JP2954350B2 - 内燃機関の作動モードを制御する装置 - Google Patents

内燃機関の作動モードを制御する装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般には、内燃機関の作動モードを制御す
ること、より詳細には、自由に変えられる弁および噴射
事象を使用して先進概念エンジンをシリンダーごとに制
御することに関するものである。
背景技術 内燃機関の制御は、過去数十年の間相当な注目を集め
てきた。圧縮点火機関および火花点火機関の設計は、エ
ンジンの作動をより自由に変えられるようにする試みが
なされた。多くの設計および特許は、独立した吸気弁お
よび排気弁の作動と、電子燃料噴射に関するものであっ
た。その多くは、エンジンのタイミングを制御するコン
ピュータやフィードバックシステムに向けられた。独立
した弁の作動と電子燃料噴射を使用して、カムベースエ
ンジンでは得られないエンジン作動モードを実現する装
置が考案された。これに対し、本発明の実施例は、完全
に自由に変えられる弁および噴射事象を使用し、シリン
ダごとに事象の順序を変更することによって混成モード
でエンジンを作動させるものである。
独立した弁作動と電子燃料噴射を用いる上記の装置
は、弁および噴射装置を作動させるため幾つかの方法を
用いている。すなわち、電子制御またはコンピュータ制
御式ソレノイド、電磁トランスジューサおよび圧電スタ
ックを用いて、弁および噴射装置を直接作動させてい
る。上記の代わりに、前記ソレノイド、電磁トランスジ
ューサ、および（または）圧電スタックを用いて油圧弁
を制御し、シリンダ弁および噴射装置を間接的に作動さ
せている。カムレス式装置における弁の開閉および噴射
装置は、一般に、クランクシャフトの角位置または速度
など、一定のエンジンパラメータの関数として制御され
る。
デュアル排気弁作動装置の一例が、英国特許第GB 2,2
13,873A号に開示されている。２個の電子制御電磁弁を
使用して、弁ばねに抗して弁をカウンタバイアスする油
圧を切り換えている。上記英国特許第GB 2,213,873A号
は、排気弁を早期に開きターボ過給機に供給するエネル
ギーを増すことによって、ターボラグを減らすことを述
べている。また、上記英国特許第GB 2,213,873A号は、
エンジンブレーキのための一般的な技術について述べて
いる。エンジンの下降行程の際のエネルギーのリカバリ
ーを防止するため、排気弁を上死点で開いている。ま
た、４行程エンジンを２行程モードで作動させる方法
は、エンジンブレーキを増大させるものと思われる。
吸入弁および排気弁を独立して開閉させる方法が、米
国特許第4,009,695号に開示されている。上記米国特許
第4,009,695号は４つの油圧作動の実施例を開示してい
る。第１の実施例は、吸入弁および排気弁を独立して開
閉することができる一対のロータリ油圧制御弁を使用し
ている。しかし、上記米国特許第4,009,695号の装置
は、従来のカム駆動弁のエンジンと同様に、各弁ごとに
シリンダ点火事象の順序を繰り返す。シリンダ点火事象
の順序は、各シリンダについて同じであるが、上記米国
特許第4,009,695号の装置は、吸入弁および排気弁の開
閉時期に適応性を付与する。さらに、上記米国特許第4,
009,695号は、吸気弁の閉じ時期を送らせてシリンダの
吸気容積を制御することについて述べている。また、上
記米国特許第4,009,695号は、吸気真空圧が生じるのを
防止して不点火による炭化水素を減らすことを試みてい
る。
米国特許第4,794,890号は、双安定電子機械式トラン
スジューサを開示している。上記米国特許第4,794,890
号の装置は、ラッチング用永久磁石と電磁反発装置によ
って制御される可動電機子を有し、弁の最開き位置と弁
の最閉じ位置の近くで弁の運動を減速する。装置は、弁
を迅速に開閉するため、すなわち安定状態間を短時間で
転位するように設計される。他のカムレス式装置と同様
に、作動はエンジン回転速度とは無関係である。また、
弁開閉時期（弁の開放および弁の閉鎖が始まるサイクル
内の点である）は選択可能である。
上記米国特許第4,794,890号は、電子機械式弁アクチ
ュエータの電子制御によるさまざまな作動上の利点に着
目している。すなわち、すべての弁を閉じれば、不使用
シリンダは大気にさらされない。また、寒い日の始動順
