JPH08177689A

JPH08177689A - 内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JPH08177689A
Application number: JP6328284A
Authority: JP
Inventors: Kimitaka Saito; 公孝斎藤; Tokio Kohama; 時男小浜; Akinori Harada; 原田　　明典
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】延長管を用いて燃料噴霧を吸気弁の直上へ供
給するエアアシスト式の燃料噴射弁の問題を解決する。【構成】電磁コイル３３とスプリング１３によって上
下に駆動される可動コア７には、パイプ材１ａとその先
端に接合された鋼球１ｂのような弁体からなるニードル
１の基部が取り付けられており、パイプ材４ａとバルブ
ボディ４ｂからなる延長管４の先端の燃料噴射孔３６を
開閉するようになっている。１７は孔１７ａを有する燃
料噴霧の微粒化促進用プレートである。燃料噴霧が延長
管によって導かれる従来のものと異なり、延長管４の内
面に燃料噴霧が付着しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用の燃料供給
装置に係り、特に自動車用のガソリン機関において吸気
通路へ燃料を噴射して供給するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃焼を安定化するために、エ
アアシスト燃料噴射弁からの噴射燃料を延長管を介して
燃焼室内へ噴出させる燃料供給装置が特開平６−１０８
０６公報に記載されている。該公報に開示された燃料噴
射弁は、燃料噴射弁の先端部の噴孔に延長管を接続し、
その先端噴口を各吸気弁の傘部直上位置に開口させ、延
長管の先端噴口部に、上流から下流にかけて径が徐々に
大きくなる円錐状の末広がり筒部を一体成形して設ける
もので、これにより、吸気弁の開弁時期に燃料噴射弁の
先端噴口から噴出する燃料噴霧は延長管を通って適度な
広がりを持って燃焼室内へ拡散され、燃料噴霧と吸入空
気との混合が促進されて、燃焼室に流入した燃料の空間
浮遊率が高くなり、濃い混合気が形成されるので燃焼の
安定化を図ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術におい
て、コスト低減のためにアシストエアを供給するエアポ
ンプを廃止した場合、或いは何らかの原因でエアポンプ
が正常に作動しなくなって、アシストエアの供給圧が低
下した場合には、燃料噴射弁に対するエアアシストの作
用が無くなるため、延長管内面への燃料付着と、延長管
内における噴霧の流速の低下により、噴霧の液滴が大き
くなって延長管の先端から燃料が垂れるという不具合が
生じる。

【０００４】そこで本発明は、従来技術におけるこの問
題に鑑み、延長管付噴射弁の構造に改良を加えることに
より、上記従来技術の問題点を解消することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、燃
料噴射弁の先端の燃料噴射孔が延長管を介して吸気弁の
傘部直上位置に設けられており、その位置から燃焼室に
向けて燃料噴霧を噴射するように構成されていると共
に、前記延長管の先端部に前記燃料噴射孔を開閉する弁
の開閉機構を設け、燃料の噴出及び遮断を前記延長管の
先端部において制御するようにした内燃機関の燃料供給
装置を提供する。

【０００６】

【作用】延長管の先端部が吸気弁の直上位置まで伸びて
いるばかりか、その先端部の燃料噴射孔が弁によって開
閉されるようになっているので、燃料は延長管先端部の
燃料噴射孔から高速で噴射されるときに霧化されること
になる。従って、燃料噴霧を延長管によって導く従来の
ものと異なり、延長管内壁面への燃料噴霧の付着及び、
延長管の先端からの燃料垂れという不具合が生じること
がなく、燃料を円滑に噴射することが出来る。

【０００７】

【実施例】図示実施例は、本発明をガソリン機関の燃料
供給装置の燃料噴射弁に適用したものである。図１に示
すように、燃料噴射弁２０には、主要な構成部分とし
て、板状磁性材料からなる略円筒状のヨーク２６内に、
軸方向に固定鉄心２１、可動コア７、ニードル１、延長
管４、磁性パイプ８ａ、非磁性パイプ８ｂ等が設けられ
る。

