JPS61212617A - 内燃機関の分割運転制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関の分割運転制御装置に関する。

〔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
式内燃機関が本出願人により既に提案されている（特願
昭５８−１６９４４９号）。この内燃機関では全気筒運
転状態から部分気筒運転状態に移行したときに排気弁が
閉弁するのを持ってその後、排気弁および吸気弁を閉弁
状態に保持し、それによって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のを阻止して機関回転数
が落ち込むのを阻止す、るようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述の特願昭５８−１６９４４９号では部
分負荷運転状態から全気筒運転状態に移行するときの吸
気弁および排気弁の開閉タイミングについて何ら考慮さ
れていない。しかしながら良好な分割運転制御を行なう
には部分負荷運転状態から全気筒運転状態に移行すると
きの吸気弁および排気弁の開閉タイミングを最適に設定
する必要がある。

〔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れば、気筒を第
１の気筒群と第２の気筒群に分割し、機関駆動のカムに
よって開閉制御される第１の気筒群の吸気弁および排気
弁に各吸気弁および排気弁を継続的に閉鎖可能なバルブ
ロック装置を設け、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ときに全気
筒を稼動するようにした内燃機関の分割運転制御装置に
おいて、機関負荷が予め定められた負荷よりも大きくな
った後、吸気弁および排気弁を駆動するカムのカムリフ
トがベース内部分に達したときにバルブロック装置を作
動させて吸気弁および排気弁を開弁可能にしている。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１香気筒Ａ、２番気筒Ｂ。

３香気筒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香気筒Ａから４番気筒りは同様な燃焼室構造を有し、
第２番は代表して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、１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
ボート５、排気弁６、排気ボート７を具備する。各吸気
ボート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香気筒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制御され、従っ
て１香気筒Ａおよび４番気筒りは常時稼動せしめられる
。一方、２番気筒Ｂおよび３香気筒Ｃの吸気弁４および
排気弁６も動弁機構によって開閉制御されるがこれらの
２番気筒Ｂおよび３香気筒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バルブロック
装置を具備している。

次に第２図を参照してこのバルブロック装置について説
明する。第２図を参照すると、１０は機関によって駆動
されるカムシャフト、１１はカムシャフト１０によって
駆動されるロッカーアームを夫々示す。ロッカーアーム
１１の左端は吸気弁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
リフタ１３によって指示される。油圧リフタ１３は上下
動可能であって一対のばね１４　、１５によって常時上
方に付勢されている。バルブロック装置１２は高圧室１
６と低圧室１７とを具備し、低圧室１７はオイル通路１
８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１６間は通常チェックボール１９によっぞ遮断され
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の制御ロフト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１０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ず、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−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
１がカムシャフト１０のカムｌＯａのベース内部分１０
ｂ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番気
筒Ｂの吸気弁４、排気弁６および３香気筒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　、　１２ｄに
は夫々’／Ｌ／ノイド２２ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃ
　、　２２ｄが設けられる。これらのソレノイド２２ａ
　、　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
タルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって
互いに接続された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、入力ポート３５および出
力ボート３６を具備する。

出力ボート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には負圧センサ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は入力ポート３５に接続される。

次に第３図および第４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３図および第４図の各符号は
夫々次のものを示す。

（ａ）（Ｉｆ）は２番気筒の吸排気弁を駆動するカム１
０ａのカムリフトを示す。実線は排気弁を駆動するため
のカムのカムリフトを示し、破線は吸気弁を駆動するた
めのカムのカムリフトを示す。Ｋはカム１０ａのベース
内部分１０ｂを示す。

（ｂ）（ＩＩＩ）は３番気筒の吸排気弁を駆動するカム
１０ａのカムリフトを示す。同様に実線は排気弁を駆動
するためのカムのカムリフトを示し、破線は吸気弁を駆
動するためのカムのカムリフトを示す。Ｋはカム１０ａ
のベース内部分１０ｂを示す。

