(57)【要約】  【課題】エンジン負荷の高低に拘らず、燃料霧化を良好にすることができる燃料噴射エンジンを提供する。  【解決手段】インジェクタ１を吸気通路３の周壁４に揺動自在に取り付け、インジェクタ１をアクチュエータ５に連動連結し、エンジン負荷の高さに対応してアクチュエータ５を作動させ、このアクチュエータ５の作動で、吸気通路３に対するインジェクタ１の姿勢を変更することにより、高負荷時にインジェクタ１から吸気通路壁面８に至る燃料噴射軸線６の貫通距離Ｌ１を、低負荷時の燃料噴射軸線７の貫通距離Ｌ２よりも短くするとともに、高負荷時に燃料噴射軸線６が吸気通路壁面８と交叉する位置６ａを、低負荷時に燃料噴射軸線７が吸気通路壁面８と交叉する位置７ａよりも、吸気上流側に位置させるようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタ(１)からスロットル弁(２)下流の吸気通路壁面(８)に向けて燃料を噴射するようにした、燃料噴射エンジンにおいて、
インジェクタ(１)を吸気通路(３)の周壁(４)に揺動自在に取り付け、インジェクタ(１)をアクチュエータ(５)に連動連結し、エンジン負荷の高さに対応してアクチュエータ(５)を作動させ、このアクチュエータ(５)の作動で、吸気通路(３)に対するインジェクタ(１)の姿勢を変更することにより、
高負荷時にインジェクタ(１)から吸気通路壁面(８)に至る燃料噴射軸線(６)の貫通距離(Ｌ１)を、低負荷時の燃料噴射軸線(７)の貫通距離(Ｌ２)よりも短くするとともに、高負荷時に燃料噴射軸線(６)が吸気通路壁面(８)と交叉する位置(６ａ)を、低負荷時に燃料噴射軸線(７)が吸気通路壁面(８)と交叉する位置(７ａ)よりも、吸気上流側に位置させるようにした、ことを特徴とする燃料噴射エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料噴射エンジンにおいて、
アクチュエータ(５)が負圧室(９)を備え、この負圧室(９)をスロットル弁(２)下流の吸気通路(３)と連通させ、スロットル弁(２)下流の吸気通路(３)で発生する負圧力でアクチュエータ(５)を作動させ、このアクチュエータ(５)の作動でインジェクタ(１)の姿勢を変更するようにした、ことを特徴とする燃料噴射エンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した燃料噴射エンジンにおいて、
インジェクタ(１)をインジェクタホルダ(１２)に取り付け、このインジェクタホルダ(１２)の単一の吸気出口(１３)から、シリンダヘッド(１４)内の二本の吸気ポート(１５)(１５)に吸気を供給するに当たり、
シリンダヘッド(１４)内に分岐通路(１６)を形成し、この分岐通路(１６)から二本の吸気ポート(１５)(１５)を導出し、この分岐通路(１６)の単一の吸気入口(１７)をインジェクタホルダ(１２)の単一の吸気出口(１３)に連通させることにより、
インジェクタホルダ(１２)を吸気マニホルドの介在なしにシリンダヘッド(１４)に取り付けた、ことを特徴とする燃料噴射エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射エンジンに関し、詳しくは、エンジン負荷の高低に拘らず、燃料霧化を良好にすることができる燃料噴射エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射エンジンとして、本発明と同様、インジェクタからスロットル弁下流の吸気通路に燃料を噴射するようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
しかし、上記従来の燃料噴射エンジンでは、吸気通路に対するインジェクタの姿勢が一定であるため、問題が生じている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９７３９２号公報(図５参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》  高負荷時の燃料霧化が悪化することがある。
インジェクタから吸気通路壁面に至る燃料噴射軸線の貫通距離を長くすると、吸気通路壁面での噴射燃料の衝突力が弱まり、燃料油滴の跳ね返り量が少なくなるうえ、噴射燃料の衝突位置からシリンダまでの距離が短くなる。このため、燃料と吸気との接触の機会が少なくなり、燃料噴射量が多くなる高負荷時の燃料霧化が悪化することがある。
【０００６】
