JPH0196467A - 内燃機関用燃料噴射ノズル - 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〉 本発明は内燃機関、特にディーゼル機関に使用される燃
料噴射ノズルに関する。

〈従来の技術〉 一般に、ディーゼル機関は燃焼時の初期の圧力上昇率が
大きいと、大きなノックが発生して運転中の騒音が大き
くなるという問題がある。周知のように、特に直接噴射
式のディーゼル機関は燃焼圧力及び圧力上昇率が高いな
め、燃料の初期噴射率を低減することが燃焼騒音の静粛
化及びＮＯｘの低減化に有効である。

そこで、近年燃料噴射ポンプが圧送される燃料圧力の上
昇に応じてニードル弁を２段階にリフトする燃料の二段
噴射方式が採用されている。しかしながら、例えば軸線
方向に沿って但かに離隔されたニードル弁とブツシュロ
ッドとをそれぞれ別個のスプリングで閉弁方向に付勢す
る構造では、開弁圧の調整がスプリングの付勢力のみに
よるため困難であり、かつ構造が複雑で装置全体が軸線
方向に長くなる。また、リテーナを介してニードル弁を
スプリングで閉弁方向に付勢し、かつ軸線方向に沿って
リテーナと係かに離隔されたプランジャに燃料圧を作用
させてリフトを２段階にした装置では、装置全体が軸線
方向に長く、かつリテーナが傾倒し易いために性能が不
安定になるという問題がある。更に特開昭５８−２０４
９６２号公報に開示されるユニットインジェクタは、電
子制御弁を用いて燃料噴射量を制御しているが、構造が
複雑で高価格になるという不都合がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述した従来技術の諸問題点に鑑み、本発明の目的は、
ニードル弁を２段階にリフトさせて燃料噴射を制御する
場合に於て、燃料の噴射初期のノズル内の圧力上昇率を
小さくして初期噴射率を低減させることにより、エンジ
ン性能を維持しつつノックを小さくして燃焼騒音を静粛
化し得る内燃機関用燃料噴射ノズルを提供することにあ
る。

〈問題点を解決するための手段〉 上述の目的は、本発明によれば、高圧燃料通路を介して
燃料噴射ポンプに接続された第１チャンバと燃料噴射口
とを有するノズルボディと、前記第１チャンバ内の燃料
圧力に応じて２段階にリフトして前記燃料噴射口を開閉
するニードル弁と、前記ニードル弁を閉弁方向に付勢す
るスプリングと、前記スプリングを収容しかつ外部に連
通ずる第２チャンバとを備える内燃機関用燃料噴射ノズ
ルであって、前記ニードル弁が第１段目のリフトを完了
すると、前記高圧燃料通路と前記第２チャンバとを連絡
するリーク通路が閉鎖するようになっていることを特徴
とする内燃機関用燃料噴射ノズルを提供することにより
達成される。

〈作用〉 このようにすれば、ニードル弁の第１段目のリフトの際
に、第１チャンバに圧送される燃料の一部がリーク通路
を介して高圧燃料通路から第２チャンバに流出すること
によって、第１チャンバ内の圧力上昇率が小さくなって
初期噴射率が低減され、かつ第１段リフト完了後は前記
リーク通路が完全に閉鎖されて第１チャンバ内の圧力上
昇率が大きくなり、高噴射率が得られる。

〈実施例〉 以下に添付の図面を参照して本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は、本発明が適用されたディーゼルエンジンのユ
ニットインジェクタを示している。このユニットインジ
ェクタはハウジング１の軸線方向に沿って上部に設けら
れたポンプ部２とその下部に一体化されたノズル部３と
からなる。

ポンプ部２は、シリンダ４内に軸線方向に沿って摺動可
能に配置され、かつその上端をタペット５内に固定した
プランジャ６を備える。タペット５がその上端面に当接
する図示されないカムとリターンスプリング７とにより
上下に駆動されることによって、プランジャ６がシリン
ダ４内を機関の回転に対応して往復運動する。プランジ
ャ６はドライビングフェース８がスリーブ９の長孔１０
内に収容されており、外部からスリーブ９を操作してプ
ランジャ６を回動することによって、プランジャ６の下
部外周面に設けられた図示されないリードの位置を変化
させ、その有効ストロークを調整することができる。

プランジャ６の下方には、デリバリチャンバ１１が設け
られている。デリバリチャンバ１１の上端付近には燃料
人口１２が開口し、燃料が外部から一部フイード圧で図
示されない燃料取入口及びツユエルチャンバ１４を介し
てデリバリチャンバ１１内に供給される。デリバリチャ
ンバ１１の底面中央には、後述するノズル部３のインジ
ェクションチャンバ２５に連通する燃料出口１６が設け
られている。

