JPS59226245A - 分割運転制御式内燃機関 - 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 本発明は分割運転制御式内燃機関に関する。

従来技術 スロットル弁により機関負荷を制御するようにした内燃
機関ではスロットル弁開度が小さくなるにつれて燃料消
費率が悪化する。従って燃料消費率を向上するために機
関低負荷運転時には一部の気筒を休止させると共に残り
の気筒に高負荷運転を行なわせるようにした種々の形式
の分割運転制御式内燃機関が公知である。このような公
知の分割運転制御式内燃機関では例えば特開昭５５−１
０４５４１号公報に記載されているように機関低負荷運
転時に休止すべき気筒への吸入空気の供給を停止して休
止すべき気筒に排気ガスを再循環させたり、或いは特開
昭５１−１４３１２０号公報、特開昭５５−７２６２１
号公報、特開昭５６−１５１２３０号公報および実開昭
５７−１７１１３７号公報に記載されているように機関
低負荷運転時に休止すべき気筒の吸気弁および排気弁を
閉弁させ続けるようにしている。ところがこのような分
割運転制御式内燃機関において休止すべき気筒への燃料
の供給を停止したにも拘らず誤作動により例えば休止す
べき気筒の吸気弁および排気弁が作動せしめられると吸
入空気が金気筒に供給されているのに稼動すべき気筒に
のみ燃料噴射弁から燃料が供給される。しかしながらこ
のとき稼動すべき気筒の燃料噴射弁からは全吸入空気量
に比例した燃料が供給されるために稼動すべき気筒には
過濃な混合気が供給され、斯くして機関が停止してしま
うという問題がある。一方、これとは逆に全気筒運転す
べく金気筒の燃料噴射弁から燃料が噴射されたときに一
部の気筒の吸気弁および排気弁が閉弁され続けると残り
の気筒に供給される混合気は稀薄になってしまうのでこ
の場合にも機関が停止してしまうという問題がある。

発明の目的 本発明は吸気弁および排気弁が誤作動したとしても機関
が停止することなく機関を継続して運転できるようにし
た分割運転制御式内燃機関を提供することにある。

発明の構成 本発明の構成は、気筒を第１の気筒群と第２の気筒群に
分割して機関高負荷運転時には全気筒を発火運転せしめ
ると共に機関低負荷運転時には第２気筒群のみを発火運
転せしめるようにした分割運転制御式内燃機関において
、第１気筒群の燃焼室内に火炎検出器を取イ」けて火炎
検出器の出力信号に基づき高負荷運転時に第１気筒群が
発火燃焼しないときは第１気筒群への燃料の供給を停止
し、低負荷運転時に第１気筒群が発火燃焼し続けている
ときは第１気筒群へ燃料を供給し続けるようにしたこと
にある。

実施例 第１図を参照すると、１は機関本体、２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄは夫々１番気筒、２番気筒、５番気筒、４番
気筒、３はサージタンク、４ａ、４ｂ、４ｃ。

４ｄはサージングろと対応する気筒とを連結する枝管、
５はサージタンクろの空気取入口に設けられたスロット
ル弁、６はエアフローメータ、７はＩｔ［マニホルド、
８は三元触媒コンバータ、９は排気マニホルド７に取付
けられた酸素濃度検出器を夫々示し、エアフローメータ
６および酸素濃度検出器９は電子制御ユニット１０に接
続される。

なお、２番気筒２ｂおよび６番気筒２Ｃが第１気筒群Ａ
を梅成し、１番気筒２ａおよび４番気筒２ｄが第２気筒
群Ｂを構成する。各マニホルド枝管４’＋　　４ｂ＋　
　４ｏ、４ａには夫々燃料噴射弁１１　ａ、　１１ｂ、
　１ｉｅ、　１１ｄが取付けられ、これらの各燃料噴射
弁１１　ａ、　１　ｌ　ｂ、　１１　ｏ、　１１　ｄか
ら対応する気筒の吸気ポート内に燃料が噴射される。こ
れらの燃料噴射弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは電
子制御ユニット１０に接続される。

