JPH0658229A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関し、空
気配管系の圧力の過大時に空気制御弁を開弁させ、配管
系の圧力増大を防止することを目的とする。 【構成】 燃料噴射弁へのアシストエアを供給を行う空
気制御弁36はハウジング200,202 と、ソレノイド205
と、中心スリーブ206 と、中心スリーブ206 内を摺動す
る弁体210 と、スプリング212 とを有し、通常作動では
ソレノイド205 の励磁によって弁体210 はスプリング21
2 に抗してシート部210'がシート面60-1から離間し、開
弁が行われ、その開弁時間に応じた量の燃料が流れる。
空気制御弁36の故障時に弁体210 がソレノイド駆動不能
になった場合、空気ポンプから空気制御弁36への空気配
管系の圧力が高まるが、スプリング212 に抗してシート
部210'がシート面60-1から離間され、空気が通過するこ
とができるため、配管系の圧力の異常上昇を防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は所謂エアアシスト式燃
料噴射装置に関し、詳しくは、空気制御弁の故障時にお
いても少量の空気を逃すことができるようにしたもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】所謂エアアシスト式燃料噴射装置（例え
ば、実開平３−１３４６６号公報）においては燃料噴射
弁の噴口付近に空気制御弁からのアシストエアの供給口
を開口させ、燃料噴射弁からの燃料流に高速の空気流を
衝突作用させることで良好に微粒化された混合気を得る
ようにし、燃焼性の向上を意図している。高圧の空気を
空気制御弁に供給するため空気供給導管の上流端に空気
ポンプが設けられる。空気ポンプとしては高圧（例えば
2 kg/cm²) を得るためピストンポンプ等が採用される。
空気制御弁は電磁式として構成され、空気流の開閉制御
を行う弁体と、空気の導入時に弁体を開弁せしめる駆動
手段とを備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】制御回路もしくは空気
制御弁自体の故障により弁体が制御不能となり、弁座の
部分に膠着する等の不具合が起こる可能性が絶無ではな
い。この場合、高圧の空気ポンプからの空気が空気制御
弁への配管内の圧力が異常に高くなり、配管系のロード
が大きくなる恐れがある。

【０００４】この発明は空気制御弁の故障の場合におけ
る空気制御弁への配管への圧力が過剰に高まることを防
止することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、加圧
空気源を有し、加圧空気源から燃料噴射弁の先端近傍ま
で通ずる空気供給通路と、該空気供給通路を開閉する空
気制御弁と、該空気制御弁を開いたときに加圧空気流が
燃料噴射流に導入されることにより加圧空気と燃料との
混合を行う内燃機関の燃料噴射装置において、前記空気
制御弁は空気流の開閉制御を行う弁体と、弁体を常態で
は閉鎖するように付勢する付勢手段と、空気の導入時に
弁体を付勢手段に抗して開弁せしめる駆動手段とを備
え、弁体は、加圧空気源からの空気圧力が通常作動時の
圧力を超えたときは駆動手段から駆動力が弁体に加わら
なくても付勢手段に抗して移動され、少量の空気を逃す
ことができることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置
が提供される。

【０００６】

【作用】空気制御弁の故障等によって空気ポンプから空
気制御弁への配管系における圧力が通常時の圧力を超え
たとき弁体は付勢手段に抗して移動され、少量の空気が
逃がされる。

【０００７】

【実施例】図１及び図２において、１０はシリンダヘッ
ド、１１はシリンダブロック、１２は吸気マニホルド、
１４はシリンダボア、１５はピストン、１６は吸気弁、
１８は排気弁である。この実施例ではエンジンは吸気弁
１６と排気弁１８とはそれぞれ２個づつ設けられた所謂
４バルブ型である。気筒数は例えば４である。シリンダ
ヘッド１０は各吸気弁１６への吸気ポート２０、各排気
弁１８からの排気ポート２２を形成している。吸気ポー
ト２０は吸気マニホルド１２に接続される。２３はディ
ストリビュータである。

【０００８】２４はエアクリーナであリ、エアクリーナ
２４からの空気はエアーフローメータ２６にて計量さ
れ、スロットル弁２８を介して吸気管（矢印にて略示し
ている）３０を経て吸気マニホルド１２に導入される。
３１はスロットル弁２８を迂回するバイパス通路３２に
設けられるアイドルスピード制御弁（ＩＳＣ弁）であ
り、周知のようにアイドル運転時に所定エンジン回転数
を得るものである。

