JP2004027971A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関において実用燃費や排ガス性能を向上させるため各種制御が導入されているが、これに伴う不具合を解消し、内燃機関の効率的かつ安定した運転を実現する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、多気筒型のエンジン1を全気筒運転と減筒運転との間で切り換えることができ、その切換過渡期において点火時期リタードを実施してトルクショックを回避する。また、制御装置はエンジン1にEGRを導入することで排ガス性能を向上するとともに、上述の運転切換え時にEGR弁26を閉じることでEGR導入を禁止する。これにより、エンジン1にEGRを採用していても、運転の切換え時に燃焼の不安定化が確実に防止される。
【選択図】 図1
【解決手段】内燃機関の制御装置は、多気筒型のエンジン1を全気筒運転と減筒運転との間で切り換えることができ、その切換過渡期において点火時期リタードを実施してトルクショックを回避する。また、制御装置はエンジン1にEGRを導入することで排ガス性能を向上するとともに、上述の運転切換え時にEGR弁26を閉じることでEGR導入を禁止する。これにより、エンジン1にEGRを採用していても、運転の切換え時に燃焼の不安定化が確実に防止される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に稼働気筒数の変動を伴う運転の切り換えを適切に行うことができる内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関を様々に制御することで効率的な運転を行い、燃費の節減や排ガス性能の向上を図る技術が従来から採用されている。例えば多気筒型の内燃機関にあっては、その運転状態に応じて稼働気筒数、つまり、実際に燃焼を行う気筒数を増減させる可変排気量制御が行われている。この制御は低速運転時やアイドル運転時等の低負荷運転状態では一部の気筒の稼働を停止(減筒運転)させて燃費を節減し、一方、高負荷の運転状態では全気筒運転を行うことで必要な出力を得ることができる。
【0003】
また、各種の内燃機関では排ガスの一部を吸気系に再循環(還流)させることで燃焼温度を下げ、排ガスの悪化を防止するEGR制御が行われている。このようなEGR制御は特に、排ガス中に含まれるNOxの低減に有効な技術として広く認識されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した可変排気量制御は、総合的にみて内燃機関を効率的に運転させるものとして好適であるが、一時的に全気筒運転と減筒運転との切り換えを行う過渡期において内燃機関の出力変動を伴うことがある。またEGR制御は燃焼を緩慢にする作用があるため、可変排気量制御との組み合わせにおいては特に、上述の過渡期において燃焼を不安定化させる可能性も考えられる。
【0005】
そこで本発明は各種制御の導入に伴う不具合を解消し、内燃機関の効率的かつ安定した運転を実現可能とすることを課題としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の制御装置(請求項1)は、点火時期制御手段およびEGR制御手段を備えており、特に内燃機関の運転が全気筒運転と減筒運転との間で切り換えられるとき、所定期間に亘って点火時期をリタードさせるとともに、この期間内は排ガスの還流を禁止するものとしている。これにより、稼働気筒数の変動を伴う切り換えの過渡期に点火時期がリタードされることで極端なトルク変動が抑制されるとともに、この期間内は排ガスの還流が禁止されることで燃焼の悪化も防止される。
【0007】
また本発明の制御装置はEGR制御に関し、内燃機関の運転を切り換えた後に全気筒運転と減筒運転とで排ガスの還流量を異ならせている(請求項2)。より好ましくは、全気筒運転に比較して減筒運転では排ガス還流量を減らすことで、稼働気筒数に応じたEGR制御の実効が図られる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、車両に搭載された内燃機関の制御装置として本発明の一実施形態を説明する。ただし本発明は車両用の内燃機関のみに適用されるものではない。
