JPS63500533A - 内燃エンジンにおける燃料装置 - 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】 内燃エンジンにおける燃料装置 孜止分立 この発明は、スパーク点火式内燃エンジン、特にガソリンエンジン用の燃料装置 に関する。

通常、燃料は気化器または燃料噴射装置によって内燃機関のスパーク点火部に供 給される。

マニホルドを介して空気・燃料の混合体を送る気化器（単一または複数）を備え た装置では、同混合体をエンジンの冷媒または排ガスの熱で加熱された壁面等に ぶつけることによって、その一部を気化するようにしている。流体の流れは減速 によって無くなり、加速が必要なときは、量の多寡は別として９例えば加速ポン プなどにより新たに燃料を供給することにより流量を復活する。こうした加速装 置を使用することは燃料の経済性やエンジンの効率上マイナスが大きい。

燃料と混合する際空気を予熱することも特に冷寒地などでよく行われる０点火を よくするためである。燃料・空気混合体を熱することは容量面で不利となる。

気化器のオリフィスから混合体は適当な粒子で噴霧されるが、噴霧効果はスロッ トルの蝶型弁にぶつかって減殺される。噴霧粒子は種々の大きさの粒子に塊って がら前記したように加熱部分との接触によって可能な限り気化される必要がある 。

混合体は冷えた条件下やウオームアツプ中はうまく気化されない、マニホルドが 冷えていたり、空気の速度が遅かったり、混合体の回りが悪いとエンジンの稼動 効率は悪くなる。ウオームアツプ中間を短縮する種々の方法が知られている。そ の一つは、電熱ヒータでマニホルドに入る前の混合体を温める方法である。しか し、混合体を供給する度にその全てを温めることむつかしい０通常、インレット マニホルド全体が温められるまでは濃いめの混合体を用いてエンジンを始動する 必要がある。これは燃料の無駄使いやふかし過ぎの弊害がある。

気化器システムは霧化の点で不経済であり、効率が悪い。

理由を列挙すれば次の通りである。

（１）冷えた状態および引き続き行うウオームアツプの間、混合体を濃いめにし ておかなければならない。

（２）本稼動に移る際に備えて無駄な加速ポンプを備えなければならなし、同ポ ンプで供給される燃料は混合割合を一定に保つのがむつかしい。

（３）本稼動に移る間の混合体の制御がむつかしい。

（４）混合体の調整が不十分なだけに燃焼度の調節が困難である。

（５）希薄な混合体と濃縮な混合体を供給するためには。

それぞれ別の装置が必要になる。

ワンポイント電子噴霧制御気化器は、エンジンの種々の条件に合致するように濃 度を制御することはできるが、高圧のポンプが必要となる。しかも、如何に高圧 の噴霧がオリフィスに形成されたとしても、噴霧はスロットルの蝶型弁に衝突し 、噴霧の効果が減殺される不利がある。しかも。

通常の気化器システムに比較して混合体の配分上の問題点はそれほど解決されて おらず、予熱は依然必要である。ただ主たる長所としては２種々のエユ／ジン条 件に容易に応することが出来、常に安定した混合ガス制御が可能となる点である 。

マルチポイント噴射システムの場合は、燃料供給を吸入に同調させるようになっ ていると否とにかかわらず、混合体配分上の問題点はかなり解決されているが、 製作に高度の精度を要し、従って高価なものとなる。また、予熱手段を必要とし ないので容量面で有利である。しかし、混合体の濃度が各シリンダごとに不均一 になる欠点がある。もう一つの欠点は、燃料の量をインジェクタを操作する電気 的信号（パルス）の長さを変えることで調節している点である。インジェクタに 少しでも電気的変動があると噴霧される燃料の量が大きく変わってくる。

光皿夏塁！ スパーク点火式内燃エンジンにおける燃料装置であって。

液体燃料を所定の空気の一部と予め混合する手段と、混合ガスを噴霧するノズル と、同ノズルから出た混合体を加熱してガス化する手段と、同ガスをエンジンの インレットマニホルドに導き、そこで残る空気と混合することを特徴としたスパ ーク点火内燃エンジンにおける燃料装置。

