JPS58122359A - 多孔式間欠燃料供給装置 - 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】 本発明は自動車用燃料供給装置に係り、特に、多孔金属
膜を用いた間欠溶料噴射装置に関するものである。

従来の自動車に用いられている溶料供給装置は気化器方
式と間欠電磁弁方式の２種に大別される。

前者の気化器方式はエンジンの吸入負圧によって燃料を
連続的に計量する方式であるが、吸引された空気と燃料
とはほぼ均質に混合されるので混合気を形成させる上で
は優れている。しかし、過渡運転時や始動時等の燃料を
増加する必要がある運転時には燃料供給の応答性が慝く
、運転性と排気浄化が両立しにくいという欠点をもって
いる。

一方、間欠電磁弁方式は近年のマイクロコンピュータの
普及と共にその利用範囲は大幅に増加している。１回の
燃料噴射量線燃料加圧力と電磁弁の開弁時間幅とで定ま
り、加圧力が高い程開弁時□間幅は短縮される。したが
って、噴射燃料は高い初速層を有して積極的に＃！！ｌ
料を微粒化するが、−面厘進性が強いので吸気管の対向
壁面に衝突してその付着量を増加させるという欠点をも
っており、運転性と排気浄化性が両立しないのが現状と
なっている。

このような間欠電磁弁方式の欠点を改善するために穐々
の対策が試みられている。例えば補助空気を利用した燃
料の微細化、超音波や電歪現象等を利用した微粒化方式
である。これらは微視的にＦｉ轡料の微細比圧は有効な
手段と考えられるが、広範囲な運転条件を満足させるに
は不十分であり、例えば全負荷運転域で補助空気が不足
したシ、燃料の供給能力が不足する等の問題を生じてい
た。

本発明は全負荷運転域を含む全運転域において微粒化し
た適量の燃料を供給することができる多孔式間欠燃料噴
射装置を提供することを目的とし、その％ｌＩとすると
ころは、燃料を流入させる燃料室の上辺を形成する金属
膜と、この金属膜の上面に下端を固定し、その自由端を
信号発生器よりの導線に接続した可動コイルと、この可
動コイルを包囲すると共にそのセンターピースを巻線内
に挿入したマグネットと、金属膜に対向して郷料室の下
辺を形成し、多数のノズル孔を設けたノズル板とよりな
る溶料噴射装置を有し、エンジンの運転条件で定まる諸
信号を検出して演算処理し、信号発生器よりの間欠的な
励振信号を可動コイルに出力して金属膜を振動させ、ノ
ズル孔より做粒化し九燃料を運転状態にＬじて吸気管内
に供給するごとく構成したことにある。

第１図は本発明の一実施例である溶料供給装置の系統図
である。本方式の燃料噴射装置１ｆｌ燃料人口５と煙料
出ロ６會もっている燃料室１３の底部にノズル板１２ｔ
ｌ−取り付けており、燃料室１３の上部には金属膜４を
設置している。この金属膜４の上面には可動コイル３が
接続され、可動コイル３の中心にはマグネット２０セン
ターピースが挿入されている。

可動コイル３にはエンジン回転数信号２６、吸気管負圧
信号２７、絞り弁開度信号２８、排気ガス組成を検知し
た酸素センサ信号２９等を入力して演算したマイクロコ
ンピュータ２３の出力管信号発生器２４と増幅器２５を
介して供給される。

したがって、可動コイル３ｔｌ−取り付けた金属膜４は
上下に振動して燃料室１３内の圧力を急激に変化させる
。その結果としてノズル板１２の多数のノズル孔７より
微粒化された燃料が吸気管３３に吸入される。

燃料噴射装置１の燃料人口５は逆止弁１５に接続されて
いる。その中にはリターンスプリング１７に押された球
弁１８があり、弁座１９を封止しているので、燃料噴射
装置１内の圧力を高めて噴射する燃料の微粒化を促進し
ている。この逆止弁１５と燃料圧送用のポンプ３１との
間にはフィルター３０が在り、タンク３２中罠貯厳され
ている燃料中の１埃等を除去している。

このように構成した燃料供給系において、運転状態に忠
じてマイクロコンピュータ２３の出力信号を変化させて
励振周波数を変化させる。即ち、多量の彎科を必要とす
る高速運転時には振動周波数を速めることによって目的
を達成することができる。また、低速運転時には励振周
波数を低下させることにより供給燃料を減少させる等、
広範囲の運転条件に適合した燃料を微粒化して供給する
ことが可能となっている。

第２図は第１図の燃料噴射装置の断面図である。

この燃料噴射装置１は大別して３つの部分から構成され
ている。その第１は金属膜４に接続している可動コイル
３と、金属膜４１−励振する！グネット２０部分であり
、第２は燃料入口５と燃料出口６を形成してその間に燃
料室１３ｔ−形成している部分、第３は多数のノズル孔
７を形成したノズル板１２の部分である。これら３つの
部分は０リング１１ｊ１，１ｌｂｆ：介在させ複数本の
ねじｌＯで気密に組立てられている。

