JPH0331571A - 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】 く産業上の利用分野〉 この発明は、エンジンのシリンダ内に直接燃料を噴射す
るｎ内燃料噴ｔＪ４装置に関し、例えば、加圧空気の押
込みによる強制開気を行う２サイクルエンジンに好適な
日内燃料噴射Ｓ！１ｉｉ１に関するものである。

〈従来の技術〉 エンジンの吸気管に燃料を噴ｒＪ４′！Ｊる吸気管自噴
０４装置に対して、筒内噴射装置はエンジンのシリンダ
内に直接燃料を噴Ｑ４　’！ｊるものであり、例えば第
８図に示すような２サイクルエンジンに使用される。

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
た点火コイル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１１４
には、過給機として機械式のスーパーチＶ−ジャ１１６
が設けられ、クランクシャフト１１８により駆動される
２個のまゆ型ロータ１２０の回転に基づき、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
ぎ込む筒内燃料噴射装置１２２が設けられている。

そして、第９図の上段に示４−ように、ピストン１２４
の上死点で点火装Ｗ！１１１２により煩発が生じ、右下
に示ずように膨脹によるピストン１２４の１陪の後半で
７０−ダウンに移り、排気バルブ１０６がＦＪ　＜。更
に吸気バルブ１０４も聞き、下段に示すようにスーパー
ヂャージャ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然焼ガス（ｌ
Ｊｔガス）がエキゾーストマユ４１−ルド１２６を通じ
て強４１的にｔ■気される。また筒内燃料噴射装置装青
１２２によりシリンダ内に燃料が噴射され、その混合気
がｆ１縮されて上述のＮ発となる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このようなｎ内燃料噴射＆ｉ＆として捉案さ
れているインジェクタは、一般にハウジングの燃料噴ｑ
（口を外側から開閉する外聞式のバルブ部材を協え、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！」位賀に保持するとともに、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付勢力に抗し
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。吸気管内噴口（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口１状態をｔｉ持
する一方、電磁駆動手段でそのバルブ部材を引き込むこ
とにより一１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、これと動ぎが逆
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４４１ｆｉ爆発圧力で量弁じてしまわ
ないようにするためである。

このような局内噴射用インジェクタは、燃料噴射口がシ
リンダ燃焼室に臨んでいる１＝め、その燃ＩＩＡ室の熱
を直接受け、特にバルブ部材のシリンダ（燃焼室）側に
露出する先端部分は相当なａ潟にさらされる。そして、
バルブ部４４Ｗは一般に金属でできているため熱伝導率
が高く、インジェクタ先端部の燃料が燃焼室からの熱に
よりｒ−度が上背し易くなる。燃１Ｎ温度が上昇すると
ベーパ（気泡）が発生し、その結果流量特性が不安定に
なる。

本発明の課題は、インジェクタ先端部等の燃料温度の上
界を抑え得る筒内燃料噴０４装置を掟供することにある
。

〈８題を解決１゛るための手段〉 本発明に係る筒内燃料噴射Ｖｔｒｉは、例えば前述のよ
うな２サイクルエンジン、つまりシリンダヘッドにｇＱ
けられた吸気バルブ、Ｕ気バルブ及び点火％＝Ｍ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ｍ１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Ｕｆｉｌ気が行わ
れる２サイクルエンジン等に好適に使用されて、シリン
ダ内に直接燃料を鳴０４スるものあり、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聞
Ｉｌｌずべく閉位置と閉位置とに移動させられるバルブ
部材と、そのバルブ部材を閉位置に常１１５付勢するば
ね手段と、そのばね手段の付勢力に抗してバルブ部材を
開位貨に移動させる電磁駆動手段とを含み、かつ、上記
バルブ部材の少なくともシリンダ側端部（先端部）表層
がセラミックスで形成されていることを特徴とする。

