JPH01163465A - 直噴式ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル - 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］ この発明は、供給燃料圧力に応じて針弁を開弁方向へ作
動し噴口の開口面積を調節するようにした燃料噴射ノズ
ルに係り、特に速度・負荷に対して上記針弁のリフト量
及び噴射時間を調節して燃料の噴射量を制限し、燃料騒
音、ＨＣｌＮ０Ｘの低減を図る燃料噴射ノズルに関する
。

［従来の技術］ 燃料室内へ燃料を供給する燃料噴射ノズルに、第４図に
示されるような「ディーゼルエンジンの燃料用インジェ
クタ・ノズル」　（特開昭５９−２０６６７３号公報）
の提案がある。

同図に示しであるように、この提案は、ノズルボディ１
０１内に、このノズルボディ１０１の先端に形成した燃
料室１０２の噴口１０３を開開する針弁１０４を昇降自
在に設けると共に、その針弁１０４の先端に針弁１０４
の最大リフト値以下のリフト値で燃料の噴射量を一定に
維持させるスロットル軸部１０５を形成してディーゼル
エンジンの燃料用インジェクト・ノズルを構成したもの
である。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記提案は第５図（Ａ）＜８）に示しであるように、燃
料用インジェクタ・ノズルに噴射ｍ一定のパイロット噴
射性能（Ｉ）及び噴射量が増加するメイン噴射性能（Ｉ
Ｉ）をだせ、燃焼を良好にして燃費を向上させ、ＨＣｌ
ＮＯｘの低減させようとしたものである。

即ち、低速で噴射率（単位時間あたりの噴射量を差す）
を上げると、燃焼室の温度が低いために、燃料が燃焼せ
ずに１−ＩＣとして排出され、高速で噴態率を下げると
空気利用率が低下してＮＯｘを排出させることになるか
らである。

しかじ針弁にスロットル軸部を形成することは針弁の閉
弁時にもそのスロットル軸部の軸長に応じたバイロシト
噴射性重工を自ずともたせることになるから、噴射後期
の迅速な閉弁が困難になり、燃費を悪化させる。第５図
中（Ｃ）に示すように、パイロット噴射性能（Ｉ）の後
期から、メイン噴射性能（ＩＩ）に移行する際の立ち上
がり性能が鋭角に急激であるため、中負荷で燃焼騒音を
増大させるなどの不具合の要因として指摘されていた。

このため、燃料噴射ポンプまたは針弁をリフトさせるた
めの燃料油圧を導く燃料通路のいずれか一方に、燃料通
路の燃料油圧を一時的に低下させてパイロット噴ｔＩ４
性能をもたせるアキュームレータを設けても、第６図の
性能■に示すように上記提案と同様、噴射後期の迅速な
閉弁が困難であった。

［問題点を解決するための手段］ この発明はスロットル軸部を先端に形成した針弁をノズ
ルボディ内に昇降自在に収容し、該ボディの上記針弁が
着座する弁座の下部にテーパ状のチャンファを形成して
燃料噴射ノズルを構成したものである。

［作用］ 針弁を閉弁方向に作動すると、スロットル軸部とチャン
７？とが形成するクリアランスに応じた燃料が噴射され
る。ここでチャンファはテーパ状に形成されているから
、そのテーパの度合に応じて噴射量が調整されるように
なる。

［実施例］ 以下に、この発明の好適一実施例を添付図面に雄づいて
説明する。

第２図に示しであるように、燃料噴射ノズルは主に、ノ
ズルホルダ１と、ノズルホルダ１の先端に一体的に取り
付けられる円筒形のノズルボディ２とからなる。

図示されるように、円筒形のノズルノズルホルダ１には
後端側内周面に拡径された筒部３が形成され、その筒８
ＩＩ３の後端側には雌ネジ４が形成しである。雌ネジ４
には上記ノズルホルダ１の内周面に嵌合し、且つ、嵌合
状態で上端側のつば部が上記筒部３の底面に着座させた
状態のスリーブ５を、その状態で、上記ノズルホルダ１
に固定する円筒状のスプリング収容部材６が螺合される
。

一方、ノズルホルダ１の先端外周面にも雌ネジ７が形成
してあり、この雌ネジ７には、ノズルホルダ１の先端に
、スペーサ８を介してノズルボデティ２の後端を気密に
着座させる略スリーブ状のりテーニングナット９が螺合
される。

