JP3089777B2 - 多段開弁式燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディ−ゼルエンジンに
燃料を噴射する燃料噴射ノズルであり、燃料噴射の初期
では噴射率を抑えて初期噴射とし、引続いて噴射率を高
めて主噴射を行うようにした多段開弁式の燃料噴射ノズ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディーゼルエンジンはガソリン
エンジンに比べて圧縮比が高く、しかも圧縮着火式であ
るから燃焼圧力が高くなり、このため燃焼時に騒音や振
動が大きくなるなどの傾向がある。

【０００３】このような不具合を防止するため、燃料噴
射ノズルから噴射される燃料の噴射特性を噴射経過時間
に応じて可変としたもの、すなわち噴射初期において噴
射率を小さくし、かつ主噴射に至ると噴射率を大きくし
た多段噴射式ものが知られている。

【０００４】多段噴射に用いられる噴射ノズルとして
は、従来から、ニードル弁をばね定数の異なる複数のス
プリングで押圧するようにしたものが知られている。し
かし、このような多段ばねを用いる噴射ノズルは、部品
点数が多くなるとともに構造が大型になり、しかも開弁
圧の調整が複雑であるなどの欠点がある。

【０００５】このようなことから、例えば実公昭６３−
３８３７２号公報に記載されたような多段噴射式燃料噴
射ノズルが提案されている。このものはノズルボディに
ガイド部材を摺動自在に嵌挿するとともに、このガイド
部材にニードル弁を摺動自在に嵌挿し、初期噴射の段階
ではこれらガイド部材とニードル弁とが一緒に燃料圧を
受けてリフトし（プレリフト＝低圧リフト）、所定のリ
フトに達したらガイド部材が停止してニードル弁のみが
燃料圧によりさらにリフトし（全リフト＝高圧リフ
ト）、主噴射をなすようにしたものである。このものに
よれば、初期噴射時には受圧面積を大きくし、主噴射時
には受圧面積を小さくすることにより噴射圧を制御し、
この結果噴射率を２段階に変化させるもので、ニードル
弁を押圧付勢するスプリングが１個あればよく、よって
構造が簡単で、開弁圧の調整も容易であるなどの利点が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように受圧面積を変えて多段噴射する上記従来の燃料噴
射ノズルでは、以下のような欠点がある。

【０００７】つまり、上記公報に示された燃料噴射ノズ
ルは、ガイド部材がニードル弁に形成したフランジ面に
当接し、この状態でガイド部材とニードル弁が一緒にリ
フトし、上記ガイド部材がストッパ部材に当接すること
によりプレリフトがなされるようになっている。この場
合、プレリフト量を計測しようとすると、ガイド部材、
ニードル弁、ストッパ部材およびノズルボディの関係寸
法を測定する必要があり、これらを組付けた後でプレリ
フト量を測定するのは極めて困難である。したがって全
リフトも測定が困難である。

【０００８】また、このものは格別なストッパ部材を用
いており、このため部品点数が多くなる。

【０００９】さらに、ガイド部材がストッパ部材に当接
することにより生じるリフト時の衝撃はガイド部材とス
トッパ部との当接面で受止めることになるが、現状の初
期噴射時と主噴射時との開弁比は１．２程度であり、こ
れを実現するにはガイド部材の肉厚を１．０mm以下の程
度にしかとれず、よってガイド部材とストッパ部との当
接面積が小さくなり、この当接面が早期摩耗を生じて使
用経過に伴ってリフト量が変化する不具合がある。

