JPH0326870A - 内燃機関用燃料噴射装置の噴射制御方法 - 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】 Ａ．発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、燃料噴射弁の弁口と、該燃料噴射弁から噴射
した燃料を霧化すべく高圧空気を噴射する空気噴射弁の
弁口とが開口される内燃機関用燃料噴射装置の噴射制御
方法に関する。

（２）従来の技術 従来、内燃機関用燃料噴射装置において、噴射燃料に噴
射空．気を衝突させるようにしたものが知られている（
たとえば実開昭５９−１２３６６１号公報〉。

上記燃料噴射装置は、内燃機関の燃焼室に連通ずるノズ
ルを備えており、このノズルの上流位置に空気噴射用口
および燃料噴射口が開口している。

そして、上記両噴射口からは電子制御によりエンジンの
要求にあった所定のタイミングで空気および燃料が噴射
され、燃料噴射口から噴射した燃料を空気噴射口から噴
射した高圧空気によって霧化し、生或した混合気をエン
ジンの燃焼室に供給するようになっている。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで、かかる燃料噴射装置において燃料供給開始時
に、燃料噴射弁の作動開始および空気噴射弁の作動開始
時期を一致させておくと、空気噴射弁からの空気流速が
充分高速となる前に、燃料噴射弁から燃料が噴射され、
充分に微粒化されないままで燃料が供給されることにな
り、燃料供給開始時の燃焼性劣化を招くことになる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃
料供給開始時から燃料を確実に微粒化して燃焼性の向上
を図った内燃機関用燃料噴射装置の噴射制御方法を提供
することを目的とする。

Ｂ．発明の構或 （１）　　課題を解決するための手段 前記目的を達成するために、本発明の第１の特徴によれ
ば、燃料供給開始時に空気噴射弁の作動開始から予め設
定した第１設定時間が経過した後に燃料噴射弁の作動を
開始する。

また本発明の第２の特徴によれば、前記第１設定時間を
、燃料噴射弁および空気噴射弁の弁口を開口させたノズ
ル内の空気流速が１００ｍ／秒以上となる時間に設定す
る。

さらに本発明の第３の特徴によれば、燃料供給停止時に
燃料噴射弁の作動停止から予め設定した第２設定時間が
経過した後に空気噴射弁の作動を停止する。

（２）作　用 上記第ｌの特徴の方法によれば、燃料供給開始時に空気
流速が充分に高速になってから燃料噴射弁の作動を開始
して燃料の微細粒子化を確実に行？うことができる。

また上記第２の特徴の方法によれば、ノズル内の空気流
速を１００ｍ／秒以上としてから燃料噴射弁の作動を開
始するので、燃料の微細粒子化がより確実となる。

さらに上記第３の特徴のａ或によれば、燃料供給停止時
に燃料噴射弁から噴射した燃料を最後まで確実に微細粒
子化することができる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、先ず第ｌ図において、４サイクルガゾリン機関の機関
本体Ｅに接続される吸気管Ｐ１には機関本体Ｅ内の燃焼
室（図示せず）に通じる吸気路４が形或されており、こ
の吸気路４の途中には吸気量を制御するためのスロット
ル弁Ｖ１■が開閉可能に配設される。また吸気管Ｐ＋の
機関本体Ｅ寄りの部分には、吸気路４に燃料を供給する
ための燃料噴射装置Ｉが配設される。この燃料噴射装置
Ｉは、燃料噴射弁Ｆおよび空気噴射弁Ａを備えるもので
あり、燃料噴射弁Ｆには、燃料タンクＴ，からの燃料を
圧送するための燃料ポンブＰｐが接続され、空気噴射弁
Ａには、サージタンクＴ９が接続される。而して該サー
ジタンクＴＡにはエアクリーナＡＣからの空気を圧縮す
るコンブレッサＰＡが接続される。

