JPS5836183B2 - 多気筒内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒内燃機関、より詳細には低負荷運転時に
は気筒間の間引き運転を行う構戒を備えた多気筒内燃機
関の改良に関する。

多気筒内燃機関の低負荷運転時における燃費を改善し、
合せて排気ガス中の未然有害戒分（ＨＣ ，ＣＯ）を低
減するためには、低負荷運転時には全気筒を運転するの
に必要な燃料を一部の気筒にのみ供給してこの一部の気
筒でのみ混合気燃焼を行う気筒間での間引き運転が有効
である。

ところが，この気筒間での間引運転は、通常では、排気
ガス温度の低下及び燃焼しない気簡の筒内温度の低下を
もたらし、酸化触媒、排気再燃焼装置等の後処理装置に
よる排気ガス浄化性能を低下させる。

また、間引運転から通常の全気筒燃焼運転への過渡期に
、燃焼し始める気筒では着火性が悪化し多量のＨＣの排
出の原因となる。

本発明は上記の不具合を解消するもので、低負荷運転時
に燃焼を行なわない気簡には新気の流入を阻止して燃焼
気筒からの燃焼ガスを流入させることにより、燃焼しな
い気筒をも加熱して排気ガスの冷却を防ぎ、かつ排気ガ
スの希釈化を防ぎ、間引き運転による効果を最大限に発
揮させることを目的としている。

以下図に示す本発明の実施例を説明する。

第１図、第２図は本発明の第１実施例を示すもので、２
気筒の燃料噴射式２サイクル機関を示している。

Ａは第１気筒、Ｂは第２気筒である。各気簡の構成は同
一なので、その一方を例として気筒内構成を説明すると
、ピストン１はシリンダ２のボア２ａに嵌合していて上
端面がシリンダヘッド３の燃焼室４の一端を区切ってい
る。

周知の通りピストン１は往復運動を行う。

シリンダ２には３個の掃気孔５（第２図では１個を省略
）と、１個の排気孔６とを形或し、これらをシリンダボ
ア２ａ内に円周方向にほぼ等間隔で開口させている。

排気孔６と向い合った掃気孔５には噴射弁取付用のハウ
ジング７を設置し、これを、先端がピストン１の下死点
よりはやや上部で排気孔６の上端縁よりはやや下方に位
置させている。

シリンダヘッド３の中央上部には点火プラグ８を取り付
け、その電極を燃焼室４の上端中央に位置させている。

シリンダ２の下部にはクランク室を形成するクランクケ
ース９を結合し、その内部にはクランク軸１０を収納し
ている。

クランク軸１０はコンロツド１１によりピストン１に連
結されている。

クランクケース９にはリード弁１２を設けている。

吸気装置２０は空気吸入手段と燃料供給手段とを含むも
ので、空気吸入手段においてはインテイクマニホールド
２１を両気筒Ａ，Ｈのクランクケース９に結合し、それ
ぞれリード弁１２を隔ててクランク室内に通じさせてい
る。

インテイクマニホールド２１の上流端にはスロットルバ
ルブ２２を有するスロットル体２３を結合している。

スロットルバルブ２２は図示しないアクセルペダルと連
結されている。

インテイクマニホールド２１とスロットル体２３との間
にはスロットルバルブ２２の上、下流間をバイパスする
バイパス管２４を結合し、この管２４にはバイパス制御
弁２５を設置している。

インテイクマニホールド２１の各気筒への分岐路のうち
第２気筒Ｂへのそれには、第２気筒への新気の流入を阻
止するための手段をなす阻止弁２６を設置している。

この阻止弁２６は開弁時には第２気筒Ｂへの新気の流入
を何らさまたげないが、閉弁時にはインテイクマニホー
ルド２１の第２気筒への分岐路を閉じて第２気筒への新
気を阻止する。

