JPH0463916A - エンジンの燃料制御装置 - 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） この発明はエンジンの燃料制御装置、特に作動室に直接
燃料を噴射する燃料噴射弁が備えられたロータリーエン
ジンの燃料制御装置に関する。

（従来の技術） 火花点火式のレシプロエンジンにおいては、燃焼室に臨
んで燃料噴射弁を配設することにより、シリンダ内に燃
料を直接噴射供給して層状吸気を形成し、これを火花点
火により着火燃焼させるようにしたものがある（例えば
、実開昭６０−１４２３５号公報参照）　これによれば
、点火プラグの近傍には燃料噴射弁から噴射された燃料
噴霧により濃混合気が偏在することになるので燃料の着
火性が良好となり、超希薄燃焼が可能となって燃費性能
が大幅に改善されることになる。

ソコテ、ロータリーエンジンにおいても、燃費性能等の
向上を目的として、層状吸気を利用することが考えられ
ている。その−案として、ロータハウジングにおける点
火プラグの配設位置の近傍に位！して、作動室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁を配設すると共に、点火プラグ
の先端着火部を上記燃料噴射弁の噴遂に臨んで配置する
構成が考えられている。これによれば、高圧噴射弁から
噴射された燃料噴霧により上記噴道内に濃混合気が生成
されて、この濃混合気が先ず着火されると共に、それに
よって生じた火炎が作動室内に伝播することにより、該
作動室で主燃焼が引き続いて発生することになる。これ
により、少ない燃料量でも燃焼が継続されることになっ
て、この種のロータリーエンジンにおいても、大幅な燃
費改善効果が期待されることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ロータリーエンジンにおいては、圧縮上死点
の直前のエキセントリックシャフト角位置で点火プラグ
が点火されるようになっているので、上記のように点火
プラグの近傍位置に燃料噴射弁を設置する場合には、作
動室内の高圧の圧縮空気に対抗して燃料の噴射ができる
ように、燃料噴射弁からの噴射圧も高める必要がある。

しかしながら、燃料供給用の燃料ポンプの吐出圧はエン
ジン回転数に依存しているので、エンジン回転数が極端
に低い始動時には該ポンプの燃圧が上がらず、したがっ
て燃料噴射弁からの燃料噴射量が少なくなって始動性が
損なわれるという新たな課題を発生することになる。

この発明は、ロータリーエンジンにおいて、作動室へ直
接燃料を噴射する燃料噴射弁を、ロータハウジングに設
けられた点火プラグの近傍に配設する場合に発生する上
記の問題に鑑みて、確実な始動性が得られる燃料制御装
置を実現することを目的としている。

（課題を解決するための手段） すなわち、本願の請求項１の発明（以下、第１発明とい
う）に係るエンジンの燃料制御装置は、ロータハウジン
グに設けられた点火プラグの近傍に位置して、作動室へ
直接燃料を噴射する燃料噴射弁を配設したものにおいて
、上記作動室に通じる吸気通路に燃料を噴射する第２の
燃料噴射弁を設！すると共に、始動時において燃料が着
火するまでは上記第２燃料噴射弁のみから燃料を噴射さ
せ、かつ燃料の着火後には当該作動室に臨んだ上記燃料
噴射弁からの燃料噴射を開始させる制御手段を有するこ
とを特徴とする。

また、本願の請求項２の発明（以下、第２発明という）
に係るエンジンの燃料制御装置は、ロータハウジングに
設けられた点火プラグの近傍に位置して、作動室に直接
燃料を噴射する燃料噴射弁を配設したものにおいて、始
動時に上記ロータハウジング内を回転するロータの圧縮
作動室前方の頂点が、上記燃料噴射弁の設置部位を通過
した直後に、該燃料噴射弁からの燃料噴射を開始させる
制御手段を有することを特徴とする。

（作　　　用） 第１、第２発明によれば、ロータハウジングに設けられ
た点火プラグの近傍に設置された燃料噴射弁から燃料が
噴射されるので、上記点火プラグの近傍には濃混合気が
偏在することになって、燃料量が少なくても確実な着火
が行われる。

そして、第１発明によれば、燃圧の上がらない始動時に
おいては燃料が着火するまでは、吸気通路に設置された
第２の燃料噴射弁から該通路に燃料が噴射されるので、
作動室には始動に必要な燃料が供給されることになって
確実な始動性を得ることが出来る。

