JP4409564B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

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。

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）。

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）。

特開平６−１０１５８４号公報 特開平８−２１０２２９号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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、円弧状の穴部が設けられた案内部材を設置するとともに、穴部に沿ってスライド移動する突起部を加熱部材に設け、案内部材を平行移動させることにより、加熱部材を回転させるようにし、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上記加熱部材に衝突しないようにしたものである。

この発明の請求項１に係る燃料噴射装置によれば、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、円弧状の穴部が設けられた案内部材を設置するとともに、穴部に沿ってスライド移動する突起部を加熱部材に設け、案内部材を平行移動させることにより、加熱部材を回転させるようにし、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上記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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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る。 実施の形態の加熱部材の下流側を開いた状態を示す平面図である。 実施の形態の加熱部材の下流側を閉じた状態を示す平面図である。 実施の形態の加熱部材の下流側を開いた状態を示す拡大平面図である。 実施の形態の加熱部材の下流側を閉じた状態を示す拡大平面図である。 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る。 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る。 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る。 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る。 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る。 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。 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。 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。 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る。

符号の説明

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。

Claims (5)

1. 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燃料噴射装置において、上記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、円弧状の穴部が設けられた案内部材を設置するとともに、上記穴部に沿ってスライド移動する突起部を上記加熱部材に設け、上記案内部材を平行移動させることにより、上記加熱部材を回転させるようにし、燃料の微粒化及び気化を促進することが必要な時には上記一対の加熱部材の下流側開口を狭めて、上記燃料噴流が上記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上記一対の加熱部材の下流側開口を広げて、上記燃料噴流のほとんどが上記加熱部材に衝突しないようにしたことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 上記案内部材を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たことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 複数の加熱素子が加熱部材に対して縦方向あるいは横方向に配列されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料噴射装置。
4. 複数の加熱素子が加熱部材に対して網目状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料噴射装置。
5. 上記加熱部材の下流側開口を広げて、上記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時、上記加熱部材に設けられた加熱素子が吸気流と略平行になるように構成されたことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の燃料噴射装置。

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