JPH0354361A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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〕 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術］ 特表昭６０−５０１９６３号公報には、圧縮空気通路の
一端にノズル口を形成すると共に前記圧縮空気通路の途
中に燃料供給口を形成し、ニードルの先端に前記ノズル
口を開閉するための弁体を形或すると共に前記ノズル口
を閉弁ずる方向に前記ニードルを付勢するコイルばねを
ばね室内に収納し、前記ニードルを前記コイルばねの付
勢力に抗して電磁的に駆動して前記ノズル口を開弁せし
めるようにした燃料噴射装置、いわゆるエアブラスト弁
が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このエアブラスト弁において、ばね室内周壁面の内径を
コイルばねの外径より若干大きい径とし、これによりば
ね室内周壁面でコイルばねをほぼ全長にわたって支持す
るようにすると、エアブラスト弁を作動させる毎にコイ
ルばねの外周面はばね室内周面上を摺動変位するため、
コイルばねの外周が摩耗しコイルばねのばね特性が劣化
するという問題があった。

（課題を解決するための手段〕 上記問題点を解決するため本発明によれば、圧縮空気通
路の一端にノズル口を形成すると共に圧縮空気通路の途
中に燃料供給口を形成し、ニードルの先端にノズル口を
開閉するための弁体を形或すると共にノズル口を閉弁す
る方向にニードルを付勢するコイルばねをばね室内に収
納し、ニードルをコイルばねの付勢力に抗してＴＪ　ｆ
Ｈ的に駆動してノズル口を開弁せしめるようにした燃料
噴射装置において、ばね室の内径をコイルばねの外径よ
り十分大きく形成し、コイルばねの端部に対応ずるばね
室内にコイルばねの外径より少しだけ大きい内径を有す
る支持部を形成し、支持部内にコイルばねの端部を挿入
してコイルばねを支持するようにしている。

〔作　用］ ばね室の内径をコイルばねの外径より十分に大きく形成
し、コイルばねの端部に対応ずるばね室内にコイルばね
の外径より少しだけ大きい内径を有する支持部を形成し
、支持部内にコイルばねの端部を挿入してコイルばねを
支持するようにしているため、ノズルロの開閉に際し、
コイルばねがばね室内周面上を摺動変位することが防止
されろ。

〔実施例〕

第６図および第７図は２サイクル機関を示す。

第６図および第７図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、
５は一対の給気弁、６は給気ボート、７は一対の排気弁
、８は排気ボート、９は点火栓を夫々示す。シリンダヘ
ンド３の内壁面上には排気弁７側の給気弁５周縁部と弁
座間の開口を給気弁５の全開弁期間に亘って閉鎖ずるマ
スク壁１０が形成される。従って給気弁５が開弁すると
新気が矢印Ｎで示されるように排気弁７と反対側から燃
焼室４内に流入する。一対の給気弁５の間に位置するシ
リンダヘッド３の内壁面上にはエアブラスト弁２０が配
置される。

第ｌ図にエアブラスト弁２０の一部断面側面図を示す。

第１図を参照すると、エアブラスト弁２０のボディ２１
内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔２２が形成され
、このニードル挿入孔２２の一端にはノズルロ２３が形
或されると共に、他端はニードル挿入孔２２の軸線Ａと
同軸にボディ２１内に形或されたばね室２４に連通され
る。ニードル挿入孔２２内にはニードル挿入孔２２より
も小径のニードル２５が挿入され、ノズルロ２３はみ一
ドル２５の先端部に形成された弁部２６によって開閉制
御される。本実施例ではノズルロ２３は燃焼室４（第７
図参照）内に配置される。ばね室２４が形成されている
ボディ２１の上端には磁性体により形成された駆動部ハ
ウジング２７が取付けられ、この駆動部ハウジング２７
下端部内にはばね室２４と対向してステータ２８が固定
される。

