JPH0913999A - 火花点火4サイクル式の機関の吸気を制御するための方法と装置 - Google Patents

火花点火4サイクル式の機関の吸気を制御するための方法と装置

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JPH0913999A
JPH0913999A JP8156566A JP15656696A JPH0913999A JP H0913999 A JPH0913999 A JP H0913999A JP 8156566 A JP8156566 A JP 8156566A JP 15656696 A JP15656696 A JP 15656696A JP H0913999 A JPH0913999 A JP H0913999A
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combustion
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料直接噴射式火花点火4サイクル機関にお
いて、過剰空気中における燃焼である成層方式と、理論
混合比燃焼に相当する均等方式との変更を簡単な機械的
方法で達成する。 【解決手段】 燃焼室1に燃料の直接噴射を行う火花点
火4サイクル式の機関の吸気を制御するための装置であ
って、この装置には、絞り手段9を備えている主管2
と、この主管2から分かれかつそれぞれが燃焼室1に開
口している少なくとも第1と第2の吸気管3,4と、絞
り手段8を備えておりかつ主管の絞り手段9より下流に
開口している吸気管に排気ガスを戻して再循環させるた
めの再循環管7と、そして燃焼室に供給される空気流を
制御するための制御手段とが含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料直接噴射の火
花点火4サイクル式の機関の分野に関するものである。
より正確には、本発明は吸気の制御、特に上記のような
機関における空気流の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】可燃性の空気燃料混合物が燃焼室の一部
に閉じ込められ、そして燃焼室の他の部分は空気、また
は空気と再循環された燃焼済みのガスとの混合物で満た
されている成層燃焼と呼ばれる燃焼が、火花点火4サイ
クル式の機関におけるガソリン直接噴射の開発によって
可能になっている。この成層方式操作によって、部分負
荷におけるボードロシャのサイクルの効率の非常な低下
の原因になるポンピングループを火花点火4サイクル式
の機関より除くことができる。しかし、特に触媒による
汚染の除去のために、機関はこうした方法で永続的に作
動させることはできない。したがって、機関の様々な操
作方法、すなわち主として成層燃焼方式と均等混合燃焼
方式は、機関に供給される空気流を制御するためのシス
テムによって制御されなければならない。
【0003】従来から、このよく知られている機能は電
動スロットルによって果たされている。この場合、車両
のトルク要求量はポテンショメータにより制御計算機に
転送され、そしてこの計算機が入力されたデータとその
プログラミングの作用として上記の機関操作方法のどち
らかを始動させる。実際上、この解決法には、計算機と
そのインタフェース、そのプログラミングという費用の
問題がある。始動機能またはある操作方法から別の操作
方法への切換えはもはや車両の運転者によってではな
く、計算機を含む電子システムによって制御されるの
で、安全性もまた問題になってきている。言い換えれ
ば、機関内の空気流はもはや機械的連係によって制御さ
れてはいず、したがって、運転者によって制御されては
いない。
【0004】燃焼室の掃気を改良するために、更にもう
一つの吸気管を付け加え、この吸気管によって、加圧空
気が機関の作動状況に応じて制御される方法で噴射され
ることも、米国特許US−4,192,262号により
よく知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の幾つかの公知の
システムの欠点は、全てが比較的に精巧であり、そのた
めに費用が増大することである。本発明は特に上述の幾
つかの問題を解決することができる。実際に、本発明は
吸気流の制御問題に対して、主として機械的でありそし
て簡単な解決法を提案することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は従って、
燃焼室に燃料の直接噴射を行う火花点火4サイクル式の
機関の吸気を制御するための装置であって、この装置に
は、絞り手段を備えている主管と、この主管から分かれ
かつそれぞれが燃焼室に開口している少なくとも第1と
第2の吸気管と、絞り手段を備えておりかつ主管の絞り
手段より下流に開口している吸気管に排気ガスを戻して
再循環させるための再循環管と、そして燃焼室に供給さ
れる空気流を制御するための制御手段とが設けられてい
る、燃焼室に燃料の直接噴射を行う火花点火4サイクル
式の機関の吸気を制御するための装置を供することであ
る。
【0007】本発明によれば、上記の空気流制御手段
は、バイパスとして主管上に、その絞り手段の辺りに取
り付けられているバイパス管であって、主管とほぼ同じ
断面を有するバイパス管と、機関の作動状況に応じて少
なくとも上記バイパス管を密封するための密封手段とを
備えている。特に、第2の吸気管は逆止め弁を備えてお
り、そしてバイパス管は絞り手段を持っている。
【0008】本発明の1つの実施の形態では、密封手段
はバイパス管と第2の吸気管との連結部に配置され、そ
して選択的に上記の2つの管のいずれかを密封すること
ができる。本発明のもう1つの実施の形態によれば、上
