JPH1073061A - 電磁燃料噴射弁 - Google Patents

電磁燃料噴射弁

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JPH1073061A
JPH1073061A JP25091297A JP25091297A JPH1073061A JP H1073061 A JPH1073061 A JP H1073061A JP 25091297 A JP25091297 A JP 25091297A JP 25091297 A JP25091297 A JP 25091297A JP H1073061 A JPH1073061 A JP H1073061A
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JP
Japan
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fuel
valve
injection valve
intake
collision member
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JP25091297A
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Toshiji Nogi
利治 野木
Takashige Oyama
宜茂 大山
Teruo Yamauchi
照夫 山内
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料噴射弁から噴出する燃料をエンジンの吸入
空気流の影響を受けずにシリンダ内に均一に分散させ、
燃料の蒸発を促進し、シリンダ内の液膜を低減し、HC
の増大、燃料による潤滑油の希釈を防止する。 【解決手段】電磁燃料噴射弁の噴射弁本体1が内燃機関
の吸気弁20上流の吸気管壁に取り付けられ、その噴射
口から吸気弁20に向けて燃料を噴射する。噴射弁本体
1の先端には、吸気弁20近くまで延びる筒状体9が設
けられ、この筒状体9により、噴射弁本体1の噴射口か
ら該噴射口と記吸気弁との間に噴射される燃料を、吸気
弁近傍までガイドする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は吸気ポート近くに燃
料噴射弁を有するガソリン機関に係り、特にHC排出量
の低減、ガソリンによるオイルの希釈を防止するのに好
適な電磁燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多点燃料噴射方式の装置は、特開
昭60−113065号公報に記載のように、エンジンの各気筒
に燃料噴射弁を設け、この燃料噴射弁から燃料を吸気弁
方向に供給していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、吸気
管内の空気流が燃料噴射弁から噴出する噴霧に及ぼす影
響について考慮しておらず、加速時,高回転時などで吸
気弁が開いているときに燃料を噴射すると燃料の噴霧が
曲げられ、シリンダ内に均一に分散させることができ
ず、シリンダ内に液膜が偏って流入し、HC排出量の増
大及び燃料がオイルだめに流入し、燃料による潤滑油の
希釈させる原因となっていた。
【0004】本発明の目的は、燃料噴射弁から噴出する
燃料をシリンダ内に均一に分散させ、燃料の蒸発を促進
し、シリンダ内の液膜を低減し、HCの増大、燃料によ
る潤滑油の希釈を防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は基本的には次の
ように構成される。すなわち、噴射弁本体が内燃機関の
吸気弁上流の吸気管壁に取り付けられ、その噴射口から
吸気弁に向けて燃料を噴射する電磁燃料噴射弁におい
て、前記噴射弁本体の噴射口から該噴射口と前記吸気弁
との間に噴射される燃料を、吸気弁近傍までガイドする
筒状体を設け、この筒状体を前記噴射弁本体の先端部に
取り付けたことを特徴とする。
【0006】上記構成によれば、吸気ポート付近に取り
付けた燃料噴射弁より噴出した燃料は、燃料噴射弁の先
端に設けた筒状体を通り、この筒状体により内燃機関の
吸気弁近傍に案内される。それによって、燃料噴射弁か
ら噴出した燃料は、吸気管内の空気流の影響を受けず
に、吸気弁が開いているときに燃料を噴出しても、シリ
ンダ内に均一に分散させることができ、燃料の蒸発を促
進する。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施例を示す。
【0008】1は電磁式の燃料噴射弁で、ヨーク2,コ
ア3,電磁コイル4,プランジヤ5,ばね6,弁体7,
ノズル8等で構成される。プランジヤ5及び弁体7は一
体的に結合し、弁体7先端がノズル8近傍にばね6の力
で付勢される。
【0009】電磁コイル4を通電すると、ヨーク2,コ
ア3,プランジヤ5等で磁気回路を構成し、プランジヤ
5がばね6の力に抗して磁気吸引されて開弁する。
【0010】噴射弁1の先端に中空筒状のカバー(筒状
体)9及びカバー9の先端にカバーを横切るようにして
衝突部材11を設ける。
【0011】カバー9は噴射弁本体1の先端にカシメ作
業等により固定されている。カバー9は、耐ガソリン性
の金属又は樹脂製の中空円筒で、その一部に通気孔10
が設けてある。このカバー9は、図31に示すように、
内燃機関の吸気弁20上流の吸気管壁に取り付けられ、
噴射弁本体1の噴射口(ノズル)8から該噴射口8と吸
気弁20との間に噴射される燃料を、吸気弁20の近傍
までガイドする。
【0012】図2に示すように、本実施例の衝突部材1
1は断面が円筒形のピン状で燃料を衝突,微粒化させ
る。衝突部材11は、耐ガソリン性の金属(ステンレス
等)又は樹脂を用いる。
【0013】図3に衝突部材11の直径Dt と図4に
示す噴霧広がり角θの関係を示す。衝突部材11の直径
を大きくするのに従い、噴霧広がり角θを大きくするこ
とができる。図3に示すように、直径を変えることによ
って、任意のθを得ることができる。
【0014】図5に燃料圧力を300kPaとして、衝
突部材11とノズル8までの距離Lを変えたときのθの
変化を示す。Lが大きくなると、衝突部材11に衝突す
るときの燃料速度が空気との摩擦で小さくなるため、衝
突力が小さくなり、θが小さくなる。
【0015】図6に燃料圧力Pfとθの関係を示す。P
fが大きくなると燃料速度が大きくなり、θが大きくな
る。
【0016】以上のように、衝突部材11の直径Dt,
衝突部材とノズルの距離L,燃圧Pfを選ぶことによっ
て噴霧広がり角θを変えることができる。しかし、上記
の寸法によって噴霧の粒径が大きく異なる。以下に一般
に均質混合気を得るために必要な200μm以下の粒径
の噴霧を形成する手段について述べる。
【0017】図7に衝突部材11の直径Dtと噴霧平均
粒径dの関係を示す。ノズルのオリフイス径dN=φ0.
