JPS58107833A - 分割運転制御式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分割運転制御式内燃機関に係り、特に、排気
ガス浄化対策が施された自動車用エンジンに用いるのに
好適な、部分気筒運転時に休止気筒群への吸入空気及び
燃料の供給を遮断する手段と、同１．Ｔ、　＜部分気筒
運転時に休止気筒群の排気を休止気筒群の吸気系に還流
する手段と、稼動気筒群の排気が流れる稼動側排気通路
と休止気筒群の排気が流れる休止側排気通路の両者に露
出する単一の酸素濃度センサと、空燃比制御手段とを有
し、機関軽負荷時に稼動気筒群への吸入空気及び燃料の
供給を遮断し、且つ、休止気筒群に排気を還流せしめて
■１分気筒運転を行うと共に、前記酸素濃度センサの出
力に基づいて空燃比をフィードバック制御するようにし
た分割運転制御式内燃機関の改良に関する。

吸気絞り弁により機関の負荷を制御するようにした内燃
機関では、絞り弁開度が小さくなるにつれて燃料消費率
が悪化する。従って、燃料消費率を向上するために、機
関軽負荷運転時には、一部の気筒を休止させると共に残
りの気筒に高負荷運転を行わせるようにした分割運転制
御式内燃機関が、例えば、特開昭５５−６９７３６号に
開示されているように公知である。

この分割運転制御式内燃機関は、例えば第１図に示すよ
うに、吸入空気の流量を検出するためのエアフローメー
タ１２と、ダクト１４と、図示されないアクセルペダル
と連動して回転される、吸気管１６内を流れる吸入空気
の流量を制御するための吸気絞り弁１８と、エンジン１
０の常時運転される稼動気筒群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
に対応１、て設けられた稼動側サージタンク２０ａと、
部分気筒運転時に休止される休止気筒群１０ｄ、１０　
ｅ、　　１０　ｆに対応して設けられた休止側サージタ
ンク２０ｂと、該休止側サージタンク２０ｂと前記稼動
側サージタンク２０ａを連通する吸気通路２２に配設さ
れた吸気遮断弁２４と、部分気筒運転時に前記吸気遮断
弁２４を閉止するための第１のダイヤフラム装置２６と
、前記稼動側サージタンク２０ａと稼動気筒１０　ａ、
　　１０　ｂ、　　１０ａｆそれぞれ連通する吸気管２
８ａ、２８ｂ。

２８ｃと、該吸気管２８＆、２８ｂ、２８ｅにそれぞれ
配設された稼動側インジェクタ２９ａ５２９ｂ・　２９
ｃと、前記休止側サージタンク２０ｂと前記休止気筒１
０ｄ、１０ｅ、１０ｆをそれぞれ連通する吸気管２８ｄ
、２８ｅ、２８ｆと、該吸気管２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ
にそれぞれ配設された休止側インジェクタ２９ｄ、２９
ｅ、２９ｆと、稼動気筒１０　ａ、　　１０　ｂ、　１
０　ｃに接続された稼動側排気マニホルド３０ａと、休
止気筒１０　ｄ、　１０　ｅ、　　１０　ｆに接続され
た休止側排気マニホルド３０ｂと、前記稼動側排気マニ
ホルド３０ａと休止側排気マニホルド３０ｂの下流側を
連通する連通孔３２に配設された、排気ガス中の残存酸
素濃度から空燃比を検知するための酸素濃度センサ３４
と、前記稼動側排気マニホルド３０ａに接続された稼動
側排気管３６ａと、前記休止側排気マニホルド３０ｂに
接続された休止側排気管３６ｂと、前記休止側排気マニ
ホルド３０ｂの上流側と前記休止側サージタンク２０ｂ
を連通する排気還流管３８と、該排気還流管３８の途中
に配設された、排気還流管３８を閉止可能な排気遮断弁
４０と、部分気筒運転時に前記排気遮断弁４０を開放す
るための第２のダイヤフラム装置（５） ４２とを備えている。

従って、このような分割運転制御式内燃機関においては
、機関が軽負荷に移行すると、第１のダイヤフラム装置
２６に負圧が導入されて吸気連断弁２４が閉じられ、休
止気筒１０　ｄ、　　１０　ｅ。