皿皿叫Ｉ亀翌聚更 第１図は燃料装置の一部を示す概略図。

第２図は第１図の燃料装置の残部を示す概略図。

第３図はカム機構を示す制御装置の断面図。

第４図は第二のカム機構を示す制御装置の断面図。

第５図はこの発明の第二の実施例を示す概略図である。

ための　の鴫 第１図において、この発明の燃料装置は、燃料タンク１０、ポンプ１１．フィル タ１２．蒸気分離ダンパ部１３゜燃料制御装置１４（詳細は後述する）とからな っている。

燃料は燃料タンク１０から導管１５を経て導入され、第二の導管１６．フィルタ １２を経てダンパ部１３に供給される。ポンプｌｌ内の蒸気は導管１７によて導 管１８に送られタンク１０に戻される。ダンパ部１３の蒸気は導管１９によって 導管１８に排出される。ダンパ部１３の燃料は導管２０を経て制御部２１に流れ る。燃料の量はニードル弁２２により制御される。過剰な量は導管２３によりレ ギユレータ２４に流れ、やがて導管２５を経て燃料タンク１０に戻る。この様に してニードル弁オリフィスの圧力は安定したものとされる。燃料タンク１０に燃 料を戻すための手段として適当な手段が追加されてよい。

第２図に示すように燃料制御装置１４はエンジン２７の排気マニホルド２６に近 くに設けられる。エンジン２７はシリンダ２８．インレット弁２９．排出弁３０ ．インレフトマニホルド３１を有している。インレットマニホルド３１に連結さ れた導管３２はスロットル蝶型弁３３を収容している。開弁の動きはダンパー３ ４により制御される。弁３３の上流側にエアクリナ−３５が設けられ、同りリナ ーはベンチエリ３６に連結されている。符号３７は空気の入口である。同人口は 大気に近く、できるだけエンジンの熱の影響を受けない箇所に設置する。ベンチ エリ３６から導管３８が出て制御装置１４内のダイアフラム３９に連結されてい る。導管４０は導管３２から出て制御装置１４に連結され、取り入れた空気の一 部を制御装置１４に供給する。

制御装置１４は気密状態に保たれている。

ニードル弁２２は、目盛つきのオリフィスを有したメーター４１とニードル４２ からなっている。ニードルの延長部分はノズル４３に延びている。ニードル作動 カム４４は従動部材４５に接触している。符号４６はニードル４２の端部に設け たブリッジ（架橋）部材、４７はその下方に設けたカムでダイヤフラム４７ａに 連結されている。同ダイヤフラムは導管４７ｂを介して送られる負圧により吸引 される。

符号４８は熱交換器で、ノズル４３から噴霧された燃料・空気混合体はここに導 入されて、加熱され気化される。

かく気化されて得た混合ガスは導管４９に至りスロットル弁３３の下流側導管３ ２に至る。または、導管４９は直接インレットマニホルド３１に接続されてもい い。

熱交換器４８は旋流室５０を備え、同旋流室に送られたホットガスは熱交換器の 壁にぶつかって効率よく熱交換が行われるようになっている。

寒冷時のエンジンの始動をよくするために電気的予熱ヒータ５１が導管４９に設 けられてもよい。

エンジン２７を始動するとメータ４１で計量された燃料は取り入れた空気の一部 と部位５２において混合される。

この一部空気は導管４０から導出されたものである。液体燃料と空気の混合体は ノズル４３に入り、熱交換器４８内に噴霧されそこで気化され、混合ガスとなっ て導管４９を経てインレフトマニホルド３１の負圧によってインレットマニホル ドライザーまたは個々のインレフトダクトに導かれる。スロットルの閉止（アイ ドリング）から全開に至るスロットルの条件を変えるために取り入れる空気の全 体量を種々変えながらかつ減少気味に導管４９を経て供給される。

旋流室５０によって排気マニホルド２６内で排気は旋流となり、熱交換器の内壁 面との接触がより激しくなるから熱交換は効率よく行われる。

導管４９はインレットマニホルド３１の負圧を受けるが。

負圧は一次的には回転数とスロットルの開口度の積で表される。負圧は計量メー タ４１の燃料排出オリフィスに及ばないことが大切で、それは内径の小さいノズ ル４３を用いることにより防がれる。計量メータ４１の燃料排出オリフィスは、 インレフトマニホルドの負圧の影響を受けず・かつ、燃料が所定の圧力だけで送 られるような場所に設置される。燃料オリフィス付近の圧は大気圧である。

