JPH09195892A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工が容易であるとともに高精度に加工するこ
とができ、これによりピストン部の厳密な摺動嵌合が可
能になる燃料噴射ノズルを提供する。 【解決手段】ノズルボディ１２に、弁座３２および先端
が開放されたガイド筒部３３を形成し、このガイド筒部
３３に第１の噴射孔３４および第２の噴射孔３５を開設
し、ノズルボディ１２に収容されたニードル４０に上記
弁座３２に着座するシート部４１および上記ガイド筒部
３３に摺動自在に嵌挿されたピストン部４２を設け、こ
のピストン部４２にはリフト量が小さい場合に燃料供給
通路１４と前記第１の噴射孔３４とを連通させてこの第
１の噴射孔３４から燃料を噴射させる第１の小径部４
３、およびリフト量が大きい場合に燃料供給通路１４と
前記第２の噴射孔３５とを連通させてこの第２の噴射孔
３５から燃料を噴射させる第２の小径部４４を設けたこ
とを特徴とする燃料噴射ノズルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、初期噴射およびこ
れに続き主噴射を行い、すなわち２段噴射を行うように
した燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料噴射ノズルにおいては、
噴射の初期に噴射率を小さくし、主噴射に至ると噴射率
を大きくしたものが知られており、このような２段噴射
式燃料噴射ノズルであれば燃料の着火性が向上し、騒音
の低減や有害成分の排出防止などに有効である。

【０００３】このような２段噴射式燃料噴射ノズルとし
て、例えば実開昭３−１７２７４号公報に記載されたノ
ズルが提案されている。このものは、ノズルボディの内
部にテーパ形状の弁座を形成するとともに、この弁座に
連続して先端が閉塞されたサックホール部を設け、この
サックホール部の側壁に軸方向に沿って第１の噴射孔お
よび第２の噴射孔を開設してある。そして、このノズル
ボディにはニードルが摺動自在に収容されており、この
ニードルには上記弁座に接離自在に着座するシート部お
よび上記サックホール部に摺動自在に嵌挿されるピスト
ン部が形成されている。このニードルは、リフト量が小
さい場合に燃料供給通路と第１の噴射孔を連通させて高
圧燃料をこの第１の噴射孔から噴射させるとともに、さ
らにニードルがリフトされた場合には燃料供給通路と第
２の噴射孔を連通させて高圧燃料をこの第２の噴射孔か
ら噴射させるようになっている。そして、上記リフト量
が大きいときの噴射量をリフト量が小さいときの噴射量
よりも多くしてあり、これにより主噴射の噴射率を大き
くしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の２
段噴射式の燃料噴射ノズルでは、ニードルのリフト量に
応じて燃料の噴射を２段階に変化させるため、サックホ
ール部に摺動自在に嵌合されたピストン部がリードとな
っており、このピストン部で第１の噴射孔および第２の
噴射孔を開閉制御する構造になっている。このような構
成の場合、ピストン部はサックホール部に対し高精度に
嵌合して液密を保ち、しかしながら摺動可能でなければ
ならず、すなわちピストン部の外径およびサックホール
の内径を厳密に寸法管理する必要がある。

【０００５】しかしながら、サックホール部は文字通り
先端が閉塞された袋穴であるからこの内径を加工するに
は、ノズルボディの上記ニードル挿入側の開口部からド
リル等の工具を挿入し、この工具の先端をノズルボディ
の反対側先端に形成されたサックホール部まで延ばし、
この工具の先端で穴開け加工しなければならない。この
ような加工は工具のチャック部（工具支持箇所）と先端
の加工箇所との距離が長くなるため、加工中に加わる切
削抵抗のため工具が撓んだり、芯振れを生じるなどの不
具合が生じ、サックホール部の内径を高精度に加工する
ことが困難であるという問題を生じる。サックホール部
が高精度に加工できないと、ピストン部とサックホール
部との間で燃料漏れを発生するなどの心配がある。

