JPH03281981A

JPH03281981A - 内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JPH03281981A
Application number: JP8449790A
Authority: JP
Inventors: Masami Endo; 正己遠藤; Kazuyoshi Namiyama; 和義浪山; Makoto Yoneda; 誠米田
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-12

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、ガソリン、灯油等の低揮発性燃料、分解系軽
油等の低セタン価燃料、またはアルコール燃料を使用す
る火花点火式エンジンに係わり、特に、電子制御燃料噴
射弁と超音波振動部材を使用する方式に適用される内燃
機関の燃料供給装置に関する。

［従来の技術］従来、内燃機関の吸気管に超音波霧化装置を配設し、燃
料を微粒化し吸入空気と混合させてエンジンに混合気を
供給する方式が知られている。例えば、特開昭５３−１
４０ｉＥｔ号公報においては、吸気管通路内に燃料供給
装置と超音波振動子を配設し、吸入空気と超音波振動子
により得られる超微粒化燃料との混合を良好にする方式
が知られている。

一方、例えば、吸気管に燃料を供給するガソリンエンジ
ンにおいては、吸気管内での燃料流速が空気流速よりも
遅いため、加速時にシリンダ内混合気が希薄化（リーン
スパイク）シ、加速のもたつきを生じる。このため、気
化式においては始動増量機構を設け、また、電子制御燃
料噴射弁を使用する方式においては、燃料の加速増量を
行っている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来の方式においては、超音波霧化
装置は、数十８２以上の周期で燃料を間欠的に供給して
も、得られる噴霧は噴射率が下がった連続に近いものと
なり燃料が管壁に付着してしまったり、燃料を要求する
期間内に供給できないという問題を有している。特に高
出力エンジンにおいては、低外気温でのエンジン始動時
および低速から急加速するピックアップ時に、混合気の
搬送速度が低下し、所望の出力が得られないという問題
を有している。また、エンジンの加速時においては、燃
料の一部が１サイクル遅れて供給されるため、加速の応
答性が悪いという問題を生じる。

一方、間欠噴霧を得るために間欠的に超音波振動をさせ
る超音波霧化装置が知られているが、電源がオンされて
から超音波振動子ホーンが定常加振状態に立ち上がるま
でに時間がかかり、内燃機関のようなサイクルにおいて
は、燃料の供給サイクルに超音波の加振が追随できない
という問題を有している。

本発明は、上記問題を解決するものであって、超音波霧
化装置を用いて間欠噴霧を達成することにより、吸気管
内壁面へ付着する燃料の低減を図ると共に、同一サイク
ル内での燃料供給の応答性を向上させることができる内
燃機関の燃料供給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］そのために本発明の内燃機関の燃料供給装置は、エンジ
ン１の吸気管４内に配設される超音波振動部材１０と、
該振動部材の霧化部１２に燃料を供給する燃料噴射弁９
と、該燃料噴射弁９の駆動信号に同期して所定時間、前
記振動部材１０に高振幅の超音波振動を付与し、その後
は前記振動部材１０に低振幅の超音波振動を付与する振
幅設定手段と、前記霧化部１２周辺の流速を増大させる
エアアシスト流１７を形成する手段とを有することを特
徴とする。

なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするた
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が何ら限定されるものではない。

［作用］本発明においては、燃料の噴射が行われている間は、超
音波振動部材に高振幅の超音波振動を付与させ、燃料の
供給が行われていない間は、低振幅の超音波振動を付与
させ、低振幅の加振状態では、超音波振動が付与されて
いるが、霧化部で液が付着しても微粒化には至らない状
態を作る。さらに、燃料供給中に霧化部周辺の空気流の
速度を増大させてエアアシスト流を形成するようにして
、液膜をエアの圧力によって絞りこんで微粒化面に早く
液を送り液膜形成を促進することになる。

［実施例コ以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の内燃機関の燃料供給装置の１実施例を
示す構成図である。

火花点火エンジン１は、シリンダ２、ピストン３、吸気
管４、排気管５、吸気弁６、排気弁７を有し、吸気管４
側にスロットル弁８が配設されると共に、その下流側に
燃料噴射弁９および超音波振動部材１０からなる超音波
霧化装置１１が取付けられている。超音波振動部材１０
の一端側には霧化部１２が形成され、他端側には電気・
音響変換素子１３が設けられている。また、吸気管４の
途中にはエアポンプ１４が接続され、入口にはエアフィ
ルタ１５が設けられている。

第２図に示すように、超音波振動部材１０の先端側には
、拡径部１２ａ１　縮径部１２ｂ、１２ｃを有するバッ
ト型形状を有し、霧化部１２を形成している。なお、霧
化部１２の形状はバット型形状が最も効果的であるが、
これに限定されるものではなく、先端にいくに従い外径
が拡大する拡径型、階段状に形成されるもの、その他周
知の形状のものが採用される。

次に第３図および第４図により、本発明の内燃機関燃料
供給方法について説明する。第３図は制御系の構成図、
第４図は制御のタイミングチャートを示す図である。

第３図において、２１は電子制御装置であり、図示しな
いエンジン回転数、スロットル開度、冷動水温度等の入
力信号を演算処理し、インジェクタＴＴＬ信号、すなわ
ち第４図（ａ）に示すように、所定時間Ｔ１ｍ５のハイ
レベル信号を燃料噴射弁９に出力し、超音波振動部材１
０の霧化部１２に燃料を間欠的に供給する。燃料噴射弁
９においては、　（ｂ）に示すように、開弁および閉弁
動作が遅れるため、Ｔ２　ｍｓ−Ｔ３　ａｓの間、燃料
を噴射する。

