JPH01116276A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関し、特に燃料噴射
弁の噴射燃料の霧化を促進する燃料噴射装置に係る。

［従来の技術］ 内燃機関においては、動力性能、排出ガス成分、燃料消
費量等々に鑑み運転状況に応じて適性な混合気が供給さ
れることが必要である。このため、キャブレタに代り燃
料を噴射する燃料噴射弁を設けると共に内燃機関の運転
状況を電気的に検出し、混合気を形成する燃料の噴射量
を電子制御回路により制御する電子制御燃料噴射装置が
普及している。この電子制御燃料噴射装置によれば、燃
料は燃料噴射弁の小孔から例えば２．５Ｋｇ／ｃｍ”と
いう高圧で吸気管に噴射されるため、キャブレタに比し
内燃機関の吸入空気量の変化に拘らず霧化され易く、内
燃機関内での迅速な燃焼が確保される。

然し乍ら、このような燃料噴射装置による噴射燃料であ
っても、例えば低温時には燃料が気化し難く、又、燃料
噴射弁の噴射孔の形態によっては霧化が困難なものもあ
り、燃料の露化特性を更に向上させることが望まれてい
る。

このため、特開昭５３−１４０４１７号公報に記載され
ているように、燃料噴射弁からの噴射燃料を超音波振動
子に接触させることにより燃料の霧化を促進する手段が
提案されている。即ち、第７図に示したように、電歪素
子２４がステップ型ホーンから成る機械振動拡大部２２
とバッキングブロック２３との間に挟着され、機械振動
拡大部２２に一体的に形成された中空筒状体の超音波振
動子２０に噴射装置１０の噴射燃料が液膜状に供給され
るように構成されている。そして、リング振動子を４次
の屈曲振動をさせた場合にリング振動子の節に対して燃
料を供給（噴射）するという従来技術に対して、良好な
微粒化が得られる旨述べられている。又、上記と同様な
構造を有する超音波振動子に関し、特開昭６１−１７１
８７１号公報には吸気通路への取付部の改良に関する技
術が記載されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 然し乍ら、上記の従来技術においては何れも超音波振動
子（リング振動子）が機械振動拡大部を介して電歪素子
に連結されるものであるため、かなり大型となる。又、
噴射装置（燃料噴射弁）からの噴射燃料が一旦超音波振
動子に供給（噴射）されて露化されるものであるため、
内燃機関への燃料供給という点で応答遅れが生ずること
となる。

そこで、本発明は小型で確実に霧化を促進する手段を備
えた燃料噴射装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の問題点を解決するため、本発明は次の構成を採用
したものである。即ち、本発明の燃料噴射装置は燃料噴
射弁の噴射孔を囲繞する噴射端部を内燃機関の吸気管に
開口する取付部に固着している。そして、前記噴射孔の
中心軸と実質的に同軸の中心軸を有する中空円筒体であ
って、該中空円筒体の内外筒面の夫々に電極を設けた環
状圧電素子を、前記噴射端部と前記取付部の何れか一方
に備えたものである。

［作用］ コノヨうな燃料噴射装置においては、第５図に示したよ
うに、環状圧電素子２の内外筒面の電極２ａ、２ｂに高
周波信号が供給されると、中空円筒体の「厚み振動」に
より、横断面で看た円環に所謂「広がり振動」が生ずる
。これにより、円環の中心、即ち中空円筒体２ｃの中心
軸ＣＬに最大振幅の高周波振動が励起される。この中空
円筒体２Ｃの中心軸ＣＬは即ち燃料噴射弁の噴射孔の中
心軸と実質的に同軸に配設されており、従って噴射孔か
ら噴射された燃料に上述の最大振幅の高周波振動が付与
されるところとなる。而して、噴射燃料に所謂キャビテ
ーションが生じ吸気管内に噴出する燃料は霧化された状
態となり、吸入空気との良好な混合が行なわれる。

尚、環状圧電素子に従来の如く屈曲振動を生じさせても
中心軸ＣＬは振動の節となり、上記キャビテーションが
生ずることはない。

［実施例］ 以下、本発明の燃料噴射装置の望ましい実施例を図面に
基いて説明する。

第１図は、本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置を示
すもので、燃料噴射弁１の先端部に形成した噴射孔１１
を囲繞する噴射端部、即ちアダプタ１２が環状圧電素子
２の中空部に嵌着されている。