燃料噴射装置Ｉの構造を示す第２図において、燃料噴射
装置■は吸気管Ｐ１に固着されるケーシング２を有して
おり、管状のノズル１が該ケーシング２に穿設される。

しかも該ノズルｌの先端に形或される噴射口３は吸気路
４に開口している。

このケーシング２には高圧空気を前記ノズルｌ内に噴射
する電子制御のソレノイド弁よりなる空気噴射弁八が装
着されるとともに、燃料を前記ノズル１内に噴射する電
子制御のソレノイド弁よりなる燃料噴射弁Ｆが３着され
ている。而して空気噴射弁Ａの弁口５はノズル１の基端
に開口しており、その高圧空気の噴射方向は前記ノズル
１の軸線Ｌに一致している。また空気噴射弁Ａの弁口５
の直下にはノズルｌの断面積よりも小さな断面積を有す
るオリフィス６が形戒される。一方、燃料噴射弁Ｆの弁
口５は短い側路７を介して前記オリフィス６の僅かに下
流位置でノズル１に開口している。

しかもノズル１の寸法すなわち内径および長さ等は、オ
リフィス６を介してノズル１内に噴射される空気の流速
が少なくとも１００ｍ／秒になるように設定されている
。

ここで空気噴射弁Ａの構造について第３図を参照しなが
ら説明すると、ケーシング２の上部に形或された取付孔
８の内部には空気噴射弁八のハウジング９が挿入されて
おり、このハウジング９と取付孔８の底部との間にニッ
プル１０を介してサ一ジタンクＴＡ　（第１図参照）に
運通ずる環状の連通路１１が形成されている。

ハウジング９は２個のシール部材１２．１３を介して取
付孔８に支持される円筒状のハウジング本体１４と、そ
の先端に連設した弁ハウジングｌ５と、前記ハウジング
本体ｌ４の開口部を閉鎖する蓋部材ｌ６とから構戊され
ている。

弁ハウジング１５は基本的に円筒状に形或されており、
ハウジング本体ｌ４の内面中間部で内側方向に張出して
設けられた支持鍔１７に金属リングｌ８を介して当接す
るようにハウジング本体ｌ４に挿入されている。弁ハウ
ジングｌ５の先端にはテーパ状の弁座１９に連なる前記
弁口５が形或されており、この弁口５の外周部が金属リ
ング２０を介してケーシング２の取付孔８の底部に当接
している。そして、前記弁口５は金属リング２０とケー
シング２の底部に形戊した前記オリフイス６によってノ
ズル１の基端に運通している。

ニ一ドル弁体２１はその外周に形戊した一対のガイド部
２２．２３によって弁ハウジング１５の内部に摺動自在
に支持されており、その先端には前記弁座ｌ９に着座可
能なテーパ状弁部２４と、そのテーパ状弁部２４から弁
口５の内部に突出する二一ドル部２５とが形戊されてい
る。そして、前記テーパ状弁部２４と一方のガイド部２
３とによって画或される環状の空間は弁ハウジングｌ５
の側壁に形或した複数の連通孔２６を介して運通路ｌ１
に運通している。

ハウジング本体１４の後部における蓋部材１６と支持鍔
１７の間には作動室２７が形或されており、この作動室
２７には二一ドル弁体２１を軸方向に駆動するための可
動コア２８と、ボビン２９に巻装されたソレノイド３０
と、戻しばね３１と、固定スリーブコア３２とが収納さ
れている。

固定スリーブコア３２は蓋部材ｌ６に一体に設けられて
おり、この固定スリーブ５ア３２を囲繞するようにして
ボビン２９が固定配置されている。

ポビン２９には、蓋部材１６を貫通する円筒状接続部３
３が一体に設けられており、この円筒状接続部３３内に
はソレノイド３０に接続するための接続端子３４が嵌合
している。

固定スリーブコア３２および蓋部材１６には、透孔３５
が穿設されており、この透孔３５には環状シール部材゜
３６を外面に嵌着した円柱状閉塞部材３７が圧入されて
いる。また、支持鍔１７およびボビン２９で案内されな
がら軸方向に移動し得る可動コア２８と前記円柱状閉塞
部材３７との間に前記戻しばね３１が縮設されている。

さらに、ニ一ドル弁体２１の後端には作動室２７に突入
する弁軸部３８が同軸に突設されており、この弁軸部３
８の後端に前記可動コア２８が固設されている。したが
って、ニードル弁体２１および可動コア２８は戻しばね
３１のばね力により前方すなわち二一ドル弁体２１のテ
ーパ状弁部２４が弁座ｌ９に着座する方向に付勢されて
いる。

