【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
に産業上の利用分野１
本発明は燃料噴射装置に係り、とくに加圧された燃料を
インジェクタに供給し、燃料圧によってこのインジェク
タのノズルニードルを移動させて噴口から燃料を噴射す
るようにした燃料噴射装置に発明の概要）
インジェクタのノズルボディ内にクッションチャンバを
設けるようにし、噴射の初期の燃料圧をこのクッション
チャンバによって吸収することにより、噴射直後に一時
的に噴射圧を低くし、これによってパイロット噴射と主
噴射とをインジェクタが行なうようにしたものであって
、理想的な燃焼を行ない得るようにするとともに、とく
に排気ガス中における窒素酸化物の量の低減を図るよう
にしたものである。
Ｋ従来の技術】
ディーゼルエンジンは燃料噴射ポンプを備えており、こ
の燃料噴射ポンプによって燃料を加圧するとともに、噴
射管を通して加圧された燃料をインジェクタに供給する
ようにしている。インジェクタ内に燃料圧がかかると、
ノズルニードルが移動されて噴口が開かれるようになり
、この噴口を通して燃料が霧状に燃料室に噴射されるよ
うになっている。そして噴射された燃料は、加圧された
吸気の熱によって自然着火され、燃焼が行なわれるよう
にしている。
Ｋ発明が解決しようとする問題点】
このような従来のディーゼルエンジンの燃料噴射装置に
おいては、インジェクタに加わる燃料噴射圧は第４図に
おいて実線で示すようにして変化していた。この圧力の
変化は、燃料噴射ポンプのカムによってプランジャを突
上げることによって生ずる圧力にほぼ比例した圧力にな
っており、はぼ山形の特性になっている。このような特
性の噴射圧がインジェクタに加わると、ディーゼルノッ
クが発生し、急激な高い燃焼圧に伴う燃焼温度の急激な
上昇にＪ：す、窒素酸化物がシリンダ内に生成されるこ
とになる。
これはつぎのような理由による。すなわち燃料の噴射開
始から着火までの間には所定の時間の遅れが存在する。
従って着火されると、それまでに噴射された燃料と、新
たに噴射された燃料とが気に燃焼されることになり、こ
れによって第４図において点線で示すような急激な燃焼
カス圧の、１：昇がシリンダ内で起る。ずなわら着火遅
れに伴う急激な燃焼によってディ−ゼルノックが発生す
る。
またこのような急激な燃焼によってシリンダ内の圧力が
急激に高くなるとともに、燃焼温度も急激に上昇するこ
とになる。とくに急激な温度上昇は、吸気中の窒素を酸
化することになり、窒素酸化物の発生を招くことなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、噴射の初期にお（プる燃料の噴射圧を時的に低くす
るようにした燃料噴射装置を提供することを目的とする
ものである。
Ｋ問題点を解決するための手段）］
本発明は、加圧された燃料をインジェクタに供給し、燃
料圧によってノズルニードルを移動させて噴口から燃料
を噴射するようにした装置において、前記インジェクタ
のノズルボデ′イ内にクッションチャンバを設け、噴射
の初期の燃料圧を前記クッションチャンバによって吸収
するようにしたものである。
Ｋ作用】
従って噴射開始直後の燃料の噴射圧を上記クッションチ
ャンバによって吸収することにより、初期の噴射をパイ
ロット噴射とするとともに、その後に燃料の噴射圧を一
時的に低減し、続いて主噴射を行なうことが可能になる
。
Ｋ実施例】
第２図は本発明の一実施例に係る燃料噴射装置を用いた
ディーゼルエンジンを示すものであって、このエンジン
のシリンダブロック１０には貴通孔から成るシリンダ１
１が設INDUSTRIAL APPLICATION FIELD 1 The present invention relates to a fuel injection device, and in particular to a fuel injection device that supplies pressurized fuel to an injector and uses the fuel pressure to move a nozzle needle of the injector to inject fuel from a nozzle. Summary of the Invention) A cushion chamber is provided in the nozzle body of the injector, and the cushion chamber absorbs the fuel pressure at the initial stage of injection, thereby temporarily lowering the injection pressure immediately after injection. The injector performs pilot injection and main injection, and is designed to achieve ideal combustion and particularly to reduce the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas. . BACKGROUND OF THE INVENTION A diesel engine is equipped with a fuel injection pump, which pressurizes fuel and supplies the pressurized fuel to an injector through an injection pipe. When fuel pressure builds up inside the injector,