また、第２発明によれば、始動時にはロータハウジング
内を回転するロータの圧縮作動室前方の頂点が、燃料噴
射弁の設置部位を通過した直後から燃料が噴射されるの
で、点火プラグが点火されるまでに十分な燃料の気化時
間が確保されることになって、この場合においても確実
な始動性を得ることが出来る。

（実　施　例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

まず、第１図により第１、第２実施例に共通するエンジ
ン１およびその制御システムについて説明すると、エン
ジン１は周知のロータリーエンジンであって、トロコイ
ド状の内周面が形成されたロータハウジング２と、その
両側に配置されたサイドハウジング３と、これらのハウ
ジング２，３によって画成されたトロコイド空間４に回
転自在に内装された概略三角形状のロータ５と、このロ
ータ５を偏心した状態で支承するエキセントリックシャ
フト６とを有すると共に、上記ロータ５が各頂点に設け
られたアペックスシール７・・・７を上記ロータハウジ
ング２の内周面に摺接させた状態でＸ方向（時計回り方
向）に遊星回転運動する構成とされている。

上記ロータ５の外周面には、中央部にロータリーセス８
・・・８を凹設した３つのロータフランク９・・・９が
形成されており、これら各フランク９・・・９がロータ
５の回転に伴って吸入、圧縮、燃焼、排気を行う作動室
１０　（１０１，１０２，１０ｓ）を上記トロコイド空
間４内に順次形成するようになっている。

上記ロータハウジング２には、第１、第２点火プラグ１
１．１２が上記ロータ５の回転方向に沿って前後に設置
されており、このうち回転方向の後方側（トレーリング
側）に位置する第１点火プラグ１１は、先端着火部１１
ａが上記トロコイド空間４を臨むように設置されている
。この第１点火プラグ１１よりも上記ロータ５の回転方
向の前方側（リーディング側）には、圧縮行程における
ロータフランク９によって形成される作動室１０内に燃
料を噴射する高圧噴射弁１３が配設されており、この高
圧噴射弁１３の噴道１４が上記ロータフランク９のロー
タリーセス８を指向するように上記トロコイド空間４に
臨んで開口されている。そして、上記第２点火プラグ１
２が、その先端着火部１２ｂを上記噴道１４に臨ませた
状態で配設されている。

また、エンジン１には上記各作動室１０が吸入行程にあ
るときに吸気を導入する吸気通路１５と、同じく各作動
室１０が排気行程にあるときに排気ガスを外部に排出す
る排気通路１６とがそれぞれ備えられており、このうち
吸気通路１５には、上流側から吸入空気を濾過するエア
クリーナ１７と、吸入空気量を検出するエアフローメー
タ１８と、吸入空気量ないしエンジン出力を制御する１
組のスロットルバルブ１９．１９と、該通路１５内に燃
料を噴射する低圧噴射弁２０とが設置されていると共に
、その下流端側か上記サイドハウジング３の壁面に開口
１５ａされている。

方、上記排気通路１６の上流端側は、ロータハウジング
２の内周面に開口されている。すなわち、第１図に示す
ように圧縮行程中の作動室１０を第１作動室１０□とす
ると、該作動室１０□よりも位相が遅れた吸入行程中の
第２作動室１０２内に吸気通路１５を介して吸気が導入
されると共に、同じく第１作動室１０１よりも位相が進
んだ排気行程中の第３作動室１０３内の排気ガスが排気
通路１６を通って排出されることになる。

なお、上記高圧噴射弁１３および低圧噴射弁２０には、
上記エキセントリックシャフト６に連係して駆動される
燃料ポンプ（図示せず）によって燃料が供給されるよう
になっている。

さらに、このエンジン１には、上記高圧噴射弁１３と低
圧噴射弁２０とによる燃料の噴射制御と、上記第１、第
２点火プラグ１１．１２の点火時期制御とを行うコント
ロールユニット２１が備えられている。このコントロー
ルユニット２１は、上記エアフローメータ１８からの吸
入空気量信号ａと、エンジン負荷を代表するスロットル
開度センサ２２からのスロットル開度信号すと、エキセ
ントリックシャフト角を検出するエキセントリックシャ
フト角センサ２３からのエキセントリックシャフト角信
号Ｃとを入力し、これらの信号ａ〜Ｃに応じて点火時期
制御と燃料制御とを行うようになっている。