ここで、例えばバルブ部材の先端部（主にシリンダ燃ｔ
Ａ室に露出する部分）にセラミックスを溶射して所定厚
さのセラミックス表層を形成することもできるし、バル
ブ部材そのものをセラミックス製のものとすることもで
きる。

また、請求項２に記載の発明のように、バルブ部材のみ
ならず、インジェクタ先端部（主にシリンダ燃焼室に露
出する部分）においてハウジング表層にセラミックス層
を溶射等により形成することも可能であり、更にインジ
ェクタ先端部に対応するハウジング部分自体をセラミッ
クス製とすることも可能である。

く作　用〉 上記のように、バルブ部材の先ＪＷ　？ＪＩにセラミッ
クス層を形成し、あるいは全体をセラミックスで構成す
ることにより、セラミックスは金属に比べて熱伝導率が
例えば半分程度と低いため、シリンダ燃焼室の熱がバル
ブ部材を通じてインジェクタ内の燃料に伝わり難くなり
、燃ＦＩＷ度の上シ１が抑制される。

また、請求項２の発明のように、バルブ部Ｈのみならず
ハウジングにもセラミックスを使用すれば、燃料温度の
上昇を抑える作用は更に大さ・い。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面にすづい一τ説明する。

第１図はその一実施例であるｎ内燃別噴射装首（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、符号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４４
８及びシート部材１０を備え、これらが相互に一体化さ
れて、全体として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、
０リング１４を介してカシメ付けられ、第二ハウジング
部材６とガイド部４４８とシー１’　Ｐａｆ材１材上０
、互いに溶接で固定されている。

このようなハウジング１２内には林状のバルブ部材１６
が設けられている。このバルブ部材１６は第一バルブ１
８と第二バルブ部材２０どの２分割Ｍ４造とされ、互い
同軸的に突き合わされている。

第一バルブ部材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を茹えている。

バルブヘッド２２は先端に向かって大ぎくなる円錐台状
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。シート部材１０の
先端には、バルブヘッド２２より僅かにテーバ率の小ざ
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、この曲口部（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４４８から後方に突き出た後端部（内端部）に
はストッパ３０がｖ４着され、このストッパ３０に保持
されたスプリングリテーナ３２とガイドＰＩＳ　４４８
−との聞に、第一スプリング３４が所定の圧縮予ｖ４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１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（Ｊｌ　［ｌ：１２６を■じる譚１
位置に常時付勢している。

第一バルブ部材１８の移動スト０−りＳ（第２図）はス
トッパ３０とガイド部材８とのギャプで与えられ、燃料
噴射時にはこのストロークだけ第一バルブｒＪｕ１８が
前進してバルブヘッド２２が噴射口２６のシート部から
浮き上がり、これが開位堕となる。

第１図に戻って、前述の第二バルブ部ｖＵ２０はハウジ
ング１２の後方に延び、Ｔｉ１１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７
ランジＮＳ分にＪ３いてスベー１ノ４０を介して第一ハ
ウジング部材４と第二ハウジングＮ１４４６との間に前
述のカシメη挟まれ、固定されている。コア３８の外側
にはコイルポビン（以下、単にポビンという）４２が嵌
合され、このポビン４２にコイル４４が巻かれている。

またポビン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が取り付けられ、コイ
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ｖＡ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
貫通し、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。このアーマチュア５０とコア
３８とのエヤギ１？ツブは前記スペーサ４０で講整され
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の付勢力に抗して前准し、第一バル
ブ部材１８を同位Ｆツへ突き動かす。

この第二バルブ部１４２０は、第二ばね手段としての第
ニスプリング５２によって第一バルブｎ１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■めパイプ５４との間に圧縮予
荷ｉ１をもってｖｌ’ｌｘ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ｖ、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のばねツノに比べて遥かに弱く
、Ｉｎ４ｉ！、置にある第一バルブ部４４１８に対して
第二バルブ部４４２０を常に突き合わせ状態に保つ役割
を東たづｂのである。この結果、第一バルブ部材１８を
開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む
り、概念的にはそのような外の荷電を有するばね手段が
第一バルノ部４４１８を閉方向に引き込んでいると考え
ることができる。なお、第ニスプリング５２のばね荷Ｉ
ｎは、スプリング止めパイプ５４の第一ハウジング部材
４への挿入化で調整でき、その後、第一ハウジングＮ１
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ａはストッパ（以下
、バックストッパという）５６によってＪｕｌされる。

