JPH02196162A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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〕 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

圧縮空気を用いて燃料を噴射させるために二ドルによっ
て電磁的に開閉制御させるノズル口を具備し、ノズル口
からニードルに沿って延びる圧縮空気通路をニードル周
りに形成してこの圧縮空気通路を圧縮空気源に連結し、
圧縮空気通路内に開口するノズル室を設けてノズル室の
奥部に燃料噴射弁の噴口を配置し、噴口からニードルに
向けて燃料を噴射した後にニードルを開弁させることに
より噴射燃料を圧縮空気と共にノズル口から噴射せしめ
るようにした燃料噴射弁、いわゆるエアブラスト弁が公
知である（特表昭６３−５００３２３号公報参照）、こ
のエアブラスト弁では低圧の圧縮空気を用いて噴射燃料
の良好な微粒化を確保することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらエアブラスト弁の圧縮空気供給系、例えば
エアブラスト弁に供給される圧縮空気の圧力を予め定め
られた圧力に調整する圧力調整器、またはエアブラスト
弁に圧縮空気を供給するニアコンプレッサ等の異常によ
り、圧縮空気通路内に供給された燃料をノズル口から噴
出せしめるのに必要な空気圧が得られなくなる場合があ
る。この場合には、ノズル口から燃料を噴出できなくな
り、一方、圧縮空気通路内には所定時期毎に燃料が供給
されるため、圧縮空気通路内に燃料が蓄積し、圧縮空気
通路から溢れ出た燃料が圧縮空気源に流入するという問
題がある。

〔課題を解決するため手段〕

上記問題点を解決するため本発明によれば、圧縮空気通
路の一端にノズル口を形成し、圧縮空気通路内に供給さ
れた燃料を、圧縮空気通路内に供給された圧縮空気によ
って、ノズル口から噴射せしめるようにした燃料噴射装
置において、圧縮空気通路内に供給された圧縮空気の圧
力が予め定められた期間以上予め定められた圧力以下の
場合、圧縮空気通路内への燃料の供給を禁止せしめるよ
うにしている。

〔作　用〕

圧縮空気通路内に供給された圧縮空気の圧力が予め定め
られた期間以上予め定められた圧力以下の場合、圧縮空
気通路内への燃料供給が禁止される。

〔実施例〕

第２図および第３図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、
５は一対の給気弁、６は給気ポート、７は一対の排気弁
、８は排気ボート、９は点火栓を夫々示す。シリンダヘ
ッド３の内壁面上には排気弁７側の給気弁５周縁部と弁
座間の開口を給気弁５の全開弁期間に亘って閉鎖するマ
スク壁１０が形成される。従って給気弁５が開弁すると
新気が矢印Ａが示されるように排気弁７と反対側から燃
焼室４内に流入する。一対の給気弁５の間に位置するシ
リンダヘッド３の内壁面上にはエアブラスト弁２０が配
置される。

第４図はエアブラスト弁２０の一部断面側面図を示す、
第４図を参照すると、エアブラスト弁２０のハウジング
２１内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔２２が形成
され、このニードル挿入孔２２内にニードル挿入孔２２
よりも小径の二ドル２３が挿入される。ニードル挿入孔
２２の一端にはノズル口２４が形成され、このノズル口
２４はニードル２３の先端部に形成された弁部２５によ
って開閉制御される。このノズル口２４は燃焼室４内に
配置される。また、ニードル２３にはスプリングリテー
ナ２６が固定され、このスプリングリテーナ２６とハウ
ジング２１間には圧縮ばね２７が挿入される。この圧縮
ばね２７のばね力によりノズル口２４は通常ニードル２
３の弁部２５によって閉鎖される。弁部２５と反対側の
ニードル２３の端部には可動コア２８が圧縮ばね２９の
ばね力により常時当接せしめられており、ハウジング２
１内には可動コア２８を吸引するためのソレノイド３０
とステータ３１が配置される。

ソレノイド３０が付勢されると可動コア２８がステータ
３１に向けて移動し、その結果ニードル２３が圧縮ばね
２７のばね力に抗してノズル口２４の方向に移動するの
でノズル口２４が開口せしめられる。

