JP6036750B2

JP6036750B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP6036750B2
Application number: JP2014115674A
Authority: JP
Inventors: 貴士天野
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Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
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Description

本発明は、一部の気筒を休止させて運転可能な内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

全気筒運転と部分気筒運転とを切り替え可能な内燃機関においては、部分気筒運転への切替時に各種制御が実行される。例えば特許文献１では、部分気筒運転でのトルクの不足分をモータで補うように制御する技術が開示されている。また特許文献２では、部分気筒運転への切替時に無段変速機を制御する技術が開示されている。特許文献３では、振動レベルを考慮して部分気筒運転を行う領域を設定する技術が開示されている。

特開２００４−０６８７５９号公報特開２００５−１８８３３８号公報特開２００５−０６７５９１号公報

上述した全気筒運転と部分気筒運転とを切替える条件として、例えば熱効率が考えられる。しかしながら、内燃機関の運転時には振動等の他の制約が課されることがあり、熱効率だけを条件として運転状態を切替えたのでは、予期せぬ不都合が生じてしまうおそれがある。例えば、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムを備える内燃機関においては、排気を還流させる領域と還流させない領域とで熱効率が変化するだけでなく、振動に対する制約も変化する。このため、どの条件を考慮して、更にはどの条件を優先させて内燃機関の運転を切替えるかを予め決めておかなければ、適切な切替えが行えないという技術的問題点が生じ得る。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、全気筒運転及び部分気筒運転の切り替えを適切に行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

＜１＞
本発明の内燃機関の制御装置は、全気筒運転及び部分気筒運転を切替え可能な内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に起因する振動が所定閾値以下となる振動回避動作点を、前記全気筒運転する場合及び前記部分気筒運転する場合の各々について決定する振動回避動作点決定手段と、前記全気筒運転する場合の前記振動回避動作点と、前記部分気筒運転する場合の前記振動回避動作点とのいずれの熱効率が高いかを判定する熱効率判定手段と、前記熱効率が高いと判定された前記振動回避動作点で動作するように、前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段とを備え、前記内燃機関は、排気を吸気側に還流して運転する還流運転が可能であり、前記振動回避動作点決定手段は、前記内燃機関が前記還流運転するか否かを考慮して、振動回避動作点を決定する。

本発明に係る内燃機関は、例えば車両の駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として構成されている。また本発明に係る内燃機関は特に、全気筒運転及び部分気筒運転を切替え可能とされている。具体的には、内燃機関は、内燃機関が有する複数の気筒の全てを運転させる状態（即ち、全気筒運転）、及び内燃機関が有する複数の気筒の少なくとも１つを休止させ、他の気筒を運転させる状態（即ち、部分気筒運転）を相互に切替えて運転可能とされている。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述した内燃機関を制御する装置であって、特に全気筒運転と部分気筒運転との切替え時の制御を実行する。内燃機関の制御装置は、例えば全気筒運転している内燃機関を部分気筒運転に切替えるか否かを判定すべき時、或いは部分気筒運転している内燃機関を全気筒運転に切替えるか否かを判定すべき時において、以下に詳述する処理を実行する。

本発明に係る内燃機関の制御装置の動作時には、先ず振動回避動作点決定手段により、内燃機関の運転状態に起因する振動が所定閾値以下となる振動回避動作点が決定される。ここで「内燃機関の運転状態に起因する振動」とは、内燃機関が運転することによって生じ得る振動であり、内燃機関自身の振動を含む他、内燃機関自身の振動が伝達されて他の部位（例えば、内燃機関が搭載される車両の各部位）に生ずる振動を含むものとする。また、ここでの「振動」は、単なる振動だけでなく、振動によって生ずる騒音等も含む広い概念である。更に「所定閾値」とは、振動が不都合を発生させる程度に大きい状態であるか否かを判定するための閾値であり、内燃機関に要求される振動性能（例えば、車両のドライバビリティーを低下させない振動値等）に応じて適宜設定すればよい。

振動回避動作点は、例えば要求駆動力を出力するために内燃機関がとり得る動作点の中から、振動が所定閾値以下となる動作点として選択される。振動が所定値以下となる動作点であるか否かは、例えば車速や要求駆動力等から発生し得る振動を予測して判定すればよい。振動の予測は、例えば事前のシミュレーション等によって作成されたマップ等を用いて行うことができる。

