JPS6230287B2 - - 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
休筒エンジンに関する。 従来のこの種の休筒エンジンでは、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、例えば低負荷運転時
に、その一部の気筒を休筒状態にしてエンジンを
作動させることが行なわれている。 ところで、このような休筒エンジンでは、第１
図に示すようにある任意の一定エンジン回転数で
スロツトル弁の開度を変化させたときの全気筒運
転時の出力PS１と、一部気筒運転時の出力PS２
とが同一スロツトル弁開度で同一となる点（以
下、「クロスポイント」という。）Ｐが存在する。 したがつて、このようなクロスポイントＰで全
気筒運転から一部気筒運転への切換またはその逆
の切換を行なえば、切換の際のシヨツクを防止で
きる。 しかしながら、従来の休筒エンジンでは、クロ
スポイントＰが低負荷側に寄つているので一部気
筒運転を行なえる領域が狭く、燃費の向上にもお
のずと制限がある。 そこで、燃費の向上をはかるため、第１図に示
すように切換点Ｑを高負荷側に移すと、全気筒運
転時と一部気筒運転時との間の出力差△PSが大
きくなつて、切換時のシヨツクが大きくなるとい
う問題点がある。 本発明は、このような問題点を解決しようとす
るもので、クロスポイントを高負荷側へ移行でき
るように調整して、切換時のシヨツクをなくしな
がら燃費の向上をはかつた休筒エンジンを提供す
ることを目的とする。 このため、本発明は、作動気筒数を制御して全
気筒運転または一部気筒運転を行ないうるエンジ
ンにおいて、その排気系から吸気系へ排ガスを還
流する排ガス還流系と、上記吸気系を流通する混
合気の空燃比を変更しうる空燃比変更系とをそな
え、上記全気筒運転時の出力と上記一部気筒運転
時の出力とが同一スロツトル弁開度で同一となる
点（クロスポイント）を調整すべく、運転状態に
応じて、上記排ガス還流系における排ガス還流量
を制御するとともに、上記空燃比変更系を制御す
るクロスポイント制御手段が設けられたことを特
徴としている。 以下、図面により本発明の一実施例としての休
筒エンジンについて説明すると、第２図はその概
略構成を説明するための模式図、第３，４図はい
ずれもその作用を説明するためのグラフ第５，６
図はそれぞれその変形例の作用を説明するための
グラフである。 さて、このエンジンは、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（この場合は第１、第
４気筒）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（この場合は第２、第３気
筒）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）を行ないうる直列４気筒式の
休筒エンジンとして構成されている。 またその排気通路（排気系）からの排ガスを吸
気通路（吸気系）１におけるスロツトル弁２の配
設部分よりも下流側の部分へ還流しうる排ガス還
流通路（以下「EGR通路」という。）３が設けら
れている。 さらに、空燃比変更系Ａを構成する気化器４の
エアブリード式計量装置５が設けられており、こ
の計量装置５により、吸気通路１内の空気をエア
ブリード通路６を介しブリードエアとして取入れ
て、気化器４からの燃料量の割合を変更する（具
体的には減らす）ことができ、これにより吸気通
路１を流通する混合気の空燃比を変更することが
できる。 ところで、排ガス還流系Ｂを構成するEGR通
路３における排ガス還流量（以下「EGR量」と
いう。）を制御するとともに、空燃比変更系Ａに
おけるブリードエア量を制御するクロスポイント
制御手段Ｃが設けられている。 以下、このクロスポイント制御手段Ｃについて
具体的に説明する。 まず、EGR通路３には、第1EGR制御弁７およ
び第2EGR制御弁８が相互に並列に設けられてお
り、各EGR制御弁７，８は差圧応動式ダイアフ
ラムモータとして構成されている。 第1EGR制御弁７は、弁体７ａ付きダイアフラ
ム７ｂで仕切られるチヤンバ７ｃ，７ｄをそなえ
ており、チヤンバ７ｃ内にはばね７ｅが装填され
ている。 また、第2EGR制御弁８は、弁体８ａ付きダイ
アフラム８ｂで仕切られる８ｃ，８ｄをそなえて
