JPS5936096B2

JPS5936096B2 - 内燃機関用燃料噴射装置

Info

Publication number: JPS5936096B2
Application number: JP52054686A
Authority: JP
Inventors: 正秋野口; 幸保田中; 太郎田中
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1977-05-12
Publication date: 1984-09-01
Also published as: JPS53140419A; US4180039A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、機械的に燃料を調量し、それを火花点火式内
・燃機関に間欠的に噴射するための内燃機関用燃料噴射
装置。

従来、内燃機関に燃料、例えばガソリンを噴射する燃料
噴射装置としては種々の構成のものが提案されている。

そのうち、間欠噴射方式のものとしては、１個のスリッ
トが形成されたロータを回転させて燃料を分配、調量す
る構成で、その燃料を各気筒毎に１個ずつ設けられた１
系統の燃料噴射弁により噴射する構成のものが提案され
ている。

ところが、上記構成のものでは、ロータにスリットが１
個形成されているのみで、要求燃料量（噴射量）が増加
した場合、噴射期間が長くなって内燃機関の行程中任意
の短い期間に燃料を噴射できないという問題がある。

上記の問題に対してスリットの開口面積を大きく設定す
ることも考えられるが、これではスリットの開口面積に
よって決まる単位時間当たりの燃料流量が増加して燃料
噴射弁での流体抵抗が大きくなってしまう。

また、スリットの開口面積を大きくすると、各燃料噴射
弁の流量特性のバラツキによるスリット下流部の燃料圧
力の相違の影響を大きく受け、内燃機関の各気筒へ等し
い量の燃料を供給できなくなるという問題も生じる。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、内燃機関の
各気筒へそれぞれ複数の例えばＮ（Ｎ−２，３または４
）系統の燃料噴射弁を設け、かつロータにそれぞれ燃料
噴射弁の系統に対応するようＮ個のスリットを形成し、
かつ燃料供給量に応じてＮ個のスリットを順次開くよう
に構成することによって、要求燃料量が増加しても噴射
期間を短かくでき、かつ燃料の分配も良好な燃料噴射装
置を提供することを目的とするものである。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図〜第３図において、火花点火式内・燃機関１は通
常の４ストロ一クレシプロ４気筒機関であって吸気マニ
ホールド２がら空気を吸入し、吸気マニホールド２に設
けられた燃料噴射弁３ａ〜３ｄおよび４ａ〜４ｄから燃
料が噴射供給される。

これらの第１系統の燃料噴射弁３ａ〜３ｄおよび第２系
統の燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、所定圧力以上の燃料が供
給されるとそれを噴射する形式の自動弁で、各気筒毎に
はそれぞれ２本の燃料噴射弁が配備されている。

吸気マニホールド２へは、エアクリーナ５、吸気管６、
スロットル弁７を介して空気が導かれるが、エアクリー
ナ５と吸気管６の間には、吸入空気量に応じて回動変位
する測定部材８が配設されている。

この測定部材８は、測定板８ａおよびこれと一体のレバ
ー８ｂからなり軸９を支点として作動し、吸入空気量の
増加に伴って第１図中反時計方向に回動する。

次に燃料系について説明すると、１０は燃料タンクで、
燃料はこの燃料タンク１０から電動式燃料ポンプ１１に
より圧送される。

圧送された燃料は、基準圧力として大気または吸気負圧
を利用し余剰の燃料を燃料タンク１０へＩＪＩＪ−フ
する形式の圧カレギュレーク１２により一定の圧力（２
〜１０気圧）に調整された導管１３ａに流入する。

燃料制御装置１４は、導管１３ａにより導かれる燃料を
吸入空気量に応じて調量し各気筒の燃料噴射弁３ａ〜３
ｄおよび４ａ〜４ｄ−分配するもので、そのハウジング
１５は、測定部材８が配設されているケース８ｃに取付
けられている。

ハウジング１５は、はぼ円筒状のものでたがいにボルト
により結合された本体部１５ａ１右カバ一部１５ｂおよ
び左カバ一部１５Ｃからなり、本体部１５Ｃに半径方向
に１個の燃料入口１６が形成され、この燃料人口１６と
連通ずるように内周側に環状の溝１７が形成されている
。