この阻止弁２６にはこれを作動させるための手段（モー
クとかソレノイド）を、図示しないが連結している。

燃料供給手段においては、各気簡の噴射弁取付用ハウジ
ング７にそれぞれ燃料噴射弁３０を取り付け、ホルダ３
１で支持している。

噴射弁３０の先端には燃料通路を備えたオリフイス体３
２を取り付けて掃気孔３内に位置させている。

噴射弁３０には燃料ポンプ３３によって送られレギュレ
ータ３４で一定圧力に保たれた燃料を供給している。

排気ガス流入手段４０は第１気筒Ａと第２気筒Ｂとを連
絡しているもので、各気簡のシリンダ２に形戒した排気
通路孔４１間を通じさせる連通管４２を有している。

各気簡の排気通路孔４１は、それぞれシリンダボア２ａ
の上方部で、かつピストン１により開閉される位置に開
口している。

連通管４２の途中には、この管路を開閉する排気制御弁
４３を設け、この制御弁４３にはカム４４を当接させて
いる。

カム４４にはこれを軸方向移動させて制御弁４３への保
合，離脱を制御する作動千段４５を連結してある。

またカム４４はクランク軸１０に連結してあり、クラン
ク軸１０と同期して回転し、制御弁４３との係合時にこ
れを開閉させる。

この時の制御弁４３の開弁時期は、第１気筒Ａのピスト
ン１が下降を始めてから排気孔５が開口するまでとして
いる。

制御弁４３には閉弁方向にスプリングを作用させている
。

連通管４２の外周には保温材からなる保温層４６を形成
して保温している。

制御装置５０は各燃料噴射弁３０、バイパス制御弁２５
、阻止弁２６および作動千段４５を制御するもので公知
の電子回路で構威されている。

この制御装置５０は、特には、機関の無負荷運転時には
、第２気筒Ｂの燃料噴射弁の作動を停止させこの時には
第１気筒Ａの燃料噴射弁３０から全気筒を運転するに必
要な全燃料を噴射させる。

またこの時にはバイパス制御弁２５を開弁させ、阻止弁
２６を閉弁させ、かつ作動千段４５を作動させてカム４
４を排気制御弁４３に係合させる。

他の運転時には全気簡の噴射弁３０から適時燃料を噴射
させ、バイパス制御弁２５を閉弁させ，阻止弁２６を開
弁させ、また作動千段４５を排気制御弁４３から離脱さ
せて制御弁４３を閉弁状態に保つ。

上記構或において、始動時、暖機時および負荷時の作動
は従来の２サイクル燃料噴射機関と同一なのでその説明
を省略する。

なお、この時にはバイパス制御弁２５は閉弁し、阻止弁
２６は開弁しており，スロットル弁２２で制御された量
の空気が各気筒Ａ，Ｈに分配供給される。

各燃料噴射弁３０はそれぞれ適当な時期に燃料を噴射す
る。

排気制脚弁４３は閉じたままである。

ところが、無負荷時になると制御装置５０の作動で第１
気筒Ａの燃料噴射弁３０か２気筒分の燃料を噴射し第２
気筒の燃料噴射ノズルは作動を停止する。

またバイパス弁２５が開弁じて通常の全気筒燃焼運転の
場合のやく２倍の空気をインテイクマニホールド２１に
供給する。

この時にはさらに阻止弁２６が閉弁して第２気筒Ｂへの
空気の供給を停止させる。

したがって第１の気筒Ａのみに通常の全気筒燃焼運転の
場合のやく２倍の空気および燃料が供給され、第２気筒
Ｂには空気も燃料も供給されなくなる。

この状態は第１図に模式的に示した通りである。

しかもこの運転時には排気流入手段４０のカム４４が排
気制御弁４４に係合する。

この無負荷時第１気筒Ａでは、ピストン１の上昇時には
スロットル体２３およびバイパス管２４からの空気がイ
ンテイクマニホールド２１を通りリード弁１２の開弁に
よりクランク室に吸入される。

