JPH07180636A - エアアシスト型燃料噴射弁 - Google Patents

エアアシスト型燃料噴射弁

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JPH07180636A
JPH07180636A JP5327665A JP32766593A JPH07180636A JP H07180636 A JPH07180636 A JP H07180636A JP 5327665 A JP5327665 A JP 5327665A JP 32766593 A JP32766593 A JP 32766593A JP H07180636 A JPH07180636 A JP H07180636A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴霧燃料の微粒化を促進し、噴霧燃料の方向
を2つの吸気弁に向けさせる。 【構成】 燃料噴射孔10が設けられているノズル9の
底面11に対向するアトマイザ2の内底面12には、軸
心と同心で開孔され前記燃料噴射孔10から噴射された
燃料と空気導入管から導入された空気とを混合して噴射
する気液噴射孔3と、該気液噴射孔3を介して対向する
径方向に配置され軸方向に一定の深さを持ち気液噴射孔
3に接続され空気の流量を局部的に増大させる凹状溝5
とからなる手段が形成されている。該手段により機関の
吸気行程時に噴霧の全周方向より導入される空気が凹状
の溝5部分で分割され、噴霧燃料の方向を2つの吸気弁
に向けさせる。 【効果】 噴霧燃料の微粒化が促進でき、噴霧燃料の方
向を2つの吸気弁に向けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各気筒の複数個の吸気
弁に燃料を供給するエアアシスト型燃料噴射弁に係り、
特にその構成が簡単で、内燃機関の燃焼性を著しく高め
るのに好適な噴射特性を得ることができる内燃機関用の
エアアシスト型燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、自動車用内燃機関では、高出力化
と低燃費を両立させるために、吸気2弁式エンジンが主
流になりつつある。これは、環境汚染問題に伴う排気規
制や地球温暖化に伴う燃費規制等の法規制等が年々強化
されていることに端を発しているが、これらの要求に対
応するために、機関の燃焼性改善に関する種々の検討が
行われている。燃料噴射装置の構成要素である燃料噴射
弁では、噴霧燃料の微粒化と噴霧の方向を2つの吸気弁
に向けること(以下、2方向化という)が課題になって
いる。このような装置として関連するものには、実公昭
62−15490号公報に記載されている。
【0003】上記公知例の技術は、各気筒の燃焼室が複
数の吸気弁を有している内燃機関の電子制御燃料噴射弁
に係り、燃料噴射弁の中心線が隔壁の中心面状に配置さ
れ、空気と衝突した後の燃料が通る空気−燃料噴射孔の
中心線は各分流吸気通路部分に向けられ、各空気−燃料
噴射孔の内周面の母線のうち隔壁の中心面に対する傾斜
角が最も小さい母線の延長線は隔壁の壁面に対して接線
となるか、この接線よりも分流吸気通路部分側に延びて
いることを特徴とするもので、この構成では各分流吸気
通路部分に向けられた複数の空気−燃料噴射孔が開示さ
れ、その目的は、隔壁に近い方へ広がった燃料粒子の壁
面への付着を回避するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の公知例の技術で
は、噴霧燃料に空気を直交衝突させるように配置した燃
料と空気の混合部と、該混合部の下流で噴霧の2方向化
に寄与する空気−燃料噴射孔部で噴霧燃料の微粒化が進
行する。しかしながら、噴霧の2方向化の際に、この空
気−燃料噴射孔内壁への燃料付着による膜状流が発生す
るため、空気流の十分な微粒化作用が期待されず、噴霧
には局所的に粗大粒が含まれ粒径分布の不均一が生じ、
このような粗大粒の発生や粒径分布の不均一は、機関に
供給する混合気の不均一を生じさせ、燃焼が改善されな
い。
