JPS6296730A - エンジンの吸気装置 - 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） この発明【まエンジンの吸気装置に関し、特に吸気通路
を吸気行程途中に早開じするタイミングバルブと、燃料
噴射装置とを併設したエンジンの吸気装置に関する。

（従来の技術） 従来、エンジンの吸気装置の一種として、吸気通路にク
ランク軸の回転に連係して作動するタイミングバルブを
設け、これにより吸気通路を開閉するいわゆるミラーサ
イクルエンジンと言われるものが提供されており、例え
ば特開昭５８−２３２４５号公報に開示されている。

このエンジンでは、スロットルバルブの開閉により吸気
を制御する通常のエンジン（いわゆるオツトーサイクル
エンジン）に対して、吸気弁を介して燃焼室内に供給さ
れる吸気量をタイミングバルブで制御し、吸気行程を実
質的に短縮することで、特に低負荷時のポンピングロス
を低下させる。

しかしながら、この種のエンジンでは吸気行程の途中か
ら断熱膨張、圧縮を行なうため、圧縮行程での燃焼室内
のトップ圧が通常のエンジンよりも低く、このため圧縮
した時に混合気の温度があまり上らず、着火性が悪くな
るとともに、吸気行燃焼性も悪くなるという懸念があっ
た。

一方、従来から排ガス対策や燃料消費率の改善を目的と
して、燃料と空気との混合比を電気的に制御する燃料噴
射装置を備えた吸気装置が提供されている。

この種の吸気装置では、アイドル時などの軽負荷時に燃
料噴射弁から噴射される燃料の気化ないしは霧化状態が
悪化するという問題があって、例えば実開昭５８−６２
１７０号公報に開示されているように、吸気通路におけ
るスロットルバルブの上流側と、燃料噴射弁の先端部の
通路間にエアアシスト導入通路を設け、この通路を介し
て導入されるアシストエアを前記噴射弁から噴射される
燃料に対して噴射することにより、燃料の霧化状態等を
促進するようにしたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したミラーサイクルエンジンにエアアシスト手段を
有する燃料噴射装置を組合わせると、ミラーサイクルエ
ンジンの燃焼性の悪化などの欠点を、燃料の気化ないし
は霧化を促進させるエアアシスト手段で補完し、特に軽
負荷時のボンピングロスを低減できる吸気装置が理論的
には得られることになる。

しかし、単にミラーサイクルエンジンのタイミングバル
ブの下流側に燃料噴射装置を設けただけでは次のような
問題が生ずる。

すなわち、燃料噴射装置のエアアシスト手段は、上述し
た如くスロットルバルブの上流側につながっているため
、エアを燃料に噴射して霧化を促進しようとすれば、タ
イミングバルブで閉塞した吸気通路内が大気に連通ずる
ことになり、ミラーサイクルエンジンの機能（すなわち
、吸気行程途中において吸気通路を閉じて断熱膨張、圧
縮を行なう点）が喪失されるという問題があった。

この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、ミラーサイクルエン
ジンの改能を損なうことなく、その軽負荷時の優位性が
確保できるエンジンの吸気８置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、エンジンの吸
気装置において、吸気行程の途中で吸気通路を閉塞する
タイミングバルブと、このタイミングバルブの下流側で
エンジンの吸気弁の上流側の吸気通路に設けられた燃料
噴射装置とを有している。

上記燃料噴射装置の燃料噴射弁に近接して燃料霧化促進
用のエアアシスト手段が設けられていて、吸気通路のタ
イミングバルブの上流側からアシストエアが導入される
ようになっている。

また、上記エアアシスト手段のアシストエアは制御手段
、例えば電磁弁によってコントロールされ、上記タイミ
ングバルブの閉時期からエンジンの吸気弁の閉時期まで
の間以外でアシストエアが導入される。

（作　用） 上記構成のエンジンの吸気装置にあっては、燃焼室内に
吸入される燃料の霧化を促進するアシストエアの導入が
、タイミングバルブが閉弁し、且つエンジンの吸気弁の
閉時期までの間以外で行なわれるため、エアアシストに
よって吸気通路が大気に開放されたとしても、ミラーサ
イクル機関の機能が維持される。

（実　施　例） 以下、この発明の好適な実施例について添附図面を参照
にして詳細に説明する。

第１図から第３図は、この発明に係るエンジンの吸気装
置の一実施例を示している。

同図に示す吸気装置は、エンジン１０の燃焼室１２内に
連通した主吸気通路１４と副吸気通路１６とを備え、主
吸気通路１４内にはエンジン１０の中、高負荷時に吸気
を制御するシャッターバルブ１８が設けられているとと
もに、副吸気通路１６内には、シャッターバルブ１８が
閉止された軽負荷時に吸気口を制御するタイミングバル
ブ２０が設けられている。