記バイパス管は多気筒機関の吸気マニホルドより上流に
配置される。
【0009】本発明はまた、前述の請求項のいずれか1
つに記載されている装置によって実行される制御方法で
あって、この方法は機関の少なくとも2つの操作方法に
したがって吸気流を異なる方法で制御することである制
御方法に関するものである。より正確には、上記の2つ
の操作方法はそれぞれ成層燃焼と均等燃焼に対応する。
本発明によれば、成層燃焼では、各吸気管を通りそして
/もしくはバイパス管を通って空気が燃焼室に供給され
る。そして、排ガス再循環を伴う成層燃焼では、空気と
再循環排ガスの混合物が第1の吸気管を通って燃焼室に
供給される。
【0010】均等燃焼では、燃焼室に供給された空気は
共通の主管を通り、次に同時に第1の吸気管と第2の吸
気管だけを通って供給され、その際バイパスは絞り手段
によって閉じられているのが、有利である。また、排気
ガス再循環を伴う均等燃焼では、空気は主として第2の
吸気管を通して供給されるが、空気と再循環ガスの混合
物は主として第1の吸気管を通って供給され、このとき
バイパスは絞り手段により閉じられている。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴や利点および詳
細は、添付の図面を参照して非限定的な例に基づきなさ
れる以下の説明により明瞭になろう。図1によれば、空
気は、従来のように吸気口5、6の数と同数の吸気管に
分岐される主管を通して、燃焼室1に供給される。ここ
では、2つの吸気管は3および4の参照番号を付けられ
ている。排気ガスを再循環するための排ガス再循環管7
は2つの吸気管3、4の1つに開口する。排ガス再循環
管7は絞り手段8を備えていることが好ましい。また、
従来のようにアクセルペダルを踏むときに運転者が求め
るトルクに相当する、通常は「スロットル」と呼ばれる
絞り手段9は主管2に取り付けられている。
【0012】本発明では、バイパス管10は、主管2の
絞り手段9の辺りにおいてこの主管2にバイパスとして
取り付けられている。バイパス10は主管2にほぼ等し
い断面を有する。また、少なくとも上記のバイパス管1
0を密封するために、密封手段11が備えられている。
【0013】図1では、密封手段11は、吸気管4に開
口しているバイパス管10内に配置されている弁から成
る。この場合、逆止め弁12は再循環ガスを受け入れな
い吸気管4に配置されているので、逆止め弁12がこの
密封手段である弁11の作動に連動していることが好ま
しい。
【0014】図2に示されている本発明の実施の形態
は、バイパス管10の位置に関して上記の実施の形態と
異なっている。この図ではバイパス管10の両端は、絞
り手段であるスロットル9の両側において、主管2に開
口している。図1のように密封手段11はバイパス管1
0に配されているが、この場合は逆止め弁を追加する必
要はない。
【0015】図3は、吸気管4とバイパス管10の絞り
に関して図1とは異なる本発明の実施の形態を示してい
る。より正確には、この図ではスロットルの形態である
単一の絞り手段14が、密封手段としての弁11と逆止
め弁12の代わりに備えられている。スロットル14
は、所望の操作方法にしたがって、バイパス管10また
は吸気管4を密封することができる「オンオフ制御」ス
ロットルである。
【0016】図4は特に、多気筒機関に対する本発明の
応用に関するもので、図4の場合では特定の入口15
a、15b、15c、15dを経由して各気筒に空気そ
して/または燃料混合気を配分するマニホルド15の上
流に、バイパス管10が配置されている。
【0017】以下に、本発明による制御装置の操作を上
記の実施の形態との関連において説明する。最初に示さ
れているように、当該の機関の2つの主要な操作方法、
すなわち成層方式と均等方式において、簡単で、信頼性
が高くそして経済的な方法で吸気の流れを制御可能にす
ることが、課題である。実際に、この2つの方式はそれ
ぞれ、排気ガスを吸気管に戻して再循環させるか、否か
に基づいて2つの異なる操作に分かれる。排ガス再循環
なし(EGRなし)の成層方式では、絞り手段である弁
8は閉じられており、そのとき弁11は、吸気口5およ
び6がそれぞれ全空気流を受け入れるように、開いてい
る。図3の実施の形態では、スロットル14によってバ
イパス管10が開かれており、同様な結果になる。
【0018】しかし、図1では、もし逆止め弁12が用
いられていれば、バイパス管10に関連する吸気口6の
みが空気を受け入れる。EGRを伴う成層方式では、絞
り手段である弁8は開いておりそしてバイパス管10は
密封されていない。図1においては、もし逆止め弁12
が用いられていれば、吸気口5は空気とEGR(再循環
排ガス)の混合物を受け入れ、その結果、EGRは燃焼
室内で層を成すようになる。図3では、吸気管4を形成
しかつバイパス管10を開口することによって同様な構
造が得られる。
【0019】EGRなしの均等方式では、弁8が閉じら
れそして(弁11またはスロットル14によって)バイ
パス管10が密封される。これは、2つの吸気管3およ
び4を経由して対称的な空気流を燃焼室に送ることによ
って燃焼室内に均等な混合状態を実現する従来の火花点
火4サイクル式の機関の作動の場合である。EGRを伴
う均等方式では、バイパス管10は密封されているが、
弁8は開けられている。もし逆止め弁12が用いられて
いれば(図1の場合)、EGRはこのとき吸気管3を通
って流れるだけであり、これは均等方式を維持しなが
ら、EGRを成層化する方法である。
【0020】
【発明の効果】このようにして、絞り手段8と密封手段
11(または図3の場合では絞り手段8と14)を適宜
制御することによって、今まで電気的または電子的な手