図1は、多気筒型内燃機関であるエンジン1に制御装置を適用した場合の実施形態を示している。このエンジン1は、例えば直列4気筒型のシリンダレイアウトを有しており、各気筒には多点噴射方式により燃料が供給される。このため吸気系のインテークマニホールド2には、各気筒に連なる吸気ポートに対応して燃料噴射弁4が4つ設けられているが、図1にはそのうち1つだけが示されている。
【0009】
インテークマニホールド2の上流にはサージタンク6が設けられており、このサージタンク6の入口に電動スロットルバルブ8が取り付けられている。電動スロットルバルブ8はスロットルアクチュエータ10により開閉作動され、所望の開度に保持される。
エンジン1は、その吸気弁12および排気弁14の動弁系にカムプロフィール切換機構16を備えている。この切換機構16は例えば、カム形状の異なる複数種類のカムを有しており、運転状態に応じて吸排気弁12,14をリフトさせるカムを切り換えることで可変バルブタイミングおよび可変バルブリフト量を実現している。
【0010】
また、切換機構16は各弁に連なるロッカアームとロッカシャフトとの結合関係を解除することで吸排気弁12,14の動作を休止させることができる。切換機構16により特定の気筒について吸排気弁12,14の動作が休止されると、その気筒は燃焼が行われずに休止(休筒)状態となる。なお、休止気筒への燃料噴射は停止される。
【0011】
上述した切換機構16は油圧式アクチュエータを有しており、切換機構16の具体的な動作は油圧式アクチュエータにより行うことができる。このため切換機構16は油圧給排システム(図示しない)を備えており、油圧給排システムは例えば、油圧式アクチュエータと油圧源とを結ぶ油路をソレノイドバルブにより開閉することで、油圧式アクチュエータへの作動油圧の給排を行うことができる。
【0012】
エンジン1には各気筒に点火栓18が設けられており、これら点火栓18には高電圧を供給するイグニションコイル20が接続されている。また、排気系のエキゾーストマニホールド22にはEGR通路24が接続されており、このEGR通路24はEGR弁26を介してインテークマニホールド2に接続されている。本実施形態の制御装置は、各種電子機器類を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」と略称する。)28を装備している。エンジン1の出力や上述した切換機構16の動作はいずれもECU28により制御することができる。
【0013】
例えば、車両にはアクセルポジションセンサ30が設けられており、このアクセルポジションセンサ30はアクセル開度を検出してECU28に出力する。またインテークマニホールド2には圧力センサ40が設けられており、ECU28は圧力センサ40からのセンサ信号によりエンジン1の吸入空気量を検出することができる。
【0014】
その他、車両には車速センサ36が設けられており、この車速センサからECU28に車速信号が入力される。また、エンジン1にはクランク角センサ38が設けられている。クランク角センサ38はECU28に接続され、クランク角信号をECU28に出力する。
ECU28は、アクセル開度に基づいて電動スロットルバルブ8の開度を調節するとともに、圧力センサ40からのセンサ信号を受け取ってエンジン1の吸入空気量を検出し、所定の空燃比を得るように燃料噴射弁4を作動させる。またECU28は上述の切換機構16の作動を制御し、例えば低車速域と高車速域とでバルブタイミングおよびリフト量を適切に切り換える。なお、これら出力制御や切換機構16の動作制御はいずれも公知であるため、特に各制御の詳細については説明を省略する。
【0015】
以上はECU28による各種の制御機能の基本的な内容であるが、本実施形態ではさらに、ECU28は各種制御を総合的に行うことでエンジン1を適切に制御する機能を有している。
以下に具体例を挙げてECU28の制御機能を説明する。また、以下の説明により、制御装置のその他の構成もまた明確となる。
【0016】
図2は、ECU28によりエンジン1の運転を全気筒運転から減筒運転に切り換える場合の制御例を示している。このような稼働気筒数の変動(この場合は4気筒から2気筒に減少)を伴う運転の切り換えは、エンジン1の運転状態に基づいて行われる。例えば、ECU28は車速やアクセル開度、エンジン回転速度、ブースト圧等の各種変数からエンジン1の運転状態を検出する(運転状態検出手段)。ここで運転状態を具体的に表す指標としては、例えば車速やエンジン1の回転速度が挙げられる。
【0017】
例えばエンジン1が全気筒運転を行っている状態で、実用車速が低速域に移行した場合や、あるいは車両が停車してエンジン1が負荷運転からアイドリング運転に移行した場合、ECU28は稼働気筒数を変動(この場合は減少)させるべき運転状態にあると判断することができる。
