JP2005273600A

JP2005273600A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2005273600A
Application number: JP2004091438A
Authority: JP
Inventors: Kazutomi Tanaka; 一臣田中
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】吸気と燃料との混合性を改善する。
【解決手段】エンジンのシリンダへッド２の吸気ポート１端部に圧入された略円筒状のバルブシート４のシート面４ａと嵌合面４ｂとの間を略直線状に貫通するとともに、バルブシート４の周方向に略等間隔をおいて設けられた複数の噴孔１１と、バルブシート４に設けられた全ての噴孔１１の嵌合面４ｂ側の端部に連通接続する所定容量をもつ燃料室１２と、燃料をエンジンの運転状態に応じた圧力に調整しつつ燃料室１２に供給するインジェクタ１３と、を含んで燃料噴射装置を構成する。これにより、吸気バルブが開弁したときに、燃料室１２内の燃料がエンジンの運転状態に応じた圧力で吸気に略均一に噴射されるので、燃焼効率が向上する。また、インジェクタ１３による燃料噴射のタイミングを正確に制御する必要がないので、インジェクタ１３の作動制御内容を簡素化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気バルブを有するエンジンの燃料噴射装置に関し、特に吸気と燃料との混合性を改善する技術に関する。

エンジンの燃料噴射装置として、非特許文献１に開示されているように、燃料噴射弁を用いたものがある。かかる燃料噴射装置は、吸気バルブの上流側の吸気通路に燃料噴射弁を設け、この燃料噴射弁の先端の噴孔から吸気通路内に燃料を噴射することにより、吸気と燃料とを混合させるものである。
「新編自動車工学便覧」第４編、社団法人自動車技術会、昭和５８年９月３０日、第４編、ｐ．７２

しかしながら、このような燃料噴射装置を採用するエンジンでは、燃料噴射弁の下流には吸気バルブがあるので、吸気バルブが障害物となって、燃料と吸気とが均一に混合し難くなり、燃焼効率等が低下する恐れがある。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、所定容量をもつ燃料室に燃料をエンジンの運転状態に応じた圧力に調整しつつ供給し、バルブシートのシート面と嵌合面との間を略直線状に貫通するとともにバルブシートの周方向に略等間隔をおいて設けられた複数の噴孔から燃料室内の燃料を噴射して、燃料と吸気とを均一に混合させる燃料噴射装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明は、エンジンのシリンダへッドの吸気ポート端部に圧入された略円筒状のバルブシートのシート面と嵌合面との間を略直線状に貫通するとともに、前記バルブシートの周方向に略等間隔をおいて設けられた複数の噴孔と、前記バルブシートに設けられた全ての前記噴孔の前記嵌合面側の端部と連通接続する所定容量をもつ燃料室と、燃料を前記エンジンの運転状態に応じた圧力に調整しつつ前記燃料室に供給する供給手段と、を含んで燃料噴射装置が構成されることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記噴孔は、その中心軸が前記吸気ポートの軸心に向かう方向に形成されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記噴孔は、前記吸気ポートの軸方向から見て、その中心軸が前記吸気ポートの軸心に向かう方向に対し略同一角度で傾斜して形成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記噴孔は、その中心軸が前記吸気ポートの下流方向に向かって傾斜して形成されることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記燃料室は、前記バルブシート及び前記シリンダヘッドの少なくとも一方の嵌合面に、全周に亘って形成されるリング状の嵌凹溝からなることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記燃料室は、前記エンジンに複数設けられるとともに互いに連通されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、吸気バルブが開弁したときに、バルブシートのシート面と嵌合面との間を略直線状に貫通するとともにバルブシートの周方向に略等間隔をおいて設けられた複数の噴孔が開口するので、バルブシートに設けられた全ての噴孔の嵌合面側の端部と連通接続する燃料室内の燃料が噴孔から略均一に噴射される。このとき、燃料が供給手段によってエンジンの運転状態に応じた圧力に調整されつつ供給される燃料室は所定容量有するので、燃料噴射による燃料室内の圧力低下が抑制され、燃料の噴射が不足することを抑制できる。これらにより、エンジンの運転状態に応じた圧力で燃料が噴孔から噴射されて、燃料と吸気とが略均一に混合してシリンダ内に供給されるので、エンジンの燃焼効率が向上し、燃費及び出力が向上するとともに排気性状を改善させることができる。また、バルブシートに密着する吸気バルブの開閉によって、噴孔が開閉されるので、供給手段は、燃料供給のタイミングを正確に行う必要がなく、その作動制御内容を簡素化することができる。

