JP2005105869A - 可変気筒内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 休止状態になる気筒での温度低下による排気エミッションの悪化を防止すると共に、部分気筒運転が継続された状態で、休止状態の気筒が稼働状態になる際のトルク段差に起因する振動を抑制し、しかも部分気筒運転による燃費の改善効果の低下を抑制する。
【解決手段】 可変気筒内燃機関Ｅは、バルブ休止機構30が設けられた休止可能気筒Ｃ１〜Ｃ４と、バルブ休止機構30を制御して休止可能気筒Ｃ１〜Ｃ４を稼働状態および休止状態に切り換えることにより稼働気筒の気筒数を制御する気筒数制御手段61とを備える。気筒数制御手段61は、部分気筒運転中に、部分気筒運転を継続しつつ、部分気筒運転時に休止される休止可能気筒Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれを、稼働状態および休止状態に交互に切り換える
【選択図】 図１

Description

本発明は、すべての気筒が稼働する全気筒運転と一部の気筒が休止する部分気筒運転とに運転形態が切り換えられる可変気筒内燃機関に関する。

一部の気筒が休止される休筒運転中に、休止気筒を稼働させる可変気筒エンジンとして、特許文献１に開示されたものが知られている。このエンジンは、それぞれ３つの気筒を有する第１，第２バンクを備えるＶ型６気筒エンジンであり、第１バンクを構成する気筒には、吸排気バルブを駆動状態と駆動停止状態とに切り換えるバルブ切換手段が設けられ、全筒運転では、第１，第２バンクのすべての気筒が稼働し、休筒運転では、第１バンクの３つの気筒が休止する。ところが、バルブ切換手段により吸排気弁が駆動停止状態になる休止気筒では、気筒稼働時の吸気行程および爆発行程に相当する行程、すなわちピストンが上死点から下死点まで移動する下降行程で、燃焼室内とクランク室内との圧力差が大きくなり、クランク室内のオイルが燃焼室内に吸い込まれる現象、いわゆるオイル上がりが発生して、燃焼室内のオイル量が増加するため、休止気筒が稼働状態に復帰したとき、燃焼室内の増加したオイルが燃焼して、排気エミッションの悪化を招来する。そこで、この従来技術では、休筒運転時に休止気筒でのオイル上がりによる燃焼室内のオイル量を予測して、予測されたオイル量が所定値に達したとき、休筒運転から一時的に全筒運転に復帰することで、オイル上がりによる排気エミッションの悪化を防止するようにしている。
特開２０００−３４９４１号公報

ところで、休止状態となる気筒では、燃焼が行われないことから、燃焼が行われる空間である燃焼空間を形成する部材（例えば気筒）の温度が低下するので、該休止気筒が稼働されるときに該温度低下のために燃料の燃焼性が悪化し、ＨＣやＣＯの発生量が増加して、排気エミッションが悪化する。また、前記従来技術では、例えば内燃機関が低負荷運転状態で、かつ車両がほぼ一定の車速で走行するクルーズ運転状態などの休筒運転が行われる運転時に、休筒運転が一時的に中断されて全筒運転に復帰するため、休止気筒が稼働する際に発生するトルク段差により内燃機関に振動が発生することがある。また、一時的であるにせよ全筒運転を行うため、休筒運転による燃費の改善が徹底されない憾みがある。そして、前記従来技術では、一時的に全筒運転に復帰するときには、すべての休止気筒が同時に稼働するため、発生するトルク段差が大きくなると共に、燃費の悪化の程度も大きくなっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１−３記載の発明は、休止状態になる気筒での温度低下による排気エミッションの悪化を防止すると共に、部分気筒運転が継続された状態で、休止状態の気筒が稼働状態になる際のトルク段差に起因する振動を抑制し、しかも部分気筒運転による燃費の改善効果の低下を抑制することを目的とする。さらに、請求項２記載の発明は、休止可能気筒の稼働状態および休止状態への切換制御機構を簡単化することを目的とし、請求項３記載の発明は、トルク段差に起因する振動を防止し、しかも部分気筒運転による燃費の改善効果を維持することを目的とする。

請求項１記載の発明は、気筒休止機構が設けられた休止可能気筒と、前記気筒休止機構を制御して前記休止可能気筒を稼働状態および休止状態に切り換えることにより稼働気筒の気筒数を制御する気筒数制御手段とを備え、前記気筒数制御手段によりすべての気筒が稼働する全気筒運転と一部の気筒が休止する部分気筒運転とに運転形態が切り換えられる可変気筒内燃機関において、前記気筒数制御手段は、部分気筒運転中に、部分気筒運転を継続しつつ、部分気筒運転時に休止されるすべての前記休止可能気筒のそれぞれを稼働状態および休止状態に交互に切り換える可変気筒内燃機関である。