ここでコントロールユニット２１によるエンジン１の運
転状態における点火時期制御および燃料制御の概略を説
明すると、まず前者の点火時期制御においては、コント
ロールユニット２１はスロットル開度信号すが示すスロ
ットル開度と、エキセントリックシャフト角信号Ｃから
求めたエンジン回転数とに基づいて現在の運転状態を判
定し、その運転状態に応じた最適の点火時期を設定する
。そして、この点火時期で点火されるように上記第１、
第２点火プラグ１１．１２に対して点火制御信号ｄを出
力する。

一方、後者の燃料制御においては、コントロールユニッ
ト２１は、第２図に示すように、スロットル開度とエン
ジン回転数とをパラメータとする全運転領域中に、全燃
料カット領域Ｉと、この全燃料カット領域Ｔに隣接した
半燃料カット領域■と、アイドル運転領域■と、それ以
外の通常噴射領域■とを設定すると共に、上記スロット
ル開度信号すとエキセントリックシャフト角信号Ｃとに
基づいて現在の運転状態がいずれの領域に属するかを判
定する。そして、半燃料カット領域■およびアイドル運
転領域■に属する運転状態では高圧噴射弁１３のみから
燃料が噴射され、それ以外の通常噴射領域■に属する運
転状態では高圧噴射弁１３および低圧噴射弁２０の双方
から燃料が噴射され、また全燃料カット領域■に属する
運転状態では上記再噴射弁１３．２０からの燃料噴射が
停止されるように、高圧噴射弁１３に対する第１燃料制
御信号ｅと低圧噴射弁２０に対する第２燃料制御信号ｆ
とをそれぞれ出力するようになっている。

そして、第１実施例においては、エンジン１の始動制御
が次のように行われるようになっている。すなわち、コ
ントロールユニット２１は、始動時において燃料が着火
するまでは上記低圧噴射弁２０のみから燃料を噴射させ
るように第２燃料制御信号ｆを出力すると共、燃料の着
火後には高圧噴射弁１３からも燃料を噴射させるように
第１、第２燃料制御信号ｅ、ｆをそれぞれ出力するよう
になっている。また、コントロールユニット２１は上記
第１〜第３作動室１０１〜１０３がそれぞれ圧縮上死点
（圧縮ＴＤＣ）を示す直前のエキセントリックシャフト
角位置で上記第１、第２点火プラグ１１．１２に対する
点火制御信号ｄを出力するようになっている。

次に、第１実施例の作用を説明する。

すなわち、コントロールユニット２１はエンジン１の運
転状態が第２図のアイドル運転華領域■に属するときに
は、高圧噴射弁１３に対して第１燃料制御信号ｅを出力
する。これにより、高圧噴射弁１３から唱道１４内に燃
料が噴射されると共に、その燃料噴霧が、例えば第１図
に示すように圧縮行程中の第１作動室１０１に対して流
入することになる。その場合に、上記燃料噴霧の一部が
上記唱道１４内に残留して、該唱道１４内に燃料の割合
が大きい濃混合気が形成されることになる。そして、こ
の濃混合気に第２点火プラグ１２で発生した点火火花が
引火することにより、唱道１４内で該濃混合気が着火さ
れて初期燃焼が発生すると共に、この火炎が唱道１４を
通って第１作動室１０１内に伝播することにより、該作
動室１０内で上記火炎を火種として主燃焼が発生するこ
とになる。したがって、上記高圧噴射弁１３から噴射さ
れる燃料噴射量の総量が少なくても、各作動室１０・・
・ＩＯにおいては主燃焼が持続して行われることになっ
て燃料消費量が大幅に削減される域■に属するときには
、高圧噴射弁１３からの燃料噴射に加えて、低圧噴射弁
２０からも吸気通路１５内に燃料が噴射されることにな
る。これにより、高圧噴射弁１３の唱道１４に形成され
た濃混合気が容易に着火されることになって良好な着火
性能が得られると共に、主燃焼に必要な燃料は低圧噴射
弁２０から供給することができるので、高圧噴射弁１３
からは点火に必要な最低限の燃料を噴射するだけでよく
、高圧噴射弁１３の異常加熱による熱害が防止されるこ
とにもなる。