また本体部１５ａには半径方向９０°の間隔で軸方向に
２列に合計８個の燃料出口１８ａおよび１８ｂが形成さ
れている。

そして、燃料入口１６には導管１３ａが接続され、燃料
出口１８ａおよび１８ｂにはそれぞれ各燃料噴射弁３ａ
〜３ｄおよび４ａ〜４ｄへの導管１３ｂおよび１３ｃが
接続されている。

ハウジング１５の右カバ一部１５ｂの内周部には２個の
ベアリング１９ａ、１９ｂが配設されており、右端部が
ハウジング１５から突出した状態で円筒状のロータ２０
がこれらのベアリング１９ａ。

１９ｂにより回転自在に支持されている。

このロータ２０の右端部には歯車２１が一体に設けられ
、ロータ２０はこの歯車２１を介して内燃機関１により
これと同期して回転１駆動される。

内燃機関１（クランク軸）の回転とロータ２０の回転と
の回転比は、２：１１すなわち内燃機関１の２回転でロ
ータ２０が１回転するよう設定されており、両者の連結
はコックベルト等の適当な手段を用いて行っている。

なお、回転比を２：１とするのは機関２回転で１サイク
ルが完了する４ストロ一ク機関の場合であって、機関１
回転で１サイクルが完了する２ストロ一ク機関の場合、
回転比は１：１に設定するのが望ましい。

ロータ２０にはハウジング１５の燃料出口１８ａ。

１８ｂとそれぞれ対応する軸方向位置にほぼ台形状のス
リット２２ａおよび、はぼ直角三角形状のスリット２２
ｂが形成され、またこれらのスリット２２ａ、２２ｂと
連通するよう軸方向に燃料通路２４が形成されている。

円筒状のコントロールシャフト２３は、ハウジング１５
の本体部１５ａと左カバ一部１５ｃとにより保持され、
かつ右側部でロータ２０が挿入されており、ロータ２０
の回転によって回転することなく軸方向の往復動のみ可
能に配置されている。

また、このコントロールシャフト２３は、左側部にハウ
ジング１５より突出するピストン２３ａが結合され、こ
のピストン２３ａを介して吸入空気量に応じて回動する
測定部材８のレバー８ｂにより軸方向に往復駆動される
。

コントロールシャフト２３には、軸方向に燃料通路２５
が形成され、この通路２５に燃料を導くためハウジング
１５の環状溝１７に対応した軸方向位置で、半径方向に
燃料人口２６が２個形成されている。

さらに、コントロールシャフト２３にはロータ２０のス
リット２２ａと対応した軸方向位置に燃料出口用の小さ
な円形状スリンｌ□ ２７ａ〜２７ｄおよび溝２８ａ
〜２８ｄが、スリット２２ｂと対応した軸方向位置に、
また燃料出口用の小さな円形状スリット２９ａ〜２９ｄ
および溝３０ａ〜３０ｄがそれぞれ９０°間隔で形成さ
れている。

なお、スリット２７ａ〜２７ｄとスリット２９ａ〜２９
ｄは、それぞれ対応させて円周方向同位置に設けである
。

これらの燃料出口用のスリット２７ａ〜２７ｄは、ロー
タ２０の回転によってロータ２０のスリット２２ａと通
じ合い、その通じ合っている距離（角度）がコントロー
ルシャフト２３の往復動で制御される。

また、燃料出口用のスリット２９ａ〜２９ｄは、ロータ
２０の回転によってロータ２０のスリット２２ｂと通じ
合うが、コントロールシャフト２３の移動量カ小すいと
き（吸入空気量が少ないとき）にはスリット２２ｂと通
じ合わず、吸入空気量が多くなり、コントロールシャフ
ト２３の移動量が太きいときにスリンｌ−２２ｂと通じ
合うようになっており、その通じ合っている距離（角度
）がコントロールシャフト２３の往復動で制御される。

