JP2001123916A - 燃料噴射ノズル - Google Patents
燃料噴射ノズルInfo
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Abstract
ト面に設けた燃料噴射ノズルにおいては、燃焼室内の混
合気の分布が不均一であったり、流量係数が小さかった
りする傾向にあるが、このような不具合を解消するため
には、加工工数が多くなって、燃料噴射ノズルの製造コ
ストが高くなるという問題があった。 【解決手段】 燃料噴射ノズル1の中心線Oに対する傾
斜角β2が大きな噴孔11の入口部11aを、該中心線
Oに対する傾斜角β1が小さな噴孔10の入口部10a
よりも、シート面2aにおけるシート部Sの近くに配置
し、また、噴孔10・11の入口部10a・11a近傍
に燃料溜り部12a・12bを形成し、燃料噴射ノズル
1の中心線Oに対する傾斜角β2が大きな噴孔11の燃
料溜り部12bの容積が、該中心線Oに対する傾斜角β
1が小さな噴孔10の燃料溜り部12aの容積よりも大
きくなるように構成した。
Description
ート面に複数の噴孔を形成した燃料噴射ノズルに関す
る。
噴射ノズルをシリンダの軸線に対し傾斜して取り付ける
場合、燃焼室の内壁面に対する噴霧方向が均一となるよ
うに、各噴孔を、燃料噴射ノズルの中心線に対する傾斜
角を異ならせて形成する構成が知られている。そして、
このような構成の燃料噴射ノズルにおいては、ノズルボ
ディのシート面、及びノズルボディに摺動自在に挿入さ
れるニードルバルブのシート面は、共に円錐形状に形成
されており、噴孔をノズルボディのシート面に形成した
ものがある。例えば、図10に示すように、ノズルボデ
ィ102に摺動自在にニードルノズル103を挿入した
燃料噴射ノズル101においては、該ノズルボディ10
2のシート面102aに互いに傾斜角が異なる噴孔11
0及び噴孔111が形成されており、ノズルボディ10
2のシート面102a、及びニードルバルブ103のシ
ート面103aは円錐形状に形成されている。また、シ
ール部Sから噴孔110の入口部までの距離l1と、シ
ール部Sから噴孔111の入口部までの距離l2とは同
じ距離とされていた。
噴孔毎に燃料噴射ノズルの中心線に対する傾斜角を異な
らせると、該傾斜角が大きな噴孔は、傾斜角が小さな噴
孔よりも入口部における燃料の流入抵抗が大きくなるた
め、燃料噴射量が少なくなる。このため、燃焼室内の混
合気の分布が不均一となる。また、ノズルボディのシー
ト面に噴孔を形成した燃料噴射ノズルにおいては、噴孔
の入口部での燃料流れの剥離が大きいため、サック部に
噴孔を形成した燃料噴射ノズルに比べて流量係数が小さ
くなり、噴射期間や噴射圧力等の噴射特性が悪化する傾
向にある。このような不具合を解消するために、前記傾
斜角が大きな噴孔の径を、傾斜角が小さな噴孔の径より
も大きく形成したり、噴孔入口の角部を円弧状に加工
し、傾斜角が大きな噴孔の加工量が傾斜角が小さな噴孔
の加工量よりも大きくなるように構成したりしていた
が、加工工数が多くなって、燃料噴射ノズルの製造コス
トが高くなるという問題があった。
には、燃料を一定時間内に燃焼室内に噴射する必要があ
り、燃料噴射期間は、燃料通路の面積や燃料噴射圧力等
により決定される。そして、燃料噴射期間を短縮するた
めには、燃料通路の面積の最小値を一定値以上とするこ
とが必要とされる。燃料の最小通路面積は、噴孔上方に
おけるノズルボディのシート面とニードルバルブのシー
ト面との間に形成される円環状部分の面積となり、この
最小通路面積はニードルバルブのリフト量に比例して増
加する。そして、最小通路面積は、通常、最大噴射量
時、即ちニードルバルブのリフト量が最大となったとき
に適正となるように設定されるが、最大噴射量時に最小
通路面積が適正となるように設定すると、噴射初期のニ
ードルバルブのリフト量が小さいときには最小通路面積
