JP3103771B2 - 多気筒内燃機関用燃料噴射システム - Google Patents

多気筒内燃機関用燃料噴射システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の各気筒
に向けて一個所から多方向に燃料を噴射する燃料噴射弁
をスロットル弁よりも下流に備えた多気筒内燃機関用燃
料噴射システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から安価な内燃機関用燃料噴射装置
を実現するために、多方向に向けて燃料を分岐噴射でき
る多方向燃料噴射弁と、該多方向燃料噴射弁をスロット
ル下流の各気筒に対応した吸気管集合部に配置して、一
本で複数の気筒に燃料を供給する方式が提案されてい
る。例えば、特開昭５６−４１４５２号公報、特開昭５
９−３９９６５号公報、特開昭６１−７２８７１号公
報、実開昭５９−５６９号公報、実開平０１−１５２０
６２号公報、特開昭６３−２２３３６４公報などがそれ
である。
【０００３】一方、従来の気化器を用いた方式において
は、燃料噴霧粒の平均粒径が３０μｍ程度まで非常によ
く微粒化されている。また、従来のスロットルの上流に
燃料噴射弁を配置した所謂シングルポイント式の燃料噴
射方式においては、燃料の微粒化の程度は前記気化器を
用いた方式よりも劣るものの、燃料噴射点から各気筒ま
での距離が比較的長くとれる。このため、両方式のもの
は、共に空気と燃料噴霧とが均一に混合されやすく、各
気筒へ分配される空気の量が均等になってさえいれば、
途中の吸気通路内において複雑な空気の渦や空気の流れ
に偏りあってもそれが各気筒間の空燃比ばらつきの原因
となることはない。
【０００４】そして、前記従来の多方向燃料噴射弁をス
ロットルの下流に配置して一本で複数の気筒に燃料を供
給する方式においては、燃料分岐噴射点から内燃機関ま
での距離が比較的短いために、空気と燃料は均一に混合
されにくいものの、各気筒への燃料の分配は多方向燃料
噴射弁自体の各方向への分岐燃料分配性能によってほぼ
支配され、各気筒へ分配される空気の量が均一になって
いれば、各気筒間の空燃比ばらつきは低く抑えられてい
ると理解されている。
【０００５】前述の特開昭６３−２２３３６４号公報に
おいても、各吸気管に供給される燃料量は燃料噴射弁の
各噴射口からの噴射量によって決定され、口径ばらつき
のみが各気筒間の燃料分配に影響するだけである、と指
摘している。
【０００６】そして昨今、環境保護の見地から排気ガス
中の有毒成分、特に未燃焼ガス(ＨＣ)の排出量を低減さ
せるように規制が強化されつつある。排気ガス中のＨＣ
排出量を低減するためには燃料の微粒化を促進し、混合
気の質を向上させることが必要である。このため、各気
筒毎に燃料噴射弁を備えた燃料噴射方式(以下、ＭＰＩ
という)用の燃料噴射弁においては、該燃料噴射弁の噴
射口に微細な空気噴出口を併設し、空気と燃料を衝突さ
せて燃料の微粒化を促進させることにより、ザウター平
均粒径値で５０μｍ未満にまで改善した、所謂エアーア
シストインジェクタも実用化されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
多方向燃料噴射弁をスロットルの下流に配置して一本で
複数の気筒に燃料を供給する従来技術においては、前述
のように微粒化の良い燃料噴射弁を使用して前記各気筒
間の空燃比のばらつきを実験的に確認を行った結果か
ら、必ずしも開示技術のようにばらつきは抑えられては
おらず、各気筒へ分配される空気の量を均等にしたにも
かかわらず、各気筒間の空燃比ばらつきが大きくなっ
て、内燃機関の出力低下および排気ガス成分の悪化を招
いていることが確認され、ここに未解決の課題があるこ
とが判明した。
【０００８】したがって、本発明の目的は、複数の気筒
に向けて燃料を多方向に分岐噴射する一つの燃料噴射弁
をスロットル弁よりも下流に備えた内燃機関に用いられ
て、各気筒への燃料分配を均一にして各気筒の空燃比を
一致させ、良好なる燃焼特性が得られる燃焼噴射弁をも
