JPS62223454A - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射ノズル - 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料噴射ノズルの改良
に関し、更に詳しくは該ノズルに備えられるニードル弁
の閉弁圧力を向上させるための技術に関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルは、通例、噴射ポ
ンプによって加圧された燃料が該ノズルにおける所定の
油溜り部に導入され、その状態で、該ノズルに備えられ
た燃料噴射口開閉用のニードル弁が該燃料の圧力で押し
上げられることにより、所定量の燃料が噴射口から噴射
されるように構成されている。その場合、上記ニードル
弁は噴射ノズルに備えられたスプリングにＪ二つて常時
開方向に押圧されているが、上記燃料はこのスプリング
力によって決まる閉弁圧力に打らかって噴射されると共
に、これに伴って上記ニードル弁に作用づ。

る燃料供給通路内の燃料の圧力が低下して上記スプリン
グ力以下となった時に該弁の閉弁動作が開始されるよう
になっている。

このようにディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルにおい
ては、上記ポンプからノズルに圧送されてくる燃料の管
内圧力が上記スプリング力よりも大きくなった時にニー
ドル弁が開いて燃料が噴射され、これに伴って管内圧力
が低下して上記スプリング力よりも小さくなった時にニ
ードル弁が閉弁動作を開始するようになっているが、そ
の際、該ニードル弁の閉弁動作は素早く、しかも大きな
閉弁圧で確実に行われることが望ましい。然るに、実際
には例えば燃料圧送時に膨張した高圧ｆｆ１（燃料噴射
ポンプと噴射ノズルとの間を接続する管）がニードル弁
の閉弁直接に収縮したり、或いは高圧管内に発生した圧
力波が閉弁後にノズルに到達したりツるため、速やかな
閉弁動作が妨げられるばかりでなく、−口開弁動作を開
始したニードル弁が上記圧力波の作用などにより二次的
にリフトされるという事態が生じ易い。その場合、燃料
の切れが悪くなって所謂後滴れ現象等が生じるが、これ
は当該エンジンの特にエミッション性能に悪影響を及ぼ
す。

このような問題に対処するものとしては、例えば特開昭
５２−２５９２７号公報に記載されているように、燃料
噴射ポンプに吸戻し作用を有するデリバリバルブを設り
たものが従来から存在する。

これによれば、上記後滴れの原因となっている管内圧力
がデリバリバルブの吸戻し作用を受【ブて吸収されるた
め、その分だけ該圧力を低下させることができるように
なる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来における上記のような構成においては、デ
リバリバルブが燃料噴射ポンプに設けられているため、
該バルブの作用によって先ず噴射ポンプ側の管内圧力が
低下し、それから一定時間が経過した後に燃料噴射ノズ
ル側の管内圧力が低下するといったことが起こる。つま
り、燃料噴射ポンプにデリバリバルブを設けた上記のよ
うな従来の技術においては、該バルブの作用によって管
内圧力を低下させても、燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズ
ルとを接続している高圧管の長さ分だけ応答が遅れるた
めに、上記ニードル弁に作用する管内圧力をタイミング
良く低下させることができず、その結果、燃料噴射ノズ
ルにおける後退れ等を効果的に防止することができない
という問題があった。

本発明は、従来における上記のような問題に対処するも
ので、ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルとして、そ
の１羽弁時にタイミング良くニードル弁近傍の燃料圧つ
まりノズルにおける燃料供給通路内や油溜り部内の燃料
圧を減少させることができる応答性に優れたノズルを提
供し、もってこの種の噴射ノズルにおける燃料の後滴れ
を効果的に防止し、ひいては当該エンジンのエミッショ
ン性能の向上等を図ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上・２目的達成のため本発明は次のように構成したこと
を特徴とする。

即ち、燃料供給通路を有するホルダーにニードル弁が摺
動自在に嵌挿され、上記供給通路内の燃料の圧力が所定
値以上になった時にその圧力でニードル弁をリフトさせ
ることにより燃料を噴射するように構成されたディーゼ
ルエンジンの燃料噴射ノズルにおいて、上記ホルダーに
ドレン通路を形成すると共に、上記ニードル弁に、内圧
に応じて容量が変化するチャンバーと、１１弁時に上記
燃料供給通路に連通して該通路内の燃料を上記チャンバ
ー内に導入する第１連通路と、ニードル弁のリフト量が
所定ｍ以上となった時に上記ドレン通路に連通して上記
チャンバー内の燃料を該ドレン通路に排出させる第２連
通路とを形成する。

