JPS61129461A

JPS61129461A - 気体および液体の噴射装置

Info

Publication number: JPS61129461A
Application number: JP25039984A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Sato; 康夫佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1986-06-17

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】意呈上皇剋几光！本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の混合気供
給手段として用いるに適した気体および液体の噴射装置
に関する。

従来の技術従来、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関に液体燃
料、例えば軽油等を供給する手段として、エンジンによ
り同期的に駆動されて高圧の軽油を送出する燃料噴射ポ
ンプと、この燃料噴射ポンプからの送出軽油をその高圧
力を利用して自動的に弁を開閉する、エンジンの燃焼室
に臨んだ燃料噴射弁とを具え、前記軽油を前記燃焼室に
噴出させる燃料噴射装置は周知である。しかしながら、
エンジン燃焼室に噴出される燃料は、燃料噴射弁による
液体の圧力差だけで噴射されるので、空気との混合が不
充分で、噴射燃料の微粒化がエンジンの運転領域全域で
達成できず、エンジンの性能低下や、スモークが多量排
出されるという問題があった。そこで、燃料噴射弁のノ
ズル開口の近傍に圧縮空気を導入し、燃料の噴射と同時
に圧縮空気を噴射させて燃料と空気との混合を促進する
ようにした燃料噴射装置が提案されている（例えば、米
国特許第３，８２６，２３３号）。

日が”ンしようとする５　点しかしながら、従来から提案されているこの種の装置は
圧縮空気を導入するための（エアアシスト）手段を燃料
噴射弁の外周に設けていたために、構造が複雑であり、
エアアシスト手段を有していない燃料噴射弁をそのまま
利用してエアアシスト手段を有する燃料噴射弁に変更す
ることはほとんど不可能であった。

そこで、本発明では、従来のエアアシスト手段を有して
いない液体燃料噴射装置の形態をほとんど変えることな
く、簡単な構成で、噴射ノズルの噴射口から液体燃料と
気体の混合体を噴射させ、もって液体燃料の微粒化を促
進し、エンジンの性能向上を図り、スモーク排出を抑止
することができる、気体および液体噴射装置を提供する
ものである。

また、本発明では、昨今の石油事情の悪化から、石油以
外の燃料例えば、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などを併用し
て機関に利用し、もって液体燃料例えば軽油などの消費
割合を削減することができる気体および液体噴射装置を
提供することをも意図している。

間　点を”しようとするこのような問題点を解決するために、本発明では、ノズ
ルボディの内部に弁ニードルを摺動自在に挿入すると共
にノズルボディの一端の燃料噴口を閉じる側に付勢し、
ノズルボディ内部へ圧送した液体燃料の圧力により燃料
噴口を開かしめて燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前
記弁ニードルの内部に、前記燃料噴口へ加圧気体を供給
できる気体通路を形成したことを特徴とする気体および
液体の噴射装置が提供される。

大崖斑以下、添付図面を参照して本発明の実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明の噴射装置を通常のディーゼルエンジン
に適用した場合の装置全体を示すものである。液体燃料
、すなわち通常のディーゼルエンジンに使用される軽油
が充満される軽油タンク１は、パイプ５１で排水器付フ
ィルタ２に接続され、軽油中食まれる水分はパイプ５２
から外部へ排出される。フィルタ２はパイプ５３で噴射
ポンプ３に接続され、噴射ポンプ３はパイプ５４を介し
て燃料噴射弁２０に接続される。また、噴射ポンプ３は
、駆動軸７によってエンジン４に連結され回転される。

一方、空気を圧縮する空気ポンプ６も駆動軸８によって
エンジン４に連結される。さらに空気ポンプはパイプ５
６で空気フィルタ５に接続されるとともに、パイプ５７
で空気タンク９にも接続される。空気タンク９には、パ
イプ５８を介して定圧リリーフ弁１０が接続され、また
バイブロ０を介して排水器１１も接続され、この排水器
１１はバイブロ１で外部に通じている。さらに空気タン
ク９は、バイブロ２で切換弁１２に接続され、バイブロ
３及び逆止弁１３を通過してバイブロ４で燃料噴射弁２
０に接続される。また、切換弁１２は、パイプ５４から
分岐したパイプ５５が接続され、パイプ５４を流れる軽
油の圧送力によって切換弁１２を切換え、空気タンク９
からの空気流路が開閉される。

