JPH0466773A - 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〕

ノズル口と、一端がノズル口に連結され他端が圧縮空気
源に連結された圧縮空気通路と、ノズル口を開閉制御す
る開閉弁と、圧縮空気通路内に燃料を噴射するための燃
料噴射弁とを具備し、燃料噴射弁がばね付勢されたニー
ドルによって開閉制御される噴口を具備し、燃料噴射弁
の噴口から圧縮空気通路内に噴射された燃料が圧縮空気
と共にノズル口から噴出せしめられる燃料噴射装置が公
知である（特表平１−５０３５５４号公報参照）。この
燃料噴射装置では上述したように燃料噴射弁の噴口から
圧縮空気通路内に燃料が噴射されるので燃料噴射量は燃
料噴射弁に供給される燃料の圧力と圧縮空気通路内の圧
縮空気圧との差圧および燃料噴射時間によって定まる。

この燃料噴射装置では燃料噴射時間を制御することによ
って燃料噴射量を制御するようにしており、従って精度
のよい噴射制御を行うた袷には上述の燃料圧と圧縮空気
圧との差圧を一定に維持する必要がある。そこでこの燃
料噴射装置では燃料圧が圧縮空気圧よりも予め定とられ
た圧力以上高くなったときに開弁じて一部の燃料を燃料
タンク内に返戻させ、それによって燃料圧と圧縮空気圧
との差圧を一定に維持するようにした燃料調圧弁を備え
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこの燃料噴射装置では燃料噴射弁のニードルは
燃料圧とばね力とによって閉弁状態に保持される構造と
なっており、ばね力のみによるニードルの閉弁力はかな
り小さく設定されている。

しかしながらこのようにばね力のみによるニードルの閉
弁力がかなり小さく設定されていても通常は燃料圧のほ
うが圧縮空気圧よりも高いので圧縮空気が噴口を介して
燃料噴射弁内に流入することがない。また、このような
燃料噴射装置では通常燃料供給系のほうが圧縮空気供給
系よりもシール性がよいので機関が停止すると燃料圧に
比べて圧縮空気圧のほうが早期に低下し、斯くして圧縮
空気が噴口を介して燃料噴射弁内に流入することもない
。

ところが機関を停止したときに何らかの原因でもって燃
料圧が圧縮空気圧よりも早期に低下すると圧縮空気が噴
口を介して燃料噴射弁内に流入してしまう。即ち、前述
した燃料調圧弁は燃料圧と圧縮空気圧との差圧が一定圧
以上にならないように燃料圧を制御しており、従って燃
料圧が圧縮空気圧よりも低下しても圧縮空気圧がそれに
伴なって低下せしｔられる構造になっていない。即ち、
燃料圧が低下しても圧縮空気圧は圧力が高い状態に維持
されることになる。従って燃料圧が低下して圧縮空気圧
によるニードルの開弁力が燃料圧およびばね力によるニ
ードルの閉弁力よりも大きくなると圧縮空気圧によって
ニードルが開弁せしとられてしまい、その結果燃料噴射
弁内に圧縮空気が流入してしまうことになる。このよう
に燃料噴射弁内に圧縮空気が流入すると機関を始動した
ときにこの圧縮空気が燃料によって完全に追い出される
まで燃料噴射量が低下するばかりでなく、燃料噴射量が
不安定となり、斯くして良好な機関の始動が得られない
ばかりでなく、始動したとしても暫らくの間安定した燃
焼が得られないという問題を生ずる。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によればノズル口と
、一端がノズル口に連結され他端が圧縮空気源に連結さ
れた圧縮空気通路と、ノズル口を開閉制御する開閉弁と
、圧縮空気通路内に燃料を噴射するたｔの燃料噴射弁と
を具備し、燃料噴射弁がばね付勢されたニードルによっ
て開閉制御される噴口を具備し、燃料噴射弁の噴口から
圧縮空気通路内に噴射された燃料が圧縮空気と共にノズ
ル口からの噴出せしめられる燃料噴射装置において、燃
料噴射弁に供給される燃料の圧力と圧縮空気通路内の圧
縮空気圧に応動して燃料の圧力が圧縮空気圧よりも低く
なるか又は予め定められた圧力以上低くなったときに開
弁して圧縮空気通路内の圧縮空気を逃がす圧縮空気調圧
弁を具備している。

