JPH04128565A - 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、燃料ポンプによって加圧された燃料を燃料噴
射弁を介して吸気路内へ噴射する燃料噴射装置に係わり
、その内特に絞り弁より下流側の吸気路に向けて、単一
の燃料噴射弁より燃料を噴射し、この燃料を機関の各気
筒に連なる吸気管に供給したいわゆるシングルポイント
インジェクシ、ン方式（以下ＳＰＩ方式という）におけ
る燃料噴射装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ＳＰＩ方式における燃料噴射装置として特開昭５３−７
２９２３号がある。これは２吸気路内に燃料が均一に吐
出され、各気筒に連なる各９ｊ管に対して均等に微細な
燃料を供給することを目的としたもので、この為に、絞
り弁を通る空ゴを制御する絞り弁の上流側に配置されて
絞り弁（主空気通路からの空気を受ける内部空気チャン
ノと、内面に対して直角な燃料噴射弁により劃りれる燃
料を受けて内部に燃料リングを形成するＰ形の燃料ｉｉ
！Ｉｆ＆チャンバと、霧化器を通る空気の力れを制限オ
るオリフィスと、蒸気化された混合りを絞り弁の下漬側
の主空気通路へ戻す出口ボー１と、を設けたものである
。

而して、電子制御器による作動に応じて燃料噴射弁によ
り噴射された燃料は、比較的速い速度工溝の中に入って
、その溝の中に燃料リングを形成する。涛の中の燃料の
円運動によって燃料は構ｃ内面上に薄い膜となって広が
る。この燃料の膜はオリフィスから出る空気の流れによ
って徐々に運び出され、従来の霧化器で得られるよりも
小さな粒子に砕かれる。

又、溝の内部での燃料の滞留時間は燃料供給時間を大幅
に長びかせる。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来のｔＰ料噴射装置によると次の解決すべき課
題を視する。

〜１．溝の接縁方向に偏心して燃料噴射弁より燃料を噴
射させ、溝内に渦流を生起させて溝内面上に薄膜状の燃
料リングを形成し、この燃料リングを空気によって徐々
に運び出したことによると１ 、麺）燃料噴射弁より溝内へ噴射される燃料の噴霧角度
が変化すると、（燃料噴射弁の噴霧角度はｌＯ°〜４０
’のものが一般的である。）溝の内面上に形成される燃
料の薄膜渦茨状態が変化し、オリフィスから構内へ供給
される空気量が一定であったとしても、空気によって出
口ボートから主空気通路内へ運び出される燃料量が変化
する恐れがあり、（ｉ！膜渦流状態が変化したことによ
る）均一な燃料を供給する上で好ましくない。

（Ｕ、燃料噴射弁へ加圧された燃料を供給する燃料ポン
プの吐出圧力が変化すると、燃料噴射弁より溝内へ噴射
される燃料圧力が変化し、これによると、溝の内面上に
形成される燃料の薄ｌｌ！渦流状態が変化し、前記■と
同様の問題を有する。

■溝内へ噴射される燃料の噴射エネルギーは、構の内周
面に渦流を生起する為に使用されるもので空気通路より
供給される空気との混合に積極的に作用しない、すなわ
ち、溝の内面上に形成される燃料の膜はオリフィスから
出る空気の流れによって徐々に運び出される。従って、
溝内において燃料と空気とを積極的に微細に混合するも
のでない。

１市機関の急減速時において、絞り弁より下流側の吸気
路には極めて大なる吸気負圧が生起するもので、この吸
気負圧は出口を介して滴の内部全体に作用する。

而して、この吸気負圧は構の内周面上に形成され九Ｓ膜
状の燃料リングの燃料表面にも作用し、燃料を構の内方
向に向かって剥離させる恐れが有り、溝の出口付近にお
ける燃料の混合に乱れを生じる。すなわち溝の出口付近
の燃料の分布に濃淡が生じ均一を燃料の供給を防げる。