が過大となって燃料噴射率が高くなり、エンジン騒音が
高くなったり、NOx排出量が多くなったりする。この
ような不具合を解消するために、ニードルバルブを付勢
するバネを二種設けて該ニードルバルブの開弁圧を二段
に構成したものがあるが、構造が複雑となってコスト高
となるとともに、信頼性・耐久性が低下するという問題
があった。また、燃料噴射ノズルの全長が長くなるため
に、エンジンのノズル取付部の構造に特別の配慮を払う
必要があり、エンジンへの搭載性も悪化する。
課題を解決するために、次のような手段を用いる。即
ち、請求項1においては、ノズルボディのシート面に複
数の噴孔を形成し、各噴孔毎に傾斜角を異ならせた燃料
噴射ノズルにおいて、燃料噴射ノズルの中心線に対する
傾斜角が大きな噴孔の入口部を、該中心線に対する傾斜
角が小さな噴孔の入口部よりも、シート面におけるシー
ト部の近くに配置した。
のシート面に複数の噴孔を形成し、各噴孔毎に傾斜角を
異ならせた燃料噴射ノズルにおいて、該噴孔の入口部近
傍に燃料溜り部を形成し、燃料噴射ノズルの中心線に対
する傾斜角が大きな噴孔の燃料溜り部の容積が、該中心
線に対する傾斜角が小さな噴孔の燃料溜り部の容積より
も大きくなるように構成した。
のシート面に複数の噴孔を形成した燃料噴射ノズルにお
いて、該ノズルボディに摺動自在に挿入されるニードル
バルブのシート部を、途中部に段差を有する円錐形状に
形成し、該段差部の先端側を、該段差部の基端側よりも
小径に形成した。
は以上の如くであり、次に添付の図面に示した本発明の
一実施例を説明する。図1は本発明の燃料噴射ノズルを
示す側面断面図、図2は燃料噴射ノズルの先端部を示す
側面断面図、図3はノズルボディの噴孔近傍に燃料溜り
部を形成した燃料噴射ノズルの先端部を示す側面断面
図、図4は噴孔近傍のニードルバルブシート面に燃料溜
り部を形成した燃料噴射ノズルの先端部を示す側面断面
図、図5はニードルバルブのシート面を中心線に対して
偏心させた燃料噴射ノズルを示す図、図6はニードルバ
ルブのシート面に段差部を形成した燃料噴射ノズルのニ
ードルバルブが閉じた状態を示す側面断面図、図7はニ
ードルバルブのシート面に段差部を形成した燃料噴射ノ
ズルのニードルバルブのリフト量が大きい状態を示す側
面断面図、図8はニードルバルブのシート面に段差部を
形成した燃料噴射ノズルの二ードルバルブリフト量と最
小通路面積との関係を示す図、図9は同じく二ードルバ
ルブリフト量の変化に対する噴射率の変化を示す図、図
10は従来の燃料噴射ノズルの先端部を示す側面断面図
である。
1、図2により説明する。燃料噴射ノズル1において
は、ノズルボディ2にニードルバルブ3が上下摺動自在
に挿入されている。該ノズルボディ2の下端部には円錐
形状のシート面2aが形成されており、該シート面2a
には複数の噴孔10・11が所定の角度を以って形成さ
れている。即ち、該噴孔10は、燃料噴射ノズル1の中
心線Oに対して一定の傾斜角β1だけ傾斜して形成さ
れ、噴孔11は、該中心線Oに対して一定の傾斜角β2
だけ傾斜して形成されており、該傾斜角β2は傾斜角β
1よりも大きく構成されている。また、ノズルボディ2
内には燃料溜り部7が形成されるとともに、該燃料溜り
部7へ燃料を圧送するための燃料通路8が形成されてい
る。
り下方へ付勢されており、該ニードルバルブ3の下端部
は円錐形状に形成されてシート面3aを構成している。
そして、下方へ付勢されるニードルバルブ3のシート面
3aが、ノズルボディ2のシート面2aに圧接してい
る。該シート面3aとシート面2aとは、該シート部2
a・3aの上部に位置するシート部Sにて圧接してい
る。また、前記噴孔10の入口部10aはシート部Sか
ら距離L1だけ下方に配置され、噴孔11の入口部11
aはシート部Sから距離L2だけ下方に配置されてお
り、該距離L2は距離L1よりも小さくなるように構成
されている。
おいては、図示しない燃料噴射ポンプから燃料通路8を
通じて燃料溜り部7へ燃料が圧送されると、圧送された