１０ｆに対する吸入空気の流入が遮断されると同時に、
休止側メインインジェクタ２９ｄ、２９ｅ。

２９ｆがオフとされて休止気筒１０　ｄ、　　１０　ａ
。

１０ｆに対する燃料供給が遮断され、更に、第２のダイ
ヤフラム装置４２に負圧が導入されて排気遮断弁４０が
全開とされ、排気還流管３８を介して休止気筒１０ｄ、
１０ｅ、１０ｆに排気が還流されて機関は部分気筒運転
状態となるようにされている。

一方、排気ガス浄化対策の必要性から、前記のような分
割運転制御式内燃機関においても、酸素濃度センサ３４
の出力に基づいて、インジェクタ、−’　２９　ａ−ｆ
の開弁時間を制御することによって、空燃比を制御する
ようにされている。この空燃比制御に際して、全気筒運
転状態であれば、稼動側（６） 排気マニホルド３０ａと休止側排気マニホルド３０ｂの
両者に高温の排気ガスが流れており、従って、酸素濃度
センサ３４も十分な高温に保たれて活性化されている。

一方、部分気筒運転時には、同じ（酸素濃度センサ３４
により検出された稼動側排気マニホルド３０ａｆｉ７流
れる排気ガス中の残存酸素濃度に応じて、稼動側インジ
ェクタ２９ａ〜Ｃのみに開弁時間信号を出力して、稼動
気筒１０　ａ　＝　ｃの燃料供給量をフィードバック制
御するようにされているが、休止気筒１０ｄ−ｆは運転
が休止されており、休止側排気マニホルド３０ｂには高
温排気ガスが流れないので、酸素濃度センサ３４の休止
側排気マニホルド３０ｂに露出した部分は熱が放散して
冷却される。特に、機関の負荷が、部分気筒運転でも軽
（、しかも、エンジン回転数が低い時は、休止側排気マ
ニホルド３０ｂを流れる排気ガスの流量が少な（なり、
酸素濃度センサ３４を十分高い濃度に保つことができず
、酸素濃度センサ３４によるフィートノ（ツク制御が不
可能となっていた。

このような問題点を解消するべ（、実開昭５５−１３９
２３８号に開示されているように、休止側排気マニホル
ド３０ｂの酸素濃度センサ３４の上流側に、ガス流を連
断する遮断弁を設け、部分気筒運転時に前記遮断弁を閉
じることによって、酸素濃度センサ３４の温度低下を防
止することが提案されている。しかしながら、車両の定
常走行が連続して部分気筒運転状態が長時間持続される
と、ピストンやピストンリングとシリンダのｎｌ潤滑す
るオイル、又は、バルブステムとステムガイドを潤滑す
るオイルが、燃焼室内や吸排気ボートに霧状にしみ出し
て、未燃焼のまま排気ボートから休止側排気マニホルド
３０ｂに排出されることになる。排出されたオイルは、
ミスト又は小さな液滴であるため、大部分は、排出ガス
の流れに混じって休止気筒１０ｄ−ｆの吸気系に還流さ
れるが、一部は、休止側排気マニホルド３０ｂの内壁に
付着（２、大きな液滴となって休止側排気管３６ａの方
向に流れる。従って、部分気筒運転時に、長時間、休止
側排気マニホルド３０ｂの酸素濃度センサ３４の上流側
を完全に閉じてしまうと、休止側排気マニホルド３０ｂ
を流れてきたオイルがせき止められてしまい、部分気筒
運転から全気筒運転に切替えられた時に、多量の未燃オ
イルが一気に流れ出して、酸素濃度センサ３４にオイル
が付着し、酸素濃度検出素子部を被毒して、酸素濃度セ
ンサ３４を故障させる恐れがある。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、部分気筒運転状態における酸素濃度センサの冷却を
防止することができると共に、長時間部分気筒運転が持
続しても、酸素濃度センサを故障させる恐れのない分割
運転制御式内燃機関を提供することを目的とする。