【０００６】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、サックホール部を
無くし、加工が容易であるとともに高精度に加工するこ
とができ、これによりピストン部の厳密な摺動嵌合が可
能になる燃料噴射ノズルを提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明は、ノズルボディの内部に弁座を形成す
るとともに、この弁座に連続して先端が開放されたガイ
ド筒部を形成し、このガイド筒部に軸方向に沿って第１
の噴射孔および第２の噴射孔を開設し、このノズルボデ
ィに摺動自在に収容されたニードルには上記弁座に接離
自在に着座するシート部および上記ガイド筒部に摺動自
在に嵌挿されたピストン部を設け、かつこのニードルの
ピストン部には、ニードルのリフト量が小さい場合に燃
料供給通路と前記第１の噴射孔とを連通させてこの第１
の噴射孔から燃料を噴射させる第１の通路部、およびニ
ードルのリフト量が大きい場合に燃料供給通路と前記第
２の噴射孔とを連通させてこの第２の噴射孔から燃料を
噴射させる第２の通路部を設けたことを特徴とする燃料
噴射ノズルである。

【０００８】すなわち、請求項１の発明は、従来のサッ
クホール部を止め、その代わりに先端が開放されたガイ
ド筒部を形成したものであり、このようなガイド筒部で
あれば先端の開放部から工具を挿入して内径を加工でき
るから、高精度な加工が可能になり、ピストン部が高精
度に摺動嵌合する。よって、ガイド筒部とピストン部と
の間から燃料が漏れるなどの不具合を防止することがで
きる。

【０００９】請求項２の発明は、ニードルのリフト量が
大きい場合に、第１の通路部および第２の通路部がとも
に連通して第１の噴射孔および第２の噴射孔から同時に
燃料が噴射されるようにしたことを特徴とする請求項１
に記載の燃料噴射ノズルである。

【００１０】すなわち、請求項２の発明は、ニードルの
リフト量が大きい場合に第１の噴射孔と第２の噴射孔の
両方から燃料を噴射させるようにしたものであり、噴射
率を高くすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明について、図１ないし
図４に示す第１の実施例にもとづき詳細に説明する。図
１は本発明の燃料噴射ノズルを用いた燃料噴射系の全体
を示す構成図、図２はノズル先端部の拡大した断面図、
図３および図４はその作動を説明する図である。図１に
おいて、１は燃料噴射ノズル、２は燃料噴射ポンプ、３
は燃料供給パイプを示す。燃料噴射ポンプ２は例えば列
型燃料噴射ポンプであり、この燃料噴射ポンプ２はエン
ジンの運転状況に応じて所定量の燃料を所定のタイミン
グで上記燃料供給パイプ３…を通じて各気筒の燃料噴射
ノズル１…に分配供給する。

【００１２】燃料噴射ノズル１について説明すると、図
において１０はノズルホルダであり、このノズルホルダ
１０には、ディスタンスピース１１およびノズルボディ
１２がリティーニングナット１３を介して軸方向に連結
されている。

【００１３】ノズルホルダ１０の一端には燃料供給通路
１４が開口されており、この燃料供給通路１４は前記燃
料噴射ポンプ２に連結されているとともに、ノズルホル
ダ１０の側壁内部を通って上記ディスタンスピース１１
からノズルボディ１２に通じている。

【００１４】このノズルホルダ１０内には、第１のスプ
リング室１５と第２のスプリング室１６が設けられてお
り、これら第１のスプリング室１５と第２のスプリング
室１６は段差をなして区分されている。上記第１のスプ
リング室１５には初期噴射の開弁圧を設定する第１のス
プリング１７が収容されており、また第２のスプリング
室１６には上記第１のスプリング１７と協同して全噴射
の開弁圧を設定する第２のスプリング１８が収容されて
いる。第１のスプリング室１５の天井部には第１のスプ
リング１７のセット荷重を調整するシム１９が設けられ
ているとともに、第２のスプリング室１６の天井部にも
第２のスプリング１８のセット荷重を調整するシム２０
が設けられている。なお、これらシム１９，２０はそれ
ぞれ貫通孔が開いている。

【００１５】第２のスプリング室１６には上下方向に伸
びるプッシュロッド２１が挿通されている。このプッシ
ュロッド２１の上端は上記第１のスプリング室１５に導
入されており、この上端部にはばね受け２２が取着され
ている。このばね受け２２と前記シム１９との間には上
記第１のスプリング１７が掛け渡されており、よってプ
ッシュロッド２１は上記第１のスプリング１７の押圧力
を受けている。