このような判断が成立すると、ECU28は切換機構16を作動させ、特定の気筒(例えば2つの気筒)について稼働を休止させる。このとき全気筒運転から減筒運転への移行に伴い、急激なトルク変化によるショックが発生するのを防止するため、ECU28は以下の手順によりエンジン1の運転の切り換えを行う。
【0018】
図2に示されているように、上記の判断が成立した時点(時刻t0)でECU28の制御は全気筒運転モードAから減筒運転モードRへ切り換えられる。このときECU28は、イグニションコイル20の作動を制御することで点火時期リタードを開始する(時刻t0〜t1)とともにEGR弁26を閉作動させ、排ガスの還流を直ちに停止させる。
【0019】
この間(時刻t0〜t1)にECU28は一旦、スロットル開度を大きくし、その開度を保持した後にスロットル開度を小さくし、これを点火時期リタードが終了するまで保持する。
なおECU28は、点火時期リタードを終了させる直前(時刻t1の前)のタイミングで特定の1気筒について燃料噴射弁4の稼働を停止させる。これにより、点火時期リタードの終了と同時に特定の1気筒への燃料噴射が休止状態となる。
【0020】
次にECU28は2つ目の気筒の休筒に備えて点火時期をリタードさせる(時刻t1〜t2)。この間、同様にECU28は一旦、スロットル開度をそれまでより大きくして保持した後でスロットル開度を小さくし、これを点火時期のリタードが終了するまで保持する。この間(時刻t1〜t2)、同様にブースト圧はさらに上昇する。
【0021】
また同様に、ECU28は点火時期のリタードを終了させる直前(時刻t2の前)のタイミングで2つ目の気筒について燃料噴射弁4の稼働を停止させる。これより僅かの時間(1IG)をおいた後、切換機構16(稼働気筒数切換バルブ)を作動させて吸排気弁12,14の駆動を停止させることにより、2つの気筒が完全に休止状態となる。
【0022】
特定の2つの気筒が休止状態となった後、一定の時間が経過するまでの間(時刻t2〜t3)、ECU28は点火時期を一定に保持する。この後、ECU28は減筒運転用の点火時期マップを用いた点火時期制御に移行するため、テーリング処理を行いながら点火時期を次第に変化させる(時刻t3〜t4)。またECU28はテーリング処理を開始すると、その直後(時刻t3の後)のタイミングでスロットル開度を小さくする。なお、このときスロットル開度は減筒運転に対応するため、全気筒運転のときの開度より小さいものとなっている。
【0023】
そして、ECU28は最終的に点火時期リタードを終了すると、この時点(時刻t4)でEGR弁26を開作動させる。これにより、減筒運転において排ガスの還流が再開される。
ここで、EGR弁26には少なくとも3つのポジションが設定されており、EGR弁26は全気筒運転のときは全筒位置Pa、運転の切換中は閉位置Po、そして、減筒運転のときは休筒位置Prにそれぞれポジションを制御される。特に休筒位置Prでは全筒位置Paよりも開度が小さく、その分、排ガスの還流量は少なくなる。これにより、減筒運転に適した排ガス還流量が得られるので、EGR制御の実効が図られる。
【0024】
以上のように、ECU28により全気筒運転から減筒運転への切り換えが行われ(稼働気筒数切換手段)、このとき所定期間(時刻t0〜t4)に亘ってECU28により点火時期がリタードされている(点火時期制御手段)。またこの所定期間(時刻t0〜t4)は、ECU28によりEGR弁26が閉位置Poに制御されることで排ガスの還流が禁止されている(EGR制御手段)。
【0025】
この結果、点火時期リタード制御の実施により稼働気筒数の変動に伴う急激なトルク変化が抑えられるとともに、この期間内にEGR導入に伴う燃焼の不安定化(失火等)が確実に防止される。なおこの間(時刻t0〜t4)、吸入空気量の減少に伴ってブースト圧は次第に上昇し、減筒運転への切り換え後にエンジン1の負荷は小さくなっている。
【0026】
次に図3は、ECU28によりエンジン1を減筒運転から全気筒運転に切り換える場合の制御例を示している。
例えばエンジン1が減筒運転を行っている状態で、要求出力が増大した場合や、あるいはアイドリング運転から負荷運転に移行した場合、ECU28は稼働気筒数を変動(この場合は増加)させるべき運転状態にあると判断することができる。
【0027】
