專利名稱：燃料噴射閥及內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)地方向其各氣缸多個(gè)方向噴射燃料的燃料噴射閥和內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置，更具體地說(shuō)，涉及該燃料噴射閥配備于節(jié)流閥下游的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
為了得到廉價(jià)的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置，以前曾提出能將燃料向多個(gè)方向分路噴射的多方向燃料噴射閥以及將該多方向燃料噴射閥配置于相應(yīng)于節(jié)流閥下游的多氣缸的吸氣管匯集部、用一個(gè)閥給多個(gè)氣缸供給燃料的供應(yīng)方式。例如特開(kāi)昭56-41452號(hào)公報(bào)、特開(kāi)昭59-39965號(hào)公報(bào)、特開(kāi)昭61-72871號(hào)公報(bào)、實(shí)開(kāi)昭59-569號(hào)公報(bào)、實(shí)開(kāi)平01-152062號(hào)公報(bào)以及特開(kāi)昭63-223364號(hào)公報(bào)等就是這樣的。
一方面，對(duì)于傳統(tǒng)所用的氣化器方式，其燃料噴霧粒的平均粒徑極好的微?；蛇_(dá)30μm左右。同時(shí)，對(duì)于將燃料噴射閥配置在節(jié)流閥上游的所謂單點(diǎn)式燃料噴射方式，雖然燃料的微?；潭纫^采用上述氣化器方式差，但從燃料噴射點(diǎn)至多氣缸的距離可取得比較長(zhǎng)。因此，兩種方式空氣和燃料噴霧都很容易均勻混合，只要分配給多氣缸的空氣量均等，即使在途中吸氣通路內(nèi)有復(fù)雜的空氣渦流或偏流，也不致成為多氣缸間空氣燃料比有偏差的原因。
然而，對(duì)于上述將多方向燃料噴射閥配置在節(jié)流閥下游、而向一個(gè)閥給多個(gè)氣缸供給燃料的傳統(tǒng)方式，由于從燃料分路噴射至內(nèi)燃機(jī)的距離比較短，空氣與燃料的均勻混合就比較難，但是，向各氣缸的燃料分配幾乎是由多方向燃料噴射閥本身向各方向分路燃料的分配性能來(lái)決定的，故若給多氣缸分配之空氣量均勻的話，也容易理解，其各氣缸間的空氣燃料比的偏差也能控制為很小。
在上述特開(kāi)昭63-223364號(hào)公報(bào)中也已揭示供給多吸氣管之燃料量取決于從燃料噴射閥之各噴射口噴出的噴射量，僅僅是口徑大小偏差影響多氣缸間的燃料分配。
然而，近來(lái)，從環(huán)境保護(hù)觀點(diǎn)出發(fā)，正在強(qiáng)化規(guī)定，以降低排氣中的有害成分，特別是未完全燃燒氣體(HC)的排放量。為要降低排氣中的HC排放量，就須要促進(jìn)燃料的微粒化、提高氣體的混合性質(zhì)。因此，對(duì)各氣缸都有燃料噴射閥的燃料噴射方式(以下稱為MP1)用的燃料噴射閥，同時(shí)在該燃料噴射閥的噴射口處再設(shè)置細(xì)微空氣噴出口以使空氣和燃料碰撞而促使燃料微粒化，從而將Sauter平均粒徑值改善到50μm以下，這種所謂“空氣輔助噴射口”(Air-assist injector)已經(jīng)實(shí)用化了。
但是，另一方面，對(duì)于將上述多方面燃料噴射閥配置在節(jié)流閥下游而用一個(gè)閥給多個(gè)氣缸供給燃料的傳統(tǒng)技術(shù)，從對(duì)使用上述那種微?；己玫娜剂蠂娚溟y后上述各氣缸間的空氣燃料比的偏差作試驗(yàn)測(cè)量來(lái)確認(rèn)的效果來(lái)看，未必就能將此偏差控制住，盡管給各氣缸分配的空氣量均等，各氣缸間的空氣燃料比的偏差仍然很大，確認(rèn)由此導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)輸出功率降低及排氣成分惡化，表明在這里還有尚未解決的課題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種燃料噴射閥及內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，將它們用于在節(jié)流閥下游處配有一個(gè)將燃料向多個(gè)氣缸多方向分路噴射的燃料噴射閥的內(nèi)燃機(jī)上，可使各氣缸的燃料分配均勻、各氣缸的空氣燃料比一致、發(