JPH0882235A

JPH0882235A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JPH0882235A
Application number: JP6219066A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Yamamoto; 寿英山本; Masashi Maruhara; 正志丸原; Kazuaki Umezono; 和明梅園; Masakazu Matsumoto; 正和松本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンの失火を避けながら排ガス中のＮＯ
ｘを大幅に低減し、かつ、良好な燃費を確保する。【構成】第１インジェクタ６０により混合気供給ポー
ト５７内に燃料を噴射してその内部で混合気を形成し、
燃焼室１４内に供給する一方、この燃焼室１４内にスワ
ールを生成することにより、上記混合気を成層化して燃
焼性を高める。また、第１吸気ポート１６に対しても燃
料を噴射する第２インジェクタ６２を備える。エンジン
の運転状態に応じてＥＧＲ率を制御し、ＥＧＲ率が高い
領域では、上記第１インジェクタ６０による燃料噴射を
行って上記混合気成層化を行い、ＥＧＲ率が低い領域で
は、開閉弁６１により混合気供給ポート５７を閉じ、上
記第２インジェクタ６２による燃料噴射のみを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通常の吸気ポートとは
別に、加圧エアと燃料との混合により混合気を形成して
燃焼室内に供給するための混合気供給ポートを備えたエ
ンジンの吸気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料の気化・霧化を促進して混合
気を成層化する手段として、例えば特開平５−３９７２
０号公報に示される装置が知られている。この装置は、
吸気ポートからの吸気で燃焼室内にスワールを生成する
一方、吸気ポートとは別に混合気供給ポートを燃焼室内
に開口させ、この混合気供給ポートを所定容積をもつ閉
空間に連通させるとともに、この閉空間にインジェクタ
を設け、上記混合気供給ポートをタイミング弁によって
排気行程の前半及び吸気行程の後半で開くようにしたも
のである。この装置によれば、排気行程後半に混合気供
給ポート内に取り込まれた排ガス（加圧ガス）とインジ
ェクタからの燃料とが上記閉空間で混合されて混合気が
形成され、この混合気が上記スワールの中心部に供給さ
れて成層化されることにより燃焼性が高められる。

【０００３】そして、上記公報では、上記混合気成層化
による燃焼性向上を利用して、良好な希薄燃焼を実現
し、燃費改善を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、排ガス中に含ま
れるＮＯｘ量の規制が厳しく、ＮＯｘ低減が重要な課題
となっており、その低減手段としては、排ガス還流（以
下、ＥＧＲと称する）が有効であるが、上記公報のよう
に、燃費を改善するために空燃比を大きくリーン側に設
定する装置では、燃焼安定性が低下するためにＥＧＲ率
の増加は著しく制限され、特にＮＯｘ発生が著しい運転
領域（例えば高負荷運転領域）で十分にＮＯｘを低減さ
せることができない。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、低燃費
化を図りつつ、良好な燃焼安定性を維持しながら多量の
ＥＧＲを可能にして排ガス中のＮＯｘを低減できるエン
ジンの吸気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】上記課題を解決する手段
として、本発明は、吸気ポートとは別に、加圧エアと燃
料との混合により混合気を形成して燃焼室内に供給する
ための混合気供給ポートと、この混合気供給ポートに燃
料を供給する第１燃料供給手段と、上記混合気供給ポー
トの開口部を吸気行程後半から圧縮行程にかけて開かせ
る混合気供給弁とを備えたエンジンの吸気装置におい
て、上記混合気供給ポートを閉空間とし、この混合気供
給ポートの開口初期に同ポート内の混合気が上記燃焼室
内に引出されその後混合気供給ポートが閉じるまでの間
に上記燃焼室内のガスが上記混合気供給ポート内に圧入
されるように構成し、上記吸気ポートをこの吸気ポート
からの吸気により燃焼室内にスワールが生成されるよう
に配置し、上記混合気供給ポートを点火プラグ近傍のボ
ア中心部に対して略シリンダ中心線方向に開口させると
ともに、上記吸気ポートに排ガスを還流させるＥＧＲ手
段と、上記吸気ポートに燃料を供給する第２燃料供給手
段と、エンジンの運転状態に応じて上記ＥＧＲ手段によ
るＥＧＲ率を変化させるＥＧＲ率制御手段と、上記混合
気供給ポートの開口もしくはその近傍箇所を開閉する開
閉手段と、ＥＧＲ率が一定以上の領域では開閉手段を開
かせて少なくとも第１燃料供給手段から燃料を供給さ
せ、ＥＧＲ率が一定未満の領域では上記開閉手段を閉じ
させて第２燃料供給手段からのみ燃料を供給させる燃料
噴射制御手段とを備えたものである（請求項１）。

