JPH04153564A - 多気筒内燃機関の燃料噴射装置 - 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〉 本発明は多気筒内燃機関の燃料噴射装置に関し、特に、
燃料噴射弁による噴霧をアシストエアを用いることで微
粒化するよう構成された装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から、機関の吸入空気量に相関する運転パラメータ
として、吸入空気流量や吸気圧力などを検出し、これら
の検出信号と機関回転速度の情報に基づいて燃料噴射弁
によって間欠噴射される燃料量を制御するようにした電
子制御燃料噴射装置があり、かかる電子制御燃料噴射装
置として、特に過渡運転時の燃料制御の応答性を確保す
るために前記燃料噴射弁を各気筒別に設けて構成された
装置か、マルチポイントインジェクションシステムと呼
ばれ一般に知られている。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしなから、上記のように各気筒別に燃料噴射弁を備
える装置では、過渡時の制画応答性確保のためにシリン
ダの近傍に燃料噴射弁が配置され、然も、該燃料噴射弁
を間欠的に開駆動させて燃料噴射させるため、充分に微
粒化した燃料を空気と良好に混合させた状態でシリンダ
内に吸入させることが困難であって、シリンダ内に混合
気の粗密が生じてしまうという問題があり、か゛かる問
題点はシリンダから比較的離れた位置で連続噴射を行う
ことになる気化器に対する電子制御燃料噴射装置の欠点
として指摘されていた。

前述のような問題を解決する手段として、各気筒別に設
けられる燃料噴射弁の他に、各気筒の吸気系合流部の上
流に副燃料噴射弁を設け、この副燃料噴射弁から噴射さ
れた燃料を長いトラベルタイム中に充分に霧化させて空
気と良好に混合させるよう構成した装置の採用か試みら
れており、かかる装置の採用により一応の効果を期待で
きるか、副燃料噴射弁も間欠噴射され、かっ、燃料噴射
弁からの噴霧の粒径か比較的大きいことから、燃料噴射
弁の追加に見合っただけの充分な効果が得られないのか
実情であった。

燃料噴射弁による噴霧を微粒化する技術としては、噴孔
の付近に微粒化用のアシストエアを供給し、このアシス
トエアと燃料噴射弁から噴射された燃料とを衝突させる
ことで燃料を微粒化することか知られており、かかる微
粒化によって空気との混合性を改善できる。しかしなが
ら、全ての燃料噴射弁をエアアシストするよう構成する
ことは、構造を複雑化させかつコスト面で不利になると
共に、アシストエアによる効果はアシストエア量を増大
させることで増大するか、アシストエア用の空気もシリ
ンダ内に吸引されるから、アシストエアによって充分な
微粒化を得ようとすると吸入空気量が多いため低負荷運
転条件か成立しなくなるという問題かあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、各シリ
ンダの近傍にそれぞれ燃料噴射弁を備えることで、燃料
噴射制御の応答性を確保しつつ、上流側に設けた燃料噴
射弁によって充分に微粒化されて空気と良好に混合した
混合気をシリンダ内に供給でき、然も、低負荷運転条件
を成立させることか可能な多気筒内燃機関の燃料噴射装
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〉 そのため本発明にかかる多気筒内燃機関の燃料噴射装置
では、機関の各気筒別にそれぞれ主燃料噴射弁を備える
と共に、複数気筒の吸気系合流部でかつスロットル弁の
下流側に副燃料噴射弁を備えてなり、前記副燃料噴射弁
の噴孔付近にスロットル弁上下流の圧力差によって燃料
微粒化用のアシストエアを噴出させるよう構成した。

また、機関の各気筒別にそれぞれ主燃料噴射弁を備える
と共に、複数気筒の吸気系合流部でかつスロットル弁の
下流側に副燃料噴射弁を備えてなり、前記主燃料噴射弁
及び副燃料噴射弁の噴孔付近それぞれにスロットル弁上
下流の圧力差によって燃料微粒化用のアシストエアを噴
出させるよう構成する一方、所定の低負荷運転領域にお
いて少なくとも前記主燃料噴射弁それぞれに対するアシ
ストエアの供給を停止させるバルブをアシストエア供給
経路に介装して構成した。

〈作用〉 かかる構成によると、複数気筒の吸気系合流部でかつス
ロットル弁の下流側に備えられた副燃料噴射弁の噴孔付
近に、スロットル弁上下流の圧力差によって燃料微粒化
用のアノストエアか噴出するように構成されるから、副
燃料噴射弁から噴射される燃料を前記アシストエアによ
って充分に微粒化させることかでき、この副燃料噴射弁
から噴射されアシストエアて微粒化された燃料は、シリ
ンダに吸引されるまでの比較的長い期間において空気と
充分に混合される。従って、副燃料噴射弁から噴射され
る燃料については、充分に微粒化した燃料を良好に空気
と混合させてシリンダ内に供給させることかでき、シリ
ンダ内において混合気の粗密か発生することを抑止し、
また、着火・燃焼性か改善される。

