JP2013525672A

JP2013525672A - ディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ

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Publication number: JP2013525672A
Application number: JP2013506058A
Authority: JP
Inventors: パク，ドゥク−ジン; キム，ウン−ソン; キム，ジュ−テ; ジョン，カン−ユン; ホ，クァン−チョル; キム，ジョン−ソク; パク，ジョン−ヒョン; ハ，ウン; ノ，ボム−ヨン
Original assignee: Hyundai Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: HD Hyundai Heavy Industries Co Ltd
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: JP5740467B2; US20130037004A1; KR101116504B1; KR20110117374A; CN202883194U; US8973554B2; WO2011132832A1; EP2562410B1; EP2562410A1; EP2562410A4

Abstract

本発明は、より優れた噴射性能を達成するために、燃料バルブの開放圧力より大きい圧力で噴射するようなバルブ構造とし、燃料の噴射時点をバルブ自体で調整するようにし、ソレノイドバルブによって噴射時点を低負荷時と高負荷時に各々形成して噴射時点に確実な差を持たせ、燃料バルブに流入する圧力と内部バネの開放圧力より大きい圧力とで段階的にノズルのノズルホールを開放することで、低速運転や低負荷時には高圧で燃料を噴射して容易に気化させ、高速運転や高負荷時には低圧用ニードルバルブと高圧用ニードルバルブを同時に開放して複数のノズルホールから多量の燃料を早く噴射してエンジンの燃焼性能を向上させ、更には、段階的で、かつ、順次にノズルホールを開放して、噴射後に閉じられているニードルバルブとノズルホールとの空間を最小化することで、燃料の無駄使いを防ぐとともに、有害ガス（例えば、ｓｍｏｋｅ，ＮＯｘ）を減らす、ディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブを提供する。

Description

本発明は、二段燃料噴射機構を備える燃料噴射バルブに関する。より詳細には、大型エンジンや中型エンジンに燃料ポンプから排出された燃料の圧力に応じて、シリンダーに燃料を噴射する燃料噴射バルブのノズルホールの個数を変化させ、低負荷及び高負荷の領域を任意のタイミングで開放するよう、２つのソレノイドバルブを低負荷時点と高負荷時点とで連続的に作動させることで低圧及び高圧に柔軟に対処し、噴射後噴射流路に残っている残存燃料量を減らしてより優れた燃焼性能及びより高い燃費を出すことのできるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブに関する。

一般に、従来のディーゼルエンジンは、開放圧力（ｏｐｅｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ）より高い圧力の燃料が流入すると開かれ、開放圧力より低い圧力の燃料が流入すると閉じる、一つのニードルバルブとバネとを備えている。

燃料ポンプで形成された高圧の燃料が燃料バルブに流入する場合において、燃料バルブ中で開放圧力より高い圧力が形成されると、燃料の圧力がバネのニードルバルブへの付勢力を超えることでニードルバルブが持ち上げられ、ノズルの端部に形成された複数のノズルホールを通じて燃料がシリンダーに噴射される。このような従来の方法は、予め定められた一つの開放圧力にしたがってすべてのノズルホールが開放される、一つのメカニズムを有している。よって、開放圧力に達した後は、開放圧力より更に高い圧力が燃料バルブに流入しても、所定数のノズルホールを通じて持続的に噴射するしかない。エンジンの低速又は低負荷運転が続く場合には、噴射が行われない一方、圧力が開放圧力より高い場合には、圧力の大きさに関係なく、すべてのノズルホールを通じて噴射が行われるため、圧力に応じる噴射形態が均一でなく、圧力に応じて柔軟に噴射量を調節することができなかった。また、加工された複数のノズルホールが同時に開閉するため、噴射終了後、閉じられているニードルバルブとノズルとの間における残存燃料がノズルホールを通じてシリンダーに流れ込み、媒煙を発生するとともに燃費面でも問題があった。

