JP2775329B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、対応するエンジンと時間的に関連して計量
されたチャージとして対応する高圧ポンプにより燃料噴
射ノズルへ供給される燃料の圧力により弁座より上昇せ
しめられるプランジャ、即ち弁部材を有する型式の燃料
噴射ノズルに係る。

［従来の技術］ 代表的な燃料噴射ノズル組立体が下記の米国特許に記
載されている。

上記米国特許に記載された燃料噴射ノズルの改良には
所謂二段式ノズルが含まれている。かかる型式の燃料噴
射ノズルに関する現在の競争の激しい市場に於ては、性
能を犠牲にすることなく材料コスト及び製造のコストを
大きく低減する必要が生じている。従来技術により代表
される燃料噴射ノズルに於ては、特に部材の機械加工に
関し多大の労力を要し、また組立て及び二段噴射の調節
に関し注意が必要である。

米国特許第4,790,955号には、燃料噴射ノズルの組立
てを構成部品の直線的な挿入のみによってノズルボディ
の一端より順次行い得るよう、ノズルボディの全ての内
部構成部材及びノズルのキャップ部が互いに端部を当接
した状態にて絞り嵌めされるよう構成された燃料噴射ノ
ズルが記載されている。かかる構成によれば、ノズルの
軸線に対し種々の部材を回転させたり径方向に操作する
などの如き複雑な組立て工程が実質的に排除される。ま
たかかる構成によれば、自動化された組立てが可能であ
り、組立コストを大幅に節減することができる。更に開
弁圧及び弁部材の上昇限界を決定する内部構成部材は、
実質的に全ての公差を排除すべく組立て中に一つの構成
部材のみを仕上加工すればよいよう互いに嵌合するよう
構成されている。ノズルの内部にはシール材や装着材が
全く使用されないことが好ましい。また状況によって
は、ノズルは二段階の燃料噴射、即ち弁部材が第一の開
弁圧に抗して弁座より第一の距離上昇せしめられる第一
段階と、弁部材がより高い第二の開弁圧に抗して全上昇
停止位置まで上昇せしめられる第二段階とにより燃料の
噴射を行うことが好ましい。

［発明の概要］ 従って本発明の目的は、種々の構成部材が単純に製造
され、自動化されたプロセスにより容易に組立てられ、
ノズルの性能を犠牲にすることなく容易に調節されるよ
う改良された二段式燃料噴射ノズル組立体を提供するこ
とである。

本発明によれば、単段式のノズルの場合に比して自動
化の程度を殆ど低下させることなく、米国特許第4,790,
055号に記載された型式のノズルボディ及び燃料導入構
造に二段式のばねサブ組立体が設けられる。更に本発明
の二段式の構造によれば、ノズルの製造中及び再調整間
中に弁部材の上昇量及び開弁圧を互いに独立して調節す
ることができる。

本発明の二段式ノズルはキャップの上方部に第一及び
第二のばね座部材を含み、キャップの下方部に第三及び
第四のばね座部材を含んでいる。第一のばね座部材はノ
ズルキャップの上端を閉ざし、第二のばね座部材と共働
して第一段の開弁圧を設定するコイルばねを保持する軸
線方向に位置調節可能なばね座を与えており、弁部材の
全上昇量を設定する軸線方向に位置調節可能なステムを
支持している。第三及び第四のばね座部材は互いに共働
して第二の開弁圧を設定するようになっており、第三の
ばね座部材の軸線方向の位置決めによって第二の開弁圧
を調節し得るようになっている。最も下方のばね座部
材、即ち第四のばね座部材は環状のシムにより弁部材に
設けられた肩部の上方に調節可能に隔置され、これによ
り第一段の上昇距離を調節し得るようになっている。

本発明によれば、組立て中にばね座部材を調節しシム
を使用することが必要であるが、ばねサブ組立体の構成
部材を予め測定したり仕上加工することは不要である。
調節可能なばね座部材はノズルキャップの内部ボアにね
じ込まれ、これにりより全ての部材が順次互いに嵌合さ
れ、ノズルキャップの内部構成部材が組付けられる際に
調節及び検査の目的で全ての部材に容易に近接し得るこ
とが好ましい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。

