JPH03172576A - Fuel supply device for internal combustion engine - Google Patents

Fuel supply device for internal combustion engine

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JPH03172576A
JPH03172576A JP31206789A JP31206789A JPH03172576A JP H03172576 A JPH03172576 A JP H03172576A JP 31206789 A JP31206789 A JP 31206789A JP 31206789 A JP31206789 A JP 31206789A JP H03172576 A JPH03172576 A JP H03172576A
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JP
Japan
Prior art keywords
fuel
exhaust
internal combustion
combustion engine
combustion chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP31206789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kakuro Kokubo
小久保 確郎
Masayoshi Oogoshi
大越 将良
Junichi Nishimura
純一 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

PURPOSE:To excellently perform the ignition and combustion of an air-fuel mixture as well as to improve the extent of cold startability by atomizing fuel after being subjected to ultrasonic vibration and simultaneously making a gas temperature in a combustion chamber go up by means of lowering the extent of exhaust efficiency, at a time when an internal combustion engine is started. CONSTITUTION:When an internal combustion engine 1 is started, a vibrator horn 24 is subjected to ultrasonic vibration with an ultrasonic wave generating means 22, and fuel is injected to this vibrator horn 24 from an injector 30, through which this fuel is atomized. Then this atomized fuel spray is mixed with air flowing in an intake manifold 16, and it is fed to the inside of a combustion chamber 6 through an intake port 8 with the opening of an intake valve 12. An air-fuel mixture is thereby easily ignited and combusted. Simultaneously with this, a throttle valve 19 is operated in the opening direction and exhaust flow in an exhaust manifold 17 is restricted, thereby increasing a residual gas in the combustion chamber 6. With this constitution, a gas temperature in the combustion chamber 6 is quickly raised to the specified temperature necessary for evaporation of the atomized fuel.

Description

【発明の詳細な説明】 の1 本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど
の内燃機関における燃料供給装置に関するものであり、
特に、内燃機関の低温始動性を向上させ、又低揮発性、
低セタン価燃料の始動を可能にするための始動時におけ
る内燃機関の燃料供給装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] No. 1 The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.
In particular, it improves the low-temperature startability of internal combustion engines, and also has low volatility and
The present invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine at the time of starting to enable starting with low cetane number fuel.

【東支滋I 従来、内燃機関の始動性を向上させるために、ガソリン
エンジンのような火花点火エンジンでは、気化器式燃料
供給装置を使用している場合には加速ポンプを、又、噴
射式燃料供給装置を使用している場合には噴射弁をそれ
ぞれ電子制御することにより始動時の供給燃料の増量を
図っている。叉、ディーゼルエンジンのような圧縮着火
エンジンではグロープラグなどの始動補助装置が使用さ
れている。
[Higashi Shiji I] Conventionally, in order to improve the startability of internal combustion engines, spark ignition engines such as gasoline engines use an accelerator pump when using a carburetor type fuel supply system, or an injection type fuel supply system. When a fuel supply device is used, each injection valve is electronically controlled to increase the amount of fuel supplied during startup. On the other hand, compression ignition engines such as diesel engines use starting aids such as glow plugs.

が ゛ しようと る これらの対策によって内燃機関の始動性は確保されるも
のの、低温時には始動に時間がかかり、又、HCエミッ
ションが増加するなどの問題があり、特に、ディーゼル
エンジンにおいては始動時の白煙が大きな問題となって
いる。
Although these measures that the company is trying to take ensure the startability of internal combustion engines, there are problems such as it takes time to start at low temperatures and an increase in HC emissions, especially in diesel engines. White smoke is a big problem.

更に、今日、内燃機関用の燃料として、従来のガソリン
、軽油以外に、ガソリンエンジン用燃料として灯油など
の低揮発性燃料及びアルコール燃料が、又、ディーゼル
エンジン用燃料として分解系軽油などの低セタン価燃料
の使用が望まれている。
Furthermore, today, in addition to conventional gasoline and diesel oil, low-volatile fuels such as kerosene and alcohol fuels are used as fuels for internal combustion engines, and low-cetane fuels such as cracked diesel oil are used as fuels for diesel engines. It is desirable to use high-quality fuel.