図１５は、従来の燃料バルブの代表的な形態である、Ｗａｒｔｓｉｌａ-Ｓｕｌｚｅｒ方式、ＭＡＮ-Ｂ＆Ｗ方式、及び中型エンジン用の４ストローク方式の燃料バルブを示している。Ｗａｒｔｓｉｌａ-Ｓｕｌｚｅｒ方式の燃料バルブにおいては、燃料の圧力が開放圧力を超えるものの、更に高圧でない場合は、燃料がノズルに加工されたノズルホールを通じてシリンダー内に噴射されるのでなく、シリンダーに流れ込むような形態となっている。しかしながら、燃料噴射が終了しても、閉じられているニードルバルブとノズルホールとの空間（ＳＡＣｖｏｌｕｍｅ）が大きいことから、この空間に残っている残存燃料がシリンダーに流れ込んでしまい、上述した有害ガスの発生のような問題が生じる。また、ＭＡＮ-Ｂ＆Ｗ方式の燃料バルブは、ＳＡＣｖｏｌｕｍｅを減らすために、スライド方式のニードルバルブを採択しているが、開放圧力を超える圧力に応じては柔軟に対処することはできない。すなわち、ＳＡＣｖｏｌｕｍｅは固定されているが、噴射終了後のＳＡＣｖｏｌｕｍｅはニードルバルブとノズルホールとの空間であるため、本発明はそれを最小化することができる。

図１５に示された従来の方式の燃料バルブにおいては、一定の圧力で開放するために、バネの付勢力を高めており、燃料バルブ以外の装置によって燃料圧力を高めることで開放圧力を調整しているが、本発明は燃料バルブ内で圧力を高め、低負荷においても高圧で噴射することができる。

さらに、図１５に示された従来の方式の燃料バルブは、燃料バルブ自体では噴射時間（ｔｉｍｉｎｇ）を決定することができず、既に流入した燃料の一定の圧力により噴射することになっている。すなわち、燃料の噴射時間と最大圧力を、燃料が流入する前に、燃料ポンプや他の手段によって調整している。しかし、本発明は、燃料バルブ自体で噴射時間を高圧形成の以前/以後に調整し、最適燃焼を行うことにより有害ガスの排出を減らすことができる。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するために工夫したものであり、より優れた噴射性能を達成するために、燃料バルブの開放圧力より大きい圧力で噴射するようなバルブ構造とし、燃料の噴射時点をバルブ自体で調整するようにし、ソレノイドバルブによって噴射時点を低負荷時と高負荷時に各々形成して噴射時点に確実な差を持たせ、燃料バルブに流入する圧力と内部バネの開放圧力より大きい圧力とで段階的にノズルのノズルホールを開放することで、低速運転や低負荷時には高圧で燃料を噴射して容易に気化させ、高速運転や高負荷時には低圧用ニードルバルブと高圧用ニードルバルブを同時に開放して複数のノズルホールから多量の燃料を早く噴射してエンジンの燃焼性能を向上させ、更には、段階的で、かつ、順次にノズルホールを開放して、噴射後に閉じられているニードルバルブとノズルホールとの空間を最小化することで、燃料の無駄使いを防ぐとともに、有害ガス（例えば、ｓｍｏｋｅ，ＮＯｘ）を減らす、ディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブを提供することを他の課題をする。

上記課題を解決するための本発明によるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブは、ディーゼル機関でシリンダーに燃料を噴射する燃料噴射バルブにおいて、燃料バルブに流入する燃料の圧力を、必要なエンジンの出力が少ない低負荷時と、必要なエンジンの出力が多い高負荷時との二段に区分する区分手段と、低負荷時に開放される低圧用ノズルと、高負荷時に開放される高圧用ノズルを備えるノズルと、低負荷時に低圧用ノズロのみを開放し、燃料を噴射する低圧用噴射手段と、高負荷時に前記低圧用ノズル及び前記高圧用ノズルを同時に開放し、燃料を噴射する高圧用噴射手段と、を含む。

