JPH0467583B2 - - Google Patents

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JPH0467583B2
JPH0467583B2 JP59118281A JP11828184A JPH0467583B2 JP H0467583 B2 JPH0467583 B2 JP H0467583B2 JP 59118281 A JP59118281 A JP 59118281A JP 11828184 A JP11828184 A JP 11828184A JP H0467583 B2 JPH0467583 B2 JP H0467583B2
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JP
Japan
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nozzle hole
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sub
lift amount
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JP59118281A
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Yoshihiko Sato
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/06Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves being furnished at seated ends with pintle or plug shaped extensions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、低負荷域で燃料を噴射する副噴孔と
高負荷域で燃料を噴射する主噴孔とを有したデイ
ーゼル機関の燃料噴射ノズルに関するものであ
る。
[従来の技術] デイーゼル機関は、燃料かシリンダ内に噴射さ
れてから着火するまでの間に着火遅れ期間があ
り、この期間経過後に燃料に着火し燃焼が進行し
ていく。
ところでこの着火遅れ期間内に燃焼室内に過剰
に燃料が噴射されると、一気に爆発的燃焼を引き
起こし、シリンダ室内の圧力上昇率を高めて大き
な圧力波を生じさせ、その圧力波がピストンやシ
リンダ壁等に衝撃を与えて騒音や振動を発生させ
ることになる。この現象はデイーゼル・ノツクと
呼ばれ、とくにアイドリング時などの低負荷域に
おいて顕著であり、体感上も好ましいものではな
い。
このデイーゼル・ノツクは、第10図に破線A
で示すように、燃料噴射率が高く(短時間に高密
度に燃料が噴射される)着火遅れ期間内に燃焼室
内の混合気が全体に極めて高いエネルギ状態とな
つた場合に、多数の火災核の発生と同時に一気に
燃焼が進行してしまうことによる。
この現象を抑制するための一方策として、燃料
噴射率を低くして(図中、実線Bで示す)、着火
遅れ期間内における燃焼室内の燃料を減少させる
ことが考えられる。
すなわち第11図に示すように、従来の単一噴
孔(以下、主噴孔という)aに加えて副噴孔bを
新設し、低負荷域では主噴孔aを略閉じた状態で
ニードル弁cをリフトさせ、副噴孔bのみから燃
料を噴射させてデイーゼル・ノツクが特に激しい
低負荷域における燃料噴射率を下げるようにした
ものがある(特開昭58−165566号公報)。このよ
うにすれば、低負荷域でのデイーゼル・ノツクを
低減できることとなる。
[発明が解決しようとする課題] ところで従来の副噴孔を有する燃料噴射ノズル
にあつては、低負荷域側における燃料噴射制御
(スロツトル制御:絞り体dによる主噴孔aの噴
孔断面積制御による噴射)と、高負荷域側におけ
る燃料噴射制御(メイン噴射:主噴孔a全開によ
る噴射)とを切り換えるように、主噴孔a内に所
定のクリアランスC1を以て係合する絞り体dが
配設され、ニードル弁cのリフトで作動されるよ
うになつている。
このクリアランスC1は、低負荷域で副噴孔b
からの噴射量割合を主噴孔aよりも大きくするた
め、極めて小さくしなければならない。他方副噴
