JPS5941292Y2 - 過給エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は過給機付エンジンの層状燃焼化を目的とした燃
料供給装置に関する。

自動車の運行燃費を改善するには、エンジンの効率を高
めて、その小型軽量化を図ることが望ましい。

このため、最近はターボチャージャなどによる過給技術
に関心が払われているが、従来の過給機はエンジンの全
吸気量を過給する方式のため、過給機が大容量で大きな
駆動損失を招いたり、低速域では過給率が小さくて必要
な出力が得られなかったりする問題があり、実用の面で
必ずしも満足なものではなかった。

これに対して、分離過給システムとして、吸気通路とは
別の過給通路を設け、吸入行程が終了してから過給通路
の第３弁を開いてシリンダ内へ高圧空気を追加導入する
ことにより、小容量の過給機で実質的な吸気充填効率を
高められるようにした装置が提案されている（例えば特
開昭５１−１０５５１４号公報参照）。

これによれば、低速域でも十分な過給率が得られ、過給
機の駆動損失も少ないので、エンジンの小型・軽量化に
大きく寄与し、著しく燃費の向上がはかれる。

ところで、過給により多量の混合気をシリンダ内へ導入
すると、燃焼時にＮＯｘやＣＯなとの有害物質を発生し
やすくなるので、点火栓の近傍にのみ着火しやすい濃混
合気層を形成して全体としては希薄燃焼が行なわれるよ
うに混合気の成層化を図ると良いのであるが、全運転域
にわたって理想的な混合気層を形成するのはなかなか難
しＬ・という問題があった。

本考案は既述した分離過給装置のもつ構造に着目し、安
定した混合気層を形成して効率のよい層状燃焼を実現し
、有害物質の発生を効果的に抑えることができるように
した過給エンジンの燃料供給装置を提供するものである
。

以下、図示実施例に基づいて本考案を説明する。

第１図は、５気筒をもつエンジンの一つの気筒を過給機
（コンプレッサ）１として、他の気筒（動力気筒）＃１
〜＃４でこれを駆動するようにした分離過給方式の実施
例である。

各気筒＃１〜＃４へ混合気を供給する吸気通路２及び燃
焼ガスを排出する排気通路３が設けられ、それぞれの通
路２，３を気筒毎に設けた吸気弁４と排気弁５が開閉す
る。

また、過給機１にも同様の吸気弁４′と排気弁５′が設
けられ、クランク回転に応じて吐出作用をなす。

過給機１の吸込側は吸気通路２の絞り弁６の下流に接続
し、気化器７で生成した希薄混合気の一部を吸いこむ。

過給機１の吐出側には過給通路８が接続し、この過給通
路８はそれぞれの気筒＃１〜＃４に設けた第３弁（過給
弁）９を介して燃焼室１０と連通する。

この過給通路８には排気弁５′の近傍に位置して燃料噴
射弁１１が設けられ、機関運転に応じた燃料の供給をう
けて濃混合気を生成する。

第３弁９から導入されるこの濃混合気は、吸入行程でシ
リンダ内へと吸入された希薄混合気となるべく混合せず
層状となるように、燃焼室上方の点火栓１２の近傍に集
中させる必要があり、このため過給ポート１３は平面上
燃焼室中心に向けて混合気を流入させるように設定され
る。

次に、上記に基づく作用について説明する。

過給機１は、例えばクランク１回転につき１回の吐出作
用を行なうものとすれば、各気筒＃１〜＃４が１サイク
ルの燃焼を完了する間に２回はど過給通路８に希薄混合
気を圧送する。

この場合、気筒容積を等しくとっであるため、４つの気
筒＃１〜＃４に吸入される吸気量の約半分の希薄混合気
が過給通路８に送り出される。

このとき、燃料噴射弁１１を介して所定量の燃料が供給
されるため、過給通路８内の混合気は濃化する。

第２図ａは吸気弁４が開いてピストン１４の下降に伴っ
て燃焼室１０へ希薄混合気を吸入している様子を示して
おり、このとき第３弁９は閉じており、過給ポート１３
には上記濃混合気が待機している。

