(57)【要約】【課題】  低負荷時、少量噴射時の燃料混合、気筒分配を改善できる内燃機関の燃料噴射装置を提供する。【解決手段】  本発明は、該吸気管１５内に燃料ガスを噴射するインジェクタ１０とを備える内燃機関の燃料噴射装置であって、前記吸気管１５内に設けられ、前記インジェクタ１０から前記吸気管１５内へ噴射された燃料ガスを前記吸気管１５内において扁平形状に分配する可動式ガイド装置７１を有する。この可動式ガイド装置７１は、吸気管１５内を回動自在に軸支され平板状の平板状部材７２と、一端が平板状部材７２に対して接近状態と離れた状態とに回動自在に軸支され前記平板状部材７２と共にガイド通路７５を形成するガイド部材７３とを備えている。【選択図】図１
2009013959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管と、該吸気管内に燃料ガスを噴射する噴射手段とを備える内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記吸気管内に設けられ、前記噴射手段から前記吸気管内へ噴射された燃料ガスを前記吸気管内において扁平形状に分配する分配手段を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記分配手段は、前記吸気管内を回動自在に軸支され平板状の平板状部材と、一端が前記平板状部材に対して接近状態と離れた状態とに回動自在に軸支され前記平板状部材と共にガイド通路を形成するガイド部材とを備え、前記ガイド部材は、前記吸気管に対して略平行状態にあるときに前記一端が前記平板状部材に対して離れた状態に位置し、前記噴射手段の噴射口の方向を向いているときに前記平板状部材に対して接近状態に位置することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気管内に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気管内に燃料を噴射するガス燃料機関において、液体に比べガスのように分子量が小さい燃料を噴射する場合は噴射後の貫徹力が弱く、周辺気体との充分な接触面積をもって撹拌が行われる事無く、団塊状態のまま吸気管の下流まで運ばれてしまい、空気より軽いので噴射してもうまく混ざらない場合がある。また、その下流において、吸入気体を複数ポートに分散する場合には、丁度ポートの分岐が燃料塊の中央にくれば良いが、諸所の条件で、どちらかに偏ることが多く、それぞれのポートに均等に分配がされない惧れがある。ガス内燃機関においても機関回転速度が低い場合、すなわち吸気流速が遅い場合はバルブ近傍での撹拌力が弱く気筒内で燃料と空気の混合がうまく行われずに、燃焼室内での燃料濃度不均一を起し、着火不良や燃焼不安定に繋がってしまう問題がある。
【０００３】
したがって、各吸入ポートには一回の噴射燃料ガスが均等に分配される事、燃料ガスと空気は充分なお互いの接触面積を持ちながら撹拌される事が望ましい。このようなガスと空気の混合が悪い問題を解決する為に、特許文献１では、インジェクタより燃料を旋回して噴射する、あるいは吸入管中の空気を旋回させることにより混合を促進する技術が提案されている。また特許文献２では、燃料ガスを吸気管側壁に衝突させることにより吸入空気との混合を促進する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平    ９−２２８８９８号公報
【特許文献２】特開平  １１−１８２３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術では、インジェクタ自体の構造が複雑になる、または吸気管に必要なときのみ旋回流を発生させる手段について適当なものが提案されていないという問題がある。特に、特許文献２に記載のように、燃料ガスを吸気管側壁に衝突させることにより吸入空気との混合を促進する技術では、低負荷時の燃料噴射量が少ないときに燃料噴射量が少なくなる。即ち噴射された燃料ガス塊自体のエネルギーが小さく貫通力が小さいために十分な攪拌ができないおそれがある。また、特許文献１に記載のように、噴射燃料により渦巻を発生させる場合、エネルギー量が小さく十分に攪拌できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するものであり、低負荷時、少量噴射時の燃料混合、気筒分配を改善できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、吸気管と、該吸気管内に燃料ガスを噴射する噴射手段とを備える燃料機関の燃料噴射装置であって、前記吸気管内に設けられ、前記噴射手段から前記吸気管内へ噴射された燃料ガスを前記吸気管内において扁平形状に分配する分配手段を有することを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、撹拌しにくい気体同士の特性を応用し、噴射直後の団塊形状の燃料ガスを分配手段を通す事によって扁平形状に変化させることにより燃料ガスを均一に筒内入口まで導くことができる。これによって、低負荷時、少量噴射時の燃料混合、気筒分配を改善できる。
