JPS6365136A - 気筒数制御エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は気筒数制御エンジンに関し、特に燃費の悪化を
伴わずにノッキングを防止できるようにした気筒数制御
エンジンに関するものである。

（従来技術） 一般に、エンジンを高い負荷状態で運転すると燃費が良
好になる傾向があるので、多気筒エンジンの中には、例
えば特開昭５９−１８３０４７号公？［こ記載されてい
るように、エンジン負荷が小さいときに一部の特定の気
筒の稼働を休止させ、残りの気筒の負荷を相対的に増大
させて燃費特性を改善するようにした気筒数制御エンジ
ンが知られている。

このような気筒数制御エンジンにおいては、休止すべき
気筒での燃焼を停止するとともに燃費を向上させるため
にその気筒への燃料供給がカットされる。

また、排気系に空燃比制御のために０□センサが設けら
れる気筒数制御エンジンでは、単に休止気筒の燃料カッ
トをするだけでは休止気筒を通過してきた空気により排
気が希釈され、０２センサが検出する排気中の酸素濃度
が濃く検出されるので、空燃比が誤って過１に検出され
稼働気筒の混合気を過濃に制御することになる。そこで
、このような気筒数制御エンジンでは、燃料カットとと
もに、吸気通路に設けたシャッタバルブや吸気弁を閉じ
ることによって休止すべき気筒への吸気供給が遮断され
ることもある。

ところで、このような気筒数制御エンジンにおいては、
稼働気筒が高負荷で運転されるので、ノッキングが発生
しやすくなることから、気筒数制御をしないエンジンよ
りもノンキングの防止については対策が必要とされる。

ノッキングは燃料の自発火が原因であり、燃焼室温度を
低くしたり、燃焼圧を低下させればノッキングの発生を
防止できることが知られている。

−ｉに採用されているエンジンのノンキング防止方法と
して、ノッキングが発生したときに燃料供給量を増加さ
せて燃料の蒸発熱で冷却する方法と、ノッキングが発生
したときに点火時期を近らセて燃焼効率を低下させ温度
・圧力を低下させる方法が知られており、これらの方法
が気筒数制御エンジンでも採用されている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の気筒数制御エンジンでは、所定の減筒運転領域に
おいて一部の特定の気筒のみを休止させ、残りの特定の
気筒を稼動させるので、その稼動気筒でノンキングが発
生してときには、点火時期を遅角側へ制御したり燃料供
給量を増量して空燃比をリンチにするなどの対策を講す
る必要がある。

しかし、上記のようにノンキング抑制のために増量され
る燃料はエンジン出力に有効に寄与するものでもなく、
またノッキング抑制のために点火時期を遅らせると気筒
内での燃焼性は悪化し燃料消費率が悪化する。

特に、稼動気筒にたまたまノッキング特性の悪い気筒が
含まれている場合には、その気筒のノッキング特性の影
響が大きく現われ、エンジン全体の性能をフルに有効活
用することが出来ないことになる。

また、減筒運転時に特定の気筒のみを稼動させると、こ
れら特定の気筒の摩耗・劣化が進行し、全気筒が一様に
摩耗・劣化せずエンジンの耐久性の面でも好ましくない
。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る気筒数制御エンジンは、第１図の機能ブロ
ック図に示すように、エンジンの運転状−態に応じて一
部の気筒を休止させるようにした気Ｍ　数制御エンジン
において、エンジンのノッキングを検出するノッキング
検出手段を設け、上記ノッキング検出手段からの出力を
受けて稼動中の気筒又は気筒群を休止させる稼働気筒休
止手段を設け、上記稼働気筒休止手段の作動時に休止中
の気筒又は気筒群を稼働させる休止気筒ｆ家働手段を設
けたものである。

（作用） 本発明に係る気筒数制御エンジンにおいては、減筒運転
中にノッキングが検出されると、ノッキング検出手段の
出力を受けて稼働気筒休止手段が稼働中の気筒又は気筒
群を休止させる一方、休止気筒稼働手段が休止中の気筒
又は気筒群を稼働させることになる。休止中の気筒又は
気筒群においては燃焼が停止されているので稼働中の気
筒又は気筒群よりも低温になっている。ノンキング発生
時、稼働中の気筒又は気筒群を休止させ、稼働中の気筒
又は気筒群よりも燃焼室温が低温である休止中の気筒又
は気筒群で燃焼が行われるので、ノッキングが発生しに
（（なる。

