JPH0716041Y2

JPH0716041Y2 - 燃料噴射ノズル

Info

Publication number: JPH0716041Y2
Application number: JP1989003836U
Authority: JP
Inventors: 文嗣吉津; 旭國島
Original assignee: 株式会社ゼクセル
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2004-01-19
Also published as: JPH0296462U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、ドッジプランジャを設けることにより、燃
料噴射をパイロット噴射と主噴射との２段階に行わせる
ようにした燃料噴射ノズルに関する。

［従来の技術］従来のこの種の燃料噴射ノズルとしては、例えば特開昭
61-255268号公報に記載のものがある。この燃料噴射ノ
ズルは、第５図に示すように、弁収納孔１に摺動自在に
設けられた針弁２と、プランジャ収納孔３に摺動自在に
設けられたドッジプランジャ４と、ばね収納室５に配置
され、針弁２とドッジプランジャ４とを互いに離間する
方向へ付勢してそれぞれ弁座6,7に着座させるノズルば
ね８とを備えており、通路９から燃料溜まり10へ送られ
た燃料によって針弁２をリフトさせる一方、通路９から
分岐した分岐通路11を介して送られる燃料によってドッ
ジプランジャ４をリフトさせることにより、燃料をパイ
ロット噴射と主噴射との２段階に分けて噴射孔12から噴
射させるようになっている。

すなわち、針弁２の直径およびシート径をそれぞれD₁,d
₁とすると、針弁２の開弁時と閉弁時の受圧面積So₁,Sc₁
は、 So₁＝πD₁ ²/4 Sc₁＝π（D₁ ²−d₁ ²）/4 となる。また、ドッジプランジャ４の直径およびシート
径をそれぞれD₂,d₂とすると、ドッジプランジャ４の開
弁時と閉弁時の受圧面積So₂,Sc₂は、 So₂＝πD₂ ²/4 Sc₂＝πd₂ ²/4 となる。これらの受圧面積は、次のような関係になって
いる。

So₂＞So₁＞Sc₁＞Sc₂ したがって、第５図（Ａ）に示す閉弁状態において燃料
が圧送されると、第５図（Ｂ）に示すように、針弁２が
まずリフトする。

その後、ドッジプランジャ４がリフトする。すると、ド
ッジプランジャ４の受圧面積がSc₂からSo₂へと大きくな
るため、ドッジプランジャ４はノズルばね８に抗して最
大リフト位置まで瞬時にリフトする。この結果、針弁２
に対するノズルばね８の付勢力が燃料による押圧力より
も大きくなる。このため、第５図（Ｃ）に示すように、
針弁２が弁座６に着座する。針弁２が着座するまでの間
にパイロット噴射が行なわれる。

針弁２が着座した後、燃料の圧力がさらに上昇すると、
第５図（Ｄ）に示すように、針弁２が再びリフトし、主
噴射が行なわれる。

なお、主噴射後、燃料の圧送が中断してその圧力が低下
すると、上記の受圧面積の関係から、まず針弁２が着座
し、その後ドッジプランジャ４が着座することになる。
そのようにした理由は次のとおりである。仮に、ドッジ
プランジャ４が針弁２よりも先に着座すると、ノズルば
ね８による針弁２に対する付勢力が低下する。このた
め、針弁２の閉弁圧が低下する。閉弁圧が低下すると、
燃料の噴射切れが悪化する。このような問題を未然に防
止するために、針弁２の着座後にドッジプランジャ４を
着座させるようにしたものである。

［考案が解決しようとする課題］上記従来の燃料噴射ノズルにおいては、針弁２の初期リ
フト時および再リフト時、並びにドッジプランジャ４の
リフト時における燃料の各圧力は、回転数等の機関の運
転状態に拘わらずそれぞれ一定である。このため、パイ
ロット噴射量およびパイロット噴射終了から主噴射開始
までの期間、すなわち機関の回転角度（以下、セパレー
ションと称する。）が機関の運転状態に拘わらず一定に
なり、これを変えることができないという問題があっ
た。

