JPS5987269A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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】 本発明は燃料噴射弁に関し、特に切れのよい燃料噴射路
りを得るべく改良した燃料噴射弁にじｊする。

例えばテイーゼル観関等の燃料噴射式内燃機関に用いら
れる燃料噴射弁は、特開昭５４−５０７２６号公報にみ
られる如く、噴口を開閉するニードルバルブを有する。

該ニードルバルブはスプリングの弾性付勢力を閉弁方向
に受け、かつ噴射燃料圧力を開弁力向に受圧してこれら
の力のバランスにより　Ｉ！ｊ’を口を開閉すべく構成
されている。ところが、ニードルバルブが開弁方向に燃
料圧力を受ける受圧面積は、弁座にニードルバルブが着
座している閉弁時よりも弁座から離れる開弁状態の方が
広くなっているので、その分、閉弁圧はどうしても開弁
圧よシもかなシ低い値となっていた。このためニードル
バルブが閉弁する噴射路シは、比較的低圧のいわゆるだ
らだら噴射となって燃料噴霧の切れが悪化し、微粒化の
悪い燃料噴霧が燃料家内に噴射されることになる。しか
も噴射路υの頃には燃焼室内における燃焼の終期領域で
あって酸素が欠乏しておシ、従って燃焼の悪化が著しく
なって熱効率が低下する。このためにかかる噴射絆シを
速やかに完了し、切れの良い噴射をするように、適切な
改良がなされることが要求されている。

本発明はかかる従来の燃料噴射弁の不都合に鑑み、燃料
噴射路シを速やかに完了して切れのよい噴射を可能とす
ることを目的として、ニードルパルプに対して閉弁方向
に作用する燃料圧力が導入され又は発生ずる背圧室を設
け、該背圧室を背圧設定弁によって所定値に設定保持す
ると共に、常時は背圧室を低圧側にリリーフしている背
圧制御弁１燃料噴射終シに同期して閉弁することによｐ
前記背圧室内の燃料圧力を所定値まで高めてこれをニー
ドルパルプの閉弁力として付与し、もって実質的に閉弁
圧力を高めるように構成した燃料噴射弁を提供するもの
である。

以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

本実施例は燃料噴射ポンプと燃料噴射弁をユニット化し
たいわゆるユニットインジェクタと称される燃料噴射弁
に本発明を適用したものである。

ユニットインジェクタ１のプランジャ２は図示しない内
だ（（機関のクランク軸に同期して回転するカム機構３
によって押し下げられると共に、リターンスプリング４
のスプリング力を受けて上動し、もってバレル５内を往
復摺動する。プランジャ２のヘッド部、バレル５及びノ
ズル６によって形成、）れる高圧室Ｉ内には、プランジ
ャ２の上動によって、図示しない燃料タンク内の燃料が
、フィードポンプ、閉弁している電磁制御弁２０及び制
御燃料通路２１を介して吸入される一方、プランジャ２
０下動、即ち圧縮行程では電磁制徊１弁２０を閉弁して
ニードルバルブ８とノズル６との間の隙間に形成された
燃料通路９を介し、噴口１０から燃料を燃料室内に噴射
供給する。即ち燃料通路９ｔｊ、その途中に圧力室１１
を有しておシ、該圧力室１１にニードルバルブ８０受圧
而が臨んでいで、ニードルバルブ開弁方向に作用する該
圧力ネ１１内の燃料圧力が、ニードルパルプ８を唄口閉
弁方向に付勢するバルブスプリング１２の弾性伺勢力に
抗して所定圧力以上に上昇すると、ニードルパルプ８が
噴口１０を開弁する構成となっている。

一方、ニードルパルプ８の基焔はプランジャ２の下端に
形成したニードルガイド穴３１内に摺動自由に密に嵌合
されておシ、該ニードルガイド穴３１とニードルバルブ
８０基端に規制される背圧室３２を形成する。該背圧室
３−２はリリーフ通路３３を介して図示しない燃料タン
クからなる低圧源に接続されている。尚ＩＪ　ＩＪ−フ
通路３３はその途中のプランジャ２の外周に形成した環
状溝３５が介装されておシ、プランジャ２の上下摺動中
に該ＩＪ　ＩＪ−フ通路３３が遮断されずに常時開通す
る構成となっている。

ＩＪ　リーフ通路３３には電磁開閉式の背圧制御弁４０
が介装される。該背圧制御弁４０はその開弁によυ背圧
室３２内の燃料圧力を低圧側にＩＪ　リーフし、その閉
弁によシ背圧室３２内の燃料圧力を背圧室３２内に封入
する作用を営む。