【０００９】燃料噴射弁３４と空気制御弁３６は取付本
体３８によって吸気マニホルド１２の取り付け部１２ａ
に取り付けられている。取付本体３８は図３のように上
部部材３８−１と下部部材３８−２とから構成され、こ
れらの合わせ面にシール用のＯ−リング４０が配置され
ている。燃料噴射弁３４の先端にエアアシストアダプタ
４２が配置され、このエアアシストアダプタ４２と直列
に細長い円筒形状のノズル４４が配置される。ノズル４
４はその先端が下部部材３８−２から突出し、図１に示
すように吸気ポート２０に開口している。周知のように
燃料噴射弁３４の内部に図示しないソレノイドが設けら
れ、このソレノイドを選択的に通電することによって燃
料噴射を制御することができる。燃料噴射弁３４の上端
に燃料受け口５４が具備され、デリバリパイプ５６（図
１，４）からの燃料が燃料噴射弁３４に供給される。デ
リバリパイプ５６は気筒の並ぶ方向に延びており、各気
筒の燃料噴射弁に燃料の供給を行うことができる。

【００１０】空気制御弁３６は下端に空気ノズル５８を
具備し、上端に空気受け口６０を備える。空気受け口６
０はデリバリパイプ５６に接続され、空気ポンプ６２
（図１）からの空気が導入される。空気制御弁３６の詳
細構成は後述する。燃料噴射弁３４のエアアシストアダ
プタ４２は上部部材３８−１に挿入される。一方、ノズ
ル４４は下部本体３８−２に挿入される。エアアシスト
アダプタ４２に軸方向に延びる噴射燃料孔６４が形成さ
れ、この噴射燃料孔６４は燃料噴射弁３４から噴射され
た燃料を受けると共に、その途中において空気制御弁３
６からのアシストエアを受け、燃料と空気との混合を行
わしめる。一方、ノズル４４には軸方向に延び、かつ噴
射燃料孔６４と整列する混合気噴射孔６６が形成され、
この混合気噴射孔６６はエアアシストアダプタ４２から
の混合気を受け取り、その先端より吸気ポート２０に図
１の矢印Ｆのように混合気の噴射を行わしめる。

【００１１】ノズル４４の外面にはPTC ヒータ７０が配
置され、このPTC ヒータ７０は内燃機関の低温時に作動
され、ノズル内の混合気噴射孔６６を通過する混合気の
加熱を行いその微粒化の促進を行う。上部部材３８−１
と下部部材３８−２との間には空気連通室８０が形成さ
れ、一方、エアアシストアダプタ４２はその外周に円周
方向に延び横断面形状がＶ型の溝８２を形成し、この溝
８２は空気連通室８０に開口する。エアアシストアダプ
タ４２にアシストエア孔８４が下向きに傾斜して形成さ
れ、このアシストエア孔８４の一端は前記Ｖ型の溝８２
に開口し、他端が噴射燃料孔６４に開口し、アシストエ
ア孔８４からの空気は噴射燃料孔６４内において燃料噴
射弁３４からの燃料と混合される。

【００１２】図１，４において、デリバリパイプ５６は
空気と燃料とで共用であり、燃料デリバリ通路９２と、
空気デリバリ通路９４とが形成され、燃料デリバリ通路
９２に各気筒の燃料噴射弁３４の燃料受け口５４が挿入
される孔９６が開口され、空気デリバリ通路９４に各気
筒の空気制御弁３６の空気受け口６０が挿入される孔９
８が開口される。燃料デリバリ通路９２は一端が閉鎖さ
れ、他端は図示しない燃料噴射ポンプを介して図示しな
い燃料タンクに接続され、燃料タンクからの燃料は燃料
噴射ポンプによって燃料デリバリ通路９２を介して各気
筒の燃料噴射弁３４に供給される。空気デリバリ通路９
４は一端が閉鎖され、他端は空気送出導管１００を介し
て空気ポンプ６２の吐出側に接続される。空気ポンプ６
２の吸入側は空気取出導管１０２を介してエアーフロー
メータ２６の下流でスロットル弁２８の上流の吸気管に
接続される。空気ポンプ６２はこの実施例ではピストン
ポンプであり、ピストン６２ａと、内燃機関のクランク
軸（図示せず）に連結されるクランク円板６２ｂと、ピ
ストン６２ａとクランク円板６２ｂとを接続する連結棒
６２ｃと、吸入制御リード弁６２ｄと、排出制御リード
弁６２ｅとを基本的な構成要素とする。空気ポンプ６２
は、吸気管からバイパスされた空気を空気デリバリ通路
９４を介して各気筒の空気制御弁３６に導入する。

