JPS595847A - ４気筒内燃機関 - 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】 この発明は、軽負荷運転域で一部気筒の作動を休止させ
部分気筒運転を行なう多気筒内燃機関の改良に関する。

一般に、内燃機関を高い負荷状態で連射すると燃料消費
率が良好になる傾向があり、このため多気筒内燃機関に
おいて負荷の小さいときに一部気筒の作動を休止させて
、この分だけ残りの稼動側気筒の負荷を相対的に高め、
全体として軽負荷域の燃費を改善するようにした多気筒
内燃機関が考えられた（本出願人が先に出願した％願昭
５０−２８７７０など）。

一部気筒を休止する手段としては、燃料の供給を停止す
るものや、吸気弁並びに排気弁の開作動を規制するもの
が主であるが、後者によると気筒内に閉じ込められた吸
気が圧縮・膨張を反復する間にクランクケース側へのブ
ローパイを起すことから次第に休止側気筒の筒内圧力が
減少し、回転の円滑さが著しく損われるという問題を生
じる。

例えば、第１図囚は直列４気筒機関の２，３番気筒の吸
排気を停止して部分気筒運転を続けた場合の谷気筒の筒
内圧力（ＰＩ〜Ｐ４）の変化を示したものであるが、当
初はＰｔ、Ｐｇのピーク値はＰ、、Ｐ。

の半分程度が得られるものの、休止を続けると図示した
ように圧力変化は殆ど平滑化され、通常の全気筒（４気
筒）運転がクランク１８０°毎に燃焼圧力のピークを迎
えるのに対し−（，２気筒を休止させた場合は大きな圧
力のピークは３６ｏ０毎となシ回転の円滑さが著しく損
われる。

ところで、特開昭５７−３８６３９号公報には、休止時
に休止側気筒の吸気弁筐たは排気弁を下死点近傍で開い
て給気を行なうことにより筒内圧力の低下を回避するよ
うにした内燃機関が提案されているが、その目的りする
ところはオイル上υの防止であり、実施は６気筒機関で
行なっている。

こｉｐに対し、本発明の目的は前述のような部分気筒運
転時の回転の円滑さの悪化を防止することにあシ、これ
は４気筒機関に適用した場合に効果を生ずるのであって
、６気筒機関では以下に述べる理由によ逆効果を生じな
い。

６気筒機関の半数気筒（１，２，３番気筒または４，５
．６番気筒）を休止側気筒となし、その休止時に補助給
気を行なうと、第１図（６）に示したように休止側気筒
、この場合４．５ｊ６番気筒の筒内圧力Ｐ、〜Ｐ、は位
相が１２００ずれていて互いに重なジあうことがなく、
しかも稼動側気筒の燃焼ピークに休止側気筒の何れが１
つの圧縮ピークが必ず重畳するので、むしろトルク変動
ｙ妨長する結果となる。

これに対して、１８０度クランクスローの４気筒機関で
は、ピストンの作動が互いに同位相である２つの気筒（
１番気筒と４番気筒もしくは２番気筒と３番気筒）の吸
・排気弁を閉止した場合、この休止側の２つの気筒では
クランク角３６σ毎に互いに同時に、がっ作動側気筒と
は１８ｏ゛ずれた位相で圧縮作用がなされ、しかもその
ピーク値の親和が作動側の１つの気筒の燃焼ピーク値と
同ン程度になるので（第１図（５）参照）、前記圧縮作
用が確実になされるかぎり、２気筒運転であっても４気
筒時と同等の滑らかさが得られる。

本発明はこのような４気筒機関の部分気筒運転状態での
円滑な回転を確保することを目的とするものである。

このために本発明では、休止側包簡に、休止時に下死点
（本来の吸入下死点または膨張下死点）の前後に各々３
０°〜６０°の期間、下死点に関して略対称に開弁する
補助給気弁装置を形成し、部分気筒運転の継続に伴う休
止側気筒の筒内圧力低下全前記弁装置を介しての給気で
補償することにより、上述した圧縮作用を確保する。

以下、９面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
。

本発明は４気筒機関のピストン作動が互いに同位相（吸
・排気弁の位相は３６０゛差がある）である２つの気筒
に吸・排気弁の作動を休止する手段を設けて休止側気筒
とし、さらに上記補助給気弁装置を形成するのであるが
、吸・排気弁の作動体止手段としては既に多くのものが
提案されているので、ここでは壕ずその一例を第２図、
第３図に基づいて説明する。

第２図において、１はシリンダヘッド、２は吸気弁、３
はロッカアーム、４はロッカシャフト、５Ａ、Ｂはロッ
カシャフト４をシリンダヘッド１に支持するためのブラ
ケット、６はカムシャフトである。

カムシャフト６には、バルブスプリング２人（第３図）
と協働して、稼動時の吸入行程でロッカアーム３を介し
て吸気弁２を開閉させるだめのプロフィールが付与され
た第１のカム６Ａと、このカム６Ａのペースサークルと
同径の真円形をした第２のカム６Ｂとが隣接して形成さ
れている（第３図参照）。