【００１０】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、プレリフト量や全
リフト量の計測が容易であるばかりでなく、構造が簡単
で安価に得ることができ、かつリフト時に衝撃を受ける
当接面の耐久性が向上でき、しかも、高品質な多段開弁
式燃料噴射ノズルを提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、スプリング室を備え、このスプリング室の端
部壁に貫通孔を形成したホルダ本体と、上記スプリング
室に収容されたスプリングと、このスプリングに連結さ
れ、上記貫通孔に挿通されたプレッシャピンと、上記ホ
ルダ本体の端部壁に連結され、燃料供給通路から燃料が
送り込まれる燃料溜り部およびこの燃料溜り部に連なる
噴孔を備えたノズルボディと、このノズルボディに軸方
向に沿って移動自在に収容され、一端側の小径軸部に上
記噴孔を開閉する弁部を有し、他端側の大径軸部が上記
プレッシャピンに対向されるとともに、上記燃料溜り部
に臨んでこの燃料溜り部の燃料圧力を受ける傾斜形状の
受圧面で上記両軸部間を一体に接続してなるニードル弁
と、このニードル弁の他端と上記プレッシャピンの間に
設けられるとともに、プレッシャピンに当接する端部が
上記ホルダ本体の端部壁からプレリフト量に相当する寸
法だけ離して設けられ、上記スプリングの押圧力をプレ
ッシャピンを通じてニードル弁に伝える押圧ロッドと、
上記ノズルボディ及び上記ニードル弁の大径軸部に摺動
自在に嵌挿される円筒部の一端に上記燃料溜り部に臨ん
でこの燃料溜り部の燃料圧力を受ける環状の受圧面を設
けるとともに、上記円筒部の他端に、上記押圧ロッドが
貫通される挿通孔を有して上記ホルダ本体の端部壁に接
離しかつ静止状態において上記ニードル弁の大径軸部の
端面で支持されるストッパ壁を一体に設けて、縦断面形
状が略コの字形状をなし、上記静止状態において上記ス
トッパ壁とホルダ本体の端部壁との間に全リフト量に相
当する離間寸法を確保するガイド部材と、を具備し、プ
レリフトの場合にガイド部材がニードル弁と一体的にリ
フトして上記ストッパ壁が上記ホルダ本体の端部壁に当
接した場合に停止され、全リフトの場合はニードル弁の
単独リフトを可能としたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の構成によると、燃料供給ポンプから燃
料溜り部に供給される燃料の圧力が高くなると、ガイド
部材の受圧面およびニードル弁の受圧面が共に燃料圧力
を受けてこれらガイド部材およびニードル弁が一緒に上
昇し、これらガイド部材とニードル弁とでプレッシャピ
ンを押すからニードル弁がプレリフトされて噴孔から初
期噴射（低圧噴射）がなされる。この場合、ガイド部材
のストッパ壁がホルダ本体に当接するとガイド部材によ
りプレッシャピンが押されなくなるのでニードル弁はこ
の位置で停止される。次に、さらに燃料溜り部の燃料圧
力が上昇すると、ニードル弁に形成した受圧面が燃料圧
力を受けてニードル弁が単独で上昇し、プレッシャピン
を押してスプリングを撓ませる。この場合、ニードル弁
はガイド部材のストッパ壁に当接するまで上昇し、この
当接によりニードル弁は停止し、これにより主噴射がな
される。

【００１３】そして、ニードル弁とプレッシャピンとの
間に設けた押圧ロッドの上記プレッシャピンに当接する
端部がホルダ本体の端部壁からプレリフト量に相当する
寸法だけ離間して設けられるのでノズルボディの上端面
から押圧ロッド端面までの寸法を測定することによりプ
レリフト量ｌを計測することができるとともに、ガイド
部材のストッパ壁とホルダ本体の端部壁との間に全リフ
ト量に相当する離間寸法が設定されるので、ノズルボデ
ィの上端面からストッパ壁の端面までの寸法を測定する
ことにより全リフト量Ｌを計測することができる。ま
た、リフト量の規制に伴う衝撃は、ガイド部材のストッ
パ壁とホルダ本体の端部壁との当接面で受け止めるが、
ガイド部材の端面を形成しているストッパ壁により、上
記端部壁への当接面積が大きく確保されているので、そ
の耐久性を向上できる。更に、上記ストッパ壁を有して
縦断面形状が略コの字状をなしたガイド部材は、静止状
態ではそのストッパ壁をニードル弁の大径軸部の端面に
接して支持されているとともに、このガイド部材の環状
の受圧面全体が燃料溜り部に臨んでいるため、燃料圧を
安定してガイド部材に作用させて性能を安定させること
ができる。しかも、既述のようにガイド部材がストッパ
壁を一体に有しており、部品点数が少ないこととあいま
って、ニードル弁はその大径軸部の先端でガイド部材を
位置決めするもので、ニードル弁の中間部に外側に張出
してガイド部材を位置決めする環状張出し部を有しない
ので、このニードル弁の機械加工が容易で加工コストを
抑制でき、従って、コストダウンを図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面にもとづき説明
する。