第３図は第２図のノズル板の要部拡大図で、ノズル孔７
の燃料室１３に近い部分はノズル最狭部９を経てテーパ
ー状に拡大したノズル入口８を形成している。燃料は最
狭部９を通過する際に計量されるが、ノズル最狭部９の
直径と軸方向の長さおよびその個数で供給燃料量を加減
することができる。即ち、供給燃料量を低減する場合、
例えば使用する車種が異なり排気量が減少したときは、
ノズル孔７に斜線を施しているキャピラリ管１４を付加
してその長さを変化させると、それに適合する燃料量を
供給することができる。

なお、ノズル最狭部９は０．０５〜０．２ｍの直径で、
軸方向の長さは０．５〜３ｗ程度が適当であり、その加
工法は機械的な方法の他にエツチング等の方法が用いら
れる。また、ノズル孔７にキャピラリ管１４を付加する
場合はキャピラリ管１４の内径をノズル最狭部９と同等
にすることが望ましい。

第４図はノズル板の平面図、第５図は第４図の＾−Ｂ断
面図である。この場合は多数のノズル孔７をほぼ均等な
間隔を置いて分布させたもので、このように基板の目の
ごとく配列したものは下流の吸気管３３の形状が空気流
を偏流させないような構造となっている場合に好適であ
る。

第６図は他のノズル板の平面図で、この場合は中央部分
のノズル孔７を上方に移動させ食もので第１１図に示す
よう罠下流の吸気管３３内に絞シ弁３４が存在する構成
には有効である。即ち、吸気流に均等に燃料微粒が混合
するようにノズル孔７の分布を調節している。

第７図は更に他のノズル板の平面図で、この場合は外側
になる程ノズル孔７の数を増している。

これは絞り弁３４が半開時に有効な配置である。

一般に燃料を微粒化させるＫは、ノズル最狭部９０直径
を小さくする程良好であるが、ノズル孔７の目づまりが
問題となる。したがって、上記のごとくノズル最狭部９
の孔径は０．０５〜０．２■の範囲が好適である。

第８図は第２図の可動コイルを振動させる励損周波数ｆ
と金属膜の振幅との関係を示す線図で、横軸は対数０略
で吻振電流の周波数ｔ−Ｈ！を示し、縦軸は振幅上■で
示している。金属膜４はリン青鋼板やばね鋼薄板等の可
撓性と耐食性をもっている材料で作られるが、実線はは
ね定数の低い材料を用いた場合であり、一点鎖線はばね
定数の高い材料を用い九ときの結果である。即ち、ばね
定数の低い材料のときは比較的低い周波数１００Ｈ！余
の所で共振し、ばね定数の高−材料のときは約８００Ｈ
２の所が共振周波数となっている。この共振周波数管避
けて振幅値が一定の部分を使用すれば、励振周波数と燃
料量とは比例することになる。

第９図は励振周波数と燃料流量との関係を示す線図で、
ノズル板１２のノズル孔７の数をパラメータとして示し
てあり、この場合のノズル孔７の孔径は０．１−である
。この場合の燃料噴射装置１には第８図の実線で示すば
ね定数の低い金属膜４を用いているので、約１００Ｈ！
１では周波数に比例した燃料流量（ｍｃｃ／＠ｔｒｏｋ
ｅ　）を示している。

なお、ノズル孔７の数が多い程供給される燃料量は大と
なる。

ここで燃料噴射装置１から噴出する燃料の微粒化状況に
ついて更に検討すると、燃料微粒子の粒径りはノズル最
狭部９０筐径ｄ、燃料の噴出速度をＵ％励励振周波数色
の間には次の式が成立する。

Ｄ＝（３４”ｕ／２ｆ）〜・・・曲・・・・・（υ即ち
、周波数が大きく、噴出速度が小さく、ノズル最狭部９
の直径が小さい程燃料粒径りは小となる。しかしながら
、励振周波数ｆ１ｆｔ増して行くと、第８図に示したよ
うに、振幅は漸次減衰して１００００Ｈ！以上では振幅
は１００μ以下となるが、燃料流量は周波数ｆｔ振幅の
積で定まるので、振幅が減少しても燃料流量は減少して
いないことが第９図より知ることができる。

し次がって、振幅が一定である周波教範＃！を使用する
方式と、運転条件によって１００００ＨＩ’ｔで可変と
して使用する方式の２つを用いることができる。前者の
振幅一定は運転範囲があまり広くない定地エンジン用、
後者は高いレスポンスを必要とするエンジンに適する。

なお、上記ノズル孔７の目づまりの問題は、エンジン停
止後酸る時間金属Ｍ４°を励振してノズル最狭部９の燃
料を除去するようにマイクロコンピュータ２３より指令
を出力することで解決できる。この作業を効果的にする
に祉燃料室１３ｔ−極力小さくして燃料のたま、り量を
少くする福良好な結果が得られる。

