JP3233688B2

JP3233688B2 - エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JP3233688B2
Application number: JP18261692A
Authority: JP
Inventors: 寿英山本; 哲史丸谷; 芳尚乃生; 昌彦藤本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 2001-11-26
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH0626347A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気ポートとは別個
に、加圧エアと燃料とを混合させて燃焼室に供給する混
合気供給ポートを備えたエンジンの燃料供給装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば実開昭６２−１８３３５号
公報に示されるように、燃焼室に空気を供給する第１お
よび第２の吸気ポートに加え、混合気供給用の第３吸気
ポートを燃焼室に開口させ、このポートに燃料噴射用の
インジェクタを設け、かつこのポートを加圧エア供給用
の過給機を備えた連通路に接続し、このポートの燃焼室
への開口部に一定タイミングで開閉作動するタイミング
弁（第３吸気弁）を設けて、その開弁時期を第１，第２
吸気ポートの吸気弁の開弁時期よりも遅くするように設
定した燃料供給装置が知られている。この装置において
は、上記第３吸気ポート内で燃料と加圧エアとがミキシ
ングされた上で、その混合気が、上記第１吸気ポート等
から吸入される空気とは別に、吸気行程後半に燃焼室に
送り込まれる。そして、低負荷領域では、スワールコン
トロール弁によって第２吸気ポートが閉じられた状態で
第１吸気ポートからの吸気により燃焼室内にスワールが
生成されつつ、混合気供給用の第３吸気ポートから混合
気が燃焼室中央部の点火プラグに向けて送り込まれるこ
とにより、点火プラグまわりに混合気を偏在させる成層
化状態とすることが可能となり、成層燃焼によるリーン
バーンで燃費節減およびエミッション改善が図られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の装置では、混
合気供給用のポート内で燃料のミキシング、微粒化を促
進するために適度の圧力の加圧エアを供給する必要があ
るとともに、要求燃料量の多い運転領域でも混合気供給
に必要な期間を確保できるように上記タイミング弁の開
弁期間を設定しておく必要がある。しかし、このように
しておくだけでは、上記タイミング弁の開弁期間中に混
合気供給用のポートから燃焼室内に送り込まれる混合気
の分散性等を運転状態に応じて適切に調整することが難
しく、例えば低負荷領域で混合気の貫徹力が必要以上に
大きくて点火プラグ付近にうまく偏在しなかったり、高
負荷領域で混合気が燃焼室全体に十分に分散しなかった
りする場合がある等の問題が残されている。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑み、低負荷領域
では混合気の成層化状態を良好にし、かつ、高負荷領域
では燃焼室内での混合気の分散性を高め、低負荷領域で
のリーンバーンによる燃費改善の効果と高負荷領域での
出力向上の効果を、ともに高めることができるエンジン
の燃料供給装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃料供給用のインジェクタを具備すると
ともに加圧ガス供給手段に接続された混合気供給ポート
を、吸気ポートとは別個に設け、この混合気供給ポート
の燃焼室への開口部に、上記吸気ポートの吸気弁よりも
遅れて開くタイミング弁を設けたエンジンの燃料供給装
置において、上記混合気供給ポートに、上記加圧ガスの
流通を規制する絞り弁を設けるとともに、この絞り弁の
開度を低負荷時に小さく、高負荷時に大きくするように
制御する絞り弁制御手段を設け、一方、吸気ポートに吸
気スワールの生成状態をコントロールするスワールコン
トロール弁を設け、このスワールコントロール弁と上記
絞り弁とを対応させて作動する作動手段を設けたもので
ある。

【０００６】

【０００７】さらに、加圧ガス供給手段によって混合気
供給ポートに供給される加圧ガスの圧力をエンジン回転
数の上昇につれて高くする圧力コントロール手段を備え
ていてもよい。

【０００８】また、絞り弁制御手段が、混合気供給ポー
トから供給される混合気の空燃比を所定範囲内に保つ状
態に絞り弁の開度を制御するようになっているものも好
ましい。