おり、チヤンバ８ｃ内にはばね８ｅが装填されて
いる。 第1EGR制御弁７のチヤンバ７ｃには制御通路
９の一端が接続されるとともに、第2EGR制御弁
８のチヤンバ８ｃには制御通路１０の一端が接続
されている。 各制御通路９，１０の他端は吸気通路１に開口
しているが、その開口位置はスロツトル弁２が所
定開度以下ではスロツトル弁上流側となり、スロ
ツトル弁２が所定開度以上になると、スロツトル
弁下流側となるような位置に設定されている。な
お、チヤンバ７ｄ，８ｄ内は大気圧に調整されて
いる。 EGR通路３には、第3EGR制御弁１１が介装さ
れており、この第3EGR制御弁１１は、スロツト
ル弁２に連動して作動し、上記の第１、第2EGR
制御弁７，８によるEGR量の制御を補助するも
のである。 さらに、バキユームコントロールユニツト（以
下「VCU」という。）１２が設けられており、こ
のVCU１２は、第４図に符号Ｄで示す部分を境
にして、この部分Ｄよりも高速側でオン（弁を開
く側）となり、低速側でオフ（弁を閉じる側）と
なる制御機構として構成されている。すなわち、
このVCU１２は、弁体１２ａ付きダイアフラム
１２ｂで仕切られたチヤンバ１２ｃ，１２ｄをそ
なえていて、チヤンバ１２ｃ内には、ばね１２ｅ
が装填されている。 また、チヤンバ１２ｃには、VCU１２の作動
遅延用オリフイス１３を介して制御通路１４の一
端が接続されており、この制御通路１４の他端
は、前述の制御通路９，１０の開口位置に近接し
た位置に開口している。 すなわち、この制御通路１４も、スロツトル弁
２が所定開度以下でスロツトル弁上流側に開口す
るとともに、スロツトル弁２が所定開度以上でス
ロツトル弁下流側に開口するようになつている。 なお、各制御通路９，１０，１４の開口位置
は、第２図では模式的に誇張して描かれている
が、その開口位置の関係は第２図に示すとおりで
ある。 また、チヤンバ１２ｄには、エアクリーナ１５
付きの制御通路１６が接続されており、この制御
通路１６には、他の制御通路１７の一端が分岐す
るようにして接続されている。 この制御通路１７は弁体１２ａによつて開閉さ
れるようになつており、更にこの制御通路１７の
途中には電磁式切換弁１８が介装されていて、制
御通路１７の他端は制御通路９に接続されてい
る。 また、制御通路１７の弁開閉部分よりも切換弁
１８側の部分と、制御通路１０との間には、チエ
ツク弁１９付き制御通路２０が介装されている。 なお、このチエツク弁１９は通路１７から通路
１０への流通のみを許容する弁である。 さらに、制御通路１０には、他の制御通路２１
が分岐しており、この制御通路２１にはチエツク
弁２２が介装されている。 そして、制御通路２１の他端には電磁式三方切
換弁２３が接続されている。さらに、この三方切
換弁２３には、吸気通路１におけるスロツトル弁
２の配設部分よりも下流側の部分に連通して吸気
マニホールド負圧を導く通路２４と、エアクリー
ナ２５を介し大気に連通して大気圧を導く通路２
６とが接続されている。 なお、チエツク弁２２は、三方切換弁２３から
通路１０への流通のみを許容する弁である。 また、切換弁１８，２３の各ソレノイドコイル
１８ａ，２３ａへは、コントロールユニツト２７
からの制御信号（２気筒運転時には励磁のための
制御信号、４気筒運転時には消磁のための制御信
号）が供給されるようになつている。すなわち、
このコントロールユニツト２７は、第４図に符号
Ｅで示す部分を境にして、この部分Ｅよりも高出
力側で４気筒運転にすべき消磁のための制御信号
を出力し、この部分Ｅよりも低出力側で２気筒運
転にすべき励磁のための制御信号を出力するよう
になつているのである。 したがつて、切換弁１８は、２気筒運転時には
そのソレノイドコイル１８ａが励磁のための制御
信号を受けて励磁され、戻しばね１８ｂに抗して
プランジヤ１８ｃが駆動されて、制御通路１７を
開き、逆に４気筒運転時には、ソレノイドコイル
１８ａが消磁のための制御信号を受けて消磁さ
れ、戻しばね１８ｂの作用によりプランジヤ１８
ｃが制御通路１７を閉じるようになつている。以
下、切換弁１８が制御通路１７を開いているとき
を、切換弁１８がオンといい、切換弁１８が制御
通路１７を閉じているときを切換弁１８がオフと
いう。 三方切換弁２３は、２気筒運転時には、そのソ
レノイドコイル２３ａが励磁のための制御信号を
