JPH07103005A - 多気筒エンジンの休筒運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の運転状態に基づき所定の休筒条件が成
立したとき、所定の気筒への燃料供給を停止させると共
に、当該気筒の動弁機構の作動を停止させて全筒運転モ
ードから休筒運転モードに移行させる際に、運転者に切
換ショックによる違和感を与えない。 【構成】 吸気量等のエンジン軸出力に関連するパラメ
ータ値を検出し(S34) 、車速に応じた判別閾値を設定し
(S35) 、検出したパラメータ値と設定した判別閾値とを
比較して(S36) 全筒運転モードと休筒運転モード間の切
り換えを行う(S38,S39) 。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多気筒エンジンの休筒
運転制御方法に関し、特に、全筒運転モードと休筒運転
モード間の切り換え時の出力変動に伴うショックの防止
を図った休筒運転制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】定常走行運転、或いは減速走行運転のよ
うな部分負荷運転時に、一部の気筒への燃料供給を停止
させると共に、当該気筒の動弁機構の作動を停止させて
全筒運転モードから休筒運転モードに移行させ、もって
低燃費化を図ったり、有害排ガス成分の低減化を図る、
多気筒エンジンの休筒運転制御方法が、例えば特開昭60
-150412 号公報により知られている。

【０００３】従来の休筒運転制御方法では、吸気管内圧
力（ブースト圧）センサやエアフローセンサにより負荷
を検出し、エンジン回転数をパラメータとする切換判別
用の閾値を設定し、この判別閾値と検出した負荷とを比
較して全筒運転モードと休筒運転モード間の切り換えを
行っている。休筒運転モードおよび全筒運転モードのス
ロットル開度に対するエンジントルク特性を比較する
と、スロットル開度の低開度域では休筒運転モードの方
が高いトルクが得られ、高開度域では休筒運転モードの
トクルは、全筒運転モードのそれより低くなり、開度が
増すに伴って全筒運転モードと休筒運転モードのトルク
差は次第に大きくなることが知られている。そして、高
開度域では加速運転等により軸トルクを必要とする領域
であり、全筒運転モードと休筒運転モードのトルク差が
大きい領域でモードの切り換えを行うと切換時のトルク
変動からショックが発生することになる。従って、全筒
運転モードと休筒運転モードの切り換えは、休筒運転モ
ードおよび全筒運転モードのスロットル開度に対するエ
ンジントルク特性が交差する点（クロスポイント）で切
り換えるとトルク差が生ぜず、ショックも生じないこと
になる。このようなクロスポイントはエンジン回転数の
変化に伴って変化するので、上述した切換判別用閾値
は、エンジン回転数をパラメータとして設定されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同じエ
ンジン回転数であっても選択される変速段によって車速
が異なり、車速が異なると定常走行時の走行負荷が異な
ることになる。したがって、エンジン回転数に応じて設
定された切換判別閾値を用いて全筒運転モードと休筒運
転モード間の切り換えを行なうと、変速段によっては切
換時にショックが発生し、そのようなショックが加速途
中や減速途中で生じると運転者に違和感や好ましくない
フィーリングを与えるという問題があった。

【０００５】この問題を解決するために、モード切換判
別閾値を設定するための閾値マップを変速段毎に予め準
備しておき、確立している変速段を検出して、検出した
変速段に対応する閾値マップに基づいて判別閾値を設定
する方法が提案されている。しかしながら、この方法
は、変速段を検出するためのセンサが必要である。自動
変速機を備えた車両では、Ｄレンジや２速、１速レンジ
の検出は、通常のシフトセンサにより可能であるが、特
別な変速段検出用のセンサを使用しないのであしれば、
３速段や４速段は、エンジン回転数と車速とから推定す
る必要がある。そして、変速段の数だけの閾値マップが
必要であり、これらのマップ値のマッチングをとる作業
も労力と時間が掛る等、ハード的にもソフト的にもシス
テム構築が煩雑になるという問題がある。

