JPS59183066A

JPS59183066A - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射ノズル

Info

Publication number: JPS59183066A
Application number: JP5778983A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Sugihara; 杉原　邦彦; Kenji Yoneda; 米田　賢二
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-04-04
Filing date: 1983-04-04
Publication date: 1984-10-18

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】く技術分野〉本発明はディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルに関する
。

〈従来技術〉従来の燃料噴射ノズルとして、例えば実開昭５４−１１
２９１８号公報に記載されたものが知られている。

これについて説明すると、第１図を参照し、ノズルボデ
ィ１の先端部は中空の略円錐形をなし、内壁面にノズル
シー１一部２が形成されている。また、ノズルボディ１
の先端部にはノズルシート部２の位置に複数の噴孔３が
形成されている。ノズルボディ１内にはニードルバルブ
４が収納されており、ニードルバルブ４の先端部にはノ
ズルシート部２に着座して噴孔３を閉止する略円錐形の
ニードルフェイス部５が形成されている。また、ニード
ルバルブ４にはプレッシャステージ６か形成されており
、このプレッシャステージ６に油溜り７内の圧力が作用
するようになっている。

ここにおいて、油溜り７に供給される燃料の圧力が上昇
すると、燃料の圧力がプレッシャステージ６に作用して
ニードルバルブ４を図で上方に押上げる。すると、ノズ
ルシート部２とニードルフェイス部５との間に間隙が生
じ、この間隙を通って燃料がノズルボディ１先端方向に
流れ込み、噴孔３から燃焼室に噴射される。

しかしながら、このような従来の燃料噴射弁にあっては
、ニードルバルブのリフト変化が急激で、ノズルシート
部とニードールフェイス部との間隙に形成される流路面
積が急激に増加するため、燃料の初期噴射率が高くなり
、着火遅れ期間中に多量の燃料が噴射される。したがっ
て、着火と同時に多量の燃料が急激に燃焼するので、急
激な温度上昇による排気中のＮｏｘｉ度の増加と、急激
な圧力上昇による燃焼騒音の増加とをきたすという問題
点があった。

そこで、ＳＡＥペーパー８１０４７９に開示されている
ように、ノズルホルダ内に摺動自在にフリーピストンを
設けて、このフリーピストンの背面側に油圧室を形成し
、この油圧室に噴射用の高圧燃料の一部が導かれるよう
にし、フリーピストンの先端面側にこれと一体動するア
ジヤスティングロッドを設けて、このアジヤスティング
ロッドをニードルバルブの背面側に所定の間隙を保って
相対させるようにしたものがある。

これによれば、ニードルバルブがリフトを開始すると、
アジヤスティングロットに当接し、以降はフリーピスト
ンを押上げつつリフトするので、リフト変化が緩やかと
なる。

しかしながら、このものでは、フリーピストンに対し噴
射用の高圧燃料油圧を作用させるようにしており、この
油圧を任意に設定することはできないから、ニードルバ
ルブの受圧面とフリーピストンの受圧面との面積差でリ
フト速度を決定するしかなく、自由度に乏しかった。

また、初期噴射率を抑制する効果はあるものの、ニード
ルバルブのリフト速度が遅くなるので、噴射期間が長く
なり、高回転・高負荷域でスモークが悪化するという問
題点があった。

〈発明の目的〉本発明はこのような従来の問題点に漏み、十分自由度を
もった構成で開弁直後の急激なリフ１−変化を防止して
初期噴射率の抑制を図ることができ、しかも噴射期間が
長くなるのを防止できるようにすることを目的とする。

〈発明の構成〉このため、本発明は、ニードルバルブの背方に油圧室を
形成し、この油圧室を絞りを介して噴射用の高圧燃料油
圧とは独立した油圧源と連通させるようにし、また、ニ
ードルバルブのリフト量が所定値以上になったときに油
圧室の油圧を逃がす油圧逃がし手段を設けたものである
。

〈実施例〉以下に実施例を説明する。

第２図において、ノズルボディ１１にはノズルシー１一
部１２と噴孔１３とが形成されている。ノズルボディ１
１内にはニードルバルブ１４が摺動自在に収納され、ニ
ードルバルブ１４にはニードルフェイス部１５とプレッ
シャステージ１６とが形成されている。

