JPS62153563A - 燃料噴射弁の燃料異常流出防止装置 - 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、特に音圧式のガス又は
オイルを燃料とする中速又は低速のディーゼルエンジン
の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料異常流出
防止装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンの燃料噴射弁は、クランク角が所定
の角度にあるときだけ開弁じてシリンダの燃焼室内へ燃
料を噴射している。ところで、燃料噴射弁のスピンドル
が焼付きなどのステック現象で開弁状態のまま固着する
ような作動不良が生じたときは、燃料が多量に燃焼室内
および排気系統内へ流出し、ガス爆発等の異常を発生す
る恐れがあった。このような異常時における燃焼室への
燃料流出を防ぐために、燃料噴射弁に燃料を供給する燃
料供給通路に弁装置を配設し、該弁装置に設けられた弁
部材により、燃料が設定量以上燃焼室内に流出したとき
に、燃料供給通路を遮断できるようにした燃料噴射弁の
燃料異常流出防止装置が同一出願人により特願昭６０−
１７８１３６号に開示されている。上記燃料噴射弁にお
いて、設定量は、エンジンの全負荷時、即ち燃料噴射量
最大時における燃料の異常流出を防止するために、最大
燃料噴射量の１倍以上に設定されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、燃料噴射弁の燃料噴射量は、エンジンの負荷
が高くなるに伴って増大し、逆に低くなるに伴って減少
する。しかし、上記特願昭６０−１７８１３６号に開示
されている燃料噴射弁の燃料異常流出防止装置において
は、設定量が一定に設定されているので、エンジン低負
荷時のように燃料噴射量が少ないときは、設定置が大き
すぎることになる。このため、エンジン低負荷時におい
ては、異常時における燃料流出量と正常時における燃料
噴射量との比が大きく、即ち異常時における燃料流出量
が正常時における燃料噴射量よりかなり多くなって、燃
焼室内への燃料の異常流出量が多くなるという問題があ
った。

本発明は、このような問題点を解決し、設定量（後に説
明する中空室３２ａのストロークボリューム量とほぼ等
しい量）をエンジンの負荷変動に応じて調整できるよう
にするとともに、燃料噴射弁より燃料が設定量以上流出
すると燃料供給通路を遮断できるようにした燃料噴射弁
の燃料異常流出防止装置を堤供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的達成のため、本発明の燃料噴射弁の燃料異常
流出防止装置は、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給
通路に弁装置が配設され、該弁装置には燃料が設定量以
上エンジンの燃焼室内に流出したときに一定量変位して
前記燃料供給通路を遮断する弁部材と、前記エンジンの
負荷信号に応じて前記弁部材の変位量を可変する位置調
整機構とが設けられているものである。

〔作用〕

上述の構成によれば、弁部材の設定位置が、位置調整機
構によりエンジン負荷に応じて変えられ、これによりエ
ンジン負荷に対応する適切な設定量が得られ、異常時に
おける燃焼室内への燃料異常流出をエンジン負荷の変動
があっても防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

燃料噴射弁１は、外筒２と、内筒３と、スピンドル４と
、リフト制限プラグ５と、付勢手段の一例たる圧縮ばね
６とを備えている。

外筒２は、はぼ円筒状に形成され、燃焼室であろシリン
ダ８に装着されたシリンダカバー１０に嵌挿固定されて
いる。内ｆｉｉ３は、外筒２の内周面にシール部材１１
を介して固定されており、外筒２の内周面の直径より若
干小径の大径部３ａと、該大径部３ａの下端側に形成さ
れた小径部３ｂと、該小径部３ｂの下端側に形成され更
に小径の先端部３ｃとからなり、該先端部３ｃの下部は
、外筒２の下端から突出してシリンダ８の燃焼室に臨む
ように配置されている。また外筒２の内周面と内筒３の
外周面との間の部分が燃料通路１２とされており、該燃
料通路１２には、外筒２の外周面に形成された燃料導入
口１３が連通している。