The nozzle needle is moved to open the nozzle, through which fuel is injected into the fuel chamber in the form of a mist. The injected fuel is then spontaneously ignited by the heat of the pressurized intake air, causing combustion. K Problems to be Solved by the Invention In such a conventional fuel injection system for a diesel engine, the fuel injection pressure applied to the injector changes as shown by the solid line in FIG. This change in pressure is approximately proportional to the pressure generated by pushing up the plunger by the cam of the fuel injection pump, and has a chevron-shaped characteristic. When injection pressure with these characteristics is applied to the injector, diesel knock occurs, and due to the sudden rise in combustion temperature due to the sudden high combustion pressure, nitrogen oxides are generated in the cylinder. . This is due to the following reasons. That is, there is a predetermined time delay between the start of fuel injection and ignition. Therefore, when ignited, the previously injected fuel and the newly injected fuel are combusted, resulting in a rapid combustion gas pressure as shown by the dotted line in Figure 4. 1: Rise occurs within the cylinder. Diesel knock occurs due to rapid combustion due to ignition delay. Further, due to such rapid combustion, the pressure within the cylinder increases rapidly, and the combustion temperature also increases rapidly. In particular, a rapid temperature rise will oxidize nitrogen in the intake air, leading to the generation of nitrogen oxides. The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device that temporarily lowers the injection pressure of fuel at the beginning of injection. Means for Solving Problem K)] The present invention provides an apparatus in which pressurized fuel is supplied to an injector, and a nozzle needle is moved by the fuel pressure to inject the fuel from a nozzle. A cushion chamber is provided within the nozzle body of the injector, and the fuel pressure at the initial stage of injection is absorbed by the cushion chamber. K effect] Therefore, by absorbing the fuel injection pressure immediately after the start of injection by the cushion chamber, the initial injection becomes a pilot injection, and then the fuel injection pressure is temporarily reduced, and then the main injection is performed. It becomes possible to do it. Embodiment K] FIG. 2 shows a diesel engine using a fuel injection device according to an embodiment of the present invention, and a cylinder block 10 of this engine has a cylinder 1 having a through hole.
1 is set
【ブられている。シリンダ１１内にはピストン１
２が摺動可能に配されるとともに、シリンダ１１の上部
はシリンダヘッド１３によって閉じられている。シリン
ダヘッド１３には吸気ボート１４と排気ボート１５とが
それぞれ設りられるようになっており、これらのボート
１４．１５には吸気バルブ１６と排気バルブ１７とがそ
れぞれ取付けられている。またシリンダヘッド１３には
インジェクタ１８が取付けられており、このインジェク
タ１８によってビス）〜ン１２の上部に形成されている
凹部から成る燃焼室１９に燃料を噴射するにうにしてい
る。
つぎに燃料噴射装置を構成するインジェクタ１８の構成
について第１図によって説明する。インジェクタ１８の
先端部がノズル本体２２を構成しており、リデーナ２３
を介してノズルボディ２４に取付りられている。そして
ノズル本体２２内にはノズルニードル２５が摺動可能に
配されており、その先端側のテーパ部２６が弁座２７と
接触することによって燃料のカットを行なうようになっ
ている。またノズルボディ２４およびノズル本体２２に
はそれぞれ燃料通路２８．２９が設けられており、これ
