JP3064473B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁

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JP3064473B2 JP3103073A JP10307391A JP3064473B2 JP 3064473 B2 JP3064473 B2 JP 3064473B2 JP 3103073 A JP3103073 A JP 3103073A JP 10307391 A JP10307391 A JP 10307391A JP 3064473 B2 JP3064473 B2 JP 3064473B2
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文嗣 吉津
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射弁に係り、特に
ニードル弁の開弁圧力を2本のスプリングのばね力によ
り制御してなる2段開弁圧式の燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ノズルボデー内に収容されたニ
ードル弁の開弁圧力を、第1スプリング及び第2スプリ
ングの各ばね力により制御してなる燃料噴射弁は知られ
ている(例えば、実開昭56−129568号公報)。
この種の従来の燃料噴射弁は、ディーゼル機関に使用さ
れてカーノック等の燃料噴射作動の不安定性を抑制し、
着火遅れや窒素酸化物の発生等を防止するとともに、カ
ー低速時の騒音低減等に効果を奏している。
【0003】この種のものでは、ノズルボデー内に燃料
が供給され、この供給圧力が、第1スプリングのばね力
に打ち勝つと、ニードル弁がプレリフトして先ず初期噴
射が行われ、更にノズルボデー内に燃料が供給されて、
この供給圧力が、第1及び第2スプリングの各ばね力の
総和に打ち勝つと、ニードル弁が更に開弁されて、フル
リフトとなって主噴射が行われるようになっている。
【0004】ところで、従来、ニードル弁の開弁圧力を
2本のスプリングのばね力により制御する一方で、ノズ
ルボデーに形成された弁座面に複数の噴口を穿孔して、
この噴口をニードル弁の弁部により開閉するようにした
燃料噴射弁は知られている(例えば、特開平1−925
69号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノズル
ボデーに形成された弁座面の噴口をニードル弁の弁部に
より開閉するようにした燃料噴射弁では、ニードル弁の
弁部に芯振れが発生したとき、各噴口からの燃料噴霧パ
ターンにばらつきが生じるという問題がある。
【0006】特に、2本のスプリングによりニードル弁
の開弁圧力を制御する燃料噴射弁では、プレリフトのリ
フト量が通常0.03〜0.10mm程度に設定されてい
るので、プレリフトの段階では仮に僅かに芯振れを起こ
しても、各噴口からの噴霧パターンに大きなばらつきが
生じる。
【0007】プレリフトの段階は着火時期に当たるの
で、均一な噴霧パターンが要求され、この段階の燃料噴
霧パターンにばらつきが生じると、エンジンの燃焼室
(図示せず)内での燃焼に偏りを生じ、スモーク、HC
が悪化し易いという問題がある。
【0008】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、プレリフトの時点で、特
に均一な噴霧パターンが得られるようにした燃料噴射弁
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃料噴射ポンプからの高圧燃料を導入す
る燃料通路を有するノズルホルダと、このノズルホルダ
の端部に接続され前記燃料通路に連通する複数の噴口が
穿孔された弁座面を有するノズルボデーと、このノズル
ボデーの弁孔内に収納され前記弁座面の各噴口を開閉す
る弁部を有するニードル弁と、前記ニードル弁の開弁圧
力を制御する開弁圧制御スプリングと、前記ノズルボデ
ーの弁孔内に圧入され前記弁孔の内周に圧接する外周リ
ング部材とこの外周リング部材の内側に配設され前記ニ
ードル弁の外周に摺接する内周リング部材とを有し、前
記外周リング部材は塑性変形する軟質材により形成され
前記内周リング部材は硬質材により形成されたガイド部
材とを備えたことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明によれば、ニードル弁が上方にリフトす
るに際して、ニードル弁の外周が、ガイド部材の内周に
常時摺接するので、プレリフトの時点において、ニード
ル弁の弁軸が芯振れを起こすようなことはなく、各噴口
からは均一な燃料の噴霧パターンが得られ、よって、デ
ィーゼル機関の燃焼室においては、スモーク、HCの悪
化のない良好な燃焼状態を得ることができる。また、本
