JPH04159452A - 可変燃料噴射装置 - 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、吸入空気の流れ方向に対して噴射燃料の角度
を可変とした可変燃料噴射装置に関する。

（従来の技術） 燃料状態の制御に適している等の理由から、燃料噴射弁
を吸気管に設置し、所定量の燃焼を噴射して機関に供給
する、・燃料噴射装置が知られている、（例えば、特開
昭５９−１４１７４９号公報等参照）。

また、例えば第８図（ａ）、（ｂ）に図示した如く、燃
料噴射弁を回動させて、機関の運転状態に対応して燃料
の噴射角度を変える燃料噴射装置も提供されている、（
例えば、特開昭６２−２８８３６８号公報参照）。

すなわち、この回動式の燃料噴射装置は排気マニホール
ド１０１の吸気通路１０２に対する接続端近傍に球状ホ
ルダ１０３によって燃料噴射弁１０４を回動可能に取り
付け、該燃料噴射弁＋０４を電動機１０５によって回動
させることによって、第８図（ａ）の低中速（以下単に
低速と称する）回転域での吸気流に対する小さい燃料噴
射角と、第８図（ｂ）の高速回転域での大きい燃料噴射
角とを切り換えている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の燃料噴射装置にあって
は、燃料噴射弁が吸気管に固定されている従来例におい
ては、燃料の噴射角は一定で燃料の噴射方向が変わらな
いため、エンジンの低速回転と高速回転との燃料混合状
態を同じにすることができないという問題点があった。

すなわち、エンジンの低速回転に合わせ、吸入空気の流
れ方向に対して小さい燃料噴射角に燃料噴射弁を設置す
ると、高速回転においては、吸気管内の空気主流の流速
が早いために、燃料は押し流されて空気主流中に混入で
きない。

このため、燃料と空気との混合状態が悪くなり、燃焼が
悪化して、燃費悪化、排気ガス中のＨＣ排出量の増大等
の弊害が起こる。

そこで、高速回転に合わせて、燃料が空気主流内に混入
できるように燃料噴射弁を立てて大きな燃料噴射角に燃
料噴射弁を設置すると、高速回転における燃料の混合状
態は改善されるが、低速回転においては、壁流が多くな
り燃焼は悪化して、トルク低下、燃費悪化、ＨＣ排出量
の増大、レスポンス悪化等の弊害が起こるという問題点
があった。　このような弊害を改善するために、燃料噴
射弁を回転させ、高速回転と低速回転とで燃料噴射角を
変える、第８図（ａ）、　　（ｂ）に図示したような従
来例が提案された。しかしながら、このような従来の燃
料噴射装置においては、燃料噴射弁を回動させるために
、装置の複雑化、大型化を招くと共に、回動部を確実に
シールする必要がある等のため、製造コストがアップし
てしまうとう問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、簡単な構造でエ
ンジン低速回転と高速回転との吸気ポート内燃料混合状
態を共に最適化できる可変燃料噴射装置を提供しようと
するものである。

（課題を解決するための手段） このため本発明は、吸気管に取り付けた燃料噴射弁によ
り燃料を供給する内燃機関において、燃料噴射角を吸入
空気の流れ方向に対して小さく設定して吸気管に燃料噴
射弁を設置するとともに、燃料噴射弁より噴射された直
後の燃料に空気を吹き掛け、機関の高速回転域において
、噴射燃料の方向を吸入空気の流れ方向に対して大きく
変える空気噴射装置を設けた。

（作用） 機関の低速回転域においては、噴射燃料の方向が吸入空
気の流れに対して小さい燃料噴射角となるように吸気管
に設置された燃料噴射弁より燃料を噴射する。噴射され
た燃料はそのままの方向に進み、噴霧となり空気と良く
混合する。

高速回転域においては、空気噴射装置より空気が噴射さ
れ、燃料噴射弁より噴射された直後の燃料に吹き掛かる
。従って、燃料はその進行方向を曲げられ吸入空気の流
れに対して大きい燃料噴射角で、吸入空気主流に向は噴
射され空気と良く混合する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１図は本発
明の一実施例を示す図である。

