JPS6255456A - 燃料噴射装置 - 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
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装置において、主燃料と
して圧縮天燃ガス、メタノール、ＳＲＣ■などの着火温
度の高いガス又は液体を使用する場合、一般には着火温
度の低い、すなわち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副燃料噴射弁
からそれぞれ噴射されている。このため、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、遠い主燃料の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を同時に点火させるために
は、主燃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、従って多量の副燃料
を必要とし、これらは大言エンジン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、主燃料噴射通路を開
閉する主燃料用ニードルおよび副燃料通路を開閉する副
燃料用ニードルを同一軸ＩｃＡ上に配設し、主燃料およ
び副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ディ
ーゼルエンジン用の燃料噴射装置が同一出願人によって
提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、主、副両燃料用ニードルを同一軸心上に配設し
た燃料噴射装置においては、弁本体の外周面に主燃料用
ニードルが、弁本体の軸心部に形成された中空穴に副燃
料用ニードルがそれぞれ摺動自在に嵌挿されているので
、主、副両燃料用ニードルを円滑に摺動させるためには
、各部品の加工精度を高くする必要があり、コスト高に
なるという問題があった。また主燃料圧力が作用する個
所が多いので、主燃料の漏洩を防止するためのシール機
構および主燃料圧力を内部でバランスさせるための機構
が必要となり、構造が複雑になるという問題があった。

また寒冷地では、副燃料の温度が低くなり、これに伴っ
て粘度が高くなり、副燃料の流動性が悪化し、噴射性能
が低下す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、主燃料用ニード
ルおよび副燃料用ニードルを一定の間隔をおいて並列に
配設できるようにするとともに、副燃料を循環加熱でき
るようにした燃料噴射装置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
装置において、前記主燃料の噴射通路を開閉する主燃料
用ニードルと前記副燃料の噴射通路を開閉する副燃料用
ニードルとを一定の間隔をおいて並列にかつ摺動自在に
それぞれ配設するとともに、前記副燃料を前記副燃料噴
射通路に連通ずる副燃料供給穴に循環加熱して供給する
副燃料循環加熱機構を設けたものである。

〔作用〕

上述の構成によれば、主燃料用ニードルおよび副燃料用
ニードルの上下動により主燃料噴射通路および副燃料噴
射通路がそれぞれ開閉され、それぞれの燃料が独立して
各燃料噴射通路から噴射される。また副燃料通路には、
循環加熱された副燃料が供給される。

〔実施例〕

以下１本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は閉弁時における燃料噴射装置の縦断面図であり
、燃料噴射装置１は、ヘッド２と、外筒３と、アトマイ
ザ４と、ニードルホルダ５と、主燃料用ニードル６と、
副燃料用ニードル７と、副燃料循環加熱機構８と、コン
トロールオイル循環加熱機構９とを備えている。

ヘッド２には外筒３が固定されており、外筒３は、燃料
室であるシリンダ１０を被覆するシリンダカバー１１に
固定されている。

アトマイザ４は、外筒３の下端に形成された開口部３ｄ
に、その先端がシリンダ１ｏ内に臨むように挿入固定さ
れており、該アトマイザ４には、主燃料噴射通路１３お
よび副燃料噴射通路１４が形成されている。主、副面燃
料噴射通路１３゜１４の開口端には、それぞれ放射状に
複数の噴射口（副燃料噴射通路１４側のみ図示）１５が
形成されており、互いに隣接する主・副面燃料の噴射口
１５は、はぼ同一位置に配置されている。

ニードルホルダ５は、外筒３の内周面３ａに嵌挿され、
その下面がアトマイザ４の上面に当接するように固定さ
れており、ニードルホルダ５の位置決めは、その外周面
に植設された位置決めピン１６を外筒３の内周面３ａに
形成された溝部３ｅに嵌入することによって行われてい
る。

