JPH0154534B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデイーゼル機関の気筒数制御装置に関
し、更に詳しくは、多気筒デイーゼル機関の負荷
が小さいときに、その一部気筒の作動を停止させ
て機関の摩擦損失を減少させることにより、燃費
を向上させ、且つ未燃HC（炭化水素）を低減さ
せることのできるデイーゼル機関の気筒数制御装
置に関するものである。

［従来の技術］ 元来、デイーゼル機関には吸入空気量の絞り手
段がないために、無負荷運転から全負荷運転まで
大量の空気を吸入して圧縮、排気の仕事をしてい
る。

このための仕事量は膨大なものであり、デイー
ゼル機関の全摩擦損失の半分近くはこの圧縮、排
気行程で生じるものである。特に、デイーゼル機
関が低負荷で運転されている時には、機関の正味
仕事量に対する摩擦損失の比率は大きくなつてい
る。そこで従来、デイーゼル機関が低負荷で運転
される時に、その圧縮、排気行程で生じる摩擦損
失、いわゆるポンピング損失を低減させるため、
吸入空気量を絞ろうという試みがある。

しかしながら、従来のデイーゼル機関の方式で
は、単に吸入空気量を絞つたりしてポンピング損
失を大巾に減少させると、炭化水素（HC）が増
大したり、始動性が損なわれたり、青白煙が増加
する等の不具合を生じるために、前記試みは未だ
に実用化されていない。

また、通常の直列型デイーゼル機関では、燃料
噴射ポンプは１個しかなく、各気筒への燃料噴射
量は同一であり、機関運転中に気筒毎にそれぞれ
の気筒への燃料噴射量を変更することはできなか
つた。

そこで、エンジンを低負荷運転する場合に、一
部の気筒への吸気通路に吸気絞り弁を設け、該一
部気筒への作動を休止させる際に前記絞り弁を閉
止させるようにした実開昭55−161034号公報の考
案がある。この先行技術は、エンジンの負荷が所
定値、例えばアクセル踏み込み量が1/2以下の低
負荷にあるときにオンする負荷スイツチにより電
磁弁を作動させてダイヤフラム装置に負圧を導入
するか、あるいはソレノイド装置を用いて前記吸
気絞り弁を閉止するとともに、前記気筒への燃料
供給を遮断するようにしたものである。

また、前記休止気筒への燃料供給を停止する手
段として、燃料噴射弁に供給する燃料をバイパス
させて燃料を逃す切換弁を設けた特開昭55−
13825号公報の発明がある。この先行技術の燃料
逃し弁は、閉止方向に付勢される弁体に該弁体を
駆動する雄ねじを当接させ、該雄ねじをレバーで
回転させて前記逃し弁を開閉させる手段が開示さ
れている。

また、前記燃料遮断用電磁弁を列型燃料噴射ポ
ンプの各燃料吸い込み孔に設けた実開昭55−
122220号公報の考案がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記３件の先行技術はいずれも
エンジンの負荷が所定の値になつたときに一部の
気筒を休止させるために、エンジンの出力が不連
続的に変化する危険がある。

そこで、吸気管に燃料を供給するタイプのエン
ジンについて減気筒運転の切換え時に出力を連続
的に変化させるようにした特開昭52−114819号公
報の発明がある。この先行技術は、同公報の記載
によれば、減気筒運転するエンジンの燃料通路に
弁を介装して燃料供給を遮断できるようにし、ま
た吸気管に絞り弁を設けて、前記燃料用弁の開閉
と吸気管絞り弁との開度調節とによつて気筒数を
変更した際に出力が連続して変化できるようにし
たものである。