このような判断が成立した場合も同様に、ECU28は切換機構16を作動させ、それまで休止状態にあった気筒(例えば2つの気筒)について稼働を再開させる。また、このとき減筒運転から全気筒運転への移行に伴いトルクショックが発生するのを防止するため、ECU28は以下の手順によりエンジン1の運転の切り換えを行う。
【0028】
この場合、図3に示されているように、稼働気筒数を変動するべき運転状態にあると判断されると、その時点(時刻t10)でECU28の制御は減筒運転モードRから全気筒運転モードAへ切り換わる。また、このときECU28はEGR弁26を閉作動させ、排ガスの還流を直ちに停止させる(時刻t10)。
ECU28はモード切換の1IG後に切換機構16(稼働気筒数切換バルブ)を作動させて吸排気弁12,14の駆動を再開させる。次に一定の時間経過後(時刻t11)、ECU28は休止状態にある1気筒について燃料噴射弁2の稼働を再開させる。これにより、僅かの時間をおいた後(時刻t12)にトルクが立ち上がり、この時点からECU28は点火時期リタード制御を実施する。なおこの場合、ECU28は点火時期を一旦リタードした後、徐々に進角側へ復帰させる。またこの間(時刻t10〜t13)、スロットル開度は減筒運転時の状態で保持されている。
【0029】
1つ目の気筒の稼働再開による点火時期リタード制御を終了すると、その一定時間経過後(時刻t13)に、残る2つ目の休止気筒について同様にECU28は燃料噴射弁2の稼働を再開させる。またこれに合わせて、僅かの時間をおいた後(時刻t14)のタイミングからECU28は点火時期リタード制御を実施する。この場合もECU28は点火時期を一旦リタードした後、徐々に進角側へ復帰させる。さらにECU28は、全気筒運転用の点火時期マップを用いた点火時期制御に移行するため、テーリング処理を行いながら点火時期を次第に変化させる(時刻t14〜t15)。
【0030】
またECU28はテーリング処理を開始すると、その直後のタイミングでスロットル開度を大きくする。これにより全気筒運転に応じて吸入空気量が増大され、エンジン1は全気筒運転の状態となる。
そして、ECU28は最終的に点火時期リタード制御を終了すると、この時点(時刻t15)でEGR弁26を開作動(全筒位置Pa)させる。これにより、全気筒運転において排ガスの還流が再開され、全気筒運転に応じた排ガス還流量が得られる。
【0031】
以上のように、ECU28により減筒運転から全気筒運転への切り換えが行われ(稼働気筒数切換手段)、このとき所定期間(時刻t10〜t15)に亘ってECU28により点火時期リタードが行われている(点火時期制御手段)。またこの所定期間(時刻t10〜t15)は、ECU28によりEGR弁26が閉位置Poに制御されることで排ガスの還流が禁止されている(EGR制御手段)。
【0032】
この結果、点火時期リタードの実施により稼働気筒数の変動による急激なトルク変化が抑えられるとともに、この期間内にEGR導入に伴う燃焼の不安定化(失火等)が確実に防止される。
上述の制御例では減筒運転時に2つの気筒を休筒させているが、1気筒だけを休筒させるものであってもよい。また休筒させる気筒の数やその位置は適宜変更することができ、例えば全気筒数やシリンダレイアウト等に応じて休筒する気筒を決定することができる。
【0033】
また一実施形態では吸排気弁12,14を休止させて特定の気筒を休止させているが、その他の手段により休筒を実現するものであってもよい。
なお、本発明を適用するべきエンジン1のシリンダレイアウトは直列型に限られず、例えばV型や対向型であってもよい。またエンジン1の燃料噴射方式は、例えば筒内噴射方式を採用するものであってもよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の制御装置(請求項1)は、EGRの導入により排ガス性能を向上しつつ、トルクショックを生じることなく稼働気筒数を変動させる運転の切り換えが可能となる。
また、稼働気筒数に応じて排ガス導入量を変更可能であるから(請求項2)、全気筒運転および減筒運転のいずれの場合においてもEGR制御を有効に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】制御装置の一実施形態を概略的に示した図である。
【図2】全気筒運転から減筒運転への切換時の制御例を示したタイミングチャートである。
【図3】減筒運転から全気筒運転への切換時の制御例を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 インテークマニホールド
4 燃料噴射弁
16 切換機構(稼働気筒数切換手段)
