JPH02549B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関し、詳し
くは噴射燃料性状の改善に関する。

ガソリンを主燃料とする内燃機関の燃料噴射装
置には、多気筒機関においては、吸入ポート付近
に燃料噴射弁を配設して各気筒毎に燃料を噴射供
給するマルチポイント方式と、吸入マニフオルド
集合部よりも上流側に噴射弁を設けて噴射燃料を
各気筒へと分配供給するシングルポイント方式と
がある。

これら吸気管燃料噴射装置の制御方式には機械
式と電子式とがあるが、燃費、排気対策の面では
運転状態に応じて精密な制御ができる電子式が有
利であると考えられている。例えば「サービス周
報第428号ニツサンレパードTR−Ｘ F30型系車
の紹介」（昭和55年９月日産自動車株式会社発行）
に記載されたものがある。

第１図はこのような電子制御燃料噴射装置の一
例である。

これを説明すると、図において１は機関シリン
ダヘツド、２は吸気弁、３は吸入マニフオルド、
４は燃料噴射弁、５はスロツトルボデイ（絞り弁
装置）である。

図示しないが、スロツトルボデイ５の上流側に
は吸気量を検出するためのエアフローメータ及び
エアクリーナが設けられている。

吸入マニフオルド３は、多気筒機関ではスロツ
トルボデイ５の下流側で各気筒へと分岐してお
り、エアクリーナからの外気をシリンダヘツド１
の吸入ポート部６へと導入する吸気通路７を形成
している。

燃料噴射弁４は、吸入ポート部６に面して、ノ
ズル部８が吸気弁傘部９の方向に向くようにして
吸入マニフオルド３に設けられている。

この燃料噴射弁４は、常に所定圧に調圧された
燃料の供給をうけており、図示しない制御回路か
らのパルス信号に応動して電磁的に開閉し、パル
ス信号のデユーテイ比に比例した量の燃料を吸入
ポート部６へと噴射供給する。

制御回路は、吸入空気量、冷却水温等に基づい
て前記パルス信号のデユーテイ比を定め、常に機
関運転状態に対応した最適の燃料供給量となるよ
うに燃料噴射弁４を制御するようになつている。

ところで、一般にこのような燃料噴射装置で
は、燃料供給が正確で応答が良い反面、機関の低
〜中負荷域で燃焼が悪化して燃料消費量や排出
HC量が増加しやすい傾向にある。

これは、噴射燃料は粒径が大きいこと、従つて
また吸入ポート部６の内壁面や吸気弁傘部９に付
着して液状になつてシリンダに吸入される割合が
多いことなどから、空気とのミキシングが充分に
なされないからである。

本発明はこのような従来の問題点を解消するこ
とを目的としている。

このために本発明では、内燃機関の吸気通路
に、絞り弁よりも下流側に位置して燃料噴射弁を
設けた燃料噴射装置において、絞り弁を迂回して
噴射弁ノズル部の前方と絞り弁より上流側の吸気
通路とを連通する互いに独立した２つの空気導入
通路を設け、かつ一方の空気導入通路に、機関吸
気量を感知して、当該吸気量に対し略比例して前
記空気導入通路の開度を可変制御する空気導入弁
装置を介装した。

上記構成において、噴射弁ノズル部には絞り弁
前後に生じる差圧に基づき、２つの空気導入通路
を介して高速の空気流が導入され、これが噴射弁
ノズル部からの燃料噴霧に衝突して微粒化を促進
するため、燃料と吸気とが均一に混合される。２
つの空気導入通路のうちの一方は吸気量が所定量
に達するまでは空気導入弁装置によつて閉ざされ
ており、吸気量が所定量以上になると空気導入弁
装置が開いて吸気量増量分に略比例した量の空気
を追加導入する。これにより吸気量の多寡にかか
わらず噴射弁ノズル部に導入される空気の流速が
適切に維持されるので、幅広い運転域について燃
料微粒化作用が発揮される。

以下、本発明を図示実施例に基づいて説明す
る。ただし第１図と実質的に同一の部分には同一
の符号を付して示す。

第２図において、燃料噴射弁４は、第１図と同
様に吸気弁傘部９の方向にノズル部８を向けて設
けられるのであるが、この場合マニフオルド１１
の噴射弁取付フランジ部１２には段付筒状のアト
マイザ１３が設けられ、このアトマイザ１３にノ
ズル部８を挿入した状態で、しかもフランジ部１
２との間に空気分配板１４を挾むようにしてホル
ダ１５で締着される。ホルダ１５は図示しないボ
ルト等を介して燃料噴射弁４及び空気分配板１４
をフランジ部１２に共締めするのであり、噴射弁
４は空気分配板１４とホルダ１５との間に弾性体
１６，１７を介して保持される。なお、１８，１
９はそれぞれアトマイザ１３とノズル部８との
間、アトマイザ１３と空気分配板１４との間の気
密を図るシールリングである。