前記公報の実施例によれば、４気筒、６気筒、
８気筒に気筒数を変化させる場合に、休止気筒の
燃料用弁を閉止すると共に、吸気絞り弁の開度を
機関回転数に合わせて４気筒では０〜90゜、６気
筒では30〜90゜、８気筒では60〜90゜に制御する手
段について開示している。即ちこの先行技術で
は、休止気筒に供給する燃料通路を開・閉するこ
とと、気筒数に合わせて吸気絞り範囲を特定範囲
に限定し、しかも気筒数変更の際には該絞り量を
急激に変化させることにより出力の連続性を得る
ようにしたものである。

したがつて、前記のように吸気絞り弁に極めて
複雑な構造・操作が必要となり、またエンジンの
調整・整備も複雑になるという問題がある。ま
た、気筒数変化に際し、吸気量を急に絞つた場合
には燃焼状態を悪化させる危険があり、好ましく
ない。しかもデイーゼル機関の場合には、吸気を
絞つて出力を調整することは困難である。

そこで本発明は、前記問題に着目して成された
ものであり、デイーゼル機関の負荷検出値が設定
値以下の減気筒運転では、一部気筒の吸気遮断弁
と排気遮断弁を同時に閉じることにより、吸気系
および排気系からの空気吸入を阻止して機関のポ
ンピング損失を低減し、燃費率を向上させるとと
もに、前記減気筒運転では燃料逃し量調整弁によ
り前記気筒の燃料遮断を行なうことにより、前記
燃費率を一段と向上させ、且つ排気中の炭化水素
（HC）の排出量をも低減して排気浄化率を向上
させ、さらに、前記減気筒運転では、前記気筒以
外の休止しない気筒が分配型燃料噴射ポンプの作
動によつて燃料の吐出量を最大となして高出力で
稼動することにより機関の燃焼効率を向上せし
め、また、前記設定値を超えた高負荷運転では、
低負荷運転で休止しなかつた気筒を最大出力に維
持したまま、前記設定値から増加する負荷に応じ
た燃料を供給して機関出力を増加させ、機関の燃
焼効率を一段を向上させることができ、さらに、
前記気筒数制御装置は、分配型燃料噴射ポンプに
前記調整弁を内蔵することにより、該調整弁によ
る燃料戻し通路とチヤンバ室との遮断および開放
を瞬時に行なわせて運転気筒数の変化に対する機
関運転のレスポンスを向上させることができるデ
イーゼル機関の気筒数制御装置を提供することを
目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明の構成は、
負荷検出手段と、一部気筒用燃料逃し量調整弁を
内蔵し、かつ前記負荷検出手段の検出値が設定値
に達すると吐出量を最大にする分配型燃料噴射ポ
ンプと、前記気筒の吸、排気遮断弁と、前記検出
値が設定値以下では前記両遮断弁の閉止と前記調
整弁の開放とを行い、前記設定値を超えると前記
両遮断弁の開放と前記設定値からの負荷増加量に
応じた前記調整弁の絞りを行なう制御手段とから
なるデイーゼル機関の気筒数制御装置にある。

［作用］ 前記構成を有する本発明のデイーゼル機関の気
筒数制御装置の作用は次の通りである。

まず、機関の負荷が設定値まではアクセルペダ
ルの踏み込み量が少ないため、前記燃料逃し量調
整弁は全開状態にあり、前記一部気筒へ噴射され
た燃料は全て燃料戻し通路に流れて、前記一部気
筒の燃料噴射ノズルには燃料は供給されない。ま
た、前記制御手段の作動によつて前記吸気遮断弁
および前記排気遮断弁は全閉状態となつている。

次に、アクセルペダルの踏み込み量が増加し、
機関負荷が設定値に達すると、前記一部気筒以外
の気筒は全負荷状態となるが、機関全体としての
負荷は1/2となつている。

