JPH0343413Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はデイーゼルエンジン等の内燃機関に使
用される燃料噴射ノズルに関する。

（従来技術及びその問題点） 従来、直接噴射式のデイーゼルエンジンに使用
される燃料噴射ノズルの先端部は第３図に示すよ
うに形成されている。すなわち、１はニードル弁
で、該ニードル弁１の先端面には円錐状の先端シ
ート面（以下弁側シート面という）１ａが形成さ
れている。ノズルボデイ２には、これの略中間部
から底部にかけてニードル弁１を所定間〓をもつ
て収納する内孔２ａと、該内孔２ａの底部に前記
弁側シート面１ａが接離するノズルボデイ２の底
部シート面（以下ボデイ側シート面という）２ｂ
と、該ボデイ側シート面２ｂの底部にサツク孔２
ｃとが順次形成されている。ノズルボデイ２の先
端面２ｄにはサツク孔２ｃに開口する複数の噴孔
３が穿設されている。前記ニードル弁１はノズル
ばね（図示せず）により閉弁方向に押圧されてい
る。すなわち、前記弁側シート面１ａが前記ボデ
イ側シート面２ｂに密着して燃料噴射ノズルは開
弁状態となつている。そして、燃料噴射ポンプ
（図示せず）からの燃料の圧力が前記ニードル弁
１の開弁圧に達すると、前記ニードル弁１は前記
ノズルばねの押圧力に抗してリフトして開弁し燃
料は前記各噴孔３からデイーゼルエンジンの燃焼
室（図示せず）に噴射される。この噴孔３は燃焼
室内において燃料が最も良く燃焼される噴霧分布
が得られるように、その噴孔数、噴孔径及びノズ
ルの軸線方向に対する噴孔角度がそれぞれ設定さ
れる。一方前記サツク孔２ｃはこのように各噴孔
３の噴孔角度が異なるため、前記サツク孔２ｃに
燃料を一旦滞溜させて、各噴孔３からの燃料噴射
量を均一化する働きがある。ところが、前記ニー
ドル弁１が閉弁した後、前記サツク孔２ｃに残つ
た燃料が各噴孔３から燃料末期にあるデイーゼル
エンジンの燃焼室内に霧化しないで流出するから
この燃料は不完全燃焼となりハイドロカーボン及
び黒煙の原因となるものである。そこで、このよ
うな弊害を防止するものとして、第４図に示すよ
うな燃料噴射ノズルが知られており、これはノズ
ルボデイ２の先端面２ｄに内端部がボデイ側シー
ト面２ｂに開口する噴孔３を穿設したものであ
る。この燃料噴射ノズルでは、ニードル弁１が閉
弁した後、第３図に示す従来例のように燃料がノ
ズルボデイ２の凹部２c′から燃焼室に流出するこ
とがないから燃料が不完全燃焼とならずハイドロ
カーボン及び黒煙は発生することがない。しかし
ながら、この燃料噴射ノズルではノズルボデイ２
の凹部２c′の容積がほとんどないため、ニードル
弁１の開弁時燃料が滞留することなく、噴孔角度
の異なる各噴孔３から噴射されるから、各噴孔３
の分配性能が異なつたものとなる。すなわち、各
噴孔３からの噴射圧が均一化しないので、各噴孔
３からの燃料噴射量は不均一となり、量、圧力と
もに差が生じ、分配性能が異なり、その結果、デ
イーゼルエンジンの出力のばらつきとなる。

上記問題点に対処する燃料噴射ノズルとして、
第５図Ａに示すように、ニードル弁１の弁側シー
ト面１ａに各噴孔３からの噴射圧力を均一化する
ための環状溝４を設けたものが知られている。と
ころが、この燃料噴射ノズルはニードル弁１の弁
側シート面１ａがボデイ側シート面２ｂに密着
時、環状溝４は各噴孔３と全面的にオーバラツプ
しているから、ニードル弁１が閉弁した後、第３
図に示す従来例のように環状溝４に残つた燃料が
各噴孔３からの燃焼末期にあるデイーゼルエンジ
ンの燃焼室に霧化しないで流出して不完全燃焼と
なりハイドロカーボン及び黒煙の原因となるもの
である。

