JPH0643488Y2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、ディーゼルエンジンにおいて燃焼室へ燃料
を二段階で噴射する燃料噴射ノズルに係り、詳しくはパ
イロット噴射における初期噴射率を調整することができ
る燃料噴射ノズルに関するものである。

〔従来の技術〕

燃料の全噴射量を燃料噴射ノズルから１度で燃焼室へ噴
射するディーゼルエンジンでは、燃焼音の増大、燃焼温
度の上昇に因る窒素酸化物の発生量の増大、及び燃焼遅
れに因る排気中の未燃成分の増大等、種々の弊害の原因
になる。

そこで、特公昭55-31310号公報のディーゼルエンジンで
は、インジェクションポンプと燃料噴射ノズルとの間に
燃料供給制御回路を設け。燃料を燃料噴射ノズルへ２回
に分けて供給し、燃料噴射ノズルからの燃料噴射が２回
行なわれるようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

特公昭55-31310号公報等のようなディーゼルエンジンで
は、複雑な燃料供給制御回路が必要となり、製造上不利
である。

これに対し、１回の噴射量は燃料噴射ポンプから燃料噴
射ノズルへ１回で行なわれるが、燃料噴射ノズルにおい
て、１回の燃料供給に対してニードルを時間的に不連続
に２回、開操作させ、パイロット噴射とメイン噴射とを
得ることが考えられている。そのような燃料噴射ノズル
では、パイロット噴射の初期の噴射率を調整することが
むずかしく、適切なパイロット噴射を得ることが困難に
なっている。

この考案の目的は、二段階噴射を行なう燃料噴射ノズル
において、パイロット噴射の初期噴射率を調整すること
ができるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

この考案による燃料噴射ノズルは、軸方向の変位により
噴口からの燃料の噴射を制御するニードルと、中心線を
ニードルの中心線に一致させて軸方向へ変位自在に設け
られるばね座とを備える。そして、燃料だまりは、入口
より燃料を送られ、その燃料圧をニードルにその開方向
へ作用させ、また、圧縮ばねは、ニードルとばね座との
間に配置され、両者を互いに遠ざかる方向へ付勢する。
圧力室には、オリフィスを介して入口より燃料を送ら
れ、この燃料圧をばね座のフランジに作用させ。ばね座
をニードルの方向へ作用させる。制御弁は、圧力室から
の燃料の逃し量を調整自在に設けられる。

〔作用〕

図外の燃料噴射ポンプのプランジャが燃料圧送ストロー
クに入ると、燃料は燃料噴射管を経由して、燃料噴射ノ
ズルの入り口に燃料が送られて来る。燃料だまりの燃料
圧の上昇は、圧力室の容積が燃料だまりの容積に比べて
大きい上に、入口の燃料圧の上昇にほぼ等しいのに対
し、圧力室の燃料圧の上昇は、入口と圧力室との間のオ
リフィスの存在のために、遅れる。この結果、燃料だま
りの燃料圧と圧力室の燃料圧とに差が生じ、この差によ
り燃料だまりでニードルに作用する開方向への力が、
（圧縮ばねのセット荷重＋圧力室ではばね座に作用する
力）に打ち勝ち、ニードルは、圧縮ばねに抗してばね座
の方へ変位し、噴口から燃料が噴射開始され、パイロッ
ト噴射が始まる。この燃料の噴射により燃料だまりの圧
力上昇は停滞する。

適当な時間が経過して、圧力室の燃料圧が上昇すると、
圧力室内の圧力と燃料だまり内の圧力との圧力差は縮小
する。ばね座は、圧力室の燃料圧によりニードルの方へ
変位し、これにより、圧縮ばねが軸方向へ圧縮され、こ
の荷重により、ニードルは、燃料だまりの燃料圧に抗し
て噴口の方へ戻される。これによりニードルは閉状態と
なり、噴口からの燃料噴射は停止し、パイロット噴射が
終了となる。

この後、入口の燃料圧がさらに上昇すると、燃料だまり
の燃料圧と圧力室の燃料圧との差圧がさらに増大し、ニ
ードルは、この差圧に基づく開方向への力により圧縮ば
ねのばね力に抗して再びばね座の方へ変位し、噴口から
の燃料噴射が再開され、メイン噴射が開始する。

メイン噴射は図外燃料噴射ポンプの燃料圧送ストローク
の終了をもって終了する。すなわち、時間経過に因る燃
料だまりの燃料圧と圧力室の燃料圧との差圧の減少及び
入口における燃料圧の低下が生じると、圧縮ばねに抗し
てニードルを開方向へ付勢する力が低下し、ニードルは
圧縮ばねにより噴口の方へ戻り、噴口からの燃料の噴射
が中止されて、メイン噴射が終了する。

