JPH05332223A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アシストエア時に圧力差による燃料量の変動
が発生せず、狭い噴霧角で霧化の良い噴霧を得る内燃機
関用燃料供給装置を提供する。 【構成】 燃料噴射弁の前方にスリーブ２４が取り付け
られる。スリーブ２４は、前記燃料噴射弁の噴射孔から
噴射された燃料を流通させる２個の燃料噴孔２８、３０
と、噴射された燃料にアシストエアを衝突させるエア噴
孔を有する。エア噴孔は、燃料噴孔２８、３０から噴射
された燃料の霧化を促進する霧化制御用エア噴孔４０、
４２、４６、４８と、燃料噴孔２８、３０から噴射され
た燃料の方向を制御する方向制御用エア噴孔４４、５０
とからなる。スリーブ２４のスカート３２は、２個の燃
料噴孔２８、３０及びエア噴孔４０、４２、４４、４
６、４８、５０から噴射された燃料およびアシストエア
を前記吸気通路に案内する。これにより、スリーブ２４
に形成される燃料噴孔２８、３０の前方側で噴射された
燃料にアシストエアが衝突され混合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料供給装
置に関するもので、特に燃料噴射弁から噴射された燃料
にアシストエアを衝突させ、燃料の霧化を向上する燃料
供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、実開平１−６１４６１
号公報に開示されるものが知られている。この技術で
は、２つの噴孔を有する燃料噴射装置の各噴孔の噴射方
向を各吸気弁の方向に向けて吸気通路への燃料付着を低
減している。また特開昭６３−３１４３６３号公報で
は、燃料噴射装置の各燃料噴孔と同じ方向に向けてアシ
ストエア噴孔を形成し、このアシストエアにより燃料の
霧化向上を図っている。この公報では、スリーブを外側
筒状部材と燃料通路が形成された内側部材とに２分割
し、外側筒状部材を貫通するアシストエア通路を有し、
外側筒状部材と内側部材との合わせ面にアシストエア通
路が形成されている。

【０００３】さらに特開昭６４−２４１６１号公報に
は、燃料とエアを衝突させた後の部分に噴霧を案内する
であろう円筒面が図示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では、アシストエアの燃料への当て方が不十分で噴霧角
が広く、霧化の効果が充分に得られなかった。また、従
来技術において噴射燃料中にアシストエアを噴出するも
のでは、アシストエアと燃料の衝突部における圧力と燃
料噴射弁内部の圧力との圧力差により噴射燃料量が変動
しやすいという問題がある。

【０００５】本発明が解決しようとする課題は、アシス
トエア時に圧力差による燃料量の変動が発生せず、狭い
噴霧角で霧化の良い噴霧を得られるアシストエア方式の
内燃機関用の燃料供給装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関の
吸気通路に向けて燃料を噴射供給する噴射孔を有する燃
料噴射弁と、前記噴射孔から噴射された燃料を流通させ
る複数の燃料噴孔、前記複数の燃料噴孔から噴射された
燃料にアシストエアを衝突させる複数のエア噴孔、およ
び前記複数の燃料噴孔および前記複数のエア噴孔から噴
射された燃料およびアシストエアを前記吸気通路に案内
するスカートを有するスリーブとを備え、前記複数のエ
ア噴孔は、前記複数の燃料噴孔を取り囲むように前記ス
リーブ中心の同心円上に位置するとともに、前記燃料噴
孔から噴射された燃料の霧化を促進する霧化制御用エア
噴孔と、前記燃料噴孔から噴射された燃料の方向を制御
する方向制御用エア噴孔とからなり、前記スカートの軸
方向端は、前記燃料噴孔の延長線と前記エア噴孔の延長
線との衝突位置より前記燃料噴射弁側の軸方向位置に設
定されることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の本発明の構成によると、燃料噴孔から噴
射された燃料に霧化制御用エア噴孔および方向制御用エ
ア噴孔からのアシストエアが衝突され、燃料噴霧の霧化
制御と方向制御がなされる。この噴射燃料とアシストエ
アとの衝突中心位置がスカートの噴射方向前方側である
から、燃料の噴霧角を狭角に保ちながら燃料の一層の微
粒化を図れる。この場合、霧化制御用エア噴孔からのア
シストエアによって燃料の噴射方向が中心側に向くよう
に制御され、方向制御用エア噴孔からのアシストエアに
よって前記噴霧角の拡がりが防止される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２に示すように、内燃機関１の吸気管２の途中
にスロットル弁３が設けられ、スロットル弁３と吸気弁
４との間に、本発明を適用した燃料供給装置５が設けら
れている。燃料供給装置５は、運転条件および運転状態
を検出する図示しない各種センサのセンサ信号を入力
し、この入力信号に基づいて演算処理し、その処理の結
果、燃料供給装置５に駆動信号を出力する。また、スロ
ットル弁３をバイパスして空気をスロットル弁３の上流
側からスロットル弁３の下流側に供給するアシストエア
通路８が形成されている。

