JPS63501809A - ポート燃料噴射装置の堆積物減少方法及び装置 - 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】 燃料の経済性の要求を満たしつつ、運転性及び運転性能を向上させるため、自動 車の設計技術師は、気化器を燃料の噴射器に急速に切り換えている。特に、ポー ト燃料噴射（ＰＦＩ、又「多ポート燃料噴射」ともいう）は魅力がある。ここで は噴射器が、燃焼室又はエンジンのシリンダに空気を供給する吸気ランチ又は吸 気口内に燃料を噴射する。

各燃焼室又はシリンダ内に燃焼を正確、精密に噴射するために、噴射装置は、可 能な限り吸気弁近くに位置決めされる。このｔ；め比較的高温の環境、特に「ホ ットソーク」の間、すなわちエンジンの点火系統がｏｆｆになり、エンジン内の 冷却液の循環が停止しているが、シリンダは高温に保Ｉ；れ、その熱が噴射装置 、その他エンジンの外側部品に伝達している時に作動する噴射装置が要求される 。

こうした状態の下では、噴射装置の温度は、９Ｇ　’Ｃ（１９４’Ｆ　’）にも 達し、あるいはこれを上廻り、噴射装置の内側部品、特に噴射装置チップに炭素 及び油ワンスが堆積する。噴射装置の部品は極めて精密であるため、こうした堆 積物は燃料の流れを妨゛害する。最近、広く見られるようになったこうした問題 点は、一般に「ポート噴射装置の詰り」と称され、運転性を著しく損ない、ヘジ テイション、燃料経済性の低下、排気ガスの増大及び適度の失速の厚因となる。

（１）発明の分野 本発明は、クラス１２３、サブクラス３２、Ｎ９、＋１９．４７８、・　」９鴫 、４３６．４７Ｂ、及び５３６−５３９に分類される燃料噴射装置に関する。

（２）従来技術の説明 従来の燃料噴射装置はゼネラルモーターズに譲渡され、た米国特許第４，５３９ ，９６１号を含むクラス１２３の米国特許に記載されている。ここではエンジン に燃料を供給する燃料レールポート燃料噴射装置、及びエンジンの作動中に燃料 レール２２内の圧力を比較的一定に保つ調圧弁５０が示されている。

燃料噴射の制御装置は、日立に譲渡された米国特許第４．５０１，２４９号を含 むクラス１２３の多数の特許に記載されており、これらには、熱線型流量センサ からの入力を読取り、内燃機関の吸気路内の空気流速を検出するマイクロコンピ ュータの助けにより燃料の噴射量及び噴射タイミングを制御する制御装置の詳細 が記載されている。

日産に譲渡された米国特許第４，３４７，０５号は、燃料に通電し、これを純粋 な燃料粒子に気化することにより、吸気口の囲繞壁への堆積を防止する。

従来の燃料噴射装置は、米国特許第４．０２０４Ｏ２号の第２図に示されている 。この図面では、吸気弁２Ｇ（ｉ）の近くに設けられた噴射装置組立体が示され ており、同噴射装置組立体は吸気口（１）内に直接排出し、そして上記吸気口を 通って、空気は燃焼室内に流動する。

ポートの燃料堆積物を防止するＩ；め、例えば、デュポンエンドルブリゾルコー ポレーション、エチル、ナルユ、シェブロン、モービル、アムコ・ケミカル、エ クソン等が製造するガソリン添加材を混ぜる等の多数の解決策が試みられている 。

ゼネラルモーターズに譲渡されたゼネラルモーターズのロチニスタ一部門の米国 特許第４，５３９，９６１号に記載されたマルチツク・インジェクタ・システム は、多数の燃料噴腓コーンを吸気口に設ける方法を示している。ペンデックスす なわち現在のアライドオートモーティブは、最近、吸気口に噴射された燃料の同 様の多噴霧コーンを提供するｒＤＡＫＡＪ噴射装置を発表しＩ；。これら再噴射 装置の形態は、ある程度、噴射装置の詰まりを防止し得るよう設計されている。

本発明は、エンジンにて燃焼させる燃料の全てに添加剤を注入したり、あるいは 個々の噴射装置の設計変更をしたりすることなく、装置の構成要素の比較的軽微 な改造により、燃料系統の状態を変化させ堆積物を著しく減少させる。本発明は 簡易であるため、既に製造した燃料噴射式の多数の内燃機関に容易に導入するこ とができる。