本発明では特に、上述した振動回避動作点が、全気筒運転する場合及び部分気筒運転する場合の各々について決定される。即ち、全気筒運転する場合の振動回避動作点と、部分気筒運転する場合の振動回避動作点とが別々に決定される。なお、振動回避動作点は、３つ以上決定されてもよい。即ち、全気筒運転する場合と、部分気筒運転する場合とで１つずつの動作点が決定されるのではなく、全気筒運転する場合の振動回避動作点が複数決定されたり、或いは部分気筒運転する場合の振動回避動作点が複数決定されたりしてもよい。

これら複数の振動回避動作点は、典型的には、同一の駆動力を出力可能な動作点として決定される。ただし、全気筒運転と部分気筒運転とでは、同一の駆動力を出力しようとする場合であっても、内燃機関は異なる動作点をとる。また、発生する振動の大きさについても、全気筒運転と部分気筒運転とでは異なる。よって、全気筒運転する場合の振動回避動作点と、部分気筒運転する場合の振動回避動作点は互いに異なる動作点として決定される。

振動回避動作点が決定されると、熱効率判定手段により、全気筒運転する場合の振動回避動作点と、部分気筒運転する場合の振動回避動作点とのいずれの熱効率が高いかが判定される。なお、ここでの「熱効率」は、内燃機関の燃費（即ち、燃料消費率）に相当するパラメータであり、例えば事前のシミュレーション等によって作成されたマップ等を用いて高低を判定できる。

熱効率の高い振動回避動作点が判定されると、制御手段により、熱効率の高い振動回避動作点を実現するように内燃機関の運転状態が制御される。具体的には、内燃機関が、全気筒運転及び部分気筒運転のうち、熱効率の高い振動回避動作点に対応する運転状態に切替えられ、振動回避動作点で動作するように制御される。より具体的には、例えば全気筒運転する場合の振動回避動作点の方が、部分気筒運転する場合の振動回避動作点よりも熱効率が高いと判定された場合には、内燃機関が全気筒運転に切替えられ、全気筒運転する場合の振動回避動作点で動作される。一方、例えば部分気筒運転する場合の振動回避動作点の方が、全気筒運転する場合の振動回避動作点よりも熱効率が高いと判定された場合には、内燃機関が部分気筒運転に切替えられ、部分気筒運転する場合の振動回避動作点で動作される。

以上説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、振動及び熱効率の両方を考慮した上で内燃機関の運転状態が決定される。従って、振動の発生を抑制しつつ、熱効率の高い運転を実現することが可能である。

＜２＞
本発明の内燃機関の制御装置の一態様では、前記内燃機関は、排気を吸気側に還流して運転する還流運転が可能であり、前記振動回避動作点決定手段は、前記内燃機関が前記還流運転するか否かを考慮して、振動回避動作点を決定する。

この態様によれば、内燃機関にはＥＧＲシステムが設けられており、状況に応じて還流運転を行うことが可能とされている。なお、還流運転については、適宜公知の技術を利用することができるため、ここでの詳細な説明は省略する。

本態様では特に、振動回避動作点を決定する際に、内燃機関が還流運転するか否かが考慮される。なお、ここでの「還流運転するか否かを考慮する」とは、内燃機関が還流運転することで生じ得る各種変化を、振動回避動作点の決定方法に反映させることを意味している。例えば、内燃機関が還流運転する場合としない場合とでは、振動の発生に違いが生ずる。具体的には、例えば車速や要求駆動力が同一であっても、還流運転しているか否かによって、発生する振動の大きさが異なる。

従って、還流運転するか否かを考慮すれば、より好適に振動回避動作点を決定することが可能となる。言い換えれば、還流運転するか否かを考慮しないことで、不適切な振動回避動作点が決定されてしまうことを防止することができる。

＜３＞
上述した還流運転を考慮して振動回避動作点を決定する態様では、前記熱効率判定手段は、前記還流運転するとして決定された前記振動回避動作点については、前記還流運転による熱効率の変化を考慮して、いずれの熱効率が高いかを判定してもよい。