【０００８】ヨーク２６の内周には樹脂製のスプール３
２が固定される。このスプール３２には電磁コイル３３
が巻装される。スプール３２の内部には磁性材料からな
り筒状に形成された固定鉄心２１が、スプール３２の上
方から突出するように挿入される。そして、固定鉄心２
１の下部には、非磁性パイプ８ｂが接続される。この非
磁性パイプ８ｂは、大径部８１、小径部８２からなる段
付きパイプ状に形成されたものである。そして、上記固
定鉄心２１の下部には大径部８１が接続され、固定鉄心
２１の下端から一部突出するように設けられる。さら
に、非磁性パイプ８ｂの小径部８２の下端には、磁性材
料からなり段付きパイプ状に形成された磁性パイプ８ａ
の小径部８３が接続される。なお、非磁性パイプ８ｂの
小径部８２の内径は、磁性パイプ８ａの小径部８３の内
径よりもやや小さく設定されている。この延長管４の先
端に接合されるバルブボディ４ｂの内部には、後述のニ
ードル１の鋼球１ｂが摺動する円筒面４ｄと、ニードル
１の鋼球１ｂのシート部１４が着座する弁座４ｃとが形
成される。さらに底部中央には燃料噴射孔３６が形成さ
れる。

【０００９】次に、非磁性パイプ８ｂおよび磁性パイプ
８ａの内部の空間には、磁性材料からなり筒状に形成さ
れた可動コア７が設けられる。この可動コア７の外径は
非磁性パイプ８ｂの小径部８２の内径よりもやや小さく
設定され、可動コア７は非磁性パイプ８ｂに対して摺動
可能に挿入される。また、可動コア７の上端面は、上記
固定鉄心２１の下端面と所定の隙間を介して対向するよ
うに設けられる。さらに、可動コア７の下端内周にはニ
ードル１が連結される。

【００１０】このニードル１は、燃料を噴射孔３６へ導
くためと、ニードル自体の重量を軽くするために、複数
個の穴５ａが設けられた中空円筒状の比較的安価なパイ
プ材１ａと、図２及び図３に示すように、パイプ材１ａ
の先端に接合され燃料を噴射孔３６へ導くために４ヶ所
の面取り加工を施こされた鋼球１ｂとより構成されてい
る。そして、接合部１０と可動コア７の内周面とがレー
ザ溶接されることによって、ニードル１と可動コア７と
は１体に連結される。なお、パイプ材１ａの先端面１ｃ
は、鋼球１ｂとの接合のために、図５に示すように面取
り加工した形状とする。また、パイプ材１ａに複数個の
穴５ａを設ける代りに、同様の目的で、図６に示すよう
に複数のスリット１ｄを設けてもよい。延長管４は、中
空円筒状の比較的安価なパイプ材４ａと精密加工された
バルブボディ４ｂとの結合により構成されている。ここ
で、延長管４を構成するパイプ材４ａ、バルブボディ４
ｂ、及びニードル１に使用するパイプ材１ａが、熱膨張
率の違う材質のものであると、この燃料噴射弁を内燃機
関に装着した時に、熱による形状変化によって、それぞ
れの材料が異なった変形をするため、可動コア７と固定
鉄心２１の間のエアギャップ７ｂの寸法に変化が生じて
ニードル１のリフト量が変わるため、噴射弁２０の燃料
噴射量も変わってしまうという問題がある。このため、
延長管４を構成するパイプ材４ａ、バルブボディ４ｂ、
及びニードル１のパイプ材１ａには熱膨張率が同じ材質
のものを使用する。

【００１１】可動コア７の上端面には、可動コア７に溶
接固定されるニードル１を図中下方へ付勢し、ニードル
１のシート部１４を延長管４の弁座４ｃに着座させるス
プリング１３が設けられる。このスプリング１３の上端
は、可動コア７の内部から固定鉄心２１の内部へ突出
し、固定鉄心２１の内部に挿入固定されるアジャスティ
ングパイプ１１の下端によって支持される。そして、こ
のアジャスティングパイプ１１の軸方向位置を調節する
ことによってスプリング１３の付勢力が調節される。さ
らに、可動コア７の内部には、噴射弁２０の静的噴射量
を調節するオリフィス１２が形成される。

【００１２】また、固定鉄心２１の上方には、燃料タン
クから燃料ポンプ等によって圧送され、燃料噴射弁２０
内に流入する燃料中のゴミ等を除去するフィルタ２４が
設けられる。従って、固定鉄心２１内に流入する燃料
は、アジャスティングパイプ１１を通り、可動コア７の
オリフィス１２から、さらには延長管４およびニードル
１の内部を通過して、燃料噴射孔３６に到る。

【００１３】また、延長管４以外の概ね筒状の外周部３
５はコネクタ３５ａの部分を含めて合成樹脂によって形
成されている。そして、電磁コイル３３に電気的に接続
されるターミナル３４がコネクタ３５ａおよびスプール
３２に埋設される。また、ターミナル３４は図示しない
電子制御装置にワイヤーハーネスを介して接続され、電
子制御装置によってターミナル３４を介して電磁コイル
３３に励磁電流が流れる。それによってニードル１およ
び可動コア７が、スプリング２８の付勢力に抗して固定
鉄心２１の方向へ吸引される。