序は、適当な回転速度に達するまで圧縮せずにクランク
を回転させるため、排気弁を閉じ、吸気弁を開いた状態
でスタートする。また、選択した弁を閉じてシリンダを
オフにすれば、火花点火機関を減速させることができ
る。エンジンブレーキは、上に述べたように、圧縮モー
ドで作動するように弁開閉時期を変更することによって
行われる。
米国特許第4,466,390号および同第4,593,658号には、
圧電式弁アクチュエータの例が開示されている。上記米
国特許第4,466,390号はカム駆動式弁に圧電スタックを
付加することを開示している。早期弁開き時期モードを
実現するため、圧電スタックは油圧装置に結合されてい
る。上記米国特許第4,593,658号のカムレス式装置は、
増幅レバーアームに結合された圧電スタックを使用し
て、弁を直接作動させている。
米国特許第4,499,878号、同第4,649,886号、同第3,92
7,652号、同第4,180,122号、および同第4,730,585号
は、圧電スタック作動式燃料噴射装置を開示している。
発明の開示 本発明の目的は、弁および噴射事象を有するエンジン
の複数の作動モードを制御する装置を提供することであ
る。エンジンは、吸気弁、排気弁、噴射装置、燃焼室、
吸気ポート、および排気ポートをもつ複数のシリンダを
有する。複数のシリンダは吸気マニホルドと排気マニホ
ルドによって連結されている。
制御装置は、各シリンダの作動モードを独立して制御
するシリンダ制御装置を備えている。シリンダ制御装置
は、吸気弁および排気弁の作動を制御する弁制御手段を
有する。弁制御手段は、各シリンダの独立して制御され
た作動モードに従って吸気弁および排気弁の開閉を制御
する。
さらに、シリンダ制御装置は、各噴射装置の作動を制
御する噴射装置制御手段を有する。噴射装置制御手段
は、吸気弁および排気弁の作動と無関係に、各噴射装置
の燃料噴射時期を制御する。
シリンダ制御装置は、各シリンダを独立して制御し、
弁および噴射事象を制御してエンジンの複数の作動モー
ドを実現する。
図面の簡単な説明 以下の添付図面を参照すれば、発明をよく理解できる
であろう。
第１図は、本発明の一実施例に係る先進概念エンジン
を制御する装置を表す高レベルブロック図である。
第２図は、本発明の一実施例に係る先進概念エンジン
の１個のシリンダを制御する装置を表すブロック図であ
る。
第３図は、本発明の一実施例に係る先進概念エンジン
の１個のシリンダを制御する装置の好ましい実施例を示
すブロック図である。
第４図は、本発明の一実施例に係るいろいろな作動モ
ードにおける吸気、排気、および噴射の諸事象を表す図
表である。
第５図は、本発明の一実施例に係る容積式ポンプの作
動モードを示すフローチャートである。
第６図は、本発明の一実施例に係る始動手続を示すフ
ローチャートである。
第７図は、本発明の一実施例に係る先進概念エンジン
の効率および応答を向上させる方法を示すフローチャー
トである。
第８図は、本発明の一実施例に係るシリンダおよびエ
ンジン性能を判定する方法を示すフローチャートであ
る。
第９図は、本発明の一実施例に係るエンジンおよびシ
リンダの摩擦を判定する方法を示すフローチャートであ
る。
第10図は、本発明の一実施例に係る同時点火作動モー
ドを示す図表である。
発明を実施するための最良の形態 先進概念エンジン（Advanced Concept Engine、以下
単にACEエンジンと呼ぶ）は、各シリンダごとに完全に
自由に変えられる弁および噴射事象を使用する。従っ
て、あるシリンダまたはシリンダ群と次のシリンダまた
はシリンダ群とは、弁および噴射事象の順番が異なる。
本発明の実施例に係るエンジン作動方法は、従来の内燃
機関サイクルに比べて性能および排気ガスの点で目立っ
た利点を有する。
本発明のACEエンジン制御装置および方法は、燃料噴
射時期および燃料噴射量を完全に自由に変えることがで
きる。また、ACEエンジン制御装置および方法は、吸気
弁および排気弁の開閉を完全に独立して行うことができ
る。
上記の利点を組み合わせて、多シリンダ火花点火（ま
たは、圧縮点火）内燃機関における各シリンダの作動モ
ードを独立して制御することができる。シリンダ事象の
順序は、別個のシリンダ群ごとに、あるいは各シリンダ
ごとに異ならせることができる。
上記の効果をACEエンジンの全速度範囲および全トル
ク範囲にわたって制御することにより、異なるエンジン