受けて励磁され、戻しばね２３ｂに抗してプラン
ジヤ２３ｃが駆動されて制御通路２１を大気側に
切換え、逆に４気筒運転時には、ソレノイドコイ
ル２３ａが消磁のための制御信号を受けて消磁さ
れ、戻しばね２３ｂの作用によりプランジヤ２３
ｃが制御通路２１を吸気マニホールド負圧側に切
換えるようになつている。 以下、三方切換弁２３が大気側になつていると
きを、三方切換弁２３がオンといい、三方切換弁
２３が負圧側になつているときを、三方切換弁２
３がオフという。 ところで、エアブリード通路６には、リーン化
用制御弁２８が介装されており、この制御弁２８
は差圧応動式ダイアフラムモータとして構成され
ている。 この制御弁２８は、弁体を兼ねるダイアフラム
２８ａで仕切られたチヤンバ２８ｂ，２８ｃをそ
なえており、チヤンバ２８ｂ内にはばね２８ｄが
装填されている。 制御弁２８のチヤンバ２８ｂには、制御通路２
９の一端が接続されており、この制御通路２９の
他端は、制御通路１７の弁開閉部分よりも制御通
路１６側の部分に接続されている。 また、この制御通路２９と制御通路２１におけ
るチエツク弁２２配設部分よりも三方切換弁２３
側の部分とは、オリフイス３０を介して接続され
ている。このオリフイス３０は、VCU１２の作
動時に制御弁２８の作動を確実にするためと、第
2EGR制御弁８との干渉を防止するために設けら
れる。 したがつて、VCU１２および切換弁１８，２
３のオンオフ状態により、制御弁７，８，２８が
どのような論理条件でオンオフ（開閉）するのか
を表にして示すと次のようになる。

【表】 なお、この表の見方は次のとおりである。例え
ばVCU１２か切換弁１８がオフであるならば、
制御弁７はオンになり、これはOR条件であると
いうごとしである。 ところで、従来の休筒エンジンにおけるクロス
ポイントＰは第１図および第３図に示すごとく低
負荷側に寄つているため前述のような問題点があ
つたが、第３図からも明らかなように、４気筒運
転時の出力PS１を符号PS１′で示すように下げ、
２気筒運転時の出力PS２を符号PS２′で示すよう
に上げると、クロスポイントを符号P′で示すよう
に高負荷側へ寄せることができ、好ましい。そし
てこれを実現するためには次のような制御を行な
えばよい。 すなわち低速４気筒運転時にはEGR量を多く
して出力を低下させるとともに、低速２気筒運転
時には排ガス規制をクリアする範囲でEGR量を
少なくして出力を向上させ、更に高速４気筒運転
時には少しの排ガス還流を行なつて従来のものに
比べ出力を低下させるとともに、高速２気筒運転
時には、EGR量をゼロにして出力を向上させれ
ばよいのである。 以下、各運転時の作用について説明する。 (1) 低速４気筒運転時（第４図に符号で示す領
域）の場合 この場合は、VCU１２および切換弁１８，
２３が共にオフであるので、前述の表からもわ
かるように制御弁７，８がオン、制御弁２８が
オフである。 したがつて、この場合はEGR量が多くな
り、しかもリーン化はオフ（空燃比は約14.2）
となるため、出力を下げることができる。 (2) 低速２気筒運転時（第４図に符号で示す領
域）の場合 この場合は、VCU１２がオフ、切換弁１
８，２３がオンであるので、同じく前述の表か
ら制御弁７がオン、制御弁８，２８がオフであ
る。 したがつて、この場合は制御弁７で許容され
る少ないEGR量（この量は排ガス規制をクリ
アする範囲で定められる。）となり、しかもリ
ーン化はオフとなるため、出力を従来のものに
比べ上げることができる。 (3) 高速４気筒運転時（第４図に符号で示す領
域）の場合 この場合は、VCU１２がオン、切換弁１
８，２３がオフであるので、同じく前述の表か
ら制御弁７，２８がオン、制御弁８がオフであ
る。 したがつて、この場合は制御弁８がオフであ
る分EGR量が少なくなるとともに、リーン化
（空燃比は約17）がなされる。 これにより従来のものに比べ出力を低下でき
るほか、燃費の向上もはかれる。 (4) 高速２気筒運転時（第４図に符号で示す領
域）の場合 この場合は、VCU１２、切換弁１８，２３
が共にオンであるので、同じく前述の表から制
御弁７，８，２８は全てオフになる。 したがつて、この場合は排ガスの環流もリー
ン化もなされず、出力が向上する。 このように運転状態に応じて、制御弁７，８，
２８のオンオフ状態が制御されて、４気筒運転時
