JPS6143961Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関のノツキング防止装置に係
り、特に、吸気管を通して均一混合気が吸入され
る、圧縮比10〜14の予混合型高圧縮ガソリン内燃
機関に用いるに好適な内燃機関のノツキング防止
装置に関する。

一般に、圧縮比８〜９程度の従来のガソリン内
燃機関においては、スロツトル弁が全開とされる
全負荷付近では、空燃比が例えば12〜13の出力空
燃比付近に設定されている。一方点火時期につい
ては、最大トルクを得るために最小進角（以下
MBTと称する）に設定するが、一般に、全負荷
付近においては、第１図に示す如く、MBT点火
時期（実線Ａ）がノツキングリミツト（実線Ｂ）
より進んだ状態となりノツキングが発生するた
め、ノツキングセンサ等を用いてノツキングを検
出し、MBT点火時期上の点Ｃでノツキングが発
生する場合には、点火時期をノツキングリミツト
付近の点Ｄ迄フイードバツク制御して点火時期を
設定するようになされている。

一方近年、主に部分負荷域における燃費向上の
ため、圧縮比を大幅に増加させた高圧縮ガソリン
内燃機関について研究されているが、この圧縮比
約10以上の高圧縮比ガソリン内燃機関では、全負
荷域のノツキングを防止するためには、全負荷域
における点火時期を大幅に遅らせる必要が出てく
るため、大幅な出力低下、燃費悪化、トルク変動
の増大をもたらし、更には過度の排気温度上昇を
もたらして、現実にエンジンとしては使用不可能
な状態となつてしまう。一方点火時期を遅らせる
のではなく、空燃比を濃くして、第１図の点Ｅに
示す領域とし、ノツキングを防止することも考え
られるが、大幅な空燃比過濃化が必要であり、出
力、燃費、点火プラグのくすぶり、トルク変動等
の点で、やはり実用可能なエンジンとはならな
い。

本考案は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、前記のような欠点が発生することが
ない高圧縮ガソリン内燃機関を実用化することを
目的とする。

本考案は、上記目的を達成するため、圧縮比10
〜14の予混合型高圧縮ガソリン内燃機関におい
て、ノツキングを検出するノツキングセンサと、
機関が高負荷状態にあることを検出する手段と、
混合気の空燃比を理論空燃比より希薄側とするこ
とが可能な空燃比制御手段とを設け、機関が高負
荷状態でノツキングが検出された場合に、前記空
燃比制御手段により、混合気の空燃比を理論空燃
比より希薄側とし、ノツキングの発生を防止する
ようにしたことを特徴とする。

また、前記高負荷状態では、吸気管負圧が100
mmHg以下のときとしたものである。

又、前記空燃比制御手段を、気化器に配設され
た燃料流量減量機構としたものであ。

或いは、前記空燃比制御手段を、気化器に配設
されたエアブリード空気量増量機構としたもので
ある。

或いは、前記空燃比制御手段を、電子制御燃料
噴射装置としたものである。

以下本考案の原理を説明する。一般に、ガソリ
ン内燃機関における空燃比とMBT点火時期及び
ノツキングリミツトの関係は、第１図に示す如く
であると考えられており、従つて、圧縮比約10以
上の高圧縮ガソリン内燃機関では、点火時期を大
幅に遅らせる必要があるため、実用化困難である
と考えられていた。ところが、考案者等が吸気管
を通して均一混合気が吸入される、圧縮比10〜14
の予混合型高圧縮ガソリン内燃機関について、空
燃比とMBT点火時期（実線Ａ）及びノツキング
リミツト（実線Ｂ）の関係について調査したとこ
ろ、第２図に示すような関係にあることがわかつ
た。即ち、通常の圧縮比のエンジンと異なり、理
論空燃比よりも更に希薄空燃比域でMBT付近の
点火時期でもノツキングが発生しない領域Ｆや存
在する。従つて、この領域Ｆ内の点Ｇを用いれ
ば、全負荷付近においても、ノツキングを発生す
ることなくMBT点火時期で運転することが可能
である。高圧縮ガソリン内燃機関でのみこの点Ｇ
を使える理由は、高圧縮ガソリン内燃機関では、
ノツキングリミツトが希薄空燃比域で、空燃比に
対して非常に敏感になつており、逆に点火時期に
対して、鈍感になつていること、このような希薄
空燃比域では、従来の低圧縮比では安定した燃焼
が得られないこと、希薄空燃比では出力空燃比に
比べて、エンジンに供給される燃料の絶対量が低
下するため、出力は低下するが、高圧縮比エンジ
ンでは、その出力低下分を圧縮比向上分による効
率向上と、希薄空燃比で安定した燃焼ができたこ
とによる効率向上でかなり補うことができるた
め、点Ｇで運転しても、低圧縮比内燃機関の場合
（第１図の点Ｄ）と比べ出力の低下は少なくてす
むこと等による。なお圧縮比約14以上となると、
更にノツキングが激しくなり、第２図中の点Ｇが
更に希薄側に移動するため、安定した燃焼が得ら
れなくなる。本考案は、このような考案者等の実
験結果に基づいてなされたものである。