（作　　　用） このように構成された燃料噴射ノズルにおいては、その
閉弁時に上記ホルダーにおける燃料供給通路がニードル
弁における第１連通路を介して該弁内のチャンバーに連
通する。そのため、上記供給通路内の燃料がチャンバー
内に導入されるが、この時、該チャンバーはその内部へ
の燃料の導入に伴ってその容量を増大させる。つまり、
上記燃料供給通路内の燃料は、上記チャンバー内所定の
最大値に達するまで該チャンバー内に第１連通路を介し
て吸収されることになる。これによリ、噴射ノズルの開
弁時において燃料の後滴れ現象の原因となっているニー
ドル弁近傍の燃料供給通路内等の管内圧力が急激に減少
し、その結果、ニードル弁は速かに、しかも強い力で確
実に閉弁されることになる。

一方、上記噴射ノズルの開弁時には、燃料噴射ポンプか
ら圧送されてきた燃料供給通路内の燃料の圧力によって
ニードル弁がリフトされることにより燃料が噴射される
が、その場合、該弁のリフトｍが所定潰以上となった時
に、上記の最大容ω状態にあるチャンバーはこれに接続
された第２連通路を介してホルダーにお（）るドレン通
路に連通され、その結果、該チャンバー内に一時的に吸
収された上記燃料がドレン通路内に排出される。これに
より、該チャンバーは上記当初の最小容身状態に復帰す
る。そして、この状態で燃料噴射が完了することにより
ニードル弁は閉弁動作を開始するが、その場合、上記チ
ャンバーは第２連通路との連通が断たれる一方、第１連
通路を介して再び上記燃料供給通路に連通されることに
より、上記当初の動作が再び繰り返される。

（実　　施　　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、ディーゼルエンジンの燃料噴射ノ
ズル１は、先端に噴孔２ａが設けられた筒状のホルダー
２と、該ホルダー２に上下層動自在に嵌挿されて先端に
ビン状部３ａが設けられたニードル弁３とを有すると共
に、その上方のホルダー上部２ｂ内に、該弁３を下方に
押圧するスプリング４を備えた構成である。そして、こ
のスプリング４の押圧力によって、上記ニードル弁３に
お【ノるビン状部３ａの上方に設けられた円錐状着座部
３ｂがホルダー２における噴孔２ａの上方の同じく円錐
状の座面２Ｃに圧接されるようになっている。

また、上記ホルダー２には、一端が図示しない高圧管を
介して燃料噴射ポンプ（同じく図示せず）に接続された
燃料供給通路２ｄと、該通路２ｄを介して燃料が導入さ
れる油溜り部２０とが形成され、且つ該油溜り部２ｅが
ホルダー２及びニードル弁３の各下部２ｆ及び３Ｃ間に
形成された通路ａ１．：連通されていると共に、該油溜
り部２ｅに対応ざ往て上記ニードル弁３の中間部には円
錐状の受圧部３ｄが設けられている。そして、加圧され
た燃料が上記高圧管及び燃料供給通路２ｄを通って油溜
り部２ｅに圧送され、その結果として該油溜り部２ｅ内
の圧力が所定値を越えた時に上記ニードル弁がスプリン
グ４に抗してリフトされると共に、これに伴ってニード
ル弁３の着座部３ｂがホルダー２の座面２Ｃから離反さ
れることにより、油溜り部２ｅ及びこれに連設された通
路ａまで圧送されてきた燃料が噴孔２ａを通って燃焼室
内に噴射されるようになっている。

然して、本発明の特徴として上記燃料噴射ノズル１にお
けるニードル弁３には、第２図にも示すように、内圧に
応じて容■が変化するチャンバー３　ｅ　ｌｆｉ　Ｋけ
られていると共に、このチャンバ−３０に各一端が通じ
且つ各他端が該弁３の上部外周面の所定位置に至る第１
連通路３「及び第２連通路３ｇが夫々形成されている。

