JPS626090B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は過給機付エンジンの燃料供給装置の改
良に関する。

過給機付エンジンは、自然吸気に加えて、過給
機により吸気を加圧して多量の空気及び燃料を強
制的に燃焼室に送入し混合気の充填効率を高く
し、混合気の燃焼エネルギーを増大させてエンジ
ンの出力向上を図るものである。このような過給
機付エンジンにおいて、自然吸気を行うための主
吸気通路と、過給を行うための補助吸気（過給）
通路を別々に設け、これらの通路を主吸気ポート
及び補助吸気（過給）ポートにより燃焼室に連通
させることは特開昭56―18024号により公知であ
る。このような構成をとれば、小容量の過給機で
もつて効果的に過給を行うことができるという利
点がある。さらに過給効率を高めるために、補助
吸気通路の過給機下流に、補助吸気通路をエンジ
ンの回転に同期して開閉するタイミング弁を設
け、吸気行程の終期に補助吸気通路による過給を
行うように、補助吸気通路の開閉のタイミングを
制御するようにした吸気系も知られている。しか
し、これらの過給機付エンジンにおいては、補助
吸気通路を通る空気は、過給機により断熱圧縮作
用を受け、これに伴つて過給気の温度が上昇し、
充填効率の低下および高負荷運転時のノツキング
の問題を生じる。また、これらの過給機付エンジ
ンの運転に当つて、過給運転はエンジンが高負荷
の場合にのみ必要となるものである。従つて、軽
負荷時には補助吸気通路から過給空気は導入され
ない。このような場合に、補助燃料供給手段から
燃料供給が行なわれることは無意味であるばかり
でなく、燃料の気化霧化が損われ、混合気の均一
性を維持できない恐れもある。

従つて、本発明の目的は、過給運転、非過給運
転のいずれにおいても混合気の均一性を維持して
良好な燃焼状態を与えるとともに、過給運転にお
いては、過給効率を高く維持するとともに、過給
気の断熱圧縮に伴う温度上昇による充填効率の低
下を抑制し、高負荷時のノツキングを防止し、し
かも燃料の微粒化を促進することのできる過給機
付エンジンの燃料供給装置を提供することであ
る。

本発明の構成は、主吸気ポートを介して燃焼室
に連通する主吸気通路と、過給機を有し前記主吸
気ポートより遅れて閉じる補助吸気ポートを介し
て燃焼室に連通する補助吸気通路と、過給機の下
流に設けられ前記補助吸気通路を開くタイミング
弁と、前記主吸気通路に燃料を供給する主燃料供
給手段と、前記タイミング弁の下流に設けられ前
記補助吸気通路に燃料を供給する補助燃料供給手
段とを備え、非過給運転では前記主燃料供給手段
からのみ燃料供給を行ない、過給運転では少くと
も前記補助燃料供給手段から燃料供給を行なう燃
料供給制御装置が設けられたことを特徴とする、
本発明の好ましい態様においては、前記燃料供給
制御装置が、過給運転において、前記タイミング
弁を吸気行程の終りに開き、前記補助燃料供給手
段を前記タイミング弁を開いている時期に作動さ
せるように構成される。

本発明によれば、エンジンの軽負荷時すなわ
ち、非過給運転時には、燃料は主燃料供給手段か
らのみ供給される。従つて過給気が送られない状
態で補助燃料供給手段から燃料が送られて不均一
な混合気を生じるといつた問題は解消される。ま
た、エンジンの高負荷時、すなわち過給運転時に
は、少なくとも補助燃料供給手段から燃料供給が
行なわれる。この補助燃料供給手段は補助吸気通
路を開閉するタイミング弁の下流に位置し、タイ
ミング弁が開になつて過給気が補助吸気通路を通
つて燃焼室内に導入されるとき、タイミング弁か
ら過給空気流中に燃料が噴射されるので、その燃
料は高速の過給気の流れにより微粒化を促進さ
れ、空気と混合して、ほぼ均一な混合気となり、
液状の燃料が壁面に付着して流れるという問題は
生じない。また、燃料の一部は霧化の際、気化し
過給気から蒸発潜熱を奪うことによつて断熱圧縮
によつて温度上昇した過給気を冷却する。これに
よつて充填効率の低下、及びノツキングの発生を
防止できる。また、本発明の上述した好ましい態
様では圧力の高い過給気は吸気工程の終期に燃焼
室内に導入され、補助吸気ポートは主吸気ポート
よりも遅れて閉じるように構成されているので主
吸気通路への吹き返しを防止し、過給効率を高く
維持することができる。

