JPH02230952A

JPH02230952A - エンジンの燃料噴射ノズル

Info

Publication number: JPH02230952A
Application number: JP5076189A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Yamauchi; 山内　博文; Takumi Nishida; 西田　工
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1990-09-13

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）本発明はエンジンの燃料噴射ノズルに関し、いわゆる二
段ばね式燃料噴射ノズルにおける燃料切れ向上対策に関
する。

（従来の技術）従来、いわゆる二段ばね式燃料噴射ノズルとして、例え
ば特開昭６３−１１１２８１号公報に開示されるように
、先端部に噴口を有し、燃料噴射ポンプから圧送される
燃料を噴口に導く高圧燃料通路が形成されたノズル本体
と、先端部に上記噴口に挿入されるビン部を有し、上記
高圧燃料通路内に圧送される燃料の圧力により噴口を開
く方向に移動（リフト）せしめられるニードル弁と、上
記ノズル本体内に配され、ニードル弁を常時噴口を閉じ
る方向に付勢する第１スプリングと、上記ノズル本体内
に配され、ニードル弁がピン部により噴口を絞った状態
から更に噴口を開く方向に移動（リフト）せしめられる
ときにニードル弁を噴口を閉じる方向に付勢する第２ス
プリングとを備えたものが知られている。この二段ばね
式燃料噴射ノズルによれば、アイドリング時などの低負
荷時においては、ニードル弁は第１スプリングの付勢力
に抗してリフトするものの、燃料噴射ノズルに圧送され
る燃料圧力が低いことから、第２スプリングの付勢力に
抗してまではリフトし得ない。

そのため、リフト量は第１スプリングの付勢力のみを受
けるプレリフトの範囲内に留まり、噴口がニードル弁の
ピン部により絞られて実効噴口面積が極めて小さくなる
ので、燃料の微粒化が促進されて燃焼性（着火性）が向
上し、燃焼騒音が低減するとともに排気ガス中の炭化水
素（Ｈ　Ｃ）の含有量が低減する。

一方、中負荷時および高負荷時においては、燃料噴射ノ
ズルに圧送される燃料圧力が高いことからニードル弁が
プレリフトした後も第２スプリングの付勢力に抗して更
にリフトして実効噴口面積が大きくなるので、要求され
る出力に見合う量の燃料が噴射される。その場合、ニー
ドル弁のリフトａが比較的小さい移動行程初期において
は噴口が絞られて噴射率が低く抑えられるので、噴射初
期において燃料が確実に着火し、その後、燃料が急激に
燃焼することなく適正な速度で燃焼する。

その結果、燃焼騒音が低減するとともに排気ガス中の炭
化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量が低減
することになる。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記従来のものでは、例えば中負荷時および
高負荷時において燃料噴射期間の後半にニードル弁が噴
口閉じ方向に゛移動（降下）する場合、ニードル弁は、
まず第１スプリングおよび第２スプリングの付勢力によ
って降下し、プレリフト状態になると第１スプリングの
みの付勢力によって更に降下して噴口を閉じることにな
る。そのため、プレリフトの近傍でスプリングの付勢力
が不連続になって急激に減少するので、ニードル弁の閉
じ遅れよって燃料の切れが悪くなるという問題がある。

しかも、ニードル弁が降下して実効噴口面積の小さいス
ロットル領域等に突入すると、噴口付近の燃料圧力が増
加してニードル弁の降下を妨げるので、このことによっ
ても上記燃料の切れ不良が助長される。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、ニードル弁が略ブレリフト状
態から降下するときに第１スプリングの付勢力以外の外
力を作用させてニードル弁を速やかに閉じることにある
。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明では、ニードル弁が第
１スプリングの付勢力により噴口を閉じる方向に移動す
るときに、補強手段によって更にニードル弁を噴口閉じ
方向に付勢するようにしている。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、先端部に噴口を
有し、燃料噴射ポンプから圧送される燃料を噴口に導く
高圧燃料通路が形成されたノズル本体と、先端部に上記
噴口に挿入されるピン部を有し、上記高圧燃料通路内に
圧送される燃料の圧力により噴口を開く方向に移動せし
められる二ドル弁と、上記ノズル本体内に配され、ニー
ドル弁を常時噴口を閉じる方向に付勢する第１スプリン
グと、上記ノズル本体内に配され、ニードル弁がピン部
により噴口を絞った状態から更に噴口を開く方向に移動
せしめられるときにニードル弁を噴口を閉じる方向に付
勢する第２スプリングと、ニードル弁が上記第１スプリ
ングの付勢力により噴口を閉じる方向に移動するときに
ニードル弁に該付勢力を補強する外力を作用させる補強
手段とを設ける構成としたものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、低負荷時においては、
燃料噴射ノズルに圧送される燃料圧力が低いことからニ
ードル弁が第２スプリングの付勢力に抗してリフトし得
ずにプレリフトの範囲内でリフトするに留まり、噴口が
ニードル弁のピン部により絞られて実効噴口面積が極め
て小さくなり、燃料の微粒化が促進されて燃焼性（着火
性）が向上し、燃焼騒音が低減するとともに排気ガス中
の炭化水素（ＨＣ）の含有量が低減する。