【０００７】ここで、上記開閉手段としては、上記混合
気供給弁よりも上流側の位置で上記混合気供給ポートを
開閉する開閉弁を備えてもよいし（請求項２）、上記開
閉手段として上記混合気供給弁を兼用してもよい。後者
の場合、混合気供給弁を強制的に閉弁状態にする弁停止
手段を備え、ＥＧＲ率が一定未満の領域でのみ弁停止手
段により上記混合気供給弁を強制的に閉弁させるように
上記燃料噴射制御手段を構成すればよい（請求項３）。

【０００８】また本発明は、吸気ポートとは別に、加圧
エアと燃料との混合により混合気を形成して燃焼室内に
供給するための混合気供給ポートと、この混合気供給ポ
ートに加圧エアを供給するエア加圧手段と、この混合気
供給ポートに燃料を供給する第１燃料供給手段と、上記
混合気供給ポートの開口部を吸気行程後半から圧縮行程
にかけて開かせる混合気供給弁とを備えたエンジンの吸
気装置において、上記吸気ポートをこの吸気ポートから
の吸気により燃焼室内にスワールが生成されるように配
置し、上記混合気供給ポートを点火プラグ近傍のボア中
心部に対して略シリンダ中心線方向に開口させるととも
に、上記吸気ポートに排ガスを還流させるＥＧＲ手段
と、上記吸気ポートに燃料を供給する第２燃料供給手段
と、エンジンの運転状態に応じて上記ＥＧＲ手段による
ＥＧＲ率を変化させるＥＧＲ率制御手段と、ＥＧＲ率が
一定以上の領域では上記エア加圧手段を作動させて少な
くとも第１燃料供給手段から燃料を供給させ、ＥＧＲ率
が一定未満の領域では上記エア加圧手段を停止させて第
２燃料供給手段からのみ燃料を供給させる燃料噴射制御
手段とを備えたものである（請求項４）。

【０００９】具体的な制御としては、ＥＧＲ率が一定値
未満の領域では上記第１燃料供給手段からのみ燃料供給
を行わせ、使用する燃料供給手段の切換時にはこの切換
以降に使用する燃料供給手段による燃料供給量を０から
徐々に増大させ、上記切換以降に停止させる燃料供給手
段による燃料供給量を０まで徐々に減少させるように上
記燃料噴射制御手段を構成したもの（請求項５）が、好
適である。

【００１０】また、上記各装置では、ＥＧＲ率が３０％
以上の領域で第１燃料供給手段による燃料供給のみを行
わせるように上記燃料噴射制御手段を構成しするのが、
より好ましい（請求項６）。

【００１１】

【作用】請求項１記載の装置によれば、ＥＧＲ率が高い
運転領域では、第１燃料供給手段により混合気供給ポー
ト内に供給される燃料と加圧エアとの混合により混合気
が形成され、混合気供給ポートの開口当初に上記混合気
が燃焼室内に引出される。この混合気は、燃焼室内に生
成されているスワール中心部に供給されて良好に成層化
されるため、ＥＧＲ率を高く設定しながらも点火プラグ
の周囲に十分な量の混合気を確保でき、エンジンの失火
を避けながらヘビーＥＧＲでＮＯｘ発生を抑えることが
できる。そして、混合気供給後は、燃焼室内のエアが逆
に混合気供給ポート内に取り込まれ、混合気供給弁が閉
弁した時点で混合気供給ポート内に加圧エアが閉じ込め
られる。

