JPH0350376A - 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、例えば、加圧空気の押込みによ
る強４１１　ｎ気を行う２す・イクルエンジンに好適な
筒内噴射装置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射する吸気管内噴射装置に
対して、筒内噴射装置はエンジンのシリンダ内に直接燃
料を噴射するものであり、例えば第１０図に示すような
２ザ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ど排気バルブ１０６とを２個ずつ備え、ま
た点火コイル１０８と点火ブラブ１１０とを含む点火装
置１１２を備えている。インテークマ二ホールド１１４
には、過給機どじで機械式のスーパーチャ−ジャ１１６
が設（）られ、クランクシャツｌ−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内に圧送するにうに４７っている１、史
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）装置１２２がｉｉｕけら
れている。

そして、第１１図の上段に示ずように、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１１５１ＪｆｆｌにＪ、るピストン１２４の下
降の後半でブ１」−ダウンに移り、排気バルブ１０６が
開く。更に吸気バルブ１０４も聞ぎ、下段に示すように
スーパーチャージャ１１６Ｊ：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）がエキゾーストンニホールド１２６を
通じて強制的に掃気される。また筒内燃料噴射装置１２
２によりシリンダ内に燃料が噴射され、その混合気が圧
縮されて上述の爆発となる。

このような筒内燃料噴射装置として提案されているイン
ジェクタは、一般にハウジングの燃Ｆ３１［射［］を外
側から開閉覆る外聞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
に保持するどともに、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イ」勢力に抗して押し出
り−ことにＪ：す、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
般に山開式のバルブを備え、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りる一方、
電磁駆動手段でそのバルブ部材を引き込むことにより開
状態とするのに対し、上記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り式を採用り゛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
弁してしまわないようにするためぐある。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来、このような外聞式のバルブ構造におい又、燃料噴
射状態から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したとぎ、第１２図に見られる
ように、インジェクタの燃料噴射口部にお番プるハウジ
ング先端面とバルブ部材のバルブヘッド先端面との間に
は通常段差ｄがある。噴射口部にこのような段差ｄがあ
ると、噴射された燃料の一部が後ダレ１゛としてＨ’＠
シ、この状態で爆発が起るとと爆発熱にＪ：り炭化して
デポジット（スス）を生成する。このようなデポジット
がシール部へ噛み込まれると、バルブヘッドが噴射口部
を完全に閉状態にすることがぐきず、燃料の吹きっ放し
状態が生じやづくなる。

本発明は、このような後ダレ燃料のイ」肴を抑制し、ス
スの発生を少なくＪ゛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、例えば前述のようへ
２サイクルエンジン、つまりシリンダへラドに設りられ
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ｔｉ″Ｆ’ｉ’シリンダ内に空気を送り込む過給
機とを備え、それら両バルグ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ｂわれる
２Ｉナイクルエンジン等に好適に使用されて、シリンダ
内に燃料を噴ＯＡ？ｌ−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＠ＤＡＤをハウジングの外側から
開閉すべく閉位置ど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バルブ部材を閉位置
から閉位置に移動させる電磁駆動手段とを備え、前記バ
ルブ部材のバルブヘッド先端面と前記燃料噴射口が開口
するハウジング先端向とがバルジ閉状態ではぼ而−に構
成されると共に、その面一先端部より内側において燃料
噴射口内周面とバルブヘッド外周面とのバルブシール部
が形成され、かつ前記面一先端部に４３いてバルブヘッ
ドの外’ｒｒａ縁と燃料噴（ト）「１の開口縁との間に
両者の干渉を回避する微小クリアランスが設定されてい
ることを特徴とする。