このような電磁駆動部のソレノイド３０が消磁状態にあ
るときには、ニ一ドル弁体２１のテーバ状弁部２４が弁
座１９に当接することにより弁口５は閉じられており、
ソレノイド３０を励磁すると可動コア２８が戻しばね３
１のばね力に抗して後方側に駆動されるので、ニードル
弁体２１はそのテーパ状弁部２４が弁座１９から離反す
るように移動し、弁口５が開かれる。

ハウジング本体ｌ４における後端部は、合成樹脂製のカ
ブラ３９で覆われており、このカブラ３９の外周部に嵌
着されたリング状のシール部材４０が、取付孔８の後端
部の段部とケーシング２に固着される押さえ板４１との
間に挟持され、これにより空気噴射弁Ａがケーシング２
に取付けられている。

燃料噴射弁Ｆは上記空気噴射弁Ａと基本的に同一の構造
を備えており、主要部分に同一の符号を付して図示する
のみで、詳細な説明は省略する。

再び第１図において、空気噴射弁Ａの噴射作動および燃
料噴射弁Ｆの噴射作動は電子式制御平段Ｃにより制御さ
れるものであり、この制御手段Ｃは、スロットル弁Ｖ７
Ｈの開度を検出するスロットル開度センサＳ７．．スロ
ットル弁ＶＴＩＩよりも下流側の吸気路４の吸気圧を検
出する吸気圧センサＳ，、機関本体Ｅに接続される排気
管Ｐ。内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサＳ。２、
機関本体Ｅの冷却水温を検出する水温センサＳＴ、なら
びに機関回転数を検出する回転数センサＳＭＩＩの検出
値に応じて空気噴射弁八の噴射作動および燃料噴射弁Ｆ
の噴射作動を制御する。

しかも制御手没Ｃは、燃料供給開始時および燃料供給停
止時に第４図で示すようなタイミングで空気噴射弁Ａの
噴射作動および燃料噴射弁Ｆの噴射作動を制御すべく構
或される。すなわち燃料供給開始時には、燃料噴射弁作
動信号に対して予め設定した第１設定時間Ｔ，だけ先行
して空気噴射弁作動信号が制御手段Ｃから出力される。

この第１設定時間Ｔ，は、ノズル１内の空気流速が１０
０ｍ／秒に達するまでの時間であり、実験等により予め
設定される。また燃料供給停止時には、燃料噴射弁の作
動停止から予め設定した第２設定時間Ｔ２が経過した後
に空気噴射弁の作動を停止するための信号が制御手段Ｃ
から出力される。この第２設定時間Ｔ２は、燃料噴射弁
Ｆからの燃料噴射が停止した後に、ノズル１内に残留し
た燃料を最後まで充分に霧化し得る時間として、実験等
により予め設定される。

次に、この実施例の作用について説明すると、制御手段
Ｃからの信号に基づいて空気噴射弁Ａのソレノイド３０
が励磁されると可動コア２８が戻しばね３１のばね力に
抗して後方に吸引され、この可動コア２８と一体の二一
ドル弁体２１が後方に移動する。これにより、ニ一ドル
弁体２１の先端に形或したテーパ状弁部２４が弁座１９
から離間し、ニツブル１０から供給される高圧空気は、
連通路ｌ１、連通孔２６、およびテーバ状弁部２４と弁
座１！Ｉｆの間隙を介して弁口５からノズル１の軸線Ｌ
に沿って噴出する。そして、弁口５から噴出した高圧空
気は才リフィス６を通過する際に流速が増加する。

一方、燃料噴射弁Ｆのソレノイド３０が励磁されると、
前述と同様にしてニップル１０から供給された高圧の燃
料が弁口５から側路７に噴出する。

その際、側路７内の燃料は才リフィス６直後のノズルｌ
内に積極的に吸引されるとともに、速度の増加した空気
流によって微細な粒子に剪断される。

このようにして霧化した燃料は噴射口３から吸気路４に
噴射され、混合気としてガソリン機関の燃焼室に供給さ
れる。

上述のようにして、空気噴射弁Ａと燃料噴射弁Ｆのソレ
ノイド３０を所定のタイミングで所定の時間だけ励磁す
ることにより、各弁口５から噴射された高圧空気と燃料
をノズルｌ内で効率的に霧化させることができ、同時に
消費空気量の節減を図ることができる。

