JPH0220463Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、デイーゼルエンジンの燃料噴射ノ
ズルに関する。

従来の燃料噴射ノズルは、燃料噴射ポンプから
噴射管を通じて送られてきた高圧の燃料を、エン
ジンの燃焼室内に霧状に噴射するために使用され
る。供給された燃料の圧力が針弁をノズル先端の
噴孔に押し付けているノズルスプリングの設定圧
よりも高くなると、針弁が押し上げられて噴孔が
開き、そこから燃料が噴射される。このときの燃
料噴射圧が高ければ高いほど、燃料が微粒化さ
れ、飛ぶ距離も長く、噴射期間も短くなつて燃焼
条件が改善される。

噴射ノズルに送られてくる燃料は、噴射ポンプ
によつて既に100Kg／cm²以上に加圧されている。
これを噴射ノズルにおいてさらに加圧するための
プランジヤを備えた噴射ノズルがある。これは、
ポンプから供給された燃料をノズル内のそれぞれ
逆止弁を介して燃料供給通路から高圧室および高
圧室から針弁を収容する蓄圧室に供給し、高圧室
に供給された燃料を大径の低圧ピストンに圧力を
加えてこれと一体的な小径の高圧プランジヤによ
り加圧して蓄圧室に蓄圧し、次いで低圧ピストン
に加えた圧力を減じると、畜圧室内に充填された
高圧の燃料によりノズル先端の噴孔を閉じていた
針弁を上昇させて、その噴孔から燃料を噴射させ
るようになつている。燃料の供給、加圧、噴射の
各制御は、三方向のボールボペツト型電磁弁によ
つて行なわれている。

このような蓄圧装置付きの燃料噴射ノズルにお
いては、パスカルの原理によつて低圧ピストンと
高圧プランジヤとの断面積比に応じた燃料の加圧
が可能である。例えばその断面積比が10：１なら
ば、10倍すなわち1000Kg／cm²以上の燃料噴射圧が
得られる。このような高圧で燃料を噴射すれば、
燃料の微粒化が促進され、飛ぶ距離も長くなつて
噴射期間も短くなり、好適な燃焼条件が得られる
ものと考えられる。しかしながら、このような高
圧で燃料を噴射すると、この高圧のために燃料が
いつぺんに噴かれてしまうので、着火遅れ期間中
にほとんどの燃料が噴射されてしまい、次の燃焼
期間でこれが爆発的に燃焼して大きな騒音を発生
させる不具合がある。また、上昇した針弁はスト
ツパに衝止されるが、このとき針弁は衝撃的にス
トツパに衝突して騒音が増大し、耐久性が損われ
易い。

この考案の目的は、初期噴射条件および針弁衝
止構造を改良した蓄圧装置付きの燃料噴射ノズル
を提供することにある。

この考案による燃料噴射ノズルは、燃料と噴射
する際に、針弁を段階的に上昇させるための圧力
調整手段を備えるとともに針弁の最終上昇時にこ
れが逆止弁に衝撃的に接触しないよう、針弁に緩
衝用凹部を設けてなる。

以下、この考案の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。第１図において、全体を符号５０で
示す燃料噴射ノズルは、頭部のキヤツプ１内に横
方向に作動するボールポペツト型の電磁弁２を備
えている。この電磁弁２の一方のボール２ａは、
燃料供給通路３と低圧ピストン４上部のピストン
加圧通路５との間の燃料の流通を制御し、他方の
ボール２ｂは、この加圧通路５と燃料排出通路６
との間の燃料の流通を摺動ピン２ｃの螺旋溝２ｄ
を通じて制御する。これらの制御は、電磁弁２の
ソレノイド２ｅが作動ピン２ｆを通じて行なう。
ソレノイド２ｅがオンしているときは、作動ピン
２ｆが左方向に移動して燃料供給通路３とピスト
ン加圧通路５とが流通し、ソレノイド２ｅがオフ
しているときは、電磁弁２のリターンスプリング
２ｇの伸張力および燃料供給通路３に供給された
燃料の圧力により摺動ピン２ｃが右方向に移動し
て、加圧通路５と排出通路６とを連通させる。

大径の低圧ピストン４は、その下側から突出す
る小径の高圧プランジヤ７と一体的に形成され、
低圧ピストン４は、キヤツプ１内に摺動可能に保
持され、高圧プランジヤ７は、プランジヤボデー
８内に摺動可能に保持されている。低圧ピストン
４とプランジヤボデー８との間には、プランジヤ
スプリング９が介装されて、低圧ピストン４を上
方に、プランジヤボデー８を下方にそれぞれ押圧
付勢している。プランジヤボデー８の下部には、
プツシユロツド１０を摺動可能に保持するロツド
ホルダ１１が結合されており、このプランジヤボ
デー８とロツドホルダ１１とその下部のノズルボ
デー１２とが、リテーニングナツト１３によつて
頭部のキヤツプ１に保持されている。