これによれば、部分気筒運転中は、休止状態になる各休止可能気筒が、休止状態および稼働状態を交互に繰り返すので、部分気筒運転中に休止気筒が休止状態のみを継続する場合に比べて、燃焼が行われる燃焼空間を形成する部材の温度低下が抑制されて、該温度低下による燃焼性の低下が抑制され、ＨＣやＣＯの発生が減少する。また、部分気筒運転中は、休止状態の休止可能気筒が稼働状態に切り換えられたときも、部分気筒運転が継続される結果、少なくとも１つの休止可能気筒は休止状態にあるので、一時的に全筒運転に復帰するときすべての休止気筒が同時に稼働する前記従来技術に比べて、稼働状態および休止状態の切換時に発生するトルク段差の大きさが減少する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の可変気筒内燃機関において、前記気筒数制御手段は、休止状態にあった複数の前記休止可能気筒を同時に稼働状態に切り換え、稼働状態にあった別の複数の前記休止可能気筒を同時に休止状態に切り換えるものである。

これによれば、部分負荷運転時に休止される休止可能気筒において、複数の休止可能気筒が、気筒群毎に同時に休止状態および稼働状態を交互に繰り返すように切り換えられるので、切換のための制御機構は、休止可能気筒毎に設ける必要がなく、同時に稼働状態および休止状態に切り換えられる気筒群毎に設けられれば十分である。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の可変気筒内燃機関において、前記気筒数制御手段は、１サイクルにおける稼働気筒の気筒数を部分気筒運転中に一定に維持するように、部分気筒運転時に休止される前記各休止可能気筒を稼働状態および休止状態に交互に切り換えるものである。

これによれば、内燃機関の１サイクルにおける稼働気筒の気筒数が変化しないので、休止状態の休止可能気筒が稼働状態に、また稼働状態の休止可能気筒が休止状態に、それぞれ切り換えられたとき、切り換え時にトルク段差が殆ど発生しないうえ、部分気筒運転による燃費の改善効果が、休止気筒が部分気筒運転中に稼働状態になることなく休止状態のみを継続する場合と同様に維持される。

請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、部分気筒運転中に休止状態のみを継続する場合に比べて、気筒の温度低下が抑制されるので、気筒の温度低下に起因する燃焼性の低下が抑制されて、ＨＣやＣＯの発生が抑制されるので、この点でも排気エミッションの悪化が防止される。さらに、部分気筒運転中は部分気筒運転が継続されるので、一時的に全気筒運転に復帰する前記従来技術に比べて、休止可能気筒の稼働状態への切り換え時に発生するトルク段差の大きさが減少して、トルク段差による内燃機関の振動が抑制され、しかも部分気筒運転による燃費の改善効果の低下が抑制される。

請求項２記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、休止状態および稼働状態を交互に繰り返すように切り換えるための機構は、休止可能気筒毎に設ける必要がなく、同時に稼働状態および休止状態に切り換えられる気筒群毎に設けられれば十分であるので、切換のための構造が簡単になる。

請求項３記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、休止状態の休止可能気筒が稼働状態に、また稼働状態の休止可能気筒が休止状態に、それぞれ切り換えられたときに、トルク段差が殆ど発生しないので、トルク段差による内燃機関の振動が防止され、しかも部分気筒運転による燃費の改善効果が維持される。

以下、本発明の実施形態を図１ないし図６を参照して説明する。
図１，図２を参照すると、本発明が適用された可変気筒内燃機関Ｅは、所定数の気筒、ここでは４つの気筒Ｃ１〜Ｃ４が、直列に配置された４ストローク１サイクル内燃機関であり、クランク軸５が車幅方向に指向する横置き配置で、車両としての自動二輪車に搭載される。

内燃機関Ｅは、４つの気筒Ｃ１〜Ｃ４が一体成形されたシリンダブロック１と、シリンダブロック１の上端部に結合されるシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上端部に結合されるヘッドカバー３と、シリンダブロック１の下端部に結合されるクランクケース４とから構成される機関本体Ｅａを備える。

各気筒Ｃ１〜Ｃ４のシリンダ孔６にはピストン７がそれぞれ往復動可能に嵌合する。各ピストン７は、クランクケース４に回転可能に支持されるクランク軸５にコンロッド８を介して連結され、後述する燃焼空間内で発生する燃焼ガスの圧力により駆動されて、クランク軸５を回転駆動する。気筒Ｃ１〜Ｃ４毎に、シリンダヘッド２の下面にシリンダ軸線の方向でシリンダ孔６に対向する位置に形成された凹部からなる燃焼室10と、ピストン７と燃焼室10との間のシリンダ孔６からなる可変容積室であるシリンダ室とにより、燃焼空間11が構成される。それゆえ、燃焼空間11を形成する部材である燃焼空間形成部材は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４、シリンダヘッド２およびピストン７から構成される。

