JPH02291426A - 内燃機関の吸気制御装置 - 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、空気ポンプ付エンジンにおいて、低負荷域に
おけるポンピング損失を回収して燃費率を向上するよう
にした内燃機関の吸気制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、エンジンの高出力化を図るために、吸気管内のス
ロットル弁の上流または下流側に機械式過給機（以下過
給機と称する）を設置し、吸気管内の空気密度を変化さ
せ、スロットル弁の開閉によって負荷制御を行なうよう
にしたものが既に公知である。

ところが上記過給機付エンジンは、スロットル開度を制
御して吸入空気量を調節するものであり、スロットル開
度を微妙に制御することは極めて困難であり、運転状態
に応じた精度の高い負荷制御を行なうことはできなかっ
た。

また、低負荷域では過給を必要としないので、エンジン
内フリクションと過給機のボンピング作川にのみトルク
が使われるため、特にアイドリング時の回転数が安定せ
ず、燃料消費量が増大したり、ボンピング作用に要する
損失が大きくなるという問題があった。

そこでこれらの対策として、例えば特開昭５６−１３５
７１７号公報に示すように、吸気通路から独立した過給
通路と第３弁とをもつ過給エンジンでは、゛１つの気筒
を過給ポンプとして使用し、高負荷域では過給ポンプと
して作動するが、低負荷域では切替弁によってポンプの
吸入側と吐出側とを反転させ、筒内混合気を吸入するポ
ンプとして作動させるよう構成した先行技術が提案され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述した先行技術では、１つの気筒を過給ポ
ンプとしているため、低負荷域におけるポンピング損失
は相対的に低減されるという利点はあるが、同一排気量
のエンジンに比べてエンジン本体が大型化すると共に重
量が増し、振動，騒音が増大する等の難点がある。

また、一旦筒内に吸入された燃料と空気との混合気が、
過給ポンプとして作動する１つの気筒のポンビング作用
により再び吸気管に戻されるといった経路をたどること
になり、高負荷域の過給作用と、低負荷域の吸出ポンプ
作用との切替時における空燃比制御が不安定であり、ド
ライバビリティが悪化するなどの問題がある。

本発明は、上述した問題点を課題として提案されたもの
で、空気ポンプ付エンジンにおいて、エンジンの低負荷
域におけるボンビング損失を回収して燃費率を向上でき
るようにした内燃機関の吸気制御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〕

この目的を達成するため、本発明は、エンジンの吸気通
路をプライマリ吸気通路とセカンダリ吸気通路とで構成
したものにおいて、上記プライマリ吸気通路にプライマ
リスロットルバルブを、上記プライマリスロットルバル
ブの上流側から分岐する上記セカンダリ吸気通路にセカ
ンダリスロットルバルブをそれぞれ配設し、上記プライ
マリ吸気通路のプライマリスロットルバルブ下流側に、
上記エンジンのクランク軸より所定の減速比で回転駆動
される空気ポンプを配設し、上記空気ポンプに、所定の
エンジン負荷にて断するクラッチを配設し、上記セカン
ダリスロットルバルブを、上記プライマリスロットルバ
ルブが開いた後に所定の遅れをもって開くように構成し
たことを特徴とするものである。

〔作　　　用〕

このような構成では、エンジンの吸気通路は、プライマ
リスロットルバルブを有するプライマリ吸気通路と、セ
カンダリスロットルバルブを有するセカンダリ吸気通路
とからなり、プライマリ吸気通路のプライマリスロット
ルバルブ下流側に、クランク軸より所定の減速比で回転
駆動される空気ポンプを配設し、空気ポンプに、所定の
エンジン負荷にて断するクラッチを配設し、アクセルペ
ダルの踏込量に対してセカンダリ吸気通路のセカンダリ
スロットルバルブ開度を、プライマリ吸気通路のプライ
マリスロットルバルブが開いた後に所定の遅れをもって
開くように構成したので、アクセルペダルの踏込量が少
ない低負荷域では、吸入空気量の全てがプライマリ吸気
通路を通って空気ポンプを回転し、エンジンの燃焼室へ
吸入される。

このとき、空気ポンプにはボンビング損失が生じること
になるが、吸入空気の圧力降下は空気ポンプの前後で生
ずるため、ボンピング損失は空気ポンプによって回収さ
れ、エンジンのクランク軸へ戻される。すなわち空気ポ
ンプは、空気モータとして作動する。

そして、エンジンが所定負荷にて空気ポンプからの出力
がクランク軸からの出力と略等しくなると、空気ポンプ
のクラッチが断されて、空気ポンプはプライマリ吸気通
路の通過空気によって自由回転するため、エンジンは空
気ポンプ駆動のための動力損失がない。