第２図にはばね室２４下端部の拡大図を示す．第１図お
よび第２図を参照すると、ばね室２４上端部２４ａは下
方に向けて断面積が減少する円錐台状に形成され、この
円錐台状ばね室２４ａから下方に向けて円筒状ばね室２
４ｂが形成される。この円筒状ばね室２４ｂの下端には
円筒状ばね室２４ｂより小径の支持部２４ｃが形成され
、この支持部２４ｃは二ドル挿入孔に接続される。これ
ら、円錐台状ばね室２４ａ、円筒状ばね室２４ｂおよび
支持部２４ｃは軸線Ａと同軸に形成される。円錐台状ば
ね室２４ａ内に位置するニードル２５には小径の頚部２
５ｂが形成され、この頚部２５ｂ上端に馬蹄形状のスプ
リングリテーナ２９が係止される。スプリングリテーナ
２９には軸線Ａと同ノし為にばね座２９ａが形成され、
このスプリングリテーナ２９のばね座２９ａと支持部２
４ｃとの間に圧縮コイルばね３０が挿入される。この圧
縮コイルばね３０のばね力によりニードル２５は上方に
向かつて付勢され、ノズルロ２３はニードル２５の弁部
２６によって通常閉鎖される。支持部２４ｃの内径は圧
縮コイルばね３０の外径とほぼ等しい。従って圧縮コイ
ルばね３０はスプリングリテーナ２９のばね座２９ａと
支持部２４ｃとによって軸線Ａと同軸に配置され、これ
によって、圧縮コイルばね３０はニードル２５を軸線八
方向にまっすぐに付勢することができる。圧縮コイルば
ね３０の下端約２ターンが支持部２４ｃ内に配設される
。円筒状ばね室２４ｂの内径は圧縮コイルばね３０の外
径より十分大きいため、圧縮コイルばね３０は円筒状ば
ね室２４ｂの内周壁面には接触しない。従ってニードル
２５を軸線八方向に往復動せしめてノズルロ２３の開閉
を繰り返しても、圧縮コイルばね３０は円筒状ばね室２
４ｂ内周壁面と接触しない。このため圧縮コイルばね３
０が摩耗するおそれがない。また、支持部２４ｃ内に配
設された圧縮コイルばね３０の端部の変位は小さいため
、ほとんど摩耗することはない。

第１図を参照すると、ニードル２５はステータ２８内を
貫通し、ニードル２５の後端部３１はステータ２８から
突出する。この後端部３１には可動コア３２が圧縮ばね
３３のばね力により常時当接せしめられている。この可
動コア３２は、駆動部ハウジング２７内に軸線八方向に
形成された可動コア挿入孔４０内に、軸線八方向に摺動
変位可能に配設されている。圧縮ばね３３による開弁方
向の付勢力は圧縮コイルばね３０による閉弁方向の付勢
力の約半分程度であり、従って、これらの圧縮ばね３０
　．　３３の付勢力の差によって、ノズルロ２３は常時
閉弁されることとなる。

ステータ２８と駆動部ハウジング２７との間にはソレノ
イド室３９が形成され、このソレノイド室３９内にはス
テータ２８の周りにソレノイド３４が配設される。

このソレノイド３４が付勢されると可動コア３２がステ
ータ２８に向けて可動コア挿入孔４０内を摺動変位し、
その結果ニードル２５が圧縮ばね３０のばね力に抗して
ノズルロ２３の方向に摺動変位するのでノズルロ２３が
開弁せしめられる。

ニードル２５は、ノズルロ２３と弁体２６との間のシー
ルを長期間の使用にわたって確保するため硬い焼入れ材
で形成されており、一方、可動コア３２は磁性材料であ
るため比較的軟かい焼鈍材で形成されている。

第３図にはニードル２５と可動コア３２との保合部の拡
大図を示す。第３図を参照すると、ニードル後端部３１
に対向する可動コア３２底面３２ａ上には円筒状凹部３
５が軸線Ａの周りに形戊され、この凹部３５内に円柱状
の受座３６が嵌着される。この受座３６はニードル２５
と同様の材料で形成され、ニードル２５と同様の硬度と
されている。受座３６の外径はニードル２５の外径より
少しだけ大きく、また可動コア３２の外径の１７３程度
である。従って、可動コア３２はステータ２８と十分大
きな対向面積を有し、十分な吸引力を受けることができ
る。受座３６のニドル２５との係合部には半球より小さ
い球面によって凹状保合面３７が形成される。一方ニー
ドル後端部３１には半球面によって凸状係合面３８が形
成される。凹状係合面３７は凸状係合面３８より少しだ
け径の大きい球面によって形成され、例えば凹状係合面
３７を形成する球面の半径が１３３鴫、凸状係合面３８
を形成する球面の半径が１．　２　ｍとされる。斯くし
て、ニードル２５と可動コア３２とを係合させて長期間
作動させても、受座３６が摩耗することを防止すること
ができる。

