JPS6035143A - エンジン - 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、燃焼室に空気を供給する空気噴射弁とこの空
気噴射弁に加圧空気を供給する空気ポンプとを備えたエ
ンジンに関するものである。

（従来技術） 従来から、秤々の目的で、燃焼室に空気を供給するため
の空気噴射弁を設けたエンジンがある。

例えば実開昭５４−５６００６号公報に示された−　１
　− エンジンでＩＩ２、燃焼速仰を高めて出力の増加、祐薄
燃焼を可能にすることを目的として、燃焼室に鳴流口を
聞１］２キせた空気噴射弁を設置ノ、これを空気ポンプ
（コンプレッサ）に接続し、かつ、圧縮行程時に空気噴
射弁を聞くようにしている。

ところで、エンジン始動時には、吸気量、空燃比等の要
求値が通常の運転状態と界なるが、従来、空気噴射弁を
設警づだ場合の蛤ｉ１＋時の制御については着目されて
いなかった。

（発明の目的） 本発明はこれらの事情に鑑み、使用目的に応じて必要時
に空気噴射弁から燃焼室に空気を供給づることができる
ように（）ながら、エンジン始動時に空気が過剰供給さ
れることを避（Ｊて始動時を向上げることを目的とする
ものである。

（発明の構成） ′本発明は、エンジン燃焼室に空気を供給するための空
気噴射弁と、該空気噴ｑ・ｌ弁へ加圧空気を供給する空
気ポンプとを備えた］］ンジンにおいて、エンジンの始
動を検出する始動センサーと、該始動−２− センサの出力を受けて始動時に上記空気ポンプからの加
圧空気の供給を停止する制御手段とを設Ｇづたものであ
る。上記空気噴射弁は、燃焼室内に配置してもよいし、
燃焼室近傍の吸気ボー１−に配置してもよい。

（実施例） 図では本発明を適用づ−るエンジンの例と１ノで、燃料
をエンジンの点火プラグに向けて噴６１−ｊるようにし
たいわゆる層状給気エンジンで、がっ、噴射燃料の霧化
、気化を促進するため空気噴射弁を燃焼室内に設けたエ
ンジンを示す。この層状給気エンジンは、燃費向上のた
め、少なくども低角荷時に、燃料を主に点火プラグ付近
に供給して着火、燃焼させるようにしたものである。

第１図はこのよう＜ｋエンジンの全体構造の一実施例を
示し、第２図は燃焼室部分とその近傍部の具体的１ｆ４
造を示しＣおり、これらの図において、１はエンジン本
体、２は吸気管３および吸気マニホールド４からなる吸
気通路、５は吸気通路２の上流部に設ＧＪられたエアク
リーナ、６は排気マニー　３　− ホールドである。吸気マニホールド４には、エンジン本
体１の各気筒の燃焼室７に対してそれぞれ一次吸気通Ｖ
＃１８と二次吸気通路９とが設【Ｊられ、上記二次吸気
通路９には、この通路９の開度を調節１゛るスワール調
節弁１０が設（）られている。このスワール調節弁１０
の作動は、後述する制御ユニッ１へ／ＩＯにより、アク
チユエータ１１を介して制御される、Ｊ、うにしている
。また、上記吸気管３には、始８時にのみ所定量だけ閉
じられる吸気絞り弁１２が設（ツられている。この吸気
絞り弁１２ｂ１制御ニアニット４０にＪ：す、アクチユ
エータ１２ａを介して制御されるようにしている。なお
、この実施例の層状給気エンジンでは、後述でるＪ：う
に低負荷時（始動時を除く）には空気が過剰に供給され
て−ｂ差し支えないので、一般のエンジンに設けられて
いるスロットルバルブ（アクセルペダルに連動づる絞り
弁）は省略されており、」−記吸気絞り弁１２はチョー
ク弁に相当づ゛るものである５、 各気筒の燃焼室７には、−次吸気通路８に連通−４＝ する−次吸気ポート１３と、二次吸気通路９に連通ずる
二次吸気ボー１−１４と、排気ボート１５とが間口し、
これらのボート１３．１／１．１５の開口部に、図外の
動弁機構によってイれぞれ所定のタイミングで開閉作動
される一次側吸気弁１６、二次側吸気弁１７および排気
弁１８が装備されている１、また、燃焼室７内には、点
火プラグ２０が設けられるとともに、燃料噴射弁２１お
よび空気噴射弁２２が配設されている。上記燃料噴射弁
２１は、低負荷時に層状給気を行うことができるように
、点火プラグ２０に向けて設（プられている。

