JP2008133786A - Fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものであり、特に噴射開口から燃料を燃料噴流の形で噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴流を加熱するための手段を有した燃料噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection device for injecting fuel into an intake port of an internal combustion engine, and in particular, a fuel injection valve for injecting fuel in the form of a fuel jet from an injection opening, and means for heating the fuel jet The present invention relates to a fuel injection device having
燃料噴流の微粒化及び気化を促進させるために加熱部材を備えた従来装置としては、燃料噴射手段及び電気抵抗加熱手段の両方が選択的に運動可能なものや、あるいは燃料噴射手段または電気抵抗加熱手段のどちらか一方が選択的に運動可能なものが存在していた(特許文献1参照)。 As a conventional apparatus provided with a heating member for promoting atomization and vaporization of the fuel jet, one in which both the fuel injection means and the electric resistance heating means can selectively move, or the fuel injection means or the electric resistance heating is used. There was one in which either one of the means can selectively move (see Patent Document 1).
又スリーブ内にスライダが摺動可能に収納されるとともに、このスライダには加熱エレメントが結合されており、スライダが電磁力や圧縮空気負荷によって操作されることにより、加熱エレメントが出し入れされる燃料噴射装置があった(特許文献2参照)。 In addition, a slider is slidably accommodated in the sleeve, and a heating element is coupled to the slider, and a fuel injection in which the heating element is taken in and out when the slider is operated by electromagnetic force or compressed air load. There was a device (see Patent Document 2).
上記特許文献1における燃料噴射手段及び電気抵抗加熱手段の両方が選択的に運動可能なものでは、可動部が多く、各部を駆動するためのアクチュエータも多数必要となり、燃料噴射装置が大型化及び複雑化してしまい、高価なものになってしまうという問題点があった。
In the case where both the fuel injection means and the electric resistance heating means in
さらに、燃料噴射手段を運動可能にして、取付け角度の変更を可能にしたものでは、燃料噴射手段の吸気通路への取付け部における耐久性及び気密性を確保することが困難であり、又燃料噴射手段が動くことにより、燃料通路部の耐久性及び燃料シール性を確保することが困難であるという問題点があった。 Further, if the fuel injection means can be moved and the attachment angle can be changed, it is difficult to ensure durability and airtightness in the attachment portion of the fuel injection means to the intake passage. Due to the movement of the means, there is a problem that it is difficult to ensure the durability and fuel sealing performance of the fuel passage portion.
更に電気抵抗加熱手段のみを選択的に運動可能にした場合においては、駆動部が大型化するとともに、電気抵抗加熱手段の動作範囲が大きくなってしまい、装置全体が大型化してしまうという問題点があった。 Furthermore, when only the electric resistance heating means can be selectively moved, there is a problem that the drive unit becomes larger and the operation range of the electric resistance heating means becomes larger, and the entire apparatus becomes larger. there were.
又上記特許文献2に示されたものにおいては、燃料噴射弁が固定され、取付け角度の変更ができないようになっているので、吸気通路の気密性や燃料シール性等を確保することはできるが、気筒毎に加熱エレメントが結合されているスライダと、このスライダを収納し、その内部でスライダが摺動するスリーブと、電磁石又は空気圧を利用してスライダを駆動するためのアクチュエータ等を設ける必要があり、装置が大型で高価なものになるという問題点があった。
Moreover, in the thing shown by the said
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、構造が簡単であり、小型かつ軽量な燃料噴射装置を安価に提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a low-cost fuel injection device having a simple structure and a small size and light weight.
この発明の請求項1に係る燃料噴射装置は、内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたものであって、燃料噴射弁から噴射される燃料噴流の途中に回転可能な一対の加熱部材を配置し、燃料の微粒化及び気化を促進することが必要な時には一対の加熱部材の下流側開口を狭めて、燃料噴流が加熱部材に衝突するようにするとともに、燃料の微粒化及び気化を促進することが不必要な時には一対の加熱部材の下流側開口を広げて、燃料噴流のほとんどが加熱部材に衝突しないようにしたものである。 A fuel injection device according to a first aspect of the present invention includes a fuel injection valve that injects fuel into an intake port of an internal combustion engine, and is rotatable in the middle of a fuel jet injected from the fuel injection valve. When it is necessary to arrange a pair of heating members and promote atomization and vaporization of the fuel, the downstream opening of the pair of heating members is narrowed so that the fuel jet collides with the heating member, and the fuel particles When it is unnecessary to promote vaporization and vaporization, the downstream openings of the pair of heating members are widened so that most of the fuel jet does not collide with the heating members.