〔作　用〕

燃料の圧力が圧縮空気圧よりも低くなると、或いは予め
定められた圧力以上低くなると圧縮空気調圧弁が開弁じ
て圧縮空気通路内の圧縮空気が逃がされる。その結果、
圧縮空気圧が低下するので圧縮空気圧によってニードル
が開弁せしめられることがない。

〔実施例〕

第１図に２サイクル内燃機関の全体図を示す。

第１図を参照すると、１はシリンダブロック、２はプリ
ンダブロック１内において往復動するピストン、３はシ
リンダブロック１上に固締されたシリンダヘッド、４は
ピストン２とシリンダヘッド３間に形成された燃焼室、
５は給気弁、６は給気ボート、７は排気弁、８は排気ポ
ート、９は燃焼室４内に向けて燃料を圧縮空気と共に噴
射するエアブラスト弁を夫々示す。図面には示さないが
シリンダヘッド３の内壁面中央部には点火栓が配置され
る。給気ボート６は給気枝管１０を介してサージタンク
１１に連結され、サージタンク１１は機関駆動の機械式
過給機１２、給気ダクト１３およびエアフローメータ１
４を介してエアクリーナ１５に連結される。給気ダクト
１３内にはスロットル弁１６が配置される。

第２図にエアブラスト弁９の拡大断面図を示す。

第２図を参照するとエアブラスト弁９のハウジング３０
内にはまっすぐに延びる圧縮空気通路３１が形成され、
この圧縮空気通路３１の先端部には燃焼室４　（第１図
）内に位置するノズル口３２が形成される。圧縮空気通
路３１内には開閉弁３３が配置され、この開閉弁３３の
外端部にはノズル口３２の開閉制御をする弁体３４が一
体形成される。ハウジング３０内には開閉弁３３と共軸
的に配置されかつ圧縮ばね３５によって開閉弁３３に向
けて付勢された可動コア３６と、可動コア３６を吸引す
るたｔのソレノイド３７が配置される。開閉弁３３の内
端部は圧縮ばね３８によって可動コア３６の端面に当接
せしめられており、圧縮ばね３８のばね力は圧縮ばね３
５のばね力よりも強いので通常ノズル口３２は開閉弁３
３の弁体３４によって閉鎖されている。ソレノイド３７
が付勢されると可動コア３６が開閉弁３３の方向に移動
し、その結果開閉弁３３の弁体３４がノズル口３２を開
口せしめる。

一方、圧縮空気通路３１からは圧縮空気通路３１から斜
めに延びる圧縮空気通路３９が分岐され、この圧縮空気
通路３９は圧縮空気供給口４０に連結される。

ハウジング３０には燃料噴射弁４１が取付けられる。

この燃料噴射弁４１はばね付勢されたニードル４３によ
って開閉制御される噴口４２を具備し、この噴口４２か
ら燃料が圧縮空気通路３９内に向けて噴射される。

第１図に示されるようにエアフローメータ１４とスロッ
トル弁１６間の給気ダクト１３からはエアブラスト用空
気通路１７が分岐され、このエアブラスト用空気通路１
７は機関駆動のベーンポンプ１８および圧縮空気通路１
９を介して圧縮空気分配室２０に連結される。この圧縮
空気分配室２０は各気筒に対して夫々設けられたエアブ
ラスト弁９の圧縮空気供給口４０に連結される。圧縮空
気通路１９には圧縮空気分配室２０内の圧縮空気圧を予
約定められた一定圧、例えば３ｋｇ／ｃｆｆｌに維持す
るための圧縮空気調圧弁２１が取付けられる。一方、燃
料噴射弁４１は燃料通路２２および機関駆動の燃料ポン
プ２３を介して燃料タンク２４に連結され、従って燃料
ポンプ２３から吐出された燃料が燃料通路２２を介して
燃料噴射弁４１に供給される。燃料通路２２には燃料噴
射弁４１に供給される燃料圧を圧縮空気圧よりも予め定
められた一定圧、例えば２．５　ｋｇ　／　Ｃｎ！だけ
高く維持するた約の、即ち燃料噴射弁４１に供給される
燃料圧を予め定められた一定圧、例えば５．５　ｋｇ　
／　Ｃｒｌに維持するための燃料調圧弁２５が取付けら
れる。

