JPS6315589Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は過給機付き内燃機関に関し、特に、ノ
ツキング防止のために、吸入空気に副燃料を噴射
して吸入空気の温度を低下させるようにしたもの
である。

従来の過給機付き内燃機関としては、例えば第
１図に示すようなものがある。ここで、１は排気
タービンであり、燃焼室２からの排気ガスを、排
気管３を介して排気タービン１へ導いて排気ター
ビン１を駆動する。排気タービン１は吸気タービ
ン４と連結されており、排気タービン１により吸
気タービン４が駆動される。これら排気タービン
１および吸気タービン４により過給機５が構成さ
れる。吸気タービン４の吸入側には、吸入管路６
を介してエアフローメータ７が配設され、一方、
タービン４の吐出側には吐出管路８が接続され
る。管路８の他端はインテークマニホルド９に接
続される。インテークマニホルド９の上流側端部
にはスロツトルバルブ１０が装着されている。１
１は燃料タンクであり、燃料管１２を介して燃料
ポンプ１３の吸入側と接続されている。燃料ポン
プ１３で吸入された燃料は燃料管１４を介してダ
ンパ１５に達し、ダンパ１５で燃料ポンプ１３か
ら吐出する際の脈動が除去された後、燃料管１
６、フイルタ１７、燃料管１８を経て、燃料噴射
弁１９に導かれる。噴射弁１９はインテークマニ
ホルド９の下流側の一側壁に装着され、吸入ポー
ト２１に向けて燃料を噴射する。また、２２は調
圧弁であり、燃料管１８内の燃料の圧力が２〜３
Kg／cm²の範囲内の所定の圧力以上になると、調圧
弁２２が開き、バイパス管２３を介して、燃料が
燃料タンク１１に戻される。２４はシリンダブロ
ツク、２５はエアフイルタである。２６は電子制
御回路であり、エアフローメータ７からの検出信
号を受けて噴射弁１９に制御信号を供給して、吸
入空気量に対応した量の燃料を噴射弁１９から噴
射させる。また、２７は排気タービン１で仕事を
終えた排気ガスを大気へ排出するための排気管で
ある。

第１図の過給機付き内燃機関にあつては、吸気
タービン４の駆動により、インテークマニホルド
９に吸入された空気は、まず、エアフイルタ２５
で浄化され、次いで、エアフローメータ７によつ
てその吸入量が計量される。この計量値は信号線
ｌ１を介して電子制御回路２６に供給される。吸
入空気は、エアフローメータ７で計量された後、
管路６、吸気タービン４、吐出管路８、スロツト
ルバルブ１０、インテークマニホルド９を経て、
吸入ポート２１に導かれる。一方、吸入ポート２
１には、電子制御回路２６により制御される噴射
弁９から、吸入空気量に対応した量の燃料が噴射
されており、ここで吸気タービン４により過給し
た空気と混合される。この燃料は吸気弁２８を介
して燃焼室２へ供給されて、燃焼する。この種過
給機付き内燃機関においては、同一排気量で約
1.3〜1.5倍の出力の向上を図ることができる。

しかしながら、このような従来の過給機付き内
燃機関にあつては、吸気タービンで吸入した空気
を断熱圧縮して、内燃機関の燃焼室に供給する構
成となつていたため、吸入空気の断熱圧縮による
温度上昇と、吸気タービン部を高速で通過する際
の摩擦熱により、吸入空気温度が120℃位にまで
上昇して、ノツキング発生の原因となつていた。
また、従来の噴射弁では、アイドリングからフル
パワーゾーンまでの全域にわたつて適性な燃料量
を供給することが難しかつた。

本考案は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、吸気タービンの吸入側に装着し
た副燃料噴射弁からアルコール系のアンチノツク
性の高い副燃料を噴射し、この副燃料の気化熱に
より吸入空気の温度を低下させ、以て上記問題点
を解決することを目的としている。

