JPH0417770A - 燃料噴射装置 - 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】 て産業上の利用分野】 本発明は燃料噴射装置に係り、とくに燃料噴射ポンプに
よって加圧された燃料を燃料噴射ノズルに供給し、ノズ
ルニードルを燃料圧によって上昇させて噴口から燃料を
霧状に噴射するようにした燃料噴射装置に関する。

Ｋ発明の概要】 燃料噴射ノズルの先端部の噴口の数を増やして多噴口と
するとともに、ノズルニードルの先端部の形状を工夫す
ることによって、噴射の初期には部の噴口のみから燃料
が噴射されるようにし、ノズルニードルが十分にリフト
したときに全噴口から燃料が噴射されるようにし、これ
によって初期の燃焼を緩慢にして窒素酸化物の成形層を
押えるとともに、多噴口化に伴う燃料噴霧の拡散による
パティキュレートの低減を図るようにしたものである。

Ｋ従来の技術】 一般にディーゼルエンジンは燃料噴射ポンプによって燃
料を加圧するとともに、加圧された燃料を噴射管によっ
て燃料噴射ノズルに供給するようにしている。燃料噴射
ノズルに燃料圧が加わると、そのノズルニードルが燃料
圧によってリフトしてバルブシートから離れ、噴口を通
して燃料が噴射されるようになっている。燃料の噴霧は
圧縮によって高温になっているシリンダ内の吸気によっ
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】 このようにディーゼルエンジンは、燃料噴射ノズルに燃
料圧を加えてノズルニードルを上昇させることにより、
噴口を通して燃料を噴射させるようにしている。ところ
が従来のとくに直噴型ディーゼルエンジン用のだ料噴射
ノズルは、ノズル二ドルのリフトに対して噴口の開口量
あるいは噴口面積は固定した状態で行なわれるために、
噴射の初期から十分な燃料の噴射が行なわれることにな
る。従って着火遅れの時間の経過後に一挙に多量の燃料
が燃焼することになり、これによって燃焼温度が上昇し
、窒素酸化物が生成されるという欠点があった。また噴
口から噴射される燃料の噴霧の内のとくに中心部の燃料
の微粒子は空気と良好に混合されず、これによってパテ
ィキュレートが生成され、排気ガス中に黒煙を含む欠点
があった。

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、緩慢な燃焼によって窒素酸化物の生成量を押えると
ともに、空気との混合を良好にしてパティキュレートを
低減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】 第１の発明は、燃料噴射ポンプによって加圧された燃料
を燃料噴射ノズルに供給し、ノズル二ドルを燃料圧によ
って上昇させて噴口から燃料を霧状に噴射するようにし
た装置において、部の噴口と対応する切欠き溝を前記ノ
ズルニードルの先端部に縦方向に形成するとともに、前
記ノズルニードルの回転を阻止する手段を設けるように
したものである。

また第２の発明は、燃料噴射ポンプによって加圧された
燃料を燃料噴射ノズルに供給し、ノズルニードルを燃料
圧によって上昇させて噴口から燃料を霧状に噴射するよ
うにした装置において、前記燃料噴射ノズルの先端部に
おいて高さ方向に対してずれた位置にそれぞれ噴口を形
成するとともに、根元側の噴口と対応する切欠き溝を前
記ノズルニードルの先端側に形成するようにしたもので
ある。

１作用】 従って第１の発明によれば、ノズルニードルのリフトの
初期においては、縦方向に延びる切欠き溝を通して一部
の噴口のみから燃料が噴射されるとともに、リフトが所
定量に達すると全噴口から燃料が噴射されるようになる
。

また第２の発明によれば、ノズルニードルのリフトの初
期においては、切欠き溝を通してこの溝と連通づる眼元
側の噴口のみから燃料が噴射される。そしてノズルニー
ドルがさらに上昇すると、全噴口から燃料が噴射される
ようになる。

Ｋ実施例】 以下本発明を図示の実施例につき説明する。第８図は本
発明の第１の実施例に係る燃料噴射装置に用いられる燃
料噴射ノズル８を示すものであって、このノズル８の下
端部にはノズル本体９が設けられている。この本体９の
先端部には円周方向に複数の噴口１０が形成されている
。またノズル本体９はリテーナ１１を介してノズルホル
ダ１２と結合されるようになっている。そしてノズル本
体９内にはノズルニードル１３が摺動可能に配されてお
り、このノズルニードル１３が上記噴口１０の開閉を制
御するようになっている。

