JPS608338B2 - 燃料噴射式多気筒内燃機関の燃料噴射方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射式多気筒内燃機関に関する。

ガソリン燃料噴射式内燃機関として各気筒に対して夫々
１個の燃料噴射弁を設け、これら各燃料噴射弁から対応
する気筒の吸気ボート内に燃料を噴射するようにした内
燃機関が提案されている。この種の内燃機関では各気筒
に供給される燃料が均一化するという利点を有する反面
「燃料室内に供給される燃料の微粒化が十分に促進され
ないばかりでなく多数個の燃料噴射弁を必要とするとい
う問題がある。このような問題を解決するために吸気マ
ニホルド集合部に１個の燃料噴射弁を設け「 この燃料
噴射弁から噴出された燃料を各気筒に分配するようにし
た内燃機関が提案されている。この種の内燃機関では通
常各気筒の点火時期或いは上死点に同期して燃料噴射が
行なわれ、或いはクランク角度位置に無関係に燃料噴射
が行なわれる。しかしながらクランク角度位置に無関係
に燃料噴射を行なった場合は無論であるが点火時期或い
は上死点に同期して燃料噴射を行なった場合でも各気筒
への燃料の分配が均一にならないという問題がある。こ
れを第７図を参照して説明する。第７図は４気筒内燃機
関を図解的に示したものであってＫは吸気マニホルド、
いまスロットル弁、Ｍは燃料噴射弁、Ｎは吸気弁、ａ，
ｂ，ｃ，ｄは１番気筒、２番気筒、３番気筒、４番気筒
を夫々示す。また各気筒ａ，ｂ，ｃ，ｄの下方に図示し
た矢印ｐは夫々対応する気筒のピストンの運動方向を示
している。また第７図に示す４気筒内燃機関の点火順序
は１一３一４−２であって第７図ａ，ｄ，ｇ，ｊは夫々
１番気筒ａ、３番気筒ｃ、４番気筒ｄ、２番気筒ｂが点
火時期にある場合を示している。第７図ａにおいて１番
気筒ａが点火時期にあるとき燃料噴射弁Ｍから燃料噴射
が開始され、一方このとき３番気筒ｃは吸気行程後半に
あって４番気筒ｄは吸気行程開始時にある。このとき３
香気筒ｃには前回噴射された燃料が吸入される。一方、
第７図ｂに示すように３番気筒ｃのピストンが上昇を開
始するころには３番気筒ｃ内には第７図ａにおいて燃料
噴射弁Ｍから噴射された燃料の一部が吸入される。次い
で３番気筒ｃの吸気弁Ｎが閉弁すると第７図ｃ？ ｄに
示すように燃料噴射弁Ｍから噴射された残りの燃料が４
番気筒ｄ内に吸入される。次いで第７図ｅに示されるよ
うに４番気筒ｄが上昇を開始するころには第７図ｄにお
いて噴射された燃料の一部が４香気筒ｄ内に吸入され、
一方第了図ｆｇ ｇに示されるように４番気筒ｄの吸気
弁Ｎが閉弁すると残りの噴射燃料が２番気筒ｂ内に吸入
される。次いで同様に第７図ｈで示されるように２香気
筒ｂが上昇を開始するころには第７図ｇにおいて噴射さ
れた燃料の一部が２番気筒ｂ内に吸入されへ一方第す図
ｉ９ ｊで示されるように２番気筒ｂの吸気弁Ｎが閉弁
すると残りの噴射燃料が１香気筒ａ内に吸入される。次
いで第７図ｋで示されるように１番気筒ａが上昇を開始
するころには第す図ｊにおいて噴射された燃料の一部が
１香気筒ａ内に吸入され、一方第７図ｉ？ ａで示され
るように１番気筒ａの吸気弁Ｎが閉弁すると残りの噴射
燃料が３香気筒ｃ内に吸入される。上述の説明から明ら
かなように燃料噴射時期を点火時期に同期せしめると燃
料噴射弁Ｍから噴射された燃料は一対の気筒に分配供給
されることになり「 これは燃料噴射時期を上死点に同
期せしめた場合でも同様である。しかしながらこのよう
に噴射燃料が一対の気筒に分配供給される場合であって
も例えば４番気筒ｄは燃料噴射弁Ｍから離れているため
に第譲図ａ尊こおいて燃料噴射弁Ｍから噴射された燃料
のほんの一部のみが４番気筒ｄ内に吸入され「一方残り
の大部分の燃料は２番気筒ｂ内に吸入される。またこの
２番気筒ｂは燃料噴射弁Ｍに近いために祭を図ｇにおい
て燃料噴射弁Ｍから噴射された燃料のうちのかなりの部
分が２番気筒ｂ内に吸入されトー方残りの燃料が燃料噴
射弁Ｍから離れた１番気筒ａ内に吸入されることになる
。このように噴射燃料が一対の気筒に分配供給される場
合には燃料噴射弁ｃに近い２番気筒ｂ並びに３番気筒ｃ
には比較的多量の燃料が供給され、一方燃料噴射弁ｃか
ら離れた１番気筒ａ並びに４番気筒轟音こは比較的少量
の燃料が供給され、斯くて各気筒への燃料の分配が不均
一になるという問題がある。本発明は噴射燃料を十分に
微粒化でき「各気筒への燃料の分配が均一化され、しか
も応答性のよい燃料噴射制御を確保できる構造の簡単な
内燃機関を提供することにある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図並びに第２図を参照すると、亀は機関本体「 ２
は機関本体に固締された吸気マニホルド、３は吸気マニ
ホルド集合部、４は吸気マニホルド集合部３の上方に配
置されたほぼ水平をなすマニホルドフランジ、５はその
下端部に取付けフランジ６を一体形成したほぼ円筒状の
スロットルダクト本体を夫々示し「 このスロットルダ
クト本体５内に垂直方向に延びるほぼ一様断面の円筒状
スロットルダクト７が形成される。