シリンダヘッド２には、気筒Ｃ１〜Ｃ４毎に、燃焼室10に開口する１対の吸気口12ａ（図２にはその一方が示されている。）を有する吸気ポート12および燃焼室10に開口する１対の排気口13ａ（図２にはその一方が示されている。）を有する排気ポート13が形成され、また後述する動弁装置25により開閉作動させられて、１対の吸気口12ａをそれぞれ開閉する１対の吸気弁14および１対の排気口13ａをそれぞれ開閉する１対の排気弁15が支持される。燃焼空間11内の混合気に点火する点火栓Ｓは、シリンダヘッド２に装着されて各燃焼室10の中心部に臨んでいる。

さらに、内燃機関Ｅは、各吸気ポート12の入口12ｂが開口するシリンダヘッド２の吸気側の側壁２ａに接続される吸気装置16と、各排気ポート13の出口13ｂが開口するシリンダヘッド２の排気側の側壁２ｂに接続される排気装置（図示されず）とを備える。吸気装置16は、吸入空気を各吸気ポート12に導く互いに独立した吸気管（図示されず）と、該各吸気管を流れる吸入空気に燃料を供給する燃料供給装置としての燃料噴射弁17と、前記各吸気管の吸気上流端部に接続されるスロットルボディ18に設けられてエアクリーナ20から各気筒Ｃ１〜Ｃ４に吸入される空気を計量するスロットル弁19とを備える。各スロットル弁19は、後述するＥＣＵ50により制御されるアクチュエータである電動モータ21により駆動されて、運転者によるアクセル操作量や内燃機関Ｅおよび車両の運転状態に応じて開閉作動する。また、前記排気装置は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の前記燃焼空間11で混合気が点火栓Ｓにより点火されて燃焼して発生し、燃焼室10から排気ポート13に排出された燃焼ガスを排気ガスとして内燃機関Ｅの外部に放出する。

図２を参照すると、各気筒Ｃ１〜Ｃ４において、いずれもポペット弁から構成される吸気弁14および排気弁15は、シリンダヘッド２に圧入されて固定される弁ガイド22に摺動可能に挿通される弁ステム14ａ，15ａを有し、該弁ステム14ａ，15ａの軸線方向に往復動可能にシリンダヘッド２に支持される。そして、吸気弁14および排気弁15は、弁バネ23より閉弁方向に常時付勢される。

シリンダヘッド２とヘッドカバー３とにより形成される動弁室24内には、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の両吸気弁14および両排気弁15を、クランク軸５の回転位置に応じて所定のタイミングで開閉する動弁装置25が配置される。動弁装置25は、シリンダヘッド２に回転可能に支持され１対のカム軸である吸気カム軸26および排気カム軸27と、吸気カム軸26に一体に設けられて吸気弁14をそれぞれ開閉する動弁カムである吸気カム26ａと、排気カム軸27に一体に設けられて排気弁15をそれぞれ開閉する動弁カムである排気カム27ａと、吸気カム26ａが摺接すると共に吸気カム26ａの開弁力を吸気弁14に伝達可能なバルブリフタ28と、排気カム27ａが摺接すると共に排気カム27ａの開弁力を排気弁15に伝達可能なバルブリフタ29と、内燃機関Ｅおよび車両の運転状態に応じて特定運転状態で吸気弁14および排気弁15の開閉作動を休止するバルブ休止機構30とを備える。そして、吸気カム軸26および排気カム軸27は、タイミングチェーンを有する伝動機構を介してクランク軸５に連動してその１／２の回転速度で回転駆動される。

吸気弁14および排気弁15を開閉作動させる動弁装置25に設けられるバルブ休止機構30は、バルブリフタ28と吸気弁14との間およびバルブリフタ29と排気弁15との間に設けられて、回転する吸気カム26ａおよび排気カム27ａにそれぞれ押圧されて往復動するバルブリフタ28，29から吸気弁14および排気弁15への開弁力の伝達および非伝達を切り換える。各バルブ休止機構30は、前記特定運転状態で作動状態になって、バルブリフタ28，29の往復運動にかかわらず吸気弁14および排気弁15の開閉作動を休止して、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の１対の吸気弁14および１対の排気弁15を閉弁状態に保ち、前記特定運転状態以外の運転状態で非作動状態になって、バルブリフタ28，29の往復運動に応じて吸気弁14および排気弁15の開閉作動を可能にする。

各バルブ休止機構30は同一構造を有するので、以下、図３，図４を参照して、バルブリフタ28と吸気弁14との間に設けられるバルブ休止機構30について説明する。バルブ休止機構30は、バルブリフタ28の内側に摺動可能に嵌合される円筒状のピンホルダ31と、ピンホルダ31に往復動可能に嵌合されるスライドピン32と、作動油の油圧により往復動するスライドピン32を付勢する戻しバネ33と、スライドピン32の軸線まわりの回転を阻止するストッパピン34と、を備える。

