JPH01315663A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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〕

圧縮空気を用いて燃料を噴射させるためにニードルによ
って電磁的に開閉制御されるノズル口を具備し、ノズル
口からニードルに沿って延びる圧縮空気通路をニードル
周りに形成してこの圧縮空気通路を圧縮空気源に連結し
、圧縮空気通路内に開口するノズル室を設けてノズル室
の奥部に燃料噴射弁の噴口を配置し、噴口からニードル
に向けて燃料を噴射した後にニードルを開弁させること
により噴射燃料を圧縮空気と共にノズル口から噴射せし
めるようにした燃料噴射弁、いわゆるエアブラスト弁が
公知である（特表昭６３−５００３２３号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述のエアブラスト弁では燃料噴射弁から
噴射された燃料の大部分は圧縮空気通路内のノズル口部
に溜まるため、ニードルによってノズル口が開弁せしめ
られると、ノズル口部の燃料は圧縮空気の圧力によって
ノズル口から液状のまま押し出されることとなる。この
ため、ノズル口開弁初期において、ノズル口から噴射せ
しめられる燃料の微粒化が良好に行なわれず、良好な混
合気が得られないという問題がある。

〔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、圧縮空気通
路の一端に開閉可能なノズル口を形成し、圧縮空気通路
の途中に設けられた燃料供給口から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、ノズル口から噴射せしめるようにした燃料噴
射装置において、燃料供給口とノズル口との間の圧縮空
気通路内に燃料を保持可能な絞り部を設けている。

〔作　用〕

燃料供給口から圧縮空気通路内に供給された燃料の大部
分；ま圧縮空気通路の絞り部に付着し、ノズル口にはほ
とんど燃料が溜まらない。このため、ノズル口が開弁さ
れると、液状のままノズル口から押し出される燃料はほ
とんどない。一方、ノズル口が開弁されると絞り部に付
着した燃料は、圧縮空気と混合しかつ微粒化され、圧縮
空気と共にノズル口から噴出せしめられる。

〔実施例〕

第４図および第５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は一対の給気弁、６は給気ボート、７は一対の排気弁
、８は排気ボート、９は点火栓を夫々示す。シリンダへ
ラド３の内壁面上には排気弁７側の給気弁５周縁部と弁
座間の開口を給気弁５の全開弁期間に亘って閉鎖するマ
スク壁ｌＯが形成される。従って給気弁５が開弁すると
新気が矢印Ａで示されるように排気弁７と反対側から燃
焼室４内に流入する。一対の給気弁５の間に位置するシ
リンダへラド３の内壁面上にはエアブラスト弁２０が配
置される。

第１図および第２図はエアブラスト弁２０の一部断面側
面図を示す。第１図および第２図を参照すると、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
ニードル挿入孔２２が形成され、このニードル挿入孔２
２内にニードル挿入孔２２よりも小径のニードル２３が
挿入される。

ニードル挿入孔２２の一端にはノズル口２４が形成され
、このノズル口２４はニードル２３の先端部に形成され
た弁部２５によって開閉制御される。

本実施例ではこのノズル口２４は燃焼室４内に配着され
る。また、ニードル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２
１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は通常ニードル２３の弁部
２５によって閉鎖される。弁部２５と反対側のニードル
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、その結果ニ
ードル２３が圧縮ばね２７のばね力に抗してノズル口２
４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の一１３２ａは圧縮空気流
入通路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は圧縮空気流出通路３５を介
してニードル挿入孔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３２ａと他端３
２ｂとの間に位置する。圧縮空気流出通路３５はまっす
ぐに延びている。噴口３７は圧縮空気流出通路３５の軸
線上に配置され、噴口３７からは圧縮空気流出通路３５
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３５はノズル口２４方向に向けてニード
ル挿入孔２２に対して斜めに延びており、ニードル挿入
孔２２に対し２０度から４５度をなして接続部３８でニ
ードル挿入孔２２に斜めに接続される。

第１図において、接続部３８より上方のニードル２３は
ニードル挿入孔２２の内径とほぼ等しい外径とされ、圧
縮空気および燃料が上方へ向かうことを防止している。

一方、接続部３８とノズル口２４との間のニードル２３
にはガイド部３９が形成される。第３図にはガイド部３
９の断面図を示す。第３図を参照すると、ガイド部３９
はニードル挿入孔２２の内周面と接触する複数個の円筒
部３９ａと、各円筒部３９ａ間に形成された複数個の平
坦部３９ｂとにより構成される。これら平坦部３９ｂと
ニードル挿入孔２２間には全長に亘ってほぼ−様な断面
形状を有する絞り通路４０が形成される。