【００１２】これに対し、ＥＧＲ率が低い運転領域、す
なわち混合気成層化の必要性が低い領域では、開閉手段
により混合気供給ポートの開口もしくはその近傍部分を
閉じ、通常のエンジンと同様に第２燃料供給手段からの
み吸気ポートへ燃料供給するので、上記混合気供給ポー
ト内と燃焼室内との間のガスの流動損失や、混合気供給
ポートに取り込まれたガスの熱がこの混合気供給ポート
から外部に放散されることによる熱損失が大幅に抑制さ
れ、もしくはなくなり、その分燃費が向上する。

【００１３】ここで、請求項２記載の装置では、高ＥＧ
Ｒ率領域において上記混合気供給弁よりも上流側の開閉
弁が開いた状態で第１燃料供給手段から燃料が供給さ
れ、混合気供給ポートから燃焼室内に混合気が供給され
る一方、低ＥＧＲ率領域において上記開閉弁が閉じられ
ることにより、燃焼室内と上記開閉弁上流側の混合気供
給ポート内とのガスの流通が阻止される。

【００１４】これに対し、請求項３記載の装置では、上
記低ＥＧＲ率領域において上記混合気供給弁が強制的に
閉弁状態に保持されることにより、燃焼室内と上記混合
気供給ポート内とのガスの流通が阻止される。

【００１５】請求項４記載の装置では、高ＥＧＲ率領域
において、エア加圧手段から混合気供給ポート内に供給
される加圧エアと燃料との混合により混合気が形成さ
れ、燃焼室内に供給される一方、低ＥＧＲ率領域では上
記エア加圧手段の作動が停止される分、機械的負荷が減
り、燃費が節減される。

【００１６】具体的な制御として、請求項５記載の装置
では、ＥＧＲ率が一定値未満の領域では上記第１燃料供
給手段からのみ燃料が供給され、ＥＧＲ率が一定値以上
の領域では、上記第２燃料供給手段からのみ燃料が供給
される。すなわち、使用する燃料供給手段が択一的に切
換えられる。しかも、使用燃料供給手段の切換時には、
一方の燃料供給手段（不使用状態に切換えられる燃料供
給手段）による燃料供給量が徐々に増やされ、他方の燃
料供給手段（使用状態に切換えられる燃料供給手段）に
よる燃料供給量が０まで徐々に減らされるので、上記切
換時に混合気分布状態の急変によるトルクショックはほ
とんど生じない。

【００１７】請求項６記載の装置では、ＥＧＲ率が３０
％以上の領域で第１燃料供給手段からのみ燃料供給を行
うことにより、多量のＥＧＲによる燃焼不安定化が効果
的に防がれる。

【００１８】

【実施例】本発明の第１実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１９】図１に示すエンジン本体１０の各シリンダ
内には、ピストン１２が昇降可能に収納され、その上方
に燃焼室１４が形成されている。この燃焼室１４内に
は、第１吸気ポート１６、第２吸気ポート１８、及び２
つの排気ポート２０が開口している。図２に示すよう
に、第１吸気ポート１６及び第２吸気ポート１８は中心
部を境に一方の側（図１，２では左側）に配され、両排
気ポート２０は他方の側（図１，２では右側）に配され
ており、ボア略中心部には点火プラグ２６が配設されて
いる。両吸気ポート１６，１８は、それぞれ吸気弁２２
の作動により開閉され、両排気ポート２０は、それぞれ
排気弁２４の作動により開閉されるようになっている。

【００２０】第１吸気ポート１６及び第２吸気ポート１
８には、それぞれ第１吸気管２８及び第２吸気管３０が
接続され、両吸気管２８，３０は共通のサージタンク３
２に接続されている。このサージタンク３２上流側の独
立吸気管には、エアクリーナー３４やスロットル弁３６
が配設されている。上記第２吸気ポート１８の途中に
は、スワールコントロール弁３８が設けられ、アクチュ
エータ４０により開閉駆動されるようになっている。第
１吸気ポート１６は、第２吸気ポート１８よりも水平に
近い方向から燃焼室１４に入射しており、上記スワール
コントロール弁３８が閉じた状態で第１吸気ポート１６
からの吸気により燃焼室１４内でのスワール（横スワー
ル）生成が促されるようになっている。