ピンホルダ31は、バルブリフタ28の内周面に面接触する外周面を有するリング部31ａと、該リング部31ａを直径方向に連結する連結部31ｂと、連結部31ｂの中央部から上方に突出してバルブリフタ28の天井壁にシム35を介して押圧する押圧部31ｃとが一体成形された部材である。リング部31ａの外周面には、全周に渡って油路としての環状溝31ｄが形成され、連結部31ｂには、バルブリフタ28の軸線と直交する軸線を有して環状溝31ｄに開放する開放端31e1および底壁31ｆにより閉塞された閉塞端31e2を有する有底の収容孔31ｅと、ピンホルダ31の中心軸線を軸線として吸気弁14の弁ステム14ａの先端部14a1が挿通可能であると共に上端が収容孔31ｅに開放する貫通孔31ｇとが形成され、押圧部31ｃには、ピンホルダ31の中心軸線を軸線として吸気弁14の弁ステム14ａの先端部14a1が挿通可能であると共に、上端がシム35により閉塞され下端が収容孔31ｅに開放する貫通孔31ｈが形成される。

スライドピン32が収容孔31ｅに嵌合したピンホルダ31には、開放端31e1側でスライドピン32とバルブリフタ28との間に、環状溝31ｄに通じる油圧室36が形成され、閉塞端31e2側でスライドピン32と底壁31ｆとの間に、油圧室36の容積を減少する方向にスライドピン32を付勢する戻しバネ33が収納されるバネ室37が形成される。弁バネ23を囲んで配置されたバネ38は、ピンホルダ31の押圧部31ｃをシム35を介してバルブリフタ28に押圧させると共に、ピンホルダ31を介してバルブリフタ28の押圧部31ｃが吸気カム26ａに接触するように、バルブリフタ28を付勢する。さらに、バルブリフタ28が嵌合する支持孔39ａが形成されたシリンダヘッド２の支持部39の内周面には、油路としての環状溝40が全周に渡って形成され、該環状溝40がピンホルダ31の環状溝31ｄに常時連通している。

スライドピン32の軸線方向での中間部には、弁ステム14ａの先端部14a1が貫通可能であると共に両貫通孔31ｇ，31ｈに同軸に連なることが可能な貫通孔32ａが設けられる。貫通孔32ａは、貫通孔31ｇ側で、貫通孔31ｇに対向してスライドピン32の外周面に形成される平坦な当接面32ｂに開口する。当接面32ｂは、スライドピン32の軸線方向に沿って貫通孔31ｇの径よりも長く形成され、貫通孔31ｇは、当接面32ｂにおいて戻しバネ33寄りに開口する。

スライドピン32は、スライドピン32の一端に作用する油圧室36の油圧による駆動力と、戻しバネ33によりスライドピン32の他端に作用するバネ力との大きさに応じて軸線方向に移動する。そして、作動油が供給される油圧室36の油圧が低圧になるとき、スライドピン32は、戻しバネ33のバネ力により、貫通孔31ｇに挿通されている弁ステム14ａの先端部14a1が貫通孔32ａおよび貫通孔31ｈを挿通可能な、図３に示される休止位置を占める。そして、油圧室36の油圧が高圧になるとき、スライドピン32は、油圧の駆動力により、貫通孔32ａが貫通孔31ｇ，31ｈからずれて、先端部14a1が当接面32ｂに当接する作動位置を占める。

そして、吸気弁14および排気弁15については、スライドピン32が前記休止位置を占めるとき、吸気カム26ａおよび排気カム27ａから作用する開弁方向の押圧力によってバルブリフタ28，29が摺動するのに応じてピンホルダ31およびスライドピン32はバルブリフタ28，29とともに吸気弁14および排気弁15に向けてそれぞれ移動するが、弁ステム14ａの先端部14a1および弁ステム15ａの先端部15a1がそれぞれ貫通孔32ａおよび貫通孔31ｈに入り込むために、吸気カム26ａおよび排気カム27ａの開弁力が吸気弁14および排気弁15に作用することはなく、吸気弁14および排気弁15は閉弁状態に保たれて休止する。また、スライドピン32が前記作動位置を占めるとき、弁ステム14ａ，15ａの先端部14a1，15a1はスライドピン32の当接面32ｂに当接し、吸気カム26ａおよび排気カム27ａの開弁力がバルブリフタ28，29、ピンホルダ31およびスライドピン32を介して吸気弁14および排気弁15にそれぞれ伝達されるので、吸気カム26ａおよび排気カム27ａの回転に応じて吸気弁14および排気弁15がそれぞれ開閉作動する。

ストッパピン34は、収容孔31ｅの開放端31e1側でピンホルダ31に設けられる１対の装着孔31ｍ，31ｎに圧入されて、油圧室36に開放して設けられるスリット32ｃを貫通する。このため、スリット32ｃを貫通したストッパピン34は、スライドピン32の軸線方向への移動を許容すると共に、スリット32ｃの底部に当接することによりスライドピン32の油圧室36側への最大移動量を規定する。

