JPH01167457A - 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、ＨＣｌＮＯｘの低減を図る燃料噴射ノズルに関する
２［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５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を開閉する針弁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６図、第７図に示しであるように、燃料用
インジェクタ・ノズルに噴射量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■をもなせ、
燃焼を良好にして燃費を向上させ、ＨＣ，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ＨＣとして排出され、高速で噴射率を下げると空気
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。しかし、この種の燃料噴射ノズルにあっては、ス
ロットル軸部と、このスロットル軸部を包囲する摺動部
分とが形成するクリアランス面積の大小如何によっては
、燃料騒音が増大したり、アイドリング時のスモーク濃
度が悪化してしまう不具合があった。即ち、クリアラン
ス面積が大きすぎるとアイドリング時の噴射率が増大し
、燃料の過剰供給による予混合気が大量に作られて燃焼
が急激になって燃焼騒音を増大させ、逆にクリアランス
面積が小さすぎると噴射率は低くなりすぎて上死点後の
低い筒内圧力下まで燃料噴射が継続されるようになりス
モーク発生量を増大させることになるからである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記問題点を解決することを目的としている
。この発明は、針弁先端に形成されてノズルボディの噴
口から一定量の燃料を噴射させるスロットル軸部とこの
スロットル軸部を摺動自在に包囲する上記ボディの摺動
部分の、噴口面積に対するクリアランス面積をクリアラ
ンス面積をａ、噴口面積をＡとして０．１４≦ａ　／　
Ａ≦０．４５の範囲で定めて燃料噴射ノズルを構成した
ものである。

［作用］ 噴口面積に対して、スロットル軸部とこの軸部を包囲す
るノズルボディの摺動部とのクリアランス面積を０．１
４≦ａ　／　Ａ≦０．４５の範囲で定めたからアイドリ
ング時に供給する燃料は過剰すぎたり不足するようなこ
とがなく燃焼に対して適正量の燃料が供給される。即ち
燃焼騒音、スモークを低く抑えることができる。

［実施例］ 以下に、この発明の好適一実施例を添付図面に従って説
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、その筒部３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
側のつば部を上記筒部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の先端外周面にも錐ネジ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
ースを調節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１０と第２スプリングリテーナ１３との間で
力の伝達を行うロッド部材である。

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
量に応じて調節するように構成されるものである。

針弁２５は軸方向に沿って太い後端側の第１ステム部２
６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、更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より後端
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３６
で接続される。

ところで、第１図に示すように、弁座３６にシート部３
０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
スを有して包囲し摺動部分となる円筒部分３７が形成し
である。実施例にあってクリアランス面積ａは、燃料が
噴射される上記複数の噴口３５の総面積Ａに対して次式
の範囲内で設定される。

０．１４≦ａ　／　Ａ≦０．４５ また、実施例にあってはスロットル軸部２８の円筒部分
３７の軸長は略０．２〜０．４鮨に定めである。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３
８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
径されて凹の燃焼室３８が形成されている。この燃料室
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を撓ませて針弁２５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
た噴口から燃料を噴出させ、次いで、第１スプリング１
１の撓み量が所定値に達すると、第２スプリング１４を
撓ませて噴口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の撓み量を実施例にあっては、
略０．１ｍｍに設定しいである。

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４１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。

機関の回転速度が低速であるときは、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へ送られる単位時
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が撓ませられ、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、そのクリアランス面
積ａが噴口３５の総面積Ａに対して適性の範囲内に定め
られる。噴口３５から噴射される燃料は適性に制限され
るようになる。

これが第３図に示すパイロット噴射期間（１ｖ）で、全
負荷に比敦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。したかってパイロット噴射期
間［ＴＶ）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、この結果、第４図に示されるように
アイドリング時のスモーク（ＨＣ等）の生成及び燃焼騒
音を低く抑えることができる。

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
加するため、噴口３５からは多量で且つ貫徹力の強い燃
料が噴射されることになる。これが第３図に示すメイン
噴射期間（Ｖ）となる。

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。

このときの単位時間当りの噴射量は、期間回転数が高速
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。

このように期間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、噴射時間を長くす
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閉弁性
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が高圧でリフトされる。このとき、燃料圧が高圧で
あることによって、上記パイロット噴射期間（ＩＶ）の
間隔は短くなり、噴射率は上昇する。ゆえに、高速時に
は噴射率が上がり、噴射間隔も短くなるから、燃料室の
空気利用率が上がり、ＮＯｘの排出を低く抑えられる。

［発明の効果］ 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、スモーク
　（ＨＣ）　、ＮＯｘ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図はこの発明
の実施例のスモーク濃度性能及び燃焼騒音性能を示す性
能線図、第５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６図及び第７図はスロットル形
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
。 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、ａはクリアランス面積である。 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 ４１ｂ”ｔ　　− 第３図 且 第４図 第５図 第。図　　　第７図 手続？…正書（自発） 昭和６３年３月１１日 特許庁長官　　／ＩＸ月１≠５夫　　殿１、事件の表示
　　　特願昭６２−３２５０６１号２、発明の名称　　
　燃料噴射ノズル ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０１７）　　いすず自！ｌｌ串株式会社４、代理人 郵便番号　１０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 愛宕山弁護士ビル ５、補正命令の日付 自　　発 ７、補正の内容 （１）　　明細書２頁１２行「噴！ｌＦｌ量を一定に」
を「噴射率を低く」と訂正。 （２）　　同２頁１４行「インジェクト」を「インジェ
クタ」に訂正 （３）同３頁７行ｒＮＯＸを」を「スモークヲ」に訂正
。 （４）同３頁１５行［燃料の過剰供給による」を削除。 （５）同４頁８行「ａ」をｒａ（ｍｎ＋２）ＪにｒＡＪ
をＦＡ（ｍ１２）に訂正。 ＋６１　　同４頁１５行〜１６行［に供給する燃料は過
剰すぎたり不足するようなことがなく」を削除。 （７）　　同４頁１７行「適正量の燃料」を［適正な噴
射率で燃料」と訂正。 （８）同８頁９行ｒａＪをｒａ（ｍｌｌ１２）Ｊに訂正
。 （９）　　同８頁１０行ｒＡＪをｒＡ　（ｍｌｌ１２）
　Ｊに訂正。 （１０）同１０頁１４行ｒａＪをｒａ（ｍｌｌ１２）Ｊ
に、ｒＡＪをｒＡ　（ｍｍ２）　Ｊに訂正。 （１１）同１２頁２行「転位」を「単位」に訂正。 （１２）同１２頁１８行「燃料室」を「燃焼至」に、ｒ
ＮＯｘｊを「スモーク」に訂正。 （１３）同１３頁５行ｒ　（ＨＣ）　、ＮＯｘ　Ｊをｒ
　（１−ＩＣ）Ｊと訂正。 （１４）図面第２図を別紙の通り訂正。 ８、添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　針弁先端に形成されてノズルボディの噴口から一定量
   の燃料を噴射させるスロットル軸部と、該スロットル軸
   部を摺動自在に包囲する上記ボディの摺動部分の、噴口
   面積に対するクリアランス面積を次式に基づいて定めた
   ことを特徴とする燃料噴射ノズル。 ０．１４≦ａ／Ａ≦０．４５ 但し、ａはクリアランス面積 Ａは噴口面積