JPH03260332A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気閉タイミングが実質的に圧縮行程に移行
した遅閉じタイミングに設定された吸気還流ポートを備
えたエンジンにおける燃料噴射装置に関するものである
。

（従来の技術） 従来より、例えば、特開昭６３−７１５２５公報に見ら
れるように、ロークリピストンエンジンなどで吸気閉タ
イミングを遅らせて、−旦燃焼室に吸入した新気の一部
を圧縮行程の初期に還流させる吸気還流ポートを設け、
圧縮仕事の低減と共に実質的な充填効率の低下によって
吸気負圧を緩和してボンピングロスを低減し、燃費性能
を改善するようにした技術が公知である。特に、上記の
ような吸気遅閉じシステムに加えて、エンジンの高圧縮
比化および過給作用の併用によって出力を確保しながら
燃費性を向上することが有効となる。

また、上記吸気閉タイミングの遅い吸気還流ポートを他
の気筒の吸気還流ポートと吸気遅閉じ通路によって連通
して、還流する吸気を他の気筒の吸気行程に供給するよ
うに相互に流通させると共に、上記吸気遅閉じ通路に開
閉弁を設け、例えば低回転高負荷領域における遅閉じタ
イミングに伴う充填量の不足を、上記開閉弁を閉じて吸
気遅閉じの停止によって改善するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかして、前記のような吸気還流ポートを有するエンジ
ンでの燃料噴射において、上記吸気還流ポートとは別途
に配設されている吸気ポートに対する吸気通路にインジ
ェクタを設置し、燃料をマニホールド噴射するようにし
たものでは、加速時の応答遅れの問題がある。

すなわち、上記マニホールド噴射では、加速の検出から
各気筒に対する噴射燃料を補正する間には時間遅れがあ
って、加速燃料が遅れるのに対処するために、通常の同
期噴射とは別に加速を検出した瞬間に噴射を追加する非
同期噴射を行うようにしているが、この非同期噴射にも
限界があって応答遅れの問題は残っている。つまり、吸
気通路に燃料を噴射することで、この噴射燃料が実際に
燃焼室内に供給されるまでの輸送遅れで加速応答性が低
下するものである。

ところで、前記のような吸気還流ポートと吸気遅閉じ通
路とを設けた吸気遅閉じシステムでは、加速時において
はトルクの確保の点からは前記吸気遅閉し通路を閉じて
吸気閉タイミングを早めて充填量を確保する要求と、応
答性の点からは上記吸気遅閉じ通路を開いて該通路への
燃料噴射によって微粒化した筒内噴射による応答性の向
上要求という相反する要求がある。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、吸気還流ポートによ
る燃費性能を向上しつつ、加速時の応答性および燃料の
気化、霧化を改善するようにしたエンジンの燃料噴射装
置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の燃料噴射装置は、閉
タイミングが実質的に圧縮行程に移行した遅閉じタイミ
ングに設定された吸気還流ポートと、該吸気還流ポート
に接続され他の気筒の吸気還流ポートと連通ずる吸気遅
閉じ通路と、上記吸気遅閉じ通路を開閉する開閉弁と、
上記吸気遅閉じ通路に配設されたインジェクタと、運転
状態に応じて上記開閉弁の作動およびインジェクタから
の燃料噴射を制御し、加速時には前記開閉弁を微小開度
に開き、前記インジェクタから燃料噴射を行う制御手段
とを設けて構成したものである。

（作用） 上記のようなエンジンの燃料噴射装置では、遅閉じタイ
ミングに設定された吸気還流ポートを設け、この吸気還
流ポートと他の気筒の吸気還流ポートとを吸気遅閉じ通
路で連通ずることで、吸気行程において多量の混合気が
燃焼室に導入されて負圧が小さくされ、圧縮行程中に余
剰の混合気が遅閉じの吸気ポートから還流して排出され
ることで、負荷に応じて充填量が調整されつつ、ボンピ
ングロスが低減される。

また、上記吸気遅閉じ通路に運転状態に応じて開閉する
開閉弁およびインジェクタを設け、加速時には制御手段
によって前記開閉弁を微小開度に開くと共にインジェク
タから燃料噴射を行うことで、加速燃料の輸送遅れを低
減して応答性を高めると共に、開閉弁を微小開度に絞る
ことで通路内の流速が高く噴射燃料の微粒化による気化
、霧化が促進でき、また、壁面への燃料付着量が低減し
て燃費性能が向上すると同時に未燃焼成分の排出低減が
得られ、さらに上記微小開度によって還流量を抑制して
充填量の増大でトルクの向上が得られるようにしている
。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は２気筒ロータリピストンエンジンの展開状態の
概略構造を示す。

