JPH07224739A - Fuel injection nozzle - Google Patents
Fuel injection nozzleInfo
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- JPH07224739A JPH07224739A JP1860294A JP1860294A JPH07224739A JP H07224739 A JPH07224739 A JP H07224739A JP 1860294 A JP1860294 A JP 1860294A JP 1860294 A JP1860294 A JP 1860294A JP H07224739 A JPH07224739 A JP H07224739A
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- fuel
- injection
- injection hole
- hole
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、直噴式ディーゼルエン
ジン等に用いられる燃料噴射ノズルの改良に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a fuel injection nozzle used in a direct injection diesel engine or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンの着火遅れを少なく
して円滑な燃焼を実現するために、燃料噴射を段階的に
行う燃料噴射ノズルがある。2. Description of the Related Art In order to reduce ignition delay of a diesel engine and realize smooth combustion, there is a fuel injection nozzle that performs fuel injection in stages.
【0003】この種の燃料噴射ノズルとして従来例えば
図11に示すものがあった(特開昭59−147862
号公報、参照)。As a fuel injection nozzle of this type, there is a conventional one shown in FIG. 11, for example (Japanese Patent Laid-Open No. 59-147862).
Gazette, reference).
【0004】これについて説明すると、ノズルボディ4
1に複数の第一噴孔43と第二噴孔49がそれぞれ放射
状に開口し、ニードル42の初期リフト時に噴孔径の小
さい第一噴孔43のみが開いて、図12に矢印Bで示す
ように少量の燃料をピストン45のキャビティ40に噴
射し、さらにニードル42がリフトするのに伴って大孔
径の第二噴孔49も開いて矢印Cで示すように大量の燃
料を噴射するようになっている。Explaining this, the nozzle body 4
1, a plurality of first injection holes 43 and second injection holes 49 are respectively opened radially, and only the first injection holes 43 having a small injection hole diameter are opened when the needle 42 is initially lifted, as shown by an arrow B in FIG. In addition, a small amount of fuel is injected into the cavity 40 of the piston 45, and as the needle 42 lifts, the second injection hole 49 having a large hole is opened and a large amount of fuel is injected as indicated by arrow C. ing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、初期噴射が行われる第一噴孔
43の燃料噴射方向は燃焼室の中央部に向けられる一
方、第二噴孔49の燃料噴射方向は燃焼室の側方領域に
向けられているため、大量の燃料が噴射される主噴射時
に第一噴孔43からの燃料噴霧と第二噴孔49からの燃
料噴霧とが重なり合い、燃焼室に燃料が過濃となる領域
をつくってスモークの悪化を来すという問題点があっ
た。However, in such a conventional device, the fuel injection direction of the first injection hole 43 in which the initial injection is performed is directed toward the central portion of the combustion chamber, while the second injection hole is formed. Since the fuel injection direction of 49 is directed to the lateral region of the combustion chamber, the fuel spray from the first injection hole 43 and the fuel spray from the second injection hole 49 are generated during the main injection in which a large amount of fuel is injected. There was a problem that the smoke was deteriorated by overlapping with each other and creating a region where the fuel was excessively concentrated in the combustion chamber.
【0006】本発明は上記の問題点に着目し、直噴式デ
ィーゼルエンジンの燃料噴射ノズルにおいて、燃料噴射
特性を改善することを目的とする。In view of the above problems, the present invention aims to improve the fuel injection characteristics in a fuel injection nozzle of a direct injection type diesel engine.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
燃料噴射ポンプからエンジン回転に同期して圧送される
燃料圧力に応じてニードルがリフトして燃料を噴射する
燃料噴射ノズルにおいて、ニードルの内部に燃料噴射ポ
ンプから圧送される燃料をニードルの先端部に導く通孔
を形成し、ニードルを収装するノズルボディに燃料を噴
射する第一噴孔を形成し、ノズルボディにニードルの先
端部を着座させて通孔と第一噴孔の連通を遮断する第一
シール部を形成し、ノズルボディにニードルの外周部を
摺動自在に嵌合させる円筒部を第一噴孔より基端側に形
成し、円筒部の途中に燃料を噴射する第二噴孔を開口
し、第一噴孔のシリンダ軸に対する傾斜角度を第二噴孔
より小さく形成する。The invention according to claim 1 is
In a fuel injection nozzle in which a needle lifts and injects fuel according to the fuel pressure that is pumped in synchronism with the engine rotation from the fuel injection pump, the fuel that is pumped from the fuel injection pump into the needle is delivered to the tip of the needle. A first injection hole for injecting fuel is formed in a nozzle body accommodating the needle, and a leading end portion of the needle is seated on the nozzle body to block communication between the through hole and the first injection hole. A second seal that forms a first seal part and that slidably fits the outer peripheral part of the needle to the nozzle body is formed on the base end side of the first injection hole, and that injects fuel in the middle of the cylinder part. The hole is opened so that the inclination angle of the first injection hole with respect to the cylinder axis is smaller than that of the second injection hole.
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
発明において、第一噴孔の開口面積を第二噴孔より小さ
く形成する。According to a second aspect of the invention, in the invention of the first aspect, the opening area of the first injection hole is smaller than that of the second injection hole.
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1または2
のいずれかに記載の発明において、ニードルを閉弁付勢
する第一スプリングと第二スプリングが並列に介装さ
れ、ニードルがプレリフト量を越えてリフトするまで第
二スプリングの付勢力がニードルにかからないように規
制する手段を設け、第二噴孔が開かれるニードルのリフ
ト量をプレリフト量より大きく設定する。The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In any one of the inventions described above, the first spring and the second spring for urging the needle to close the valve are interposed in parallel, and the urging force of the second spring does not act on the needle until the needle lifts beyond the pre-lift amount. The amount of lift of the needle that opens the second injection hole is set to be larger than the amount of pre-lift.
