JPS5937263A - 内燃機関用燃料噴射装置 - 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】 本発明は内燃機関用燃料噴射装置に係シ、特に１個の燃
料噴射部から内燃機関の全気筒への燃料を供給すること
金ができる内燃機関用燃料噴射装置に関するものである
。

発明の背景 一般に、１個の燃料噴射部から内燃機関の全気筒への燃
料を供給する内燃機関用燃料噴射装置は公知である。

この公知の燃料噴射装置は次のように構成されている。

すなわち、各気簡に連なる各吸気管の集合部の上流に接
続された吸気通路に絞弁を設け、この絞弁の上流に燃料
噴射部を開口させると共に、燃料噴射部を形成する電磁
弁ヲ劫定の開弁パルス巾で駆動して燃料を間欠的に吸気
通路内に噴射している。この開弁パルス中は吸気通路に
設けたエアフローメータによって検出される吸気量信号
によｐ制御されている。

ところで、この公知の燃料噴射装置では以下に述ヘる欠
点を有している。

（１）吸気管の集合部の上流に接続された吸気通路内に
燃料噴射部が間欠的に燃料を噴射するため、吸気通路か
ら吸気管の集合部までを考えた時、その間で濃い混合気
部分と薄い混合気部分が交互に形成され混合気が不均一
となる現象か生じる。したがって、内燃機関の各気．筒
が混合気を順次吸入する時、濃い混合気を吸入する気筒
、薄い混合気を吸入する気筒とが存在し分配性能が悪い
。これは内燃機関のトルク変動として発現する。

（２）アイドル運転から高速，尚負荷運転までの広い領
域に渡ってエアフローメータで吸気量を測定して開弁バ
ルスｌＪヲ決定しているため、広い範囲にわたってエア
フローメータの精度が戦求される。すなわち、アイドル
運転時から高速，高負荷運転時にいたるまでの広い範囲
にわたってエアフローメータが実際に内燃機関に吸入さ
れた真の空気量ヲ検出しなければならないからである。

これはエアフローメータの広い範囲にわたる高精度化お
よびエアフローメータに後置接続される信号処理回路の
複雑化として発現する。

そしてこのような問題を解決した燃料噴射装置全本出願
人はすでに提案している。

まず、この燃料噴射装Ｉｆ：説明する。

第１図において、参照省号１０はメインボデイであり、
内部に吸気通路１２が形成されている。

吸気通路１２は内燃機関の各気簡に運通した吸気管１４
Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの集合部１６と接続されて
いる。メインポデイ１０に形成された吸気通路１２内に
は絞弁１８が回転自在に配置されておシ、これはアクセ
ルペダルによって操作される。絞弁１８の上，下流は補
正空気通路２０によって迂回連通されており、この補正
空気通路２０の途中にはオリフイス２２が設けられ、こ
のオリフイス２２と電磁装置２４で駆動される弁体２６
とで計量部を構成している。絞弁１８上流の吸気通路１
２にはペンチュリ部２８が形成されておシ、ベンチュリ
部２８の入口部２８Ａと最狭部２８Ｂとはメインボデイ
１０に形成した迂回路３０によって接続されている。迂
回路３０の途中にはホットワイヤセンサ，ホットフイル
ムセンサ，トーマスメータ等の熱式流量センサ３２が設
けられており、この熱式流量七ンサ３２の信号はメイン
ボデイ１０に固定装着された信号取込回路３４によって
処理される。熱式流量セン？３２の下流の迂回路３０に
は空気計箪オリフィス３６が設けられ、この空気計量オ
リフィス３６はテーバ状の窒気計鼠弁３８と協動して空
気計量部を形成している。そして空気計量弁３８は出力
軸４ｏを介して比例電磁装置４２と連結されている。