【０００９】燃料供給用のインジェクタは、混合気供給
ポートにのみ設けられていればよい。

【００１０】この場合、混合気供給ポートの圧力が要求
圧力と比べて低くなる運転状態のときは絞り弁の開度を
大きくする絞り弁開度変更手段を設けることが好まし
い。

【００１１】絞り弁開度変更手段は、例えば加速時に一
時的に絞り弁の開度を大きくするようになっている。

【００１２】

【作用】本発明によると、上記タイミング弁の開弁期間
中に加圧エアと噴射燃料との混合気が混合気供給ポート
から燃焼室に供給されるが、この場合に、上記絞り弁の
開度が小さくされている低負荷時には、上記開弁期間の
後半に加圧エア流量が減少することにより、混合気の分
散が抑制され、成層化作用が高められる。一方、上記絞
り弁の開度が大きくされる高負荷時には、混合気均一化
作用が高められる。

【００１３】さらに、上記スワールコントロール弁を絞
り弁と対応させて作動することにより、低負荷時の成層
化作用および高負荷時の均一化作用がより一層高められ
る。その他の作用は、実施例中で詳述する。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２は本発明の一実施例による燃料供給装置
を示している。これらの図において、エンジンの各シリ
ンダ１には、図外のピストンの作動に伴って容積変化す
る燃焼室２が形成され、この燃焼室２に対し、２つの吸
気ポート３，４と、２つの排気ポート５，６と、混合気
供給ポート７とが配設されている。また、燃焼室２の略
中央部に点火プラグ８が設けられている。

【００１５】上記各ポート３〜６はシリンダヘッドに形
成されている。そして、上記両吸気ポート３，４の各下
流端部が燃焼室２の片半部側に開口する一方、上記両排
気ポート５，６の上流端部が燃焼室２の他半部側に開口
し、また混合気供給ポート７の下流端部が上記点火プラ
グ８に近い燃焼室中央寄りの位置に開口している。

【００１６】上記両吸気ポート３，４の燃焼室２への開
口部には吸気弁１１，１２が設けられ、両排気ポート
５，６の燃焼室２への開口部には排気弁１３，１４が設
けられており、これら吸気弁１１，１２および排気弁１
３，１４はカムシャフト等からなる動弁機構（図示せ
ず）により作動されるようになっている。また、上記混
合気供給ポート７の燃焼室２への開口部にはタイミング
弁１５が設けられ、このタイミング弁１５は、例えば吸
・排気弁の動弁機構と同様のカムシャフト等からなる動
弁機構で作動されて、後述の所定タイミングで開閉する
ようになっている。

【００１７】上記各吸気ポート３，４には空気が吸気通
路１６を通して導かれる。この吸気通路１６は、上流側
の共通吸気通路１６ａと、その下流のサージタンク１６
ｂと、その下流に形成されて各シリンダ１の吸気ポート
３，４に連なる独立吸気通路１６ｃとからなり、上記共
通吸気通路１６ａには、アクセル操作に応じて作動して
吸入空気量を調節するスロットル弁１７が設けられてい
る。

【００１８】上記混合気供給ポート７は、加圧ガス供給
手段に接続されている。すなわち、図２に示す例による
と、加圧ガス供給手段として、空気を加圧供給するエア
ポンプ２０が設けられ、このエアポンプ２０に加圧エア
供給通路２１が接続され、この加圧エア供給通路２１に
各シリンダ１の混合気供給ポート７が連通している。上
記加圧エア供給通路２１には調圧器２２が設けられてい
る。

【００１９】また上記混合気供給ポート７には、タイミ
ング弁１５の上流に燃料供給用のインジェクタ２５が設
けられ、このインジェクタ２５から噴射された燃料が、
混合気供給ポート７内で、加圧エア供給通路２１から送
り込まれる加圧エアと混合されて、混合気が形成される
ようになっている。さらに混合気供給ポート７には、イ
ンジェクタ２５の上流に、上記加圧ガスの流通を規制す
る絞り弁２６が設けられている。

