を停止可能な
弁停止機構Ｍを付設されている。ここでの弁停止機構Ｍ
は各ロッカアーム３ａ，４ａ上の図示しないバルブ押圧
片を油圧切り換え手段によってバルブ対抗位置と退却位
置とに切り換え移動させ、ロッカアームのバルブ押圧作
動を弁停止時に空振りさせるという周知の構成を採る。

【０００９】なお、こここでの弁停止機構Ｍの油圧切り
換え手段には油圧回路２３より圧油が供給される。この
油圧回路２３は弁停止機構Ｍに給排する圧油を休筒電磁
弁２１を介して油圧供給手段２２側より受ける。油圧供
給手段２２は図示したように油圧ポンプ及びオイルタン
クから成る。休筒電磁弁２１は３方弁であり、オン時に
各弁停止機構Ｍに圧油を供給して、同機構Ｍを弁停止に
切り換え保持し、オフ時に各弁停止機構Ｍの圧油を排除
して同機構Ｍを弁駆動に切り換え保持するもので、後述
のエンジンコントロールユニット２４によって駆動制御
される。

【００１０】更に、図１のシリンダヘッド２には各気筒
の図示しない吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタ
２５が装着され、各インジェクタは燃圧調整手段２６に
よって定圧調整された燃料を燃料供給源２７より受け、
その噴射駆動制御は、エンジンコントロールユニット２
４によって成される。エンジンコントロールユニット
（ＥＣＵ）２４はマイクロコンピュータによってその要
部が形成され、エンジン１への燃料供給制御、点火時期
制御、スロットル弁駆動制御等の周知の制御処理を行う
と共に休筒制御を行い、それに付随して休筒切り換え制
御を行う。このためにエンジンコントロールユニット２
４にはエンジン回転センサ３０よりエンジン１の回転数
Ｎｅが、エアフローセンサ３１より吸入空気量Ａ情報
が、車速センサ３２より車速Ｓｖが、クランク角センサ
３３より単位クランク角信号Δθが、気筒判別センサ３
４より気筒信号♯ｎ（ここではクランク角１８０°毎に
発せられる）がそれぞれ取り込まれ、その他にもスロッ
トル開度情報や水温等の各種運転情報が取り込まれてい
る。

【００１１】ここでエンジンコントロールユニット２４
は、特に平滑化回転速度算出手段と休筒切り換え判定手
段と燃料制御手段としての機能を備える。この平滑化回
転速度算出手段はクランク軸回転変位量情報である単位
クランク角信号Δθ及び気筒判別信号としての気筒信号
♯ｎに基づき運転気筒♯２，♯３と休筒気筒♯１，♯４
の各設定クランク角間（ここではＴＤＣ乃至ＴＤＣ後９
０°）の周期に応じて休筒側平滑化回転速度Ｔｆｓ
（ｉ），運転側平滑化回転速度Ｔｆａ（ｉ）をそれぞれ
算出する。休筒切り換え判定手段は運転気筒♯２，♯３
と休筒気筒♯１，♯４の両平滑化回転速度の偏差ΔＶ
（ｉ）と全筒運転判定用の閾値ΔＶｏ（Ｎｅ）とに基づ
き休筒運転より全筒運転への切り換えが完了か否かを判
定して休筒切り換え判定信号（駆動フラグＩＮＪＦＬＧ
のオン、オフ）を発する。燃料制御手段は休筒切り換え
判定信号が切り換え未完了を示す際に運転気筒♯２，♯
３の燃料供給手段としてのインジェクタ２５のみの駆動
を行い、休筒気筒♯１，♯４のインジェクタ２５の駆動
を停止処理する。

【００１２】以下に、図１の弁停止機構付き内燃機関の
運転制御装置の作動をエンジンコントロールユニット２
４の制御プログラム（図７乃至図９参照）及び図２、図
３、図４等の作動説明図に沿って説明する。エンジンコ
ントロールユニット２４は図示しないメインルーチンに
沿って点火時期制御、休筒制御等を周知の制御プログラ
ムに沿って行うと共に、所定時点で、図７の判定ルーチ
ン、図９のインジェクタ駆動ルーチンを行うと共に単位
時間毎の時間割込みで図８の計測ルーチンを行う。