（ｃ）　（ＳＱＬ　１）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。

（ｃｏ　（ＳＱＬ　２）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。

（ｅ）　（ＳＬＯ３）は３香気筒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。

ｉｆ）　（ＳＱＬ　４）は３香気筒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。

（ｇ）（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“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３図の時刻Ｔで示される。このとき２
番気筒Ｂと３香気筒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５図に
示される割込みが行われ、次いで第５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。一方、吸気管８内の負圧が予め定められた負圧
よりも小さくなったとき、即ち機関負荷が予め定められ
た負荷よりも大きくなったときに部分気筒運転から全気
筒運転に移行され、このときが第４図の時刻Ｔで示され
る。このとき２番気筒Ｂと３香気筒Ｃへの燃料噴射作用
が開始される。また、部分気筒運転から全気筒運転に移
行したときも第５図に示される割込みが行なわれ、次い
で第５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の開弁作用が行なわれる。次に第３図および第
４図を参照しつつ第５図に示すフローチャートに従って
分割運転制御方法を説明する。

第５図を参照するとまず始めにステップ５０においてフ
ラグ（Ｌ、）が１であるか否かが判別される。フラグ（
Ｌ）＝０のとき、即ち全気筒運転から部分気筒運転に移
行したときにはステップ５１に進んで２番気筒Ｂの排気
弁６が丁度閉弁したときか否か、即ち排気弁６を駆動す
るためのカム１０ａのカムリフトが小さくなってベース
内部分１０ｂに達したとき（このようにカムリフトが小
さくなってベース内部分１０ｂに達したときを以下閉弁
時と称す）か否かが判別される。２番気筒Ｂの排気弁６
が閉弁時でないときにはステップ５２に進み、２番気筒
Ｂの吸気弁４が閉弁時であるか否かが判別される。閉弁
時であればステップ５３に進んでソレノイド２２ａが付
勢され、斯くしてこのとき以後２番気筒Ｂの吸気弁４が
閉弁状態に保持される。一方、２番気筒Ｂの吸気弁４が
閉弁時でないときにはステップ５４に進んで３香気筒Ｃ
の吸気弁４が閉弁時であるか否かが判別される。閉弁時
であればステップ５５に進んでソレノイド２２Ｃが付勢
され、斯くしてこのとき以後３番気筒Ｃの吸気弁４が閉
弁状態に保持される。一方、３香気筒Ｃの吸気弁４が閉
弁時でないときにはステップ５６に進み、３香気筒Ｃの
排気弁６が閉弁時であればステップ５７に進んでソレノ
イド２２ｃが付勢されているか否かが判別される。ソレ
ノイド２２Ｃが付勢されているときにはステップ５８に
進んでソレノイド２２ｄが付勢され、斯くしてこのとき
以後３番気筒Ｃの排気弁６が閉弁状態に保持される。ソ
レノイド２２ｃが付勢されていないときには処理ルーチ
ンを完了し、斯くしてこのとき３香気筒Ｃの排気弁６は
作動状態にある。従って第３図かられかるように３香気
筒Ｃについてみれば吸気弁４が閉弁状態に保持された後
に排気弁６が一度開弁せしめられ、その後に排気弁６が
閉弁状態に保持されることになる。また、ステップ５１
において２番気筒Ｂの排気弁６が閉弁時であればステッ
プ５９に進んでソレノイド２２ａが付勢されているか否
かが判別され、ソレノイド２２ａが付勢されていればス
テップ６０に進んでソレノイド２２ｂが付勢される。従
って２番気筒Ｂについても吸気弁４が閉弁状態に保持さ
れた後に排気弁６が一度開弁せしめられ、その後に排気
弁６が閉弁状態に保持されることになる。

全気筒運転から部分気筒運転に移行したときに排気弁が
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。しかしながらこのように高温高圧の既燃
ガスが吸気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。

これに対して本発明では吸気弁４が閉弁状態に保持され
た後に排気弁６が一度だけ開弁せしめられる。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
ても機関回転数Ｎはさほど変化しない。

第５図のステップ５０においてフラグ（Ｌ）＝１のとき
、即ち部分気筒運転から全気筒運転に移行したときには
ステップ６１に進んで２番気筒Ｂの吸気弁４が閉弁時で
あるか否かが判別される。

