JPS61218762A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射
供給する燃料噴射弁に係り、特に直接噴射式ディーゼル
機関用の燃料噴射弁に関する。

〔従来の技術〕

直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射弁においては、主
燃料として圧縮天然ガス、メタノール、５ＲＣＩなどの
着火温度の高いガス又は液体を使用する場合、一般には
着火の容易なディーゼル油を着火用の副燃料として主燃
料に先立ち噴射させ、その火炎又は高温燃焼ガスにより
、着火温度の高い主燃料に点火させるようにしている。

しかして従来、これらの主燃料および副燃料は、燃焼室
内に各別に配置された主燃料噴射弁および着火用副燃料
噴射弁からそれぞれ噴射されている。

このため、着火用副燃料の噴霧に対し、その副燃料噴射
弁に近い主燃料の噴霧又は噴流と、遠い噴霧又は噴流と
では、着火時期、着火個所および空気利用範囲などに差
を生ずる不利がある。また主燃料の各噴霧又は噴流など
を同時に点火させるためには、王＃！！ｌ料を噴射させ
る以前に、かなり広範囲に亘って高温領域を形成しなけ
ればならず、従って副燃料を多く必要とし、こ扛らはお
おむね機関の燃料消費率を増加させる傾向にあって好ま
しくないものであった。

このような欠点を除去するために、主燃料噴射弁および
副燃料噴射弁を一体化させて、これらの両燃料をほぼ同
一の位置から独立して噴射できるようにし、これによっ
て可及的少量の副燃料により、主燃料に対する好適な燃
焼条件を創出させ、かつ確実に着火し得るようにして、
燃料消費率を低減させるようにした直接噴射式ディーゼ
ル機関の燃料噴射弁が実開昭５７−２０８６８号公報に
開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記実開昭５７−２０８６８号公報に開示され
た燃料噴射弁では、主燃料噴射通路を開閉する主燃料用
ニードルの中空穴に、副燃料噴射通路を開閉する副燃料
用ニードルが挿入されておシ、主、副側燃料用ニードル
が隣接して配置されているので、主燃料又は副燃料が別
系統の噴射通路に流入しやすくなっている。これを防止
するために、各ニードルの下端は、かなり高い圧力で各
弁座に押圧されているが、まだシール性に若干問題があ
り、より一層の改善が望まれていた。また王、副側燃料
用ニードルの各摺動部の加工精度をかなり高くする必要
があり、コヌト高になるという問題があつ次。

本発明は、このような問題点を解決し、シール性を向上
するとともに、閉弁時における主燃料用ニードルの締付
は力を主燃料の圧力にほとんど影響されないようにした
燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的達成のため、本発明は、着火温度の高い主燃
料と、該主燃料に着火する副燃料とを使用する燃料噴射
弁において、弁本体と、該弁本体の軸心部に形成さ詐た
中空穴に嵌挿され前記副燃料の圧力により上方に摺動じ
て副燃料噴射通路を　　　。

開放する副燃料用ニードルと、前記弁本体に形成された
小径部および大径部に摺動自在に嵌挿され前記主燃料の
圧力により上方に摺動して主燃料噴射通路を開放する主
燃料用ニードルとを備え、かつ該主燃料用ニードルが、
前記弁本体の大径部との摺動面を境にして外側に位置す
る上向きの前記主燃料の圧力を受ける受圧面の面積と下
向きの前記主燃料の圧力を受ける受圧面の面積とが等し
くなるようにされたものである。

〔作用〕

上述の構成によれば、副燃料用ニードルが副燃料の圧力
によって上方に摺動すると、副燃料噴射通路が開放され
、副燃料が副燃料噴射通路を介して、その噴射口から噴
射される。また第１の主燃料用ニードルが尋人より供給
されるニードルコントロールオイルの圧力により上方に
摺動するに伴って、第２の主燃料用ニードルが主燃料の
圧力により第１の主燃料用ニードルに追随して一体的に
上方に摺動し、主燃料噴射通路が開放され、主燃料が主
燃料噴射通路を介して、その噴射口から噴射される。ま
た閉弁時における主燃料用ニードルの締付は力が、はと
んど主燃料の圧力に影響されない。

