JPH0312224B2

JPH0312224B2 -

Info

Publication number: JPH0312224B2
Application number: JP57030872A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Atago; Toshio Manaka
Original assignee: JIDOSHA KIKI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: JIDOSHA KIKI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1991-02-19
Also published as: JPS58148267A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車の吸気路に設置した燃料噴射装
置に係り、特に、絞り弁の上流側に設置した低圧
型の燃料噴射装置に関するものである。

絞り弁の上流側に設置した低圧型の燃料噴射装
置は、米国特許第4149496号、4186708号で公知と
なつているが、これは吸気筒の内面に向けて燃料
を噴射衝突させるものである。しかしこの方式は
噴霧状の燃料が吸気筒の内面で再び集合して液滴
化し、エンジンに供給される混合気の濃度が変動
し易いという問題点をもつていた。

この問題点を改善するために噴射燃料を絞り弁
に衝突させることが試みられていた。第１図は従
来のエンジン運転システムの一例を示すブロツク
図である。エンジン１の複数気筒に接続した吸気
マニホールド２はスロツトルチヤンバ３に接続
し、スロツトルチヤンバ３内の絞り弁４に向つて
燃料噴射弁５から燃料は噴射されている。スロツ
トルチヤンバ３の上流側に設けたバイパス空気路
には空気流量計６が設置され、スロツトルチヤン
バ３の上端はエアクリーナ７に連通している。な
お、エンジン１で燃焼した排気ガスは排気管１４
を通つて放出される。

燃料噴射弁５には燃料ポンプ９およびフイルタ
を介して燃料タンクの液体燃料が供給されてお
り、制御回路８よりの制御信号によつて開弁時間
比は制御される。即ち、噴射燃料量はデユーテイ
制御される。また、燃料噴射弁５の余分の燃料は
燃圧差調整弁１０を介して燃料タンクに戻される
ので、燃料噴射弁５に供給される液体燃料は運転
状態の如何にかかわらず所定圧となつている。な
お、このように絞り弁４の上流側に設置する場合
はエンジンの吸入負圧変動の影響が少いので燃料
を噴射する空間の圧力変動が少く、この点からし
ても燃料噴射量の精度が良好である。

制御回路８にはエンジン１のクランク回転数計
の信号、空気流量計６の信号、エンジン１の冷却
水温度計１６の信号、排気ガス中のO₂濃度を測
定するO₂センサ１５の信号およびアイドルスイ
ツチ１１の信号等が入力され、その運転状態に好
適な燃料を供給するように燃料噴射弁５を開弁さ
せるデユーテイ信号を出力している。また、クラ
ンク回転数計は配電器１３内に併設されている
が、制御回路８の出力信号を点火コイル１２を介
して配電器１３に供給し、エンジン１の点火時期
を制御している。なお、アイドルスイツチ１１は
絞り弁レバーが接触する場合に出力し、アイドル
運転中であることを制御回路８に知らせている。

第２図は第１図の制御回路８のブロツク図で、
第１図と同じ部分には同一符号を付している。冷
却水温度計１６よりの信号であるT_EMPと、バツ
テリ電源電圧VBおよび空気流量計６の信号HW
はＩ／OLSIのＡ／Ｄ変換器でデイジタル化され、
配電器１３よりの回転数信号RPMは入力回路IO
に直接入力される。これらの価はCPUで計算さ
れて運転状態に適した値が求められてROMに記
憶され、必要に応じて読み出されてＩ／OLSIの
OOを介して燃料噴射弁（INJ）５に供給する。
また、DIOよりの信号で燃料ポンプ９をオン−オ
フさせると共に、アイドルスイツチ１１等のスイ
ツチ類を切換えた時はDIOに信号を送つている。
なお、DIOはデイスクリートIOを示す。

第３図は第１図のスロツトルチヤンバ３の拡大
断面図である。空気流量計６はベンチユリ部１８
とベンチユリ部１８の上流側とに開口を有するパ
イパス空気路１９中に設置され、燃料噴射弁５は
絞り弁４に向つて燃料を噴射するようにスロツト
ルチヤンバ３に斜めに装着されている。

このように構成すると、燃料噴射範囲１７は絞
り弁４の開度が変化しても絞り弁４の略全面を常
にカバーしているので、噴射燃料の全てを絞り弁
４に衝突させることができる。また、絞り弁４の
開度が小さいときは噴射燃料量は少く絞り弁４を
流下した燃料を微粒化できるので、均一濃度の混
合気を作つてエンジン１に供給されるが、絞り弁
４の開度が大きく噴射燃料量が多い場合は、衝突
した燃料が液滴となつて絞り弁４より落下し、エ
ンジン１に供給する混合気の濃度を大きく変化さ
せる。したがつて、絞り弁４の開度に比例して排
気ガス中のCO量が間欠的に大きくなり、運転性
を悪化させると共に燃料を浪費し、更に排気ガス
中の有害成分を増加させるという欠点を生じてい
た。即ち、スロツトルチヤンバ３の内面に燃料を
噴射させる場合に比べて低速運転時の性能は改善
されたが、中高速運転域では殆んど改善されてい
ない。

