JP2511300Y2 - 内燃機関のエアアシスト燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関のアイドル回転制御装置を利用した
エアアシスト燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料噴射弁のノズル口の周りに空気を噴出して燃料噴
射弁から噴射された燃料の微粒化を促進する、いわゆる
エアアシストを行うことが公知である。エアアシストを
行うためには空気を或る程度高い流速で供給することが
必要である。特開昭57-129234号公報は、スロットル弁
の上流と下流の圧力差を利用してエアアシストのための
空気の流れを得ることを開示している。この公報では、
スロットル弁を迂回するバイパス通路を形成し、このバ
イパス通路にアイドル回転制御用流量制御弁を配置し、
且つこのバイパス通路の下流端を燃料噴射弁の近くに連
結して空気の吹き出し口を形成しており、その結果、１
つのバイパス通路をアイドル回転制御装置及びエアアシ
スト装置に兼用している。

〔考案が解決しようとする課題〕

エアアシストを効率よく行うために燃料噴射弁のノズ
ル口の近くの空気の吹き出し口から空気を噴出し、燃料
を霧状に吹き飛ばすことが必要であり、このために空気
の流速を或る程度高く確保することが必要である。しか
しながら、上記したようにスロットル弁を迂回するバイ
パス通路をアイドル回転制御装置及びエアアシスト装置
に兼用する構成の場合には、空気の流量はアイドル回転
制御のために調整されたものであり、この空気流量に基
づいてエアアシストを効率よく行うのに適切な空気の流
速を生成することができるかどうかについては問題があ
る。特に、空気の流速を確保するためには空気の流量と
空気の吹き出し口の径との間の関係が重要であり、例え
ば、空気の流量が多いときには空気の吹き出し口の径が
大きくても高い空気の流速を得ることができるが、空気
の流量が少なくなると空気の吹き出し口の径を小さくし
ないと空気の流速が低下する。ところが、空気の吹き出
し口は実際には一定の断面積の穴として形成され、空気
の流量に応じて断面積を変えることができない。また、
空気の吹き出し口の断面積が小さ過ぎると絞りとなって
アイドル空気の高流量の制御ができなくなる。そこで、
ファーストアイドルや補機類駆動時のアイドルアップ等
を見込んだバイパス空気大流量時に適するように空気の
吹き出し口の断面積を設定しておくと、バイパス空気小
流量時には空気の吹き出し口を流れる空気の流速が低下
して、エアアシスト効果が低下するという問題があっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば、スロッ
トル弁下流の吸気通路内に常時開口するノズル口を具備
し、ノズル口内に燃料を噴射すると共にアシストエアを
供給するようにしたエアアシスト燃料噴射装置におい
て、スロットル弁上流の吸気通路からバイパス通路を分
岐すると共にバイパス通路を更に第１の分岐バイパス通
路と第２の分岐バイパス通路に分岐して第１の分岐バイ
パス通路をノズル口に連結すると共に第２の分岐バイパ
ス通路をスロットル弁下流の吸気通路内に連結し、スロ
ットル弁上流の吸気通路から第１および第２の分岐バイ
パス通路の分岐部に至るバイパス通路内にアイドル回転
制御用流量制御弁を設けると共に第２の分岐バイパス通
路内に分流制御弁を設け、アイドル回転制御用流量制御
弁によるアイドル回転制御が行われているときにアイド
ル回転制御用流量制御弁の開度が予め定められた開度よ
りも小さいときには分流制御弁を閉弁してアイドル回転
制御用流量制御弁により第１の分岐バイパス通路からノ
ズル口内に供給されるアシストエア量を制御することに
よりアイドル回転数を予め定められた回転数に制御し、
アイドル回転制御用流量制御弁によるアイドル回転制御
が行われているときにアイドル回転制御用流量制御弁の
開度が予め定められた開度よりも大きいときには分流制
御弁を開弁してアイドル回転制御用流量制御弁により第
１の分岐バイパス通路からノズル口内に供給されるアシ
ストエア量および第２の分岐バイパス通路から吸気通路
内に供給される空気量を同時に制御することによりアイ
ドル回転数を予め定められた回転数に制御すると共に、
第１の分岐バイパス通路からノズル口内に供給されるア
シストエア量がほぼ一定となるように分流制御弁の開度
を制御するようにしている。

