JP3327787B2 - 二流体噴射弁 - Google Patents

二流体噴射弁

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JP3327787B2 JP27411796A JP27411796A JP3327787B2 JP 3327787 B2 JP3327787 B2 JP 3327787B2 JP 27411796 A JP27411796 A JP 27411796A JP 27411796 A JP27411796 A JP 27411796A JP 3327787 B2 JP3327787 B2 JP 3327787B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料と空気等、2種
類の流体を1つの噴射弁からシリンダ内に噴射する二流
体噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、燃料と空気とを1つの噴射弁か
ら噴射して燃料噴霧の微粒化をなすようにした二流体噴
射弁の従来の一例を示す。図5において、101は噴射
弁ホルダ、106は噴射弁本体、107は針弁、105
は締付ナットであり、該噴射弁本体106の先端には外
側の空気噴孔108a及び内側の燃料噴孔108bの2
組の噴孔が穿設されている。113は上記針弁107を
弁座107aに押圧する針弁ばね、112はばね受けで
ある。
【0003】103は燃料導入用の燃料供給継手、10
3a及び106bは夫々噴射弁ホルダの給油孔及び噴射
弁本体の給油孔、106eは油溜まり部である。102
は空気を導入するための空気供給継手、102aは空気
供給通路、101a及び106aは夫々噴射弁ホルダの
空気通路及び噴射弁本体の空気通路、106dは空気溜
室である。115は前記噴射弁ホルダの空気通路101
aを開閉する空気遮断弁、114は該空気遮断弁115
を開閉操作する電磁ソレノイドである。
【0004】前記のように構成された二流体噴射弁を備
えた内燃機関の運転時において、燃料は図示しない燃料
ポンプから噴射管を経て、燃料供給継手103から噴射
弁ホルダの給油孔103a、噴射弁本体の給油孔106
bを通り、油溜まり部106eに入る。前記針弁107
は上部の針弁ばね113により押圧されているため、通
常は開弁しない状態にあるが、油溜まり部106eの燃
料油圧が上昇し、針弁ばね113のばね力よりも、この
燃料油圧力が大きくなると針弁107は上昇し、燃料は
針弁下端のシート部107aを通り、燃料噴孔108b
から空気噴孔108aを経てシリンダ内に噴射される。
【0005】一方空気は図示しない空気ボンベ等の圧力
容器から空気供給継手102を通り、空気供給通路10
2a内に常時供給されている。そこで図示しない制御装
置により電磁ソレノイド114を作用させて、これに連
結された空気遮断弁115を開放すると、空気は噴射弁
ホルダの空気通路101a及び噴射弁本体の空気通路1
06aを経て、空気溜室106dを通り、空気噴孔10
8aから燃料とともにシリンダ内に噴射される。この燃
料と空気との同時噴射により、燃料の霧化が確実になさ
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】燃料と空気等とを1つ
の噴射弁から噴射する二流体噴射弁においては、燃料と
空気等とを同時に噴射して燃料の微粒化を促進し、ま
た、燃焼室内の混合を促進して燃焼の促進を図ることに
より、NOX の低減及び性能改善を実現している。然る
に、図5に示すような従来の噴射弁においては、電磁ソ
レノイド114が比較的大形となるため、噴射のシリン
ダヘッドへの取り付け構成上、該電磁ソレノイド114
を燃料弁ホルダ101の上部以外には配設できない。
【0007】このため、空気の噴孔108aへの供給、
遮断を司どる空気遮断弁115が噴孔108aから離隔
した部位に設けられることとなり、これによって次のよ
うな不具合の発生をみることがある。
【0008】(1)空気通路101a、106a内にエ
ンジンの圧縮空気や燃焼ガスが出入りすることによっ
て、エンジンの燃焼への悪影響が発生し、又上記燃焼ガ
ス等による空気通路102a、101a、106aの汚
損、損傷が発生する。