１５り燃料噴射弁より噴射される燃料は比較的室容積の
大なる溝内に噴射されて溝の内面上番こ燃料リングを形
成するがこの溝の内面上における燃料リングの流速は下
方に行くに従って低下し、この燃料が溝の内方へ飛散（
タレ込む）する恐れがあり滴の出口付近における燃料の
程合状態が悪化する。

（ｆ゛、燃料噴射弁より噴射される吐出燃料の噴射形状
は、燃料が拡散するフレアー形と、燃料が収束されるペ
ンシルビーム形と有る。溝内に渦流を形成する為には滴
の内面上を燃料が比較的速い速度をもって円運動するこ
とが望ましいもので、この為にはペンシルビーム形の噴
射形状を持つ燃料噴射弁が奸才しい。

フレアー形にあってはＰ判が構内に拡散して溝の内面ト
に渦流を生起しにくい。

従って、燃＃４噴射弁の噴射形状の限定を受は易い。

〜２゜特開昭５３−７２９２３号公報の第３図、第４図
に示ネれるように溝と出口との間にオリフィスを設けた
ものにあっては、空気通路より供給される空気と溝の内
面上を流れる薄膜状の燃料との置台はオリフィスより上
流側の比較的容積の大きい構内で行なわれ、吸気路への
供給時にはオリフィスにてこの混合気は再び絞られるの
で、燃料はオリフィスによって収束され燃料霧化の点よ
り好ましいものでない。

〔護摩を解決する為の手段〕

本発明になる燃料噴射装置は、前記不具合点に鑑み成さ
れたもので、ＳＰ１方式において燃料の霧化特性及び均
一性の秀れた燃料噴射装置を得ることを目的とし、前記
目的達成の為に、燃料噴射弁より噴射される燃料を絞り
弁より下流側の吸気路を介して機間へ供給する内燃機関
における燃料噴射装置において 絞り弁より下流側の吸気路内にあって、吸気路の長ず方
向軸心ＭＸ−Ｘに対して略平行で、その上流側が閉塞さ
れるとともに下流側が開口し、下流側の開口には吸気路
の下流側に向けて、その内径部分が暫次拡大する拡大傾
斜部を設けた燃料噴射路と； 燃料噴射弁より噴射される燃料を、燃料噴射路内へ噴射
供給する為に燃料噴射路内に開口する噴射弁噴射路とニ 一端が大気又は絞り弁より−Ｌ流側の吸気路内に開口し
、他端が噴射弁噴射路の燃料噴射路内への開口より上流
側の燃料噴射路内に開口する空気通路と； 少なくとも燃料噴射路の拡火炉斜部内に配置されて、拡
大傾斜部とともに燃料噴射路の長手方向軸心！Ｙ−Ｙに
沿って連続した環状間隙を形成する拡大傾斜突部を備え
たコーン部材と：を宥し、コーン部材の拡大傾斜突部の
下流側端部より吸気路の下流側に向けてその外径が１１
次縮少する縮少部を設けたものである。

〔作用〕

−１−記のように構成された燃料噴射装Ｕによると、燃
料噴射弁より噴射された燃料は、噴射弁噴射路を介して
燃料噴射路内のコーン部材に向けて噴射され、一方空気
通路より、大気又は絞り弁より上流側の吸気路内の空気
が燃料噴射路内へ流入する。

コーン部材に衝突した燃料は、速い噴射速度をもって燃
料噴射路の拡大傾斜部と、コーン部材の拡大傾斜突部と
の間に形成される環状の間隙内に分散し、この微細化さ
れた燃料は燃料噴射路の出Ｉｊに向かって流下する空気
と混合し、燃料噴射路の下流側の出口より吸気路内に向
けて噴射される。

環状の間隙を流下する燃料は、環状の間隙が比較的小容
積（小間隙）をもって形成され、燃料の流速が低下する
ことなく、しかも環状の間隙を流れる空気流速が速く、
更には、環状の間隙は下流側の開口に向かって連続して
形成されたことによって、確実なる環状の燃料フオーム
を形成でき、この環状に形成された燃料を燃料噴射路の
端部より吸気路の内側面に向けて拡大しつつ噴射するこ
とができる。

