JPH0797970A - エアアシスト式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガスを用いることなく、しかも、アイド
ル回転数の上昇を招かないで、噴射燃料の微粒化をなし
得るエアアシスト式燃料噴射装置の提供。 【構成】 吸気装置１には、サージタンク３を取り巻い
て、吸気マニホルド５が渦巻状に設けられ、サージタン
ク３内には、インジェクタ１１，デリバリパイプ１３，
プレッシャレギュレータ１５，リターンパイプ１７等が
配設されている。インジェクタ１１は、その先端部１１
ａをサージタンク３内の取付筒２５に差し込まれ、吸気
マニホルド５内へ燃料を噴射可能な状態で固定されてい
る。取付筒２５には、サージタンク３から取付筒２５の
内側に連通するエアアシスト通路２７が形成されてい
る。サージタンク３内の空気には排気ガスのような汚れ
がなく、サージタンク３はスロットルより下流にあるの
で、アイドル運転時におけるエンジン回転の上昇も招か
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インジェクタから噴射
された燃料をより微粒化するためのエアアシスト式燃料
噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インジェクタの噴孔近傍にエ
ア導入口を設け、そのエア導入口から流れ込む気流（ア
シストエア）によって、インジェクタの噴孔付近の空気
の流速を高めて、インジェクタより噴射された燃料の微
粒化を促すようにしたエアアシスト式燃料噴射装置が知
られている。例えば、実開平３−１２６１号公報記載の
燃料噴射装置では、上記エア導入口に高温の排気ガスを
導いてアシストエアとし、燃料の微粒化を促進してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術によれば、アシストエアとして排気ガスを導入
しているため、上記エア導入口までのアシストエア通路
やインジェクタの先端部，噴孔が汚れやすかった。特
に、カーボン等の付着量が多くなると、アシストエアの
流量やインジェクタの燃料噴射量が低下するという不具
合があった。これに対し、フィルタ等を用いてアシスト
エアを浄化することも考えられるが、それでは、フィル
タによる圧損が大きくなり、アシストエアの流量が低下
するという新たな問題が起きてくる。また、高温の排気
ガスを導入すると、インジェクタの先端部が早期に劣化
する恐れもある。

【０００４】上記公報には、温度条件によって排気ガス
と吸入空気とを切り替えてアシストエアとする例も示さ
れている。アシストエアを吸入空気に切り替えたときに
は、上述した排気ガスの導入による諸問題は起きなくな
る。ところが、吸入空気をスロットル上流から導入して
いるので、スロットルバルブの開度に関係なく、アシス
トエア通路から常にある程度の空気が流れ込むことにな
る。即ち、アクセルを緩めてスロットルバルブの開度を
小さくしたとき、特にスロットルバルブを全閉にしてア
イドル状態にする場合でも、アシストエア通路を介して
必要以上の空気が吸入され続けてしまう。この結果、ア
イドル回転数が所望の回転数を超えて上昇してしまうと
いう問題があった。

【０００５】そこで本発明は、排気ガスを用いることな
く、しかも、アイドル回転数の上昇を招かないで、噴射
燃料の微粒化をなし得るエアアシスト式燃料噴射装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】そこで本発明で
は、内燃機関に空気を供給する吸気管と、前記吸気管内
に設けられており、前記内燃機関に供給する空気量を調
整するスロットル弁と、前記内燃機関に燃料を供給する
燃料噴射弁と、前記吸気管のスロットル弁下流から前記
燃料噴射弁の噴孔部近傍に、前記吸気管を迂回するよう
に設けられている迂回通路とを備えることを特徴とする
エアアシスト式燃料噴射装置を提供する。

【０００７】本発明によれば、アシストエアとして導か
れる空気は、スロットルバルブよりも下流部分を流れる
吸気の一部である。したがって、この空気は、排気ガス
に含まれるような汚れが全くない。しかも、アシストエ
アが流入しても、吸気の総流量はスロットルバルブの開
度によって決定された流量になる。特に、スロットルを
閉じたときに、吸気が流入し続けてアイドル回転数が上
昇することはない。

