JPH0338452Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、デイーゼルエンジンの燃料噴射ノ
ズルに関する。

従来の燃料噴射ノズルは、燃料噴射ポンプから
噴射管を通じて送られてきた高圧の燃料を、エン
ジンの燃焼室内に霧状に噴射するために使用され
る。供給された燃料の圧力が針弁をノズル先端の
噴孔に押し付けているノズルスプリングの設定圧
よりも高くなると、針弁が押し上げられて噴孔が
開き、そこから燃料が噴射される。このときの燃
料圧が高ければ高いほど、燃料が微粒化され、飛
ぶ距離も長く、噴射期間も短くなつて燃焼条件が
改善される。

噴射ノズルに送られてくる燃料は、噴射ポンプ
によつて既に100Kg／cm²以上に加圧されている。
これを噴射ノズルにおいてさらに加圧するための
プランジヤを備えた噴射ノズルがある。これは、
ポンプから供給された燃料をそれぞれ逆止弁を介
して燃料供給通路から高圧室および高圧室から針
弁を収容する蓄圧室に供給し、高圧室に供給され
た燃料を大径の低圧ピストンに圧力を加えてこれ
と一体的な小径の高圧プランジヤにより加圧して
蓄圧室に蓄圧し、次いで低圧ピストンに加えた圧
力を減じることによりノズル先端の噴孔を閉じて
いた針弁を上昇させて、その噴孔から燃料を噴射
させるようになつている。燃料の供給、加圧、噴
射の各制御は、三方向のボールポペツト型電磁弁
によつて行なわれている。

このような蓄圧装置付きの燃料噴射ノズルにお
いては、パルカスの原理によつて低圧ピストンと
高圧プランジヤとの断面積比に応じた燃料の加圧
が可能である。例えばその断面積比が10：１なら
ば、10倍すなわち1000Kg／cm²以上の燃料圧が得ら
れる。このような高圧で燃料を噴射すれば、燃料
の微粒化が促進され、飛ぶ距離も長くなつて噴射
期間も短くなり、好適な燃焼条件が得られるもの
と考えられる。しかしながら、このような高圧で
燃料を噴射すると、この高圧のために燃料がいつ
ぺんに噴かれてしまうので、着火遅れ期間中にほ
とんどの燃料が噴射されてしまい、次の燃焼期間
でこれが爆発的に燃焼して大きな騒音を発生させ
る不具合がある。

この考案の目的は、したがつて初期噴射条件を
改良した蓄圧装置付き燃料噴射ノズルを提供する
ことにある。

この考案は上述の問題点を解決するものであつ
て、その内容を実施例に対応する第１図を用いて
説明する。

この考案は、ポンプから供給された燃料を燃料
供給通路３から第１逆止弁１４を介して高圧室１
５に供給させ、上記高圧室１５内の燃料を第２逆
止弁１８を介して蓄圧室２３に供給させ、上記蓄
圧室２３内に噴孔２４の開閉を行う針弁１９を設
け、上記針弁１９と上記第２逆止弁１８との間に
縮設されたノズルスプリング２０及び上記針弁１
９と上記第２逆止弁１８との間に上記針弁１９の
上昇を許容する間隔Ｌを設け、上記第２逆止弁１
８と上記高圧室１５との間に燃料通路用の油路１
０ａを有するプツシユロツド１０を設け、上記プ
ツシユロツド１０と上記針弁１９との間に上記針
弁１９の上昇を許容する上記間隔Ｌよりも小さな
間隔ｌを設け、上記プツシユロツド１０と上記高
圧室１５との間に上記プツシユロツド１０を上記
針弁１９の下降側に付勢するバルブスプリング１
７を設け、上記高圧室１５を加圧するための高圧
プランジヤ７を上記高圧室１５内に臨ませ、上記
高圧プランジヤ７に作用する加圧燃料の流通制御
を行う電磁弁２を設け、上記電磁弁２を非通電し
て上記高圧プランジヤ７により上記高圧室１５を
加圧して上記蓄圧室２３に燃料を蓄圧し、上記電
磁弁２を通電して上記高圧プランジヤ７により上
記高圧室１５を減圧することにより上記針弁１９
を上記ノズルスプリング２０の付勢力に抗しなが
ら上記間隔ｌだけ上昇させ、次に上記ノズルスプ
リング２０と上記バルブスプリング１７に抗しな
がら上記間隔Ｌまで上昇させるように構成したこ
とを特徴とする。

