JPH0354363A - 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〕

特表昭６０−５０１９６３号公報には、圧縮空気通路の
一端にノズル口を形戒すると共に圧縮空気通路の途中に
燃料供給口を形成し、ニードル挿入孔内に摺動変位可能
に挿入されたニードルの先端にノズル口を開閉するため
の弁体を形戒すると共にこのニードルの後端を可動コア
挿入孔内に摺動変位可能に挿入された可動コアに係合せ
しめ、この可動コアは弁体がノズル口を閉弁するように
常時ばね付勢された、いわゆるエアブラスト弁が開示さ
れている。このエアブラスト弁では、ソレノイドに通電
することにより可動コアが可動コア挿入孔内を軸線方向
に変位せしめられ、これによりニードルがニードル挿入
孔内をノズル口を開弁ずる方向に摺動変位せしめられる
。斯くして、燃料供給口から圧縮空気通路内に供給され
た燃料が圧縮空気によってノズルロから噴出せしめられ
ることとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのエアブラスト弁においては、ニードル
および可動コアは圧縮空気で満たされたニードル挿入孔
および可動コア挿入孔内で、ほとんど無潤滑の状態で往
復動が繰り返されるため、これらの摺動部が摩耗したり
、最悪の場合には焼付くおそれがあるという問題があっ
た。

〔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すると共に圧縮空気通路の途
中に燃料供給口を形戒し、ニ一ドル挿入孔内に摺動変位
可能に挿入されたニードルの先端にノズル口を開閉する
ための弁体を形成すると共にニードルの後端を可動コア
挿入孔内に摺動変位可能に挿入された可動コアに係合せ
しめ、可動コアを電磁的に駆動せしめることによってニ
一ドルを駆動せしめてノズル口を開閉せしめるようにし
た燃料噴射装置において、ニ一ドル挿入孔内周面および
ニードル外周面のうち少なくとも一方の周面、および可
動コア挿入孔内周面および可動コア外周面のうち少なく
とも一方の周面に潤滑性または耐摩耗性を有する被膜を
形成している。

〔作　用〕

ニ一ドル挿入孔内周面およびニードル外周面のうち少な
くとも一方の周面、および可動コア挿入孔内周面および
可動コア外周面のうち少なくとも一方の周面に潤滑性ま
たは耐摩耗性を有する被膜を形成したので、ニードルお
よび可動コアの摺動変位により、ニードル、ニ一ドル挿
入孔、可動コアおよび可動コア挿入孔が摩耗することを
防止することができる。

〔実施例〕

第５図および第６図は２サイクル機関を示す。

第５図および第６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。シリンダヘ
ッド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の間に位置するシ
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図にエアブラスト弁２０の一部断面側面図を示す。

第１図を参照すると、エアブラスト弁２０のボディ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の一端にはノズルロ２３が形
成されると共に、他端はニードル挿入孔２２の軸線Ａと
同軸にボディ２１内に形成されたばね室２４に連通され
る。ニ一ドル挿入孔２２内にはニードル挿入孔２２より
も小径のニードル２５が挿入され、ノズルロ２３はニー
ドル２５の先端部に形成された弁部２６によって開閉制
御される。本実施例ではノズルロ２３は燃焼室４（第６
図参照）内に配置される。ばね室２４が形成されている
ボディ２１の上端には駆動部ハウジング２７が取付けら
れ、このハウジング２７の下端部内にはばね室２４と対
向してステータ２８が固定される。ばね室２４上端部近
傍に位置するニードル２５にはスプリングリテーナ２９
が固定され、このスプリングリテーナ２９とボディ２１
との間のばね室２４内には圧縮ばね３０が挿入される。

この圧縮ばね３０のばね力によりニードル２５は上方に
向かつて付勢され、ノズルロ２３は通常ニードル２５の
弁部２６によって閉鎖される。ニードル２５はステータ
２８内を貫通し、ニ一ドル２５の後端部３１はステータ
２８から突出する。この後端部３ｌには可動コア３２が
圧縮ばね３３のばね力により常時当接せしめられている
。この可動コア３２は、ハウジング２７内に軸線Ａ方向
に形成された可動コア挿入孔４０内に、軸線Ａ方向に摺
動変位可能に配設されている。圧縮ばね３３による開弁
方向の付勢力は圧縮ばね３０による閉弁方向の付勢力の
約半分程度であり、従って、これらの圧縮ばね３０　，
　３３の付勢力の差によって、ノズルロ２３は常時閉弁
されることとなる．ステータ２８とハウジング２７との
間にはソレノイド室３９が形成され、このソレノイド室
３９内にはステータ２８の周りにソレノイド３４が配設
される。このソレノイド３４が付勢されると可動コア３
２がステータ２８に向けて可動コア挿入孔４０内を摺動
変位し、その結果ニードル２５が圧縮ばね３０のばね力
に抗してノズルロ２３の方向に摺動変位するのでノズル
ロ２３が開弁せしめられる． ニ一ドル２５は、ノズルロ２３と弁体２６との間のシー
ルを長期間の使用にわたって確保するため硬い焼入れ材
で形成されており、一方、可動コア３２は磁性材料であ
るため比較的軟かい焼鈍材で形成されている。