本発明の他の特徴によるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブは、前記上記区分手段は、低負荷時に作動され、前記低圧用ノズルバルブのみを開放する低圧用ソレノイドバルブと、高負荷時に前記低圧用ソレノイドバルブとともに作動され、前記低圧用ノズルバルブ及び前記高圧用ノズルバルブを同時に開放する高圧用ソレノイドバルブと、を含む。

本発明の更に他の特徴によるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブは、前記低圧用噴射手段は、低負荷時において圧力が低圧であるとき作動される低圧用ソレノイドバルブと燃料通路で連結される低圧ニードルバネと、前記低圧ニードルバネと連結される低圧用圧力ブースタスピンドルと、前記低圧用圧力ブースタスピンドルと連結される低圧用ニードルバルブと、低圧用燃料を排出させる低圧用シャトルバルブと、を含む。

本発明の更に他の特徴によるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブは、前記低圧用噴射手段は、燃料主通路を通じて前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブまで燃料の圧力が待機するとともに、前記低圧用シャトルバルブと前記高圧用シャトルバルブを通過した燃料の圧力は、前記低圧用ブースタスピンドルと前記高圧用ブースタスピンドルに加わり待機圧として作用して前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブを注入口から流入した燃料の圧力以上まで待機し、低負荷時に必要な圧力となった時、前記低圧用ソレノイドが作動されると、前記低圧ブースタスピンドルに加わっていた相対圧がリフティングブッシュバルブを通じて排出口に排出しながら前記低圧用ニードルバルブと連動して前記低圧ノズルが開放され、燃料の噴射が行われる。

本発明の更に他の特徴によるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブは、前記高圧用噴射手段は、高負荷時において圧力が高圧であるとき作動される高圧用ソレノイドバルブと燃料通路で連結される高圧ニードルバネと、前記高圧ニードルバネと連結される高圧用圧力ブースタスピンドルと、前記高圧用圧力ブースタスピンドルと連結される高圧用ニードルバルブと、を含む。

本発明の更に他の特徴によるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブは、燃料主通路を通じて前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブまで燃料の圧力が待機するとともに、前記低圧用シャトルバルブと前記高圧用シャトルバルブを通した燃料の圧力は、前記低圧用ブースタスピンドルと前記高圧用ブースタスピンドルに加わり待機圧として作用して前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブを注入口から流入した燃料の圧力以上まで待機し、高負荷時に必要な圧力となった時、前記低圧用ソレノイドバルブが作動されると、低圧用ブースタスピンドルに作用した相対圧がリフティングブッシュバルブを通じて排出口に排出しながら前記低圧用ニードルバルブと連動して前記低圧用ノズルホールが１次的に開放され、前記高圧用ソレノイドバルブが作動されると、前記高圧用ブースタスピンドルに加わっていた相対圧がリフティングブッシュバルブを通じて排出口に排出しながら前記高圧用ニードルバルブと連動して前記高圧用ノズルホールが加工されたノズルに噴射される。

本発明の更に他の特徴によるディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブは、高圧パイプと連結される燃料バルブブロックと、燃料噴射バルブの全体を囲むノズルホルダーと、燃料通路ブッシュと連結され、高圧で作動される高圧ニードルバネと、前記高圧ニードルバネと結合し、低速及び低負荷時の圧力で高圧力まで待機させる高圧用圧力ブースタスピンドルと、前記高圧用圧力ブースタスピンドルと結合する高圧用ニードルバルブと、前記高圧用圧力ブースタスピンドルを囲む低圧ニードルバネと、前記低圧ニードルバネと結合し、前記高圧用圧力ブースタスピンドルが貫通する低圧用圧力ブースタスピンドルと、前記低圧用圧力ブースタスピンドルと結合する低圧用ニードルバルブと、燃料をシリンダーに噴射する低圧用ノズルホールと、高速及び高負荷時の圧力で燃料をシリンダーに噴射する高圧用ノズルホールとが形成されたノズルと、低圧及び高圧における噴射時点を調整する低圧用ソレノイドバルブ及び高圧用ソレノイドバルブと、前記低圧用ソレノイド及び前記高圧用ソレノイドバルブと結合するリフティングブッシュバルブと、燃料を圧力差によって区分する低圧用シャトルバルブ及び高圧用シャトルバルブと、を更に含む。

