JPS593190Y2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は燃料噴射式内燃機関の燃料噴射特性を改善し、
かつ燃料供給精度の向上を実現する燃料噴射装置に関す
るものである。

従来の内燃機関の燃料噴射装置、特にコンピュータ等を
用いてその燃料噴射量を制御する装置にあっては、吸気
管に臨設した燃料噴射弁に供給する燃料の圧力は、燃料
圧力調節部に吸気管内圧力信号を導入して燃料圧力を吸
入負圧に対して一定差圧となるように制御する一方、機
関運転条件に合わせて噴射弁の開閉時間を制御し、これ
により各運転条件で最適な燃料量を噴射する方式がとら
れていた。

従って、この方式では燃料噴射量は噴射弁の開弁時間に
比例制御されることになり、機関の高速高負荷時には開
弁パルス時間を長くし、逆に低速低負荷時には短かくす
るという制御が必要とされ、この結果開弁時間の最大と
最小との比率（ダイナミックレンジ）が大きくならざる
を得ない。

このため、例えば最大流量を満足する噴射量の噴射弁を
使用して低速低負荷運転時の要求流量を噴射しようとす
ると、噴射弁時間を著しく短かくしなければならず、こ
のような極短時間の開弁作用は噴射弁の応答性や噴射口
径精度等とも相俟って安定な作動、つまり正確な燃料計
測を困難にする等の不具合を生じさせている。

逆に、低速低負荷時の性能を重視するため口径を小さく
した噴射弁では高速高負荷時の開弁時間を充分に長くし
なければならないが、しかしこの時間はエンジン回転と
の関係から上限を規制されているために、高負荷時の要
求流量を確保することができず、高出力化に制約が生じ
ている。

更に、燃料噴射弁の動特性を改良して最小応答時間を短
かく実現したとしても、前記ダイナミックレンジの比率
が大きい以上噴射弁の開閉作動時間の相対的誤差は大き
く、燃料供給特性上好ましくない。

本考案は上記に鑑み、機関の回転速度、絞弁開度、吸入
空気量等の機関運転条件信号を基準に、電子制御回路装
置にあらかじめ設定した制御特性に基づいて、噴射弁に
供給する燃料圧力を制御するように構成することにより
、機関が高速高負荷運転に移行するに従って供給燃料圧
力を相対的に増大するように制御し、これによって低速
低負荷運転はもとより高速高負荷運転に到る全運転領域
において、高精度に制御された燃料噴射弁を実現するこ
とができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目
的とする。

以下、本考案を図面に示した実施例により説明する。

第１図は本考案装置の全体図であり、１は機関本体、２
は吸気管であり、上流から順にエアフローセンサ３、ス
ロットル弁４、燃料噴射弁５を有している。

６はマイクロコンピュータを含む電子制御手段であり、
前記エアフローセンサ３がらの吸入空気量信号、スロッ
トル弁４の開度スイッチ４ａからの絞弁開度信号、そし
て機関回路数検出装置７からの回転数信号等によって機
関運転条件を検出し、予め設定した特性に基づいて燃料
噴射弁５の開弁時間を制御すると共に、この噴射弁に燃
料を供給する燃料圧力調整機構８の設定圧力を制御する
ようになっている。

９は燃料タンク、１０はポンプであり、燃料は通路１１
を通って燃料圧力調整機構８に圧送され、通路１２を通
って噴射弁５に供給される。

又、燃料圧力調整機構８がら余剰燃料は通路１３を通っ
てタンク９に戻されるようになっている。

前記燃料圧力調整機構８は、第２図のように、ダイヤフ
ラム式燃料圧力調整部１４と、電磁式負圧制御部１５と
から構成されている。

燃料圧力調整部１４は、ハウジングカバー１６とダイヤ
フラム１７にて画成した燃料圧力室１Ｂを有し、前記し
たポンプ１０からの通路１１と、噴射弁５への通路１２
を夫々開口接続し、燃料はこの圧力室１８を経て噴射弁
５に供給されるようになっている。

また、この圧力室１８にはその間口１３ａを前記ダイヤ
フラム１７と一体の弁体１９に対向配置した前記戻り通
路１３を接続しており、この弁体１９は下動したときに
は開口１３ ａを絞り乃至閉塞し、上動したときには開
口１３ ａを開くようになっている。

２０は前記ダイヤフラム１７の上方にハウジング２１と
の間に画成した負圧室であり、開口接続した通路２２に
より負圧を吸気管２から、又は図外の負圧タンクから導
入し、この負圧室２０の負圧が大のときにダイヤフラム
）７をばね２３の作用に抗して上動するようになってい
る。

一方、負圧制御部１５は、前記負圧室２０に連通したノ
ズル２４を内方に突設した大気室２５をハウジング２１
とダイヤフラム２６にて画成している。

この大気室２５には、スロットル弁５上流の吸気管２か
ら通路２７を通して大気圧を導入する。

ノズル２４にはダイヤフラム２６に固定した弁体２８を
対向配置し、ダイヤフラム２６の上下動により弁体２８
がノズル２４を開閉する。

弁体２Ｂには電磁ソレノイド２９のプランジャ３０を連
結して電磁弁となし、ソレノイド３１に付与する駆動電
流を所定周波数でオンオフし、このオンオフのオン比率
（オンデユーテイ）を大きくしたときにはプランジャ３
０の上動に伴なってダイヤフラム２６を上方へ変化させ
てノズル２４を開口し、大気を負圧室２０に導入するこ
とにより負圧を相対的に小さくする。

