JPS61286520A - デイ−ゼルエンジンの燃料供給制御装置 - 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） 本発明はディーゼルエンジンの始動促進およびエミッシ
ョンの改善のため、断熱圧縮により吸気温度を上昇させ
るようにしたディーゼルエンジンの燃料供給制御装置に
関するものである。

（従来技術） 従来、実開昭５９−１０７９３６号公報に示されるよう
に、ディーゼルエンジンにおいて始動時に着火性を高め
るため、燃焼室に供給する吸気を断熱圧縮して吸気温度
を上昇させるようにした吸気袋［ｉｌ（始動促進装置）
が知られている。この装置は、吸気通路に吸気行程の途
中で開作動する開閉弁を設け、具体的には主吸気通路に
吸気絞り弁を設けるとともに、この吸気絞り弁を迂回す
るバイパス吸気通路に開閉弁を設け、始動時から暖機時
までの低負荷運転状態時に、吸気絞り弁により主吸気通
路を絞った状態で、上記開閉弁を動弁機構あるいは圧力
応動式の開閉弁等により吸気行程の途中で開作動させる
ようにしている。そしてこのような開閉弁の作動により
、吸気行程の途中までは燃焼室への吸気の導入を制限し
、吸気行程の途中から急激に燃焼室に吸気を導入して断
熱圧縮を行わせている。この装置によると、エアヒータ
によって吸気を加熱する場合と比べ、多大のエネルギー
が電力として消費されることがなく、しかも燃焼室内で
効率良く吸気温度を高めることができる。

ところで、上記従来の装置では、エンジン低温時におけ
る吸気温上昇効果のみに着目し、始動性とエミッション
の改善に使用されているに過ぎず、低速回転時において
は吸気の動的慣性効果が得られているにもかかわらず、
これを積極的に低速時のトルク向上のために利用しよう
としたものではない。すなわち、上記のごとく吸気行程
途上での圧力差（負圧）でもって急激に吸気するものに
おいては、低速回転時はピストンの移動速よりも吸気流
速の方が速くなり、開閉弁を適切に開閉すれば吸気充填
量が増大する作用が得られ、これに応じて燃料噴射量を
適切に制御すれば低速時のトルクアップを図ることがで
きるにもかかわらず、そのような配慮がなされていない
。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、開閉弁による慣性過給
効果に応じて燃料噴射量を制御することにより、低速高
負荷時の出力トルクの向上を図ることができるディーゼ
ルエンジンの燃料供給制御装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、このＩｊ
１１１１弁を吸気行程途中までは閉状態として燃焼室へ
の吸気の導入を制限し、吸気行程途中で閉状態から開状
態とすることにより急激に吸気を燃焼室に導入して断熱
圧縮を行なわせるようにしたディーゼルエンジンにおい
て、上記開閉弁の開から開作動をピストンの略下死点で
行なわせる開閉弁駆動手段と、ピストン下死点後から圧
縮行程初期の間のシリンダ内圧状態を検出する内圧状態
検出手段と、このシリンダ内圧状態が略大気圧以上のと
き、その上昇圧力に応じて燃料噴射量を増量補正する噴
射量補正手段を設けたものである。

この構成により、開閉弁の開閉タイミングは吸気の慣性
過給作用が効果的に得るに適したものとなり、かつ過給
効果に応じて燃料が適切に噴射されるものである。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示す。同図において、
１はディーゼルエンジンの各気筒を構成するシリンダで
、その内部のピストン２上方には燃焼室３が形成されて
おり、この燃焼室３には、吸気弁４を備えた吸気ボート
５と、排気弁６を備えた排気ボート７とが開口している
。上記吸気ボート５には吸気通路８が連通され、また排
気ポー１−７には、排気通路９が連通されている。そし
て、上記吸気通路８にはｇｌｌＷＩ弁１０．弁上０て吸
気行程途中までは燃焼ｖ３への吸気の導入を制限し、吸
気行程途中から急激に吸気を燃焼室３に導入して断熱圧
縮を行わせる吸気導入層制御ｌｉｇ！が設けられている
。

