JPS61200369A

JPS61200369A - 機関用燃料供給装置

Info

Publication number: JPS61200369A
Application number: JP60041737A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Makino; 克彦牧野
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1986-09-04
Also published as: JPH0364704B2

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〕本発明は、内燃機関の吸気系に燃料を供給するための装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の機関用燃料供給装置では、内燃機関（以
下「エンジン」ということがある）の吸気通路に燃料噴
射口を向けて配設された電磁式燃料噴射弁をそなえ、こ
の燃料噴射弁へ燃圧レギュレータ等によって調圧された
液体状の燃料（ガソリン）を供給し、燃料噴射弁へ適宜
の制御信号をコントローラがら供給することにより、エ
ンジンの運転状態に応じた量の燃料を吸気通路へ噴射す
ることが行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしなが呟このような従来の機関用燃料供給装置では
、エンジン吸気系へ供給される燃料が液あるいは粒状で
あるので、エンジン性能や燃費の点で改善の余地かある
。

本発明は、このような状況下において創作されたもので
、燃料を燃料噴射弁へ至る途中で気体化（気化）させる
ことにより、気体状態になった燃料をエンジン吸気系へ
供給できるようにして、エンジン性能や燃費の向上をは
かった、機関用燃料供給装置を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の機関用燃料供給装置は、機関の吸気
系へ燃料を供給すべく、同吸気系へ燃料噴射口を向け配
設された燃料噴射弁と、同燃料噴射弁に燃料供給通路を
介して接続された燃料ポンプとをそなえ、−１一記燃料
供給通路に加熱空間を有する金属製ケーシングが介装さ
れ、羽っ、」−記加熱空間内を流通する燃料を加熱して
気化すべく、同加熱空間内を流通する燃料にマイクロ波
を照射しうるマイクロ波照射機構が設けられたことを特
徴としている。

〔作　用〕

−に述の本発明の機関用燃料供給装置では、燃料供給通
路の途中に介装された加熱空間を有する金属製ケーシン
グへ入ってきた燃料へマイクロ波照射機構からのマイク
ロ波か照射される。これにより燃料がケーシング内で気
化上この気化した燃料が燃料噴射弁を通じて機関の吸気
系へ供給される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての機関用燃料
供給装置について説明すると、第１図はその全体構成図
、第２，３図はいずれもそのベーパライザの内３一部構造を主として示す模式図、第４図はその燃料放散ケ
ージの配設状態を示す部分断面図、第５図は第４図のＶ
−■矢視断面図、第６図はその燃料ヒータを示す断面図
、＠７図はその燃料気化手段の変形例を示す模式図であ
る。

第１図に示すごとく、内燃（幾関（エンンン）１の吸気
通路（吸気系）２には、この吸気通路２へ燃料噴射口を
向け電磁式燃料噴射弁３か配設されている。また、この
燃料噴射弁３には、燃料供給通路４を介して燃料ポンプ
（電磁ポンプ）５が接続されているが、更にこの燃料ポ
ンプ５はフィルタ６および燃料ヒータ（プレヒータ）７
を介して燃料タンク８に接続されている。

ここで、燃料噴射弁３はパルス信号（電気信号）を受け
ることにより燃料供給路を電磁的に開閉して燃料（ガソ
リン、軽油、アルコール等）を吸気通路２へ供給するも
ので、燃料ポンプ５は吐出量情報を有する電気信号を受
けることによりこの電気信号に応した吐出量で燃料を吐
出するものである。

また燃料ヒータ７は、第６図に示すごとく、燃料供給油
路部分７ａと冷却水通路部分７１〕とが多数のひだを有
する仕切板７ｃを介して単一のケース７ｄ内に隣接して
配置されたもので、このケース７ｄ内で熱交換を行なっ
て冷却水により燃料が暖められるようになっている。な
お第６図中の符号７ｅは燃料入口、７Ｆは燃料出口、７
ＦＩは冷却水入口、７１１は冷却水出口を示している。

