JP2536936Y2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の吸気制御装置に関する。

〔従来の技術〕 吸気通路内にスロットル弁を配置し、スロットル弁下
流の吸気通路内に機械式過給機を配置してスロットル弁
により吸入空気量、即ち吸気量を制御するようにした２
サイクル内燃機関が公知である（例えば特開昭62−5773
3号公報参照）。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながらこのように吸気通路内にスロットル弁を
配置すると吸気抵抗が増大するために吸気損失が発生す
るばかりでなく、スロットル弁により減圧された吸入空
気を機械式過給機によって再び昇圧しなければならない
ために機械式過給機を駆動するための機関の出力損失が
大きくなり、斯くして燃料消費率が悪化するという問題
がある。更に、吸気通路内にスロットル弁を配置すると
吸気騒音が発生するという問題もある。

〔課題を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために本考案によればスロット
ル弁を有しない吸気通路内に機械式過給機を配置して機
械式過給機を変速機を介して機関により駆動し、機械式
過給機を迂回するバイパス吸気通路を設けてバイパス吸
気通路内にバイパス制御弁を配置し、機関負荷が予め定
められた設定負荷よりも低いときには機関負荷に応じバ
イパス制御弁の開度を変化させることによって吸入空気
量を制御すると共に機関負荷が上記の設定負荷よりも高
いときには変速機の増速比を変えることによっで吸入空
気量を制御するようにしている。

〔作用〕

吸入空気量がスロットル弁ではなくて、機関軽負荷時
にはバイパス制御弁によって、機関負荷が高くなったと
きには変速機の増速比を変化させることによって制御さ
れる。

〔実施例〕

第１図に本考案を２サイクル内燃機関に適用した場合
を示す。第１図を参照すると、１はシリンダブロック、
２はシリンダブロック１内において往復動するピスト
ン、３はシリンダブロック１上に固締されたシリンダヘ
ッド、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形成され
た燃焼室、５は給気弁、６は給気ポート、７は排気弁、
８は排気ポート、９は燃焼室４内に向けて燃料を圧縮空
気と共に噴射するエアブラスト弁を夫々示す。図面には
示されないがシリンダヘッド３の内壁面中央部には点火
栓が配置される。給気ポート６は給気枝管10を介してサ
ージタンク11に連結され、サージタンク11は給気ダクト
12、機械式過給機13、給気ダクト14およびエアフローメ
ータ15を介してエアクリーナ16に連結される。第１図か
らわかるように給気ダクト12,13内にはスロットル弁が
配置されていない。

第２図にエアブラスト弁９の拡大断面図を示す。第２
図を参照するとエアブラスト弁９のハウジング30内には
まっすぐに延びる圧縮空気通路31が形成され、この圧縮
空気通路31の先端部には燃焼室４（第１図）内に位置す
るノズル口32が形成される。圧縮空気通路31内には開閉
弁33が配置され、この開閉弁33の外端部にはノズル口32
の開閉制御をする弁体34が一体形成される。ハウジング
30内には開閉弁33と共軸的に配置されかつ圧縮ばね35に
よって開閉弁33に向けて付勢された可動コア36と、可動
コア36を吸引するためのソレノイド37が配置される。開
閉弁33の内端部は圧縮ばね38によって可動コア36の端面
に当接せしめられており、圧縮ばね38のばね力は圧縮ば
ね35のばね力よりも強いので通常ノズル口32は開閉弁33
の弁体34によって閉鎖されている。ソレノイド37が付勢
されると可動コア36が開閉弁33の方向に移動し、その結
果開閉弁33の弁体34がノズル口32を開口せしめる。一
方、圧縮空気通路31からは圧縮空気通路31から斜めに延
びる圧縮空気通路39が分岐され、この圧縮空気通路39は
圧縮空気供給口40に連結される。ハウジング30には燃料
噴射弁41が取付けられ、この燃料噴射弁41のノズル孔42
からは燃料が圧縮空気通路39内に向けて噴射される。