第４図は発明者等が試作し実験したスロツトル
チヤンバの断面図で、第３図と同じ部分には同一
符号を付してある。このスロツトルチヤンバ３は
ベンチユリ部１８を横向きにして燃料噴射弁５を
絞り弁４の真上に設置したものである。即ち、燃
料噴射弁５の中心軸と吸気路の中心とを一致させ
て絞り弁４の上方から燃料を噴射させたものであ
るが、図のごとく噴霧の周辺部が吸気路壁に衝突
している。また、この噴霧はエンジンの吸気量が
増加するにしたがつて、即ち、絞り弁開度が大き
くなるにつれて噴霧拡がり角θ′は吸気流に押され
て次第に縮少する。

第７図は第３図および第４図の燃料噴射手段に
よる燃焼特性の差を比較して示す線図で、横軸は
絞り弁開度を示し、縦軸は排気ガス中のCO量を
一酸化炭素計の振れ幅（％）で示している。実線
Ｄは第３図の燃料噴射弁５を斜めに設置したもの
で、この場合は絞り弁４の開度が増すと排気ガス
中のCO量が急増する。これは絞り弁４に衝突し
た燃料の滴下が盛んになり、エンジンへの燃料供
給が断続するためである。

一方、破線Ｅは第４図の場合であり、絞り弁４
の開度が増すにつれて吸気流によつて噴霧拡がり
角θ′が自動的に縮少し、絞り弁４の投影面積の変
化に追従するので、一定絞り弁開度以上になると
エンジンに供給する混合気の均一度は向上する。
即ち、低速運転時の吸気路壁面への燃料吹き着け
を防止すれば、一般に良好な結果が得られること
を示している。

本発明は絞り弁開度に関係なく常に好適な混合
気を供給することができる燃料噴射装置を提供す
ることを目的とし、エンジンに供給する空気量を
制御する絞り弁と、この絞り弁の上流側の吸気路
に上記空気量に見合つた燃料を噴射する燃料噴射
弁とを有する燃料噴射装置において、上記燃料噴
射弁の燃料出口に噴射燃料に旋回力を与え、上記
燃料噴射弁よりの噴射燃料の拡がりの中心軸と同
心の円環状をなし、かつ、上記噴射燃料が直接上
記吸気路壁に衝突しないように拡がる燃料分布を
発生させるスワラーを設け、上記燃料噴射弁より
の噴射燃料の拡がりの中心軸と上記吸気路の中心
軸とを一致させてなることを特徴とすることを特
徴とするものである。

第５図は本発明の一実施例であるスロツトルチ
ヤンバの断面図で、第３図、第４図と同じ部分に
は同一符号を付してある。この場合は噴射燃料に
旋回力を与えるスワラー２０を装着した燃料噴射
弁５を吸気路の中心軸と同軸とし、その燃料噴射
範囲１７は吸気路壁に噴霧燃料が直接衝突しない
位置に設置してある。また、燃料噴射弁５はベン
チユリ部１８を形成する部材の中央に取り付け、
着脱を容易にしている。

第６図ａは第５図の燃料噴射弁の拡大断面図で
あり、第６図ｂは第６図ａのＸ−Ｘ断面図であ
る。スワラー２０は燃料噴射弁５の噴出孔とオリ
フイス２２との間に装着され、多条のねじれ溝が
噴射燃料に旋回性を与えている。オリフイス２２
に対向する球を下端に固定した弁体２１はコイル
２３の中央孔の所まで伸びており、コネクタ２４
を介してコイル２３に通電すると弁体２１を上昇
させて開弁する。弁体２１を収容している室には
所定圧に加圧された液体燃料が供給されているの
で、弁体２１が上昇して開弁した時はスワラー２
０を介して噴出孔より環状の噴霧を放出させるこ
とになる。

第６図ｂにおいて、中央部Ａおよび周辺部Ｃに
は燃料噴霧は存在しないでＢの部分だけに存在し
ており、この関係は燃料圧が一定であるので噴射
燃料量には無関係で常時成立している。即ち、噴
射燃料量の多少は燃料噴射弁５を作動させるデユ
ーテイ（開弁時間比）によつて定まるだけであ
る。なお、絞り弁４の上流に燃料噴射弁５を設置
してあるので、エンジンの吸入負圧変動の影響を
受けることが少く燃料噴射範囲の変動も少いとい
う利点をもつている。

