JPH03111662A - 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〕 本発明は圧力バランス型の燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の燃料噴射装置の一例として、本出願人が実願平
１−１０１１号を以って提案したものがある。この装置
は、第一の一定流量供給手段によって一定流量の燃料が
戻される第一流路から、燃料計量手段によって吸入空気
流量に応じた燃料流量を計量して第二流路として分岐せ
しめ、燃料供給源へ戻すようになっており、この計量燃
料に応じて変化する第一流路の燃圧を、燃料噴射弁のダ
イアフラムによって下室と仕切られた上室へ印加し、上
室の圧力変動に応じて第三流路の一部を構成する上記下
室から燃料をマニホールドへ噴射させ、残りの燃料を、
第三流路から第二の一定流量供給手段を介して一定流量
として燃料供給源へ戻すように構成されている。このよ
うにして、吸入空気流量に応じた燃料噴射量が得られる
ようになっている。

又、流量は圧力差の平方根に比例し、放物線状の特性曲
線を描いて変化するが、下室の上流側で第三流路に設け
られたジェットの燃料流量に、予め一定流量を付加して
流しておくことによって、その曲線に関して流量が直線
的に変化する部分を取り出すことが出来る。このため、
燃料噴射量についても吸入空気流量の変化に対して直線
的に変化する部分を取り出すことかでき、吸入空気流量
に対する燃料噴射量の制御を正確にしかも広範囲に亘っ
て行なうことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこのような燃料噴射装置は、一定の燃料流量を循
環させるための一定流量供給手段を一文は二個配設する
必要がある等のために、製造コストが上昇するという問
題があった。

本発明はこのような課題に鑑み、製造コストの低置な圧
力バランス型の燃料噴射装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による燃料噴射装置は、ダイアフラムによって仕
切られている上室及び下室と、ダイアフラムに連動して
下室から燃料を噴射し得るバルブと、上室及び下室の燃
料の流入側に夫々設けられた同一径の第一及び第三ジェ
ットと、上室及び下室の燃料の流出側に設けられた同一
径の第二及び第四ジェットとから成る一又は二重上のブ
リッジ流路と、 上室に接続されていて吸入空気流量に応じた燃料流量を
上室から分割して流出させる単一の消費手段と、を備え
ている。

又消費手段は、ブリッジ流路に供給する又はブリッジ流
路から送り出される燃料の圧力を吸入負圧に応じて変化
させる燃圧レギュレータと、一定圧力の燃料を上室へ導
入し得る第一燃料通路の開口面積をエンジン回転数に応
じて制御する流入側電磁弁と、第二ジェットをバイパス
する第二燃料通路の開口面積をエンジン回転数に応じて
制御する消費側電磁弁と、から成っている。

〔作　用〕

同一圧力の燃料が、夫々入口側ジェットを通過して上室
及び下室へ流入し、出口側ジェットから夫々流出してい
て、吸入空気流量に応じた燃料流量が消費手段によって
上室から分割されて流出すると、上室の燃圧が低下して
下室の燃圧との差圧が生じ、ダイアフラムが王室側へ変
位してバルブが開弁し、吸入空気流量に応じた燃料が噴
射され、上室と下室の燃圧がバランスする。

エンジンの始動によって吸入負圧が燃圧レギュレータに
印加されると、これに応じた燃圧の燃料が第一及び第三
ジェット又は第二及び第四ジェットを経由してブリッジ
流路の上室及び下室に印加され、しかもエンジン回転数
によって決定される流入側及び消費側電磁弁の開口面積
を流れる各燃料流量は上室の燃圧によって変動し、両流
量の差が計量流量として上室から分割され、これによっ
て生じる上室と下室との差圧によってバルブが開弁じ、
下室から噴射される燃料量が、上述の計量流量と等しく
なって両室の圧力がバランスする。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて
説明する。