【０００９】この燃料供給装置の第１実施例を図１、図
３〜図５に示す。図３に示すように、電磁式に作動する
燃料噴射弁６１は、内燃機関の各気筒に燃料を供給する
ためのデリバリパイプ６２に取付けられている。燃料噴
射弁６１のハウジング６３は段付き筒状をなし、ハウジ
ング６３の大径部には、スプール６４に巻回して電磁コ
イル６５を配している。スプール６４には上方より筒状
の鉄芯６６が貫かれて設けられ、その鉄芯６６の内部に
アジャスティングパイプ６７が設けられている。

【００１０】ハウジング６３の小径部にはスぺーサ６９
を介してノズルボディ１０が重ね固定され、ノズルボデ
ィ１０の下方へ突出される端面には噴射孔１２が形成さ
れている。ノズルボディ１０内には上方よりニードル弁
１４が摺動可能な状態で設けられ、ニードル弁１４の先
端にはピントル１６が形成され、このピントル１６は噴
射孔１２の内周壁と隙間を介して貫通し、噴射孔１２よ
り突出している。また、ニードル弁１４のほぼ中央には
スぺーサ６９と対向してストッパ１８が形成されてい
る。さらにニードル弁１４の上端には可動コア２０が鉄
芯６６と対向して連設され、可動コア２０は鉄芯６６と
アジャスティングパイプ６７との間に配したコイルバネ
２２により下方へ付勢されている。ノズルボディ１０の
噴射孔１２を形成した端部には、スリーブ２４、環状凹
部２６がノズルボディ１０の端部を包むように設けられ
ている。

【００１１】スリーブ２４は、その詳細な構造が図１お
よび図４に示されるように、環状凹部２６から他端側に
円錐状に他端側に行くほど孔径が小さくなる２個の燃料
噴孔２８、３０が形成される。スリーブ２４の図４に示
す下部には、下方に突き出す環状のスカート３２が形成
される。スカート３２の内部には燃料およびアシストエ
アを案内する案内通路３４が形成されている。

【００１２】図３に示すように、デリバリパイプ６２の
内部で燃料取入口６２０から流入された燃料の通路は、
第１のＯリング５８と第２のＯリング５９の間に形成さ
れる。デリバリパイプ６２に形成される空気通路６２１
から通路６２２を経由して流入される空気は、第２のＯ
リング５９と第３のＯリング６０との間で径方向に支持
される。

【００１３】図１に示されるように、２個の燃料噴孔２
８、３０の周囲には、スリーブ軸中心Ｏの周りに６個の
エア噴孔４０、４２、４４、４６、４８、５０が６０°
間隔で均等に形成されている。このうち、一方の霧化制
御用のエア噴孔４０、４２は、スリーブ軸中心Ｏと燃料
噴孔２８の中心を結ぶ線分からスリーブ軸中心Ｏを中心
として両側に３０°の角度の線分上に形成されている。
他方の霧化制御用のエア噴孔４６、４８は、スリーブ軸
中心Ｏと燃料噴孔３０の中心を結ぶ線分からスリーブ軸
中心Ｏを中心として両側に３０°の角度の線分上に形成
されている。そして、方向制御用のエア噴孔４４、５０
は、燃料噴孔２８と燃料噴孔３０の各中心を結ぶ線分に
対し直角方向の線分上に形成されている。

