JPH03260331A - エンジンの燃料供給装置 - 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、吸気閉タイミングが実質的に圧縮行程に移行
した遅閉じタイミングに設定された吸気還流ポートを備
えたエンジンにおける燃料供給装置に関するものである
。

（従来の技術） 従来より、例えば、特開昭８３−７１５２５公報に見ら
れるように、ロータリピストンエンジンなどで吸気閉タ
イミングを遅らせて、−旦燃焼室に吸入した新気の一部
を圧縮行程の初期に還流させる吸気還流ポートを設け、
圧縮仕事の低減と共に実質的な充填効率の低下によって
吸気負圧を緩和してポンピングロスを低減し、燃費性能
を改善するようにした技術が公知である。特に、上記の
ような吸気遅閉じシステムに加えて、エンジンの高圧縮
比化および過給作用の併用によって出力を確保しながら
燃費性を向上することが有効となる。

また、上記先行例では、吸気閉タイミングの遅い吸気還
流ポートを他の気筒の吸気還流ポートと吸気遅閉じ通路
によって連通して、還流する吸気を他の気筒の吸気行程
に供給するように相互に流通させると共に、上記吸気遅
閉じ通路に開閉弁を設け、例えば低回転高負荷領域にお
ける遅閉じタイミングに伴う充填量の不足を、上記開閉
弁を閉じて吸気遅閉じの停止によって改善するようにし
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかして、前記のような吸気還流ポートを有するエンジ
ンでの燃料噴射において、上記吸気還流ポートとは別途
に配設されている吸気ポートに対する吸気通路にインジ
ェクタを設置し、燃料をマニホールド噴射するようにし
たものでは、燃焼性が低下する問題がある。

すなわち、上記吸気遅閉じエンジンでは、ボンピングロ
スが低減できる反面、圧縮圧力の低下、ダイリューショ
ンガスの増大により燃焼性が悪化し、未燃焼成分の排出
が増大することになる。

上記点に対し、前記吸気遅閉じ通路に燃料を噴射し、こ
の通路内を高速で流れる気流により、燃料の気化、霧化
を促進（７て燃焼性を改善することが考えられる。しか
し、上記吸気遅閉じ通路内は、１サイクル中に１往復の
流れが生じ、流速も遅閉じポートの開閉状態に応じて刻
々と変化しているため、燃料の気化に有効な噴射期間は
限られ、例えば、負荷またはエンジン回転数が上昇し、
上記有効期間を越えて燃料噴射を行うと、気化特性が低
下する上、極端な場合には吸気遅閉し通路内に燃料が溜
り、それが不規則に遅閉じポートから気筒に流入して空
燃比変動を引き起こすことになって、かえって未燃焼成
分の排出を増大する問題を生起する。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、吸気還流ポートによ
る燃費性能を向上しつつ、燃焼性を改善するようにした
エンジンの燃料供給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） 上記目的を達成するために本発明の燃料供給装置は、閉
タイミングが実質的に圧縮行程に移行した遅閉じタイミ
ングに設定された吸気還流ポートと、該吸気還流ポート
に接続され他の気筒の吸気還流ポートと連通する吸気遅
閉じ通゛路と、該吸気遅閉じ通路に配設されたインジェ
クタと、上記インジェクタからの燃料噴射を運転状態に
応じて制御し、少なくとも高負荷運転領域において他の
気筒の吸気還流ポートへの還流が始まる直前まで燃料噴
射を行う制御手段とを設けて構成したものである。

（作用） 上記のようなエンジンの燃料供給装置では、遅閉じタイ
ミングに設定された吸気還流ポートを設け、この吸気還
流ポートと他の気筒の吸気還流ポートとを吸気遅閉じ通
路で連通することで、吸気行程において多量の混合気が
燃焼室に導入されて負圧が小さくされ、圧縮行程中に余
剰の混合気が遅閉じの吸気ポートから還流して排出され
ることで、負荷に応じて充填量が調整されつつ、ボンピ
ングロスが低減される。

