JP3744335B2 - Fuel supply device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関では、吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射して、吸入空気と混合して混合気を形成させ、これに点火することで出力を得ている。燃料の噴射は、インジェクタで行われるのが現在では一般的である。従来のインジェクタの先端部の断面図を図6に示す。図6に示されるように、インジェクタ101は、そのバルブボディ102の内部にスライド可能なニードル103を有している。燃料の非噴射時には、スプリング113の弾性復元力によってニードル103が噴孔104の形成されたバルブシート110に押圧されており、噴孔104が閉じられている。噴射時には、ソレノイドコイル112によって磁力を発生させてニードル103の先端をバルブシート110から離間させて燃料を噴射する。
【0003】
このようなインジェクタにおいて、低温時の始動性向上や排気浄化性能を向上させるために、燃料の霧化を促進する目的でヒータを有するものもある。ヒータを有するインジェクタとしては、特開平5-141329号公報に記載のものが知られている。図6に示したインジェクタも、ヒータ108を有しており、上方の燃料通路105からニードル103の内部を通って、噴孔104から噴射される燃料を、このヒータ108によって暖めることができるように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような従来のヒータ付きインジェクタにおいては、効率的に燃料を加熱するための構造的検討が十分でなかった。このため、燃料を充分に暖めることができなかったり、十分暖めるためにはヒータの駆動に多くの電力を必要としたりしていた。そこで、燃料を効率よく暖めることができるような改善が要望されていた。
【0005】
従って、本発明の目的は、燃料噴射時に、燃料を効率よく暖めて霧化を促進し、低温始動時の始動性や排気浄化性能を向上させることのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、内燃機関の吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタを備えた内燃機関の燃料供給装置において、インジェクタが、バルブボディと、バルブボディの内部にスライド可能に配設されたニードルと、ニードルのスライドに応じてニードルの先端部によって開閉される噴孔と、ニードルの基端側延長上に形成された第一燃料通路と、第一燃料通路と噴孔との間のニードルの周囲に形成された環状の第二燃料通路と、第一燃料通路と第二燃料通路との間に形成され、双方の通路を連通させる少なくとも一つの連通孔と、第二燃料通路の外方に配設され、第二燃料通路内の燃料を暖めるヒータとを備えており、連通孔が、第二燃料通路内に旋回流を発生させるように形成されていることを特徴としている。
【0007】
なお、ここで、連通孔の少なくとも一つが、ヒータの燃料供給上流側端部よりも、さらに燃料供給上流側に配置されている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0009】
本発明の燃料噴射装置の第一実施形態におけるインジェクタの断面図を図1に示す。図1に示されているのは、インジェクタ1の要部であり、後述するバルブボディ2やヒータ8は、図示されないケースによって、外方からカバーされている。インジェクタ1の先端は、吸気通路内や燃焼室内に露出されている。
【0010】
インジェクタ1は、バルブボディ2、ニードル3、噴孔4、第一燃料通路5、第二燃料通路6、連通孔7、ヒータ8、アーマチュア9、バルブシート10、コア11、ソレノイドコイル12、及び、スプリング13を備えている。バルブボディ2は、その先端にバルブシート10が結合されており、バルブシート10には、燃料を噴射する噴射口となる噴孔4が形成されている。バルブボディ2の内部には、空間が形成されており、ニードル3がその長さ方向に沿ってスライド可能に配設されている。本実施形態においては、ニードル3は中空ニードルであり、その内部を燃料が通過し得る。
【0011】
ニードル3の先端は、スプリング13の弾性復元力によってバルブシート10に押圧されており、燃料の非噴射時には、この弾性復元力によって噴孔4が閉じられている。ニードル3の基端はアーマチュア9と結合されている。アーマチュア9の内部には空間が形成されており、この空間内でスプリング13の一端がアーマチュア9と当接されている。スプリング13の弾性復元力は、アーマチュア9を介してニードル3を先端方向に押し付けている。アーマチュア9の燃料供給上流側(燃料が供給されてくる側)には、円筒状のコア11が連結部材14を介して結合されている。
【0012】
コア11の内部空間とアーマチュア9の内部空間とで、第一燃料通路5が形成されている。第一燃料通路5は、ニードル3の延長上に形成されることとなり、上述したスプリング13もこの内部に配置されている。バルブボディ2の内部には上述したニードル3がスライド可能に配設されるが、このバルブボディ2とニードル3との間には、環状の第二燃料通路6が形成されている。この第二燃料通路6の外側には、第二燃料通路6内の燃料を暖めるためのヒータ8が取り付けられている。本実施形態では、ヒータ8は、バルブボディ2の外表面に取り付けられている。