【００２０】上記絞り弁２６に対し、絞り弁作動手段２
７が設けられている。この絞り弁作動手段２７は、例え
ば図２に示すように、ダイヤフラム装置からなる負圧応
動式のアクチュエータ２８と、このアクチュエータ２８
にバキュームタンク２９からの負圧を導く作動負圧導入
通路３０と、この作動負圧導入通路３０中に介設された
デューティソレノイドバルブ３１を備えており、各シリ
ンダ１に対する混合気供給ポート７の絞り弁２６が、共
通の駆動軸３２を介して上記アクチュエータ２８に連結
されている。そして、デューティ制御信号に応じた上記
デューティソレノイドバルブ３１の作動により上記アク
チュエータ２８に対する作動負圧がコントロールされ、
それに応じて絞り弁２６の開度が変化するようになって
いる。

【００２１】３５はマイクロコンピュータ等からなるコ
ントロールユニット（ＥＣＵ）であり、絞り弁制御手段
を構成し、上記デューティソレノイドバルブ３１にデュ
ーティ制御信号を出力することにより、絞り弁２６の開
度を制御するようになっている。このＥＣＵ３５には、
エンジン回転数を検出する回転数センサ３６、エンジン
の軸トルク等のエンジン負荷相当量を検出するエンジン
負荷センサ３７等からの信号が入力されている。そして
ＥＣＵ３５は、運転状態の判別に基づき、エンジンの低
負荷時に絞り弁２６の開度を小さくし、高負荷時に絞り
弁２６の開度を大きくするように制御する。

【００２２】この絞り弁２６の制御は、少なくともエン
ジン負荷に応じて行なえばよく、また、低負荷側と高負
荷側とで切換式に絞り弁の開度２６を変更するようにし
てもよいが、望ましい一例としては、図３のようにエン
ジン負荷およびエンジン回転数に応じて絞り弁２６の開
度が変えられる。すなわちアイドル運転領域およびその
付近の低負荷低回転領域では、絞り弁２６が最小開度に
閉じられた状態とされ、負荷および回転数の上昇につれ
て次第に絞り弁２６の開度が大きくされ、所定の高負荷
側、高回転側の領域では絞り弁２６が全開とされる。

【００２３】このような運転状態に応じた絞り弁開度特
性は予めマップとしてＥＣＵ３５内のメモリに記憶され
ている。そして、上記センサ３６，３７によって検出さ
れた運転状態とマップとの照合に基づいて絞り弁開度が
決定され、それに応じてデューティソレノイドバルブ３
１がデューティ制御されるようになっている。

【００２４】図４は吸・排気弁およびタイミング弁の開
閉タイミングを示しており、吸気弁１１，１２は上死点
ＴＤＣ付近から下死点ＢＤＣより少し後の時期まで開か
れるのに対し、タイミング弁１５は吸気弁１１，１２の
開時期よりも遅れて開き、吸気行程後半から圧縮行程に
わたる範囲内に開弁するように設定されている。具体的
に示すと、吸気弁１１，１２は、例えば開時期ＩＶＯが
ＢＴＤＣ１３°ＣＡ、閉時期ＩＶＣがＡＢＤＣ４３°Ｃ
Ａ、開弁期間が２３６°ＣＡという程度である。一方、
タイミング弁１５は開時期ＴＶＯをＡＴＤＣ９０°〜１
８０°ＣＡの範囲内、閉時期ＴＶＣをＡＢＤＣ９０°Ｃ
Ａ、開弁期間を１８０°〜９０°ＣＡの範囲内に設定す
るのが適当である。ここで、ＣＡはクランク角を意味
し、またＢＴＤＣは上死点前、ＡＴＤＣは上死点後、Ａ
ＢＤＣは下死点後を意味している。