また、アクセルペダルの踏込みにより、プライマリスロ
ットルバルブが開いた後に所定の遅れをもってセカンダ
リ吸気通路のセカンダリスロットルバルブが次第に開き
、吸入空気はセカンダリ吸気通路を流れ始め、エンジン
に必要な空気量を供給する。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す空気ポンプ付エンジン
の概略構成図であり、図において、符号ｌはエンジン、
２はエンジンｌの燃焼室、８は吸気弁、４は排気弁、５
は燃料噴射ノズル、Ｂは点火栓、７はエアクリーナ、８
は吸気管をそれぞれ示している。

上記エンジンｌのエアクリーナ７より吸入された空気を
燃焼室２に供給する吸気管８のセカンダリ吸気通路８ｂ
は、エアクリーナ７の下流側でプライマリ吸気通路８ａ
のプライマリスロットルバルブ９上流側から分岐され、
エンジンｌの吸気ボートｔｂ上流側で再び合流されてい
る。

上記セカンダリ吸気通路８ｂには、セカンダリスロット
ルバルブ１０が設置されている。プライマリスロットル
バルブ９およびセカンダリスロットルバルブ１０は、ア
クセルペダル１１の踏込量に対して開度θが変化するも
のであるが、上記セカンダリスロットルバルブｌＯの開
度θＳは、第２図に示すようにプライマリスロットルバ
ルブ９の開度θｐがθＰ１となると開き始めるように所
定の遅れｍを有している。そして上記プライマリスロッ
トルバルブ９の開度θｐに対応する吸入空気ｆｆｉＱｐ
は、アクセルベダル１１の所定の踏込時からは一定とな
り、セカンダリスロットルバルブＩＯの開度θＳに対応
する吸入空気ｆｆｉＱｓは図示のようになっている。

一方、上記プライマリ吸気通路８ａに設けたプライマリ
スロットルバルブ９の下流には、ブーリ１５と一体のク
ラッチ１Ｂを有する空気ポンプ１２が設置されており、
エンジン１のクランク軸１ａに設けられたクランクブー
り１４によりベルト，チェーン等の巻掛伝動装置１３を
介してプーリｌ５が回転駆動されている。

上記クランク軸Ｌａのクランクプーリｌ４と空気ポンプ
ｌ２のブーリｌ５との減速比は、少なくともプライマリ
吸気通路８ａに空気の流れがある時に空気ボンプｌ２が
エンジン側負圧によって駆動され、エアモータとして動
力を得るような所定の減速比に設定されている。

吸気管８のセカンダリ吸気通路８ｂには、負圧センサｌ
７が取付けられ、この負圧センサｌ７からの出力信号は
制御ユニット２０へ人力する。そして空気ポンプｌ２か
らの出力がエンジン１のクランク軸出力と略等しくなる
高負荷時の所定負圧を検出すると、制御ユニット２０は
クラッチｌ８を断とする信号を出力する。従ワて空気ポ
ンプは、高負荷時にエンジンｌから切り離され、自由回
転状態となる。

すなわち上記エンジン１の低回転，低負荷域では、第２
図に示すようにセカンダリスロットルバルブｌＯは全閉
状態であり、プライマリスロットルバルブ９が微小開度
であるため、空気ボンプｌ２の上流側と下流側との間で
エンジン側負圧が大きいことから吸入空気の圧力降下が
生じ、空気ボンプＩ２がエンジン側負圧によって駆動さ
れる。従って、上記空気ポンプｌ２はエアモー夕として
トルクを発生し、巻掛伝動装置１３を介してクランク軸
１ａにトルクが伝達される。

次いで、このように構成された内燃機関の吸気制御装置
の作動について説明する。

先ず、エンジン１の低回転，低負荷域では、アクセルペ
ダル１１の踏込量も小さく、セカンダリスロットルバル
ブｌＯは全開状態であり、プライマリスロットルバルブ
９がアクセルペダルｌ１の踏込量に対応してわずかに開
いている。

この状態では、エンジンの燃焼室２に吸入される吸入空
気は全てプライマリ吸気通路８ａを通過し、吸入空気は
空気ボンプｌ２の上流側と下流側との間で圧力降下を生
じる。従って、この圧力差によって空気ボンプ１２が回
転駆動され、エアモータとしてトルクを発生するので、
巻掛伝動装置１゜３を介してクランク軸１ａにトルクが
伝達され、低負荷域におけるポンピング損失の効果的な
回収と燃料消費量の削減をはかることができる。

