JP6222004B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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本発明において、上記減筒運転継続時間推定部は、エンジン回転数と上記減筒運転領域に含まれるエンジン回転数の上限値と下限値の一方との差と、エンジン負荷と上記減筒運転領域に含まれるエンジン負荷の上限値と下限値の一方との差の少なくとも一方に基づいて上記減筒運転継続時間を推定するのが好ましい(請求項2)。
この構成によれば、減筒運転領域の範囲(エンジン回転数の上下限値、エンジン負荷の上下限値)と、エンジン回転数すなわち現在のエンジン回転数とに基づいて上記減筒運転継続時間が推定されるため、減筒運転領域を外れて全筒運転領域に復帰するまでの時間、すなわち、減筒運転が継続される時間を比較的容易にかつ精度よく推定することができる。
また、本発明は、吸気弁、排気弁を備えた複数の気筒を有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒内での燃焼が停止されて当該特定の気筒が休止状態とされる減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、上記特定の気筒内での燃焼の実施と停止とを切り替える燃焼制御部と、エンジンが、予め設定された減筒運転を実施する減筒運転領域と全筒運転を実施する全筒運転領域のいずれで運転されているかを判定する運転領域判定部と、上記運転領域判定部により全筒運転領域から減筒運転領域に切り替わったと判定された場合に、全筒運転を維持したままで、減筒運転を開始するか否かを決定する減筒運転開始決定部とを備え、上記減筒運転開始決定部は、エンジンの運転状態に基づいて、エンジンの運転領域が上記全筒運転領域に復帰するまでの時間である減筒運転継続時間を推定する減筒運転継続時間推定部と、エンジンの運転状態に基づいて、全筒運転実施時の単位時間あたりの燃料消費量に対する減筒運転実施時の単位時間当たりの燃料消費量の減少量である燃費改善率を算出する燃費改善率算出部と、上記推定された減筒運転継続時間と、上記算出された燃費改善率とに基づいて、上記減筒運転継続時間だけ減筒運転を継続実施することによって得られる燃料消費量の減少量である総燃費改善量を算出する総燃費改善量算出部と、エンジンの運転状態に基づいて、全筒運転から減筒運転への切替時に生じる燃料消費量の増大量を少なくとも含み全筒運転と減筒運転とを切り替えることにより生じる燃料消費量の増大量である燃費悪化量を算出する燃費悪化量算出部と、を含むとともに、上記算出された総燃費改善量が上記燃費悪化量算出部で算出された上記燃費悪化量より大きい場合に、減筒運転を開始すると決定し、上記燃焼制御部は、上記減筒運転開始決定部により減筒運転を開始すると判定された場合にのみ、上記特定の気筒内での燃焼を停止することを特徴とするエンジンの制御装置を提供する(請求項5)。
図1は、本発明の制御装置が適用されるエンジンの一実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルの多気筒ガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、直線状に並ぶ4つの気筒2A〜2Dを有する直列4気筒型のエンジン本体1と、エンジン本体1に空気を導入するための吸気通路30と、エンジン本体1で生成された排気ガスを排出するための排気通路35とを備えている。
次に、吸気弁8および排気弁9を開閉させるための機構について、図2および図3を用いて詳しく説明する。吸気弁8および排気弁9は、それぞれ、シリンダヘッド4に配設された一対の動弁機構28,29(図2)により、クランク軸15の回転に連動して開閉駆動される。
のことを、特にS−HLA25(Switchable−Hydraulic Lash Adjusterの略)という。
次に、エンジンの制御系統について説明する。当実施形態のエンジンは、その各部が図5に示されるECU(エンジン制御ユニット)50によって統括的に制御される。ECU50は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