この場合、振動回避動作点の熱効率を判定する際に、還流運転による熱効率の変化が考慮される。なお、ここでの「還流運転による熱効率の変化を考慮する」とは、内燃機関が還流運転することによる熱効率の変化を、熱効率の判定方法に反映させることを意味している。例えば、内燃機関が還流運転する場合は、還流運転しない場合と比べて、一般的に熱効率が高くなる。よって、還流運転するとして決定された振動回避動作点の熱効率については、還流運転による熱効率の上昇分をプラスして判定すればよい。

以上のように、振動回避動作点が還流運転する場合のものであるか否かを考慮すれば、より正確に熱効率の高低を判定することが可能となる。言い換えれば、振動回避動作点が還流運転する場合のものであるか否かを考慮しないことで、正確でない判定が行われてしまうことを防止することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。直列型エンジンの部分気筒運転の一例を示す概念図である。Ｖ型エンジンの部分気筒運転の一例を示す概念図である。実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。ＥＧＲなし運転時におけるＮＶ回避動作点決定方法及び熱効率判定方法を示すグラフである。ＥＧＲ運転時におけるＮＶ回避動作点決定方法及び熱効率判定方法を示すグラフである。

以下、内燃機関の制御装置の実施形態について説明する。

＜エンジン周辺の構成＞
先ず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジン周辺の構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、実施形態に係るエンジン周辺の構成を示す概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るエンジン２００は、「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、車両（ハイブリッド車両を含む）の主たる動力源として機能するように構成されている。なお、「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。

エンジン２００は、コンプレッサ１１０及びタービン１２０を備える過給エンジンとして構成されている。コンプレッサ１１０は、流入された空気を圧縮し、圧縮空気として下流に供給する。タービン１２０は、エンジン２００から排気管１１５を介して供給された排気を動力として回転する。タービン１２０は、シャフトを介してコンプレッサ１１０に連結されており、相互に一体に回転することが可能に構成されている。即ち、タービン１２０とコンプレッサ１１０とによって、ターボチャージャが構成されている。

エンジン２００は、例えば気筒ブロック内に気筒２０１が４本直列に配置されてなる直列４気筒エンジンである。なお、ここでの詳細な図示は省略しているが、エンジン２００は、各気筒２０１内部において空気と燃料との混合気が燃焼するに際して生じるピストンの往復運動を、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換することが可能に構成されている。

コンプレッサ１１０における入口側（即ち、コンプレッサ１１０より上流側）の吸気管１０１には、エアフローメータ１０２が設けられている。エアフローメータ１０２は、外部から吸い込まれた空気の量を検出することが可能に構成されている。また、エアフローメータ１０２の後段には、吸気絞り弁１０３が設けられている。吸気絞り弁１０３は、例えば電子制御式のバルブであり、その開閉動作が不図示のスロットルバルブモータによって制御されるように構成されている。吸気絞り弁１０３の開閉動作により、吸気管１０１に流入する空気の量が調整される。

コンプレッサ１１０における出口側（即ち、コンプレッサ１１０より下流側）であって、エンジン２００における吸気側（即ち、気筒２０１より上流側）の吸気管１１１には、インタークーラ１１３が設けられている。インタークーラ１１３は、吸入空気を冷却して空気の過給効率を上昇させることが可能に構成されている。

エンジン２００における気筒２０１内の燃焼室には、吸気管１１１を介して供給される空気と、インジェクタ２１０から噴射供給される燃料とが混合されてなる混合気が吸入される。吸気側から気筒２０１内部に導かれた混合気は、不図示の点火プラグや圧縮着火等によって点火せしめられ、気筒２０１内で爆発工程が行われる。爆発工程が行われると、燃焼済みの混合気（一部未燃状態の混合気を含む）は、爆発工程に続く排気工程において、不図示の排気ポートに排出される。排気ポートに排出された排気は、排気管１１５に導かれる。

タービン１２０における出口側（即ち、タービン１２０より下流側）の排気管１２１には、スタートコンバータ１２３と、後処理装置１２４とに加えて、ＥＧＲ管１２５、ＥＧＲバルブ１２６、及びＥＧＲクーラ１２７からなるＥＧＲシステムが設けられている。

