JPH0687660U - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁弁を大型化することなく高圧な燃料の噴
射を可能にすると共に、燃圧の変化に広く対応できるよ
うにする。 【構成】 ケーシング１０内を低圧な制御燃料Ｇが流入
する圧力制御室Ａと高圧な燃料Ｆが流入する作動室Ｂと
にピストン１１によって画成し、該ピストン１１には、
低圧な制御燃料Ｇの圧力を受承する大径受圧部１１Ｃと
噴射弁体１２と共に高圧な燃料Ｆの圧力を受承する小径
受圧部１１Ｄとを設け、電磁弁１８で低圧な制御燃料Ｇ
を流出入させる構成とした。従って、ケーシング１０の
噴射口１０Ｂは、電磁弁１８を閉弁することにより制御
燃料Ｇの圧力によってピストン１１と共に下側に押動さ
れた噴射弁体１２によって閉弁され、電磁弁１８を開弁
することにより作動室Ｂ内に流入する燃料Ｆの圧力等に
よって噴射弁体１２がピストン１１と共に上側に押動さ
れて開弁する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車等のエンジンに燃料を噴射するのに用いて好適な燃料 噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、自動車のエンジンに燃料を噴射する燃料噴射装置は、一端側に噴射口 が形成されたケーシングと、該ケーシング内に位置して噴射口に離，着座する弁 体と、該弁体を閉弁方向に付勢する弁ばねと、前記弁体の他端側に設けられ、該 弁体を該弁ばねの付勢力に抗して開弁方向に移動する電磁ソレノイドとから大略 構成され、該電磁ソレノイドは、軸方向に伸長して形成された固定鉄心と、該固 定鉄心の外周側に配設された電磁コイル等とから構成されている。

【０００３】 そして、こように構成された燃料噴射装置は、コントロールユニットから噴射 パルスが出力される毎に、電磁ソレノイドによって弁体を吸着して噴射口を開弁 し、該噴射口から所定の燃料圧力（以下、燃圧という）に高められた燃料を燃焼 室内に向けて噴射するようになっている。一方、コントロールユニットから噴射 パルスが出力されていないときには、弁ばねで弁体を噴射口に押付けて着座させ 、噴射口からの燃料の噴射を絶つようにしている。

【０００４】 また、上述した燃料噴射装置は、２サイクルエンジン等に適用される場合には 、非常に高圧な燃料を燃焼室内に噴射するようになっており、このような燃料噴 射装置では、弁ばねの付勢力を高め、該弁ばねで弁体を高い燃圧に抗して噴射口 に着座させるようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術によるものでは、弁ばねの付勢力によって弁体を 噴射口に着座させるようにしているから、２サイクルエンジンに用いられる燃料 噴射装置においては、大きな付勢力を有する弁ばねに抗して弁体を噴射口から離 座させることのできる電磁ソレノイドが必要となり、大きな磁気力を発生するた めに電磁コイルを大型化し、なおかつ該電磁コイルに見合った給電を行わなくて はならず、電力消費量が増大してしまうという問題がある。

【０００６】 また、従来技術による燃料噴射装置では、噴射する燃料の燃圧の変化に対する 適応幅が狭く、燃圧の変化時には燃料噴射装置自体を交換しなくてはならず、当 該燃料噴射装置の種類が増大してコストの上昇を招くという問題がある。

【０００７】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、電磁弁を大型化する ことなく高圧な燃料を噴射できる上に、燃圧の変化に広く対応できるようにした 燃料噴射装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために、本考案が採用する構成は、一端側に噴射口が 設けられたケーシングと、該ケーシング内に軸方向に移動自在に挿嵌され、該ケ ーシング内を一側に位置して高圧な燃料が流入する作動室と他側に位置して低圧 な制御流体が流入する圧力制御室とに画成した可動隔壁と、該可動隔壁の一端側 に設けられ、該可動隔壁と共に移動して前記ケーシングの噴射口を開，閉弁する 噴射弁体と、外部からの電気信号に応じて開閉することにより前記圧力制御室内 に低圧な制御流体を流出入させる電磁弁とを備え、前記可動隔壁は圧力制御室内 で低圧な制御流体圧力を受承する大径受圧部と、作動室内で噴射弁体と共に高圧 な燃料圧力を受承する小径受圧部とからなる。

