JPH0242175A - 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］ 本発明は燃料噴射効率を制御する燃料噴射ノズルに係り
、特に低速域では燃Ｉ゛１噴射効率を低く、中高速域で
は燃料噴射効率を高くすることのできる燃料噴射ノズル
に開ずも。

［従来の技術］ 近年、内燃機関の燃料噴射率の制御にあっては低速域の
ＨＣを低減するために、針弁の開弁圧力を２段階に制御
する２段開弁圧式燃料噴射ノズルが採用されるに至って
いる。この燃料噴射ノズルは第５図に示す如き構成が採
用されている。

図示するように、燃料噴射ノズルａにはノズル本体すが
設けられ、このノズル本体すにはインジェクションポン
プに接続される油路Ｃが形成されると共にその油路Ｃか
ら供給された燃料を燃焼室内に噴射するＩＩＱ孔ｄが形
成される。

また、ノズル本体すには油路Ｃから供給される燃料圧力
で噴孔ｄを開閉する針弁ｅか昇降移動自在に収容され、
この針弁ｅの後端部方向にはノズル本体すにリフト量ｆ
を隔てて連結されたノズルホルダｇが設けられ、このノ
ズルホルダｇ内には１段目スプリングｈが収容されると
共にこの１段目スプリングＦ１で針弁ｅの閉弁方向に付
勢された第１０ツドｉか設けられ、この第１０ツドｉの
後端部には第２スプリングＪ　ｉ）ｉ設けられると共に
その第２スズリンクｊで閉弁方向に付勢された第２０ン
ド１（が昇降移動自在に設けられる。

したかって、油路Ｃを通って針弁ｅに燃料圧力が加わり
、その燃料圧力が高められると、低速域においては第１
スプリングｈのばね力に打ち勝って針弁ｅがリフｌ−移
動され、噴孔ｄが開口されることになる。すなわち、第
１スプリングｈによって低３１Ｃ域の燃料噴射圧力がセ
ットされる。

また、中高速域においては第２スプリングｊでセット圧
が決定され、針弁Ｃに加わる燃料圧力がさらに高圧にな
るため、針弁ｅのリフト量が増大し、その針弁ｅのリフ
ト移動に追従して第１０ツドｉと第２０ツトにとが接触
して一体的にリフト移動され、噴孔ｄの開度が大きくな
り、燃′ｆＩ噴射量か増大することになる。

［発明が解決しようとする課題７ ところで、噴孔ｄから噴出される燃料が始動時等の低温
の燃焼室に過剰に供給され、その燃焼室壁に付着する燃
料が増加すると、完全に燃焼しきれない燃料が存在し、
その未燃燃料が排出されることになり、ＨＣが増大する
ことになる。

そこで、そのＨＣを低減するために２段開弁式の燃料噴
射ノズルにおいては第１０ツドｉと第２０ツドにとの間
に、第１０ヅドｉのリフト移動を許容するプレリフ１へ
間隔１が形成されており、このプレリフト間Ｑｊ分第１
０ッドｉのリフト移動呈が増大するため、低速域におい
ては燃料噴射率が抑制されることになる。すなわち、第
６図において、横軸にクランクアングルＣＡをとり、縦
軸に針弁ｅのリフト移動量をとると、低速域においては
第１０ツドｉかプレリフト間隔１をリフト移動する間は
噴射時期が延長されることになる。

このように、初期の燃料噴射率が低く抑制さてるため、
燃焼初期の燃焼室壁の温度が低いときでも燃焼室壁に付
着する燃料の付＠量を低減でき、ＨＣを低減できる。

一方、低速域のＩ−Ｉ　Ｃを低減するために第１０ツド
ｉと第２０ツトにとの間に形成されるプレリフト間隔１
の大きさが定められており、中高速域においては低速域
と同様に噴射時期が延びるため、噴射効率が低下し、噴
射圧力が低下する。このように噴射圧力が低くなると、
燃料の粒径が大きくなる傾向にあり、大きな粒径の燃料
と空気とは互いに合体しにくくなる。

このため、従来は中高速域でスモークの悪化を招き、燃
料噴射効率の制御範囲が制限される問題かあった。

また、燃料噴射効率を制御するにあっては、実開昭５７
−１７２１Ｇ７号公報において「内燃機関用燃料噴射弁
」が提案されており、この提案は第７図に示すように、
閉弁方向にスプリングｍで付勢された針弁ｎか設けられ
ると共に、この針弁ｎにそのリフト量０を隔ててストッ
パｐが設けられる。特に、リフトｆｆ１ｏはリフトｆｉ
調節ねじｑで調節されるようになっている。

したがって、この提案においては、燃料噴射圧力のセッ
ト圧かスプリングｍのバネ力によってのみ決定されるこ
とになり、二段開弁圧式の燃料噴射ノズルを構成するも
のではない。このため、二Ｆ２階に針弁ｎを可変制御す
ることが不可能である。

