JPH0472991B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はインジエクタ及び逆止弁を含む内燃
機関（以後エンジンという）のシリンダ内燃料噴
射装置に関するものである。

（従来技術） 従来インジエクタ及び逆止弁を含むシリンダ内
燃料噴射装置としては、例えば特開昭58−72636
号公報がある。このような燃料噴射装置は次のよ
うな欠点を持つている。

(イ) インジエクタ自体の燃料噴射時間τにおける
最大燃料量qfmaxと最小燃料量qfminとの比率
制御に限度（約10）がある。

(ロ) インジエクタでは微少燃料の計量が困難であ
る。

(ハ) インジエクタ自体が発熱している上に、シリ
ンダヘツドの熱がインジエクタに伝わりインジ
エクタと逆止弁間の燃料が気化し燃料がシリン
ダ内に十分噴射されない。

(ニ) 高圧燃料（約2.5Kg／cm²）を使用するので配
管の安全性が低い。

(ホ) アイドル運転時のように燃料の噴霧が少ない
場合に噴霧の粒径が大きく、アイドル運転が不
安定となる。なお、本願に対する先行資料とし
て本出願人が出願した特開昭59−74365号公報
がある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、 (イ) 燃料噴射時間τにおけうqfmax／qfminを従
来より大きくする。

(ロ) 微少燃料の計量が可能。

(ハ) インジエクタの発熱やシリンダヘツドの熱を
受けてもインジエクタと逆止弁との間の燃料が
気化しない。

(ニ) 低圧燃料の使用が可能。

(ホ) アイドル運転においても噴霧粒径を小さく
し、アイドル運転を安定させる。

(ヘ) エンジンの全運転領域において噴霧の粒径を
従来よりも細かくする。

シリンダ内燃料噴射装置の提供を課題とする。

（問題点を解決するための手段） 上記課題を解決するためこの発明は下記要素 (イ) エンジンのシリンダヘツドに設けた、シリン
ダの燃焼室に弁孔を介して連通する逆止弁室。

(ロ) 前記弁孔を開閉する電磁式逆止弁。

(ハ) 吐出口及びその上流に燃料絞りを有し、吐出
口を介して逆止弁室を燃料ポンプに連通する燃
料通路。

(ニ) 前記燃料絞りと吐出口との間において燃料通
路を空気ポンプに連通し、かつ空気絞りを有す
る空気通路。

(ホ) 燃料絞りの上流において燃料通路に設けた電
磁式燃料インジエクタ。

(ヘ) 前記逆止弁及び燃料インジエクタをエンジン
の吸入行程において同期的に開かせ、エンジン
の圧縮，爆発及び排気行程において同期的に閉
じさせる電気回路。

(ト) 前記空気絞りと空気ポンプとの間の空気通路
に配設され、エンジンの吸気通路の圧力との差
をエンジンの各運転条件に対応して設定された
一つの値に保持する空気圧Paを発生する空気
レギユレータ。

(チ) 前記インジエクタと燃料ポンプとの間の燃料
通路に配置され、エンジンの吸気通路の圧力と
の差をエンジンの各運転条件に対応して設定さ
れた一つの値に保持する燃圧Pfを発生する燃
料レギユレータ。

(リ) エンジンの吸気通路への吸入空気量を検知し
て各吸入空気量に対応した値の信号を出す空気
量センサ。

(ヌ) 前記空気量センサからの信号値を入力し、こ
の信号値に対応して予め定められた値の、Pa，
Pfとの差圧を発信するコンピユータ。

（ル） コンピユータからの信号により、前記燃
料通路及び空気通路の少くとも一方に設けた、
前記の差圧を保持する機構。

から構成されている。

（発明の作用） 上記構成において、エンジンの吸気通路に吸入
された空気量は空気量センサにより検知され、空
気量センサは吸入空気量に対応する信号をコンピ
ユータに送る。コンピユータは空気量センサから
の信号値に対応して予め設定されるPa−Pf＝△
Ｐの信号を差圧保持機構に送る。この結果燃料レ
ギユレータ内従つて燃料絞りの燃圧Pfと空気レ
ギユレータ内従つて空気絞りの空気圧Paと差が
一定となり、この一定の差圧を有する空気と燃料
が空気絞りより下流の混合室内で混ざり合い１次
混合気として吐出口を経て逆止弁室に流入し、エ
ンジンの吸入行程においてインジエクタの開弁と
同期して開弁する逆止弁の弁孔からシリンダの燃
焼室に噴射される。１次混合気はエンジンの吸気
弁からシリンダ内に吸入される吸入空気と混合し
て２次混合気となり、この２次混合気に点火栓に
より着火される。