燃料噴射弁１は周知の構造で、ハウジング１３内にバル
ブボデー１４と、コア１５に巻装されたソレノイドコイ
ル１６が収容され、バルブボデー１４はアダプタ１２を
介してハウジング１３によりかしめ固定され、ソレノイ
ドコイル１６はコア１５に形成されたフランジ部１５ａ
を介してかしめ固定されている。従って、アダプタ１２
の内筒１２ａには噴射孔１１に連通ずる空間が形成され
ている。コア１５はハウジング１３外に延出し、これに
コネクタ１７ａを備えたカバ、−１７が装着されており
、その先端部には燃料導入口が形成されフィルタ１７ｂ
が装着されている。

そして、コア１５とバルブボデー１４には軸方向に燃料
通路１５ｂ、１４ｂが形成されており、バルブボデー１
４の燃料通路１４ｂは噴射孔１１に連通し、この噴射孔
１１との連通部に形成されたバルブシート１１ａに着座
する球状の弁体１８ａを一端に設けたニードルバルブ１
°８が挿嵌されている。ニードルバルブ１８の軸方向に
も燃料通路１８ｂが形成されており、連通孔１８ｃを介
してバルブボデー１４の燃料通路１４ｂと連通している
。ニードルバルブ１８の他端にはコア１５と対向して筒
体のプランジャ１９が固着されており、コア１５との間
に張架されたスプリング１９ａによってコア１５から離
隔する方向に、即ち弁体１８ａがバルブシートｌｌａに
着座するように付勢されている。

次に、環状圧電素子２は中空円筒体２Ｃの内筒面と外筒
面に夫々電極２ａ、２ｂを設けたものである。ここで、
中空円筒体２Ｃとしては物体に電界を加えたとき機械的
歪を生ずる圧電効果を示す圧電セラミックスが用いられ
、本実施例ではチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラ
ミックスで形成されている。

又、本実施例ではこの中空円筒体２Ｃの内外部面に電極
２ａ、２ｂが接着固定されているが、固定手段としては
メツキ、圧入、一体成形等種々の手段が用いられ得る。

電極２ａ、２ｂには夫々リード２ｄ、２ｅが接続され、
これらが後述する発振器に接続されて可聴域以上の高周
波信号が供給されるように構成されている。

上記環状圧電素子２の中空部に燃料噴射弁１のアダプタ
１２が圧入嵌着されて一体化されている。従って、環状
圧電素子２の中心軸はアダプタ１２に囲繞される噴射孔
１１の中心軸と実質的に同軸となっている。尚、アダプ
タ１２に接着剤を塗布して環状圧電素子２に嵌着するこ
ととしてもよい。

一方、吸気管３には段状の取付部３ａが形成され、この
底部に吸気管３の吸気通路に開口する連通孔３ｂが穿設
されている。そして、この取付部３ａに、上記環状圧電
素子２が設けられた燃料噴射弁１がシール及び断熱用の
グロメット４を介して取付けら、ている。

以上の構成になる第１実施例の作動を説明すると、コネ
クタ１７ａを介してソレノイドコイル１６が通電される
と、コア１５が励磁されプランジャ１９がスプリング１
９ａに抗して吸引される。これにより、プランジャ１９
と一体のニードルバルブ１８がコア１５方向に穆勤し、
弁体１８ａがバルブシート１１ａから離脱する。

従って、燃料通路ｉｂ、１８ｂ、及び１４ｂを介して導
入される圧力燃料が噴射孔１１から軸方向に噴射される
ところとなる。この場合において、本実施例の噴射孔１
１は所謂ホールタイプであるため中実状の噴霧が形成さ
れ、このままでは露化特性は必ずしも良好とはいえない
。

一方、リード２ｄ、２ｅを介して環状圧電素子２の電極
２ａ、２ｂに高周波信号が供給され中空円筒体２Ｃに機
械的歪が生じ厚み振動が励起される。これにより、中空
円筒体２Ｃの横断面の円環に広がり振動が生じ、第５図
に示したような中空円筒体２ｃの中心軸が最大振幅とな
る高周波振動が生じている。

而して、噴射孔１１から軸方向に、即ち中空円筒体２Ｃ
の中心軸に噴射された中実状の噴露燃料は上記の高周波
振動により所謂キャビテーションが生起され、燃料の微
粒化が促進される。このようにしてｎ化された燃料が連
通孔３ｂを介して吸気管３内に導入され吸入空気と混合
し適性な混合気が形成される。

第２図は本発明の第２実施例を示すもので、第１実施例
と同一符号は同一機能部品を示しており、第１実施例に
おいて環状圧電素子２がアダプタ１２に取付けられてい
るのに対し、本実施例においては環状圧電素子２が吸気
管３の取付部３ａ側に設けられている点が主たる相違点
である。