fā)揮良好的燃燒特性、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的燃料噴射閥的特征在于，它是一種配設(shè)在節(jié)流閥下游的吸氣管上、按照一控制裝置輸出的給定驅(qū)動(dòng)脈沖寬度、從一個(gè)地方的內(nèi)燃機(jī)的多氣缸多個(gè)方向噴射燃料的燃料噴射閥，它具有如下的噴霧粒徑特性即在設(shè)定為250-300(KPa)范圍的上述燃料壓力條件及2-4(ms)范圍的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度條件下測(cè)得的以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在120-200(μm)范圍之內(nèi)。
另外，該燃料噴射閥的其他特征為，還具有如下的噴霧粒徑特性即在上述燃料壓力在250-300(KPa)范圍，且上述驅(qū)動(dòng)脈沖幅度在2-4(ms)范圍的設(shè)定條件下所測(cè)得的上述燃料的以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑中，80(μm)以下的噴霧粒徑含量點(diǎn)總量之比率實(shí)際上為15(％)以下、且在上述條件下測(cè)定之以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在200(μm)以下的范圍內(nèi)。
另一方面，本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置的特征在于，它是一種向內(nèi)燃機(jī)的各氣缸噴射上述燃料的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置，具有供給加壓燃料的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，控制噴射上述燃料的控制裝置，以及配設(shè)于節(jié)流閥下游的吸氣管上、按照控制由上述燃料供應(yīng)系統(tǒng)加壓的所定上述燃料的上述控制裝置所控制的所定驅(qū)動(dòng)脈沖寬度、從一個(gè)地方向多個(gè)方向噴射燃料的燃料噴射閥，上述燃料供應(yīng)系統(tǒng)將上述燃料加壓到250-300(KPa)的壓力范圍、上述控制裝置以2-4(ms)范圍的上述驅(qū)動(dòng)脈沖寬度來(lái)控制上述燃料噴射閥，上述燃料噴射閥則用以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在120-200(μm)范圍內(nèi)的噴霧粒徑來(lái)噴射上述燃料。
或者，其特征還在于，上述燃料供應(yīng)系統(tǒng)將上述燃料加壓到250-300(KPa)的壓力范圍、上述控制裝置以2-4(ms)范圍的上述驅(qū)動(dòng)脈沖寬度來(lái)控制上述燃料噴射閥，而上述燃料噴射閥則用以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在80(μm)以下的噴霧粒徑的含量占總量的比率實(shí)際上在15(％)以下、且以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在200(μm)以下范圍的噴霧粒徑來(lái)噴射上述燃料。
還有，一種為了達(dá)到上述目的的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是在至少以包括在250-300(KPa)燃料壓力范圍及2-4(ms)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度范圍內(nèi)的條件范圍來(lái)噴射燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中采用技術(shù)方案3或4之任何一項(xiàng)中所記述的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置。
采用本發(fā)明，由于被噴射之燃料的方向性不容易受到節(jié)流閥下游吸氣管內(nèi)部的空氣偏流或渦流的攪亂、能夠?qū)⑷剂暇鶆虻胤峙浣o各氣缸，故能降低多氣缸的空氣燃料比偏差，從而獲得反應(yīng)良好的燃燒特性。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1為表示本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