【０００９】

【作用】

上記構成により、電磁弁の閉弁時においては、可動隔壁が大径受承部で圧力制 御室内に流入する低圧な制御流体圧力を受承して大きな閉弁力を発生し、作動室 内に流入する高圧な燃料圧力を受承した噴射弁体と小径受承部による開弁力に抗 して閉弁方向に移動し、噴射弁体を噴射口に着座させる。一方、電磁弁の開弁時 においては、可動隔壁が圧力制御室内の低圧な制御流体が流出して該圧力制御室 内が減圧されるから、作動室内で高圧な燃料圧力を受承した噴射弁体と小径受承 部によって開弁方向に移動され、噴射弁体を噴射口から離座させる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図３に基づき、燃料噴射装置で２サイクル エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する場合を例に挙げて説明する。

【００１１】 図において、１は２サイクルエンジンのシリンダを示し、該シリンダ１内には ピストン２によって燃焼室３が画成されている。また、該シリンダ１の上端側に は、後述の燃料噴射装置９が取付けられている。

【００１２】 ４は燃料Ｆを収容した燃料タンク、５，６は該燃料タンク４内に設けられた油 中型の燃料ポンプをそれぞれ示し、該燃料ポンプ５は燃料タンク４内の燃料Ｆを 供給配管７を介して燃料噴射装置９の作動室Ｂ内に、また、燃料ポンプ６は燃料 タンク４内の燃料Ｆを制御流体として供給配管８を介して燃料噴射装置９の圧力 制御室Ａにそれぞれ圧送供給するものである。

【００１３】 ９はシリンダ１の上端側に取付けられた燃料噴射装置を示し、該燃料噴射装置 ９は、図２に示す如く、後述するケーシング１０，ピストン１１，噴射弁体１２ ，電磁弁１８等から大略構成されている。

【００１４】 １０は燃料噴射装置９の外殻をなすケーシングを示し、該ケーシング１０は、 円筒状に形成された筒部１０Ａと、該筒部１０Ａの下端側を閉塞するように設け られ、中央部に軸方向に貫通する噴射口１０Ｂが穿設された底部１０Ｃと、前記 筒部１０Ａの上端側を閉塞する蓋部１０Ｄとから大略構成され、前記底部１０Ｃ の上面側には、前記噴射口１０Ｂの外周側から上向きに突出して噴射弁体１２の 本体部１２Ａを軸方向に移動自在に案内する円筒状のガイド筒１０Ｅが設けられ 、該ガイド筒１０Ｅの下端側には、燃料Ｆを噴射口１０Ｂ近傍に流入させるため の流通穴１０Ｆ，１０Ｆが径方向に穿設されている。また、前記筒部１０Ａの軸 方向中間部上側寄りには、径方向内向きに突出する小径壁部１０Ｇが一体形成さ れ、前記蓋部１０Ｄには電磁弁１８が取付けられる取付穴１０Ｈが形成されてい る。

【００１５】 １１はケーシング１０内に位置して軸方向に摺動可能に挿嵌され、該ケーシン グ１０内を上側の圧力制御室Ａと下側の作動室Ｂとに画成した可動隔壁としての ピストンを示し、該ピストン１１は、上側に位置して筒部１０Ａの内周に沿って 形成された大径部１１Ａと、該大径部１１Ａの下側に同軸に設けられ、小径壁部 １０Ｇを介して下向きに伸長した小径部１１Ｂとから段付円柱状に形成されてい る。また、前記大径部１１Ａの上端面は圧力制御室Ａ内の圧力を受承する大径受 圧部１１Ｃとなり、前記小径部１１Ｂの下端面は噴射弁体１２の受圧部１２Ｅ， １２Ｆと共に作動室Ｂ内の圧力を受承する小径受圧部１１Ｄとなっている。

