JP6460140B2 - エンジンの制御装置及び制御方法 - Google Patents

エンジンの制御装置及び制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6460140B2
JP6460140B2 JP2017050390A JP2017050390A JP6460140B2 JP 6460140 B2 JP6460140 B2 JP 6460140B2 JP 2017050390 A JP2017050390 A JP 2017050390A JP 2017050390 A JP2017050390 A JP 2017050390A JP 6460140 B2 JP6460140 B2 JP 6460140B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oil
valve
cylinder
controller
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017050390A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018155112A (ja
Inventor
貴史 西尾
貴史 西尾
賢宏 山本
賢宏 山本
西本 敏朗
敏朗 西本
真憲 橋本
真憲 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2017050390A priority Critical patent/JP6460140B2/ja
Priority to EP18766820.7A priority patent/EP3581778B1/en
Priority to US16/493,205 priority patent/US10851718B2/en
Priority to PCT/JP2018/005867 priority patent/WO2018168348A1/ja
Priority to CN201880017117.7A priority patent/CN110402327B/zh
Publication of JP2018155112A publication Critical patent/JP2018155112A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6460140B2 publication Critical patent/JP6460140B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D17/00Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
    • F02D17/02Cutting-out
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/356Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear making the angular relationship oscillate, e.g. non-homokinetic drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005Deactivating valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00Pressure lubrication
    • F01M1/02Pressure lubrication using lubricating pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00Pressure lubrication
    • F01M1/16Controlling lubricant pressure or quantity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00Pressure lubrication
    • F01M1/18Indicating or safety devices
    • F01M1/20Indicating or safety devices concerning lubricant pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/06Cutting-out cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005Deactivating valves
    • F01L2013/001Deactivating cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04Sensors
    • F01L2820/043Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00Pressure lubrication
    • F01M1/02Pressure lubrication using lubricating pumps
    • F01M2001/0207Pressure lubrication using lubricating pumps characterised by the type of pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F02D2041/0012Controlling intake air for engines with variable valve actuation with selective deactivation of cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/002Controlling intake air by simultaneous control of throttle and variable valve actuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/024Fluid pressure of lubricating oil or working fluid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

ここに開示する技術は、エンジンの制御装置及び制御方法に関する。
例えば、特許文献1には、全ての気筒を稼働させる全気筒運転と、一部の気筒を休止させる減気筒運転との間で切り換わるよう構成されたエンジンが開示されている。このエンジンは、油圧を受けて作動する弁停止機構を備えており、この弁停止機構に対して加圧されたオイルを供給することにより、全気筒運転から減気筒運転に切り換わるようになっている。
また、前記特許文献1に開示されたエンジンは、弁停止機構を作動させるときに、予め、各気筒へ供給する吸気の量(吸気充填量)を、通常の全気筒運転時よりも増量させるようになっている。こうすることで、減気筒運転を開始したときに、混合気の空燃比を一定に保ちつつ、一気筒あたりの燃料量を増量することができる。これにより、全気筒運転から減気筒運転へ移行する前後で出力トルクを一定に保つことが可能になる。
しかし、このように構成した場合、吸気充填量の増量が完了するまでは、減気筒運転ではなく全気筒運転が継続することになる。吸気充填量が徐々に増量していく一方で、全ての気筒を稼働させることになるから、出力トルクが一時的に高くなる可能性がある。このことは、トルクショックの発生を抑制する上で好ましくない。
そこで、前記特許文献1に開示されたエンジンでは、吸気充填量の増量を開始してから、それが完了するまでの期間にわたって、点火タイミングを一時的にリタードさせるようになっている。こうすることで、吸気充填量を増量させながら全気筒運転を行ったとしても、エンジン全体の出力トルクを略一定に保つことができる。
特開2016−50510号公報
前述のように、減気筒運転への切替は、弁停止機構の作動によって実現されるところ、それを作動させるためには、例えば、減気筒運転の維持に必要となる油圧(維持油圧)よりも高い油圧(過渡油圧、作動油圧ともいう)が要求されることが知られている。
そこで、弁停止機構にオイルを供給する前に、予め、そのオイルの油圧を過渡油圧まで高めておくことが考えられる。従来、全気筒運転から減気筒運転への移行時には、オイルの加圧と、前記特許文献1に記載されたような吸気充填量の増量とを同時に開始して、双方が完了した後に、弁停止機構へオイルを供給するように制御するのが通例であった。
しかし、一般に、吸気等のガスの増量に要する時間と比較して、油圧の立ち上げに要する時間にはバラツキがある。前記のように制御した場合、そうしたバラツキに起因して、エンジンの燃費性能が悪化し得るということに、本願発明者等は気付いた。
例えば、油圧の立ち上げに遅れが生じた場合、前述の過渡油圧が確保される前に、吸気充填量の増量が完了する可能性がある。この場合、弁停止機構を作動させることが出来ない以上、過渡油圧が確保されるまで、吸気充填量を増量させたままの状態で、全気筒運転が継続することになる。
ここで、前記特許文献1に記載されたように、トルクショックの発生を抑制するべく、吸気充填量の増量と並行して、点火タイミングをリタードさせることが考えられる。通常、点火タイミングをリタードさせると、エンジンの燃焼効率が低下してしまう。そのため、燃費性能を確保するためには、リタード期間を可及的に短くすることが求められる。
ところが、前記のように、過渡油圧が確保される前に、吸気充填量の増量が完了してしまうと、全気筒運転が継続している以上、トルクショックの発生を抑制するには、点火タイミングのリタードも継続せざるを得ない。そうすると、過渡油圧の確保に遅れが生じた分、リタード期間が長くなってしまう。このことは、燃費性能の悪化を招くという点で好ましくない。
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油圧式の弁停止機構を備えたエンジンの制御装置において、全気筒運転から減気筒運転への移行時に、燃費性能の悪化を抑制することにある。
ここに開示する技術は、複数の気筒を有しかつ、該複数の気筒を全て稼働させる全気筒運転と、前記複数の気筒のうちの一部を休止させる減気筒運転との間で切り換わるよう構成されたエンジンの制御装置であって、所定の作動油圧まで加圧されたオイルが供給されたときに、前記エンジンを前記全気筒運転から前記減気筒運転へ切り換えるよう作動する弁停止機構と、前記弁停止機構に接続された油圧経路へオイルを吐出すると共に、該オイルの油圧を調整するように構成されたオイル供給装置と、前記油圧経路から前記弁停止機構へオイルを供給する制御弁と、前記複数の気筒それぞれに供給されるガスの量を示す吸気充填量を調整する充填量調整装置と、前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに接続されかつ、前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに制御信号を出力することによって、前記エンジンを運転するよう構成されたコントローラと、前記コントローラに接続されかつ、前記油圧経路を流れるオイルの油圧を検出すると共に、該検出結果を示す信号を前記コントローラへ出力する油圧センサと、を備える。