【００１３】圧力制御弁１０４は空気デリバリ通路９４
に導入される空気の圧力を一定に制御するものであり、
ダイヤフラム104aと、スプリング104bと、ダイヤフラム
104aに連結されるバルブ104cとを備え、バルブ104cは、
吸気管におけるエアーフローメータ２６より下流でスロ
ットル弁２８より上流の部分に接続される戻り通路１０
６の開閉制御を行う。即ち、空気ポンプ６２からの吐出
空気圧力が所定値より大きくなるとダイヤフラム104aは
スプリング104bに抗して左行することでバルブ104cを開
弁させ、一部の空気は戻り通路１０６を介して、エアー
フローメータ２６の下流の吸気管に戻される。その結
果、圧力が下がると、スプリング104bはダイヤフラム10
4aを右行させることでバルブ104cを閉弁位置させ、この
ような作動の繰り返しにより空気デリバリ通路９４への
空気圧力が一定に制御される。

【００１４】制御回路１１０はこの発明に従って設けら
れる開閉弁１０９の作動に加え、燃料噴射弁３４及び空
気制御弁３６の作動制御を行うものでマイクロコンピュ
ータシステムとして構成される。制御回路１１０はその
他のエンジン制御も行い、例えば、ＩＳＣ弁３１の作動
制御を行う。制御回路１１０には各種のセンサが接続さ
れ、各種のエンジン状態信号が入力される。エアーフロ
ーメータ２６からは空気ポンプ６２からエアアシスト用
に取り出される空気も含めて機関に導入される空気の全
量Ｑが検知される。ディストリビュータ２３にクランク
角度センサ１１４，１１６が設けられ、燃料噴射弁３４
及び空気制御弁３６の作動タイミング制御を行う。水温
センサ１２０はエンジンの冷却水ジャケット内の冷却水
の温度TWを知るのに使用され、吸入空気温度センサ１２
２は吸入空気の温度Taを知るのに使用される。制御回路
１１０はこれらのセンサよりプログラムに従って、燃料
噴射弁３４、空気制御弁３６及びヒータ７０の作動信号
を形成する。また、ＩＳＣ弁３１などの他のエンジン制
御装置の作動の制御を行う。制御回路１１０はイグニッ
ションキースイッチ１３０を介してバッテリ１３２より
給電される。

【００１５】制御回路１１０の作動を簡略に説明する
と、制御回路１１０は水温センサ１２０からの信号によ
って内燃機関の低温時を判別すると、ヒータ７０の作動
信号を発生し、ヒータ７０の通電を行い、ノズル４４内
の混合気噴射孔６６を通過する混合気を加熱し、その微
粒化の促進を図る。一方、制御回路１１０は水温センサ
１２０からの信号によって内燃機関が暖機を完了したと
判断すると、ヒータ７０の作動信号を停止する。また、
制御回路１１０によって空気制御弁３６は燃料噴射弁３
４の開弁に先だって開弁され、吸気管より分岐された空
気は導管１０２、空気ポンプ６２、導管１００より空気
デリバリ通路９４を経て、空気制御弁３６の空気ノズル
５８より空気連通室８０に導入され、アシストエア室８
０よりエアアシストアダプタ４２に形成されるアシスト
エア孔８４を介して噴射燃料孔６４に導入され、ここで
アシストエアと燃料との混合が行われ、混合された燃料
はノズル４４内の混合気噴射孔６６に導入され、吸気ポ
ート２０に向け噴出される。

【００１６】図５は空気制御弁３６の詳細構成を示す。
図５では空気制御弁３６は図３に対して９０°回転した
位置から見たところを示す。空気制御弁３６は、前記し
た空気ノズル５８及び空気受け口６０に加えて、上部ハ
ウジング２００と、下部ハウジング２０２と、これらの
ハウジング２００と２０２との間に配置される筒状ケー
ス２０４と、ソレノイド２０５と、筒状ケース２０４の
内部に同軸的に位置する中心スリーブ２０６と、中心ス
リーブ２０６内に摺動自在に配置され、磁性体より作ら
れる弁体２１０と、弁体２１０を閉鎖方向に付勢するコ
イルスプリング２１２と、ソレノイド２０５への通電用
のコネクタ部２１３を基本的構成要素とする。弁体２１
０の上端にシート部２１０´が固定され、空気受け口６
０の中心孔６０−１の開口下端を塞ぐべくスプリング２
１２によって弁体２１０を介して図の上方に付勢され、
シート面６０ａに着座される。弁体２１０はその下端に
筒状孔212aを形成し、この筒状孔212a内にスプリング２
１２が収容されている。スプリング２１２の下端はスリ
ーブ２３０に当接せしめられる。スリーブ２３０は空気
ノズル５８に挿入固定される。スリーブ２３０は中心孔
230aと上端の半径方向孔230bとを形成し、この半径方向
孔230bはその外周端が中心スリーブ２０６内の空間２３
４に開口している。中心スリーブ２０６に面する弁体２
１０の外周面上に図示しないが複数の軸方向溝が形成さ
れており、シート部２１０´がリフトしたとき、空気受
け口６０からの空気は中心孔６０−１、弁体２１０の外
周面上の図示しない複数の軸方向溝、半径方向孔230b、
中心孔230aを介して空気ノズル５８より噴出される。