【０００８】ところで、内燃機関が低温状態にあり、噴
射した燃料が気化しにくい場合には、アシストエアの流
量を多くすれば燃料の微粒化がより促される。そこで、
本発明の請求項２に記載の通り、内燃機関が低温状態に
ある時には、前記アシストエアの割合を増加させ、燃料
の微粒化をより促す構成にするとよい。

【０００９】この請求項２記載の装置では、スロットル
下流から導入するアシストエアの割合を大きくしている
だけなので、吸気の総流量は変わらない。したがって、
アイドル回転数の上昇を招かず、内燃機関低温時におけ
る燃料の微粒化を促進することができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、第１実施例について説明する。第１実施例
の燃料噴射装置は、図１に示す通り、吸気装置１の一部
として組み込まれている。この吸気装置１は、吸気管圧
力によって吸気量を推定する周知のスピードデンシティ
方式の空燃比制御システムを備えたエンジンに設けられ
る。

【００１１】吸気装置１は、サージタンク３と、サージ
タンク３を取り巻いて渦巻状に設けられた吸気マニホル
ド５と、サージタンク３及び吸気マニホルド５の中心に
組み込まれた配管７とを備えている。ここで、配管７
は、サージタンク３よりも上流に当たる吸気経路をなす
もので、内部にエアクリーナ９を備えている。

【００１２】サージタンク３内には、インジェクタ１１
と、インジェクタ１１に供給する燃料を導くデリバリパ
イプ１３と、デリバリパイプ１３内の燃料圧力をサージ
タンク３内の圧力に応じて調整するプレッシャレギュレ
ータ１５と、過剰に供給されてプレッシャレギュレータ
１５から流出した燃料を燃料タンク（図示略）へと導く
リターンパイプ１７とが、図示しないステー等によって
固定されている。

【００１３】更に、サージタンク３内には、その内部の
圧力を検出する圧力センサ１９や、サージタンク３内の
空気の温度を検出する吸気温センサ２１も備えられてい
る。インジェクタ１１は、図２に拡大断面にて示す通
り、その先端部１１ａをサージタンク３内の取付筒２５
に差し込まれ、吸気マニホルド５内へ燃料を噴射可能な
状態で固定されている。このインジェクタ１１と取付筒
２５との間には、インシュレータ２６が介在している。
また、取付筒２５には、吸気の迂回通路として、サージ
タンク３から取付筒２５の内側に連通するエアアシスト
通路２７が形成されている。エアアシスト通路２７は、
１つの取付筒２５に対して少なくとも２箇所以上に設け
られ、その直径は１〜２ｍｍ程度にされている。

【００１４】なお、この吸気装置１は、図３に分解して
示すように、上側ボディ４１と下側ボディ４３との間に
配管７を挟んで組み立てられる。その際、上側ボディ４
１，下側ボディ４３，及び配管７の組立時における互い
の接触面は、接着剤又はゴム等の弾性体によってシール
され、隣接する吸気経路や外部に対して空気が漏れ出さ
ないようにされる。

【００１５】下側ボディ４３には、その長手方向両端の
側壁４５，４７の間に槽４９が形成されている。この槽
４９は、組立状態においてサージタンク３（図１参照）
になる。また、上側ボディ４１には、その長手方向両端
の側壁５１，５３の間を三つの隔壁５５で仕切って四つ
の溝５７が形成されている。この溝５７は、組立状態に
おいて槽４９に連通する。そして、下側ボディ４３に
は、四つの管５９が、槽４９を取り巻いて側面から下側
へ回り込むように形成されている。組立状態において、
溝５７及び管５９は連通して吸気マニホルド５（図１参
照）になる。

【００１６】更に、上側ボディ４１の側壁５１，５３及
び隔壁５５には凹部６１、下側ボディ４３の側壁４５，
４７には凹部６３が、それぞれ形成されている。組立状
態においては、配管７が凹部６１と凹部６３との間に嵌
まり込む。このとき、配管７の両端部７ａ，７ｂに形成
されたフランジ６７は、側壁４５，４７，５１，５３を
表裏から挟んで引っかかる。この結果、配管７は、軸方
向へずれないように固定される。なお、配管７の外壁面
は、組立状態において、サージタンク３及び吸気マニホ
ルド５の内壁面の一部を形成する（図１参照）。

