JP2556102B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料噴射弁に関し、とくにニードルのリフ
ト量と開弁圧を２段階に設定可能な内燃機関用燃料噴射
弁にかかわる。

［従来の技術］ この種の内燃機関用燃料噴射弁（例えば実公昭61−47
05号公報）100は、第４図に示すように、内部に燃料が
供給されることにより、ニードル112が開弁方向に変位
するノズル111と、常時ニードル112を第１押し棒120を
介してノズル111の閉弁方向に付勢する初期開弁圧設定
用第１ばね130と、ニードル112を第１押し棒120および
第２押し棒140を介してノズル111の閉弁方向に付勢する
主噴射時開弁圧設定用第２ばね150とを備えている。

ここで、第１押し棒120と第２押し棒140との間には、
ニードル112が閉弁する時（無噴射時）、距離ａの隙間
（初期リフト量）が設定されているため、ニードル112
が距離ａだけ上昇した際、始めて第１ばね130および第
２ばね150の両者が作用する。

したがって、この距離ａの値により、ニードルリフト
量と第１ばね130および第２ばね150の付勢力との関係が
変化し、さらに、内燃機関の性能が変化する。このた
め、この燃料噴射弁100のように、ニードルリフト量と
開弁圧とを２段階に設定可能な燃料噴射弁を使用する時
には、距離ａの値が変化しないようにする必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記構成の従来の燃料噴射弁100は、距離
ａを設定するスリーブ160およびシム161がノズル111か
ら遠い位置に設置されているので、第５図のように、車
両用エンジンのシリンダーヘッド200への取付け時に軸
方向の荷重によりノズルホルダー170が圧縮変形する
と、第１押し棒120と第２押し棒140との間の距離ａが大
きく変化し、初期リフト量が大きく変化し、さらに、内
燃機関の性能が大きく変化するという課題があった。

本発明の目的は、燃料噴射弁を内燃機関に取付ける時
に軸方向の圧縮変形を受けても初期リフト量の変化を小
さく抑えることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、燃料を噴射するノズルと、該ノズル内に往
復変位可能に設けられ、上昇すると前記ノズルを開弁
し、下降すると前記ノズルを閉弁すると共に、上昇する
側に肩部を有するニードルと、該ニードルが前記ノズル
を閉弁している時に前記肩部と全リフト量を隔てて対峙
すると共に、前記ニードルが全リフト量上昇した時に前
記肩部を係止して前記ニードルの上昇を規制する規制手
段と、該規制手段を貫通し、前記ニードルが前記ノズル
を閉弁している時に前記肩部と初期リフト量を隔てて対
峙すると共に、前記ニードルが初期リフト量上昇した時
に前記肩部が接触して前記ニードルと連動する押圧手段
と、付勢力が第１開弁圧に設定され、前記ニードルを前
記ノズルの閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、付勢力
が前記第１付勢手段の付勢力との合力である第２開弁圧
に設定され、前記押圧手段を介して前記ニードルを前記
ノズルの閉弁方向に付勢する第２付勢手段とを備え、内
燃機関への取付け時に軸方向の圧縮変形を受ける燃料噴
射弁であって、 前記規制手段は、前記押圧手段を係止して前記押圧手
段の下降を規制するシムを有し、該シムの厚みを変更し
て前記ニードルの初期リフト量を調整する技術手段を採
用した。

［作用］ 本発明の燃料噴射弁は、上記構成によりつぎの作用を
有する。

ノズル内に燃料が供給されることにより、ニードルが
開弁方向に変位する。このとき、ニードルは、第１付勢
手段のみにより、ノズルの閉弁方向に付勢されているの
で、比較的低い圧力の燃料でノズルの開弁方向に変位す
る。

そして、ニードルが初期リフト量変位すると、第２付
勢手段により付勢された押圧手段に接触するため、第２
付勢手段の付勢力によりニードルのノズルの開弁方向の
変位が規制される。

ノズル内に供給される燃料の圧力がさらに高くなり、
第１付勢手段および第２付勢手段の付勢力に打ち勝つ
と、再びニードルがノズルの開弁方向の変位を開始す
る。

ここで、押圧手段は、ニードルがノズルを閉弁してい
る時に、ニードルと初期リフト量を隔てて対峙するよう
に、ニードルの近傍に設けられた規制手段によって、ニ
ードル方向の変位が規制されているので、たとえ軸方向
の圧縮変形を受けても初期リフト量の変化を小さく抑え
ることが可能となる。

［発明の効果］ 上記構成および作用によれば、本発明の燃料噴射弁
は、規制手段のシムによって押圧手段の下降を規制する
ようにしているので、燃料噴射弁を内燃機関に取付ける
時に軸方向の圧縮変形を受けても初期リフト量の変化を
小さく抑えることができる。

