JP2531526Y2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案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ニードルに
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）。このエ
アブラスト弁では低圧の圧縮空気を用いて噴射燃料の良
好な微粒化を確保することができる。

〔考案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のように圧縮空気
通路内に開口するノズル室の奥部に燃料噴射弁の噴口を
配置するとニードルが開弁したときに圧縮空気がノズル
室内をほとんど流れず、斯くしてノズル室の内壁面に付
着した燃料を圧縮空気によって運び去ることができない
ために噴射燃料が蓄積してしまうという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば、ニード
ルによって開閉制御されるノズル口とノズル口に通ずる
圧縮空気通路とを具備し、圧縮空気通路内に供給された
燃料を圧縮空気通路内に供給された圧縮空気によってニ
ードルが開弁したときにノズル口から噴射せしめるよう
にした燃料噴射装置において、圧縮空気通路内へ圧縮空
気を供給するための空気導入孔を圧縮空気通路内に圧縮
空気通路内の圧縮空気流通方向に向けて斜めにかつ圧縮
空気通路の内周面に対してほぼ接線状に開口させ、ニー
ドルが閉弁しているときに静止滞留している圧縮空気通
路内の圧縮空気内に燃料を供給し、ニードルが開弁した
ときに空気導入孔から流出して圧縮空気通路内を旋回し
つつ前進する圧縮空気流により圧縮空気通路の内周面に
付着した燃料をノズル口に向けて運び去るようにしてい
る。

〔作用〕

圧縮空気供給口から圧縮空気通路内に供給された圧縮
空気は、圧縮空気通路内周面に沿って旋回流となって流
れるので、圧縮空気通路の内壁面に付着した燃料が圧縮
空気によって運び去られ、ノズル口から圧縮空気と共に
噴出せしめられる。

〔実施例〕

第４図および第５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。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Ａ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３図はエアブラスト弁20の一部断面側面図を示す。
第３図を参照すると、エアブラスト弁20のハウジング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。ニードル挿入孔22の一端に
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３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。また、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
21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28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21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がステータ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。

第１図および第３図を参照すると、ハウジング21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は
大径部32aと、この大径部32aと同心の小径部32bとを具
備する。大径部32aの周部32cは圧縮空気供給路33を介し
て圧縮空気源34に連通せしめられ、小径部32bの頂部32d
は、小径部32bと同心の圧縮空気流出通路35を介してニ
ードル挿入孔22内に連通せしめられる。ノズル室32内に
はソケット40が嵌合される。ソケット40は大径円筒部40
aと、大径円筒部40aと同心の小径円筒部40bとを具備す
る。大径円筒部40aには燃料噴射弁36のノズル部44が嵌
合される円筒状凹部40cが形成され、小径円筒部40bに
は、圧縮空気流出通路35と同径の噴射通路40dが円筒状
凹部40cから貫通して形成される。小径円筒部40bの軸線
方向の長さは、ノズル室32の小径部32bの軸線方向長さ
より長いため、大径部32aと小径円筒部40bとの間に円環
状空間42が形成される。小径円筒部40bの周壁部には２
つの空気導入孔40eが穿設される。空気導入孔40eは圧縮
空気流出通路35方向に向けて燃料通路40dに対して斜め
に延びており、円環状空間42と燃料通路40dとを連通す
る。

第２図には、第１図のＩ−Ｉ線に沿ってみた小径円筒
部40bを示す。第２図を参照すると、空気導入孔40eは、
噴射通路40dの内周壁面に接線状に延びる。２つの空気
導入孔40eは、中心角が相互に180度をなす円周上の位置
から、互いに反対方向に延びる。したがって、２つの空
気導入孔40eから噴射通路40d内に空気が導入されると、
空気は噴射通路40dの内周面に沿って右回りの旋回流Ｂ
を発生する。

大径円筒部40aの円筒状凹部40c内には燃料噴射弁36の
ノズル部44が嵌合される。

第１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。ノズル部44の噴口37は噴射通路40dお
よび圧縮空気流出通路35の軸線上に配置され、噴口37か
らは噴射通路40dおよび圧縮空気流出通路35の軸線に沿
って広がり角の小さな燃料が噴射される。空気導入孔40
eの燃料通路40dへの開口40fの燃料通路40d軸線方向位置
は、噴孔37から噴射燃料が開口40fにほとんど衝突しな
い位置である。従って噴口37と開口40fとの間の噴射通
路40d内壁面には燃料はほとんど付着しない。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20
度から45度をなしてニードル挿入孔22に斜めに接続され
る。