［実施例］ 第１図、第２図、第３図は米国特許第4,790,055号に
記載された型式の燃料噴射ノズル10を示しており、この
ノズルの外部構成部材はノズルボディ12、ノズルキャッ
プ14、燃料導入スタッド16、漏洩防止キャップ18であ
る。作動中には燃料が燃料導入スタッドの通路20及び22
を経てノズルボディの上方部分に設けられた弁室24へ供
給される。細長いノズル弁部材26がノズルボディ12内に
て軸線方向に往復動するようなっており、その下端に設
けられ先端弁座30に着座してノズル先端インサート体34
に設けられた吐出口32を経て燃料が間欠的に噴射される
ことを制御する円錐形のノーズ部28を有している。弁部
材26は弁室24へ間欠的に燃料パルスが導入されることに
より往復動されるようになっており、燃料パルスは弁部
材の作用面36に液圧を及ぼす。弁部材の作用面に作用す
る液圧により弁部材のノーズ部28が持上げられて弁座30
より離脱せしめられ、これにより吐出口32がノズルボデ
ィ12に設けられ弁部材26が延在する軸線方向通路38内の
空間を占める高圧の燃料に曝される。ノズルキャップ14
内にはばねサブ組立体40が設けられており、該サブ組立
体は中央上昇停止部材42と、圧縮コイルばね44と、弁部
材を下方へ付勢して弁を閉弁させると共に最小の開弁圧
を設定するよう構成されたばね座部材46及び48とを含ん
でいる。低圧の燃料は漏洩防止キャップ18の接続部56内
の通路52及び54に連通する通路を経てノズルキャップ14
より流出する。種々の交換可能な漏洩防止キャップが使
用者の必要に応じて使用されてよい。

第１図に示されたノズル組立体に於ては、ノズルボデ
ィ12はその下端に設けられた内方へ傾斜した肩部60を除
き実質的に一定の外径を有している。ノズル先端インサ
ート体34はノズルボディの下端に設けられたキャビティ
62内に締り嵌めにより、好ましくは焼結により固定され
ており、インサート体の下端は弁座30及び吐出口32を有
している。ノズルボディの外面にて先端キャビティ62の
すぐ上方には燃焼室に対するヘムシール64が設けられて
おり、ノズルボディの更に上方にてノズルボディに対す
る燃料導入スタッドの接続部のすぐ下方にはヘムシール
66が設けられている。シール66は振動を低減しノズルを
安定化させシリンダヘッドに対しノズルを所定の軸線方
向位置に位置決めする埃及び水侵入防止用シールであ
る。

第２図に示されたノズル組立体72のノズル70は、その
ノズルボディ74がそれに所謂「スリムチップ」型のイン
サート体76が組込まれるよう構成されている点を除き第
１図に示されたノズルと実質的に同様である。第２図に
示されたノズル組立体72はノズル70をシリンダヘッド80
に対し固定するためのクランプサブ組立体78を含んでい
る。このノズル組立体に於ては、ノズル70とシリンダヘ
ッド80との間の主要なシール82が、装着ソケット84内で
あってノズルボディ74のインサート体76への遷移領域に
設けられた肩部86に配置されている。ノズルボディに設
けられた内方へ傾斜した肩部86は、比較的薄い切頭円錐
形のシール部材82が介装された状態で、シリンダヘッド
の装着ソケット84に設けられた逆方向に傾斜した肩部88
と係合している。クランプサブ組立体78は垂直方向のシ
ール圧の主要な成分がシール82に対し作用するようノズ
ル70をソケット84内へ下方へ付勢している。シリンダヘ
ッドの上面92にはヘッドシール90が配置されており、こ
のシールは二次的なものであり、主としてノズルボディ
とアイヘッドジャケットとの間の環状通路内へ埃及び水
が侵入することを防止し、更には振動を低減しノズルを
安定化させるためのものである。またシール82及び肩部
88はシリンダヘッドに対しノズルを軸線方向に位置決め
するようになっている。

