JPS61104154A - シリンダ内燃料噴射装置 - 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） この発明はインジェクタ及び逆止弁を含む内燃別間（以
後エンジンという）のシリンダ内燃料噴射装置に関づる
ものである。

（従来技術） 従来インジェクタ及び逆止弁を含むシリンダ内燃料噴射
装置としては、例えば特開昭５８−７２６３６号公報が
ある。このような燃料噴射装置は次のような欠点を持っ
ている。

（イ）インジェクタ自体の燃料噴射時間τにおける最大
燃料ωｑｆｍａｘと最小燃料１ｑｒｍｔｎとの比率制御
に限度（約１０）がある。

（ロ）インジェクタでは微少燃料の計量が困難である。

（ハ）インジェクタ自体が発熱している上に、シリンダ
ヘッドの熱がインジェクタに伝わりインジェクタと逆止
弁間の燃料が気化し燃料がシリンダ内に十分噴射されな
い。

（ニ）高圧燃料（約２．５Ｋｇ　／　ｃｉ　）を使用す
るので配管の安全性が低い。

（ホ）アイドル運転時のように燃料の噴霧が少ない場合
に噴霧の粒径が大きく、アイドル運転が不安定となる。

なお、本願に対する先行資料として本出願人が出願した
特開昭５９−７４３６５号公報がある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、 （イ）燃料噴射時間τニおけるｑｒｍａｘ　／ｑｆｍｉ
ｎを従来より大きくする。

（ロ）微少燃料の計量が可能。

（ハ）インジェクタの発熱やシリンダヘッドの熱を受け
てもインジェクタと逆止弁との間の燃料が気化しない。

（ニ）低圧燃料の使用が可能。

（ホ）アイドル運転時においても噴霧粒径を小　　ｎさ
くし、アイドル運転を安定させる。

（へ）エンジンの全運転領域において噴霧の粒径を従来
よりも細かくする。

シリンダ内燃料噴射装置の提供を課題とする。

（問題点を解決するための手段） 上記課題を解決するためこの発明は下記要素（イ）エン
ジンのシリンダヘッドに設けた、シリンダの燃焼至に弁
孔を介して連通する逆止弁室。

（ロ）前記弁孔を開閉する電磁式逆止弁。

（ハ）吐出口及びその上流に燃料絞りを有し、吐出口を
介して逆止弁室を燃料ポンプに連通する燃料通路。

（ニ）前記燃料絞りと吐出口との間において燃料通路を
空気ポンプに連通し、かつ空気絞りを有する空気通路。

（ホ）燃料絞りの上流において燃料通路に設けた電磁式
燃料インジェクタ。

（へ）前記逆止弁及び燃料インジェクタをエンジンの吸
入行程において同期的に聞かせ、エンジンの圧縮、爆発
及び排気行程において同期的に閉じさせる電気回路。

（ト）前記空気絞りと空気ポンプとの間の空気通路に配
設され、エンジンの吸気通路の圧力との差をエンジンの
各運転条件に対応して設定された一つの値に保持する空
気圧Ｐａを発生する空気レギュレータ。

（チ）前記インジェクタと燃料ポンプとの間の燃料通路
に配置され、エンジンの吸気通路の圧ツノとの差をエン
ジンの各運転条件に対応して設定された一つの値に保持
する燃圧Ｐｆを発生する燃料レギュレータ。

（す）エンジンの吸気通路への吸入空気量を検知して各
吸入空気岱に対応した値の信号を出す空気量センサ。

（ヌ）前記空気量センサからの信＠値を入力し、この信
号値に対応して予め定められた値の、Ｐａ。

ｐｆとの差圧を発信するコンピュータ。

（ル）コンピュータからの信号により、前記燃料通路及
び空気通路の少くとも一方に設けた、前記の差圧を保持
する機構。

から構成されている。

（発明の作用） 上記構成において、エンジンの吸気通路に吸入された空
気ｍは空気量センサにより検知され、空気ｍセンサは吸
入空気量に対応する信号をコンピュータに送る。コンピ
ュータは空気ｍセンサがらの信号値に対応して予め設定
されるＰａ−Ｐｆ＝ΔＰの信号を差圧保持機構に送る。

この結果燃料レギュレータ内従って燃料絞りの燃圧Ｐｆ
と空気レギュレータ内従って空気絞りの空気圧Ｐａと差
が２定となり、この一定の差圧を有する空気と燃料が空
気絞りより下流の混合室内で混ざり合い１次混合気とし
て吐出口を経て逆止弁室に流入し、エンジンの吸入行程
においてインジェクタの開弁と同期して開弁する逆止弁
の弁孔からシリンダの燃焼室に噴射される。１次混合気
はエンジンの吸気弁からシリンダ内に吸入される吸入空
気と混合して２次混合気となり、この２次混合気に点火
栓により着火される。