スタートコンバータ１２３は、例えば酸化触媒を含んで構成されており、タービン１２０を通過した排気中に含まれる物質を浄化する。

後処理装置１２４は、排気管１２２におけるスタートコンバータ１２３より下流側に設けられており、排気中に含まれる粒子状物質を捕集して減少させる。

ＥＧＲ管１２５は、スタートコンバータ１２３の下流の排気を、コンプレッサ１１０の入口側である吸気管１０１に還流可能に構成されている。ＥＧＲ管１２５上には、ＥＧＲバルブ１２６が設けられており、ＥＧＲガスの量が調節可能とされている。また、ＥＧＲ管１２５上には、還流されるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１２７が設けられている。

＜部分気筒運転＞
次に、上述したエンジン２００において実行される部分気筒運転について、図２及び図３を参照して説明する。ここに図２は、直列型エンジンの部分気筒運転の一例を示す概念図である。また図３は、Ｖ型エンジンの部分気筒運転の一例を示す概念図である。

図２及び図３において、本実施形態に係るエンジン２００は、「内燃機関の制御装置」の主たる部分として構成されているＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００の制御により、部分気筒運転（即ち、一部の気筒２０１を休止させた状態での運転）を行うことが可能とされている。

図２に示す直列型エンジン２００では、ＥＣＵ３００は、各気筒２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ及び２０１ｄに運転指令又は休止指令を夫々出力することで、部分気筒運転を実現する。図に示す例では、網掛けされた気筒２０１ａ及び２０１ｄに夫々運転指令が出力されており、網掛けされていない気筒２０１ｂ及び２０１ｃには夫々休止指令が出力されている。この場合、休止指令が出力されている気筒２０１ｂ及び２０１ｃの運転は一時的に休止され、運転指令が出力されている気筒２０１ａ及び２０１ｄのみでの部分気筒運転が行われることになる。

図３に示すＶ型エンジン２００ｂでは、ＥＣＵ３００は、右バンク２２０及び左バンク２３０に運転指令又は休止指令を夫々出力することで、部分気筒運転を実現する。図に示す例では、網掛けされた右バンク２２０に運転指令が出力されており、網掛けされていない左バンク２３０には休止指令が出力されている。この場合、休止指令が出力されている左バンク２２０の気筒２０１ｆの運転は一時的に休止され、運転指令が出力されている右バンク２２０の気筒２０１ｅのみでの部分気筒運転が行われることになる。

上述した部分気筒運転を適宜利用することで、例えば常に全気筒運転を行う場合と比べて、燃費を向上させることが可能となる。

＜ＥＣＵの構成＞
次に、実施形態に係るＥＣＵの具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図４において、ＥＣＵ３００は、ＮＶ回避ライン決定部３１０、ＮＶ回避動作点決定部３２０、熱効率判定部３３０、及び運転状態制御部３４０を備えて構成されている。

ＮＶ回避ライン決定部３１０は、入力される車両情報（例えば、車速や要求駆動力、ＥＧＲに関する情報等）に基づいて、振動を所定閾値以下とするための動作点の境界を示すＮＶ回避ラインを決定する。ＮＶ回避ライン決定部３１０は、全気筒運転する場合のＮＶ回避ラインと、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動ラインとを夫々決定する。即ち、ＮＶ回避ライン決定部３１０は、少なくとも２つのＮＶ回避ラインを決定する。

ＮＶ回避ライン決定部３１０は、例えば事前のシミュレーション等によって作成された複数のＮＶ回避ラインを記憶しており、その中から車両情報（即ち、現在の車両の走行状況）に応じたＮＶ回避ラインを選択して決定する。或いは、ＮＶ回避ライン決定部３１０は、入力される車両情報を利用して、その都度ＮＶ回避ラインを算出するように構成されてもよい。ＮＶ回避ライン決定部３１０において決定されたＮＶ回避ラインは、ＮＶ回避動作点決定部３２０に出力される構成となっている。

ＮＶ回避動作点決定部３２０は、要求駆動力を出力可能な動作点の中から、ＮＶ回避ライン内にある動作点をＮＶ回避動作点（即ち、「振動回避動作点」の一具体例）として決定する。ＮＶ回避動作点決定部３２０は、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点と、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点とを夫々決定する。即ち、ＮＶ回避動作点決定部３２０は、少なくとも２つのＮＶ回避動作点を決定する。ＮＶ回避動作点決定部３２０において決定されたＮＶ回避動作点は、熱効率判定部３３０に出力される構成となっている。