再び第１図および第２図を参照すると、ニードル挿入孔
２２、ノズル室３２および圧縮空気流出通路３５は圧縮
空気流入通路３３を介して圧縮空気源３４に連通してい
る。従ってこれらニードル挿入孔２２、ノズル室３２お
よび圧縮空気流出通路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から圧縮空気流出通路３
５の軸線に沿って燃料が噴射される。噴射燃料は、ニー
ドル２３およびニードル挿入孔２２内壁面に衝突してエ
マルジョン化する。絞り通路４０の断面積は比較的小さ
いために大部分の噴射燃料は絞り通路４０の壁面および
絞り通路４０上流のニードル挿入孔２２内壁面に付着す
る。このときニードル２３先端のノズル口２４部分に溜
まる燃料は（￥ａ量となる。次いでソレノイド３０が付
勢されるとニードル２３がノズル口２４を開弁する。ニ
ードル２３がノズル口２４を開弁するや否やノズル口２
４部分に溜まっていた微量の燃料が、ノズル口２４から
燃焼室４内に押し出されるかたちで噴出する。またニー
ドル２３がノズル口２４を開弁すると、絞り通路４０に
付着した燃料は圧縮空気の圧力によってノズル口２４に
向かって押し出される。燃料が押し出されると即座に絞
り通路４０に空気通路が形成され、押し出された燃料は
圧縮空気流によって微粒化され、ノズル口２４に向かう
。

ノズル室３２、圧縮空気流出通路３５およびニードル挿
入孔２２を流れる圧縮空気は、ニードル挿入孔２２およ
び絞り通路４０壁面に付着した燃料を微粒化しかつこの
燃料と混合しながらノズル口２４に向けて燃料を運び去
り、ノズル口２４から噴出する。従って、ニードル２３
の開弁直後には、ノズル口２４に溜まった微量の液状燃
料が圧縮空気によってノズル口２４から押し出されるこ
とになるが、その後すぐに、微粒化されかつ空気と良く
混合した燃料噴霞がノズル口２４から噴出せしめられる
。すなわち、ニードル２３がノズル口２４を開弁して燃
料および空気を噴射する噴射開始初期から、微粒化され
かつ空気と良く混合した燃料をノズル口２４から噴出す
ることができ良好な混合気を形成することができる。ニ
ードル２３が開弁すると噴射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が消勢されてニードル
２３がノズル口２４を閉弁する。

従ってニードル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。ニードル
２３が閉弁する直前に燃料が依然としてノズル口２４か
ら噴出しているとニードル２３閉弁時にノズル口２４の
開口面積が小さくなって圧縮空気の流速が低下したとき
に燃料が微粒化されず、液状燃料がノズル口２４周りに
付着する。このように液状燃料がノズル口２４周りに付
着するとノズル口２４周りにカーボンが堆積し、燃料噴
射作用を阻害することになる。しかしながら本実施例で
はニードル２３が閉弁する直前には圧縮空気のみしか噴
出しないのでノズル口２４０周りに液状燃料が付着する
ことがなく、従ってノズル口２４周りにカーボンが堆積
する危険性はない。

第５図はエアブラスト弁２０を２サイクル機関に適用し
た場合を示しており、エアブラスト弁２０からの燃料噴
射は給気弁５が閉弁する少し手前から開始される。機関
低負荷運転時には燃焼室４内に流入する新気Ａの流速が
遅いために噴射燃料は点火栓９の周りに集り、斯くして
良好な着火が行なわれる。一方、機関高負荷運転時には
新気Ａの流速が速いために強力なループ掃気が行なわれ
、しかも噴射燃料がループ状に流れる新気流Ａによって
燃焼室４の内壁面に沿い運ばれるので燃焼室４内には均
一混合気が形成される。その結果、機関高出力を確保す
ることができる。