〔実施例〕

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。

第１図は本発明に係る燃料噴射弁の縦断面図を示したも
ので、燃料噴射弁ｌは、外筒２と、内筒３と、アトマイ
ザ４と、弁本体５と、副燃料用ニードル６と、主燃料用
ニードル８とを備えてお夕、先端部であるアトマイザ４
がディーゼルエンジンの燃焼室内に臨む如くシリンダカ
バー（図示せず）に装着されている。

外筒２は、シリンダカバーに固定さ詐ており、内筒３は
、外筒２の中空部２ａに収容され、円筒３０７ランジ部
３ａがボルト９によシ外筒２の上面に固定されている。

アトマイザ４は、外筒２の下端に形、成され次側口部２
ｂに挿入固定されており、主燃料、例えばガス燃料の噴
射通路１０とその噴射口１０ａおよび副燃料の噴射通路
１２とその噴射口１２ａがそれぞれ形成されている。

弁本体５は、内筒３の中空部に挿入固定された第１の弁
本体５Ａと、該第１の弁本体５Ａとアトマイザ４との間
に上下両端を第１の弁本体５Ａの下面およびアトマイザ
４の上面にそれぞれ当接させて配置された第２の弁本体
５Ｂとからなっており、該第２の弁本体５Ｂには、上下
に同一直径の小径部５ａ、５ｂ、中間部に大径部５ｃが
それぞれ形成されており、小径部５ａ、５ｂには、大径
部５Ｃに近接してニードルコントロールオイル供給用の
導入５ｄ、５ｅがそ扛ぞれ形成されている。

副燃料用ニードル６は、第１の弁本体５Ａの軸心部に形
成された中空穴に摺動自在に嵌挿された第１の副燃料用
ニードル６人と、第２の弁本体５Ｂの軸心部に形成され
た中空穴に摺動自在に嵌挿され第１の副燃料用ニードル
６Ａと一体的に連結された第２の副燃料用ニードル６Ｂ
とからなり、これら第１および第２の副燃料用ニードル
６Ａ。

６Ｂの軸心部には、副燃料通路６ａが連通して形成され
ており、また第２の副燃料用ニードル６Ｂの下部外周面
には、副燃料通路６ａから分岐し友複数の分岐副燃料通
路６ｂが形成されている。第１の副燃料用ニードル６Ａ
は、その上方の第１の弁本体５Ａの中空部に固定された
固定部材１５の軸部１５ａに巻装された圧縮はね１６に
より下方に押圧されており、これにより第２の副燃料ニ
ードル６Ｂの下端に形成されたテーバ部６Ｃは、第２の
弁本体５Ｂの中空穴の下端に形成された副燃料用弁座５
１に当接するようになっている。

固定部材１５の軸心部には、副燃料通路６ａに連通する
副燃料導入穴１５ｂが形成されており、この導入穴１５
ｂから副燃料が導入されるようになっている。また第２
の弁本体５Ｂの下部には、アトマイザ４の副燃料噴射通
路１２および副燃料用弁座５１に連通する副燃料通路５
ｈが形成されている。

主燃料用ニードル８は、第２の弁本体５Ｂに摺動自在に
嵌挿された第１および第２の主燃料用ニードル８Ａ、８
Ｂとからなり、これらの主燃料用ニードル８Ａ、８Ｂの
摺動面には、第１の弁本体５Ａに開口形成されたシール
オイル導入口５ｊから導入されたシールオイルが、第１
および第２の弁本体５Ａ、５Ｂの各細心に涜って形成さ
れたシールオイル通路５に？：通り、第２の弁本体５Ｂ
に形成された複数の導入５ｍから供給されるようになっ
ている。

第１の主燃料用ニードル８Ａは、外筒２の中空部２ａに
収容され内筒３の軸部３ｂに巻装された圧縮ばね２２に
よジばね受け２３を介して下方に抑圧さｎている。第２
の主燃料用ニードル８Ｂの下端にはテーバ部８ａが、該
テーバ部８ａには貫通穴８ｂがそれぞれ形成されており
、また該第２の王＃ｉ！ｌ科用ニードル８Ｂの下面は、
アトマイザ４の主燃料噴射通路１０の開口端に形成され
た主燃料用弁座１０ｂに当接するようになっている。