さらに、本発明のこの好ましい態様において
は、補助燃料供給手段は主燃料供給手段に対し位
相差をもつて作動させられるようになるので、燃
料供給制御装置は全体の吸入空気量に対し適正な
全燃料供給量を決定した後これを主補助燃料供給
手段に分配するような構成をとることができ、
主・補助燃料供給手段に供給される燃料の量を
別々に定める場合に比し、燃料制御装置を簡単に
することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につい
て説明する。

第１図を参照すれば、エンジンＥはシリンダ１
と該シリンダ１内を往復動するピストン２を有し
ている。シリンダ１の上部には燃焼室３が形成さ
れ、またシリンダ１には該燃焼室に開口する主吸
気ポート４、補助吸気ポート５、排気ポート６が
形成されている。主吸気ポート４には主吸気弁
７、補助吸気ポート５には補助吸気弁８、排気ポ
ートには、排気弁９がそれぞれ組み合わされる。
主吸気ポート４は主吸気通路１０に接続され、補
助吸気ポート５は補助吸気通路１１に接続されて
いる。これら主吸気通路１０及び補助吸気通路１
１は、共にエアクリーナ１２を有する吸気路１３
に接続される。主吸気通路１０にはスロツトル弁
１４が配置され、該スロツトル弁１４の下流側に
は主燃料噴射弁１５ａが設けられている。吸気路
１３には、空気流量検出装置すなわちエアフロー
メータ１６ａが配置され、該空気流量検出装置の
出力は好ましくはマイクロコンピユータから成る
制御回路１６ｂに入力される。制御回路１６ｂに
はクラン角センサ２６からの信号も入力される。
補助吸気通路１１にはベーンタイプのエアポンプ
より成る過給機１７が配置され、該過給機１７の
下流側に補助吸気通路用スロツトル弁１８が設け
られる。なお、過給機１７はスロツトル開度が設
定値（第３図Ａ線）以上にあるとき制御回路１６
ｂからの信号によつて作動する。主吸気通路１０
のスロツトル弁１４と補助吸気通路１１のスロツ
トル弁１８は連動し、スロツトル弁１４が所定開
度まで開いたときスロツトル弁１８が開き始める
ようになつている。スロツトル弁１４の開度は開
度センサ２５により検出され、その出力は制御回
路１６ｂに入力される。過給機１７と該スロツト
ル弁１８の間には過給リリーフ弁１９が設けら
れ、この過給リリーフ弁１９からリリーフされた
空気はリリーフ通路２０を通して過給機１７の上
流の補助吸気通路に戻されるようになつている。
スロツトル弁１８の下流側にはタイミング弁２１
が設けられている。このタイミング弁は制御回路
１６ｂからの信号により作動し、この作動により
補助吸気通路１１を、エンジンクランク軸に同期
した適当な時期たとえば吸気行程の終り付近から
圧縮行程の初めにかけて燃焼室３に向けて開く。
タイミング弁の近傍下流には補助燃料噴射弁１５
ｂが設けられている。主燃料噴射弁１５ａ及び補
助燃料噴射弁１５ｂは、制御回路１６ｂからの命
令信号に従い所要量の燃料を主吸気通路１０及び
補助吸気通路１１に噴射する。この燃料はフユエ
ルタンク２２からフユエルポンプ２３により加圧
されて各噴射弁に供給される。

第２図は制御回路１６ｂの内容を示すものでこ
の制御回路１６ｂはエアーフローメータ１６ａ、
クランク角センサ２６、スロツトル弁開度センサ
２５からの信号を入力とし、主燃料噴射弁１５ａ
補助燃料噴射弁１５ｂに命令信号を出力する。こ
の回路１６ｂの入出力関係を詳述すれば、エアー
フローメータ１６ａからの吸気流量を示す信号Ｓ
１は総噴射パルス中発生回路１００に入力され
る。クランク角センサ２６はクラン軸の回転位置
を検出するもので、このセンサ２６からの信号Ｓ
２は回転数検出回路１０２に入力される。回転数
検出回路１０２はセンサ２６の信号Ｓ２からクラ
ンク軸の回転数すなわちエンジンの回転数を演算
し回転数信号Ｓ５を出力する。スロツトル開度セ
ンサ２５からの信号Ｓ３は基準電圧発生回路１０
４に入力され、この回路１０４はスロツトル弁１
４の開度に対応した電圧信号Ｓ４を発生する。エ
ンジン回転数を表わす回転数検出回路１０２から
の信号Ｓ５は総噴射パルス巾発生回路１００に入
力される。また、回転数検出回路１０２からの信
号Ｓ５は比較回路１０６にも入力される。比較回
路１０６には、基準電圧発生回路１０４からの信
号Ｓ４も入力される。比較回路１０６は、例えば
第３図に示されるようなスロツトル弁１４の開度
及びエンジン回転数のチヤートに従い、ハイレベ
ル、又はローレベルの信号Ｓ６を発生する。第３
図において、線Ａはスロツトル弁１８が開く、ス
ロツトル弁１４の開度である。従つて、スロツト
ル弁１４の開度が線Ａを越えると、過給機１７が
作動し過給空気が導入される。従つて、線Ｂより
下の運転領域では、補助燃料噴射弁から燃料は噴
射されず、主燃料噴射弁からのみ燃料が供給され
る。