上述したＮＶ回避ライン決定部３１０及びＮＶ回避動作点決定部３２０は、「振動回避動作点決定部」の一具体例である。なお、本実施形態では、ＮＶ回避ラインを利用してＮＶ回避動作点を決定する方法について説明するが、振動が所定値以下となる動作点を決定できるのであれば、他の方法でＮＶ回避動作点を決定してもよい。即ち、ＮＶ回避ライン決定部３１０は必須の構成要素ではない。

熱効率判定部３３０は、「熱効率判定手段」の一具体例であり、ＮＶ回避動作点決定部３２０で決定された動作点のうち、いずれの熱効率が高いかを判定する。即ち、全気筒運転する場合と、部分気筒運転する場合とのいずれの熱効率が高くなるかを判定する。熱効率判定部３３０における判定結果は、運転状態制御部３４０に出力される。

運転状態制御部３４０は、「制御手段」の一具体例であり、熱効率判定部３３０における判定結果に応じて、エンジン２００の運転状態を制御する。具体的には、熱効率判定部３３０において熱効率が高いと判定されたＮＶ回避動作点に対応する運転状態となるように、エンジン２００の全気筒運転及び部分気筒運転を切り替えると共に、エンジン２００がＮＶ回避動作点で動作するように制御する。

上述した各部（即ち、ＮＶ回避ライン決定部３１０、ＮＶ回避動作点決定部３２０、熱効率判定部３３０、及び運転状態制御部３４０）において実行される各処理については、以下で詳述する。

＜動作説明＞
次に、実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作について、図５を参照して説明する。ここに図５は、実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、以下では、内燃機関の制御装置として機能するＥＣＵ３００が実行する処理のうち、本実施形態と関連の深いものについて詳細に説明し、他の一般的な処理については適宜説明を省略するものとする。

図５において、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作時には、先ずＮＶ回避ライン決定部３１０により、要求駆動力が取得される（ステップＳ１０１）。要求駆動力は、例えば車両の運転者によるアクセルペダルの踏下量や車速に応じて決まる値である。

続いて、ＮＶ回避ライン決定部３１０により、車速が取得される（ステップＳ１０２）。車速は、例えば図示せぬ車速センサにより検出され、ＥＣＵ３００へと出力される。

更に、ＮＶ回避ライン決定部３１０により、ＥＧＲ情報が取得される（ステップＳ１０３）。ＥＧＲ情報は、エンジン２００がＥＧＲ運転を行っているか否かを示す情報であり、例えばＥＧＲバルブ１２６（図１参照）の開度を示す情報である。

要求駆動力、車速及びＥＧＲ情報を取得したＮＶ回避ライン決定部３１０では、取得した各パラメータを利用してＮＶ回避ラインが決定される（ステップＳ１０４）。ＮＶ回避ラインは、全気筒運転する場合のものと、部分気筒運転する場合のものとが夫々決定される。

ＮＶ回避ラインが決定されると、ＮＶ回避動作点決定部３２０により、ＮＶ回避ライン内に存在するＮＶ回避動作点が決定される（ステップＳ１０５）。ＮＶ回避動作点は、全気筒運転する場合のものと、部分気筒運転する場合のものとが夫々決定される。具体的には、全気筒運転する場合のＮＶ回避ラインを利用して、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点が決定される。同様に、部分気筒運転する場合のＮＶ回避ラインを利用して、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点が決定される。

ＮＶ回避動作点が決定されると、熱効率判定部３３０により、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点と、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点とのいずれの熱効率が高いかが判定される（ステップＳ１０６）。

そして、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点の方が、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点よりも熱効率が高いと判定された場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、運転状態制御手段３４０により全気筒運転が実現され、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点で動作するようにエンジン２００が制御される（ステップＳ１０７）。

他方、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点の方が、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点よりも熱効率が高いと判定された場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、運転状態制御手段３４０により部分気筒運転が実現され、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点で動作するようにエンジン２００が制御される（ステップＳ１０８）。

