JPH01100362A - 内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関用燃料噴射装置に用いられる燃料噴
射弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関用の燃料噴射弁は、圧送燃料圧力がノズ
ル針弁の受圧面積と設定されたスプリングの荷重との関
係で決まる所定値以上になると開弁じ、所定値以下にな
るとスプリングの力によって閉弁するという作動をする
。

近年の排気浄化、省燃費の要求から、噴射率の初期は噴
射率をゆるやかに増加し、終期は噴射率を瞬時に減少す
る噴射パターン、さらには、低速においてはいわゆるパ
イロット噴射をすることが望ましいことがわかってきた
。

そこで、従来、例えば特公昭５９−４８３０２号公報に
開示されているように、ノズル針弁に対し背圧室を設け
、この背圧室内の油圧によってノズル針弁の動きを望ま
しい形に制御しようとするものが公知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これら従来のものでは油圧源を必要とし
、また、得られる噴射率パターンもゆるやかな噴射率の
増加だけであり、また、従来の他の例でも噴射終期にお
いて瞬時の減少だけしか得られず、さらに他の例では、
噴射初期にはゆるやかに増加し、噴射終期には瞬時に減
少する噴射パターンをねらったものもあるがその効果は
満足できなかった。更に、同じ構成でパイロット噴射を
得ることは全く不可能であった。

また、低速回転時には、背圧室の残圧上界により異常噴
射が発生したり、噴射量がばらついたりするおそれがあ
るという問題があった。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされるもので、
簡易な構成により、噴射初期における噴射率のゆるやか
な増加と噴射終期における噴射率の瞬時の減少を同時に
達成する噴射率パターン及び全回転速度域あるいは特定
回転数域でのパイロット噴射を実現するとともに、残圧
変動による異常噴射及び噴射量のばらつきが発生しない
内燃機、　開用燃料噴射装置を提供することを目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために次のような技術的
手段を講じた。

すなわち、本発明は、噴孔を有するノズル本体と、燃料
噴射ポンプから圧送される加圧燃料の燃料圧を受けてノ
ズル本体内で往復動するとともに、一端がノズル本体の
噴孔を開閉させて内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する
ノズル針弁と、このノズル針弁の他端側において配設さ
れ、ノズル針弁を閉弁方向に付勢する第１の弾性部材と
、ノズル針弁の他端側の端面に対向して所定の間隙を保
つて配設されたピンと、このピンのノズル針弁と反対側
の端面に当接して配設され、ピンをノズル針弁側に付勢
する第２の弾性部材と、ノズル針弁の他端側に形成され
るとともに、ノズル針弁を閉弁させる方向の圧力を保持
する背圧室と、燃料噴射ポンプから圧送される加圧燃料
をノズル針弁の一端側端面に導入する第１の導入通路と
、燃料噴射ポンプから圧送される加圧燃料を背圧室に導
入する第２の導入通路と、この第２の導入通路の途中に
設けられるとともに、第２の導入通路の連通・遮断を行
う開閉弁と、背圧室と第２の導入通路とを連通ずる連通
通路と、この連通通路の途中に設けられるとともに、背
圧室から第２の導入通路側への燃料の流れのみを認める
第２の弁とを備え、開閉弁の開閉により背圧室の圧力を
調整して燃料噴射初期における燃料噴射率のゆるやかな
増加と燃料噴射終期における瞬時の減少を行うことを特
徴とする。

〔実施例〕

次に、第１図〜第３図を用いて本発明の詳細な説明する
。第１図は本実施例の構成を示す断面図である。

第１図において、ノズル本体２内にはノズル針弁１が油
密を保って摺動自在に配設されており、ノズル本体２及
びノズル針弁１により通常の燃料噴射弁が構成されてい
る。

ノズル針弁１は図示しない燃料噴射ポンプから圧送され
る加圧燃料の燃料圧を受けてノズル本体２内で往復動す
る。この往復動に伴い、ノズル針弁１の一端１ａはノズ
ル本体２の噴孔２ａを開閉し、図示しない内燃機関の燃
焼室内に燃料を噴射する。