またこのノズルニードル１３の上端は押圧ロッド１４の
下端と当接している。ロッド１４はノズルホルダ１２内
に収納されるとともに、その上端部はばね１５によって
押されている。またノズルホルダ１２およびノズル本体
９にはそれぞれ燃料供給路１６．１７が形成されており
、これらの供給路１６．１７によって後述の燃料噴射ポ
ンプから供給される燃料をノズル本体９内に導くように
している。

上記ノズルニードル１３をロッド１４を介して押圧する
ようになっているばね１５はノズルホルダ１２の内部に
形成された凹部内に収納されるとともに、その上端はは
ね受け１８によって受けられるようになっている。この
ばね受け１８は調節ねじ２０によって受けられるように
なっている。

調節ねじ２０はその外周面に雄ねじを備えるとともに、
この雄ねじがノズルホルダ１２の上端側の内周面に形成
された雌ねじ２１と係合されている。

また調節ねじ２０の上端には、キャップ２２が螺着され
て取付けられるようになっている。

さらに上記燃料噴射ノズル８のノズルホルダ１２の側面
には突部２３が形成されており、この突部２３の中心部
を上記燃料供給路１６が貫通するようになっている。ま
た突部２３の外周面には雄ねじ２４が形成されており、
この雄ねじ２４によって接続用ナツト２５が螺着されて
いる。このナツト２５は燃料噴射管２６の先端部を突部
２３に固定するようにしている。そして燃料噴射管２６
が後述する燃料噴射ポンプと接続されるようになってい
る。

上記燃料噴射ノズル８の先端部にはとくに第２図に示す
ように、円周方向に８個の噴口１０ａ、１０ｂが交互に
形成されている。そして９０°毎に形成されている４個
の噴口１０ａと対応するようにノズルニードル１３の先
端部には縦方向に延びる切欠き溝６０が形成されている
。またとくに第１図および第５図に示すように、ノズル
ニードル１３の回転を防止するための条溝６１がノズル
本体９の内周面に形成されるとともに、この条溝６１と
係合する突条６２がノズルニードル１３の外周面に形成
されるようになっている。このような構造によって、ノ
ズルニードル１３の切欠き溝６０は常に４個の噴口１０
ａに対応するようになっている。

以上のような構成に係る燃料噴射ノズル８は第９図に示
すように、シリンダブロック４０に形成されている貫通
孔から成るシリンダ４１を閉塞するシリンダヘッド４２
に保持されるようになっている。シリンダヘッド４２に
は吸気ポート４３と排気ポート４４とがそれぞれ設けら
れ、上記シリンダ４１に連通されるようになっている。

そしてこれらのポート４３．４４にはそれぞれ吸気バル
ブ４５と排気バルブ４６とが取付けられている。

これに対してシリンダ４１内にはピストン４７が摺動可
能に保持されるとともに、ピストン４７はピストンピン
４８を介してコントロッド４９に連結されている。また
このピストン４７の頂部には凹部から成る燃焼室５０が
設けられており、この燃焼室５０に向けて上記燃料噴射
ノズル８の先端部の噴［１１０から燃料を噴射するよう
にしている。

シリンダヘッド４２に取付けられている燃料噴射ノズル
８は第８図に示す燃料噴射ポンプ５３に接続されろよう
になっている。この燃料噴射ポンプ５３はシリンダブロ
ック４０の側面側に取付けられるとともに、シリンダ数
と同数のポンプユニット５４を備えている。それぞれの
ポンプユニット５４のプランジャはカムシャフト５５に
取付けられているカム５６によって突上げられるように
なっており、これによって燃料を加圧し、噴射管２６を
通して燃料噴射ノズル８に燃料を供給するようにしてい
る。なおりムシャフト５５には図外のタイマが設けられ
るようになっており、このタイマによってカムシャフト
５５の位相角を変更し、燃料の噴射のタイミングを調整
するようにしている。また燃料噴射ポンプ５３が１回に
噴射する燃料の供給量を調整するために、燃料噴射ポン
プ５３にはメカニカルガバナ５７が設けられている。

以上のような構成において、エンジンによって燃料噴射
ポンプ５３のカムシャフト５５が回転駆動されると、カ
ム５６が所定のタイミングで燃料噴射ポンプ５３の各ポ
ンプユニット５４のプランジャを突上げる。従ってバレ
ル内の燃料が加圧され、噴射管２６を通して燃料噴射ノ
ズル８に供給される。

