JP2505049Y2

JP2505049Y2 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2505049Y2
Application number: JP5000590U
Authority: JP
Inventors: 一俊森; 康徳醍醐; 洋上久保; 聖川谷
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2005-05-14
Also published as: JPH048763U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は燃料噴射装置に関し、さらに詳しくは、ディ
ーゼルエンジンに用いられる２スプリングノズルの構造
に関する。

（従来の技術）周知のようにディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズル
には、第５図に示すように、針弁の開弁圧およびニード
ルリフトを２段階で設定するためのスプリングを直列に
２個配置した構造の２スプリングノズルがある。

すなわち、２スプリングノズルは、燃料の噴射圧力を
上げて高圧噴射による燃料の微粒化および噴射期間を短
縮する際に生じる噴射密集域を解消するためのものであ
って、針弁Ａに固定された第１プレッシャピンＢに作用
する第１スプリングＣと、この第１プレッシャピンＢと
プレリフトに相当する隙間αを設定されて離間している
第２プレッシャピンＤと、この第２プレッシャピンＤに
作用する今一つの第２スプリングＥとで構成されてい
る。

そして、この２スプリングノズルにおいては、噴射管
内圧力が開弁圧室Ｆ内で第１スプリングＣにより設定さ
れる第１開弁圧以上になると針弁Ａが上昇して第１プレ
ッシャピンＢが第１スプリングを圧縮変形させてプレリ
フトαに相当する量を移動する。

次いで、さらに噴射管内圧力が上昇すると、プレリフ
トαを移動した第１プレッシャピンＢが第２プレッシャ
ピンＤに衝合して第１スプリングＣに加え第２スプリン
グＥの作用を受けてこれらスプリングの合力以上に噴射
管内圧力が達するに従い、針弁Ａがフルリフトβ量を移
動することで第１開弁圧により開放したとき以上の量の
燃料を高圧噴射する。

この状態は、第６図に示すように、噴孔面積の急変を
抑えた状態を得ることができ、特に、第１スプリングに
よる開弁を低速低負荷域に適用し、そして第１、第２ス
プリングの合力による開弁を高速高負荷域に適用するよ
うになっている。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、この種、燃料噴射ノズルにあっては、
主噴射終了後に噴射管内の圧力が徐々に減衰する過程に
おいてノズルの開弁圧以上に達することがあり、特に、
上述した高圧噴射を行うような場合には針弁の跳ね返り
等が顕著であることから、この現象が起こりやすく、こ
の現象は一般に二次噴射として主噴射と区別されてい
る。

従って、このような二次噴射が発生すると、不完全燃
焼を招き、スモークやHCあるいはHCの化合物であるパテ
ィキュレートの発生量が増加し、さらには燃料消費率も
悪化する不具合があった。

そこで、本考案の目的は、上述した従来の燃料噴射装
置、特に噴射ノズルにおける問題に鑑み、二次噴射を確
実に防止できる構造を備えた燃料噴射装置を得ることに
ある。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するため、本考案は、エンジンの燃焼
室に臨む噴孔を有するノズル本体と、同ノズル本体内に
摺動自在に嵌挿され前記噴孔を開閉可能な針弁と、同針
弁に対して２段階の開弁圧を設定する第１及び第２スプ
リングと、同第１及び第２スプリングの付勢力に抗して
針弁をリフトすべくノズル本体内に燃料圧を導く導入通
路とから構成される燃料噴射装置において、前記ノズル本体内に形成された筒状の摺動部と、前記導入通路から分岐され前記摺動室の一端側の端面
に形成された開口部を介して燃料圧を導く分岐通路、前記摺動室内に摺動自在に嵌挿されると共に前記摺動
室の他端側において前記第１スプリング、若しくは第２
スプリングの一方に連係されて前記開口部を閉止すべく
付勢されたプランジャとを備え、前記第１スプリングのばね定数（K1）、および前記針
弁の前記噴孔を閉止時の燃料の受圧面積（S1）に基づき
設定される前記針弁の第１開弁圧をP1、前記第１スプリングのばね定数（K1）と、前記第２ス
プリングのばね定数（K2）、および前記針弁のリフト時
の燃料の受圧面積（S2）に基づき設定される前記針弁の
第２開弁圧をP2、並びに前記第１スプリングのばね定数（K1）、若しくは前記
第２スプリングのばね定数（K2）の一方、および前記開
口部における前記プランジャの閉止時の燃料の受圧面積
（S3）に基づき設定される前記プランジャの第３開弁圧
をP3、としたときに、これら開弁圧の関係を、P₁＜P₂＜
P₃となるように各ばね定数、各受圧面積をそれぞれ設定
することにより、供給燃料圧の上昇に伴い前記第１開弁圧（P₁）を越え
ると低圧少量の第１の燃料噴射が行われ、更に前記第２
開弁圧（P₂）を越えると同第１の燃料噴射と連続して起
こる前記第１の燃料噴射よりも高圧多量の第２の燃料噴
射が行われ、更に前記第３開弁圧（P₃）を越えると前記
プランジャが摺動され前記開口部の開放による前記導入
通路及び分岐通路内の燃料圧力の低下、並びに前記プラ
ンジャの移動による前記第１スプリング、若しくは前記
第２スプリングの一方の圧縮によって前記針弁の復帰力
を増加させることを特徴とする。