１東 （Ｄ発明の詳細な説明 本発明は、点火中断時、燃料レール（ポート燃料噴射装置に供給する多岐管）の 圧力が低下したならば、ポート燃料噴射装置の堆積物を著しく減少させることが できるという発見に基づいてなされたものである。本発明は、例えば、タンクに 取付けた燃料ポンプをバイパスさせることにより燃料圧力ラインの圧力を低圧戻 りライン又は燃料タンク内に戻すことによりポート燃料噴射装置より上流側の圧 力を減圧することによって上記目的を達成する事ができる。これは、点火が中断 しているときに開く各種のバイパス道あるいは分路、例えば、エンジンの作動中 、電磁石によって閉じた状態に保持される一方、火点の中断時、燃料圧力ライン を減圧させるノーマルオープン弁によって行うことができる。圧力は、点火の中 断後、５分以内に減少することが望ましく、より望ましくは３０秒以内、最も望 ましくは１０秒以内に減少するようにする。

この減圧を実現する特に簡単でかつ経済的な方法は、燃料装置の調圧装置を変更 することにより、例えば米国特許第４，５３９．９ｊ１号の第３図の構成要素５ Ｇ又は米国特許第４，３４７．ＱＳ号の構成要素２７．あるいは本出願の第１図 の構成要素４０のように、点火の中断に応答する真空装置、電磁石、その他のア クチュエータによって調圧装置が開放し又はバイパスする。燃料ラインの圧力は 、約１ＯｋＰａ以下に減圧することが望ましく、より望ましくは約５ｋＰａ以下 、最も望ましくは約１ｋＰａ以下にする。

（２）発明の利用性 本発明は、ポート燃料噴射装置上の堆積物を減少させることにより、燃料経済性 の低下、運動性の低下、排出物の増加及びヘジテイション及び過度の失速といっ ｔ；上述の問題点を回避し又は軽減する。

本発明は、特に自動車に使用するピストン式内燃機関に好適ではあるが、場合に よってはタービンエンジン、例えばバンケルのようなロータリーエンジン、ター ビンエンジン、等のように噴射装置を高温にする他のエンジンにも適用すること ができる。

図面の簡単な説明 第１図は、従来周知のポート燃料噴射システム用燃料系統の路線図である。

第２図は、西独のボッシュ社が製造するのと同様の周知の燃料噴射装置の断面図 である。

第３図は、第２図の詳細な断面図であり、特に厳しい公差が要求される構成要素 である噴射装置チップ、ビントル及びオリフィス及び、噴射装置の主表面上に堆 積する幾分かの堆積物を略図的に示す。

第４図は、噴射装置２０に直接接続した点を除いては周知の燃料調圧装置を示す 略図である。この図は、米国特許第１，５３９，９６１号の線に沿った略図であ り、調圧装置の内部部品は、今日生産される自動車に使用される部品と略同−で あると考えられる。

第５図は、噴射装置に直接接続されず、第１図に示すように取付けた同様の調圧 装置の略断面図である。

第６図は、燃料吸入ポートと連通ずる噴射装置を示す、周知のエンジンの断面図 である。

好適実施態様の説明 第１図は、周知のポート燃料噴射装置の燃料供給システムを示す。この第１図に おいて、自動車の燃料タンク１０は、タンク内に燃料ポンプ＋１を備えており、 このポンプ１１は、燃料圧力ライン１２に取付けられ、この圧力ライン１２は、 燃料フィルタ１３を介して可視ホースに連続し、交錯多岐管１５によって相互に 接続された２つの燃料レールＨに達している。各燃料レール目は、４つの燃料噴 射装置２０に接続されている。（このエンジンはｖ８でアリ、直列の４シリン、 ダが１つのレールを備えている。これは米国特許第４．５３ｊ、９６１号に示す ４つの噴射装置３６に接続されたレール２２と同様である。ｖ６燃料系統では、 本出願の第１図と略同様であり、この場合は各燃料レールが３つの噴射装置を備 えることになる。）各噴射装置は、噴霧円錐体３０から燃料を吸気ポーＨ９内に 噴霧し、このポート１９かも混合気は、弁３】を経て、燃焼室３２内に流入し、 点火プラグ３３によって点火され、ピストン３４を下方に駆動する。エンジンの 作動中、冷却液が冷却液ジャケット３５内を循環し、エンジン区域３６の温度を 約９０乃至１４４ｃｃの（２０，０乃至２１０’Ｆ）の範囲内に保つ。

