JP2991809B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

燃料噴射ノズル

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JP2991809B2 JP3141401A JP14140191A JP2991809B2 JP 2991809 B2 JP2991809 B2 JP 2991809B2 JP 3141401 A JP3141401 A JP 3141401A JP 14140191 A JP14140191 A JP 14140191A JP 2991809 B2 JP2991809 B2 JP 2991809B2
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泰郎 松本
明裕 飯山
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直噴式ディーゼルエン
ジン等に設けられる燃料噴射ノズルの改良に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術およびその課題】ディーゼルエンジンの着
火遅れを少なくして円滑な燃焼を実現するために、燃料
噴射ノズルの針弁を燃料圧力に応動して段階的にリフト
させ、針弁がプレリフト位置に到達するまでの間に初期
噴射される燃料が着火した後に大量の主噴射を行うもの
がある。
【0003】この種の燃料噴射ノズルは、ノズルボディ
に対して針弁の途中を摺接させる補助案内軸部が設けら
れ、針弁の先端円錐面をノズルボディの座面に対して同
心的に案内して、両者の間に環状流路を均一に画成する
ようになっている。これにより、複数の噴口からの燃料
噴霧にバラツキが生じることを防止し、燃料の微粒化お
よび空気との混合が促進され、スモーク、パーティキュ
レートあるいは未燃焼HCの排出量が低減される(特開
昭59−7770号公報、実開昭61−37466号公
報、参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来装置に
あっては、針弁の途中に補助案内軸部が形成される一
方、ノズルボディにはこの補助案内軸部を摺接させるガ
イド穴が形成され、ガイド穴の先端側には加工逃げのた
めの穴が拡径して形成されているため、針弁のまわりに
画成される流路断面積は補助案内軸部の直下流側で拡大
している。
【0005】このため、ポンプから送られる燃料圧力の
低下に伴って針弁が閉弁する過程で、補助案内軸部より
下流側の燃料は圧縮されて、この燃料が補助案内軸部と
ガイド穴の間の狭小な流路で絞られるため、補助案内軸
部より下流側に燃料が閉じ込められて燃料圧力が速やか
に低下せず、針弁の閉じ速度が低下して燃料の切れが悪
くなったり、未燃焼HCの排出量が増えたり、噴口のま
わりにカーボンが付着する可能性があった。
【0006】本発明はこうした従来の点に着目して、針
弁の閉弁作動性を改善することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ノズルボディ
に針弁の主案内軸部を摺動可能に嵌合させるシール穴を
形成するとともに、針弁の先端円錐面を着座させる座面
を形成し、このシール穴と座面との間に燃料ポンプから
噴口に導かれる燃料を溜める燃料室を画成し、針弁に主
案内軸部と先端円錐面の間に補助案内軸部を形成する一
方、ノズルボディにこの補助案内軸部を摺動可能に嵌合
させるガイド穴を形成した燃料噴射ノズルにおいて、ガ
イド穴と補助案内軸部の間に画成される流路断面積を、
主案内軸部と補助案内軸部との連結軸部とガイド穴の間
に画成される流路断面積と同等もしくはそれより小さ
く、かつ補助案内軸部と先端円錐面との連結軸部の間の
周囲に画成される流路断面積より大きく形成する。
【0008】また、補助案内軸部はガイド穴に摺接する
軸受面と、ガイド穴との間で燃料室を画成する送油面と
を有し、この送油面を軸受面に対して断面凹状に窪ませ
て形成する。
【0009】
【作用】ポンプから燃料室に送られる燃料は、その圧力
上昇に伴って針弁が開弁すると、主案内軸部と補助案内
軸部との連結軸部とガイド穴の間に画成される流路、ガ
イド穴と補助案内軸部の間に画成される流路、補助案内
軸部と先端円錐面との連結軸部の間の周囲に画成される
流路を順に通ってノズルボディの噴口からディーゼルエ
ンジンの燃焼室等に噴出する。
【0010】ポンプから送られる燃料圧力の低下に伴っ
て針弁が閉弁する過程で、補助案内軸部より下流側の燃
料室内の燃料は圧縮されるが、ガイド穴と補助案内軸部
の間に画成される流路断面積を、その上流側流路断面積
と同等もしくはそれより小さく、かつその下流側流路断
面積より大きく形成したため、補助案内軸部より下流側
の燃料に対して補助案内軸部とガイド穴の間の流路で付
与する抵抗を小さくし、燃料圧力が速やかに低下し補助
案内軸部より下流側に燃料が閉じ込められることがな