第１図において、１はポンプから送られる加圧燃料を一
定圧力Ｐ、に調整して送り出す定圧供給手段、２はこの
定圧供給手段ｌに接続されているブリッジ流路であり、
該流路２の下流側の燃圧Ｐｇは一定圧力に制御されてい
ない（但し一定圧力にしてもよい）。この流路２におい
て、３は上室４と燃料をマニホールドへ噴射し得る吐出
口５ａを備えた下室５とを仕切るダイアフラム、６はダ
イアフラム３に連結されていて吐出口５ａを開閉し得る
バルブ、７は上室４と定圧供給手段１とを連通していて
燃料Ｑ、を上室４内に流入せしめる第一ジェット、８は
上室４と燃料供給源とを連通していて燃料Ｑ２を上室４
から流出させて燃料供給源ヘリターンせしめ得る第二ジ
ェット、９は下室５と定圧供給手段１とを連通していて
燃料Ｑ、を下室５内に流入せしめる第一ジェット７と同
一径の第三ジェット、１０は下室５と燃料供給源とを連
通していて燃料Ｑ４を下室５から流出させて燃料供給源
ヘリターンせしめ得る第二ジェット８と同一径の第四ジ
ェットである。

１２は上室４と接続されていて吸入空気流量に応じた燃
料流量Ｑ、を計量して燃料供給源ヘリターンさせる消費
手段であって、この消費手段１２は吸入空気流量に応じ
た燃料流量Ｑ、を計量できるものであれば、どのような
ものでもよいが、その−例を第２図により説明する。

図中、１４は吸気管、１５はスロットルバルブ１６の上
流側に設けられたエアバルブであり、エアバルブ１５に
おいて、１７は大気圧Ｐ０が印加される大気室１８と負
圧室１９とを仕切るダイアフラム、２０はこのダイアフ
ラム１７に連結されていて吸気管１４と直交する方向に
進退して吸入空気が流れる開口２１の断面積を増減する
サクションバルブ、２２はサクションバルブ２０に穿設
されていて開口２１の空気流量に応じた負圧を負圧室１
９へ印加せしめる連通孔、２３はサクションバルブ２０
を吸気管１４内に進出する方向へ付勢するバネである。

２５はサクションバルブ２０と対向する位置に設けられ
ていてブリッジ流路２の上室４から燃料供給源へ燃料が
流れ得る燃料通路、２６は燃料通路２５に設けられた第
五ジェット、２７はサクションバルブ２０に連動して第
五ジェット２６に対して進退して燃料の燃料供給源への
戻し量を制御し得るニードル状のメータリングバルブで
ある。

従って吸気管１４の開口２１を流れる吸入空気流量が増
減すると、サクションバルブ２０が退き又は進出し、こ
れに連動するメータリングバルブ２７によって計量され
、燃料供給源に戻される燃料流量Ｑ、が増減することと
なり、吸入空気流量に応じた燃料流量Ｑ、が計量される
ものである。

本実施例は上述のように構成されており、次に作用を説
明する。

まず、消費手段１２によって計量され、燃料供給源へ戻
される燃料Ｑ１がＯの場合、定圧供給手段１を介してブ
リッジ流路２へ供給される燃圧Ｐ、の燃料の一部Ｑ１は
第一ジェット７を介して上室４へ流入し、燃料Ｑ２が第
二ジェット８を介してその下流側へ送り出される。そし
て残りの燃料Ｑ、は第三ジェット９を介して下室５へ流
入し、第四ジェットｌＯを介して燃料Ｑ４が送り出され
、Ｑ！とＱ４の合計流量が燃料供給源へ戻される。

この時、下室５の吐出口５ａはバルブ６によって閉塞さ
れており、燃料噴射量Ｑ、＝０である。

この場合、Ｑ、＝Ｑ、、Ｑ富＝Ｑ、となり、又、上室４
の燃圧をＰ　ｇ　を下室５の燃圧をＰ４とすると、 Ｑ、＝ｋｆ Ｑ！＝ｋｆ。

Ｑ１＝ｋｆ。

Ｑ４＝ｋｆ。

但し、ｋｆ は夫々 ｋｆ４ ｆＴゴー：Ｔ７ 　　　１ ｆＴ了ｍτ 、ｆｆ工＝ｖＴ ｋｆｌ、　　ｋｆ。

第一乃至第四ジェット７．８，９．１０の係数、であり
、第一及び第三ジェット７．９の谷径と第二及び第四ジ
ェット８．ＩＯの谷径は互いに等しいから、ｋｆｌ　＝
ｋｆ！、ｋｆ！　＝ｋｆ４となり、Ｐ、＝Ｐ、となる。

従って、Ｐ、＝Ｐ、の関係は、燃圧Ｐ、、Ｐ。

に影響を受けない。

そして吸入空気が検出され、消費手段１２によって吸入
空気流量に応じた燃料流量Ｑ、が計量され、上室４から
燃料供給源へ戻されると、上室４の燃圧Ｐ、が低下する
ため、下室５の燃圧Ｐ４との差圧ΔＰ＝　　（＝Ｐ４　
　ＰＩ）が生じてダイアフラム３は上室５側へ変位して
バルブ６を開弁せしめ、吐出口５ａから燃料Ｑ、が噴射
されて、下室５の燃圧Ｐ４は低下し、Ｐ、＝Ｐ、の状態
でＱ。