一方、ハウジング２１内には円筒状をなすノズル室３２
が形成される。ノズル室３２の一端３２ａは圧縮空気流
入通路３３に連通せしめられ、ノズル室３２の他端３２
ｂは圧縮空気流出通路３５を介してニードル挿入孔２２
内に連通せしめられる。

ノズル室３２内には燃料噴射弁３６の噴口３７が配置さ
れ、更にこの噴口３７はノズル室３２内の一端３２ａと
他端３２ｂとの間に位置する。第４図に示されるように
圧縮空気流出通路３５はまっすぐに延びている。噴口３
７は圧縮空気流出通路３５の軸線上に配置され、噴口３
７からは圧縮空気流出通路３５の軸線に沿って広がり角
の小さな燃料が噴射される。圧縮空気流出通路３５はノ
ズル口２４方向に向けてニードル挿入孔２２に対して斜
めに延びており、ニードル挿入孔２２に対し２０度から
４５度をなしてニードル挿入孔２２に斜めに接続される
。

第１図には本実施例の全体構成図を示す、第１図を参照
すると、４０はインテークマニホルド、４１はサージタ
ンク、４２はエアクリーナ、４３はサージタンク４１と
エアクリーナ４２とを連結する給気管を夫々示す。給気
管４３の途中には、上流側から順次エアフローメータ４
４、スロットル弁４５および機械式過給機４６が設けら
れる。

エアクリーナ４２とエアフローメータ夕４４の間の給気
管４３から導管４７が分岐され、この導管４７は、ニア
コンプレッサ４８の吸入口４８ａに連絡される。一方、
ニアコンプレッサ４８の吐出口４８ｂは、圧縮空気流入
通路３３に接続される。このニアコンプレッサ４８はベ
ル１−５６を介して機関によって駆動され、エアブラス
ト弁２０に圧縮空気を供給する。圧縮空気流入通路３３
の途中には圧力調整器４９が設けられ、圧力調整器４９
は戻し管５０を介して、導管４７の給気管４３への、開
口とエアフローメータ４４との間の給気管４３に連通さ
れる。圧力調整器４９ば、圧縮空気流入通路３３内の圧
縮空気圧力が所定圧力を越えると、戻し管５０を介して
圧縮空気を放出し、圧縮空気流入通路３３内の圧縮空気
圧力を予め定められた圧力に調節する。サージタンク４
１内にはスタータインジェクタ５７が配置される。スタ
ータインジェクタ５７は電子制御ユニット６０により制
御され、通常は機関始動時に駆動されてインテークマニ
ホルド４０および給気ポート６に向けて燃料を噴射する
。スタータインジェクタ５７から噴射された燃料はイン
テークマニホルド４０および給気ボート６杏流れる間に
良好に霧化され、機関始動時において良好な混合気を形
成して機関始動性を向上せしめることができる。

エアブラスト弁２０のソレノイド３０および燃料噴射弁
３６は電子制御ユニッｔ−６０に接続されて電子制御ユ
ニット６０の出力信号により制御される。電子制御ユニ
ット６０はディジタルコンピュータからなり、双方向性
バス６１により相互に接続されたＲＯＭ（リードオンメ
モリ）６２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６３、
ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６４、入力ポートロ５お
よび出力ポートロ６を具備する。エアフローメータ４４
は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電
圧はＡＤ変換器６７を介して入カポ−［・６５に人力さ
れる。エアブラスト弁２０近傍の圧縮空気流入通路３３
には、圧縮空気流入通路３３内の圧縮空気圧に比例した
圧力電圧を発生ずる圧力センサ５１が取付けられ、この
圧力センサ５１の出力電圧は、ＡＤ変換器６Ｂを介して
入力ポートロ５に入力される。また、シリンダブロック
１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温
センサ５２が取付けられ、この水温センサ５２の出力電
圧はＡＤ変換器６９を介して入力ポートロ５に入力され
る。更に、入力ポートロ５には、機関回転数を表す出力
パルスを発生するクランク角センサ５３が接続される。