一方、中負荷時および高負荷時においては、燃料噴射ノ
ズルに圧送される燃料圧力が高いことからニードル弁が
プレリフトした後も第２スプリングの付勢力に抗して更
にリフトして実効噴口面積が大きくなり、要求される出
力に見合う量の燃料が噴射されるとともに、ニードル弁
のリフト量が比較的小さい移動行程初期においては噴口
が絞られて噴射率が低く抑えられ、噴射初期において燃
料が確実に着火し、その後、燃料が急激に燃焼すること
なく適正な速度で燃焼する。

その場合、燃料噴射期間の後半にニードル弁が降下する
とき、ニードル弁は、まず第１スプリングおよび第２ス
プリングの付勢力によって降下する。さらに、プレリフ
ト状態になると、ニードル弁は第１スプリングの付勢力
によって更に降下して噴口を閉じようとするが、補強手
段により、この付勢力を補強する外力が作用するので、
ニードル弁が速やかに噴口を閉じて燃料の切れが良くな
る。

（第１実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る燃料噴射ノズルを示
す。該燃料噴射ノズルは、例えば自動車に搭載されるマ
ン式直噴ディーゼルエンジンに用いられるものである。

同図において、１０はノズルホルダー、１１は該ノズル
ホルダー１０に取り付けられた装着用ナットであって、
該ノズルホルダー１０の下端側には、ディスタンスピー
ス１２を介してノズルボディー１４がリテーニングナッ
ト１６により支持された状態で取り付けられている。そ
して、ノズルホルダー１０、ディスタンスピース１２お
よびノズルボディー１４には、燃料噴射ポンプ（図示省
略）から圧送されて燃料導入用コネクタ部１５に導入さ
れた燃料を噴口１８に導くための高圧燃料通路１７が形
成されている。

また、第２図に示すように、上記ノズルボディー１４の
先端部には噴口１８が形成されている。

そして、ノズルボディー１４内には、その軸方向に摺動
するようにニードル弁２０が配設され、該ニードル弁２
０の先端部に設けられたピン部２２が噴口１８に挿通さ
れている。また、ノズルホルダー１０内には第１のばね
室２３が形成されており、上記ニードル弁２０の後端部
２０ａは、この第１ばね室２３に臨むように配設されて
いる。また、この第１ばね室２３には、その軸方向に移
動するようにばね座２４が配設され、該ばね座２４は上
記ニードル弁後端部２０Ｈに嵌合している。

そして、該ばね座２４と第１ばね室２３の上壁を形成す
る隔壁２８との間には第１スプリング３０が縮装されて
おり、該第１スプリング３０の付勢力によってニードル
弁２０は、常時、噴口１８を閉じる方向に付勢される。

また、ノズルホルダー１０の隔壁２８よりも上側には第
２のばね室３２が形成されている。そして、第１ばね室
２３から第２ばね室３２にかけて中間ロッド２５が、そ
の軸方向に移動できるように配設されている。該中間ロ
ッド２５の頭部２５ａは第２ばね室３２の側壁に摺接で
きるように大きく形成されている。そして、この頭部２
５ａが上記隔壁２８に当接して中間ロッド２５が最下降
位置をとるとき（第１図のとき）、中間ロッド２５とば
ね座２４との間にプレリフト量に対応するクリアランス
ｈＰが設定されている。さらに、上記第２ばね室３２の
上端にもばね座３３が形成されており、該ばね座３３と
中間ロッド２５との間には第２スプリング３５が縮装さ
れている。尚、４４は第２ばね室３２の上部に設けられ
た蓋部材、４６はノズルホルダー１０の上賄（に設けら
れたキャップである。

而して、第５図に示すように、低負荷時においては、高
圧燃料通路１７に圧送される燃料圧力によってニードル
弁２０がばね座２４を介して第１スプリング３０の付勢
力に抗して上記クリアランスｈＰの範囲内でプレリフト
するが、燃料圧力が低いことから第２スプリング３５の
付勢力に抗してまではリフトし得ず、プレリフト量を超
えてはリフトしない。よって、噴口１８がニードル弁２
０のピン部２２により絞られて実効噴口面積が極めて小
さくなり、燃料の微粒化が促進されて燃焼性（着火性）
が向上し、燃焼騒音が低減するとともに排気ガス中の炭
化水素（ＨＣ）の含有量が低減する。

