JPH04214961A - 過給機関用燃料供給装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過給された空気に燃料
を混合するため、その燃料を噴射ノズルにより吸入管乃
至燃焼室へ供給する過給機関用燃料供給装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のターボスーパーチャージャ付エン
ジンでは常用範囲で０．６〜０．７ｋｇ／ｃｍ２　程度
の過給圧が最大とされている。出力を上げるには過給圧
をさらに上げれば良いが、過給圧の上昇に伴ない空気量
の割合が著しく高くなる傾向が生じる。空気量の比率が
高くなると混合気の稀薄化により出力の低下や燃焼温度
の異常上昇を来し、ひいてはエンジンも破壊されるに到
る。

【０００３】この問題を防ぎ、正常の混合比を得るため
には空気量の増大に見合った燃料を供給する必要があり
、そのため従来は例えば図１にＱで示されるような吸入
管の適所に燃料を噴射するサブインジェクタが使用され
た。しかしこの従来のサブインジェクタは、予め設定さ
れた過給圧でのみ作動するため、各燃料噴射時点では適
当な噴射量であっても過給圧の上昇によりすぐに燃料不
足の状態となる。つまり、常に不足分を後から追いかけ
るように燃料供給が行なわれ、しかも燃料は必らず階段
状に増加するから（図９の曲線Ｄ）、空燃比は常に不適
正になる。故に、出力、トルクに増加が見られたとして
も最適値から程遠いものであり、燃料消費率も悪化し、
加速度も低下する。またサブインジェクタによる燃料噴
射は中間冷却器とサージタンクの間にて行なわれるが、
霧化が不十分であり燃料の粒子が粗いため例えば図１に
示す１〜４の燃焼室の内、上流の１、２番に殆んど吸入
され、３、４番は燃料不足のままで空燃比のアンバラン
スは何ら改善されないばかりか、温度のアンバランスを
生じ、３、４番ピストンは破壊に到る、というような問
題も生ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の点に鑑
みなされたものでその課題とするところは、過給圧の上
昇に伴ない空気流量の増大に応じて、最適の比率で燃料
を増分、供給し、空燃比を所要の割合に保ち、それによ
って高出力時にも最適の運転状態が得られるようにする
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、過給された空気に燃料を混合するため、該燃
料を噴射ノズルにより吸入管乃至燃焼室へ供給する過給
機関用燃料供給装置に於て、前記噴射ノズルによる燃料
供給箇所より上流部分に、前記吸入管を流れる空気の流
速を加速するため吸入管径よりも小径に絞られた加速部
を設け、該加速部の下流に形成された負圧領域に燃料を
供給する副噴射装置のノズルを設け、過給圧が設定値を
超えたときに該副噴射装置を作動させ、燃料が過給圧に
応じて霧化供給されるように構成するという手段を講じ
たものである。

【０００６】前記の吸入管を流れる気体は、主としてエ
アクリーナを経て取入れた清浄空気である。主たる、燃
料噴射ノズルはシリンダヘッドに設けられる。本発明装
置に於る副噴射装置は主燃料噴射箇所より上流で、吸入
管が中間冷却器を含む場合にはそれよりも下流の領域に
設けられる。

【０００７】本発明に係る燃料供給装置は前記の如く構
成されているので、燃料が主たる噴射ノズルから供給さ
れるのとは別に、吸入管又はそれに併設されたバイパス
管を通じて、副噴射装置からも燃料が供給される。

【０００８】そのため吸入管内を流れる空気量が過給圧
の上昇により増加した場合に、不足する燃料分量が副噴
射装置により追加されることとなる（図９の曲線Ｃ）。

【０００９】この燃料補給は、吸入管径よりも小径に絞
られた、加速部のすぐ下流に形成される負圧領域に配置
された、噴射ノズルを通じて行なわれる。故に、前記領
域に於る負圧の度合即ち加速された過給空気流の流速、
従って空気量、に応じて補給量が増減し、空燃比を最適
に保つことができる。また副噴射装置は噴射の駆動力を
特に必要とせずに作動する。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照して本発明を説明する。