この吸気導入規制装置は、本実施例ではエンジン出力軸
に連動して、吸気行程の途中で開き、ピストン２の略下
死点で閉じるロータリバルブタイプの開閉弁を示し、こ
の開閉弁１０は開閉弁駆動手段１１により駆動されるよ
うになっている。そしてこの開閉弁駆動手段１１には開
閉弁１０を開状態に停止させることのできる図外の連動
遮断手段または＠ｍ弁１０を吸気行程の全期間中開かせ
るように開閉タイミングを変えることのできる開閉タイ
ミング可変手段などを連動機構に組込むことにより、実
質的に開閉弁１０の作動機能を停止させることができる
ようになっている。

１２はマイクロコンピュータ等でなる制御手段（ＣＰＬ
Ｊ）で、この制御手段１２からのエンジン運転状態に応
じた開弁時期制御信号１１′に基づき上記ＩＦＩｌｆｆ
ｌ弁駆動手段１１が駆動され、これにより、開閉弁１０
は作動状態と、作動機能が停止され吸気通路を吸気行程
全期間にわたり開通させる作動停止状態とに切替えられ
、また、エンジン運転状態に応じて燃料の噴射Ｍ１噴射
時期が制御されるようになっている。すなわち、この制
御手段１２は、シリンダ１の内圧状態相当を検出する手
段としての吸気通路８の吸気マニホールドに設けた負圧
センサ１３からの吸気マニホールド負圧信月１４（内圧
状態検出手段）、エンジン負荷に相当するコントロール
レバー開度信号１５、エンジン回転数信号１６、クラン
ク角センサ１７からのクランク角信号、水温センサ１８
からの水温信号および吸気温センサ１９からの吸気温信
号が入力され、これら入力値と制御手段１２に予めメモ
リーされたマツプに基いて燃料噴射量および噴射時期を
演算し、燃料噴射ポンプ２０および燃料噴射時期信号２
１を燃料噴射ポンプ２２に出力し、また、高回転かつ高
負荷側の運転域では上記開閉弁１０の作動停止状態とし
、それ以外の運転域では作動状態とする開弁時ｍ　ＩＩ
Ｉ　Ｉ！ｌ信＠１１′を出力するものである。

そして本発明では制御手段１２は、開閉弁１０の作動状
態において、ピストン２の下死点後から圧縮行程初期の
間に上記吸気マニホールド負圧信号１４により検出した
シリンダ１の内圧に相当する圧力が略大気圧以上のとぎ
、その上昇圧力値に応じて燃料噴射量を取口補正するた
めの噴射量補正手段を備えている。なお、この燃料供給
は燃料噴射ポンプ２２を経て各気筒ごとの燃焼室３に臨
ませた燃料噴射弁２３から行なわれるようになっている
。

次に上記構成の作用を説明する。

開閉弁１０の作動状態においては、吸気行程途中でＩ［
弁１０を開くことにより、周知のごとく吸気の断熱圧縮
がなされ、エンジンの＠＠運転時における始動促進およ
びエミッションの改善がなされる。他方、開閉弁１０の
作動機能を停止させて吸気通路８を吸気行程全期間にわ
たり開通させた開閉弁１０の作動停止状態においては、
通常の吸気作用が得られる。

そして、開閉弁１０の作動状態において、シリンダ１の
内圧状態は負圧センサ１３の検出値に近似し、第２図に
示すごとく変化する。すなわち、ピストン２の上死点（
ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に至る吸気行程において
シリンダ１の内圧は瀬次、負圧が大きくなり、その途中
で開閉弁１０が開状態から開状態となることにより、負
圧差に応じて＠激に吸気が導入され、したがって、シリ
ンダ１内の負圧は小さくなり、下死点（ＢＤＣ）近傍に
おいては、吸気の動的慣性作用により過給効果が得られ
る。この下死点（ＢＤＣ）近傍にて開閉弁１０は閉作動
させられ、下死点（ＢＤＣ）後の圧縮行程初期の間の圧
力が安定する図示への期間の圧力Ｐを負圧センサ１３に
て検出し、この圧力Ｐが大気圧以上ならば、その圧力上
昇分に応じて、制御手段１２により予め設定した補正潰
だけ増量した燃料噴躬潰信号２０を出力する。この燃料
噴射量補正により、出力の増加を図ることができ、開閉
弁１０の作動に伴う過給効果を有効に利用し得ることに
なる。

