JP3715041B2 - 気筒休止エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒の全部を作動させる全筒運転と前記気筒の一部の作動を休止する休筒運転とを切り換える気筒休止機構を備えた気筒休止エンジンに関し、特に、全筒運転／休筒運転の切換タイミングを適切に設定してトルクショックの発生を防止するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒エンジンの一部の気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁状態に保持して該気筒を休止することにより、エンジンの全筒運転／休筒運転を切り換える気筒休止エンジンは、例えば特開昭６３−１５４８１０号公報により公知である。
【０００３】
上記従来の気筒休止エンジンは、弁が着座していない開弁時に気筒休止機構が作動して異音が発生するのを防止すべく、弁が着座している閉弁時だけに気筒休止機構の作動を許容するトリガー機構を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる気筒休止エンジンでは、全筒運転／休筒運転の切換時に吸入空気量、点火時期、燃料噴射量等を制御してトルクショックの発生を防止するようになっており、そのためには複数の気筒を休止する順序、或いは休止を解除する順序に一定の規則性を持たせる必要がある。しかしながら、気筒休止機構を油圧で制御するものでは、ソレノイドバルブを開弁して気筒休止機構に油圧を供給してから該気筒休止機構が実際に作動するまでの時間が油圧や油温によって変化してしまい、前記規則性を保つのが難しくなる。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの運転状態が変化しても一定の規則性を持って各気筒の休止及び休止解除を行わせ、トルクショックの発生を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明によれば、複数の気筒の全部を作動させる全筒運転と前記気筒の一部の作動を休止する休筒運転とを切り換える油圧式の気筒休止機構と、気筒休止機構に対する油圧の供給／遮断を制御するソレノイドバルブと、ソレノイドバルブの駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段は、全筒運転及び休筒運転の切り換えタイミングか ら所定時間先行したタイミングでソレノイドバルブを駆動する気筒休止エンジンの制御装置において、制御手段は、前記所定時間を検索するマップを全筒運転及び休筒運転間の切り換え方向に応じて持ち換えることを特徴とする、気筒休止エンジンの制御装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、全筒運転から休筒運転への切り換え時に使用するマップは、油圧及び油温が低いほど前記所定時間が長く設定され、休筒運転から全筒運転への切り換え時に使用するマップは、油圧が高く油温が低いほど前記所定時間が長く設定されることを特徴とする、気筒休止エンジンの制御装置が提案される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両に搭載されたエンジンの平面図、図２は右バンクのシリンダヘッドの平面図、図３は図２の要部拡大図、図４はトリガーの作用説明図、図５は作用を説明するフローチャート、図６は全筒運転→休筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ、図７は休筒運転→全筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ、図８は作用を説明するタイムチャートである。
【００１０】
図１に示すように、自動車の車体前部に縦置きに搭載されたエンジンＥはＶ型６気筒エンジンであって、右バンクＢR に♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 を備えるとともに、左バンクＢL に♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 を備える。エンジンＥの低負荷時には、右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 の運転を休止して左バンクＢL の♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 だけを運転する休筒運転が行われ、エンジンＥの高負荷時には、♯１気筒Ｃ1 〜♯６気筒Ｃ6 の全てを運転する全筒運転が行われる。
【００１１】
次に、図２及び図３に基づいて右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 の動弁機構の構造を説明する。
【００１２】
図２に示すように、右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 にはそれぞれ気筒休止機構１１…が設けられているが、その構造は同一であるため、代表として＃１気筒Ｃ1 の気筒休止機構１１について説明する。シリンダヘッドの長手方向に沿って配置されたカムシャフト１２は、図示せぬクランクシャフトに接続されて該クランクシャフトの２分の１の回転数で駆動される。カムシャフト１２の左右両側には、吸気ロッカーシャフト１３ｉと排気ロッカーシャフト１３ｅとが平行に支持される。
【００１３】
図３から明らかなように、カムシャフト１２には吸気カム１４ｉと排気カム１４ｅとが隣接して設けられており、それら吸気カム１４ｉ及び排気カム１４ｅの両側にベース円のみを有する一対の休止用カム１５，１５が設けられる。吸気ロッカーシャフト１３ｉには吸気ロッカーアーム１６ｉと、その両側に位置する一対の休止用ロッカーアーム１７，１７とが揺動自在に枢支されており、吸気ロッカーアーム１６ｉの基端に前記吸気カム１４ｉに当接可能なローラ１８ｉが設けられるとともに、休止用ロッカーアーム１７，１７の基端に休止用カム１５，１５に当接可能なローラ１９，１９が設けられる。そして一対の休止用ロッカーアーム１７，１７の先端は、＃１気筒Ｃ1 の一対の吸気弁２０ｉ，２０ｉのステムエンドに当接する。
【００１４】