そして、特にコーン部材の拡大傾斜突部の下流側端部に
縮少部を設けたので拡大傾斜突部の下流側におけるＰ料
の巻き込みがなくなり、吸気路の内壁面に向けて均一な
Ｐ料の噴射を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明になる燃料噴射装置の一実施例を＠１図に
より説明する。

１は第１図において上方より下方に向けて吸気路Ｂが貫
通した絞り弁本体であって、吸気路Ｂにｌよ、絞り弁本
体１に回転自在に支承された絞り弁軸２に取着された絞
り弁３が配置され、この絞りヂ３によって吸気路Ｂは開
閉制御される。

４は絞り弁本体ｌの下方に配置された噴射弁本体であっ
て、この噴射弁本体４にも上方より下方に向けて吸気路
Ｂが貫通するもので、前記絞り弁本体１と噴射弁本体４
とを接続することによって、各本体１．４を貫通する吸
気路Ｂが形成される。

５はＥ　ＣＵ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ　ｔｌｎｉｔ　）　Ｅからの信号によってソレノイド
コイルに電流が流れると、ファーが吸引され、コアーと
一体と成っているニードルバルブのフランジ部がスペー
サに当たる迄吸引されて弁が全開し、燃料ポンプにて加
圧された燃料を、その先端部より噴射する公知の燃料噴
射弁である。（燃料噴射弁の内部構造の説明は省略する
。） ６は噴射弁本体４に設けられた燃料噴射路で以下の如く
構成される。すなわち、燃料噴射路６はその横断面が円
形であって、絞り弁３より下流側（１４１図において下
方で機関側）の吸気路Ｂ内にあり、燃料噴射路６の長手
方向軸心線Ｙ−Ｙは吸気路Ｂの長手方向軸心線ｘ−ｘ上
にあり、その上流側は閉塞され、下流側は開口端部６Ｂ
を介し、て吸気路Ｂ内に向かって開口する。

そして、燃料噴射路６の拡大起点Ａ（燃料噴射路６の閉
塞端部６Ａと、開口端部６Ｂとの間）より下流側の開口
端部６Ｂに向かって、その内径が管法拡大する拡大傾斜
ｓ６Ｃを設ける。拡大傾斜部６Ｃは、燃料噴射路６の長
手方向軸心線Ｙ−Ｙに沿って連続してその内径が拡大す
るもので、その傾斜は直線状であっても曲線状であって
も、ステップ状であっても良い、但し、その内径は拡大
するもので縮少（ロート状）してはならない。

第１図には直線状の拡大傾斜部６Ｃが示される。

７は燃料噴射弁５より噴射される燃料を燃料噴射路６内
へ噴射させる為の噴射弁噴射路であって、噴射弁噴射路
７の一端は燃料噴射弁５の噴口部に連なり、他端は燃料
噴射路６に開口する。この。噴射弁噴射路７の長手方向
軸心線Ｚ−Ｚは燃料噴射路６の長手方向軸心線ｙ−ｙに
向かって開口するとともに拡大起点Ａより上流側の燃料
噴射路６に開口する。（尚、燃料噴射弁５は絞り弁本体
１に配置しても良い、） ８は、一端が絞り弁３より上流側の吸気路Ｂ内に開口し
、他端が噴射弁噴射路７の燃料噴射路６への開口よりｊ
ｌ：ｆＲ，側の燃料噴射路６内に開口する空気通路であ
り、この空気通路８の一端は大気に開放させても良い、
この空気通路８の長手方向軸心線Ｐ−Ｐは燃料噴射路６
の長手方向軸心線Ｙ−Ｙに向かって開口する。

そＬ２て、燃料噴射路６内には燃料噴射路６の内径とと
もに環状の間隙を形成するコーン部材９が配置される。

このコーン部材９は、燃料噴射路６の拡大傾斜部６Ｃ内
に配置され、下流側に向かって連続した拡大部を有する
拡大傾斜突部９Ａと、拡大起点Ａより上流側の燃料噴射
路６Ｄ内に配置された円筒状部９Ｂ、拡大傾斜部ｍ９Ａ
の下流側端部９Ｃより吸気１８Ｂの下流側に向けてその
外径が管法縮少する縮少部９Ｄとによって構成されるも
ので、拡大起点Ａより上流側の燃料噴射路６Ｄと円筒状
部９Ｂ、及び拡大傾斜部６Ｃと拡大傾斜突部９Ａとによ
ってにノｊから下刃に向かって連続した環状の間隙が形
成されることになり、縮少部９Ｄは、燃料噴射路６の開
口端部６Ｂより吸気路Ｂに向けて突出する０本実施例に
おける縮少部９Ｄは半球とした。