孔bの孔径は、低負荷時の噴射率を低くし、また
高負荷域でのHC、COの悪化を抑制するために小
径に形成しなければならない。その結果、スロツ
トル噴射における噴孔面積(クリアランスC1
の主噴孔断面積+副噴孔断面積)は、一般的な噴
射ノズルよりも小さなものとなつており、部分負
荷域(スロツトル制御における後半、低負荷域と
高負荷域との間)における燃料噴射の条件が問題
となる。
すなわち、スロツトル制御による噴孔面積が小
さいため、弁体のリフトが部分負荷域において大
きくなり、やや低い負荷でメイン噴射の領域に入
つてしまう。このため燃料噴射率が高くなり過
ぎ、著しい騒音・振動を発生させるという問題が
あつた。
そこで本発明は、上記事情に鑑み、低負荷域だ
けでなく部分負荷域においても騒音や振動を低減
できるデイーゼル機関の燃料噴射ノズルを提供す
べく創案されたものである。
なお本発明に対比すべき従来技術としては、
「燃料噴射弁」(実開昭50−85615号公報)がある。
この提案は、副噴孔を備えた燃料噴射ノズルでは
ないが、スロツトル弁を上部と下部との二段に形
成したものが示されている。従つてこのスロツト
ル弁を副噴孔を備えた燃料噴射ノズルに適用し
て、低負荷及び部分負荷の噴射制御を行うことも
考えられる。しかしながらこの提案はシユナール
を発生させるためのものであるので、上部の区間
が極めて短くなつており、直ちに下部のスロツト
ル部による噴射に移行してしまうために、従来の
ものと同様な噴射になつてしまう。本発明はこの
ような事態をまねくことなく、確実に低負荷域及
び部分負荷域の双方の燃料噴射制御を行い得るよ
うにしているものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、弁座面に低負荷域で燃料を噴射する
副噴孔と高負荷域で燃料を噴射する主噴孔とを並
設し、これら噴孔を所定のリフトにより適宜開閉
させる弁体に、主噴孔のメイン噴射が開始される
メインリフト量に至る区間で上記主噴孔に係合す
る絞り体とメインリフト時にメイン噴射させるた
めの先端軸部とを設けると共に、この絞り体に、
低負荷域におけるサブリフト量の区間で主噴孔を
最大限に絞る大径部と、この大径部よりも縮径さ
れ部分負荷域のサブリフト量からメインリフト量
に至る区間で主噴孔を絞る小径部とを形成し、大
径部の係合区間長さを、絞り体の係合区間長さの
約半分にしたものである。
[作 用] 上記構成によつて、低負荷域では弁体がサブリ
フト量だけ弁座面から離間されることで、副噴孔
が開放されて燃料が噴射されると共に、絞り体の
大径部が、主噴孔を最大限に絞つて燃料噴射率を
低下させる。そして部分負荷域では、弁体がサブ
リフト量を越えてリフトされることで、副噴孔に
よる燃料噴射と並行して、小径部が大径部よりも
大きいクリアランスに相当する断面積を以て主噴
孔から噴射させる。また高負荷域では、弁体がメ
インリフト量を越えてリフトされることで、絞り
体は主噴孔から離脱し、主噴孔によるメイン噴射
が行われる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を、添付図面に従つて説
明する。
第1図及び第2図は、本発明に係わるデイーゼ
ル機関の燃料噴射ノズルの一実施例を示したもの
である。
この燃料噴射ノズルは、弁座面4に低負荷域で
燃料を噴射する副噴孔6と高負荷域で燃料を噴射
する主噴孔5とが並設されていると共に、これら
噴孔5,6を所定のリフトにより適宜開閉させる
弁体7が設けられて構成されている。そしてこの
弁体7に、主噴孔5のメイン噴射が開始されるメ
インリフト量L2に至る区間で主噴孔5に係合す
る絞り体9が設けられ、この絞り体9に、本発明
の特長となる大径部21と小径部22とが形成さ
れている。
弁座面4は、弁ハウジング1内に設けられポン
プから圧送される燃料を受容する燃料油室2の下
方に、これと連続されて錐体面状の先細りに形成
されている。主噴孔5は、錐体面の頂部に相当す
る弁座面4の端部から、弁ハウジング1を貫通し
て燃焼室3に臨むように形成されている。また副
噴孔6は、弁座面4の途中から燃焼室3へ適宜臨
むように貫通されており、主噴孔5よりも小さい
断面積となるように形成されている。
弁体7は、全体が針軸状に形成され、その先端