（作用）本考案によれば、第１、第２スプリングの弾性力に抗
して開弁することで主噴射が行われた際、プランジャが
開放されることで、プランジャ室内での体積増加による
圧力低下およびプランジャの下降によるスプリングの圧
縮量の増加により針弁に対する閉じ態位への動作が俊敏
に行われるとともに、針弁の跳ね返りも抑えられる。

（実施例）以下、第１図乃至第４図において本考案実施例の詳細
を説明する。

本考案の特徴は、この種、２スプリングノズルにおけ
る第１若しくは第２スプリングの上部に針弁の開弁圧室
に接続されている燃料噴射管の分岐部を接続されていて
この分岐部を開閉するプランジャを設け、プランジャの
開閉により、特に開放時には、燃料噴射管内の圧力を低
下させて針弁の復帰を俊敏に行わすと共に、第１若しく
は第２スプリングの圧縮量を増加させて針弁系の復帰圧
力を強めるようにした点にある。

以下、第１図乃至第２図に基づき本考案の一実施例を
説明する。

すなわち、第１図は上述した２スプリングノズルのう
ち、第２スプリング３の上部にプランジャ４を位置させ
た例を示している。

第１図において、噴射ノズル１は、先端部に形成して
ある噴孔1Aを開閉する針弁1Bと、この針弁1Bに対する第
１開弁圧を設定する第１スプリング２と、同第１スプリ
ング２と共に第２開弁圧を設定する第２スプリング３、
およびプランジャ４を備えている。

上述した第１スプリング２は、針弁1B側とノズル１内
の不動部との間に位置し、また、第２スプリング３は、
上記不動部により摺動可能に支持されていて、針弁1Bと
プレリフトに相当する隙間をはさんで対向するプッシュ
ロッド５の摺動方向一端と後述するプランジャ４の摺動
方向一端との間に配置されている。

上述したプランジャ４は、開口部6B閉止時の燃料の受
圧面積（S3）を針弁1Bの噴孔閉止時の燃料の受圧面積
（S1）よりも小さくされてノズル内に形成された摺動室
1Cにおいて摺動自在に支持されており、第２スプリング
３の摺動方向他端に固定してあるスプリング受け3Aに一
端を当接させている。

また、摺動室1Cにおけるプランジャ４の摺動方向他端
に対向する位置には、プランジャ４により開閉される開
口部6Bを介して針弁1Bの開弁圧室1Dに接続してある燃料
の噴射管６からの分岐部6Aが接続されている。

そして、上述した第１スプリング２及び針弁1Bの噴孔
閉止時の受圧面積（S1）による第１開弁圧（P₁）、第
１、第２スプリング2,3の合力、及び針弁1Bリフト時の
受圧面積（S2）による第１開弁圧（P₂）、および第２ス
プリング３及び開口部6Bに臨むプランジャの受圧面積
（S3）によるプランジャ４の開弁圧（P₃：第３開弁圧）
の関係が、P₁＜P₂＜P₃となるように各スプリングのばね
定数、受圧面積を設定する。

本実施例は以上のような構造であるから、噴射ポンプ
（図示されず）から圧送される燃料は、針弁1Bの開弁圧
室1Dとプランジャ４の摺動室1Cとに分岐して導かれる。

そして、燃料が導かれる開弁圧室1D側では、燃料に対
する受圧面積（S1）がプランジャ４の開口部6B側の受圧
面積（S3）よりも大きいので、圧送圧力が第１開弁圧
（P₁）以上に達すると、プランジャ４より先に第１スプ
リング２の付勢に抗して針弁1Bが開弁する。

次いで、燃料の圧送が継続されていく段階で針弁1Bが
プレリフト量を移動するとプッシュロッド５を移動させ
て第２スプリング３の作用を加えられ、燃料の圧送圧力
が第１、第２スプリング２、３の合力による第２開弁圧
（P₂）以上に達すると針弁1Bがフルリフト量を移動して
高圧噴射が実行される。

一方、上述した開弁圧の関係において、第１開弁圧
（P₂）に達した後、噴射管６の分岐位置にある開口部6B
への燃料の圧送圧力がプランジャ４の開弁圧（P₃）以上
になると、プランジャ４が図において下降する。

