JPH02185664A - 二流体噴射装置 - 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１ この発明は、ノズル内部において気体と液体とを噴霧状
にし、その噴霧状の二流体をノズルの１つの噴射口から
噴射させるようにした二流体噴射装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 最近、空気と燃料とを内部において噴霧状となし、この
噴霧状となった空気および燃料を噴射するようにした燃
料噴射ノズルがガソリンエンノンにおいて用いられるよ
うになって島な（実開昭６３−１３６２５９号公報参照
）。

第５図は、この種の燃料噴射ノズルの原理を示すもので
ある。この燃料噴射ノズルにおいては、空気の通路と燃
料の通路とが交叉しており、その交叉部において空気と
燃料とが噴霧状になる。この噴霧状となった空気および
燃料をノズルの噴射口（図示せず）から噴射するもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の燃料噴射ノズルにおいては、燃料の噴射量を
制御するのが困難であり、また噴射量を正確に制御しよ
うとすると設備費が高騰するという問題があった。

すなわち、燃料噴射ノズルにおいては、噴射口の開弁時
間によって燃料の噴射量を調節している。

したがって、燃料の噴射量を正確に制御するには、単位
時間当たりの燃料噴射量を常に一定にする必要がある。

そのためには、空気の圧力、燃料の圧力およびそれらが
噴射される空間の圧力、例えばシリング内の圧力（以下
、背圧という。）を常時−定に維持しなければならず、
いずれかが狂うと燃料噴射量に差異が生じてしまう、し
たがって、３つの圧力要因を同時に一定に維持しなけれ
ばならず、このため燃料噴射量を制御するのが困難であ
った。逆に、燃料噴射量を正確に制御しようとすると、
空気の圧力、燃料の圧力および背圧を一定に維持するた
めの装置が必要にり、設＋Ｒ費が高騰するという問題が
あった。

この発明は、上記問題を解決するためになされたもので
、設備費が高騰することなく、燃料等の液体の噴射量を
容易にかつ正確に制御することができる二流体噴射装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段１ この発明は、上記の目的を達成するために、従来の二流
体噴射ノズルに、気体と液体との圧力差を一定に維持す
る差圧維持手段を設けたものである。

この出願の発明者は、上記問題点を解決するために燃料
噴射ノズルについて鋭意研究したところ、空気と燃料と
の差圧をある特定値において一定にすれば、空気の圧力
および燃料の圧力が変動したとしても、単位時間当たり
の燃料の噴射量が一定になるという知見を得たのである
。

この点を第４図に基づいて説明すると、第４図は空気と
燃料との差圧、ΔＰを一定にした場合における空気の圧
力と燃料噴射量との関係を示すグラフである。第４図に
おいて、差圧ΔＰ＝Ｐ、である場合には、燃料噴射量が
空気の圧力上昇とともに増大している。つまり、空気の
圧力が変動すると、それに伴って燃料噴射量が変動して
いる。したがって、この場合には空気の圧力と燃料の圧
力とをそれぞれ一定値になるように制御する必要がある
。このような点は、ΔＰがＰ２〜Ｐ、の場合、およびＰ
ｇ−Ｐｉの場合も同様である。

しかるに、八ＰがＰｇ、Ｐｔの場合には、空気の圧力が
変動したとしても、燃料噴射量が一定である。よって、
この場合には、空気と燃料との圧力を個々に制御する必
要がなく、それらの差圧だけを制御すれば事足りる。っ
＊す、制御すべき要因を１つ減らすことができる。した
がって、燃料噴射量を容易にかつ正確に制御することが
できる。

しかも、差圧をＰ。Ｐｉのような特定値にすると、背圧
が変動しても、単位時間当たりの燃料噴射量が一定にな
ることも確認された。したがって、背圧を正確に調整す
る必要がなく、噴射量制御をより一層容易に行うことが
できる。

以上の点は、空気と燃料のみならず、他の気体と液体と
においても同様であることが実験によって確認されてい
る。

上記構成において、燃料噴射量が一定になる差圧は、気
体、液体および噴射ノズルに固有のものであり、実験に
よって求められる。また通常、燃料の圧力は空気の圧力
よりも高く設定される。なお、空気の圧力が背圧よりも
高く設定されるのは勿論である。

［作用１ 気体と液体との差圧が差圧維持手段によって設定された
一定圧に維持される。したがって、単位時間当たりの液
体の噴射量が一定になる。この場合、圧力を制御する必
要があるのは、差圧だけであり、気体の圧力、液体の圧
力および背圧を一定に維持する必要がない、したがって
、単位時間当たりの液体の噴射量を容易にかつ正確に制
御することができる。しかも、差圧を一定にするための
差圧維持手段を設置すればよく、気体の圧力、液体の圧
力および背圧を一定に維持するための装置を必要としな
い。したがって、設備費を低減することができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について第１図ないし第３図
を参照して説明する。

