(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定運転条件で一部の気筒の運転を停止し、残りの気筒で減筒運転を行う可変気筒内燃機関において、
前記減筒運転時に運転を停止する気筒への吸気通路に吸気遮断弁を設け、該吸気遮断弁下流の吸気負圧をブレーキ用に取り出すと共に、該運転を停止する気筒の排気弁の作動を停止する機構を設け、減筒運転時に、前記吸気遮断弁の開閉制御と前記排気弁の作動停止制御とを組み合わせて前記吸気遮断弁下流の吸気負圧を所定範囲内に維持するように制御することを特徴とする可変気筒内燃機関の吸気負圧制御装置。
【請求項２】
所定運転条件で一部の気筒の運転を停止し、残りの気筒で減筒運転を行う減筒運転制御手段を備えた可変気筒内燃機関において、
前記減筒運転時に運転を停止する気筒への吸気通路に吸気遮断弁を設け、該吸気遮断弁下流の吸気負圧をブレーキ用に取り出すと共に、
前記減筒運転時に運転を停止する気筒の排気弁の作動を停止する排気弁作動停止機構と、
減筒運転時に、前記吸気遮断弁の開閉制御と前記排気弁の作動停止制御とを組み合わせて前記吸気遮断弁下流の吸気負圧を所定範囲内に維持するように制御する吸気負圧制御手段と、
を設けたことを特徴とする可変気筒内燃機関の吸気負圧制御装置。
【請求項３】
前記減筒運転時に吸気遮断弁下流の吸気負圧が前記所定範囲内に維持されているときは、前記吸気遮断弁を閉じると共に前記排気弁の作動を停止し、前記所定範囲より吸気ポートの負圧が小さい側に外れたときは、排気弁の作動停止を解除して作動させ、前記所定範囲より吸気ポートの負圧が大きい側に外れたときは、前記吸気遮断弁を開くように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変気筒内燃機関の吸気負圧制御装置。
【請求項４】
全気筒を運転している状態から前記減筒運転に移行する際は、吸気ポートの負圧が所定範囲内に入るまでは吸気遮断弁を閉じると共に排気弁は作動させ、所定範囲に入ったときに吸気遮断弁を閉状態に維持すると共に排気弁の作動を停止させるように制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の可変気筒内燃機関の吸気負圧制御装置。
【請求項５】
吸気遮断弁下流の吸気負圧を検出する圧力センサを備え、該圧力センサの検出値に基づいて前記吸気遮断弁の開閉制御と、前記排気弁の作動停止制御とを組み合わせて制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の可変気筒内燃機関の吸気負圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の運転条件で減筒運転を行う可変気筒内燃機関の吸気負圧を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃費向上を目的として一部の気筒の運転を停止し、残りの気筒で減筒運転を行うようにした内燃機関がある。このものでは、要求出力が所定以下の低・中負荷運転時に、減筒運転を行うことで該運転を行う気筒に供給する吸入空気量を全気筒運転時より増大することにより、スロットル弁開度を増大させて吸気抵抗を減少させ燃費を向上するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記減筒運転を行う際に、運転停止気筒に運転気筒と同等に空気を流通させるとポンピングロスが大きくなり、また、下流の触媒の転換効率に悪影響を与えるので、該運転停止気筒への吸気通路に吸気遮断弁を設けて空気の供給を遮断したり（実開昭５６−１５２８３４号公報参照) 、運転停止気筒の吸・排気弁若しくは排気弁のみの作動を停止するようにしたもの（特開平６−３４７１５号公報) がある。
【０００４】
ところで、前記吸気遮断弁を備えたものでは、減筒運転を行っているときは、スロットル弁を大きく開いており運転気筒の吸気ポート内の吸気負圧は小さくなっているため、ブレーキ用の吸気負圧を吸気遮断弁の下流側から取り出すようにしている。