そして、エンジン回転数が極端に低く上記燃料ポンプか
ら吐出される燃圧が低い始動時においては、コントロー
ルユニット２１からは低圧噴射弁２０に対する第２燃料
制御信号ｆのみが出力される。この第２燃料制御信号ｆ
は、上記第１作動室１０１に対しては、例えば第３図（
ａ）に示すように、上記エキセントリックシャフト角信
号Ｃが示すエキセントリックシャフト角が、この第１作
動室１０．の吸気上死点（吸気ＴＤＣ）より遅角側に位
相が９０°遅れたエキセントリックシャフト角位置から
出力され始められる。このため、燃圧が低くても上記低
圧噴射弁２０からは必要量の燃料が吸気通路１５に噴射
されると共に、この燃料が吸入空気と共に吸入行程にお
ける第１作動室１０＋に吸入されることになるので、該
第１作動室１０１が圧縮行程の後半に達するまでには燃
料と吸入空気が十分に混合されていることになる。

したがって、第３図（ｃ）に示すように、第１作動室１
０１の圧縮上死点の直前のエキセントリックシャフト角
位置でコントロールユニット２１から出力された点火制
御信号ｄを受けて第１、第２点火プラグ１１．１２に発
生した点火火花が、圧縮行程終期の第１作動室１０１の
混合気に引火されやすくなる。

なお、この間、第２作動室１０２に対しては、第３図（
ａ）の破線で示すように第１作動室１０１よりもエキセ
ントリックシャフト角で３６０゜遅れた位相角で第１燃
料制御信号ｅが出力され、また第３作動室１０３に対し
ても、同じく鎖線で示すように、それよりも更に３６０
°遅れた位相角で第１燃料制御信号ｅが出力されるよう
になっている。

そして、第３図（ｃ）の矢印アで示す点火制御信号ｄに
よって点火された第１、第２点火プラグ１１．１２の点
火火花により第１作動室１０１の混合気が着火したとす
ると、コントロールユニット２１は、第３図（ｂ）の実
線で示すように、第１作動室１０．の次の作動サイクル
における圧縮上死点よりも進角側に位相が９０°進んだ
エキセントリックシャフト角位置で高圧噴射弁１３に対
する第１燃料制御信号ｅの出力を開始した後、始動制御
を終了して通常制御に移る。この場合、エンジン１の着
火状態は、例えばエンジン回転数の変化によって判断さ
れることになる。したがって、エンジン回転数の上昇に
伴って燃圧が上昇することにより、高圧噴射弁１３から
は点火に必要な十分な量の燃料が噴射されて唱道１４内
に濃混合気が形成されると共に、はぼ同時に出力される
点火制御信号ｄに応じて発火する第２点火プラグ１２に
より、上記唱道１４内の濃混合気が容易に着火されるこ
とになる。なお、第３図（ｂ）の破線は第２作動室１０
２に対する第１燃料制御信号ｅの出力状態を示し、また
鎖線は第３作動室１０、に対する第１燃料制御信号ｅの
出力状態を示す。

以上のように、この第１実施例においては、燃圧が低い
始動時においては低圧噴射弁２０から吸気通路１５に対
して燃料が噴射されるので、圧縮行程における各作動室
１０には燃焼に必要な混合気が確実に形成されているこ
とになり、混合気への着火が確実に行われて良好な始動
性を得ること施例について説明する。

すなわち、この第２実施例においては、第１図における
高圧噴射弁１３からの燃料噴射時期が、始動時には圧縮
用の作動室１０を形成するロータフランク９のリーディ
ング側のアペックスシール７が、ロータハウジング２に
おける高圧噴射弁１３の唱道１４の開口部位を通過した
直後のエキセントリックシャフト角位置から開始される
ように設定されている。また、高圧噴射弁１３がらの燃
料噴射量も増量されるようになっている。

このような構成によれば、コントロールユニット２１は
、上記エキセントリックシャフト角信号Ｃが示すエキセ
ントリックシャフト角が、例えば第４図（ａ）に示すよ
うに、第１作動室１０．の圧縮上死点よりも進角側に位
相が９０’進んだエキセントリックシャフト角位置を示
すときに、高圧噴射弁１３に対する第１燃料制御信号ｅ
を出力する。したがって、第５図に示すように、第１作
動室１０１を形成するロータフランク９のリーディング
側に位置するアベ・Ｙクスシール７が、該作動室１０を
臨む高圧噴射弁１３の唱道１４の開口部分を通過した直
後から該噴射弁１３からの燃料噴射が開始されることに
なる。その場合に、燃圧が低くても燃料噴射量が増量さ
れていることにより唱道１４内には十分な量の燃料が噴
射されることになって、第１作動室１０！に対して始動
用の燃料が供給されると共に、唱道１４内に残った燃料
も該作動室１０＋が圧縮上死点に近づくまでには十分に
気化することになって、該唱道１４内に濃混合気が形成
されていることになる。したがって、第４図（ｄ）に示
すように、第１作動室１０、の圧縮上死点の直前のエキ
セントリックシャフト角位置でコントロールユニット２
１から出力された点火制御信号ｄを受けて第２点火プラ
グ１２で発生する点火火花が、上記唱道１４内の混合気
に引火されやすくなる。

