JPH0514540U

JPH0514540U - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH0514540U
Application number: JP6083991U
Authority: JP
Inventors: 満関谷; 哲朗連
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 1991-08-01
Filing date: 1991-08-01
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力バランス型燃料噴射装置にセンサー類、
フィードバック制御を採用することなく、吸気温・大気
圧の変化に対する空燃比補償機能を持たせる。【構成】第２燃圧レギュレータ６′のダイアフラム
９′が仕切り形成した二室の一方が真空度１００mmＨｇ
程度、または、数mmＨｇの真空室８′で、他方の室が第
１燃圧レギュレータ２に燃料通路１０を介して接続され
る第２燃料室７′となっている。ダイアフラム９′は、
スプリング９′ａによって第２燃料室方向へ弾圧されて
いる。また、ダイアフラム材料として金属製膜を用い、
全周をレギュレータハウジングにろう付けしてある。部
品の増加がなく、経済的である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、インテークマニホールド圧力とエンジン回転数に応じて燃料噴射量が制御される圧力バランス型の燃料噴射装置、特に吸気温変化または大気圧変化に対する簡易な空燃比補償機構を有する圧力バランス型の燃料噴射装置に関するものである

【０００２】

【従来の技術】

インテークマニホールド圧力とエンジン回転数に応じて燃料噴射量を制御する圧力バランス型の燃料噴射装置に関して、本出願人は特願平２−７７２８６号で一つの基本的構造を提案した。（以後、この提案の装置を、平２−圧力バランス型燃料噴射装置と呼ぶ。）

【０００３】図２は、平２−圧力バランス型燃料噴射装置の概略断面図である。１は図示しない燃料タンクからの燃料を加圧して供給する燃料ポンプ、２はインテークマニホールド圧力を燃圧Ｐ₁に変換する第１燃圧レギュレータである。第１燃圧レギュレータ２は、インテークマニホールド圧力が印加される負圧室３と燃料ポンプ１から燃料が供給される第１燃料室４とが、ダイアフラム５によって仕切られている。第１燃料室４には、ダイアフラム５の変位に応じて燃料タンクへリターンさせる燃料量を調整する燃料出口４ａが設けてある。６はダイアフラム式の第２燃圧レギレータであり、第２燃料室７と大気圧が印加される大気圧室８とが、ダイアフラム９によって仕切られている。第２燃料室７は、燃料流路１０を介して第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４に連通しており、一定燃圧Ｐ₂（＜Ｐ₁ ）に制御されている。第１燃圧レギュレータ２から流入する燃料は、燃料タンクへリターンされるようになっている。

【０００４】１１は燃料通路１０に配設されていて、燃料通路１０の開口面積をエンジン回転数に応じて制御する第１ソレノイドバルブ、１２は第１ソレノイドバルブ１１の下流側に配設され、燃料通路１０の開口面積をエンジン回転数に応じて制御する第２ソレノイドバルブ、１３は両ソレノイドバルブ１１，１２と電気的に接続しており、エンジン回転数信号が入力されて両ソレノイドバルブ１１，１２の開弁率を変化させる電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。両ソレノイドバルブ１１，１２に電子制御ユニット１３から入力されるパルス信号は同一であるが、パルス信号波形のＨＩＧＨの部分で、第１ソレノイドバルブ１１は閉、第２ソレノイドバルブ１２は開となり、また、パルス信号波形のＬＯＷの部分で、第１ソレノイドバルブ１１は開、第２ソレノイドバルブ１２は閉となり、互いに逆の開閉作動をするようになっている。また、エンジン回転数に応じて、両ソレノイドバルブ１１，１２のデューティ比（パルス信号の周波数）が決定されて、両ソレノイドバルブ１１，１２間の燃料通路１０の燃圧が、入力信号であるインテークマニホールド圧力とエンジン回転数とに応じた燃圧Ｐ₃として取り出される。

