JPH0354366A - 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成し、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
端を可動コアに係合せしめ、弁体がノズル口を閉弁する
ように可動コアを常時ばね付勢し、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に対向して配設
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、ステータの周りに配設されたソレノ
イドを通電することにより可動コアがステータに吸引さ
れてノズルロが開弁せしめられ、これにより燃料供給口
から圧縮空気通路内に供給された燃料を圧縮空気によっ
てノズルロから噴出せしめる。

また、特開昭６３　−　２４８９６５号公報には、可動
コアおよびステータを燃料を充満した密閉室内に配設し
たエアブラスト弁が開示されている。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、前者のエアブラスト弁では、可動コアが
ステータに吸引されてステータに衝突するときの速度お
よびエネルギが強大であるため、エアブラスト弁が繰り
返し作動セしめられると可動コアおよびステータの衝突
部が摩耗したり、可動コアとステータとの衝突時の音が
大きいという問題がある。

一方後者のエアブラスト弁では燃料のダンピング効果に
よって、可動コアがステータに衝突するときの速度およ
びエネルギを低減することができるが、燃料を密封する
ための構造が複雑になることや、燃料中に英気が発生す
ると可動コアの挙動が不安定になる等の問題がある。

〔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或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に対向して配設し、可動コ
アをステータによって駆動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閉せしめるようにした燃
料噴射装置において、可動コアとステータとの間に弾性
体を介在せしめ、可動コアがステータに吸引される際に
可動コアがステータに直接衝突しないようにしている。

〔作　用］ 可動コアとステータとの間に弾性体を介在せしめたので
、可動コアがステータに吸引されて衝突する際のエネル
ギは弾性体によって吸収される。

（実施例〕 第６図および第７図は２サイクル機関を示す。

第６図および第７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は排気ポート、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の先端部に形或された弁部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７
図参照）内に配置される。ばね室２４が形戊されている
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とポディ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
。この可動コア３２は、ハウジング２７内に軸線八方向
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が形戊され、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。

ニードル２５は、ノズルロ２３と弁体２６との間のシー
ルを長間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、ニードノレ後端部３
１に対向する可動コア３２底面３２ａ上には円筒状凹部
３５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２
５と同様の材料で形成され、ニードル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１／３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保合面３７が形成される。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を形或
する球面の半径が１．３肋、凸状係合面３８を形成する
球面の半径が１．２眺とされる。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。

第３図には可動コア３２の底面図を示す。第２図および
第３図を参照すると、可動コア３２底面３２ａ上には軸
線Ａの周りに環状凹部５５が形或される。

この環状凹部５５は、円筒状凹部３５外周と可動コア３
２外周とのほぼ中央に位置する。環状凹部５５中には断
面長方形状の環状ゴム５６が焼付戒型される。

環状ゴム５６の先端はステータ２８に向かって突出せし
められる。可動コア３２底面３２ａに対向するステータ
２８頂面２８ｂ上にはテフロンコーティングが施され、
ゴム５６がステータ２８頂面２８ｂに粘着することを防
止している。ソレノイド３４（第１図）が付勢されて可
動コア３２が停止せしめられる位置は環状ゴム５６の突
出長さによって決まり、従って可動コア３２のストロー
クを環状ゴム５６の突出長さによって決めることができ
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４ｌがニードル挿入孔２２の軸線Ａと同一
軸線上に形成される。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４１は圧縮空
気源４３に連通せしめられる。圧縮空気導入路４１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内に運通される。

ステータ２８のフランジ部２８ａには連通孔４５が形戊
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：ｆ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２
４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２ｌ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内に運通せしめられる。圧
縮空気流出通路４７はノズル口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ｌ図および第４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が形成される。この段部４８は第
４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大きくなり、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５１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５図にはボディ２１の上方の組付部品およびニードル
２５等を取りはずしたボディ２１の平面図を示す。第５
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に沿って形戊される。一方、圧縮空気
流入通路５ｏ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
党１：よ圧縮空気流出通路４７内壁面に衝突し、急速に
エマルジゴン化が行なわれる。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
７図）内に押し出されるかたちで噴出する。ニードル２
５がノズルロ２４を開弁ずると、圧縮空気源４３からの
圧縮空気は圧縮空気導入路４ｌ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《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ロ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口２３Ｆ
］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７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
−７昆合気が形成される。その結果、機関高出力を確保
することができる。

第８図には、燃料噴射弁５１からの計量燃料噴肘量と、
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８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滅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｛゛トなってノズルロ２３
から流出することができる。

