JPS6053631A - 気筒数制御エンジンの制御装置 - 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、エンジンの運転状態に応じて、全ての気筒か
ら出力させる全筒運転と一部の気筒からのみ出力させる
減筒運転との切換えを行うようにしてなる気筒数制御エ
ンジンの制御装置に関するものである。

（従来技術） 近時、特に自動車用エンジンにおいては燃費の大幅な向
上が望まれており、このため例えば特開昭５７−３３８
号公報に示すように、エンジンの運転状態に応じて上述
した全筒運転と減筒運転とを適宜切換、選択し得るよう
にした気筒数制御エンジンが出現している。すなわち、
例えば発進時、高速走行時などのような高負荷時には、
全ての気筒に対して燃料を供給して全気筒から出力させ
る一方、定速、定地走行などのような低負荷時には、一
部の気筒に対する燃料供給をカットして他の気筒に対す
る充填効率を高める等により省燃費を図っている。

このように気筒数制御エンジンにおいては、一部の気筒
に対する燃料供給をカットして減筒運転へ切換えるため
の気筒数制御手段を備え、かつ、エンジン回転数、スロ
ットルバルブ開度、吸気負圧、エンジン温度等のエンジ
ン運転状５ハ；を検出して減筒運転にすべきか否かを判
別し、この判別結果を上記気筒数制御手段に出力する減
筒判別手段を備えている。

ところで、気筒数制御エンジンにおいては、省燃費に大
きな効果を有する反面、減筒運転時に、爆発行程がより
間欠的なものとなるためトルク変動が全筒運転時よりも
大きくなり、このトルク変動による振動も大きくなって
乗員に不快感を与えるという問題がある。特に、アイド
リンク時には、上述の振動発生がより顕著なものとなる
。

（発明の目的） 本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、
減筒運転時における振動発生を極力抑制するようにした
筒数制御エンジンの制御装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、減筒運
転時に、例えば吸気のスワール（製飾）の勢いを弱める
等により燃焼速度を遅めるようにして、その発生トルク
を、最大トルク発生点よりもずれるようにしである。

具体的には、第１図に示すように、従来同様、気筒数制
御手段および減筒判別手段を有して、エンジンの運転状
態に応じて全筒運転と減筒運転との切換えが行われる。

そして、本発明にあっては、吸気のスワールあるいは点
火時期等の燃焼速度を支配する因子を調整する燃焼速度
調整手段と、燃焼速度補正手段とを有して、減筒運転時
には、上記燃焼速度補正手段により燃焼速度調整手段を
制御して、吸気のスワールの勢いを弱めたりあるいは点
火時期を遅らせるような補正をして、燃焼速度が遅くな
るようにすなわち発生トルクが最大トルク発生点よりも
ずれるようにしである。

（実施例） 第２図において、■はエンジン本体で、吸入空気は、図
示を略すエアクリーナより、気化器２、吸気マニホルド
３、吸気ポート４を経て燃焼室５へ供給され、上記エア
クリーナから吸気ポート４までの間の経路が、吸気通路
６を構成している。

また、前記燃焼室５からの排気ガスは、排気ポート７よ
り排気マニホルド８等を経て、大気に排出されるように
なっている。

前記吸気ポーＩ・４を開閉する吸気弁９およびＪｕｌ気
ポート７を開閉する排気弁１０は、動ブｒ機構により所
定のタイミングで開閉される。この動弁機構は、実施例
では、吸・排気弁９、ｌＯを閉弁方向へ付勢するターン
スプリング１１．１２の他、クランクシャフト（図示略
）により回転駆動されるカムシャツ）１３、該カムシャ
フトに設けられカム１４、ロッカアーム１５．１６、該
ロンカアーム１５．１６の揺動支点を構成するタペット
１７．１８から大略構成されている。そして、実施例で
は、エンジン本体１は４気筒用とされて、その点火順序
が１−３−４−２とされるとノ（に、減筒運転時に１番
気筒と４番気筒とか休１１−すなわち燃料供給がカット
される気筒となっており、このため、１番気筒と４番気
筒用のタペット１７．１８に対しては、弁駆動制御装置
１９．２０が付設されている。