【0005】また、上記膜状燃料の再微粒化に必要な相
当量の気流エネルギ−を生成するために空気ポンプが利
用されているが、この空気ポンプを用いるために、コス
トが高くなり、さらに、微粒化や2方向化のために設け
た複数個の孔や、噴射弁先端へ向けての取付精度を高め
るために設けた噴射弁挿入孔などの加工に高精度が要求
されるため、加工費が増大する。
【0006】本発明の目的は、エアアシスト型燃料噴射
弁からの燃料噴射において、簡単な構成により、噴霧燃
料の微粒化を促進し、粒径分布を均一にし、噴霧燃料の
方向を2つの吸気弁に向けさせることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、第1の手段
として、ノズルを有し該ノズルの先端面に設けられた燃
料噴射孔から噴霧燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記ノ
ズルと同軸をなし該ノズルの外周面及び前記先端面に対
して隙間をもって挿入され前記燃料噴射弁に固定された
アトマイザと、前記ノズルの外周面と対向した前記アト
マイザの壁を貫通した開口に接続され空気を前記ノズル
とアトマイザとの隙間に導入する空気導入管とを含んで
なるエアアシスト型燃料噴射弁において、前記ノズルの
先端面に対向した前記アトマイザの内底面に、弁軸線と
同心をなして開孔され前記導入された空気と前記噴霧燃
料を混合して噴射する気液噴射孔と、径方向に配置され
軸方向に深さを持ち一端が前記気液噴射孔に接続された
凹状溝とを設けることで達成される。
【0008】また、上記目的は、第2の手段として、ノ
ズルを有し該ノズルの先端面に設けられた燃料噴射孔か
ら噴霧燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記ノズルと同軸
をなし該ノズルの外周面及び前記先端面に対して隙間を
もって挿入され前記燃料噴射弁に固定されたアトマイザ
と、前記ノズルの外周面と対向した前記アトマイザの壁
を貫通した開口に接続され空気を前記ノズルとアトマイ
ザとの隙間に導入する空気導入管とを含んでなるエアア
シスト型燃料噴射弁において、前記ノズルの先端面に対
向している前記アトマイザの底面に弁軸線と同心をなし
て開孔され前記導入された空気と前記噴霧燃料を混合し
て噴射する気液噴射孔を設け、かつ前記アトマイザの内
底面の裏面である外底面に気液噴射孔を介して対向し前
記気液噴射孔の下流側に接続された2個の突起片を設け
ることで達成される。
【0009】
【作用】機関の吸気行程に生じるスロットルバルブ上流
側の吸入空気の一部は、空気導入管より燃料噴射弁のノ
ズルとアトマイザの間に形成された隙間に導入され、整
流されてアトマイザの内底面に設けられた気液噴射孔に
向かう。上記第1の手段によれば、前記気液噴射孔に向
かう空気流は、前記燃料噴射弁から噴射された噴霧燃料
に衝突し、該噴霧燃料の微粒化が促進され、同時に、噴
霧燃料への衝突は該噴霧燃料に対して周方向より行われ
るので噴霧燃料は均一に微粒化される。
【0010】また、前記アトマイザの内底面に前記気液
噴射孔を介して形成された空気の流量を局部的に増大さ
せる径方向の凹状溝は、コアンダ効果により、周方向か
ら流入する前記空気の量を局部的に高めて噴霧燃料に衝
突させる。したがって、噴霧燃料は局部的に押しのけら
れ、噴霧燃料は2方向に分割される。このように、前記
アトマイザには、複数個の孔や空気−燃料噴射孔は設け
られておらず単一の気液噴射孔を有するのみであり、空
気−燃料噴射孔の内壁への燃料の膜状化が発生せず微粒
化が効果的に進行する。また、簡単な構成のため安価な
ものとなる。
【0011】さらに、上記第2の手段によれば、前記気
液噴射孔で混合された空気流と噴霧燃料の気液混合流
は、前記気液噴射孔より噴射されるとき、前記気液噴射
孔の下流側に設けられた2つの突起片により前記気液混
合流の1部が拘束され、該噴霧燃料が2方向に分割され
る。本手段も第1の手段と同様に、前記気液噴射孔に向
かう空気流は、前記燃料噴射弁から噴射された噴霧燃料
に衝突し、該噴霧燃料の微粒化が促進され、同時に、噴