つ多気筒内燃機関用燃料噴射システムを提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による燃料噴射弁の特徴は、スロットル弁よりも下流
の吸気管に配設されて、所定の燃料圧力に加圧された燃
料を制御装置が出力する所定の駆動パルス幅にしたがっ
て、内燃機関の各気筒に向けて一個所から多方向に噴射
する燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁は、２５０か
ら３００(ｋＰａ)の範囲の前記燃料圧力条件と２から４
(ｍｓ)の範囲の前記駆動パルス幅条件とに設定して測定
されるザウター平均粒径値で表わした平均粒径が、１２
０から２００(μｍ)の範囲にある噴霧粒径特性を有する
ことにある。
【００１０】または、他の特徴は、 前記燃料噴射弁
は、前記燃料圧力を２５０から３００(ｋＰａ)の範囲、
かつ前記駆動パルス幅を２から４(ｍｓ)の範囲の設定条
件で測定した前記燃料のザウター平均粒径値で表わした
平均粒径が８０(μｍ)以下の噴霧粒径を有する分量の全
体量に占める比率が、実質的に１５(％)以下であり、且
つ、前記条件下で測定されるザウター平均粒径値で表わ
した平均粒径が２００(μｍ)以下の範囲にある噴霧粒径
特性を有する点にもある。
【００１１】一方、本発明による内燃機関用燃料噴射装
置の特徴は、加圧した燃料を供給する燃料供給系と、噴
射する前記燃料を制御する制御装置と、スロットル弁よ
りも下流の吸気管に配設されて前記燃料供給系で所定の
燃料圧力に加圧された前記燃料を、前記制御装置が制御
する所定の駆動パルス幅にしたがって、一個所から多方
向に噴射する燃料噴射弁とを備え、内燃機関の各気筒に
向けて前記燃料を噴射する内燃機関用燃料噴射装置にお
いて、前記燃料供給系は、２５０から３００(ｋＰａ)の
範囲の前記燃料圧力で前記燃料を加圧し、前記制御装置
は、２から４(ｍｓ)の範囲の前記駆動パルス幅で前記燃
料噴射弁を制御し、前記燃料噴射弁は、ザウター平均粒
径値で表わした平均粒径が１２０から２００(μｍ)の範
囲にある噴霧粒径で前記燃料を噴射する点にある。
【００１２】あるいは、前記燃料供給系は、２５０から
３００(ｋＰａ)の範囲の前記燃料圧力で前記燃料を加圧
し、前記制御装置は、２から４(ｍｓ)の範囲の前記駆動
パルス幅で前記燃料噴射弁を制御し、前記燃料噴射弁
は、ザウター平均粒径値で表わした平均粒径が８０(μ
ｍ)以下の噴霧粒径を有する量の全体量に占める比率
が、実質的に１５(％)以下であり、且つ、ザウター平均
粒径値で表わした平均粒径が２００(μｍ)以下の範囲に
ある噴霧粒径で燃料を噴射する点にあっても良い。
【００１３】また、上記目的を達成する多気筒内燃機関
用燃料噴射システムは、２５０から３００（ｋＰａ）の
燃料圧力範囲ならびに２から４（ｍｓ）の駆動パルス幅
範囲で燃料の噴射が制御される噴射弁を用いた内燃機関
の燃料噴射システムであって、前記噴射弁から噴射され
る燃料の、ザウター平均粒径が各気筒間の空燃比ばらつ
きの許容値から決まる値１２０（μｍ）よりも大きく前
記内燃機関の低温始動限界値から決まる値２００（μ
ｍ）よりも小さい噴霧粒径特性を有することに特徴があ
る、また平均粒径が８０（μｍ）以下の噴霧粒径を有す
る燃料噴霧量の全体量に占める比率が１５（％）以下で
ある燃料噴霧特性もつ燃料噴射弁を使用した燃料噴射シ
ステムであることに特徴がある。
【００１４】本発明によれば、スロットル下流の吸気管
内部における空気流の流れの偏りや渦などの乱れによっ
て噴射される燃料の方向性が乱れ難く燃料を均等に各気
筒へ分配できるので、気筒毎の空燃比のばらつきが低減
されて応答性の良好な燃焼特性が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。図１は、本発明による一実
施例の内燃機関用燃料噴射装置及びエンジンシステムの
構成を示す図である。本実施例の内燃機関用燃料噴射装
置を内燃機関に実装したエンジンシステムの構成を示し
たものである。 図において、本実施例の内燃機関用燃
料噴射装置は、燃料噴射弁３と制御装置１０とを含み構