前記コントローラは、前記油圧センサにより検出される油圧を前記作動油圧まで上昇させるよう、前記オイル供給装置に制御信号を出力した後に、該作動油圧に調整されたオイルを前記弁停止機構に供給するよう、前記制御弁に制御信号を出力することによって前記弁停止機構を作動させる。
そして、前記コントローラはまた、前記弁停止機構を作動させるとき、前記オイル供給装置へ制御信号を出力した後、前記油圧センサにより検出される油圧が、前記作動油圧以下に設定された所定の判定値まで上昇したときに、該油圧の立ち上げを開始した時点と比較して前記吸気充填量を増量させるよう、前記充填量調整装置に対して制御信号を出力する。
すなわち、この制御装置は、油圧を受けて作動する弁停止機構を備えており、この弁停止機構を作動させることで、エンジンを全気筒運転から減気筒運転へ移行させる場合がある。その場合、弁停止機構に対し、所定の作動油圧まで加圧されたオイルを供給することが求められるため、予め、オイル供給装置を介して油圧を高めておくことが要求される。
また、減気筒運転へ移行する前後で出力トルクを一定に保つべく、弁停止機構にオイルを供給する前に、充填量調整装置を介して吸気充填量を高めておくことも要求される。
このように、弁停止機構を作動させるときには、オイルの加圧と、吸気充填量の増量とを行うことが求められる。しかし、吸気等のガスの増量に要する時間と比較して、油圧の立ち上げに要する時間にはバラツキがある。そうしたバラツキに起因して、エンジンの燃費性能が悪化するおそれがある。
例えば、オイル供給装置として、一般的なオイルポンプを用いた場合、低回転域では、オイルポンプの単位時間あたりの吐出量が低下することから、低回転になるほど油圧の上昇は遅くなる。一方、減気筒運転は、概ね、低回転側の運転領域で行われるようになっているため、全気筒運転から減気筒運転への移行時には、吸気充填量の増量に要する時間に対して、作動油圧を確保するのに要する時間が長くなる傾向にある。そのため、従来のように、オイルの加圧と吸気充填量の増量とを同時に開始した場合、前述の作動油圧が確保される前に、吸気充填量の増量が完了する可能性がある。この場合、弁停止機構を作動させることが出来ない以上、作動油圧が確保されるまで、吸気充填量を増量させたままの状態で、全気筒運転が継続することになる。
ここで、前記特許文献1に記載されたように、吸気充填量を増量しながら全気筒運転を継続したときに、トルクショックが発生しないようにするべく、吸気充填量の増量と並行して、点火タイミングをリタードさせることが考えられる。通常、点火タイミングをリタードさせると、エンジンの燃焼効率が低下してしまう。燃費性能を確保するためには、リタード期間を可及的に短くすることが求められる。
ところが、前記のように、作動油圧が確保される前に、吸気充填量の増量が完了してしまうと、全気筒運転が継続している以上、トルクショックの発生を抑制するには、点火タイミングのリタードも継続せざるを得ない。そうすると、作動油圧の確保に遅れが生じた分、リタード期間が長くなってしまう。このことは、燃費性能の悪化を招くという点で好ましくない。リタード時間を短くするためには、吸気充填量の増量が完了され次第、可及的速やかに減気筒運転を開始することが求められる。
一方、この制御装置では、油圧が所定の判定値まで上昇した後に、吸気充填量の増量を開始する。判定値の設定に応じて、吸気充填量の増量を開始するタイミングを遅らせることができる。そのことで、吸気充填量の増量が完了するタイミングに対し、作動油圧が確保されるタイミングを早めることができる。よって、油圧の立ち上げにバラツキが生じたとしても、吸気充填量の増量が完了され次第、可及的速やかに減気筒運転を開始することができる。これにより、全気筒運転から減気筒運転への移行時に、燃費性能の悪化を抑制することができる。
また、前記コントローラは、前記弁停止機構を作動させるとき、前記油圧センサにより検出される油圧が前記作動油圧まで上昇したときに、前記充填量調整装置に対して制御信号を出力する、としてもよい。
この構成によると、吸気充填量の増量が完了する前に、作動油圧を確実に確保することができるから、吸気充填量の増量が完了され次第、全気筒運転を継続することなく、減気筒運転を開始することが可能になる。よって、全気筒運転から減気筒運転への移行時に、燃費性能の悪化を抑制する上で有利になる。
また、この場合、作動油圧の確保と、吸気充填量の増量とを1つずつ確実に完了させていくことになるため、双方を同時に開始する場合と比較して、全気筒運転から減気筒運転への移行を安定して行うことができる。
また、前記オイル供給装置は、可変容量型のオイルポンプと、前記コントローラに接続されかつ、該コントローラの制御信号を受けて前記オイルポンプのオイル吐出量を調整することにより、該オイルの油圧を制御するよう構成されたオイル制御弁と、を有する、としてもよい。
この構成によると、オイル制御弁を介してオイル吐出量を調整することで、作動油圧を確保するときに、適切な制御を実現することが可能になる。
また、前記コントローラに接続されかつ、該コントローラの制御信号を受けて、前記気筒内の混合気に対して所定の点火タイミングで点火をするように構成された点火プラグを備え、前記コントローラは、前記弁停止機構を作動させるとき、前記オイル供給装置による油圧の立ち上げを開始した時点と比較して前記点火タイミングをリタードさせることにより、一気筒あたりの出力トルクが減少するように、前記点火プラグに対して制御信号を出力する、としてもよい。
ここで、油圧の立ち上げを開始した時点における点火タイミングには、例えば、エンジンが最大トルクを発生するタイミング(Minimum spark advance for Best Torque:MBT)が含まれる。コントローラは、例えばMBTよりも点火タイミングをリタードさせることで、一気筒あたりの出力を減少させることができる。
吸気充填量の増量を開始すると、混合気の空燃比を一定に保ちつつ、一気筒あたりの燃料量を増量することが可能になる。これにより、全気筒運転から減気筒運転へ移行する前後で、出力トルクを一定に保つことが可能になる。しかし、吸気充填量の増量が完了するまでは、減気筒運転ではなく全気筒運転が継続することになる。混合気が徐々に増量していく一方で、全ての気筒を稼働させることになるから、出力トルクが一時的に高くなる可能性がある。このことは、トルクショックの発生を抑制する上で好ましくない。
それに対し、この制御装置では、減気筒運転への移行時に、混合気の点火タイミングを一時的にリタードさせるようになっている。点火タイミングをリタードさせた分、一気筒あたりの出力トルクを低下させることができる。これにより、吸気充填量の増量と、トルクショックの抑制を両立することができる。
また、前記充填量調整装置は、前記複数の気筒の各々に設けられ、各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング機構と、前記複数の気筒に接続された吸気通路に設けられ、該吸気通路を通過するガスの流量を調整するスロットル弁と、を有する、としてもよい。
この構成によると、可変バルブタイミング機構とスロットル弁を用いた構成とすることで、吸気充填量を増量するときに、エンジンの運転状態に応じた適切な制御を実現することができる。
ここに開示する別の技術は、複数の気筒を有しかつ、該複数の気筒を全て稼働させる全気筒運転と、前記複数の気筒のうちの一部を休止させる減気筒運転との間で切り換わるよう構成されたエンジンの制御方法であって、前記エンジンの制御装置は、所定の作動油圧まで加圧されたオイルが供給されたときに、前記エンジンを前記全気筒運転から前記減気筒運転へ切り換えるよう作動する弁停止機構と、前記弁停止機構に接続された油圧経路へオイルを吐出すると共に、該オイルの油圧を調整するように構成されたオイル供給装置と、前記油圧経路から前記弁停止機構へオイルを供給する制御弁と、前記複数の気筒それぞれに供給されるガスの量を示す吸気充填量を調整する充填量調整装置と、前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに接続されかつ、前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに制御信号を出力することによって、前記エンジンを運転するよう構成されたコントローラと、前記コントローラに接続されかつ、前記油圧経路を流れるオイルの油圧を検出すると共に、該検出結果を示す信号を前記コントローラへ出力する油圧センサと、を備える。
そして、前記弁停止機構を作動させるとき、前記油圧経路を流れるオイルを、前記作動油圧に向けて加圧する第1工程と、前記第1工程を開始した後、前記油圧センサにより検出される油圧が、前記作動油圧以下に設定された所定の判定値まで上昇したときに、該油圧の立ち上げを開始した時点と比較して前記吸気充填量を増量させる第2工程と、前記第1工程、及び前記第2工程が両方とも完了した後に、前記作動油圧に調整されたオイルを前記弁停止機構に供給する第3工程と、を実行する。
この制御方法では、油圧が所定の判定値まで上昇した後に、吸気充填量の増量を開始する。判定値の設定に応じて、吸気充填量の増量を開始するタイミングを遅らせることができる。そのことで、吸気充填量の増量が完了するタイミングに対し、作動油圧が確保されるタイミングを早めることができる。よって、油圧の立ち上げにバラツキが生じたとしても、吸気充填量の増量が完了され次第、可及的速やかに減気筒運転を開始することができる。これにより、全気筒運転から減気筒運転への移行時に、燃費性能の悪化を抑制することができる。
以上説明したように、前記エンジンの制御装置及び制御方法によれば、全気筒運転から減気筒運転への移行時に、燃費性能の悪化を抑制することができる。
図1は、エンジンの概略構成を例示する図である。 図2は、エンジン本体の構成を例示する断面図である。 図3は、弁停止機構の構成及び作動を説明する図であり、(A)はロック状態を、(B)はロック解除状態を、(C)は弁の作動が停止している状態を示す。 図4は、可変バルブタイミング機構の構成を例示する断面図である。 図5は、油圧制御システムの構成を例示する図である。 図6は、エンジンの制御装置の構成を例示するブロック図である。 図7は、減気筒運転領域を示す図である。 図8は、コントローラの制御態様を例示する概略図である。 図9は、全気筒運転と減気筒運転との切替に関する処理を示すフローチャートである。 図10は、全気筒運転から減気筒運転へ移行するときのタイムチャートである。
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
<エンジン>
図1に、エンジンの概略構成を示す。このエンジンEは、自動車に搭載される直列4気筒エンジンである。すなわち、このエンジンEは、直列に並んだ4つの気筒を有するエンジン本体100と、エンジン本体100にガスを導入するための吸気通路200と、エンジン本体100から排気ガスを導出するための排気通路300とを備えている。以下、4つの気筒を、気筒列方向の端から順に、「第1気筒(#1)」、「第2気筒(#2)」、「第3気筒(#3)」、及び「第4気筒(#4)」という場合がある。エンジンEは、燃料消費の低減等のために、これら全部の気筒を稼働させる運転(全気筒運転)と、半分の気筒等、一部の気筒を休止させる運転(減気筒運転)とに、エンジンEの運転状態に応じて切り換わるよう構成されている。
