JPS58165566A

JPS58165566A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JPS58165566A
Application number: JP4974482A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Eto; 江藤　幸寛
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-03-26
Filing date: 1982-03-26
Publication date: 1983-09-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明はディーゼルエンジンの燃料噴射弁、詳しくは
、アイドル時または低負荷運転時の噴射口の開口初期に
おける流路面積を減少して、ディーゼルノックを防止し
た燃料噴射弁に関する。

ディーゼルエンジンは、周知のように、空気が断熱圧縮
されて高温となったシリシダ中に燃料を微細化して噴射
し、着火させ、燃焼が生じるものである。一般に、燃料
は、第１図の破線で示されるように、前記断熱圧縮行程
途上からその噴射が開始され、その燃焼期間中所定の期
間継続して噴射される。したがって、燃料噴射弁の噴射
口からシリンダ内に噴射された燃料の粒子は、高温の空
気によシ加熱されて蒸発を始め、適当な温度と空気混合
比になったところから着火し、燃焼する。このため、燃
料がシリンダ内に噴射されてから着火するまでの間には
、着火遅れ期間があシ、この着火遅れ期間経過後に、燃
料が着火し、爆発的燃焼（等餐燃焼）期間、次いで制御
燃焼（等圧燃焼）期間へ進行する。

しかしながら、ディーゼルエンジンは、上述のように空
気の圧縮熱により燃料に着火するため、エンジンのアイ
ドル時あるいは低負荷運転時に前記着火遅れ期間が長く
なる傾向を有し、前記爆発的燃焼期間で一時に燃焼する
燃料の量が大きくなる場合があった。この一時に燃焼す
る燃料量の増大は、ディーゼルノックと言われる燃焼時
のシリンダ内の急激な圧力上昇を生ぜしめ、エンジン各
部に衝撃を与え打音を発する。

このディーゼルノックの発生を防止するため種々の対策
が考えられるが、その１つに前記爆発的燃焼期間におけ
る可燃混合気の量を低減することが挙げられ為。すなわ
ち、エンジンのアイドル時あるいはｍｌ負荷運転時にお
いては。

燃料噴射弁の噴射口から噴出する燃料を、第１図中の実
線で示す特性にて噴出させ、前期着火遅れ期間中に噴出
する量を低減することが考えられる。そして、この燃料
噴出の特性は、燃料噴射弁の噴射口の流路面積を減少す
ることにより容易に達成可能である。しかしながら、燃
料噴射弁の噴射口の流路面積を均一に減少すると、この
噴射口を画成するノズル本体の噴孔周縁あルイハ二一ド
ルピンヘカーボンが付着して、噴射口の流路面積の減少
が生じ、さらに、カーボンの付着が著しい場合には、噴
射口が塞閉してしまうという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、ニードル弁に設けられたニードルビンに、ニ
ードル弁が所定の変位を生じるまでノズルヘッドに形成
された噴孔を閉止する閉止部、例えば大径部を形成する
とともに、前記ノズルヘッドの端部または前記ニードル
ビンの少くな：くとも一方に、ニードル弁とノ１″１ズルヘッドとに尖り構成される燃料の開閉弁から燃焼室
へ連通して流路面積が局部的に偏在した副噴射口を形成
し、該副噴射口の流路面積を小さく設定して燃料噴射弁
を構成し、上記問題点を解決することを目的としている
。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２図乃至第５図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明すると、（１１はエンジンのシリ
ンダヘッドでアリ、シリンダヘッド（１）内には渦室（
ｌａ）が画成されている。渦室（１ａ）は、シリンダヘ
ッド（１１、シリンダ（２）およびピストン（３）によ
り画成される主燃焼室（４）に連通孔（４ａ）を介して
連通している。渦室（１ａ）内には、グロープラグ（５
）が突出するとともに、燃料噴射弁（６）がその噴射口
を開口する。燃料噴射弁（６）は、噴射口から噴射され
る燃料がグロープラグ（５）の先端部にあたるよう配設
されている。

燃料噴射弁（６）は、第３図乃至第５図に示すような構
成を有している。すなわち、図中、（７）はノズル本体
、（８）はディスタンスピース、（９）はノズルヘッド
、（圃はこれらノズル本体（７）、ディスタンスピース
（８）およびノズルヘッド（９）を一体化するノズルナ
ツトである。ノズル本体（７）は、中空部（７ａ）を有
した略円筒形状を有するとともに、燃料通路（ｌｌａ）
が画成されている。燃料通路（１１ａ）は、ノズル本体
（７）に螺着した継手（１２）に形成されたボー）　（
１２ａ）を介して図外の燃料ポンプ等に接続する。ノズ
ル本体（７）の中空部（７ａ）の図中上方は、通路（１
３ａ）が形成されたプラグａ３が螺着し、通路（１３ａ
）はスピルａＪを介して図外の燃料タンクに連通する。