らが互いに連通されている。またノズル本体２２には燃
料溜め３０が設けられており、この燃料溜め３０に加わ
る燃料圧によってノズルニードル２５を移動させるよう
にしている。またノズル本体２２のノズルニードル２５
のテーパ部２６が圧接される弁座２７よりも先端側の部
分には噴口３１が設けられている。
ノズルニードル２５の先端部はブツシュロッド３３と接
触するようになっている。そしてブツシュロッド３３は
圧縮コイルばね３４によって押圧されるようになってい
る。このばね３４の上端部はばね受け３５によって受け
られるようになっている。ばね受け３５には段部３６が
形成されており、ノズルボディ２４のストッパ３７と当
接するようになっている。ざらにばね受け３５には燃料
通路３８が形成されている。この通路３８はノズルボデ
ィ２４の燃料通路２８から分岐する分岐路３９と連通さ
れるようになっている。
またノズルボディ２４内には上記ばね受け３５の上部に
クッションチャンバ４０が設けられるようになっている
。クッションチャンバ４０内には液圧ピストン４１が配
されている。このビス１〜ン４１は圧縮コイルばね４２
によって下方へ押圧されている。またピストン４１の上
部には突部４３が設けられており、キャップ４４の下面
と所定のギャップを介して対向している。
以上のような構成において、第２図に示す吸気バルブ１
６が開かれると、吸気ポート１４を通してシリンダ１１
内に吸気が導入される。この吸気はピストン１２の上死
点側への移動に伴って圧縮されることになり、これによ
って吸気が高温になる。そしてピストン１２がほぼ上死
点に移動した時点で、インジェクタ１８の先端側の噴口
３１（第１図参照）から燃料が噴射されることになる。
この燃料は燃焼室１つ内において吸気と混合されて燃焼
されることになる。そしてこのときに生じた圧力によっ
てピストン１２が下方へ押圧され、出力が取出されるこ
とになる。所定のタイミングで排気バルブ１７が開かれ
ると、燃焼ガスが排気ボート１５を通して排出されるこ
とになる。
つぎにインジェクタ１８の動作について第１図ににり説
明でる。燃料噴射ポンプで加圧された燃料はボディ２４
の通路２８およびノズル本体２２の通路２９を通して燃
料溜め３０に加わることになる。圧縮コイルばね３４に
よって与えられる開弁圧よりも燃料圧が高くなると、燃
料溜め３０に加わる燃料圧によってノズルニードル２５
が上方へ押されることになる。従って圧縮コイルばね３
４に抗してノズルニードル２５が上方へ移動し、そのテ
ーパ部２６が弁座２７から離れることになる。従って加
圧された燃料は噴口３１を通して噴射されることになる
。燃料噴射ポンプからの燃料圧が低下すると、圧縮コイ
ルばね３４の復元力によってブツシュロッド３３を介し
てノズル二〜ドル２５を下方へ押圧し、そのテーパ部２
６を弁座２７に圧着することにより、燃料の噴射が停止
される。
しかもこのインジェクタ１８においては、燃料の一部が
分岐路３９およびばね受け３５の燃料通路３８を通して
クッションチャンバ４０に導入されるようになっている
。燃料噴射ポンプからの燃料圧が圧縮コイルばね４２に
よって設定される圧力であって上記開弁圧よりもやや高
い圧力に達すると、この圧力によってクッションチャン
バ４０内に導入された燃料が液圧ピストン４１を押すこ
とになり、その反力によってばね受番プ３５を下方へ押
圧してその段部３６をボディ２４のストッパ３７に圧着
させる。またピストン４１は燃料圧に応じて圧縮コイル
ばね４２を圧縮させながら上方へ移動することになる。
このようにしてクッションチャンバ４０内に燃料が蓄圧
されることになる。
ピストン４１の突部４３がキャップ４４の下面に圧着さ
れると、それ以上ピストン４１は上方へ移動できなくな
り、その時点で燃料の蓄圧が停止される。そしてクッシ
ョンチャンバ４０内に蓄圧された燃料は、燃料噴射ポン
プからの燃料圧が低下し始めると、圧縮コイルばね４２
に蓄えられたエネルギによって燃料通路３８および分岐
路３９を通してノズル本体２２側に加わることになる。
従ってこのようなインジェクタ１８を用いることにより
、ノズル本体２２に加わる燃料噴射圧は第３図において
実線で示す状態になる。すなわち噴射の初期にまずパイ
ロット噴射が行なわれるとともに、その後にばね４２に
よって与えられる圧力に燃料圧が達すると、燃料がクッ
ションチャンバ４０内に蓄圧されるために、噴射圧が一
時的に低下する。そしてその後にクッションチャンバ４
０に蓄圧された燃料が放出されるとともに、後から供給
される燃料と加算されて主噴射が行なわれることになる
。
とくにパイロット噴射の後にクッションチャンバ４０の
作用によって燃料の噴射圧が一時的に低下することから
、着火直後における燃焼のガス圧の上昇が緩慢になる。
従ってディーゼルノックが防止されるとともに、シリン
ダ内における急激な燃焼ガス圧の上昇と、温度上昇とが
防止されることになる。従って安定な燃焼が行なわれる
ことになり、エンジン騒音が大巾に低下するとともに、
高温に伴う窒素酸化物の発生が大巾に抑制されることに
なる。
Ｋ発明の効果】
以上のように本発明は、インジェクタのノズルボディ内
にクッションチャンバを設り、噴射の初期の燃料圧を上
記クッションチャンバによって吸収するようにしたもの
である。従って燃料の噴射をパイロット噴射と主噴射と
に分りることが可能になり、これによってディ−ゼルノ
ックを防止するとともに、安定な燃焼を達成できるよう
になる。
またディーゼルノックが防止されることから、着火直後
のシリンダ内の急激な温度上昇が防止され、これによっ
て窒素酸化物の生成が抑制されることになる。[It's been blocked. Inside the cylinder 11 is a piston 1