成される。そして、エンジンシステムは、内燃機関１
と、吸気管２と、内燃機関用燃料噴射装置と、スロット
ルバルブ４と、燃料供給系と、各種センサとを含み構成
される。
【００１６】具体的には、内燃機関１はインライン式の
３気筒エンジンであり、該内燃機関１の吸気ポート１ａ
に吸気管２が連設され、該吸気管２には、燃料タンク
(図示省略)や加圧ポンプ(図示省略)などからなる燃料供
給系(図示省略)から供給される燃料を噴射する燃料噴射
弁３が配置されており、吸気管２に配設された燃料噴射
弁３よりもさらに上流の部位にはスロットルバルブ４が
配置されている。
【００１７】一方、図１に示すエンジンシステムの構成
には、内燃機関１の負荷状態を検知するための吸気管負
圧センサ７が吸気管２に配置されている。更に、内燃機
関１の運転状態を検知するため、該内燃機関１の回転速
度やクランク角度を検知するクランク角センサ(図示省
略)、冷却水温センサ９、スロットル開度センサ６など
の各種センサが配置されている。
【００１８】図２，図３は、本発明による一実施例の燃
料噴射弁のノズル近傍を示す縦断面図及び平面図(底面
から視た図)である。 燃料噴射弁３の本体は、燃料を
その上部から導入して先端のノズル部３０から噴射する
構造をなしており、該燃料は、電磁力によって上下する
可動弁３１とノズル部３０に設けられた３個のオリフィ
ス、第一気筒用オリフィス３２ａと、第二気筒用オリフ
ィス３２ｂと、第三気筒用オリフィス３２ｃとによって
計量・噴射される。図４は、図２の燃料噴射弁の噴霧状
態を示す図である。この燃料噴射弁３は、一個所から多
方向(複数の方向)に燃料を噴射することができるように
複数のオリフィスを一個所に集中して具備しており、１
個の燃料噴射弁３で内燃機関１の各気筒に向けて吸気管
２及び吸気ポート１ａを経由して燃料を噴射している。
尚、内燃機関１の各気筒，吸気管２または吸気ポート１
ａなどを総称して吸気部位という。
【００１９】図５は、本発明による一実施例の制御装置
の内部構成を示す図である。図に示すように、制御装置
１０は、入力回路１９１、Ａ／Ｄ変換部１９２、中央演
算部１９３、ＲＯＭ１９４、ＲＡＭ１９５、及び、出力
回路１９６を含んだ構成とされている。入力回路１９１
は、入力信号１９０(例えば、冷却水温センサ９、スロ
ットル開度センサ６等からの信号)を受け付けて、該信
号からノイズ成分の除去等を行い、当該信号をＡ／Ｄ変
換部１９２に出力するためのものである。Ａ／Ｄ変換部
１９２は、該信号をＡ／Ｄ変換し、中央演算部１９３に
出力するためのものである。 中央演算部１９３は、 該
Ａ／Ｄ変換結果を取り込み、 ＲＯＭ１９４に記憶され
た所定のプログラムを実行することによって、前記各制
御及び診断等を実行する機能を備えている。なお、演算
結果、及び、前記Ａ／Ｄ変換結果は、ＲＡＭ１９５に一
時保管されると共に、該演算結果は、出力回路１９６を
通じて制御出力信号１９７として出力され、燃料噴射弁
３等の制御に用いられる構成となっている。但し、制御
装置１０の構成はこれに限定されるものではない。
【００２０】一方、制御装置１０は、内燃機関１の負荷
状態を検知するための吸気管負圧センサ７や、 内燃機
関１の運転状態を検知するためのスロットル開度センサ
６,冷却水温センサ９, クランク角センサからの検出信
号を取り込み、それらの検出結果に基づいて、燃料噴射
弁駆動信号３sを生成し、 これに依り燃料噴射弁３を制
御する。そして、点火コイル(図示省略)や前記点火プラ
グなども制御する。すなわち、制御装置１０は、エンジ
ンシステムの燃焼制御を実行する。
【００２１】制御装置１０が生成する燃料噴射弁駆動信
号３sのパルス幅(Ｔｉ)は、 以下の式によって演算され
る。
【００２２】 Ｔｉ＝ＫＭ×ＰＭ＋Ｔｂ (数１) ここで、ＰＭは吸気管負圧センサ７で測定した吸気管負
圧、Ｔｂは図６に示すインジェクタの流量特性(Ｑｆ)の
無効パルス幅補正項である。また、ＫＭは補正係数であ
り、空燃比が目標値付近になるようにエンジンシステム
の全運転領域で補正を行うものである。その一例を図７
に示す。
【００２３】上記構成の内燃機関用燃料噴射装置におい