燃料によりニードルバルブ3の受圧面3bに圧力がかか
る。この圧力がニードルバルブ3の付勢部材の付勢力よ
りも大きくなると、該ニードルバルブ3が上方へリフト
して、シート面3aがノズルボディ2のシート面2aか
ら離間し、噴孔10・11から燃焼室へ燃料が噴射され
るように構成されている。そして、燃料噴射ポンプから
の燃料の圧送が終了すると、受圧面3b及びシート面3
aにかかる圧力が低下し、付勢部材によりニードルバル
ブ3が下方に付勢され、該ニードルバルブ3のシート面
3aがノズルボディ2のシート面2aに圧接して、燃料
噴射が終了する。
する場合、噴孔11の傾斜角β2は、噴孔10の傾斜角
β1よりも大きく形成されているので、仮にシート部S
から噴孔11の入口部11aまでの距離と、シート部S
から噴孔10の入口部10aまでの距離とが同じであっ
たとしたら、大きな傾斜角β2を有する噴孔11の入口
部11aにおける燃料の流入抵抗の方が、噴孔10の入
口部10aにおける流入抵抗よりも大きくなる。
での距離を小さくすると、入口部10a・10bの流入
抵抗が小さくなることが知られており、本燃料噴射ノズ
ル1においては、シート部Sから噴孔11の入口部11
aまでの距離L2を、シート部Sから噴孔10の入口部
10aまでの距離L1よりも小さく構成しているので、
該噴孔11の入口部11aにおける燃料の流入抵抗を減
少して、該入口部11aの流入抵抗と、噴孔10の入口
部10aにおける流入抵抗とを等しくすることが可能と
なる。このように、噴孔11の入口部11aを噴孔10
の入口部10aよりもシート部Sの近くに配置すること
により、加工工数を増加させることなく低コストで、噴
孔10からの燃料噴射量と噴孔11からの燃料噴射量と
を等しくすることができ、燃焼室内の混合気分布が均一
となって、PMの排出量及びSdを低減することが可能
となる。
成した燃料噴射ノズルにおいては、ノズルボディ下端部
に形成されるサック部に噴孔を形成した場合に比べて、
燃料噴射期間や噴射圧力等の噴射特性が悪化する傾向に
あるが、これを解消するために、燃料噴射ノズルを次の
ように構成することができる。
成して、該噴孔への燃料の流入抵抗が小さくなるように
構成している。例えば、図3に示すように、噴孔10・
11の入口部10a・11a近傍に燃料溜り部12を形
成している。この場合、小さな傾斜角β1を有する噴孔
10の入口部10aからシート部Sまでの距離L1と、
大きな傾斜角β2を有する噴孔11の入口部11aから
シート部Sまでの距離L2とは同じに構成され、燃料溜
り部12は、例えばノズルボディ2のシート面2aに略
円環溝形状に形成されている。そして、噴孔10の入口
部10a近傍に形成される燃料溜り部12aの容積より
も、噴孔11の入口部11a近傍に形成される燃料溜り
部12bの容積のほうが大きくなるように、燃料溜り部
12を中心線Oに対して偏心させて、燃料溜り部12b
の溝深さが、燃料溜り部12aの溝深さよりも深くなる
ようにしている。
a・11a近傍に燃料溜り部12を形成することによ
り、噴孔10・11への燃料の流入抵抗を小さくするこ
とができ、噴射期間や噴射圧力等の噴射特性の向上を図
ることができる。また、大きな傾斜角β2を有する噴孔
11の入口部11a近傍の燃料溜り部12bの容積を、
小さな傾斜角β1を有する噴孔10の入口部10a近傍
の燃料溜り部12aの容積よりも大きく構成すること
で、入口部11aと入口部10aとの燃料の流入抵抗を
等しくすることができ、噴孔11と噴孔10との噴射量
が等しくなって、燃焼室内の混合気分布を均一にするこ
とができる。これにより、加工工数をさほど増加させる
ことなく低コストで、PMの排出量やSdを低減するこ
とが可能となる。
り部は、次のように形成することもできる。図4に示す
燃料噴射ノズル1においては、ニードルバルブ3のシー
ト面3aに燃料溜り部13を形成している。この場合、
小さな傾斜角β1を有する噴孔10の入口部10aから
