JP2518294Y2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案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圧縮空気通路の途中に燃料供
給口を形成し、ニードル挿入孔内に摺動変位可能に挿入
されたニードルの先端にノズル口を開閉するための弁体
を形成すると共にこのニードルの後端を可動コア挿入孔
内に摺動変位可能に挿入された可動コアに係合せしめ、
この可動コアは弁体がノズル口を閉弁するように常時ば
ね付勢された、いわゆるエアブラスト弁が開示されてい
る。このエアブラスト弁では、ソレノイドに通電するこ
とにより可動コアが可動コア挿入孔内を軸線方向に変位
せしめられ、これによりニードルがニードル挿入孔内を
ノズル口を開弁する方向に摺動変位せしめられる。斯く
して、燃料供給口から圧縮空気通路内に供給された燃料
が圧縮空気によってノズル口から噴出せしめられること
となる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながらこの燃料噴射装置ではソレノイドに供給
される電圧が低下した場合、ソレノイドに電圧を印加し
てからノズル口が開弁せしめられるまでの遅延時間が増
大し、またこのためにノズル口の開口面積が低下してし
まう。この結果適正な燃料噴射時期に適正な量の燃料を
噴射せしめることができないという問題がある。

〔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、本考案による内燃機関
の燃料噴射装置は、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焼供給口を形
成し、ソレノイドに通電することにより電磁的に駆動せ
しめられる弁体によって前記ノズル口を開弁せしめ、前
記燃焼供給口から前記圧縮空気通路内に供給された燃料
を圧縮空気によって前記ノズル口から噴出せしめるよう
にした燃料噴射装置において、前記ソレノイドに供給可
能な電圧が正規電圧に比較して低い時ほど、前記ソレノ
イドへの通電開始時期を早める通電開始時期変更手段を
具備することを特徴とする。

〔作用〕

この内燃機関の燃料噴射装置は、通電開始時期変更手
段が、弁体を電磁的に駆動するソレノイドに供給可能な
電圧が正規電圧に比較して低い時ほど、ソレノイドへの
通電開始時期を大幅に早めるために、弁体によるノズル
口の開弁遅れを防止することができる。

〔実施例〕

第２図および第３図は２サイクル機関を示す。

第２図および第３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は給気ポート、７は一対の排
気弁、８は排気ポート、９点火栓を夫々示す。シリンダ
ヘッド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する
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１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の一端にはノズル口23が形成されると
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内に形成されたばね室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、ノズル口23はニードル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
口23は燃焼室４（第３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。ばね室
24内の上端に位置するニードル25には小径の頸部25bが
形成され、この頸部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と同心にばね座29aが形成され、このスプリングリテ
ーナ29のばね座29aとばね室24底部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は上方に向かって付勢され、ノズル口23
はニードル25の弁部26によって通常閉鎖されている。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
Ａ方向に形成された可動コア挿入孔40内に、軸線Ａ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3
0,33の付勢力の差によって、ノズル口23は通常閉弁され
ることとなる。ステータ28と駆動部ハウジング27との間
にはソレノインド室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に通電されると可動コア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口23の
方向に摺動変位するのでノズル口23が開弁せしめられ
る。

駆動部ハウジング27の上端には、蓋体であるプレート
部材25が固定される。プレート部材55の中心部は軸線Ａ
に沿って伸び、圧縮空気導入路41を形成する。圧縮空気
導入路41の途中にはストレート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41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28
のフランジ部28aには連通孔45が形成され、この連通孔4
5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41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、これらの空気通路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軸線Ａ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25a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47はノズル口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。49は圧縮空気流出通路
47の一端を封止するための栓である。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。燃料噴射弁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
壁面に勢いよく衝突し、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。