第２図によく示されるようにノズル部３はハウジング１
の下端に嵌挿されたノズルボルダボディ２１とデイスタ
ンスピース２２とノズルボディ２３とを備え、リテーニ
ングナツト２４によってハウジング１の下端に一体的に
連結されている。ノズルボディ２３にはインジェクショ
ンチャンバ２５が設けられ、その内部にニードル弁２６
が収容されている。インジェクションチャンバ２５の上
部には放射方向に膨出させた油溜り部２７が形成され、
燃料通路２８を介してデリバリチャンバ１１と連通して
いる。またインジェクションチャンバ２５の底部にはニ
ードル弁２６を着座させるシート面２９が形成され、か
つノズルボディ２３先端の円頂部３０には、シート面２
つに開口する複数の噴孔３１が穿設されている。

ニードル弁２６は、段部３２を介して大径部３３と小径
部３４とを有する。大径部３３の外周には、ノズルボデ
ィ２３のガイド孔３５に滑動自在に配置されたスリーブ
５０が嵌装されている。小径部３４は、その先端にプレ
ッシャステージ３６とシート面３７とを備える。小径部
３４とインジェクションチャンバ２５内周面との間には
略全長に亘って間隙が形成され、この間隙を介して油圧
がプレッシャステージ３６まで作用するようになってい
る。ニードル弁２６は、プユシュピン３８及びリテーナ
３９を介してツユエルチャンバ１４に連通ずる背圧室４
０内に配置された圧縮コイルばねからなるプレッシャス
プリング４１によって常時下向きに付勢され、シート面
３２がノズルボディ２３のシート面２９に液密に圧接す
るようになっている。

スリーブ５０は内孔５０ａが大径部３３及び段部３２を
補完する形状を有し、かつその上端は拡径されて凹所５
０ｂが形成され、その中に大径部３３上端に形成された
フランジ部３３ａが遊嵌されており、これにより大径部
３３が軸線方向に沿って下向きには抜は止めされるが上
向きに相対的に摺動可能となっている。スリーブ５０の
下端には油溜り部２７に臨むプレッシャステージ５１が
形成されている。スリーブ５０上端のフランジ部５２は
デイスタンスピース２２の凹所５３内に遊嵌されている
。第３図に示すニードル弁２６及びスリーブ５０の閉弁
位置に於て、スリーブ５０はその上端とデイスタンスピ
ース２２の凹所上面５４との間に偉少な距￥４Ｌ１の間
隙を有する。この距離Ｌ１によってニードル弁２６の第
１段目のリフト量が決定される。また、この状態に於て
、ニードル弁２６のフランジ部３３ａ上端とデイスタン
スピース２２の凹所上面５４との間には距ＥｆＩＬの間
隙があり、この距ＮＬによってニードル弁２６の全リフ
ト量が決定される。

デイスタンスピース２２の凹所上面５４には、燃料通路
２８と連通する直径ｄのリーク孔５５かスリーブ５０の
上端面の直ぐ上方に開口している。

上述したようにスリーブ５０の上端面とデイスタンスピ
ース２２の凹所上面５４との間に距離Ｌ１の隙間があり
、かつデイスタンスピース２２の中央孔５６とその内部
を貫通するブツシュピン３８との間に隙間が形成されて
いることから、このリーク孔５５によって燃料通路２８
から背圧室４０に通じるリーク通路が形成される。背圧
室４０は通路５７を介してツユエルチャンバ１４に連通
している。

以下に、本実施例のユニットインジェクタの作動要領に
ついて説明する。

機関により駆動される前記カムのリフトが０でプランジ
ャ６が第１図に示される上死点に位置すると、前記燃料
取入口及びツユエルチャンバ１４を介して一部フイード
圧（例えば約１　、５　ｋｇ／　Ｃｆ１１　）の燃料が
全開状態の燃料人口１２からデリバリチャンバ１１内に
導入される。前記カムによりプランジャ６が軸線方向に
沿って押し下げられると、燃料人口１２が閉塞され、か
つデリバリチャンバ１１内に供給された燃料が加圧され
て燃料通路２８を介してインジェクションチャンバ２５
へ圧送される。その際の燃料圧力は例えば１５００ｋｇ
／印程度の高圧に達する。

インジェクションチャンバ２５内の圧力はプランジャ６
の下降に伴い上昇し、油溜り部２７内に於てスリーブ５
０のプレッシャステージ５１とニードル弁２６のプレッ
シャステージ３６とに作用して、所定の開弁圧になると
プレッシャスプリング４１の付勢力に抗してニードル弁
２６及びスリーブ５０を一体的に上方へ押し上げる。と
ころが、この場合には前記リーク通路が開通しているた
め、第３図に於て矢印で示されるようにインジェクショ
ンチャンバ２５へ圧送される燃料の一部が燃料通路２８
から背圧室４０へで流れるので、初期の圧力上昇は非常
に緩かである。この燃料のリーク量はリーク孔５５の直
径ｄと第１段リフトｉｔ　Ｌ　１とによって調整される
。

