JPH02259264A - ガソリンエンジン用超音波霧化装置付燃料供給装置 - 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】 本発明は、一般にはガソリンエンジンに使用される吸気
管噴射方式の燃料供給装置に関するものであり、特に吸
気管に超音波振動を用いて液体燃料を霧化するための超
音波霧化装置を備えたガンリンエンジンにおける吸気管
噴射方式の超音波霧化装置付燃料供給装置に関するもの
である。

゛　び、　− 従来、出力性能を増大させるために、ガソリンエンジン
に用いられる燃料供給装置においては、液体燃料を所定
量制御して吸気管内に噴射供給し、且つ噴射供給された
液体燃料を極めて小さい液滴粒径に霧化し、該吸気管内
を流動する空気と混合してエンジンシリンダーに供給す
る吸気管噴射方式の燃料供給装置が頻繁に使用されてい
る。

最近、このような目的で、燃料噴射装置（インジェクタ
ー）にて所定量の燃料を超音波振動子ホーンの霧化面に
供給し、超音波振動を利用し液体燃料を微粒化する超音
波霧化装置を有した吸気管噴射方式の燃料供給装置が提
案され、又使用されている。

第４図に、代表的な超音波霧化装置を利用した吸気管噴
射方式の燃料供給装置の一例が示される。つまり、水装
置は縦振動モードを用いたホーン型超音波霧化装置ｌを
有し、該ホーン型超音波方化装３１１は、大容量の霧化
を実現するべく平面状の霧化面２ａを備えた振動子ホー
ン２を超音波振動発生手段３にて超音波振動させ、一方
、該霧化面２ａに対向して配置されたインジェクター４
の噴射口４ａから霧化面２ａに向かって液体燃料を所定
量制御して噴射し、霧化面２ａにて燃料を霧化せしめる
構造とされた。斯るホーン型超音波霧化装２１ｉは、少
なくとも振動子ホーン２の先端霧化面２ａ及びインジェ
クター先端部４ａが吸気管６内に配置され、Ｓ化液滴が
該吸気管６内を流れる空気流と混合され、エンジンシリ
ンダ（図示せず）へと供給された。

しかしながら、このような構造の吸気管噴射方式の燃料
供給装置によると、ホーン型超音波霧化装Ｍｌでは少な
くとも振動子ホーン２の先端霧化面２ａ及びインジェク
ター先端部４ａが吸気管６内の空気流動領域に配置され
ており、吸気通路抵抗が大きくなる等の、エンジンの出
力性能に大きな影響を宥した体積効率を悪くし、吸気慣
性効果を低下させ燃料供給に対する燃焼の応答性、即ち
出力の応答性を悪くするといった問題があった。

又、従来のホーン型超音波霧化装ａｔは、図示されるよ
うに、液体燃料を霧化するための霧化面２ａは平面又は
類似の形状とされ、且つ霧化面２ａに対向する噴射口４
ａから噴射される液体燃料力噴射角θが小さく設定され
た場合には、液体燃料の噴射範囲が狭くなり、この霧化
面２ａにて液体燃料７の霧化に利用される霧化領域は霧
化面２ａ上の限定した領域しか利用され簸いという問題
があり、更には液体燃料の噴射範囲が狭くなり吸気管内
を流動する空気との混合性に問題があった。ｊＩ化液滴
と吸気管内を流動する空気との混合性を良好にするため
に、燃料噴射口４ａから噴射される液体燃料の噴射角θ
を拡大すれば、霧化面２ａで霧化された霧化液滴と、噴
射口４ａから噴射される供給液体とが衝突し、これも又
、空気との混合性という観点から好ましくない。

更に、斯るホーン型超音波霧化装置ｌは振動子ホーン２
とインジェクター４とは対向して配置する必要があり、
そのためにホーン型超音波霧化装置１を取付けるには大
きな空間を必要し、例えばレーシング・カー等に搭載さ
れるエンジンのように、より霧化量を増大し出力を大と
するべく狭い空間内に複数のホーン型超音波霧化装置ｌ
の設置が望まれる場合などには、このような複数のホー
ン型超音波霧化装置１の設置が構造的に、即ち空間的に
極めて困難か又は不可能なことがあった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものである。