吸気ロッカーアーム１６ｉ及び一対の休止用ロッカーアーム１７，１７を同軸に貫通するシリンダ孔の内部に、各２個の第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３が摺動自在に支持される。第１ピストン２１，２１は吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔の内部に背中合わせに配置され、吸気ロッカーシャフト１３ｉに内部に形成した油路２４ｉから供給される油圧によって相互に離反する方向に駆動される。第１ピストン２１，２１の外側に配置された一対の第２ピストン２２，２２は、吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔及び休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に跨がる連結位置と、吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔から休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に押し出された連結解除位置との間を移動可能である。第２ピストン２２，２２の更に外側に配置されて休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔内に収納された一対のストッパピン２３，２３は、それぞれスプリング２５，２５で第２ピストン２２，２２に当接する方向に付勢される。
【００１５】
排気ロッカーアーム１６ｅ及び一対の休止用ロッカーアーム１７，１７を同軸に貫通するシリンダ孔の内部に、各２個の第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３が摺動自在に支持される。第１ピストン２１，２１は排気ロッカーアーム１６ｅのシリンダ孔の内部に背中合わせに配置され、排気ロッカーシャフト１３ｅに内部に形成した油路２４ｅから供給される油圧によって相互に離反する方向に駆動される。第１ピストン２１，２１の外側に配置された一対の第２ピストン２２，２２は、排気ロッカーアーム１６ｅのシリンダ孔及び休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に跨がる連結位置と、吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔から休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に押し出された連結解除位置との間を移動可能である。第２ピストン２２，２２の更に外側に配置されて休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔内に収納された一対のストッパピン２３，２３は、それぞれスプリング２５，２５で第２ピストン２２，２２に当接する方向に付勢される。
【００１６】
吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅを休止用ロッカーアーム１７に結合或いは結合解除する第２ピストン２２の移動は、吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅの揺動に連動して進退するトリガー２７によって規制される。即ち、第２ピストン２２が図４（Ａ）に示す連結位置にあるとき、トリガー２７は第１ピストン２１の第１係止溝２１1 に係合して該第１ピストン２１の移動を規制しており、従って第２ピストン２２も前記連結位置に固定される。吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅの開弁方向へのリフト（吸気弁２０ｉ及び排気弁２０ｅを開弁する方向への揺動）がトリガー外れリフトに達すると、トリガー２７が矢印方向に後退して第１ピストン２１…の第１係止溝２１1 から離脱し、第１ピストン２１…は移動可能な状態になる。また、第２ピストン２２が図４（Ｂ）に示す連結解除位置にあるとき、トリガー２７は第１ピストン２１の第２係止溝２１2 に係合して該第１ピストン２１の移動を規制しており、従って第２ピストン２２も前記連結解除位置に固定される。吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅの開弁方向へのリフトがトリガー外れリフトに達すると、トリガー２７が矢印方向に後退して第１ピストン２１…の第２係止溝２１2 から離脱し、第１ピストン２１…は移動可能な状態になる。
【００１７】
尚、図２において、吸気ロッカーシャフト１３ｉ及び排気ロッカーシャフト１３ｅ内に設けられた油路２６ｉ，２６ｅは、油圧タペットに給油する油路である。
【００１８】
上記構成により、吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉに油圧が供給されていないとき、スプリング２５，２５の弾発力で付勢された一対の第２ピストン２２，２２は図４（Ａ）に示した連結位置にあり、吸気ロッカーアーム１６ｉを一対の休止用ロッカーアーム１７，１７に一体に結合している。従って、カムシャフト１２に設けた吸気カム１４ｉにローラ１８ｉを当接させた吸気ロッカーアーム１６ｉが吸気ロッカーシャフト１３ｉ回りに揺動すると、それと一体に結合された一対の休止用ロッカーアーム１７，１７が揺動して吸気弁２０ｉ，２０ｉを開閉駆動する。吸気弁２０ｉ，２０ｉがリフトするとき、休止用ロッカーアーム１７，１７のローラ１９，１９は、ベース円よりなる休止用カム１５，１５から離反する。
【００１９】
吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉに油圧を供給すると、吸気ロッカーアーム１６ｉがトリガー外れリフトまで揺動したときに、トリガー２７，２７が第１係止溝２１1 ，２１1 から外れて第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３がスプリング２５，２５に抗して図４（Ｂ）の位置に移動し、第２ピストン２２，２２が連結解除位置に達して吸気ロッカーアーム１６ｉと休止用ロッカーアーム１７，１７との連結が解除される。その結果、吸気ロッカーアーム１６ｉの揺動は休止用ロッカーアーム１７，１７に伝達されなくなり、ベース円のみを備えた休止用カム１５，１５にローラ１９，１９を当接させた休止用ロッカーアーム１７，１７は揺動を停止し、吸気弁２０ｉ，２０ｉは閉弁状態に保持される。