ところで、燃料ポンプ５と燃料噴射弁３との間の燃料供
給通路４の部分には、第１図に示すごとく、ベーパライ
ザ９が介装されている。

このベーパライザ９は、金属製のベーパライザボディ（
金属製ケーシング）１０と、このベーパライザボディ１
０内へ導波管（円形あるいは角形の中空パイプ）を介し
てマイクロ波を照射しうるマイクロ波照射機構としての
マグネトロン１１（このマグネトロン１１にイ］設され
るものとして高圧トランス１２や高圧コンデンサ１３な
どがあるが、以下マグネトロン１１というときはこれら
の高圧トランス１２や高圧コンデンサ１３を含める）と
で構成されている。

ベーパライザボディ１０は、第２，３図に示すごとく、
その内部にほぼ閉空間として形成される加熱空間Ｓを有
しているか、その内面は曲面仕上げされている。

なお、ベーパライザボディ１０の材質としては、耐圧。

耐熱、耐錆上の観点から、ステンレス鋼が望ましい。

マグネトロン１１は、例えば電子レンツの加熱源として
使用されることで周知のものであるが、その発振周波数
は電波障害を考慮して適宜の割当周波数（例えば２４０
０ＭＨｚ前後の周波数）が選定される。また、このマグ
ネトロン１１は、上記の割当周波数前後の電波（マイク
ロ波）を高周波出力（１００ＯＷ〜１００Ｗ）の連続あ
るいは段階切替方式により発振できるようにもなってい
る。

また、ベーパライザボディ１０の頂部近傍には給電口が
形成されており、この給電口には給電口カバー１４が設
けられていて、マグネトロン１１がらのマイクロ波は給
電口カバー１４を通じてベーパライザボディ１０内へ照
射されるようになっている。

なお、給電口カバー１４の材料としては、耐圧、耐熱、
耐ガソリン性に富みマイクロ波透過率の高い材質のもの
が選ばれ、その−例として、耐熱ガラスを挙げることか
できるが、その他雲ｆｆｉ、ガラスｆＭ維、シリコン樹
脂を給電１］カバー１／ｌとして使用してもよい。

さらに、ベーパライザボディ１０内への燃料の供給は次
のようにして行なわれる。すなわち第２〜５図に示すご
とく、ベーパライザボディ１０の給電口カバ−１４配設
位置の下方位置に、燃料放散ケージ１５がベーパライザ
ボディ１０に対し回転可能に配設されている。この燃料
放散ケー：）１５は両端を閉じられた円筒形状をしてお
り、燃料放散ケ−７１５の内部には、周壁に多数の燃料
吐出口１６ａを形成された燃料吐出パイプ１６が燃料放
散ケージ１５と同軸的に配設されている。

なお、燃料吐出パイプ１６の燃料吐出口１６ａは第５図
に示すように燃料を斜め方向に向け吐出するように形成
されている。

また、燃料吐出パイプ１６は、第２〜４図に示すごとく
、その一端が燃料放散ケージ１５の支持部材を兼ねる曲
げ加工された燃料供給管１７に接続されているが、その
他端は閉鎖され、更に燃料放散ケージ１５とともに支持
部材１８に支持されている。すなわち燃料吐出パイプ１
６は固定され、燃料放散ケージ１５は燃料吐出パイプ１
６を中心に回転できるようになっている。

そして、燃料供給管１７はシールを介してベーパライザ
ボディ１０外へ延在して燃料ポンプ５に接続される。

燃料放散ケージ１５としては、燃料の蒸発効率を上げる
ため毛細管効果を利用でと、しかも耐熱性がありマイク
ロ波透過率も高い材質のもの、例えばガラス繊組、を二
、三重に編んだものか使用されるか、この燃料放散ケー
′）１５は、その内部に配設された燃料吐出パイプ１６
の燃料吐出口１６ａから第５図に示すように吐出される
燃料の圧力（吐出圧）によって同図に矢印で示すように
回転駆動せしめられるようになっている。