【００１６】このプッシュロッド２１の下端はディスタ
ンスピース１１内に伸びている。ディスタンスピース１
１の中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に
は他のばね受け２３が摺動自在に挿入されている。この
ばね受け２３と前記シム２０との間に第２のスプリング
１８が掛け渡されており、したがってばね受け２３は第
２のスプリング１８の押圧力を受けている。ばね受け２
３はディスタンスピース１１の上面に当接してその下動
を規制されているが、ディスタンスピース１１の下面側
から後述するニードルで押し上げられると第２のスプリ
ング１８を押し上げて上向きに移動可能となっている。
ばね受け２３の中央部には導入孔が形成されており、こ
の導入孔に前記プッシュロッド２１の下端が導入されて
いる。

【００１７】上記ディスタンスピース１１に連設された
前記ノズルボディ１２には、中央部に収容孔３０が設け
られているとともに、この収容孔３０に通じる燃料溜り
部３１が形成されている。上記燃料溜り部３１は前記燃
料供給通路１４に連通しており、したがって上記燃料溜
り部３１には燃料噴射ポンプ２から燃料供給通路１４を
通じて高圧燃料が送られてくるようになっている。

【００１８】また、上記ノズルボディ１２の下端には、
図２にも示す通り、上記燃料溜り部３１に連なるテーパ
形状の弁座３２が形成されており、この弁座３２の先端
には円筒形のガイド筒部３３が設けられている。このガ
イド筒部３３の先端は開口されており、このガイド筒部
３３の側壁には、軸方向に離間して第１の噴射孔３４お
よび第２の噴射孔３５が形成されている。

【００１９】上記収容孔３０にはニードル４０が摺動自
在に嵌挿されている。ニードル４０は、下端に円錐シー
ト部４１を有し、この円錐シート部４１は上記ノズルボ
ディ１２に形成したテーパ状の弁座３２に接離可能に着
座するようになっている。また、このシート部４１の先
端にはピストン部４２が形成されており、このピストン
部４２は上記ノズルボディ１２のガイド筒部３３に摺動
自在に嵌挿されている。

【００２０】そして、このピストン部４２には軸方向に
離間して第１の小径部４３および第２の小径部４４がそ
れぞれ周方向に伸びるリング溝により形成されている。
すなわち、これら第１の小径部４３と第２の小径部４４
は大きな径を有する摺動部４５により軸方向に区画され
ている。そして、これら第１の小径部４３と第２の小径
部４４はピストン部４２の内部に形成された連通孔４６
を介して相互に連通している。

【００２１】図２に示すように、ニードル４０のシート
部４１がノズルボディ１２のテーパ状弁座３２に着座す
ると、これらシート部４１と弁座３２で燃料の流れる経
路を断ち、燃料の噴射が阻止される。

【００２２】上記ニードル４０が僅かにリフトして円錐
シート部４１が弁座３２から少し離れると、これらシー
ト部４１と弁座３２の間を燃料溜り部３１の高圧燃料が
通り、この燃料は図３に示すように、第１の小径部４３
から第１の噴射孔３４を通って燃焼室６へ噴射される。
すなわち、第１の小径部４３は本発明の第１の通路部を
構成している。なお、このとき、第２の小径部４４は第
２の噴射孔３５に連通していない。

【００２３】上記ニードル４０がさらにリフトしてシー
ト部４１が弁座３２から大きく離れると、図４に示すよ
うに、第１の小径部４３は依然として第１の噴射孔３４
に連通しており、しかも第２の小径部４４が第２の噴射
孔３５に連通する。第２の小径部４４は連通孔４６を介
して第１の小径部４３に通じているので、これら第１の
噴射孔３４および第２の噴射孔３５から同時に噴射がな
される。上記第２の小径部４４は本発明の第２の通路部
を構成している。

【００２４】このようなニードル４０の中間部には、前
記燃料溜り部３１に対応してテーパ面からなる受圧面４
７が形成されており、この受圧面４７で燃料溜り部３１
の圧力を受けている。そしてニードル４０の上端には小
径な押圧ロッド４８が一体に突出されている。この押圧
ロッド４８の上端は、ばね受け２３の中央部に形成した
導入孔に挿入され、この導入孔内で前記プッシュロッド
２１の下端に当接している。

