JPS6062624A - 内燃機関の分割運転制御方法 - 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 本発明は内燃機関の分割運転制御方法に関する。

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わせるようにした分割運転制御
式内燃機関が例えば特開昭５６−１５１２３０号公報に
記載されているように公知である。この内燃機関では機
関の運転状態が高負荷運転状態から低負荷運転状態に移
行すると休止すべき気筒の吸気弁の開弁期間が終了した
直後に吸気弁の動弁作用が解除されてその後吸気弁が閉
弁状態に保持され、排気弁の開弁期間が終了した直後に
排気弁の動弁作用が解除されてその後排気弁が閉弁状態
に保持される。このように機関運転状態が高負荷運転か
ら低負荷運転に移行すると休止すべき一部の気筒の吸気
弁および排気弁が閉弁状態に保持されるためにこれら一
部の気筒の運転が休止されることになる。しかしながら
この内燃機関では吸気弁が閉弁状態に保持された後に排
気弁が閉弁状態に保持されるか、或いは排気弁が閉弁状
態に保持された後に吸気弁が閉弁状態に保持されるか否
かは高負荷運転から低負荷運転に移行したときの吸排気
弁の作動状態によって定まり、従って吸排気弁のいずれ
が先に閉弁状態に保持されるかは定まっていない。とこ
ろがこのように吸排気弁のいずれが先に閉弁状態に保持
されるかが定まっていないと排気弁が閉弁状態に保持さ
れた後に吸気弁が閉弁状態に保持された場合には爆発燃
焼した高温高圧の既燃ガスが休止気筒内に残留すること
になる。しかしながらこのように高温高圧の既燃ガスが
休止気筒内に残留すると休止気筒のピストンを上昇させ
るためにはかなりのトルクが必要とな−るが休止気筒の
ピストンが下降する際にはさほど大きなトルクを出力す
ることができない。即ち、休止気筒の燃焼ガスはピスト
ンの上昇作用によって圧縮されて更に高温となるために
シリンダブロックへ逃げる熱が増大し、その結果燃焼ガ
スの圧力が低下するためにピストンの押下げ力が弱まる
からである。このように高温高圧の既燃ガスが休止気筒
内に残留すると休止気筒を駆動させるのに必要な駆動力
が休止気筒のピストンの押下げ力により得られる出力ト
ルクよりもはるかに大きくなり、その結果全気筒運転状
態から部分気筒運転に移行した際に機関回転数が大巾に
落ち込むという問題がある。このような問題は特に全気
筒運転から部分気筒運転のアイドリング運転に移行した
ときに顕著となり、機関が停止してしまうという問題を
生ずる。このような問題を解決するためには休止気筒内
に残留するガス量を減少させて体止気筒内の圧力をでき
るだけ低くすることが好ましい。

発明の目的 本発明は全気筒運転から部分気筒運転に移行したときの
機関回転数の′雨ち込みを阻止して部分気筒への移行時
に安定した機関の運転を維持できるようにした分割運転
制御方法を提供することにある。

発明の構成 本発明の構成はは、気筒を第１０気筒群と第２の気筒群
に分割し、機関負荷が予め定められた負荷よりも小さく
なったときに第１気筒群の吸気弁および排気弁を閉鎖状
態に保持して第２気筒群のみを稼働し、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全気筒を稼働
するようにした内燃機関の分割運転制御方法において、
機関負荷が予め定められた負荷よりも小さくなったとき
乎各気筒群の排気弁が閉弁するのを待ってその後年各気
筒群の排気弁および吸気弁を閉鎖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呑気筒Ａ、２番気筒Ｂ。