混成作動モードを得ることができる。パワー出力の制御
および最適化は、シリンダごとに達成することができ
る。この自由に変えられるタイミングにより、エンジン
ブレーキ能力は容易に向上する。また、エンジンブレー
キモードを使用して、より迅速なアップシフトを達成す
ることができる。さらに、ACEエンジン制御装置および
方法は、スプリット噴射を行って、エンジンの応力およ
び騒音を低減することができる。
個々のシリンダに加わる負荷を異ならせることによっ
て最適化した部分負荷を使用し、出力が一定の場合の燃
料消費を最少にしている。これは、弁を閉鎖することを
含む。この追加制御は、シリンダおよび弁を切り換える
ときの遷移をより円滑にする。
また、吸気行程の終りにピストンがその限界位置に達
するかなり前または後に弁を閉鎖することによって、エ
ンジンの１シリンダまたは多数のシリンダの吸気閉鎖を
修正している。この修正された吸気閉鎖は、エンジンの
有効吸気行程および有効圧縮行程を短縮することによっ
て、可変エンジン圧縮比を達成することができる。この
技法は、たとえば、高ターボブースト（寒い日に低高度
において起きることがある）によって生じた極端に高い
シリンダ圧力を補償することができる。
さらに、ACEエンジン制御装置および方法は、任意の
数のシリンダを容積式ポンプとして作動させることがで
きる。すなわち、吸気行程のとき吸気弁を開いて吸気ポ
ートから空気を吸い込み、次に吸気弁を閉じ、圧縮行程
のとき排気弁を開いて排気ポートから空気を吐出するこ
とができる。ポンプ作動要求に応じて、４行程エンジン
を２または４行程で作動させ、容積式ポンプとして使用
することができる。
新規な始動順序も、ACEエンジン制御装置および方法
の重要な特徴の１つである。
最初に、すべてのシリンダを低作業モード（すなわち
非圧縮）に置く。従って、小形のスタータモーターを使
って低い初期トルクでエンジンのクランクを回すことが
できる（このとき、おそらくすべての弁は閉じている
か、またポンプ作動モードにある）。
第２のステップとして、大部分のシリンダを低抗力モ
ード（排気ブレシングモード）へ切り換えて、吸気ポー
トを通って対応する燃焼室へ空気が流入するのを防止す
る。
第３のステップとして、残りのシリンダ（おそらく数
個のシリンダ）を空気加熱モードに切り換えて、対応す
る吸気マニホルド内の空気を加熱する。これにより、シ
リンダ燃焼室も加熱される。この空気加熱モードは、圧
縮行程の終了近くに吸気弁を開き、圧縮空気を吸気マニ
ホルドへ排出する。その後、加熱された燃焼室を正常作
動モードへ切り換える。
第４のステップとして、他のシリンダをモータリング
モードへ切り換えて、抗力を増し、その後、作動中のシ
リンダに噴射する燃料の量を増加させて強制的に強く加
熱する。
最後に、最初に低作業モードに置いたシリンダを順次
オンラインにする。
迅速なACEエンジン応答は、最初に、第１組の複数の
シリンダをブレーキモードに切り換えて動力を吸収させ
ることによって得られる。この方法はターボラグを零に
することができる。次に、第２組の複数のシリンダを高
負荷モードへ切り換えて排気温度を補償する、つまり排
気温度を高める。排気に加えられたエネルギーはターボ
過給機のブースト圧力を高める。従って、第１組の複数
のシリンダを負荷モードへ切り換える場合には、この瞬
時に供給できる大量のターボ過給空気を利用して、いつ
でもそれらのシリンダへ供給することができる。
第１図のブロック図100は、本発明の一実施例に係るA
CEエンジンの構造を示す。エンジンヘッド102はシリン
ダ104（C1〜Cnで示す）を有する。制御装置の作動モー
ドは、２個以上のシリンダを持つ内燃機関に適用するこ
とができる。各シリンダC1〜Cnは、ドライバー106（D1
〜Dnで示す）に電気的に接続されている。ドライバー10
6は、制御パス110上の出力を介してマイクロプロセッサ
108によって個別に、または一緒に制御される。
信号をマイクロプロセッサ108へ直接フィードバック
するため、シリンダフィードバックバス112が設けてあ
る。さらに、エンジンおよびその構成部品の熱力学的状
態および電磁的状態に関する別データをマイクロプロセ
ッサ108へ提供するため、エンジンセンサ114を追加する
ことができる。
制御装置の作動モードは、ディーゼル機関たとえばキ
ャタピラー社（米国）のmodel 3176、あるいはすべての