また、上記吸気遅閉じ通路にインジェクタを設け、該イ
ンジェクタからの燃料噴射を制御手段によって運転状態
に応じて制御し、少なくとも高負荷運転領域において他
の気筒の吸気還流ポートへの還流が始まる直前まで燃料
噴射を行うことで、通路内の流速が高く噴射燃料の微粒
化による気化、霧化が促進でき、また、壁面への燃料付
着量が低減して燃費性能が向上すると同時に未燃焼成分
の排出低減が得られるようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は２気筒ロータリピストンエンジンの展開状態の
概略構造を示す。

２気筒ロークリピストンエンジンＥのケーシング１は、
それぞれ内周面がトロコイド状に形成されて並列に配置
された２つのロータハウジング２゜２と、これらの各ロ
ータハウジング２．２間に位置する１つのインタメゾイ
エイトハウジング３と、両側部に位置する２つのサイド
ハウジング（図示せず）とを備え、これらにより１番気
筒５（フロント気筒）、２番気筒６（リヤ気筒）の２つ
の気筒が形成されている。これらの各気筒５，６内の空
間にはそれぞれほぼ三角形のロータ８，９が収容され、
各ロータ８，９は共通の偏心軸１１に支承され、１８０
’の位相差をもって遊星回転運動するようになっている
。そしてこの各ロータ８゜９により、１番気筒５内の空
間が３つの作動室Ｆ１〜Ｆ３に、２番気筒６内の空間が
３つの作動室Ｒ１〜Ｒ３に区画されて、ロータ８，９の
回転に伴って吸気、圧縮、爆発、膨脹および排気の各行
程が行われるようになっている。

上記インタメゾイエイトハウジング３（もしくはサイド
ハウジング）には、各気筒５，６に対してそれぞれ吸気
行程が行われるべき位置で作動室Ｆ１〜Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ
３に開口して通常の開閉タイミング（早閉じタイミング
）で開閉する吸気ポート１３．１４がそれぞれ形成され
ている。また、各ロータハウジング２，２には、排気行
程が行われるべき位置で作動室Ｆ１〜Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３
に開口する排気ポート１７，１．７が形成されるととも
に、爆発行程が行われるべき位置に点火プラグ１８．１
８が取り付けられている。

前記吸気ポート１３．１４にはそれぞれサージタンク１
９からの吸気通路１０ａ、１０ｂが接続され、サージタ
ンク１９の上流部にスロットルバルブ２１が介装されて
いる。なお、図示しないが、排気通路に介装されたター
ビンによってサージタンク上流の吸気通路に配設したブ
ロアを駆動して過給を行うターボ過給機が配設されてい
る。

また、１番気筒５と２番気筒６との間のインタメゾイエ
イトハウジング３（もしくは両側のサイドハウジング）
には、各気筒５，６に対して第３の吸気ポートとして実
質的に圧縮行程に移行した時点で閉じるように遅い閉タ
イミングとなる位置に吸気還流ポート１５．１６が開口
形成されている。上記１番気筒５と２番気筒６の吸気還
流ポート１５．１６は相互に吸気遅閉じ通路２３によっ
て連通されている。この連通によりロータ８，９の１８
０度位相のずれた回転に応じて、１番気筒らの圧縮作動
室Ｆ１〜Ｆ３を２番気筒６の吸気作動室Ｒ１〜Ｒ３に連
通する連通状態と、２番気筒６の圧縮作動室Ｒ１〜Ｒ３
を１番気筒５の吸気作動室Ｆ１〜Ｆ３に連通ずる連通状
態とを交互に繰り返して吸気が流通するように形成され
ている。

また、前記吸気通路１．０ａ、１０ｂには各気筒５．６
に対して第１インジェクタ３１ａ、３１ｂ（マニホール
ドインジェクタ）が配設される一方、吸気遅閉じ通路２
３には第２インジエクタ３２ａ。