圧縮空気調圧弁２１はボール５０を担持した可動弁体５
１とベローズ５２とダイアフラム５３とを具備し、ボー
ル５０にはプレート５４が固定される。ベローズ５２の
一端部は可動弁体５１の周縁部に固定され、ベローズ５
２の他端はハウジングの内壁面に固定される。可動弁体
５１とベローズ５２とは可動弁５５を形成し、圧縮空気
調圧弁２１の内部はダイアフラム５３および可動弁５５
によって三つの部屋、即ちダイアフラム５３の上方に位
置する大気圧室５６と、ダイアフラム５３および可動弁
５５間に形成された燃料室５７と、可動弁５５の下方に
形成された圧縮空気室５８に分割される。大気圧室５６
は大気連通孔５９を介して大気に開放されており、燃料
室５７は燃料通路６０を介して燃料通路２２に連結され
ており、圧縮空気室５８は圧縮空気入口ポート６１を介
して圧縮空気通路１９に連結されている。また、圧縮空
気室５８内には圧縮空気出口ポート６２が開口しており
、この圧縮空気出口ポート６２はプレート５４によって
開閉制御される。この圧縮空気出口ポート６２は圧縮空
気返戻通路６３を介して給気ダクト１３に連結される。

大気圧室５６内にはダイアフラム５３を可動弁５５に向
けて押圧する圧縮ばね６４が挿入され、ダイアフラム５
３と可動弁体５１間にも圧縮ばね６５が挿入される。更
に、ダイアフラム５３と可動弁体５１は遊び連結機構６
６を介して互いに連結されている。この遊び連結機構６
６は可動弁体５１に固定された中空スリーブ６７と、拡
大頭部６８を有しダイアフラム５３に連結されたロッド
６９からなり、この拡大頭部６８は中空スリーブ６７内
で移動可能でかつ中空スリーブ６７の先端部内壁面と係
合可能に配置される。

一方、燃料調圧弁２５はボール７０を担持した可動弁体
７１と、この可動弁体７１を担持したダイアフラム７２
とを具備し、ボール７０にはプレート７３が固定される
。燃料調圧弁２５の内部はダイアフラム７２によって二
つの部屋、即ちダイアフラム７２の上方に位置する圧縮
空気室７４と、ダイアフラム７２の下方に位置する燃料
室７５に分割される。圧縮空気室７４は圧縮空気通路７
６を介して圧縮空気通路１９に連結され、燃料室７５は
燃料入口ポート７７を介して燃料通路２２に連結される
。また、燃料室７５内には燃料出口ポート７８が開口し
ており、この燃料出口ボート７８はプレート７３によっ
て開閉制御される。この燃料出口ボート７８は燃料返戻
通路７９を介して燃料タンク２４に連結される。圧縮空
気室７４内にはダイアフラム７２を燃料室７５に向けて
押圧する圧縮ばね８０が挿入される。

機関運転時には圧縮空気調圧弁２１の燃料室５７は燃料
圧が５．５　ｋｇ　／　ｃｆＩｔ程度の燃料で満たされ
ている。

このとき可動弁体５１とダイアフラム５３は互いに最も
離れた位置、即ち遊び連結機構６６のロッド６９の拡大
頭８６８と中空スリーブ６７の先端部内壁面とが係合し
ている状態に保持されている。従ってこのとき燃料室５
７内の燃料圧が圧縮空気室５８内の圧縮空気圧よりも高
ければ可動弁体５１とダイアフラム５３とが一緒に上下
動する。即ち、このとき圧縮空気室５８内の圧縮空気圧
が高くなると可動弁体５１およびダイアフラム５３は圧
縮ばね６４のばね力に抗して上昇し、プレート５４が圧
縮空気出口ポート６２を開口する。その結果、圧縮空気
室５８内の圧縮空気が圧縮空気返戻通路６３を介して給
気ダクト１３内に逃がされるたｔに圧縮空気室５８およ
び圧縮空気通路１９内の圧縮空気圧が低下する。一方、
圧縮空気室５８内の圧縮空気圧が低下すると可動弁体５
１およびダイアフラム５３は圧縮ばね６４のばね力に抗
して下降し、プレート５４が圧縮空気出口ポート６２を
閉鎖する。その結果、圧縮空気室５８および圧縮空気通
路１９内の圧縮空気圧は徐々に上昇する。このようにし
て圧縮空気室５８および圧縮空気通路１９内の圧縮空気
圧は圧縮ばね６４のばね力に定まる一定圧に維持される
。第１図に示す実施例では圧縮空気室５８および圧縮空
気通路１９内の圧縮空気圧が３．０ｋｇ　／　ｃｒｌと
なるように圧縮ばね６４のばね力が定められている。

