JPH08296465A - 可変排気量エンジンの運転シリンダ数を決定する装置および方法 - Google Patents

可変排気量エンジンの運転シリンダ数を決定する装置および方法

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JPH08296465A
JPH08296465A JP8009159A JP915996A JPH08296465A JP H08296465 A JPH08296465 A JP H08296465A JP 8009159 A JP8009159 A JP 8009159A JP 915996 A JP915996 A JP 915996A JP H08296465 A JPH08296465 A JP H08296465A
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engine
manifold vacuum
variable displacement
cylinders
engine speed
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JP8009159A
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Jerry D Robichaux
ディー．ロビショウクス ジェリー
Bradley J Hieb
ジェイ ヒーブ ブラッドリー
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Ford Motor Co
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Ford Motor Co
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    • F02D17/02—Cutting-out
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • Y—GENERAL 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
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダの全数より少ないシリンダ数でエン
ジンを運転するかどうかを決定する際に、一連の一層正
確なエンジン情報を利用しうる改善された装置と方法を
得ること。 【解決手段】 本発明の可変排気量エンジンの運転モー
ドを選択する装置および方法は、記憶エンジンマップ、
エンジン速度センサおよび所要減数運転マニホルド真空
を推定する手段を備え、該推定所要減数運転マニホルド
真空がシリンダを減数して運転するためエンジンに必要
な値であり、運転手の現在のトルク要求、特定の排出量
修正および環境条件を与えられ、また、この推定所要減
数運転マニホルド真空を記憶した情報および組合わされ
たエンジンセンサ入力から得る制御器を含む。どの運転
モードを選択すべきかを決定するため、装置は該装置の
推定所要減数運転マニホルド真空および現在のエンジン
速度を、推定所要減数運転マニホルド真空対エンジン速
度の一つ以上の記憶されたマップと比較する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒ないしシリ
ンダ可変排気量エンジンの最大可能なシリンダ数より少
ないシリンダ数で運転する時期を決定する装置、特にこ
の決定をするため推定所要マニホルド真空を利用するこ
とに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車設計者および製造業者は、長年に
わたって、ある運転条件時にシリンダの全数より少ない
シリンダ数でエンジンを運転することにより、燃料効率
を増大しうることに気づいていた。したがって低速・低
負荷運転において、たとえば８シリンダエンジンをわず
か４または６シリンダで、もしくは６シリンダエンジン
をわずか３または４シリンダで運転することにより、燃
料を節約することができる。実際、ある製造業者は数年
前に４−６−８可変排気量エンジンを発売した。また、
