JPH03172575A - 内燃機関の燃料供給方法及び燃料供給装置 - 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】 の１ 本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど
の内燃機関における燃料供給方法及び燃料供給装置に関
するものであり、特に、内燃機関の低温始動性を向上さ
せ、又低揮発性、低セタン価燃料の始動を可能にするた
めの始動時における内燃機関の燃料供給方法及び燃料供
給装置に関するものである。

従」（Ω」虹術 従来、内燃機関の始動性を向上させるために、ガソリン
エンジンのような火花点火エンジンでは、気化器式燃料
供給装置を使用している場合には加速ポンプを、又、噴
射式燃料供給装置を使用している場合には噴射弁をそれ
ぞれ電子制御することにより始動時の供給燃料の増量を
図っている。又、ディーゼルエンジンのような圧縮着火
エンジンではグロープラグなどの始動補助装置が使用さ
れている。

が　゛　しよ　と　る これらの対策によって内燃機関の始動性は確保されるも
のの、低温時には始動に時間がかかり、又、ＨＣエミッ
ションが増加するなどの問題があり、特に、ディーゼル
エンジンにおいては始動時の白煙が大きな問題となって
いる。

更に、今日、内燃機関用の燃料として、従来のガソリン
、軽油以外に、ガソリンエンジン用燃料として灯油など
の低揮発性燃料及びアルコール燃料が、又、ディーゼル
エンジン用燃料として分解系軽油などの低セタン価燃料
の使用が望まれている。

しかしながら、本発明者らの研究実験の結果によると、
従来の上記始動方法によっては、燃料として低揮発性燃
料或は低セタン価燃料を使用した場合にはエンジンの始
動が困難であることが分かった。

この解決策として超音波噴射弁を採用し、供給燃料を霧
化し、燃料の蒸発、着火の向上が試みられている。これ
によって、一般には始動性は向上するが、例えばアルコ
ール燃料、特にメタノールの低温始動限界は一部改善さ
れるものの、灯油その他の低揮発性、低セタン価燃料の
始動は困難である。

従って、本発明の目的は、灯油などの低揮発性燃料、分
解系軽油などの低セタン価燃料の始動を可能とする内燃
機関の燃料供給方法及び燃料供給装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、アルコール燃料の低温始動限界を
改善する内燃機関の燃料供給方法及び燃料供給装置を提
供することである。

本発明の更に他の目的は、燃料として通常のガソリン、
軽油を使用した場合であっても、始動性、即ち、始動時
間の短縮、ＨＣエミッションの減少などを可能とする内
燃機関の燃料供給方法及び燃料供給装置を提供すること
である。

゛　るた　の 上記諸口的は本発明に係る内燃機関の燃料供給方法及び
燃料供給装置にて達成される。要約すれば本発明は、内
燃機関の始動時において、供給燃料を超音波振動により
霧化して燃焼室へと供給すると共に、燃焼室内での霧化
燃料の蒸発を促進し着火を容易にするために燃焼室内の
ガス温度を上昇させることを特徴とする内燃機関におけ
る燃料供給方法である。

斯る本発明の方法は、少なくとも内燃機関の始動時にお
いて供給燃料を霧化するための超音波霧化器と、燃焼室
に供給された霧化燃料の蒸発を促進し着火を容易とする
ために、始動時に、排気効率を低下させる方向に燃焼室
の排気弁を制御するバルブ制御手段とを有することを特
徴とする燃料供給装置にて好適に実施される。好ましく
は、バルブ制御手段は、排気弁のバルブタイミングを調
整するバルブタイミング調整機構であるか、或は、バル
ブタイミングの異なる排気弁を２つ設け、始動時は一方
の排気弁のみを開の状態とするバルブ制御機構とされる
。

１血１ 次に、本発明に係る内燃機関の燃料供給方法及び燃料供
給装置を図面に即して更に詳しく説明する。

第１図には、本発明を好適に具現化し得る通常のガソリ
ンエンジン１の一部が図示される。本実施例によれば、
シリンダ２とピストン４にて燃焼室６が形成され、該燃
焼室６には吸気孔８と排気孔１０とが設けられる。又、
吸気孔８と排気孔１０とにはそれぞれ吸気弁１２と排気
弁１４とが配設され、吸気孔８に連通した吸気マニホル
ド１６に超音波霧化器２０が設けられている。

本実施例で、超音波霧化器２０は、第２図に図示される
ように、例えばボルト締めランジバン振動子（ＢＬＴ）
のような超音波振動発生手段２２と、該超音波振動発生
手段２２に接続された振動子ホーン２４とを有する。本
実施例で振動子ホーン２４は、ハウジング２６を介して
吸気マニホルド１６に取り付けられる。振動子ホーン２
４の先端部２８は、拡径形、中空の切頭円錐形、ラッパ
形など、任意の形状とすることができる。

又、本実施例では、ハウジング２６には超音波霧化器２
０に隣接して、該超音波霧化器２０に燃料を供給するた
めのインジェクタ３０が取り付けられる。インジェクタ
３０からの燃料は、ハウジング２６に形成された燃料供
給通路３２を通って、超音波霧化器２０の振動子ホーン
２４の先端外周面に供給される。該インジェクタ３０は
通常使用されているものでよ（、その構成及び作用は当
業者には周知であるのでこれ以上の説明は省略する。