（発明の効果） 本発明に係る気筒数制御エンジンによれば、以上説明し
たように、ノッキングが発生すると稼働中の気筒または
気筒群の稼働が停止され、それよりも燃焼室温が低温で
ある休止中の気筒又は気筒群を稼働させてノッキングを
防止するので、吸気を冷却するために燃料を増量したり
、点火時期を遅らせて燃料の燃焼条件を悪化させたりす
る必要がな（なる。このため、供給された燃料を全て出
力に寄与させることができ、燃料消費量に対する出力を
減少させずにノッキングを防止できる。また、減筒運転
時に特定の気筒や気筒群のみを稼動させずに、ノンキン
グ発生毎に稼動気筒を変えるので、全気筒に亙って一様
に摩耗・劣化が生じ、エンジンの耐久性が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第２図は自動車用６気筒気筒数制御エンジン及び気筒数
制御コＢ系統の全体構成を概略的に示すもので、エアク
リーナ１からエアフローメータ２を介してエンジン３の
各気筒Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆに至る吸気系４には、エ
アフローメータ２の下流にスロットル弁５　（これは、
リンク機構を介してアクセルペダルに連結されている）
が設けられ、このスロットル弁５の下流で吸気系４が２
系統の分岐吸気通路６・７に分岐させである。上記気筒
Ａ−Ｆの点火順序はＡ−Ｅ−Ｃ→Ｆ→Ｂ→Ｄであるから
、全気筒稼動時には上記の順序で１２０”クランク角ご
とに爆発し、気筒群Ａ−Ｂ−Ｃまたは気筒群Ｄ−Ｅ−Ｆ
のみを稼動させると２４０６クランク角ごとに爆発する
ことになる。一方の分岐吸気通路６は一方の気筒群Ａ−
Ｂ−Ｃに、他方の分岐吸気通路７が他方の気筒群Ｄ−Ｅ
−Ｆにそれぞれ接続されている。各気筒Ａ−Ｆ毎に燃料
を供給するためのインジェクタａ　％　ｆが、各気筒Ａ
〜Ｆの吸気ポートに臨ませて取付けられている。

各分岐吸気通路６・７には、それぞれ独立したアクチュ
エータ８・９により開閉駆動されるシャッタバルブ１０
・１１が設けられている。

上記エンジン２の減筒運転および減筒運転中のノンキン
グ防止制御するための制御系は、エンジン３の運転状態
を検出するための各種センサと、各種センサからのデー
タに基いて上記各アクチュエータ８・９及び各インジェ
クタａ　−ｆを制御するコントロールユニット１２とを
備えている。

エンジン３の運転状態を検出するためのセンサとしては
、エアフローメータ２と、上記スロットル弁５の開度を
検出するスロットル開度センサ１３と、エンジン３の回
転数を検出する回転数センサ１４と、エンジンのノッキ
ングを検出するノッキング検出センサ１５が設けられて
いる。

上記ノンキング検出センサ１５としては、例えばシリン
ダブロックの振動の加速度を検出する加速センサを用い
るものとするが、このノッキングセンサ１５は各気筒群
毎に設けてもよい。尚、回転数センサ１４からの回転数
信号を所定゛のプログラムで処理し、回転数変動からノ
ッキングを検出するように構成してもよい。

上記コントロールユニット１２は、各センサ類１３・１
４・１５からの信号を個別的に受けてディジタル信号す
る入力インターフェース（但し、必要なＡ／Ｄ変換器を
含む）と、ＣＰＵ　（中央演算装置）及びＲＯＭ　（リ
ード・オンリ・メモリ）及びＲＡＭ　（ランダム・アク
セス・メモリ）からなるマイクロコンピュータと、出力
インターフェースと、インジェクタａ　−ｆやアクチュ
エータ９・１０の為の各駆動回路などから構成され、上
記入力インターフェースとＲＯＭとＲＡＭと出力インタ
ーフェースとは夫々コントロールバス・アドレスバス・
データバスを介してＣＰＵに接続されている。上記コン
トロールユニット１２のハードウェア自体は自動車用エ
ンジンの制御１１に一般に用いられているものと基本的
に同様のものなので詳しい説明は省略する。

