JPH01125560A - 燃料噴射弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃
料噴射弁に関する。

〔従来の技術および問題点〕

従来、燃焼室内に層状混合気を形成させて燃焼を改善し
、これにより燃費、エンジンの過渡特性、および排気エ
ミッションを向上させることを目的として、直接燃焼室
内に燃料を噴射する構成を有する燃料噴射弁が知られて
いる（実開昭５８−２３６３号公報）。ところが、この
燃料噴射弁から噴射される噴霧の貫通力は強く、このた
め燃料がシリンダボアの内壁面等に多量に付着し、これ
により層状混合気の生成が充分ではなかった。

本発明は、噴射燃料の貫通力を弱めて噴射燃料の壁面付
着を防止し、これにより点火栓の近傍に濃混合気を形成
させて良好な層状混合気を生成させる燃料噴射弁を得る
ことを目的としてなされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る燃料噴射弁は、噴孔に、燃料の噴孔からの
噴射強さを抑制して燃焼室内における燃料の貫通力を弱
める制御手段を設けたことを特徴としている。

〔作　用〕

噴射燃料の多くはシリンダボアの壁面に到達せず点火栓
の近傍に滞留する。したがって点火栓の近傍に濃い混合
気が形成され、混合気の成層化が図られる。

〔実施例〕

以下図示実施例に基いて本発明を説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る燃焼噴射弁１００を
設けられた内燃機関を示す、この図において、シリンダ
ブロック１１に形成されたシリンダボア１２にはピスト
ン１３が摺動自在に設けられ、シリンダブロック１１上
に載置されたシリンダヘッド１４と、シリンダボア１２
と、ピストン１３の頂面１５とにより、燃焼室１６が形
成される。

点火栓２１はシリンダヘッド１４に穿設された孔２２に
嵌合され、その電極２３は燃焼室１６内に突出する。燃
料噴射弁１００は、シリンダヘッド１４とシリンダブロ
ック１１に穿設されて鉛直方向に延びる支持孔１７に嵌
合支持される。この燃料噴射弁１００に形成された噴孔
１０１は、シリンダブロック１１に形成された穴１８を
介して燃焼室１６内に連通ずる。

燃料噴射弁１００には、タンク３１内に貯溜される燃料
が供給される。ポンプ３２はモータ３３により駆動され
て回転し、タンク３１内の燃料をフィルタ３４および供
給ライン３６を介して燃・料噴射弁１００に圧送する。

燃料噴射弁１００に供給される燃料の圧力は調圧弁３５
により一定値に調圧され、余剰燃料は還流ライン３７を
介してタンク３１に戻される。

燃料噴射弁１００は、燃料調量部１１０と燃料噴射部１
５０とから成り、これらは相互に連結される。

燃料調量部１１０は通常の燃料噴射弁と同様な構造を有
する。すなわち、ノズルボディ　１１１の下端部には絞
り孔１１２が穿設され、ノズルボディ　１１１の内部に
は絞り孔１１２を開閉するニードル弁１１３が昇降自在
に収容される。ノズルボディ　１１１の上方には環状板
１１４が設けられ、ノズルボディ１１１は環状板１１４
とともにケーシング１１５の下端開口部１１６内に嵌着
される。一方、供給ライン３６に連結される入口部材１
２１は、ケーシング１１５の上端開口部１１７内に嵌着
される。この入口部材１２１の軸心部に固定された管部
材１２２には燃料通路１２３が形成され、また入口部材
１２１の供給ライン３６との連結部分にはフィルタ１２
４が設けられる。燃料通路１２３と絞り孔１１２はケー
シング１１５およびノズルボディ　１１１の内部に形成
された通路により連結され、フィルタ１２４および燃料
通路１２３を通過して燃料調量部１１０内に流入する燃
料はニードル弁１１３が開弁じた時絞り孔１１２から吐
出されて燃料噴射部１５０へ供給される。