再び第１図を参照すると、駆動部ハウジング２７の上端
には、非磁性体で形成された蓋体であるプレート部材５
５が固定される。プレート部材５５の中心部は軸線Ａに
沿って延び、圧縮空気導入路４１を形成する。プレート
部材５５の外周面上には環状のシールリング５６が配設
され駆動部ハウジング２７とプレート部材５５との間の
密封を図っている。また圧縮ばね３３の他端はプレート
部材５５に係止されている。圧縮空気導入路４ｌの途中
にはストレーナ４２が設けられ、圧縮空気導入路４１は
圧縮空気源４３に連通せしめられる。圧縮空気導入路４
１は駆動部ハウジング２７内に形成された空気通路４４
を介してソレノイド室３９内に連通される。ステータ２
８のフランジ部２８ａには連通孔４５が形成され、この
連通孔４５はソレノイド室３９とばね室２４とを連通せ
しめる。

このため、圧縮空気導入路４ｌは、空気通路４４、ソレ
ノイド室３９および連通孔４５を介してばね室２４に連
通される。従って、これら空気通路４４、ソレノイド室
３９、連通孔４５およびばね室２４は圧縮空気で満たさ
れている。

ニードル２５は軸線Ａ方向のほぼ中ほどにｔｌｈ線八方
向に延びる大径部２５ａを有し、この大径部２５ａは、
ばね室２４下方のニードル挿入孔２２ａ内に摺動変位可
能に嵌入されている。

ボディ２１内には軸線Ａと平行な軸線Ｂを有する円筒状
のノズル室４６が形成される。ノズル室４６の下端は、
圧縮空気流出通路４７を介して、ニードル２５大径部２
５ａの下方のニードル挿入孔２２内に連通せしめられる
。圧縮空気流出通路．１７はノズルロ２３方向に向けて
ニードル挿入孔２２に対して斜めに延びている。圧縮空
気流出通路４７は、軸線Ｂと９０度より少し大きい角度
、例えば約１１０度をなしてノズル室４６に斜めに接続
される。第１図および第４図を参照すると、圧縮空気流
出通路４７のニードル挿入孔２２との接続部は小径部４
７ａとされ、小径部４７ａの軸心Ｘは、圧縮空気流出通
路４７の軸心Ｙから上方に偏倚される。この偏倚看は圧
縮空気流出通路４７の内径と小径部４７ａの内径との差
に等しい。

これによって小径部４７ａと圧縮空気流出通路４７との
接続部には段部４８が形成される。この段部４８は第４
図に示されるように頂部４８ａで段差はなく、下方に向
かってその段差は大きくなり、底部４８ｂで最大段差と
なる。

再び第１図を参照すると、４９は圧縮空気流出通路４７
の一端を封止するための盲栓である。ノズル室４６の側
面は圧縮空気流入通路５０を介してばね室２４に連通さ
れる。圧縮空気流入通路５０はノズル室４６の側面から
軸線Ｂに垂直方向にまっすぐに延びる水平通路５０ａと
、上方に向かって曲折しばね室２４に斜めに接続される
傾斜通路５０ｂとを具備する。

ノズル室４６内には燃料噴射弁５１の噴口５２が配置さ
れる．！！！．料噴射弁５１は軸線Ｂと同軸上に配置さ
れる。噴口５２も軸線Ｂ上に配置され、噴口５２からは
軸線Ｂに沿って広がり角の小さな燃料が噴射される。従
って燃料噴射弁５１から噴射された燃料は圧縮空気流出
通路４７内壁面に豹いよく衝突し、これによって噴射燃
料のエマルジョン化が急速におこなわれる。

第５図にはボディ２１の上方の徂付部品およびニードル
２５等を取りはずしたボディ２１の平面図を示す。第４
図を参照すると、圧縮空気流出通路４７は軸線Ａと軸線
Ｂとを結ぶ軸線Ｙに沿って形成される。一方、圧縮空気
流入通路５０は軸線Ｄに沿って形成される。この軸線Ｄ
は、軸線Ａを通りかつノズル室４６外周側面の接線であ
る。これにより、圧縮空気流入通路５０のノズル室４６
への開口面積を大きくとることができる。

