JPH0256514B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジンでの燃焼用燃料を噴射する噴
射弁に関する。

［背景技術及び解決すべき問題点］ 自動車用エンジンでは、高出力であり排気ガス
対策上有利な電子燃料噴射弁を用いて燃料を供給
するようになつている。

この噴射弁の取付場所は、吸気多岐管の集合部
に取付ける場合と、各燃焼室の入口付近へそれぞ
れ独立した噴射弁を取付ける場合がある。

いずれの場合の燃料噴射においても、燃料の噴
射時期と噴射量を適切に制御して空気清浄器から
導入された空気と混合させエンジンへ供給する。
このため、燃料噴射弁から噴射された燃料が良好
に霧化されることが必要である。

ところが実際には燃料の微粒化が不十分である
ため、燃料に予め旋回を与えたり、第１９図に示
される如く燃料ノズル１０の回りにこの燃料ノズ
ル１０の軸線と直角に気流噴口１２を設けて気流
を噴出させ、気流による燃料の霧化向上を図つた
りしている。さらにこの気流に旋回を与えるよう
にした噴射弁も提案されている。しかしこの気流
噴口１２は燃料ノズル１０に対して同軸的に設け
られているため、第２０図に示される如く噴出す
る気流１４は燃料の噴出方向に向つて噴霧１６を
取巻くように形成される。燃料の微粒化は主とし
て噴霧１６と気流１４の速度差（第２１図参照）
に起因する剪断力によつて行われるため、このよ
うな従来構造では微粒化が不十分となる。さらに
気流１４は常時噴出しているので気流の消費量は
多量となる。

噴射弁では噴射部の燃料が燃焼室へ達する遅れ
を解消するためには燃焼室付近へ燃料を噴出する
ことが好ましいが、上記のように燃料の微粒化が
不十分なため、燃料の分配が悪化しエンジンの安
定的な運転を継続することができない。

また噴射弁を１本とした、いわゆるシングルポ
イントインジエクシヨンシステムにおいても、噴
射弁から噴射される燃料の微粒化が悪いためにス
ロツトバルブの下流で燃料を噴射すると、各気筒
への燃料の分配が悪化しエンジンの安定的運転を
継続することができない。

従つてスロツトバルブの上流側に噴射弁を設置
しているものが多い。

また燃焼室内に存在する気流によつて噴射燃料
の分散を図つているものもあるが、噴射燃料の中
心部分では極めて過濃な混合気状態が形成される
ため、燃焼が悪化して媒等の燃焼排出物を多量に
排出したり良好な熱発生を阻害する原因となつて
いる。

本発明は上記事実を考慮し、燃料の微粒化を向
上するとともに特に燃料の飛散方向や噴霧パター
ンを制御することができる噴射弁も得ることを目
的としている。

［発明の概要及び作用］ 本発明に係る噴射弁では、筐体２０内部に軸方
向へ移動可能に弁体２２が配置され、この弁体２
２の軸方向への移動によつて開放され燃料が噴射
される噴射口２４と、流体供給源３８に連通した
流体供給通路６０と、この流体供給通路６０に連
通可能とされた固定開口５９と、前記流体供給通
路６０と前記固定開口５９との間に設けられ前記
流体供給通路６０と前記固定開口５９とを遮断状
態とする第１の位置と前記流体供給通路６０と前
記固定開口５９とを連通状態とする第２の位置と
に移動可能とされた移動開口５６と、前記前記固
定開口５９に気体案内通路５８を介して連通され
前記噴射口２４の周辺から噴射された燃料へ対向
して開口する流体噴口３２とを有し、前記燃料噴
射に対応して前記移動開口５６と前記固定開口５
９とを合致させ前記流体噴口３２へ流体を供給し
流体噴口３２からの噴出流体を噴射口２４からの
噴射燃料に対応して制御する制御手段54とから成
り、噴射流体を流体噴口３２から燃料へ向けて交
叉して噴射することにより、流体の持つ運動エネ
ルギーによつて燃料を剪断し、燃料の微粒化を向
上するとともに燃料の飛散方向ならびに噴霧パタ
ーンを制御することを特徴としている。

従つて制御手段54によつて制御された噴出流体
は流体噴口３２から燃料へ向けて噴射され、流体
の持つ運動エネルギーによつて燃料を剪断し、燃
料の微粒化を向上するとともに燃料の飛散方向な
らびに噴霧パターンを制御するようになつてい
る。