ノズル針弁１の他端ｌｂ側には、このノズル針弁１を閉
弁させる方向の圧力を保持する背圧室８が形成されてい
る。

この背圧室８内にはノズル針弁１の他端ｌｂ側の端面に
当接する第１のスプリング３が配設されており、第１ス
プリング３はノズル針弁１を閉弁させる方向（図中下方
）に付勢している。すなわち、ノズル針弁１には第１ス
プリング３により設定荷重が負荷されている。

また、背圧室８内には、ノズル針弁１の着座状態（第１
図に図示した状Ｂ）で、ノズル針弁ｌの他端ｌｂ側端面
と所定の空隙を保つようにピン４が係止されて配設され
ている。

さらに、背圧室８内には、ピン４の上端面に当接する第
２スプリング５が配設されており、第２スプリング５は
ピン４をノズル針弁１の方向（図中下方）へ付勢してい
る。なお、ピン４内には均圧通路４ａが形成されており
、背圧室８内は常に均圧になっている。

燃料通路６は、図示しない燃料噴射ポンプに連通してお
り、この燃料通路６を介して加圧燃料がノズル本体２内
に圧送される。燃料通路６は、ノズル針弁１の一端ｌａ
側端面に連通ずる第１導入通路６１に連通ずるとともに
、背圧室８に連通ずる第２導入通路６２に連通している
。

第２導入通路６２は後述する開閉弁３ｏにより連通、遮
断が行われ、この第２導入通路６２内であって開閉弁３
０の背圧室８側には絞り７が設けられている。

開閉弁３０は、弁体３１と、スプリング３２とから構成
されている。弁体３１は燃料通路６から背圧室８への燃
料の流れのみを認める弁で、第２導入通路６２内に摺動
自在に配設されるとともに、この摺動部の外周面には第
２図に示すように軸方向に複数の満３３が形成されてい
る。また、弁体３１は大径部３４を有しており、この大
径部３４が第２導入通路６２の途中に形成されたシート
部６３に離着することにより第２導入通路６２の連通・
遮断が行われる。スプリング３２は弁体３１を常時閉弁
方向（図中上方）へ付勢しており、燃料通路６から加圧
燃料が圧送されていない状態では弁体３１はシート部６
３に着座している。

開閉弁３０の弁体３１内には、軸方向の中心に貫通する
通路３５が形成されている。この通路３５内には背圧室
８から燃料通路６への燃料の流れのみを認めるボール弁
３６が設けられており、このボール弁３６が通路３５に
形成されたシート部３７に離着することにより通路３５
の連通・遮断が行われる。なお、ボール弁３６はスプリ
ング３８により常時閉弁方向（図中下方）へ付勢されて
いる。また、通路３５内であってボール弁３６の背圧室
８側には絞り３９が設けられている。

次に、第１図及び第３図を用いて本実施例の作動につい
て説明する。第３図は時間経過につれての各部の挙動を
示す作動説明図である。

第１図に図示の状態において、図示しない燃料噴射ポン
プから吐出された加圧燃料は燃料通路６内に圧送される
。

その後、燃料は二方向に分岐され、一方は第１導入通路
６１を介してノズル針弁１の一端ｌａ側端面に圧送され
、他方は第２導入通路６２を介して開閉弁３０に圧送さ
れる。

圧送燃料の圧力が上昇してゆき、ノズル弁の開閉弁（第
１のスプリング３とノズル針弁１の受圧面積によって決
定される）に達する（第３図中のＡ）とノズル針弁ｌが
第１のスプリング３の付勢力に抗して上昇し、ノズル弁
が開弁する。

ノズル弁のノズル針弁１は設定された所定間隙だけ上昇
した所でピン４に当接し停止する（第３図中のＡ’）。

この状態ではノズル弁が開弁じているので燃料が噴射さ
れる。

ただし、ノズル針弁１はフルストロークまでは上昇せず
、小さく設定された所定間隙骨だけしか上昇しない。こ
のため、燃料の流路面積は小さく、また圧送圧力もまだ
小さいので噴射率は小さい。