また、燃料吐出パイプ１６としては、陶磁器、セラミッ
ク、シリコン樹脂等、耐熱性およびマイクロ波透過性に
優れた材質のものが使用される。

さらに、第２〜４図に示すごとく、ベーパライザボディ
１０の底部における燃料放散ケージ１５の下方に８一対応した部分には、燃料放散マット１９が配設されてい
る。この燃料放散マット１９は、例えばガラスＭ＆ＭＬ
で構ｅ、され、燃料吐出パイプ１６から吐出されて燃料
放散ケージ１５で保持で島なかった燃料や冷態時に気体
から液体に戻った燃料を毛細管現象でガラス繊維表面に
吸い上げ気化しやすくするものである。なお、燃料放散
マット１９は、冷態時のベーパライザボディ１０の温度
は低いので、このように温度の低いベーパライザボディ
１０から燃料を極力切り離し燃料温度を早く」１昇させ
るための断熱材としても機能する。

ところで、このエンジン１には、第１図に示すごとく、
各所に各種のセンサが配設されている。すなわち吸気通
路２におけるスロットル弁２０の配設位置より」１流側
でエアクリーナ２１内あるいはその近傍位置に配設され
て吸入空気量を検出するエアフローセンサ２２゜吸気通
路２内の圧力（負圧）を検出する圧力センサ（ブースト
センサ）２３．エンジン回転数を検出する回転数センサ
２４．排気通路２５中の０２濃度を検出する０２センサ
２６．冷却水温を検出する水温センサ２７か設けられる
とともに、ベーパライザボディ１０内の温度を検出する
温度センサ２８．ベーパライザボディ１０内の圧力を検
出する気圧センサ２９が設けられている。

なお、エンジン負荷情報をもったスロットル弁２０の開
度を検出するスロットルセンサ３０を設けでもよい。

そして、これらのセンサ２２，２３，２４，２６．２７
゜２８．２９．３０からの検出信号は、ＣＰＵ（マイク
ロ波透過性）、入出力インタフェース、ＲＯＭやＲＡＭ
等のメモリなどを有するコントローラ３１へ入力される
ようになっている。

また、コントローラ３１は上記のセンサからの信号を適
宜使用することにより、コントローラ３１から燃料噴射
弁３．燃料ポンプ５およびマグネトロン１１へそれぞれ
噴射量指示のための弁開閉制御信号、ポンプ吐出量指示
のためのポンプ制御信号および照射量（照射時間・照射
パワーを含む）の指示のためのマグネトロン制御信号を
出力するようになっている。

すなわち、コントローラ３１は、燃料噴射弁３を制御す
るための制御手段、燃料ポンプ５を制御するための制御
手段およびマグネトロン１１を制御するための制御手段
としての機能を有している。

なお、ベーパライザボディイ１Ｃ）内で燃料か着火する
ことは絶対許されないので、このため安全ン扁度以上に
燃料温度か−にがらないようマグネトロン１１への電流
カッＨ１構等の安全機構の機能もコントローラ３１が有
する。ここで燃料としてガソリンを使用した場合は、マ
イクロ波照射による瞬時気化温度を例えば１８０°Ｃ〜
２００℃とし、且つ自然着火点２６０°Ｃには近づけな
うようにするため、安全温度は２００°Ｃ位に設定され
る。

また、ベーパライザボディ１０内での燃料の自然着火を
防止するため、ベーパライザボディ１０の内壁面は凹凸
のない滑らかな面として形成され、このため温度センサ
２８や気圧センサ２９あるいは燃料出入口の配設の仕方
には、これらかでつばらないよう留意する必要がある。

本発明の機関用燃料供給装置は、上述のごとく構成され
ているので、各種のセンサによってエンジン運転状態が
検出され、このエンジン運転状態に応じた吐出量となる
よう燃料ポンプ５が作動せしめられると、それに見合う
燃料が燃料吐出パイプ１６の燃料吐出口１６ａから吐出
される。この吐出圧によって燃料吐出パイプ１６が回転
するか、このとトマグネトロン１１へもコントローラ３
１から上記エンジン運転状態に応じた照射量制御信号が
供給されているので、マグネトロン１１から所要の時間
およびパワーでマイクロ波が燃料吐出パイプ１６等ベー
パライザボディ１０内へ向け照射される。これにより燃
料放散ケージ１５や燃料放散マット１９に吸い込まれた
燃料が加熱（誘電加熱）されるので、燃料はベーパライ
ザボディ１０内の加熱空間Ｓで瞬時に気化する。なお、
燃料としてはガソリンやアルコールあるいは軽油等比較
的マイクロ波比誘電率の高いものが使用されるので、マ
イクロ波による加熱効果は十分であるが、マグネトロン
１１による照射時間やパワーは十分に気化できる程度の
値に制御される。

