JP2000230467A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射方向を変えることができる燃料噴射
弁において燃料を確実に正規の方向に噴射する。 【解決手段】 燃料を噴射するための燃料噴射弁６にお
いて燃料噴射弁内部から外部へ燃料を噴射するための複
数の燃料通路６２を有し、これら燃料通路がそれぞれ別
個の燃料導入口６３ａ，６４ａを有すると共に共通の燃
料噴射口６５を有し、各燃料導入口が独立して遮断され
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特に筒内直噴式内燃機関では機関運転状
態に応じて要求される燃焼状態を気筒内に形成するため
に燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射方向を変化させる
ことが求められる。そこで例えば特開平９−２３６０６
７号公報では一対の燃料噴射通路を有し、各燃料噴射通
路がそれぞれ別個の燃料導入口とそれぞれ別個の燃料噴
射出口とを備えた燃料噴射弁を提供し、一方の燃料噴射
通路の燃料噴射口から噴射された燃料が他方の燃料噴射
通路の燃料噴射口から噴射された燃料と合流するように
燃料噴射通路を形成し、燃料噴射通路の燃料導入口を各
々独立して遮断または閉鎖可能としている。ここでは一
方の燃料噴射通路の燃料導入口のみが開放されている時
全体として燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射方向は
両燃料噴射通路の燃料導入口が開放されている時の燃料
の噴射方向とは異なる。即ち燃料噴射通路の燃料導入口
の遮断動作を制御することにより全体として燃料噴射弁
から噴射される燃料の噴射方向を変えることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般的に燃料噴射弁で
は製造誤差や摺動部品同士の摩擦抵抗低減の理由で燃料
噴射弁の各部品間には少なからず隙間が存在する。この
ことは上記燃料噴射通路の燃料導入口を閉鎖してもその
閉鎖されている燃料噴射通路内へ燃料が流入してしまう
ことを意味する。このため本来、燃料を噴射すべきでな
い燃料噴射口から燃料が噴射せしめられ、この燃料噴射
流が別の正規の燃料噴射流に合流した場合には燃料噴射
弁からの燃料噴射方向が意図した方向とは全く異ってし
まう。また別の正規の燃料噴射流に合流しない場合であ
っても正規の燃料噴射流とは別に不要な燃料噴射流が形
成されてしまい、結果的には全体として燃料噴射弁から
噴射される燃料の噴射方向は正規の方向とは異なってし
まう。これらの場合には機関運転状態に応じて要求され
る燃焼状態を気筒内に形成することはできない。

【０００４】そこで本発明の目的は燃料噴射方向を変え
ることができる燃料噴射弁において燃料を確実に正規の
方向に噴射することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に一番目の発明によれば燃料を噴射するための燃料噴射
弁において該燃料噴射弁内部から外部へ燃料を噴射する
ための複数の燃料通路を有し、これら燃料通路がそれぞ
れ別個の燃料導入口を有すると共に共通の燃料噴射口を
有し、各燃料導入口が独立して遮断される。これによれ
ばいずれの燃料通路を介して燃料を噴射する場合におい
ても燃料は共通の燃料噴射口から噴射される。

【０００６】二番目の発明によれば一番目の発明におい
て各燃料導入口に流入する燃料量を独立して制御できる
ようにする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を４ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参
照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気
制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は
排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は
対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結
され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインタ
ークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コ
ンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエア
クリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステッ
プモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置
される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１７
内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検
出器２１が配置される。

【０００８】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。触媒コンバータ
２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２
０下流の空気吸込管１７とは排気ガス再循環（以下、Ｅ
ＧＲと称す）通路２９を介して互いに連結され、ＥＧＲ
通路２９内にはステップモータ３０により駆動されるＥ
ＧＲ制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内
にはＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するた
めのインタークーラ３２が配置される。図１に示される
実施例では機関冷却水がインタークーラ３２内に導か
れ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。

【０００９】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。

【００１０】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込
み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が
接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２
が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回
路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステ
ップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３
０および燃料ポンプ３５に接続される。

【００１１】次に第一実施例の燃料噴射弁を詳細に説明
する。第一実施例の燃料噴射弁６はハウジング６０と、
このハウジング６０内に摺動可能に収容される弁体６１
とを具備する。ハウジング６０は略円筒形である。また
ハウジング６０の略円錐台形状の先端部には燃料噴射通
路対６２（図２では二つのみを示した）が設けられる。
これら燃料噴射通路対６２はハウジング６０の周方向へ
等間隔を開けて設けられる。