３呑気筒Ｃ，４番気筒りからなる４気筒内燃機関が示さ
れるが、本発明は例えば６気筒のような他の気筒数の内
燃機関にも適用することができる。

１呑気筒Ａから４番気筒りは同様な燃焼室構造を有し、
第２図は代表して２番気筒Ｂの側面断面図を示している
。

第１図を参照すると、■は機関本体、２はシリンダヘッ
ドを夫々示し、各気筒は夫々燃焼室３、吸気弁４、吸気
ポート５、排気弁６、排気ボート７を具備する。各吸気
ポート５は対応する吸気管８を介して図示しないサージ
タンクに連結され、各吸気管８には夫々燃料噴射弁９が
取付けられる。

１呑気筒Ａおよび４番気筒りの吸気弁４および排気弁６
は動弁機構によって機関運転中常時開閉１ｉ１Ｊ御され
、従って１呑気筒Ａおよび４番気筒りもよ當時稼動せし
められる。一方、２番気筒Ｂおよび３呑気ｗＡＣの吸気
弁４および排気弁６も動弁機ｔｉｅこよって開閉制御さ
れるがこれらの２番気筒Ｂおよび３呑気筒Ｃは必要に応
じて吸気弁４および排気弁６を閉弁状態に保持するため
にＲ）レプロ・ツク装置を具備している。

次に第２図を参照してこのパルプロ・ツク装置Ｇこつい
て説明する。第２図を参照すると、ＩＱＬま機関によっ
て駆動されるカムシャフト、１１番よりムシャフト１０
によって駆動される口・ツカ−アームを夫々示す。ロッ
カーアーム１１の左端番よ吸気弁４の頂部と係合可能に
配置され、ロッカーアーム１１の右端はバルブロック装
置１２の油圧１ノフタ１３によって支持される。油圧リ
フタ１３（よ上下動可能であって一対のばね１４　、１
５によって常１９上方に付勢されている。バルブロック
装置１２は高圧室１６と低圧室１７とを具備し、低圧室
１７はオイル通路１８を介して機関駆動のオイルポンプ
に連結されている。従って低圧室１７内には常時一定圧
のオイルが導かれている。これら低圧室１７と高圧室１
６間は通常チェックボール１９によって遮断されている
。一方、低圧室１７にはピボット２０上に回動可能に取
付けられたレバー２１が配置され、レバー２１にソレノ
イド２２の制御ロッド２３が当接する。

第２図はソレノイド２２が消勢されているときを示す。

このときカムシャフト１ｏが回転し、カムシャフト１０
によってロッカーアーム１１が下方に押圧されると油圧
リフタ１３も下方に押圧される。しかしながらこのとき
チェックボール１９が閉じたままなので油圧リフタ１３
はほとんど下降することができす、従って吸気弁４が下
降せしめられるために吸気弁４が開弁する。一方、ソレ
ノイド２２が付勢されると制御ロッド２３が突出するた
めにレバー２１がピボット２０回りに回動し、レバー２
１の突起２４がチェックボール１９を上方に持ち上げる
。従ってこのときロッカーアーム１１によって油圧リフ
タ１３が下方に押圧されると高圧室１６内のオイルが低
圧室１７内に逃げるために油圧リフタ１３が下降し、吸
気弁４は下降しない。斯くしてこのとき吸気弁４は閉弁
状態に保持される。なお、第２図かられかるようにソレ
ノイド２２の力はさほど強くないためにチェックボール
１９を持ち上げることができるのは油圧リフタ１３に下
向きの力が加わっていないとき、即ちロッカーアーム１
工がカムシャフト１０のカムのベース内部分と係合して
いるときである。従って吸気弁４が開弁しているときに
はチェックボール１９を持ち上げて吸気弁４を強制的に
閉弁させることはできない。