【００１４】さらに延長管４の外周底部には、図４
（ａ），（ｂ）に拡大して示された円板状のプレート１
７がはめ込まれている。このプレート１７の中央には複
数の孔１７ａが形成されている。なお、図示実施例の燃
料噴射弁２０では、非磁性パイプ８ｂ、磁性パイプ８
ａ、延長管４によってハウジングを構成する。上記の構
成を有する電磁式燃料噴射弁２０の作動を説明する。図
示しない燃料ポンプと圧力レギュレータとにより一定圧
力に加圧された燃料は、固定鉄心２１の上部からフィル
タ２４、アジャスティングパイプ１１、可動コア７内部
のオリフィス１２、延長管４およびニードル１の内部を
通過して、弁座４ｃ上流に供給される。そして、図示し
ない電子制御装置によってコネクタ３５ａのターミナル
３４を介して電磁コイル３３に通電されると、電磁コイ
ル３３は電磁力（この場合は吸引力）を発生し、この電
磁力によって、可動コア７とそれに接合して一体化され
たニードル１は、スプリング１３の付勢力に抗して可動
コア７と固定鉄心２１が衝突する位置まで上昇する。そ
して、ニードル１と可動コア７とはこの位置で、電磁コ
イル３３の電磁力により保持される。その後、電磁コイ
ル３３への噴射信号が出力されなくなり、電磁力が作用
しなくなると、スプリング１３の付勢力により、ニード
ル１は下降し、先端の鋼球１ｂのシート部１４が延長管
４の先端のバルブボディ４ｂに形成された弁座４ｃと当
接する。

【００１５】従って、燃料はニードル１が上昇してから
下降するまで、ニードル１のシート部１４と弁座４ｃと
の隙間から燃料噴射孔３６を通過し、プレート１７の中
央に形成された複数の孔１７ａから噴出することによっ
て燃料同士を衝突させて微粒化し、燃料噴霧が内燃機関
の吸気弁の背面に向かうように、また図示しない吸気マ
ニホールドの内壁面になるべく付着しないように噴射さ
れる。また、燃料の微粒化手段として、プレート１７を
用いる代りに、図７に示すように、燃料噴射孔３６に対
向して鉤状体３７を延長管４の先端に取付け、噴射孔３
６から出た燃料噴霧を鉤状体３７に衝突させて燃料の微
粒化をはかるようにしてもよい。

【００１６】なお、図１〜図８に示す実施例ではニード
ル１は鋼球１ｂを用いたボールバルブの形をとっている
が、これは、長い延長管４を用いる燃料噴射弁２０にお
いては、通常のものよりも長いニードル１を使用するた
め、ニードル１の先端のシート部が弁座に着座した時の
ニードルの傾斜が問題になり、図８（ａ），（ｂ）に示
すように、先端が円錐形のニードル１′を用いるバルブ
では、ニードル１′の傾斜によってバルブボディ４ｂ′
の弁座４ｃ′への着座が不完全になる場合があるが、図
８（ｃ），（ｄ）に示すように、ボールバルブを用いる
と、ニードル１のパイプ材１ａが傾斜しても鋼球１ｂが
弁座４ｃに着座することができるためである。

【００１７】次に、燃料噴射弁の他の実施例を説明す
る。図９に示す燃料噴射弁２０ｂにおいて、略円筒状の
ヨーク２６、軸方向の固定鉄心２１、合成樹脂製のスプ
ール３２、電磁コイル３３、合成樹脂製の外周部３５、
コネクタ３５ａ、ターミナル３４、プレート１７は、先
に説明した実施例の燃料噴射弁２０と実質的に同じもの
でよく、その作用も同じである。

【００１８】磁性コア８１は固定鉄心２１の内部に固定
されていて、燃料を通過させ得るように面取り加工がな
されている。また、磁性コア８１の下部には、バネ受延
長軸５１が固定、接続されている。非磁性リング８５は
固定鉄心２１の下部に接続され、磁性リング８６は非磁
性リング８５の下部の、略円筒状のヨーク２６の内部に
固定される。磁性リング８６の内部は延長管７１との接
合部９０となり、延長管７１はこの部分で固定される。

