JPH04124464A - 内燃機関の燃料霧化促進装置 - 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】 １粟上生程里豆互 本発明は、燃料噴射電気着火方式内燃機関において、燃
料噴射弁より噴射された燃料の霧化を促進させる装置に
関するものである。

皿米肢歪 吸気通路に絞り弁を有し、該絞り弁より吸気弁寄りに燃
料噴射弁を配設した従来の燃料噴射電気着火方式内燃機
関においては、第１図に図示するように、絞り弁０１の
上流側吸気通路０２と燃料噴射弁０３とにバイパス通路
０４を形成し、絞り弁上流側吸気通路０２の吸気圧と、
これより低圧の絞り弁下流側吸気通路０５の吸気圧の圧
力差でもって、吸入空気を燃料噴射弁０３から噴射され
た噴射燃料に吹き付け、燃料の霧化を促進させていた（
特開平２−１３６５６０号公報第１８図参照）。

”しよ゛と　る 第１図に図示された従来の燃料霧化促進装置では、バイ
パス通路０４に流量制御弁０６を設け、このバイパス通
路０４を流れる吸入空気量を制御できるように構成して
も、絞り弁開度が充分に開くと、絞り弁を挟んだ吸気通
路の上下流部分間の圧力差が小さくなり、バイパス通路
０４より燃料噴射弁０３近傍へ噴出される空気流量が低
下し、充分な霧化が期待できない場合がある。

このような不具合を解消するために、前記特開平２−１
３６５６０号公報の第１図に図示するように、バイパス
通路に空気ポンプを介装したものがあったが、構成が複
雑となり、コスト高となる欠点があった。

るための　　および 本発明は、このような難点を克服した内燃機関の燃料霧
化促進装置の改良に係り、吸気通路に絞り弁を有し、該
絞り弁より吸気弁寄りに燃料噴射弁を配設した燃料噴射
電気着火方式内燃機関において、該燃料噴射弁の噴射口
近傍および排気ガス通路を相互に連通ずる連通路と、該
連通路に介装された流量制御弁を備えたことを特徴とす
るものである。

本発明は、前記したように構成されているので、前記流
量制御弁が開放された状態では、前記排気ガス通路を流
れる排気ガスが前記連通路および流量制御弁を介して前
記燃料噴射弁の噴射口近傍に噴出され、該燃料噴射弁よ
り噴射された燃料は微粒化される。

また本発明では、高温高圧の排気ガスを噴射燃料に向か
って噴射させているため、絞り弁の開度が大きい状態で
も、噴射燃料は充分に霧化される。

１差■ 以下、第２図ないし第３図に図示された本発明の一実施
例について説明する。

自動二輪車に搭載される図示の４サイクルガソリンエン
ジン１では、シリンダブロック２の上端にシリンダヘッ
ド３が一体に結合され、シリンダブロック２に設けられ
たシリンダ４にピストン５が摺動自在に嵌装され、シリ
ンダ４の頂部にはシリンダブロック２とシリンダヘッド
３とピストン５とで燃料室６が画成されている。

またシリンダヘッド３には、２対の吸気ボート７と排気
ボート８とが形成されて、各吸気ボート７および排気ボ
ート８は、吸気口９および排気口１０を介してそれぞれ
燃焼室６に開口され、各吸気口９および排気口１０にそ
れぞれ吸気弁１１および排気弁１２が設けられており、
吸気弁１１、排気弁１２は図示されないクランクシャフ
トの半分の回転数で駆動される動弁カムにより開閉され
るようになっている。

さらに吸気ボート７および排気ボート８にそれぞれ吸気
管１３および排気管１４が接続され、吸気管１３内には
絞り弁１５が介装されるとともに、これより吸気ポート
７寄りに燃料噴射弁１６が設けられている。

さらにまた燃料噴射弁１６は、第３図に図示されるよう
に、燃料噴射口１７に中心線を合致させて接離自在に弁
体１８が配設され、この燃料噴射口１７の外周に同心状
に空気噴出口１９が形成され、この空気噴出口１９は連
通管２０を介して排気管１４に接続され、連通管２０に
流量制御弁２１が介装されている。

しかして燃料噴射弁１６の弁体Ｉ８は図示されないコン
トロールユニットによって４サイクルエンジン１の運転
状況に応じて進退自在に駆動され、燃料噴射弁１６から
の燃料噴出量が調整されるようになっている。