２気筒ロータリピストンエンジンＥのケーシング１は、
それぞれ内周面がトロコイド状に形成されて並列に配置
された２つのロータハウジング２゜２と、これらの各ロ
ータハウジング２．２間に位置する１つのインタメゾイ
エイトハウジング３と、両側部に位置する２つのサイド
ハウジング（図示せず）とを備え、これらにより１番気
筒５（フロント気筒）、２番気筒６（リヤ気筒）の２つ
の気筒が形成されている。これらの各気筒５，６内の空
間にはそれぞれほぼ三角形のロータ８，９が収容され、
各ロータ８，９は共通の偏心軸１１に支承され、１８０
’の位相差をもって遊星回転運動するようになっている
。そしてこの各ロータ８゜９により、１番気筒５内の空
間が３つの作動室Ｆ１〜Ｆ３に、２番気筒６内の空間が
３つの作動室Ｒ１〜Ｒ３に区画されて、ロータ８，９の
回転に伴って吸気、圧縮、爆発、膨張および排気の各行
程が行われるようになっている。

上記インタメゾイエイトハウジング３（もしくはサイド
ハウジング）には、各気筒５，６に対してそれぞれ吸気
行程が行われるべき位置で作動室Ｆ１〜ＦＢ、Ｒ１〜Ｒ
３に開口して通常の開閉タイミング（早閉じタイミング
）で開閉する吸気ポート１３．１４がそれぞれ形成され
ている。また、各ロータハウジング２，２には、排気行
程が行われるべき位置で作動室Ｆ１〜Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３
に開口する排気ポート１．７．１７が形成されるととも
に、爆発行程が行われるべき位置に点火プラグ１８．１
８が取り付けられている。

前記吸気ポート１３．１４にはそれぞれサージタンク１
９からの吸気通路１０ａ、１０ｂが接続され、サージタ
ンク１９の上流部にスロットルバルブ２１が介装されて
いる。なお、図示しないが、排気通路に介装されたター
ビンによってサージタンク上流の吸気通路に配設したブ
ロアを駆動して過給を行うターボ過給機が配設されてい
る。

また、１番気筒５と２番気筒６との間のインタメゾイエ
イトハウジング３（もしくは両側のサイドハウジング）
には、容気＠５．６に対して第３の吸気ポートとして実
質的に圧縮行程に移行した時点で閉じるように遅い閉タ
イミングとなる位置に吸気還流ポート１５，１６が開口
形成されている。上記１番気筒５と２番気筒６の吸気還
流ボー）１５．１６は相互に吸気遅閉じ通路２３によっ
て連通されている。この連通によりロータ８，９の１８
０度位相のずれた回転に応じて、１番気筒５の圧縮作動
室Ｆ１〜Ｆ３を２番気筒６の吸気作動室Ｒ１〜Ｒ３に連
通する連通状態と、２番気筒６の圧縮作動室Ｒ１〜Ｒ３
を１番気筒５の吸気作動室Ｆ１〜Ｆ３に連通する連通状
態とを交互に繰り返して吸気が流通するように形成され
ている。

上記吸気遅閉じ通路２３の途中には、該吸気遅閉じ通路
２３を開閉する開閉弁２４が介装されている。この開閉
弁２４はアクチュエータ２６に連係されて制御手段とし
てのコントロールユニット２８からの制御信号によって
運転状態に応じて開度が制御される。

また、前記吸気通路１０ａ、１０ｂには各気筒５．６に
対して第１インジェクタ３１ａ、３１ｂ（マニホールド
インジェクタ）が配設される一方、吸気遅閉じ通路２３
には第２インジエクタ３２ａ。

３２ｂ（インターインジェクタ）が各気筒５，６に対し
てそれぞれ配設されている。

ここで、各気筒５，６の作動室Ｆ１〜Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３
に対する吸気ポート１３．１４および吸気還流ポート１
５．１．６の開閉タイミングを第２図に沿って説明すれ
ば、排気ポート１７が閉じる上死点から吸気行程に移行
するのに対し、まず吸気ホード１３．１４（実線）が開
口し、遅れて吸気還流ボー）１５．１６（破線）が開口
する。そして、吸気下死点を経て吸気ポート１３．１４
が早閉じタイミングで閉じてから、遅れて実質的に圧縮
行程に移行した遅閉じタイミングで吸気還流ポート１５
．１６か閉じるように設定されている。