（実施例の説明） 以下、実施例を示す図面に基づきこの発明を説明する。

先ずこの発明の原理を第６〜８図により説明する。１は
空気と燃料とを混合する吸気筒を示し、２は吸気筒１内
で燃料？＋ｆと空気流とを混ぜ合わせるためのノズルで
ある。５は燃料ポンプ、２１は空気ポンプを示ず。又記
号ｆは燃料を、ａは空気を、Ｓｆは燃料絞りを、３ａは
空気絞りを、Ｓｌは燃料及び空気が噴出する吐出口をそ
れぞれ示す。今吸気筒１内の圧力をＰＯ１燃料ポンプ５
と空気ポンプ２１から圧送される燃料と空気の、燃料絞
りＳｆ及び空気絞り３ａの直前での圧力をそれぞれＰｆ
、Ｐａとすると吐出口Ｓ１から噴出する燃料及び空気の
１は空気圧Ｐａと燃圧Ｐｆとの差圧に左右される。

すなわち空気圧Ｐａをある値以上にすると、燃料絞りＳ
ｆから供給される燃料は空気絞り３ａから供給される空
気流によって停止するが、空気圧Ｐａを前記の値より下
げるに従って燃料の供給量が増加する。従って吐出口Ｓ
１から噴出する燃料流ｆｌｉＧｆは第７図に示すように
Ｐａ−Ｐｆに対しはぼ直線的に変化し、Ｐａ＝Ｐｆにお
いて最大となる。又吐出口Ｓ１から噴出する空気流ｆｆ
１Ｇａは第８図に示すように直線的に変化する。

第７図及び第８図からエンジンの各運転条件における最
適の空燃比を持つ混合気を得るためには空気流■Ｑａ及
び燃料流ｆｆ１Ｇｆを空気圧Ｐａと燃圧Ｐｆとの差圧Ｐ
ａ−Ｐｆ−ΔＰに°基いて制御する必要がある。

この発明はエンジンの運転条件に応じて燃料流ｆｆ１Ｇ
ｆを、燃圧Ｐｆとその運転条件における吸気筒１内の吸
気圧力ＰＯとの予め設定されている差圧Ｐｆ−ＰＯ＝に
２に基いて燃料レギュレータにより制御し、又空気流ｆ
ｆ１Ｇａを、エンジンの各運転時に吸気筒１内に吸入さ
れる空気量に応じて予め設定されている差圧Ｐａ−ＰＯ
＝に１に基いて空気レギュレータにより制御し、吸気筒
１からエンジンのシリンダ内に吸入される空気量を含め
シリンダの燃焼室にＪ５ける混合気の空燃比をその運転
条件に対し最適の値に保持するようになっている。

次に第１〜４図に示す第１実施例に基きこの発明を説明
する。なお、第６図と同じ名称に対しては同じ番号を付
して説明する。第１図において３は燃料タンク、４は燃
料フィルタ、５は燃料ポンプを示す。６は燃料レギュレ
ータでダイアフラム８により燃料室７と負圧室１０とに
仕切られ、負圧室１０は負圧通路１６により吸気筒１に
連通し、又同室１０内には圧縮スプリング１１が収容さ
れている。燃料室７は燃料通路５５により燃料ポンプ５
及び燃料フィルタ４を介して燃料タンク３に連通してい
る。ダイアフラム８には燃料室７内に突出するバルブ９
が設けられ、同バルブ９の先端は燃料レギュレータ６内
のリターン通路１９が燃料室７に臨むリターンボート１
９ａを開閉する。

