JPH05321793A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空気制御弁と燃料噴射弁を一体化し、設置スペ
ースを小さくし、組み付け手間が省け、小形でコンパク
ト化が可能となる燃料噴射装置を提供する。 【構成】燃料噴射弁のノズルボディ３に円筒形の空気供
給ボディ３０を付設し、この空気供給ボディに空気供給
通路３３を設けるとともに噴射燃料に向けて空気を噴射
する空気噴射孔３４を設け、かつばね部材５０により付
勢されて上記空気噴射孔を閉止する空気制御用弁体４１
を装着し、さらに上記空気供給ボディにはこの弁体を作
動させる電磁アクチュエータ４５を設けたことを特徴と
する。 【作用】空気制御弁を燃料噴射弁のノズルボディに装着
したので、空気制御弁と燃料噴射弁とが一体化し、外部
で予め組み立てることができ、取扱いが容易になり、組
み付けも簡単になり、かつ小形、コンパクト化が可能に
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に燃料を供給
する燃料噴射装置に係わり、特に燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料に空気を吹き付けて燃料を微細化するようにし
た燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射式の内燃機関においては、各気
筒に連なる吸気通路にそれぞれ燃料噴射弁を設置し、こ
れら燃料噴射弁により各気筒毎に燃料を供給するように
なっている。各気筒に燃料を供給する場合、気化器によ
る燃料調量方式に比べて燃料噴射弁による調量方式の方
が空燃比を高精度に制御することができ、よって燃費の
向上および排ガス中の有害成分を低減できるなどの利点
があることは知られている。

【０００３】ところで、一般に燃料噴射式エンジンの燃
焼効率は、空燃比と、燃料油粒の大きさとの影響を受
け、燃焼効率を高くするには燃料噴射弁から噴射された
燃料の粒を小さくし、つまり微細化して噴霧状態で供給
することが有効である。燃料油の粒を小さくすると、速
やかに着火し、短時間に燃焼が終えるから燃焼効率が高
くなるものである。

【０００４】燃料噴射弁から噴射される燃料を微細化す
るためには、噴射圧力を高くしたり、噴射孔の形状、
数、向きを工夫したり、噴射速度を早くするなど、種々
の手段が考えられているが、最近において、例えば実開
昭５９−１７２２６７号などに示されている通り、燃料
噴射弁から噴射された燃料に空気を吹き付けるように
し、この空気を燃料に衝突させて空気の運動エネルギー
にて燃料油の粒を粉砕し、微細化する技術が提案されて
いる。上記実開昭５９−１７２２６７号の場合、燃料噴
射弁のノズルボディにアダプタを設け、このアダプタに
空気噴射孔を形成し、この空気噴射孔は上記ノズルボデ
ィの燃料噴射孔から噴射される燃料に向けて加圧空気を
吹き付けるように形成してあり、この噴射空気を燃料に
衝突させて燃料を微細化（霧化）するようになってい
る。しかし、上記公報の空気噴射式の燃料噴射装置にお
いては、空気噴射孔から常時空気が噴射され放しとな
り、このような場合は気筒に供給される空気量が過剰に
なるためアイドル回転数が異常に上がってしまい、燃費
が悪化する。

【０００５】このため、特公昭５７−５４６２４号公報
に示されるように、空気の吹き付けは燃料を噴射する時
だけに規制し、他の期間は空気の供給を停止する技術が
提案されている。このものは、スロットル弁の上流側に
位置して開口された空気供給通路の途中に空気制御弁を
設け、この空気制御弁を燃料噴射弁の作動と同期して開
閉作動させることにより燃料を噴射する時のみに加圧空
気を供給するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の空気供給構造は、空気制御弁が燃料噴射弁と離れた
箇所に設置されており、このため格別な設置スペースが
必要となるから全体が大形化したり、エンジンへの組み
付けが困難になり、かつ組み付け作業も燃料噴射弁と分
離独立しているため手間を要するなどの不具合がある。