【００１９】この延長管７１は、中空円筒状の比較的安
価なパイプ材７１ａと、精密加工されたバルブボディ７
１ｂとの結合により構成されている。ただし、前記の実
施例と同様に、熱による形状変化を考えて、パイプ材７
１ａとバルブボディ７１ｂは熱膨張率が同じ材質のもの
を使用する。バネ受延長軸５１は、棒状の磁性鉄心５１
ａと、磁性鉄心５１ａに磁束が通る時、延長管７１への
磁束もれを防ぐために、磁性鉄心５１ａを取り巻く形で
取り付けられた非磁性のバネ受け円筒棒５１ｂとによっ
て構成されている。そして、このバネ受け延長軸５１
に、スプリング６１と板状の磁性プレート６２が１体と
なったものが、図９に示すように取り付けられている。

【００２０】上記の構成を有する電磁式燃料噴射弁の作
動を説明する。図示しない燃料ポンプと圧力レギュレー
タとにより一定圧力に加圧された燃料は、中空の固定鉄
心２１から磁性コア８１の面とり部に形成される隙間を
流れ、さらに延長管７１の内部を通過して磁性プレート
６２まで供給される。そして、図示しない電子制御装置
によってコネクタ３５ａのターミナル３４を介して電磁
コイル３３に通電されると、電磁コイル３３が電磁力
（この場合は吸引力）を発生する。この電磁力によっ
て、磁性プレート６２は、スプリング６１の付勢力に抗
して、延長管７１の下端部７１ｄに衝突する位置まで上
昇する。そしてその位置で電磁コイル３３の電磁力によ
り保持される。その後、制御装置から電磁コイル３３へ
の噴射信号が出力されなくなり、磁性プレート６２に電
磁力が作用しなくなると、スプリング６１の付勢力によ
り磁性プレート６２は下降し、バルブボディ７１ｂの弁
座７１ｃと当接する。

【００２１】従って、燃料は、磁性プレート６２が上昇
してから下降するまで、磁性プレート６２と弁座７１ｃ
との隙間から燃料噴射孔３６を通過し、さらにプレート
１７の中央に形成された複数の穴１７ａを通過した燃料
噴霧が相互に衝突して微粒化し、内燃機関の吸気弁の傘
部に向かうように、また図示しない吸気マニホールドの
内壁面になるべく付着しないように噴射される。また、
この場合、先の実施例と同様に、微粒化手段として、プ
レート１７のかわりに図７に示す鉤状体３７を用いても
よい。

【００２２】図１０に本発明による燃料噴射弁２０（或
いは２０ｂ）の内燃機関への装着例を示す。図中１００
は内燃機関の気筒の一つを示しており、１０１は吸気
弁、１０１ａはその傘部、１０２は排気弁、１０３はシ
リンダ、１０４はピストン、１０５は燃焼室、１０６は
吸気通路である。この図に示すように、燃料噴射弁２０
の延長管４（或いは７１）の先端から噴射される燃料噴
霧４０は、従来のものと異なって吸気弁１０１の傘部１
０１ａの近傍へ直接に供給される。そのため燃料噴霧４
０が吸気通路１０６の壁面に付着することがない。ま
た、燃料噴霧４０は延長管４（或いは７１）の先端の燃
料噴射孔によって発生し、それがプレート１７のような
微粒化手段によって微粒化されたものであるから、従来
例のように延長管の内面に燃料粒が付着するようなこと
もない。

【００２３】なお、延長管４（７１）の先端にプレート
１７（図２参照）のような燃料噴霧４０のための微粒化
手段を設けない他の例を図１１及び図１２に示す。図１
１に示す例は、燃料噴霧４０の微粒化手段として吸気弁
１０１の傘部１０１ａを利用するもので、燃料噴射弁２
０（２０ｂ）の延長管４（７１）の先端に開口する燃料
噴射孔３６から噴射される燃料噴霧４０は、燃焼室１０
５の熱を受けて高温となる吸気弁１０１の傘部１０１ａ
の背面に向って直接に噴射されるので、燃料噴霧４０は
傘部１０１ａに衝突して微粒化されるだけでなく、その
熱を吸収して多くの部分が気化するため、燃料の微粒化
が更に促進される。