燃料圧は燃料通路１６．１７を通してノズル本体９の燃
料だめ２７に加えられることになる。従ってこの燃料だ
め２７内の燃料圧の上昇によって、ノズルニードル１３
が上方へ押される力を受けることになり、ロッド１４を
介してばね１５を押しながら上昇する。従ってノズルニ
ードル１３の先端部がバルブシート２８から離間し、ノ
ズル本体９の先端部に設けられている噴口１０を通して
第２図に示すピストン４７の燃焼室５０に向けて燃料が
噴射されることになる。

このときにピストン４７は吸気ポート４３を通して導入
された吸気を圧縮した状態にあり、この圧縮によって高
温になっている吸気の熱によって燃料の噴霧が自然着火
される。このようにして燃焼室５０内で燃焼が行なわれ
、ピストン４７が下方へ移動されることになり、これに
よって出力を取出すことが可能になる。燃焼によって生
じた排気カスは、排気バルブ４６が所定のタイミングで
開かれると、排気ボート４４を通して排出されることに
なる。

そして燃料噴射ノズル８のノズルニードル１３の先端部
には第１図および第２図に示すように、噴口１０ａに対
応する４本の切欠き溝６０が縦方向に延びるように形成
されている。またノズルニードル１３の外周面に形成さ
れている突条６２をノズル本体９の内周面の条溝６１に
係合させるようにし、これによってノズルニードル１３
の回転を阻止するようにしている。従ってノズルニード
ル１３のリフトの途中までは第１図および第２図に示す
ように切欠き溝６０と連通する噴口１０ａのみから燃料
が噴射されるようになる。すなわち第６図に示すように
、このときの総噴口面積は４個の噴口１０ａの面積の合
計になる。

このように噴射の初期に噴口１０の面積を絞ることによ
って、燃料圧が増加し燃料噴霧の粒径が小さくなり、空
気との混合が促進される。また第７図に示すように、初
期の燃料の噴射率を押えることによって、着火遅れを改
善することが可能になり、これによって燃焼の改善が図
られることになる。また第６図および第７図に示すよう
に、噴射の初期における噴口の面積を絞ることによって
、４噴口の間に着火を行なうことが可能になる。すなわ
ちディーゼルノックが防止されるようになる。

そしてノズルニードル１３のリフトに伴って４噴口から
８噴口に変化するために、緩慢な低温燃焼となる。よっ
てこのようなノズル８を用いることによって、窒素酸化
物の生成量を抑制することが可能になる。

このように本実施例に係る燃料噴射ノズル８は、エンジ
ンの燃焼改善、とくに排ガス中の有害物質の低減と燃費
の向上のために、初期噴射を制御するとともに、初期の
噴射特性を改善し、燃焼の最適化を図るようにしたもの
である。すなわち初期噴射時に４噴口１０ａからまず噴
射し始め、燃焼を徐々に行なわせしめるとともに、ノズ
ルニードル１Ｊ３の高リフト時には全噴口１０ａ、１０
ｂによって拡散燃焼で一気に燃焼を終らせるようにして
いる。そして初期燃焼が緩慢になるために、窒素酸化物
か低減されるとともに、燃料噴霧の多噴口１０ａ、１０
ｂからの拡散によって空気との混合を改善し、パティキ
ュレートの減少を図ることが可能になる。

つぎに第２の実施例を第１０図〜第１３図によって説明
する。この実施例においては、噴口１０を２段階に形成
するようにしており、４個の噴口１Ｑａをノズル本体９
の先端部においてその根元側に形成するとともに、残り
の４個の噴口１０ｂをノズル本体９の先端部側に形成す
るようにしている。また初期に噴射を行なう噴口１０ａ
の直径を残りの噴口１０ｂよりも小さな値に設定するよ
うにしている。しかも噴口１０ａと対応する切欠き溝６
０をノズルニードル１３の先端部において円周方向に形
成するようにしている。

従ってノズルニードル１３のリフトの途中までは第１０
図および第１１図に示すように、噴口１Ｑａのみから燃
料が噴射されることになり、噴口面積が絞られるように
なる。従って燃料の圧力増加によって噴射される燃料噴
霧の粒径が小さくなるとともに、燃料噴霧と空気との混
合が促進される。よって着火遅れが短くなる。従って窒
素酸化物低減のために噴射時期を遅らせるようにしたタ
イミングリタード時に非常に有利になり、このような場
合における燃焼改善を図ることが可能になる。