段によって達成されていた所望の操作方法の全てを、簡
単でかつ機械的な方法で実現できる。上記の弁は「オン
オフ制御」方式で動作を制御できるので、その操作と同
様にその制御も簡単である。これは従来の技術に比較す
れば真の単純化をもたらすものである。言い換えれば、
燃料直接噴射の火花点火4サイクル式の機関における燃
焼室への吸気流の管理と制御は本発明によって完全に達
成される。
【0021】2つの操作方法のそれぞれ、すなわち、全
吸気流でかつ過剰空気中における燃焼である成層方式と
そして理論混合比燃焼に相応する均等方式とは、完全に
実現される。更に、操作方法の変更はほとんど瞬間に実
施でき、このようにして現在の機関の要求条件を完全に
満たす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態による制御装置の略図で
ある。
【図2】本発明のもう1つの実施の形態による装置の略
図である。
【図3】本発明の更にもう1つの実施の形態に関する略
図である。
【図4】本発明の多気筒機関への応用の略図である。
【符号の説明】
1 燃焼室 2 主管 3,4 吸気管 5,6 吸気口 7 排ガス再循環管 8 絞り手段(弁) 9 絞り手段(スロットル) 10 バイパス管(バイパス) 11 密封手段(弁) 12 逆止め弁 14 絞り手段(スロットル) 15 マニホルド 15a,15b,15c,15d 入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 35/10 311 F02M 35/10 311E 69/00 360 69/00 360C F16K 15/02 F16K 15/02

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絞り手段(9)を備えかつ燃焼室(1)
    の中または近傍に開口している主管(2)と、前記燃焼
    室(1)に供給される吸気流を制御するための空気流制
    御手段とを有する燃焼室に燃料の直接噴射を行う火花点
    火4サイクル式の機関の吸気を制御するための装置にお
    いて、前記空気流制御手段には、前記絞り手段(9)の
    辺りにおいて前記主管(2)にバイパスとして取り付け
    られ、前記主管(2)とほぼ等しい断面を有するバイパ
    ス管(10)と、前記機関の作動状況に応じて少なくと
    も前記バイパス管(10)を密封することができる密封
    手段(11),逆止め弁(12),及び絞り手段(1
    4)とが設けられている火花点火4サイクル式の機関の
    吸気を制御するための装置。
  2. 【請求項2】 更に、主管(2)から分かれている少な
    くとも第1の吸気管(3)および第2の吸気管(4)
    と、1つの絞り手段(8)を備えかつ前記主管の絞り手
    段(9)より下流に開口している管であって、排ガスを
    吸気口に戻して再循環させるための排ガス再循環管
    (7)とを有する請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 第2の吸気管(4)が1つの逆止め弁
    (12)を備えそしてバイパス管(10)が1つの密封
    手段(11)を有する請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 絞り手段(14)がバイパス管(10)
    と第2の吸気管(4)との連結部に配置され、そして選
    択的に前記バイパス管(10)と吸気管(4)のいずれ
    かを密封することができる請求項2または3記載の装
    置。
  5. 【請求項5】 バイパス管(10)が多気筒機関の吸気
    マニホルド(15)より上流に配置される請求項1記載
    の装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載され
    ている装置によって実行される制御方法であって、該方
    法が機関の少なくとも2つの操作方法にしたがって空気
    流を異なる方法で制御することからなる制御方法。
  7. 【請求項7】 2つの操作方法がそれぞれ成層燃焼と均
    等燃焼に対応する請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 成層燃焼では、各吸気管を通りそして/
    もしくはバイパス管を通って空気が燃焼室に供給される
    請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 排ガス再循環を伴う成層燃焼では、空気
    と再循環ガスの混合物が第1の吸気管を通って燃焼室に
    供給される請求項8記載の方法。
  10. 【請求項10】 均等燃焼では、燃焼室に供給された空
    気は共通の主管(2)を通り、次に同時に第1と第2の
    吸気管(3、4)だけを通って供給され、その際バイパ
    ス管(10)は絞り手段(11)によって閉じられてい
    る請求項6または7記載の方法。
  11. 【請求項11】 排気ガス再循環を伴う均等燃焼では、
    空気は主として第2の吸気管(4)を通して供給される
    が、空気と再循環ガスの混合物は第1の吸気管(3)を
    通って供給され、このときバイパス管(10)は絞り手
    段により閉じられている請求項6または7記載の方法。
JP8156566A 1995-06-19 1996-06-18 火花点火4サイクル式の機関の吸気を制御するための方法と装置 Pending JPH0913999A (ja)

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