(57)【要約】【課題】吸気弁および排気弁の駆動を停止することで減気筒運転を行う形式の可変気筒内燃機関において、減気筒運転時に休止気筒の燃焼室内の圧力が所定の圧力レベルよりも低くならないようにする技術を提供する。【解決手段】燃焼室１７に外気を供給するための供給通路２１をシリンダヘッド１４に形成し、その供給通路２１に電磁弁２３とチェック弁２４を設置する。吸気弁１５と排気弁１６の駆動を停止することで行う減筒気運転時において、電磁弁２３を開状態とする。これにより、休止気筒の燃焼室１７内の圧力が所定の圧力レベル以下に下がるとチェック弁２４が開いて燃焼室１７内に外気が供給される。その結果、燃焼室１７の圧力がそれ以上に下がることを抑えることができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、各気筒毎に備えられた吸気弁および排気弁を有し、全気筒運転は全ての気筒の吸気弁および排気弁を駆動する形態で行われ、減気筒運転は一部の気筒の吸気弁と排気弁の駆動をそれぞれ停止した形態で行われる可変気筒内燃機関であって、
前記減気筒運転時に前記吸気弁および排気弁の駆動が停止される当該休止気筒の燃焼室内にガスを供給するガス供給手段が備えられていることを特徴とする可変気筒内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の可変気筒内燃機関であって、前記ガス供給手段は、前記休止気筒の燃焼室内と室外とをつなぐ供給通路と、該供給通路に設けられ、前記減気筒運転時に前記供給通路を開いて前記燃焼室内に室外のガスを供給する弁装置とから構成されていることを特徴とする可変気筒内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変気筒内燃機関であって、前記休止気筒の燃焼室内に供給されるガスは、外気であることを特徴とする可変気筒内燃機関。
【請求項４】
複数の気筒と、各気筒毎に備えられた吸気弁および排気弁を有し、全気筒運転は全ての気筒の吸気弁および排気弁を駆動する形態で行われ、減気筒運転は一部の気筒の吸気弁と排気弁の駆動をそれぞれ停止した形態で行われる可変気筒内燃機関の制御方法であって、
前記減気筒運転時に前記吸気弁および排気弁の駆動が停止される当該休止気筒の燃焼室内にガス供給手段によってガスを供給し、前記燃焼室の圧力が所定の圧力レベルよりも低くならないように制御することを特徴とする可変気筒内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばガスヒートポンプエアコンの圧縮機の駆動源として適用されている可変気筒内燃機関に関し、詳しくは全ての気筒を稼動する全気筒運転と、一部の気筒を休止する減気筒運転とを行うことができる可変気筒内燃機関および該可変気筒内燃機関の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の可変気筒内燃機関としては、例えば一部の気筒に対する燃料供給を停止することで減気筒運転を行う形式のものが知られている。このような気筒に対する燃料供給を停止する形式の可変気筒内燃機関では、減気筒運転時に稼動気筒側に供給した燃料の一部が休止気筒側の燃焼室内に吸い込まれて気薄な混合比で不完全燃焼し、ＨＣの増加、燃費率の悪化といった不都合を生ずる可能性がある。このため、休止気筒の燃焼室と排気ポートとをバルブ装置付きのバイパス連通路によって連絡し、減気筒運転時に休止気筒の燃焼室に排気ガスの一部を導入することによって、稼動気筒側から休止気筒側へ燃料が吸い込まれることを防止するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、燃料供給を停止することで気筒を休止する形式の場合、当該休止気筒の吸気弁および排気弁の駆動を継続しているために、機械損失が大きいといった問題がある。
【０００３】
