JPH08312441A - 可変排気量エンジンにおける作動シリンダ数の決定装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多シリンダ可変排気量エンジンにおいて最大
可能シリンダ数よりも少ないシリンダ数で運転すべきと
きにこれを勧告する装置および方法を提供する。 【解決手段】 本発明による勧告装置は、吸気温度を表
す信号と、バロメータ圧力を表す信号と、所望される質
量空気流量の査定装置と、最大質量空気流量の査定装置
と、所望される排気ガス環流量の査定装置と、最大排気
ガス環流量の査定装置と、制御装置とを含む。制御装置
は、所望質量空気流量を最大質量空気流量と比較して、
前者が後者よりも大きいならば質量空気流量誤差信号を
発生する。また、所望排気ガス環流量を最大排気ガス環
流量と比較し、前者が後者よりも大きいならば排気ガス
環流量誤差信号を発生する。２つの流量誤差信号が組み
合わされて許容誤差閾値と比較され、これに応じて可変
排気量エンジンを運転するシリンダ数が勧告される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多シリンダ可変排
気量エンジンにおいて最大可能シリンダ数より少ないシ
リンダ数で運転すべきときにこれを勧告するための装置
に係わり、特にこの勧告のために質量空気流量および排
気ガス環流量を使用することに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の設計者および製造者は長年にわ
たり、或る運転状態時にはシリンダ全数よりも少ないシ
リンダ数でエンジンを運転することによって燃料効率を
高めることのできることを実現してきた。したがって、
低速低負荷時には、８シリンダに代えて４シリンダで、
または６シリンダに代えて３シリンダでエンジンを運転
することで燃料を節約できる。事実、或る製造者は数年
前に４−６−８シリンダ式の可変排気量エンジンを提供
した。

【０００３】フォードモーターカンパニーも３シリンダ
で運転可能な６シリンダエンジンを設計した。生産され
はしなかったが、フォード社製エンジンは洗練されたレ
ベルにまで開発が進んでいた。残念なことに上述のいず
れのエンジンも制御方法に難点があった。特に、現在実
際に生産されているエンジンの顧客は満足していない。
何故なら、動力系統が各種のシリンダ運転モードの間で
しばしば「ハンチング」すなわちシフトを繰り返す傾向
を示すからである。換言すれば、エンジンは４シリンダ
運転から８シリンダ運転へしばしばシフトを繰り返し、
顕著なトルク変動を生じる。これは運転者にダウンシフ
トまたはアップシフトでのトランスミッション歯車の過
度の切り替えを感じさせる。従来装置における他の欠点
は、減少シリンダ数による運転が望ましいまたは適して
いるか否かの決定のために、エンジン排出物質だけでな
く質量空気流量までも適正に考慮されていないことであ
る。したがって、従来技術の装置は運転者のトルク要求
に対する合致を常に保証しているわけではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】米国特許出願第０８／
１７２３５９号に記載されているように、フォード社は
当初、加減速装置の制御位置に基づいて推測されたエン
ジン負荷を判断の基準として使用することで、上述の観
点の幾つかに対処した。１９９５年３月７日付けで出願
されたフォード社の米国特許出願第０８／４０００６６
号は、推測された所望マニホルド圧を判断基準として使
用する初期の発明に対する改良を反映している。本発明
は、シリンダ全数よりも少ないシリンダ数でエンジンを
運転するか否かの勧告に運転者の要求トルクと関係して
質量空気流量および排気ガス環流量を考慮に入れること
で、この改良された装置の粗さを改善するようにされて
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】可変排気量エンジンにお
ける運転シリンダ数の勧告装置は、吸気温度を表す信号
と、バロメータ圧力を表す信号と、所望される質量空気
流量の査定装置と、最大質量空気流量の査定装置と、所
望される排気ガス環流量の査定装置と、最大排気ガス環
流量の査定装置と、制御装置とを含む。