図2に、エンジン本体100の概略断面図を示す。エンジン本体100は、シリンダヘッド1と、シリンダヘッド1の下側に取り付けられるシリンダブロック2と、シリンダブロック2の下側に取り付けられるオイルパン3とを備えている。シリンダブロック2は、アッパブロック21と、ロアブロック22とを有している。ロアブロック22は、アッパブロック21の下面に取り付けられており、オイルパン3は、ロアブロック22の下面に取り付けられている。
アッパブロック21には、各気筒を構成する4つの円筒状のシリンダボア23が上下方向に延びるように形成されている(図2には1つのシリンダボア23だけを表示)。これらシリンダボア23の上部の開口を塞ぐように、アッパブロック21の上にシリンダヘッド1が組み付けられている。シリンダボア23の内部には、ピストン24が上下方向にスライド自在に設置されている。ピストン24は、コネクティングロッド25を介して下方に位置するクランク軸26に連結されている。エンジン本体100の内部には、シリンダボア23の内周壁と、ピストン24の上面と、シリンダボア23に臨むシリンダヘッド1の下壁とにより、燃焼室27が区画されている。
図1に戻ると、シリンダヘッド1には、各気筒の燃焼室27内に向けて燃料(例えば、ガソリンを主成分とするもの)を噴射するインジェクタ4と、インジェクタ4から噴射された燃料と空気との混合気に対して、所定の点火タイミングで点火をするように構成された点火プラグ5とが設けられている。
シリンダヘッド1には、燃焼室27の上部に開口を有する吸気ポート11と排気ポート12とが設けられている。吸気ポート11は、各気筒の燃焼室27を吸気通路200に連通させており、排気ポート12は、各気筒の燃焼室27を排気通路300に連通させている。
吸気通路200は、各気筒の吸気ポート11と連通する4本の独立吸気通路201と、各独立吸気通路201の上流端部(吸気の流れ方向上流側の端部)に共通に接続されたサージタンク202と、サージタンク202から上流側に延びる1本の吸気管203とを有している。そして、吸気管203の途中部には、いわゆるエレキスロットルとして構成されたスロットル弁204が設けられている。スロットル弁204の開度を変更することにより、吸気管203を通過するガスの流量を調整することができる。
排気通路300は、各気筒の排気ポート12と連通する4本の独立排気通路301と、各独立排気通路301の下流端部(排気ガスの流れ方向下流側の端部)が集合した集合部302と、集合部302から下流側に延びる1本の排気管303とを有している。
また、図2に示すように、吸気ポート11には、吸気ポート11の開口を開閉する吸気弁13が設けられ、排気ポート12には、排気ポート12の開口を開閉する排気弁14が設けられている。吸気弁13及び排気弁14の各々は、吸気カム軸41に設けられた吸気カム部41aと、排気カム軸42に設けられた排気カム部42aとによって駆動される。
詳しくは、吸気弁13及び排気弁14は、バルブスプリング15,16により、開口を閉じる方向(図2では上方向)に付勢されている。吸気弁13と吸気カム部41a、及び排気弁14と排気カム部42aの各々の間には、それぞれ、カムフォロア43a,44aを略中央部に有する、吸気スイングアーム43及び排気スイングアーム44が介設されている。
これら吸気スイングアーム43及び排気スイングアーム44の一端部は、それぞれ油圧ラッシュアジャスタ(Hydraulic Lash Adjuster:HLA)45,46に支持されている。カムフォロア43a,44aが、吸気カム部41a又は排気カム部42aに押されることにより、吸気スイングアーム43又は排気スイングアーム44は、そのHLA45,46に支持された一端部を支点として揺動する。そうして揺動する吸気スイングアーム43又は排気スイングアーム44の他端部の各々が、吸気弁13又は排気弁14をバルブスプリング15,16の付勢力に抗して押し下げ、吸気弁13又は排気弁14は、開口を開く方向(図2では下方向)に移動する。HLA45,46は、油圧により、バルブクリアランスがゼロになるように自動的に調整している。
第1気筒と第4気筒に設けられたHLA45,46には、それぞれ吸気弁13及び排気弁14の動作を停止させる弁停止機構45d,46dが備えられている(詳細は後述)。一方、第2気筒と第3気筒に設けられたHLA45,46には、弁停止機構45d,46dは備えられていない。以下、前者を高機能HLA45a,46aと称し、後者を標準HLA45b,46bと称する場合がある。
全気筒運転と減気筒運転との切り替えは、高機能HLA45a,46aの作動によって行われる(詳細は後述)。すなわち、所定の過渡油圧(作動油圧)まで加圧されたオイルが、高機能HLA45a,46aに連通する給油路(シリンダヘッド1に形成)を介して供給されることにより、高機能HLA45a,46aが油圧制御され、全気筒運転から減気筒運転への切り替えが行われる。
<弁停止機構>
図3(A)〜図3(C)に、高機能HLA45aを示す。なお、高機能HLA45aの構造は、弁停止機構45dの有無を除けば、実質的に標準HLA45b,46bと同じであるため、以下では、高機能HLA45aを例に説明する。
高機能HLA45aは、ピボット機構45cと、弁停止機構45dとを有している。ピボット機構45cは、周知のHLAのピボット機構であり、油圧によってバルブクリアランスを自動的にゼロに調整するように構成されている。弁停止機構45dは、対応する吸気弁13又は排気弁14の作動及び作動停止を切り替える機構である。
図3(A)に示すように、弁停止機構45dは、軸方向にスライドして突出可能な状態でピボット機構45cを収容する有底円筒状の外筒45eと、外筒45eの側周面に対向して形成された2つの貫通孔45fに進退可能に挿通された一対のロックピン45gと、各ロックピン45gを外筒45eの半径方向外側へ付勢するロックスプリング45hと、外筒45eの底部に収容されてピボット機構45cを突出する方向へ付勢するロストモーションスプリング45iと、を有している。
ロックピン45gは、ピボット機構45cの下端に配置されている。ロックピン45gは、油圧によって作動し、ピボット機構45cが変位不能に固定されるロック状態と、ピボット機構45cが軸方向にスライドして変位可能になるアンロック状態とに弁停止機構45dを切り替える。
図3(A)は、そのロック状態を示している。ロック状態では、ピボット機構45cは、外筒45eから比較的大きな突出量で突出しており、ロックピン45gが貫通孔45fに嵌合することにより、外筒45eの軸方向への移動が規制されている。このロック状態において、ピボット機構45cの頂部は、吸気スイングアーム43又は排気スイングアーム44の一端部に接触しており、その揺動の支点として機能する。
つまり、弁停止機構45dがロック状態にあるときには、高機能HLA45aは、標準HLA45b,46bと実質同じであり、対応する吸気弁13又は排気弁14は、通常通りに作動する。
一方、高機能HLA45aに加圧されたオイルが供給されることにより、図3(B)に黒矢印で示すように、ロックピン45gに所定の油圧が作用すると、ロックピン45gは、ロックスプリング45hの付勢力に抗して半径方向の内側へと移動し、貫通孔45fとの嵌合が解除される。その結果、ロックピン45gが貫通孔45fと嵌合しない位置まで外筒45eの内部に引っ込んだアンロック状態に切り替わる。
ピボット機構45cは、ロストモーションスプリング45iによって付勢されているため、外筒45eから比較的大きな突出量で突出した状態となっているが、ロストモーションスプリング45iの付勢力は、バルブスプリング15,16による、吸気弁13及び排気弁14を閉じる方向へ付勢する付勢力よりも小さく設定されている。そのため、アンロック状態では、カムフォロア43a,44aが、それぞれ吸気カム部41a又は排気カム部42aに押されると、吸気スイングアーム43又は排気スイングアーム44は、吸気弁13又は排気弁14の頂部を支点にして揺動し、図3(C)の白抜き矢印に示すように、ピボット機構45cをロストモーションスプリング45iの付勢力に抗して外筒45eの外側へと変位させる。
つまり、弁停止機構45dがアンロック状態にあるときには、高機能HLA45aは、HLAとして機能せず、対応する吸気弁13又は排気弁14は、その作動を停止する。その結果、これら吸気弁13や排気弁14を備えた気筒は稼働できなくなって気筒休止状態となり、前述の減気筒運転となる。減気筒運転中は、弁停止機構45dはアンロック状態に維持される。
シリンダヘッド1の上部にはカムキャップ47が取り付けられている。これらシリンダヘッド1及びカムキャップ47により、吸気カム軸41及び排気カム軸42の各々が、回転可能に支持されている。
吸気カム軸41の上方には、吸気側オイルシャワー48が設けられている一方、排気カム軸42の上方には、排気側オイルシャワー49が設けられている。これら吸気側オイルシャワー48及び排気側オイルシャワー49は、吸気カム部41a及び排気カム部42aが、吸気スイングアーム43及び排気スイングアーム44の各カムフォロア43a,44aと接触する部位にオイルを滴下する。
<可変バルブタイミング機構(VVT)>
エンジン本体100には、吸気弁13及び排気弁14のそれぞれの弁特性(具体的には、開閉タイミング)を変更する可変バルブタイミング機構(以下、「VVT」と称する)が設けられている。このエンジンEの場合、吸気側VVT17は電動駆動式であり、排気側VVT18は油圧駆動式である。
図4に、排気側VVT18を示す。排気側VVT18は、略円環状のハウジング18aと、ハウジング18aの内部に収容されたロータ18bとを有している。ハウジング18aは、クランク軸26と連動して回転するカムプーリ18cと一体化されている。ロータ18bは、排気弁14を開閉させる排気カム軸42と一体化されている。
ロータ18bの外周には、放射状に張り出す複数のベーン体18dが形成されている。ハウジング18aの内部には、各ベーン体18dを収容する複数の空間が形成されており、これら空間がベーン体18dで区画されることにより、遅角作動室18e及び進角作動室18fがハウジング18aの内部に複数形成されている。
これら遅角作動室18e及び進角作動室18fの各々には、排気弁14の開閉タイミングを変更するために、加圧されたオイルが供給されるようになっている。それにより、遅角作動室18eの油圧が進角作動室18fの油圧よりも高くなると、ハウジング18aの回転方向に対してロータ18bが反対向きに回転する。すなわち、排気カム軸42が、カムプーリ18cに対して反対向きに回転し、排気カム軸42のクランク軸に対する位相角が遅角方向に変化する結果、排気弁14の開弁タイミングが遅くなる。
一方、進角作動室18fの油圧が遅角作動室18eの油圧よりも高くなると、ハウジング18aの回転方向に対してロータ18bが同じ向きに回転する。すなわち、排気カム軸42が、カムプーリ18cに対して同じ向きに回転し、排気カム軸42のクランク軸に対する位相角が進角方向に変化する結果、排気弁14の開弁タイミングが早くなる。
