JPH0544608A - 多気筒内燃機関における燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関本体の軸方向長さが大きくならない
ようにしながら、燃料噴射装置を内燃機関の吸気ポート
４に取り付ける角度、位置の自由度を十分に大きく保っ
て、最適の取り付け位置を選択することができるように
する 【構成】 複数の気筒群に対応する一群の燃料噴射装置
１０を構成する燃料噴射弁１２の各中心軸線Ｘ−Ｘと、
燃料噴射弁１２の噴口付近へアシストエアを供給する空
気制御弁１６の各中心軸線Ｙ−Ｙとが、実質的に全て同
じ仮想平面内に含まれているように、燃料噴射弁１２及
び空気制御弁１６を配列し、場合によっては、図１
（ｂ）のように、一群の燃料噴射装置の両端が同種の燃
料噴射弁１２又は空気制御弁１６となるようにする多気
筒内燃機関における燃料噴射装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射弁とその噴口
付近にアシストエアを噴射する空気制御弁とが組み合わ
された多気筒内燃機関用の燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人が先に出願した特願平３−１４
３号出願の明細書及び図面には、燃料噴射弁と、その燃
料噴射に同期してその噴口付近にアシストエアを噴射す
るための空気制御弁とが組み合わされた内燃機関用のエ
アアシスト式燃料噴射装置が記載されている。エアアシ
スト式の燃料噴射装置は、内燃機関の吸気ポート等に噴
射される燃料の噴霧を微粒化させるために、噴口付近に
空気制御弁によって適時に適量の加圧空気を噴出させて
燃料と混合させるものであるが、前記の従来技術は、排
気中の有害物質を減少させる必要性等から、噴霧の微粒
化或いは気化を促進して燃焼状態を改善するために、燃
料噴射弁の噴口から内燃機関の吸気弁近傍まで届く比較
的長い混合気通路を有する所謂ロングノズルを燃料噴射
弁に取り付け、その混合気通路の周りにヒータを設け
て、燃料噴霧と空気の混合気を加熱するようにしたもの
である。

【０００３】前記従来技術において開示されている燃料
噴射装置では、その要旨と直接の関係がない空気制御弁
については詳細な構造の開示がなく、燃料噴射弁との位
置関係についても特に触れてはいないが、この燃料噴射
装置を特に多気筒内燃機関の各気筒の吸気ポートに装着
する場合には、燃料噴射弁と空気制御弁との位置関係を
どのように決めるかということが問題になってくる。

【０００４】この場合、従来技術において最も考えられ
やすい配置は図４のようにすることである。即ち、各気
筒のシリンダヘッド２に形成された吸気ポート４の、図
示しない吸気弁付近の上流側には、燃料噴射装置１０の
燃料噴射弁１２を有するロングノズル１４が取り付けら
れ、空気制御弁１６は燃料噴射弁１２と平行に、且つ各
気筒の燃料噴射弁１２が形成する共通の仮想平面に対し
て直交する仮想の平面内において、ロングノズル１４の
ノズル本体１５に取り付けられる。これはシリンダヘッ
ド２と吸気マニホールドの各気筒への分岐管６との間に
形成される空間８を最大限に活用すると共に、燃料噴射
装置１０のクランク軸方向の長さが最小になることか
ら、内燃機関自体のクランク軸方向の長さも小さくする
ことが可能になると考えられやすいためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】燃料噴射装置１０の燃
料噴射弁１２と空気制御弁１６を図４に示したような位
置関係で内燃機関のシリンダヘッド２に取り付けた場合
は、シリンダヘッド２と吸気マニホールドの各気筒への
分岐管６との間に形成される空間８を最大限に活用する
ことにはなるが、その代わりに、図４から判るように、
燃料噴射装置１０をシリンダヘッド２に対してどのよう
な角度で取り付けるかという自由度は、ロングノズル１
４のノズル本体１５とシリンダヘッド２や分岐管６との
抵触を避ける必要から、きわめて小さくならざるを得な
いという問題がある。