燃料を、取り入れた空気のほんの一部としか混合しないことによって燃料は高圧 を用いることなく霧化される。従って、気化システムに用いるポンプは通常の機 械的または電気的ポンプ１１でよいことになる。振動はダンパー１３によって緩 衝される。

低圧ポンプ１１により燃料の供給を受ける場合でも燃料制御装置」４は１基だけ でよい、オリフィス４１の圧は低圧たとえば１．５ｐｓｉ程度に調節される。燃 料の供給はダイアフラム３９が、カム４４を作動し、ニードル４２を信号に応じ て上昇させることにより行われる。スライドカム４７はアイドリングの時点と所 定の大きさの信号がベンチュリ３６から入った時点との間隙を繋ぐために設けら れている。カム４７は、導管４７ｂを介して受信される負圧信号の応じてダイア フラム４７ｂによって作動される。加速のための濃縮手段は必要がない、ダンパ ー３４は、スロットル位置が突然変わったときに起こり勝ちな加速信号の遅れを 避けるために設けられている。スロットル３３は直接加速ペダルに連結されてい ない、スロットル３３の開口度はペダル機構により決定されるが、流体とスプリ ング（図示せず）の作用により作動される。ダンパー３４は空圧ダンパーである 。こうした操作により気化された燃料はエンジン２７により取り入れた空気に同 調して供給される。

寒冷時の始動は、レギュレーター２４の所定の圧を一時的に上げることにより行 われる。

第５図は第二の実施例を示している。燃料制御装置１００は、前記装置１４と略 同じである。符号１０２は熱交換器、２８はシリンダー、２９はインレット弁、 ３０はエキシ−Ｘｌ、１０３はインレフトマニホルド（非加熱性）である、導管 １０４はベンチュリ１０５を内蔵しつつインレフトマニホルド１０３に連結され ている。高圧（ｐｌｅｎｕｍ）室１０６は導管１０４に連結され、同高圧室の上 流側に一部ベンチェリ１０７と二次ベンチュリ１０８とを有した双子スロットル が設けられている。双子スロットルには出来るだけ大気温度の、少なくともそれ に近い温度で濾化済の空気が供給される。双子スロットルは、−次ベンチェリ１ ０７を通った空気所定のレベルに達する迄二次ベンチュリ１０８の弁１０８ａを 閉じておくように設置される。前記バルブ１０８ａは連結機構１ｏｓｂにより作 動される。同機構は一部ベンチェリ１０７の弁１０７ａを制御する。符号１１０ はダイアフラムでカム１１１を制御し、ベンチェ＋７１０７は導管１０９でダイ アフラム１１０に連結されている。カム１１１は前記カム４７と略同じ成人であ る。二次ベンチエリ１０８はダイアフラム１１３と導管１１２により連結されて いる。

気密制御装置１００に濾化された温かい空気がヒータ１１４から導管１１５を通 じて送られる。この空気はオリフィス１１６からの燃料と混合され、混合体は熱 交換器１０２内に噴霧されて加熱により気化し、導管１１８を介してベンチエリ １０５に導入される。

一部ベンチュリ１０７からの信号により作動されるカム１１１により、アイドリ ングから主カム４４の作動時まで信頼度の高い信号を出し、かつ、燃料の計量を 正確にする。

寒冷時の始動において燃料・空気の混合体はノズル１１８に導入される。同ノズ ルは直接インレットマニホルド１０３に噴霧する。ノズル１１８に空気が供給さ れる０通常の温暖時条件以上の過剰の燃料は、始動時およびウオームアツプ時に は熱交換器１０２に導入されることはないから熱交換器１０２の温度は急速に上 昇される。これにより寒冷時の濃縮の必要は最低で済み、維持コストは安（なり 。

空ふかしはそれだけなくなる。第５図に示す各部材は第１図乃至第４図に示した ものと略同じであり、同じ参照番号で示しである。

機械的燃料制御装置１４．１００の代わりに電子制御方式の気化器を使ってもよ い、この種気化器は高圧を利用しており、一般にワンポイント気化器と呼ばれ、 空気・燃料をうまく混合するので定評がある。この気化器を加熱部を有した従来 のシステムで使用すると、燃料噴射がスロットル蝋型弁の上流側で行われるため 開弁に燃料粒子が集積される欠点があった。そのため折角の長所も差し引かれる ことになる。しかし、この発明では燃料・空気の混合体は小さなオリフィスから 熱交換器に噴射されるため、計量された燃料は容品に気化され、気化さえた混合 ガスは均一に各シリンダ２８に分配される。