【００１７】スプリング２１２は弁体２１０のシート部
２１０´がシート面６０Ａに着座するように付勢する
が、スプリング２１２の付勢力は通常作動時に空気ポン
プ６２から空気送出導管１００、空気デリバリ通路９４
を介して空気制御弁３６に導入される空気圧力によって
は開弁しないように設定される。しかしながら、空気制
御弁３６への導入圧力がスプリング２１２の設定圧を超
えると、空気圧力によって弁体２１０はスプリング２１
２に抗して下降され、リリーフ作動が行われる。

【００１８】通常作動時は制御回路１１０から空気制御
弁３６のコネクタ部２１３を介してソレノイド２０５に
制御信号が送られれ、ソレノイド２０５からの電磁力に
よって弁体２１０はスプリング２１２に抗して下降する
ように移動され、シート部２１０´はシート面６０Ａか
ら離間され、空気受け口６０からの空気は中心孔６０−
１、弁体２１０の外周面上の複数の軸方向溝、半径方向
孔230b、中心孔230aを介して空気ノズル５８より噴出さ
れ、空気連通室８０より燃料噴射弁３４にアシストエア
として供給される。開弁期間が終了するとソレノイド２
０５は消磁され、スプリング２１２は弁体２１０をして
そのシート部２１０´がシート面６０Ａに着座するよう
に上昇移動させ、前記したアシストエアの流れは停止さ
れる。

【００１９】故障等によって弁体２１０が正常に動かな
い事態に立ち至った場合、空気ポンプ６２から空気送出
導管１００、空気デリバリ通路９４までの配管系の圧力
は通常値より高くなるが、この圧力はシート部２１０´
を介して弁体２１０をスプリング２１２に抗して下降さ
せる。そのため、空気受け口６０からの空気は中心孔６
０−１、弁体２１０の外周面上の複数の軸方向溝、半径
方向孔230b、中心孔230aを介して空気ノズル５８より一
部逃れることができ、空気送出導管１００、空気デリバ
リ通路９４内の圧力が異常に増大することを防止するこ
とができる。

【００２０】

【発明の効果】空気制御弁の故障等によって空気ポンプ
から空気制御弁への配管系における圧力が通常時の圧力
を超えたとき弁体は付勢手段に抗して移動され、少量の
空気を逃がすことができるため、配管系内の圧力が異常
に高まることを防止し、空気ポンプや配管系の過負荷状
態を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例の内燃機関の全体概略図である。

【図２】図１は図２の内燃機関の燃焼室部分の縦断面図
である。

【図３】図３は燃料噴射弁及び空気制御弁の部分的断面
図である。

【図４】図４は燃料及び空気デリバリパイプの断面図で
ある。

【図５】図５はこの発明の空気制御弁の断面詳細図であ
る。

【符号の説明】

１０…シリンダヘッド １２…吸気マニホルド １６…吸気弁 １８…排気弁 ２０…吸気ポート ２６…エアフローメータ ２８…スロットル弁 ３１…ISC 弁 ３４…燃料噴射弁 ３６…空気制御弁 ３８…取付本体 ４２…エアアシストアダプタ ４４…ノズル ６２…空気ポンプ ６４…噴射燃料孔 ６６…混合気噴射孔 ２０５…ソレノイド ２１０…弁体 ２１２…スプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧空気源を有し、加圧空気源から燃料
   噴射弁の先端近傍まで通ずる空気供給通路と、該空気供
   給通路を開閉する空気制御弁と、該空気制御弁を開いた
   ときに加圧空気流が燃料噴射流に導入されることにより
   加圧空気と燃料との混合を行う内燃機関の燃料噴射装置
   において、前記空気制御弁は空気流の開閉制御を行う弁
   体と、弁体を常態では閉鎖するように付勢する付勢手段
   と、空気の導入時に弁体を付勢手段に抗して開弁せしめ
   る駆動手段とを備え、弁体は、加圧空気源からの空気圧
   力が通常作動時の圧力を超えたときは駆動手段から駆動
   力が弁体に加わらなくても付勢手段に抗して移動され、
   少量の空気を逃すことができることを特徴とする内燃機
   関の燃料噴射装置。