JPH02305359A - ２サイクルエンジンの筒内燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、エンジンのシリンダ内に燃料を噴射する筒
内燃料噴射装置に関し、特に、加圧空気の押込みによる
強制掃気を行う２サイクルエンジン用の筒内噴射装置に
関するものである。

〈従来の技術〉 従来の２サイクルエンジンを改良した新しい２サイクル
エンジンとして、例えば第８図に示すものが提案されて
いる。

これはシリンダ１００のシリンダヘッド１０２に、吸気
バルブ１０４と排気バルブ１０６とを２個ずつ備え、ま
ｌＣ点火コイル１０８と点火プラブ１１０とを含む点火
装置１１２を備えている。インテークマニホールド１１
４には、過給機として機械式のスーパーチャージャ１１
６が設（）られ、クランクシャツ１〜１１８により駆動
される２個のまゆ型ロータ１２０の回転に基づぎ、空気
をシリンダ１００内に圧送するようになっている。更に
シリンダヘッド１０２には、シリンダ１００内に燃料を
直接吹き込む筒内燃料噴射装＠１２２が設けられている
。

そして、第９図の上段に示すように、ピストン１２４の
上死点で点火装置１１２により爆発が生じ、右下に示す
ように膨張によるビスＩ−ン１２４の下降の後半でブロ
ーダウンに移り、排気バルブ１０６が開く。更に吸気バ
ルブ１０４も開き、下段に示すようにスーパーチャージ
ャ１１６より圧送される空気がシリンダ内に送り込まれ
て、この空気によりシリンダ内の燃焼ガス（排ガス）が
エキシース１−マニホールド１２６を通じて強制的に掃
気される。また筒内燃料噴射装＠１２２によりシリンダ
内に燃料が噴射され、そのＦＪｉ合気が圧縮されて上述
の爆発となる。

このような２ザイクルエンジンでは、４ス１〜ロークエ
ンジンの２倍の爆発回数が得られるから、２サイクル工
ンジン本来の長所はそのまま発揮される。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このような２サイクルエンジンに使用される
筒内燃料噴射装置１２２においては、霧化特性がよくて
燃料を早期に拡散できる構造であることが望ましい。燃
料噴射の際の突貫力が強いと、オイルジェット１２８に
よりシリンダ内周面に付着させられたオイルが、噴射さ
れる燃料によって洗われる弊害がでる。

上記２サイクルエンジン用の筒内燃料噴射装置どして提
案されているインジエクタは、一般にハウジングの燃判
噴Ｉｎ　ＩＩを外側から開閉する外開式のバルブ部材を
備え、そのバルブ部材をばね手段によりハウジング内へ
引き込んで閉位置に保持覆るとともに、ソレノイド等の
電磁駆動手段によりそのバルブ部材をばね手段の（＝Ｉ
勢力に抗して押し出すことにより、噴射口を開状態とし
て燃料噴射を行うのが普通である。吸気管内噴射式のイ
ンジェクタは一般に内聞式のバルブを備え、バルブ部材
をばね手段でハウジング内の弁座に押し付けて閉状態を
維持する一方、電磁部□動手段でそのバルブ部材を引き
込むことにより開状態とするのに対し、上記２サイクル
工ンジン用筒内噴射式のインジェクタでは、これと動き
が逆になる外聞弁方式を採用するのは、シリンダ内に端
面が露出するバルブ部材が爆発圧力で開弁じてしまわな
いようにするためである。

このような外開式のバルブ構造において、電磁駆動手段
でバルブ部材を前進させることにより開動作を行わせる
場合、電磁駆動手段は一般に、コアとそれを取り巻くコ
イルにより構成されるソレノイドを含み、その内側にバ
ルブ部材が差し通され、そのバルブ部材の後端に固定の
アーマチャがソレノイドに電磁吸引される構成が普通で
ある。

従って、バルブ部材はハウジング先端の噴射口からソレ
ノイド後方まで延びる長いものとなり、開閉作動時の慣
性質量は相当大きくなる。このため、ソレノイドが消磁
されてバルブ部材がばね手段により閉位置に移動する際
、シート面に衝撃的に着座する反動で、バルブ部材がシ
ート面から瞬間的に離れるいわゆるバウンシングを生じ
やすくなり、そのためにバルブ部材が閉動作しても燃料
が洩れる、いわゆる「後ダレ」現象を生じ、デポジット
（スス）を生成する原因となる。