本発明は上記問題点を有効に解決すべく創案されたもの
である。

本発明は低速域ではＩ　Ｃを低減すると共に中高速域で
は燃料噴射効率を高め、スモークの発生を低減できる燃
料噴射ノズルを提ＩＪ（することを目的とする。

［課題を解決するための手段と作用］ 本発明は針弁に共に閉弁方向に付勢される第１０ツトと
第２０ツトとの間にプレリフト間隔を形成するロヅド切
駈し手段と、上記プレリフト間隔を検出するセンサと、
該検出プレリフト址と機関の運転状態に応じた設定プレ
リフト量とを比較してプレリフト量を調節するプレリフ
ト瓜調節手段とを備えて構成したものであり、主に低速
域ではプレリフト間隔を大きくし、中高速域ではプレリ
フト間隔を小さくし、機関の運転状態に応じて正確にプ
レリフト量を可変制御するものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に従って詳述する。

第１図に示すように、燃′＃４噴射ノズル１にはその先
端部に燃料室に臨んでノズル本体２が設けられる。

このノズル本体２にはインジェクションポンプに接続さ
れる油路３が形成されると共にその油路３に導入された
オイルを燃焼室に噴出する噴孔４が形成され、この噴孔
１１は油路３から供給される燃料圧力でノズル本体１内
を昇降移動する針弁５で開閉される。

この針弁５にはその軸方向後方にフルリフＩ−量Ｘを定
める座部６を介してノズルホルダ７が設けられ、このノ
ズルホルダ７内には１段目スプリング８か収容されると
共にこの１段目スプリング８で針弁５に閉弁方向に付勢
されつつ連結される丁字形断面の第１０ツト９か収容さ
れ、この第１０ツド９の後端部には第２スプリング１０
が設けられると共にその第２スプリング１０で閉弁方向
に寸分された丁字形断面の第２０ツド１１が昇降移動自
在に設けられる。

この第２０ツド１１は第１０ツト９の後端部からプレリ
フト間隔Ａを隔てて離間されると共に、第１０ツト９の
ｔ＆線端部係脱自在に係合され、その第１０ツト９に追
従して一体的にリフト移動するように構成される。

特に、これらロッド９，１１をその軸方向に切離してこ
れらロッド９，１１間にプレリフト間隔Ａを形成するロ
ンド切離し手段２０か設けられる。

このロッド切離し手段２０は第１図および第２図に示す
ように、第２段目スプリング１０を収容すると共にその
第２段目スプリング１０内に第２０ツド１１を挿通させ
て保持する可動中子２１と、その可動中子２１をノズル
ホルダ７に沿って昇降移動させる中子昇降移動手段２２
とから主に４７・ｉ成される。

具体的には略筒体状の可動中子２１か形成され、その可
動中子２１にはその下端部に第１四ｙド９の後４１部の
）７降移動を許容する開口部２３が形成されると共に第
２０ツド１１の先端部に係脱自在に係合する座部２４が
形成され、上端部には第２０ツド１１の後端部を昇降移
動自在に案内保持する保持部２５が形成される。

また、可動中子２１のｔ＆端端層周部はねじ部２６が形
成され、このねじ部２６には中子昇降移動手段２２が連
結され、この中子昇降移動手段２２には可動中子２１に
螺合するねじ部２７を有する第１トルクロツド２８が設
けられる。

この第１トルクロツド２８には第２図に示すように、第
１リンク部材２９、第２トルクロツド３０及び第２リン
ク部材３１を介してステッピングあるいはサーボ駆動モ
ータ３２が連結される。

図示例においてはノズルホルダ７には第１トルクロッド
部材２８のねじ部２７を覆うようにハウジング３３か形
成され、このハウジング３３は第１トルクロッド部材２
８を回転自在に支持するように構成される。

また、第２０ツド１１の先端部にはこのプレリフト間隔
Ａｆ：検出するための無接触式のセンサ４０が設けられ
る。

この、センサ４０には互いに切離された第１０ンドつと
第２０ツド１１との間のプレリフト間隔Ａを調節するた
めのプレリフト量調節手段５０が接続され、この調節手
段５０には駆動モータ３２を回転制御するＣＰＵ　（中
央制御器）５１が接続されると共にこのＣＰＵ５１には
エンジン回転数、水温及びアクセル開度によって機関の
運転状態に応じて予め設定されたプレリフト間隔Ａとセ
ンサ４０から得られた実際のプレリフト間隔Ａとを比較
してプレリフト足を調節するようになっている。

次に作用について説明する。

第１図及び第２図に示すように、ノズルボルタ７には第
１０ツド９と第２０ツド１１とか所定の互いに軸方向に
切離されて収納されており、燃Ｆｌ噴射時には針弁５に
燃料圧力が加わり、その燃＋゛１圧力で針弁′５がリフ
ト移動することになる。