18 点火栓
24 EGR通路
26 EGR弁
28 ECU(各種制御手段)
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に稼働気筒数の変動を伴う運転の切り換えを適切に行うことができる内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関を様々に制御することで効率的な運転を行い、燃費の節減や排ガス性能の向上を図る技術が従来から採用されている。例えば多気筒型の内燃機関にあっては、その運転状態に応じて稼働気筒数、つまり、実際に燃焼を行う気筒数を増減させる可変排気量制御が行われている。この制御は低速運転時やアイドル運転時等の低負荷運転状態では一部の気筒の稼働を停止(減筒運転)させて燃費を節減し、一方、高負荷の運転状態では全気筒運転を行うことで必要な出力を得ることができる。
【0003】
また、各種の内燃機関では排ガスの一部を吸気系に再循環(還流)させることで燃焼温度を下げ、排ガスの悪化を防止するEGR制御が行われている。このようなEGR制御は特に、排ガス中に含まれるNOxの低減に有効な技術として広く認識されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した可変排気量制御は、総合的にみて内燃機関を効率的に運転させるものとして好適であるが、一時的に全気筒運転と減筒運転との切り換えを行う過渡期において内燃機関の出力変動を伴うことがある。またEGR制御は燃焼を緩慢にする作用があるため、可変排気量制御との組み合わせにおいては特に、上述の過渡期において燃焼を不安定化させる可能性も考えられる。
【0005】
そこで本発明は各種制御の導入に伴う不具合を解消し、内燃機関の効率的かつ安定した運転を実現可能とすることを課題としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の制御装置(請求項1)は、点火時期制御手段およびEGR制御手段を備えており、特に内燃機関の運転が全気筒運転と減筒運転との間で切り換えられるとき、所定期間に亘って点火時期をリタードさせるとともに、この期間内は排ガスの還流を禁止するものとしている。これにより、稼働気筒数の変動を伴う切り換えの過渡期に点火時期がリタードされることで極端なトルク変動が抑制されるとともに、この期間内は排ガスの還流が禁止されることで燃焼の悪化も防止される。
【0007】
また本発明の制御装置はEGR制御に関し、内燃機関の運転を切り換えた後に全気筒運転と減筒運転とで排ガスの還流量を異ならせている(請求項2)。より好ましくは、全気筒運転に比較して減筒運転では排ガス還流量を減らすことで、稼働気筒数に応じたEGR制御の実効が図られる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、車両に搭載された内燃機関の制御装置として本発明の一実施形態を説明する。ただし本発明は車両用の内燃機関のみに適用されるものではない。
図1は、多気筒型内燃機関であるエンジン1に制御装置を適用した場合の実施形態を示している。このエンジン1は、例えば直列4気筒型のシリンダレイアウトを有しており、各気筒には多点噴射方式により燃料が供給される。このため吸気系のインテークマニホールド2には、各気筒に連なる吸気ポートに対応して燃料噴射弁4が4つ設けられているが、図1にはそのうち1つだけが示されている。
【0009】
インテークマニホールド2の上流にはサージタンク6が設けられており、このサージタンク6の入口に電動スロットルバルブ8が取り付けられている。電動スロットルバルブ8はスロットルアクチュエータ10により開閉作動され、所望の開度に保持される。
エンジン1は、その吸気弁12および排気弁14の動弁系にカムプロフィール切換機構16を備えている。この切換機構16は例えば、カム形状の異なる複数種類のカムを有しており、運転状態に応じて吸排気弁12,14をリフトさせるカムを切り換えることで可変バルブタイミングおよび可変バルブリフト量を実現している。
【0010】
また、切換機構16は各弁に連なるロッカアームとロッカシャフトとの結合関係を解除することで吸排気弁12,14の動作を休止させることができる。切換機構16により特定の気筒について吸排気弁12,14の動作が休止されると、その気筒は燃焼が行われずに休止(休筒)状態となる。なお、休止気筒への燃料噴射は停止される。
【0011】