また、他の形式として、気筒の吸気弁および排気弁の駆動を停止することで減気筒運転を行う形式の可変気筒内燃機関が知られている。この形式の可変気筒内燃機関によれば、機械損失を小さくすることができるという長所を有する。その一方、吸気弁および排気弁の駆動を停止するタイプの可変気筒内燃機関では、減気筒運転が継続して行われた場合、休止気筒の燃焼室内の圧力とクランク室の圧力との差圧が大きくなり、クランク室内のオイルが燃焼室に吸い込まれる、いわゆるオイル上がりが生じ易くなる。その結果、オイル消費量の悪化や燃焼室内へのデポジットの堆積といった不具合が起こる。これを解消するために、減気筒運転時に休止期間をカウントし、カウント数が一定値に達したら、一時的に全気筒運転に切り換えて燃焼室内に蓄積されたオイルを燃焼する形式の可変気筒内燃機関が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５３−１３４１１５号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】
特開２０００−３４９４１号公報（段落番号（００１８）、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した減気筒運転時において、運転途中で一時的に全気筒運転に切り換える方式は、燃焼室内の圧力を制御するものではなく、燃焼室内へのオイル上がりを積極的に防止しようとするものではない。このため、オイル消費量の悪化といった問題は依然として解消できなかった。
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気弁および排気弁の駆動を停止することで減気筒運転を行う形式の可変気筒内燃機関において、減気筒運転時に休止気筒の燃焼室内の圧力が所定の圧力レベルよりも低くならないようにする技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の可変気筒内燃機関は請求項１〜３に記載の通りに構成され、本発明の可変気筒内燃機関の制御方法は、請求項４に記載の通りに構成される。なお、これら各請求項に係る発明は、複数の気筒と、各気筒毎に備えられた吸気弁および排気弁を有し、全気筒運転は全ての気筒の吸気弁および排気弁を駆動する形態で行われ、減気筒運転は一部の気筒の吸気弁と排気弁の駆動をそれぞれ停止した形態で行われる可変気筒内燃機関において、減気筒運転時に燃焼室内の圧力が所定の圧力レベルよりも低くならないようにした技術である。
【０００７】
請求項１に記載の可変気筒内燃機関では、減気筒運転時に吸気弁および排気弁の駆動が停止される当該休止気筒の燃焼室内にガスを供給するガス供給手段が備えられていることを特徴としている。減気筒運転時には、休止気筒の吸気弁および排気弁の停止に伴い該吸気弁および排気弁によって吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ閉じられる。したがって、燃焼室が密閉状態となり、このような状態で減気筒運転が継続されると、休止気筒の燃焼室内の圧力が徐々に低下してクランク室内の圧力との差圧が大きくなり、それに伴い、いわゆるオイル上がりが生じ易くなる。請求項１の発明では、減気筒運転時に、休止気筒の燃焼室内にガス供給手段によってガスを供給することで、燃焼室内の圧力が低下することを積極的に抑えることが可能となり、これにより、燃焼室に対するオイル上がりを防止あるいは低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の可変気筒内燃機関では、ガス供給手段は、休止気筒の燃焼室内と室外とをつなぐ供給通路と、該供給通路に設けられ減気筒運転時に供給通路を開いて燃焼室内に室外のガスを導入する弁装置とから構成されていることを特徴としている。この場合、燃焼室に供給するガスとしては、請求項３に記載したように外気を利用することが好ましいが、稼動気筒の燃焼室から排出される排気ガスを利用することもできる。減気筒運転時における休止気筒の燃焼室内の圧力は、大気圧よりも低く、いわゆる負圧であるため、弁装置を開くだけで燃焼室内に対するガスの供給を簡単に実現することができる。
【０００９】
