JPH051853U - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴射期間及び予混合燃焼の割合を制御し、Ｎ
Ｏ_X 及びスモークを低減させる。 【構成】 供給される燃料の圧力によりリフトされて所
定の燃料噴射を行う針弁１１の上部に、そのリフトを液
圧により抑制するダンパ室１２を有したシリンダ機構１
３を設ける。ダンパ室１２に、液圧を適宜逃がすための
オリフィス１４を形成する。オリフィス１４に弁部材２
６を係合させて、モーター３４により作動されるレバー
３１を取り付ける。このレバー３１を適宜回転させるコ
ントローラ３５により、針弁１１のリフト速度及び噴射
期間が最適値になるように、オリフィス１４の開口径を
エンジン負荷・回転に応じて連続的に絞る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、燃料噴射ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に燃料噴射ノズルは、燃料ポンプから供給された燃料を所定のタイミング で燃焼室に噴射するようになっている。

【０００３】 図５に示すように、従来この種の燃料噴射ノズルは、下端部に噴孔１を有した ノズル部２と、ノズル部２を適宜保持するノズルホルダ部３とで構成されている 。ノズルホルダ部３には燃料ポンプ（図示せず）から圧送されてくる燃料を針弁 ４を経由して噴孔１まで導く燃料通路５が形成され、所定圧力の燃料が供給され たときに、針弁４がスプリング６の付勢力に打ち勝ってリフトされて、噴孔１か ら燃料を噴射するようになっている。また針弁４の周囲からリークされた燃料は 、逃し通路７によりタンク（図示せず）へ戻されるようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで排ガス、燃費等のバランスを考慮すると、噴射期間はエンジン回転・ 負荷によらず一定（クランク角30度前後）にすることが理想である。噴射期間を 短くすることは、燃費、スモークには良好な結果を示すが、ＮＯ_X が大幅に悪化 する。例えば図６に示すように、噴射期間の短い場合（Ａ）と噴射期間が長い場 合（Ｂ）とでは、前者（Ａ）の方が予混合量（図中斜線部分）が多く、初期燃焼 のピークが高くなり、高温のためＮＯ_X が増大する。逆に噴射期間を長くすると （Ｂ）、オーバースワールや熱効率の悪化を招きスモークの悪化、燃費の悪化と なる。従って両者を両立させるためには、噴射期間を一定にコントロールすると よい。また特にＮＯ_X の低減のためには、予混合燃焼の割合を制御することがポ イントとなる。しかしながら従来の噴射システムでは、高速、高回転領域では噴 射期間が長く、低速或いは低負荷領域では噴射期間が短くなる傾向があり、また 予混合燃焼の割合を制御するものはなかった。

【０００５】 そこで本考案は、上記事情に鑑み、噴射期間及び予混合燃焼の割合を制御でき る燃料噴射ノズルを提供すべく創案されたものである。

【０００６】 なお本考案に対比すべき従来技術として、ニードル弁の背方にピストンを設け てその背面側に油圧室を形成し、油圧源との連通部にエンジン運転条件に応じて 開閉される電磁弁を設けた構成が提案がされている（「ディーゼルエンジンの燃 料噴射ノズル」，特開昭５９−２２６２６８号公報）。但しこの提案では電磁弁 の開閉により針弁のリフト量を大小のいずれか調整するものであり、噴射期間を ある程度コントロールできるものの、予混合量低減には不充分であると考えられ る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、供給される燃料の圧力によりリフトされて所定の燃料噴射を行う針 弁の上部に、そのリフトを液圧により抑制するダンパ室を有したシリンダ機構を 設け、上記ダンパ室に、液圧を適宜逃がすためのオリフィスを形成すると共に、 上記針弁のリフト速度が最適値になるように、上記オリフィスの開口径をエンジ ン負荷・回転に応じて連続的に絞る弁手段を設けたものである。

【０００８】

【作用】

上記構成によって、弁手段は、エンジン負荷・回転に応じてオリフィスの開口 径を変えることにより、ダンパ室における抑制作用を調節し、噴射立ち上がりの リフト速度を制御する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面に従って説明する。

【００１０】 図１は、本考案に係わる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、針弁１１の上部にそのリフトを液圧により抑制するダンパ室 １２を有したシリンダ機構１３が設けられ、ダンパ室１２に液圧を適宜逃がすた めのオリフィス１４が形成されていると共に、針弁１１のリフト速度を適宜コン トロールするための弁手段１５が設けられて構成されている。

【００１１】 シリンダ機構１３は、ノズルホルダ１６内に設けられ、針弁１１の頭部に接続 したロッド１７の延長端に設けられたピストン１８と、ピストン１８を上下に摺 動自在に収容するシリンダ１９とにより主として構成されている。ダンパ室１４ は、ピストン１８により仕切られた上方室として区画され、その上部壁２０とピ ストン１８上端との間には圧縮スプリング２１が設けられている。またシリンダ １９のさらに上部には、ノズルホルダ１６の側部に燃料逃し口２２を開口させた リーク室２３が区画され、このリーク室２３とシリンダ１９の下方室２４とがリ ーク通路２５により連通されている。そしてオリフィス１４は、所定の開口径を 以てシリンダ１９の上部壁２０に形成され、ダンパ室１２とリーク室２３とを連 通させている。