圖2為表示本發(fā)明一實(shí)施例噴射閥噴嘴附近的縱剖面圖。
圖3為表示本發(fā)明一實(shí)施例的燃料噴射閥噴嘴附近的仰視圖。
圖4為表示圖2之燃料噴射閥的噴霧狀態(tài)圖。
圖5為表示本發(fā)明一實(shí)施例的控制裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖6為表示圖5之控制裝置所控制之圖2燃料噴射閥之流量特性的圖。
圖7為表示圖2之燃料噴射閥的燃料噴射脈沖寬度之修正系數(shù)的圖。
圖8為表示空氣流對(duì)燃料噴霧方向之影響的研究結(jié)果(其一)的圖。
圖9為表示空氣流對(duì)燃料噴霧方向之影響的研究結(jié)果(其二)的圖。
圖10為說(shuō)明由燃料噴射閥噴射之燃料的噴霧粒徑特性的圖。
圖11為說(shuō)明燃料粒徑相對(duì)于燃料噴射脈沖寬度之變化趨勢(shì)的圖。
圖12為說(shuō)明燃料粒徑相對(duì)于燃料壓力之變化趨勢(shì)的圖。
圖13為說(shuō)明燃料噴射脈沖寬度和燃料壓力與噴霧粒徑特性之關(guān)系的圖。
圖14為表示平均粒徑與多氣缸之空氣燃料比的偏差間之關(guān)系的研究結(jié)果的圖。
圖15為表示平均粒徑與低溫起動(dòng)性能之關(guān)系的研究結(jié)果的圖。
圖16為表示粒徑為80μm以下之燃料微粒所占比率與多氣缸之空氣燃料的比的偏差間關(guān)系之研究結(jié)果的圖。
下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1為表示本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。它是表示將本實(shí)施例之內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置裝在內(nèi)燃機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成。
圖中，本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置系由燃料噴射閥3和控制裝置10所構(gòu)成。而發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)系由吸氣管2、內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置、節(jié)流閥4、燃料供應(yīng)系統(tǒng)和多種傳感器所構(gòu)成。
更具體地說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)1為直立式3氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)1的吸氣口1a上連接有吸氣管2，而該吸氣管2上配置有將從由油箱(圖中省略了)和加壓泵(圖中省略了)構(gòu)成之燃料供應(yīng)管(圖中省略了)所供給的燃料噴射出去的燃料噴射閥3，而在較配設(shè)在吸氣管2上的燃料噴射閥3上游部位處配置有節(jié)流閥4。
另一方面，在圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，在吸氣管2上配置有檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)1之負(fù)荷狀態(tài)用的吸氣量負(fù)壓傳感器7。此外，還配置有用來(lái)檢測(cè)該內(nèi)燃機(jī)1旋轉(zhuǎn)速度或曲軸角度的曲軸角度傳感器(圖中省略了)、冷卻水溫度傳感器9、節(jié)流閥開(kāi)放度傳感器6等各種傳感器，以檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
圖2、圖3為表示本發(fā)明一實(shí)施例的燃料噴射閥噴嘴附近的縱剖圖及仰視圖(從底面看的視圖)。
燃料噴射閥3的本體構(gòu)成將燃料從其上部引入再?gòu)那岸说膰娮觳?0噴射的結(jié)構(gòu)，該燃料由靠電磁力上下運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)閥31和設(shè)于噴嘴部30的3個(gè)噴口——第一氣缸用噴口32a、第二氣缸用噴口32b及第三氣缸用噴口32c來(lái)計(jì)量并噴射。