シート部Sまでの距離L1と、大きな傾斜角β2を有す
る噴孔11の入口部11aからシート部Sまでの距離L
2とは同じに構成され、該燃料溜り部13は、燃料噴射
時に入口部10a及び入口部11aと対向する位置に配
置されている。そして、燃料溜り部13は、シート面3
aに略円環溝形状に形成されており、噴孔10の入口部
10a近傍に形成される燃料溜り部13aの容積より
も、噴孔11の入口部11a近傍に形成される燃料溜り
部13bの容積のほうが大きくなるように、燃料溜り部
13を中心線Oに対して偏心させて、燃料溜り部13b
の溝深さが、燃料溜り部13aの溝深さよりも深くなる
ようにしている。
a・11a近傍に燃料溜り部13を形成することによ
り、噴孔10・11への燃料の流入抵抗を小さくするこ
とができ、噴射期間や噴射圧力等の噴射特性の向上を図
ることができる。また、大きな傾斜角β2を有する噴孔
11の入口部11a近傍の燃料溜り部13bの容積を、
小さな傾斜角β1を有する噴孔10の入口部10a近傍
の燃料溜り部13aの容積よりも大きく構成すること
で、入口部11aと入口部10aとの燃料の流入抵抗を
等しくすることができ、噴孔11と噴孔10との噴射量
が等しくなって、燃焼室内の混合気分布を均一にするこ
とができる。これにより、加工工数をさほど増加させる
ことなく低コストで、PMの排出量やSdを低減するこ
とが可能となる。
り部は、次のように形成することもできる。図5に示す
燃料噴射ノズル1においては、円錐形状に形成されるニ
ードルバルブ3のシート面3aを中心線Oに対して偏心
させ、噴孔10の入口部10aに対向するシート面3a
の中心線Oに対する角度γ1よりも、噴孔11の入口部
11aに対抗するシート面3aの中心線Oに対する角度
γ2が大きくなるように構成している。この場合、小さ
な傾斜角β1を有する噴孔10の入口部10aからシー
ト部Sまでの距離L1と、大きな傾斜角β2を有する噴
孔11の入口部11aからシート部Sまでの距離L2と
は同じに構成され、燃料噴射時に、入口部11aが形成
されるノズルボディ2のシート面2aと、該シート面2
aに対抗するニードルバルブ3のシート面3aとの間隙
15bが、入口部10aが形成されるノズルボディ2の
シート面2aと、該シート面2aに対抗するニードルバ
ルブ3のシート面3aとの間隙15aよりも大きくなる
ようにしている。
口部11a近傍の間隙15bを、入口部10a近傍の間
隙15aよりも大きく形成することで、入口部11aと
入口部10aとの燃料の流入抵抗を等しくすることがで
き、噴孔11と噴孔10との噴射量が等しくなって、燃
焼室内の混合気分布を均一にすることができる。これに
より、加工工数をさほど増加させることなく低コスト
で、PMの排出量やSdを低減することが可能となる。
射時に燃料が通過する通路が最も狭くなる部分の面積、
即ち燃料の最小通路面積は、噴孔10・11上方におけ
る、ノズルボディ2のシート面2aとニードルバルブ3
のシート面3aとの間に円環形状に形成される間隙部分
の面積である。そして、図3等に示す燃料噴射ノズル1
の如く、ニードルバルブ3のシート面3aが円錐形状に
形成され、ノズルボディ2のシート面2aがシート面3
aの形状に対応した円錐形状に形成されている場合、ニ
ードルバルブ3のリフト量が増加するに従って、シート
面2aとシート面3aとの間隙が大きくなり、図8の直
線31で示すように、最小通路面積はニードルバルブ3
のリフト量に比例して増加することとなる。
ノズル1における最大噴射量時、即ちニードルバルブ3
のリフト量が最大となったときに適正となるように設定
されるが、最大噴射量時に最小通路面積が適正となるよ
うに設定すると、噴射初期のニードルバルブ3のリフト
量が小さいときには最小通路面積が過大となって燃料噴
射率が高くなり、エンジン騒音が高くなったり、NOx
排出量が多くなったりする。
ように形成して、最大噴射量時における最小通路面積を