発明によれば、ニードル弁に摺接するガイド部材の内周
リング部材が硬質材により形成されているので、ガイド
部材は耐磨耗性に優れるものになり、かつ弁孔に圧接す
る外周リング部材が塑性変形する軟質材により形成され
ているので、弁孔内へのガイド部材の圧入が容易にな
る。さらに、組立ての段階において、着座時のニードル
弁に偏心があれば、その偏心量に応じて、ニードル弁及
び内周リング部材に押されて、外周リング部材が半径方
向に塑性変形するので、内周リング部材は半径方向に移
動して、この内周リング部材は、ニードル弁の偏心量と
同じ偏心量で固定され、従って、加工時のニードル弁の
芯出が容易になる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を参考となる図1乃
至図3を参照して説明する。
【0012】図1において、符号1は燃料噴射弁を示し
ている。この燃料噴射弁1はノズルホルダ2を備えてお
り、このノズルホルダ2の下端には、ノズルボデー3と
スペーサ4とがリテーニングナット5を介して接続され
ている。ノズルボデー3とスペーサ4とノズルホルダ2
とには、それぞれ上下に貫通する孔が穿孔されており、
この貫通孔中には下側からニードル弁6、リフトピース
7及びプッシュロッド8が収容されている。
【0013】プッシュロッド8の下端は球状の凸部にな
っており、この凸部はリフトピース7の球状の凹部に係
合されている。これらプッシュロッド8及びリフトピー
ス7は第1スプリング12を介してニードル弁6側に付
勢されている。また、プッシュロッド8の軸部の回りに
は、第2スプリング13が装着され、この第2スプリン
グ13は、ばね座15,16に支持されており、下方の
ばね座16はスペーサ4に支持されている。これら第1
スプリング12及び第2スプリング13は開弁圧制御ス
プリングを構成している。
【0014】ノズルホルダ2の上端にはコネクチングパ
イプ17が接続され、このコネクチングパイプ17には
燃料噴射ポンプ(図示せず)に連通する通路18が穿設
されている。この燃料通路18には通路19,20が連
通しており、通路18を通して導入される高圧燃料は、
ノズルホルダ2の通路19、及びノズルボデー3の通路
20を通って燃料溜り22,23内に流入するようにな
っている。
【0015】ニードル弁6は、図2に示すように、ノズ
ルボデー3の弁孔3a内に上下動自在に収容され、ニー
ドル弁6の弁部6aは、ノズルボデー3の弁座面3bに
穿孔された噴口10を閉塞自在になっている。このニー
ドル弁6と弁孔3aとの間には、ガイド部材25が圧入
され、このガイド部材25は、外周部25aと内周部2
5bとを有する環状の二重構造になっている。また、内
周部25bは鋼などの硬質材により形成されており、外
周部25aはアルミニウムなどの鋼より軟らかい軟質材
により形成されている。
【0016】そして、図3に示すように、外周部25a
の外周は弁孔3aの内周壁に圧接され、環状の内周部2
5bの内周はニードル弁6の軸部6aの外周に摺接され
ている。外周部25aは内周部25bの外周上に周方向
に間隔をあけて一体的に固着されており、外周部25a
と外周部25aとの間には、上述した燃料溜り22,2
3間を連通する連通路27が形成されている。なお、か
かるガイド部材25は、ニードル弁6の芯振れを効率よ
く阻止するために、可能な限りニードル弁6の弁部6a
の近くに形成することが望ましい。
【0017】次に、この参考例の作用を説明する。
【0018】燃料噴射ポンプ(図示せず)から圧送され
た高圧の燃料が燃料溜り22,23内に一時的に貯留さ
れ、ここに貯留された燃料の圧力がニードル弁6の受圧
部6cに作用して、第1スプリング12のばね力に抗す
ると、ニードル弁6、リフトピース7及びプッシュロッ
ド8を上方にリフトさせる。すると、ニードル弁6の弁
部6aがプレリフトして、ノズルボデー3の噴口10が
開口して、所定圧力で所定量の燃料が初期噴射される。
このプレリフトは、リフトピース7がばね座16に当接
すると終了する。すなわちリフトピース7とばね座16
との間にはプレリフトのリフト量L1 に相当する隙間が
予め形成されている。この隙間は0.03〜0.10mm
に設定されている。
【0019】ひき続き燃料溜り22,23内に燃料が圧
送されて、燃料の圧力が上昇し、該圧力がニードル弁6
の受圧部6c、弁部6aに作用して、該圧力が第1スプ
リング12及び第2スプリング13のばね力の総和に抗
すると、ニードル弁6、リフトピース7、プッシュロッ
ド8及びばね座16を上方にリフトさせる。すると、ニ
ードル弁6の弁部6aが更にリフトして、噴口10が全
開となって、所定圧力で燃料が主噴射される。このフル
リフトは、ニードル弁6の肩部6dがスペーサ4に当接
すると終了する。すなわちニードル弁6の肩部6dとス
ペーサ4との間にはフルリフトのリフト量L2 に相当す
る隙間が予め形成されている。この隙間は0.2〜0.