フォード・モータ社は３シリンダで運転し得る６シリン
ダエンジンを設計した。生産は実現しなかったが、フォ
ード社のエンジンはきわめて洗練された状態にまで進歩
していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、上記両方
のエンジンはそれらの制御方法に関連した欠点に悩まさ
れた。特に実際に生産されたエンジンに対する顧客の受
け入れ方は、動力伝達装置が種々のシリンダ運転モード
の間で頻繁に“切換え”または移行するため、満足すべ
きものでなかった。換言すれば、エンジンは頻繁に４シ
リンダ運転から８シリンダ運転に移行し、著しいトルク
変動を生じたのである。このことは、運転手に過度に伝
動歯車のダウンシフトまたはアップシフトと同種の変化
を認識させるため、好ましくない。さらに、従来技術の
装置は、減数モードで運転することを決定する前に、ト
ルクに対する運転手の要求がエンジンを減数運転するこ
とによって満たされるかどうかをつねに考慮していると
は限らない。決定は、しばしば現時点のパラメータの直
接測定に基づいて、これらパラメータが減数運転によっ
てどのような影響をうけるかを考慮することなしに、行
われていた。フォード社は、米国特許出願０８／１７２
３５９号明細書に詳細に記載されているように、決定の
基準としてアクセル制御位置に基づいて推定されるエン
ジン負荷を利用することによって、前述の問題点のいく
つかを最初に扱った。本発明は、シリンダの全数より少
ないシリンダ数でエンジンを運転するかどうかを決定す
る際に、一連の一層正確なエンジン情報を利用すること
によって、この種の装置を改善することを意図してい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による可変排気量
エンジンにおいて運転すべきシリンダ数を決定する装置
は、運転手の所要トルクおよび可変排気量エンジンの減
数運転に対する特定の排出量修正に対応するのに必要な
マニホルド真空を推定する手段と、現在のエンジン速度
を感知する速度センサと、可変排気量エンジンがシリン
ダの全数で運転すべきかまたは減数して運転すべきかを
決定する制御器とを含み、該制御器は減数運転インジケ
ータの記憶装置、一つ以上のエンジン速度限界の記憶装
置、および減数運転を指令すべきかどうかを決定するた
めに比較がなされるような一つ以上の推定所要減数運転
マニホルド真空限界の記憶装置を含んでいる。本発明の
主目的は、多シリンダ可変排気量エンジンの最大可能な
シリンダ数より少ないシリンダ数で運転する時期を決定
する、新規かつ進歩した装置を得ることにある。とく
に、本発明の目的はそのような減数運転に対する限界を
画定するため推定所要マニホルド真空を利用することに
ある。
【０００５】本発明の主要な利点は、減数モードで運転
すべきかどうかを決定する際に、トルクに対する運転手
の要求、排出量修正および環境条件に対する考慮を一層
直接的に扱うことにある。別の利点は、本発明が減数モ
ードで運転すべきかどうかを決定するための基礎として
推定されるパラメータを使用することによりモード移行
を最少にし、モードを切換える決定がコンピュータの矛
盾のない計算方法に基づくことである。さらに別の利点
は、特定の用途に対して記憶される限界基準を注文生産
することによって、装置が種々のエンジンに適合しうる
ことである。他の目的、特徴および利点は、下記の説明
および図面の検討から明らかになるであろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、可変排気量エ
ンジンのモード選択装置は、エンジン速度を感知するエ
ンジン速度センサ１２と、エンジンに流入する空気の温
度を測定する充填空気温度センサ１６と、他のエンジン
特性を測定するとともに運転手によって制御されるアク
セルペダルの角度を推定する、別の組合わせエンジンセ
ンサ１０とを有する。センサ１０，１２，１６は、エン
ジンを制御するため普通に使用される型の制御器１８に
送る信号を発生する。制御器１８は、充填空気温度、エ
ンジン速度やエンジン冷却剤温度センサおよび当技術に
通じた人々に公知のまた本明細書において示唆される他
のセンサを含む、センサ１０，１２および１６のような