第１図を参照すると、ニードル挿入孔２２、圧縮空気流
出通路４７、ノズル室４６および圧縮空気流入通路５０
は、ばね室２４および圧縮空気導入路４１を介して圧縮
空気源４３に連通されている。従って、これらニードル
挿入ｒＬ２２、圧縮空気流出通路４７、ノズル室４６お
よび圧縮空気流入通路５０は圧縮空気で満たされている
。この圧縮空気中に噴＝５２力・ら軸線Ｂに沿って燃料
が噴射される。圧縮空気流出通路４７はノズル室４６と
９０度より少し大きい角度で斜めに接続されているため
噴射燃ネ４は圧縮空気流出通路４７内壁面に衝突し、急
速にエマルジョン化が行なわれる。この噴射燃料の大部
分は段部４８直上流の圧縮空気流出通路４７内に溜まる
。このときニードル挿入孔２２先端のノズルロ２３部分
に溜まる燃料は微量となる。次いでソレノイド３４が付
勢されると可動コア３２がステータ２８に向けて摺動変
位し、その結果可動コア３２がニードル２５を圧縮ばね
３０のばね力に抗してノズルロ２３の方向に移動せしめ
るのでノズルロ２３が開弁せしめられる。ニードル２５
がノズルロ２３を開弁ずるや否やノズルロ２３部分に溜
まっていた微量の燃料が、ノズルロ２３から燃焼室４（
第６図）内に押し出されるかたちで噴出する。ニードル
２５がノズルロ２３を間弁ずると、圧縮空気ａ４３から
の圧縮空気は圧縮空気導入路４１を介してソレノイド室
３９内に流入し、さらにばね室２４、圧縮空気流入通路
５０および圧縮空気流出通路４７を介してニードル挿入
孔２２内に流入した後ノズルロ２３に向かう。圧縮空気
がソレノイト室３９内を通過する間に、ソレノイド３４
を冷却するため、ソレノイド３４が過熱することが防止
される。また、圧縮空気はソレノイド３４によって加熱
されるため、燃料の霧化を向上せしめることができる。

ノズル室４６および圧縮空気流出通路４７を流れる圧縮
空気は、ノズル室４６、圧縮空気流出通路４７内壁面に
付着した燃料および段部４８に溜まった燃料を微粒化し
かつこの燃料と混合しながらノズルロ２３に向けて燃料
を運び去り、ノズルロ２３から噴出する。従ってノズル
ロ２３の開弁直後には、ノズルロ２３に溜まった微量の
液状燃料が圧縮空気によってノズルロ２３から押し出さ
れることになるが、その後すぐに、微粒化されかつ空気
と良く混合した燃料噴霧がノズルロ２３から噴出せしめ
られる。すなわち、二ドル２５がノズルロ２３を開弁じ
て燃料および空気を噴射する噴射開始初期から、微粒化
されかつ空気とよく混合した燃料をノズルロ２３から噴
出することができ、良好な混合気を形或することができ
る。

また、圧縮空気流入通路５０はノズル室４６の接線方向
に開口しているため、圧縮空気はノズル室４６の内周壁
面に沿って旋回しながら流れる。このため、ノズル室４
６内周壁面に付着した燃料を良好に運び去ることができ
る。ノズルロ２３が開弁せしめられると噴射燃料の全て
がノズルロ２３から噴出せしめられ、次いでこれらの全
噴射燃料の噴出が完了すると圧縮空気のみがノズルロ２
３から噴出せしめられる。次いでソレノイド３４が消勢
されてニードル２５がノズルロ２３を閉弁せしめる。従
ってノズルロ２３が閉弁せしめられる直前には空気のみ
がノズルロ２３から噴出せしめられている。ノズルロ２
３が閉弁せしめられる直前に燃料が依然としてノズルロ
２３から噴出しているとノズルロ２３閉弁時にノズルロ
２３の開口面積が小さくなって圧縮空気の流速が低下し
たときに燃料が微粒化されず、液状燃料がノズルロ２３
周りに付着する。このように液状燃料がノズルロ２３周
りに付着するとノズルロ２３周りにカーボンが堆積し、
燃料噴射作用を阻害することになる。しかしながら第１
図に示す実施例ではノズルロ２３が閉弁せしめられる直
前には圧縮空気のみしか噴出しないのでノズルロ２３周
りに液状燃料が付着することがなく、従ってノズルロ２
３周りにカーボンが堆積する危険性はない。

