JP2574089Y2

JP2574089Y2 - 過給機付内燃機関のアシストエア装置

Info

Publication number: JP2574089Y2
Application number: JP1993030697U
Authority: JP
Inventors: 文博吉原
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2008-06-08
Also published as: JPH0687668U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は過給機付内燃機関のアシ
ストエア装置に関し、詳しくは、スロットル弁の上下流
間における圧力差を利用して、スロットル弁下流側に設
けられた燃料噴射弁に対して、燃料微粒化のためのアシ
ストエアを供給する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のアシストエア供給装置
として、スロットル弁をバイパスするアシストエア通路
を設け、スロットル弁上下流間の圧力差によってスロッ
トル弁上流側から吸入空気の一部をスロットル弁下流側
に設けられた燃料噴射弁の噴孔付近に噴出させ、該噴出
させたアシストエアと燃料噴霧とを衝突させることで、
燃料を微粒化し、これにより、燃焼を改善して燃費や排
気性状の向上を図るものが知られている（特開平１−９
６４５７号公報等参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記構成の
アシストエア装置を備えた機関が、スロットル弁と燃料
噴射弁との間にコンプレッサを配設してなる過給機（コ
ンプレッサ入口側スロットル方式の過給機）により過給
される機関である場合には、過給領域で前記圧力差の関
係が逆転し、燃料噴射弁の噴孔付近からアシストエア通
路を介してスロットル弁上流側に吸気が逆流することが
ある。

【０００４】このような逆流が発生すると、出力低下に
よる運転性不良を起こすと共に、燃料を含んだ空気がア
シストエア通路を介して上流側に逆流することで、スロ
ットル弁やアイドル回転制御弁等の汚れを進行させるな
どの不具合が生じることになってしまう。本考案は上記
問題点に鑑みなされたものであり、コンプレッサ入口側
スロットル方式の過給機が備えられた内燃機関のアシス
トエア装置において、過給状態におけるアシストエア通
路での逆流を防止できるようにして、過給状態における
出力特性を維持し、また、スロットル弁やアイドル回転
制御弁等の汚れを回避できるようにすることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため本考案にかかる
過給付内燃機関のアシストエア装置は、機関吸気系に介
装されたスロットル弁の下流側にコンプレッサを配設し
てなる過給機を備えた過給付内燃機関のアシストエア装
置であって、図１に示すように構成される。図１におい
て、燃料噴射弁は、前記コンプレッサの下流側に設けら
れ、また、アシストエア通路は、前記スロットル弁及び
コンプレッサをバイパスして設けられ、前記燃料噴射弁
の噴孔近傍に開口するように設けられ、通路開閉手段は
かかるアシストエア通路を開閉する。

【０００６】一方、正圧状態検出手段は、前記コンプレ
ッサ下流側の吸気系における圧力が正圧である状態を検
出する。そして、逆流阻止手段は、正圧状態検出手段に
より前記コンプレッサ下流側の吸気系における圧力が正
圧である状態が検出されているときに、前記通路開閉手
段を強制的に閉状態に制御する。

【０００７】

【作用】上記構成のアシストエア装置では、前記アシス
トエア通路は、スロットル弁及びコンプレッサをバイパ
スして設けられる通路であるから、スロットル弁上流側
の大気圧に対してコンプレッサ下流側が負圧である非過
給状態であれば、かかる圧力差によってスロットル弁上
流側から導かれた空気がアシストエアとして燃料噴射弁
の噴孔付近に噴出することになる。

【０００８】しかしながら、スロットル弁下流側に設け
られたコンプレッサによって過給されると、アシストエ
ア通路の燃料噴射弁側の開口部の圧力が大気圧よりも高
くなり、この状態では、吸気がアシストエア通路内をス
ロットル弁下流側から上流側に向けて逆流することにな
ってしまう。そこで、前記逆流発生の原因となるコンプ
レッサ下流側における正圧状態（過給状態）を検出さ
せ、正圧状態が検出されたときには、アシストエアによ
る燃料微粒化を行わせることができず、逆流が発生する
だけであるから、アシストエア通路を強制的に閉じて、
逆流の発生を阻止するものである。

【０００９】

【実施例】以下に本考案の実施例を説明する。一実施例
を示す図２において、内燃機関１は、排気ターボチャー
ジャー（排気タービン駆動過給機）を備えた過給機付内
燃機関であり、排気タービン22を排気のエネルギによっ
て回転駆動させることにより、前記排気タービン22と軸
結されたコンプレッサ23を回転駆動し、該コンプレッサ
23によって吸入空気を過給する構成となっている。ここ
で、前記コンプレッサ23は、スロットル弁４の下流側に
配設され、コンプレッサ入口側スロットル方式の過給機
を構成している。

【００１０】尚、過給機は、上記の排気ターボチャージ
ャーではなく機械駆動過給機（スーパーチャージャー）
であっても良い。機関１の吸入空気は、エアクリーナ
２，吸気ダクト３，スロットル弁４，コンプレッサ23及
び吸気マニホールド５を介して機関１のシリンダ内に吸
入される。吸気マニホールド５の各ブランチ部には、各
気筒別に燃料噴射弁６が設けられている。

