JPH064372U - アシストエア式フューエルインジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過給アシストエアにより燃料の燃料噴射量が
低下するのを防止し、流量特性を安定化させ、特にアイ
ドリング時の回転を安定させる。 【構成】 インジェクタ本体２４の先端側に噴霧室４
２、２個の噴射穴４３、エア室から過給アシストエアが
供給される４個のエア供給穴４４および４個の圧力逃し
孔４５を形成したエアプロテクタ４１を設ける。これに
より、エアプロテクタ４１の先端面４１Ｄに画成される
負圧状態となるシリンダが圧力変動した場合でも、各逃
し孔４５により噴霧室４２内の圧力をシリンダ内に逃
し、該噴霧室４１内の圧力が高くなるのを防止する。そ
して、各エア供給穴４４から供給される過給アシストエ
アのエア量の変動を防止し、安定した燃料噴射量をシリ
ンダ内に噴出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車用エンジン等に噴射供給する燃料を過給アシストエア によって微粒化させるようにしたアシストエア式フューエルインジェクタに関す る。

【０００２】

【従来の技術】

まず、従来技術によるアシストエア式フューエルインジェクタが適用されるア シストエア式燃料噴射装置を図７に示し説明する。

【０００３】 図中、１は自動車のエンジン本体を示し、該エンジン本体１は、例えば４気筒 のシリンダ２（１気筒のみ図示）と、該シリンダ２内を往復動して、クランク軸 （図示せず）から回転出力を導出させるピストン３と、シリンダ２上に搭載され たシリンダヘッド４とから大略構成されている。

【０００４】 ５はシリンダヘッド４の吸気側に接続された吸気管を示し、該吸気管５の先端 側にはエアクリーナ６が設けられ、該エアクリーナ６の下流側には、吸入空気量 Ｑを検出するエアフロメータ７と、エンジンのアイドル時に図７に示す如く閉弁 され、加速時に開弁され、吸入空気量Ｑの調整を行なうスロットルバルブ８とが 設けられている。

【０００５】 ここで、前記吸気管５は、スロットルバルブ８よりも下流側が吸気溜りとして のコレクタ５Ａとなり、該コレクタ５Ａの下流側が各シリンダ２内とそれぞれ連 通する分岐管５Ｂ（１本のみ図示）となっている。即ち、該各分岐管５Ｂはコレ クタ５Ａと共に吸気マニホールドを形成し、該各分岐管５Ｂはコレクタ５Ａから 、例えば４本に分岐してシリンダヘッド４の各吸気口と接続されている。

【０００６】 また、９はシリンダヘッド４の各排気口と接続された排気管を示し、該排気管 ９は排気マニホールド等からなり、シリンダ２内の燃焼ガスを排気ガスとして外 部に排気させるようになっている。

【０００７】 １０は各分岐管５Ｂの下流端側に設けられ、後述するインジェクタ本体２４と エアプロテクタ２９とからなるアシストエア式フューエルインジェクタを（１本 のみ図示）を示し、該各フューエルインジェクタ１０は電磁アクチュエータを内 蔵し、後述する燃料ポンプ１３からの燃料１２を各シリンダ２内に向けて噴射す るようになっている。また、該各フューエルインジェクタ１０の先端側にはエア 導入口１０Ａを有するエア室（図示せず）が設けられ、このエア室からフューエ ルインジェクタ１０の先端側に設けられたエアプロテクタ２９にエア導入口１０ Ａを介して過給アシストエアを供給し、噴射される燃料に向けて過給アシストエ アを作用させ、燃料の微粒化を促進するようになっている。

【０００８】 １１は燃料１２を収容した燃料タンク、１３は該燃料タンク１１内に設けられ た油中型の燃料ポンプを示し、該燃料ポンプ１３は燃料タンク１１内の燃料１２ を各フューエルインジェクタ１０に燃料配管１４を介して圧送供給し、この燃料 の一部は圧力レギュレータ１５から戻し配管１６を介して燃料タンク１１内に戻 されるようになっている。ここで、該圧力レギュレータ１５は空気導管１７を介 してコレクタ５Ａ内の圧力を制御圧として導くことにより、この制御圧に基づい て燃料配管１４内の燃圧を制御し、この燃圧をもって各フューエルインジェクタ １０から燃料を噴射させるようになっている。また、１８は燃料配管１４の途中 に設けられた燃料フィルタを示している。