このバックストッパ５６はアーマデユア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、両者聞の陣
門は第一バルブ部４４１８のバルブストローク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１３１１初作を妨げるものではなく、
第二バルブ？ＪＳ４４２０が第一バルブ部材１８から離
れて過度にｔｕｉすることを阻止する機能を果たす。

ハウジング１２内には、その後端部に形成された懲料供
給ボ・−ト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が段けられ、これを通過した燃料は第−通
ＶＢ部６４によりアーマデユア５０の付近に至る。ここ
から燃料通路はアーマデユア５０を迂回してコア３８と
ボビン４２との間を通る。つまり、第５Ｖ！ｉ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木の溝６６が軸方向に形成さ
れ、この内周面に満６６より短いリング６８が圧入され
ることにより、これら４木の満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３Ｂと平行に形成され、これ
らが上述の４木の満６６と互いに連通している。つまり
、これら４本の満７０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；へのごく近くを流通することとなる。

そして、ボビン４２の４本の満７０は、コア３８のプリ
ング部分に形成された４個の連通孔７２及びスベー１ノ
４０の中央穴７４を経て、第二ハウジング部材６の中央
空間に相当する第二通″１８７６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４１ｐＪ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４４１８は、ガイドｒｊＡ
材８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
ｒＡ　８４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Ｐ、１ｓ８４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ｖｉ１０はガイド部材８の先端
側間口部に液密に嵌合されているが、そのガイド部４４
８の内周面には、第２ｆ！ｉ！！及び第３図に示すよう
に４木の満８６がシート部材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４１Ｊの半径方向の連通孔８８により、シート部材
１０の中央孔８９に通じ、第一バルプＦＩＳ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７１Ｊ８４を迂口し
て噴射口２６８１１に至るバイパス燃料通路（以下、ｌ
ｔｌ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ｒ＆精度の隙間が付与された
計ω部９４が形成され、ここの流Ｖ８断面相により１恒
１当たり噴射ｍが規定される。

第１図に示すように、ハウジング１２の先端部は前述の
ようにガイド部Ｉ８及びシーＩ一部材１０で構成されて
いるが、これらガイド部材８及びシート部材１０の表面
は、第２図に示１ように所定Ｖさのしラミックス層９８
で被われ、また、第一バルブ［４１８のシリンダ燃１’
ｉ！に露出する端内及び先端外周面も、第４図のように
所定がざのセラミックスＦ！Ａ９７で被われている。こ
れらのセラミックスＨ９７，９８は、例えば窒化ケイ素
系のものを公知の手法によりｗＪ射することによって形
成されたものである。なお、第一バルブ部材１８のシー
ル部分２８では全屈同士が接触するようにされ、また噴
射口２６の開口縁に対応するセラミックス層９８の周縁
は、噴射口２６のテーバ角度より大ぎな角度で開くよう
に座ぐりが形成され、しラミックス層９８が燃料の噴（
ト）特性に恕彰菅を与えないようにされている。