上記のごとき制御手段１２によるシリンダ内圧状態に応
じて補正した燃料噴射量を噴射する手順について第３図
に示すフローチャートに基いて説明する。

同図においてステップＳ１にてメモリーをイニシャライ
ズし、ステップＳ２にてエンジン回転数およびエンジン
負荷、例えばコントロールレバー開度を検出し、ステッ
プＳ３にて基本噴射量および基本噴射時期を決定する。

次にステップＳ４にて吸気マニホールド負圧（シリンダ
内圧力Ｐ）を検出し、ステップＳ５にてこの圧力Ｐが大
気圧よりも大きいか否かを判別し、この判別結果がＮ。

である場合、上記ステップＳ３にて決定した基本噴射量
に基づきステップＳ６において燃料噴射ポンプ２２を作
動させ燃料噴射を実行する。また、上記ステップＳ５に
おいて圧力Ｐが大気圧よりも大きい場合にはステップＳ
７にて補正噴射量を決定し、ステップＳθに移行し、以
降同様のフローを繰り返す。このようにして過給効果が
得られている時の燃料噴射量の補正がなされる。

なお、圧力検出の時期を上記Ａの期間とすることにより
、精度良くシリンダ内圧状態を検出することができる。

また、上記実施例ではシリンダ内圧状態を検出する手段
として、負圧センサ１３を用いたものを示したが、これ
に代えて、エンジン回転数、負荷などの検出信号に基い
て、予めメモリされたマツプからシリンダ内圧の見込み
値圧力を求めてもよい。

次に、本発明の第２の実施例を第４図により説明する。

この第２の実施例における吸気導入規制装置装置として
の開閉弁１０′は、エンジン出力軸（図示せず）に連動
して回転するロータリバルブタイプのものであって、主
吸気通路８ａとは別に設けられた副吸気通路８ｂ内に設
けられている。

そして、主吸気通路８ａ内の上記副吸気通路８ｂの開口
部よりも上流側に吸気絞り弁２４が設けられている。こ
の開閉弁１０′とエンジン出力軸との間の連動機構（図
示せず）において、吸気行程途中で開閉弁１０′が開作
動するように開閉弁１０′の開ｍタイミングが設定され
ている。そして、上記吸気絞り弁２４に対してアクチェ
ータ２５などでなる駆動手段を設けるとともにυｊＩ１
１回路１２により上記駆動手段を制御するように構成し
ている。この駆動手段としては、アクチェータ２５が、
例えばダイヤフラム装置により形成され、通路２６を介
して真空ポンプ２７に接続されており、この通路２６中
にアクチェータ２５に真空ポンプ２７から負圧を導入す
る状態と大気を導入する状態とに切替える切替弁２８が
設けられたものでなる。

そして、アクチェータ２５に大気圧が導入されていると
きは、吸気絞り弁２４が小開度に閉じられ、真空ポンプ
２７から負圧が導入されたときは吸気絞り弁２４が開か
れるようにしている。

制御手段１２は上述と同様にコントロールレバーＲ度セ
ンサ１５′、エンジン回転数センサ１６′からの各信号
入力と予めメモリーされたマツプに基づきエンジンの運
転状態を判断し、高回転かつ高負荷側の運転域では開閉
弁１０′が作動停止状態となり、それ以外の運転域では
開閉弁１０′が作動状態となるように切替弁２８に信号
を出力し、また負圧センサ１３、クランク角センザ１７
からの信号入力に基いて上述と同様に燃料噴射徂を増ｍ
する信号を出力するものである。

また、上記開閉弁１０′とエンジン出力軸との間の連動
機構には連動を適所する手段を設けておくことにより、
吸気絞り弁２４が開かれたときにｒＭｗ１弁１０′の回
転そのものが停止されるようにしてもよい。

この実施例によれば、吸気絞り弁２４により主吸気通路
８ａが絞られた状態では上記開開弁１０′の作動により
吸気導入が規制されて吸気の断熱圧縮が行なわれる。ま
た、吸気絞り弁２４が開かれると、主吸気通路８ａから
燃焼室３へ吸気が自由に導入されるため、開開弁１０’
が回転していても吸気導入の規制は解除されて実質的に
は開閉弁１０′の作動機能が停止される。

このような第２実施例構成においても上記第１実施例と
同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施例を第５図により説明する。