【０００９】 １９は各フューエルインジェクタ１０のエア室に過給アシストエアを供給する エアポンプを示し、該エアポンプ１９は吸込み側が導管２０を介して吸気管５に エアフロメータ７とスロットルバルブ８との間で接続され、吸気管５内の吸入空 気を加圧しつつ、過給アシストエアとして吐出側の導管２１から吐出させるよう になっている。そして、該導管２１の先端側は各フューエルインジェクタ１０の エア導入口１０Ａに接続され、エアポンプ１９からの過給アシストエアを噴射さ れる燃料に向けて供給するようになっている。

【００１０】 また、導管２１の途中にはリリーフ弁２２が導管２３を介して接続され、該導 管２３は前記導管２０と同様に吸気管５に接続されている。そして、このリリー フ弁２２は導管２１内の過給アシストエアを設定圧Ｐａに制御し、過剰圧を導管 ２３を介して吸気管５内にリリーフさせるようになっている。ここで、リリーフ 弁２２はエアポンプ１９および導管２０，２１，２３等と共に過給アシストエア 供給手段を構成し、設定圧Ｐａの過給アシストエアを各フューエルインジェクタ １０のエア室に供給するようになっている。

【００１１】 次に、図８ないし図１１により、従来技術によるアシストエア式フューエルイ ンジェクタについて説明する。なお、従来技術によるフューエルインジェクタ１ ０は、インジェクタ本体２４とエアプロテクタ２９とから構成されている。

【００１２】 図中、２４はインジェクタ本体を示し、該インジェクタ本体２４は後述する噴 射ノズル２５，ノズルプレート２６，ニードル弁２７および電磁アクチュエータ 等から構成されている。

【００１３】 ２５はフューエルインジェクタ１０の先端側に位置して設けられた噴射ノズル を示し、該噴射ノズル２５は中空筒状に形成され、軸方向に形成された大径のガ イド穴２５Ａと、先端側に開口するように形成された小径の噴射口２５Ｂと、該 噴射口２５Ｂとガイド穴２５Ａとの間に位置して形成された凹円錐状の弁座２５ Ｃと、外周面に形成され、後述するエアプロテクタ２９の環状凸部２９Ａが固着 される環状凹部２５Ｄとからなり、該噴射ノズル２５の先端面２５Ｅには後述す るノズルプレート２６がレーザ溶接等により固着されている。

【００１４】 ２６は噴射ノズルの先端面２５Ｅに固着されたノズルプレートを示し、ノズル プレート２６は略円板状に形成され、その中央部付近には前記噴射口２５Ｂと連 通する、例えば２個の噴射孔２６Ａ，２６Ａが所定間隔を離間し、かつそれぞれ 異なる方向に傾斜して形成されている。

【００１５】 ２７は前記噴射ノズル２５内に軸方向に摺動可能に設けられたニードル弁を示 し、該ニードル弁２７は前記ガイド穴２５Ａ内を摺動する弁軸２７Ａと、該弁軸 ２７Ａの先端側に形成され、前記弁座２５Ｃに離着座する截頭円錐状の弁部２７ Ｂとから構成されいる。また、２８は前記ニードル弁２７と噴射ノズル２５との 間に形成された燃料流路である。

【００１６】 ２９は噴射ノズル２５の先端側に設けられたエアプロテクタを示し、該エアプ ロテクタ２９は段付円柱状に形成され、基端側は前記環状凹部２５Ｄに固着され る環状凸部２９Ａを有する筒部２９Ｂとなり、該筒部２９Ｂの先端側外周にはテ ーパ面２９Ｃが形成されている。また、エアプロテクタ２９の筒部２９Ｂの底部 側には、前記ノズルプレート２６の各噴射孔２６Ａに開口する噴霧室３０が形成 され、軸方向には、該噴霧室３０と先端面２９Ｄの外側（シリンダ２内）とを連 通し、該先端面２９Ｄでは２個に分岐するように各々異なる方向に傾斜した噴射 穴３１，３１が形成され、径方向には、該各噴射穴３１とテーパ面２９Ｃの外周 （エア室）とが連通するように、それぞれ傾斜したエア供給穴３２，３２，…が 形成されている。なお、該各エア供給穴３２のうち、それぞれ対向するエア供給 穴３２，３２は図１０および図１１に示すように一直線上になるように形成され ている。