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１２Ｉ９６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１１２０が＋Ｖｉ進し、第一スプリング３
４の付勢力に抗して第一バルブ部材１８を５１位式に突
き動かし、これにより噴０４［１２６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
閉位向に復帰し、この復帰動作に伴い第二バルブ部材２
０が押し戻される。ここで、第一と第二のバルブ部材１
８及び２０の２分割構造のため、全体としての可ｖ１部
分の買聞に対して、噴ｑ（口２６を１１１しる第一バル
ブ部材１８の憤性質帛は十分に小ざく、従ってこの第一
バルブ部＠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Ｉｇｉ粘度がよくなって
後ブレが抑ｔ、ＩＩされる。また、第一バルブ部材１８
がｎ位訂で停止した後も、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り゛
るが、バックストッパ５６により過庶の後退が防止され
、−旦は第一バルブｆｆｉ＋４１８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の反発力で即し
戻されて第一バルブ部４４１８に強く衝突し、噴射口２
６が一時的に開くおそれがあるが、これがｏｎされる。

また、第一バルブ部ｖ１１８のバルブ端面はシリンダ内
の燃焼室に臨むが、凹部２４が形成されているため、噴
射口２６からｆｆｉ料がたれても、それが大ぎな液滴と
ならず、ススの発生が抑制される。

更に、第一バルブ部４４１８のシリンダ！！焼室に露出
する部分がセラミックス層９７で、またハウジング１２
の先端部（ガイド部材８．シート部材１０）の表層がセ
ラミックスＦ４９８で被われているため、燃ｔＪｌ！の
温度がインジェクタ先端部の燃料に伝導され難く、その
ｙＡｔ！ＩＩＪ？が抑制される。

らなみに、ステンレス（５Ｏ８４３Ｇ　）の熱伝導率は
約２２にｃａｌ／−・ｈ・℃であるのに対し、セラミッ
クス（窒、化ケイ素）の熱伝導率はその半分の約１１Ｋ
ｃａｌ／＋ｅ−ｈ　・”Ｃである。

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３８とボビン４２との間の満
７０を流通ずる。この燃料がコイル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Ｉｌｌ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、十分大ぎな流ｌｌｌｉ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１川する
場合に比べてぬ路抵抗が小さい。

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
実藻例の記載に限定されることなく、例えばディーゼル
エンジンのインジェクタに適用すること等、当業者の常
識に旦づぎ、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。

〈発明の効果〉 本発明によれば、バルブ部材にセラミックスを使用した
ことにより、シリンダ燃焼室の熱がインジェクタ先端部
に伝わり難り、そこの燃ｔ１の温度上’ｊｌ　／ｆｉＭ
和されて、ベーパの発生が抑制され、このことが流量特
性の安定化につながる。

また、請求項２の発明のように、ハウジング先端部等に
もセラミックスを使用することにより、いわば内と外の
双方から熱伝導が抑制され、燃料温Ｉｆｆの上ｔ１１ひ
いてはベーパの発生がより有効に抑ｖ１される。

【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唱朗装置の全
体断面図、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−Ａｌｉ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図における中央部分の
部分断面図、第６図は第５図における８−Ｂ断面図、第
７図は同じくＣ−Ｃｌ１面図、第８図は第１図の噴射装
置がＩＢ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ｒＡ材 ２０・・・第二バルブ部材 ２４・・・四　　　部 ２Ｇ・・・燃料噴射口 ３４・・・第一スプリング ３６・・・ソレノイド ３８・・・フ　　　ァ ４２・・・コイルボビン ４４・・・コ　イ　ル ５０・・・アーマチュア ５２・・・第ニスプリング ５Ｇ・・・バックストッパ ６０・・・燃料通路 ６６、７０．８６・・・満 ７２．８０．８８・・・連　　通　　孔９４・・・計　
量　部 ９７．９８・・・セラミックス層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダ内に直接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バルブ部材と、 そのバルブ部材を閉位置に常時付勢するばね手段と、 そのばね手段の付勢力に抗して前記バルブ部材を開位置
   に移動させる電磁駆動手段と を含み、かつ前記バルブ部材の少なくともシリンダ側端
   部表層がセラミックスで形成されていることを特徴とす
   る筒内燃料噴射装置。
2. （２）請求項１において、前記ハウジングの少なくとも
   シリンダ側端部表層がセラミックスで形成されているこ
   とを特徴とする筒内噴射装置。