【０００７】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、空気制御弁を燃料
噴射弁と一体化し、設置スペースが小さくてすみ、組み
付け手間も省け、小形でコンパクト化が可能となる内燃
機関の燃料噴射装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、内燃機関に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁
のノズルボディに、このノズルボディに形成した燃料噴
射孔から噴射される燃料を取り巻くようにした円筒形の
空気供給ボディを付設し、この空気供給ボディに、空気
供給源に接続された空気供給通路を設けるとともに、こ
の空気供給通路に連通し上記燃料噴射孔から噴射される
燃料に向けて加圧空気を噴射する空気噴射孔を設け、か
つばね部材により付勢されて上記空気噴射孔を開閉可能
に閉止する空気制御用弁体を装着し、さらに上記空気供
給ボディにはこの弁体を電磁力により作動させる電磁ア
クチュエータを設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の構成によれば、電磁アクチュエータに
通電すると電磁力により弁体が作動されて空気噴射孔を
開き、このため燃料噴射孔から噴射された燃料に空気を
吹き付けることができ、この空気の衝突により燃料粒を
微細化することができる。しかも、上記空気供給制御弁
は燃料噴射弁のノズルボディに装着したので、空気制御
弁と燃料噴射弁とが一体化したユニット構造となり、設
置スペースが小さくてすみ、各気筒に対応して燃料噴射
弁を設置することができ、排ガス浄化に有利な独立噴射
方式に適用可能となり、かつ組み付けも容易に行え、取
扱いが便利になる。

【００１０】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。

【００１１】図はトップフィード型電磁式燃料噴射弁を
示し、１は弁本体である。弁本体１はノズルボディ２と
ハウジング３とを連結して構成されている。ノズルボデ
ィ２の先端部には燃料噴射孔４と、この燃料噴射孔４に
連続する円錐形の弁座部５が形成され、かつ内部には弁
座部５に連なる摺動孔６が形成されている。摺動孔６内
にはニードル弁７が摺動自在に嵌合されており、このニ
ードル弁７の一端には上記弁座部５に接離自在に当接す
る円錐形の当接部８が形成されている。この当接部８が
弁座部５から離れた場合に燃料噴射孔４が開かれてエン
ジンの吸気通路へ燃料を噴射し、また当接部９が弁座部
５に当接した場合には燃料噴射孔４を閉止して燃料の噴
射を停止する。

【００１２】上記ハウジング３は磁性金属により構成さ
れており、このハウジング３内には、上記ニードル弁７
を駆動して前記燃料噴射孔４を開閉するための電磁アク
チュエータ１０が装備されている。電磁アクチュエータ
１０は、上記ニードル弁７の頭部１１に連結された可動
コア１２と、上記ハウジング３に固定された固定コア１
３と、この固定コア１３の回りにボビン１４を介して巻
装された電磁コイル１５とを備えている。上記可動コア
１２と固定コア１３との間には、可動コア１２を上記ニ
ードル弁７の閉弁方向に向けて押圧する復帰用コイルば
ね１６が介挿されている。電磁コイル１５に電流を供給
すると電磁力が発生し、この電磁力によって可動コア１
２が復帰用コイルばね１６の付勢力に抗して固定コア１
３に向けて吸引される。これによりニードル弁７がリフ
トされ、当接部８が弁座部５から離れて燃料噴射孔４を
開く。また、電磁コイル１５への通電を停止すると、可
動コア１２は復帰用コイルばね１６の力を受けて固定コ
ア１３から離れる方向に移動し、これによりニードル弁
７が復帰し、当接部８が弁座部５に着座して燃料噴射孔
４を閉じる。

【００１３】固定コア１３には燃料導管接続部１７が一
体に延設されており、この燃料導管接続部１７内には燃
料フィルタ１８が取付けられている。燃料導管接続部１
７は、図示しない燃料供給ポンプに接続されている。ま
た、燃料導管接続部１７から固定コア部１３の内部に亙
って、復帰用コイルばね１６の付勢力を調節するための
アジャストパイプ１９が螺挿入されている。