再び第１図を参照すると、このようなバルブロック装置
１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、　１２ｄは２香気
ｆｔ１ｉＢの吸気弁４、排気弁６および３呑気筒Ｃの吸
気弁４、排気弁６に対して夫々設けられており、各バル
ブロック装置１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、　１
２ｄには夫々ソレノイド２２ａ　、　２２ｂ　、　２２
ｃ　、　２２ｄが設けられる。これらのソレノイド２２
ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃ　、　２２ｄは電子制御ユ
ニット３０に接続される。電子制御ユニット３０はディ
ジクルコンピュータからなり、双方向性バス３１によっ
て互に接続されたＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）
　３２、ＲＯＭ　（リードオンリメモリ）３３、ＣＰＵ
　（マイクロプロセッサ）３４．入力ボート３５および
出力ポート３６を具備する。出力ポート３６は各ソレノ
イド２２ａ　、２２ｂ　、２２ｃ　。

２２ｄおよび燃料噴射弁９に接続される。一方、吸気管
８にば負圧センサ３７が取付けられ、この負圧センサ３
７は入力ポート３５に接続される。また、ディストリビ
ュータ３８には例えば１香気筒Ａの圧縮上死点を検出す
る気筒判別センサ３９と、クランクシャフトが３０度回
転する毎にパルスを発生するクランク角センサ４０が取
付けられ、これら気筒判別センサ３９とクランク角セン
サ４０は入力ボート３５に接続される。

次に第６図を参照して本発明による分割運転制御方法を
説明する。第６図は夫々法のものを示す。

（ａｌ（ＩＩ）は２番気筒の吸排気弁の開弁時期を示し
、実線は排気弁、破線は吸気弁を示す。

（ｂｌ（Ｉ［［）は３番気筒の吸排気弁の開弁時期を示
し、実線は排気弁、破線は吸気弁を示す。

（Ｃ）（Ｌ）は負圧センサ３７に応動するフラグを示し
、このフラグ（Ｌ）は全気筒運転すべきとき“１”とな
り、部分気筒運転すべきときθ″となる。

（ｄｌ（ＩＣ２）は２番気筒Ｂの吸気弁４に対して設け
られたソレノイド２２ａの駆動信号を示す。

（８１（ＥＣ２）は２番気筒Ｂの排気弁６に対して設け
られたソレノイド２２ｂの駆動信号を示す。

（ｆ）（ＩＣ３）は３呑気筒Ｃの吸気弁４に対して設け
られたソレノイド２２ｃの駆動信号を示す。

（ｇ）（ＥＣ３）は３呑気筒Ｃの排気弁６に対して設け
られたソレノイド２２ｄの駆動信号を示す。

（ｈ）（Ｐ）は現在開弁しているか或いは次に開弁する
吸気弁４を判別するためのフラグを示す。

このフラグ（Ｐ）は現在開弁しているか又は次に開弁す
る吸気弁４が２番気筒Ｂの吸気弁４の場合には“１”と
なり、３呑気筒Ｃの吸気弁４の場合には０”となる。

吸気管８内の負圧が予め定められた負圧よりも大きくな
ったとき、即ち機関負荷が予め定められた負荷よりも小
さくなったときに全気筒運転から部分気筒運転に移行さ
れ、このときが第６図の時刻Ｔで示される。このとき２
番気筒Ｂと３呑気筒Ｃへの燃料噴射作用が停止される。

また゛全気筒運転から部分気筒運転に移行すると第７図
に示される割込みが行われ、次いで第７図に示すフロー
チャートに従って吸気弁４および排気弁６の閉弁作用が
行われる。従って第６図を参照しつつ第７図により分割
運転制御方法を説明する。

