JPH05195915A - 内燃機関のエアアシスト式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】独立噴射式のエアアシスト燃料噴射弁を備え、
エアアシスト通路の上流を、自気筒が吸気行程時に排気
行程中である他気筒の排気ポートに接続した内燃機関の
エアアシスト式燃料噴射装置において、排気ガスにより
燃料噴射弁が過加熱されるのを防止する。 【構成】独立噴射式のエアアシスト式燃料噴射弁４１乃
至４４を備え、各エアアシスト通路１１乃至１４の上流
をある気筒＃１が吸気行程時に排気行程となる気筒＃２
の排気通路６２に連通させるとともに、排気弁の開閉に
連動して前期エアアシスト通路をエアアシスト時以外は
閉塞する排気弁連動開閉手段かまたは前期エアアシスト
通路に排気脈動を受けた時にのみ開弁する脈圧感応弁９
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に排気ガスをアシス
トエアとして供給される燃料噴射弁を各吸気通路に設け
た内燃機関のエアアシスト式燃料噴射装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】各気筒の吸気行程中に燃料を噴射する燃
料噴射弁を吸気通路に設け、前記燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料に指向させて排気ガスを噴射するためのエアア
シスト通路の上流開口端を、そのエアアシスト通路の下
流開口端に対応する気筒が吸気行程中である時に排気行
程となる他の気筒の排気通路に設けることで、排気行程
時の気筒の排気ガスブローダウン圧と吸気負圧を利用し
て排気ガスによるエアアシストを行う技術が実開平３−
１２６２号公報により既に知られている。

【０００３】この従来技術は、高温の排気ガスをアシス
トエアとして供給することによって燃料の微粒化が促進
されることで燃焼を改善し、同時に排気ガス再循環を行
い排気浄化も可能とするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のエア
アシストに式燃料噴射装置では、各エアアシスト通路の
上流開口端は各所定気筒の排気通路に設けられているた
め、次の現象が起こる。つまり、排気通路は排気マニホ
ルドにて集合されているので、１つのエアアシスト通路
の上流開口端が設けられる排気通路は、その排気通路が
対応する気筒が排気行程以外でも、その他の気筒の排気
ブローダウン圧の影響を受け（ただし他の気筒からの排
気ブローダウン圧は、前述の気筒からのそれよりも低
い）、高温にさらされることになる。

【０００５】すると、上流開口端からエアアシスト通路
を通じて燃料噴射弁も高温の影響を受け、燃料噴射弁の
耐久性が悪化したり、高温による熱変形により燃料を正
確に計量できなくなるという問題が生じる。また、排気
ガス中のデポジットがエアアシスト通路内等にも付着し
てエアアシスト通路の通路面積を減少させ、エアアシス
ト量の低下を来すという問題もおこる。

【０００６】また、エアアシストすべきタイミングとな
った時に電磁ソレノイド等によって開弁される電磁弁を
エアアシスト通路に設けることも考えられるが、排気ガ
スを通過させるエアアシスト通路は高温にさらされるの
で電磁弁の耐久性、信頼性を高くせねばならない。

【０００７】またクランクシャフトによって駆動される
カムを設け、そのカムによってエアアシスト通路を開閉
させる弁を導入しようとすれば、その機構が複雑とな
る。

【０００８】そこで本発明は、排気ガスアシストを行う
エアアシスト式燃料噴射装置において、エアアシスト通
路をエアアシスト時以外は閉塞することのできる装置を
簡単な構造でしかも信頼性の高いものとすることを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明における第１の態様は、各気筒に対応する吸
気通路それぞれに設けられ、すくなくとも各気筒の吸気
行程を含む期間中に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記
燃料噴射弁から噴射される燃料に指向させてエアを噴射
させるべく下流開口端が配設され、且つ前記下流開口端
に対応する気筒が吸気行程中である時に排気行程となる
気筒の排気通路に上流開口端が配設されたエアアシスト
通路を備える内燃機関のエアアシスト式燃料噴射装置に
おいて、前記エアアシスト通路を前記排気通路に対応す
る排気弁の開弁に伴って開かせ、前記排気弁の閉弁に伴
って閉ざす排気弁連動開閉手段を設けることを特徴とし
ている。

【００１０】更に本発明における第２の態様では、前述
の第１の態様における排気弁連動開閉手段に代えて、前
記排気通路からの脈動圧をうけると開弁される脈圧感応
弁を前記エアアシスト通路に設けることを特徴としてい
る。

【００１１】

【作用】上記した第１の態様によれば、エアアシスト通
路は、その上流開口端を設けた排気通路に対応する排気
弁の開閉に応じて連通・閉塞されるので、前記排気弁の
閉時には、他の気筒から排気ブローダウン圧の影響が前
記排気通路に及んでも、エアアシスト通路内にはその影
響は及ばない。