３２ｂ（インターインジェクタ）が各気筒５，６に対し
てそれぞれ配設されている。

ここで、各気筒５，６の作動室Ｆ１〜Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３
に対する吸気ポート１３．１４および吸気還流ポー）１
５．１６の開閉タイミングを第２図に沿って説明すれば
、各作動室が吸気行程に移行するのに対し、まず吸気ポ
ート１３．１４（実線）が開口し、遅れて吸気還流ポー
ト１５．１６（破線）が開口する。そして、吸気下死点
を経て吸気ポート１３．１４が早閉じタイミングで閉じ
てから、遅れて実質的に圧縮行程に移行した遅閉じタイ
ミングで吸気還流ポート１５．１６が閉じるように設定
されている。

また、１番気筒５（フロント気筒）と２番気筒６（リヤ
気筒）とではロータ８，９の回転位相が１８０’ずれて
いること、および各気筒５，６の隣接する作動室Ｆ１〜
Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３の位相が３６０’ずれていることから
（上死点から下死点の間隔は２７０’）、吸気行程にお
いては吸気遅閉じ通路２３を介して他方の気筒の先行す
る作動室から吸気還流ポー）１５．１６が閉じる直前の
吸気が導入され、圧縮行程に移行して吸気還流ポー１１
５．１６から前記と逆方向に吸気遅閉じ通路２３を流通
して他方の気筒の後続の作動室に吸気を還胤する。

このように、上記吸気遅閉し通路２３によって圧縮行程
中の作動室を別の気筒の吸気行程中の作動室に連通する
状態が交互に両気筒間で同等に生じ、両側の気筒５，６
の吸気還流ポート１５．１６が同時に開口している期間
に、吸気遅閉じ通路２３を交互に逆方向に還流すること
で、充填量および吸気ポート１３．１４からの吸気流入
量が両気筒５，６において同等に得られる。

そして、吸気行程において多量の混合気が作動室Ｆ１〜
Ｆ３．Ｒ１〜Ｒ３に導入されて負圧が小さくされ、圧縮
行程中に余剰の混合気が上記吸気遅閉じ通路２３を通っ
て別の気筒の吸気行程中の作動室に排出されるため、負
荷に応じて充填量が調整されつつ、ポンピングロスが低
減される。

前記第１インジェクタ３１ａ、３１ｂおよび第２インジ
ェクタ３２ａ、３２ｂからの燃料噴射制御は、コントロ
ールユニット２８から駆動信号が出力されて行われる。

このコントロールユニット２８は、エンジン回転信号Ｎ
１吸入空気量信号Ｑａなどを受け、噴射時間を演算する
と共に、第３図に示すようなマツプに基づいて、第２イ
ンジェクタ３２ａ、３２ｂのみによる噴射と、第１イン
ジェクタ３１ａ、３１ｂとの両者による噴射とに切換え
制御する。そして、上記第２インジェクタ３２ａ、３２
ｂによる吸気遅閉じ通路２３に対する噴射は、還流流れ
の向きが変化するまでに終了するように制御するもので
ある。

第３図は吸気還流ポート１５．１６の開閉タイミングが
、上死点後１１０’　ＡＴＤＣで開いて下死点後１１０
’　ＡＴＢＣで閉じるようにに設定されている場合に、
所定の作動室に噴射燃料を供給するについて、吸気遅閉
じ通路２３内の還流方向が変化しない範囲内での第２イ
ンジェクタ３２ａ、３２ｂによるインターインジェクシ
ョンが可能な期間の上限値より設定されている。そして
、低回転領域および小噴射期間領域１で第２インジェク
タ３２ａ、３２ｂのみによる吸気遅閉じ通路２３へのイ
ンターインジェクションを行う一方、破線の高回転、高
噴射期間領域■では第２インジェクタ３２ａ、　　３２
ｂによる吸気遅閉じ通路２３へのインターインジェクシ
ョンに加えて、補助的に第１インジエクタ３１ｇ、３１
ｂによる吸気通路１０ａ、１０ｂへのマニホールドイン
ジェクションを行うものである。

さらに、高負荷時には、吸気遅閉じ通路２３に配設した
両側の気筒に対する第２インジェクタ３２ａ、３２ｂを
同時に同期間噴射し、その時の還流流れによって一方の
気筒に供給することで、この第２インジェクタ３２ａ、
３２ｂによる噴射可能期間が短いことに対処して燃料供
給量の増大を得るようにしている。