しかしながら、本発明者らの研究実験の結果によると、
従来の上記始動方法によっては、燃料として低揮発性燃
料或は低セタン価燃料を使用した場合にはエンジンの始
動が困難であることが分かった。
However, according to the results of research experiments conducted by the present inventors,
It has been found that, depending on the conventional starting method described above, it is difficult to start the engine when low volatility fuel or low cetane number fuel is used as fuel.

この解決策として超音波噴射弁を採用し、供給燃料を霧
化し、燃料の蒸発、着火の向上が試みられている。これ
によって、一般には始動性は向上するが、例えばアルコ
ール燃料、特にメタノールの低温始動限界は一部改善さ
れるものの、灯油その他の低揮発性、低セタン価燃料の
始動は困難である。
As a solution to this problem, attempts have been made to use ultrasonic injection valves to atomize the supplied fuel and improve fuel evaporation and ignition. Although this generally improves startability, for example, the low temperature starting limit of alcohol fuels, particularly methanol, is partially improved, it is difficult to start kerosene and other low volatility, low cetane number fuels.

従って、本発明の目的は、灯油などの低揮発性燃料、分
解系軽油などの低セタン価燃料の始動を可能とする内燃
機関の燃料供給装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel supply system for an internal combustion engine that enables starting with a low-volatility fuel such as kerosene or a low cetane number fuel such as cracked light oil.

本発明の他の目的は、アルコール燃料の低温始動限界を
改善する内燃機関の燃料供給装置を提供することである
Another object of the present invention is to provide a fuel supply system for an internal combustion engine that improves the cold start limit of alcohol fuels.

本発明の更に他の目的は、燃料として通常のガソリン、
軽油を使用した場合であっても、始動性、即ち、始動時
間の短縮、HCエミッションの減少などを可能とする内
燃機関の燃料供給装置を提供することである。
Still another object of the present invention is to use ordinary gasoline as fuel;
An object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine that enables startability, that is, shortening of starting time and reduction of HC emissions, even when using light oil.

を ゛ るための 上記諸口的は本発明に係る内燃機関の燃料供給装置にて
達成される。要約すれば本発明は、少な(とも内燃機関
の始動時において供給燃料を霧化するための超音波霧化
器と、燃焼室に供給された霧化燃料の蒸発を促進し着火
を容易にするために、始動時に、排気効率を低下させる
方向に排気系を制御する排気絞り機構とを有することを
特徴とする内燃機関における燃料供給装置である。
The above-mentioned aspects for achieving this are achieved by the fuel supply device for an internal combustion engine according to the present invention. In summary, the present invention provides an ultrasonic atomizer for atomizing supplied fuel at the time of starting an internal combustion engine, and an ultrasonic atomizer for atomizing fuel supplied to a combustion chamber and facilitating ignition by promoting evaporation of the atomized fuel supplied to a combustion chamber. This fuel supply device for an internal combustion engine is characterized in that it has an exhaust throttle mechanism that controls the exhaust system in a direction that reduces exhaust efficiency during startup.

好ましくは、排気絞り機構は、排気マニホルドに配設さ
れて排気マニホルドの排気流量を調整する絞り弁であり
、又、別法としては、該排気絞り機構は、排気マニホル
ドに併設された、排気流量を制限するバイパス管路を有
し、始動時には該バイパス管路を排気が流動するように
される。
Preferably, the exhaust throttle mechanism is a throttle valve disposed on the exhaust manifold to adjust the exhaust flow rate of the exhaust manifold, or alternatively, the exhaust throttle mechanism is a throttle valve disposed on the exhaust manifold to adjust the exhaust flow rate of the exhaust manifold. The exhaust gas is provided with a bypass line that restricts the exhaust gas flow through the bypass line during startup.