【0013】
バルブシート10は、その内部に空間17が形成されており、ニードル3の先端は、この空間内に突出されている。そして、この空間17は、ニードル3の先端がバルブシート10から離間すると、噴孔4と連通される。ニードル3の先端部には、第二燃料通路6とニードル3の内部空間とを連通させる、孔15が形成されている。また、孔15のさらに先端側には、上述した空間17とニードル3の内部空間とを連通させる孔16も形成されている。
【0014】
バルブボディ2の基端側には、上述したコア11をスライドさせるためのソレノイドコイル12が結合されている。ソレノイドコイル12によって磁界を発生させると、この磁界によって発生する磁力によってコア11がスライドする。コア11は、連結部材14を介して、アーマチュア9及びニードル3と一体化されており、ソレノイドコイル12はバルブボディ2やバルブシート10などと一体化されている。このため、ソレノイドコイル12によってコア11をスライドさせることによって、ニードル3の先端をバルブシート10に押圧された状態から離すことができる。
【0015】
また、アーマチュア9には、図1及び図1におけるA-A断面図である図2に示されるように、第一燃料通路5と第二燃料通路6とを連通させる連通孔7が形成されている。本実施形態においては、連通孔7が、ニードル3の中心軸に対して対称に二つ設けられたが、少なくとも一つあればよい。噴孔4が開かれた場合、燃料は、第一燃料通路5−連通孔7−第二燃料通路6−孔15−ニードル3の内部空間−孔16−バルブシート10内の空間17−噴孔4、という経路を辿って噴射される。
【0016】
そして、この連通孔7は、第二燃料通路6内に旋回流を生じさせるように形成されている。本実施形態の場合を例に具体的に旋回流を形成させる形状を説明する。連通孔7は、図7に示されるように、ニードル3の中心軸に対して直角な断面において、ニードル3の中心軸から放射状に形成されておらず、この中心軸に対してオフセットされて形成されている。このようにすることによって、第二燃料通路6内に旋回流を生じさせることができる。あるいは、上述した断面において、第一燃料通路5から外方に向けて放射状に渦巻き状に連通孔7を形成させることによっても、第二燃料通路6内に旋回流を生じさせることができる。
【0017】
上述した連通孔7によって第二燃料通路6内に旋回流を発生させつつヒータ8によって燃料を暖めることによって、ヒータ8からの熱の熱伝達部となるバルブボディ2の内面での境界層にじょう乱を与えることができ、熱伝達効率を向上させることができる。また、第二燃料通路6内の燃料が旋回流を形成しているため、ヒータ8からの熱の熱伝達部となるバルブボディ2の内面との接触機会が増え、熱をより多く受け取れるようになって熱伝達効率が向上するという側面もある。この結果、燃料を効率的に暖めることができ、冷間始動時の始動性向上や排気浄化性能の向上に寄与する。
【0018】
なお、ここでは、ニードル3の基端側延長上に第一燃料通路5を形成し、ニードル3の周囲に第二燃料通路6を形成し、この両者を連通させる連通孔7によって、第二燃料通路6内に旋回流を発生させる。このため、インジェクタ1の大型化を伴わなずに簡単な構造で性能向上を行うことができる。上述した境界層にじょう乱を与えるのに、導流板のような別部材を設ける必要もなく、製造コスト、製造方法上も都合がよい。また、上述した簡単な構造は、ニードル3やアーマチュア9などの可動部の質量増加を招くことはない。可動部の質量が増加してしまうと、ニードル3による噴孔4の開閉制御に悪影響(高速追随性の悪化など)を招くおそれがあるが、本実施形態はそのようなことがない。
【0019】
さらに、ヒータ8によって第二燃料通路6内の燃料を暖めるので、連通孔7の位置は、ヒータ8の燃料供給上流側端部よりも、さらに燃料供給上流側に配置されている。即ち、図1においては、ヒータ8の上端よりも上側に連通孔7が位置されている。連通孔7が複数設けられる場合は、そのうちの少なくとも一つが、上述した位置に設けられる。このようにすることによって、ヒータ8の熱の熱伝達部で旋回流が確実に形成されていることとなり、熱伝達効率をより一層向上させることができる。
【0020】
次に、本発明の第二実施形態を図3及び図4に示す。図4は、図3におけるB-B線断面図である。また、本実施形態において、上述した第一実施形態と同等又は同一の構成部分については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。以下には、上述した第一実施形態と特に異なる部分についてのみ詳しく説明する。
【0021】
本実施形態におけるインジェクタ1は、第一燃料通路5、連通孔7、及び、バルブシート10付近の構成が、上述した第一実施形態のものと異なっている。第一燃料通路5は、ニードル3の基端側延長上に形成されているが、本実施形態では、これがニードル3の内部空間と連通している。そして、連通孔7は、ニードル3の基端側に形成されている。ただし、本実施形態においても、連通孔7の位置は、ヒータ8の燃料供給上流側端部よりもさらに燃料供給上流側(図3における上側)に位置されている。
【0022】