【００１４】前記電磁アクチュエータ１０のボビン１４
には受電ピン２０が取り付けられており、この受電ピン
２０の基端は電磁コイル１５に接続されている。この受
電ピン２０の先端は合成樹脂などの電気絶縁体からなる
電気コネクタ部２１内に臨まされており、この電気コネ
クタ部２１により包囲されている。上記受電ピン２０に
図示しない電源から電流を流すと、上記した通り、電磁
コイル１５に電流が供給され、この電磁コイル１５に電
磁力が発生して可動コア１２を復帰用コイルばね１６の
付勢力に抗して吸引し、これによりニードル弁７を上昇
させ、燃料噴射孔４を開くものである。

【００１５】上記構成の電磁式燃料噴射弁におけるノズ
ルボディ２には、非磁性体からなる空気供給ボディ３０
が取着されている。空気供給ボディ３０は、アダプタ３
１とケーシング３２とで形成されており、これらアダプ
タ３１とケーシング３２との間で空気供給通路３３を構
成している。さらに詳しく説明すると、上記アダプタ３
１は合成樹脂からなる円筒形をなしており、上記ノズル
ボディ２の外周面に嵌合され、接着剤などによりノズル
ボディ２に固定されている。このアダプタ３１は、上記
ノズルボディ２の端面に形成された燃料噴射孔４から噴
射される燃料を取り囲む混合通路５５を有し、この混合
通路５５に面する壁面には上記噴射された燃料に向けて
加圧空気を吹き付けるための空気噴射孔３４…が、周方
向に間隔を存して複数個形成されている。また、上記ケ
ーシング３２も合成樹脂により形成され、上記アダプタ
３１を取り囲んでいるとともにアダプタ３１に対して超
音波溶着などの手段で気密に接合されており、このアダ
プタ３１との間に上記空気供給通路３３を構成してい
る。空気供給通路３３は円筒形空間をなしており、一端
部は上記空気噴射孔３４…に連通しているとともに、他
端部はこのケーング３２に一体に形成した空気導入口３
５に通じている。なお、空気導入口３５には、上記空気
供給通路３３に加圧空気を供給するための空気供給パイ
プ３６が接続されている。

【００１６】上記空気噴射孔３４は電磁作動式の空気制
御弁４０により開閉されるようになっており、この空気
制御弁４０は上記空気供給ボディ３０内に組み込まれて
いる。空気制御弁４０について説明すると、上記円筒形
空間をなした空気供給通路３３には円筒形の弁体４１が
収容されており、この円筒形弁体４１は軟磁性体からな
り、アダプタ３１の外周面に沿って軸方向に摺動可能に
嵌合されている。この磁性体からなる円筒形弁体４１は
アーマチュアとなっており、磁力により軸方向に作動さ
れる。この円筒形弁体４１を作動する電磁アクチュエー
タ４５は、以下のように構成されている。つまり、前記
弁本体１を構成したハウジング３の先端部３ａが固定コ
アとなっているとともに、このハウジング先端部３ａ
と、ケーシング３２内に嵌合された磁性金属からなるヨ
ーク４６および４７と間に磁気回路が構成されるように
なっており、これらハウジング先端部３ａおよびヨーク
４６、４７で囲まれた空間に、ボビン４８に巻装された
電磁コイル４９を配置してある。したがって、電磁コイ
ル４９に通電すると上記ハウジング先端部３ａおよびヨ
ーク４６、４７の磁気回路に磁束が発生し、この磁力に
より上記アーマチュアに相当する円筒形弁体４１が引か
れて作動する。ヨーク４６と円筒形弁体４１の間には復
帰用コイルばね５０が設置されており、上記電磁コイル
４９への通電を停止すると円筒形弁体４１は復帰用コイ
ルばね５０の力を受けて押し下げられるようになってい
る。