〈作　用〉 本発明によれば、インジェクタ先端の燃料噴射口部にお
いて、バルブヘッド先端面とハウジング先端面とがはぼ
而−とされ−Ｃ従来の段差が解消され、これにより段差
に原因Ｊる後タレ燃料の大ぎな液滴が生じ難くなる。ま
た、その噴射口の開口縁とバルブヘッド先端縁とが微小
クリアランスを隔ててごく近接しているため、その開口
縁どぞれより内側のシール部との間の空間に存在する後
ダレ燃料が直接エンジンの熱にさらされ難く、その燃料
の炭化が防止される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第−実施例 第１図はその一実施例である筒内燃料噴１．）Ｊ装置（
以下、インジェクタという）２の全体を承Ｊ′断面図で
ある。このインジＩクタ２は第１０図に示すＪζうな２
サイクルエンジンに対（）、符号１２２の位置に固定さ
れるものである。。

第１図から明らかなにうに、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及びシート部＋４’　１０を備え、これらが相互に一
体化されて、全体とし１１個のハウジング１２を構成し
ている。第一ハウジング部月１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
ジング部月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
が設【プられている。このバルブ部材１６は第一バルブ
部材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
ガイドされで、軸方向に移動川面に保持され、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は先端に向かって大ぎくなる円４１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。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４−ることとなる。

シート部材１０の先端には、外部に向かっ一〇広がる円
翻形状の燃料噴射口２６が形成され、その開口縁より僅
か内側にバルブヘッド２２の外周面と接げる液密なシー
ル部２８が位置しくいる。燃料噴射口２６のシール部２
８にり内側の内口部２６ａはバルブヘッド２２より僅か
に小さいデーパ率で、またシール部２８より外側の外口
部２６ｂはバルブヘッド２２より僅かに大きいテーパ率
で形成され、かつバルブヘッド２２の閉位置ではシーＦ
・部材１０の端面（ハウジング先端面）とバルブヘッド
２２の先端面とがばば同一面（面一）となるように、す
なわち段差が数」−ミク［１ン以下となるように形成さ
れている。ざらに、噴射口２６の開口縁どバルブヘッド
２２の先端縁との間にＣきる隙間が微小クリアランスｑ
どなるように、噴射口開口縁内径ｄ１とパルプ先端縁外
径ｄ２どの差は数ミクロン−数−１−ミク［コンに設定
されている。１第１図及び第２図に示すように、第一バ
ルブ部月１８のガイド部材８から後方に突ぎ出た後端部
（内端部）にはストッパ３０が装着され、このス］−ツ
バ３０に保持されたスプリングリデーナ３２とガイド部
材８との間に、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ＣＩａ能するもので、第一バルジ部材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Ｉ−口−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ＩＪ−りだ（プ第−バルブ部材１
８が前進してバルブヘッド２２が噴射１」２６のシート
部から浮き十がり、これが閉位置となる。

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３Ｇはフランジ
付き円筒状の：ｌア３８を備え、コア３３８はそのフラ
ンジ部分においてスペー０ 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どの間に前）本のカシメで挟まれ、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にコイル４
４が巻かれている１、またボビン４２にはアダプタ４６
．４６を介して−１どのターミナル（端子）４８．／Ｉ
８が取り（＝Ｊ　＆プられ、コイル４／′Ｉ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
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。このアマチュア５０とコア３８
との工Ｖギャップは前記スペー１）４０で調整されてお
り、」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、第二パル１部月２０が第一ス
プリング３４の付勢力に抗して前進し、第一バルブ部材
１８を閉位置へ突ぎ動か１゛。

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ににって第一パルプ部材１ １８の側に常時何カされている。この第ニスプリング５
２はアーマチュア５０とスプリング止めパイプ５４どの
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
付勢力を及ぼず。しかし、この第ニスプリング５２のは
゛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を常に突ぎ合わせ状態に保つ役割を果たＪ：
ものである。この結果、第一バルブ部材１８を閉位置に
イ」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
量で調整でさ、その後、第一ハウジング部材４を外側か
ら］−キングすることでパイプ５４の位置が固定される
。