て、 燃料噴射弁３は、 ２５０から３００(ｋＰａ)の範
囲の燃料圧力にて、かつ、２から４(ｍｓ)の範囲の駆動
パルス幅Ｔｉにて 内燃機関の複数の各気筒に向けて噴
射した燃料噴霧の「ザウター平均粒径値で表わした平均
粒径」が １２０から２００(μｍ)の範囲にある噴霧粒径
特性を有する点に、本発明の特徴がある。また、他の特
徴は、燃料噴射弁３は、燃料圧力を２５０から３００
(ｋＰａ)の範囲で、かつ、当該燃料噴射弁の駆動パルス
幅を２から４(ｍｓ)の範囲に設定した条件下で測定され
た燃料粒の「ザウター平均粒径値で表わした平均粒径」が
８０(μｍ)以下の粒径を有する分量の、全体に占める割
合が実質的に１５％以下にあり、且つ、上記条件下で測
定される「ザウター平均粒径値で表わした平均粒径」が２
００(μｍ)以下の範囲にある噴霧粒径特性を有するにあ
る。
【００２４】上述した本発明の特徴について、以下、詳
細に説明する。従来技術における燃料の分配性能が悪化
する原因を調査したところ、該原因は燃料噴射弁から分
岐噴射された燃料噴霧粒の粒径に関係があることが判っ
た。即ち、各気筒に向けて分岐噴射する一つの燃料噴射
弁をスロットル弁よりも下流に備えたものにおいては、
燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧粒の方向性がスロッ
トル下流の吸気管内部における空気流の流れの偏りや渦
などによって乱されることに、その燃料の分配性能が悪
化する原因のあることが判明した。特に、以下に説明す
る如く、燃料噴霧粒の粒径が全体的に小さい場合、或い
は粒径の小さな燃料噴霧粒が全燃料噴霧粒に占める割合
が大きい場合に、気筒毎の空燃比ばらつきが悪化する程
度も大きいことが判明した。以下に、そのようになる理
由につき説明する。
【００２５】燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧粒はそ
の全てが各々狙った方向に飛ぶわけではない。粒径の小
さい燃料噴霧粒は質量が小さいが故に貫通力が弱く、該
燃料噴射弁の周囲に浮遊しているので噴射口付近の空気
の微弱な流れの偏りにも影響される。そのため非常に不
安定な動きをし、どの気筒に吸いこまれるかがまちまち
になる。したがって、燃料噴射弁から噴射された燃料噴
霧粒の粒径が全体的に小さければ小さい程、また、噴射
された全燃料噴霧粒の内、粒径が小さいものの割合が多
ければ多いほど各気筒間の空燃比ばらつきが発生し易く
なるのである。そこで、燃料噴霧の流れが空気の流れに
影響される度合は燃料の噴霧粒径によってどのように変
化するかを、コンピュータシミュレーションにより調査
した。
【００２６】図８，図９にその結果を示し説明する。図
８は、空気流が燃料の噴霧方向へ与える影響を調査した
結果(その１)を示す図である。図において、 内燃機関
が部分負荷相当、即ち吸気管負圧が −２００(ｍｍＨ
ｇ)で動作している時に、吸気管内にて１０(ｍ／ｓ)の
流速を持つ空気流が燃料噴霧の噴霧方向に直角に衝突し
た場合を示し、 燃料液滴の直径毎に(噴霧粒径毎に)燃
料噴霧粒がどのように進行するかを示している。 この
状況下では、粒径が約１２０(μｍ)以上の場合はほぼ所
望の方向に到達しているが、それ未満のものは所望の方
向とは違う方向に到達するということが把握できた。
【００２７】一方、図９は、空気流が燃料の噴霧方向へ
与える影響を調査した結果(その２)を示す図である。図
において、内燃機関が全負荷相当、即ち吸気管内圧力が
大気圧で動作している時に、吸気管内にて２０(ｍ／ｓ)
の流速を持つ空気流が燃料噴霧の噴霧方向に直角に衝突
した場合を示している。この状況下では、より大きな粒
径の燃料粒までが所望の方向に到達できなくなってい
る。しかしながら、より大きな粒径の方が望ましいと言
える。 このことか
ら、前述のＭＰＩとは違って、従来の多方向燃料噴射弁
をスロットルの下流に配置して一本で複数の気筒に燃料
を供給する方式においては、燃料噴射弁から噴射された
燃料噴霧粒の粒径を全体的に大きくするか、または、噴
射された全燃料噴霧粒の内、粒径が小さいものの割合を