第７図はエアブラスト弁２０を２サイクル機関に通用し
た場合を示しており、エアブラスト弁２０からの燃料噴
射は給気弁５が閉弁ずる少し手前から開始される．機関
低負荷運転時には燃焼室４内に流入する新気Ｎの流速が
遅いために噴射燃料は点火栓９の周りに集り、斯くして
良好な着火が行なわれる。一方、機関高負荷運転時には
新気Ｎの流速が速いために強力なルーブ掃気が行なわれ
、しかも噴射燃料がループ状に流れる新気流Ｎによって
燃焼室４の内壁面に沿い運ばれるので燃焼室４内には均
一混合気が形成される。その結果、機関高出力を確保す
ることができる。

第８図には、燃料噴射弁５ｌからの計量燃料噴射量と、
ノズルロ２３から噴出される空気流量との関係を示す。

従来、燃料噴射弁５１によって計量された燃料の大部分
がノズルロ２３部分に溜まっている場合には、燃料を空
気圧によってノズルロ２３から液状のまま押し出すこと
となり、ノズルロ２３からの燃料噴射開始初期の燃料の
微粒化および空気との混合は良好でなかった。また、燃
料を押し出した後でないと、空気がノズルロ２３から流
出しないため、第８図に示されるように、燃料噴射量が
増大するにつれて空気流量が減少するという傾向があっ
た。本実施例では大部分の燃料は圧縮空気流出通路４７
の段部４８に溜まり、ノズルロ２３にほとんど燃料が溜
まらないため、ノズルロ２３部分の微量の液状燃料をノ
ズルロ２３から押し出した後には、空気流路が燃料によ
って塞がれず、空気が燃料を伴なってノズルロ２３から
流出することができる。

従って、第８図に示されるように空気流量は燃料噴射量
によってはほとんど変化せず、一点鎖線で示すように空
気流量の最大流量を従来に比べて低下させることができ
る。

（発明の効果］ ノズルロの開閉に際し、コイルばねがばね室内周面上を
摺動することが防止されるため、コイルばねの外周が摩
耗することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエアプラスト弁の縦断面図、第２図は第１図の
ばね室底部の拡大図、第３図は第１図のニードルと可動
コアとの係合部の拡大図、第４図は第１図のＴＶ−ＩＶ
線に沿ってみた断面図、第５図はボディの上方部を取り
去ったボディの平面図、第６図は第７図の２サイクル機
関のシリンダヘッド内壁面の底面図、第７図は２サイク
ル機関の側面断面図、第８図は燃料噴射量と空気流量と
の関係を示す線図である。 ２０・・・エアブラスト弁、 ２４・・・ばね室、 ２４ｃ・・・支持部、 ２６・・・弁部、 ５２・・・噴口。 ２３・・・ノズルロ、 ２４ｂ・・・円筒状ばね室、 ２５・・・ニードル、 ３０・・・圧縮コイルばね、 第 ２ 図 ４８ａ 第 ４ 図 第 ５ 図 １０ ジ 第 ６ 図 ２ 第 ７ 図 従来例 第 ８ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮空気通路の一端にノズル口を形成すると共に前記圧
   縮空気通路の途中に燃料供給口を形成し、ニードルの先
   端に前記ノズル口を開閉するための弁体を形成すると共
   に前記ノズル口を閉弁する方向に前記ニードルを付勢す
   るコイルばねをばね室内に収納し、前記ニードルを前記
   コイルばねの付勢力に抗して電磁的に駆動して前記ノズ
   ル口を開弁せしめるようにした燃料噴射装置において、
   前記ばね室の内径を前記コイルばねの外径より十分大き
   く形成し、前記コイルばねの端部に対応する前記ばね室
   内に前記コイルばねの外径より少しだけ大きい内径を有
   する支持部を形成し、該支持部内に前記コイルばねの端
   部を挿入して前記コイルばねを支持するようにした内燃
   機関の燃料噴射装置。