プレッシャステージ１６にはノズルボディ】１とニード
ルバルブ１４との間の油溜り１７内の圧力が作用するよ
うになっている。

ノズルボディ１■はノズルホルダ１８の先端部にディス
タンスピース１９を介して接合され、ノズルナンド２０
により固定されており、ニードルバルブ１４の最大リフ
ト（β）はディスタンスピース１９により規制されるよ
うになっている。ノズルホルダ１８、ディスタンスピー
ス１９及びノズルボディ１１には一連に高圧燃料通路２
１が形成され−ζおり、第３図に示す燃料噴射ポンプ２
２から高圧燃料パイプ２３を介して供給される高圧燃料
を油溜り１７に導くようになっている。

ニードルバルブ１４の背部にはブツシュロッド２４が固
定されており、ノズルホルダ１８側に係止されたスプリ
ングリテーナ２５とブツシュロッド２４との間にはバル
ブスプリング２６が介装されている。

ノズルボルダ１８内にはフリーピストン２７が摺動自在
に挿入され、フリーピストン２７の先端面側にはこれに
当接して一体動するアジヤスティングロッド２８が設け
られている。アジヤスティングロット２８はスプリング
リテーナ′２５に案内され、アジヤスティングロッド２
８の中間部に形成された係止部２８ａがスプリングリテ
ーナ２５に係止されることによりアジヤスティングロッ
ド２８の最下動位置が規制されるようになっている。そ
してこの状態でアジャスティングロッド２日の先端部が
所定の間隙Δｊ！＋（＜ρ）を介してニードルバルブ１
４側のプンシュロソド２４に対向するようになっている
。

フリービスｉ・ン２７の背面側には油圧室２９が形成さ
れている。油圧室２９の油圧導入口３０にはスプリング
３１によりイ」勢される逆止弁３２が設けられ、逆止弁
３２には常開の絞り通路３３が形成されている。

そして、油圧導入口３０には第３図に示す燃料噴射ポン
プ２２のポンプハウジング内の燃料を導く燃料パイプ３
４が接続されている。

又、ニードルバルブ１４とスプリングリテーナ２５との
間の空間及びスプリングリテーナ２５とフリーピストン
２７との間の空間はスピル通路３５により図示しない燃
料タンクと連通している。

更に、フリービス１−ン２７には一端が油圧室２９に臨
む油圧送がし孔３６と、外周面にあって油圧送がし孔３
６の他端と連なる環状溝３７とが形成されている。フリ
ーピストン２７が摺動するノズルホルダ１８の摺動面に
は側孔３８が形成されており、この側孔３８はスピル通
路３５と連通している。ここで、フリーピストン２９の
リフトＭがΔ１２　（〈β−Δβｌ）以上となったとき
に、前記環状溝３７と前記側孔３８とが連通ずるように
なっている。従って、油圧送がし孔３６、環状溝３７、
側孔３８及びスピル通路３５により油圧送がし手段が構
成される。

次に作用を説明する。

燃料噴射ポンプ２２により高圧燃料が高圧燃料通路２１
に供給されて、油溜り１７内の燃料圧力が開弁圧に達す
ると、ニードルバルブ１４がす７１−を開始し、Δβ１
だけリフトするとアジヤスティングｌ：Ｉソド２８に当
接する。

これにより、以降はアジヤスティングロッド２８を介し
フリーピストン２７を押上げつつリフトする。

ここで、フリーピストン２７の背面側の油圧室２９には
燃料噴射ポンプ２２のポンプハウジング内の燃料が導か
れており、フリーピストン２７が上昇すると、油圧室２
９内の燃料が圧縮されるので、燃料圧力が高くなり、こ
の結果としてフリーピストン２７の上昇が抑制される。

油圧室２９内の燃料圧力が高くなった後は、油圧室２９
から絞り通路３３で絞られつつ燃料が徐々Ｇこ流出する
ので、フリーピストン２７は徐々に上昇１−る。

従って、ニート”ルバルブ１４がΔρＩｆどけＩＪフ１
−シた後のリフト速度は絞り通路３３の絞りによる燃料
の流出速度により制限され、これにより初期噴射率が抑
制される。