本発明による燃料噴射バルブは、燃料噴射バルブの内部装置によって、流入する燃料の圧力を上昇させて燃料の噴射圧力を高める。つまり、低負荷においても高圧で噴射することができ、２つのソレノイドバルブを低圧用及び高圧用に連続的に作動させ、圧力に応じて噴射時点を遅らせたり早めたりすることができる。

また、本発明による燃料噴射バルブは、ソレノイドバルブを通じて、二段のノズルホールから段階的に燃料を噴射することで、圧力差に応じて燃料の排出断面積を減らして噴射状態を調整し、最高圧では多量の燃料を一気に速やかに噴射することで、低圧のみならず、高圧においても優れた燃焼性能を有するとともに、ノズル内の流路が全体的に狭くなり、噴射終了後に流路に残ってシリンダーに流れこむ残存燃料を減少させ、有害ガス（例えば、ｓｍｏｋｅ，ＮＯｘ）を減らし、燃費を向上することができる。

図１は、本発明による実施例を示す断面図である。図２は、本発明による実施例において、燃料注入前の状態を示す断面図である。図３は、本発明による実施例において、バルブ開放前の状態を示す断面図である。図４は、低負荷時に、第１のソレノイドバルブの作動によって、第１の圧力で噴射される状態を示す断面図である。図５は、高負荷時に、第２のソレノイドバルブの作動によって、第２の圧力で噴射される状態を示す断面図である。図６は、１次及び２次の燃料噴射時に、ニードルバルブのストロークによる燃料噴射過程のうち、待機状態を示す断面図である。図７は、１次及び２次の燃料噴射時に、ニードルバルブのストロークによる燃料噴射過程のうち、燃料が満たされている状態を示す断面図である。図８は、１次及び２次の燃料噴射時に、ニードルバルブのストロークによる燃料噴射過程のうち、低圧用ノズルホールによる噴射状態を示す断面図である。図９は、１次及び２次の燃料噴射時に、ニードルバルブのストロークによる燃料噴射過程のうち、低圧用ノズルホール及び高圧用ノズルホールによる噴射状態を示す断面図である。図１０は、２つのソレノイドバルブを連続的に作動させることによる１次及び２次の燃料噴射過程のうち、燃料が満たされている状態を示す断面図である。図１１は、２つのソレノイドバルブを連続的に作動させることによる１次及び２次の燃料噴射過程のうち、低圧用燃料排出口に燃料が排出される状態を示す断面図である。図１２は、２つのソレノイドバルブを連続的に作動させることによる１次及び２次の燃料噴射過程のうち、高圧用燃料排出口に燃料排出になる状態を示す断面図である。図１３は、従来の燃料バルブにおいて、負荷の変化による圧力の変化を示すグラフである。図１４は、本発明による燃料バルブにおいて、負荷の変化による圧力の変化を示すグラフである。従来の燃料噴射バルブを示す概略図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、本発明を説明するにおいて、関連する公知機能又は公知構成に関する具体的な説明が本発明の要旨の理解の妨げになると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