【００２５】上記インジェクタ２５からの燃料噴射は、
例えば上記タイミング弁１５の開弁直前に行なわれるよ
うに、予め噴射タイミングが設定されている。

【００２６】図５および図６は本発明の第２実施例を示
している。この実施例でも、各シリンダ１の燃焼室２に
対して２つの吸気ポート３，４と、２つの排気ポート
５，６と、混合気供給ポート７とが配設されているが、
吸気ポート３，４は運転状態に応じてスワールをコント
ロールできるようになっている。すなわち、上記両吸気
ポート３，４のうちの第１吸気ポート３はスワール生成
に有利なようにシリンダ外周側に向けて開口し、かつ常
時開放となっており、一方、第２吸気ポート４は運転状
態に応じて開閉作動されるスワールコントロール弁４０
を有している。そして、スワールコントロール弁４０が
閉じているときは第１吸気ポート３から供給する吸気に
よって燃焼室２内に強いスワールが生成されるようにな
っている。

【００２７】上記混合気供給ポート７と、このポート７
に対する加圧エア供給系統、インジェクタ２５、絞り弁
２６および絞り弁作動手段２７等は第１の実施例と同様
である。また、スワールコントロール弁４０に対し、負
圧作動式のアクチュエータ４２、作動負圧導入通路４３
およびデューティソレノイドバルブ４４などからなる作
動手段４１が設けられている。そして、ＥＣＵ３５から
の信号を受ける上記作動手段２７，４１により、スワー
ルコントロール弁４０と上記絞り弁２６とが対応して作
動するように構成されている。

【００２８】運転状態に応じた絞り弁２６およびスワー
ルコントロール弁４０の制御としては、例えば図７に実
線で示すような一定ライン（低速域で全負荷の２／３程
度）を境に、これより低負荷低回転側では絞り弁２６お
よびスワールコントロール弁４０を閉（ただし絞り弁２
６は小開度の状態）、高負荷高回転側では絞り弁２６お
よびスワールコントロール弁４０を開とするように切換
作動してもよいが、さらに望ましい制御としては、絞り
弁２６およびスワールコントロール弁４０をリニアもし
くは多段階に制御する。つまり、上記デューティソレノ
イドバルブ３１，４４のデューティ制御により、図７中
の実線および二点鎖線の各ラインにわたる範囲で、絞り
弁２６およびスワールコントロール弁４０の開度を高負
荷高回転側ほど大きくするように制御することが望まし
い。

【００２９】なお、上記絞り弁２６およびスワールコン
トロール弁４０を切換式に作動するのであれば、上記デ
ューティソレノイドバルブ３１，４４の代りにオン、オ
フ式のソレノイドバルブを用いればよい。また、絞り弁
２６およびスワールコントロール弁４０に対する作動手
段は、１つのデューティソレノイドバルブ（またはオ
ン、オフ式のソレノイドバルブ）を共用してこれにより
コントロールされる作動負圧を両アクチュエータに供給
し、あるいは、アクチュエータも共用して駆動軸を連動
させるようにしてもよい。

【００３０】第１実施例もしくは第２実施例の装置によ
る作用を、上記各図と図８，図９によって説明する。

【００３１】上記混合気供給ポート７には、エアポンプ
から加圧エアが導かれるとともに、インジェクタ２５か
ら燃料が噴射供給され、タイミング弁１５の開弁期間中
に、燃料と加圧エアとが混合されつつ燃焼室２に供給さ
れる。この場合の混合気供給ポート７内の絞り弁２６下
流の圧力の変化を調べると、上記絞り弁２６が全開状態
のときと小開度のときとで図８に実線と破線とで示すよ
うに相違する。つまり、タイミング弁１５の開弁前は、
混合気供給ポート７内に加圧エアが蓄えられることによ
り、絞り弁２６が全開であっても小開度であっても上記
圧力は一定であり、この状態からタイミング弁１５が開
くと一時的に圧力が低下し、その後、加圧エアが補給さ
れるに伴い圧力が上昇して元の圧力に回復する。この場
合に、上記絞り弁２６が全開状態にあれば速やかに圧力
が上昇する（図８中の実線）が、上記絞り弁２６が小開
度に絞られたときは、圧力の回復が遅れる（図８中の破
線）ため、タイミング弁１５の開弁期間の後半の圧力が
全開時と比べて低くなる。