また、１番気筒５（フロント気筒）と２番気筒６（リヤ
気筒）とではロータ８，９の回転位相が１８０°ずれて
いること、および各気筒５，６の隣接する作動室Ｆ１〜
Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３の位相が３６０°ずれていることから
（上死点から下死点の間隔は２７０°）、吸気行程にお
いては吸気遅閉し通路２３を介して他方の気筒の先行す
る作動室から吸気還流ポート１５．１６が閉じる直前の
吸気が導入され、圧縮行程に移行して吸気還流ポート１
５．１６から他方の気筒の後続の作動室に吸気を還流す
る。このように、上記吸気遅閉じ通路２３によって圧縮
行程中の作動室を別の気筒の吸気行程中の作動室に連通
ずる状態が交互に両気筒間で同等に生じるため、充填量
および吸気ポー）１３．１４からの吸気流入量が両気筒
５，６において同等に得られる。

そして、吸気行程において多量の混合気が作動室Ｆ１〜
Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３に導入されて負圧が小さくされ、圧縮
行程中に余剰の混合気が上記吸気遅閉し通路２３を通っ
て別の気筒の吸気行程中の作動室に排出されるため、負
荷に応じて充填量が調整されつつ、ボンピングロスが低
減される。

また、前記吸気遅閉じ通路２３の開閉弁２４を閉じた際
には、上記のような吸気還流ポート１５゜１６を介した
吸気の流通は停止され、吸気ポート１３．１４による早
閉じタイミングでの吸気が行われる。

前記開閉弁２４の開度制御、第１および第２インジェク
タ３１．ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂからの燃料噴射制
御は、コントロールユニット２８から駆動信号が出力さ
れて行われる。このコントロールユニット２８は、エン
ジン回転信号Ｎ、吸気圧力信号Ｐ　Ｂ　ｓ吸入空気量信
号Ｑａおよびスロットル開度信号θなどを受け、開閉弁
制御については、第３図の制御マツプに基づいて、低負
荷領域Ｉ、低回転高負荷領域■で開閉弁２４を閉じ、そ
の他の遅閉じ領域■で開閉弁２４を開作動するように制
御すると共に、加速時には全閉状態から僅かに開いた微
小開度に作動制御する。

また、上記コントロールユニット２８による燃料噴射制
御は、前記遅閉じ領域■で開閉弁２４が全開状態に開か
れているとき、および加速時で開閉弁２４が微小開度に
開かれている場合には、吸気遅閉じ通路２３の第２イン
ジェクタ３２ａ、３２ｂから燃料噴射を行い、一方、低
負荷領域１１低回転高負荷領域■で開閉弁２４が全閉状
態にある場合には、吸気通路１０ｇ、１０ｂの第１イン
ジェクタ３１ａ、３１ｂから燃料噴射を行うものである
。

前記コントロールユニット２８の処理を第４図および第
５図のフローチャートに沿って説明する。

第４図は燃料制御のルーチンであり、第５図は開閉弁制
御のルーチンである。

まず、第５図の開閉弁制御のルーチンを説明すれば、制
御スタート後、ステップＳ２１およびＳ２２でエンジン
回転数Ｎおよびスロットル開度θを検出し、ステップＳ
２２でエンジン回転数Ｎがクランキング回転数Ｎ１以下
のクランキング時か否かを判定し、クランキング開始時
にはステップＳ２７で開閉弁２４を全開に制御してクラ
ンキング抵抗の低減による回転上昇を行う。また、クラ
ンキング回転数Ｎ１以上になると、ステップＳ２４の判
定による完爆回転数Ｎ２以下の回転域ではステップ８２
８で開閉弁２４を全開に制御する。

そして、エンジン始動が完了するとステップＳ２５で前
記スロットル開度θの変化量ｄθ／ｄｔが所定値α以上
の加速状態か否かを判定する。

上記ステップＳ２５の判定がＮＯで定常状態などの非加
速状態にある場合には、ステップＳ２６で吸気圧力ＰＢ
とエンジン回転数Ｎとから運転状態が前記第３因の制御
マツプの遅閉じ領域■にあるか否かを判定する。この判
定がＹＥＳで遅閉じ領域■にある場合には、ステップＳ
３Ｄで開閉弁２４を全開状態に開作動して吸気閉タイミ
ングを遅閉じタイミングに制御すると共に、ステップＳ
３３でフラグＬを１にセットする。また、上記ステップ
８２６の判定がＮｏで、低負荷領域Ｉもしくは低回転高
負荷領域■にある場合には、ステップＳ２９で開閉弁２
４を全開状態に閉作動して吸気閉タイミングを早閉じタ
イミングに制御すると共に、ステップＳ３２でフラグＬ
をＯにクリアする。

