JPH044459B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気筒数制御エンジンの吸気装置に関
し、更に詳細には、エンジンの運転状態に応じて
燃料を供給する気筒数を制御する気筒数制御エン
ジンの吸気装置に関する。

一般にエンジンは高負荷で運転するほど、燃費
率が良好となる傾向があるため、近年多気筒エン
ジンにおいてエンジン負荷が小さいときには一部
の気筒グループへの燃料供給を停止し、これによ
り残りの作動気筒の負荷を相対的に高め、低負荷
運転域の燃費率を改善する気筒数制御エンジンが
実用化されつつある。（特開昭57−338号等参照）
ところが、この気筒数制御エンジンにおいては、
減気筒運転から全気筒運転への復帰時に、復帰気
筒が冷却状態にあることから該気筒における燃焼
性が悪く、この復帰気筒の発生とトルクと、燃焼
を続けている気筒における発生トルクとの間にア
ンバランスが生じるという問題が生ずる。

そこで本発明は、上記した気筒数制御エンジン
の問題点に鑑み、減気筒運転から全気筒運転への
復帰時に各気筒における発生トルクにアンバラン
スを無くすことのできる気筒数制御エンジンの吸
気装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、エンジンの運転状態に応じて燃料を
供給する気筒数を制御する気筒数制御エンジンの
吸気装置において、燃料が供給される気筒に吸入
される吸気のスワールを運転状態に応じて可変制
御する吸気スワール制御装置、燃料が供給される
気筒が増加するときを検出して、検出信号を出力
する気筒数増加検出装置、および該気筒数増加検
出装置からの検出信号を受けて、気筒数が増加し
た時点から所定期間は、その時点まで燃料の供給
が行なわれていた気筒すなわち連続運転気筒に吸
入される吸気のスワールの強さを、その時点まで
燃料の供給が停止されていた気筒すなわち復帰気
筒の吸気スワールの強さとは異ならせる補正装置
を設けたことを特徴とするものである。

すなわち、本発明は、減気筒運転から全気筒運
転への復帰時に、所定期間例えば特開昭54−
74021号等によつて知られている吸気スワール制
御装置を利用して連続運転気筒の吸気のスワール
を弱め、該気筒における燃焼性を抑制し、これに
よつて復帰気筒と連続運転気筒の出力トルクを同
レベルにするものである。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい
実施例による気筒数制御エンジンの吸気装置につ
いて説明する。

第１図は、本発明の実施例による気筒数制御エ
ンジンの吸気装置の概略図であり、第２図および
第３図は、それぞれ第１図の線−および線
−に沿う断面図である。

図において符号Ｅは、自動車（図示せず）に搭
載される４気筒エンジンを示し、このエンジンＥ
は、後に詳細に説明するようにアイドル運転時や
減速時等の低負荷運転状態において、外側気筒す
なわち第１および第４気筒E₁およびE₄のみが作
動し、内側気筒すなわち第２および第３気筒E₂
およびE₃が休止するように気筒数制御が行なわ
れるようになつている。

エンジンＥの吸気系は、吸気管部１、スロツト
ル弁２ａ（第２図および第３図参照）を備えたキ
ヤブレータ２および吸気マニホルド３からなる。
この吸気マニホルド３は、上記第１乃至第４気筒
E₁〜E₄にそれぞれ別個に接続された第１乃至第
４気筒マニホルド部分３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを
備えている。

内側気筒である第２および第３気筒E₂および
E₃の吸気マニホルド部分３ｂ，３ｃには、気筒
数制御を行なうためのシヤツタバルブ４ａ，４ｂ
が配されている。このシヤツタバルブ４ａ，４ｂ
は共通のバルブシヤフト５に固着されており、こ
のバルブシヤフト５は、その長手方向軸線のまわ
りに回転できるようになつている。シヤツタバル
ブ４ａ，４ｂは、バルブシヤフト５が回転すると
き、同時に回転して第２、第３吸気マニホルド部
分３ｂ，３ｃを開閉するようになつている。バル
ブシヤフト５には、伝動機構６を介して電磁ソレ
ノイドであるアクチユエータ７が作動的に連結さ
れている。