以下図面を参照した、本考案の実施例を詳細に
説明する。本考案の第１実施例は、第３図に示す
如く、吸気管１２を通して気化器１４で形成され
た均一混合気が吸入される。圧縮比10〜14の予混
合型高圧縮ガソリン内燃機関１０において、ガソ
リン内燃機関１０の本体に設けられた、エンジン
本体の振動、或いは、この振動により生ずる音波
を電気信号に変換するノツキングセンサ１６と、
該ノツキングセンサ１６の出力からノツキングの
有無を検出するノツキング検出回路１７と、気化
器１４に配設された、混合気の空燃比を理論空燃
比より希薄側とすることが可能な燃料流量減量機
構１８と、吸気管１２の負圧を検知する吸気負圧
センサ２０と、前記ノツキング検出回路１７及び
吸気負圧センサ２０の出力に基づき、前記ノツキ
ングセンサ１６により吸気管負圧が100mmHg以下
の高負荷域でノツキングが検出された場合には、
前記燃料流量機構１８を駆動して混合気の空燃比
を理論空燃比より希薄側とする制御回路２２とを
設けたものである。

図において、２４はエアクリーナ、２６は排気
管である。

前記燃料流量減量機構１８は、第４図に詳細に
示す如く、気化器１４のベンチユリ１４ａ内にガ
ソリンを吐出するためのノズル１４ｂに気化器フ
ロート室１４ｃの燃料を導出する燃料通路１４ｄ
の燃料流入口１４ｅ，１４ｆの一方に配設され
た、燃料流入口１４ｆを閉塞可能な弁体１８ａ
と、該弁体１８ａを駆動して燃料流入口１４ｆを
閉塞する電磁弁１８ｂとから構成されている。図
において、１４ｇ，１４ｈは燃料ジエツト、１４
ｉはエアブリード通路、１４ｊは空気ジエツト、
１４ｋはフロート、１４ｌは絞り弁である。

以下作用を説明する。ノツキングセンサ１６の
出力信号は、ノツキング検出回路１７に入力さ
れ、該ノツキングセンサ１６の出力レベルが所定
値以上であるときにノツキングが発生していると
判定して、ノツキング検出回路１７からノツキン
グ信号が制御回路２２に入力される。一方、吸気
管１２の吸気負圧は吸気負圧センサ２０で検知さ
れ、高負圧の部分負荷時には該吸気負圧センサ２
０がオフとなり、制御回路２２からの出力信号が
停止される。従つて、この部分負荷時には電磁弁
１８ｂは常に閉じており、空燃比は燃料流入口１
４ｅから流入する燃料流量によつて決まる、従来
と同様のノツキングが発生しない希薄空燃比領域
とされ、例えば燃費を授視した設定とされてい
る。一方、吸気管１２内の吸気負圧が例えば100
mmHgより零に近くなると、吸気負圧センサ２０
がオンとなり、制御回路２２から電磁弁１８ｂに
開閉を指示する信号が送られる。従つて、電磁弁
１８ｂは、この信号により作動開始し、弁体１８
ａが燃料流入口１４ｆを閉じた場合には、燃料通
路１４ｄに流入する燃料流量が減少するため、空
燃比が部分負荷時と同様に希薄化され、ノツキン
グが防止される。一方、ノツキングが発生しなく
なると、電磁弁１８ｂが開き、燃料流入口１４ｆ
が開かれるため、フロート室１４ｃから燃料通路
１４ｄに流れ込む燃料流量が多くなつて空燃比が
過濃化される。従つて、この繰返しにより、空燃
比をノツキングリミツトぎりぎりに保つことが可
能である。この空燃比制御は、制御信号のデユー
テイ比を変えることにより行なわれる。このよう
に、ノツキングリミツトぎりぎり迄全負荷空燃比
を過濃側に近づけることができるので、希薄空燃
比ではあるが出力減少を最小限に押さえることが
できる。