機関負荷が前記設定値を超えると、前記燃料逃
し量調整弁が燃料戻し通路への通路を閉じる方向
に動き、前記一部気筒には次第に燃料が供給され
るようになる。同時に前記制御手段の作動により
前記吸気遮断弁および前記排気遮断弁が全開とな
り、前記一部気筒の作動が開始される。さらに、
アクセルペダルを踏み込んで行くと、前記燃料逃
し量調整弁は全閉となり、前記一部気筒には前記
燃料噴射ポンプの燃料噴射が全量供給される。こ
の間前記一部気筒以外の気筒は常に全負荷で運転
されており、前記燃料逃し量調整弁が全閉となつ
た状態でデイーゼル機関は最大出力を得ることが
できる。アクセルペダルを戻すと、これまでと全
く逆の順序で機関は減気筒運転状態に戻ることに
なる。

このように本発明のデイーゼル機関の気筒数制
御装置によれば、機関負荷がアイドルから設定値
まではデイーゼル機関の前記一部気筒は吸気遮断
と燃料遮断と排気遮断とが同時に行われており、
作動するのは前記一部の気筒以外の気筒のみとな
る。従つて、機関負荷がアイドルから設定値まで
は前記一部気筒のポンピング損失がなくなるた
め、従来のデイーゼル機関に比較して機関の摩擦
損失が大幅に低下する。

このため、特に抵負荷域での使用頻度が高い乗
用車用のデイーゼル機関では、従来のものに比較
して大幅に燃費が向上している。

また、低負荷時には一般的に排気中の炭化水素
（HC）も急増するが、作動している前記一部気
筒以外の気筒の負荷は一般的なデイーゼル機関に
比較して相対的に増加し、HC急増域を外れた領
域で運転されるとともに、排気ガス量も1/2にな
るため全体として排気中のHC濃度の低減を図る
ことができる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すデイーゼル機
関の気筒数制御装置の全体構成図であり、１は、
第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第
４気筒＃４を具備する４気筒のデイーゼル機関、
２は吸気マニホールド、４は分配型燃料噴射ポン
プ、５は機関の気筒毎に具備された燃料噴射ノズ
ル、１２，１３はアクセルペダル１１に連動して
燃料噴射ポンプ４よりの燃料噴射量を調節するコ
ントロールレバーである。

前記４気筒デイーゼル機関１の第２気筒＃２お
よび第３気筒＃３への燃料の供給を停止できるよ
うに燃料噴射ポンプ４の第２、第３気筒＃２，
＃３への燃料圧送路４ｆに連通した燃料戻し通路
２３の途中に、燃料逃し量調整弁６を内蔵させる
とともに、前記第２、３気筒の吸気マニホールド
２には吸気遮断弁３を設けて、前記気筒への吸気
も遮断できるようになし、且つ排気マニホールド
２７にも排気遮断弁２８を設けて、前記気筒から
の排気も遮断できるようになつている。

前記燃料逃し量調整弁６を内蔵する分配型燃料
噴射ポンプ４の構造は、第２，３図に示す通り
で、ポンプハウジング４ａ内のチヤンバ室４ｂに
溜つている燃料は、駆動軸４ｃおよびカムデイス
ク４ｄの働きで往復動する一個のプランジヤ４ｅ
によつて分配され、各気筒の燃料圧送路４ｆから
デリバリバルブ４ｇを経て各気筒の燃料噴射ノズ
ル５から噴射されるようになつている。

この燃料噴射量を調整するのがスピルリング４
ｈで、これは中間のリンク４ｋを介して前記コン
トロールレバー１２に連結している。

本発明では、前記のように構成されている燃料
噴射ポンプ４の第２、３気筒＃２，＃３の燃料圧
送路４ｆとチヤンバ室４ｂに連通する燃料戻し通
路２３を設け、その途中に燃料逃し量調整弁６が
設けられている。

この燃料逃し量調整弁６は、スピルコントロー
ルレバー１８により回転して前記燃料戻り通路２
３を開閉するようになつており、スピルコントロ
ールレバー１８はリンク２４によりコントロール
レバー１３に連結している。コントロールレバー
１２，１３およびキヤンセルスプリング１７の作
動については後述する。