【００１５】図において１は円筒形をなすホルダ本体で
あり、内部にスプリング室２を形成してあり、このスプ
リング室２の端部壁３には貫通孔４が形成されている。
スプリング室２には所定の押圧力に設定された１個のス
プリング５が収容されており、このスプリング５の下端
にはプレッシャピン６が取着されている。プレッシャピ
ン６の上端部には上記スプリング３を位置決めして支持
する凸部が形成されており、下端は上記貫通孔４を移動
自在に挿通している。なお、この下端は平坦面をなして
いる。

【００１６】上記下端にはノズルボディ７が、リテーニ
ングナット８により連結されている。

【００１７】ノズルボディ７には、中央部に摺動孔９が
設けられているとともに、この摺動孔９に通じる燃料溜
り部１０ならびに下端に位置して上記燃料溜り部１０に
連なる噴孔１１が形成されている。上記燃料溜り部１０
は燃料供給通路１２に連通しており、この燃料供給通路
１２は図示しない燃料供給ポンプに連結され、したがっ
て上記燃料溜り部１０には燃料供給ポンプから燃料供給
通路１２を通じて燃料が送られるようになっている。

【００１８】上記摺動孔９にはガイド部材１５が摺動自
在に嵌挿されている。ガイド部材１５は円筒形をなして
おり、円筒部１５ａの下端に形成した環状の受圧面１６
が上記燃料溜り部１０に臨んでいるとともに、上端は閉
止端部となるストッパ壁１７を一体に形成してある。こ
のストッパ壁１７は、上記プレッシャピン６の下端平坦
面に接離自在に対向しており、中央には挿通孔１８が形
成されているとともに、静止状態において次に説明する
ニードル弁の大径軸部の上端面で支持されるようになっ
ている。

【００１９】このようなガイド部材１５にはニードル弁
２０が摺動自在に嵌挿されている。ニードル弁２０は、
一端側の大径軸部２０ａと、他端側の小径軸部２０ｂ
と、これら両軸部２０ａ、２０ｂ間を一体に接続した傾
斜形状の受圧面２１とを有している。小径軸部２０ｂの
下端に形成した弁部１３はノズルボディ７の下端に形成
した弁座に接離して噴孔１１を開閉するようになってい
る。ニードル弁２０の上下方向の途中位置の受圧面２１
は上記燃料溜り部１０に臨んでいる。そして、大径軸部
２０ａには上記ガイド部材１５が摺動自在に嵌合されて
いるとともに、この大径軸部２０ａの上端には径の段差
をもって押圧ロッド２２が一体に突出形成されている。
この押圧ロッド２２は上記ガイド部材１５のストッパ壁
１７の肉厚より大きな長さを有し、挿通孔１８を摺動自
在に貫通している。この押圧ロッド２２の上端は上記プ
レッシャピン６の下端平坦面に当接しており、よってニ
ードル弁２０は押圧ロッド２２およびプレッシャピン６
を介してスプリング５の押圧力を受けている。

【００２０】この場合、押圧ロッド２２の上端はホルダ
本体１の端部壁３から、換言すればノズルボディ７の上
端壁から寸法ｌだけ下向きに離間しており、この没入量
がプレリフト量に設定されている。

