JPH0535269B2 - - Google Patents

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JPH0535269B2
JPH0535269B2 JP59058484A JP5848484A JPH0535269B2 JP H0535269 B2 JPH0535269 B2 JP H0535269B2 JP 59058484 A JP59058484 A JP 59058484A JP 5848484 A JP5848484 A JP 5848484A JP H0535269 B2 JPH0535269 B2 JP H0535269B2
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atomizer
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Toshiji Nogi
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04Injectors peculiar thereto
    • F02M69/041Injectors peculiar thereto having vibrating means for atomizing the fuel, e.g. with sonic or ultrasonic vibrations
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動車用ガソリンエンジンなど電子
制御燃料噴射方式の内燃機関の係り、特に燃料噴
射弁に対してアトマイザを組合わせた内燃機関の
燃料供給装置に関する。
〔発明の背景〕
自動車エレクトロニクス化の進展に伴なつてエ
ンジンの電子化も進み、電子進角制御、電子燃料
噴射制御などが広く実用化され、ついでマイクロ
コンピユータの導入によつて、さらに高度な燃料
系、燃焼系に対する制御が実用化されるようにな
つてきた。
しかしながら、一方ではこれらの電子化方式に
も従来からの気化器方式のものに及ばない点があ
り、特にローコスト化、高信頼性化の面ではまだ
充分とはいえない。
ところで、電子燃料噴射方式を適用した場合の
ローコスト化については、まず噴射弁の装着数を
減らすことが考えられ、ついで噴射弁に対する燃
料の供給圧力を下げ、燃料ポンプの容量が小さく
て済むようにすることが考えられる。
しかしながら、噴射弁の個数を少くした場合に
は、各気筒に対する燃料供給の均等化を図る必要
上、吸気管の入口部分を絞り、ここに集合部を形
成させなければならないため、吸気抵抗の増加を
もたらして機関の高出力化が困難になつたり、噴
射弁の異常が直ちに機関の停止につながるため、
信頼性の面で問題を生じるなどの欠点がある。
一方、このように噴射弁の個数を減らした場合
での各気筒に対する燃料供給の均等化のために、
超音波微粒化装置、いわゆるアトマイザを用い、
噴射された燃料の霧化を促進する方法が、例えば
特開昭53−109618号公報などによつて提案されて
いる。
第1図はこのようなアトマイザを備えた内燃機
関の従来例で、エンジン1のピストン2がシリン
ダ3の中を上下動すると、それに応じて吸気弁4
が開閉し、エアクリーナ5から吸気管6と絞り弁
7との開口部を通つて空気が燃焼室8に吸入され
る。そして、このとき、絞り弁7の下流側に配置
されている噴射弁9から燃料が噴射され、それが
アトマイザ10のリング11によつて微粒化され
て吸入空気流に乗り、混合気となつて燃焼室8の
中に導入される。なお、アトマイザ10のリング
11は例えば圧電素子などの超音波振動駆動部1
2によつて振動させられている。また、吸気管6
の下流部分13は、いわゆるマニフオールドとな
つていて、各シリンダに混合気が均等に配分され
るようになつている。
制御回路14はマイクロコンピユータを含み、
図示してない吸入空気量流センサ又は吸気負圧セ
ンサや冷却水温センサ15、クランク角センサ1
6、O2センサ17、絞り弁開度センサ18、そ
れにアクセル開度センサ18などから、吸入空気
流量、エンジン温度、エンジンの回転速度及びク
ランク位置、排気管20内の排ガス中における残
存酸素濃度、絞り弁の開度、アクセルペダル21
の踏み込み量など各種のデータを取り込み、内部
のメモリなどに予じめ設定されている各運転条件
における吸入空気流量、燃料供給量、点火進角量
などと比較し、それらが適切な状態となるように
噴射弁9や絞り弁アクチユエータ22、それに点
火コイル23に制御信号や動作信号を供給する。
そして、これにより運転者によるアクセルペダル
21の踏み込み量に応じて常にエンジンが最適な
運転状態となるように制御する。なお、24は分
配器、25は点火栓である。
噴射弁9は制御回路14から供給されるパルス
信号によつて間欠的に開弁動作するが、この噴射
弁9に対する燃料の供給は次のようにして行なわ
れる。即ち、燃料タンク26の燃料送出管にフイ
ルタ27と燃料ポンプ28を設け、燃圧レギユレ