以下に図面に基づいて本考案を説明する。

第２図は本考案の一例を示し、ここで、第１図
と同様の箇所には同一の符号を付してその説明は
省略する。本考案では、主噴射弁１９とは別に、
吸気タービン４の上流側に副噴射弁３１を装着
し、エンジンの運転状況に応じて、副噴射弁３１
から噴射する副燃料と主噴射弁１９から噴射する
主燃料とによりエンジンを駆動する。副噴射弁３
１は吸気タービン４の吸入側管路６の一側壁に装
着する。この副噴射弁３１には、第１図において
説明したと同様の構成の燃料供給装置から副燃料
が供給される。すなわち、３２は副燃料タンク、
３３は副燃料ポンプ、３４はダンパ、３５はフイ
ルタ、３６は調圧弁であり、これらの各種機器
は、副燃料管３７，３８，３９，４１、バイパス
管４２でそれぞれ接続し、所定圧力の副燃料を副
燃料噴射弁３１に供給する。４３および４４はイ
ンテークマニホルド９内の温度および圧力を測定
する温度センサおよび圧力センサであり、これら
の検出信号をそれぞれ信号線ｌ３，ｌ４を介して
電子制御回路２６に供給する。４５はシリンダブ
ロツク２４に装着して、内燃機関のノツクを検出
するノツキングセンサであり、この検出信号を信
号線ｌ５を介して電子制御回路２６に供給する。
また、副燃料タンク３２には燃料の有無を検出す
るレベルスイツチ４６を装着し、このスイツチ４
６のオン・オフにより燃料の有無を検出して、こ
の検出信号を信号線ｌ６を介して電子制御回路２
６に供給する。

第３図は第２図示の本考案過給機付き内燃機関
における主噴射弁１９および副噴射弁３１の燃料
噴射量と吸入空気量との関係を示す。本考案では
インテークマニホルド９内の空気温度や圧力等に
よつて噴射弁１９および３１を制御して燃料噴射
量を修正するが、基本的には、第３図に示す吸入
空気量−燃料噴射量の特性に基づいて燃料を各噴
射弁１９および３１から噴射する。第３図におい
て、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれる範囲が主噴射弁
１９から噴射される主燃料の噴射量であり点Ｂ，
Ｅ，Ｃで囲まれる範囲が副噴射弁３１から噴射さ
れる副燃料の噴射量である。すなわち、点Ａ，
Ｅ，Ｄで囲まれる範囲が各吸入空気量に対応して
噴射される燃料の総噴射量である。第３図によれ
ば、副燃料は吸入空気量が100Kg／ｈを越えたＢ
点から噴射され、吸入空気量200Kg／ｈでは、全
噴射量の約35％、吸入空気量300Kg／ｈでは、全
噴射量の約50％が副噴射弁３１から吸気タービン
４の吸入側管路６に向けて噴射される。ここで、
吸気タービン４の上流側に噴射された副燃料は、
吸入された空気と混合されて、吸気タービン４、
吐出管路８、スロツトルバルブ１０、インテーク
マニホルド９、吸気ポート２１を経て燃焼室２内
へ過給されるが、副燃料が吸気ポート２１に達す
るまでの間に気化し、その気化熱によつて吸入空
気を冷却して吸入空気温度の上昇を防止する。な
お、副燃料としては、主燃料として用いるガソリ
ンより３〜４倍の気化熱を有するアルコール系の
燃料、例えばメタノールを用いるとノツキング抑
御に有利である。

電子制御回路２６には、温度センサ４３および
圧力センサ４４で検出されたインテークマニホル
ド９内の空気温度および圧力が、信号線ｌ３およ
びｌ４を介して逐次供給されている。また、電子
制御回路２６には、ノツキングが発生しやすい運
転状況を、インテークマニホルド９内の温度およ
び圧力に対応した数値情報として予め記憶してお
き、このような運転状況を検知したときに、電子
制御回路２６は副燃料の噴射量を増量する制御信
号を副噴射弁３１に供給する。第４図は、このよ
うな各種センサで検出した運転状況に対する主燃
料と噴燃料との噴射量の割合いを示す一例であ
り、ここでは、インテークマニホルド９内の圧力
に対する燃料の噴射割合いを示す。ここで、点
Ｆ，Ｇ，Ｈを結ぶ境界線の下の範囲が主燃料の領
域、点Ｇ，Ｉ，Ｈで囲まれる範囲が副燃料の領域
である。すなわち、インテークマニホルド９内の
ブースト圧力が−380mmHg以下の運転状況では、
主燃料のみを噴射して運転し、ブースト圧力が−
380mmHg以上では、主燃料の噴射と並行して、ブ
ースト圧力の上昇に比例した量の副燃料を噴射し
てエンジンを運転する。このような主噴射弁１９
および副噴弁３１の噴射制御は、上述したよう
に、インテークマニホルド９内の圧力と燃料噴射
量の割合いとの関係を、電子制御回路２６に予め
記憶しておき、圧力センサ４４から制御回路２６
に逐次供給される検出圧力信号に基づいて実行さ
れ、エンジンのノツキングが未然に防止される。