圧縮点火または火花点火内燃機関に対し直接適用するこ
とができる。
マイクロプロセッサ108はエンジン100をコンピュータ
制御する。しかし、作動モードのコンピュータ制御を実
行するためのハードウェアおよびソフトウェアの詳細特
性は、本発明の実施例を実施するのに必要ない。そのよ
うな詳細特性は、この分野の専門家には明らかであろ
う。また、標準プログラミングについて上に述べた通常
のコンピュータ被制御システムは、本発明の実施例に係
る作動モードを十分に実行することができる。
第２図のブロック図200は、シリンダC1をより詳細に
記述したものである。シリンダ204は、吸気弁220、排気
弁222、および噴射装置224を有する。図には、吸気弁、
排気弁、および噴射装置をそれぞれ１個のみ示してあ
る。しかし、構造上の変形は置換してもよいことは、こ
の分野の専門家には明らかであろう。第２図には、３個
のアクチュエータ230（A1〜A3）が示してある。アクチ
ュエータA1〜A3はマイクロプロセッサ208の制御のもと
でドライバー206によって電力が供給される。また、マ
イクロプロセッサ208へのデータフィードバックループ
は１個のセンサ214として示したが、誰にもわかる別の
構造をとることもできる。
ACEエンジン作動のコンピュータ制御は、多くの要素
に基づいている。例を幾つか上げると、特定のエンジン
構造、車体の形態と機能、およびエンジン変数（シリン
ダ圧力、排気温度、クランク軸速度、角度、トルク）が
ある。上記およびその他の変数は、一般に入手できる電
磁センサと半導体センサで監視することができる。セン
サはマイクロプロセッサへ粗データを送り、マイクロプ
ロセッサはデータをプログラムされた情報と共に処理し
て、吸気弁および排気弁の作動や、燃料噴射などのシリ
ンダ事象の正しい時期を決定する。マイクロプロセッサ
208は信号を発生し、その信号を出力制御バス210を経由
してドライバー206へ送る。ドライバー206は、必要な命
令、信号または電力をアクチュエータ230に与えて、シ
リンダ事象を制御する。
本発明の実施例に係る作動モードは、各シリンダの吸
気弁、排気弁、および噴射装置が個別に制御できること
を要求する。各シリンダのサイクル事象の順序は、シリ
ンダごとに個別に制御できる。この個別制御を達成する
ため、アクチュエータ230は、弁および噴射装置を作動
させる電気機械式装置、油圧式装置または圧電式装置で
構成することができる。アクチュエータ230は、採用す
る特定装置に応じて、異なる電力および（または）信
号、および方式を必要とするかも知れない。ドライバー
206は１個のボックスのみで示してある。
第３図に、本発明の実施例に係る作動モードを実行す
る好ましい構造を示す。シリンダ304の吸気弁320、排気
弁322、および噴射装置324の作動は、１個のユニットア
クチュエータ332によって実行される。アクチュエータ3
32は、３個のソリッドステートモーターすなわち圧電ス
タック334より成る。ソリッドステートモーター334への
電力供給は、マイクロプロセッサ308の制御のもとでド
ライバー306によって行われる。シリンダの作動および
性能に関するデータは、上に述べたように、センサ314
からマイクロプロセッサ308へ送られる。
第４図に、制御装置に関連する幾つ作動モードを示
す。作動モードの名称は左側に縦に示してある。排気
弁、吸気弁、および噴射装置に関するシリンダ事象は右
側に示してある。４つのサイクル事象は３つの各見出し
（排気、吸気、および噴射）の下に示してある。エンジ
ン行程は通常の表記法を採用した。略字“EXP"は膨張行
程を表し、略字“EXH"は排気行程を表し、略字“INT"は
噴射行程を表し、略字“COM"は圧縮行程を表す。
第４図の上部に、通常の高負荷モードと低負荷モード
を示す。これら２つのモードにおいては、排気行程のと
き排気弁が開かれ、吸気過程のとき吸気弁が開かれる。
高負荷モードと低負荷モードは、圧縮行程と膨張行程間
の遷移のときの噴射量が異なる。
通常のモータリングモードにおいては、排気弁と吸気
弁が作動するが、燃料噴射は行われない。閉じたモータ
リングモーターにおいては、排気弁と吸気弁が閉じられ
る。モータリングモードと同様に、閉じたモータリング
モーターのときも燃料噴射は行われない。
第４図に、さらに２種類のブレーキモードを示す。４
行程ブレーキモードにおいては、排気弁は圧縮行程から
