JPS6042208Y2 - 内燃機関のノツキング抑制装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は過給機付内燃機関のノッキング抑制装置に関す
る。

主に比較的小型の内燃機関において出力を向上させるた
めに、過給機を備えて吸気充填効率をアップすることが
知られているが、反面この過給に伴って機関高負荷域な
どではノッキングを起こしやすくなる傾向があった。

このようなノッキングの抑制を目的として、例えは第１
図に示すように、エンジン吸気ポートに噴射ノズル２か
ら水を噴射し、吸気弁１を開弁に伴って混合機とともに
燃焼室３内に導入し、シリンタ内ガスの熱容量を増大さ
せてノッキングを抑制することがある。

図中、４はピストン、５は吸気弁を示す。

ところが、このように水噴射を行うと、この水はシリン
ダ内に導入される過程でほとんど蒸発し、例えば第２図
の６で示すように燃焼室３の内部で膨張ガスとなるため
、その分だけ混合気導入量が減少し、機関出力が低下し
てしまうという問題があった。

（例えば特開昭５１−１０５５１４号及び特開昭５３−
４１１５号公報参照） したがって、この水噴射はノッキング抑制効果はあるも
のの実質的な出力低下を招くので、折角、ターボチャー
ジャなどの過給機を取付けても、その分だけ過給機の吐
出力を高めるなどの対策をとらないと無意味となり、こ
のことはそれだけ過給機の要求駆動馬力の増加をもたら
し、結局、機関の有効出力としてはそれほど得にならな
いことになるので、従来は機関圧縮比を下げるなどして
、燃費のある程度の犠牲を覚悟でノッキングを防止して
いた。

本考案はこのような問題に着目して、吸気通路とは独立
して設けた過給通路から、吸入行程の終了後に第３弁を
介して過給気を送り込むとともに、機関高負荷時にはこ
の過給気中に水を混入して、主吸入空気量を減じること
なくノッキングを効率的に抑制するようにした内燃機関
のノッキング抑制装置を提供するものである。

以下、本考案の実施例を図面にもとづいて説明する。

第３図において、＃１〜＃４は第１気筒〜第４気筒であ
り、これらとクランク軸を介してポンプ気筒１１ （過
給ポンプ）が設けられる。

ポンプ気筒１１は吸込弁１２と吐出弁１３を有し、吸気
通路１５の絞弁１６の下流の空気（混合気）を吸入腰過
給通路１７に吐出する。

気筒＃１〜＃４には通常の吸気弁１８と排気弁１９を有
するが、これとともに吸気行程の終了付近から圧縮行程
の初期までを開弁期間とする第３弁〔過給弁〕２０を備
える。

第３弁２０は過給通路１７とそれぞれ過給ポート２１を
介して連通し、気筒＃１〜＃４に過給気を追加導入する
。

この過給通路１７の上流にはベンチュリ部２３が形成さ
れ、ベンチュリ部２３に開口した水導入通路２５が水タ
ンク２６と連通ずる。

この水導入通路２５の途中には制御弁（電磁弁）２４が
介装され、この制御弁２４は制御回路２７からの信号で
ノッキングの発生しやすい機関高負荷域て開弁し、これ
らによりノッキングを抑制する導入手段を構成する。

なお、水タンク２６にはブリーザ通路２８が連通する。

図中２９は排気通路、３０はピストンをあられしている
。

次に作用について説明する。

ポンプ気筒１１はそのピストン下降行程で吸込弁１２が
開いて吸気通路１５から空気（燃料供給装置として気化
器を有するときは混合気）を吸入し、次のピストン上昇
行程で吐出弁１３を開いてこの空気を過給通路１７に圧
送する。

一方、各気筒＃１〜＃４においては、第４図、第５図に
も示すように、まず吸気行程で吸気弁１８が開き、ピス
トン３０の下降に伴って吸気通路１５から混合気（燃料
は図示しない噴射弁により吸気弁１８の近傍に噴射供給
される）が吸入される。

