JPH02119672A - 燃料噴射弁 - 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］ この発明は主に内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射す
る燃料噴射弁に関するもので必る。

［従来技術］ 従来、内燃機関の燃焼室内において点火栓近傍の混合気
を他の部分より濃クシ、いわゆる混合気の成層化を図り
、これにより燃焼を良くして燃費、エンジンの過渡特性
及び排気エミッションを向上させることが知られており
、このような混合気の成層化を１軌ることを目的とし、
直接内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁が
提案されている。（実開昭５８−２３６３号公報）［発
明が解決しようとする課題］ 然しながら上記の燃料噴射弁は内燃機関の燃焼室内での
微粒化が悪く効率のよい燃焼が得られないという欠点が
あった。この発明は内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射し
た時燃料が充分に微粒化され、燃焼効率を高める機能を
有する燃料噴射弁の提供を課題とする。

［課題を解決するための技術的手段］ 上記の課題を解決するためこの発明は燃料調量部と燃料
噴射部とからなり、燃料調量部は所定圧の燃料を調量し
て間欠的に噴射する第１の制御弁を有し、燃料噴射部は
第１の制御弁から噴射された燃料を吸入して間欠的に噴
射する第２の制御弁を有する燃料噴射弁において、前記
第２の制御弁は筒状のシート部材と、このシート部材内
で前後方向に摺動可能の弁子と、弁子を後方に付勢する
弾性部材とからなり、シート部材の先端と弁子の先端と
により空気弁が形成され、弁子の中間部には弁子とシー
ト部材とにより燃料弁が形成され、燃料弁の閉弁状態に
おいてシート部材の先端と弁子の先端との間に所定量の
クリアランスが設定され、燃料弁と空気弁との間におい
てシート部材と弁子とにより空間が形成され、シート部
材には前記空間に連通ずる空気流入口を設けた構成を有
している。

［作用］ 第１の制御弁から第２の制御弁内に入った燃料は第２の
制御弁の燃料弁の開弁により燃料弁と空気弁間の空間に
噴出する。この噴出燃料は空気流入口から前記空間に流
入した空気と混合されて微粒化し、更に空気弁から噴射
されるので微粒化は促進される。特に第２制御弁の開弁
初期においては空気弁に設けたクリアランスにより微粒
化作用が大きい。この状態で内燃機関の燃焼室内に供給
されるので燃焼効果を高めることになる。

［実施例］ 以下実施例を示す図面によりこの発明を説明する。まず
第１実施例の燃料噴射弁を第２図により説明すると、燃
料噴射弁１００は内燃機関（以後エンジンとも言う）の
シリンダヘッド１４及びシリンダブロック１１に穿設さ
れた鉛直方向の支持孔１７に嵌合支持されている。シリ
ンダブロック１１に形成されたシリンダボア１２にはピ
ストン１３が摺動自在に挿入され、シリンダブロック１
１上に載置されたシリンダヘッド１４と、シリンダボア
１２と、ピストン１３の頂面１５とにより燃焼室１６が
形成される。点火栓２１はシリンダヘッド１４に穿設さ
れた孔２２に嵌合され、その電極２３は燃焼室１６内に
突出する。燃料噴射弁１００に形成された噴口１０１は
シリンダブロック１１に形成された孔１８を介して燃焼
室１６内に連通する。

燃料噴射弁１００にはタンク３１内の燃料が供給される
。ポンプ３２はモータ３３により駆動されて回転し、タ
ンク３１内の燃料をフィルタ３４及び供給ライン３６を
介して燃料噴射弁１００に圧送する。燃料噴射弁１００
に供給された燃料の圧力は調圧弁３５により一定値に調
圧され、余剰燃料は還流ライン３７を介してタンク３１
に戻される。

燃料噴射弁１００は燃料調量部１１０と燃料噴射部１５
０とからなり、これらは相互に連結される。燃料調量部
１１０は通常の燃料噴射弁と同様な構造を有する。即ち
、ノズルボデー１１１の下端部には絞り孔１１２が穿設
され、ノズルボデー１１１の内部には絞り孔１１２を開
閉するニードル弁１１３が昇降自在に収容される。ノズ
ルボデー１１１の上方には環状板１１４か設けられ、ノ
ズルボデー１１１は環状板１１４とともにケーシング１
１５の下端開口部１１６内に嵌着される。

一方供給ライン３６に連結される入口部材１２１はケー
シング１１５の上端開口部１１７内に嵌着される。この
入口部材１２１の軸心部に固定された管部材１２２には
燃料通路１２３か形成され、又入口部材１２１の供給ラ
イン３６との連結部にはフィルタ１２４が設けられる。

燃料通路１２３と絞り孔１１２はケーシング１１５及び
ノズルボデー１１１の内部に形成された通路により連結
され、フィルタ１２４及び燃料通路１２３を通過して燃
料調量部１１０内に流入する燃料はニードル弁１１３が
開弁じた時絞り孔１１２から吐出されて燃料噴射部１５
０へ供給される。