【００１７】そして、上記樹脂製のケーシング３２には
電気コネクタ部５１が形成されており、このコネクタ部
５１には受電ピン５２が取り付けられている。この受電
ピン５２は電磁コイル４９に接続されている。この受電
ピン５２に図示しない電源から電流を流すと、電磁コイ
ル４９に電流が供給されるので、磁気回路に磁力が発生
し、円筒形弁体４１が復帰用コイルばね５０の付勢力に
抗して作動する。これにより空気噴射孔３４…が開かれ
る。なお、５３は円筒形弁体４１が当接して気密性を保
つためのゴム等からなるシート部材である。

【００１８】このような構成による実施例の作用を説明
する。図示しない電子制御回路から電磁コイル１５へ電
流を供給すると、電磁コイル１５に電磁力が発生し、こ
の電磁力によって可動コア１２が固定コア１３に向けて
吸引され、よってニードル弁７がリフトされる。ニード
ル弁７が作動すると、当接部８が弁座部５から離れるの
で燃料噴射孔４が開かれる。このため、燃料供給ポンプ
から燃料導管接続部１７を経て摺動孔６に供給されてい
る加圧燃料が燃料噴射孔４から噴射される。この噴射燃
料は、アダプタ３１で囲まれた混合通路５５から吸気通
路に向けて噴射される。

【００１９】上記燃料の噴射と同期して、図示しない電
子制御回路から電磁コイル４９へ電流を供給すると、ハ
ウジング先端部３ａおよびヨーク４６、４７の磁気回路
に電磁力が発生し、この電磁力によって円筒形弁体４１
が復帰用コイルばね５０の付勢力に抗して作動する。こ
れにより円筒形弁体４１は空気噴射孔３４…を開く。し
たがって、空気供給パイプ３６から空気導入口３５を通
じて空気供給通路３３に供給されている加圧空気が空気
噴射孔３４から、アダプタ３１で囲まれた混合通路５５
に噴射される。なお、空気噴射孔３４…は燃料噴射孔４
の軸線に対して対称位置に設置することにより、噴射空
気による回転流を発生させないようになっている。

【００２０】この混合通路５５では、上記燃料噴射孔４
から燃料が噴射されており、この噴射燃料に向けて空気
噴射孔３４…から加圧空気が吹き付けられるため、噴射
燃料と噴射空気が衝突し合い、燃料が粉砕されて微細化
する。この結果、噴射燃料の霧化が促され、燃料油粒の
小さな噴射が可能となり、燃焼効率が高くなり、エンジ
ン特性が向上する。

【００２１】そして、所定量の燃料噴射がなされると、
図示しない電子制御回路から電磁コイル１５および４９
への通電を止める。すると、電磁コイル１５の磁力が解
消されて可動コア１２はコイルばね１６の押圧により固
定コア１３から離れる。よってニードル弁７が押し下げ
られ、当接部８が弁座部５に着座するので燃料噴射孔４
を閉じる。このため、燃料に噴射が終わる。このとき、
同時に電磁コイル４９の磁力も解消されるので、円筒形
弁体４１が復帰用コイルばね５０の付勢力を受けて下が
り、これにより空気噴射孔３４…が閉じられる。したが
って、加圧空気が混合通路５５へ噴射されるのが停止さ
れる。

【００２２】このような構成の燃料噴射装置において
は、燃料噴射弁の構成を何等変更することなく、そのノ
ズルボディ２に空気供給ボディ３０を取り付け、この空
気供給ボディ３０に空気供給通路３３を構成するととも
に空気噴射孔３４…を設け、かつこの空気供給ボディ３
０に電磁作動式の空気制御弁４０を設けたので、空気制
御弁４０と燃料噴射弁が一体化されることになり、これ
らをユニット構造にすることができる。このため、これ
ら空気制御弁４０と燃料噴射弁を、エンジンの外部で予
め組み立てておくことができ、これらの取り扱いが容易
になるとともに、エンジンへの取り付けが同時に行える
ので取り付け手間が簡単になる。