上記主およびｉＷＪ吸気通路１４．１６が合流して燃焼
室１２と連通ずる部分には、吸気バルブ２２が配置され
るとともに、燃焼室１２の上部にはこれと連通し排気通
路２４を開閉する排気バルブ２６が設けられている。

また、主吸気通路１４の上流側には、吸入空気を浄化す
るエアクリーナ２８と、浄化された吸入空気量を計測す
るエアフロメータ３０が設けである。

上記タイミングバルブ２０は、具体的には副吸気通路１
６にロータリ一式のバルブを設けたものであって、タイ
ミングバルブ２０からの吸気は、バルブセンターを貫通
する孔部を介して各気筒に分配されるとともに、回転軸
の周辺に遊星ギヤを配置し、バルブの径方向に貫通され
、副吸気通路１５をバルブ２０の上・下流間で連通ずる
エア通路の開閉タイミングを負荷状態に応じて可変とし
ている。

上記主吸気通路１４のシャッターバルブ１８の下流側に
は、主吸気通路１４のほぼ接線方向から燃料を噴射する
燃料噴射弁３２が設けられている。

この燃料噴射弁３２の下流側には、これに近接して燃料
霧化促進用のエアアシスト装置３４が設けられている。

エアアシスト装置３４は、燃料噴射弁３２とシャツター
ルバルブ１８を挾むようにして、その上・下流側の主吸
気通路１４を連通ずるアシストエア導入通路３４ａと、
これを閉塞する制御弁３４ｂとから構成されている。

そして、アシストエア導入通路３４ａの制御弁３４ｂは
、上記タイミングバルブ２ｏが閉弁し、且つ上記エンジ
ン１０の吸気弁２２が閉弁するまでの期間以外で制御装
置３６によって作動される。

ここで、この実施例においては、エンジン１０は４気筒
エンジンであって、第１図にその全体構成を示すように
、各気筒に上記主および副吸気通路１４．１６がそれぞ
れ接続されているとともに、これに対応して４個の燃料
噴射弁３２．３２．・・・・・・が設置され、それぞれ
の燃料噴射弁３２．３２・・・・・・に近接して４個の
エアアシスト装置３４が設けられている。

各燃料噴射弁３２とエアアシスト装置３４の制御弁３４
ｂとは、上記制御装置３６からの燃料制胛信号Ａ１〜Ａ
４および弁開閉信号Ｂによってそれぞれコントロールさ
れ、燃料噴射弁３２からの燃料の噴射は、少くとも制御
弁３４ｂが作動して、アシス１へエア導入通路３４ａが
開放されている時に行なう。

制御装置３６は、上記エアーフロメータ３０からのエア
流入量信号Ｃと、エンジン１０のクランク軸の回転角を
検出するディストリビュータ３８からのクランク角信＠
Ｄと、上記副吸気通路１６のタイミングバルブ２０の下
流側に設けられたブーストセンサー４０からの信＠Ｅと
を入力信号とし、これらの信号に基づいて燃料噴射弁３
２．エアアシスト装置３４を上述の如く制御する。

次に、上記構成の吸気装置の作用を、制御装置３６の作
動を示す第２図のフローチャートに従って説明する。

まず、制御装置３６は電源が投入されて始動されると、
ステップ■でクランク角度に対する吸気バルブ２２間時
期ｂ１および開時期ｂ２を読み込む。

次いで、ステップ■でディストリビュータ３８から現時
点でのクランク角信号りを、また同■でエアフロメータ
３０からエア派遣信号Ｃをそれぞれ読み込むとともに、
ステップ■で、テップ■で読み込んだクランク角信号り
に基づいてエンジン１０の回転数ｎを算出する。

ステップ■では、エンジン１０の回転数ｎと、エアフロ
メータ３０からの吸入エア流９１ｆとに基づいて、１回
の吸気行程で燃焼室１２内に導入されるエア吊に対応し
た燃料噴射量ｑを決定し、この噴射量ｑを得るための燃
料噴射弁３２の開期間を制御するパルス幅をクランク軸
の回転角θとしてステップ■で決定する。

そして、ステップ■で、上記タイミングバルブ２０の開
時期ｒ、に、その既知の開弁期間ｒを加え、このバルブ
２０の閉時期ｒ２を求める。

ここでこの実施例では、第３図に示すように、タイミン
グバルブ２０の開弁期間ｒは、吸気バルブ２２の開弁期
間すと略半分ずつオーバーラツプするよう設定しである
が、エンジンゴＯの負荷が上界するに従って、徐々にそ
のオーバーラツプ墳を増加するようにシフトさせる。

次にステップ■で上記吸気バルブ２２の開時期ｂ２から
タイミングバルブ２０の閉時期ｒｚ（但し次の吸気行程
）までの燃焼室１２内にエアが流入する期間Ｐを求め、
ステップ■でこのエア流入期間Ｐに所定の係数α（αく
１）を乗算した上で、これに上記吸気バルブ２２の閉時
期ｂ２を加えることで、燃料噴射終了時期θ２を決定し
、終了時期θ２から上記ステップ■で決定した燃料噴射
のパルス幅（θ）を減算することで、燃料噴射開始時期
をクランク角θ２としてステップＯで決定する。