【０００５】１４は、この燃圧Ｐ₃を調整燃圧Ｐ₄（Ｐ₄＜Ｐ₃）に変換する第３燃圧レギュレータであって、第１ソレノイドバルブ１１，第２ソレノイドバルブ１２間の燃料通路１０の燃圧Ｐ₃が印加される第１燃圧室１５と後述の燃料噴射弁から戻される一定のリターン流量が流入し、かつ、燃圧Ｐ₃に応じた調整燃圧Ｐ₄に制御される第２燃圧室１６とが、ダイアフラム１７によって仕切られている。第２燃圧室１６には、ダイアフラム１７の変位に応じて燃料のリターン流量を調整する燃料出口１６ａを設け、また、スプリング１８がダイアフラム１７を第１燃圧室１５方向に弾圧し、その結果、燃圧Ｐ₃に対する調整燃圧Ｐ₄の変化割合を低減化（分圧）することができる。

【０００６】１９は各気筒ごとに配置されていて、インテークマニホールドへの燃料噴射量が制御される燃料噴射弁であって、第１燃圧レギュレータ２及び第３燃圧レギュレータ１４に連通している。２０は、第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４から燃料噴射弁１９への燃料流量Ｑ₁を計量する計量ジェットである。燃料噴射弁１９において、２１は上流室であって、計量ジェット２０から燃料流量Ｑ₁が供給されていて、インテークマニホールドへ燃料流量Ｑ₂を噴射させ得る吐出口２１ａを備える。２２は下流室であって、第３燃圧レギュレータ１４の第２燃圧室１６と連通しており、調整燃圧Ｐ₄が印加されている。２３は、上流室２１と下流室２２を仕切るダイアフラム、２４は、上流室２１と下流室２２を連通する差圧ジェット、２５は、ダイアフラム２３に連動して吐出口２１ａを開閉制御するバルブである。２６は、ダイアフラム２３をバルブ２５の閉弁方向へ弾圧するスプリングであって、上流室２１の燃圧Ｐ₅は、下流室２２の調整燃圧Ｐ₄及びスプリング２６の荷重の和とバランスするように制御される。そのため、上流室２１と下流室２２の差圧（Ｐ₅−Ｐ₄）は一定に制御され、差圧ジェット２４の圧力損失も一定になるから、差圧ジェット２４の流量、すなわち、下流室２２から第３燃圧レギュレータ１４の第２燃圧室１６へ戻される燃料流量Ｑ₃も一定に制御される。また、計量ジェット２０を通過し上流室２１へ流入する燃料流量Ｑ₁ は、噴射流量Ｑ₂と一定量のリターン流量Ｑ₃との和になる。

【０００７】なお、第１及び第２ソレノイドバルブ１１，１２は、それぞれ開口面積設定手段を構成するが、この開口面積設定手段は、ソレノイドバルブに限定されることなく、ステッピングモータ等を用いて、電気的に開口面積を増減調整するようにしてもよい。

【０００８】このように構成した燃料噴射装置は、次のように作動する。エンジン作動時に、第１燃圧レギュレータ２へインテークマニホールド圧力が印加し、燃圧Ｐ₁に変換され、第２燃圧レギュレータ６へ送り込まれる。そして、電子制御ユニット１３の作用により、第１及び第２ソレノイドバルブ１１，１２間で発生する燃圧Ｐ₃は、エンジン回転数に関係なくインテークマニホールド圧力が高いと小さくなる。しかし、インテークマニホールド圧力が大気圧に接近してくると、この燃圧Ｐ₃は大きくなる。一方、エンジンが要求する燃料流量は、エンジン回転数とインテークマニホールドにおける空気密度との積に比例するが、空気密度は圧力差（Ｐ₁−Ｐ₂）に比例する。そこで、エンジン回転数に応じて燃圧Ｐ₁の第３燃圧レギュレータ１４への印加数（第１及び第２ソレノイドバルブ１１，１２の周波数）を調整し、得られた燃圧Ｐ₃を第３燃圧レギュレータ１４において、要求燃料流量に応じた調整燃圧Ｐ₄に変換する。この調整燃圧Ｐ₄は、インテークマニホールド圧力の増減に応じて増減し、その変化率は、エンジン回転数の増減に対しては一定である。