全気筒運転から部分気筒運転に移行するとまず始めにス
テップ５０においてフラグ（Ｐ）から現在開弁している
又は次に開弁する吸気弁４が２番気筒Ｂの吸気弁４であ
るか、３呑気筒Ｃの吸気弁４であるかが判別される。第
６図に示す場合には現在開弁している又は次に開弁する
吸気弁４が３呑気筒Ｃの吸気弁４であるのでステップ５
１に進む。ステップ５１ではＲ□Ｍ　３３内に記憶され
た３呑気筒Ｃの吸気弁４の閉弁クランク角と、クランク
角センサ４０の出力信号から得られる現在のクランク角
とを比較して３呑気筒Ｃの吸気弁４が閉弁動作を完了す
るまでのクランク角ＩＣ３を計算する。一方、３香気゛
筒Ｃの吸気弁４が閉弁完了したときから３呑気筒Ｃの排
気弁６が閉弁完了するまでのクランク角Ａ、３呑気筒Ｃ
の吸気弁４が閉弁完了したときから２番気筒Ｂの吸気弁
４および排気弁６が夫々閉弁するまでのクランク角Ｂお
よびＣは予め定まっており、従って３呑気筒Ｃの吸気弁
４が閉弁完了するまでのクランク角［３がわかれば３呑
気筒Ｃの排気弁６が閉弁完了するまでのクランク角、２
番気筒Ｂの吸気弁４および排気弁６が閉弁するまでのク
ランク角を計算することができる。ステップ５２〜５４
はこの計算を示している。即ち、ステップ５２ではｌｃ
３にＡが加算されて３呑気筒Ｃの排気弁６が閉弁完了す
るまでのクランク角ＥＣ３が計算され、ステップ５３で
はＩＣ３にＢが加算されて２番気筒Ｂの吸気弁４が閉弁
完了するまでのクランク角ＩＣ２が計算され、ステップ
５４ではＩＣ３にＣが加算されて２番気筒Ｂの排気弁６
が閉弁完了するまでのクランク角ＥＣ２が計算される。

次いでこれらの計算されたＩＣ２゜１ＩＣ２、ＩＣ３、
ＥＣ３はステップ５５において対応するダウンカウンタ
にセットされる。次いでダウンカウンタのダウンカウン
トが開始され、ダウンカウントが完了すると第６図にお
いて（ＩＣ２）。

（ＥＣ２）、（ｉｃ３）、（ＥＣ３）　に示されるよう
に対応するソレノイド２２ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃ
　、　２２ｄの駆動信号が発生せしめられる。

第６図かられかるようにまず始めに３呑気筒Ｃの吸気弁
４の閉弁動作が完了するとソレノイド２２ｃが付勢され
るためにその後この吸気弁４は閉弁状態に保持される。

次いで２番気筒Ｂの吸気弁４の閉弁動作が完了するとソ
レノイド２２ａが付勢されるためにその後この吸気弁４
は閉弁状態に保持される。次いで３呑気筒Ｃの排気弁６
の閉弁動作が完了するとソレノイド２２ｄが付勢される
ためにその後この排気弁６は閉弁状態に保持される。

次いで２番気筒Ｂの排気弁６の閉弁動作が完了するとソ
レノイド２２ｂが付勢されるためにその後この排気弁６
は閉弁状態に保持される。このように高負荷運転から低
負荷運転に移行するといずれの気筒も吸気弁４が閉弁完
了した後に吸気弁４が閉弁状態に保持され、次いで排気
弁６が閉弁完了した後に排気弁６が閉弁状態に保持され
ることがわかる。

一方、高負荷運転から低負荷運転に移行したときに現在
開弁している又は開弁する吸気弁４が２番気筒Ｂの吸気
弁４である場合には第７図のステップ５６〜５９を経て
同様な計算が行われる°。

第３図は排気弁６が閉弁完了した後、吸気弁４および排
気弁６が閉弁状態に保持されている場合の燃焼室３内の
圧力Ｐの変動を示す。この場合には燃焼室３内に残留す
る既燃ガス量が少なく、しかも圧力および温度が低いた
めにピストンが下降する際には既燃ガスがシリンダ壁か
ら熱を奪い、ピストンが上昇する際には既燃ガスがシリ
ンダ壁に熱を与える。このようにピストンが上下動して
も既燃ガスとシリンダ壁間で相互の熱のやりとりがある
ために実質的な熱損失がなく、斯くして休止気筒のピス
トンを上下動せしめるのにさほど大きな熱損失は生じな
い。従ってこの場合全気筒運転から部分気筒運転に移行
してアイドリング運転が行われても第５図において実線
に示すように機関回転数Ｎはさほど変化しない。