【００２０】
吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉから油圧を抜くと、吸気ロッカーアーム１６ｉがトリガー外れリフトまで揺動したときに、トリガー２７，２７が第２係止溝２１2 ，２１2 から外れて第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３がスプリング２５，２５の弾発力で図４（Ａ）の位置に移動し、第２ピストン２２，２２が連結位置に達して吸気ロッカーアーム１６ｉと休止用ロッカーアーム１７，１７とが連結される。その結果、吸気ロッカーアーム１６ｉの揺動が休止用ロッカーアーム１７，１７に伝達されるようになり、吸気ロッカーアーム１６ｉの揺動に伴って吸気弁２０ｉ，２０ｉは再び開閉駆動される。
【００２１】
以上、吸気弁２０ｉ，２０ｉの作動について説明したが、排気弁２０ｅ，２０ｅの作動も実質的に同一であるため、その重複する説明は省略する。
【００２２】
図２から明らかなように、エンジンＥにより駆動されるオイルポンプ４１は、エンジンＥ各部の潤滑系に連なる油路４２と、気筒休止機構１１…の油路２４ｉ，２４ｅに連なる油路４３と、油圧タペットの油路２６ｉ，２６ｅに連なる油路４４とに給油する。オイルポンプ４１から延びる油路４３から二股に分岐して吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉ及び排気ロッカーシャフト１３ｅの油路２４ｅに連なる油路４３ｉ、４３ｅに、それぞれソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅが設けられる。ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅは常閉弁よりなり、ソレノイドを励磁すると開弁して気筒休止機構１１…が作動し、＃１気筒Ｃ1 〜＃３気筒Ｃ3 の作動を休止することができる。
【００２３】
オイルポンプ４１が吐出するオイルの油圧ＰOIL を検出する油圧検出手段Ｓ1 からの信号と、オイルポンプ４１が吐出するオイルの油温ＴOIL を検出する油温検出手段Ｓ2 からの信号と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段Ｓ3 からの信号とがマイクロコンピュータよりなる電子制御ユニットＵに入力され、電子制御ユニットＵは前記油圧ＰOIL 、油温ＴOIL 及びエンジン回転数Ｎｅに基づいてソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅの作動を制御する。
【００２４】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２５】
エンジンＥは高負荷時の方が低負荷時よりも熱効率が高い運転が可能であるため、高負荷時には左右のバンクＢL ，ＢR の＃１気筒Ｃ1 〜＃６気筒Ｃ6 の全てを運転する全筒運転を行い、低負荷時には右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 の運転を休止して左バンクＢL の♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 だけを運転することにより、前記♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 が負担する負荷の割合を増加させる休筒運転を行い、全体としてエンジンＥの熱効率の向上を図ることができる。本実施例において休筒運転を行う領域は、エンジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍ以上、３５００ｒｐｍ以下の領域とされる。
【００２６】
図５のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でエンジン回転数検出手段Ｓ3 によりエンジン回転数Ｎｅを検出し、ステップＳ２で前記エンジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍ以上、３５００ｒｐｍ以下の休筒運転領域にあれば、ステップＳ３で油圧検出手段Ｓ1 及び油温検出手段Ｓ2 によりオイルポンプ４１が吐出するオイルの油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL を検出する。そしてステップＳ４で前記油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL に基づいて切換応答時間Ｔをマップ検索する。
【００２７】
図６のマップは、エンジン回転数Ｎｅが３５００ｒｐｍ以上の状態から未満の状態に移行して全筒運転から休筒運転に切り換わる際に適用されるもので、油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL に応じた切換応答時間Ｔ（クランク角度換算値）が設定されている。この場合の切換応答時間Ｔは、油圧ＰOIL が低く、且つ油温ＴOIL が低いときほど長くなるように設定されている。図７のマップは、エンジン回転数Ｎｅが３５００ｒｐｍ未満の状態から以上の状態に移行して休筒運転から全筒運転に切り換わる際に適用されるもので、この場合の切換応答時間Ｔは、油圧ＰOIL が高く、且つ油温ＴOIL が低い領域で長くなるように設定されている。
【００２８】
このようにして切換応答時間Ｔがマップ検索されると、後述する切換基準タイミングから前記切換応答時間Ｔだけ先行したタイミングでソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅが駆動される。その結果、全筒運転→休筒運転の切換時には、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅがＯＮして気筒休止機構１１…に油圧が供給され、吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅが休止用ロッカーアーム１７…から切り離されて＃１気筒Ｃ1 〜＃３気筒Ｃ3 が休止する。逆に、休筒運転→全筒運転の切換時には、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅがＯＦＦして気筒休止機構１１…に対する油圧の供給が遮断され、吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅが休止用ロッカーアーム１７…に結合されて＃１気筒Ｃ1 〜＃３気筒Ｃ3 が作動する。全筒運転→休筒運転の切換時に、或い休筒運転→全筒運転の切換時に、＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で切り換えが行われて切換規則性が成立する。以下、その作用を更に詳しく説明する。