請求項４に記載の可変気筒内燃機関の制御方法では、減気筒運転時に、吸気弁および排気弁の駆動が停止される当該休止気筒の燃焼室内にガス供給手段によってガスを供給し、燃焼室の圧力が所定の圧力レベルよりも低くならないように制御する。これにより、クランク室から燃焼室内へのオイル上がりを防止あるいは低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態に係る可変気筒内燃機関は、例えばガスヒートポンプエアコンの圧縮機の駆動源として用いられる。図１は可変気筒内燃機関を説明する模式図である。図示のように、可変気筒内燃機関１は、複数（本実施の形態では４個の場合を示す）の気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えており、通常時の全気筒運転は、全ての気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを稼動する形態で行い、冷房負荷あるいは暖房負荷が小さい軽負荷時の減気筒運転は、気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、２個の気筒Ｂ，Ｃの稼動を休止する形態で行うように構成される。各気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには吸気管２および排気管３がそれぞれ接続されている。
【００１１】
図２は本実施の形態に係るガス供給手段を備えた可変気筒内燃機関の断面図である。減気筒運転時における気筒Ｂ，Ｃの休止は、吸気弁１５および排気弁１６の駆動を停止する形態で行われる。吸気弁１５および排気弁１６の駆動は、図示省略のカムとバルブスプリングとを主体に構成される弁駆動装置によって行われる。吸気弁１５はカムによる下方への押し下げ動作によって吸気ポート１８を開放し、バルブスプリングによる上方への引き上げ動作によって吸気ポート１８を閉止する。これにより、燃焼室１７に対する吸気が制御される。また、排気弁１６はカムによる下方への押し下げ動作によって排気ポート１９を開放し、バルブスプリングによる上方への引き上げ動作によって排気ポート１９を閉止する。これによより、燃焼室１７からの排気が制御される。なお、吸気ポート１８は吸気管２に接続され、排気ポート１９は排気管３に接続される。
【００１２】
吸気弁１５および排気弁１６の駆動の停止は、弁駆動装置に設定された公知の弁休止機構（図示省略）によって行われる。駆動を停止された吸気弁１５および排気弁１６はバルブスプリングによって引き上げられ、吸気ポート１８および排気ポート１９を閉じる。このため、吸気弁１５および排気弁１６の駆動が停止した状態での減気筒運転は、当該休止気筒Ｂ，Ｃの燃焼室１７が密閉された状態で行われる。なお、燃焼室１７はシリンダブロック１１に形成されたシリンダボア１２の壁面、該シリンダボア１２内に摺動可能に収容されたピストン１３の上面およびシリンダヘッド１４の内壁面によって形成される。
【００１３】
上記のように、燃焼室１７が密閉状態で減気筒運転を行う本実施の形態に係る可変気筒内燃機関１の場合、減気筒運転が継続されると、燃焼室１７内の圧力（負圧）が下がり、クランク室２０内のオイルが燃焼室１７内に吸い込まれる、いわゆるオイル上がりという現象が起こり易くなる。そこで、この現象を防止するために、本実施の形態においては、減気筒運転時に休止気筒Ｂ，Ｃの燃焼室１７内にガスを供給することで燃焼室１７内の圧力の低下を抑えるようにしている。すなわち、本実施の形態においては、一端が燃焼室１７に開口し、他端が大気に開口する外気供給用の供給通路２１をシリンダヘッド１４に形成し、その供給通路２１には通路制御用の弁装置２２を設けている。弁装置２２は可変気筒内燃機関１の運転形態切換信号に基づいて作動される通路開閉用の電磁弁２３と、所定の圧力差に基づき燃焼室１７の室外側から室内側への流れを許容し、逆方向への流れを阻止するチェック弁２４とから構成されており、チェック弁２４は電磁弁２３の上流側、すなわち室外側に配置されている。上記の供給通路２１と弁装置２２によってガス供給手段が構成されている。
【００１４】
本実施の形態に係る可変気筒内燃機関１は、上記のように構成したものであり、通常の全気筒運転時には電磁弁２３が閉状態に維持される。このため、燃焼室１７内の圧力状態にかかわらず、チェック弁２４が作動しない。よって、このときは全ての気筒Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが稼動する。
冷房負荷あるいは暖房負荷が小さい軽負荷時には、全気筒運転から減気筒運転に切り換えられる。すると、この切り換えに対応して電磁弁２３が開状態に作動され、供給通路２１が連通する。これにより、休止気筒Ｂ，Ｃの燃焼室１７内の圧力（負圧）が所定の圧力レベルより低くなると、チェック弁２４が開いて外気が燃焼室１７内に供給される。このため、燃焼室１７内の圧力が所定の圧力レベルよりも低下しないように制御されることになり、その結果、クランク室２０から燃焼室１７へのオイル上がりを防止あるいは低減することができる。