【００３２】このような圧力変化の相違に関連して、運
転状態に応じた絞り弁２６の開度の変化に伴い、タイミ
ング弁１５の開弁期間における混合気の流量特性が、図
９に示すように変わる。つまり、絞り弁２６が小開度に
される低負荷時には、図９中の実線のように、タイミン
グ弁１５の開弁期間の後半は上記圧力の回復の遅れによ
り流量が減少する。このため、タイミング弁１５の開弁
期間前半に燃焼室２に流入した混合気に対する後続加圧
エアの後押しが抑制されて、貫徹力が適度に弱められ、
これにより、燃焼室２に流入した混合気が点火プラグ８
付近にとどまり、良好な成層化状態が得られる。一方、
絞り弁２６の開度が大きくされる高負荷時には、図９中
の破線のように、タイミング弁１５の開弁期間前半と同
程度の混合気流量が開弁期間後半まで維持されることに
より、燃料噴射量の増加に見合うようにエア量が増加し
てミキシングが良好に行なわれるとともに、燃焼室２に
流入する混合気が後続の加圧エアで後押しされて分散
し、出力アップに有利な混合気分布状態となる。

【００３３】さらに、第２実施例のように、運転状態に
応じた上記絞り弁２６の制御に対応してスワールコント
ロール弁４０が開閉作動されると、低負荷時には上記の
ように絞り弁２６が小開度とされることによる作用と吸
気スワールとで、成層化とそれによるリーンバーンが促
進され、一方、高負荷時には、混合気の均一化が促進さ
れる。

【００３４】なお、上記実施例ではタイミング弁１５の
開閉タイミングが一定となっているが、バルブタイミン
グ可変機構によりタイミング弁１５の開閉タイミングを
変更可能とし、これを運転状態に応じて制御してもよ
い。また、混合気供給ポートに供給する加圧ガスは、加
圧エアに限らず、排気ガス等を利用することもできる。

【００３５】また、混合気供給系統に対する制御は上記
実施例以外にも種々変更可能であり、その各種実施例を
次に説明する。

【００３６】エンジン負荷等に応じた上記絞り弁２６の
制御に加え、混合気供給ポート７に供給する加圧エアの
圧力を、エンジン回転数の上昇につれて高くするように
コントロールする圧力コントロール手段を設けておいて
もよい。この圧力コントロール手段としては、例えば図
２または図６のような装置において、エアポンプ２０ま
たは調圧器２２を電気的に制御可能な構造とし、これを
エンジン回転数に応じてＥＣＵ３５により制御する。あ
るいは、エアポンプ２０をエンジン出力軸で伝動手段を
介して駆動し、エンジン回転数の上昇につれてエアポン
プ２０の吐出圧が高くなるようにして、これを混合気供
給ポート７に供給するようにしてもよい。

【００３７】このようにすると、図１０のように、流量
特性は、エンジン負荷の変化に応じて前記実施例と同様
に変化するほかに、エンジン回転数が上昇するとタイミ
ング弁開弁期間初期の流量が増大するように変化し、こ
れにより燃焼室２内での燃料の気化等にも有利となる。
つまり、点火までの期間はクランク角によると一定であ
ってもエンジン回転数が上昇すると時間的には短くなっ
て、燃焼室２内での燃料の気化のための時間が不足し易
くなる傾向が本来的にあるが、上記のようにエンジン回
転数上昇時に混合気供給ポート７の圧力が高められる
と、タイミング弁開の弁期間初期に供給される燃料の割
合が多くなることにより、可及的に点火までの気化のた
めの時間が稼がれ、燃焼性が高められる。

