JPH0374563A - 過給式希薄燃焼ガソリン内燃機関 - 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〕 この発明は希薄燃焼を行う過給式内燃機関における空燃
比制御に関する。

〔従来の技術〕

実開昭６４−１３２３３号では、過給式内燃機関におい
て、インタークーラを迂回する通路吸気加熱装置を設け
、スロットル弁の開度が所定値以下のときにターボチャ
ージャからの空気を吸気加熱装置に導くものが提案され
ている。スロットル弁開度が絞られているときは吸気加
熱することにより空気密度が小さくなるため、同一トル
クを得るためスロットル弁を開ける必要がある。そのた
め、ボンピングロスが減少される。一方、スロットル弁
が全開のときはインタークーラを通すことにより空気密
度が上げられ、同じスロットル弁開度でのトルク増が得
られる。

この公知技術は、スロットル弁の全開度範囲に亙って燃
料消費率を含めた性能を向上させることができるもので
ある。ところが、通常の過給式内燃機関においては、空
燃比は理論空燃比もしくはそれよりリッチ側の空燃比で
運転されるため、燃料消費率の改善という面では不十分
である。

一方、本出願人は特願平１−１５６８８５号において、
過給機がその全過給能力を発揮する運転域において空燃
比を理論空燃比よりリーンに設定するシステムを提案し
ている。このシステムでは過給圧ば通常の過給圧より相
当大きく、過給圧力比で最低でも１．５、好ましくは２
〜２．５に設定されており、過給圧を高めることにより
空気密度が高まるため、高負荷運転時でも１８〜２２　
　といった希薄空燃比で安定な燃焼が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記先願の高密度過給による内燃機関は高負荷側で希薄
燃焼をしているため、燃料消費率を著しく高めることが
できるが、反面低負荷側で安定な希薄燃焼が困難である
。それは、低負荷側では過給圧が出ないため必要な希薄
燃焼を安定に行うための密度が得られないことによる。

低負荷側で理論空燃比で運転しているため、燃料消費率
の改善には限界がある。

この考案は、高密度過給装置において低負荷側で安定な
希薄燃焼を行わせることを可能とすることを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の過給式希薄燃焼ガソリン内燃機関は、第１図
に示すように、内燃機関に導入される空気を過給するた
めの過給手段Ａ１機関に燃料を供給するための燃料供給
手段Ｂ１空気および燃料を混合気を形成して内燃機関の
燃焼室に供給する吸気系Ｃ１内燃機関に導入される混合
気の空燃比を高負荷域および少なくとも一部の低負荷域
において希薄側の空燃比となるように、燃料供給手段Ｂ
から供給される燃料の量を制御する燃料供給量制御手段
Ｄ、過給手段の下流に設けられる吸気加熱手段Ｅ、並び
に内燃機関の負荷に応じて、低負荷運転時において吸気
加熱手段Ｅを作動させ吸気加熱を行わせる吸気加熱制御
手段Ｆより構成される。

〔作用〕

過給手段Ａはエンジンに導入される空気の過給を行う。

燃料供給手段Ｂは燃料をエンジンに供給する。

吸気系Ｃは燃料と空気とを混合し、混合気を形成する。

燃料供給量制御手段りは過給手段Ａがその全過給能力を
発揮する運転域および、過給手段Ａがその全能力を発揮
しない少くとも一部の運転域において希薄側の空燃比と
なるように、燃料供給手段Ｂから供給される燃料の量を
制御する。

