JPS608339B2 - 燃料噴射式内燃機関の燃料噴射方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射式内燃機関の燃料噴射方法に関する。

ガソリン燃料噴射式内燃機関として磯関吸気通路内に燃
料噴射弁を設け、この燃料噴射弁から吸入空気量に比例
した量の燃料を機関回転数に同期させて間欠噴射せしめ
るようにした燃料噴射式内燃機関が公知である。しかし
ながらこの種の内燃機関では上述のように燃料が機関回
転数に同期して間欠噴射させるためにアィドリング運転
時のように機関回転数が低くかつ吸入空気量が少ないと
きには燃料噴射から次の燃料噴射に至る時間間隔が長く
なり、その結果噴射燃料ははなはだしい不連続流となる
ために空燃比がばらつき、斯くして安定した燃焼を確保
できないという問題がある。また「加速時のように瞬間
的に燃料噴射量を増大する必要がある場合でも上述のよ
うに間欠噴射を行なっていると必要時に即座に燃量を増
量せしめることができず、斯くして燃料が追従しないた
めにいわゆる“もたつき現象”を発生するという問題が
ある。本発明は間欠噴射を行なう主燃料噴射弁に加えて
更に補助燃料噴射弁を設け、該補助燃料噴射弁から予め
定められた量の燃料を連続噴射或いは連続とみなせる程
度の一定周期で間欠噴射せしめることにより安定したア
ィドリング運転を確保し、更に補助燃料噴射弁からの燃
料噴射量を加速時に増大せしめるようにして燃料の追従
性を向上せしめた燃料噴射方法を提供することにある。

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、１‘ま機関本体、２
は機関本体に固締された吸気マニホルド、３は吸気マニ
ホルド集合部、４は吸気マニホルド集合部３の上方に配
置されたほぼ水平をなすマニホルドフランジ、５はその
下端部に取付けフランジ６を一体形成したほぼ円筒状の
スロットルダクト本体を夫々示し、このスロットルダク
ト本体５内に垂直方向に延びるほぼ一様断面の円筒状ス
ロットルダクト７が形成される。

第２図に示すようにスロットルダクト本体５の取付けフ
ランジ６はガスケット８を介してマニホルドフンンジ４
上に固定され、更にスロットルダクト本体５の下端部に
は吸気マニホルド集合部３内に突出する薄肉円筒９が一
体形成される。この薄肉円筒９の下端縁亀Ｑ‘ま第２図
に示すようにナイフエッジ状に形成され、しかもこの下
端緑１Ｑ‘ま吸気マニホルド集合部３の内部周壁面から
間隔を隔だてるようにして配置される。スロットルダク
ト７内には機関本体１の長手方向に延びるスロットル軸
１１が配置され、このスロットル軸１１にバタフライ弁
の形をしたスロットル弁１２が固定される。以後説明の
便宜上スロットル軸１１に対して機関本体側に位置する
スロットル弁弁体を右側弁体１２ａ「これと反対側のス
ロットル弁弁体を左側弁体１２ｂと称す。このスロット
ル弁１２のスロットル軸蔓川ま図示しない車両運転室の
アクセルベタルに連結され、アクセルべ夕ルが踏込まれ
たときスロットル弁１２は時計回りに回動せしめられる
。一方、スロットル弁１２の下流であってしかも機関本
体側に位置するスロットルダクト７内壁面上にはスヮー
ル型主燃料噴射弁】３が配置される。第２図に示すよう
にこの主燃料噴射弁竃３の燃料噴出ロー４はやや下向き
に指向され、しかも燃料噴射ロー４からスロットル軸１
川こ至る距離いまスロットルダクト７の内蓬Ｄの半分以
下に設定される。一方、主燃料噴射弁１３と反対側のス
ロットルダクト７の内壁面上には補助燃料噴射弁１６が
設けられる。この補助燃料噴射弁亀５の燃料噴出ロー６
は主燃料噴射弁１３の燃料噴射口ｉ４とほぼ同じ高さ位
置にあり「 しかも燃料噴射ロー４と同様に下向きに指
向される。補助燃料噴射弁１５は主燃料噴射弁１３と同
一の構造を有しており、従がつて次に主燃料噴射弁亀３
を参照してスワール型燃料噴射弁の構造について説明す
る。第４図は第２図のスワール型燃料噴射弁１３の断面
図を示し、第５図は第４図の一部拡大断面図を示す。