霧燃料への衝突は噴霧燃料に対して周方向より行われる
ので燃料は均一に微粒化される。
【0012】微粒化に利用される空気量は、燃料噴射弁
先端部に設けられたノズルとアトマイザとで形成される
隙間で決定されるが、従来の技術に比して少なくなって
いる。必要量は、エンジン暖気後のアイドル時に使用さ
れる空気量と同程度に押さえられる。一例を示すと、ア
イドル時の総空気量140リッター/分に対して、アイ
ドルスピ−ドコントロ−ルバルブのもれ量40リッター
/分とスロットルバルブでのもれ量20リッター/分と
ブロ−バイガスバルブのもれ量30リッター/分を除い
た量になる。(6気筒エンジンでは噴射弁1個当り約8
リッター/分となる)燃料噴射は、吸気行程時に行わ
れ、スロットルバルブ前後の差圧によって生ずる流入空
気が噴霧燃料に効果的に作用して、早期に混合気を形成
して機関に供給される。
【0013】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1から図3に示
す。図1は、エアアシスト型燃料噴射弁1の外観構造と
その内の一部はアトマイザ2の部分断面を示している。
また、図2は、アトマイザ2の先端部分の拡大断面を示
しており、図3は図2におけるIII−III線矢視断面を示
している。
【0014】エアアシスト型燃料噴射弁1は、弁軸方向
の頂部に燃料供給口8と底部に燃料を噴射する燃料噴射
孔10を有すノズル9とを含んでなる燃料噴射弁7と、
前記ノズル9と同軸をなし該ノズル9の外周面及び前記
燃料噴射孔10が設けられている前記ノズル9の底面1
1に対して隙間4を介して挿入され前記燃料噴射弁7に
固定され薄肉円筒形状をしたアトマイザ2と、該アトマ
イザ2が前記燃料噴射弁7の底部に固定された場所の近
傍の前記ノズル9の外周面と対向する前記アトマイザ2
の壁を貫通した開口部に一端が接続され前記形成された
隙間4に図示しない内燃機関のスロットルバルブの上流
側の吸入空気の一部を導入する空気導入管6とを含んで
構成されている。
【0015】前記ノズル9の底面11に対向する前記ア
トマイザ2の内底面12には、前記燃料噴射弁7の弁軸
心と同心で開孔され前記燃料噴射孔10から噴射された
燃料と前記空気導入管6から導入された空気とを混合し
て噴射する気液噴射孔3が開孔されている。さらに、前
記内底面12には、該気液噴射孔3を介して対向する径
方向に配置され軸方向に一定の深さを持ちそれぞれの一
端が気液噴射孔3に接続された凹状溝5が形成されてい
る。該凹状溝5は前記燃料噴射弁7から噴射される噴霧
燃料に対して全周方向より導入される前記空気の流量を
局部的に増大させている。
【0016】前記凹状溝5は、図2では軸方向の深さを
径方向において一定としているが、前記軸方向の深さを
前記気液噴射孔3に近づくにつれて深くし、前記気液噴
射孔3の縁において前記アトマイザ2の厚さと等しくさ
せてもよい。
【0017】図2及び図3に示したアトマイザ2の先端
部分の拡大断面図を用いてエアアシスト型燃料噴射弁1
における空気流の生成について説明する。エアアシスト
型燃料噴射弁のノズル9の底面11の下流側には隙間4
が形成されている。この隙間4は、前記ノズル9の底面
11と該ノズル9の底面11に対向するアトマイザ2の
内底面12によって形成される。また、この隙間4の軸
方向の間隔は、前記アトマイザ2の内底面12の周方向
に見た場合、前記凹状溝5により、局部的に大きくなる
ように形成されている。
【0018】図2及び図3に示す矢印は、空気の流れの
状態を示している。隙間4の上流部分で整流された空気
流は、この隙間4から気液噴射孔3に至り、燃料噴射孔
10からの噴霧燃料に全周方向より衝突する。この際
に、前記凹状溝5を通過する空気流は、図2及び図3に
示した太い矢印で示した流れになるが、コアンダ効果に
より、その流量を増して流入し噴霧燃料に衝突する。こ
のため、噴霧燃料の粒径の微粒化が促進され、また均一
に微粒化され、さらに、前記気液噴射孔3から噴き出さ
れる噴霧燃料は2方向に分割され図示しない内燃機関の
2つの吸気弁に向かう。
【0019】本実施例のエアアシスト型燃料噴射弁1の