吸気加熱制御手段Ｆは、低負荷時において吸気加熱手段
Ｅを作動し、低負荷時において吸気加熱を実行する。

〔実施例〕

第２図は所謂シーケンシャル型のターボチャージャ内燃
機関を概略的に示しており、この図において、１０は内
燃機関の本体、１１はアクセルペダル、１２は吸気管、
１３は吸気スロットル弁、１４は排気管、１５は燃料噴
射弁を示す。ターボチャージャ１６．１８は直列に配置
される。大容量の第１のターボチャージャ１６は、吸気
管１２に接続されるコンプレッサハウジング１６−１と
、コンプレッサハウジング１６−１内に配置されるコン
プレッサ１６−２と、排気管１４に接続されるタービン
ハウジング１６−３と、タービンハウジング１６−３内
に配置されるタービン１６−４と、コンプレッサ１６−
２とタービン１６−４とを連結する回転軸１６−５を有
している。小容量の第２のターボチャージャ１８は、ス
ロットル弁１３の上流で第１のターボチャージャ１６の
コンプレッサ１６−２の下流における吸気管１２に接続
されるコンプレッサハウジング１ｓ−ｔと、コンプレッ
サハウジング１８−１内に配置されるコンプレッサ１８
−２と、第１のターボチャージャ１６のタービン１６−
４の上流における排気管１４に接続されるタービンハウ
ジング１８−３と、タービンハウジング１８−３内に配
置されるタービン１８−４と、コンプレッサ１８−２と
タービン１８−４とを連結する回転軸１８−５とを有し
ている。

この発明では特願平１−１５６６８５号と同様にガソリ
ン機関において高負荷時にリーン運転を可能とするため
、過給圧を通常のターボチャージャにより得られる値よ
り大きくしており、過給圧力比で最低で１゜５、好まし
くは２．０から２．５が得られるようにシーケンシャル
ターボチャージャシステムを構成している。

大容量の第１のターボチャージャ１６のタービン１６−
４を迂回して第１バイパス通路２０が排気管に接続され
、第１の排気バイパス弁２２がダイヤフラム式のアクチ
ュエータ２４により駆動されバイパス通路２０が開閉制
御される。アクチュエータ２４は排気バイパス弁２２に
連結されるダイヤフラム２４−１とスプリング２４−２
とを有し、スプリング２４−２はダイヤフラム２４−１
を排気バイパス弁２２が閉鎖する方向に付勢する。スプ
リング２４−２と反対側においてダイヤプラム室２４−
３が形成され、ダイヤフラム室２４−３に第１のターボ
チャージャ１６のコンプレッサ１６−２の下流の圧力Ｐ
ｉが導入され、この圧力Ｐｌがスプリング２４−２の設
定に打ち勝つと、ダイヤフラム２４＝１はスプリング２
４−２に抗して変位し、排気バイパス弁２２は開弁され
る。

小容量の第２のターボチャージャ１８のタービン１８−
４を迂回して第２排気バイパス通路２６が排気管に接続
され、第２の排気バイパス弁２８がダイヤフラム式のア
クチュエータ３０により駆動されバイパス通路２６が開
閉制御される。アクチュエータ３０は第２排気バイパス
弁２８に連結される第１ダイヤフラム３０−■と、第１
ダイヤフラム３０−１を付勢する第１スプリング３０−
２と、第１ダイヤフラム３０−１から分離されたロッド
３０−３と、ロッド３０−３に連結される第２ダイヤフ
ラム３０−４と、第２ダイヤプラム３０〜４を付勢する
第２スプリング３０−５とを有し、スプリング３０−２
および３０−５はダイヤフラム３０−１および３０−４
を第２排気バイパス弁２８が閉鎖する方向に付勢する。

スプリング３０−２と反対側において第１ダイヤフラム
室３０−６が形成され、第２ターボチヤージヤ１８のコ
ンプレッサ下流の吸気管圧力Ｐ２が導入され、第２排気
バイパス弁２８は開放方向に付勢される。スプリング３
０−５と反対側に第２ダイヤフラム室３０−７が形成さ
れる。ダイヤプラム室３０−７の圧力制御のため電磁３
方切替弁３２が設けられ、この切替弁３２は通電を受け
ていないときはダイヤフラム室３０−７を空気フィルタ
３４に連通する位置をとり、ダイヤプラム室３０−７は
大気圧となり、スプリング３０−２と３０−５との合力
は第１ダイヤフラム室３０−６の圧力Ｐ２に抗して第２
排気バイパス弁２８を閉鎖付勢する。切替弁３２は通電
を受けるとダイヤフラム室３０−７に圧力Ｐｌを導入す
るように位置される。そのため、圧力Ｐｌも第２排気バ
イバ弁２８を開放付勢するため作用し、第２排気バイバ
弁２８の急速開弁を図ることができる。