(4−1)基本制御
まず、全筒運転から減筒運転への切替時以外における各制御部の制御内容について説明する。
(i)制御内容
上記のように、減筒運転では、稼働している気筒の1気筒あたりの出力を全筒運転時よりも大きくするべく、1気筒あたりの吸気量が増大される。しかしながら、吸気量の変化には遅れがあるため、上記減筒運転開始決定部52により減筒運転を開始すると決定されるに伴って全筒運転から減筒運転への切り替える際にすぐさま休止気筒(第1、第4気筒2A,2D)の燃焼を停止して減筒運転を開始したのでは、稼働気筒(第2、第3気筒2B,2C)の吸気量が不足してエンジントルクが低下し、トルクショックが生じるおそれがある。
上記の全筒運転から減筒運転への切り替え時の制御の流れを図7のフローチャートに示す。
本実施形態では、運転領域判定部51によりエンジンの運転領域が減筒運転領域A1から全筒運転領域A2に切り替わったと判定されると、減筒運転から全筒運転へ復帰を行う。すなわち、上記判定がなされると、即座に、全気筒2A〜2Dでの燃焼を開始するとともにこれら気筒2A〜2Dの吸排気弁8,9を開閉可能とする。
減筒運転開始決定部52による減筒運転を開始するか否かの最終的な決定手順について、図8のフローチャートを参照しながら、説明する。上記のように、減筒運転開始決定部52は、運転領域判定部51によってエンジンの運転領域が減筒運転領域A1内にある(全筒運転が実施されている状態で運転領域が減筒運転領域A1内にある)と判定されると(フローチャートにおけるステップS11の判定がYESとなると)、減筒運転を開始するか否かの判定を開始する。
減筒運転継続時間推定部52aは、エンジンの運転状態に基づいて、エンジンの運転領域が全筒運転領域A2に復帰するまでの時間、すなわち、エンジンが減筒運転領域A1で継続して運転されると考えられる時間である減筒運転継続時間trを推定する。
ここで、本実施形態では、現エンジン回転数の変化量△Niを、車両の加速度αから算出しており、車両の加速度をα[m/s2]、現在のギヤ比(最終減速比を含む)をGR、タイヤ半径をR[m]、円周率をπとして、次の式(2)で現エンジン回転数の変化量△Ni[rpm]を算出し、この算出した値を式(1)に適用している。
ただし、加速度αが0の場合や、ギヤインされていない場合(エンジンと車輪との間で動力伝達が行われていない場合)には、式(2)を用いず、エンジン回転数に基づいてエンジン回転数の変化量△Niを算出して、式(1)に適用する。
そして、上記のとおり、減筒運転継続時間推定部52aは、エンジン回転数に基づいて算出した減筒運転継続時間tr_Nと、エンジン負荷に基づいて算出した減筒運転継続時間tr_Tqのうち、短い時間を最終的な減筒運転継続時間trに決定する。
燃費改善率算出部52bは、エンジンの運転状態に基づいて、全筒運転実施時の燃料消費率に対する減筒運転実施時の燃料消費率の減少量である燃費改善率EFtを算出する(フローチャートにおけるステップS15)。
総燃費改善量算出部52cは、減筒運転を開始することによって得られる燃料消費量の減少量のトータル値である総燃費改善量を算出する。
このように、本実施形態では、減筒運転を実施することで(切替運転を除く)、減筒運転中平均して上記燃費改善率EFtだけ燃費が改善するとして、総燃費改善量IEFを算出する。
燃費悪化量算出部52dは、減筒運転と全筒運転とを切替ることによる燃料消費量の増大量である燃費悪化量を算出する。