このように、排気側VVT18や吸気側VVT17により、排気弁14や吸気弁13の開弁タイミングを変更することで、吸気弁13の開弁期間と排気弁14の開弁期間とがオーバーラップする量の増減が可能になり、内部EGR量の増加やポンピングロスの低減等による燃費性能の向上を図ることができる。なお、これら排気側VVT18や吸気側VVT17による開弁タイミングを変更する制御は、全気筒運転及び減気筒運転の双方において実行される。
このエンジンEでは、吸気側VVT17及び排気側VVT18は、前述のスロットル弁204と共に、各気筒に供給される吸気量(吸気充填量)を調整するための「充填量調整装置」を構成している。充填量調整装置を介して、各気筒の充填効率を制御することができる。以下の記載において、充填効率を制御することは、吸気充填量を制御することに等しい。
<油圧制御システム>
図5に、エンジンEの油圧制御システムを示す。油圧制御システムは、HLA45,46や排気側VVT18など、エンジンEに付設されている油圧作動装置(油圧で作動する装置)や、軸受部などのエンジンEの潤滑部位に、所定の油圧でオイルを供給するシステムである。油圧制御システムは、これら油圧作動装置、オイルポンプ81、及び、油圧経路等で構成されている。
(オイルポンプ)
オイルポンプ81は、いわゆる可変容量型オイルポンプであって、その容量を変更することにより、単位時間当たりにオイルポンプ81から吐出されるオイルの流量(オイル吐出量)を調整することができる。オイルポンプ81は、ロアブロック22の下面に取り付けられていて、クランク軸26によって駆動される。オイルポンプ81は、その駆動時には、油圧経路を介して各油圧作動装置へオイルを供給する。
詳しくは、オイルポンプ81は、駆動シャフト81aと、駆動シャフト81aに連結されたロータ81bと、ロータ81bから半径方向へ進退自在に設けられた複数のベーン81cと、ロータ81b及びベーン81cを収容し、ロータ81bの回転中心に対する偏心量が調整されるように構成されたカムリング81dと、ロータ81bの回転中心に対する偏心量が増大する方向へカムリング81dを付勢するスプリング81eと、ロータ81bの内側に配置されたリング部材81fと、ロータ81b、ベーン81c、カムリング81d、スプリング81e及びリング部材81fを収容するハウジング81gとを有している。
図示は省略するが、駆動シャフト81aの一端部は、ハウジング81gの外方へ突出している。この一端部には従動スプロケットが連結されていて、その従動スプロケットには、クランク軸26の駆動スプロケットに巻回されたタイミングチェーンが巻回されている。それにより、ロータ81bは、クランク軸26によって回転駆動される。
ロータ81bが回転すると、各ベーン81cは、カムリング81dの内周面上を摺動する。これにより、ロータ81b、隣り合う2つのベーン81c、カムリング81d及びハウジング81gによって区画された複数(図5に示す例では7つ)のポンプ室81iが、それぞれ、ベーン81cの摺動方向に移動する。
ハウジング81gには、ポンプ室81iへオイルを吸入する吸入口81jと、ポンプ室81iからオイルを吐出する吐出口81kとが形成されている。吸入口81jにはオイルストレーナ81l(オイルパン3に貯留されるオイルに浸漬)が接続されており、ロータ81bが回転駆動されると、オイルパン3に貯留されたオイルがオイルストレーナ81lを介して吸入口81jからポンプ室81i(具体的には、複数のポンプ室81iのうち、吸入口81jに近い側に位置する1つのポンプ室81i)内へ吸入される。他方、吐出口81kには油圧経路が接続されており、吸入口81jから吸入されたオイルは、該オイルを吸入したポンプ室81iが吐出口81kに近い側まで移動したときに、吐出口81kから油圧経路に吐出される。
カムリング81dは、所定の支点回りに揺動するようにハウジング81gに支持されている。スプリング81eは、カムリング81dを揺動方向の一方に付勢している。カムリング81dとハウジング81gとの間には、オイルが供給される圧力室81mが区画されていて、カムリング81dには、圧力室81m内のオイルの油圧が作用している。この油圧は、カムリング81dを揺動方向の他方に付勢するようになっている。そのため、カムリング81dは、スプリング81eの付勢力と圧力室81mの油圧とのバランスに応じて揺動し、ロータ81bの回転中心に対するカムリング81dの偏心量が決まる。カムリング81dの偏心量に応じて、オイルポンプ81の容量が変化し、オイル吐出量が変化する。図示は省略するが、例えば、圧力室81mからオイルを排出し、カムリング81dを揺動方向の一端まで偏心させた場合、吸入口81jに近い側に位置するポンプ室81iの容量に対して、吐出口81kに近い側に位置するポンプ室81iの容量が最も小さくなる。この場合、オイルの吐出圧が最小となり、その結果、オイル吐出量も最小となる。一方、圧力室81mへ十分な量のオイルを供給し、カムリング81dを揺動方向の他端まで偏心させた場合、吸入口81jに近い側に位置するポンプ室81iの容量に対して、吐出口81kに近い側に位置するポンプ室81iの容量が最も大きくなる。この場合、オイルの吐出圧が最大となり、そのことでオイル吐出量も最大となる。
(油圧経路)
油圧経路は、油圧配管や、シリンダブロック2等に穿設された流路で形成されている。具体的に、油圧経路は、シリンダブロック2において気筒列方向に延びるメインギャラリ50(図2も参照)、メインギャラリ50から分岐する制御圧経路54、オイルポンプ81とメインギャラリ50とを接続する第1連通路51、メインギャラリ50からシリンダヘッド1まで延びる第2連通路52、シリンダヘッド1において吸気側と排気側との間を略水平方向に延びる第3連通路53、第3連通路53から分岐する第1〜第5給油路55〜59などで構成されている。
第1連通路51は、オイルポンプ81の吐出口81kと、メインギャラリ50の中間部位とに接続されている。第1連通路51には、オイルフィルタ82及びオイルクーラ83がオイルポンプ81側から順に設けられている。それにより、オイルポンプ81から第1連通路51へ吐出されたオイルは、オイルフィルタ82で濾過される。濾過されたオイルは、オイルクーラ83で油温が調整された後、メインギャラリ50の中間部位へ流入する。
メインギャラリ50には、4つのピストン24の背面側にオイルを噴射するオイルジェット71が、気筒列方向に間隔を隔てて接続されている(図2も参照)。オイルジェット71は、逆止弁とノズルとを有し、所定値以上の油圧が作用したときに逆止弁が開弁し、ノズルからオイルを噴射する。オイルジェット71から噴射されたオイルによって、各ピストン24の冷却を促進することができる。
更に、メインギャラリ50には、クランク軸26を支持する5つの軸受部29と、4つのコネクティングロッド25における軸受部72とにオイルを供給する分岐経路も、気筒列方向に間隔を隔てて接続されている。メインギャラリ50の一端側は、1つの分岐経路に連なる終端となっていて、メインギャラリ50の他端側には、制御圧経路54、第2連通路52、油圧式チェーンテンショナ(不図示)へオイルを供給するオイル供給部73、及び、タイミングチェーンへオイルを噴射するオイルジェット74を有する分岐経路が接続されている。
メインギャラリ50には、オイルが常時供給されるようになっている。メインギャラリ50の他端側には、メインギャラリ50におけるオイルの油圧を検出する油圧センサ50aが設置されている。この油圧センサ50aの検出値に基づいて、油圧経路の油圧が制御されている(詳細は後述)。
制御圧経路54は、オイルポンプ81の圧力室81mに接続されている。制御圧経路54には、オイル供給部73、オイルフィルタ54a、及びオイル制御弁(吐出量調整装置)84が設けられている。制御圧経路54を通り、オイルフィルタ54aで濾過されたオイルは、オイル制御弁84によって油圧が調整された後、オイルポンプ81の圧力室81mに流入する。オイル制御弁84によって、圧力室81mの圧力、ひいてはカムリング81dの偏心量が調整される。前述の如く、カムリング81dの偏心量を調整すると、オイルポンプ81のオイル吐出量が増減する。つまり、オイル制御弁84は、オイルポンプ81のオイル吐出量を調整しているに等しい。
オイル制御弁84は、リニアソレノイドバルブである。オイル制御弁84は、入力される制御信号のデューティ比(={通電時間/(通電時間+非通電時間)}×100%)に応じて、圧力室81mに供給するオイルの流量を調整する。デューティ比が小さいほど、圧力室81mに供給される油量が減少する。そのため、デューティ比が小さくなるに従って、オイル吐出量(ポンプ流量)は増大することになる。デューティ比がゼロのとき、オイル吐出量は最大量となる。オイル制御弁84を介して、オイルポンプ81から油圧経路へ吐出されるオイルの油圧を調整することができる。
このエンジンEでは、オイル制御弁84は、前述のオイルポンプ81と共に「オイル供給装置」を構成している。このオイル供給装置は、弁停止機構45d,46dに接続された油圧経路へオイルを吐出すると共に、そのオイルの油圧を調整するものである。
第2連通路52は、第3連通路53に連通しており、メインギャラリ50のオイルは、第2連通路52を通って、第3連通路53へ流入する。第3連通路53へ流入したオイルは、第3連通路53を介して、シリンダヘッド1の吸気側に位置する第1給油路55と、排気側に位置する第2給油路56及び第3給油路57と、特定の気筒付近に位置する第4給油路58及び第5給油路59とへ分配される。
第1給油路55には、吸気側のカム軸41のオイル供給部91,92と、高機能HLA45aのピボット機構45cと、標準HLA45bと、吸気側のオイルシャワー48と、吸気側VVT17の摺動部のオイル供給部93と、が接続されている。
第2給油路56には、排気側のカム軸42のオイル供給部94,95と、高機能HLA46aのピボット機構46cと、標準HLA46bと、排気側のオイルシャワー49と、が接続されている。
第3給油路57には、オイルフィルタ57a及び第1方向切換弁96を介して、排気側VVT18(具体的には、遅角作動室18e及び進角作動室18f)と、排気側のカム軸42のオイル供給部94と、が接続されている、第1方向切換弁96が開閉することによって、遅角作動室18e及び進角作動室18fへ供給されるオイルの量を調整することができる。すなわち、第1方向切換弁96により、排気側VVT18の作動が制御されている。
第4給油路58は、オイルフィルタ58a及び第2方向切換弁97を介して、第1気筒の高機能HLA45a,46aの弁停止機構45d,46dに接続されている。第1気筒の弁停止機構45d,46dへ供給されるオイルの量は、第2方向切換弁97によって調整されている。すなわち、第2方向切換弁97により、第1気筒の弁停止機構45d,46dの作動が制御されている。第2方向切換弁97は、油圧経路から弁停止機構45d,46dへオイルを供給するための「制御弁」を例示している。
第5給油路59は、オイルフィルタ59a及び第3方向切換弁98を介して、第4気筒の高機能HLA45a,46aの弁停止機構45d,46dに接続されている。第4気筒の弁停止機構45d,46dへ供給されるオイルの量は、第3方向切換弁98によって調整されている。すなわち、第3方向切換弁98により、第4気筒の弁停止機構45d,46dの作動が制御されている。第3方向切換弁98もまた、第2方向切換弁97と同様に「制御弁」を例示している。
