JPS6014911B2 - エンジン用燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、エンジン用燃料噴射弁に関し、例えば副燃
焼室を備える火花点火式エンジンに好適な燃料噴射弁に
関する。

従来、１個の噴射孔を有する燃料噴射弁においてその噴
霧角は噴射弁固有の一定角度になっており、この燃料噴
射弁を燃焼室へ直接燃料を噴射する形式の火花点火エン
ジンに適用した場合、点火プラグによる着火性が悪化し
て排気ガス有害成分の増加や騒音の発生という問題が生
じたり、十分なエンジン出力が得られないという問題が
あった。

この発明は、上記の点に鑑みなされたもので、燃料流速
が低い場合は針弁の先端部により小さい贋霧角で燃料を
噴射し、燃料流速が高い場合は渦巻流の作用により小さ
い贋霧角で燃料の一部を噴射し、かつ大きい贋霧角で残
りの大部分の燃料を噴射することを特徴としており、排
気ガス有害成分や燃焼騒音を低減でき、エンジン出力を
向上し得る燃料噴射弁を提供することを目的とする。

以下この発明を図に示す実施例により説明する。第１図
はこの発明による燃料噴射弁を適用する４サイクル火花
点火式エンジンを示すもので、エンジン本体はシリンダ
ヘツドー及びシリングブロック２から構成されている。
シリンダヘッド１には、空気導入用の吸気ボート３が形
成されており、この吸気ボート３には吸気バルブ４が設
置されている。

また、シリンダへッド１には、容積が大きい大型副燃焼
室５、容積が４・ごい小型副燃焼室６及び蓮通孔７が形
成されており、両副燃焼室５，６は全体としてほぼひよ
うたん形状に形成されている。そして、大型副燃焼室５
にはこの発明になる燐・料噴射弁１０が設置されており
、他方の小型副燃焼室６には火花点火プラグ８が設置さ
れている。

なお、燃料噴射弁１０は、図示しない燃料噴射ポンプか
ら燃料が圧送されるよう高圧燃料導管１０ａが接続され
ており、一方火花点火プラグ８は、電極８ａ，８ｂ間に
火花放電を起こすために図示しない公知の点火装置が接
続されている。シリンダブロック２にはシリンダボアが
形成されており、このシリンダボァには蓮通孔７に対応
するよう頂面に凹部９ａが形成されたピストン９が設置
されている。

次に燃料噴射弁１０の構造について第２図及び第３図に
より説明する。

ノズル保持体１１は、ほぼ円筒形状に形成されており、
一端側にエンジンに装着するためのねじ部１１ａが設け
られ、他端側に燃料導着１０ａを装着するためのねじ部
１１ｂ及び燃料入口１１ｃが設けられている。また、ノ
ズル保持体１１の中心部には軸万向に燃料通路１１ｄが
関孔されており、この通路１１ｄにはわずかな間隙をも
たせて鋼材からなる棒状燃料フィル夕１２が装着されて
いる。ノズル本体１３は、突出し部１３ａの外周が六角
形状に形成されており、ガスケット１４を介してノズル
保持体１ １の先端部にねじ結合されている。

このノズル本体１３のねじ部１３ｂには、第２図に示す
ように燃料通路１３ｃが４個設けられており、これらの
燃料通路１３ｃにより燃料を燃料通路１１ｄから燃料連
絡室１５に導くよう構成されている。燃料連絡室１５は
、ノズル保持体１１の内面、ノズル本体１３の外壁面及
びガスケット１４によってリング状に形成されており、
この燃料連絡室１５から燃料は、ノズル本体１３の軸心
に対して偏心して設けられた燃料通路１３ｄを経て渦巻
室１６に導かれる。

ここで、燃料通路１３ｄは、第３図に示すように渦巻室
１６に対して接線方向に開孔されている。ノズル本体１
３には、燃料を噴射するための噴射孔１７が開孔されて
おり、この噴射孔１７を開閉する針弁１８が摺動可能に
組み込まれている。

この針弁１８の先端のシート部１８ａは図面に示す如く
先端に向かって末広がりの円錐形状に形成されており、
このシート部１８ａ及び噴射孔１７のシート面１７ａは
、シート角度が８となるよう構成されている。また、針
弁１８は、シート部１８ａと隣接して第１のくびれ部１
８ｂが形成されており、このくびれ部１８ｂによって渦
巻室１６が形成されている。針弁１８には、さらに摺動
案内部１８ｃが形成されており、この部分で針弁１８と
ノズル本体１３とは摺動可能な限り隙間を小さくして組
み合わされ渦巻室１６の油密性を確保している。

係止部村１９は、ほぼ馬てし、形に構成されており、針
弁１８の第２のくびれ部分１８ｄに装着されている。

この係止部材１９にはばね受２０が連ねて酉己設されて
おり、このばね受２０とノズルボディー３の段部に設け
られたシム２１との間には圧縮コイルばね２２が酉己設
されている。圧縮コイルばね２２は、針弁１８のシート
部１８ａを噴射孔１７のシート面１７ａに押し付け、閉
弁させるように作用し、またシム２１は針弁１８の関弁
圧力を決定するばね２２のばね荷重を調整するため適当
な厚さのものが採用される。針弁１８のリフト量（移動
量）は、ばね受２０とノズル本体１３の端面との間の間
隙Ｌによって決定され、針弁１８は第２図に示す閉弁位
置から図中左方へ長さＬだけ移動すると開弁位置となる
。