スピンドル４は、内筒３の軸中心線上に形成された中心
穴３ｄに軸方向に摺動可能に嵌挿されており、大径部４
ａと、該大径部４ａの下端側に形成された小径部４ｂと
、該小径部４ｂの下端側に形成された更に小径の先端部
４ｃとからなり、該先端部４ｃの下端にはテーパ部４ｄ
が形成されている。また大径部４ａと小径部４ｂとを連
結する部分には、小径部４ｂの直径より更に小径のネッ
ク部４ｅが形成されている。

内筒３の中心穴３ｄは、スピンドル４の大径部４ａおよ
び小径部４ｂがそれぞれ摺動可能に嵌挿されるように形
成されている。該中心穴３ｄには、第１図に示す燃料噴
射弁１閉弁状態において、スピンドル４の大径部４ａの
下面およびネック部４ｅの外周面を含む周回溝１５、小
径部４ｂの中間部外周面を含む周回溝１６、小径部４ｂ
下面および先端部４ｃの外周面を含む周回溝１８がそれ
ぞれ形成されている。周回溝１５には、内筒３に形成さ
れたコントロールオイル通路１９が連通されており、外
部からコントロールオイルが導入可能とされている。周
回溝１６には、内筒３に形成されたシールオイル通路２
０が連通されており、外部からシールオイルが導入可能
とされている。周回溝１８には、内筒３の小径部３ｂ外
周面に軸心に向かって放射状に形成された複数の穴２１
が連通している。

内筒３の中心穴３ｄ上下端分は、小径となって燃料噴射
通路２２とされており、該燃料噴射通路２２の先端部に
は、シリンダ８内に連通ずる燃料噴射口２３が放射状に
複数形成されている。燃料噴射通路２２と周回溝１８と
の連結部分は、スピンドル４のテーパ部４ｄに倣ったテ
ーパ面が形成されており、このテーパ部が燃料弁座２４
となっている。

リフト制限プラグ５は、内筒３の中心穴３ｄ上端部分に
若干大径で上方を開口して形成された凹部３ｃに螺着さ
れており、該リフト制限プラグ５には、スピンドル４と
同心で大径部４ａの直径より小さい直径のリフトストッ
パ２５が一体的に突出形成されている。該リフトストッ
パ２５の下面は、第１図に示す燃料噴射弁１閉弁状態に
おいて、スピンドル４の大径部４ａ上面と一定の間隙を
もって配設されている。圧縮ばね６は、リフトストッパ
２５の外側に装設されており、該圧縮ばね６によりスピ
ンドル４は下方に付勢されている。

燃料異常流出防止装置は、弁装置ｉ＆３０と、位置調整
機構３１とを備えており、該弁装置３ｏは、圧縮機（図
示せず）と燃料導入口１３にそれぞれ連通ずる燃料供給
通路３２に配設され、ハウジング３３と、弁部材３４と
、圧縮ばね；３５とからなっている。

第２図に示すように、ハウジング３３には中空室３３ａ
が形成されており、ハウジング３３の下面左側および右
側面には、中空室３３ａに連通し、かつ圧縮機側および
燃料導入口１３側の燃料供給通路３２にそれぞれ連通す
る連通穴３３ｂ、３３Ｃが形成されている。弁部材３４
は、上下方向に隙間Ａをもって中空室３３ａ内に収容さ
れており、中心部に微少直径の貫通穴３４ａが形成され
ている。圧縮ばね３５は、連通穴３３ｃ側の中空室３３
ａに収容されており、該圧縮ばね３５により弁部材３４
は連通穴３３ｂ側に付勢されている。

位置調整機構３１は、調整部材３６と、ポジショナ３８
とを備えており、調整部材３６は、ハウジング３３の連
通穴３３ｂを含む中空室；３３ａに収容されたフランジ
部３６ａと、シール部材４０を介してハウジング３３の
左側面に形成された貫通穴３３ｄに摺動自在に１１（挿
された軸部３６ｂとからなっている。またフランジ部３
６ａの右側面には、弁部材３４が圧縮ばね；３５により
付勢されて当接し得るようになっている。