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。した
がって、これらニードル挿入孔22、圧縮空気流出通路4
7、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口52から軸線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
ため噴射燃料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。次いでソレノイド34
に通電されると可動コア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口23の方向に移動せしめるのでノ
ズル口23が開弁せしめられる。ニードル25がノズル口23
を開弁すると、圧縮空気源43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口23に
向かう。圧縮空気がソレノイド室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
付着した燃料を微粒化しかつこの燃料と混合しながらノ
ズル口23に向けて燃料を運び去り、ノズル口23から噴出
する。従って微粒化されかつ空気とよく混合した燃料を
ノズル口23から噴出することができ、良好な混合気を形
成することができる。次いでソレノイド34が消勢されて
ニードル25がノズル口23を閉弁せしめる。

第４図には燃料噴射弁51の燃料噴射時期およびノズル
口23の開閉弁時期、即ちノズル口23からの燃料空気噴射
時期を示す。第４図に示されるように排気弁７が給気弁
５よりも先に開弁し、先に閉弁する。ノズル口23閉弁直
後の上死点前90度付近のθFSで燃料噴射弁51からノズル
室46に向けて燃料噴射が開始される。燃料噴射時期TFは
燃料噴射量に比例して変動し、燃料噴射開始時期θFSは
固定されているため、燃料噴射開始時期θFFは燃料噴射
量に応じて変動する。次いで排気弁７閉弁直後のθNOに
おいてノズル口23が開弁せしめられる。これによってノ
ズル口23から燃料および空気が噴射せしめられる。次い
でノズル口閉弁時期θNCでノズル口23が閉弁せしめられ
る。この実施例ではノズル口23がθNCにおいて閉弁せし
められるとすぐにθFSにおいて燃料噴射弁51からノズル
室46内に燃料が噴射されるため、燃料がエアブラスト弁
20のハウジング21内に保持されている時間が長くなる。
このため燃料がエアブラスト弁20内で加熱されて、ノズ
ル口23から噴出される際の霧化を向上せしめることがで
きる。また、燃料噴射量が増大すると燃料噴射終了時期
θFFは第４図において右周りに変位するが、ノズル口23
閉弁直後に燃料噴射を開始しているため、燃料噴射量が
増大しても燃料噴射終了時期θFFがノズル口開弁時期θ
NOまで変位するおそれはない。

なお、θNCとθFSが等しくノズル口23が閉弁すると同
時に燃料噴射弁51からノズル室46内に燃料を噴射せしめ
てもよい。

第５図にはソレノイド34に印加される電圧が低下した
場合におけるニードル22の変位特性を示す。正規の電圧
は14Vであり、例えば4msecの駆動パルスを与えるものと
する。図からわかるように印加電圧が低くなる程ノズル
口23開弁時におけるニードル25のリフト量の変位率が小
さい。従って、ソレノイド34の印加電圧が低い程、駆動
パルスを与えてからノズル口23の開弁が完了するまでの
遅延時間TD（第６図参照）が長くなり、ノズル口23の開
弁遅れが増大する。このため最適な燃料噴射時期にノズ
ル口23から燃料を噴射することができない。また、印加
電圧が8Vの場合においてはノズル口23が完全に開弁せし
められる前に駆動パルスがオフせしめられノズル口23の
開口面積が非常に小さくなり燃料噴射弁51から供給され
た全燃料をノズル口23から噴射することができなくな
る。なお、印加電圧が変化してもノズル口23閉弁時にお
けるニードルリフトの変位率はほとんど変化しない。