本発明は、部分気筒運転時に休止気筒群への吸入空気及
び燃料の供給全遮断する手段と、同じく部分気筒運転時
に休止気筒群の排気を休止気筒群の吸気系に還流する手
段と、稼動気筒群の排気が流れる稼動側排気通路と休止
気筒群の排気が流れる休止側排気通路の両者に露出する
単一の酸素濃度センサと、空燃比制御手段とを有し、機
関軽負荷時に稼動気筒群への吸入空気及び燃料の供給を
遮断し、且つ、休止気筒群に排気を還流せしめて部分気
筒運転を行うと共に、前記酸素濃度センサの出力に基づ
いて空燃比をフィードバック制御するようにした分割運
転制御式内燃機関において、前記休止側排気通路の酸素
濃度センサ近傍に、ガス流を連断するための、漏洩部が
形成された遮断弁を設け、該遮断弁を、部分気筒運転時
に閉じるようにして、前記目的を達成したものである。

又、前記遮断弁を、前記酸素濃度センサのヒ流イ則に設
けるようにしたものである。

或いは、前記遮断弁を、前記酸素濃度センサの上流側及
び下流側に設け、互いに同期して開閉するようにしたも
のである。

又、前Ｍｅ漏洩部を、前記遮断弁の非酸素濃度センサ側
に形成するようにしたものである。

更に、前記漏洩部を、前記遮断弁の弁体に形成された切
欠きとしたものである。

又、前記漏洩部を、前記遮断弁の弁体に穿設された小孔
としたものである。

以下、図面を参耶して本発明の実施例を詳細に説明する
。

本発明の第１実施例は、第２図及び第３図に示す如（、
前記従来例と同様の、稼動気筒１０ａ５ｂ、８％休止気
筒１０ｄ、ｅ、ｆ、エアフロメータ１２、ダクト１４、
吸気管１６、吸気絞り弁１８、稼動側サージタンク２０
ａ、休止側サージタンク２０ｂ５吸気通路２２、吸気遮
断弁２４、第１のダイヤフラム装置２６、吸気管２８　
ａ　＝　ｆ、稼動側インジェクタ（図示省略）、休止側
インジェクタ（図示省略）、稼動側排気マニホルド３０
ａ、休止側排気マニホルド３０ｂ、連通孔３２、酸素濃
度センサ３４、稼動側排気管３６ａ、体ＩＥ側排気管３
６ｂ、排気還流管３８、排気遮断弁４０、第２のダイヤ
フラム装置４２を有してなる分割運転制御式の自動車用
エンジン１０において、前記体１ト、側排気マニホルド
３０ｂの酸素濃度センサ３４の上流側に、ガスＩ＆’ｋ
　遮断するための、弁体５０ａの上部に略長方形状の切
欠き５０ｂが形成されたバタフライ式の遮断弁５０を設
けると共に、該遮断弁５０を、第３のダイヤフラム装置
５２により、部分気筒運転時に閉じるようにしたもので
ある。他の点については前記従来例と同様であるので説
明は省略する。

前記遮断弁５０は、前記休止側排気マニホルド３０ｂの
前記酸素濃度センサ３４の上流側位置にその弁軸５０ｃ
が、酸素濃度センサ、３４の軸線と平行となり、且つ、
その切欠き５０ｂが、遮断弁５０を閉じた時に前記弁軸
５０ｃより下流側に位置し、且つ、切欠き５０ｂが、酸
素！＃度センサ３４に対向する休止側排気マニホルド３
０ｂの、ヒ側壁面に位置するように配設をれている。

本実施例においては、部分気筒運転時に、第３のダイヤ
フラム装置５２０作用により遮断弁５０が閉じられるの
で、部分気筒運転状態の、特に、低回転、低負荷時にお
ける休止気筒１０ｄ、ｅ。