図１を併せて参照すると、バルブ休止機構30のスライドピン32を移動させるための駆動機構41は、クランク軸５の動力により駆動されるオイルポンプ42から吐出された潤滑油を作動油とする油圧作動式のものであり、例えば気筒Ｃ１〜Ｃ４毎にシリンダヘッド２に形成されて環状溝40に連通する制御油路Ｐ１〜Ｐ４と、オイルポンプ42からの作動油が供給される１対の供給油路43，44と、制御油路Ｐ１〜Ｐ４と供給油路43，44との間に設けられる制御弁45〜48とを備える。制御弁45〜48は、内燃機関Ｅおよび車両の運転状態に応じて気筒数制御手段61により制御されて、油圧室36の油圧が低圧または高圧になるように、制御油路Ｐ１〜Ｐ４を流れる作動油の油圧を制御する。それゆえ、バルブ休止機構30は駆動機構41を介して気筒数制御手段61により制御される。

そして、各気筒Ｃ１〜Ｃ４において、１対の吸気弁14および１対の排気弁15のバルブ休止機構30のスライドピン32が前記休止位置を占めるとき、吸気弁14および排気弁15は、吸気カム26ａおよび排気カム27ａにより駆動されることなく閉弁状態になるため、該気筒Ｃ１〜Ｃ４は休止状態になる。また、バルブ休止機構30のスライドピン32が前記作動位置を占めるとき、吸気弁14および排気弁15はバルブ休止機構30を介してそれぞれ吸気カム26ａおよび排気カム27ａにより、所定の開閉時期で開閉される。それゆえ、バルブ休止機構30は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の稼働状態および休止状態を切り換える気筒休止機構を構成する。

図１，図５を参照すると、第１気筒Ｃ１、第２気筒Ｃ２、第４気筒Ｃ４、第３気筒Ｃ３の点火順序で点火される内燃機関Ｅは、点火時期が連続しない複数の気筒Ｃ１，Ｃ４の気筒列から構成される第１気筒群と、点火時期が連続しない別の複数の気筒Ｃ２，Ｃ３の気筒列から構成される第２気筒群とに分けられる。そして、各気筒Ｃ１〜Ｃ４には、気筒休止機構としてのバルブ休止機構30が設けられることから、内燃機関Ｅのすべての気筒Ｃ１〜Ｃ４は、バルブ休止機構30の非作動および作動により、稼働状態および休止状態に切り換えられる休止可能気筒から構成される。

バルブ休止機構30、燃料噴射弁17、点火栓Ｓおよび電動モータ21は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）50により制御される。ＥＣＵ50は、入出力インターフェース、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種の制御プログラムや各種のマップが記憶されたＲＯＭおよび各種のデータが一時的に記憶されるＲＡＭなどの記憶装置を備えるマイクロコンピュータで構成される。

ＥＣＵ50には、内燃機関Ｅの機関負荷を検出する負荷検出手段51、車両の車速を検出する車速検出手段52、さらに機関回転速度を検出する回転速度検出手段などから構成されて、内燃機関Ｅおよび車両の運転状態を検出する運転状態検出手段53からの信号が入力される。

図６を併せて参照すると、内燃機関Ｅの制御装置は、ＥＣＵ50と、運転状態検出手段53とを備える。そして、ＥＣＵ50は、運転状態検出手段53の検出結果に基づいて稼働気筒数を制御すべくバルブ休止機構30の作動を制御する気筒数制御手段61、部分気筒運転時に休止されるすべての気筒Ｃ１〜Ｃ４をそれぞれ稼働状態および休止状態に切り換える時期を設定する切換時期設定手段62、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の燃料噴射弁17の作動を制御する燃料噴射弁制御手段63、および各気筒Ｃ１〜Ｃ４の点火栓Ｓの作動を制御する点火栓制御手段64の各機能を備える。

気筒数制御手段61は、稼働気筒数を運転状態検出手段53により検出される運転状態に応じた気筒数に設定する。前記特定運転状態が、例えばクルーズ運転状態、すなわち負荷検出手段51および車速検出手段52の検出結果に基づいて、内燃機関Ｅが低負荷運転状態であり、かつ車両がほぼ一定の車速で走行する運転状態にあるときは、内燃機関Ｅが部分気筒運転で運転されるように、稼働気筒数を全気筒数未満の気筒数、例えば全気筒数の半数に設定する一方、内燃機関Ｅの高負荷時および加速時、車両の加速走行時など、内燃機関Ｅの高出力が求められる運転状態のときには、全気筒運転されるように稼働気筒数を全気筒数に設定する。