上記チャンバー３ｇは、この実施例においては上記受圧
部３ｄの上方中央部に空間を形成し且つこの空間の上方
側からピストン５をニードル弁３に対して摺動自在に嵌
挿することにより形成されており、言い換えれば該チャ
ンバー３ｇの上壁面がピストン５の下面によって構成さ
れている。そして、そのピストン５の上方にバネ室３ｈ
が設けられ、該ｍ　３　ｈにバネ６が備えられてピスト
ン５を常時下方に押圧していると共に、更に該バネ６の
上方には、ピストン５の上昇位置を規制し且つバネ６の
バネ受けとなるストッパ７が例えば圧入等の方法を用い
てニードル弁３に嵌＠されている。ここで、上記ピスト
ン５に対するバネ６の押圧力は、上記スプリング４の押
圧力つまりニードル弁３の開弁圧力よりも小さくなるよ
うに設定されている。

一方、上記ホルダー２の上部２ｂには、燃料供給通路２
ｄに対応ざ才てドレン通路２ｇが設けられていると共に
、この実施例においては上記燃料供給通路２ｄから通路
２ｈが分岐されており、該ドレン通路２ｇ及び分岐通路
２１１の各一端部が、ニードル弁３との）と動部である
ホルダー上部２ｂの内周面の所定位置に開口されている
。そして、ニードル弁３が第１図に示す閉弁位置にある
時には上記燃料供給通路２ｄが分岐通路２ｈ及びニード
ル弁３における第１連通路３ｆを介して上記チｔ７ンバ
ー３０に）１通し、この状態からニードル弁３が上背し
てそのリフト化が所定１１１Ｊｉｉｔを越えた時に、上
記分岐通路２ｈと第１連通路３ｆどの間が非連通状態に
なると共に、この状態でヂ↑Ｉンバ−３０が上記第２連
通路３Ｑを介してホルダー３におけるドレン通路２ｑに
連通するようになっている（第３図参照）。尚、上記ニ
ードル弁３においては、ピストン５の上方のバネ室３ｈ
は該弁３に形成されたリターン通路３１を介して上記ド
レン通路２ｇに連通されている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

先ず、燃料噴射ノズル１におけるニードル弁３が第１図
に示す閉弁位置にある時には、燃料噴射ポンプ側から供
給された燃料が燃料供給通路２ｄを介して油溜り部２ｅ
及びこれに通じる下方の通路ａに導入されているが、そ
の場合、上記供給通路２ｄは分岐通路２ｈ及びニードル
弁３における第１連通路３ｆを介して同じく該弁３にお
けるチャンバー３ｅと連通されている。従って、この場
合は、上記各通路２ｄ、２ｈ、３ｒを介してチャンバー
３０に導入された燃料の圧力により該弁３におけるビス
１−ン５がバネ６に抗して上動される結果、第１図に実
線で示すように上記チャンバ−３０はその容量が最大の
状態となっている。

そして、この状態で上記ポンプに尖って加圧された燃料
がノズル１に圧送されることにより、該ノズル１におい
てはニードル弁３の受圧部３ｄに作用する上記油溜り部
２ｅ内の圧力が当初の状態よりも上昇するが、この時、
該圧力がニードル弁３を押圧しているスプリング４の押
圧力つまり開弁圧力よりも大きくなると、ニードル弁３
が該スプリング４に抗してリフトされ、これに伴ってニ
ードル弁３の着座部３ｂがホルダー２における座面２Ｃ
から離れることにより、上記高圧の燃料が噴孔２ａを通
って当該燃焼室に噴射される。その場合、上記ニードル
弁３のリフト役が所定量で１を越えると、第３図に示す
ように上記分岐通路２ｈと第１連通路３「との間が非連
通状態となる一方、上記チャンバー３０は第２連通路３
ｇを介してホルダー２におけるドレン通路２ｇに連通さ
れる。その結果、上記バネ６の押圧力によってピストン
５が下方に押されてチャンバー３ｅ内の燃料がドレン通
路２ｇに排出されると共に、これに伴って該チ１７ンバ
ー３ｅはその容量が減少して最小容量状態となる。ぞし
て、上記燃料噴射によって油溜り部２０等の燃料圧が上
記の開弁圧力（スプリング４の押圧力）よりも小さくな
ると、ニードル弁３はスプリング４により下方に押され
て上記の閉弁位置（第１図に示す位置）に復帰する、然
して、このようなニードル弁３の閉時において、従来は
燃料の後滴れ現象が生じやすかったのであるが、上記構
成によればこの種の後滴れが次のようにして確実に防止
されることになる。