【００１２】 弁手段１５は、オリフィス１４に係合する弁部材２６と、弁部材２６を作動さ せるための駆動制御装置２７とで構成されている。弁部材１５は、ノズルホルダ １６の上端に保持された円柱部２８と、先端が尖ってオリフィス１４に挿入され る円錐部２９とで成る。そして円柱部２８の周囲にはノズルホルダ１６上端に螺 合するためのネジ３０が刻設されていると共に、その天端には弁部材２６と直角 な方向に伸びたレバー３１が取り付けられている。すなわちレバー３１が弁部材 ２６の軸心回りに揺動されたときに、ねじピッチに従って弁部材２６が上下に微 小移動するようになっている。

【００１３】 駆動制御装置２７は、レバー３１にリンク３２及び出力部材３３を介して連結 されたモーター３４と、モーター３４に作動信号を出力するコントローラ３５と で成り、モーター３４の回転角度を検出するための角度センサー３６が備えられ ている。コントローラ３５には公知の検出器（図示せず）が接続され、検出した エンジン回転及び負荷が入力されるようになっていると共に、図２に示すような 制御マップが演算処理部（図示せず）に組み込まれている。この制御マップは、 エンジン回転・負荷毎に、図３に示すような噴射期間とレバー開度（オリフィス 径）との関係より最適レバー開度が求められて成るものである。すなわち、モー ター３４はこのマップに従ってコントロールされることになる。本実施例にあっ ては、オリフィス径「大」から「小」まで五段階の領域に区分して図示したが、 実際はより細かく区分して設定してもよい。

【００１４】 そして、図１に示したように、ノズル３７には針弁リフトセンサー３８が取り 付けられており、コントローラ３５に結線されている。すなわち針弁１１の角部 の移動を検知することで、噴射期間を最適にするようにモータ３４の回転角度を フィードバック制御するようになっている。

【００１５】 次に本実施例の作用を説明する。

【００１６】 針弁１１は、燃料ポンプから圧送された燃料の圧力によりスプリング６の付勢 力に打ち勝って上昇され、噴孔１を開にして燃焼室（図示せず）に燃料を噴射さ せる。この際、針弁１１のリフト速度は、ダンパ室１２により抑制され、そのオ リフィス１４の開口径に従って調節される。すなわちエンジン負荷・回転が小の 領域では、コントローラ３５の指令によりモーター３４が角度小で回転し、弁部 材２６の先端がオリフィス１４から僅かに離間した位置に保持される。これでオ リフィス径は本来の開口径よりも相当小さくなって、リフト速度は小さくなる。 またエンジン負荷・回転が大の領域になると、モーター３４は角度大で回転し、 オリフィス径が大になり、リフト速度は大きくなる。

【００１７】 このように、針弁１１の上部にダンパ室１２を有したシリンダ機構１３を設け 、ダンパ室１２にオリフィス１４を形成すると共に、オリフィス１４を連続的に 絞る弁手段１５を設けて、針弁１１のリフト速度が最適値になるように開口径を 調節するようにしたので、噴射期間及び予混合燃焼の割合を所望の値にすること ができる。言い換えると、針弁１１のリフト量をコントロールするだけでは、部 分負荷の予混合量低減を図ることはできるものの、高負荷では難しかったが、本 考案では予混合量低減を全領域で実現できるものである。すなわち図６に示すよ うに、着火遅れ期間Ｄにおける予混合量（図中斜線部分）が従来のものよりも適 切に削減され、ＮＯ_X の低減が達成される。そして針弁リフト速度の調節により 噴射期間（Ｅ）が最適な一定の値に制御されることで、燃費，スモークの改善を 両立させることができる。

【００１８】 また本実施例にあっては、レバー３１により上下する弁部材２６でオリフィス 径を絞るようにしたので、一つのアクチュエーター（モーター３４及びリンク３ ２）で多数のノズルを制御することができる。

【００１９】 なお本実施例では弁手段としてネジで相対的に上下する弁部材を示したが、オ リフィスを適宜絞るものであれば、どのようなものでも構わない。

【００２０】

【考案の効果】

以上要するに本考案によれば、次のような優れた効果を発揮する。

【００２１】 燃料圧力によりリフトされて燃料噴射を行う針弁の上部に、そのリフトを抑制 するダンパ室を有したシリンダ機構を設け、液圧を適宜逃がすためのオリフィス を形成すると共に、針弁のリフト速度が最適値になるように、オリフィスの開口 径をエンジン負荷・回転に応じて連続的に絞る弁手段を設けたので、噴射期間及 び予混合燃焼の割合を制御でき、ＮＯ_X 及びスモークの低減が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる燃料噴射ノズルの一実施例を示
した側断面図である。

【図２】図１のコントローラに組み入れられた制御マッ
プである。

【図３】図２の決定過程を説明するためのオリフィス径
と噴射期間との関係図である。

【図４】本考案の作用効果を説明するための針弁リフト
の時間変化図である。

【図５】従来の燃料噴射ノズルを示した側断面図であ
る。

【図６】従来技術の課題を説明するための噴射率及び熱
発生の時間変化図である。

【符号の説明】

１１ 針弁 １２ ダンパ室 １３ シリンダ機構 １４ オリフィス １５ 弁手段

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 供給される燃料の圧力によりリフトされ
   て所定の燃料噴射を行う針弁の上部に、そのリフトを液
   圧により抑制するダンパ室を有したシリンダ機構を設
   け、上記ダンパ室に、液圧を適宜逃がすためのオリフィ
   スを形成すると共に、上記針弁のリフト速度が最適値に
   なるように、上記オリフィスの開口径をエンジン負荷・
   回転に応じて連続的に絞る弁手段を設けたことを特徴と
   する燃料噴射ノズル。