第６図には、燃料噴射弁３６からの計量燃料噴対量と、
ノズル口２４から噴出される空気流量との関係を示す。

従来、燃料噴射弁３６によって計量された燃料の大部分
がノズル口２４部分に溜まっている場合には、燃料を空
気圧によってノズル口２４から液状のまま押し出すこと
となり、ノズル口２４からの燃料噴射開始初期の燃料の
微粒化および空気との混合は良好でなかった。また、燃
料を押し出した後でないと、空気がノズル口２４から流
出しないため、第６図に示されるように、燃料噴射量が
増大するにつれて空気流量が減少するという傾向があっ
た。本実施例では、ノズル口２４にほとんど燃料が溜ま
らず、ノズル口２４部分の微量の液状燃料をノズル口２
４から押し出した後には、空気流路が燃料によって塞が
れず、空気が燃料を伴なってノズル口２４から流出する
ことができる。従って、第６図に示されるように空気流
量は燃料噴射量によってはほとんど変化せず、−点鎖線
で示すように空気流量の最大流量を従来に比べて低下さ
せることができる。

第７図には第２の実施例を示す。第７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、５０は燃料噴射
装置を夫々示す。燃料噴射装置５０のハウジング５１は
シリンダへラド３を貫通して燃焼室４の内壁面まで延び
る筒状部５１ａと、筒状部５１ａの上端部に固着された
ヘッド部５１ｂとにより構成され、ヘッド部５１ｂには
燃料噴射弁５２と空気噴射弁５３とが取付けられる。

ハウジング筒状部５１ａ内にはほぼ直線状に延びる燃料
空気供給孔５４が形成され、この燃料空気供給孔５４の
上端部に燃料噴射弁５２のノズル孔が配置される。燃料
噴射弁５２のノズル孔からは燃料空気供給孔５４の軸線
に沿ってほとんど広がり角を有さない棒状の燃料が噴射
される。また、燃料空気供給孔５４の上端部には空気供
給孔５５が連結され、この空気供給孔５５の端部には空
気噴射弁５３のノズル孔が配置される。空気噴出弁５３
から噴出された加圧空気は空気供給孔５５を介して燃料
空気供給孔５４内に供給される。一方、ハウジング筒状
１５１ａの下端部には燃焼室４内に開口するノズル口５
６が形成され、更にハウジング筒状部５１ａ内にはノズ
ル口５６の開閉制御を行なう自動開閉弁５７が配置され
る。

第８図から第１０図を参照すると自動開閉弁５７はきの
こ弁の形をした弁体５８と、燃料空気供給孔５４内をそ
の軸線方向に延びる弁軸５９と、弁軸５９の頂部に取付
けられたスプリングリテーナ６０と、スプリングリテー
ナ６０を常時上方に向（すて付勢する圧縮ばね６１から
なる。第８図に示されるようにノズル口５６は圧縮ばね
６１のばね力により弁体５８によって通常閉鎖されてい
る。

燃料空気供給孔５４はスプリングリテーナ６０の近傍か
ら燃料噴射弁５２　（第７図）まで延びるほぼ一様断面
の小径部５４ａと、弁軸５９の上端部側りに上方に向か
って形成された大径部５４ｂとを具備し、この大径部５
４ｂ内にスプリングリテーナ６０が配置される。大径部
５４ｂの上端部５４Ｃは上方に向けて次第に断面積が減
少する漏斗状をなしており、この上端部５４Ｃは小径部
５４ａの下端部に連結される。大径部５４ｂ内にはスプ
リングリテーナ６０よりも大きな径を有する案内部材６
２が嵌着される。この案内部材６２は筒状部６３と頭部
６４からなり、頭部６４は上方に向けて断面積が徐々に
減少する円錐状をなす。一方、筒状部６３は大径部５４
ｂの内周面と接触する複数個の円筒部６３ａと、各円筒
部６３２間に形成された複数個の平坦部６３ｂとにより
構成される。これら平坦部６３ｂと大径部５４ｂ間には
全長に亘ってほぼ−様な断面形状を有する絞り通路６５
が形成される。また、案内部材６２の頭部６４と大径部
上端部５４Ｃ間には全体に亘ってほぼ−様な隙間間隔を
有する絞り通路６６が形成される。

第７図は本発明を２サイクル内燃機関に適用した場合を
示しており、第１１図はその場合の給気弁５の開弁時期
、排気弁７の開弁時期、燃料噴射弁５２からの燃料噴射
時期および空気噴射弁５３からの空気噴射時期を示して
いる。第１１図に示されるように空気噴射は例えば給気
弁５が閉弁する少し前に開始され、燃料噴射は空気噴射
が完了した後火の空気噴射が開始されるまでの間の任意
のタイミングで行なわれる。