本発明は、この後ダレの防止を図ることを課題としてな
されたものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明に係る筒内燃料噴射装置は、前述のような２サイ
クルエンジン、つまりシリンダヘッドに設【ノられた吸
気バルブ、υ１気バルブ及び点火装置ｆｆｉと、その吸
気バルブを経てシリンダ内に空気を送り込む過給機とを
備え、それら両バルブの開状態において前記過給機から
送り込まれる加圧空気により強制掃気が行われる２サイ
クルエンジンにおいて、シリンダ内に燃料を噴射するも
のあり、次のように構成される。

すなわち、内部に燃料通路が形成されたハウジングど、
そのハウジングの燃料噴射口をハウジングの外側から開
閉すべりＩＪ４位置と閉位置とに移動させられる第一バ
ルブ部材左、その第一バルブ部材を閉位置に常時付勢す
る第一ばね手段と、第一・バルブ部材とは別体で設けら
れ、その第一バルブ部材に接した状態でそれに開位置へ
の変位を与える第二バルブ部材と、その第二バルブ部材
を前記閉位置にある第一バルブ部材に対して突合わせ状
態に保つ第二ばね手段と、第一ばね手段のイ」勢力に抗
して第二バルブ部材を移動さ−Ｕ、第一バルブ部材を開
位置に移動させる電磁駆動手段とを含むものである。

なお、このような構成において、電磁駆動手段の励磁状
態が解かれ、第一バルブ部材が第一ばね手段により第二
ばね手段の付勢力に抗して閉位置に移動づ−る際、第二
バルブ部材が第一バルブ部材の閉位置に対応する位置を
越えて一定距離以上移動することを阻止するス］〜ツバ
を設けることができる。

〈作用・効果〉 上記のように、バルブ部材を第一のものと第二のものと
に分離することにより、開位置から閉動作する際の動的
質量、言い換えれば慣性質量は一体構造のバルブ部材に
比べて大幅に減少する。つまり、シー１〜面に着座する
際の慣性質量は第一バルブ部材に相当する質量分となり
、第二バルブ部材の分は切り離される。

従って、第一バルブ部材がシート面に着座する際の衝撃
は従来に比べてずつと小さく、着座時の反動（バウンシ
ング）もまた小さくなり、燃料の遮断精疫が向上して「
後ダレ」を有効に抑制できる。

また、上述のス１〜ツバを設りることにより、第一バル
ブ部材が開位置から閉位置に達して停止した後、第二バ
ルブ部材が慣性で第一バルブ部材から離れる方向へ過度
に移動することが阻止される。

つまり、第二バルブ部材が慣性により第一バルブ部材か
ら大きく離れてから、第二ばね手段のイ」勢力により第
一バルブ部材に強く衝突することが回避される。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はその一実施例である筒内燃料噴射装置（以下、
インジェクタという）２の全体を示す断面図である。こ
のインジェクタ２は第８図に示すような２サイクルエン
ジンに対し、祠号１２２の位置に固定されるものである
。

第１図から明らかように、このインジェクタ２は第一ハ
ウジング部材４．第二ハウジング部材６゜ガイド部材８
及びシー１〜部材１０を備え、これらが相互に一体化さ
れて、全体とし−（１個のハウジング１２を構成してい
る。第一ハウジング部材４と第二ハウジング部材６とは
、Ｏリング１４を介してカシメ付りられ、第二ハウジン
グ部材６とガイド部材８とシー１〜部材１０とは、互い
に溶、接で固定されている。

このようなハウジング１２内には棒状のバルブ部材１６
がｌられている。このバルブ部材１６は第一バルブ１８
と第二バルブ部材２０との２分割構造とされ、互い同軸
的に突き合わされている。

第一パルプ部材１８はガイド部材８とシート部材１０に
ガイドされて、軸方向に移動可能に保持され、その先端
にバルブヘッド２２を備えている。

バルブヘッド２２は先端に向かつで大きくなる円錐台状
に形成され、またその端面（バルブ端面）には第２図及
び第４図に示すように、浅い円錐面状の凹部２４が形成
されて、平面はバルブ端面の外周部に環状に残っている
に過ぎない。このようなバルブ端面は、エンジンのシリ
ンダ燃焼室に露出することとなる。シー１〜部材１０の
先端には、バルブヘッド２２より僅かにテーパ率の小さ
い燃料、噴出口２６が外部に向かって広がるように形成
されており、この開口部（バルブシート）にバルブヘッ
ド２２が着座して液密なシール部２８が形成される。

