JP2008128136A - Fuel injection valve and its usage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、往復動内燃機関の燃料噴射弁及びその使用方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve for a reciprocating internal combustion engine and a method of using the same.
従来から使用されている燃料噴射弁の第一例を図6によって説明すると、従来の第一例の燃料噴射弁は、ノズル本体1を、フレーム等(図示せず)に配置されるノズルホルダ2と、ノズルホルダ2の下端に配置されるノズル主部3と、ノズル主部3の下端に配置されるロッド状のノズル端部4とを備えて構成しており、ノズル主部3は外周に係止段部5を備えて、ノズルホルダ2の下部外周(図示せず)に螺合された第一キャップ6により固定され、ノズル端部4は、上端縁に係止段部7を備えて、第一キャップ6の下部に取り付けれられた第二キャップ8により固定されている。
A first example of a conventional fuel injection valve will be described with reference to FIG. 6. In the first conventional fuel injection valve, a
ノズルホルダ2は、内部に、コイルスプリング(図示せず)を介して下方へ付勢されるプッシュロッド9を配置すると共に、斜め上下方向に延在して燃料を供給するホルダ側の燃料通路10を形成している。
The
ノズル主部3は、内部に、プッシュロッド9により上下方向に摺動するニードル弁11を備えると共に、ノズル主部3のホルダ側の燃料通路10に接続されて斜め上下方向に延在する中継用の燃料通路12を形成し、中継用の燃料通路12の下部には、ニードル弁11の下部が位置するように油室13を形成し、更に油室13の下部には、鉛直方向へ向かう下方の燃料通路14を形成している。ここで、油室13の下部には、ニードル弁11の先端部11aが当接する弁座15を配置し、ニードル弁11により燃料通路14を開閉し得るようにしている。
The nozzle
ノズル端部4は、内部に、ノズル主部3の燃料通路に接続されて鉛直方向へ向かう燃料通路16を形成し、燃料通路16の下端には、側方に向いて形成される噴射孔17を備えている。
The
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、燃料を、ホルダ側の燃料通路10、中継用の燃料通路12より油室13に送り、油室13内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁11を上方へ押し上げ、下方の燃料通路14、ノズル端部4の燃料通路16を介し、燃料を噴射孔17から側方に向かって噴射する。
When fuel is injected from the fuel injection valve, the fuel is sent to the
従来から使用されている燃料噴射弁の第二例を図7によって説明すると、従来の第二例の燃料噴射弁は、ノズル本体18を、フレーム等(図示せず)に配置されるノズルホルダ(図示せず)と、ノズルホルダの下端に配置されるノズル主部19と、ノズル主部19の内部から下方に向かって延在するノズル端部20とを備えて構成されており、ノズル主部19は係止段部21を備えて、ノズル本体1の下部外周に螺合されたキャップ(図示せず)により固定され、ノズル端部20は、係止段部22を備えてノズル主部19の内側係止部23により固定されている。
A second example of a conventional fuel injection valve will be described with reference to FIG. 7. A second example of a conventional fuel injection valve is a nozzle holder (not shown) in which a
ノズルホルダ(図示せず)は、内部に、コイルスプリング(図示せず)を介して下方へ付勢されるプッシュロッド(図示せず)を配置すると共に、燃料を供給する燃料通路(図示せず)及び冷却水を供給する冷却水通路(図示せず)を形成している。 The nozzle holder (not shown) has a push rod (not shown) urged downward via a coil spring (not shown) inside and a fuel passage (not shown) for supplying fuel. ) And a cooling water passage (not shown) for supplying cooling water.