小容量の第２のターボチャージャ１８のコンプレッサ１
８−２を迂回して吸気バイパス通路３６が吸気管に接続
され、吸気バイパス弁３８はダイヤフラム式のアクチュ
エータ４０により駆動され吸気バイパス通路３６が開閉
制御される。アクチュエータ４０は吸気バイパス弁３８
に連結されるダイヤフラム４０−１とスプリング４０−
２とを有し、スプリング４０−２はダイヤプラム４０−
１を吸気バイパス弁３８が閉鎖する方向に付勢する。ス
プリング４０−２と反対側においてダイヤフラム室４０
−３が形成される。

エンジンの高回転域ではダイヤフラム室４０−３に第２
のターボチャージャ１８のコンプレッサ下流の圧力Ｐ２
カへ導入され、この圧力Ｐ２がスプリング３ｏ−２の設
定に打ち勝つと、ダイヤプラム４０−１はスプリング４
０−２に抗して変位し、吸気バイパス制御弁３８は開弁
される。ダイヤフラム室４０−３の圧力制御のため第２
電磁３方切替弁４２が設けられ、この切替弁４２は通電
を受けていないときはダイヤフラム室４０−３を大気に
連通ずる位置をとり、ダイヤフラム室４０−３は大気圧
となり、スプリング４０−２によって吸気バイパス弁３
８は閉鎖位置される。切替弁４２は通電を受けるとダイ
ヤフラム室４０−３に圧力Ｐ２を導入するように位置さ
れる。

吸気バイパス通路３６に空冷式のインタークーラ４４が
配置される。インタークーラ４４は上流側タンク４４−
１と、下流側タンク４４−２と、タンク４４−１および
４４−２を接続する熱交換管４４−３とを有している。

第２のターボチャージャ１８のコンプレッサ１８−２の
下流で、バイパス通路３６との接合部における上流の吸
気管１２に吸気温度制御弁４６が設けられる。この吸気
温度制御弁４６は吸気がインタークーラ４４を通される
高負荷時は全閉され、吸気がインタークーラ４４を迂回
する低負荷時は、所望の吸気加熱効果が得られるように
その開度が制御される。吸気温度制御弁４６は例えばス
テップモータ等のアクチュエータ４８に連結される。

制御回路５０はこの発明の過給圧制御および空燃比制御
を行うもので、例えばマイクロコンピュータシステムと
して構成することができる。制御回路５０に、クランク
角度センサ５２、エアフローメータ５４、その他のセン
サが接続される。差圧センサ５６は第１のターボチャー
ジャ１６のコンプレッサ下流の圧力ＰＬと第２のターボ
チャージャ１８のコンプレッサ下流の圧力Ｐ２との差圧
を検出し、ＰＬ＜１’２の状態からＰ１＝Ｐ２の状態に
なったときその出力が例えばＬｏｗから旧ｇｈに切り替
わる。

次に制御回路５０の作動を第３図および第４図のフロー
チャートによって説明すると、第３図は過給圧制御ルー
チンを概略的に示しているフローチャートである。ステ
ップ６０では差圧センサ５６からの信号状態によって第
１ターボチヤージヤ１６の下流の、コンプレッサ下流の
圧力Ｐｌが第２ターボチヤージヤ１８のコンプレッサ下
流の圧力ｐｔに達しているか否か判別する。後述のよう
にエンジン低回転域ではＰｉ＜Ｐ２であり、ステップ６
２に進み、切替弁３２がＯＦＦされ、次にステップ６４
に進み、切替弁４２がＯＦＦされる。即ち、アクチュエ
ータ３０のダイヤフラム室３０−３に大気圧が導入され
るため、第２排気バイパス弁２８は閉鎖され、アクチュ
エータ４０のダイヤフラム室４０−３に大気圧が導入さ
れるため吸気バイパス制御弁３８は閉鎖される。従って
、排気ガスは全量が第２ターボチヤージヤ１８のタービ
ン１８−４に導入され、吸気はコンプレッサ１８−２よ
り制御弁４６を介してエンジンに導入される。次に、ス
テップ６６に進み、吸気温度制御弁４６の開度■が算出
される。後述のようにこの実施例ではエンジン低負荷域
において、吸気を絞ることによりエンジンに導入される
吸入空気の温度を上げ、低負荷域における希薄燃焼を可
能としている。制御弁４６の開度Ｖは吸入空気温度を決
定する因子であり、後述のようにエンジン回転数が小さ
いほど燃焼しにくいためリーンでの燃焼性を上げるため
吸入空気温度を上げるため太き（絞っている。即ち、制
御弁４６の開度Ｖはエンジン低回転程小さくなる設定と
なっている。