夫IW 次に、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置を図面に即
して更に詳しく説明する。
Next, the fuel supply system for an internal combustion engine according to the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図には、本発明を好適に具現化し得る通常のガソリ
ンエンジン1の一部が図示される。本実施例によれば、
シリンダ2とピストン4にて燃焼室6が形成され、該燃
焼室6には吸気孔8と排気孔10とが設けられる。又、
吸気孔8と排気孔lOとにはそれぞれ吸気弁12と排気
弁14とが配設され、吸気孔8に連通した吸気マニホル
ド16に超音波霧化器20が設けられている。
FIG. 1 shows a part of a conventional gasoline engine 1 in which the present invention can be preferably implemented. According to this embodiment,
A combustion chamber 6 is formed by the cylinder 2 and the piston 4, and the combustion chamber 6 is provided with an intake hole 8 and an exhaust hole 10. or,
An intake valve 12 and an exhaust valve 14 are provided in the intake hole 8 and the exhaust hole IO, respectively, and an ultrasonic atomizer 20 is provided in an intake manifold 16 communicating with the intake hole 8.

本実施例で、超音波霧化器20は、第2図に図示される
ように、例えばボルト締めランジバン振動子(BLT)
のような超音波振動発生手段22と、該超音波振動発生
手段22に接続された振動子ホーン24とを有する。本
実施例で振動子ホーン24は、ハウジング26を介して
吸気マニホルド16に取り付けられる。振動子ホーン2
4の先端部28は、拡径形、中空の切頭円錐形、ラッパ
形など、任意の形状とすることができる。
In this embodiment, the ultrasonic atomizer 20 is, for example, a bolted Langevin transducer (BLT), as illustrated in FIG.
The ultrasonic vibration generating means 22 has an ultrasonic vibration generating means 22, and a vibrator horn 24 connected to the ultrasonic vibration generating means 22. In this embodiment, the vibrator horn 24 is attached to the intake manifold 16 via a housing 26. Vibrator horn 2
The tip portion 28 of No. 4 can have any shape, such as an enlarged diameter shape, a hollow truncated conical shape, or a trumpet shape.

又、本実施例では、ハウジング26には超音波霧化器2
0に隣接して、該超音波霧化器20に燃料を供給するた
めのインジェクタ30が取り付けられる。インジェクタ
30からの燃料は、ハウジング26に形成された燃料供
給通路32を通って、超音波霧化器20の振動子ホーン
24の先端外周面に供給される。該インジェクタ30は
通常使用されているものでよく、その構成及び作用は当
業者には周知であるのでこれ以上の説明は省略する。
Further, in this embodiment, the housing 26 includes an ultrasonic atomizer 2.
An injector 30 for supplying fuel to the ultrasonic atomizer 20 is installed adjacent to the ultrasonic atomizer 20 . Fuel from the injector 30 is supplied to the outer peripheral surface of the tip of the vibrator horn 24 of the ultrasonic atomizer 20 through a fuel supply passage 32 formed in the housing 26 . The injector 30 may be a commonly used one, and its structure and operation are well known to those skilled in the art, so further explanation will be omitted.

上記構成において、少なくともエンジンの始動時におい
ては超音波発生手段22によって超音波振動している振
動子ホーン24へとインジェクタ30よりガソリンが噴
射されると、該ガソリンは振動子ホーン24によって微
粒化され、吸気マニホルド16内に噴射される。微粒化
されたガソリン噴霧体は、吸気マニホルド16内を流動
する空気流と混合され、吸気弁12が開とされた吸気孔
8を介して燃焼室6内へと吸入される。
In the above configuration, when gasoline is injected from the injector 30 into the vibrator horn 24 which is ultrasonically vibrated by the ultrasonic generating means 22 at least when starting the engine, the gasoline is atomized by the vibrator horn 24. , is injected into the intake manifold 16. The atomized gasoline atomized body is mixed with the air flow flowing in the intake manifold 16, and is drawn into the combustion chamber 6 through the intake hole 8 with the intake valve 12 opened.

本発明にて、燃料は、超音波霧化器20により平均粒径
60μm以下にまで微粒化される必要がある。
In the present invention, the fuel needs to be atomized by the ultrasonic atomizer 20 to an average particle size of 60 μm or less.