【００１１】この燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電さ
れて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁
であって、後述するコントロールユニット12から送られ
る要求燃料量に対応するパルス巾の駆動パルス信号によ
り間欠的に開駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送
されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整
された燃料を噴射供給する。

【００１２】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。機関１からの排気は、排気マニホールド17，排気ダ
クト18を介して排出され、前記排気ダクト18に介装され
た前記排気タービン22を回転駆動する。一方、スロット
ル弁４の上流側の吸気ダクト３から分岐し、スロットル
弁４及びコンプレッサ23をバイパスして各燃料噴射弁６
の噴孔付近に開口するアシストエア通路15が設けられて
おり、スロットル弁４の上下流間の圧力差によってスロ
ットル弁４上流側から導かれる空気（以下、アシストエ
アという。）を、燃料噴射弁６の噴孔付近に噴出させて
噴射燃料と衝突させ、噴射燃料の微粒化を促進させるよ
う構成されている。

【００１３】前記アシストエア通路15の途中には、該ア
シストエア通路15をオン・オフ的に開閉制御する常閉型
の電磁弁16（通路開閉手段）が設けられている。コント
ロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ
変換器及び入出力インタフェイス等を含んで構成される
マイクロコンピュータを備え、各種のセンサからの入力
信号を受け、燃料噴射弁６による燃料噴射や点火栓７に
よる点火、更に、前記電磁弁16の開閉制御を行うように
なっている。

【００１４】前記各種のセンサとしては、スロットル弁
４上流側の吸気ダクト３中にエアフローメータ８が設け
られていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号を出
力する。また、クランク角センサ９が設けられていて、
各気筒における所定ピストン位置毎の基準角度信号ＲＥ
Ｆと、単位角度毎の単位角度信号ＰＯＳとをそれぞれに
出力する。ここで、前記基準角度信号ＲＥＦの周期、或
いは、所定時間内における前記単位角度信号ＰＯＳの発
生数を計測することにより、機関回転速度Ｎｅを算出で
きる。

【００１５】また、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗを検出する水温センサ10、前記スロットル弁
４の開度ＴＶＯをポテンショメータによって検出するス
ロットルセンサ11が設けられている。更に、コンプレッ
サ23下流側の吸気マニホールド５内における吸気圧力Ｐ
を検出するための吸気圧センサ19（正圧状態検出手段）
が設けられている。

【００１６】ここで、前記コントロールユニット12によ
る前記電磁弁16の開閉制御の様子を図３のフローチャー
トに従って説明する。尚、本実施例において、逆流阻止
手段としての機能は、前記図３のフローチャートに示す
ように、コントロールユニット12がソフトウェア的に備
えている。図３のフローチャートにおいて、まず、ステ
ップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、前
記吸気圧センサ19で検出された吸気圧力Ｐを読み込む。

【００１７】そして、次のステップ２では、前記ステッ
プ１で読み込んだ吸気圧力Ｐが正圧であるか否か、換言
すれば、コンプレッサ23による過給状態であるか否かを
判別する。ここで、前記コンプレッサ23による過給によ
って吸気マニホールド５内の吸気圧力が正圧になってい
る場合には、電磁弁15を開制御してアシストエアを供給
しようとしても、下流側での圧力が上流側での圧力（大
気圧）よりも高いために、アシストエア通路15内をスロ
ットル弁４下流側から上流側へ向けて吸気が逆流するこ
とになる。

【００１８】そして、前記逆流によって燃料を含んだ空
気がスロットル弁４上流側に流れ込み、これが、スロッ
トル弁４などの汚れを進行させることになってしまうと
共に、吸気の逆流によって所期の出力が得られなくなっ
て、運転性を悪化させることになってしまう。このよう
に、前記吸気圧力Ｐが正圧（過給状態）である場合に
は、所期のアシストエア供給を行えなくなるだけでな
く、種々の不具合を誘発させることになってしまう。

【００１９】そこで、ステップ２で、吸気圧力Ｐが正圧
であると判別された場合には、ステップ３へ進み、電磁
弁16をオフ制御してアシストエア通路15を強制的に閉
じ、前記逆流の発生を阻止する。一方、ステップ２で吸
気圧力Ｐが正圧でないと判別された場合、即ち、過給状
態でなく吸気マニホールド５内の吸気圧力が負圧である
場合には、電磁弁16を開制御することにより、スロット
ル弁４上下流間における圧力差によって、スロットル弁
４の上流側から下流側に向けて空気を導くことができ、
以て、所期のアシストエア供給が行えることになる。

【００２０】従って、この場合には、ステップ４へ進
み、アシストエア供給が必要とされる運転条件、即ち、
アシストエアの供給がないと充分に燃料を霧化させるこ
とができない運転条件であるか否かを、例えば水温セン
サ10で検出される冷却水温度Ｔｗ等に基づいて判別す
る。そして、アシストエアの供給条件であるときには、
ステップ５へ進み、電磁弁16をオン制御してアシストエ
ア通路15を開き、スロットル弁４上下流間の圧力差を利
用して、アシストエア通路15を介してアシストエアを燃
料噴射弁６の噴孔付近に噴出させ、このアシストエアの
供給によって燃料の微粒化を図る。