この考案は、上記事情を考慮してなされたもので、パイ
ロット噴射量およびセパレーションを変えることができ
る燃料噴射ノズルを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この考案は、ドッジプランジャと針弁とが異なる直径に
形成されている点に着目してなされたもので、上記の目
的を達成するために、内部に弁収納孔、ばね収納室およ
び弁収納孔と直径の異なるプランジャ収納孔が順次連通
した状態で一列状に並んで形成されたノズル本体と、前
記弁収納孔に摺動自在に設けられた針弁と、前記プラン
ジャ収納孔に摺動自在に設けられたドッジプランジャ
と、前記ばね収納室に配置され、前記針弁と前記ドッジ
プランジャとを互いに離間する方向へ付勢してそれぞれ
弁座に着座させるノズルばねとを備え、燃料の圧力によ
って上記針弁が初期リフトした後、ドッジプランジャが
リフトすると針弁が着座し、燃料の圧力がさらに上昇す
ると針弁が再度リフトするように構成された燃料噴射ノ
ズルにおいて、前記ばね収納室に作動流体を供給して充
満させるとともに、作動流体の圧力を少なくとも２段階
に変える圧力調節手段を設けたことを特徴としている。

［作用］ばね収納室が弁収納孔およびプランジャ収納孔に連通し
ているので、針弁およびドッジプランジャは、ノズルば
ねによって押圧されるのみならず、ばね収納室内に供給
された作動流体によりノズルばねによる押圧方向と同方
向へ押圧される。したがって、作動流体の圧力が変化す
ると、それに応じて針弁の初期リフト開始時期およびド
ッジプランジャのリフト開始時期が変化する。例えば、
作動流体の圧力が高くなると、針弁の初期リフト開始時
期およびドッジプランジャのリフト開始時期が遅くな
る。なお、以下においては説明の便宜上、作動流体の圧
力が高くなったものとする。

ここで、仮に針弁とドッジプランジャとの各直径が互い
に同一であれば、針弁およびドッジプランジャに対する
作動流体の各押圧力が互いに等しいので、針弁の初期リ
フト開始時期の遅れ期間とドッジプランジャのリフト開
始時期の遅れ期間とは互いにほぼ等しい。したがって、
針弁が初期リフトしてからドッジプランジャがリフトす
るまでのパイロット噴射期間は、作動流体の圧力の変化
前後でほぼ同一になる。

しかるに、実際には針弁の直径とドッジプランジャの直
径とが互いに異なっているから、針弁に対する作動流体
の押圧力とドッジプランジャに対する作動流体の押圧力
とは互いに異なる大きさになる。したがって、針弁の初
期リフト開始時期の遅れ期間とドッジプランジャのリフ
ト開始時期の遅れ期間とは互いに異なる。よって、パイ
ロット噴射期間は、作動流体の変化前後で変化し、これ
に伴ってパイロット噴射量が変化する。なお、パイロッ
ト噴射量は、ドッジプランジャの直径が針弁の直径より
大きい場合には増大し、逆の場合には減少する。

また、ドッジプランジャがリフトしてから針弁が再度リ
フトするまでの期間、つまりセパレーションについて
は、針弁とドッジプランジャとの各直径が異なっている
ので、ドッジプランジャのリフト開始時期の遅れ期間と
針弁の再リフト時期の遅れ期間とが互いに異なる。した
がって、セパレーションも作動流体の圧力の変化に応じ
て変化する。

［実施例］以下、この考案の実施例について第１図ないし第３図を
参照して説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示すもので、符号21はノ
ズル本体である。このノズル本体21は、ノズルホルダ22
と、このノズルホルダ22の上端面にナット23によって固
定された継手24と、保持ナット25によりノズルホルダ22
の下端面にスペーサ26を介して固定されたノズルケーシ
ング27とを備えている。