第２図は２香気ｉ＊２ｂのシリンダヘッド部分のみの側
面断面図を示す。第２図を参照すると、１２はシリンダ
ヘッド、１３は燃焼室、１４は吸気ボート、１５は吸気
弁、１６は点火栓、１７はシャフト１８により回動可能
に支持されたロッカーアーム、１９はロッカーアーム１
７を駆動するためのカムシャフトを夫々示す。第２図お
よび第６図に示されるように吸気弁１５の弁ステム１５
ａの上端部にはレバー２０を一体形成したキャップ２１
が回動可能に嵌着され、レバー２０の先端部に取付けら
れたビン２２は電磁式アクチュエータ２３に連結される
。キャップ２１はその周壁面上に互に反対向きに半径方
向外方に突出する一対の突起２４を一体形成しており、
ロッカーアーム１７は突起２４と係合可能なように二叉
に分岐された先端部２５を有する。第２図および第６図
に示されるようにキャップ２１の突起２４がロッカーア
ーム１７の先端部２５と係合口１能なときは四ツカーア
ーム１７がカムシャフト１９により揺動せしめられると
吸気弁１５が開弁制御される。これに対してアクチュエ
ータ２３が作動せしめられてキャップ２１が第２図およ
び第６図に示す位置から９０度回動せしめられるとキャ
ップ２１の突起２４とロッカーアーム１７の先端部２５
とが非係合状態となり、このときにはロッカーアーム１
７が揺動せしめられても吸気弁１５は作動せず、閉鎖状
態に維持される。従ってロッカーアーム１７、キャップ
２１およびアクチュエータ２３が吸気弁２５を閉鎖状態
に維持するパルプロック機構を形成する。このようなパ
ルプロック機構は２番気筒２ｂの排気弁（図示せず）に
対しても設けられており、更にこのパルプロ、り機＋１
・νは３番気筒２Ｃの吸気弁および排気弁に対して設け
られていて２番気筒２ｂおよび３番気筒２ｃの吸気弁お
よび排気弁は１個のアクチュエータ２ろによって同時に
制御される。

一方、第２図に示されるように点火栓１６内には光ファ
イバ２６が挿入され、光ファイバ２６の先端面２６ａは
燃焼室１６内に露基する。この光ファイバ２６は光検出
回路２７の光′「几圧変換器２８に接続される。この光
電圧変換器２８は例えばフォトトランジスタのような光
電素子を内蔵していて光の強度を電圧に変換する作用を
なす。また、光検出回路２７は光電圧変換器２８の出力
を一方の入力とし、基準’、ｕ源２９を他方の入力とす
ルコンハレータ６０を具備し、このコンパレータ６０の
出力電圧は光検出回路２７の出力電圧が予め定められた
電圧よりも高くなったときに高レベルになる。第５図に
光電圧変換器２８の出力電圧Ｖを図解的に示す。第５図
のＰで示されるように点火栓１６により点火が行なわれ
ると１時的に光検出回路２７の出力電圧が上昇し、次い
で燃焼が開始されると第５図のＱで示されるように光検
出回路２７の出力電圧は大巾に増大する。コンパレータ
６０の出力電圧は光検出回路２７の出力電圧が第５図の
基準電圧Ｖｒよりも高くなったときに高レベルとなり、
従ってコンパレータ６０の出力電圧は燃焼室１３内に火
炎が発生したとき、即ち燃焼が開始されたとき高レベル
となる。従って光ファイバ２６および光検出回路２７が
火炎検出器を構成することがわかる。この火炎検出器は
２番気筒２ｂと３番気筒２ｃに取付けられている。

第１図を参照すると、電子制御ユニット１０はディジタ
ルコンピュータからなり、各種の演算処理を行なうマイ
クロプロセッサ（Ｍｐｕ）４０、ランダムアクセスメモ
リ（ｕＡＭ）４１、制ａｌｌブ四グラム、演算定数等が
予め格納されているリードオンリメモリ（ＲｏＭ）４２
、入力ポート４６並びに出力ポート４４が双方向バス４
５を介して互に接続されている。更に、電子制御ユニッ
ト１０内には各種のり四ツク信号を発生するクロック発
生器４６が設けられる。第１図に示されるように機関回
転数を検出する回転数センサ４７が入力ボート４４に接
続され、更に光検出回路２７が入力ポート４４に接続さ
れる。また、エアフローメータ６およびサージタンク３
内の負圧を検出する負圧センサ４８が夫々ＡＤ変換器５
０．５１を介して入力ポート４４に接続され、酸素濃度
検出器９がコンパレータ４９を介して入力ポート４４に
接続される。

エアフローメータ６は吸入空気量に比例した出力電圧を
出力し、この出力電圧はＡＤ変換器４８において対応す
る２進数に変換された後入力ボート４４並びにバス４５
を介してＭＰＵ４０に読み込まれる。回転数センサ４７
は機関回転数に比例した周期の連続パルスを出力し、こ
の連続パルスが入力ポート４４並びにバス４５を介して
ＭＰＵ４０に読み込まれる。酸素濃度検出器９は排気ガ
スが酸化雰囲気のとき０．１ボルト程度の出力電圧を発
生し、排気ガスが還元雰囲気のとき０９ボルト程度の出
力電圧を発生する。この酸素濃度検出器９の出力電圧は
コンパレータ４９において例えば０．５ボルト程度の基
準値と比較され、例えば排気ガスが酸化雰囲気のときコ
ンパレータ４９の一方の出力端子に出力信号が発生し、
排気ガスが還元雰囲気のときコンパレータ４９の他方の
出力端子に出力信号が発生する。コンパレータ４９の出
力信号は入力ポート４４並びにバス４５を介してＭＰＵ
４０に読み込まれる。負圧センサ４８はサージタンク３
内の負圧に比例した出力Ｔｆｌ圧を出力し、この出力電
圧はＡＤ変換器５１において対応する２進数に変換され
た後入力ボート４４並ひにバス４５を介してＭＰＵ４０
に読み込まれる。また、光検出回路２７の出力゛電圧は
入力ポート４４およびバス４５を介してＭＰＵ４０に読
み込まれる。