上述した一連の処理によれば、振動及び熱効率の両方を考慮した上でエンジン２００の運転状態が決定される。従って、振動の発生を抑制しつつ、熱効率の高い運転を実現することが可能である。

＜具体的な制御例＞
最後に、実施形態に係る内燃機関の制御装置の具体的な制御例について、図６及び図７を参照して詳細に説明する。ここに図６は、ＥＧＲなし運転時におけるＮＶ回避動作点決定方法及び熱効率判定方法を示すグラフである。また図７は、ＥＧＲ運転時におけるＮＶ回避動作点決定方法及び熱効率判定方法を示すグラフである。

図６では、例えば冷間過渡時等でＥＧＲなしの運転が行われる場合のＮＶ回避動作点として、全気筒運転する場合の動作点Ｃ１及び部分気筒運転する場合の動作点Ｃ２が示されている。動作点Ｃ１及びＣ２は、等パワーライン上に存在する２つの動作点として、全気筒運転する場合の動作線上、及び部分気筒運転する場合の動作線上から夫々決定される。即ち、要求駆動力に応じた等パワーラインと、各動作線との交点がＮＶ回避動作点として決定される。

また、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ１は、全気筒運転する場合のＮＶ回避ライン内（即ち、ＮＶ回避ラインより右側）の動作点として決定される。同様に、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ２は、部分気筒運転する場合のＮＶ回避ライン内（即ち、ＮＶ回避ラインより右側）の動作点として決定される。

ここで、ＮＶ回避動作点Ｃ１及びＣ２の熱効率について比較すると、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ２の方が、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ１よりも、熱効率等高線の内側に位置していることが分かる。よって、ここでは、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ１の熱効率η_Ｃ１よりも、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ２の熱効率η_Ｃ２の方が高い（即ち、η_Ｃ１＜η_Ｃ２）と判定される。

この結果、エンジン２００では、部分気筒運転が実現され、ＮＶ回避動作点Ｃ２での運転が行われる。

図７では、ＥＧＲ運転が行われる場合のＮＶ回避動作点として、全気筒運転する場合の動作点Ｃ３及び部分気筒運転する場合の動作点Ｃ４が示されている。動作点Ｃ３及びＣ４は、等パワーラインＡ上に存在する２つの動作点として、全気筒運転する場合の動作線上、及び部分気筒運転する場合の動作線上から夫々決定される。

また、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ３は、全気筒運転する場合のＮＶ回避ライン内の動作点として決定される。同様に、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ４は、部分気筒運転する場合のＮＶ回避ライン内の動作点として決定される。なお、ＥＧＲ運転が行われる場合のＮＶ回避ラインは、ＥＧＲなしで運転が行われる場合のＮＶ回避ライン（図６参照）とは異なるものとなっている。これは、ＥＧＲの導入により振動が発生し易い状態となることに起因しており、ＥＧＲ運転が行われる場合のＮＶ回避ラインは、全気筒運転する場合及び部分気筒運転する場合ともに、ＥＧＲなしで運転が行われる場合のＮＶ回避ラインよりも右側に位置している。よって、ＥＧＲ運転する場合のＮＶ回避動作点の選択肢は、ＥＧＲなしで運転する場合と比べて制限されることになる。

ＥＧＲ運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ３及びＣ４は更に、ＥＧＲ運転を実行可能か否か判定するためのＥＧＲ境界よりも上側のＥＧＲ可能領域に位置する動作点として決定される。ＥＧＲ境界は、例えば直噴式エンジンにおけるデポジットを発生させないような値として設定されている。

なお、動作点Ｃ３及びＣ４のように、ＥＧＲ境界よりも上側のＥＧＲ可能領域で動作点を決定できる場合には特に問題ないが、等パワー線と動作線との関係で、ＥＧＲ境界よりも下側のＥＧＲ不可能領域で動作点を決定せざるを得ない場合には、ＥＧＲ運転が行えない前提で動作点を決定することが求められる。このような場合には、ＥＧＲなしでの運転に対応する図６のグラフを用いて動作点を決定すればよい。

ＮＶ回避動作点Ｃ３及びＣ４の熱効率について比較すると、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ３の方が、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ４よりも、熱効率等高線の内側に位置していることが分かる。よって、ここでは、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ４の熱効率η_Ｃ４よりも、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ３の熱効率η_Ｃ３の方が高い（即ち、η_Ｃ３＞η_Ｃ４）と判定される。