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1から3の
いずれかに記載の発明において、ニードルのリフト量を
規制する手段を備え、運転状態に応じてニードルがリフ
トするタイミングを遅らせるとともに、ニードルのリフ
ト量を第二噴孔が開かない範囲に規制する制御手段を備
える。According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, a means for regulating the lift amount of the needle is provided, and the timing of lifting the needle is delayed according to the operating state, and A control means is provided for restricting the lift amount of the needle within a range in which the second injection hole does not open.
【0011】[0011]
【作用】請求項1記載の発明において、ニードルがわず
かにリフトする初期噴射時に、ニードルの先端外周部が
第一シール部から離れると、ニードル内の通孔を通して
導かれる燃料は第一噴孔のみから燃焼室の中央部に向け
て噴射される。In the first aspect of the invention, when the outer periphery of the tip of the needle separates from the first seal portion during the initial injection in which the needle lifts slightly, the fuel introduced through the through hole in the needle is only the first injection hole. Is injected from the center of the combustion chamber.
【0012】ニードルが所定値を越えてリフトする主噴
射時に、ニードルの外周部によって第二噴孔が開かれる
と、ニードル内の通孔を通して導かれる燃料は第一噴孔
と第二噴孔の両方から燃焼室の噴射される。When the second injection hole is opened by the outer peripheral portion of the needle during main injection in which the needle lifts above a predetermined value, the fuel introduced through the through hole in the needle causes the fuel to flow between the first injection hole and the second injection hole. Both are injected into the combustion chamber.
【0013】第一噴孔が第二噴孔よりノズルボディの先
端側に配置されるとともに、第一噴孔のシリンダ軸に対
する傾斜角度を第二噴孔より小さく形成したため、第一
噴孔から噴射される燃料噴霧と第二噴孔から噴射される
燃料噴霧が重なり合あうことを防止し、燃焼室に燃料を
均一に分布させてスモークの発生量を抑えられる。Since the first injection hole is arranged closer to the tip side of the nozzle body than the second injection hole, and the inclination angle of the first injection hole with respect to the cylinder axis is smaller than that of the second injection hole, the injection from the first injection hole is performed. The generated fuel spray and the fuel spray injected from the second injection hole can be prevented from overlapping with each other, and the fuel can be uniformly distributed in the combustion chamber to suppress the amount of smoke generated.
【0014】請求項2記載の発明において、第一噴孔の
開口面積を第二噴孔より小さく形成したため、噴射圧が
低い初期噴射時に第一噴孔から噴射される燃料の微粒化
がはかれ、燃焼室内の燃料と空気の混合が十分に行わ
れ、燃焼性を高められる。According to the second aspect of the invention, since the opening area of the first injection hole is smaller than that of the second injection hole, atomization of the fuel injected from the first injection hole during the initial injection with a low injection pressure is achieved. The fuel and air in the combustion chamber are sufficiently mixed, and the combustibility is improved.
【0015】主噴射時に開かれる第二噴孔は大きな開口
面積をもっているため、第二噴孔から噴射される大量の
燃料が強い貫徹力で燃焼室の広い範囲に拡がるので、燃
焼室の空気利用率を高めて燃費の低減と出力の向上がは
かれる。しかも、短時間のうちに燃料噴射が終了するの
で、燃焼室外に燃料が噴射されることがなく、シリンダ
壁部の近傍で生成される未燃焼HCやスモークの発生量
を抑えられる。Since the second injection hole opened at the time of main injection has a large opening area, a large amount of fuel injected from the second injection hole spreads to a wide range of the combustion chamber with a strong penetration force. By increasing the rate, fuel efficiency can be reduced and output can be improved. Moreover, since the fuel injection is completed within a short time, the fuel is not injected outside the combustion chamber, and the amount of unburned HC and smoke generated near the cylinder wall can be suppressed.
【0016】請求項3記載の発明において、燃料噴射ポ
ンプから供給される燃料圧力が低い低負荷時に、第二ス
プリングの付勢力によりニードルがプレリフト量以下に
抑えられることにより、第二噴孔が開かれることがな
く、燃料の全量が第一噴孔から噴射される。これによ
り、燃料の微粒化がはかられ、燃焼室内の燃料と空気の
混合が十分に行われ、燃焼性を高められる。According to the third aspect of the present invention, when the fuel pressure supplied from the fuel injection pump is low and the load is low, the needle is suppressed to a pre-lift amount or less by the urging force of the second spring, so that the second injection hole is opened. And the entire amount of fuel is injected from the first injection hole. As a result, the fuel is atomized, the fuel and air in the combustion chamber are sufficiently mixed, and the combustibility is enhanced.
【0017】燃料噴射ポンプから供給される燃料圧力が
上昇する高負荷時に、第二スプリングの付勢力によりニ
ードルがプレリフト量以下に抑えられる間に第一噴孔か
ら少量の燃料が初期噴射された後、ニードルが第二スプ
リングを圧縮しながらフルリフトして第一噴孔と第二噴
孔から大量の燃料が主噴射される。このようにして、燃
料噴射が段階的に行われることにより、着火遅れを少な
くして円滑な燃焼が行われ、振動や騒音を低減すること
ができる。After the initial injection of a small amount of fuel from the first injection hole while the needle is kept below the pre-lift amount by the urging force of the second spring at the time of high load when the fuel pressure supplied from the fuel injection pump rises. The needle fully lifts while compressing the second spring, and a large amount of fuel is mainly injected from the first injection hole and the second injection hole. In this way, the fuel injection is performed stepwise, so that ignition delay can be reduced and smooth combustion can be performed, and vibration and noise can be reduced.