一方、絞弁１８とベンチュリ部２８の間には燃料噴射部
４４が開口し、この燃料噴射部４４はメインボディ１０
に形成した燃料通路４６と連通されている。燃料通路４
６の途中には燃料計量オリフイス４８が設けられ、この
燃料ｉｔ量オリフィス４８はテーパ状の燃料計量弁５ｏ
と協動して燃料計量部を形成している。そして燃料計量
弁５ｏは出力軸５２を介して比例電磁装置４２と連結さ
れている。出力軸５２とメインボディ１ｏの間はベロフ
ラム５４で仕切られておシ、燃料通路４６の燃料がメイ
ンボディ１ｏの外部へもれ出ないようにしている。ここ
で、空気計量弁３８、燃料計量弁５０および比例電磁装
置４２は第２図に示すような構成となっている。第２図
において、比例電磁装置４２は中空状のボビン５６に巻
回されたコイル５８，ボピン５６の中空部に挿入固定さ
れた固定コア６０．ボピン５６の中空部に摺動自在に配
置された可動コア６２およびケース６４等よシ構成され
ている。そして可動コア６２の一端には出力軸４０が固
定され、他端には出力軸５２が固定されている。従って
、空気計１弁３８と燃料計量弁５０および可動コア６２
は一軸線上に有り、可動コア６２によって空気唱量弁３
８と燃料計量弁５０は同時に駆動される。

燃料通路４６には燃料タンク６６の燃料が燃料ポンプ６
８で加圧され、圧カレギュレータ７０で調圧された後給
送されてくる。ここで圧力レギュレータ７０、燃料ポン
プ６８は周知のものが使用されているが、圧力レギュレ
ータ７０は０．７Ｋｆ／釧２の燃料圧力が得られるよう
に構成されている。

次にコンピュータ７２に入力される信号と出力される信
号の関係を説明する。

コンピュータ７２には熱式流量七ンサ３２（信号取込回
路３４からの信号と等価）からの信号，機関冷却水温を
検出する水温センサ７４からの信号，機関回転数を検出
する回転数センサ７６からの信号，絞弁１８の開度を示
す絞弁開度センサ７８からの信号，排気管に設けた酸素
センサ８０からの信号が入力されている。この他各種の
補正のために他の機関動作パラメータを入力しても良い
ことは言うまでもない。

一方、コンピュータ７２の出力は電磁装置２４，比例電
磁装置４２，ＥＧＲ（排気ガス還流）制御装置８２，点
火時期制御装置８４，燃料ボンブ６８の制御装置８６へ
送られる。

尚、ここで電磁装置２４，比例電磁装置４２以外は本発
明と関係がないので説明を省略する。

比例電磁装置４２に送られる信号は一周期当りのオン時
間が制御されているデューテイパルス信号であυ、この
デューテイパルス信号は第３図のような回路で作られる
。第３図はコンピュータ７２の一部を示したものである
が、判別器８８の反転入力端子には熱式流量センサ３２
の信号が人力され、非反転入力端子にはレベル設定回路
９０からのレベル信号が入力されている。そして、判別
器８８で比較された信号は後段のデューテイパルス発生
回路９２に送られデューテイパルスに変換されて比例電
磁装置４２へ送られるものである。

例えば第４図において、チャー｝（ａ）で示すように判
別器８８の反転入力端子にＨ／Ｗで示す熱式流量センサ
３２の信号が入ると、この信号は非反転入力端子から入
力されるレベル設定回路９０からのレベル几．ｆと比較
される。したがってその比較結果はチャート（ｂ）で示
すようなパルス信号となる。そして、このパルス信号は
デューテイパルス発生回路９２内のトランジスタを駆動
しデューティパルスを発生するものである。このデュー
テイパルスは前述した如く比例電磁装置４２に与えられ
、比例電磁装置４２は空気計量弁３８を駆動して熱式流
量センサ３２の出力がレベルＲ．ｆに近づくように制御
する。すなわち、チャート（ｂ）の時間Ｔｃが空気計量
弁３８を閉じる成分を有し、時間Ｔ０が空気計量弁３８
１開く成分を有している。

したがって比例電磁装置４２は熱式流量センザ３２の出
力信号が一定の値になるように空気計豐量弁３８を制御
できるものである。

ここでレベル設定回路９ｏは機関の運転状態に応じて変
えることが可能であシ、例えば水温センサ７４，回転数
センサ７６，絞弁開度センサ７８，酸素センサ８０等の
信号に応じて変えることが可能である。

以上のような構成において次にその動作を説明する。

今、機関が運転されると、吸気通路１２内を空気が流れ
、ベンチュリ部２８の最狭部２８Ｂにベンチュリ負圧が
生じ入口部２８Ａの間に圧カ差が生じる。

したがって、ベンチュリ部２８の入口部２８Ａからバイ
パス通路３０ｉ介してベンチュリ部２８の最狭部２８Ｂ
へ空気が流れる。この空気の流れによって熱式流量セン
サ３２が空気量を検出する。