7mmである。Dtが0.4mm以下、3mm以上でd
が大きくなる。その理由は、Dtが0.4mm以下では
供給された燃料がすべて、衝突微粒化されておらず、d
が大きくなる。また、Dtが3mm以上では、衝突部材
に燃料が付着し、粗大粒子を発生しやすいためである。
【0018】図8に衝突部材直径Dtとノズル直径dN
の関係を示す。粒径を小さくするためには、 0.5≦Dt/dN≦5 のように、Dt及びdNを選ぶ。一般にdNは噴射弁の最
大流量で決まるため、dNに合わせて、Dtを選ぶ。
【0019】図9に衝突部材11の長さlと衝突部材直
径Dtの比と粒径dの関係を示す。lが小さいと、衝突
部材に衝突した燃料が衝突部材の支持部10aに付着し
やすく、粒径が大きくなる。小さな粒径を得るために
は、 l/Dt≧1.0 とする。
【0020】図10に衝突部材11とノズル8の距離L
と粒径dの関係を示す。Lが大きくなると、衝突部材に
衝突するときの燃料速度が小さくなるので、dが大きく
なりやすい。燃圧Pfが300kPaではLを50mm
以下とする。Pfが500kPaでは60mm以下とす
る。
【0021】 L/√Pf≦2.8 L:[mm] Pf:[kPa] となるようにL又はPfを選ぶことによって小さな粒径
を得ることができる。
【0022】図11に本発明の他の実施例を示す。本実
施例は、衝突部材11をカバー9より突き出した支持部
10aで支持する。
【0023】図12に支持部10aの長さlと粒径の関
係を示す。lが小さいと、衝突部材11に衝突した燃料
がはね返りカバー9の内壁に付着するため、dが大きく
なりやすい。はね返りによるdの増大は燃圧Pf によ
って異なる。小さな粒径を得るためには、 L/√Pf≧0.1 Pf:(kPa)l:(mm) とする。Pfが300kPaではたとえばl≧2mmと
する。
【0024】図13に上記実施例と型式の異なる噴射弁
の断面図、図14にそのノズル部の拡大図を示す。な
お、符号中、前述の各実施例と同一符号は同一或いは共
通する要素を示す。ノズルより噴出した燃料を有効に衝
突部材に衝突させるため、ノズル直径dNと長さLNを選
ぶ必要がある。本例は、図示しないがノズル8から距離
Lのところに衝突部材が配置される。
【0025】図15にノズルLN/dNと噴霧広がり角θ
の関係を示す。LN/dNを大きくするとθを小さくする
ことができる。これは、ノズル8より噴出した燃料が助
走区間によって整流されるためである。ノズル8と衝突
部材の距離Lが約70mmの場合、LN/dNを3以上と
することによって、衝突部材に効率よく衝突させること
ができる。またカバーの内壁面への燃料の付着を防止す
ることができる。カバーの内径がφ10mm以上など大
きいとき、長さLが短かいときにはLN/dNを3以上と
してもよい。
【0026】図16に本発明の他の実施例を示す。ピン
トル型噴射弁の弁体7先端にオリフイス12a付きのア
ダプタ12を装着することによって、棒状噴霧を形成す
ることができる。
【0027】図17にカバーの長さLと噴霧粒径dの関
係を示す。Lが大きくなるにしたがい、燃料の衝突速度
が小さくなり、またカバー内壁に燃料が付着しやすくな
るために、dが大きくなる。
【0028】図18にカバーの長さLとカバーの直径D
cの比と粒径dの関係を示す。LN/dNが大きくなる
と、カバー内壁に燃料が付着しやすくなり、dが大きく
なる。ノズルのLN/dNを大きくすると、ノズルより噴
出する燃料の広がりが小さくなるので、内壁に燃料が付
着しにくくなる。
【0029】すなわち、L/Dc≦4又はLN/dN≧3
を満足すれば、燃料と衝突部材の衝突を有効に行ない、
粒径を小さくできる。
【0030】図19に本発明の他の実施例を示す。衝突
部材11を断面がくさび形の部材11−1とし、カバー
9に衝突部材の保持部材11aと共に圧入する。衝突部
材11を円筒形とすると、衝突部材に燃料が付着しやす
く、ノズルから噴出する燃料量が小さい場合では、燃料
の供給が不連続となったり、粗大粒子を発生しやすい。
