JP3799857B2 - 燃料噴射弁の噴射孔構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射弁の噴射孔構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば特開平8−105365号公報に開示されているように内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は燃料を噴射するための噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ噴射孔への燃料の供給を開始または停止するようにハウジング内で可動な弁体とを具備する。この弁体はハウジングの軸線に沿って移動可能である。
【0003】
このような燃料噴射弁では弁体が移動し、燃料が噴射孔へ供給されるとき弁体周りをその周方向において均一な量の燃料が通過することが予定されている。そしてこのときに燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射流の流れ方向および形状を基準として内燃機関の所望の運転状態が得られるように燃料噴射弁以外の構成が構築され又は制御される。言い換えれば内燃機関の所望の運転状態を得るには燃料噴射弁から予定通りの方向および形状の燃料噴射流が噴射されることが必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記燃料噴射弁では弁体をハウジングで支持しているが弁体はハウジング内を移動可能でなければならず、さらに弁体およびハウジングの製造誤差を許容する必要があることから弁体とハウジングとの間には僅かながら隙間がある。このため弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動することがある。このとき弁体周りをその周方向において均一な量の燃料が通過せず、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射流の流れ方向および形状が予定されたものとは異なってしまう。
【0005】
そこで本発明の目的は弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動した場合であっても予め定められた方向および形状の燃料噴射流を得ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、一番目の発明によれば、燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、対応する噴射孔に隣接したところの前記溝の深さが該溝内を流れる燃料が該溝から対応する噴射孔に直接流入する深さとされている。これによれば、噴射孔に流入する燃料の一部は、噴射孔まで延びる溝を通って噴射孔に流入する。
上記課題を解決するために、二番目の発明によれば、燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、前記溝の深さが対応する噴射孔に近づくにつれて深くなる深さとされている。
【0007】
三番目の発明によれば、一または二番目の発明において、1つの噴射孔に対応する前記溝が複数の溝であり、これら複数の溝がこれら溝に対応する1つの噴射孔まで互いに異なる方向から延びる。
四番目の発明によれば、一または二番目の発明において、前記溝は該溝に対応する噴射孔へ向かって収束する形状を有する。
上記課題を解決するために、五番目の発明によれば、燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造において、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、噴射孔内での燃料旋回流の生成を抑制するために、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔を越えて延びる溝を、それぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して一方の側へずれた形で、ハウジング内壁面に形成した。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を4ストローク圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。
図1を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタークーラ14を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16の出口部に連結される。コンプレッサ16の入口部は空気吸込管17を介してエアクリーナ18に連結され、空気吸込管17内にはステップモータ19により駆動されるスロットル弁20が配置される。また、スロットル弁20上流の空気吸込管17内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検出器21が配置される。
【0009】
一方、排気ポート10は排気マニホルド22を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン23の入口部に連結され、排気タービン23の出口部は排気管24を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した触媒コンバータ26に連結される。排気マニホルド22内には空燃比センサ27が配置される。
触媒コンバータ26の出口部に連結された排気管28とスロットル弁20下流の空気吸込管17とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路29を介して互いに連結され、EGR通路29内にはステップモータ30により駆動されるEGR制御弁31が配置される。また、EGR通路29内にはEGR通路29内を流れるEGRガスを冷却するためのインタークーラ32が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水がインタークーラ32内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
【0010】
一方、燃料噴射弁6は燃料供給管33を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール34に連結される。このコモンレール34内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ35から燃料が供給され、コモンレール34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して燃料噴射弁6に供給される。コモンレール34にはコモンレール34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ36が取付けられ、燃料圧センサ36の出力信号に基づいてコモンレール34内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
【0011】