図１及び２は、本発明による燃料噴射バルブの断面図であり、図３は、本発明による燃料噴射バルブにおいて、負荷圧力でも噴射されないようにソレノイドが作動される前であって、圧力ブースターに圧力を供給して相対圧を高めている状態を示す断面図である。図４は、低圧用ソレノイドバルブが作動され、相対圧を排出させ、１次の燃料噴射を行った状態を示す断面図であり、図５は、高速及び高負荷時の圧力で高圧用ソレノイドバルブが作動され、２次の燃料噴射を行った状態を示す断面図であり、図６〜９は、所定のストロークを有する第１及び第２のニードルバルブを通じて１次の燃料噴射及び２次の燃料噴射が行われる状態を示す断面図であり、図１０〜１２は、２つのソレノイドバルブを連動に作動させ、１次の燃料噴射及び２次の燃料噴射を行うように、相対圧を排出させる状態を示す断面図である。図１３は、従来の燃料バルブにおいて、低負荷時の噴射グラフであり、図１４は、本発明による燃料バルブにおいて、低負荷時にも高圧で１次の燃料噴射を行った後、２次の燃料噴射が行われることを示すグラフであり、図１５は、従来の燃料噴射バルブを示す概略図である。

図１を参照すると、本発明によるディーゼルエンジン用燃料噴射バルブは、高圧パイプと連結されている燃料バルブブロック（Ｆｕｅｌｖａｌｖｅｂｌｏｃｋ、１１０）と、燃料バルブの全体を囲むノズルホルダー（Ｎｏｚｚｌｅｈｏｌｄｅｒ，１００）と、燃料通路ブッシュ１８１と連結され、高圧で作動される高圧ニードルバネ１３３と、高圧ニードルバネ１３３と結合し、低速及び低負荷時の圧力から高圧力まで待機させる高圧用圧力ブースタスピンドル１４１と、高圧用圧力ブースタスピンドル１４１と結合する高圧用ニードルバルブ１２１と、高圧用圧力ブースタスピンドルを囲む低圧ニードルバネ１３２と、低圧ニードルバネ１３２と結合し、高圧用圧力ブースタスピンドル１４１が貫通する低圧用圧力ブースタスピンドル１４３と、低圧用圧力ブースタスピンドル１４１と結合する低圧用ニードルバルブ１２０と、燃料をシリンダーに噴射する低圧用ノズルホール（Ｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｈｏｌｅ，１６０）と、高速及び高負荷時の圧力で燃料をシリンダーに噴射する高圧用ノズルホール（Ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｈｏｌｅ，１６１）が加工されたノズル（Ｎｏｚｚｌｅ，１４０）と、低圧及び高圧での噴射時点を調整する低圧用ソレノイドバルブ（Ｓｏｌｅｎｏｉｄｖａｌｖｅ，２０２）及び高圧用ソレノイドバルブ（Ｓｏｌｅｎｏｉｄｖａｌｖｅ，２０１）と、低圧用ソレノイドバルブ２０２及び高圧用ソレノイドバルブ２０１と結合するリフティングブッシュバルブ（Ｌｉｆｔｉｎｇｂｕｓｈｖａｌｖｅ，１８０，１８１，１８２）、燃料を圧力差によって区分する低圧用シャトルバルブ１５０，１５１及び高圧用シャトルバルブ（Ｓｈｕｔｔｌｅｖａｌｖｅ，１５５）とを含む。

燃料バルブに流入する燃料の圧力を低負荷と高負荷との二段に区分し、二段の作動を低圧用ソレノイドバルブ２０２及び高圧用ソレノイドバルブ２０１によって、圧力によって段階的に行う。つまり、燃料バルブに流入する燃料の圧力にブースタスピンドルにより生成した相対圧を加えて、低負荷でも高圧で噴射するとともに、燃料噴射ノズルが圧力に応じて段階的に開放されるようにする。

また、燃料が燃料主通路１７０を通じて高圧用圧力ブースタスピンドル１４１及び低圧用圧力ブースタスピンドル１４３に到達する前に、低圧用シャトルバルブ１５０及び高圧用シャトルバルブ１５１によって、燃料主通路１７０に燃料圧力及び燃料待機圧力を加え、ブースタスピンドルに圧力を加える。低圧用排出口１７１及び高圧用排出口１７２に圧力が排出されると、このような圧力差が解消し、供給される燃料及び排出された燃料を遮断しまたは流すことができる。

