JPS62240467A - 内燃機関用燃料噴射弁 - 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、内燃機関用燃料噴射装置に用いられる燃料噴
射弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関用の燃料噴射弁は、圧送燃料圧力がノズ
ル針弁の受圧面積と設定されたスプリングの荷重との関
係で所定値以上になると開弁じ、所定値以下になるとス
プリングの力によって閉弁するという作動をする。

近年の排気浄化、省燃費の要求から、噴射率の初期は噴
射率をゆるやかに増加し、終期は噴射率を瞬時に減少す
る噴射パターン、さらには、低速においてはいわゆるパ
イロット噴射をすることが望ましいことがわかってきた
。

そこで、従来、例えば特公昭５９−４８３０２にみられ
るようにノズル針弁に対し背圧室を設けその油圧によっ
てノズル針弁の動きを望ましい形に制御しようとするも
のが公知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これら従来のものでは油圧源を必要とし
、また、得られる噴射率パターンもゆるやかな噴射率の
増加だけであり、また、従来の他の例でも噴射終期にお
いて瞬時の減少だけしか得られず、さらに他の例では、
噴射初期にはゆるやかに増加し、噴射終期には瞬時に減
少する噴射パターンをねらったものがあるがその効果は
満足できなかった。更に、同じ構成でパイロット噴射を
も得ることは全く不可能であった。

本発明は、簡易な構成により、噴射初期における噴射率
のゆるやかな増加と噴射終期における噴射率の瞬時の減
少を同時に達成する噴射率パターン及び全回転速度域あ
るいは特定の回転速度域でパイロット噴射も可能である
燃料噴射弁を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、燃料噴射ポンプにより圧縮された高圧燃料に
よりノズル針弁を押し上げて内燃機関の燃焼室内に燃料
を噴射する内燃機関用燃料噴射弁において、前記ノズル
針弁の前記燃焼室と反対側の端面に当接する第１のスプ
リングと、前記ノズル針弁の前記燃焼室と反対側の端面
に対向して所定の間隙を設けて配設されたビンと、該ビ
ンが前記ノズル針弁と対向する側の反対側の端面に当接
する第２のスプリングと前記ビンと前記第２のスプリン
グとを収容する背圧室と、前記燃料噴射ポンプから前記
ノズル針弁の前記燃焼室側端面に連通ずると共に前記背
圧室に連通ずる燃料通路と、該燃料通路の途中であって
、前記背圧室への流入部付近に設けられた開閉弁と、該
開閉弁をバイパスするバイパス通路の途中に設けられた
バイパス絞りとを備え、前記開閉弁の開閉により前記背
圧室内の圧力を調整して燃料噴射初期における燃料噴射
率のゆるやかな増加と燃料噴射終期における燃料噴射率
の瞬時の減少を行なうことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明の第１実施例に関するもの
であり、第１図は第１実施例の断面構造図、第２図は時
間経過につれての各部の動きを示した作動説明図である
。

第１図において、ノズル針弁１と弁体２は油密を保って
摺動する通常のノズル弁を構成している。

ノズル針弁１にはスプリング３により設定荷重が負荷さ
れている。さらにノズル針弁１の着座状態（第１図に図
示した状態）で所定の空隙をもつ様にビン４が係止され
ている。ビン４はノズル針弁１と反対側の他のスプリン
グ５により所定の設定荷重を付加されている。

図示しない噴射ポンプから圧送される燃料は燃料通路６
から流入し、三方に分岐される。この一方はノズル弁に
導かれ、図示しないエンジン気筒内に噴射される。また
、他方は開閉弁３０及び絞り７を介してノズル弁を構成
するノズル針弁１の背圧室８ａ、１３ｂへ連通される。

背圧室８ｂは開閉弁３０をバイパスして燃料通路６に、
絞り７よりも流れ抵抗の大きいバイパス絞り９を介して
連通される。

開閉弁３０は、ノズル針弁３１．弁体３２、スプリング
３３からなり、ノズル針弁３１は弁体３２内で油密を保
って摺動する。ノズル針弁３１は第１図に図示するごと
く着座状態となる様にスプリング３３により着座方向へ
所定の設定荷重を受ける。

次に第１実施例の作動について説明する。

第１図に図示の状態においで、図示しない燃料噴射ポン
プからの圧送油が燃料通路６内に流入する。その後、圧
送油は二方向に分岐ささ、一方はノズル弁、他方は開閉
弁３０に達する。