それゆえ、気筒数制御手段61により、内燃機関Ｅの運転形態は、すべての気筒Ｃ１〜Ｃ４のバルブ休止機構30が非作動状態になって、すべての気筒Ｃ１〜Ｃ４が稼働状態になる全気筒運転と、一部の気筒Ｃ１，Ｃ４；Ｃ２，Ｃ３のバルブ休止機構30が作動状態になって、該一部の気筒Ｃ１，Ｃ４；Ｃ２，Ｃ３が休止状態になり、残りの気筒Ｃ２，Ｃ３；Ｃ１，Ｃ４が稼働状態になる部分気筒運転とに切り換え可能である。そして、ここでは、部分気筒運転により運転されるとき、気筒数制御手段61は、全気筒数の半数である２気筒を休止状態にすると共に、全気筒運転から部分気筒運転に移行するときには、第１気筒群の気筒Ｃ１，Ｃ４を稼働状態に維持し、第２気筒群の気筒Ｃ２，Ｃ３を休止状態にする。

燃料噴射弁制御手段63は、運転状態に応じて燃料噴射量算出手段（図示されず）に基づいて算出された燃料量が噴射されるように燃料噴射弁17を制御すると共に、気筒数制御手段61からの出力信号に応じて部分気筒運転時に休止状態になる気筒Ｃ１〜Ｃ４の燃料噴射弁17の作動を停止する。また、点火栓制御手段64は、点火時期演算手段（図示されず）に基づいて算出された点火時期に混合気に点火するように点火栓Ｓを制御すると共に、気筒数制御手段61からの出力信号に応じて部分気筒運転時に休止状態になる気筒Ｃ１〜Ｃ４の点火栓Ｓの作動を停止する。

気筒Ｃ１〜Ｃ４毎に設けられる切換時期設定手段62は、気筒数制御手段61から部分気筒運転信号が入力されるとき作動し、全気筒運転信号が入力されるときその作動を停止する。具体的には、全気筒運転から部分気筒運転へ移行する際に、各切換時期設定手段62には部分気筒運転信号が入力される。部分気筒運転信号が入力された後、各切換時期設定手段62は、切換時期が予め設定された所定切換時期に達したことを検出すると、切換信号を気筒数制御手段61に出力する。気筒数制御手段61は、切換信号が入力されたとき、どの休止可能気筒の切換時期設定手段62からの切換信号かを判別する。そして、稼働状態にある休止可能気筒の切換時期設定手段62からの切換信号が入力されたとき、気筒数制御手段61は、該気筒を休止状態にする信号を出力して、その結果、該気筒が稼働状態から休止状態になる。一方、休止状態にある休止可能気筒の切換時期設定手段62からの切換信号が入力されたとき、気筒数制御手段61は、該気筒を稼働状態にする信号を出力して、その結果、該気筒が休止状態から稼働状態になる。

そして、気筒数制御手段61は、部分気筒運転中に、各切換時期設定手段62からの切換信号に基づいて、部分気筒運転を継続しつつ、部分気筒運転時に休止されるすべての休止可能気筒のそれぞれが、稼働状態および休止状態に、前記所定切換時期により設定された間隔で周期的に切り換えられるように、バルブ休止機構30を制御する。

この所定切換時期は、休止状態にある気筒での前記燃焼空間形成部材の温度低下およびオイル上がり量による排気エミッションの悪化を防止する観点から適宜設定されており、例えば機関回転速度や機関温度をパラメータとして異なる値がマップの形態でＥＣＵ50のＲＯＭに記憶されている。

なお、切換時期設定手段62は、切換信号を出力した後にリセットされ、また全気筒運転信号が入力されたときは、リセットされて、その作動が停止する。

各切換時期設定手段62は、この実施形態では、気筒Ｃ１〜Ｃ４毎に、部分気筒運転信号が出力された時点からの内燃機関Ｅの回転回数を計数する回転回数検出手段から構成される。ここで、前記回転回数検出手段は、例えば、クランク軸５またはカム軸26，27の、各気筒Ｃ１〜Ｃ４に対応する特定の位置回転を検出することにより、気筒Ｃ１〜Ｃ４毎に内燃機関Ｅの回転回数を計数する。

以下、図５を参照して、部分気筒運転中に休止される気筒Ｃ１〜Ｃ４の稼働状態および休止状態の切換について説明する。ここで、各切換時期設定手段62を構成する前記回転回数検出手段は、例えば吸気カム軸26における特定回転位置として、ピストン７の吸気上死点に相当する回転位置を検出し、また、前記所定切換時期は、前記回転回数がＮ回（内燃機関ＥのＮサイクルに相当する。）となるように設定されているものとする。ここで、Ｎは、１または２以上の自然数である。なお、図５において、「吸」は吸気行程を、「圧」は圧縮行程を、「爆」は爆発行程を、「排」は排気行程を示し、大きい文字は、稼働状態にある気筒Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の各行程を示し、小さい文字は、休止状態にある気筒Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４における各行程に対応する行程を示す。