第４図乃至第８図は二段階の開弁を行うばねサブ組立
体を有するノズルの第一の実施例を示している。尚第４
図乃至第８図に於て第１図乃至第３図に示された部材と
実質的に同一の部材には第１図乃至第３図に付された符
号と同一の符号が付されている。

第４図に於て、予め組立てられ検査されたノズルボデ
ィサブ組立体はノズルボディ12と導入スタッド16と二段
式の弁部材280とを含んでいる。弁部材280は軸線方向通
路38内に延在しており、弁室24内に配置された作用面36
を有している。尚図には示されていないが第１図に示さ
れたノズル先端インサート体34、キャビティ62、弁座3
0、吐出口32も設けられている。ノズルボディ12の上方
部分にはガイド部材144がノズルボディ12の上端近傍に
設けられたカウンタボア154に対し焼結により固定され
ている。弁部材280の上方部分はガイド部材144内にて軸
線に沿って摺動するよう拡径された軸受面160を有し、
また環状肩部282を有し、該肩部より弁ステム284が軸線
に沿って上方へ突出している。肩部282及びステム284は
ノズルが着座した状態にあるときにはノズルボディの上
端140よりも上方に位置決めされる。

第５図に示されている如く、二段用キャップ筒体286
及びキャップ下部取付具288が予め互いにねじ付けら
れ、次いで下部取付具288が燃料導入スタッドのリング
部132のすぐ上方にてノズルボディ12にねじ込みにより
固定される。下部取付具288はリング部132に係合するフ
ランジ部172と、上端に設けられ径方向内方へ延在する
環状の畝部292とを含んでいることが好ましい。下部取
付部288がノズルボディ12に固定された後、典型的には
環状のワッシャの形態をなす第一段上昇用のシム294が
それが畝部292によって更に下方へ移動することがない
よう支持される状態になるまで筒体286内に下方へ軸線
に沿って挿入される。畝部292及びシム294は弁部材の肩
部282及び軸受面160が通過するに十分な大きさの中央孔
を有している。シム294の高さ、即ち軸線方向長さは、
弁部材が着座した状態に於て肩部282とシム294の上面と
の間に所定の第一の上昇距離L₁が郭定される大きさに設
定されている。

ばね座部材296の下方部分がシム294により軸線方向に
支持され、ステム284がばね座部材296に設けられたボア
298を貫通して上方へ突出する状態になるまで第二段用
の下部ばね座部材296を筒体286内に軸線方向に挿入する
ことにより、ノズルばね組立体が更に第６図に示されて
いる如く組立てられる。次いでコイルばね300の一端が
ばね座部材296上に配置され、外ねじを有する第二段用
の上部ばね座部材302が所望のプレロードが得られるま
で筒体の内ねじ304に沿ってねじ込まれる。次いでねじ
部を有するロックナット306が筒体にねじ込まれ、これ
によりばね座部材302が所定の位置に固定される。第二
段用の下部ばね座部材296の座面と第二段用の上部ばね
座部材302の座面との間の距離はプレロードが与えられ
たコイルばねの長さ308を郭定し、これにより弁の第二
段の開弁圧を設定する。

上部ばね座部材302及びロックナット306は、第７図に
示されている如くプッシュロッド310がそれらに軸線に
沿って挿通されステム284と軸線に沿って整合された状
態にて剛体接触し得るよう、実質的に環状をなしてい
る。プッシュロッド310の上端は上部ばね座部材302を貫
通して上方へ突出し、ロックナット306の内壁及びばね
座部材302の上面より郭定されたポケット303内へ延在し
ている。ばね座部材296と同様の第一段用の下部ばね座
部材312が設けられており、該ばね座部材はベース部と
該ベース部より上方へ突出する台座部とを有している。
ばね座部材312はそれがプッシュロッド310に当接するよ
う下方へ移動される。次いで第一段用のコイルばね314
が下部ばね座部材312上に配置される。上部ばね座部材3
16はステム318がその中央に延在する状態にてステム318
と予め組付けられる。ステム318はねじを有するヘッド
部320を含み、該ヘッド部は上部ばね座部材316の中央に
設けられた内ねじに螺合している。コイルばね314は上
部ばね座部材316の上下逆転されたカップ形の部分内に
配置され、ばね座部材316の外ねじが設けられた部分が
筒体のねじ孔304に固定される。

