JPS5851134B2 - 燃料噴射式エンジンの過給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの過給装置、とくに燃料噴射式エン
ジンに過給装置を適用した場合の燃料制御の精密化に関
するものである。

従来より、主吸気通路に加えて過給通路を設け、主吸気
通路からの自然吸気に加えて、エンジンにより駆動され
る過給機によって加圧した空気もしくは混合気を過給気
として補助的に過給通路から燃焼室内に供給することに
より、エンジンに対する充填効率を向上させ、エンジン
の出力性能の向上を図るようにしたエンジンの過給装置
は公知である（例えば特開昭５３−２４９１３号公報参
照）。

かかるエンジンの過給装置では、過給機により補助的に
供給される過給気は、その圧力が高い為に主吸気通路の
自然吸入を阻害するという問題、いわゆる過給気の主吸
気通路への吹き返しが生じ、充分な過給効果が得られな
かった。

このため、過給通路の過給機下流に、過給通路をエンジ
ンの回転に同期して開閉するタイミングバルブを設け、
主吸気通路による吸気行程の終了時もしくはその直前、
直後に過給通路による過給を行なうように、過給通路の
開閉のタイミングを制御するようにしたものが提案され
ている。

ところで、この種の過給装置を燃料噴射式のエンジンに
適用する場合には、過給装置によって供給する過給気量
自体も燃料噴射量の正確な設定には重要な要素であるた
め、エアフローメータ等の空気量検出装置を介設した吸
気通路をその下流においてスロットルバルブを介設した
主吸気通路と過給機を介設した過給通路とに分岐させ、
エンジンの燃焼室に供給される空気の総量を空気量検出
装置によって検出し、その総空気量に応じて噴射燃料量
を制御する必要がある。

しかしながら、過給通路に持込まれた空気の全量は必ら
ずしも燃焼室に供給されるとは限られず、過給機により
吐出される加圧空気量が過剰である場合にはリリーフし
てやる必要がある。

その場合、上記ＩＪ ＩＪ−フェアは、消音のためエア
クリーナに還流してやるのが一般的であるが、リリーフ
エアをエアクリーナに還流させた場合には、ＩＪ ＩＪ
−フェアが空気量検出装置を再通過することとなるため
、空気量検出装置はエンジンの燃焼室に供給される実際
の空気量よりは多い空気量を検出し、燃料噴射量が過剰
となってエンジンのエミッション性能、燃費性能を悪化
する問題がある。

本出願人は、かかる問題に鑑みて、過給機下流に連通す
るＩＪ ＩＪ−フ通路の放出口を空気量検出装置の下流
と過給機の上流の間の吸気通路に開口させ、一度計量し
た空気を重ねて計量することなく正確な燃料制御を可能
とした燃料噴射式エンジンの過給装置を既に提案してい
る（特願昭５４６４７６１号参照）。

一方、過給通路の過給機下流にタイミングバルブを介設
したエンジンの過給装置では、タイミンクバルブのバル
ブ本体とその軸受との間に不可避的に存在するクリアラ
ンスを通しての空気の出入が無視できず、過給機から吐
出された加圧空気が外部に洩出して、空気量検出装置に
より検出した空気量より減少してしまい、或いは、過給
通路を介してタイミングバルブの下流側に作用する吸気
負圧によって、外部の空気が吸い込まれ、そのため検出
した空気量より実際の空気量が増加するといった問題が
あり、かかる空気量の増減により、燃料噴射装置によっ
て噴射される燃料に過不足を生じ、燃料制御が正確に行
なえない不具合があった。

したがって、本発明は、かかる不具合を解消するため、
過給通路の途中に介設するタイミングバルブのバルブ本
体を軸受する軸受の内側で、バルブ本体の外周面をわず
かなりリアランスで囲繞するハウジングの内周面と、バ
ルブ本体の外周面の少なくとも一方に環状の溝を形成す
る一方、この環状溝によって形成される環状の空間を空
気量検出装置下流で、かつ過給機およびスロットルバル
ブの上流の吸気通路とを連通ずる連通路を設け、外部に
流出しようとする加圧空気に対してその空気をトラップ
し、連通路によって環状の空間から、空気量検出装置下
流の吸気通路に戻すことにより、一旦計量した空気を再
度計量しないようにし、また外部から流入しようとする
空気に対しては、連通路を介して空気量検出装置下流の
吸気通路の空気を持ち込むことにより、外部からの流入
空気を吸気通路内の計量した空気で置き換え、もって、
空気量検出装置によって計量した空気量と燃料噴射量と
を正確に対応させることができる燃料噴射式エンジンの
過給装置を提供することを目的としている。

