JP2002349304A - 気筒数制御エンジン - Google Patents
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Abstract
と排ガス特性の悪化防止を図ることができる気筒数制御
エンジンを提供すること。 【構成】 インジェクタによる燃料噴射と電子制御スロ
ットルバルブによる吸気制御を採用し、運転状態に応じ
て稼動気筒数を制御して一部の気筒の運転を休止する気
筒数制御エンジン1において、前記インジェクタによっ
て燃料を気筒内に直接噴射する直噴式を採用するととも
に、休止気筒への燃料供給と点火をカットする。本発明
によれば、休止気筒への燃料供給と点火をカットする方
式を採用したため、エンジン1全体の燃料消費率を改善
しつつ、動弁機構の簡素化を図ることができる。又、燃
料噴射方式として直噴式を採用したため、休止気筒のポ
ートに燃料が付着することがなく、燃料の排出に伴う排
ガス特性の悪化が防がれる。
Description
稼動気筒数を制御して一部の気筒の運転を休止する気筒
数制御エンジンに関する。
料消費率や排ガス特性の改善等を目的として低負荷運転
時に一部の気筒の運転を休止する気筒数制御エンジンが
種々提案されている(例えば、特公平6−17655号
公報、特許登録第2976766号公報参照)。
気筒の休止を所定の条件下で行い、休止気筒については
吸・排気バルブの駆動も停止する方式を採用している。
ように休止気筒については吸・排気バルブの駆動も停止
する方式を採用すると、動弁機構が複雑化するという問
題がある。
ットする方式が考えられるが、この方式では燃料噴射方
式として例えばPFI(ポートフューエルインジェクシ
ョン)方式を採用すると、燃料供給をカットしてもポー
トに付着した燃料が数サイクルに亘って排出されるため
に排気ガス中のHC成分が増え、排ガス特性が悪化する
という問題があった。
率を改善しつつ、動弁機構の簡素化と排ガス特性の悪化
防止を図ることができる気筒数制御エンジンを提供する
ことにある。
路に配置された触媒の温度が下がり、該触媒の機能が十
分発揮されず、排気ガスの浄化効率が悪化するという問
題もある。更に、吸・排気バルブを休止させないで、燃
料供給と点火をカットするだけで気筒の運転を休止させ
る場合は、休止気筒と稼働気筒の排気通路が同じ触媒に
連結されると触媒で酸素が過剰となり、触媒の浄化能力
が著しく低下するという問題が発生する。
度低下や酸素過剰に伴う排気ガスの浄化効率低下を防ぐ
ことができる気筒数制御エンジンを提供することにあ
る。
め、請求項1記載の発明は、インジェクタによる燃料噴
射と電子スロットル又はISCによる吸気制御を採用
し、運転状態に応じて稼動気筒数を制御して一部の気筒
の運転を休止する気筒数制御エンジンにおいて、前記イ
ンジェクタによって燃料を気筒内に直接噴射する直噴式
を採用するとともに、休止気筒への燃料供給と点火をカ
ットするようにしたことを特徴とする。
明において、全気筒を稼動気筒群と休止気筒群とに分
け、各気筒群に含まれる気筒の排気通路同士を集合し、
その集合部の下流に触媒を配置したことを特徴とする。
載の発明において、休止気筒への燃料供給と点火のカッ
トをV型多気筒の片バンク毎に行うことを特徴とする。
載の発明において、稼動気筒群と休止気筒群を交互に切
り替えることを特徴とする。
明において、稼動気筒群と休止気筒群の切替指示が出力
された後、所定時間内は全気筒を運転することを特徴と
する。
止気筒への燃料供給と点火をカットする方式を採用した
ため、稼働気筒のポンピングロスを低く抑えてエンジン
全体の燃料消費率を改善しつつ、動弁機構の簡素化を図
ることができる。又、燃料噴射方式として直噴式を採用
したため、休止気筒のポートに燃料が付着することがな
く、燃料の排出に伴う排ガス特性の悪化が防がれる。
の稼動気筒から排出された高温の排気ガスが排気通路に
集合して触媒を通過するため、排気ガスが通過する側の
触媒の温度低下と酸素過剰状態が防がれ、該触媒はその
本来の機能を十分発揮して排気ガスの浄化効率が高く保
たれる。
と休止気筒群を交互に切り替えるようにしたため、エン
ジン全体の熱膨張差が解消されてエンジンの耐久性が高
められる。又、休止側の触媒温度が低下し過ぎないよう
な周期で稼働気筒群と休止気筒群を切り替えることによ