2 is slidably arranged, and the upper part of the cylinder 11 is closed by a cylinder head 13. The cylinder head 13 is provided with an intake boat 14 and an exhaust boat 15, respectively, and an intake valve 16 and an exhaust valve 17 are attached to these boats 14 and 15, respectively. Further, an injector 18 is attached to the cylinder head 13, and the injector 18 injects fuel into a combustion chamber 19 consisting of a recess formed in the upper part of the cylinder 12. Next, the configuration of the injector 18 constituting the fuel injection device will be explained with reference to FIG. 1. The tip of the injector 18 constitutes a nozzle body 22, and the redena 23
It is attached to the nozzle body 24 via. A nozzle needle 25 is slidably disposed within the nozzle body 22, and a tapered portion 26 on the tip side contacts a valve seat 27 to cut fuel. Further, fuel passages 28 and 29 are provided in the nozzle body 24 and the nozzle main body 22, respectively, and these passages communicate with each other. Further, a fuel reservoir 30 is provided in the nozzle body 22, and the nozzle needle 25 is moved by the fuel pressure applied to the fuel reservoir 30. Also, the nozzle needle 25 of the nozzle body 22
A nozzle 31 is provided in a portion closer to the tip than the valve seat 27 to which the taper portion 26 is pressed. The tip of the nozzle needle 25 is adapted to come into contact with a bushing rod 33. The bushing rod 33 is pressed by a compression coil spring 34. The upper end of this spring 34 is adapted to be received by a spring receiver 35. A step portion 36 is formed on the spring receiver 35 and comes into contact with a stopper 37 of the nozzle body 24. A fuel passage 38 is formed in the rough spring receiver 35 . This passage 38 is communicated with a branch passage 39 branching off from the fuel passage 28 of the nozzle body 24. Further, a cushion chamber 40 is provided in the nozzle body 24 above the spring receiver 35. A hydraulic piston 41 is arranged within the cushion chamber 40 . These screws 1 to 41 are the compression coil spring 42.
is being pushed downward by. Further, a protrusion 43 is provided on the upper part of the piston 41, and faces the lower surface of the cap 44 with a predetermined gap therebetween. In the above configuration, the intake valve 1 shown in FIG.
6 is opened, the cylinder 11 passes through the intake port 14.
Intake air is introduced into the interior. This intake air is compressed as the piston 12 moves toward the top dead center, and as a result, the intake air becomes hot. Then, when the piston 12 moves almost to the top dead center, fuel is injected from the nozzle 31 (see FIG. 1) on the tip side of the injector 18. This fuel is mixed with intake air and combusted within one combustion chamber. The pressure generated at this time presses the piston 12 downward, and output is extracted. When the exhaust valve 17 is opened at a predetermined timing, combustion gas is exhausted through the exhaust boat 15. Next, the operation of the injector 18 will be explained with reference to FIG. The fuel pressurized by the fuel injection pump is sent to the body 24.
