JP2625848B2 - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料噴射時期の精度を向上することのできる
エンジンの燃料噴射装置に関し、特に２サイクルエンジ
ンに好適な燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

２サイクルエンジンでは、給気ポートおよび排気ポー
トがともに開いている期間があり、このため燃料室内に
供給された燃料が排気ポート内に排出される現象、いわ
ゆる吹き抜けが生ずる。吹き抜けが生ずると、燃料消費
率が悪化、有害排気エミッションの増大等の問題が生じ
るため、吹き抜けを低減する必要がある。吹き抜けを防
止するという観点からは、燃料噴射時期をできるだけ遅
らせることが好ましく、理想的には排気ポートが閉じて
から燃料噴射することが好ましい。

しかし、燃料噴射時期を遅らせると、燃料が噴射され
てから点火されるまでの時間が短くなり、燃料を十分に
霧化させることができず着火不良を起こすという問題が
ある。

このような対策として、空気圧で燃料を燃焼室又は吸
気通路内に噴射する燃料噴射弁（以下「エアブラスト
弁」という）が開発されている。エアブラスト弁は、空
気圧で燃料を噴射しているため、燃料を噴霧状に霧化で
き、したがって霧化を向上せしめることができる。

この種のエアブラスト弁として特表昭59−500016号公
報には、計量室と当該計量室内に形成せるガス供給室を
有する堅固な本体、本体に対して相対的に直線運動する
よう本体内に支持されガス供給室と計量室の間でガス流
れ連通状態を提供する連合した計量部材、直線運動の方
向で室内へ延在している計量部材、計量部材の計量室内
への突入の度合を調整するため本体内の計量部材の直線
運動を制御する装置、計量部材がガス供給室と計量室を
貫通延在するよう当該両室の間に配設せる本体内の他の
室、計量室と連通し計量室への流体の供給を可能にすべ
く流体源に接続可能となっている装置および計量部材に
より支承されて計量室とガス供給室の間にガス流れ連通
状態を選択的に確立し、かくして流体をガス供給室から
のガスにより計量室から変位可能とすべく作動可能にな
っている装置から成る流体の計量した量を供給する装置
が開示されている。

また、特開昭62−3168号公報には、エンジンの燃焼室
に一方弁を介して噴射通路を付設し、この噴射通路に燃
料噴射ノズルと空気噴射ノズルとを臨ませたエンジンの
燃料噴射装置が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような装置では、計量室または噴射通路
内に一旦貯留した燃料を空気によって燃焼室に押し出し
ているため、燃料噴射開始時期が空気圧の上昇時間によ
って左右され、このため燃料噴射開始時期の精度が良く
ないという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、燃料噴射開始時期の精度
を向上させることのできるエンジンの燃料噴射装置を提
供することを目的とする。

〔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、燃焼室又
は吸気通路に燃料を噴射するための噴射通路と、この噴
射通路に燃料を供給する燃料供給手段と、空気を前記噴
射通路内に供給して、前記燃料供給手段によって供給さ
れた燃料をこの空気によって前記燃焼室又は吸気通路に
噴射する空気供給手段とを備えたエンジンの燃料噴射装
置において、前記燃料供給手段は、前記噴射通路に接続
されるとともに予め定めた量の燃料を貯留する計量室
と、該計量室内に貯留された燃料を前記噴射通路内に圧
送するピストンと、前記空気供給手段によって空気を供
給している期間内だけ前記ピストンを作動せしめ、前記
計量室から前記噴射通路内に燃料を供給する噴射手段
と、を備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置
が提供される。

〔実施例〕

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図および第２図を参照して、この下流側先端部が
図示しない燃焼室内に配置される円筒状の噴射管２に
は、その中心軸線に沿って噴射通路４が貫通され、その
下流側先端部には一方弁６が配設されている。一方弁６
は、弁ポート８が形成された弁座10と、この弁座10と噴
射管２とによって区画形成された弁室12と、一端に弁体
14が一体形成された弁軸16とを具備する。弁軸16は、弁
体14が弁室12の外方に位置するように弁ポート８を貫通
して配設され、弁室12内に配設された圧縮ばね18によっ
て、弁体14が弁ポート８に付勢係合されている。このよ
うに構成された一方弁６は、弁室12内の圧力が設定値以
上になると開弁する。