【００２５】したがって、ニードル４０には第１のスプ
リング１７の押圧荷重がプッシュロッド２１および押圧
ロッド４８を介して伝えられ、これによりシート部４１
が弁座３２に接離可能に当接するものである。

【００２６】上記ニードル４０の上記押圧ロッド４８を
囲った肩面はばね受け２３の下面に対向しており、ニー
ドル４０がリフトされるとこのニードル４０の肩面がば
ね受け２３の下面に当接し、これにより第２のスプリン
グ１７の付勢力を受けるようになっている。

【００２７】なお、ノズルホルダ１０には、燃料戻し通
路４９が形成されており、噴射で余剰となった燃料を第
２のスプリング室１６および第１のスプリング室１５を
介して燃料戻し通路４９より燃料タンクに戻すようにな
っている。

【００２８】このような構成による第１の実施例の作用
について説明する。燃料噴射ポンプ２から高圧燃料が燃
料供給通路１４を通じて燃料溜り部３１に供給される
と、ニードル４０に形成した受圧面４７が燃料溜り部３
１の燃料圧力を受けるのでニードル４０に押上げ力を生
じる。この押上げ力は押圧ロッド４８、プッシュロッド
２１、ばね受け２２を通じて第１のスプリング１７に伝
えられる。

【００２９】上記燃料溜り部３１の燃料圧力が初期開弁
圧に達すると、ニードル４０の押上げ力が大きくなり、
第１のスプリング１７の付勢力に打ち勝つからこの第１
のスプリング１７が圧縮され、よってニードル４０はリ
フトする。

【００３０】ニードル４０がリフトすると、図３に示す
ようにシート部４１が弁座３２から離れ、よって燃料溜
り部３１の燃料がシート部４１と弁座３２との隙間を通
じて第１の小径部４３に流れ込む。このとき、ピストン
部４２がガイド筒部３３内で上昇し、第１の小径部４３
が第１の噴射孔３４に連通するので、第１の小径部４３
の燃料は第１の噴射孔３４通って燃焼室６へ噴射され
る。よって、初期噴射がなされるようになる。

【００３１】なお、このときは、第２の小径部４４と第
２の噴射孔３５は連通していないから、第２の噴射孔３
５からの噴射はない。上記のような初期噴射の後、さら
に燃料溜り部３１の燃料圧力が高くなって全噴射の開弁
圧を越えると、ニードル４０の押圧ロッド４８がプッシ
ュロッド２１を介して第１のスプリング１７を押すと同
時に、ニードル４０の肩面がばね受け２３を押し、この
ばね受け２３は第２のスプリング１８を押す。したがっ
て、ニードル４０には第１のスプリング１７および第２
のスプリング１８の付勢力が作用する。これら付勢力に
抗して燃料の押上げ力が大きくなると、ニードル４０が
上昇し、これによりピストン部４２はさらに上昇する。

【００３２】よって、燃料溜り部３１の燃料はシート部
４１と弁座３２との隙間を通じて第１の小径部４３に流
れ込み、第１の小径部４３から第１の噴射孔３４を通っ
て燃焼室６へ噴射される。また同時にピストン部４２が
上昇したことにより、第２の小径部４４が第２の噴射孔
３５に連通し、このため上記第１の小径部４３の燃料が
連通孔４６を介して第２の小径部４４に流れ込み、この
第２の小径部４４から第２の噴射孔３５を経て燃焼室６
へ噴射される。よって、この場合は第１の噴射孔３４と
第２の噴射孔３５の両者から同時に噴射されるようにな
り、噴射量が多くなって全噴射となる。

【００３３】そして、所定の燃料噴射が終わって燃料溜
り部３１の燃料圧が上記コイルばね１７および１８の押
し下げ力より弱くなると、ニードル４０が押し下げら
れ、シート部４１が弁座３２に着座する。これにより燃
料の通過が遮断され、燃料の噴射が終了する。

【００３４】このような作用を奏する本実施例の燃料噴
射ノズル１においては、図２に示すように、ノズルボデ
ィ１２の先端にガイド筒部３３を形成したので、このガ
イド筒部３３の内径ｄを容易にかつ高精度に加工するこ
とができる。すなわち、従来の場合この部分はサックホ
ールとなっており、先端が閉塞されていたが、本発明に
よれば先端が開放された円筒形状のガイド筒部３３とな
っているから、先端の開放部からドリルなどの工具を挿
入してこのガイド筒部３３の内径ｄの加工が行える。こ
のような加工は、加工位置が開口部に近いため、加工が
容易であり、精度の高い加工も可能になる。