燃焼行程によりピストン１が上死点を過ぎクランク室内
の空気を圧縮しつつ下降すると、やがて排気通路孔４１
がボア内に開く。

この時、クランク軸１０と同期して働くカム３９により
排気制御弁４３が開く。

このため高温高圧ガスの一部は第１気筒の排気通路孔４
１、連通管４２および第２気筒の排気連通孔４１を通っ
て第２気筒のシリンダ内に流入する。

排気制御弁４３はピストン下降行程で掃気孔５が開口す
るまで開いている３次に排気孔６が開き残留ガスの一部
は排気孔６より排出される。

更に掃気孔５が開くとクランク室内の圧縮空気がシリン
ダ２内に導入され、残留ガスを掃気させる。

この空気の導入と同じころの適時に燃料噴射弁３０から
燃料が噴出され、オリフイス体３２の燃料通路を経て点
火プラグ８の電極附近に分布する。

ピストン１が下死点から上昇すると掃気孔５が閉じられ
て混合気が圧縮され適正時期に点火プラグ８により着火
され燃焼される，そしてピストン１に力を与える。

第１気筒は上記の作動をくり返し、無負荷運転に必要な
出力を出す。

一方、第２気筒は前記第１気筒での出力によって、第１
気筒の燃焼ガスの導入、圧縮、排出をくり返し、燃焼を
行なわない。

第１気筒Ａは上記の通り通常の機関の場合に比して２倍
の混合気を燃焼させる。

従って失火等を起すことなく運転を行うことができる。

また排気ガス中の未燃成分（ ＣＯ ， ＨＣ ）が低
減する。

第２気筒Ｂは第１気筒Ａからの燃焼ガスによって加熱状
態に保たれる。

第２気筒Ｂへの燃焼ガスは断熱層４６で保温され、ほと
んど冷却されない。

第３図は本発明の第２実施例を示すもので、特に無負荷
時には燃料が供給されない気筒を示している。

他の構成は第１の実施例と同一である。本実施例は、燃
焼気筒の排気孔からの燃焼ガスを燃焼しない気簡のクラ
ンクケース９に結合した排気通路管４１′によりクラン
ク室内に導入することを特徴としている。

第１の実施例では燃焼行程時の末期に気筒筒内圧力の減
少が早く起きることにより出力低下を起す可能性がある
が、この第３図の構成ではかかる欠点をさけることがで
きる。

本発明を点火順序が第１，第３、第４、第２気筒の順で
ある４サイクル４気筒内燃機関に適用した実施例（第３
実施例）を第４図に示す。

なお、ここでは第１気筒Ａと第３気筒Ｃのみを示し、第
１気筒が吸入行程で第３気筒が排気行程の時を示してい
る。

また無負荷時においては第２気筒および第３気筒が燃焼
運転をし、第１気筒および第４気筒は燃焼運転をしない
場合を示している。

ここでは第１気筒Ａのインテイクマニホールド１２１と
第３気筒Ｃのイグゾースト．マニホールド１６０とを連
通管１４２で連通させ、ここに排気制御弁１４３を設置
している。

無負荷時には、新気を制御する新気阻止弁１２６が作動
して第１気筒Ａへの新気流人をカットする。

この阻止弁１２６は図には示してないかアクセルペダル
と連動し無負荷時に作動する。

第３気筒Ｃの排気行程時に燃焼ガスの一部は連通管１４
２に流入し、保温層１４６で保温され、ここで連通管１
４２に装着された排気制御弁１４３が開らいて燃焼ガス
の一部は第１気筒Ａへと導入される。

排気制御弁１４３は、ピストン運動に関連して動くカム
１４４に連結されていてこれによって開閉される。

この開閉は無負荷時だけ行なわれる。

以上の結果、第１気筒には無負荷時において新気、燃料
は供給されず排気燃焼ガスの一部の吸入、圧縮、排気を
くり返す。

第５図は本発明における燃焼ガス流入手段の他の実施例
を示す。

この手段２４０では排気通路管２４１とこれに結合した
排気バルブボディー２４２とから連通管を構成している
。

排気バルブボディー２４２には、リード弁２４３をヒン
ジ２４４により回転できる状態で固定し、このリード弁
２４３の中央にはり一ド弁軸２４４′の一端を球面接触
にて接合している。

両者は自由に取りつけ方向を変えることができる。

リード弁軸２４４′の他の一端には、バネストッパー２
４５を固定し、このストッパー２４５と排気バルブボデ
ィー２４２の外面の一部との間にリード弁バネ２４６を
圧縮させて設置している。