従って、第８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’／Ｍ　’１を従来に比べて低下させるこ
とができる。

以上のように、本実施例では可動コア３２底面３２ａ上
に、ステータ２８に向かって突出して環状ゴム５６を配
設したので、可動コア３２がステータ２８に吸引される
際においても、可動コア３２がステータ２８に直接衝突
することがなく、可動コア３２は環状ゴム５６がステー
タ２８に弾性的に衝突して係止される。従って、従来の
ようにエアブラスト弁２０を繰り返し作動させることに
より、可動コア３２およびステータ２８の衝突部が摩耗
したり、可動コア３２およびステータ２８の衝突の繰り
返しにより磁気特性が損なわれることを防止することが
できる。また、可動コア３２とステータ２８とが直接衝
突しないため作動騒音を低減することができる。また、
本実施例は、燃料によるダンピング効果を利用するもの
でないため、燃料を密封して可動コア３２のまわりを燃
料で満たす必要がないので構造が簡単であり、また、ダ
ンピング用の燃料中に葎気が発生して可動コア３２の挙
動が不安定になることもない。

第９図および第１０図には環状ゴム５６の断面形状の異
なる夫々別の実施例を示す。

第９図に示す実施例では環状ゴム５６の断面形状はＴ字
をさかさまにした形状であり、Ｔ字の頂部５６ａだけが
可動コア３２から突出している。この実施例では環状ゴ
ム５６とステータ２８との接触面積を増大せしめること
ができるため、ステータ２８との衝突時における環状ゴ
ム５６の面圧を低下せしめて環状ゴム５６の耐久性を向
上せしめることができる。

第１０図に示す実施例では環状ゴム５６の断面形状は、
一定の幅で下方に向かって延び、′途中がら可動コア３
２の底面３２ａに至るまで直線状に約４５度の角度をな
して両側に広がって延びる形状である。

環状ゴム５６は可動コア３２の底面３２ａから円弧状に
突出せしめられる。このような形状にすることによって
以下のように、環状ゴム５６に亀裂が発生丁ることを防
止できる。

第１１図には、ステータ２８と衝突したときにおける、
第２図に示す長方形断面形状の環状ゴム５６の状態を示
す。可動コア３２底面３２ａと接する環状ゴム５６の部
分ａ．ｂは応力が集中し亀裂が生じ易くなる。また可動
コア３２から突出した環状ゴム５６の部分には、図中左
右方向にＰの引張応力が作用するためこの部分にも亀裂
が生じ易くなる。そこで、第１０図に示すような形状に
することにより、従来のａ，ｂ部を面取りすることによ
り応力集中を防止し、かつ突出部を円弧状とすることに
ょり引張応力を受け難くしている。

なお、以上の実施例においては可動コア３２にゴム５６
を配設したが、例えばステータ２８に弾性体を配設して
もよい。

〔発明の効果］ 可動コアおよびステータは弾性体を介して衝突するため
、可動コアおよびステータの衝突部の摩耗を防止するこ
とができ、かつ衝突時における騒音を低減せしめること
ができる。

また、燃料によるダンピング効果を利用するものでない
ため、構造が簡単であり、燃料中の渾気の発生により可
動コアの挙動が不安定になることもない。

【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係合部の拡大図、第３図は可動
コアの底面図、第４図は第１図の■一■線に沿ってみた
断面図、第５図はボディの上方部を取り去ったボディの
平面図、第６図は第７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７図は２サイクル機関の側面断
面図、第８図は燃料噴射量と空気流量との関係を示す線
図、第９図は別の実施例を示す可動コア底部の拡大断面
図、第１０図はさらに別の実施例を示す可動コア底部の
要部拡大断面図、第１１図は第２図に示す環状ゴムの衝
突時における状態を示す図である。 ２０・・・エアブラスト弁、　２３・・・ノズルロ、２
５・・・ニードル、　　　　２６・・・弁部、２８・・
・ステータ、　　　　３２・・・可動コア、５２・・・
噴口、　　　　　　５６・・・環状ゴム。 第 ３ 図 第 ４ 図 ２１ 第 ５ 図 秦 ６ 図 ６ ２ も ７ 図 第 ８ 図 第 １０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、前記可動コアと前記ステータとの間に弾
   性体を介在せしめ、前記可動コアが前記ステータに吸引
   される際に前記可動コアが前記ステータに直接衝突しな
   いようにした内燃機関の燃料噴射装置。