JP2595706B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

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〕

特表昭60−501963号公報には、噴射室の一端にノズル
口を形成すると共に、他端に圧縮空気通路を連通し、こ
の噴射室の一端と他端の間に燃料供給通路を連通し、常
時閉弁方向にばね付勢されソレノイドに通電することに
より開弁されるソレノイド弁をノズル口に設け、このソ
レノイド弁を開弁すると同時に、燃料供給通路から噴射
室内に供給された燃料を、圧縮空気通路から噴射室内に
供給された圧縮空気によってノズル口から噴射せしめる
ようにした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、ソレノイド弁が開弁したと
きに圧縮空気が噴射室内に流れ、噴射室の内壁面に付着
した燃料を圧縮空気によって運び去ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこのエアブラスト弁に圧縮空気を供給するた
めに空気圧縮機を用いる場合、空気圧縮機の摩耗を防止
するため空気圧縮機を潤滑する必要がある。

しかし空気圧縮機を潤滑すると、空気圧縮機から吐出
される圧縮空気中に潤滑油を含み、この潤滑油がエアブ
ラスト弁から機関燃焼室内に流するという問題がある。

エアブラスト弁に潤滑油が流入すると、エアブラスト
弁にオイルデポジットが発生し、エアブラスト弁の特性
が変化するおそれがある。また、空気圧縮機の潤滑を機
関のエンジンオイルで行う場合、エンジンオイルの消費
量が増大するという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明によれば、燃料を圧
縮空気によって噴出せしめるエアブラスト弁を具備した
燃料噴射装置において、エアブラスト弁に圧縮空気を供
給するための空気圧縮機を機関潤滑油を用いて潤滑し、
空気圧縮機の吐出口を吐出通路を介してエアブラスト弁
に連通せしめ、吐出通路の途中には油だけを分離可能な
第１の油分離器を配設すると共に、第１の油分離器の油
排出口を機関のクランクケース内に連通せしめ、第１の
油分離器とエアブラスト弁との間の吐出通路には、空気
と共に油を分離する第２の油分離器を配設し、第２の油
分離器の油および空気排出口を圧力調整器を介して機関
のクランクケース内に連通せしめている。

〔作 用〕

本発明は上記した構成によって空気圧縮機を機関潤滑
油を用いて潤滑することができ、空気圧縮機からエアブ
ラスト弁に供給される圧縮空気中に含まれる潤滑油は、
第１および第２の油分離器により除去される。さらに、
この分離された潤滑油はクランクケース内に戻される。

〔実施例〕

第１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は給気
弁、６は給気ポート、７は排気弁、８は排気ポート、９
は点火栓、10はクランクケース、11はインテークマニホ
ルド、12はサージタンク、13はエアクリーナ、14はサー
ジタンク12とエアクリーナ13とを連結する給気管を夫々
示す。給気管14の途中には、上流側から順次エアフロー
メータ15、スロットル弁16および機械式過給機17が設け
られる。エアクリーナ13とエアフローメータ15の間の給
気管14から吸入通路18が分岐され、この吸入通路18はエ
アコンプレッサ（空気圧縮機）19の吸入口19aに連絡さ
れる。一方、エアコンプレッサ19の吐出口19bは、吐出
通路20を介してエアブラスト弁21に接続される。エアコ
ンプレッサ19はベーン式のエアコンプレッサであり、シ
リンダ19cと、シリンダ19c内に偏心して内接されるロー
タ19dと、ロータ19d外周面上に等間隔に配置されロータ
19dの半径方向に摺動可能な複数のベーン19eとを具備す
る。ロータ19dは機関により回転駆動され、ロータ19dの
回転によりベーン19eの先端がシリンダ19cの内周面上を
摺動し、これによって吸入空気を圧縮する。