膨張行程へ遷移するとき部分的に開かれ、排気行程のと
き完全に開かれ、吸気弁は吸気行程のとき開かれる。２
行程ブレーキモードにおいては、排気弁は行程間の遷移
のとき部分的に開かれ、吸気行程のとき完全に開かれ
る。４行程または２行程ブレーキモードにおいては、燃
料噴射は行われない。
吸気加熱モードは、４または２行程で実行することが
できる。第４図には、４行程給気加熱モードを示す。４
行程給気加熱モードの間、排気弁は閉じられ、燃料噴射
は行われない。吸気弁は、圧縮行程と膨張行程間の遷移
のとき部分的に開かれ、膨張行程の残りの部分の間完全
に開かれる。吸気弁は吸気行程の始めに部分的に開か
れ、吸気行程の残りの部分の間完全に開かれる。排気ブ
レッシングモードにおいては、排気弁は全行程を通して
開いたままであり、吸気弁は閉じたままであり、燃料噴
射は行われない。
第４図に、さらに４行程および２行程早期吸気閉鎖モ
ードを示す。吸気弁は吸気行程の途中で閉じられる。こ
の吸気行程の短縮は圧縮行程を事実上短縮するので、シ
リンダの圧縮比がかなり下がる。この圧縮比の低下によ
り、シリンダの圧力限界に抗してエンジンを非常に高い
出力で運転させることができるので、最初にエンジンの
固有圧縮比を非常に低く設定する必要がない。
第４図の下部に、２行程容積式ポンプモードを示す。
第５図に、対応するフローチャートを示す。この作動モ
ードは次の通りである。吸気行程のときシリンダに空気
が吸い込まれる（ブロック502）。次に吸気弁が閉じら
れる（ブロック504）。次に排気弁が開かれ、圧縮行程
のとき空気が排気マニホルドへ吐出される（ブロッ
ク）。
容積式ポンプモードにおいては、１個またはそれ以上
のシリンダを使用して空気を吐出することができる。こ
の作動モードの場合、エンジンの1/2または任意の数の
シリンダを空気ポンプとして使用することができる。吐
出された空気はベントして、いろいろな目的に使用でき
る。また、容積式ポンプモードは、粉末すなわち小麦粉
のような積荷を吸い上げるのに使用できる。
第６図に、本発明に係る始動順序の作動モードを示
す。ディーゼルエンジンには、２つの異なる始動問題が
ある。第１は、ディーゼルエンジンの圧縮比が非常に高
いので、エンジンの始動が困難なことである。第２は、
寒い天候のときディーゼルエンジンが十分な高温に達せ
ず、迅速に点火させることが困難なことである。また、
始動時に発生する白煙などの排気ガスの問題は、始動時
の点火がうまくいかないことに原因がある。
本発明の始動順序は、点火しないかも知れないシリン
ダに対する燃料の噴射を防止し、かつ噴射を受けるシリ
ンダを確実に燃焼させる。最初に、すべてのシステムを
低トルクでエンジンを始動させることができる作動モー
ド（たとえば、排気ブシッシングモードまたは閉じたモ
ータリングモード）に置いて、始動順序を開始する（ブ
ロック602）。従って、小形の始動モーターを使用でき
る。
次に、複数のシリンダを低抗力モードに置き、対応す
る燃焼室に空気が流入するのを防止する（ブロック60
4）。上記の排気ブレッシングモードはあつらえ向きの
低抗力である。次に、１個のシリンダを空気加熱モード
に切り換えて、対応する吸気マニホルドと対応する燃焼
室内の空気を加熱する（ブロック606）。このとき、１
個またはそれ以上のシリンダを空気加熱モードに切り換
えてもよい。最初に空気加熱モードへ切り換えるシリン
ダ数は、エンジン温度、周囲温度、その他の作動状態に
よって決めることができる。
シリンダの対応する燃焼室が十分に加熱されたら、少
なくとも１個のシリンダを正常作動モード（燃料を使用
する）に切り換える（ブロック608）。次に、多数の他
のシリンダをモータリングモードへ切り換えて、エンジ
ン抗力を増大させることができる（ブロック610）。次
に、負荷されたシリンダに対する燃料噴射量を増すこと
によって、強く加熱する（ブロック612）。
始動順序は、続けて、上述と同様なやり方で、それ以
上のシリンダをオンラインにする。この結果、最初に低
抗力モードに置かれた複数のシリンダが順次オンライン
にされる。たとえば、次のシリンダが空気加熱モードに
置かれる（ブロック614）。このシリンダの燃焼室が十
分に加熱されたら、正常作動モードへ切り換え、燃料噴
射量を増して強く加熱する（ブロック616）。
次に、マイクロプロセッサはそれ以上のシリンダをオ
ンラインにする必要があるかどうかを判定する（ブロッ