上記ＲＯＭには、燃料噴射制御及び点火時期制御の制御
プログラムやメモリマツプ、第３図に示した所定の減筒
運転領域で気筒群Ａ−Ｂ−Ｃ又は気筒群Ｄ・Ｅ−Ｆのみ
を稼動させる減筒運転の制御プログラムやメモリマツプ
、減筒運転中にノッキングが発生したときに気筒群を切
換えてノッキングを防止する後述のノッキング防止制御
の制御プログラムなどが予め入力格納されている。

また、上記ＲＡ　Ｍには各種のメモリ　（データ一時記
憶用メモリ、フラグ用メモリ、カウンタ用メモリ）など
が設けられる。

本実施例の気筒数詞？１１１においては、第３図に例示
するように、エンジン回転数と負荷とで定まる所定の減
筒運転領域ではいずれか一方のアクチュエータ８又は９
を駆動していずれか一方の分岐吸気通路６又は７のシャ
ッタバルブ１０又は１１を閉じ、その分岐吸気通路６又
は７が接続される気筒群Ａ−Ｂ−Ｃ又はＤ−Ｅ−Ｆを休
止させる減筒運転が実行されるように制御プログラムが
構成されており、尚、上記減筒運転領域はエンジン回転
数と負荷とをパラメータとするメモリマツプとしてＲＯ
Ｍに格納されている。

減筒運転中にノッキングが発生したときにはノ７キング
防止制？’ｔＵの制御プログラムが実行されるように構
成されている。

以下、コントロールユニット１２に格納されている減筒
運転中のノンキング防止側ｊ″ＪＩＩのルーチンについ
て第４図のフローチャートに基いて説明する。

図中５ｌ−３１５は各ステップを示し、エンジン３の始
動とともに制御が開始されると、ステップＳ１において
は必要な初期化がなされ、次に８２において上記の各種
センサ２・１４・１５からの検出信号が読込まれる。

Ｓ３においてはエンジン回転数とスロットル開度とに基
きＲＯＭに格納されているメモリマツプを用いて運転状
態が減筒運転領域に入っているか否かを判定することに
より、減筒運転中か否かが判定され、減筒進展中のとき
にはＳ４へ移行し、またそうでないときにはＳ２へ戻る
。

Ｓ４においてはノッキング牟灸出センサ１５からの出力
に基いてノンキングが発生しているか否かが判定され、
ノッキングが発生しているときにはＳ６に移行し、また
ノッキングが発生していないときには３１１、Ｓ１２を
経てからＳ２に戻る。

上記ノッキングが発生しているか否かを判断する場合、
その判断時を基準として過去の所定期間（例えば、１秒
間）の間にノッキングが１回でも発生していればノッキ
ングが発生していると判定されるようになっている。

Ｓ５ではノッキングが発生したときに立てられるノ・ツ
クフラグが既に立っているか否かを判定し、立っている
ときにはそのまま、立っていないときにはＳ６において
ノックフラグを立ててから、Ｓ７へ移行する。

Ｓ７以降のステップにおいては、可能な限り従来の欠点
を伴わない稼１劫気筒群の切換によるノッキング防止が
試みられ、この試みによってもノッキングの発生を防止
できない場合には、ノッキングの連続によるエンジンの
’ｔ８　ｔＡという重大な問題を発生させないように、
点火時期リタードによるノッキング防止が実行される。

従って、Ｓ７においては、稼働気筒群の切換によるノン
キング防止が全ての減筒運転パターンにわたって試行さ
れたか否かを判定するために、一連のノッキング発生中
に（つまり、ノックフラグがＯＮの間に）稼働気筒群の
切換が全ての減筒運転パターンにわたって実行されたこ
とを示す切換フラグが、立てられているか否かが判定さ
れる。

この判定結果がＮＯの場合にはＳ８に移行して稼働気筒
群の切換によるノッキング防止が試行され、Ｙｅｓの場
合にはＳ１３に進行して点火時期リタードによるノッキ
ング防止が実行される。