第２図ないし第３図に図示の実施例は前記したように構
成されているので、４サイクルガソリンエンジン１の稼
働状態では、流量制御弁２１が開放されておれば、排気
ボート８および排気管１４内で大気圧以上に加圧された
排気ガスが、排気管１４より連通管２０を介してガス噴
出口１９へ流れ、ガス噴出ロエ９より噴出して、燃料噴
射弁１６の燃料噴射口Ｉ７から噴射される燃料に吹き付
けられ、この噴射燃料は霧化される。

そして絞り弁１５が全開または全開に近い状態で、吸気
管１３内における絞り弁１５から下流側の吸気圧力が絞
り弁１５から上流側の吸気圧力に比べてそれ程低くなく
てその圧力差が小さくても、排気管１４内の排気ガスの
圧力が吸気管１３内の絞り弁１５より下流側の吸気圧力
に比べて著しく高くて、その圧力差が大きいため、燃料
噴射弁１６の燃料噴射口１７から噴射される燃料に対し
排気ガスが勢い良く吹き付けられ、噴射燃料は充分に霧
化される。

また噴射燃料に吹き付けられる排気ガスは、吸気管１３
を流れる吸入空気に比べ高温に加熱されているため、燃
料噴射弁１６の燃料噴射口１７から噴射される噴射燃料
の霧化が促進される。

さらに４サイクルエンジン１の運転状況に応じて流量制
御弁２１の開度が適宜調節されるようになっているため
、どのような状況においても、噴射燃料の霧化を高い水
準に維持することができる。

第２図ないし第３図に図示の実施例では、燃料噴射弁１
６は図示されないコントロールユニットによって制御さ
れるようになっているが、第４図に図示するような一定
差圧で開くチエツク弁２２を連通管２０に介装してもよ
く、この実施例では、どのような状態でも、吸気管１３
より排気管１４へ吸気が流れることが阻止される。

また第５図に図示するように連通管２０の排気管寄りに
排気チャンバー２３を設け、これより吸気管寄りの連通
管２０にリード弁２４と開度調整弁２５を介装してもよ
く、該実施例では、第４図に図示の実施例と同様に、吸
気管１３より空気噴出口１９を介して排気管１４への吸
気の流れを阻止できるとともに、排気管１４より空気噴
出口１９を介して吸気管１３への排気ガスの流量を調整
することができる。

さらに第６図に図示するように本発明の燃料霧化促進装
置を構成することもできる。

第６図に図示の実施例では、連通管２０にダイアフラム
型排気ガス再循環制御弁２６を介装するとともに、連通
管２０におけるガス噴出口Ｉ９および排気ガス再循環制
御弁２６間部分と、吸気管１３における絞り弁１５より
上流部分とをバイパス管２８で接続し、吸気管１３より
連通管２０へのみ吸気を流すことができるチエツク弁２
９をバイパス管２８に介装する。

また吸気管１３における絞り弁１５より上流部分に吸気
圧力導入管３０の一端を接続するとともに吸気圧力導入
管３０の他端に吸気圧力センサ３１を接続し、３方分岐
部に絞り部３２を設けたＰ、ジヨイント３３をこの吸気
圧力導入管３０に介装し、Ｐ、ジヨイント３３の第３分
岐部に排気ガス再循環制御ツルイド弁３４および管３７
を介して排気ガス再循環制御弁２６のダイアフラム室２
７に接続し、排気ガス再循環制御ツルイド弁３４の弁室
３６にフィルタ３８を接続し、吸気圧力導入管３０にお
けるＰ。ジヨイント３３から吸気圧力センサ３１の部分
にフィルタ３９を接続する。

さらに、コントロールユニット４１は、４サイクルエン
ジン１の回転数Ｎｅ、絞り弁１５の絞り開度θｔｈ、　
４サイクルエンジン１の冷却水温度θＷおよび外気温度
θ、ならびに絞り弁工５より下流側の吸気管１３内の吸
気負圧Ｐ、の各信号を受信するとともに、排気ガス再循
環制御弁２６のダイアプラムのストロークを検出するス
トロークセンサ４０の信号を受信し、これらの受信パラ
メータを基にし、水温が一定の温度以下の場合には、ツ
ルイド３５を通電させて弁室３６を開放し、水温が一定
温度以上の場合には、第８図に図示の制御マツプに従う
ように排気ガス再循環制御ツルイド弁３４のツルイド３
５に制御信号を適宜送信し、排気ガス再循環制御ツルイ
ド弁３４を断続的に開閉し、この開放期間と閉塞期間の
比率を適宜制御するようになっている。

