JPS60108548A - 燃料噴射式エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

燃料噴射式エンジンの燃料供給装置

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JPS60108548A
JPS60108548A JP58216684A JP21668483A JPS60108548A JP S60108548 A JPS60108548 A JP S60108548A JP 58216684 A JP58216684 A JP 58216684A JP 21668483 A JP21668483 A JP 21668483A JP S60108548 A JPS60108548 A JP S60108548A
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JP
Japan
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fuel
heating
injector
injected
pressure
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JP58216684A
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Inventor
Keiso Takeda
啓壮 武田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M53/00Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/02Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means with fuel-heating means, e.g. for vaporising

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1 本発明は、燃料噴射式エンジンの燃料供給8置に係り、
特に、電子制御燃料噴射装置を備えた火花点火式エンジ
ンに用いるのに好適な、吸気マニホルド又はスロワ1〜
ルボデイに配設されたインジェクタに加圧燃料を供給す
るための燃料噴射式エンジンの燃料供給装置の改良に関
する。 【従来技術】 自動車用エンジン等の内燃機関の混合気の空燃比を制御
する装置の一つに、電子制御燃料噴射装置を用いるもの
がある。この電子制御燃料噴射装置を備えたエンジンに
おいては、例えば、エンジンの吸入空気員又は吸気管圧
力及びエンジン回転数等に応じて燃料噴射時間を決定し
、該燃料噴射時間だけ、例えば吸気マニホルド又はスロ
ットルボディに配設された、エンジンの吸気ボート又は
吸気マニホルドに向けて燃料を噴射するインジエフタを
間欠的に開弁することによって、エンジンの空燃比を制
御するようにされており、空燃比を精密に制御すること
が必要な、排気ガス浄化対策が施された自動車用エンジ
ンに広く用いられるようになってきている。 しかしながら、このような燃料噴射式エンジンにおいて
は、予めエアブリードされた燃料がベンチュリから吸気
通路内に吐出される際に燃料の霧化が促進される気化器
式エンジンに比べて、燃料の霧化があまり良くないとい
う問題点を有している。 このような問題点を解消するべく、従来から、インジェ
クタのノズル形状を工夫したり、あるいは、吸入空気の
一部をインジェクタのノズル近傍に送り込むようにした
エアアシストインジェクタを用いるようにして、燃料の
微粒化を促進することが行われているが、ノズル形状を
複雑にすると、燃料の制御精度が悪くなるという問題が
生じるだけでなく、間欠噴射であるため、例えエアアシ
ストインジェクタを用いた場合であっても、噴射の初期
は液状になってしまい、微粒化に限界があった。従って
、吸気ボート又は吸気マニボル1/に噴射燃料が付着し
てしまい、過渡特性が劣るだCノでなく、リーン燃焼の
限界も低いという問題点を有していた。 一方、本発明に類似するものとして、吸入空気を加熱す
る、いわゆる吸気加熱が実用化されているが、この場合
には、噴射された燃料が吸入空気により加熱されて霧化
されるので、迅速な霧化は期待できなかった。 このような問題点を解消するべく、インジェクタから噴
射される燃料を、燃料通路内では燃料が沸騰せず、一方
、噴射された時には減圧沸騰が発生する設定)温度及び
圧力まで加熱・加圧することが考えられるが、エンジン
運転状態に拘わらず、常時燃料を加熱するようにすると
、燃料加熱によって燃料の密度が低下するため、シリン
ダ内の充填効率が低下し、特に全負荷時のような高田カ
が要求される時に、エンジン出力性能が低下する恐れが
あった。 [発明の目的] 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、噴射燃料の霧化を迅速に、且つ効果的に促進する
ことができ、しかも、全負荷時のエンジン出力性能を確