くさび形11−1とすることによって上記の問題を解決
できる。またくさび角によって任意の方向に2つの噴霧
を形成することができる。しかしながら、円筒形に比
べ、燃料量が多い場合での衝突微粒化によって形成され
る噴霧の粒径は大きくなる。これは、衝突によって燃料
の方向が円筒形部材の方が大きく変えられ、燃料が微粒
化されやすいためである。
【0031】図20にくさび形衝突部材11−1の底辺
の長さl2 とノズル直径dNの比と粒径dの関係を示
す。l2/dNが小さくなると、ノズルより噴出した燃料
が衝突部材で微粒化しきれず、dが大きくなる。粒径を
小さくするためには、 l2/dN≧1.0 とする必要がある。また開口部長さl4 を開口部9aの
断面積が燃料ノズルのオリフイス断面積の2倍以上とす
ることによって燃料計量誤差をなくす。
【0032】図21,図22に本発明の他の実施例を示
す。くさび形衝突部材11−1の先端(尖端)11′を
図22(a)に示す如く平面にする。くさび先端11′
の幅方向寸法をl3 、ノズル直径dN とした場合のl3
/dNと粒径の関係を図23(b)に示す。l/dN
1付近とすることによってdが小さくできる。これは、
平面部によって燃料と衝突部材の衝突が効率良く行われ
るためである。l3/dNが小さいと、燃料が衝突しきれ
ず、又l3/dNが大きいと、平面部に燃料が付着し、d
が大きくなる。そのため、小さな粒径を得るために、 0.5≦l3/dN≦2 とする。
【0033】また図22(b)のようにくさび先端1
1′を曲面としても良い。その場合、曲面の半径をRと
すれば、 0.5≦2R/dN≦2.5 とすることによって小さな粒径の噴霧を形成できる。
【0034】図24に本発明の他の実施例を示す。衝突
部材11として多孔体11−2を用いる。多孔体11−
2の穴と穴の間の壁に燃料が衝突し、微粒化する。
【0035】図25に多孔体11−2の穴の直径dhと
ノズル直径dN の比と粒径の関係を示す。dhが大きく
なるとノズルより噴射した燃料が衝突せず、飛び出しや
すくなるため、dが大きくなる。小さな粒径を得るため
には、 dh/dN≦1.0 とする。また多孔体11−2の穴の断面積の総和を燃料
ノズル断面積の2倍以上とすることによって、燃料計量
誤差をなくすことができる。
【0036】図26に穴のピツチPと多孔体の穴の直径
dhの比と粒径dの関係を示す。Pが大きくなると、穴
と穴の間の壁に燃料が付着しやすくなるため、 P/dh≦2 とするのが望ましい。
【0037】また、多孔体11−2の厚さl4が大きす
ぎると、燃料が多孔体に付着しやすくなるので、l4
2mm以下とする必要がある。
【0038】図27に本発明の他の実施例を示す。本実
施例はカバー9を2重構造としてカバー9−1とカバー
9−2との間に空気通路15を設け、ノズル8から噴出
した燃料を空気によって微粒化させる。たとえば、空気
をエンジン吸気系の絞り弁上流から取りこむことによっ
て、アイドル付近では、噴霧の粒径を小さくし、燃焼を
良くすることができる。空気の噴出部はスリツト16又
は多孔オリフイス17とする。このような構成では、吸
気弁の近くで噴霧を形成することができるので、空気の
噴出方向と燃料の噴出方向のなす角を大きくし、形成さ
れる噴霧の広がり角を大きくしても、吸気管内壁へ付着
しにくい。そのため、空気による燃料の微粒化を効率よ
く行えるので、少ない空気量で燃料を微粒化することが
できる。
【0039】図28に本発明の他の実施例を示す。カバ
ー9の先端に衝突部材11を設ける。カバーの内筒9−
1の外側に空気通路15を設ける。これによって、衝突
部材11に衝突した燃料をさらに、空気によって微粒化
できる。
【0040】図29にエンジン回転数1000rpmのと
きに、吸気管内圧力PBを変化させたときの、噴霧粒径
を示す。衝突部材のみの場合で、PBが小さい場合に
は、燃料量が少なく、衝突部材へ燃料が付着し、粒径が
大きくなる。アシストエアのみの場合には、PBが大き
くなると、空気の流れがなくなり、アシストエアによる
微粒化が行えなくなる。そのためPBが大きいほど、粒