また、噴孔4は、ニードル3の先端で開閉されるのは上述した第一実施形態と同様であるが、バルブシート10の内部の空間17は、孔18を介して常に第二燃料通路6と連通されている。このため、本実施形態においては、噴孔4が開かれた場合、燃料は、第一燃料通路5(ニードル3の内部空間まで延設されている)−連通孔7−第二燃料通路6−孔18−バルブシート10内の空間17−噴孔4、という経路を辿って噴射される。
【0023】
本実施形態の連通孔7も、図4に示されるように、第二燃料通路6内に旋回流を発生させるように形成されている。具体的には、本実施形態においても上述した第一実施形態と同様に、ニードル3の中心軸に対して直角な断面において、連通孔7が、ニードル3の中心軸から放射状に形成されておらず、この中心軸に対してオフセットされて形成されている。本実施形態によっても、連通孔7によって第二燃料通路6内に旋回流を発生させつつヒータ8によって燃料を暖めることによって、ヒータ8からの熱の熱伝達部となるバルブボディ2の内面での境界層にじょう乱を与えることができ、熱伝達効率を向上させることができる。
【0024】
また、簡便な構造で応答性良く、熱伝達効率を向上させることができるのも上述した第一実施形態のものと同様である。さらに、本実施形態においても、連通孔7の位置が、ヒータ8の燃料供給上流側端部よりも、さらに燃料供給上流側に配置されているので、ヒータ8の熱の熱伝達部で旋回流が確実に形成されていることとなり、熱伝達効率をより一層向上させることができる。
【0025】
さらに、本発明の第三実施形態を図5に示す。なお、図5におけるA-A線断面図は、第一実施形態におけるA-A線断面図である図2と全く同様である。また、本実施形態においても、上述した第一実施形態と同等又は同一の構成部分については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。以下には、上述した第一実施形態と特に異なる部分についてのみ詳しく説明する。
【0026】
本実施形態におけるインジェクタ1においては、ニードル3が中空ニードルではなく、中実ニードルである。そして、第一燃料通路5及び連通孔7の形成形態は第一実施形態と同様であり、バルブシート10の構造は第二実施形態のものと同様である。なお、可動部の慣性質量を低減するという目的で、本実施形態におけるニードル3を中空ニードル(内部空間は閉空間となる)としても何ら差し支えない。
【0027】
連通孔7が、第二燃料通路6内に旋回流を形成させるように構成されているのも同様である。また、連通孔7の位置が、ヒータ8の燃料供給上流側端部よりもさらに燃料供給上流側(図5における上側)に位置されているのも同様である。本実施形態においては、噴孔4が開かれた場合、燃料は、第一燃料通路5−連通孔7−第二燃料通路6−孔18−バルブシート10内の空間17−噴孔4、という経路を辿って噴射される。
【0028】
本実施形態によっても、連通孔7によって第二燃料通路6内に旋回流を発生させつつヒータ8によって燃料を暖めることによって、ヒータ8からの熱の熱伝達部となるバルブボディ2の内面での境界層にじょう乱を与えることができ、熱伝達効率を向上させることができる。また、簡便な構造で応答性良く、熱伝達効率を向上させることができるのも上述した実施形態のものと同様である。さらに、本実施形態においても、連通孔7の位置が、ヒータ8の燃料供給上流側端部よりも、さらに燃料供給上流側に配置されているので、ヒータ8の熱の熱伝達部で旋回流が確実に形成されていることとなり、熱伝達効率をより一層向上させることができる。
【0029】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した第二実施形態においては、連通孔7はニードル3の基端側にのみ設けられたが、これに加えて、ニードル3の中央部やニードル3の先端部にも連通孔を形成しても良い。この際、ニードル3の中央部に形成される連通孔は、基端側の連通孔によって形成された旋回流を助長するように形成される。また、上述した第二実施形態のアーマチュア9に、第一実施形態のような連通孔7を形成させてもよい。
【0030】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、連通孔によって第二燃料通路内に旋回流を発生させつつ、第二燃料通路内の燃料をヒータによって暖めることによって、ヒータからの熱の熱伝達部となるバルブボディの内面での境界層にじょう乱を与えることができ、熱伝達効率を向上させることができる。また、簡便な構造で応答性良く、熱伝達効率を向上させることができる。
【0031】
さらに、連通孔の位置が、ヒータの燃料供給上流側端部よりも、さらに燃料供給上流側に配置されているので、ヒータの熱の熱伝達部で旋回流が確実に形成されていることとなり、熱伝達効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料供給装置の第一実施形態におけるインジェクタの断面図である。
【図2】図1(図5)におけるA-A線断面図である。
【図3】本発明の燃料供給装置の第二実施形態におけるインジェクタの断面図である。である。
【図4】図3におけるB-B線断面図である。
【図5】本発明の燃料供給装置の第三実施形態におけるインジェクタの断面図である。
【図6】従来の燃料供給装置におけるインジェクタの断面図である。
【符号の説明】