主燃料用ニードル６および副燃料用ニードル７は、ニー
ドルホルダ５に軸中心線と平行に形成された中空穴１８
．２０にそれぞれ摺動自在に嵌挿されており、主燃料用
ニードル６には、上部より下部に向って突当て部６ａ、
フランジ部６ｂ、大径部６ｄおよび小径部６ｅが形成さ
れている。突当て部６ａに対向して主燃料用ニードル６
用のり７１へストッパ２１が一定の隙間をもってヘット
２の下部に固定されており、主燃料用ニードル６は、リ
フトストッパ２１に巻装された圧縮ばね２２によりフラ
ンジ部６ｂを介して下方に付勢され、小径部６ｃの先端
に形成されたテーパ部６ｆが中空穴１８下端に形成され
た主燃料用の弁座１８ａに当接するようになっている。

大径部６ｄの下面と小径部６ｅの一部外周面とを含むよ
うにして中空穴１８に形成された環状溝であるコントロ
ールオイル室２３には、ニードルホルダ５に形成された
コン１−ロールオイル供給穴２５が連通ずるようになっ
ている。小径部６ｅの下端外周面を含むようにして中空
穴１８に形成された環状溝である主燃料室２６には、外
筒３の外周面に固定された主燃料供給管２８の開口端が
臨むように配置されている。また小径部６ｅの中間′　
　部外周面を含むようにして中空穴１８に形成された環
状溝であるシールオイル室３０には、シールオイル供給
穴３３１が連通ずるようになっている。

またニードルホルダ５の下部には、弁座１．８　ａおよ
び主燃料噴射通路１３にそれぞれ連通ずる主燃料通路３
２が形成されている。

副燃料用ニードル７には、上部より下部に向って突当て
部７ａ、フランジ部７ｂ、大径部７ｄおよび小径部７ｅ
が形成されている。突当て部７　ｔｌに対向して副燃料
用ニードル７用のリフトストッパ３３が一定の隙間をも
ってヘッド２の下部に固定されており、副燃料用ニード
ル７は、リフトストッパ３３に巻装された圧縮ばね３５
によりフランジ部７ｂを介して下方に付勢され、小径部
７ｅの先端に形成されたテーパ部７ｆが中空穴２０下端
に形成された副燃料用の弁座２０ａに当接するようにな
っている。

大径部７ｄと小径部７ｅとを連結する部分にはテーパ部
７ｇが形成されており、ニードルホルダ５にはテーパ部
７ｇおよび小径部７ｅを包含する空間部である副燃料室
３６が形成されている。該副燃料室３６には、ニードル
ホルダ５に形成された副燃料供給穴３８が連通ずるよう
になっている。

またニードルホルダ５の下部には、弁座２０ａおよび副
燃料噴射通路１４にそれぞれ連通ずる副燃料通路３９お
よび該副燃料通路３９と主燃料通路３２との間にドレン
穴４０がそれぞれ形成されている。

第２図は副燃料循環加熱機構を示す燃料噴射装置の部分
縦断面図、第３図は燃料噴射装置の平面図、第４図は副
燃料循環時における副燃料循環加熱機構の拡大縦断面図
、第５図は副燃料噴射時における副燃料循環加熱機構の
拡大縦断面図である。

副燃料循環加熱機構８は、副燃料循環用の弁座５０、プ
ラグ５１．シャトル弁５２および圧縮ばね５３とを備え
ており、ヘッド２の頂面には、副燃料供給穴３８に連通
ずる副燃料導入穴５４を形成した副燃料導入用プラグ５
６が固定されている。

ヘッド２には、副燃料供給穴３８に連通しかつ直交する
取付は穴５８が形成されており、該取付は穴５８の左端
は開口され、右端にはテーパ部５８ａの左端は開口され
、右端にはテーパ部５８ａが形成されている。該テーパ
部５８ａと副燃料供給穴３８とは、小径の連通穴５８ｂ
により連通されている。

弁座５０は、円筒状に形成され、その直径は取付は穴５
８の直径より小さく設定されている。弁座５０の左側面
には凹部５０ａが、右側面には取付は穴５８のテーパ部
５８ａに倣ったテーパ部５０ｂがそれぞれ形成されてお
り、弁座５０は取付は穴５８のテーパ部５８ａとの間に
空間部６０を残して取付は穴５８に嵌挿固定されている
。また弁座５０の軸心部には、取付は穴５８に連通ずる
貫通穴５０ｄが形成されている。