しかし、このように吸気遮断弁によって空気の供給を遮断しつつ吸・排気弁を作動させると吸気遮断弁下流の吸気負圧が大きくなりすぎてシリンダ内へのオイルの上がり（逆流) を生じたり、運転気筒の排気が運転停止気筒内に逆流したり、吸気遮断弁の隙間から相当量の空気が導入されて触媒に供給され触媒の転換効率を低下させて排気エミッションを悪化させることがあった。
【０００５】
また、排気弁を停止するものでは、吸気負圧が小さくブレーキ性能が悪化したり、排気弁だけを停止して吸気弁を停止しないものでは運転停止気筒の圧縮空気が吸気側へ吹き返し、吸気音が悪化したり吸入空気量の測定精度が低下したりすることがあった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、減筒運転時に適切な吸気負圧が得られる構成として、十分なブレーキ性能が得られ、オイル上がりその他の問題も発生しないようにした可変気筒内燃機関の吸気負圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１に係る発明は、
所定運転条件で一部の気筒の運転を停止し、残りの気筒で減筒運転を行う可変気筒内燃機関において、
前記減筒運転時に運転を停止する気筒への吸気通路に吸気遮断弁を設け、該吸気遮断弁下流の吸気負圧をブレーキ用に取り出すと共に、該運転を停止する気筒の排気弁の作動を停止する機構を設け、減筒運転時に、前記吸気遮断弁の開閉制御と前記排気弁の作動停止制御とを組み合わせて前記吸気遮断弁下流の吸気負圧を所定範囲内に維持するように制御することを特徴とする可変気筒内燃機関の吸気負圧制御装置。
【０００７】
請求項１に係る発明によると、
減筒運転を行うときに、吸気遮断弁を閉じれば該吸気遮断弁下流の吸気負圧は増大し、運転停止気筒の排気弁の作動を停止すると、該吸気負圧は減少する。
そこで、これら吸気遮断弁の開閉制御と、排気弁の作動停止制御とを組み合わせることにより、吸気遮断弁下流の吸気負圧を所定範囲内に維持することができる。
【０００８】
これにより、該吸気負圧を利用したブレーキ性能を確保できると共に、運転停止気筒のオイル上がりの発生を防止でき、更に、排気の運転停止気筒への逆流、運転停止気筒からの空気の触媒への供給を抑制でき、運転停止気筒で圧縮された空気の吸気通路側への吹き返し、ひいては吸気音の悪化や、吸入空気量測定精度の低下も防止できる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、
所定運転条件で一部の気筒の運転を停止し、残りの気筒で減筒運転を行う減筒運転制御手段を備えた可変気筒内燃機関において、
前記減筒運転時に運転を停止する気筒への吸気通路に吸気遮断弁を設け、該吸気遮断弁下流の吸気負圧をブレーキ用に取り出すと共に、
前記減筒運転時に運転を停止する気筒の排気弁の作動を停止する排気弁作動停止機構と、
減筒運転時に、前記吸気遮断弁の開閉制御と前記排気弁の作動停止制御とを組み合わせて前記吸気遮断弁下流の吸気負圧を所定範囲内に維持するように制御する吸気負圧制御手段と、
を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明によると、
減筒運転時に前記吸気負圧制御手段が、吸気遮断弁の開閉制御と、排気弁の作動停止制御とを組み合わせて制御することにより、吸気遮断弁下流の吸気負圧を所定範囲内に維持することができる。
これにより、該吸気負圧を利用したブレーキ性能を確保できると共に、運転停止気筒のオイル上がりの発生を防止でき、更に、排気の運転停止気筒への逆流、運転停止気筒からの空気の触媒への供給を抑制でき、運転停止気筒で圧縮された空気の吸気通路側への吹き返し、ひいては吸気音の悪化や、吸入空気量測定精度の低下も防止できる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、