【００２１】各排気ポート２０は、排気マニホールド４
１を介して共通排気管４２に接続され、この共通排気管
４２の途中に三元触媒等のＮＯｘ浄化触媒４４が設けら
れており、このＮＯｘ浄化触媒４４の上流側にはＯ₂セ
ンサ４６が設けられている。

【００２２】上記共通排気管４２と、吸気系（図例では
サージタンク３２）とは、排ガス還流用のＥＧＲ管４８
を介して接続され、このＥＧＲ管４８の途中にＥＧＲ弁
５０が設けられている。このＥＧＲ弁５０は、ダイヤフ
ラム弁で構成され、その内部が圧力導入管５４を介して
三方切換弁５６の第１ポート、第２ポート、大気開放ポ
ートのうちの第２ポートに接続されるとともに、この三
方切換弁５６の第１ポートが圧力導入管５２を介して上
記サージタンク３２に接続されている。この三方切換弁
５６は、制御信号を受けて弁切換されるものであり、そ
の第１ポートと第２ポートとが連通された状態では、サ
ージタンク３２内の負圧により上記ＥＧＲ弁５０が開か
れ、大気ポートと第２ポートとが連通された場合には、
ＥＧＲ弁５０が閉じられるように構成されている。ま
た、ＥＧＲ率（排気還流率）は三方切換弁５６の開度調
節により可変とされている。

【００２３】さらに、このエンジンでは、吸気ポート１
６，１８とは別の混合気供給ポート５７が、上記点火プ
ラグ２６近傍のボア中心部に対して略シリンダ中心線方
向（図では上下方向）に開口している。この混合気供給
ポート５７は、閉空間とされ、その内部に第１インジェ
クタ（第１燃料供給手段）６０から燃料が噴射されるよ
うになっており、燃焼室１４内に対しては混合気供給ポ
ート５７の開口部がセンター弁（混合気供給弁）５８の
作動により開閉されるようになっている。また、第１吸
気ポート１６には、通常のエンジンと同様、この第１吸
気ポート１６に燃料を噴射する第２インジェクタ（第２
燃料供給手段）６２が配設されている。また、混合気供
給ポート５７において上記センター弁５８のすぐ上流側
の部分には、この部分を開閉する開閉弁６１が設けられ
ている。

【００２４】図３は、上記吸気弁２２及びセンター弁５
８のバルブタイミングをそれぞれ破線７１及び実線７２
で示したものである。図示のように、吸気弁２２の開弁
期間は、ピストン上死点手前からピストン下死点直後ま
でとされ、センター弁５８の開弁期間（すなわち混合気
供給ポート５７の開口期間）は、ピストン下死点の手前
（すなわち吸気行程後半）から次のピストン上死点手前
（すなわち圧縮行程後半）までとされている。

【００２５】このエンジンでは、上記Ｏ₂センサ４６の
他、エンジン回転数センサ６４、吸気圧センサ６６、ス
ロットルセンサ６８等の各センサ類が設けられ、これら
の検出信号がＥＣＵ（ＥＧＲ率制御手段及び燃料噴射制
御手段）７０に入力されるようになっている。このＥＣ
Ｕ７０は、上記検出信号から把握される運転状態に応じ
て、次の制御を行うように構成されている。特定の運転領域（例えばアイドル運転領域を除く領
域）でアクチュエータ４０に制御信号を出力し、スワー
ルコントロール弁３８を閉弁させる。上記領域で三方切換弁５６に制御信号を出力し、ＥＧ
Ｒ弁５０を開弁させるとともに、エンジンの運転状態に
応じてＥＧＲ率を制御する。具体的には、図４に示すよ
うなマップを記憶し、実際のエンジン負荷がエンジン回
転数に応じて定められた境界値を下回る低負荷運転領域
では、目標ＥＧＲ率を比較的大きな値（例えば４０％）
に設定し、エンジン負荷が上記境界値以上の高負荷運転
領域では、目標ＥＧＲ率を比較的小さな値（例えば１０
％）に設定する。各インジェクタ６０，６２に適宜パルス信号を出力
し、燃料噴射時期及び燃料噴射量の制御を行う。具体的
には、Ｏ₂センサ４６の検出信号に基づき、空燃比を各
運転領域に対応する目標空燃比に維持するように燃料噴
射量をフィードバック制御する。使用インジェクタの切
換は、上記低負荷運転領域では第１インジェクタ６０の
み燃料噴射を行わせ、高負荷運転領域では第２インジェ
クタ６２からのみ燃料を噴射させる。そして、これから
使用するインジェクタの燃料噴射量を０から徐々に増大
させ、使用を止めるインジェクタの燃料噴射量を徐々に
０まで減少させる。上記低負荷運転領域では開閉弁６１を開弁させ、高負
荷運転領域では開閉弁６１を閉弁させる。