1…インジェクタ、2…バルブボディ、3…ニードル、4…噴孔、5…第一燃料通路、6…第二燃料通路、7…連通孔、8…ヒータ、9…アーマチュア、10…バルブシート、11…コア、12…ソレノイドコイル、13…スプリング。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine, fuel is injected into an intake passage or a combustion chamber, mixed with intake air to form an air-fuel mixture, and this is ignited to obtain an output. At present, fuel injection is generally performed by an injector. A cross-sectional view of the tip of a conventional injector is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the
[0003]
Some injectors have a heater for the purpose of accelerating fuel atomization in order to improve startability at low temperatures and exhaust purification performance. As an injector having a heater, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-143329 is known. The injector shown in FIG. 6 also has a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional injector with a heater as described above, structural examination for efficiently heating the fuel has not been sufficient. For this reason, it has been impossible to sufficiently warm the fuel, or a large amount of electric power is required to drive the heater in order to sufficiently warm the fuel. Thus, there has been a demand for an improvement that can efficiently warm the fuel.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine capable of efficiently warming fuel and promoting atomization during fuel injection and improving startability and exhaust purification performance at low temperature start. It is in.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in the fuel supply device for an internal combustion engine provided with an injector for injecting fuel into an intake passage or a combustion chamber of the internal combustion engine, the injector is slidable into the valve body and the inside of the valve body. A disposed needle, an injection hole that is opened and closed by the tip of the needle in accordance with the sliding of the needle, a first fuel passage formed on a proximal end extension of the needle, a first fuel passage, and an injection hole An annular second fuel passage formed around the needle between the first fuel passage and the second fuel passage, and at least one communication hole communicating the two passages; and the second fuel And a heater for heating the fuel in the second fuel passage, and the communication hole is formed so as to generate a swirling flow in the second fuel passage. Yes.