一方、出力ポートロ６は対応する駆動回路７０　、７１
および７２を介してスタータイジェクタ５７、エアブラ
スト弁のソレノイド３０および燃料噴射弁３６に接続さ
れる。

再び第４図を参照してニードル挿入孔２２、ノズル室３
２および圧縮空気流出通路３５は圧縮空気流入通路３３
を介してニアコンプレッサ４８（第１図参照）に連通し
ている。従ってこれらニードル挿入孔２２、ノズル室３
２および圧縮空気流出通路３５内に圧縮空気で満たされ
ている。この圧縮空気中に噴口３７から圧縮空気流出通
路３５の軸線に沿って燃料が噴射される。第４図に示さ
れるように圧縮空気流出通路３５がニードル挿入孔２２
に斜めに接続されているので噴射燃料の大部分は弁部２
５近傍のニードル２３周りのニードル挿入孔２２内に達
する。このとき一部の燃料は圧縮空気流出通路３５の内
壁面およびノズル室３２の内壁面上に付着する。次いで
ソレノイド３０が付勢されるとニードル２３がノズル口
２４を開弁する。このとき弁部２５近傍に噴射燃料が集
まっているのでニードル２３がノズル口２４を開弁する
や否や燃料と圧縮空気が共にノズル口２４から燃焼室４
内に噴出する。また、ニードル２３がノズル口２４を開
弁すると圧縮空気が圧縮空気流入通路３３からノズル室
３２内に流入し、次いで圧縮空気流出通路３５を経てノ
ズル口２４に向かうために圧縮空気流出通路３５の内壁
面およびノズル室３２の内壁面上に付着した燃料が圧縮
空気流によって運び去られ、ノズル口２４から噴出せし
められる。従ってニードル２３が開弁するや否や噴射燃
料の全てがノズル口２４から噴出せしめられ、次いでこ
れらの全噴射燃料の噴出が完了すると圧縮空気のみがノ
ズル口２４から噴出せしめられる。次いでソレノイド３
０が消勢されてニードル２３がノズル口２４を閉弁する
。従ってニードル２３が閉弁せしめられる直前には空気
のみがノズル口２４から噴出せしめられている。

次に本実施例の動作を説明する。第５図には４気筒内燃
機関における圧力センサ５１によって検出される圧縮空
気流入通路３３内の圧力Ｐの変化を示す。（イ）時点に
おいて第１気筒のエアブラスト弁２０のノズル口２４が
開弁せしめられ、これによってノズル口２４から燃料が
圧縮空気と共に噴出せしめられる。このため圧縮空気流
入通路３３内の圧力Ｐは一時的に低下し、基準圧力Ｐ０
より低下する。この基準圧力Ｐ０はエアプラスト弁２０
内に供給された燃料をノズル口２４がら噴出せしめるの
に必要な最小圧縮空気圧力である。

続いて（ロ）時点で第１気筒のエアブラスト弁２０のノ
ズル口２４が閉弁せしめられ、ノズル口２４からの圧縮
空気の噴出が停止せしめられる。

このため圧縮空気流入通路３３内の圧力Ｐは圧力調節器
４９によって調節される予め定められた圧力Ｐ、まで上
昇する。この圧力ＰＭは基準圧力Ｐ６より高い圧力であ
る。続いて、第３気筒、第２気筒および第４気筒の順に
夫々のエアブラスト弁２０のノズル口２４が開弁せしめ
られてノズル口２４から燃料が噴射される。このように
エアブラスト弁２０が正常に動作している場合には圧力
Ｐが基準圧力Ｐ０より低くなるのはノズル口２４が開弁
している短時間である。ところが例えば、ニアコンプレ
ッサ４８の圧縮不良、ニアコンプレッサ駆動ベルト５６
の切断、または圧力調整器４９の故障等により圧縮空気
流入通路３３内の圧力ＰがＰ０以下となった場合、エア
ブラスト弁２０内に供給された燃料をノズル口２４から
噴射することができない。一方、燃料噴射弁３６からは
所定時期毎に圧縮空気流出通路３５に向けて燃料が噴射
されるため、ニードル挿入孔２２および圧縮空気流出通
路３５内に燃料が蓄積し、さらに蓄積すると圧力調整器
４９および戻し管５ｏを介して給気管４３まで燃料が流
れ込む恐れがある。