兄」ＬΩ」Ｌ前 本発明の目的は、ガソリンエンジンにおいて吸気通路抵
抗が極めて小さく、体積効率を損なうことがなく、又吸
気慣性効果を好適に利用することができ、燃料供給に対
する燃焼の応答性、即ち、出力の応答性を改善し良好な
エンジンの出力性能を得ることのできる吸気管噴射方式
の超音波霧化装置付燃料供給装置を提供することである
。

本発明の他の目的は、液体燃料の供給量を増大して霧化
量を増大することができ、しかも、霧化面で霧化された
霧化液滴と空気との混合性が良好な吸気管噴射方式の超
音波霧化装置付燃料供給装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、コンパクトな構造を有し、例
えば狭い空間に複数側設置することも可能であり、霧化
量を増大し出力を大とすることのできる吸気管噴射方式
の超音波霧化装置付燃料供給装置を提供することである
。

た 上記諸口的は本発明に係る吸気管噴射方式の超音波霧化
装置付燃料供給装置によって達成される。要約すれば、
本発明はエンジンシリンダーに連通した吸気管に近接し
て、該吸気管の内部に開口した開口部を有する燃料霧化
室を形成し、該霧化室には振動子ホーンを備えた超音波
振動霧化手段と、該超音波霧化手段の振動子ホーンに燃
料を供給するインジェクター手段とが設けられ、更に前
記燃料霧化室には前記超音波振動霧化手段により霧化さ
れた液体燃料の霧化液滴を渦流状態にて前記吸気管内を
流動する空気流に導入するための空気流が供給されて成
るガソリンエンジンの超音波霧化装置付燃料供給装置で
ある。

支１ｊ 次に１本発明に係る吸気管噴射方式の超音波霧化装置付
燃料供給装置を図面に即して更に詳しく説明する。

第１図を参照すると本発明に係る吸気管噴射方式超音波
霧化装置付燃料供給装置の一実施例が図示される０本実
施例において、超音波霧化装置付燃料供給装Ｍ１０は、
特にレーシング用自動車の吸気管、即ちファンネル１２
に装着されるものとする。

本発明に従えば、ファンネル１２の下流側、つまりエン
ジンシリンダーの吸気口（図示せず）に隣接した位置に
近接して燃料霧化室１４が形成される０本実施例では燃
料霧化室１４は、ファンネル１２と一体的に構成され、
該燃料霧化室１４の開口部Ｓはファンネル１２内に開口
している。該燃料霧化室１４は任意の形状に形成するこ
とができ・るが、後で詳しく説明するように、該霧化室
内に導入される空気流に渦流を生ぜしめ易い形状とされ
る。

本発明の燃料供給装置は超音波振動霧化手段１６を有し
、該超音波振動霧化手段１６は、大容量の霧化を実現す
るべく好ましくは図示されるようなラッパ形状の振動子
ホーン２２を備えたホーン型超音波霧化装置１８と、振
動子ホーン２ｚに液体燃料を所定量制御して噴射するイ
ンジェクター２０とを有する。ホーン型超音波霧化装置
１８及びインジェクター２０は従来使用されている当業
者には周知の構造のものを使用し得るのでこれ以上の詳
しい説明は省略する。

ホーン型超音波霧化装置１８は少なくとも微粒化機能部
分である振動子ホーン２２の部分が燃料霧化室１４内に
配置され、好ましくはホーン型超音波霧化装置１８の長
手方向軸線０はファンネル１２内を流動する空気流に対
して、つまり本実施例ではファンネル１２の長手方向軸
線Ｏｆに対して角度θだけ傾斜して設置される。又、該
振動子ホーン２２は超音波振動発生手段１００に接続さ
れており所定の振動数及び娠輻にて超音波振動される。

