JP2767004B2 - エアブラスト弁 - Google Patents

エアブラスト弁

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JP2767004B2 JP21365690A JP21365690A JP2767004B2 JP 2767004 B2 JP2767004 B2 JP 2767004B2 JP 21365690 A JP21365690 A JP 21365690A JP 21365690 A JP21365690 A JP 21365690A JP 2767004 B2 JP2767004 B2 JP 2767004B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエアブラスト弁に関する。
〔従来の技術〕
圧縮空気通路の一端にノズル口を形成し、このノズル
口を機関燃焼室内に配置し、このノズル口にノズル口を
開閉制御する開閉弁を設け、ノズル口に形成された弁座
部を外方に向けて拡開する円錐状に形成して開閉弁の弁
体をこの弁座部に着座させ、弁座部に続いて外方に延び
る末端円錐部を弁座部よりも大きい拡がり角で外方に向
けて拡開する円錐状に形成し、圧縮空気通路内に供給さ
れた燃料を圧縮空気通路内に供給された圧縮空気によっ
て開閉弁の開弁時にノズル口から噴出せしめるエアブラ
スト弁が公知である(特表昭63−500323号公報参照)。
このエアブラスト弁ではノズル口から噴出せしめられる
圧縮空気の一部が壁面付着効果によって末端円錐部壁面
に沿ってほぼ円錐状に拡がって流出する。機関低負荷時
には燃料噴霧の粒径が小さくなり、燃料噴霧が上述の円
錐状をなす空気流にのって機関燃焼室内に流入する。従
って噴射角の大きい燃料噴霧が形成されるので、燃料噴
霧の開閉弁軸線方向についての速度成分が小さくなり、
従って燃料噴霧の開閉弁軸線方向についての飛行到達距
離が短くなる。その結果エアブラスト弁のノズル口近傍
に配置された点火栓回りの混合気が比較的濃混合気とな
るので、良好な着火性能を確保することができる。
一方機関高負荷時には燃料噴霧の粒径が大きくなるた
め燃料噴霧の慣性力が大きく、従って燃料噴霧は上述の
円錐状をなす空気流にのって半径方向外方に拡がらずに
直進する。従って機関低負荷時に比べて噴射角の小さい
燃料噴霧が形成され、その結果燃料噴霧の開閉弁軸線方
向についての飛行到達距離が長くなる。その結果多量の
燃料が機関燃料室内の奥の方まで侵入し、燃焼室内に比
較的均一な混合気分布が形成されると共に多量の燃料が
多量の空気に対して露出せしめられる。斯くして良好な
燃焼を確保して所要の機関高出力を得るようにしてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながらこのエアブラスト弁では機関低負荷時に
燃料噴霧の開閉弁軸線方向についての飛行到達距離を短
くするために燃料噴霧の噴射角を拡げすぎている。その
結果、燃料噴霧がシリンダボア内壁面等に衝突して燃料
がシリンダボア内壁面等に付着してしまうという問題を
生ずる。従って、燃料噴霧の噴射角を拡げすぎずに燃料
噴霧の開閉弁軸線方向についての飛行到達距離を短くす
ることが必要である。
〔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発明によれば圧縮空気
通路の一端にノズル口を形成し、ノズル口にノズル口を
開閉制御する開閉弁を設け、圧縮空気通路内に供給され
た燃料を圧縮空気通路内に供給された圧縮空気によって
開閉弁の開弁時にノズル口から噴出せしめるエアブラス
ト弁において、ノズル口に形成された弁座部を外方に向
けて拡開するほぼ円錐状に形成して開閉弁の弁体を弁座
部に着座させ、開閉弁弁体の着座部に対し外方に位置す
る開閉弁弁体の外周面上に弁体外周面から半径方向外方
に向けて突出しかつ弁体外周面のほぼ全長に亘って延び
る突条を形成し、開閉弁の最大リフト時に突条が円錐状
弁座部の延長円錐面を越えて半径方向外方に突出しない
ように突条の高さを定めている。
〔作 用〕
多くの燃料噴霧は弁体に形成された突条に当たること
によってその流速が減速せしめられる。次いでこの燃料
噴霧は突条によって半径方向外方に向けて流れの向きを
大きく変えられる。その結果燃料噴霧の開閉弁軸線方向
についての速度成分が小さくなる。次いでこの減速され
た燃料噴霧は、エアカーテンの内側に突条があるのでエ