【0009】(2)空気通路101a、106aの長さ
及び容積の影響が噴射に大きく作用し、噴孔108aか
ら噴射される空気等の噴射時期、圧力噴射量が所定とお
り、制御され難い。
【0010】(3)噴射空気圧kgf/cm2 に対する
耐圧性を有し、数m/sec 拘束で開閉制御する電磁
ソレノイド114の製作は技術的に困難な面が多い。
【0011】本発明は前記課題に鑑みて、2種類の流体
を噴射する二流体噴射弁において、2つの流体の噴射と
遮断を噴射弁の先端部でなすことにより、流体通路への
ガスの侵入及びこれによる性能の低下や流体通路の損傷
の発生を防止するとともに、噴射の制御を容易化して噴
射性能を向上せしめ、さらに小型、低コストの噴射弁を
提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を解決するために、2種類の流体を1つの噴射弁から
シリンダ内に噴射する二流体噴射弁であって、噴射弁本
体に往復摺動自在に嵌合され、該噴射弁のシート部から
前記シリンダの方向にリフトしたとき開弁状態となる外
開き型式に構成された噴出口を先端部に有し、該噴出口
から空気等の第1の流体を前記シリンダ内に噴射する外
側弁と、該外側弁の内周に往復摺動自在に嵌合され、前
記外側弁内に設けられたシート部に、ばねにより押圧さ
れて着座し、該シート部に臨む油溜まりに供給される燃
料等の、第2の流体の圧力が前記ばねの弾力に打ち勝っ
たときに開弁して、前記外側弁の先端部に前記第1の流
体の噴出口に近接して設けられた噴孔から、前記第2の
流体をシリンダ内に噴射する内側弁とを具え、前記内側
弁が、外側弁の内周に水密状態にて往復摺動自在に嵌合
されているとともに、前記外側弁を閉弁方向に押圧する
ばねと、外側弁の上方に設けられた作動油室に摺動自在
に嵌合され、該作動油室内に導入される作動油の圧力が
前記ばねの弾力に打ち勝ったとき、前記外側弁を開弁せ
しめる作動油ピストンを設け、前記内側弁用のばね受
と、前記作動油ピストンとの間に内側弁の最大リフトと
なる間隔e1が形成され、また、前記作動油ピストンの
下面と噴射弁本体の上面との間に外側弁の最大リフトと
なる間隔e2が形成されたことを特徴とする二流体噴射
弁を提案する。
【0013】
【0014】かかる発明によれば、外側弁の空気噴出、
遮断部が内側弁用の燃料の噴孔に近接した噴射弁先端部
に設けられているので、空気の遮断時にシリンダ内の圧
縮ガスや燃焼ガスが空気通路に侵入することは無く、か
かるガスの侵入によるエンジン性能の悪化及び空気通路
の汚損、損傷の発生が阻止される。
【0015】また、上記のように空気の遮断部が噴出部
とともに噴射弁の先端の燃料噴孔に近接して設けられて
いるので、従来のもののように空気の遮断部から噴出部
までの長さや容積が存在せず、空気の噴出時期、圧力、
噴出量の制御が容易にできることとなり、エンジン性能
の向上につながる。
【0016】また、空気噴出制御用の外側弁のシート構
造がいわゆる外開き型となっているので、シート部の加
工が簡素化されて弁の作動性能が向上する。
【0017】さらに、第2の発明によれば、作動油ピス
トンにより、空気噴出制御用の外側弁を開閉制御するの
で、従来の電磁ソレノイドを用いた開閉手段に比べ、構
造が簡単かつ小型、低コストの空気噴出、遮断手段が得
られる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。
【0019】図1は本発明の実施形態に係る二流体噴射
弁の縦断面図、図2は該噴射弁の噴射弁本体部の拡大断
面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は該噴射弁の
先端部拡大断面図を夫々示す。
【0020】図1〜図4において、1は噴射弁ホルダ、
8は噴射弁本体であり、両者は締付ナット9により締め
付け固定されている。前記噴射弁ホルダ1の上部には左
右に燃料供給継手3及び空気供給継手2が螺着され、中
央部に作動油供給継手4が螺着されている。また、該ホ
ルダ1には、前記燃料供給継手3、空気供給継手2及び
作動油供給継手4に夫々連通される燃料通路1b、空気
通路1a及び作動油通路1cが長手方向に夫々穿設さ
れ、燃料、空気及び作動油の導入路を構成している。
【0021】11は前記噴射弁本体8内に水密状態にて