第８図に示されている如く、上部ばね座部材316は第
一段の開弁圧を郭定するプレロードが与えられた状態の
ばね長324を郭定するよう軸線方向に調節される。ヘッ
ド部320は第二段の全上昇距離L₂を郭定するようばね座
部材316とは独立に調節され、ロックナット322によりヘ
ッド部320が所定の位置に固定される。漏洩防止リング3
28が筒体の上端に装着され、ロックボンネット326が上
部ばね座部材316の露呈された周縁部に沿ってねじ込ま
れ、これによりばね座部材316が所定の位置に固定され
る。

かくして第８図に示されている如く、本発明のこの実
施例は部分的に内ねじ304が設けられた壁及びその上端
を閉ざす上部ばね部材316を有する実質的に円筒形のノ
ズルキャップ286を含み、該キャップは燃料導入スタッ
ドのリング部132のノズルボディに対する接続部より上
方の位置にてキャップをノズルボディ12の上端に剛固に
固定する手段290を含んでいる。ばねサブ組立体がノズ
ルボディの軸線に沿ってノズルキャップ内に装着され、
該サブ組立体は弁部材のステム284と共にキャップ内に
て軸線に沿って変位するようステム284と剛固に整合さ
れた第一のばね座部材312を含んでいる。この場合「剛
固に整合」とは直線的な力を剛体接触にて伝達し得るこ
とを意味する。第二のばね座部材316はキャップに対し
軸線方向に運動することがないようキャップにより支持
されている。第一のばね314がこれら第一のばね座部材3
12と第二のばね座部材316との間に介装され且これらの
間に支持されている。剛固なステム318が第一のばね座
部材312及び第二のばね座部材316の一方より軸線に沿っ
て延在し、剛固な台座部が他方のばね座部材より軸線に
沿ってステムへ向けて延在し、これらステム及び台座部
の互いに対向する自由端330は軸線方向の間隙Ｌを郭定
している。第一のばね314は第一のばね座部材312を介し
て作用し、インサート体の先端に設けられた弁座30に対
し弁部材280を下方へ付勢し、ステム318及び台座部は互
いに共働して弁部材がその弁座より上方へ上昇する際の
全上昇量L₂の限界を郭定するストッパとして作用するよ
うになっている。更に第三のばね座部材302が第一のば
ね座部材312の下方に配置されており、キャップに対し
軸線方向に運動することがないようキャップにより支持
されている。また第四のばね座部材296が第三のばね座
部材302の下方に配置され、弁部材の肩部282の上方に軸
線に沿って隔置され且整合された状態でキャップ又は下
部取付具288の如きキャップと等価な部材により下方へ
運動することがないよう支持されている。プッシュロッ
ド310が第三のばね座部材302を貫通して軸線に沿って摺
動し得るようになっており、また弁部材のステム284は
第四のばね座部材296を貫通して軸線に沿って摺動し得
るようになっている。第三のばね座部材302と第四のば
ね座部材296との間には第二のばね300が介装されてお
り、ステム284及びプッシュロッド310はばね300の内側
にて軸線に沿って剛固に整合されている。

第一段及び第二段の上昇距離及び開弁圧は調整可能で
ある。第一段の上昇距離はシム294の軸線方向高さを選
定することにより調節され、第一段の開弁圧はねじ部を
有する第二のばね座316により調節される。また第二段
の全上昇距離はステム318に設けられたねじを有するヘ
ッド部320により調節され、第二の開弁圧はねじ部を有
する第三のばね座部材302により調節される。