また、シムの厚みを変更することにより押圧手段の最
も下降する位置が変化するので、ニードルがノズルを閉
弁している時の押圧手段とニードルの肩部との距離が変
わる。これにより、シムの厚みを変更するだけで、ニー
ドルの初期リフト量を容易に調整することができる。

さらに、ニードルは、１箇所の肩部にて初期リフト量
および全リフト量の設定を行うことができる。

［実施例］ 本発明の燃料噴射弁を第１図ないし第３図に示す一実
施例に基づき説明する。

第１図は本発明を採用したディーゼルエンジン用燃料
噴射弁を示し、第２図はその燃料噴射弁の要部を示す。

Ａは車両用ディーゼルエンジンのシリンダーヘッドに
取付けられる燃料噴射弁を示す。

燃料噴射弁Ａは、ノズルホルダー１と、ニードル（針
弁）３を有するホール形状のノズル２と、ニードル３に
常時接触している第１押圧部材４と、該第１押圧部材４
を介してニードル３をノズル２の閉弁方向（図示下方）
に向かって常時付勢する第１付勢手段である第１ばね５
とを備えている。

さらに、燃料噴射弁Ａは、ニードル３がノズル２を閉
弁している時に、ニードル３と距離ｌの間隙（以下初期
リフト量と呼ぶ）を隔てて対峙する押圧手段６と、該押
圧手段６をニードル方向（図示下方）に向かって常時付
勢する第２付勢手段である第２ばね７とを備えている。

ノズルホルダー１の図示下端（以下下端と略す）面に
は、ノズル２がノズルリテーニングナット11によって取
付けられている。また、ノズルホルダー１の図示上端
（以下上端と略す）には、下端に丸穴12が形成され、上
端が外部に向かって開口したスリーブ13がねじ込まれて
いる。このスリーブ13の上端内周には、ねじ栓14がねじ
込まれ、外周には、パッキン15を介してナット16が嵌合
され、スリーブ13の錠止めを行う。また、スリーブ13か
ら突出したねじ栓14の上端外周には、ナット17が嵌合さ
れ、ねじ栓14の錠止めを行う。さらに、ねじ栓14には、
リーク油孔14aが形成されている。そして、ねじ栓14を
被覆するようにキャップナット18がスリーブ13にパッキ
ン19を介して嵌合されている、なお、ノズルホルダー１
には、内部に形成された燃料溜室（図示せず）に連通す
る燃料供給通路10が形成されている。

ノズル２は、筒状を呈し、ノズルリテーニングナット
11の内部に嵌め込まれている大径部21、および該大径部
21より図示下方に向かって延設され、ノズルリテーニン
グナット11より図示下方に向かって突出している小径部
22を有する。

大径部21には、燃料供給通路10と燃料溜室とに連通す
る燃料通路23が形成されている。

また、ノズル２は、内部をニードル３が閉弁状態（第
１図の状態）から開弁状態に上昇（リフト）可能な貫通
穴24が形成されている。この貫通穴24は、下端に向かう
ほど径が細くなっているので、ノズル２よりニードル３
が脱落することはない。

ニードル３は、下端に向かうほど径が細くなってお
り、ノズル２の貫通穴24内に配置され、燃料溜室内に噴
射ポンプ（図示せず）より燃料が供給されると、ノズル
２の開弁方向（図示上方）に向かって所定量上昇する。
ニードル３の上端に設けられた肩部31には、第１押圧部
材４に常時接触する棒状軸部32が図示上方に向かって突
設されている。

第１押圧部材４は、下端面がニードル３の棒状軸部32
の上端面に常時接触する棒状部41、および該棒状部41の
上端外周に形成され、第１ばね５に当接する鍔状部42を
有する。

棒状部41は、ニードル３と同一軸心上に配置されると
ともに、第２ばね７内において軸方向に挿通可能に配置
され、且つニードル３の棒状軸部32と略同一の直径を有
する。棒状部41の上端は、スリーブ13の丸穴12内を図示
上下方向に挿通可能に配置されている。

鍔状部42は、棒状部41の上端とともにスリーブ13内を
図示上下方向に移動可能に挿通している。

よって、第１押圧部材４は、ニードル３をノズル２の
閉弁方向に常時押圧することとなる。

第１ばね５は、コイルばねであり、一端が第１押圧部
材４の鍔状部42に当接し、他端がねじ栓14に当接してい
る。また、第１ばね５は、燃料噴射弁Ａの初期噴射時の
開弁圧を設定している。

押圧手段６は、ニードル３の近傍に設けられた規制手
段である環状板61およびシム62、および該環状板61およ
びシム62によって、ニードル方向の変位を規制されてい
る第２押圧部材63により構成されている。