一方、中負荷時および高負荷時においては、高圧燃料通
路１７に圧送される燃料圧力が高いことからニードル弁
２０がプレリフトした後も中間ロッド２５を介して第２
スプリング３５の付勢力に抗してリフトして実効噴口面
積が大きくなり、要求される出力に見合う量の燃料が噴
射されるとともに、ニードル弁２０のリフト量が比較的
小さい移動行程初期においては噴口１８が絞られて噴射
率が低く抑えられ、噴射初期において燃料が確実に着火
し、その後、燃料が急激に燃焼することなく適正な速度
で燃焼する。

さらに、上記中間ロッド２５には、ニードル弁２０が上
記第１スプリング３０の付勢力により噴口１８を閉じる
方向に移動するときにニードル弁２０に該付勢力を補強
する外力を作用させる補強手段５０が設けられている。

すなわち、第３図および第４図に示すように、中間ロッ
ド２５内には第１ばね室２３と第２ばね室３２とを連通
ずる連通路５１が形成されている。そして、該連通路５
１の途中には燃料室５２が設けられている。該燃料室５
２にはチェック弁５３が配設され、該チェック弁５３を
下方に向って付勢するリターンスプリング５４が設けら
れている。また、第４図に示すように、チェック弁５３
の上記開口側にはリーク溝５３ａ・・・が形成されてい
る。

而して、燃料噴射期間の前半にニードル弁２０がリフト
するとき、第１ばね室２３の燃料が上記連通路５１およ
び上記リーク溝５３ａ・・・を介して第２ばね室３２に
リークする。このことにより、上記リフト時における中
間ロッド２５等の諸機能が確保される。一方、燃料噴射
期間の後半に二ドル弁２０が降下するとき、第１ばね室
２３の燃料の圧力上昇によって上記チェック弁５３が閉
じる。すなわち、リターンスプリング５４の付勢力に反
してチェック弁５３の上端５３ａが連通路５１を塞ぐた
め、第２スプリング３５の付勢力によって第１ばね室２
３の燃料が加圧されてその圧力が高まり、この燃料圧力
がニードル弁２０に作用して該ニードル弁２０を押し下
げる。このことにより、プレリフト状態から更に下降す
るニードル弁２０は第１スプリング３０の付勢力に加え
て上記押し下げ力によって更に降下方向に付勢されるの
で、降下方向に速やかに移動して噴口を閉じることにな
り、燃料の切れが良くなる。

（第２実施例）第６図は本発明の第２実施例に係る燃料噴射ノズルを示
す。該燃料噴射ノズルの基本構成は上記第１実施例の燃
料噴射ノズルと共通するので、部材１０〜４６に関して
は、その説明は省略する。

本実施例に係る燃料噴射ノズルではチェック弁５３等は
設けられておらず、その代りにノズルホルダー１０の上
部にソレノイド６１が設けられている。該ソレノイド６
１は、印加電圧に応じて先端部の磁力部６１ａが磁化さ
れるものである。このソレノイド６１は、磁力部６１ａ
が第２ばね室３２に配され、且つその先端が中間ロッド
２５に対して所定のクリアランスＸを空けて対峙するよ
うに設けられている。また、中間ロッド２５は、最下降
位置をとったとき（第１図のとき）に、ばね座２４との
間にクリアランスが空かないように設定されている。そ
して、上記クリアランスＸはニードル弁２０の最大リフ
トｍｈＮよりも大きく設定されている。上記ソレノイド
６１はコントロールユニットにより制御される。

また、燃料噴射ノズルのコネクタ部１５に接続されたノ
ズルチューブ（図示省略）には、燃料噴射圧力を検出す
るための圧カセンサ（図示省略）が設けられている。該
圧カセンサの出力信号は上記コントロールユニットに入
力されている。

而して、イグニッションのオン操作と同時にソレノイド
６１に通電して磁力部６１ａを磁化し、中間ロッド２５
をプレリフト量に対応するクリアランスｈｐだけ引き上
げる。このことによって上記第１実施例の場合と同様に
、低負荷時においては、高圧燃料通路１７に圧送される
燃料圧力によってニードル弁２０がばね座２４を介して
第１スプリング３０の付勢力に抗して上記クリアランス
ｈＰの範囲内でプレリフトするが、燃料圧力が低いこと
から第２スプリング３５の付勢力に抗してまではリフト
し得ず、プレリフト量を超えてはリフトしない。よって
、噴口１８がニードル弁２０のビン部２２により絞られ
て実効噴口面積が極めて小さくなり、燃料の微粒化が促
進されて燃焼性（着火性）が向上し、燃焼騒音が低減す
るとともに排気ガス中の炭化水素（Ｈ　Ｃ）の含有量が
低減する。