【００２１】そして、上記燃料溜り部１０の燃料圧力が
低い場合は、図１に示す通り、ニードル弁２０がスプリ
ング５の押圧力を受けており、このためニードル弁２０
は押し下げられて下端に形成した弁座がノズルボディ７
の下端に形成した円錐弁座１３に当接し、これにより噴
孔１１を閉じるようになっている。

【００２２】この場合、ガイド部材１５の上端に形成し
たストッパ壁１７は、ホルダ本体１の端部壁３に対し所
定寸法Ｌを存して対向するようになっており、つまりノ
ズルボディ７の上端壁から寸法Ｌだけ没入しており、こ
の寸法Ｌがニードル弁２０の全リフトとなっている。

【００２３】このような構成による実施例の作用につい
て説明する。図示しない燃料供給ポンプから燃料供給通
路１２を通じて燃料溜り部１０に燃料が供給され、この
燃料溜り部１０の燃料圧力が上昇し始めると、ガイド部
材１５が、下端に形成した受圧面１６で燃料溜り部１０
の燃料圧力を受けるので押し上げられる。このガイド部
材１５は上端に一体形成したストッパ壁１７がプレッシ
ャピン６の下端平坦面に当接すると停止し、この状態で
待機している。

【００２４】そして、さらに燃料溜り部１０の燃料圧力
が高くなって初期開弁圧を越えると、ガイド部材１５の
受圧面１６が上記と同様に燃料圧力を受けるからストッ
パ壁１７がプレッシャピン６の下端平坦面を押し、この
場合、同時に、ニードル弁２０の途中に形成した受圧面
２１も燃料溜り部１０の燃料圧力を受けるから、ニード
ル弁２０も押上げ力を受け、この押圧ロッド２２もプレ
ッシャピン６の下端平坦面を押す。

【００２５】すなわち、プレッシャピン６はガイド部材
１５からの押上力と、ニードル弁２０からの押上力を同
時に受けるようになり、これらの押上力がスプリング６
に設定した初期開弁圧より大きくなるとこのスプリング
６の力に抗してガイド部材１５およびニードル弁２０が
一緒にリフトする。そして、これらガイド部材１５およ
びニードル弁２０は、図２に示す通り、ガイド部材１５
のストッパ壁１７がホルダ本体１の端部壁３に当接する
まで上昇し、この当接によりガイド部材１５の押上力が
プレッシャピン６に加わらなくなるのでニードル弁２０
の上昇が停止する。

【００２６】これにより、噴孔１１が開かれ、燃料溜り
部１０の燃料が噴孔１１から図示しないエンジンへ噴射
される。この状態がプレリフトであり、初期噴射がなさ
れる。

【００２７】上記プレリフトの場合の受圧面積は、ガイ
ド部材１５の下端に形成した受圧面１６とニードル弁２
０の途中に形成した受圧面２１との和であり、このため
受圧面積が大きく、燃料溜り部１０の燃料圧力が比較的
低くてもこれらガイド部材１５およびニードル弁２０が
一緒にスプリング６を押すのでスプリング６を撓ませる
ことができ、よってニードル弁２０を上昇させることが
できる。

【００２８】そして、このようなプレリフトのストロー
クｌは、図１に示すようにホルダ本体１の端部壁３から
突出していたプレッシャピン６の下端が、ガイド部材１
５およびニードル弁２０に押されて図２に示すように端
部壁３の下面と面一となるまでの寸法ｌであり、よって
図１に示す通り、ノズルボディ７の上端壁からノズルボ
ディ７内に没入している押圧ロッド２２の上端面までの
没入量ｌがプレリフト量となる。

【００２９】上記のような初期噴射の後、さらに燃料溜
り部１０の燃料圧力が上昇すると、ニードル弁２０に形
成した受圧面２１がこの燃料溜り部１０の燃料圧力を受
けて上昇し、押圧ロッド２２がプレッシャピン６の下端
平坦面を押す。

【００３０】この場合、ガイド部材１５はホルダ本体１
に当接しているのでプレッシャピン６を押し上げる作用
がなく、よってニードル弁２０だけの押上力でプレッシ
ャピン６をスプリング６の力に抗して押し上げる。