前記減筒運転時に吸気遮断弁下流の吸気負圧が前記所定範囲内に維持されているときは、前記吸気遮断弁を閉じると共に前記排気弁の作動を停止し、前記所定範囲より吸気ポートの負圧が小さい側に外れたときは、排気弁の作動停止を開始して作動させ、前記所定範囲より吸気ポートの負圧が大きい側に外れたときは、前記吸気遮断弁を開くように制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明によると、
減筒運転時に吸気遮断弁下流の吸気負圧が前記所定範囲内に維持されているときは、吸気遮断弁を閉じることにより所定以上の吸気負圧を確保すると共に、運転停止気筒の排気弁の作動を停止させることにより、吸気負圧が過剰に増大することを抑制し、以て該吸気負圧を所定範囲内に維持することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る発明は、
全気筒を運転している状態から前記減筒運転に移行する際は、吸気遮断弁下流の吸気負圧が所定範囲内に入るまでは吸気遮断弁を閉じると共に排気弁は作動させ、所定範囲に入ったときに吸気遮断弁を閉状態に維持すると共に排気弁の作動を停止させるように制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明によると、
全気筒運転から減筒運転に切り換える際は、吸気遮断弁下流の吸気負圧を所定範囲内に入るように吸気遮断弁を閉じて増大させる。そして、該吸気負圧が所定範囲に入ると、吸気負圧が大きくなり過ぎないように運転停止気筒の排気弁の作動を停止させて吸気負圧の増大を抑制し、所定範囲内に維持する。
【００１５】
また、請求項５に係る発明は、
吸気遮断弁下流の吸気負圧を検出する圧力センサを備え、該圧力センサの検出値に基づいて前記吸気遮断弁の開閉制御と、前記排気弁の作動停止制御とを組み合わせて制御することを特徴とする。
請求項５に係る発明によると、
圧力センサによって検出された吸気遮断弁下流の吸気負圧に基づいて、前記吸気遮断弁の開閉制御と、前記排気弁の作動停止制御とを組み合わせて高精度な制御を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態のシステム構成を示す。
４気筒の内燃機関１は、＃１気筒と＃４気筒とが減筒運転時に運転停止され、＃２気筒と＃３気筒とは常に運転される。吸気通路２は、スロットル弁３の下流側で前記＃２気筒及び＃３気筒に至る通路２Ａと、＃１気筒及び＃４気筒に至る通路２Ｂとに分岐して設けられ、前記通路２Ｂの上流部に吸気遮断弁４が設けられる。
【００１７】
前記吸気遮断弁４下流の通路２Ｂから取り出された吸気負圧は、ブレーキのマスターバック５に供給され、ブレーキ作動源として利用される。また、該吸気遮断弁４下流の通路２Ｂの吸気負圧を検出する圧力センサ６が設けられる。
排気通路７も、吸気通路２に対応して＃２気筒及び＃３気筒に接続された通路７Ａと、＃１気筒及び＃４気筒に接続された通路７Ｂとに分岐して設けられ、各通路５Ａ，５Ｂにそれぞれ排気中の酸素濃度を検出して空燃比を検出する酸素センサ８，９が装着され、両通路７Ａ，７Ｂの合流点より下流側に排気浄化用の触媒10が介装されている。
【００１８】
図２，図３は、前記＃１気筒及び＃４気筒の排気弁の弁駆動装置を示す。
一対の排気弁11の弁軸12はＴ型レバー13を介してシャフト14に連結され、該シャフト14には、前記レバー13に隣接して低速用ロッカアーム15Ａ及び高速用ロッカアーム15Ｂが嵌挿されている。該低速用ロッカアーム15Ａ及び高速用ロッカアーム15Ｂはカムシャフト21に形成された低速用カム22Ａ及び高速用カム22Ｂと常時接触係合して揺動している。低速用ロッカアーム15Ａ及び高速用ロッカアーム15Ｂとシャフト14との間には、低速用制御ピストン16Ａ及び高速用制御ピストン16Ｂが組み込まれており、該低速用制御ピストン16Ａ及び高速用制御ピストン16Ｂには、それぞれシャフト14の両端部に形成された油通路14ａ，14ｂと連通する油通路16ａ及び油通路16ｂが形成されると共に、該低速用制御ピストン16Ａ及び高速用制御ピストン16Ｂを、それぞれ一方向に付勢するスプリング17Ａ，スプリング17Ｂが組み込まれている。