エンジンEの各部へ供給されたオイルは、冷却や潤滑を終えた後、不図示のドレイン油路を通ってオイルパン3内に滴下し、オイルポンプ81によって再び吸入される。こうして、油圧制御システムは、オイルを循環させながら、油圧作動装置やエンジンEの循環部位に、所定の油圧でオイルを供給している。
なお、油圧経路を流れるオイルには、摩擦抵抗等による圧損が生じるため、下流側の油圧は、上流側よりも低くなる傾向がある。そして、経路が長いほどその低下量は大きくなり易い。また、経路が長いほど油圧の応答性も悪くなるため、オイルポンプ81の吐出量を変化させても、直ちに、全ての油圧作動装置において必要な油圧が確保できるとは限らない。
(コントローラ)
図6に、エンジンEの制御装置の構成を例示する。この制御装置は、エンジンEを運転するためのコントローラ60を備えている。コントローラ60は、周知のマイクロコンピュータをベースとするPCM(Powertrain Control Module)である。
コントローラ60は、プロセッサやメモリ等のハードウェアと、制御プログラムや制御データ等のソフトウェアとを有し、油圧制御システムばかりでなく、エンジン全体を総合的に制御する。コントローラ60には、図5及び図6に示すように、各種のセンサ50a,61〜67が接続されている。センサ50a,61〜67は、各々の検出結果を示す信号をコントローラ60に出力する。
例えば、前述の油圧センサ50aの他、クランク軸26の回転角度を検出するクランク角センサ61、エンジンEが吸入する空気の流量を検出するエアフローセンサ62、油圧経路を流れるオイルの温度を検出する油温センサ63、吸気カム軸41及び排気カム軸42各々の回転位相を検出するカム角センサ64、エンジンEの冷却水の温度を検出する水温センサ65、サージタンク202内の圧力を検出する吸気圧センサ66、並びに、不図示のアクセルペダルの踏込操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ67などから、コントローラ60に信号が入力される。
コントローラ60は、クランク角センサ61からの信号に基づいてエンジン回転速度を取得し、エアフローセンサ62からの信号に基づいてエンジン負荷を取得し、カム角センサ64からの信号に基づいて吸気側VVT17及び排気側VVT18の作動角を取得する。
コントローラ60は、これらに基づいてエンジンEの運転状態を判定し、判定した運転状態に基づいて、各アクチュエータの制御量を計算する。そして、コントローラ60は、計算された制御量に対応する制御信号を生成し、その制御信号を、インジェクタ4、点火プラグ5、スロットル弁204及び吸気側VVT17、並びに、油圧制御システムを構成するオイル制御弁84、第1方向切換弁96、第2方向切換弁97及び第3方向切換弁98等のアクチュエータへ出力する。コントローラ60は、それらアクチュエータを介してエンジンEの運転を制御する。
<基本制御>
例えばコントローラ60は、アクセル開度センサ67の検出結果すなわち、アクセル開度に応じて設定された要求トルクを実現するように、スロットル弁204の開度を変更する。
具体的に、コントローラ60は、各センサの検出結果に基づき、エンジンEの運転状態を把握すると共に、その運転状態に対応した要求トルクを設定する。そして、コントローラ60は、その要求トルクを実現するために必要な充填効率である要求充填効率を求めると共に、その要求充填効率を実現するのに必要な吸気通路200内の空気量(要求空気量)を求める。要求空気量は、要求充填効率と、エンジンEの運転状態に基づいて算出される。
次に、コントローラ60は、要求空気量と、現在の吸気通路200内の空気量と、吸気通路200内から気筒に吸入される空気流量とに基づき、スロットル弁204を通過する空気流量の目標値を求め、その目標値を実現するように、スロットル弁204の開度調整を行う。
一方、コントローラ60は、前述の要求充填効率などに基づいて、各気筒へ供給する燃料量を決定する。そして、コントローラ60は、各気筒に供給した燃料と空気との混合気に対して、所定の点火タイミングで点火をするように点火プラグ5を制御する。具体的に、コントローラ60には、エンジン回転速度とエンジン負荷とに対応したマップが予め記憶されており、コントローラ60は、このマップからエンジン回転速度とエンジン負荷とに対応した点火タイミングを決定すると共に、その点火タイミングを吸気圧センサ66の検出結果等に基づき補正するようになっている。
点火タイミングは、気筒間で180°CAずつ位相をずらしたタイミングに設定される。このエンジンEでは、全気筒運転時には、第1気筒→第3気筒→第4気筒→第2気筒の順で点火が行われるようになっている。
<油圧制御>
また、コントローラ60は、オイル制御弁84に対し制御信号を出力することにより、オイルポンプ81の吐出量(オイル吐出量)を調整している。コントローラ60は、その制御信号を介してオイル吐出量を調整することにより、弁停止機構45d,46dなど、各油圧作動装置へ供給される油圧を制御している。
具体的に、コントローラ60は、油圧センサ50aで検出された油圧が、エンジンEの運転状態に応じて設定された油圧(目標油圧)となるような制御信号を生成して出力し、オイル制御弁84の開度調整を通じてオイルポンプ81のオイル吐出量を調整している。以下、このような油圧制御を「フィードバック制御」という。
フィードバック制御において、例えば、弁停止機構45d,46dの作動(ロックピン45gの押し込み)に必要な油圧(過渡油圧)を目標油圧に設定することで、その過渡油圧を確保することが可能になる。
以下、油圧のフィードバック制御の具体例として、過渡油圧の確保について説明する。
コントローラ60は、弁停止機構45d,46dの作動に必要な過渡油圧を、対応するマップに照合して取得する。このマップは、予めメモリに記憶されている。そして、コントローラ60は、その過渡油圧を目標油圧に設定する。
次に、コントローラ60は、オイルポンプ81から油圧センサ50aの位置までオイルが流通するときの油圧低下代に基づいて目標油圧を増大させることによって、修正目標油圧を算出する。油圧低下代は、予めメモリに記憶されている。コントローラ60は、修正目標油圧をオイルポンプ81の流量(オイル吐出量)に変換し、目標流量(目標吐出量)を取得する。
続いて、コントローラ60は、目標流量を各油圧作動装置の消費流量に基づいて補正する。具体的に、コントローラ60は、弁停止機構45d,46dを作動させる場合の弁停止機構45d,46dの予測作動量を流量に変換し、弁停止機構45d,46dの作動時に消費される流量(消費流量)を得る。
さらに、コントローラ60は、目標流量を油圧フィードバック量に基づいて補正する。オイル吐出量が増減する際には、オイルポンプ81の応答遅れによって、油圧センサ50aで検出される油圧(実油圧)は、目標油圧の変化に対して遅れて追従する。このような油圧の応答遅れによる実油圧の変化は、予め実験等によって予測することができ、そうして予測された油圧(予測油圧)がメモリに記憶されている。コントローラ60は、その予測油圧と実油圧との偏差に応じた値(油圧フィードバック量)を求め、その油圧フィードバック量を用いて目標流量を補正する。それにより、実油圧を目標油圧にスムースに一致させることができる。
コントローラ60は、このようにして補正された目標流量(補正目標流量)と、エンジンEの回転速度とを、デューティ比マップに照合することで、目標デューティ比を設定し、その制御信号をオイル制御弁84へ送信する。それにより、オイルポンプ81は、所定量でオイルを吐出し、油圧経路(特にメインギャラリ50)の油圧が、目標油圧となるように調整される。
<気筒数の制御>
このエンジンEでは、その運転状態に応じて、全部の気筒(第1〜第4の気筒)を稼働させて燃焼を実行する全気筒運転と、一部の気筒(第1気筒及び第4気筒)を休止させて残りの気筒(第2気筒及び第3気筒)で燃焼を実行する減気筒運転とに切り換わるように構成されている。
詳しくは、図7に示すように、エンジンEの運転状態が、回転速度が比較的低い特定の運転領域A1(減気筒運転領域)内にあるときには、前述の減気筒運転が実行される。また、エンジンEの運転状態が、その減気筒運転領域A1を除く残余の運転領域A2にあるときには、通常の全気筒運転が実行される。減気筒運転が実行されると、第1気筒及び第4気筒において点火プラグ5の作動が禁止され、その結果、第1気筒(休止)→第3気筒(稼働)→第4気筒(休止)→第2気筒(稼働)のように、1つ飛ばしの順で燃焼が発生するようになる。
また、図示は省略するが、全気筒運転と減気筒運転とは水温に応じても切り替えられる。例えば、エンジンEが所定の回転速度且つ、所定の負荷で走行し、エンジンEが暖機して水温が上昇する場合、その水温が所定温度よりも低いときには全気筒運転が実行され、水温が所定温度以上のときには減気筒運転が実行される。
具体的に、コントローラ60は、全気筒運転を行っている最中に、例えば、エンジンEの運転状態が減気筒運転領域A1に至ったと判定すると、減気筒フラグを成立させて、全気筒運転から減気筒運転へ移行する(詳細は後述)。
ここで、減気筒運転時は、稼働する気筒の数が減少するため、全気筒運転時と同様のトルクを出力するためには、一気筒あたりの出力トルクを全気筒運転時よりも大きくする必要がある。よって、減気筒運転時には、一気筒あたりの燃料量を増量することが求められるため、混合気の空燃比を考慮すると、各気筒内に供給するガスの量(吸気充填量)もまた、燃料量と同様に増量することが求められる。このエンジンEの場合、減気筒運転時に休止するのは全気筒のうちの半分であるから、燃料量と吸気充填量をそれぞれ2倍に増量することが要求される。
しかし、吸気充填量の変化には遅れがあるため、減気筒フラグが成立した直後に、第1気筒及び第4気筒の燃焼を停止したのでは、第2気筒及び第3気筒からの出力が不足してしまい、トルクショックが生じるおそれがある。
またそもそも、減気筒運転への切替は、弁停止機構45d,46dの作動によって実現されるところ、それを作動させるためには、例えば、減気筒運転の維持に必要となる油圧(維持油圧)よりも高く設定された過渡油圧を確保することが求められる。吸気充填量と同様に、油圧の変化には遅れがあるため、減気筒フラグが成立した直後に、弁停止機構45d,46dを即座に作動させるのは困難である。
そこで、このエンジンEでは、減気筒フラグが成立しても、すぐには減気筒運転を開始せず、全気筒運転を継続しながら、減気筒運転へ向けた準備を行う。具体的に、コントローラ60は、減気筒運転へ向けた準備制御として、吸気充填量の増量と、油圧の立ち上げとを実行する。
具体的に、コントローラ60は、一気筒あたりの吸気充填量を、全気筒運転の定常時に対して増量すると共に、前述のフィードバック制御によって、油圧経路を流れるオイルの油圧を過渡油圧まで高める。
そして、コントローラ60は、準備制御が完了すると、第2方向切換弁97と第3方向切換弁98を両方とも開弁することにより、過渡油圧に調整されたオイルを弁停止機構45d,46dへ供給し、これにより、弁停止機構45d,46dを作動させる。
このように、弁停止機構45d,46dにオイルを供給する前に、予め、そのオイルの油圧を過渡油圧まで高めておくことが求められる。従来、準備制御の際には、吸気充填量の増量と、油圧の立ち上げとを同時に開始して、双方が完了した後に、弁停止機構45d,46dへオイルを供給するのが通例であった。
しかし、一般に、吸気等のガスの増量に要する時間と比較して、油圧の立ち上げに要する時間にはバラツキがある。そのため、前記のように制御した場合、そうしたバラツキに起因して、エンジンEの燃費性能が悪化し得るということに、本願発明者等は気付いた。