而して、燃料噴射路６の開口端部６Ｂにあっては、環状
の間隙が下流側の吸気路Ｂに向かって開口する。尚、こ
の環状の間隙はｌ腸１前後が好ましいものであるが、こ
の数値に限定されるものでなく適宜設定される。

１０は燃料噴射路６内にコーン部材９を取着する為の締
付はビスである。１１は溶料ポンプ（図示せず）に連な
る燃料流路であって燃料噴射弁５はこの燃料流路１１よ
り燃料の供給を受ける。

次にその作用について説明する。

機関の運転時において２絞り弁３より下流側の吸気路Ｂ
内には絞り弁３にて制御された空気と、空気通路８を通
過する空気とが流れ、−実燃料噴射路６より燃料噴射弁
５にて制御された燃料が。

斐気路Ｂに向けて噴射される。

ここで、燃料噴射路６を流れる空気と燃料の挙動を見る
。空気通路８にあっては、空気通路８の一端が大気又は
絞り弁３より上流側の吸気路Ｂ内に１１１ｖｌ−ＩＬ、
他端が絞り弁３より上流側の吸気路Ｂに連なる燃料噴射
路６内に開口し、空気通路８の他端開口部８Ａの圧力が
一端開［１部８Ｂの圧力より低くなることより、空気通
路８の一端開口部８Ｂから他端開口部８Ａを介して燃料
噴射路６内に向けて空気は流れ、さらに燃料噴射路６内
に流入した空気は燃料噴射路６とコーン部材９とによっ
て形成される環状の間隙を流下し、燃料噴射路６の開口
端部６Ｂより環状の空気流をもって吸気路Ｂへ吸出され
る。

これは、燃料噴射路６の開口端部６Ｂに形成される環状
の間隙に絞り弁３より下流側の吸気路Ｂ内の負圧が作用
することによる。（尚、後述するように燃料噴射路６の
開口端部６Ｂより空気のみが吸出されることは実際ない
もので、この空気は燃料と混合されて吸気路Ｂに吸出さ
れる。説明を容易とする為空気流れのみの挙動をみた。

）一方、ＥＣＵ　　Ｅからの出力信号によって燃料噴射
弁５より噴射された燃料は、噴射弁噴射路７を介して拡
大起点Ａより上流側の燃料噴射路６Ｄ内に噴射されるに
の燃料噴射路６Ｄ内に噴射された燃料は、コーン部材９
の円筒状部９Ｂに速い速度をもって衝突するもので２燃
料はこの衝突によって細かく飛散し、円筒状！１Ａ９Ｂ
の外周全域に渡って微細に分散する。これは拡大起点Ａ
より上流側の燃料噴射路６Ｄと、コーン部材９の円筒状
部９Ｂとによって形成される環状の間隙が微少に形成さ
れて（小容積に保持される）噴射燃料の速度を低下させ
ないことによって達成される。

そして、コーン部材８の円筒状部８Ｂと拡大起点Ａより
上ｉ側の燃料噴射路６Ｄの環状の間隙内にあって速い速
度を保肴する微細に分散した燃料は４前述の加〈環状の
間隙を流れる空気とＶ合して更に微細化されてコーン部
材９の拡大傾斜突部９Ａと燃料噴射路６の拡大炉側部６
Ｃとによって形成される環状の間隙内に噴射され、この
環状の間隙内において均等に分散されつつ傾斜した環状
の間隙に沿って流下する。