35mmに設定されている。
【0020】この参考例では、先ず、2段階に亘って開
弁圧力が制御されるので、ディーゼル機関に使用される
場合に、カーノック等の燃料噴射作動の不安定性が抑制
され、着火遅れ、窒素酸化物の発生等が阻止されるとと
もに、カー低速時の騒音が低減されるなどの種々の効果
が得られる。
【0021】ところで、上記プレリフトの時点では、ニ
ードル弁6の弁部6aに芯振れσが発生し易い。弁部6
aが芯振れσを起こすと、弁部6aと噴口10との隙間
δ1 ,δ2 にばらつきが生じて、燃料の噴霧パターンP
1 ,P2 に不揃いが生じて、エンジンの燃焼室内での燃
焼状態が不均一となり、スモークなどが発生する。
【0022】プレリフトのリフト量L1 は0.03〜
0.1mm程度であるので、僅かな芯振れσが発生して
も、隙間δ1 ,δ2のばらつきは大きくなり、したがっ
て、燃料の噴霧パターンP1 ,P2 の不揃いは著しく大
きくなる。
【0023】しかして、この参考例によれば、ニードル
弁6の弁部6aが上方にリフトするに際して、ガイド部
材25の内周部25bの内周が、ニードル弁6の弁軸6
bの外周に常時摺接しているので、ニードル弁6の弁軸
6bが芯振れσを起こすことはなく、各噴口10からは
均一な燃料の噴霧パターンP1 ,P2 が得られ、極めて
均一なスモークの発生のない燃焼状態を得ることができ
る。
【0024】また、本参考例によれば、ニードル弁6に
摺接するガイド部材25の内周部25bが、例えば鋼な
どの硬質材により形成されているので、このガイド部材
25は耐磨耗性に優れるものになり、弁孔3aに圧接す
る外周部25aが、例えばアルミニウムのような鋼より
軟らかい材料により形成されているので、このガイド部
材25の弁孔3a内への圧入は極めて容易になり、さら
に、ガイド部材25は別体であるので、予め加工品とし
て準備しておくことができるので、燃料噴射弁の組立て
に際しては、これを単に弁孔3a内に圧入するだけでよ
いので、その組立てや加工が極めて簡単になる、など種
々の効果を得ることができる。
【0025】図4及び図5は本発明の一実施例を示して
いる。
【0026】ニードル弁50には大径部51が一体的に
形成されており、この大径部51には平坦なカット面5
1aが形成されている。また、大径部51の外周には、
鋼などの硬質材により形成されたガイドリング(内周リ
ング部材)53が嵌め込まれており、このガイドリング
53の外周とノズルボデー55の内周との間の環状の空
間内には、銅や鉛などの塑性変形し易い軟質金属(外周
リング部材)56が介装されている。この軟質金属56
とガイドリング53とはガイド部材を構成している。ま
た、ガイドリング53の内周と大径部51のカット面5
1aとの間には、連通路57が形成されている。更に、
軟質金属56の上下端は、ストップリング58とノズル
ボデー55の平面座55aとによりそれぞれ塞がれてい
る。
【0027】しかして、この実施例によれば、ニードル
弁50の大径部51に、硬質のガイドリング53が嵌め
込まれ、その外側に、銅や鉛などの軟質金属56が介装
されているので、組立ての段階において、着座時のニー
ドル弁50に偏心があれば、その偏心量に応じて、ニー
ドル弁50及びガイドリング53に押されて、軟質金属
56は半径方向に塑性変形するので、ガイドリング53
は半径方向に移動して、このガイドリング53は、ニー
ドル弁50の偏心量と同じ偏心量で固定される。なお、
この場合に、軟質金属56は周方向にも塑性変形するの
で、軟質金属56は、ガイドリング53の外周に均一に
回り込み、ガイドリング53の外周とノズルボデー55
の内周との間の環状の空間内に均一に介装される。
【0028】これによれば、ガイドリング53は、組立