なお前記第１実施例においては、燃料流量減量
機構が、気化器に配設された、燃料通路に流れ込
む燃料量を減少するための電磁弁とされていた
が、燃料流量減量機構はこれに限定されず。例え
ば、燃料供給系として電子制御燃料噴射装置が用
いられている場合には、吸気マニホルドに配設さ
れた燃料噴射弁の開弁時間を減少することによ
り、混合気の空燃比を理論空燃比より希薄側とす
ることも勿論可能である。

本考案の第２実施例を第５図に示す。本実施例
は、空燃比制御手段として、気化器１４のエアブ
リード通路１４ｉを開閉制御する弁体３０ａ及び
該弁体３０ａを駆動する電磁弁３０ｂを備えたエ
アブリード空気量増量機構３０を用いたものであ
る。他の点については前記第１実施例と同様であ
るので説明は省略する。

本実施例においては、ノツキング検出回路１７
及び吸気負圧センサ２０の出力信号に基づき、高
負荷域でノツキングが発生した場合には、電磁弁
３０ｂによりエアブリード通路１４ｉが開かれて
いる時間が増大して、空燃比が理論空燃比より希
薄側とされる。一方、低負荷域或いは高負荷域で
もノツキングが発生していない場合には、電磁弁
３０ｂによりエアブリード通路１４ｉが閉じられ
ている時間が長くなり、従つて、空燃比が理論空
燃比或いは出力空燃比に制御される。

以上説明したとおり、本考案によれば、高圧縮
ガソリン内燃機関の高負荷時のノツキングを防止
することができ、従来の低圧縮ガソリン内燃機関
に比べ出力の低下が少なく、更に燃費も大幅に向
上した上で、安定した運転を行なうことができ
る。又、高負荷域でのみノツキングに応じた空燃
比制御を行なうことにより、部分負荷運転時に
は、例えば燃費向上のため、更に希薄空燃比に設
定するなど、高負荷域とは違つたねらいで空燃比
を設定することが可能となる等の優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の低圧縮ガソリン内燃機関にお
ける全負荷付近の空燃比とMBT点火時期及びノ
ツキングリミツトの関係を示す線図、第２図は、
本考案の原理を説明する、高圧縮ガソリン内燃機
関における全負荷付近の空燃比とMBT点火時期
及びノツキングリミツトの関係を示す線図、第３
図は、本考案に係る内燃機関のノツキング防止装
置が配設された予混合型高圧縮ガソリン内燃機関
の構成を示す略線図、第４図は、前記第１実施例
における燃料流量減量機構が配設された気化器を
示す拡大断面図、第５図は、本考案に係る内燃機
関のノツキング防止装置の第２実施例に用いられ
ている、エアブリード空気量増量機構が配設され
た気化器を示す断面図である。 １０……ガソリン内燃機関、１２……吸気管、
１４……気化器、１６……ノツキングセンサ、１
７……ノツキング検出回路、１８……燃料流量増
量機構、２０……吸気負圧センサ、２２……制御
回路、３０……エアブリード空気量増量機構。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 圧縮比10〜14の予混合型高圧縮ガソリン内燃
   機関において、ノツキングを検出するノツキン
   グセンサと、機関が高負荷状態にあることを検
   出する手段と、混合気の空燃比を理論空燃比よ
   り希薄側とすることが可能な空燃比制御手段と
   を設け、機関が高負荷状態でノツキングが検出
   された場合に、前記空燃比制御手段により、混
   合気の空燃比を理論空燃比より希薄側とし、ノ
   ツキングの発生を防止するようにしたことを特
   徴とする内燃機関のノツキング防止装置。 (2) 前記高負荷域状態の検出手段は、吸気管負圧
   を検出しその吸気管負圧が100mm／Hg以下のと
   きに高負荷状態であると判別する実用新案登録
   請求の範囲第１項に記載の内燃機関のノツキン
   グ防止装置。 (3) 前記空燃比制御手段が、気化器に配設された
   燃料流量減量機構である実用新案登録請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の内燃機関のノツキ
   ング防止装置。 (4) 前記空燃比制御手段が、気化器に配設された
   エアブリード空気量増量機構である実用新案登
   録請求の範囲第１項又は第２項に記載の内燃機
   関のノツキング防止装置。 (5) 前記空燃比制御手段が、電子制御燃料噴射装
   置である実用新案登録請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の内燃機関のノツキング防止装置。