【0018】請求項4記載の発明において、予め設定さ
れた所定の運転条件において、ニードルがリフトするタ
イミングを遅らせるとともに、ニードルのリフト量を第
二噴孔が開かない範囲に規制することにより、ピストン
が上死点からある程度下降した状態で燃料の噴射が行わ
れても、第一噴孔からの噴射される燃料の噴射角が小さ
いため、燃焼室外に燃料が噴射されることがなく、シリ
ンダ壁部の近傍で生成される未燃焼HCやスモークの発
生量を抑えられる。しかも、燃料噴射時期を遅らせるこ
とにより、NOxの発生量を抑えられる。In a fourth aspect of the present invention, the piston is lifted under a predetermined operating condition by delaying the timing of lifting the needle and limiting the lift amount of the needle within a range in which the second injection hole does not open. Even if the fuel is injected in a state in which it has dropped to some extent from the top dead center, the fuel is not injected outside the combustion chamber because the injection angle of the fuel injected from the first injection hole is small, and the cylinder wall It is possible to suppress the amount of unburned HC and smoke generated near the section. Moreover, the amount of NOx generated can be suppressed by delaying the fuel injection timing.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0020】図1,図2にそれぞれ示すように、直噴式
ディーゼルエンジンに備えられる燃料噴射ノズルは、中
空の筒状ノズルボディ1の内部にニードル5が収装さ
れ、図示しない燃料ポンプから通路を介して圧送される
燃料圧力に応じてニードル5が段階的にリフトして燃料
噴射を段階的に行うようになっている。図示しないピス
トン頂面には皿状に窪む燃焼室(キャビティ)が形成さ
れ、燃料噴射ノズルはシリンダヘッドから燃焼室の中央
に臨んで設けられる。As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel injection nozzle provided in a direct injection diesel engine has a hollow cylindrical nozzle body 1 in which a needle 5 is housed and a passage is provided from a fuel pump (not shown). The needle 5 is lifted stepwise in accordance with the fuel pressure fed via the pump so that fuel injection is performed stepwise. A combustion chamber (cavity) recessed like a dish is formed on the top surface of the piston (not shown), and the fuel injection nozzle is provided so as to face the center of the combustion chamber from the cylinder head.
【0021】燃料噴射ノズルは、ニードル5を閉弁付勢
する第一スプリング8と第二スプリング11が並列に介
装される。In the fuel injection nozzle, a first spring 8 and a second spring 11 for urging the needle 5 to close are interposed in parallel.
【0022】第一スプリング8は第一プッシュロッド7
および第一プレッシャーピン9を介してニードル5を閉
弁付勢する。The first spring 8 is the first push rod 7.
And the needle 5 is urged to close the valve via the first pressure pin 9.
【0023】第二スプリング11は第一プッシュロッド
7、第一プレッシャーピン9、第二プッシュロッド10
および第二プレッシャーピン12を介してニードル5を
閉弁付勢する。The second spring 11 includes a first push rod 7, a first pressure pin 9 and a second push rod 10.
And the needle 5 is urged to close the valve via the second pressure pin 12.
【0024】ニードル5がプレリフト量を越えてリフト
するまで第二スプリング11の付勢力がニードル5にか
からないように規制する手段として、第二プッシュロッ
ド10を着座させてその下方向への変位を規制するスペ
ーサ18が設けられる。As a means for restricting the urging force of the second spring 11 from being applied to the needle 5 until the needle 5 is lifted beyond the pre-lift amount, the second push rod 10 is seated and its downward displacement is restricted. A spacer 18 is provided.
【0025】燃料噴射ポンプから燃料室6に導入される
燃料圧力により、ニードル5にかかる圧力が第一スプリ
ング8の初期バネ力を越えて高まると、図3に示すよう
に、ニードル5は第一プッシュロッド7および第一プレ
ッシャーピン9を介して第一スプリング8を圧縮しなが
らリフトする。第一プレッシャーピン9が第二プッシュ
ロッド10に当接して燃料圧力が第一スプリング8のバ
ネ力と第二スプリング11の初期バネ力とを合わせた付
勢力を越えるまでは、ニードル5のリフト量がプレリフ
ト量Lmin以下に保たれる。When the pressure applied to the needle 5 increases beyond the initial spring force of the first spring 8 due to the fuel pressure introduced from the fuel injection pump into the fuel chamber 6, the needle 5 moves to the first position as shown in FIG. The first spring 8 is lifted while being compressed via the push rod 7 and the first pressure pin 9. Until the first pressure pin 9 contacts the second push rod 10 and the fuel pressure exceeds the biasing force of the spring force of the first spring 8 and the initial spring force of the second spring 11, the lift amount of the needle 5 is increased. Is kept below the pre-lift amount Lmin.
【0026】次いで、ニードル5にかかる圧力が第一ス
プリング8のバネ力と第二スプリング11の初期バネ力
とを合わせた付勢力を越えて高まると、図4に示すよう
に、ニードル5は第一プッシュロッド7、第一プレッシ
ャーピン9、第二プッシュロッド10および第二プレッ
シャーピン12を介して第二スプリング11を圧縮しな
がらプレリフト量Lminを越えてリフトする。ニード
ル5がフルリフト量Lmaxに到達すると、ニードル5
のハウジング19に当接して、それ以上のリフトが規制
される。Next, when the pressure applied to the needle 5 exceeds the urging force of the spring force of the first spring 8 and the initial spring force of the second spring 11, the needle 5 moves to the first position as shown in FIG. While compressing the second spring 11 via the one push rod 7, the first pressure pin 9, the second push rod 10, and the second pressure pin 12, the second spring 11 is lifted beyond the pre-lift amount Lmin. When the needle 5 reaches the full lift amount Lmax, the needle 5
It abuts against the housing 19 and the lift is further restricted.