【００３８】また、運転状態に応じた絞り弁２６の制御
としては、図１１のように、混合気の空燃比を所定範囲
内に保つ状態に絞り弁２６の開度を制御するようにＥＣ
Ｕ３５からなる制御手段を構成することもできる。すな
わち、ＥＣＵ３５は、エンジン回転数センサ３６および
負荷センサ３７からの信号に応じて空燃比マップ５１か
ら求められる燃焼室空燃比と、排気通路中のＯ₂センサ
５０からの信号とに基づき、インジェクタ２５からの燃
料噴射量の演算、制御を行なう手段５２を有するととも
に、この燃料噴射量と予め記憶されている混合気供給ポ
ート空燃比の設定値（例えばＡ／Ｆ＝３〜５程度）とに
基づいて、混合気供給ポート７に供給される加圧エアの
要求流量Ｑを演算する手段５３と、この要求エア流量に
基づいて上記絞り弁２６の開度を制御する手段５４を有
している。

【００３９】この制御を図１２のフローチャートによっ
て具体的に説明すると、ＥＣＵ３５は、エンジン回転
数、エンジン負荷等の検出信号を入力し（ステップＳ
１）、運転状態に応じて空燃比を設定する（ステップＳ
２）。そしてこの空燃比と運転状態もしくは吸入空気量
の検出信号、Ｏ₂センサ出力等に基づいて要求燃料噴射
量を演算し（ステップＳ３）、要求燃料噴射量に対応す
る基本パルス幅と水温等に応じた補正係数とから噴射パ
ルス幅を求める（ステップＳ４）とともに、燃料噴射時
期を算出する（ステップＳ５）。

【００４０】さらに、混合気供給ポート空燃比の設定値
を読出し（ステップＳ６）、この設定値が得られるよう
に上記燃料噴射量に対する要求エア流量Ｑを算出する
（ステップＳ７）。続いて、上記加圧エアの圧力Ｐを求
め（ステップＳ８）、例えば前述のようにエンジン回転
数に応じて加圧エアの圧力Ｐがコントロールされるよう
になっている場合は、図１３のようなエンジン回転数と
加圧エアの圧力Ｐとの対応特性からその時のエンジン回
転数に対応する圧力Ｐを求める。次に、上記要求エア流
量Ｑおよび圧力Ｐから絞り弁２６の開度θを求め（ステ
ップＳ９）、例えば、図１４に示すような等流量ライン
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を示すマップから、そのときの圧力Ｐ
および要求エア流量Ｑに対応した絞り弁開度θを求め
る。そして、この開度θに絞り弁２６を制御するよう
に、制御信号を絞り弁作動手段２７に出力する（ステッ
プＳ１０）。

【００４１】この実施例によると、燃料と加圧エアとの
ミキシング、微粒化作用等も促進される。つまり、空燃
比（Ａ／Ｆ）と燃料噴霧の粒径との間には図１５のよう
な関係があって、空燃比が小さいと微粒化が悪くなる
が、所定空燃比Ｘ以上になると十分に微粒化される。そ
して、所定空燃比Ｘ以上では空燃比を大きくしても微粒
化作用に殆ど変りがなく、また加圧エア量の増大は成層
化や吸入空気量調整にとっては不利となるため、上記所
定空燃比Ｘに制御される。

【００４２】なお、図１２のフローチャートに示す例で
は、要求エア流量Ｑおよび圧力Ｐに応じて図１４のマッ
プから絞り弁開度を求めているが、実際の加圧エア流量
を検出するエアフローメータを加圧エア供給通路に設
け、その検出値と要求エア流量Ｑとの比較に基づいてフ
ィードバック的に絞り弁開度を制御してもよい。

【００４３】図１６は、さらに別の実施例としての制御
をフローチャートで示している。この図に示す実施例で
は、エンジン負荷等に応じた絞り弁の制御に加え、混合
気供給ポートの圧力が要求圧力と比べて低くなる運転状
態のときは絞り弁の開度を大きくする絞り弁開度変更手
段としての機能を備えており、具体的には、加速時に一
時的に絞り弁の開度を大きくするようになっている。