リターン通路１９は燃料タンク３に通じている。

燃料レギュレータ６は又燃料室７に連通する複数個（第
１図では４個、エンジンのシリンダ数に対応する）の出
口ボート１２を有している。

２２は空気レギュレータを示し、ダイアフラム２４によ
り空気室２３と負圧室２８とに仕切りされ、空気室２３
は空気通路５６により空気ポンプ２１を介して吸気筒１
内のエアバルブ３８とスロットルバルブ１７との間に連
通する。ダイアフラム２４には空気室２３内に突出する
バルブ２５が設けられ、同バルブ２５の先端は空気レギ
ュレータ２２内のリターン通路２ｏが空気室２３に臨む
レリーズボート２５ａを開閉する。リターン通路２０は
吸気筒１内のエアーバルブ３８とスロットルバルブ１７
との間に通じている。空気室２３にはさらに燃料レギュ
レータ６の出口ボート１２と同数の出口ボート２３ａを
有している。負圧室２８の上部には負圧室２８より小径
のリテーナ室２８ａが設けられ、これにリテーナ３２が
摺動自在に挿入されている。リテーナ３２の外周にはリ
テーナ３２の軸方向にガイド溝３１が設けられ、これに
係合する案内片３０がリテーナ室り８ａ内に突設されて
いる。負圧室２８内にはリテーナ３２とダイアフラム２
４との間において圧縮スプリング２９が収容されている
。負圧室２８は負圧通路１６ａ、１６を介して吸気筒１
内に連通している。

空気レギュレータ２２の上端には電気アクチュエータ３
３が取りつけられ、そのスクリューロッド３４はリテー
ナ３２に設けたねじ孔３２ａに螺合している。

吸気筒１に回動可能に取りつけた偏心軸３９にはエアバ
ルブ３８が取りつけられている。偏心軸３９には固定レ
バー４１が取りつけられ、同レバー４１は吸気８１に取
りつけた引きばね４０に連結されている。偏心軸３９の
回動は連結機構を介して可変抵抗器４２の回動摺動子４
２ａに伝達される。４３．４４はそれぞれ可変抵抗器４
２及び回動摺動子４２ａのターミナルであり、配線４５
゜４６によりコンピュータ３５に接続される。

コンピュータ３５は電気アクチュエータ３３に接続され
ており、可変抵抗器４２の出力信号（この出力信号はエ
アバルブ３８を通過する吸入空気量に比例する）を受け
ると、この出力信号量に対し予め設定されている、空気
レギュレータ２２の空気室２３の空気圧力（以後空気圧
という）Ｐａと燃料レギュレータ６の燃料室７の燃料圧
力（以ｉ　　。

後燃圧という）Ｐｆとの差圧ΔＰに該当する信号を電気
アクチュエータ３３に出力する。電気アクチュエータ３
３は差圧ΔＰに該当する信号量だけスクリューロッド３
４を回動させ、これによりリテーナ３２を上下動させる
。これに伴い圧縮スプリング２９のばね力が変動しダイ
アフラム２４を介しバルブ２５が移動しレリーズボート
２５ａからリターン通路、２０を介し吸気筒１内のエア
バルブ３８とスロットルバルブ１７との間に放出される
空気量が増減する。

吸気筒１は空気集合多枝管４９を介してエンジンＥの各
吸気管１３に連通する。３６はエンジンＥの吸気ボート
を示す。エンジンＥのシリンダヘッド５０には燃焼室５
１に開口する弁孔５２が設けられ、弁孔５２は電磁式逆
止弁５７の弁子５７ａにより開閉される。

シリンダヘッド５０には逆止弁５７に近接して、電磁式
燃料インジェクタ１４が設けられている。

燃料インジェクタ１４は燃料通路５８を介して逆止弁室
５９及び弁孔５２に連通している。燃料通路５８には吐
出口（第６図の８１に該当する）４８が設けられ、その
上流には燃料インジェクタから噴射された燃料の流９を
絞る燃料絞り４７が設けられている。吐出０４８と燃料
絞り４７との間は混合室６０となっており、混合室６０
は燃料インジェクタ１４に近接してシリンダヘッド５０
に設けた空気ノズル２７に連通し、空気ノズル２７は空
気通路５４を介し空気レギュレータ２２の出口ボート２
３ａに連通している。そして空気ノズル２７には空気絞
り２６が設けられている。なお、燃料インジェクタ１４
は燃料通路５３により燃料レギュレータ６の出口ボート
１２に連通している。

６１はコントロールユニット、６２はクランク角センサ
、６３はフライホイール、６４はディストリビュータで
クランク角センサ６２とディストリビュータ６４はコン
トロールユニット６０に接続され、コントロールユニッ
ト６０はさらに燃料インジェクタ１４と逆止弁５７に接
続されている。