一方、第１気筒群Ａの燃料噴射弁ｉｉｂ、ｉ１ｏ、第２
気筒群Ｂの燃料噴射弁１１ａ、１１ｄ％およびパルプロ
ック機構のアクチュエータ２６が駆動回路５２．５３．
５４を介して出力ポート４３に接続され、出力ポート４
５にはこれら燃料噴射弁１１ａ。

１１ｂ、　１１ｃ、　１１ｄおよびアクチュエータ２３
を駆動するための駆動データが書き込まれる。

次に第４図を参照して本発明による分割運転制御方法に
ついて説明する。まず始めに低負荷運転から高負荷運転
に移行した場合に正常に部分気筒運転から全気筒運転に
移行した場合について説明する。第４図のステップ６０
では負圧センサ４Ｂの出力信号からサージタンク６内の
負圧が予め定められた負圧よりも小さくなったか否か、
即ち機関負荷が予め定められた負荷よりも大きくなった
か否かが判別される。機関負荷が予め定められた負荷よ
りも大きくなったときにはステップ６１に進んで後述す
るフラグＢを降ろした後、ステップ６２に進んでフラグ
Ａが立っているか否かが判別される。機関負荷が予め定
められた負荷よりも大きくなった後、始めてステップ６
２を通るときにはフラグＡは降ろされており、従ってこ
のときにはステップ６３に進む。

ステップ６３からステップ６５は部分気筒運転から全気
筒運転に移行したか否かを判別している。

即ち、ステップ６４において光検出回路２７の出力信号
により２番気筒２ｂおよび３番気筒２Ｃにおいて燃焼が
行なわれていると判別された場合にはステップ６６にジ
ャンプし、２番気筒２ｂ或いは６番気筒２Ｃのいずれか
一方の気筒において燃焼が行なわれていないときにはス
テップ６５に進む。始めてステップ６５を通過したとき
にはステップ６６に進む。従って機関負荷が予め定めら
れた負荷よりも大きくなったときにはステップ６６に進
んで全燃料噴射弁１１ａ＋　１１ｂ、１１ｃ、１１ｄか
らの燃料噴射が開始され、次いでステップ６７において
アクチュエータ２６のソレノイドが消勢されて２番気筒
２ｂおよび３番気筒２０の吸気弁および排気弁が作動せ
しめられる。ステップ６６かられかるように２番気筒２
ｂおよび６番気筒２Ｃにおいて燃焼が開始された否かの
判別はＮ回行なわれ、この間に１回でも燃焼が行なわれ
ればステップ６８を通ることなくステップ６６．６７に
進むことがわかる。次いで上述の如き燃焼の判別がＮ回
行なわれた後はステップ６６．６７に進む。

このようにＮ回の判別において１回でも燃焼が行なわれ
れば全気筒運転が正常に行なわれていると判別され、全
燃料噴射弁１１　ａ、　１　ｌ　ｂ、　１１　ｃ、　１
１　ｄから燃料が噴射され続けると共に金気筒の吸気弁
および排気弁が作動し続けられる。

一方、このとき第１図のＭＰＵ４０において回転数セン
サ４７の出力パルスから機関回転数が計算サレ、更にこ
の機関回転数とエアフローメータ６の出力信号から基本
燃料噴射量が計算される。

また、三元触媒を用いたときには機関シリンダ内に供給
される混合気の空燃比が理論空燃比となったときに最も
浄化効率が高くなり、従って機関シリンダ内に供給され
る混合気の空燃比がＮｉ理論空燃比近づくように基本燃
料噴射量を酸素濃度検出器９の出力信号に基いて補正し
て燃料噴射量が計算される。この燃料噴射量を表わすデ
ータは出力ボート４６に書き込まれ、このデータに基い
て全燃料噴射弁１１ａ＋　１　ｌｂ＋　１１ｃ、　１１
ｄから燃料が噴射される。