上記構成において、作動を説明する。

燃料は、図示しない燃料噴射ポンプからノズル保持体１
１の燃料入口１ １ｃに圧送され、棒状フィルター２燃
料通路１１ｄ，１３ｃを経て燃料連絡室１５に達し、さ
らに燃料通路１３ｄを経て渦巻室１６に流入する。そし
て、渦巻室１６の燃料圧力がばね２２で決定される関弁
圧力よりも高くなると、針弁１８は第２図左方向へりフ
ト量Ｌだけ移動し、燃料が噴射孔１７からエンジンの副
燃焼室５，６へ噴射される。

ここで、燃料噴射ポンプの吐出量が少ない場合、燃料通
路１３ｄから渦巻室１６へ導入される燃料は、流速が低
いため渦巻室１６の接線方向に導かれるものの渦巻室１
６でほとんど渦巻流を形成せず、燃料は針弁１８のシー
ト部１８ａ又はシート面１７ａに沿って噴射され、噴霧
角は小さい角度８となる。したがって、燃料噴射弁１０
から噴射された燃料は、火花点火プラグ８の電極８ａ，
８ｂ近傍に供給され、点火プラグ８による着火が確実な
ものとなって、騒音が減少し排気ガス有害成分特にＨＣ
排出量が低減される。

燃料噴射ポンプの吐出塁が多くなると、渦巻室１６に導
入される燃料の流速が高くなり、しかも燃料は渦巻室１
６の接線方向に導入されるため渦巻室１６内で渦巻流と
なる。

ここで、渦巻室１６の中心側にある一部の燃料は、比較
的渦巻き速度が低いため針弁１８のシート部１８ａ又は
噴射孔１７のシート面１７ａに沿って鰭霧角８で噴出さ
れるが、残りの大部分の燃料は、渦巻室１６から渦巻流
を起こしながら噴出され、頃霧角は渦巻室１６の特性で
決まる大きい角度８′となる。

したがって、エンジンの出力城で多量の燃料が必要とさ
れる場合には、一部の燃料が点火プラグ８の電極近傍に
供給され、大部分の燃料が広角の贋霧角で副燃焼室５，
６に供給される。

これにより点火プラグ８の電極近傍で混合気は過濃とな
らず、均一混合気が得られるため、エンジンは高出力で
運転される。この場合、、燃料は渦巻流によって微粒化
がより一層促進され、エンジンの燃焼性能を向上する上
でさらに有利である。なお、発明者等の実験によれば、
針弁１８のシート部１８ａのシート角度のま、良好な特
性を得る上で２ｙ〜５０ｏの範囲が好ましく、特に３０
ｏ程度の角度が好ましかった。

つまり、シート角度ひが２５０より小さくなると針弁１
８のシート部１８ａが噴射孔１７に食い込んでしまい閥
弁特性上好ましくない。また５００より大きくなると燃
料流速が高い場合の二重階霧角特性があまり良好でなく
なり、やはり好ましくない。また、ノズル本体１３の燃
料通路１３ｄの通路径及び通路数は、良好なる渦巻流を
得る上で、噴射系において燃料通路１３ｄが絞りとして
作用し幣書が生じない程度に径を小さくし個数を少なく
するのが好ましく、発明者等の実験によれば径０．４肋
〜０．２５肋、個数２が特に好ましかった。

以上述べたようにこの発明によれば燃料流速が低いとき
には、先端部に設けた唯一の末広がりの円錐形状の部分
の円錐角度により決定される狭い頃霧角で噴射でき、燃
料流速が高いときには、一部の燃料を上記先端部の円錐
角度により決定される狭い増霧角で、残りの大部分の燃
料を渦巻流を起こしている渦巻室の特性により決定され
ている広い噴霧角で噴射できて、排気ガス有害成分排出
量及び燃焼騒音を低減でき、さらにエンジン出力を向上
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用するエンジンを示す断面図、第
２図はこの発明になる燃料噴射弁を示す縦断面図、第３
図は第２図の１一１線に沿う横断面図である。 １３・・・・・・ノズル本体、１３ｄ・・・・・・燃料
通路、１６・・・・・・渦巻室、１７・・・・・・噴射
孔、１８・・・・・・針弁、１８ａ…・・・先端部をな
すシート部、２２・・…・ばね。 第３図 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料を噴射する１個の噴射孔が設けられたノズル本
   体と、前記噴射孔を開閉するよう前記ノズル本体に摺動
   可能に設けられ、かつ先端部が燃料の噴霧角を小さくす
   るよう末広がりの円錘錐状に形成された針弁と、前記噴
   射孔を閉じるよう前記針弁を付勢するばねと、渦巻流に
   より燃料の噴霧角を大きくするよう前記噴射孔の上流に
   設けられた渦巻室と、この渦巻室の接線方向に燃料を導
   入するよう前記ノズル本体に設けられ、燃料流速が高く
   なると前記渦巻室内に渦巻流を生じさせる燃料通路とを
   備え、燃料流速が低いとき燃料を前記針弁の先端部に設
   けた唯一の末広がりの円錐形状の部分の円錐角度により
   決定される噴霧角で噴射させ、かつ、燃料流速が高いと
   き燃料の一部を前記針弁の先端部により決定される噴霧
   角で噴射させ、残りの燃料を渦巻流により前記噴霧角よ
   り大きい噴霧角で噴射させるよう構成したことを特徴と
   するエンジン用燃料噴射弁。 ２ 前記針弁の先端部が、シート部として構成されてお
   り、このシート部のシート角度が２５°〜５０°に設定
   されている特許請求の範囲第１項記載のエンジン用燃料
   噴射弁。