《問題》  低負荷時の燃料霧化が悪化することがある。
高負荷時の燃料霧化を促進するために、インジェクタから吸気通路壁面に至る燃料噴射軸線の貫通距離を短くし、吸気通路壁面での噴射燃料の衝突力を高めると、燃料油滴の跳ね返り量が多くなるが、吸気通路壁面での燃料付着量も多くなる。この場合、スロットル開度が大きい高負荷時には、吸気速度が速く、付着燃料の霧化が促進されるため、問題はないが、スロットル弁の開度が小さい低負荷時には、吸気速度が遅いため、付着燃料は霧化されにくいく、燃料霧化が悪化することがある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決することができる燃料噴射エンジン、すなわち、エンジン負荷の高低に拘らず、燃料霧化を良好にすることができる燃料噴射エンジンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、インジェクタ(１)からスロットル弁(２)下流の吸気通路(３)に燃料を噴射するようにした、燃料噴射エンジンにおいて、
インジェクタ(１)を吸気通路(３)の周壁(４)に揺動自在に取り付け、インジェクタ(１)をアクチュエータ(５)に連動連結し、エンジン負荷の高さに対応してアクチュエータ(５)を作動させ、このアクチュエータ(５)の作動で、吸気通路(３)に対するインジェクタ(１)の姿勢を変更することにより、
高負荷時にインジェクタ(１)から吸気通路壁面(８)に至る燃料噴射軸線(６)の貫通距離(Ｌ１)を、低負荷時の燃料噴射軸線(７)の貫通距離(Ｌ２)よりも短くするとともに、高負荷時に燃料噴射軸線(６)が吸気通路壁面(８)と交叉する位置(６ａ)を、低負荷時に燃料噴射軸線(７)が吸気通路壁面(８)と交叉する位置(７ａ)よりも、吸気(２２)の上流側に位置させるようにした、ことを特徴とする燃料噴射エンジン。
【発明の効果】
【０００９】
（請求項１に係る発明）
《効果》  高負荷時の燃料霧化を良好にすることができる。
図１に例示するように、高負荷時には、インジェクタ(１)から吸気通路壁面(８)に至る燃料噴射軸線(６)の貫通距離(Ｌ１)が短くなるため、吸気通路壁面(８)に噴射燃料が強く衝突し、燃料油滴の跳ね返りが多くなる。また、燃料噴射軸線(６)が吸気通路壁面(８)と交叉する位置(６ａ)が吸気上流側に位置するため、噴射燃料の衝突位置からシリンダまでの距離が長くなる。このように、燃料噴射量が多くなる高負荷時に、吸気通路壁面(８)での噴射燃料の衝突による跳ね返りを多くし、噴射燃料の衝突位置からシリンダまでの距離を長くすることにより、燃料と吸気との接触の機会を増し、燃料霧化を良好にすることができる。
なお、吸気通路壁面(８)に噴射燃料を衝突させると、吸気通路壁面(８)での燃料付着量も増加するが、高負荷時には、スロットル弁(２)の開度が大きく、吸気の速度が速いため、吸気通路壁面(８)に付着した燃料は速やかに霧化され、燃料霧化に支障が生じることはない。
【００１０】
《効果》  低負荷時の燃料霧化も良好にすることができる。
図１に例示するように、低負荷時には、インジェクタ(１)から吸気通路壁面(８)に至る燃料噴射軸線(７)の貫通距離(Ｌ２)が長くなるため、噴射燃料の多くは吸気通路(３)を飛行する過程で霧化され、吸気通路壁面(８)に衝突する量は少なく、吸気通路壁面(８)での燃料付着量は少なくなる。このように、スロットル弁(２)の開度が小さく、吸気の速度が遅い低負荷時に、吸気通路壁面(８)での燃料付着量を少なくすることにより、燃料霧化を良好にすることができる。
なお、低負荷時には、燃料噴射軸線(７)が吸気通路壁面(８)と接する位置(７ａ)が吸気下流側に位置し、燃料噴射位置からシリンダまでの距離が短くなるが、低負荷時は燃料噴射量が少ないうえ、吸気速度も遅いため、燃料霧化に支障が生じることはない。
【００１１】
（請求項２に係る発明）
請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  インジェクタの姿勢変更に電源等の特別なエネルギー源を必要としない。
図１に例示するように、アクチュエータ(５)が負圧室(９)を備え、この負圧室(９)をスロットル弁(２)下流の吸気通路(３)と連通させ、スロットル弁(２)下流の吸気通路(３)で発生する負圧力でアクチュエータ(５)を作動させ、このアクチュエータ(５)の作動でインジェクタ(１)の姿勢を変更するようにしたため、インジェクタ(１)の姿勢変更に電源等の特別なエネルギー源を必要としない。
【００１２】
（請求項３に係る発明）
