JPS5853180B2

JPS5853180B2 - 気筒数制御エンジン

Info

Publication number: JPS5853180B2
Application number: JP54030729A
Authority: JP
Inventors: 幸寛江藤; 利明田中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-03-16
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1983-11-28
Also published as: DE3009968A1; US4320726A; JPS55123334A; DE3009968C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、エンジン軽負荷時一部員筒への燃料供給を停
止して運転を休止させ、これら休止気筒に排気または空
気を還流するとともに、空燃比をフィードバック制御す
る気筒数制御エンジンに関する。

一般に、エンジンを高い負荷状態で運転すると燃費率が
良好（どなる傾向があり、このため多気筒エンジンにお
いて、エンジン負荷の小さいときに、一部気筒への燃料
および新気の供給をカットして作動を休止させ、この分
だけ残りの稼動気筒の負荷を相対的に高め、全体として
軽負荷領域の燃費を改善するようにしたエンジンが考え
られた。

従来、上記エンジンにおいて、エンジン軽負荷時作動が
休止する気筒（以下休止気筒という）の吸気側に排気を
多量に還流して、休止気筒におけるポンピングロスを低
減するとともに、空燃比を理論空燃比にフィードバック
制御して、一層燃費を改善するようにしたエンジンが知
られている。

このエンジンは、第１図に示すように、エンジン軽負荷
時に、休止気筒＃４〜＃６に連通する休止マニホルド１
の最上流部に設けた遮断弁２を閉じて休止気筒＃４〜＃
６への新気供給を遮断するとともに、還流弁３を開いて
休止気筒＃４〜＃６へ多量に排気を還流していた。

この場合、遮断弁２による遮断は完全ではないこと、多
量に排気が還流され大気圧程度になっている休止吸気マ
ニホルド１と稼動気筒＃１〜＃３に連通する稼動吸気マ
ニホルド４との圧力差が大きいこと、によって休止吸気
マニホルド１内の還流排気が遮断弁２の隙間から多量に
稼動吸気マニホルド４に漏出する結果、稼動気筒＃１〜
＃３の運転性が著しく阻害されていた。

これを防ぐために、休止吸気マニホルド１に排気ではな
く空気を導入する方法も考えられたが、この場合、排気
通路５に設けた空燃比センサ６に作動が休止している休
止気筒＃４〜＃６から排出された導入空気が大量に流れ
込む結果、例えば０２センサ等の空燃比センサ６によっ
て作動している稼動気筒＃１・〜＃３に吸入された混合
気の空燃比を正確に検知することが不可能となるため、
空燃比のフィードバック制御に支障をきたしていた。

本発明の目的は、エンジン軽負荷時に一部気筒への燃料
供給を停止して作動を休止させ、これら休止気筒の吸気
側に多量の排気を還流または空気を導入するとともに、
エンジンの極低負荷状態検出手段を設けて、該手段の出
力にもとずいて部分気筒運転時の空気導入または排気還
流の選択を行い、休止気筒に空気を導入する場合には空
燃比のフィードバック制御を中止して、予め設定される
所定量の燃料を稼動気筒に供給することによって、常時
安定に作動する気筒数制御エンジンを得ることにある。

以下本発明を図面に示す実施例（どもとすいて詳細に説
明する。

第２図に示す本発明の一実施例において、７は吸気管、
８は絞り弁である。

吸気管７の下流に位置する吸気マニホルド９は、隔壁１
０によって稼動気筒＃１〜＃３に連通する稼動吸気マニ
ホルド１１と休止気筒＃４〜＃６に連通する休止吸気マ
ニホルド１２とに区画分離されている。

休止吸気マニホルド１２には、エンジン軽負荷時に閉じ
て休止吸気マニホルド１２と稼動吸気マニホルド１１と
を遮断する遮断弁１３が最上流部に設けられ、その下流
においてエンジン軽負荷時に排気または空気を多量に還
流する通路１４が接続している。

遮断弁１３は、負圧アクチュエータ１５の作動室１５ａ
が負圧のとき閉じ、大気圧のとき開くよう構成されてい
る。

通路１４には、作動室１６ａが負圧のとき開き、大気圧
のとき閉じる空気弁１６を介して空気を流入する空気通
路１７と、作動室１８ａが負圧のとき開き、大気圧のと
き閉じる還流弁１８を介して一端が排気管１９に接続さ
れた排気還流通路２０とが接続している。