燃焼圧力ライン１２は、その下流端が調圧装置４０（第４図に詳細に図示）に連 通している。調圧装置４０は、燃料戻りライン１６に排出し、このライン１６に より燃料は燃料タンクに戻る。調圧装置４０の圧力降下により、噴射装置２０に 燃料を供給する燃料圧力ライン１２内にて持続すべき圧力が決まる。この圧力は 、一般に約６９乃至６９１ｋＰｓ（１０乃至１０１００ｐｓｉｎの範囲内に維持 される。エンジンの作動中、より望ましくは＋７２乃至５Ｉ９ｋＰａ（２５乃至 ７ｓｓｉｎｇ）、及び最も望ましくは２７５乃至３２ＳｋＰｉ（４０乃至１７ｐ ｓｉＢ）とする。

従来のポート燃料噴射エンジンの場合、点火が中断すると、燃料ライン１２内の 圧力は、相当な時間、しばしば１時間以上、作動圧力より高い圧力に保たれる。

圧力は、はとんど噴射装置からシリンダ内に逃げる。

又、エンジンの運転が中断しているときに、第２の現象も生じる。すなわちジャ ケット３５を通る冷却液の流動は停止し、エンジン壁３６の温度が、９０乃至１ １０’ｃ（＋１９乃至２３０’Ｆ）まで著しく上昇する。

圧力が逃げる際に燃料を噴射装置のビントル領域内に押し出し、高温の吸気多岐 管３７との接触によって噴射装置のこのビントル領域が９０乃至１１０’（１９ ＋乃至２３０’Ｄの温度まで加熱され、これらにより有害な堆積物が生ずると考 えられている。

例Ａ−Ｄ （従来の燃料圧力ライン、点火中断後加圧状態に止まる。） 次ぎの説明中、各サイクルは、車台の動力計にて約１３マイルに相当し、以下に 示すようにして運転状態を模している。すなわちまず毎時５５マイルに加速し、 次いでこの速度を１５分間維持してエンジンを良く暖める。次いで減速して停止 させ、点火を中断する。その後、４５分間「ヒートソーク」状態を保ち、噴射装 置の構成要素に温度を蓄積させる。種々の手段、例えば第４図の調圧装置に取付 けた磁石手段、及び第１図のライン１２．１６間のバイパス路等により圧力を除 去することができる。

上述の如き燃料系統を有するＶ−８エンジンを第１表に掲げたように１８５乃至 ＋７５の試験サイクルにて試験し、試験サイクルＡ−Ｄの各シリーズ後、各噴射 装置１−８の流量を測定した場合の平均流量減少は８．８乃至１３％である。こ の平均流量減少は、それ自体運転性及び燃料経済性の悪化を認識させるに十分で ある。しかし、この作用は、試験された特定の噴射装置において流量を著しく絞 る（「ポート噴射装置の詰まり」）ことによりさらに著しくなる。例えば例Ｃの 噴射装置８では４３％、例Ａの噴射装置４では２２％、例りの噴射装置２では２ １％、例りの噴射装置７では１９％、及び例りの噴射装置８では２７％減少する 。こうした個々のシリンダの流量低下は、ひどい不点火の原因となる。

詰まったポート燃料噴射装置を調べると、噴射装置チップには第３図に示すよう に堆積物が堆積していることが分かる。これら堆積物は、こはく色のワンス状で あり、重さは微かである一方、個々の噴射装置を通る燃料の流量を絞り、上述の ような流速減少を生じさせる作用がある。