ｆ側の低温排気が酸素濃度センサ３４に当ることがな（
、酸素濃度センサ３４の温度が活性温度以下となること
が防止され、酸素濃度センサ３４の出力に基づ（空撚比
のフィードバック制御管確実に行うことができる。又、
遮断弁５０の弁体５０ａに切欠ｔｉ５０ｂが形成されて
いるので、長時間部分気筒運転が持続した際に、休止気
筒１０ｄ、ｅ、、ｆから排気系に流れ出たオイルが、遮
断弁５０の上方にたまることな（、切欠き５０ｂかも、
高烏の排気ガスが充満している稼動側排気マニホルド３
０ａＫ流出して、酸化・燃焼されるので、オイルにより
酸素濃度センサ３４が被責して故障することがない。更
に、遮断弁５０を全閉して長時間部分気筒運転をした場
合、排気還流管３８を介して休止気筒１０ｄ、ｅ、ｆ内
を還流【２ている排気ガスが、吸気遮断弁２４や排気遮
断弁４０の軸受部分等から稼動気筒側或いは大気に漏れ
、休止気筒の内圧が下ってきて、オイル上り、オイル下
り等を起こす恐れがあるが、本発明によれば、遮断弁５
０の切欠き５０ｂから排気ガスが休止側排気マニホルド
３０ｂＫ流入するので、長時間部分気筒運転しても休止
気筒の内圧が変化しない。

本実施例においては、切欠き５０ｂを、遮断弁５０の弁
体５０ａの上部、即ち、酸素濃度センサ３４０反対側に
形成するようにしているので、体１Ｅ側排気マニホルド
３０ｂを流れてきたオイルが、直接酸素濃度センサ３４
＃Ｆふれることがなく、酸素濃度センサ３４が確実にオ
イルから保護される。

冑、前記実姉例においては、遮断弁５０の弁体５０ａに
形成される漏洩部が、略長方形状の切欠き５０ｂとされ
ていたが、漏洩部の構成はこれに限定されず、例えば、
第４図に示す如く、遮断弁５０の弁体５０ａの上部に、
三日月状の切欠き５０ｄを設けるようにしたり、或いは
、第５図に示す如（、遮断弁５０の弁体５０ａの上部に
、２個の小孔５０ｅを穿設するようにしたりすることも
可能である。

次に、第６図を参照して、本発明の第２実施例を詳細に
説明する。

本実施例は、従来例と同様の分割運転制御式の自動車用
エンジン１０において、休止側排気マニホルド３０ｂの
酸素濃度センサ３４の一上流側に、ガス流を遮断するた
めの、前記第１実施例と同様の、弁体５０ａの上部に切
欠き５０ｂが形成されたバタフライ式の遮断弁５０を設
けると共に、前記休止側排気マニホルド３０ｂの酸素濃
度センサ３４の下流側に、同じくガス流を遮断するため
の、漏洩部が形成されていないバタフライ式の遮断弁５
４を設け、前記遮断弁５０．５４を、第４のダイヤフラ
ム装置５６により、部分気筒運転時に互いに同期して閉
じるようにしたものである。他の点については、前記従
来例式いは第１実施例と同様であるので説明は省略する
。

本実施例Ｖこおいては、部分気筒運転時に、稼動気筒側
の排気ガスが休止側排気管３６ｂＫ流入しないので、排
気ガスの温度低下が少な（、稼動側ｊノド気管３６ａの
下流側に配設されている触媒コンバータ（図示省略）の
温度を、触媒の活性化温度以上に維持することが容易で
ある。他の作用効果については、前記第１実施例と同様
であるので説明（工省略する。

尚前記実施例においては、いずれも、部分気筒運転時Ｖ
こ、即、遮断弁５０、或いは、遮断弁５０及び５４を閉
じるようにしていたが、部分気筒運転状態においても、
高回転時、或いは、高負荷時には、稼動側排気系を流れ
る排気ガスの流量が比較的多いので、この様な場合には
遮断弁を閉じることな（、稼動側排気マニホルド３０ａ
ｆ：流れる排気ガスのｉｔが少なくなり、酸素濃度セン
サ３４を十分高い温度に保つことが困難となる、部分気
筒運転状態におけ′る低回転数、軽負荷時にのみ、遮断
弁？閉じるように１−１ても良い。

前記実施例は、いずれも、本発明を自動車用エンジンに
適用していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず
、一般の内燃機関にも同様に適用できることは明らかで
ある。