制御弁は、圧力室からの燃料の逃し量を制御する。これ
により、圧力室の燃料圧は、メイン噴射の終了後は下降
し、次の噴射行程において入口に燃料が送られて来る時
には、所定の値となり、これに対応して、ばね座の軸方
向位置、第１図の位置に戻っている。したがってパイロ
ット噴射時のニードルの開弁圧、及び初期噴射率は圧縮
ばねのばね常数及び初期荷重により決定され、それらに
より制御弁における圧力室からの燃料の逃し量及び絞り
量を変化させれば、パイロット噴射の終了時期及びメイ
ン噴射の開始時期を調整することができる。

〔実施例〕

以下、この考案を図面の実施例について説明する。

第１図は燃料噴射ノズル10の構造を示す縦断面図であ
る。燃料噴射ノズル10において、入口12はホルダ14の側
面に形成され、燃料管16は、入口12に対応するホルダ14
の部分にナット18を介して接続され、燃料噴射ポンプか
らの燃料を入口12へ導く。ボデー20は、ナット22により
ホルダ14の先端側へ接合され、先端部に複数個の噴口24
を有している。ニードル26は、ボデー20内に軸方向へ変
位自在に配設され、ボデー20の燃料だまり28と噴口24と
の接続を制御している。燃料だまり28は、ホルダ14及び
ボデー20内の通路30を介して入口12へ接続されており、
燃料だまり28の燃料圧は、ニードル26のテーパ部に作用
して、ニードル26をホルダ14の方へ、すなわち開方向へ
付勢する。円柱孔32はホルダ14内に形成され、その上端
部はばね座36のフランジ部を軸方向へ摺動自在に収容す
るため拡径されている。棒34は、円柱孔32内に収容さ
れ、上端部において円柱孔32の周面を摺動し、下端部に
おいてニードル26の上端部に接合し、ニードル26と一体
的に軸方向へ移動する。ばね座36は、棒34より上側にお
いて、すなわち中心線をニードル26の中心線と同一の直
線上となるように、円柱孔32内に摺動自在に配置され、
上端部にフランジ部38を有している。圧縮コイルばね40
は、両端において棒34及びばね座36に支持され、通孔42
a,42bは、圧縮コイルばね40が配置されている円柱孔32
の部分及びばね座のフランジ部下部に構成されている空
間をホルダ14の外部へ連通させ、燃料の進入による障害
を防止している。圧力室44は、ばね座36のフランジぶ38
内に形成され、圧縮コイルばね40側を開口端部としてい
るとともに、フランジ部38の端面に開口している。オリ
フィス46は、圧力室44の閉口端部側においてばね座36の
周壁に形成され、入口12と圧力室44とを連通させてい
る。ナット48は、ホルダ14の上端部に螺合して、円柱孔
32を閉鎖している。制御弁50は、ナット48に螺合するキ
ャップ52と、キャップ52内に摺動自在に配置され通孔54
を介する圧力室44からの燃料の逃しを制御する弁体56
と、弁体56をナット48の端面に押圧する圧縮コイルばね
58とを有している。逃し管60は、弁体56の圧縮コイルば
ね58側へ一端を連通し、制御弁50を経て流出して来た燃
料を燃料タンク等へ戻す。この制御弁50は、弁体56に特
に通孔や溝等を形成されていないが、キャップ52の内周
と弁体56との間の公差等による隙間を介して通孔54から
の燃料を逃すことができる。

第２図は噴射行程における時間と燃料噴射率及び入口12
の燃料圧との関係を示している。第２図を参照しつつ、
実施例の作用について説明する。

燃料噴射ポンプからの燃料は、燃料噴射ポンプのプラン
ジャが燃料圧送行程に入ると、燃料管16を経て入口12へ
送られ、さらに、通路30を経て燃料だまり28へ、及びオ
リフィス46を経て圧力室44へ導かれる。燃料だまり28の
燃料圧の上昇は入口12の燃料圧の上昇にほぼ等しいのに
対し、圧力室44の燃料圧の上昇は、圧力室44の容積が燃
料だまり28の容積に比して大きいことと、入口12と圧力
室44との間のオリフィス46の存在のために、遅れる。こ
の結果、燃料だまり26の燃料圧と圧力室44の燃料圧とに
差が生じ、この差により、燃料だまり28でニードル26に
作用する開方向の力が（圧縮コイルばね40にセット荷重
＋圧力室44でばね座36に作用する力）に打ち勝ち、ニー
ドル26は、圧縮コイルばね40に抗してばね座36の方へ変
位し、噴口24から燃料が噴射開始され、パイロット噴射
が始まる。パイロット噴射の開始に伴って、入口12の燃
料圧の上昇は停滞する。これに伴い、燃料だまり38の圧
力上昇も同様に停滞する。