円環状空間42、空気導入孔40e、および圧縮空気通路
を構成する噴射通路40dと圧縮空気流出通路35とニード
ル挿入孔22は、圧縮空気供給路33を介して圧縮空気源34
に連通している。従ってこれら円環状空間42、空気導入
孔40e、噴射通路40d、圧縮空気流出通路35およびニード
ル挿入孔22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から噴射通路40dおよび圧縮空気流出通路3
5の軸線に沿って燃料が噴射される。第１図および第３
図に示されるように圧縮空気流出通路35がニードル挿入
孔22に斜めに接続されているので噴射燃料の大部分は弁
部25近傍のニードル23周りのニードル挿入孔22内に達す
る。このとき一部の燃料は、開口40fより下流の噴射通
路40d内壁面および圧縮空気流出通路35の内壁面上に付
着する。次いでソレノイド30が付勢されるとニードル23
がノズル口24を開弁する。このとき弁部25近傍に噴射燃
料が集まっているのでニードル23がノズル口24を開弁す
るや否や燃料と圧縮空気が共にノズル口24から燃焼室４
内に噴出する。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供給路33から円環状空間42内に
流入し、次いで空気導入孔40eから噴射通路40dおよび圧
縮空気流出通路35内に流入する。空気導入孔40eから導
入され空気は、噴射通路40dおよび圧縮空気流出通路35
内周壁面に沿う旋回流となってノズル口24に向かう。こ
のため、噴射通路40dおよび圧縮空気流出通路35内周壁
面上に付着した燃料が圧縮空気流によって運び去られ、
ノズル口24から噴出せしめられる。従ってニードル23が
開弁するや否や噴射燃料の全てがノズル口24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
を開弁する。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24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５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Ａの流速が遅
いために噴射燃料は点火栓９の周りに集まり、斯くして
良好な着火が行われる。一方、機関高負荷運転時には新
気Ａの流速が速いために強力なループ掃気が行われ、し
かも噴射燃料がループ状に流れる新気流Ａ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。

なお本実施例では、圧縮空気通路の一部である噴射通
路40dの上流端に燃料噴射弁36の噴口37を配置し、ノズ
ル口24と噴口37の間の噴射通路40dに空気導入孔40eの開
口40fを形成したが、圧縮空気通路内であって、ノズル
口24と空気導入孔の開口との間の位置（空気導入孔の開
口より下流側）に燃焼噴射弁の噴口を設けてもよい。

また、ノズル口24を機関吸気通路内に配置し、空気噴
射を制御するための空気噴射弁を用いる燃料噴射装置で
あって、空気噴射弁から圧縮空気通路内に空気を噴射し
ている期間内にだけ燃料噴射弁から圧縮空気通路内に燃
料を噴射して、ノズル口から吸気通路内に燃料と空気を
噴射するようにした燃料噴射装置では、ノズル口24を開
閉する開閉弁は不要である。

〔考案の効果〕

圧縮空気通路内へ圧縮空気を供給するための空気導入
孔が圧縮空気通路内に圧縮空気通路内の圧縮屈曲流通方
向に向けて斜めに開口せしめられているのでニードルが
開弁すると圧縮空気は空気導入孔から圧縮空気通路内に
圧縮空気通路内の圧縮空気流通方向への速度成分をもっ
て流入し、斯くして圧縮空気は圧縮空気通路内をノズル
口に向けて高速度で流れる。しかもこのときに空気導入
孔から圧縮空気通路内に流入した圧縮空気には旋回流が
与えられるので圧縮空気は圧縮空気通路の全内周面上に
付着した燃料を運び去りつつ高速度でノズル口に向けて
流れる。その結果、圧縮空気通路内に噴射された全燃料
が圧縮空気と共に噴出せしめられるので噴射燃料量がば
らつくことがなく、斯くして安定した燃焼を確保するこ
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要部拡大断面図、第２図は第
１図のＩ−Ｉ線に沿ってみたソケットの拡大断面図、第
３図はエアブラスト弁の一部断面側面図、第４図はシリ
ンダヘッド内壁面の底面図、第５図は２サイクル機関の
側面断面図である。 20……エアブラスト弁、22……ニードル挿入孔、23……
ニードル、24……ノズル口、33……圧縮空気供給路、34
……圧縮空気源、35……圧縮空気流出通路、36……燃料
噴射弁、40……ソケット、40e……空気導入孔、42……
円環状空間。

フロントページの続き (72)考案者 立野 学 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)考案者 調 尚孝 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−146048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−179367（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−195058（ＪＰ，Ａ) 特表 昭60−501963（ＪＰ，Ａ) 特表 昭63−500323（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ニードルによって開閉制御されるノズル口
   と該ノズル口に通ずる圧縮空気通路とを具備し、該圧縮
   空気通路内に供給された燃料を該圧縮空気通路内に供給
   された圧縮空気によってニードルが開弁したときに前記
   ノズル口から噴射せしめるようにした燃料噴射装置にお
   いて、前記圧縮空気通路内へ圧縮空気を供給するための
   空気導入孔を前記圧縮空気通路内に圧縮空気通路内の圧
   縮空気流通方向に向けて斜めにかつ前記圧縮空気通路の
   内周面に対してほぼ接線状に開口させ、ニードル弁が閉
   弁しているときに静止滞留している圧縮空気通路内の圧
   縮空気内に燃料を供給し、ニードルが開弁したときに空
   気導入孔から流出して圧縮空気通路内を旋回しつつ前進
   する圧縮空気流により圧縮空気通路の内周面に付着した
   燃料をノズル口に向けて運び去るようにした内燃機関の
   燃料噴射装置。