って、休止気筒を稼働したときの排ガス特性の悪化を防
ぐことができる。
と休止気筒群の切替指示が出力された後、所定時間内は
全気筒を運転するようにしたため、切り替え時のトルク
変動に伴うショックが最小限に抑えられる。
図面に基づいて説明する。
態1に係る気筒数制御エンジン1の基本構成を示すブロ
ック図であり、該気筒数制御エンジン1の本体Aの吸気
側にはエアクリーナB、電子スロットルC及びインテー
クマニホールドDが接続され、排気側から延びるエキゾ
ーストマニホールドEには触媒Fと排気マフラーGが接
続されている。
流にはO2 センサーHが取り付けられており、該O2 セ
ンサーHによって検出された排気ガス中のO2 濃度はE
CU(エンジンコントロールユニット)30に送信さ
れ、ECU30は検出されたO 2 濃度に基づいて電子ス
ロットルを制御して吸入空気量を調整し、エンジン本体
Aに供給される混合気の空燃比(A/F)を所定の値に
制御する。
状態に応じて稼動気筒数を制御して低負荷時に一部の気
筒の運転を休止することによって燃料消費率や排ガス特
性の改善を図るものであり、稼働気筒数の制御はECU
30によって行われる。
ジン1の具体的な構成を図2の模式的平面図に基づいて
説明する。
は、自動車用のV型8気筒エンジン(V8エンジン)で
あって、V型を成して縦置きされた左右のバンク2,3
を有し、各バンク2,3には4つの気筒が車体の前後方
向(図1の上下方向)に並設されている。ここで、各気
筒には図示のように「1」〜「8」の番号を付してお
り、左バンク2の気筒には「1」〜「4」の番号が付さ
れ、右バンク3の気筒には「5」〜「8」の番号が付さ
れている。尚、このV型8気筒エンジン1においては、
各気筒の点火は「1−3−7−2−6−5−4−8」の
順になされる。
ンジンにおいては、インジェクタによる燃料噴射と電子
スロットルによる吸気制御が採用されているが、燃料噴
射方式としてインジェクタによって各気筒内に燃料を直
接噴射する直噴式が採用されている。
ン1は、運転状態に応じて稼動気筒数が制御され、低負
荷運転域においては一部(本実施の形態では半数の4
つ)の気筒の運転が休止されるが、気筒の運転休止は当
該休止気筒への燃料供給と点火をカットすることによっ
てなされる。この場合、休止気筒を含む全気筒の動弁機
構はそのまま駆動され、従って、吸・排気バルブも全気
筒について常時開閉駆動される。
動気筒群と休止気筒群とに分け、各気筒群に含まれる気
筒の排気管同士を集合する構成を採用している。ここ
で、稼動気筒群と休止気筒群は所定のタイミングで交互
に切り替えられるが、稼動気筒群と休止気筒群の切替指
示が出力された後、所定時間内は全気筒が運転される。
つまり、稼動気筒群と休止気筒群の切替指示が出力され
ると、今まで休止気筒群であった気筒が運転され、所定
時間経過後に今まで稼動気筒群であった各気筒が休止さ
れる。
と「3−2−5−8」の気筒群に分けられ、低負荷運転
時には何れか一方の気筒群が休止され、他方の気筒群が
運転される。
2,3から2つずつ休止気筒が選択され、一方の気筒群
「1−7−6−4」が休止気筒群とされる場合には、休
止気筒「1」,「7」,「6」,「4」への燃料供給と
点火がカットされ、他方の気筒群「3−2−5−8」が
稼動気筒群とされて各気筒「3」,「2」,「5」,
「8」に対してインジェクタから燃料が供給されるとと
もに、点火が「3−2−5−8」の順になされて左右の
各バンク2,3について2つずつの気筒「3」,「2」
と「5」,「8」がそれぞれ運転される。
筒群とされる場合には、休止気筒「3」,「2」,
「5」,「8」への燃料供給と点火がカットされ、他方
の気筒群「1−7−6−4」が稼動気筒群とされて各気
筒「1」,「7」,「6」,「4」に対してインジェク
タから燃料が供給されるとともに、点火が「1−7−6
−4」の順になされて左右の各バンク2,3について2
つずつの気筒「1」,「4」と「6」,「7」がそれぞ
れ運転される。
各気筒群に含まれる気筒の排気管同士を集合している。
即ち、左バンク2については気筒「2」と「3」の排気
管4,5及び気筒「1」と「4」の排気管6,7同士が
それぞれ集合して各1本の排気管8,9にそれぞれ連な
り、それらの集合部の下流には触媒10,11がそれぞ
れ配置されている。