（実施例の説明） 以下、実施例を示す図面に基づきこの発明を説
明する。先ずこの発明の原理を第６〜８図により
説明する。１は空気と燃料とを混合する吸気筒を
示し、２は吸気筒１内で燃料流と空気流とを混ぜ
合わせるためのノズルである。５は燃料ポンプ、
２１は空気ポンプを示す。又記号ｆは燃料を、ａ
は空気を、Sfは燃料絞りを、Saは空気絞りを、
Ｓ１は燃料及び空気が噴出する吐出口をそれぞれ
示す。今吸気筒１内の圧力をP0、燃料ポンプ５
と空気ポンプ２１から圧送される燃料と空気の、
燃料絞りSf及び空気絞りSaの直前での圧力をそ
れぞれPf，Paとすると吐出口Ｓ１から噴出する
燃料及び空気の量は空気圧Paと燃圧Pfとの差圧
に左右される。

すなわち空気圧Paをある値以上にすると、燃
料絞りSfから供給される燃料は空気絞りSaから
供給される空気流によつて停止するが、空気圧
Paを前記の値より下げるに従つて燃料の供給量
が増加する。従つて吐出口Ｓ１から噴出する燃料
流量Gfは第７図に示すようにPa−Pfに対しほぼ
直線的に変化し、Pa＝Pfにおいて最大となる。
又吐出口Ｓ１から噴出する空気流量Gaは第８図
に示すように直線的に変化する。

第７図及び第８図からエンジンの各運転条件に
おける最適の空燃比を持つ混合気を得るためには
空気流量Ga及び燃料流量Gfを空気圧Paと燃圧Pf
との差Pa−Pf＝△Ｐに基いて制御する必要があ
る。

この発明はエンジンの運転条件に応じて燃料流
量Gfを、燃圧Pfとその運転条件における吸気筒
１内に吸気圧力P0との予め設定されている差圧
Pf−P0＝K2に基いて燃料レギユレータにより制
御し、又空気流量Gaを、エンジンの各運転時に
吸気筒１内に吸入される空気量に応じて予め設定
されている差圧Pa−P0＝K1に基いて空気レギユ
レータにより制御し、吸気筒１からエンジンのシ
リンダ内に吸入される空気量を含めシリンダの燃
焼室における混合気の空燃比をその運転条件に対
し最適の値に保持するようになつている。

次に第１〜４図に示す第１実施例に基きこの発
明を説明する。なお、第６図と同じ名称に対して
は同じ番号を付して説明する。第１図において３
は燃料タンク、４は燃料フイルタ、５は燃料ポン
プを示す。６は燃料レギユレータでダイアフラム
８により燃料室７と負圧室１０とに仕切られ、負
圧室１０は負圧通路１６により吸気筒１に連通
し、又同室１０内には圧縮スプリング１１が収容
されている。燃料室７は燃料通路５５により燃料
ポンプ５及び燃料フイルタ４を介して燃料タンク
３に連通している。ダイアフラム８には燃料室７
内に突出するバルブ９が設けられ、同バルブ９の
先端は燃料レギユレータ６内のリターン通路１９
が燃料室７に臨むリターンポート１９ａを開閉す
る。リターン通路１９は燃料タンク３に通じてい
る。燃料レギユレータ６は又燃料室７に連通する
複数個（第１図では４個、エンジンのシリンダ数
に対応する）の出口ポート１２を有している。

２２は空気レギユレータを示し、ダイアフラム
２４により空気室２３と負圧室２８とに仕切りさ
れ、空気室２３は空気通路５６により空気ポンプ
２１を介して吸気筒１内のエアバルブ３８とスロ
ツトルバルブ１７との間に連通する。ダイアフラ
ム２４には空気室２３内に突出するバルブ２５が
設けられ、同バルブ２５の先端は空気レギユレー
タ２２内のリターン通路２０が空気室２３に臨む
レリーズポート２５ａを開閉する。リターン通路
２０は吸気筒１内のエアーバルブ３８とスロツト
ルバルブ１７との間に通じている。空気室２３に
はさらに燃料レギユレータ６の出口ポート１２と
同数の出口ポート２３ａを有している。負圧室２
８の上部には負圧室２８より小径のリテーナ室２
８ａが設けられ、これにリテーナ３２が摺動自在
に挿入されている。リテーナ３２の外周にはリテ
ーナ３２の軸方向にガイド溝３１が設けられ、こ
れに係合する案内片３０がリテーナ室２８ａ内に
突設されている。負圧室２８内にはリテーナ３２
とダイアフラム２４との間において圧縮スプリン
グ２９が収容されている。負圧室２８は負圧通路
１６ａ，１６を介して吸気筒１内に連通してい
る。

