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技術 内燃機関の燃料噴射装置

出願人 日産自動車株式会社
発明者 飯山明裕
出願日 1993年12月7日 (27年10ヶ月経過) 出願番号 1993-306160
公開日 1995年6月20日 (26年4ヶ月経過) 公開番号 1995-158522
状態 未査定
技術分野 燃焼室内にスワールを与えるための吸入系統 凝縮燃料の再霧化・均質化 燃料噴射装置
主要キーワード 駄空間 板状弁体 要領書 過渡応答性 環状隙間 小径筒 ノズルホルダ 導入空気
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年6月20日)のものです。
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図面 (4)

目的

スワール制御弁閉弁時に、燃料噴射弁が取り付けられた噴射弁取付穴内に吸入空気の一部を導入することにより、噴射弁取付穴内に滞留等した燃料を除去する。

構成

噴射弁取付穴2には燃料噴射弁3が取り付けられ、この噴射弁取付穴2の上流側にスワール制御弁6が設けられている。空気通路7の一端側開口部は、スワール制御弁6よりも上流側であって、かつスロットル弁よりも下流側の吸気通路1に開口し、空気通路7の他端側開口部は、噴射ノズル3Aの基端側で噴射弁取付穴2の小径筒部2Aに開口している。そして、スワール制御弁6が閉弁すると、このスワール制御弁6の前後に差圧が生じるため、吸気通路1内の空気の一部が空気通路7を介して噴射弁取付穴2内に流入し、浮遊燃料,付着燃料を除去する。

概要

背景

一般に、燃料噴射弁を介して吸気通路内燃料噴射し、この燃料を吸気通路内で吸入空気と混合せしめ、気筒燃焼室に供給する内燃機関燃料噴射装置としては、従来より広く知られている(例えばRB20エンジン整備要領書、日産自動車株式会社発行、1984年11月)。

この種の燃料噴射装置では、吸気通路の途中に噴射弁取付穴を形成し、この噴射弁取付穴に燃料噴射弁を取り付け、燃料噴射弁から噴射された燃料を噴射弁取付穴を介して吸気通路に供給するようになっている。

概要

スワール制御弁閉弁時に、燃料噴射弁が取り付けられた噴射弁取付穴内に吸入空気の一部を導入することにより、噴射弁取付穴内に滞留等した燃料を除去する。

噴射弁取付穴2には燃料噴射弁3が取り付けられ、この噴射弁取付穴2の上流側にスワール制御弁6が設けられている。空気通路7の一端側開口部は、スワール制御弁6よりも上流側であって、かつスロットル弁よりも下流側の吸気通路1に開口し、空気通路7の他端側開口部は、噴射ノズル3Aの基端側で噴射弁取付穴2の小径筒部2Aに開口している。そして、スワール制御弁6が閉弁すると、このスワール制御弁6の前後に差圧が生じるため、吸気通路1内の空気の一部が空気通路7を介して噴射弁取付穴2内に流入し、浮遊燃料,付着燃料を除去する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関の各気筒毎に設けられた吸気通路と、この吸気通路の内壁に形成された噴射弁取付穴と、噴射弁取付穴の軸方向中間部にノズル先端を挿入した状態で取り付けられ、該噴射弁取付穴を介して吸気通路内燃料噴射する燃料噴射弁と、吸気通路の噴射弁取付穴より上流側に設けられ、所定の運転域閉弁することにより気筒内の混合気スワールを生成させるスワール制御弁と、スワール制御弁と機関スロットル弁との間の吸気通路と噴射弁取付穴とを連通する空気通路と、を備えた内燃機関の燃料噴射装置

技術分野

0001

本発明は、燃料噴射弁から吸気通路内燃料噴射し、予め吸入空気と混合して気筒に供給する内燃機関燃料噴射装置に関し、特に、気筒内でスワールを生成するためのスワール制御弁を備えた燃料噴射装置の改良に関する。

背景技術

0002

一般に、燃料噴射弁を介して吸気通路内に燃料を噴射し、この燃料を吸気通路内で吸入空気と混合せしめ、気筒の燃焼室に供給する内燃機関の燃料噴射装置としては、従来より広く知られている(例えばRB20エンジン整備要領書、日産自動車株式会社発行、1984年11月)。

0003

この種の燃料噴射装置では、吸気通路の途中に噴射弁取付穴を形成し、この噴射弁取付穴に燃料噴射弁を取り付け、燃料噴射弁から噴射された燃料を噴射弁取付穴を介して吸気通路に供給するようになっている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上述した従来の燃料噴射装置では、単に、燃料噴射弁を噴射弁取付穴に挿入して取り付けているに過ぎないため、この噴射弁取付穴内に滞留した浮遊燃料が燃料噴射弁の噴射ノズル外周面や噴射弁取付穴の内周面に付着し易く、やがて、この付着燃料が吸気通路に滴下して、排気性状を低下させるおそれがある。