ク618）。それ以上のシリンダをオンラインにする必要
があれば、始動順序はブロック614へ戻る（ループ62
0）。それ以上のシリンダをオンラインにする必要がな
いと判定したら（参照番号622）、始動順序は終了する
（ブロック624）。
ACEエンジンを迅速応答モードで作動させることによ
って、ターボラグを零にすることができる。第７図に、
この作動順序を示す。
最初に、第１組の複数のシリンダを上に述べたブレー
キモードへ切り換えてパワーを吸収させる（ブロック70
2）。次に、第２組の複数のシリンダを高負荷モードへ
切り換えて、最初に切り換えたシリンダのブレーキモー
ドを補償して、排気温度を上昇させる（ブロック70
4）。
排気に加えられたエネルギーにより、ターボ過給機の
ブースト圧力が上昇する。ブレーキ中のシリンダが負荷
モードへ切り換えられた場合には、いつでもこの大量の
余剰ターボ過給空気を利用して、それらのシリンダへ供
給することができる（ブロック706）。
特別に計画された試験方法における行動を調べること
によって、ACEエンジン制御装置の柔軟性を、組込み自
己診断能力用に適合させることができる。以下は、考え
られる多くの診断方法のうちのほんの数例である。
図８に示した順序によって、ACEエンジンおよび個々
のシリンダの性能を判定することができる。最初に、シ
リンダへの燃料を遮断する（ブロック802）。次に、残
りのシリンダを正常作動負荷モードに維持しながら、エ
ンジン出力を監視する（ブロック804）。次に、残りの
シリンダについてブロック806の条件文に示した検査を
行う。
もしそれ以上のシリンダを検査すべきであれば（参照
番号810）、マイクロプロセッサはループ808に入る。マ
イクロプロセッサがそれ以上のシリンダを検査すべきで
ないと判定すれば（参照番号812のNO）、監視順序は終
了する（ブロック814）。所定のシリンダの性能および
全エンジン出力は、ブロック816において決定する。
図９に、もう１つの診断方法を示す。監視順序におい
て各シリンダがエンジンを始動させるために必要なパワ
ーを平均することによって、エンジン摩擦を判定するこ
とができる。第１シリンダを負荷モードに置き（ブロッ
ク902）、残りのシリンダへの燃料を遮断する（ブロッ
ク904）。次にエンジンを始動させるために必要なパワ
ーの大きさを監視する（ブロック906）。次に、マイク
ロプロセッサは検査すべき残りのシリンダを判定する
（ブロック908の条件文）。マイクロプロセッサが１個
またはそれ以上のシリンダを検査すべきであると判定す
れば、マイクロプロセッサはループ910に入る。マイク
ロプロセッサがシリンダの検査は終了したと判定すれば
（参照番号914のNO）、試験は終了する（ブロック91
6）。ブロック918は、エンジン摩擦を判定するため、マ
イクロプロセッサが実行すべき計算を示す。
上記の診断は、すべてのシリンダに対し実施する必要
はなく、１個のシリンダまたは任意の数のシリンダに適
用することができる。マイクロプロセッサは、いつ、ど
のシリンダに上記の診断を実施するかを、プログラミン
グとセンサフィードバック、またはそのどちらかに基づ
いて決定することができる。ACEエンジンの診断は、自
己試験方法に限定する必要はなく、オペレータまたはサ
ービス要員が実施してもよい。
同時点火モードは、燃焼事象を再スケジューリングす
ることから成る。大部分の大型トラック用ディーゼルエ
ンジンの構成は直列６シリンダである。この通常エンジ
ンは、第10A図に示すように、クランクが120゜回転する
ごとに、燃焼行程／排気「ブローダウン」過程を有する
（横軸の数字は、回転を示す）。シリンダの排気弁が開
くと、シリンダからガスが急激に排出される。この急激
な「ブローダウン」により、平均的な質量流では得られ
ないターボ過給機速度が持続される。従って、低エンジ
ン速度では、主としてこれらのブローダウン事象のエネ
ルギーによってターボ過給機速度が維持される。
２個のシリンダを同時にブローダウンさせることによ
り、この効果を拡大することができる。また、上に述べ
たシリンダ間の弁および噴射時期の個別制御を使用し、
弁を同時点火モードへ切り換えることができる。同時点
火モードでは、２個のシリンダが同時に点火される。正
常の時間間隔の２倍の時間待機した後、２個以上のシリ
ンダが点火される。第10B図は、同時点火順序を示す。
第10A図および第10B図の細い長方形1002および1004は、