ノズル主部19は、内部の軸部に設けられた筒状のガイドブッシュ24内に、プッシュロッドによりコイルスプリング(図示せず)を介して上下方向に摺動するニードル弁25を備え、内部の周囲には、ノズルホルダの燃料通路(図示せず)に接続される燃料通路26、及びノズルホルダの冷却水通路(図示せず)に接続される冷却水通路27を形成し、更に冷却水通路27には、ノズル端部20の周囲を囲む環状の冷却室28が接続されている。
The nozzle
ノズル端部20は、ニードル弁25の下部を配置し得るように上方から中途位置まで延在してノズル主部19の燃料通路26に接続される油室29を形成し、油室29の下部には、鉛直方向へ向かう小径の燃料通路30を形成し、更に、小径の燃料通路の下端には、側方に向けて形成される噴射孔31を備えている。ここで、油室29の下部には、ニードル弁25の先端部25aが当接する弁座32を配置し、ニードル弁25により燃料通路30を開閉し得るようにしている。
The
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、燃料を、ノズル主部19の燃料通路26より油室29に送り、油室29内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁25を上方へ押し上げ、ノズル端部20の燃料通路30を介し、燃料を噴射孔31から側方に向かって噴射する。
When fuel is injected from the fuel injection valve, the fuel is sent from the
ここで、燃料噴射弁を示す先行技術文献情報としては下記の特許文献1、2がある。
しかしながら、燃料噴射弁では、弁座15,32の下方にノズル端部4,20の燃料通路16,30を配置するため、燃料の噴射後、ニードル弁11,25により燃料通路16,30を閉止してもノズル端部20の燃料通路16,30に燃料が残存し、燃料通路16,30から内燃機関のシリンダー内に残存の燃料が漏れて内燃機関の燃焼状態が悪化するという問題があった。又、燃料噴射量が少量の際には、噴射する燃料の流速が低下するため、燃料の噴霧の形状が悪化し、内燃機関の燃焼状態が悪化するという問題があった。
However, in the fuel injection valve, since the
本発明は、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止する燃料噴射弁及びその使用方法を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a fuel injection valve that prevents deterioration of the combustion state of an internal combustion engine and a method for using the same.
本発明は、ノズル本体に上下方向に形成される燃料通路と、該燃料通路に対して移動可能に配置されるフィリングニードルとを備え、燃料噴射後にはフィリングニードルを燃料通路に配置するように構成したことを特徴する燃料噴射弁、にかかるものである。 The present invention includes a fuel passage formed in a vertical direction in a nozzle body, and a filling needle disposed so as to be movable with respect to the fuel passage, and the filling needle is disposed in the fuel passage after fuel injection. The present invention relates to a fuel injection valve characterized by that.
又、本発明は、フィリングニードルの反燃料通路側にフィリングニードル用バネを備え、燃料噴射時には燃料圧によりフィリングニードルを燃料通路から押し上げると共に、燃料噴射後にはフィリングニードル用バネの付勢によりフィリングニードルを燃料通路に配置するように構成することが好ましい。 Further, the present invention includes a filling needle spring on the side opposite to the fuel passage of the filling needle. When the fuel is injected, the filling needle is pushed up from the fuel passage by the fuel pressure. After the fuel injection, the filling needle is biased by the bias of the filling needle spring. Is preferably arranged in the fuel passage.
更に、本発明は、燃料通路を開閉するニードル弁を備え、該ニードル弁の軸心をフィリングニードルが貫通するよう構成されることが好ましい。 Furthermore, the present invention preferably includes a needle valve that opens and closes the fuel passage, and is configured so that the filling needle penetrates the axis of the needle valve.
更に又、本発明は、フィリングニードルの移動を中途位置に固定するように調整手段を備えることが好ましい。 Furthermore, the present invention preferably includes adjusting means so as to fix the movement of the filling needle at a midway position.
又、本発明は、フィリングニードル用バネの反フィリングニードル側にピストンを備えることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a piston is provided on the anti-filling needle side of the filling needle spring.
更に、本発明は、燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して燃料通路の流路スペースを小さくし、噴射する燃料の流速を上げるように構成することが好ましい。 Furthermore, according to the present invention, when the fuel injection amount is small, the filling needle is arranged in the middle of the fuel passage to reduce the passage space of the fuel passage and increase the flow rate of the injected fuel. Is preferred.
本発明は、ノズル本体に上下方向に形成される燃料通路と、該燃料通路に対して移動可能に配置されるフィリングニードルとを備え、燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して燃料通路の流路スペースを小さくし、噴射する燃料の流速を上げることを特徴とする燃料噴射弁の使用方法、にかかるものである。 The present invention includes a fuel passage formed vertically in a nozzle body and a filling needle disposed so as to be movable relative to the fuel passage. When the fuel injection amount is small, the filling needle is disposed in the fuel passage. The present invention relates to a method for using a fuel injection valve, characterized in that it is disposed at a midway position to reduce the flow space of the fuel passage and to increase the flow rate of fuel to be injected.
而して、本発明によれば、燃料噴射後にはフィリングニードルを燃料通路に配置するので、燃料通路の全体空間を減らして燃料通路に残存する燃料を低減し、燃料噴射後の燃料通路から内燃機関への燃料の流入を抑制し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。 Thus, according to the present invention, since the filling needle is disposed in the fuel passage after fuel injection, the entire space of the fuel passage is reduced to reduce the fuel remaining in the fuel passage, and the fuel passage after the fuel injection is Inflow of fuel to the engine can be suppressed, and deterioration of the combustion state of the internal combustion engine can be prevented.