また、アクセルペダル１１の踏込量を増して行くと、プ
ライマリスロットルバルブ９の開度θｐが次第に大きく
なり所定開度θｐ１に達すると、セカンタリスロットル
バルブＩＯが開き、燃焼室２に吸入される吸入空気はプ
ライマリ吸気通路８ａとセカンダリ吸気通路８ｂの両方
を通過し、エンジンに必要な吸入空気量が供給され、か
つプライマリ吸気通路８ａ内の空気ポンプｌ２による過
給作用とセカンダリ吸気通路８ｂ内を流れる吸入空気と
により吸入空気量が増大し、かつ充填効率の向上がはか
られる。

空気ポンプｌ２の出力とエンジンｌの出力とが略等しく
なる所定負荷になると、負圧センサｌ７からの信号が制
御′ユニット２０へ出力され、制御ユニット２０は負圧
センサｌ７の信号に基づいてクラッチ１Ｂへ信号を田力
し、空気ポンプ１２とブーリｌ５とを切り離す。従って
高負荷時において、エンジンｌは空気ポンプ１２を駆動
するための出力損失がなくなり、出力向上が得られると
共に、加速時“の応答性にすぐれる。

本実施例による空気ポンプｌ２の駆動にプーり１４，１
５，巻掛伝動装置１３に代えて歯車伝導装置にしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による内燃機関の吸気制御
装置は、エンジンの吸気通路は、プライマリスロットル
バルブを設けたプライマリ吸気通路と、セカンダリスロ
ットルバルブを設けたセカンダリ吸気通路とを有し、プ
ライマリ吸気通路のプライマリスロットルバルブ下流側
に、クランク軸より所定の減速比で回転駆動される空気
ポンプを配設し、空気ポンプに、所定のエンジン負荷に
て断するクラッチを配設し、アクセルペダルの踏込量に
対してセカンダリ吸気通路のセカンダリスロットルバル
ブ開度を、プライマリ吸気通路のプライマリスロットル
バルブが開いた後に所定の遅れをもって開くように構成
したので、エンジンの負荷が所定負荷以下では、プライ
マリ吸気通路の空気ポンプ上流側と下流側とにエンジン
側負正による圧力差が生じ、この圧力差によって空気ポ
ンプが回転駆動されてトルクを発生し、このトルクが巻
掛伝動装置を介してクランク軸に戻されるため、ボンピ
ング損失の回収が効果的に行なわれると共に、燃料消費
率が低減される。

さらに、アクセルペダルの踏込量を増してプライマリス
ロットルバルブが所定開度に達すると、セカンダリ吸気
通路のセカンダリスロットルバルブが開き、吸入空気量
が増大すると共に、空気ポンプによる過給効果により出
力の向上をはかることができる。

また、エンジンの負荷が所定負荷になると、空気ポンプ
のクラッチが断となり、空気ポンプはエンジンから切り
離されるため、エンジンは空気ポンプ駆動のための出力
損失がなくなり、高負荷時の出力が向上し、加速時の応
答性にすぐれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す空気ポンプ付エンジン
の概略構成図、第２図はアクセルベダル開度に対するス
ロットルバルブ開度と空気ポンプ回収動力との関係を示
す特性図である。 １・・・エンジン、２・・・燃焼室、７・・・エアクリ
ーナ、８・・・吸気管、８ａ・・・プライマリ吸気通路
、８ｂ・・・セカンダリ吸気通路、９・・・プライマリ
スロットルバルブ、１０・・・セカンダリスロットルバ
ルブ、１ｌ・・・アクセルペダル、ｌ２・・・空気ポン
プ、ｌ３・・・巻掛伝動装置、ＩＢ・・・クラッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　エンジンの吸気通路をプライマリ吸気通路とセカンダ
   リ吸気通路とで構成したものにおいて、上記プライマリ
   吸気通路にプライマリスロットルバルブを、上記プライ
   マリスロットルバルブの上流側から分岐する上記セカン
   ダリ吸気通路にセカンダリスロットルバルブをそれぞれ
   配設し、上記プライマリ吸気通路のプライマリスロット
   ルバルブ下流側に、上記エンジンのクランク軸より所定
   の減速比で回転駆動される空気ポンプを配設し、 上記空気ポンプに、所定のエンジン負荷にて断するクラ
   ッチを配設し、 上記セカンダリスロットルバルブを、上記プライマリス
   ロットルバルブが開いた後に所定の遅れをもって開くよ
   うに構成したことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置
   。