この構成によれば、機関の高速高負荷運転時にエアフロ
センサ３、開度スイッチ４ａ、機関回転数検出装置７等
の運転条件検出装置や電子制御手段６の出力信号によっ
てソレノイド３１を励磁し、ダイヤフラム２６を上変位
してノズル２４を開口し、負圧室２０の負圧を大気にて
稀釈して小とする。

このため、ダイヤフラム１７はば′ね２３力にて下動し
、弁体１９が開口１３ａを閉塞して戻り燃料を減少乃至
零とする。

従って、圧力室１８の燃料は相対的に高圧となり、噴射
弁５へ供給する燃料圧力を増大して吸気管内圧力との差
圧を増大する。

これにより、噴射弁５の開閉時間を長くしなくとも差圧
が増大した分だけ燃料噴射量を増大することができ、大
量の燃料噴射を可能にして最大出力を確保できる。

一方、低速低負荷運転時にはソレノイド３１への通電は
、オンオフのオンデユ−テイがプランジャ３０が上動し
ない程度にまで小さくなるか、または完全に停止される
ため、ダイヤフラム２６は下動位置にあって、弁体２８
がノズル２４を絞り乃至閉塞する。

これにより負圧室２０の負圧に対する大気の稀釈は抑制
され、負圧は相対的に大となってダイヤフラム１７を上
動し開口１３ａを開く。

従って、圧力室１８の燃料の一部は戻し通路１３を通っ
てタンクに戻ることになり、噴射弁５に供給する燃料圧
力が低下する。

燃料圧力の低下により、吸気管内圧力との差圧は小とな
るので、燃料噴射量を相対的に減少でき、この結果、噴
射弁開弁時間を極小パルスによって制御しなくても、燃
料噴射量を極減させることが可能となり、低燃料噴射時
における微少調整を高精度に行なうことができる。

従って、このように機関運転条件に応じてソレノイド３
１への通電電流のテ゛ニーティ比を変化させ、燃料圧力
調整部１４に作用する負圧を大気で希釈することにより
燃料圧力を制御して吸気管内圧力との差圧を変化すれば
、噴射弁におけるダイナミックレンジが小さくとも極め
て広い流量範囲での燃料噴射を可能にし、各運転条件に
夫々最適な燃料量を高精度に制御しつつ供給でき、また
急加速時や急減速時など機関負荷が激しく変動するよう
な時でも、この負荷変動に即応して燃料圧力を制御する
ので加速性を向上し、あるいは減速時の燃料の浪費を防
止できるのである。

尚、実際の制御方法としては、ソレノイド３１に与える
制御信号を１０〜６０Ｈ２の一定周波数にてオンオフさ
せ、このオンオフの時間比率を可変することによって、
ノズル２４の開閉時間を比例的に制御し、これをノズル
の平均開口率として稀釈大気の導入量を制御する。

なお、３Ｂは中心磁性体、４４は可動鉄心、３５はスプ
リング、４０はエアフィルター、３９はコ゛ムカバーで
ある。

また、本実施例では機関運転条件を検出する装置として
、吸入空気量、スロットル弁開度、回転数を用いたが、
その他の要素を利用してもよい。

更に、燃料圧力調整機構の具体的構成として他の構成を
採用することも勿論可能である。

従って、本考案の燃料噴射装置によれば、燃料圧力調整
機構の作動負圧を制御する電磁弁に、所定周波数にてオ
ンオフし、かつこのオンオフ時間比率が運転条件に応じ
て変化する制御信号を供給して燃料噴射弁への燃料圧力
を最適制御するようにしたことから、機関の全運転領域
にわたって最適な燃料噴射を行なうと共に燃料噴射弁の
ダイナミックレンジを小さくすることができるので、噴
射弁の作動特性を安定なものとして全領域での燃料噴射
を極めて高精度に制御することができると共に、早い応
答性により過渡運転状態においても燃料噴射を高精度で
行なうことができるという効果を奏する。

なお、本考案はシングルポイントインジェクションに適
用すると好都合であるがその他の複数噴射弁装置にも適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の全体図、第２図は燃料圧力調整装
置の断面図である。 １・・・・・・機関本体、２・・・・・・吸気管、３・
・・・・・エアフロラセンサ、４・・・・・・スロット
ル弁、５・・・・・・燃料噴射弁、６・・・・・・電子
制御手段、７・・・・・・回転数検出装置、８・・・・
・・燃料圧力調整機構、９・・・・・・タンク、１０・
・・・・・ポンプ、１１．１２・・・・・・通路、１３
・・・・・・戻し通路、１４・・・・・・ダイヤフラム
式燃料圧力調整部、１５・・・・・・電磁式負圧制御部
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、こ
   の検出手段からの信号に基づいて燃料供給量を演算する
   電子制御手段と、この制御出力に応じて燃料を噴出する
   燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を
   制御する燃料圧力調整機構とを備えた燃料噴射装置にお
   いて、前記燃料圧力調整機構は、負圧作動型のダイヤフ
   ラム式燃料圧力調整部と、その作動負圧を制御する電磁
   弁を有する負圧制御部とから形成し、前記電子制御手段
   を介して、前記電磁弁に所定周波数のオンオフ駆動信号
   を付与すると共に、そのオンオフ時間比率を前記運転条
   件検出手段からの出力信号に基づき変化させることによ
   り、前記作動負圧を大気で希釈して燃料圧力を制御する
   ようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。