JP2673904B2 - 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〕 本発明はエンジンに燃料を供給する燃料噴射装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置としては、種
々提案されており、例えば特開昭62−93481号公報に開
示されているように、燃料と圧縮空気とを予め混合し、
この予め圧縮空気と混合した燃料を燃焼室内に噴射する
ことによって、燃焼の安定化をはかったものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このように予め圧縮空気と燃料を混合する構
造では、圧縮空気と燃料とを同一の空気出口から一緒に
吹き出すことによって燃料を霧化しているために、必ず
しも燃料を良好に霧化させることができないという不具
合があった。すなわち、圧縮空気が吹き出され易いのに
対して、空気に比較して重い燃料を吹き出され難いから
である。本発明はこのような事情に鑑みなされたもの
で、燃料を良好に霧化しつつ圧縮空気と共に噴射するこ
とができる燃料噴射装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る燃料噴射装置は、燃焼室に向かって開口
された空気出口を有する空気通路と、空気出口の開口縁
の周りに設けられ空気出口を開閉する噴射バルブが着座
する弁座と、この弁座に設けた凹陥部に開口された燃料
出口とを備え、凹陥部を空気出口側および反空気出口側
の壁面が噴射バルブの軸線と平行以上に広がる未広がり
に形成したものである。

〔作用〕

本発明においては、燃料の燃料出口から凹陥部へ供給
され、この凹陥部で流速が遅く断面積が広い流れとな
り、空気出口から出た圧縮空気と衝突する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図により詳細に説明する。
第１図は本発明に係る燃料噴射装置の要部を示す断面
図、第２図は同じく要部を示す断面図、第３図は燃料噴
射装置の全体を示す断面図、第４図は第３図のIV−IV線
断面図で、第３図において符号１で示すものは自動二輪
車等に使用される２サイクルエンジンのシリンダヘッド
を示す。このシリンダヘッド１は図示しないピストンと
の間に略半球状の燃料室２を形成する壁面３を有し、燃
焼室２を覆うように冷却水通路４が形成されている。５
は燃料噴射装置で、燃焼室２に臨むようにシリンダヘッ
ド１の頂部に取付けられている。６はこの燃料噴射装置
５の近傍に取付けられた点火プラグである。

前記燃料噴射装置５は圧縮空気と燃料とが供給され、
これら燃料と圧縮空気とを混合しながら燃焼室２内に噴
射するものであり、シリンダヘッド１の装着孔1aに挿入
される筒部11aを有するハウジング11と、前記筒部11aに
燃焼室２側から挿入固定された円筒状の支持体12と、こ
の支持体12に燃焼室２側から挿入され軸線方向に摺動自
在に保持された噴射バルブ13と、この噴射バルブ13を駆
動する電磁コイル14と、ハウジング11の側部に取付けら
れ燃料ポンプで加圧された燃料が供給される周知な燃料
噴射弁15などから構成されている。

前記ハウジング11内には燃料噴射弁15の燃料噴射口に
連なる燃料噴射系通路16と、ハウジング11の側部に装着
された蓋体17の空気供給口18に連なる空気噴射系通路19
とが独立して備えられている。空気供給口18は図示しな
い空気圧縮機に接続され、空気圧縮機で圧縮された圧縮
空気が間断なく供給される。また、ハウジング11の上部
には前記電磁コイル14が装着され、その上方には電磁コ
イル14を覆うキャップ21が着脱自在に被冠されている。

前記噴射バルブ13は、先端部に傘状の弁体13aおよび
この弁体13aの反燃焼室側に突設された弁棒13bを有する
きのこ形の弁であり、弁体13aにはバルブ軸線に対して
傾斜した弁フェース13cが形成されている。また、噴射
バルブ13は、ハウジング11の略中央部に固定された固定
体22とナット23で係止されたアーマチュア24との間に弾
装された圧縮ばね25で常時閉じる方向Ａへ付勢されてい
る。この圧縮ばね25の付勢力は組付時に、蓋体17を外し
た状態で噴射バルブ13に螺着された調製部材26を外部か
ら工具で回転させ、アーマチュア24と固定体22との間隔
を調製することによって設定される。そして、調整が終
了すると、ハウジング11の切欠部11bをかしめて固定体2
2に固定する。これにより、噴射バルブ13は開閉動作が
正確なものとでき、また噴射バルブ13が閉じた際の弁体
13aと後述する弁座との当たりを所定の関係に固定でき
る。