少なくする必要のあることが理解される。
【００２８】次に、燃料噴霧粒径とその分布について説
明する。 図１０は、 燃料噴射弁から噴射される燃料
の噴霧粒径特性を説明する図である。燃料噴射弁から噴
射される燃料噴霧粒の粒径を光学的に測定すると、一般
に図に示すような、ある粒径付近に最頻点を持つ分布
(ヒストグラム)を得ることができる。燃料噴霧粒の粒径
の平均値を表わす場合、最も一般的に用いられているの
は「ザウター平均粒径値」である。これは、光学装置をも
って測定された燃料噴霧粒の面積値及び体積値を用い
て、次式により算出した値である。
【００２９】 ザウター平均粒径値＝体積値／面積値 (数２) なお、燃料噴霧粒の粒径の表現方法には他にもロジンラ
ムラー法などがあり、ザウター平均粒径値に限られるも
のでないことは無論のこと、各々表現される絶対値に若
干の差はあるものの、各々の粒径の表現方法が相関を持
っていることは言うまでもない。そして、このザウター
平均粒径値が大きいほど、燃料噴射弁から噴射された燃
料噴霧粒の粒径が全体的に大きく、分布の山全体が粒径
値の大きい方にあることを意味する。即ち、ザウター平
均粒径値が大きいほど、ある値よりも小さな粒径値を有
する燃料粒の量は少なくなることを意味する。
【００３０】一方、図１０に示すような燃料噴射弁の噴
霧粒径特性(ヒストグラム)は、一般的に所定の燃料圧力
及び駆動パルス幅の条件に設定して、即ち、燃料圧力条
件は２５０(ｋＰａ)から３００(ｋＰａ)の範囲に、燃料
噴射弁の駆動パルス幅条件は２(ｍｓ)から４(ｍｓ)の範
囲に設定して測定し得られるが、この理由は、該設定条
件が内燃機関が部分負荷で動作している実際の状況に合
致するからである。
【００３１】また、図１１は、燃料噴射パルス幅に対す
る燃料粒径の傾向を説明する図である。図１２は、燃料
圧力に対する燃料粒径の傾向を説明する図である。図１
１に示すように、一般に、燃料噴射弁の駆動パルス幅が
長くなれば、該噴射弁から噴射された燃料噴霧粒の粒径
は全体に大きくなる傾向がある。そして、燃料噴霧粒の
粒径は燃料圧力にも影響され、図１２に示すように、燃
料圧力が低くなれば該噴射弁から噴射された燃料噴霧粒
の粒径は全体に大きくなる傾向がある。
【００３２】図１３は、燃料噴射パルス幅及び燃料圧力
と噴霧粒径特性との関係を説明する図である。高負荷で
の動作に相当する駆動パルス幅が増加すると、例えば、
８から１０(ｍｓ)以上の範囲で燃料噴射弁を駆動する
と、図１３に示すように、分布の山全体が粒径値の大き
い方にずれる。また、燃料圧力の低下に伴い、分布の山
全体が粒径値の大きい方にずれるものとなる。
【００３３】一方、図８，図９で前述したように内燃機
関が全負荷で動作している場合は、部分負荷で動作して
いる場合よりも大きな粒径の燃料粒までが所望の方向に
到達できなくなる。しかしながら、粒径の分布が常に一
定だとその場合空気の流れに影響される燃料の量が増大
することになるが、前述のごとく高負荷時(全負荷相当)
の駆動パルス幅における燃料噴霧粒の粒径自体が全体的
に大きくなり、分布の山全体が粒径値の大きい方にずれ
るので、空気の流れに影響される燃料の量自体にあまり
大きな変化はないと推察される。そこで実験により、ザ
ウター平均粒径値と各気筒毎の空燃比ばらつきとの関係
を調べた。
【００３４】図１４は、平均粒径と各気筒の空燃比ばら
つきとの関係を調査した結果を示すである。 図に示す
ように、 全負荷(大気圧)から部分負荷(-200〜-400mmH
g)の範囲に亘って、ザウター平均粒径値で表わした平均
粒径が１２０(μｍ)以上であれば、各気筒間の空燃比ば
らつき(ΔA/F)が許容範囲内であることが確認された。
したがって、前述のＭＰＩとは違って、本発明の如く多
方向燃料噴射弁をスロットルの下流に配置して一本で複
数の気筒に燃料を供給する方式においては、部分負荷で
動作している場合を考慮すれば良く、すなわち、「燃料
圧力が２５０(ｋＰａ)から３００(ｋＰａ)程度で、 燃
料噴射弁の駆動パルス幅が２(ｍｓ)から４(ｍｓ)程度に
設定して測定されるザウター平均粒径値」 で表わされる