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備する。質量流量検出器21の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力され、空燃比センサ27および燃料圧センサ36の出力信号も夫々対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁制御用ステップモータ19、EGR制御弁制御用ステップモータ30および燃料ポンプ35に接続される。
【0012】
次に第一実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図2に示したように燃料噴射弁6はハウジング60とこのハウジング60内に収容される弁体61とを有する。ハウジング60の先端の内壁面62はハウジング60の軸線を中心軸線とする略円錐形となっている。また弁体61の先端の外壁面63はハウジング60の内壁面62と相補形状をなし且つ弁体61の軸線を中心軸線とする略円錐形となっている。弁体61はハウジング60の軸線に沿って移動可能であり、この弁体61の移動において弁体61の軸線は原則的にはハウジング60の軸線に一致する。またハウジング60の先端には燃料を燃料噴射弁6から噴射するための複数の噴射孔64が設けられる。図2では二つの噴射孔64のみを示したが本実施例ではハウジング60の軸線周りに等間隔に四つの噴射孔64が設けられている。
【0013】
弁体61の円錐形の外壁面(以下、弁体の円錐面)63がハウジング60の円錐形の内壁面(以下、ハウジングの円錐面)62から離れるように弁体61が移動すると燃料が燃料噴射弁6内の燃料貯留空間65から各噴射孔64に供給され、これら噴射孔64を介して燃料が燃料噴射弁6から噴射される。
さらに本実施例ではハウジング60の円錐面62にこの円錐面62が弁体61の円錐面63に接する部位(以下、燃料通路シール面)付近から各噴射孔64まで延びる溝66が設けられる。図2に示したように溝66の深さは噴射孔64に近づくにつれて深くなる。また図3に示したハウジング60の円錐面62に沿った溝66の形状は噴射孔64に近づくにつれて収束する略台形である。この溝66の台形形状は噴射孔64に対して左右対称である。即ち溝66の台形形状は噴射孔64の中心軸線およびハウジング60の軸線を通る平面とハウジング60の円錐面62との交線(以下、対称線)Rに関して対称である。
【0014】
本実施例のように噴射孔64に対応した溝66を設けることにより弁体61の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体61の円錐面63がハウジング60の円錐面62から離れるように弁体61が移動したときであっても以下の理由により各噴射孔64から予め定められた方向に予め定められた形状の燃料噴射流で燃料が噴射される。
【0015】
即ち弁体61がハウジング60の軸線に沿って移動するときには弁体61の周方向において均一な量の燃料が弁体61の円錐面63をハウジング60の円錐面62との間の空間(以下、燃料通路)67を通過する。この場合、各噴射孔64に流入する燃料量は噴射孔64の円周方向において対称線Rに関して対称となる。しかしながら弁体61がハウジング60の軸線からずれた状態で移動したときには燃料通路64を通過する燃料量は弁体61の周方向において均一とならない。ここで噴射孔64まで延びる溝がない場合には噴射孔64に流入する燃料量が噴射孔64の円周方向において対称線Rに関して対称とならない。具体的には対称線Rの片側において噴射孔64に流入する燃料量が残りの側において噴射孔64に流入する燃料量よりも多くなる。このため燃料は全体として旋回しながら噴射孔64内に流入することとなる。この場合には燃料は中心角が非常に大きく内部が空洞となった円錐形の形で噴射孔64から噴射される。このため噴射孔64からの燃料噴射流の流れの方向および形状が予め定められたものとは大きく異なってしまう。ところが本実施例では弁体61の略軸線方向に沿って噴射孔64まで延びる溝66がハウジング60の円錐形の内壁面62に設けられている。このため噴射孔64に流入する燃料量が対称線Rに関して対称とならない場合においても噴射孔64へは主に溝66を介して燃料が流入することとなる。従って溝66以外から噴射孔64に流入する燃料量が燃料噴射流の方向および形状に与える影響は小さく、噴射孔64に流入する燃料量が対称線Rに関して対称でなくとも噴射孔64に流入する燃料は全体として旋回せずに噴射孔64に流入する。こうして本実施例によれば燃料は弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動した場合であっても予め定められた方向に予め定められた形状で噴射孔から噴射される。
【0016】
次に第二実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図5に示したように本実施例ではハウジング60の円錐面62に燃料通路シール面付近から各噴射孔64まで延びる溝68が設けられる。この溝68の深さは噴射孔64に近づくにつれて深くなる。さらに図5に示したようにハウジング60の円錐面62に沿った溝68の形状は噴射孔64に近づくにつれて収束する略三角形である。この溝68の三角形状は対称線Rに関して対称である。
【0017】
また本実施例ではハウジング60の円錐面62にハウジング60の先端から各噴射孔64まで延びる溝69が設けられる。この溝69の深さは噴射孔64に近づくにつれて深くなる。さらに図5に示したようにハウジング60の円錐面62に沿った溝69の形状は略矩形である。この溝69の矩形形状は対称線Rに関して対称である。
【0018】
上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
本実施例によれば燃料通路シール面から噴射孔64へ延びる溝68が設けられているので第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔64内の流入することが防止される。また第二実施例によればハウジング60の先端付近から噴射孔64内へ流入する燃料はハウジング60の先端付近から噴射孔64まで延びる溝69を介して噴射孔64内に流入する。即ち燃料は噴射孔64の中心軸線に向かって噴射孔64内へ流入する。このため燃料が全体として旋回しつつ噴射孔64内へ流入することがさらに防止される。
【0019】
次に第三実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図6に示したように本実施例ではハウジング60の円錐面62に燃料通路シール面付近から各噴射孔64まで延びる溝70が設けられる。ハウジング60の円錐面62に沿った溝70の形状は噴射孔64に近づくにつれて収束する略台形であるが、この台形形状内に菱形の内壁部分71が溝とはされずに残されている。従って第三実施例では二つの溝70’が対称線Rに関して対称に噴射孔64まで延びている。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
【0020】
本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔内に流入することが防止される。