すなわち、低圧用ニードルバルブ１２０及び高圧用ニードルバルブ１２１は、待機圧力に比べ、高圧用圧力ブースタスピンドル１４１，低圧用圧力ブースタスピンドル１４３，低圧ニードルバネ１３２，高圧ニードルバネ１３３を利用して開放圧力を高め、開放圧力より大きい弾性力を有する高圧用ソレノイドバルブバネ１３１と低圧用ソレノイドバルブバネ１３４が低圧用リフティングブッシュ１８０と高圧用リフティングブッシュ１８２を支持するため、開放時点を２つのソレノイドバルブ２０１，２０２により調節して噴射することができる。

この際、圧力を上昇させる低圧用圧力ブースタスピンドル１４１と高圧用圧力ブースタスピンドル１４３の相対圧が存在するため、低圧では開放されず、圧力が保たれている。この相対圧は、所望の高圧まで調節することができる。

ノズル１４０内部の低圧用ニードルバルブ１２０において燃料が待機し、第１のソレノイドバルブを作動させ、相対圧が低圧用シャトルバルブ１５０を通じて低圧用排出口１７１に排出されると、低圧用ニードルバルブ１２０が開かれ、低負荷ノズル１６０のホールを通じて１次的噴射が行われる。さらに、低圧用ニードルバルブ１２０が開かれる空間に、高圧用ニードルバルブ１２１に圧力を待機させておいて、第２のソレノイドバルブを作動させ、高圧用シャトルバルブ１５１を通じて高圧用排出口１７２に排出されると、高圧用ニードルバルブ１２１が開かれ、高負荷ノズル１６１のホールを通じて燃料が噴射される。

図２を参照すると、本発明の望ましい実施例による２つのソレノイドバルブを備える二段燃料噴射バルブは、燃料主通路１７０を通じて、低圧用ニードルバルブ１２０と高圧用ニードルバルブ１２１まで燃料が待機する。これと同時に、低圧用シャトルバルブ１５０と高圧用シャトルバルブ１５１を通過した燃料の圧力は、低圧用ブースタスピンドル１４３と高圧用ブースタスピンドル１４１に加わり待機圧として作用し、低圧用ニードルバルブ１２０と高圧用ニードルバルブ１２１が注入口から流入した燃料圧以上まで待機させる。

この際、低負荷時の必要な圧力になったとき、低圧用ソレノイド２０２を作動させ、低圧用ブースタスピンドル１４１に作用した相対圧がリフティングブッシュバルブ１８１を通じて排出口１７１に排出しながら、低圧用ニードルバルブ１２０と連動して、１次的に低圧用ノズルホール１６０が開放される。さらに、エンジンの高負荷時の圧力に到達したときは、高圧用ソレノイド２０１を作動させ、高圧用ブースタスピンドル１４３に作用した相対圧がリフティングブッシュバルブ１８１によって排出口１７２に排出しながら、高圧用ニードルバルブ１２１と連動して、高圧用ノズルホール１６１が加工されたノズルから噴射される。

以下、本発明の実施例による作用を添付した図面を参照しながら説明する。一方、本願発明において、「低圧」とは、燃料噴射が開始する時の開放圧力をいい、「高圧」とは、燃料バルブ内の圧力が上記開放圧力を超える圧力になった時、再度（２次的）ノズルホールを開放するよう、バネと相対圧によって設定された圧力をいう。

図３，７及び１０に示されたように、燃料噴射が始まる前は、燃料ポンプから高圧パイプを通じて燃料バルブに流入した燃料が燃料バルブの流路に満たされているが、その圧力が低圧用バネ１３２及び高圧用バネ１３３の弾性力、並びに、低圧用ブースタスピンドル１４３及び高圧用ブースタスピンドル１４１の力を超えず、排出されないまま圧力が上昇しながら待機している。