【０００６】そこで本発明は、燃料噴射装置１０、従っ
て内燃機関本体の軸方向長さが大きくならないようにし
ながら、燃料噴射装置１０を内燃機関の吸気ポート４に
取り付ける角度、位置の自由度を十分に大きく保って、
最適の取り付け位置を選択することができるようにする
新規な手段を提供することを、本発明の解決すべき課題
としているものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための第１の手段として、複数の気筒群に対応
する一群の燃料噴射装置のそれぞれの一部を構成してい
る燃料噴射弁の各中心軸線と、前記燃料噴射弁の噴口付
近へアシストエアを供給するように前記一群の燃料噴射
装置のそれぞれの他の一部を構成している空気制御弁の
各中心軸線とが、実質的に全て同じ仮想平面内に含まれ
ているように、前記一群の燃料噴射装置の前記燃料噴射
弁及び前記空気制御弁が配列されて内燃機関本体に対し
て取り付けられていることを特徴とする多気筒内燃機関
における燃料噴射装置を提供すると共に、第２の手段と
して、前記第１の手段に加えて、前記一群の燃料噴射装
置の両端が、同種の燃料噴射弁又は空気制御弁となって
いることを特徴とする多気筒内燃機関における燃料噴射
装置を提供する。

【０００８】

【作用】第１の解決手段においては、多気筒内燃機関の
複数の気筒群に対応する一群の燃料噴射装置に属してい
るそれぞれの燃料噴射弁と空気制御弁の各中心軸線の全
てが、実質的に同じ仮想平面内にあるように配列される
ので、一群の燃料噴射装置が占める空間は比較的に厚さ
の薄い平板状のものとなり、内燃機関のシリンダヘッド
や、吸気ポートに連なる吸気マニホールドの分岐管等と
の抵触関係において十分な余裕を持つようになるので、
前記仮想平面の傾斜角や、燃料噴射弁の中心軸線方向の
位置を選択するための大きな自由度が得られる。第２の
解決手段においては、第１のそれに加えて、一群の燃料
噴射装置の両端が同種の燃料噴射弁又は空気制御弁とな
っていることから、燃料噴射弁と空気制御弁の間隔だけ
燃料噴射装置のクランク軸方向の長さを短縮することに
なり、性能を保持したまま内燃機関本体の小型化をはか
ることができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明による内燃機関用燃料噴射装
置の実施例について、１個の気筒の吸気ポート４に取り
付けられる１個の燃料噴射装置の詳細構造を一部断面と
して示したものである。言うまでもなく、本発明は多気
筒の内燃機関を適用の対象としているから、図３に例示
したような１個の燃料噴射装置１０が複数気筒の間で共
用される場合を除いて、燃料噴射装置１０は各気筒毎に
１個づつ設けられるが、本発明においては、それらの複
数の燃料噴射装置１０及びそれらの構成要素である燃料
噴射弁１２と空気制御弁１６を互いにどのような位置関
係に配置するかということが問題であるから、燃料噴射
装置１０の具体的な細部構造が図３のようなものに限ら
れるという訳ではない。

【００１０】図３に示すように、実施例における１個の
燃料噴射装置１０は、主として燃料噴射弁１２、ロング
ノズル１４、及び空気制御弁１６の３つの部分からなっ
ている。１８は複数の燃料噴射装置１０の間で共用され
る共通のデリバリパイプであって、図示実施例の場合は
燃料噴射弁１２へ加圧された燃料を送るための燃料通路
２０と、空気制御弁１６へ加圧された空気を送るための
図示しない空気通路とが、断面における位置を違えて、
一体のデリバリパイプ１８の中に平行に形成されてい
る。

【００１１】燃料噴射弁１２の基端部に形成された管状
の燃料受入れ部２２は、デリバリパイプ１８の燃料通路
２０に通じるように、デリバリパイプ１８の壁を貫通し
て設けられた開口２４に挿入され、燃料通路２０から加
圧された燃料を受け入れるようになっている。また、空
気制御弁１６の上端に形成された管状の空気受入れ部２
６も同様で、デリバリパイプ１８の壁に設けられた開口
２８に挿入されて、デリバリパイプ１８内の図示しない
空気通路に連通し、加圧された空気を空気制御弁１６内
へ受け入れる。

【００１２】これらの受入れ部２２、２６と、それらが
挿入されるデリバリパイプ１８の開口２４及び２８との
間を密封するために、受入れ部２２及び２６に形成され
た溝にはＯリング３０及び３２がそれぞれ嵌め込まれて
いる。また、燃料受入れ部２２及び空気受入れ部２６に
は、それぞれ鍔部３４及び３６が形成されており、それ
らは受入れ部２２及び２６がデリバリパイプ１８の各開
口２４及び２８に挿入されるときのストッパとなる。

【００１３】ロングノズル１４、従って燃料噴射装置１
０は、図２に示すような姿勢（例えば、燃料噴射弁１２
の中心軸線Ｘ−Ｘの角度、及び中心軸線Ｘ−Ｘ方向にお
ける位置）において内燃機関の各気筒のシリンダヘッド
２における吸気ポート４に取り付けられており、複数の
燃料噴射装置１０に共通のデリバリパイプ１８も図示し
ない手段によって間接的に内燃機関本体に取り付けられ
ているから、複数組の燃料噴射弁１２及び空気制御弁１
６の対は、いずれもヒータ付きノズル１４の本体１５と
デリバリパイプ１８の間に挟持されて、簡単に、しかも
確実に支持されることになる。