さらに線Ｂで区切られる斜線部Ｃの領域は補助
燃料噴射弁１５ｂを開いて燃料補助吸気通路１１
にも噴射するのが望ましい領域である。過給機１
７の特性、スロツトル弁１４，１８の制御方法に
よつては、例えば図において線Ｄより上の領域に
することが望ましい場合もある。実用的には線Ｆ
あるいは線Ａの上の領域にしても大きな不都合は
生じない。この場合には比較回路１０６に回転数
検出回路１０２からの信号Ｓ５を入力する必要は
なくなる。比較回路１０６は、運転状態が補助吸
気通路１１への燃料供給が望ましい領域すなわち
Ｃの領域にある場合には、その出力信号Ｓ６はハ
イレベルであり、それ以外の場合はローレベルで
ある。

第２図を参照すれば、総噴射パルス発生回路１
００は、エアーフローメータ１６ａからの信号Ｓ
１及び回転数検出回路１０２からの信号Ｓ５に従
つて１サイクル当たりの総燃料噴射量に相当する
パルス巾を決定し、該パルス巾を有するパルス信
号Ｓ７を発生する。この信号Ｓ７は分割回路１０
８に入力される。分割回路１０８は総噴射燃料の
パルス巾を主燃料噴射量に相当するパルス巾と、
補助燃料噴射量に相当するパルス巾に分割し、そ
れぞれ主吸気通路に噴射する燃料（以下、主燃料
という）量及び補助吸気通路に噴射する燃料（以
下、補助燃料という）量に対応するパルス巾のパ
ルス信号Ｓ８、及び信号Ｓ９を出力する。この場
合、比較回路１０６の信号Ｓ６がローレベルのと
きは、補助燃料は噴射されないので信号９は発生
せず、信号Ｓ８は信号Ｓ７と同一になる。さら
に、制御回路１６ｂには各燃料噴射弁１５ａ，１
５ｂの燃料噴射開始時期を決定するために主燃料
噴射開始時期設定回路１１０、及び駆動回路１１
２が設けられる。主燃料噴射開始時期設定回路１
１０はクランク角センサ２６からの信号Ｓ２を入
力とし、主燃料噴射弁１４を開くタイミングを決
定し、その噴射タイミングを表わす信号Ｓ１０を
出力する。この信号Ｓ１０は駆動回路１１２に入
力される。駆動回路１１２には分割回路１０８か
らの信号Ｓ８も入力される。駆動回路１１２は、
主燃料噴射弁１５ａに対し、該弁を開き、それを
分割回路１０８のパルス信号Ｓ８のパルス巾に相
当する時間だけ開状態に維持する命令信号Ｓ１１
を出力する。補助燃料噴射弁１５ｂに対しては、
同様な構成で補助燃料噴射開始時期設定回路１１
６及び駆動回路１１８が設けられ、命令信号Ｓ１
２を出力する。この補助燃料噴射弁１５ｂは主燃
料噴射弁１５ａよりも所定時間だけ遅れてタイミ
ング弁２１が開いたとき開くように設定される。
なお、補助燃料噴射開始時期設定回路１１６は比
較回路１０６からの入力信号Ｓ６がハイレベルの
とき作動するようになつている。