ニードル弁２６及びスリーブ５０は上方へ距離Ｌ１だけ
移動すると、スリーブ５０上端がディスタンスピース２
２の凹所上面５４に当接して停止する。第１段目のリフ
トが完了すると、リーク孔５５はスリーブ５０の上端面
によって完全に閉塞され、前記リーク通路は閉鎖される
。この第１段目のリフトによって、ニードル弁２６のシ
ート面３７とノズルボディ２３のシート面２９と間に僅
かな隙間が形成されるが、上述したようにインジェクシ
ョンチャンバ２５内の圧力上昇率が小さいので、比較的
少量の燃料が噴孔３１から噴射されるだけである。この
ように初期噴射量をより少なくすることによって、ノッ
クを軽減して燃焼騒音を静粛化し、かつＮＯｘを低減化
することができる。

更にプランジャ６が下降してデリバリチャンバ１１内の
燃料が一層加圧され、インジェクションチャンバ２５内
の圧力が前記開弁圧より高い成る圧力以上に上昇すると
、ニードル弁２６のプレッシャステージ３６に作用して
プレッシャスプリング４１の付勢力に抗してニードル弁
２６を更に上方へ押し上げる。ニードル弁２６は７ラン
ノ部３３ａ上端面が更に距離Ｌ２だけ移動し、デイスタ
ンスピース２２の凹所上面５４に当接して停止する。こ
の第２段目のリフトでは前記リーク通路が閉鎖されてい
るので、インジェクションチャンバ２５内の圧力上昇率
がデリバリチャンバ１１内での圧力上昇に応じて高くな
る。従って、リフト量の増加に加えてインジェクション
チャンバ２５内の圧力上昇により、ニードル弁２６とノ
ズルボディ２３の両シート面３７．２９間の隙間が全開
となって多量の燃料が高圧で噴射される。

この連続的な燃料の２段噴射によってインジェクション
チャンバ２５内の圧力が低下すると、プレッシャスプリ
ング４１の付勢力によってニードル弁２６及びスリーブ
が元の閉弁位置まで押し下げられて１回の燃料噴射が終
了する。一方、プランジャ６はリターンスプリング７の
作用によって元の最上位置まで戻り、燃料人口１２が全
開されて新たな燃料がデリバリチャンバ１１内に充填さ
れる。

〈発明の効果〉 上述したように本発明によれば、第１段目のリフトの際
に、高圧燃料通路から背圧室へ連通ずるリーク通路を介
してインジェクションチャンバへ圧送される燃料の一部
を背圧室へ導き、かつ第１段リフト完了と同時に前記リ
ーク通路を閉鎖することによって、第１段リフト時の圧
力上昇率を抑制して燃料の初期噴射量をより少なくする
と同時に第２段リフトによって十分な燃料噴射を行なう
ことができ、燃料噴射ポンプからの圧送量の増減によら
ず、エンジン性能を維持しつつディーゼルノックの発生
による燃焼騒音をＷ？ｌ粛化しかつＮＯｘの低減化を図
ることができる。更に、上述のような構成とすることに
よって装置全体をコンパクトにすることができる等の利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したユニットインジェクタの実
施例の縦断面図である。 第２図は、第１図示の実施例のノズル部を示す縦断面図
である。 第３図は本実施例の要部拡大図である。 第４図は、第１段リフト完了後に於ける要部拡大図であ
る。 １・・・ハウジング　　　２・・・ポンプ部３・・・ノ
ズル部　　　　４・・・シリンダ５・・・タペット　　
　　６・・・プランジャ７・・・リターンスプリング ８・・・ドライビングフェース ９・・・スリーブ　　　　１０・・・長孔１１・・・デ
リバリチャンバ １２・・・燃料人口　　　１４・・・ツユエルチャンバ
１６・・・燃料出口　　　２１・・・ノズルホルダボデ
ィ２２・・・デイスタンピース２３・・・ノズルボディ
２４・・・リテーニングナツト ２５・・・インジェクションチャンバ ２６・・・ニードル弁　　２７・・・油溜り部２８・・
・燃料通路　　　２９・・・シート面３０・・・円頂部
　　　　３１・・・噴孔３２・・・段部　　　　　３３
・・・大径部３３ａ・・・フランジ部　３４・・・小径
部３５・・・ガイド孔　　　３６・・・プレッシャステ
ージ３７・・・シート面　　　３８・・・ブツシュピン
３９・・・リテーナ　　　４０・・・背圧室４１・・・
プレッシャスプリング ５０・・・スリーブ　　　５０ａ・・・内孔５０ｂ・・
・凹所　　　　５１・・・プレッシャステージ５２・・
・フランジ部　　５３・・・凹所５４・・・上面　　　
　　５５・・・リーク孔５６・・・中央孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高圧燃料通路を介して燃料噴射ポンプに接続された第１
   チャンバと燃料噴射口とを有するノズルボディと、前記
   第１チャンバ内の燃料圧力に応じて２段階にリフトして
   前記燃料噴射口を開閉するニードル弁と、前記ニードル
   弁を閉弁方向に付勢するスプリングと、前記スプリング
   を収容しかつ外部に連通する第２チャンバとを備える内
   燃機関用燃料噴射ノズルであって、 前記ニードル弁が第１段目のリフトを完了すると、前記
   高圧燃料通路と前記第２チャンバとを連絡するリーク通
   路が閉鎖するようになつていることを特徴とする内燃機
   関用燃料噴射ノズル。