本実施例における減筒運転パターンは、気筒群Ａ−Ｂ−
Ｃが稼働し気筒群Ｄ−Ｅ−Ｆが休止するパターンと、気
筒群Ａ−Ｂ−Ｃが休止し気筒群Ｄ・Ｅ−Ｆが稼働するパ
ターンとの２パターンであり、例えば、気筒群Ａ−Ｂ−
Ｃの運転中にノッキングが発生し、初めてＳ７に進んだ
ときには、未だ気筒群Ｄ−Ｅ−Ｆが稼働されておらず、
全ての減筒運転パターンにわたる気筒群切換が実行され
ていないので、切換フラグは立っておらず、Ｓ７におけ
る判定結果Ｎｏである。

Ｓ８においては、コントロールユニット１２によって稼
働中の気筒群の稼働が停止され、コントロールユニット
１２によって休止中の気筒群稼働が開始される。

例えば、ノンキング発生当初の稼働気筒群が気筒群Ａ−
Ｂ−Ｃである場合には、コントロールユニット１２によ
りアクチュエータ８を駆動してそれまで開かれていたシ
ャッタパルプ１０を閉じるとともにインジェクタａ−ｂ
−ｃからの燃料噴射を停止する一方、アクチュエータ９
を駆動してシャッタパルプ１１を開くとともにインジェ
クタｄ・ｅ・「からそのときの運転状態に対応する噴射
タイミング及び燃料噴射量で燃料を供給させることによ
り稼働気筒群が切換えられる。

このようにして稼働気筒群を休止中の気筒群に切り換え
ると、ノッキングにより高温・高圧化している稼働中の
気筒群Ａ−Ｂ−Ｃよりも低温である休止中の気筒群Ｄ−
Ｅ−Ｆにおいて燃焼が行われることになり、燃焼室温の
低温化によるノンキングの防止が可能となる。また、気
筒群Ａ−Ｂ・Ｃのうちにノッキング特性の悪い気筒が含
まれているような場合にも、気筒群Ａ−Ｂ−Ｃを休止さ
せることによりノッキングが解消する。

Ｓ７以降のステップにおいてはノッキングの防止のため
に稼働気筒群の切換が全部のパターンについて実行され
たか否かが問題になるので、Ｓ８の後、Ｓ２に戻る前に
８９において稼働気筒群の切換が全ての減筒運転パター
ンにわたって実行されたか否かが判定される。この判定
は、例えば、稼働気筒群の切換が、一連のノッキングが
発生しノックフラグが立てられている間に切換可能な減
筒運転パターン数（減筒運転のパターン数よりも１つだ
け少ない数）だけ実行されたか否かを判定することによ
り行われる。ここで、未だノッキング防止のために稼働
し得る気筒群が残されている場合には判定はＮｏであり
、その場合稼働気筒群の切換によるノッキングの防止が
可能であるので、そのままＳ２に戻る。ノッキング防止
のため全ての減筒パターンにわたり稼働気筒群の切換が
既に実行された場合には判定はＹｅｓであり、次のＳ１
０において稼働気筒群の切換が全ての減筒運転パターン
にわたって実行されたことを示す切換フラグを立ててか
らＳ２に戻る。

減筒運転パターンが２パターンである本実施例の場合に
は、１回稼働気筒群の切換が実行されると８９において
Ｙｅｓとなり、ＳＩＯにおいて切換フラグが立てられる
ことになる。

Ｓ８における稼働気筒群の切換によりノンキングが解消
された場合は、Ｓ２に戻ってから次うこＳ４の段階でＮ
ｏとなり、Ｓｌｌに進んで現在の稼働気筒パターンと進
角（点火時！ｔｌｌ）が学習され、この学習によるデー
タ書替えに伴って切換フラグが下ろされる。そして、こ
れ以降の減筒運転はこの学習された新しいデータに基づ
いて実行される。

この学習を実行した後、Ｓ１２においてノックフラグが
下ろされてからＳ２へ戻る。

Ｓ８における稼働気筒群の切換によりノッキングが解消
されていない場合には、Ｓ４の段階で再度Ｙｅｓとなり
、Ｓ５を経てＳ７の段階で切換フラグが立っているか否
かが判定される。ここでの判定が切換フラグが立ってい
ないＮｏのときには稼働気筒群の切換によるノッキング
の防止を試みることが可能なときであるから、Ｓ８、Ｓ
９、必要に応じて更にＳＩＯを経てＳ２に戻ることにな
る。