上述した切換機構16は油圧式アクチュエータを有しており、切換機構16の具体的な動作は油圧式アクチュエータにより行うことができる。このため切換機構16は油圧給排システム(図示しない)を備えており、油圧給排システムは例えば、油圧式アクチュエータと油圧源とを結ぶ油路をソレノイドバルブにより開閉することで、油圧式アクチュエータへの作動油圧の給排を行うことができる。
【0012】
エンジン1には各気筒に点火栓18が設けられており、これら点火栓18には高電圧を供給するイグニションコイル20が接続されている。また、排気系のエキゾーストマニホールド22にはEGR通路24が接続されており、このEGR通路24はEGR弁26を介してインテークマニホールド2に接続されている。本実施形態の制御装置は、各種電子機器類を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」と略称する。)28を装備している。エンジン1の出力や上述した切換機構16の動作はいずれもECU28により制御することができる。
【0013】
例えば、車両にはアクセルポジションセンサ30が設けられており、このアクセルポジションセンサ30はアクセル開度を検出してECU28に出力する。またインテークマニホールド2には圧力センサ40が設けられており、ECU28は圧力センサ40からのセンサ信号によりエンジン1の吸入空気量を検出することができる。
【0014】
その他、車両には車速センサ36が設けられており、この車速センサからECU28に車速信号が入力される。また、エンジン1にはクランク角センサ38が設けられている。クランク角センサ38はECU28に接続され、クランク角信号をECU28に出力する。
ECU28は、アクセル開度に基づいて電動スロットルバルブ8の開度を調節するとともに、圧力センサ40からのセンサ信号を受け取ってエンジン1の吸入空気量を検出し、所定の空燃比を得るように燃料噴射弁4を作動させる。またECU28は上述の切換機構16の作動を制御し、例えば低車速域と高車速域とでバルブタイミングおよびリフト量を適切に切り換える。なお、これら出力制御や切換機構16の動作制御はいずれも公知であるため、特に各制御の詳細については説明を省略する。
【0015】
以上はECU28による各種の制御機能の基本的な内容であるが、本実施形態ではさらに、ECU28は各種制御を総合的に行うことでエンジン1を適切に制御する機能を有している。
以下に具体例を挙げてECU28の制御機能を説明する。また、以下の説明により、制御装置のその他の構成もまた明確となる。
【0016】
図2は、ECU28によりエンジン1の運転を全気筒運転から減筒運転に切り換える場合の制御例を示している。このような稼働気筒数の変動(この場合は4気筒から2気筒に減少)を伴う運転の切り換えは、エンジン1の運転状態に基づいて行われる。例えば、ECU28は車速やアクセル開度、エンジン回転速度、ブースト圧等の各種変数からエンジン1の運転状態を検出する(運転状態検出手段)。ここで運転状態を具体的に表す指標としては、例えば車速やエンジン1の回転速度が挙げられる。
【0017】
例えばエンジン1が全気筒運転を行っている状態で、実用車速が低速域に移行した場合や、あるいは車両が停車してエンジン1が負荷運転からアイドリング運転に移行した場合、ECU28は稼働気筒数を変動(この場合は減少)させるべき運転状態にあると判断することができる。
このような判断が成立すると、ECU28は切換機構16を作動させ、特定の気筒(例えば2つの気筒)について稼働を休止させる。このとき全気筒運転から減筒運転への移行に伴い、急激なトルク変化によるショックが発生するのを防止するため、ECU28は以下の手順によりエンジン1の運転の切り換えを行う。
【0018】
図2に示されているように、上記の判断が成立した時点(時刻t0)でECU28の制御は全気筒運転モードAから減筒運転モードRへ切り換えられる。このときECU28は、イグニションコイル20の作動を制御することで点火時期リタードを開始する(時刻t0〜t1)とともにEGR弁26を閉作動させ、排ガスの還流を直ちに停止させる。
【0019】
この間(時刻t0〜t1)にECU28は一旦、スロットル開度を大きくし、その開度を保持した後にスロットル開度を小さくし、これを点火時期リタードが終了するまで保持する。
なおECU28は、点火時期リタードを終了させる直前(時刻t1の前)のタイミングで特定の1気筒について燃料噴射弁4の稼働を停止させる。これにより、点火時期リタードの終了と同時に特定の1気筒への燃料噴射が休止状態となる。
【0020】