適正としつつ、リフト量が小さい噴射開始時の噴射率を
低く抑えることが可能となる。図6に示す燃料噴射ノズ
ル1においては、ノズルボディ2に摺動自在に挿入され
るニードルバルブ33の先端部にシート面33aが形成
されている。該シート面33aは途中部に段差33bを
有する円錐形状に形成され、該段差部Dの先端側を、該
段差部Dの基端側よりも小径に形成している。即ち、段
差部Dの先端側に配置される先端側シート面33cは、
段差部Dの基端側に配置される基端側シート面33bよ
りも小径に形成されている。
閉じた状態で噴孔10・11の下端に位置しており、該
ニードルバルブ33のリフト量が、噴孔10・11の上
下幅Laよりも小さいときは、最小通路面積はシート面
2aと基端側シート面33bとの間隙の面積となる。ニ
ードルバルブ33のリフト量が上下幅Laよりも大きく
なると、図7に示すように、先端側シート面33cが噴
孔10・11の上方に位置するようになり、最小通路面
積はシート面2aと先端側シート面33cとの間隙の面
積となって急激に増加する。
する最小通路面積の変化曲線32を図8に示している
が、ニードルバルブ33のリフト量が上下幅Laより小
さい間は、最小通路面積の増加は度合いは低く抑えられ
ており、該リフト量が上下幅Laを超えると、最小通路
面積が急激に増加し、最大リフト量Lmまでの間増加度
合いが大きくなっている。即ち、ニードルバルブ33の
リフト量が小さいときの最小通路面積に対する、リフト
量が大きいときの最小通路面積の比率が大きくなってい
る。
記ニードルバルブ3の如くシート面3aに段差部を設け
ない場合にはリフト量に比例して上昇していく燃料噴射
率を、ニードルバルブ33の如くシート面33aに段差
部Dを形成した場合は、該ニードルバルブ33のリフト
量が小さい(上下幅La以下の)噴射開始時の初期噴射
率を低く抑えることができる。これにより、エンジンの
騒音や、NOxの排出量を低減することができる。
面33aに段差部Dを設けて、先端側シート面33cを
基端側シート面33bよりも小径に形成することで、簡
単・低コストな構成で、信頼性・耐久性を保持したま
ま、エンジンの騒音やNOxの排出量を低減することが
可能となる。また、燃料噴射ノズルの全長が高くなるこ
ともなくエンジンへの搭載性が悪化することもない。
より、次のような効果が得られる。即ち、請求項1記載
の如く、燃料噴射ノズルの中心線に対する傾斜角が大き
な噴孔の入口部を、該中心線に対する傾斜角が小さな噴
孔の入口部よりも、シート面におけるシート部の近くに
配置したので、加工工数を増加させることなく低コスト
で、傾斜角が大きな噴孔からの燃料噴射量と傾斜角が小
さな噴孔からの燃料噴射量とを等しくすることができ、
燃焼室内の混合気分布が均一となって、PMの排出量及
びSdを低減することが可能となる。
口部近傍に燃料溜り部を形成し、燃料噴射ノズルの中心
線に対する傾斜角が大きな噴孔の燃料溜り部の容積が、
該中心線に対する傾斜角が小さな噴孔の燃料溜り部の容
積よりも大きくなるように構成したので、各噴孔への燃
料の流入抵抗を小さくすることができ、噴射期間や噴射
圧力等の噴射特性の向上を図ることができる。また、大
きな傾斜角を有する噴孔の入口部と小さな傾斜角を有す
る噴孔の入口部との燃料の流入抵抗を等しくすることが
でき、大きな傾斜角を有する噴孔噴孔と小さな傾斜角を
有する噴孔との噴射量が等しくなって、燃焼室内の混合
気分布を均一にすることができる。これにより、加工工
数をさほど増加させることなく低コストで、PMの排出
量やSdを低減することが可能となる。
ィに摺動自在に挿入されるニードルバルブのシート部
を、途中部に段差を有する円錐形状に形成し、該段差部
の先端側を、該段差部の基端側よりも小径に形成したの
で、簡単・低コストな構成で、信頼性・耐久性を保持し
たまま、エンジンの騒音やNOxの排出量を低減するこ
とが可能となる。また、燃料噴射ノズルの全長が高くな