このアクチユエータ７は、気筒数制御回路８に
接続され、この回路８からの励磁信号D₁を受け、
この励磁信号D₁に応じてバルブシヤフト５を回
転させて、通常状態において開いているシヤツタ
バルブ４ａ，４ｂを閉じるようになつている。気
筒数制御回路８は、入力端に、エンジンＥの回転
数を検出して、該回転数を示す回転数信号S₁を出
力するエンジン回転数センサ９、エンジン負荷を
検出するため吸管管負圧を検出し、該負圧に応じ
た負圧信号S₂を出力する負圧センサ１０、および
冷却水温度を検出し、該冷却水温度に応じた水温
信号S₃を出力する水温センサ１１の出力端が接続
されており、上記水温信号S₃が所定値以上であつ
て、かつ上記回転数信号S₁および負圧信号S₂で示
される座標が第４図の気筒数制御マツプのハツチ
ングで示した部分気筒運転領域Ａにあるとき、上
記励磁信号D₁を出力するようになつている。上
記したようにシヤツタバルブ４ａ，４ｂが閉じて
いるときは、第２、第３気筒E₂、E₃に吸気が行
なわれず、従つて該気筒E₂、E₃は休止状態とな
り、第１および第４気筒E₁、E₄のみが作動する
部分気筒運転状態となる。

第２図および第３図中、符号１２は、シリンダ
ブロツクを示し、このシリンダブロツク１２内に
は、ピストン１３が摺動自在に嵌合しており、こ
のピストン１３は、上下に往復動することにより
その上方に形成されている燃焼室１４を大小する
ようになつている。この燃焼室１４の上部には、
吸気ポート１５と排気ポート１６が形成されてお
り、該吸気ポート１５には上記吸気マニホルド３
が排気ポート１６には排気マニホルド１７が、そ
れぞれ接続されている。上記吸気ポート１５およ
び排気ポート１６には、それぞれ吸気バルブ１８
および排気バルブ１９が設けられており、これら
吸気および排気バルブ１８および１９は、動弁機
構２０によつてエンジンの回転に同期してそれぞ
れ所定のタイミングで開閉させられるようになつ
ている。

吸気マニホルド部分３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの
シリングブロツク１２内に形成された燃焼室１４
の近接部分の内部は、隔壁２１によつて通路面積
を比較的小さく設定した１次側吸気通路２２ａ
と、通路面積を比較的大きく設定した２次側吸気
通路２２ｂとに区画形成されている。吸気マニホ
ルド部分３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの２次側吸気通
路２２ｂには、それぞれ該通路２２ｂを開閉する
副スロツトル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ
が配設されている。副スロツトル弁２３ａと２３
ｄはバルブシヤフト２４ａに、副スロツトル弁２
３ｂと２３ｃはバルブシヤフト２４ｂにそれぞれ
固着されており、これらのバルブシヤフト２４
ａ，２４ｂは、その長手方向軸線のまわりに回転
できるようになつている。副スロツトル弁２３
ａ，２３ｄは、バルブシヤフト２４ａが回転する
とき同時に回転して、吸気マニホルド部分３ａ，
３ｄの２次側吸気通路２２ｂを開閉するようにな
つている。一方、副スロツトル弁２３ｂ，２３ｃ
は、バルブシヤフト２４ｂが回転するとき同時に
回転して吸気マニホルド部分３ｂ，３ｃの２次側
吸気通路２２ａを開閉するようになつている。バ
ルブシヤフト２４ａ，２４ｂには、それぞれ伝動
機構２５ａ，２５ｂを介して電磁ソレノイドであ
るアクチユエータ２６ａ，２６ｂが作動的に連結
されている。