【0027】ニードル5の内部に燃料噴射ポンプから圧
送される燃料をニードル5の先端部に導く通孔4が形成
される。通孔4の上端は燃料室6に連通し、通孔4の下
端はニードル5の中心部に開口している。通孔4は、燃
料室6、ニードル5とノズルボディ1の間隙およびハウ
ジング15に形成された通孔13を介して燃料入口14
に連通する。燃料入口14に燃料噴射ポンプから機関回
転に同期して圧送される燃料が導入される。A through hole 4 is formed inside the needle 5 for guiding the fuel pumped from the fuel injection pump to the tip of the needle 5. The upper end of the through hole 4 communicates with the fuel chamber 6, and the lower end of the through hole 4 opens at the center of the needle 5. The through hole 4 is provided with the fuel inlet 14, through the fuel chamber 6, the gap between the needle 5 and the nozzle body 1 and the through hole 13 formed in the housing 15.
Communicate with. Fuel that is pumped from the fuel injection pump in synchronization with the engine rotation is introduced into the fuel inlet 14.
【0028】ニードル5の先端部から環状に隆起する円
錐部21が形成され、この円錐部21の先端部に通孔4
が開口している。A conical portion 21 is formed so as to project annularly from the tip of the needle 5, and the through hole 4 is formed at the tip of the conical portion 21.
Is open.
【0029】ノズルボディ1の先端部に燃料を噴射する
複数の第一噴孔3が放射状に形成されるとともに、ニー
ドル5の円錐部21を着座させて通孔4と第一噴孔3の
連通を遮断する第一シール部15が形成される。第一シ
ール部15はニードル5の円錐部21に対向して円錐形
に窪んで形成される。A plurality of first injection holes 3 for injecting fuel are radially formed at the tip portion of the nozzle body 1, and the conical portion 21 of the needle 5 is seated so that the through hole 4 and the first injection hole 3 communicate with each other. The first seal portion 15 for blocking the above is formed. The first seal portion 15 is formed so as to face the conical portion 21 of the needle 5 and be concave in a conical shape.
【0030】ニードル5の途中に直円柱形をした外周部
22が形成される一方、ノズルボディ1にこの外周部2
2摺動可能に嵌合させる円筒部24が形成される。An outer peripheral portion 22 having a right cylindrical shape is formed in the middle of the needle 5, while the outer peripheral portion 2 is formed on the nozzle body 1.
2 A cylindrical portion 24 is formed which is slidably fitted.
【0031】円筒部24は第一噴孔3より基端側に形成
され、円筒部24の途中に燃料を噴射する複数の第二噴
孔2が放射状に開口する。The cylindrical portion 24 is formed on the base end side of the first injection hole 3, and a plurality of second injection holes 2 for injecting fuel are radially opened in the middle of the cylindrical portion 24.
【0032】ニードル5の途中に環状の段部25が形成
される一方、ノズルボディ1にこの段部25を着座させ
る第二シール部16が形成される。An annular step 25 is formed in the middle of the needle 5, while a second seal 16 for seating the step 25 is formed on the nozzle body 1.
【0033】各第一噴孔3と各第二噴孔2はそれぞれピ
ストンの燃焼室に向けて放射状に形成される。各第一噴
孔3のシリンダ軸に対する傾斜角度は、第二噴孔2のそ
れより小さく設定される。これにより、各第一噴孔3か
ら噴射される燃料は燃焼室の中央部に拡がる一方、各第
二噴孔2から噴射される燃料は燃焼室の広い範囲に拡が
る。Each of the first injection holes 3 and each of the second injection holes 2 are formed radially toward the combustion chamber of the piston. The inclination angle of each first injection hole 3 with respect to the cylinder axis is set smaller than that of the second injection hole 2. As a result, the fuel injected from each first injection hole 3 spreads to the central portion of the combustion chamber, while the fuel injected from each second injection hole 2 spreads to a wide range of the combustion chamber.
【0034】第一噴孔3の噴孔径は、第二噴孔2のそれ
より小さく形成される。第一噴孔3の噴孔径はニードル
5の初期リフト時に要求される噴射率が得られるように
任意に設定される一方、第二噴孔2の噴孔径は主噴射時
に要求される噴射率が得られるように任意に設定され
る。The diameter of the first injection hole 3 is smaller than that of the second injection hole 2. The injection hole diameter of the first injection hole 3 is arbitrarily set so that the injection rate required at the initial lift of the needle 5 is obtained, while the injection hole diameter of the second injection hole 2 is set to the injection rate required at the main injection. It is set arbitrarily so as to be obtained.
【0035】図示しない燃料ポンプから通路を介して圧
送される燃料圧力が機関負荷と回転数に応じて変化し、
第一スプリング8および第二スプリング11の付勢力等
を任意に設定することにより、図5に示すように、燃料
が第一噴孔3のみから噴射供給される運転域と、燃料が
第一噴孔3と第二噴孔2から二段階に噴射供給される運
転域が設定される。The fuel pressure fed from a fuel pump (not shown) through the passage changes according to the engine load and the number of revolutions,
By arbitrarily setting the biasing force of the first spring 8 and the second spring 11, etc., as shown in FIG. 5, the operating range in which the fuel is injected and supplied only from the first injection hole 3 and the fuel is first injected. An operation range in which the injection is supplied in two stages from the hole 3 and the second injection hole 2 is set.