第１図はこの発明に係るガソリンエンジン用燃料噴射装
置の概略構成を示すものであり、この燃料噴射装置にお
いては、燃料噴射ノズル１に対し、燃料供給系２から燃
料が圧送され、空気供給系３がら空気が圧送されるよう
になっている。

燃料噴射ノズル１は、例えば前記した実開昭６３−１３
６２５９号公報に記載のもの等、周知のものが用いられ
る。簡単に説明すると、第３図に示すように、筒状をな
すノズル本体１１の下端部には、内弁座１２と外弁塵１
３とがそれぞれ形成されており、内弁座１２には筒状を
なす弁体１４が着座し、外弁塵１３にはポペット弁１５
が着座している。弁体１４の外周面とノズル本体１１の
内周面との間に燃料通路１６が形成され、ポペット弁１
５の外周面と弁体１４の内周面との間に空気通路１７が
形成されている。そして、弁体１４を内弁座１２からす
７トさせると、弁体１４と内弁座１２との間が燃料通路
１６の一部となり、これが空気通路１７と交叉すること
になる。この状態において、ポペット弁１５を外弁塵１
３から９７トさせると、燃料通路１６と空気通路１７ど
の交叉部において空気と燃料とが噴霧状になり、噴射口
１８から噴射される。

なお、弁体１４とポペット弁１５の開弁時期およびその
時間について１よ、マイクロコンピュータを備えたコン
トロールユニット（図示せず）によりて制御されている
。また、ポペット弁１５が開弁してから、弁体１４を開
弁させることもある。

また、燃料供給系２においては、モーフ２１によって燃
料ポンプ２２が回転駆動され、燃料タンク２３内の燃料
が燃料ポンプ２２から吐出される。

燃料ポンプ２２から吐出された燃料は燃料ダンパ２４に
圧送される。燃料ダンパ２４は、燃料ポンプ２２から吐
出される燃料の脈動を軽減ないしは防止するためのもの
であり、オリフィス、アキュムレータその他脈動を防止
し得るものが用いられる。燃料グンパ２４によってほぼ
一定圧力になされた燃料は、フィルタ２５を介して圧力
調整器（差圧維持手段）２６に圧送される。この圧力調
整器２６は、燃料と空気供給系３から燃料噴射ノズル１
に圧送される空気との差圧を一定にするためのものであ
り、後述する構成を備えている。圧力調整器２６によっ
て空気との差圧が一定にされた燃料は、燃料噴射ノズル
１の燃料通路１６に送られる。

また、空気供給系３においては、ポンプ３１が電磁クラ
ッチ３２を介してモータ３３によって回転駆動されるよ
うになっている。ポンプ３１から吐出された空気は、ア
キエムレータ３４に流入する。このアキエムレータ３４
には、その内部の圧力を検出する圧力センサ３６が設け
られており、アキュムレータ・３４内の圧力が予め設定
された上限圧力よりも高くなるとコントロールユニット
によって電磁クラッチ３２が切断される。逆に、７キユ
ムレータ３４内の圧力が下限圧力よりも低くなると、電
磁クラッチ３２が接続されるようになっている。これに
よって、空気の圧力が一定の範囲内に抑えられている＠
７キユムレータ３４は、切換弁３５の流入ボート３５１
に接続されている。

この切換弁３５は、２つの吐出ボー）３５２，３５３を
備えている。一方の吐出ボート３５２は、燃料噴射／ズ
ル１の空気通路１７に接続されており、他方の吐出ボー
ト３５３は、吸気マニホールド（図示せず）に接続され
ている。これら２つの吐出ボー）３５２，３５３のうち
のいずれか一方が流入ボート３５１と接続され、他方が
遮断されるようになっている。

また、切換弁３５の吐出ボート３５２の下流側の空気圧
がパイロット圧として上記圧力調整器２６に導入されて
おり、これによって燃料と空気との差圧が一定に維持さ
れている。

すなわち、圧力調整器２６は容器２６１を備えており、
容器２６１の内部は、ダイヤフラム２６２によって上側
の燃料室２６３と下側のパイロット圧導入室２６４とに
２分されている。燃料室２６３の一側部には、燃料ポン
プ２２側に接続された流入口２６５が形成され、他側部
には燃料噴射ノズル１に接続された流出口２６６が形成
されている。さらに、容器２６１の土壁部には、燃料タ
ンク２３に接続されるとともに、下ｊｌｒｆＩｉ口部が
ダイヤフラム２６２の中央部に設けられた弁体２６７か
ら若干離間して位置する戻り管２６８が設けられている
。したがって、燃料室２６３内に流入した燃料の一部は
燃料タンク２３へ戻ることになる。−万、パイロット圧
導入室２６４には、切換弁３５の吐出ボート３５２に接
続されたパイロット圧導入口２６９が形成されている。