第４図並びに第５図を参照すると、２０は燃料噴射弁ハ
ウジング、２川まハウジング２０の先端部に固定された
弁ホルダ「 ２２は燃料噴出口１４の開閉制御をするた
めに弁ホルダ２１内で往復勤可能なニードル、２３は可
動ニードル２２の上端部に固定された可動コア、２４は
可動ニードル押圧用圧縮ばね、２５は可動コア吸引用ソ
レノイド、２６はソレノイド２５に電力を供給するため
のコネクタを夫々示す。第５図において破線で示すよう
に可動ニードル２２内には聡孔２７と半径孔２８とが形
成され「従がつて第４図において燃料導管２９を介して
燃料遍路３０内に送り込まれた燃料は可動ニードル２２
の軸孔２７と半径孔２８とを介して可動ニードル２２と
弁ホルダ２貫の円筒内壁面３１間に形成された環状室３
２に供給される。一方、この環状室３２は弁ホルダ２１
内に形成された一対の半径孔３３、環状室３４並びに一
対の燃料孔３５を介して旋回室３６内に連結される。一
方、第２図に示すように主燃料噴射弁竃３の燃料導管２
９並びに補助燃料噴射弁１５の燃料導管２９は共に燃料
ポンプ３７を介して燃料タンク３８に接続され、一方主
燃料噴射弁ｉ３のソレノィド２５のコネクタ２６並びに
補助燃料噴射弁竃５のソレノィド２５のコネクタ２６は
燃料噴射時期を制御するための電子制御回路３９に接続
される。従がつて電子制御回路３９の出力信号に塞いて
ソレノィド２５が付勢され、その結果可動ニ−ドル２２
が燃料噴出ロー４を開□すると前述したように燃料導管
２９から環状室３２内に送り込まれた燃料は半径孔３３
、環状室３４並びに燃料孔３５を介して旋回室３６内に
流入しト次いで燃料噴出口１４から噴出する。第６図に
示すように各燃料孔３５は旋回室３６の周壁面に接線状
に開□しておりも従がつて可動ニードル２２が燃料噴出
口量４を開□すると燃料孔３５から旋回室３６内に流入
する燃料によって旋回室３６内には強力な旋回流が発生
せしめられる。次いでこの旋回燃料流は旋回しつつ燃料
噴出ロー４から噴出するために燃料は噴出後遠心力によ
って第４図に示すように広がることになる。このように
第２図或いは第４図に示すようなスヮール型燃料噴射弁
１３９ １５では燃料が旋回しつつ広げられるために燃
料の微粒化が極めて促進されることになる。なお、第２
図並びに第４図においてａで示す燃料噴射角８１ま６０
度から１２０度の範囲内にあることが好ましい、特に燃
料噴射角８が９０度付近であることが最適なことが判明
している。次に第３図を参照しつつ主燃料噴射弁１３と
補助燃料噴射弁翼５の噴射方法について説明する。

第３図において縦軸Ｗは燃料噴射量を示し「横軸○ａは
吸入空気量を示す。補助燃料噴射弁？５からはァィドリ
ング運転を行なうのに必要な程度の少量の燃料が連続的
或いは連続とみなせる程度の２０のｓｅｃ程度の周期で
間欠的に噴射される。従がつて第３図において直線Ｐで
示されるように補助燃料噴射弁１５からの燃料噴射量Ｗ
は吸込空気量Ｇａによらず一定となる。またこの補助燃
料噴射弁亀５からの燃料噴射量Ｗは機関の加速運転状態
を検出する加速センサ４蟹の出力信号に基いて例えば間
欠噴出を行なっている場合には電子制御回路３９により
燃料噴射時間を長くするようにして増量せしめられる。
なお補助燃料噴射弁３６からの燃料噴射量Ｗの増量作用
を機関始動時において行なうこともできる。一方も主燃
料噴射弁翼３からは吸入空気量に比例した燃料が機関回
転数に同期して例えばクランク角度１８０度毎に間欠的
に噴射される。

従がつて主燃料噴射弁亀３からの燃料噴射量Ｗは第３図
において直線Ｑのようになる。主燃料噴射弁１３から噴
出する燃料噴射量Ｗは更に機関排気系に設けた０２セン
サの出力により補正され、吸入空気湿度により補正され
、また高度差に塞いて大気圧補正されて正確に所定の空
燃比になるように制御される。このような制御を行なう
ことのできる電子制御回路は既に公知となっているので
ここでは設明を省略する。第３図からわかるように機関
アィドリング運転時には補助燃料噴射弁膚５から燃料が
供給される。