次にECU28は2つ目の気筒の休筒に備えて点火時期をリタードさせる(時刻t1〜t2)。この間、同様にECU28は一旦、スロットル開度をそれまでより大きくして保持した後でスロットル開度を小さくし、これを点火時期のリタードが終了するまで保持する。この間(時刻t1〜t2)、同様にブースト圧はさらに上昇する。
【0021】
また同様に、ECU28は点火時期のリタードを終了させる直前(時刻t2の前)のタイミングで2つ目の気筒について燃料噴射弁4の稼働を停止させる。これより僅かの時間(1IG)をおいた後、切換機構16(稼働気筒数切換バルブ)を作動させて吸排気弁12,14の駆動を停止させることにより、2つの気筒が完全に休止状態となる。
【0022】
特定の2つの気筒が休止状態となった後、一定の時間が経過するまでの間(時刻t2〜t3)、ECU28は点火時期を一定に保持する。この後、ECU28は減筒運転用の点火時期マップを用いた点火時期制御に移行するため、テーリング処理を行いながら点火時期を次第に変化させる(時刻t3〜t4)。またECU28はテーリング処理を開始すると、その直後(時刻t3の後)のタイミングでスロットル開度を小さくする。なお、このときスロットル開度は減筒運転に対応するため、全気筒運転のときの開度より小さいものとなっている。
【0023】
そして、ECU28は最終的に点火時期リタードを終了すると、この時点(時刻t4)でEGR弁26を開作動させる。これにより、減筒運転において排ガスの還流が再開される。
ここで、EGR弁26には少なくとも3つのポジションが設定されており、EGR弁26は全気筒運転のときは全筒位置Pa、運転の切換中は閉位置Po、そして、減筒運転のときは休筒位置Prにそれぞれポジションを制御される。特に休筒位置Prでは全筒位置Paよりも開度が小さく、その分、排ガスの還流量は少なくなる。これにより、減筒運転に適した排ガス還流量が得られるので、EGR制御の実効が図られる。
【0024】
以上のように、ECU28により全気筒運転から減筒運転への切り換えが行われ(稼働気筒数切換手段)、このとき所定期間(時刻t0〜t4)に亘ってECU28により点火時期がリタードされている(点火時期制御手段)。またこの所定期間(時刻t0〜t4)は、ECU28によりEGR弁26が閉位置Poに制御されることで排ガスの還流が禁止されている(EGR制御手段)。
【0025】
この結果、点火時期リタード制御の実施により稼働気筒数の変動に伴う急激なトルク変化が抑えられるとともに、この期間内にEGR導入に伴う燃焼の不安定化(失火等)が確実に防止される。なおこの間(時刻t0〜t4)、吸入空気量の減少に伴ってブースト圧は次第に上昇し、減筒運転への切り換え後にエンジン1の負荷は小さくなっている。
【0026】
次に図3は、ECU28によりエンジン1を減筒運転から全気筒運転に切り換える場合の制御例を示している。
例えばエンジン1が減筒運転を行っている状態で、要求出力が増大した場合や、あるいはアイドリング運転から負荷運転に移行した場合、ECU28は稼働気筒数を変動(この場合は増加)させるべき運転状態にあると判断することができる。
【0027】
このような判断が成立した場合も同様に、ECU28は切換機構16を作動させ、それまで休止状態にあった気筒(例えば2つの気筒)について稼働を再開させる。また、このとき減筒運転から全気筒運転への移行に伴いトルクショックが発生するのを防止するため、ECU28は以下の手順によりエンジン1の運転の切り換えを行う。
【0028】
この場合、図3に示されているように、稼働気筒数を変動するべき運転状態にあると判断されると、その時点(時刻t10)でECU28の制御は減筒運転モードRから全気筒運転モードAへ切り換わる。また、このときECU28はEGR弁26を閉作動させ、排ガスの還流を直ちに停止させる(時刻t10)。
ECU28はモード切換の1IG後に切換機構16(稼働気筒数切換バルブ)を作動させて吸排気弁12,14の駆動を再開させる。次に一定の時間経過後(時刻t11)、ECU28は休止状態にある1気筒について燃料噴射弁2の稼働を再開させる。これにより、僅かの時間をおいた後(時刻t12)にトルクが立ち上がり、この時点からECU28は点火時期リタード制御を実施する。なおこの場合、ECU28は点火時期を一旦リタードした後、徐々に進角側へ復帰させる。またこの間(時刻t10〜t13)、スロットル開度は減筒運転時の状態で保持されている。
【0029】