て時のニードル弁50の偏心量に応じて固定されるの
で、加工時の芯出しが容易になるなど、種々の効果を得
ることができる。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、プレリフトの時点において、上記のニードル弁の
弁軸が芯振れを起こすことはなく、各噴口からは均一な
燃料の噴霧パターンが得られ、よって、ディーゼル機関
の燃焼室内においては、極めて均一なスモークの少ない
燃焼状態を得ることができる。また、本発明では、ニー
ドル弁に摺接するガイド部材の内周リング部材が硬質材
により形成されているので、ガイド部材は耐磨耗性に優
れるものになり、かつ弁孔に圧接する外周リング部材が
塑性変形する軟質材により形成されているので、弁孔内
へのガイド部材の圧入が容易になる。 さらに、本発明で
は、組立ての段階において、着座時のニードル弁に偏心
があれば、その偏心量に応じて、ニードル弁及び内周リ
ング部材に押されて、外周リング部材が半径方向に塑性
変形するので、内周リング部材は半径方向に移動して、
この内周リング部材は、ニードル弁の偏心量と同じ偏心
量で固定されるので、加工時のニードル弁の芯出が容易
になる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による燃料噴射弁の一実施例の参考に
供される縦断面図である。
【図2】ノズルボデー及びニードル弁を示す断面図であ
る。
【図3】図2のIII −III 断面図である。
【図4】 本発明による燃料噴射弁の一実施例を示す断
面図である。
【図5】図4のV‐V断面図である。
【符号の説明】
2 ノズルホルダ 3 ノズルボデー 3a 弁孔 3b 弁座面 4 スペーサ 6 ニードル弁 6a 弁部 6b 弁軸 7 リフトピース 8 プッシュロッド 10 噴口 12 第1スプリング 13 第2スプリング 17 コネクチングパイプ 18,19,20 燃料通路 22,23 燃料溜り 25 ガイド部材 25a,56 外周部 25b,53 内周部 27,57 連通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 博文 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−111160(JP,A) 特開 昭63−138158(JP,A) 実開 昭62−128223(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 61/12 F02M 61/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料噴射ポンプからの高圧燃料を導入す
    る燃料通路を有するノズルホルダと、このノズルホルダ
    の端部に接続され前記燃料通路に連通する複数の噴口が
    穿孔された弁座面を有するノズルボデーと、このノズル
    ボデーの弁孔内に収納され前記弁座面の各噴口を開閉す
    る弁部を有するニードル弁と、前記ニードル弁の開弁圧
    力を制御する開弁圧制御スプリングと、前記ノズルボデ
    ーの弁孔内に圧入され前記弁孔の内周に圧接する外周リ
    ング部材とこの外周リング部材の内側に配設され前記ニ
    ードル弁の外周に摺接する内周リング部材とを有し、前
    記外周リング部材は塑性変形する軟質材により形成され
    前記内周リング部材は硬質材により形成されたガイド部
    材とを備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
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