【０００９】調整燃圧Ｐ₄は、第２燃圧室１６から燃料噴射弁１９の下流室２２へ印加されるが、下流室２２の燃圧Ｐ₄の変化にかかわらず、差圧ジェット２４の流量は一定（＝Ｑ₃）に制御されている。そのため、調整燃圧Ｐ₄の増減に応じて、上流室２１の燃圧Ｐ₅が変化する。一方、計量ジェット２０を通過する燃料流量Ｑ₁ は、その前後差圧（Ｐ₁−Ｐ₅）により決まるので、調整燃圧Ｐ₄がΔＰ₄減少すると、上流室２１の燃圧Ｐ₅もΔＰ₅減少し、差圧（Ｐ₁−Ｐ₅）は増大する。その結果、計量ジェット２０を経由して、上流室２１へ流入する流量Ｑ₁が増加する。しかし、差圧ジェット２４の流量はＱ₃で一定であり、上流室２１の燃圧Ｐ₅が上昇して、ダイアフラム２３は下流室２２側へ変位し、バルブ２５の開弁量を増大させ、吐出口２１ａからの燃料噴射量Ｑ₂（＝Ｑ₁−Ｑ₃）が増加する。そして、上流室２１の燃圧Ｐ₅は、調整燃圧Ｐ₄とスプリング２６の荷重の和に等しい所定の圧力に戻り、バランスする。この燃料噴射量Ｑ₂は、調整燃圧Ｐ₄に対応するものであるから、上述の要求燃料流量と一致することになる。

【００１０】調整燃圧Ｐ₄がΔＰ₄増大した場合には、上流室２１の燃圧Ｐ₅もΔＰ₅増大し、計量ジェット２０の前後差圧（Ｐ₁−Ｐ₅）が小さくなり、燃料流量Ｑ₁が減少するから、要求燃料流量に対応する燃料噴射量Ｑ₂も減少する。なお、計量ジェット２０の燃料流量Ｑ₁は、その前後差圧（Ｐ₁−Ｐ₅）の平方根に比例して変化するが、燃料流量Ｑ₁として、燃料噴射量Ｑ₂にリターンされる一定流量Ｑ₃をあらかじめ付加しておけば、噴射流量Ｑ₂が差圧（Ｐ₁−Ｐ₅）に対して直線的に変化する部分を取り出せる。そのため、計量ジェット２０の流量Ｑ₁と前後差圧（Ｐ₁−Ｐ₅）に関し、自動車用として十分なダイナミックレンジを得ることができる。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】平２−圧力バランス型燃料噴射装置は、上述のように構造が比較的簡単で、製造コストを安くすることができるうえに、応答性が良く、計量ジェット２０の流量Ｑ₁と前後差圧（Ｐ₁−Ｐ₅）に関し、自動車用として十分なダイナミックレンジを有する。

【００１２】ところで一般的に燃料噴射装置は、空気密度の変化に対する空燃比補償を行っているが、補償方法は燃料噴射装置のシステムにより異なる。その構成原理から、平２−圧力バランス型燃料噴射装置の空気量検出方式は、スピードデンシティ方式であり、１サイクル当たりエンジンに吸入される空気量を、エンジン回転数とインテークマニホールド圧力で推定している。そして、この空気量に基づき、要求燃料流量を噴射するので、理論的には、大気圧変化・吸気温変化による空気密度変化が、線形性的に空燃比変化をもたらすことになる。