【０００６】本発明は、このうような問題を解決するた
めになされたものであり、全筒運転モードと休筒運転モ
ードとの切り換え時に、運転者に切換ショックによる違
和感を与えることなく、しかも、センサ等の新たなハー
ドウェアの追加や、複雑な制御プログラムを必要としな
い多気筒エンジンの休筒運転制御方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に依れば、車両の運転状態に基づき所定
の休筒条件が成立したとき、所定の気筒への燃料供給を
停止させると共に、当該気筒の動弁機構の作動を停止さ
せて全筒運転モードから休筒運転モードに移行させる、
多気筒エンジンの休筒運転制御方法において、エンジン
軸出力に関連するパラメータ値を検出し、車速を検出
し、検出した車速に応じた判別閾値を設定し、検出した
パラメータ値と設定した判別閾値とを比較して前記全筒
運転モードと休筒運転モード間の切り換えを行うことを
特徴とする。

【０００８】エンジン軸出力に関連するパラメータとし
ては、エンジンの単位時間当たりの吸気量、スロットル
開度等が好適である。

【０００９】

【作用】本発明は、車速およびエンジンの軸出力に関連
するパラメータ値、例えば単位時間当たりの吸気量を検
出し、車両が現在の車速を維持するための走行負荷抵抗
（消費馬力）と、エンジンの軸出力とを比較することに
よって、車両が加速走行状態であるのか定常走行或いは
減速走行状態にあるのかを判別し、定常走行から加速走
行、或いはその逆に移行する時点で、全筒運転モードと
休筒運転モードの切り換えを行なえば、たとえ小さな切
換ショックが生じてもそのショックの発生が定常走行か
ら加速走行の切換時点と一致するので運転者に違和感を
与えないとの知見に基づくものである。

【００１０】そして、走行負荷抵抗は、変速段が異なっ
ても車速によって略一義的に見積もることができ、車速
に応じて設定される判別閾値は、車両がその車速を維持
して走行できる走行負荷抵抗に対応した値に設定するこ
とができる。従って、検出したエンジンの軸出力に関連
するパラメータ値が、このように設定された判別閾値を
越えると、車両が加速（出力を要求している）状態であ
ると判別することができる。そして、車両が加速状態に
あると判別したときには全筒運転モードで、加速状態で
なく、定常走行状態或いは減速走行状態にあると判別し
たときには休筒運転モードで運転させることにより、全
筒運転モードと休筒運転モード間の切り換えが違和感な
く極めてスムーズに行われる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を添付図面に基づ
いて説明する。先ず、第１図を参照して本発明方法が適
用され、燃料供給制御および動弁機構の作動を制御する
制御装置の概略を説明する。エンジンＥは、例えば６気
筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）であ
り、そのシリンダヘッドには吸気弁８および排気弁を開
閉駆動する動弁機構１が配設されている。この動弁機構
１についての詳細は後述する。

【００１２】エンジンＥの吸気側には吸気通路（吸気
管）１６が配設され、その大気側開口端部にはエアクリ
ーナ１６ａが取り付けられている。吸気管１６途中には
スロットル弁１８が配設され、吸気管１６の後端は、サ
ージタンク１６ｂに接続されている。そして、サージタ
ンク１６ｂからは、各気筒の吸気通路７ａに接続される
吸気マニホールド１６ｃが配設されている。サージタン
ク１６ｂには、吸気通路内圧力（ブースト圧）Ｐｂを検
出するブースト圧センサ２８が取付けられており、この
センサ２８は後述する電子制御装置（ＥＣＵ）２５に電
気的に接続され、ブースト圧検出信号ＰｂをＥＣＵ２５
に供給している。各吸気弁８の直ぐ上流の吸気通路７ａ
には噴射弁１５が夫々配設さ、各噴射弁１５はＥＣＵ２
５に接続されてＥＣＵ２５からの駆動信号により開弁駆
動されて、各気筒に所要量の燃料を供給している。