前記弁駆動制御装置１９．２０は、それぞれソレノイド
２１．２２により切換、駆動されるもので、ソレノイド
２１．２２が消磁時にあっては、タペント１７．１８の
ロンカアーム１５．１６に対する揺動支点が図中下方へ
変位した位置にあって、カムシャフト１３の回転に応じ
てロンカアーム１５．１６が揺動して全ての気筒の吸・
掴気弁９．１０を開閉する全筒運転となる。逆に、ソレ
ノイド１９．２０が励磁されると、上記揺動支点が図中
上方へ変位可能となって、カムシャフト１３と吸・排気
弁９．１０との連動関係が遮断され、１番気筒と４番気
筒の吸・排気弁９．１０が閉弁状態を維持したままの減
筒運転となる。

なお、上述した弁駆動制御装置２４．２５そのものは、
例えば特開昭５２−５６２１２号公報に示すように既に
良く知られたものなので、その詳細な説明は省略する。

前記吸気ポート４には隔壁２３が配設される−方、吸気
マニホルド３には該隔壁２３に連なる隔壁２４が配設さ
れ、この両隔壁２３．２４によって、吸気通路６内は、
少なくとも燃焼室５近傍部分が、１次側吸気通路２５と
２次側吸気通路全６とに画成されている。この１次側吸
気通路２５は、２次側吸気通路２６よりも小さな看効開
口面積を有しており、少なくとも燃焼室５近傍部分がい
わゆる偏心スワールポートあるいはヘリカルポートと呼
ばれる形状とされている。したがって、この１次側吸気
通路２５を通った吸入空気は、燃焼室６内においてシリ
ンタ軸心を中心とする旋回流とされ、あるいはあらかじ
め旋回流となった状態で燃焼室６へ供給されることとな
る。また、２次側吸気通路２６には副スロッＩ・ルパル
ブ２７が配設されて、気化器２内の主スロツトルバルブ
２８によって制御された吸入空気は、この副スロツトル
バルブ２７の開度に応じて、１次側吸気通路２５のみ、
あるいは１次側吸気通路２５と２次側吸気通路２６とに
適宜分配されて流れることとなる。

前記副スロツトルバルブ２７は、負圧作動型のアクチュ
エータ２９によって制御されるものとなっており、これ
を第３図により説明すると、アクチュエータ２９は、そ
の本体３０内が、図中上下方向に隔置された２枚の第１
．第２ダイヤフラム３１．３２によって、図中上方から
第１負圧室３３、第２負圧室３４、大気室３５の３室に
画成されている。この第１ダイヤフラム３１はリターン
スプリング３６により、また第２タイヤフラム３２は第
１リターンスプリング３６より弱いばね力の第２リター
ンスプリング３７により、それぞれ図中下方へ付勢され
ている。そして、第２ダイヤフラム３２が、これに連結
されたロッド３８、ブラケット３９を介して、前記副ス
ロツトルバルブ２７に連係されて、該第２ダイヤフラム
３２が図中最下方に位置したときに副スロツトルバルブ
２７が全開とされ、第２ダイヤフラム３２が図中上方へ
変位するにつれて副スロツトルバルブ２７の開度が小さ
くなるようになっている。

前記第１ダイヤフラム３１は、本体３０に固定したスト
ッパ４０に当接するまで図中上方へ変位可能となってお
り、このストロークは図中ｌ、で示されている。また、
第２ダイヤフラム３２は、これに固定した第２係合部材
４２が第１ダイヤフラム３１に固定した第１保合部材４
１と当接するまで図中上方へ変位可能であり、このスト
ロークは図中１２で示されている。そして、第１保合部
材４１と第１係合部材４２との係合関係により、図示の
位置から第１ダイヤフラム３１が上方へ１、だけ変位す
ると、これに応じて第２ダイヤフラム３２が１．だけ図
中上方へ変位し、さらにこの状態から、第２ダイヤフラ
ム３２が図中上方へ向けて１２だけ変位可能となってい
る。なお、このようなアクチュエータ２９そのものは従
来から良く知られているので、これ以上詳細な説明は省
略する。