吐出通路20の途中には第１のオイルセパレータ（第１
の油分離器）35が配設される。この第１オイルセパレー
タ35はオイルだけを分離可能なオイルセパレータであ
る。第１オイルセパレータ35のオイルドレン口74からは
オイルだけが排出され、このオイルドレン口74はドレン
通路23を介してクランクケース10内に連通される。エア
ブラスト弁21と第１オイルセパレータ35との間の吐出通
路20には第２のオイルセパレータ（第２の油分離器）22
が配設される。第２オイルセパレータ22はオイルを空気
と共に分離し、ドレン口22aからはオイルと共に空気が
排出される。ドレン口22aは圧力調整器24を介してドレ
ン通路23の途中に接続される。圧力調整器24は、吐出通
路20内の圧縮空気圧が所定圧力を超えると圧縮空気をク
ランクケース10内に排出し、これにより吐出通路20内の
圧縮空気圧を一定圧、例えば3kg/cm²に維持する。

第２図から第４図は第１オイルセパレータ35を示す。
第２図から第４図を参照すると、インレット60は円筒状
セパレータハウジング61に接線状に設けられているた
め、インレット60から流入するエンジンオイルを含んだ
圧縮空気はセパレータハウジング61内で旋回流を生ず
る。圧縮空気中に含まれるオイルは遠心力によって空気
から分離されてセパレータハウジング61内周壁面に付着
し、セパレータハウジング61下方に形成されたフロート
室62内に溜まる。セパレータハウジング61内には同心状
にフィルタ63が配設され、圧縮空気はフィルタ63を介し
てアウトレット64から排出される。フロート室62の下方
にはオイル室65が形成され、フロート室62に常時連通さ
れている。フロート室62内にはフロート66が配置され、
このフロート66の中心部にはフロート66と一体に変位す
るシャフト67が貫通されている。シャフト67の中心には
下端から頂部まで縦孔68が延び、この縦孔68はシャフト
67頂部で直径方向に形成された横孔69に接続される。シ
ャフト67頂部には、シャフト67に対して軸線方向に相対
変位可能なキャップ70が設けられる。キャップ70には直
径方向に貫通孔71が形成される。フロート66が下方にあ
るとき、横孔69と貫通孔71とは重合せず、従って縦孔68
はセパレータハウジング61内に連通されない。シャフト
67下端の縦孔68は圧力室72に連通される。オイル室65は
ポート73を介してオイルドレン口74に連通可能とされ
る。ポート73にはポート73を開閉する弁体75が設けられ
る。弁体75は圧縮ばね76によって常時閉弁方向（図中左
方向）に付勢される。弁体75の左端77の面積は右端78の
面積より大きく、夫々圧力室72内の空気圧およびオイル
室65内の圧力が作用している。なお、インレット60はエ
アコンプレッサ19側の吐出通路20に接続され、アウトレ
ット64は第２オイルセパレータ22側の吐出通路20に接続
され、オイルドレン口74はドレン通路23に接続される
（第１図参照）。

エアコンプレッサ19から吐出されるエンジンオイルを
含む圧縮空気は、インレット60から第１オイルセパレー
タ35内に流入し、アウトレット64から流出する。この第
１オイルセパレータ35は遠心力および重力によってオイ
ルを分離するものであり、圧縮空気中に含まれるオイル
量が多い場合でも十分にオイルを分離することができる
が、含有オイルの全てを完全には分離することができ
ず、例えば全含有オイル量の97％程度を分離するもので
ある。従って、アウトレット64から流出する圧縮空気中
にはオイルが少量含有される。

第３図を参照すると、フロート室62内にオイルが溜ま
りフロート66が浮いて上方に移動すると、キャップ70が
ストッパ79に当接し、さらにオイル量が増加してフロー
ト66が上方に移動すると、キャップ70とシャフト67とが
相対変位し、横孔69が貫通孔71と重合する。これによっ
て圧力室72にセパレータハウジング61内の圧力が導入さ
れる。このため、弁体75の左右両端77,78に作用する圧
力は等しくなるが、左端77の面積が大きいため、弁体75
は図中右方向に移動してポート73を開弁する。このた
め、フロート室62内のオイルはオイル室65からポート73
およびオイルドレン口74を介してドレン通路23に流出す
る。フロート室62内のオイルが流出すると、フロート66
は下方に移動し、これによって横孔69と貫通孔71とは重
合しなくなり、このため圧力室72はセパレータハウジン
グ61内から遮断される。これと、同時に圧力室72はオイ
ルドレン口74に連通され圧力が低下する。このため、弁
体75は圧縮ばね76によって左方に移動してポート73を閉
鎖する。以上の動作を繰り返すことによって、分離され
たオイルだけがオイルドレン口74からドレン通路23を介
してクランクケース10内に戻される。