【０００８】
また、前記分配手段は、前記吸気管内を回動自在に軸支され平板状の平板状部材と、一端が前記平板状部材に対して接近状態と離れた状態とに回動自在に軸支され前記平板状部材と共にガイド通路を形成するガイド部材とを備え、前記ガイド部材は、前記吸気管に対して略平行状態にあるときに前記一端が前記平板状部材に対して離れた状態に位置し、前記噴射手段の噴射口の方向を向いているときに前記平板状部材に対して接近状態に位置する。
【０００９】
上記構成により、ガイド部材は、吸気管に対して略平行状態にあるときに一端が平板状部材に対して離れた状態に位置し、噴射手段の噴射口の方向を向いているときに平板状部材に対して接近状態に位置することにより、噴射手段より噴射された燃料ガスをガイド通路を通して、扁平な流れに変形させて、平板状部材の支持側端より吸気管に放出することができる。
【００１０】
また、低負荷時であっても、吸気管内に噴射直後には団塊状のガス燃料を吸入中の周辺気体に乗せつつガイド通路の中を通す事によって吸入空気との接触面積が広く、撹拌促進が容易な扁平状の形状に変化させつつ各吸入ポートに均一に分配させる事が出来る。
【００１１】
また、低負荷時において、平板状部材は流れを塞ぐ側に回動して、ガイド部材と共同し、インジェクタより噴射されたガス塊を吸気管の略全幅にわたるような扁平な形状にし、吸気管の下流側に放出し、高負荷時は、平板状部材は流れと平行になるように回動し、ガイド部材は支点を中心にガイド部材も流れと略平行となるように吸入管内の空気の流れにより動作することにより、高負荷の流入空気量が多く必要な場合は流入抵抗にならない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、低負荷時、少量噴射時の燃料混合、気筒分配を改善できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、吸気管と、吸気管内に燃料ガスを噴射する噴射手段とを備える内燃機関の燃料噴射装置を説明するための図である。図１及び図２に示すように、内燃機関の燃料噴射装置は、吸気管１５と、該吸気管１５内に燃料ガス７０を噴射する噴射手段としてのインジェクタ１０とを備えている。
【００１４】
また、吸気管１５内には分配手段としての可動式ガイド装置７１が設けられている。この可動式ガイド装置７１は、インジェクタ１０から吸気管１５内へ噴射された燃料ガスを吸気管１５内において扁平形状に分配するものである。そして、この可動式ガイド装置７１は、吸気管１５内を回動自在に軸支され平板状の平板状部材７２と、一端が平板状部材７２に対して接近状態と離れた状態とに回動自在に軸支され平板状部材７２と共にガイド通路７５を形成するガイド部材７３とを備えている。平板状部材７２は、平板状で吸気通路のインジェクタ１０直後を略半分程度をふさぐ略半円形の形状をしている。この平板状部材７２は、その直線側で吸気通路のインジェクタ１０の下流側にて軸支部７４によって軸支され回動可能に構成されている。平板状部材７２は、閉じた状態で吸気管１５に合う形状であるため、吸気管１５の断面形状に依存する。通常、吸気管１５は、円形或いは扁平な長円形であるため、必然的に略半円あるいは半楕円に近い形状になる。
【００１５】
そして、この平板状部材７２が吸気管１５の略半分を閉じた状態で、図１及び図２に示すようにインジェクタ１０の直下流側に平板状部材７２が位置するように配置されている。ガイド部材７３は、吸気管１５に対して略平行状態にあるときに一端７３ａが平板状部材７２に対して離れた状態に位置し、インジェクタ１０の噴射口の方向を向いているときに平板状部材７２に対して接近状態に位置するように構成されている。これによってインジェクタ１０から噴射された燃料魂を可動式のガイド通路７５を通して各ポートへ分散有利な形状へ変化させることができる。
【００１６】
図３は、本発明の実施形態に係る可動式ガイド装置７１を説明するための図である。図３（ａ）は可動式ガイド装置７１の斜視図、（ｂ）は可動式ガイド装置７１の平面図、（ｃ）は可動式ガイド装置７１の正面図、（ｄ）は可動式ガイド装置７１の左側面図、（ｅ）は可動式ガイド装置７１の下面図、（ｆ）は可動式ガイド装置７１の背面図である。図３に示すように、可動式ガイド装置７１は、回動自在に軸支され平板状の平板状部材７２と、一端が平板状部材７２に対して接近状態と離れた状態とに回動自在に軸支され平板状部材７２と共にガイド通路７５を形成するガイド部材７３とを備えている。
【００１７】
図４は、本発明の実施形態に係る平板状部材の構成を説明するための図である。図４（ａ）は、平板状部材７２の斜視図、（ｂ）は平板状部材７２の平面図、（ｃ）は平板状部材７２の正面図、（ｄ）は平板状部材７２の左側面図、（ｅ）は平板状部材７２の下面図である。図４に示すように、平板状部材７２は、軸支部７４に対してネジ７２Ｃ、７２Ｄによって固定されている。このため、平板状部材７２は、軸支部７４の回転と共に回動するように構成されている。また、平板状部材７２には、リブ７２ａ、７２ｂが設けられている。ガイド部材７３は、平板状部材７２のリブ７２ａ、７２ｂに回動可能に取り付けられる。