【００１３】図３は、平２−圧力バランス型燃料噴射装置における大気圧変化に対する要求燃料量変化の説明図である。上横軸は燃圧レギュレータの燃圧Ｐ_f，下横軸はインテークマニホールド圧力Ｐ_m，縦軸は燃料噴射弁１９における燃料吐出量Ｑ（＝Ｑ₂）である。平２−圧力バランス型燃料噴射装置の平地におけるＰ_mとＱとの関係はＡ₀線で表され、Ｐ_m値がＰ_m0であれば、Ｑ値はＱ₀であることが示されている。燃圧Ｐ_f軸における２．５Kg／cm²，１．５Kg／cm²は、それぞれインテークマニホールド圧力Ｐ_mが０の時の第１燃圧レギュレータ及び第２燃圧レギュレータの設定燃圧である。いま例えば、平地から高地へ移動して、気圧がＰ_hi だけ低下したとすれば、図上で真空は、原点である−７６０mmHg点からＰ_h点に変換する。そして、目標空燃比が平地の場合と同じであれば、高地でのＰ_mとＱの関係は、Ｐ_h点を通りＡ₀線に平行なＡ_h線で示される。また、平地でのＰ_m がＰ_m0点であれば、高地でのＰ_mはＰ_mh点に変換する。これは、エンジンのポンプ効率は変化しないので、Ｐ_h点とＰ_mh点におけるＰ_mの差は、−７６０mmHg点とＰ_m0点におけるＰ_mの差Ｐ_miに等しいからである。そして、平地における燃料吐出量がＱ₀, 目標空燃比が平地と同じであれば、高地における燃料吐出量はＱ _h で示される。しかし、大気圧変化に対する空燃比補償の機能がない場合は、高地における燃料吐出量はＱ_0hとなり、Ｑ_r＝Ｑ_0h−Ｑ_hだけ余剰に吐出し、その分、気筒内の混合気が過濃になってしまう。

【００１４】本考案は、平２−圧力バランス型燃料噴射装置の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プレッシャセンサー、吸気温センサーを有する制御系を設けずに、大気圧変化・吸気温変化に対する簡易な空燃比補償機構を具備するこの種燃料噴射装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案による平２−圧力バランス型燃料噴射装置は、第２燃圧レギュレータのダイアフラムにより仕切られ形成された二室の一方が真空室で、その真空度を１００mmＨｇ程度、またはその真空度をできるだけ高くしてあり、他方の室が第２燃料室で、燃料通路を介して第１燃圧レギュレータの第１燃料室に接続するとともに、第２燃圧レギュレータのダイアフラムを第２燃料室方向へ弾圧するスプリングを備えたものである。

【００１６】図２において、第２燃圧レギュレータ６の大気圧室８が、空気充満のまま密閉された系を考える。いま、このような系を含む燃料噴射装置を、平地より気圧がＰ_hi低下した高地で作動させると、第２燃圧レギュレータ６の第２燃料室７の設定圧（燃圧Ｐ₂）は、低下分Ｐ_hiだけ上昇する。この場合、図３が示すように平地でインテークマニホールド圧力Ｐ_m0，燃料吐出量Ｑ₀であれば、高地ではインテークマニホールド圧力Ｐ_mh，燃料吐出量Ｑ_hとなり、適正な燃料吐出量が確保され、大気圧変化に対する空燃比補償が自動的に行われる。また、上述のことから、大気圧変化に対する空燃比補償だけを考えれば、第２燃圧レギュレータ６の大気圧室８を、大気との連通を遮断した空気充満の密閉室に変更すればよく、基本的な考え方としては真空室に変更する必要はない。しかし、エンジンルーム内の温度変化の影響を考慮し、外乱要因を除去するためには、高度な真空度（例えば、絶対圧力で数mmＨｇ）の真空室とするのが望ましいが、実際にはコストとの兼ね合いなども考慮して、適度な真空度を選択することになる。なお、後述するように、吸気温の変化があるような場合には、吸気温の変動幅より第２燃圧レギュレータ６付近の温度の変動幅の方が大きく、標準状態で大気圧である密閉室では、吸気温変化に対する空燃比補償の補正率が過大になってしまう。