噴射管ホルダ20は大径円筒22と小径円筒24を同心に積
み重ねた形状をしており、その中心軸線に沿って段付き
貫通孔が穿設されている。大径円筒22の方の段付き貫通
孔の小径部25aには、ボール弁26が嵌合固定されてい
る。ボール弁26は、略円筒状の弁フレーム28と、弁フレ
ーム28の中心軸線に沿って形成された弁ポート30および
弁室32と、弁室32内に配置されたボール状の弁体34と、
弁体34を弁ポート30の方に付勢する圧縮ばね36とを具備
する。このように構成されたボール弁26は、弁室32内の
圧力と弁ポート30との圧力差が設定値以上になると開弁
する。小径円筒24の段付き貫通孔の大径部25bには、噴
射管２の上側端部が嵌合固定されている。そして、噴射
管２の上側端面はボール弁26の弁室32側の端面と密着固
定され、噴射通路４は弁室32に連通されている。大径円
筒22には、その中心に位置する弁室32から半径方向に貫
通する空気供給通路38が穿設されている。

ハウジング本体40は、その下方に凸部を有する円柱状
に形成されている。ハウジング本体40の下端部には、ハ
ウジング本体40の円柱部の同心の凹部42が形成され、こ
の凹部42中に噴射管ホルダ20の大径円筒22が嵌合固定さ
れている。ハウジング本体40には、空気供給通路38と連
通するように、その半径方向に空気供給通路44が形成さ
れている。また、ハウジング本体40には、その中心軸線
Ａを中心として小径シリンダ部46と大径円柱状空間部48
が形成されている。小径シリンダ部46は、燃料の噴射量
を計量するための計量室であり、計量室46は軸線Ａ方向
でボール弁26の弁ポート30に連通されている。計量室46
から半径方向にかつ空気供給通路38と平行に燃料供給通
路50が形成され、途中で二方向に分岐している。一方の
通路52は空気供給通路44と平行な方向にさらに延びその
末端で封止されてい。他方は燃料供給通路53であって、
第１図では上方に曲げられて延設している。噴射管ホル
ダ20の空気供給通路38に平行な燃料供給通路50部分に、
燃料制御弁54が配設されている。燃料制御弁54は、軸線
Ａと平行な軸線を有するシリンダ状の弁室56と、弁室56
内にその軸線方向に摺動可能に配設された弁体58と、弁
室56内の上端部に設けられストッパ59と、弁体58を部材
20の方に付勢する圧縮ばね60とを具備する。弁室56の噴
射管ホルダ20側は、噴射管ホルダ20の端面によって密封
されており、弁室46は、軸線Ａ方向に延びる空気圧通路
62を介して空気供給通路38に接続されている。弁体58
は、弁室56の内径より若干小さい径を有する２つの偏平
状円柱58a,58bをこれらの偏平状円柱58a,58bの径よりか
なり小さい径を有する円柱部58cで連結した形状とされ
ている。このように構成された燃料制御弁54は、空気供
給通路38内の圧力が設定値以下であれば弁体58は噴射管
ホルダ20の上端面に当接し、円柱部58cが燃料供給通路5
0と重合するため、燃料供給通路50が連通される。一
方、空気供給通路38内の圧力が設定値を越えると、弁体
58は弁体56の軸線に沿って摺動し、ストッパ59に当接す
る。これによって、弁体58の偏平状円柱58aが燃料供給
通路50を遮断することとなる。