上記超音波霧化器20及びインジェクタ30は、エンジ
ンの始動時にのみ作動する始動専用の燃料供給手段であ
ってもよく、又、エンジン始動後においても燃料供給手
段として作動するものであっても良い。
The ultrasonic atomizer 20 and injector 30 may be a starting-only fuel supply means that operates only when the engine is started, or may operate as a fuel supply means even after the engine is started. .

更に、本発明によれば、少な(ともエンジンの始動時に
おいては、燃焼室6内に吸入されたガソリン噴霧体は、
燃焼室6内にて迅速に蒸発され、着火が容易な状態へと
もたらされる。
Furthermore, according to the present invention, the amount of gasoline atomized into the combustion chamber 6 is small (at the time of starting the engine,
It is quickly evaporated within the combustion chamber 6 and brought into a state where ignition is easy.

燃焼室6内にて速やかに微粒化燃料を蒸発せしめ、着火
を容易にする手段としては、燃焼室6内にヒータ(図示
せず)を配設することも考えられるが、最も好ましい方
法は、排気系に絞り機構を設け、始動時において、該絞
り機構により排気系を流動する排気流量を制限し、排気
効率を低下させ、これによって、燃焼室6内の残留ガス
を増大させ、この残留ガスによって燃焼室6内のガス温
度を、微粒化燃料の蒸発に必要な所定の温度にまで迅速
に上昇させることである。
As a means to quickly evaporate the atomized fuel in the combustion chamber 6 and facilitate ignition, it is possible to arrange a heater (not shown) in the combustion chamber 6, but the most preferable method is as follows. A throttling mechanism is provided in the exhaust system, and at the time of startup, the throttling mechanism restricts the flow rate of exhaust gas flowing through the exhaust system, reducing exhaust efficiency, thereby increasing the residual gas in the combustion chamber 6, and reducing the residual gas. This is to quickly raise the gas temperature in the combustion chamber 6 to a predetermined temperature necessary for evaporation of the atomized fuel.

この目的のための絞り機構は、第1図に図示するように
、排気孔に連通した排気マニホルド17に、バタフライ
弁のような絞り弁19を設けた構成にて達成される。つ
まり、始動時において、該絞り弁19を排気効率を低下
させる方向に作動し、排気マニホルド17の排気流量を
制限し、それによって、燃焼室6内の残留ガスを増大さ
せ、この残留ガスによって燃焼室6内のガス温度を迅速
に、高温にまで上昇させる。この方法は、燃焼室内にヒ
ータを配設して行う方法に比較すると、短時間に昇温か
可能であり、又、比較的安価な構造にて達成することが
できる。
A throttle mechanism for this purpose is achieved by providing a throttle valve 19 such as a butterfly valve in an exhaust manifold 17 communicating with an exhaust hole, as shown in FIG. That is, at the time of startup, the throttle valve 19 is operated in a direction that reduces exhaust efficiency, restricting the exhaust flow rate of the exhaust manifold 17, thereby increasing the residual gas in the combustion chamber 6, and using this residual gas to combust. The gas temperature in the chamber 6 is quickly raised to a high temperature. Compared to a method in which a heater is disposed within the combustion chamber, this method can raise the temperature in a shorter time and can be achieved with a relatively inexpensive structure.

本発明者らの研究実験の結果によると、始動時の絞り弁
19による排気流量の制限は、通常の排気流量の20〜
80%程度にまで減少させることにより良好な結果を得
ることができた。
According to the results of research experiments conducted by the present inventors, the restriction of the exhaust flow rate by the throttle valve 19 during startup is 20 to 20% of the normal exhaust flow rate.
Good results were obtained by reducing the amount to about 80%.

又、別法として、第3図に図示されるように、排気絞り
機構は、排気マニホルド17に併設してバイパス管路4
0を設け、始動時には、切換弁42にて、該バイパス管
路40を排気ガスが流動するように構成することもでき
る。バイパス管路40は、例えば制限オリフィス44な
どを備えており、燃焼室からの排気流量を通常に比較し
、制限する作用をなす。斯る構成にても、上述と同様の
効果を得ることができる。
Alternatively, as shown in FIG.
0, and the exhaust gas can be configured to flow through the bypass pipe 40 using the switching valve 42 at the time of startup. The bypass line 40 is provided with, for example, a restriction orifice 44, and has the function of normally comparing and restricting the exhaust flow rate from the combustion chamber. Even with such a configuration, the same effects as described above can be obtained.