ところで、燃料の霧化平均粒径とガソリン機関での希薄
燃焼限界との関係を本発明者が実験によって求めると第
５図で示すようになり、燃料の霧化平均粒径が３０μｍ
以上で希薄燃焼限界を表す空気量／燃料量が低下するこ
とが判った。一方、ノズルｌ内での空気流速と燃料の霧
化平均粒径との関係は本発明者が行った実験では第６図
で示すようになり、霧化平均粒径が３０μｍ以下となる
ようにするには、空気流速が１００ｍ／秒以上であるこ
とが必要である。

したがってノズル１内での空気流速を１００ｍ／秒以上
に保つことにより、希薄燃焼限界を高め得る霧化平均粒
径で燃料を霧化することが可能となる。

しかも燃料供給開始時に燃料噴射弁Ｆの作動開始に第１
設定時間Ｔ，だけ先立って空気噴射弁Ａの噴射作動を開
始することより、燃料供給開始初期から燃料の微細粒子
化を確実に行なうことができる。さらに燃料供給停止時
には、燃料噴射弁Ｆの噴射作動停止から第２設定時開Ｔ
２だけ遅延して空気噴射弁八の噴射作動を停止するよう
にしたので、ノズルｌ内に残留した燃料を最後まで確実
に微細粒子化することができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載さ
れた本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を行
うことが可能である。

例えば、オリフィス６を空気噴射弁Ａの弁口５の直後に
形戒する代りに、ノズル１の中間邪に形或してもよい。

そして、側路７とノズル１の合流部をオリフィス６の下
流近傍とする代りに、この合流部をオリフィス６の位置
に一致させてもよい。

また、ノズル１の噴射口３を吸気路４に開口させる代り
に、燃焼室に直接開口させることも可能である。更に、
本装置はガソリン機関に限らずディーゼル機関に対して
も適用可能であり、２サイクル機関も適用の対象とする
ことができる。

Ｃ．発明の効果 以上のように本発明の第■の特徴によれば、燃料供給開
始初期から燃料の微細粒子化を確実に行なうことができ
る。

また本発明の第２の特徴によれば、希薄燃焼限界を高め
得る霧化平均粒径まで燃料を微細粒子化して、燃焼性を
より向上することができる。

さらに本発明の第３の特徴によれば、燃料供給停止時に
燃料を最後まで確実に微細粒子化することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は全
体概略図、Ｍ２図は内燃機関の燃料噴射装置の全体構或
図、第３図は第ｌ図の部分拡大図、第４図は制御手段に
よる制御のタイミングチャート、第５図は平均粒径およ
び希薄燃焼限界の関係の実ＹＩ！結果を示すグラフ、第
６図は空気流速および平均粒径の関係の実験結果を示す
グラフである。 Δ・・・空気噴射弁、Ｆ・・・燃料噴射弁、■・・・燃
料噴射装置、 １・・・ノズル、 ５・・・弁口 本田技研工業株式会社 落　　合　　　　　　健 田　　　中　　　隆　　　秀 第２図 第４図 第５ 囚 第６し 空気流速（ｍ／秒）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料噴射弁の弁口と、該燃料噴射弁から噴射した
   燃料を霧化すべく高圧空気を噴射する空気噴射弁の弁口
   とが開口される内燃機関用燃料噴射装置の噴射制御方法
   において、燃料供給開始時に空気噴射弁の作動開始から
   予め設定した第１設定時間が経過した後に燃料噴射弁の
   作動を開始することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装
   置の噴射制御方法。
2. （２）前記第１設定時間を、燃料噴射弁および空気噴射
   弁の弁口を開口させたノズル内の空気流速が１００ｍ／
   秒以上となる時間に設定することを特徴とする第（１）
   項記載の内燃機関用燃料噴射装置の噴射制御方法。
3. （３）燃料供給停止時に燃料噴射弁の作動停止から予め
   設定した第２設定時間が経過した後に空気噴射弁の作動
   を停止することを特徴とする第（１）項または第（２）
   項記載の内燃機関用燃料噴射装置の噴射制御方法。