また、このとき燃料ポンプ５やマグネトロン１１は例え
ばエンジン負荷が大きいほど吐出量や照射量（照射時間
や照射パワー）を増やすように制御される。

なお、ベーパライザボディ１０内は滑らかな曲面仕上げ
となっているので、マイクロ波が（乱）反射しやすく、
これによりマイクロ波がベーパライザボディ１０内でま
んべんなく照射されるため、気化した燃料の液化（還元
）が十分に防止されている。

また、吐出された燃料を気化させやすくするため、ベー
パライザボディ１０内温度や圧力か所定範囲内となるよ
うにマイクロ波の照射が制御され、この制御のために温
度センサ２８．気圧センサ２９からの信号が使用される
。

なお、温度が設定値（安全温度）よりも」二がろうとす
ると、安全機構の作用によりマグネトロン１１への電流
がカットされるようになっている。

さらに、燃料吐出パイプ１６から吐出される燃料は予め
燃料ヒータ７によって例えば５　（１〜７　（’）　’
Ｃに昇温され、若干ベーパが発生する状態にされている
ので、燃料の蒸散を効果的に行なえるほか、仮にマイク
ロ波か燃料ポンプ５側へ漏洩してとても、燃料ポンプ５
や燃料タンク８等で燃料か気化されるのを十分に防止で
きるようになっている。

ところで、このようにベーパライザボディ１０内で気化
された燃料はその圧力によって燃料供給通路４を通Ｑｆ
ｆｉ料噴射弁３へ供給されるが、燃料噴射弁３では、コ
ントローラ３１からの上記エンジン運転状態やべ一パラ
イサ′ボディ１０内圧力（圧力センサ２３で得られた吸
気通路２内圧力と気圧センサ２９で得られたベーパライ
ザボディ１０内圧力との差等）に応じた開閉制御信号（
パルス列信号）を受は所定時間（この時間はエンジン運
転状態のほかベーパライザボディ１０内圧力によりでも
変わる。したがって開閉制御信号のパルス幅等の決定に
際しベーパライザボディ１０内圧力も考慮するのである
）だけ開くことにより、最適な空燃比となるよう気体化
された燃料が吸気通路２内へ供給されるようになってい
る。

なお、燃料噴射弁３は従来使用されている液体燃料用の
ものと異なり、閉時の高いシール性能が要求されるか、
これに応えるべく適宜のシール利が弁体と弁座との１ｉ
ｔ）に介装される。しかしその他の機構は従来のインジ
ェクタとさほど変わらない。

なお、負圧時の破損防止のため、エンジン停Ｗ時には、
燃料噴射弁３を開放することによりベーパライザボディ
１０内圧力を適宜下げることか行なわれる。

このように、ベーパライザボディ１０内を流通する燃料
にマイクロ波を照射し、燃料を構成する炭化水素の分子
間摩擦を利用して急速に気化させ、その圧力を利用して
燃料噴射弁３を通じ吸気通路２（の吸気マニホルド）へ
気化された燃料を噴射することか行なわれるので、混合
気（気化燃料と空気との混合気）の燃焼が効率よく行な
われ、これによりエンジン性能の向−におよび燃費の向
−Ｌをはかることがでとるほか、排ガス対策のための装
置や燃料ポンプの簡素化をはかることができ、コストの
低廉化にも寄与する。

さらに、この装置では、マグネトロン１１への供給電流
が切れると、ベーパライザボディ１０内での燃料中の分
子間摩擦がなくなり、且つ、過熱している部分がないこ
とと相まって、エンジンを停止させた後に特に冷却すべ
き部分はなく、このため付帯設備も少なくなり、構造の
簡素化ひいてはコストダウンに寄与しうるのである。