【0036】以上のように構成され、次に作用について
説明する。With the above construction, the operation will be described.
【0037】図6に示すように、低速低負荷時に燃料室
6に導入される燃料噴射ポンプから導かれる噴射管内圧
はP2以下に抑えられ、ニードル5にかかる圧力が第一
スプリング8のバネ力と第二スプリング11の初期バネ
力とを合わせた付勢力を越えず、ニードル5はプレリフ
ト量Lmin以下の範囲でリフトする。ニードル5の円
錐部21がノズルボディ1の第一シール部15から離れ
ることにより、第一噴孔3は開かれるが、第二噴孔2は
ニードル5の外周部22によって閉塞されている。As shown in FIG. 6, the internal pressure of the injection pipe introduced from the fuel injection pump introduced into the fuel chamber 6 at low speed and low load is suppressed to P 2 or less, and the pressure applied to the needle 5 is the spring of the first spring 8. The needle 5 lifts within the range of the pre-lift amount Lmin or less without exceeding the urging force that is the sum of the force and the initial spring force of the second spring 11. When the conical portion 21 of the needle 5 is separated from the first seal portion 15 of the nozzle body 1, the first injection hole 3 is opened, but the second injection hole 2 is closed by the outer peripheral portion 22 of the needle 5.
【0038】このとき、燃料の全量が噴孔径の小さい第
一噴孔3から噴射されることにより、低い噴射率でも燃
料の微粒化が進み、燃焼室内の燃料と空気の混合が十分
に行われ、燃焼性を高められる。さらに、燃料の全量が
第一噴孔3から小さい噴射角で燃焼室の中央部に噴射さ
れることにより、燃焼室外に燃料が噴射されることがな
く、シリンダ壁部の近傍で生成される未燃焼HCやスモ
ークの発生量を抑えられる。At this time, since the entire amount of fuel is injected from the first injection hole 3 having a small injection hole diameter, atomization of the fuel proceeds even at a low injection rate, and the fuel and air in the combustion chamber are sufficiently mixed. The flammability can be improved. Further, since the entire amount of fuel is injected from the first injection hole 3 into the central portion of the combustion chamber at a small injection angle, the fuel is not injected outside the combustion chamber and is not generated near the cylinder wall portion. The amount of combustion HC and smoke can be suppressed.
【0039】高速高負荷時に、燃料室6に導入される燃
料噴射ポンプからの燃料圧力により、ニードル5にかか
る圧力が第一スプリング8の初期バネ力を越えて高まる
と、ニードル5は第一スプリング8を圧縮しながらリフ
トし、第一噴孔3から少量の燃料を供給する初期噴射が
行われる。続いて、ニードル5にかかる圧力が第一スプ
リング8のバネ力と第二スプリング11の初期バネ力と
を合わせた付勢力を越えて高まると、図4に示すよう
に、ニードル5は第一プッシュロッド7、第一プレッシ
ャーピン9、第二プッシュロッド10および第二プレッ
シャーピン12を介して第二スプリング11を圧縮しな
がらリフトする。このとき、ニードル5の外周部22に
よって第二噴孔2が開かれ、第二噴孔2から大量の燃料
を供給する主噴射が始まる。このようにして、初期噴射
と主噴射により段階的な燃料噴射が行われることによ
り、着火遅れの少ない、したがって振動や騒音の少ない
安定かつ円滑な燃焼性が得られる。When the pressure applied to the needle 5 increases beyond the initial spring force of the first spring 8 due to the fuel pressure from the fuel injection pump introduced into the fuel chamber 6 at the time of high speed and high load, the needle 5 moves to the first spring. 8 is compressed and lifted, and an initial injection for supplying a small amount of fuel from the first injection hole 3 is performed. Subsequently, when the pressure applied to the needle 5 exceeds the biasing force of the spring force of the first spring 8 and the initial spring force of the second spring 11, the needle 5 pushes the first push force as shown in FIG. The second spring 11 is lifted while being compressed via the rod 7, the first pressure pin 9, the second push rod 10 and the second pressure pin 12. At this time, the second injection hole 2 is opened by the outer peripheral portion 22 of the needle 5, and the main injection for supplying a large amount of fuel from the second injection hole 2 starts. In this way, the gradual fuel injection is performed by the initial injection and the main injection, so that stable and smooth combustibility with less ignition delay and thus less vibration and noise can be obtained.
【0040】主噴射で開かれる第二噴孔2は広い噴射角
と大きな噴孔径をもっているため、第二噴孔2から噴射
される大量の燃料が短時間のうちに強い貫徹力で燃焼室
の広い範囲に拡がるので、空気利用率を高めて燃費の低
減と出力の向上がはかれる。短時間のうちに燃料噴射が
終了するので、燃焼室外に燃料が噴射されることがな
く、シリンダ壁部の近傍で生成される未燃焼HCやスモ
ークの発生量を抑えられる。Since the second injection hole 2 opened by the main injection has a wide injection angle and a large injection hole diameter, a large amount of fuel injected from the second injection hole 2 is injected into the combustion chamber with a strong penetration force in a short time. Since it is spread over a wide range, the air utilization rate can be increased to reduce fuel consumption and output. Since the fuel injection is completed within a short time, the fuel is not injected outside the combustion chamber, and the amount of unburned HC and smoke generated near the cylinder wall can be suppressed.