また、流体噴口３２は必要時にのみ開放され、
流体消費量を減少させている。また流体噴口３２
を断続的に開閉することにより、燃料噴射をエン
ジン回転と同期して行うことができ、噴霧の飛散
方向を制御し、各エンジン燃焼室への燃料の分配
を向上させ、吸気管への噴射式エンジンにあつて
は燃焼室内に形成される混合気の分布状態を自在
に制御することによつて混合気の着火性を良好に
したり過濃領域で形成する有害排出物の排出物量
を低減することができる。

これらの断続的噴射は移動開口５６を回転体５
４の一部に形成し、この回転体５４を噴射口２４
と同軸的に配置させたり、固定開口５９を噴射口
２４の回りに複数個配置し、これらを順次移動開
口５６と合致させる等の他の具体的実施の態様に
よつて容易に達成される。

［発明の実施例］ 第１図には本発明の第１実施例が示されてお
り、この噴射弁は、筐体としてのケース２０内へ
弁体２２が軸方向ｎへ移動可能に収容されて燃料
噴射口２４と接離可能となつている。

この弁体２２は弾性体付勢力で燃料噴射口２４
へ押圧されているがケース２０内へ取付けられる
コイル２６によつて軸方向移動され、燃料噴射口
２４から離間する方向に移動すると燃料噴射口２
４を開放し、燃料噴射口２４に連通された燃料供
給管２８を通じて送られる燃料を噴射するように
なつている。

ケース２０には燃料噴射口２４の軸方向（第１
図上下方向）と交差して空気案内孔３０が穿設さ
れており、この空気案内孔３０の先端部は燃料噴
射口２４付近で開口した流体噴口としての空気噴
口３２となつている。この空気案内孔３０は空気
案内孔３４及び制御手段としての開閉弁３６を通
じて流体供給源としての空気供給源３８へと連通
されている。

空気噴口３２は燃料噴射口２４の燃料噴射方向
に見て鋭角的に交差するようになつており、空気
噴口３２から噴出される空気は燃料噴射口２４か
ら噴出される燃料と交差して燃料へ剪断力を与え
るようになつている。

従つて本実施例では開閉弁３６を閉止し、コイ
ル２６へ励磁力を与えると弁体２２が移動して燃
料噴射口２４を開放するため、第２図に示される
如く燃料は燃料噴射口２４の軸方向へ噴霧され
る。この場合の燃料粒子径は大きい。

また第３図に示される如く開閉弁３６を開放し
て空気供給源３８からの空気を空気噴口３２から
噴出させれば、この空気は燃料噴射口２４から噴
出される燃料へ衝突するため、燃料が微粒化され
て粒子の小さな噴霧状態となる。この噴霧時には
燃料噴射口２４からの燃料が空気噴口３２からの
空気によつて軸心から偏つた方向へと曲げられて
いる。

上記開閉弁３６の開度、開閉時期は自由に調節
可能であり、製作時に空気噴口３２の軸方向を調
節することにより燃料の飛散方向を適切に制御す
ることができる。

また上記実施例のコイル２６に代えて機械的な
駆動装置により弁体２２を駆動することも当然可
能である。

第４，５図には本発明の第２実施例に係る噴射
弁が示されている。

この実施例では上ケース４０と下ケース４２と
が設けられており、上ケース４０には前記実施例
と同様に弁体２２、コイル２６が配置されてお
り、コイル２６への通電によつて弁体２２が軸方
向へ移動する構成である。

下ケース４２は上ケース４０と同軸的に配置さ
れ、下端部は弁体２２の先端部が当接する燃料噴
射口２４を有しており、下端面の一部から突出す
る隆起部４４へ空気噴口３２が形成されている。
この空気噴口３２と燃料噴射口２４との対応関係
は前記実施例と同様である。

下ケース４２と上ケース４０とによつて空〓が
形成され、その中に回転筒４６が収容されてい
る。この回転筒４６の上端部は軸受４８で下端部
は軸受５０でそれぞれ上ケース４０、下ケース４
２へ軸支され、燃料噴射口２４と同軸的に回転可
能となつている。

さらに回転筒４６の上端部外周にはギヤ５２が
刻設されており、図示しないタイミングベルトと
かみ合つている。このタイミングベルトは図示し
ないモータまたはエンジンクランクシヤフト等の
駆動力を受けて回転するようになつている。