一方、前記ステップＳ２５の判定がＹＥＳで加速状態に
ある場合には、ステップＳ３１で開閉弁２４の開度を所
定の微小開度に作動して絞り状態に制御してから、前記
ステップＳ３３に進んでフラグＬを１にセットする。

上記のようなフラグＬのセットに対応して、前記第４図
の燃料噴射制御ルーチンを説明すれば、制御スタート後
、ステップ８１〜Ｓ３で入力信号からエンジン回転数Ｎ
１スロットル開度θ、吸入空気量Ｑａをそれぞれ検出す
る。

そして、ステップＳ４で前記フラグＬが１にセツトされ
ているか否かを判定する。この判定がＮＯで始動時およ
び開閉弁２４が全閉状態にある場合には、ステップＳ５
に進んでエンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑａなどから運
転状態に対応した基本噴射パルス幅Ｔｐｍを算出してか
ら、ステップＳ６で噴射タイミングになるのを待って、
ステップＳ７で吸気通路１０ａ、１０ｂの第１インジェ
クタ３１ａ、３１ｂを駆動して燃料噴射を実行する。

一方、前記ステップＳ４の判定がＹＥＳで、開閉弁２４
が全開状！Ｉ！ｉ（遅閉じ領域ｍ）もしくは加速時の微
小開度状態にある場合には、ステップＳ８に進んで同様
にエンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑａなどから運転状態
に対応した基本噴射パルス幅Ｔｐｌを算出してから、ス
テップＳ９で噴射タイミングになるのを待って、ステッ
プＳ１０で吸気遅閉じ通路２３の第２インジエクタ３２
ｇ、３２ｂを駆動して燃料噴射を実行する。

上記のような実施例によれば、基本的には低負荷領域Ｉ
および低回転高負荷領域■を除く遅閉じ領域■で開閉弁
２４を開作動して吸気の還流によってポンピングロスを
低減すると共に、吸気遅閉じ通路２３の第２インジェク
タ３２ａ、３２ｂから燃料を噴射供給し、良好な気化、
霧化特性を得るようにしている。また、加速状態では開
閉弁２４を所定の微小開度に絞ると共に、吸気遅閉じ通
路２３の第２インジエクタ３２ｇ、３２ｂから燃料を噴
射供給し、開閉弁２４の絞りで還流量は抑制して遅閉じ
タイミングによる充填量の低減を抑制しつつ、高い流速
への噴射で燃料の良好な気化、霧化特性を確保すること
ができる。

また、上記実施例では、エンジン始動時において、スタ
ータの起動によりエンジン回転数がクランキング回転数
Ｎ１以下の状態では、開閉弁２４を開いて有効圧縮比を
低下してクランキング抵抗の低減で回転上昇を促進し、
クランキング回転数Ｎ１以上に上昇したら開閉弁２４を
閉じて充填量を増大して着火性を高めることで、エンジ
ン始動性を向上するようにしている。

一方、上記エンジンＥでは過給機を併用すると、遅閉じ
領域■では吸気遅閉じによってボンピングロスを低減し
つつ、過給機による過給との組み合わせで遅閉じ領域が
全開領域側に広がり、また、幾何学的圧縮比を増大する
と遅閉じ領域が軽負荷方向に広がって、出力性能を確保
しつつ燃費性能の改善が広い領域で得られる。さらに幾
何学的圧縮比を増大すると燃焼効率そのものが向上して
燃費性能の改善効果が得られると共に、膨張比が向上し
て排気ガス温度が低下し、排気ガス温度を低下するため
の燃料増量が不要となって高速領域での燃費性が改善で
きる。

さらに、低回転高負荷領域■では開閉弁２４が閉じて、
吸気閉タイミングは吸気ポート１３，１４の閉タイミン
グによる早開じとなり、過給機による過給不足に対して
充填量を確保すると共に、耐ノツキング性を確保して低
速トルクの改善が図れる。なお、アイドルを含む低負荷
領域Ｉでの吸気閉タイミングを低回転高負荷領域■より
さらに早開じに設定すると、有効圧縮比が高まりより一
層燃焼安定性を確保して燃費性能の改善効果が得られる
。

