JPH0114410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、その作動中に一部の気筒を休筒状態
へ移行させて作動気筒数を制御できるようにした
気筒数制御エンジンに関し、特にそのアイドル運
転状態を調整制御できるようにした気筒数制御エ
ンジンのアイドリング調整装置に関する。

従来のこの種の気筒数制御エンジンでは、燃焼
効率を上げて有害ガスの発生を防止したり、負荷
率を上げることによりポンピングロスを少なくし
て燃費を向上させたりするために、低負荷運転時
等に例えば一部気筒の吸気弁および排気弁を閉状
態で保持し、その一部の気筒を休筒状態としてエ
ンジンを作動することが行なわれている。

しかしながら、このような従来の気筒数制御エ
ンジンでは、アイドル運転時における同一スロツ
トル弁開度を考えてみた場合、一部気筒運転時の
出力の方が全気筒運転時の出力よりも大きいた
め、無負荷状態において、アクセル操作を行なわ
ずに、一部気筒運転状態から全気筒運転状態へ切
替えると、エンジン回転数が下がつて、エンジン
の作動が不安定になるという問題点がある。

また逆に適正なエンジン回転数で作動している
全気筒運転状態から一部気筒運転状態へ切替える
と、エンジン回転数が上がり過ぎるという問題点
がある。

そこで、燃費よりも発進性能を重視して、アイ
ドル運転時でも全て全気筒運転状態にしたり、逆
に発進性能よりも燃費を重視して、アイドル運転
時でも全て一部気筒運転状態にしたりすることも
考えられるが、このような従来の手段では、燃費
か発進性能かのいずれか一方を必ず犠牲にしなけ
ればならないという問題点がある。

本発明は、このような二律背反的な問題点を解
決しようとするもので、全気筒運転時と一部気筒
運転時とのそれぞれの場合に応じて適切なアイド
ル運転状態を実現できるようにして燃費の節約も
発進性能の向上も共にはかれるようにした休筒エ
ンジンのアイドル調整装置を提供することを目的
とする。

このため、本発明は、多気筒エンジンの一部の
気筒に関連して設けられ同一部の気筒への吸入空
気の導通を遮断することにより同一部の気筒の作
動を停止せしめる気筒停止手段、同気筒停止手段
に制御信号を供給して上記エンジンのアイドリン
グ運転時の作動気筒数を制御する気筒数制御手
段、上記エンジンの吸気通路のスロツトル弁をバ
イパスするバイパス通路に設けられ同エンジンの
各気筒に供給される吸入空気量を調整するスロツ
トルバイパス弁、上記気筒数制御手段の制御動作
に呼応して上記スロツトルバイパス弁を制御し、
アイドリング運転時に上記作動気筒数に応じて上
記吸入空気量を増減せしめる吸気流量制御手段を
備え、アイドリング運転時に上記気筒数制御手段
から全気筒作動運転を行わしめる出力信号が発せ
られたときに上記吸気流量制御手段が上記スロツ
トルバイパス弁を開動せしめ、アイドリング運転
時に上記気筒数制御手段から一部気筒作動運転を
行わしめる出力信号が発せられたときに上記吸気
流量制御手段が上記スロツトルバイパス弁を閉動
せしめるように構成されたことを特徴としてい
る。

以下本発明の実施例について図面を用いて詳細
に説明する。

第１図において自動車用直列４気筒エンジンＥ
は運転状態（例えば低負荷運転状態）によつて作
動を停止し休筒状態へ移行しうる２個の休筒用気
筒（外側の第１気筒１０４、第４気筒１１０）
と、上記運転状態にかかわらず常時作動する２個
の常用気筒（内側の第２気筒１０６、第３気筒１
０８）とをそなえることにより、作動気筒数を制
御して、４気筒運転（全気筒運転）または２気筒
運転（一部気筒運転）を行なう気筒数制御エンジ
ンとして構成されている。そしてこのエンジンの
第２、第３気筒１０６，１０８には周知の吸気弁
駆動装置及び排気弁駆動装置が備えられる一方第
１気筒１０４及び第４気筒１１０には第２図に示
すように吸気弁１１２の作動を停止する弁停止機
構１１４を有した吸気弁駆動装置１１６と排気弁
１１８の作動を停止する弁停止機構１２０を有し
た排気弁駆動装置１２２が備えられている。