又、本発明によれば、燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して、燃料通路の流路スペースを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。 Further, according to the present invention, when the fuel injection amount is small, the filling needle is arranged in the middle of the fuel passage to reduce the passage space of the fuel passage, so that the flow rate of the injected fuel is increased. The shape of the fuel spray can be maintained, and deterioration of the combustion state of the internal combustion engine can be prevented.
上記した本発明の燃料噴射弁及びその使用方法によれば、フィリングニードルを燃料通路に配置するので、燃料通路に残存する燃料の低減等を行い、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the fuel injection valve and the method of using the same according to the present invention described above, the filling needle is disposed in the fuel passage, so that the fuel remaining in the fuel passage can be reduced and the deterioration of the combustion state of the internal combustion engine can be prevented. An excellent effect of being able to do so can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図4は本発明を実施する形態の第一例を示すものである。 1 to 4 show a first example of an embodiment for carrying out the present invention.
本発明の実施の形態の第一例の燃料噴射弁は、ノズル本体33に、ニードル弁34及びフィリングニードル35を備えて構成されると共に、ノズル本体33を、フレーム等(図示せず)に配置されるノズルホルダ36と、ノズルホルダ36の下端に配置されるノズル主部37と、ノズル主部37の下端に配置されるロッド状のノズル端部38とを備えて構成されており、ノズル主部37は外周に係止段部39を備えて、ノズルホルダ36の下部外周40に螺合された第一キャップ41により固定され、ノズル端部38は、上端縁に係止段部42を備えて、第一キャップ41の下部に取り付けれられた第二キャップ43により固定されている。
The fuel injection valve of the first example of the embodiment of the present invention is configured by including a
ノズルホルダ36は、内部の軸心に上方空間44を形成すると共に、上方空間44の下方には小径の連絡空間45を介して大径の下方空間46を形成し、上方空間44には、上部の圧力調整ネジ47と下面のタペット48との間にコイルスプリングのフィリングニードル用バネ49を配置し、下方空間46には、上面の圧力調整シム50と下部のバネ受け51との間にコイルスプリングのニードル弁用バネ52を配置している。又、フィリングニードル用バネ49のタペット48には、フィリングニードル35の端側を支持し、フィリングニードル35は、コイルスプリングのニードル弁用バネ52の内側中心を通過するよう、タペット48から連絡空間45及び下方空間46を介してノズル主部37及びノズル端部38へ延在している。なお、ニードル弁用バネ52のバネ受け51はノズル主部37の上端面37aに支持されている。
The
又、ノズルホルダ36の内部には、上方空間44、連絡空間45、下方空間46の夫々の側部に位置するよう、鉛直方向(上下方向)へ延在して高圧燃料をノズル主部37側へ供給する燃料通路53を形成している。
Further, in the
ノズル主部37は、内部に、ニードル弁用バネ52に余勢されてバネ受け51を介し上下方向に摺動するニードル弁34を備えると共に、ノズルホルダ36の燃料通路53に接続されて上下方向に延在する中継用の燃料通路54を形成し、中継用の燃料通路54の下部には、ニードル弁34の下部が位置するように油室55を形成し、更に油室55の下部には、鉛直方向(上下方向)へ向かう下方の燃料通路56を形成している。ここで、油室55の下部には、ニードル弁34の先端部34aが当接する弁座57を配置し、ニードル弁34がニードル弁用バネ52により弁座57に当接した際には燃料通路56を閉止し、ニードル弁34が燃料圧により弁座57から離間した際には燃料通路56を開放するようにしている。
The nozzle
又、ノズル主部37のニードル弁34の軸心には、下方の燃料通路56と同軸上の貫通孔58を備え、貫通孔58及び下方の燃料通路56には、フィリングニードル35が通過するようにしている。
In addition, the axial center of the
ノズル端部38は、内部に、ノズル主部37の燃料通路56に接続されて鉛直方向(上下方向)へ向かう燃料通路59を形成し、燃料通路59の下端には、側方に向いて形成される噴射孔60を備えている。又、燃料通路59には、フィリングニードル35の下部35aが中途位置から下端まで配置し得るように構成されている。
The
ここで、フィリングニードル35は、燃料の非供給時に、フィリングニードル用バネ49により付勢されてタペット48から連絡空間45、下方空間46、ニードル弁34の貫通孔58、下方の燃料通路56、ノズル端部38の燃料通路59を介して噴射孔60の近傍まで延在するようになっており、フィリングニードル35の下端より下方の下端空間61に所定の燃料圧が生じた際には、フィリングニードル用バネ49を圧縮するように、フィリングニードル35を押し上げるようになっている。又、フィリングニードル35の下部35aがノズル端部38の燃料通路59に位置する際には、燃料通路59の壁面とフィリングニードル35の間に、燃料が流通し得る流路スペース59aを形成するようになっている。
Here, when the fuel is not supplied, the filling
以下、本発明の実施の形態の第一例の作用を説明する。 The operation of the first example of the embodiment of the present invention will be described below.