第２，３図の状態のように燃料逃し量調整弁６
が燃料戻し通路２３を閉じている時には、プラン
ジヤ４ｅにより圧送される燃料はどの燃料圧送路
４ｆからも燃料噴射ノズル５に供給されるが、ス
ピルコントロールレバー１８が回転して燃料戻し
通路２３が開いている時には、その開度量に応じ
て第２、３気筒に圧送される燃料は燃料戻し通路
２３からチヤンバ室４ｂに戻るようになつてい
る。従つて、燃料逃し量調整弁６が燃料戻し通路
２３を全開する時には、第２、３気筒に圧送され
る燃料は全量チヤンバ室４ｂに戻り、燃料噴射ノ
ズル５からは全く燃料は噴射されない。

前記スピルコントロールレバー１８は、第１図
に示すように、リンク２４により燃料噴射ポンプ
４のコントロールレバー１３に連結しており、コ
ントロールレバー１３が鎖線Ｃで示す設定回転角
度を超えた時に回転するようになつているが、ゼ
ロスピルリミツタ１９および最大スピルリミツタ
２０により最大回転角度および基準位置が規定さ
れている。２１はリターンスプリングである。

燃料噴射ポンプ４の燃料噴射量を制御するコン
トロールレバーは、本発明では第１、４気筒
＃１，＃４の燃料噴射量を制御するコントロール
レバー１２と、第２、３気筒＃２，＃３の燃料噴
射量を燃料逃し量調整弁６により制御するコント
ロールレバー１３とに分かれており、両コントロ
ールレバー１２，１３はキヤンセルスプリング１
７により連結されている。

そして、これら両レバー１２，１３は、アクセ
ルペダル１１が踏まれていない状態ではリターン
スプリング１４とアイドルストツパ１６により第
１図の位置で静止するようになつている。１５は
前記コントロールレバー１２用のフルロードスト
ツパである。

以上が本発明の燃料制御系の構成であるが、次
に吸気マニホールド２に設けた吸気量制御系の構
成について詳細に説明する。

第２、３気筒の吸気マニホールド２に設けられ
た吸気遮断弁３はレバー２６によりリンク２５に
接続しており、このリンク２５はソレノイド９に
吸引された時に矢印Ｅ方向に動いてレバー２６を
Ｆのように回転させ、吸気遮断弁３を開いて吸気
を第２、３気筒に送り込むようになつている。そ
してソレノイド９はリレー８がオンしたときにリ
ンク２５を吸引し、リレー８は吸、排気遮断弁開
閉スイツチ７の可動接点７ａがスピルコントロー
ルレバー１８に押圧されて固定接点７ｂに接触し
ている間だけオンするようになつている。１０は
バツテリである。

次に排気マニホールド２７に設けた排気量制御
系の構成について詳細に説明する。

第２、３気筒の排気マニホールド２７に設けら
れた排気遮断弁２８はレバー２９およびリンク２
５ａにより前記リンク２５に接続しており、この
リンク２５はソレノイド９に吸引されたときに矢
印Ｅ方向に動いてレバー２６をＦのように回転さ
せ、排気遮断弁２８を開いて排気を第２、３気筒
より排出するようになつている。

本発明のデイーゼル機関の気筒数制御装置は以
上のように構成されており、次にこの気筒数制御
装置の気筒数制御作動について説明する。

まず、機関の負荷条件を全負荷を１とし、その
半分を1/2のように表わして、気筒数を制御する
負荷条件の設定値を全負荷の1/2とし、このとき
のコントロールレバー１２，１３の位置を鎖線Ｃ
の位置とすると、アイドル状態から1/2負荷まで
はアクセルペダル１１の踏み込み量が少ないた
め、燃料噴射ポンプ４のコントロールレバー１
２，１３は鎖線で示したレバー位置ＢとＣの間を
一体になつて回転するが、リンク２４は移動しな
い。このとき燃料噴射ポンプ４のプランジヤ４ｅ
は、全気筒に対して同量の燃料を噴射するが、前
記のように、リンク２４はスピルコントロールレ
バー１８に力を作用させないので燃料逃し量調整
弁６は全開状態にあり、第２、３気筒＃２，＃３
へ噴射された燃料は全て燃料戻し通路２３に流れ
て第２、３気筒の燃料噴射ノズル５には燃料は供
給されない。