そこで第５図のように、圧力ＰがＰ０以下の状態が予め
定められた時間Ｌ０継続すると圧縮空気供給系に異常が
生じたと判定して、燃料噴射弁３６からの燃料噴射を禁
止せしめる。これによってエアブラスト弁２０内に燃料
が蓄積して燃料が溢れ出すことを防止することができる
。また、この場合燃料噴射弁３６からの燃料噴射を禁止
すると共に、スタータインジェクタ５７を駆動せしめて
スタータインジェクタ５７から燃料を噴射せしめる。

これによってエアブラスト弁２ｏからの燃料噴射を停止
しても、機関の運転を続行することができる。さらに、
エアブラスト弁２ｏのソレノイド３０への通電を禁止し
てノズル口２４の開弁を禁止する。これによって、燃焼
室４内の混合気が圧縮空気流入通路３３、圧力調整器４
９および戻し管５０を介して給気管４３に流入すること
を防止できる。

第６図には異常を判定し、異常時にエアブラスト弁２０
を制御するためのルーチンを示す。このルーチンは５０
ｍ５ｅｃ毎の割込みによって実行される。まずステップ
８０において、圧力センサ５１によって検出された圧縮
空気流入通路３３内の圧力ＰがＰ０以下か否か判定され
る。ステップ８゜で否定判定された場合、すなわちＰ＞
Ｐｏのとき、ステップ８１に進みカウンタＣを０にリセ
ットした後本ルーチンを終了する。一方、ステップ８゜
で肯定判定された場合、すなわちＰ≦Ｐ０のとき、ステ
ップ８２に進みカウンタＣがインクリメントされる。ス
テップ８３ではＣ≧２０が否が判定される。否定判定さ
れた場合、すなわちＣ＜２０のとき何もせず本ルーチン
を終了する。一方肯定判定された場合、すなわちＣ≧２
０のとき、ステップ８４に進みエアブラスト弁２０の燃
料噴射弁３６の開弁が禁止される。すなわち、Ｐ≦Ｐ０
の状態が２０　Ｘ　５０ｍ５ｅｃ以上継続されるとエア
ブラスト弁２０への圧縮空気供給系に異常があると判断
して燃料噴射弁３６からの燃料供給が禁止される。

次いでステップ８５でエアブラスト弁弁２０のソレノイ
ド３０への通電が禁止され、ステップ８６でスタータイ
ンジェクタ５７が駆動されてスタータインジェクタ５７
から連続的に燃料が噴射されることとなる。

（発明の効果〕 燃料噴射弁の圧縮空気供給系に異常が生じ、圧縮空気通
路内に供給される圧縮空気の圧力が予め定められた圧力
以下の状態が続いた場合、圧縮空気通路内への燃料の供
給が禁止されるため、圧縮空気通路内に燃料が蓄積され
ることはな（、従って燃料が圧縮空気通路内から溢れ出
るおそれもない

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体構成図、第２図はシリン
ダヘッド内壁面の底面図、第３図は２す・イクル機関の
側面断面図、第４図はエアブラスト弁の一部側面断面図
、第５図は圧縮空気流入通路内の圧力変化を示す線図、
第６図は異常を判定するだめのフローチャートを示す。 ２０・・・エアブラスト弁、 ２２・・・ニードル挿入孔、 ２４・・・ノズル口、　　３３・・・圧縮空気流入通路
、３５・・・圧縮空気流出通路、 ３６・・・燃料噴射弁、　５１・・・圧力センサ、６０
・・・電子制御ユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮空気通路の一端にノズル口を形成し、該圧縮空気通
   路内に供給された燃料を、該圧縮空気通路内に供給され
   た圧縮空気によって、前記ノズル口から噴射せしめるよ
   うにした燃料噴射装置において、前記圧縮空気通路内に
   供給された圧縮空気の圧力が予め定められた期間以上予
   め定められた圧力以下の場合、前記圧縮空気通路内への
   燃料の供給を禁止せしめるようにした内燃機関の燃料噴
   射装置。