保することができる燃料噴射式エンジンの燃料供給装置
を提供することを目的とする。
【発明の構成】
本発明は、吸気マニホルド又はスロットルボディに配設
されたインジェクタに加圧燃料を供給するための燃料噴
射式エンジンの燃料供給装置において、インジェクタか
ら噴射される燃料の温度を、燃料通路内では燃料が沸騰
せず、一方、噴射された時には減圧沸騰が発生する設定
温度まで加熱するための燃料加熱手段と、インジェクタ
から噴射される燃料の圧力を、燃料通路内では燃料が沸
騰せず、一方、噴射された時には減圧沸騰が発生する設
定圧力まで加圧するための燃料加圧手段と、全負荷時に
前記燃料加熱手段による加熱温度を下げる加熱制御手段
とを設けて、噴射燃料の霧化を促進すると共に、全負荷
時の出力性能の低下を防止するようにして、前記目的を
達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記全負荷時を、スロットル
全開によって検出することとして、全負荷時を、容易に
、且つ確実に検出できるようにしたものである。
【発明の作用】
本発明においては、インジェクタから噴射される燃料の
温度及び圧力を、燃料通路内では燃料が沸騰せず、一方
、噴射された時には減圧沸騰が発生する設定温度及び設
定圧力に加熱・加圧づるど共に、全負荷時には、加熱温
度を下げることとしたので、吸気マニホルド又はスロッ
トルボディに噴射された燃料は減圧!!IImすること
となり、噴射燃料の霧化が促進されると共に、全負荷時
のエンジン出力性能の低下が防止される。
【実施例】
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。 本発明の第1実施例は、第1図に示す如く、スロットル
ボディ12のスロットルバルブ14より下流側に配設さ
れたインジェクタ16に加圧燃料を供給するための燃料
噴射式エンジン10の燃料供給装置において、燃料タン
ク18から燃料供給通路20を介して吸入される燃料を
加圧するための、従来より容量が大きくされた燃料ポン
プ22と、該燃料ポンプ22で加圧された燃料を、燃料
供給通路28内では燃料が沸騰せず、一方、インジェク
タ16から噴射された時には減圧沸騰が確実に発生する
設定圧力、例えば通常の燃料圧力2゜55 kg / 
crl Gよりも高い3kg/clG程度に調整するた
めの燃圧レギュレータ26と、該燃圧レギュレータ26
と前記インジェクタ16を接続する燃料供給通路28に
配設された、前記インジェクタ16から噴射される燃料
のみを、燃料供給通路28内では燃料が沸騰せず、一方
、噴射された時には減圧沸騰が確実に発生する設定温度
、例えば80℃まで加熱するための燃料加熱装置30と
、前記スロットルバルブ14の開度を検出するためのス
ロットルセンサ32と、吸気管圧力又は吸入空気量によ
って検出されるエンジン負荷及びエンジン回転数に応じ
て、前記インジェクタ16に開弁時間信号を出力すると
共に、前記スロットルセンサ32で検出されるスロット
ル開度が所定開度以上となった全負荷時には、前記燃料
加熱装置30による加熱を停止する電子制御ユニット(
以下ECUと称する)34と、を備えたものである。 図において、40は、前記燃圧レギュレータ26で余っ
た燃料を燃料タンク18に戻すための燃料リターン通路
、42は、外部から空気を吸入するためのエアノーズ、
44は、該エアノーズ42によって吸入された空気を清
浄化するためのエアクリーナ、46は、該エアクリーナ
44と前記スロットルボディ12を接続する吸気ダクト
、48は、前記スロットルボディ12とエンジン10の
各気筒間を接続する吸気マニホルドである。 前記燃料加熱装置30としては、例えば、エンジン冷却
水)昌又はエンジンオイルを加熱源とするものを用いる
ことができ、加熱を停止する場合には、その入側に設け
た開閉弁30Aを閉じるようにすることができる。この
場合には、別体の加熱源が不要である。 この燃料加熱装置30における設定温度と、前記燃圧レ
ギュレータ26における設定圧力の関係は、燃料通路内
では燃料が沸騰せず、一方、噴射された時には減圧沸騰
が発生するように設定されている。一般に、設定温度が
高温となる程、設定圧力を高める必要があり、従来の燃
料加熱を行わない電子制御燃料噴射式エンジンにおいて
は、燃圧レギュレータ26の設定圧力が2.55kg/
cifGとされているが、この設定圧力では、燃料加熱
を行った場合、第2図に示す如く、燃料温度によって、
液体りと気体Gが混在する不安定領域が生じるので、減
圧沸騰を確実にするためには、従来の圧力よりも高める
方がよい。そのため、本実施例においては、燃料ポンプ
22の容量が、従来より高められている。 以下作用を説明する。 前記ECtJ34における前記インジェクタ16への通
電時間の制御に関しては、周知であるので、説明は省略
する。 一方、前記ECtJ34内における、本発明に係る燃料
加熱装置30の加熱制御は、第3図に示すような流れ図
に従って実行される。即ち、例えば所定時間経過毎に、
ステップ110に入り、前記スロットルセンサ32出力