一方、高負荷運転を続けていき、副燃料タンク
３２の貯留する副燃料が無くなると、レベルスイ
ツチ４６がオンとなり、この情報が信号線ｌ６を
介して電子制御回路２６に供給される。電子制御
回路２６では副燃料が無くなつたという情報に基
づいて、主噴射弁１９に制御信号を供給し、副燃
料の不足分に相当する量の主燃料を増量して噴射
するようにするとともに、点火時期を遅延させて
ノツキングを防止する。

更に、上述したような制御をしてもなおエンジ
ンでノツチングが発生すると、シリンダブロツク
２４に取付けたノツキングセンサ４５がノツキン
グ発生を検出する。ノツキングセンサ４５の検出
信号は信号線ｌ５を介して電子制御回路２６に供
給されるので、ノツキングを検知した電子制御回
路２６は、上述したと同時に副噴射弁３１に制御
信号を供給し、副燃料の噴射量を増量すると共
に、点火時期を遅延させて、ノツキングを抑御す
る。

第５図は本考案過給機付き内燃機関の出力特性
の一例を示し、ここで、実線は過給機付き内燃機
関の出力特性を示し、破線は過給機がない場合の
出力特性を示す。一点鎖線は等吸入空気量線であ
り、第５図においては、吸入空気量を10Kg／ｈ〜
280Kg／ｈとして示している。第５図において、
斜線部分は過給機による出力の向上分を示してお
り、Ｊ点はエンジン回転数2500r.p.m.，吸入空気
量200Kg／ｈでの出力状態を示し、このとき約17
Kg・ｍの軸トルクが得られる。ちなみに、Ｊ点は
中速高負荷運転であり。このときは、主燃料65
％、副燃料35％の割合いで、それぞれの噴射弁１
９，３１から噴射される。

以上説明したように本考案によれば、吸気ター
ビンの上流に主燃料噴射弁とは別個に副燃料噴射
弁を配設して、アルコール系のアンチノツク性の
高い副燃料を噴射するようにしたので、副燃料の
気化熱により吸入空気が冷却され、以て吸入空気
温度の上昇が抑御され、点火時期を遅らせること
なく高速高負荷でのエンジンのノツチングを未然
に防止して燃費を向上することができる。また、
本考案では主燃料と副燃料の噴射量を吸入空気量
に基づいて制御し、しかも、副燃料の噴射をイン
テークマニホルド内の温度や圧力等によつて検出
したエンジンの運転状況に対応して適切に制御す
るようにしたので、アイドリングからフルパワー
ゾンに至るまでの全領域でエンジンを適切に運転
制御することができる。更に加えて、本考案によ
れば、副燃料を供給するので、主噴射弁の最大流
量を、従来に比して、1/2〜2/3程度に減少するこ
とができるので、アイドリング時のような噴射量
が少ない領域でも安定した噴射量と霧化、および
噴射量の制御精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の過給機付き内燃機関の一例を示
す系統図、第２図は本考案過給機付き内燃機関の
一例を示す系統図、第３図は本考案における吸入
空気量と燃料噴射量との関係を示す線図、第４図
は本考案におけるインテークマニホルド内圧と主
燃料および副燃料の噴射量の割合いとの関係を示
す線図および第５図は本考案におけるエンジン回
転数と軸トルクとの関係を示す特性曲線図であ
る。 １……排気タービン、２……燃焼室、３……排
気管、４……吸気タービン、５……過給機、６…
…吸入管路、７……エアフローメータ、８……吐
出管路、９……インテークマニホルド、１０……
スロツトルバルブ、１１，３２……燃料タンク、
１２，１４，１６，１８……燃料管、１３，３３
……燃料ポンプ、１５，３４……ダンパ、１７，
３５……フイルタ、１９，３１……噴射弁、２１
……吸気ポート、２２，３６……調圧弁、２３，
４２……バイパス管、２４……シリンダブロツ
ク、２５……エアフイルタ、２６……電子制御回
路、２７……排気管、２８……吸気弁、３７，３
８，３９，４１……燃料管、４３……温度セン
サ、４４……圧力センサ、４５……ノツキングセ
ンサ、４６……スイツチ、ｌ１〜ｌ６……信号
線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. インテークマニホルドの上流側に設けた過給機
   と、燃焼室上部の吸気ポート近傍に装着した主燃
   料を噴射する主噴射弁とを有する過給機付き内燃
   機関において、前記過給機に関連して主燃料より
   大きな気化熱を有する副燃料を噴射する副噴射弁
   を配設し、燃料の総噴射量に対する主燃料と副燃
   料との噴射量の割合を、内燃機関の過給状態に応
   じて制御して、前記主燃料および副燃料を噴射す
   るように構成したことを特徴とする過給機付き内
   燃機関。