[0007]
Here, at least one communication hole, than the fuel supply upstream end of the heater, that have been further arranged on the fuel supply upstream.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0009]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an injector in the first embodiment of the fuel injection device of the present invention. FIG. 1 shows a main part of the injector 1, and a
[0010]
The injector 1 includes a
[0011]
The tip of the
[0012]
A
[0013]
The
[0014]
A
[0015]
Further, as shown in FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along the line AA in FIGS. 1 and 1, the
[0016]
The
[0017]
The fuel is heated by the
[0018]
Here, the
[0019]
Further, since warm the fuel in the
[0020]
Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. Moreover, in this embodiment, about the component equivalent or the same as 1st embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted. Hereinafter, only portions different from the first embodiment described above will be described in detail.
[0021]
The injector 1 in the present embodiment is different from that in the first embodiment described above in the configuration near the
[0022]
The
[0023]
As shown in FIG. 4, the
[0024]
Moreover, it is the same as that of the above-mentioned first embodiment that heat transfer efficiency can be improved with a simple structure and good response. Furthermore, also in this embodiment, the position of the
[0025]
Furthermore, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. 5 is exactly the same as FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along the line AA in the first embodiment. Also in the present embodiment, the same or similar components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, only portions different from the first embodiment described above will be described in detail.
[0026]
In the injector 1 in this embodiment, the
[0027]
Similarly, the
[0028]
Also in the present embodiment, the fuel is warmed by the
[0029]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the second embodiment described above, the
[0030]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the fuel in the second fuel passage is heated by the heater while the swirling flow is generated in the second fuel passage by the communication hole, so that the heat transfer portion of the heat from the heater is The boundary layer on the inner surface of the valve body can be disturbed, and the heat transfer efficiency can be improved. In addition, the heat transfer efficiency can be improved with a simple structure and good response.
[0031]
Further , since the position of the communication hole is arranged further on the fuel supply upstream side than the end of the fuel supply upstream of the heater, the swirl flow is reliably formed in the heat transfer portion of the heater heat. The heat transfer efficiency can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an injector in a first embodiment of a fuel supply apparatus of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 (FIG. 5).
FIG. 3 is a cross-sectional view of an injector in a second embodiment of the fuel supply apparatus of the present invention. It is.
4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an injector in the third embodiment of the fuel supply apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an injector in a conventional fuel supply apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injector, 2 ... Valve body, 3 ... Needle, 4 ... Injection hole, 5 ... 1st fuel passage, 6 ... 2nd fuel passage, 7 ... Communication hole, 8 ... Heater, 9 ... Armature, 10 ... Valve seat, 11 ... core, 12 ... solenoid coil, 13 ... spring.
Claims (1)
前記インジェクタが、
バルブボディと、
前記バルブボディの内部にスライド可能に配設されたニードルと、
前記ニードルのスライドに応じて前記ニードルの先端部によって開閉される噴孔と、
前記ニードルの基端側延長上に形成された第一燃料通路と、
前記第一燃料通路と前記噴孔との間の前記ニードルの周囲に形成された環状の第二燃料通路と、
前記第一燃料通路と前記第二燃料通路との間に形成され、双方の通路を連通させる少なくとも一つの連通孔と、
前記第二燃料通路の外方に配設され、前記第二燃料通路内の燃料を暖めるヒータとを備えており、
前記連通孔が、前記第二燃料通路内に旋回流を発生させるように形成され、前記連通孔の少なくとも一つが、前記ヒータの燃料供給上流側端部よりも、さらに燃料供給上流側に配置されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。In a fuel supply device for an internal combustion engine comprising an injector for injecting fuel into an intake passage or a combustion chamber of the internal combustion engine,
The injector is
A valve body;
A needle slidably disposed inside the valve body;
A nozzle hole that is opened and closed by the tip of the needle according to the slide of the needle,
A first fuel passage formed on a proximal end extension of the needle;
An annular second fuel passage formed around the needle between the first fuel passage and the nozzle hole;
At least one communication hole formed between the first fuel passage and the second fuel passage and communicating both passages;
A heater disposed outside the second fuel passage and for heating the fuel in the second fuel passage;
The communication hole is formed so as to generate a swirling flow in the second fuel passage, and at least one of the communication holes is arranged further on the fuel supply upstream side than the fuel supply upstream end of the heater. A fuel supply device for an internal combustion engine.
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