一方、中負荷時および高負荷時においては、高圧燃料通
路１７に圧送される燃料圧力が高いことからニードル弁
２０がプレリフトした後も中間ロッド２５を介して第２
スプリング３５の付勢力に抗してリフトして実効噴口面
債が大きくなり、要求される出力に見合う量の燃料が噴
射されるとともに、ニードル弁２０のリフト量が比較的
小さい移動行程初期においては噴口１８が絞られて噴射
率が低く抑えられ、噴射初期において燃料が確実に着火
し、その後、燃料が急激に燃焼することなく適正な速度
で燃焼する。

その場合、各噴射期間において、上記圧カセンサにより
検出された燃料噴射圧力に基づき、燃料噴射圧力がピー
ク値を超えたときにソレノイド６１への通電を中止して
中間ロッド２５を最下降位置に復帰させる。このことに
より、燃料噴射期間の後半にニードル弁２０が降下する
とき、第２スプリング３５の付勢力が中間ロッド２５お
よびばね座２４を介してニードル弁２０に作用して該ニ
ードル弁２０を押し下げ、プレリフト状態から更に下降
するニードル弁２０は第１スプリング３０の付勢力に加
えて上記押し下げ力によって更に降下方向に付勢される
ので、降下方向に速やかに移動して噴口を閉じることに
なり、燃料の切れが良くなる。

よって、上記コントロールユニット等により、ニードル
弁２０が上記第１スプリング３０の付勢力により噴口１
８を閉じる方向に移動するときにニードル弁２０に該付
勢力を補強する外力を作用させる補強手段５０′を措成
している。

（第３実施例）第７図は本発明の第３実施例に係る燃料噴射ノズルを示
す。該燃料噴射ノズルの基本構成は上記第１実施例の燃
料噴射ノズルと共通するので、部材１０〜４６に関して
は、その説明は省略する。

本実施例に係る燃料噴射ノズルではチェック弁５３やソ
レノイド６１等は設けられておらず、その代りに第２ば
ね室３２にロッドホルダー７１が、その軸方向に摺動自
在に設けられている。第８図に示すように、該ロツドホ
ルダー７１は、下端に中間ロッド２５が遊嵌可能な貫通
孔７１ｃが形成された有底円筒状の筒部材７１ａと、該
筒部材７１ａの上端に取り付けられた蓋部材７ｌｂとか
らなる。一方、中間ロッド２５の上端には上記貫通孔７
１ｃよりも大径のフランジ部２５ｂが形成されている。

そして、中間ロッド２５とロッドホルダー７１とは、フ
ランジ部２５ｂが筒部材７１ａの内部に位置するように
組み付けられていて、中間ロッド２５がロツドホルダー
内にもつとも入り込んだ定位置（第７図の位置）から所
定量下降できるようになっている。そして、上記中間口
ツド２５のフランジ部２５ｂと筒部）ｒ４７１　ａの底
壁との間にはセットスプリング７２が縮装されている。

該セットスプリング７２は、中間ロッド２５を定位置に
保持するに必要最小限の付勢力を発揮するものである。

このロッドホルダー７１が最下降位置（第７図のとき）
にあって中間ロッド２５が定位社にあるときにロッドホ
ルダー７１とばね座２４との間にプレリフト量に対応す
るクリアランスｈＰが設定されている。　　　　゜而して、低負荷時においては、高圧燃料通路１７に圧送
される燃料圧力によってニードル弁２０がばね座２４を
介して第１スプリング３０の付勢力に抗して上記クリア
ランスｈｐの範囲内でプレリフトするが、燃料圧力が低
いことから第２スプリング３５の付勢力に抗してまでは
リフトし得ず、プレリフト量を超えてはリフトしない。

よって、噴口１８がニードル弁２０のピン部２２により
絞られて実効噴口面積が極めて小さくなり、燃料の微粒
化が促進されて燃焼性（着火性）が向上し、燃焼騒音が
低減するとともに排気ガス中の炭化水素（Ｈ　Ｃ）の含
有量が低減する。