【００１４】そのために、例えばエポキシ樹脂のような
強靱で断熱性及び耐熱性がある材料から製作されている
ロングノズル１４のノズル本体１５には、燃料噴射弁１
２の先端部４０が挿入される開口４２が設けられてお
り、また同様に、空気制御弁１６の先端部４４を受け入
れる開口４６も設けられている。そして、先端部４０と
開口４２との間を密封するためのＯリング４８が、燃料
噴射弁１２の先端部４０の溝に嵌め込まれており、空気
制御弁１６の先端部４４と開口４６との間にも、例えば
ゴム製のシールリング５０が挿入される。

【００１５】実際に燃料噴射装置１０を組み立てて内燃
機関に取り付ける際には、まずロングノズル１４を各気
筒の数だけ内燃機関のシリンダヘッド２における各吸気
ポート４に取り付けたのち、各群の燃料噴射弁１２と空
気制御弁１６をそれぞれ開口４２及び開口４６に挿入
し、それらを各群共通のデリバリパイプ１８によって押
さえるようにして、デリバリパイプ１８を機関に取り付
ける。

【００１６】図３に示すように、ロングノズル１４のノ
ズル本体１５には一部埋め込みでヒータ５２が一体化さ
れている。図示実施例のヒータ５２は、アルミニウムの
ような熱伝導性の高い金属によってノズルの先端部まで
一体成形されており、内部に所謂ＰＴＣヒータのような
発熱体５２ａを埋め込みで設けている。ＰＴＣ（Positi
ve Temperature Coefficient）ヒータというのは、温度
が上昇すると電気抵抗値が急増する正温度特性をもった
セラミック製の電気ヒータのことで、低温時には大電流
を流して急速に発熱するが、温度が高くなると電流が減
少して略一定の温度を保持する性質があり、発熱体５２
ａとして使用するのに適している。

【００１７】燃料噴射弁１２の先端部４０の中心を貫通
する燃料通路５４の上端には、図示しない小径の噴口が
開口しており、やはり図示しないソレノイドとスプリン
グによって図の上下方向に往復駆動されるニードルが噴
口を開いたとき、デリバリパイプ１８の燃料通路２０か
ら燃料受入れ部２２を経て供給される加圧された燃料
が、燃料通路５４の中へ噴霧状に噴射されるようになっ
ている。燃料通路５４には斜めにいくつかの空気噴口５
６が開口しており、これらの空気噴口５６は連通路５８
によって空気制御弁１６に通じている。空気制御弁１６
は、燃料噴射弁１２と同様に、図示しないソレノイドに
よって開閉される弁の作用によって、デリバリパイプ１
８の図示しない空気通路から供給される加圧された空気
を、燃料噴射に合わせて連通路５８から空気噴口５６へ
送り、燃料噴射弁１２から燃料通路５４内へ噴射された
燃料噴霧の中へ噴出させて良く混合させる。

【００１８】混合気は、燃料通路５４に続いてヒータ５
２及び、図示実施例ではそれと一体のロングノズル１４
の先端部６０に形成された混合気通路６２を流れる間に
均一に混合し、燃料噴霧の微粒化が促進され、更にヒー
タ５２に埋め込まれた発熱体５２ａが発する熱を混合気
通路６２の壁面から受けとって、少なくとも噴霧の一部
は気化され、先端開口部６４から内燃機関の吸気ポート
内へ噴出する。機関の始動時や、機関が低温状態で運転
されるときに、発熱体５２ａに通電して混合気通路６２
が加熱されることによって、燃料噴霧が微粒化されて空
気と良く混合するばかりでなく、燃料噴霧が混合気通路
６２の壁面に液滴状で付着するのを防止するから、この
点でも混合気は均質化され、適正な空燃比を保つことに
よって、燃焼状態が良くなって排気中の有害物質が減少
し、応答性や出力・燃費特性等も向上する。なお。図３
における６６は例えば耐熱性のゴムからなるヒートイン
シュレータを示している。

【００１９】本発明の特徴に対応して、図示実施例にお
ける燃料噴射装置は、図４に示されたようなものに比べ
て図１及び図２に示されたような構造の特徴をもってい
る。第１の特徴は、図１の（ａ）と図２に示したよう
に、全ての燃料噴射装置１０の燃料噴射弁１２がいずれ
もそれらの中心軸線Ｘ−Ｘを含む同一の仮想平面内に配
置されて、内燃機関の各気筒に対して全て同じ角度をな
すように取り付けられているだけでなく、更に、空気制
御弁１６の中心軸線Ｙ−Ｙもまた同じ仮想平面内に属す
るように、全ての空気制御弁１６が配置されていること
である。