ニードル弁１１３の頭部には磁性材料よりなる環状部材
１２５が嵌着され、環状部材１２５と管部材１２２との
間にはばね１２６が設けられる。

ばね１２６は環状部材１２５を介してニードル弁１１３
を常に下方に付勢し、これにより二一ドル弁１１３は非
作動時ノズルボデー１１１の下部に形成されたシー１へ
部１２７に着座し、絞り孔１１２を閉塞する。ニードル
弁１１３はソレノイドコイル１３１に通電することによ
り開弁する。即ち環状部材１２５は磁性材料から形成さ
れているのでソレノイドコイル１３１への通電により上
方にに吸引され、これによりニードル弁１１３はシート
部１２７から離座して絞り孔１１２を解放する。

ソレノイドコイル１３１への通電を遮断すると、ニード
ル弁１１３はばね１２６の弾力により下降し、絞り孔１
１２を閉塞する。ソレノイドコイル１３１への通電制御
は電子制御部（ＥＣＵ）１３２により行なわれ、ＥＣＵ
１３２はエンジンの運転状態に応じて電圧パルス信号を
ソレノイドコイル１３１に供給する。従って例えばエン
ジンの高負荷運転の場合は燃料の噴射量を多くするため
低負荷状態の場合に比較し、長いパルス幅の信号がソレ
ノイドコイル１３１に供給され、ニードル弁１１３の開
弁時間が長くなる。

燃料噴射部１５０のホルダ１５１は燃料調量部１１０の
ノズルボデー１１１に油密に嵌着する。

ホルダ１５１には燃料調量部１１０の絞り孔１１２に連
通する燃料通路１５２が形成される。燃料通路１５２は
ホルダ１５１の軸心部に沿って直線状に延び、燃料通路
１５２の下端部には燃料通路１５２に対して垂直方向に
延び、ホルダ１５１の側面に開口する噴口１０１が形成
される。噴口１０１内にはこれを開閉するため外開式の
自動弁である制御弁１６１が配設される。

空気供給機構の筒状ボデー２０１はホルダ１５１に外嵌
され、これによりボデー２０１とホルダ１５１との間に
断面環状の通路２０２が形成される。筒状ボデー２０１
及びホルダ１５１の下端部にはキャップ２０３が嵌合さ
れ、キャップ２０３の側壁とホルダ１５１との間には空
気室２０４が形成される。キャップ２０３は噴口１０１
に対抗する部位に開口２０５を有し、この開口２０５は
シリンダブロック１１に形成された孔１８を介して燃焼
室１６に連通する。空気室２０４は孔２０６を介して通
路２０２に連通する。筒状ボデー２Ｏ１の上部にはパイ
プ２１０が連結される。パイプ２１０はボデー２０１か
ら斜め上方に延び加圧空気源２１１に連結される。

従って加圧空気源２１１から圧送されてきた空気はパイ
プ２１０を通って通路２０２に流入し、孔２０６から空
気室２０４へ流入する。空気室２０４の空気は開口２０
５、孔１８を介して燃焼室１６内に噴射される。

次に第１図により前記の制御弁１６１を説明する。制御
弁１６１は７ランジ３０１によりキャップ２０３に嵌着
され、環状のシート部材１６２とこのシート部材１６２
の中央に穿設された孔１６３に設けた環状の弁座１６３
ａを開閉する弁子１６４とを有する。弁子１６４は前進
するとその当接部１６４ａが弁座１６３ａから離れて開
弁じ、燃料の通過を許す。又後退すると当接部１６４ａ
が弁座１６３ａに着座して閉弁し、燃料を遮断する。弁
座１６３ａと当接部１６４ａとにより燃料弁が形成され
る。弁子１６４の背面にはピン１６５が固定され、ピン
１６５の先端にはりテーナ１６６が設けられている。リ
テーナ１６６とシート部材１６２との間にばね１６７が
設けられ、これにより弁子１６４はその当接部１６４ａ
が弁座１６３ａに着座する方向に付勢されている。

制御弁１６１は燃料通路１５２の燃料圧力がばね１６７
の弾力即ち開弁圧力以上になつと時、ばね１６７の弾力
に抗して開弁じ、燃料圧力が開弁圧力より小さくなった
時、ばね１６７の弾力により閉弁する。

フランジ３０１の前側ではシート部材１６２に空気流入
口３０５が形成され、又弁子１６４とシート部材１６２
との間には環状の袋孔３０６が形成されている。弁子１
６４の前端は半径方向に外方に突出するリング状の空気
弁３０８として形成されており、シート部材１６２の前
端部３０３より前方に位置している。空気弁３０８の俊
側の外周縁とシート部材１６２の前端部３０３の内周縁
３０９との間には弁子１６４の移動によりクリアランス
が増減する絞り３０７が形成されている。