請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  エンジンのコンパクト化を図ることができる。
図２に例示するように、インジェクタホルダ(１２)を吸気マニホルドの介在なしにシリンダヘッド(１４)に取り付けることができるため、シリンダヘッド(１４)からのインジェクタホルダ(１２)の突出寸法が小さくて済み、エンジンのコンパクト化を図ることができる。
【００１３】
《効果》  高負荷時の燃料霧化の改善効果が顕在化する。
図２に例示するように、吸気マニホルドがなく、噴射燃料の衝突位置からシリンダまでの距離が特に短くなる本請求項のエンジンでは、高負荷時の燃料霧化が悪化しやすいため、このようなエンジンに適用すると、高負荷時の燃料霧化の改善効果が顕在化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図３は本発明の実施形態に係る燃料噴射エンジンを説明する図で、この実施形態では、水冷２気筒のガソリン噴射エンジンについて説明する。
【００１５】
このエンジンの概要は、次の通りである。
図３に示すように、シリンダブロック(１８)の上部にシリンダヘッド(１４)を組み付け、シリンダヘッド(１４)の上部にヘッドカバー(１９)を組み付けている。シリンダブロック(１８)の前部にギヤケース(２０)を取り付け、このギヤケース(２０)の前部に捲き掛け伝動ケース(２１)を取り付け、捲き掛け伝動ケース(２１)の前部に冷却ファン(２３)を配置している。シリンダブロック(１８)の後部にはフライホイル(２４)を配置している。シリンダヘッド(１４)の横側部にインジェクタホルダ(１２)を取り付けている。
【００１６】
インジェクタホルダの構成は、次の通りである。
図２に示すように、インジェクタホルダ(１２)は、その内部に吸気通路(８)を備え、吸気通路(２０)にはスロットル弁(２)を収容している。スロットル弁軸(２５)は横向きで、インジェクタホルダ(１２)の横にはスロットル弁軸(２５)に取り付けたスロットル入力アーム(２６)を配置している。スロットル弁(２)はメカニカルガバナ(２７)で制御される。スロットル弁(２)の下流には吸気圧力センサ(２８)を設け、その下流にはインジェクタ(１)を配置している。インジェクタ(１)には、燃料ポンプ(２９)から燃料タンク(３０)内の燃料(３１)が圧送される。
【００１７】
インジェクタからの燃料噴射量の制御手段は、次の通りである。
インジェクタ(１)の弁アクチュエータをコントローラ(３２)に連携させている。コントローラ(３２)には、吸気圧力センサ(２８)と回転数センサ(３３)とを連携させている。回転数センサ(３３)でエンジン回転数を検出し、吸気圧力センサ(２８)でスロットル弁(２)の下流の吸気圧力を検出することにより、エンジン回転速度とエンジン負荷とを検出し、インジェクタ(１)の開弁時間を制御し、インジェクタ(１)からの燃料噴射量を調節する。
【００１８】
インジェクタホルダの取り付け構造は、次の通りである。
図２に示すように、インジェクタ(１)をインジェクタホルダ(１２)に取り付け、このインジェクタホルダ(１２)の単一の吸気出口(１３)から、シリンダヘッド(１４)内の二本の吸気ポート(１５)(１５)に吸気を供給するに当たり、シリンダヘッド(１４)内に分岐通路(１６)を形成し、この分岐通路(１６)から二本の吸気ポート(１５)(１５)を導出し、この分岐通路(１６)の単一の吸気入口(１７)をインジェクタホルダ(１２)の単一の吸気出口(１３)に連通させることにより、インジェクタホルダ(１２)を吸気マニホルドの介在なしにシリンダヘッド(１４)に取り付けている。インジェクタホルダ(１２)はインシュレータ(３９)を介してシリンダヘッド(１４)に取り付けている。シリンダ中心軸線(４０)(４０)と平行な向きに見て、分岐通路(１６)は左右対称のＶ字型をしており、各シリンダ(４１)(４１)に吸気を分配する。
【００１９】
インジェクタからの燃料噴射の工夫は、次の通りである。
図１に示すように、インジェクタ(１)からスロットル弁(２)下流の吸気通路壁面(８)に向けて燃料を噴射するようにしている。インジェクタ(１)を吸気通路(３)の周壁(４)に揺動自在に取り付け、インジェクタ(１)をアクチュエータ(５)に連動連結し、エンジン負荷の高さに対応してアクチュエータ(５)を作動させ、このアクチュエータ(５)の作動で、吸気通路(３)に対するインジェクタ(１)の姿勢を変更する。これにより、高負荷時にインジェクタ(１)から吸気通路壁面(８)に至る燃料噴射軸線(６)の貫通距離(Ｌ１)を、低負荷時の燃料噴射軸線(７)の貫通距離(Ｌ２)よりも短くするとともに、高負荷時に燃料噴射軸線(６)が吸気通路壁面(８)と交叉する位置(６ａ)を、低負荷時に燃料噴射軸線(７)が吸気通路壁面(８)と交叉する位置(７ａ)よりも、吸気上流側に位置させる。図１中の符号(２２)の矢印は、吸気の方向を示している。