ところで、熱式流量センサ３２の信号Ｈ／Ｗは第３図罠
示す通り、設定レベル几．一と判別器８８で比較されて
いる。したがって絞弁１８が閉じられて機関に供給され
る空気量が減少するとベンチュリ部２８に生じるベンチ
ュリ負圧が小さくなる。

このため、熱式流量センサ３２の信号Ｈ／Ｗの値は第４
図のチャート（ｂ）の領域［ＩＩ〕の如く設定レベルＲ
．蕾より低い部分が多くなり（ペンチュリ負圧が小さい
ためバイパス通路３０を通過する空気量が少なくなるた
め）、判別器８８は第４図のチヤーｈ（ｂ）に示す時間
Ｔ０の成分を多くデューテイパルス発生回路９２に送る
。その結果、デューテイパルス発生回路９２を含むコン
ピュータ７２は空気計駄弁３８と空気計誓オリフイス３
６とによって決まる空気計量部を通過する墾気の量が設
定レベル几．ｆに達するように空気計量弁３８を第１図
において下側に下げるべく比例電磁装置４２ヘデューテ
イパルスを与える。この時、比例電磁装置４２の可動コ
ア６２は燃料計鼠弁５０｛（も同時に空気針鷲弁３８と
同一方向に移動させるため、燃料計量弁５０と燃料計量
オリフイス４８で決まる燃料計量部を通過する燃料は機
関に吸入される空気量の減少に応じて当然減少されるこ
とになる。

そして、燃料計量弁５０を通過した燃料は燃料噴射部４
４より吸気通路１２内に噴射される。ここで燃料噴射部
４４よシ噴射される燃料は連杭的な流れとなっている。

もちろんこの時の空燃比が目標空燃比例えば理論空燃比
に近い値になるように燃料計量弁５０の形状を決めねば
ならない。

次に絞弁１８が開かれて機関に吸入される空気量が増加
すると、ベンチュリ部２８に生じるベンチュリ負圧が大
きくなり、その結果バイパス通路３０を通過する空気量
が多くなる。したがって熱式流量センサ３２の信号Ｈ／
Ｗの値は第４図のチャー｝（ｂ）の領域〔■〕の如く設
定レベルＥａｓｔよシ高くなる部分が多くなり、判別器
８８は第４図のチャート（ｂ）に示す時間Ｔｃの成分を
多くデューテイパルス回路９２に送る。そして、コンピ
ュータ７２は空気計量弁３８と空気計量オリフイス３６
によって決まる空気計量部を通過する空気の量が設定レ
ベル几．ｃＫ達するように空気計量弁３８を第１図にお
いて上側に上げるべく比例電磁装置４２ヘデューティパ
ルスを与える。この時、比例電磁装置４２の可動コア６
２は燃料計量弁５０をも同時に空気『・１量弁３８と同
一方向に移動させるため、燃料計量弁５０と燃料計量オ
リフイス４８で決まる燃料＃Ｆ量部を通過する燃料は機
関に吸入される空気量の増大に応じて当然増大されるこ
とになる。そして、燃料計量弁５０を通過した燃料は燃
料噴射部４４より吸気通路１２内に連続的な流れとして
噴射される。もちろん、この時の空燃比は目標空燃比に
近い値になるように燃料計量弁５０の形状が決められて
いることは先に述べた通シである。

次に絞弁１８が一定の開度に開かれている間は熱式流量
センサ３２の信号Ｈ／Ｗの値は第４図のチャー｝（ｂ）
の領域（Ｉｌの如く、設定レベルＲ．ｆより高くなる部
分と低くなる部分の割合が略等しくなっている。したが
って、比例電磁装置４２はその時の状態を維持しておシ
、燃料計量弁５０と燃料計量オリフイス４８で形成され
る燃料計量部は実質的に固定オリフイスと見なせるもの
である。