なお、ピストン１３が下死点から上死点へ移動する間に、たとえ燃焼室１７内の圧力が大気圧よりも高くなってもチェック弁２４によって燃焼室１７内のガスの逆流が阻止される。これにより、燃焼室１７内の残留ガスあるいはクランク室２０から吸い込まれたブローバイガスの大気への放出が防止される。
【００１５】
また、本実施の形態に係る可変気筒内燃機関１では、吸気弁１５および排気弁１６を作動させない形態で減気筒運転を行う構成のため、機械損失が小さく、しかも吸気ポート１８および排気ポート１９を通じて燃焼室外との吸排気の移動量が少ないため、吸排気損失が少ないといった長所を活かすことができる。また、供給通路２１に設置される弁装置２２は、運転形態の切り換えに対応して電磁弁２３をオン・オフ制御するだけであり、減気筒運転時において、例えばピストン１３の動きに合わせて特別の弁制御を行う必要もないので、制御系の構築が容易である。
【００１６】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
例えば、減気筒運転時に休止気筒Ｂ，Ｃに供給するガスは、外気に限らず、排気ガスを利用することもできる。このことが図３に示されている。シリンダヘッド１４には、一端が排気ポート１９に開口され、他端を燃焼室１７に開口された排気ガスの供給通路２５が形成されており、その供給通路２５に電磁弁２７とチェック弁２８とからなる弁装置２６が設置されている。可変気筒内燃機関１の運転形態の切り換わりに対応して電磁弁２７をオン・オフ制御することによって、前述した実施形態の場合と同様、減気筒運転時において、休止気筒Ｂ，Ｃの燃焼室１７に排気ガスの一部を供給し、燃焼室１７内の圧力が所定の圧力レベル以下にならないように制御することができる。
【００１７】
また、上述した実施の形態においては、チェック弁として所定の圧力差に基づき開弁するタイプを使用したが、単なる逆止弁とすることができる。あるいはチェック弁２４を廃止し、その変わりに供給通路２１の外気取入口に所定の高圧力に調整したポンプの吐出管を接続し、そして、減気筒運転時には、ピストン１３が上死点から下死点に移動する間だけ電磁弁２３を開き、ポンプからの圧縮空気を燃焼室１７内に吹き込むように構成してもよい。これにより、休止気筒Ｂ，Ｃの燃焼室１７内の圧力低下を抑えることができる。
また、本実施の形態では４気筒の可変気筒内燃機関１を図示したが、気筒数あるいは燃料等については、特に制約を受けるものではない。例えば、６気筒の内燃機関に本発明を採用してもよいし、４気筒の内燃機関において休止気筒を１気筒としてもよい。また用途についてもガスヒートポンプエアコンの圧縮機の駆動に限定されるものでもない。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、吸気弁および排気弁の駆動を停止することで減気筒運転を行う形式の可変気筒内燃機関において、減気筒運転時に休止気筒の燃焼室内の圧力が所定の圧力レベルよりも低くならないようにする技術を提供することができる。これにより、減気筒運転時において、機械損失や吸排気損失を少なくできるとともに、休止気筒の燃焼室に対するオイル上がりを防止あるいは低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変気筒内燃機関を説明する模式図である。
【図２】燃焼室に外気を供給するガス供給手段を備えた可変気筒内燃機関を示す断面図である。
【図３】燃焼室に排気ガスを供給する構成の可変気筒内燃機関を示す断面図である。
【符号の説明】
１…可変気筒内燃機関
１１…　シリンダブロック
１３…　ピストン
１４…シリンダヘッド
１５…吸気弁
１６…排気弁
１７…燃焼室
２１…供給通路（ガス供給手段）
２２…弁装置（ガス供給手段）
２３…電磁弁
２４…チェック弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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