ところで、ノズルホルダ１の先端側には、第１スプリン
グリテーナ１０と、この第１スプリングリテーナ１０と
上記スリーブ５の先端との間でスプリングリテーナ１０
を閉弁方向に付勢する第１スプリング１１とが、摺動自
在あるいは伸縮自在に収容され、スプリング収容部材６
の後端側には、上記スリーブ５に摺動自在に嵌合する軸
部１２と一体的に形成した第２スプリングリテーナ１３
と、この第２スプリングリテーナ１３を閉弁方向に付勢
する第２スプリング１４とが摺動自在あるいは伸縮自在
に収容される。実施例にあって、第２スプリング１４は
スプリング収容部材６の後端側に形成した雌ネジ１５と
螺合するロック用のプラグ１６によってセットフォース
の調節を行えるようにしてあり、第１スプリング１４は
スリーブ５の軸長を適正にすることによってセットフォ
ースをＪ１１ｆ３できるようにしである。１７はプラグ
１６のロックナツト部材であり、１８はノズルホルダ１
からのリーク燃料を外部へ導くためのカップリング部材
であり、１９．２０．２１は第１スプリングリテーナ１
０と第２スプリングリテーナ１３との間で力の伝達を行
うロンド部材である。

次にノズルボディ２の構成を説明する。

ノズルボディ２は、このノズルボディ２の先端側に開口
された噴口から噴射される燃料の噴射量を針弁のリフト
邑に応じて調節するように構成されるものである。

針弁２５は第２図に示しであるように軸方向に沿って太
い後端側の第１ステム部２６と、先端側の細い第２ステ
ム部２７とをテーパ形状の受圧部２８で接続し、第１図
に示されるように第２ステム部２７の先端と、さらに細
いスロットル軸部２９の後端とを錘体状のシート部３０
で接続して構成される。

一方、ノズルボディ２は、その軸芯上に、上記針弁２５
を所定のクリアランスを有して昇降自在に嵌合する針弁
収容部３１を有し、且つ、先端にキャップ状に閉じられ
て燃料噴射室３２を区画形成する噴口部３３を有して形
成される。この噴口部３３には円周方向に間隔をおいて
複数の噴口３５が開口してあり、この噴口３５より１１
！端側となる上記針弁収容部３１と上記噴口部３３との
接続部とは、上記シート部３０が気密に着座する弁座３
６で接続される。

ところで、弁座３６にシート部３０が着座した状態で、
上記スロットル軸部２９と、このスロットル軸部２９を
収容する上記噴口部３３には、上部にそのスロットル軸
部２９との間に所定のクリアランスを有して包囲する円
筒部分３７が形成しである。実施例にあっては上記クリ
アランスが区画形成する容積は上記噴口３５の容積より
小さくし、且つ、スロットル軸部２９の包囲される軸長
は略０．２〜０．４１に定めである。スロッル軸部２９
は、第１図に示しであるように、先端を円錐体状に成形
して形成される。したがって、スロットル軸ＰＡ２９が
リフトされたとき、後端側での噴射惜が一定であるのに
対し、先端側ではチャンファ４１のテーパ度合に応じて
噴射山が増加する。

実施例にあって、この弁座３１は着座状態のスロットル
軸部２９に対する噴口３５側がテーパ状のチャンファ４
１を形成するようになっている。ゆえに、第３図に示す
ような噴射性能を得ることができる。即ち、バイロット
噴射期間（ＩＶ　）とメイン噴射期間（Ｖ）との間を接
続する噴射期間（Ｖｌ）を得るようにしである。

一方、シート部３０の着座状態で受圧部２８が対面する
針弁収容部３１には、半径方向外方へ拡径された凹の燃
料室３８が形成され、第２ステム部２７の先端側が対面
する針弁収容部３１には、円周方向に沿う部分を半径方
向に拡径されて凹の燃料室３８が形成されている。この
ｍ料室３８には、上記ノズルホルダ１、スペーサ８、そ
してノズルボディ２内を通る一連の燃料通路３９が接続
してあり、供給燃料の圧力が上記受圧部２９に加えられ
ることで、まず第１スプリング１１をたわませて針弁２
５を開弁方向へ動作し、ノズルボディ２の先端を開口し
て形成した噴Ｏから燃料を噴出させ、次いで、第１スプ
リング１１のたわみ僅が所定値に達すると、第２スプリ
ング１４をたわませて噴口３５からの噴射燃料を増加さ
せるように構成しである。即ち、実施例にあっては、燃
料油圧に対する第１スプリング１１のセットフォースが
、第２のスプリング１４のセットフォースより弱く設定
されて形成される。参考値として第２スプリング１４が
機能させるまでの第１スプリング１１のたわみ量を実施
例にあっては、略０．１■に設定しである。

針弁２５の後端には、上記スペーサ８の軸芯を貫通して
後方へ延びるブツシュロッド４０が一体に形成されると
共に、このブツシュロッド４０の延出端部４７は、上記
ノズルボディ１に昇降自在に案内される上記第１スプリ
ングリテーナ１０に当接させて設けられる。