前記支持体12の内周面と噴射バルブ13との間には前記
空気供給口18に連なる空気通路27が形成されている。噴
射バルブ13は弁棒13bに連通孔13dを有しており、前記空
気通路27からの圧縮空気は連通孔13dから弁体13a方向へ
供給される。支持体12の前記連通孔13dの燃焼室２側の
部分には前記空気通路27よりも大径で燃焼室２に向かっ
て開口された空気出口28が形成され、この空気出口28の
開口縁の周りに前記弁体13aの弁フェース13cが着座する
弁座31が形成されている。すなわち、空気出口28は噴射
バルブ13で開閉され、ここに供給された圧縮空気は、弁
体13aが開いたときに、支持体12の弁座31と弁フェース1
3cとの間に形成される間隙から燃焼室２に供給される。

一方、支持体12の外周面とハウジング11との間には燃
料通路32が形成されている。この燃料通路32は燃料通路
33を介して燃料噴射弁15に連通される共に、前記空気出
口28を囲繞するように支持体12と筒部11aとの間に形成
された環状燃料通路34に連通されている。35は環状燃料
通路34と弁座31との間を連通する燃料出口である。この
燃料出口35は第５図に支持体12の先端部を示し第６図に
第５図において矢印Ｃ方向から見た下面図を示すよう
に、同一円周上に円周方向に等間隔をおいて８箇所に配
置され、弁座31に設けられた凹陥部としての環状溝36に
開口されている。ここで、燃料出口35が指向する方向
は、弁フェース13cに直交する方向と略等しい方向とさ
れている。そして、前記環状溝36は断面円弧状の底面を
有し、空気出口側および反空気出口側の壁面が噴射バル
ブ13の軸線と平行以上に広がる末広がりに形成されてい
る。

また、弁座31の環状溝36よりも空気出口側の部分は、
空気出口側方向に向かうにしたがって噴射バルブ13の弁
フェース13cから漸次離間するように傾斜されている。
このため、この傾斜によって環状溝36の上流側には流路
断面積が徐々に小さくなり、環状溝36の空気出口側縁部
36aにおいて最小となる絞りが形成されている。空気出
口側縁部36aは弁フェース13cが着座する先端部が尖鋭に
形成されている。詳述すれば、空気出口側縁部36aは、
製造時において弁座31よりも僅かに弁フェース13c方向
に突出するように形成され、弁フェース13cに当接して
僅かに塑性変形することによって弁フェース13cに密接
する。

なお、燃料噴射装置に供給される圧縮空気や燃料は図
示しない圧力調整器によって、一定にかつ燃料の圧力が
圧縮空気に対して一定だけ高くなるように保たれてい
る。

このように構成された燃料噴射装置においては、図示
しない制御装置によって電磁コイル14が励磁されると、
アーマチュア24が電磁コイル14側に移動して噴射バルブ
13が下方へ移動する。これにより、ハウジング11に供給
されている圧縮空気が空気通路27を介して噴射バルブ13
の弁体13aと支持体12の弁座31との間の間隙から噴射さ
れる。

一方、燃料は燃料噴射弁15から噴射されて、燃料通路
32を介して燃料出口35から弁体13a方向へ噴射され、空
気出口28から出た圧縮空気と衝突して燃焼室２内へ噴射
される。そして、燃料が圧縮空気と衝突する直前におい
て、燃料を燃料出口35から環状溝36に供給することによ
って、燃料の流れを環状溝36で流速が遅く、断面積が広
い流れとすることができる。そのため、燃料を運動エネ
ルギが小さい状態とし、かつ広い面積で圧縮空気と衝突
させることができるから、燃料を圧縮空気で効果的に微
細化し、良好に霧化させた状態で圧縮空気と共に燃料室
２内へ噴射することができる。

しかも、環状溝36は、空気出口側および反空気出口側
の壁面が噴射バルブ13の軸線と平行以上に広がる末広が
りに形成されており、切削加工や鍛造加工などで加工す
る際、切削工具や鍛造型を噴射バルブ13の軸線方向に挿
抜することが可能になるから、環状溝36の加工が特別に
困難になるようなことがない。さらに、環状溝36の反空
気出口側の壁面は弁フェース13cと等しい方向に傾斜す
るから、圧縮空気は円滑に流れる。

本実施例おいては、弁座31の燃料出口35よりも空気出
口側の部分が傾斜され、ここに絞りが形成されているの
で、この絞りによって燃料室２に噴射される直前の圧縮
空気を絞り、流速を高めることができる。その結果、燃
料出口35から燃料を良く吸い出すことができると共に、
圧縮空気の運動エネルギを高めることができるから、よ
り良く燃料を微細化することができる。

次にこの燃料噴射装置５の制御について説明する。第
７図は燃料噴射時期を示す図、第８図は燃料噴射時期を
示すタイムチャートであり、第７図において空気噴射開
始は噴射バルブ13が開き弁座31と弁体13aとの間隙から
の空気の噴射開始を、空気噴射終了は噴射バルブ13が閉
じ前記間隙からの空気の噴射停止を示している。また、
燃料噴射開始および燃料噴射終了は燃料噴射弁15の噴射
時期を示している。

