JPS6041216B2 - 排気再循環系を有する内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気再循環系を有する内燃機関に関する。

特に、本発明は、吸気□近傍において主吸気通路に閉口
する断面積の小さい副吸気通略を有し、主吸気通路に設
けた制御弁を閉じたとき、吸気の大部分は断面積の小さ
い副吸気速路から燃焼室に比較的高速で送られるように
なった形式の内燃機関に関する。近年の内燃機関排気規
制に対処するための開発は、種々の方向に向けられてい
るが、その中でも主吸気遺路の他に、断面積の４・さし
、劉吸気通略を設け、機関の低負荷運転中或いは低中負
荷運転中には、吸気の大部分がこの副吸気通路を経て比
較的高速で燃焼室に送り込まれるようにした形式の内燃
機関は、排気中の有害物質の低減だけでなく、燃料経済
性の面からも注目に値すると考えられる。

また、この形式の内燃機関においても、排気の一部を吸
気系統に戻す排気再循環方式を採用することは、窒素酸
化物の発生を抑制するために有効な手段である。このよ
うな副吸気適路を有する内燃機関に排気再循環系を採用
した場合における点火時期の問題を考えてみると、主吸
気通路の制御弁を閉じて吸気の大部分が副吸気通路から
燃焼室に導かれる状態のもとでは、吸気の流速はアィド
リング及び低負荷運転でも比較的高く、燃嫌室内に比較
的強い渦流を生ずるため、火焔の伝播速度も高く、点火
時期は比較的遅く設定する必要がある。

しかし、この状態のもとでは、排気再循環が行なわれる
場合には、燃焼状態が悪化するため、点火時期を進めね
ばならない。ところで、排気再循環は、低負荷から中負
荷にかけて行なわれ、高負荷においては停止されるのが
普通であるが、排気再循環の有無に応じて点火時期を制
御し、理想に近い状態で機関の運転を行なうことはほと
んど不可能である。本発明は、このような点に着目して
得られたもので、排気再循環の有無に応じて点火時期の
制御の必要のない内燃機関を得ることをその目的とする
。

すなわち、本発明は「主吸気通路の他に、断面積のつ・
さし、副吸気通路を有し、主吸気通路の吸気制御弁を閉
じることによって、低負荷運転時に吸気の大部分がこの
副吸気通路を通って比較的高速で燃焼室に導かれるよう
になっており、かつ排気の一部を吸気系統に戻す排気再
循環系が設けられた形式の内燃機関において、吸気制御
弁を開閉するための装置と排気再循環制御装置とを同期
させ、排気再循環が停止されたとき吸気制御弁が開かれ
るようにする同期装置が設けられたことを特徴とするも
のである。

同期装置としては、吸気通路の同一部分の圧力により作
動する一対の弁装置を用い、その一方により排気再循環
制御装置を制御し、他方により吸気制御弁を制御弁する
ようにすればよい。本発明によれば、排気再循環が停止
し、点火時期を遅らす必要が生じたとき、吸気制御弁が
開かれて、吸気は主吸気通路から燃焼室に送られるよう
になるので、吸気の流速が低下し、その分だけ点火時期
を進める必要が生じ、互の相殺により「点火時期の特別
な制御を行なわなくてもノッキングを生じることなく満
足な運転を維持でき、従来のガバナー点火進角装置等に
より、機関回転数等に応じて点火時期制御を従来通り行
ってよいことは勿論である。

以下、本発明の実施例を図について説明すると、先ず第
１図において、内燃機関はシリンダ１と、該シリンダ１
の上部に取付けられたシリンダ３ヘッド２及びシリンダ
１内に摺動するピストン３を有し、これらによって燃焼
室４が形成される。

シーＪンダヘッド２には吸気口５及び排気口６が形成さ
れ、これら吸気〇５及び排気口６はそれぞれ吸気弁７及
び排気弁８により制御される。吸気□４５は主吸気通路
９に、また排気口６は排気通路１川こそれぞれ接続され
ている。本例の内燃機関は多気筒形式であり、図には一
つのシリンダーしか示していないが同様のシリンダ１が
複数個設けられ、それぞれの主吸気通路９は吸気マニホ
ルド１１に接続されている。

吸気マニホルド１１上方には、一次側吸気路１２と二次
側吸気路１３とを有する気化器１４が設けられて夕 お
り、吸気路１２，１３は吸気マニホルド１１に蓮適して
いる。吸気賂１２，１３にはそれぞれベンチュリ部１５
，１６が形成され「ベンチュリ部亀５，１６の上流側に
はそれぞれ４・ベンチュリ１７７ １８が、また下流側
にはそれぞれ一次側絞りｏ弁１９及び二次側絞り弁２８
が設けられている。さらに、一次側吸気路１２には「小
ベンチュリ１７より上流側にチョーク弁２１が設けられ
ている。各シリンダ１に組合わされた主吸気通路９に５
は、該通路９を閉鎖することのできる吸気制御弁２２が
設けられ、主吸気通路９の側方には、吸気制御弁２２よ
り上流側において主吸気通路９に開○する入口２３と、
吸気□５の近傍において主吸気速路９に開□する出口２
４とを有する副吸気遍０略２５が形成されている。