往復摺動自在に嵌合された中空の外側弁、10は該外側
弁11の内周に水密状態にて往復摺動自在に嵌合された
内側弁である。前記外側弁11は、その下部に形成され
た円錐状のシート部が、前記燃料弁本体8の下端に下方
に向けて円錐状に拡開された外側弁シート11dに着座
するような、外方に向けて開くいわゆる外開き型式の弁
に構成され、その先端には複数個の噴孔10aが穿設さ
れている。
【0022】5は噴射弁ホルダ1に形成された、作動油
室内に摺動自在に嵌合された作動油ピストンであり、前
記外側弁11の上端に固定され、前記作動油室1d内に
供給される作動油により押圧されて前記外側弁11を開
弁するようになっている。12は前記外側弁11の上部
に固着された引き上げばね受け、13は該ばね受け12
に支持され、前記外側弁11を外側弁シート11dに押
し付ける方向即ち閉弁方向に付勢する引き上げばねであ
る。
【0023】前記内側弁10は、その先端の円錐形シー
ト部が、前記外側弁11の先端内部に設けられた内側弁
シート10dに着脱されるように形成されている。6は
前記内側弁シート10dに押し付ける方向に付勢する押
圧ばね、7は該押圧ばね6用のばね受けである。
【0024】前記内側弁10用のばね受7と、前記作動
油ピストンとの間には、図2に示すように間隔e1が形
成され、この間隔e1が内側弁10の最大リフトとな
る。また、図2に示すように、前記作動油ピストン5の
下面と噴射弁本体8の上面との間には間隔e2が形成さ
れ、この間隔e2が外側弁11の最大リフトとなる。
【0025】そして、前記燃料供給継手3は、噴射弁ホ
ルダ1の燃料通路1b及び噴射弁本体8の燃料通路8b
を経て、外側弁11の側部に穿設された燃料通路11c
(図4参照)に通じ、さらに内側弁10の外周と外側弁
11の内周との間の燃料通路17を経て、油溜まり18
に通じている。
【0026】また、前記空気供給継手2は、噴射弁ホル
ダ1の空気通路1aから噴射弁本体8の2つの空気通路
8a、8aに分岐してから(図3参照)、前記外側弁シ
ート11dに通じている。さらに、前記作動油供給継手
4は、噴射弁ホルダ1の作動油通路1cを経て、前記作
動油室1dに通じている。尚、図3において8eは噴射
弁本体8と噴射弁ホルダ1との位置決め用ピンである。
【0027】前記のように構成された二流体噴射弁を装
備した内燃機関の運転時において、前記外側弁11下部
の外側弁シート部11dには空気供給継手2、空気通路
1a及び空気通路8aを経て、常時加圧空気が供給され
ている。
【0028】ここで、予め定められたタイミングで作動
油が作動油供給継手4及び作動油通路1cを経て、作動
油室1dに供給されると、作動油圧力により作動油ピス
トン5が引き上げばね13のばね力に打ち勝って押し下
げられる。これに従い、外側弁11も押し下げられて外
側弁シート11dから離れ、外側弁シート11dから離
れ、外側弁11が開弁し、前記空気がシリンダ内に噴出
せしめられる。
【0029】一方、図示しない燃料噴射ポンプから、燃
料供給継手3から圧送された燃料は、噴射弁ホルダ1の
燃料通路1b、噴射弁本体8の燃料通路8b、外側弁1
1に穿設された燃料通路11c、及び内側弁10の外周
の燃料通路17を経て、油溜まり18に入り、内側弁1
0に作用する。そして、内側弁10に作用する燃料圧力
が押圧ばね6の弾力に打ち勝つと内側弁10が開弁し、
燃料は噴孔10aからシリンダ内に噴射される。
【0030】かかる内側弁10側の噴孔10aからの燃
料の噴射と前記外側弁11からの空気の噴出とは、その
タイミング、噴出期間及び圧力を図示しない制御手段に
より制御されることにより、空気の噴出による燃料の微
粒化が充分に促進され、良好な燃焼を得ることができ
る。
【0031】この際において、空気の噴出及び遮断を司
どる外側弁11の噴出部が燃料を噴射する噴孔10aに
近接した先端部に設けられているので、シリンダ内での
圧縮ガス及び燃焼ガスが空気通路に侵入することが無
く、これによるエンジン性能の悪化及び空気通路の汚
損、損傷の発生が回避される。
【0032】また、上記のように、空気の噴出、遮断を
司どる外側弁11の噴出部が噴射弁の先端部に設けられ
ているので、空気の遮断部から噴出部までの長さ及び容
積が殆ど無くなり、空気の噴出時期、圧力、噴出量の制