側に、弁座面4に着座する錐体状の弁部8と、主
噴孔5内に挿通される略円柱状の絞り体9と、絞
り体9の先端側にこれよりも充分小さい外径で成
る先端軸部10が設けられている。すなわち、所
定の燃料噴射圧力により弁体7が上方へとリフト
されたときに、弁部8が弁座面4から離間されて
燃料が燃料油室2から副噴孔6を通つて噴射され
ると共に、メインリフト量L2を越えてさらにリ
フトされたときに、絞り体9が主噴孔5から完全
に離脱して、先端軸部10と主噴孔5との間から
燃料が噴射されるようになつている。
そして大径部21は、絞り体9の上部に形成さ
れ、主噴孔5とは摺動可能なわずかなクリアラン
スC2を以て係合するような外径を有しており、
副噴孔6を開放させるサブリフト量L1の区間で、
主噴孔5を最大限に絞るようになつている。また
小径部22は、大径部21に連続してその下方に
形成され、大径部21よりも小さな外径を有して
そのクリアランスC3が大径部21のクリアラン
スC2よりも若干大きくなるように、メインリフ
ト量L2に至る区間で主噴孔5を絞るようになつ
ている。
また大径部21の係合区間長さL1は、絞り体
9全体の係合区間長さL2の約半分(L1≒1/2L2
となるように形成されている。
次に本実施例の作用を説明する(第3図参照)。
弁体7は、機関負荷に応じて所定のリフト量で
リフトされる。低負荷域では、弁体7はサブリフ
ト量L1だけリフトされることで、弁部8が弁座
面4から離間され、副噴孔6が開放されて燃料が
噴射される。これと並行して絞り体9の大径部2
1は、主噴孔5をクリアランスC2により噴射が
ほとんど無いような状態に絞る。
そして部分負荷域では、弁体7がサブリフト量
L1を越えてリフトされることで、副噴孔6によ
る燃料噴射と並行して、小径部22が主噴孔5と
のクリアランスC3に相当する断面積を以て、主
噴孔5から燃料を噴射させる。すなわち全噴孔面
積は低負荷域よりも大きくなつており、弁体7が
過大にリフトされることがない。
言い換えると、第3図中実線にて示したよう
に、弁体7のリフトはメインリフト量L2に至る
までに、ステツプ状に噴孔面積が大きくなり、部
分負荷域(リフト量L1〜L2)では、着火遅れ期
間内における燃焼室内の燃料を減少させるという
基本的な作用に影響ない範囲で、低負荷域(リフ
ト量0〜L1)よりも若干燃料噴射率が高くなる
ものである。また高負荷域では、弁体7がメイン
リフト量L2を越えてリフトされることで、絞り
体9は主噴孔5から完全に離脱し、先端軸部10
による所定のメイン噴射が行われる。
このように、弁体7に主噴孔5のメイン噴射が
開始されるメインリフト量L2に至る区間で主噴
孔5に係合する絞り体9を設け、この絞り体9
に、副噴孔6を開放させるサブリフト量L1の区
間で主噴孔5の断面積をほとんどゼロにする大径
部21と、大径部21よりも縮径され部分負荷域
で主噴孔5を絞る小径部22とを形成したので、
第3図中破線にて示したような従来のスロツトル
噴射とメイン噴射との二段切り換えによる制御に
比較して、スロツトル噴射を二段階とし、合計三
段の切り換えによるより適切な制御ができる。す
なわち、部分負荷域での燃料噴射が、サブリフト
量L1からメインリフト量L2に至るリフト区間で
完了し、従来生じていた噴射率の急変による騒音
の悪化が防止されるものである。そして絞り体9
の係合区間長さを略二分して大径部21及び小径
部22を形成したので、低負荷及び部分負荷の噴
射制御をそれぞれ確実に行うことができる。
また大径部21が主噴孔5を最大限に絞つてい
ることで、専ら副噴孔6による燃料噴射がなさ
れ、低負荷域における所望のデイーゼル・ノツク
の抑制ができる。そして高負荷域では、メイン噴
射により従来同様の出力を確保できる。
なお本発明者は、上記実施例による燃料噴射ノ
ズルを用いたデイーゼル機関の騒音テストを行つ
た。この結果を第4図に示す。騒音の測定は、ハ
ーフスロツトル時、機関左方1mの地点で行い、
本発明の燃料噴射ノズル(図中符号〇)のほか、
これとの比較のために、通常のスロツトルノズル
(符号△)、第11図に示した従来の副噴孔を有し
たノズル(符号×)を使用した場合の騒音も測定
した。
同図に示されたように、本発明の燃料噴射ノズ
ルは、低負荷域(例えば2000rpm以下)ばかりで