ニードル弁１１３の頭部には環状部材１２５が嵌着され
、環状部材１２５と管部材１２２との間にはばね１２６
が設けられる。このばね１２６は、環状部材１２５を介
してニードル弁１１３を常時下方へ付勢し、これにより
ニードル弁１１３は、非作動時、ノズルボディ１１１の
下部に形成されたシート部１２７に着座し、絞り孔１１
２を閉塞する。ニードル弁１１３はソレノイドコイル１
３１に通電することにより開弁する。すなわち環状部材
１２５は磁性体から成形されており、ソレノイドコイル
１３１への通電により上方へ吸引され、これによりニー
ドル弁１１３はシート部１２７から離座して絞り孔１１
２を解放する。

ソレノイドコイル１３１への通電を遮断すると、ニード
ル弁１１３はばね１２６の弾発力により下降し、絞り孔
１１２を閉塞する。ソレノイドコイル１３１への通電制
御は電子制御部ＣＥＣＵ）　１３２により行なわれ、Ｅ
ＣＵ１３２はエンジンの運転状態に応じて電圧パルス信
号をソレノイドコイル１３１に供給する。すなわち、例
えばエンジンが高負荷状態で運転される場合、噴射量を
多くするため、低負荷状態の場合に比較し、長いパルス
幅の信号がソレノイドコイル１３１に供給され、ニード
ル弁１１３の開弁時間が長くなる。

燃料噴射部１５０のホルダ１５１は、燃料調量部１１０
のノズルボディ　１１１に油密を保って嵌着される。ホ
ルダ１５１には、燃料調量部１１０の絞り孔１１２に連
通ずる燃料通路１５２が形成される。燃料通路１５２は
、ホルダ１５１の軸心部に沿って直線状に延び、燃料通
路１５２の下端部には、燃料通路１５２に対して垂直方
向に延び、ホルダ１５１の側面に開口する噴孔１０１が
形成される。噴孔１０１内には、これを開閉するため、
外開式の自動弁である制御弁１６１が配設される。

制御弁１６１は、噴孔１０１の開口部に嵌着された環状
のシート部材１６２と、このシート部材１６２の中央に
穿設された孔１６３を開閉する弁体１６４とを有する。

弁体１６４はシート部材１６２の孔１６３から外方に突
出してこの孔１６３を解放し、内方に後退して孔１６３
を閉塞する。弁体１６４の背面にはピン１６５が固定さ
れ、ビン１６５の先端にはりテーナ１６６が設けられる
。ばね１６７はリテーナ１６６とシート部材１６２の間
に設けられ、弁体１６４が孔１６３を閉塞すべく付勢す
る。

しかして制御弁１６１は、燃料通路１５２内の燃料圧力
がばね１６７の弾発力すなわち開弁圧以上になった時、
ばね１６７に抗して開弁じ、燃料圧力が開弁圧より小さ
くなった時、ばね１６７の弾発力により閉弁する。

制御弁１６１の開弁時、噴孔１０１から噴射される燃料
は、頂点が孔１６３の近傍に位置し、中心軸が噴孔１０
１の軸心にほぼ一致する円錐状を呈する。

そして、この噴射燃料の貫通力は円錐面の近傍において
強く、円錐面の内側において弱く、また噴射燃料粒子の
濃度は円錐面の近傍において濃く、円錐面の内側におい
て薄い、したがって、その円錐面に沿って広がりながら
進む燃料粒子は、従来、シリンダボア１２の壁面に到達
してここに付着しやすかったが、本実施例においては、
次に述べるように燃料の噴射状態を制御する機構が噴孔
１０１の開口部に設けられ、噴射燃料がシリンダボアの
壁面に付着しないようになっている。

すなわち、噴孔１０１の開口部であって制御弁１６１の
シート部材１６２のすぐ外側には、網状部材１７１が設
けられる。網状部材１７１は、金網または合成樹脂から
成る網であり、枠部材１７２を介してホルダ１５１に固
定される。

