JPS61200337A - 機械式過給機付内燃機関 - 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〕 本発明は吸気通路に機械式過給機を備え、且つ一部の気
筒の吸気弁を停止させることにより減筒運転を可能にし
た内燃機関に関する。

〔従来の技術〕

機関の回転軸に電磁クラッチを介して連結された機械式
過給機を備え過給機をバイパス通路を形成した内燃機関
は、例えば特開昭５６−１６７８１７号公報等により知
られている。バイパス通路に設けられたバイパス制御弁
を負荷に応じて開閉することにより、低負荷時には過給
機の駆動損失をなくし、高負荷時には過給による高出力
を得ることができ、然もバイパス制御弁の切換が瞬間的
にできるので加速時の応答性が優れている機関を提供で
きる。

又、運転状態に応じて一部の気筒の吸気弁を停止させ、
従ってその一部の気筒の作用を実質的に停止させること
も公知であり、そのような弁停止機構は数多く見られる
が例えば特公昭５５−４２２４８号公報、伺５５−４２
２４９号公報、同５５−４２２５０号公報等に記載され
ている。さらに、本願出願人は実願昭５９−１２０９１
６において二分割ニラ折れ弐ロッカーアームからなる弁
停止機構を提案している。

又、排気過給機を備えた内燃機関において一部の気筒へ
空気が供給されないようにした例が特公昭５５−１６４
７３９号公報に記載されている。又、排気過給機と複吸
気弁を組み合せた例が特公昭５８−１７２４２２号公報
に記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

排気過給機ではほぼ常時過給された状態にあるが加速時
にタービンの回転数が上昇して十分な過給効果が得られ
るまでに時間がかかることが認められているが、機械式
過給機では上述したようにバイパス制御弁の開閉により
任意に過給と無過給状態に切換えることができるという
利点があり、しかも切換え後のレスポンスが非常に良い
という利点がある。このために、無過給状態から過給状
態に切換える場合に急激なトルクの変化によってショッ
クを生じ、運転感覚が悪くなることがある。

過給状態から無過給状態に切換える場合も同様である。

一方、通常走行時に相当する機関部分負荷域における燃
費の改善は今日の重要な課題の一つであり、このために
一部の気筒の吸気弁を休止させてその気筒の作用を休止
させ、或いは複吸気弁機関の一方の吸気弁を休止させた
りする技術が開発されるに至ったものである。このよう
に過給領域を制御できる機械式過給機と吸気弁体止機構
とを組み合わせれば、部分負荷域において大きな燃費の
改善を図ることができるとともに加速時や全負荷時には
応答性よく高出力を得ることができる。

ところが、簡便に考えられるように、吸気弁体止状態か
ら一気に全吸気弁作動且つ過給状態にすると、トルク変
化が急激になりすぎてショックが大きくなりすぎるとい
う問題が発生した。従って、加速に際してはトルクの立
上りは急でなければならないが、然もトルクの立上りは
滑らかでなければならない。逆に、急減速するときにも
同様であり、急減速するときには、過給機は慣性運動す
るためにその作動を停止してもしばらくは吸入される空
気量が多くなる。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために、本発明による内燃機関は
、吸気通路に機械式過給機を備え、一部の吸気弁を休止
させる機構を備え、さらに前記過給機及び前記吸気弁体
止機構のための制御手段を備え、機関の負荷の増大に応
じて順に部分休筒、全筒、全筒過給となるようにし、負
荷の低下に伴って全筒過給から気筒に向かうときには全
筒とした後で所定の時間経過後に気筒とするようにした
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

機関本体２は公知のようにピストン４を有し、ピストン
４はコネクティングロッド６によりクランクシャフト８
に結合されている。クランクシャフト８にはクランクシ
ャツ１−歩クランクブーＩＪＩＯが取付けられている。

機関本体２の燃焼室１２には、吸気通路１４及び排気通
路１６が連通され、それぞれに吸気弁１８及び排気弁２
ｏが配置される。又、図に示されていないが点火栓が設
けられる。