副吸気通路２５は断面積が主吸気遍路９のそれに比し非
常に小さく、制御弁２２が閉じた位置は吸気の大部分は
副吸気通路２５を経て高速で燃焼室４に流入する。吸気
制御弁２２は弁軸２６により支持され、弁タ軸２６の一
端には作動レバー２７が固定され、この作動レバー２７
に吸気制御弁開閉装置２８の作動ロッド２９が連結され
ている。

吸気弁開閉菱贋２８は、ケース３０と該ケース内に配置
されてケース内を負圧室３翼と大気圧室３２とに仕切る
ダイヤフラム３３とからなり、ダイヤフラム３３に前述
の作動ロッド２９が取付けられている。負圧室３１内に
はバネ５７が配置され「吸気制御弁２２を常時開放方向
に付勢している。排気通路１０はし排気再循環制御弁Ｓ
４により開閉される弁座３５を有する排気再循環パイプ
３６により吸気マニホルド１１に接続されており、弁３
４は弁作動装置３７により作動させられる。

弁作動装置３７は、ケース３８と核ケース内に配置され
ケース内を負圧室３９と大気圧室４０とに仕切るダイヤ
フラム４１とを有し、ダイヤフラム４１に弁３４が結合
されている。負圧室３９内にはバネ４２が配置されて、
弁３４を常時閉鎖方向に付勢する。排気再循環制御弁３
４のための弁作動装置３７を作動させる負圧源は、逆止
弁４３を介して吸気制御弁２２の下流側で主吸気遍路９
に接続された第一リザーバ４４と該第一リザーバ４４に
オリフィス４５を介して接続された第二リザーバ４６と
からなり、第二リザーバ４６は導管４７により弁作動装
置３７の負圧室３９に接続されている。

第二リザーバ４６は、第一ベンチュリ部１５の圧力によ
り作動する負圧調節弁４８を有し、この負圧調整弁４８
は、ベンチュリ部１５における流量が増加し、圧力が低
下するに従って関度が減少するように轍らく。さらに、
第二リザーバ４６は、一次絞り弁１９の閉位鷹より僅か
上流側の一次側吸気路１２の圧力により作動する開閉弁
４９を有し、この開閉弁４９は、絞り弁１９が閉位置す
なわち最低関度位置にあるとき第二リザーバ４６を大気
に開放し、絞り弁１９が僅かし、開いたとき閉じるよう
に働らく。導管４７は、開閉弁５０に接続されており、
この開閉弁５０‘ま、絞り弁１９，２０より下流側で主
吸気路９に閉口する導管５１からの圧力により制御され
、この圧力が所定値より低いときは閉じているが、この
圧力が所定値より高くなると導管４７を大気に開放する
ように働らく。

吸気制御弁２２の開閉制御弁２８は、その負圧室３１が
切襖弁５２を介して導管５１に接続されており、切換弁
５２は導管５１内の圧力により制御されて、この圧力が
前記所定値より低いときは負圧室３１を導管５１に接続
し、吸気制御弁２２を閉位置に保持するが、この圧力が
前記所定値より高いときは負圧室３１を大気に開放する
。尚、シリンダヘッド２には燃焼室４に臨んで点火栓５
３が取付けられ、この点火栓５３は普通の遠心ガバナー
点火進角装置等を有するディストリビュータ５４及び点
火時期制御装置５５を介して電源５６に接続されている
。

以上述べた構造の内燃機関においては、アドリング運転
中は切換弁４９が第１図に示す位置にあり、第二リザー
バ４６が大気に開放されて該リザーバ内に負圧が発生し
ないため、弁作動装置３７のダイヤフラム４１はバネ４
２により下方に押され、弁３４が弁座３５を閉じる。こ
のため、排気通路１０の排気は吸気マニホルド１１に環
流されない。次に、一次側絞り弁１９が優はに開いた後
は、切襖弁４９に負圧が作用し、切換弁４９が閉じられ
るため、第二リザーバ４６に負圧が生じる。