環状板61は、ノズルホルダー１の下端面に取付用ピン
によって位置決め固着されているとともに、ノズルホル
ダー１の下端面とノズル２の上端面との間に挟持されて
いる。環状板61は、下端面がニードル３の肩部31に距離
Ｌの間隙（以下全リフト量と呼ぶ）を隔てて対峙するよ
うに設けられている。環状板61には、ノズルホルダー１
に形成された燃料供給通路10に連通する燃料供給孔64が
形成されている。

シム62は、ニードル３の初期リフト量ｌを調整するも
のであり、環状板61のみで初期リフト量ｌを得ることが
できれば設ける必要はない。

第２押圧部材63は、筒状で、ニードル３がノズル２を
閉弁している時に、ニードル３と初期リフト量ｌを隔て
て対峙する筒部65、および該筒部65の上端外周に形成さ
れた鍔状部66からなる。

筒部65は、ニードル３が初期リフト量ｌだけ上昇した
時に、ニードル３の肩部31に接触する。また、筒部65
は、環状板61およびシム62の内部を貫通し、且つ図示上
下方向に移動可能に挿通している。この筒部65の下端面
は、環状板61の下端面より、全リフト量Ｌ−初期リフト
量ｌだけ図示下方に向かって突設されている。

鍔状部66は、ニードル３が筒部65に接触していない時
に、第２ばね７の付勢力により下端面がシム62に接触し
ている。

第２ばね７は、コイルばねであり、一端が第２押圧部
材63の鍔状部66に当接し、他端がスリーブ13の下端面に
当接している。また、第２ばね７は、第１ばね５の付勢
力との合力で燃料噴射弁Ａの主噴射時の開弁圧を設定し
ている。

ここで、初期リフト量ｌは、環状板61およびシム62の
板厚と第２押圧部材63の筒部65の軸方向長さとから決定
される。このため、初期リフト量ｌの調整は、環状板61
およびシム62の板厚、第２押圧部材63の筒部65の長さを
調整することにより行われる。

さらに、全リフト量Ｌは、ノズル２の閉弁状態の時の
ニードル３の肩部31と第２押圧部材63の環状板61の下端
面との距離で決定される。

本実施例の燃料噴射弁Ａの作用を図に基づき説明す
る。

第３図は本実施例の燃料噴射弁Ａにおける燃料溜室内
の圧力、ニードルのリフト量および噴射率と噴射経過時
間との関係を示すグラフである。

燃料供給通路10、燃料供給孔64および燃料通路23を経
てノズル２の内部に形成された燃料溜室内に燃料が供給
され、燃料溜室内の圧力が第１圧力P₁（＝初期噴射時の
開弁圧）に達すると、ニードル３が燃料噴射弁Ａの初期
噴射時の開弁圧を設定する第１ばね５の付勢力に打ち勝
って、ノズル２の開弁方向へ向かって上昇を開始し、燃
料噴射弁Ａは初期噴射を行う。

このとき、ニードル３は、第１ばね５のみにより、ノ
ズル２の閉弁方向に向かって付勢されているので、比較
的低い圧力の燃料が供給されることによって、ノズル２
の開弁方向に向かって上昇することができる。

そして、ニードル３がノズル２の開弁方向に向かって
初期リフト量ｌだけ上昇すると、ニードル３の棒状軸部
32の上端面が、第１ばね５の付勢力との合力で燃料噴射
弁Ａの主噴射時の開弁圧を設定する第２ばね７により付
勢された第２押圧部材63の筒部65の下端面に接触する。

このため、ニードル３のノズル２の開弁方向への上昇
は、さらに第２ばね７の付勢力により規制され、ひとま
ず停止する。また、初期リフト量ｌは、シム62の板厚を
変更することにより調整することができる。

燃料溜室内に供給される燃料の圧力がさらに高くな
り、第２圧力P₂（＝主噴射時の開弁圧）に達し、第１ば
ね５および第２ばね７の付勢力に打ち勝つと、再びニー
ドル３がノズル２の開弁方向に向かって上昇を開始す
る。そして、ニードル３は、ニードル３の肩部31の端面
が環状板61の下端面に接触するまで全リフト量Ｌ上昇
し、燃料溜室内に供給される燃料の圧力が閉弁圧P₃に下
降するまで燃料噴射弁Ａは主噴射を行う。

なお、初期噴射時の開弁圧の調整は、ねじ栓14のねじ
込み深さを調整することによって、第１ばね５の付勢力
を変化させることによって行う。

また、第１圧力P₁から第２圧力P₂まで上昇する初期噴
射の噴射経過時間Ｔは、第２ばね７の付勢力の調整で決
定する。すなわち、スリーブ13のねじ込み深さを調整す
ることによって、第２ばね７の付勢力が変化し、主噴射
時の開弁圧を決定する第１ばね５と第２ばね７との合力
が変化する。