Ｓ７の段階でＹｅｓのときには、稼働気筒群の切換が全
ての減筒運転パターンにわたって実行されたにも関わら
ずノッキングが解消されていないときであり、このとき
には稼働気筒群の切換を繰り返すことが無意味なので３
１３に移行して点火時期リタードによるノッキング防止
が実行される。

この場合、エンジン回転数と負荷とをパラメータとして
ＲＯＭに格納されている基本点火時期と、Ｓｌｌにおい
て学習しＲＡＭのメモリに格納されている点火時期とを
用いて、遅角側へ微少修正を施した点火時期が決定され
ることになる。

Ｓ１３において点火時期リタードによるノンキング防止
が実行された後は、Ｓ１４において切換フラグを下ろし
、Ｓ１５においてノックフラグを下ろしてからＳ２に戻
る。

上述のルーチンはエンジン３の停止により任意のステッ
プで中止され、次にエンジン３が再始動されたときには
その再始動とともに始まり、Ｓ１以降の各ステップが第
４図に示されたステップに沿って順次実行される。

従って、上記の構成において、゛減筒運転中にノッキン
グが発生すると、ノッキング検出センサ１５によりノッ
キングの発生が検出され、ノッキング検出センサ１５の
ノッキング信号を入力したコントロールユニット１２に
よって先ず稼働気筒群の切換によりノッキングを解消す
ることが試みられる。この稼働気筒群の切換によるノッ
キングの防止では、稼働中の気筒群の稼働が停止され、
それよりも燃焼室温が低温である休止中の気筒群で燃料
を燃焼させてノッキングを防止するので、吸気を冷却す
るために燃料を増量したり、点火時期リタードにより供
給された燃料の燃焼条件を悪化させたりしないので、供
給された燃料を全て出力に寄与させることができ、燃料
消費量に対する出力を減少させずにノッキングを防止で
きる。

尚、６気筒エンジンの場合には、上記のように３気筒ず
つ二つの気筒群に分けて３気筒を休止させる３気筒減筒
運転の他に、吸気弁を選択的に作動させるバルブセレク
ション等によって２気筒ずつ三つの気筒群にわけて１気
筒群を休止させる２気筒減筒運転や２気筒群を休止させ
る４気筒減筒運転を実行することが可能である。これら
２気筒減筒運転や４気筒減筒運転の場合には減筒運転パ
ターンは３パターン設定されることになる。減筒運転パ
ターン数が３以上の場合には、稼働の順序は予め決定し
ておいてもよく、またそのときに最も低温になっている
気筒群を選択して稼働させるようにしてもよい。

もちろん、本発明は気筒数制御を行う６気筒エンジンに
限定されるものではなく、２気筒以上の気筒数制御を行
う多気筒エンジン（ロークリピストンエンジンも含む）
に広く適用することが可能である。従って、気筒単位で
減筒運転する場合も含むものである。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図は本発明の機能ブロック図を示し、第
２図〜第４図は本発明の実施例を示すもので、第２図は
気筒数制御を行う６気筒エンジンの概略全体構成図、第
３図は減筒運転領域の説明図、第４図はコントロールユ
ニットで行われる減筒運転中のノッキング防止制御のル
ーチンを示すフローチャートである。 Ａ−Ｆ・・気筒、　ａ　ｙ　ｆ・・インジェクタ、２・
・エアフローメータ、　　３・・エンジン、４・・吸気
系、　６・７・・分岐吸気通路、８・９・・アクチュエ
ータ、　　１０・１１・・シャッタバルブ、　　１２・
・コントロールユニット、１３・・スロットル開度セン
サ、　　１４・・回転数センサ、　　１５・・ノンキン
グ検出センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの運転状態に応じて一部の気筒を休止さ
   せるようにした気筒数制御エンジンにおいて、エンジン
   のノッキングを検出するノッキング検出手段と、 上記ノッキング検出手段からの出力を受けて稼動中の気
   筒又は気筒群を休止させる稼働気筒休止手段と、 上記稼働気筒休止手段の作動時に休止中の気筒又は気筒
   群を稼働させる休止気筒稼働手段とを備えたことを特徴
   とする気筒数制御エンジン。