【００１６】 １２はピストン１１の小径部１１Ｂ下端側に設けられた噴射弁体を示し、該噴 射弁体１２は、ケーシング１０のガイド筒１０Ｅに軸方向に案内された本体部１ ２Ａと、該本体部１２Ａの下端側から下向きに同軸に伸長し、先端側が円錐状の 弁部１２Ｂとなったニードル１２Ｃと、前記本体部１２Ａの上端側外周から径方 向外向きに突出した鍔部１２Ｄとから構成され、該鍔部１２Ｄと底部１０Ｃとの 間には、該噴射弁体１２をピストン１１に押付けるように上向きに付勢する弁ば ね１３が配設されている。また、前記本体部１２Ａの下端面および弁部１２Ｂの 上側寄りの一部は作動室Ｂ内の圧力を受承して噴射弁体１２を軸方向上向きに押 圧する受圧部１２Ｅ，１２Ｆとなっている。

【００１７】 １４は作動室Ｂに連通するようにケーシング１０の筒部１０Ａに設けられた燃 料流入口を示し、該燃料流入口１４は供給配管７に接続されている。また、１５ は圧力制御室Ａに連通するようにケーシング１０の蓋部１０Ｄに設けられた制御 燃料流入口を示し、該制御燃料流入口１５は、減圧弁または圧力レギュレータ１ ６（以下、減圧弁１６という）を介して供給配管８に接続されている。

【００１８】 ここで、前記減圧弁１６は、燃料ポンプ６から供給配管８を介して供給された 燃料Ｆを減圧して所定圧力（作動室Ｂに流入する燃料Ｆよりも低い圧力）となっ た制御流体としての制御燃料Ｇを圧力制御室Ａ内に流入させると共に、大部分の 燃料Ｆを戻し配管１７を介して燃料タンク４内に返戻するようになっている。

【００１９】 １８はケーシング１０の取付穴１０Ｈに取付けられた電磁弁を示し、該電磁弁 １８は、後述するケーシング１９，固定鉄心２０，弁体２１，弁ばね２２，電磁 コイル２３から構成されている。

【００２０】 まず、１９は取付穴１０Ｈに嵌合固着されたケーシングを示し、該ケーシング １９は、下端側中央に圧力制御室Ａに連通する連通孔１９Ａを有する有底筒状に 形成されている。

【００２１】 ２０はケーシング１９の上端側に挿嵌された固定鉄心を示し、該固定鉄心２０ の下端側は、ケーシング１９内で小径部２０Ａとなっている。また、該固定鉄心 ２０には、軸方向に貫通して流通路２０Ｂが穿設されている。

【００２２】 ２１は固定鉄心２０の下端側に位置してケーシング１９の連通孔１９Ａに離， 着座可能に設けられた弁体、２２は前記固定鉄心２０の小径部２０Ａの外周側に 設けられ、該弁体２１を連通孔１９Ａに向けて付勢する弁ばねをそれぞれ示し、 前記弁体２１には、固定鉄心２０の流通路２０Ｂ内に連通するＴ字状の連通路２ １Ａが形成されている。

【００２３】 また、２３は固定鉄心２０の外周側に位置してケーシング１９内に埋設された 電磁コイルを示し、該電磁コイル２３は、電気配線２３Ａを介してコントロール ユニット２４に接続されている。

【００２４】 そして、上述のように構成された電磁弁１８は、コントロールユニット２４か ら電磁コイル２３に噴射パルスが出力される毎に、固定鉄心２０が励磁されて弁 ばね２２に抗して弁体２１を吸引することにより、連通孔１９Ａを開弁して圧力 制御室Ａ内の制御燃料Ｇを連通路２１Ａ，流通路２０Ｂから戻し配管２５を介し て燃料タンク４内に排出するようになっており、このときに圧力制御室Ａ内は燃 料タンク４内の圧力（約大気圧）まで減圧されている。一方、電磁コイル２３が 励磁されていないときは、前記弁体２１が弁ばね２２の付勢力によって連通孔１ ９Ａに押付けられて閉弁し、圧力制御室Ａ内は所定圧力まで高められている。