吸気弁駆動装置１１６は、カム軸１２４に形成
された吸気カム１２６、同吸気カム１２６によつ
て揺動される吸気ロツカアーム１２８、同吸気ロ
ツカアーム１２８を枢支するとともに油通路１３
０が形成されたロツカ軸１３２、及び吸気ロツカ
アーム１２８に支持された気筒停止手段としての
弁停止機構１１４を有している。弁停止機構１１
４は、吸気ロツカアーム１２８に固着されたシリ
ンダ１３４、同シリンダ１３４内に摺動自在に配
設されたプランジヤ１３６、上記油通路１３０に
油圧が作用したときにプランジヤ１３６をシリン
ダ１３４内に摺動自在ならしめ、油圧通路１３０
の油圧が低下したときにプランジヤ１３６を突出
状態に固定ならしめるストツパ１３８、及びシリ
ンダ１３４内に配設されてプランジヤ１３６を突
出方向に付勢する図示しないスプリングを備えて
いる。

排気弁駆動装置１２２は、カム軸１２４に形成
された排気カム１４０、同排気カム１４０によつ
て揺動される排気ロツカアーム１４２、同排気ロ
ツカアーム１４２を枢支するとともに油通路１４
４が形成されたロツカ軸１４６、及び排気ロツカ
アーム１４２に支持された気筒停止手段としての
弁停止機構１２０を有している。弁停止機構１２
０は、排気ロツカアーム１４２に固着しれたシリ
ンダ１４８、同シリンダ１４８内に摺動自在に配
設されたプランジヤ１５０、上記油通路１４４に
油圧が作用したときにプランジヤ１５０をシリン
ダ１４８内に摺動自在ならしめ、油通路１４４の
油圧が低下したときにプランジヤ１５０を突出状
態に固定ならしめるストツパ１５２、及びシリン
ダ１４８内に配設されてプランジヤ１５０を突出
方向に付勢する図示しないスプリングを備えてい
る。上記油通路１３０および１４４はロツカカバ
ー内の油通路１５４を介して図示しないエンジン
の圧油供給源（例えば潤滑油オイルポンプ）に接
続されており、上記油圧通路１３０および１４４
への油圧の給排は油通路１５４に設けられた電磁
式制御弁２００を制御することにより行なわれ
る。この電磁式制御弁２００は図示しないソレノ
イドが励磁されると油圧通路１３０および１４４
へ油圧を供給し、同ソレノイドが非励磁となると
油圧通路１３０および１４４への油圧供給を停止
するように構成されている。

ところで上述した各気筒１０４，１０６，１０
８，１１０の燃焼室に吸気を供給する吸気通路１
にはスロツトル弁２が介装されている。このスロ
ツトル弁２が取付けられる軸２ａには、これと一
体に回転するレバー３が設けられ、同レバー３に
は図示しないアクセルペダルに連結されるワイヤ
４が装着されている。そして運転者がアクセルペ
ダルを踏み込むとワイヤ４はレバー３を介しスロ
ツトル弁２を開方向に駆動するように構成されて
いる。なお、アクセルペダルが踏み込まれていな
いときには、スロツトル弁２は図示しないリター
ンスプリングにより閉方向に付勢されてレバー３
がアジヤストスクリユー５に当接する位置（スロ
ツトル弁２の最小開度位置）に保持されるように
構成されている。

またスロツトル弁２介装位置上流側の吸気通路
には燃料噴射弁６が設けられ、同通路の上流端は
図示しない吸気流量計、エアクリーナを介し大気
に連通されている。燃料噴射弁６から噴射される
燃料の量は、上記吸気流量計で検出される吸入空
気量信号やその他の運転状態信号（例えば、エン
ジン回転数、スロツトル弁開度、冷却水温、吸気
温）に基いて決定されるようになつている。