のスロットル開度Thrを取込む。次いでステップ11
2に進み、取込まれたスロットル開度Thrが、全負荷
に対応する所定開度、例えば50°以上であるか否かを
判定する。判定結果が正である場合には、ステップ11
4に進み、前記燃料加熱装置30の開閉弁30Aを閉と
して、このルーチンを終了する。一方、前出ステップ1
12の判定結果が否である場合には、そのままこのルー
チンを終了する。 この第1実施例においては、従来の燃料噴射式エンジン
に用いられているのと同じインジェクタ16を用いるこ
とが可能である。 又、この第1実施例においては、燃料加熱装置30が、
燃圧レギュレータ26の下流側に配設されているので、
インジェクタ1Gから噴射される燃料のみを効率よく加
熱することができ、しかも、燃料タンク18内の燃料が
上昇することがない。 なお、燃料加熱装置30の配設位置はこれに限定されず
、例えば、燃料ポンプ22と燃圧レギュレータ2Gの間
に設け、燃料リターン通路40には、別体の燃料冷却装
置を設けることによって、燃料タンク18内の燃料温度
上昇を防止するように構成することも可能である。 次に、本発明の第2実施例を詳細に説明する。 この第2実施例は、第4図に詳細に示す如く、従来と同
じ容量・設定圧力の燃料ポンプ22、燃圧レギュレータ
26、及び、前記第1実施例と同様の燃料供給通路20
.24.28、ECU34燃料リタ一ン通路40を有す
る燃料噴射式エンジン10の燃料供給装置において、イ
ンジェクタ50の内部に、燃料加熱手段及び最終的な燃
料加圧手段を設けることにより、該インジェクタ50の
内部で、燃料加熱及び最終的な加圧が行われるようにし
たものである。 前記インジェクタ50は、第4図及び第5図に詳細に示
す如−く、インジェクタボディ50A内に導入された燃
料を噴射に適した圧力に加圧して、その先端部に形成さ
れたノズル50Bから噴射するための圧電素子52と、
該圧電素子52の先端に配設されたピストン受54ど、
該ピストン受54の下方に配設されたピストン56と、
該ピストン56の下方に配設されたプレート58と、該
プレート58の中心部に配設された、例えばメツシュ状
のセラミックヒータ60と、該セラミックヒータ60に
よって設定温度、例えば80℃まで加熱された燃料の圧
力を、噴射に適した最終圧力、例えば、通常の燃料圧力
2 、55 kg / cl Gより高い3 kg /
 cf Gまで加圧して噴射するためのノズル開閉弁6
2と、から構成されている。図において、64は燃料の
逆流を防止するためのチェックボール、66は該チェッ
クボール64を所定位置に保持するためのチェックボー
ル保持棒である。 前記ノズル開閉弁62は、ダイヤフラム62’Aと、バ
ルブスプリング62Bと、ロッド62Cとから構成され
ている。 以下作用を説明する。 燃料ポンプ22を介して吸入された燃料は、燃圧レギュ
レータ26によって、通常の設定圧力、例えば2.55
kg/cシGに調整され、余分な燃料は、燃料リターン
通路40を介してリターンされる。燃圧レギュレータ2
6によって通常の設定圧力に調整された燃料は、インジ
ェクタ50に供給される。インジェクタ50は、ECU
34の出力により、必要なパルス周波数、駆動電圧がそ
の圧電素子52に印加されており、該圧電素子52の変
位によって、ピストン56が作動する。この時、ピスト
ン56より下流側の圧力室57の燃料圧力は、ピストン
作動時に燃圧レギュレータ26の制御圧力よりもかなり
高圧になり、その圧力差は、バルブスプリング62Bに
よって調整することができ′る。従って、ピストン56
が作動し、バルブスプリング62Bの設定圧、例えば3
 kg / cぜ0以上の燃料圧力になると、ノズル開
閉弁62が作動し、ノズル50Bが開かれて、燃料が吐
出される。 この際、噴射される燃料は、プレート58に装着された
セラミックヒータ60によって設定温度、例えば80℃
まで加熱されているので、減圧沸騰が起り、霧化が促進
される。 又、前記第1実施例と同様に、スロットルセンサ等によ
って検出されるフロツl〜ル開度が設定値以上の全負荷
時である場合には、前記セラミックヒータ60に対する
通電が停止され、全負荷時の出力性能の低下が防止され
る。 本実施例においては、インジェクタ50に導入される燃
料の圧力を従来と同一とすることができるため、従来と
同一の燃料ポンプ22及び燃圧レギュレータ26を用い
ることができ、安価に構成できる。 又、本実施例においては、燃料加熱手段が、インジェク
タ50に内蔵されたメツシュ状のセラミックヒータ60
とされているので、インジェクタ16から噴射される燃
料のみを、極めて効率よく加熱することができる。更に
、コールドスタート時にも燃料加熱を行うことができ、
コールドスタ−ト時の燃料増団を減量することによって
、エンジンの燃費性能を向上することができる。 又、前記実施例においては、いずれも、全負荷時をスロ
ットル全開によって検出するようにしていたので、全負
荷時を、容易に、且つ、確実に検出することができる。 なお、全負荷時を検出する方法は、これに限定されず、
例えば、吸入空気量又は吸気管圧力、更には、インジェ