【００１８】
図５は、本発明の実施形態に係るガイド部材７３の構成を説明するための図である。図５（ａ）はガイド部材７３の斜視図、（ｂ）はガイド部材７３の平面図、（ｃ）はガイド部材７３の正面図、（ｄ）はガイド部材７３の左側面図、（ｅ）はガイド部材７３の背面図、（ｆ）はガイド部材７３の下面図である。図５に示すように、ガイド部材７３の一端には、上述したガイド通路７５の入口を形成するために設けられた略半円形状の開口７３ｄが設けられている。また開口７３ｄの両側付近には上述した平板状部材７２のリブ７２ａ、７２ｂに対応する位置に外側に向けて突出する突起７３ｂ、７３ｃが設けられている。このガイド部材７３の突起７３ｂ、７３ｃを平板状部材７２のリブ７２ａ、７２ｂに設けられた孔部に挿入することによって、ガイド部材７３は、平板状部材７２に対して回動自在に軸支される。また、ガイド部材７３の他端には、ガイド通路７５の出口を形成するために設けられた細長くかつ矩形状の開口７３ｄが設けられている。
【００１９】
次に、図１、図２及び図６を用いて、内燃機関の噴射装置の動作について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る可動式ガイド装置の動作を模式的に示した図である。図２及び図６に示すように、平板状部材７２が吸気通路の略半分を閉じた状態で、インジェクタ１０の直下流側に平板状部材７２が位置するように配置される。またこの平板状部材７２に揺動可能にヒンジにて支持されたガイド部材７３を備え、インジェクタ１０より噴射された燃料ガスを平板状部材７２と共同してガイドし、扁平な流れに変形させて、平板状部材の支持側端より吸気管１５に放出する。
【００２０】
低負荷時において、平板状部材は流れを塞ぐ側に回動して、ガイド部材７３と共同し、インジェクタ１０より噴射されたガス塊を吸気管１５の略全幅にわたるような扁平な形状にし、吸気管の下流側に放出する。
【００２１】
高負荷時は、平板状部材７２は流れと平行になるように回動され、この平板状部材７２にヒンジにより揺動可能に支持されるガイド部材７３は支点を中心にガイド部材７３も流れと略平衡となるように吸入管内の空気の流れにより動作する。これにより高負荷の流入空気量が多く必要な場合は流入抵抗にならない。この例では平板状部材７２のみを動かすことで、ガイド部材７３は空気の流れにより動作させているが、その他の手段で目的に応じて角度を変更することも可能である。
【００２２】
したがって、上記の構成により、低負荷時であっても、吸気管１５内に噴射直後には団塊状のガス燃料を吸入中の周辺気体に乗せつつ平板状部材７２とガイド部材７３によって形成されたガイド通路７５の中を通す事によって吸入空気との接触面積が広く、撹拌促進が容易な扁平状の形状に変化させつつ各吸入ポートに均一に分配させる事が出来る。
【００２３】
以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、ガイド通路７５によって扁平状に変形した燃料ガスは同じガイドによって通路を絞られ加速された吸入空気に乗ってその扁平軸に平行に並んだ複数のポートに対し均等に吸入され、筒内においてはより均一な混合が行われる。それにより予混合式火花点火ガス機関での燃料部分リッチによる着火不良や燃焼不安定が解消されアイドル回転数低減や低温始動性が向上する。
【００２４】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る低負荷時の可動式ガイド装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高負荷時の可動式ガイド装置を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る可動式ガイド装置の構成を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る平板状部材の構成を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係るガイド部材の構成を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る可動式ガイド装置の動作を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  インジェクタ
１５  空気管内
７０  ガス
７１  可動式ガイド装置
７２  ガイド部材
７３  平板状部材
７４  軸支部
【図１】
2009013959.tif 000003
【図２】
2009013959.tif 000004
【図３】
2009013959.tif 000005
【図４】
2009013959.tif 000006
【図５】
2009013959.tif 000007
【図６】
2009013959.tif 000008