【００３１】ニードル弁２０は図３に示すように、ガイ
ド部材１５のストッパ壁１７に当接するまで上昇し、こ
の当接によりニードル弁２０は停止する。

【００３２】これにより、噴孔１１はさらに開かれ、燃
料溜り部１０の燃料が噴孔１１から噴射される。この状
態が主噴射である。

【００３３】そして、この場合の受圧面積はニードル弁
２０に形成した受圧面２１だけであるから受圧面積は小
さく、よって燃料溜り部１０の燃料圧力が比較的高くな
らないとスプリング６を撓ませることができず、よって
このような高圧燃料によりニードル弁２０が上昇される
から噴孔１１からの噴射も高圧噴射となり、噴射率が高
くなる。

【００３４】このような構成の多段開弁式燃料噴射ノズ
ルによれば、プレリフトｌおよび全リフトＬの寸法を、
図１から理解できるように、ノズルボディ７にガイド部
材１５およびニードル弁２０を取付けた状態で、ノズル
ボディ７の上端面からこれらガイド部材１５および押圧
ロッド２２上端までの寸法を測定することにより計るこ
とができる。このため、ノズルボディ７をホルダ本体１
に連結する前にこれらプレリフトｌおよび全リフトＬを
計測できるようになり、この計測の結果寸法の誤差があ
ればノズルボディ７からガイド部材１５およびニードル
弁２０を取り出して修正し、再び組み付けることができ
る。このようなことから、プレリフトｌおよび全リフト
Ｌの設定が容易であり、高精度な寸法管理を行うことが
でき、この結果、燃料噴射特性を高精度に規制すること
ができる。加えて、前記リフト量設定のために使用する
ガイド部材１５は、円筒部１５ａの上端の閉止端部をな
すストッパ壁１７を一体に有して、その縦断面がほぼコ
の字形状をなしており、静止状態においてニードル弁２
０の大径軸部２０ａの上端面でストッパ壁１７を支持さ
れ位置決めされているときには、このガイド部材１５の
円筒部１５ａの下端面が形成する環状の受圧面１６全体
が１００％燃料溜り部１０に臨むことができるため、燃
料圧を安定してガイド部材１５に作用させて、性能を安
定させることができる。したがって、これらの理由から
多段開弁式燃料噴射ノズルの品質を高めることができ
る。

【００３５】また、上記実施例の場合、既述のように静
止状態においてニードル弁２０に位置決めされるガイド
部材１５は、その円筒部１５ａの上端にニードル弁２０
の大径軸部２０ａの端面に接して支持されるストッパ壁
１７を一体に設けて縦断面形状が略コの字状をなす構成
の単一部材である。そのため、部品点数が少なくなっ
て、構造が簡単になり、組み付け手間を削減することが
できる。しかも、ニードル弁２０はその大径軸部２０ａ
の先端でガイド部材１５のストッパ壁１７を支持するこ
とによってガイド部材１５を位置決めするので、ニード
ル弁２０の中間部には外側に張出してガイド部材１５を
位置決めする環状張出し部を有しない。そのため、ニー
ドル弁２０の機械加工が容易で加工コストを抑制でき
る。従って、これらの理由によりコストダウンを図るこ
とができる。

【００３６】さらに、ストッパ壁１７がホルダ本体１の
端部壁３に当接することによりプレリフトを規制するよ
うになっており、この当接の場合はストッパ壁１７の上
面全面がホルダ本体１の端部壁３に当接するため当接面
積が大きく、摩耗が少なくなってリフト量が変化するこ
とがなくなり、耐久性も向上する。

【００３７】なお、上記実施例の場合、ニードル弁２０
の上端に押圧ロッド２２を一体に突設したが、この押圧
ロッド２２はプレッシャピン６側に一体に形成しても上
記実施例と同様な作用を奏する。