第５図は第２オイルセパレータ22を示す。第２オイル
セパレータ22のインレット22bは第１オイルセパレータ3
5側の吐出通路20に接続され、アウトレット22cはエアブ
ラスト弁21側の吐出通路20に接続される。インレット22
bとアウトレット22cとの間には、二層の例えば多孔質セ
ラミック層22d,22eが配設される。第１オイルセパレー
タ35で除去できなかった少量のエンジンオイルを含む圧
縮空気は、インレット22bからオイルセパレータ22内に
入り、セラミック層22dおよび22eを通過する間にオイル
ミスト以外のオイルがほぼ完全に分離される。このため
アウトレット22cからエアブラスト弁21に流入する圧縮
空気中にはオイルを含まない。オイルセパレータ22内で
分離されたオイルは、ドレン口22aからドレン通路23を
介してクランクケース10内に戻される。

第１オイルセパレータ35を設けないで第２オイルセパ
レータ22と圧力調整器24とだけによるオイル除去では、
オイル流量が多い場合には、オイルを十分に除去できな
かったり、また圧力調整器24に多量のオイルが流入する
と圧力調整器24が正常に作動せず正常な圧力調整ができ
ないおそれがある。さらに、第２オイルセパレータ22で
オイル分離効率は圧力調整器24からドレン通路内に流出
するリリーフ空気量の多い方が増加するために、例えば
圧縮空気中に多量のオイルが含まれているが圧力調整器
24からのリリーフ空気量が少量である場合には十分にオ
イルを除去できない。これに対して本実施例では、第１
オイルセパレータ35によって大部分のオイルを除去し、
第２オイルセパレータ22には少量のオイルだけしか流入
しないため、完全にオイルを除去することができる。

また、圧力調整器24からのリリーフ空気をドレン通路
23を介してクランク室10内に戻しているため、リリーフ
空気中に含まれるオイルミスト分をも回収することがで
き、よりオイル消費量を低減することができる。

再び第１図を参照すると、クランクケース10内の下方
部にはエンジンオイル25が貯留される。エンジンオイル
25中にはストレーナ26が浸漬され、図示しないオイルポ
ンプによりオイルがストレーナ26からフィルタ27に送出
される。このフィルタ27で濾過されたオイルは、機関各
部に送出される。エアコンプレッサ19近傍の吸入通路18
にはオイル噴射弁28が配設される。オイル噴射弁28はオ
イル供給通路29を介してフィルタ27の出口部に接続され
る。これによりクランクケース10内のエンジンオイル25
の一部はオイル供給通路29を介してオイル噴射弁28に供
給され、オイル噴射弁28は吸入通路18内にオイルを噴射
する。噴射されたオイルはエアコンプレッサ19内に吸入
され、エアコンプレッサ19の各摺動部を潤滑する。これ
により、摺動部各部の摩耗を防止することができる。

機関上部空間30はクランクケース10内と連通され、ま
たブローバイガス排出通路31を介してスロットル弁16上
流のスロットル弁16近傍位置で給気管14に連通される。
圧力調整器24からドレン通路23を介してクランクケース
10内に放出される圧縮空気は、機関上部空間30およびブ
ローバイガス排出通路31を介して給気管14内に放出され
るため、クランクケース10内の圧力が過度に高くなるこ
とはない。また、ブローバイガス排出通路31から給気管
14内に放出されるブローバイガスは機械式過給機17によ
って燃焼室４内に送り込まれるため、大気中に放出され
ることはない。