その負圧は調整弁４８により制御され、ベンチュリ部１
５を通る気体流量が増加するにつれて負圧も高まる。し
たがって、弁３４は上方に動かされ、排気の一部はパイ
プ３６からの吸気マニホルド１１に還流される。登坂時
、加速時のような低速もまま高負荷運転では、一次絞り
弁１９がほぼ全開になりあるいは高速道路における造越
し加速のような高速高負荷運転では一次側絞り弁１９及
び二次側絞り弁２０が開き始めると、導管５１の圧力が
高まり、切換弁５０が作動して導管４７を大気に開放す
る。このため、弁３４が再び閉位鷹に動かされて、排気
の還流は停止される。すなわち、排気の還流は第２図に
示すように行なわれる。吸気制御弁２２は、ァィドリン
グを含む低負荷運転から中負荷領域まで、導管５１から
の吸気負圧により閉位置に維持されるが、一次側絞り弁
１９がほぼ全開になり、導管５１内の圧力が高まつ０て
とき、切換弁５２が負圧室３２を大気に開放するため、
バネ５７によりダイヤフラム３３が押されて、吸気制御
弁２２が開放される。すなわち、吸気制御弁２２は、排
気還流の停止とほとんど同時に開かれて、吸気は主吸気
適路９から燃焼室に５導かれるようになる。第３図は、
回転数一定の場合の負荷と点火時期の関係を示すもので
、線Ａは排気還流を行なわず吸気制御弁２２を開放した
状態における要求点火時期を示し、この要求点火時期は
全体に早く、負０荷の増大とともに次第に減少する煩向
を有する。

線Ｂは排気還流を行なわず吸気制御弁２２が閉じた状態
での要求点火時期を示すもので、この場合の要求点火時
期は、全体として非常に遅く負荷の変化によってほとん
ど変化しない。また線Ｃは実タ際の点火時期を示し、こ
の点火時期は、吸気制御弁２２を閉じ、排気の還流を行
なう状態のもとでの要求点火時期にほぼ合致するように
選ばれている。この場合、Ｄで示す位置において排気還
流を停止すると、要求点火時期は〇で示す位置までｏ下
るため、点火時期が早すぎず結果となり、ノッキング等
の運転障害を生ずる。本発明においては、排気還流の停
止とほぼ同時に吸気制御弁２２を開くため、要求点火時
期はＤ″で示すように早くなり、前述の障害は防止され
る。

すなわち、本発明によれば、要求点火時期が第３図にお
けるＤ−Ｄ′一Ｅ−Ｅ′にように変化することを防止で
き、円滑な運転が保証される。第４図はロードロード状
態での回転数と点火時期との関係を示すもので、Ａは排
気還流を行なわず吸気制御弁２２を開放した状態におけ
る要求点火時期、Ｂは排気還流を行なわず吸気制御弁２
２を閉じた状態での要求点火時期、Ｃは実際の点火時期
をそれぞれ示すもので、実際の点火時期は〇と〇′との
間で遠心ガバナー装置により進角される。たとえばＤの
位置で排気の還流が断たれたとすると、吸気制御弁２２
が閉じていれば要求点火時期は〇まで下るが、吸気制御
弁２２が同時に開かれるため、要求点火時期は〇′まで
早まるため、運転上の障害は避けられる。以上の説明に
よって明らかなように、本発明においては、副吸気通略
を有し且つ排気再循環系が設けられた内燃機関において
、排気還流の有無に応じて点火時期を特に制御すること
なく円滑な運転を保証できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す内燃機関の断面図、第
２図は負荷に対する排気還流率を示す図表、第３図は回
転数一定のもとでの負荷と点火時期との関係を示す図表
、第４図は走行負荷状態における回転数と点火時期との
関係を示す図表である。 １…シリンダ、２…シリンダヘツド、３…ピストン、５
・・・吸気□、９・・・主吸気通路、１１・・・吸気マ
ニホルド、２２・・・吸気制御弁、３４…排気再循環制
御弁。 第２図 第３図 第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気口を介して燃焼室に接続される主吸気通路と、
   排気口を介して燃焼室に接続される排気通路と、前記吸
   気口の近傍において前記主吸気通路に開口し前記主吸気
   通路より小さい通路断面積を有する副吸気通路と、前記
   副吸気通路の主吸気通路への開口より上流側において前
   記主吸気通路に設けられた吸気制御弁と、前記吸気制御
   弁を閉位置から開位置まで動かす吸気制御弁開閉装置と
   、前記排気通路吸気通路に接続する排気再循環制御弁と
   、前記排気再循環通路に設けれた排気再循環制御弁と、
   前記排気再循環制御弁を開閉制御するための排気再循環
   制御装置とからなる排気再循環系を有する内燃機関にお
   いて、前記吸気制御弁開閉装置と排気再循環制御装置と
   を同期させ前記排気再循環制御弁が閉じたとき前記吸気
   制御弁が開かれるようにする同期装置が設けられたこと
   を特徴とする排気再循環系を有する内燃機関。 ２ 前記第１項において、前記同期装置は吸気通路の同
   一部分の圧力により作動する一対の弁装置を有し、前記
   弁装置の一方は排気再循環制御装置に組合わされ、他方
   は吸気制御弁開閉装置に組合わされた内燃機関。