一方、ロッカアーム３は、ロッカシャフト４に対して揺
動可能であるだけでなく、２つのプラタン）５Ａ、Ｈの
間で軸方向にも移動し得るように支持されている。

ロッカシャフト４にはロッカアーム３と一方のプラタン
）５Ａとの間で軸方向に摺動可能なように切換リング７
が設けられ、ロッカアーム３はこの切換リング７との間
に介装された第１のバネ８Ａと、他方のグラケラ）５Ｂ
との間に介装された第２のバネ８Ｂとの＋Ｗｉの張力バ
ランスに応じて軸方向への位置決めがなされるようにな
っている。

上記切換リング７は、ロッド９を介して、ソレノイドあ
るいは油圧シリンダ等で構成されるアクチュエータ１０
により駆動され、エンノン、稼動時　−に必っては第１
のカム６Ａに従って吸気弁２が作動するようにロッカア
ーム３を位置決めしている（図示状態）。この状態から
アクチュエータ１０の駆動力に基づいて切換リング７が
ブラケツ）　５Ｂ側へと移動するとバネ８Ａ、Ｂが圧縮
されるのに伴ってロッカアーム３が押され、そのフォロ
ワ部３Ａがカム６Ａのペースサークル域に在る間に第２
のカム６Ｂへと乗り移る。第２のカム６Ｂは第１のカム
６Ａのベースサークル部と同径の真円状をなしているか
ら、この状態ではロッカアーム３が揺動することはなく
、従って吸気弁２は閉弁保持して休止状態となる。

図示しないが排気弁についても上記と同様の弁機構が設
けられ、従ってアクチュエータ１０を機関運転条件に応
じて作動させることによシ体止側気筒の吸・排気作用を
制御することができるのである。

第４図は直列４気筒機関の１番気筒１＝　１と４番気筒
す４を休止側気筒、２番気筒す２と３番気筒す３を稼動
側気筒とした気筒数制御系統の一例で、アクセルペダル
１５と連動する負荷上ンサ１６からの信号に基づいて制
御回路１７で機関の負荷状態が検出され、予め設定され
た軽負荷域にある場合は、アクチュエータ１０を介して
気筒す１．す４の弁作動を停止するとともに、ディスト
リビュータ１８から気筒＋ｉ、す４に至る点火コード１
９゜２０の途中に設けられたスイッチ１９Ａ、２０Ａを
開いて点火栓（図示せず）への電流供給を停止し、これ
によジエンジンが部分気筒運転に入るようになっている
。なお、２１はバッテリ、２２はイグニッションスイッ
チ、２３は点火コイルである。

本発明はこのような４気筒機関に、既述したとおりさら
に補助給気弁装置を形成してなるもので、第５図はその
実施例である。なお、第４図と実質的に同一の部分には
同一の符号を付して示す。

この実施例は、直列４気筒機関の１．４番気筒す１．す
４を休止側気筒となし、それぞれ補助給気弁装置として
、気筒燃焼室と吸気通路２５との間で開閉する第３弁２
６を設けたものである。

上記第３弁２６は、第６図に示したように専用のロッカ
アーム２７を介して、カムシャフト６に形成した補助カ
ム６Ｃで開閉制御する。

補助カム６Ｃのプロフィールは、第３弁２６が吸入下死
点の前後に各々３０″〜６０°（クランク角）の期間開
弁するように、つまり第７図に示したように下死点前３
０″〜６０°の期間内で開弁開始して下死点後３０°〜
６０°の期間内で閉弁するように形成する。

第３弁２６は、稼動・休止とは無関係に作動し、稼動時
にあっては第８図（ａ）に示したように吸気弁２ととも
に混合気の吸入を促す一方、同図（ｂ）に示したように
吸気弁２並びに’＋ｌＦ気弁２９が閉弁保持される休止
時にあっても単独で開弁する。

つまり、気筒す１１す４では休止時であっても、吸入行
程が到来する度に新気吸入作用が行なわれ、仮にピスト
ン上昇行程で圧縮ガスがクランクケース側へと吹き抜け
ても、このブローパイガスとして失なわれた分の新気が
次のサイクルで補給されるため、第９図に示したように
常時適度なコンプレッションが確保されるのである。そ
して、この状態では、既に述べたように休止側気筒の筒
内最高圧力が稼動側気筒の半分程度になり、かつ休止状
態にある気筒＃、１．す４では本来の圧縮行程と排気行
程でコンプレッションを生じるため、クランク軸が１回
転する毎に各々が合成されてほぼ稼動側気筒＃−２，す
３と同程度のトルクが発揮され、換言すれば機関はクラ
ンク角１８０°毎に燃焼圧力のビーク値またはこれに相
当する圧力変化を迎えることになる。