このため、まず、電磁弁２の非通電により高圧
室１５及び蓄圧室２３の燃圧が高まり、その後、
電磁弁２の通電により高圧室１５が減圧される。
この時、針弁１９はプツシユロツド１０の下端部
に当るまで第１段の緩やかな上昇をし、小量の燃
料噴射がなされ、針弁１９先端のテーパ面１９ｂ
に加わる圧力が十分に高くなつた時点で針弁１９
の第２段の急激な上昇が始まり、残りの燃料が噴
射される。

以下、この考案の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。第１図において、全体を符号５０で
示す噴射ノズルは、頭部のキヤツプ１内に横方向
に作動するボールポペツト型の電磁弁２を備えて
いる。この電磁弁２の一方のボール２ａは、燃料
供給通路３と低圧ピストン４上部のピストン加圧
通路５との間の燃料の流通を制御し、他方のボー
ル２ｂは、この加圧通路５と燃料排出通路６との
間の燃料の流通を摺動ピン２ｃの螺旋溝２ｄを通
じて制御する。これらの制御は、電磁弁２のソレ
ノイド２ｅが作動ピン２ｆを通じて行なう。ソレ
ノイド２ｅがオフしているときは、作動ピン２ｆ
が左方向に移動して燃料供給通路３とピストン加
圧通路５とが流通し、ソレノイド２ｅがオンして
いるときは、燃料供給通路３に供給された燃料の
圧力により摺動ピン２ｃが右方向に移動して、加
圧通路５と排出通路６とを連通させる。

大径の低圧ピストン４は、その下側から突出す
る小径の高圧プランジヤ７と一体的に形成され、
低圧ピストン４は、キヤツプ１内に摺動可能に保
持され、高圧プランジヤ７は、プランジヤボデー
８内に摺動可能に保持されている。低圧ピストン
４とプランジヤボデー８との間には、プランジヤ
スプリング９が介装されて、低圧ピストン４を上
方に、プランジヤボデー８を下方にそれぞれ押圧
付勢している。プランジヤボデー８の下部には、
プツシユロツド１０を摺動可能に保持するロツド
ホルダ１１が結合されており、このプランジヤボ
デー８とロツドホルダ１１とその下部のノズルボ
デー１２とが、リテーニングナツト１３によつて
頭部のキヤツプ１に保持されている。

キヤツプ１内に形成された燃料供給通路３は、
プランジヤボデー８内に設けられた第１逆止弁１
４を介して、高圧プランジヤ７が摺動する高圧室
１５に通じている。この高圧室１５のプランジヤ
７の下部には、第３逆止弁１６が、プツシユロツ
ド１０の頭部との間に介装されたバルブスプリン
グ１７によつて上方に押圧付勢されて設けられて
いる。第３逆止弁１６およびプツシユロツド１０
には、それぞれその中央部を貫通する油路１６
ａ、１０ａが形成されており、プツシユロツド１
０の下部は、ノズルボデー１２内上部の第２逆止
弁１８の中央部を貫通する穴１８ａの中に摺動可
能に保持されている。第２逆止弁１８の頂部には
凹部１８ｂが形成され、これにプツシユロツド１
０に形成されて油路１０ａに通じる側孔１０ｂが
対向している。第２逆止弁１８下部の針弁１９の
上部も、この第２逆止弁１８の貫通穴１８ａに摺
動可能に保持され、第２逆止弁１８と針弁１９途
中のスプリングシート１９ａとの間には、ノズル
スプリング２０が介装されて、第２逆止弁１８を
ロツドホルダ１１に押圧付勢するとともに、針弁
１９先端のテーパ面１９ｂをノズルチツプ２１先
端内側のシート面２１ａに押圧付勢している。こ
の状態でプツシユロツド１０の下端部と針弁１９
の上端部との間には、後述するプレリフト量とな
る一定の間隔ｌが形成され、第２逆止弁１８の下
端部と針弁１９のスプリングシート１９ａ上面と
の間には、フルリフト量となるｌよりも大きい間
隔Ｌが形成される。そして、第２逆止弁１８から
ガイド２２を介して針弁１８先端までのノズルボ
デー１２およびノズルチツプ２１内の空間は蓄圧
室２３を構成している。ノズルチツプ２１の先端
には噴孔２４が形成され、ノズルチツプ２１全体
は、ノズルナツト２５によりノズルボデー１２に
結合されている。