【００１７】 このように構成されるアシストエア式燃料噴射装置では、エンジン本体１の起 動と共に燃料ポンプ１３を駆動し、燃料タンク１１内の燃料１２を燃料配管１４ 内に吐出させ、該燃料配管１４内の燃圧はコレクタ５Ａからの導管１７を介した 制御圧に基づき圧力レギュレータ１５により制御される。そして、インジェクタ 本体２４はこの制御された燃圧の燃料を、噴射ノズル２５の噴射口２５Ｂおよび ノズルプレート２６の各噴射孔２６Ａを介して噴霧室３０および各噴射穴３１に 供給する。一方、エアポンプ１９からの過給アシストエアは導管２１，エア室お よび各エア供給穴３２を介して各噴射穴３１に供給されているから、該各噴射穴 ３１内の噴射燃料に過給アシストエアが作用して、この噴射燃料の微粒化を促進 し、吸入空気との霧化、混合性の向上等を図り、アイドル安定性や過渡応答性等 を向上させる。

【００１８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術では、各アシストエア式フューエルインジェクタ １０の先端側にエア室を形成し、各インジェクタ本体２４から噴射される燃料に 向けてエア室から過給アシストエアを各エア供給穴３２を介して供給しているの で、噴射燃料の微粒化を促進でき、吸入空気との霧化および混合性を高めること ができるという利点がある。しかし、実際には各インジェクタ本体２４からの噴 射燃料がエア室から供給される過給アシストエアの圧力に影響され、燃料噴射量 が抑制されるという問題がある。

【００１９】 ここで、図１２に横軸に吸気管５の途中に設けられたコレクタ５Ａ中の吸入空 気の圧力（以下、「ブースト圧」という）を、縦軸にフューエルインジェクタ１ ０から噴射される燃料噴射量の変動率Δｑをとった実験結果による燃料噴射量の 変動率特性を示す。なお、この燃料噴射量の変動率Δｑはコレクタ５Ａ中のブー スト圧が零のときの燃料噴射量に対し、ブースト圧の変動による燃料噴射量の変 化を算出したものである。

【００２０】 即ち、スロットルバルブ８が全開状態となるとき（０KPa ）には、燃料噴射量 の変動率Δｑは零となるものの、スロットルバルブ８が全閉状態となるアイドリ ング状態のとき（−７２KPa ）には、燃料噴射量の変動率Δｑは−１０％程度低 減することがわかる。これにより、インジェクタからの燃料噴射量が安定せず、 エンジン本体１の回転に変動をきたす等の悪影響を及ぼし、特にアイドリング時 の回転数変動を引き起こすという問題がある。

【００２１】 また、この原因としては、アイドリング状態のときにはスロットルバルブ８が 全閉状態となって、シリンダ２内の圧力が大幅に低下する。一方、エアプロテク タ２９の各エア供給穴３２に供給される過給アシストエアはリリーフ弁２２によ り設定圧Ｐａに保たれているため、該設定圧Ｐａとシリンダ２内の圧力との差が 増大する。これにより、過給アシストエアのエア量が増大され、エアプロテクタ ２９の各エア供給穴３２および各噴射穴３１を介して噴霧室３０内の過給アシス トエアの増大分が流入し、噴霧室３０内が高圧状態となり、その結果インジェク タ本体２４から噴射される燃料噴射量を低減させると考えられる。

【００２２】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案はインジェク タ本体から噴射される燃料の燃料噴射量が過給アシストエアに影響されて低減す るのを防止し、燃料の燃料噴射量を安定化させることができると共に、噴射燃料 の微粒化を効果的に促進できるようにしたアシストエア式フューエルインジェク タを提供することを目的としている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために、本考案が採用する構成の特徴は、エアプロテ クタに、噴霧室とシリンダ内とを連通させる圧力逃し孔を形成したことにある。