圖4為表示圖2之燃料噴射閥的噴霧狀態(tài)圖。該燃料噴射閥3具有集中于一個(gè)地方的多個(gè)噴口，以能從一個(gè)地方向多方向(多個(gè)方向)噴射燃料，用一個(gè)燃料噴射閥3、經(jīng)過(guò)吸氣管2及吸氣口1a向內(nèi)燃機(jī)1的各氣缸噴射燃料。同時(shí)，將內(nèi)燃機(jī)1的多氣缸、吸氣管2以及吸氣口1a等等總稱為吸氣部位。
圖5為表示本發(fā)明一實(shí)施例的控制裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，控制裝置10系由輸入回路191、A/D轉(zhuǎn)換部192、中央運(yùn)算部193、ROM194、RAM195以及輸出回路196所構(gòu)成。輸入回路191系用來(lái)接受輸入信號(hào)190(例如，從冷卻水溫度傳感器9、節(jié)流閥開(kāi)放度傳感器6等傳來(lái)的信號(hào))，并從該信號(hào)中除去噪音成分等，再將該信號(hào)輸出到A/D轉(zhuǎn)換部192。A/D轉(zhuǎn)換部192系用來(lái)將該信號(hào)作A/D轉(zhuǎn)換、再輸出到中央運(yùn)算部193。中央運(yùn)算部193通過(guò)讀入該A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果而執(zhí)行ROM194所記憶的給定程序，而具有執(zhí)行上述各種控制和診斷的機(jī)能。此外，運(yùn)算結(jié)果和上述A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果暫時(shí)保存在RAM195內(nèi)，同時(shí)，該運(yùn)算結(jié)果通過(guò)輸出回路196并作為控制輸出信號(hào)197，還被用來(lái)作為燃料噴射閥3等的控制之用。但是，控制裝置10的構(gòu)成并不限于這一種。
另一方面，控制裝置10讀取從檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)1的負(fù)荷狀態(tài)用的吸氣管負(fù)壓傳感器7、檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)用的節(jié)流閥開(kāi)放度傳感器6、冷卻水溫度傳感器9和曲軸角度傳感器傳來(lái)的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果，形成燃料噴射閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)3S，并根據(jù)此信號(hào)來(lái)控制燃料噴射閥3。然后，還控制點(diǎn)火線圈(圖上省略了)和上述點(diǎn)火塞等。也就是說(shuō)，控制裝置10執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃料控制。
控制裝置10所形成之燃料噴射閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)3S的脈沖寬度(Ti)可按下式計(jì)算Ti＝KM×PM+Tb (式1)式中，PM為用吸氣管負(fù)壓傳感器7測(cè)定的吸氣管負(fù)壓，Tb為圖6所示的噴射器流量特性(Qf)的無(wú)效脈沖寬度修正項(xiàng)。此外，KM為修正系數(shù)，用以在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行領(lǐng)域中進(jìn)行修正，以使空氣燃料比接近目標(biāo)值。其一例示于圖7。
在上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置中，本發(fā)明的特征在于，具有如下的噴霧粒徑特性即燃料噴射閥3在250-300(KPa)范圍的燃料壓力下，且在2-4(ms)范圍的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度Ti時(shí)，向內(nèi)燃機(jī)各個(gè)氣缸噴射燃料噴霧的，“以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑”在120-200(μm)的范圍。
