JPH02181067A - 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二ドルによっ
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
路の一端にノズル口を形成し、該圧縮空気通路内に圧縮
空気通路よりも小径のニードルを挿入してニードルを電
磁的に制御することによりニードル先端に形成された弁
部により前記ノズル口を開閉制御し、前記圧縮空気通路
の途中に燃料供給口を設け、該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断面拡大部を形成した
内燃機関の燃料噴射装置。

〔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
分は圧縮空気通路の断面拡大部に付着し、ノズル口には
ほとんど燃料が溜まらない。ノズル口が開弁されると、
ノズル口にはほとんど燃料が溜まっていないため液状の
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断面拡大部に付着した燃料
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２図および第３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は給気ポート、７は一対の排気弁
、８は排気ポート、９は点火栓を夫々示す。ンリンダヘ
ッド３の内壁面上には排気弁７側の給気弁５周縁部の弁
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１０が形成される。従って給気弁５が開弁すると
新気が矢印Ｎ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の間に位置するン
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。

第１図はエアブラスト弁２０の一部断面側面図を示し、
第４図は第１図のエアブラスト弁２０の先端部の拡大図
を示す。第１図および第４図を参照すると、エアブラス
ト弁のハウジング２１はノズウジング本体２１ａと、ハ
ウジング本体２１Ｈの先端部に取付けられたノズルハウ
ジング２１ｂとを具備する。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２２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。ノズルハウジング２１ｂのニ
ードル挿入孔２２ａの先端にはノズル口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。

第１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。ノズルハウジング２１ｂ側のハウジング
本体２１ａ端部のニードル挿入孔２２の内径は拡大され
拡径部３８とされる。拡径部３８は上方に向かって小径
となる円錐状部３９を介して拡径部３８上方のニードル
挿入孔２２ｂに接続される（第４図参照）。ニードル２
３の途中には、ニードル挿入孔２２ｂの内径とほぼ同じ
外径を有する大径部２３ａが形成される。この大径部２
３ａはニードル挿入孔２２ｂ内に位置し、ニードル挿入
孔２２ｂを封止している。ノズルハウジング２１ｂ内の
ニードル挿入孔２２ａの内径は、ハウジング本体２１ａ
内のニードル挿入孔２２ｂの内径と等しい。ノズルハウ
ジング２１ｂのノズル口２４と反対側端部には環状突出
部２１ｃが形成され、この環状突出部２１ｃが拡径部３
８内に嵌入されて、ノズルハウジング２１ｂはハウジン
グ本体２１ａに連結されている。

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とハウジング本体２１ａ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２
８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、ハウジング本体２１ａ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
ク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、ハウジング本体２１ａ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３
５を介してニードル２３の大径部２３ａと拡径部３８と
の間のニードル挿入孔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
３２ｂとの間に位置する。第１図および第４図に示され
るように圧縮空気流出通路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２
０度がら４５度をなしてニードル挿入孔２２に斜めに接
続される。

ニードル挿入孔２２、ノズル室３２右よび圧縮空気流出
通路３５は圧縮空気流入通路３３を介して圧縮空気源３
４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３５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
ジョン化し、この噴射燃料の大部分は拡径部３８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微量となる。次いでソレノイド３ｏ
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
２４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、圧縮空気が
圧縮空気流入通路３３からノズル室３２内に流入し、次
いで圧縮空気流出通路３５および拡径部３８を経てノズ
ル口２４に向かう。拡径部３８は断面積が大きいので、
エマルジョン化した燃料はニードル挿入孔２２の軸線方
向に薄く分布している。従って、圧縮空気が流れると即
座に拡径部３８中心部に空気通路が確保され、圧縮空気
は拡径部３８中心部を流れる（第４図参照）。ノズル室
３２、圧縮空気流出通路３５および拡径部３８を流れる
圧縮空気は、ノズル室３２、圧縮空気流出通路３５およ
び拡径部３８内壁面に付着した燃料を微粒化しかつこの
燃料を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
混合した燃料噴霧がノズル口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２
４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２
４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２４の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３図はエアブラスト弁２０を２ザイクル機関に適用し
た場合を示しており、エアプラスト弁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Ｎ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Ｎ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Ｎ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５図には、燃料噴射弁３６からの計量燃料噴射量と、
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５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５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６図および第７図には第２の実施例を示し、この実施
例では第１の実施例において、圧縮空気流出通路３５に
対向するニードル２３に平面部を形成したものである。

第６図および第７図を参照すると、ニードル２３の大径
部２３ａは、ニードル挿入孔２２の拡径部３８下端近く
まで延びる。拡径部３８内に位置するニードル大径部２
３ａの圧縮空気流出通路３５対向面がニードル２３の軸
線と平行な平面によって切り取られ平面部２３ｃが形成
される。この実施例では燃料噴射弁３６の噴口３７　（
第４図参照）から噴射された燃料は、ニードル２３の円
柱側面ではなく平面部２３ｃに衝突するため燃料のエマ
ルジョン化をさらに促進することができる。