請求項２記載の発明によれば、燃料が吸気ポートの軸心に向かって噴射されるので、燃料を吸気に更に均一に混合させることができる。
請求項３記載の発明によれば、噴孔から噴射した燃料は、スワール状になって吸気と混合するので、燃料と吸気との混合が促進され、燃焼効率が更に向上する。
請求項４記載の発明によれば、吸気の流れる方向に沿って噴孔から燃料が噴射されるので、噴孔から噴射された燃料が吸気の流れに乗ってスムーズにシリンダ内に供給される。これにより、必要量の燃料をより正確にシリンダ内に供給することができる。

請求項５記載の発明によれば、バルブシート及びシリンダヘッドの少なくとも一方の嵌合面に全周に亘ってリング状の嵌凹溝を形成することによって、容易に燃料室を設けることができる。
請求項６記載の発明によれば、供給手段を各燃料室毎に設ける必要がなくなり、供給手段の個数を低減できるので、燃料噴射装置のコストを削減することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明の燃料噴射装置を採用したエンジンの吸気ポート１端部の構造を示す。
エンジンのシリンダヘッド２に形成された各吸気ポート１には、吸気バルブ３と、バルブシート４とが設けられている。バルブシート４は、略円筒状に形成されており、吸気ポート１の端部に圧入される。バルブシート４の内周端部には、吸気バルブ３の弁体３ａが離間可能に密着する略円錐面状のシート面４ａが設けられている。

バルブシート４の内部には、シート面４ａとバルブシート４の外周面即ちシリンダヘッド２に嵌合する嵌合面４ｂとの間を略直線状に貫通するとともにその中心軸が吸気ポート１の下流方向に向かって傾斜した噴孔１１が設けられる。また、噴孔１１は、図１（ｂ）に示すように、バルブシート４の周方向に略等間隔をおいて複数設けられるとともに、その中心軸が吸気ポート１の軸心１ｃに向かう方向に形成される。

シリンダヘッド２には、バルブシート４に設けられた全ての噴孔１１の嵌合面４ｂ側の端部と連通接続するように、バルブシート４の嵌合面４ｂと嵌合するシリンダヘッド２の嵌合面２ａに全周に亘って形成されるリング状の嵌凹溝からなる所定容量をもつ燃料室１２が設けられる。
燃料室１２には、図示しない燃料タンクに貯蔵された燃料が、図示しないコントローラによって作動制御されるインジェクタ１３（供給手段）により、その圧力を調整されつつ供給される。例えばＣＮＧ、ＬＰＧ、水素ガスのように、燃料が高圧の状態で燃料タンクに貯蔵されている場合には、インジェクタ１３の代わりに燃料の圧力を調整するレギュレータを用いればよい。

コントローラは、エンジンの運転状態を入力して、燃料の必要噴射量を演算し、燃料室１２に供給される燃料が、この必要噴射量に対応した圧力となるように、インジェクタ１３を作動制御する。
以上のような構成によれば、吸気バルブ３が閉弁しているとき、即ち、エンジンのシリンダ内に吸気が流入されていないときには、弁体３ａがシート面４ａと密着しているので、シート面４ａに設けられる噴孔１１の開口部１１ａは閉口する。従って、燃料室１２内に高圧の燃料があっても、噴孔１１から燃料が噴射されることはない。

一方、吸気バルブ３が開弁したときには、弁体３ａがシート面４ａから離間するので、開口部１１ａが開口する。また、噴孔１１の嵌合面４ｂ側の端部と連通接続した燃料室１２には、燃料がインジェクタ１３によってエンジンの運転状態に応じた圧力に調整されつつ供給されるので、燃料室１２内の燃料は、エンジンの運転状態に応じた圧力で噴孔１１から噴射される。このとき、燃料室１２は所定容量有するので、燃料を噴射することによる燃料室１２内の圧力低下が抑制され、燃料の噴射が不足することを抑制できる。更に、噴孔１１は、バルブシート４の周方向に略等間隔をおいて複数設けられているとともに、その中心軸が吸気ポート１の軸心１ｃに向かう方向に形成されているので、燃料と吸気とが略均一に混合する。また、噴孔１１は、その中心軸が前記吸気ポート１の下流方向に向かって傾斜して形成されるので、燃料が吸気の流れに乗ってスムーズにシリンダ内に供給され、必要量の燃料をより正確にシリンダ内に供給することができる。これらにより、エンジンの燃焼効率が向上し、燃費及び出力が向上するとともに排気性状を改善させることができる。