【００２０】それにより、全ての燃料噴射弁１２は厚さ
が比較的に薄い平板状の領域の中に含まれることになる
ため、シリンダヘッド２と吸気ポートの分岐管６がなす
空間８の中で燃料噴射装置１０の周辺に余裕ができて、
設計の際にシリンダヘッド２に対する仮想平面Ｘ−Ｘ−
Ｙ−Ｙの角度を，図２の中にθとして示すように、かな
り広い範囲にわたって自由に選択することが可能にな
り、また燃料噴射弁１２及び空気制御弁１６の中心軸線
方向の取り付け深さも、図２の中にｄとして示すよう
に、選択の幅が増すことになるから、これら双方の理由
から、燃料噴射装置１０の取り付け位置についての設計
上の自由度が大幅に増し、燃料噴射装置１０が最適の位
置において最適の姿勢を保持するように取り付けられ
て、その性能を十分発揮することを可能にする。

【００２１】第２の特徴は、第１の特徴に加えて、図１
の（ｂ）に例示したように、１基の内燃機関、或いはＶ
型機関等の場合は一方のバンクにおいて、複数個の燃料
噴射装置１０の燃料噴射弁１２及び空気制御弁１６を、
全て共通の仮想平面Ｘ−Ｘ−Ｙ−Ｙ内に配列したことだ
けでなく、複数個並んでいる燃料噴射装置１０の両端を
同種のものとしたことにある。つまり、図１（ｂ）の実
施例では両端に配置されるものが共に燃料噴射弁１２と
なるように配列され、また図示しない実施例において
は、両端が共に空気制御弁１６となるように配列され
る。

【００２２】このように同一の仮想平面Ｘ−Ｘ−Ｙ−Ｙ
内に一群の燃料噴射弁１２と空気制御弁１６の全ての中
心軸線が全て含まれるように配列することによって、図
１の（ｂ）の実施例は、図１の（ａ）の実施例に比べて
も、燃料噴射弁１２と空気制御弁１６の間隔Ｐに相当す
る分だけ、デリバリパイプ１８のクランク軸方向の長さ
を短縮することができ、それによって燃料噴射装置１０
を小型化することができるばかりか、内燃機関本体のク
ランク軸方向の長さを短縮することもできる。これは機
関の性能を保って機関を小型化することを可能にする。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関本体に対する
燃料噴射装置の取りつけの自由度を大幅に増大させて、
最適の角度及び位置となるように燃料噴射装置を取り付
けることを可能とし、その性能を十分発揮させ得るばか
りでなく、一群の燃料噴射装置の両端を同種の燃料噴射
弁又は空気制御弁となした場合には、燃料噴射装置、デ
リバリパイプ、及び内燃機関本体のクランク軸方向の長
さを短縮して、全体に内燃機関を小型化することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二つの実施例（ａ）及び（ｂ）の全体
構成を対照させて示す正面図である。

【図２】図１の（ａ）又は（ｂ）についての共通の断面
形を示す側断面図である。

【図３】実施例における１個の燃料噴射装置を拡大して
示す縦断正面図である。

【図４】本発明と比較するために燃料噴射装置の配置例
を示す側断面図である。

【符号の説明】

２…シリンダヘッド ４…吸気ポート ６…吸気マニホールドの分岐管 ８…空間 １０…燃料噴射装置 １２…燃料噴射弁 １６…空気制御弁 １８…デリバリパイプ ５４…燃料通路 ５６…空気噴口 ６２…混合気通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒群に対応する一群の燃料噴射
   装置のそれぞれの一部を構成している燃料噴射弁の各中
   心軸線と、前記燃料噴射弁の噴口付近へアシストエアを
   供給するように前記一群の燃料噴射装置のそれぞれの他
   の一部を構成している空気制御弁の各中心軸線とが、実
   質的に全て同じ仮想平面内に含まれているように、前記
   一群の燃料噴射装置の前記燃料噴射弁及び前記空気制御
   弁が配列されて内燃機関本体に対して取り付けられてい
   ることを特徴とする多気筒内燃機関における燃料噴射装
   置。
2. 【請求項２】 前記一群の燃料噴射装置の両端が、同種
   の燃料噴射弁又は空気制御弁となっていることを特徴と
   する請求項１記載の多気筒内燃機関における燃料噴射装
   置