【００１７】加えて、配管７の端部７ｂにはＵ字形の吸
気ダクト７１の一端がつながれる。この吸気ダクト７１
の他端には、スロットルボディ７３が設けられている。
スロットルボディ７３は、下側ボディ４３の側壁４７に
開けた吸気孔７５に連通するようにネジ止め固定され
る。

【００１８】更にまた、下側ボディ４３には、燃料供給
パイプ８１，及び燃料リターンパイプ８３が設けられて
いる。この燃料供給パイプ８１には、サージタンク３内
のデリバリパイプ１３が、また、燃料リターンパイプ８
３には、サージタンク３内のリターンパイプ１７が、そ
れぞれゴムチューブ（図示略）を介してつながれてい
る。また、下側ボディ４３には、集中電気コネクタ８７
も配設されている。これには、インジェクタ１１，圧力
センサ１９，及び吸気温センサ２１等が、ワイヤハーネ
ス（図示略）を介して接続されている。そして、この集
中電気コネクタ８７は、更に車両側ハーネス（図示略）
に接続される。

【００１９】更に加えて、上述した配管７の内部には、
図４に示すように、無数の孔が開けられた円筒状のパイ
プ９１が設けられ、そのパイプ９１に円筒状のフィルタ
エレメント９３を嵌め込み、フィルタエレメント９３を
ステー９５によって図５（ｂ）に示すように押さえ、ス
テー９５をボルト９７にて配管７に固定して、エアクリ
ーナ９が構成されている。配管７の端部７ａから流入す
る空気は、図５（ａ）に示した矢印のように流れ、フィ
ルタエレメント９３によって濾過された空気が、配管７
の端部７ｂから流出する。

【００２０】次に、本実施例の燃料噴射装置が組み込ま
れた吸気装置１における吸気の流れについて説明する。
サージタンク３に流入する空気は、その流量がスロット
ルボディ７３のバルブによって調整されており、大部分
がサージタンク３の上方から吸気マニホルド５へと流れ
る。このとき、一部の空気はエアアシスト通路２７へと
流れる。エアアシスト通路２７を通り抜けた空気（アシ
ストエア）は、インジェクタ１１の先端部１１ａ側面に
ぶつかり、その側面に沿って燃料の噴射方向へと流れ、
インジェクタ１１の先端部１１ａ付近の流速が高まる。
このような気流の中にインジェクタ１１が燃料を噴射す
ると、噴射された燃料液滴がアシストエアに衝突して引
きちぎられる。引きちぎられて微粒化された燃料は、空
気と共に吸気マニホルド５を抜けて、エンジンに吸入さ
れる。

【００２１】以上説明したように、本実施例のエアアシ
スト式燃料噴射装置では、サージタンク３内の空気が、
アシストエアとしてインジェクタ１１の先端部１１ａの
近傍へ流れるようになっている。このようにアシストエ
アを導入することにより、噴射燃料が微粒化され、ま
た、吸気マニホルド５の壁面に付着する燃料が低減され
る。この結果、燃料が完全燃焼しやすくなり、ＨＣエミ
ッションの低減が達成できる。

【００２２】また、アシストエアとして、排気ガスを導
入していないので、インジェクタ１１やエアアシスト通
路２７の汚れはなく、高温の排気ガスの熱によるインジ
ェクタ１１等の劣化もない。更に、サージタンク３から
アシストエアを導いているので、常にスロットル開度に
応じた量の空気がエンジンに供給される。この結果、ス
ロットル上流からアシストエアをとった場合のような、
アイドル運転時におけるエンジン回転数の上昇といった
問題もない。

【００２３】加えて、実施例では、吸気装置１が渦巻型
になっているので、取付筒２５に孔を開けるのみでサー
ジタンク３からのエアアシスト通路２７を形成できる。
このため、吸気を導くために長い配管などが一切必要な
く、低コストで、きわめて簡単にエアアシスト式の燃料
噴射装置を構成できる。しかも、長い配管を用いる場合
に比べて圧力損失が少なくなり、アシストエアがスムー
ズに流れる。

【００２４】なお、エアアシスト通路２７は、図６
（ａ）に示すように、インジェクタ１１の軸方向に対し
て斜めにすると同時に、同図（ｂ）に示すように、取付
筒２５の内部に捻れて吹き込むようにし、インジェクタ
１１から噴射された燃料にスワールがかかる構造として
もよい。