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、燃料を、図2に示す如く、ノズルホルダ36側の燃料通路53、中継用の燃料通路54より油室55に送る。次に、図3に示す如く、油室55内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁34を上方へ押し上げ、下方の燃料通路56へ燃料を供給してノズル端部38とフィリングニードル35の間の流路スペース59aに燃料を流し込む。
When fuel is injected from the fuel injection valve, the fuel is sent to the
続いて、図4に示す如く、燃料圧が所定圧以上になった時点で、フィリングニードル35を上方へ押し上げてノズル端部38の燃料通路59の体積を最大にし、噴射孔60より燃料を最適な形状で噴射する。ここで、フィリングニードル35が燃料圧により押し上げられる際には、フィリングニードル用バネ49の反力に打ち勝っており、図4では、フィリングニードル35が、燃料圧によりニードル弁34の貫通孔58まで押し上げられている。
Subsequently, as shown in FIG. 4, when the fuel pressure becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the filling
燃料噴射弁より燃料の噴射を停止する際には、最初に、燃料の圧力の低下に伴ってフィリングニードル35がフィリングニードル用バネ49に付勢されて下方へ移動し、フィリングニードル35の下部35aをノズル端部38の燃料通路59に挿通してノズル端部38の燃料通路59の全体空間を最小に減らす。
When stopping fuel injection from the fuel injection valve, first, as the fuel pressure decreases, the filling
次に、更なる燃料の圧力の低下に伴って、ニードル弁34がニードル弁用バネ52により付勢されて弁座57に当接し、油室55の下方の燃料通路56を閉止して燃料の供給を停止し、噴射孔60からの燃料の噴射を停止する。
Next, as the fuel pressure further decreases, the
このように、本発明の実施の形態の第一例によれば、燃料噴射後にはフィリングニードル35の下部35aをノズル端部38の燃料通路59に配置するので、ノズル端部38の燃料通路59の全体空間を減らしてノズル端部38の燃料通路59に残存する燃料を低減し、燃料噴射後の燃料通路59から内燃機関への燃料の流入を抑制し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
As described above, according to the first example of the embodiment of the present invention, since the
フィリングニードル35の反燃料通路側にフィリングニードル用バネ49を備え、燃料噴射時には燃料圧によりフィリングニードル35の下部35aをノズル端部38の燃料通路59から押し上げると共に、燃料噴射後にはフィリングニードル用バネ49の付勢によりフィリングニードル35の下部35aをノズル端部38の燃料通路59に配置するように構成すると、燃料の供給及び供給停止により、ノズル端部38の燃料通路59の体積を変化させるので、燃料の噴射時には内燃機関の燃焼状態を維持し、燃料の噴射後には、燃料の流入による内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
A filling
燃料通路59を開閉するニードル弁34を備え、ニードル弁34の軸心をフィリングニードル35が貫通するよう構成すると、構成上のスペースを小さくすると共に、ニードル弁34及びフィリングニードル35が燃料圧に適切に対応し、燃料の噴射時には内燃機関の燃焼状態を維持し、燃料の噴射後には、燃料の流入による内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
When the
以下、本発明を実施する形態の第二例について説明する。第二例は、ノズルホルダ36の圧力調整ネジ47を変更したものである。なお、図5中、図1〜図4と同じ符号を付したものは同じものを示している。
Hereinafter, a second example of the embodiment for carrying out the present invention will be described. In the second example, the
本発明の実施の形態の第二例の燃料噴射弁は、第一例と同様に、ノズル本体62に、ニードル弁34及びフィリングニードル35を備えて構成されると共に、ノズル本体62を、フレーム等(図示せず)に配置されるノズルホルダ63と、ノズルホルダ63の下端に配置される第一例と略同様なノズル主部37と、ノズル主部37の下端に配置される第一例と略同様なロッド状のノズル端部38とを備えて構成されている。
As in the first example, the fuel injection valve of the second example of the embodiment of the present invention is configured by including the
ノズルホルダ63は、内部の軸心に上方空間44を形成すると共に、上方空間44の下方には小径の連絡空間45を介して大径の下方空間46を形成し、上方空間44には、第一例と略同様に、フィリングニードル用バネ49、タペット48を配置し、上方空間44の上部には調整手段64を配置している。なお、下方空間46には、第一例と同様に、ニードル弁用バネ52等を配置している。
The
調整手段64は、フィリングニードル用バネ49の上端(反フィリングニードル35側)に配置されるピストン65と、上方空間44の上部を閉止してピストン65との間に油圧室66を形成する上端閉止部67と、上端閉止部67に貫通して形成される第一調整流路68と、上端閉止部67の第一調整流路68に接続される配管の第二調整流路69とを備え、油圧室66には、ポンプ等の供給手段(図示せず)により外部から第一調整流路68及び第二調整流路69を介して作動油が供給されるようになっている。ここで、フィリングニードル35の押し上げ量(リフト量)は、フィリングニードル用バネ49による力とピストン65の受圧面積に油圧室66内の圧力を乗じた力に依存している。
The adjustment means 64 closes the upper end of the
以下、本発明の実施の形態の第二例の作用を説明する。 The operation of the second example of the embodiment of the present invention will be described below.