＝Ｑｂとなり、ダイアフラム３はバランス状態となる。

即ち、Ｐａ＝ＰＩであれば、Ｑ、＝Ｑ、となり、Ｑ＋　
　＝Ｑ！　　＋Ｑ、＝ｋｒｔ　　ｒ下回＝：ｖ了＋　ｇ
　。

Ｑｓ　　＝Ｑ４　　＋Ｑｂ　＝ｋ　ｆ　４　　　１　　
　２　　＋　Ｑｂであるから、Ｑ、＝Ｑｂとなる。

そして吸入空気流量の増減に応じて計量燃料Ｑ、及び燃
料噴射量Ｑｂが増減し、上室４と下室５はバランス状態
を維持する。

又、第３図に示すように、第一ジェット７の圧力損失（
ＰＩ　−Ｐｉ　’）とこのジェット７を通過する燃料流
量Ｑ、との関係を示す特性曲線に関し、消費手段１２に
よって分割される燃料Ｑ、と、Ｑ、によって生じる燃圧
ΔＰ３とは、第二ジェット８を通過して戻される燃料Ｑ
２　（＝ＱＱ、）が存在するために、−次比例関係に近
似した部分を取り出すことができる。そのため、計量制
度が良好で、広範囲な制御幅を備えることができ、一系
統の燃料計量機構によって自動車用等として十分なダイ
ナミックレンジを持たせることができる。

又、本実施例では、第二及び第四ジェット８゜１０を流
れる燃料Ｑ、、Ｑ、は上述の先行技術のように一定流量
でなくてもよく、例えば第４図に示すように変化する。

又ブリッジ流路２の上流側の燃圧Ｐ、は、本出願人が提
案した実願平１−９０１８８号や実願平１−９３７９２
号の燃料噴射装置のように変化させることは必要でもな
いので、一定流量供給手段や可変燃圧レギュレータ等は
不要となり、構成が簡素化される。

上述のように本実施例によれば、上述の先行技術と比較
して構造が簡単になり、製造コストを低置にすることが
できる。

尚、本発明は上述の如き単点式燃料噴射装置だけでなく
、多点式燃料噴射装置にも適用でき、その−例を第二実
施例として第５図に基づいて説明する。

図中、ブリッジ流路２はほぼ同一構造の他のブリッジ流
路２’、２’、２’と並列に接続され、しかも夫々各気
筒毎に配置されている。各上室４は単一の第一ジェット
７の下流側及び単一の第二ジェット８の上流側で夫々通
路２９ａ、２９ｂによって互いに接続され、又各下室５
は各第三ジェット９の上流側及び各第四ジェット１０の
下流側で夫々通路３０ａ、３０ｂによって互いに接続さ
れている。尚、第一ジェット７及び第二ジェット８は各
ブリッジ流路２毎に設けることも可能であるが、循環す
る燃料が増大して大容量のポンプが必要になり、ジェッ
ト数も増加する等製造コストの上昇を引き起こすので、
図示のように第一のブリッジ流路２のみに配設する構造
にするのが好ましい。

３１は第一実施例とは異なる消費手段を示すものであり
、この消費手段３１において、３２は吸入負圧（インテ
ークマニホールド負圧）Ｐ□に応じてブリッジ流路２．
２’、２’、２’へ供給する燃料の圧力Ｐ、を変化させ
る燃圧レギュレータであり、定圧供給手段１から燃料が
送り込まれる燃料室３３と吸入負圧Ｐ、が印加される圧
力室３４とがダイアフラム３５によって仕切られており
、ダイアフラム３５に連結されたバルブ３６によって燃
料室３３への燃料の流入量が調整される。３７は定圧供
給手段１とブリッジ流路２の上皇４とを連通する第一燃
料通路、３８はこの第一燃料通路３７に設けられていて
エンジン回転数に応じて開口り。の開口面積（デユーテ
ィ比）を増減せしめる（第６図参照）流入側電磁弁、３
９は第二ジェット８をバイパスする第二燃料通路、４０
はこノ第二燃料通路３９に設けられていてエンジン回転
数に応じて流入側電磁弁３８と同様に開口り。