ピストン３０の下死点付近で吸気弁１８が閉じるととも
に、第３弁２０が開く。

このため、第３弁２０を介して過給通路１７からの過給
気がシリンダ内へと圧送される。

第３弁２０はピストン３０が上昇しシリンダ内圧が過給
圧よりも高まる直前、換言すると過給通路１７へと混合
気が逆流する直前に閉弁する。

このようにして、シリンダ内に吸気行程で導入した混合
気に加えて過給気を追加導入し、吸気充填効率を高め、
機関出力を向上させるのである。

この場合、過給ポンプ１１は従来の過給機などのように
全吸気量を過給するのではなく、追加分のみを圧送すれ
ばよいので容量は小さくてすむ利点がある。

なお、空気を過給するときは、燃料噴射量をこの過給分
を見越して予め増大させておく。

そして、機関低速高負荷域などノッキングの生じやすい
運転領域では、制御弁２４が水導入通路２５を開く。

この結果、ベンチュリ部２３に発生する負圧に応じて水
タンク２６から水が吸い上げられ、過給気中に霧状にな
って混入する。

この水分を含む過給気が第３弁２０の開弁に伴ってシリ
ンダ内に導入され、機関ノッキングを防止するのである
。

この場合、吸気弁１８から吸入される主混合気の充填量
は変化せず、しかも過給中の水分が蒸発しても、過給自
体は加圧された状態でシリンダ内に導入されるため、混
合気の導入量はトータルでそれほど減少することはない
。

したがって、従来のように全量過給していたときに生じ
る混合気導入効率の低下はみられず、機関は十分に高出
力を発揮することができる。

また、第３弁２０から水を導入すると、流速が速く霧化
も促進されるので、簡単なベンチュリ部２３でも十分に
均一化した状態で水導入を行える。

したがって過給通路１７の上流の一個所に水を噴霧させ
るだけでも、各気筒＃１〜＃４への分配性能に偏よりな
どは生じない。

さらに、シリンダ内に導入された水を含む過給気は、主
混合気がまず吸入された後に吸入されるので点火栓近傍
に集中させやすいので、ノッキング対策としての効果が
大きくなる。

なお水の代りに他の７ツキング防止剤を導入するように
してもよい。

以上のように本考案によれば、機関吸気充填効率をそれ
ほど低下させることなく、効果的にノッキングを抑制す
ることができ、機関出力の大幅な改善がはかれる。

また吸気通路とは独立した過給通路に水を供給するよう
にしたので、過給通路は加圧空気により温度が高くなっ
ているため、供給された水の気化が促進され、各気筒に
対する水の分配が均等に行なわれ、気筒間の出力バラン
スやノッキング抑制効果のバラツキがなくなる。

なお、本考案において、ポンプ気筒の代りに定容積型の
エアポンプなどを設けることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来装置の断面図である。 第３図は本考案の概略平面図、第４図、第５図はそれぞ
れ作動状態を示す断面図である。 １１・・・・・・ポンプ気筒、１２・・・・・・吸入弁
、１３・・・・・・吐出弁、１５・・・・・・吸気通路
、１７・・・・・・過給通路、１８・・・・・・吸気弁
、１９・・・・・・排気弁、２ｏ・・間第３弁、２３・
・・・・・ベンチュリ部、２５・・・・・・水導入通路
、２４・・・・・・制御弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関吸気通路とは独立した過給通路を形成し、この過給
   通路からの過給気を気筒に導入する第３弁を設け、第３
   弁を吸気弁の閉じる吸気下死点付近で開弁させかつ、圧
   縮行程初期に開弁するように構成する一方、過給ポンプ
   下流の吸気通路とは独立した過給通路に、すくなくとも
   機関高負荷運転域で水を導入する手段を設けたことを特
   徴とする内燃機関のノッキング抑制装置。