キヤツプ１内に形成された燃料供給通路３は、
プランジヤボデー８内に設けられた第１逆止弁１
４を介して、高圧プランジヤ７が摺動する高圧室
１５に通じている。この高圧室１５のプランジヤ
７の下方部位には、第２逆止弁１６が、プツシユ
ロツド１０の頭部との間に介装されたバルブスプ
リング１７によつて上方に押圧付勢されて設けら
れている。第２逆止弁１６およびプツシユロツド
１０には、それぞれその中央部を貫通する油路１
６ａ，１０ａが形成されており、プツシユロツド
１０の下部は、ノズルボデー１２内上部の第３逆
止弁１８の中央部を貫通する穴１８ａの中に摺動
可能に保持されている。第３逆止弁１８の頂部に
は凹部１８ｂが形成され、これにプツシユロツド
１０がバルブスプリング１７に押圧付勢された状
態で油路１０ａに通じる側孔１０ｂが対向してい
る。第３逆止弁１８下部の針弁１９の上部も、こ
の第３逆止弁１８の貫通穴１８ａに摺動可能に保
持され、第３逆止弁１８と針弁１９途中のスプリ
ングシート１９ａとの間には、ノズルスプリング
２０が介装されて、第３逆止弁１８をロツドホル
ダ１１に押圧付勢するとともに、針弁１９先端の
テーパ面１９ｂをノズルチツプ２１先端内側のシ
ート面２１ａに押圧付勢している。また、針弁１
９のスプリングシート面１９ａには緩衝用の環状
凹部３０が設けられていて、これは第２図Ａ，Ｂ
にも示すように第３逆止弁１８の下端部１８ｃが
係脱自在である。さらに針弁１９には、その略中
間に斜面部１９ｃが形成されている。この状態で
プツシユロツド１０の下端部と針弁１９の上端部
との間には、後述するプレリフト量となる一定の
間隔ｌが形成され、第３逆止弁１８の下端部と針
弁１９の環状凹部３０の下面との間には、フルリ
フト量となるｌよりも大きい間隔Ｌが形成され
る。そして、第３逆止弁１８からガイド２２を介
して針弁１８先端までのノズルボデー１２および
ノズルチツプ２１内の空間は蓄圧室２３を構成し
ている。ノズルチツプ２１の先端には噴孔２４が
形成され、ノズルチツプ２１全体は、ノズルナツ
ト２５によりノズルボデー１２に結合されてい
る。

次に、この燃料噴射ノズル５０の作用について
説明する。まず第３図に示すように、頭部キヤツ
プ１の燃料供給通路３に図示されないカムシヤフ
トによつて駆動される燃料噴射ポンプから200
Kg／cm²程度に加圧された燃料が供給されると、プ
ランジヤボデー８内の第１逆止弁１４を押し開い
て高圧室１５内に流入する。このときボール２ａ
は、ピストン加圧通路５への流通を遮断してい
る。高圧室１５内に入つた燃料は、第２逆止弁１
６の油路１６ａおよびプツシユロツド１０の油路
１０ａを通つてその側孔１０ｂから第３逆止弁１
８の凹部１８ｂに流出する。

第４図に示すように第３逆止弁１８は圧力を受
けて押し下げられ、蓄圧室２３が開放されるので
この内部に入つて針弁１９の先端部まで満たされ
る。高圧室１５と蓄圧室２３との燃料圧が等しく
なると第３逆止弁１８は閉じる。

次に、第５図に示すように、電磁弁２がオンさ
れてボール２ａが押されると、燃料供給通路３と
ピストン加圧通路５とが連通して、燃料が加圧通
路５から入つて低圧ピストン４の上面を加圧す
る。これにより高圧室１５および蓄圧室２３内の
燃料が高圧プランジヤ７により加圧され、第１逆
止弁１４が閉じられ、第２逆止弁１６は初めに開
いて、その上下の圧力が等しくなると閉じる。

次に、第６図に示すように、電磁弁２がオフさ
れてボール２ａが燃料供給通路３とピストン加圧
通路５との連通を遮断すると、加圧通路５内の燃
料は摺動ピン２ｃの螺旋溝２ｄを通つて排出通路
６から図示されないオイルタンクに戻される。こ
れにより、低圧ピストン４が上昇するとともに、
高圧室１５内の圧力が低下して、まず第１図のプ
レリフト量ｌだけ針弁１９を上昇させる。すなわ
ち、針弁１９の上面は、プツシユロツド１０の油
路１０ａに開放されているので、高圧室１５と同
じ圧力を受け、針弁１９の中間の斜面部１９ｃ
は、第３逆止弁１８によつて閉ざされた蓄圧室２
３の高い圧力を受けているが、針弁１９の先端テ
ーパ面１９ｂは、ノズルチツプ２１のシート面２
１ａに密着してその受圧面積は小さく、蓄圧室２
３内の高い圧力が作用しない。またノズルスプリ
ング２０のばね圧が高いので、針弁１９は僅かし
か上昇せず、針弁１９は時間をかけてプレリフト
量ｌを移動する。針弁１９がこのプレリフト量ｌ
を移動したころには、先端テーパ面１９ｂにも圧
力が作用して、針弁１９は、ノズルスプリング２
０およびバルブスプリング１７の圧力に抗して残
りのＬ−ｌのリフト量を上昇する。このようにし
て針弁１９は、まずプレリフト量ｌを上昇すると
きは時間をかけて少ない燃料を噴射し、残りのＬ
−ｌのリフト量を上昇するときは多量の燃料を急
激に噴射する。針弁１９の環状凹部３０には蓄圧
室２３の燃料が充満する。針弁１９が最終的に上
昇すると環状凹部３０は第３逆止弁１８の上記下
端部１８ｃに嵌挿する。このとき環状凹部３０に
充満する燃料は針弁１９が第３逆止弁１８に衝撃
的に衝突しないよう緩衝することができる。第７
図には、このときの時間と燃料噴射量との関係が
示されている。このような特性は、針弁１９各部
の受圧面積、ノズルスプリング２０やバルブスプ
リング１７のセツト圧等によつて変化する。