第１図及び第２図に示すように、第一バルブ部材１８の
ガイド部材８から後方に突き出た後端部（内端部）には
ストッパ３０が装名され、このス］−ツバ３０に保持さ
れたスプリングリテーナ３２とガイド部材８どの間に、
第一スプリング３４が所定の圧縮予荷重をもって配置さ
れている。このスプリング３４は第一ばね手段として機
能するもので、第一バルブ部材１８をバルブヘッド２２
が噴射口２６を閉じる閉位置に常時付勢している。

第一バルブ部材１８の移動ストロークＳ（第２図）はス
トッパ３０とガイド部材８とのギャブで与えられ、燃料
噴射時にはこのストロークだけ第一・バルブ部ＩＦＡ１
８が前進してバルブヘッド２２が噴射口２６のシー１〜
部から浮ぎ上がり、これがＩｆＵ位置となる。

第１図に戻って、前述の第二バルブ部材２０はハウジン
グ１２の後方に延び、電磁駆動手段の主体をなすソレノ
イド３６内に突入している。ソレノイド３６はフランジ
付き円筒状のコア３８を備え、コア３８はそのフランジ
部分においてスペーサ−４０を介して第一ハウジング部
材４と第二ハウジング部材６との間に前述のカシメで挟
まれ、固定されている。］コア８の外側にはコイルボビ
ン（以下、単にボビンという）４２が嵌合され、このボ
ビン４２に］イル４４が巻かれている。またボビン４２
にはアダプタ４６．４６を介して十と−のターミナル（
端子）４８．４８が取り付りられ、」イル４４に対して
これらのターミナル４８゜４８を経て外部から励磁電流
が供給される。

第二バルブ部材２０はコア３８内を軸方向に移動可能に
貝通し、コア３８から突出した後端部にはアーマチュア
５０が固定されている。このアーマデユア５０とコア３
８との１ヤギヤツプは前記スペーサ４０で調整されてお
り、コイル４４への通電によりアーマチュア５０がコア
３８に吸引されることで、第二バルブ部材２０が第一ス
プリング３４の伺勢力に抗して前進し、第一バルブ部材
１８を開位置へ突ぎ動かす。

この第二バルブ部材２０は、第二ばね手段としての第ニ
スプリング５２にＪ：つて第一バルブ部材１８の側に常
時付勢されている。この第ニスプリング５２はアーマチ
ュア５０とスプリング止めパイプ５４との間に圧縮予荷
重をもって装着されており、従って第一バルブ部材１８
に対し第一スプリング３４とは反対向きの付勢力を及ぼ
す。しかし、この第ニスプリング５２のばね力は第一ス
プリング３４のばね力に比べて遥かに弱く、閉位置にあ
る第一バルブ部材１８に対して第二バルブ部材２０を常
に突き合わせ状態に保つ役割を東たずものである。この
結果、第一バルブ部材１８を閉位置に付勢するばね力は
、第一スプリング３４のばね力から第ニスプリング５２
のそれを差し引いたものとなり、概念的にはそのような
差の荷重を有するばね手段が第一バルブ部材１８を閉方
向に引き込んでいると考えることができる。なお、第一
　１３− ニスプリング５２のばね荷重は、スプリング止めパイプ
５４の第一ハウジング部材４への挿入量で調整でき、そ
の後、第一ハウジング部材４を外側からコーキングする
ことでパイプ５４の位置が固定される。

第二バルブ部材２０の後方への移動量はストッパ（以下
、パックス１−ツバという）５６によって規制される。

このバックストッパ５６はアーマチュア５０に対向して
第一ハウジング部材４に固定されているが、両省間の隙
間は第一バルブ部材１８のバルブ部］へローフＳより小
さくはない。つまり、このバックストッパ５６は、第一
バルブ部材１８の閉動作を妨げるものではなく、第二バ
ルブ部材２０が第一バルブ部材１８から離れて過度に後
退することを州土する機能を果たす。