【００２９】
図８は、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅをＯＮして全筒運転→休筒運転の切換を行う場合のタイムチャートを示すものである。＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で切換を行うには、＃３気筒Ｃ3 のリフトと、それに続く＃１気筒Ｃ1 のリフトとの間に設定された規則性成立領域内で、気筒休止機構１１のスプリング２５，２５に打ち勝つだけの油圧を立ち上げる必要がある。
【００３０】
具体的には、規則性成立領域の開始点ａは＃３気筒Ｃ3 のトリガー外れリフトが終わるタイミングに設定され、且つ規則性成立領域の終了点ｂは＃１気筒Ｃ1 のトリガー外れリフトが始まるタイミングに設定されている。前記開始点ａにおける油圧Ｐがスプリング２５，２５のセット荷重以下であれば、＃３シリンダＣ3 の第１ピストン２１，２１が（即ち、第２ピストン２２，２２が）移動することがなく、また前記終了点ｂにおける油圧がスプリング２５，２５のリフト荷重以上であれば、＃１シリンダＣ3 のトリガー２７，２７が外れて第１ピストン２１，２１が（即ち、第２ピストン２２，２２が）は移動することになる。従って、上記タイミングで油圧を立ち上げれば、＃１気筒Ｃ1 から＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番でトリガー２７，２７を外し、＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で規則性のある気筒休止を行わせることができる。
【００３１】
ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅがＯＮしてから油圧が立ち上がるまでの切換応答時間Ｔは、エンジンＥの運転状態によって変化する。しかしながら、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅをＯＮするタイミングを、＃１気筒Ｃ1 のトリガー外れリフトが始まるタイミング（ｂ点）を基準にして切換応答時間Ｔにより設定し、且つ切換応答時間Ｔとして油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL をパラメータとするマップ値を採用することにより、規則性成立領域内で油圧を的確に立ち上げて＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で規則性のある気筒休止を行わせることができる。
【００３２】
全筒運転と休筒運転との切換時にトルクショックが発生するのを防止すべく、前記切換にタイミングを合わせて吸入空気量、点火時期、燃料噴射量等を制御する。このとき、前述したように切換の規則性を確保することにより、全筒運転及び休筒運転の切り換えタイミングと吸入空気量、点火時期、燃料噴射量等の変更タイミングとを的確に調和させ、トルクショックの発生を効果的に防止することができる。
【００３３】
以上、全筒運転→休筒運転の切り換えについて説明したが、休筒運転→全筒運転の切り換えについても、図７のマップから検索される切換応答時間Ｔに基づいて同様に行うことができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３５】
例えば、実施例では切換応答時間Ｔをエンジン回転数Ｎｅ、油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL をパラメータとして求めているが、エンジンＥの運転状態を示す他の任意のパラメータを用いることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、制御手段が全筒運転及び休筒運転の切り換えタイミングから所定時間先行したタイミングでソレノイドバルブを駆動する際に、前記所定時間を検索するマップを全筒運転及び休筒運転間の切り換え方向に応じて持ち換えるので、全筒運転及び休筒運転の切り換え方向に関わらずに気筒休止機構を適切なタイミングで作動させることができる。これにより、気筒の休止及び休止解除に所定の規則性を持たせ、トルクショックの発生を有効に防止することができる。
【００３７】
また請求項２に記載された発明によれば、全筒運転から休筒運転に切り換えるときには油圧及び油温が低いほど前記所定時間が長く設定され、休筒運転から全筒運転に切り換えるときには油圧が高く油温が低いほど前記所定時間が長く設定されるので、エンジンの運転状態に応じた一層適切なタイミングで気筒休止機構を作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両に搭載されたエンジンの平面図
【図２】 右バンクのシリンダヘッドの平面図
【図３】 図２の要部拡大図
【図４】 トリガーの作用説明図
【図５】 作用を説明するフローチャート
【図６】 全筒運転→休筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ
【図７】 休筒運転→全筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ
【図８】 作用を説明するタイムチャート
【符号の説明】
１１ 気筒休止機構
４５ｉ ソレノイドバルブ
４５ｅ ソレノイドバルブ
Ｃ1 〜Ｃ6 気筒
Ｔ 所定時間