例えば、第１気筒Ｃ１の吸気上死点直前に部分気筒運転信号が各切換時期設定手段62に入力されたとすると、各切換時期設定手段62は、部分気筒運転入力後の各気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸気上死点を計数して、回転回数がＮ回になって所定切換時期に達したときに、切換信号を気筒数制御手段61に出力する。そして、切換時期設定手段62では、切換信号の出力と同時に、それまで計数されていた回転回数がリセットされて、再度計数が開始され、その後、所定切換時期が検出されたとき切換信号を出力する。そして、これら一連の作動が、部分気筒運転中、所定切換時期の周期で繰り返される。

それゆえ、第１気筒Ｃ１については、部分気筒運転信号が入力された後、切換時期設定手段62により所定切換時期（１回目）になったことが初めて検出されると、気筒数制御手段61は、第１気筒Ｃ１を休止状態にし、次に所定切換時期（２回目）が検出されたとき、稼働状態にする。そして、部分気筒運転中は、切換時期設定手段62により所定切換時期が検出されるたびに、休止状態および稼働状態が交互に切り換えられる。

また、第２気筒Ｃ２については、部分気筒運転信号が入力された後、切換時期設定手段62により所定切換時期（１回目）になったことが初めて検出されると、気筒数制御手段61は、第２気筒Ｃ２を稼働状態にし、次に所定切換時期（２回目）が検出されたとき、休止状態にする。そして、部分気筒運転中は、切換時期設定手段62により所定切換時期が検出されるたびに、稼働状態および休止状態が交互に切り換えられる。

さらに、第４気筒Ｃ４については、第１気筒Ｃ１に対して点火時期の位相に対応して、回転回数で１／２回転遅れた時期に切換信号が出力され、第３気筒Ｃ３については、第２気筒Ｃ２に対して点火時期の位相に対応して、回転回数で１／２回転遅れた時期に切換信号が出力されて、気筒数制御手段61により、それぞれ、部分気筒運転中は、休止状態および稼働状態が交互に切り換えられる。

このようにして、部分気筒運転中は、１サイクルにおける稼働気筒の気筒数、この実施形態では２が、一定に維持されると共に、少なくとも１つの気筒、この実施形態では２つの気筒が休止状態になって、部分気筒運転が継続されつつ、すべての気筒が休止状態および稼働状態に交互に、前記所定切換時期により設定された間隔で周期的に切り換えられる。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関Ｅは、バルブ休止機構30が設けられた気筒Ｃ１〜Ｃ４と、バルブ休止機構30を制御して気筒Ｃ１〜Ｃ４を稼働状態および休止状態に切り換えることにより稼働気筒の気筒数を制御する気筒数制御手段61とを備え、気筒数制御手段61によりすべての気筒Ｃ１〜Ｃ４が稼働する全気筒運転と一部の気筒Ｃ２，Ｃ３；Ｃ１，Ｃ４が休止する部分気筒運転とに運転形態が切り換えられる可変気筒内燃機関Ｅにおいて、気筒数制御手段61は、部分気筒運転中に、部分気筒運転を継続しつつ、部分気筒運転時に休止されるすべての休止可能気筒である気筒Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれを、休止状態および稼働状態に交互に、前記所定切換時期により設定された間隔で周期的に稼働状態および休止状態に交互に切り換えることにより、部分気筒運転中は、休止状態になる各気筒Ｃ２，Ｃ３；Ｃ１，Ｃ４が、休止状態および稼働状態を交互に繰り返すので、部分気筒運転中に休止気筒が休止状態のみを継続する場合に比べて、休止状態にある気筒Ｃ２，Ｃ３；Ｃ１，Ｃ４のオイル上がりによるオイル量が減少するので、全気筒運転への復帰時に、燃焼空間11内でオイルが燃焼することによる排気エミッションの悪化が防止される。また、燃焼が行われる前記燃焼空間形成部材の温度低下が抑制されて、該温度低下による燃焼性の低下が抑制され、ＨＣやＣＯの発生が減少するので、この点でも排気エミッションの悪化が防止される。また、部分気筒運転中は、休止状態の気筒Ｃ２，Ｃ３；Ｃ１，Ｃ４が稼働状態に切り換えられたときも、部分気筒運転が継続される結果、少なくとも１つの気筒Ｃ１〜Ｃ４は休止状態にあるので、一時的に全筒運転に復帰するときすべての休止気筒が同時に稼働する前記従来技術に比べて、稼働状態および休止状態の切換時に発生するトルク段差の大きさが減少するので、トルク段差による内燃機関Ｅの振動が抑制され、しかも部分気筒運転による燃費の改善効果の低下が抑制される。

気筒数制御手段61は、１サイクルにおける稼働気筒の気筒数を部分気筒運転中に一定に維持するように、部分気筒運転時に休止される各気筒Ｃ１〜Ｃ４を稼働状態および休止状態に交互に切り換えることにより、内燃機関Ｅの１サイクルにおける稼働気筒の気筒数が変化しないので、トルク段差による内燃機関Ｅの振動が防止される。この結果、内燃機関Ｅが部分気筒運転で運転される車両のクルーズ運転状態において、該トルク段差に起因する振動により車両の乗り心地性が低下することが防止される。また、内燃機関Ｅの１サイクルにおける稼働気筒の気筒数が変化しないので、部分気筒運転による燃費の改善効果が、休止気筒が部分気筒運転中に稼働状態になることなく休止状態のみを継続する場合と同様に維持される。