なく、部分負荷域(例えば2000〜3000rpm)にお
いても、従来のノズルよりも明らかに騒音が低減
されており、その著しい効果が実証された。
[変形実施例] 第5図に、本発明の変形実施例を示す。
この変形実施例にあつては、絞り体31の大径
部32は前記実施例と同様に形成されていると共
に、小径部33は大径部32から連続的に縮径さ
れて先細りのテーパ状に形成されている。このよ
うに構成したことで、第6図に示すように、部分
負荷域での主噴孔5の断面積が漸増されることと
なり、比較的円滑に高負荷領域に移行されるもの
である。
この他の構成及び作用は、前記実施例と同様な
ので、同一の符号と付し、その説明を省略する。
また第7図乃至第9図は、本発明の他の変形実
施例を示したものであり、絞り体41の大径部4
2は前記実施例及び変形実施例と同様であつて、
小径部43が、大径部42と同様な円柱体の外周
部の一部が切り欠かれた切欠部44が形成され
て、実質的に縮径されて成る。この切欠部44が
図示したように軸方向に平行に切り欠かれたもの
であれば、第3図に示したような噴射特性を示す
ものとなり、テーパ状に切り欠かれた場合は第6
図に示したような噴射特性が得られることとな
る。この他の構成及び作用効果は、前記実施例と
同様である。
[発明の効果] 以上要するに本発明によれば、次のような優れ
た効果を発揮する。
副噴孔及び主噴孔をリフトにより開閉させる弁
体に、主噴孔に係合する絞り体及び先端軸部を設
け、絞り体に副噴孔を開放させるサブリフト量の
区間で主噴孔を最大限に絞る大径部と、大径部よ
りも縮径されサブリフト量からメインリフト量に
至る部分負荷域で主噴孔を絞る小径部とを形成
し、大径部の係合区間長さを絞り体の係合区間長
さの略半分にしたので、メイン噴射の他に確実に
二段の噴射制御を行うことができ、部分負荷域に
おいて燃料噴射率が高くなるのを防いで、低負荷
域だけでなく、部分負荷域における騒音・振動の
発生防止が達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わるデイーゼル機関の燃料
噴射ノズルの一実施例の要部を示した側断面図、
第2図はその全体を示した側断面図、第3図はそ
の作用を説明するための噴孔面積と弁体リフト量
との関係図、第4図はその効果を説明するための
機関回転数毎の騒音レベル変化図、第5図は本発
明の変形実施例を示した側断面図、第6図はその
作用を説明するための噴孔面積と弁体リフト量と
の関係図、第7図は本発明の他の変形実施例を示
した側断面図、第8図はその底面図、第9図はそ
の斜視図、第10図はデイーゼル機関のクランク
角度と燃料噴射ノズルの燃料噴射率との関係図、
第11図は従来のデイーゼル機関の燃料噴射ノズ
ルを示した側断面図である。 図中、4は弁座面、5は主噴孔、6は副噴孔、
7は弁体、9は絞り体、21は大径部、22は小
径部、L1はサブリフト量、L2はメインリフト量
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 弁座面に低負荷域で燃料を噴射する副噴孔と
    高負荷域で燃料を噴射する主噴孔とを並設し、こ
    れら噴孔を所定のリフトにより適宜開閉させる弁
    体に、上記主噴孔のメイン噴射が開始されるメイ
    ンリフト量に至る区間で上記主噴孔に係合する絞
    り体とメインリフト時にメイン噴射させるための
    先端軸部とを設けると共に、上記絞り体に、低負
    荷域におけるサブリフト量の区間で上記主噴孔を
    最大限に絞る大径部と、該大径部よりも縮径され
    部分負荷域の上記サブリフト量からメインリフト
    量に至る区間で上記主噴孔を絞る小径部とを形成
    し、上記大径部の係合区間長さを、上記絞り体の
    係合区間長さの略半分にしたことを特徴とするデ
    イーゼル機関の燃料噴射ノズル。
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JPS6123463U (ja) * 1984-07-19 1986-02-12 株式会社ボッシュオートモーティブ システム 内燃機関用燃料噴射ノズル

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