第２図にはニードル２５と可動コア３２との保合部の拡
大図を示す。第２図を参照すると、可動コア３２のニー
ドル後端部３ｌ対向部には円筒状凹部３５が軸＆ｆｔＡ
の周りに形成され、この凹部３５内に円柱状の受座３６
が嵌着される。この受座３６はニードル２５と同様の材
料で形成され、ニ一ドル２５と同様の硬度とされている
。受座３６の外径はニードル２５の外径より少しだけ大
きく、また可動コア３２の外径の１７３程度である。従
って、可動コア３２はステータ２８と十分大きな対向面
積を有し、十分な吸引力を受ることかできる。受座３６
のニードル２５との係合部には半球より小さい球面によ
って凹状係合面３７が形戒される。一方ニードル後端部
３１には半球面によって凸状係合面３８が形成される。

凹状係合面３７は凸状係合面３８より少しだけ径の大き
い球面によって形成され、例えば凹状係合面３７を形戒
する球面の半径が１．３閣、凸状係合面３８を形成する
球面の半径が１．２ｍとされる。

再び第１図を参照すると、ハウジング２７の上方には圧
縮空気導入路４１がニードル挿入孔２２の軸線Ａと同一
軸線上に形戒される。圧縮空気導入路４１の途中にはス
トレーナ４２が設けられ、圧縮空気導入路４ｌは圧縮空
気ｉｌＩ！４３に連通せしめられる。圧縮空気導入路４
１はハウジング２７内に形成された空気通路４４を介し
てソレノイド室３９内に連通される。

ステータ２８のフランジ部２８ａには連通孔４５が形成
され、この連通孔４５はソレノイド室３９とばね室２４
とを連通せしめる。このため、圧縮空気導入路４１は、
空気通路４４、ソレノイド室３９および連通孔４５を介
してばね室２４に連通される。従って、これら空気通路
４４、ソレノイド室３９、連通孔４５およびばね室２４
は圧縮空気で満たされている。

ニードル２５は軸線Ａ方向のほぼ中ほどに軸線Ａ方向に
延びる大径部２５ａを有し、この大径部２５ａは、ばね
室２４下方のニードル挿入孔２２ａ内に摺動変位可能に
嵌入されている。ニードル大径部２５ａの外周面２５ｂ
および可動コア３２の外周面３２ａには潤滑性のすぐれ
た樹脂コーティング、例えばテフロンコーティングが施
されている． ボディ２１内には軸線Ａと平行な軸線Ｂを有する円筒状
のノズル室４６が形成される。ノズル室４６の下端は、
圧縮空気流出通路４７を介して、ニードル大径部２５ａ
の下方のニードル挿入孔２２内に連通せしめられる。圧
縮空気流出通路４７はノズルロ２３方向に向けてニード
ル挿入孔２２に対して斜めに延びている。圧縮空気流出
通路４７は、軸線Ｂと９０度より少し大きい角度、例え
ば約１１０度をなしてノズル室４６に斜めに接続される
。第１図および第３図を参照すると、圧縮空気流出通路
４７のニードル挿入孔２２との接続部は小径部４７ａと
され、小径部４７ａの軸心Ｘは、圧縮空気流出通路４７
の軸心Ｙから上方に偏倚される。この偏倚量は圧縮空気
流出通路４７の内径と小径部４７ａの内径との差に等し
い。

これによって小径部４７ａと圧縮空気流出通路４７との
接続部には、段部４８が形戒される。この段部４８は第
３図に示されるように頂部４８ａで段差はなく、下方に
向かってその段差は太き《なり、底部４８ｂで最大段差
となる。