【００２４】また、図１２に示す例では、燃料噴霧４０
の微粒化手段として、機関のシリンダヘッド１０７から
燃焼室１０５内へ突出して燃料噴霧４０の噴流を遮るよ
うな突起部４１を形成している。この場合は、吸気弁１
０１が開いている時に燃料噴射弁２０（２０ｂ）の先端
の燃料噴射孔３６から燃料を噴射させると燃料噴霧４０
は弁開口を通過して燃焼室１０５内の突起部４１に直接
に衝突し、突起部４１が燃焼熱を受けて高温になってい
るために、衝突によって微粒化されると共に多くの部分
が瞬時に気化されるので、燃焼室１０５内の燃料の気化
状態、ひいては燃焼状態が良好になる。いずれの場合
も、燃料噴射孔３６が吸気弁１０１の近傍の延長管４
（７１）の先端にあり、噴射された燃料噴霧４０は至近
距離から傘部１０１ａや突起部４１に向って衝突するた
め、目的個所に確実に衝突して壁面等を濡らすことがな
いだけでなく、燃料噴霧４０の噴出速度が低下する前に
衝突するので、衝突による燃料噴霧４０の微粒化効率が
高くなる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の燃料噴射弁は、吸気弁の傘部直
上位置まで伸びている延長管を用いた噴射弁において、
延長管の先端に弁の開閉機構を備えており、さらに燃料
噴射孔に対向して微粒化手段を設けることにより、エア
アシスト機能がない状態でも、延長管内面への燃料の付
着と、延長管先端からの燃料垂れなしに、燃焼室に流入
する燃料の微粒化が促進されて空間浮遊率を高くするこ
とができるので、燃焼がより安定化し、燃費や排気エミ
ッションの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した燃料噴射弁の断面図である。

【図２】図１に示した燃料噴射弁の延長管先端部分の拡
大断面図である。

【図３】ニードルの先端に接合する鋼球の断面図であ
る。

【図４】（ａ）は燃料噴射弁の先端に取り付けられるプ
レートの正面図、（ｂ）はその断面図である。

【図５】図１に示した燃料噴射弁のニードルに用いたパ
イプ材の先端部の拡大断面図である。

【図６】（ａ）は図１に示した燃料噴射弁のニードルに
用いたパイプ材の変形例を示す正面図であって、（ｂ）
は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図７】（ａ）は図１に示した燃料噴射弁の延長管先端
部分の変形例を示す断面図であって、（ｂ）はそれをＢ
方向から見た図である。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は円錐バルブを用いた時に、
ニードルの傾斜がある場合と無い場合を比較した断面図
であり、（ｃ）及び（ｄ）は実施例のボールバルブを用
いた時に、ニードルの傾斜がある場合と無い場合を比較
した断面図である。

【図９】本発明の他の実施例としての燃料噴射弁の断面
図である。

【図１０】燃料噴射弁の装着例を示す断面図である。

【図１１】燃料噴射弁の他の装着例を示す断面図であ
る。

【図１２】燃料噴射弁の更に他の装着例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…ニードル１ａ…パイプ材１ｂ…鋼球１ｄ…スリット４…延長管４ａ…パイプ材４ｂ…バルブボディ４ｃ…弁座５ａ…穴７…可動コア１２…オリフィス１３…スプリング１７…円板状のプレート１７ａ…孔２０，２０ｂ…燃料噴射弁２１…固定鉄心３２…スプール３３…電磁コイル３４…ターミナル３５ａ…コネクタ３６…燃料噴射孔３７…鉤状体４０…燃料噴霧４１…突起部５１…バネ受け延長軸５１ａ…磁性鉄心５１ｂ…バネ受け円筒棒６１…スプリング６２…磁性プレート７１…延長管７１ａ…パイプ材７１ｂ…バルブボディ７１ｃ…弁座８１…磁性コア１００…内燃機関１０１…吸気弁１０１ａ…傘部１０５…燃焼室１０６…吸気通路１０７…シリンダヘッド

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 61/18 ３４０ＤＢ 69/00 ３１０Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射弁の先端の燃料噴射孔が延長管
を介して吸気弁の傘部直上位置に設けられており、その
位置から燃焼室に向けて燃料噴霧を噴射するように構成
されていると共に、前記延長管の先端部に前記燃料噴射
孔を開閉する弁の開閉機構を設け、燃料の噴出及び遮断
を前記延長管の先端部において制御するようにしたこと
を特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】前記延長管先端部に、前記燃料噴射孔と
対向して燃料噴霧の微粒化手段を設けたことを特徴とす
る請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】前記延長管及びニードルを含む前記弁の
開閉機構を構成する部品の材質として熱膨張率が同じも
のを選択して使用したことを特徴とする請求項１記載の
内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】前記弁の開閉機構が、ニードルの先端に
取り付けられた球状の弁体と、前記燃料噴射孔によって
構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載された内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】前記弁の開閉機構が、前記延長管の先端
部において電磁力によって前記燃料噴射孔を開閉する磁
性プレートを含んでいることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。