【００１２】更に上記した第２の態様によれば、エアア
シスト通路は、その上流開口端を設けた気筒の排気弁が
開弁され、その気筒からの排気脈動が脈圧感応弁に達し
た時に連通状態とされるのみでそれ以外は閉塞されるの
で、他の気筒から排気ブローダウン圧の影響が前記排気
通路に及んでも、エアアシスト通路内にはその影響が及
ばなくなる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の請求項１に基づく第１実施
例の外観の上方視図である。１は４サイクル内燃機関の
シリンダヘッド、＃１乃至＃４は各気筒、２０は吸気マ
ニホルド、２１乃至２４は各吸気通路、４は各気筒＃１
乃至＃４に設けられる点火栓（図示せず）を、後述の点
火順序に従って点火させるためのデストリビュータ、４
１乃至４４はそれらの吸気通路２１乃至２４に設けられ
た燃料噴射弁、４５はクランク角センサ、５は吸気絞り
弁、６０は排気マニホルド、６１乃至６４は各排気通路
を表す。１１乃至１４はエアアシスト通路である。

【００１４】第１気筒＃１の燃料噴射弁４１のエアアシ
スト通路１１の上流端１１ｂは第２気筒＃２の排気通路
６２に通じる通路挿入部６２Ｕに接続され、エアアシス
ト通路１２の上流端１２ｂは排気通路６４に通じる通路
挿入部６４Ｕに接続され、エアアシスト通路１３の上流
端１３ｂは排気通路６１に通じる通路挿入部６１Ｕに接
続され、エアアシスト通路１４の上流端１４ｂは排気通
路６３に通じる通路挿入部６３Ｕに接続されている。

【００１５】エアアシスト通路１１乃至１４と燃料噴射
弁４１乃至４４の接続の様子は、図２に示すように、吸
気通路２１の燃料噴射弁取り付け部２１ａに挿入された
燃料噴射弁の先端ノズル４１ａから噴射される燃料Ｆを
指向してエアアシスト通路１１の下流端１１ａが設置さ
れている。なお、エアアシスト通路の下流端１１ａは燃
料噴射弁４１内の燃料通路（図示せず）に接続されてい
てもよい。

【００１６】各気筒＃１乃至＃４における点火順序は、
本実施例では＃１→＃２→＃４→＃３となっている。こ
の点火順序をとるため、各気筒＃１乃至＃４の吸気、圧
縮、爆発、排気の４行程の様子及び燃料噴射弁４１乃至
４４からの燃料噴射タイミング更に排気通路６１乃至６
４内部の排気圧力波形を示すと図３のようになる。図３
には同時に点火時期も示されている。

【００１７】それによると、点火栓による点火は各気筒
の圧縮行程の後期に行われ、燃料噴射弁４１乃至４４に
よって行われる燃料噴射は吸気行程の前期になされてい
る。なお、燃料が噴射される時期は、クランク角センサ
４５からのクランク角信号を受けて、ＥＣＵ１００によ
って算出される。

【００１８】エアアシスト通路１１乃至１４を前述のよ
うに接続しているのは、例えば、第１気筒が排気行程の
時に吸気行程となる気筒は第３気筒であるため、第３気
筒の燃料噴射弁４３から燃料噴射される時に第１気筒の
排気ブローダウン圧によって加圧された排気ガスをアシ
ストエアとして噴射燃料に供給することで、高圧のアシ
ストエアによる燃料の微粒化が最も期待できるからであ
る。吸気行程の前期に燃料を噴射しているのも、排気弁
が爆発行程の後期にて開弁されるため排気ブローダウン
圧のピークが第１気筒＃１での爆発行程終了時点の近傍
にくるので、そのピーク圧で以てエアアシストさせるこ
とを狙っているためである。なお、排気弁は排気行程終
了後、吸気行程の開始直後には閉弁される。

【００１９】図４に第１気筒＃１の縦断面図をしめす。
７は吸気弁、８は排気弁及び２は吸気ポート、６は排気
ポート、３は燃焼室である。第３気筒＃３の燃料噴射弁
４３へ通じるエアアシスト通路１３の上流端１３ｂは、
通路挿入部６１Ｕから排気ポート６へ貫通する貫通孔に
連通され，更に貫通孔には補助管１３ｃが接続されてい
る。補助管１３ｃの開口端は閉時における排気弁８の傘
部に当接され、排気弁の開時には補助管１３ｃが貫通孔
を介してエアアシスト通路１３と連通されるようになっ
ている。他の気筒＃２乃至＃４についても同様に、エア
アシスト通路１１、１２、１４の上流端がそれぞれの排
気ポートに通じる各貫通孔を介して各補助管に連通さ
れ、各補助管の開口端は閉時の排気弁傘部に当接される
ようになっている。