また、ニードル弁１の初期噴射リフト時（第５
図Ｂ）、環状溝４は各噴孔３と全面的にオーバラ
ツプしているから、内孔２ａと各噴孔３との間の
燃料が通る通路の抵抗は小さく、燃料は急激に噴
射される。このような燃料の初期噴射において、
噴射率が急激に上昇し、しかも、デイーゼルエン
ジンが低速かつ低負荷時、例えばアイドル時など
では燃料噴射量が少ないから、噴射時間の極端な
短縮となり、騒音振動等の原因となる。また、初
期噴射時の燃料噴射量が多くなつてしまうから、
NOxの発生を抑えることが出来ない。

（考案の目的） 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、デ
イーゼルエンジン等の内燃機関におけるハイドロ
カーボン、黒煙等の発生を防止し、また、これら
内燃機関の低速かつ低負荷時の燃焼騒音、振動等
の発生を防止すると共にNOxの発生を抑えるこ
とが可能な燃料噴射ノズルを提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本考案の燃料噴射
ノズルは内端部が底部シート面に開口する噴孔を
先端面に複数個穿設したノズルボデイと、該ノズ
ルボデイ内に設けられ且つ円錐状の先端シート面
が前記ノズルボデイの底部シート面に接離するこ
とにより燃料噴射をコントロールするニードル弁
とを備え、該ニードル弁の先端シート面に各噴孔
からの噴射圧力を均一化するための環状溝を設け
て成る燃料噴射ノズルにおいて、前記ニードル弁
の先端シート面が前記ノズルボデイの底部シート
面に密着時前記環状溝は前記各噴孔と全くオーバ
ラツプせず、前記ニードル弁が初期噴射リフト時
前記環状溝は前記各噴孔と一部オーバラツプし、
前記ニードル弁が前記初期噴射リフト時に引き続
く主噴射リフト時前記各噴孔は前記ニードル弁の
先端シート面とはオーバラツプすることなく前記
環状溝に全面的にオーバラツプする如く構成した
ものである。

（作用） 前記ニードル弁の円錐状の先端シート面が前記
ノズルボデイの底部シート面に密着時前記環状溝
が噴孔に全くオーバラツプしていないから、前記
ニードル弁が閉弁後、環状溝に残つている燃料が
各噴孔から燃焼室に流出しない。また、前記ニー
ドル弁の初期噴射リフト時前記環状溝は前記噴孔
に一部オーバラツプしているから、ノズルボデイ
の内孔と各噴孔との間の通路抵抗は大きくなり、
燃料噴射率は低く規制され噴射時間が長くなる。
更に前記ニードル弁の主噴射リフト時前記各噴孔
は前記ニードル弁の先端シート面とはオーバラツ
プすることなく前記環状溝に全面的にオーバラツ
プしているから、前記通路抵抗は小さくなり燃料
噴射率は高くなり、噴射時間が短くなると共に、
先端シート面と底部シート面との間の燃料通路か
ら環状溝に燃料がスムースに流れるので、各噴孔
からの噴射状態が均一となる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第１図、第２図に基
づいて説明する。第１図は本考案の燃料噴射ノズ
ルと燃料噴射ポンプとを一体化してなるユニツト
インジエクタの縦断面図であり、同図中１１はユ
ニツトインジエクタボデイで、その内部にはプラ
ンジヤバレル１２が装着されている。該プランジ
ヤバレル１２の下端面より第１図中上側が燃料噴
射ポンプとされ下側が本考案の燃料噴射ノズル１
３となつている。この燃料噴射ノズル１３はプラ
ンジヤバレル１２の下端面に、第１のデイスタン
スピース１４、ケージ１５、第２のデイスタンス
ピース１６を介してリテーニングナツト１７によ
り支持されている。前記燃料噴射ノズル１３はノ
ズルボデイ１８内に、該ノズルボデイ１８の噴孔
１９（第２図参照）を開閉するニードル弁２０を
上下動可能に嵌装してなり、該ニードル弁２０は
ノズルばね２１により噴孔１９を閉塞する方向、
即ち下方向に付勢されている。前記プランジヤバ
レル１２のプランジヤ加圧室２２の内部と前記ノ
ズルボデイ１８の噴孔１９（第２図参照）近傍の
加圧空間である油溜室（図示省略）との間は、第
１のデイスタンスピース１４、ケージ１５及び第
２のデイスタンスピース１６に設けた通路２３，
２４，１６ａ及びノズルボデイ１８に設けた通路
（図示省略）を介して連通している。