【００２４】

【作用】

上記構成により、シリンダ内の圧力が高い負圧状態となった場合に、この負圧 の変動分を圧力逃し孔により噴霧室からシリンダ内に逃すことができ、該噴霧室 内に加わるシリンダ内の圧力の影響を低減し、該シリンダ内の圧力変動に拘らず 、エアプロテクタの噴霧室内に供給される過給アシストエアのエア量を安定させ ることができる。

【００２５】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図６に基づき説明する。なお、実施例では 前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも のとする。

【００２６】 図中、４１は本実施例によるエアプロテクタを示し、該エアプロテクタ４１は 噴射ノズル２５の先端側に設けられ、従来技術によるエアプロテクタ２９とほぼ 同様に段付円柱状に形成され、基端側は噴射ノズル２５の環状凹部２５Ｄに固着 される環状凸部４１Ａを有する筒部４１Ｂとなり、該筒部４１Ｂの先端側外周に はテーパ面４１Ｃが形成されている。

【００２７】 また、エアプロテクタ４１の筒部４１Ｂの底部側には、前記ノズルプレート２ ６の各噴射孔２６Ａに開口する噴霧室４２が形成され、軸方向には、該噴霧室４ ２と先端面４１Ｄの外側（シリンダ２内）とを連通し、該先端面４１Ｄでは２個 に分岐するように各々異なる方向に傾斜した噴射穴４３，４３が形成され、径方 向には、該各噴射穴４３とテーパ面４１Ｃの外周（エア室）とが連通するように 、それぞれ傾斜したエア供給穴４４，４４，…が形成されている。

【００２８】 ４５，４５，…は前記エアプロテクタ４１の軸方向に例えば４個形成された小 径の圧力逃し孔を示し、該各圧力逃し孔４５の一側は前記噴霧室４２に開口し、 他側は先端面４１Ｄ（シリンダ２内）に開口するように形成されている。

【００２９】 このように構成されるエアプロテクタ４１が装着された本実施例によるアシス トエア式フューエルインジェクタにおいても、その基本的作動については、従来 技術によるものと格別差異はない。

【００３０】 然るに、本実施例においては、負圧状態となるようにシリンダ２内の圧力が変 動した場合でも、この負圧の変動分を図１の矢示で示すように、各圧力逃し孔４ ５を介して噴霧室４２からシリンダ２内に逃すことができ、該噴霧室４２内が高 圧になるのを防止し、シリンダ２内の圧力と過給アシストエアの圧力との差を安 定化させることができる。これにより、エア室および各エア供給穴４４からエア プロテクタ４１に供給されるアシストエアのエア量が増大するのを低減し、各噴 射穴４３に加わるシリンダ２内の圧力の影響を低減できる。

【００３１】 そして、図４に示すように、ブースト圧が低下した場合、即ちアイドリング状 態のとき（−７２KPa ）であっても、燃料噴射量の変動率Δｑは−５％程度に抑 えることができる。

【００３２】 かくして、本実施例によれば、エアプロテクタ４１に４個の小径な圧力逃し孔 ４５，４５，…をエアプロテクタ４１の先端面４１Ｄ（シリンダ２内）と噴霧室 ４２とを連通するように穿設するという簡単な加工により、シリンダ２内の圧力 と過給アシストエアにより設定される噴霧室４２内の圧力との差を安定させるこ とができ、エア室および各エア供給穴４４を介して各噴射穴４３に供給されるア シストエアのエア量をほぼ一定に保つことができる。これにより、ブースト圧の 変動に拘らず、噴霧室４２内の圧力が高くなるのを防止し、インジェクタ本体２ ４からの燃料噴射量を安定化させることができると共に、アイドリング時の回転 不良を確実に防止することができる。

【００３３】 なお、前記実施例では、エアプロテクタ４１に形成した圧力逃し孔４５は４個 として述べたが、本考案はこれに限らず、噴霧室４２に対するバランスを考慮し た個数および場所を設定すればよい。さらに、噴射穴４３に関しても２本に分岐 する形状だけでなく、３本，４本でもよく、この場合には、ノズルプレート２６ に形成した噴射孔２６Ａの個数および傾斜方向を噴射穴の個数および方向に合わ せるようにすればよい。