また、吸気バルブ３の開閉によって、弁体３ａにより開口部１１ａも合わせて開閉されるので、吸気がシリンダ内に流入するタイミングに合わせて自動的に燃料が噴射される。これにより、コントローラは、インジェクタ１３による燃料噴射のタイミングを正確に制御する必要がなく、圧力を制御するだけでよいので、インジェクタ１３の作動制御内容を簡素化することができる。

なお、以上の実施形態では、噴孔１１は、その中心軸が吸気ポート１の軸心１ｃに向かう方向に形成されるが、図２に示すように、吸気ポート１の軸方向から見て、その中心軸が吸気ポート１の軸心１ｃに向かう方向に対し略同一角度αで傾斜して形成するとよい。このようにすれば、噴孔１１から噴射した燃料は、スワール状になって吸気と混合するので、燃料と吸気との混合が促進され、燃焼効率が更に向上する。

また、以上の実施形態では、燃料室１２は、嵌合面４ｂと嵌合するシリンダヘッド２の嵌合面２ａに全周に亘ってリング状の嵌凹溝を形成することによりシリンダヘッド２に設けられるが、図３に示すように、嵌合面４ｂに全周に亘ってリング状の嵌凹溝を形成することによりバルブシート４に設けたり、図４に示すように、バルブシート４及びシリンダヘッド２の嵌合面の両方に全周に亘ってリング状の嵌凹溝を形成することにより燃料室１２を設けたりしてもよい。また、バルブシート４の軸方向に位置するバルブシート４とシリンダヘッド２との嵌合面の少なくとも一方に全周に亘ってリング状の嵌凹溝を形成することにより、燃料室１２を設けるとともに、噴孔１１をこの嵌合面とシート面４ａとを貫通するように設けてもよい。

更に、エンジンに燃料室１２が複数設けられるときには、燃料室１２同士を連通させる構造にするとよい。このようにすれば、インジェクタ１３を各燃料室１２毎に設ける必要がなくなり、インジェクタ１３の個数を低減できるので、燃料噴射装置のコストを削減することができる。

本発明の実施形態における燃料噴射装置の構造を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面図同上の他の実施形態における噴孔の配置を示す説明図同上の他の実施形態における燃料室の形状を示す説明図同上の他の実施形態における燃料室の形状を示す説明図

符号の説明

１吸気ポート
１ｃ軸心
２シリンダヘッド
２ａ嵌合面
３吸気バルブ
４バルブシート
４ａシート面
４ｂ嵌合面
１１噴孔
１２燃料室
１３インジェクタ

Claims

エンジンのシリンダへッドの吸気ポート端部に圧入された略円筒状のバルブシートのシート面と嵌合面との間を略直線状に貫通するとともに、前記バルブシートの周方向に略等間隔をおいて設けられた複数の噴孔と、
前記バルブシートに設けられた全ての前記噴孔の前記嵌合面側の端部と連通接続する所定容量をもつ燃料室と、
燃料を前記エンジンの運転状態に応じた圧力に調整しつつ前記燃料室に供給する供給手段と、
を含んで構成されることを特徴とする燃料噴射装置。
前記噴孔は、その中心軸が前記吸気ポートの軸心に向かう方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記噴孔は、前記吸気ポートの軸方向から見て、その中心軸が前記吸気ポートの軸心に向かう方向に対し略同一角度で傾斜して形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記噴孔は、その中心軸が前記吸気ポートの下流方向に向かって傾斜して形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
前記燃料室は、前記バルブシート及び前記シリンダヘッドの少なくとも一方の嵌合面に、全周に亘って形成されるリング状の嵌凹溝からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
前記燃料室は、前記エンジンに複数設けられるとともに互いに連通されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。