殆どの気化器には避けがたい空ふかしの無駄を省くことが出来る。従来の気化器 や燃料噴射装置では液体燃料は入口（インレフト）部の壁面に付着して、それが 飛ばされて燃焼することなくエンジンを通過する欠点があった。この発明では入 口部に燃料が付着することはないので、こうした問題は起こらない、燃料濃縮装 置など使用しなくともハイパワーの出力を得ることが出来る。

この発明を使用することでＨＣ，Ｃｏ、窒素酸化物等の公害分子は経済的に、す なわち、高価な装置例えば排気部分に空気を投与し排ガスを循環させる装置など を使用することなく浄化される。

本発明によれば、炭素の生成は少なく、また、従来のシステムでは寒冷時の始動 時に燃料の濃縮化が不可避であり。

それがシリンダ壁面の潤滑油を払拭する結果になっていた弊害が除去されること になるから、エンジンの寿命はそれだけ延びることになる。

ＦＩＧ、　７゜ 国際調査報告 １ｍｍｍＡＩＭｍｌ１４　、、、、Ｇ、　８６，００．、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．スパーク点火式内燃エンジンにおける燃料装置であって，液体燃料を所定の 空気の一部と予め混合する手段（１４）と，燃料・空気の混合体を噴霧するノズ ル（４３，１１７）と，同ノズルから出た混合体を加熱してガス化する手段｛４ ８，１０２）と，同ガスをエンジンのインレットマニホルド（３１）に導き，そ こで残る空気と混合することを特徴としたスパーク点火内燃エンジンにおける燃 料装置。 ２．燃料の量が燃料計量ニードル弁（４２）とレギュレター（２４）とによって 制御され，同弁（４２）はノズル（４３，１１７）を構成するベンチュリを流れ る空気流をも併せ制御することを特徴とした前記第１項記載のスパーク点火内燃 エンジンにおける燃料装置。 ３．燃料計量ニードル弁（４２，１１７）の位置がダイアフラム（３９，１１３ ）に連結された第１カム（４４）によって制御され，同ダイアフラムは，一端を 取り入れた全空気が通過するベンチュリ（３８，１０８）における圧力に影響さ れるようになっている前記第２項記載のスパーク点火内燃エンジンにおける燃料 装置。 ４．燃料計量ニードル弁（４２）の位置が，ダイアフラム（４７ａ）に連結され た第２カム（４７）によって制御され，同ダイアフラムは，一端をスロットル弁 （３３）がインレットマニホルド３１への空気の流れを制御する地点の圧力に影 響されるようになっている前記第３項記載のスパーク点火内燃エンジンにおける 燃料装置。 ５．燃料計量ニードル弁（４２）の位置が，ダイアフラム（４７ａ）に連結され た第２カム（４７）によって制御され，同ダイアフラムは，一端を取り入れた全 突気が通過するベンチュリ（１０７）の喉部における圧力に影響されるようにな っている前記第３項記載のスパーク点火内燃エンジンにおける燃料装置。 ６．ノズルから出た混合体を加熱してガス化する手段（４８，１０２）が，熱交 換器であり，同交換器はエキゾーストマニホルド（２６）の一部を囲むとともに 旋流室（５０）を有して排気に旋流を起こすようにしたことを特徴としている前 記第１乃至５項のいづれかに記載のスパーク点火内燃エンジンにおける燃料装置 。 ７．気化された混合ガスがインレットマニホルド（１０４）に設けたべンチュリ （１０５）を介して同マニホルド内に供給されることを特徴とした前記第１乃至 ６項のいづれかに記載のスパーク点火内燃エンジンにおける燃料装置。 ８．寒冷時の始動時およびエンジンのウォームアップの間燃料・空気の混合体を 供給するためのベンチュリ（１１８）が追加された前記第１乃至７項のいづれか に記載のスパーク点火内燃エンジンにおける燃料装置。 ９．液体燃料と混合されなかった空気が高圧室（１０６）を通過する様なした前 記第１乃至８項のいづれかに記載のスパーク点火内燃エンジンにおける燃料装置 。 １０．液体燃料を所定の空気の一部と予め混合する手段（１４）が電子制御方式 の気化器からなる前記第１項記載のスパーク点火内燃エンジンにおける燃料装置 。