空気レギユレータ２２の上端には電気アクチユ
エータ３３が取りつけられ、そのスクリユーロツ
ド３４はリテーナ３２に設けたねじ孔３２ａに螺
合している。

吸気筒１に回動可能に取りつけた偏心軸３９に
はエアバルブ３８が取りつけられている。偏心軸
３９には固定レバー４１が取りつけられ、同レバ
ー４１は吸気筒１に取りつけた引きばね４０に連
結されている。偏心軸３９の回動は連結機構を介
して可変抵抗器４２の回動摺動子４２ａに伝達さ
れる。４３，４４はそれぞれ可変抵抗器４２及び
回動摺動子４２ａのターミナルであり、配線４
５，４６によりコンピユータ３５に接続される。

コンピユータ３５は電気アクチユエータ３３に
接続されており、可変抵抗器４２の出力信号（こ
の出力信号はエアバルブ３８を通過する吸入空気
量に比例する）を受けると、この出力信号量に対
し予め設定されている、空気レギユレータ２２の
空気室２３の空気圧力（以後空気圧という）Pa
と燃料レギユレータ６の燃料室７の燃料圧力（以
後燃圧という）Pfとの差圧△Ｐに該当する信号
を電気アクチユエータ３３に出力する。電気アク
チユエータ３３は差圧△Ｐに該当する信号量だけ
スクリユーロツド３４を回動させ、これによりリ
テーナ３２を上下動させる。これに伴い圧縮スプ
リング２９のばね力が変動しダイアフラム２４を
介しバルブ２５が移動しレリーズポート２５ａか
らリターン通路２０を介し吸気筒１内のエアバル
ブ３８とスロツトルバルブ１７との間に放出され
る空気量が増減する。

吸気筒１は空気集合多技管４９を介してエンジ
ンＥの各吸気管１３に連通する。３６はエンジン
Ｅの吸気ポートを示す。エンジンＥのシリンダヘ
ツド５０には燃焼室５１に開口する弁孔５２が設
けられ、弁孔５２は電磁式逆止弁５７の弁子５７
ａにより開閉される。

シリンダヘツド５０には逆止弁５７に近接し
て、電磁式燃料インジエクタ１４が設けられてい
る。燃料インジエクタ１４は燃料通路５８を介し
て逆止弁室５９及び弁孔５２に連通している。燃
料通路５８には吐出口（第６図のＳ１に該当す
る）４８が設けられ、その上流には燃料インジエ
クタから噴射された燃料の流量を絞る燃料絞り４
７が設けられている。吐出口４８と燃料絞り４７
との間は混合室６０となつており、混合室６０は
燃料インジエクタ１４に近接してシリンダヘツド
５０に設けた空気ノズル２７に連通し、空気ノズ
ル２７は空気通路５４を介し空気レギユレータ２
２の出口ポート２３ａに連通している。そして空
気ノズル２７には空気絞り２６が設けられてい
る。なお、燃料インジエクタ１４は燃料通路５３
により燃料レギユレータ６の出口ポート１２に連
通している。

６１はコントロールユニツト、６２はクランク
角センサ、６３はフライホイール、６４はデイス
トリビユータでクランク角センサ６２とデイスト
リビユータ６４はコントロールユニツト６０に接
続され、コントロールユニツト６０はさらに燃料
インジエクタ１４と逆止弁５７に接続されてい
る。第３図に示すように燃料インジエクタ１４と
逆止弁５７とはエンジンの吸入行程において同期
開弁し、圧縮，爆発，排気行程において同期閉弁
する。なお、空気レギユレータ２２は空気通路５
４を介して逆止弁５７の開閉にかかわらず燃料通
路５８に空気を供給する。