【００１２】燃料噴射通路対６２は予め定められた方向
へ延びる主通路６３と、この主通路６３とは異なる方向
へ延びる副通路６４とを有する。主通路６３は燃料をこ
の主通路６３内に導入するための燃料導入口６３ａを有
する。一方、副通路６４は燃料をこの副通路６４内に流
入するための燃料導入口６４ａを有する。また本実施例
では主通路６３と副通路６４とは共通の燃料噴射口６５
を有する。即ちこれら主通路６３と副通路６４とは互い
に異なる位置で開口する燃料導入口と同じ位置で開口す
る燃料噴射口とを有する。弁体６１は略円筒形である。
また弁体６１はハウジング６０の先端部の略円筒形の空
間に嵌合する略円筒形の先端部６６を有する。弁体６１
の外壁面６７とハウジング６０の内壁面６８との間には
燃料を貯留するための空間（以下、燃料貯留空間）６９
が形成される。また弁体６１の先端部６６は上記燃料貯
留空間６９と燃料噴射通路対６２とを連通するための燃
料流通路７０を備える。尚、弁体６１はハウジング６０
内においてハウジング６０の中心軸線Ｃに沿って移動可
能である。

【００１３】図２に示したように主通路６３の燃料導入
口６３ａのみが開放されるまで弁体６１が移動せしめら
れたときには燃料は主通路６３の延在方向、即ち図２の
矢印Ａの方向に噴射される。このとき僅かながら燃料が
漏れて弁体６１の先端部６６とハウジング６０の先端の
内壁面との間を通って副通路６４に流入してもこの燃料
は主通路６３内を流れる燃料にのって共通の燃料噴射口
６５から噴射される。このため燃料の漏洩が燃料噴射弁
６からの正規の燃料噴射流に与える影響は極めて小さ
く、勿論正規の燃料噴射流と別に燃料噴射流が形成され
ることもない。従って本実施例によれば燃料は正確に正
規の方向へのみ噴射される。

【００１４】また図３に示したように主通路６３の燃料
導入口６３ａおよび副通路６４の燃料導入口６４ａが開
放されるまで弁体６１が移動せしめられたときには燃料
は図３の矢印Ｂの方向に噴射される。この矢印Ｂの方向
は主通路６３の延在方向と副通路６４の延在方向との間
の方向であり、主通路６３内を流れる燃料の流量が副通
路６４内を流れる燃料の流量に対して多いほど主通路６
３の延在方向に近く、少ないほど副通路６４の延在方向
に近くなる。従って主通路６３および副通路６４の通路
径および延在方向を調整することにより燃料噴射弁６か
ら噴射される燃料流の方向の可変範囲が決まる。

【００１５】尚、第一実施例において主通路の燃料導入
口のみを閉鎖し、副通路の燃料導入口のみを開放するよ
うにしてもよい。又、第一実施例において弁体の移動度
合を制御することにより副通路の燃料導入口に流入する
燃料量を制御可能としてもよい。この場合には燃料噴射
弁からの燃料噴射流の方向をより細く制御することがで
きる。

【００１６】次に第二実施例の燃料噴射弁を説明する。
第二実施例の燃料噴射弁６も第一実施例と同様にハウジ
ング６０とこのハウジング６０内に摺動可能に収容され
る弁体６２とを具備する。ハウジング６０の先端部には
第一実施例と同様の燃料噴射通路対６２（図４および図
５では二つのみを示した）が設けられる。弁体７２は弁
体部分７３とフロートキャップ７４とを具備する。弁体
部分７３は略円筒形状をしており、その先端が略円錐形
とされている。また弁体部分７３はその内部に加圧され
た燃料を通すための燃圧通路７５を有する。この燃圧通
路７５は弁体部分７３の軸線方向へ延び、弁体部分７３
の円錐形の外壁面にて開口する。またフロートキャップ
７４は略円錐形をしており、その内部に略円錐形の空間
を備える。この空間を画成するフロートキャップ７４の
略円錐形の内壁面は弁体部分７３の円錐形の外壁面に密
着する。即ちフロートキャップ７４内の空間には弁体部
分７３の円錐形の先端が収容される。またフロートキャ
ップ７４の略円錐形の外壁面はハウジング６０の先端の
略円錐形の内壁面に密着する。さらにフロートキャップ
７４は複数の貫通孔７６を有する。これら貫通孔７６は
フロートキャップ７４の周方向において等間隔を開けて
設けられている。