径が大きくなる。衝突部材とアシストエアを組合せるこ
とによって、PBにかかわらず小さな粒径の噴霧を形成
できる。すなわち、良い燃焼を達成できる。
【0041】図31に本発明を吸気ポート噴射エンジン
に適用した例を示す。図30の従来例と比較した場合、
従来例の噴射弁では、吸気管内の空気によって燃料噴霧
が流されやすく、また粒径も200μmと大きいため、
シリンダ内で燃料の分布が均一でなく、HC排出量が増
大したり、シリンダ壁面に付着した燃料が多くなる。こ
れに対し、図31のように、カバー9を設け、衝突部材
11で燃料を微粒化し、しかも、カバー9先端を吸気弁
20近傍まで延設することで、微粒化された燃料は吸気
管内の空気流速の影響を受けずに、吸気弁まわり、シリ
ンダ内に均一に燃料を分散させることができる。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、シリンダ内に燃料を均
一に分散できるので、シリンダ内で燃料の蒸発が促進さ
れ、燃料の液膜を低減するので、HC排出量の低減及び
燃料による潤滑油の希釈を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す断面図。
【図2】第1実施例の動作説明図。
【図3】第1実施例に用いる衝突部材の直径Dt と噴
霧広がり角の関係を示す図。
【図4】第1実施例の衝突部材の直径を変えた場合の動
作説明図。
【図5】衝突部材とノズルまでの距離Lと噴霧広がり角
θの関係を示す図。
【図6】燃料圧力Pfと噴霧広がり角θの関係を示す
図。
【図7】衝突部材直径Dtと噴霧平均粒径dの関係を示
す図。
【図8】Dt/dNとdの関係を示す図。
【図9】l/Dtとdの関係を示す図。
【図10】カバーの長さLとdの関係を示す図。
【図11】本発明の第2実施例を示す断面図。
【図12】第2実施例の支持部長さlとdの関係を示す
図。
【図13】本発明の第3実施例に用いる噴射弁の断面
図。
【図14】第3実施例のノズル部を示す断面図。
【図15】第3実施例のLN/dNとθの関係を示す図。
【図16】噴射ノズル部断面図。
【図17】Lとdの関係を示す図。
【図18】L/Dcとdの関係を示す図。
【図19】本発明の第4実施例を示す要部断面図。
【図20】l2/dNとdの関係を示す図。
【図21】本発明の第5実施例を示す要部説明図。
【図22】第5実施例の衝突部材の形状を示す断面図。
【図23】衝突部材の大きさとdの関係を示す図。
【図24】本発明の第6実施例を示す要部断面図。
【図25】dh/dNとdの関係を示す図。
【図26】P/dnとdの関係を示す図。
【図27】本発明の第7実施例を示す図。
【図28】本発明の第8実施例を示す要部断面図。
【図29】吸気圧力PBとdの関係を示す図。
【図30】従来の燃料噴射弁をエンジンに適用した図。
【図31】本発明の燃料噴射弁をエンジンに適用した
図。
【符号の説明】
1…燃料噴射弁、9…カバー(筒状体)、11…衝突部
材、19…空気通路、20…吸気弁。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 噴射弁本体が内燃機関の吸気弁上流の吸
    気管壁に取り付けられ、その噴射口から吸気弁に向けて
    燃料を噴射する電磁燃料噴射弁において、 前記噴射弁本体の噴射口から該噴射口と前記吸気弁との
    間に噴射される燃料を、吸気弁近傍までガイドする筒状
    体を設け、この筒状体を前記噴射弁本体の先端部に取り
    付けたことを特徴とする電磁燃料噴射弁。
  2. 【請求項2】 前記筒状体が円筒で、その径がDcとす
    るとき、前記噴射口と前記筒状体先端までの長さLが4
    Dc以下である請求項1記載の電磁燃料噴射弁。
JP25091297A 1997-09-16 1997-09-16 電磁燃料噴射弁 Pending JPH1073061A (ja)

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