【００２６】次に、このエンジンの作用を説明する。

【００２７】まず、上記特定の運転領域で、スワールコ
ントロール弁３８が閉弁され、第１吸気ポート１６から
のみ吸気がなされ、この吸気により燃焼室１４内にスワ
ールが生成される。

【００２８】ここで低負荷運転領域では、開閉弁６１が
開かれるとともに、混合気供給ポート５７内に前行程で
圧入されたエアと第１インジェクタ６０から噴射された
燃料とが混合されて混合気が形成され、吸気行程後半で
センター弁５８が開弁された当初は、吸気負圧により上
記混合気が混合気供給ポート５７から燃焼室１４内に引
出される。その後、圧縮行程に入って燃焼室１４内圧力
が高まると、その中のエアが逆に混合気供給ポート５７
内に押し込まれ、センター弁５８が閉弁した時点で閉じ
込められる。この繰り返しにより、毎サイクルで燃焼室
１４に対する混合気供給がなされる。この供給混合気
は、燃焼室１４内に生成されたスワール中心部に供給さ
れて成層化され、ボア中心部の点火プラグ２６の周囲を
取り巻く。従って、この低負荷運転領域では、ＥＧＲ率
を高く設定しても、上記混合気供給ポート５７からの供
給混合気の成層化で良好な燃焼性が確保され、エンジン
の失火が防がれる。

【００２９】一方、必要燃料噴射量が多くてＥＧＲ率の
低い高負荷運転領域では、第１インジェクタ６０による
燃料噴射が停止されるとともに、開閉弁６１が閉じら
れ、この開閉弁６１上流側の混合気供給ポート５７内と
燃焼室１４内とのエア流通が阻止される。このため、こ
のエア流通時の流動損失や、混合気供給ポート５７内に
取り込まれたエアの熱が混合気供給ポート５７から外部
に放散されることによる熱損失が大幅に削減され、もし
くはなくなり、後述のデータにも示すように、第１イン
ジェクタ６０のみから燃料を噴射する場合よりも燃費が
節減される。

【００３０】また、この実施例では、低負荷運転領域と
高負荷運転領域との間での移行時に使用インジェクタを
切換える際、これから使用するインジェクタの燃料噴射
量を０から徐々に増大させ、停止させるインジェクタの
燃料噴射量を０まで徐々に停止させるようにしているの
で、混合気分布状態の急変によるトルクショックを効果
的に緩和できる利点も有している。

【００３１】＊実験データ図５は、諸運転条件を変えず、第１インジェクタ６０か
ら混合気供給ポート５７にのみ燃料供給を行った場合
（Mixture Injection）、及び第２インジェクタ６２か
ら第１吸気ポート１６にのみ燃料供給を行った場合（Po
rt Injection）の、ＥＧＲ率と、燃料消費量、ＮＯｘ発
生量、及び平均有効圧力変動率（すなわちトルク変動
度）との関係を示したものである。