排気管１９には、例えば酸素濃度センサで構成した空燃
比センサ２１と、その下流において三元触媒２２とが設
けられている。

三元触媒２２は、ＨＣ、ＣＯを酸化、ＮＯｘを還元して
排気中の有害物質を除去するもので、混合気が理論空燃
比のときに酸化および還元効率が最大となって、排気中
の有害物質を最良に除去する。

一方、負圧アクチュエータ１５の作動室１５ａは三方電
磁弁２３の３通路、還流弁１８の作動室１８ａは三方電
磁弁２４の３通路、空気弁１６の作動室１６ａは三方電
磁弁２５の３通路、にそれぞれ接続している。

電磁弁２３．２４．２５の６通路はいずれも大気に開放
され、Ｃ通路はいずれも逆止弁２６を介して稼動吸気マ
ニホルド１１内の強負圧を導入しこの導入負圧を維持す
るバキュムタンク２７に接続されている。

電磁弁２３，２４．２５は、制御端子にハイレベノい１
“が供給されると３通路とＣ通路とが連通し、ロウレベ
ル１０“が供給されると３通路と６通路とが連通ずるも
ので、後述するコントロール回路２８の出力により制御
される。

コントロール回路２８は、空燃比センサ２１の出力、機
関吸入空気量を示す信号、絞り弁８が全閉のとき１１
“それ以外のとき１０“を出力してエンジン極低負荷状
態を検出するスロットルスイッチ２９の出力、等を入力
して、前述の電磁弁２３．２４．２５を制御する信号、
各気筒＃１〜＃６ｃコ設けられた燃料噴射弁ｇ１〜
ｇ６の平均開度を制御する信号、等を出力する。

コントロール回路２８を詳細に示す第３図において、３
０は燃料噴射制御回路で、機関吸入空気量、回転（こよ
り基本的に燃料噴射量を決定し、さらにこれを後述する
ＡＮＤ回路３１の出力が１１“となる場合を除いて空燃
比センサ２１の出力で補肥して、所定の燃料噴射量が得
られるように燃料噴射弁ｇ１〜ｇ６の平均開度を制御す
る燃料噴射パルス信号を出力して、空燃比を理論空燃比
となるようにフィードバック制御する。

燃料噴射制御回路３０は、ＡＮＤ回路３１の出力が１１
“の場合には、予め設定される所定の燃料噴射量が得ら
れる信号を出力する。

３２は気筒数制御回路で、機関吸入空気量、すなわちエ
ンジン負荷状態、の情報を含む燃料噴射制御回路３０の
出力信号からエンジン負荷状態を判断して、エンジン軽
負荷時″Ｏ“、中・高負荷時″″１“なる信号を出力す
る。

ＡＮＤ回路３３は、気筒数制御回路３２の出力が１１“
の場合にゲートを開いて、燃料噴射信号を増幅器３４を
介して噴射弁ｇ４〜ｇ６に供給し、５０“の場合にはゲ
ートを閉じて噴射弁ｇ４〜ｇ６への燃料噴射信号の供給
を遮断する。

増幅器３４．３５は燃料噴射信号を噴射弁ｇ４〜ｇ６を
駆動するのに十分な大きさに増幅する。

前述したＡＮＤ回路３１は、気筒数制御回路３２の出力
を反転する反転器３６と、スロットルスイッチ２９とが
共に１１“を出力した場合にのみゲートを開いて１１“
を電磁弁２５と、遅れ回路３７を介して燃料噴射制御回
路３０とに出力する。

反転器３６は、気筒数制御回路３２の出力を反転した信
号を、さらに、電磁弁２３と、ＡＮＤ回路３８．３９と
に出力する。

ＡＮＤ回路３８は、スロットルスイッチ２９の出力信号
を反転する反転器４０と、反転器３６とが共に１ “を
出力した場合にのみゲートを開いて、１１“をＡＮＤ回
路３９に出力する。