ここで、第２押圧部材63は、ニードル３がノズル２を
閉弁している時に、ニードル３と初期リフト量ｌを隔て
て対峙するように、ニードル３の近傍に設けられた環状
板61およびシム62によって、ニードル方向の変位が規制
されている。したがって、車両用ディーゼルエンジンの
シリンダーヘッドへの取付け時に軸方向の圧縮荷重によ
りノズルホルダー１が、たとえ軸方向の圧縮変形を受け
ても、初期リフト量ｌを決定する環状板61、シム62およ
び第２押圧部材63の筒部65がニードル３の肩部31の近傍
に設けられているので、従来の燃料噴射弁100と比較し
てノズルホルダー１の軸方向の圧縮変形による初期リフ
ト量ｌの変化を小さく抑えることができる。

また、ノズルホルダー１の軸方向の圧縮変形により、
第１ばね５の付勢力が変化した場合には、この付勢力の
変化による初期リフト量ｌの変化は全くないが、初期噴
射時の開弁圧が変化する。この場合には、ねじ栓14のね
じ込み深さを調整することにより、所定の初期噴射時の
開弁圧を得ることができる。

さらに、ノズルホルダー１の軸方向の圧縮変形によ
り、スリーブ13の下端面とニードル３の肩部31の端面と
の間の距離が短くなり、第２ばね７の付勢力が変化した
場合でも、第２押圧部材63がニードル３の近傍に設けら
れた環状板61およびシム62によって、ニードル方向の変
位が規制されているので、初期リフト量ｌの変化を小さ
く抑えることができる。

また、シム62の厚みを変化することにより第２押圧部
材63の筒部65の最も下降する位置が変化するので、ニー
ドル３がノズル２を閉弁している時の第２押圧部材63の
筒部65の先端面とニードル３の肩部31との距離が変わ
る。これにより、シム62の厚みを変更するだけで、ニー
ドル３の初期リフト量ｌを容易に調整することができ
る。

［変形例］ 本実施例では、本発明の燃料噴射弁を車両用ディーゼ
ルエンジン用燃料噴射弁として用いたが、本発明の燃料
噴射弁を船舶または定置用ディーゼルエンジン用燃料噴
射弁として用いても良い。

本実施例では、第１ばねにより第１押圧部材を介して
ニードルを閉弁方向に付勢したが、第１ばねにより直接
ニードルを閉弁方向に付勢しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に採用された燃料噴射弁を示
す断面図、第２図は本発明の一実施例に採用された燃料
噴射弁の要部を示す断面図、第３図は本発明の一実施例
に採用された燃料噴射弁における燃料溜室内の圧力、ニ
ードルのリフト量および噴射率と噴射経過時間との関係
を示すグラフ、第４図は従来の燃料噴射弁を示す断面
図、第５図は従来の燃料噴射弁をエンジンのシリンダー
ヘッドに取付けた状態を示す側面図である。 図中 Ａ……燃料噴射弁、１……ノズルホルダー、２……ノズ
ル、３……ニードル、４……第１押圧部材、５……第１
ばね（第１付勢手段）、６……押圧手段、７……第２ば
ね（第２付勢手段）、61……環状板（規制手段）、62…
…シム（規制手段）

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭56−173757（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−107967（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−184866（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−25160（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−7364（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−120919（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）燃料を噴射するノズルと、 （ｂ）該ノズル内に往復変位可能に設けられ、上昇する
   と前記ノズルを開弁し、下降すると前記ノズルを閉弁す
   ると共に、上昇する側に肩部を有するニードルと、 （ｃ）該ニードルが前記ノズルを閉弁している時に前記
   肩部と全リフト量を隔てて対峙すると共に、前記ニード
   ルが全リフト量上昇した時に前記肩部を係止して前記ニ
   ードルの上昇を規制する規制手段と、 （ｄ）該規制手段を貫通し、前記ニードルが前記ノズル
   を閉弁している時に前記肩部と初期リフト量を隔てて対
   峙すると共に、前記ニードルが初期リフト量上昇した時
   に前記肩部が接触して前記ニードルと連動する押圧手段
   と、 （ｅ）付勢力が第１開弁圧に設定され、前記ニードルを
   前記ノズルの閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、 （ｆ）付勢力が前記第１付勢手段の付勢力との合力であ
   る第２開弁圧に設定され、前記押圧手段を介して前記ニ
   ードルを前記ノズルの閉弁方向に付勢する第２付勢手段
   と を備え、内燃機関への取付け時に軸方向の圧縮変形を受
   ける燃料噴射弁であって、 前記規制手段は、前記押圧手段を係止して前記押圧手段
   の下降を規制するシムを有し、該シムの厚みを変更して
   前記ニードルの初期リフト量を調整することを特徴とす
   る燃料噴射弁。