種々のセンサからの入力を利用するマイクロプロセッサ
２０を含む。センサ入力に加えて、マイクロプロセッサ
２０はまた、種々のエンジンパラメータまたは経時変化
データの限界値を含む、該マイクロプロセッサ自体の記
憶した情報（図示なし）を利用する。制御器１８は、点
火時期制御、空燃比制御、排気ガス再循環（ＥＧＲ）、
吸込空気流および他のエンジンおよび動力伝達機能を作
動する。
【０００７】さらに制御器１８は、多数のエンジンシリ
ンダオペレータ２２を通じて、エンジンの選択されたシ
リンダを無能化し、エンジンの有効な排気量を減少させ
る能力を有する。シリンダの全数より少ないシリンダ数
でのエンジン運転は、すべてのエンジンシリンダを利用
して最大有効排気量を発生する全数モードに対して、減
数モードと称される。たとえば８シリンダエンジンに関
して、制御器１８は、運転手の要求するトルク、特定の
排出量修正および環境条件が許す際には、エンジンを４
シリンダ、５シリンダ、６シリンダ、７シリンダまたは
８シリンダで運転することができる。当技術に通じた人
々は、本明細書を参照して、多くの別の無能化装置が一
つ以上のエンジンシリンダを選択的に無能化するため利
用し得ることを認識するであろう。そのような装置は、
ガスがシリンダ内に捕捉されたままになるように、無能
化されたシリンダ弁の開放を阻止する機構を含む。制御
器１８は、トルクモータやステップモータ、或いは電子
的絞弁２６を位置決めする他の型の装置を含む電子的絞
弁オペレータ２４を作動する。電子的絞弁２６は、手動
式アクセル制御装置に連結して使用しうる機械的絞弁と
は相違する。電子的絞弁オペレータ２４は、電子的絞弁
２６の位置に関して制御器１８にフィードバックを行
う。
【０００８】図２のエンジンモード選択マップに示すよ
うに、本発明は、減数または全数モードのいずれで運転
すべきかを決定する際に、制御器内に記憶された限界情
報とともに、推定所要減数運転マニホルド真空、エンジ
ン速度およびエンジンの現在の運転モードを利用する。
エンジン速度は横軸に示されている。好ましい実施例で
は、エンジン速度は毎分回転数で示され、その値は左か
ら右に横軸に沿って増加する。たとえば、ＬＵＧ低速は
毎分４００回転を示し、ＬＵＧ高速は毎分９００回転
で、限界低速は毎分２０００回転であり、そして限界高
速は毎分２２５０回転である。
【０００９】図２をさらに参照すると、推定所要減数運
転マニホルド真空は縦軸に示されている。推定所要減数
運転マニホルド真空は、運転手のトルクに対する現在の
要求、現在のエンジンの状態、および点火時期およびＥ
ＧＲ濃度によって示されるような随伴する排出量修正を
与えられた、シリンダを減数運転する可変排気量エンジ
ンにおいて望ましいマニホルド真空の大きさの評価であ
る。好ましい実施例において、推定所要減数運転マニホ
ルド真空は水銀柱の高さで示され、Ｖ1 はたとえば水銀
柱１０cm（４インチ）を示し、Ｖ2 は水銀柱５cm（２イ
ンチ）を示す。縦軸に沿って下から上まで移動すると、
真空は低下し、現在の気圧に達する点においてゼロに等
しくなる。Ｖ1 およびＶ2 は一定のものとして示されて
いるが、それらはまた線形または非線形関数とすること
も、もしくは不規則なデータ値の集合とすることもでき
る。
【００１０】推定所要減数運転マニホルド真空およびエ
ンジン速度に対応する運転点が減数運転と記載された内
側区域内に位置すると、減数運転が指令される。反対
に、運転点が全数運転と記載された外側区域に位置する
と、全数モードが指令される。運転位置がヒステリシス
帯域と記載された区域内に位置するとき、現在のエンジ
ンモードが、Ｖ1 ／ＬＵＧ高速／限界低速またはＶ2 ／
ＬＵＧ低速／限界高速のどの限界の組合わせを使用すべ
きかを決定するため使用される。図１の制御器内に記憶
された減数運転インジケータは、現在のエンジンモード
を追跡するため使用される。
【００１１】ふたたび図２を参照して、全数−減数運転
矢印３０は、Ｖ1 ／ＬＵＧ高速／限界低速の組合わせ
を、エンジンが現在全数モードで運転しているとき使用
すべきであることを示している。減数−全数運転矢印３
２は、Ｖ2 ／ＬＵＧ低速／限界高速の組合わせを、エン
ジンが現在減数モードで運転しているとき使用すべきで