また回転筒４６の下端部には、制御手段として
の回転板５４が一体的に形成されており、この回
転板５４の一部には第５図で示されるように扇形
の移動開口５６が貫通されている。この移動開口
５６の上流側にはリング状空気室４７が形成さ
れ、一方、下流側には、回転板５４の移動に伴
い、気体案内通路としての空気案内通路５８に連
通すべく、固定開口５９が形成されている。すな
わち回転筒４６の回転（回転板５４の回転）によ
り移動開口５６は固定開口５９と遮断状態及び連
通状態を順次繰返し、移動開口５６が固定開口５
９と合致されると、下ケース４２に形成される流
体供給通路としての空気案内孔６０から空気室４
７へ導入される空気供給源の空気を空気案内通路
５８を通して空気噴口３２から噴射させるように
なつている。

従つて本実施例では、回転筒４６の回転と燃料
噴射口２４からの燃料噴射が合致しない場合には
第６図に示される如く、燃料噴射口２４の軸方向
へ比較的大きな粒径で燃料を噴射し、空気噴口３
２からの空気噴射が燃料噴射口２４からの燃料噴
射と合致されると第７図に示される如く微粒化し
た燃料を噴射方向を変更して噴霧することが可能
となる。

この実施例では移動開口５６による空気通断切
換が空気噴口３２の近くで行なわれるため、空気
案内通路５８の容積が小さく流路の開閉に対する
空気分流の追従性が良好である。この結果第６図
と第７図との２種類の噴霧状態の変化は0.01程度
以下の間隔秒で行うことが可能であり、前記実施
例の第２図と第３図との状態の変化は0.03秒程度
以下の間隔であるため、高速の制御が可能とな
る。

第８図には第２実施例の噴射弁が示されてお
り、第９図には第２実施例の噴射弁を燃焼室６２
に臨ませて配置した状態が示されている。燃焼室
６２はシリンダヘツド６４、シリンダ６６及び上
下動するピストン６８によつて形成されており、
シリンダヘツド６４の一部から突出する噴射弁は
ピストン６８の頂部に形成される凹部７０の一部
へ向けて配置されており、空気噴口３２からの空
気噴射で微粒化された燃料が凹部７０の全域に行
き渡るようにその噴射方向が適切に屈曲されてい
る。

次に第１０図ａ，ｂには本発明の第３実施例が
示されている。この実施例では燃料噴射口２４の
軸線ｎと直角な面内に４個の空気噴口３２Ａ，３
２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが開口しており、それぞれ
燃料噴射口２４の軸線ｎからほぼ等距離で互に等
間隔とされている。

これらの空気噴口３２Ａ〜３２Ｄのうち、空気
噴口３２Ｂ，３２Ｃは３２Ａ，３２Ｄの間に配置
され、それぞれ空気案内通路５８Ｂ，５８Ｃを介
して空気室４７と連通している。また空気噴口３
２Ａ，３２Ｄは空気案内通路５８Ａ，５８Ｄを介
して空気室４７と連通している。

これらの空気案内通路５８Ａ〜５８Ｄの空気室
４７への連通部は、回転板５４の軸方向に見て、
この軸回りに互に等間隔とされている。従つて回
転板５４の回転時には、回転板５４の回転角が90
度進行する毎に移動開口５６が空気案内通路５８
Ａ〜５８Ｄと順次連通して空気噴口３２Ａ〜３２
Ｄから空気噴出をし、微粒化された燃料の噴霧方
向を変化させることができる。

次に第１１図ａには本発明の第４実施例が示さ
れている。

この実施例では前記第２実施例の空気噴口３２
が燃料噴射口２４の回りに等間隔で４個配置され
ており、それぞれ空気案内通路５８が連通してい
る。これらの空気案内通路５８の他端部には、固
定開口５８が形成されており、前記実施例と同様
に回転板５４の回転時に移動開口５６と断続的に
連通できるようになつている。

従つてこの実施例では第１３図乃至第１６図に
示される如く回転板５４の回転によつて微粒化さ
れた燃料の噴霧方向を燃料噴射口２４の軸回りに
４方向へ変化させることができる。

なお第１２図は第１１図ａの噴射弁が機械式の
噴射弁へ適用された状態を示す先端部拡大図であ
る。

第１７図はこの第４実施例の噴射弁をエアクリ
ーナ７２からエンジン７４へ至る吸気多岐管７６
の分岐部へ配置した構造が示されている。この噴
射弁は吸気多岐管７６で分岐されて各燃料室へ至
る第１８図の吸気管７６Ａ乃至吸気管７６Ｄへ第
１３図乃至第１６図に示される噴霧状態を当ては
めることにより各燃焼室へ微粒化された燃料を等
量だけ確実に噴射させることができる。