特に、低回転域では、オイルポンプ81の単位時間あたりの吐出量が低下することから、低回転になるほど油圧の立ち上がりが遅くなる。一方、減気筒運転は、図7に示すように、概ね、低回転側の運転領域で行われるようになっているため、全気筒運転から減気筒運転への移行時には、吸気充填量の増量に要する時間に対して、過渡油圧を確保するのに要する時間が長くなる傾向にある。
そのため、前記のように、油圧の立ち上げと、吸気充填量の増量とを同時に開始したのでは、過渡油圧が確保される前に、吸気充填量の増量が完了する可能性がある。この場合、コントローラ60は、過渡油圧が確保されるまで、吸気充填量を増量させたままの状態で、全気筒運転を継続することになる。
一方、このエンジンEでは、吸気充填量を増量しながら全気筒運転を継続したときに、トルクショックが発生しないようにするべく、吸気充填量の増量と並行して、点火タイミングを一時的にリタードさせるようになっている(詳しくは後述)。通常、点火タイミングをリタードさせると、エンジンEの燃焼効率が低下してしまう。燃費性能を確保するためには、リタード期間を可及的に短くすることが求められる。
ところが、前記のように、過渡油圧が確保される前に、吸気充填量の増量が完了してしまうと、全気筒運転が継続している以上、トルクショックの発生を抑制するには、点火タイミングのリタードも継続せざるを得ない。そうすると、過渡油圧の確保に遅れが生じた分、リタード期間が長くなってしまう。このことは、燃費性能の悪化を招くという点で好ましくない。リタード期間を短くするためには、吸気充填量の増量が完了され次第、可及的速やかに減気筒運転を開始することが求められる。
そこで、このエンジンEに係る準備制御では、吸気充填量の増量に先立って、油圧の立ち上げを開始すると共に、油圧が所定の判定値まで上昇したときに、吸気充填量の増量を開始することにした。
具体的に、コントローラ60は、弁停止機構45d,46dを作動させるとき、オイル制御弁84に対して制御信号を出力することにより、過渡油圧を目標油圧としたフィードバック制御を開始する。その後、コントローラ60は、油圧センサ50aによって検出される実油圧が、過渡油圧以下に設定された所定の判定値まで上昇したときに、吸気側VVT17排気側VVT18、及びスロットル弁204等に対して制御信号を出力することにより、吸気充填量の増量を開始する。これにより、吸気充填量は、全気筒運転の定常時、特に、油圧の立ち上げを開始した時点に比べて増量することになる。
この準備制御では、油圧の立ち上げに対して、吸気充填量の増量が遅れて開始されるようになっている。そのことで、吸気充填量の増量が完了するタイミングに対し、作動油圧が確保されるタイミングを早めることができる。よって、油圧の立ち上げにバラツキが生じたとしても、吸気充填量の増量が完了され次第、可及的速やかに減気筒運転を開始することができる。
なお、吸気充填量の増量を開始するタイミングは、判定値の設定変更を通じて、適宜、変更することができる。このエンジンEでは、判定値の大きさは過渡油圧に等しい。つまり、本実施形態では、過渡油圧が確保されたことを条件として、吸気充填量の増量を開始するようになっている。
<気筒数の制御の具体的な流れ>
図8に、コントローラ60の制御態様を例示する。この図に示すように、コントローラ60は、4気筒モードと、4→2気筒移行モードと、2気筒モードと、2→4気筒移行モードとの間で相互に切り換わるようになっている。
詳しくは、4気筒モードでは、全気筒運転(特に定常運転)が行われる。4→2気筒移行モードでは、全気筒運転から減気筒運転への移行に関する処理が実行される。2気筒モードでは、減気筒運転(特に定常運転)が行われる。2→4気筒移行モードでは、減気筒運転から全気筒運転への復帰に関する処理が実行される。
さらに詳しくは、4→2気筒移行モードでは、全気筒運転を継続しつつ、前述の準備制御が実行されるリザーブフェーズと、弁停止機構45d,46dなどを作動させることにより、全気筒運転から減気筒運転への移行を完了する切替フェーズとが順番に行われるようになっている。また、リザーブフェーズは、油圧を立ち上げるための油圧リザーブフェーズと、吸気充填量を増量するための空気リザーブフェーズとから構成されている。ここで、油圧リザーブフェーズは「第1工程」の例示であり、空気リザーブフェーズは「第2工程」の例示であり、切替フェーズは「第3工程」の例示である。
図9に、全気筒運転と減気筒運転との切替に関する処理を表したフローチャートを例示すると共に、図10に、全気筒運転から減気筒運転へ移行するときのタイムチャートを例示する。以下、図8〜図10を参照しながら、気筒休止に関する制御の具体的な流れについて説明する。尚、図示は省略するが、図10に示すタイムチャートにおいて、エンジンEの要求トルクは一定である。
コントローラ60は、エンジンEの始動に伴って図9に示す制御を開始する。エンジンEが始動すると、コントローラ60は、4気筒モードによって全気筒運転を開始する(ステップS1)。
全気筒運転の最中、コントローラ60は、エンジンEの運転状態を監視する。具体的に、コントローラ60は、各センサの検出結果に基づいて、現在の運転状態を把握すると共に、その運転状態と、図7に示すマップ等を照らし合わせることにより、前述の減気筒フラグが成立するか(フラグON)否か(フラグOFF)を判定する(ステップS2)。減気筒フラグが成立しない場合(ステップS2:NO)、コントローラ60はステップS1に戻る。つまり、減気筒フラグが成立しない限り、コントローラ60は4気筒モードを継続する。
一方、ステップS2において減気筒フラグが成立した場合、コントローラ60は、図10の時間t1に示すように、全気筒運転から減気筒運転へ移行するべく、4気筒モードから4→2気筒移行モードへ切り換わる。具体的に、コントローラ60は、4→2気筒移行モードへ切り換わると、油圧リザーブフェーズを開始する(ステップS3)。
ステップS3において、コントローラ60は、目標油圧を過渡油圧に設定し、オイル制御弁84へ制御信号を出力する。これにより、油圧のフィードバック制御が開始されて、油圧経路を流れるオイルが加圧される。尚、油圧リザーブフェーズの最中は、図10の燃料噴射(#1,#4)に示すように、全気筒運転が継続されるようになっている。
また、油圧リザーブフェーズの最中、コントローラ60は、エンジンEの運転状態に基づいて、減気筒フラグが依然として成立しているか否かを判定する(ステップS4)。減気筒フラグが成立していない場合(ステップS4:NO)、例えば、油圧リザーブフェーズへ移行した後に、エンジンEの運転状態が図7の減気筒運転領域A1から外れてしまった場合、コントローラ60は、ステップS1へ戻る。この場合、減気筒運転への移行を取止めて、4気筒モードでの定常運転に戻る。一方、減気筒フラグが成立している場合(ステップS4:YES)、ステップS5へ進み、実油圧と判定値との比較を行う。判定値は予め設定されており、コントローラ60に記憶されている。前述の如く、このエンジンEでは、判定値は過渡油圧に等しい。
具体的に、ステップS5において、コントローラ60は、実油圧(図10最下段の実線を参照)が、判定値(図10最下段の破線を参照)以上であるか否かを判定する。この判定がNOの場合(ステップS5:NO)、コントローラ60は、ステップS3に戻り、エンジンEの運転状態を監視しつつ、油圧の立ち上げを続行する。一方、実油圧が判定値以上の場合、つまり、図10の時間t2に示すように、油圧の立ち上げが完了した場合、コントローラ60は、油圧リザーブフェーズから空気リザーブフェーズへ移行する(ステップS6)。
全気筒運転から減気筒運転へ移行したときに、トルクショックが発生しないようにするには、全気筒運転と減気筒運転とで出力トルクを一定に保つことが求められる。そのため、コントローラ60は、4気筒モードから2気筒モードへ移行するときに、各気筒において生成される混合気の量を増量させるようになっている。混合気の量を増量させるためには、エンジンEの要求トルクと空燃比に応じて、吸気充填量と燃料量を増量することが求められる。吸気充填量の増量は、充填効率を介して行われる。
そこで、ステップS6において、コントローラ60は、要求充填効率(図10の上から2〜3段目の破線を参照)を、全気筒運転の定常時の2倍に設定し、その設定に対応した吸気弁13及び排気弁14の開閉タイミングの目標値を決定する。そして、コントローラ60は、その目標値を実現するように、吸気側VVT17、及び、排気側VVT18に対して制御信号を出力する。これにより、図10の上から2〜3段目に示すチャートの実線に示すように、充填効率の増加が開始される。ここで、吸気側VVT17、及び排気側VVT18の制御を通じて実現される実際の充填効率(実充填効率)と、要求充填効率とのズレは、スロットル弁204を介して解消されるようになっている。
すなわち、エレキスロットルとして構成されたスロットル弁204は、吸気側VVT17及び排気側VVT18よりも応答性に優れる。そこで、吸気側VVT17及び排気側VVT18に対して、まずベースとなる目標値を与え、その目標値が入力されたときに実現される要求効率と、要求充填効率とのズレを、エアフローセンサ62の検出結果に基づくスロットル弁204の開度調整を通じて解消するようになっている。これにより、要求充填効率を精度良く実現することができる。尚、空気リザーブフェーズの最中は、油圧リザーブフェーズと同様に、全気筒運転が継続されるようになっている。
また、コントローラ60は、吸気充填量の増量に伴って、各気筒に供給される燃料量も増量させる。燃料量の目標値は、エンジンEの要求トルクに基づき決定されるようになっており、一気筒あたりの目標値は、全気筒運転の定常時の2倍に設定される。
しかし、前述の如く、空気リザーブフェーズの最中は、全気筒運転が継続されるようになっているため、吸気充填量と燃料量を増量してしまうと、気筒内に生成される混合気が増量する分、エンジンE全体では出力トルクが一時的に増大してしまい、トルクショックを生じるおそれがある。
そこで、このエンジンEでは、コントローラ60は、空気リザーブフェーズにおいて、一気筒あたりの出力トルクが減少するように、全気筒運転の定常時(具体的には、オイル制御弁84による油圧の立ち上げを開始した時点)と比較して点火タイミングをリタードさせる。具体的に、コントローラ60は、吸気充填量を増量させながら全気筒運転を継続したとしても、エンジンE全体では出力トルクが略一定に保たれるような点火タイミング(例えば、MBT以降のタイミング)を決定し、その点火タイミングに対応した制御信号を、点火プラグ5へ出力する。これにより、吸気充填量の増量と、トルクショックの抑制を両立することができる。
また、空気リザーブフェーズの最中、コントローラ60は、エンジンEの運転状態に基づいて、減気筒フラグが依然として成立しているか否かを判定する(ステップS7)。減気筒フラグが成立していない場合(ステップS7:NO)、例えば、空気リザーブフェーズへ移行した後に、エンジンEの運転状態が図7の減気筒運転領域A1から外れてしまった場合、コントローラ60は、ステップS1へ戻る。この場合、減気筒運転への移行を取止めて、4気筒モードでの定常運転に戻る。一方、減気筒フラグが成立している場合(ステップS7:YES)には、ステップS8へ進み、エンジンEの運転状態から推測される実際の充填効率(実充填効率)と要求充填効率との比較を行う。