第８図は絞り弁の開度変化時の投影と第６図ｂ
の燃料噴霧存在域を重ねて画いた説明図である。
棒状の絞り弁軸に固定された絞り弁４は開度0゜の
時は環状の噴霧と同心の円形であるが、開度が
20゜、40゜、60゜と大きくなるにしたがつて横方向が
縮少した楕円状の投影となる。

上記の関係を第５図で説明すると、燃料噴射範
囲１７は不変であるが絞り弁４の傾斜が増加する
ので絞り弁４に衝突しないで通過する燃料量が次
第に増加することを示している。即ち、第８図に
戻ると絞り弁開度20゜までは噴射燃料のすべてが
絞り弁４に衝突し、その周辺部より吸気流に伴わ
れて均一な混合気となる。この場合は比較的吸気
量は少いが絞り弁４と吸気路壁面との狭い隙間を
通るので吸気流速は大きく、絞り弁４の周囲より
溢れる燃料流を微粒化するのに好都合である。し
たがつて、第７図のＤ線の左半分のようにCO計
の振れ幅は小さい。

しかるに絞り弁開度が40゜、60゜に増加すると、
第８図で明瞭なごとく斜線で示す燃料噴霧の存在
域が絞り弁４の投影よりはみ出す量が急増する。
特に絞り弁開度が60゜の場合は絞り弁４に衝突す
る噴射燃料量は全体の1/5程度となり、他の大部
分の噴霧は吸気流と混合して好適な混合気をエン
ジンに直接供給することになる。

このことは第７図の破線Ｅの右半部と同じよう
な結果を生じることになり、絞り弁４の全開まで
好適な混合気を供給することができる。

第８図に示した結果を総合すると、第７図の実
線Ｆに示すように絞り弁開度の如何にかかわらず
CO計の振れ幅を小さく抑えることが可能となる。
また、絞り弁開度が大きくなるにしたがつて燃料
噴射弁５の開弁時間比が大きくなるので燃料噴霧
の質も向上安定して連続流に近くなり、各気筒へ
の燃料分配性に支障を来すことはなく、燃料供給
の応答性も向上するという利点も生じている。即
ち、全運転域において好適な混合気をエンジンに
供給できることになる。

本実施例の燃料噴射装置は、スワラーを備えた
燃料噴射弁を吸気路の中心軸上に同軸に、かつ、
その燃料噴射範囲は低開度の絞り弁内となるよう
な位置に設置することによつて、絞り弁の低開度
の時は噴射燃料のすべてを絞り弁に衝突飛散させ
て微粒化し、絞り弁の開度が増加した場合は燃料
噴霧の衝突量を減少させて大部分を素通りさせる
ことにより、すべての運転域で好適な混合気を供
給し、運転性と燃料消費性を向上させると共に排
気ガス中の有害成分を減少させることができると
いる効果が得られる。

本発明は燃料噴射装置は、絞り弁開度の如何に
かかわらず常に好適な混合気をエンジンに供給で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエンジン運転システムの一例を
示すブロツク図、第２図は第１図の制御回路のブ
ロツク図、第３図は第１図のスロツトルチヤンバ
の拡大断面図、第４図は従来試みられた他のスロ
ツトルチヤンバの断面図、第５図は本発明の一実
施例であるスロツトルチヤンバの断面図、第６図
は第５図の燃料噴射弁の拡大断面図と燃料噴射状
態の説明図、第７図は燃料噴射手段による燃焼特
性の差を比較して示す線図、第８図は絞り弁の開
度変化時の投影と第６図ｂの燃料噴霧存在域とを
重ねて画いた説明図である。１…エンジン、２…吸気マニホールド、３…ス
ロツトルチヤンバ、４…絞り弁、５…燃料噴射
弁、６…空気流量計、７…エアクリーナ、８…制
御回路、９…燃料ポンプ、１０…燃圧差調整器、
１１…アイドルスイツチ、１２…点火コイル、１
３…配電器、１４…排気管、１５…O₂センサ、
１６…冷却水温度計、１７…燃料噴射範囲、１８
…ベンチユリ部、１９…バイパス空気路、２０…
スワラー、２１…弁体、２２…オリフイス、２３
…コイル、２４…コネクタ。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジンに供給する空気量を制御する絞り弁
と、この絞り弁の上流側の吸気路に上記空気量に
見合つた燃料を噴射する燃料噴射弁とを有する燃
料噴射装置において、上記燃料噴射弁の燃料出口
に噴射燃料に旋回力を与え、上記燃料噴射弁より
の噴射燃料の拡がりの中心軸と同心の円環状をな
し、かつ、上記噴射燃料が直接上記吸気路壁に衝
突しないように拡がる燃料分布を発生させるスワ
ラーを設け、上記燃料噴射弁よりの噴射燃料の拡
がりの中心軸と上記吸気路の中心軸とを一致させ
てなることを特徴とする燃料噴射装置。