２番気筒Ｂの吸気弁４が閉弁時であるときにはステップ
６２に進んでソレノイド２２ａが消勢され、斯くしてこ
のとき以後２番気筒Ｂの吸気弁４が開弁可能な状態とな
る。一方、２番気筒Ｂの吸気弁４が閉弁時でないときに
はステップ６３に進み、２番気筒Ｂの排気弁６が閉弁時
であるか否かが判別される。閉弁時であればステップ６
４に進んでソレノイド２２ｂが消勢され、斯くしてこの
とき以後２番気筒Ｂの排気弁６が開弁可能な状態となる
。

一方、２番気筒Ｂの排気弁６が閉弁時でないときにはス
テップ６５に進んで３香気筒Ｃの吸気弁４が閉弁時であ
るか否かが判別される。閉弁時であればステップ６６に
進んでソレノイド２２Ｃが消勢され、斯くしてこのとき
以後３番気筒Ｃの吸気弁４が開弁可能な状態となる。一
方、３香気筒Ｃの吸気弁４が閉弁時でないときにはステ
ップ６７に進み、３香気筒Ｃの排気弁６が閉弁時である
か否かが判別される。閉弁時であればステップ６８に進
んでソレノイド２２ｄが消勢され、斯くしてこのとき以
後３番気筒Ｃの排気弁６が開弁可能な状態となる。従っ
て部分気筒運転から全気筒運転に移行したときには第４
図に示すように吸気弁４又は排気弁６を駆動するカムｌ
Ｏａのカムリフトがベース内部分１０ｂ（第４図におい
てＫ）となったときに対応するバルブロック装置１２ａ
　、　１２ｂ　、　１２ｃ　。

１２ｄが作動せしめられて吸気弁４および排気弁６が開
弁可能な状態となる。

バルブロック装置１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、
　１２ｄは前述したように油圧リフタ１３に圧力が加わ
っているときには作動せしめることはできず、またこれ
らバルブロック装置１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　
、　１２ｄには作動遅れがあるためにソレノイド２２ａ
、２２ｂ。

２２Ｃ，２２ｄが消勢されてもただちに吸気弁４および
排気弁６を十分に開弁させることができない。

しかしながら本発明ではカムＩＱａのカムリフトがベー
ス内部分１０ｂとなったときにバルブロック装置１２ａ
　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、　１２ｄが作動せしめら
れるので吸気弁４又は排気弁６の開弁時期まで十分な時
間があり、斯くしてバルブロック装置１２ａ、１２ｂ。

１２Ｃ，１２ｄに作動遅れがあったとしても吸気弁４お
よび排気弁６の開弁時に吸気弁４および排気弁６を確実
に開弁せしめることができる。

〔発明の効果〕

部分気筒運転から全気筒運転に移行したときに吸気弁お
よび排気弁を確実に開弁させることができるので応答性
のよい分割運転制御が可能となる。

また、吸気弁が開弁した後に排気弁が十分に開弁しない
と既燃ガスが機関吸気系に吹き返してバツクファイアを
生じる危険性があるが本発明では吸気弁および排気弁が
確実に開弁せしめられるのでこのような危険性はない。

【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図は全気筒運転から部分気筒運転に
移行した際の分割運転制御のタイムチャート、第４図は
部分気筒運転から全気筒運転に移行した際の分割運転制
御のタイムチャート、第５図は分割運転制御を実行する
ためのフローチャートである。 ４・・・吸気弁、　　　　　６・・・排気弁、９・・・
燃料噴射弁、 １２　、１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、１２ｄ−
バルブ０７り装置、２２　、２２　ａ　、　２２　ｂ　
、　２２　ｃ　、２２ｄ・−・ソレノイド。 ＠２＠ 嬉５図

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、機関駆動
   のカムによつて開閉制御される第１の気筒群の吸気弁お
   よび排気弁に各吸気弁および排気弁を継続的に閉鎖可能
   なバルブロツク装置を設け、機関負荷が予め定められた
   負荷よりも小さくなつたときに第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つたと
   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
   御装置において、機関負荷が予め定められた負荷よりも
   大きくなつた後、吸気弁および排気弁を駆動するカムの
   カムリフトがベース内部分に達したときにバルブロツク
   装置を作動させて吸気弁および排気弁を開弁可能にした
   内燃機関の分割運転制御装置。