1つ目の気筒の稼働再開による点火時期リタード制御を終了すると、その一定時間経過後(時刻t13)に、残る2つ目の休止気筒について同様にECU28は燃料噴射弁2の稼働を再開させる。またこれに合わせて、僅かの時間をおいた後(時刻t14)のタイミングからECU28は点火時期リタード制御を実施する。この場合もECU28は点火時期を一旦リタードした後、徐々に進角側へ復帰させる。さらにECU28は、全気筒運転用の点火時期マップを用いた点火時期制御に移行するため、テーリング処理を行いながら点火時期を次第に変化させる(時刻t14〜t15)。
【0030】
またECU28はテーリング処理を開始すると、その直後のタイミングでスロットル開度を大きくする。これにより全気筒運転に応じて吸入空気量が増大され、エンジン1は全気筒運転の状態となる。
そして、ECU28は最終的に点火時期リタード制御を終了すると、この時点(時刻t15)でEGR弁26を開作動(全筒位置Pa)させる。これにより、全気筒運転において排ガスの還流が再開され、全気筒運転に応じた排ガス還流量が得られる。
【0031】
以上のように、ECU28により減筒運転から全気筒運転への切り換えが行われ(稼働気筒数切換手段)、このとき所定期間(時刻t10〜t15)に亘ってECU28により点火時期リタードが行われている(点火時期制御手段)。またこの所定期間(時刻t10〜t15)は、ECU28によりEGR弁26が閉位置Poに制御されることで排ガスの還流が禁止されている(EGR制御手段)。
【0032】
この結果、点火時期リタードの実施により稼働気筒数の変動による急激なトルク変化が抑えられるとともに、この期間内にEGR導入に伴う燃焼の不安定化(失火等)が確実に防止される。
上述の制御例では減筒運転時に2つの気筒を休筒させているが、1気筒だけを休筒させるものであってもよい。また休筒させる気筒の数やその位置は適宜変更することができ、例えば全気筒数やシリンダレイアウト等に応じて休筒する気筒を決定することができる。
【0033】
また一実施形態では吸排気弁12,14を休止させて特定の気筒を休止させているが、その他の手段により休筒を実現するものであってもよい。
なお、本発明を適用するべきエンジン1のシリンダレイアウトは直列型に限られず、例えばV型や対向型であってもよい。またエンジン1の燃料噴射方式は、例えば筒内噴射方式を採用するものであってもよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の制御装置(請求項1)は、EGRの導入により排ガス性能を向上しつつ、トルクショックを生じることなく稼働気筒数を変動させる運転の切り換えが可能となる。
また、稼働気筒数に応じて排ガス導入量を変更可能であるから(請求項2)、全気筒運転および減筒運転のいずれの場合においてもEGR制御を有効に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】制御装置の一実施形態を概略的に示した図である。
【図2】全気筒運転から減筒運転への切換時の制御例を示したタイミングチャートである。
【図3】減筒運転から全気筒運転への切換時の制御例を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 インテークマニホールド
4 燃料噴射弁
16 切換機構(稼働気筒数切換手段)
18 点火栓
24 EGR通路
26 EGR弁
28 ECU(各種制御手段)
Claims (2)
- 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づき稼働気筒数を変動するべき運転状態にあると判断したとき、前記内燃機関の運転を全気筒運転と減筒運転との間で切り換える稼働気筒数切換手段と、
前記稼働気筒数切換手段により前記内燃機関の運転の切り換えが行われるとき、所定期間に亘って前記内燃機関の点火時期をリタードさせる点火時期制御手段と、
前記内燃機関の運転時に排ガスの一部を吸気系へ還流させる一方、前記稼働気筒数切換手段による前記内燃機関の運転の切り換えに伴い点火時期がリタードされている期間はその還流を禁止するEGR制御手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記EGR制御手段は、前記稼働気筒数切換手段による切り換え後、全気筒運転と減筒運転とで排ガスの還流量を異ならせることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
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