また、ノズル本体（７）の中空部（７ａ）の図中下方に
は、孔（８ａ）が形成されたディスタンスピース（８）
が係合し、前記プラグ（１３１とともに中空部（７ａ）
に室（１５１を画成する。

ディスタンスピース（８）の孔（８ａ）には、ブツシュ
ロッド（１６１が摺動自在に挿通され一室（１５）内に
収納されたスプリングαηにより図中下方へ付勢されて
いる。ノズルヘッド（９）は、その図中下方の端部に、
エンジンの渦室（ｌａ）へ開口した径（Ｄ）の噴孔（９
ａ）が形成され、さらに、その内部には噴孔（９ａ）に
連通した田力幸（９ｂ）が画成されている。

圧力室（９ｂ）は、ノズルヘッド（９）に形成された燃
料通路（ｌｌｃ）およびディスタンスピース（８）に形
成された燃料通路（１１ｂ）を介して、ノズル本体（７
）の燃料通路（ｌｌａ）すなわち燃料ポンプへ接続する
。また、圧力室（９ｂ）の下方は、略円錐形状のテーパ
面から成る弁座（９Ｃ）が形成され、前記噴孔（９ａ）
に連続する。Ｑ８１はノズルヘッド（９）内に形成され
た孔（９ｄ）に摺動自在に嵌合したニードル弁である。

ニードル弁α印は、その図中上方を前記ブツシュロッド
（１６１に当接するとともに、その図中下方には、弁座
（９Ｃ）に当接するシート面（１８ａ）が形成され、さ
らに、その下端にはニードルピン（＋９１が形成されて
いる。上述したスプリング０７１、ブツシュロッド（１
６）、ニードル弁Ｑ８１および弁座（９Ｃ）は、燃料開
閉弁（２０１を構成する。すなわち、この燃料開閉弁＠
）は、圧力室（９ｂ）の圧力が大きくなるとニードル弁
Ｑ８１がスプリング０７１に抗して上方に変位し、圧力
・・−（９ｂ）と噴孔（９ａ）と、１″ を連通する。−一ドル弁０！ｌ！′、、つ＝−ド・・ピ
ンａ９は、相対的に大きい径（ｄｏ）の大径部（１９ａ
）と、大径部（１９ａ）の下端に一体に形成された小さ
い径（ｄ２）の針弁部（１９ｂ）と、から構成されてい
る。

ニードルピンＱ９１の針弁部（１９ｂ）ハ、ニードル弁
０８が上方に大きく変位して針弁部（１９ｂ）が噴孔（
９ａ）内に位置すると、噴射口（５）を画成する。すな
わち、この噴射口（５）の流路面積（ＳＡ）は、前記噴
孔（９ａ）の面積（πＤ２／４）から前記針弁部（１９
ｂ）の断面積（πｄ２”／４）を引いた値（π（Ｄ２−
ｄ２”）／４）を有し、この値は通常、０．０６　ｒｍ
ｆＪ程度に設定される。ニードルピン０！３の大径部（
１９ａ）は、その径（ｄｌ）が噴孔（９ａ）内を摺動可
能に設定され、ニードル弁αδが上方に所定量の変位を
生じたとき、噴孔（９ａ）を開孔する。孔（２２１は、
大径部（１９ａ）が噴孔（９ａ）に挿入された状態すな
わち大径部（１９ａ）が噴孔（９ａ）を塞閉した変位量
でも、ニードル弁αεが小さな変位量で開孔し、副噴射
口ｅ）を画成する。副噴射口（Ｂ）は、孔（２２１が画
成する部分にその流路面積が！在する。なお、この副噴
・：′：止射口（Ｂ）の流路面積（Ｓｑ）は、前記噴射口囚の面積
″：、、、、。

（ＳＡ）よシも小さい値に゛構成されている。

次に作用を説明する。

このような燃料噴射弁（６）にあっては、ディーゼルエ
ンジンの運転中、図外の燃料ポンプが燃料を吐出し、燃
料は計量されて燃料ポート（１２ａ）に流入する。した
がって、燃料は、燃料ボート（１２ａ）から燃料通路（
ｌｌａ）（ｌｌｂ）（ｌｌｃ）を経て千カ室（９ｂ）に
一旦貯留される。ここで、圧力室（９ｂ）内の燃料の圧
力が、所定の圧力になるとニードル弁Ｑ８１をスプリン
グ０ηの弾性力に抗して上方に変位せしめる。すなわち
、ニードル弁Ｑ８１のシート面（１８ａ）が、ノズルヘ
ッド（９）の弁座（９ｃ）から離間し、燃料開閉弁（２
０１が開状態となる。一方、圧力室（９ｂ）の燃料圧力
が所定の圧力に満たない場合には、シート面（１８ａ）
が弁座（９ｃ）にブツシュロッド（１６１を介してスプ
リングθ′７１によシ弾圧され、燃料開閉弁■は閉状態
を維持する。なお、圧力室（９ｂ）内の燃料は、その一
部がニードル弁（１８１と孔（８ａ）の摺接面に浸入し
、室（＋５１およびスピルα市を経て燃料タンクに還流
する。