吸気通路１４は公知のように吸気管、吸気マニホールド
、吸気ボートにより形成され、本発明においてはその上
流側から順にエアクリーナ２２、エアフローメータ２４
、スロットル弁２６、過給機２８、サージタンク３０、
燃料噴射弁３２が配置される。過給機２８は二葉状のロ
ータ３４を有するルーツポンプにより構成され、一方の
ロータ３４のロータシャフト３６には電磁クラッチ３８
が取付けられている。電磁クラッチ３Ｂのプーリ部とク
ランクプーリ１０とがタイミングベルト４゜により連結
され、従って過給８２８が機関により機械的に駆動され
る。過給機２８はベーンポンプ等により構成されること
もできる。

制御手段５０は中央処理装置（ＣＰＵ）、リードオンメ
モリ　（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ
）を備えた公知のデジタルコンピュータにより構成され
、これらはバスにより相互に連結されるとともに、Ａ／
Ｄコンバータ及び入力インターフェースを介して検出入
力値を取り入れ、その検出入力値を処理して出力インタ
ーフェースを介して燃料噴射弁３２及び電磁クラッチ３
８へ制御信号を送る。このために、ＣＰＵが演算、制御
機能を有し、ＲＯＭにプログラムが記憶され、ＲＡＭに
検出入力値その他が記憶されることは公知の通りである
。制御手段５０は後述するバイパス制御弁４４及び吸気
弁体止機構の電磁弁５２も制御する。

検出入力値は、エアフローメータ２４、機関冷却水温セ
ンサ、スロットル弁２６の位置を検出するスロットルセ
ンザ、フロンＩ・アクスルに取（１けられた車速センサ
、機関回転数及びクランクシャフトの位置を表すディス
トリビュータ内のセンサ、トランスミッションの位置を
表すシフトスイッチ等からの検出信号として与えられる
。これらの検出値信号は電子制御燃料噴射機関において
よく用いられるものであり、又、燃料噴射制御自体もよ
く知られているのでこれらの詳細な説明は省略する。

本発明においては、過給機２８をバイパスして、吸気通
路１４にバイパス通路４２が接続される。

このバイパス通路４２の上流側の接続部はスロットル弁
２６と過給機２８との間にあり、下流側の接続部は過給
機２８とサージタンク３０との間にある。バイパス通路
４２の途中にはバイパス制御弁４４が配置され、これは
負圧作動ダイヤフラムアクチュエータ４６により作動さ
れる。即ち、バイパス制御弁４４が連結されたダイヤフ
ラム４６ａの両側に負圧室４６ｂと大気圧室４６ｃとが
形成され、負圧室４６ｂ内のばね４６ｄがダイヤフラム
４６ａを付勢している。よって、負圧室４６ｂに負圧を
導入することによりバイパス制御弁４４を開くことがで
きる。負圧の導入は図示しないチェック弁を介して吸気
通路１４に連結されたバキュームタンク４８から、三方
電磁弁５１を介して行われ、三方電磁弁５１が制御手段
５０により通電を制御される。

三方電磁弁５１及びアクチュエータ４６により、バイパ
ス制御弁４４は機関の負荷に応じて負荷が予め定められ
た値より大きいときに閉じられ、電磁クラッチ３８はバ
イパス制御弁４４が閉じられル前に所定の負荷で継がれ
ている。従って、バイパス制御弁４４を閉じることによ
り過給機２８の実質的な過給が開始され、バイパス制御
弁４４が開かれているときは、電磁クラッチ３８が継が
れて過給機２８が駆動されていてもバイパス通路４２か
ら圧力が逃げるので過給機２８には実質的な負荷はかか
らないことになる。一方、バイパス通路４２がない場合
には、電磁クラッチ３８を継くことにより過給が開始さ
れる。

本発明においては、機関本体２の吸気弁１８を休止させ
る機構が設けられており、弁体上機構は第２図及び第３
図を参照して次に説明される電磁弁５２を介して制御手
段５０により制御される。

尚、第１図に示す実施例においては弁体上機構は例えば
４気筒機関の２気筒の吸気弁１８に適用され、残りの２
気筒の吸気弁は機関に同期して常時駆動される。吸気弁
１８が休止されたときにはその吸気弁は閉じ続けられる
ことになり、そのときに関連する燃料噴射弁３２からの
燃料供給も停止され、従ってその気筒では燃焼作用が行
われなくなり、機関の運転は残りの気筒のみによって行
われる。この明細書ではこの状態を減筒運転という。