【００２１】一方、アシストエアの供給条件でない場合
には、ステップ３へ進み、電磁弁16をオフ制御してアシ
ストエア通路15を閉じ、無用なアシストエアの供給によ
って、燃料噴霧角が増大したり、アイドル運転時の空気
量が過剰になることを回避する。このように本実施例に
よると、コンプレッサ23による過給が行われ吸気マニホ
ールド５内の吸気圧力が正圧である場合には、電磁弁16
を強制的に閉じてアシストエア通路15における逆流の発
生を阻止するから、逆流による出力低下やスロットル弁
４の汚れの発生を回避できる。

【００２２】ところで、上記実施例では、吸気マニホー
ルド５内の吸気圧力が正圧である状態を、吸気圧センサ
19によって直接的に検出するようにしたが、機関負荷Ｔ
ｐと機関回転速度Ｎｅとに基づいて前記正圧状態（過給
状態）を判定するようにしても良い。ここで、前述のよ
うに機関負荷Ｔｐと機関回転速度Ｎｅとに基づいて前記
正圧状態（過給状態）を判定して電磁弁16のオン・オフ
制御を行う第２実施例を、図４のフローチャートに従っ
て説明する。

【００２３】図４のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ11では、クランク角センサ９の検出信号に基づい
て算出した機関回転速度Ｎｅ、及び、エアフローメータ
８で検出された吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとか
ら演算された機関負荷Ｔｐをそれぞれに読み込む。そし
て、次のステップ12では、前記機関回転速度Ｎｅと機関
負荷Ｔｐとに基づいて、現在の運転条件が過給領域に相
当するか否かを判別する（図５参照）。

【００２４】ステップ12で過給領域であると判別された
場合には、コンプレッサ23下流側（アシストエア通路15
の出口）の吸気圧が正圧になって、電磁弁16を開制御し
たときにアシストエア通路15において逆流が発生するこ
とが予測される。そこで、ステップ13へ進み、電磁弁16
をオフ制御してアシストエア通路15を閉じ、逆流の発生
を未然に阻止する。

【００２５】一方、ステップ12で過給領域でないと判別
されたときには、コンプレッサ23下流側における吸気圧
が負圧となって、スロットル弁４上流側における大気圧
との差圧によって、アシストエア通路15を介してアシス
トエアを噴射弁６の噴孔付近に噴出させることが可能な
状態である。従って、この場合には、通常のアシストエ
ア供給制御を行わせるべく、ステップ14へ進む。

【００２６】ステップ14で、アシストエアの供給を必要
とする運転条件であるか否かを判別し、かかる判別結果
に応じてステップ13における電磁弁16のオフ（閉）制
御、又は、ステップ15における電磁弁16のオン（開）制
御を実行する。上記第２実施例では、機関負荷Ｔｐと機
関回転速度Ｎｅとによってコンプレッサ23下流側におけ
る正圧状態（過給状態）を検出するから、機関負荷Ｔｐ
及び機関回転速度Ｎｅの検出に用いられるエアフローメ
ータ８，クランク角センサ９、及び、コントロールユニ
ット12による演算機能によって正圧状態検出手段が構成
される。

【００２７】

【考案の効果】以上説明したように本考案によると、コ
ンプレッサ入口側スロットル方式の過給機が備えられた
内燃機関のアシストエア装置において、過給状態におけ
るアシストエア通路での逆流の発生を防止できるように
なり、前記逆流による出力低下やスロットル弁の汚れの
発生を未然に防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の基本構成を示すブロック図。

【図２】本考案の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】第１実施例の制御内容を示すフローチャート。

【図４】第２実施例の制御内容を示すフローチャート。

【図５】第２実施例における過給判定の様子を示す線
図。

【符号の説明】

１機関３吸気ダクト４スロットル弁５吸気マニホールド６燃料噴射弁８エアフローメータ９クランク角センサ 10 水温センサ 12 コントロールユニット 15 アシストエア通路 16 電磁弁 19 吸気圧センサ 22 排気タービン 23 コンプレッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 69/00 F02M 69/04 F02M 23/12 F02B 37/00

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】機関吸気系に介装されたスロットル弁の下
流側にコンプレッサを配設してなる過給機を備えた過給
付内燃機関のアシストエア装置であって、前記コンプレッサの下流側に設けられた燃料噴射弁と、前記スロットル弁及びコンプレッサをバイパスして設け
られ、前記燃料噴射弁の噴孔近傍に開口するアシストエ
ア通路と、該アシストエア通路を開閉する通路開閉手段と、前記コンプレッサ下流側の吸気系における圧力が正圧で
ある状態を検出する正圧状態検出手段と、該正圧状態検出手段により前記コンプレッサ下流側の吸
気系における圧力が正圧である状態が検出されていると
きに、前記通路開閉手段を強制的に閉状態に制御する逆
流阻止手段と、を含んで構成されたことを特徴とする過給機付内燃機関
のアシストエア装置。