【0041】第一噴孔3が第二噴孔2よりノズルボディ
1の先端側に配置されるとともに、第一噴孔3のシリン
ダ軸に対する傾斜角度を第二噴孔2より小さく形成した
ため、第一噴孔3から噴射される燃料噴霧と第二噴孔2
から噴射される燃料噴霧が重なり合あうことを防止し、
燃焼室に燃料を均一に分布させてスモークの発生量を抑
えられる。Since the first injection hole 3 is arranged closer to the tip side of the nozzle body 1 than the second injection hole 2, and the inclination angle of the first injection hole 3 with respect to the cylinder axis is smaller than that of the second injection hole 2, Fuel spray injected from one injection hole 3 and second injection hole 2
Prevents the fuel spray injected from overlapping from overlapping,
It is possible to suppress the amount of smoke generated by uniformly distributing the fuel in the combustion chamber.
【0042】次に、図7に示す他の実施例について説明
する。なお、図1、図2との対応部分には同一符号を用
いて説明する。Next, another embodiment shown in FIG. 7 will be described. It should be noted that the same reference numerals are used for the portions corresponding to those in FIGS. 1 and 2.
【0043】ニードル5のリフトを遅延して燃料噴射時
期を調節する手段として、第二プレッシャーピン12の
上部に圧電アクチュエータ17が設けられる。圧電アク
チュエータ17は制御装置によって通電されると、その
厚さが増大して第二プレッシャーピン12に当接するこ
とにより、ニードル5のリフト量を規制するようになっ
ている。圧電アクチュエータ17は磁歪素子または電歪
素子により形成される。A piezoelectric actuator 17 is provided above the second pressure pin 12 as a means for delaying the lift of the needle 5 and adjusting the fuel injection timing. When the piezoelectric actuator 17 is energized by the control device, its thickness increases and contacts the second pressure pin 12, thereby regulating the lift amount of the needle 5. The piezoelectric actuator 17 is formed of a magnetostrictive element or an electrostrictive element.
【0044】なお、前記実施例と同様に第二プレッシャ
ーピン12に着座する第二スプリングを設けて、高速高
負荷時に二段噴射が行われる構成としても良い。It should be noted that a second spring seated on the second pressure pin 12 may be provided in the same manner as in the above-described embodiment so that two-stage injection is performed at high speed and high load.
【0045】制御装置は、機関回転数および負荷の検出
信号を入力し、図8に示すマップに基づいて、負荷が所
定値より低いリタード要求領域に圧電アクチュエータ1
7を通電して、燃料噴射時期を遅らせるとともに、ニー
ドル5のリフト量をLmin以下に規制して第一噴孔3
のみから燃料を噴射する制御を行う。The control device inputs the detection signals of the engine speed and the load, and based on the map shown in FIG. 8, the piezoelectric actuator 1 is placed in the retard request region where the load is lower than the predetermined value.
7 is energized to delay the fuel injection timing, and the lift amount of the needle 5 is regulated to Lmin or less so that the first injection hole 3
Control is performed to inject fuel only from.
【0046】リタード要求領域に圧電アクチュエータ1
7を通電して、燃料噴射時期を遅らせるとともに、ニー
ドル5のリフト量をLmin以下に規制して、第二噴孔
2を閉塞し、燃料を第一噴孔3のみから噴射する。これ
により、図10に示すように、ピストン31が下降した
状態でも、燃料の噴射角が小さいため、燃焼室30の外
側に燃料が噴射されることがなく、シリンダ壁部32の
近傍で生成される未燃焼HCやスモークの発生量を抑え
られる。しかも、燃料噴射時期を遅らせることにより、
NOxの発生量を抑えられる。Piezoelectric actuator 1 in the retard required area
7 is energized to delay the fuel injection timing, the lift amount of the needle 5 is regulated to Lmin or less, the second injection hole 2 is closed, and the fuel is injected only from the first injection hole 3. As a result, as shown in FIG. 10, even when the piston 31 is lowered, the fuel injection angle is small, so that the fuel is not injected outside the combustion chamber 30 and is generated near the cylinder wall portion 32. The amount of unburned HC and smoke generated can be suppressed. Moreover, by delaying the fuel injection timing,
The amount of NOx generated can be suppressed.
【0047】一方、高負荷時は圧電アクチュエータ17
の通電は止められる。これにより、ニードル5はプレリ
フト量Lminを越えてリフトして、第二噴孔2が開か
れる。第二噴孔2は大きな噴孔径をもっているため、大
量の燃料噴射がピストン31が上死点付近にある短時間
のうちに終了する。このとき、第一噴孔3から噴射され
る燃料噴霧と第二噴孔2から噴射される燃料噴霧が重な
り合あうことがなく、燃焼室30に燃料を均一に分布さ
せてスモークの発生量を抑えられる。On the other hand, when the load is high, the piezoelectric actuator 17
Energization of can be stopped. As a result, the needle 5 lifts beyond the pre-lift amount Lmin and the second injection hole 2 is opened. Since the second injection hole 2 has a large injection hole diameter, a large amount of fuel injection is completed within a short time when the piston 31 is near the top dead center. At this time, the fuel spray injected from the first injection hole 3 and the fuel spray injected from the second injection hole 2 do not overlap with each other, and the fuel is uniformly distributed in the combustion chamber 30 to reduce the amount of smoke generated. It can be suppressed.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
は、燃料噴射ポンプからエンジン回転に同期して圧送さ
れる燃料圧力に応じてニードルがリフトして燃料を噴射
する燃料噴射ノズルにおいて、ニードルの内部に燃料噴
射ポンプから圧送される燃料をニードルの先端部に導く
通孔を形成し、ニードルを収装するノズルボディに燃料
を噴射する第一噴孔を形成し、ノズルボディにニードル
の先端部を着座させて通孔と第一噴孔の連通を遮断する
第一シール部を形成し、ノズルボディにニードルの外周
部を摺動自在に嵌合させる円筒部を第一噴孔より基端側
に形成し、円筒部の途中に燃料を噴射する第二噴孔を開
口し、第一噴孔のシリンダ軸に対する傾斜角度を第二噴
孔より小さく形成したため、噴射初期から第一噴孔から
噴射される燃料噴霧と、噴射圧の上昇に伴って第二噴孔
から噴射される燃料噴霧が重なり合あうことを防止し、
未燃焼HCやスモークの排出量を低減し、ディーゼルエ
ンジンの低公害化がはかれるとともに、燃費の改善がは
かれる。As described above, according to the invention of claim 1, in the fuel injection nozzle for injecting fuel, the needle is lifted according to the fuel pressure sent from the fuel injection pump in synchronization with the engine rotation, A through hole is formed inside the needle for guiding the fuel pumped from the fuel injection pump to the tip of the needle, and a first injection hole for injecting the fuel is formed in the nozzle body accommodating the needle. A first seal part is formed to seat the tip part to block the communication between the through hole and the first injection hole, and a cylindrical part for slidably fitting the outer peripheral part of the needle to the nozzle body is formed from the first injection hole. The second injection hole, which is formed on the end side and injects fuel in the middle of the cylinder, is opened, and the inclination angle of the first injection hole with respect to the cylinder axis is smaller than that of the second injection hole. Fuel injection from If prevents the suit case overlap the fuel spray injected from the second injection hole with increasing injection pressure,
Emissions of unburned HC and smoke are reduced, pollution of diesel engines is reduced, and fuel efficiency is improved.