【００１９】
そして、機関の低速回転時で、かつ、排気弁を作動させる時（非減筒運転時) は、前記低速用制御ピストン16Ａ及び高速用制御ピストン16Ｂの各油通路16ａ，16ｂへの油圧の供給を停止し（低圧源と連通) 、低速用制御ピストン16Ａはスプリング17Ａの付勢力により端部が低速用ロッカアーム15Ａに形成された孔15ａに挿入して係合し、一方、高速用制御ピストン16Ｂはスプリング17Ｂの付勢力により端部が高速用ロッカアーム15Ｂに形成された孔15ｂから外れて高速用ロッカアーム15Ｂがシャフト14に対して相対回転自由な状態となっている。したがって、この状態では、低速用カム22Ａに係合して作動する低速用ロッカアーム15Ａと一体にシャフト14及びレバー13が揺動して、排気弁11が低速用リフト特性で開閉するようになっている。
【００２０】
また、機関の高速回転時で、かつ、排気弁を作動させる時（非減筒運転時) は、前記低速用制御ピストン16Ａ及び高速用制御ピストン16Ｂの各油通路16ａ，16ｂを介して油圧を供給し、これにより、低速用制御ピストン16Ａはスプリング17Ａの付勢力に抗して移動し、端部が前記孔15ａから外れて低速用ロッカアーム15Ａがシャフト14に対して相対回転自由な状態となり、一方、高速用制御ピストン16Ｂはスプリング17Ｂの付勢力に抗して移動し、端部が前記孔15ｂに係合する。したがって、この状態では、高速用カム22Ｂに係合して作動する高速用ロッカアーム15Ｂと一体にシャフト14及びレバー13が揺動して、排気弁11が高速用リフト特性で開閉するようになっている。
【００２１】
一方、排気弁11を作動停止させる減筒運転時は、前記低速用制御ピストン16Ａの油通路16ａのみに油圧を供給し、高速用制御ピストン16Ｂの油通路16ｂには油圧の供給を停止する。これにより、低速用制御ピストン16Ａ及び高速用制御ピストン16Ｂ共に、対応する低速用ロッカーアーム15Ａ，高速用ロッカアーム15Ｂの孔15ａ，15ｂとの係合が外れて、シャフト14に対して相対回転自由な状態となり、低速用ロッカーアーム15Ａ，高速用ロッカアーム15Ｂが空動きするだけで、シャフト14及びレバー13は揺動せず、排気弁11は図示しないリターンスプリングの付勢力により閉弁状態に保持される。
【００２２】
なお、排気弁の作動を停止させる機構は、上記の例に限らず、例えば、電子制御で排気弁の開閉を任意に制御できる機構に適用して排気弁の作動を停止させる構成としてもよい。
コントロールユニット21は、減筒運転時に前記圧力センサ６の検出値に基づいて、前記吸気遮断弁４の開閉制御と、前記弁駆動装置による＃１気筒及び＃４気筒の排気弁11の作動停止制御とを組み合わせて、吸気遮断弁４下流の吸気負圧の制御を行う。
【００２３】
上記コントロールユニット21による減筒運転時の吸気負圧制御を、図４のフローチャートに従って説明する。
ステップ（図ではＳと記す。以下同様) １では、減筒運転条件であるか否かを判定する。具体的には、減筒運転を行っても要求出力が満たせるとき、つまり要求出力が所定値以下の低・中負荷領域では、減筒運転を行う条件であると判断する。
【００２４】
ステップ１で減筒運転を行う条件でない、つまり全気筒を運転させる条件と判定された場合は、ステップ８へ進み、全気筒に燃料供給を行うと共に排気弁を作動させ、吸気遮断弁４を開いて全気筒同一の条件で運転させる。
一方、ステップ１で減筒運転を行う条件と判定された場合は、ステップ２へ進み、運転停止気筒である＃１気筒及び＃４気筒への燃料供給を停止する。
【００２５】
ステップ２では、前記圧力センサ６によって検出された通路２Ｂの吸気負圧Ｐｂを読み込む。
ステップ３では、前記吸気負圧Ｐｂが所定範囲の下限値（例えば−４００ｍＨｇ) より小さい（絶対圧は大きい) か否かを判定する。該下限値は、ブレーキ性能を確保するのに必要な最小限の負圧として設定される。全気筒運転から減筒運転に切り換えられるときは、切換直後はまだ前記下限値より小さい負圧であり、その場合は、ステップ４へ進んで吸気遮断弁４を閉じ、排気弁11は、引き続き作動させる。