ソレノイド34に供給される電圧が低下しても第５図に
示すニードル25の変位特性が変化しないようにすること
が望ましい。このため本実施例では第７図に示すよう
に、ソレノイドへ供給可能な電圧が低下した場合には駆
動パルスをオンせしめる時期を早め、かつ駆動パルスを
オンせしめている時間を長くしている。なおこのとき、
駆動パルスをオフせしめる時は変更しない。駆動パルス
を正規電圧時より早める時間TAは、正規電圧時の遅延時
間TD（第６図参照）と電圧低下時における遅延時間TDと
の差に相当する。このように、ソレノイドへ供給可能な
電圧が低下しても、駆動パルスをオンする時期を早めか
つ駆動パルスをオフする時期を固定しておくことによ
り、ニードルリフトの変位特性を第７図に示すように正
規電圧（14V）時とほぼ同様にすることができる。従っ
てこのようにすることによって、ソレノイド34の供給電
圧が低下して最適噴射時期にノズル口23から燃料を噴射
できなくなったりまたは燃料噴射弁51によって計量され
た全燃料をノズル口23から噴出できなくなることを防止
することができる。

第７図に示されるように駆動パルス期間TPは次式によ
り求められる。

TP＝TPB＋TA ここで、TPBは一定時間である基本駆動パルス期間
で、正規電圧時における駆動パルス時間を示しており、
TAはソレノイドへ供給可能な電圧の低下に基づく補正値
である。このTAは第８図に示されるようにソレノイドへ
供給可能な電圧Ｖとの関係で表わされ、ソレノイドへ供
給可能な電圧Ｖが低下するに伴ないTAが増大する。

圧縮空気源43が機関によって駆動せしめられるエアコ
ンプレッサである場合、機関始動時においてエアブラス
ト弁20に供給される圧縮空気圧が適正圧力、例えば3kg/
cm²に達していないにもかかわらずノズル口23から燃料
を噴射しなければならない場合がある。この場合、弁座
26が外開弁であるため遅延時間TD（第６図参照）は、第
９図に示されるようにエアブラスト弁20に供給される圧
縮空気の圧力の低下により増大する。従ってこの遅延時
間TDの増大により適正な噴射時期がずれることを防止す
るため、基本駆動パルスTPBを圧縮空気圧力に基づいて
求められる補正値TAPによって補正し、ノズル口23から
の燃料空気噴射時期を適正にすることができる。

TP＝TPB＋TAP TAPは第10図に示されるように、圧縮空気圧力が3kg/c
m²から1kg/cm²減少する毎に0.27ms増大する。これによ
って、例えば機関始動時において圧縮空気圧力が低い場
合においても、適正な時期に燃料を噴射せしめることが
できる。

〔考案の効果〕

ソレノイドに供給可能な電圧が低下した場合であって
も、ノズル口の開弁遅れを防止することができる。この
ため、適正な燃料噴射時期、すなわち、適正な燃料噴射
開始時期及び終了時期を実現し、適正な量の燃料を噴射
せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエアブラスト弁の縦断面図、第２図は第３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３
図は２サイクル機関の側面断面図、第４図は燃料噴射弁
の燃料噴射時期およびエアブラスト弁のノズル口開弁期
間を示す線図、第５図はソレノイド供給電圧の低下によ
るニードルの変位特性の変化を示す線図、第６図は遅延
時間TDを説明するための線図、第７図は本考案の一実施
例の動作を説明するための線図、第８図はソレノイド供
給電圧Ｖと補正値TAとの関係を示す線図、第９図は圧縮
空気圧力と遅延時間TDとの関係を示す線図、第10図は圧
縮空気圧力と補正値TAPとの関係を示す線図である。 20……エアブラスト弁、22……ニードル挿入孔、23……
ノズル口、25……ニードル、26……弁部、34……ソレノ
イド、43……圧縮空気源、51……燃料噴射弁。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項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焼供給口を形成し、
   ソレノイドに通電することにより電磁的に駆動せしめら
   れる弁体によって前記ノズル口を開弁せしめ、前記燃焼
   供給口から前記圧縮空気通路内に供給された燃料を圧縮
   空気によって前記ノズル口から噴出せしめるようにした
   燃料噴射装置において、前記ソレノイドに供給可能な電
   圧が正規電圧に比較して低い時ほど、前記ソレノイドへ
   の通電開始時期を早める通電開始時期変更手段を具備す
   ることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。