【００３５】このことから、ガイド筒部３３の内面と、
ピストン部４２に形成した大きな径を有する摺動部４５
との摺動性が良くなり、燃料漏れなどの不具合を防止す
ることができる。

【００３６】そして、ガイド筒部３３の先端が開放され
たことにより、つまりサックホール構造を止めたことに
より、サックホールの内部を燃料通路として利用できな
くなったが、その代わり、ピストン部４２に第１の通路
部に相当する第１の小径部４３および第２の通路部に相
当する第２の小径部４４を設け、かつ連通孔４６を形成
したから、初期噴射と全噴射の２段階噴射が可能にな
り、燃料の着火性が向上し、騒音の低減や有害成分の排
出防止などに有効になる。

【００３７】なお、本発明は上記第１の実施例に制約さ
れるものではなく、図５ないし図７に示す第２の実施例
のように構成してもよい。すなわち、前記第１の実施例
では、全噴射のときに第１の噴射孔３４と第２の噴射孔
３５の両者から同時に燃料を噴射するようにし、これに
より噴射量を多くしたが、図５ないし図７に示す第２の
実施例では、初期噴射のときは第１の噴射孔３４から燃
料を噴射し、全噴射のときは第２の噴射孔３４のみから
燃料を噴射するようになっており、第１の噴射孔３４と
第２の噴射孔３５を切換えて噴射するようになってい
る。なお、このとき、第２の噴射孔３４の孔径を第１の
噴射孔３４より大きくしてあり、これにより噴射量を多
くしている。さらにまた、本発明の第２の連通路は、図
２に想像線１００で示すように、燃料溜り部に通じる高
圧燃料部と第２の小径部４４を直接結んでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、燃料噴射系の全
体を示す構成図。

【図２】同実施例の燃料噴射ノズルの先端部を拡大した
断面図。

【図３】同実施例の燃料噴射ノズルの初期噴射時を示す
先端部を拡大した断面図。

【図４】同実施例の燃料噴射ノズルの全噴射時を示す先
端部を拡大した断面図。

【図５】本発明の第２の実施例を示し、燃料噴射ノズル
の先端部を拡大した断面図。

【図６】同実施例の燃料噴射ノズルの初期噴射時を示す
先端部を拡大した断面図。

【図７】同実施例の燃料噴射ノズルの全噴射時を示す先
端部を拡大した断面図。

【符号の説明】

１…燃料噴射ノズル ２…燃料噴射ポンプ １０…ノズルホルダ １２…ノズルボディ １７…第１のスプリング １８…第２のスプリング ２１…プッシュロッド ３１…燃料溜り部 ３２…弁座 ３３…ガイド筒部 ３４…第１の噴射孔 ３５…第２の噴射孔 ４０…ニードル ４１…シート部 ４２…ピストン部 ４３…第１の小径部 ４４…第２の小径部 ４６…連通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に弁座が形成されるとともに、この
   弁座に連続して先端が開放されたガイド筒部が形成さ
   れ、このガイド筒部に軸方向に沿って第１の噴射孔およ
   び第２の噴射孔が開設されたノズルボディと；上記ノズ
   ルボディに摺動自在に収容され、上記弁座に接離自在に
   着座するシート部および上記ガイド筒部に摺動自在に嵌
   挿されたピストン部を有するニードルと；上記ニードル
   のピストン部に形成され、ニードルのリフト量が小さい
   場合に燃料供給通路と前記第１の噴射孔とを連通させて
   この第１の噴射孔から燃料を噴射させる第１の通路部、
   およびニードルのリフト量が大きい場合に燃料供給通路
   と前記第２の噴射孔とを連通させてこの第２の噴射孔か
   ら燃料を噴射させる第２の通路部と；を具備したことを
   特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】 ニードルのリフト量が大きい場合に、第
   １の通路部および第２の通路部がともに連通して第１の
   噴射孔および第２の噴射孔から同時に燃料が噴射される
   ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射
   ノズル。