JPH0460171A - 火花点火エンジンの燃料供給装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、灯油、アルコール、またはアルコールとガソ
リンの混合物等の始動性の低い燃料を使用し、かつ、Ｍ
ＰＩ方式（マルチポイントインジェクシ日ン、各気筒毎
の吸気管に燃料を噴射する方式）する火花点火エンジン
に適用される燃料供給装置に関する。

［従来の技術］ 従来、内燃機関の始動性を改善するために、ガソリンエ
ンジン等の火花点火エンジンにおいては、気化器式燃料
供給装置を使用する方式ではチローク弁または始動増量
機構を設け、また、燃料噴射弁を使用する方式では、噴
射弁を電子制御することにより、始動時における供給燃
料の増量を図っている。

これらの対策により、常温時の始動性は確保されるもの
の、低外気温時には始動に時間を要したり、また、燃料
増量に伴うＨＣエミッションの増大等の問題を生じてい
る。

さらに、ガソリン以外の低揮発性燃料に対しては、上記
従来の方式によっても常温或いは低温での始動が困難で
あり、メタノール１００％燃料の場合、低温始動温度は
５℃程度が限界となり、このため例えばメタノール燃料
の場合、始動時にガソリンを約１５％程度混入して始動
性を向上する方法が採られが、低温始動温度は一１０℃
程度が限界となり、寒冷地での使用に問題を存している
。

［発明が解決しようとする課題］ この解決策として燃料噴射弁の代わりに超音波霧化装置
を採用し、超音波振動により燃料を霧化し、燃料の蒸発
を促進させ着火の向上を図る試みがなされ、ある程度の
始動性が改善されるものの、メタノール１００％燃料の
場合、低温始動温度は、０°Ｃ程度が限界となっている
。

その理由として、吸気管への超音波霧化装置の取付方法
および燃焼室内の噴霧流動が不適切なため、燃料がシリ
ンダ内壁面に付着し、また、燃料の気化性が悪いためピ
ストン圧縮時に充分気化せず着火に至らないこと、さら
に、噴霧流として燃焼室内に流入しても噴霧の量が少な
く、またアルコール燃料のように蒸発潜熱が大きいため
、或いは灯油のように沸点が高いために、充分な気化が
行われず着火に至らないことが挙げられる。

特に、超音波霧化装置をＭＰｒ方式の火花点火エンジン
に適用する場合に問題がある。これを第３図ないし第５
図により説明する。

第３図において、１はシリンダ、２はピストン。

３は吸気管、４は排気管、５は吸気弁、６は排気弁であ
り、吸気弁５に近接して吸気管３に超音波霧化装置７が
取付けられている。超音波霧化装置７は、燃料供給弁８
と超音波振動部材９とからなり、エンジンの各気筒毎の
吸気管にそれぞれ設けられている。

第４図および第５図に示すように、超音波振動部材９の
霧化部９ａの先端面は、吸気管３の内壁面と同一の面に
配置されている。この場合、種々の実験の結果、吸気管
３内での噴霧の挙動について以下のことが判明した。

燃料供給弁８から供給され、超音波振動部材９の霧化部
９ａ先端において微細液滴に霧化された霧化液滴Ｆは、
非常に運動モーメントの小さい流れ（第５図のベクトル
Ａ１　　飛び出し速度、数１０ｃｍ／Ｓ）のため、霧化
後直ちに吸入空気の早い流れ（ベクトルＢ１　数１０ｍ
／ｓ）に押され、吸気管３の内壁面に沿うように流れて
いき（ベクトルＣ）、この噴霧の流れは壁面に非常に近
いため、途中で壁面に一部付着したり、また、吸気管３
の曲り部３ａでは、噴霧液滴の持っている慣性モーメン
トのため曲り部３ａに衝突し、大部分の噴霧液滴が付着
してしまう。このため、燃焼室内の点火プラグ周辺に所
定濃度の混合気を形成することが困難となり始動性の向
上を阻害するという問題を任している。

本発明の目的は、上記問題を解決するものであって、始
動性の低い燃料を使用するエンジンの低温始動を可能に
し、かつ、始動時間の短縮、ＨＣエミッションの低減お
よび燃費の向上を図ることである。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明の火花点火エンジンの燃料供給装置は
、始動性の低い燃料を使用し、エンジンの各気筒毎の吸
気管３に超音波霧化装置７を設ける火花点火エンジンに
おいて、該超音波霧化装置７は、吸気弁５および吸気管
３の曲り部３ａに近接した位置にて吸気管３に配設され
てなり、さらに、燃料供給弁８と、超音波振動部材９と
、該超音波振動部材の周囲に配設され先端が円錐形状か
らなる燃料供給スリーブ１２とを有し、該燃料供給スリ
ーブ１２および超音波振動部材９の霧化部９ａの先端面
を吸気管３の内壁面からほぼ直角に突出するように配置
することを特徴とする。

なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするた
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が何ら限定されるものではない。

口作用コ 本発明においては、例えば第１図に示すように、霧化点
が吸気管３の中心部に近づいたため、噴霧液滴Ｆの流れ
が全体的に吸気管３内に一様に分布するようになると共
に、吸入空気は、燃料供給スリーブ１２の先端形杖が円
錐形となっているため、霧化部９ａ近傍の空気の流れは
、吸気管３の中心部に向かう方向となり、その結果、噴
霧液滴Ｆは、吸気管３の中心部方向に分布することとな
り、吸気管３への燃料液滴の付着が低減される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第
１図は本発明の火花点火エンジンの燃料供給装置の１実
施例を示し、第３図に対応する拡大断面図、第２図は第
１図の拡大断面図である。

本発明の特徴は、第３図において説明したエンジンの超
音波霧化装置７の配置を改善したことである。

第１図において、吸気弁５および吸気管３の曲り部３ａ
に近接した位置にて、吸気管３に超音波霧化装置７がア
ダプタ１１により取付けられている。超音波霧化装置７
は、燃料供給弁８と超音波振動部材９とからなり、エン
ジンの各気筒毎の吸気管にそれぞれ設けられる。

第２図に示すように、超音波振動部材９の周囲には燃料
供給スリーブ１２が配置され、かつ、燃料供給スリーブ
１２の先端形状は円錐形となっており、この燃料供給ス
リーブ１２および霧化部９ａの先端面は、吸気管３の内
壁面からほぼ直角に突出するように配置している。

従って、霧化点が吸気管３の中心部に近づいたため、噴
霧液滴Ｆの流れが全体部に吸気管３内に一様に分布する
ようになると共に、吸入空気は、燃料供給スリーブ１２
の先端形状が円錐形となっているため、霧化部９ａ近傍
の空気の流れは、図示矢印の如く、吸気管３の中心部に
向かう方向となり、その結果、噴霧液滴Ｆは、吸気管３
の中心部方向に分布することとなり、噴霧液滴が吸気管
３の内壁および曲り部３ａに付着することが低減される
ものである。

なお、霧化部９ａの先端位置としては、突出位置が小さ
いと噴霧液滴の吸気管付着が多く、突出位置が大きすぎ
ると超音波霧化装置７と対向する側への吸気管付着が増
加し、かつ、吸入効率および最大出力が低下することか
ら、突出長さ１は、吸気管３の半径をｒとすると、０．
１　ｒ””’ｒ１　　好ましくは０．２５〜０．３ｒが
よい。

本発明においては、燃料として灯油、アルフール、また
はアルコールとガソリンの混合燃料等の始動性の低い燃
料を使用するのが最も効果的である。

本発明においては、メタノール１００％燃料の場合、低
温始動温度は一１５℃以下となり、また、メタノール８
５％、ガソリン１５ｏＡ混合燃料の場合、低温始動温度
は一２５℃以下と改善させることができた。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、燃料供給スＩＪ−ブおよ
び超音波振動部材の霧化部の先端面を吸気管の内壁面か
らほぼ直角に突出するように配置するため、噴霧液滴が
吸気管の内壁および曲り部に付着することが低減され、
始動性の低い燃料を使用するエンジンの低温始動を可能
にし、かつ、始動時間の短縮、ＨＣエミッシｅンの低減
および燃費の向上を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の火花点火エンジンの燃料供給装置の１
実施例を示し、第３図に対応する拡大断面図、第２図は
第１図の拡大断面図、第３図は従来のＭＰＩ方式の火花
点火エンジンを示す断面図、第４図は第３図の拡大断面
図、第５図は第４図において噴霧液滴に作用する力を説
明するための図である。 ３・・・吸気管Ｎ　　３ａ・・・曲り部、５・・・吸気
弁、７・・・超音波霧化装置、８・・・燃料供給弁、９
・・・超音波振動部材、９ａ・・・霧化部、１２・・・
燃料供給スリーブ。 出　願　人　　　東燃株式会社 代理人弁理士　　白　井　博　樹　　（外７名）第１ 図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）始動性の低い燃料を使用し、エンジンの各気筒毎
   の吸気管に超音波霧化装置を設ける火花点火エンジンに
   おいて、該超音波霧化装置は、吸気弁および吸気管の曲
   り部に近接した位置にて吸気管に配設されてなり、さら
   に、燃料供給弁と、超音波振動部材と、該超音波振動部
   材の周囲に配設され先端が円錐形状からなる燃料供給ス
   リーブとを有し、該燃料供給スリーブおよび超音波振動
   部材の霧化部の先端面を吸気管の内壁面からほぼ直角に
   突出するように配置することを特徴とする火花点火エン
   ジンの燃料供給装置。