【０００６】制御装置は、特定排出物の調整のもとで一
部分の数のシリンダによるエンジン運転に関して所望ト
ルクを発生するのに必要な所望質量空気流量を、バロメ
ータ圧力および吸気温度で決定されるような現状大気条
件のもとで可能とされる最大質量空気流量と比較し、所
望質量空気流量が最大質量空気流量より大きくなるなら
ば質量空気流量誤差信号を発する。制御装置もまた、所
望トルクを発生するために一部分の数のシリンダによる
エンジン運転に関して排出物の要求条件に合致するよう
に適合されねばならない所望排気ガス環流量を、バロメ
ータ圧力および所望マニホルド圧力で表されるような現
状大気条件および一部分運転エンジンに関するエンジン
条件のもとで恐らく適合するであろう最大排気ガス環流
量と比較される。制御装置は、所望排気ガス環流量が最
大排気ガス環流量よりも大きくなるならば排気ガス環流
量誤差信号を発する。この質量空気流量誤差信号および
排気ガス環流量誤差信号は組み合わされ、許容誤差閾値
と比較され、また制御装置は可変排気量エンジンの運転
するシリンダ数を勧告する。

【０００７】本発明の主目的は、多シリンダ可変排気量
エンジンにおいて最大可能シリンダ数よりも少ないシリ
ンダ数で運転すべきときにこれを勧告する新規で改良さ
れた装置を提供することである。特に、本発明の目的
は、この勧告を行なうのに、排気ガス還流量と質量空気
流量を利用することである。

【０００８】本発明の主利点は、一部分運転モードでの
運転を勧告するか否かの決定に、運転者のトルク要求値
にエンジンが合致できるように一層直接的に対処するこ
とである。付随的な利点は、本発明は勧告するにおいて
排出物に係わる要求条件を考慮に入れることである。

【０００９】他の目的、特徴および利点は、以下の説明
および図面を参照することで明白となろう。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照すれば、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検出するエン
ジン速度センサー１２と、１つ以上の空気取り入れスロ
ットルの位置を検出するスロットル位置センサー１４
と、エンジンに流入する空気温度を測定する吸気温度セ
ンサー１６と、他のエンジン特性を測定する付加的な各
種のエンジンセンサー１０とを有する。センサー１０，
１２，１４，１６はエンジンを制御するのに一般に使用
される形式の制御装置１８に信号を与える。

【００１１】制御装置１８は、センサー１０，１２，１
４，１６のような各種センサーからの吸気温度、エンジ
ン速度、エンジン冷却液温度や当業者に知られており、
この開示によって示唆される他のセンサー等の入力を使
用するマイクロプロセッサ２０を有している。センサー
入力に加えて、マイクロプロセッサ２０はまた自体に記
憶されている各種エンジン変数に関する限界値または経
時データ（ｔｉｍｅ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｄａｔａ）等
の情報（図示せず）も利用する。制御装置１８は点火時
期制御、空気／燃料比制御、排気ガス環流量（ＥＧ
Ｒ）、吸気流量、および他のエンジンや出力伝達機能を
操作する。更に、複数のエンジンシリンダ運転装置２２
により、制御装置１８はエンジンの選択されたシリンダ
を非作動化させて、エンジンの有効排気量が減少するよ
うにさせることができる。シリンダ全数よりも少ないシ
リンダ数でのエンジン運転は一部分運転モードと称さ
れ、最大有効排気量を与える全エンジンシリンダを使用
した最大運転モードと対比される。例えば、８シリンダ
エンジンにおいては、制御装置１８は運転者による要求
トルク、特定排出物の調整および環境条件を保証するよ
うに３，４，５，６，７または８シリンダでエンジンを
運転できる。

【００１２】当業者はこの開示の観点から、多数の別々
の非作動化装置が１以上のエンジンシリンダを選択的に
非作動化するために使用できることを認識するであろ
う。このような装置は、非作動化シリンダにおけるシリ
ンダバルブのいずれかが開口するのを防止して、ガスが
シリンダ内に捕捉されたままにする機構を含んでいる。

【００１３】制御装置１８は、トルクモーター、ステッ
プモーター、または電子スロットル２６を位置決めする
他の形式の装置からなる電子スロットル作動装置２４を
作動させる。電子スロットル２６は、手動操作可能な加
減速装置の制御と関連して使用され得る機械式スロット
ルとは異なる。最大相対スロットル位置なる用語は、制
御装置が広く開くように機械式スロットルおよび（また
は）電気式スロットルの機能に与えた制限によって生じ
た空気取り入れの累積的な制約を示すために使用され
る。電子スロットル作動装置２４は制御装置１８に電子
スロットル２６の位置に関するフィードバックを与え
る。