まず構成を第２図〜第３図を参照して説明する。

吸気管１に燃料噴射弁２が、吸気管１内の吸入空気の主
流に対して、低速回転用噴射角の小さい燃料噴射角に設
定されて設置されている。

また、機関の高速回転時に燃料噴射弁２の噴孔３より噴
射された直後の燃料に空気を吹き掛け、その進行方向を
曲げて、吹入空気の主流に対して大きい燃料噴射角を有
する高速回転用燃料噴射角に切り換える空気噴射装置４
のエア噴孔５が燃料噴孔３の直前に向けて開口している
。

空気噴射装置４はエアーポンプ６、空気タンク７、空気
タンク７の圧力を感知する圧力スイッチ８、ソレノイド
バルブ９及びエア噴孔５で構成されている。そして後述
するように、この空気噴射装置４はコントロールユニッ
ト（第４図参照）からの信号により作動するように構成
されている。

第２図には、燃料噴射弁２の燃料噴孔３および空気噴射
装置４のエア噴孔５付近を拡大して示す。

エア噴孔５は、燃料噴孔３から噴射方向！（低速回転用
噴射）の方向に噴射された噴射直後の燃料に噴射した空
気が吹き掛り、噴射方向２（高速回転用噴射）の方向に
噴射燃料を曲げるように、燃料噴孔３の前方（下流側）
直前に向けて開口している。

なお、燃料噴射弁２は、一般に使用されている公知の燃
料噴射弁が使用されている。

第３図に空気噴射装置のソレノイドバルブ９を示す。ソ
レノイドバルブ９のコイルＩＯに通電するとプランジャ
１１がコアー組立１２に吸着し、弁座１３が開き、空気
タンク７からエア導入口】４へ送られた空気は、図中Ｉ
ＮからＮＣへ流れる。

そして、ＮＣへ流れた空気はエア噴孔５より噴射し、噴
射燃料に吹き掛るようになっている。

次に作用を第４図〜第７図を参照して説明する。

機関の低速回転域においては、吸入空気の主流に対して
小さい燃料噴射角に設定されて、吸気管！に設置された
燃料噴射弁２より噴射された燃料はそのままの方向に進
み、低速の吹入空気と良く混合する。

機関の高速回転域においては、吸入空気量は多く吸入空
気の主流は流速が早いので、燃料噴射角が小さいと、流
れに乗って流されてしまう。そこで、燃料噴射角を大き
くするために、燃料噴射弁２の燃料噴孔３から噴射され
た、噴射直後の燃料に空気噴射装置４のエア噴孔５より
噴射した空気を吹き掛けて、燃料の進行方向を曲げ燃料
噴射角を大きくする。

第４図により、空気噴射装置４の動作を説明する。エン
ジン回転速度等の特性値１５からコントロールユニット
Ｉ６が、機関は高速回転域にあると判断すると、コント
ロールユニット１６より空気噴射装置のエアーポンプ６
およびソレノイドバルブ８へ信号が送られる。

この信号を受けて、エアーポンプ６は作動して空気を空
気タンク７を介してソレノイドバルブ９へ送る。この際
、圧力スイッチ８は空気タンク７の圧力を検知して信号
をコントロールユニット１６へ送り圧力が高くなるとエ
アポンプ６を停止し、圧力が低ければエアポンプ６を作
動させる。

ソレノイドバルブ９へと送られた空気は、コントロール
ユニット１６からの信号でソレノイドバルブ９が開状態
となっているので、空気はエア噴孔５へと送られる。エ
ア噴孔５より噴射した空気は、噴射直後の燃料に吹き掛
り、燃料噴射角を高速回転用の大きい燃料噴射角に切り
換える（１７）。

なお、コントロールユニット１６からの信号により、空
燃比プログラム及び点火時間プログラムも高速回転域と
低速回転域とを切り換える（１８）。これにより、燃料
噴射角の高速回転域と低速回転域との切換と相いまって
、機関の高速性能と低速性能とをハイレベルで両立指せ
ることができる（１９）。