【００１１】第１図は本発明に係る給気装置の要部を模
式的に示したもので、１０は燃焼室１、２、３、４を備
えた４サイクルのガソリンエンジンを示す。１１はその
給気系に於るエアクリーナ、１２は空気を燃焼室へ過給
する過給機Ｔの過給タービン、１３は過給された空気を
冷却する中間冷却器、１４は給気系の特に吸入管で、吸
気をサージタンク１５を経て各燃焼室へ供給する。また
１６は燃焼室から排出される排気ガスを排出するための
排気系、１７はそこに設けられた過給機の排気タービン
を示す。なお、燃料供給は、各燃焼室１〜４に設けられ
た噴射ノズル１８１、１８２、１８３、１８４から噴射
ポンプ１９により行なわれる。

【００１２】図１、図２及び図３に示された例では、過
給空気に対し燃料を噴射し混合気とする副噴射装置２０
は、中間冷却器１３の下流で、サージタンク１５よりも
上流の吸入管１４に、直接設けられる。２１は該吸入管
１４に設けられた副噴射装置２０の本体で、吸入管１４
を流れる気流が設定圧例えば０．８ｋｇ／ｃｍ２　以上
に過給されたときに所要の比率で燃料を供給するように
設けられる。２２は過給圧設定センサで、後述する電磁
弁２６を設定圧で開弁或いは閉弁させる。本体２１は吸
入管１４の接続部の内径よりも小径のスロート２３を中
途の部位に有し、その流路断面積の差によりスロート２
３を通る流れの速度が加速され、該加速空気流の下流か
つ外側に負圧領域２４が形成されるようになっている。 この負圧領域２４に臨みかつ負圧の影響を強く受けるス
ロート２３の外側に隔壁２４ａを介して半径方向外方へ
膨らんだ負圧室２４ｂが設けられ、該負圧室２４ｂは直
後の負圧領域と噴霧口２４ｃで通じていて、その負圧室
２４ｂにノズル２５が露出している。なお、この例の噴
射装置本体２１は前後の部材２１ｆ、２１ｇと外側部材
２１ｈとからなる。２６は該ノズル２５を有する電磁弁
、２７はそれに接続されるコードのコネクタ端子、２８
は燃料ポンプ２９へのびるホースｈの接続口を示す。

【００１３】噴射装置２０の第２実施例は図４、図５に
示されている。この実施例では、過給空気に対し燃料を
噴射し混合気とする副噴射装置２０は、中間冷却器１３
の下流で、サージタンク１５よりも上流の吸入管１４を
流れる空気を一部取出し、また下流の吸入管１４に合流
するバイパス管３０に設けられている。該バイパス管３
０に設けられた副噴射装置２０は、バイパス管３０を流
れる気圧が設定圧以上に過給されたときに所要の比率で
燃料を供給する。バイパス管３０は吸入管１４の接続部
の内径よりも小径のスロート３２を中途の部位に有し、
その流路断面積の差により吸気の流速を加速し、すぐ下
流の大径部３３に負圧領域２４が形成されるようになっ
ている。この負圧領域２４に臨みかつ負圧の影響を強く
受ける位置に、副噴射装置２０のノズル３５が設けられ
る。該ノズル３５は大径部３３から半径方向外方へ僅か
拡大した負圧部３６を設けてそこに配置しても好適であ
ることが実験により見出された。３７はノズル取付基部
、３８はカバーを示す。なお、圧力サンサ２２は特に図
示しないが全ての例に設けられる。その設置位置も限定
されない。

【００１４】噴射装置２０の変形例が図６、図７に示さ
れている。図６のものは、吸入管１４若しくはバイパス
管３０の略同一の箇所（勿論負圧領域２４）に放射方向
から燃料を噴射するようにノズル４５を２個Ｖ型に設け
た例で、スロート４２と大径部４３の間に拡大（凹陥）
した負圧部４６を有する例である。図７のものは、吸入
管１４若しくはバイパス管３０のスロート５２の下流の
負圧領域２４に軸方向に沿って３個のノズル５５をタン
デム配置した例で、出口側にも絞り管部５９が設けられ
ている。これらの噴射ノズル５５は、大径部５３の内壁
付近からさらに拡大した負圧部５６に設けられ、そこか
ら燃料を噴射し十分混合するよう流れの中に拡散される
。図４乃至図７中、同じ構成のものは図１乃至図３の符
号を援用し説明を略した。