なお、スリット２９ａ〜２９ｄとスリット２２ｂが通じ
合うとスリット２７ａ〜２７ｄとスリット２２ａの通じ
合う距離は一定となり、スリット２９ａ〜２９ｄとスリ
ット２２ｂの通じ合う距離が変化する。

これを模式的に示したのが第４図で、この第４図に示す
ように、スリット２２ａ、２２ｂとスリンｌ□
２７ａ〜２７ｄ、スリット２９ａ〜２９ｄの通じ合
う部分の面積は、スリット２７ａ〜２７ｄ。

２９ａ〜２９ｄの面積で決まり、一定となっている。

そして、吸入空気量の少ないときはスリット２２ａとス
リット２７ａ〜２７ｄのみが通じ合い、コントロールシ
ャフト２３の往復動によって通シ合う距離が変化する。

吸入空気量が多くなると、スリット２２ｂとスリット２
９ａ〜２９ｂも通じ合い始めるが、スリット２２ｂとス
リット２９ａ〜２７ｄが通じ合いはじめると同時にスリ
ット２２ａとスリンｈ２７ａ〜２７ｄの通じ合う距
離は一定となるようにスリット２２ａが設けである。

例えば、吸入空気量が少なくスリンｈ２７ａ〜２７ｄ、
２９ａ〜２９ｄが実線で示す位置にあれば、重なり合う
距離（角度）がａとなって小さく、吸入空気量が増加し
て破線で示す位置になるとスリット２２ａとスリット２
７ａ〜２７ｄの重なり合う距離がｂでスリット２２ｂと
スリット２９ａ〜２９ｄの重なり合う距離はＣとなる。

スリット２７ａ〜２７ｄ、２９ａ〜２９ｄは、それぞ
れ内燃機関１の各々同一気筒の噴射弁に通じているため
、通じ合う距離（角度）はｂ十ｃと等価になる。

スリット２２ａ、２２ｂは、ロータ２０の回転に伴っ
て第４図中矢印ｅ方向に移動するのでスリット２７ａ〜
２７ｄ、２９ａ〜２９ｄとの重なり開始時期は、吸入
空気量の増減によるスリット２７ａ〜２７ｄ、２
９ａ＞２９ｄの往復動に応じて変化し、吸入空
気量が増加するにつれて重なり開始時期が早くなる。

一方、重なり終り時期は、スリット２７ａ〜２７ｄ、２
９ａ〜２９ｄの往復動に対して変化せず一定となるよう
にしである。

コントロールシャフト２３の右端部と右カバ一部１５ｂ
の間には圧力室３５が形成され、この室３５には絞り３
６、管３７を介して所定の燃料圧力が加えられておりこ
うして、燃料圧力によりコントロ・−ルシャフト２３に
戻し力を付与している。

なお、燃料制御装置１４の各部品は、ＳＣＭ。

ＳＵＪ等を焼入れしたものを用いており、またＯリング
等のシール部材を用いて油密的に係合させである。

上記の構成において、燃料ポンプ１１により圧送され圧
力レギュレータ１２で一定の圧力に調整された燃料は、
導管１３ａを経て燃料制御装置１４に導かれる。

そして、ハウジング１５の燃料人口１６に流入し、さら
に環状溝１７からコントロールシャフト２３の燃料人口
２６を通って燃料通路２５に流入する。

燃料通路２５に流入した燃料は、燃料通路２４に流入し
、ロータ２０の回転位置に応じてロータ２０のスリット
２２ａ、２２ｂとコントロールシャフト２３のスリッ
ト２７ａ〜２７ｄ、２９ａ〜２９ｄが重なり合って通じ
合った時に、スリット２２ａ、２２ｂを通って、これと
重なり合ったスリット２７ａ〜２７ｄ、２９ａ〜２９
ｄに流入し、溝２８ａ〜２８ｄ、３０ａ〜３０ｄ１燃料
出口１８ａ、１８ｂ、導管１３ｂ。