ハウジング１２内には、その後端部に形成された燃料供
給ボー１−５８から先端部の燃料噴射口２６まで燃料を
導く燃料通路６０が形成されており、これについて更に
詳しく説明する。

供給ボート５８の内側には燃料中のゴミ等を捕獲するス
トレーナ６２が設（）られ、これを通過した燃料は第−
通路部６４によりアーマチュア５０の付近に至る。ここ
から燃料通路はアーマチュア５０を迂回してコア３８と
ボビン４２との間を通る。つまり、第５図及び第６図に
示すように、第一ハウジング部材４の第一通路６４を形
成する内周面には、４本の満６６が軸方向に形成され、
この内周面に溝６６より短いリング６８が圧入されるこ
とにより、これら４木の溝６６を燃料が通るようになっ
ている。更に、ボビン４２はコア３８にかたく嵌合され
ているが、ボビン４２の内周面には第７図に示すように
、４本の満７０がコア３８と平行に形成され、これらが
上述の４本の溝６６と互いに連通している。つまり、こ
れら４本の１７０がコア３８とボビン４２との間に形成
された燃料通路となっていて、燃料はコイル４４の内周
のごく近くを流通することとなる。

そして、ボビン４２０４木の溝７０は、コア３８のフラ
ンジ部分に形成された４個の連通孔７２及びスペーサ４
０の中央穴７４を経て、第二ハウリング部材６の中央空
間に相当する第二通路７６に連通している。この第二通
路７６は第２図から明らかなように、ガイド部材８の中
心部を軸方向に走る第三通路７８に対し、ガイド部材８
に形成された４個の半径方向の連通孔８０により連通し
ている。

ここで、前述の第一バルブ部材１８は、ガイド部材１８
の後端部に形成された後方バルブガイド部８２と、シー
ト部材１０の後端部に形成された前方バルブガイド部８
４との２箇所で軸方向の移動がガイドされるが、前方バ
ルブガイド部８４により高い案内精度が与えられ、これ
がガイド機能の主体をなしている。そして、この前方バ
ルブガイド部８４を迂回して燃料通路が通る。つまり、
シート部材１０はガイド部材８の先端側開口部に液密に
嵌合されているが、そのガイド部材８の内周面には、第
２図及び第３図に示すように４本の溝８６がシー１〜部
材１０の内端を越えて軸方向に形成され、更にこれらの
溝８６は先端（外端）側において４個の半径方向の連通
孔８８により、シ一ト部材１０の中央孔８９に通じ、第
一バルブ部材１８はこの部分が小径部９２とされている
。この結果、上流側の第三通路７８から前方バルブガイ
ド部８４を迂回して噴射口２６側に至るバイパス燃料通
路（以下、単にバイパス通路という）９０が形成されて
いる。なお、噴射口２６の直前には高精度の隙間が付与
された計量部９４が形成され、ここの流路断面積により
１回当たり噴射量が規定される。

以上のようなインジェクタは第１図に示す第二ハウジン
グ部材６のねじ部９６において、第８図のようにシリン
ダヘッドに固定され、使用されることとなる。

そして、コイル４４への通電によるソレノイド３６の励
磁によりアーマチュア５０がコア３８に吸引されると、
第二バルブ部材２０が前進し、第一スプリング３４の付
勢力に抗して第一バルブ部材１８を開位置に突ぎ動かし
、これにより噴射口２６からシリンダ内に燃料が噴射さ
れる。ソレノイド３６が消磁されると、第一スプリング
３４のばね力により第一バルブ部材１８が閉位置に復帰
し、この復帰動作に伴い第二バルブ部材２０が押し戻さ
れる。ここで、第一と第二のバルブ部材１８及び２０の
２分割構造のため、全体としての可動部分の質量に対し
て、噴射口２６を閉じる第一バルブ部材１８の慣性質量
は十分に小さく、従ってこの第一バルブ部材１８がシー
ト部材１０に着座する際のバウンシングがごく小さく、
燃料の遮断精度がよくなって後ダレが抑制される。また
、第一バルブ部材１８が閉位置で停止した後も、第二バ
ルブ部材２０は慣性により第ニスプリング５２を圧縮し
つつ後退しようとするが、バックストッパ５６により過
度の後退が防止され、一旦は第一バルブ部材１８から離
れても、すぐ突き合わせ状態に戻る。つまり、第二バル
ブ部材２０が大きく後退すると、第ニスプリング５２の
反発力で押し戻されて第一バルブ部材１８に強く衝突し
、噴射口２６が一時的に開くおそれがあるが、これが回
避される。