前記アクチュエータ２９の第１負圧室３３は、信号管４
３を介して、吸気マニホルド３の第１負圧センシングポ
ート４４に接続されている。また、第２負圧室３４は、
信号管４５を介して、三方電磁切換弁４６の第１接続ロ
４６ａに接続されている。この電磁切換弁４６の第２接
続ロ４６ｂは、信号管４７を介して、閉弁時にある主ス
ロツトルバルブ２８の直下流側において吸気通路６に開
口する第２負圧センシングポート４８に接続されている
。そして、電磁切換弁４６のｔＪＳ３接続ロ４６ｃは大
気に開放されて、該電磁弁４６がオ、ンすなわち励磁さ
れたときにその切換回転子４６ｄが図示の位置にあって
、第１接続ロ４６ａ（第２負圧室３４）を第３接続ロ４
６ｃ（大気）に連通され、逆に、オフすなわち消磁され
たときには、上記切換回転子４６ｄが図中９０°反時計
方向に回転した位置となって、第１接続ロ４６ａ（第２
負圧室３４）を第２接続ロ４６ｂ（第２負圧センシング
ポート４８）に連通させる。

第２図中４９はマイクロコンピュータからなるコントロ
ールユニットで、該コントロールユニット４９は、エン
ジンの運転状態に応じて全筒運転と減筒運転とのいずれ
か一方の運転を行うように前記ソレノイド２１．２２を
制御するのは勿論のこと、前記電磁切換弁４６を制御し
、この低燃料噴射量、点火時期等をもあわせて制御する
ものであるが、以下の説明においては、燃料噴射等の本
発明に直接関係のない部分についての説明を省略する。

上記コントロールユニット４９には、スロットルセンサ
５０からの主スロツトルバルブ２８の開度、冷却水温セ
ンサ５１からのエンジン温度としてのエンジン冷却水温
度、吸気通路６に設けられた吸気負圧センサ５２で検出
された吸気負圧、及び点火コイル５３からのエンジン回
転数がそれぞれ入力される一方、該コントロールユニッ
ト４９からは、前記両ソレノイド２１．２２、゛Ｃ■ｎ
Ｊ換弁４６に対して出力される。

なお、第２図中５４デストリピユータ、５５は点火プラ
グ、５６はバッテリである。

次に、前記コントロールユニット４９による１１ノ制御
内容について、第４図に示すフローチャートに基いて説
明する。

先ず、ステップ５７においてイニシャライズされて、気
筒数フラグが１とされる。この気筒数フラグは、ｒｌＪ
のときが全筒運転を、「０」のときが減筒運転を意味す
るものである。

次いで、ステップ５８において、エンジン冷却水温、吸
気負圧、エンジン回転数、スロットル開度の各データが
入力される。

この後、ステップ５８で入力されたデータに基づき、エ
ンジン運転状態が減筒運転する条件を満たしているか否
かがステップ５９〜６１で順次判別される。すなわち、
冷却水温が設定値Ｔｏ　（例えば６０°Ｃ）以上の高温
であり（ステップ５９）、エンジン回転数が設定値Ｎ。

（例えば２０００ｒｐｍ）以下の低速であり（ステップ
６０）、加速状態ではない定常あるいは減速走行である
（ステップ６１）、という全ての条件を満たした場合に
は、ステップ６２へ移行する。なお、加速状態であるか
否かは、スロットル開度の単位時間当りの変化量を演算
して加速度を得て、この加速度が設定加速度よりもより
大きいか否かで判別される。

上記ステップ６２からは、ステップ５７で気筒数フラグ
が１であるとイニシャライズされているので、最初はス
テップ６３へ移行し、ここで、吸気負圧が設定値２４以
上であるか否かが判別される。そして、吸気負圧が設定
値Ｐ４以下の低負荷である場合は、ステップ６４へ移行
し、ここで気筒数フラグが０とされる。

上記ステップ６４へ移行することは、減筒運転すべき条
件が全て満足されているときなので、ステップ６５によ
り減筒運転（実施例では２気筒運転）すべき旨の出力が
なされて、すなわちソレノイド２■、２２が励磁されて
、１番気筒と４番気筒の吸・排気弁９、ｌＯが閉弁状態
のままに維持された減筒運転となる。

上記減筒運転時には、ステップ６６で電磁切換弁４６に
出力されてこれがオンすなわち励磁され、その第１接続
ロ４６ａと第３接続ロ４６ｃとが連通され、アクチュエ
ータ２９の第２負圧室３４が大気に開放される。この結
果、アクチュエータ２９は、第１負圧センシングポート
４４で検出される吸気負圧のみによって作動されること
となって、ロッド３８のストローク量は第６図に示すよ
うに変化する。