以下、より具体的に図示の実施例について本発明を説明
する。

第１図において、Ｅはピストン１の往復動でクランク軸
２を回転させるようにしたレシプロエンジン、３はエア
クリーナ４を介して外部の空気を吸入する吸気通路、５
は吸気通路３に介設したエアフローメータよりなる空気
量検出装置、６，７は吸気通路３の空気量検出装置５の
下流において分岐させて形成した主吸気通路および過給
通路である。

主吸気通路６には上流にスロットルバルブ８を介設する
とともに、下流には、空気量検出装置５によって検出さ
れた吸入空気の総量に応じてコンピュータ９により設定
された燃料量を主吸気通路６に噴射するインジェクタ１
０を設け、吸気弁１１によって主吸気ポート１２が開か
れるごとに燃焼室１３の吸気負圧に応じてスロットルバ
ルブ８の開度に応じた空気と、インジェクタ１０により
噴射された燃料を燃焼室１３に供給する。

一方、過給通路７には、エンジンＥにより、駆動される
ベーンタイプのエアポンプよりなる過給機１４をその上
流に設けて、過給気としての加圧空気を吐出するように
するとともに、過給機１４の下流には、過給量をエンジ
ンＥの負荷に応じてコントロールする過給気コントロー
ルパル７’１５を介設し、さらに過給気コントロールバ
ルブ１５の下流には、ロータリバルブよりなるタイミン
グバルブ１６を介設し、燃焼室１３に開口した過給ポー
ト１７による過給のタイミングを制御する。

このタイミングバルブ１６は、その回転軸に固定したプ
ーリ１８とエンジンＥの出力軸１９との間に懸張したタ
イミングベルト２０により、エンジンＥの回転に同期し
て駆動され、主吸気通路８による吸気行程がはビ終了す
る時点から、圧縮行程の初期の時点の間、過給通路７を
連通して、過給機１４により供給される過給気を燃焼室
１３に供給する。

また、上記過給通路７に対しては過給機１４と過給気コ
ントロールバルブ１５０間の部分の過剰の過給気を過給
機１４の上流にＩＪ ＩＪ−フするＩＪ ＩＪ−フ通路
２１を設けるとともに、リリーフ通路２１の途中には、
チェックボールタイプのＩＪ ＩＪ −フバルブ２２を
介設し、さらに、後述するようにタイミングバルブ１６
に設けた環状の空間と、過給機１４の上流とを連通ずる
連通路２３を設け、過給気のＩＪ ＩＪ−フ系を構成す
る。

なお、第１図において、２５は排気弁２６によって開閉
される排気ポート、２７は排気通路、２８は排気通路２
７に介設した触媒式の排気ガス浄化装置である。

第２図および第３図に示すように、上記タイミングバル
ブ１６は、円柱状のバルブ本体３０をハウジング３１内
に支持した２つの軸受３２ 、３３によって軸廻りに回
転自在に軸受し、バルブ本体３０の軸方向に穿設した軸
穴３４内に、上流側過給通路７からの過給気を受入れ、
バルブ本体３０の胴部に上記軸穴３４に連通させて開設
した流出口３５が、ハウジング３１に設けた流出口３６
と合致したときに、軸穴３４に受入れた過給気を径方向
に流出させるようにし、バルブ本体３０と同軸の回転軸
３０ａを、前述した如くベルト駆動することにより、バ
ルブ本体３０をハウジング３１に対して回転駆動するよ
うにした基本構造を有する。

上記ハウジング３１の軸方向の一端は、上流側過給通路
７の連結フランジ７ａにガスケット４３を間にして固定
することにより外部に対してシールする一方、ハウジン
グ３１の軸方向の他端側の軸受３３の内側の内周部には
、バルブ本体３０の周囲を囲繞する環状の溝３７を設け
て環状の空間３８を形成するとともに、環状の溝３７の
両側には、環状のスリット溝３９．４０を並設して、軸
受３３を通して出入しようとする空気に対してラビリン
ス効果を与える。

前述した如く、環状の空間３８は、連通路２３によって
過給機１４上流の過給通路７と連通する。

４１，４２はバルブ本体３０とハウジング３１の内周面
との間のクリアランスで、上記連通路２３の通路面積は
少なくともクリアランス４２の通路面積より大きく設定
している。

バルブ本体３０とハウジング３１の内周面との間には不
可避的にクリアランス４１，４２が存在することにより
、上記環状の空間３８にクリアランス４１を通して、過
給圧が作用する。

その場合、環状空間３８はクリアランス４１を通して流
入する過給気をトラップして軸受３３側のクリアランス
４２を通して外部に流出するのを防ぎ、そしてクリアラ
ンス４２０通路面積より大きな通路面積を有している、
つまり流動抵抗の小さい連通路２３を通して、過給機１
４上流の過給通路７にリリーフする。

一方、ハウジング３１の流出口３６を通して吸気負圧が
、環状空間３８に作用するが、その場合には、流動抵抗
が小さい連通路２３を通して過給機１４の上流側の空気
を持込み、軸受３３側のクリアランス４２を通して流入
する外気を阻止する。