このアクチユエータ２６ａ，２６ｂは、副スロ
ツトル弁制御回路２７に接続され、それぞれこの
回路２７からの励磁信号D₂、D₃を受け、この励
磁信号D₂、D₃に応じてバルブシヤフト２４ａ，
２４ｂを回転させて、副スロツトル弁２３ａ，２
３ｂ，２３ｃ，２３ｄの開閉を制御するようにな
つている。副スロツトル弁制御回路２７は、その
入力端に、上記負圧センサ１０、および上記気筒
数制御回路８出力端が接続されている。副スロツ
トル弁制御回路２７は、この気筒数制御回路８か
ら減気筒運転から全気筒運転への切り換えを示す
切換信号S₄を受けるようになつている。副スロツ
トル弁制御回路２７は、切換信号S₄を受けていな
い通常運転時には、上記負荷信号S₂に応じて同一
の値の励磁信号D₂およびD₃を出力し、副スロツ
トル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを同一の
開状態あるいは同一の閉状態とする。また、副ス
ロツトル弁制御回路２７は、切換信号S₄を受けて
いる切換運転時には、上記負荷信号S₂に応じて励
磁信号D₃を出力する一方、上記負荷信号S₂に応
じて演算された励磁信号D₃に設定電圧信号△Ｄ
を加えて励磁信号D′₂を出力して、副スロツトル
弁２３ａ，２３ｄの開度を副スロツトル弁２３
ｂ，２３ｃの開度より大きくする。これによつて
連続運転気筒E₁、E₄の吸気のスワールを小さく
して、この気筒E₁、E₂における燃焼性を抑制し、
復帰気筒E₂、E₃における燃焼性とほぼ同レベル
とすることによつて、すべての気筒E₁、E₂、E₃、
E₄における発生トルクのバランスを取るように
なつている。

次に第５図を参照して、上記気筒数制御回路８
および副スロツトル弁制御回路２７のある程度具
体的な電気回路について説明する。

気筒数制御回路８は、第１、第２、第３比較器
３１，３２，３３を有している。第１、第２、第
３比較器３１，３２，３３の一方の入力端にはそ
れぞれエンジン回転数センサ９、負圧センサ１０
および水温センサ１１の出力端が接続されてお
り、他方の入力端には、第１、第２、第３設定値
信号発生回路３４，３５，３６の出力端がそれぞ
れ接続されている。第１設定値信号発生回路３４
は、部分気筒運転に切換えるべきエンジン回転数
の値を示す第１設定値信号ｅ１を出力するもので
ある。第２設定値信号発生回路３５は、部分気筒
運転に切換えるべき吸気管負圧の値を示す第２設
定値信号ｅ２を出力するものである。第３設定値
信号発生回路３６は、エンジン冷機状態と暖機状
態の境界を示す温度を示す第３設定値信号ｅ３を
出力する。

上記第１比較器３１は、エンジン回転数信号Ｓ
１が第１設定値信号ｅ１より小さいときHi信号
を出力し、大きいときLow信号を出力するよう
になつている。第２比較器３２は、負圧信号Ｓ２
が第２設定値信号ｅ２より小さいときHi信号を
出力し、大きいときLow信号を出力するように
なつている。第３比較器３３は、水温信号Ｓ３が
第３設定値信号ｅ３より大きいときHi信号を出
力し、小さいときLow信号を出力するようにな
つている。すなわち第３比較器３３は、エンジン
が冷機状態のときには、Low信号を発生して気
筒数制御を行なわせないようにし、エンジンの燃
焼性を向上させるものである。

上記第１、第２、第３比較器３１，３２，３３
の出力端は、それぞれアンド回路３７の入力端に
接続されている。このアンド回路３７は、上記第
３比較器３３の出力信器号がHi状態、すなわち
エンジンが暖機状態であつて、上記第１および第
２比較機３１および３２の出力信号がともにHi
状態のとき、Hi信号を出力するようになつてい
る。すなわち、アンド回路３７は、エンジン回転
数および吸気管負圧がともに設定値以下のとき、
すなわちエンジン回転数および吸気管負圧の関係
が第４図にＡで示されている部分気筒運転領域に
あるとき、Hi信号を出力するようになつている。
このアンド回路３７の出力端には、アクチユエー
タ７のための励磁信号Ｄ１を出力する駆動回路３
８がその入力端において接続されている。駆動回
路３８は、アンド回路３７からHi信号を受けた
とき、上記励磁信号Ｄ１を発生して、アクチユエ
ータ７を励磁し、その結果シヤツタバルブ４ａ，
４ｂを閉じて、気筒Ｅ２，Ｅ３への吸気を休止
し、気筒Ｅ１，Ｅ４による部分気筒運転を行なわ
させる。