【００１４】図２をここで参照すれば、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がサ
イクルのスタートであるブロック１００で始まる。ブロ
ック１０２で、この装置は一部分の数のシリンダでエン
ジンを運転する（一部分運転エンジン）ために必要とさ
れる質量空気流量を、運転者のその時点でのトルク要求
を考慮して査定する。この量は、所望質量空気流量とし
て知られている。更に詳しくは、これは要求トルクに合
致させるために運転中のシリンダに流入しなければなら
ない単位時間当たりの空気量である。所望質量空気流量
は主として、シリンダ当たりの吸気量、運転シリンダ
数、および１分間当たりのエンジン回転数の関数であ
る。これは、所望される精度に応じて前述の変数を予測
または測定し、次ぎにそれらをかけ合わせることで計算
できる。好ましい実施例では、この装置はまたエンジン
の特定排出物の調整を考慮に入れる。

【００１５】ブロック１０４で、この装置は現在のシリ
ンダ吸気条件のもとでの一部分運転エンジンを通じて流
れ得る最大質量空気流量を決定する。好ましい実施例で
は、これらの条件にはバロメータ圧力および吸気温度が
含まれる。これらはまた最大相対スロットル位置を含
み、これに応じてスロットル制御機器および（または）
方法が使用されている。バロメータ圧力は、それが低下
すると空気密度が減少して、一定体積の空気質量の減少
をもたらすという理由から、考慮される。この一定体積
の空気質量の減少は更に質量空気流量を減少させる。例
えば、バロメータ圧力が低下する高い高度で運転される
車両は、低い高度である以外は同等条件のもとで運転さ
れる車両よりも最大質量空気流量は小さくなる。留意す
べきは、バロメータ圧力は直接に測定されるか、他のデ
ータから推測することができるということである。

【００１６】同様に、吸気温度が好ましい実施例で考慮
される。何故なら、吸気温度は空気密度に影響し、更に
最大質量空気流量に影響するからである。例えば、暖気
は冷気よりも密度が小さく、最大質量空気流量は低い温
度の方が大きくなる。留意すべきは、吸気温度は直接に
測定されるか、他のデータから推測することができると
いうことである。

【００１７】好ましい実施例では、機械式スロットルお
よび（または）電気式スロットルが制御のために広く開
くことを拘束されるならば、相対スロットル位置が考慮
される。エンジンに至る空気が流れる通路内のこのよう
な拘束は最大質量空気流量を制限し、これに応じてスロ
ットル制御方法が使用される。留意すべきは、好ましい
実施例はこれを簡略化のために装置手段の定数として表
しているが、望まれるならば可変信号を使用することが
できるということである。

【００１８】好ましい実施例は、一部分運転エンジンの
ための最大質量空気流量の決定にバロメータ圧力および
吸気温度を使用しているが、エンジンの特性および所望
される精度に応じて、更に加えて、またはそれらに代え
て他の信号を使用できる。

【００１９】図２を引き続き参照すれば、ブロック１０
６で、この装置は所望質量空気流量を最大質量空気流量
と比較する。所望質量空気流量が小さいならば、この装
置は一部分運転モードでの運転に関連して要求される質
量空気流量を受け入れることができ、質量空気流量誤差
がブロック１０８でゼロにセットされる。所望質量空気
流量が最大質量空気流量より大きいならば、この装置は
一部分運転モードに関連して要求される質量空気流量に
合致させることができない。この質量空気流量誤差は、
ブロック１１０で所望質量空気流量の最大質量空気流量
を越える量にセットされ、装置は排気ガス環流量（ＥＧ
Ｒ流量）の探求に進む。

【００２０】図２を引き続き参照すれば、この装置はブ
ロック１１２で、一部分運転エンジンに関する予め定め
られた排出物の目標に合致するように再循環されねばな
らない排気ガス環流量を決定する。簡略化のために、好
ましい実施例は所望質量空気流量の数パーセント量を使
用しているが、更に複雑な方法もまた許容できる。