第２図は本考案の燃料噴射ノズル１３の先端部
の断面図であり、ニードル弁２０の先端面には円
錐状の先端シート面（以下弁側シート面という）
２０ａが形成されている。ノズルボデイ１８内に
は、これの略中間部から底部にかけて、ニードル
弁２０を所定間〓を有して収納する内孔１８ａ
と、該内孔１８ａの底部に前記弁側シート面２０
ａが接離するノズルボデイ１８の底部シート面
（以下ボデイ側シート面という）１８ｂとが順次
形成されている。ノズルボデイ１８の先端面１８
ｃには、内端部がボデイ側シート面１８ｂに開口
する前記噴孔１９が複数穿設されている。ボデイ
側シート面１８ｂに弁側シート面２０ａが密着し
た時、ボデイ側シート面１８ｂの底部には凹部１
８ｄが形成されるようになつている。こり凹部１
８ｄは加工上及び使用状態により弁側シート面２
０ａがボデイ側シート面１８ｂに密着しない虞が
あるため、この凹部１８ｄはボデイ側シート面１
８ｂの底部に設けられたものである。

前記弁側シート面２０ａには断面が略二等辺三
角形をなした環状溝１０ｂが設けられている。こ
の環状溝２０ｂは、ニードル弁２０の軸方向に直
交する方向に設けられ、環状溝２０と各噴孔１９
のボデイ側シート面１８ｂの開孔部との位置関係
は次の通りである。弁側シート面２０ａがボデイ
側シート面１８ｂに密着した時、環状溝２０ｂ
は、各噴孔１９のボデイ側シート面１８ｂの開口
部よりノズルボデイ１８の凹部１８ｄ側に位置し
た状態で、各噴孔１９のボデイ側シート面１８ｂ
の開口部に全くオーバラツプしない（第２図Ａ参
照）。また、前記ニードル弁２０が初期噴射リフ
トした時、環状溝２０ｂは、各噴孔１９の軸線が
環状溝２０ｂのノズルボデイ１８の内孔１８ａ方
向の側端に位置した状態で、各噴孔１９のボデイ
側シート面１８ｂの開口部に一部オーバラツプす
る（第２図Ｂ参照）。更に、前記ニードル弁２０
が初期噴射リフトに引き続く主噴射リフトした
時、各噴孔１９の軸線が環状溝２０ｂの溝巾の略
中央に位置した状態で、各噴孔１９はニードル弁
２０の先端シート面とはオーバラツプすることな
く環状溝２０ｂに全面的にオーバラツプする（第
２図Ｃ参照）。

前記燃料噴射ポンプは次に示すようになつてい
る。すなわち、ユニツトインジエクタボデイ１１
の一側に設けた燃料入口２５は、該ユニツトイン
ジエクタボデイ１１内に設けた燃料吸入路２６、
燃料溜室２７及びプランジヤバレル１２内に設け
られた溢流ポート１２ａを介して前記プランジヤ
バレル１２のプランジヤ加圧室２２内と連通して
いる。また、前記ユニツトインジエクタボデイ１
１の他側に設けた燃料出口２９は前記ユニツトイ
ンジエクタボデイ１１内に設けた燃料溢流路３
０、燃料溜室２７及びプランジヤバレル１２内に
設けられた溢流ポート１２ａを介してプランジヤ
加圧室２２内と連通している。尚、該燃料溢流路
３０と燃料吸入路２６とは周方向に互いに180°偏
位した状態に配置されている。

プランジヤ嵌装室２８内には燃料圧送用プラン
ジヤ３１（以下プランジヤという）が回動及び軸
方向（上下方向）に往復動自在に嵌装してある。
即ち、前記プランジヤ３１は前記ユニツトインジ
エクタボデイ１１の上側に回転自在に設けたコン
トロールスリーブ３２に対して回転止めされてい
ると共に軸方向には摺動可能に係合してある。該
コントロールスリーブ３２に固定したピニオン３
３には回動調整用コントロールラツク３４が噛合
し、該コントロールラツク３４を第１図中矢印方
向へ移動させることにより前記プランジヤ３１を
回動調整できるようになつている。尚、前記コン
トロールラツク３４は手動、または駆動手段（図
示省略）にて駆動されるものである。