ノズルケーシング27には、その上端面から下方へ向かっ
て延びる弁収納孔28が形成されている。この弁収納孔28
には、針弁29が摺動自在に設けられている。この針弁29
は、後述するノズルばね41によって弁座30に着座せしめ
ら、これによって噴射孔31を閉じている。その一方、燃
料噴射ポンプＰから継手24、ノズルボルダ22、スペーサ
26およびケーシング27に渡って形成された燃料通路32を
介して燃料溜まり33に燃料が圧送され、燃料の圧力が開
弁圧以上に達すると針弁29がリフトし、噴射孔31から機
関の燃焼室（いずれも図示せず）に燃料が噴射されるよ
うになっている。

なお、針弁29の直径およびシート径はそれぞれD₁、d₁と
されており、開弁時および閉弁時の受圧面積So₁,Sc
₁は、 So₁＝πD₁ ²/4 Sc₁＝π（D₁ ²−d₁ ²）/4 になっている。

上記ノズルホルダ22は筒状をなすもので、その内部に
は、上端部に大径孔34が形成され、中央部に大径孔部34
に段差面35を介して連らなるプランジャ収納孔36が形成
され、さらに下端部にプランジャ収納孔36に連通したば
ね収納孔（ばね収納室）37が形成されている。大径孔34
にはリング状をなす弁座部材38が挿入されるとともに、
筒状をなすねじ部材39が螺合されている。弁座部材38
は、その下面が平面状をなす弁座38aとされており、弁
座38aの外周側部分を段差面35に接触させた状態でねじ
部材39によって押圧固定されている。ねじ部材39を締め
付けた状態においては、その上端面と継手24の下端面と
の間には隙間が形成されるようになっており、この隙間
はノズルホルダ22の上端面に形成された凹部22aを介し
て燃料通路32に連通している。したがって、燃料通路32
に圧送された燃料の一部は、ねじ部材39の内部を通って
弁座部材38の内部へ向かうことになる。

上記プランジャ収納孔36には、ドッジプランジャ40が摺
動自在に設けられている。このドッジプランジャ40の上
端面は、平面とされており、弁座部材38の弁座38aに面
接触状態で着座するようになっている。したがって、弁
座部材38の内径をd₂とすると、着座時におけるドッジプ
ランジャ40の受圧面積Sc₂は、 Sc₂＝πd₂ ²/4 となる。一方、開弁時の受圧面積So₂は、ドッジプラン
ジャ40の直径がD₂であるから、 So₂＝πD₂ ²/4 となる。これらの受圧面積So₂,Sc₂と上記針弁29の受圧
面積So₁,Sc₁とは、 So₂＞So₁＞Sc₁＞Sc₂ に設定されている。

また、上記ばね収納孔37には、ノズルばね41が配設され
ている。このノズルばね41は、その下端部がばね受け42
を介して針弁29に突き当たる一方、上端部がばね受け43
を介してドッジプランジャ40に突き当たっている。した
がって、ノズルばね41は、針弁29を下方へ付勢し、ドッ
ジプランジャ40を上方へ付勢し、それぞれ弁座30,38aに
着座させている。

また、ばね収納孔37は、ノズルホルダ22および継手24に
渡って形成された通路44および接続管45を介して燃料噴
射ポンプＰの燃料室（図示せず）に接続されている。燃
料噴射ポンプＰは周知構造のものであり、機関によって
回転駆動される燃料ポンプ（図示せず）を有している。
したがって、燃料室内の燃料が作動流体としてばね収納
孔37に供給されており、ばね収納孔37内は燃料によって
充満している。なお、燃料噴射ポンプＰの燃料室の圧力
は、機関の回転数が増大するにしたがって上昇するよう
になっている。

また、燃料噴射ポンプＰと燃料噴射ノズルとを結ぶ管路
Ｔには電磁比例圧力制御弁Ｄが設置されている。この電
磁比例圧力制御弁Ｄは、デユーテイー比にしたがって開
度が調節されるものであり、マイクロコンピュータを有
する制御部（図示せず）により、機関の回転数、燃料室
内の圧力等に基づいて制御されている。そして、電磁比
例制御弁Ｄによってばね収納孔37内の燃料の圧力が制御
されている。