また、一般に、このような燃料噴射弁（６）にあっては
、供給される燃料の量の関係で、アイドル時あるいは低
負荷運転時のニードル弁α＆の変位（リフト）量（通常
０．３〔ＩＩＩＭ”１程度）が平常運転時の変位（リフ
ト）量に比較して小さくなる。

今、ディーゼルエンジンが平常運転を行っている場合に
おいては、燃料噴射弁（６）は、その燃料噴射期間中、
ニードル弁（１８１が前述のように大きく上方に変位し
て燃料開閉弁■を開とする。

このため、ニードルピン（１９１の針弁部（１９ｂ）が
噴孔（９ａ）に挿通し噴射口（３）を形成すると共に、
孔＠が開孔して、噴射口（Ｂ）を形成する。したがって
、燃料噴射弁（６）の流路面積（ＳＡ）は前述の（π（
Ｄ”−ｔｉ２”）　／　４　）と、副噴射口（Ｂ）の面
積の和となり、燃料噴射弁（６）は、第１図の破線で示
す特性を有して燃焼室（４）（渦室（ｌａ）　）へ燃料
を噴射する。このように、ディーゼルエンジンの平常運
転時においては、燃料噴射弁（６）が燃焼室（４）へ通
常１の特性で燃料を噴射するため、ディーゼルエンジン
の性能を損うこともない。

次に、ディーゼルエンジンがアイドルあるいは低負荷運
転を行っている場合、燃料噴射弁（６）は、その燃料噴
射期間中、そのニードル弁（１８）が平常時に比較して
小さいリフト量（通常０３〔朋〕程度）の変位を行い、
燃料開閉弁ωを開とする。したがって、ニードルピン（
１！Ｊの太径部（１９ａ）が噴孔（９ａ）を塞閉し、孔
（２２１が開口して副噴射口Ｑ３１を形成する。すなわ
ち、この場合においては５燃料噴射弁（６）の燃料を噴
射する流路面積が、前述の平常時に比較して小さい副噴
射口ｆＢ）の流路面積（Ｓｓ）のみとなる。このため、
このようなアイドルあるいは低負荷運転時においては、
燃料噴射弁（６）は第１図の実線で示すような燃料噴射
特性で燃料を噴射し、ディーゼルノックの発生を防止す
る。また、この場合における副噴射口（Ｂ）は、その流
路面積（ＳＢ）が孔（２２１により形成された部分に偏
在するので、この副噴射口（Ｂ）が燃焼の際に生じ′る
カーボン等の付着によシ閉止されることもない７゜なお
、このアイドル時の燃料噴射特性はＪ孔ＣＩ’３の大き
さを変更することにより任意に変更可能である。

第６図には、この発明の他の実施例を示す。

なお、前述の実施例と同一の部分には同一の番号を付し
て、その説明は省略する。

この実施例においては、ニードル弁Ｑ８１のシート面（
１８ａ）からニードルピン（１９の先端部を貫通する径
（ｄ、）の孔のが形成され、この孔のが副噴射口（Ｂ）
を形成する。また、ニードルピン（１９１は、前述の実
施例と同様に、径（ｄｌ）の大径部（１９ａ）と、径（
ｄ２）（ｄ、＞ｄ２）の針弁部（１９ｂ）と、から構成
されている。大径部（１９ａ）の径（ｄ、）は、噴孔（
９ａ）を大径部（１９ａ）が摺動するに必要なりリアラ
ンスを、噴孔（９ａ）の周縁との間に確保するよう設定
されている。

この燃料噴射弁（６）にあっては、ニードル弁α＆のリ
フト量の小さいアイドル時、燃料開閉弁■が開、すなわ
ちニードル弁（１＆のシート面（１８ａ）が弁座（９ｃ
）か４離間すると、孔（２２すなわち副噴）射口ｒＢ）が開と４．、＜　８Ｅ力室（９ｂ）と燃焼室
（４）（渦室（１））が連通ずる。′：□しかるに、こ
の時には、ニードルピンａ９の大径部（１９ａ）が噴孔
（９ａ）を塞閉しているため、燃料噴射弁（６）の燃料
を噴射する流路面積は、副噴射口（Ｂ）の流路面積（堤
）のみとなる。すなわち、この燃料噴射弁（６）は、第
１図の実線で示しだ燃料噴射特性を有し、ディーゼルノ
・ツクを防止する。なお、この孔＠の径（ｄ、）すなわ
ち孔（２２１を画成する周縁の対向距離は比較的大きく
設定されるため、この孔のにカーボン等が付着して孔（
２２１を閉止することもない。