ステップ６８では開度信号Ｖが制御弁４６のアクチュエ
ータ４８に印加され、そのため制御弁４６はステップ６
６で設定される開度をとることになる。従って、低回転
域では第１ターボチヤージヤからの空気はインタークー
ラ４４を通過することなく制御弁４６を経て絞り作用に
より加熱されてエンジンに導入される。

！’１＝Ｐ２に到達した高回転域ではステップ６０よリ
ステップ７０に進み、切替弁３２がＯＮされ、次にステ
ップ７２に進み、切替弁４２はＯＮされる。

そのため、アクチュエータ３０のダイヤフラム室３０−
７に過給圧Ｐ２が導入されるため、第２排気バイパス弁
２８は急速開放され、アクチュエータ４０のダイヤフラ
ム室４０−３に過給圧Ｐ２が導入されるため吸気バイパ
ス弁３８は開放される。ステップ７４で吸気温度制御弁
４６の開度信号Ｖ・０と設定され、アクチュエータ４８
は制御弁４６を全閉とする。従って、エンジン高回転域
では第１ターボチヤージヤ１６からの空気は全量がイン
タークーラ４４を介して冷却されてエンジンに導入され
る。

尚、第１ターボチヤージヤ１６のタービン１６−４を迂
回する排気バイパス通路２０に設けられるバイパス弁２
２の開弁圧（スプリング２４−２により決まる）は第５
図の設定圧と同様の値に設定されている。そのため、Ｐ
１＝Ｐ２に到達後はアクチュエータ２４はコンプレッサ
１６−２の下流の圧力ＰＬを設定圧を維持するように制
御する。

第５図はスロットル弁１３が全開（ＷＱＴ）時のエンジ
ン回転数（ＮＵ）に対する吸気管圧力の変化を第１段目
のターボチャージャ１６のコンプレッサ１６−１の下流
の圧力（Ｐｉ）と、第２段目のターボチャージャ１８の
コンプレッサ下流の圧力（Ｐ２）について示している。

小容量のターボチャージャ１８はそのタービン１８−４
の駆動トルクが小さいため、そのコンプレッサ下流の圧
力Ｐ２はエンジン回転数ＮＥが低いうちから立ち上がり
、一方大容量のターボチャージ−ｙ、１６はそのタービ
ン１６−４の駆動トルクが大きいため、そのコンプレッ
サ下流の圧力Ｐｌは回転数ＮＨに対する立ち上がりが緩
慢となっている。

低回転域では切替弁３２はＯＦＦであるため、アクチュ
エータ３０の第２ダイヤフラム室３０−７に大気圧が導
入される。Ｑの点は所謂インターセプト点であるが、こ
のとき圧力Ｐ２のみが開弁に寄与するので、第２排気バ
イパス弁２８の開放は緩慢に行われる。インターセプト
点Ｑよりエンジン回転数が上昇するにつれて、大容量の
第２のターボチャージャ１６のコンプレッサ下流の圧力
Ｐｌも次第に上昇する。この間の領域は過給圧力に占め
る第２ターボチヤージヤ１６の寄与の割合が次第に高ま
る領域である。Ｒの回転数に達すると、小容量ターボチ
ャージャ１８による過給圧Ｐ２と大容量ターボチャージ
ャ１６による過給圧Ｐｌとが等しくなり、切替弁３２は
ＯＮされ、圧力Ｐｉが第２ダイヤフラム室３０−７に導
入され、ここの圧力も第２排気パイバ弁２８の開弁に寄
与し、バルブ２８の開放は急速に行われる。