また、空気噴射弁２２は、燃料噴射弁２１に近接して配
置され、かつ、燃ＩＩ＋噴射弁２１からの噴射燃料と干
渉づる方向に空気を噴射するように所定の向きに設けら
れている。なお、第１図では作図の便宜上、右端の気筒
に対してのみ燃料噴射弁２１おＪ：び空気噴射弁２２の
配置を明らかにしたが他の気筒にも同様にそれぞれ燃料
噴射弁２１および空気噴射弁２２が配置されている。

上記燃料噴射弁２１は燃料噴射ポンプ２３に接＝　５　
− 続されている。この燃料噴射ポンプ２３はタイミングベ
ル１−２４おＪ：びプーリ２５．２６を介してエンジン
のクランク軸２７により駆動され、名気筒の燃料噴射弁
２１にそれぞれ燃ｒ１を供給して噴射さＩるＪ：うに］
ノ、かつ、その噴口・１開始時期おＪ、び噴ｆＪＪ終了
時期を電気的な制御信号に応じて調節することができる
構造となっている。また、空気噴ｑ４弁２２は電気的に
開閉可能な構造とし、空気ポンプ３０から空気りＩＦ−
バ２９を介しで圧縮空気が空気噴射弁２２に供給される
ようにしている。

この空気ポンプ３０は、ベル１〜３１およびプーリ３２
．３３を介して上記クランク軸２７にＪ：り駆動される
ようにし、かつ、プーリ３２ど空気ポンプ３０のポンプ
軸３４との間に電磁クラッチ３５を介在させることによ
り、該電磁クラップ３５が切られたときは空気ポンプ３
０の駆動が停止ざ１１゜るようにしている。３６は空気
ポンプ３０への空気導入用通路３７に設ＧＪられたチェ
ックバルブ、３８は空気リリーフ用通路３９に設置−Ｊ
られたリリーフ弁である。

−〇　− ５１、た、４０は各ｆｉｌｉ　ｉｆ−り御のための制御
コニツ［−であり、例えば第３図に示すにうにマイクロ
コンビコータを用いた制御部４１おＪ：び各種変換％：
４２〜４／Ｉを含んでいる。上記制御部４１には、通常
運転Ｉ）の給気制御のため、ア／／けル１；ＩＩαセン
サ５１からＡ　、／　Ｄ変換器’１２を介して与えられ
るアイ７【ごル開度信同ど、クランイノ角１！ン（１５
２からＦ／Ｖ（周波数−電圧）変換器４３お１：びＡ　
、／　Ｄ変換器４４を介してＩ−ｉλら４′Ｉる丁−ン
ジン回転数信円と、クランイノ角センη°５２からのク
ランク角信弓とが入力さ１１でいる。さらに、Ｊンジン
始仙時の制御のため、運転開始時や１シスト時などに始
動操作が行われたときこれを検出覆る始動［ン４）５３
からの始動信号がインタラブ１〜（割り込み（ｌｉ号）
として上記制御部４１に入力されている。上記制御部４
１は、通常運転時には、エンジン回転数とアクセル開度
とで法定される０荷状態に応じ、燃料噴射ポンプ２３の
作動おにび空気噴射弁２２の開閉作動を制御Ｎるととも
に、前記スワール調節弁１０のアクチュエータ１１を制
御している。ざら−７− にこの間胛部４１は、始動時に空気ポンプ３０からの加
圧空気の供給を停止する制御手段としての間ＯＬを有し
、後に詳述覆るように、始動ロン４ノ゛５３からの信号
に応じ、前記電磁クラッチ３５を制ｏｎ−ｙ−るどどし
に、吸気絞り弁１２のアクグー：ＩＴ−ウ１２ａの制御
おＪ：び始動用燃料制御を行うようにしでいる。

上記制御部４１内には、予め種々の運転状態にお番プる
燃料と空気の各噴射開始時期おＪ：び各噴射終了時期が
データマツプとして配憶され、例えば第４図に示すよう
な特性で上記各時期が制御されるように上記マツプが作
成されＣいる。ずな４つら、第４図において、ＦｓおＪ
ζび「ｅはイれぞれ燃料の噴射開始時期および噴射終了
時期、Ａ　Ｓ　；Ｊ３よびＡｅはそれぞれ空気の噴射開
始時期おにび噴射終了時＋１１１を示し、■は点火時期
を示づ。この図のように、低負荷領域では層状給気を行
うように圧縮行稈後平で燃料おにび空気が噴ｍされ、こ
れらの噴射終了時期Ｆｅ、Ａｅが点火時期■に（Ｊぼ一
致するようにしている。イして、燃オニＩおよび空気の
−〇　− 噴１（ｆｉは噴射１町間に依存するので、負荷に応じた
適当な噴用邑が得られるように、燃料および空気の噴射
開始Ｒｔｌ［ｌＦｓ、Ａｓが設定されている。燃料噴射
量が増加される高負荷時には、層状給気の必要が／、、
　、／、、むしろ空気利用率を高めて出力を向上させる
には燃料を分散ざぜた状態で着火する方が望８１ニジい
ため、負荷がある稈磨高くなると燃ＩＩおよび空気の噴
射時１■を望め、高負荷領域では吸気行稈のが１里に燃
ｒ１が噴射されるようにしている。

