JPH04252865A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射装
置に係り、燃料噴射弁から噴射される噴霧燃料を、部分
的に噴射方向を調整して吸気管内壁面への燃料付着を防
止するようにした装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、例えば、実開昭５９−１
７２２６７号公報に記載されているように、燃料噴射弁
の先端部に外部から空気が導入される内燃機関用の燃料
噴射弁において、燃料噴射孔を包囲して半径方向内外に
空気導入孔が形成され、半径方向内側の空気導入孔は燃
料噴射孔の中心軸線に向けて形成され、半径方向外側の
空気噴射孔は燃料噴射孔の中心軸線に対して並行に向け
て形成されるようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の主眼と
する点は、半径方向内側の空気で噴霧燃料の微粒化を行
い、半径方向外側の空気で残存する粗大粒子の微粒化促
進と、微粒化促進によって起こる噴霧の広がりを抑制し
て噴霧粒子束を形成することにある。

【０００４】しかしながら、微粒化に必要な空気は、噴
霧に対して衝突するそのエネルギーを十分に保持してい
る必要のためから、供給エネルギー（圧力）は十分高め
る必要がある。また、圧力もさることながら、量的にも
燃料を分散するのに十分な量でなければならない。量的
については、内側と外側との配分にも注意を払う必要が
あり、これらのことを考慮すると、システムの構成にお
いて、微粒化に必要な空気の供給手段，方法等が複雑化
してしまい高価なものになってしまうということが懸念
される。上述の噴霧燃料の広がりの抑制が適正に行われ
ないと、燃料は吸気管内壁に付着することになり、その
燃料が液状のままシリンダに流入して内燃機関の燃焼性
能を阻害する問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、燃料噴射弁で噴霧燃料の微粒
化を促進するに際し、この噴霧燃料と近接する吸気管内
壁面との間に部分的に空気層を形成して、噴霧燃料が壁
面へ付着することを抑制するとともに、これを、量的に
も微粒化促進に依存しない最小量の空気量で実施し、そ
の空気の供給手段，方法も簡略化でき、エンジンの過渡
応答性を向上できる安価な内燃機関の燃料噴射装置を提
供することを、その目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の構成は、内
燃機関の吸気通路に設けられた絞り弁の上流側から、該
絞り弁の下流側に配置される燃料噴射弁の噴射孔付近に
導かれる空気導入管を備え、この空気導入管からの導入
空気により、前記燃料噴射弁からの噴霧燃料の微粒化を
行うようにした内燃機関の燃料噴射装置において、前記
燃料噴射弁の軸心に対して並行方向あるいは軸心に向か
う方向のいずれかに空気噴射孔を形成し、この空気噴射
孔は、前記燃料噴射弁の燃料噴射孔を部分的に包囲する
ように形成され、かつ当該空気噴射孔は、前記吸気通路
の内壁面に近接する側に位置したものである。より詳し
くは、空気噴射孔は、空気導入管が連結された燃料噴射
弁の空気アダプタ内に設けられ、燃料噴射弁のバルブガ
イドのほぼ半周を包囲するように形成されているもので
ある。

【０００７】

【作用】燃料噴射弁からの燃料噴霧の様子と、燃料噴射
弁を内燃機関に装着した際の吸気管内の噴霧の様子を図
８ないし図１０を参照して説明し、引き続き本発明の作
用に付いて記述する。図８は、燃料噴霧の状態を比較し
て示す説明図、図９および図１０は、図８の噴霧の吸気
管内での状態を示す内燃機関の要部説明図である。本発
明に係る燃料噴射弁は、詳細は図３にて後述するが、静
圧エネルギーを旋回速度エネルギーに変換する機構を噴
射孔の上流側に持っている。

【０００８】図８では、横軸に旋回の強さ、縦軸に噴霧
燃料の平均粒径をとっている。ここで旋回の強さは、静
圧エネルギーを旋回速度エネルギーに変換する変換効率
を表わしている。旋回の強さが弱いと噴霧の粒径は大き
く、噴霧の貫通力も大きい（タイプＡ）。一方、旋回の
強さが強くなるに従って、噴霧は次第に広がり、粒径は
小さくなり、貫通力は弱くなる（タイプＢ，Ｃ）。図９
はタイプＡ，Ｂ、図１０はタイプＣのそれぞれ吸気管内
の燃料噴霧の様子を示している。燃料系の応答性を向上
するためには、吸気弁５１が開いているときに燃料を供
給する必要がある。この場合、エンジン回転数が高くな
り、吸気管５２内の空気流速が大きくなると燃料噴射弁
６０からの噴霧のタイプＢ，タイプＣは、空気流によっ
て曲げられ、吸気管５２の内壁５３に付着する。特に、
図１０のタイプＣのように、粒径は小さいが噴霧の広が
りが大きく貫通力の弱い噴霧は不利になる。噴霧燃料の
壁面付着によって、シリンダ５４内に流入する燃料が液
状のまま流入することがあり、内燃機関の燃焼性能を阻
害する要因となっている。