次に、この燃料噴射ノズル５０の作用について
説明する。まず第２図に示すように、頭部キヤツ
プ１に燃料供給通路３に図示されないシヤフトに
よつて駆動される燃料ポンプから200Kg／cm²程度
に加圧された燃料が供給されると、プランジヤボ
デー８内の第１逆止弁１４を押し開いて高圧室１
５内に流入する。このときボール２ａは、ピスト
ン加圧通路５への流通を遮断している。高圧室１
５内に入つた燃料は、第３逆止弁１６の油路１６
ａおよびプツシユロツド１０の油路１０ａを通つ
てその側孔１０ｂから流出して第２逆止弁１８を
押し下げ、蓄圧室２３内入つて針弁１９の先端部
まで満たされる。第２逆止弁１８は、高圧室１５
と蓄圧室２３との燃料圧が等しくなると閉じる。

次に、第３図に示すように、電磁弁２がオフさ
れて電磁弁内のリターンスプリング２９によるセ
ツト力のためボール２ａが押されると、燃料供給
通路３とピストン加圧通路５とが連通して、燃料
が加圧通路５から入つて低圧ピストン４の上面を
加圧する。これにより高圧室１５および蓄圧室２
３内の燃料が高圧プランジヤ７により加圧され、
第１逆止弁１４が閉じられ、第３逆止弁１６は初
めに開いて、その上下の圧力が等しくなると閉じ
る。

次に、第４図に示すように、電磁弁２がオンさ
れてボール２ａが燃料供給通路３とピストン加圧
通路５との連通を遮断すると、加圧通路５内の燃
料は摺動ピン２ｃの螺旋溝２ｄを通つて排出通路
６から図示されないオイルタンクに戻される。こ
れにより、低圧ピストン４が上昇するとともに、
高圧室１５内の圧力が低下して、まず第１図のプ
レリフト量ｌだけ針弁１９を上昇させる。すなわ
ち、針弁１９の上部は、プツシユロツド１０の油
路１０ａに開放されているので、高圧室１５と同
じ圧力を受け、針弁１９の下部は、第２逆止弁１
８によつて閉ざされた蓄圧室２３の高い圧力を受
けているので、針弁１９の先端テーパ面１９ｂに
はこの高い圧力が加わる。しかしながら、この初
期の段階では、先端テーパ面１９ｂは、ノズルチ
ツプ２１のシート面２１ａに密着してその受圧面
積は小さく、またノズルスプリング２０のばね圧
が高いので、針弁１９は僅かしか上昇せず、針弁
１９は時間をかけてプレリフト量ｌを移動する。
針弁１９がこのプレリフト量ｌを移動したころに
は、針弁先端テーパ面１９ｂにかかる圧力も受圧
面積の増大のため大きくなつて、針弁１９は、ノ
ズルスプリング２０およびバルブスプリング１７
の圧力に抗して残りのＬ−ｌのリフト量を上昇す
る。このようにして針弁１９は、まずプレリフト
量ｌを上昇するときは少ない燃料を噴射し、残り
のＬ−ｌのリフト量を上昇するときは多量の燃料
を急激に噴射する。第５図には、このときの時間
と燃料噴射量との関係が示されている。このよう
な特性は、針弁１９各部の受圧面積、ノズルスプ
リング２０やバルブスプリング１７のセツト圧等
によつて変化する。