そして、ニードルバルブ１４のリフト量、ケΔＩｌ＋＋
Δｊ２２以上（フリーピストン２７のリフＩ−量力く６
２２以上）となると、フリーピストン２７側の環状溝３
７とノズルホルダ１８側の側孔３８とが合致して連通ず
るため、油圧室２９内の油圧が油圧逃力鳴し了し３６か
ら環状溝３７及び側孔３８を介してスピル通路３５へ瞬
時に逃げ、油圧室２９内の油圧が低下する。従って、以
降はニードルバルブ１４が急速にリフトして最大リフト
ｌに至る。このため、噴射期間の短縮化が図れる。

すなわち、第４図に、従来技術の項で説明した前記公報
に示されるノズルｆＡｌと、前記ＳＡＥペーパーに示さ
れるノズル（Ｂｌと、本発明によるノズルｔｃ）とにつ
いて、それぞれの噴射量特性を示すように、本発明に、
よるノズルＩｃＩでは初期噴射量を）ｒ＋＋　ｉａｌで
き、しかも噴射期間を短縮できるのである。

尚、逆止弁３２は、油圧導入口３０に供給される油圧が
ある程度高く確保できる場合、あるＩ、＞４よ絞り通路
３３をある程度大きく形成できる場合心こおＧ１ては不
要であり、単に絞り通路３３を設けるだけでよい。必要
に応しフリービスＩ・ン２７に対しリターンスプリング
を設けてもよい。

第５図に示す実施例は、第２図に示した実施例の構成に
加え、ノズルボディ１１の先端ｉ１％内壁面のノズルシ
ート部１２の上部をテーパ状にして燃料流量制御部３９
を形成し、ニードル）＜ルブ１４のリフＩ・量に応じて
テーパ状燃料流量制御部３９とニー１”／レハルブ１４
との間に形成される燃料流路の断面積を可変にしたもの
である。これによれば、初期噴射率の抑制を更に積極的
に図ることができる。

第６図に示す実施例は、第２図に示した実施例の係止部
２８ａを廃止し、アジヤスティング口・ノド２Ｂの先端
部ヲ二−ドルハルブ１４側のプ・ノシュロ・ノドｚ４に
富に当接させるようにしたものである。従ってこの場合
には、ニードルバルブ１４がリフトすると、すくさまフ
リーピストン２７を介して油圧室２９の油圧が働くよう
になって、ニードルバルブ１４のリフト速度が制限され
、ニードルバルブ１４シたがってフリーピストン２７の
リフト量が所定値以上となった段階で環状溝３７と側孔
３８とが合致して油圧室２９の油圧が逃げることにより
ニードルバルブ１４が急速にリフ１−シて最大リフトに
達する。このようにしてもほぼ同様の効果が得られる。

尚、この実施例でニードルバルブ１４、プンシュロノド
２４、アジヤスティングロッド２８及びフリービス１−
ン２７は全て一体に形成してもよい。また、フリービス
１−７２７等を設けることなく、ニードルバルブ】４の
背面側に直接油圧室２９を形成してもよい。

第７図及び第８図に示す実施例は、油圧逃がし手段の構
成を変えたものである。

すなわち、ノズルホルダ１８の油圧室２９形成部分とフ
リ−ピストン２７摺動部分との間にテーバ状段差部４０
を設けて、油圧室２９形成部分の方の内径を太き（しで
ある。また、フリーピストン２７の外周面には油圧室２
９側から順に摺動部４１、小径部４２、縦溝４３ａ付の
摺動部４３を形成しである。

この場合、ニードルバルブ１４がΔ１１だリリフトした
後、ニードルバルブ１４と共にフリービス１−ン２７が
油圧室２９の油圧に抗してΔβ２リフトすると、フリー
ピストン２７の摺動部４１の下端が段差部４０より上方
に移動し、油圧室２９から、フリーピストン２７の小径
部４２とノスルホルダ１８内周面との空間を通り、摺動
部４３の縦溝４３ａを通り、更にフリーピストン２７と
スプリングリテーナ２５との間の空間を通って、スピル
通路３５へ油圧が逃りる。ここで、シム４４の厚さを変
えることによりΔり２　（及びΔβ１）を調整すること
ができる。