インジェクター２０は超音波振動する振動子ホーン２２
に燃料を噴射するべく燃料噴射ノズル２４が燃料霧化室
１４に開口している。

又、燃料霧化室１４には霧化室１４内に空気流を導入す
るための空気導入口２６が開口している０本実施例では
ファンネル１２の管壁に空気導入路２８を形成し、ファ
ンネル１２の入口部の空気を導入するように形成されて
いる。該空気導入路２８から空気導入口２６を介して燃
料霧化室１４に導入された空気は該燃料霧化室１４内に
て渦流を形成するように構成される。従って、空気導入
口２６からの噴射される空気は燃料霧化室１４の内壁に
沿った態様にて霧化室１４に導入されるのが好適である
。必要に応じては、第１図に図示されるように、前記空
気導入路２８の外に又は該空気導入路２８に代えて、ポ
ンプ（図示せず）等を使用して強制的に空気を燃料霧化
室１４内へと供給する空気供給管路３０を設けることも
可能である。

上記構成により、超音波振動霧化手段１６により霧化さ
れた燃料霧化室１４内の燃料霧化液滴は、燃料霧化室１
４内に導入される空気流と混合され、渦流となって燃料
霧化室１４の開口部Ｓよリフアンネル１２内を流動する
空気流中に流入され、該空気流と均一に混合され、シリ
ンダー（図示せず）へ供給される。燃料霧化室１４の開
口部Ｓの面積は所望に応じて任意に形成される。

第２図に本発明の他の実施例が図示される０本実施例で
は、図示されるように、燃料霧化室１４の出口開口部Ｓ
に相当するファンネル１２の内径（ｄＶ）が他の部分の
ファンネルの内径（ｄ）より小さくなるように縮径（ｄ
Ｖ＜ｄ）Ｌ、てベンチュリ効果を実現し、燃料霧化室１
４の出口開口部Ｓにてファンネル１２内を流動する空気
流速を大とし、燃料霧化室１４からの燃料液滴と空気流
との衝突を大とすることにより更に液滴を微粒化せしめ
、且つ該液滴と空気流との混合をより一部均−とするこ
とも可能である。

第３図には本発明に使用し得る超音波振動霧化手段１６
の他の実施例が図示される０本実施例では、超音波振動
霧化手段１６はインジェクタータイプの超音波霧化装置
とされ、超音波振動霧化装置１８とインジェクター２０
とは一体の構成とされる。

インジェクター２０は、概略円筒形状をしたインジェク
ターハウジング１１６を有し、該ハウジング１１６内に
は保持リング１１８にてスリーブ１２０が液密態様にて
取付けられる。スリーブ１２０の上部凹所１２２にはフ
ィルター１２４が装着され、該凹所１２２と連通して形
成された中心穴１２６にはスプリングＷ！Ｉ！！スリー
ブ１２８が該中心穴１２６に螺合される。

前記スプリング調整スリーブ１２８の下方に軸線方向に
整列してプランジャ１３０及びニードルバルブ１３２が
配置される。プランジャ１３０は中心部に軸線方向に貫
通して形成された中心孔１３４と、該中心孔１３４に連
通した凹所１３６とを有する。又、ニードルバルブ１３
２は、上記インジェクターハウジング１１６の下方端部
に取付けられたニードルバルブケーシング１３２ａと、
該ニードルバルブケーシング１３２ａの中心孔１３８内
を摺動自在に運動するニードルバルブ軸１３２ｂとを有
する。ニードルバルブ軸１３２ｂは、ニードルバルブケ
ーシング１３２ａの中心孔１３８内に嵌合し横動する摺
動案内部１４０ａ、１４０ｂを有し、その上端部１４２
は薄肉円筒状に形成されており、後述するように、前記
プランジャ１３０の凹所１３６に一体的に取付けられ該
凹所１３６と協働して液体燃料溜部１４４を形成する。