【００１３】図２ないし図５は、前述した動弁機構１の
詳細を示し、動弁機構１は、ロッカシャフト２、プライ
マリロッカアーム（以下単に「ロッカアーム」という）
３、ロッカアーム４、カム５等により構成されている。
ロッカアーム３は、基端３ａがロッカシャフト２に固定
され、先端３ｂ，３ｂが二股に分かれた略Ｔ形をなして
おり、各先端３ｂ，３ｂにはラッシュアジャスタ６，６
が装着されている。ロッカアーム４は、基端４ａがロッ
カシャフト２のロッカアーム３の基端３ａの一側に回動
可能に軸支されている。ロッカシャフト２の両端は、シ
リンダヘッド７に設けられた軸受７ａ，７ａに軸支され
ており、ロッカアーム３の先端３ｂ，３ｂは、ラッシュ
アジャスト６，６を介して吸気弁８，８のステムヘッド
に当接されている。

【００１４】ロッカシャフト２は、ロッカアーム４の基
端４ａを軸支する部分に直径方向にピストン孔２ａ（図
３）が穿設されており、軸心には一端がピストン孔２ａ
に開口し、他端が一端面に開口するオイル通路２ｂが設
けられている。このオイル通路２ｂの他端は、油圧回路
２０に接続されており、所定の油圧Ｐが供給されるよう
になっている。この油圧回路２０は、ＥＣＵ２５により
制御される。

【００１５】ロッカアーム４は、基端４ａにロッカシャ
フト２のピストン孔２ａと対応して半径方向にピストン
孔４ｃが穿設されており、その開口端には蓋９が液密に
嵌合されている。また、先端４ｂにはローラ１０が回転
可能に軸支されている。このローラ１０は、カム５に当
接され、当該カム５の回転に伴い回転する。ロッカアー
ム４の基端４ａにはローラ１０と反対側に突起４ｄ（図
４）が設けられており、ロストモーションアセンブリ１
１の先端１１ａが圧接されている。

【００１６】ロッカシャフト２のピストン孔２ａにはピ
ストン１２、ばね座１３、スプリング１４が収納されて
いる。スプリング１４は、ピストン１２の基端とばね座
１３との間に縮設されており、ピストン１２をピストン
孔２ａから押し出す方向に作用する。ピストン１２は、
油圧Ｐが供給されないときには図３、図４に示すように
スプリング１４のばね力によりピストン孔２ａから押し
出されてその先端がロッカアーム４のピストン孔４ｃに
嵌合され、ロッカアーム４とロッカシャフト２とを結合
する。これによりロッカアーム３は、カム５の回転に伴
いロッカアーム４と一体に揺動して吸気弁８，８を駆動
する。

【００１７】また、ピストン１２は、油圧回路２０から
油圧Ｐが供給されると図５に示すようにスプリング１４
のばね力に抗してロッカシャフト２のピストン孔２ａ内
に引き込まれ、その先端がロッカアーム４のピストン孔
４ｃから外れ、当該ロッカアーム４とロッカシャフト２
との結合が解除される。この結果、ロッカアーム４は、
カム５が回転してもロッカシャフト２に対して空回りを
し、ロッカアーム３は吸気弁８、８を駆動せず、閉弁状
態に保持する。これにより当該気筒が休筒される。この
ときロッカアーム４は、ロストモーションアセンブリ１
１によりローラ１０をカム５に当接されて跳ね上がりが
防止される。

【００１８】排気側の動弁機構（図示せず）も上記吸気
側の動弁機構１と同様に構成されており、休筒時には当
該気筒の排気弁の駆動を停止して閉弁状態を保持する。
かかる動弁機構の切換制御は、例えば、６気筒エンジン
の場合には＃１，＃３，＃５の３気筒（Ｖ型エンジンの
場合には、一方のバンクの３気筒）とされ、これらの３
気筒は、エンジンの休筒運転モード時には吸・排気弁が
共に駆動を停止されて閉弁状態とされる。