の開口面積（デユーティ比）を増減せしめる（第６図参
照）消費側電磁弁、４１は入力されるエンジン回転数信
号に基づいて各電磁弁３８．４０のデユーティ比を決定
して作動制御せしめるＥＣＵである。

本実施例は上述のように構成されているから、エンジン
の始動により、吸入負圧Ｐ５が燃圧レギュレータ３２の
圧力室３４に印加され、吸入空気流量の増大に応じて吸
入負圧Ｐ６は小さくなり、各ブリッジ流路２．２’、２
’、２’へ供給される燃料の圧力Ｐ、は吸入負圧Ｐ１に
応じて増大する。

又その時のエンジン回転数によって流入側電磁弁３８及
び消費側電磁弁４０のデユーティ比が決定され（第６図
参照）、燃料流量Ｑｃが流入側電磁弁３８による開口Ｄ
６を流れて上室４へ流入し、又燃料流量Ｑ６が消費側電
磁弁４０による開口Ｄ４を流れて上室４から分割されて
燃料供給源へ戻される。ところが、燃圧Ｐ、が上昇して
第一ジェット７を通過する燃料Ｑ１が増大すると、上室
４の燃圧Ｐ、が上昇するから、流入側電磁弁３８のデユ
ーティ比は一定であったとしても、燃料流量Ｑ、は第７
図破線で示すように、開口り。の面積の大きさに応じて
燃圧Ｐ、の上昇につれて減少する。又上室４の燃圧Ｐ、
が上昇すると、消費側電磁弁４０のデユーティ比は一定
であったとしても、燃料流量Ｑ４は第７図実線で示すよ
うに、開口Ｄ４の面積の大きさに応じて燃圧Ｐ、の上昇
につれて増大する。そして流量曲線Ｑ。がＱ４より大き
い位置では上室４の燃圧Ｐ８は下室５の燃圧Ｐ４より大
きく、Ｑ、＝Ｑａの位置ではＰ、＝Ｐ４　、Ｑｃ＜Ｑｔ
の位置ではＰＩ　＜Ｐ４となり、Ｑ。＝Ｑａの位置の燃
圧Ｐ、（＝Ｐ、　、−）をエンジン始動時として燃圧Ｐ
、の使用範囲（Ｐ、□ｌ　ａ　　Ｐ　ａ□８）が定めら
れている。

従って、エンジン始動後、消費燃料流量Ｑ４は流入燃料
流量Ｑ。より増大し、その差Ｑ、−Ｑ。

（第７図斜線部分）が消費手段３１による計量燃料Ｑ、
とじて第二ジェット８の燃料流量Ｑ、とは別個に燃料供
給源へ戻されることになる。

ここで、エンジンに供給される空気流量は、エンジン回
転数とインテークマニホールドの空気密度との積に比例
し、しかも空気密度は圧力と代替えできる。従って、空
気流量に比例する要求燃料流量Ｑは、第８図に示すよう
に、吸入負圧Ｐ、に比例して増大し、且つその変化率（
ｄＱ／ｄＰ。

）がエンジン回転数に比例して設定されることになる。

一方計量燃料Ｑ、は流量ＱｃとＱａ、即ち吸入負圧Ｐ、
によって決定される燃圧Ｐ、とエンジン回転数とによっ
て定まるから、要求燃料流量Ｑに対応するものになる。

従ってエンジンの始動により燃圧Ｐ１がＰ、７．より増
大し、流量Ｑ、（＝Ｑ、−Ｑｃ）が計量されて上室４か
ら送り出されると、各ブリッジ流路２．２’　　　２’
、２’の上室４の燃圧Ｐ、は減少し、各下室５の燃圧Ｐ
、との差圧（ΔＰ、）が生じて各ダイアフラム３が上方
へ変位すると、各バルブ６は開弁して計量燃料Ｑ、に対
応する燃料Ｑ、が、各ブリッジ流路２．２′２’、２’
の下室５から夫々のマニホールドへ噴射され、下室５の
燃圧Ｐ４が低下して両室４．５の圧力がバランスする。

そして吸入空気流量が増大すると、吸入負圧Ｐ、は減少
して燃圧Ｐ、は増大し、流量Ｑ、及びＱ、はエンジン回
転数に応じた変化率（ｄＱ／ｄＰ、、、）によって増大
する。