【００４４】この実施例では、例えば図２または図６に
示すようなハード構成が用いられ、インジェクタ２５は
燃料供給ポートにのみ設けられる。また、前記の各セン
サ３６，３７に加え、スロットル弁の下流の吸気管内圧
力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられ、その
信号がＥＣＵ３５に入力される。

【００４５】そしてＥＣＵ３５は、図１６の処理がスタ
ートすると、吸気管内圧力の変化量ΔＰおよび変位時間
Δｔを読み込み（ステップＳ１１）、圧力変化率ΔＰ／
Δｔを算出し（ステップＳ１２）、この変化量が所定値
Ａよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。
この判定がＮＯのときは、例えば前記図３のマップに従
った通常の絞り弁開度の制御を行なう（ステップＳ１
４）。一方、上記判定がＹＥＳとなったときは、絞り弁
２６を全開とする（ステップＳ１５）。

【００４６】この実施例によると、加速時にも混合気供
給ポート７での燃料のミキシング作用等が良好となる。
すなわち、上記圧力変化率ΔＰ／Δｔが所定値より大き
くなる加速時には、通常の制御によると吸気管内の圧力
変化（吸入空気量の変化）に対して混合気供給ポート７
のエア量が追従しなくなることにより、混合気供給ポー
ト７のインジェクタ２５から噴射された燃料のミキシン
グ作用等が悪化する傾向があるが、このときには絞り弁
全開とされることにより、加圧エアが補われて燃料のミ
キシング作用が高められることとなる。

【００４７】

【発明の効果】本発明の装置によると、吸気ポートとは
別個に設けた混合気供給ポートにより、インジェクタか
らの噴射燃料と加圧ガス供給手段からの加圧ガスとを混
合させてその混合気をタイミング弁を介して燃焼室に供
給するとともに、上記混合気供給ポートに加圧ガス流通
規制のための絞り弁を設けて、この絞り弁の開度を低負
荷時に小さく、高負荷時に大きくするように制御してい
る（請求項１）ので、低負荷時には上記タイミング弁の
開弁期間の後半の加圧エア流量が減少することにより混
合気の分散を抑制して成層化作用を高め、高負荷時には
均一化作用を高めることができる。従って、低負荷時の
リーンバーンによる燃費改善の効果を大幅に高めるとと
もに、高負荷時の出力性能を向上することができる。

【００４８】さらにこの発明では、吸気ポートにスワー
ルコントロール弁を設け、このスワールコントロール弁
と上記絞り弁とを対応させて作動するようにしているた
め、上記のような絞り弁の制御による混合気供給のコン
トロールと、スワールコントロール弁によるスワール調
整が有効に作用し合うことにより、低負荷時のリーンバ
ーンおよび高負荷時の出力性能をより一層高めることが
できる。

【００４９】この発明において、混合気供給ポートに供
給される加圧ガスの圧力をエンジン回転数の上昇につれ
て高くするようにしておくと（請求項２）、上記効果に
加え、エンジン高回転時に、点火までの間の燃料気化時
間が短くなることを補い、高回転時の燃焼性を向上する
ことができる。

【００５０】また、混合気供給ポートから供給される混
合気の空燃比を所定範囲内に保つ状態に絞り弁の開度を
制御するようになっていると（請求項３）、混合気の微
粒化等を良好にすることができる。

【００５１】そして上記のような構成によると、燃料供
給用のインジェクタが混合気供給ポートにのみ設けられ
ていても、低負荷時の成層化と高負荷時の混合気の均一
化を十分に達成することができる。この場合に、混合気
供給ポートの圧力が要求圧力と比べて低くなる運転状態
のとき、例えば加速時に、絞り弁の開度を大きくするよ
うに補正すると（請求項４，５）、吸入空気量の変化に
対して混合気供給ポートの加圧エア流量が追従しきれな
いときにこれを補うことができる。

【００５２】またこの場合に、混合気供給ポートの圧力
が要求圧力と比べて低くなる運転状態のとき、例えば加
速時に、絞り弁の開度を大きくするように補正すると
（請求項６，７）、吸入空気量の変化に対して混合気供
給ポートの加圧エア流量が追従しきれないときにこれを
補うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による燃料供給装置の要
部の概略図である。