なお、上記吸気遅閉じ通路２３の途中に、該吸気遅閉じ
通路２３を開閉する開閉弁を介装し、運転状態に応じて
開閉制御を行い、低負荷領域および低回転高負荷領域で
開閉弁を閉じ、前記のような吸気還流ボー）１５．１６
を介した吸気の流通を停止して、吸気ポート１３．１４
による早閉じタイミングでの吸気を行って、充填量の増
大もしくは燃焼安定性を確保するようにしてもよい。

前記コントロールユニット２８の処理を第４図および第
５図のフローチャートに沿って説明する。

第４図はインターインジェクション用のメインルーチン
であり、第５図はマニホールドインジェクション用のサ
ブルーチンである。

まず、第４図のフローチャートで、制御スタート後、ス
テップＳ１で回転センサからの信号に基づいて回転周期
を計測し、これよりステップＳ２でエンジン回転数Ｎを
算出する。また、ステップＳ３で吸入空気量Ｑａを検出
し、この吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎとに基づい
て、ステップＳ、４で基本噴射パルス幅Ｔｐを算出する
。そして、この基本噴射パルス幅Ｔｐから、実際にイン
ジェクタに出力するインジェクタパルス幅Ｔをステップ
Ｓ５で演算する。ここで、Ｋは係数、τ■は無効噴射パ
ルス幅である。

続いて、ステップＳ６でテーブルよりインターインジェ
クションパルス幅上限値Ｔｈ１ａｘを読み込む。上記テ
ーブルはエンジン回転数に対し、前ｇ己還流期間に対応
してその回転数で噴射可能なインターインジェクション
パルス幅上限値Ｔｉ１ａｘが設定されている。

ステップＳ７は、前記ステップＳ５で算出したインジェ
クタパルス幅Ｔが上記インターインジェクションパルス
幅上限値Ｔｊｍａｘ以下が否かを判定するものであり、
この判定がＹＥＳでインジェクタパルス幅Ｔがインター
インジェクションパルス幅上限値Ｔ　ｔｍａｘ以下に短
い場合には、ステップＳ８に進んでインジェクタパルス
幅Ｔをそのままインターインジェクションパルス幅Ｔｉ
に設定する。

一方、前記ステップＳ７の判定がＮＯでインジェクタパ
ルス幅Ｔがインターインジェクションパルス幅上限値Ｔ
ｉ１ａｘを越えて大きい場合には、ステップＳ９に進ん
でフラッグＡを１にセットすると共に、ステップＳＩＯ
でインターインジェクションパルス幅Ｔｉを、上記イン
ターインジェクションパルス幅上限値Ｔｉｍａｘに対応
した値に設定する。

ここで、ＴＶは無効噴射パルス幅、Ｔ■ｆｎは噴射可能
最小パルス幅である。

そして、上記のようにインターインジェクションパルス
幅Ｔｉを設定したのに対し、ステ・ツブＳ１１でインタ
ーインジェクタ噴射タイミングになるのを待ち、ステッ
プＳ１２で所定時期に第２インジェクタ３２ａ、３２ｂ
から燃料噴射を実行してから、ステップＳ１３でフラッ
グＡをクリアする。

次に、第５図のサブルーチンは、制御スタート後、ステ
ップＳ２１でフラッグＡが１にセットされたか否かを判
定し、前記ステップＳ９でこのフラッグＡが１にセット
されると、ステップＳ２２でマニホールドインジェクシ
ョンパルス幅Ｔｍを算出する。このマニホールドインジ
ェクションパルス幅Ｔｍは、前記インジェクタパルス幅
ＴからステップＳｌＯでインターインジェクションパル
ス幅Ｔｉに設定した噴射期間を減算したものとなる。そ
して、ステップ３２ｇでマニホールドインジェクタ噴射
タイミングになるのを待ち、ステップＳ４で所定時期に
第１インジェクタ３１ａ、３１ｂから燃料噴射を実行す
る。