総燃費改善量IEFおよび燃費悪化量DEFを算出した後は、減筒運転開始決定部52は、これらの値に基づいて減筒運転を開始するか否かを決定する。本実施形態では、総燃費改善量IEFが燃費悪化量DEFよりも大きいか否かを判定し、総燃費改善量IEFが燃費悪化量DEFより大きければ(フローチャートにおけるステップS18の判定がYESであれば)、減筒運転を開始すると決定する(フローチャートにおけるステップS19)。すなわち、減筒運転を実施することにより燃費が改善する量から、減筒運転を実施することによる(全筒運転と減筒運転とを切り替えることによる)燃費の悪化量を差し引いた値であって、減筒運転を実施することにより得られる最終的な燃費改善量が0より大きければ、減筒運転を開始すると決定する。一方、総燃費改善量IEFが燃費悪化量DEF以下であり最終的な燃費改善量が0以下であれば(フローチャートにおけるステップS18の判定がNOであれば)、ステップS11に戻り、ステップS11〜S18を繰り返す。すなわち、減筒運転の開始決定は行わず、全筒運転を継続しながら減筒運転を開始するか否かの判定を継続する。
以上のように、本実施形態では、運転領域判定部51により全筒運転領域A2から減筒運転領域A1に切り替わったと判定された場合であっても、総燃費改善量算出部52cで算出された、減筒運転を開始することによって得られるトータルの燃料消費量の減少量である総燃費改善量が、減筒運転を実施することによる燃料消費量の悪化量である燃費悪化量より大きく、確実に燃費性能を改善することができる場合にのみ、減筒運転を開始するよう決定する。そのため、エンジンの燃費性能をより確実に改善することができる。
ここで、上記実施形態では、総燃費改善量IEFが燃費悪化量DEFよりも大きい、詳細には、総燃費改善量IEFから燃費悪化量DEFを差し引いた値が0より大きい場合に、減筒運転を開始すると決定した場合について説明したが、これらの差と比較する判断量は0に限らない。また、燃費悪化量DEFの算出を省略し、総燃費改善量IEFが所定の基準量よりも大きい場合に減筒運転を開始すると判定してもよい。
2A〜2D 気筒
8 吸気弁
9 排気弁
13 点火プラグ(点火手段)
25a 弁停止機構
51 運転領域判定部
52 減筒運転開始決定部
52a 減筒運転継続時間推定部
52b 燃費改善率算出部
52c 総燃費改善量算出部
52d 燃費悪化量算出部
53 燃焼制御部
54 弁停止機構制御部
55 スロットルバルブ制御部
56 点火時期制御部
Claims (5)
- 吸気弁、排気弁を備えた複数の気筒を有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒内での燃焼が停止されて当該特定の気筒が休止状態とされる減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、
上記特定の気筒内での燃焼の実施と停止とを切り替える燃焼制御部と、
エンジンが、予め設定された減筒運転を実施する減筒運転領域と全筒運転を実施する全筒運転領域のいずれで運転されているかを判定する運転領域判定部と、
各気筒に接続される吸気通路に設けられてこれら気筒に吸入される空気量を変更可能なスロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御部と、
各気筒に設けられてこれら気筒内の空気と燃料の混合気に点火エネルギを付与する点火手段の点火時期を制御する点火時期制御部と、
上記運転領域判定部により全筒運転領域から減筒運転領域に切り替わったと判定された場合に、減筒運転を開始するか否かを決定する減筒運転開始決定部とを備え、
上記スロットルバルブ制御部は、上記減筒運転開始決定部により減筒運転を開始すると決定されると、各気筒に吸入される空気量が当該切り替え要求が出されていない通常の全筒運転時における空気量よりも多くなるように上記スロットルバルブの開度を変更する切替用吸気制御を実施し、
上記点火時期制御部は、上記切替用吸気制御実施中、上記点火手段の点火時期を通常の全筒運転時の点火時期よりも遅角側の時期に変更する切替用点火時期制御を実施し、
上記燃焼制御部は、上記切替用吸気制御および切替用点火時期制御の終了後に、上記特定の気筒内での燃焼を停止し、
上記減筒運転開始決定部は、
エンジンの運転状態に基づいて、エンジンの運転領域が上記全筒運転領域に復帰するまでの時間である減筒運転継続時間を推定する減筒運転継続時間推定部と、
エンジンの運転状態に基づいて、全筒運転実施時の単位時間あたりの燃料消費量に対する減筒運転実施時の単位時間当たりの燃料消費量の減少量である燃費改善率を算出する燃費改善率算出部と、