第９図は二段式ばねサブ組立体の他の一つの実施例を
示している。尚この第９図に於て、第１図乃至第８図に
示された部材と実質的に同一の部材には第１図乃至第８
図に付された符号と同一の符号が付されれており、また
第１図乃至第８図に示された部材と構造上異るが同様の
機能を果す部材にはダッシュ付きの同一の符号が付され
ている。第９図に示されたばねサブ組立体と第８図に示
されたばねサブ組立体との間の最も明瞭な相違点は第四
のばね座部材が弁部材の上端と共働するようになってい
る点である。第９図の実施例に於ては、弁部材280′は
平坦な上端18を含む第１図乃至第３図に示された弁部材
と同一の形状を有している。第８図の実施例に於ては、
プッシュロッド310は実質的に両端に於てテーパ状をな
す棒体であるのに対し、第９図の改良されたプッシュロ
ッド332は棒状の上方部分310′と拡大された下方部分28
4′とを有し、下方部分284′は第４図に示されたステム
284と等価な弁部材延長部として機能するようになって
いる。下方部分284′は初めのうちはばね座部材296′の
下方にこれにより隔置される上方へ面した環状の肩部28
2′と、符号334にて示された位置に於て上端18が当接す
る下方へ面したポケット336を含んでいる。

この実施例に於ては、弁部材280′は第４図のステム2
84の如きステム部の機械加工を必要としないが、プッシ
ュロッド332はその下方部分、即ち弁部材延長部284′の
機械加工を必要とする。

第８図及び第９図の実施例は機能上実質的に同一であ
ることが理解されよう。第９図に示された実施例の一つ
の重要な利点は肩部282とばね座部材296との間の接触面
積に比して肩部282′とばね座部材296′との間の接触面
積が大きく、またステム284に比して弁部材延長部284′
の剛性が高いということである。