ータ29によつて調圧されて所定の一定圧力とな
つた燃料が噴射弁9に供給されるようになつてい
る。なお、燃圧レギユレータ29からオーバーフ
ローした燃料な燃料タンク26に戻される。
アトマイザ10の駆動部12には制御回路14
から高周波交流(例えば数10KHz)の駆動電圧が
供給され、噴射弁9から噴射された燃料の微粒化
を行なうようになつている。
従つて、この従来例によれば、混合気の各気筒
に対する配分の均等化が一応可能になり、エンジ
ンの性能をかなりの程度高めることができる上、
噴射弁が1個で済むため、アトマイザの付加によ
るコストアツプを差引いてもかなりのローコスト
化が可能になる。
しかしながら、この従来例では、噴射弁1個な
ため、高出力エンジンに対しての適用が困難であ
り、かつ噴射弁の異常に際しての信頼性が充分に
得られないという問題点がある。
そこで、噴射弁の個数を、エンジンの気筒数よ
りは少なくしながら2個以上用いる方法が考えら
れる。
ところが、この方法のように噴射弁を2個以上
用いるようにすると、これに伴なつてアトマイザ
の個数も増加するため、充分なローコスト化が得
られなくなつてしまうという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、噴射弁を2個以上用い、これにアトマイザを
組合わせてエンジの高性能化を図つても充分にロ
ーコスト化が可能な燃料供給装置を提供するにあ
る。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、本発明は、アトマイ
ザを複数個設けた場合、それらのうちの2個のア
トマイザごとに超音波振動駆動部を共通に設けた
ことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明による内燃機関の燃料供給装置に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。
第2図は本発明の一実施例で、本発明を4気筒
エンジンに適当した場合について示しており、従
つて、4個の気筒3−1,3−2,3−3,3−
4が示されている。そして、これらの気筒のう
ち、3−1と3−2、それに3−3と3−4が対
をなすようにし、気筒3−1と3−2に対しては
吸気管6A、絞り弁7A、噴射弁9A、アトマイ
ザリング11A、マニフオールド13Aにより吸
入系を構成し、気筒3−3,3−4に対しては吸
気管6B、絞り弁7B、噴射弁9B、アトマイザ
リング11B、それにマニフオールド13Bによ
り吸気系を構成したものであり、かつ絞り弁7
A,7Bは共通の軸に取付けられ、さらに、アト
マイザ10の超音波振動駆動部12が2個のアト
マイザリング11A,11Bに対して共通に設け
られており、このため、アトマイザ10が問えば
ツインアトマイザとでも呼ぶべき構造となつてい
る点で第1図の従来例と異なつたものとなつてお
り、その他の点は第1図の従来例と同じである。
なお、30は2系統の吸気管6A,6Bにエアク
リーナ(図示してない)からの空気を導入くるコ
レクタであり、31はエアフローメーター(吸入
空気流量計)である。
噴射弁9A,9Bはそのノズル管90が吸気管
6A,6B内に長く延長されており、アトマイザ
リング11A,11Bに設けられている孔110
からリングの内側まで挿入されるようになつてい
る。そして、このノズル管90の側面に複数のノ
ズル孔が設けられており、これにより噴射弁9
A,9Bから噴射された燃料は直接、アトマイザ
リング11A,11Bの内面に射突し、微粒化さ
れたようになつている。
エアクリーナを通つてコレクタ30の中に導入
された空気は、それぞれの吸気管6A,6Bに分
流され、それぞれの絞り弁7A,7Bにより流量
制御された上でそれぞれのマニフオールド13
A,13Bに流入し、ここでさらにそれぞれの気
筒3−1,3−2と3−3,3−4に分配供給さ
れる。そして、このとき、それぞれの噴射弁9
A,9Bとアトマイザリング11A,11Bによ
つて微粒化された燃料がそれぞれ独立に供給さ
れ、混合気が得られるようになつている。
従つて、この実施例によれば、噴射弁を2個用
いてエンジンの高出力化、高信頼化が得られるよ
うにしたにもかかわらず、アトマイザ10が2個
のリング11A,11Bに対して共通部分の多い
ツインアトマイザとなつているため、充分なロー
コスト化を得ることができる。
また、この実施例では各吸気管6A,6Bの下
流側でマニフオールド13A,13Bによる分岐
数が2となつており、従つて、燃料の噴射位置か
らみてそれぞれの分岐が対称になり、この結果、
アトマイザの効果も併わせて極めて良好な分配特
性を与えることができる。
さらに、この実施例によれば、各噴射弁9A,
9Bから噴射された燃料のほとんど全てがそのま
まアトマイザリング11A,11Bに直接衝突
し、そのため吸気管6A,6Bの内壁面に付着す
る燃料が極めて少く、従つて燃料の微粒化が充分
な上、A/F(空燃比)制御に遅れを生じないよ
うにすることができる。
第3図は本発明の一実施例における噴射弁のノ
ズル部分とアトマイザリングとの関係を詳細に示