一方、このように圧縮空気通路１９内の圧縮空気圧が３
．０　ｋｇ　／　ｃｒｌに維持されると燃料調圧弁２５
の圧縮空気室７４内の圧縮空気圧も３．０ｋｇ／ｃｒｌ
に維持される。この燃料調圧弁２５では燃料室７５内の
燃料圧から圧縮空気室７４内の圧縮空気圧を差し引いた
差圧が２．５　ｋｇ　／　ｃｒ１以上になるとプレート
７３が燃料出口ポート７８を開口し、この差圧が２．５
　ｋｇ　／　ｃＩ１１以下になるとプレート７３が燃料
出口ポート７８を閉鎖する。従って燃料調圧弁２５によ
って燃料通路２２内の燃料圧と圧縮空気圧との差圧が２
．５　ｋｇ　／　ｃｍに維持され、即ち燃料通路２２内
の燃料圧が５．５　ｋｇ　／　ｃｍに維持される。この
ようにして機関運転時には圧縮空気圧は３．０ｋｇ／ｃ
ｒｌに維持され、燃料圧は５．５　ｋｇ／ｃｒｌに維持
される。

第３図に給気弁５および排気弁７の開弁期間、燃料噴射
弁４１からの燃料噴射期間および開閉弁３３の弁体３４
の開弁期間、即ちエアブラスト弁９の開弁期間を示す。

第３図に示されるように第１図に示す実施例では排気弁
７が給気弁５よりも先に開弁し、先に閉弁する。また、
第３図に示されるように開閉弁３３の弁体３４が開弁す
る前に、即ちエアブラスト弁９が開弁する前に燃料噴射
弁４１から圧縮空気通路３９内の圧縮空気内に向けて燃
料が噴射される。次いてエアブラスト弁９が開弁すると
ノズル口３２から噴射燃料が圧縮空気と共に燃焼室４内
に噴射される。一方、第１図に示されるように排気弁７
側の給気弁５の開口を給気弁５の全開弁期間に亘って覆
うマスク壁２６がンリンダヘッド３の内壁面上に形成さ
れる。従って給気弁５が開弁すると新気は給気ポート６
から排気弁７と反対側の給気弁５の開口を通って燃焼室
４内に供給される。その結果新気は矢印Ｓで示すように
燃焼室４の周壁面に沿って流れ、斯くして良好なループ
掃気が行なわれることになる。

機関が停止するとベーンポンプ１８および燃料ポンプ２
３の駆動が停止せしめられる。このとき燃料ポンプ２３
の方がベーンポンプ１８よりもシール性がよいので通常
は圧縮空気通路１９内の圧縮空気圧の方が燃料通路１９
内の燃料圧よりも先に低下する。

圧縮空気通路１９内の圧縮空気圧が低下すると燃料調圧
弁２５の作用によって燃料通路２２内の燃料は圧縮空気
圧に対して２．５　ｋｇ　／　ｃｆｆｌだけ高い圧力を
維持しつつ下降する。従ってこのときには燃料噴射弁４
１内の燃料圧が圧縮空気通路３９内の圧縮空気圧よりも
高く維持されるので圧縮空気通路３９内の圧縮空気によ
ってニードル４３が開弁せしめられ、それによって圧縮
空気が噴口４２を介して燃料噴射弁４１内に侵入するこ
とがない。