クタ開弁時間等から検出することも可能である。 又、前記実施例においては、いずれも、全負荷時に燃料
加熱手段による燃料加熱を完全に停止するようにされて
いたが、必ずしも全負荷時に燃料加熱を停止する必要は
なく、加熱温度を下げるだけで、十分な効果が得られる
場合もある。 【発明の効果1 以上説明した通り、本発明によれば、インジェクタから
噴射された燃料は、減圧沸騰の原理により沸騰し、霧化
が促進され、気体に近い状態で、吸気マニホルド又は吸
気ポートに供給される。従って、吸気マニホルドや吸気
ポートに噴射燃料が殆ど付着せず、過渡特性が向上する
。又、噴射燃料が気体に近い状態で供給されるため、エ
ンジン燃焼室での燃料と空気は完全に均一な混合気とな
り、リーン燃焼限界が向上する。更に、全負荷時には燃
料加熱温度が下げられるため、全負荷時の充填動帯低下
によるエンジン出力性能の低下が防止できる等の優れた
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る燃料噴射式エンジンの燃料供給
装置の第1実施例の構成を示す、一部所面図及びブロッ
ク線図を含む管路図、第2図は、前記第1実施例におけ
る、設定)島度および設定圧力と燃料の状態の関係を示
す線図、第3図は、前記第1実施例で用いられている電
子制御ユニツ1〜における、燃料加熱装置を制御するた
めのルーチンを示す流れ図、第4図は、本発明に係る燃
料噴射式エンジンの燃料供給装置の第2実施例の要部構
成を示す、一部管路図及びブロック線図を含む断面図、
第5図は、前記第2実施例で用いられているセラミック
ヒータの構成を示す平面図である。 10・・・エンジン、 12・・・スロワ]・ルボデイ
、14・・・スロットルバルブ、 16.50・・・インジェクタ、 22・・・燃料ポンプ、26・・・燃圧レギュレータ、
30・・・燃料加熱装置、 32・・・スロットルセン
サ、34・・・電子側111−ユニツ1〜(ECU)、
60・・・セラミックヒータ、 62・・・ノズル開閉弁。 代理人 高 矢 論 (ばか1名) 第1図 714 第3図 第2図 第4図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸気マニホルド又はスロットルボディに配設され
    たインジェクタに加圧燃料を供給するための燃料噴射式
    エンジンの燃料供給装置において、インジェクタから噴
    −射される燃料の温度を、燃料通路内では燃料が沸騰せ
    ず、一方、噴射された時には減圧沸騰が発生する設定温
    度まで加熱するための燃料加熱手段と、インジェクタか
    ら噴射される燃料の圧力を、燃料通路内では燃料が沸騰
    せず、一方、噴射された時には減圧沸騰が発生する設定
    圧力まで加圧するための燃料加圧手段と、全負荷時に前
    記燃料加熱手段による加熱温度を下げる加熱制御手段と
    が設けられ、噴射燃料の霧化が促進されるど共に、全負
    荷時の出力性能の低下が防止されていることを特徴とす
    る燃料噴射式エンジンの燃料供給装置。
  2. (2)前記全負荷時が、スロットル全開によって検出さ
    れている特許請求の範囲第1項に記載の燃料噴射式エン
    ジンの燃料供給装置。
JP58216684A 1983-11-17 1983-11-17 燃料噴射式エンジンの燃料供給装置 Granted JPS60108548A (ja)

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JP58216684A JPS60108548A (ja) 1983-11-17 1983-11-17 燃料噴射式エンジンの燃料供給装置

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JPS60108548A true JPS60108548A (ja) 1985-06-14
JPH0475377B2 JPH0475377B2 (ja) 1992-11-30

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9194323B2 (en) 2011-03-31 2015-11-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection device
CN110291284A (zh) * 2017-02-24 2019-09-27 日立汽车系统株式会社 车辆用控制装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9194323B2 (en) 2011-03-31 2015-11-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection device
CN110291284A (zh) * 2017-02-24 2019-09-27 日立汽车系统株式会社 车辆用控制装置

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