この第３の実施例における吸気導入規制装置としての開
閉弁１０“は、圧力変化に応じて吸気行程途中で開く自
動弁タイプのもので、上記第２の実施例における開閉弁
１０′に代えて主吸気通路８ａとは別に設けられた副吸
気通路８ｂ内に設けられている。そして主吸気通路８ａ
が吸気絞り弁２４により絞られている状態では、シリン
ダ１内のピストン２の下降により燃焼室３内が負圧にな
り、所定の負圧よりも大きくなると開開弁１０“が自動
的に開弁じ、したがって吸気行程途中で急激に吸気がな
され、断熱圧縮が行なわれるようになっている。また吸
気絞り弁２４が開いて主吸気通路８ａが開通されている
状態では、上記のごとき吸気負圧作用は得られず、開閉
弁１０″は作動停止状態となる。なお、吸気絞り弁２４
の開閉制御は上述と同様にＩ＋１１ｔ１１手段１２によ
り行なわれる。

上記自動弁タイプの開開弁１０″の構成例としては、第
６図に示すごとく、副吸気通路８ｂに臨むサージタンク
２９内に配置され、弁室３０内に設けられて弁座３１に
上流側から当接する弁体３２と、この弁体３２に連結軸
を介して連結されたダイヤフラム３３と、このダイヤフ
ラム３３により仕切られた２つの室３４．３５と、その
一方の室３４内に設けられて弁体３２を閉弁方向に付勢
するリターンスプリング３６とからなり、一方の室３４
は連通孔３７を介して開閉弁１０“下流の副吸気通路８
ｂに連通し、他方の室３５はサージタンク２９に連通し
てほぼ大気圧に保たれている。

このような構成により、開閉弁１０″下流の副吸気通路
８ｂ内の負圧が所定値以上に大きくなると、弁体３２が
開弁動作する。したがって、吸気行程途中で開閉弁１０
“が開き急激に吸気がなされる。

このような第３実施例においても、シリンダ内圧状態の
上昇圧力に応じて燃料噴射量を増量補正することにより
、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることができる
。なお、吸気導入規制装置としては、上記実施例構成の
他、自動弁タイプの開閉弁を吸気通路中に設け、この開
閉弁を回動往しめて吸気通路中と通路外に位置し得るよ
うにしたものなど、種々の態様を実施することができる
。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、吸気通路に開閉弁を設け
、この開閉弁を吸気行程の途中で閉から開に作動させ、
断熱圧縮により吸気温度を上昇させるディーゼルエンジ
ンにおいて、ピストンの略下死点で開閉弁の開から閉作
動させ、ピストン下死点後のシリンダ内圧状態が大気圧
以上になっているときにその圧力に応じて燃料噴射量を
増量補正するようにしたので、開閉弁作動により生じて
いる過給効果を有効に利用して、特に低速高負荷時の出
力トルクを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例によるディーゼルエンジ
ンの燃料供給制御装置の全体構成図、第２図は同装置の
作用を説明するための負圧特性図、第３図は同装置の作
用を説明するためのフローチャート、第４図は本発明の
第２の実施例を示す要部構成図、第５図は本発明の第３
の実施例を示す要部構成図、第６図は同実施例における
ｒＩＩＪ閏弁の断面図である。 １・・・シリンダ（気筒）、３・・・燃焼室、８・・・
吸気通路、１０．１０’　、　１０”　・１ｍｌ’ｌｌ
弁、１１−１ｍ閉弁駆動手段、１２・・・制御手段、２
２・・・燃料噴射ポンプ、２４・・・吸気絞り弁。 特許出願人　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人　
　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　弁理士　　
　長１）正 向　　　　　　弁理士　　　板谷康夫 淑 第　　３　　図 第　　５　　図 第　　６　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、この開閉弁を吸
   気行程途中までは閉状態として燃焼室への吸気の導入を
   制限し、吸気行程途中で閉状態から開状態とすることに
   より急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行なわせ
   るようにしたディーゼルエンジンにおいて、上記開閉弁
   の開から閉作動をピストンの略下死点で行なわせる開閉
   弁駆動手段と、ピストン下死点後から圧縮行程初期の間
   のシリンダ内圧状態を検出する内圧状態検出手段と、こ
   のシリンダ内圧状態が略大気圧以上のとき、その上昇圧
   力に応じて燃料噴射量を増量補正する噴射量補正手段を
   設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給
   制御装置。