即ら、上記噴射ノズル１においては、ニードル弁３の着
座部３ｂがボルダ−２における座面２Ｃに圧接されると
同時に（又はその直前に）、燃料供給通路２ｄがその分
岐通路２ｈ及びニードル弁３における第１連通路３ｒを
介して上記の最小容量状態のチャンバー３０に連通され
る。そのため、該供給通路２ｄ内の燃料の一部は上記各
通路２ｈ、３ｆを介してニードル弁３におけるチャンバ
ー３ｅ内に導入されると共に、これに伴ってチャンバー
３ｅの内圧が増加して、その上方のピストン５がバネ６
の押圧力に抗して第１図鎖線の位置から上昇し、最終的
には該ピストン５がストッパ７の下端に当接するまでチ
ャンバー３ｅの容量が増大される。つまり、燃料が導入
される直前のチャンバ−３０の容量（最小容量）をυ１
、燃料導入後の該チャンバー３０の最終的な容量（最大
容量）をυ２、ピストンの最大ストロークを１２、該チ
ャンバー３０の内径をｄとした場合、チャンバー３ｅの
容」がｖ２　＝ｖ１＋ｄ　ＸＪ２２となるマチ、燃料供
給通路２ｄ内の燃料が該チャンバー３ｅ内に速やかに吸
収され、その吸収１（ｄＸｉ２）に応じた分だけ該供給
通路２ｄ及びこれに連通ずる上記油溜り部２０等の管内
圧力が例えば第４図のグラフに点線で示すように急激に
低下する。その結果、ニードル弁３に作用する開弁方向
の力（上記ニードル弁３の近傍の管内圧力）に対する閉
弁方向の力の割合が相対的に大きくなり、例えば第５図
のグラフに点線で示すように、該ニードル弁３は速やか
に、しかも確実に閉弁されることになる。これにより、
ニードル弁３の閉弁時間が短縮されると共に、燃料の後
滴れ等が効果的に防止され、ひいては当該エンジンのエ
ミッション性能が向上されることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ニードル弁を有するディ
ーゼルエンジンの燃料噴射ノズルにおいて、上記ニード
ル弁に作用する管内圧力を該弁の閉時に急激に減少させ
ることができるので、該弁を速やかに且つ確実に閉弁さ
ぜることが可能になる。これにより、この種の噴射ノズ
ルにおける燃料の侵滴れ等を効果的に防止することがで
き、ひいてはエミッション性能の向上が図れることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例を示すもので、第１図
は該実施例に係る燃料噴射ノズルの一部を示す要部縦断
面図、第２図は第１図■−■線で切断した拡大横断面図
、第３図はニードル弁がリフトされた状態を示す第１図
と同様の要部縦断面図である。また、第４図及び第５図
は本発明の作用効果の１例を従来の場合と比較して夫々
示ずグラフで、第４図はクランク角に対する燃料供給通
路内圧力を示すグラフ、第５図はクランク角に対するニ
ードル弁のリフト■を示すグラフである。 １・・・燃料噴射ノズル、２・・・ボルダ−１２ｄ・・
・燃料供給通路、２ｇ・・・ドレン通路、３・・・ニー
ドル弁□、３ｅ・・・チャンバー、３ｒ・・・第１連通
路、３ｇ・・・第２連通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料供給通路を有するホルダーにニードル弁が摺
   動自在に備えられ、上記供給通路内の燃料の圧力が所定
   値以上になつた時にその圧力でニードル弁がリフトされ
   ることにより燃料が噴射されるように構成されたディー
   ゼルエンジンの燃料噴射ノズルであつて、上記ホルダー
   にドレン通路が形成されていると共に、上記ニードル弁
   には、内圧に応じて容量が変化するチャンバーと、閉弁
   時に上記燃料供給通路に連通して該通路内の燃料を上記
   チャンバー内に導入する第１連通路と、ニードル弁のリ
   フト量が所定量以上となった時に上記ドレン通路に連通
   して上記チャンバー内の燃料を該通路に排出させる第２
   連通路とが形成されている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。