【００１４】霧化制御用のエア噴孔４０、４２、４６、
４８から噴射されるアシストエアは、燃料噴孔２８、３
０から噴射される燃料を中心側に押え込むように作用す
る。一方、方向制御用のエア噴孔４４、５０から噴射さ
れるアシストエアは、燃料噴孔２８、３０から噴射され
た燃料の方向を制御するように作用する。霧化制御用の
エア噴孔４０、４２の中心とスリーブ軸を中心Ｏを結ぶ
線分と燃料噴孔２８と燃料噴孔３０を結ぶ線分のなす角
αは、α＝３０°に設定する。これは、α＞３０°にす
ると、燃料噴霧の方向制御ができなくなるからである。
本発明としては、α≦３０°の範囲が望ましい。

【００１５】図４に示すようにエア噴孔５０の孔長距離
Ｌと孔径ｄの関係は、Ｌ≧３ｄに設定する。これは、Ｌ
＜３ｄとすると、エア噴孔５０から噴射されるアシスト
エアの方向性が弱められ、燃料噴霧の指向性が低下する
からである。エア噴孔５０の中心軸とスリーブ軸ｍのな
す角度βは、３０°≦β≦４５°に設定する。これは、
角度β＜３０°とすると燃料の霧化が低下するからであ
り、β＞４５°とすると、燃料噴孔２８または燃料噴孔
３０から噴射された燃料が吹き飛ばされてスカート３２
の内壁３２１に付着し後だれが発生してしまうからであ
る。

【００１６】各エア噴孔４０、４２、４４、４６、４
８、５０の開口端中心を代表するエア噴孔５０の開口端
中心５０１の半径Ｒとスカート３２の軸方向長さＳと角
度βとの関係は、Ｓ＜Ｒ／ｔａｎβに設定する。これ
は、スカート長さＳ≧Ｒ／ｔａｎβとすると、燃料噴孔
２８、３０から噴射された燃料に対しアシストエアが衝
突して得られる燃料噴霧がスカート内壁３２１に付着し
後だれが発生してしまうからである。

【００１７】前記第１実施例によると、図５（Ａ）に示
すように、エアアシスト時、燃料噴孔２８、３０から噴
射される燃料とエア噴孔４０、４２、４４、４６、４
８、５０から噴射されるアシストエアとによりスリーブ
軸中心側で燃料噴霧が形成される。これにより、霧化制
御用のエア噴孔と方向制御用のエア噴孔との両者により
噴霧角および微粒化の良好な燃料噴霧が形成される。こ
れに対し、図５（Ｂ）に示す比較例においては、燃料噴
孔２８、３０から噴射される燃料にエア噴孔４０１、４
６１からアシストエアが噴射されると、燃料噴霧形状が
図のように両側に広がってしまい燃料の噴霧形状をスリ
ーブ軸中心側に押え込むことができなくなる。

【００１８】前記第１実施例によると、例えば内燃機関
の冷間始動時には、アシストエアを供給することにより
２個の燃料噴孔２８、３０から噴射された燃料に対し霧
化制御用のエア噴孔４０、４２、４６、４８ならびに方
向制御用のエア噴孔４４、５０からのアシストエアがス
カート３２の前方側で燃料に衝突することにより、燃料
の微粒化ならびに適正な狭い噴霧角が得られ、燃料の噴
霧特性を良好にする。

【００１９】内燃機関の中負荷ないし高負荷時、アシス
トエアはカットされる。これにより、２つの燃料噴孔２
８、３０より噴射された燃料がそれぞれ１対１に対応す
る各吸気弁に向けて噴射される。次に、本発明の前記第
１実施例におけるエア噴孔５０の孔径ｄの値がｄ＝１．
３（ｍｍ）の燃料供給装置Ａと、第１実施例におけるｄ
＝０．７４（ｍｍ）の燃料供給装置Ｂと、実開平１−６
１４６１号公報に示される燃料供給装置Ｃと、エアアシ
ストのない従来の燃料供給装置Ｄ、Ｅについて、燃料噴
孔周囲の雰囲気圧と燃料の平均粒径の関係を図６に示
す。