【００１７】このフロートキャップ７４の円錐形の内壁
面に燃圧通路７５を介して高圧燃料が作用しているとき
にはフロートキャップ７４の内壁面に作用する燃圧のほ
うがフロートキャップの外壁面に作用する燃圧より高
い。このため弁体部分７３はその先端がハウジング６０
の先端から離れるように移動せしめられるときにはフロ
ートキャップ７４から離れる。従ってフロートキャップ
７４はその円錐形の外壁面がハウジング６０の円錐形の
内壁面に密着した状態に留まる。このため主通路６３は
フロートキャップ７４の貫通孔７６を介して燃料貯留空
間６９に連通する。しかしながら副通路６４はその燃料
導入口６３ａがフロートキャップ７４により閉鎖されて
いるため燃料貯留空間６９には連通していない。従って
このときには図４に示したように燃料噴射弁６からは主
に主通路６３を介して矢印Ｄの方向へ燃料が噴射され
る。このため第二実施例によれば第一実施例と同様に副
通路６４内への燃料の漏洩があったとしても燃料噴射弁
６からの正規の燃料噴射流に与える影響は極めて小さ
く、勿論、正規の燃料噴射流と別に燃料噴射流が形成さ
れることもない。従って本実施例によれば燃料は正確に
正規の方向へのみ噴射される。

【００１８】一方、フロートキャップ７４の内壁面に燃
料通路７５を介して高圧燃料が作用していないときには
フロートキャップ７４の外壁面に作用する燃圧のほうが
フロートキャップ７４の内壁面に作用する燃圧より高
い。このため弁体部分７３はその先端がハウジング６０
の先端から離れるように移動せしめられるときにはフロ
ートキャップ７４を伴って移動する。この場合、主通路
６３と副通路６４とは共に燃料貯留空間６９に連通す
る。従ってこのときには図５に示したように燃料噴射弁
６からは主通路６３および副通路６４を介して矢印Ｅの
方向へ燃料が噴射される。この矢印Ｅの方向は第一実施
例と同様に主通路６３および副通路６４の通路径および
延在方向を調整することにより変えることができる。

【００１９】尚、本実施例では第一実施例とは異なり、
弁体部分７３とフロートキャップ７４との間、フロート
キャップ７４とハウジング６０の先端との間には摺動部
分が存在しない。このため摺動部分用のクリアランスを
必要としないため、これら弁体部分７３とフロートキャ
ップ７４との間の密閉性、フロートキャップ７４とハウ
ジング６０の先端との間の密閉性が高い。即ち燃料噴射
弁６の要素間の全体的な密閉性は第二実施例のほうが第
一実施例よりも高い。

【００２０】次に第三実施例の燃料噴射弁を説明する。
第三実施例の燃料噴射弁６も第二実施例と同様にハウジ
ング６０とこのハウジング６０内に摺動可能に収容され
る弁体６２とを具備する。ハウジング６０の先端部には
第二実施例と同様に燃料噴射通路対６２（図６および図
７では二つのみを示した）が設けられる。弁体７２は弁
体部分７３′と、フロートキャップ７４′と、摺動リン
グ７７とを具備する。弁体部分７３′は略円筒形状をし
ており、その先端が略円錐形とされている。また弁体部
分７３′はその内部に加圧された燃料を通すための燃圧
通路７５′を有する。この燃圧通路７５′は弁体部分７
３′の軸線方向へ延び、弁体部分７３′の円筒形の外壁
面にて開口する。フロートキャップ７４′は略円錐形を
しており、その内部に略円錐形の空間を備える。この空
間を画成するフロートキャップ７４′の略円錐形の内壁
面は弁体部分７３の円錐形の外壁面に接する。即ちフロ
ートキャップ７４′内の空間には弁体部分７３′の円錐
形の先端が収容される。またフロートキャップ７４′の
略円錐形の外壁面はハウジング６０の先端の略円錐形の
内壁面に接する。さらにフロートキャップ７４′は複数
の貫通孔７６′を有する。これら貫通孔７６′はフロー
トキャップ７４′の周方向において等間隔を開けて設け
られている。

【００２１】摺動リング７７は弁体部分７３′の円筒形
の外壁面上で摺動可能に弁体部分７３′に取り付けられ
る。また摺動リング７７は弁体部分７３′の円筒形の外
壁面上の燃圧通路７５′の開口を覆う。このため摺動リ
ング７７の内壁面に燃圧通路７５′を介して高圧燃料を
作用させることができる。摺動リング７７の内壁面に燃
圧通路７５′を介して高圧燃料が作用しているときには
摺動リング７７はフロートキャップ７４′に向かって摺
動し、フロートキャップ７４′に当接し、密着する。こ
のため燃料貯留空間６９の燃料は弁体部分７３′とフロ
ートキャップ７４′との間には流入することができず、
フロートキャップ７４′とハウジング６０との間にのみ
流入することができる。このため弁体部分７３′はその
先端がハウジング６０の先端から離れるように移動せし
められるときにはフロートキャップ７４′を伴って移動
する。この場合、主通路６３と副通路６４とは共に燃料
貯留空間６９に連通する。従ってこのときには図６に示
したように燃料噴射弁６からは主通路６３および副通路
６４を介して矢印下の方向へ燃料が噴射される。この矢
印Ｆの方向は第二実施例と同様に主通路６３および副通
路６４の通路径および延在方向を調整することにより変
えることができる。