第８図から第１１図には第３の実施例を示す。

第８図を参照すると、エアブラスト弁４Ｇのハウジング
４１はハウジング本体４１ａと、ハウジング本体４１ａ
の先端部に取付けられたノズルハウジング４１ｂとを具
備する。

ハウジング４１内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔
４２が形成され、このニードル挿入孔４２内にニードル
挿入孔４２よりも小径のニードル４３が挿入される。ノ
ズルハウジング４１ｂのニードル挿入孔４２ａの先端に
はノズル口４４が形成され、このノズル口４４はニード
ル４３の先端部に形成された弁部４５によって開閉制御
される。

本実施例では第１の実施例と同様に、ノズル口４４は燃
焼室内に配置され、ノズルハウジング４１ｂ側のハウジ
ング本体４１ａ端部のニードル挿入孔４２の内径は拡大
され拡径部６３とされる。拡径部６３は円錐状部６４を
介して拡径部６３上方のニードル挿入孔４２ｂに接続さ
れる。ノズルハウジング４１ｂ内のニードル挿入孔４２
ａの内径は、ハウジング本体４１ａ内のニードル挿入孔
４２ｂの内径と等しい。ノズルハウジング４１ｂのノズ
ル口４４と反対側端部には環状突出部４１Ｃが形成され
、この環状突出部４１Ｃが拡径部６３内に嵌入されて、
ノズルハウジング４１ｂはハウジング本体４１ａに連結
されている。

ニードル４３にはスプリングリテーナ４６が固定され、
このスプリングリテーナ４６とハウジング本体４１ａ間
には圧縮ばね４７が挿入される。この圧縮ばね４７のば
ね力によりノズル口４４は、通常ニードル４３の弁部４
５によって閉鎖される。

弁部４５と反対側のニードル４３の端部には可動コア４
８が圧縮ばね４９のばね力により常時当接せしめられて
おり、ハウジング本体４１ａ内には可動コア４８を吸引
するためのソレノイド５０とステーク５１が配置される
。ソレノイド５０が付勢されると可動コア４８がステー
ク５１に向けて移動し、その結果ニードル４３が圧縮ば
ね４７のばね力に抗してノズル口４４の方向に移動する
のでノズル口４４が開口せしめられる。ノズルハウジン
グ４１ｂと反対側のハウジング本体４１ａには圧縮空気
導入路５２がニードル挿入孔４２との軸線Ａと同一軸線
上に形成される。圧縮空気導入路５２の途中にはストレ
ーナ５３が設けられ、圧縮空気導入路５２は圧縮空気源
°３４に連通せしめられる。

可動コア４８の拡断断面図を第９図に示す。第９図を参
照すると、可動コア４８の外周面上には中心角９０度毎
に、可動コア４８と同心の円筒面状の凸部４８ａが突出
形成される。従ってハウジング本体４１ａ内周面と可動
コア４８外周面との間には軸線Ａ方向に延びる空気流路
５４が形成される（第８図および第９図参照）。

第１０図を参照すると、ステータ５１には軸線へに沿っ
て、ニードル４３より大径の慣通孔５１ａが穿設され、
ニードル４３と慣通孔５１ａとの間には空気流路５５が
形成される。ステータ５１下方のハウジング本体４１ａ
内には、圧縮ばね４７を収容するばね室５７が形成され
、空気流路５５はこのばね室５７に連通される。ステー
タ５１上方部５１ｂの外径は小径となり、この上方部５
１ｂの外周側面には空気流路５６が形成される。ステー
ク上方部５１ｂには直径方向に連通孔５１Ｃが穿設され
、空気流路５５と５６とを連通している。このため、圧
縮空気導入路５２は、空気流路５４，５６、連通孔５１
ｃおよび空気流路５５を介してばね室５７に連通される
（第８図および第１０図参照）。従って、これら空気流
路５４，５５．５６および連通孔５１Ｃおよびばね室５
７は圧縮空気で満たされている。

第８図を参照すると、ニードル４３はほぼ中央に軸線六
方向に延びる大径部４３ａを有し、この大径部４３ａは
、ばね室５７下方のニードル挿入孔４２ｂ内に摺動可能
に嵌合されている。従って、ばね室５７内に達した圧縮
空気はニードル大径部４３ａとニードル挿入孔４２ｂと
の隙間からは、はとんど流出しない。