第３図に示すように燃料インジェクタ１４と逆止弁５７
とはエンジンの吸入行程において同期間弁じ、圧縮、爆
発、排気行程において同期閉弁する。

なお、空気レギュレータ２２は空気通路５４を介して逆
止弁５７の開閉にかかわらず燃料通路５８に空気を供給
する。

上記第１実施例構成において、エンジンＥの吸気量に応
じてエアバルブ３８は引きばね４０とバランスを保ちな
がら偏心軸３９とともに回動する。

この回動に伴い回動摺動子４２ａが回動して可変抵抗器
４２の抵抗値が変化し、その変化量が電気信号としてコ
ンピュータ３５に出力される。なお各吸入空気量に対応
した値の信号を出す空気量センサとしては熱線式流量測
定法、放電式流量測定法あるいはカルマン渦式流量測定
法等により吸入空気流速を直接計測して、この測定値に
より吸入空気量を導出するような方法を用いてもよく、
又エンジン回転数ならびに吸気管負圧等のエンジンパラ
メータに基づてい吸入空気量を測定する方法を用いても
よい。エンジンの吸入空気量が計測できる方法であれば
いずれでもよい。コンピュータ３５にはこの電気信号値
に対応して予め設定されている、空気レギュレータ２２
の空気圧Ｐａと燃料レギュレータ６の燃圧Ｐｆとの差圧
ΔＰに該当する信号を電気アクチュエータ３３に出力す
る。

電気アクチュエータはこの信号に該当する量だけスクリ
ューロッド３４を回動させ、これにより案内片３０とガ
イド溝３１とにより回動を拘束されているリテーナ３２
は上下方向に移動し、圧縮スプリング２９のダイアフラ
ム２４に対するばね力が変化する。一方空気ボンブ２１
からの加圧空気は空気レギュレータ２？の空気室２３側
からダイアフラム２４を押圧するが負圧ｖ２８に作用す
る吸気負圧ＰＯと圧縮スプリング２９との合計力が空気
圧Ｐａとバランスしてバルブ２５を開閉し余剰空気をレ
リーズボート２５ａを介して吸気筒１内のエアバルブ３
８とスロットルバルブ１７との間に放出する。このよう
にして空気室２３内の空気圧ＰａＧ、ｔＰａ＝ＰＯ＋ｋ
ｌとなる。ここでに１は圧縮スプリング２９による圧力
である。

一方燃料ボンブ５からの加圧燃料は燃料レギュレータ６
の燃料室７側よりダイアフラム８を押圧するが負圧室１
０内の吸気負圧ＰＯと圧縮スプリング１１のばね力との
バランスで開閉し、余剰燃料はリターン通路１９を経て
燃料タンク３にリターンされる。こうして燃料レギュレ
ータ６の燃料室７の燃圧ｐｆはｐｆ＝ｐｏ　＋に２とな
る。ここでに２は圧縮スプリング１１の圧力である。

従ってＰａ−Ｐｆ＝に１−に２　＝ΔＰとなり、吸気筒
１への吸気量に対しΔＰが前述のようにコンピュータ３
５により予め設定されている。

この結果燃料レギュレータ６の燃料ｖ７内の燃圧Ｐｆの
燃料は燃料通路５３を通りインジェクタ１４に圧送され
、エンジンの吸入行程において燃料較り４７より混合室
６０に吐出される。一方空気レギュレータ２２の空気室
２３内の空気圧Ｐａの空気は空気通路５４を通り空気絞
り２６より混合室６０内に吐出されるが空気通路５４を
通る際燃料通路５３を流れる燃料の加熱を防止する。混
合室６０内では燃料と空気とが混合され吐出口４８より
燃料通路５８内に噴出される。エンジンの吸入ｆ【程に
おいては逆止弁５７の弁子５７ａは弁孔５２を開いてい
るので弁孔５２から前記混合気（これを１次混合気とい
う）が燃焼室５１に流入し、吸気ボート３６からの吸入
空気と混合して、エンジンの各運転条件に最適の空燃比
を持った混合気（これを２次混合気という）を形成し、
点火栓の着火により燃焼する。

第４図はこの発明の作動フローチャートを示す。

エンジン始動により、ステップ１において、ピストンが
排気上死点（ＴＤＣ）であるかどうかを判断し、上死点
であると判断した場合には、そのシリンダがＮＯｉシリ
ンダであるかどうかをステップ２で判断する。ステップ
２の判断の結果、ＮＯＩシリンダであればステップ３で
８０１インジエクタ、Ｎ０１逆止弁を聞く、この時前述
のようにエンジンＥは吸入行程に入っているので１次混
合気が燃焼室５１に噴射される。なお、前記ステップ１
において、ピストンが上死点でない゛と判断した場合に
は、直接ステップ４にステップする。ステップ４でクラ
ンク角がカウントされる毎に、ステップ５でそのカウン
ト値が吸気弁を閉じるタイミングであるかどうかを判断
させ、クランク角のカウント値が吸気弁を閉じるタイミ
ングになるまでステップ４およびステップ５を行う。ス
テップ４でクランク角がカウントされ所定の回動角にな
るとステップ６でＮＯ１インジェクタ及び８０１逆止弁
が閉じて１サイクルが終了する。ＮＯ２、Ｎｏ３　、　
Ｎｏ４シリンダについても同じことが行なわれる。