さらに吸気通路１にはスロツトル弁２介装位置
をバイパスして同介装位置の上流側吸気通路と下
流側吸気通路とを連通せしめるバイパス吸気通路
７が設けられており、このバイパス吸気通路７に
はバイパス弁８が介装されている。従つてエンジ
ンＥの各燃焼室にはスロツトル弁２を経由する吸
気とバイパス弁８を経由する吸気とが供給される
ようになつている。ところでバイパス弁８は連結
部材９を介し圧力応動装置１０のダイヤフラム１
０ａと連結せしめられている。圧力応動装置１０
にはこのダイヤフラム１０ａにより仕切られる第
１室１０ｃと第２室１０ｂとが形成されている。
第１室１０ｃは連通路１１を介しバイパス弁８介
装位置の上流側バイパス吸気通路７に連通されて
大気室となつており、他方第２室１０ｂは連通路
１２と三方切換弁装置１３を介しスロツトル弁２
介装位置上流側吸気通路とスロツトル弁２介装位
置下流側吸気通路とに連通されている。また第２
室１０ｂにはダイヤフラム１０ａを介しバイパス
弁８を閉方向に付勢するスプリング１０ｄおよ
び、同バイパス弁８の最大開度位置を設定するア
ジヤストスクリユー１０ｅが設けられ、上記バイ
パス弁８はこの第２室１０ｂに負圧が作用しない
ときにはスプリング１０ｄの付勢力により最小開
度位置（この場合全閉位置）に位置し、第２室１
０ｂに負圧が作用すると最大開度位置に位置する
ようになつている。

三方切換弁装置１３にはスプリング１３ｃの作
用により常時は同装置１３とスロツトル弁２介装
位置下流側吸気通路とを結ぶ負圧通路１４側の開
口を閉塞するプランジヤ１３ｂが設けられてお
り、このプランジヤ１３ｂはソレノイド１３ａが
励磁状態になるとスプリング１３ｃの付勢力に抗
して第１図上方に移動し三方切換弁装置１３とス
ロツトル弁２介装位置上流側吸気通路とを結ぶ大
気通路１５側の開口を閉塞するようになつてい
る。

ところで、エンジンを無負荷状態で且つ低回転
域で運転させるときには、全気筒運転を行なう場
合と一部気筒運転を行なう場合とで吸入空気量に
対する回転数特性が第３図に示すように異なつて
いる。また自動車においては、アイドル運転状態
において、変速機がニユートラルのときは、燃費
節約の観点から一部気筒運転即ち２気筒運転にす
るのが好ましく、発進準備のために変速機を第１
速に入れたときは、発進性能向上の観点から全気
筒運転即ち４気筒運転にするのが好ましく、その
際さらに例えば排気量1400c.c.のエンジンでは、２
気筒アイドル運転時の回転数は第３図に符号Ａで
示すように約800rpmとすることが、ストール防
止や振動発生防止の面で好ましく、４気筒アイド
ル運転時の回転数は第３図に符号Ｂで示すように
約700rpmとすることが発進性能と燃費の双方を
考慮する上で好ましい。

そこで、２気筒アイドル運転時にエンジン回転
数を約800rpmにし、４気筒アイドル運転時にエ
ンジン回転数を約700rpmにするためには、第３
図に示すごとく、エンジン燃焼室へ供給される吸
入空気量をそれぞれ異なる適正なものにしなけれ
ばならない。すなわちアイドル運転時において、
２気筒運転時に必要とされる吸入空気量と４気筒
運転時に必要される吸入空気量とを比べると、前
者が後者よりも少なくてすむ。逆にいえば後者は
前者よりも多くしなければならない。

したがつて、４気筒運転時には、バイパス弁８
を開放して吸入空気量を増加せしめ、２気筒運転
時にはバイパス弁８を閉塞して吸入空気量を減少
せしめるように制御すればよい。

これを実現するために、三方切換弁装置１３が
設けられており、この三方切換弁装置１３のソレ
ノイドコイル１３ａがコントロールユニツト１８
の制御出力側に接続されている。