ＡＮＤ回路３９は、ＡＮＤ回路３８と反転器３６の出力
が共に１１“の場合にのみゲートを開いて、１“を電磁
弁２４に出力する。

エンジン中・高負荷時において、気筒数制御回路３２は
１１“を出力し、絞り弁８は当然全閉ではないのでスロ
ットルスイッチ２９は１０“を出力する。

これによりＡＮＤ回路３３を介して噴射弁ｇ４〜ｇ６へ
も燃料噴射信号が供給されてすべての気筒＃１〜＃６が
作動する全気筒運転が行なわれる。

同時にＡＮＤ回路３１が′Ｏ“を出力するので、空燃比
センサ２１の出力にもとづいて燃料噴射制御回路３０を
介して噴射弁ｇ１〜ｇ６の平均開度が制御され、これに
より混合気が理論空燃比となるように燃料噴射量がフィ
ードバック制御される。

一方、気筒数制御回路３２の出力“１“を反転して反転
器３１’Ｏ“を出力するので、電磁弁２３には１０“が
供給され、またＡＮＤ回路３９゜３１のゲートが閉じて
電磁弁２４．２５にも１０“が供給される。

エンジンが軽負荷状態に移行すると、気筒数制御回路３
２の出力が１１“から“０／／に切り換わる。

これを受けてＡＮＤ回路３３はゲートを閉じて噴射弁ｇ
４〜ｇ６への燃料噴射信号の供給が遮断され、休止気筒
＃４〜＃６への燃料供給が停止して作動が休止し、稼動
気筒＃１〜＃３のみ作動する部分気筒運転が行なわれる
。

同時に反転器３６の出力が１０“から１ “に切り換わ
り、電磁弁２３に１１“が供給される。

↓この状態で、絞り弁８が全閉ではなくスロットルスイ
ッチ２９が相変わらず１０“を出力する場合、ＡＮＤ回
路３１はゲートを閉じたままなのでＯ“を出力する。

これにより中・高負荷状態の場合と同様に、ただし稼動
気筒＃１〜＃３における混合気が理論空燃比となるよう
にフィードバック制御される。

一方、スロットルスイッチ２９の出力“０“を反転する
反転器４０と、反転器３６の出力”１“を受けて、ＡＮ
Ｄ回路３８はゲートを開いて“ １ “を出力し、この
信号と反転器３６の出力１１“を入力するＡＮＤ回路３
９もゲートを開いてゝ１“を電磁弁２４に供給する。

また、ＡＮＤ回路３１の出力は２０“なので電磁弁２５
にＬｔ″０ “が供給される。

絞り弁８が全開してスロットルスイッチ２９の出力が“
Ｏ“から１１“に切り換わると、反転器４０、ＡＮＤ回
路３８を介してＡＮＤ回路３９のゲートが閉じて、電磁
弁２４にｃｒＯ“が供給される。

またスロットルスイッチ２９の出力１１“、反転器３６
の出力１１“を受けて、ＡＮＤ回路３１はゲートを開い
て１“を出力する。

これにより、電磁弁２５に（ｌ−ｊ’ｌ “が供給され
、また、遅れ回路３７で決まる所定の時間の後空燃比の
フィードバック制御が解除され、燃料噴射制御回路回路
３０を介して、稼動気筒＃１〜＃３には所定量の燃料が
噴射供給される。

このようにコントロール回路２８は、エンジン負荷状態
、スロットルスイッチ２９の出力にもとづいて、休止気
筒＃４〜＃６への燃料供給の停止、空燃比フィードバッ
ク制御の解除、電磁弁２３゜２４．２５の制御、等を行
なう。

次に作動を含めてさらに説明する。

エンジン中・高負荷状態においては、絞り弁８が全閉で
はないのでコントロール回路２８は、電磁弁２３に１０
”、電磁弁２４にＯ“、電磁弁２５に′ｉＶＯ“を供給
する。

これにより、電磁弁２３の３通路と６通路が連通して負
圧アクチュエータ１５の作動室１５ａに大気が導入され
て遮断弁１３が開く。

同様に、還流弁１８の作動室１８ａと空気弁１６の作動
室１６ａにそれぞれ電磁弁２４．２５を介して大気が導
入されて、還流１８と空気弁１６が閉じる。

よって、休止気筒＃４〜＃６への排気または空気の還流
が遮断されるとともに新気が供給される。

さらに、コントロール回路２８は休止気筒＃４〜＃６へ
も燃料を供給するので、全気筒＃１〜＃６が作動する全
気筒運転が行なわれ、その際の空燃比は、空燃比センサ
２１の出力にもとづいてコントロール回路２８を介して
ほぼ理論空燃比にフィードバック制御される。