第１Ｏ図は第１図の逆止弁の断面図である。仁の逆止弁
１５は出口２１を上記燃料噴射装置ｌの燃料人口５に接
続し、入口２０はフィルター３０に接続している。その
内部の弁座１９には球弁１８が接触し、球弁１８はリタ
ーンスプリング１７で押えられると共に、弁ガイド１６
に包囲されている。なお、リターンスプリング１７のば
ね力は調整ストッパ２２をねじ込むことによって増加し
、後退させることによって減少させて設定値を調節する
ことができる。

この逆止弁１５は燃料噴射装置ｌの燃料室１３内の圧力
が上昇したときは第１０図に示すごとく燃料通路を封止
し、圧力が低下した時は燃料圧に押されて開弁し、燃料
を通過させる。このようにして鰍料室１３内の圧力を高
めて金属膜４の励振効率を高めるのに役立っている。

以上本実施例の燃料供給装置は、燃料ポンプより圧送さ
れた燃料をフィルター、逆止弁を介して燃料噴射装置に
供給し、この内部の金属膜を運転輪作に合わせて励振さ
せることにより、吸気管に接するノズル板の多数のノズ
ル孔を介し運転条件に適合した燃料を微粒化して供給で
きる。また、励振周波数を大きく変化させることによっ
て広範囲の燃料量を供給して好適な運転性を得ると共に
、その排気ガス組成の悪化を防止し燃料を節約できると
いう効果が得られる。

第１１因は本発明の他の実施例である燃料供給装置の要
部断面図である。第１図の場合は吸気管３３内に絞り弁
を設けず直接工／ジンに混合気管供給する方式であった
が、この場合は絞り弁３４を介して工／ジ／３５に混合
気を供給している。

燃料噴射装置１と吸気管３３の７ランジ３６とは断熱と
気密を兼ねたバッキング３７を介してねじ結合されてお
り、この場合のノズル板１２としては第６図のノズル板
１２ｂが適していることは前記の通りである。

第１２図は本発明の災に他の実施例である燃料供給装置
の要部断面図で、この場合は燃料噴射装置１ｔ−吸気管
３３内に収容し念ものである。この時のノズル板１２は
第７図に示すように対称的で周辺部程ノズル孔７の数が
増加する第７図のノズル板１２Ｃが適している。

本発明の多孔式間欠燃料供給装置は、全運転域におりて
微粒化した適正量の燃料を供給し、好適な運転性と排気
ガス組成の浄化が達成できると共に、燃料の低質化、低
圧化にも対応できるという効果をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である燃料供給装置の系統図
、第２図は第１図の燃料噴射装置の断面図、第３図は第
２図のノズル板の要部拡大図、第４図は第２図のノズル
板の平面図、第５図は第４図のノズル板のＡ−Ｂ断面図
、第６図および第７図は他のノズル板の平面図、第８図
は燃料噴射装置の金属膜の励振周波数と振幅との関係を
示す線図、第９図は燃料噴射装置の金属膜の励振周波数
と燃料流量との関係を示す線図、第１０図は第１図の逆
止弁の断面図、第１１図、第１２図は他の燃料供給装置
の燃料噴射装置の取り付は状態を示す断面図である。 １・・・燃料噴射装置、２・・・マグネット、３・・・
可動コイル、４・・・金属膜、５・・・燃料人口、６・
・・燃料出口、７・・・ノズル孔、８・・・ノズル入口
、９・・・ノズル最狭部、１０・・・ねじ、１１・・・
０りング％１２・・・ノズル板、１３・・・燃料室、１
４・・・キャピラリ管、１５・・・逆止弁、２３・・・
マイクロコンピュータ、２４・・・信号発生器、２５・
・・増幅器、２６・・・エンジン回転数信号、２７・・
・吸気管負圧信号、２８・・・絞り弁開度信号、２９・
・・酸素センサ、３０・・・フィルター、３１・・・ポ
ンプ、３２・・・タンク、３３・・・吸気管、３４・・
・絞り弁、３５・・・エンジン、３６・・・フランジ、
Ｙ　１　図 箒　Ｚｆ２］ 第　３　図 第　４　図 第　５　図 ７　乙　図 ＄　７　（￥］ 第　８　図 ｆ（ｔ−ｔｚ） 第１ＯＥ ｇ　　ｔｔ　　図 第　／２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料を流入させる燃料室の上辺を形成する金属膜と
   、この金属膜の上面に下端を固定し、その自由端を信号
   発生器よりの導線に接続した可動コイルと、この可動コ
   イルを包囲すると共にそのセンターピースを巻線内圧・
   挿入したマグネットと、上記金属膜に対向して上記燃料
   室の下辺を形成し、多数のノズル孔を設けたノズル板と
   よりなる燃料噴射装置を有し、エンジンの運転条件で定
   まる諸信号を検出して演算処理し、上記信号発生器より
   間欠的な励振信号を上記可動コイルに出力して上記金属
   膜を振動させ、上記ノズル孔より微粒化した燃料を運転
   状態に応じて吸気管内に供給するごとく構成したことを
   特徴とする多孔式間欠燃料供給装置。 ２、上記燃料噴射装置が、その燃料入口の上流側に上記
   燃料室の圧力を上昇させるための逆止弁を付属させてい
   る装置である特許請求の範囲第１項記載の多孔式間欠燃
   料供給装置。