空気分配板１４は、第３図に示したように、各
気筒毎のアトマイザ１３に空気を分配するための
通路が２つ形成され、第１の通路２１はフランジ
部１２に形成された通路部２２を介して、アトマ
イザ１３の大径周面に設けられた第１の空気入口
部２３と連通し、第２の通路２４はノズル部８と
シールリング１９との間の環状空間部２５を介し
て、アトマイザ１３の端面に開口した第２の空気
入口部２６と連通する。

また、第１、第２の通路２１，２４は、それぞ
れ導管２７，２８を介して絞り弁２９よりも上流
側で吸気通路７と連通する。

アトマイザ１３には第４図にも示したように、
空気入口部２３に始まる通路３１と空気入口部２
６に始まる第２の通路３２とが形成され、通路３
１，３２の出口部３３，３４はノズル部８の前方
に噴射方向と直交するような方向に開口してい
る。

これら２つの出口部３３，３４の口径は極く小
さく、例えばこの実施例では、総排気量2000c.c.の
４気筒機関として最大φ1程度である。ただし、
アトマイザ１３に至るまでの通路２１，２４等は
可及的に大きく形成される。

このようにして、絞り弁２９を迂回してノズル
部８の前方に空気を導入するための２つの空気導
入通路３５，３６が互いに独立的に形成される。

上記第１の空気導入通路３５は常時開いている
が、第２の空気導入通路３６は途中に介装された
空気導入弁装置４１を介して開閉する。

空気導入弁装置４１は、通路３６を漸進的に開
閉する針弁４２と、この針弁４２を駆動するダイ
アフラム装置部４３とからなり、ダイアフラム装
置部４３の負圧室４４には導管４５を介してベン
チユリ負圧が導入される。負圧室４４にはコイル
バネ４６が介装されており、針弁４２を閉弁方向
に付勢している。

上記構成に基づく作用は次のとおりである。

絞り弁２９の開度が小さいアイドリング時ない
し部分負荷時には、絞り弁２９の下流側で吸気通
路７に強い負圧が発生する。

このとき、吸気流速は小さいためベンチユリ負
圧は小さく、従つて空気導入弁装置４１は閉弁保
持しているが、第１の導入通路３５は常時開いて
いるから、絞り弁２９よりも上流側との大きな差
圧に基づいて一部の吸気がアトマイザ１３の第１
の通路３１へと導入され、出口部３３から勢いよ
く吸い出される。

この導入空気は、噴射燃料に対してほぼ直交し
て衝突し、噴射燃料を拡散微粒化する。

この結果、燃料と空気とのミキシングが促され
るので、良好な燃焼を期待できる。

絞り弁２９の開度が増すと絞り弁２９上下流間
の差圧は減少するが、ベンチユリ負圧が発達して
空気導入弁装置４１のダイアフラム装置部４３
（負圧室４４）に作用し、針弁４２を退避させる
ため、第２の空気導入通路３６が開く。

これによりアトマイザ１３の第１の出口部３３
のみならず、第２の出口部３４からも導入空気が
流出するため、噴射燃料と空気とのミキシングは
一層良好になる。導入空気の通路面積を固定する
ものとすれば、アイドリング時の空気流量の関係
で通路面積を小さく設定せざるを得ないので、機
関負荷が増して噴射燃料量が増加した状態では充
分なミキシングが期待できないが、本発明では上
述のように燃料供給量の増加に対応して導入空気
量が増すため、ミキシングを良好にできるのであ
る。

また、第２の空気導入通路３６が開き始めると
き、空気導入弁装置４１の開度が僅かであつて
も、すでに第１の空気導入通路３５を介して空気
導入状態となつているところに追加分の空気を導
入することになるので、わずかな増量分の空気で
あつても確実に燃料の増加に対応して微粒化に寄
与する。

なお、アトマイザ１３の出口部３３，３４の寸
法や方向にもよるが、燃料が拡散微粒化すると高
温の吸入ポート部６内壁に付着して速やかに気化
するため、燃焼がさらに改善される。

絞り弁２９の開度がさらに大きい高負荷ないし
全負荷運転状態では、絞り弁２９の上下流間での
差圧が殆ど発生しないため導入空気量は僅かであ
る。

このため、噴射燃料は棒状をなして直ちに吸気
弁傘部９ないしその付近に衝突し、吸気弁２が開
くと同時にシリンダ内に供給される。

従つて、加速時の応答性や全開性能が損われる
ようなことはない。もちろん、高負荷時には噴射
燃料の粒径が大きくても良好に燃焼するので不都
合はない。

ところで、アトマイザ１３は、機関あるいは燃
料噴射装置の特性、仕様等に応じて燃料霧化状態
が最適になるように、その出口部３３，３４の寸
法、方向等を決まるのであり、例えば第５図Ａ，
Ｂに示したように出口部３３，３４を等角度間隔
で都合４個所に設けたり、あるいは第６図に示し
たように環状の出口部３９を形成して略全周的に
空気を導入するようにしたものなどである。