次に圧送燃料がさらに圧送されると、燃料圧力が上昇し
、開閉弁３０の開弁圧（スプリング３２の設定荷重と弁
体３１の受圧面積によって決まる）に達して開閉弁３０
が開弁する。なお、この時、開閉弁３０の弁体３１内の
ボール弁３６はスプリング３８の付勢力および燃料圧力
により押圧されてシート部３７に着座しており、通路３
５は閉じられている。

これにより、弁体３１がスプリング３２の付勢力に抗し
て図中下方へ移動して大径部３４がシート部６３から離
座し、弁体３１の外周面に形成された複数の溝３３を介
して第２導入通路６２が連通する。そのため、燃料通路
６からの圧送燃料は第２導入通路６２、絞り７を通って
背圧室８へ流入し、背圧室８内の圧力が上昇する。

また、背圧室８内の圧力の上昇に伴ない、ノズル針弁１
は背圧室８の圧力とノズル針弁１のガイド部断面積とで
決まる力を閉弁方向に受ける。これによってノズル針弁
１は下降して閉弁しく第２図中のＢ“）、噴射が一旦停
止する。

閉弁したことで燃料通路６内の圧力はさらに上昇し、第
１のスプリング３による押圧力と背圧室８の圧力による
力との合力とノズル針弁ｌの受圧面積とで決まる開弁圧
（当初より亮くなっている）を超える（第２図中のＣ）
と再びノズル針弁１は上昇して噴射が再開する。

圧送燃料がさらに圧送されると、開閉弁３ｏは開弁状態
であるので、燃料圧力の上昇によりノズル針弁１は第１
のスプリング３をたわめ、次にスプリング５もたわめて
主噴射が行われる。

その後、所定の量だけ噴射が行われると、圧送が減少し
、燃料通路６の圧力が低くなる。この時、絞り７によっ
て背圧室８内の圧力が燃料通路６内の圧力よりも遅れて
低下するので、常に背圧室８内の圧力が燃料通路６内よ
りも高くなり、そのレベルは絞り７によって調整される
。

この圧力差とノズル針弁１のガイド部断面積とで決まる
力とスプリング３及び５の力の合力による閉弁力が極め
て大きくなる（すなわち閉弁圧が高くなる）ので急激に
ノズル針弁１の閉弁挙動がなされる（第３図中のＤ）。

さらに圧力が下がると弁体３１の大径部３４がシート部
６３に着座し、すなわち開閉弁３０が閉弁（第３図中Ｅ
−Ｅ″）し、第１図に図示した状態となる。

この時、背圧室８内にはまだ残圧があるが、背圧室８内
の燃料は絞り３９を通って通路３５内へ侵入し、スプリ
ング３８の付勢力に抗してボール弁３６を押し開き、圧
力が低下した燃料通路６内へ流出する。そのため、背圧
室８の圧力は次の噴射までには低圧レベルに回復し、こ
れにより低速回転域における背圧室８の残圧上界および
ノズル弁の開弁圧上昇による異常噴射、無噴射の発生及
び噴射量のばらつきを防止することができる。

また、エンジンによっては、パイロット噴射を必要とせ
ず初期の噴射率を低く押さえるだけで良い場合がある。

このような場合においても、本発明による噴射弁がその
まま使用できる。

この場合例えば開閉弁３０の開弁圧を第２のスプリング
５によって決まる第２の開弁圧より高く設定し、ノズル
弁のノズル針弁１が最大リフトまで上昇した後に開弁す
ることで達成できる。

この場合、ノズル針弁ｌは噴射継続途中では閉弁をせず
、このためパイロット噴射とはならないが、ノズル針弁
！が２段のリフト挙動し、１段目のリフト時点は流路が
狭いため初期の噴射率を低めて燃料噴射率の増加をゆる
やかにすることができ、かつ閉弁時には開閉弁３０の開
弁により、背圧室８の圧力上昇により閉弁力が上げられ
、急激な閉弁を可能にする。