【００２１】この装置は、次ぎに現在の大気条件のもと
で一部分運転エンジンを通じて再循環できる最大排気ガ
ス質量をブロック１１４で決定する。好ましい実施例で
は、この装置はバロメータ圧力、一部分運転に関連する
所望マニホルド圧力、および一部分運転に関して必要と
される対応する所望質量空気流量を使用しているが、望
まれるならば最大排気ガス環流量を計算する他の手段を
使用することもできる。大気圧は高い高度などで低下す
るのでバロメータ圧力が有用であり、小さな排気環流量
がエンジン性能を損なわずに受け入れることができる。
高い高度での希薄空気は、所望質量空気流量で決定され
るときには大きな比率の新鮮な空気が適当な空気／燃料
比を維持するために必要であることを示している。

【００２２】図３を参照すれば、この装置は引き続きブ
ロック１１６で、所望の排気ガス環流量（ＥＧＲ流量）
を最大排気ガス環流量と比較する。ブロック１１８で所
望排気ガス環流量が最大排気ガス環流量より大きくなけ
れば、排気ガス環流量誤差はゼロである。そうでない場
合、ブロック１２０で、排気ガス環流量誤差は所望排気
ガス環流量の最大排気ガス環流量を越える量と等しい。

【００２３】この装置は次ぎに、ブロック１２２で、質
量空気流量誤差を排気ガス環流量誤差と合計する。好ま
しい実施例で、この装置は各流量誤差を計量し、合計す
る前に好ましい値を掛け合わせる。この計量は本質的な
ものではないが、１つの流量誤差を他のものよりも重要
となすことを許容し、これは或る種の制御方法で望まれ
るものである。同様に留意すべきは、質量空気流量誤差
はこの時点に代えて、例えば計算された直後のような初
期に計量できるということである。これは簡略化のため
にここに示されている。

【００２４】図３を引き続き参照すれば、好ましい実施
例は次ぎに、ブロック１２４でエンジンが一部分の数の
シリンダで現在運転されているか否かを見極めて、誤差
閾値を選択できるようにする。最大シリンダ数で運転さ
れるエンジンに関しては、最大から一部分運転への閾値
がブロック１２６で選択され、これは装置が一部分運転
への切り替えを勧告することになる許容流量誤差の最大
値を示している。一部分運転エンジンに関しては、一部
分運転から最大運転への閾値がブロック１２８で選択さ
れ、これは装置が最大運転へ戻すことを勧告するであろ
う流量誤差の最小値を示している。好ましい実施例は一
対の誤差閾値を使用しているが、望まれるならばこれよ
りも多い、または少ない閾値の使用が可能である。本発
明の二重誤差閾値構造は、最大運転から一部分運転への
閾値よりも大きく一部分運転から最大運転への閾値を設
定することでヒステリシスを規定し、これは単一閾値装
置の場合に生じかねない過度の運転モード切り替えを減
少させる。

【００２５】図４をここで参照すれば、この装置はブロ
ック１３０で、流量誤差の合計を選択された誤差閾値と
比較する。この誤差が閾値よりも大きければ、ブロック
１３２で、この装置はエンジンを最大数のシリンダで運
転することを勧告する。何故なら、所望トルクに適合す
るために必要な流量は現在の条件および与えられた特定
排出物の調整のもとで得られないからである。誤差が閾
値を越えないならば、ブロック１３４で、この装置はエ
ンジンを一部分の数のシリンダで運転することを勧告す
る。

【００２６】質量空気流量または排気ガス環流量はそれ
自体が決定のための基準として使用できるのであるが、
好ましい実施例は両方の流量をエンジンに対する運転モ
ードの勧告を行ううえで使用している。質量空気流量お
よび排気ガス環流量の両方の使用は、運転モードの勧告
における粗さを著しく改善するのである。何故なら、両
方の流量の僅かな誤差が組み合うことで、各々の流量が
単独で分析されたときになされるであろう勧告を変える
ことになるからである。

【００２７】前述の説明から、当業者は本発明の本質的
な特徴を認識し、特許請求の範囲の欄の記載から逸脱せ
ずに、様々な使用例および条件に適合するように本発明
に各種の変更および改良を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変排気量エンジンの運転モード選択
装置のブロック線図。

【図２】本発明の可変排気量エンジンの運転モード選択
の過程を示す好ましい実施例のフローチャートであっ
て、スタートから一部分運転モードのための最大排気ガ
ス環流量の決定までを示すフローチャート。