0005

すなわち、噴射弁取付穴のうち、燃料噴射弁の噴射ノズルから吸気通路に開口するまでの部分は、単なる筒状の通路に過ぎず、空気の流れの少ない無駄空間となっているため、この無駄空間内に噴射された燃料の一部が滞留し易い。

0006

従って、燃料噴射後に、この滞留した燃料が噴射ノズル等に付着して徐々に蓄積され、やがて、吸気通路内に滴下するという、いわゆる「ぼた落ち現象」が発生する。この「ぼた落ち現象」が生じると、空燃比が急激に上昇して不完全燃焼等を招来し、排気ガス中の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)が多量に発生したり、過渡応答性が低下したりする可能性がある。

0007

特に、燃料噴射弁の上流側にスワール制御弁を備え、このスワール制御弁を所定の低負荷域閉弁させることによって気筒内の混合気にスワールを生成し、リーン空燃比による運転を可能とするものでは、通常走行域よりも正確な空燃比制御が要求されるため、上述の燃料の滴下を防止する必要性が高い。

課題を解決するための手段

0008

そこで、本発明は、スワール制御弁の閉弁時に、吸気通路内の空気を噴射弁取付穴内に導入することにより、該噴射弁取付穴内の浮遊燃料を除去することとした。すなわち、本発明の係る内燃機関の燃料噴射装置は、内燃機関の各気筒毎に設けられた吸気通路と、この吸気通路の内壁に形成された噴射弁取付穴と、噴射弁取付穴の軸方向中間部にノズル先端を挿入した状態で取り付けられ、該噴射弁取付穴を介して吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気通路の噴射弁取付穴より上流側に設けられ、所定の運転域で閉弁することにより気筒内の混合気にスワールを生成させるスワール制御弁と、スワール制御弁と機関スロットル弁との間の吸気通路と噴射弁取付穴とを連通する空気通路とを備えて構成されている。

0009

機関が所定の運転域に達して、スワール制御弁が閉弁すると、スワール制御弁の前後に圧力差が生じる。この圧力差によって、吸気通路内の空気の一部が空気通路を介して噴射弁取付穴内に流入し、当該取付穴内の浮遊燃料や燃料噴射弁の先端等に付着した燃料を吸気通路内に運び去る。

0010

以下、本発明の一実施例を図1図3に基づいて詳細に説明する。

0011

まず、図1は本発明の実施例に係る内燃機関の燃料噴射装置の構成を示す断面図であって、吸気通路1は、内燃機関の各気筒毎に設けられており、その上流側は吸気マニホルドを介してエアフィルタ等に接続され、その下流側は吸気ポートを介して気筒内の燃焼室(いずれも図示せず)に接続されている。また、この吸気通路1には、エアフィルタの下流側に、図示せぬスロットル弁,エアフローメータが設けられている。

0012

吸気通路1の途中には、小径筒部2Aおよび大径筒部2Bからなる噴射弁取付穴2が形成され、この噴射弁取付穴2に燃料噴射弁3が取り付けられている。この燃料噴射弁3は、噴射ノズル3Aの先端が噴射弁取付穴2の小径筒部2A軸方向中間部まで挿入され、ノズルホルダ3Bがシール部材4を介して液密に大径筒部2Bに取り付けられている。また、噴射ノズル3Aの外周側と小径筒部2Aの内周側との間には、環状隙間5が画成されている。

0013

スワール制御弁6は、噴射弁取付穴2の開口部よりも上流側であって、かつスロットル弁よりも下流側の吸気通路1内に設けられ、リンク機構等を介してスワール制御弁アクチュエータ(図示せず)に接続されている。このスワール制御弁6は、図2に示す如く、その板状弁体の一端側(図2中の上側)が切り欠かれて切欠部6Aとなっている。すなわち、スワール制御弁6の一端側のうち、吸入空気の進行方向右側の部分が略半分程度方形状に切り欠かれて切欠部6Aとなり、この切欠部6A以外の残余の部分がL字状の遮蔽部6Bとなっている。

0014

空気通路7は、吸気通路1の内壁に穿設されている。この空気通路7の一端側は噴射弁取付穴2の小径筒部2Aに開口し、空気通路7の他端側はスワール制御弁6とスロットル弁との間で吸気通路1に開口している。

0015

また、この空気通路7は、図2図3に示す如く、噴射弁取付穴2の小径筒部2Aに対し偏心して設けられている。換言すれば、空気通路7は、環状隙間5の略接線方向に沿って設けられ、その流入口たる他端側開口部は、スワール制御弁6の遮蔽部6B背面側(上流側)で吸気通路1に開口している。

0016

次に、本実施例による燃料噴射装置の作用について説明する。

0017

まず、機関が所定の低負荷域等に達すると、スワール制御弁アクチュエータによってスワール制御弁6が閉弁する。このスワール制御弁6の閉弁により、スロットル弁を介して流入した空気は切欠部6Aを介して流通し、燃焼室内に片寄って流れ込み、スワールを生成する。