この場合、本実施例にあっては、燃料噴射の期間θ１〜
θ２と、上記エアアシスト装置３４のアシストエア導入
とを同時に行なうため、アシストエア導入通路３４ａを
開放する制御弁３４ｂをこの期間θ１〜θ２に併せて作
動させる。

このために、上記燃料噴射期間θ１〜θ２は、上記タイ
ミングバルブ２０が閉弁し、且つエンジン１０の吸気弁
２２が閉弁するまでの期間、すなわち、タイミングバル
ブ２０の閉時期ｒ２から吸気バルブ２２の閉時期ｂ２ま
での期間Ｃを除くようにＰ＞Ｐα〉θの条件を満足する
ように設定される。　なお、アシストエアの導入は必ず
しも燃料噴射期間θと一致させる必要はなく、上記条件
を満足すれば、第３図仮想線で示すように、燃料噴射期
間θの前後に亘って行なってもよい。

以上のようにして燃料噴射開始時期θ、とアレストエア
の導入時期が決定され、ステップ○で燃料噴射開始時期
θ、にクランク角ｔが達したと判断されると、ステップ
Ｏで制御装置３６から燃料噴射弁３２に信号Ａ１を出力
して燃料の噴射を行なわせるとともに、制御弁３４ｂに
信号Ｂ、を出力してアシストエアを導入する。

これにより、アシストエア導入通路３４ａを介して導入
されたエアが、燃料噴射弁３２に対して供給され、燃料
の霧化を促進させるとともに、噴射後霧化された燃料が
吸気ボートの壁面に接触ないしは衝突することで、気化
が促進され、混合気の温度も上昇する。

そして、クランク軸が燃料噴射開始時期θ、から所定の
クランク角θだけ回転して燃料噴射終了時期θ２になっ
たとステップ＠で判断されると、ステップ■で燃料噴射
弁３２の噴射とアシストエアの導入を終了し、ステップ
■に戻って制御が続行される。

さて、以上の如く構成されたこの発明に係るエンジンの
吸気装置にあっては、燃料噴射の霧化を促進するアシス
トエアがタイミングバルブ２０が閉弁し且つ、吸気バル
ブ２２の閉止が終了する期間以外で導入されるため、ア
シストエア導入通路３４ａを介して吸気通路１４．１６
が大気に開放されても燃焼室１２には何ら影響がなく、
これによりタイミングバルブ２０を用いるいわゆるミラ
ーサイクルエンジンの機能を損うことがなくなる。

また、上述した如きタイミングでアンス１〜エアが導入
される際には、タイミングバルブ２０とシャッターバル
ブ１８との下流側の吸気通路１４゜１６内に、ピストン
の下降により負圧が残っているため、アシストエアを円
滑且つ確実に導入できる。

（発明の効果） 以上実施例で詳細に説明したように、この発明に係るエ
ンジンの吸気装置によれば、燃料噴射装置のエアアシス
ト装置期を制御することにより、ミラーサイクルエンジ
ンの着火性や燃焼性の欠点を燃料噴射期間 る軽負荷時のボンピングロスを低減できるという優れた
特質を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成図、第２図
は制ｍ装置の作動を示すフローチャート図、第３図はタ
イミングバルブと吸気バルブの開閉と、燃料噴射および
アシストエア導入のタイミングを示すタイムチャート図
である。 １０・・・・・・エンジン　　　１２・・・・・・燃焼
室１４・・・・・・主吸気通路　　１６・・・・・・副
吸気通路１８・・・・・・スロットルバルブ ２０・・・・・・タイミングバルブ ２２・・・・・・吸気バルブ　　２４・・・・・・排気
通路２６・・・・・・排気バルブ　　２８・・・・・・
エアクリーナ３０・・・・・・エアフロメータ ３２・・・・・・燃料噴射弁 ３４・・・・・・エアアシスト装置 ３４ａ・・・アシストエア導入通路 ３６・・・・・・制０１１装置 ３８・・・・・・ディストリビュータ 特許出願人　　　　　　　　　マツダ　株式会社代　理
　人　　　　　　　　　弁理士　−色健輔同　　　　　
　　　　　　弁理士　松本雅利第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気行程の途中で吸気通路を閉塞するタイミングバルブ
   と、該タイミングバルブの下流側でエンジンの吸気弁の
   上流側に設けられた燃料噴射装置とを有するエンジンの
   吸気装置において、該燃料噴射装置の燃料噴射弁に近接
   して設けられた燃料霧化促進用のエアアシスト手段と、
   該エアアシスト手段を該タイミングバルブの閉時期から
   エンジンの吸気弁の閉時期までの間以外で作動させる制
   御手段とを備えてなることを特徴とするエンジンの吸気
   装置。