したがって、いずれの場合にも、上記環状空間３８は、
空気の外部への流出、外部からの流入を阻止することが
できる。

なおこの環状空間３８はバルブ本体３０に形成してもよ
い。

こうして形成した環状空間３８を出入する空気は、連通
路２３によって過給機１４上流の過給通路７との間で出
入させるようにしているため、空気量検出装置５によっ
て計量した吸入空気量を増減させることなく、主吸気通
路６および過給通路７によって燃焼室１３に供給するこ
とができる。

このため、空気量検出装置５によって計量された吸入空
気量に応じてコンピュータ９により決定されるインジェ
クタ１０の燃料噴射量は、吸入空気量全体として常に一
対一に対応し、したがって、燃焼室１３内の混合気の空
燃比は常時正確に設定空燃比に制御することができる。

上記の実施例では、タイミングバルブを、軸方向に過給
気を流入させ、径方向に流出させるロータリバルブとし
て構成したが、回転軸と直交する方向に貫通させた連通
穴によって過給通路を開閉するようにしたロータリバル
ブとしてもよい。

さらに以上のタイミングバルブはバルブ本体が回転する
回転式のものであるが、タイミングバルブとしては回転
式のものに限らず、ポペット式のタイミングバルブであ
ってもよい。

また、環状空間３８に連通ずる連通路２３は、過給機１
４上流の過給通路７に連通させたが、空気量検出装置５
と、主吸気通路６のスロットルバルブ８と、過給通路７
の過給機１４との間の吸気通路部分であれば、任意の位
置に連通させることができる。

また上記各実施例においては主吸気通路６および過給通
路７を夫々独立して燃焼室１３に接続したものについて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば前記特開昭５３２４９１３号公報に記載されてい
るように、主吸気通路と蝉給通路とを合流させたうえで
燃焼室に接続したものにも適用しうる。

以上説明したことから明らかなように、本発明は、燃料
噴射式エンジンの過給装置において、過給通路にタイミ
ングバルブを介設した場合に、タイミングバルブ本体と
軸受との間に不可避的に存在するクリアランスを通して
外部との間に出入する空気を遮断するため、バルブ本体
を軸受する軸受の内側で、バルブ本体の外周面をわずか
なりリアランスで囲繞する・・ウジングの内周面と、バ
ルブ本体の外周面の少なくとも一方に環状の溝を形成し
て環状の空間を形成するとともに、この環状の空間を連
通路によって、空気量検出装置と主吸気通路のスロット
ルバルブと過給通路の過給機の三者によって区切られる
吸気通路部分に連通した燃料噴射式エンジンの過給装置
を提供するものである。

したがって本発明によれば、空気量検出装置によって計
量した吸入空気の全量を、タイミングバルブから外部に
流出させることなく、また２重に計量することなしに燃
焼室に持込むことができ、したがって、燃料噴射量と常
に正確に対応させることができるため、空燃比を設定空
燃比に正確にコントロールすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料噴射式エンジンの過給装置を
示すエンジンの全体概略説明図、第２図は本発明に係る
タイミングバルブの＝実施例を示す軸方向断面説明図、
第３図は第２図のＡ −Ａ線方向断面図である。 ３・・・・・・吸気通路、５・・・・・・空気量検出装
置、６・・・・・・主吸気通路、γ・・・・・・過給通
路、８・・・・・・スロットルバルブ、９・・・・・・
コンピュータ、１０・・・・・・インジェクタ、１４・
・・・・・過給機、１６・・・・・・タイミングバルブ
、（３０・・・・・・バルブ本体、３１・・・・・・ハ
ウジング、３２ 、３３・・・・・・軸受、３８・・・
・・・環状空間、）２３・・・・・・連通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気通路を分岐してスロットルバルブを介設した主
   吸気通路と、過給機を介設した過給通路とを形成し、該
   過給通路ρ過給機下流に所定のタイミングで過給通路を
   開閉するタイミングバルブを設ける一方、上記主吸気通
   路と過給通路との分岐部より上流の吸気通路に吸入空気
   量を検出する空気量検出装置を設け、空気量検出装置の
   出力信号に応じて燃料噴射量を制御するようにした燃料
   噴射式エンジンの過給装置において、 上記タイミングバルブのバルブ本体をハウジングに軸受
   する軸受の内側で、バルブ本体の外周面をわずかなりリ
   アランスで囲繞するハウジングの内周面と、バルブ本体
   の外周面の少なくとも一方に環状の溝を形成する一方、
   該環状溝により形成される環状の空間を上記空気量検出
   装置の下流で、かつ過給機およびスロットルバルブの上
   流の吸気通路に連通ずる連通路を設けたことを特徴とす
   る燃料噴射式エンジンの過給装置。