アカーテンにより半径方向外方へ拡がることを抑制され
る。
〔実施例〕
第2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は燃焼室を夫々示す。
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。エアブラスト弁20のハウジング21内にはまっ
すぐに延びる圧縮空気通路22が形成され、この圧縮空気
通路22内に圧縮空気通路22よりも小径の開閉弁23が挿入
される。圧縮空気通路22の一端にはノズル口24が形成さ
れ、このノズル口24は開閉弁23の先端部に形成された弁
体25によって開閉制御される。第2図に示す実施例では
このノズル口24は燃焼室4内に配置される。また、開閉
弁23にはスプリングリテーナ26が固定され、このスプリ
ングリテーナ26とハウジング21間には圧縮ばね27が挿入
される。この圧縮ばね27のばね力によりノズル口24は通
常開閉弁23の弁体25によって閉鎖される。弁体25と反対
側の開閉弁23の端部には可動コア28が圧縮ばね29のばね
力により常時当接せしめられており、ハウジング21内に
は可動コア28を吸引するためのソレノイド30とステータ
31が配置される。ソレノイド30が付勢されると可動コア
28がステータ31に向けて移動し、その結果開閉弁23が圧
縮ばね27のばね力に抗してノズル口24の方向に移動する
のでノズル口24が開口せしめられる。
一方、ハウジング21内には円筒状をなすノズル室32が
形成される。ノズル室32の一端32aは圧縮空気通路33を
介して圧縮空気源34に連通せしめられ、ノズル室32の他
端32bは圧縮空気通路35を介して圧縮空気通路22内に連
通せしめられる。ノズル室32内には燃料噴射弁36の噴口
37が配置され、更にこの噴口37はノズル室32内の一端32
aと他端32bとの間に位置する。第2図に示されるように
圧縮空気通路35はまっすぐに延びている。噴口37は圧縮
空気通路35の軸線上に配置され、噴口37からは圧縮空気
通路35の軸線に沿って拡がり角の小さな燃料が噴射され
る。圧縮空気通路35はノズル口24方向に向けて圧縮空気
通路22に対して斜めに延びており、圧縮空気通路22に対
し20度から45度をなして圧縮空気通路22に斜めに接続さ
れて圧縮空気通路22内に連通せしめられる。
圧縮空気通路22、ノズル室32および圧縮空気通路35は
圧縮空気通路33を介して圧縮空気源34に連通している。
従ってこれら圧縮空気通路22、ノズル室32および圧縮空
気通路35内は圧縮空気で満たされている。この圧縮空気
中に噴口37から圧縮空気通路35の軸線に沿って燃料が噴
射される。第2図に示されるように圧縮空気通路35が圧
縮空気通路22に斜めに接続されているので噴射燃料の大
部分は弁体25近傍の開閉弁23周りの圧縮空気通路22内に
達する。このとき一部の燃料は圧縮空気通路35の内壁面
およびノズル室32の内壁面上に付着する。次いでソレノ
イド30が付勢されると開閉弁23がノズル口24を開弁す
る。このとき弁体25近傍に噴射燃料が集まっているので
開閉弁23がノズル口24を開弁するや否や燃料と圧縮空気
が共にノズル口24から燃焼室4内に噴出する。また、開
閉弁23がノズル口24を開弁すると圧縮空気が圧縮空気通
路33からノズル室32内に流入し、次いで圧縮空気通路35
を経てノズル口24に向かうために圧縮空気通路35の内壁
面およびノズル室32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24から噴出せしめら
れる。従って開閉弁23が開弁するや否や噴出燃料の全て
がノズル口24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24か
ら噴出せしめられる。次いでソレノイド30が消勢されて
開閉弁23がノズル口24を閉弁する。従って開閉弁23が閉
弁せしめられる直前には空気のみがノズル口24から噴出
せしめられている。
第1図は開閉弁弁体25およびノズル口24の拡大断面図
を示す。第1図において左側は開閉弁23の最大リフト時
の状態を示し、右側は開閉弁23の閉弁時の状態を示して
いる。ノズル口24には外方に向けて円錐状をなして拡開
する弁座部40が形成されている。一方、弁体25にはほぼ
球状をなす着座部42が形成されている。開閉弁23の閉弁