また、第一バルブ部材１８のバルブ端面はシリンダ内の
燃焼室に臨むが、四部２４が形成されているため、噴射
口２６から燃料がたれても、それが大きな液滴とならず
、ススの発生が抑制される。

燃料は前述の燃料通路６０を流通するが、ソレノイド３
６の部分においては、］コア８とボビン４２との間の溝
７０を流通する。この燃料が］イル４４を冷却するため
、発熱による電気抵抗の増大に起因する電磁吸引力の低
下が抑制される。

また、第一バルブ部材１８のバルブガイド部８４におい
ては、十分大きな流路断面積のバイパス通路９０を燃料
が迂回し、このガイド部８４を燃料通路に兼用する場合
に比べて流路抵抗が小さい。

また、バルブガイド部８４と計量部９４とが分離されて
いるため、バルブガイド部８４では第一バルブ部材１８
との同軸性に主眼をおいた加工を行い、計量部９４では
流路断面積に主眼をおいた加工をすればよいため、双方
の要求を満たす加工を強いられる場合に比べて加工が容
易になる。

なお、以上の説明は文字通り例示であり、本発明はこの
実旅例の記載に限定されることなく、当業者の常識に基
づぎ、種々の変形を施した態様で実施し得ることは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である筒内燃料噴射装置の全
体面面図、第２図はその先端側の部分断面図、第３図は
第２図におけるＡ−Ａ断面図、第４図は第２図の先端部
分の拡大断面図、第５図は第１図におりる中央部分の部
分断面図、第６図は第５図におけるＢ−Ｂ断面図、第７
図は同じくＣ−Ｃ断面図、第８図は第１図の噴射装置が
好適に使用されるエンジンの一例を示す断面図、第９図
はそのエンジンの作動説明図である。 １２：ハウジング １６：バルブ部材 １８：第一バルブ部材 ２０：第二バルブ部材　　　　□ ２４：凹部 ２６：燃料噴射口 ３４：第一スプリング ３６：ソレノイド ３８：コア ４２：コイルボビン ４４：コイル ５０ニア−マチ１ア ５２：第ニスプリング ５６二バツクス］・ツバ ６０：燃料通路 ６６．７０．８６　：ｔｆｉ ７２．８０，８８　：連通孔 ９４：計量部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘツドに設けられた吸気バルブ，排気バ
   ルブ及び点火装置と、その吸気バルブを経てシリンダ内
   に空気を送り込む過給機とを備え、それら両バルブの開
   状態において前記過給機から送り込まれる加圧空気によ
   り強制掃気が行われる２サイクルエンジンに用いられ、
   シリンダ内に燃料を噴射する筒内燃料噴射装置であつて
   、 内部に燃料通路が形成されたハウジングと、そのハウジ
   ングの燃料噴射口をハウジングの外側から開閉すべく開
   位置と閉位置とに移動させられる第一バルブ部材と、 その第一バルブ部材を閉位置に常時付勢する第一ばね手
   段と、 第一バルブ部材とは別体で設けられ、その第一バルブ部
   材に接した状態でそれに間位置への変位を与える第二バ
   ルブ部材と、 その第二バルブ部材を前記閉位置にある第一バルブ部材
   に対して突合わせ状態に保つ第二ばね手段と、 第一ばね手段の付勢力に抗して第二バルブ部材を移動さ
   せ、第一バルブ部材を開位置に移動させる電磁駆動手段
   と を含むことを特徴とする２サイクルエンジンの筒内燃料
   噴射装置。
2. （２）前記電磁駆動手段の励磁状態が解かれ、第一バル
   ブ部材が第一ばね手段により第二ばね手段の付勢力に抗
   して閉位置に移動する際、第二バルブ部材が第一バルブ
   部材の閉位置に対応する位置を越えて一定距離以上移動
   することを阻止するストツパが設けられている請求項１
   記載の筒内燃料噴射装置。