また、リード弁軸２４４′が排気バルブボディー２４２
の壁面を貫通する穴はリード弁２４３が開弁しても干渉
しない程度に大きな穴にてある。

リード弁バネカバー２４７は前記穴より排気ガスが洩れ
ないように機密を保ちボディー２４２に取りつけてある
。

排気バルブボディー２４２には、さらに電磁弁２４８を
取りつけ、その弁本体２４９の一端には電磁弁コア２５
０をネジ締にて固定してある。

また電磁弁カバー２５１と電磁弁コア２５０との間には
電磁弁バネ２５２を圧縮して設置しており、このバネは
電磁弁コア２５０をコイル２５３に電流が流れないとき
には弁体２４９の閉弁方向に押している。

排気通路ボディー２４１及び排気バルブボディー２４２
の外周には断熱材（石綿等）２５４をまいて保温してい
る。

この構成では、一部の気筒でのみ燃焼運転を行う場合に
は電磁弁２４８は、図には示してないが、スロットル弁
の信号により、通電され弁体２４９が通路を開く。

排気バルブボディー２４２側には燃焼気筒からの高温高
圧の排気ガスが導入され、電磁弁２４８を通過し、リー
ド弁２４３を押して開弁させ排気通路管２４１を経て燃
焼しない気筒へ導入される。

この場合、燃焼気簡の圧力と燃焼させない気簡の圧力差
が大きいため導入されるかそうでない時間はリード弁２
４３は閉弁している。

次に燃焼しない気簡の圧力が燃焼させる気簡の圧力より
高い場合は、リード弁２４３は逆流を防止する作用をも
つ。

また、排気通路により連結された両気筒がどちらも燃焼
運転を行う運転時には、スロットル弁よりの信号により
電磁弁２４８には電流は流れず電磁弁２４８は閉弁し、
排気通路はしゃ断されガスの出入はない。

またこの実施例では、リード弁２４３の応答性を考慮し
てリード弁２４３の質量を極力小さくし、さらに燃焼気
筒と燃焼しない気簡の差圧により開弁できる程度の硬い
バネ２４６を使用しており、十分応答性はある。

しかもリード弁材としては、耐熱性のある金属たとえば
ＳＵＳ ３ １ ０等の材料を使用しているので、高温
ガスにも耐久性をもたすことができる。

外周の断熱材は通過する排気ガスの熱量を失しなわない
よう確実に保温する。

特にこの実施例では構造を簡単化できる利点がある。

なお上記各実施例では、無負荷運転時に気筒間の間引き
運転をするように構威したが、本発明ではさらに低負荷
運転時においても間引き運転するようにしても良い。

以上説明した本発明では，間引き運転時の排気ガスおよ
び燃焼しない気簡の冷却を防止することができ、これに
より全気筒燃焼運転への移行を、失火なしでスムーズに
行うことができ、この時のＨＣの排出を著しく低減させ
ることができる。

また排気ガスの希釈化を防止できることと相まって酸化
触媒とか排気ガス再燃焼器などへの悪影響を防止し、こ
れらに最大限の排気ガス浄化能力を発揮させることがで
きる。

さらに間引き運転時に燃焼しない気筒が排気ガスを再圧
縮させるので、ここでも排気ガスを再燃焼して未然戒分
を大幅に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる多気筒内燃機関の第１実施例を示
す模式的な断面平面図、第２図は第１図の１つの気筒を
示す断面正面図、第３図は本発明の第２実施例を示す１
つの気簡の断面正面図、第４図は本発明の第３実施例を
示す要部の模式的な断面正面図、第５図は本発明の第４
実施例を示す燃焼ガス流入手段の断面正面図である。 ２０・・・・・・吸気装置、２６，１２６・・・・・・
阻止手段、４０，１４０，２４０・・・・・・燃焼ガス
流入手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 低負荷運転時には一部の気簡にのみ燃料を供給して
   他の気筒への燃料の供給を停止する吸気装置を備えた多
   気筒内燃機関において、前記低負荷運転時に前記他の気
   筒への新気の流入を阻止する阻止手段と、前記低負荷運
   転時に前記一部の気筒での燃焼ガスを前記他の気筒へ流
   入させる燃焼ガス流入手段とを備えたことを特徴とする
   多気筒内燃機関。