【００１７】本考案では、吸気温変化に対する空燃比補償機構を、次のような考え方によって決定した。吸気温の１℃変化は、空気密度で（１００／２７３）％＝０．３７％の変化を生ずる。しかし、空気密度の変化は吸気・排気の抵抗の変化、エンジンの吸入効率の変化をもたらし、この空気密度の変化率の平方根が実際の変化率（補正率）に、ほぼ等しくなる。一般的に平２−圧力バランス型燃料噴射装置が適用されるエンジンでは、エンジン運転時における吸気温が、ほぼ０℃〜＋３６ ℃の範囲で変化し、これに対応する第２燃圧レギュレータ６付近の温度は、ほぼ −３０℃〜＋１１０℃の範囲で変化する。その結果、吸気温の変動幅に対する要求燃料量の変化率は、（２７３−３６）／２７３＝０．８６８の平方根となり、百分率では９３．２％で、吸気温が最高時では最低時に比較して、要求燃料量が約６．８％少なくなる。

【００１８】したがって、標準状態における前述密閉室の絶対圧をｘmmＨｇとした場合、吸気温の変化範囲がほぼ０℃〜＋３６℃，これに対応する第２燃圧レギュレータ６付近の温度の変化範囲がほぼ−３０℃〜＋１１０℃の条件のもとで、ダイアフラム９を介してこの絶対圧ｘmmＨｇの密閉室に接する第２燃圧室７の設定燃圧が変化し、要求燃料量が約６．８％減少したとすれば、次の式が成立する。

【００１９】〔（３０＋１１０）／２７３〕×〔ｘ／７６０〕＝０．０６８・・・・・・・・（１）

【００２０】式１より、ｘ＝１００．８≒１００mmＨｇとなる。すなわち、標準状態で密閉室を真空度が１００mmＨｇ程度の真空室とすれば、吸気温変化に対する近似的な空燃比補償がなされ、要求燃料量を補正することができる。なお、前の大気圧変化に対する空燃比補償の記述からも明らかなように、真空度１００mmＨｇ程度の真空室は、大気圧変化に対する空燃比補償機能も併有する。

【００２１】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例を示す。図２により説明した先行技術に係る部分には、同一符号を用いてり、再述しない。６′は第２燃圧レギュレータ、９′は、第２燃圧レギュレータ６′を第２燃料室７′と真空室８′に仕切るダイアフラム、９′ａは、ダイアフラム９′を第２燃料室７′方向へ弾圧するスプリングである。１０は燃料流路であり、第２燃料室７′を第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４に接続している。上述のように、吸気温変化に対する空燃比補償機能の付与を考えれば、真空室８′の真空度はほぼ１００mmＨｇであればよい。そして、エンジン運転時において、大気圧変化及び吸気温変化に対する空燃比補償の必要がない状態であれば、第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４の燃圧Ｐ₁が第２燃圧レギュレータ６′へ送り込まれ、真空度がほぼ１００mmＨｇの圧力とスプリング９′ａの荷重との和とバランスする一定燃圧Ｐ₂′が、燃圧Ｐ₁より小さくなるように、スプリング９′ａが選択、使用されている。

【００２２】平地から高地への移動などで大気圧の変化があれば、その変化率に応じた空燃比補償が自動的に行われる。吸気温の変化（変動範囲０℃〜３６℃）があれば、設計最高温度３６℃の場合で、要求燃料量が自動的に約６．８％減少して、空燃比補償が行われる。吸気温が０℃では、空燃比補償は行われず、０℃〜３６℃の間では比例的な補正がなされ、例えば吸気温２０℃では、（６．８×２０）／３６≒３．８となり、要求燃料量が自動的に約３．８％減少して、空燃比補償が行われる。大気圧変化と吸気温変化が併存すれば、それぞれに対する補正の加算がなされ、両変化に対する空燃比補償が行われる。