これに対して、全ての吸気弁１８が機関に同期して作動
され、同様に全ての気筒に燃料が供給される運転状態を
全筒運転という。又、吸気弁体止機構は各気筒に吸気弁
を２個備えた多吸気弁機関に適用されることもでき、こ
の場合、各気筒の一方の吸気弁が休止されることができ
る。この状態と前記減筒運転を含めて、この明細書では
部分休筒運転と呼ぶ。以下は主に減筒運転について説明
されているが、これは部分休筒運転についてあてはまる
。

第２図及び第３図において、１８ａは休止されるべき吸
気弁１８のバルブステムを示し、バルブステム１８ａは
ロッカシャフト５４に回動可能に支持されたロッカアー
ム５６により駆動されるようになっている。１８ｂはバ
ルブリターンスプリング、１８ｃはスプリングリテーナ
、５８は公知のカムである。ロッカアーム５６は共通の
連結ピン６ｏに回動可能に取付けられた２つのアーム部
分５６ａ。

５６ｂからなる。第１のアーム部分５６ａと第２のアー
ム部分５６ｂとの対向表面を貫通してロック手段が形成
される。即ち、第１のアーム部分５６ａにはシリンダボ
ア６２が形成されてそこに段付ピストン６４が挿入され
、第２のアーム部分５６ｂにはシリンダボア６６が形成
されてそこにロックピン６８が挿入されるとともにばね
７０によって第１のアーム部分５６ａの方向に付勢され
ている。第１のアーム部分５６ａのシリンダボア６２は
連通路７２により中空口ツカシャフト５４内の油圧通路
７４に連通され、この油圧通路７４は前述した電磁弁５
２を介してポンプを含む圧油供給源７６に接続される。

従って、電磁弁５２の通電制御を行うことにより吸気弁
体止機構を制御することができる。即ち、第１のアーム
部分５６ａのシリンダボア６２に油圧を作用させること
によりピストン６４が２つのアーム部分５６ａ、５６ｂ
の接合面まで達し、従ってこれに押されて、ロックピン
６８が前記接合面まで後退する。これらのアーム部分５
６ａ、５６ｂにカム５８の力が加わると、これらのアー
ム部分５６ａ、５６ｂは連結ピン６０の回りで回動しつ
つ二つ折れになり、従って、第２のアーム部分５６ｂの
先端部がバルブステム１８ａを押下げるに至らない（吸
気弁１８は閉し続ける）。カム５８のベース内部に係合
しているときには両アーム部分５６ａ。

５６ｂを連結しているリターンスプリング７８によりカ
ム５８に追従することができる。シリンダボア６２の油
圧が解除されているときには、第２のアーム部分５６ｂ
のシリンダボア６６内のばね７０の力によりロックピン
６８が押され、これはカム５８がベース内部にあるとき
にピストン６４を押しつつ第１のアーム部分５６ａのシ
リンダボア６２に進入する。かくして、第１のアーム部
分５６ａと第２のアーム部分５６ｂとが連結ピン６０及
びロックピン６８により一体化されるのでもはや二つ折
りになることはなく、カム５８の運動に追従してバルブ
リフト１８ａを押下げることができる。このような吸気
弁体止機構は前述した減筒運転機関及び複吸気弁機関の
いずれにも適用できるものであり、又、図示した以外の
吸気弁体止機構を用いることもできる。

第４図はバイパス制御弁４４及び吸気弁体止機構の電磁
弁５２を制御するためのプログラムの流れを表したフロ
ーチャートであり、これは詳述しく１２） ない燃料噴射の制御のプログラムの中に例えば８ｍ５ｅ
ｃ毎に割込まれる処理として実施される。

尚、燃料噴射の制御のためには前述した検出入力値がす
でに取込まれており、第４図のフローチャートを実施す
るためにはそのような値が使用できるものとする。燃料
噴射制御のためには、負荷を表すパラメータとして吸入
空気量（又は吸気負圧）が使用され、これはＱ／Ｎ（１
回転当りの吸入空気量、７！／ｒｅｖ）として使用され
るのが一般的である。

第４図において、ステップ８０において負荷が第１の設
定値（０，３）より大きいか否かが判定され、ノーであ
ればステップ８２へ進み、イエスであればステップ８４
へ進む。尚、ステップ８２へ進む途中にステップ９４，
１００があるが、ここでは先に負荷の増大に従って説明
するのでステップ９４、．１００は通過するものとする
。ステップ８２では減筒運転をすべき信号を出力する。