前記プランジヤ３１はプランジヤばね３５によ
り上方に付勢され、該プランジヤばね３５はプラ
ンジヤ３１の上端に固定したタペツトであるばね
受部材３６と、ユニツトインジエクタボデイ１１
の上部に突設した筒状部３７の内底部のばね受段
部３８との間に介装してある。前記ばね受部材３
６は逆有底筒状のカバー３９内に嵌合してあり該
カバー３９は前記筒状部３７の内周面に摺動自在
に径嵌合してある。

前記カバー３９の上端部には回転カム（図示省
略）のカム面が摺接し、該カムは内燃機関（図示
省略）の出力軸に連結され、該内燃機関と連動し
て回転するもので、該カムの回転に伴い前記プラ
ンジヤ３１が往復動する。

前記プランジヤ嵌装室２８のプランジヤ３１下
端面と第１のデイスタンスピース１４上端面との
間に前記プランジヤ加圧室２２が画成されてい
る。

前記燃料入口２５は管路を介してフイードポン
プ（いずれも図示省略）の吐出口に接続してあ
り、また、前記燃料出口２９は管路を介して燃料
タンク（いずれも図示省略）に接続してある。
尚、第１図中４０は前記噴射ノズル１３からのリ
ーク燃料を燃料吸入路２６に導入する戻し通路で
ケージ１５に設けてある。

次に上記構成になる本考案の燃料噴射ノズル１
３を備えたユニツトインジエクタの作用について
述べる。

第２図Ａはニードル弁２０が閉弁している状
態、すなわち、前記弁側シート面２０ａがボデイ
側シート面１８ｂに密着している状態を示してい
る。この時、環状溝２０ｂは各噴孔１９と全くオ
ーバラツプしていないから、環状溝２０ｂに残つ
た燃料が各噴孔９から燃焼室に流出しない。

次に、カムの回転によりカバー３９を介してタ
ペツトであるばね受部材３６に周期的な操作力が
付与されると、プランジヤばね３５の付勢力と相
まつてプランジヤ３１がプランジヤ嵌装室２８内
を上下方向に往復動し、その上昇行程にて燃料入
口２５から燃料吸入路２６、燃料溜室２７及び溢
流ポート１２ａを介してプランジヤ加圧室２２内
に燃料が吸入され、その後の下降行程にて溢流ポ
ート１２ａがプランジヤ３１の周壁面にて閉塞さ
れると前記吸入された燃料が加圧されて高圧とな
り、通路２３，２６，１６ａを介して油溜室に送
られる。これによつて該油溜室の圧力が上昇し、
該圧力がノズルばね２１の付勢力に打ち勝つ状態
なると、すなわち、初期噴射開弁圧に達するとニ
ードル弁２０がノズルばね２１の付勢力に抗して
ノズルボデイ１８の内孔１８ａ内をリフトして、
弁側シート面２０ａがボデイ側シート面１８ｂか
ら離間し、第１図Ｂに示すように、弁側シート面
２０ａとボデイ側シート面１８ｂとの間にわずか
な間〓ａが生じるが、環状溝２０ｂは各噴孔１９
と一部がオーバラツプするのみであるため、ノズ
ルボデイ１８の内孔１８ａと各噴孔１９との間の
通路抵抗は第５図Ｂの従来の燃料噴射ノズルより
も大きくなり、初期噴射時の燃料噴射率は低く規
制され噴射時間が長くなる。

そして、この後において回転数が上昇するのに
伴い油溜室内の圧力が更に上昇するから、ニード
ル弁２０はノズルばね２１の付勢力に抗して更に
リフトして第２図Ｃに示すようになる。この場
合、弁側シート面２０ａとボデイ側シート面１８
ｂとの間に前記間〓ａより大きい間〓ｂが生じる
と共に各噴孔１９は前記弁側シート面２０ａとは
オーバラツプすることなく環状溝２０ｂに全面的
にオーバラツプするため、ノズルボデイ１８の内
孔１８ａと噴孔１９との間の通路抵抗は第５図Ｃ
に示す場合と略同様のものが得られるから、主噴
射時の燃料の噴射率は初期噴射時より高くなり、
噴射時間が短くなると共に、先端シート面と底部
シート面との間の燃料通路から環状溝に燃料がス
ムースに流れるので、各噴孔からの噴射状態が均
一となる。