【００２０】
インジェクタの取付構造は、次の通りである。
図１に示すように、筒型のインジェクタホルダ(１２)の上周壁に開口(３４)をあけ、開口(３４)の縁部にブラケット(３５)を設け、このブラケット(３５)に枢軸(３５ａ)を介してブロック(３６)を揺動自在に取り付け、このブロック(３５)にインジェクタ(１２)を取り付けている。インジェクタ(１２)のノズル(３７)は開口(３４)を介して吸気通路(３)に臨ませ、インジェクタ(１２)の噴射軸線(６)(７)は、開口(３４)を通過し、吸気の下流に向かって下り傾斜している。ブロック(３６)と開口(３４)の周縁部との間に蛇腹構造の覆い(３８)を設け、この覆い(３８)で開口(３４)を覆っている。
【００２１】
アクチュエータの概要は、次の通りである。
図１に示すように、アクチュエータ(５)が負圧室(９)を備え、この負圧室(９)をスロットル弁(２)下流の吸気通路(３)と連通させ、負圧室(９)にかかる負圧力に基くアクチュエータ(５)の作動で、インジェクタ(１)の姿勢を変更するようにしている。
【００２２】
アクチュエータの具体的構造は、次の通りである。
図１に示すように、アクチュエータシリンダ(４２)にアクチュエータピストン(１０)を摺動自在に内嵌し、アクチュエータシリンダ(４２)内をアクチュエータピストン(１０)で区画し、アクチュエータシリンダ(４２)の基端側を負圧室(９)としている。この負圧室(９)に付勢バネ(１１)を収容し、この付勢バネ(１１)でアクチュエータピストン(１０)をアクチュエータシリンダ(４２)の先端方向に付勢している。アクチュエータピストン(１０)に先端ロッド(４３)を取り付け、この先端ロット(４３)の先端をブロック(３６)に枢支している。アクチュエータシリンダ(４)に基端ロッド(４４)を取り付け、この基端ロッド(４４)の基端をインジェクタホルダ(１２)に枢支している。
【００２３】
アクチュエータによるインジェクタの姿勢変更動作は、次の通りである。
エンジン負荷が大きくなると、メカニカルガバナ(２７)によりスロットル弁(２)が開弁方向に制御され、スロットル弁(２)の下流の吸気負圧が小さくなるため、負圧室(９)の負圧力も小さくなり、この負圧力と付勢バネ(１１)の付勢力との不釣合い力で、アクチュエータピストン(１０)がアクチュエータシリンダ(４２)の先端方向に移動し、インジェクタ(１)の姿勢が起立に近くなる。
エンジン負荷が小さくなると、メカニカルガバナ(２７)によりスロットル弁(２)が閉弁方向に制御され、スロットル弁(２)の下流の吸気負圧が大きくなるため、負圧室(９)の負圧力も大きくなり、この負圧力と付勢バネ(１１)の付勢力との不釣合い力で、アクチュエータピストン(１０)がアクチュエータシリンダ(４２)の基端方向に移動し、インジェクタ(１)の姿勢が倒伏に近くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射エンジンのインジェクタホルダとその周辺部分の縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料噴射エンジンのインジェクタホルダとシリンダヘッドの横断平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料噴射エンジンの側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
(１)…インジェクタ、(２)…スロットル弁、(３)…吸気通路、(４)…周壁、(５)…アクチュエータ、(６)…高負荷時の噴射軸線、(７)…低負荷時の噴射軸腺、(８)…吸気通路壁面、(Ｌ１)…高負荷時の貫通距離、(Ｌ２)…低負荷時の貫通距離、(１２)…スロットルボディ、(１３)…吸気出口、(１４)…シリンダヘッド、(１５)…吸気ポート、(１６)…分岐通路、(１７)…吸気入口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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