同時(shí)，另一特征為具有下述的噴霧粒徑特性即燃料噴射閥3在設(shè)定為250-300(KPa)范圍的燃料壓力下，且在2-4(ms)范圍的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度Ti的條件下所測(cè)定之燃料微粒的“以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑”在80(μm)以下的含量占總量的比例實(shí)際上在15％以下，且在上述條件下所測(cè)得的“以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑”在200(μm)以下的范圍內(nèi)。
以下來(lái)詳細(xì)說(shuō)明上述本發(fā)明的特征。
研究了傳統(tǒng)技術(shù)中燃料分配性能惡化的原因，確認(rèn)為該原因與從燃料噴射閥分路噴射燃料噴霧微粒的粒徑有關(guān)。也就是說(shuō)，對(duì)于節(jié)流閥下游處具有一個(gè)向各氣缸分路噴射的燃料噴射閥的內(nèi)燃機(jī)，已明確其燃料分配性能惡化的原因在于從燃料噴射閥噴射的燃料噴霧微粒的方向性被節(jié)流閥下游吸氣管內(nèi)部空氣的偏流或渦流所攪亂了。
特別是如下所說(shuō)明的那樣，已經(jīng)清楚，在燃料噴霧粒徑整體都很小或者小粒徑的燃料噴霧微粒占整個(gè)燃料噴霧微粒比率很大的場(chǎng)合，各氣缸空氣燃料比的偏差惡化程度就大。以下就不說(shuō)明其理由。
從燃料噴射閥噴射的燃料噴霧微粒并不是全部分別向著目標(biāo)方向拋去的，粒徑小的燃料噴霧微粒因其質(zhì)量小故貫穿力弱，而浮游在該燃料噴射閥的周圍，故噴射口附近空氣的微弱偏流也會(huì)對(duì)它有影響。故粒徑小的燃料噴霧微粒作非常不穩(wěn)定的游動(dòng)，被哪一個(gè)氣缸吸入是各不相同的。因此，從燃料噴射閥噴射的燃料噴霧微?？傮w上越小，以及在整個(gè)噴射的燃料噴霧微粒中，粒徑小的比率越多，則就越容易發(fā)生各氣缸間空氣燃料比的偏差。
為此，用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)研究空氣流對(duì)燃料噴霧流的影響程度是如何隨著燃料噴霧粒徑而變化的。
圖8、圖9給出并說(shuō)明了其結(jié)果。
圖8為表示空氣流對(duì)燃料噴霧方向之影響的研究結(jié)果(其一)的圖。圖中，表示在內(nèi)燃機(jī)相當(dāng)于部分負(fù)荷即吸氣管負(fù)壓為-200(mmHg)動(dòng)作時(shí)，在吸氣管內(nèi)具有10(m/s)流速之空氣流與燃料噴霧的噴霧方向垂直碰撞的場(chǎng)合，各種燃料液滴直徑(各種噴霧粒徑)的燃料噴霧微粒是如何行進(jìn)的。能夠了解到在這種狀況下，粒徑大約在120(μm)以上的幾乎都能到達(dá)所要求的方向，而120(μm)以下的則到達(dá)各個(gè)不同的方向。
另一方面，圖9為表示空氣流對(duì)燃料噴霧方向之影響的研究結(jié)果(其二)的圖。圖中，表示內(nèi)燃機(jī)相當(dāng)于全負(fù)荷即吸氣管內(nèi)壓力為大氣壓動(dòng)作時(shí)，在吸氣管內(nèi)具有20(m/s)流速之空氣流與燃料噴霧的噴霧方向垂直碰撞場(chǎng)合的情況。在這種狀況下，所用最大粒徑的燃料微粒也未能達(dá)到所要求的方向。因此可以說(shuō)，還是更大粒徑的微粒為好。
由此可以理解與上述MPI不同，對(duì)于將傳統(tǒng)的多方向燃料噴射閥配置在節(jié)流閥下游的、用一個(gè)燃料噴射閥給多個(gè)氣缸供給燃料的方式，就必須使從燃料噴射閥噴射的燃料噴霧微粒的粒徑經(jīng)整體地增大，或者使在噴射的整個(gè)燃料噴霧微粒內(nèi)粒徑小的噴霧微粒所占的比率減小。
其次，再來(lái)說(shuō)明燃料噴霧粒徑及其分布。
圖10為說(shuō)明由燃料噴射閥噴射之燃料的噴霧粒徑特性的圖。對(duì)從燃料噴射閥噴射的燃料噴霧微粒之粒徑作光學(xué)測(cè)定，就能得到如通常圖示那樣的、具有在某個(gè)粒徑值附近最高頻度的分布(頻度分布圖)。在表示燃料噴霧微粒的粒徑平均值時(shí)，通常采用“Sauter平均粒徑值”。它是采用由光學(xué)裝置所測(cè)得的燃料噴霧微粒的面積值和體積值，根據(jù)下式計(jì)算得到的數(shù)值。