これによりエンジン出力効率並びに三元触媒２２による
排気中の有害物質除去効率が最良に保たれる。

絞り弁８が全閉でない状態でエンシ゛ンが軽負荷状態に
移行すると、コントロール回路２８は、電磁弁２３に５
１“、電磁弁２４に１１“、電磁弁２５に’ｏ “を供
給する。

これにより、電磁弁２３の３通路とＣ通路が連通して負
圧アクチュエータ１５の作動室１５ａにバキュムタンク
２７の強負圧が導入されて遮断弁１３が閉じる。

同様に還流弁１８の作動室１８ａに電磁弁２４を介して
強負圧が導入されて還流弁１８が開く。

また、空気弁１６は閉状態を維持する。

よって休止気筒＃４〜＃６への新気供給が遮断されると
ともに、休止吸気マニホルド１２へ排気還流通路２０、
還流弁１８、通路１４を介して多量に排気が還流される
。

さらに、コントロール回路２８は、休止気筒＃４〜＃６
への燃料供給を遮断するので、休止気筒＃４〜＃６の作
動が休止して、稼動気筒＃１〜＃３のみ作動する部分気
筒運転が行なわれる。

このため休止気筒＃４〜＃６の作動が休止した分、稼動
気筒＃１〜＃３の負荷が高まり燃費が改善され、さらに
、休止吸気マニホルド１２への多量の排気還流によって
休止気筒＃４〜＃６のポンピングロスが低減され一層燃
費が改善される。

この場合絞り弁８は全閉ではないので、稼動吸気マニホ
ルド１１と休止吸気マニホルド１２との圧力差はそれほ
ど大きくはなく、したがって遮断弁１３を介して還流排
気が稼動吸気マニホルド１１に流出し稼動気筒＃１〜＃
３の運転性を悪化させる恐れはない。

また、その際の空燃比は、空燃比センサ２１の出力にも
とづいてコントロール回路２８を介してほぼ理論空燃比
ｆこフィードバック制御されるので、エンジン出力効率
並びに排気中の有害物質除去効率が最良に保たれる。

エンジンが軽負荷状態のまま絞り弁８が全閉すると、ス
ロットルスイッチ２９の出力が１０“から″１“に切り
換わって、コントロール回路２８は、電磁弁２３に１１
“、電磁弁２４に１０“電磁弁２５に″ １“を供給す
る。

これにより、電磁弁２４の３通路と６通路が連通して、
作動室１８ａに大気が導入されて、還流弁１８が再び閉
じる。

逆に、作動室１６ａには電磁弁２５を介して強負圧が導
入されて、空気弁１６が開く。

また、遮断弁１３は閉状態を維持する。

よって休止吸気マニホルド１２へは排気ではなく、空気
通路１７、空気弁１６、通路１４を介して、多量の空気
が還流される。

同時に、休止気筒＃４〜＃６への新気および燃料の供給
の遮断が持続されるので、この場合も部分気筒運転が行
なわれる。

このため燃費が改善され、さらに、多量の空気還流によ
って休止気筒＃４〜＃６のポンピング爾スが低減され一
層燃費が改善される。

この場合絞り弁８が全閉であるため、稼動吸気マニホル
ド１１と休止吸気マニホルド１２との圧力差は大きく、
したがって稼動吸気マニホルド１１から休止吸気マニホ
ルド１２へ遮断弁１３を介して気体が漏出するが、この
気体は空気であるため、稼動気筒＃１〜＃３の運転性を
悪化する恐れはない。

一方、還流した空気が大量に休止気筒＃４〜＃６から排
気管１９に排出される結果、空燃比センサ２１は稼動気
筒＃１〜＃３に吸入される混合気の空燃比を検出するこ
とは不可能となる。

しかし、スロットルスイッチ２９の出力“１ “により
ＡＮＤ回路３１が１１“を出力するので、コントロール
回路２８は、空燃比のフィードバック制御を中断すると
ともに、稼動気筒＃１〜＃３へは検出した吸入空気量、
回転数信号などにもとづくオープン制御により予め設定
される作動が充分安定に維持される程度の量の燃料を供
給する。

これにより、誤まった空燃比情報を出力する空燃比セン
サ２１の出力にもとづいて空燃比制御を行なったために
発生する過度に濃いまたは薄い混合気の供給を防止する
ことができるので、燃費および作動の安定性が良好に維
持される。