第６図において実線はスロットル弁全開（ＷＯＴ）時に
おける回転数（ＮＥ）と負荷（Ｌ）と関係、およびこの
特性上の排気バイパス制御弁２８の開き始め（Ｑ）と、
開き終わり（Ｒ）との位置を示す。スロットル弁開度が
小さくなるにつれて、第２排気バイパス弁２８の開き始
め（Ｑ）と、開き終わり（Ｒ）との位置は高回転側に移
行し、夫々曲線ｑ、ｒで示す。線ｑより低回転、低負荷
側の■の領域は小容量ターボチャージャ１８の作動域で
あり、線ｑとｒとの間の■の領域は小容量ターボチャー
ジャ１８から大容量ターボチャージャ１６への移行域で
あり、線ｒより高回転、高負荷側の■の領域は大容量タ
ーボチャージャ１６の作動域を示す。

この発明の空燃比制御においては、高負荷域では空燃比
はベース値としてのリーン側の値に設定されるがこれは
先願である特願平１−１５６６８５号と同様に過給圧と
、排気ガス温度との兼ね合いによって適当な値に設定さ
れる。即ち、第７図はＡ、／Ｆ・２１に固定したときの
、ターボ過給圧力Ｐａ　　（ここにＰＢというのはエン
ジンに導入される点での吸気管圧力という意味である。

）と、エンジントルクＴｅ、燃料消費率ＳＦＣ、排気温
度Ｔ４および排気ガス中の炭化水素成分ＨＣの排出量と
の関係を示す。理論空燃比で燃焼する通常のターボチャ
ージャシステムでは、過給圧はせいぜい５００ｍｍＨｇ
であるが図から分かるように過給圧をこの値を越えて高
くする程、炭化水素成分ＨＣの排出量は減少し、安定な
燃焼を得ることができ、燃料消費率ＳＦＣはそれほど変
化しない。排気温度Ｔ、は過給圧を高くする程高くなる
が、これは過給圧との兼ね合いで空燃比を適当に希薄に
設定することにより問題とならない。即ち、理論空燃比
ベースの通常の過給システムではＡ／Ｆ＝２１程度の希
薄空燃比では混合気は安定に燃焼しないが、過給圧を通
常より大幅に高めることにより安定な燃焼を実現するこ
とができる。

第８図はエンジン回転数を一定（ＮＨ−４，６０ＯＲＰ
Ｍ）に維持し、かつ一定のトルクが得られるように過給
圧力Ｐ３を（イ）のように変えたときの、炭化水素ＩＣ
排出量（ロ）、排気温度Ｔ４（ハ）、燃料消費率ＳＦＣ
（ニ）の変化を示す。図から分かるように過給圧の増大
と空燃比Ａ／Ｆの増大とを連動することにより、炭化水
素成分ＨＣの排出量を抑制しつつ排気温度Ｔ４を下げる
ことができ、一方燃料消費率ＳＦＣはそれほど悪化がな
い。このように、過給圧を高めることにより希薄側での
燃焼を安定にかつ排気温度を増大させることなく行うこ
とができ、燃料消費率を向上させることができる。