上記第１実施例構成において、エンジンＥの吸
気量に応じてエアバルブ３８は引きばね４０とバ
ランスを保ちながら偏心軸３９とともに回動す
る。この回動に伴い回動摺動子４２ａが回動して
可変抵抗器４２の抵抗値が変化し、その変化量が
電気信号としてコンピユータ３５に出力される。
なお各吸入空気量に対応した値の信号を出す空気
量センサとしては熱線式流量測定法、放電式流量
測定法あるいはカルマン渦式流量測定法等により
吸入空気流速を直接計測して、この測定値により
吸入空気量を導出するような方法を用いてもよ
く、又エンジン回転数ならびに吸気管負圧等のエ
ンジンパラメータに基づてい吸気空気量を測定す
る方法を用いてもよい。エンジンの吸入空気量が
計測できる方法であればいずれでもよい。コンピ
ユータ３５にはこの電気信号値に対応して予め設
定されている、空気レギユレータ２２の空気圧
Paと燃料レギユレータ６の燃圧Pfとの差圧△Ｐ
に該当する信号を電気アクチユエータ３３に出力
する。電気アクチユエータはこの信号に該当する
量だけスクリユーロツド３４を回動させ、これに
より案内片３０とガイド溝３１とにより回動を拘
束されているリテーナ３２は上下方向に移動し、
圧縮スプリング２９のダイアフラム２４に対する
ばね力が変化する。一方空気ポンプ２１からの加
圧空気は空気レギユレータ２２の空気室２３側か
らダイアフラム２４を押圧するが負圧室２８に作
用する吸気負圧P0と圧縮スプリング２９との合
計力が空気圧Paとバランスしてバルブ２５を開
閉し余剰空気をレリーズポート２５ａを介して吸
気筒１内のエアバルブ３８とスロツトルバルブ１
７との間に放出する。このようにして空気室２３
内の空気圧PaはPa＝P0＋k1となる。ここでK1
は圧縮スプリング２９による圧力である。

一方燃料ポンプ５からの加圧燃料は燃料レギユ
レータ６の燃料室７側よりダイアフラム８を押圧
するが負圧室１０内の吸気負圧P0と圧縮スプリ
ング１１のばね力とのバランスで開閉し、余剰燃
料はリターン通路１９を経て燃料タンク３にリタ
ーンされる。こうして燃料レギユレータ６の燃料
室７の燃圧PfはPf＝P0＋K2となる。ここでK2は
圧縮スプリング１１の圧力である。

従つてPa−Pf＝K1−K2＝△Ｐとなり、吸気筒
１への吸気量に対し△Ｐが前述のようにコンピユ
ータ３５により予め設定されている。

この結果燃料レギユレータ６の燃料室７内の燃
圧Pfの燃料は燃料通路５３を通りインジエクタ
１４に圧送され、エンジンの吸入行程において燃
料絞り４７より混合室６０に吐出される。一方空
気レギユレータ２２の空気室２３内の空気圧Pa
の空気は空気通路５４を通り空気絞り２６より混
合室６０内に吐出されるが空気通路５４を通る際
燃料通路５３を流れる燃料の加熱を防止する。混
合室６０内では燃料と空気とが混合され吐出口４
８より燃料通路５８内に噴出される。エンジンの
吸入行程においては逆止弁５７の弁子５７ａは弁
孔５２を開いているので弁孔５２から前記混合気
（これを１次混合気という）が燃焼室５１に流入
し、吸気ポート３６からの吸入空気と混合して、
エンジンの各運転条件に最適の空燃比を持つた混
合気（これを２次混合気という）を形成し、点火
栓の着火により燃焼する。

第４図はこの発明の作動フローチヤートを示
す。エンジン始動により、ステツプ１において、
ピストンが排気上死点（TDC）であるかどうか
を判断し、上死点であると判断した場合には、そ
のシリンダがNO1シリンダであるかどうかをス
テツプ２で判断する。ステツプ２の判断の結果、
NO1シリンダであればステツプ３でNO1インジ
エクタ、NO1逆止弁を開く、この時前述のよう
にエンジンＥは吸入行程に入つているので１次混
合気が燃焼室５１に噴射される。なお、前記ステ
ツプ１において、ピストンが上死点でないと判断
した場合には、直接ステツプ４にステツプする。
ステツプ４でクランク角がカウントされる毎に、
ステツプ５でそのカウント値が吸気弁を閉じるタ
イミングであるかどうかを判断させ、クランク角
のカウント値が吸気弁を閉じるタイミングになる
までステツプ４およびステツプ５を行う。ステツ
プ４でクランク角がカウントされ所定の回動角に
なるとステツプ６でNO1インジエクタ及びNO1
逆止弁が閉じて１サイクルが終了する。No.２，No.
３，No.４シリンダについても同じことが行なわれ
る。