一方、ハウジング本体４１ａ内には、軸線Ａと平行な軸
線Ｂを有する円筒状ノズル室５８が形成される。ノズル
室５８の下端５８ａは圧縮空気流出通路５９を介して、
ニードル大径部４３ａと拡径部６１との間のニードル挿
入孔４２内に連通せしめられる。圧縮空気流出通路５９
はノズル口４４方向に向けてニードル挿入孔４２に対し
て斜めに延びている。圧縮空気流出通路５９は軸線Ｂと
、例えば約１３０度をなしてノズル室５８に斜めに接続
される。６０は圧縮空気流出通路５９の一端を封止する
ための盲栓である。ノズル室５８の側面５８ｂは圧縮空
気流入通路６１を介してばね室５７に連通される。圧縮
空気流入通路６１はノズル室側面５８ｂから軸線Ｂに垂
直方向にまっすぐに延びた後、上方に向かって曲折し、
ばね室５７に斜めに接続される。ノズル室５８内には燃
料噴射弁６２の噴口６３が配置され、更にこの噴口６３
はノズル室５８内の下端５８ａと側面５８ｂとの間に位
置する。燃料噴射弁６２は軸線Ｂと同軸上に配置される
。噴口６３も軸線Ｂ上に配置され、噴口６３からは軸線
Ｂに沿って広がり角の小さな燃料が噴射される。従って
燃料噴射弁６２から噴射された燃料はノズル室下端５８
ａおよび圧縮空気流出通路５９内壁面に勢いよく衝突し
、これによって噴射燃料のエマルジョン化が急速におこ
なわれる。

第１１図にはハウジング４１の上方の組付部品およびニ
ードル４３等を取りはずしたハウジング本体４１．Ｈの
平面図を示す。第１１図を参照すると、圧縮空気流出通
路５９は軸線Ａと軸線Ｂとを結ぶ軸線Ｃに沿って形成さ
れる。一方、圧縮空気流入通路６１は軸線りに沿って形
成される。この軸線りは、軸線Ａを通りかつノズル室５
８外周側面の接線である。これにより、圧縮空気流入通
路６１のノズル室５８への開口面積を大きくとることが
できる。

再び第８図を参照すると、ニードル挿入孔４２、圧縮空
気流出通路５９、ノズル室５８および圧縮空気流入通路
６１は、ばね室５７をおよび圧縮空気導入路５２を介し
て圧縮空気源３４に連通されている。従って、これらニ
ードル挿入孔４２、圧縮空気流出通路５９、ノズル室５
８および圧縮空気流入通路６１は圧縮空気で満たされて
いる。この圧縮空気中に噴口６３から軸線Ｂに沿って燃
料が噴射される。この噴射燃料はノズル室下端５８ａお
よび圧縮空気流出通路５９内壁面に衝突し、急速にエマ
ルジョン化が行なわれる。この噴射燃料の大部分は圧縮
空気流出通路５９および拡径部６３内壁面に付着し、ノ
ズル口４４部分に溜まる燃料をより微量とすることがで
きる。次いでソレノイド５０が付勢され、以下第１の実
施例と同様に動作する。

本実施例においても第１の実施例と同様の効果を奏する
ことができ、ノズル口４４の開弁初期から、微粒化され
かつ空気と良く混合した燃料をノズル口４４から噴出す
ることができる。

〔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一部断面側面
図、第２図はシリンダヘッド内壁面の底面図、第３図は
２−１１イクル機関の側面断面図、第４図は第１図の要
部拡大図、第５図は燃料噴射量と空気流量との関係を示
す線図、第６図は第２の実施例の拡径部の拡大断面図、
第７図は第６図の■−■線による断面図、第８図は第３
の実施例のエアブラスト弁の一部断面側面図、第９図は
第８図のｌＸ７１Ｘ線による拡大断面図、第１０図は第
８図のステータ近傍の拡大図、第１１図はハウジングの
上方部を取り去ったハウジングの平面図である。 ２０．４０・・・エアブラスト弁、 ２２．４２・・・ニードル挿入孔、 ２３．４３・・・ニードル、　　２４．４４・・・ノズ
ル口、３０．５０・・・ソレノイド、　３２．５８・・
・ノズル室、３３．６１・・・圧縮空気流入通路、 ３４・・圧縮空気源、 ３５．５９・・・圧縮空気流出通路、 ３６．６２・・・燃料噴射弁、　３８．６３・・・拡径
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮空気通路の一端にノズル口を形成し、該圧縮空気通
   路内に圧縮空気通路よりも小径のニードルを挿入してニ
   ードルを電磁的に制御することによりニードル先端に形
   成された弁部により前記ノズル口を開閉制御し、前記圧
   縮空気通路の途中に燃ｖ供給口を設け、該燃料供給口と
   前記ノズル口との間の前記圧縮空気通路内に断面拡大部
   を形成した内燃機関の燃料噴射装置。