背圧制御弁４０．の背圧室３２側リリ一フ通路３３から
分岐して、低圧燃料源に接続するバイパス通路３４が設
けられ、該バイパス通路３４に、背圧室３２内の燃料圧
力を受圧して該燃料圧力が所定値以上になったときにバ
イパス通路３４を開弁する背圧設定弁４１を介装する。

？ｉヒつて該背圧設定弁４１はその開弁圧以上に背圧室
３２内の燃料圧力が」二昇しようとしたとき、該燃料圧
力を低圧１１１１に開放して、その値が背圧設定弁４１
の設定圧以上に上昇しないようにｊｆｊｌ）御するチェ
ック弁形式の弁＋１！造でよい、。

そして前記電磁制御弁２０及び背圧制御弁４０は共に機
関回転速度或いは機関負荷等の機関回転速度或いは宙１
磁制御弁２０の開閉弁信号を入力し、この入力信号に基
づいて最適な時期にＧｉ４閉制御されるものであって、
一般にはマイクロコンビコーータ等の図示しない制御回
路によって制御される。

尚、ニードルガイド穴３１とニードルパルプ８の嵌合摺
動は夫々の面が高精度に仕−Ｆけられて、両者間の隙間
を微少にすることにより高圧室７内の燃料洩れを極力小
さくしている。しかし圧カネ１１内の噴射にあずからな
い燃料は燃２’１通路９、高圧室７を介しニードルガイ
ド穴３１とニードルパルプブ８との摺動面間の隙間、背
１Ｊ二室３２、リリーフ通路３３を介して低圧燃料源に
リターンさｉｔるから、前記隙間の程度は前記両者の要
求の妥協によって決定されるものである。寸だニードル
バルブ８の開弁圧を決定するスプリング１２の設定荷重
は、そのスプリングシートとしての開弁圧調整用シム１
５の厚さを調整することによって調整される。バレル５
とノズル６とはスペーサ１７を介し接続されるが、これ
ら両者間の相対位置は位置決め用ビン１８によって決定
される。該ビンは更にノズル６の弁座１０ａとニードル
ガイド穴３１の位置精度を高める効果もある。１だニー
ドルバルブ８に小径ｉ８ａ、８ｂを設け、ニードルバル
ブ８の撓みによってノズルの弁座１０ａとニードルガイ
ド穴３１との位置精度の誤差を吸収するようにしている
。このときニードル８の前記撓みによって噴口の弁座１
０ａとニードルバルブ８の当たりが不良になることを防
止するため、該弁座１０ａとニードルバルブ先端とのシ
ート面を球面形状としている。

かかる構成の作用は次のようになる。

今、リターンスプリング４の弾性彷元力によυプランジ
ャ２が上動する吸入行程では、預１磁制御弁２０及び背
圧制御弁４０共に開として高圧室７及び背圧室３２に夫
々制御燃料通路２１及びＩＪ　ＩＪ−フ通路３３を介し
て低圧燃料が吸入される。

その後カム機構３によυリターンスプリング４０弾性力
に抗してプランジャ２が下動する圧縮行程に移って高圧
室Ｉを圧縮しても、電磁制側ｊ弁２０が開弁している限
り、高圧室７内の燃料が、燃料３ｉ１＋路９、制ｒ１１
１燃＄−Ｖ通路２１を介して低圧側に戻嘔第１るから圧
シネ１１内の燃料圧力が上昇せず従つｑ−＝ニードルパ
ルプ８の開弁リフトはない。才だ背月二制御弁４０も開
弁じている〃・ら背圧室３２内の圧力」二昇もない。

そしてこの上線行程中に電磁制御弁２０を閉じると、高
圧室Ｉ内の燃料は圧力上昇（第２図ａ点）１、て燃料通
路９及び圧力室１１内の燃料圧を晶め、該圧力室内の燃
料圧力がニードルバルブ８の受圧ｖ１−１に作用する開
弁方向の力が、ノクルブスプリング１２の閉弁力に打勝
つようになると、ニードルガイド穴８はリフトして噴口
１０を開弁しく第２図す点）、高圧燃料を該噴口から燃
料室内に噴射供給する。

次にこのプランジャ２の圧縮行程（噴射行程）中の所定
の望ましいタイミング（第２図Ｃ点）において電磁制御
弁２０を開くと高圧室７及び圧力室１１等内の高圧燃料
は制御燃料通路２１を介して低圧側にリリーフされるか
ら急激に圧力降下する。ここにおいて背圧室３２内の圧
力がないものとすると、ニードルバルブ８先端が弁座に
着座するシート面の面積分だけ閉弁状態よりも開弁状態
での受圧面積が大きいため、閉弁圧は開弁圧よシも小さ
くなる。このため圧力室１１内の圧力が充分低下してか
ら閉弁することになるから噴射路９時の噴霧の切れが悪
くだらだら噴射となυ燃料後ダレをも招いてしまう。