低負荷の燃料噴射時点になり、図４，８及び１１に示されたように、低圧用ソレノイドバルブ２０２において設定された開放圧力と噴射時点に合わせて作動すると、低圧用相対圧が低圧用燃料排出口１７１を通じて排出され、低圧用ニードルバルブ１２０に作用する圧力が上昇して開かれ、低圧用ノズルホール１６０を通じて燃料の噴射が始まる。

図５，９及び１２に示されたように、第１のソレノイドバルブに続き、第２の高圧用ソレノイドバルブ２０１において設定された開放圧力と噴射時点に合わせて作動すると、高圧用相対圧が高圧用燃料排出口１７２を通じて排出され、高圧用ニードルバルブ１２１に作用する圧力が上昇して開かれ、高圧用ノズルホール１６１を通じて燃料の噴射が始まり、燃料の圧力によって続いて噴射される。

燃料噴射が終了する時点では、燃料バルブ内の圧力は、減少しつつ、低圧用バネ１３２及び高圧用バネ１３３の弾性力より順次に又は同時に減少すると、低圧用ニードルバルブ１２０及び高圧用ニードルバルブ１２１を下へ押圧し、低圧用ノズルホール１６０及び高圧用ノズルホール１６１が閉じられる。これで、燃料噴射の１サイクルが終わる。

図１３は、従来の燃料バルブにおいて、低負荷時の噴射グラフである。一方、図１４は、本発明による燃料バルブにおいて、初期の低負荷においても高圧で噴射し、二段の高圧の噴射が行われることを示しており、低負荷においても高圧で燃料を噴射することで、効率及び燃費が改善される。

以上、本発明に従った望ましい実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されず、本発明の技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲及び要旨を外れずに種々の変形及び変更が可能であることは自明である。

１００ノズルホルダー
１０１燃料バルブブロック
１２０低圧用ニードルバルブ
１２１高圧用ニードルバルブ
１３１高圧用ソレノイドバルブバネ
１３４低圧用ソレノイドバルブバネ
１３２低圧用ニードルバネ
１３３高圧用ニードルバネ
１４０ノズル
１４１高圧用圧力ブースタスピンドル
１４３低圧用圧力ブースタスピンドル
１５０，１５１低圧用シャトルバルブ
１５５高圧用シャトルバルブ
１６０低圧用ノズルホール
１６１高圧用ノズルホール
１７０燃料主通路
１７１低圧用燃料排出口
１７２高圧用燃料排出口
１７７空気排出口
１８０低圧用リフティングブッシュバルブ
１８１燃料通路ブッシュ
１８２，１８３高圧用リフティングブッシュバルブ
２００ガバナーケーブル
２０１高圧用ソレノイドバルブ
２０２低圧用ソレノイドバルブ