次に、上記副スロツトル弁制御回路２７の構成
について詳細に説明する。

副スロツトル弁制御回路２７は、副スロツトル
弁２３ａ〜２３ｄを開閉制御するための副スロツ
トル弁開閉制御データDsを発生する副スロツト
ル弁開閉制御データ発生器４０を有している。こ
の副スロツトル弁開閉制御データは、本出願人の
出願中の特許出願中にも詳細に説明されているよ
うに、燃料消費率を最小とすることのできる副ス
ロツトル弁開度と負圧の関係を示すものである。
上記データは、本出願の発明者等の実験結果によ
るものであり、吸気負圧−520mmHg以上のアイド
ル運転を含むエンジンの極低負荷運転時には、副
スロツトル弁を全開（0゜）に維持することによつ
て燃料消費率を最小にすることができるととも
に、最も頻繁に使用される吸気負圧−520〜−150
mmHgの範囲のエンジンの低中負荷運転時には、
副スロツトル弁を例えば20度程度の比較的低い開
度に一定に保持することにより、この運転域にお
ける燃料消費率を最小にできることを示してい
る。

上記データ発生器４０の入力端には、上記負圧
センサ１０の出力端が接続されており、該データ
発生器４０は、負圧センサ１０からの負圧信号Ｓ
２を受け、この負圧信号Ｓ２を上記データDsに
照し、該負圧信号Ｓ２に応じた副スロツトル弁開
度を読み出し、この副スロツトル弁開度を示す開
度信号を出力する。データ発生器４０の出力端に
は、駆動回路４１が接続されており、この駆動回
路４１は、上記開度信号を受けて、この信号SS
４に応じた励磁信号Ｄ２，Ｄ３をアクチユエータ
２６ａ，２６ｂに出力する。なお、通常状態にお
いては、Ｄ２とＤ３は同じ値であるので同一の出
力端から出力するようにしてもよい。

以上説明した構成の副スロツトル弁制御回路２
７によれば、通常状態において副スロツトル弁２
３ａ〜２３ｄの開度を適宜制御して、燃焼室１４
内の適性スワールを保ち、良好な燃焼性を維持す
ることができる。

しかしながら、上記気筒数制御回路８を利用し
ての減気筒運転から全気筒運転への切換時に、上
記したように復帰気筒が冷却されていることか
ら、復帰気筒と連続運転気筒の発生トルクの間に
アンバランスを生じるという問題がある。

そこで本発明においては、減気筒運転から全気
筒運転への切換え時に、連続運転気筒である気筒
Ｅ１，Ｅ４の吸気のスワールを弱めて、該気筒Ｅ
１，Ｅ４の発生トルクを、復帰気筒である気筒Ｅ
２，Ｅ３の発生トルクにバランスさせるために、
副スロツトル弁開度補正回路４２が設けられてい
る。この補正回路４２は、アンド回路３７の出力
端に接続された切換検出回路４３を備えている。
この切換検出回路４３は、アンド回路３７の出力
信号がHi状態からLow状態に切り換つたとき、
すなわち減気筒運転から全気筒運転に切り換つた
とき、これを検知して切換信号Ｓ４を出力する。

この切換検出回路４３の出力端は、タイマ４４
の入力端に接続されており、このタイマ４４は、
切換検出回路４３から切換信号Ｓ４を受けたと
き、所定の補正期間を示すタイマ信号Ｔを出力す
る。このタイマ４４の出力端には、設定電圧発生
器４５の入力端が接続されており、この設定電圧
発生器４５は、上記タイマ信号Ｔを受けている
間、設定電圧信号△Ｄを出力するようになつてい
る。