エアフローメータ15は吸入空気量に比例した出力電圧
を発生し、この出力電圧は電子制御ユニット40に入力さ
れる。また、クランク角センサ32は機関回転数に比例し
た出力パルスを発生し、この出力パルスも電子制御ユニ
ット40に入力される。さらに電子制御ユニット40はオイ
ル噴射弁28、およびエアブラスト弁21のソレノイド50お
よび燃料噴射弁56（第６図参照）に接続され、これらを
機関運転状態に応じて制御する。

第６図はエアブラスト弁21の一部断面側面図を示す。
第６図を参照すると、エアブラスト弁21のハウジング41
内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔42が形成され、
このニードル挿入孔42内にニードル挿入孔42よりも小径
のニードル43が挿入される。ニードル挿入孔42の一端に
はノズル口44が形成され、このノズル口44はニードル43
の先端部に形成された弁部45によって開閉制御される。
第６図に示す実施例ではこのノズル口44は燃焼室４内に
配置される。また、ニードル43にはスプリングリテーナ
46が固定され、このスプリングリテーナ46とハウジング
41間には圧縮ばね47が挿入される。この圧縮ばね47のば
ね力によりノズル口44は通常ニードル43の弁部45によっ
て閉鎖される。弁部45と反対側のニードル43の端部には
可動コア48が圧縮ばね49のばね力により常時当接せしめ
られており、ハウジング41内には可動コア48を吸引する
ためのソレノイド50とステータ51が配置される。ソレノ
イド50は付勢されると可動コア48がステータ51に向けて
移動し、その結果ニードル43が圧縮ばね47のばね力に抗
してノズル口44の方向に移動するのでノズル口44が開口
せしめられる。

一方、ハウジング41内には円筒状をなすノズル室52が
形成される。ノズル室52の一端52aはエアコンプレッサ1
9の吐出通路20に連通せしめられ、ノズル室52の他端52b
は圧縮空気流出通路55を介してニードル挿入孔42内に連
通せしめられる。ノズル室52内には燃料噴射弁56の噴口
57が配置され、更にこの噴口57はノズル室52内の一端52
aと他端52bとの間に位置する。第６図に示されるように
圧縮空気流出通路55はまっすぐに延びている。噴口57は
圧縮空気流出通路55の軸線上に配置され、噴口57からは
圧縮空気流出通路55の軸線に沿って広がり角の小さな燃
料が噴射される。圧縮空気流出通路55はノズル口44方向
に向けてニードル挿入孔42に対して斜めに延びており、
ニードル挿入孔42に対し20度から45度をなしてニードル
挿入孔42に斜めに接続される。

ニードル挿入孔42、ノズル室52および圧縮空気流出通
路55は吐出通路20を介してエアコンプレッサ19（第１図
参照）に連通している。従ってこれらニードル挿入孔4
2、ノズル室52および圧縮空気流出通路55内は圧縮空気
で満たされている。この圧縮空気中に噴口57から圧縮空
気流出通路55の軸線に沿って燃料が噴射される。第６図
に示されるように圧縮空気流出通路55がニードル挿入孔
42に斜めに接続されているので噴射燃料の大部分は弁部
45近傍のニードル43周りのニードル挿入孔42内に達す
る。このとき一部の燃料は圧縮空気流出通路55の内壁面
およびノズル室52の内壁面上に付着する。次いでソレノ
イド50が付勢されるとニードル43がノズル口44を開弁す
る。このとき弁部45近傍に噴射燃料が集まっているので
ニードル43がノズル口44を開弁するや否や燃料と圧縮空
気が共にノズル口44から燃焼室４内に噴出する。また、
ニードル43がノズル口44を開弁すると圧縮空気が吐出通
路20からノズル室52内に流入し、次いで圧縮空気流出通
路55を経てノズル口44に向かうために圧縮空気流出通路
55の内壁面およびノズル室52の内壁面上に付着した燃料
が圧縮空気流によって運び去られ、ノズル口44から噴出
せしめられる。従ってニードル43が開弁するや否や噴射
燃料の全てがノズル口44から噴出せしめられ、次いでこ
れらの全噴射燃料の噴出が完了すると圧縮空気のみがノ
ズル口44から搬出せしめられる。次いでソレノイド50が
消勢されてニードル43がノズル口44を閉弁する。従って
ニードル43が閉弁せしめられる直前には空気のみがノズ
ル口44から噴出せしめられている。