一方、ステップ６７において吸気弁および排気弁を作動
させるようにアクチュエータ２３のツレメイドを消勢さ
せたにも拘わらず吸気弁或いは排気弁が閉弁状態に維持
されたり、又は他の理由によってＮ回の判別の間に２番
気筒２ｂ或いは３番気筒２Ｃの少くとも一方において一
度も燃焼が行なわれなかった場合にはステップ６８に進
んでフラグＡが立てられる。従って次の割込みザイクル
においてステップ６２に達するとステップ６９に惟んで
第１気筒群Ａの燃料（ｊα射弁１１ｂ、１１ｃからの燃
料噴射は停止せしめられ、次いでステップ７０に進んで
アクチュエータ２３のソレノイドが付勢されて２番気筒
２ｂと６番気筒２Ｃの吸気弁および排気弁はａ１弁状態
に維持される。このように全気筒運転すべき高負荷運転
時であっても第１気筒群Ａにおいて燃焼が開始されない
場合には第２気筒群Ｂの燃料噴射弁１１ａ、１１ｄのみ
から燃料が噴射されると共に第２気筒群Ｂのみの吸気弁
および排気弁が作動せしめられ、部分気筒運転が行なわ
れる。

一方、高負荷運転から低負荷運転に移行した場合には各
ステップ７１．　７２．　７３．　７４．　７５゜７６
．６９を経てステップ７０に進む。この場合の作動はス
テップ６１からステップ６７までの作動に類似している
ので異なる主な作動についてのみ説明する。高負荷運転
から低負荷運転に移行するとステップ７４或いはステッ
プ７５を経てステップ７０に進み、アクチュエータ２３
のソレノイドが付勢されて２番気筒２ｂおよび６番気筒
２Ｃの吸気弁および排気弁が閉鎖状態、即ち非作動状態
に保持される。このとき吸気弁および排気弁が正常に非
作動状態になれば第１気筒群Ａにおいて燃焼が行なわれ
ないためにＮ回の判別の間、ステップ７４からステップ
７０にジャンプし続ける。

なお、ここで注意すべきことは高負荷運転から低負荷運
転に移行したときには即座に第１気筒群Ａの燃料噴射弁
１１ｂ、１１０からの燃料噴射が停止されないことであ
る。次いで判別がＮ回行なわれるとステップ７３からス
テップ６９にジャンプして第１気筒群Ａへの燃料の噴射
が停止される。

一方、高負荷運転から低負荷運転に移行した際に何らか
の理由によってＮ回の判別の間、第１気筒群Ａにおいて
燃焼が持続しているとステップ７６においてフラグＢが
立てられる。従ってこのとき次の割込みサイクルではス
テップ７２からステップ６６にジャンプして全気筒にそ
のまま燃料が噴射され続け、次いでステップ６７におい
てアクチュエータ２６のソレノイドが消勢されて第１気
筒群Ａの吸気弁および排気弁が作動せしめられる。

従ってこの場合には機関低負荷運転時であるにもかかわ
らずに全気筒運転が行なわれる。

発明の効果 全気筒運転すべき高負荷運転時であっても第１気筒群の
吸気弁および排気弁が何らかの理由によって作動しない
ときには部分気筒運転に移行せしめられるので第２気筒
群に供給される混合気が過薄になることはなく、斯くし
て機関が停止するのを阻止することができる。一方、こ
れとは逆に部分気筒運転すべき低負荷運転時であっても
第１気筒群の吸気弁および排気弁が作動してしまうとき
には全気筒運転に移行せしめられるので第２気筒群に供
給される混合気が過濃になることはなく、斯くして機関
が停止するのを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関を図解的に示す全体図、
第２図は第１図の内燃機関のシリンダヘッド部分のみの
側面断面図、第３図は第２図の一部の斜視図、第４Ｆ；
Ａは本発明の詳細な説明するためのフローチャート、第
５図は光電圧変換器の出力電圧を示す図である。 ３・・・サージタンク、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、　１
１ａ・−燃料噴射弁、１２・・・シリンダヘッド、１６
・・・燃焼室、１５・・・吸気弁、１６・・・点火栓、
１７・・・口、カーアーム、２１・・・キヤ、ブ、２３
・・・アクチュエータ、２６・・・光ファイバ、２７・
・・光検出回路、４８・・・負圧センサ。 第１図 第２図 ６０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気筒を第１の気筒群と第２の気筒群に分割して機関高負
   荷運転時には全気筒を発火運転せしめると共に機関低負
   荷運転時には第２気筒群のみを発火運転せしめるように
   した分割運転制御式内燃機関において、上記第１気筒群
   の燃焼室内に火炎検出器を取付けて該火炎検出器の出力
   信号に基づき高負荷運転時に第１気筒群が発火燃焼しな
   いときは第１気筒群への燃料の供給を停止し、低負荷運
   転時に第１気筒群が発火燃焼し続けているときは第１気
   筒群へ燃料を供給し続けるようにした分割運転制御式内
   燃機関。