【００１９】ＥＣＵ２５は、当該エンジンの全筒運転モ
ード、休筒運転モード時における燃料噴射制御と動弁機
構１の作動制御を行なうための中央演算装置（ＣＰ
Ｕ）、制御手順（プログラム）や種々のプログラム変
数、係数値等を記憶する、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装
置、種々の検出信号や駆動信号の入出力を制御する入出
力インターフェイス、カウンタ装置等で構成されてい
る。

【００２０】ＥＣＵ２５の入力側には、エンジンの運転
状態を検出する各種センサ、例えば前述したブースト圧
センサ２８の他に、スロットル弁１８の弁開度（θ）を
検出するスロットル開度センサ２９、各気筒の所定クラ
ンク角度位置を検出するクランク角センサ（Ｎｅセン
サ）２６、車速Ｖを検出する車速センサ２７、エンジン
Ｅのシリンダブロックに取付けられ、エンジン冷却水温
Ｔｗを検出するエンジン水温（Ｔｗ）センサ、大気圧を
検出する大気圧センサ等が接続されており、各センサか
らは検出信号をＥＣＵ２５に供給している。

【００２１】次に、上述のように構成される制御装置の
作用を、図６ないし図８のフローチャートを参照して説
明する。先ず、車速センサ２７から供給される車速パル
ス信号に基づいて車速Ｖを演算する方法について説明す
ると、ＥＣＵ２５は、Ｔ１タイマから所定周期で入力す
るクロック信号により図６のサブルーチンを割り込み実
行し、ステップＳ１０において、車速センサ２７から車
速パルス信号がハイレベル（Ｈｉ）であるか否かを判別
する。そして、判別結果が否定（Ｎｏ）であれば、何も
せずに当該サブルーチンを終了するが、肯定（Ｙｅｓ）
であれば、車速カウンタＮＶの値を１宛カウントアップ
して当該ルーチンを終了する。

【００２２】次に、ＥＣＵ２５は、図７に示されるサブ
ルーチンを、Ｔ２タイマから所定周期で入力するクロッ
ク信号で割り込み実行する。Ｔ２タイマのクロック信号
発生周期は、図６のＴ１タイマのそれより大きい。ＥＣ
Ｕ２５は、ステップＳ２０において次式(A1)によりカウ
ンタ値ＮＶを車速換算値Ｖｓに換算する。 Ｖｓ＝Ｋvs×ＮＶ …… (A1) ここに、Ｋvsはカウンタ値ＮＶを車速換算値Ｖｓに換算
するための換算係数である。

【００２３】次に、車速換算値Ｖｓを次式(A2)によりフ
ィルタリングしてノイズ等に影響されない平滑で安定な
車速情報Ｖを得る（ステップＳ２２）。 Ｖ(n) ＝Ｋav×Ｖ(n-1) ＋（１−Ｋav）×Ｖｓ …… (A2) ここに、Ｋavは平滑化係数であり、１より小さい正の適
宜値に設定してある。車速Ｖの演算を終了すると、車速
カウンタ値ＮＶを０にリセットして（ステップＳ２
４）、当該サブルーチンを終了する。

【００２４】図８は、ＥＣＵ２５が繰り返し実行するメ
インルーチンを示す。ＥＣＵ２５は、先ず、ステップＳ
３０において、休筒運転域圧力マップからエンジン回転
数Ｎｅに応じたブースト圧判別閾値Ｐmkt を読み出す。
図９は、エンジン回転数Ｎｅと判別閾値Ｐmkt との関係
を示している。検出されるエンジン回転数Ｎｅに応じて
設定されるブースト圧判別閾値Ｐmkt より、ブースト圧
センサ２８によって検出されるブースト圧（吸気管内圧
力）Ｐｂが小さくなる運転領域では、休筒運転を行なっ
てもエンジンＥに出力の余裕がある領域を示す。換言す
れば、ブースト圧判別閾値Ｐmkt は、休筒運転によるエ
ンジンＥの出力限界を示し、検出したブースト圧Ｐｂが
ブースト圧判別閾値Ｐmkt より大であれば、運転者はよ
り大きいエンジン出力を要求しているにもかかわらず休
筒運転モードではエンジン出力が得られず、全筒運転モ
ードで運転を行なわなければならないことを意味する。