また、このとき吸、排気遮断弁開閉スイツチ７
はオフ状態にあるので、リレー８およびソレノイ
ド９は作動せず、吸気遮断弁３および排気遮断弁
２８は全閉状態となつている。

次に、アクセルペダル１１の踏み込み量がさら
に増加すると、第１、４気筒用のコントロールレ
バー１２はフルロードストツパ１５に当り、これ
以上回転しなくなる。このとき第１、４気筒は全
負荷状態であるが、機関全体としての負荷は1/2
となつている。

ところが、これまでキヤンセルスプリング１７
の働きによりコントロールレバー１３と一体にな
つて回転していた第２、３気筒用のコントロール
レバー１３はもともと別体であるために、コント
ロールレバー１２がフルロードストツパ１５に回
転を制止されてもそのままを続けることができ、
鎖線Ｃで示す設定回転角度を越えるとリンク２４
を介してスピルコントロールレバー１８を回転さ
せる。

このためスピルコントロールレバー１８の回転
角の増大に伴つて、燃料逃し量調整弁６が燃料戻
し通路２３への通路を閉じる方向に動き、第２、
３気筒には次第に燃料が供給されるようになる。
同時に吸、排気遮断弁開閉スイツチ７がオンにな
り、リレー８を介してソレノイド９へバツテリ１
０が接続されるためリンク２５，２５ａが吸引さ
れ、レバー２６，２９が図でＦ方向に回動して吸
気遮断弁３および排気遮断弁２８が全開となり、
第２、３気筒の作動が開始される。さらに、アク
セルペダル１１を踏み込んで行くと、スピルコン
トロールレバー１８がゼロスピルリミツタ１９に
当りこれ以上回転しなくなる。

このとき、燃料逃し量調整弁６は全閉となり、
第２、３気筒には燃料噴射ポンプ４の噴射燃料が
全量供給される。この間第１、４気筒は常に全負
荷で運転されており、燃料逃し量調整弁６が全閉
となつた状態で本発明デイーゼル機関１は最大出
力を得ることができる。アクセルペダル１１を戻
すと、これまでと全く逆の順序で機関は減気筒運
転状態に戻ることになる。

このように本発明のデイーゼル機関の気筒数制
御装置によれば、アイドル（無負荷）から1/2負
荷まではデイーゼル機関１の第２、３気筒は吸気
遮断と燃料遮断と排気遮断とが同時に行われてお
り、作動するのは第１、４気筒のみである。従つ
て、アイドルから1/2負荷までは第２、３気筒の
ポンピング損失がなくなるため、第４図の実線で
示すように、破線で示す従来のデイーゼル機関に
比較して機関の摩擦損失が大幅に低下する。

このため、特に低負荷域での使用頻度が高い乗
用車用のデイーゼル機関では、第５図の実線で示
すように、破線で示した従来のものに比較して大
幅に燃費が向上している。

また、低負荷時には一般的に排気中の炭化水素
（HC）も急増するが、作動している第１、４気
筒の負荷は一般的なデイーゼル機関に比較して相
対的に増加し、HC急増域を外れた領域で運転さ
れるとともに、排気ガス量も1/2になるため全体
として第６図に本発明が実線、従来が破線で示す
ように排気中のHC濃度の低減を図ることができ
る。

前記実施例では、４気筒中の２気筒の作動を低
負荷時に停止させる場合について説明したが、負
荷条件の差によつては１気筒分のみ作動を停止さ
せることも容易に実施できる。