第６図に図示の実施例は前記したように構成されている
ので、エンジン始動後、冷却水温度θＷが一定温度以下
の場合には、燃焼温度が低く、ＮＯＸ発生は少ない状態
であり、ツルイド３５は通電されたままとなって排気ガ
ス再循環制御ツルイド弁３４の弁体は上方に引上げられ
、排気ガス再循環制御ツルイド弁３４の弁室３６には絞
り弁１５より上流側の吸気管１３内の吸気圧はフィルタ
３８からの大気圧に希釈され、排気ガス再循環制御弁２
６のダイアフラム室２７内の圧力が上昇して、排気ガス
再循環制御弁２６が閉塞され、排気ガス再循環が抑制さ
れる。

このように冷却水温度θＷが低くしてＮＯＸ発生が少な
い状態では、排気ガス再循環の必要性が少なく、絞り弁
１５を挟んだ吸気管１３の上流側と下流側との圧力差が
大きい場合のみ、チエツク弁２９が開放されて新気のみ
が燃料噴射弁１６の空気噴出口１９に供給される。

そして冷却水温度が例えば６０°Ｃ以上に上昇し、ＮＯ
Ｘが発生し易い状態になると、第８図に図示の制御マツ
プに従って、コントロールユニット４１は動作する。

すなわち、エンジン回転数ＮｅがＮ１以下のアイドリン
グ状態では、ツルイド３５への通電が停止されて、排気
ガス再循環制御ツルイド弁３４の弁体は下方へ下げられ
、排気ガス再循環制御ツルイド弁３４の弁室３６には大
気圧が導入されずに、絞り弁１５より上流側の吸気管１
３内の吸気圧が導入され、この吸気圧はフィルタ３９よ
りＰＥジヨイント３３を介して流入する空気により希釈
されて幾分上昇しく排気ガス再循環制御弁２６が閉塞し
、排気管１４内の排気ガスは空気噴出口１９に送られず
、排気ガス再循環は行なわれない。

またこのアイドリング状態から、絞り弁１５が開放され
るとともに燃料噴射弁１６からの燃料噴射量が増大した
状態になると、絞り弁１５より上流側の吸気管工３内の
圧力が低下し、排気ガス再循環制御弁２６が開放して、
排気管１４より連通管２０を介して空気噴出口１９に排
気ガス流量が供給され、排気ガス再循環が行なわれると
ともに、再循環排気ガスによる燃料霧化が促進される。

さらにエンジン回転数ＮｅがＮ、より大きくてＮ！より
小さい範囲内で、かつ絞り弁１５より下流側の吸気管１
３内の吸気負圧ＰｌがＰＩより小さい状態、または回転
数ＮｅがＮ２より大きくてＮ３より小さい範囲内で、か
つ吸気負圧Ｐ、がＰ２より小さい状態、あるいは回転数
ＮｅがＮ、より大きくてかつ吸気負圧Ｐ１がＰ３より小
さい状態、すなわち４サイクルエンジンｌの加速運転域
もしくは高負荷運転域における燃焼温度が高くて、Ｎ。

Ｘが発生し易い状態Ａでは、排気ガス再循環制御弁２６
が開放して、再循環排気ガスによる燃料霧化促進が行な
われる。

これとは逆に、エンジン回転数ＮｅがＮ１より大きくて
Ｎ２より小さい範囲内で、かつ吸気負圧Ｐ、がＰｌより
大きい状態、または回転数ＮｅがＮ２より大きくてＮ、
より小さい範囲内で、かつ吸気負圧ＰＨがＰ２より大き
い状態、あるいは回転数ＮｅがＮ３より大きくて、かつ
吸気負圧ＰＩｌがＰ、より大きい状態、すなわち絞り弁
１５を絞った４サイクルエンジン１の減速運転域もしく
はエンジンブレーキ運転域における燃焼温度が低くてＮ
Ｏｘが発生しにくい状態Ｂでは、排気ガス再循環制御弁
２６が閉鎖されて排気管１４より空気噴出口１９への排
気ガス供給が断れ、絞り弁１５より上流側の吸気管１３
よりチエツク弁２９を介して空気噴出口１９への新気の
供給がなされる。

このように絞り弁１５が開かれて４サイクルエンジン１
が加速されあるいは高い負圧が加えられたＮＯＸの発生
し易い状態では、排気ガス再循環制御弁２６が開かれて
排気ガス再循環が行なわれるとともに、この排気ガスに
よる燃料霧化の促進が行なわれ、ＮＯＸの発生ができる
だけ抑制されるとともに良好な燃料状態が得られる。