【００２５】 本実施例による燃料噴射装置９は上述の如き構成を有するもので、次にその作 動について説明する。

【００２６】 まず、燃料タンク４内の燃料Ｆは、燃料ポンプ５から供給配管７，燃料流入口 １４を介して作動室Ｂ内に所定圧力（高圧）をもって供給され、一方では燃料ポ ンプ６から供給配管８等を介して減圧弁１６で所定圧力（作動室Ｂ内の燃料圧力 よりも低い圧力）まで減圧された制御燃料Ｇが圧力制御室Ａ内に供給される。

【００２７】 そして、上述した状態において電磁弁１８の閉弁時は、ピストン１１の小径受 圧部１１Ｄ，噴射弁体１２の受圧部１２Ｅ，１２Ｆが作動室Ｂ内に流入した高圧 な燃料Ｆの圧力を受承して生じる上側への押圧力と弁ばね１３による付勢力とを 加算した総合押圧力よりも、ピストン１１の大径受圧部１１Ｃが圧力制御室Ａ内 に流入した低圧な制御燃料Ｇを受承して生じる下側への押圧力が勝り、よってピ ストン１１と共に噴射弁体１２が下側に移動されて該噴射弁体１２の弁部１２Ｂ でケーシング１０の噴射口１０Ｂを閉弁するようになっている。

【００２８】 即ち、電磁弁１８の閉弁時には、下記数１に示す関係で噴射弁体１２は閉弁状 態となっている。

【００２９】

【数１】 Ｓ₁ ×Ｐ₁ ＞（Ｓ₂ ＋Ｓ₃ ）×Ｐ₂ ＋ｆ ただし、Ｓ₁ ：大径受圧部１１Ｃの受圧面積 Ｐ₁ ：電磁弁１８が閉弁時の圧力制御室Ａ内の 燃料圧力 Ｓ₂ ：小径受圧部１１Ｄの受圧面積 Ｓ₃ ：噴射弁体１２の受圧部１２Ｅ，１２Ｆの 受圧面積 Ｐ₂ ：作動室Ｂ内の燃料圧力 ｆ ：弁ばね１３の付勢力

【００３０】 一方、電磁弁１８の開弁時には、図３に示す如く、圧力制御室Ａ内に流入する 制御燃料Ｇが電磁弁１８等を介して燃料タンク４内に排出されてしまうから、圧 力制御室Ａ内がほぼ大気圧となり、ピストン１１および噴射弁体１２が前述した 総合押圧力によって上側に移動されて噴射口１０Ｂを開弁する。そして、この開 弁によって作動室Ｂ内の燃料Ｆは噴射口１０Ｂから燃焼室３内に噴射される。

【００３１】 即ち、電磁弁１８の開弁時には、下記数２に示す関係で噴射弁体１２は開弁状 態となる。

【００３２】

【数２】 Ｓ₁ ×Ｐ₁₀＜（Ｓ₂ ＋Ｓ₃ ）×Ｐ₂ ＋ｆ ただし、Ｐ₁₀：電磁弁１８が開弁時の圧力制御室Ａ内の 燃料圧力

【００３３】 かくして、本実施例によれば、圧力制御室Ａ内に流入する低圧な制御燃料Ｇを 電磁弁１８で制御することによって、作動室Ｂ内に流入する高圧な燃料Ｆを燃焼 室３内に噴射することができるから、電磁弁１８にかかる負荷を大幅に低減し、 弁ばね２２の付勢力を弱くでき、よって電磁コイル２３を小型化することができ 、該電磁弁の電力消費量を大幅に低減させることができる。

【００３４】 また、ピストン１１の大径受圧部１１Ｃと小径受圧部１１Ｄ，噴射弁体１２の 受圧部１２Ｅ，１２Ｆとの面積差によって低圧な制御燃料Ｇで高圧な燃料Ｆの噴 射を制御することができるから、上記面積差の比率を変更するだけで、燃料Ｆの 圧力変更に広く対応することができ、燃料噴射装置９の適合範囲を広めてコスト の低減を図ることができる。