【００１３】なお、ここでは各フラグのクリア処理等の
初期設定がメインルーチンで行われているものとする。
そして、周知の図示しない休筒制御ルーチンにおいて第
１、第４気筒♯１，♯４が、例えば中低負荷の定速走行
時等の適時に休筒処理されており、その際に休筒気筒♯
１，♯４のインジェクタ２５の駆動フラグＩＮＪＦＬＧ
がオフに切り換えられ、休筒フラグＩＣＦＬＧがオンに
切り換えられているものとする。

【００１４】図７の判定ルーチンに達すると、最新の休
筒気筒♯１，♯４と運転気筒♯２，♯３の各平滑化回転
速度Ｔｆａ（ｉ），Ｔｆｓ（ｉ）や各種フラグのデータ
等を取り込む。これに先立ち図８の計測ルーチンでは、
各気筒♯ｎのＴＤＣ前後各クランク角で９０°、即ちク
ランク角１８０°毎の割込み処理が行われ、計測域ＳＥ
（図４参照）の間で回転速度の計測が行われる。即ち、
例えば気筒信号♯２の入力によってステップａ１に達す
ると、タイマの値を取り込み、前回割込みからの気筒信
号♯１の経過時間Ｔ（ｊ）を取り込み、今回の第２気筒
♯２の計測を開始すべくタイマをリセットする。

【００１５】ステップａ２では今回取り込んだ値が運転
気筒♯２，♯３のものか否か気筒信号♯１によって判定
し、休筒気筒♯１，♯４であるとステップａ３に達し、
ここで今回取り込んだ気筒信号♯１の経過時間Ｔ（ｊ）
を今回の運転気筒の回転速度Ｔａ（ｉ）としてストアす
る（図４参照）。更に、前回までの運転気筒の平滑化回
転速度Ｔｆａ（ｉ−１）に計測ずれ除去用のフィルタ係
数αを乗算し、今回の運転気筒回転速度Ｔａ（ｉ）にフ
ィルタ係数（１−α）を乗算して、運転気筒の平滑化回
転速度Ｔｆａ（ｉ）（図６のＮｅ１に相当する）を算出
し、ステップａ５に進む。他方、今回取り込んだ値が運
転気筒♯２，♯３のものであると、ステップａ４に達
し、ここで今回取り込んだ気筒信号♯２の経過時間Ｔ
（ｊ）を今回の休筒気筒の回転速度Ｔｓ（ｉ）としてス
トアする。更に、前回までの休筒気筒の平滑化回転速度
Ｔｆｓ（ｉ−１）にフィルタ係数αを乗算し、今回の運
転気筒回転速度Ｔｓ（ｉ）にフィルタ係数（１−α）を
乗算して、運転気筒の平滑化回転速度Ｔｆｓ（ｉ）（図
６のＮｅ２に相当する）を算出し、ステップａ５に進
む。