【００３２】この図の上段及び中段に示されるように、
混合気供給ポート５７にのみ燃料を供給した場合、ＥＧ
Ｒ率にかかわらず平均有効圧力変動率は低い値を保って
おり（すなわち良好な燃焼安定性が確保されており）、
かつ、特にＥＧＲ率３０％以上の領域でＮＯｘ発生量が
十分に抑制されているのに対し、第１吸気ポート１６に
のみ燃料を供給した場合、ＥＧＲ率が３０％以上の領域
で上記変動率が急激に増大しており、燃焼が不安定とな
っている。一方、同図下段に示されるように、ＥＧＲ率
が３０％以下の領域では、混合気供給ポート５７にのみ
燃料供給した場合よりも、第１吸気ポート１６にのみ燃
料供給した場合の方が、燃費が著しく低減している。

【００３３】従って、ＥＧＲ率が高い領域では第１イン
ジェクタ６０による燃料噴射を実行することにより、安
定した燃焼を確保しながら十分なＥＧＲでＮＯｘ発生を
抑制できる一方、ＥＧＲ率が低い領域では混合気供給ポ
ート５７による混合気供給を止めて第２インジェクタ６
０による燃料噴射のみを行うことにより、燃費を大幅に
節減できることになる。

【００３４】特に、燃焼安定性の観点からは、ＥＧＲ率
が３０％以上の領域で第１インジェクタ６０のみによる
燃料噴射を行うことが、より好ましい。

【００３５】次に、第２実施例を図６に基づいて説明す
る。この実施例では、上記開閉弁６１を設ける代わり
に、従来公知等の弁停止機構６３を上記センター弁５８
とその駆動機構との間に設け、低ＥＧＲ率領域では上記
弁停止機構６３を作動させてセンター弁５８を強制的に
閉弁状態に保持するようにＥＣＵ７０を構成している。
この実施例においても、低ＥＧＲ率領域では上記センタ
ー弁５８の強制閉弁によって燃焼室１４内と混合気供給
ポート５７内とのエア流通を阻止できるため、前記第１
実施例と同様に燃費を節減できる。特に、この実施例で
は、センター弁５８を開閉駆動するための機械的負荷も
なくなるため、燃費節減効果はより著しくなる。

【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、例として次のような態様をとることも可能で
ある。

【００３７】(1) 上記実施例では、混合気供給ポート５
７を閉空間にしたものを示したが、この混合気供給ポー
ト５７に図７に示すようなエアポンプ６９等のエア加圧
手段を接続し、このエアポンプ６９から供給される加圧
エアと燃料との混合により混合気を形成するようにして
も良い。この場合、低ＥＧＲ率領域では、第１インジェ
クタ６０を停止させるとともに上記エアポンプ６９も停
止させることにより、このエアポンプ６９を駆動するた
めの機械的負荷をなくすことができ、前記各実施例と同
様に燃費を節減できる。

【００３８】(2) 本発明において、混合気成層化とＥＧ
Ｒとを同時実行する運転領域は、自由に定めればよい。
また、空燃比及び必要燃料噴射量も運転状態に応じて適
宜設定すればよい。ＥＧＲ率の制御も、デジタル的な切
換ではなく、例えば図８に示すように、エンジン負荷
（正味平均有効圧力）に応じてＥＧＲ率をアナログ的に
変化させる（図例では中負荷領域でＥＧＲ率をピークと
する）ようにしてもよいし、このようなエンジン負荷の
他、エンジン回転数に基づいて制御するようにしてもよ
い。

【００３９】(3) 上記実施例では、低ＥＧＲ率領域で第
１インジェクタ６０のみから燃料を噴射しているが、こ
の領域で両インジェクタ６０，６２から同時噴射を行う
ようにしてもよい。

【００４０】(4) 本発明において、吸気ポート及び排気
ポートの数は特に問わず、自由に設定すればよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。