一方、中負荷時および高負荷時においては、高圧燃料通
路１７に圧送される燃料圧力が高いことからニードル弁
２０がプレリフトした後も中間ロッド２５およびロツド
ホルダー７１を介して第２スプリング３５の付勢力に抗
してリフトして実効噴口面積が大きくなり、要求される
出力に見合う量の燃料が噴射されるとともに、ニードル
弁２０のリフト量が比較的小さい移動行程初期において
は噴口１８が絞られて噴射率が低く抑えられ、噴射初期
において燃料が確実に着火し、その後、燃料が急激に燃
焼することなく適正な速度で燃焼する。

その場合、燃料噴射期間の前半にニードル弁２０がリフ
トするとき、セットスプリング７２により中間ロッド２
５が定位置に保持されているので、中間ロッド２５とロ
ッドホルダー７１とは一体になってリフトする。一方、
燃料噴射期間の後半にニードル弁２０が降下するとき、
ロツドホルダー７１が最下降位置で停止しても中間ロッ
ド２５が、その下降方向への慣性力によってセットスプ
リング７２の付勢力に抗して下降を続ける。この中間ロ
ツド２５の下降動かばね座２４を介してニードル弁２０
に作用して該ニードル弁２０を押し下げる。このことに
より、プレリフト状態から更に下降するニードル弁２０
は第１スプリング３０の付勢力に加えて上記押し下げ力
によって更に降下方向に付勢されるので、降下方向に速
やかに移動して噴口を閉じることになり、燃料の切れが
良くなる。

よって、上記口ッドホルダー７１等により、ニードル弁
２０が上記第１スプリング３０の付勢力により噴口１８
を閉じる方向に移動するときにニードル弁２０に該付勢
力を補強する外力を作用させる補強手段５０″を構成し
ている。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のエンジンの燃料噴射ノズ
ルによれば、先端部に噴口を有し、燃料噴射ポンプから
圧送される燃料を噴口に導く高圧燃料通路が形成された
ノズル本体と、先端部に上記噴口に挿入されるピン部を
有し、上記高圧燃料通路内に圧送される燃料の圧力によ
り噴口を開く方向に移動せしめられるニードル弁と、上
記ノズル本体内に配され、ニードル弁を常時噴口を閉じ
る方向に付勢する第１スプリングと、上記ノズル本体内
に配され、ニードル弁がビン部により噴口を絞った状態
から更に噴口を開く方向に移動せしめられるときにニー
ドル弁を噴口を閉じる方向に付勢する第２スプリングと
、ニードル弁が上記第１スプリングの付勢力により噴口
を閉じる方向に移動するときにニードル弁に該付勢力を
補強する外力を作用させる補強手段とを設けたので、低
負荷時に実効噴口面積を極めて小さくする一方、中負荷
時および高負荷時に実効噴口面積を大きくするという基
本的機能を発揮させながら、ニードル弁が速やかに噴口
を閉じて燃料の切れを良くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の第１実施例を例示し、第１図
は燃料噴射ノズルの縦断側面図、第２図はニードル弁付
近の拡大縦断側面図、第３図は要部の拡大縦断側面図、
第４図はチェック弁の底面図、第５図はリフトに対する
ばね荷重および噴口面積を示す説明図である。第６図は
第２実施例を示す第１図相当図、第７図は第３実施例を
示す第１図相当図、第８図は第３実施例の要部拡大縦断
側面図である。５０″ ・・・ノズルホルダー・・・高圧燃料通路・・・噴口・・・ニードル弁・・・ピン部・・・第１スプリング・・・第２スプリング・・・補強手段・・・補強手段 ′・・・補強手段・・・ノズルホルダー・・・高圧燃料通路・・・噴口ニードル弁・・・ビン部・・・第１スプリング・・・第２スプリング・・・補強手段・・・補強手段゛・・・補強手段第２図ニードル弁のリフ４第５図ｇＪ１第４２５ｂ第８図 −４２６一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　先端部に噴口を有し、燃料噴射ポンプから圧送
される燃料を噴口に導く高圧燃料通路が形成されたノズ
ル本体と、先端部に上記噴口に挿入されるピン部を有し
、上記高圧燃料通路内に圧送される燃料の圧力により噴
口を開く方向に移動せしめられるニードル弁と、上記ノ
ズル本体内に配され、ニードル弁を常時噴口を閉じる方
向に付勢する第１スプリングと、上記ノズル本体内に配
され、ニードル弁がピン部により噴口を絞った状態から
更に噴口を開く方向に移動せしめられるときにニードル
弁を噴口を閉じる方向に付勢する第２スプリングと、ニ
ードル弁が上記第１スプリングの付勢力により噴口を閉
じる方向に移動するときにニードル弁に該付勢力を補強
する外力を作用させる補強手段とを設けたことを特徴と
するエンジンの燃料噴射ノズル。