御が容易であり、この面からもエンジン性能の向上が実
現できる。
【0033】また、外側弁11のシート構造を外開き型
とするとともに、該外側弁11の摺動部の加工方法を簡
素化したので、弁の作動機能が向上し、空気噴射量、噴
射タイミング、圧力等の制御が容易となる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、外側弁と内側弁とを設
け、外側弁の空気噴出、遮断部が内側弁にて開閉制御さ
れる燃料用噴孔に近接した噴射弁先端部に設けられてい
るので空気通路にシリンダ側から、圧縮ガスや燃焼ガス
が侵入することが無く、かかるガスの侵入によるエンジ
ン性能の悪化や空気通路の汚損、損傷の発生を防止する
ことができ、また、従来のもののように空気の遮断部と
噴出部との間に容積が無いので、空気の噴出の制御が容
易となり、エンジン性能の向上が得られる。
【0035】また外側弁のシート部を外開き型としたの
で、弁のシート部の加工が容易となり、弁の作動性能の
向上、及びこれによるエンジン性能の向上が得られる。
【0036】さらに請求項2のように構成することによ
り、従来の電磁ソレノイドを用いたものよりも、構造が
簡単で小型、低コストの噴射弁が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る二流体噴射弁の縦断面
図である。
【図2】上記噴射弁の噴射弁本体部の拡大断面図であ
る。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】上記噴射弁の先端部拡大断面図である。
【図5】従来の二流体噴射弁の縦断面図である。
【符号の説明】
1 噴射弁ホルダ 1b、8b、11c 燃料通路 1c 作動油通路 1a、8a 空気通路 2 空気供給継手 3 燃料供給継手 4 作動油供給継手 5 作動油ピストン 6 押圧ばね 8 噴射弁本体 10 内側弁 10a 噴孔 10d 内側弁シート 11 外側弁 11d 外側弁シート 13 引き上げばね 18 油溜まり
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−189848(JP,A) 特開 平7−243355(JP,A) 特開 昭60−159367(JP,A) 実開 平2−87959(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 61/10 F02M 61/08 F02M 67/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2種類の流体を1つの噴射弁からシリン
    ダ内に噴射する二流体噴射弁であって、噴射弁本体に往
    復摺動自在に嵌合され、該噴射弁のシート部から前記シ
    リンダの方向にリフトしたとき開弁状態となる外開き型
    式に構成された噴出口を先端部に有し、該噴出口から空
    気等の第1の流体を前記シリンダ内に噴射する外側弁
    と、 該外側弁の内周に往復摺動自在に嵌合され、前記外側弁
    内に設けられたシート部に、ばねにより押圧されて着座
    し、該シート部に臨む油溜まりに供給される燃料等の、
    第2の流体の圧力が前記ばねの弾力に打ち勝ったときに
    開弁して、前記外側弁の先端部に前記第1の流体の噴出
    口に近接して設けられた噴孔から、前記第2の流体をシ
    リンダ内に噴射する内側弁とを具え、 前記内側弁が、外側弁の内周に水密状態にて往復摺動自
    在に嵌合されているとともに、 前記外側弁を閉弁方向に押圧するばねと、外側弁の上方
    に設けられた作動油室に摺動自在に嵌合され、該作動油
    室内に導入される作動油の圧力が前記ばねの弾力に打ち
    勝ったとき、前記外側弁を開弁せしめる作動油ピストン
    を設け、 前記内側弁用のばね受と、前記作動油ピストンとの間に
    内側弁の最大リフトとなる間隔e1が形成され、また、
    前記作動油ピストンの下面と噴射弁本体の上面との間に
    外側弁の最大リフトとなる間隔e2が形成された ことを
    特徴とする二流体噴射弁。
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