しかし本発明では電磁制御弁２００開弁と同時に若しく
はこれよシも少し遅れて即ち電磁制御弁２０の噴射路υ
動作に同期して背圧制御弁４０を閉じることによシ、背
圧室３２内の燃料圧力がリリーフ通路３３を介して低圧
源に解放することを遮断するから、該燃料圧力はプラン
ジャ２の下動ニラれてＪＪ７しニードルバルブ８の基端
面に背ロニＰ（Ｉち閉弁方向の力を付与する。このとき
の背圧は、背ｊ］二設定＝ｔ１４１に上りその設定圧以
上になると、該背圧設定ジ（４１を開弁してバイパス通
路３４を開；Ｉｒ１Ｌ低圧源にＩＪ　ＩＪ−）されるか
ら、前記設定値に保持される。従って第２図ｅ点の背圧
制御弁４０の閉弁と同時にニードルバルブ８に閉弁力を
伺与（−１もって降下する圧力室１１内の圧力に抗して
バルブフグ９フフ１２０弾性付勢力と共に強制的に閉−
ｊｒシ噴射を速やかに終了する。その結果このときの閉
弁圧力は例えば開弁圧力よシも充分高くでき、唄口１０
よシの燃料川霧の切れが良くなって後ダレを発生しない
。このだめ噴射路りのニードルバルブ閉弁圧の過小を心
配しなくて良くなるから、第２図人に示すように従来動
性のＢ、ｌ：ｐも噴射圧力を高めることができ、噴射期
間ｔが短紺１（ｔｚ）されてその分噴射タイミングを遅
らすことができることになシ、出力向上を図ることが可
能となる。

噴射が終了した後は次期行程に備えて背圧制御弁４０を
開いて背圧室３２内の背圧を低下させておけばよい。

尚本実施例ではユニットインジェクタに本発明を適用し
たため、プランジャ２の下動によって背圧室３２内に燃
料圧力が発生するような構成にしたが、噴射ポンプと噴
射弁とが別体の場合は、背圧室３２に噴射ポンプ内で発
生した圧力燃料を導いたシ、その他の噴射ポンプを用い
て背圧室３２内に圧力燃料を導いたシして背圧源を確保
するようにしてもよいことは明らかである。

以上述べたように本発明によると、ニードルバルブの閉
弁力としてバルブスプリングの弾性力に背圧を加えるよ
うに構成したので、閉弁時の噴射燃料圧力が高くなシ、
かつニードルバルブの閉弁速度を速くして噴射路りを速
やかに完了することができる。従って噴射の切れが良好
となシ低圧燃料のだらだら噴射を大幅に減少でき、霧化
特性も良くなって燃焼が改善され熱効率が向上して燃費
、排気特性が良くなる。

゛また、強制的な閉弁によシ噴射期間を短縮した結果従
来よシロ−噴射量条件での噴射圧の高圧化が図れるから
、小型高速ディーゼル機関等への適用が有効になされる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すユニットインジェクタ
の縦断面図、第２図は同上の噴射圧と噴射率特性を示す
グラフである。 １・・・ユニットインジェクタ　　２・・・プランジャ
７・・・高圧室　　８・・・ニードルバルブ　　９・・
・燃料通路　　１０・・・噴口　　１１・・・圧力室　
　１２・・・パルプスプリング　　２０・・・電磁制御
弁　　２１・・・制御燃料通路　　３２・・・背圧室　
　３３・・・ＩＪ　ＩＪ−フ通路　　３４・・・バイパ
ス通路　　４０・・・背圧制御弁　　４１・・・背圧設
定弁 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　　笹　　島　　富二Ｊｉｌｉ第１因 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弾性付勢力を閉弁方向に、かつ噴射燃料圧力を開弁方向
   に夫り受けてこれらの力のバランスにょ多噴口を開閉す
   るニードルバルブを備えた燃料噴射弁において、前記ニ
   ードルバルブの受圧面に閉弁方向に作用する燃料圧力が
   導入され又は発生する背圧室と、該背圧室を低圧源に連
   通ずるリリーフ通路と、該ＩＪ　ＩＪ−フ通路を燃料噴
   射路ｐに同期して閉弁する常開の背圧制御弁と、該背圧
   制御弁より背圧室側のリリーフ通路内圧力が’ＰＪｒ定
   値以」二のとき該圧力を低圧源にＩＪ　ＩＪ−フする背
   圧設定弁と、を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。