以上説明した通り、本発明によれば、部分気筒運転時に
おける酸素濃度センサの温度低下を防止することができ
、部分気筒運転時にも精度の高い空燃比フィードバック
制御が可能となる。又、休止気筒の排気系に流れ出たオ
イルが酸化・燃焼されるので、長時間部分気筒運転が持
続しても、酸素濃度センサが故障する恐れがない。更に
、部分気筒運転時に休止気筒を循環している還流排気が
、遮断弁の漏洩部から補なわれるので、休止気筒の内圧
が、長時間部分気筒運転を持続しても変化せず、オイル
上り、オイル下り等を引き起こすことがない等の優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の分割運転制御式内燃機関の一例の構成
を示す断面図、第２図は、本発明に係る分割運転制御式
内燃機関の第１実施例の構成を示す断面図、第３図は、
前記第１実施例で用いられている遮断弁に形成された漏
洩部の形状を示す正面図、第４図は、同じ（、遮断弁１
（形成された漏洩部の変形例の形状を示す正面図、第５
図は、同じく、遮断弁に形成された漏洩部の他の変形例
の形状を示す正面図、第６図は、本発明に係る分割運転
制御式内燃機関の第２実施例の構成を示す断面図である
。 １０・・・エンジン、１０ａ、、ｂ％　Ｃ・・・稼動気
筒、１０ｄ、１１．ｆ・・・休止気筒、１２・・・エア
フローメータ、１８・・・吸気絞り弁、２０ａ・・・稼
動側サージタンク、２０ｂ・・・休止側サージタンク、
２４川吸（１７） 気遮断弁、２６．４２．５２，５６・・・ダイヤフラム
装着、２８ａ〜ｆ・・・吸気管、２９１％　ｂ、　　ｃ
・・・稼動側インジェクタ、２９ａｂｅ％　ｆ・・・休
止側インジェクタ％　３０　ａ・・・稼動側排気マニホ
ルド、３０ｂ・・・休止側排気マニホルド、３２・・・
連通孔、３４・・・酸素濃度センサ、３６ａ・・・稼動
側排気管、３６ｂ・・・休止側排気管、３８・・・排気
還流管、４０・・・排気遮断弁、５０，５４・・・遮断
弁、５０８５５４　ｍ−＝弁体、５０ｂ、５０ｄ・・・
切欠き、５０ｅ・・・小孔。 代理人　　高　矢　　　論 （ほか１名） 「１８） 第　６　　図 ６６ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　部分気筒運転時に休止気筒群への吸入空気及
   び燃料の供給ヲ辿断する手段と、同じ（部分気筒運転時
   に休止気筒群の排気を休止気筒群の吸気系に還流する手
   段と、稼動気筒群の排気が流れる稼動側排気通路と休止
   気筒群の排気が流れる休止側排気通路の両者に露出する
   単一の酸素濃度センサと、空燃比制御手段とを有し、機
   関軽負荷時に稼動気筒群への吸入空気及び燃料の供給を
   遮断し、且つ、休止気筒群に排気を還流せしめて部分気
   筒運転を行うと共に、前記酸素濃度センサの出力に基づ
   いて空燃比をフィードバック制御するようにした分割運
   転制御式内燃機関において、前記休止側排気通路の酸素
   濃度センサ近傍に、ガス流を遮断するための、漏洩部が
   形成された遮断弁を設け、該遮断弁を、部分気筒運転時
   に閉じるようにしたことを特徴とする分割運転制御式内
   燃機関。
2. （２）前記遮断弁が、前記酸素濃度センサの上流側に設
   けられている特許請求の範囲第１項に記載の分割運転制
   御式内燃機関。
3. （３）前記遮断弁が、前記酸素濃度センサの上流側及び
   下流側に設けられ、互いに同期して開閉するようにされ
   ている特許請求の範囲第１項に記載の分割運転制御式内
   燃機関。
4. （４）前記漏洩部が、前記遮断弁の非酸素濃度センサ側
   に形成されている特許請求の範囲第１項に記載の分割運
   転制御式内燃機関。
5. （５）前記漏洩部が、前記遮断弁の弁体に形成された切
   欠きである特許請求の範囲第１項又は第４項に記載の分
   割運転制御式内燃機関。
6. （６）前記漏洩部が、前記遮断弁の弁体に穿設された小
   孔である特許請求の範囲第１項又は第４項に記載の分割
   運転制御式内燃機関。