の出力PS１′と２気筒運転時の出力PS２′とが第
３図に点線で示すように変更されるのでクロスポ
イントを符号P′で示すように高負荷側へ移行させ
ることができ、これにより２気筒運転領域を拡大
して燃費の向上をはかれるほか切換の際のシヨツ
クもなくすことができる。 また、４気筒運時時においても、高速運転時は
リーン化を行なつているので、この場合も燃費の
向上に寄与しうるのである。 なお、２気筒運転時の出力PS２を第５図に符
号PS２′で示すごとく上げて、クロスポイント
P″を高負荷側にしても、４気筒運転時の出力PS
１を第６図に符号PS１′で示すごとく下げて、ク
ロスポイントＰを高負荷側にしても、同様に２
気筒運転領域を拡大して燃費の向上をはかること
ができるほか、切換の際のシヨツクもなくすこと
ができる。 また、リーン化のために空燃比を変更する手段
として、本実施例のように気化器特性を変えて燃
料量を減少させるブリードエアリーン化システム
のほか、リーン化バルブによつて吸気通路１への
空気の投入量を制御するプロポーシヨナルリーン
化システムを採用することもできるが、クロスポ
イントでの軸出力向上の観点からは、前者の方が
好ましい。 さらに、本発明は、４気筒式休筒エンジンのほ
か、その他の多気筒式休筒エンジンにも適用で
き、また、気化器方式の休筒エンジンのほか、燃
料噴射方式の休筒エンジンにも適用できる。この
燃料噴射方式の場合は、燃料噴射弁への制御信号
を調整することにより、空燃比が制御される。 以上詳述したように、本発明の休筒エンジンに
よれば、EGR量と空燃比とを制御することによ
り、全気筒運転時の出力特性と一部気筒運転時の
出力特性とを変えて、クロスポイントを高負荷側
へ移行させることができるので、一部気筒運転領
域を拡大することができ、これにより燃費の向上
をはかることができるほか、切換の際のシヨツク
もなくすことができる利点がある。 また、リーン化による燃費の向上もはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の休筒エンジンにおける出力特性
を示すグラフであり、第２〜６図は本発明の一実
施例としての休筒エンジンを示すもので、第２図
はその概略構成を説明するための模式図、第３，
４図はいずれもその作用を説明するためのグラ
フ、第５，６図はそれぞれの変形例の作用を説明
するためのグラフである。 １……吸気通路（吸気系）、２……スロツトル
弁、３……EGR通路、４……気化器、５……計
量装置、６……エアブリード通路、７，８……
EGR制御弁、７ａ，８ａ……弁体、７ｂ，８ｂ
……ダイアフラム、７ｃ，７ｄ，８ｃ，８ｄ……
チヤンバ、７ｅ，８ｅ……ばね、９，１０……制
御通路、１１……EGR制御弁、１２……VCU、
１２ａ……弁体、１２ｂ……ダイアフラム、１２
ｃ，１２ｄ……チヤンバ、１２ｅ……ばね、１３
……オリフイス、１４……制御通路、１５……エ
アクリーナ、１６，１７……制御通路、１８……
切換弁、１８ａ……ソレノイドコイル、１８ｂ…
…戻しばね、１８ｃ……プランジヤ、１９……チ
エツク弁、２０，２１……制御通路、２２……チ
エツク弁、２３……三方切換弁、２３ａ……ソレ
ノイドコイル、２３ｂ……戻しばね、２３ｃ……
プランジヤ、２４……通路、２５……エアクリー
ナ、２６……通路、２７……コントロールユニツ
ト、２８……制御弁、２８ａ……ダイアフラム、
２８ｂ，２８ｃ……チヤンバ、２８ｄ……ばね、
２９……制御通路、３０……オリフイス、Ａ……
空燃比変更系、Ｂ……排ガス還流系、Ｃ……クロ
スポイント制御手段、Ｐ，P′，P″，Ｐ……ク
ロスポイント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 作動気筒数を制御して全気筒運転または一部
   気筒運転を行ないうるエンジンにおいて、その排
   気系から吸気系へ排ガスを還流する排ガス還流系
   と、上記吸気系を流通する混合気の空燃比を変更
   しうる空燃比変更系とをそなえ、上記全気筒運転
   時の出力と上記一部気筒運転時の出力とが同一ス
   ロツトル弁開度で同一となる点を調整すべく、運
   転状態に応じて、上記排ガス還流系における排ガ
   ス還流量を制御するとともに、上記空燃比変更系
   を制御するクロスポイント制御手段が設けられた
   ことを特徴とする、休筒エンジン。