即ち、取付部３ａに設けられるグロメット４１に環状圧
電素子２が一体的に収容されている。そしてリード２ｄ
、２ｅがグロメット４１内に埋設され、グロメット４１
に固着されたコネクタ４１ａに接続されている。尚、こ
のコネクタ４１ａはグロメット４１と一体的に形成され
てもよい。

而して、上記のように環状圧電素子２及びコネクタ４１
ａを備えたグロメット４１が取付部３ａに接着剤等によ
り固着された後、環状圧電素子２の中空部に燃料噴射弁
１のアダプタ１２が嵌着される。本実施例によれば、リ
ード２ｄ、２ｅの処理が容易となり、又燃料噴射弁１の
脱着が容易でサービス性に優れている。

第３図（ａ）は本発明の第３実施例で、第１実施例と異
なる点は、第１実施例のアダプタ１２が中空円筒体で噴
射孔１１に比しかなり大径の円筒が形成されているのに
対し、アダプタ１２１の軸方向に噴射孔１１と同径で同
軸の貫通孔１２１ａ″が形成されている点である。これ
は、振動のエネルギー伝達効率に関し、空気より液体、
液体より固体が優ることに鑑み、環状圧電素子２から燃
料流路たる貫通孔１２１ａに至るまでを固体で形成する
ようにしたものである。

そして、第３図（ｂ）は上記第３実施例と同様の構造で
アダプタ１２２及び環状圧電素子２を共に小径として、
貫通孔１２２ａと環状圧電素子２との距離を短く形成し
た第４実施例であり、小型となっている。但、アダプタ
１２２が脆弱となるので別途支持部材を設けるとよい。

第４図は本発明の第５実施例に係り、第１実施例と異な
る点は環状圧電素子２１をアダプタ１２の内筒１２ａに
嵌着した点である。即ち、環状圧電素子２１がアダプタ
１２内に完全に収容され外形は従来の燃料噴射弁と同一
形状となっている。

更に、第４図において特徴的な事項として、内筒面に装
着される電極２１ａに、噴射孔１１と同軸で同径の貫通
孔２１ｄが形成されており、又中空円筒体２１ｃとバル
ブボデー１４に介装されるフランジ２１ｅが形成されて
いる。このフランジ２１ｅに接続されるリード２ｄ及び
中空円筒体２１Ｃの外筒面の電極２１ｂに接続されるリ
ード２ｅはアダプタ１２に穿設された孔を介して外部に
取り出されている。

而して、本実施例によれば小型とすることが出来、従来
の燃料噴射弁の取付部にそのまま取付けることが可能で
ある。

以上の実施例に示した燃料噴射装置を内燃機関の電子制
御燃料噴射装置に適用すると第６図に示したようになる
。即ち、第６図は電子制御燃料噴射装置の基本構成を示
すもので、燃料タンク３１は燃料フィルター３２を介し
て燃料ポンプ３３に接続され、燃料ポンプ３３は燃料圧
力調整弁３４に連通ずると共に、燃料噴射弁１及び始動
用噴射弁３５に連通している。尚、通常は他にパルセー
ションダンパ、デリバリパイプ等も設けられるがここで
は省略している。

燃料噴射弁１には第１実施例に示した環状圧電素子２が
嵌着され吸気管３にグロメット４を介して装着されてい
る。燃料圧力調整弁３４は負圧通路を介して供給される
吸気管３の負圧力の大きさに応じて燃料通路を開くこと
により、入口通路より上流の燃料の圧力が減圧されて吸
気管３の圧力と一定の圧力差に保たれている。尚、出口
通路は燃料タンク３１に連通しており、調圧された後の
余剰燃料が燃料タンク３１に戻される。

内燃機関３０には機関温度センサ５１が装着され、吸気
管３にはスロットルセンサ５２、エアフローメータ５３
、エアクリーナ５４が装着されている。尚、５５はイグ
ニッションスイッチ、５６はイグニッションコイルであ
る。制御回路６０は中央処理装置（ｃｐｕ）、入力イン
タフェース回路、メモリ（ＲＯＭ％ＲＡＭ）　、出力イ
ンタフェース回路及び駆動回路で構成され、燃料噴射弁
１から噴射される燃料の噴射時期及び量が電子制御され
る。制御回路６０には第６図に示すようにスロットルセ
ンサ５２、エアフローメータ５３、イグニッションコイ
ル５５、及び機関温度センサ５１の出力信号が入力され
る。尚、電子制御燃料噴射装置にあっては更に酸素セン
サ、車速センサ等の出力信号も人力しており、第６図に
おいてはこれらが省略されているが、排除する趣旨では
ない。そして、制御回路６０の出力信号は燃料噴射弁１
及び始動用噴射弁３５に出力されると共に、発振器６１
に出力される。発振器６１は環状圧電素子２の電極２ａ
、２ｂに接続され、燃料噴射制御開始信号により駆動さ
れ可聴域以上の高周波信号が出力される。