【００２０】上述の請求項１に基づく第１実施例による
作用を説明する。

【００２１】燃料噴射弁４１乃至４４が燃料噴射を実行
する吸気行程において排気行程となる他の気筒の排気ガ
スをアシストエアとして噴射燃料に供給される。その様
子は図３における矢印ＡＡにて示される。

【００２２】排気弁８は排気行程の開始下死点前に開弁
されるとともに排気行程の終了上死点後（吸気行程開始
直後）に閉弁されるが、エアアシスト通路１１乃至１４
の上流端１１ｃ乃至１４ｃを、閉時の排気弁傘部に当接
させているので、エアアシスト通路１１乃至１４は、排
気弁８が開弁されている時に連通されるのみで、排気弁
８の閉時には閉塞される。従って、第１気筒＃１につい
ていえば、他の気筒＃２乃至＃４の排気ブローダウン圧
が排気マニホルド６０を介して第１気筒＃１に伝わって
も、第１気筒＃１の排気弁８が閉弁されエアアシスト通
路１３を閉塞していれば、エアアシスト通路１３を介し
て第３気筒の燃料噴射弁４３に高温の排気ガスが影響す
ることがなく、またエアアシスト通路１３内に排気中の
デポジット等が付着する量も最小限で済む。

【００２３】なお、補助管１３ｃの排気弁８側当接部に
緩衝部材を設けて排気弁８の閉時に補助管１３ｃにかか
る衝撃を和らげるようにしてもよい。

【００２４】また、この第１実施例における補助管が請
求項１の排気弁連動開閉手段に相当するものである。

【００２５】続いて請求項１に基づく第２実施例を図５
及び図６によって説明する。なお、第２実施例で図１及
び図４と同一構成のものは、図１及び図４で用いた番号
を付してその説明を省略する。

【００２６】図６は図５の排気弁８のＸ方向視図であ
る。この実施例は、吸気弁８の軸部８１に軸方向に伸び
る溝８３を設け、しかも溝８３の上方には拡大溝部８４
を設けている。一方、弁軸８１をガイドする弁軸ガイド
８２には、径方向に貫通させた貫通孔８５を設け、エア
アシスト通路１３の上流端１３ｂを貫通孔８５に接続さ
せる。更に、貫通孔８５は排気弁８の摺動によっても溝
８３にはオーバーラップしないように、且つ拡大溝部８
４とは排気弁８が閉時の位置なる時のすぐ下側位置にく
るように取り付けられている。そして、溝８３の下端
は、少なくとも排気弁８の開時期には排気ポート６内に
現れるようになっている。そして、排気弁８は図示しな
い位置決め部材によって周方向に回転しないようになっ
ている。

【００２７】この構成によって、排気弁８の開時には、
拡大溝部８４が弁軸ガイド８２に設けた貫通孔８５とオ
ーバーラップし、しかもこの時は溝８２の下端が排気ポ
ート６内に現れるので、排気ガス流は溝８３から拡大溝
部８４を経て貫通孔８５に流れ、更にエアアシスト通路
の上流端１３ｂを経て燃料噴射弁４３から噴射される燃
料に排気ガスによるエアアシストが可能となっている。
そして、排気弁８の閉時には、拡大溝部８４と貫通孔８
５の連通がなされず、排気ガスがエアアシスト通路１３
内を流れることはない。従って、この第２実施例でも第
１実施例と同様の効果が得られる。

【００２８】この第２実施例の変形例を図７に示す。エ
アアシスト通路１３の上流端１３ｂは弁軸ガイド８２に
設けた環状空間８６に接続される。環状空間８６は、排
気弁８の開時に弁軸８１に軸方向に延びるように設けら
れた溝８８の上端に連通されるようになっている。この
場合は、排気弁８は周方向に回転してもよい。

【００２９】続いて請求項２による第３実施例を図８、
図９によって説明する。図９は、図８における第１気筒
＃１の縦断面図である。各エアアシスト通路１１乃至１
４には脈圧感応弁９が設けられている。この実施例で
は、エアアシスト通路１１、１２、１３、１４の上流端
は、それぞれ通路挿入部６２Ｕ、６４Ｕ、６１Ｕ、６３
Ｕを介して排気通路６２、６４、６１、６３の上壁に開
口されている。なお、第３実施例で図１及び図４と同一
構成のものは、図１及び図４で用いた番号を付してその
説明を省略する。

【００３０】脈圧感応弁９の詳細構造を図１０に示す
と、下側ハウジング９１と上側ハウジング９９の間には
ダイヤフラム９３が配設され、圧力室９２と圧力調整室
９５がダイヤフラム９３によって区画されている。圧力
室９２にはエアアシスト通路１１の下流側通路１１Ａと
上流側通路１１Ｂが接続されている。