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒の全部を作動させる全筒運転と前記気筒の一部の作動を休止する休筒運転とを切り換える気筒休止機構を備えた気筒休止エンジンに関し、特に、全筒運転／休筒運転の切換タイミングを適切に設定してトルクショックの発生を防止するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒エンジンの一部の気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁状態に保持して該気筒を休止することにより、エンジンの全筒運転／休筒運転を切り換える気筒休止エンジンは、例えば特開昭６３−１５４８１０号公報により公知である。
【０００３】
上記従来の気筒休止エンジンは、弁が着座していない開弁時に気筒休止機構が作動して異音が発生するのを防止すべく、弁が着座している閉弁時だけに気筒休止機構の作動を許容するトリガー機構を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる気筒休止エンジンでは、全筒運転／休筒運転の切換時に吸入空気量、点火時期、燃料噴射量等を制御してトルクショックの発生を防止するようになっており、そのためには複数の気筒を休止する順序、或いは休止を解除する順序に一定の規則性を持たせる必要がある。しかしながら、気筒休止機構を油圧で制御するものでは、ソレノイドバルブを開弁して気筒休止機構に油圧を供給してから該気筒休止機構が実際に作動するまでの時間が油圧や油温によって変化してしまい、前記規則性を保つのが難しくなる。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの運転状態が変化しても一定の規則性を持って各気筒の休止及び休止解除を行わせ、トルクショックの発生を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明によれば、複数の気筒の全部を作動させる全筒運転と前記気筒の一部の作動を休止する休筒運転とを切り換える油圧式の気筒休止機構と、気筒休止機構に対する油圧の供給／遮断を制御するソレノイドバルブと、ソレノイドバルブの駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段は、全筒運転及び休筒運転の切り換えタイミングか ら所定時間先行したタイミングでソレノイドバルブを駆動する気筒休止エンジンの制御装置において、制御手段は、前記所定時間を検索するマップを全筒運転及び休筒運転間の切り換え方向に応じて持ち換えることを特徴とする、気筒休止エンジンの制御装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、全筒運転から休筒運転への切り換え時に使用するマップは、油圧及び油温が低いほど前記所定時間が長く設定され、休筒運転から全筒運転への切り換え時に使用するマップは、油圧が高く油温が低いほど前記所定時間が長く設定されることを特徴とする、気筒休止エンジンの制御装置が提案される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両に搭載されたエンジンの平面図、図２は右バンクのシリンダヘッドの平面図、図３は図２の要部拡大図、図４はトリガーの作用説明図、図５は作用を説明するフローチャート、図６は全筒運転→休筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ、図７は休筒運転→全筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ、図８は作用を説明するタイムチャートである。
【００１０】
図１に示すように、自動車の車体前部に縦置きに搭載されたエンジンＥはＶ型６気筒エンジンであって、右バンクＢR に♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 を備えるとともに、左バンクＢL に♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 を備える。エンジンＥの低負荷時には、右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 の運転を休止して左バンクＢL の♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 だけを運転する休筒運転が行われ、エンジンＥの高負荷時には、♯１気筒Ｃ1 〜♯６気筒Ｃ6 の全てを運転する全筒運転が行われる。
【００１１】
次に、図２及び図３に基づいて右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 の動弁機構の構造を説明する。
【００１２】
図２に示すように、右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 にはそれぞれ気筒休止機構１１…が設けられているが、その構造は同一であるため、代表として＃１気筒Ｃ1 の気筒休止機構１１について説明する。シリンダヘッドの長手方向に沿って配置されたカムシャフト１２は、図示せぬクランクシャフトに接続されて該クランクシャフトの２分の１の回転数で駆動される。カムシャフト１２の左右両側には、吸気ロッカーシャフト１３ｉと排気ロッカーシャフト１３ｅとが平行に支持される。
【００１３】
図３から明らかなように、カムシャフト１２には吸気カム１４ｉと排気カム１４ｅとが隣接して設けられており、それら吸気カム１４ｉ及び排気カム１４ｅの両側にベース円のみを有する一対の休止用カム１５，１５が設けられる。吸気ロッカーシャフト１３ｉには吸気ロッカーアーム１６ｉと、その両側に位置する一対の休止用ロッカーアーム１７，１７とが揺動自在に枢支されており、吸気ロッカーアーム１６ｉの基端に前記吸気カム１４ｉに当接可能なローラ１８ｉが設けられるとともに、休止用ロッカーアーム１７，１７の基端に休止用カム１５，１５に当接可能なローラ１９，１９が設けられる。そして一対の休止用ロッカーアーム１７，１７の先端は、＃１気筒Ｃ1 の一対の吸気弁２０ｉ，２０ｉのステムエンドに当接する。
【００１４】