また、３気筒や６気筒のデイーゼル機関の場合
には、それぞれ適宜の複数の気筒の作動を停止さ
せるというように、気筒数が異なつても本発明は
容易に実施することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明のデイーゼル機関の気筒
数制御装置は、負荷検出手段と、一部気筒用燃料
逃し量調整弁を内蔵し、かつ前記負荷検出手段の
検出値が設定値に達すると吐出量を最大にする分
配型燃料噴射ポンプと、前記気筒の吸、排気遮断
弁と、前記検出値が設定値以下では前記両遮断弁
の閉止と前記調整弁の開放とを行い、前記設定値
を超えると前記両遮断弁の開放と前記設定値から
の負荷増加量に応じた前記調整弁の絞りを行なう
制御手段とからなるので、負荷検出値が設定値以
下の減気筒運転では、一部気筒の吸気遮断弁と排
気遮断弁を同時に閉じることにより、吸気系およ
び排気系からの空気吸入が阻止され、機関のポン
ピング損失が低減され、燃費率が向上するととも
に、前記減気筒運転では前記燃料逃し量調整弁に
より前記気筒の燃料遮断を行なうことにより、前
記燃費率が一段と向上し、且つ排気中の炭化水素
（HC）の排出量も低減されて排気浄化率が向上
し、さらに、前記減気筒運転では、前記気筒以外
の休止しない気筒が前記分配型燃料噴射ポンプの
作動によつて燃料の吐出量が最大となして高出力
で稼動することにより機関の燃焼効率が向上し、
また、前記設定値を超えた高負荷運転では、低負
荷運転で休止しなかつた気筒を最大出力に維持し
たまま、前記設定値から増加する負荷に応じた燃
料を供給して機関出力を増加させ、機関の燃焼効
率を一段と向上させることができ、さらに、前記
気筒数制御装置は、前記分配型燃料噴射ポンプに
前記調整弁を内蔵することにより、該調整弁によ
る燃料戻し通路とチヤンバ室との遮断および開放
を瞬時に行うことができ、運転気筒数の変化に対
する運転気筒数の変化に対する機関運転のレスポ
ンスを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるデイーゼル
機関の気筒数制御装置の全体構成図、第２図は第
１図の燃料逃し量調整弁を内蔵する分配型燃料噴
射ポンプの断面図、第３図は第２図Ａ−Ａ線にお
ける断面図、第４図から第６図は本発明のデイー
ゼル機関と従来のデイーゼル機関の性能比較を示
す線図であつて、第４図は回転数と摩擦損失の関
係、第５図は負荷条件と燃費率の関係、第６図は
負荷条件とHC濃度の関係を各々表わすものであ
り、第７図は前記実施例におけるデイーゼル機関
の吸気系と排気系の構成図である。 １……デイーゼル機関、２……吸気マニホール
ド、３……吸気遮断弁、４……燃料噴射ポンプ、
５……燃料噴射ノズル、６……燃料逃し量調整
弁、７……吸、排気遮断弁開閉スイツチ、８……
リレー、９……ソレノイド、１１……アクセルペ
ダル、１２，１３……コントロールレバー、１８
……スピルコントロールレバー、２２，２２′…
…燃料噴射管、２３……燃料戻し通路、２５，２
５ａ……リンク、２６，２９……レバー、２８…
…排気遮断弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷検出手段と、一部気筒用燃料逃し量調整
   弁を内蔵し、かつ前記負荷検出手段の検出値が設
   定値に達すると吐出量を最大にする分配型燃料噴
   射ポンプと、前記気筒の吸、排気遮断弁と、前記
   検出値が設定値以下では前記両遮断弁の閉止と前
   記調整弁の開放とを行い、前記設定値を超えると
   前記両遮断弁の開放と前記設定値からの負荷増加
   量に応じた前記調整弁の絞りを行なう制御手段と
   からなるデイーゼル機関の気筒数制御装置。