轟然この時も空燃比が目標空燃比に近づくように燃料計
量弁５０の形状が決められていることは言うまでもない
。

以上は本発明が適用される燃料噴射装置の基本的な構成
とその作動を説明したものであるが、これによると第１
に吸気管の集合部の上流に接続された吸気通路内に燃料
噴射部が連続的に燃料を噴射しているため、吸気通路か
ら吸気管の集合部までの間で混合気が空間的に均一化で
きる、第２にエアフローメータの信号が基本的に設定レ
ベルより上か下かを示しておれば良いため、エアフロー
メータの精度がそれ程要求されず、またエアフローメー
タに後置接続される信号処理回路が簡略化できるという
効果を達成することが可能となるものである。また、エ
アフローメータが空気計量弁の上流にあるため、空気計
量弁が吸気脈動を減衰し、エアフローメータが吸気脈動
を受けにくいという効果がある。． 尚、第１図において電磁装置２４．弁体２６，オリフイ
ス２２および補正空気通路２０はアイドル回転数を制御
する機能を有している。すなわち、コンピュータ７２に
は機関の冷却水温に灼応した目標アイドル回転数が記憶
されており、この目標アイドル回転数と実際のアイドル
回転数を比較し、その偏差に基づいた制御信号を電磁装
置２４へ与えることによって補正空気通路２０を通過す
る空気量を変え、実際のアイドル回転数を目標アイドル
回転数に収束させるものである。これによって実際のア
イドル回転数ｔ−機関の温度に適応した回転数に制御で
きるものである。この場合、水温センサ７４，回転数セ
ンサ７６の信号がコンピュータ７２に覗り込まれ、必要
な処理を行って制御信号を発生している。

ところで、この燃料噴射装置においては、燃料計量弁５
０に固定されたペロフラム５４に燃料圧力が加わらない
ようにする必要がある。なぜなら出力軸５２の隙間から
燃料が侵入してベロフラム５４に達するとべロフラム５
４がその圧力の影響を受け、燃料計量弁５０の変位が変
化するからである。

このため、現在では第６図に示す通υ、ベロフラム５２
の下側に燃料溜９９４を設け、この燃料溜り９４を燃料
帰還通路９６を介して燃料タンク６６と連通させること
によって燃料溜り９４を略大気圧に維持してベロフラム
５４に燃料圧力が加わらないようにしている。

しかしながら、この構成では実際のレイアウト上、燃料
帰還通路９６を燃料タンク６６の上部空間よ）上に配置
することができないため、燃料帰還通路９６内には燃料
が滞溜することになる。したがって、燃料溜９９４内の
燃料温が上昇して蒸気が発生すると、この蒸気圧のため
第５図のヘッド差Ｈに相当する圧力が燃料溜シ９４に生
じ、ベロフラム５４を介して燃料計量弁５０にその力を
伝達するようになる。このため、やはり燃料計量弁５０
の変位が変動するようになる。

本発明の目的は、燃料溜りの圧力を常に略大気圧に維持
できる装置を提供するにある。

本発明の特徴は燃料帰還通路の途中から分岐通路を介し
て燃料溜りをキャニスタに連通して燃料溜りヲ常に略大
気圧に維持するようにしたことにある。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第Ｇ図において、燃料帰還通路９６の途中には分岐通路
９８が設けられ、この分岐通路９８はキャニスタ１００
に接続されている。した瀘って、燃料溜り９４で発生し
た燃料蒸気は分岐通路９８およびキャニスタ１００を介
して大気中に逃がされるため、燃料溜シ９４は常に略大
気圧に維持されるものである。また、燃料蒸気中の炭化
水素はキャニスタに吸着されるため、大気に炭化水素が
放出されることがないものである。尚、キャニスタに吸
着された炭化水素は適当な弁装置によってエンジンに吸
入させてやる方法で処理が可能である。

次に第２の実施例を第７図に基づき説明する。

燃料タンク６６からの燃料は燃料ボンブ１０２を介して
フロート装置１０４に送られる。フロート装置１０４に
はフロート１０６が配置され、フロート１０６の作用に
よってフロート装置１０４の油面レベルが一定に自動制
御される。フロート装置１０４からの燃料は燃料ボ冫プ
７０，圧力レギュレータ６８を介して燃料計量弁５０へ
送られる。

一方、燃料溜り９４は燃料帰還通路９６を介してフロー
ト装置１０４の上部空間へ連通され、更に分岐通路９８
を介してキャニスタに連通されている。

したがって、燃料溜り９４で発生した燃料蒸気はフロー
ト装置１０４，分岐通路９８を介してキャニスタ１００
から大気に逃がされるため、燃料溜９９４は常に略大気
圧に維持されるものである。