なお、コントロールユニット２１からは、上記エキセン
トリックシャフト角信号Ｃが示すエキセントリックシャ
フト角が、第４図（ｂ）に示すように、第２作動室１０
□の圧縮上死点よりも進角側に位相が９０°進んだエキ
セントリックシャフト角位置を示すとき、丈なエキセン
トリックシャフト角が、第４図（ｃ）に示すように、第
３作動室１０３の圧縮上死点よりも進角側に位相が９０
°進んだエキセントリックシャフト角位置を示すときに
も、高圧噴射弁１３に対する第１燃料制御号ｅをそれぞ
れ出力されるようになっている。

丈な、これら第２、第３作動室１０ｚ、１０３の各圧縮
上死点の直前のエキセントリックシャフト角位置におい
ても、第４図（ｄ）に示すように上記コントロールユニ
ット２１から点火制御信号ｄが出力されるようになって
いる。

そして、コントロールユニット２１は、このような制御
をエンジン１が完爆したと判定するまで繰り返して実行
する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ロータリーエンジンにお
いて、エンジンの運転状態においてはロータハウジング
に設けられた点火プラグの近傍に設置された燃料噴射弁
から燃料が噴射されるので、上記点火プラグの近傍には
濃混合気が偏在することになって、燃料量が少なくても
確実な着火が行われることになって燃費性能が大幅に向
上することになる。

そして、第１発明によれば、燃圧の上がらない始動時に
おいては燃料が着火するまでは、吸気通路に設置された
第２の燃料噴射弁から燃料が噴射されるので、作動室に
は始動に必要な燃料が供給されることになって確実な始
動性を得ることが出来る。

また、第２発明によれば、始動時にはロータハウジング
内を回転するロータの圧縮作動室前方の頂点が、燃料噴
射弁の設置部位を通過した直後から燃料が噴射されるの
で、点火プラグが点火される才でに十分な燃料の気化時
間が確保されることになって、この場合においても確実
な始動性を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は第１、第
２実施例に共通するエンジン制御システム図、第２図は
同じく第１、第２実施例に共通する運転状態における燃
料制御の領域図、第３図は第１実施例における始動制御
のタイムチャート図、第４図は同じく第２実施例におけ
る始動Ｉｌｌのタイムチャート図、第５図は第２実施例
の作用を示す要部概略断面図である。 １・・・エンジン、２・・・ロータハウジング、５・・
・ロータ、７・・・アペックスシール（頂点）、１０・
・・作動室、１２・・・第２点火プラグ、１３・・・高
圧噴射弁（燃料噴射弁）、１５・・・吸気通路、２０・
・・低圧噴射弁（第２燃料噴射弁）、２１・・・コント
ロールユニット（制御手段）。 ・９１証ヨ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータハウジングに設けられた点火プラグの近傍
   に位置して、作動室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を
   備えたエンジンの燃料制御装置であって、上記作動室に
   通じる吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁を設
   置すると共に、始動時において燃料が着火するまでは上
   記第２燃料噴射弁のみから燃料を噴射させ、かつ燃料の
   着火後には当該作動室に臨んだ上記燃料噴射弁からの燃
   料噴射を開始させる制御手段を有することを特徴とする
   エンジンの燃料制御装置。
2. （２）ロータハウジングに設けられた点火プラグの近傍
   に位置して、作動室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を
   備えたエンジンの燃料制御装置であって、始動時に上記
   ロータハウジング内を回転するロータの圧縮作動室前方
   の頂点が、上記燃料噴射弁の設置部位を通過した直後に
   、該燃料噴射弁からの燃料噴射を開始させる制御手段を
   有することを特徴とするエンジンの燃料制御装置。