時には弁体25の着座部42が弁座部40上に着座せしめられ
てノズル口24が閉鎖される。弁体25の着座部42に対し外
方に位置する弁体端部の外周面上に、この弁体端部の外
周面から半径方向外方に向けて突出しかつ弁体端部の外
周面の全長に亘って延びる突条43が形成される。なお第
1図の左側に示されるように開閉弁23の最大リフト時に
突条43が円錐状弁座部40の延長円錐面45を越えて半径方
向外方に突出しないように突条43の高さが定められてい
る。
次に第3図を参照して本発明のエアブラスト弁20にお
ける燃料および圧縮空気のノズル口24からの噴出形態に
ついて説明する。
開閉弁23の開弁時に圧縮空気の一部が円錐状をなす弁
座部40の壁面に沿ってノズル口24から流出し、この圧縮
空気部分は弁座部40の円錐面を延長したほぼ円錐状のエ
アカーテン47を形成する。なおこのエアカーテン47はノ
ズル口24から外方に進むにつれて徐々に拡がり角を狭め
ていく。燃料の一部はこのエアカーテン47を形成する空
気流にのって噴出せしめられる。一方多くの燃料噴霧48
は弁体25に形成された突条43に当たることによってその
流速が減速せしめられる。次いでこの燃料噴霧48は突条
43によって半径方向外方に向けて流れの向きを大きく変
えられる。その結果燃料噴霧48の開閉弁軸線方向につい
て速度成分が小さくなる。次いでこの減速された燃料噴
霧48はエアカーテン47により半径方向外方へ拡がること
を抑制されて半径方向内方に向かい、開閉弁弁体25の前
面外方において燃料噴霧48の渦が形成される。次いで第
3図において破線で示すように燃料噴霧48は渦を形成し
つつ燃焼室4内に侵入していく。斯くして燃料噴霧48の
開閉弁軸線方向についての速度が減速されるので、燃料
噴霧48の開閉弁軸線方向についての飛行到達距離を著し
く短くすることができる。また燃料噴霧48の半径方向外
方への拡がりがエアカーテン47により限定されるので噴
射角が拡がりすぎることを阻止できる。従って燃料噴霧
がシリンダボア内壁面等に衝突して燃料がシリンダボア
内壁面等に付着することを防止できる。
なお第5図に示すようにエアブラスト弁20の開閉弁23
の開弁期間を機関負荷に応じて次のように変化させる。
第5図は2サイクル火花点火式内燃機関の場合における
給排気弁の開弁期間、エアブラスト弁20の開弁期間を示
している。2サイクル火花点火式内燃機関の場合、機関
低負荷時には給気弁及び排気弁の閉弁後できるだけ遅い
時期、即ち筒内圧がエアブラスト弁20から燃焼室4内に
燃料を噴出することができる最大の筒内圧になるクラン
ク角度付近の時期において、開閉弁23を開弁して燃料を
ノズル口24から噴出せしめる。その結果、上述のように
燃料噴霧48の飛行到達距離が短いのでエアブラスト弁20
のノズル口24近傍に配置された点火栓(図示しない)回
りの混合気を比較的濃混合気とすることができ、従って
良好な着火性能を確保することができる。一方機関高負
荷時には給気弁及び排気弁の閉弁直後に開閉弁23を開弁
して燃料をノズル口24から噴出せしめる。その結果、燃
料が噴出されてから点火されるまでの時間が比較的長い
ので、燃焼室4内に形成された掃気流により多量の燃料
噴霧が燃焼室4内全体に拡散される。従って燃焼室4内
に比較的均一な混合気分布が形成されると共に多量の燃
料が多量の新気に対して露出せしめられ、斯くして良好
な燃焼が確保されて所要の機関高出力が得られる。
次に第4図を参照して本発明の別の実施例について説
明する。第1図と同様に第4図において左側は開閉弁23
の最大リフト時の状態を示し、右側は開閉弁23の閉弁時
の状態を示している。ノズル口24には外方に向けて拡開
する弁座部50が形成される。この弁座部50は、外方に向
けて円錐状をなして拡開する弁座部分50aと、弁座部分5
0aに続いて外方に延びる弁座部分50bとから形成され
る。弁座部分50bは弁座部分50aよりも小さい拡がり角で
外方に向けて円錐状をなして拡開している。一方、弁体
53にはほぼ球状をなす着座部54が形成されている。開閉
弁23の閉弁時には着座部54が弁座部分50a上に着座せし
められてノズル口24が閉鎖される。弁体53の着座部54に
対し外方に位置する弁体端部の外周面上に、弁体端部の
外周面から半径方向外方に向けて突出しかつ弁体端部の
外周面の全長に亘って延びる突条55が形成される。なお
第4図の左側に示されるように開閉弁23の最大リフト時
に突条55が円錐状弁座部分50bの延長円錐面56を越えて