【図３】図２に続くフローチャートの部分であって、エ
ンジンの運転モードを見極めて運転モードの切り替えへ
進むまでを示すフローチャート。

【図４】図３に続き、且つまた図２へ戻るまでのフロー
チャートの部分であって、望ましい運転モードの勧告ま
でを示すフローチャート。

【符号の説明】

１０ エンジンセンサー １２ エンジン速度センサー １４ スロットル位置センサー １６ 吸気温度センサー １８ 制御装置 ２０ マイクロプロセッサ ２２ エンジンシリンダ運転装置 ２４ 電子スロットル作動装置 ２６ 電子スロットル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現在のバロメータ圧力を推測する圧力手
   段と、 現在の吸気温度を推測する温度手段と、 一部分の数のシリンダによる可変排気量エンジンの運転
   に関する所望トルクおよび特定排出物の調整を適合させ
   るために必要な所望質量空気流量を査定する所望質量空
   気流量手段と、 前記現在のバロメータ圧力および前記現在の吸気温度の
   もとで一部分の数のシリンダによる可変排気量エンジン
   の運転が与えることのできる最大量の質量空気流量を表
   す最大質量空気流量を査定するための最大質量空気流量
   手段と、 前記所望トルクおよび前記特定排出物の調整のもとで一
   部分の数のシリンダによる可変排気量エンジンの運転で
   適合されねばならない所望排気ガス環流量を査定する所
   望排気ガス環流量手段と、 前記現在のバロメータ圧力に応じて一部分の数のシリン
   ダによる可変排気量エンジンの運転が適合できる最大量
   の排気ガス環流量を表す最大排気ガス環流量を査定する
   最大排気ガス環流量手段と、 可変排気量エンジンが一部分の数のシリンダにより運転
   されるべきか否かを、前記所望質量空気流量、前記最大
   質量空気流量、前記所望排気ガス環流量、および前記最
   大排気ガス環流量に応答して勧告する制御装置とを含
   み、前記制御装置は更に、 前記所望質量空気流量を前記最大質量空気流量と比較し
   て、前記所望質量空気流量が前記最大質量空気流量より
   大きい差分の空気流量を表す質量空気流量誤差信号を発
   する質量空気流量比較手段と、 前記所望排気ガス環流量を前記最大排気ガス環流量と比
   較して、前記所望排気ガス環流量が前記最大排気ガス環
   流量より大きい差分の排気ガス流量を表す排気ガス環流
   量誤差信号を発する排気ガス環流量比較手段と、 可変排気量エンジンを運転するシリンダ数を勧告するた
   めの、前記排気ガス環流量誤差および前記質量空気流量
   誤差に応答する勧告手段とを含んでいる可変排気量エン
   ジンの運転シリンダ数の決定装置。
2. 【請求項２】 一部分の数のシリンダによる可変排気量
   エンジン運転に関する所望トルクおよび特定排出物の調
   整に適合させるために必要な所望質量空気流量を査定す
   る段階と、 現在のバロメータ圧力および現在の吸気温度に応答して
   一部分の数のシリンダによる可変排気量エンジン運転が
   与えることのできる最大質量空気流量を査定する段階
   と、 前記所望質量空気流量から前記最大質量空気流量を差し
   引いて質量空気流量誤差信号を発する段階と、 前記最大質量空気流量が前記所望質量空気流量よりも大
   きいならば、前記質量空気流量誤差信号をゼロに設定す
   る段階と、 前記所望トルクおよび前記特定排出物の調整に応答して
   一部分の数のシリンダによる可変排気量エンジン運転で
   適合されねばならない所望排気ガス環流量を査定する段
   階と、 前記現在のバロメータ圧力のもとで一部分の数のシリン
   ダによる可変排気量エンジン運転が適合できる最大排気
   ガス環流量を査定する段階と、 前記最大排気ガス環流量を前記所望排気ガス環流量から
   差し引いて排気ガス環流量誤差信号を発する段階と、 前記最大排気ガス環流量が前記所望排気ガス環流量より
   も大きいならば、前記排気ガス環流量誤差信号をゼロに
   設定する段階と、 前記質量空気流量誤差信号を前記排気ガス環流量誤差信
   号に加えて全流量誤差信号を発する段階と、 前記全流量誤差信号を誤差閾値と比較する段階と、 前記全流量誤差信号が前記閾値を越えないならば、一部
   分の数のシリンダによる可変排気量運転を勧告する段階
   とを含む可変排気量エンジンの運転シリンダ数の決定方
   法。