大径円柱状空間48には、リニアソレノイド部64が配設
される。リニアソレノイド部64は、軸線Ａを中心とする
略円筒状の固定コア66と、この固定コア66を囲繞し固定
コア66と同心に配設されたコイル68と、固定コア66の中
心孔70を貫通するシャフト72と一体的に軸線Ａ方向に可
動な可動コア74とを具備する。固定コア66の下方部は、
中心孔70の径が、下端部に近ずる程大きくなり、軸線Ａ
を含む平面による中心孔70の断面形状は略円錐台形状を
呈している。一方可動コア74の固定コア66に対向する部
位は、固定コア66の下端部の中心孔70に対応した形状と
され、軸線Ａを含む平面による断面形状は略円錐台形状
を呈している。シャフト72の下方先端部には、計量ピス
トン76が形成されている。ピストン76は段付の円柱形状
を呈し、径の小さいピストン76の先端は、摺動自在に計
量室46内に嵌合されている。シャフト72の上端にはばね
受け78が取付けられ、このばね受け78を押圧する圧縮ば
ね80によって、シャフト72は、軸線Ａに沿ってＣ方向
に、すなわちピストン76が計量室46の容積を減少させる
方法に付勢されている。コイル68は電子制御ユニット92
に接続され、コイル68に通電されると、シャフト72はＢ
方向に引き上げられ、これによって計量室46に所定容積
が確保される。ピストン76は、ばね80によるＣ方向の力
とリニアソレノイド部64によるＢ方向の吸引力とが平衡
した位置で静止せしめられる。コイル68に通電される電
流と計量室46の容積との関係は第３図に示すようにほぼ
比例関係にあり、電子制御ユニット92によって電流値を
制御することによって燃料の噴射量を制御することがで
きる。

空気供給通路44には、外気からエアクリーナ82を介し
てコンプレッサ84によりサージタンク86に貯えられた圧
縮空気が、圧力レギュレータ88によって一定圧に調整さ
れて、三方弁90を介して供給される。三方弁90は電子制
御ユニット92に接続され、電子制御ユニット92によって
オンされると、空気供給通路44は圧力レギュレータ88の
回路に連通され、オフされると空気供給通路44は導管94
に連通されて大気開放される。

燃料供給通路53には、燃料タンク96からフィルタ98を
介してポンプ100により圧送された燃料が、圧力レギュ
レータ102によって一定圧に調節されて供給される。

次に第４図を参照して本実施例の動作を説明する。ク
ランク角θ_１において、コイル68に所定電流が印加され
る。計量室46の容量は、第３図において説明したように
電流値の大きさによって変化せしめられる。この電流値
の大きさは、例えばエンジン負荷、エンジン回転数等と
の関係で予め電子制御ユニト92内に記憶されており、エ
ンジン運転状態に応じて、電子制御ユニット92によって
制御される。三方弁90はオフされており、空気供給空路
44は導管94に連通され、このため、空気供給通路38から
一方弁６の弁室12内も大気圧となる。そして、燃料制御
弁54の弁体58には空気圧通路62を介して大気圧が作用す
るだけであるから燃料制御弁54は、燃料供給通路50を通
過している。したがって計量ピストン76がＢ方向に移動
すると、計量室46内に燃料が供給され、クランク角θ_２
において計量室46内に燃料が満たされ燃料の計量が完了
する。ボール弁26の弁体34には弁ポート30を介して燃料
の圧力が作用するが、圧力レギュレータ102により調整
された燃料の圧力によってはボール弁26は開弁しない。
次にクランク角θ_３で三方弁90がオンされると、空気供
給通路38,44にサージタンク86からの圧縮空気が供給さ
れる。これによって、空気圧通路62には設定値以上の空
気圧が作用し、燃料制御弁54によって燃料供給通路50が
遮断されることとなる。また、圧縮空気の供給によっ
て、一方弁６の弁室12内の圧力が上昇し、クランク角θ
_４において一方弁６の作動圧力以上になると一方弁６は
開弁し、空気の噴射が開始される。空気の噴射流が安定
した後のクランク角_５においてコイル68の印加電流がオ
フされる。これによって、計量ピストン76は圧縮ばね80
によって矢印Ｃ方向（第１図参照）に移動せしめられ、
かつ燃料制御弁54によって燃料供給通路50は遮断されて
いるため、計量室46内の燃料の圧力がポート弁26の作動
圧より高くなり、ボール弁26が開弁して噴射通路４内に
燃料が供給される。押し出された燃料は、空気の流れに
よって噴霧状に霧化が促進され、また、大部分の燃料
は、ボール弁26、噴射通路４および一方弁６に付着する
ことなく燃料室内に噴射される。クランク角θ_６におい
て計量ピストン76は噴射管ホルダ20の上端面に当接し、
計量された燃料の全量が押し出される。この状態を第５
図に示す。このとき、ボール弁26の弁体34に作用する圧
力はボール弁作動圧力以下となるので、ボール弁26は開
弁せしめられる。燃料の押し出しが完了した後も空気の
噴射は続けられる。これにより、ボール弁26、噴射通路
４内に残留した燃料も完全に燃焼室内に噴射されること
となる。クランク角θ_７において三方弁がオフされると
空気供給通路34、一方弁６の弁室12内は大気圧となり、
このため、燃料制御弁54は燃料供給通路50を再び連通
し、また、一方弁６は閉弁する。そして、前記同様の動
作を行なうことによって、次回の燃料噴射を行なう。