なお、第８図Ａ，Ｂに示すように、針弁１９′
のスプリングシート面１９a′を段付きにした場合
は、段部１９d′に緩衝用の環状凹部３０′を設け
ればよい。この場合、環状凹部３０′を深くする
ことができ、充満する燃料の容量が大となり、緩
衝効果をより向上させ得る。（上記実施例と同一
個所は同番号を附して説明を省略する。） 以上説明したようにこの考案の燃料噴射ポンプ
によれば、燃料噴射ポンプから供給された燃料を
かなりの高圧まで加圧して噴射できるので、燃料
の微粒化の促進、飛距離の増大および噴射期間の
短縮により部分負荷域でのスモークレベルを大幅
に低下させ得る。また、燃料噴射を二段階に分け
て初期噴射率を低く押えることができるので、良
好な燃焼を行なわせるための好ましい噴射量特性
が得られる。さらに、針弁に設けた緩衝用の環状
凹部に燃料が充満するので、針弁が最終的に上昇
したとき燃料が針弁と逆止弁との衝撃を緩衝し、
衝突騒音低下と針弁の耐久性向上化を得られる等
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す燃料噴射ノ
ズルの縦断面図、第２図Ａはその要部の縦断面
図、同図Ｂはその一部拡大図、第３図ないし第６
図はこの考案による燃料噴射ポンプの作用を順に
説明する図、第７図は燃料噴射量特性を示すグラ
フ、第８図Ａはこの考案の他の実施例を示す燃料
噴射ノズル要部の縦断面図、同図Ｂはその一部拡
大図である。 １……キヤツプ、２……電磁弁、３……燃料供
給通路、４……低圧ピストン、５……ピストン加
圧通路、６……燃料排出通路、７……高圧プラン
ジヤ、１０……プツシユロツド、１４……第１逆
止弁、１５……高圧室、１６……第２逆止弁、１
８……第３逆止弁、１９……針弁、２３……蓄圧
室、２４……噴孔、３０……環状凹部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料噴射ポンプに連通され燃料が供給される燃
   料供給通路３と、この燃料供給通路に第１逆止弁
   １４を介して連通された高圧室１５と、この高圧
   室に摺動自在に介装された高圧プランジヤ７と、
   この高圧プランジヤの上端に当接し、かつ摺動自
   在に設けられるとともに上記高圧プランジヤより
   も大径に形成された低圧ピストン４と、この低圧
   ピストンに一端が開口され他端が上記燃料供給通
   路に連通されたピストン加圧通路５と、このピス
   トン加圧通路に介装され燃料供給通路側と連通し
   または燃料供給通路側を遮断し、かつ燃料供給通
   路内の燃料を排出すべくいずれか一方に作動され
   る電磁弁２と、上記高圧プランジヤを上記低圧ピ
   ストン側に押圧するよう設けられたプランジヤス
   プリング９と、上記高圧室の下方に延びて設けら
   れるとともにこの高圧室に第２逆止弁１６を介し
   て連通される蓄圧室２３と、この蓄圧室に摺動自
   在に設けられ上下方向に貫通する貫通穴を有する
   第３逆止弁１８と、上記蓄圧室に摺動自在に設け
   られるとともに上端が第３逆止弁の上記貫通穴に
   摺動自在に嵌装され、かつ下端が噴孔２４導入側
   のシート面２１ａに当接された針弁１９と、この
   針弁のスプリングシート面１９ａおよび第３逆止
   弁との間に介装されたノズルスプリング２０とを
   備え、さらに上記針弁の上記スプリングシート面
   に上記第３逆止弁の下端部１８ｃと係脱自在な緩
   衝用の環状凹部３０を設け、上記針弁が燃料噴射
   の際に最終上昇したとき、上記環状凹部および上
   記第３逆止弁の下端部の挿嵌により囲まれた空間
   に充填される燃料によつて衝撃吸収を行うよう構
   成したことを特徴とする燃料噴射ノズル。