また噴射の初期には４噴口１０ａのみから燃料を噴射す
るとともに、このときに着火を行なわせるようにし、そ
の後に８噴口１０ａ、１０ｂを通して燃料を噴射するよ
うにしているために、急激な燃焼とはならず、燃焼が緩
慢になって燃焼温度を低減することが可能になる。よっ
て窒素酸化物の生成量を抑制できるようになる。またノ
ズル本体９が全部で８個の噴口１０ａ、１０ｂを備えて
いるために、多噴口ノズルとなってそれぞれのノズルか
ら噴射される燃料の噴霧と空気との混合がより良好に行
なわれるようになる。従って燃料噴宿の中心部において
も燃料の微粒子が良好に空気と混合され、これによって
黒煙の生成を低減するＳとが可能になる。

このように本実施例によれば、ノズルニードル１３の先
端部には、初期に噴射できる４噴口１０ａのための燃料
用の切欠き溝６０が設けられるとともに、ノズル本体９
の先端部における噴口１０の配置は４噴口を１組として
同じ噴口配置となるように２階建てにしており、しかも
根元側の噴口１０ａの直径を先端側の噴口１０ｂの直径
よりも小さな値に設定している。従ってこのような構造
によっても、排気ガスの改善と燃費の向上のためのエン
ジンの燃焼の改善のために必要な初期噴射の制御と同時
に、初期噴射特性、とくに粒径および分布の改善が図ら
れることになる。

Ｋ発明の効果】 第１の発明は、一部の噴口と対応する切欠き溝をノズル
ニードルの先端部に縦方向に形成するとともに、ノズル
ニードルの回転を阻止する手段を設けるようにしたもの
である。従って噴射の初期には切欠き溝と対応する噴口
のみから噴射が行なわれることになり、これによって燃
焼を徐々に行なわせてＮ素酸化物の低減を図ることが可
能になる。しかもノズルニードルの高リフト時には全噴
口によって拡散燃焼を行なわせることにより、パティキ
ュレートの低減が図られるようになる。

また第２の発明は、燃料噴射ノズルの先端部において高
さ方向に対してずれた位置にそれぞれ噴口を形成すると
ともに、根元側の噴口と対応する切欠き溝をノズルニー
ドルに形成するようにしたものである。従ってノズルニ
ードルのリフトの途中までは総噴口面積が絞られること
になり、圧力の増加によって噴射される燃料の噴霧の粒
径が小さく、空気との混合が促進される。よって着火遅
れが短くなって燃焼が改善される。またリフトが所定の
値に達すると先端側の噴口からも噴射が行なわれるよう
になり、これによって緩慢な燃焼が達成され、窒素酸化
物の発生を抑制するとともに、多噴口とすることによっ
て空気の利用率を向上させ、排気カス中の黒煙の低減を
図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図１は本発明の一実施例に係る燃料噴射ノズルの先
端部の要部拡大断面図、第２図は同要部横断面図、第３
図はノズルニードルかさらにリフトした状態の要部縦断
面図、第４図は同横断面図、第５図はノズルニードルの
回転を防止する機構を示す横断面図、第６図は開口面積
の変化を示すグラフ、第７図は燃料噴射率の変化を示す
グラフ、第８図は燃料噴射ノズルの全体の構造を示す縦
断面図、第９図はディーゼルエンジンの要部縦断面図、
第１０図は第２の実施例に係るノズルニードルの先端部
の要部縦断面図、第１１図は同横断面図、第１２図はノ
ズルニードルが大きくリフトしたときの要部縦断面図、
第１３図は同横断面図である。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 ８・・・・・・・燃料噴射ノズル ９・・・・・・・ノズル本体 １０ａ　、１０ｂ　−−噴口 １３・・・・・・・ノズルニードル １５・・・・・・・ばね ５３・・・・・・・燃料噴射ポンプ ６０・・・・・・・切欠き溝 ６１・・・・・・・条溝 ６２・・・・・・・突条

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．燃料噴射ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射
   ノズルに供給し、ノズルニードルを燃料圧によって上昇
   させて噴口から燃料を霧状に噴射するようにした装置に
   おいて、 一部の噴口と対応する切欠き溝を前記ノズルニードルの
   先端部に縦方向に形成するとともに、前記ノズルニード
   ルの回転を阻止する手段を設けるようにしたことを特徴
   とする燃料噴射装置。
2. ２．燃料噴射ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射
   ノズルに供給し、ノズルニードルを燃料圧によって上昇
   させて噴口から燃料を霧状に噴射するようにした装置に
   おいて、 前記燃料噴射ノズルの先端部において高さ方向に対して
   ずれた位置にそれぞれ噴口を形成するとともに、根元側
   の噴口と対応する切欠き溝を前記ノズルニードルの先端
   側に形成するようにしたことを特徴とする燃料噴射装置
   。