而して、内燃機関３０が始動されると、燃料ポンプ３２
により燃料タンク３１の燃料が燃料圧力調整弁３４によ
り所定圧に調圧されて燃料噴射弁１及び始動用噴射弁３
５に供給される。そして、通常の運転域において制御回
路６０により内燃機関３０の運転状況に応じた噴射時間
が演算され、燃料噴射弁１のソレノイドコイル１６が通
電され前述のように弁体１８ａが開弁じ燃料が噴射され
る。このとき、発振器６１の高周波信号により環状圧電
素子２が励振されており、従って前述のように噴射燃料
が露化されて吸気管３に送出される。尚、始動用噴射弁
３５に環状圧電素子２を設けることとしてもよい、又、
燃料噴射弁１は各気筒に設ける所謂多点噴射（ＭＰＩ）
でも、−個だけの一点噴射（Ｓ　Ｐ　Ｉ　）の何れであ
ってもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、燃料噴射弁の噴射孔か
ら噴射される燃料が環状圧電素子の中空円筒体の中心軸
を通過する際に高周波振動により露化されるため、噴射
燃料が他の物体に付着することなく吸気管に送出される
。従って、噴射燃料の性状を問わず露化が促進され、内
燃機関の運転に対し遅れが生ずることなく燃料を供給す
ることができ、応答性のよい燃料噴射を行なうことが出
来、特に吸入空気量が少ないアイドリング時においても
液滴となることが無いので安定したアイドリング運転を
行なうことが出来るという効果が得られる。同様に、低
温時における始動性、運転性能が向上する。しかも、従
来技術に比し機械振動拡大部（ホーン）を必要としない
ので、小型に形成することが出来、環状圧電素子を燃料
噴射弁の噴射端部に内包することも可能であり、そのよ
うにした場合には従来の燃料噴射装置と同じ大きさで構
成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射装置の第１実施例の断面図、 第２図は同、第２実施例の断面図、 第３図（ａ）は同、第３実施例の断面図、第３図（ｂ）
は同、第４実施例の断面図、第４図は同、第５実施例の
断面図、 第５図は本発明の燃料噴射装置に用いられる環状圧電素
子の縦断面図、 第６図は本発明の燃料噴射装置を内燃機関の電子制御燃
料噴射装置に適用した構成図、 第７図は従来の超音波振動子を有する燃料噴射装置の一
部断面図である。 １・・・燃料噴射弁。 ２・・・環状圧電素子。 ２ａ、２ｂ・・・電極。 ２ｃ・・・中空円筒体。 ３・・・吸気管。 ３ａ・・・取付部。 ４．４１・・・グロメット。 １１・・・噴射孔。 １２．１２１，１２２・・・アダプタ（噴射端部）。 １２１ａ、１２２ａ・・・貫通孔 特許出願人　　　愛三工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）燃料噴射弁の噴射孔を囲繞する噴射端部を内燃機
   関の吸気管に開口する取付部に固着してなる燃料噴射装
   置において、前記噴射孔の中心軸と実質的に同軸の中心
   軸を有する中空円筒体であって、該中空円筒体の内外筒
   面の夫々に電極を設けた環状圧電素子を、前記噴射端部
   と前記取付部の何れか一方に備えたことを特徴とする燃
   料噴射装置。 （２）前記噴射端部が、前記燃料噴射弁の一端に固着さ
   れ前記噴射孔に連通する内筒が形成された円筒体のアダ
   プタであって、該アダプタが前記環状圧電素子の中空部
   に嵌着されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の燃料噴射装置。 （３）前記噴射端部が、前記燃料噴射弁の一端に固着さ
   れ前記噴射孔と略同径で同軸の貫通孔が形成されたアダ
   プタであって、前記貫通孔を介して前記吸気管に燃料が
   噴射されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の燃料噴射装置。（４）前記噴射端部が、前記燃料噴射
   弁の一端に固着され前記噴射孔に連通する内筒が形成さ
   れた円筒体のアダプタであって、該アダプタの内筒に前
   記環状圧電素子が収容されていると共に、前記環状圧電
   素子の内筒に設けられた電極に前記噴射孔と略同径で同
   軸の貫通孔が形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の燃料噴射装置。 （５）前記環状圧電素子が内外筒面に電極を備えた中空
   円筒体のチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れ
   か１項に記載の燃料噴射装置。