〔作用〕

アイドル回転制御用流量制御弁によるアイドル回転制
御が行われているときにアイドル回転制御用流量制御弁
の開度が予め定められた開度よりも小さいときには分流
制御弁が閉弁せしめられる。このときアイドル回転制御
用流量制御弁により第１の分岐バイパス通路からノズル
口内に供給されるアシストエア量を制御することにより
アイドル回転数が予め定められた回転数に制御される。
これに対してアイドル回転制御用流量制御弁によるアイ
ドル回転制御が行われているときにアイドル回転制御用
流量制御弁の開度が予め定められた開度よりも大きいと
きには分流制御弁が開弁せしめられる。このときアイド
ル回転制御用流量制御弁により第１の分岐バイパス通路
からノズル口内に供給されるアシストエア量および第２
の分岐バイパス通路から吸気通路内に供給される空気量
を同時に制御することによりアイドル回転数が予め定め
られた回転数に制御される。更にこのとき第１の分岐バ
イパス通路からノズル口内に供給されるアシストエア量
がほぼ一定となるように分流制御弁の開度が制御され
る。

〔実施例〕

以下本考案を図面を参照した実施例について説明す
る。

第１図を参照すると、内燃機関本体10はピストン12を
挿入したシリンダブロック及びシリンダヘッドにより構
成され、公知の吸気マニホルド14及び排気マニホルド16
が取りつけられる。吸気マニホルド14の各枝管には燃料
噴射弁18が取りつけられる。吸気マニホルド14は集合部
としてサージタンク20を有し、サージタンク20はさらに
上流側の吸気管22に接続される。吸気管22には、エアク
リーナ24、エアフローメータ26、スロットル弁28が配置
される。

バイパス通路30がスロットル弁28を迂回して吸気管22
に連結され、このバイパス通路30にはアイドル回転制御
用流量制御弁32が配置される。アイドル回転制御用流量
制御弁32は内燃機関の状態を検出する各種センサ（図示
せず）の検出値に応じて制御装置（ECU）34によって制
御され、公知のように冷却水温度に応じてアイドル回転
数を調節し、それからアイドル回転数をほぼ一定に維持
し、或いはエアコン等の補機の負荷に応じてアイドルア
ップをしたりする。バイパス通路30はアイドル回転制御
用流量制御弁32の下流で第１及び第２の分岐バイパス通
路36,38に分岐され、第１の分岐バイパス通路36が燃料
噴射弁18のノズル口の近く、即ち吸気マニホルド14の枝
管に連結されるとともに、第２の分岐バイパス通路38が
サージタンク30に連結される。第２の分岐バイパス通路
38には分流制御弁40が配置され、この分流制御弁40は制
御装置34によって制御される。

第２図は第１の分岐バイパス通路36の終端部と燃料噴
射弁18とを示す詳細図である。燃料噴射弁18は下端にノ
ズルボディ42を有し、ノズルボディ42はノズル口44を有
する。図示しないソレノイドによって作動されるプラン
ジャ46に取りつけられたボール弁48がノズル口44の開閉
を制御することができる。吸気マニホルド14にはエアア
シスト装置の環状ボディ50が取りつけられ、燃料噴射弁
18のボディ52はこのエアアシスト装置の環状ボディ50内
に挿入されて、両ボディ50,52の間に環状のエアアシス
ト通路54が形成される。上記第１の分岐バイパス通路36
はこの環状のエアアシスト通路54に連結される。また、
ノズルボディ42には、環状のエアアシスト通路54からノ
ズル口44に通じるアシストエア吹き出し口56が形成され
る。従って、バイパス通路30及び第１の分岐バイパス通
路36を通って供給された空気は、環状のエアアシスト通
路54からアシストエア吹き出し口56を通って燃料の噴射
通路であるノズル口44に供給され、噴射された燃料に衝
突して微粒化する。

アシストエア吹き出し口56の通路断面積は燃料の微粒
化を達成する上で非常に重要であり、アシストエア吹き
出し口56の通路断面積が一定の場合、そこを通る空気の
流速は供給される空気の流量に従って大きくなるが、通
路断面積が小さ過ぎると所定量以上の空気を流すことが
できなくなる。そこで本考案では、アシストエア吹き出
し口56の通路断面積をアイドル回転制御用流量制御弁32
によって調整される最大空気量に対して所定の流量のと
きに所望の流速が得られるように設定し、この場合それ
以上の流量を流すと流れ抵抗が大きくなって流れが悪く
なるので、第２の分岐バイパス通路38を使用してアシス
トエア吹き出し口56に対する余剰部分を流すようにした
ものである。このために、分流制御弁40がアイドル回転
制御用流量制御弁32の所定の開度以下で閉じられ且つ該
所定の開度以上で開かれるようにしている。