１３ｃを通って第１系統の燃料噴射弁３ａ〜３ｄ。

および第２系統の燃料噴射弁４ａ〜４ｄに供給される。

各燃料噴射弁３ａと４ａ〜３ｄと４ｄは、供給された燃
料を内燃機関１の各気筒の吸気通路に噴射する。

ロータ２０は内燃機関１の２回転で１回転し、コントロ
ールシャフト２３およびハウジンク１５は、それぞれ４
対のスリット２７ａ〜２７ｄ。

２９ａ〜２９ｄおよび燃料出口１８ａ、１８ｂを有する
から、上記の作動によってハウジング１５の各燃料出口
１８ａ、１８ｂのそれぞれには内燃機関１の２回
転あたり１回ずつ燃料が分配され、この結果、内燃機関
１の各気筒の燃料噴射弁３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄ
にも２回転あたり１回づつ燃料が供給される。

（吸入空気量が少ないときは、３３〜３ｄのみに燃料が
供給される。

）内燃機関１の２回転が１サイクルに相当し、内燃機関
１の各気筒には適当な行程時に燃料が噴射される。

この燃料の噴射は各気筒にとっては間欠噴射である。

ロータ２０の回転に基づくスリット２２ａ、２２ｂと
スリット２７ａ〜２７ｄ、２９ａ〜２９ｄの作用による
燃料の分配状況は、第４図に示すようであり、ロータ２
０のスリット２２ａ、２２ｂの回転移動（第４図中矢
印ｅ方向への移動）によってこのスリット２２ａ、２２
ｂはコントロールシャフト２３のスリット２７ａ〜２７
ｄ、２９ａ〜２９ｄと順次重なり合って燃料を調量分
配する。

コントロールシャフト２３は、測定部材８によりロータ
２０に対し吸入空気量に応じて往復動され、これによっ
て、吸入空気量の少ないときは、Ｄ−１２０のスリット
２２ａとコントロールシャフト２３のスリット２７ａ〜
２７ｄとの重なり合う距離（角度）が変化する。

両スリットの重なり合う面積は一定であるから、各燃料
噴射弁３ａ〜３ｄから噴射される燃料は内燃機関１の吸
入空気量に応じて適正に調量される。

ここで、吸入空気量の多いときは、ロータ２０のスリッ
ト２２ａとコントロールシャフト２３のスリット２７ａ
〜２７ｄとの重なり合う距離（角度）は一定となり、ロ
ータ２０のスリット２２ｂとコントロールシャフト２３
のスリット２９ａ〜２９ｄとの重なり合う距離（角度）
が変化する。

両スリットの重なり合う面積は一定であるから、各燃料
噴射弁３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄから噴射される燃料は、
このときも内燃機関１の吸入空気量に応じて適正に調量
される。

しかして、吸入空気量が少ないときには、スリット２Ｔ
ａ〜２７ｄ、２９ａ〜２９ｄは第４図中実線のように位
置し、ロータ２０のスリット２２ａはコントロールシャ
フト２３のスリット２７ａ〜２７ｄと重なり合う。

ロータ２０のスリット２２ｂはコントロールシャフトの
スリット２９ａ〜２９ｄと通じ合イつない。

そして、吸入空気量の増大に応じて破線のように位置し
ロータ２０のスリット２２ａとコントロールシャフトの
スリット２７ａ〜２７ｄの通じ合う距離は一定となり、
ロータ２０のスリット２２ｂとコントロールシャフトの
スリット２９ａ〜２９ｄが通じ合い、重なり合う距離（
角度）を増加させることにより燃料量を増加させる。

このときロータ２０のスリット２２ａ。２２ｂは、それ
ぞれコントロールシャフト２３の４対のスリット２７ａ
、２９ａ〜２７ｄ、２９ｄと同時に重なり合い、１つ
の気筒の２個の燃料噴射弁に同時に燃料を供給するため
、短い噴射期間で必要燃料量を各気筒に供給することが
できる。

このように、吸入空気量が少なく供給燃料量が少ない場
合は内燃機関の各気筒の第１系統の噴射弁に燃料を供給
し、吸入空気量が多く供給燃料量が多い場合は第１系統
および第２系統の燃料噴射弁により同時に燃料を供給す
るように構成する。