【００２５】ＥＣＵ２５は、ステップＳ３２において検
出したブースト圧Ｐｂがブースト圧判別閾値Ｐmkt 以下
であるか否か、すなわち、エンジン側の出力限界を考慮
して休筒運転モードの制御を実行することができるか否
かを判別する。判別結果が否定（Ｎｏ）であれば、ステ
ップＳ３９に進み、休筒運転を禁止し、全筒運転モード
制御を実行する。

【００２６】全筒運転モード制御では、ＥＣＵ２５は、
油圧回路２０（図１、図３）への駆動信号の出力を停止
して電磁弁を消勢し、ロッカシャフト２のオイル通路２
ｂへの油圧Ｐの供給を停止する。このときには図４に示
すようにピストン１２がスプリング１４のばね力により
ロッカシャフト２のピストン孔２ａから突出し、先端が
ロッカアーム４のピストン孔４ｃに嵌合し、ロッカシャ
フト２とロッカアーム４とを結合している。この状態で
カム５が回転するとロッカアーム４が揺動し、当該ロッ
カアーム４と共にロッカアーム３が揺動してバルブ８を
駆動する。そして、ＥＣＵ２５は、エンジン運転状態に
応じた燃料噴射弁の開弁時間を演算し、演算した開弁時
間に亘って燃料噴射弁１５に駆動信号を出力し、当該燃
料噴射弁に所要量の燃料をエンジンＥに供給させること
になる。

【００２７】一方、ステップＳ３２の判別結果が肯定
（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ３４に進み、エンジ
ン軸出力に関連するパラメータ値として吸気量Ｑair を
演算する。吸気量Ｑair の演算は、ブースト圧センサ２
８によって検出されるブースト圧（吸気管内圧力）Ｐｂ
及びクランク角センサ２６により検出されるエンジン回
転数Ｎｅに基づいて次式(M1)により演算される。

【００２８】 Ｑair ＝Ｐb ×Ｎe ×Ｋair …… (M1) ここに、Ｋair は吸気量に変換するための変換係数（定
数）である。次に、ＥＣＵ２５はステップＳ３６に進
み、休筒運転域吸気量マップから車速Ｖに応じた吸気量
判別閾値Ｑcrを読み出す。図１０は、車速Ｖと判別閾値
Ｑcrとの関係を示し、判別閾値Ｑcrの設定は、変速段等
には関係せず、車速Ｖのみによって設定される。

【００２９】 Ｑcr＝ｇ（Ｖ） …… (M2) 車速Ｖに応じて設定される吸気量判別閾値Ｑcrは、車両
をその車速Ｖで定速走行させるために必要な吸気量と略
同じ値に設定され、このように設定された判別閾値Ｑcr
より、上記式(M1)により演算された吸気量Ｑair が小さ
くなる領域は、吸気量Ｑair に対応するエンジン軸出力
では走行負荷抵抗に打ち勝つことができず、定速走行状
態を維持できないので減速走行運転領域を示す。この領
域では、運転者は減速運転を意図しており、休筒運転モ
ードで運転しても構わない。逆に、吸気量Ｑair が判別
閾値Ｑcrより大である領域は、運転者が加速を意図して
いる領域であると判別することができる。

【００３０】そこで、ステップＳ３６では、演算した吸
気量Ｑair が判別閾値Ｑcr以下であるか否かを判別し、
判別結果が否定（Ｎｏ）であれば、前述したステップＳ
３９に進み、休筒運転モードによる制御を禁止する。一
方、ステップＳ３６の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）であれ
ば、ステップＳ３８に進み、休筒運転モードによる制御
を許可して当該ルーチンを終了する。