燃料供給方式は、図1の黒塗りの矢印で示した様に噴射
弁7の頂部より燃料が流入するトップフィ−ドタイプと
呼ばれる方式であるが、横方向より燃料供給を行うサイ
ドフィ−ドタイプであっても、本実施例の効果は同様に
得られる。また、燃料噴射の様式は、周方向で均一な噴
霧が生成される燃料旋回方式が好ましいが、ピントル方
式等の非燃料旋回方式であっても同様な効果を得ること
ができる。
【0020】本発明の第2の実施例を図4に示す。図4
は、アトマイザ2Aの先端部分の内底面12Aを前記燃
料噴射弁7側から見た平面拡大図である。本実施例は、
アトマイザ2Aの先端部分の内底面12Aに設けられた
気液噴射孔3Aの形状を除けば、第1の実施例と同じ構
成である。該気液噴射孔3Aの形状は長円形であり、前
記内底面12Aの径方向に対向して配置された凹状溝5
Aのそれぞれの一端が前記長円形状の気液噴射孔3Aの
直線部分に接続されている。噴霧された燃料は、前記気
液噴射孔3Aに向かって径方向の断面が長円状となるの
で、前記凹状溝5Aにおいて流量を増した空気流が前記
長円状の噴霧燃料の直線部に衝突すれば、第1の実施例
より、さらに、噴霧燃料は2方向に分割されやすくな
り、また噴霧燃料の粒径の微粒化が促進され、また均一
に微粒化される。
【0021】本発明の第3の実施例を図5と図6に示
す。図5はアトマイザ2Bの先端部分の拡大断面図であ
り、図6は図5におけるVI−VI線矢視断面図である。本
実施例は、気液噴射孔3Bを介して対向する溝の代わり
に円形状の凹み5Bを設けたことを除けば、第1の実施
例と同じ構成である。アトマイザ2Bの先端部分の内底
面12Bには、外周面の一部が欠け軸方向に凹んだ円形
状の凹み5B2個が形成され、前記円形状の凹み5Bの
それぞれの欠けた部分が気液噴射孔3Bを介し対向して
前記気液噴射孔3Bに接続されている。
【0022】前記円形状の凹み5Bは、これまでの実施
例で採用した溝よりも、加工が簡単である。第1の実施
例と同様に、図5及び図6に示す矢印は、空気の流れの
様子を示している。隙間4の上流部分で整流された空気
流は、この隙間4から気液噴射孔3Bに至り、燃料噴射
孔10から噴射された噴霧燃料に周方向より衝突する。
この際に、円形状の凹み5Bを通過する空気流は、図5
及び図6中の太い矢印で示した流れとなり、その量を増
して流入し噴霧燃料に衝突する。このため、噴霧燃料は
2方向に分割され、また噴霧燃料の粒径の微粒化が促進
され、また均一に微粒化される。
【0023】本発明の第4の実施例を図7と図8に示
す。図7はアトマイザ2Cの先端部分の拡大断面図であ
り、図8は図7におけるVIII−VIII線矢視平面図であ
る。本実施例は、アトマイザ2Cの先端部分の内底面1
2Cには溝とか凹みとかを設けないで前記内底面12C
の裏側の外底面12Dに突起片5Cを設けたことを除け
ば第1の実施例と同じ構成である。アトマイザ2Cの先
端部分の前記外底面12Dには、前記気液噴射孔3Cの
内周面と同じ弧で形成された2個の突起片3Cがそれぞ
れ気液噴射孔3Cを挟んで対向し液噴射孔3Cの内周面
の下流側に配置されている。
【0024】第1の実施例と同様に、図7に示す矢印
は、空気の流れの状態を示している。隙間4の上流部分
で整流された空気流は、この隙間4から気液噴射孔3C
に至り、燃料噴射孔10から噴射された噴霧燃料に周方
向より衝突する。衝突した燃料と空気の混合気は気液噴
射孔3Cから噴出するが、この際、前記突起片5Cの内
壁の拘束力と誘導作用により2方向に分割され、また噴
霧燃料の粒径の微粒化も促進され、また均一に微粒化さ
れる。
【0025】本発明の第5の実施例を図9と図10に示
す。図9は、本発明の第1の実施例のエアアシスト型燃
料噴射弁1を用いたDOHCエンジンの構成ブロック図
である。また、図10は、図9のエアアシスト型燃料噴
射弁1が配置された側から見たDOHCエンジンの構成
ブロック図であり、いずれの図も、エアアシスト型燃料
噴射弁1の取付状態を示す図である。DOHCエンジン
は、吸排気弁の駆動用に2本のカムシャフトを備え、高
回転、高出力化が容易であると共に、特に、燃焼室19