次に作用を説明する。

機関の回転速１１Ｊｉ［厚低速であるときは、燃料噴射
ポンプ（図示せず）も低速で回転する。このため燃料噴
射ポンプの送油間隔は長くなり、燃料通路３８へ送られ
る単位ｖｉ間当りの送油量も少なくなる。ゆえに燃料室
３８の燃料圧は低圧となり、この低圧で針弁２５が徐々
にリフトされて第１スプリング１１がたわませられ、同
時に燃料が噴射される。このときスロットル軸部２９と
円筒部分３７とが形成するクリアランスから、定量の燃
料が噴口３５へ供給されるが、上述したように、そのク
リアランスが形成する容積が噴口３５の容積に対して小
さいため、噴口３５から噴射される燃料は少量に制限さ
れるようになる。これが第３図に示すパイロット噴射ｌ
Ｖ１間（ＩＶ　）で、全負荷に比較して長期にわたって
少量、且つ、定量の燃料が噴射されるようになる。した
がってパイロット噴射期間（ＩＶ　）中に噴射された燃
料は、内燃機関の燃焼室（図示せず）に対して過剰噴射
とはなり得すに燃焼室を冷却することがない。その結果
、ＨＣの生成を防止できる。

一方、燃料噴射室３２の燃料圧は、噴口３５で絞られる
ことによって、次第に上昇することになるから、針弁２
５のリフト値はパイロット噴射期間（ＩＶ）のリフト値
を越えて第２スプリング１４をたわませるリフト値に増
加するが、この実施例にあってはチャンファ４１の存在
によって、メイン噴射期間（Ｖ）前に中噴射期間（Ｖｌ
）が存在する。これによって中噴射期間（Ｖｌ）での噴
射量が低く押えられることになるから、燃料過剰供給に
よる着火遅れが阻まれ、燃焼Ｊ＆ｉＳの異常増加が抑止
される。

メイン噴射用ＩＩ（Ｖ）に移行すると噴口３５からは多
量で且つ貫徹力のつよい燃料が噴射されることになる。

ところで、パイロット噴射期間（ＩＶ）を過ぎると、噴
口３５から燃料室３８の燃料が噴射される。

このときの単位ｖ１間当りの噴射量は、機関回転数が高
速であるときに比較して少なく、且つ、噴射時間も長い
。これは上記したように燃料噴射ポンプの送油量が少な
く、送油間隔が長いからである。

このように機関回転数が低速であるときには、転位時間
当りの噴射率を全体的に下げ、且つ、噴射時間を畏くす
ることができるから、燃焼室のＨＣ発生を抑えることが
できる。また、閉弁時にあっては、第２スプリング１４
、第１スプリング１１の総和で瞬時のうちに弁座３６に
シート部３０が着座されることになるから優れた開弁性
能が得られると共に、第１スプリング１１が第２スプリ
ング１４に対して衝撃緩衝としても機能する。

機関回転数が高速であるときには、燃料噴射ポンプの回
転速度も速まり、単位時間当りの送油量が大で、送油間
隔も短くなるから、燃料室３８の燃料圧も高まり、針弁
２５が＾圧でリフトされる。

このとき、燃料圧が＾圧であることによって、上記パイ
、ロフト噴射１１間（ＩＶ）及び中噴射期間（Ｖｌ）の
期間は短くなり、噴射率は上昇する。ゆえに、＾速時に
は噴射率が上がり、噴射間隔も短くなるから、燃焼室の
空気利用率が上げり、ＮＯｘの排出を低く抑えられる。

［発明の効果Ｊ 以上説明したことから明らかなように、この発明によれ
ば、機関の回転速度が低速のときは、噴射率を下げ、高
速のときは噴射率を上げることができるから、ＨＣ，Ｎ
Ｏｘを大巾に低減させ、燃焼騒音を低減させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適一実施例を示すノズルボディの
部分拡大断面図、第２図は燃料噴射ノズルの断面図、第
３図は噴射率の変化を示す性能線図、第４図は従来例と
してのスロットル形のインジェクタを示す断面図、第５
図（Ａ）。 （Ｂ）はスロットル形のインジェクタの一般的な噴射率
の変化を示す性能線図、第６図は他の燃料噴射ノズルの
噴射率の変化を示す性能線図である。 図中、２はノズルボディ、１１は第１スプリング、１４
は第２スプリング、２５は針弁、２９はスロットル軸部
、３５は噴口、４１はチャンファである。 特許出願人　　いすず自動車株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 ＪＪ 第１図 第３図 （Ａ）　　　　　　旧） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スロットル軸部を先端に形成した針弁をノズルボディ内
   に昇降自在に収容し、該ボディの上記針弁が着座する弁
   座の下部にテーパ状のチャンファを形成したことを特徴
   とする燃料噴射ノズル。