上記の内容から明らかなように、燃料噴射ポンプＰと電
磁比例圧力制御弁Ｄとにより、ばね収納孔37内の燃料の
圧力を変える圧力調節手段が構成されている。

なお、符号Ｒは、燃料噴射ポンプＰの燃料室の脈動を抑
えるためのオリフィスである。

上記構成の燃料噴射ノズルにおいて、ばね収納孔37内の
燃料の圧力がPb₁である場合には、燃料溜まり33内の圧
力が開弁圧P₁に達すると、針弁29がリフトし、噴射孔31
から燃料が噴射される。その後、燃料の圧力が上昇して
P₂になると、ドッジプランジャ40がリフトする。する
と、ノズルばね41による針弁29に対する押圧力が増大す
るため、針弁29が着座する。この着座までの間に行なわ
れる燃料噴射がパイロット噴射である。パイロット噴射
終了後、つまり針弁29が弁座30に着座した後、燃料溜ま
り33内の圧力がさらに上昇してP₃になると、針弁29が再
度リフトし、主噴射が行なわれる。

これに対し、ばね収納孔37内の燃料の圧力が電磁比例圧
力制御弁ＤによってPb₂（Pb₂＞Pb₁）変えられた場合に
は、圧力Pb₂とPb₁との差圧の分だけ針弁29の開弁圧が上
昇する。したがって、燃料の圧力がP₄（P₄＞P₁）になる
と、針弁29がリフトすることになり、針弁29のリフト開
始時期が遅れる。同様に、燃料の圧力がP₅（P₅＞P₂）に
なると、ドッジプランジャ40がリフトすることになり、
ドッジプランジャ40のリフト開始時期も遅れる。ここ
で、ドッジプランジャ40の直径D₂が針弁29の直径D₁より
も大きいから、ドッジプランジャ40のリフト開始時期の
遅れ期間が針弁29のリフト開始時期の遅れ期間よりも長
くなる。したがって、パイロット噴射が行なわれる期間
が長くなり、その分だけパイロット噴射量が増加する。

また、主噴射については、圧力Pb₂とPb₁との差圧の分だ
け針弁29の再リフト時における開弁が上昇する。この結
果、主噴射の開始時期が遅れるが、この遅れ期間は、パ
イロット噴射開始時期の遅れ期間と同一であり、ドッジ
プランジャ40のリフト開始時期の遅れ期間よりも短い。
したがって、セパレーションが異なることになる。

第２図は、ばね収納孔37内の燃料の圧力がPb₁である場
合の噴射状況を破線で表し、ばね収納孔37内の燃料の圧
力がPb₂である場合の噴射状況を実線で表したものであ
る。この図から明らかなように、ばね収納孔37内の燃料
の圧力を上昇させた場合には、パイロット噴射の終了時
期が遅くなり、パイロット噴射量が増加している。一
方、主噴射については噴射開始時期および噴射形態がば
ね収納孔37内の燃料の圧力が変化に拘わらず同一になっ
ているが、ばね収納孔37内の燃料の圧力を上昇させた場
合には、パイロット噴射の終了時期が遅れた分だけセパ
レーションが短くなっている。

さらに、上記の燃料噴射ノズルにおいては、針弁29がば
ね収納孔37に供給された作動流体としての燃料によって
押圧されるから、作動流体の圧力を変えることによって
針弁29の初期開弁圧および再度リフトするときの主開弁
圧を変えることができる。