燃料噴射弁５２から案内部材６２に向けて燃料が噴射さ
れる。絞り通路６５．６６の断面積は比較的小さなため
に大部分の噴射燃料は絞り通路６５．６６の内周壁面お
よび外周壁面上に付着し、ノズル口５６部分にはほとん
ど燃料が溜まらない。次いで空気噴射弁５３から圧縮空
気が噴射されると第８図において鎖線で示すように弁体
５８がノズル口５６を開口する。このとき、絞り通路６
５　、６６の断面積が小さいために空気が絞り通路６５
．６６内を高速度で流れ、このとき付着燃料が噴出空気
により微粒化せしめられて噴出空気により持ち去られる
。

従ってノズル口５６がら空気の噴出が開始されるとただ
ちに微粒化された燃料の噴出が開始される。

この実施例では絞り通路６５．６６内において第１段階
の燃料の微粒化が行なわれ、ノズル口３６から噴出され
る際に第２段階の微粒化が行なわれる。

このように２段階の微粒化が行なわれるために良好な燃
料の微粒化を確保することができる。

なお、このとき第１１図に示されるように排気弁７は既
に閉弁しているので噴射燃料が排気ポート８内に吹き抜
けることはない。

第１２図から第１４図に案内部材６２０頭部６４の形状
の種々の実施例を示す。

第１２図に示す実施例では円錐状をなす頭部６４０頂角
θ１が円錐状をなす大径部上端部５４ｃの頂角θ２より
も大きく形成されている。従ってこの実施例では絞り通
路６６の隙間間隔が下流に向かうに従って次第に狭くな
る。

一方、第１３図に示す実施例では頭部６４が円錐台形に
形成され、第１４図に示す実施例では頭部６４が球状に
形成される。

なお、これまで本発明を直噴式２サイクル内燃機関に適
用した場合を例にとって説明してきたが本発明を４サイ
クル機関に適用しうろことは云うまでもなく、給気ボー
ト或いは吸気ポート内に燃料噴射を行なう場合にも適用
しうろことも云うまでもない。

〔発明の効果〕

圧縮空気通路内に供給された燃料は、はとんどノズル口
に溜まらないので、ノズル口を開弁した初期から、微粒
化が良好でかつ空気との混合が良好な燃料噴霧をノズル
口から噴出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例のエアブラスト弁の要部拡大断面
図、第２図は第１の実施例のエアブラスト弁の一部断面
側面図、第３図は第１図の■−■線に沿ってみた拡大断
面図、第４図はシリンダヘッド内壁面の底面図、第５図
は第１の実施例の２サイクル機関の側面断面図、第６図
は燃料噴射量と空気流量との関係を示す線図、第７図は
第２の実施例の２サイクル機関の側面断面図、第８図は
第７図に示す燃料噴射装置の先端部の拡大側面断面図、
第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線に沿ってみた断面図、第
１０図は案内部材の斜視図、第１１図は給排気弁の開弁
時期等を示す線図、第１２図は更に別の実施例を示す燃
料噴射装置の先端部の拡大側面断面図、第１３図は更に
別の実施例を示す燃料噴射装置の先端部の拡大側面断面
図、第１４図は更に別の実施例を示す燃料噴射装置の先
端部の拡大側面断面図である。 ２０・・・エアブラスト弁、 ２４．５６・・・ノズル口、　３２・・・ノズル室、３
３・・・圧縮空気流入通路、 ３４・・・圧縮空気源、　３５・・・圧縮空気流出通路
、３６．５２・・・燃料噴射弁、３９・・・ガイド部、
４０．６５．６６・・・絞り通路、 ５０・・・燃料噴射装置、５３・・・空気噴射弁、５４
・・・燃料空気供給孔、 ６２・・・案内部材。 第１図 第２図 第３図 ３６・・・燃料噴射弁 第４図 第５図 第６０ 帛８図　　　　　　　第１０図 ６５．６６・・・絞り通路 第１１図 第１２図　　　　　　　　第１３図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧縮空気通路の一端に開閉可能なノズル口を形成し、
   前記圧縮空気通路の途中に設けられた燃料供給口から前
   記圧縮空気通路内に供給された燃料を、前記圧縮空気通
   路内に供給された圧縮空気によって、前記ノズル口から
   噴射せしめるようにした燃料噴射装置において、前記燃
   料供給口と前記ノズル口との間の前記圧縮空気通路内に
   燃料を保持可能な絞り部を設けた内燃機関の燃料噴射装
   置。