【００３１】このように、ステップＳ３８において休筒
運転モードによる制御が許可され、全筒運転モードから
休筒運転モードに移行する場合には、ＥＣＵ２５は駆動
信号を油圧回路２０に出力して前記電磁弁を付勢し、ロ
ッカシャフト２のオイル通路２ｂに油圧Ｐを供給してロ
ッカアーム３とロッカアーム４との結合を解除すると共
に燃料噴射弁１５に供給する燃料をカットする。

【００３２】なお、上述の実施例では、エンジン軸出力
に関連するパラメータとして、エンジンＥへの吸気量Ｑ
air を用いたが、エンジン軸出力に関連するパラメータ
としてはこれに限らず、スロットル弁開度、アクセルペ
タル踏込量、吸気管内圧力等を用いることができる。ま
た、休筒運転を実現させる動弁機構としては、上述した
実施例のものに限定されず、休筒運転モードと全筒運転
モードの切換が出来ると共に、弁リフト量や開弁タイミ
ングの切換も出来る動弁機構（例えば、特開昭56-15123
0 号公報に示されるもの）、特開昭63-167016 号公報に
示される動弁機構等にも本発明方法を適用することがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、多気筒エ
ンジンの休筒運転制御方法に依れば、吸気量等のエンジ
ン軸出力に関連するパラメータ値を検出し、車速に応じ
た判別閾値を設定し、検出したエンジン軸出力に関連す
るパラメータ値と判別閾値とを比較して全筒運転モード
と休筒運転モード間の切り換えを行うようにしたので、
定速走行運転から加速走行運転に移行するタイミングで
休筒運転モードから全筒運転モードに切り換えることが
でき、この切換時に多少切換ショックが生じても運転者
にはショックによる違和感を与えることがない。また、
本発明の制御方法では、変速段を検出する必要がないの
で、マニアル変速車にも自動変速車にも適用が可能であ
る。更に、緩加速時等のスロットル弁開度の変化が小さ
い運転状態の場合でも、安定した加速判定ができるのと
いう利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多気筒エンジンの休筒運転制御方法が
適用される内燃エンジンの概略構成を示す図である。

【図２】本発明方法を実施するための動弁機構の一実施
例を示す要部斜視図である。

【図３】図２の矢線Ａ−Ａに沿う断面図である。

【図４】図２の動弁機構の全筒運転モード時における作
動状態を示す一部断面図である。

【図５】図２の動弁機構の休止運転モード時における作
動状態を示す要部断面図である。

【図６】車速センサ２７から電子制御装置（ＥＣＵ）２
５に入力するパルス信号をカウントするための手順を示
すフローチャートである。

【図７】図６に示すサブルーチンでカンウトした車速パ
ルスに基づいて車速Ｖを演算する手順を示すフローチャ
ートである。

【図８】休筒運転モードの実行を許可するか否かを判別
するための手順を示すフローチャートである。

【図９】エンジン回転数Ｎｅとブースト圧判別閾値Ｐmk
t との関係を示すグラフである。

【図１０】車速Ｖと吸入量判別閾値Ｑcrとの関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 動弁機構 ８ 吸気弁 １２ 吸気通路 １５ 燃料噴射弁 ２０ 油圧回路 ２５ 電子制御装置（ＥＣＵ） ２６ クランク角センサ ２７ 車速センサ ２８ ブースト圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の運転状態に基づき所定の休筒条件
   が成立したとき、所定の気筒への燃料供給を停止させる
   と共に、当該気筒の動弁機構の作動を停止させて全筒運
   転モードから休筒運転モードに移行させる、多気筒エン
   ジンの休筒運転制御方法において、エンジン軸出力に関
   連するパラメータ値を検出し、車速を検出し、検出した
   車速に応じた判別閾値を設定し、検出したパラメータ値
   と設定した判別閾値とを比較して前記全筒運転モードと
   休筒運転モード間の切り換えを行うことを特徴とする多
   気筒エンジンの休筒運転制御方法。