再び第１図を参照すると、オイル供給通路29を介して
オイル噴射弁28に送り込まれたエンジンオイルは、オイ
ル噴射弁28から吸入通路18内に噴射される。この噴射さ
れたオイルはエアコンプレッサ19内に吸入され、エアコ
ンプレッサ19の各摺動部を潤滑し、これにより摺動部各
部の摩耗を防止できる。エアコンプレッサ19に供給され
るオイル供給量は第７図に示されるように、機関回転数
の増大に応じて増大せしめられる。すなわち、エアコン
プレッサ19の回転数が増大するに伴いオイル供給量を増
大せしめる。このため、オイル噴射弁28は例えば第８図
に示されるように制御される。すなわち機関低回転時に
おいてはオイル噴射弁28の開弁時間を短くしてオイル噴
射量を少なくする。一方、機関高回転時においてはオイ
ル噴射弁28の開弁時間を長くしてオイル噴射量を増大せ
しめる。

エアコンプレッサ19から吐出される圧縮空気中にはオ
イルが含まれるが、第１および第２オイルセパレータ3
5,22によりオイルが分離され、エアブラスト弁21に供給
される圧縮空気中にはオイルは含まれない。このため、
エアブラスト弁21にオイルデポジットが発生してエアブ
ラスト弁21の特性が変化するおそれはない。また第１お
よび第２オイルセパレータ35,22で分離されたオイルは
ドレン通路23を介してクランクケース10内に戻されるた
め、エンジンオイルの消費量が増大することもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、空気圧縮機の機関潤滑
油を用いて潤滑するので、空気圧縮機の各摺動部の摩耗
を防止することができる。また、エアブラスト弁に供給
される圧縮空気中に含まれる潤滑油は第１および第２の
油分離器により除去されるため、潤滑油がエアブラスト
弁に流入して燃焼室内に噴出するのを防止することがで
きる。さらに、この分離除去された潤滑油はクランクケ
ース内に戻されるため、潤滑油の消費量が増大すること
も防止できる。

【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図は第１オ
イルセパレータの縦断面図、第３図は第２図のIII−III
線に沿ってみた部分断面図、第４図は第２図の略平面
図、第５図は第２オイルセパレータの概略構造図、第６
図はエアブラスト弁の一部断面側面図、第７図は機関回
転数とエアコンプレッサへのオイル供給量との関係を示
す線図、第８図はオイル噴射弁の動作説明図を示す。 10……クランクケース、 19……エアコンプレッサ、 20……吐出通路、21……エアブラスト弁、 22……第２オイルセパレータ、 24……圧力調整器、25……エンジンオイル、 35……第１オイルセパレータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を圧縮空気によって噴出せしめるエア
   ブラスト弁を具備した燃料噴射装置において、前記エア
   ブラスト弁に圧縮空気を供給するための空気圧縮機を機
   関潤滑油を用いて潤滑し、前記空気圧縮機の吐出口を吐
   出通路を介して前記エアブラスト弁に連通せしめ、前記
   吐出通路の途中には油だけを分離可能な第１の油分離器
   を配設すると共に、該第１の油分離器の油排出口を機関
   のクランクケース内に連通せしめ、前記第１の油分離器
   と前記エアブラスト弁との間の前記吐出通路には、空気
   と共に油を分離する第２の油分離器を配設し、該第２の
   油分離器の油および空気排出口を圧力調整器を介して機
   関のクランクケース内に連通せしめた内燃機関の燃料噴
   射装置。