「8」の排気管12,13及び気筒「6」と「7」の排
気管14,15同士がそれぞれ集合して各1本の排気管
16,17にそれぞれ連なり、それらの集合部の下流に
は触媒18,19がそれぞれ配置されている。
集合する下流に設けられた触媒から延びる排気管同士は
集合して別の触媒にそれぞれ接続されている。即ち、触
媒10,18から延びる排気管20,21同士は合流し
て触媒22に接続され、触媒11,19から延びる排気
管23,24同士は合流して触媒25に接続されてお
り、各触媒22,25からそれぞれ延びる排気管26,
27同士は集合して1本の排気管28に接続され、この
排気管28には排気マフラー29が接続されている。
群「1−7−6−4」が休止される場合には、他方の気
筒群「3−2−5−8」が運転され、稼動中の各気筒
「3」,「2」,「5」,「8」から排出される排気ガ
スは、排気管4,5及び12,13を通って排気管8,
16にそれぞれ集合した後に各触媒10,18を通って
浄化され、更に排気管20,21を通って集合して触媒
22を通過して更に浄化された後、排気管26,28を
通って排気マフラー29へと流れ、最終的に大気中に排
出される。
される場合には、他方の気筒群「1−7−6−4」が運
転され、稼動中の各気筒「1」,「7」,「6」,
「4」から排出される排気ガスは、排気管6,7及び1
4,15を通って排気管9,16にそれぞれ集合した後
に各触媒11,19を通って浄化され、更に排気管2
3,24を通って集合して触媒25を通過して更に浄化
された後、排気管27,28を通って排気マフラー29
へと流れ、最終的に大気中に排出される。
る4つの気筒「3」,「2」,「5」,「8」又は
「1」,「7」,「6」,「4」から排出される排気ガ
スはその全てが集合してそれぞれの側の触媒10,1
8,22又は11,19,25を通過するため、排気ガ
スが通過する側の触媒10,18,22又は11,1
9,25の温度低下と酸素過剰状態が防がれ、これらの
触媒10,18,22又は11,19,25はその本来
の機能を十分して排気ガスの浄化効率が高く保たれる。
気筒エンジン1においては、気筒数制御方式として休止
気筒への燃料供給と点火をカットする方式を採用したた
め、休止気筒についての動弁機構を休止させる必要がな
く、そのための制御機構が不要となり、エンジン1全体
の燃料消費率を改善しつつ、動弁機構の簡素化を図るこ
とができる。つまり、多気筒エンジンにおいて、低負荷
時に本実施の形態のように一部の気筒を休止すると、休
止気筒の動力減を補うためにスロットルバルブは全気筒
運転時に比して開くため、吸気抵抗が減少して稼働気筒
のポンピングロスが低減し、結果的にエンジン全体の燃
料消費率が改善される。
ため、休止気筒のポートに燃料が付着することがなく、
燃料の排出に伴う排ガス特性の悪化が防がれる。
ロットルC(図1参照)を組み合わせたため、気筒休止
状態と全気筒休止状態とを瞬時に切り替えることができ
る。気筒休止状態と全気筒休止状態を切り替えた場合、
通常はエンジン出力は急減又は急増するが、ECU30
によって電子スロットルCを制御することによってエン
ジン出力の急変を防いでスムーズな切り替えを行うこと
ができる。この結果、運転者の予期せぬエンジン状態の
変化を緩和し、運転者の運転フィーリングと安全性の向
上を図ることができる。
気筒群を交互に切り替えるようにしたため、エンジン1
全体の熱膨張差が解消されてエンジン1の耐久性が高め
られる。そして、この場合、稼動気筒群と休止気筒群の
切替指示が出力された後、所定時間内は全気筒を運転す
るようにしたため、切り替え時のトルク変動に伴うショ
ックが最小限に抑えられ、自動車のドライバビリティの
低下が防がれる。
ような周期で稼働気筒群と休止気筒群を切り替えること
によって、休止気筒を稼働したときの排ガス特性の悪化
を防ぐことができる。
する手段として電子スロットルCを採用したが、図3に
示すように大容量ISC(アイドルスピードコントロー
ル装置)40を用いても気筒休止状態と全気筒休止状態
をスムーズに切り替えることができる。
態2を図4に基づいて説明する。尚、図4は本発明の実
施の形態2に係る気筒数制御エンジンの模式的平面図で
あり、本図においては図2に示したと同一要素には同一
符号を付している。
も前記実施の形態1と同様に自動車用のV型8気筒エン