あることを示している。限界におけるこの可変性は平滑
効果を奏し、過度のモード切換えの可能性を減少する。
たとえば、エンジンが先ず起動するとき、エンジン速度
はマップに従ってエンジンを全数モードで運転させるＬ
ＵＧ低速より遅い。ヒステリシス帯域のため、減数モー
ドで運転する指令は、エンジン速度がＬＵＧ高速／限界
低速境界内に達するまで発せられず、予測所要減数運転
マニホルド真空はＶ1 に等しいかまたはそれより低い。
しかしながら、一旦エンジンがこれらの基準に達して減
数モードで運転し始めると、エンジン速度がＬＵＧ低速
／限界高速境界の外側に低下するか或いは推定所要減数
マニホルド真空がＶ2 を超えるまで、この減数運転を継
続する。
【００１２】図３に示す別のエンジンモード選択マップ
の実施例において、好ましいモードは推定減数運転マニ
ホルド真空、エンジン速度、および現在のエンジンモー
ドの非線形関数を使用して決定される。そのような関数
は、排出量および動力伝達装置の特徴を含む種々の要因
を考慮して、個々のエンジンの運転特性に基づいて得ら
れる。図２と同様に、図３の縦軸は、気圧がゼロに等し
い点から下方に向かって増加する推定所要減数運転マニ
ホルド真空を表わす。
【００１３】図４に目を転ずると、可変排気量エンジン
の運転モードを選択する方法の好ましい実施例は、プロ
グラムの開始がブロック３８で始まる。ブロック４０に
おいて、制御器は減数運転エンジンの所要マニホルド真
空を推定し、該真空はトルクに対する運転手の現在の要
求、現在のエンジンの条件、および点火時期およびＥＧ
Ｒ濃度によって示された付随する排出量修正に対応す
る。この推定所要マニホルド真空は、常に、エンジンの
現時点の運転状態に係わりなく、減数運転エンジン、し
たがって推定所要減数運転マニホルド真空の条件に基づ
いて決定される。所要減数運転マニホルド真空を推定す
ることは、エンジン運転の現在のモードのみを反映する
マニホルド真空を測定することとは異なり、すべての運
転モードを通じて安定した決定基準を与える。推定所要
マニホルド真空は、それがマニホルド真空の評価を反映
するゆえに重要であり、その真空はエンジンが減数モー
ドで成功裡に運転するため到達しなければならないもの
である。もし減数運転エンジンが現在のエンジンおよび
大気の条件の下で運転手の要求したトルクおよび排出量
修正に対応することができないならば、それは推定所要
減数運転マニホルド真空に反映され、ついで全数モード
が指令されるべきである。当技術に通じた人々は、マニ
ホルド真空を推定する種々の方法を選択しうることを認
識するであろう。本発明の核心を形成する決定基準とし
て、推定所要減数運転マニホルド真空が使用される。
【００１４】さらに図４を参照すると、ブロック４２に
おいて、制御器はどのエンジンマップ限界を利用すべき
かを決定するため現在のエンジンモードを調べる。もし
エンジンが現在全数モードで運転しているならば、全数
−減数運転限界がブロック４４によって示されたよう
に、エンジン速度および所要減数運転マニホルド真空に
対して使用される。もしエンジンが現在減数モードで運
転しているならば、減数−全数限界が、ブロック４６に
よって示されたように、エンジン速度および所要減数運
転マニホルド真空に対して使用される。ブロック４８に
おいて、制御器は、エンジン速度および所要減数運転マ
ニホルド真空が記憶されたエンジンモード選択マップに
よって画定される選択された限界内にあるかどうか確認
すべく調べる。もしエンジン速度または推定所要減数運
転マニホルド真空が画定された限界外にあるならば、ブ
ロック５０に示されたように全数運転が指令され、制御
器はブロック４０に続く。もし双方が画定された限界内
にあれば、ブロック５６において制御器は減数運転を指
令する。制御はブロック４０に続く。
【００１５】図５に目を転ずると、本発明のエンジンモ
ード選択マップの別の実施例は、基本的に図２のマップ
と同じであるが、Ｖ1S，Ｖ1a，Ｖ1b，Ｖ1cによって示さ
れたような、推定所要減数運転マニホルド真空のＶ1 移
行レベルに対する可変限界を含んでいる。ある特定の場
合においてＶ1 に対して選択される実際の値は、時間ま
たはモード切換え頻度の関数であり、Δ1 ，Δ2 ，Δ3
によって示されたような変化量は現在の車両速度または