クランク軸へ伝達されるエネルギーを表す。同時点火モ
ードでは、低エンジン速度においてより高いターボ過給
機速度が生じる。点火順序は、低エンジン速度における
過渡応答を助成するように制御される。
以上、本発明のいろいろな実施例について説明した
が、それらの実施例は実例として記載したものであり、
発明を限定するものではないことは理解されるであろ
う。したがって、本発明の精神および範囲は、上に説明
したどの実施例にも限定されるべきでなく、特許請求の
範囲および均等論に従って定めるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−140822（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185227（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−143431（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−148042（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 43/00 F02D 13/02 F02D 41/34

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吸気弁（220）、排気弁（222）、噴射装置
    （224）、燃焼室、吸気ポート、および排気ポートを持
    つ複数のシリンダ（104）を有し、前記複数のシリンダ
    が吸気マニホルドと排気マニホルドによって連結されて
    いるエンジン（102）において、弁および噴射事象を持
    つエンジン（102）の複数の作動モードを制御する装置
    であって、 （ａ） 各シリンダ（104）の独立して制御される作動
    モードに従って吸気弁（220）および排気弁（222）の開
    閉の少なくとも一方を制御することを含む、吸気弁（22
    0）および排気弁（222）の作動を制御する弁制御手段
    と、 （ｂ） 吸気弁（220）および排気弁（222）の作動とは
    無関係に各噴射装置（224）の燃料噴射時期を制御する
    ことを含む、各噴射装置（224）の作動を制御する噴射
    装置制御手段、 を有し、各シリンダ（104）を独立して制御するシリン
    ダ制御手段（108）を備えており、 前記シリンダ制御手段（108）は、弁および噴射事象を
    制御してエンジンの複数の作動モードをそれぞれ実現す
    るため、各シリンダ（104）を独立して制御することを
    特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】吸気弁（220）、排気弁（222）、噴射装置
    （224）、燃焼室、吸気ポート、および排気ポートを持
    つ複数のシリンダ（104）を有し、前記複数のシリンダ
    が吸気マニホルドと排気マニホルドによって連結されて
    いるエンジン（102）において、弁および噴射事象を持
    つエンジン（102）の複数の作動モードを制御する方法
    であって、 他の複数のシリンダ（104）の吸気弁（220）および排気
    弁（222）の作動とは無関係に、一定のシリンダ（104）
    の吸気弁（220）および排気弁（222）の開閉の少なくと
    も一方を制御すること、および 前記一定のシリンダ（104）の吸気弁（220）および排気
    弁（222）の開閉とは無関係に、かつ前記他のシリンダ
    （104）の噴射とは無関係に、前記一定のシリンダ（10
    4）の噴射装置の燃料噴射時期を制御すること、 によって各シリンダ（104）の作動モードを独立して制
    御するステップより成ることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】さらに、吸気弁（220）および排気弁（22
    2）の開閉時期を制御して、エンジンブレーキを制御す
    るステップを含み、請求の範囲第２項に従ってエンジン
    （102）の弁および噴射事象を制御する方法。
  4. 【請求項４】さらに、エンジン（102）を第１作動負荷
    モードに置き、そしてエンジンの回転数を減らして瞬間