具体的に、ステップS8において、コントローラ60は、実充填効率が要求充填効率以上であるか否かを判定する。ここで、実充填効率は、エアフローセンサ62の検出結果、及び、予め規定されたマップ等に基づいて求められるようになっている。この判定がNOの場合(ステップS8:NO)、コントローラ60は、ステップS6に戻り、エンジンEの運転状態を監視しつつ、吸気充填量の増量を続行する。一方、図10の時間t3に示すように、実充填効率が要求充填効率以上の場合、つまり、吸気充填量の増量が完了した場合、コントローラ60は、4→2気筒移行モードにおける空気リザーブフェーズから、同モードにおける切替フェーズへ移行する(ステップS9)。
ステップS9において、コントローラ60は、第2方向切換弁97及び第3方向切換弁98を開放することにより、過渡油圧まで加圧されたオイルを弁停止機構45d,46dへ供給する。これにより、弁停止機構45d,46dは、油圧を受けて作動することにより、ロック状態からアンロック状態となり、第1気筒及び第4気筒の稼働を停止させる。
また、コントローラ60は、第2方向切換弁97及び第3方向切換弁98の開放と並行して、第1気筒及び第4気筒では、インジェクタ4と点火プラグ5の作動を停止させる。一方、コントローラ60は、第2気筒及び第3気筒では、インジェクタ4と点火プラグ5の作動を継続する。第2気筒及び第3気筒において、点火プラグ5は、点火タイミングのリタードを解除する(詳しくは、全気筒運転の定常時と同じ点火タイミングとする)。
コントローラ60は、このようにして、エンジンEを全気筒運転から減気筒運転へ移行させる。図10の時間t4に示すように、減気筒運転への移行が完了すると、コントローラ60は、4→2気筒移行モードから2気筒モードへ切り換わり、2気筒モードでの減気筒運転を開始する(ステップS10)。
減気筒運転の最中、コントローラ60は、エンジンEの運転状態を監視する。具体的に、コントローラ60は、各センサの検出結果に基づいて、現在の運転状態を把握すると共に、その運転状態と、図7に示すマップ等を照らし合わせることにより、前述の減気筒フラグが依然として成立しているか否かを判定する(ステップS11)。減気筒フラグが成立している場合(ステップS11:YES)、コントローラ60はステップS10に戻る。つまり、減気筒フラグが成立している限り、コントローラ60は2気筒モードを継続するようになっている。
なお、減気筒運転の最中、弁停止機構45,46dの要求油圧(維持油圧とも称する)は、全気筒運転の定常時よりも大きくかつ、過渡油圧よりも小さな値に設定される。図10に示すように、油圧経路を流れるオイルの油圧は、その維持油圧に調整されるようになっている。
一方、図10の時間t5に示すように、ステップS11において減気筒フラグが成立しなかった場合、コントローラ60は、減気筒運転から全気筒運転へ復帰するべく、2気筒モードから2→4気筒移行モードへ切り換わる(ステップS12)。
2→4気筒移行モードにおいて、コントローラ60は、第1気筒及び第4気筒において、インジェクタ4と点火プラグ5との作動を再開したり、VVT17,18を作動させたりすることにより、全気筒運転へ復帰するための準備を整えると共に、弁停止機構45d,46dをアンロック状態からロック状態に戻すことにより、図10の時間t6に示すように、第1気筒及び第4気筒の稼働を再開させる。
コントローラ60は、このようにして、エンジンEを減気筒運転から全気筒運転へ復帰させる。全気筒運転への復帰が完了すると、コントローラ60は、2→4気筒移行モードから4気筒モードへ戻り(ステップS1)、4気筒モードでの全気筒運転を再開する。
<まとめ>
以上説明したように、この制御装置では、油圧が所定の判定値まで上昇した後に、吸気充填量の増量を開始する。判定値の設定に応じて、吸気充填量の増量を開始するタイミングを遅らせることができる。これにより、図10から見て取れるように、吸気充填量の増量が完了するタイミングに対し、過渡油圧が確保されるタイミングを早めることができる。よって、油圧の立ち上がりにバラツキが生じたとしても、吸気充填量の増量が完了され次第、可及的速やかに減気筒運転を開始することができる。よって、全気筒運転から減気筒運転への移行時に、燃費性能の悪化を抑制することができる。
特に、この制御装置では、吸気充填量の増量を開始するタイミングを規定する判定値は、過渡油圧と同じ値に設定されている。これにより、図8〜図10に示すように、4→2気筒移行モードにおいて、過渡油圧を確保するための油圧リザーブフェーズと、吸気充填量を増量させるための空気リザーブフェーズとを、1つずつ順番に行うことができる。吸気充填量の増量が完了する前に、過渡油圧を確実に確保することができるから、吸気充填量の増量が完了され次第、全気筒運転を継続することなく、減気筒運転を開始することが可能になる。よって、全気筒運転から減気筒運転への移行を安定させて、燃費性能の悪化を抑制する上で有利になる。
《他の実施形態》
前記実施形態では、吸気充填量の増量を開始するタイミングを規定する判定値を、過渡油圧と等しく設定した構成を例示したが、この構成には限られない。判定値は、過渡油圧以下の値であればよい。例えば、判定値として、過渡油圧に所定の比率(例えば、0.8〜0.9程度)を乗じた値を用いてもよい。
100 エンジン本体
200 吸気通路
204 スロットル弁(充填量調整装置)
4 インジェクタ
5 点火プラグ
13 吸気弁
14 排気弁
17 吸気側VVT(充填量調整装置)
18 排気側VVT(充填量調整装置)
45d 弁停止機構
46d 弁停止機構
50a 油圧センサ
60 コントローラ
81 オイルポンプ(オイル供給装置)
84 オイル制御弁(オイル供給装置)
97 第2方向切換弁(制御弁)
98 第3方向切換弁(制御弁)
E エンジン

Claims (6)

  1. 複数の気筒を有しかつ、該複数の気筒を全て稼働させる全気筒運転と、前記複数の気筒のうちの一部を休止させる減気筒運転との間で切り換わるよう構成されたエンジンの制御装置であって、
    所定の作動油圧まで加圧されたオイルが供給されたときに、前記エンジンを前記全気筒運転から前記減気筒運転へ切り換えるよう作動する弁停止機構と、
    前記弁停止機構に接続された油圧経路へオイルを吐出すると共に、該オイルの油圧を調整するように構成されたオイル供給装置と、
    前記油圧経路から前記弁停止機構へオイルを供給する制御弁と、
    前記複数の気筒それぞれに供給されるガスの量を示す吸気充填量を調整する充填量調整装置と、
    前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに接続されかつ、前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに制御信号を出力することによって、前記エンジンを運転するよう構成されたコントローラと、
    前記コントローラに接続されかつ、前記油圧経路を流れるオイルの油圧を検出すると共に、該検出結果を示す信号を前記コントローラへ出力する油圧センサと、を備え、
    前記コントローラは、前記油圧センサにより検出される油圧を前記作動油圧まで上昇させるよう、前記オイル供給装置に制御信号を出力した後に、該作動油圧に調整されたオイルを前記弁停止機構に供給するよう、前記制御弁に制御信号を出力することによって前記弁停止機構を作動させ、
    前記コントローラはまた、前記弁停止機構を作動させるとき、前記オイル供給装置へ制御信号を出力した後、前記油圧センサにより検出される油圧が、前記作動油圧以下に設定された所定の判定値まで上昇したときに、該油圧の立ち上げを開始した時点と比較して前記吸気充填量を増量させるよう、前記充填量調整装置に対して制御信号を出力するエンジンの制御装置。
  2. 請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
    前記コントローラは、前記弁停止機構を作動させるとき、前記油圧センサにより検出される油圧が前記作動油圧まで上昇したときに、前記充填量調整装置に対して制御信号を出力するエンジンの制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置において、
    前記オイル供給装置は、
    可変容量型のオイルポンプと、
    前記コントローラに接続されかつ、該コントローラの制御信号を受けて前記オイルポンプのオイル吐出量を調整することにより、該オイルの油圧を制御するよう構成されたオイル制御弁と、を有するエンジンの制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、
    前記コントローラに接続されかつ、該コントローラの制御信号を受けて、前記気筒内の混合気に対して所定の点火タイミングで点火をするように構成された点火プラグと、を備え、
    前記コントローラは、前記弁停止機構を作動させるとき、前記オイル供給装置による油圧の立ち上げを開始した時点と比較して前記点火タイミングをリタードさせることにより、一気筒あたりの出力トルクが減少するように、前記点火プラグに対して制御信号を出力するエンジンの制御装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、
    前記充填量調整装置は、
    前記複数の気筒の各々に設けられ、各気筒の吸気弁及び排気弁それぞれの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング機構と、
    前記複数の気筒に接続された吸気通路に設けられ、該吸気通路を通過するガスの流量を調整するスロットル弁と、を有するエンジンの制御装置。
  6. 複数の気筒を有しかつ、該複数の気筒を全て稼働させる全気筒運転と、前記複数の気筒のうちの一部を休止させる減気筒運転との間で切り換わるよう構成されたエンジンの制御方法であって、
    前記エンジンの制御装置は、
    所定の作動油圧まで加圧されたオイルが供給されたときに、前記エンジンを前記全気筒運転から前記減気筒運転へ切り換えるよう作動する弁停止機構と、
    前記弁停止機構に接続された油圧経路へオイルを吐出すると共に、該オイルの油圧を調整するように構成されたオイル供給装置と、
    前記油圧経路から前記弁停止機構へオイルを供給する制御弁と、
    前記複数の気筒それぞれに供給されるガスの量を示す吸気充填量を調整する充填量調整装置と、
    前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに接続されかつ、前記オイル供給装置、前記制御弁、及び、前記充填量調整装置のそれぞれに制御信号を出力することによって、前記エンジンを運転するよう構成されたコントローラと、
    前記コントローラに接続されかつ、前記油圧経路を流れるオイルの油圧を検出すると共に、該検出結果を示す信号を前記コントローラへ出力する油圧センサと、を備え、
    前記弁停止機構を作動させるとき、
    前記油圧経路を流れるオイルを、前記作動油圧に向けて加圧する第1工程と、
    前記第1工程を開始した後、前記油圧センサにより検出される油圧が、前記作動油圧以下に設定された所定の判定値まで上昇したときに、該油圧の立ち上げを開始した時点と比較して前記吸気充填量を増量させる第2工程と、