第１図に示されるようにエアフローメータ15と機械式
過給機13間の給気ダクト14からはエアブラスト用空気通
路17が分岐され、このエアブラスト用空気通路17は機関
駆動のベーンポンプ18および圧縮空気通路19を介して圧
縮空気分配室20に連結される。この圧縮空気分配室20は
各気筒に対して夫々設けられたエアブラスト弁９の圧縮
空気供給口40に連結される。圧縮空気通路19内には圧縮
空気分配室20内の圧縮空気圧を予め定められた一定圧に
維持するための調圧弁21が配置され、余分な圧縮空気は
圧縮空気返戻通路22を介して給気ダクト14内に返戻され
る。従ってエアブラスト弁９の圧縮空気通路31,39は一
定圧の圧縮空気によって満たされている。

第３図に給気弁５および排気弁７の開弁期間、燃料噴
射弁41からの燃料噴射期間および開閉弁33の弁体34の開
弁期間、即ちエアブラスト弁９の開弁期間を示す。第３
図に示されるように第１図に示す実施例では排気弁７が
給気弁５よりも先に開弁し、先に閉弁する。また、第３
図に示されるように開閉弁33の弁体34が開弁する前に、
即ちエアブラスト弁９が開弁する前に燃料噴射弁41から
圧縮空気通路39内の圧縮空気内に向けて燃料が噴射され
る。次いでエアブラスト弁９が開弁するとノズル口32か
ら噴射燃料が圧縮空気と共に燃焼室４内に噴射される。
一方、第１図に示されるように排気弁７側の給気弁５の
開口を給気弁５の全開弁期間に亘って覆うマスク壁23が
シリンダヘッド３の内壁面上に形成される。従って給気
弁５が開弁すると新気は給気ポート６から排気弁７と反
対側の給気弁５の開口を通って燃焼室４内に供給され
る。その結果新気は矢印Ｓで示すように燃焼室４の周壁
面に沿って流れ、斯くして良好なループ掃気が行なわれ
ることになる。

第１図に示されるように機械式過給機13は変速機24を
介して機関に連結され、従って機械式過給機13は変速機
24を介して機関によって駆動される。第１図に示す実施
例ではこの変速機24は機関回転速度を増速するために設
けられており、更にこの変速機24は増速比を変化させる
ことができる構造となっている。このような変速機24は
種々の形式のものが公知であり、従って変速機24の構造
については説明を省略する。

一方、第１図に示されるように機械式過給機13を迂回
して給気ダクト12と給気ダクト14とを連結するバイパス
給気通路25が設けられ、このバイパス給気通路25内にバ
イパス制御弁26が配置される。このバイパス制御弁26は
バイパス給気通路25内に配置された弁体27と、この弁体
27を開閉制御するための負圧ダイアフラム装置28からな
る。負圧ダイアフラム装置28のダイアフラム負圧室28a
は大気又は負圧源に選択的に連結可能な電磁切換弁29に
連結される。この電磁切換弁29は電磁切換弁29に供給さ
れる制御パルスのデューティー比に基いて制御され、ダ
イアフラム負圧室28aが負圧源に連結されている時間が
大気に開放されている時間よりも長くなるほど弁体27が
閉弁する。従って弁体27の開度は電磁切換弁29に供給さ
れる制御パルスのデューティー比を変化させることによ
って制御することができる。

第１図に示されるように変速機24および電磁切換弁29
は電子制御ユニット50の出力信号に基いて制御される。
この電子制御ユニット50は双方向性バス51によって相互
に接続されたROM（リードオンリメモリ）52と、RAM（ラ
ンダムアクセスメモリ）53と、CPU（マイクロプロセッ
サ）54と、入力ポート55と、出力ポート56を具備する。
エアフローメータ15は吸入空気量に比例した出力電圧を
発生し、この出力電圧はAD変換器57を介して入力ポート
55に入力される。また、アクセルペダル58の踏込み量に
比例して出力電圧を発生する負荷センサ59を具備し、こ
の負荷センサ59の出力電圧がAD変換器60を介して入力ポ
ート55に入力される。更に入力ポート55には機関回転数
を表す回転数センサ61の出力信号が入力される。一方、
出力ポート56は対応する駆動回路62,63を介して変速機2
4および電磁切換弁29に接続され、更に出力ポート56は
駆動回路64を介してエアブラスト弁９に接続される。