【００２５】次に、第２実施例について説明する。第２
実施例の燃料噴射装置も、図７に示す通り、第１実施例
と同様の渦巻型の吸気装置１の一部に組み込まれてい
る。第１実施例と異なるのは、吸気制御弁３１が設けら
れている点である。吸気制御弁３１は、シャフト３３を
軸にして回動可能に設けられている。シャフト３３は、
図示しないダイヤフラム式弁あるいはＤＣモータ等によ
って駆動され、吸気制御弁３１の位置を、図７（ａ）又
は図７（ｂ）に示す状態のいずれかに切り替える。ま
た、吸気制御弁３１には通気孔３５が穿設されている。
この通気孔３５は、その内径がインジェクタ１１の先端
部１１ａよりも一回り大きくされ、吸気制御弁３１が図
７（ｂ）の位置にされると、通気孔３５にインジェクタ
１１の先端部１１ａが入り込む。なお、図７（ｂ）の状
態においても、インジェクタ１１の先端部１１ａ付近に
は、通気孔３５を介してアシストエアが流れる。

【００２６】次に、吸気制御弁３１の回動位置の切り替
え制御について、図８に基づいて説明する。吸気制御弁
３１の回動位置の切り替えは、図示しない電子制御装置
（ＥＣＵ）によって制御され、吸気管壁面温度と相関の
ある冷却水温に応じて実行される。

【００２７】まず、冷却水温が、水温センサによって検
出される（Ｓ１０）。例えばエンジンの冷間始動時のよ
うに、水温が低温（例えば、７０℃以下）の場合には
（Ｓ２０：ＹＥＳ）、吸気制御弁３１は、図７（ａ）に
示す位置に切り替えられ、アシストエアとして流れる吸
気の割合が大きくなる（Ｓ３０）。即ち、サージタンク
３から吸気マニホルド５に沿って流れる空気の流量は減
少し、サージタンク３からインジェクタ１１の周囲を通
って吸気マニホルド５内へ流れ込む空気の流量は増加す
る。この結果、噴射燃料の微粒化がより促され、吸気管
の温度が低くても吸気管壁面に付着する燃料量は低減さ
れる。したがって、燃料は完全燃焼しやすくなり、ＨＣ
エミッションが低減できる。

【００２８】一方、例えば定常運転時のように、水温が
高温（例えば、７０℃より大）の場合には（Ｓ２０：Ｎ
Ｏ）、吸気制御弁３１は、図７（ｂ）に示す位置に切り
替えられ、吸気マニホルド５に沿って流れる吸気の割合
が大きくなる（Ｓ４０）。即ち、サージタンク３から吸
気マニホルド５に沿って流れる空気の流量は増加し、イ
ンジェクタ１１の周囲を通るアシストエアは減少する。
この結果、吸気マニホルド５の長さを充分に活かして、
慣性過給によるトルク向上が可能になる。

【００２９】以上のように本実施例では、吸気マニホル
ド５に沿って流れる空気と、インジェクタ１１の近傍を
通りアシストエアとして吸気マニホルド５に流入する空
気との割合を、冷却水温に応じて選択的に変更できるよ
うにしたので、エンジンの冷間時におけるＨＣエミッシ
ョンの低減と、連続運転時におけるトルク向上とを両立
させることができる。

【００３０】特に、エンジンの冷間時に暖機運転をする
ことなく直ちに高速運転に移った様な場合においては、
低温の吸気管内に燃料が大量に噴射されることになる
が、吸気制御弁３１が開かれて大量のアシストエアが流
されるので、燃料の微粒化がより促進され、吸気管壁面
に付着する燃料量も低減する。この結果、気化せずに液
状のまま燃焼室に吸入される燃料の量が減少し、完全燃
焼しやすくなり、ＨＣエミッションは低減される。しか
も、このようにアシストエアが大幅に増量されるにもか
かわらず、吸気の総流量は変わらないので、急激なエン
ジン回転数の上昇もなく、アクセル操作に応じた加速感
が得られ、運転者には一切違和感を抱かせない。