吸気ロッカーアーム１６ｉ及び一対の休止用ロッカーアーム１７，１７を同軸に貫通するシリンダ孔の内部に、各２個の第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３が摺動自在に支持される。第１ピストン２１，２１は吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔の内部に背中合わせに配置され、吸気ロッカーシャフト１３ｉに内部に形成した油路２４ｉから供給される油圧によって相互に離反する方向に駆動される。第１ピストン２１，２１の外側に配置された一対の第２ピストン２２，２２は、吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔及び休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に跨がる連結位置と、吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔から休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に押し出された連結解除位置との間を移動可能である。第２ピストン２２，２２の更に外側に配置されて休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔内に収納された一対のストッパピン２３，２３は、それぞれスプリング２５，２５で第２ピストン２２，２２に当接する方向に付勢される。
【００１５】
排気ロッカーアーム１６ｅ及び一対の休止用ロッカーアーム１７，１７を同軸に貫通するシリンダ孔の内部に、各２個の第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３が摺動自在に支持される。第１ピストン２１，２１は排気ロッカーアーム１６ｅのシリンダ孔の内部に背中合わせに配置され、排気ロッカーシャフト１３ｅに内部に形成した油路２４ｅから供給される油圧によって相互に離反する方向に駆動される。第１ピストン２１，２１の外側に配置された一対の第２ピストン２２，２２は、排気ロッカーアーム１６ｅのシリンダ孔及び休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に跨がる連結位置と、吸気ロッカーアーム１６ｉのシリンダ孔から休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔に押し出された連結解除位置との間を移動可能である。第２ピストン２２，２２の更に外側に配置されて休止用ロッカーアーム１７，１７のシリンダ孔内に収納された一対のストッパピン２３，２３は、それぞれスプリング２５，２５で第２ピストン２２，２２に当接する方向に付勢される。
【００１６】
吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅを休止用ロッカーアーム１７に結合或いは結合解除する第２ピストン２２の移動は、吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅの揺動に連動して進退するトリガー２７によって規制される。即ち、第２ピストン２２が図４（Ａ）に示す連結位置にあるとき、トリガー２７は第１ピストン２１の第１係止溝２１1 に係合して該第１ピストン２１の移動を規制しており、従って第２ピストン２２も前記連結位置に固定される。吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅの開弁方向へのリフト（吸気弁２０ｉ及び排気弁２０ｅを開弁する方向への揺動）がトリガー外れリフトに達すると、トリガー２７が矢印方向に後退して第１ピストン２１…の第１係止溝２１1 から離脱し、第１ピストン２１…は移動可能な状態になる。また、第２ピストン２２が図４（Ｂ）に示す連結解除位置にあるとき、トリガー２７は第１ピストン２１の第２係止溝２１2 に係合して該第１ピストン２１の移動を規制しており、従って第２ピストン２２も前記連結解除位置に固定される。吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅの開弁方向へのリフトがトリガー外れリフトに達すると、トリガー２７が矢印方向に後退して第１ピストン２１…の第２係止溝２１2 から離脱し、第１ピストン２１…は移動可能な状態になる。
【００１７】
尚、図２において、吸気ロッカーシャフト１３ｉ及び排気ロッカーシャフト１３ｅ内に設けられた油路２６ｉ，２６ｅは、油圧タペットに給油する油路である。
【００１８】
上記構成により、吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉに油圧が供給されていないとき、スプリング２５，２５の弾発力で付勢された一対の第２ピストン２２，２２は図４（Ａ）に示した連結位置にあり、吸気ロッカーアーム１６ｉを一対の休止用ロッカーアーム１７，１７に一体に結合している。従って、カムシャフト１２に設けた吸気カム１４ｉにローラ１８ｉを当接させた吸気ロッカーアーム１６ｉが吸気ロッカーシャフト１３ｉ回りに揺動すると、それと一体に結合された一対の休止用ロッカーアーム１７，１７が揺動して吸気弁２０ｉ，２０ｉを開閉駆動する。吸気弁２０ｉ，２０ｉがリフトするとき、休止用ロッカーアーム１７，１７のローラ１９，１９は、ベース円よりなる休止用カム１５，１５から離反する。
【００１９】
吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉに油圧を供給すると、吸気ロッカーアーム１６ｉがトリガー外れリフトまで揺動したときに、トリガー２７，２７が第１係止溝２１1 ，２１1 から外れて第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３がスプリング２５，２５に抗して図４（Ｂ）の位置に移動し、第２ピストン２２，２２が連結解除位置に達して吸気ロッカーアーム１６ｉと休止用ロッカーアーム１７，１７との連結が解除される。その結果、吸気ロッカーアーム１６ｉの揺動は休止用ロッカーアーム１７，１７に伝達されなくなり、ベース円のみを備えた休止用カム１５，１５にローラ１９，１９を当接させた休止用ロッカーアーム１７，１７は揺動を停止し、吸気弁２０ｉ，２０ｉは閉弁状態に保持される。
【００２０】
吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉから油圧を抜くと、吸気ロッカーアーム１６ｉがトリガー外れリフトまで揺動したときに、トリガー２７，２７が第２係止溝２１2 ，２１2 から外れて第１ピストン２１，２１、第２ピストン２２，２２及びストッパピン２３，２３がスプリング２５，２５の弾発力で図４（Ａ）の位置に移動し、第２ピストン２２，２２が連結位置に達して吸気ロッカーアーム１６ｉと休止用ロッカーアーム１７，１７とが連結される。その結果、吸気ロッカーアーム１６ｉの揺動が休止用ロッカーアーム１７，１７に伝達されるようになり、吸気ロッカーアーム１６ｉの揺動に伴って吸気弁２０ｉ，２０ｉは再び開閉駆動される。
【００２１】
以上、吸気弁２０ｉ，２０ｉの作動について説明したが、排気弁２０ｅ，２０ｅの作動も実質的に同一であるため、その重複する説明は省略する。
【００２２】
図２から明らかなように、エンジンＥにより駆動されるオイルポンプ４１は、エンジンＥ各部の潤滑系に連なる油路４２と、気筒休止機構１１…の油路２４ｉ，２４ｅに連なる油路４３と、油圧タペットの油路２６ｉ，２６ｅに連なる油路４４とに給油する。オイルポンプ４１から延びる油路４３から二股に分岐して吸気ロッカーシャフト１３ｉの油路２４ｉ及び排気ロッカーシャフト１３ｅの油路２４ｅに連なる油路４３ｉ、４３ｅに、それぞれソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅが設けられる。ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅは常閉弁よりなり、ソレノイドを励磁すると開弁して気筒休止機構１１…が作動し、＃１気筒Ｃ1 〜＃３気筒Ｃ3 の作動を休止することができる。
【００２３】
オイルポンプ４１が吐出するオイルの油圧ＰOIL を検出する油圧検出手段Ｓ1 からの信号と、オイルポンプ４１が吐出するオイルの油温ＴOIL を検出する油温検出手段Ｓ2 からの信号と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段Ｓ3 からの信号とがマイクロコンピュータよりなる電子制御ユニットＵに入力され、電子制御ユニットＵは前記油圧ＰOIL 、油温ＴOIL 及びエンジン回転数Ｎｅに基づいてソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅの作動を制御する。
【００２４】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２５】
エンジンＥは高負荷時の方が低負荷時よりも熱効率が高い運転が可能であるため、高負荷時には左右のバンクＢL ，ＢR の＃１気筒Ｃ1 〜＃６気筒Ｃ6 の全てを運転する全筒運転を行い、低負荷時には右バンクＢR の♯１気筒Ｃ1 、♯２気筒Ｃ2 、♯３気筒Ｃ3 の運転を休止して左バンクＢL の♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 だけを運転することにより、前記♯４気筒Ｃ4 、♯５気筒Ｃ5 、♯６気筒Ｃ6 が負担する負荷の割合を増加させる休筒運転を行い、全体としてエンジンＥの熱効率の向上を図ることができる。本実施例において休筒運転を行う領域は、エンジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍ以上、３５００ｒｐｍ以下の領域とされる。
【００２６】
図５のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でエンジン回転数検出手段Ｓ3 によりエンジン回転数Ｎｅを検出し、ステップＳ２で前記エンジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍ以上、３５００ｒｐｍ以下の休筒運転領域にあれば、ステップＳ３で油圧検出手段Ｓ1 及び油温検出手段Ｓ2 によりオイルポンプ４１が吐出するオイルの油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL を検出する。そしてステップＳ４で前記油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL に基づいて切換応答時間Ｔをマップ検索する。
【００２７】
図６のマップは、エンジン回転数Ｎｅが３５００ｒｐｍ以上の状態から未満の状態に移行して全筒運転から休筒運転に切り換わる際に適用されるもので、油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL に応じた切換応答時間Ｔ（クランク角度換算値）が設定されている。この場合の切換応答時間Ｔは、油圧ＰOIL が低く、且つ油温ＴOIL が低いときほど長くなるように設定されている。図７のマップは、エンジン回転数Ｎｅが３５００ｒｐｍ未満の状態から以上の状態に移行して休筒運転から全筒運転に切り換わる際に適用されるもので、この場合の切換応答時間Ｔは、油圧ＰOIL が高く、且つ油温ＴOIL が低い領域で長くなるように設定されている。
【００２８】
このようにして切換応答時間Ｔがマップ検索されると、後述する切換基準タイミングから前記切換応答時間Ｔだけ先行したタイミングでソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅが駆動される。その結果、全筒運転→休筒運転の切換時には、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅがＯＮして気筒休止機構１１…に油圧が供給され、吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅが休止用ロッカーアーム１７…から切り離されて＃１気筒Ｃ1 〜＃３気筒Ｃ3 が休止する。逆に、休筒運転→全筒運転の切換時には、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅがＯＦＦして気筒休止機構１１…に対する油圧の供給が遮断され、吸気ロッカーアーム１６ｉ及び排気ロッカーアーム１６ｅが休止用ロッカーアーム１７…に結合されて＃１気筒Ｃ1 〜＃３気筒Ｃ3 が作動する。全筒運転→休筒運転の切換時に、或い休筒運転→全筒運転の切換時に、＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で切り換えが行われて切換規則性が成立する。以下、その作用を更に詳しく説明する。
【００２９】