以上に於ては本発明を二つの実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。例えばばね
座部材312はプッシュロッド332と一体であってもよい。
またステム318の自由端330の表面に面するばね座部材31
2の台座部の表面はばね座部材312の座面より軸線方向に
延在していなくてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の単段式燃料噴射ノズルを示す断面図であ
る。 第２図は「スリムチップ」の形状を有する公知の燃料噴
射ノズルを示す断面図である。 第３図は第２図に示されたノズル組立体の平面図であ
る。 第４図は燃料導入スタッドが取付けられ、予め組立てら
れ且試験され、本発明によるノズルキャップ及び対応す
る二段式ばねサブ組立体が取付けられ得る状態のノズル
ボディの上方部分を示す部分断面図である。 第５図はノズルキャップの組立ての第一段階を示す第４
図と同様の部分断面図である。 第６図はノズルキャップの組立ての第二段階を示す第５
図と同様の部分断面図である。 第７図はノズルキャップの組立ての第三段階を示す第６
図と同様の部分断面図である。 第８図はノズルキャップの組立ての最終段階であって、
漏洩防止リング及びボンネットが組付けられてノズルが
完成される直前の状態を示す第７図と同様の部分断面図
である。 第９図は二段式ばねサブ組立体の他の一つの実施例を示
す断面図である。 10……燃料噴射ノズル,12……ノズルボディ,14……ノズ
ルキャップ,16……燃料導入スタッド,18……キャップ,2
0、22……通路,24……弁室,26……弁部材,28……ノーズ
部,30……弁座,32……吐出口,34……ノズル先端インサ
ート体,36……作用面,38……軸線方向通路,40……ばね
サブ組立体,42……ストッパ,44……圧縮コイルばね,4
6、48……ばね座部材,50、52、54……通路,56……接続
部,60……肩部,62……キャビティ,64、66……シール,70
……ノズル,72……ノズル組立体,74……ノズルボディ,7
6……インサート体,78……クランプサブ組立体,80……
シリンダヘッド,82……シール,84……ソケット,86,88…
…肩部,90……シール,92……上面,144……ガイド部材,1
54……カウンタボア,160……軸受面,280……弁部材,282
……肩部,284……ステム,286……筒体,288……下部取付
具,292……畝部,294……シム,296……ばね座部材,298…
…ボア,300……コイルばね,302……ばね座部材,306……
ロックナット,310……プッシュロッド,312……ばね座部
材,314……コイルばね,316……ばね座部材,318……ステ
ム,320……ヘッド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−30975（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−30556（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 61/10 F02M 61/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】細長い実質的に円筒形のノズルボディであ
   って、その下端に設けられたノズル先端及びノズル弁座
   と、前記ノズルボディに沿ってノズル弁座より軸線方向
   に延在する中央ボアと、前記中央ボアよりも大きい直径
   を有し前記ノズルボディの上端に設けられた弁室とを有
   するノズルボディと、前記ノズルボディ内に前記軸線に
   沿って配置された一つの細長い弁部材であって、前記ノ
   ズル弁座に選択的に係合するノーズ部と、前記ノーズ部
   より前記弁室まで延在するステム部と、前記弁室内に配
   置された弁駆動部と、前記弁駆動部より前記ノズルボデ
   ィの前記上端よりも高い位置まで上方へ延在する上端部
   とを有する弁部材と、前記弁室に隣接して前記ノズルボ
   ディの外面に剛固に接続された燃料導入スタッドと、前
   記スタッド及び前記ノズルボディを貫通して前記弁室ま
   で延在し、前記弁部材が前記弁座より上昇され燃料が前
   記ノズル先端より吐出されるよう燃料を前記弁駆動部へ
   計量されたパルスとして供給する燃料導入通路と、閉じ
   られた上端を有する実質的に円筒形のノズルキャップで
   あって、前記燃料導入スタッドが前記ノズルボディに接
   続された位置よりも高い位置にて前記ノズルボディの前
   記上端に前記キャップを剛固に固定する手段を含むノズ
   ルキャップと、前記ノズルボディの前記軸線に沿ってノ
   ズルキャップ内に装着されたばねサブ組立体とを含み、
   前記ばねサブ組立体は前記弁部材の前記上端と共に前記
   キャップ内にて軸線に沿って変位し得るよう前記弁部材
   の前記上端と軸線に沿って剛固に整合された第一のばね
   座部材（46、312）と、前記剛固に整合された部分は前
   記第一のばね座部材と前記弁部材との間に剛固に延在し
   前記第一のばね座部材及び前記弁部材と接触したプッシ
   ュロッド（310）を含んでいることと、前記ノズルキャ
   ップに対し相対的に軸線に沿って上方へ運動することが
   ないよう前記第一のばね座部材（46、312）より上方の
   位置にて前記キャップにより支持された第二のばね座部
   材（48、316）と、前記第一及び第二のばね座部材（4
   6、312、48、316）の間に介装され前記第一及び第二の
   ばね座部材により支持された第一のコイルばね（46、31
   4）と、前記第一及び第二のばね座部材（312、316）の
   一方より軸線に沿って延在する剛固なステム（40、31
   8）と、前記第一及び第二のばね座部材の他方より軸線
   に沿って前記ステムへ向けて延在する剛固な台座部と、
   前記ステム部及び前記台座部は軸線方向の間隙（Ｆ、
   L₂）を郭定する互いに対向する自由端を有していること
   と、前記第一のばねは前記第一のばね座部材を介して作
   用し前記弁部材の前記ノーズ部を前記弁座に対しノズル
   開弁圧にて付勢していることと、前記ステム及び前記台
   座部は互いに共働して前記弁部材の前記ノーズ部が前記
   弁座より上方へ変位する全上昇量に対するストッパを与
   えていることとを含む燃料噴射ノズルにして、 前記弁部材（280）は環状の肩部（282）より軸線に沿っ
   て突出し前記プッシュロッド（310）に接触するステム
   （284）を有し、 前記ばねサブ組立体は更に 前記第一のばね座部材（312）の下方に配置され軸線方
   向に運動しないよう前記キャップにより支持された第三
   のばね座部材（302）と、 前記第三のばね座部材（302）の下方に配置され前記肩
   部（282）の上方に軸線に沿って隔置され整合された状
   態にて前記キャップにより支持された第四のばね座部材
   （296）と、 前記プッシュロッドは前記第三のばね座部材（302）を
   貫通して軸線に沿って運動可能であることと、 前記ステムは前記第四のばね座部材（296）を貫通して
   軸線に沿って運動可能であることと、 前記第三のばね座部材（302）と前記第四のばね座部材
   （296）との間に介装されこれら第三及び第四のばね座
   部材により支持された第二のコイルばね（300）と、 を含み、前記第二のばねは開弁圧が前記第一の開弁圧を
   上回り、前記肩部（282）が前記第四の弁座部材（296）
   に接触した後第二の開弁圧による前記弁部材の上方への
   運動に抵抗するよう構成された燃料噴射ノズル。