上記推定された減筒運転継続時間と、上記算出された燃費改善率とに基づいて、減筒運転を開始することによって得られる燃料消費量の減少量である総燃費改善量を算出する総燃費改善量算出部と、
上記切替用点火時期制御の実施に伴って生じる燃料消費量の増大量に基づいて、全筒運転と減筒運転とを切り替えることにより生じる燃料消費量の増大量である燃費悪化量を算出する燃費悪化量算出部とを含むとともに、
上記算出された総燃費改善量が上記燃費悪化量算出部で算出された上記燃費悪化量より大きい場合に、減筒運転を開始すると決定し、
上記燃焼制御部は、上記減筒運転開始決定部により減筒運転を開始すると判定された場合にのみ、上記特定の気筒内での燃焼を停止することを特徴とするエンジンの制御装置。 - 請求項1に記載のエンジンの制御装置であって、
上記減筒運転継続時間推定部は、エンジン回転数と上記減筒運転領域に含まれるエンジ
ン回転数の上限値と下限値の一方との差と、エンジン負荷と上記減筒運転領域に含まれる
エンジン負荷の上限値と下限値の一方との差の少なくとも一方に基づいて上記減筒運転継
続時間を推定することを特徴とするエンジンの制御装置。 - 請求項1または2に記載のエンジンの制御装置であって、
上記点火時期制御部は、上記運転領域判定部により減筒運転領域から全筒運転領域に復
帰したと判定された際に、少なくとも減筒運転時に燃焼が実施されていた気筒に設けられ
た点火手段の点火時期を通常の全筒運転時の点火時期よりも遅角側の時期に変更する復帰
用点火時期制御を実施し、
上記燃費悪化量算出部は、上記切替用点火時期制御の実施および上記復帰用点火時期制
御の実施に伴って生じる燃料消費量の増大量に基づいて、上記燃費悪化量を算出すること
を特徴とするエンジンの制御装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のエンジンの制御装置であって、
上記燃費悪化量算出部は、エンジン回転数およびエンジン負荷が高いほど、上記燃費悪
化量を大きく算出することを特徴とするエンジンの制御装置。 - 吸気弁、排気弁を備えた複数の気筒を有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、複数の気筒のうち特定の気筒内での燃焼が停止されて当該特定の気筒が休止状態とされる減筒運転との間で切り替え可能なエンジンを制御する装置であって、
上記特定の気筒内での燃焼の実施と停止とを切り替える燃焼制御部と、
エンジンが、予め設定された減筒運転を実施する減筒運転領域と全筒運転を実施する全筒運転領域のいずれで運転されているかを判定する運転領域判定部と、
上記運転領域判定部により全筒運転領域から減筒運転領域に切り替わったと判定された場合に、全筒運転を維持したままで、減筒運転を開始するか否かを決定する減筒運転開始決定部とを備え、
上記減筒運転開始決定部は、
エンジンの運転状態に基づいて、エンジンの運転領域が上記全筒運転領域に復帰するまでの時間である減筒運転継続時間を推定する減筒運転継続時間推定部と、
エンジンの運転状態に基づいて、全筒運転実施時の単位時間あたりの燃料消費量に対する減筒運転実施時の単位時間当たりの燃料消費量の減少量である燃費改善率を算出する燃費改善率算出部と、
上記推定された減筒運転継続時間と、上記算出された燃費改善率とに基づいて、上記減筒運転継続時間だけ減筒運転を継続実施することによって得られる燃料消費量の減少量である総燃費改善量を算出する総燃費改善量算出部と、
エンジンの運転状態に基づいて、全筒運転から減筒運転への切替時に生じる燃料消費量の増大量を少なくとも含み全筒運転と減筒運転とを切り替えることにより生じる燃料消費量の増大量である燃費悪化量を算出する燃費悪化量算出部と、を含むとともに、
上記算出された総燃費改善量が上記燃費悪化量算出部で算出された上記燃費悪化量より大きい場合に、減筒運転を開始すると決定し、
上記燃焼制御部は、上記減筒運転開始決定部により減筒運転を開始すると判定された場合にのみ、上記特定の気筒内での燃焼を停止することを特徴とするエンジンの制御装置。
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