ニードルバルブ１３２の下方端部には弁手段１４６が形
成され、該弁手段１４６はニードルバルブケーシングｌ
　３２ａの中心孔１３８の出口端（噴射口１３８ａ）を
形成する弁座部１４８に密着状態で係合し得る態様にて
構成される。ニードルバルブＭ１３２ｂの先端には、ニ
ードルバルブケーシング１３２ａの噴射口１３８ａを貫
通して外方へと延在する小径軸部１５０が形成される。

該小径軸部１５０の機能については後述する。

上記スリーブ１２０とインジェクターハウジングｌ１６
とにて画成される空間部に、該スリーブ１２０の下方端
部を囲包する態様にてソレノイドコイル１５２が配置さ
れ、インジェクターハウジング１１６に形成された配線
コネクター１５２を介して外部電源より所定の電力が供
給される。

又、スリーブ１２０とプランジャ１３０との間にはスプ
リング１５６が挿入され、常時プランジャ１３０を下方
へと押圧し、ニードルバルブ１３２を開成状態となるよ
うに、つまりニードルバルブ軸１３２ｂの弁手段１４６
と、ニードルバルブケーシング１３２ａの弁座部１４８
とが密着状態となるように付勢している。斯るニードル
バルブ１３２の閉成状態はソレノイドコイル１５２に通
電することにより解除される。つまりソレノイドコイル
１５２への通電によりプランジャ１３０及びニードルバ
ルブ軸１３２ｂは上方へと、スプリング１５６の押圧力
に抗して引上げられ、弁手段１４６は弁座部１４８から
離脱し、ニードルバルブ１３２は開放される。

本発明に従えば、インジェクター２０からの液体燃料を
受容し超音波振動にて霧化する超音波振動霧化装Ｍ１８
は、インジェクター２０の噴射口１３８ａの出口領域を
囲包して形成された拡径型中空ホーン１６０を有する。

拡径型中空ホーン１６０は、少なくとも噴射口１３８ａ
より大きな直径（ｄ、　ｌ　）を有した入口部から角度
θにて直径（ｄ２）の出口部へと概略円錐状に拡径され
た中空円錐形状とされる。又、図示されるように、出口
部にては角度θにて形成される円錐形状より幾分大きな
直径（ｄ２）を有するように湾曲したラッパ形状とする
こともできる。中空ホーン１６０の肉厚（１）は一定と
することもできるし、漸次所定の割合で入口部より出口
部へと減少するように形成することもできる。

該中空ホーン１６０は、インジェクターハウジング１１
６より突出したニードルバルブ１３２を囲包する態様に
て形成されたホーンケーシング１６２に接続される６本
実施例では該ホーンケーシング１６２はリテイナーハウ
ジング１６４の下方端部に螺合され、リテイナーハウジ
ング１６４はボルト１６６にてエンジンの吸気管壁、例
えばファンネル等に取付けられる。又、該リテイナーハ
ウジング１６４の上方端部内にはインジェクターハウジ
ング１１Ｂの下方端部が装着され、両者の間はシール部
材１６８にて液密状態とされる。

又、本実施例ではニードルバルブ１３２とホーンケーシ
ング１６２との間にもシール部材１７０が配置され、液
密状態に保持されている。

超音波振動発生手段１００は、ホーンケーシング１６２
の上端部外周囲に取付けられ、中空ホーン１６０を所定
の振動数及び振幅にて超音波振動させる。

次に、上記構成のインジェクタータイプの超音波霧化装
置の作動について説明する。

液体燃料は、所定の圧力にてフィルター１２４、スプリ
ング調整スリーブの中心穴、プランジャ１３０の中心穴
１３４を介してニードルバルブ軸１３２ｂの上端部に形
成された燃料溜部１４４へと供給される６次いで、燃料
は該燃料溜部１４４の下方壁部に穿設された透孔１４５
から外方へと流出し、ニードルバルブケーシング１３２
ａのための保持リング１４７とニードルバルブ軸１３２
ｂとの間を通り、ニードルバルブケーシング１３２ａ内
へと導入される。ニードルバルブケーシング１３２ａ内
へと導入された液体燃料は、ニードルバルブ軸１３２ｂ
に沿って下方へと流下し、弁手段１４６の位置へと至る
。