半径方向外方に突出しないように突条55の高さが定めら
れている。第1図に示した実施例では丸みを帯びた突条
43が形成されていたが、第4図に示す実施例ではテーパ
をなす突条55が形成されている。第4図に示す実施例に
おいても第3図と同様に延長円錐面56に沿って噴出する
エアカーテン47が形成されると共に、減速せしめられた
燃料噴霧48が渦を形成しつつ燃焼室4内に侵入してい
く。従って燃料噴霧の噴射角が拡がりすぎることなく、
燃料噴霧の開閉弁軸線方向についての飛行到達距離を著
しく短くすることができる。
なお第1図及び第4図に夫々示す実施例では、突条43
及び突条55が弁体25及び弁体53の外方端部の外周面上に
形成されている。しかしながら突条は、弁体の着座部に
対し外方に位置する弁体の任意の位置において弁体外周
面上に形成することができる。また第1図及び第4図に
夫々示す実施例では突条43及び突条55が弁体25及び弁体
53の外周面の全長に亘って延びている。この代りに、周
方向にその一部を切欠かれた突条を形成してもよい。
〔発明の効果〕
多くの燃料噴霧は弁体に形成された突条に当たること
によってその流速が減速せしめられる。ついでこの燃料
噴霧は突条によって半径方向外方に向けて流れの向きを
大きく変えられる。その結果燃料噴霧の開閉弁軸線方向
についての速度成分が小さくなる。次いでこの減速され
た燃料噴霧は、エアカーテンの内側に突条があるのでエ
アカーテンにより半径方向外方へ拡がることを抑制され
る。斯くして燃料噴霧の開閉弁軸線方向についての速度
が減速されるので、燃料噴霧の開閉弁軸線方向について
の飛行到達距離を短くすることができる。また燃料噴霧
の半径方向外方への拡がりがエアカーテンにより限定さ
れるので燃料噴霧の噴射角が拡がりすぎることを阻止で
きる。従って燃料噴霧がシリンダボア内壁面等に衝突し
て燃料がシリンダボア内壁面等に付着することを防止で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はエアブラスト弁のノズル口及び開閉弁弁体を示
す拡大断面図、第2図はエアブラスト弁の一部断面側面
図、第3図は燃料噴霧の噴出形態を説明する拡大断面
図、第4図はノズル口及び開閉弁弁体の別の実施例を示
す拡大断面図、第5図は給排気弁の開弁期間、エアブラ
スト弁の開弁期間等を示す線図である。 20……エアブラスト弁、22……圧縮空気通路、 23……開閉弁、24……ノズル口、 25……弁体、40……弁座部、 42……着座部、43……突条、 45……延長円錐面、50……弁座部、 53……弁体、54……着座部、 55……突条、56……延長円錐面。
フロントページの続き (72)発明者 調 尚孝 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 丹羽 豊 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−20375(JP,U) 実開 昭60−15970(JP,U) 実開 平1−160165(JP,U) 特表 昭63−500323(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 67/02 F02M 67/12 F02M 61/08 F02M 61/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮空気通路の一端にノズル口を形成し、
    該ノズル口に該ノズル口を開閉制御する開閉弁を設け、
    該圧縮空気通路内に供給された燃料を該圧縮空気通路内
    に供給された圧縮空気によって該開閉弁の開弁時に該ノ
    ズル口から噴出せしめるエアブラスト弁において、該ノ
    ズル口に形成された弁座部を外方に向けて拡開するほぼ
    円錐状に形成して該開閉弁の弁体を該弁座部に着座さ
    せ、該開閉弁弁体の着座部に対し外方に位置する開閉弁
    弁体の外周面上に該弁体外周面から半径方向外方に向け
    て突出しかつ該弁体外周面のほぼ全長に亘って延びる突
    条を形成し、該開閉弁の最大リフト時に該突条が上記円
    錐状弁座部の延長円錐面を越えて半径方向外方に突出し
    ないように該突条の高さを定めたエアブラスト弁。
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