また、ニードル弁Ｑ８１のリフト量の大きい平常運転時
においては、燃料噴射期間中、ニードルピンＱ９１の針
弁部（１９ｂ）が噴孔（９ａ）に挿通される。したがっ
て、この平常時における燃料噴射弁（６）が燃料を噴出
する流路面積は、針弁部（１９ｂ）と噴孔（９ａ）とに
より画成される噴射口囚の流路面積（ＳＡ）（π（Ｄ２
−ａ２’　）／　４　）と、前記副噴射口（Ｂ）の流路
面積（乎）を合計した値（ＳＴ）（π（Ｄ２−ｄ２’＋
ｄ３’）　／　４　）を有する。すなわち、燃料噴射弁
（６）は、第１図の破線で示す燃料噴射特性を有し、デ
ィーゼルエンジンの平常運転を妨げることもない。なお
、この平常時の燃料噴射弁（６）の全流路面積（Ｓｔ）
、すなわち噴射口（２）と副噴射口（Ｂ）との流路面積
を合計した値は、ディーゼルエンジンの平常運転を円滑
とする値（通常ｏ、　０６　Ｃｄ））に設定されること
は言うまで−もない。

以上、説明してきたように、この発明によれば、端部に
噴孔が形成されたノズルヘッド内に、ニードル弁が摺動
自在に嵌合して燃料を供給、遮断する開閉弁を構成する
とともに、前記ニードル弁に設けられたニードルピンが
前記噴孔に挿通して噴射口を形成し、前記ニードル弁が
変位したとき前記開閉弁が開となり前記噴射口から燃焼
室へ燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記ニードル
ピンに、該ニードル弁が所定の変位を生じるまで前記噴
孔を閉止する大径部を形成するとともに、前記ノズルヘ
ッドの端部または前記ニードルピンの少くなくとも一方
に、前記開閉弁の下流側と前記燃焼室とを連通して流路
面積が局部的に偏在した副噴射口を形成し、該副噴射口
の流路面積を前記噴射口の流路面積よりも小さく設定す
るようにしたため、この燃料噴射弁を使用したディーゼ
ルエンジンのディーゼルノックが防止されるとともに、
燃料噴射弁の噴射口および副噴射口が、カーボン等の付
着により閉止されることが防止されるという効果がある
。

また、本実施例に例示した燃料噴射弁は、その噴出する
燃料が、アイドル時高温のグロープラグに衝突するよう
配設されているため、燃料の霧化が促進されて着火遅れ
期間が短縮し、ディーゼルノックが防止されるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はディーゼルエンジンの燃料噴射弁の燃料噴射特
性を示す図、第２図はこの発明の一実施例にかかる燃料
噴射パ弁を断面したエンジンの一部と共に示す図、第４
図は第３図の燃料噴射弁を断面して示す図、第４図は第
３図の燃料噴射弁のニードル弁を詳示する正面図、第５
図は第４図のニードル弁の平面図、第６図はこの発明の
他の実施例にかかる燃料噴射弁のニードル弁付近を詳示
する図である。（４）・・・燃焼室　　　　（６）・・・燃料噴射弁（
９）・・・ノズルヘッド　（９ａ）・・・噴孔α＆・・
・ニードル弁’ａ９１・・・ニードルビン（１９ａ）・
・・大径部　　（１９ｂ）・・・針弁部■１０．燃料開
閉弁　　＠・・・孔（副噴射口）（２）・・・噴射口　
　　　（Ｂ）・・・副噴射口特許出願人　　日産自動車
株式会社代理人　弁理士　　有　我　軍　−部・［第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

端部に噴孔が形成されたノズルヘッド内に、ニードル弁
が摺動自在に嵌合□して燃料を供給、遮断する開閉弁を
構成するとともに、前記ニードル弁に設けられたニード
ルビンが前記噴孔に挿通して噴射口を画成し、前記ニー
ドル弁が変位したとき前記開閉弁が開となシ前記噴射口
から燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記
ニードルビンに、該ニードル弁が所定の変位を生じるま
で前記噴孔を閉止する閉止部を形成するとともに、前記
ノズルヘッドの端部または前記ニードルビンの少くなく
とも一方に、前記開閉弁の上流側と前記燃焼室とを連通
して流路面積が局部的に偏在した副噴射口を形成し、該
副噴射口の流路面積を前記噴射口の流路面積よシも小さ
く設定したことを特徴とする燃料噴射弁。