平均粒径を管理すれば良く、その管理値は、「ザウター
平均粒径値」で１２０(μｍ)以上の粒径であることを見
い出した。
【００３５】しかしながら、燃料噴霧粒の粒径がただ単
に、全体的に大きければ良いというものではない。図１
５は、平均粒径と低温始動性の関係を調査した結果を示
す図である。低温始動性を確認したところ、図１５に示
すように、燃料噴霧粒の粒径は低温始動性に影響を及ぼ
し、ザウター平均粒径値が大きいほど低温始動性は悪化
した。特に、２００(μｍ)以上ではもはや始動不能に陥
るため、燃料噴射弁から噴射される燃料の「ザウター平
均粒径値」で表わした平均粒径は、２００(μｍ)以下で
ある必要があることも見い出した。
【００３６】すなわち、本発明による内燃機関の燃料噴
射制御方法の特徴は、多方向燃料噴射弁をスロットルの
下流に配置して一本で複数の気筒に燃料を供給する方法
において、燃料圧力が２５０ｋＰａから３００ｋＰａ程
度で、燃料噴射弁の駆動パルス幅が２ｍｓから４ｍｓ程
度に設定して測定されるその燃料噴射弁から噴射される
燃料噴霧のザウター平均粒径値を、１２０(μｍ)以上
で、且つ２００(μｍ)以下の範囲にするにあると言え
る。
【００３７】ところで、図８，図９から、粒径が「ザウ
ター平均粒径値」で８０(μｍ)を下回る燃料噴霧粒は全
負荷は勿論のこと部分負荷運転時においても、所望の方
向に到達しないことが判った。これは、気筒間の燃料分
配の差が主に８０(μｍ)以下の燃料粒の不安定な動きに
よって生じていることを示している。 そこで、種々の
燃料噴射弁により、 ８０(μｍ)以下の粒径(噴霧粒径)
を有する燃料量が、該燃料噴射弁から噴射された全燃料
量に占める割合(比率)によって、気筒間の燃料分配、即
ち、空燃比がどのように影響されるかを実験によって調
査した。
【００３８】図１６は、８０(μｍ)以下の粒径を有する
燃料量の比率と各気筒の空燃比ばらつきとの関係を調査
した結果を示す図である。図に示すように、気筒間の空
燃比ばらつきを許容されるレベル以下(許容範囲内)に抑
えるためには、比率は、概ね１５(％)以下であることの
知見を得た。 一方、良好な低温始動性を確保するた
めには、前述のごとく、該燃料噴射弁から噴射される燃
料のザウター平均粒径値は、２００(μｍ)以下であるこ
とが必要である。
【００３９】従って、本発明の他の特徴は、多方向燃料
噴射弁をスロットルの下流に配置して一本で複数の気筒
に燃料を供給する 内燃機関の燃料噴射制御方法におい
て、「ザウター平均粒径値」で８０(μｍ)以下の噴霧粒径
を有する燃料分の該燃料噴射弁から噴射された全燃料に
占める比率が１５(％)以下であり、且つ、該燃料噴射弁
から噴射される燃料の「ザウター平均粒径値」を２００
(μｍ)以下とする方法にあると言える。
【００４０】そして、本発明によって、スロットル下流
の吸気管内部における空気流の流れの偏りや渦などの乱
れによって噴射される燃料の方向性が乱れ難く燃料を均
等に各気筒へ分配できるので、内燃機関の出力低下及び
排気ガス成分の悪化を回避し良好なる燃焼特性を発揮す
る多気筒内燃機関用燃料噴射システムを提供することが
できる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、燃料噴霧の方向性が吸
入空気の流れに影響を及ぼされること無く燃料が各気筒
に到達するので、各気筒への燃料分配性がよく、良好な
運転性を有する安価な燃料噴射装置が提供される。具体
的には、低温始動性や排気ガス対策の向上に結び付く効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の内燃機関用燃料噴射装
置及びエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明による一実施例の燃料噴射弁のノズル近
傍を示す縦断面図である。
【図３】本発明による一実施例の燃料噴射弁のノズル近
傍を示す平面図である。
【図４】図２の燃料噴射弁の噴霧状態を示す図である。
【図５】本発明による一実施例の制御装置の内部構成を
示す図である。