(式2)另外，燃料噴霧微粒粒徑的其他表示方法還有勞琴拉姆勒方法，當(dāng)然并不是只有Sauter平均粒徑值，各種表示方法的絕對(duì)數(shù)值雖然有些差別，但不用多說(shuō)，各種粒徑的表示方法是有相關(guān)關(guān)系的。而該Sauter平均粒徑值越大，意味著從燃料噴射閥噴出的燃料噴霧微粒的粒徑總體上就大、分布峰值總體處于粒徑值越大的地方。也就是說(shuō)，Sauter平均粒徑值越大，意味著具有小于某個(gè)值之粒徑值的燃料微粒數(shù)量就越少。
另一方面，圖10所示的燃料噴射閥的噴霧粒徑特性(頻度分布圖)，通常是設(shè)定在給定燃料壓力驅(qū)動(dòng)脈沖寬度條件下，即燃料壓力條件在250(KPa)-300(KPa)的范圍內(nèi)、燃料噴射閥的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度條件在2(ms)-4(ms)的范圍內(nèi)所測(cè)得的，其理由是因?yàn)樵撛O(shè)定條件符合于內(nèi)燃機(jī)部分負(fù)荷動(dòng)作時(shí)的實(shí)際狀況。
此外，圖11為說(shuō)明燃料粒徑相對(duì)于燃料噴射脈沖寬度之變化趨勢(shì)的圖。圖12為說(shuō)明燃料粒徑相對(duì)于燃料壓力之變化趨勢(shì)的圖。如圖11所示，通常，燃料噴射閥的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度越長(zhǎng)，則從該噴射閥噴射的燃料噴霧微粒的粒徑總體上有增大的趨勢(shì)。燃料噴霧微粒的粒徑也受燃料壓力的影響，如圖12所示，燃料壓力越低，則從該噴射閥噴射的燃料噴霧微粒的粒徑總體上有增大的趨勢(shì)。
圖13為說(shuō)明燃料噴射脈沖寬度和燃料壓力與噴霧粒徑特性之關(guān)系的圖。相當(dāng)于高負(fù)荷動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度增加，例如，以8-10(ms)以上的范圍驅(qū)動(dòng)燃料噴射閥，則如圖13所示，分布峰整體偏向于粒徑值大的地方。同時(shí)，燃料壓力降低，則分布峰值整體就偏向于粒徑值大的地方。
另一方面，在如圖8、圖9中已述的內(nèi)燃機(jī)全負(fù)荷動(dòng)作的場(chǎng)合，較部分負(fù)荷動(dòng)作場(chǎng)合更大粒徑的燃料微粒就無(wú)法達(dá)到所要求的方向。不過(guò)，若粒徑分布保持不變，此時(shí)受空氣流影響之燃料量則增大，但因如前所述高負(fù)荷時(shí)(相當(dāng)于全負(fù)荷)的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的燃料噴霧微粒的粒徑本身總體上變大、分布峰值整體偏向于粒徑值大的地方，故可推知受空氣流影響的燃料量本身不會(huì)有太大的變化。這里通過(guò)試驗(yàn)來(lái)研究Sauter平均粒徑值與各氣缸之空氣燃料比偏差之關(guān)系。
圖14為表示平均粒徑與各氣缸之空氣燃料比的偏差間之關(guān)系的研究結(jié)果的圖。如圖所示，在從全負(fù)荷(大氣壓)到部分負(fù)荷(-200～-400mmHg)的整個(gè)范圍內(nèi)，以Sauter平均粒徑來(lái)表示的平均粒徑在120(μm)以上的話，則可認(rèn)定各氣缸間的空氣燃料比的偏差(ΔA/F)在允許范圍以內(nèi)。
因此，可以看到與上述MP1不同，對(duì)于本發(fā)明那樣的將多方向燃料噴射閥配置在節(jié)流閥下游的、用一個(gè)燃料噴射閥給多個(gè)氣缸供給燃料的方式，考慮到部分負(fù)荷動(dòng)作的場(chǎng)合就行了，也就是說(shuō)，控制好用“在燃料壓力為250(KPa)-300(KPa)左右、燃料噴射閥的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度為2(ms)～4(ms)范圍設(shè)定條件下測(cè)得的Sauter平均粒徑值”來(lái)表示的平均粒徑即可，此控制數(shù)值為“Sauter平均粒徑值”在120(μm)以上的粒徑。
但是，也不是說(shuō)，僅僅只是燃料噴霧微粒的粒徑總體上增大就行了。圖15為表示平均粒徑與低溫起動(dòng)性能之關(guān)系的研究結(jié)果的圖。為確認(rèn)低溫起動(dòng)性能，如圖15所示，燃料微粒的粒徑會(huì)影響低溫起動(dòng)性能，Sauter平均粒徑值越大，低溫起動(dòng)性能越差。尤其是在200(μm)以上就已陷入不能起動(dòng)了，故可看到從燃料噴射閥噴射之燃料的“Sauter平均粒徑值”必須在200(μm)以下。