同時に、インジェクタＴＴＬ信号は、振幅設定回路２２
に送られ、　（Ｃ）に示すように、これと同期してＴ４
ｗａｓ時間、ハイレベルの超音波振幅信号を作成する。

この超音波振幅信号は、電圧制御回路２３に送られ、こ
こで超音波振幅信号がハイレベルのときには超音波振動
が高振幅になる電圧とし、超音波振幅信号がローレベル
のときには超音波振動が低振幅になる電圧とし、これを
高周波発振回路２４に出力し、電気・音響変換素子１３
を駆動させるものである。

そして、最終的に（ｄ）に示すように、超音波振動部材
１０においては、燃料供給が行われている間は、高振幅
で超音波振動を付与させ、燃料の供給が行われていない
間は、低振幅で超音波振動を付与させる。この低振幅の
加振状態では、超音波振動が付与されているが、霧化部
で液が付着しても微粒化には至らない状態となる。供給
される燃料の殆どは高振幅時に微粒化される。また、電
源はオフされていないため、次の高振幅による超音波振
動の立ち上がり時間を短縮させることができる。従って
、超音波振動を連続的に付与したままで、その振幅を変
化させて間欠的に供給される燃料を微粒化し、噴霧を間
欠に行うことができる。

なお、実験結果によれば、燃料噴射弁印加パルス幅ＴＩ
を最大５１１ｓ、　　ハイ振幅を２４〜２６μｍ１０一
振幅を４〜５μｍとしたとき、燃料噴射弁印加パルス幅
ＴＩに無関係に、ハイ振幅を５　ｍｓだけ保持すること
が必要であり、これより長いと噴霧の切れが悪化し、短
いと微粒化が悪化することが確認された。

さらに、本発明においては、上記燃料供給中にエアポン
プ１４を駆動し、霧化部１２周辺の空気流の速度を増大
させてエアアシスト流１７を形成するようにしている。

これを第５図により説明すると、エアアシスト流１７が
ない場合には、燃料噴射弁から供給される液膜は、Ａに
示すように存在し、重力と超音波振動の作用により微粒
化面Ｃに送り込まれるが、エアアシスト流１７を作用さ
せると、液膜がエアの圧力によってＢに示すように絞め
られ微粒化面Ｃに早く液が送り込まれるため、液膜形成
が促進されることになる。

第８図および第７図は、本発明に係わる実験結果を示し
、縦軸は微粒化された燃料の噴射割合を、横軸は燃料噴
射弁９に開弁パルスが印加されてからの時間経過を示し
ている。また、エアアシスト流がない場合の吸気速度は
５　ｍ　／　５ｅｅ１　　エアアシスト流を形成した場
合の吸気速度は８ｍ／ｓｅｅとし、燃料供給サイクルは
ｌＯＨ２で、燃料噴射弁の開弁時間は、第６図において
は２　ｌｌ５１　第７図は５ｇ＋ｓである。

図において、ＵＳＯは霧化部１２に燃料を環状の通路を
介して供給するタイプであり、ＵＳＤは霧化部１２に燃
料を直接供給するタイプであり、ＵＳＶは燃料を直接供
給すると共に上記可変振幅の制御を行うタイプであり、
ＵＳＤ−ＡおよびＵＳＶ−Ａはさらにエアアシスト流１
７を作用させるタイプである。

第８図は上記実験結果をまとめたものである。

図中、（）内の数値はＵＳＤに対する短縮時間を示して
いる。噴霧終了時間を８０％および９０％割合で見た場
合、ＵＳＶ−Ａ（直接噴射、可変振幅およびエアアシス
ト）を採用することにより、噴霧終了時間が最も短く、
噴射遅れおよび間延びの問題が改善されることが判明し
た。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種
々の変更が可能である。

例えば、上記実施例においては、燃料噴射弁により燃料
を間欠的に供給するようにしているが、少量の燃料を連
続的に供給しても振幅を可変にすることにより間欠霧化
が可能である。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、超音波霧化装置を用いて
直接噴射、可変振幅およびエアアシスト方式を採用する
ことにより、噴射遅れおよび間延びの問題を改善して間
欠噴霧を達成し、吸気管内壁面へ付着する燃料の低減を
図ると共に、同一サイクル内での燃料供給の応答性を向
上させることができる。また、低振幅で超音波振動を付
与させる分だけ駆動電力を低減させることができる。

さらに、微粒化可能な一定振幅で連続的に加振させる場
合に比較して、本発明の場合、燃料が振動子ホーンに衝
突するときの振幅が小さいため、衝突による燃料の飛び
散りが少なく良好な微粒化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の燃料供給装置の１実施例を
示す構成図、第２図は第１図における霧化部の拡大図、
第３図は制御系の構成図、第４図は制御のタイミングチ
ャートを示す図、第５図はエアアシスト流の作用を説明
するための図、第６図、第７図および第８図は本発明に
係わる実験結果を説明するための図である。１・・・エンジン、４・・・吸気管、９・・・燃料噴射
弁、１０・・・超音波振動部材、１２・・・霧化部、１
７・・・エアアシスト流、２２・・・振幅設定回路。出　願　人　　東燃株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンの吸気管内に配設される超音波振動部材
と、該振動部材の霧化部に燃料を供給する燃料噴射弁と
、該燃料噴射弁の駆動信号に同期して所定時間、前記振
動部材に高振幅の超音波振動を付与し、その後は前記振
動部材に低振幅の超音波振動を付与する振幅設定手段と
、前記霧化部周辺の流速を増大させるエアアシスト流を
形成する手段とを有することを特徴とする内燃機関の燃
料供給装置。