の中央隔壁付近で点火できることにより優れた燃焼特性
が得られる。さらに、大量の空気を一時に吸入できるた
め高い信頼性があるなど、多くの利点を備えている。
【0026】エンジン13は、ガソリンを燃料とするD
OHCエンジンであり、スロットルバルブ14を内蔵す
る吸気マニホ−ルド15と、該吸気マニホ−ルド15の
下流に接続されたシリンダヘッドに内装された吸気孔1
6及び該吸気孔16を開閉する吸気弁17と、点火プラ
グ18を臨ませて配置された燃焼室19と、吸気弁17
の弁座17A方向に噴射可能となる様に前記シリンダヘ
ッドに配置された本発明のエアアシスト型燃料噴射弁1
と、該エアアシスト型燃料噴射弁1と前記吸気マニホ−
ルド15に内蔵するスロットルバルブ14の上流側とを
接続する空気導入管6と、前記燃焼室19に配置され燃
焼した後のガスを排出する排気弁20とを含んで構成さ
れている。
【0027】図10の中で、エアアシスト型燃料噴射弁
1と吸気弁17との位置関係を示しているが、エアアシ
スト型燃料噴射弁1からの噴霧燃料は、吸気弁17の隔
壁17Bに衝突しないように2方向に分割される。図示
しない制御ユニットが運転状況の情報である燃焼室19
の隔壁の水温や、吸入空気量、空気温度や、エンジン回
転数などを処理して、エンジン13の動作は行なわれ
る。エアアシスト型燃料噴射弁1の燃料噴射は、前記制
御ユニットの信号に基づいている。
【0028】燃料と空気の混合気流は、エンジン13の
吸気孔16から燃焼室19へ導かれ圧縮行程にて圧縮さ
れた後、点火プラグ18にて着火燃焼される。空気導入
管6より導かれた空気は、エアアシスト型燃料噴射弁1
のアトマイザ2の先端付近に至るまでに整流され気液噴
射孔3に至り、噴射された燃料の噴霧燃料に周方向より
衝突し燃料の微粒化と共に燃料噴霧を2方向に分割しそ
れぞれが前記吸気孔16に導かれる。これによって、エ
ンジン13の吸気弁17の隔壁17Bへの燃料付着が抑
制され効果的に吸気弁17の弁座17A方向に噴霧か導
かれ、エンジン13への供給燃料の応答性が高めらる。
したがって、早期にエンジン13の燃焼に必要な混合気
が形成されエンジン13の燃焼性が高められて未燃焼成
分である炭化水素の排出量の低減や燃費の向上を図るこ
とができる。
【0029】
【発明の効果】エアアシスト型燃料噴射弁からの燃料噴
射において、簡単な構成により、噴霧燃料の微粒化が促
進でき、粒径分布も均一にでき、噴霧燃料の方向を2つ
の吸気弁に向けさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁の外観図である。
【図2】本発明の第1の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁のアトマイザの先端部分の拡大断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁のアトマイザの図2におけるIII−III線矢視断面図
である。
【図4】本発明の第2の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁のアトマイザの先端部分の内面の平面図である。
【図5】本発明の第3の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁のアトマイザの先端部分の拡大断面図である。
【図6】本発明の第3の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁のアトマイザの図5におけるVI−VI線矢視断面図で
ある。
【図7】本発明の第4の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁のアトマイザの先端部分の拡大断面図である。
【図8】本発明の第4の実施例のエアアシスト型燃料噴
射弁のアトマイザの図7におけるVIII−VIII線矢視平面
図である。
【図9】本発明の第5の実施例の内燃機関のブロック図
である。
【図10】本発明の第5の実施例の図9において噴射弁