図８は、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅをＯＮして全筒運転→休筒運転の切換を行う場合のタイムチャートを示すものである。＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で切換を行うには、＃３気筒Ｃ3 のリフトと、それに続く＃１気筒Ｃ1 のリフトとの間に設定された規則性成立領域内で、気筒休止機構１１のスプリング２５，２５に打ち勝つだけの油圧を立ち上げる必要がある。
【００３０】
具体的には、規則性成立領域の開始点ａは＃３気筒Ｃ3 のトリガー外れリフトが終わるタイミングに設定され、且つ規則性成立領域の終了点ｂは＃１気筒Ｃ1 のトリガー外れリフトが始まるタイミングに設定されている。前記開始点ａにおける油圧Ｐがスプリング２５，２５のセット荷重以下であれば、＃３シリンダＣ3 の第１ピストン２１，２１が（即ち、第２ピストン２２，２２が）移動することがなく、また前記終了点ｂにおける油圧がスプリング２５，２５のリフト荷重以上であれば、＃１シリンダＣ3 のトリガー２７，２７が外れて第１ピストン２１，２１が（即ち、第２ピストン２２，２２が）は移動することになる。従って、上記タイミングで油圧を立ち上げれば、＃１気筒Ｃ1 から＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番でトリガー２７，２７を外し、＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で規則性のある気筒休止を行わせることができる。
【００３１】
ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅがＯＮしてから油圧が立ち上がるまでの切換応答時間Ｔは、エンジンＥの運転状態によって変化する。しかしながら、ソレノイドバルブ４５ｉ，４５ｅをＯＮするタイミングを、＃１気筒Ｃ1 のトリガー外れリフトが始まるタイミング（ｂ点）を基準にして切換応答時間Ｔにより設定し、且つ切換応答時間Ｔとして油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL をパラメータとするマップ値を採用することにより、規則性成立領域内で油圧を的確に立ち上げて＃１気筒Ｃ1 →＃２気筒Ｃ2 →＃３気筒Ｃ3 の順番で規則性のある気筒休止を行わせることができる。
【００３２】
全筒運転と休筒運転との切換時にトルクショックが発生するのを防止すべく、前記切換にタイミングを合わせて吸入空気量、点火時期、燃料噴射量等を制御する。このとき、前述したように切換の規則性を確保することにより、全筒運転及び休筒運転の切り換えタイミングと吸入空気量、点火時期、燃料噴射量等の変更タイミングとを的確に調和させ、トルクショックの発生を効果的に防止することができる。
【００３３】
以上、全筒運転→休筒運転の切り換えについて説明したが、休筒運転→全筒運転の切り換えについても、図７のマップから検索される切換応答時間Ｔに基づいて同様に行うことができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３５】
例えば、実施例では切換応答時間Ｔをエンジン回転数Ｎｅ、油圧ＰOIL 及び油温ＴOIL をパラメータとして求めているが、エンジンＥの運転状態を示す他の任意のパラメータを用いることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、制御手段が全筒運転及び休筒運転の切り換えタイミングから所定時間先行したタイミングでソレノイドバルブを駆動する際に、前記所定時間を検索するマップを全筒運転及び休筒運転間の切り換え方向に応じて持ち換えるので、全筒運転及び休筒運転の切り換え方向に関わらずに気筒休止機構を適切なタイミングで作動させることができる。これにより、気筒の休止及び休止解除に所定の規則性を持たせ、トルクショックの発生を有効に防止することができる。
【００３７】
また請求項２に記載された発明によれば、全筒運転から休筒運転に切り換えるときには油圧及び油温が低いほど前記所定時間が長く設定され、休筒運転から全筒運転に切り換えるときには油圧が高く油温が低いほど前記所定時間が長く設定されるので、エンジンの運転状態に応じた一層適切なタイミングで気筒休止機構を作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両に搭載されたエンジンの平面図
【図２】 右バンクのシリンダヘッドの平面図
【図３】 図２の要部拡大図
【図４】 トリガーの作用説明図
【図５】 作用を説明するフローチャート
【図６】 全筒運転→休筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ
【図７】 休筒運転→全筒運転切換時の切換応答時間を検索するマップ
【図８】 作用を説明するタイムチャート
【符号の説明】
１１ 気筒休止機構
４５ｉ ソレノイドバルブ
４５ｅ ソレノイドバルブ
Ｃ1 〜Ｃ6 気筒
Ｔ 所定時間
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
Claims (2)
- 複数の気筒（Ｃ1 〜Ｃ6 ）の全部を作動させる全筒運転と前記気筒（Ｃ1 〜Ｃ6 ）の一部の作動を休止する休筒運転とを切り換える油圧式の気筒休止機構（１１）と、気筒休止機構（１１）に対する油圧の供給／遮断を制御するソレノイドバルブ（４５ｉ，４５ｅ）と、ソレノイドバルブ（４５ｉ，４５ｅ）の駆動を制御する制御手段（Ｕ）とを備え、制御手段（Ｕ）は、全筒運転及び休筒運転の切り換えタイミングから所定時間（Ｔ）先行したタイミングでソレノイドバルブ（４５ｉ，４５ｅ）を駆動する気筒休止エンジンの制御装置において、
制御手段（Ｕ）は、前記所定時間（Ｔ）を検索するマップを全筒運転及び休筒運転間の切り換え方向に応じて持ち換えることを特徴とする、気筒休止エンジンの制御装置。 - 全筒運転から休筒運転への切り換え時に使用するマップは、油圧及び油温が低いほど前記所定時間（Ｔ）が長く設定され、休筒運転から全筒運転への切り換え時に使用するマップは、油圧が高く油温が低いほど前記所定時間（Ｔ）が長く設定されることを特徴とする、請求項１に記載の気筒休止エンジンの制御装置。
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