圧送油の圧力が上昇してゆき、まずノズル弁の開弁圧（
スプリング３とノズル針弁１の受圧面積によって決定さ
れる）に達する（第２図中のＡ）とノズル針弁１がスプ
リング３をたわめて上昇シノズル弁が開弁する。

ノズル弁のノズル針弁１は設定された空隙だけ上昇した
所でピン４に当接し停止する（第２図中のＡ’）。この
状態ではノズル弁が開弁じているので燃料が噴射される
。

ただしノズル針弁１はフルストロークまでは上昇せず、
小さく設定された空隙骨だけしか上昇しない。このため
、燃料の流路面積は小さく、また圧送圧力もまだ小さい
為に噴射率は小さい。

次に圧送油がさらに圧送されると、流路面積が小さいの
で、燃料圧力が上昇し、開閉弁３０の開弁圧（スプリン
グ３３の設定荷重と針弁３１の受圧面積によって決まる
）に達して開閉弁３０が開弁する（第２図中のＢ）。こ
れにより燃料通路６からの圧送油の一部が絞り７を介し
て背圧室８ａへ流入すると共に背圧室８ａは背圧室８ｂ
と連通されているので、圧送油は更に８ｂへも流入し、
８ａと８ｂとは等圧力となる。

この時、背圧室８の圧力とノズル針弁１のガイド部断面
積で決まる力をノズル針弁１が閉弁方向に受ける。これ
によってノズル針弁１は下降して閉弁しく第２図中のＢ
′）、噴射が一旦休止する。

閉弁したことで燃料通路６内の圧力はさらに上昇し、第
１のスプリング３による押圧力と背圧室８ｂの圧力によ
る力との合力とノズル針弁１の受圧面積とで決まる開弁
圧（当初より高くなっている）を超える（第２図中のＣ
）と再びノズル針弁ｌは上昇して噴射が再開する。

さらなる圧送油による圧力上昇により、開閉弁３０はす
でに開弁じたままになっている為、上昇圧力に従ってス
プリング３をたわめ、次にスプリング５もたわめて主噴
射が行われる。

その後所定の量だけ噴射が行われると、圧送が減少し、
燃料通路６の圧力が低くなる。この時、絞り７によって
背圧室１３ａ、９ｂ内の圧力が燃料通路６内の圧力より
も遅れて低下する為、常に背圧室内の圧力が高くなり、
そのレベルは絞り７によって調整される。

この圧力差とノズル針弁１のガイド部断面積とで決まる
力とスプリング３及び５の力の合力による閉弁力が極め
て大きくなる（すなわち閉弁圧が高くなる）ので急激に
ノズル針弁１の閉弁挙動がなされる（第２図中のＤ）。

さらに圧力が下がると開閉弁３０も閉弁（第２図中のＥ
−Ｅ’）Ｌ、第１図に図示した状態となる。

この時、背圧室８ａ、８ｂ内にはまだ残圧があるが、バ
イパス絞り９により圧力の低下した燃料通路６内へ燃料
が流出し、次の噴射までには低圧レベルに回復する。

ここで、バイパス絞り９は常時連絡しているが、面積を
小さく設定している為、初期の流入量は小さく、開弁時
に影響をほとんど与えない。

エンジンによっては、パイロット噴射を必要とせず初期
の噴射率を低くおさえるだけで良い場合があるゆこのよ
うな場合においても、本発明による噴射弁がそのまま使
用できる。

この場合例えば開閉弁３０の開弁圧を第２のスプリング
５によって決まる第２の開弁圧より高く設定し、ノズル
弁のノズル針弁１が最大リフトまで上界した後に開弁す
ることで達成できる。

この場合、ノズル針弁１は噴射５１）！続途中では閉弁
をせず、このためバイロフト噴射とはならないが、ノズ
ル針弁１が２段のリフト挙動し、１段目のリフト時点は
流路が狭いため初期の噴射率を低めて燃料噴射率の増加
をゆるやかにすることができ、かつ閉弁時には開閉弁３
０の開弁により、背圧室８の圧力上昇により閉弁力が上
げられ、急激な閉弁を可能にする。