ところで、還流された空気が空燃比センサ２１に到達す
るまでにはある程度の時間がかかり、少なくともその間
は空燃比センサ２１は正しい空燃比情報を出力する。

逆に空気の還流が遮断されてもその間は、空燃比センサ
２１は正しい空燃比情報を出力しない。

しかしコントロール回路２８は、遅れ回路３７の働きで
、空燃比のフィードバック制御を中断する場合には、そ
の中断を還流された空気が空燃比センサ２１に到達する
までの時間遅らせ、またフィードバック制御を再開する
場合にも、その再開を前記時間と同じ時間遅らせる。

この様子を第４図に示す。

これにより、誤まった空燃比情報で空燃比のフィードバ
ック制御を行なうことを一層確実に防止できるので、燃
費および作動の安定性が一層良好に維持される。

なお部分気筒運転時空燃比センサで作動気筒側の空燃比
を制御するためには、空燃比を休止側および作動側排気
マニフオルド合流点より下流で、例えば０２センサ等の
空燃比センサの作動温度が確保できる位置、交流点と下
流７０（１１７７１程度までの間、に設置すると良い。

第５図に示す他の実施例は、前述の実施例において、エ
ンジン極低負荷状態の検出手段としてのスロットルスイ
ッチ２９のかわりにエンジン回転数が所定値以下のとき
“１“それ以外のとき０“を出力する回転数スイッチ４
１を用いたもので、前述の実施例と同様の機能を有する
。

以上説明したように本発明によれば、空燃比センサ２１
が正しい空燃比情報を出力しない部分気筒運転時の空気
還流時に、一時空燃比のフィードバック制御を中断し、
予め設定される作動を安定に維持する量の燃料を供給す
るので、とくに部分気筒運転時の安定性が良好であると
ともに、燃費、エンジン出力効率、排気中の有害物質除
去効率の良好な気筒数制御エンジンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の気筒数制御エンジンを示す概略図、第２
図は本発明の気筒数制御□□エンジンの一実施例を示す
概略図である。第３図は第２図に示す実施例におけるコントロール回路
を示す回路図である。第４図は同じく遅れ回路の働きを示す図である。第５図は他の実施例要部を示す回路図である。８・・・・・・絞り弁、２１・・・・・・空燃比センサ
、２９・・・・・・スロットルスイッチ、３７・・・・
・・遅れ回路、４１・・・・・・回転数スイッチ、＃１
．＃２．＃３・・・・・・稼動気筒、＃４、＃５、
＃６・・・・・・休止気筒。

Claims

【特許請求の範囲】１エンジン軽負荷時に一部気筒への燃料および新気の
供給を遮断して作動を休止させ、この休止気筒の吸気側
に排気または空気を導入する装置と、空燃比を理論空燃
比にフィードバック制御する装置とを備えた多気筒エン
ジンにおいて、エンジン極低負荷状態検出手段を設け、
前記エンジン極低負荷状態検出手段の出力にもとづいて
部分気筒運転時の空気または排気還流の選択と、空燃比
のフィードバック制御の停止おたび再開を行なうように
構成した気筒数制御エンジン。２エンジン極低負荷状態検出手段は、絞り弁が全閉状
態のときとそれ以外の状態のときとで出力を切り変える
スロットルスイッチである特許請求の範囲第１項記載の
気筒数制御エンジン。３エンジン極低負荷状態検出手段は、エンジン回転数
が所定数以下のときとそれ以外のときとで出力を切り変
える回転数スイッチである特許請求の範囲第１項記載の
気筒数制御エンジン。４空燃比のフィードバック制御の停止および再開は、
エンジン極低負荷検出状態検出手段の出力信号を遅れ回
路を介して伝達することにより、所定の時間、遅れるよ
うに構成した特許請求の範囲第１項から第３項までのい
ずれか一つに記載の気筒数制御□□エンジン。５空燃比のフィードバック制御の停止の間は、予め設
定される所定量の燃料が供給されるように構成した特許
請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一つに記載
の気筒数制御エンジン。６空燃比のフィードバック制御の停止は、休止気筒へ
の空気の導入にともなって行なわれるように構成した特
許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一つに記
載の気筒数制御エンジン。７空燃比をフィードバック制御する装置は、休止側お
よび作動側排気マニフオルド合流点より下流に位置した
空燃比センサの出力信号に広じて空燃比を理論空燃比に
フィードバック制御するように構成されている特許請求
の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載の気
筒数制御エンジン。