第４図は燃料噴射ルーチンを示すフローチャートであり
、周知のようにこのルーチンはクランク角度センサ５２
からのクランク角度パルス信号によってエンジン燃料噴
射タイミング毎に実行される。ステップ７６では燃料噴
射量Ｔａｕの算出が行われる。この燃料噴射量Ｔａｕは
その負荷およびエンジン回転数において設定空燃比を得
るために燃料噴射弁１５から噴射される燃料の量である
。設定空燃比はリーン側の例えば２１．０であるが、こ
れは第７図、第８図より過給圧Ｐ６、排気温度Ｔ４との
兼ね合いにより所期の燃料消費率ＳＦＣが得られるよう
に決められる。この発明の高密度過給内燃機関では空燃
比の設定は通常の運転域ではリーン域である。通常の状
態とは、例えば、始動時やアイドル時において空燃比を
理論空燃比もしくはそれよりリッチに設定することがで
きるという意味である。そして、この発明では過給が充
分に行われない運転域において、空燃比のリーン程度を
薄めるととにも第２ターボチヤージヤ１８のコンプレッ
サ１８−２の下流の吸気管を吸気温度制御弁４６によっ
て絞ることによって、過給が充分片われていないため希
薄燃焼が良好に行われない運転域でもある程度のリーン
運転を可能としている。ここに過給が良好に行われない
運転域とは、例えば、過給圧が設定値（例えば過給圧力
比で２．０）の例えば６０％に満たない領域として定義
することができる。例えば、第６図においてラインＳ（
第５図にも同様のラインが見えている。）は過給圧が目
標値に到達し、第２排気バイパス弁２８が開弁を始める
ときのラインｑに対して６０％の過給圧を得ることがで
きるラインとすると、それより下側の領域はそれより上
側の領域より空燃比を理論空燃比よりリーン側ではある
が幾分リッチ側に修正している。ユの本来のリーン設定
より幾分リッチ側のリーン空燃比領域をリッチ化領域と
する。即ち、ステップ７８ではそのときの負荷および回
転数より決まる運転状態が第６図のラインＳの下側のリ
ッチ化領域に入っているか否か判別される。ラインＳの
上側にあるときは空燃比をリッチ側に補正する必要がな
（以下の８０および８２のステップを抜ける。

リーンの程度を弱めるＳより下側の領域にあるときはス
テップ８０に進み負荷、回転数より空燃比補正係数ＫＡ
Ｆの算出が行われる。この空燃比補正係数ＫＡＦは空燃
比をステップ７６で設定されるリーンの基本空燃比の設
定、例えば、Ａ／Ｆ＝２１を・幾分リッチ側に修正する
補正係数である。第９図は回転数を固定した場合の負荷
（Ｌ）に対する空燃比（Ａ／Ｆ）の変化を示しており、
Ｌｏを第６図の線Ｓに沿った負荷の点とするとそれより
負荷の大きい状態では空燃比は２１．０に固定され、そ
れより負荷が下がるにつれて空燃比が小さくなり、最終
的にはこの回転数では１８．０まで、小さくなる。

ステップ７６ではステップ７６で算出されるＴａｕにス
テップ８２で計算されるＫＡＦを掛は算したものがＴａ
ｕとされる。ステップ８４ではステップ８２で計算され
たＴａｕに相当する量の燃料が燃料噴射弁１５から噴射
されるように周知の燃料噴射信号形成処理が実行される
。

第９図は回転数を固定（例えば第６図のＮＨＯ）　した
とはきの負荷に対する吸気管圧力Ｐ３、エンジンに導入
される混合気の空燃比Ａ／Ｆ　、および吸気温度Ｔｌｌ
の変化を示す。第６図の曲線Ｓはそれより回転数が低い
ときはターボチャージャが過給を充分に行わない境界線
を示すが、ＮＥ＝ＮＥ１１のときのＬ＝Ｌ、のときの線
Ｓ上の負荷の値Ｌ＝Ｌ、より負荷が大きい高負荷領域（
ＷＯＴ）では空燃比は設定空燃比例えば２１．０に制御
される。Ｌ＜Ｌｏのとはきは空燃比Ａ／Ｆは設定値Ａ／
Ｆ・２１．０よりリッチ側に修正される。