【００４２】請求項１記載の装置では、吸気ポートとは
別の、閉空間をもつ混合気供給ポートの使用とスワール
生成とにより混合気を成層化するものにおいて、エンジ
ンの運転状態に応じてＥＧＲ率を制御し、高ＥＧＲ率領
域では上記混合気供給ポートを開いて上記混合気成層化
を行い、低ＥＧＲ率領域では上記混合気供給ポートを強
制的に閉じて吸気ポートに対してのみ燃料を供給するよ
うにしたものであるので、ＥＧＲ率の高い運転領域で
は、上記混合気成層化により良好な燃焼安定性を維持し
ながらヘビーＥＧＲを可能にし、これによりＮＯｘ発生
量を大幅に低減させる一方、ＥＧＲ率の低い運転領域、
すなわち混合気成層化による燃焼性アップの必要性が比
較的少ない領域では、吸気ポートへの燃料供給のみを行
って上記混合気供給ポートと燃焼室とのエア流通を阻止
することにより、流動損失や熱損失を大幅に軽減して燃
費を節減できる効果がある。特に、請求項３記載の装置
では、低ＥＧＲ率領域において混合気供給弁を強制的に
閉弁させることにより上記エア流通阻止を行っているの
で、上記流動損失および熱損失の軽減に加え、上記混合
気供給弁を開閉させるための機械的負荷もなくすことが
でき、燃費をより著しく節減できる効果がある。

【００４３】また、請求項４記載の装置では、高ＥＧＲ
率領域においてエア加圧手段および第１燃料供給手段を
作動させることにより、混合気供給ポート内で混合気を
形成してその成層化を行う一方、低ＥＧＲ率領域では上
記エア加圧手段を停止させることによりその駆動のため
の機械的負荷をなくし、これにより燃費を節減できる効
果がある。

【００４４】請求項５記載の装置では、ＥＧＲ率の大小
によって、使用する燃料供給手段を択一的に切換えるよ
うにしているので、簡単な制御で、適切な燃料噴射制御
を実行できる。しかも、使用燃料供給手段の切換時に
は、一方の燃料供給手段（不使用状態に切換えられる燃
料供給手段）による燃料供給量を０から徐々に増やし、
他方の燃料供給手段（使用状態に切換えられる燃料供給
手段）による燃料供給量を０まで徐々に減らすようにし
ているので、切換時のトルクショックを十分に緩和でき
る。

【００４５】請求項６記載の装置では、ＥＧＲ率が３０
％以上の領域で第１燃料供給手段からのみ燃料供給を行
うことにより、多量のＥＧＲによる燃焼安定性の損失を
確実に回避できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるエンジンの全体構
成図である。

【図２】上記エンジンにおける各ポートの配置を示す模
式平面図である。

【図３】上記エンジンにおける吸気弁及びセンター弁の
バルブタイミングを示す図である。

【図４】上記エンジンにおいて制御されるＥＧＲ率と、
エンジン回転数及びエンジン負荷との関係を示すグラフ
である。

【図５】上記エンジンにおいて、第１インジェクタから
混合気供給ポートにのみ燃料供給を行った場合、及び第
２インジェクタ６２から第１吸気ポートにのみ燃料供給
を行った場合の、ＥＧＲ率と、燃料消費量、ＮＯｘ発生
量、及び平均有効圧力変動率との関係を示したものであ
る。