以上述べた通υ、本発明によれば、燃料溜９を大気に開
放したため、燃料溜υを形成するベロフラムが燃料蒸気
圧の影響を受けることがなくなシ、燃料計量弁の正確な
作動が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される内燃機関用燃料噴射装置の
断面図、第２図は第１図に示す電磁装置の断面図、第３
図は熱式流量センサの出力を設定レベルに収束させるた
めの制御ブロック図、第４図は熱式流量センサと設定レ
ベルの関係を示すチャート図、第５図は本発明の先行技
術を示す断面図、第６図，第７図は本発明の実施例を示
す断面図である。 １２・・・吸気通路、１８・・・絞弁、２８・・・ベン
チュリ部、３０・・・バイパス通路、３２・・・エアフ
ローメータ、３８・・・空気計訊弁、４２・・・比例電
磁装置、４６・・・燃料通路、５０・・・燃料計量弁、
５４・・・ベロフラム、９４・・・燃料溜シ、９６・・
・燃料帰還通路、９８・・・分岐通路、１００・・・キ
ャニスタ。オ−３３３− 一よ舛一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ．機関に空気を供給する吸気通路、前記吸気通路に形
   成したベンチュリ部、前記ベンチュリ部の下流の前記吸
   気通路に設けた絞弁、前記ベンチュリ部上流と前記ベン
   チュリ部を結ぶバイパス空気通路、前記バイパス空気通
   路に設けられ前記バイパス空気通路を通る空気量を検出
   する流量センサ、前記流量センサよシ下流の前記バイパ
   ス通路に設けた空気計量弁、前記吸気通路に開口した燃
   料噴射部に燃料ボンブからの燃料を給送する燃料通路、
   前記燃料通路の壁内に設けられた計量オリフイスと協同
   して燃料計量部を構成する燃料計量弁、前記空気計量弁
   を駆動する第１の出力軸、前記燃料計量弁を駆動する第
   ２の出力軸、前記第２の出力軸に固定された燃料洩れ防
   止用のベロフラム、前記燃料計量弁と前記ベロフラムの
   間に形成され燃料タンクと燃料リ伶項通路を介して連通
   した燃料溜り、前記第１および第２の出力軸の間にあっ
   て両出力軸を駆動し前記空気計量弁が前記ノくイノくス
   空気通路を流れる空気量を減少する方向に変位した時前
   記燃料官１量弁を燃料が増加する方向に変位させる電磁
   装置、前記流量センサの出力を設定レベルと比較し前記
   流散センサの出力を略一定になるように前記空気計量弁
   を制御するべく前記電磁装置に制御信号を与えるコンピ
   ュータ、 前記燃料帰還通路の途中から分岐した分岐通路ト接続さ
   れたキャニスタとよりなる内燃機関用燃料噴射装置。 ２．機関に空気を供給する吸気通路、前記吸気通路に形
   成したベンチュリ部、前記ペンチュリ部の下流の前記吸
   気通路に設けた絞弁、前記ベンチュリ部上流と前記ベン
   チュリ部を結ぶノくイノくス空気通路、前記バイパス空
   気通路に設けられ前記ノくイパス空気通路を通る空気量
   を検出する流量センサ、前記流量センサよシ下流の前記
   バイノくス通路に設けた空気計量弁、前記吸気通路に開
   口した燃料噴射部と燃料タンクを結ぶ燃料通路の途中に
   設けたフロート装置、前記燃料通路の壁内に設けられた
   針鼠オリフイスと協同して燃胛斜量部を構成する燃料計
   量弁、前記空気計量弁を駆動する第１の出力軸、前記燃
   料計量弁を駆動する第２の出力軸、前記第２の出力軸に
   固定された燃料洩れ防止用のべロフラム、前記燃料計量
   弁と前記ベロフラムの間に形成された燃料溜り、 前記燃料溜ｐと前記フロート装置を結ぶ燃料帰還通路、
   前記フロート装置から分岐した分岐通路と接続されたキ
   ャニスタ、前記第１および第２の出力軸の間にあって両
   出力軸を駆動し前記空気計量弁が前記バイパス空気通路
   を流れる空気量を減少する方向に変位した時前記燃料計
   量弁を燃料が増加する方向に変位させる電磁装置、前記
   流量センナの出力を設定レベルと比較し前記流斌センサ
   の出力を略一定になるように前記空気計量弁を制御する
   べく前記電磁装置に制御信号を与えるコンピュータ、と
   よシなる内燃機関用燃料噴射装置。