第２逆止弁１８は、第６図に示すように、その
頂部の凹部１８ｂからその側部の蓄圧室２３に通
じる油路１８ｃを設け、そこに逆止弁として作用
するボール２６を介在させる構造にしてもよい。
この場合は、燃料が蓄圧室２３に供給されると
き、逆止弁１８全体を押し開けて供給されるので
はなく、小さなボール２６だけを押し開けて供給
されるので、ノズルスプリング２０を針弁１９の
プレリフト時の対抗力としてだけ考慮すればよい
利点がある。これにより蓄圧室２３内のシールが
完全になり、毎回噴射量の変動の少ない安定した
噴射量特性が得られる。この他、この考案を種々
に変形することが可能である。

以上のように、この考案による燃料噴射ノズル
は、燃料ポンプから供給された燃料を低圧ピスト
ンと高圧プランジヤとにより2000Kg／cm²程度まで
加圧して噴射することができるので、燃料の微粒
化の促進、飛距離の増大および噴射期間の短縮を
通じて部分負荷域でのスモークレベルを大幅に低
減させることができる。また、燃料噴射時期の調
整を電磁弁のオン・オフ制御によつて簡単に行な
うことができるので、エンジン特性に合致した好
ましい燃焼条件を得ることができる。さらに、燃
料噴射を二段階に分けて初期噴射率を低く抑える
ことができるので、良好な燃焼を行なわせるため
の好ましい噴射量特性が得られ、騒音の発生も低
く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す燃料噴射
ノズルの断面図、第２図は、この考案による燃料
噴射ノズルの燃料供給時の作用を説明する図、第
３図は、この考案による燃料噴射ノズルの燃料加
圧時の作用を説明する図、第４図は、この考案に
よる燃料噴射ノズルの燃料噴射時の作用を説明す
る図、第５図は、この考案による燃料噴射ノズル
の燃料噴射量特性を示すグラフ、第６図は、この
考案の別の実施例における要部を示す部分断面図
である。 １……キヤツプ、２……電磁弁、３……燃料供
給通路、４……低圧ピストン、５……ピストン加
圧通路、６……燃料排出通路、７……高圧プラン
ジヤ、１０……プツシユロツド、１４……第１逆
止弁、１５……高圧室、１６……第３逆止弁、１
８……第２逆止弁、１９……針弁、２３……蓄圧
室、２４……噴孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ポンプから供給された燃料を燃料供給通路３か
   ら第１逆止弁１４を介して高圧室１５に供給さ
   せ、上記高圧室１５内の燃料を第２逆止弁１８を
   介して蓄圧室２３に供給させ、上記蓄圧室２３内
   に噴孔２４の開閉を行う針弁１９を設け、上記針
   弁１９と上記第２逆止弁１８との間に縮設された
   ノズルスプリング２０及び上記針弁１９と上記第
   ２逆止弁１８との間に上記針弁１９の上昇を許容
   する間隔Ｌを設け、上記第２逆止弁１８と上記高
   圧室１５との間に燃料通路用の油路１０ａを有す
   るプツシユロツド１０を設け、上記プツシユロツ
   ド１０と上記針弁１９との間に上記針弁１９の上
   昇を許容する上記間隔Ｌよりも小さな間隔ｌを設
   け、上記プツシユロツド１０と上記高圧室１５と
   の間に上記プツシユロツド１０を上記針弁１９の
   下降側に付勢するバルブスプリング１７を設け、
   上記高圧室１５を加圧するための高圧プランジヤ
   ７を上記高圧室１５内に臨ませ、上記高圧プラン
   ジヤ７に作用する加圧燃料の流通制御を行う電磁
   弁２を設け、上記電磁弁２を非通電して上記高圧
   プランジヤ７により上記高圧室１５を加圧して上
   記蓄圧室２３に燃料を蓄圧し、上記電磁弁２を通
   電して上記高圧プランジヤ７により上記高圧室１
   ５を減圧することにより上記針弁１９を上記ノズ
   ルスプリング２０の付勢力に抗しながら上記間隔
   ｌだけ上昇させ、次に上記ノズルスプリング２０
   と上記バルブスプリング１７に抗しながら上記間
   隔Ｌまで上昇させるように構成したことを特徴と
   する燃料噴射ノズル。