也就是說(shuō)，可以認(rèn)為本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)燃料噴射方法的特征在于，在將多方向燃料噴射閥配置于節(jié)流閥下游的、用一個(gè)燃料噴射閥給多個(gè)氣缸供給燃料的方法中，在燃料壓力為250(KPa)～300(KPa)左右、燃料噴射閥的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度為2(ms)～4(ms)范圍設(shè)定條件下測(cè)得的Sauter平均粒徑值應(yīng)取在120(μm)以上、200(μm)以下的范圍之內(nèi)。
可是，從圖8、圖9可以得知粒徑在Sauter平均粒徑值低于80(μm)之燃料噴霧微粒，在全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)當(dāng)然不用說(shuō)了，就是在部分負(fù)荷時(shí)也不能達(dá)到所要求的方向。這就表明氣缸間的燃料分配差別主要是由于80(μm)以下的燃料微粒之不穩(wěn)定游動(dòng)所引起的。因此，采用各種燃料噴射閥，來(lái)試驗(yàn)研究80(μm)以下粒徑(噴霧粒徑)的燃料量占從該燃料噴射閥噴射的燃料總量之比率對(duì)氣缸間的燃料分配——即空氣燃料比有著什么樣的影響。
圖16為表示粒徑為80(μm)以下之燃料微粒所占比率與多氣缸之空氣燃料比的偏差間關(guān)系之研究結(jié)果的圖。如圖所示可知為了要將氣缸間之空氣燃料比的偏差控制在允許水準(zhǔn)以下(允許范圍內(nèi))，該比率大致應(yīng)在15(％)以下。
另一方面，為了確保良好的低溫起動(dòng)性能，如前所述，從該燃料噴射閥噴射之燃料的Sauter平均粒徑值必須在200(μm)以下。
因此，可以說(shuō)，本發(fā)明的另一特征在于，在將多方向燃料噴射閥配置在節(jié)流閥下游的、用一個(gè)燃料噴射閥給多個(gè)氣缸供給燃料的方法中，噴霧粒徑為“Sauter平均粒徑值”在80(μm)以下之燃料量占從該燃料噴射閥噴射的燃料總量比率在15(％)以下，且從該燃料噴射閥噴射之燃料的“Sauter平均粒徑值”在200(μm)以下。
而且，采用本發(fā)明，由于噴射之燃料的方向性不易被節(jié)流閥下游吸氣管內(nèi)部之空氣流的偏流或渦流等攪亂而能將燃料均勻地分配到各個(gè)氣缸，因此，可提供一種能夠防止內(nèi)燃機(jī)的輸出功率降低和排氣成分惡化、能夠發(fā)揮良好燃燒特性的燃料噴射閥及內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
采用本發(fā)明，由于燃料能夠在其噴霧的方向性不受吸入空氣流的影響情況下到達(dá)各個(gè)氣缸，故能提供一種向各氣缸的燃料分配性能良好、具有良好運(yùn)行性能的價(jià)格低廉的燃料噴射裝置。
更具體地說(shuō)，具有提高低溫起動(dòng)性能和改善排氣成分兩者兼有之效果。
權(quán)利要求
1.一種配設(shè)在節(jié)流閥下游的吸氣管上、按照一控制裝置輸出的給定驅(qū)動(dòng)脈沖寬度、從一個(gè)地方向內(nèi)燃機(jī)的多氣缸多個(gè)方向噴射燃料的燃料噴射閥，其特征在于，所述燃料噴射閥具有如下的噴霧粒徑特性即在所述燃料壓力設(shè)定為250-300Kpa范圍及所述驅(qū)動(dòng)脈沖寬度設(shè)定為2-4ms范圍的條件下測(cè)得的以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在120-200μm范圍之內(nèi)。
2.一種配設(shè)在節(jié)流閥下游的吸氣管上、按照一控制裝置輸出的給定驅(qū)動(dòng)脈沖寬度、從一個(gè)地方向內(nèi)燃機(jī)各氣缸多個(gè)方向噴射燃料的燃料噴射閥，其特征在于，所述燃料噴射閥具有如下的噴霧粒徑特性即在所述燃料壓力設(shè)定為250-300KPa范圍及所述驅(qū)動(dòng)脈沖幅度設(shè)定在2-4ms范圍的條件下所測(cè)得的上述燃料的以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑中80μm以下的噴霧粒徑含量占總量之比率實(shí)際上為15％以下、且在上述條件下測(cè)定之以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在200μm以下的范圍內(nèi)。