【０００９】本発明の燃料噴射装置は、吸気管内壁面へ
の燃料付着を防止するために、空気噴射孔は、燃料噴射
弁の燃料噴射孔を部分的に包囲して、近接する吸気管内
壁面との間に空気層を形成する。この空気は、燃料噴射
孔の周囲から軸心に対して並行、もしくは軸心に向かう
ように流入し、噴霧燃料の広がりを部分的に抑制し、吸
気管内壁面への燃料の付着を防止する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図１ないし図５を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係る電
磁式燃料噴射弁の先端部の縦断面図、図２は、図１のＡ
−Ａ矢視断面図、図３は、図１の電磁式燃料噴射弁の全
体の縦断面図、図４は、吸気管内への燃料噴霧の状態を
示す拡大断面図、図５は、図４のＢ−Ｂ矢視断面図であ
る。図１に示すように、燃料噴射弁の燃料噴射孔８は、
バルブガイド７の軸心部に開口される。燃料は、ボール
弁６の周辺から燃料旋回素子９を経て燃料噴射孔８に至
り、ボール弁６の上方リフトによる際に噴射される。燃
料旋回素子９を通過する燃料は、ここで旋回を与えられ
る。１０は、噴霧燃料に対して空気を導くための空気ア
ダプタであり、空気導入孔１１および燃料噴射弁１の軸
心に対して並行、もしくは軸心に向かうように開口され
る空気噴射孔１２を有する。図において、白抜きの矢印
は空気流を示し、破線で示した噴霧燃料の広がりを部分
的に抑制している。

【００１１】図２には、空気アダプタ１０に設けた空気
噴射孔１２の径方向断面形状を示している。空気噴射孔
１２は、バルブガイド７のほぼ半周を包囲するように形
成されている。図３に示す燃料噴射弁１は、ここには図
示していないコントロールユニットにより演算されたデ
ューティのＯＮ−ＯＦＦ信号でシート部の開閉を行うこ
とによって燃料の噴射供給を行うものである。電気信号
はコイル２にパルスとして与えられる。コイル２に電流
が流されると、コア３，ヨーク４，プランジャ５で磁気
回路が構成され、プランジャ５がコア３側に吸引される
。プランジャ５が移動すると、これと一体になっている
ボール弁６が移動してバルブガイド７の燃料噴射孔８を
開放する。

【００１２】燃料は図３の上方から燃料噴射弁１の内部
に流入し、コイル２，ボール弁６の周辺を経て、燃料旋
回素子９に至る。燃料旋回素子９は、静圧エネルギーを
旋回速度エネルギーに変換する機構を有するもので、本
実施例の燃料噴射弁１は、この旋回速度が大（旋回強さ
が大）になるように設計されているので噴霧燃料の広が
りは大きく粒径は著しく小さい。すなわち、図８のタイ
プＣに相当する噴霧形状になっている。

【００１３】図４は、本実施例の燃料噴射弁１の吸気管
内への燃料噴霧の様子を示している。空気アダプタ１０
に形成した空気噴射孔１２は、吸気通路に係る吸気管２
０の内壁面２１側に位置している。２２は吸気孔、破線
で示す２３は吸気弁である。図において、白抜きの矢印
は空気流を示しており、燃料噴射孔１からの噴霧燃料が
吸気管２０の内壁面２１へ付着することを防止している
。図５は、図４のＢ−Ｂ矢視断面図であり、同断面方向
の噴霧燃料の様子を示している。図５で、２４は、空気
アダプタ１０の空気噴射孔１２によって作られる空気流
である。