【図６】図５の制御装置に制御された図２の燃料噴射弁
の流量特性を示す図である。
【図７】図２の燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅の補正係
数を示す図である。
【図８】空気流が燃料の噴霧方向へ与える影響を調査し
た結果（その１）を示す図である。
【図９】空気流が燃料の噴霧方向へ与える影響を調査し
た結果（その２）を示す図である。
【図１０】燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧粒径特
性を説明する図である。
【図１１】燃料噴射パルス幅に対する燃料粒径の傾向を
説明する図である。
【図１２】燃料圧力に対する燃料粒径の傾向を説明する
図である。
【図１３】燃料噴射パルス幅及び燃料圧力と噴霧粒径特
性との関係を説明する図である。
【図１４】平均粒径と各気筒の空燃比ばらつきとの関係
を調査した結果を示す図である。
【図１５】平均粒径と低温始動性の関係を調査した結果
を示す図である。
【図１６】粒径が８０μｍ以下の燃料粒の割合と各気筒
の空燃比ばらつきとの関係を調査した結果を示す図であ
る。
【符号の説明】
１…内燃機関、１ａ…吸気ポート、２…吸気管、３…燃
料噴射弁、３s…燃料噴射弁駆動信号、４…スロットル
バルブ、６…スロットル開度センサ ７…吸気管負圧センサ、９…冷却水温センサ、１０…制
御装置、３０…ノズル部、３１…可動弁、３２ａ…第一
気筒用オリフィス、３２ｂ…第二気筒用オリフィス、３
２ｃ…第三気筒用オリフィス、190…入力信号、191…入
力回路、192…Ａ／Ｄ変換部、193…中央演算部、194…
ＲＯＭ、195…ＲＡＭ、196…出力回路、197…制御出力
信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 誠 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (56)参考文献 特開 昭56−41452（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−1602（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−569（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−27967（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 39/00 - 71/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料噴射式多気筒内燃機関であって、スロ
    ットル弁よりも下流の吸気管に配設された一個の燃料噴
    射弁により、所定の燃料圧力に加圧された燃料を制御装
    置が出力する所定の駆動パルス幅にしたがって内燃機関
    の各気筒に向けて燃料を噴射する燃料噴射システムにお
    いて、前記燃料噴射弁は２５０から３００（ｋＰａ）の
    範囲の前記燃料圧力条件と、前記制御装置からは２から
    ４（ｍｓ）の範囲の前記駆動パルス幅条件とに設定して
    測定される噴霧燃料がザウター平均粒径で表わした平均
    粒径値が各気筒間の空燃比ばらつきの許容値から決まる
    値１２０（μｍ）よりも大きく前記内燃機関の低温始動
    限界値から決まる値２００（μｍ）よりも小さい範囲に
    ある噴霧粒径特性をもつことを特徴とする多気筒内燃機
    関用燃料噴射システム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記燃料噴射弁はザウ
    ター平均粒径の値が８０（μｍ）以下の燃料噴霧粒径を
    有する燃料噴霧量の全体の燃料噴霧量に占める比率が１
    ５（％）以下の燃料噴霧特性をもつことを特徴とする多
    気筒内燃機関用燃料噴射システム。
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