第５図はこの発明の第２実施例を示す。第２実施例と第
１実施例との相異は第１実施例の混合至６０が第２実施
例において短くなっていること及び第１実施例の逆止弁
室５９が第２実施例で小容量になっていることである。

第２実施例の作用は第１実施例と同じである。

（発明の効果） この発明は上述の構成を有するので次のような優れた効
果を有する。

（イ）燃料噴射時間τにおけるｑｆｍａｘ　／ｑｆｍｉ
ｎを約５０にまで設定できるのでエンジンの各運転条件
に対し、燃費が非常に少なく、しかも安定した運転が可
能の燃料ａを設定することができる。

（０）インジェクタ自体が発熱しても、又インジェクタ
がシリンダヘッドにより加熱されても燃料インジェクタ
内に空気溜（混合室６０）を有しているので燃料は気化
しない。その結果安定したエンジンの運転が可能になる
。

（ハ）低圧燃料の使用が可能になり配管部にＪ３ける燃
料洩れの危険が少なくなり、燃料系統の安全性が高くな
る。

（ニ）エンジンの全運転領域において噴霧の粒径が従来
よりも細かくなり、この結果燃費が少なくなりエンジン
の運転が安定する。このことはアイドル運転に対しても
あてはまる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の正面図を示す。 第２図は第１図の要部の詳細図を示す。第３図は逆止弁
、燃料インジェクタの作動時期及び燃料。 空気の供給状況を示す図、第４図はこの発明の作動のフ
ローチャートを示す。第５図はこの発明の第２実施例の
要部の詳細図を示す。第６図はこの発明の作動原理の説
明図である。第７図、第８図はそれぞれ第６図における
空気流量と燃料流量の　　　１□１説明図である。 ５・・・燃料ポンプ ６・・・燃料レギュレータ １４・・・電磁式燃料インジェクタ ２１・・・空気ポンプ ２２・・・空気レギュレータ ２６・・・空気絞り ３３・・・電気アクチュエータ （Ｐａ−Ｐｆを所定値に保持する機構）３５・・・コン
ピュータ ４２・・・可変抵抗器（空気量センサ）４７・・・燃料
絞り ４８・・・吐出口 ５２・・・弁口 ５３・・・燃料通路 ５４・・・空気通路 ５７・・・電磁式逆止弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記要素 （イ）エンジンのシリンダヘッドに設けた、シリンダの
   燃焼室に弁孔を介して連通する逆止弁室。 （ロ）前記弁孔を開閉する電磁式逆止弁。 （ハ）吐出口及びその上流に燃料絞りを有し、吐出口を
   介して逆止弁室を燃料ポンプに連通する燃料通路。 （ニ）前記燃料絞りと吐出口との間において燃料通路を
   空気ポンプに連通し、かつ空気絞りを有する空気通路。 （ホ）燃料絞りの上流において燃料通路に設けた電磁式
   燃料インジェクタ。 （ヘ）前記逆止弁及び燃料インジェクタをエンジンの吸
   入行程において同期的に開かせ、エンジンの圧縮、爆発
   及び排気行程において同期的に閉じさせる電気回路。 （ト）前記空気絞りと空気ポンプとの間の空気通路に配
   設され、エンジンの吸気通路の圧力との差をエンジンの
   各運転条件に対応して設定された一つの値に保持する空
   気圧Ｐａを発生する空気レギュレータ。 （チ）前記インジェクタと燃料ポンプとの間の燃料通路
   に配置され、エンジンの吸気通路の圧力との差をエンジ
   ンの各運転条件に対応して設定された一つの値に保持す
   る燃圧Ｐｆを発生する燃料レギュレータ。 （リ）エンジンの吸気通路への吸入空気量を検知して各
   吸入空気量に対応した値の信号を出す空気量センサ。 （ヌ）前記空気量センサからの信号値を入力し、この信
   号値に対応して予め定められた値の、Ｐａ、Ｐｆとの差
   圧を発信するコンピュータ。 （ル）コンピュータからの信号により、前記燃料通路及
   び空気通路の少くとも一方に設けた、前記の差圧を保持
   する機構。 からなることを特徴とするシリンダ内燃料噴射装置。