次に第四実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図7に示したように本実施例ではハウジング60の円錐面62に燃料通路シール面付近から各噴射孔64まで延び且つ対称線Rに関して対称な二つの溝72が設けられる。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体に旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。
【0021】
次に第五実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図8に示したように本実施例では第四実施例と同様にハウジング60の円錐面62に燃料通路シール面付近から各噴射孔64まで延び且つ対称線Rに関して対称な二つの溝72が設けられる。また本実施例ではハウジング60の円錐面62にハウジング60の先端から各噴射孔64まで延び且つ対称線Rに関して対称な二つの溝73が設けられる。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。
【0022】
次に第六実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。本実施例では弁体61の円錐面63に弁体61の全周に亘り延びる全周溝74が設けられている。この全周溝74はその少なくとも一部がハウジング60の円錐面62に設けられた溝66の最も燃料通路シール面に近い部分に重なるように形成される。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
【0023】
本実施例によれば全周溝によりハウジングの円錐面に設けられた溝へ燃料が流入しやすくなるので、燃料が全体として旋回しつつ噴射孔内に流入することがさらに防止される。
次に第七実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図10に示したように本実施例ではハウジング60の円錐面62に燃料通路シール面付近から各噴射孔64を越えて対称線Rと平行に延びる一つの矩形の溝75が設けられる。ところがこの溝75は対称線Rに関して対称ではなく、対称線Rに関して一方の側へずれている。このため溝75は噴射孔64の一部と交差する。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
本実施例では第一実施例と同様に噴射孔64に流入する燃料量が対称線Rに関して対称とならない場合において噴射孔64へは主に溝75を介して燃料が流入することとなる。このとき本実施例では第一実施例と異なり、溝75が対称線Rに関して対称ではないので、対称線Rに沿った方向というよりもむしろ対称線Rに対して角度をもった方向、特に対称線Rに対して略垂直な方向から噴射孔64の中心へ向かって主に燃料が流入することとなる。このため対称線Rに関して溝75が設けられていない側から噴射孔64へ流入する燃料量が多い場合には溝75を介して噴射孔64に流入する燃料流が溝75が設けられていない側から流入する燃料流に優るため、以前として燃料は主に溝75を介して対称線Rに対して略垂直な方向から噴射孔64の中心へ向かって流入する。従って本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。勿論、対称線Rに関して溝75が設けられている側から噴射孔64へ流入する燃料量が多い場合には溝75を介して対称線Rに対して略垂直な方向から噴射孔64の中心へ向かって流入する燃料の流れがさらに強くなる。従って燃料が全体として旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。
【0024】
【発明の効果】
一番目から五番目の発明によれば噴射孔に流入する燃料の一部は噴射孔まで延びる溝を通って噴射孔に流入する。このため弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動し、溝以外の部位から噴射孔に流入する燃料の流れの方向または流量が変化した場合においても溝から噴射孔へ流入する燃料の流れの方向または流量は変わらない。ここで溝を介して噴射孔に流入する燃料の流量は溝以外の部位から流入する燃料の流量に比べて比較的多い。従って噴射孔内を流れる燃料流に対する影響は溝以外の部位から流入する燃料よりも溝を介して流入する燃料のほうが大きい。このため弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動した場合であっても予め定められた方向および形状の燃料噴射流が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施例の噴射孔構造を有する燃料噴射弁を備えた内燃機関を示した図である。
【図2】第一実施例の噴射孔構造を示した断面図である。
【図3】第一実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図4】第二実施例の噴射孔構造を示した断面図である。
【図5】第二実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図6】第三実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図7】第四実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図8】第五実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図9】第六実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図10】第七実施例の噴射孔構造を示した図である。
【符号の説明】
6…燃料噴射弁
60…ハウジング
61…弁体
64…噴射孔
66…溝
Claims (5)
- 燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、対応する噴射孔に隣接したところの前記溝の深さが該溝内を流れる燃料が該溝から対応する噴射孔に直接流入する深さとされている燃料噴射弁の噴射孔構造。
- 燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、前記溝の深さが対応する噴射孔に近づくにつれて深くなる深さとされている燃料噴射弁の噴射孔構造。
- 1つの噴射孔に対応する前記溝が複数の溝であり、これら複数の溝がこれら溝に対応する1つの噴射孔まで互いに異なる方向から延びる請求項1または2に記載の燃料噴射弁の噴射孔構造。
- 前記溝は該溝に対応する噴射孔へ向かって収束する形状を有する請求項1または2に記載の噴射孔構造。
- 燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造において、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、噴射孔内での燃料旋回流の生成を抑制するために、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔を越えて延びる溝を、それぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して一方の側へずれた形で、ハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造。
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