従って、プランジャ４が下降すると、燃料噴射管６内
での圧力の低下が生じて第１、第２スプリング２、３に
よる針弁1Bの復帰が促進されるとともに、プランジャ４
が下降した際に得られるストロークが第２スプリング３
の圧縮変形のために作用することで第２スプリング３の
ばね力が増大される。従って、針弁1Bに対する復帰圧力
が高められて針弁1Bの戻り作動が早くなされる。

尚、プランジャ４が下降することで、燃料噴射管６内
の圧力がプランジャ４の第３開弁圧（P₃）より下回るこ
ととなるが、摺動室1Cの断面積が開口部6Bに比較して大
きくなるため、即ち、プランジャ４のストローク時の受
圧面積が、開口部6Bの閉止時に比べ大きいため燃料噴射
管６内の圧力が相当低くならない限り、プランジャ４は
閉弁しない。

このような状態は、第２図において実線で示すよう
に、針弁1Bがフルリフト量を移動することで主噴射が行
われた後の噴射停止が瞬時に行われ、さらには、針弁1B
への復帰圧力の増加により針弁1Bの跳ね返りを生じさせ
ない結果が得られる。従って、燃料噴射の停止時での燃
料の切れが良好に行われ、燃料の後だれを解消すること
になる。

なお、第２図中、破線は従来の２スプリングノズルに
おける状態を示している。

次に、第３図乃至第４図に基づき第１図の変形例を説
明する。

第３図においては、第１図に示したプランジャを第１
スプリングの上部に位置させた例が示されている。な
お、第３図において第１図に示した構成部品と同じもの
については同符号により示したことを前置きしておく。

すなわち、この噴射ノズル10は、第１スプリング２の
作用を受ける針弁1Bにプッシュロッド５を一体化し、こ
のプッシュロッド５における針弁1B側と反対側の端部に
第１スプリング２を配置すると共に、この第１スプリン
グ２の上部にプランジャ４を配置したものである。そし
て、第２スプリング３は、第１図に示した第１スプリン
グ２に代えて針弁1B側、換言すれば、図において下側に
設けてあり、この第２スプリング３は、針弁1Bとの間に
プレリフト（α）に相当する隙間を設定されている。

第３図に示す噴射ノズルにあっては、第２スプリング
３の圧力を従来のこの種スプリングよりも高く設定して
あり、これにより、初期噴射率の低減を促進するように
なっている。

第３図に示した例は以上のような構造であるから、第
１図に示した場合と同様に、噴射ポンプから圧送される
燃料は噴射管６および分岐部6Aを介して開弁圧室1Dおよ
び摺動室1Cに導かれる。

そして、開弁圧室1D内の圧力が第１スプリング２及び
針弁1Bの噴孔１の閉止時の受圧面積（S1）による第１開
弁圧（P₁）以上に達すると針弁1Bがプレリフトを移動
し、更に、第１、第２スプリング2,3との合力及び針弁1
Bのリフト時の受圧面積により得られる第２開弁圧
（P₂）以上になるとフルリフト（β）を移動して高圧の
主噴射を行う。なお、第３図中、符号γはプランジャ４
のリフト量を示している。

一方、主噴射が行われた後において、さらに燃料の圧
送圧力が上昇してゆき、第１スプリング２及び開口部6B
に臨むプランジャ４の受圧面積によるプランジャ４の開
弁圧（P₃）以上になるとプランジャ４が摺動室1C内で下
降し、この下降による噴射管６内の圧力低下によって、
第１、第２スプリング２、３による針弁1Bの復帰を促進
し、さらに、プランジャ４の下降により第１スプリング
２の圧縮変形が進み、この第１スプリング２の圧縮変形
による第１スプリング２のばね力の増大によって針弁1B
の復帰力を増加させる。

この状態は、第４図において破線で示す従来の２スプ
リングノズルに比較し、実線で示すように主噴射後の燃
料噴射の停止が略即座に行われ、所謂、燃料の後だれが
ない状態を得られる。

尚、第３図に示した構造によれば、第４図に示すよう
に第２スプリング３の圧力を従来のものに比較して高く
設定しているので、従来のこの種、２スプリングノズル
で実行される主噴射前の少量燃料噴射時での圧力との差
を大きくして、所謂、従来のものに比べ主噴射前の燃料
噴射を低圧としたと同じ結果が得られ、これにより、主
燃料噴射による集中的な燃焼の前に少量低圧の噴射によ
る燃焼を可能にして燃焼騒音を低減することができる。

また、第１図、第３図に示した構造において、プラン
ジャの第３開弁圧（P₃）を第２開弁圧（P₂）に比べ十分
に大きく設定することにより、エンジンの高回転高負荷
領域でみプランジャ４を作動させて、例えば第２図中に
実線で示す噴射率を確保する。こうすることによって、
高回転高負荷領域で起きやすい噴射期間の終了の延長
（例えば、第２図中の破線の噴射率参照）による燃料の
燃え残りに起因する黒煙の排出を極力低減させることが
できる。