【００３５】 さらに、本実施例では圧力制御室Ａを小さくしているから、電磁弁１８の開， 閉弁動作に対するピストン１１の応答速度を高めることができ、高回転型エンジ ンへの適用を可能として利用範囲を広めることができる。

【００３６】 なお、前記実施例では、制御流体として燃料Ｆを所定圧力まで減圧した制御燃 料Ｇを用いた場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限らず、例えば制御 流体として水，空気等を用いてもよい。

【００３７】 また、前記実施例では、可動隔壁として大径受圧部１１Ｃと小径受圧部１１Ｄ とを有する段付円柱状のピストン１１を例に挙げて説明したが、これに替えて、 例えばケーシング１０の圧力制御室Ａ内に大径なダイヤフラムを、小径壁部１１ Ｇの内周側に小径なダイヤフラムをそれぞれ設けると共に、該各ダイヤフラム間 を棒状体で連結することにより、圧力制御室Ａ内の圧力で小径なダイヤフラムを 介して噴射弁体１２を開，閉弁するようにしてもよい。

【００３８】 さらに、噴射弁体１２をピストン１１と一体化することにより、弁ばね１３を 廃止してもよく、一方、圧力制御室Ａ内にピストン１１を介して噴射弁体１２を 閉弁方向に付勢する弁ばねを配設してもよい。

【００３９】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案によれば、ケーシング内を低圧な制御流体が流入す る圧力制御室と高圧な燃料が流入する作動室とに可動隔壁によって画成し、該可 動隔壁を圧力制御室内で低圧な制御流体の圧力を受承する大径受圧部と作動室内 で噴射弁体と共に高圧な燃料の圧力を受承する小径受圧部とから構成し、外部か らの噴射信号に基づいて電磁弁で圧力制御室内の低圧な制御流体を流出入させる ことにより、前記可動隔壁と共に噴射弁体を移動させて噴射口を開，閉弁するよ うにしているから、低圧な制御流体の流出入を電磁弁で制御することにより高圧 な燃料を噴射させることができ、電磁弁の電磁コイル等を小型化することができ 、電気消費量を低減することができる。

【００４０】 また、可動隔壁の大径受圧部と小径受圧部との面積差によって低圧な制御流体 で高圧な燃料の噴射を制御するようにしたから、大径受圧部と小径受圧部との面 積差を適宜変更することによって噴射される燃料の圧力変更に広く対応すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例による燃料噴射装置を自動車に実装し
た状態を示す全体構成図である。

【図２】本実施例による燃料噴射装置を噴射弁体が閉弁
している状態で示す縦断面図である。

【図３】燃料噴射装置を噴射弁体が開弁している状態で
示す縦断面図である。

【符号の説明】

９ 燃料噴射装置 １０ ケーシング １０Ｂ 噴射口 １１ ピストン（可動隔壁） １１Ｃ 大径受圧部 １１Ｄ 小径受圧部 １２ 噴射弁体 １８ 電磁弁 Ａ 圧力制御室 Ｂ 作動室 Ｆ 燃料 Ｇ 制御燃料（制御流体）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に噴射口が設けられたケーシング
   と、該ケーシング内に軸方向に移動自在に挿嵌され、該
   ケーシング内を一側に位置して高圧な燃料が流入する作
   動室と他側に位置して低圧な制御流体が流入する圧力制
   御室とに画成した可動隔壁と、該可動隔壁の一端側に設
   けられ、該可動隔壁と共に移動して前記ケーシングの噴
   射口を開，閉弁する噴射弁体と、外部からの電気信号に
   応じて開閉することにより前記圧力制御室内に低圧な制
   御流体を流出入させる電磁弁とを備え、前記可動隔壁は
   圧力制御室内で低圧な制御流体圧力を受承する大径受圧
   部と、作動室内で噴射弁体と共に高圧な燃料圧力を受承
   する小径受圧部とから構成してなる燃料噴射装置。