更に、アシストエアか副燃料噴射弁にのみ供給されるか
ら、アシストエアによって低負荷運転条件か成立しなく
なることを回避でき、また、構造も簡便となってコスト
上昇を抑止できる。

一方、各気筒毎にそれぞれ備えられた主燃料噴射弁にも
アシストエアを供給するよう構成することで、主燃料噴
射弁から噴射される燃料についても充分な微粒化を果た
すことかでき、副燃料噴射弁をエアアシストする効果と
相まって着火・燃焼性の面でより一層の効果を発揮させ
ることができるか、アシストエア量の増大によって低負
荷運転条件か成立しなくなることかある。そこで、所定
の低負荷運転領域において少なくとも前記主燃料噴射弁
それぞれに対するアシストエアの供給を停止させること
で、低負荷運転条件を成立させつつ、各燃料噴射弁にお
ける燃料噴霧の微粒化を果たすことかできる。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

第１実施例を示す第１図において、内燃機関１は、直列
４気筒ガソリン機関であり、図示しないエアクリーナで
濾過された吸入空気は、吸気ダクト２．スロットル弁３
．サージタンク４、吸気マニホールド５．吸気バルブ６
ａを介して各シリンダ７に吸引されるようになっている
。そして、各シリンダ７からの排気は、各気筒毎に排気
バルブ６ｂ及び排気マニホールド８を介して排出される
。

前記スロットル弁３上流側の吸気ダクト２には、エアフ
ローメータ９か介装されており、機関の吸入空気流量Ｑ
に見合った検出信号を出力する。

また、前記吸気マニホールド５の各気筒別のブランチ部
には、電磁式の主燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄがそれぞれ
設けられており、これらの主燃料噴射弁１０ａ〜ｌｏｄ
は図示しないコントロールユニットからの噴射パルス信
号に応じて間欠的に開駆動され、所定圧力に調整された
燃料を各気筒の吸気バルブ６ａに向けて噴射供給するよ
うになっている。

更に、吸気マニホールド５の各ブランチ部が合流する前
記サージタンク４、即ち、４気筒の吸気系合流部でかつ
スロットル弁３の下流側には、やはり図示しないコント
ロールユニットからの噴射パルス信号に応じて間欠的に
開駆動される電磁式の副燃料噴射弁１１か設けられてい
る。

この副燃料噴射弁１１の噴孔付近には、一端かスロット
ル弁３上流側の吸気ダクト２部に開口するアシストエア
通路（アシストエア供給経路）　１２の他端が開口する
ようになっており、スロットル弁３上下流の圧力差によ
って前記アシストエア通路１２を介して燃料微粒化用の
アシストエアを副燃料噴射弁１１側に導入し、副燃料噴
射弁１１の噴孔付近に噴出するこのアシストエアと噴射
された燃料とを衝突させて、燃料噴霧の微粒化を行わせ
るようになっている。

ここで、副燃料噴射弁１１とアシストエア通路１２との
関係を、第２図に基づいて詳細に説明すると、副燃料噴
射弁１１の先端部の外側には、アシストエア用アダプタ
１３か嵌合装着される。前記アシストエア用アダプタ１
３の周壁には、アシストエア通路１２の一端が連通接続
されており、アシストエア通路１２を介して吸引される
空気は、アシストエア用アダプタ１３の内周壁と噴射弁
１１の先端部との間の環状空間１３ａに導入される。そ
して、アシストエア用アダプタ１３に設けられた燃料噴
射用開目端縁１３ｂと、噴射弁１１の先端面との間に設
けられた隙間（オリフィス）１３Ｃを介して噴出するよ
うになっており、かかるオリフィスからの噴出時に副燃
料噴射弁１１から噴射された燃料と衝突して燃料を微粒
化する。

ここで、前記アシストエア通路１２の一端か開口するス
ロットル弁３上流側の圧力（略大気圧）をＰｏ、スロッ
トル弁３下流側であるサージタンク４内の圧力（吸入負
圧）をＰｂとすると、アシストエア通路１２を介して供
給されるアシストエアによって微粒化された燃料噴霧の
粒径は、第３図に示すように前記圧力Ｐｂの負圧か大き
く圧力比Ｐｂ／Ｐ０が１．０よりも小さくなるほど小径
となり、また、アシストエア量か多いほと小径となる。