第３図を参照して説明すると、アイドル回転制御用流
量制御弁32によって制御されるバイパス空気量（以後、
全バイパス量と言う）は、第３図の（Ａ）に実線で示さ
れるように同弁32の開度に応じて増加する。分流制御弁
40は、第３図の（Ｂ）に示されるようにアイドル回転制
御用流量制御弁32の所定の開度α以下で閉じられ、アイ
ドル回転制御用流量制御弁32の所定の開度α以上では開
かれ、その開度が例えば直線関係で増加する。従って、
第３図の（Ａ）を参照すると、アイドル回転制御用流量
制御弁32の開度が所定の開度α以下のときには、全バイ
パス量が第１の分岐バイパス通路36を通って流れ、アシ
ストエア吹き出し口56から噴出する。また、アイドル回
転制御用流量制御弁32の開度が所定の開度α以上になる
と分流制御弁40が開くので、全バイパス量が第１の分岐
バイパス通路36及び第２の分岐バイパス通路38を通る流
れに分けられる。このときに、分流制御弁40の開度は第
１の分岐バイパス通路36を通る空気量がアイドル回転制
御用流量制御弁32の開度が所定の開度αのときの全バイ
パス量を維持するように設定される。

従って、アシストエア吹き出し口56を通る空気の流速
は流量に対応して第３図の（Ｃ）の実線で示されるよう
になり、アイドル回転制御用流量制御弁32のかなりの開
度領域で高流速を得ることができる。一方、第２の分岐
バイパス通路38がない場合には、アシストエア吹き出し
口56の通路断面積を全バイパス量の最大値に対応して大
きく設定することが必要であり、すると流速は二点鎖線
で示したように低下するようになる。

なお、分流制御弁40の制御は上記実施例に限定される
ものではない。例えば、アイドル回転制御用流量制御弁
32の開度が所定の開度αになったら第１の分岐バイパス
通路36を通って流れる空気量は一定となるので、そこで
アイドル回転制御用流量制御弁32を全開にして、分流制
御弁40の開度によってアイドル回転制御用の空気量を制
御するようにすることもできる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、アイドル回転
制御用の空気量をアイドル回転制御に必要な広い範囲に
亘って変化させつつアシストエアの流速を速くすること
ができ、それによって良好な燃料の微粒化を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のエアアシスト燃料噴射装置を設けた内
燃機関の構成図、第２図は第１図の第１の分岐バイパス
通路の終端部と燃料噴射弁の詳細図、第３図は第１図の
装置の作動を説明するための説明図である。 14……吸気マニホルド、18……燃料噴射弁、20……サー
ジタンク、22……吸気管、28……スロットル弁、30……
バイパス通路、32……アイドル回転制御用流量制御弁、
36……第１の分岐バイパス通路、38……第２の分岐バイ
パス通路、40……分流制御弁。

フロントページの続き (72)考案者 浅田 俊昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−77162（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁下流の吸気通路内に常時開口
   するノズル口を具備し、該ノズル口内に燃料を噴射する
   と共にアシストエアを供給するようにしたエアアシスト
   燃料噴射装置において、スロットル弁上流の吸気通路か
   らバイパス通路を分岐すると共に該バイパス通路を更に
   第１の分岐バイパス通路と第２の分岐バイパス通路に分
   岐して第１の分岐バイパス通路を上記ノズル口に連結す
   ると共に第２の分岐バイパス通路をスロットル弁下流の
   吸気通路内に連結し、スロットル弁上流の吸気通路から
   第１および第２の分岐バイパス通路の分岐部に至るバイ
   パス通路内にアイドル回転制御用流量制御弁を設けると
   共に第２の分岐バイパス通路内に分流制御弁を設け、ア
   イドル回転制御用流量制御弁によるアイドル回転制御が
   行われているときにアイドル回転制御用流量制御弁の開
   度が予め定められた開度よりも小さいときには該分流制
   御弁を閉弁してアイドル回転制御用流量制御弁により第
   １の分岐バイパス通路から上記ノズル口内に供給される
   アシストエア量を制御することによりアイドル回転数を
   予め定められた回転数に制御し、アイドル回転制御用流
   量制御弁によるアイドル回転制御が行われているときに
   アイドル回転制御用流量制御弁の開度が予め定められた
   開度よりも大きいときには該分流制御弁を開弁してアイ
   ドル回転制御用流量制御弁により第１の分岐バイパス通
   路から上記ノズル口内に供給されるアシストエア量およ
   び第２の分岐バイパス通路から吸気通路内に供給される
   空気量を同時に制御することによりアイドル回転数を予
   め定められた回転数に制御すると共に、第１の分岐バイ
   パス通路から上記ノズル口内に供給されるアシストエア
   量がほぼ一定となるように分流制御弁の開度を制御する
   ようにした内燃機関のエアアシスト燃料噴射装置。