つまり、燃料量に応じて燃料噴射弁の噴射系統数を変化
させるようにすることにより、スリットの重なり距離（
角度）を短くすることができ、内燃機関の行程中の任意
の時期に短い期間内に燃料を噴射することができる。

また、同時に２系統の噴射弁より燃料を供給するため、
スリットの重なり距離を短くしたままで重なり面積を小
さくすることが可能となって、スリットより流出する燃
料の単位時間における燃料流量を少なく設定することが
可能となり、燃料噴射弁の流体抵抗を小さくすることが
でき、両スリットの前後の燃料圧力差を大きく設定する
ことができる。

内燃機関１の各気筒への燃料の分配は、スリットの重な
り面積とスリット前後の燃料圧力差によって決定される
が、上記燃料圧力差を大きくすることにより、各燃料噴
射弁の流量特性の違いによるスリットにより下流部の燃
料圧力の違いの影響が極力小さくなり、内燃機関の各気
筒へ等しい量の燃料が供給される。

また、経時変化及びデポジット等による燃料噴射弁の流
量特性変化の影響が極めて小さなものとなり、さらに単
位時間における燃料流量を小さく設定することが可能と
なるため、ノズルの開口面積。

を小さく設定することができ、燃料の残だれか防止され
る。

なお、上記の実施例では、コントロールシャフト内にロ
ータを挿入させるよう構成したが、もちろんロータ内に
コントロールシャフトを挿入させるよう構成してもよい
。

マタ、ロータは回転運動させ、コントロールシャフトを
往復動させるよう構成したが、第５図に示すようにコン
トロールシャフトを廃止してこれのスリット２７ａ〜２
７ｄおよび２９ａ〜２９ｄをハウジング１５に形成し、
かつロータ４０を左端のピストン４１を介して往復駆動
し、ロータ４０の溝４３と回転部材４４の突起４５とを
係合させて回転運動するよう構成してもよい。

また、上記の実施例では、吸入空気量に応じて変位する
測定部材により直接コントロールシャフトあるいはロー
タを往復動させたが、油圧機構を用いて測定部材の変位
をいったん油圧（例えば燃料圧力）信号に変換し、この
油圧信号により間接的にコントロールシャフトあるいは
ロータを往復動させるようにしてもよい。

さらに、吸入空気量を公知の流量測定装置により電気的
に検出し、吸入空気量に応じた電気信号により電磁ソレ
ノイド、サーボモータ等を作動させてコントロールシャ
フトあるいはロータを往復動させるようにしてもよい。

もちろん、この場合、吸入空気量のみをパラメータにす
るだけでなく、冷却水温等信の機関運転条件をパラメー
タとして制御してもよいことはもちろんである。

さらに、上記の実施例では燃料噴射弁を２系統としたが
、３あるいは４系統でもよい。

５系統以上とすると、かえって構成が複雑となり、好ま
しくない。

以上述べたように本発明によれば、要求燃料量が増加し
ても燃料噴射期間を短かく設定でき、内燃機関の任意の
行程の任意の短い期間に燃料を噴射することかでき、か
つ燃料の分配を良好に保持できるという優れた効果を奏
する。

さらに、燃料の残だれ現象を防止できるという効果も犬
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ −Ｂ断面図、第
４図は第１図図示装置の作用説明に供するスリットの模
式図、第５図は本発明の他の実施例を示す要部断面図で
ある。１・・・・・・内燃機関、３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄ・・
・・・・燃料噴射弁、１４・・−・・・燃料制御装置、
２０，４０・・・・・・ロータ、２２ａ、２２ｂ・・・
・・・スリット。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関の各気筒へ複数系統の燃料噴射弁を設け、
該燃料噴射弁の系統と同数で該系統にそれぞれ対応する
スリットが形成され、回転運動して前記各燃料噴射弁の
系統への燃料の分配、調量を前記スリンＩ・により行う
１個のロータを有し、燃料供給量に応じて前記複数のス
リットを順次開くように構成した燃料制御装置を備え、
燃料供給量に応じて前記燃料噴射弁の噴射系統数を変化
させるようにしたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射
装置。