【図６】本発明の第２実施例におけるエンジンの全体構
成図である。

【図７】本発明の他の実施例におけるエンジンの全体構
成図である。

【図８】エンジン負荷に基づくＥＧＲ率制御の変形例を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０エンジン本体１４燃焼室１６，１８吸気ポート２２吸気弁３８スワールコントロール弁４８ＥＧＲ管５０ＥＧＲ弁５７混合気供給ポート５８センター弁６０第１インジェクタ（第１燃料供給手段）６１開閉弁６２第２インジェクタ（第２燃料供給手段）６３弁停止機構６９エアポンプ（エア加圧手段）７０ＥＣＵ（ＥＧＲ率制御手段及び燃料噴射制御手
段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｃ 9247−3ＧＦ０２Ｍ 25/07 ５７０Ａ 69/04 Ｒ (72)発明者松本正和広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気ポートとは別に、加圧エアと燃料と
の混合により混合気を形成して燃焼室内に供給するため
の混合気供給ポートと、この混合気供給ポートに燃料を
供給する第１燃料供給手段と、上記混合気供給ポートの
開口部を吸気行程後半から圧縮行程にかけて開かせる混
合気供給弁とを備えたエンジンの吸気装置において、上
記混合気供給ポートを閉空間とし、この混合気供給ポー
トの開口初期に同ポート内の混合気が上記燃焼室内に引
出されその後混合気供給ポートが閉じるまでの間に上記
燃焼室内のガスが上記混合気供給ポート内に圧入される
ように構成し、上記吸気ポートをこの吸気ポートからの
吸気により燃焼室内にスワールが生成されるように配置
し、上記混合気供給ポートを点火プラグ近傍のボア中心
部に対して略シリンダ中心線方向に開口させるととも
に、上記吸気ポートに排ガスを還流させるＥＧＲ手段
と、上記吸気ポートに燃料を供給する第２燃料供給手段
と、エンジンの運転状態に応じて上記ＥＧＲ手段による
ＥＧＲ率を変化させるＥＧＲ率制御手段と、上記混合気
供給ポートの開口もしくはその近傍箇所を開閉する開閉
手段と、ＥＧＲ率が一定以上の領域では開閉手段を開か
せて少なくとも第１燃料供給手段から燃料を供給させ、
ＥＧＲ率が一定未満の領域では上記開閉手段を閉じさせ
て第２燃料供給手段からのみ燃料を供給させる燃料噴射
制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの吸気装
置。
【請求項２】請求項１記載のエンジンの吸気装置にお
いて、上記開閉手段として、上記混合気供給弁よりも上
流側の位置で上記混合気供給ポートを開閉する開閉弁を
備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項３】請求項１記載のエンジンの吸気装置にお
いて、上記開閉手段として上記混合気供給弁を兼用し、
この混合気供給弁を強制的に閉弁状態にする弁停止手段
を備え、ＥＧＲ率が一定未満の領域でのみ弁停止手段に
より上記混合気供給弁を強制的に閉弁させるように上記
燃料噴射制御手段を構成したことを特徴とするエンジン
の吸気装置。
【請求項４】吸気ポートとは別に、加圧エアと燃料と
の混合により混合気を形成して燃焼室内に供給するため
の混合気供給ポートと、この混合気供給ポートに加圧エ
アを供給するエア加圧手段と、この混合気供給ポートに
燃料を供給する第１燃料供給手段と、上記混合気供給ポ
ートの開口部を吸気行程後半から圧縮行程にかけて開か
せる混合気供給弁とを備えたエンジンの吸気装置におい
て、上記吸気ポートをこの吸気ポートからの吸気により
燃焼室内にスワールが生成されるように配置し、上記混
合気供給ポートを点火プラグ近傍のボア中心部に対して
略シリンダ中心線方向に開口させるとともに、上記吸気
ポートに排ガスを還流させるＥＧＲ手段と、上記吸気ポ
ートに燃料を供給する第２燃料供給手段と、エンジンの
運転状態に応じて上記ＥＧＲ手段によるＥＧＲ率を変化
させるＥＧＲ率制御手段と、ＥＧＲ率が一定以上の領域
では上記エア加圧手段を作動させて少なくとも第１燃料
供給手段から燃料を供給させ、ＥＧＲ率が一定未満の領
域では上記エア加圧手段を停止させて第２燃料供給手段
からのみ燃料を供給させる燃料噴射制御手段とを備えた
ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のエンジ
ンの吸気装置において、ＥＧＲ率が一定値未満の領域で
は上記第１燃料供給手段からのみ燃料供給を行わせると
ともに、使用する燃料供給手段の切換時にはこの切換以
降に使用する燃料供給手段による燃料供給量を０から徐
々に増大させ、上記切換以降に停止させる燃料供給手段
による燃料供給量を０まで徐々に減少させるように上記
燃料噴射制御手段を構成したことを特徴とするエンジン
の吸気装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のエンジ
ンの吸気装置において、ＥＧＲ率が３０％以上の領域で
は第１燃料供給手段による燃料供給のみを行わせるよう
に上記燃料噴射制御手段を構成したことを特徴とするエ
ンジンの吸気装置。