このように噴射される噴射方向、噴射量等は燃
料噴射口２４、空気噴口３２の形状方向及び数を
変更することにより任意に調節可能である。

［発明の効果］ 以上説明した如く本発明は、筐体内部に軸方向
へ移動可能に弁体が配置され、この弁体の軸方向
への移動によつて開放され燃料が噴射される噴射
口と、流体供給源に流体供給通路を介して連通し
前記噴射口の周辺から噴射された燃料へ対向して
開口する流体噴口と、固定開口とこれに対して移
動する移動開口を有し、前記燃料噴射に対応して
両開口を合致させ前記流体噴口へ流体を供給し流
体噴口からの噴出流体を噴射口からの噴射燃料に
対応して制御する手段とから成り、噴射流体を流
体噴口から燃料へ向けて交叉して噴射することに
より、流体の持つ運動エネルギーによつて燃料を
剪断し、燃料の微粒化を向上するとともに燃料の
飛散方向ならびに噴霧パターンを制御することを
特徴としているので、燃料の微粒化を向上するこ
とができると同時に噴射方向ならびに噴霧パター
ンを制御できる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る噴射弁を示
す断面図、第２図は燃料の微粒化されていない噴
射状態を示す第１図の作動図、第３図は燃料が微
粒化された状態を示す第１図の作動図、第４図は
本発明の第２実施例に係る噴射弁を示す断面図、
第５図は第４図の−線断面図、第６図は燃料
が微粒化されていない噴射状態を示す第４図の作
動図、第７図は燃料が微粒化された状態を示す第
４図の作動図、第８図は本発明の第２実施例に係
る機械式噴射弁の主要部を示す拡大図、第９図は
第２実施例の噴射弁を燃焼室へ配置した状態を示
す断面図、第１０図ａは本発明の第３実施例を示
す断面図、第１０図ｂは第１０図ａの−線断
面図、第１１図ａは本発明の第４実施例を示す断
面図、第１１図ｂは第１１図ａのXI−XI線断面
図、第１２図は本発明の第４実施例が機械式の噴
射弁へ適用された状態を示す主要部の拡大図、第
１３図乃至第１６図はそれぞれ第１１図に対応す
る作動状態を示す断面図、第１７図は第３実施例
が適用されたエンジンとエアクリーナーとの間の
状態を示す断面図、第１８図は第１７図−
線断面図、第１９図は従来の噴射弁を示す断面
図、第２０図は従来の噴射弁による噴射状態を示
す断面図、第２１図は第２０図のXI−XI線断
面における速度分布示す線図であり、縦軸が速度
Ｖ、横軸が噴口からの長さＬである。 ２４……燃料噴射口、３２……空気噴口、３６
……開閉弁、４６……回転筒、５４……回転板、
５６……移動開口、５８……空気案内通路、５９
……固定開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筐体内部に軸方向へ移動可能に弁体が配置さ
   れ、この弁体の軸方向への移動によつて開放され
   燃料が噴射される噴射口と、流体供給源に連通し
   た流体供給通路と、この流体供給通路に連通可能
   とされた固定開口と、前記流体供給通路と前記固
   定開口との間に設けられ前記流体供給通路と前記
   固定開口とを遮断状態とする第１の位置と前記流
   体供給通路と前記固定開口とを連通状態とする第
   ２の位置とに移動可能とされた移動開口と、前記
   前記固定開口に気体案内通路を介して連通され前
   記噴射口の周辺から噴射された燃料へ対向して開
   口する流体噴口とを有し、前記燃料噴射に対応し
   て前記移動開口と前記固定開口とを合致させ前記
   流体噴口へ流体を供給し流体噴口からの噴出流体
   を噴射口からの噴射燃料に対応して制御する制御
   手段とから成り、噴射流体を流体噴口から燃料へ
   向けて交叉して噴射することにより、流体の持つ
   運動エネルギーによつて燃料を剪断し、燃料の微
   粒化を向上するとともに燃料の飛散方向ならびに
   噴霧パターンを制御することを特徴とした噴射
   弁。 ２ 前記移動開口は回転体の一部に形成され、こ
   の回転体は前記噴射口近傍に配置される前記特許
   請求の範囲第１項に記載の噴射弁。 ３ 前記固定開口は噴射口の近傍に少なくとも１
   個配置され、これらが順次移動開口と合致される
   前記特許請求の範囲第２項に記載の噴射弁。 ４ 前記移動開口は回転体の一部に形成され、こ
   の回転体は前記噴射口と同軸的に配置される前記
   特許請求の範囲第２項に記載の噴射弁。 ５ 前記固定開口は噴射口の回りに複数個配置さ
   れ、これらが順次移動開口と合致される前記特許
   請求の範囲第４項に記載の噴射弁。