い。これにより、針弁の閉じ速度を高めて燃料の切れを
改善し、ディーゼルエンジンから排出される未燃焼HC
量を低減し、噴口のまわりにカーボンが付着することを
防止できるまた、補助案内軸部はガイド穴との間で燃料
室を画成する送油面をガイド穴に摺接する軸受面に対し
て断面凹状に窪ませて形成したことにより、ガイド穴と
補助案内軸部の間に画成される流路断面積を十分に確保
することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を直噴式ディーゼルエンジンの
燃料噴射ノズルに適用した実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0012】図1において、1は中空のノズルボディ、
2はこのノズルボディ1内に収装された針弁である。
【0013】針弁2の先端には円錐形に突出する円錐面
21が形成される一方、ノズルボディ1には円錐形に窪
む座面11が形成される。この座面11にはエンジンの
燃焼室に連通する複数の噴口9が放射状に開口する。
【0014】針弁2の基端には円柱形の主案内軸部22
が形成される一方、ノズルボディ1にはこの主案内軸部
22を摺動可能に嵌合させるシール穴12が形成され
る。ノズルボディ1内にはこのシール穴12と座面11
の間に燃料室4が画成され、この燃料室4に図示しない
燃料ポンプから通孔3を介して導かれる燃料が溜められ
る。
【0015】針弁2の基端面に着座するリターンスプリ
ング(図示せず)が設けられ、燃料室4に導かれる燃料
圧力がエンジン回転に同期して上昇すると、針弁2がリ
ターンスプリングに抗して押し上げられて先端円錐面2
1が座面11から離れ、この高圧燃料が先端円錐面21
と座面11の間に画成される環状流路を通って各噴口9
から燃焼室に噴出する。針弁2はバネ荷重の異なる2つ
のリターンスプリングで段階的に付勢され、噴射圧の低
い初期噴射に続いて噴射圧の高い主噴射が行われ、これ
により着火遅れを短縮して、燃焼騒音を低減するように
なっている。
【0016】針弁2の途中には補助案内軸部23が形成
される一方、ノズルボディ1内にはこの補助案内軸部2
3を摺動可能に嵌合させる円筒面状のガイド穴13が一
体形成される。このガイド穴13は前記シール穴12と
共に、針弁2をノズルボディ1の座面11の同心上に案
内するセンターリング機能を果たす。
【0017】針弁2には主案内軸部22と補助案内軸部
23を結ぶ連結軸部26が円柱形に形成される。一方、
ノズルボディ1にはシール穴12とガイド穴13の間に
位置して窪み部14が形成される。この窪み部14と連
結軸部26の間に、比較的に大きな容積を有する燃料溜
まり5が画成される。この燃料溜まり5にポンプに連通
する通孔3の一端が開口している。
【0018】図2にも示すように、燃料溜まり5の下流
側には針弁2の連結軸部26とノズルボディ1のガイド
穴13の間に断面環状の流路6が画成される。
【0019】図3にも示すように、補助案内軸部23は
4つの軸受面23aと4つの送油面23bとがそれぞれ
周方向に等間隔で形成される。各軸受面23aは、その
断面がガイド穴13に沿って断面円弧状に湾曲し、針弁
2の開閉作動時にガイド穴13に摺接する。送油面23
bはガイド穴13との間に画成される間隙によって燃料
が流通する流路7を構成する。
【0020】図4にも示すように、針弁2には補助案内
軸部23と円すい面11を結ぶ連結軸部27が円柱形に
形成される。一方、ノズルボディ1にはガイド穴13と
座面11の間に位置して逃げ部15が拡径して形成さ
れ、この逃げ部15と連結軸部27の間に断面環状の流
路8が画成される。
【0021】流路8を画成する連結軸部27の外径D2
は、流路6を画成する連結軸部26の外径D1より大き
く形成して、流路8の断面積を流路6より小さくする。
【0022】本発明の要旨とするところであるが、流路
7を画成する送油面23bは、図3にその横断面を示す
ように、円弧形に残された補助案内軸部23の縁部23
aどうしを結ぶ平面に対して凹状に窪んで形成され、4
つの送油面23bによって流路7の断面積を、その下流
側に画成される流路8より大きく形成される。
【0023】この送油面23bは、各軸受面23aの軸
方向に延びる縁部23cどうしを結ぶ平面に対して凹状
に窪んで形成され、4つの送油面23bによって画成さ
れる流路7の断面積をその下流側流路8の断面積より大
きく形成される。この実施例では送油面23bの断面円
弧形に湾曲して窪んでいる。
【0024】したがって、燃料室4を構成する燃料溜ま
り5、流路6、7、8の各断面積は、図5に実線で示す
ように、上流側から下流側にかけて次第に小さく変化す
る。なお、通孔3より上流側に設けられる図示しないス
ペーサやノズルホルダー等の部材に形成される通孔も、
通孔3と同等の断面積に設定されている。
【0025】次に、作用について説明する。
【0026】ポンプから燃料室4に送られる燃料は、そ