燃料噴射弁２０は、先端に燃料噴口２５を有するノズル
ボディ２１と、これに摺動自在に挿入される弁ニードル
２２から成る。弁ニードル２２は、第２図に詳しく示す
ように、その先端に、ノズルボディ２１の内周円錐部２
６と同一形状で当接する円錐部を有し、図示しないバネ
の付勢により、常時は、これらの円錐部の間で形成され
るシート部２３を密着閉塞して、燃料通路２９とサック
室２４及び噴口２５との連通を遮断している。しかし、
通路２９に燃料が充満して圧力が上昇すると、バネの付
勢力に抗して弁ニードル２２を上昇せしめ、シート部２
３を開放して通路２９とサック室２４及び噴口２５とを
連通ずる。

第１図において、ノズルボディ２１には、前述の燃料通
路２９に連通する通路２８が形成され、噴射ポンプ３か
ら延長するパイプ５４と接続する。

また、本発明では、弁ニードル２２の内部にほぼ中心線
に沿って空気通路３３が形成され、その下方端は、通路
３４によりサック室２４に連通ずるとともに、その上端
は通路３３に直角に交差する通路３２に連通している。

この通路３２はノズルボディ２１内周面に形成される環
状溝３１と接続し、この環状溝３１は、ノズルボディ２
１の上端に延びる通路３０に接続されている。この通路
３０は、前述の空気タンク９、切換弁１２及び逆止弁１
３を経由して延長するバイブロ４に接続されている。

次に、上述の構成よりなる本発明の実施例の作用を述べ
る。軽油タンク１内に充満している軽油は、排水器付フ
ィルタ２で水分と油分を分離され、水分はパイプ５２で
外部に放出され、油分はパイプ５３で噴射ポンプ３に導
入される。噴射ポンプ３は、エンジン４が回転すると駆
動軸７によって回転され、軽油を加圧・送出する。加圧
された軽油はパイプ５４から燃料噴射弁２０の通路２８
に導入される。通路２８は通路２９にも通じており、通
路２９にも軽油が充満する。

一方、エンジン４に駆動軸８によって連結される空気ポ
ンプ６も噴射ポンプ３同様に回転し、空気フィルタ５が
ら空気を吸入して、圧縮・送出する。圧縮された空気は
パイプ５７がら空気タンク９に充填され一旦貯蔵される
。空気タンク９には、排出器１１が接続されており必要
に応じて空気タンク９内の水分が排出される。また、空
気タンク９には、パイプ５８を介して定圧リリーフ弁１
０が接続しており、パイプ５８から分岐するパイプ５９
内の圧力が設定圧力以上になると、定圧リリーフ弁１０
が開放され、パイプ５８から空気を外部に放出し、空気
タンク９の圧力を一定に維持するようにしている。この
ようにして空気タンク９に充満している圧縮空気は、バ
イブロ２で切換弁１２に導入される。しかし切換弁１２
は、バネによって通常はその通路を閉塞するようになっ
ており、燃料パイプ５４から分岐したパイプ５５の圧力
が一定以上に上昇した時のみバネ力に打勝って、通路を
開放するようになっているので、従って、噴射ポンプ３
の軽油の圧送量が上昇して燃料噴射弁２０の通路２９内
の軽油量が増してくると、燃料の圧力が上昇し、弁ニー
ドルも上昇すると、シート部２３も開放され、通路２９
の軽油はサック室２４へ流入する。この時、パイプ５５
にも高圧力が伝達され、切換弁１２の通路が開放され、
バイブロ２．６３、逆止弁１３、バイブロ４を介して燃
料噴射弁２０の通路３０に圧縮空気が導入される。通路
３０からは環状通路３１、弁ニードル上端の通路３２を
介して弁ニードル２２の内部に形成される通路３３に空
気が導入される。通路３３は弁ニードル２２の下端の連
通部３４（第２図）を介して前述のサック室２４と連通
しているので、圧縮空気がノズル室２４に激しく噴出さ
れる。すると、先に充満している軽油と空気が攪拌混合
され、噴口２５よりエンジンの燃焼室内に噴射され、燃
焼室（図示せず）内では非常に微粒化した軽油燃料によ
り良好な燃焼が行なわれる。

第３図は燃料噴射弁の他の実施例を示すものであり、燃
料噴射弁先端のシート部２３上に、通路３３に連通ずる
、通路３５を幾つか形成したものである。燃料通路２９
に充満した軽油の圧力によりシート部２３が開弁じて燃
料がシート部２３を通ってサック室２４へ流入すると同
時に、シート部２３に開口する空気通路３５から圧縮空
気を噴出して、軽油燃料と空気の混合体を形成しようと
するものである。

第４図、第５図及び第６図は噴射装置の他の実施例をそ
れぞれ示すもので、第１図の実施例と相違する点につい
てのみ説明する。第４図はエンジン４と空気ポンプ６が
駆動軸７５．７６間の電磁クラッチ７Ｑによって連結さ
れるとともに、空気タンク９には通路７３により圧力ス
イッチ７１が接続され、この圧力スイッチ７１の信号を
リード線７４によって電磁クラッチ７０に伝えてこのク
ラッチ７０を連結遮断させるようになっている。