ることもなくエンジンへの搭載性が悪化することもな
い。
る。
る。
た燃料噴射ノズルの先端部を示す側面断面図である。
部を形成した燃料噴射ノズルの先端部を示す側面断面図
である。
心させた燃料噴射ノズルを示す図である。
燃料噴射ノズルのニードルバルブが閉じた状態を示す側
面断面図である。
燃料噴射ノズルのニードルバルブのリフト量が大きい状
態を示す側面断面図である。
燃料噴射ノズルの二ードルバルブリフト量と最小通路面
積との関係を示す図である。
噴射率の変化を示す図である。
面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ノズルボディのシート面に複数の噴孔を
形成し、各噴孔毎に傾斜角を異ならせた燃料噴射ノズル
において、燃料噴射ノズルの中心線に対する傾斜角が大
きな噴孔の入口部を、該中心線に対する傾斜角が小さな
噴孔の入口部よりも、シート面におけるシート部の近く
に配置したことを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 【請求項2】 ノズルボディのシート面に複数の噴孔を
形成し、各噴孔毎に傾斜角を異ならせた燃料噴射ノズル
において、該噴孔の入口部近傍に燃料溜り部を形成し、
燃料噴射ノズルの中心線に対する傾斜角が大きな噴孔の
燃料溜り部の容積が、該中心線に対する傾斜角が小さな
噴孔の燃料溜り部の容積よりも大きくなるように構成し
たことを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 【請求項3】 ノズルボディのシート面に複数の噴孔を
形成した燃料噴射ノズルにおいて、該ノズルボディに摺
動自在に挿入されるニードルバルブのシート部を、途中
部に段差を有する円錐形状に形成し、該段差部の先端側
を、該段差部の基端側よりも小径に形成したことを特徴
とする燃料噴射ノズル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP30831399A JP2001123916A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 燃料噴射ノズル |
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---|---|---|---|
JP30831399A JP2001123916A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 燃料噴射ノズル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001123916A true JP2001123916A (ja) | 2001-05-08 |
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JP (1) | JP2001123916A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014148956A (ja) * | 2013-02-04 | 2014-08-21 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 燃料噴射弁 |
-
1999
- 1999-10-29 JP JP30831399A patent/JP2001123916A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014148956A (ja) * | 2013-02-04 | 2014-08-21 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 燃料噴射弁 |
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