即ち、第４図のステップ７６で算出されるＡ／Ｆ＝２１
．０とする燃料噴射量にステップ８０で計算されるＫＡ
Ｆが掛は算される。ＫＡＦの値は第ｉ０図に示すように
Ｌ＞Ｌ、ではＫＡＦ＝１．０であるが、それより負荷が
小さくなると１．０より大きくなり、トータルとしての
空燃比はＬ＝Ｌ、より負荷が下がると共に小る吸入空気
の温度を示す。高負荷領域では吸気バイパス弁３８は開
、吸気温度制御弁４６は閉で空気は全量がインタークー
ラ４４を通され、エンジンに導入される吸入空気の温度
ＴＩＩは低（制御される。Ｌ＜Ｌ、の低負荷領域では吸
気バイパス制御弁３８は閉鎖され、一方吸気温度制御井
４６の開度は負荷の減少とともに小さ（なるように制御
される（第３図ステップ６６）。そのため、負荷が小さ
くなると共に絞り程度が大きくなる。吸気を絞ることに
より温度が増大し、負荷の減少と共にエンジンに導入さ
れる吸気の温度は上昇するように制御される。この発明
では過給機により過給を強力に行い高密度の混合気を得
ることにより高負荷側でリーンに係わらず安定な燃焼を
図るものである。一方、低負荷側では過給機が充分に作
動しないため狙いとする高密度が得られないため高負荷
時のよさに安定なリーン燃焼は得られない。そこで、低
負荷時に吸気を吸気温度制御弁４６によって絞ることに
より吸気温度を上げて安定な燃焼を実現しようとするも
のである。即ち、第１１図は吸気管圧力Ｐ、Ｉと失火が
起こる空燃比Ａ／Ｆの下限との関係を示す。低負荷側で
は吸入空気圧力が低くなるので失火限界の空燃比は下が
り、それより希薄側では燃焼不能となる。一方、第１２
図は吸気温度Ｔ、と失火限界の上限空燃比Ａ／Ｆとの関
係を示し、吸気温度が上がるほど失火の上限空燃比を上
げることができる。そのため、この発明のように大きな
吸気管圧力Ｐを得ることができない部分負荷域において
吸気加熱を行うことによりＩＪ　−ン空燃比において低
負荷側でも燃焼改善を図ることができる。そして、低負
荷側でもなるべく安定にかつなるべくリーン側で運転す
るために、第９図のように部分負荷（Ｐａｒｔｉａｌ）
では負荷が下がる程空燃比のリッチ側への修正を大きく
かつ吸気温度を上げる特性としている。

第１３図の実施例では吸気加熱を行うため第１図の実施
例のように吸気を絞る代わりに電熱式の加熱装置８０を
設けている。吸気加熱装置８ｏはインタークーラ４４を
迂回する通路９ｏ内にインタークーラと並列に設置され
、切替弁８２はアクチュエータ８４に連結され、アクチ
ュエータ８４は高負荷時にはターボチャージャからの空
気をインタークーラ４４に通し、低負荷時には吸気加熱
装置８０に供給する。吸気加熱装置８ｏは例えば第１４
図に示すように構成され、即ち、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉ−ｔ
ｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅ
ｎｔ）特性を持つ板状のセラミックヒータ８ｏ−１が間
隔をおいて配置され、対抗したヒータ板８０−１の間に
波状のフィン８ｏ−２が配置される。吸気はフィン８０
−２の間を通過し、その通過の際にヒータ板８ｏ−１に
よって電気的な加温を受ける。ヒータの加温特性は第９
図と同様に負荷が低い程（言い換えれば吸気圧力Ｐａ　
＝吸気密度が小さい程）温度Ｔ、が高くなるように設定
される。このため、密度が低いほど強（加熱されること
になり、空燃比がリーンでも燃焼を良好に行わせること
が可能となる。