【００３１】更に、本実施例においても、第１実施例と
同様、長い配管を通すことなくサージタンク３からイン
ジェクタ１１近傍へアシストエアを導いているため、圧
力損失が少なく、アシストエアがスムーズに流れる。以
上本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の種々なる態様
を採用することができる。

【００３２】例えば、サージタンク３及び吸気マニホル
ド５は、実施例に示した渦巻型のものに限らない。

【００３３】

【発明の効果】以上の如く本発明の燃料噴射装置によれ
ば、アシストエアをインジェクタ近傍へ導びくことによ
り、噴射燃料が微粒化され、また、吸気マニホルドの壁
面に付着する燃料が低減される。その結果、燃料が完全
燃焼して、ＨＣエミッションの低減が達成できる。

【００３４】その際、アシストエアとして排気ガスを導
入していないので、インジェクタやエアアシスト通路
が、カーボンの付着などによって汚れることはなく、高
温の排気ガスの熱を受けてインジェクタ等が劣化すると
いった心配もない。更に、スロットルよりも下流にある
サージタンクからアシストエアを導いているので、常に
スロットル開度に応じた量の空気がエンジンに供給され
る。この結果、スロットル上流からアシストエアをとっ
た場合のような、アイドル運転時におけるエンジン回転
数の上昇といった問題もない。

【００３５】特に、請求項２の燃料噴射装置では、エン
ジンの冷間時においても効果的に燃料を微粒化でき、Ｈ
Ｃエミッションの低減ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例としての燃料噴射装置の断面図で
ある。

【図２】 インジェクタ先端部付近の拡大断面図であ
る。

【図３】 吸気装置を分解して示す構成図である。

【図４】 エアクリーナを分解して示す断面図である。

【図５】 エアクリーナを示し、（ａ）はその内部構成
及び空気の流れを示す断面図、（ｂ）は軸方向から見た
側面図である。

【図６】 変形例としてのインジェクタ先端部付近の拡
大断面図である。

【図７】 第２実施例としての燃料噴射装置の断面図
で、（ａ），（ｂ）は吸気制御弁位置による空気の流れ
の違いを示す。

【図８】 吸気制御弁の切り替え制御を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１・・・吸気装置、３・・・サージタンク、５・・・吸
気マニホルド、７・・・配管、９・・・エアクリーナ、
１１・・・インジェクタ、１３・・・デリバリパイプ、
１５・・・プレッシャレギュレータ、１７・・・リター
ンパイプ、１９・・・圧力センサ、２１・・・吸気温セ
ンサ、２５・・・取付筒、２６・・・インシュレータ、
２７・・・エアアシスト通路、３１・・・吸気制御弁、
３３・・・シャフト、３５・・・通気孔、４１・・・上
側ボディ、４３・・・下側ボディ、４５，４７，５１，
５３・・・側壁、４９・・・槽、５５・・・隔壁、５７
・・・溝、５９・・・管、６１，６３・・・凹部、６７
・・・フランジ、７１・・・吸気ダクト、７３・・・ス
ロットルボディ、７５・・・吸気孔、８１・・・燃料供
給パイプ、８３・・・燃料リターンパイプ、８７・・・
集中電気コネクタ、９１・・・パイプ、９３・・・フィ
ルタエレメント、９５・・・ステー、９７・・・ボル
ト。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に空気を供給する吸気管と、 前記吸気管内に設けられており、前記内燃機関に供給す
   る空気量を調整するスロットル弁と、 前記内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、 前記吸気管のスロットル弁下流から前記燃料噴射弁の噴
   孔部近傍に、前記吸気管を迂回するように設けられてい
   る迂回通路とを備えることを特徴とするエアアシスト式
   燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記迂回通路を介して前記燃料噴射弁の
   噴孔部近傍に供給される空気量と前記吸気管を介して供
   給される空気量との割合を調整する吸気制御弁と、 前記内燃機関の暖機状態を検出する暖機状態検出手段
   と、 前記暖機状態検出手段により前記内燃機関が低温状態に
   あると検出されたときに、前記迂回通路を介して供給さ
   れる空気量の割合が大きくなるように前記吸気制御弁を
   制御する吸気制御手段とを備えることを特徴とする請求
   項１に記載のエアアシスト式燃料噴射装置。