【００２３】また、空気供給ボディ３０は全体の形状が
円筒形をなし、これに収容した弁体４１および電磁アク
チュエータ４５も形状が円筒形をなしているので、空気
供給ボディ３０の径方向厚みを薄くすることができ、よ
って外径を小さくすることができる。このような円筒形
の空気供給ボディ３０をノズルボディ２の外周囲にこれ
を取り囲むようにして取り付けても、厚みが薄いから燃
料噴射弁本体１より大きく出っ張ることがなく、したが
って全体がユニット化されるにも拘らず小形、コンパク
ト化が可能になる。

【００２４】このような小形、コンパクト化された燃料
噴射装置であれば、各気筒に連なる吸気通路に独立して
設置することができ、各気筒毎の独立噴射が可能にな
る。独立噴射の場合、各気筒毎に燃料に噴射量および噴
射タイミングを制御することがきるため、きめ細かい燃
料噴射制御が可能となり、排ガス浄化に有利となる。

【００２５】なお、本発明は上記実施例に制約されるも
のではない。すなわち、上記実施例の場合、燃料噴射弁
はトップフィード型電磁式燃料噴射弁としたが、ボトム
フィード型電磁式燃料噴射弁であってもよい。また、上
記実施例の場合、弁本体１を構成するハウジング３の先
端部３ａを固定コアとして用いるようにしたが、これに
限らず、固定コアは別に設置してもよい。さらに、円筒
形弁体４１は、軸方向長さおよび径を小さくして重量を
小さくすることにより応答性を向上させるようにしても
よい。そして、燃料噴射タイミングと空気噴射タイミン
グを同期させた場合は、電子制御装置から発信する電気
信号を、燃料噴射用電磁コイル１５および空気噴射用電
磁コイル４９へ同時に送ることができ、これらの作動制
御が容易であるが、必ずしも燃料噴射タイミングと空気
噴射タイミングを同期させることには限らず、これらを
若干ずれせて作動させるようにしてもよい。但し、電気
コネクタ部２１と５１を同一方向に向けて設置すれば、
これらコネクタ部に対する配線が集中するから電源接続
が容易になる。また、加圧空気の供給源は、特公昭５７
−５４６２４号にも記載されているように、スロットル
弁の上流側に位置した吸気通路から導入してもよいが、
空気加圧ポンプからなる圧縮空気を導入するようにして
もよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、空
気制御弁を燃料噴射弁のノズルボディに装着したので、
空気制御弁と燃料噴射弁とが一体化したユニット構造と
なり、外部で予め組み立てることができて取扱いが容易
であり、組み付けも簡単になる。また、小形、コンパク
ト化が可能になり設置スペースが小さくてすむ。このた
め各気筒に対応して本燃料噴射装置を設置することがで
き、排ガス浄化に有利な独立噴射方式に適用可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すトップフィード型電磁
式燃料噴射弁の全体を示す断面図。

【符号の説明】

１…弁本体、２…ノズルボディ、３…ハウジング、４…
燃料噴射孔、７…ニードル弁、１０…電磁アクチュエー
タ、１２…可動コア、１３…固定コア、１５…電磁コイ
ル、１６…復帰用コイルばね、３０…空気供給ボディ、
３１…アダプタ、３２…ケーシング、３３…空気供給通
路、３４…空気噴射孔、３５…空気導入口、５５…混合
通路、４０…電磁作動式空気制御弁、４１…円筒形弁
体、４５…電磁アクチュエータ、４９…電磁コイル、５
０…復帰用コイルばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に向けて燃料を噴射する燃料噴
   射弁のノズルボディに、このノズルボディに形成した燃
   料噴射孔から噴射される燃料を取り巻くようにして円筒
   形の空気供給ボディを付設し、この空気供給ボディに
   は、空気供給源に接続された空気供給通路を設けるとと
   もに、この空気供給通路に連通して上記燃料噴射孔から
   噴射される燃料に向けて加圧空気を噴射する空気噴射孔
   を設け、かつこの空気供給ボディには、ばね部材により
   付勢されて上記空気噴射孔を開閉可能に閉止する円筒形
   の空気制御弁体を装着するとともに、この空気制御弁体
   を電磁力により駆動する電磁アクチュエータを設けたこ
   とを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。