次に、上記実施例においては加速時の燃料噴射を基本噴
射パルスと共に、第１インジェクタ３１ａ、３１ｂから
切換えて吸気遅閉じ通路２３の第２インジェクタ３２ａ
、３２ｂから噴射するようにしているが、この加速時の
増量燃料のみを第２インジェクタ３２ａ、３２ｂから非
同期噴射によって供給し、同期噴射は常時第１インジェ
クタ３１ａ、３１ｂから行うようにしてもよく、この場
合の制御ルーチンの例を第６図に示す。なお、この例で
は非同期噴射燃料が両側の気筒５，６にそれぞれ流入す
るように１８０”間隔で交互噴射する制御を行っている
。

第６図において、制御スタート後、ステップＳ４１およ
びＳ４２で偏心軸１１の回転角を検出すると共にスロッ
トル開度θを検出する。続いて、ステップＳ４３で交互
フラグＡが１にセットされているか否かを判定し、この
判定がＮＯの場合には、ステップＳ４４に進んでスロッ
トル開度変化量ｄθ／ｄｔが所定値α以上の加速状態か
否かを判定する。

そして、加速状態となった瞬間にはステップＳ４５でフ
ロント気筒側の第２インジエクタ３２ａからの非同期噴
射（噴射量Ｔ−Ｋ）を実行して、ステップ８４Ｂで交互
フラグＡを１にセットする。

上記交互フラグＡが１にセットされると、前記ステップ
８４３の判定がＹＥＳとなってステップＳ４７に進み、
前回フロント気筒側の第２インジエクタ３２ａからの非
同期噴射から出力軸角度が１８０°回転するのを待って
、ステップ５４８でリヤ気筒側の第２インジエクタ３２
ｂからの非同期噴射（噴射量Ｔ−に十ａ）を実行して、
ステップＳ４９で交互フラグＡを０にクリアする。なお
、非同期噴射量は、加速瞬間とその後の非同期噴射量は
変更して行う。

上記第６図の例においては、両側の気筒５．６の位相差
に応じて交互に第２インジエクタ３２ａ。

３２ｂ（どちらが先でもよい）から燃料噴射を行うよう
にして、噴射した時期の吸気遅閉じ通路２３内の流れの
向きにより燃料供給される気筒が一方の気筒のみとなら
ないようにしている。なお、吸気遅閉じ通路２３の連通
気筒数に応じてその位相差に対応して噴射を順に行えば
よく、また、位相差に応じた間隔で各インジェクタから
同時に噴射するようにしてもよい。

本発明はロータリピストンエンジンに限定されるもので
はなく、その他の方式のエンジンにも適用可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、基本的には吸気遅閉じタ
イミングの採用による吸気の還流に応じたボンピングロ
スの低減などで燃費性能を改善すると共に、加速時には
吸気遅閉じ通路の開閉弁を微小開度に開くと同時に該通
路にインジェクタから燃料噴射を行うことで、加速燃料
の輸送遅れを低減して応答性を高めると共に、開閉弁を
微小開度に絞ることで流速が高く燃料の微粒化による気
化、霧化が促進でき、また、壁面への燃料付着量が低減
して燃費性能が向上すると同時に未燃焼成分の排出低減
が得られ、さらに微小開度によって還流する吸気量の低
減で充填量を増大してトルクを高めることができ、良好
な加速走行性が確保できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるロータリピストンエ
ンジンの展開状態を示す概略構成図、第２図は各ポート
の開閉タイミングと還流関係を示す説明図、 第３図は制御領域を示すマツプ図、 第４図および第５図はコントロールユニットの処理を説
明するためのフローチャート図、第６図は変形例を示す
フローチャート図である。 Ｅ・・・・・・エンジン、５，６・・・・・・気筒、Ｆ
１〜ＦＢ。 Ｒ１−Ｒ３・・・・・・作動室、ｌＱａ、１０ｂ・・・
・・・吸気通路、１３．１４・・・・・・吸気ポート、
１５．１６・・−・・・吸気還流ポート、１７・・・・
・・排気ポート、２１・・・・・・スロットルバルブ、
２３・・・・・・吸気遅閉じ通路、２４・・・・・・開
閉弁、２８・・・・・・コントロールユニット（制御手
段）。 第２図 第 ４ 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）閉タイミングが実質的に圧縮行程に移行した遅閉
   じタイミングに設定された吸気還流ポートと、該吸気還
   流ポートに接続され他の気筒の吸気還流ポートと連通す
   る吸気遅閉じ通路と、上記吸気遅閉じ通路を開閉する開
   閉弁と、上記吸気遅閉じ通路に配設されたインジェクタ
   と、運転状態に応じて上記開閉弁の作動およびインジェ
   クタからの燃料噴射を制御し、加速時には前記開閉弁を
   微小開度に開き、前記インジェクタから燃料噴射を行う
   制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴
   射装置。