【００２０】図６に示されるように、本発明の第１実施
例による燃料供給装置ＡおよびＢについては、雰囲気圧
が低い状態において例えばアイドリング時などには平均
粒径の小さい燃料噴霧が得られることが判る。これに対
し、従来の燃料供給装置Ｃ、ＤおよびＥについては、相
対的に燃料の平均粒径が大きい。次に、本発明の前記第
１実施例ＡおよびＢと特開平１−６１４６１号公報に示
される燃料噴射装置Ｃにおける燃料の粒径と燃料の重量
割合の関係を図７に示す。

【００２１】図７に示されるように、前記本発明第１実
施例の燃料供給装置ＡおよびＢは、従来の燃料供給装置
Ｃに比べ、燃料の平均粒径が小径化しており、小径の燃
料の重量割合が多いことが判る。次に、前記内燃機関を
搭載した車両の特定の運転モードにおける冷間始動時の
始動後における時間経過と未燃ＨＣガスの発生濃度なら
びに車速との関係を図８に示す。

【００２２】図８に示されるように、本発明第１実施例
による燃料噴射装置Ａ、Ｂによると、従来例Ｄに比べ未
燃ＨＣガス発生濃度が特に始動後において低いことが判
る。次に、本発明の前記第１実施例における燃料平均粒
径と前記運転モードにおける未燃ＨＣガスの低減率の関
係を図９に示す。比較例である従来例Ｄにおいては未燃
ＨＣガスの低減率が改善されていないことが判る。これ
に対し、前記第１実施例ＡおよびＢにおいては、未燃Ｈ
Ｃガスの低減率がかなり大きいことが判る。

【００２３】さらに、本発明の第２実施例による燃料噴
孔ならびにエア噴孔をもつスリーブを図１０および図１
１に示す。第２実施例は、前記第１実施例によるエア噴
孔４０、４２、４６、４８に代えて、霧化制御用の霧化
噴孔４０１、４２１、４６１、４８１の開口位置を相対
的にスリーブ中心位置Ｏより径外側にし、方向制御用の
エア噴孔４４１および５０１についても同様に相対的に
スリーブ中心位置Ｏよりも径外側に開口した例である。

【００２４】この第２実施例によると、エアアシスト
時、燃料噴孔２８、３０から噴射された燃料に対しエア
噴孔４０１、４２１、４４１、４６１、４８１、５０１
からのアシストエアがスカート３２から比較的下側の位
置で衝突される。さらに、本発明の第３実施例によるス
リーブの変形例を示す第３実施例を図１２および図１３
に示す。

【００２５】この第３実施例は、分割型のスリーブ２４
１、２４２を用いた例である。上スリーブ２４１と下ス
リーブ２４２が嵌合されて、その合わせ面にエアアシス
ト通路としてのエア噴孔４０２、４２２、４４２、４６
２、４８２および５０２が形成される。この第３実施例
によると、スリーブが上スリーブ２４１と下スリーブ２
４２から構成されるから、アシストエア通路の形成が容
易に行なえる。また上スリーブ２４１と下スリーブ２４
２が超音波溶着により環状の溶着部２４４で接合される
ため、容易に組み合わせ接合可能であるという効果があ
る。

【００２６】次に、本発明の第４実施例によるエア噴孔
の形状の変形例を図１４に示す。図１４に示す第４実施
例は、霧化制御用のエア噴孔４０３および４６３をそれ
ぞれ燃料噴孔２８、３０の径外側に円弧状の偏平状に形
成した例である。燃料噴孔２８、３０から噴射される燃
料の噴霧形状がスリーブ中心側に押え込まれるように規
制されるから、燃料噴霧の過度の拡がりが防止され、狭
噴射角となりかつ霧化が促進される。さらには、方向制
御用のエア噴孔４４３、５０３は、燃料噴孔２８、３０
の中心を結ぶ線分に直角方向の線分ｎ上に設けられる。
方向制御用のエア噴孔４４３および５０３の形状につい
ては、霧化制御用のエア噴孔４０３、４６３と同様の形
状であり位置が異なる。