２ 第二バルブ部材２０の後方への移動量はストッパ（以下
、バックストッパという）５６ににっで規制される。こ
のバックストッパ５６はアーマデユア５０に対向し°（
第一ハウジング部材４に固定されているが、両者間の隙
間は第一バルブ部材１８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
ルジ部材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燃料供
給ボート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が形成されでおり、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Ｊるス
トレーナ６２が設けられ、これを通過した燃料は第−通
路部６１Ｉによりアーマデユア５０のイ（１近に至る３
、ここから燃料通路はアーマブーコア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”ｌ−Ｊ：うに、第３ 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本の溝６６を燃料が通るようになつＣ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＠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ど互いに連通している。つまり、これら４本の溝７
０がコア３８とボごン４２との間に形成された燃料通路
どなっていて、燃料はコイル４４の内周のごく近くを流
通Ｊ゛ることどなる。

そして、ボビン４２の４本の満７０は、］コア８のフラ
ンジ部分に形成された４個の連通孔７２及びスペーナ４
０の中央穴７７Ｉを経て、第二ハウジング部材６の中央
空間に相当り−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４ ている。

ここで、前述の第一パルプ部材１８は、ガイド部材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部８４
との２箇所ぐ軸方向の移動がガイドされるが、前方バル
ブ１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Ｊ、うに４木の満８６がシー１〜
部月１０の内端を越えて軸方向に形成され、更にこれら
の満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、シート部材１０の中央孔８９に通じ、
第一パルプ部材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）９０５ 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４３いて、第１０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４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のイ
」勢力に抗して第一・パルプ部材１８を開位置に突き動
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のばねツノにより第一パルプ部材１８が閉位置
に復帰し、この復帰動作に伴い第二パルプ部材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を閉じる第一６ パルプ部材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０１０に着座する際のバ
ウンシングがごく小ざく、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にうとするが、パ
ックス１ヘツパ５６により過疫の後退が防止され、−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１５２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、凹部２４が形成されているため、噴射
口２６から燃料がたれても、四部２４がない平坦面の場
合に比べてその燃料が大きな液滴とならず、ススの発生
が抑制される。１燃利は前述の燃料通路６０を流通する
が、ツレ７ ノイド３６の部分においては、二］７３８とボビン４２
との間の溝７０を流通する。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）ＦＡ
１８との同軸性に主眼をおいた加］二を行い、泪量部９
４では流路断面積に主眼をおいた加工をすればよいため
、双方の要求を満たず加工を強いられる場合に比べて加
工が容易になる。

第４図に示すように、第一パルプ部材１８が閉位置にあ
るとき、バルブヘッド２２の先端面がシート部材１０の
先端面とほぼ同一面となつ（おり、両端面間の段差が数
十ミクロン以下となるように構成されているので、燃料
の後ブレが液滴どして溜りにくい。また噴射口２６の先
端におけるクリ８ アランスｑも極めで小さいので、シール部２８より外側
の空間ｍに存在する燃料も少なく、また混合気の爆発熱
も直接には伝わりにくいので、デポジットの発生が抑制
される。

第二実施例 第８図に第二実施例を丞ず。この例では、噴射口２６の
シール部２８より外側の外１」部２６ｂが、内口部２６
ａより相当大きなデーパ角度で形成される一方、バルブ
ヘッド２２は先端縁に環状フランジ部９８を有している
３、この環状７ランジ部９８はバルブヘッド２２の先端
縁においで半径方向外向きに突出し、噴射口２６の開［
１縁に向って延びており、その環状フランジ部９８の外
周縁ど噴射口２６の開口縁とは、数ミクロン−数十ミク
目ンの微小クリアランス０で対向（〕でいる。