従って、スロットル弁３の開度か小さい低負荷時はと微
粒化の効果が大きく、かつ、アシストエア量を増大させ
ることで微粒化の効果か大きくなる。

ここで、前記副燃料噴射弁１１からの燃料噴射制御は、
主燃料噴射弁１０ａ−１０ｄによる燃料噴射量を減算し
て、この減算分を副燃料噴射弁１１による噴射量に充当
させたりすれば良いか、加速時増量補正分や加速時の割
り込み噴射などについては、応答性を確保するために主
燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄ側で噴射供給させるようにす
る。

かかる構成によると、主燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄが各
気筒の近傍に設けられることから、該主燃料噴射弁１０
ａ−１０ｄから噴射される燃料を短時間のうちにシリン
ダ内に吸引させることができ、特に加速時の増量補正量
分などについては、主燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄから噴
射供給させることで燃料噴射制御の応答遅れを抑止でき
る。

また、上流側に設けられた副燃料噴射弁１１においては
、アシストエアによって充分な微粒化が行われ、然も、
各シリンダに到達するまでのトラベルタイムが比較的長
いことから、良好に空気と混合した状態でシリンダ内に
吸引されることになる。

従って、副燃料噴射弁１１から燃料を噴射供給させれば
、主燃料噴射弁１０ａ−１０ｄのみからの燃料を噴射供
給させる場合に比へ、シリンダ内における混合気の粗密
の発生を抑止して混合気の着火・燃焼性を改善でき、特
に低温始動時において前記副燃料噴射弁１１から燃料を
噴射供給することて低温始動性が向上する。

ところで、前記アシストエア通路１２は常時開であるか
ら、スロットル弁３の漏れ流量と、前記アシストエア通
路１２を介して吸入される空気量とによって最低空気量
（低負荷運転条件）が決定されるか、アシストエアは１
つの副燃料噴射弁１１にのみ供給されれば良いから、絶
対量を少な（抑えることができ、アシストエアによって
最低空気量が過大になって所定の低負荷運転か成立しな
くなることを回避できる。

更に、アシストエアを１つの副燃料噴射弁１１にのみ供
給するので、アシストエア用アダプタ１３やアシストエ
ア通路１２などからなるアシストエア供給のための構造
か簡便であり、コストアップを最小限に抑止できる。

ここで、第１図に示す構造において、主燃料噴射弁１０
ａ〜１０ｄについても、それぞれにアシストエアを導い
て噴霧の微粒化を行うようにすれば、より一層混合気の
着火・燃焼性を改善できるか、このように全ての燃料噴
射弁にアシストエアを供給する構成では、スロットル弁
３を全閉させても、多くのアシストエア分かシリンダ内
に吸引されることになり、低負荷運転か成立しなくなる
。

そこで、第４図に示す第２実施例では、副燃料噴射弁１
１にアシストエアを供給するよう構成すると共に、主燃
料噴射弁１０ａ〜１０ｄにもアシストエアを供給するよ
う構成して、主燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄからの噴射燃
料についても微粒化を図るか、前記主燃料噴射弁１０ａ
〜ｌｏｄに対するアシストエアの供給をオン・オフ制御
することて、所定の低負荷運転を可能にしている。

即ち、第４図に示す第２実施例では、各気筒別に設けら
れた主燃料噴射弁１０ａ−１０ｄそれぞれに、第２図に
示す副燃料噴射弁１１の構造と同様に、アシストエア用
アダプタ１３を装着させ、前記アシストエア通路１２と
同様に一端かスロットル弁３の上流側に連通接続される
アシストエア通路１４の他端側をこの主燃料噴射弁１０
８−１０ｄに装着されたアシストエア用アダプタ１３に
それぞれ連通接続させである。

尚、前記アシストエア通路１４は、各気筒別に独立して
設けても良いが、吸気ダクト２側の空気取込みを１個所
て行い、途中て気筒分たけ分岐させてそれぞれの主燃料
噴射弁１０ａ〜１０ｄにまて延設させても良い。

前記アシストエア通路１４には、電磁弁（パルプ）１５
か介装されており、この電磁弁１５はコントロールユニ
ット１６によって開閉制御されるようになっている。前
記コントロールユニット１６には、エアフローメータ９
からの吸入空気流量検出信号と、回転速度センサ１７か
らの機関回転速度検出信号とが入力されるようになって
おり、吸入空気流量と機関回転速度とによって求められ
る機関負荷と、機関回転速度とから所定の低回転低負荷
運転領域を判別し、前記所定の低回転低負荷運転領域に
おいて前記電磁弁１５を閉制御する。