Claims

ディーゼル機関でシリンダーに燃料を噴射する燃料噴射バルブにおいて、
燃料バルブに流入する燃料の圧力を、必要なエンジンの出力が少ない低負荷時と、必要なエンジンの出力が多い高負荷時との二段に区分する区分手段と、
低負荷時に開放される低圧用ノズルと、高負荷時に開放される高圧用ノズルを備えるノズルと、
低負荷時に低圧用ノズロのみを開放し、燃料を噴射する低圧用噴射手段と、
高負荷時に前記低圧用ノズル及び前記高圧用ノズルを同時に開放し、燃料を噴射する高圧用噴射手段と、
を含むことを特徴とするディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ。
前記上記区分手段は、
低負荷時に作動され、前記低圧用ノズルバルブのみを開放する低圧用ソレノイドバルブと、
高負荷時に前記低圧用ソレノイドバルブとともに作動され、前記低圧用ノズルバルブ及び前記高圧用ノズルバルブを同時に開放する高圧用ソレノイドバルブと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ。
前記低圧用噴射手段は、
低負荷時において圧力が低圧であるとき作動される低圧用ソレノイドバルブと燃料通路で連結される低圧ニードルバネと、
前記低圧ニードルバネと連結される低圧用圧力ブースタスピンドルと、
前記低圧用圧力ブースタスピンドルと連結される低圧用ニードルバルブと、
低圧用燃料を排出させる低圧用シャトルバルブと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ。
前記低圧用噴射手段は、
燃料主通路を通じて前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブまで燃料の圧力が待機するとともに、前記低圧用シャトルバルブと前記高圧用シャトルバルブを通過した燃料の圧力は、前記低圧用ブースタスピンドルと前記高圧用ブースタスピンドルに加われ待機圧として作用して前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブを注入口から流入した燃料の圧力以上まで待機し、
低負荷時に必要な圧力となった時、前記低圧用ソレノイドが作動されると、前記低圧ブースタスピンドルに加わっていた相対圧がリフティングブッシュバルブを通じて排出口に排出しながら前記低圧用ニードルバルブと連動して前記低圧ノズルが開放され、燃料の噴射が行われること特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ。
前記高圧用噴射手段は、
高負荷時において圧力が高圧であるとき作動される高圧用ソレノイドバルブと燃料通路で連結される高圧ニードルバネと、
前記高圧ニードルバネと連結される高圧用圧力ブースタスピンドルと、
前記高圧用圧力ブースタスピンドルと連結される高圧用ニードルバルブと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ。
燃料主通路を通じて前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブまで燃料の圧力が待機するとともに、前記低圧用シャトルバルブと前記高圧用シャトルバルブを通した燃料の圧力は、前記低圧用ブースタスピンドルと前記高圧用ブースタスピンドルに加われ待機圧として作用して前記低圧用ニードルバルブと前記高圧用ニードルバルブを注入口から流入した燃料の圧力以上まで待機し、
高負荷時に必要な圧力となった時、前記低圧用ソレノイドバルブが作動されると、低圧用ブースタスピンドルに作用した相対圧がリフティングブッシュバルブを通じて排出口に排出しながら前記低圧用ニードルバルブと連動して前記低圧用ノズルホール１６０が１次に開放され、
前記高圧用ソレノイドバルブが作動されると、前記高圧用ブースタスピンドルに加わっていた相対圧がリフティングブッシュバルブを通じて排出口に排出しながら前記高圧用ニードルバルブと連動して前記高圧用ノズルホールが加工されたノズルに噴射されることを特徴とする請求項５に記載のディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ。
高圧パイプと連結される燃料バルブブロックと、
燃料噴射バルブの全体を囲むノズルホルダーと、
燃料通路ブッシュと連結され、高圧で作動される高圧ニードルバネと、
前記高圧ニードルバネと結合し、低速及び低負荷時の圧力で高圧力まで待機させる高圧用圧力ブースタスピンドルと、
前記高圧用圧力ブースタスピンドルと結合する高圧用ニードルバルブと、
前記高圧用圧力ブースタスピンドルを囲む低圧ニードルバネと、
前記低圧ニードルバネと結合し、前記高圧用圧力ブースタスピンドルが貫通する低圧用圧力ブースタスピンドルと、
前記低圧用圧力ブースタスピンドルと結合する低圧用ニードルバルブと、
燃料をシリンダーに噴射する低圧用ノズルホールと、高速及び高負荷時の圧力で燃料をシリンダーに噴射する高圧用ノズルホールとが形成されたノズルと、
低圧及び高圧における噴射時点を調整する低圧用ソレノイドバルブ及び高圧用ソレノイドバルブと、
前記低圧用ソレノイド及び前記高圧用ソレノイドバルブと結合するリフティングブッシュバルブと、
燃料を圧力差によって区分する低圧用シャトルバルブ及び高圧用シャトルバルブと、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン用二段燃料噴射バルブ。