ジン(V8エンジン)であるが、本実施の形態に係るエ
ンジン1は横置きエンジンであって、V型を成して横置
きされた前後のバンク2,3を有している以外は実施の
形態1に係るエンジン1と基本的に同一構成を有してい
る。
筒が車体の横方向(図4の左右方向)に並設されてお
り、前バンク2の気筒には「1」〜「4」の番号が付さ
れ、後バンク3の気筒には「5」〜「8」の番号が付さ
れている。尚、このV型8気筒エンジン1においても、
各気筒の点火は「1−3−7−2−6−5−4−8」の
順になされる。
においても、前記実施の形態1と同様に全気筒を稼動気
筒群と休止気筒群とに分け、各気筒群に含まれる気筒の
排気通路同士を集合し、その集合部の下流に触媒を配置
する構成を採用している。
排気管4,5及び後バンク3の気筒「5」と「8」の排
気管12,13が集合して触媒10に接続され、触媒1
0から導出する排気管20には別の触媒22が接続さ
れ、触媒22から延びる排気管26は排気マフラー29
に接続されている。
の排気管6,7及び後バンク3の気筒「6」と「7」の
排気管14,15が集合して触媒11に接続され、触媒
11から導出する排気管23には触媒25が接続され、
触媒25から延びる排気管27は排気マフラー29に接
続されている。
ンジン1の基本構成は前記実施の形態1のそれと同様で
あるため、本実施の形態においても前記実施の形態1と
同様の効果が得られる。
態3を図5の模式的平面図に基づいて説明する。
は自動車用のV型10気筒エンジン(V10エンジン)
であって、V型を成して縦置きされた左右のバンク2,
3には各5つの気筒が車体の前後方向(図5の上下方
向)に並設されており、左バンク2の気筒には「1」〜
「5」の番号が付され、右バンク3の気筒には「6」〜
「10」の番号が付されている。尚、このV型10気筒
エンジン1においては、各気筒の点火は「1−10−5
−7−2−8−3−9−4−6」の順になされる。
ジン1においても、前記実施の形態1,2と同様に全気
筒を稼動気筒群と休止気筒群とに分け、各気筒群に含ま
れる気筒の排気通路同士を集合し、その集合部の下流に
触媒を配置する構成を採用している。
毎、即ち「1〜5」と「6〜10」に分けられ、低負荷
運転時にはこれらの気筒群「1〜5」と「6〜10」が
交互に休止される。つまり、低負荷運転時には気筒の点
火順序「1−10−5−7−2−8−3−9−4−6」
において燃料供給と点火のカットは1つおき(「1−5
−2−3−4」又は「10−7−8−9−6」)になさ
れる。
出する排気管は集合して同側の触媒10,22に接続さ
れ、右バンク3の各気筒「6〜10」から導出する排気
管は集合して同側の触媒11,25に接続されている。
尚、図5において、29は排気マフラーである。
エンジン1においては、低負荷運転時において稼動する
左右何れか一方のバンク2又は3の5つの気筒「1〜
5」又は「6〜10」から排出される排気ガスはその全
てが集合してそれぞれの側の触媒10,22又は11,
25を通過するため、排気ガスが通過する側の触媒1
0,22又は11,25の温度低下と酸素過剰状態が防
がれ、これらの触媒10,22又は11,25はその本
来の機能を十分して排気ガスの浄化効率が高く保たれ
る。尚、休止気筒側の触媒が冷え過ぎる可能性がある場
合には、直噴式を利用して排気行程中に休止気筒に適量
の燃料を噴射し、触媒内で燃料(HC)を反応させて触
媒温度を所定値以上に維持することも可能である。
制御方式として休止気筒への燃料供給と点火をカットす
る方式を採用したため、前記実施の形態1と同様の効果
が得られる。
態4を図6の模式的平面図に基づいて説明する。
は自動車用のV型12気筒エンジン(V12エンジン)
であって、V型を成して縦置きされた左右のバンク2,
3には各6つの気筒が車体の前後方向(図6の上下方
向)に並設されており、左バンク2の気筒には「1」〜
「6」の番号が付され、右バンク3の気筒には「7」〜
「12」の番号が付されている。尚、このV型12気筒
エンジン1においては、各気筒の点火は「1−7−5−
11−3−9−6−12−2−8−4−10」の順にな
される。
ジン1においても、前記実施の形態1〜3と同様に全気
筒を稼動気筒群と休止気筒群とに分け、各気筒群に含ま
れる気筒の排気通路同士を集合し、その集合部の下流に
触媒を配置する構成を採用している。