以上のように本実施例によれば空気の噴射流が安定し
た時点で燃料を噴射通路に押し出しているため、従来の
ように燃料噴射開始時期が空気圧の上昇時間によって左
右されることがなく、燃料噴射の開始時期の精度を向上
させることができる。さらに、燃焼室内に空気が噴射さ
れている期間中は噴射通路と燃焼室とは連通しており、
噴射通路は燃焼室内圧力の変動に応じて変化することに
なる。しかし、本実施例によれば計量室の燃料を計量ピ
ストンを用いて押し出すようにしたことにより、噴射通
路内の圧力変動にかかわらず所定量の燃料を正確に噴射
通路に供給することが可能となる。このため、噴射通路
内の圧力変動により燃料噴射量にばらつきが生じること
が防止される。また、安定した空気の噴射流に燃料を押
し出し、かつ燃料押し出し完了後においても空気の噴射
は続行されるため、噴射通路および一方弁等に付着して
残留する燃料はほとんどなくなり、計量された正確な燃
料量を噴射することができる。

さらに、計量室の燃料を計量ピストンにて押し出して
いるため、燃料噴射時の燃料圧を高くすることができ、
これによって燃料の微粒化を促進することができる。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明の燃料噴射装置によれば、燃料
噴射開始時期の精度が向上させるとともに、燃料噴射量
のばらつきを防止して燃料噴射量を正確に制御すること
を可能とする優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す全体構成図、第２
図は第１図の部分拡大断面図で燃料を計量している状態
を示す図、第３図はコイル電流値の計量室の容積との関
係を示す線図、第４図は第１の実施例の動作説明図、第
５図は第２図と同様の図であるが計量室内の燃料を全量
押し出した瞬間の状態を示す図である。 4,128……噴射通路、38,44……空気供給通路、 46……計量室、50,53……燃料供給通路、 76……計量ピストン、84,152……コンプレッサ、 92,144……電子制御ユニット、 100……ポンプ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室又は吸気通路に燃料を噴射するため
   の噴射通路と、該噴射通路に燃料を供給する燃料供給手
   段と、空気を前記噴射通路内に供給して、前記燃料供給
   手段によって供給された燃料を該空気によって前記燃焼
   室又は吸気通路に噴射する空気供給手段とを備えたエン
   ジンの燃料噴射装置において、前記燃料供給手段は、前
   記噴射通路に接続されるとともに予め定めた量の燃料を
   貯留する計量室と、該計量室内に貯留された燃料を前記
   噴射通路内に圧送するピストンと、前記空気供給手段に
   よって空気を供給している期間内だけ前記ピストンを作
   動せしめ、前記計量室から前記噴射通路内に燃料を供給
   する噴射手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの
   燃料噴射装置。