これは環状の間隙が微少なることによって分散した燃料
の流速の低下を抑止できたことと、Ｒ状の間隙を開口端
部６Ｂに向かって流れる空気流に燃料を積極的に混合さ
せたことと、傾斜した環状の間隙を、燃料噴射１ｉ１８
６の奴手方向軸心線Ｙ−Ｙに沿って連続して形成して燃
料の流れ方向を一定の距離をもって規制したこと、にょ
って達成される。

そして、この空気と混合された燃料は、燃料噴射路６の
開口端部６Ｂに形成される環状の間隙より吸気路Ｂ内に
均等に分散された完全なる環状の噴霧形状をもって噴射
される。

そして、機関を構成する各気筒に対して均等なる燃料を
供給する為には、少なくとも燃料噴射装欝の吸気路内に
は対称性を有し、且つ微細で均一なる燃料を供給する必
要がある。ここで、絞り弁３が高開度に開放された機関
の高速運転時についてみると、機関の燃料消費量が多い
ことから燃料噴射弁５から燃料噴射路６に向かって噴射
される燃料渣量Ｊよ多いものである。この多量の燃料が
、燃料噴射路６とコーン部材９とによって形成される微
少なる環状の間隙内に噴射されると、この間隙を流れる
空気と混合５れた燃料の速度は充分に高められ、環状の
間隙内において微細にして均一に分散された燃料は環状
の間隙にならって対称性を有する完全な環状の噴射形状
をもって吸気路Ｂ内に噴射される。

一方、絞り弁３が低中開度に開放された機関の低、中速
運転時についてみると、機関の燃料消費量は高速運転時
に比較して少量となり、燃料噴射弁５よりＰ祠噴射路６
内に噴射される燃料量はナシとなる。しかしながら、絞
り弁３の低、中開度時において、絞り弁３の」二流側の
吸気路Ｂと下流側の吸気路Ｂとの圧力差は、絞り弁３が
比較的閉塞された状態にあることから大となるもので、
これによると、空気通路８を介して燃料噴射路６を流下
する空気渣速は充分速められる。

而して、燃料噴射路６（環状の間隙）を流れる燃料筐量
が少なるものの燃料噴射路（環状の間隙）を流れる空気
流速が速いことから、燃料が環状の間隙の壁面に付着し
たりすることがなく、燃料と空気どの混合が良好に行な
われ、環状の間隙内において微細にして均一に分散され
た燃料は環状の間隙にならって対称性を看する完全な環
状の噴射形状をもって吸気路Ｂ内に噴射される。

ここで注目すべきことは、コーン部材９の拡大傾斜突部
９Ａの下流側端部９Ｃより吸気路Ｂの下流側に向けて縮
少部９Ｄｔ−設けたことで、これによると、燃料噴射路
６の開口端部６Ｂより噴射された環状の燃料が吸気路Ｂ
内のコーン部材９の中心部に向かって巻き込まれること
がない、これは縮少部９Ｄによって積極的にコーン部材
９の中心に向かう空気の乱れを抑止できたからである。

このように、吸気路Ｂ内に噴射された環状の燃料は、吸
気路Ｂ内を流れる空気と均一にして且つ良好に程合され
る。これは、燃料噴射路６の開口端部６Ｂより噴射され
る燃料が、前述の通り完全なる環状の噴霧形状をなすと
ともにコーン部材９の下流側端部９Ｃの中心に向けて巻
き込まれることがなく開口端部６Ｂより拡大して吸気路
Ｂの内壁に向かって噴射されることによる。すなわち、
吸気路Ｂ内を流れる空気流速の最も速い部分は吸気路Ｂ
の内壁に比較的近い部分であり、燃料噴射路６の開口端
部６Ｂより噴射される燃料がこの流速の速い空気流に向
かって均一にして環状の燃料が噴射され、吸気路Ｂを淀
れる空気に燃料が良く混合されるからである。

而して、吸気路Ｂ内に対称性を有する均一なる燃料を噴
射できたことによって、機関の各気筒に連なる各吸気管
に均一なる燃料を供給することができ機関の出力向上、
回転の安定等蓋しい機関性能の向上を達成できたもので
ある。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明に成る燃料噴射装とによると次
の如き格別なる効果を奏する。