以上め実施例では大小二つのターボチャージャを直列に
設け、エンジン回転数によって小容量ターボチャージャ
から大容量ターボチャージャに切り換える所謂シーケン
シャルターボチャージシステムへの応用を説明したが、
この発明はターボチャージャが一つのシステムでも応用
することができる。第１５図はターボチャージャ１６が
一つのみ設けられ、排気バイパス制御弁２２はアクチュ
エータ２４に連結され、ターボチャージャ１６のコンプ
レッサ１６−１の下流の吸気圧力がスプリング２４−２
の設定に打ち勝つと第１排気バイパス弁２２が開けられ
る。コンプレッサ１６−２の下流にインタークーラ４４
と、インタークーラを迂回する通路９０が設けられ、切
替弁９２はアクチュエータ９４に連結され、アクチュエ
ータ９４は高負荷時は吸入空気をインタークーラ４４に
導くように切替弁９２を位置させ、低負荷時は切替弁９
２をバイパス通路９０を通過させるように位置する。低
負荷時にはインタークーラ４４を通らないため吸入空気
温度は高められ、吸気加熱と同等の効果が得られ、低負
荷時のリーンでの燃焼性を改善することができる。適当
な絞り効果による吸気加熱効果を得るため固定絞り９６
が設けられる。即ち、この実施例では第１実施例のよう
な開度可変の絞り弁、第２実施例のようなヒータ装置の
代わりに単純な絞りにより適当な昇温を行うものである
。

〔発明の効果〕

高過給を行うことにより吸気密度を上げて希薄燃焼を実
現する内燃機関において、過給機の作動が不十分なため
吸入空気が低密度となる低負荷運転時に吸気加熱を行う
ことにより、希薄運転が可能な領域を高負荷域だけでな
く低負荷域にも拡大することができ、燃料消費率の一層
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図は第１実施例におけるシステム全体概略図。 第３図は過給圧制御の大体の流れを説明するフローチャ
ート。 第４図は燃料噴射制御の大体の流れを説明するフローチ
ャート。 第５図はスロットル弁高開度域（ＷＯＴ）における大小
のターボチャージャの下流の圧力Ｐｉ、　Ｐ２のエンジ
ン回転数に対する変化を示すグラフ。 第６図はエンジン回転数と負荷とに対するターボチャー
ジャの各作動域を示す。 第７図は空燃比を固定したときの過給圧力に対するトル
ク、燃料消費率、排気温度、炭化水素排出量の変化を示
す図。 第８図はエンジン回転数を固定したときの空燃比に対す
る過給圧力、炭化水素排出量、排気温度、燃料消費率の
変化を示す図。 第９図はエンジン回転数を固定したときの吸気管圧力、
空燃比、吸入空気温度の設定を示すグラフＯ 第１０図はエンジン回転数を固定したときの負荷と空燃
比補正係数との関係を示すグラフ。 第１１図は吸気管圧力と失火限界の空燃比との関係を示
すグラフ。 第１２図は吸入空気温度と失火限界の空燃比との関係を
示すグラフ。 第１３図は第２実施例におけるシステム全体概略図。 第１４図は第１３図における吸気加熱装置の概略構成を
示す斜視図。 第１５図はシングルターボへの応用を示す第３実施例に
おけるシステム全体概略図。 １０・・・エンジン本体、１１・・・アクセルペダル、
１２・・・吸気管、１３・・・スロットル弁、１４・・
・排気管、 １６・・・第１（大容量）ターボチャージャ、工８・・
・第２（小容量）ターボチャージャ、２０・・・第１排
気バイパス通路、 ２２・・・第１排気バイパス弁、 ２４・・・アクチュエータ、 ２６・・・第２排気バイパス通路、 ２８・・・第２排気バイパス弁、 ３０・・・アクチュエータ、３２・・・電磁３方切替弁
、３６・・ご吸気バイパス通路、３８・・・吸気バイパ
ス弁、４０・・・アクチュエータ、４４・・・インター
クーラ４６・・・吸気温度制御弁、５０・・・制御回路
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の構成要素を備える希薄燃焼ガソリン内燃機関、 内燃機関に導入される空気を過給するための過給手段、 機関に燃料を供給するための燃料供給手段、空気および
   燃料の混合気を形成して内燃機関の燃焼室に供給する吸
   気系、 内燃機関に導入される混合気の空燃比を高負荷域、およ
   び低負荷域の少くとも一部の運転域において希薄側の空
   燃比となるように、燃料供給手段から供給される燃料の
   量を制御する燃料供給量制御手段、 過給手段の下流に設けられる吸気加熱手段、並びに、 低負荷運転域において吸気加熱手段を作動させ吸気加熱
   を行わせる吸気加熱制御手段。