この発明の請求項1に係る燃料装置によれば、内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたものであって、燃料噴射弁から噴射される燃料噴流の途中に回転可能な一対の加熱部材を配置し、燃料の微粒化及び気化を促進することが必要な時には一対の加熱部材の下流側開口を狭めて、燃料噴流が加熱部材に衝突するようにするとともに、燃料の微粒化及び気化を促進することが不必要な時には一対の加熱部材の下流側開口を広げて、燃料噴流のほとんどが加熱部材に衝突しないようにしたので、構造が簡単であり、小型かつ軽量な燃料噴射装置を安価に提供することができる。 According to the fuel device of the first aspect of the present invention, the fuel device includes the fuel injection valve that injects fuel into the intake port of the internal combustion engine, and can rotate in the middle of the fuel jet injected from the fuel injection valve. When it is necessary to arrange a pair of heating members and promote atomization and vaporization of the fuel, the downstream openings of the pair of heating members are narrowed so that the fuel jet collides with the heating member, and the fuel When it is unnecessary to promote atomization and vaporization, the downstream opening of the pair of heating members is widened so that most of the fuel jet does not collide with the heating member, so the structure is simple, small and lightweight A fuel injection device can be provided at low cost.
実施の形態1.
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1による内燃機関に使用される燃料噴射装置を示す側面断面図であり、図において、燃料噴射弁1は、シール部材2を介してインテークマニホールド3に装着されており、シリンダーヘッド4にバルブシート5を介して組み付けられた吸気バルブ6に向かって燃料噴射弁1から吸気ポート4a内に燃料が噴射されることにより燃料噴流7が形成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing a fuel injection device used in an internal combustion engine according to
この燃料噴流7の途中に、回転可能な一対のフラップ形加熱部材8が配置されており、この加熱部材8は軸8aを中心に回転可能な状態となっている。図2、図3は図1に示された燃料噴射装置をA方向から見た概略平面図であり、図2は加熱部材8の下流側を開いた状態を示す平面図、図3は加熱部材8の下流側を閉じた状態を示す平面図である。
A pair of rotatable flap-shaped
又図4、図5は加熱部材8部を示す拡大平面図であり、図4は加熱部材8の下流側を開いた状態を示す拡大平面図、図5は加熱部材8の下流側を閉じた状態を示す拡大平面図である。
4 and 5 are enlarged plan views showing the
低温状態におけるエンジンの始動時において、燃料の微粒化及び気化を促進することが必要な時、エンジン制御装置(図示なし)からの信号に基づき、アクチュエータ(図示なし)が案内部材9を図4に示す位置から図5に示す位置まで平行移動させる。
When it is necessary to promote atomization and vaporization of fuel when starting the engine in a low temperature state, an actuator (not shown) guides the
これにより、案内部材9に設けられた円弧状の穴部9aに沿って、加熱部材8に設けられた突起部8bがスライド動作する。これにより、図3,図5に示すように、一対のフラップ形加熱部材8の下流側開口が狭まり、燃料噴射弁1から噴射された燃料噴流7のほとんどは加熱部材8に衝突するようになる。
As a result, the
加熱部材8に衝突した燃料は、加熱されることにより微粒化及び気化が促進され、吸気通路3aを介してエンジンのシリンダーへ吸入される空気と十分に混合されて適正に燃焼することになるので、排気ガス中に含まれる有害成分が少なくなり、更に燃料消費量も低減される。
The fuel that has collided with the
エンジンが十分に暖まり、吸気バルブ6及び吸気ポート4aの温度が高く、噴射燃料を加熱して微粒化及び気化を促進することが不要になった時は、エンジン制御装置(図示なし)からの信号に基づき、アクチュエータ(図示なし)が案内部材9を図4に示す位置まで平行移動させる。
A signal from an engine control device (not shown) when the engine is sufficiently warm, the temperature of the
これにより案内部材9に設けられた円弧状の穴部9aに沿って、加熱部材8に設けられた突起部8bがスライド動作し、図2,図4に示すように、一対のフラップ形加熱部材8の下流側開口が広がり、燃料噴射弁1から噴射された燃料噴流7のほとんどは加熱部材8に衝突しないようになる。
As a result, the
従って加熱部材8を加熱させる必要がなくなるので、加熱部材8を昇温するための電力が不要となり、燃料消費量の低減に寄与する。
Accordingly, since it is not necessary to heat the
上記構成においては、1つの気筒に対し2つの吸気バルブ6を有するエンジンについて説明したが、1つの気筒に対し1つまたは3つ以上の複数の吸気バルブ6を有するエンジンに応用することもできる。
In the above configuration, an engine having two
また、案内部材9に設けられた円弧状の穴部9aの代わりに円弧状の溝を設けるようにしても良い。以上のように構成することにより、1つのアクチュエータを設置するだけで済ますことができ、更には可動部の動作範囲も小さくなるので、小型かつ軽量な燃料噴射装置を安価に提供することができるようになる。
Further, instead of the
実施の形態2.