再び第１図を参照すると、４９は圧縮空気流出通路４７
の一端を封止するための盲栓である。ノズル室４６の側
面は圧縮空気流入通路５０を介してばね室２４に連通さ
れる。圧縮空気流入通路５０はノズル室４６の側面から
軸線Ｂに垂直方向にまっすぐ延びる水平通路５０ａと、
上方に向かって曲折しばね室２４に斜めに接続される傾
斜通路５０ｂとを具備する。

ノズル室４６内には燃料噴射弁５１の噴口５２が配置さ
れる。燃料噴射弁５ｌは軸線Ｂと同軸上に配置される。

噴口５２も軸線Ｂ上に配置され、噴口５２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５１から噴射された燃料は圧縮空気流出通路４
７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４図にはボディ２１の上方の組付部品およびニードル
２５等を取りはずしたポディ２１の平面図を示す。第４
図を参照すると、圧縮空気流出通路４７は軸線Ａと軸線
Ｂとを結ぶ軸線Ｙに沿って形成される。一方、圧縮空気
流入通路５０は軸線Ｄに沿って形成される。この軸線Ｄ
は、軸線Ａを通りかつノズル室４６外周側面の接線であ
る。これにより、圧縮空気流入通路５０のノズル室４６
への開口面積を大きくとることができる。

第１図を参照すると、ニードル挿入孔２２、圧縮空気流
出通路４７、ノズル室４６および圧縮空気流入通路５０
は、ばね室２４および圧縮空気導入路４１を介して圧縮
空気源４３に連通されている。従って、これらニードル
挿入孔２２、圧縮空気流出通路４７、ノズル室４６およ
び圧縮空気流入通路５ｏは圧縮空気で満たされている。

この圧縮空気中に噴口５２から軸線Ｂに沿って燃料が噴
射される。圧縮空気流出通路４７はノズル室４６と９０
度より少し大きい角度で斜めに接続されているため噴射
燃料は圧縮空気流出通路４７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段
部４８直上流の圧縮空気流出通路４７内に溜まる。この
ときニードル挿入孔２２先端のノズルロ２３部分に溜ま
る燃料は微量となる．次いでソレノイド３４が付勢され
ると可動コア３２がステータ２８に向けて摺動変位し、
その結果可動コア３２がニードル２５を圧縮ばね３ｏの
ばね力に抗してノズルロ２３の方向に摺動変位せしめる
のでノズルロ２３が開弁せしめられる。ニ一ドル２５が
ノズルロ２３を開弁ずるや否やノズルロ２３部分に溜ま
っていた微量の燃料が、ノズルロ２３から燃焼室４（第
６図）内に押し出されるがたちで噴出する。ニードル２
５がノズルロ２４を開弁ずると、圧縮空気ａ４３からの
圧縮空気は圧縮空気導入路４１を介してソレノイド室３
９内に流入し、さらにばね室２４、圧縮空気流入通路５
０および圧縮空気流出通路４７を介してニードル挿入孔
２２内に流入した後ノズルロ２３に向かう。圧縮空気が
ソレノイド室３９内を通過する間に、ソレノイド３４を
冷却するため、ソレノイド３４が過熱することが防止さ
れる．また、圧縮空気はソレノイド３４によって加熱さ
れるため、燃料の霧化を向上せしめることができる．ノ
ズル室４６および圧縮空気流出通路４７を流れる圧縮空
気は、ノズル室４６、圧縮空気流出通路４７内壁面に付
着した燃料および段部４８に溜まった燃料を微粒化しか
つこの燃料を混合しながらノズルロ２３に向けて燃料を
運び去り、ノズルロ２３から噴出する。従ってノズルロ
２３の開弁直後には、ノズルロ２３に溜まった微量の液
状燃料が圧縮空気によってノズルロ２３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ロ２３から噴出せしめら
れる。すなわち、ニードル２５がノズルロ２３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
されかつ空気とよく混合した燃料をノズルロ２３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。また、圧縮空気流入通路５０はノズル室４６の接線
方向に開口しているため、圧縮空気はノズル室４６の内
周壁面に沿って旋回しながら流れる。このため、ノズル
室４６内周壁面に付着した燃料を良好に運び去ることが
できる．ノズルロ２３が開弁ずると噴射燃料の全てがノ
ズルロ２３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ロ２３か
ら噴出せしめられる．次いでソレノイド３４が消勢され
ると、可動コア３２とステータ２８との間の吸引力は消
去され、ニードル２５は圧縮ばね３０のばね力によりノ
ズルロ２３を閉弁する方向に摺動変位せしめられ、これ
に伴なって可動コア３２はステータ２８から離れる方向
に摺動変位せしめられる。従ってノズルロ２３が閉弁せ
しめられる直前には空気のみがノズルロ２３から噴出せ
しめられている．ノズルロ２３が閉弁せしめられる直前
に燃料が依然としてノズルロ２３から噴出しているとノ
ズルロ２３閉弁時にノズルロ２３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２３周りに付着する。このよう
に液状燃料がノズルロ２３周りに付着するとノズルロ２
３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。