プラグ５１は、左端に形成されたねじ部５１ａが取付は
穴５８に螺着されており、取付は穴５８と同一直径の大
径部５１ｂと、該大径部５１ｂの直径より小さく弁座５
０の直径とほぼ同一の直径の小径部５１ｄと、該小径部
５１ｄよりさらに小径で弁座５０の凹部５０ａに遊嵌さ
れる先端部５１ｅとからなり、先端部５１ｅの長さは、
四部５０ａの深さより長く設定されている。またブラグ
５１の右側面には、軸心部に沿って弁座５０の貫通穴５
０ｄの直径より大きい直径の凹部であるばね室６１が、
該ばね室６１の底面には該ばね室６１の直径より小さい
直径の凹部６２がそれぞれ形成されている。小径部５１
ｄの外周面には、ばね室６１の底面近傍および凹部６２
の底面近傍にそれぞれ連通する排気穴５１ｆおよび循環
穴５１ｇが形成されており、ばね室６１内の空気は排気
穴５１ｆから排気されるようになっている。またヘッド
２にはドレン室６４が形成されており、該ドレン室６４
は、取付は穴５８内周面とプラグ５１の小径部５１ｄお
よび弁座５０の外周面とにより形成された空間部６５に
、ヘッド２に形成されたドレン穴６６により連通されて
いる。

シャトル弁５２は、ばね室６１および凹部６２にそれぞ
れ嵌挿される大径部５２ａおよび小径部５２ｂとからな
り、その軸心部には貫通穴５２ｄが形成されており、第
４図に示すように、大径部５２ａが弁座５０の凹部５０
ａ底面に当接した状態で、小径部５２ｂの先端とプラグ
５１の凹部６２底面との間に循環穴５１ｇに連通ずる空
間部６８が形成される。

コントロールオイル循環加熱機構９の構成は、副燃料循
環加熱機構８と同一であり、ヘッド２の頂面ニ、フント
ロールオイル供給穴２５に連通ずるコントロールオイル
導入穴７４を形成したコントロールオイル導入用プラグ
７６が固定されている。

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装置１に
おいては、主・副面燃料用ニードル６゜７が圧縮ばね２
２，３５により下方に付勢され、それぞれのテーパ部６
ｆ、７ｆによって弁座１８ａ、２０ａが閉塞されている
。主燃料室２６には、主燃料供給管２８から常時高圧の
主燃料が供給されている。コントロールオイル室２３に
は、コントロールオイル供給穴２５から通常、低圧のコ
ントロールオイルが充填されており、シールオイル室３
０には、ガス圧より若干高目のシールオイルが供給され
ている。

このような閉弁状態にある燃料噴射装置１を開弁状態に
するには、まず所定のタイミングで燃料噴射ポンプ（図
示せず）から副燃料が副燃料導入用プラグ５６の副燃料
導入穴５４および副燃料供給穴３８を通して副燃料室３
６に供給される。すると、テーパ部７ｇが副燃料の背圧
を受け、副燃料用ニードル７が圧縮ばね３５のばね力に
抗して上昇し、弁座２０ａが開放され、所定量の副燃料
が副燃料噴射通路１４を通ってシリンダ１０内に噴射さ
れる。

このとき、副燃料循環加熱機構８の空間部６０には、高
圧の副燃料が流入しており、副燃料圧力をＰ、シャトル
弁５２の大径部５２ａの断面積Ａ□、小径部５２ｂの断
面積をＡ２、圧縮ばね５３のばね力をＦｓとすると第４
図において、シャトル弁５２に左方向に作用する力Ｆ１
はＰＡ、、右方向に作用する力Ｆ２はＰＡ２＋Ｆｓとな
る。ここで、Ａ１＞Ａ２で、しかも副燃料圧力Ｐがかな
り高く設定されているので、Ｆｌ〉Ｆ２となり、第５図
に示すように、シャトル弁５２は圧縮ばね５３のばね力
に抗してプラグ５１の凹部６２底面に押圧され小径部５
２ｂにより循環穴５１ｇは閉塞されている。従って副燃
料はｗｉ環せず、すべて副燃料供給穴３８を通して副燃
料室３６に供給される。