【００１６】ステップａ５では休筒気筒♯１，♯４と運
転気筒♯２，♯３の両平滑化回転速度の偏差を表す値と
して、平滑化回転速度変動ΔＶ（ｉ）＝｛Ｔｆｓ（ｉ）
−Ｔｆａ（ｉ）｝／｛Ｔｆａ（ｉ）＋Ｔｆｓ（ｉ）｝を
算出し、所定エリアにストアし判定ルーチンにリターン
する。なお、全筒運転時には運転気筒♯２，♯３と休筒
気筒♯１，♯４の両値が一致し、例えば図６のＮｅ３の
値を示す。図７の判定ルーチンは、２５ｍｍｓｅｃの制
御周期で実行されており、ステップｂ１では全気筒作動
モード、即ち、休筒電磁弁２１がオン信号（休筒指令信
号）を受けているか否か判定し、オフでステップｂ８に
進み、オンではステップｂ２に進む。ステップｂ２では
現エンジンの運転状態が定常状態に有るか否かを、所定
の閾値ΔＮｅｏによって判定する。この場合、閾値ΔＮ
ｅｏは回転速度変動の判定用閾値ΔＶｏ（Ｎｅ）を採用
できる程度の変動幅以内に現在のエンジン回転変動が収
まっているか否かの判定値として設定されている。ここ
で変動が大きい場合はステップｂ５に進み、異常カウン
タクリアをクリアし、ステップｂ８に進む。他方、ステ
ップｂ２よりｂ３に進み、回転速度が定常域に有ると見
做されると、最新の平滑化回転速度変動ΔＶ（ｉ）が現
回転速度相当の判定用閾値ΔＶｏ（Ｎｅ）（図５参照）
の以内か否か判定し、平滑化回転速度変動ΔＶ（ｉ）が
比較的小さいとＹＥＳ側のステップｂ５に進み、大きい
とＮＯ側のステップｂ４，ｂ６に進む。ここでは平滑化
回転速度変動ΔＶ（ｉ）が過度に大きく、切り換え異常
と判定すると、異常カウンタに１加算し、その異常カウ
ンタ値が予め設定された回数値で有る設定値を上回るか
否か判定する。この回数値は計測誤差を排除すべく設定
され、この回数値を上回らない間はそのままリターン
し、上回るとステップｂ７に進み、休筒気筒燃料噴射停
止フラグをセットし、ステップｂ８に進む。このステッ
プｂ８ではその他の制御処理を行い、ここでの制御周期
を終了する。

【００１７】エンジンコントロールユニット２４はこの
ような判定ルーチンの間に図９のインジェクタ駆動ルー
チンを単位クランク角信号Δθ（パルス信号）の割込み
毎に実行する。ここでは、エンジン回転数Ｎｅ及び他の
ルーチンで算出済の目標吸入空気量Ａ／Ｎを取り込み、
ステップｃ３に進む。ここではメインルーチン側より燃
料カットか否かの情報を求め、カットではそのまリター
ンし、そうでないとステップｃ４に達する。ここでは、
目標吸入空気量Ａ／Ｎより基本燃料パルス幅Ｔｆを算出
し、その後、目標燃料パルス幅Ｔｉｎｊを、基本燃料パ
ルス幅Ｔｆ、空燃比補正係数ＫＡＦ、大気温及び大気圧
補正係数ＫＤＴ，インジェクタ作動遅れ補正値ＴＤ等に
より算出する。

【００１８】ステップｃ６に達すると、弁停止作動中を
示すＩＣＦＬＧ＝１か否か判断し、ｎｏ即ち非休筒時で
あると、ステップｃ７に進み、休筒気筒♯１，♯４のイ
ンジェクタ２５の駆動フラグＩＮＪＦＬＧがオンか否か
判定し、オフ即ち燃料カット指令中ではステップ８に進
み、オンではステップｃ９に進む。休筒運転中あるいは
全筒運転に切り替わっても、駆動フラグＩＮＪＦＬＧが
オフではステップｃ８に進み、運転気筒♯２，♯３のイ
ンジェクタ２５の駆動用ドライバにのみ目標燃料パルス
幅Ｔｉｎｊをセットし、休筒運転、或いは切り換え異常
の吸排気弁を備えた運転気筒♯１，♯４を空作動させ、
ステップｃ１０に進む。