その結果、バルブヘッド２２の環状フランジ部９８が、
シール部２８より外側にａ３いてバルブヘッド２２とシ
ール部材１０どの間に形成される空間ｍをバルブ閉状態
で塞ぐ格好となり、この空間ｍ内の燃料がエンジン熱で
炭化づ−ることが抑制さ９ れる。バルブヘッド２２の先端面とシール部材１０の先
端面とがはばｉｍ−’ｃ膜段差存在せず、外部に後ダレ
燃料の液滴が生じにくいことは第一実施例と同様である
。

第三実施例 第９図に第三実施例を示す。この第三実施例ではバルブ
ヘッド２２の形状は第一実施例と同様であるが、噴射口
２６のシール部２８より外側の外口部２６ｂに折曲点Ｐ
が形成され、ぞの外口部２６ｂはシール部２８から一旦
大ぎなテーパ面で先端側へ広がった後、折曲点［〕を境
にデーパ角がゼロの円筒面として開口している。そして
、この円筒開口縁とバルブヘッド２２の先端縁との間に
は微小クリアランスｑが保たれている。その結果、シー
ル部２８より外側においてバルブヘッド２２とシール部
材１０との間に形成された空間ｍが先端側で塞がれた形
態となり、第二実施例と実質的に同様の効果が生じる。

なお、双子の第一〜第三実施例において、噴射［１部空
間ｍの容積は、インジェクタが１パルスで０ 噴射する流部の最小値以下の人ぎさとされている。

以上の説明は文字通り例示であり、本発明はこの実施例
の記載に限定されることなく、当業者の常識に基づき、
種々の変形を施した態様ぐ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、インジェクタ先端部の噴射口部におい
て、バルブ先端面とハ・クジング先端面とをほぼ面一に
して段差をなしたことにより、後ダレ燃料の大きな液滴
が外部に生じにくくなり、またそのバルブ先端面と噴射
［１開口縁との間を微小クリアランスとしたことにＪ：
す、上記面一先端部とそれより内側に位置するシール部
との間の空間に燃料が残存し難く、たとえ残存するとし
でも内部に閉じこめられた状態となるため、エンジン熱
を直接受【プず、炭化が防止される。

双子のようにして、エンジン熱にＪ：るデポジッ１〜（
スス）の生成が少なくなり、シール部分への噛み込みも
減少して、バルブ遮断粘痕が向上覆る。

【図面の簡単な説明】

１ 第１図〜第７図はは本発明の第一実施例を示し、第１図
はその筒内燃料噴射装置の全体断面図、第２図はその先
端側の部分断面図、第３図は第２図にお（プる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図における中央部分の部分断面図、第６図は第５
図にお【プるＢ−Ｂ断面図、第７図は同じ＜Ｃ＞Ｃ断面
図である。第８図は本発明の第二実施例の要部断面図、
第９図は第三実施例の要部断面図である。第１０図は第
１図の噴射装四が好適に使用されるエンジンの一例を示
す断面図、第１１図はイのエンジンの作動説明図である
。第１２図は従来例の要部を示づ′断面図である。 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・・・四　　　部 ２６・・・燃料噴射口 ３４・・・第一スプリング ２ ６ ７２ ３６・・・ソレノイド ３８・・・コ　　　ア 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 ５６・・・バックストッパ ６０・・・燃料通路 ７０．８６・・・満 ８０８８・・・連　　通　　孔 ９４・・・ｈｌｌ郡 部８・・・環状フランジ ｑ・・・微小クリアランス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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バルブ部材を閉位置から
   開位置に移動させる電磁駆動手段とを備え、 前記バルブ部材のバルブヘッド先端面と前記燃料噴射口
   が開口するハウジング先端面とがバルブ閉状態でほぼ面
   一に構成されると共に、その面一先端部より内側におい
   て燃料噴射口内周面とバルブヘッド外周面とのバルブシ
   ール部が形成され、かつ前記面一先端部においてバルブ
   ヘッドの外周縁と燃料噴射口の開口縁との間に両者の干
   渉を回避する微少クリアランスが設定されていることを
   特徴とする筒内燃料噴射装置。