第２図に示すようにスロットルダクト本体富の取付けフ
ランジ６はガスケット８を介してマニホルドフランジ４
上に固定され「更にスロットルダクト本体５の下端部に
は吸気マニホルド集合部３内に突出する薄肉円筒８が一
体形成される。この薄肉円筒９の下端緑亀Ｑ‘ま第２図
に示すようにナイフエッジ状に形成されｔ しかもこの
下端縁８８は吸気マニホルド集合部８の内部周壁面から
間隔を縁だてるようにして配置される。スロＩントルダ
クト７内には機関本体封の長手方向に延びるスロットル
軸亀１が配置されへこのスロツトル藤亀富にバタフライ
弁の形をしたスロットル弁富雲が固定される。以後説明
の便宜上スロットル軸包青もこ対して機関本体側に位置
するスロットル弁弁体を右側弁体亀２ａ「 」れと反対
側のスロットル弁弁体を左側弁体亀２らと称す。このス
ロットル弁亀２のスロットル軸官軍は図示しない車輪運
転室のアクセルべ夕ルに連結され、アクセルベタルが踏
込まれたときスロツトル弁亀２は時計回りに回動せしめ
られる。一方もスロットル弁１２の下流であってしかも
機関本体側に位置するスロットルダクト７内壁面上には
スワール型燃料噴射弁亀３が配置される。第聖図に示す
ようにこの燃料噴射弁１３の燃料噴出口電熱‘まやや下
向きに指向され「 しかも燃料噴射口母亀からスロット
ル軸亀電！こ至る距離いまスロットルダクト計の内経口
の半分以下に設定される。第３図は第２図のスヮール型
燃料噴射弁３３の断面図を示し〜第母図の第３図の一部
拡大断面図を示す。第３図並びに第鶴図を参照するとト
２Ｇは燃料噴射弁ハウジング、８軍はハウジング２０の
先端部に固定された弁ホルダ、２２は燃料噴出口も亀の
開閉制御をするために弁ホルダ２骨内で往復敷可能なニ
ードル、２３は可動ニードル２２の上端部に固定された
可動コアＬ ２亀は可動ニードル押圧用圧縮ばね、２５
は可動コア吸引用ソレノィド、２６はソレノィド２５１
こ電力を供給するためのコネク夕を夫々示す。第亀図に
おいて破線で示すように可動ニードル２２内には鞄孔２
３と半径孔２８とが形成され、従がつて第３図において
燃料導管２９を介して燃料通路３８内に送り込．まれた
燃料は可動ニードル２２の滋孔２７と半径孔２蟹とを介
して可動ニ−ドル２２と弁ホルダ２貫の円筒内壁面３１
間に形成された環状室３２に供給される。一方、この環
状室３２は弁ホルダ２１内に形成された一対の半径孔３
３ト環状室３４並びに一対の燃料孔３５を介して旋回室
３６内に連結される。一方、第２図に示すように燃料導
管２９は燃料ポンプ３７を介して燃料タンク翁８１く接
続され．一方ソレノィド２裏のコネク夕雲６は燃料噴射
時期を制御するための電子制御回路３９に接続される。
従がつて電子制御回路３鶴の出力信号に基いてソレノィ
ド２５が付勢され「その結果可動ニードル２２が燃料噴
出口亀年を開口すると前述したように燃料導管２９から
環状室３２内に送り込まれた燃料は半径孔轟３、環状室
３４並びに燃料孔３６を介して旋回室３８内に流入しト
次いで燃料噴出口重４から噴出する。第５図に示すよう
に各燃料孔３５は旋回室３８の周壁面に接線状に閉口し
ており従がつて可動ニードル２２が燃料噴出ロー亀を閉
口すると燃料孔３馬から旋回室３６内に流入する燃料に
よって旋回室３翁内には強力な旋回流が発生せしめられ
る。次いでこの旋回燃料流は旋回しつつ燃料噴出口亀４
から噴出するために燃料は噴出後遠心力によって第３図
に示すように広がることになる。このように第２図或い
は第３図に示すようなスワール型燃料噴射弁翼３では燃
料が旋回しつつ広げられるために燃料の微粒化が極めて
促進されることになる。なおも第２図並びに第３図にお
いて８で示す燃料噴射角８‘ま６０暖から１２０度の範
囲内にあることが好ましく「特に燃料噴射角８が９０度
付近であることが最適なことが判明している。第２図を
参照すると更にディストリビュータハゥジング亀蚤内に
設けられたガバナ機構が示される。