0018

一方、スワール制御弁6が閉弁することにより、該スワール制御弁6の前後には差圧が生じる。ここで、空気通路7の流入口たる他端側開口部は、スワール制御弁6の遮蔽部6B上流側で吸気通路1に開口するため、この他端側開口部付近の圧力は、切欠部6Aの周辺とは異なり、略静圧状態の比較的高い圧力となっている。これに対し、空気通路7の流出口たる一端側開口部が接続された噴射弁取付穴2の小径筒部2Aは、スワール制御弁6の下流側で吸気通路1に開口するため、その圧力は低くなっている。従って、吸気通路1内の空気の一部が空気通路7内に流入する。

0019

そして、空気通路7内に流入した空気は、空気通路7の一端側開口部から小径筒部2Aの略接線方向に流出するため、噴射ノズル3Aの外周側を螺旋状に旋回しつつスワール制御弁6の下流側に流れ込む。この旋回流によって、環状隙間5内の浮遊燃料や、噴射ノズル3Aの外周面および小径筒部2Aの内周面に付着した燃料が吸気通路1内に運び去られる。

0020

一方、機関が高速高負荷域に達すると、スワール制御弁6が水平状態になって開弁し、燃焼室内のスワール生成が停止される。これにより、スワール制御弁6の前後の差圧が解消し、空気通路7への空気の流入が停止する。

0021

このように、本実施例によれば、機関が低負荷域に達して、スワール制御弁6が閉弁したときに、スワール制御弁6上流側の空気の一部を空気通路7を介して噴射弁取付穴2内に導くことができる。

0022

この結果、噴射弁取付穴2の小径筒部2A内に滞留した浮遊燃料や、該小径筒部2Aの内周面および噴射ノズル3Aの外周面に付着した燃料を、環状隙間5内の空気流によって吸気通路1内に運び去ることができ、噴射ノズル3A等に燃料が徐々に付着して滴下するのを未然に防止し、正確に空燃比制御を行うことができる。特に、燃料の「ぼた落ち現象」による影響が大きいリーン空燃比領域で、正確な空燃比制御を行うことができる。

0023

また、環状隙間5に導入する空気を、スワール制御弁6の上流側とスロットル弁の下流側との間の吸気通路1内から空気通路7を介して取り入れる構成としたため、気筒内に供給される空気量をスロットル弁のみで制御することができ、全体構造を簡素化しつつ低コストで空燃比制御等の高精度化を達成できる。

0024

すなわち、仮に、スロットル弁の上流側から空気を取り入れる構成とすれば、空気通路がバイパス通路となるため、アイドリング回転数が必要以上に上昇してしまう。また、このアイドリング時の高回転を防止すべく、空気通路の流路面積絞り、噴射弁取付穴2内への導入空気量を制限した場合には、流量が不足するため、浮遊燃料,付着燃料を十分に除去することができない。一方、浮遊燃料等の除去のために十分な空気量を確保しつつアイドリング回転数を下げるには、空気通路の開閉手段を特別に設ける必要があるため、全体構造が複雑化し、製造コストが増大する。

0025

また、前記実施例では、空気通路7を噴射弁取付穴2に対して偏心させ、接線方向から空気を導入する構成としたため、噴射ノズル3Aの外周面を旋回しつつ流出する旋回流を生成することができる。この結果、噴射ノズル3Aの全周に亘って、浮遊燃料や付着燃料を除去することができる。

0026

さらに、前記実施例では、空気通路7の他端側開口部を、スワール制御弁6の遮蔽部6B上流側に開口させる構成としたため、空気通路7の一端側開口部と他端側開口部との間の圧力差を容易に得ることができ、吸気通路1内の空気を確実に取り入れることができる。

0027

一方、環状隙間5内に流入した空気は旋回流となるため、特に、吸入行程時に燃料を噴射した場合には、この旋回流によって噴射ノズル3Aから噴射された燃料を包むことができ、噴射燃料ガイドすることが可能となる。この結果、スワール制御弁6の閉弁によって偏向された高速気流により、燃料の噴射方向が本来の方向から曲げられるのを防止することができ、吸気通路1の内壁に付着するのを防止することもできる。

発明の効果

0028

以上詳述した通り、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、スワール制御弁の閉弁時に、吸気通路内の空気を噴射弁取付穴内に導入することができ、この空気流によって、噴射ノズルの外周側および噴射弁取付穴の内周側に付着した燃料や浮遊した燃料を吸気通路内に運び去ることができる。この結果、噴射ノズル等に徐々に浮遊燃料が付着して、やがて滴下するという「ぼた落ち現象」を未然に防止することができ、正確な空燃比制御を実現することができる。

図面の簡単な説明

0029

図1本発明の実施例に係る燃料噴射装置の構成を示す断面図。
図2図1中のA−A線に沿った断面図。
図3図1中のB−B線に沿った断面図。

--

0030

1…吸気通路
2…噴射弁取付穴
3…燃料噴射弁
3A…噴射ノズル
6…スワール制御弁
7…空気通路

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