（考案の効果） 以上詳述したように、本考案の燃料噴射ノズル
は、前記ニードル弁の先端シート面がノズルボデ
イの底部シート面に密着時前記ニードル弁の円錐
状の先端シート面に設けた環状溝は前記各噴孔と
全くオーバラツプせず、前記ニードル弁が初期噴
射リフト時前記環状溝は前記噴孔と一部オーバラ
ツプし、前記ニードル弁が前記初期噴射リフト時
に引き続く主噴射リフト時前記各噴孔は前記先端
シート面とはオーバラツプすることなく前記環状
溝に全面的にオーバラツプするように構成したも
のである。

従つて、前記ニードル弁の先端シート面が前記
ノズルボデイの底部シート面に密着時、前記環状
溝が各噴孔に全くオーバラツプしてないから、前
記ニードル弁が閉弁後、環状溝に残つている燃料
が各噴孔から燃焼室に流出しない。このため、燃
料が不完全燃焼しないからハイドロカーボン、黒
煙の発生を防止することが出来る。

また、前記ニードル弁が初期噴射リフト時前記
環状溝は前記各噴孔に一部オーバラツプしている
から、ノズルボデイの内孔と各噴孔との間の通路
抵抗は従来の燃料噴射ノズルより大きくなり、燃
料噴射率は低く規制され、噴射時間は長くなる。
このため、デイーゼルエンジン等が低速かつ低負
荷時、例えばアイドル時であつても騒音振動を防
止することが出来、かつ、初期噴射時の燃料噴射
量が少ないためNOxの発生を抑えることが出来
る。更に、ニードル弁が主噴射リフト時、各噴孔
はニードル弁の先端シート面とはオーバラツプす
ることなく環状溝に全面的にオーバラツプするか
ら各噴孔の開口断面積が最大となり、通路抵抗が
小さくなつて燃料噴射率は高くなり、噴射時間が
短くなると共に、燃料が先端シート面と底部シー
ト面との間の燃料通路から環状溝にスムースに流
れるので、環状溝による各噴孔からの均一な噴射
が行なえるの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の燃料噴射ノズルを適用したユ
ニツトインジエクタの縦断面図、第２図は本考案
の一実施例に係る燃料噴射ノズルの先端部の断面
図、第３図乃至第５図はそれぞれ異なる従来の燃
料噴射ノズルの先端部の断面図である。 １，２０……ニードル弁、１ａ，２０ａ……ニ
ードル弁の先端シート面、２，１８……ノズルボ
デイ、２ｂ，１８ｂ……ノズルボデイの底部シー
ト面、２ｄ，１８ｃ……先端面、３，１９……噴
孔、４，２０ｂ……環状溝、１３……燃料噴射ノ
ズル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内端部が底部シート面に開口する噴孔を先端面
   に複数個穿設したノズルボデイと、該ノズルボデ
   イ内に設けられ且つ円錐状の先端シート面が前記
   ノズルボデイの底部シート面に接離することによ
   り燃料噴射をコントロールするニードル弁とを備
   え、該ニードル弁の先端シート面に各噴孔からの
   噴射圧力を均一化するための環状溝を設けて成る
   燃料噴射ノズルにおいて、前記ニードル弁の先端
   シート面が前記ノズルボデイの底部シート面に密
   着時前記環状溝は前記各噴孔と全くオーバラツプ
   せず、前記ニードル弁が初期噴射リフト時前記環
   状溝は前記各噴孔と一部オーバラツプし、前記ニ
   ードル弁が前記初期噴射リフト時に引き続く主噴
   射リフト時前記各噴孔は前記ニードル弁の先端シ
   ート面とはオーバラツプすることなく前記環状溝
   に全面的にオーバラツプする如く構成したことを
   特徴とする燃料噴射ノズル。