これはバイパス制御弁４４を開かせ、且つ一部の気筒の
吸気弁１８を閉じ続けさせる状態を作り出す。ステツブ
８４では減筒過給運転をずべき信号を出力する。これは
バイパス制御弁４４が閉じられ且つ一部の気筒の吸気弁
１８を閉じ続けさせる状態を作り出す。電磁弁３８はス
テップ８４のわずか前に継がれるようにしておくことが
できる。次にステップ８６に進んで負荷が第２の設定（
ｉ（０，５、第２の設定値〉第１の設定値）より大きい
か否かを判定し、ノーであれば減筒過給を維持し、イエ
スであればステップ８８へ進む。ステップ８８では全筒
運転をすべき信号を出力する。全筒運転をするためには
、バイパス制御弁４４が開かれるとともに全ての気筒の
吸気弁１８を作動させる状態を作り出す。次にステップ
９０に進み、負荷が第３の設定値（０，７、第３の設定
値〉第２の設定値）より大きいか否かが判定され、イエ
スであれば全筒運転が維持され、ノーであればステップ
９２に進んで全筒過給運転をすべき信号を出力する。こ
れはバイパス制御弁４４が閉じられるとともに全ての吸
気弁１８が作動される状態を作り出す。このようにして
、負荷の増大に応じて運転状態が切換えられ、滑らかに
且つ応答性よく加速することが可能であり、低負荷時に
は燃費を改善し、高負荷時に高出力を得る。

ステップ９２においてはさらにフラグｆ１がセントされ
る。この状態から減速されると、負荷の低下に従って、
全筒過給、全筒、減筒過給、減筒の順に切換えられるこ
とになる。このときに、急減速の場合には前記した段階
を通るが、急減速の場合には実際には全筒過給から一気
に減筒に達するようになるであろう。これに対して、本
発明ではステップ９４からステップ１０４が設けられて
いる。即ち、全筒過給から急減速されるような場合には
、まずステップ８０においてノーと判定されてステップ
９４へ進む。ステップ９４においてはフラグｆ、がセッ
トされているか否かが判定され、フラグｆ、はステップ
９２においてセントされているのでイエスであり、そこ
でステップ９６に進んでそのフラグをリセットし、ステ
ップ９８にてカウンターを作動させ、カウンターの作動
とともにフラグｆ２をセットする。それからステップ８
８を通って全筒にされ、ステップ９０のノーを通ってそ
の割込みサイクルを終了する。次のサイクルでは、ステ
ップ８０でノー、ステップ９４でノーであるからステッ
プ１００へ進み、そこでフラグｆ２を判定する。フラグ
ｆ２ばステップ９８でセットされているので、ステップ
１００ではイエスであり、ステップ１０２に進んでステ
ップ９８で作動されたカウンターの積算数と所定の値Ｃ
とを比較する。このカウンターの積算数は急減速操作さ
れてからの経過時間をあられし、経過時間が所定値Ｃに
達するまではステップ８８に進んで過給なしの全筒運転
を続け、このときに電磁クラッチ３８は切られている。

経過時間が所定値Ｃに達するとステップ１０４へ進んで
フラグｆ２をリセ・ツトし、ステップ８２へ進んで減筒
運転に移る。このようにして、全筒過給から一気に減筒
に進むことなく、少くとも、全筒過給、全筒、減筒と移
行する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば負荷が小（Ｉ６） さいときには部分休筒運転して燃費を向上させ、それか
ら負荷の増大に応じて全筒、全筒過給へと移行していく
ことによって滑らかに応答性よくトルクを立上らせるこ
とができる。さらに減速時にもショックを生じさせるこ
とがないようにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の構成図、第２図吸気弁
体止機構の正面図、第３図は第２図の断面図、第４図は
本発明の制御のフローチャートである。 １８・・・吸気弁、　　　２８・・・過給機、４２・・
・バイパス通路、４４・・・バイパス制御弁、５６・・
・二つ折しロッカアーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　吸気通路に機械式過給機を備え、一部の吸気弁を体止
   させる機構を備え、さらに前記過給機及び前記吸気弁休
   止機構のための制御手段を備え、機関の負荷の増大に応
   じて順に部分休筒、全筒、全筒過給となるようにし、負
   荷の低下に伴って全筒過給から減筒に向かうときには全
   筒とした後で所定の時間経過後に減筒とするようにした
   機械式過給機付内燃機関。