図6,図7はこの発明の実施の形態2による燃料噴射装置を示す平面図であり、図6は加熱部材の下流側を開いた状態を示す平面図、図7は加熱部材の下流側を閉じた状態を示す平面図である。
6 and 7 are plan views showing a fuel injection device according to
上記実施の形態1においては、フラップ形加熱部材8を設けた場合について説明したが、本実施形態においては、蝶形加熱部材11を設けたものである。ここでフラップ形加熱部材とは、図2〜図5に示されるように、軸8aが加熱部材8の端部付近に設置されているものであり、これに対し蝶形加熱部材11とは、図6,図7に示されるように、軸11aが加熱部材11の中心付近に設置されているものである。
In the first embodiment, the case where the
尚加熱部材自体の形状及び案内部材9による駆動方法は実施の形態1の場合と同様である。このような蝶形加熱部材11を使用することにより、様々な燃料噴流7に対応することができ、例えば図7に示すように、燃料噴流7の方向に対しほぼ直角な方向に加熱部材11を配置することもできるようになる。
The shape of the heating member itself and the driving method by the
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3による燃料噴射装置を示す平面図であり、図8は加熱部材の下流側を閉じた状態を示している。本実施形態においては、多気筒エンジンが採用されており、複数の吸気通路3aが設けられている。
FIG. 8 is a plan view showing a fuel injection device according to
円弧状の穴部21aが設けられた案内部材21が平行に配置された複数の気筒にまたがるように一体に構成されており、エンジン制御装置(図示なし)からの信号に基づき、アクチュエータ(図示なし)がこの案内部材21を平行移動させることにより、複数の気筒にそれぞれ設けられた加熱部材8を同時に動作させることができる。
The
以上のように構成することにより、多気筒エンジンであっても、加熱部材駆動部の部品点数及び駆動アクチュエータの数が少なくて済み、小型かつ軽量な燃料噴射装置を安価に提供できる。 By configuring as described above, even in a multi-cylinder engine, the number of components of the heating member drive unit and the number of drive actuators are small, and a small and lightweight fuel injection device can be provided at low cost.
実施の形態4.
図9,図10はこの発明の実施の形態4による加熱部材部を示す拡大平面図であり、図9は加熱部材の下流側を開いた状態を示す拡大平面図、図10は加熱部材の下流側を閉じた状態を示す平面図である。
Embodiment 4 FIG.
9 and 10 are enlarged plan views showing a heating member portion according to Embodiment 4 of the present invention, FIG. 9 is an enlarged plan view showing a state where the downstream side of the heating member is opened, and FIG. 10 is a downstream view of the heating member. It is a top view which shows the state which closed the side.
本実施形態においては、加熱部材8を回転させるための部材31として、Ni−Ti合金、Cu−Zn−Al合金またはこれらに準ずる形状記憶効果を有する形状記憶合金部材を採用したものであり、このような合金製部材の変形動作を利用して加熱部材8を回転させるものである。
In the present embodiment, as the
エンジン制御装置(図示なし)からの信号に基づき、形状記憶合金部材31が、非加熱または加熱されることにより変形動作し、一対のフラップ形加熱部材8が回転する。図9は加熱状態を示しており、一対のフラップ形加熱部材8の下流側開口は広がっている。又図10は非加熱状態を示しており、一対のフラップ形加熱部材8の下流側開口は狭まっている。
Based on a signal from an engine control device (not shown), the shape
以上のように構成することにより、燃料噴射装置の構造を更に簡素化することができるようになり、小型かつ軽量な燃料噴射装置を安価に提供することができるようになる。 With the configuration described above, the structure of the fuel injection device can be further simplified, and a small and lightweight fuel injection device can be provided at low cost.
実施の形態5.
図11はこの発明の実施の形態5による燃料噴射装置の加熱部材を示す側面図である。
加熱部材41を構成する加熱素子41bは、たとえば折り畳まれた複数の電気的な加熱プレートから成っている。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 11 is a side view showing a heating member of a fuel injection device according to Embodiment 5 of the present invention.