なお、こりロッド３８のストロークが吸入空気のスワー
ルの勢いに影響を与えるものであるが、この点について
は後述スる。

この後は、再びステップ５８へ戻ることになるが、エン
ジンの運転状態が前述した場合と変らない場合には、前
述したのと同様ステップ６２へ移行する。そして、ステ
ップ６２においては、ステップ６５で前述のように気筒
数フラグが０とされている結果、ステップ６７へ移行し
て、ここで吸気負圧が設定値Ｐ２より大きいか否かが判
別される。すなわち、吸気負圧は、例えばエンジンの回
転数が同じであっても減筒運転時と全筒運転時とでは異
なるものであり、このため、減筒運転時における全筒運
転への切換条件となる吸気負圧Ｐ２は減筒運転時のもの
を用い、また全筒運転時における減筒運転への切換条件
となる吸気負圧Ｐ４は全筒運転時のものを用いである（
Ｐ２〉Ｐ４）。これにより、吸気負圧に応じた減筒運転
と全筒運転との切換が短時間の間にひんばんに行われる
のが防止される（ハンチング防止）。

ここで、冷却水温が設定値Ｔ、より低い場合。

エンジン回転数が設定値Ｎｏより高い場合、加速する場
合、吸気負圧が設定値Ｐｚ　（減筒運転時）あるいはＰ
４　（全筒運転時）よりも大きい場合、のいずれか１つ
の条件に合致する場合は、ステップ６８に移行して、こ
こで気筒数フラグか１とされた後、ステップ６９におい
て全筒運転すべき旨の出力がなされる。すなわちソレノ
イド２１．２２が消磁されて、全ての気筒の吸・ＪＪｌ
気弁９．１０が開閉運動される全筒運転となる。

上記全筒運転時には、ステップ６６を経ることがなく、
電磁切換弁４６はオフすなわち消磁されて、そのｔｆｔ
、ｌ接続口４６ａが第２接続口４６　ｂに連通される。

この結果、アクチュエータ２９は、第１、第２の両方の
負圧センシングポーＩ・４４．４８の吸気負圧によって
作動されることとなって、ロッド３８のストローク量は
第５図に示すようになる。

ここで、全筒運転時には、上述したようにアクチュエー
タ２９におけるロッド３８のストローク量が第５図のよ
うに変位するが、この点について説明すると、先ず、主
スロツトルバルブ２８が第３図実線で示すように全閉あ
るいはわずかに開いたときは、第２負圧室３４に吸気負
圧が導入されると共に、アクチュエータ２９の第１負圧
室３３にも吸気負圧が導入される結果、第２ダイヤフラ
ム３２すなわちロッド３８が］、＋１２だけ同図上方へ
変位する。そして、このロッド３８がＩ＋＝＋　１２だ
け上方へ変位したときは、副スロツトルバルブ２９が全
閉となるため、吸入空気の全てが、第１次側吸気負圧２
５を通って燃焼室５へ供給されることになる。この結果
、スワールの勢いは最も強くなって燃焼速度が速くなり
、最大トルクが得られることになる。また、主スロット
ルバルブ２８が徐々に開いて、第２負圧センシングポー
ト４８が該主スロツトルバルブ２８の上流側に位置する
と、第２負圧室３４への吸気負圧伝達が停止されて、第
１負圧室３３に対してのみ吸気負圧が伝達されることと
なって、ロッド３８のスｉ・ローフ量は、第１ダイヤフ
ラム３１の第３図」三方への変位量に相当する１、とな
る。そして、主スロツトルバルブ２８がほぼ全開近くま
で開くと、第１負圧室３３に伝達される吸気負圧の大き
さも小さくなって、主スロツトルバルブ２８が全開のと
きはロッド３８のストローク量が０となる。勿論、前述
したように、ロッド３８のストロークｔ１１が大きくな
るにつれて、すなわち吸気負圧が大気圧に近づいてエン
ジン負荷が大きくなるにつれて、副スロツトル／ヘルプ
２７の開度も大きくなって、２次側吸気通路２６を流れ
る吸入空気Ｉ−が増大していくことになる。