燃料噴射弁より噴射される燃料を絞り弁より下流側の吸
気路を介して機関へ供給する内燃機関における燃料噴射
装置において、 絞り弁より下流側の吸気路内にあって、吸気路の長手方
向軸心ａＸ−Ｘに対して略平行で、その上流側が閉塞さ
れるとともに下流側が開口し、下流側の開口には吸気路
の下流側に向けて、その内杼部分が管状拡大する拡大傾
斜部を設けた燃料噴射路と； 燃料噴射弁より噴射される燃料を、燃料噴射路内へ噴射
供給する為に燃料噴射路内に開口する噴射弁噴射路とニ 一端が大気又は絞り弁より上流側の吸気路内に開口し、
他端が噴射弁噴射路の燃料噴射路内への開口より上流側
の燃料噴射路内に開口する空気通路と： 少なくとも燃料噴射路の拡大傾斜部内に配置されて、拡
大傾１１４Ｍとともに燃料噴射路の長手方向軸心線Ｙ−
Ｙに沿って連続した環状間隙を形成する拡大傾斜突部を
備えたコーン部材と：を有し、コーン部材の拡大傾斜突
部の下流側端部より吸気路の下流側に向けてその外径が
管法縮少する縮少部を設けたので、燃料噴射路の開口端
部より９気路内に噴射される燃料は、燃料噴射路とコー
ン部材とによって形成される間隙によって燃料噴射弁よ
り噴射される燃料の波速が低下することなくコーン部材
に直接的に衝突させて環状の間隙内に微細に分散でき、
しかも間隙を流れる空気と積極的に混合させることがで
き、更には連続的に形成される環状の間隙によって強制
的に燃料を環状としたので、絞り弁の低開度から高開度
に至る迄。

均一で且つ微細な完全なる環状の燃料を吸気路の内壁に
向けて噴射供給できたものである。

しかも、吸気路内に噴射された燃料はコーン部材の下流
側端部の内方へ＠き込まれることがないので環状の燃料
を確実に空気流速のもっとも速い吸気路の内壁近傍に向
けて噴射することができ、微細にして且つ均一な燃料を
吸気路内に供給できるものである。

而して、特にＳＰＩ方式の燃料噴射装置における機関の
出力向上、回転の安定性向上に極めて大なる効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる燃料噴射装置の一実施例を示す要
部縦断面図である。 １　、、、、絞り弁本体　　　　３．１．絞り弁４　、
、、、噴射弁本体　　　　５．、、、燃料噴射弁６　、
、、、燃料噴射路　　　　６Ｂ−、、、開口端部　Ｃ ６Ｄ ７　、。 　Ａ 　Ｃ Ａ　、。 １１１．拡大傾斜部 ９．拡大起点Ａより上流側の燃料噴射路、噴射弁噴射路
　　　８　、、、、空気通路コーン部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料噴射弁より噴射される燃料を絞り弁より下流側の吸
   気路を介して機関へ供給する内燃機関における燃料噴射
   装置において、 絞り弁より下流側の吸気路内にあって、吸気路の長手方
   向軸心線Ｘ−Ｘに対して略平行で、その上流側が閉塞さ
   れるとともに下流側が開口し、下流側の開口には吸気路
   の下流側に向けて、その内径部分が暫次拡大する拡大傾
   斜部を設けた燃料噴射路と； 燃料噴射弁より噴射される燃料を、燃料噴射路内へ噴射
   供給する為に燃料噴射路内に開口する噴射弁噴射路と； 一端が大気又は絞り弁より上流側の吸気路内に開口し、
   他端が噴射弁噴射路の燃料噴射路内への開口より上流側
   の燃料噴射路内に開口する空気通路と； 少なくとも燃料噴射路の拡大傾斜部内に配置されて、拡
   大傾斜部とともに燃料噴射路の長手方向軸心線Ｙ−Ｙに
   沿って連続した環状間隙を形成する拡大傾斜突部を備え
   たコーン部材と；を有し、コーン部材の拡大傾斜突部の
   下流側端部より吸気路の下流側に向けてその外径が暫次
   縮少する縮少部を設けてなる燃料噴射装置。