ポジショナ３８は、エンジン負荷に基づく信号により作
動するようになっており、調整部材３６の軸部３６ｂに
機械的、油圧的又は電気的に接続されている。

弁部材３４の右側面と、連通穴３３ｃを含む中空室３３
ａの端面、即ちシート而３３ｅとの間はＤなる間隙が形
成されるようになっている。この間隙り間の中空室３３
ａのボリューム量、いわゆるストロークボリューム量（
以下、設定量という）は、調整部材３６の変位により変
えることができ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図に示すように、閉弁状態にある燃料噴射弁１にお
いては、スピンドル４は圧縮ばね６より下方に付勢され
、テーパ部４ｄにより燃料弁座２４が閉塞されている。

調整部材３６は、エンジン負荷信号がポジショナ３８に
人力されると弁部材３３を伴って所定位置に変位するも
ので、エンジン負荷が高くなるに伴って左方向に変位し
、これにより設定量が増加し、逆にエンジン負荷が低く
なるに伴って右方向に変位し、これにより設定量が減少
する。また設定量は、各エンジン負荷の正常時における
燃料噴射量より若干大きく設定されている。

そして、弁装置３０の弁部材３４の左右両側面に加わる
燃料圧力Ｐ４とＰ２とは等しく、従って弁部材３４は、
圧縮ばね３５のばね力により左方に押圧され最左端位置
の閉弁状態にあり、周回溝１８には、連通穴３３ｂ、中
空室３３ａの隙間Ａ、連通穴３３ｃおよび燃料供給通路
３２を通って燃料導入口１３から常時高圧（２００〜２
５０　ｋ＋τ／■２）の燃料が供給されている。また周
回溝１６には、シールオイル通路２０から燃料圧力より
若干高１１の圧力（２８０ｋ／ｃｍ２）のシールオイル
が供給され１周回溝１５には、コンＩ−ロールオイル通
路１９から通常低圧のコン１−ロールオイルが充填され
ている。

このような閉弁状態にある燃料噴射弁１を閉弁状態にす
るには、まずスピンドルコントロールポンプ（図示せず
）により加圧されたコントロールオイルをコントロール
オイル通路１９を通して周回溝１５に供給する。すると
、スピンドル４の大径部４ａがコントロールオイルの背
圧を受け、スピンドル４が圧縮ばね６のばね力を抗して
リフトストッパ２５に当接するまで上昇し、燃料弁座２
４が開放され、所定量の燃料噴射通路２２を通って燃料
噴射口２３からシリンダ８内に噴射される。

この燃料の噴射が開始されると、連通穴３３ｃ側の中空
室３３ａ内の燃料圧力が低下し、圧力ｐ１＞ｐ２になる
。この圧力差による力が圧縮ばね３５のばね力に打勝つ
と弁部材３４は右方向に移動するが、設定量が、各エン
ジン負荷の正常時における燃料噴射量より大きく設定さ
れているので。

弁部材３４がシート面３３ｅに当接する前即ち閉弁前に
燃料噴射量が完了する。

燃料の噴射が完了すると、加圧されたコントロールオイ
ルの供給が停止され、スピンドル４は圧縮ばね６り復原
力により加工し、第１図に示すような閉弁状態となる。

同時に、連通穴３３ｃ側の中空室３３ａ内には隙間Ａお
よび貫通穴３４ａを通って燃料が供給されて圧力Ｐ２が
上昇し、圧力差（Ｐｌ　Ｐｌ）による力より圧縮ばね３
５のばね力が大きくなると、圧縮ばね３５のばね力によ
り弁部材３４はシート面３３ｅの反対側に移動し、弁部
材３４が調整部材３６に当接して圧力Ｐ１とＰｌとが等
しくなり弁装置３０は閉弁状態に復帰する。

なお、隙間Ａおよび貫通穴３４ａの通路面積は。

燃料噴射が始まったときから次の噴射サイクルまでに圧
力差（ｐ１Ｐ２）により、この通路面積から連通穴３３
ｃ側の中空室３３ａに燃料が補給されて弁部材３４が復
原できる大きさであればよい。