【図２】同燃料供給装置の全体概略図である。

【図３】運転状態に応じた絞り弁開度のマップを示す図
である。

【図４】吸・排気弁およびタイミング弁の開閉タイミン
グを示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例による燃料供給装置の要
部の概略図である。

【図６】同燃料供給装置の全体概略図である。

【図７】運転状態に応じた絞り弁およびスワールコント
ロール弁の開度のマップを示す図である。

【図８】混合気供給ポートの絞り弁下流の圧力の変化を
示す説明図である。

【図９】混合気供給ポートから燃焼室に流入する混合気
の流量の時間的変化を、絞り弁開度が小さい場合と大き
い場合とについて示す説明図である。

【図１０】混合気供給ポートから燃焼室に流入する混合
気の流量の時間的変化を、絞り弁開度が小さい場合と大
きい場合および加圧エア圧力を変えた場合について示す
説明図である。

【図１１】絞り弁の制御についての別の実施例を示すブ
ロック図である。

【図１２】図１１に示す実施例の具体的制御を示すフロ
ーチャートである。

【図１３】エンジン回転数と加圧エアの圧力との関係を
示す図である。

【図１４】加圧エアの流量および圧力と絞り弁開度との
関係を示す図である。

【図１５】空燃比と噴霧粒径との関係を示す図である。

【図１６】絞り弁の制御についてのさらに別の実施例を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

２燃焼室３，４吸気ポート７混合気供給ポート１１，１２吸気弁１５タイミング弁２０エアポンプ２５インジェクタ２６絞り弁２７絞り弁作動手段３５ＥＣＵ４０スワールコントロール弁４１作動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本昌彦広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献実開昭62−18335（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−76238（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 29/02 F02B 17/00 F02D 41/04 310

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給用のインジェクタを具備すると
ともに加圧ガス供給手段に接続された混合気供給ポート
を、吸気ポートとは別個に設け、この混合気供給ポート
の燃焼室への開口部に、上記吸気ポートの吸気弁よりも
遅れて開くタイミング弁を設けたエンジンの燃料供給装
置において、上記混合気供給ポートに、上記加圧ガスの
流通を規制する絞り弁を設けるとともに、この絞り弁の
開度を低負荷時に小さく、高負荷時に大きくするように
制御する絞り弁制御手段を設け、一方、吸気ポートに吸
気スワールの生成状態をコントロールするスワールコン
トロール弁を設け、このスワールコントロール弁と上記
絞り弁とを対応させて作動する作動手段を設けたことを
特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】加圧ガス供給手段によって混合気供給ポ
ートに供給される加圧ガスの圧力をエンジン回転数の上
昇につれて高くする圧力コントロール手段を備えた請求
項１記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】絞り弁制御手段が、混合気供給ポートか
ら供給される混合気の空燃比を所定範囲内に保つ状態に
絞り弁の開度を制御するようになっている請求項１また
は２記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】燃料供給用のインジェクタを具備すると
ともに加圧ガス供給手段に接続された混合気供給ポート
を、吸気ポートとは別個に設け、この混合気供給ポート
の燃焼室への開口部に、上記吸気ポートの吸気弁よりも
遅れて開くタイミング弁を設けたエンジンの燃料供給装
置において、燃料供給用のインジェクタを上記混合気供
給ポートにのみ設け、この混合気供給ポートに、上記加
圧ガスの流通を規制する絞り弁を設けるとともに、この
絞り弁の開度を低負荷時に小さく、高負荷時に大きくす
るように制御する絞り弁制御手段を設け、かつ、混合気
供給ポートの圧力が要求圧力と比べて低くなる運転状態
のときは絞り弁の開度を大きくする絞り弁開度変更手段
を設けたことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項５】絞り弁開度変更手段が、加速時に一時的
に絞り弁の開度を大きくするようになっている請求項４
記載のエンジンの燃料供給装置。