この結果、エンジン２００では、全気筒運転が実現され、ＮＶ回避動作点Ｃ３での運転が行われる。

図７では更に、ＥＧＲ運転が行われる場合のＮＶ回避動作点として、全気筒運転する場合の動作点Ｃ５及び部分気筒運転する場合の動作点Ｃ６が示されている。動作点Ｃ５及びＣ６は、等パワーラインＡよりも大きいパワーを出力するための等パワーラインＢ上に存在する２つの動作点として、全気筒運転する場合の動作線上、及び部分気筒運転する場合の動作線上から夫々決定される。

ＮＶ回避動作点Ｃ５及びＣ６は、上述したＮＶ回避動作点Ｃ３及びＣ４と同様に、全気筒運転する場合及び部分気筒運転する場合のＮＶ回避ライン内の動作点として決定される。また、ＮＶ回避動作点Ｃ５及びＣ６は、上述したＮＶ回避動作点Ｃ３及びＣ４と同様に、ＥＧＲ運転を実行可能か否か判定するためのＥＧＲ境界よりも上側のＥＧＲ可能領域に位置する動作点として決定される。

ＮＶ回避動作点Ｃ５及びＣ６の熱効率について比較すると、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ６の方が、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ５よりも、熱効率等高線の内側に位置していることが分かる。よって、ここでは、全気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ５の熱効率η_Ｃ５よりも、部分気筒運転する場合のＮＶ回避動作点Ｃ６の熱効率η_Ｃ６の方が高い（即ち、η_Ｃ５＜η_Ｃ６）と判定される。

この結果、エンジン２００では、部分気筒運転が実現され、ＮＶ回避動作点Ｃ６での運転が行われる。

ここで、動作点Ｃ３とＣ４との関係、及び動作点Ｃ５及びＣ６との関係を見ても分かるように、要求駆動力が異なると、その他の条件は同じであっても、全気筒運転と部分気筒運転とでいずれの熱効率が高いかは変化する。ちなみに、ここでは要求駆動力が異なる場合についてのみ説明しているが、他のパラメータ（例えば、車速やＥＧＲの有無）等が異なる場合にも、熱効率の関係は逆転し得る。

これに対し、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、わずかな条件の違いによって熱効率が変化する場合であっても、振動の発生を考慮した上で、適切に熱効率の高い運転を選択して実現できる。従って、振動の発生によりドライバビリティーの低下を招くことなく、極めて効率的に内燃機関を運転させることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０１，１１１吸気管
１０２エアフローメータ
１０３吸気絞り弁
１１０コンプレッサ
１１３インタークーラ
１２０タービン
１１５，１２１排気管
１２３スタートコンバータ
１２４後処理装置
１２５ＥＧＲ管
１２６ＥＧＲバルブ
１２７ＥＧＲクーラ
２００エンジン
２０１気筒
２１０インジェクタ
２２０右バンク
２３０左バンク
３００ＥＣＵ
３１０ＮＶ回避ライン決定部
３２０ＮＶ回避動作点決定部
３３０熱効率判定部
３４０運転状態制御部
Ｃ１〜Ｃ６ＮＶ回避動作点

Claims

全気筒運転及び部分気筒運転を切替え可能な内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に起因する振動が所定閾値以下となる振動回避動作点を、前記全気筒運転する場合及び前記部分気筒運転する場合の各々について決定する振動回避動作点決定手段と、
前記全気筒運転する場合の前記振動回避動作点と、前記部分気筒運転する場合の前記振動回避動作点とのいずれの熱効率が高いかを判定する熱効率判定手段と、
前記熱効率が高いと判定された前記振動回避動作点で動作するように、前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と
を備え、
前記内燃機関は、排気を吸気側に還流して運転する還流運転が可能であり、
前記振動回避動作点決定手段は、前記内燃機関が前記還流運転するか否かを考慮して、振動回避動作点を決定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記熱効率判定手段は、前記還流運転するとして決定された前記振動回避動作点については、前記還流運転による熱効率の変化を考慮して、いずれの熱効率が高いかを判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御措置。