第５図はこの発明の第２実施例を示す。第２実
施例と第１実施例との相異は第１実施例の混合室
６０が第２実施例において短くなつていること及
び第１実施例の逆止弁室５９が第２実施例で小容
量になつていることである。第２実施例の作用は
第１実施例と同じである。

（発明の効果） この発明は上述の構成を有するので次のような
優れた効果を有する。

(イ) 燃料噴射時間τにおけるqfmax／qfminを約
50にまで設定できるのでエンジンの各運転条件
に対し、燃費が非常に少なく、しかも安定した
運転が可能の燃料量を設定することができる。

(ロ) インジエクタ自体が発熱しても、又インジエ
クタがシリンダヘツドにより加熱されても燃料
インジエクタ内に空気層（混合室６０）を有し
ているので燃料は気化しない。その結果安定し
たエンジンの運転が可能になる。

(ハ) 低圧燃料の使用が可能になり配管部における
燃料洩れの危険が少なくなり、燃料系統の安全
性が高くなる。

(ニ) エンジンの全運転領域において噴霧の粒径が
従来より細かくなり、この結果燃費が少なくな
りエンジンの運転が安定する。このことはアイ
ドル運転に対してもあてはまる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の正面図を示
す。第２図は第１図の要部の詳細図を示す。第３
図は逆止弁，燃料インジエクタの作動時期及び燃
料，空気の供給状況を示す図、第４図はこの発明
の作動のフローチヤートを示す。第５図はこの発
明の第２実施例の要部の詳細図を示す。第６図は
この発明の作動原理の説明図である。第７図、第
８図はそれぞれ第６図における空気流量と燃料流
量の説明図である。 ５……燃料ポンプ、６……燃料レギユレータ、
１４……電磁式燃料インジエクタ、２１……空気
ポンプ、２２……空気レギユレータ、２６……空
気絞り、３３……電気アクチユエータ（Pa−Pf
を所定値に保持する機構）、３５……コンピユー
タ、４２……可変抵抗器（空気量センサ）、４７
……燃料絞り、４８……吐出口、５２……弁口、
５３……燃料通路、５４……空気通路、５７……
電磁式逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記要素 (イ) エンジンのシリンダヘツドに設けた、シリン
   ダの燃焼室に弁孔を介して連通する逆止弁室。 (ロ) 前記弁孔を開閉する電磁式逆止弁。 (ハ) 吐出口及びその上流に燃料絞りを有し、吐出
   口を介して逆止弁室を燃料ポンプに連通する燃
   料通路。 (ニ) 前記燃料絞りと吐出口との間において燃料通
   路を空気ポンプに連通し、かつ空気絞りを有す
   る空気通路。 (ホ) 燃料絞りの上流において燃料通路に設けた電
   磁式燃料インジエクタ。 (ヘ) 前記逆止弁及び燃料インジエクタをエンジン
   の吸入行程において同期的に開かせ、エンジン
   の圧縮，爆発及び排気行程において同期的に閉
   じさせる電気回路。 (ト) 前記空気絞りと空気ポンプとの間の空気通路
   に配設され、エンジンの吸気通路の圧力との差
   をエンジンの各運転条件に対応して設定された
   一つの値に保持する空気圧Paを発生する空気
   レギユレータ。 (チ) 前記インジエクタと燃料ポンプとの間の燃料
   通路に配置され、エンジンの吸気通路の圧力と
   の差をエンジンの各運転条件に対応して設定さ
   れた一つの値に保持する燃圧Pfを発生する燃
   料レギユレータ。 (リ) エンジンの吸気通路への吸入空気量を検知し
   て各吸入空気量に対応した値の信号を出す空気
   量センサ。 (ヌ) 前記空気量センサからの信号値を入力し、こ
   の信号値に対応して予め定められた値の、Pa，
   Pfとの差圧を発信するコンピユータ。 （ル） コンピユータからの信号により、前記燃
   料通路及び空気通路の少くとも一方に設けた、
   前記の差圧を保持する機構。 からなることを特徴とするシリンダ内燃料噴射装
   置。