一方、第４図は吸気弁４が閉弁完了した後、吸気弁４お
よび排気弁６が閉弁状態に保持されている場合の燃焼室
３内の圧力Ｐの変動を示す。この場合には冒頭で述べた
ように高温高圧でかつ多量の既燃ガスが燃焼室３内に残
留するために既燃ガスは熱を放出するだけであり、ピス
トンを上下動させるのに大きなトルクを必要とする。そ
の結果、全気筒運転から部分気筒運転に移行してアイド
リング運転が行われると第５図において破線で示すよう
に機関回転数Ｎが落ち込むことになる。

本発明では上述したように常時排気弁６が閉弁した後、
吸気弁４および排気弁６が閉弁状態に保持されるので高
負荷運転から低負荷運転に移行したときに機関回転数Ｎ
の落ち込みが少なく、斯くして移行時に安定した運転を
確保することができる。

第８図に別の実施例を示す。この実施例では高負荷運転
から低負荷運転に移行したときに３香気筒Ｃの吸気弁４
が開弁しているか又は次に開弁する吸気弁４であるとす
ると、移行するや否や２番気筒Ｂの吸気弁４が閉弁状態
に保持され、次いで３香気筒Ｃの吸気弁４が閉弁した後
これに続いて２番気筒Ｂの排気弁６が閉弁せしめられる
と以後閉弁状態に保持される。これらの点が第６図に示
される実施例と異なるだけであり、残りの点は第６図に
示される実施例と同じである。第８図に示す制御を行う
ためのフローチャートは第７図に示すフローチャートか
らステップ５３　、５８を除去し、割込みが行われたと
きに２番気筒Ｂ又は３香気筒Ｃの吸気弁４を即座に閉弁
してやればよい。従って第７図のフローチャートにわず
かばかり変更を加えればよいので第８図に示す制御を実
行するためのフローチャートは省略する。なお、第８図
に示す実施例においても各気筒Ｂ、Ｃは排気弁６の閉弁
動作が完了した後、吸気弁４および排気弁６が閉弁状態
に保持される。

発明の効果 機関高負荷運転から低負荷運転に移行して全気前運転か
ら部分気筒運転に移行したときに機関回転数が落ち込む
のを阻止でき、斯くして移行時に安定した機関の運転を
確保することができる。特に全気筒運転から部分気筒運
転に移行してアイドリング運転が行われたときに機関回
転数が落ち込んで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図は内燃機関の全体図、第２図は第１図の２番気筒
の側面断面図、第３図および第４図は休止気筒の燃焼室
内の圧力変化を示す図、第５図はアイドリング運転時の
機関回転数変化を示す図、第６図は分割運転制御のタイ
ムチャート、第７図は第６図の分割運転制御を実施する
ためのフローチャート、第８図は分割運転制御の別の実
施例のタイムチャートである。 ４・・・吸気弁、６・・・排気弁、９・・・燃料噴射弁
、１２　、１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、　１２
ｄ　・・・バルブロック装置、２２　、２２ａ　、　２
２ｂ　、　２２ｃ　、　２２ｄ　＝ソレノイド。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理土中山恭介 弁理士山口昭之 弁理士西山雅也 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気筒を第１の気筒群と第２０気筒群に分割し、機関負荷
   が予め定められた負荷よりも小さくなったときに第１気
   筒群の吸気弁および排気弁を閉鎖状態に保持して第２気
   筒群のみを稼動し、機関負荷が予め定められた負荷より
   も大きくなったどきに全気筒を稼動するようにした内燃
   機関の分割運転制御方法において、機関負荷が予め定め
   られた負荷よりも小さくなったときに第各気筒群の排気
   弁がｖｐｊ弁するのを待ってその後簗番気筒群の排気弁
   および吸気弁を閉鎮し続けるようにした内燃機関の分割
   運転制御方法。