絞り３０７はここを通る空気量を規制する。前記クリア
ランスは５０μｍ〜１５０μ旨程度が望ましい。

制御弁１６１の開弁時は絞り３０７のクリアランスがリ
フトＨ分（１００〜４００μｍ）大きくなり、絞り３０
７を通過する空気量が増加する。

即ち弁座１６３ａから噴射された燃料が絞り３０７を通
過する時袋孔３０６から絞り３０７を経て流出する空気
の流れにより微粒化される。制御弁１６１はこのように
空気量も制御するので燃料の微粒化は少量の空気量で有
効に行なわれる。

なお、加圧空気源の代りにパイプ２１０を大気に連通し
てもよい。

又上記実施例は燃料噴射弁１００をレシプロエンジンに
設けた例であるが、ロータリエンジンのサイドハウジン
グに設け、サイドハウジングにロータにより開閉される
孔を形成し、この孔から燃料噴射を行なうようにしても
よい。更に燃料噴射弁１００をエンジンの吸気マニホル
ドに設けてもよい。

第３図は制御弁の削剥を示す。第３図の制御弁４６１で
はシート部材４６２の孔４６３に設けた弁座４６３ａに
離、着座する弁子４６４の当接部４６４ａが半径方向に
外方向にフランジ状に突出している。弁座４６３ａと当
接部４６４ａとにより燃料弁が形成される。又前端の空
気弁４０８も制御弁１６１の空気弁３０８と同様に半径
方向に外方向に突出している。フランジ４０１の前側に
はリング状の空気室４１０が形成され、空気室４１０の
前壁４１０ａと空気弁４０８とにより絞り４０７が形成
されている。そして燃料弁の閉弁状態においても絞り４
０７は５０〜１５０μｍのクリアランスを有している。

又空気室４１０の外周壁４１０ｂには空気流入口４０５
が設けられている。

この制御弁４６１において空気弁４０８の直径をｄ、当
接部４６４ａの直径をＤとし、又空気圧力をＰａ、ばね
４００のセット荷重をＦ５、燃料噴射弁１００の上流圧
力をＰｆ、調量用の流量係数をＣ１調旧面積をＡとする
と 空気圧力Ｐａによる弁子４６４に作用する荷重Ｆａは Ｆ　＝π（Ｄ２−ｄ２）Ｐ　　／４ ａ 外開き弁部の圧力Ｐｆ　’は Ｆ　−π（Ｄ２−６２）Ｐ　　／４ ａ Ｐｆ　　＝ πＤ２／４ となり、空気加圧時の燃料噴射量ＱＡはとなる。ｑは重
力加速度、γは燃料の比重量でおる。従ってＰａ＝Ｏの
時は である。即ち空気圧による燃料噴射量の変化△Ｑは となる。過去の経験から燃料噴ｆＪＪｆｔ、Ｑの変化を
±５％以下に規制すれば充分制御可能であるのでとなる
ようり、ｄ、Ｆｓ、Ｐａを設定する。

［効果］ この発明は上記の構成を有するので次の優れた効果を有
する。

（イ）第２制御弁は燃料とともに空気も噴射するので少
量の空気で優れた燃料の微粒化か可能となり、エンジン
の燃焼効率を高める。

（ロ）特に第２制御弁の閉弁状態において空気弁にクリ
アランスを設けて開弁初期での補助空気の供給量を多く
したので噴射初期の微粒化が促進され、排気エミッショ
ンが改善される。

（ハ）第２制御弁の構造は簡単であり、製作も容易であ
る。又燃料噴射弁への組み付けが容易である。

（ニ）微粒化による燃料噴射量の変動は僅かであリ、エ
ンジンの出力はほとんど影響を受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の正断面図を示す。 第２図は第１実施例を組み込んだ燃料噴射弁をボす。 第３図は第２実施例の正断面図を示す。 １６・・・燃焼室 １００・・・燃料噴射弁 １６１．４６１・・・制御弁（第２の制御弁）１６２．
４６２・・・シート部材 ３０５．４０５・・・空気流入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料調量部と燃料噴射部とからなり、燃料調量部は所定
   圧の燃料を調量して間欠的に噴射する第１の制御弁を有
   し、燃料噴射部は第１の制御弁から噴射された燃料を吸
   入して間欠的に噴射する第２の制御弁を有する燃料噴射
   弁であつて、前記第２の制御弁は筒状のシート部材と、
   このシート部材内で前後方向に摺動可能の弁子と、弁子
   を後方に付勢する弾性部材とからなり、シート部材の先
   端と弁子の先端とにより空気弁が形成され、弁子の中間
   部には弁子とシート部材とにより燃料弁が形成され、燃
   料弁の閉弁状態においてシート部材の先端と弁子の先端
   との間に所定量のクリアランスが設定され、燃料弁と空
   気弁との間においてシート部材と弁子とにより空間が形
   成され、シート部材には前記空間に連通する空気流入口
   が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。