第１表（流量減少率） 試験 匹　サイクルＬ　ＬＬＬ　Σ　μ　Ｌ　見　平均流量減少Ａ　Ｈ５１３＋０．　 ６　２２．　８　６　１７　Ｂ　１１．３Ｂ　１７６　４　３　３１３　９　１ １２２１　ＬＩＣ１７５’ＩＯ，２，７１０１４８６４３１２，５Ｄ　’１７５ 　＋’０　２＋　ｊ　ｌ　０　１７　．１９　２７　Ｎ、０（点火中断と共に減 圧した本発明に依る圧力ライン）第■表は、上述のシステムを修正し、点火の中 断後直ちに調圧装置が解放し、燃料戻りライン（１６）内に流動するのを許容す ることにより燃料圧力ライン１２内の圧力を解放するようにした場合の流量減少 率を示す。平均流量減少は僅か３．０％であり、運転可能性を維持する許容値範 囲内にある。経験に依ると、個々のポート燃料噴射装置内の流量減少が約１０％ までは運転可能であることが分かっている。さらに望ましいことには、個々の噴 射装置を試験した結果、流量減少はｌ至約７％範囲であり、全て詰まりの許容限 界内にある。

第■表（流量減少率） 試験 ！　サイクル　ＬＬ３４　１　見　１　見　平均流量減少Ｅ　１７５　１　１　 ５　７　２　４　２　２　３．０変形例： 当業者なら本発明は上述の例及び説明にのみ限定されるものではなく、本発明か ら逸脱することなく様々な変形例及び応用が可能であることが理解できよう。例 えば、燃料圧力ラインの容積は、例えばベロウズによって増大させ、点火中断後 、圧力を低下させることができる。

本明細書において文献に言及することは、その文献に記載された特許又はその他 の文献資料を本明細書の一部に含ませることを明確にするためである。

ＦＩＧ、　４ 補正書の翻訳文提出書 昭和６３年　４月７３日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．狭い範囲の許容公差の噴射手段を有し、燃料源に接続した燃料ラインによっ て、前記噴射手段に前記燃料を加圧供給し、同噴射手段を経て内燃機関内に一定 量の燃料を供給するシステムにおいて、点火中断後、前記圧力ライン内の圧力を 低下させ、よって、前記噴射装置の構成要素上に堆積する有害な堆積物を減少さ せることを特徴とするシステム。
2. ２．エンジン点火が中断したときに前記噴射装置入口の燃料圧力を低下させるこ とを特徴とする、ポート燃料噴射装置の構成要素上に堆積する燃料堆積物の減少 方法。
3. ３．前記噴射装置が前記エンジンの燃焼室の約８ｃｍ（３インチ）内に位置決め されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のプロセス。
4. ４．前記ポート燃料噴射装置の前記構成要素の少なくとも一部分が、同噴射装置 を取付けたエンジンの停止中に８０℃（１７６°Ｆ）以上の温度に曝されること を特徴とする請求の範囲第１項に記載のプロセス。
5. ５． Ａ．燃料源と、 Ｂ．前記内燃機関内の燃焼室に燃料を供給する噴射装置と、 Ｃ．前記燃料源を前記噴射装置に接続する燃料圧力ラインと、 Ｄ．前記内燃機関の作動中、前記燃料圧力ラインを大気圧以上の所定の圧力に維 持する燃料ポンプと、Ｅ．前記内燃機関の作動中、前記燃料圧力ラインより低圧 にて作用し、前記噴射装置に流入しない燃料を前記噴射装置の領域から前記燃料 源に戻す燃料戻りラインと、 Ｆ．前記システム内に位置決めされ、前記燃料圧力ライン内の圧力を維持し、か つ制御する調圧手段と、Ｇ．前記内燃機関の点火中断後直ちに、前記燃料供給ラ イン内の圧力を低下させる減圧手段とを備え、よって、点火中断後直ちに、前記 燃料圧力ライン内の圧力を低下させるようにしたことを特徴とする、内燃機関用 燃料供給システム。
6. ６．前記滅庄手段が、前記内燃機関の点火中断に応答すると共に前記燃料圧力ラ インから圧力を逃がすように前記調圧手段をリセットし、もしくはバイパスする 要素を有することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。
7. ７．前記減圧手段が、前記内燃機関の点火中断に応答すると共に前記燃料圧力ラ インから圧力を逃がす弁付き分路を有することを特徴とする請求の範囲第５項に 記載の装置。
8. ８．圧力が前記燃料圧力ラインから前記燃料戻りラインに逃がされることを特徴 とする請求の範囲第７項に記載の装置。
9. ９．前記燃料圧力ラインからの圧力を前記燃料源に逃がすことを特徴とする請求 の範囲第７項に記載の装置。