【００３４】 また、本考案では、図５および図６に示すように、エアプロテクタ４１の噴射 穴４３′を先端側が拡径するテーパ面を持たせ１個の穴で形成し、各エア供給穴 ４４′を噴射穴４３′に４方の径方向外側から該噴射穴４３′内でスワール状態 のエアの流れが発生するように形成し、各圧力逃し孔４５′も前記各エア供給穴 ４４′の位置に対応して形成する構成としてもよく、さらに各エア供給穴４４′ は噴霧室４２に過給アシストエアを供給するように形成してもよい。

【００３５】

【考案の効果】 以上詳述した如く、本考案によれば、シリンダ内に向けて設けられたインジェ クタ本体の先端側に、噴射ノズルの噴射口に開口する噴霧室と、該噴霧室からの 燃料をシリンダ内に向けて噴出すべく形成された噴射穴と、外部に設けられた圧 気源からの過給アシストエアを前記インジェクタ本体から噴射された燃料に供給 すべく形成されたエア供給穴とを有するエアプロテクタを設け、該エアプロテク タには、前記噴霧室とシリンダ内とを連通させる小径の圧力逃し孔を形成したか ら、負圧状態となるようにシリンダ内の圧力が変動した場合でも、この負圧の変 動分を圧力逃し孔により噴霧室からシリンダ内に逃すことができ、シリンダ内の 圧力変動に拘らず、噴霧室内の圧力が高くなるのを防止し、前記シリンダ内の圧 力と過給アシストエアの圧力との差を安定化させることができる。そして、過給 アシストエアによる噴射燃料の微粒化を効果的に促進し、アイドル安定性や過渡 応答性等を確実に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例によるインジェクタ本体の噴射
ノズルおよびエアプロテクタを示す縦断面図である。

【図２】図１中のエアプロテクタを先端側からみた底面
図である。

【図３】図１中の矢示III −III 方向からみたエアプロ
テクタの横断面図である。

【図４】本実施例によるブースト圧に対するフューエル
インジェクタからの燃料噴射量の変動率を示す特性線図
である。

【図５】本考案の変形例によるインジェクタ本体の噴射
ノズルおよびエアプロテクタを示す縦断面図である。

【図６】図５中のエアプロテクタを先端側からみた底面
図である。

【図７】従来技術によるアシストエア式燃料噴射装置を
示す全体構成図である。

【図８】従来技術によるインジェクタ本体の噴射ノズル
およびエアプロテクタを示す縦断面図である。

【図９】図８中の矢示IX−IX方向からみた噴射ノズルお
よびエアプロテクタの変形断面図である。

【図１０】図９中のエアプロテクタを先端側からみた底
面図である。

【図１１】図９中の矢示XI−XI方向からみたエアプロテ
クタの横断面図である。

【図１２】従来技術によるブースト圧に対するフューエ
ルインジェクタからの燃料噴射量の変動率を示す特性線
図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ２ シリンダ ３ ピストン １０ フューエルインジェクタ １９ エアポンプ ２４ インジェクタ本体 ２５ 噴射ノズル ２５Ｂ 噴射口 ２６ ノズルプレート ２６Ａ 噴射孔 ４１ エアプロテクタ ４２ 噴霧室 ４３ 噴射穴 ４４ エア供給穴 ４５ 圧力逃し孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体のシリンダ内に向けて設け
   られ、先端側に燃料の噴射口が形成された噴射ノズルを
   有するインジェクタ本体と、該インジェクタ本体の噴射
   ノズル先端に設けられたエアプロテクタを備え、該エア
   プロテクタは前記噴射口側に開口するように基端側に形
   成された噴霧室と、該噴霧室からの燃料を先端側に向け
   て噴出すべく形成された噴射穴と、外部に設けられた圧
   気源からの過給アシストエアを前記インジェクタ本体か
   ら噴射された燃料に供給すべく形成されたエア供給穴と
   から構成してなるアシストエア式フューエルインジェク
   タにおいて、前記エアプロテクタには、前記噴霧室とシ
   リンダ内とを連通させる圧力逃し孔を形成したことを特
   徴とするアシストエア式フューエルインジェクタ。