    前記第1工程、及び前記第2工程が両方とも完了した後に、前記作動油圧に調整されたオイルを前記弁停止機構に供給する第3工程と、を実行するエンジンの制御方法。
JP2017050390A 2017-03-15 2017-03-15 エンジンの制御装置及び制御方法 Active JP6460140B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017050390A JP6460140B2 (ja) 2017-03-15 2017-03-15 エンジンの制御装置及び制御方法
EP18766820.7A EP3581778B1 (en) 2017-03-15 2018-02-20 Device and method for controlling engine
US16/493,205 US10851718B2 (en) 2017-03-15 2018-02-20 Device and method for controlling engine
PCT/JP2018/005867 WO2018168348A1 (ja) 2017-03-15 2018-02-20 エンジンの制御装置及び制御方法
CN201880017117.7A CN110402327B (zh) 2017-03-15 2018-02-20 发动机的控制装置及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017050390A JP6460140B2 (ja) 2017-03-15 2017-03-15 エンジンの制御装置及び制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018155112A JP2018155112A (ja) 2018-10-04
JP6460140B2 true JP6460140B2 (ja) 2019-01-30

Family

ID=63522145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017050390A Active JP6460140B2 (ja) 2017-03-15 2017-03-15 エンジンの制御装置及び制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10851718B2 (ja)
EP (1) EP3581778B1 (ja)
JP (1) JP6460140B2 (ja)
CN (1) CN110402327B (ja)
WO (1) WO2018168348A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4093961A4 (en) * 2020-01-24 2024-02-28 Cummins Inc DYNAMIC ACTUATOR DEACTIVATION LIFE FACTOR TO MODIFY AN ACTUATOR DEACTIVATION STRATEGY
WO2021167801A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Cummins Inc. Maintaining oil pressure during cylinder deactivation operation
CN114738104B (zh) * 2022-05-11 2023-01-06 中国第一汽车股份有限公司 发动机的控制方法、装置及车辆

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3289465B2 (ja) * 1994-02-24 2002-06-04 三菱自動車工業株式会社 車両の制御装置
JPH11336575A (ja) * 1998-05-26 1999-12-07 Honda Motor Co Ltd 休筒式エンジンの制御装置
JP4058909B2 (ja) * 2001-01-22 2008-03-12 日産自動車株式会社 内燃機関の油圧制御装置
JP4438537B2 (ja) * 2004-07-06 2010-03-24 トヨタ自動車株式会社 火花点火式内燃機関の点火時期制御装置
JP2009191704A (ja) * 2008-02-13 2009-08-27 Toyota Motor Corp 可変動弁機構の制御装置
JP4792478B2 (ja) * 2008-02-28 2011-10-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN101363337B (zh) * 2008-09-30 2010-06-02 德州学院 可变气门升程配气机构
JP2011012610A (ja) * 2009-07-02 2011-01-20 Toyota Motor Corp 可変気筒内燃機関の制御装置
US8887692B2 (en) * 2011-02-14 2014-11-18 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for decreasing torque fluctuations during cylinder deactivation and reactivation
JP5360121B2 (ja) * 2011-04-19 2013-12-04 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御方法および火花点火式エンジン
DE102013210597A1 (de) * 2012-06-13 2013-12-19 Ford Global Technologies, Llc Brennkraftmaschine mit Teilabschaltungund Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
JP6072063B2 (ja) * 2012-11-07 2017-02-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP5951513B2 (ja) * 2013-01-21 2016-07-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 多気筒内燃機関の可変動弁装置及び該可変動弁装置の制御装置
JP6163831B2 (ja) 2013-03-29 2017-07-19 マツダ株式会社 エンジンのオイル供給装置
JP5966999B2 (ja) * 2013-03-29 2016-08-10 マツダ株式会社 多気筒エンジンの制御装置
JP2015017950A (ja) * 2013-07-12 2015-01-29 株式会社東芝 位置検出装置および駆動システム
JP6123575B2 (ja) * 2013-08-22 2017-05-10 マツダ株式会社 多気筒エンジンの制御装置
JP6217236B2 (ja) * 2013-08-22 2017-10-25 マツダ株式会社 多気筒エンジンの制御装置及び制御方法
JP6273837B2 (ja) * 2013-12-27 2018-02-07 マツダ株式会社 弁停止機構の油圧供給装置
JP6135580B2 (ja) * 2014-03-31 2017-05-31 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP2015194131A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6160539B2 (ja) * 2014-03-31 2017-07-12 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
CN105637202B (zh) * 2014-08-29 2018-07-20 马自达汽车株式会社 发动机的控制装置
JP6213425B2 (ja) * 2014-08-29 2017-10-18 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6354531B2 (ja) * 2014-11-12 2018-07-11 株式会社デンソー 内燃機関制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110402327A (zh) 2019-11-01
WO2018168348A1 (ja) 2018-09-20
EP3581778B1 (en) 2021-04-07
CN110402327B (zh) 2021-12-10
US10851718B2 (en) 2020-12-01
JP2018155112A (ja) 2018-10-04
EP3581778A4 (en) 2020-02-19
EP3581778A1 (en) 2019-12-18
US20200132001A1 (en) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6163831B2 (ja) エンジンのオイル供給装置
JP5966999B2 (ja) 多気筒エンジンの制御装置
JP6217236B2 (ja) 多気筒エンジンの制御装置及び制御方法
JP6308251B2 (ja) エンジンのオイル供給装置
JP6319194B2 (ja) エンジンのオイル供給装置
JP4609729B2 (ja) 弁開閉時期制御装置
JP6319336B2 (ja) エンジンのオイル供給装置
JP6460140B2 (ja) エンジンの制御装置及び制御方法
JP6354717B2 (ja) エンジンの制御装置
JP2015194131A (ja) エンジンの制御装置
JP6296119B2 (ja) エンジンの油圧制御システム
JP6791360B2 (ja) エンジンの制御装置
JP6330700B2 (ja) エンジンのオイル供給装置
JP6020307B2 (ja) 多気筒エンジンの制御装置
JP6156182B2 (ja) 多気筒エンジンの制御装置
JP6493438B2 (ja) エンジンの油圧制御装置
JP6607529B2 (ja) エンジンの制御装置
JP6149761B2 (ja) エンジンのバルブタイミング制御装置
JP6146341B2 (ja) エンジンのバルブタイミング制御装置
JP6350476B2 (ja) エンジンのオイル供給装置
JP6551440B2 (ja) エンジンの制御装置
JP2017180240A (ja) 可変容量型オイルポンプの制御装置
JP2008128055A (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20180628

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20180823

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180828

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6460140

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150