このように、電磁弁１５を閉制御すれば、主燃料噴射弁
１０ａ〜１０ｄの微粒化のために導入されるアシストエ
アがカットされ、シリンダ内に吸入される空気量をその
分減量させることかできるので、所望の低負荷運転を成
立させることが可能となる。

このように、主燃料噴射弁１０ａ−１０ｄに対するアシ
ストエアの供給か停止される運転状態でも、副燃料噴射
弁１１に対してはアシストエアか供給されて燃料の微粒
化が行われるので、副燃料噴射弁１１による燃焼の改善
は確保される。

また、前記所定の低回転低負荷運転領域以外では、電磁
弁１５が開制画され、主燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄそれ
ぞれにアシストエア通路１４を介してアシストエアが供
給されて、燃料噴霧の微粒化か行われるので、副燃料噴
射弁１１に対するアシストエアの供給による前述のよう
な効果と相まってより一層シリンダ吸入混合気の着火・
燃焼性を改善できるものである。

尚、副燃料噴射弁１１ヘアシストエアを供給するための
アシストエア通路１２にも電磁弁１５を介装し、主燃料
噴射弁１０ａ〜］Ｏｄに対するアシストエアの供給停止
のみては所定の低負荷運転を実現できない場合には、ア
シストエア通路１２も遮断して、アシストエアを全てカ
ットするようにしても良い。

また、前記電磁弁１５の開閉制御を、デユーティ制御に
よって行わせ、急激な空気の増減を回避するようにする
こともてき、アシストエア通路１２にも電磁弁を備える
よう構成した場合には、アシストエア量を電磁弁のデユ
ーティ制御を介して調整することで、アイドル回転制御
を行わせることも可能である。

また、本実施例では、直列４気筒機関について述べたか
、気筒数を限定するもではなく、また、■型機間の各バ
ンク毎に第１図又は第４図に示すような構造を適用させ
ても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、各気筒別に主燃
料噴射弁を備えると共に、複数気筒の吸気系合流部でか
つスロットル弁の下流側に副燃料噴射弁を備え、該副燃
料噴射弁による燃料噴霧をアシストエアによって微粒化
させるようにしだのて、副燃料噴射弁によって噴射され
た燃料を充分に空気と混合させた状態てシリンダ内に吸
引させることかでき、主燃料噴射弁によって噴射制御の
応答性を確保しつつ、混合気の着火・燃焼性を改善でき
る一方、主燃料噴射弁についてもアシストエアによって
燃料を微粒１こさせ、−層の改善を図る場合には、低負
荷運転領域において前記主燃料噴射弁に対するアシスト
エアの供給を停止させ、低負荷運転の成立を図れるとい
う効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すシステム概略図、第
２図は第１図示の副燃料噴射弁におけるエアアシスト構
造を示す部分断面図、第３図はアシストエアによる燃料
噴霧の微粒化の効果を説明するための線図、第４図は本
発明の第２実施例を示すシステム概略図である。 ｌ・・・内燃機関　　２・・・吸気ダクト　　３・・・
スロットル弁　　４・・・サージタンク　　５・・・吸
気マニホールド　　９・・・エアフローメータ１０ａ−
１０６・・・主燃料噴射弁　　１１・・・副燃料噴射弁
１４・・・アシストエア通路 Ｉ５・・・電磁弁 １６・・・コントロールユニッ ト Ｉ７・・・回転速度セン サ 特許比願人 日本電子機器株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の各気筒別にそれぞれ主燃料噴射弁を備える
   と共に、複数気筒の吸気系合流部でかつスロットル弁の
   下流側に副燃料噴射弁を備えてなり、前記副燃料噴射弁
   の噴孔付近にスロットル弁上下流の圧力差によって燃料
   微粒化用のアシストエアを噴出させるよう構成されたこ
   とを特徴とする多気筒内燃機関の燃料噴射装置。
2. （２）機関の各気筒別にそれぞれ主燃料噴射弁を備える
   と共に、複数気筒の吸気系合流部でかつスロットル弁の
   下流側に副燃料噴射弁を備えてなり、前記主燃料噴射弁
   及び副燃料噴射弁の噴孔付近それぞれにスロットル弁上
   下流の圧力差によって燃料微粒化用のアシストエアを噴
   出させるよう構成する一方、所定の低負荷運転領域にお
   いて少なくとも前記主燃料噴射弁それぞれに対するアシ
   ストエアの供給を停止させるバルブをアシストエア供給
   経路に介装したことを特徴とする多気筒内燃機関の燃料
   噴射装置。