そこで、低速域においてはｊ１弁５に追Ｕｔ＝　シてこ
れに連結される第１０ツト９が第１１′：２目スプリン
グ８のばね力に抗してリフト移動されることになる。

この低速域においてはＣＰＵ５１ではセンサ４０から得
られる実際のプレリフトｌｔＡと予め設定された低速域
用のプレリフト量Ａとが比１ｌＩ２＠討されてプレリフ
トｉＡが修正され、そのｌｒ５　ＴＦ、されたプレリフ
ト量Ａに基ついてＣＰＵ５１は駆動モ−夕３２を回転駆
動制御することになる。この駆動モータ３２か回転駆動
されると、第１トルクロッド部材２８が回転駆動されて
これに連結される可動中子２１か最大限にリフト移動さ
れ、第１０７ド９と第２０ツド１１との間には大きなプ
レリフト間隔Ａが形成される。このため、そのプレリフ
ト間隔Ａを第１０ツト９が移動する間は燃料噴射効率が
低くコントロールされることになる。

すなわち、第３図に示すように、横軸にクランクアング
ルＣＡをとり、縦軸にリフト量をとると、低速域におい
ては１２末通りＨＣを低減するために燃Ｉｔ　Ｉ’ｍ射
時開時間長されることになる。

一方、中高速域では実際のブレ９フト間隔Ａと中高速域
用の設定プレリフト間隔Ａとが比較検討され、プレリフ
ト量が修正され、その修正された量に基づいて第１トル
クロッド部材２８が反対方向に回転駆動され、可動中子
２１が降下移動する。

したがって、第１０・／ド９と第２０ヅド１１との間の
プレリフトＩＡは小さく設定される。

そこで、第１０ツド９のリフト量が少なくなり、針弁５
にさらに大きなが燃料圧が作用すると、第１０ツト９の
後端部が第２０ツド１１に接触し、第２０ツド１１は第
２段目スプリング１０のばね力に抗して第１０７ド９の
リフト移動に追従してリフト移動することになり、中高
速域では第１段目スズリンダ８と第２スプリング１０と
の合計開弁圧力が針弁５に作用する。したがって、第３
図に示すように、低速域とは逆にプレリフト量Ａが小さ
くなる分だけ短時間で針弁５が昇降移動し、高圧高噴射
率を達成することができる。

具体的には第４図に示すように、エンジン回転数と負荷
とによりエンジンの運転状態に応じて種々の燃料噴射パ
ターンが設定される。すなわち、横軸にクランクアング
ルＯＡをとり、縦軸に針弁５のリフト量をとると、全負
荷時には針弁５のリフト間隔Ａが大きく、部分負荷時に
は中・高速回転時を除いて低速回転時の針弁５のリフト
間隔Ａを小さくするように制御することになる。したが
って、機関の運転状態に応じてこれに見合ったプレリフ
ト量が設定されることになり、低速負荷域、つＨＣを低
減でき、且つ全域のスモークを低減できる。

このように本発明は第１０ツド９と第２０ツド１１との
間のプレリフト間隔Ａを機関の運転状態に応じて可変制
御するものであり、プレリフト量の制御範囲が拡大され
、Ｈｅを低減できると共にスモークを低減できる。また
、プレリフト間隔を検出し、そのプレリフト量と設定プ
レリフト量とを比較検討してプレリフト間隔を調節する
ので、運転状態に見合った正確なプレリフト間隔を設定
できる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次の如き優れた効果を発
揮する。

（１）第１０ツトのリフト移動量を低速域では大きくし
、高速域では小さくしたので、ＨＣ及びスモークを低減
できる。

（２）検出されたプレリフト量と設定したプレリフト量
とを比較してプレリフト間隔を調節するので、正確なフ
゛レリフト間隔を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料噴射ノズルを示す断面図、第
２図はクリアランス調節手段を示す概略図、第３図はク
ランクアングルとリフト移動量との関係を示す図、第４
図は燃料噴射パターンを示す図、第５図は燃料噴射ノズ
ルの従来例を示す図、第６図はクランクアングルとリフ
ト移動量との関係を示す従来図、第７図は燃ｆ２１噴射
ノズルの従来例を示す図である。 図中、５は針弁、９は第１０ツト、１１は第２０ツド２
０はロッド切辞し手段、４０はセンサ、５０はプレリフ
トｉ調節手段である。 特許出願人　いすゾ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　針弁に共に閉弁方向に付勢される第１ロッドと第
   ２ロッドとの間にプレリフト間隔を形成するロッド切離
   し手段と、上記プレリフト間隔を検出するセンサと、該
   検出プレリフト量と機関の運転状態に応じた設定プレリ
   フト量とを比較してプレリフト量を調節するプレリフト
   量調節手段とを備えた燃料噴射ノズル。