    的同期アップシフトを可能にするため、複数のシリンダ
    （104）のうち少なくとも１個のシリンダをブレーキモ
    ードへ切り換えるステップを含み、請求の範囲第３項に
    従って弁および噴射事象を制御してエンジン（102）を
    より迅速にアップシフトさせる方法。
  5. 【請求項５】さらに、スプリット噴射を行ってエンジン
    応力および騒音を減少させるため、前記燃料噴射時期を
    修正するステップを含み、請求の範囲第２項に従ってエ
    ンジン（104）の弁および噴射事象を制御する方法。
  6. 【請求項６】さらに、 （ａ） 吸気行程の遅い段階で吸気弁（220）を閉じる
    こと、および （ｂ） 圧縮行程の始めの段階で吸気弁（220）を閉じ
    ること、 のうち一方を実施することによってエンジンの吸気閉鎖
    を修正するステップを含み、請求の範囲第２項に従って
    エンジン（102）の有効吸気行程および有効圧縮行程を
    短縮し、エンジン（102）のエンジン空気流量および圧
    縮比を修正する方法。
  7. 【請求項７】さらに、 エンジンサイクルの吸気行程のとき対応する吸気ポート
    を通して空気を吸引するため、複数のシリンダ（104）
    のうち少なくとも１個のシリンダの吸気弁（220）を開
    くこと、 そのあと、吸気弁（220）を閉じること、および そのあと、排気ポートを通して空気を吐き出し、エンジ
    ン（102）を容積式ポンプとして作動させるため、圧縮
    行程のとき排気弁（222）を開くこと、の諸ステップを
    含み、請求の範囲第２項に従ってエンジン（102）の弁
    および噴射事象を制御する方法。
  8. 【請求項８】さらに、 （１） 低トルクでエンジンクランクを回して始動でき
    るように、複数のシリンダを低作業モードに置くこと、 （２） 対応する複数の燃焼室に空気が流入するのを防
    止するため、前記複数のシリンダのサブセットを第１抗
    力モードに置くこと、 （３） 対応する吸気マニホルドおよび対応する燃焼室
    内の空気を加熱するため、少なくとも１個のシリンダを
    空気加熱モードへ切り換えること、 （４） 前記少なくとも１個のシリンダを正常作動モー
    ドへ切り換えること、 （５） 前記複数のシリンダを、前記第１抗力モードよ
    り高抗力の第２抗力モードへ切り換えること、 （６） 前記少なくとも１個のシリンダに対する燃料噴
    射量を増して、強く加熱すること、および （７） ステップ３〜６を繰り返して、それ以上のシリ
    ンダを始動させること、 の諸ステップを含み、請求の範囲第２項に従って弁およ
    び噴射事象を制御しエンジンを始動させる方法。
  9. 【請求項９】さらに、 少なくとも１個の第１シリンダを高負荷モードに置くこ
    と、および エンジン効率を向上させるため、少なくとも１個の第２
    シリンダを低抗力モードに置くこと、 の諸ステップを含み、請求の範囲第２項に従って弁およ
    び噴射事象を制御しエンジン（102）の部分負荷を最適
    にする方法。
  10. 【請求項１０】さらに、 （１） パワーを吸収させるため少なくとも１個の第１
    シリンダをブレーキモードに置き、そして排気温度を高
    め、かつ余剰ターボ過給空気を提供するため少なくとも
    １個の第２シリンダを高負荷モードに置くこと、 （２） 前記余剰ターボ過給空気を前記少なくとも１個
    の第１シリンダへ供給すること、および （３） 前記余剰ターボ過給空気を利用してエンジン応
    答を向上させるため、前記少なくとも１個の第１シリン
    ダをパワーモードへ切り換えること、 の諸ステップを含み、請求の範囲第２項に従って弁およ
    び噴射事象を制御してエンジンの応答を迅速にする方
    法。
  11. 【請求項１１】さらに、 複数のシリンダを第１サイクル作動モードに置くこと、
    および 前記複数のシリンダのうち少なくとも１個を、前記第１
    サイクル作動モードとは異なる第２サイクル作動モード
    へ切り換えること、 の諸ステップを含み、請求の範囲第２項に従ってエンジ
    ン（102）の弁および噴射事象を制御する方法。
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