JPH0354364A - 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、燃料供給口から圧縮空気通路内に
供袷された燃料を圧縮空気によってノズル口から噴出せ
しめるようにし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、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このニード
ルの後端を噴射弁ハウジング内に変位可能に配設された
可動コアに係合せしめ、可動コアをｆｆｌｉＨ的に吸引
せしめるためのステータを可動コアの一端に対向して配
設せしめると共に、噴射弁ハウジングが可動コアの他端
に対向せしめられる。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしこのエアブラスト弁では、ステータからの磁束が
可動コアの他端に対向せしめられた噴射弁ハウジングに
漏れるため、可動コアをステータに向かって吸引する有
効な吸引力と反対方向の吸引力が可動コアに作用する。

このため、実質的な有効吸引力が低下するという問題が
ある。この有効吸引力が低下すると、ノズルロの開閉の
応答性が悪化するという問題がある。

〔課題を解法するための手段］ 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成し、ニ一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
噴射弁ハウジング内に変位可能に配設された可動コアに
係合せしめ、可動コアを電磁的に吸引せしめるためのス
テータを可動コアの一端に対向して配設し、可動コアを
ステータによって吸引せしめることによってニードルを
駆動せしめてノズル口を開弁せしめるようにした燃料噴
射装置において、可動コアの他端に対向して蓋体をハウ
ジングに取付けると共に、蓋体にステータからの磁束が
ほとんど漏れないようにしている。

〔作　用〕

ステータからの磁束が蓋体にほとんど漏れないため、可
動コアをステータと反対方向に吸引する力はほとんど作
用しない。

〔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は給気ポート、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が形威される。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／７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内に形威されたばね室２４に連通さ
れる。ニードル挿入孔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が形威されてい
るボディ２ｌの上端には磁性体により形成された駆動部
ハウジング２７が取付けられ、この駆動部ハウジング２
７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２
５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、ニード
ル２５の後端部３１はステータ２８から突出する。この
後端部３１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。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と駆動部ハウジング
２７との間にソレノイド室３９が形威され、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。ソレノイド３４が付勢されると可動コア
３２がステータ２８に向けて移動し、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
向に移動するのでノズルロ２３が開弁せしめられる。

ニードル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
で形威されており、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戒されている。この可動
コア３２は、駆動部ハウジング２７内に軸線Ａ方向に形
成された可動コア挿入孔４０内に、軸線八方向に摺動変
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　，　３
３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と駆動部ハウジング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３２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。

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、ニ一ドル後端部３１
に対向する可動コア３２底面３２ａ上には円筒状凹部３
５が軸線Ａ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との保合部には半球より小さ
い球面によって凹状係合面３７が形威される。一方ニー
ドル後端部３ｌ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、例えば凹状保合面３７を形戊
する球面の半径が１．３闘、凸状係合而３８を形成する
球面の半径が１．２調とされる。斯くして、ニードル２
５と可動コア３２とを係合させて長期間作動させても、
受座３６が摩耗することを防止することができる。

再び第１図を参照すると、駆動部ハウジング２７の上端
には、非磁性体で形成された蓋体であるプレート部材５
５が固定される。プレート部材５５の中心部は軸線Ａに
沿って延び、圧縮空気導入路４１を形成する。プレート
部材５５の外周面上には環状のシールリング５６が配設
され駆動部ハウジング２７とプレート部材５５との間の
密封を図っている。また圧縮ばね３３の他端はプレート
部材５５に係止されている。

ソレノイド３４に通電するとステータ２８、駆動部ハウ
ジング２７および可動コア３２によって磁気回路が形威
され、従って可動コア３２はステータ２８に吸引される
。この場合、従来のエアブラスト弁のようにプレート部
材５５を磁性体で形戒すると、磁束がプレート部材５５
に漏れ、ステータ２８、駆動部ハウジング２７、プレー
ト部材５５および可動コア３２により漏洩磁路が形威さ
れる。このため可動コア３２にはプレート部材５５に向
かう力も作用することとなり、ステータ２８に向かう正
規の吸引力を弱めることになる。斯くして，ノズルロ２
３の開閉の応答性が悪化するという問題があった。

本実施例によれば、プレート部材５５を非磁性体で形威
したため、プレート部材５５には磁束がほとんど漏れな
い。このため可動コア５５にはプレート部材５５に向か
う吸引力はほとんど作用しないため、可動コア３２をス
テータ２８に吸引する力を弱めることがなく、このため
ノズルロ２３の開閉の応答性の悪化を防止することがで
きる。

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４１は圧縮空気源４３に連遇せしめ
られる。圧縮空気導入路４１は駆動部ハウジング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が形威され、この連通孔４５ばソレノイド室３
９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に運通される。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。

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が形威される。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が形威される。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に延びる水平通路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内には燃噴射弁５１の噴口５２が配置され
る。燃料噴射弁５１は軸′！ＩｆＡＢ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からは軸綿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４７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一ドル
２５等を取りはずしたボデイ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に沿って形戒される。一方、圧縮空気
流入通路５０は軸線Ｄに沿って形威される。この軸ｖＡ
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４
６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、ニ一ドル挿入孔２２、圧縮空気流
出通路４７、ノズル室４６および圧縮空気流入流路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５０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
ときニ一ドル挿入孔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３０の
ばね力に抗してノズルロ２３の方向に移動せしめるので
ノズルロ２３が開弁せしめられる。ニードル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
）内に押し出されるかたちで噴出する。ニードル２５が
ノズルロ２４を開弁ずると、圧縮空気源４３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３９内
に流入し、さらにばね室２４、圧縮空気流入通路５０お
よび圧縮空気流出通路４７を介してニードル挿入孔２２
出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
の燃料と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、二ドル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、良好な混合気を形戒することができる。

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４
６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が開弁せしめられ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２
３から噴出せしめられる。次いでソレノイド３４が消勢
されてニードル２５がノズルロ２３を閉弁せしめる。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２
３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、液状燃料がノズルロ２３
周りに付着する。このように液状燃料がノズル口２３周
りに付着するとノズルロ２３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ｌ
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２
３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７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４
７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。

なお、本実施例ではプレート部材５５を非磁性体で形戒
したが、プレート部材５５を磁性体で形成し、プレート
部材５５と駆動部ハウジング２７との間に非磁性体を介
在せしめ、プレート部材５５を駆動部ハウジング２７と
磁気的に絶縁するようにしてもよい。

（発明の効果〕 可動コアに対向する蓋体に、ステータからの磁束がほと
んど漏れないため、可動コアをステータと反対方向に吸
引する力はほとんど作用しない。

従って可動コアをステータに吸引する力が弱められるこ
とを防止することができる。このためノズルロの開閉の
応答性が悪化するということもない。

【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１
図の■−■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綿図である。 ２０・・・エアブラスト弁、　２３・・・ノズル口、２
５・・・ニ一ドル、　　　　２６・・・弁部、２７・・
・駆動部ハウジング、２８・・・ステータ、３２・・・
可動コア、　　　　５２・・・噴口、５５・・・プレー
ト部材。 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ５ 図

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噴射弁ハウジング内に変位可能
   に配設された可動コアに係合せしめ、該可動コアを電磁
   的に吸引せしめるためのステータを前記可動コアの一端
   に対向して配設し、前記可動コアを前記ステータによっ
   て吸引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弁せしめるようにした燃料噴射装置
   において、前記可動コアの他端に対向して蓋体を前記ハ
   ウジングに取付けると共に、該蓋体に前記ステータから
   の磁束がほとんど漏れないようにした内燃機関の燃料噴
   射装置。