免且立突1 以上の如くに、本発明によれば、内燃機関の始動時にお
いては、燃焼室に供給される燃料は、超音波振動により
微粒化されると共に、燃焼室内は十分にガス温度が高く
されるために、供給燃料は微粒化効果と相俟って、燃料
の蒸発、着火が著しく促進され、 (1)灯油などの低揮発性燃料、分解系軽油などの低セ
タン価燃料の始動が可能となる。
As described above, according to the present invention, when starting an internal combustion engine, the fuel supplied to the combustion chamber is atomized by ultrasonic vibration, and the gas temperature inside the combustion chamber is sufficiently increased. Due to this, together with the atomization effect of the supplied fuel, the evaporation and ignition of the fuel are significantly promoted. becomes possible.

(2)アルコール燃料の低温始動限界が改善される。(2) The low temperature starting limit of alcohol fuel is improved.

(3)燃料として通常のガソリン、軽油を使用した場合
であっても、始動性、即ち、始動時間の短縮、HCエミ
ッションの減少などが可能となる。
(3) Even when ordinary gasoline or light oil is used as fuel, it is possible to improve startability, that is, to shorten the starting time and to reduce HC emissions.

などの効果を有する。It has the following effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の燃料供給装置の一実施例を説明する
ガソリンエンジンの一部断面図である。 第2図は、本発明の実施に使用される超音波噴霧器の断
面図である。 第3図は、本発明の他の実施例を示すガソリンエンジン
の概略断面図である。 1:ガソリンエンジン 6:燃焼室 12:吸気弁 14:排気弁 16:吸気マニホルド 17:排気マニホルド 19:絞り弁 20:超音波霧化器 30:インジェクタ 40:バイパス管路 1 区 へ 手 続 補 正 書 (方式) %式%()
FIG. 1 is a partial sectional view of a gasoline engine illustrating an embodiment of the fuel supply device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of an ultrasonic atomizer used in the practice of the present invention. FIG. 3 is a schematic sectional view of a gasoline engine showing another embodiment of the present invention. 1: Gasoline engine 6: Combustion chamber 12: Intake valve 14: Exhaust valve 16: Intake manifold 17: Exhaust manifold 19: Throttle valve 20: Ultrasonic atomizer 30: Injector 40: Bypass pipe 1 Procedural amendment letter to district ( method) % formula % ()

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)少なくとも内燃機関の始動時において供給燃料を霧
化するための超音波霧化器と、燃焼室に供給された霧化
燃料の蒸発を促進し着火を容易にするために、始動時に
、排気効率を低下させる方向に排気系を制御する排気絞
り機構とを有することを特徴とする内燃機関における燃
料供給装置。 2)排気絞り機構は、排気マニホルドに配設されて排気
マニホルドの排気流量を調整する絞り弁である請求項1
記載の内燃機関の燃料供給装置。 3)排気絞り機構は、排気マニホルドに併設された、排
気流量を制限するバイパス管路を有し、始動時には該バ
イパス管路を排気が流動するようにした請求項1記載の
内燃機関の燃料供給装置。
[Claims] 1) An ultrasonic atomizer for atomizing supplied fuel at least when starting an internal combustion engine, and for promoting evaporation of the atomized fuel supplied to the combustion chamber and facilitating ignition. 1. A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising: an exhaust throttle mechanism that controls the exhaust system in a direction that reduces exhaust efficiency during startup. 2) Claim 1, wherein the exhaust throttle mechanism is a throttle valve disposed in the exhaust manifold to adjust the exhaust flow rate of the exhaust manifold.
Fuel supply device for the internal combustion engine described. 3) The fuel supply for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust throttle mechanism has a bypass pipe that is attached to the exhaust manifold and limits the flow rate of the exhaust gas, and the exhaust gas flows through the bypass pipe during startup. Device.
JP31206789A 1989-11-30 1989-11-30 Fuel supply device for internal combustion engine Pending JPH03172576A (en)

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