ところで、燃料噴射弁１が開弁状態から閉弁状態に移る
とき、スピンドル４が焼付き等によるステック現象で開
弁状態のまま固着し動かなくなってしまうと、燃料弁座
２４は常時開いた状態となり、燃料通路１２内の燃料は
連続的に燃料噴射口２３から流出される。

すると、燃料通路１２内の燃料圧力は次第に低下し、こ
れに伴って連通穴３３ｃ側の中空室３３ａ内の燃料圧力
も低下し、圧力ｐ　１＞　ｐ　ｚとなる。

コノ圧力差（Ｐ、−Ｐ、）による力が圧縮ばね３５のば
ね力に打勝つようになると、弁部材３４はシート面３３
ｅ側に移動し、燃料流出量が設定量以上となると遂には
弁部材３４の右側面がシート面３３ｅに当接して弁装置
３０は閉弁状態となる。

この状態で、弁部材３４の貫通穴３４ａから燃料が燃料
通路１２側に供給されるが、その量は極めて微量である
。従ってシリンダ８内には燃料は殆ど流出することはな
い。

ここで、設定量は前述の如く位置調整機構３１によりエ
ンジン負荷に応じて調整され、各エンジン負荷時におけ
る異常時における燃料流出量と正常時における燃料噴射
量との比を小さくすることができる。この結果、エンジ
ン低負荷時に燃焼室内および排気系統内の空気量が減少
したときに。

それに応じて設定量を小さくし異常時における燃料流出
量を殆どなくすことができるので１例えば未燃焼ガスが
発生する場合、未燃焼ガスの濃度が高くなることなく、
燃焼室内および排気系統内におけるガス爆発を防ぐこと
ができ、安全性が向上する。

燃料噴射弁１が正常の閉弁状態に復帰すると、連通穴３
３ｃ側の中空室３３ａの圧力Ｐ２が高くなり、圧縮ばね
３５の復原力が圧力差（ＰニーＰ２）による力より大き
くなると、弁部材３４は圧縮ばね３５復原力によりシー
ト面３３ｅと反対側に移動して調整部材３６のフランジ
部３６ａに当接する。すると、圧力Ｐ□とＰｌとが等し
くなり弁装置３０は閉弁状態に復帰する。

ここで、弁装置３０が閉弁状態から開弁状態に移行する
場合、弁部材３４に微少直径の貫通穴３４ａが形成され
ており、該１°ｊ通穴３４　ａからもわずかな燃料が流
出しているので、弁部材３４のシート面３３ｅからの離
脱が容易に行なわれる。

この離脱方法は、他の方法によって行なうこともできる
。

なお、実施例では単一の燃料を使用した燃料噴射弁１を
一例として示したが、副燃料を併用した燃料噴射弁１に
も適用することができる。また弁装置３ｏは、燃料噴射
弁１の外部に配設されているが、内蔵するようにしても
よい。さらに調節部材３６を制御するポジショナ３８の
制御手段としては１機械式、油圧式又は電気式などがあ
り、また調節部材３６をねじ式にして回転させるように
してもよい。

〔発明の効果〕

上述のとおり１本発明によれば、エンジン負荷変動に応
じて燃料流出量を可変調整することができるので、低負
荷時に多量に供給されることがなくなり、燃焼室内およ
び排気系統内におけるガス爆発の発生を防ぐことができ
、安全性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図は燃料異常流出防
止装置を備えた閉弁における燃料噴射弁め縦断面図、第
２図は燃料異常流出防止装置の縦端面図である。 １・・・燃料噴射弁、　　　　３０・・・弁装置、３１
・・・位置調整機構、　　　３２・・・燃料供給通路、
３４・・・弁部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給通路に弁装置が配
   設され、該弁装置には設定量以上の燃料がエンジン燃焼
   室内に流出したときに一定量変位して前記燃料供給通路
   を遮断する弁部材と、前記エンジンの負荷信号に応じて
   前記弁部材の変位量を可変する位置調整機構とが設けら
   れていることを特徴とする燃料噴射弁の燃料異常流出防
   止装置。