したがって、制御弁１６１の開弁により孔１６３から噴
射される燃料は、網状部材１７１に衝突し、これにより
貫通力を低減されるとともに微細化されて噴孔１０１か
ら噴射される。このため燃料は、シリンダボアの燃料噴
射弁１００とは反対側の壁面に到達しにくくなる。この
ようにして噴射された燃料は、ピストン１３の上昇によ
り生じる上向きの気流により、点火栓２１の電極２３側
へ向って流れ、この電極２３の近傍に濃い混合気が形成
される。すなわち混合気の成層化が得られる。ピストン
１３がさらに上昇すると、穴１８が閉じられ、そして点
火栓２１が発火して混合気が爆発する。

この時、混合気が成層化されているため、燃焼状態が改
善され、燃焼室１６内の平均空燃比はり一ン状態でよく
、したがって燃費が向上し、排気ガス中のＦ（Ｃおよび
ｃｏが低減されるとともに、エンジンの出力トルクが向
上して過渡特性が改善される。

また燃料調量部１１０は、これと燃料室１６との間に燃
料噴射部１５０が設けられ、燃焼室１６から隔離されて
いるため、爆発時に燃焼室１６内に生じる高温高圧のガ
スおよび微粒子の影響を直接受けることがない。さらに
制御弁１６１は外開式であるため燃料通路１５２内は燃
焼室１６内の影響を受けにくい。したがって燃料調量部
１１０は、はとんど熱変形せず、また排気微粒子により
汚染することがなく、長期にわたって安定した燃料調量
性能を維持することができる。

上記第１実施例において、噴孔１０１は燃料通路１５２
に対して垂直方向に延びているが、これに限定されるも
のではなく、任意の角度で傾斜していてもよい。すなわ
ち噴孔１０１は斜め上方を向いていてもよく、また斜め
下方を向いていてもよい。

また噴孔１０１の高さ位置、すなわち燃料通路１５２の
長さも自由に選定することができる。しかして燃焼室１
６に対する燃料噴射の向きと位置を自由に定めることが
でき、これによりすべてのエンジンにおいて、点火栓２
工の近くに濃い混合気を生成することが容易になる。

第２図は第２実施例を示す。この第２実施例では網状部
材が２重に設けられている。すなわち、網状部材１７１
の外側に第２の網状部材１７３が設けられる。第２の網
状部材１７３は枠部材１７４に取付けられ、枠部材１７
４は網状部材１７１の枠部材１７２の外側面に固定され
る。また第２の網状部材１７３の中央部には第３図に明
示されるように円形穴１７５が形成される。その他の構
成は第１実施例と同じである。

上述したように、孔１６３から噴射される燃料は円錐状
を呈し、その円錐面の部分において、貫通力が強く、ま
た濃度が高い。第２実施例によれば、強い貫通力および
高濃度を有する燃料が２つの網状部材１７１　、１７３
に衝突し、この燃料の内側に位置して弱い貫通力を有す
る燃料が網状部材１７１のみに衝突する。したがって、
強い貫通力を有する燃料の方が弱い貫通力を有する燃料
よりも貫通力を弱められることとなって噴霧の中心側が
濃くなり、点火栓の電極２３の近傍に、濃い混合気が形
成される。

なお、網状部材１７１を１枚のみ設け、その中心部分に
おける綱目の密度を周囲部分よりも相対的に粗くしても
、第２実施例と同様な効果が得られる。

第４図は第３実施例を示す。この第３実施例は、孔１６
３から噴射される燃料を、第１および第２実施例のよう
に網状部材に衝突させるのではなく、空気に衝突させて
貫通力を弱める構成を有する。