また１台のエンジンにおいて開閉弁３０の開弁圧と絞り
７を調整することにより、圧送油の時間当り送油率の小
さい低速回転においては、パイロット噴射し、送油率の
大きい高速回転域では噴射中の一時的な閉弁をしないよ
う低くおさえた背圧に圧送油が打ち勝つようにすること
で、パイロット噴射せず、単に初期噴射率を低くおさえ
た噴射をさせることも可能である。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
その主旨を逸脱しない限り種々変形可能である。

第１図に示す実施例では、噴射終了後の背圧室８の残圧
を開閉弁３０の弁体３１の内部に設けられたボール弁３
・６によって燃料通路６へ流出させるようにしているが
、第４図に示すように、背圧室８への圧送燃料の流入を
制御する開閉弁３０（弁体３１とスプリング３２とから
構成される）と、背圧室８の残圧を燃料通路６へ流出さ
せる弁７０（弁体７１とスプリング７２とから構成され
る）とを各々異なる通路６４．６６に設けるようにして
も良い。

また、第１図の絞り３９のかわりに第４図に示すように
通路６６に絞り６５を設けるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、噴射初期におけ
る噴射率のゆるやかな増加と噴射終期における噴射率の
瞬時の減少とを同時に達成する噴射率パターン及び全回
転速度域あるいは特定回転数域でのパイロット噴射を実
現するとともに、残圧変動による異常噴射及び噴射量の
ばらつきを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例に関するもので、第１
図は本実施例の構成を示す断面図、第２図は第１図の■
−■線に沿う断面図、第３図は時間の経過につれての各
部の挙動を示す作動説明図、第４図は本発明の他の実施
例の構成を示す断面図である。 １・・・ノズル針弁、２・・・ノズル本体、２ａ・・・
噴孔。 ３・・・第１スプリング、４・・・ピン、５・・・第２
スプリング、６・・・燃料通路、６１・・＝第１導入通
路、６２・・・第２導入通路、８・・・背圧室、３０・
・・開閉弁、３１・・・弁体、３５・・・通路（連通通
路）、３６・・・ボール弁（第２の弁）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　噴孔を有するノズル本体と、 燃料噴射ポンプから圧送される加圧燃料の燃料圧を受け
   て前記ノズル本体内で往復動するとともに、一端が前記
   ノズル本体の噴孔を開閉させて内燃機関の燃焼室内に燃
   料を噴射するノズル針弁と、このノズル針弁の他端側に
   おいて配設され、前記ノズル針弁を閉弁方向に付勢する
   第１の弾性部材と、 前記ノズル針弁の他端側の端面に対向して所定の間隙を
   保って配設されたピンと、 このピンの前記ノズル針弁と反対側の端面に当接して配
   設され、前記ピンを前記ノズル針弁側に付勢する第２の
   弾性部材と、 前記ノズル針弁の他端側において形成されるとともに、
   前記ノズル針弁を閉弁させる方向の圧力と保持する背圧
   室と、 燃料噴射ポンプから圧送される加圧燃料を前記ノズル針
   弁の一端側端面に導入する第１の導入通路と、 燃料噴射ポンプから圧送される加圧燃料を前記背圧室へ
   導入する第２の導入通路と、 この第２の導入通路の途中に設けられるとともに、前記
   第２の導入通路の連通・遮断を行う開閉弁と、 前記背圧室と前記第２の導入通路とを連通する連通通路
   と、 この連通通路の途中に設けられるとともに、前記背圧室
   から前記第２の導入通路側への燃料の流れのみを認める
   第２の弁とを備え、前記開閉弁の開閉により前記背圧室
   の圧力を調整して燃料噴射初期における燃料噴射率のゆ
   るやかな増加と燃料噴射終期における瞬時の減少を行う
   ことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
2. （２）　前記連通通路および前記第２の弁は前記開閉弁
   の弁体内に設けられていること特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の内燃機関用燃料噴射装置。