このガバナ機構はよく知られているように機関のクラン
クシャフトに連結されてクランクシャフトの２分の１の
回転速度で回転するガバナプレート４１と、ガバナプレ
ート４１上にピポツトピン４２により枢着された一対の
ガバナウェィト４３と「ガバナプレート４１に対して回
動可能に設けられたガバナカム傘４とを具備し、このガ
バナカム亀４上に作動軸４５が固定される。一方、ガバ
ナカム４４上には一対のピン４６が固定され、これらピ
ン亀６とピポットピン４２間に引張りはね４７が張設さ
れる。ガバナカム４４のカム面４鰭とガバナウェイトを
３のカム面４９は引張りばね亀？のばね力により常時当
壌する。機関回転数が高くなると「即ちガバナプレート
４８の回転数が高くなると遠心力によってガバナウェィ
ト４３は矢印Ｗ方向に回転し、それによりガバナカム４
亀はガバナプレート４川こ対して矢印×方向に回転する
。一方も作動軸４５上には例えば磁性体材料からなるデ
ィスク辱８が固定され、このディスタ５鼠の周辺部に等
角度間隔で配置された４個の切欠き６竜が形成される。
またディスク５９の周辺部に対向してソレノイド５２が
配置され、このソレノィド５２の巻線の一端は電源５３
に接続され池端は抵抗５４を介して接地されると共に結
合コンデンサ５５を介して電子制御回路３９に接続され
る。機関の運転が開始されてディスク５８が回転した際
ソレノィド５２がディスク５８の切欠き６川こ対面する
毎にソレノィド５２内の磁束密度が変化するために第２
図においてＲで示されるパルス信号が結合コンデンサ６
５を通して電子制御回路３鮒こ供給される。電子制御回
路３９の出力にはＲで示されるパルス信号のうちの負の
パルスによりトリガされた燃料噴射パルスが発生し〜斯
くしてソレノィド５２がディスク５０の切欠き韓亀もこ
対面したとき竃こ燃料噴射弁亀３からの燃料噴出作用が
開始されることになる。このように負のパルスによりト
リガされて燃料噴射パルスを発生する電子制御回路３３
‘ま既に公知であるのでここでは特に詳細に説明しない
。第６図は本発明に係る内燃機関の各気筒の吸気弁関弁
時期＆を示しており、第６図から本発明に係る内燃機関
においては吸気弁は上死点前１鮎敷とおいて簾弁し下死
点後５傘翼こおいて閉弁することがわかる。

一方ト機関回転数が小さなとき、即ちディストリビュー
タのカバナ機構による進角作用が行なわれていないとき
に下死点後５父凝こおいて燃料噴射パルスのトリガ信号
が発生するようにソレノィド５２が配置される。従って
機関回転数が小さなときにはクランク角度１８０度毎に
吸気弁の開弁動作に同期して燃料噴射弁富３から燃料の
噴射作用が開始されることになる。一方も前述したよう
に機関回転数が高くなるにつれてガバナ機横による進角
作用が生じ、ガバナカム亀亀も艮０ちディスク野０はガ
バナプレート４亀もこ対して進角せしめられるので第６
図に示されるように吸気弁顔弁時期に同期した燃料噴射
開始時期８ｏは機関回転数の増大に伴って矢印Ｚで示す
ように吸気弁閉弁時期の前側へ早められることになる。
第２図に示すようにスロッふし弁電認の関度が小さな低
負荷運転時には右側弁体電２ａとスロットルダクトすの
内壁面間を流れる空気の流速は左側弁体亀２ｂとスロッ
トルダクトＴの内壁面間を流れる空気の流速よりも遠く
、また右側弁体重舞ａとスロットルダクト？の内壁面間
を通過した空気流は矢印Ｑで示されるようにひとたびス
ロットルダクト７の内壁面から離れた後に再びスロット
ルダクト７の内壁面に沿って流れることが例えばシュｌ
ｉーレン写真を用いて観察することにより判明している
。