また、この実施例では油圧導入口３０に逆止弁を装着す
ることなく、絞り通路３３のみを設りである。

尚、以上ではホールノズルの例を示したが、本発明は副
室式ディーゼルエンジンに用いられるスロットルノズル
やビントルノズルに対しても適用可能であることは勿論
である。

〈発明の効果ン以上説明したように本発明によれば、ニードルバルブの
開弁直後の急激なリフト変化が避けられ、初期噴射率を
低く抑えてＮＯｘ及びエンジン騒音の低減を図ることが
でき、しかもリフト後期にはリフト速度を早めて噴射期
間を短縮するので、高速・高負荷域でのスモークの悪化
をも防止することができる。よって、特に小型・高速デ
ィーゼルエンジンの燃焼改善に効果をもたらす。また、
ニードルバルブの背方の油圧室に噴射用の高圧燃料油圧
とは独立した油圧を絞りを介して導入するようにしたた
め、その油圧の設定や絞りの選定によってリフト抑制時
のリフト速度をほぼ自由に設定でき、実用性が極めて高
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す燃料噴射ノズル先端部の断面図、
第２図は本発明の一実施例を示す燃料噴射ノズルの断面
図、第３図は同上の燃料噴射ノズルと燃料噴射ポンプと
の配管系統図、第４図は噴射量特性を説明するための線
図、第５図、第６図及び第７図はそれぞれ他の実施例を
示す燃料噴射ノズルの断面図、第８面は第７図の要部拡
大図である。１１・・・ノズルボディ　　１３・・・噴孔　　１４・
・・ニードルバルブ　　１８・・・ノズルボルダ　　２
１・・・高圧燃料通路　　２２・・・燃料噴射ポンプ　
　２６・・・バルブスプリンク２７・・・フリーピスト
ン　　２８・・・アジヤスティングロッド　　２９・・
・油圧室　　３０・・・油圧導入口　　３３・・・絞り
通路　　３５・・・スピル通路３６・・・油圧逃がし孔
　　３７・・・環状溝　　３８・・・側孔４１・・・摺
動部　　４２・・・小径部　　４３・・・縦溝付の摺動
部特許出願人　　日産自動車株式会社代理人　　弁理士　笹　島　冨二雄第　１　図第２図第　４　図／７−７ン７角第　５１４０第　６　図第７図第８図４０＼手続ネｄｉ正書（自発）昭和５８年５月１７日特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ■、事件の表示昭和５８年特許願第０５７７８９号２、発明の名称ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　神奈川県横浜市神奈用区宝町２番地名　称　（
３９９）日産自動車株式会社代表者　　　石　原　　　
　俊４、代理人住　所　　東京都港区西新橋１丁目４番１０号第三森ビ
ル６、補正の内容（１）明細書第６頁第１３行に「挿入され、」とあるを
「挿入されており、このフリーピストン２７はリターン
スプリング５０によって図で下方へ伺勢されている。」
と補正する。（２）明細書第１０頁第７行〜第８行に「必要に応し・
・・設けてもよい。」とあるを［また、フリーピストン
２７に対するりターンスプリング５０も絞り通路３３を
大きく形成できる場合には省略することが可能である。」と補正する。（３）図面の第２図、第５図、第６図及び第７図を別紙
補正図面の通り補正する。７、添付書類の目録補正図面　　１通以上第２図ｎ第５　ロ９ｎ第６Ｌ４１ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

先端部に噴孔が形成されたノズルボディと、このノズル
ボディ内に摺動自在に収納され噴射用高圧燃料油圧によ
りリフトして噴孔から燃料を噴射させるニードルバルブ
とを備えるディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルにおい
て、前記ニードルバルブの背方に油圧室を形成し、この
油圧室を絞りを介して前記高圧燃料油圧とは独立した油
圧源と連通させる。と共に、前記ニードルバルブのリフ
ト量が所定値以上になったときに前記油圧室の油圧を逃
がす油圧逃がし手段を設けたことを特徴とするディーゼ
ルエンジンの燃料噴射ノズル。