また４サイクルエンジン１がアイドリング運転域または
減速されあるいはエンジンブレーキがかかっている実圧
縮比が低い（絞り弁開度θｔｈが小さくて充填効率Ｎｖ
が小さいため）燃焼の良くない運転状態では、排気ガス
再循環制御弁２６が閉鎖されて排気ガス再循環が停止さ
れるとともに、絞り弁１５より上流側の吸気管１３内の
吸入空気による燃料霧化の促進が行なわれ、燃焼状態の
悪化が阻止される。

さらに外気温度θ１が低下して充填効率Ｎｖが増大し、
燃焼が良好となってＮＯＸが発生し易い場合には、再循
環排気ガスによる燃料霧化促進領域Ａを広げることがで
きる。

さらにまたストロークセンサ４０により排気ガス再循環
制御弁２６のダイアフラムのストロークを検出し、ツル
イド３５への通電を微細に調整することができるので、
連通管２０内を通過する排気ガス流量を適正に制御する
ことができる。

これらの運転状況の変化によって、ＰＥジヨイント３３
の圧力状態、排気ガス再循環制御ソレノイド弁３４、ソ
レノイド３５の通電状態、排気ガス再循環制御ソレノイ
ド弁３４の開閉状態、排気ガス再循環制御弁２６の開閉
状態、排気ガス再循環状態の変化は、第７図で示されて
いる。

前記実施例では、第８図に図示された制御マツプに従っ
て、排気ガス再循環制御弁２６の開閉制御を行なったが
、第９図に図示されるように、排気ガス供給域Ａと空気
供給域Ｂとを滑らかな曲線で分けた制御マツプに基づい
て排気ガス再循環制御弁２６の開閉制御をさせるように
してもよい。

主恩Ω羞果 このように本発明においては、吸入空気によらず、高温
高圧の排気ガスを用いて噴射燃料の霧化を図っているた
め、絞り弁の開度が大きくて吸気通路における絞り弁上
下流部分間の圧力差が小さい状態でも、前記流量制御弁
を適宜調整することにより、広い運転域に亘って噴射燃
料は充分に霧化され、安定した運転状態と良好な燃費を
維持することができる。

また本発明では、排気ガスの一部が吸入空気に混合され
るようにしたため、通常の排気ガス再循環と同様にＮＯ
Ｘ低減効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料霧化促進装置の縦断側面図、第２図
は本実施例に係る内燃機関の燃料霧化促進装置の一実施
例を図示した縦断側面図、第３図はその要部拡大縦断側
面図、第４図および第５図は他の実施例における各流量
制御弁の要部拡大縦断側面図、第６図はさらに他の実施
例の縦断側面図、第７図は第６図に図示された実施例の
動作状態を図示した説明図、第８図はこの実施例の制御
マツプ、第９図はさらに他の実施例の制御マツプである
。 ４サイクルエンジン、２・・・シリンダブロック、３・
・・シリンダヘッド、４・・・シリンダ、５・・・ピス
トン、６・・・燃焼室、７・・・吸気ボート、８・・・
排気ポート、９・・・吸気口、１０・・・排気口、１１
・・・吸気弁、１２・・・排気弁、１３・・・吸気管、
１４・・・排気管、１５・・・絞り弁、１６・・・燃料
噴射弁、１７・・・燃料噴射口、１８・・・弁体、１９
・・・空気噴出口、２０・・・連通管、２１・・・流量
制御弁、２２・・・チエツク弁、２３・・・排気チャン
バー、２４・・・リード管、２５・・・開度調整弁、２
６・・・排気ガス再循環制御弁、２７・・・ダイアフラ
ム室、２日・・・バイパス管、２９・・・チエツク弁、
３０・・・吸気圧力導入管、３１・・・吸気圧力センサ
、３２・・・絞り弁、３３・・・Ｐｉジヨイント、３４
・・・排気ガス再循環制御ツルイド弁、３５・・・ツル
イド、３６・・・弁室、３７・・・管、３８．３９・・
・フィルタ、４０・・・ストロークセンサ、４１・・・
コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　吸気通路に絞り弁を有し、該絞り弁より吸気弁寄りに
   燃料噴射弁を配設した燃料噴射電気着火方式内燃機関に
   おいて、該燃料噴射弁の噴射口近傍および排気ガス通路
   を相互に連通する連通路と、該連通路に介装された流量
   制御弁を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料霧化促
   進装置。