【００１５】図８、図９には本発明に係る燃料供給装置
が、相異なる駆動方式のターボ過給機Ｔと共に示されて
いる。図８の例は排気ガス流のみで駆動されるターボ過
給機を示しているが、図９の例では排気ガス流を排気系
最下流の加速器６０により高度に加速し、負圧室６１に
形成された強力な負圧を、管路６２によりターボ過給機
排気側に導いている。このため図９の装置では、ターボ
過給機Ｔを排気ガス流の押込みで駆動すると同時に、前
記高度の負圧の吸引力でも駆動することになり、ターボ
過給器の排気圧力を低減させ、温度を著しく低下させる
ことができる。６３は排気系に介在する排気ガス浄化用
触媒の如き抵抗体、６４は排気音低減用マフラの如き抵
抗体を示す。なお両図中の６５１〜６５４はシリンダヘ
ッドに設けられた主燃料噴射ノズルを示す。

【００１６】図１０は本発明に係る装置により燃料供給
量が増加する状態をグラフで示したもので、曲線Ａはエ
ンジン回転数、曲線Ｂは空燃比のバランスが保たれる限
界、曲線Ｃは本発明による燃料の増加状況を示しており
、予め設定された過給圧例えば０．８ｋｇ／ｃｍ２　で
作動開始するとき、燃料は過給圧及び回転数の上昇に応
じて増加することが分る。これに対し曲線Ｄは階段状で
あり、前述の従来例による燃料増加状況を示している。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成されかつ作用す
るものであるから、過給圧の増大により吸入管内を流れ
る気体の流速が比例的に高まり、主燃料噴射ノズルから
供給される燃料供給量が空気量に対して不足する状態に
なったときに、吸入管若しくはバイパス管に設けられた
加速部直後の負圧領域の噴射ノズルから、過給圧に応じ
た量の燃料が供給されることとなり、従って空燃比のバ
ランスをくずすことなく空気も燃料も増加供給すること
ができる効果を奏する。また燃焼室より遥か上流の吸入
管若しくはバイパス管にてその増加分の燃料を霧化供給
するので、燃料が良く霧化され、片寄らずにすべての各
燃焼室へ行き渡り、高出力時にも最適の運転状態が得ら
れる特徴を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の模式図である。

【図２】副噴射装置の縦断面図である。

【図３】副噴射装置の横断面図である。

【図４】第２実施例の模式図である。

【図５】副噴射装置の縦断面図である。

【図６】副噴射装置の変形例を示す断面説明図である。

【図７】副噴射装置の変形例を示す断面説明図である。

【図８】本発明を実施した内燃機関２種の説明図である
。

【図９】本発明を実施した内燃機関２種の説明図である
。

【図１０】本発明による効果を表わす燃料増加量等を示
すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　過給された空気に燃料を混合するため
   、該燃料を噴射ノズルにより吸入管乃至燃焼室へ供給す
   る過給機関用燃料供給装置に於て、前記噴射ノズルによ
   る燃料供給箇所より上流部分に、前記吸入管を流れる空
   気の流速を加速するため吸入管径よりも小径に絞られた
   加速部を設け、該加速部の下流に形成された負圧領域に
   燃料を供給する副噴射装置のノズルを設け、過給圧が設
   定値を超えたときに該副噴射装置を作動させ、燃料が過
   給圧に応じて霧化供給されるように構成したことを特徴
   とする過給機関用燃料供給装置。
2. 【請求項２】　　加速部は、吸入管自体に設けられてい
   る請求項第１項記載の過給機関用燃料供給装置。
3. 【請求項３】　　加速部は、吸入管を流れる空気の一部
   を取出し、また下流の吸入管へ合流するバイパス管に設
   けられている請求項第１項記載の過給機関用燃料供給装
   置。
4. 【請求項４】　　副噴射装置のノズルは、加速部の下流
   かつ外側領域に配置されている請求項第１項記載の過給
   機関用燃料供給装置。