コントロールユニツト１８は、負荷信号、変速
位置信号、回転数信号や車速信号等を入力として
一部気筒運転にすべきか、全気筒運転にすべきか
を判別するものであり、したがつてもし一部気筒
運転即ち２気筒運転にする必要がある場合は、こ
のコントロールユニツト１８はソレノイド１３ａ
へ消磁信号を出力する。このためプランジヤ１３
ｂがスプリング１３ｃにより第１図下方に付勢さ
れており、負圧通路１４側の開口が閉塞され、大
気通路１５側の開口が開放されることになるの
で、第２室１０ｂには大気圧が作用し、バイパス
弁８が全閉位置となり、作動中の気筒の燃焼室に
はスロツトル弁２を経由する吸気のみが供給され
ることになり、これによりエンジン回転数が２気
筒アイドル運転を行なうのに適正な値（約
800rpm）となる。この説明からわかるようにア
ジヤストスクリユー５は２気筒アイドリング運転
時に適正なエンジン回転数となるように調整され
ている。

またもし、全気筒運転即ち４気筒運転にする必
要がある場合は、コントロールユニツト１８はソ
レノイド１３ａへ励磁信号を出力する。これによ
り、プランジヤ１３ｂが駆動されて、吸気マニホ
ルド負圧が第２室１０ｂに作用するため、バイパ
ス弁８がアジヤストスクリユー１０ｅによつて設
定される最大開度まで移動せしめられ、各気筒の
燃焼室へはスロツトル弁２を経由する吸気とバイ
パス弁８を経由する吸気とが供給され、これによ
りエンジン回転数が４気筒アイドル運転を行なう
のに適正な値（約700rpm）となる。なお、この
説明からもわかるように、アジヤストスクリユー
１０ｅは、４気筒アイドル運転時に適正なエンジ
ン回転数となるに必要な吸気量を確保するため
に、アジヤストスクリユー５によつて設定される
（スロツトル弁２を経由する）吸気量に付加する
分の吸気量を設定しているものである。

またコントロールユニツト１８は三方切換弁装
置１３および圧力応動装置１０と協力して吸気流
量制御手段を構成すべくソレノイド１３ａに接続
されているほか、上述した電磁式制御弁２００の
図示しないソレノイドにも接続されており、同ユ
ニツト１８はこの電磁式制御弁２００と協力して
気筒数制御手段を構成している。そしてコントロ
ールユニツト１８は２気筒運転にする必要がある
と判断した場合にはこの電磁式制御弁２００のソ
レノイドに励磁信号を出力し、また４気筒運転に
する必要があると判断した場合には該ソレノイド
へ消磁信号を出力するようになつている。

ところで、排気量1400c.c.のエンジンでは、４気
筒アイドル運転時のエンジン回転数が700rpmの
とき吸気マニホルド負圧は500mmHg位であり、更
に２気筒アイドル運転時のエンジン回転数が
800rpmときの吸気マニホルド負圧は400mmHg位
であるから、４気筒アイドル運転状態から２気筒
運転状態へ切替える、すなわち三方切換弁装置１
３を大気側にすると、吸気マニホルド負圧は急に
変化できないため、吸気マニホルド負圧が500mm
Hg位の２気筒運転状態となり、その結果トルク
不足となつて、エンジン回転数が第５図ａに示す
ように落ち込み、最悪の場合、エンジンが停止し
てしまう。

そこでこの事態を解消するために、大気通路１
５に絞り１６が設けられている。即ちこの絞り１
６を設けることにより圧力応動装置１０内の負圧
が徐々に大気により希釈されるためバイパス弁８
の閉方向への作動は徐々に行なわれる。その結果
切替過渡時におけるエンジン回転数の落込みを第
５図ｂに示すように少なくできスムーズな切替え
を達成できる。