の圧力上昇に伴ってリターンスプリングに抗して針弁2
をリフトさせ、燃料溜まり5、流路6、7、8と順に流
れて各噴口9から燃焼室に噴出する。
【0027】ポンプから送られる燃料圧力の低下に伴っ
て針弁2が閉弁する過程で、補助案内軸部23より下流
側の流路8内の燃料は圧縮されて上流側に向けて逆流す
る燃料の流れが生じるが、ガイド穴13と補助案内軸部
23の間に画成される流路7の断面積を、その上流側流
路6の断面積と同等に形成し、かつその下流側流路8の
断面積より大きく形成したため、流路8内の燃料の流れ
に対して流路7で付与する抵抗を小さくし、燃料圧力が
速やかに低下して補助案内軸部23より下流側の流路8
に燃料が閉じ込められることがなく、針弁2の閉じ速度
を高めて燃料の切れを改善し、この結果ディーゼルエン
ジンから排出される未燃焼HC量を低減し、噴口のまわ
りにカーボンが付着することを防止できる補助案内軸部
23はガイド穴13との間で流路7を画成する送油面1
3bを、ガイド穴13に摺接する軸受面23aに対して
断面凹状に窪ませて形成したことにより、流路7の断面
積を十分に確保することができる。
【0028】これに対して、従来装置では、燃料室の断
面積の分布が、図5に破線で示すように、補助案内軸部
23まわりの流路7で比較的小さく絞られ、補助案内軸
部23より下流側の流路8で大きくなっているため、針
弁2の閉弁時に燃料が容積の大きい流路8に閉じ込めら
れて、燃料の切れが悪くなっていた。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ノズルボ
ディにこの補助案内軸部を摺動可能に嵌合させるガイド
穴を形成した燃料噴射ノズルにおいて、ガイド穴と補助
案内軸部の間に画成される流路断面積を、主案内軸部と
補助案内軸部との連結軸部とガイド穴の間に画成される
流路断面積と同等もしくはそれより小さく、かつ補助案
内軸部と先端円錐面との連結軸部の間の周囲に画成され
る流路断面積より大きく形成したため、補助案内軸部よ
り下流側の燃料圧力を速やかに低下させて、針弁の閉じ
速度を高めて燃料の切れを改善し、噴射終了付近で噴霧
の微粒化と貫徹力を向上させることができ、未燃焼HC
量を低減してディーゼルエンジンの低公害化がはかれる
とともに、噴口のまわりにカーボンが付着することを防
止できる。
【0030】また、補助案内軸部はガイド穴との間で燃
料室を画成する送油面をガイド穴に摺接する軸受面に対
して断面凹状に窪ませて形成したことにより、ガイド穴
と補助案内軸部の間に画成される流路断面積を十分に確
保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す燃料噴射ノズルの縦断面
図である。
【図2】同じく図1のA−A線に沿う横断面図である。
【図3】同じく図1のB−B線に沿う横断面図である。
【図4】同じく図1のC−C線に沿う横断面図である。
【図5】同じく燃料室の流路断面積の分布図である。
【符号の説明】
1 ノズルボディ 2 針弁 4 燃料室 5 燃料溜まり 6 流路 7 流路 8 流路 9 噴口 11 座面 12 シール穴 13 ガイド穴 21 円錐面 22 主案内軸部 23 補助案内軸部 23a 軸受面 23b 送油面 26 連結軸部 27 連結軸部
フロントページの続き (72)発明者 須田 哲也 埼玉県東松山市箭弓町3丁目13番26号 株式会社ゼクセル 東松山工場内 (56)参考文献 特開 昭62−111160(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 61/10 - 61/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズルボディに針弁の主案内軸部を摺動
    可能に嵌合させるシール穴を形成するとともに、針弁の
    先端円錐面を着座させる座面を形成し、このシール穴と
    座面との間に燃料ポンプから噴口に導かれる燃料を溜め
    る燃料室を画成し、針弁に主案内軸部と先端円錐面の間
    に補助案内軸部を形成する一方、ノズルボディにこの補
    助案内軸部を摺動可能に嵌合させるガイド穴を形成した
    燃料噴射ノズルにおいて、ガイド穴と補助案内軸部の間
    に画成される流路断面積を、主案内軸部と補助案内軸部
    との連結軸部とガイド穴の間に画成される流路断面積と
    同等もしくはそれより小さく、かつ補助案内軸部と先端
    円錐面との連結軸部の間の周囲に画成される流路断面積
    より大きく形成したことを特徴とする燃料噴射ノズル。
  2. 【請求項2】 補助案内軸部はガイド穴に摺接する軸受
    面と、ガイド穴との間で燃料室を画成する送油面とを有
    し、この送油面を軸受面に対して断面凹状に窪ませて形
    成したことを特徴とする第1項に記載の燃料噴射ノズ
    ル。
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