なお、第７図に示すごとく、ベーパライザボディ１０の
側壁に、燃料ポンプ５に接続された噴射ノズル３２を取
り付けて、この噴射ノズル３２から燃料をベーパライザ
ボディ１０の加熱空間Ｓ内へ噴射するようにしてもよく
、このようにすれば燃料の総面積を極力法げることがで
終るか、燃料の気化に際してはベーパライザボディ１０
内を空中遊泳している霧状の燃料にマグネトロン１１か
らのマイクロ波を照射することが行なわれる。このとき
マイクロ波の直接照射や反射によって効果的に燃料が気
化されるので、前述の実施例の場合とほぼ同様の効果な
いし利点が得られるほが、特にエンジン冷態時の始動性
が良くなり、更にはドライバビリティの向上にも寄与す
る。

なお、第７図に示すものでは、噴射ノズル３２は発火防
止のためセラミック化されるか、更にベーパライザボデ
ィ１０内へ噴射ノズル３２が突出しないよう考慮した取
付が行なわれる。

また、マイクロ波照射機構として、マグネトロンのほか
、クライストロン等のマイクロ波照射機構を用いてもよ
い。

ところで、燃料噴射弁３は、スロットル弁２０の下流側
に配置してもよいが、スロットル弁２０の上流側に配置
することもでき、更に燃料噴射弁３を必要に応じ複数本
設けることもできる。

〔発明の効果〕

以」二詳述したように、本発明の機関用燃料供給装置に
よれば、機関の吸気系へ燃料を供給すべく、同吸気系へ
燃料噴射口を向け配設された燃料噴射弁と、同燃料噴射
弁に燃料供給通路を介して接続された燃料ポンプとをそ
なえ、上記燃料供給通路に加熱空間を有する金属製ケー
シングが介装され、且つ、上記加熱空間内を流通する燃
料を加熱して気化すべく、同加熱空間内を流通する燃料
にマイクロ波を照射しうるマイクロ波照射機構が設けら
れるという簡素な構成で、混合気の燃焼が効率よく行な
われ、これによりエンジン性能や燃費の向上に寄与しう
るほか、コストダウンにも寄与しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例としての機関用燃料供給装置　　
　□を示すもので、第１図はその全体構成図、第２，３
図はいずれもそのベーパライザの内部構造を主として示
す模式図、第４図はその燃料放散ケージの配設状態を示
す部分断面図、第５図は第４図の■−■矢視断面図、第
６図はその燃料ヒータを示す断面図、第７図はその燃料
気化手段の変形例を示す模式図である。１・・内燃機関（エンジン）、２・・吸気通路（吸気系
）、３・・電磁式燃料噴射弁、４・・燃料供給通路、５
・・燃料ポンプ、６・・フィルタ、７・・燃料ヒータ、
７ａ・・燃料供給通路部分、７ｂ・・冷却水通路部分、
７ｃ・・仕切板、７ｄ・・ケース、７ｅ・・燃料人口、
７ｆ・・燃料出口、７ｇ・・冷却水入口、７ｈ・・冷却
水出口、８・・燃料タンク、９・・ベーパライザ、１０
・・金属製ケーシングとしてのベーパライザボディ、１
１・・マイクロ波照射機構としてのマグネトロン、１２
・・高圧トランス、１３・・高圧コンデンサ、１４・・
給電口カバー、１５・・燃料放散ケージ、１６・・燃料
吐出パイプ、１．６　ａ・・燃料吐出口、１７・・燃料
供給管、１８・・支持部材、１９・・燃料放散マット、
２０・・スロットル弁、２１・・エアクリーナ、２２・
・エア７０−センサ、２３・・圧力センサ、２４・・回
転数センサ、２５・・排気通路、２６・・０２センサ、
２７・・水温センサ、２８・・温度センサ、２９・・気
圧センサ、３０・・スロットルセンサ、３１・・コント
ローラ、３２・・噴射ノズル、Ｓ・・加熱空間。

Claims

【特許請求の範囲】

機関の吸気系へ燃料を供給すべく、同吸気系へ燃料噴射
口を向け配設された燃料噴射弁と、同燃料噴射弁に燃料
供給通路を介して接続された燃料ポンプとをそなえ、上
記燃料供給通路に加熱空間を有する金属製ケーシングが
介装され、且つ、上記加熱空間内を流通する燃料を加熱
して気化すべく、同加熱空間内を流通する燃料にマイク
ロ波を照射しうるマイクロ波照射機構が設けられたこと
を特徴とする、機関用燃料供給装置。