第５図に、燃料噴射角度の低速用燃料噴射角から高速用
燃料噴射角度への切り換えポイントを示す。

切り換えは、ドライバーにパワーショックを感じさせな
いように同一出力ポイントで行われる。

なお、切換ポイントは、エンジン回転速度、エンジン負
荷、エアフローメータ出力、車速、水温等を判断の特性
値としてコントロールユニット１６で決定される。そし
て高負荷はど低い機関回転速度で切り換えるようになっ
ている。

第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、機関回転速度９８０
０　ｒ　ｐｍ一定の高速回転速度において、燃料噴射角
を２３°、４５°、６０°と変えた場合の吸気通路２１
内の燃料混合状態を示したものである。

図中斜線部分２０，２４．２５が、燃料と空気とが良く
混合している燃料混合部分である。

第６図（ａ）は燃料噴射角２３°の場合で、燃料混合部
分２０は吸気通路２１上部の一部に限られ、他の部分は
吸気ボート２２．２３が見えていることから燃料が空気
と混合されていないことが分かる。

第６図（ｂ）は燃料噴射角４５°の場合である。

燃料混合部分２４は増加しているが、やはり一部に限ら
れており、良い混合状態とは云えない。

第６図（ｃ）は燃料噴射角６０°の場合である。

燃料混合部分２５は吸気通路の全面に広がっており、混
合状態は極めて良い。

このように、高速回転域においては、燃料噴射角を大き
くすることによって燃料と空気との混合状態を極めて良
くすることができる。

ノ また同様に、低速回転域においては、燃料噴射角を小さ
くするほど混合状態が良く２３゛の場合が最も良いこと
が確められている。

なお、本発明においては、燃料噴射角を大きくするため
に、空気を燃料に吹き掛けているので、混合状態をより
一層良くすることができる。

第７図に機関高速回転域における、燃料噴射角度２３°
、４５°、６０°をパラメータとした、機関回転速度（
ｒｐｍ）と出力（ＰＳ）及びＨＣ排出量（％）との関係
を示す。

燃料噴射角を大きくするほど出力は増加し、ＨＣ排出量
は減少しており、本発明が機関の性能向上に大きな効果
があることが分かる。

（発明の効果） 以上説明したよう構成されているので、本発明によれば
、機関の回転速度に関係なく常に良好な燃料と空気との
混合状態が得られ、エンジン性能を大幅に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
燃料噴孔とエア噴孔の付近を拡大して示す断面図、第３
図はソレノイドバルブの断面図、第４図は空気噴射装置
の動作を示す図、第５図は燃料噴射角の低速用燃料噴射
角と高速用燃料噴射角の切換ポイントを示す説明図、第
６図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）は、機関回転速度９８０Ｏｒｐｍにおい
て、燃料噴射角を変えた場合の吸気通路内の燃料と空気
との混合状態を示したもので、第６図（ａ’）は燃料噴
射角度２３°の状態を示す図、第６図（ｂ）は燃料噴射
角度４５°の状態を示す図、第６図（ｃ）は燃料噴射角
度６０°の状態を示す図、第７図は燃料噴射角をパラメ
ータとした、機関回転速度と出力及び機関回転速度とＨ
Ｃ排出量の関係を示す図、第８図（ａ）、（ｂ）は燃料
噴射弁を回動させる従来例を示す図で、第８図（ａ）は
低速回転域での状態を示す図、第８図（ｂ）は高速回転
域での状態を示す図である。 ２・・・燃料噴射弁、３・・・燃料噴孔、４・・・空気
噴射装置、５・・・エア噴孔。 ２−−−−一塊新噴射弁 ３−−−−１πｉＦ？ｆｆｌ！ｊ７Ｌ ４−−−−−２気噴荊友１ ５−−−−一工了−［ＩＨＬ。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気管に取り付けた燃料噴射弁により燃料を供給
   する内燃機関において、燃料噴射弁をその料噴射角を吸
   入空気の流れ方向に対して小さく設定して吸気管に設置
   するとともに、前記燃料噴射弁より噴射された直後の燃
   料に空気を吹き掛け燃料噴射角を吸入空気の流れ方向に
   対して大きく変える空気噴射装置を設けたことを特徴と
   する可変燃料噴射装置。