したもので、細管状のノズル部分90にはアトマ
イザリング11の内周に面した方向に開孔した噴
出口91が所定数設けてあり、噴射弁9が開弁さ
れると、加圧された燃料が噴出口91から噴出さ
れ、リング11の内周面に直接衝突するようにさ
れる。なお、この第3図では第2図と異なり、噴
射弁9と軸とアトマイザ10軸とを直角に配置し
た場合について示してある。
第4図a,bは本発明の他の一実施例で、噴射
弁9は普通の形式のものを用い、その噴射口をア
トマイザリング11の外周面に接近させて設け、
アトマイザリング11に設けられている孔110
からリング11の内側に燃料が噴射されているよ
うにしたものである。従つて、この実施例によれ
ば、燃料の微粒化が充分に得られる上、特殊な噴
射弁が不要なため、ローコスト嗅がさらに可能に
なる。
次に、第2図の実施例における2個の噴射弁9
A,9Bの制御について説明する。
第5図は第2図を書き直したもので、4個の気
筒のうち第1気筒3−1と第2気筒3−2に対し
ては噴射弁9Aから燃料が供給され、第3気筒3
−3と第4気筒3−4に対しては噴射弁9Bから
燃料が供給されるようになつている。そこで、各
気筒が吸気工程に入つたときの吸気開始タイミン
グで燃料の噴射を行なわせるとすれば、第6図に
示すタイミングで噴射が行なわれることになり、
このときには第7図に示すような制御パルスが制
御回路14から各噴射弁9A,9Bに供給される
ことになる。なお、この第6図に示すようなタイ
ミングでの噴射を吸気同期噴射という。
ところで、この吸気同期噴射によると、第7図
から明らかなように、各噴射弁9Aと9Bとがそ
れぞれ続いて噴射タイミングをもつことになる。
即ち、噴射弁9Aではパルスa,bと続いて噴射
し、噴射弁9Bではパルスc,dと続いて噴射し
ている。
一方、第8図に示すように、各噴射弁9A,9
Bが必ず交互に噴射するように定める方法もあ
り、この噴射方式を隔別分射という。なお、この
第8図に示す隔別噴射によると、各気筒の行程と
の関係は例えば第9図のようになつて全ての気筒
の吸気工程の開始タイミングにおいて必ず噴射を
行なわせることはできなくなる。
ここで、噴射弁9A,9Bに対する制御パルス
の幅tと、これに対する燃料供給量Qとの関係を
示すと第10図のようになつている。
そこで、吸気同期噴射を採用した場合には、エ
ンジンの負荷が大きく、かつその回転速度が大に
なつている運転領域では第11図に示すように各
噴射弁9A,9Bに連続して入力される制御パル
スa,b及びc,dの間隔が狭くなり、甚だしく
場合にはこれらの制御パルスに間隔が無くなつて
しまうことすら起り得ることになり、第12図に
示す隔別噴射の場合に比して正確な制御を行なう
のが困難である。
一方、この吸気同期噴射では、各気筒に対する
燃料供給タイミングが最も望ましい状態となつて
いる。
そこで、このような噴射弁の制御方式として
は、エンジンの運転領域をその回転速度によつて
低速領域と高速領域とに分割し、低速領域では吸
気同期噴射方式で動作させ、高速領域では隔別噴
射方式で動作させるように切換制御を適用するの
が望ましく、これによれば同じ能力の噴射弁を用
いながら低負荷、高負荷いずれの運転領域でも常
に正確な燃料供給制御が得られ、エンジンの高性
能化が用意に得られる。
次に、第13図は噴射弁9(9A又は9B)に
対する駆動回路の一実施例で、9Cは噴射弁の駆
動コイル、40,41はスイツチング用のパワー
トランジスタ、42,43は電流制限用の抵抗、
44,45はオア回路として機能するダイオード
である。
既に第7図及び第8図で説明したように、制御
回路14(第1図)から噴射弁に対して出力され
る制御パルスは、一般に各気筒ごとに独立したパ
ルスとなつている場合が多い。そこで、この第1
3図に示す駆動回路を用いれば、2系統の制御パ
ルスにより1個の噴射弁を制御することが容易に
できるようになるる。
第14図は本発明におけるツインアトマイザの
一実施例で、図において、50A,50Bは電歪
素子などからなる振動素子、51は中心電極、5
2は端子、53A,53Bはホーン、54A,5
4Bは外側電極を兼ねたフランジである。
中心電極51と各フランジ54A,54Bとの
間に高周波電圧(上記したとおり数10KHz、例え
ば20〜30KHz)を印加すると、各素子50A,5
0Bが厚み振動し、この振動が各ホーン53A,
53Bによりインピーダンス整合と振幅拡大が行
なわれて各アトマイザリング11A,11Bに伝
達されるようになつている。なお、中心電極51
は各振動素子50A,50Bで発生した振動を反
射する働きをもしており、効率的にリング11
A,11Bを振動させるために必要なものであ
り、かつ、この電極51の厚みを所定値とするこ
とにより各リング11A,11B間の距離調整を
行なうことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、エンジ
ンの気筒数より少ない個数の噴射弁を用いなが
ら、エンジンの高出力化や高信頼性化を充分に得
ることができるから、従来技術の欠点を除き、効