以上の構成において、比較回路１０６の出力信
号Ｓ６がローレベルであるときすなわち、エンジ
ン負荷が小さく、スロツトル弁開度が比較的小さ
く、運転状態が第３図のＣ領域外にあるときに
は、分割回路１０８からの信号Ｓ９にパルスは発
生せず、駆動回路１１８からの開命令信号が出な
いので補助燃料噴射弁１５ｂは開かず補助燃料は
噴射されない。従つてこのような運転状態では、
過給は行なわれていないか、行なわれていても過
給空気のみが比較的少量燃焼室に送入される。そ
して燃料は主燃料噴射弁１５ａからのみ供給され
る。

スロツトル開度が大きくなり運転状態が第３図
Ｃの領域に入ると比較回路１０６の出力信号Ｓ６
はハイレベルに変わる。これにより、分割回路１
０８は、入力パルス信号Ｓ７の大きさに応じてパ
ルス分割し、主燃料量に対応したパルス信号Ｓ８
と補助燃料量に対応したパルス巾を有するパルス
信号Ｓ９を発生する。駆動回路１１２及び１１８
はこれらの信号を受けて、所定のタイミングで上
記信号Ｓ８，Ｓ９のパルス巾に対応した時間分だ
け燃料噴射弁１５ａ，１５ｂを開状態に保持す
る。

過給を行う場合の弁の作動関係は、第４図に示
すように、吸気行程では、まず主吸気ポート４が
開かれ、主燃料噴射弁１５ａが開かれる。これに
よつて自然吸気が始まり、混合気が主吸気ポート
４から燃焼室３に導入される。次に補助吸気ポー
ト５が開かれるが、それと相前後して駆動回路１
１２からの信号Ｓ１１により定まる時間の経過後
に主燃料噴射弁１５ａが閉じられ燃料供給が停止
される。補助吸気ポート５が開かれてもタイミン
グ弁２１が閉じている間は過給気は燃焼室３には
導入されず自然吸気だけが行なわれる。この自然
吸気行程の終期、すなわち主吸気ポートが閉じら
れる直前にタイミング弁２１が開になり過給気が
導入される。それと同時に駆動回路１１８からの
信号Ｓ１２により補助燃料噴射弁１５ｂが開にな
り補助燃料が補助吸気通路１１に噴射される。燃
料は高圧、高速の過給気と接触してほぼ均一な混
合気をつくるとともにその一部は蒸発して過給気
を冷却する。そして、パルス信号Ｓ９による所定
時間経過後に補助燃料噴射弁１５ｂが閉じる。そ
の後過給気により、補助吸気通路１１の混合気が
燃焼室３に追い込まれた後タイミング弁２１が閉
じ補助吸気ポートが閉じる。

以上の弁動作によれば、圧力の高い過給気が主
吸気通路に入り込むいわゆる吸き返しの問題はな
く、過給効率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る過給機付エンジンの概
略図、第２図は第１図のエンジンの制御回路１６
ｂの回路図、第３図はスロツトル開度とエンジン
回転数の関係を示すグラフ、第４図は弁の作動関
係を示すグラフである。 符号の説明、１…シリンダ、２…ピストン、３
…燃焼室、４…主吸気ポート、５…補助吸気ポー
ト、６…排気ポート、７…主吸気弁、８…補助吸
気弁、９…排気弁、１０…主吸気通路、１１…補
助吸気通路、１４…スロツトル弁、１５ａ，１５
ｂ…燃料噴射弁、１６ａ…エアーフローメータ、
１６ｂ…制御回路、１７…過給機、１８…過給コ
ントロール弁、１９…過給リリーフ弁、２１…タ
イミング弁、２５…スロツトル開度センサ、２６
…クランク角センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主吸気ポートを介して燃焼室に連通する主吸
   気通路と、過給機を有し前記主吸気ポートより遅
   れて閉じる補助吸気ポートを介して燃焼室に連通
   する補助吸気通路と、過給機の下流に設けられ前
   記補助吸気通路を開くタイミング弁と、前記主吸
   気通路に燃料を供給する主燃料供給手段と、前記
   タイミング弁の下流に設けられ前記補助吸気通路
   に燃料を供給する補助燃料供給手段とを備え、非
   過給運転では前記主燃料供給手段からのみ燃料供
   給を行ない、過給運転では少くとも前記補助燃料
   供給手段から燃料供給を行なう燃料供給制御装置
   が設けられたことを特徴とする過給機付エンジン
   の燃料供給装置。 ２ 前記燃料供給制御装置が、過給運転におい
   て、前記タイミング弁を吸気行程の終りに開き、
   前記補助燃料供給手段を前記タイミング弁を開い
   ている時期に作動させることを特徴とする前記第
   １項記載の過給機付エンジンの燃料供給装置。