第４図はアクセルペダル58の踏込み量、即ち負荷Ｌ
と、弁体27の開度θおよび変速機24の増速比NRとの関係
を示している。第４図からわかるように機関負荷Ｌが予
め定められた設定負荷L₀よりも低いときは増速比NRは一
定に維持され、一方弁体27は機関負荷Ｌが高くなるにつ
れて或る角度から全閉状態に向けて徐々に閉弁せしめら
れる。一方、機関負荷Ｌが設定負荷L₀よりも高くなると
弁体27は全閉状態に保持され、増速比NRは機関負荷Ｌが
高くなるにつれて増大せしめられる。

第５図は給気量を制御するためのルーチンを示してお
り、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行さ
れる。第５図を参照するとまず初めにステップ70におい
て負荷センサ59の出力信号に基き弁体27の開度を第４図
に示す開度θとするのに必要なデューティー比DTが計算
され、デューティー比DTの制御パルスが電磁切換弁29に
供給される。次いでステップ71では負荷センサ59の出力
信号に基き第４図に示す増速比NRが計算される。この増
速比NRを表わす信号は変速機24に供給され、それによっ
て変速機24の増速比がNRに制御される。

単位時間当りに全気筒に供給すべき要求給気量は機関
回転数と機関負荷により定まり、機関回転数が高くなる
ほど、また機関負荷が高くなるほどこの要求給気量が増
大する。ところが機械式過給機13から吐出される給気量
は機関回転数が高くなるほど増大するので結局機関負荷
が増大するにつれて給気量を増大すればよいことにな
る。この場合理論的には機関負荷の増大に応じて変速機
24の増速比を高くすれば機関負荷が高くなるにつれて給
気量が増大することになるが実際問題として変速機24の
増速比を変えるだけで全運転領域の要求給気量をカバー
するのは困難である。そこで第４図に示すように機関負
荷Ｌが設定負荷L₀よりも高くなったときは機関負荷Ｌが
高くなるにつれて増速比NRを増大させることによって機
関負荷Ｌが高くなるにつれて給気量を増大させ、一方機
関負荷Ｌが設定負荷L₀よりも低いときは機関負荷Ｌが高
くなるにつれて弁体27の開度を小さくすることによって
機関負荷Ｌが高くなるにつれて給気量を増大させるよう
にしている。即ち、弁体27の開度を小さくすれば給気ダ
クト12内から給気ダクト14内へ返戻される給気量が減少
するので弁体27の開度を小さくすれば単位時間当り全気
筒に供給される給気量が増大することになる。なお、ア
イドリング回転数が不安定になる場合にはアイドリング
運転時に機関回転数が目標アイドリング回転数となるよ
うにバイパス制御弁26の弁体27の開度をフィードバック
制御すればよい。

なお、エアブラスト弁９からの燃料噴射量はエアフロ
ーメータ15の出力信号および回転数センサ61の出力信号
から、即ち、給気量Ｑと機関回転数Ｎから空燃比が目標
空燃比となるように定められる。

本考案は２サイクルガソリン機関はもとより、２サイ
クルディーゼル機関、４サイクルガソリン機関、４サイ
クルディーゼル機関に適用することができる。

〔考案の効果〕

スロットル弁により吸入空気量を制御しないので燃料
消費率を向上できると共に吸気騒音の発生を阻止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクル内燃機関の全体図、第２図はエアブ
ラスト弁の拡大側面断面図、第３図は給排気弁の開弁期
間、エアブラスト弁の開弁期間等を示す線図、第４図は
バイパス制御弁の開度と変速機の増速比を示す線図、第
５図は給気量を制御するためのフローチャートである。 12,14……給気ダクト、13……機械式過給機、24……変
速機、25……バイパス給気通路、26……バイパス制御
弁。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁を有しない吸気通路内に機械
   式過給機を配置して該機械式過給機を変速機を介して機
   関により駆動し、機械式過給機を迂回するバイパス吸気
   通路を設けて該バイパス吸気通路内にバイパス制御弁を
   配置し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低い
   ときには機関負荷に応じバイパス制御弁の開度を変化さ
   せることによって吸入空気量を制御すると共に機関負荷
   が上記設定負荷よりも高いときには変速機の増速比を変
   えることによって吸入空気量を制御するようにした内燃
   機関の吸気制御装置。