【００３１】ダイヤフラム９３には、エアアシスト通路
１１の下流側通路１１Ａへの開口部９８を塞ぐ弁体９７
が取り付けられている。そして、圧力調整室９５側に
は、一端を上側ハウジング９９に、他端をダイヤフラム
９３にそれぞれ当接された弾性バネ９６が圧縮配置さ
れ、弾性バネ９６の弾性力で以て弁体９７を開口部９８
側に付勢している。更に、ダイヤフラム９３には小孔９
４が設けられ、圧力室９２と圧力調整室９５とを僅かな
がら連通状態にしている。

【００３２】以上の構成の脈圧感応弁９を各エアアシス
ト通路１１乃至１４に設けることにより、第３実施例の
作用を説明する。燃料噴射弁４１乃至４４が燃料噴射を
実行する吸気行程において排気行程となる他の気筒から
の排気脈動がエアアシスト通路の上流端よりエアアシス
ト通路内を伝播してくる。

【００３３】脈動圧が圧力室９２に到達し、圧力室９２
内の圧力が増大し、ダイヤフラム９３のうける圧力が弾
性バネ９６の付勢力に勝ると弁体９７は開口部９８を開
き、圧力室９２内の圧力が下がった時点で弾性バネ９６
によって再び開口部９８が弁体９７にて閉塞される。こ
こで、弁体９７が開き始めるのをエアアシスト時期と合
致するように弾性バネ９６の弾性力を選択すればよい。

【００３４】更に小孔９４を設けているので、機関高負
荷高回転状態が長く続き排気圧の平均レベルが著しく上
昇し、圧力室９２内の圧力が高まって、弁体９７が開き
放しになることはない。つまり、圧力室９２内の高圧は
小孔９４を介して圧力調整室９５内に伝達するので、圧
力室９２と圧力調整室９５との内圧の差が小さくなれば
弁体９７は閉弁される。従って、常に排気圧の平均レベ
ルより突出した脈動圧が圧力室９２に達した時にのみ弁
体９７が開口部９８を開くことができる。

【００３５】第３実施例にて説明した脈圧感応弁９の以
外にも、排気脈動による圧力を受けてエアアシスト通路
を連通させ、脈動圧が弱まった時にエアアシスト通路を
閉塞させるような脈圧感応弁をもつものは全て本発明の
範中に含まれる。

【００３６】

【発明の効果】本発明により、吸気行程において燃料噴
射を行う気筒独立式の燃料噴射弁から噴射される燃料
に、その気筒が吸気行程の時に排気行程となる気筒の排
気通路から排気ガスをアシストエアとして供給するもの
において、エアアシスト通路は必要最小限の時にしか連
通されないので、排気ガスによる燃料噴射弁の過加熱
や、エアアシスト通路内にデポジットが付着するのを防
止できる。

【００３７】しかも、複雑な制御機構も不要であるの
で、信頼性、耐久性も優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の外観上方視図。

【図２】各実施例における燃料噴射弁とエアアシスト通
路下流端との関係を示す図。

【図３】排気圧力波と噴射タイミングのタイミング図。

【図４】第１実施例の縦断面図。

【図５】第２実施例の縦断面図。

【図６】第２実施例の吸気弁軸拡大図。

【図７】第２実施例の変形例。

【図８】第３実施例の外観上方視図。

【図９】第３実施例の縦断面図。

【図１０】第３実施例の脈圧感応弁の構成図。

【符号の説明】

８・・・・・・・・排気弁 ９・・・・・・・・脈圧感応弁 １１〜１４・・・・エアアシスト通路 １３Ｃ・・・・・・補助管 ２１〜２４・・・・吸気通路 ４１〜４４・・・・燃料噴射弁 ６１〜６４・・・・排気通路 ８３・・・・・・・溝 ８４・・・・・・・拡大溝部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒に対応する吸気通路それぞれに設け
   られ、すくなくとも各気筒の吸気行程を含む期間中に燃
   料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射さ
   れる燃料に指向させてエアを噴射させるべく下流開口端
   が配設され、且つ前記下流開口端に対応する気筒が吸気
   行程中である時に排気行程となる気筒の排気通路に上流
   開口端が配設されたエアアシスト通路と、前記エアアシ
   スト通路を前記排気通路に対応する排気弁の開弁に伴っ
   て開かせ、前記排気弁の閉弁に伴って閉ざす排気弁連動
   開閉手段とを備えることを特徴とする内燃機関のエアア
   シスト式燃料噴射装置。
2. 【請求項２】請求項１の内燃機関のエアアシスト式燃料
   噴射装置における排気弁連動開閉手段に代えて、前記エ
   アアシスト通路に配設され、排気通路からの脈動圧をう
   けると開弁される脈圧感応弁を備える内燃機関のエアア
   シスト式燃料噴射装置。