第１図及び第３図に示す本考案の各実施例によれば、
第１開弁圧（P₁）により針弁1Bが開弁して低圧噴射を行
い、これに続いて第２開弁圧（P₂）以上になると針弁1B
がフルリフト（β）して高圧の主噴射を行い、更に、第
３開弁圧（P₃）以上になるとプランジャ４が摺動室1C内
で下降し、この下降による噴射管６内の圧力低下によっ
て主噴射後の燃料噴射の停止が略即座に行われ、所謂、
燃料の後だれがない状態を得られる。このため、燃焼室
での不完全燃焼に伴う、スモークやHCあるいはHCの化合
物であるパティキュレートの発生を防止出来る。

（考案の効果）以上、本考案によれば、導入通路及び分岐部内の圧力
が第１開弁圧（P₁）、第２開弁圧（P₂）、更に、第３開
弁圧（P₃）と上昇するのに伴い、針弁1Bが第１、第２ス
プリングの弾性力に抗して開弁作動して、低圧噴射及び
主噴射作動し、更に、第３開弁圧（P₃）になるとプラン
ジャが開放作動し、導入通路及び分岐部内の圧力低下を
図り、これにより、燃料噴射後の針弁の閉じ態位への復
帰を早めるとともに針弁の跳ね返りを防止することがで
きます。

このため、燃料の後だれを確実に防いで不完全燃焼に
よるスモーク、HCの発生を抑えるとともに燃料消費率を
改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例による燃料噴射装置の噴射ノズル
を説明するための模型図、第２図は第１図に示した噴射
ノズルの特性を説明するための線図、第３図は第１図に
示した噴射ノズルの変形例を説明するための第１図相当
の模型図、第４図は第３図に示したノズルの特性を説明
するための線図、第５図は従来の２スプリングノズルの
一例を説明するための第１図相当の模型図、第６図は第
５図に示したノズルの特性を説明するための線図であ
る。１……噴射ノズル、1A……噴孔、1B……針弁、1C……摺
動室、1D……開弁圧室、２……第１スプリング、３……
第２スプリング、４……プランジャ、５……プッシュロ
ッド、６……噴射管、6A……分岐部、P₁……第１開弁
圧、P₂……第２開弁圧、P₃……プランジャの開弁圧。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】エンジンの燃焼室に臨む噴孔を有するノズ
ル本体と、同ノズル本体内に摺動自在に嵌挿され前記噴
孔を開閉可能な針弁と、同針弁に対して２段階の開弁圧
を設定する第１及び第２スプリングと、同第１及び第２
スプリングの付勢力に抗して針弁をリフトすべくノズル
本体内に燃料圧を導く導入通路とから構成される燃料噴
射装置において、前記ノズル本体内に形成された筒状の摺動部と、前記導入通路から分岐され前記摺動室の一端側の端面に
形成された開口部を介して燃料圧を導く分岐通路、前記摺動室内に摺動自在に嵌挿されると共に前記摺動室
の他端側において前記第１スプリング、若しくは第２ス
プリングの一方に連係されて前記開口部を閉止すべく付
勢されたプランジャとを備え、前記第１スプリングのばね定数（K1）、および前記針弁
の前記噴孔を閉止時の燃料の受圧面積（S1）に基づき設
定される前記針弁の第１開弁圧をP1、前記第１スプリングのばね定数（K1）と、前記第２スプ
リングのばね定数（K2）、および前記針弁のリフト時の
燃料の受圧面積（S2）に基づき設定される前記針弁の第
２開弁圧をP2、並びに前記第１スプリングのばね定数（K1）、若しくは前記第
２スプリングのばね定数（K2）の一方、および前記開口
部における前記プランジャの閉止時の燃料の受圧面積
（S3）に基づき設定される前記プランジャの第３開弁圧
をP3、としたときに、これら開弁圧の関係を、P₁＜P₂＜
P₃となるように各ばね定数、各受圧面積をそれぞれ設定
することにより、供給燃料圧の上昇に伴い前記第１開弁圧（P₁）を越える
と低圧少量の第１の燃料噴射が行われ、更に前記第２開
弁圧（P₂）を越えると同第１の燃料噴射と連続して起こ
る前記第１の燃料噴射よりも高圧多量の第２の燃料噴射
が行われ、更に前記第３開弁圧（P₃）を越えると前記プ
ランジャが摺動され前記開口部の開放による前記導入通
路及び分岐通路内の燃料圧力の低下、並びに前記プラン
ジャの移動による前記第１スプリング、若しくは前記第
２スプリングの一方の圧縮によって前記針弁の復帰力を
増加させることを特徴とする燃料噴射装置。