なお、符号２７０は弁体を支持するための弱いばねであ
る。

このように構成された圧力調整器２６においては、パイ
ロット圧導入室２５４内に導入される空気の圧力が上昇
すると、ダイヤフラム２５２が燃料の圧力に抗して燃料
室２５３側へ向かって膨出し、弁体２５７と戻し管２５
８との間隔を狭める。

したがって、燃料室２５３内から燃料タンク２３に戻さ
れる燃料の戻し量が減少する。よって、燃料噴射ノズル
１に圧送される燃料の圧力が、空気の圧力上昇に伴って
上昇する。一方、パイロ−／）圧導入室２５４内に導入
される空気の圧力が低下すると、燃料室２５３内の燃料
の圧力によってダイヤフラム２５２がパイロット圧導入
室２５４側へ膨出させられる。この結果、弁体２５７と
戻し管２５８との間隔が広がり、燃料室２５３から燃料
タンク２３へ戻る燃料の戻り量が多くなる。よって、燃
料噴射ノズル１へ圧送される燃料の圧力が空気の圧力低
下に伴って低下する。したがって、空気と燃料との差圧
が一定に維持される。勿論、この差圧は、噴射口１８か
ら噴射される単位時間当たりの燃料噴射量が空気の圧力
に拘わらず一定になるように設定されている。

上記構成の燃料噴射装置において、切換弁３５の流入ボ
ート３５１と吐出ポート３５２とを連通させた状態で、
燃料噴射７Ｘル１の弁体１４およびポペット弁１５をリ
フトさせると、噴霧状となった燃料および空気が噴射口
１８から〃ンリンエンジンのシリンダ（いずれも図示せ
ず）に噴射される。

この場合、空気と燃料との差圧が圧力調整器２６によっ
て特定の一定値に維持されるから、噴射口１８から噴射
される単位時間当たりの燃料噴射量は一定である。した
がって、弁体１４またはポペット弁１５の開弁時間によ
って燃料噴射量が所望の量に調節される。また、単位時
間当たりの噴射量を一定にするには、空気の圧力と燃料
の圧力とを個々に制御する必要がなく、差圧だけを制御
すれば事足りる。したがって、燃料噴射量制御を容易に
行うことができる。

しかも、空気と燃料との差圧を一定にすると、背圧が若
干変動しても単位時間当たりの燃料噴射量が変わらない
から、燃料噴射時期をシリンダ内の圧力が一定になるエ
ンノンの特定の回転位相に合わせる必要がな（、噴射時
期を回転位相の広い範囲に渡って選択することができる
。したがって、エンジン設計上の自由度を広げることが
できる。

なお、上記の実施例においては、空気圧をパイロット圧
とする圧力調整器２６によって空気と燃料との差圧を一
定に維持しているが、差圧を一定にし得るものであれば
差圧維持手段として他のものを用いてもよいことは勿論
である。また、燃料噴射７ズル１も上記構造のものに限
定されることはない。

さらに、この発明は燃料噴射装置のみならず、上記の燃
料噴射ノズル１と同様な構造のノズルを有する塗装装置
にも適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の二流体噴射装置によれ
ば、従来の二流体噴射ノズルに、気体と前記液体との圧
力差を一定に維持する差圧維持手段を設けたものである
から、気体と液体との差圧を特定の一定値に維持するこ
とができ、気体の圧力および液体の圧力を個々に一定に
維持することなく、単位時間当たりの継体の噴射量をす
ることがでべろ、したがって液体噴射量を容易にがつ正
確に制御することができる。しかも、背圧が若干変動し
たとしても、液体の噴射量が変わらないから、背圧を正
確に一定圧力に維持する必要がな（、したがって液体噴
射量をより一層容易にかつ正確に制御することができる
。さらに、気体の圧力、液体の圧力および背圧をそれぞ
れ一定に維持するための装置が不要であり、気体と液体
との差圧を一定に維持する差圧維持手段を設置すれば事
足りる。したがって、設備費を低減することができる等
の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はその概略構成図、第２図は圧力調整器を示す
縦断面図、第３図は燃料噴射ノズルの要部を示す！Ｉ断
面図、第４図は燃料と空気との差圧を一定にした場合に
おける空気の圧力と単位時間当たりの燃料噴射量との関
係を示すグラフ、第５図は二流体噴射ノズルの原理を示
す図である。 １・・・燃料噴射ノズル（噴射ノズル）、１６・・・燃
料通路（液体の通路）、１７・・・空気通路（気体の通
路）、２６・・・圧力１ｉｉｖｉ器（差圧維持手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノズルの内部に気体の通路とこれに交叉する液体の通路
   とを形成し、両通路の交叉部において噴霧状になった気
   体と液体とをノズルの噴射口から噴射するようにした二
   流体噴射装置において、前記気体と前記液体との圧力差
   を一定に維持する差圧維持手段を設けたことを特徴とす
   る二流体噴射装置。