上記駆動回路４１とアクチユエータ２６ａの間
には、加算器４６が介設されており、すなわちこ
の加算器４６は、その一方の入力端が上記駆動回
路４１の出力端に接続されており、その出力端が
アクチユエータ２６ａに接続されている。この加
算器４６は、その他方の入力端に上記設定電圧発
生器４５の出力端が接続されており、この設定電
圧発生器４５からの設定電圧信号△Ｄを駆動回路
４１からの励磁信号Ｄ２に加えて、信号Ｄ２′を
出力するようになつている。この信号Ｄ２′の状
態を第６図に１点鎖線で示す。

以上の構成において、減気筒運転から全気筒運
転への切換え時以外のときには、アクチユエータ
２６ａ，２６ｂは、駆動回路４１からの同じ値の
励磁信号Ｄ２，Ｄ３を受けて、副スロツトル弁２
４ａ，２４ｄ，２４ｂ，２４ｃを同一の開度で開
閉し、気筒Ｅ１，Ｅ４，Ｅ２，Ｅ３の吸気のスワ
ールを同一強度で調整する。一方、減気筒運転か
ら全気筒運転への切換え時には、アクチユエータ
２６ｂは同じように作動するがアクチユエータ２
６ａは、設定電圧発生器４５が設定電圧信号△Ｄ
を出力するため、加算器４６が信号Ｄ２′（＝ｄ
２＋△Ｄ）を出力するので、この信号Ｄ２′を受
けて、副スロツトル弁２３ａ，２３ｄをより開く
方向に作動する。これによつて、連続気筒である
気筒Ｅ１，Ｅ４の吸気のスワールは、復帰気筒で
ある気筒Ｅ２，Ｅ３の吸気スワールより弱くさ
れ、この結果気筒Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の発生
トルクはバランスするようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による気筒数制御エ
ンジンの吸気装置の概略図、第２図は、第１図の
線−に沿う断面図、第３図は、第１図の線
−に沿う断面図、第４図は、減気筒運転と全気
筒運転の切換えのための気筒数制御マツプを示す
図、第５図は、気筒数制御回路と副スロツトル弁
制御回路の電気回路を示す回路図、第６図は、副
スロツトル弁開閉制御データを示すグラフであ
る。 Ｅ……エンジン、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４……
気筒、４ａ，４ｂ……シヤツタバルブ、７……ア
クチユエータ、８……気筒数制御回路、２３ａ，
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ……副スロツトル弁、２
６ａ，２６ｂ……アクチユエータ、２７……副ス
ロツトル弁制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの運転状態に応じて燃料を供給する
   気筒数を制御する気筒数制御エンジンの吸気装置
   において、燃料が供給される気筒に吸入される吸
   気のスワールを運転状態に応じて可変制御する吸
   気スワール制御装置、燃料が供給される気筒が増
   加するときを検出して、検出信号を出力する気筒
   数増加検出装置、および該気筒数増加検出装置か
   らの検出装置を受けて、気筒数が増加した時点か
   ら所定期間は、その時点まで燃料の供給が行われ
   ていた気筒に吸入される吸気のスワールの強さ
   を、その時点まで燃料の供給が停止されていた気
   筒の吸気のスワールの強さとは異ならせる補正装
   置を設けたことを特徴とする気筒数制御エンジン
   の吸気装置。 ２ 前記補正装置は、前記気筒数増加検出装置か
   らの検出信号を受けて、気筒数が増加した時点か
   ら所定期間は、その時点まで燃料の供給が行われ
   ていた気筒に吸入される吸気のスワールの強さ
   を、その時点まで燃料の供給が停止されていた気
   筒の吸気のスワールの強さより弱めることを特徴
   とする請求項１記載の気筒数制御エンジンの吸気
   装置。