他の運転条件によって変化する。装置は点Ｖ1Sに対して
設定された値Ｖ1 で作動を始め、エンジンがモードを変
更する度にこの限界を変化し、その後Ｖ1 がＶ1Sによっ
て示されたような所定の平衡値に達するのを可能にす
る。このＶ1 に対する動的限界は、現時点のヒステリシ
ス帯域を減数運転モードへの移行のために有効に拡大
し、それは安定性を付加しかつ特殊な環境条件の下で移
行を一層円滑に実施させるのに使用でき、多くの移行が
秩序正しく発生する。この実施例は各モード移行に関し
てＶ1 限界を調節するが、必要ならば一層頻度の少ない
変化を達成することもできる。同様に、Ｖ2 を調節する
ことも望ましい。
【００１６】図６に注目すると、タイミング線図は、時
間に対する推定所要減数運転マニホルド真空限界の調節
例を示す。時間は横軸上で左から右に向かって経過し、
マニホルド真空は縦軸の下から上に向かって低下する。
推定所要減数運転マニホルド真空Ｖ2 およびＶ1Sは、時
刻ｔ0 において左側に示したように最初にヒステリシス
帯域を画定する。時刻ｔ1 において装置にΔ1 だけ真空
限界Ｖ1 を増加させる移行が実施され、真空限界はＶ1S
からＶ1aに増加する。移行後、限界は回復関数
【外１】 を使用して最初の値Ｖ1Sに戻る。ここにγは、所要の平
滑化効果を達成するため装置によって選択された時間定
数である。この好ましい実施例は回復関数
【外２】 を使用しているが、他の関数も利用し得る。また時間定
数γは場合が許せば一層速いまたは一層遅い回復が可能
になるように変更することができる。
【００１７】さらに図６を参照すると、時刻ｔ2 におい
て別の移行が行われ、Ｖ1 限界をＶ 1aにΔ1 だけ増大さ
せる。簡略化のために、この変化はｔ1 に発生した変化
の鏡像として記載されているが、実際の運転条件の下で
は必ずしもその通りではない。その後、限界はふたたび
最初の値を回復する傾向にあるが、そのようになる前に
ｔ3 において他の移行が発生し、限界をΔ2 だけＶ1bに
よって示された値まで増大させる。同様に、Ｖ1 をＶ1S
のレベルに回復する試みは、ｔ4 における更に別の移行
によって阻止される。この移行は限界をＶ1Cによって示
された一層大きい真空までΔ3 だけ増大させる。この点
において、ヒステリシスが一層円滑な運転への移行の頻
度を減少するために劇的に拡張されていることに注目さ
れたい。その後、限界はそれ自体ある時間後Ｖ1Sによっ
て示された最初の値まで回復する。上記説明から、当業
者は本発明の本質的特徴を容易に確認することができ、
特許請求の範囲の記載の精神および範囲から逸脱するこ
となしに、本発明を様々な用途および条件に対して適合
させるために、種々の変更若しくは変形例をなし得る。
【００１８】
【発明の効果】エンジン速度限界に対する記憶装置、推
定所要減数運転マニホルド真空限界に対する記憶装置、
部分運転インジケータに対する記憶装置、およびエンジ
ン速度とエンジン速度限界とを並びに推定所要減数運転
マニホルド真空と推定所要減数運転マニホルド真空とを
比較して、可変排気量エンジンを減数して運転すべきか
どうかを決定する手段を備えた制御器を設けることによ
って、一連の一層正確なエンジン情報を利用すべく制御
器を改善するとともに、運転手の負担を減少することが
できるシリンダの全数より少ないシリンダ数でエンジン
を運転するかどうかを決定する装置と方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による可変排気量エンジンモード選択装
置のブロック線図。
【図２】モードが推定所要減数運転マニホルド真空、エ
ンジン速度および現在のエンジン速度の関数である、エ
ンジンモード選択マップの実施例。
【図３】推定される所要の減数運転マニホルド真空、エ
ンジン速度、および現在のエンジン速度の非線形関数と
してのモードを示す、エンジンモード選択マップの別の
実施例。
【図４】本発明による可変排気量エンジンのモード選択
方法を示す好ましい実施例の流れ図。
【図５】推定所要減数運転マニホルド真空限界がエンジ
ン運転中調節される、エンジンモード選択マップの代替
実施例。
【図６】時間に対する推定所要減数運転マニホルド真空
限界の調節を示すタイミング線図。
【符号の説明】