【００３８】そして、この場合、プレリフト量を測定す
るには、ノズルボディ７の上端面からニードル弁２０の
上端までの寸法を計り、この計測値から押圧ロッド２２
の長さを差し引けばプレリフト量を知ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、ノ
ズルボディの端面からガイド部材およびニードル弁の上
端までの寸法により全リフト量およびプレリフト量が決
まるので、これらの計測が容易であり、この測定にもと
づき修正も容易になるから、精度を高めることができる
ことに加えて、ガイド部材の受圧面全体が確実に燃料溜
り部に臨んでいてガイド部材が燃料圧を安定して受ける
ことができるので、性能を安定化できるので、信頼性に
優れた高い品質の噴射ノズルを提供することができる。
また、ストッパ壁をガイド部材に一体に設けたから、部
品点数が少なく、構造が簡単になり、組み付けが容易に
なることに加えて、ニードル弁の加工が容易であるの
で、コストを低減することができる。さらにストッパ壁
はホルダ本体に全面積で当接することができ、当接面積
を大きくすることができて、摩耗を低減することができ
るので、リフト量の変化を防止して耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す多段開弁式燃料噴射ノ
ズルの断面図。

【図２】同実施例のプレリフト状態を示す断面図。

【図３】同実施例の全リフト状態を示す断面図。

【符号の説明】

１…ホルダ本体、 ２…スプリング室、 ３…端部壁、 ４…貫通孔、 ５…スプリング、 ６…プレッシャピン、 ７…ノズルボディ、 ８…リテーニングナット、 １０…燃料溜り部、 １１…噴孔、 １２…燃料供給通路、 １３…弁部、 １５…ガイド部材、１５ａ…円筒部、 １６…受圧面、 １７…ストッパ壁、 １８…挿通孔、 ２０…ニードル弁、２０ａ…大径軸部、 ２０ｂ…小径軸部、 ２１…受圧面、 ２２…押圧ロッド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプリング室を備え、このスプリング室
   の端部壁に貫通孔を形成したホルダ本体と、 上記スプリング室に収容されたスプリングと、 このスプリングに連結され、上記貫通孔に挿通されたプ
   レッシャピンと、 上記ホルダ本体の端部壁に連結され、燃料供給通路から
   燃料が送り込まれる燃料溜り部およびこの燃料溜り部に
   連なる噴孔を備えたノズルボディと、 このノズルボディに軸方向に沿って移動自在に収容さ
   れ、一端側の小径軸部に上記噴孔を開閉する弁部を有
   し、他端側の大径軸部が上記プレッシャピンに対向され
   るとともに、上記燃料溜り部に臨んでこの燃料溜り部の
   燃料圧力を受ける傾斜形状の受圧面で上記両軸部間を一
   体に接続してなるニードル弁と、 このニードル弁の他端と上記プレッシャピンの間に設け
   られるとともに、プレッシャピンに当接する端部が上記
   ホルダ本体の端部壁からプレリフト量に相当する寸法だ
   け離して設けられ、上記スプリングの押圧力をプレッシ
   ャピンを通じてニードル弁に伝える押圧ロッドと、 上記ノズルボディ及び上記ニードル弁の大径軸部に摺動
   自在に嵌挿される円筒部の一端に上記燃料溜り部に臨ん
   でこの燃料溜り部の燃料圧力を受ける環状の受圧面を設
   けるとともに、上記円筒部の他端に、上記押圧ロッドが
   貫通される挿通孔を有して上記ホルダ本体の端部壁に接
   離しかつ静止状態において上記ニードル弁の大径軸部の
   端面で支持されるストッパ壁を一体に設けて、縦断面形
   状が略コの字形状をなし、上記静止状態において上記ス
   トッパ壁とホルダ本体の端部壁との間に全リフト量に相
   当する離間寸法を確保するガイド部材と、 を具備し、プレリフトの場合にガイド部材がニードル弁
   と一体的にリフトして上記ストッパ壁が上記ホルダ本体
   の端部壁に当接した場合に停止され、全リフトの場合は
   ニードル弁の単独リフトを可能としたことを特徴とする
   多段開弁式燃料噴射ノズル。