これに対して機関停止時に何らかの原因で燃料通路２２
内の燃料圧が圧縮空気圧よりも先に低下した場合には圧
縮空気調圧弁２１の燃料室５７内の燃料圧が圧縮空気室
５８内の圧縮空気圧よりも先に低下する。このとき燃料
室５７内に設けられた圧縮ばね６５のばね力が極めて弱
いとすると燃料室５７内の燃料圧が３ｋｇ／ｃｎｆ以下
まで低下しかつ燃料室５７内の燃料圧が圧縮空気室５８
内の圧縮空気圧よりも低くなると遊び連結機構６６のロ
ッド６９の拡大頭部６８が中空スリーブ６７の先端部内
壁面から離れ、可動弁体５１が上昇する。その結果、プ
レート５４が圧縮空気出口ボート６２を開口するために
圧縮空気室５８内の圧縮空気圧が低下する。次いで、圧
縮空気室５８内の圧縮空気圧が燃料室５７内の燃料圧よ
りも低くなればプレート５４が圧縮空気出口ボート６２
を閉鎖する。このように圧縮ばね６５のばね力が極めて
弱い場合には燃料圧が圧縮空気圧よりも先に低下すると
圧縮空気室５８および圧縮空気通路１９内の圧縮空気圧
は燃料圧とほぼ同じ圧力を保ちながら燃料圧と共に低下
する。ところで燃料噴射弁４１は燃料圧と、ニードル４
３に対する付勢ばね力とによりニードル４３に閉弁方向
の力が作用しており、燃料圧と圧縮空気圧がほぼ等しく
なってもニードル４３に対する付勢ばね力によってニー
ドル４３は閉弁状態に保持される。従って上述したよう
に圧縮空気圧が燃料圧とほぼ同じ圧力を保ちながら燃料
圧と共に低下すると燃料噴射弁４１のニードル４３は閉
弁状態に保持され、斯くして圧縮空気が噴口４２を介し
て燃料噴射弁４１内に侵入することがない。

一方、燃料室５７内に設けられた圧縮ばね６５のばね力
を強くすれば燃料圧が圧縮空気圧よりも先に低下したと
きに圧縮空気圧は圧縮ばね６５のばね力により定まる一
定差圧だけ燃料圧よりも高い状態で燃料圧と共に低下す
る。この場合でもこの差圧によりニードル４３に作用す
るニードル開弁方向の力がニードル４３の付勢ばねによ
るニードル閉弁方向の力よりも弱い限り、圧縮空気が噴
口４２を介して燃料噴射弁４１内に侵入するのが阻止さ
れる。云い換えると圧縮空気調圧弁２１の圧縮ばね６５
のばね力は上述の差圧によりニードル４３に作用するニ
ードル開弁方向の力がニードル４３の付勢ばね力による
ニードル閉弁方向の力よりも弱い限り、いくらでも強く
することができる。

〔発明の効果〕

機関停止時において圧縮空気圧が燃料圧よりも先に低下
したときはもとより、燃料圧が圧縮空気圧よりも先に低
下した場合であっても圧縮空気が燃料噴射弁内に侵入す
るのを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクル内燃機関の全体図、第２図はエアブ
ラスト弁の拡大側面断面図、第３図は給排気弁の開弁期
間、エアブラスト弁の開弁期間等を示す線図である。 ９・・・エアブラスト弁、　２１・・・圧縮空気調圧弁
、２５・・・燃料調圧弁、　　　４１・・・燃料噴射弁
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ノズル口と、一端がノズル口に連結され他端が圧縮空
   気源に連結された圧縮空気通路と、ノズル口を開閉制御
   する開閉弁と、圧縮空気通路内に燃料を噴射するための
   燃料噴射弁とを具備し、燃料噴射弁がばね付勢されたニ
   ードルによって開閉制御される噴口を具備し、燃料噴射
   弁の噴口から圧縮空気通路内に噴射された燃料が圧縮空
   気と共にノズル口から噴出せしめられる燃料噴射装置に
   おいて、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力と圧縮空気
   通路内の圧縮空気圧に応動して該燃料の圧力が圧縮空気
   圧よりも低くなるか又は予め定められた圧力以上低くな
   ったときに開弁して圧縮空気通路内の圧縮空気を逃がす
   圧縮空気調圧弁を具備した内燃機関の燃料噴射装置。