また１台のエンジンにおいて開閉弁３０の開弁圧と絞り
７を調整することにより、圧送油の時間当り送油率の小
さい低速回転においては、パイロット噴射し、送油率の
大きい高速回転域では噴射中の一時的な閉弁をしないよ
う低くおさえた背圧に圧送油が打ち勝つようにすること
で、バイロフト噴射せず、単に初期噴射率を低くおさえ
た噴射をさせることも可能である。

第３図は第２実施例の断面構造図である。

本発明の第２実施例が、第１実施例と異なる点は、開閉
弁３０に直列に設けられる絞り７を無くしたことであり
、この第２実施例では開閉弁３０を構成する針弁３１の
最大リフト量（第３図中に示すｄ）を小さく規制するこ
とにより針弁３１と弁体３２との間の流路面積を絞りこ
とが出来るようにしたことである。すなわち、第２実施
例は、これを絞りの代用として用いている例である。従
って基本的な作動は第１の実施例と同じであるため省略
する。

また、バイパス絞り９についてもその設置位置は第１図
に示したものに限らず、別の設置位置として例えば弁体
３２内等の位置に設けられることの変形ももちろん可能
である。

第４図は開閉弁３０の構成のみが異なる第３実施例の要
部断面構造図である。

第４図に示す開閉弁３０は、第１、第２実施例の針弁３
１を球弁３１ａとしたものである。また、燃料通路６と
背圧室８ａとの差圧で作動する逆止弁を用いることによ
り、構成が極めて簡易であるばかりでなく、背圧室８ａ
、８ｂの圧力が特定の運転状態で異常に高くなった時、
燃料通路６と背圧室８ａとの差圧が小さくなるので、開
弁しにくくなり、背圧室への流入を制限することができ
るという効果があるという特徴をもつ。

なお、本発明は針弁と実質的に一体となって作動するピ
ストンを備えた型式の燃料噴射弁（例えば特公昭５９−
４８３０２）に示される噴射弁に対しても適用すること
は可能であり、このとき背圧室はピストンに作用する圧
力室を使用することになる。

また、開閉弁３０を電磁弁として、精度良く電気的に制
御することももちろん可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成にも
かかわらず、噴射初期における噴射率のゆるやかな増加
と、噴射終期における噴射率の瞬時の減少を同時に達成
することができ、バイロフト噴射も可能となり、排気浄
化、省燃費のみならず、騒音低減にも著しい効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例に関するもの
であり、第１図は第１実施例の断面構造図、第２図は時
間経過につれての各部の動きを示した作動説明図である
。 第３図は第２実施例の断面構造図である。 第４図は背圧弁の構成のみが異なる第３実施例の要部断
面構造図である。 １・・・ノズル針弁、３・・・第１のスプリング、４・
・・ピン、５・・・第２のスプリング、６・・・燃料通
路、８ａ、３ｂ・・・背圧室、９・・・バイパス絞り、
３０・・・開閉弁、９０・・・バイパス通路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　燃料噴射ポンプにより圧縮された高圧燃料によ
   りノズル針弁を押し上げて内燃機関の燃焼室内に燃料を
   噴射する内燃機関用燃料噴射弁において、前記ノズル針
   弁の前記燃焼室と反対側の端面に当接する第１のスプリ
   ングと、前記ノズル針弁の前記燃焼室と反対側の端面に
   対向して所定の間隙を設けて配設されたピンと、該ピン
   が前記ノズル針弁と対向する側の反対側の端面に当接す
   る第２のスプリングと、前記ノズル針弁の前記燃焼室と
   反対側にあってノズル針弁を閉弁させる方向の圧力を保
   持する背圧室と、前記燃料噴射ポンプから前記ノズル針
   弁の前記燃焼室側端面に連通すると共に前記背圧室に連
   通する燃料通路と、該燃料通路の途中であって、前記背
   圧室への流入部付近に設けられた開閉弁と、該開閉弁を
   バイパスするバイパス通路の途中に設けられたバイパス
   絞りとを備え、前記開閉弁の開閉により前記背圧室内の
   圧力を調整して燃料噴射初期における燃料噴射率のゆる
   やかな増加と燃料噴射終期における燃料噴射率の瞬時の
   減少を行なうことを特徴とする内燃機関用燃料噴射弁。
2. （２）　前記背圧室が前記第１のスプリングと前記ピン
   と前記第２のスプリングとを収容する部屋からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関用
   燃料噴射弁。