【００１４】次に、図６は、図３の電磁式燃料噴射弁を
搭載した内燃機関の要部断面図、図７は、図３の電磁式
燃料噴射弁を搭載した内燃機関の制御装置の構成図であ
る。図６において、３０は、ガソリンを燃料とするエン
ジンの部分的な断面を示すもので、３１は、内燃機関の
吸気通路に設けられた絞り弁に係るスロットルバルブ、
３２は、スロットルバルブ３１を内蔵する吸気管に係る
吸気マニホールド、３３は吸気孔、３４は、吸気孔３３
を開閉する吸気弁、３５は点火プラグ、３６は燃焼室で
ある。燃料噴射弁１は、吸気弁３４の上流で吸気マニホ
ールド３２の壁部に取り付けられ、吸気弁３４の弁座３
４ａの方向に燃料噴射可能となるように配置されている
。また、前記燃料噴射弁１は、吸気マニホールド３２に
固定フランジ３７を介して装着されており、この固定フ
ランジ３７には外部から空気を導くための空気管３８が
取り付けられている。

【００１５】図７には、空気導入管に係る空気管３８の
入口側を、吸気マニホールド３２内のスロットルバルブ
３１の上流側に接続したものを示している。このスロッ
トルバルブ３１の上流側から導かれた空気は、空気制御
弁３９を介して燃料噴射弁１に供給される。４０はコン
トロールユニットである。

【００１６】エンジン３０の動作は、運転状態の情報で
ある燃焼室３６隔壁の冷却水温度，吸入空気量，空気温
度，エンジン回転数などをコントロールユニット４０が
処理して行う。燃料噴射弁１の燃料噴射や、燃料噴射弁
１の周辺に供給する空気量の制御は、このコントロール
ユニット４０の信号に基づく。燃料と空気の混合気は、
エンジン３０の吸気孔３３に至るまでの内壁面への付着
が抑制され、応答よく燃焼室３６へ導かれ、圧縮工程に
て圧縮されたのち点火プラグ３５にて着火燃焼される。

【００１７】本実施例によれば、電磁式燃料噴射弁から
の噴霧燃料の一部を内燃機関の吸気通路内壁面に対して
遮断するように空気流を発生させ、燃料系の応答性を改
善でき、以って内燃機関の過渡応答性を良くすることが
できる。また、微粒化促進に依存しない少ない空気量で
制御可能としたので、供給手段が簡略化され安価なシス
テムを構成できる。なお、上記の実施例では電磁式燃料
噴射弁について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、他の方式の燃料噴射弁についても適用可
能なものである。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、燃料噴射弁で噴霧燃料の微粒化を促進するに際し
、この噴霧燃料と近接する吸気管内壁面との間に部分的
に空気層を形成するようにしたので、噴霧燃料が壁面に
付着することを抑制することができるとともに、これを
、量的にも微粒化促進に依存しない最小量の空気量で実
施し、その空気の供給手段，方法も簡略化でき、エンジ
ンの過渡応答性を向上しうる安価な内燃機関の燃料噴射
装置を提供することができる。

【００１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の先
端部の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１の電磁式燃料噴射弁の全体の縦断面図であ
る。

【図４】吸気管内への燃料噴霧の状態を示す拡大断面図
である。

【図５】図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図６】図３の電磁式燃料噴射弁を搭載した内燃機関の
要部断面図である。

【図７】図３の電磁式燃料噴射弁を搭載した内燃機関の
制御装置の構成図である。

【図８】燃料噴霧の状態を比較して示す説明図である。

【図９】図８の噴霧の吸気管内での状態を示す内燃機関
の要部説明図である。

【図１０】図８の噴霧の吸気管内での状態を示す内燃機
関の要部説明図である。

【符号の説明】

１　　燃料噴射弁 ７　　バルブガイド ８　　燃料噴射孔 １０　　空気アダプタ １２　　空気噴射孔 ２１　　内壁面 ２２　　吸気孔 ３１　　スロットルバルブ ３２　　吸気マニホールド ３３　　吸気孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の吸気通路に設けられた絞り
   弁の上流側から、該絞り弁の下流側に配置される燃料噴
   射弁の噴射孔付近に導かれる空気導入管を備え、この空
   気導入管からの導入空気により、前記燃料噴射弁からの
   噴霧燃料の微粒化を行うようにした内燃機関の燃料噴射
   装置において、前記燃料噴射弁の軸心に対して並行方向
   あるいは軸心に向かう方向のいずれかに空気噴射孔を形
   成し、この空気噴射孔は、前記燃料噴射弁の燃料噴射孔
   を部分的に包囲するように形成され、かつ当該空気噴射
   孔は、前記吸気通路の内壁面に近接する側に位置したこ
   とを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 【請求項２】　　空気噴射孔は、空気導入管が連結され
   た燃料噴射弁の空気アダプタ内に設けられ、燃料噴射弁
   のバルブガイドのほぼ半周を包囲するように形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴
   射装置。