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、第一例と略同様に、燃料を、ノズルホルダ63側の燃料通路53、中継用の燃料通路54より油室55に送る。次に、油室55内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁34を上方へ押し上げ、下方の燃料通路56へ燃料を供給してノズル端部38とフィリングニードル35の間の流路スペース59aに燃料を流し込む。続いて、燃料圧が所定圧以上になった時点で、フィリングニードル35を上方へ押し上げてノズル端部38の燃料通路59の体積を最大にし、噴射孔60より燃料を最適な形状で噴射する。
When injecting fuel from the fuel injection valve, fuel is sent to the
ここで、燃料噴射量が少量の際には、調整手段64により油圧室66への供給油の圧を高めてフィリングニードル用バネ49の圧縮力を高め、フィリングニードル35が所定位置より上方へ移動しないようにフィリングニードル35の移動を途中位置に固定し、フィリングニードル35の下部35aをノズル端部38の燃料通路59の中途位置に配置して燃料通路の最大堆積よりも燃料通路59の流路スペース59aを小さくし、噴射する燃料の流速を上げる。
Here, when the fuel injection amount is small, the adjusting means 64 increases the pressure of the oil supplied to the
燃料噴射弁より燃料の噴射を停止する際には、最初に、燃料の圧力の低下に伴ってフィリングニードル35がフィリングニードル用バネ49に付勢されて下方へ移動し、フィリングニードル35の下部をノズル端部38の燃料通路59に挿通してノズル端部38の燃料通路59の全体空間を最小に減らす。次に、更なる燃料の圧力の低下に伴って、ニードル弁34がニードル弁用バネ52により付勢されて弁座57に当接し、油室55より下方の燃料通路56を閉止して燃料の供給を停止し、燃料噴射弁からの燃料の噴射を停止する。
When stopping fuel injection from the fuel injection valve, first, as the fuel pressure decreases, the filling
このように、本発明の実施の形態の第二例によれば、燃料噴射時に燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードル35の下部35aをノズル端部38の燃料通路59の中途位置に配置して、燃料通路59の流路スペース59aを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
Thus, according to the second example of the embodiment of the present invention, when the fuel injection amount is small at the time of fuel injection, the
又、フィリングニードル35の移動を中途位置に固定するように調整手段64を備えると、フィリングニードル35をノズル端部38の燃料通路59から完全に押し上げることなく、フィリングニードル35を燃料通路59の中途位置に適切に配置して燃料通路59の流路スペース59aを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
In addition, when the adjusting means 64 is provided so as to fix the movement of the filling
フィリングニードル用バネ49の反フィリングニードル35側にピストン65を備えると、フィリングニードル用バネ49を介してフィリングニードル35に固定用の圧を迅速に伝達し、フィリングニードル35を燃料通路の中途位置に適切に配置して燃料通路59の流路スペース59aを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
When the
又、第二例によれば、第一例と略同様な作用効果を得ることができる。 Further, according to the second example, it is possible to obtain substantially the same effect as the first example.
尚、本発明の燃料噴射弁及びその使用方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the fuel injection valve and the method of using the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
33 ノズル本体
34 ニードル弁
35 フィリングニードル
49 フィリングニードル用バネ
59 燃料通路
59a 流路スペース
62 ノズル本体
64 調整手段
65 ピストン
33
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