図面に示すように、圧縮ばね２２のばね力によジ＠ｌお
よび第２の主燃料用ニードル８Ａ、８Ｂが下方に押圧さ
れ、第２０主＠科用ニードル８Ｂの下面により主燃料用
弁座１０ｂ’５’閉塞している状態において、第２の弁
本体５Ｂの上部小径部５ａと大径部５ｃに嵌挿された第
１の主燃料用ニードル８Ａの内周面８Ｃとの間に上部導
入５ｄが臨む空間部２５が、第２の弁本体８Ｂの下部小
径部５ｂと大径部５ｃに嵌挿された第２の主燃料用ニー
ドル８Ｂの内周面８ｄとの間に下部導入５ｅが臨む空間
部２６がそれぞれ形成されている。また第２の弁体５Ｂ
の下部外周面に形成されたテーバ部５ｎと第２の主燃料
用ニードル８Ｂのテーバ部８ａ内局面との間に空間部２
８が形成されている。

第１および第２の主燃料用ニードル８Ａ、８Ｂの各外周
面と外筒２の内周面との間には、空間部、すなわち主燃
料通路３０が形成されており、外筒２には、中空部２ａ
に連通し主燃料通路３０に主燃料を供給する主燃料供給
口２ｂが形成されている。また第１および第２の主燃料
用ニードル８Ａ。

８Ｂの隣接する外周面は、同一直径になるように設定さ
れている。また第１および第２の主燃料用ニードル８Ａ
、８Ｂは、第２の弁本体５Ｂの大径部５ｃとの摺動面を
境にして外側に位置する上向きの主燃料の圧力を受ける
受圧面の面積と下向きの主燃料の圧力を受ける受圧面の
面積とが等しくなるように設定されている。

第１図において、３２は、第１の弁本体５Ａに軸方向の
移動を規制さ詐て挿入されたセット用ねじで、この先端
に形成されたねじ部３２ａは、内筒３のフランジ部３ａ
に螺着さｎており本燃料弁を機関に装着するまで、弁本
体５及びアトマイザ４を固定する役目χはたしている。

そして弁本体５Ａの上部フランジ部５ｐを、本図には記
載されていないボルトにより、シリンダカバーに締付け
ることにより第２の弁本体５Ｂの下面が、外筒２の中空
部２ａに充填さｎた主燃料の圧力に抗してアトマイザ４
の上面に抑圧さｎるようになっている。

つぎに、本発明の実施例の作用を説明する。

第１図において、燃料噴射弁ｌは閉弁状態にあり、この
状態における主燃料用ニードル８に作用している力を第
２図および第３図をも参照にして説明する。

まず、第１の主燃料用ニードル８Ａに下向きに作用して
いる力Ｆ１を第２図によって説明する。

同図において、第２の弁本体５Ｂの大径部５Ｃ外周面を
通る垂直線Ｙ−Ｙより外側では、上向きの主燃料の圧力
、すなわちガス圧Ｐｇを受ける受圧面積と、下向きガス
圧Ｐｇ　ｋ受ける受圧面積とが等しいので、ガス圧Ｐｇ
は互いに消去され均衡を保っている。従って、 Ｆ＋＝　ＴＸ　（ｄ２ｄ＋　）　Ｘ　Ｐｇ＋Ｆｓ　・・
・・・・（１）ｄ！・・・第２の弁本体５Ｂの小径部５
ａの直径ｄ２・・・第２の弁本体５Ｂの大径部５Ｃの直
径Ｆ８・・・圧縮ばね２２のばね力 となる。

つぎに、第２の主燃料用ニードル８Ｂに下向きおよび上
向きに作用している力Ｆ２およびＦｓＹ第３図によって
説明する。同図において、第２図において説明したと同
様に、垂＠線Ｙ−Ｙより外側では同一のガス圧Ｐｇが上
向きおよび下向きに加わっており互いに消去され均衡を
保っている。また貫通穴８ｂ近傍における上向きおよび
下向きのＦ３＝−’−（ｄ”ｏ　　ｄ”ａ）　Ｐｇ・・
・・・・（３）ｄｏ・・・第２の主燃料用ニードル８Ｂ
の外周面の直径 ｄａ・・・第２の主燃料用ニードル８Ｂの下端面の直径 ｄ４・・・第２の弁本体５Ｂ突部５ｓの直径となる。上
記式（１）　、　（２）　、　（３）より主燃料用ニー
ドル８に作用している力Ｆは Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２−Ｆ３＝Ｆｓ＋’（ｄ：　　　ｄ’ｓ）
Ｐｇ　　　”曲（４）となる。