The
個々の加熱プレートは、たとえばPTC(positive temperature coefficient)抵抗素子から形成され、このPTC抵抗素子は通電された状態で、その正の抵抗係数に基づき、流れ通路内を流れる燃料に熱を引き渡す。燃料噴流7は加熱素子41bの流れ通路を通流して、通流時にPTC抵抗素子によって加熱されるので、加熱部材41から流出した後に燃料はほぼ蒸発した状態となる。
Each heating plate is formed of, for example, a PTC (positive temperature coefficient) resistance element. The PTC resistance element is energized and transfers heat to the fuel flowing in the flow passage based on the positive resistance coefficient. Since the
本実施形態においては、図11に示すように、複数の加熱素子41bが加熱部材41に対して縦方向に配列され、加熱素子41bの間を燃料噴流7が通過するようになっている。このように構成することにより、加熱部材41の放熱面積、及び燃料が衝突することにより付着し更には燃料が気化することに寄与する面積が増え、燃料の気化効率が向上する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of
実施の形態6.
図12はこの発明の実施の形態6による燃料噴射装置の加熱部材を示す側面図である。
加熱部材51を構成する加熱素子51bは、たとえば折り畳まれた複数の電気的な加熱プレートから成っている。
FIG. 12 is a side view showing a heating member of a fuel injection device according to
The
個々の加熱プレートは、たとえばPTC抵抗素子から形成され、このPTC抵抗素子は通電された状態で、その正の抵抗係数に基づき、流れ通路内を流れる燃料に熱を引き渡す。燃料噴流7は加熱素子51bの流れ通路を通流して、通流時にPTC抵抗素子によって加熱されるので、加熱部材51から流出した後に燃料はほぼ蒸発した状態となる。
Each heating plate is formed of, for example, a PTC resistance element. When the PTC resistance element is energized, heat is transferred to the fuel flowing in the flow passage based on the positive resistance coefficient. Since the
本実施形態においては、図12に示すように、複数の加熱素子51bが加熱部材51に対して横方向に配列され、加熱素子51bの間を燃料噴流7が通過するようになっている。このように構成することにより、実施の形態5の場合と同様、加熱部材51の放熱面積、及び燃料が衝突することにより付着し更には燃料が気化することに寄与する面積が増え、燃料の気化効率が向上する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 12, a plurality of
実施の形態7.
図13はこの発明の実施の形態7による燃料噴射装置の加熱部材を示す側面図である。
加熱部材61を構成する加熱素子61bは、たとえば折り畳まれた複数の電気的な加熱プレートから成っている。
13 is a side view showing a heating member of a fuel injection device according to
The
個々の加熱プレートは、たとえばPTC抵抗素子から形成され、このPTC抵抗素子は通電された状態で、その正の抵抗係数に基づき、流れ通路内を流れる燃料に熱を引き渡す。燃料噴流7は加熱素子61bの流れ通路を通流して、通流時にPTC抵抗素子によって加熱されるので、加熱部材61から流出した後に燃料はほぼ蒸発した状態となる。
Each heating plate is formed of, for example, a PTC resistance element. When the PTC resistance element is energized, heat is transferred to the fuel flowing in the flow passage based on the positive resistance coefficient. Since the
本実施形態においては、図13に示すように、複数の加熱素子61bが加熱部材61に対して縦方向及び横方向に配列され、即ち加熱素子61bが加熱部材61上に網目状に形成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the plurality of
このように構成することにより、上記実施の形態5、6の場合よりも更に加熱部材61の放熱面積、及び燃料が衝突することにより付着し更には燃料が気化することに寄与する面積が増え、燃料の気化効率が向上するとともに、網目状に形成されているため、加熱素子61bの剛性、強度が向上する。
By comprising in this way, the heat dissipation area of the
実施の形態8.
図14はこの発明の実施の形態8による加熱部材部を示す拡大平面断面図であり、加熱部材41の下流側を開いた状態を示している。一対の加熱部材41の下流側を広げ、燃料噴流7のほとんどが加熱部材41に衝突しないようにした時、図14に示すように、加熱部材41に設けられたプレート状の加熱素子41bが、吸気流71と略平行になるように構成されている。
FIG. 14 is an enlarged plan sectional view showing a heating member portion according to
以上のように構成することにより、吸気通路3a内に設けられた加熱部材41による通気抵抗を小さく抑えることができ、エンジンの性能低下を抑えることができる。尚図14においては、加熱部材41について説明したが、加熱部材51,61についても同様に構成することができる。
By configuring as described above, the ventilation resistance due to the
1 燃料噴射弁、4a 吸気ポート、8,41,51,61 加熱部材、
8b 突起部、9 案内部材、9a 穴部、31 形状記憶合金部材、
41b,51b,61b 加熱素子、71 吸気流。
1 Fuel injection valve, 4a Intake port, 8, 41, 51, 61 Heating member,
8b Projection part, 9 Guide member, 9a Hole part, 31 Shape memory alloy member,
41b, 51b, 61b Heating element, 71 Intake flow.
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