なお、絞り１６は絞り過ぎると、第５図ｃに示
すようにオーバシユートが大きくなつて好ましく
ないので、適度の絞り量に設定する。

逆に、２気筒アイドル運転状態から４気筒運転
状態へ切替える、すなわち三方切換弁装置１３を
吸気マニホルド負圧側にすると、同様に吸気マニ
ホルド負圧が400mmHg位の４気筒運転状態となつ
て、一瞬エンジン回転数が上昇するが、圧力応動
装置１０の応答の遅れ（通路１４には絞りがない
が多少の遅れは生じる。）で、空気流入量が定常
よりも少ないため、第４図に実線で示すごとく、
すぐ定常状態に近づく。

なお、積極的に圧力応動装置１０の作動を遅ら
せると、第４図に点線で示すごとくく、回転数落
込み側にオーバシユートを起こすため、このよう
な２気筒運転から４気筒運転への切替の場合は、
圧力応動装置１０の作動は急速に行なわれる方が
一瞬のエンジン回転数の上昇があつても好まし
い。このため、通路１４には絞りがないのであ
る。

上記構成によれば、例えば車両が停止状態にあ
り、アクセルペダルが踏まれていない状態で変速
機の変速位置が中立位置にあるときは、コントロ
ールユニツト１８は、２気筒運転状態となるよう
電磁式制御弁２００のソレノイドへ励磁信号を出
力し、ソレノイド１３ａへ消磁信号を出力する。

この際は、油圧通路１３０，１４４へ圧油が供
給され、２個の休筒用気筒１０４，１１０の吸・
排気弁が非作動となり一部気筒運転が覆行される
とともに第１図に示すごとく圧力応動装置１０の
第２室１０ｂには三方切換弁装置１３、大気通路
１５を介し大気が作用し、バイパス弁８がスプリ
ング１０ｄの付勢力によつて全閉位置にあつて、
作動中の気筒１０６，１０８の燃焼室にはスロツ
トル弁２を経由する吸気のみが供給される状態と
なつているので、エンジンＥにおいては約
800rpmでの２気筒アイドリング運転が行なわれ
ることになる。

この状態から、クラツチペダルを踏んで変速機
の変速位置を中立位置から第１速（前進最低速
段）位置に変更して発進準備状態にすると、コン
トロールユニツト１８は４気筒運転状態となるよ
う電磁式制御弁２００のソレノイドへ消磁信号を
出力し、ソレノイド１３ａへ励磁信号を出力す
る。

すると油圧通路１３０，１４４への圧油供給は
停止され、２個の休筒用気筒１０４，１１０の
吸・排気弁が作動可能となり全気筒運転が行なわ
れうる状態となる。また三方切換弁装置１３の弁
体１３ｂが第６図に示すように上方に移動し大気
通路１５が閉塞される一方で負圧通路１４が開放
されるので、圧力応動装置１０の第２室１０ｂに
は吸気負圧が速やかに作用し、ダイヤフラム１０
ａがスプリング１０ｄの付勢力に抗して左方に移
動しバイパス弁７が最大開度位置まで急速に移動
せしめられる。この状態では作動中の全気筒１０
４，１０６，１０８，１１０の各燃焼室にはスロ
ツトル弁２を経由する吸気とバイパス弁８を経由
する吸気とが供給され、エンジン回転数（アイド
リング回転数）は約700rpmとなつている。なお
この際バイパス弁８は急速に開成されるので切換
過渡時にエンジン回転数の落ち込みを招くことは
ない。そして、この状態から再び変速機をニユー
トラルにすると、コントロールユニツト１８から
再び２気筒運転のための信号が電磁式制御弁２０
０のソレノイドと三方切換弁装置１３のソレノイ
ド１３ａへ供給され、これにより休筒用気筒１０
４，１１０の吸・排気弁が再び非作動となる一方
三方切換弁装置１３が再び大気側をあける。

これにより、圧力応動装置１０の第２室１０ｂ
から、三方切換弁１３および絞り１６を通じ負圧
制御信号が大気側へ徐々に解放される即ち第２室
１０ｂへ大気圧が徐々に作用し、その結果ダイヤ
フラム１０ａがスプリング１０ｄに付勢されて右
方へ移動しバイパス弁８は開度が徐々に小さくな
り最終的に全閉となる（第１図参照）。この際バ
イパス弁８の開度が徐々に小さくなるため、切換
過渡時に、エンジン回転数の落ち込みを招くこと
がなく、約800rpmで２気筒アイドル運転を再び
行なうことができる。