また、第３図および第４図はこの考案の他の実施例を示
すものである。この実施例においては、ノズルホルダ22
の内部にプランジャバレル46が挿入固定されており、プ
ランジャバレル46の内部がプランジャ収納孔46aとされ
ている。また、プランジャバレル46内部の上端部には、
テーパ孔状をなす弁座46bが形成されている。この弁座4
6bに対応してテーパ状の弁部47aを有するドッジプラン
ジャ47がプランジャバレル46に摺動自在に設けられてい
る。このドッジプランジャ47の外周面には、平取り面47
bが形成されており、リフト時には通路32側とばね収納
孔37側とが平取り面47bとプランジャバレル46の内周面
との間に形成される隙間によって連通されるようになっ
ている。ただし、その隙間の断面積は非常に小さなもの
であるので、針弁29が主噴射後に着座する以前にドッジ
プランジャ47が着座することはない。また、その隙間
は、ドッジプランジャ47が着座している場合には閉じら
れているので、ばね収納孔37に燃料ポンプＰの燃料室の
燃料を導入したことによる作用効果は前述した実施例と
何等変わるところがない。

上記以外の構成は前述した実施例と同様であるので、同
様な部分には同一符号を付してその説明を省略する。

なお、上記の実施例においては、燃料噴射ポンプＰの燃
料室の燃料をばね収納孔37内に導入しているが、燃料噴
射ポンプＰに代えて他のポンプを用いてもよい。その場
合、作動流体として燃料以外のものを用いてもよいこと
は勿論である。

また、ばね収納孔37内に導入する燃料の圧力を電磁比例
圧力制御弁Ｄによって無段階に連続的に変えるようにし
ているが、電磁比例圧力制御弁Ｄに変えて開閉切換弁を
設置し、燃料室内の燃料を導入する場合と導入しない場
合の２段階に切り換えるようにしてもよく、何等の弁も
介在させず、ばね収納孔37を燃料室に直接接続してもよ
い。

さらに、上記の実施例においては、ドッジプランジャ40
（47）の直径を針弁29の直径よりも大きくしているが、
小さくしても同様な効果が得られる。

［考案の効果］以上説明したように、この考案の燃料噴射ノズルによれ
ば、ドッジプランジャと針弁とが異なる直径に形成され
ている点に着目し、ばね収納室に作動流体を供給して充
満させるとともに、作動流体の圧力を少なくとも２段階
に変える圧力調節手段を設けたものであるから、パイロ
ット噴射量およびセパレーションを変えることができ、
また初期開弁圧および主開弁圧を変えることができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す一部省略断面図、第
２図はばね収納室（ばね収納孔）内の燃料の圧力を変え
た場合の燃料噴射形態を示す図、第３図および第４図は
この考案の他の実施例を示すもので、第３図はその断面
図、第４図は要部の拡大断面図、第５図は従来の燃料噴
射ノズルの一例の概略構成を示すもので、第５図（Ａ）
は閉弁状態を示す図、第５図（Ｂ）はパイロット噴射時
の状態を示す図、第５図（Ｃ）はセパレーション時の状
態を示す図、第５図（Ｄ）は主噴射時の状態を示す図で
ある。 21……ノズル本体、28……弁収納孔、29……針弁、36,4
6a……プランジャ収納孔、37……ばね収納孔（ばね収納
室）、40,47……ドッジプランジャ、41……ノズルば
ね、Ｐ……燃料噴射ポンプ、Ｄ……電磁比例圧力制御
弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】内部に弁収納孔、ばね収納室および弁収納
孔と直径の異なるプランジャ収納孔が順次連通した状態
で一列状に並んで形成されたノズル本体と、前記弁収納
孔に摺動自在に設けられた針弁と、前記プランジャ収納
孔に摺動自在に設けられたドッジプランジャと、前記ば
ね収納室に配置され、前記針弁と前記ドッジプランジャ
とを互いに離間する方向へ付勢してそれぞれ弁座に着座
させるノズルばねとを備え、燃料の圧力によって上記針
弁が初期リフトした後、ドッジプランジャがリフトする
と針弁が着座し、燃料の圧力がさらに上昇すると針弁が
再度リフトするように構成された燃料噴射ノズルにおい
て、前記ばね収納室に作動流体を供給して充満させると
とともに、作動流体の圧力を少なくとも２段階に変える
圧力調節手段を設けたことを特徴とする燃料噴射ノズ
ル。