しかしながら第１図に示す実施例ではノズルロ２３が閉
弁せしめられる直前には圧縮空気のみしか噴出しないの
でノズルロ２３周りに液状燃料が付着することがなく、
従ってノズルロ２３周りにカーボンが堆積する危険性は
ない。

第６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ブ掃気が行なわれ
、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７図には、燃料噴射弁５１からの計量燃料噴射量と、
ノズルロ２３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５１によって計量された燃料の大部分
がノズルロ２３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ロ２３から液状のまま押し出すこと
となり、ノズルロ２３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、空気がノズルロ２３から流
出しないため、第７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。本実施例では大部分の燃料は圧縮空気流出通路４７
の段部４８に溜まり、ノズルロ２３にほとんど燃料が溜
まらないため、ノズルロ２３部分の微量の液状燃料をノ
ズルロ２３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ロ２３から
流出することができる。

従って、第７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、一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。

エアブラスト弁２０を作動させる毎に、ニードル２５お
よび可動コア３２は夫々ニードル挿入孔２２および可動
コア挿入孔４０内を摺動変位せしめられるため、従来の
エアブラスト弁ではニードル２５および可動コア３２の
往復動の繰り返しにより、ニードル２５、ニ一ドル挿入
孔２２、可動コア３２および可動コア挿入孔４０が摩耗
し、最悪の場合にはこれらが焼付くおそれがあるという
問題があった。

しかしながら本実施例においては、ニードル２５の大径
部２５ａ外周面２５ｂおよび可動コア３２の外周面３２
ａに潤滑性のすぐれたテフロンコーティングを施したの
で、従来のように、ニ一ドル２５および可動コア３２の
摺動部が摩耗したり焼付いたりすることを防止すること
ができる。

なお本実施例ではテフロンコーティングを施すこととし
たが、耐摩耗性のある金属、例えばニッケルまたはクロ
ム等によってメッキを施こしてもよい。

また、本実施例ではニードル２５大径部外周面２５ｂお
よび可動コア３２外周面３２ａ上に被膜を形成すること
としたが、ニードル挿入孔２２内周面および可動コア挿
入孔４０内周面上に被膜を形戒するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

ニードルおよび可動コアの摺動変位により、ニードル、
ニードル挿入孔、可動コアおよび可動コア挿入孔が摩耗
することを防止することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図はエアブラスト弁の縦断面図、第２図は第１図の
ニードルと可動コアとの保合部の拡大図、第３図は第ｌ
図の■一■線に沿ってみた断面図、第４図はボディの上
方部を取り去ったボディの平面図、第５図は第６図の２
サイクル機関のシリンダヘッド内壁面の底面図、第６図
は２サイクル機関の側面断面図、第７図は燃料噴射量と
空気流量との関係を示す線図である。 ２０・・・エアブラスト弁、　２２・・・ニードル挿入
孔、２３・・・ノズルロ、　　　　２５・・・ニ一ドル
、２５ｂ・・・ニ一ドル大径部外周面、 ２６・・・弁部、　　　　　　　３２・・・可動コア、
３２ａ・・・可動コア外周面、４０・・・可動コア挿入
孔、５２・・・噴口。

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すると共に前記圧
   縮空気通路の途中に燃料供給口を形成し、ニードル挿入
   孔内に摺動変位可能に挿入されたニードルの先端に前記
   ノズル口を開閉するための弁体を形成すると共に前記ニ
   ードルの後端を可動コア挿入孔内に摺動変位可能に挿入
   された可動コアに係合せしめ、該可動コアを電磁的に駆
   動せしめることによって前記ニードルを駆動せしめて前
   記ノズル口を開閉せしめるようにした燃料噴射装置にお
   いて、前記ニードル挿入孔内周面および前記ニードル外
   周面のうち少なくとも一方の周面、および前記可動コア
   挿入孔内周面および前記可動コア外周面のうち少なくと
   も一方の周面に潤滑性または耐摩耗性を有する被膜を形
   成した内燃機関の燃料噴射装置。