The fuel enters the reservoir 30 through a passage 28 in the nozzle body 22 and a passage 29 in the nozzle body 22 . When the fuel pressure becomes higher than the valve opening pressure given by the compression coil spring 34, the fuel pressure applied to the fuel reservoir 30 causes the nozzle needle 25 to
will be pushed upward. Therefore, the compression coil spring 3
4, the nozzle needle 25 moves upward, and its tapered portion 26 separates from the valve seat 27. Therefore, the pressurized fuel is injected through the injection port 31. When the fuel pressure from the fuel injection pump decreases, the restoring force of the compression coil spring 34 pushes the nozzle needle 25 downward via the bushing rod 33, and the tapered part 2
6 onto the valve seat 27, fuel injection is stopped. Furthermore, in this injector 18, a portion of the fuel is introduced into the cushion chamber 40 through the branch passage 39 and the fuel passage 38 of the spring receiver 35. When the fuel pressure from the fuel injection pump reaches a pressure set by the compression coil spring 42, which is slightly higher than the valve opening pressure, the fuel introduced into the cushion chamber 40 due to this pressure is transferred to the hydraulic piston 41. , and the reaction force presses the spring receiving plate 35 downward to press the stepped portion 36 against the stopper 37 of the body 24. Further, the piston 41 moves upward while compressing the compression coil spring 42 in accordance with the fuel pressure. In this way, fuel pressure is accumulated in the cushion chamber 40. When the protrusion 43 of the piston 41 is pressed against the lower surface of the cap 44, the piston 41 can no longer move upward, and at that point, the accumulation of fuel pressure is stopped. Then, when the fuel pressure from the fuel injection pump starts to decrease, the fuel accumulated in the cushion chamber 40 is compressed by the compression coil spring 42.
The stored energy is applied to the nozzle body 22 side through the fuel passage 38 and the branch passage 39. Therefore, by using such an injector 18, the fuel injection pressure applied to the nozzle body 22 becomes the state shown by the solid line in FIG. That is, a pilot injection is first performed at the beginning of injection, and then when the fuel pressure reaches the pressure given by the spring 42, the fuel pressure is accumulated in the cushion chamber 40, so that the injection pressure temporarily decreases. And then the cushion chamber 4
The fuel whose pressure has been accumulated to zero is discharged, and is added to the fuel that will be supplied later to perform main injection. In particular, since the fuel injection pressure temporarily decreases due to the action of the cushion chamber 40 after the pilot injection, the combustion gas pressure increases slowly immediately after ignition. Therefore, diesel knock is prevented, and a sudden rise in combustion gas pressure and temperature inside the cylinder is also prevented. Therefore, stable combustion will occur, and engine noise will be significantly reduced.
The generation of nitrogen oxides caused by high temperatures will be greatly suppressed. K Effects of the Invention As described above, in the present invention, a cushion chamber is provided in the nozzle body of an injector, and the fuel pressure at the initial stage of injection is absorbed by the cushion chamber. Therefore, fuel injection can be divided into pilot injection and main injection, thereby making it possible to prevent diesel knock and achieve stable combustion. Furthermore, since diesel knock is prevented, a rapid temperature rise in the cylinder immediately after ignition is prevented, and thereby the production of nitrogen oxides is suppressed.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明の一実施例に係る燃料噴射装置に用いら
れるインジェクタの縦断面図、第２図はこのインジェク
タを用いたディーゼルエンジンの要部縦断面図、第３図
はインジェクタに加わる燃料噴射圧の変化を示すグラフ
、第４図は従来のインジェクタの燃料噴射圧の変化を示
すグラフである。
また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。
１８・
２２・
２４・
２５・
３１・
３４・
３５・
３６・
３７・
３８・
３９・
４０・
４１・
４２・
・インジェクタ
・ノズル本体
・ノズルボディ
・ノズルニードル
・噴口
・圧縮コイルばね
・ばね受け
・段部
・ストッパ
・燃料通路
・分岐路
・クッションチャンバ
・液圧ピストン
・圧縮コイルばねFig. 1 is a vertical cross-sectional view of an injector used in a fuel injection device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view of main parts of a diesel engine using this injector, and Fig. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the main part of a diesel engine using this injector. Graph showing changes in injection pressure. FIG. 4 is a graph showing changes in fuel injection pressure of a conventional injector. The names of the main parts in the drawings are as follows. 18, 22, 24, 25, 31, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, ・Injector, nozzle body, nozzle body, nozzle needle, spout, compression coil spring, spring receiver, stage part, stopper, fuel passage, branch passage, cushion chamber, hydraulic piston, compression coil spring