また、この特性図に示さないが、エンジンの始動時には
、上記低ｆ′Ｊ荷領域と比べて燃料の噴射時期を甲める
とともに、ある程度燃料噴ＯＡ組を増量するように設定
されている。

さらに上記制御部４１内には、予め種々の負荷状態にお
けるスワールＢ１節弁１００開度がデータマツプとして
記憶され、低負荷時に前記スワール調節弁１０を閉じ、
で１荷が高くなるとイれに応じた開度にスワール調節弁
１０を開くように、上記マツプが作成されている。

上記制御ユニツ１へ／ＩＯにＪ：って実行される制御−
９− を７０−ヂャ−１−で示寸ど第５図おＪ：び第６図のｊ
；うになる。

エンジンの始動時以外は第５図に示１メインルーヂンに
よる制御が行われ、先ず負荷状態を決定りるアクセル間
ｍＡどＪンジン回転数Ｒの名検出信号が入力され（ステ
ップ×１　）、この信号に基づき、予め前記の第４図に
示す特性をうえるように設定されたマツプから、その鮎
のｆ１荷状態に応じた燃料ど空気の６噴Ｑ・１聞始肋１
１Ａｓ、Ｆｓおよび各噴射終了時期Ａｅ、　Ｆｅが演算
される〈ステップＸ２　、　Ｘ３　）。次に、クランク
角θの検出信号を繰返し入力しつつクランク角θが上記
噴射開始時期Δｓ、「ｓに達りるのを持ってから、燃Ｆ
ｌおよび空気の噴口・ｊを開始する制御が行われる（ス
テップ×４〜Ｘｓ　）。引続いて、クランク角θの検出
信号を繰返し入力しつつクランク角θが上記噛！Ｊ１終
了時明△ｅ、Ｆｅに達す−るのを持ってから、燃料およ
び空気の噴射を終了でる制御が行われる（ステップＸ７
　＝Ｘ９　）。ざらに、十記アクセル開度Ａとエンジン
回転数Ｒとに応じて、前記スワ−１０− −ル調節升１０の聞１！Ｊ、（Ｓ弁聞麻）Ｓｏが部枠さ
れ、この開度Ｓｏをｊｇえる制御信号が前記アクチコ工
−タ１１に出力される（ステップＸ１ａ、Ｘη）１．そ
の後ステップ×１に戻り、以上のフローが繰返されるよ
うにし−（いる、１ このような制御にＪ、れば、低角荷時には、圧縮ｈ　Ｐ
ｉ！　１Ｇ　’ｌ’　１７）　ｒ９ｉ定Ｉ＋５１１１１
　ニ燃１’ｌ　Ｉ’ＣＩ　’）ｌ　ｊｔ　２１　ｈ’　
ラＨ’、ｉ　’９（７ラグ２０に向＋１で燃ＩＮｌが噴
射されることにＪ：す、−１−に点火ｌラグイζ１）１
１に燃料が存右１ろ状態で点火が行われ、少ない燃料で
も４火、燃焼が可能となる。この１易合、低ｉ″Ｉ荷時
はあまり高出力が曹求されず、かつ既にエンジンが作動
している状態にあるので、上記の層状給気にＪこる燃焼
によってｔ）Ｔンジン作動に支障はなく、また、この場
合に一次吸気通路８がら空気が過剰に吸気されて−ｂ差
し支えないのでボンピングロスも低減される。そして、
空気１Ｉ１１射弁２２からは唱用燃料に向けて空気が噴
射されることにより、噴射燃料の霧化、気化が促進され
、名犬性および燃焼性が向」ニされる。

一方、高負荷時には、燃料噴射量が増量される−　１１
　− どと１）に、吸気行程の前半に燃料が哨削され、３１゜
た、スワール調節弁１０が聞かれて二次吸気通路９から
の吸気により燃焼室７内のスワールが高められるため、
燃ｖ１が燃焼室７内に充分拡散されてから点火が行われ
る。

また、９ｈ動時には第６図に示す割込みルーチンにｊ、
る制御が行われる。この制御は前８ｄ始動１？ンサ５３
からの信号によって開始され、先ず前記電磁クラップ３
５をＯＦＦと１ノ（ステップＹ＋　）、次に予め設定さ
れた胎動用の燃料＋１ｆｉ１６１時期おＪ−び燃ｒ１噴
射帛をも−）−（燃籾噴用を行い（ステップＹ２）、さ
らに吸気絞り弁１２を所定間度開じるようにそのアクチ
１■−夕１２ａを制御りる（ステップＹ３　）。そして
、胎動が終了したか否かを判別しくステップＹ４）、始
動が終了１ノーる：１．では上記のステップＹ１〜Ｙ３
を繰返し、始Ｏ１が終了すれば電磁クラッチ３５をＯＮ
とするとどしに吸気絞り弁１２を間きくステップＹｓ、
Ｙｅ）、−’Ｐの後第５図のメインルーチンに戻される
ようにしている。