側から見た内燃機関のブロック図である。
【符号の説明】
1 エアアシスト型燃料噴射弁 2 アトマイザ 2A アトマイザ 2B アトマイザ 2C アトマイザ 3 気液噴射孔 3A 楕円形状の気液噴射孔 3B 気液噴射孔 3C 気液噴射孔 4 隙間 5 凹状溝 5A 凹状溝 5B 円形状の凹み 5C 突起片 6 空気導入管 7 燃料噴射弁 8 燃料供給口 9 ノズル 10 燃料噴射孔 11 ノズル9底面 12 アトマイザの内底面 12A アトマイザの内底面 12B アトマイザの内底面 12C アトマイザの内底面 12D アトマイザの外底面 13 エンジン 14 スロットルバルブ 15 吸気マニホールド 16 吸気孔 17 吸気弁 17A 吸気弁座 17B 吸気弁の隔壁 18 点火プラグ 19 燃焼室 20 排気弁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズルを有し該ノズルの先端面に設けら
    れた燃料噴射孔から噴霧燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    前記ノズルと同軸をなし該ノズルの外周面及び前記先端
    面に対して隙間をもって挿入され前記燃料噴射弁に固定
    されたアトマイザと、前記ノズルの外周面と対向した前
    記アトマイザの壁を貫通した開口に接続され空気を前記
    ノズルとアトマイザとの隙間に導入する空気導入管とを
    含んでなるエアアシスト型燃料噴射弁において、前記ノ
    ズルの先端面に対向した前記アトマイザの内底面に、弁
    軸線と同心をなして開孔され前記導入された空気と前記
    噴霧燃料を混合して噴射する気液噴射孔と、径方向に配
    置され軸方向に深さを持ち一端が前記気液噴射孔に接続
    された凹状溝とが設けられていることを特徴とするエア
    アシスト型燃料噴射弁。
  2. 【請求項2】 前記凹状溝が前記気液噴射孔を介して径
    方向に対向して配置されそれぞれの一端が前記気液噴射
    孔に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の
    エアアシスト型燃料噴射弁。
  3. 【請求項3】 前記気液噴射孔の開孔された形状が長円
    形をなし、前記凹状溝が前記長円形の気液噴射孔の直線
    部分に接続されていることを特徴とする請求項1または
    2のうち、1項に記載のエアアシスト型燃料噴射弁。
  4. 【請求項4】 前記凹状溝の軸方向の深さが、前記アト
    マイザの内底面の外周側から前記気液噴射孔の内周面に
    向かって徐々に増大していることを特徴とする請求項1
    から3のうち、いずれか1項に記載のエアアシスト型燃
    料噴射弁。
  5. 【請求項5】 ノズルを有し該ノズルの先端面に設けら
    れた燃料噴射孔から噴霧燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    前記ノズルと同軸をなし該ノズルの外周面及び前記先端
    面に対して隙間をもって挿入され前記燃料噴射弁に固定
    されたアトマイザと、前記ノズルの外周面と対向した前
    記アトマイザの壁を貫通した開口に接続され空気を前記
    ノズルとアトマイザとの隙間に導入する空気導入管とを
    含んでなるエアアシスト型燃料噴射弁において、前記ノ
    ズルの先端面に対向している前記アトマイザの底面に弁
    軸線と同心をなして開孔され前記導入された空気と前記
    噴霧燃料を混合して噴射する気液噴射孔が設けられ、か
    つ、前記アトマイザの内底面の裏面である外底面に、前
    記気液噴射孔を介して対向し前記気液噴射孔の下流側に
    接続された突起片が設けられていることを特徴とするエ
    アアシスト型燃料噴射弁。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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