さらに、第３弁２６が吸入行程の末期に開弁すると、こ
の時の休止側気筒１１．ｆ−４の筒内圧力が吸気通路２
５（第５図）と同一になり、すなわち部分気筒運転域内
での負荷変動に伴う”吸気充填　　　　・率の変化が休
止側気筒＃１．す４と稼動側気筒４Ｐ２．す３とで均し
く起る。

この結果、全運転域にわたってトルクないし回転変動の
少ない、極めて円滑な運転状態が得られるのである。

なお、第３弁２６の開弁期間は下死点を挾んで略対称で
かつ±３０°〜６０°の範囲が望ましい。これは次の理
由による。すなわち、第１に休止時のブローパイで失な
われた分の空気を確実に補給するには弁リフトとの関係
で最小限６０°程度の開弁期間が必要になるからである
。弁リフトが小さすぎると弁隙間の不揃いが気筒毎の吸
気充填率の差となって現われ、結果的に振動や回転変動
を引き起こすので、これを回避するとともに給気のため
の時間的全格を付与することが必要なのである。

第２に開弁期間が膨張行程側または圧縮行程側に偏って
いるとポンピングロスを生じるからである。

例えば下死点後９０°の期間開弁するように設定すると
筒内空気のほぼ５０チが逆流して失なわれるので、所期
の圧縮圧力を生じず、さらに次の膨張行程の途中から膨
張のために仕事をしなければならず、トルク損失が発生
する。

これに対して下死点前９０°の開弁期間を設けると、膨
張行程の途中で筒内圧が逃げることがら、これに先行し
てなされた圧縮仕事の一部が無駄になυ、やけシポンビ
ングロスとなる。このようなポンぎングロスは燃費の悪
化要因となシ、気筒数制御を行なう本来の意味が失なわ
れる。また、開弁期間が長すぎても吸気充填率が低下し
て圧縮圧力が不足するという不都合を生じる。従って、
はぼ下死点を中心に都合６０°〜１２０°の範囲内で開
弁期間を略対称に設定することが望ましいのである。

なお、実施例では直列４気筒としたがＶ型４気筒でも燃
焼間隔が全気筒稼動の場合、１８０°（クランク角）、
２気筒稼動の場合３６０°となるので本発明の効果は同
一である。

ところで、補助給気弁装置としては、上記第３弁２６を
備える替りに、例えば第２図に示した装置における第２
のカム６Ｂに補助カム６０（第６図）と同様のプロフィ
ールを付与して、吸気弁２（または排気弁）そのものを
休止時の空気補給のために開くようにしたものであって
もよい。

以上説明したように、本発明は、軽負荷運転域で同位相
の２つの気筒の吸・排気弁の作動を休止して部分気筒運
転を行なうようにした４気筒機関において、休止側気筒
に、休止時に下死点前後に各々３０°〜６　Ｕ’程度の
期間開弁する補助給気弁装置を形成し、部分気筒運転時
の休止側気筒にブローパイに相当する量の空気を確実に
補給して充分な圧縮圧力を維持するようにしたので、部
分気筒運転状態での円滑な運転性を確保できるという効
果を生じる。　　　　・

【図面の簡単な説明】

第１図（ト）は、従来の直列４気筒機関の稼動側気筒並
びに休止側気筒の筒内圧力変化を現わす指圧線図である
。第１図ＣＢ）は直列６気筒機関の半数気筒を休止側気
筒とした場合の各気筒の指圧線図である。第２図は吸気
弁または排気弁の開作動を休止する手段の一例の平面図
、第３図は同じく概略正面図、第４図は前記手段を備え
た直列４気筒機関の制御系統をも含めた概略構成図であ
る。第５図は本発明の一実施例の概略構成図、第６図は
その要部平面図である。第７図は補助給気弁装置の開弁
期間の説明図である。第８図（ａ）　、　（ｂ）はそれ
ぞれ前記実施例の休止側気筒の稼動時、休止時の作用説
明図、第９図は同じく稼動側気筒並びに休止側気筒の筒
内圧力変化を表わす指圧線図である。 ２・・・吸気弁、３．２７・・・ロッカアーム、６・・
・カムシャフト、６Ｃ・・・補助カム、７・・・切換リ
ング、１０・・・アクチュエータ、２５・・・吸気通路
、２６・・・第３弁、２７・・・第３弁用ロツカアーム
、２９・・・排気弁。 特許出願人　　日産自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　４つの気筒のうち、ピストン作動が互いに同位相
   の２つの気筒に軽負荷運転域で吸気弁並びに排気弁の作
   動を休止する手段を備えた内燃機関において、前記休止
   側気筒に、休止時に下死点近傍で下死点に対し略対称の
   期間開弁する補助給気弁装置を形成したことを特徴とす
   る４気筒内燃機関。 ２、補助給気弁装置は、吸気弁または排気弁を駆動する
   カムシャフトに形成した補助カムと、この補助カムに従
   動して機関燃焼室と吸気通路との間で開閉する第３弁と
   を備えてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の４気筒内燃機関。