また、空気導入弁装置４１としては、吸気量に
略比例して開度の増減するものであればどのよう
なものでもよく、例えば構造的には絞り弁２９と
機械的に連動して開閉するような弁装置とするの
が最も簡単で安価であるが、第７図に示したよう
に針弁４２を電磁ソレノイド４７で開閉駆動する
ようにすれば精密な空気導入が可能である。この
場合、ソレノイド４７としてはデユーテイ制御さ
れるオンオフ型のものでも比例型のものでもよい
が、開度を電子的に制御できるので、冷機時には
全開にして燃料微粒化だけでなく始動及び暖機を
促すためのエアレギユレータとして作動させるこ
ともできる。さらには、減速状態を検出して全開
させることにより吸入負圧の急上昇を抑えて燃焼
悪化やオイル上り、オイル下りを回避することも
できる。

第８図はエアレギユレータとして空気導入弁装
置４１を形成した例である。針弁４２は冷機状態
ではコイルバネ４８の弾発力で退避（開弁）して
おり、機関を始動すると加熱手段４９（例えば
PTCヒータなど）を介しての加熱でワツクスペ
レツト５１が伸長して針弁４２を押し、徐々に通
路３６を閉じる。このようにして、始動後一定時
間だけ空気導入して燃料霧化と暖機を促すのであ
るが、この場合第２図に示したようなダイアフラ
ム装置部４３を設けてワツクスペレツト５１を駆
動するようにすれば、上記エアレギユレータとし
ての作用と機関運転状態に応じた燃料霧化の作用
とを共に行なわせることができる。

以上説明してきたように、本発明によれば、機
関吸気通路の絞り弁を迂回して噴射弁ノズル部の
前方に吸気の一部を導入する互いに独立した２つ
の空気導入通路を形成するとともに、一方の空気
導入通路の途中に、機関吸気量に応じて当該空気
導入通路の開度を可変制御する空気導入弁装置を
介装し、機関吸気量と比例する噴射燃料量に応じ
た量の空気を導入して噴射燃料に衝突させること
により噴射燃料を拡散微粒化し、空気とのミキシ
ングを促すようにしたので、高負荷域での出力性
能を損うことなく、低〜中負荷域での燃焼を改善
して燃費や排出HC量を低減できるという効果を
生じる。

ことに本発明では、機関吸気量が増大してゆく
過程で、一方の空気導入通路を介して空気導入を
しているところに他方の空気導入通路から空気導
入弁装置を介して新たに吸気量に略比例した量の
空気を追加導入する構成としたので、機関吸気量
に応じて的確な燃料微粒化を図れるだけでなく、
空気導入弁装置を介しての空気導入量がわずかで
あつても、吸気量及び燃料量の増加に対応させて
確実に燃料微粒化を行わせることができる。従つ
て、安定した燃焼性及び機関運転性を確保できる
という効果が得られる。

なお、上記実施例はマルチポイント方式の場合
について示したものであるが、本発明はシングル
ポイント方式の燃料噴射装置にも適用可能なこと
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面図である。第２図は本発
明の一実施例の断面図である。第３図は第２図に
おけるＡ−Ａ線による空気分配板の部分断面図、
第４図は同じくＢ−Ｂ線によるアトマイザの断面
図である。第５図Ａはアトマイザの他の実施例の
断面図、同図ＢはそのＣ−Ｃ線による断面図であ
る。第６図はアトマイザのさらに他の実施例の断
面図である。第７図、第８図は各々空気導入弁装
置の他の実施例の断面図である。 １……シリンダヘツド、２……吸気弁、４……
燃料噴射弁、５……スロツトルボデイ（絞り弁装
置）、６……吸入ポート部、７……吸気通路、８
……ノズル部、９……吸気弁傘部、１１……吸入
マニフオルド、１３……アトマイザ、１４……空
気分配板、２７，２８……導管、２９……絞り
弁、３５……第１の空気導入通路、３６……第２
の空気導入通路、４１……空気導入弁装置、４２
……針弁、４３……ダイアフラム装置部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の吸気通路に、絞り弁よりも下流側
   に位置して燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置にお
   いて、絞り弁を迂回して噴射弁ノズル部の前方と
   絞り弁より上流側の吸気通路とを連通する互いに
   独立した２つの空気導入通路を設け、かつ一方の
   空気導入通路に、機関吸気量を感知して、当該吸
   気量に対し略比例して前記空気導入通路の開度を
   可変制御する空気導入弁装置を介装したことを特
   徴とする内燃機関の燃料噴射装置。 ２ 空気導入弁装置は、絞り弁と連動して、絞り
   弁開度に略比例して開弁することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の燃料噴射
   装置。 ３ 空気導入弁装置は、吸気通路のベンチユリ負
   圧に応動するダイアフラム装置部を備え、ベンチ
   ユリ負圧の増大に略比例して開弁することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
   燃料噴射装置。