この副燃料の噴射と相前後して、燃料噴射ポンプにより
加圧されたコントロールオイルが、コントロールオイル
供給穴２５を通ってコントロールオイル室２３に供給さ
れる。すると、大径部６ｄがコントロールオイルの背圧
を受け、主燃料用ニードル６が圧縮ばね２２のばね力に
抗して上昇し、弁座１８ａが開放され、所定量の主燃料
が副燃料噴射通路１３を通ってシリンダ１０内に噴射さ
れる。

このとき、コントロールオイル循環加熱機構９には、高
圧のコントロールオイルが流入しているので、副燃料循
環加熱機構８と同じ作用によりコントロールオイルは循
環せず、すべてコントロールオイル供給穴２５を通って
空間部２３に供給される。

燃料噴射装置１の開弁状態において、主燃料の圧力が作
用している個所は、主燃料用ニードル６の主燃料室２６
における小径部６ｅのみであるので、燃料噴射装置１内
部における主燃料の圧力は、特別に圧力バランス機構を
設けなくてもバランスしており、また気密性が良好で特
別にシール機構を設けなくてもよい。また、主燃料用ニ
ードル６および副燃料用ニードル７は、それぞれニード
ルホルダ５との摺動面のみを有するものであるから、摺
動面の加工精度をあまり高くする必要がない。

ところで、ディーゼルエンジンが停止しており。

副燃料循環ポンプが回転しているとき、又はディーゼル
エンジン運転中であっても、副燃料噴射時でないときに
は、副燃料導入穴５４に導入される副燃料の圧力Ｐは、
副燃料の循環に必要な１０ｋｇ／ｄ程度である。このよ
うな状態では、シャトル弁５２に左方向は作用するＦｌ
は、右方向に作用する力Ｆ２より小さくなるので、第４
図に示すように、シャトル弁５２は、その大径部５２ａ
が弁座５０の凹部５０ａ底面に押圧され空間部６８と循
環穴５１ｇとが連通ずる。従って副燃料は、空間部６５
およびドレン穴６６をドレン室６４に流入して循環され
る。この際、副燃料は図示しない加熱機構により加熱さ
れる。同様な作用によりコントロールオイルは、コント
ロールオイル循環加熱機構９で循環加熱される。

〔発明の効果〕

上述のとおり、本発明によれば、主燃料用ニードルおよ
び副燃料用ニードルは、並列にニードルホルダに配設さ
れているので、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をあまり高くする必要がなく、
また主燃料が作用する個所が少ないので、主燃料漏洩に
対するシール機構および主燃料圧力を内部で釣り合わせ
るためのバランス機構が不要となるなど構造が簡単にな
り、コストを大幅に低減させることができる。また副燃
料は循環加熱されているので、寒冷地においても副燃料
の流動性が悪化することなく、良好な噴射性能が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図は閉弁時における
燃料噴射装置の縦断面図、第２図は副燃料循環加熱機構
を示す燃料噴射装置の部分縦断面図、第３図は燃料噴射
装置の平面図、第４図は副燃料循環時における副燃料循
環加熱機構の拡大縦断面図、第５図は副燃料噴射時にお
ける副燃料循環加熱機構の拡大縦断面図である。 １・・・燃料噴射装置　　　６・・・主燃料用ニードル
７・・副燃料用ニードル ８・・・副燃料循環加熱機構 １３・・・主燃料噴射通路　　１４・・・副燃料噴射通
路３８・・・副燃料供給穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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装置において、前記主燃料の噴射
   通路を開閉する主燃料用ニードルと前記副燃料の噴射通
   路を開閉する副燃料用ニードルとを一定の間隔をおいて
   並列にかつ摺動自在にそれぞれ配設するとともに、前記
   副燃料を前記副燃料噴射通路に連通する副燃料供給穴に
   循環加熱して供給する副燃料循環加熱機構を設けたこと
   を特徴とする燃料噴射装置。