【００２６】
この状態で吸気遮断弁４下流の空気が＃１気筒と＃４気筒からシリンダから徐々に汲み出されるので、吸気負圧が増大していき、前記所定範囲の下限値以上に達し、前記ステップ３の判定がＮＯとなり、この場合はステップ５へ進み＃１気筒及び＃４気筒の排気弁11の作動を停止する。
ステップ６では、前記吸気負圧Ｐｂが前記所定範囲の上限値（例えば−６００ｍＨｇ) を超えているか否かを判定する。この上限値は、オイル上がりの発生を抑制できる最大限の値として設定される。そして、上限値以下の負圧であるとき、つまり前記所定範囲内に維持されているときは、そのまま前記吸気遮断弁４を閉状態に維持すると共に、＃１気筒及び＃４気筒の排気弁11の作動を停止させる。これにより、吸気遮断弁４下流の空気の汲み出しが停止されるので、吸気負圧Ｐｂの増大が収まり、該所定範囲内に維持されようとする。但し、減筒運転を行っている間スロットル弁３が開かれて吸気遮断弁４上流側の圧力（絶対圧) は増大しており、吸気遮断弁４は完全に通路２Ｂを閉塞するわけではないので、吸気遮断弁４の隙間を介して下流側の通路２Ｂに徐々に空気が導入され通路２Ｂ内の吸気負圧が減少する。そして、吸気負圧が前記下限値を下回ったときは、ステップ３からステップ４へ進んで再度排気弁11が作動されて吸気負圧を増大させる。
【００２７】
また、特に機関回転速度が高い条件で吸気遮断弁４を閉じたことにより通路２Ｂの吸気負圧が急激に増大し、所定範囲に入って排気弁11の作動を停止してもオーバーシュートして上限値を超えてしまうことがある。この場合は、ステップ５からステップ７へ進み、排気弁11の作動停止を維持したまま吸気遮断弁４を開き、吸気負圧を減少させる。
【００２８】
以上のように吸気負圧Ｐｂの大小に応じて吸気遮断弁４の開閉制御と、排気弁11の作動停止制御とを組み合わせることにより、該吸気負圧Ｐｂが常に所定範囲内に維持することができる。
このように、吸気遮断弁４の開閉と運転停止気筒の排気弁11の作動停止制御とを組み合わせることにより、吸気遮断弁下流の吸気負圧Ｐｂを所定範囲内に維持されるように制御することができ、ブレーキ性能を確保できると共に、オイル上がりの発生を抑制できる。
【００２９】
また、減筒運転時に、基本的には吸気遮断弁４を閉じつつ、排気弁11の作動を停止するため、排気の運転停止気筒への逆流を防止でき、運転停止気筒からの空気の触媒への供給を抑制できると共に、運転停止気筒で圧縮された空気が吸気通路２Ｂ側へ吹き返すことを防止でき、吸気音の悪化や、吸入空気量測定精度の低下も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のシステム構成を示す。
【図２】同上システムに使用される内燃機関の運転停止気筒の排気弁の弁駆動装置の構成を示す外観図。
【図３】同上の弁駆動装置の各作動状態を示す断面図。
【図４】同上実施の形態の減筒運転時の吸気負圧制御のルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１      内燃機関
２      吸気通路
２Ｂ    通路Ｂ
４      吸気遮断弁
５      マスターバック
６      圧力センサ
11      排気弁
13      Ｔ型レバー
14      シャフト
14ａ    油通路
14ｂ    油通路
15Ａ    低速用ロッカアーム
15Ｂ    高速用ロッカアーム
15ａ    孔
15ｂ    孔
16Ａ    低速用制御ピストン
16ａ    油通路
16Ｂ    高速用制御ピストン
16ｂ    油通路
17Ａ，17Ｂ    スプリング
【図１】
0003772489.tif 000002
【図２】
0003772489.tif 000003
【図３】
0003772489.tif 000004
【図４】
0003772489.tif 000005