上記構成において、少なくともエンジンの始動時におい
ては超音波発生手段２２によって超音波振動している振
動子ホーン２４へとインジェクタ３０よりガソリンが噴
射されると、該ガソリンは振動子ホーン２４によって微
粒化され、吸気マニホルド１６内に噴射される。微粒化
されたガソリン噴霧体は、吸気マニホルド１６内を流動
する空気流と混合され、吸気弁１２が開とされた吸気孔
８を介して燃焼室６内へと吸入される。

本発明にて、燃料は、超音波霧化器２０により平均粒径
６０μｍ以下にまで微粒化される必要がある。

上記超音波霧化器２０及びインジェクタ３０は、エンジ
ンの始動時にのみ作動する始動専用の燃料供給手段であ
ってもよ（、又、エンジン始動後においても燃料供給手
段として作動するものであっても良い。

更に、本発明によれば、少な（ともエンジンの始動時に
おいては、燃焼室６内に吸入されたガソリン噴霧体は、
燃焼室６内にて迅速に蒸発され、着火が容易な状態へと
もたらされる。

燃焼室６内にて速やかに微粒化燃料を蒸発せしめ、着火
を容易にする手段としては、燃焼室６内にヒータ（図示
せず）を配設することも考えられるが、最も好ましい方
法は、始動時において、排気効率を低下させる方向に排
気弁１４を制御し、燃焼室６内の残留ガスを増大させ、
この残留ガスによって燃焼室６内のガス温度を、微粒化
燃料の蒸発に必要な所定の温度にまで迅速に上昇させる
ことである。

この目的のための排気弁１４のためのバルブ制御手段と
しては、排気弁１４のバルブタイミングを調整する方法
がある。つまり、バルブタイミング調整機構を設け、始
動時において、該バルブタイミング調整機構を作動させ
、排気効率を低下させる方向に排気弁１４のバルブタイ
ミングを制御し、燃焼室６内の残留ガスを増大させ、こ
の残留ガスによって燃焼室６内のガス温度を迅速に、高
温にまで上昇させる。この方法は、燃焼室内にヒータを
配設して行う方法に比較すると、短時間に昇温か可能で
あり、又、比較的安価な構造にて達成することができる
。バルブタイミング調整機構としては種々の構造が想到
され得るが、近年、実用化され、市販されている吸、排
気弁のための可変バルブタイミング・リフト機構などを
使用することができる。

本発明者らの研究実験の結果によると、排気弁１４のバ
ルブタイミングは、通常より、排気弁閉鎖時間を３０”
　ＣＡ　（クランクアングル）〜５゜ＣＡだけ早めるこ
とにより本発明を好適に実施し得ることが分かった。

このような排気弁１４のためのバルブ制御手段としては
、上記バルブタイミング調整機構の他に、例えば、バル
ブタイミングの異なる排気弁を２つ設け、始動時は一方
の排気弁のみを開き、排気効率を低下させるようにした
バルブ制御機構を採用することも可能である。

ｌ孔立激１ 以上の如くに、本発明によれば、内燃機関の始動時にお
いては、燃焼室に供給される燃料は、超音波振動により
微粒化されると共に、燃焼室内は十分にガス温度が高く
されるために、供給燃料は微粒化効果と相俟って、燃料
の蒸発、着火が著しく促進され、 （１）灯油などの低揮発性燃料、分解系軽油など０ の低セタン価燃料の始動が可能となる。

（２）アルコール燃料の低温始動限界が改善される。

（３）燃料として通常のガソリン、軽油を使用した場合
であっても、始動性、即ち、始動時間の短縮、ＨＣエミ
ッションの減少などが可能となる。

などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃料供給方法を説明するガソリンエ
ンジンの一部断面図である。 第２図は、本発明の実施に使用される超音波噴霧器の断
面図である。 １：ガソリンエンジン ６：燃焼室 １２：吸気弁 １４：排気弁 １６、吸気マニホルド ２０：超音波霧化器 　０ ：インジェクク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内燃機関の始動時において、供給燃料を超音波振動
   により霧化して燃焼室へと供給すると共に、燃焼室内で
   の霧化燃料の蒸発を促進し着火を容易にするために燃焼
   室内のガス温度を上昇させることを特徴とする内燃機関
   における燃料供給方法。 ２）少なくとも内燃機関の始動時において供給燃料を霧
   化するための超音波霧化器と、燃焼室に供給された霧化
   燃料の蒸発を促進し着火を容易にするために、始動時に
   、排気効率を低下させる方向に燃焼室の排気弁を制御す
   るバルブ制御手段とを有することを特徴とする内燃機関
   における燃料供給装置。 ３）バルブ制御手段は、排気弁のバルブタイミングを調
   整するバルブタイミング調整機構である請求項２記載の
   内燃機関の燃料供給装置。 ４）バルブ制御手段は、バルブタイミングの異なる排気
   弁を２つ設け、始動時は一方の排気弁のみを開の状態と
   するバルブ制御機構である請求項２記載の内燃機関の燃
   料供給装置。