次いで第２図すのように吸入行程が終了して吸気弁４が
閉じると、第３弁９が開いてピストン１４は上昇を始め
る。

過給ポート１３からは加圧された濃混合気が導入され、
先に吸入された希薄混合気を下方へ押し込む。

圧縮作用によりシリンダ内圧が高まると、ガスが過給ポ
ート１３へと逆流する前に第３弁９が閉じ、過給作用は
終了する。

そして圧縮がさらに進んでピストン１４が上死点に近づ
くと、後から過給導入された濃混合気が燃焼室１０の上
方に集中し、その下方には希薄混合気が存在して層を形
成する。

この状態で点火が行なわれると、点火栓１２のスパーク
放電部分の周囲は濃混合気が充満しているため、速やか
に着火して強力な火炎核をつくり、さらにこの点火火炎
核に触れて希薄混合気に着火し火炎が伝播する。

希薄混合気層では燃焼速度が抑制され、また温度上昇も
緩やかであるから、ＮＯｘ の発生割合が小さく、さら
に空燃比が大きいからＣＯの発生量も僅かである。

また、一般に混合気を薄くすると未燃ＨＣが増加する傾
向があるが、これは着火ミスに起因するものであり、従
って本考案のように点火栓１２の近傍に濃混合気層を形
成して着火の確実性を高めれば、希薄混合気が充分に燃
焼し、排出ＨＣ量が減少する。

このような燃焼室１０での混合気の成層化は、吸入行程
の終了後に燃焼室上方から濃混合気を過給導入するので
、はぼ確実に行なわれる。

第３図、第４図の実施例は、気化器の替りに各気筒＃１
〜＃４の吸気ポート１５にそれぞれ燃料噴射弁１６を設
け、吸入空気量等に応じて燃料を供給し、所定の希薄混
合気を生成するようにした例である。

第４図は過給通路８に濃混合気を生成するための燃料噴
射弁１１を第１図と同様の位置に設けた例であり、第３
図は過給機１の吸入ポート１７に設けた例であるが、い
ずれの場合も吸気通路２は空気のみを導入するので、燃
料噴射弁１１の噴射量は第１図の例よりも多く設定する
必要がある。

これら燃料噴射弁１１．１６の燃料噴射量は既存の電子
制御燃料噴射ユニットを利用して容易に制御することが
でき、従ってまた精密な空燃比設定が可能であるので、
排気組成の改善に一層有利である。

なお、上記各実施例について、希薄混合気ではなく空気
のみを供給し、空気と濃混合気とによる層状燃焼を行な
うことも可能で、この場合は気化器７（第１図）や燃料
噴射弁１６（第３図、第４図）は不要であるから、構造
の簡略化に伴って製品コストを低減できる利点が得られ
る。

さらに、過給機としてエンジンにより駆動されるエアポ
ンプ、ルーツブロワなどを利用することは勿論可能であ
る。

以上のように本考案によれば、吸入行程で吸気弁から主
として希薄混合気を供給し、圧縮行程初期に第３弁（過
給弁）を介して濃い混合気を燃焼室の上方中央部に導入
するため、点火栓の近傍が濃い層状の混合気層が圧縮行
程の後半まで維持されやすく、従って火花点火にもとづ
いて安定した着火と層状燃焼が確保され、排気組成や燃
費の改善が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例の概略平面図、第２図ａ、ｂ
はその燃焼室断面をあられす作動状態図である。 第３図、第４図はそれぞれ本考案の他の実施例の概略平
面図である。 １・・・・・・過給機（コンプレッサ）、２・・・・・
・吸気通路、３・・・・・・排気通路、４・・・・・・
吸気弁、５・・・・・・排気弁、７・・・・・・気化器
、８・・・・・・過給通路、９・・・・・・第３弁（過
給弁）、１０・・・・・・燃焼室、１１，１６・・・・
・・燃料噴射弁、１２・・・・・・点火栓。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの吸気通路及び排気通路を開閉する吸気弁、排
   気弁を燃焼室に設け、上記吸気通路とは独立して過給機
   に接続した過給通路を形成し、この過給通路をエンジン
   吸入行程の終了付近から圧縮行程初期にかけて開く第３
   弁を燃焼室に設けた過給エンジンにおいて、吸気通路の
   混合気に比べて濃い混合気を生成するように過給通路に
   燃料を供給する燃料供給装置を設け、かつ第３弁を介し
   て追加導入した混合気を気筒の路上方中心部に導く過給
   ポートを形成し、圧縮時に燃焼室上方に濃混合気層を形
   成するようにしたことを特徴とする過給エンジンの燃料
   供給装置。