上記実施例では、バイパス吸気通路７の上流端
をスロツトル弁２上流側の吸気通路に連通した
が、この上流端は第２のエアクリーナを介し直接
に大気に連通させてもよい。

また上記実施例では大気通路１５に絞り１６を
設けて４気筒運転から２気筒運転へ切換わるとき
のエンジン回転数の落ち込み防止を計つたが、こ
れは、第７図に示す如く圧力応動装置１０と三方
切換弁装置１３との間の通路１２に、絞り２０と
チエツクバルブ２１とを並列に設け、負圧印加時
には急速に、又負圧解除時には徐々に圧力応動装
置１０を作動させるようにしても前述の実施例の
場合と略同様の効果ないし利点が得られる。

さらに、遅延時間可変の遅延回路を設けるなど
して、コントロールユニツト１８からソレノイド
１３ａへの信号を調整することにより、バイパス
弁８の開側への制御は急速に行なうが、閉側への
制御は徐々に行なうようにしてもよい。

また、圧力応動装置１０のかわりにパルスモー
タ等の電動機を用いてバイパス弁８を駆動するよ
うに構成してもよい。

なお、本発明は４気筒式気筒数制御エンジンの
ほか、その他の多気筒式気筒数制御エンジンにも
適用できる。

以上詳述したように、本発明の気筒数制御エン
ジンのアイドリング調整装置によれば、全気筒運
転時と一部気筒運転時とにおけるアイドル回転数
をアクセルペダルの操作なしに各々独立して調整
することができるので、燃費の節約と発進性能の
向上とを共に満足させることができ、極めて実用
価値の高いものである。

また、作動気筒数の切替過渡時に、エンジン回
転数が低下することも防止でき、振動の少ない円
滑なエンジン作動を実現させることも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構造を示す模
式図、第２図は第１図の―矢視説明図、第３
図、第４図および第５図ａ〜ｃはいずれも上記実
施例の作用を説明するためのグラフ、第６図は同
実施例の作用を説明する模式図、第７図は本発明
の変形例を示す概略構成図である。 １…吸気通路、２…スロツトル弁、３…レバ
ー、４…ワイヤ、５…アジヤストスクリユー、６
…燃料噴射弁、７…バイパス吸気通路、８…バイ
パス弁、１０…圧力応動装置、１２…連通路、１
３…三方切換弁装置、１４…負圧通路、１５…大
気通路、１６…絞り、１８…コントロールユニツ
ト、２００…電磁式制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多気筒エンジンの一部の気筒に関連して設け
   られ同一部の気筒への吸入空気の導通を遮断する
   ことにより同一部の気筒の作動を停止せしめる気
   筒停止手段、同気筒停止手段に制御信号を供給し
   て上記エンジンのアイドリング運転時の作動気筒
   数を制御する気筒数制御手段、上記エンジンの吸
   気通路のスロツトル弁をバイパスするバイパス通
   路に設けられ同エンジンの各気筒に供給される吸
   入空気量を調整するスロツトルバイパス弁、上記
   気筒数制御手段の制御動作に呼応して上記スロツ
   トルバイパス弁を制御し、アイドリング運転時に
   上記作動気筒数に応じて上記吸入空気量を増減せ
   しめる吸気流量制御手段を備え、アイドリング運
   転時に上記気筒数制御手段から全気筒作動運転を
   行わしめる出力信号が発せられたときに上記吸気
   流量制御手段が上記スロツトルバイパス弁を開動
   せしめ、アイドリング運転時に上記気筒数制御手
   段から一部気筒作動運転を行わしめる出力信号が
   発せられたときに上記吸気流量制御手段が上記ス
   ロツトルバイパス弁を閉動せしめるように構成さ
   れたことを特徴とする気筒数制御エンジンのアイ
   ドリング調整装置。