上式（４）から分るように力Ｆが、第２の主燃料用ニー
ドル８Ｂの下端面に下向きに作用しており、その他の部
分に作用している上向きおよび下向きのガス圧Ｐｇは互
いに消去され、均衡を保っている。

従って、主燃料用ニードル８には、下端面を除いてガス
圧Ｐｇに関係なく下向きに作用する力、すなわち締付は
力Ｆが作用しており、この結果、安定した締付は力が得
られる。

このような燃料噴射弁ｌの閉弁状態から開弁状態にする
には、所定のタイミングで学科噴射ポンプから副燃料導
入穴１５ｂ？：介して副燃料を導入する。すると、副燃
料通路６ａおよび分岐副燃料通路６ｂに副燃料が供給さ
れ、副燃料自身の圧力で副燃料用ニードル６を圧縮ばね
１６のばね力に抗して押し上げ、第２の弁本体５Ｂの副
燃料用弁座５１ｔ開放し、所定量の副燃料を副燃料通路
５ｈおよび副燃料噴射通路１２を介して噴射口１２ａよ
り周囲に９を射する。このｑＩＬ射とほぼ同時期に導入
５ｄに導入される力Ｆより大きいニードルコントロール
オイルの油圧により、第１の主燃料用ニードル８Ａが押
し上けられる。またニードル８Ｂは（ｄ４−ｄｓ）　＜
　（ｄａ　　ｄ＋）を満足する製作されているため、王
＃！！料のガス圧により、第１の主燃料用ニードル８Ａ
に追随して押し上げられ、主燃料噴射通路１０を開放し
、主燃料が所定量だけ噴射口１０ｍより周囲に噴射さ詐
る。すなわち、この実施例では、副燃料および主燃料を
全く独立して、中心部に相互に近付けた各別の噴射０１
０ａ。

１２ａから、換言するとほぼ同じ位置から噴射させるこ
とができる。

なお、＋ｊｇ２の弁本体５Ｂに形成された導穴５ｅは、
第２の主燃料用ニードル８Ｂを必要に応じて押し下げｆ
ｃｖ、空間部２ｂの近傍に７１ｃまった主燃料を排出す
るためのものである。

〔発明の効果〕

上述のとおり、本発明によれば、王＃！！ｌ用ニードル
と副燃料用ニードルとの間には弁本体が介在しているの
で、主燃料と副燃料とは完全に分離さｎシール性が向上
するとともに主燃料用ニードルおよび副燃料用ニードル
の各摺動面の加工精度乞あまり高くする必要がなくコス
トを低減させることができる。また主燃料用ニードルの
締付は力はガス圧にほとんど影響されないので、安定し
ておジ閉弁機能が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料噴射弁の縦断面図、第２図は
第１の主燃料用ニードルに作用している力を説明するた
めの説明図、第３図は第２の主燃料用ニードルの第２図
に示すものと同様の説明図である。 ｌ・・・燃料噴射弁、５・・・第１および第２の弁本体
５Ａ、５Ｂとからなる弁本体、５ａ、５ｂ・・・小径部
、５ｃ・・・大径部、６・・・第１および第２の副燃料
用ニードルとからなる副燃料用ニードル。 ８・・・第１および第２の主燃料用ニードルとからなる
主燃料用ニードル、１０・・・主燃料噴射通路、１２・
・・副燃料噴射通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）着火温度の高い主燃料と、該主燃料に着火する副
   燃料とを使用する燃料噴射弁において、弁本体と、該弁
   本体の軸心部に形成された中空穴に嵌挿され前記副燃料
   の圧力により上方に摺動して副燃料噴射通路を開放する
   副燃料用ニードルと、前記弁本体に形成された小径部お
   よび大径部に摺動自在に嵌挿され前記主燃料の圧力によ
   り上方に摺動して主燃料噴射通路を開放する主燃料用ニ
   ードルとを備え、かつ該主燃料用ニードルが、前記弁本
   体の大径部との摺動面を境にして外側に位置する上向き
   の前記主燃料の圧力を受ける受圧面の面積と下向きの前
   記主燃料の圧力を受ける受圧面の面積とが等しくなるよ
   うに設定されたことを特徴とする燃料噴射弁。