上記のような実施例によれば、基本的には吸気還流通路
１５．１６による吸気の還流によってボンピングロスの
低減が図れ、特に中負荷領域での燃費性能を向上するこ
とができるものである。そして、両側の気筒５□　６の
吸気還流ポート１５゜１６が相互に連通している期間に
、燃料を供給しようとする気筒に向かって還流が生じて
いる噴射可能な期間について第２インジェクタ３２ａ、
３２ｂから吸気遅閉じ通路２３に燃料噴射を行い、次に
他方の気筒に向かって流れる還流が開始するまでに終了
する。そして、その通路内の還流によって噴射燃料の微
粒化によって気化、霧化を促進して燃焼性を改善し、ま
た、所定の気筒に供給されない余剰の燃料供給を回避し
て、未燃焼成分の排出を抑制することができ、燃焼性の
向上で燃費性能、出力性能の改善も図れる。

−４、上記エンジンＥでは過給機を併用すると、吸気遅
閉じによってボンピングロスを低減しつつ、過給機によ
る過給との組み合わせで遅閉じ領域が全開領域側に広が
り、また、幾何学的圧縮比を増大すると遅閉じ領域が軽
負荷方向に広がって、出力性能を確保しつつ燃費性能の
改善が広い領域で得られる。さらに幾何学的圧縮比を増
大すると燃焼効率そのものが向上して燃費性能の改善効
果が得られると共に、膨張比が向上して排気ガス温度が
低下し、排気ガス温度を低下するための燃料増量が不要
となって高速領域での燃費性が改善できる。

さらに、低回転高負荷領域で吸気還流ポート１５．１６
を閉じて早開じタイミングにすると、過給機による過給
不足に対して充填量を確保すると共に、耐ノツキング性
を確保して低速トルクの改善が図れる。なお、アイドル
を含む低負荷領域での吸気閉タイミングを低回転高負荷
領域よりさらに早開じに設定すると、有効圧縮比が高ま
りより一層燃焼安定性を確保して燃費性能の改善効果が
得られる。

本発明はロータリピストンエンジンに限定されるもので
はなく、その他の方式のエンジンにも適用可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、基本的には吸気遅閉じタ
イミングの採用による吸気の還流に応じたボンピングロ
スの低減などで燃費性能を改善すると共に、吸気遅閉じ
通路に設けたインジェクタからの燃料噴射を、少なくと
も高負荷運転領域において他の気筒の吸気還流ポートへ
の還流が始まる直前まで燃料噴射を行うことで、噴射燃
料の微粒化による気化、霧化が促進でき、また、壁面へ
の燃料付着量が低減して燃費性能が向上すると同時に未
燃焼成分の排出低減を行う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におけるロータリピストンエ
ンジンの展開状態を示す概略構成図、第２図は各ポート
の開閉タイミングと還流関係を示す説明図、 第３図はインジェクタの噴射制御領域を示すマツプ図、 第４図および第５図はコントロールユニットの処理を説
明するためのフローチャート図である。 Ｅ・・・・・・エンジン、５，６・・・・・・気筒、Ｆ
１〜Ｆ３゜Ｒ１−Ｒ３・・・・・・作動室、１０ａ、Ｉ
Ｃ）ｂ・・・・・・吸気通路、１３．１４・・・・・・
吸気ポート、１５．１６・・・・・・吸気還流ポート、
１７・・・・・・排気ポート、２１・・・・・・スロッ
トルバルブ、２３・・・・・・吸気遅閉じ通路、２８・
・・・・・コントロールユニット、３２ａ、３２ｂ・・
・・・・インジェクタ。 エンシ”ン回転狡 第 ４ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）閉タイミングが実質的に圧縮行程に移行した遅閉
   じタイミングに設定された吸気還流ポートと、該吸気還
   流ポートに接続され他の気筒の吸気還流ポートと連通す
   る吸気遅閉じ通路と、該吸気遅閉じ通路に配設されたイ
   ンジェクタと、上記インジェクタからの燃料噴射を運転
   状態に応じて制御し、少なくとも高負荷運転領域におい
   て他の気筒の吸気還流ポートへの還流が始まる直前まで
   燃料噴射を行う制御手段とを備えたことを特徴とするエ
   ンジンの燃料供給装置。