果的にローコスト化を行なうことができ内燃機関
の燃料供給装置を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はアトマイザを用いた内燃機関の従来例
を示す全体構成図、第2図は本発明の一実施例を
示す部分構成図、第3図はアトマイザの一実施例
を示す一部拡大図、第4図a,bはアトマイザの
他の一実施例を示す平面図と側面図、第5図は動
作説明用の概略図、第6図は噴射タイミングの一
例を示す説明図、第7図及び第8図は制御パルス
の状態を示すタイミングチヤート、第9図は噴射
タイミングの他の一例を示す説明図、第10図は
噴射弁の特性図、第11図及び第12図は制御パ
ルスの波形図、第13図は噴射弁駆動回路の一実
施例を示す回路図、第14図はツインアトマイザ
の一実施例を示す正面図である。 6A,6B……吸気管、7A,7B……絞り
弁、9A,9B……噴射弁、10……アトマイ
ザ、11A,11B……アトマイザリング、12
……超音波振動駆動部、13A,13B……マニ
フオールド、14……制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数対の吸気流通路にそれぞれ燃料噴射弁と
    超音波微粒化装置を備え、これら複数の超音波微
    粒化装置に対する超音波振動駆動部を各対毎に共
    通に設けた多気筒内燃機関において、上記超音波
    微粒化装置が、中心電極と、この中心電極を挾ん
    で両側に位置する1対の振動素子と、これら1対
    の振動素子を挾んで両側に位置する1対の外側電
    極と、これら外側電極を挾んで両側に位置する1
    対のホーンと、これらのホーンのそれぞれの先端
    に形成された振動リングとで構成され、上記燃料
    噴射弁がそれぞれ上記振動リングの内側に燃料を
    噴射するように設置されていることを特徴とする
    内燃機関の燃料供給装置。 2 特許請求の範囲第1項において、上記内燃機
    関が4気筒機関であり、かつ上記複数対の供給流
    通路がそれぞれ2気筒づつに共用される2本の供
    給管で構成されていることを特徴とする内燃機関
    の燃料供給装置。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項において、
    上記燃料噴射弁の動作方式を、内燃機関の回転速
    度に応じて吸気同期噴射方式と隔別噴射方式とに
    切換制御するように構成したことを特徴とする内
    燃機関の燃料供給装置。
JP59058484A 1984-03-28 1984-03-28 内燃機関の燃料供給装置 Granted JPS60204952A (ja)

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JP59058484A JPS60204952A (ja) 1984-03-28 1984-03-28 内燃機関の燃料供給装置
KR1019850001947A KR850007636A (ko) 1984-03-28 1985-03-25 내연 기관의 연료공급 장치
EP85103641A EP0156371B1 (en) 1984-03-28 1985-03-27 Fuel dispenser for internal combustion engine
DE8585103641T DE3578002D1 (de) 1984-03-28 1985-03-27 Kraftstoffzufuhreinrichtung fuer eine brennkraftmaschine.
US06/716,942 US4576136A (en) 1984-03-28 1985-03-28 Fuel dispenser for internal combustion engine

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JPS60204952A JPS60204952A (ja) 1985-10-16
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2152529A1 (de) * 1970-10-21 1972-04-27 Energy Sciences Inc Verfahren und Vorrichtung zur Abgasentgiftung von Verbrennungskraftmaschinen

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DE2152529A1 (de) * 1970-10-21 1972-04-27 Energy Sciences Inc Verfahren und Vorrichtung zur Abgasentgiftung von Verbrennungskraftmaschinen

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