さらに、第８図において、空気噴射は噴射バルブ13の
開閉時期を、燃料噴射は燃料噴射弁15の噴射時期を示し
ている。すなわち、エンジンのシリンダに設けた排気ポ
ートが開き始める時期に、電磁コイル14を励磁して噴射
バルブ13を圧縮ばね25に抗して開く方向Ｂへ移動させ
る。これにより、ハウジング11に供給されている圧縮空
気が空気通路27を介して噴射バルブ13の弁体13aと支持
体12の弁座31との間の間隙から噴射される。この圧縮空
気の噴射から所定時間t1後に燃料噴射弁15からの燃料が
噴射されて、燃料出口35から燃料室内に噴射が開始され
る。この燃料が噴射されるとき、空気通路27から圧縮空
気が既に所定の流速に達して供給されているから、燃料
噴射初期において燃料の霧化が適切に行われる。

そして、排気ポートが閉じるとき、燃料噴射弁15の噴
射を停止して、噴射バルブ13からの燃料噴射が終了する
と、この後所定の時間t2が経過した後、電磁コイル14の
励磁を解除して圧縮ばね25で噴射バルブ13が閉じる方向
Ａへ移動し噴射バルブ13の弁体13aを支持体12の弁座31
に当接し、圧縮空気の噴射を停止する。このため、燃料
噴射終期においても、燃料の霧化が適切に行われる。ま
た、このように燃料噴射終了後も圧縮空気を噴射するこ
とによって、燃料を燃料出口35から環状溝36内へ吸い出
して掃除し、圧縮空気噴射数終了後は環状溝36内を空の
状態にしておくことができるから、再び噴射バルブ13が
開いた燃料噴射初期において燃料が大きな粒のまま燃焼
室２内に噴射されてしまうようなこともない。

また、燃料の噴射時期は、排気孔開の直後で、圧縮空
気の噴射後に噴射を始め、圧縮空気の噴射停止前に終了
する。これに加え、空気の噴射開始時期も排気ポートが
開いて燃焼室内の圧力が低下し始めてからになっている
ことから、燃料および圧縮空気の燃焼室内への噴射は既
燃ガスの燃料噴射装置内への逆流が防止できるともに、
噴射する空気および燃料の圧力をむやみに高くする必要
がない。

なお、上記実施例においては、凹陥部として環状溝36
を設けた例について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、円周方向に等間隔をおいて複数個配
置することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、燃焼室に向かっ
て開口された空気出口を有する空気通路と、空気出口の
開口縁の周りに設けられ空気出口を開閉する噴射バルブ
が着座する弁座と、この弁座に設けた凹陥部に開口され
た燃料出口とを備え、凹陥部を空気出口側および反空気
出口側の壁面が噴射バルブの軸線と平行以上に広がる末
広がりに形成したから、燃料を凹陥部で流速が遅く断面
積が広い流れとし、空気出口から出た圧縮空気と衝突さ
せることができる。

したがって、燃料を運動エネルギが小さい状態にし、
かつ広い面積で圧縮空気と衝突させることができるか
ら、燃料を圧縮空気で効果的に微細化することができ
る。その結果、燃料を圧縮空気で良く霧化しつつ圧縮空
気と共に噴射することができる。しかも、凹陥部の噴射
バルブ軸線方向に開放させ、凹陥部の加工に際して切削
工具や鍛造型を噴射バルブ軸線方向に挿抜することが可
能になるから、凹陥部の加工が特別に困難になるような
こともない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る燃料噴射装置の要部を示す断面
図、第２図は同じく要部を示す断面図、第３図は燃料噴
射装置を全体を示す断面図、第４図は第３図のIV−IV線
断面図、第５図は支持体の先端部を示す断面図、第６図
は支持体を示す下面図、第７図は燃料噴射時期を示す
図、第８図は燃料噴射時期を示すタイムチャートであ
る。 12……支持体、13……噴射バルブ、13c……フェース、1
5……燃料噴射弁、27……空気通路、28……空気出口、3
1……弁座、32……燃料通路、35……燃料出口、36……
環状溝（凹陥部）、36a……空気出口側縁部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気が供給され燃焼室に向かって開口
   された空気出口を有する空気通路と、前記空気出口の開
   口縁の周りに設けられ空気出口を開閉する噴射バルブが
   着座する弁座と、この弁座に設けた凹陥部に開口され燃
   料通路に連なる燃焼出口とを備え、前記凹陥部を空気出
   口側および反空気出口側の壁面が噴射バルブの軸線と平
   行以上に広がる未広がりに形成してなる燃料噴射装置。