従って第２図に示すようにスロットル軸亀竃から下流側
へ距離上だけ離して燃料噴射弁亀３の燃料噴出ロー鶴を
配置することによって燃料噴射弁亀３から噴出された燃
料は矢印Ｑで示す空気流によりスロットルダクト７の中
央部に向けて押しやられ、斯くして噴射燃料がスロット
ルダクト７内に一様に分散せしめられることになる。ま
たスヮール型熱料噴射弁骨３を用いることによって燃料
の微粒化が大中に促進される苫まかりでなく〜 また右
側弁体亀２公左側弁体亀露りとスロットルダクト７の内
壁面間を通過する空気流が速い方の右側弁体１２ａ側に
燃料噴射弁量８を配置することによって高速空気流によ
り噴射燃料はひきちぎられ「斯くして更に燃料の微粒化
が促進されることになる。次いで微粒化された燃料は吸
入空気と共に吸気マニホルド集合部３内に流入するがこ
のときスロットルダクト？の内壁面上を下降する付着液
状燃料は薄肉円筒費のナイフエッジ状下端縁軍…こおい
て混合気流により磯断され、斯くしてスロットルダクト
？の内壁面上に付着した液状燃料の微粒化が促進される
ことになる。次いで吸気マニホルド集合部３内に送り込
まれた燃料は吸気マニホルド枝管内を流れる間に更に燃
料の気化が促進され「次いで各気筒の燃焼室内に供給さ
れることになる。前述したように燃料噴射弁１３からは
吸気弁開弁動作に同期して燃料の噴射作用が開始される
。即ち「本発明による燃料噴射開始時期は第を図ｃ？
ｆ９ ｉ，１に示すときである。従ってこの場合燃料噴
射弁８３から燃料が麓母している間は４気筒のうちの１
気筒の吸気弁のみしか開弁していないので燃料噴射弁富
３から噴出された燃料は全て４気筒のうちの１気筒に供
給されト斯くして各気筒への燃料の分配が均一化される
ことになる。また機関回転数が高くなり「それに伴なつ
て吸入空気の流速が速くなると燃料噴射弁軍姦から噴出
した比較的比重の重い燃料は吸入空気と共に即座に燃焼
室内に流入することができない。従って前述したように
機関回転数が高くなるにつれて燃料噴射時期を早めるこ
とが好ましい。以上述べたように本発明によれば各気筒
への燃料の分配を均一化でき「 しかも燃料噴射弁から
噴射された燃料の気化が大中に促進されるので良好な燃
焼を確保することができる。

図面の簡単な説暁 第耳図は本発明に係る内燃機関の平面図、第基図は第亀
図のローロ線に沿ってみた断面図〜第３図は第蟹図の燃
料噴射弁の側面断面図「第４図は第３図の一部拡大側面
断面図Ｌ第５図は第鶴図のＶ−Ｖ線に沿ってみた断面図
「第６図は吸気弁の開弁時期を示す図「第７図は従釆の
内燃機関の各作動状態を示す図である。

函……吸気マニホルドも３……吸気マニホルド集合部、
７……スロットルダクト、亀２……スロットル弁〜 亀
３・・…’燃料噴射弁。

第１図 第３図 第４図 第２図 第５図 第６図 第７図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 等しいクランク角度間隔でもって順次点火される４
   個の気筒を具備し、これら４個の気筒を共通の吸気マニ
   ホルドに連結して少くとも１個の燃料噴射弁から供給さ
   れた燃料を該吸気マニホルドを介して各気筒に分配する
   ようにした多気筒内燃機関において、各気筒の吸気弁閉
   弁時期に同期して燃料噴射弁から燃料を間欠的に噴射す
   るようにした燃料噴射式多気筒内燃機関の燃料噴射方法
   。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射式多気筒内燃
   機関の燃料噴射方法において、燃料噴射弁からの燃料噴
   射時期を機関回転数が高くなるにつれて吸気弁閉弁時期
   よりも前側に早めるようにした燃料噴射式多気筒内燃機
   関の燃料噴射方法。