一方、減筒運転時には、前述したようにロッド３８のス
トローク量は第６図に示すようになるが、これは、減筒
運転時には、電磁９Ｊ換ｊｊ４６をオンさせて第２負圧
室３４を大気に解放してしまう結果、例え主スロツトル
バルブ２８が全開あるいはその開度がわずがであったと
しても、ＰＳ２ダイヤフラム３２が第１ダイヤフラム３
１に追従して第３図上方へ変位するのみで、ロッド３８
の最大ストローク量は１１のみとなる。すなわち、副ス
ロツトルバルブ２７が常に若干量いた状８となるため、
例え主スロツトルバルブ２８が全閉のアイドリング時で
あっても、吸入空気の一部は２次側吸気通路２６に流れ
るため１次側吸気通路２５を疏れる吸入空気量が少なく
なって、燃焼室６へ供給される吸入空気のスワールの勢
いは弱くなる。このようにして、減筒運転時には、全筒
運転時に比して吸入空気のスワールの勢いが弱くなって
燃焼速度が遅くなり、最大トルク発生点よりもずれた小
さなトルクが発生される。

以北実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含むものである。

■４気筒エンジンに限らず、６気筒エンジン等の他の多
気筒エンジンにも同様に適用することができ、また休止
する気筒の数は、全気筒数の半分に必らず、適宜の数（
例えば６気筒エンジンにおいて２気筒あるいは４気筒を
休止させる等）とすることができる。

■休止気筒を構成するには、動弁機構に弁駆動制御装置
１９．２０を設けてカムシャツ）１３と吸・排気弁９．
１０との連動を遮断するものに限らず、例えば休Ｗすべ
き気筒に対応した吸気通路にシャッタバルブを設けて該
休止すべき気筒に対する混合気の供給をカットするよう
にしてもよい。

また、各気筒に対して個々独立して燃料噴射弁等の燃料
供給装置を設けたものにあっては、休止すべき気筒に対
して当該燃料噴射弁からの燃料供給をカットするように
してもよく、この場合は、休止すべき気筒に対して吸入
空気を供給してもよく、あるいは吸入空気をも供給しな
いようにすることもできる。もっとも、休止すべき気筒
に対する吸入空気供給をもカットする方が、いわゆるポ
ンピングロスを小さくしてより一層の燃費向」−を図る
上で好ましいものとなる。

■コントロールユニット４９は、アナログ式、デジタル
式いずれのコンピュータによっても構成することができ
る。

（イ）点火時期を遅らせることにより、燃焼速度を遅く
するようにしてもよい。もっとも、スワールの勢いによ
って燃焼速度を調整する方が、効率を大きく下げること
なく、容易に最大トルク発生点よりずらすことかで１き
る。

（５９スワールの勢いを調整するには、吸気通路を必ず
しも１次側吸気通路と２次側吸気通路とに分ける必要は
なく、例えば吸気通路中に偏向板を配設して、全筒運転
時には該偏向板の偏向作用により、吸入空気をシリンダ
接線方向に指向させる一方、減筒運転時には、該偏向板
の向きを変えて上記指向作用を弱めるようにしてもよい
。また、例えば特開昭５４−７４０２１号公報に示すよ
うな装置を利用して、スワールの生成およびこのスワー
ルの勢いの調整を行うようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、減筒運転
時には、燃焼速度を遅めて最大トルク発生点よりずらす
ようにしたので、このずらした分だめ最大燃焼圧も小さ
くなって振動を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図。 第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第３図は第２図の要部詳細断面図。 第４図は本発明の制御内容の一例を示すフローチャート
。 第５図、第６図は本発明のルｊ御内容の一例を図式的に
示す図。 ｌ・寺−・・・エンジン本体 ９・・・・・・吸気弁 ｌＯ・・・・・排気弁 １９．２０・・弁駆動制御装置 ２１．２２−・ソレノイド ２５・・・・・１次側吸気通路 ２６・・・・・２次側吸気通路 ２７・・Φ・・副スロツトル弁 ２９番・・・Φアクチュエータ ４６・・・・・電磁切換弁 ４９−、拳・Φコント口一ルユニット 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの運転状態に応じて、一部の気筒に対す
   る燃料供給をカットする減筒運転領域であるか否かを判
   別する減筒判別手段と、 前記減筒判別手段からの出力を受けて作動され、前記一
   部の気筒に対する燃料供給を力・ントする気筒数制御手
   段と、 前記エンジンの燃焼速度を支配する因子を調整する燃焼
   速度調整手段と、 前記減筒判別手段の出力を受け、前記燃焼速度調整手段
   を制御して、減筒運転時に前記燃焼速度を最大トルク発
   生点よりずらすように補正させる燃焼速度補正手段と、 を備えていることを特徴とする気筒数制御１１エンジン
   の制御装置。