以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
切換時期設定手段62は、部分気筒運転信号が各切換時期設定手段62に入力されてからの時間を検出する計時手段により構成されてもよい。このとき、図５に示される例において、第１気筒群を構成する第１，第４気筒Ｃ１，Ｃ４が同時に稼働状態（または休止状態）から休止状態（または稼働状態）に切り換えられると同時に、第２気筒群を構成する第２，第３気筒Ｃ２，Ｃ３が同時に休止状態（または稼働状態）から稼働状態（または休止状態）に切り換えられる。これにより、制御弁45〜48の代わりに、気筒群毎に設けられる制御弁71，72（図１に二点鎖線で示される）が使用されるので、部分負荷運転時に休止される休止可能気筒において、複数の休止可能気筒が、気筒群毎に同時に休止状態および稼働状態を交互に繰り返すように切り換えられことになり、その切換のための機構は、休止可能気筒毎に設ける必要がなく、同時に稼働状態および休止状態に切り換えられる気筒群毎に設けられれば十分であるので、バルブ休止機構30により稼働状態および休止状態を切換のための構造が簡単になる。また、設定時間は、機関回転速度が増加するにつれて短くなる値に、また機関温度に応じて異なる値に設定されることが好ましい。さらに、バルブ切換機構は、油圧式以外の機構で構成されてもよい。

前記実施形態では、多気筒内燃機関のすべての気筒が休止可能気筒から構成されたが、全気筒の一部の気筒が休止可能気筒から構成されて、それら一部の気筒について本発明が適用されてもよい。また、多気筒内燃機関は、直列４気筒であったが、Ｖ型であってもよく、さらに４気筒以外の多気筒内燃機関であってもよい。さらに、内燃機関は、船外機等の船舶推進装置、その他の機器に使用されるものであってもよい。

本発明の実施形態である可変気筒内燃機関の模式図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視での断面図である。 図２の要部拡大図である。 図２のバルブ休止機構の分解斜視図である。 図１の可変気筒内燃機関の部分気筒運転中での稼働状態および休止状態の切換パターンの説明図である。 図１の可変気筒内燃機関の制御装置の主要構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…ヘッドカバー、４…クランクケース、５…クランク軸、６…シリンダ孔、７…ピストン、８…コンロッド、10…燃焼室、11…燃焼空間、12…吸気ポート、13…排気ポート、14…吸気弁、15…排気弁、16…吸気装置、17…燃料噴射弁、18…スロットルボディ、19…スロットル弁、20…エアクリーナ、21…電動モータ、22…弁ガイド、23…弁バネ、24…動弁室、25…動弁装置、26，27…カム軸、28，29…バルブリフタ、30…バルブ休止機構、31…ピンホルダ、32…スライドピン、33…戻しバネ、34…ストッパピン、35…シム、36…油圧室、37…バネ室、38…バネ、39…支持部、40…環状溝、41…駆動機構、42…オイルポンプ、43，44…供給油路、45〜48…制御弁、50…ＥＣＵ、51…スロットル弁開度検出手段、52…車速検出手段、53…運転状態検出手段、61…気筒数制御手段、62…切換時期設定手段、71，72…制御弁、
Ｅ…内燃機関、Ｃ１〜Ｃ４…気筒、Ｓ…点火栓、Ｐ１〜Ｐ４…制御油路。

Claims (3)

1. 気筒休止機構が設けられた休止可能気筒と、前記気筒休止機構を制御して前記休止可能気筒を稼働状態および休止状態に切り換えることにより稼働気筒の気筒数を制御する気筒数制御手段とを備え、前記気筒数制御手段によりすべての気筒が稼働する全気筒運転と一部の気筒が休止する部分気筒運転とに運転形態が切り換えられる可変気筒内燃機関において、
   前記気筒数制御手段は、部分気筒運転中に、部分気筒運転を継続しつつ、部分気筒運転時に休止されるすべての前記休止可能気筒のそれぞれを稼働状態および休止状態に交互に切り換えることを特徴とする可変気筒内燃機関。
2. 前記気筒数制御手段は、休止状態にあった複数の前記休止可能気筒を同時に稼働状態に切り換え、稼働状態にあった別の複数の前記休止可能気筒を同時に休止状態に切り換えることを特徴とする請求項１記載の可変気筒内燃機関。
3. 前記気筒数制御手段は、１サイクルにおける稼働気筒の気筒数を部分気筒運転中に一定に維持するように、部分気筒運転時に休止される前記各休止可能気筒を稼働状態および休止状態に交互に切り換えることを特徴とする請求項２記載の可変気筒内燃機関。

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