すなわち第３実施例は空気噴射機構を有し、その他の構
成は第１および第２実施例と同様である。

空気噴射機構の筒状ボディ２０１はホルダ１５１に嵌合
され、これによりボディ２０１とホルダ１５１の間に環
状の通路２０２が形成される。筒状ボディ２０１および
ホルダ１５１の下端部にはキャップ２０３が嵌合され、
キャップ２０３の側壁とホルダ１５１の間には空気室２
０４が形成される。キャップ２０３は噴孔１０１と同軸
的な円環部２０５を有し、この円環部２０５の内側端部
は噴孔１０１の開口部の外縁に密着する。円環部２０５
は円周方向に沿ってほぼ等間隔毎に形成された複数の空
気孔２０６を有し、円環部２０５の内部と空気室２０４
はこれらの空気孔２０６を介して連通ずる。また空気室
２０４は孔２０７を介して通路２０２に連通ずる。筒状
ボディ２０１の上部にはパイプ２１０が連結される。パ
イプ２１０はボディ２０１から斜め上方に延び、加圧空
気源２１１に連結される。加圧空気源２１１は、噴孔１
０１の開口部付近よりも高い圧力を有する空気を供給す
るものであり、例えばスロットル弁より上流側の吸気通
路あるいはポンプである。

したがって、加圧空気源２１１から圧送されてきた空気
はパイプ２１０を通って通路２０２へ流入し、孔２０７
から空気室２０４へ流入する。空気室２０４内の高圧空
気は、空気孔２０６を通って円環部２０５の中心側へ噴
射される。噴孔１６４から噴射される燃料は、円環部２
０５内の高圧空気に衝突し、これにより貫通力を弱めら
れる。しかしてこの実施例によっても上記第１および第
２実施例と同様な効果が得られる。

なお上記各実施例は、燃料噴射弁１００をレシプロエン
ジンに設けた例であるが、これに代えてロータリエンジ
ンのサイドハウジングに設けるとともに、サイドハウジ
ングにロータにより開閉される穴を形成し、この穴から
燃料噴射を行なうようにしでもよい。また、燃料噴射弁
１００を吸気マニホルドに設けてもよいことは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、燃料噴射弁から噴射され
る燃料の貫通力が弱められ、噴射燃料の壁面付着が防止
されるとともに燃焼室内に良好な層状混合気が生成され
、燃焼が改善されて燃費、エンジンの過渡特性、および
排気エミッションが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る燃料噴射弁を有するエ
ンジンを示す断面図、 第２図は第２実施例を示す断面図、 第３図は第２実施例の綱目部材を示す正面図、第４図は
第３実施例を示す断面図である。 １６・・・燃焼室、　　　　　１００・・・燃料噴射弁
、１０１・・・噴孔、　　　　　　１７１　、１７３・
・・網状部材、２０６・・・空気孔。 第２図　　　　　第３図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．　噴孔を介して直接燃焼室内へ燃料を噴射する燃料
   噴射弁であって、上記噴孔に、燃料の該噴孔からの噴射
   状態を制御して上記燃焼室内における燃料の貫通力を弱
   める制御手段を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. ２．　上記制御手段が、噴孔の開口部に設けられた網状
   部材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の燃料噴射弁。
3. ３．　上記網状部材が複数枚設けられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の燃料噴射弁。
4. ４．　上記網状部材のうち外側に位置する網状部材の中
   央部に、穴が形成されることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の燃料噴射弁。
5. ５．　上記網状部材の綱目の密度が上記噴孔の中心付近
   において相対的に粗いことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の燃料噴射弁。
6. ６．　上記制御手段が、噴孔の開口部に設けられて高圧
   空気を噴孔内に噴射する空気孔であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射弁。
7. ７．　上記噴孔の内部に外開式の自動弁が配設されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射弁
   。
8. ８．　上記噴孔が、エンジンの爆発行程においてピスト
   ンまたはロータにより閉塞される穴に連通し、燃料が該
   穴から燃焼室内に噴射されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の燃料噴射弁。