【0049】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
発明において、第一噴孔の開口面積を第二噴孔より小さ
く形成したため、噴射圧が低い初期噴射時に第一噴孔か
ら噴射される燃料の微粒化がはかられ、燃焼室内の燃料
と空気の混合が十分に行われ、燃焼性を高められる。噴
射圧の上昇に伴って開かれる第二噴孔は大きな開口面積
をもっているため、第二噴孔から噴射される大量の燃料
が強い貫徹力で燃焼室の広い範囲に拡がり、燃焼室の空
気利用率を高めて未燃焼HCやスモークの発生量抑えら
れるとともに、燃費の低減と出力の向上がはかれる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the opening area of the first injection hole is smaller than that of the second injection hole, so that the injection pressure is low and the injection is performed from the first injection hole. The fuel is atomized, the fuel and air in the combustion chamber are sufficiently mixed, and the combustibility is improved. Since the second injection hole that opens as the injection pressure rises has a large opening area, a large amount of fuel injected from the second injection hole spreads to a wide range of the combustion chamber with a strong penetration force, and the air in the combustion chamber is used. By increasing the rate, the amount of unburned HC and smoke generated can be suppressed, and the fuel consumption can be reduced and the output can be improved.
【0050】請求項3記載の発明は、請求項1または2
のいずれかに記載の発明において、ニードルを閉弁付勢
する第一スプリングと第二スプリングが並列に介装さ
れ、ニードルがプレリフト量を越えてリフトするまで第
二スプリングの付勢力がニードルにかからないように規
制する手段を設け、第二噴孔が開かれるニードルのリフ
ト量をプレリフト量より大きく設定したため、低負荷時
に燃料の全量が第一噴孔から噴射されることにより、燃
料の微粒化がはかられ、燃焼性を高められる。一方、高
負荷時に、燃料噴射が第一噴孔と第二噴孔から段階的に
行われることにより、着火遅れを少なくして円滑な燃焼
が行われ、振動や騒音を低減することができる。The invention according to claim 3 is the same as claim 1 or 2.
In any one of the inventions described above, the first spring and the second spring for urging the needle to close the valve are interposed in parallel, and the urging force of the second spring does not act on the needle until the needle lifts beyond the pre-lift amount. Since the lift amount of the needle that opens the second injection hole is set larger than the pre-lift amount, the fuel is atomized because the entire amount of fuel is injected from the first injection hole when the load is low. It comes off and the flammability can be improved. On the other hand, when the load is high, the fuel injection is performed step by step from the first injection hole and the second injection hole, so that the ignition delay is reduced and smooth combustion is performed, and vibration and noise can be reduced.
【0051】請求項4記載の発明は、請求項1から3の
いずれかに記載の発明において、ニードルのリフト量を
規制する手段を備え、運転状態に応じてニードルがリフ
トするタイミングを遅らせるとともに、ニードルのリフ
ト量を第二噴孔が開かない範囲に規制する制御手段を備
えたため、燃料噴射時期を遅らせることにより、NOx
の発生量を抑えられるとともに、ピストンが上死点から
ある程度下降した状態で燃料の噴射が行われても、第一
噴孔からの噴射される燃料の噴射角が小さいため、燃焼
室外に燃料が噴射されることがなく、シリンダ壁部の近
傍で生成される未燃焼HCやスモークの発生量を抑えら
れる。According to a fourth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, a means for restricting the lift amount of the needle is provided to delay the timing of lifting the needle according to the operating state, and Since the control means for restricting the lift amount of the needle within the range in which the second injection hole does not open is provided, NOx is delayed by delaying the fuel injection timing.
Is suppressed, and even if the fuel is injected with the piston lowered to some extent from the top dead center, the injection angle of the fuel injected from the first injection hole is small, so that the fuel is discharged outside the combustion chamber. The amount of unburned HC and smoke generated near the cylinder wall is suppressed without being injected.
【図1】本発明の実施例を示す燃料噴射ノズルの一部断
面図。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a fuel injection nozzle showing an embodiment of the present invention.
【図2】同じく燃料噴射ノズルの全体断面図。FIG. 2 is an overall sectional view of the fuel injection nozzle.
【図3】同じく低負荷時等における作動状態を示す燃料
噴射ノズルの一部断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the fuel injection nozzle similarly showing an operating state at the time of low load and the like.