【００２３】吸気温の変動が小さいような場所で使用され、吸気温変化に対する空燃比補償機能を必要としな仕様では、真空室８′の真空度をできるだけ大きくし、例えば、真空度を数mmＨｇ以下にしてもよい。この場合は、適格なばね特性を有するスプリング９′ａを使用することにより、大気圧変化にのみ対する空燃比補償が自動的に行われる。

【００２４】上述のような、真空室８′の真空度が数mmＨｇ以下の場合だけではなく、真空度がほぼ１００mmＨｇの場合でも、第２燃圧レギュレータ６′は真空用に製造したものが推奨される。すなわち、ダイアフラム９′の材料を薄い金属板、例えば、薄いりん青銅板とし、この金属板の全周をレギュレータハウジングの内壁にろう付けして、ダイアフラムとする。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、プレッシャセンサー、吸気温センサーを使用せず、フィードバック制御による補正等も行うことなく、大気圧・吸気温の変化に対する簡易な空燃比補償機機構を、平２−圧力バランス型燃料噴射装置に持たせることができる。そして、第２燃圧レギュレータの大気圧室を絶対圧１００mmＨｇ程度、または、できるだけ高真空度の真空室に変えるだけであり、部分的な仕様の変更のみでよく、追加の部品を必要としないので、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る圧力バランス型燃料噴射装置の一
実施例の要部概略断面図である。

【図２】従来の圧力バランス型燃料噴射装置の要部概略
断面図である。

【図３】圧力バランス型燃料噴射装置における大気圧変
化に対する要求燃料量変化の説明図である。

【符号の説明】

２第１燃圧レギュレータ６第２燃圧レギュレータ７第２燃料室８大気圧室９ダイアフラム１０燃料通路１１第１ソレノイドバルブ１２第２ソレノイドバルブ１４第３燃圧レギュレータ１９燃料噴射弁２０計量ジェット２１上流室２１ａ吐出口２２下流室２３ダイアフラム２４差圧ジェット２５バルブ６′ 第２燃圧レギュレータ７′ 第２燃料室８′ 真空室９′ ダイアフラム９′ａスプリング

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】インテークマニホールド圧力に応じた燃
圧を発生させる第１燃圧レギュレータと、一定の燃圧を
発生させる第２燃圧レギュレータと、該第１及び第２燃
圧レギュレータを接続する燃料通路に設けられていてそ
の間からインテークマニホールド圧力とエンジン回転数
に応じた燃圧を発生させる少なくとも一方がエンジン回
転数に応じて開口面積を調整し得る二つの開口面積設定
手段と、該インテークマニホールド圧力とエンジン回転
数に応じた燃圧を調整燃圧に変換せしめる第３燃圧レギ
ュレータと、計量ジェットを介して前記第１燃圧レギュレータから燃
料が流入するとともに燃料の吐出口を備えた上流室と、
前記調整燃圧が印加され、かつ、差圧ジェットを介して
前記上流室と連通するとともに一定流量がリターンされ
る下流室と、前記上流室と下流室を仕切るとともに吐出
口を開閉し得るバルブを連動せしめるダイアフラムとを
有する燃料噴射弁とを備えた燃料噴射装置において、前記第２燃圧レギュレータのダイアフラムにより仕切ら
れ形成された二室の一方が真空室で、その真空度を１０
０mmＨｇ程度とし、他方の室が第２燃料室で、前記燃料
通路を介して前記第１燃圧レギュレータに接続せしめる
とともに、第２燃圧レギュレータのダイアフラムを第２
燃料室方向へ弾圧するスプリングが備えられたことを特
徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】請求項１における真空室の真空度をでき
るだけ大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の燃
料噴射装置。
【請求項３】請求項１における第２燃圧レギュレータ
のダイアフラムが薄い金属板より成る金属ダイアフラム
で、該金属ダイアフラムの全周をレギュレータハウジン
グ内壁にろう付けして構成したことを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の燃料噴射装置。