3.一種向內(nèi)燃機(jī)的各氣缸噴射燃料的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射閥，具有一用于供給加壓燃料的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，一用于控制將進(jìn)行噴射的燃料的控制裝置，以及一配設(shè)于節(jié)流閥下游的吸氣管上、按照控制由所述控制裝置所控制的所定驅(qū)動(dòng)脈沖寬度、從一個(gè)地方向多個(gè)方向噴射所述被加壓到一預(yù)定燃料壓力水準(zhǔn)的燃料的燃料噴射閥，其特征在于，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)將所述燃料加壓到250-300KPa的壓力范圍；所述控制裝置以2-4ms范圍的上述驅(qū)動(dòng)脈沖寬度來(lái)控制所述燃料噴射閥；所述燃料噴射閥則用以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在120-200μm范圍內(nèi)的噴霧粒徑來(lái)噴射所述燃料。
4.一種向內(nèi)燃機(jī)的各氣缸噴射燃料的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射閥，具有一用于供給加壓燃料的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，一用于控制將進(jìn)行噴射的燃料的控制裝置，以及一配設(shè)于節(jié)流閥下游的吸氣管上、按照控制由上述控制裝置所控制的所定脈沖寬度、從一個(gè)地方向多個(gè)方向噴射所述被加壓到一預(yù)定燃料壓力水準(zhǔn)的燃料的燃料噴射閥，其特征在于，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)將所述燃料加壓到250-300KPa的壓力范圍；所述控制裝置以2-4ms范圍的所述驅(qū)動(dòng)脈沖寬度來(lái)控制所述燃料噴射閥；所述燃料噴射閥具有一噴霧粒徑特性，其中噴霧微粒的量為用以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在80μm以下的噴霧粒徑的含量占噴霧微?？偭康谋嚷蕦?shí)際上在15％以下，所述燃料噴射閥以Sauter平均粒徑值來(lái)表示的平均粒徑在200μm以下范圍的噴霧粒來(lái)噴射所述燃料。
5.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于在至少以250-300KPa燃料壓力范圍及2-4ms驅(qū)動(dòng)脈沖寬度范圍內(nèi)的條件范圍來(lái)對(duì)噴射燃料進(jìn)行控制的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，采用權(quán)利要求3或4之任何一項(xiàng)中所記述的內(nèi)燃機(jī)用燃料噴射裝置。
全文摘要
提供一種能夠防止內(nèi)燃機(jī)功率輸出降低和排氣成分惡化、發(fā)揮良好燃燒特性的燃料噴射閥。該燃料噴射閥配設(shè)在節(jié)流閥下游的吸氣管上、并由控制裝置控制,以通過(guò)該吸氣管和吸氣口從一個(gè)地方向內(nèi)燃機(jī)的各氣缸多個(gè)方向噴射燃料,其噴霧粒徑特性為,在設(shè)定為250—300(PKa)范圍的燃料壓力條件及2—4(ms)范圍的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度條件下所測(cè)得的以Sauter平均粒徑值表示的平均粒徑在120—200(μm)的范圍之內(nèi)。
文檔編號(hào)F02D41/32GK1174285SQ97116128
公開(kāi)日1998年2月25日 申請(qǐng)日期1997年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月30日
發(fā)明者大谷朝彥, 永野正美, 田村誠(chéng) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所