適当な時間が経過して、圧力室44の燃料圧が上昇する
と、圧力室44内の圧力と燃料だまり26内の圧力の圧力差
は縮小する。ばね座36は、圧力室44の燃料圧によりニー
ドル26の方へ変位し、これにより、圧縮コイルばね40が
軸方向へ下方へ圧縮され、この荷重により、ニードル26
は、燃料だまり28の燃料圧に抗して噴口24の方へ戻され
る。これによりニードル26は閉状態となり、噴口24から
の燃料噴射は停止し、パイロット噴射が終了する。パイ
ロット噴射の終了に伴って、入口12の燃料圧は再び上昇
する。

入口12の燃料圧の再度の上昇により、燃料だまり28の燃
料圧と圧力室44の燃料圧との差圧がさらに増大し、その
差圧が所定値に達すると、ニードル26は、この差圧に基
づく開方向への力により圧縮コイルばね40のばね力に抗
して再びばね座36の方へ変位し、噴口24からの燃料噴射
が再開され、メイン噴射が開始する。メイン噴射の開始
により入口12の燃料圧の上昇は停止する。

燃料噴射ポンプの燃料圧送ストロークの終了をもってメ
イン噴射は終了する。すなわち時間経過に因る燃料だま
り28の燃料圧と圧力室44の燃料圧との差圧の減少及び入
口12における燃料圧の低下が生じると、圧縮コイルばね
40に抗してニードル26をばね座36の方へ付勢する燃料だ
まり28の燃料圧が低下し、ニードル26は圧縮コイルばね
40により噴口24の方へ戻り、噴口24からの燃料の噴射が
中止されて、メイン噴射が終了する。メイン噴射の終了
後は、燃料噴射ポンプからの燃料の送出が止むので、入
口12の燃料圧は急速に低下する。

メイン噴射の終了後、圧力室44内に残存する燃料は、制
御弁50におけるキャップ52の内周と弁体56との公差によ
る微小の間隙を経て制御弁50を通過し、逃し管60を経て
流出する。これにより、圧力室44の燃料圧は、メイン噴
射の終了後は下降し、次の噴射行程において入口12に燃
料が送られて来る時には、所定の値となり、これに対応
して、ばね座36の軸方向位置、したがって圧縮コイルば
ね40の初期荷重が定まる。圧縮コイルばね40のばね常数
及び初期荷重はパイロット噴射時のニードル26の開弁
圧、したがって初期噴射率を決定する。パイロット噴射
の初期噴射率を変更する場合には、弁体56の公差及び圧
縮コイルばね58のばね常数の異なる制御弁50に交換し、
圧力室44からの燃料の逃し量を変化させる。

図示の実施例では、通孔54からの燃料圧と圧縮コイルば
ね58の付勢力との差に基づいて変位する弁体56を有する
制御弁50が使用されているが、デェーティ比により燃料
の逃し量を制御可能な電磁式オンオフ弁等、燃料の逃し
量を任意かつ随時に変更可能な電磁弁を制御弁50の代わ
りに使用すれば、コンピュータによりその電磁弁を制御
して、各噴射行程ごとの初期噴射率の制御が可能にな
り、車両の運転条件等に応じた初期噴射率の制御を実施
することができる。

〔考案の効果〕

この考案によれば、入口へ噴射燃料の全量を１度で送ら
れて来るのに対し、ニードルを不連続に２回、開かせる
燃料噴射ノズルにおいて、ニードルを閉方向へ付勢する
圧縮ばねをニードルとばね座との間に配置するととも
に、ばね座を軸方向へ変位自在とし、圧力室の燃料圧に
よりばね座をニードルの方へ付勢する。また、制御弁が
圧力室からの燃料の逃し量を制御して、パイロット噴射
開始前の圧力室の燃料圧、したがって圧縮ばねの荷重及
びニードルの開弁圧を変化させる。したがって、制御弁
の制御により燃料噴射ノズルにおけるパイロット噴射の
初期噴射率を調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例に関し、第１図は燃料噴射ノズ
ルの構造を示す縦断面図、第２図は噴射行程における時
間と燃料噴射率及び入口の燃料圧との関係を示すグラフ
である。 10……燃料噴射ノズル、12……入口、24……噴口、26…
…ニードル、28……燃料だまり、36……ばね座、40……
圧縮コイルばね（圧縮ばね）、44……圧力室、46……オ
リフィス、50……制御弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向の変位により噴口からの燃料の噴射
   を制御するニードルと、入口より燃料を送られ燃料圧を
   前記ニードルにその開方向へ作用させる燃料だまりと、
   中心線をニードルの中心線に一致させて軸方向へ変位自
   在に設けられるばね座と、前記ニードルと前記ばね座と
   の間に配置される圧縮ばねと、オリフィスを介して前記
   入口より燃料を送られ燃料圧を前記ばね座に前記ニード
   ルの方向へ作用させる圧力室と、この圧力室からの燃料
   の逃し量を調整自在な制御弁とを有してなることを特徴
   とする燃料噴射ノズル。