＝　１２　− この制御により、始ｆ’ＪＪ　＋１１が向上される。つ
まり、エンジンの始動が完了するまでは、温度−に胃を
促進りる等のため、ある秤度燃料を増囲覆るとともに燃
焼室７内全体に燃Ｆ１を拡散させた状態で燃焼さヒる方
が好ましいため、燃ｆ＋＋噴射時１！０を望め、層状給
気は行わないようにしている。そしてこの場合、空気が
過剰に供給されると始動時の適正空燃比が得られなくな
るので、吸気絞り弁１２を小開度に閉じて吸入空気量を
減少させるとともに、前記電磁クラッチ３５をＯＦＦと
することにより空気ボン１３０を停止させ、燃焼室７へ
の加圧空気の供給を停止させており、こうして始動性を
向上しているのである。

第７図および第８図は別の実施例を示す。この実施例に
示Ｊエンジンも層状給気エンジンであるが、燃料噴射弁
２１′おＪ：び空気噴射弁２２が一次吸気ボート１３に
設けられている。この場合も、燃料１１７１射弁２１′
は燃焼室７内の点火プラグ２０に向けて配置され、空気
噴射弁２２は噴射燃ｒ１と干渉する方向に空気をｌＩＮ
％射するように配置されて−１３− いる。；１、たこの実施例において燃刺噴ｒ１・１弁２
′１′は、空気噴射弁２２ど同様に、制御コニツ１−４
０によって直接に開閉作動が制御されるようにしてあり
、この場合に燃ｒ１噴射弁２１′は、通常のガソリンエ
ンジンに用いられているＪ：うな燃料１ｒｌ口・１ポン
プ（図示省略）に接続しておｔ′ｊばにい。

このＪ：うに上記各噴射弁２１’　、２２を吸気ポー　
１−１３に股（プる場合、吸気弁１６が閉じるまでに燃
料を噴射させる必要があるので、第９図に示すように、
低負荷領域では吸気行程の終期に燃料おｊ；び空気が１
＠射されるようにそれぞれの噴０４間始開始Ａｓ、ＦＳ
および噴射終了時１１１１　Ｆ　ｅ　、△ｅが設定され
ているが、その他の構成は第１の実施例と同様である。

なお、図に示す実施例では、エンジンの始動時に前記電
磁クラッチ３５をＯＦＦと（〕て空気ポンプ３０の作動
を停由さ「るようにしでいるが、エンジン始動時にも空
気ポンプ３０ば作動させながら加圧空気の全量をリリー
フ用通路３９に流Ｊ゛ように制御してもよい。また、本
発明が適用される−　１４　− エンジンは層状給気エンジンに限定されず、例えば燃焼
室に渦流を生じさせて燃焼速度を高めるため空気噴射弁
および空気ポンプを設けたエンジンに適用してもよ（、
この場合でも始動時の加圧空気の供給を停止ｌりること
は始Ｗｈ　個の向上に０効である。

（発明の効！！り 以上のように本発明は、燃焼室に加圧空気を供給づる空
気噴ｑ４弁および空気ポンプを設けたエンジンにおいて
、エンジンの始動時に加圧空気の供給を停止するように
しているため、始動時に過剰に空気が供給されることを
防止して始動性を向上することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体概略図、第２図は
その燃焼室部分おＪ５びその近傍部の拡大図、第３図は
制御系統のブ［１ツク図、第４図は燃料おＪ：び空気の
哨ｑ・１時期のｒｆ性図、第５図および第６図（ｔフロ
ーヂャ−１〜、第７図は別の実施例を示Ｊ全体概略図、
第８図はイの第２図相当図、第一　１５　− ９図【沫この実施例による場合の第４図相当図である。 ７・・・燃焼室、２２・・・空気噴射弁、３０・・・空
気ポンプ、３５・・・電磁クラッチ、４０・・・制御ユ
ニツｌ−　。 １′！１許出願人　東洋工業株式会ネ１−　１６　＝ 第　２　図 第　３　図 第　８　図 第９図 ム 貝荷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの燃焼室に空気を供給りるための空気噴射
   弁と、該空気噴射弁へ加圧空気を供給する空気ポンプと
   を備えたエンジンにおいて、エンジンの始動を検出する
   始動センサと、該始動センサの出力を受けて始動時に上
   記空気ポンプからの加圧空気の供給を停止する制御手段
   とを設Ｇｊたことを特徴とするエンジン。