前述したように補助燃料噴射弁亀６はスワ−ル型燃料噴
射弁からなるので噴射燃料の微粒化は良好であり、また
燃料噴射は連続的或いは連続的とみなせる程度に間欠的
に噴射されるので各気筒に供給される燃料が均一化され
ることになる。その結果、安定したアィドリング運転を
確保することができる。一方も第３図に示されるように
吸入空気量Ｇａが増大すると、即ちスロットル弁官２が
開弁すると主燃料噴射弁貴３からの燃料噴射作用が開始
される。第２図に示すようにスロットル弁亀２の関度が
小さな低負荷運転時には右側弁体ｊ２ａとスロットルダ
クト７の内壁面間を流れる空気の流速は左側弁体貴２ｂ
とスロットルダクト了の内壁面間を流れる空気の流速よ
りも遠くへ また右側弁体３２ａとスロットルダクト７
の内壁面間を通過した空気流は矢印Ａで示されるように
ひとたびスロットルダクト７の内壁面から離れた後に再
びスロットルダクト７の内壁面に沿って流れることが例
えばシュリーレン写真を用いて観察することにより判明
している。

従がつて第２図に示すようにスロットル藤１１から下流
側へ距離Ｌだけ離して主燃料噴射弁１３の燃料噴出口１
４を配置することによって主燃料噴射弁１３から噴出さ
れた主燃料は矢印Ａで示す空気流によりスロットルダク
ト７の中央部に向けて押しやられ、斯くして噴射燃料が
スロットルダクト７内に一様に分散せしめられることに
なる。またスワール型燃料噴射弁１３を用いることによ
って燃料の微粒化が大中に促進されるばかりでなく、ま
た右側弁体ｉ２ａ、左側弁体１２ｂとスロットルダクト
７の内壁面間を通過する空気流が速い方の右側弁体１２
ａ側に主燃料噴射弁１３を配置することによって高速空
気流により噴射燃料はひきちぎられｔ斯くして更に燃料
の微粒化が促進されることになる。次いで微粒化された
燃料は吸入空気と共に吸気マニホルド集合部３内に流入
するがこのときスロットルダクト７の内壁面上を下降す
る付着液状燃料は薄肉円筒９のナイフエッジ状下端縁１
Ｑ‘こおいて混合気流により勉断され、斯くしてスロッ
トルダクト７の内壁面上に付着した液状燃料の微粒化が
促進されることになる。次いで吸気マニホルド集合部３
内に送り込まれた燃料は吸気マニホルド枝管内を流れる
間に更に燃料の気化が促進され、次いで各気筒の燃焼室
内に供給されることになる。このように燃料噴射弁１３
， １５から噴出された燃料が吸気マニホルド集合部３
内に流入した際には燃料の微粒化並びに気化がかなり促
進されているので各気筒への燃料の分配を均一化するこ
とができる。また、燃料噴射弁１３，！５から噴射され
た燃料は障害物のない吸気マニホルド２内を経てただち
に各気筒内に供給されるので応答性のよい燃料噴射制御
を確保することができる。また、前述したように加速運
転時には補助燃料噴射弁１５からの燃料噴射量が増量せ
しめられるが補助燃料噴射弁１５からは連続的或いはほ
ぼ連続的に燃料が噴射されているので加速運転時には応
答性よく即座に燃料の増量作用が行なわれ、斯くして良
好な運転性を確保することができる。

以上述べたように本発明によれば機関の運転状態に拘わ
らずに各気筒への燃料の分配を均一化できるので常時安
定した燃焼を確保でき、特に安定したアィドリング運転
を確保することができる。また加速運転のような過渡的
な運転状態における供給燃料の追従性を向上できるので
応答性のよい加速運転を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の平面図「第２図は第】
図のＤ−Ｄ線に沿ってみた断面図へ第３図は燃料噴射量
を示すグラフ、第４図は第２図の燃料噴射弁の側面断面
図、第５図は第４図の一部拡大側面断面図、第Ｓ図は第
６図のＭ−川線に沿ってみた断面図である。 ２……吸気マニホルドト３……吸気マニホルド集合部ト
７州・・・スロットルダクト、】２冊…スロットル弁、
亀３……主燃料噴射弁、亀５・…−・副燃料噴射弁。 第１図 第３図 第２図 第６図 第４図 第室図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関吸気通路内に第１の燃料噴射弁と第２の燃料噴
   射弁とを設けた内燃機関において、機関の加速運転状態
   を検出する加速センサの出力信号に基いて加速運転時以
   外のときには上記第１燃料噴射弁から予め定められた一
   定量の基準燃料を常時連続的に噴射せしめると共に加速
   運転時には該第１燃料噴射弁から連続的に噴射される燃
   料量を増量せしめ、一方上記第２燃料噴射弁からは吸入
   空気量に比例した量の主燃料を機関の回転数に同期させ
   て間欠噴射せしめるようにした燃料噴射式内燃機関の燃
   料噴射方法。