毎、即ち「1〜6」と「7〜12」に分けられ、低負荷
運転時にはこれらの気筒群「1〜6」と「7〜12」が
交互に休止される。つまり、低負荷運転時には気筒の点
火順序「1−7−5−11−3−9−6−12−2−8
−4−10」において燃料供給と点火のカットは1つお
き(「1−5−3−6−2−4」又は「7−11−9−
12−8−10」)になされる。
出する排気管は集合して同側の触媒10,22に接続さ
れ、右バンク3の各気筒「7〜12」から導出する排気
管は集合して同側の触媒11,25に接続されている。
尚、図6において、29は排気マフラーである。
エンジン1においても前記実施の形態3と同様に、低負
荷運転時において稼動する左右何れか一方のバンク2又
は3の6つの気筒「1〜6」又は「6〜12」から排出
される排気ガスはその全てが集合してそれぞれの側の触
媒10,22又は11,25を通過するため、排気ガス
が通過する側の触媒10,22又は11,25の温度低
下と酸素過剰状態が防がれ、これらの触媒10,22又
は11,25はその本来の機能を十分して排気ガスの浄
化効率が高く保たれる。
ジン1において、サージタンクを左右のバンク2,3に
ついてそれぞれ2つずつ設け、それぞれのサージタンク
に電子スロットルを取り付け、低負荷運転時に休止側の
バンク2又は3側の電子スロットルを全開すれば、稼働
気筒のポンピングロスを減らして燃料消費率を更に改善
することができる。
制御方式として休止気筒への燃料供給と点火をカットす
る方式を採用したため、前記実施の形態1と同様の効果
が得られる。
記載の発明によれば、休止気筒への燃料供給と点火をカ
ットする方式を採用したため、稼働気筒のポンピングロ
スを低く抑えてエンジン全体の燃料消費率を改善しつ
つ、動弁機構の簡素化を図ることができる。又、燃料噴
射方式として直噴式を採用したため、休止気筒のポート
に燃料が付着することがなく、燃料の排出に伴う排ガス
特性の悪化が防がれるという効果が得られる。
の稼動気筒から排出された高温の排気ガスが排気通路に
集合して触媒を通過するため、排気ガスが通過する側の
触媒の温度低下と酸素過剰状態が防がれ、該触媒はその
本来の機能を十分発揮して排気ガスの浄化効率が高く保
たれるという効果が得られる。
と休止気筒群を交互に切り替えるようにしたため、エン
ジン全体の熱膨張差が解消されてエンジンの耐久性が高
められる。又、休止側の触媒温度が低下し過ぎないよう
な周期で稼働気筒群と休止気筒群を切り替えることによ
って、休止気筒を稼働したときの排ガス特性の悪化を防
ぐことができるという効果が得られる。
と休止気筒群の切替指示が出力された後、所定時間内は
全気筒を運転するようにしたため、切り替え時のトルク
変動に伴うショックが最小限に抑えられるという効果が
得られる。
ンの基本構成を示すブロック図である。
ンの模式的平面図である。
御エンジンの基本構成を示すブロック図である
ンの模式的平面図である。
ンの模式的平面図である。
ンの模式的平面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 インジェクタによる燃料噴射と電子スロ
ットル又はISCによる吸気制御を採用し、運転状態に
応じて稼動気筒数を制御して一部の気筒の運転を休止す
る気筒数制御エンジンにおいて、 前記インジェクタによって燃料を気筒内に直接噴射する
直噴式を採用するとともに、休止気筒への燃料供給と点
火をカットするようにしたことを特徴とする気筒数制御
エンジン。 - 【請求項2】 全気筒を稼動気筒群と休止気筒群とに分
け、各気筒群に含まれる気筒の排気通路同士を集合し、
その集合部の下流に触媒を配置したことを特徴とする請
求項1記載の気筒数制御エンジン。 - 【請求項3】 休止気筒への燃料供給と点火のカットを
V型多気筒の片バンク毎に行うことを特徴とする請求項
1又は2記載の気筒数制御エンジン。 - 【請求項4】 稼動気筒群と休止気筒群を交互に切り替
えることを特徴とする請求項2又は3記載の気筒数制御
エンジン。 - 【請求項5】 稼動気筒群と休止気筒群の切替指示が出
力された後、所定時間内は全気筒を運転することを特徴
とする請求項4記載の気筒数制御エンジン。
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