１０ エンジンセンサ １２ エンジン速度センサ １６ 装入空気温度センサ １８ 制御装置 ２０ マイクロコンピュータ ２２ エンジンシリンダオペレータ ２４ 電子的絞弁オペレータ ２６ 電子的絞弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｄ ３７６ ３７６Ｃ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可変排気量エンジンにおいて運転すべき
    シリンダ数を決定する装置であって、該装置が、 エンジン速度センサと、 所要のトルクおよびシリンダを減数して運転する可変排
    気量エンジンに対して特定な排出量修正に対応するのに
    必要なマニホルド真空の大きさを表す、推定所要減数運
    転マニホルド真空を推定する手段と、 可変排気量エンジンが前記エンジン速度センサおよび前
    記所要減数マニホルド真空を推定する手段に基づいてシ
    リンダを減数して運転すべきかどうかを決定する制御器
    とを含み、 該制御器が、エンジン速度限界の記憶装置、推定所要減
    数運転マニホルド真空限界の記憶装置、減数運転インジ
    ケータの記憶装置、および前記エンジン速度と前記エン
    ジン速度限界とをならびに前記推定所要減数運転マニホ
    ルド真空と前記推定所要減数運転マニホルド真空限界と
    を比較して、可変排気量エンジンを減数運転すべきかど
    うかを決定する手段をさらに含む、可変排気量エンジン
    の運転シリンダ数を決定する装置。
  2. 【請求項２】 可変排気量エンジンにおいて運転すべき
    シリンダ数を決定する方法であって、 可変排気量エンジンの現在の速度を感知する段階と、 前記現在のエンジン速度において可変排気量エンジンシ
    リンダを減数して運転するため所要のトルクおよび特殊
    の排出量修正に対応するのに必要な所要の減数運転マニ
    ホルド真空を推定する段階と、 可変排気量エンジンがシリンダを減数して運転すべきか
    どうか決定する段階と、 前記現在のエンジン速度および前記推定所要減数運転マ
    ニホルド真空を利用して前記可変排気量エンジンの減数
    運転に基づく限界を選択する段階と、 前記現在のエンジン速度と前記現在の速度限界とをまた
    前記推定所要減数運転マニホルド真空と前記推定減数運
    転マニホルド真空限界とを比較する段階と、 可変排気量エンジンの前記減数運転または全数運転を指
    令する段階とを含む、可変排気量エンジンの運転シリン
    ダ数を決定する方法。
JP8009159A 1995-03-07 1996-01-23 可変排気量エンジンの運転シリンダ数を決定する装置および方法 Pending JPH08296465A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US400066 1995-03-07
US08/400,066 US5970943A (en) 1995-03-07 1995-03-07 System and method for mode selection in a variable displacement engine

Publications (1)

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ID=23582103

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JP8009159A Pending JPH08296465A (ja) 1995-03-07 1996-01-23 可変排気量エンジンの運転シリンダ数を決定する装置および方法

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Country Link
US (1) US5970943A (ja)
EP (1) EP0731265B1 (ja)
JP (1) JPH08296465A (ja)
DE (1) DE69609098T2 (ja)

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