第９図及び第１０図は本実施例に基づくシミュレートグ
ラフを示すものである。第９図においては、消費燃料流
量Ｑ　ｄ　＋　とこれに対応する流入燃料流量Ｑ　ｃ　
＋　とがほぼ直線的に変化しており、第１θ図において
は、計量流量Ｑａ＋　　（＝ＱｄＱｃ、）に基づく上室
４の燃圧Ｈｉの変化に応じて、燃料噴射量Ｑｂｌ　　（
＝Ｑａ、）がほぼ直線的に変化することが理解できる。

本第二実施例の場合、第一実施例とは異なって各ブリッ
ジ流路２．２’、２’、２’の上流側の燃圧Ｐａは変化
するようになっている。

第１１は燃圧レギュレータ３２とほぼ同一構造の燃圧レ
ギユレータ３２′を第一のブリッジ流路２の下流側に接
続した第二実施例の変形例であり、吸入負圧Ｐ、が小さ
くなると、その上流側の燃圧Ｐ、が上昇し、第二ジェッ
ト８及び第四ジェットｌＯの燃料流量Ｑ、及びＱ４が減
少し、上室４及び下室５の各燃圧Ｐ、、Ｐ、が上昇する
ようになっている。

尚、第一実施例における消費手段１２は多点式燃料噴射
装置にも採用でき、又第二実施例の消費手段３１は単点
式燃料噴射装置にも採用できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明に係る燃料噴射装置は、上室と下室が
ダイアフラムによって仕切られ、且つ各室に同一径の第
一及び第三ジェットと同一径の第二及び第四ジェットと
を設けたー又は二以上のブリッジ流路と、上室に接続さ
れた消費手段とを備えているから、一定流量供給手段を
配置する必要がない等構造が簡単になって、製造コスト
を低置にすることができる。しかも一系統による燃料噴
射量の計量機構によって精度良く制御できて、自動車用
等として十分なダイナミックレンジが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料噴射装置の第一実施例を示す
要部断面図、第２図は消費手段の要部断面図、第３図は
第一ジェットを通過する燃料流量と圧力損失の関係を示
す図、第４図はブリッジ流路から燃料供給源へ戻される
燃料Ｑ２十０１の変化を示す図、第５図は本発明による
燃料噴射装置の第二実施例を示す概略断面図、第６図は
流入側電磁弁と消費側電磁弁のエンジン回転数とデユー
ティ比の関係を示す図、第７図は流入側電磁弁と消費側
電磁弁の開口面積を変化させた場合の、燃圧Ｐ８に対す
る各開口の燃料流量Ｑｃ、Ｑ、を示す図、第８図は吸入
負圧Ｐ１とエンジン回転数に応じた要求燃料流量を示す
図、第９図及び第１０図はシミュレートグラフ、第１１
図は第二実施例の変形例を示す要部断面図である。 ２・・・・ブリッジ流路、３・・・・ダイアフラム、４
・・・・上室、５・・・・下室、６・・・・バルブ、７
・・・・第一ジェット、８・・・・第二ジェット、９・
・・・第三ジェット、ＩＯ・・・・第四ジェット、１２
．３１・・・・消費手段、３２・・・・燃圧レギュレー
タ、３７・・・・第一燃料通路、３８・・・・流入側電
磁弁、３９・・・・第二燃料通路、４０・・・・消費側
電磁弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイアフラムによって仕切られている燃料の上室
   及び下室と、前記ダイアフラムに連動して下室から燃料
   を噴射し得るバルブと、前記上室及び下室の燃料の流入
   側に夫々設けられた同一径の第一及び第三ジェットと、
   前記上室及び下室の燃料の流出側に夫々設けられた同一
   径の第二及び第四ジェットとから成る一又は二以上のブ
   リッジ流路と、 前記上室に接続されていて吸入空気流量に応じた燃料流
   量を上室から分割して流出させる消費手段と、 を備えた燃料噴射装置。
2. （２）前記消費手段は、ブリッジ流路に供給する又はブ
   リッジ流路から送り出される燃料の圧力を吸入負圧に応
   じて変化させる燃圧レギュレータと、一定圧力の燃料を
   前記上室に導入し得る第一燃料通路の開口面積をエンジ
   ン回転数に応じて制御する流入側電磁弁と、前記第二ジ
   ェットをバイパスする第二燃料通路の開口面積をエンジ
   ン回転数に応じて制御する消費側電磁弁と、から成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（１）に記載の燃料噴射
   装置。