ニードルバルブ１３２は、上述のように、ソレノイドコ
イル１５２を制御手段にて制御下に通電することにより
閉成状態から開放状態へと作動される。つまり、ソレノ
イドコイル１５２への通電によりプランジャ１３０及び
ニードルバルブ軸１３２ｂは上方へと、スプリング１５
Ｂの押圧力に抗して引上げられ、弁手段１４６は弁座部
１４８から離脱し、ニードルバルブ１３２は開放され。

液体燃料は噴射口１３８ａを介して外方へと噴射される
。このとき、小径軸部１５０は噴射口１３８ａから噴射
される液体燃料を下方に位置した拡径型中空ホーン１６
０の内周面へと均一に拡散噴射する作用をなす。

拡径中空型ホーン１６０の内周面に噴射された液体燃料
は、超音波振動により直ちに微粒化され、外方へと噴射
される。

１１立皇ｊ 以上の如くに構成される本発明に係る吸気管噴射方式の
超音波霧化装置付燃料供給装置は、ガソリンエンジンに
おいて吸気通路抵抗が極めて小さく、体積効率を損なう
ことがなく、又吸気慣性効果を好適に利用することがで
き、燃料供給に対する燃焼の応答性、即ち、出力の応答
性を改善し良好なエンジンの出力性能を得ることのでき
、又、液体燃料の供給量を増大して霧化量を増大するこ
とができ、しかも、霧化面で霧化された霧化液滴と空気
との混合性が良好であるという特長を宥する。

更に本発明の装置は、コンパクトな構造を有し、例えば
狭い空間に複数個設置することも可能であり、霧化量を
増大し出力を大とすることのできるという効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は１本発明に係る吸気管噴射方式の超
音波霧化装置付燃料供給装置の実施例を示す断面図であ
る。 第３図は、本発明に使用し得るインジェクタータイプの
超音波霧化装置の一実施例の断面図である。 第４図は、従来の吸気管噴射方式の超音波霧化装置付燃
料供給装置の断面図である。 ｌ　２　： １４　： ｌ　６　： ｌ　８　： ２０　： ２２． ２６　： 　Ｏ０ 吸気管（ファンネル） 燃料霧化室 超音波振動霧化手段 ホーン型超音波霧化装置 インジェクター １６０：振動子ホーン 空気導入口 ：超音波振動発生手段 図面の浄書（内容に変更なし） 第３図 補正の内容 別紙の通り のものを援用する。」 手 続 補 正 書 （方式） 事件の表示 平成１年特許願第８２８４８号 発明の名称 ガソリンエンジン用超音波霧化装置付燃料供給装置補正
をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エンジンシリンダーに連通した吸気管に近接して、
   該吸気管の内部に開口した開口部を有する燃料霧化室を
   形成し、該霧化室には振動子ホーンを備えた超音波振動
   霧化手段と、該超音波霧化手段の振動子ホーンに燃料を
   供給するインジェクター手段とが設けられ、更に前記燃
   料霧化室には前記超音波振動霧化手段により霧化された
   液体燃料の霧化液滴を渦流状態にて前記吸気管内を流動
   する空気流に導入するための空気流が供給されて成るガ
   ソリンエンジン用超音波霧化装置付燃料供給装置。 ２）振動子ホーンはラツパ形状の拡径型中空ホーンであ
   る請求項１記載のガソリンエンジン用超音波霧化装置付
   燃料供給装置。 ３）振動子ホーンは、インジェクター手段に一体的に取
   付けられ、該インジェクター手段により供給された液体
   燃料を受容し超音波振動にて霧化するべく該インジェク
   ター手段の噴射口の出口領域を囲包して形成された拡径
   型中空ホーンである請求項１記載のガソリンエンジン用
   超音波霧化装置付燃料供給装置。