【図4】同じく高負荷時における作動状態を示す燃料噴
射ノズルの一部断面図。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the fuel injection nozzle similarly showing an operating state at the time of high load.
【図5】同じく制御特性図。FIG. 5 is a control characteristic diagram of the same.
【図6】同じく燃料噴射特性の説明図。FIG. 6 is an explanatory view of fuel injection characteristics.
【図7】他の実施例を示す燃料噴射ノズルの全体断面
図。FIG. 7 is an overall sectional view of a fuel injection nozzle showing another embodiment.
【図8】同じく制御特性図。FIG. 8 is a control characteristic diagram of the same.
【図9】同じく標準噴射時期における作動状態を示す機
関の断面図。FIG. 9 is a sectional view of the engine similarly showing an operating state at the standard injection timing.
【図10】同じく噴射時期遅延時における作動状態を示
す機関の断面図。FIG. 10 is a sectional view of the engine similarly showing an operating state when the injection timing is delayed.
【図11】従来例を示す燃料噴射ノズルの一部断面図。FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a fuel injection nozzle showing a conventional example.
【図12】同じく作動状態を示す燃焼室等の断面図。FIG. 12 is a sectional view of a combustion chamber and the like showing an operating state of the same.
1 ノズルボディ 2 第二噴孔 3 第一噴孔 4 通孔 5 ニードル 8 第一スプリング 11 第二スプリング 15 第一シール部 17 圧電アクチュエータ 18 スペーサ 21 円錐部 22 外周部 24 円筒部 1 Nozzle body 2 Second injection hole 3 First injection hole 4 Through hole 5 Needle 8 First spring 11 Second spring 15 First seal part 17 Piezoelectric actuator 18 Spacer 21 Conical part 22 Outer peripheral part 24 Cylindrical part
Claims (4)
て圧送される燃料圧力に応じてニードルがリフトして燃
料を噴射する燃料噴射ノズルにおいて、 ニードルの内部に燃料噴射ポンプから圧送される燃料を
ニードルの先端部に導く通孔を形成し、 ニードルを収装するノズルボディに燃料を噴射する第一
噴孔を形成し、 ノズルボディにニードルの先端部を着座させて通孔と第
一噴孔の連通を遮断する第一シール部を形成し、 ノズルボディにニードルの外周部を摺動自在に嵌合させ
る円筒部を第一噴孔より基端側に形成し、 円筒部の途中に燃料を噴射する第二噴孔を開口し、 第一噴孔のシリンダ軸に対する傾斜角度を第二噴孔より
小さく形成したことを特徴とする燃料噴射ノズル。1. In a fuel injection nozzle in which a needle lifts and injects fuel in response to fuel pressure that is pumped from a fuel injection pump in synchronization with engine rotation, the fuel that is pumped from the fuel injection pump is injected into the needle. A through hole that leads to the tip of the needle is formed, a first injection hole for injecting fuel is formed in the nozzle body that houses the needle, and the tip of the needle is seated in the nozzle body to form the through hole and the first injection hole. A first seal part is formed to block the communication between the nozzle body and a cylindrical part that slidably fits the outer peripheral part of the needle to the nozzle body is formed on the base end side from the first injection hole. A fuel injection nozzle characterized in that a second injection hole for injection is opened, and an inclination angle of the first injection hole with respect to the cylinder axis is formed smaller than that of the second injection hole.
形成したことを特徴とする請求項1記載の燃料噴射ノズ
ル。2. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the opening area of the first injection hole is smaller than that of the second injection hole.
第二スプリングが並列に介装され、 ニードルがプレリフト量を越えてリフトするまで第二ス
プリングの付勢力がニードルにかからないように規制す
る手段を設け、 第二噴孔が開かれるニードルのリフト量をプレリフト量
より大きく設定したことを特徴とする請求項1または2
のいずれかに記載の燃料噴射ノズル。3. A first spring and a second spring for urging the needle to close the valve are provided in parallel, and the urging force of the second spring is restricted so as not to act on the needle until the needle is lifted beyond a pre-lift amount. Means are provided, and the lift amount of the needle for opening the second injection hole is set to be larger than the pre-lift amount.
5. The fuel injection nozzle according to any one of 1.
え、 運転状態に応じてニードルがリフトするタイミングを遅
らせるとともに、ニードルのリフト量を第二噴孔が開か
れない範囲に規制する制御手段を備えたことを特徴とす
る請求項1から3のいずれかに記載の燃料噴射ノズル。4. A control means comprising means for regulating the lift amount of the needle, delaying the timing of lifting the needle according to operating conditions, and regulating the lift amount of the needle within a range in which the second injection hole is not opened. The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1860294A JPH07224739A (en) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | Fuel injection nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1860294A JPH07224739A (en) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | Fuel injection nozzle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07224739A true JPH07224739A (en) | 1995-08-22 |
Family
ID=11976198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1860294A Pending JPH07224739A (en) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | Fuel injection nozzle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07224739A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003093669A1 (en) * | 2002-05-02 | 2003-11-13 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve for internal combustion engines |
KR20040033796A (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-28 | 현대자동차주식회사 | Nozzle of injector |
KR100706555B1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-04-13 | 현대자동차주식회사 | Injector for diesel engine |
-
1994
- 1994-02-15 JP JP1860294A patent/JPH07224739A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003093669A1 (en) * | 2002-05-02 | 2003-11-13 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve for internal combustion engines |
KR20040033796A (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-28 | 현대자동차주식회사 | Nozzle of injector |
KR100706555B1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-04-13 | 현대자동차주식회사 | Injector for diesel engine |
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