つまり、空気ポンプ６で圧縮された高圧空気はパイプ７
７から逆止弁７２を介してパイプ７８で空気タンク９に
充填されるが、空気タンク９内の圧力が充分に上昇する
とパイプ７３から高圧力が圧力スイッチ７１に伝達され
、圧カスイソチア１が接点を開放して、リードｍ７４か
ら電磁クラッチ７０への通電を遮断してエンジン４に直
結する駆動軸７５と、電気ポンプ６に直結する駆動軸７
６の連結を遮断して空気ポンプ６の駆動を停止し、無駄
に空気ポンプ６が回転するのを防止し、エンジン４の負
荷の増大を極力防止するようにしている。

第５図は、第１図の切換弁１２に代えて、電磁力で通路
を開閉すると電磁開閉弁８０を配したものである。この
電磁開閉弁８０は、軽油を圧送するパイプ５４から分岐
延長するパイプ８２に接続した圧カスイノチ８１からの
信号で作動するものである。つまり、燃料噴射弁２０に
接続する軽油の圧送パイプと空気の圧送パイプとの距離
が離れていて、軽油の圧力を切換弁１２（第１図）に伝
えるのが困難な場合、この実施例のように、軽油の圧送
圧力を、圧力スイッチ８１にて検知し、リード線８３か
ら電磁開閉弁８０に通電して、通路を導通させ、バイブ
ロ２．６３間を連通して逆止弁１３、バイブロ４を介し
て燃料噴射弁２０に高圧の空気を導入しようとするもの
である。

第６図は、本発明を、液体燃料として軽油と気体燃料と
しての圧縮天然ガス（ＣＮＧ）とを用いるディーゼルエ
ンジンに適用したものである。この実施例において、９
５は高圧の天然ガスを貯蔵する圧縮天然ガスボンベで、
パイプ９０で圧力調整弁９１に接続され、所定の圧力に
調整される。

圧力調整弁９１はパイプ９２で切換弁１２に接続される
。この切換弁１２は第１図の実施例と同様に、パイプ５
５で軽油供給パイプ５４に接続され、軽油の供給圧力、
によって流路の切換が行なわれる。

切換弁１２はバイブロ４で燃料噴射弁２０に接続される
。圧縮天然ガスボンベ９５に高圧で充填される天然ガス
は、パイプ９０から圧力調整弁９１に常時供給され、所
定の圧力に調整された後、パイプ９２から切換弁１２に
供給される。切換弁１２は第１図の実施例と同様に開閉
され、天然ガスを燃料噴射弁２０に供給する。これによ
り、前述の実施例と同様にして、天然ガスが噴出され軽
油と激しく混合、攪拌して、噴口２４より噴射され、液
体燃料である軽油の微粒化が大幅に促進される。

ｍ杉九果本発明によれば、従来の液体燃料噴射装置に空気圧送系
路を付加するだけ簡単な構造で、液体燃料の微粒化を促
進することができ、エンジンの性能向上と、スモーク排
出を抑制することができるという効果がある。また、気
体および液体の複数の燃料を１つの燃料噴射弁でもって
供給でき、システムが簡単でコストが低減できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気体および液体噴射装置の第１の実施
例を示す装置全体図、第２図は第１図に示した燃料噴射
弁の先端部の拡大断面図、第３図は燃料噴射弁の他の実
施例の先端拡大断面図、第４図および第５図は本発明の
噴射装置の他の実施例をそれぞれ示す装置全体図、第６
図は天然ガスと軽油とを混合して噴射する本発明の噴射
装置の実施例を示す図である。１−軽油タンク、　　　　３−噴射ポンプ、４−エンジ
ン、　　　　　６−空気ポンプ、９−・空気タンク、　
　　１２・・−切換弁、２〇−燃料噴射弁、　　　２１
・−＝ノズルボディ、２２−弁二一ドル、　　　２３−
　　シート部、２４−　サック室、　　　　２５・・−
噴口、３３−空気通路。　　　　９５−ガスボンへ。第５囚第６囚

Claims

【特許請求の範囲】

１．ノズルボディの内部に弁ニードルを摺動自在に挿入
すると共にノズルボディの一端の燃料噴口を閉じる側に
付勢し、ノズルボディ内部へ圧送した液体燃料の圧力に
より燃料噴口に開かしめて液体燃料を噴射する燃料噴射
弁を備え、前記弁ニードルの内部に前記燃料噴口へ加圧
気体を供給できる気体通路を形成したことを特徴とする
気体および液体の噴射装置。