【００１９】他方、ステップｃ８よりステップｃ９に達
すると、ここでは、１乃至４気筒のインジェクタ２５の
駆動用ドライバ全てに目標燃料パルス幅Ｔｉｎｊをセッ
トし、そして、ステップｃ１０で各ドライバをトリガし
リターンする。この結果、休筒時には２及び３気筒のみ
のインジェクタ２５が、非休筒時には１乃至４気筒の各
インジェクタ２５が所定の噴射タイミングにおいてそれ
ぞれ噴射駆動を行うことと成り、特に、休筒運転より全
筒運転に切り換えられた際に、平滑化回転速度変動ΔＶ
（ｉ）が現回転速度相当の判定用閾値ΔＶｏ（Ｎｅ）を
上回ると切り換え不良として休筒気筒♯１，♯４への燃
料供給を停止し、その休筒気筒♯１，♯４の吸気ポート
付近の燃料滞留を防止し、これによってエンジンのバッ
クファイア或いはアフタファイアの原因を除去し、火災
の可能性を排除してる。特に、ここではエンジン１は４
気筒としたが、その他の気筒数のエンジンにもこの発明
を適応出来、更に、休筒気筒数を２気筒と固定していた
が、休筒数を可変としても良い。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明は、クランク軸
回転変位量情報と気筒判別信号に基づき休筒気筒と運転
気筒の各設定クランク角間の平滑化回転速度をそれぞれ
算出し、休筒気筒と運転気筒の両平滑化回転速度の偏差
と全筒運転判定用の閾値とに基づき休筒運転より全筒運
転への切り換えが完了か否かを判定して休筒切り換え判
定信号を発するので、同信号が切り換え未完了を示す際
に休筒気筒の燃料供給手段の駆動を停止処理することが
出来るようにしたので、弁停止機構の切り換えが正常の
場合にのみ燃料噴射弁の噴射、停止の切り換えを行うこ
とが出来、エンジンのバックファイアやアフタファイア
を防止出来、火災を確実に防止出来ることともなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての弁停止機構付き内燃
機関の運転制御装置の概略全体構成図である。

【図２】図１の弁停止機構付き内燃機関の運転制御装置
の全筒運転時のクランク軸回転速度の波形図である。

【図３】図１の運転制御装置の休筒運転時のクランク軸
回転速度の波形図である。

【図４】図１の運転制御装置のクランク軸の計測域ＳＥ
毎の回転速度Ｔａ（ｉ），Ｔｓ（ｉ）の経時変化線図で
ある。

【図５】図１の運転制御装置の用いる回転速度相当の判
定用閾値ΔＶｏ（Ｎｅ）の算出マップの特性線図であ
る。

【図６】図１の運転制御装置の用いるエンジン回転速度
の変化説明線図である。

【図７】図１の運転制御装置のコントロールユニットの
制御プログラムのフローチャートである。

【図８】図１の運転制御装置のコントロールユニットの
制御プログラムのフローチャートである。

【図９】図１の運転制御装置のコントロールユニットの
制御プログラムのフローチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ２１ 休筒電磁弁 ２３ 油圧回路 ２４ エンジンコントロールユニット ２５ インジェクタ ３３ クランク角センサ ３４ 気筒判別センサ Ｍ 弁停止機構 ＩＮＪＦＬＧ 駆動フラグ ＩＣＦＬＧ 休筒状態表示フラグ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−195341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−176331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−176330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−40744（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−195850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−338（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−15941（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−178136（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−178139（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の設定された休筒気筒の吸排気弁
   の少なくとも一方を停止させる弁停止手段と、上記内燃
   機関のクランク軸の回転変位量情報を発するクランク軸
   回転変位量検知手段と、上記内燃機関の各気筒の判別信
   号を出力する気筒判別信号発生手段と、上記クランク軸
   回転変位量情報及び上記気筒判別信号に基づき休筒気筒
   と運転気筒の各設定クランク角間の平滑化回転速度をそ
   れぞれ算出する平滑化回転速度算出手段と、上記休筒気
   筒と運転気筒の上記両平滑化回転速度の偏差と全筒運転
   判定用の閾値とに基づき休筒運転より全筒運転への切り
   換えが完了か否かを判定して休筒切り換え判定信号を発
   する休筒切り換え判定手段と、上記休筒切り換え判定信
   号が切り換え未完了を示す際に上記休筒気筒の燃料供給
   手段の駆動を停止処理する燃料制御手段とを有したこと
   を特徴とする弁停止機構付き内燃機関の運転制御装置。