【００２７】次に、本発明の第５実施例による燃料噴射
装置の変形例を図１５に示す。図１５に示す第５実施例
による燃料噴射装置は、燃料噴孔が３個形成される例で
ある。すなわち、スリーブ２４６の中心の周りに１２０
°間隔に設けられる燃料噴孔２８１、２８２、２８３の
周りに霧化制御用のエア孔４０４、４０５、４０６、４
０７、４０８、４０９が形成される。また方向制御用の
エア噴孔５０４、５０５、５０６が燃料噴孔２８１と２
８２の間、２８２と２８３の間、２８３と２８１の間に
形成される。この第５実施例では、３方向から燃料の微
粒化ならびに噴霧角を制御可能である。

【００２８】なお、本発明では燃料噴孔の数が２個およ
び３個の実施例について説明したが、４個以上の燃料噴
孔をもつ燃料噴射装置に本発明を適用することもでき
る。またエア噴孔の個数は限定されるものでない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による内燃
機関の燃料供給装置によると、スリーブに形成される燃
料噴孔の前方側で噴射された燃料にアシストエアが衝突
され混合される構成であるため、燃料噴射弁の燃料下流
側の圧力と燃料噴射弁内部の圧力との圧力差に影響され
ることなく良好な燃料噴霧特性をもつ噴霧形成が可能と
なるという効果がある。

【００３０】また、エアアシスト時、燃料の狭い噴霧角
が得られ、かつ細かい粒径の燃料にすることができる構
成であるから、燃料噴霧形成が良好になり、燃料消費
率、排気特性ならび内燃機関の出力を向上できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるスリーブの平面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例による燃料供給装置の取付
位置を示す概略構成図である。

【図３】本発明の第１実施例による燃料供給装置の取付
位置を示す断面図である。

【図４】本発明の第１実施例によるスリーブを示す図１
のＩ−Ｏ−II線断面図である。

【図５】（Ａ）は本発明第１実施例の燃料供給装置の燃
料噴霧形状を示す説明図であり、（Ｂ）は比較例による
燃料噴霧形状を示す説明図である。

【図６】本発明の第１実施例と従来例について雰囲気圧
と燃料の平均粒径の関係を示す特性図である。

【図７】燃料の粒径と燃料重量の割合との関係を示す特
性図である。

【図８】特定の運転モードにおける未燃ＨＣガス濃度を
示す特性図である。

【図９】燃料の平均粒径と未燃ＨＣガスの低減率との関
係を示す特性図である。

【図１０】本発明の第２実施例によるスリーブの平面図
である。

【図１１】図１０に示す III−Ｏ−IV線断面図である。

【図１２】本発明の第３実施例によるスリーブの平面図
である。

【図１３】図１２に示すＶ−Ｏ−VI線断面図である。

【図１４】本発明の第４実施例によるスリーブを示す平
面図である。

【図１５】本発明の第５実施例によるスリーブを示す平
面図である。

【符号の説明】

２ 吸気管（吸気通路） １２ 噴射孔 ２４ スリーブ ２８、３０ 燃料噴孔 ３２ スカート ４０、４２、４６、４８ 霧化制御用エア噴孔（エア噴
孔） ４４、５０ 方向制御用エア噴孔（エア噴
孔） ６１ 燃料噴射弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路に向けて燃料を噴射
   供給する噴射孔を有する燃料噴射弁と、 前記噴射孔から噴射された燃料を流通させる複数の燃料
   噴孔、前記複数の燃料噴孔から噴射された燃料にアシス
   トエアを衝突させる複数のエア噴孔、および前記複数の
   燃料噴孔および前記複数のエア噴孔から噴射された燃料
   およびアシストエアを前記吸気通路に案内するスカート
   を有するスリーブとを備え、 前記複数のエア噴孔は、前記複数の燃料噴孔を取り囲む
   ように前記スリーブ中心の同心円上に位置するととも
   に、前記燃料噴孔から噴射された燃料の霧化を促進する
   霧化制御用エア噴孔と、前記燃料噴孔から噴射された燃
   料の方向を制御する方向制御用エア噴孔とからなり、 前記スカートの軸方向端は、前記燃料噴孔の延長線と前
   記エア噴孔の延長線との衝突位置より前記燃料噴射弁側
   の軸方向位置に設定されることを特徴とする内燃機関の
   燃料供給装置。