【００２２】一方、摺動リング７７の内壁面に燃圧通路
７５′を介して高圧燃料が作用していないときには摺動
リング７７は燃料貯留空間６９内の燃料の圧力によりフ
ロートキャップ７４′から離れるように摺動する。また
仮に摺動リング７７が摺動しなくても摺動リング７７と
フロートキャップ７４′との間の密着力は非常に小さ
い。このため燃料貯留空間６９の燃料は弁体部分７３′
とフロートキャップ７４′との間に流入することができ
る。このため弁体部分７３′はその先端がハウジング６
０の先端から離れるように移動せしめられるときにはフ
ロートキャップ７４′から離れて移動する。従ってフロ
ートキャップ７４′はその円錐形の外壁面がハウジング
６０の円錐形の内壁面に密着した状態に留まる。このた
め主通路６３はフロートキャップ７４の貫通孔７６′を
介して燃料貯留空間６９に連通する。しかしながら副通
路６４はその燃料導入口６３ａがフロートキャップ７４
により閉鎖されているため燃料貯留空間６９には連通し
ていない。従ってこのときには図７に示したように燃料
噴射弁６からは主に主通路６３を介して矢印Ｇの方向へ
燃料が噴射される。このため第三実施例によれば第二実
施例と同様に副通路６４内への燃料の漏洩があったとし
ても燃料噴射弁６からの正規の燃料噴射流に与える影響
は極めて小さく、勿論、正規の燃料噴射流とは別に燃料
噴射流が形成されることもない。従って本実施例によれ
ば燃料は正確に正規の方向へのみ噴射される。

【００２３】尚、上記実施例では燃料噴射通路対の主通
路と副通路との燃料噴射口を共通の出口としているが、
主通路と副通路とをハウジングの壁内において合流し、
共通の通路に連結するようにしても上記実施例と同様の
効果を得られる。又、上記実施例では燃料噴射通路対は
二つの通路（主通路および副通路）を有するが、二つ以
上の通路を有していてもよい。

【００２４】

【発明の効果】一番目および二番目の発明によればいず
れの燃料通路を介して燃料を噴射する場合においても燃
料は共通の燃料噴射口から噴射される。即ちいずれかの
燃料通路の燃料導入口を遮断をしたが燃料漏れが生じ、
閉鎖したはずの燃料通路に燃料が流入しても、この燃料
は開放されている燃料通路内を流れる燃料にのって燃料
噴射弁から噴射される。このとき漏れた燃料が正規の燃
料噴射流に与える影響は極めて小さいため、燃料噴射流
が正規の方向からずれることはない。勿論、正規の燃料
噴射流と別個に燃料噴射流が形成されることはない。従
って燃料は正確に正規の方向へ噴射される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例の燃料噴射弁を備えた内燃機関を示
す図である。

【図２】第一実施例の燃料噴射弁の断面図である。

【図３】第一実施例の燃料噴射弁の断面図である。

【図４】第二実施例の燃料噴射弁の断面図である。

【図５】第二実施例の燃料噴射弁の断面図である。

【図６】第三実施例の燃料噴射弁の断面図である。

【図７】第四実施例の燃料噴射弁の断面図である。

【符号の説明】

６…燃料噴射弁 ６０…ハウジング ６１…弁体 ６２…燃料噴射通路対

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AD12 CC12 CC14 CC18 CC23 CC28 CC30 CC37 CC48 CC66 DC01 DC04 DC05 DC11 DC24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を噴射するための燃料噴射弁におい
   て該燃料噴射弁内部から外部へ燃料を噴射するための複
   数の燃料通路を有し、これら燃料通路がそれぞれ別個の
   燃料導入口を有すると共に共通の燃料噴射口を有し、各
   燃料導入口を独立して遮断できるようにした燃料噴射
   弁。
2. 【請求項２】 各燃料導入口に流入する燃料量を独立し
   て制御できるようにした請求項１に記載の燃料噴射弁。