JPH0444841Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、内燃機関の燃料噴射弁に関し、とく
にデイーゼルエンジンに用いて最適な燃料噴射弁
の構造に関する。

［従来の技術］ デイーゼルエンジンにおいては、一般に第４図
に示すような構造の燃料噴射弁が用いられてい
る。噴射ポンプ（図示略）から圧送されて来た燃
料は、ノズルボデー１のフユーエルフイードホー
ル２を通り油溜り部３に至り、ニードル４のプレ
ツシヤステージ部５に油圧が加わりニードル４を
押し上げようとする力が働く。一方、ニードル４
はプレツシヤピン６を介してプレツシヤスプリン
グ７によつてノズルボデーの弁座部に押しつけら
れている。したがつて、油圧によつてニードル４
を押し上げようとする力Poが、プレツシヤスプ
リング７の力Psより大きくなれば、ニードル４
が弁座部から離れるので、燃料の噴射が行なわれ
る。噴射ポンプからの燃料の圧送が終り、油圧が
低下すればニードル４はプレツシヤスプリング７
の力で戻され弁座部に接するので、燃料の噴射も
終る。

このような燃料噴射弁においては、通常第５図
に示すように、ニードルリフト量の上昇に対し噴
射燃料の流量が略線型に上昇する特性が得られ
る。

機関の性能面から燃料噴射弁の特性をみると、
次のような特性をもつことが望ましい。低速軽負
荷域（排気ガス規制域）では、噴射期間を長くし
低噴射率にし、十分な燃焼を行わせてNO_Xを低
減するとともに緩やかな燃焼を行わせて騒音を低
減することが望ましい。高速高負荷域では、逆に
噴射期間を短くするとともに高噴射率にして、最
も効率のよい時期にす早く燃焼させ、機関の出力
性能を向上することが望ましい。

このような観点から、燃料噴射弁内に蓄圧室や
絞り通路を設け、ニードルの開弁圧を、リフト量
が小さいときには低く抑え、リフト量が大きいと
きには高くするようにした構造が知られている
（特開昭61−19967号公報）。

［考案が解決しようとする問題点］ 第４図に示したような従来の燃料噴射弁におい
ては、第６図に示すように、燃料圧力とニードル
４のリフト量との関係は線型特性を示すため、燃
料圧力の低い低速軽負荷域において、現状よりも
さらに噴射燃料流量を小に抑えることは難しく、
したがつて、現状よりも長噴射期間とすることは
難しい。また、ニードル４のリフト速度も燃料圧
力に略比例した特性となるため、現状よりもニー
ドルリフト速度を小に抑えて低噴射率化をはかる
ことも困難である。

一方高速高負荷域においては、高燃料圧力によ
りニードルリフト量も大きくなるが、現状よりも
さらにリフト量を大にして噴射流量を増加させ、
出力の向上をはかることは困難である。また、ニ
ードルリフト速度は燃料圧力上昇に伴なつて高め
られるものの、現状よりも高くし高噴射率化をは
かることは困難である。

また、前述の如く、低速軽負荷域において第４
図に示した燃料噴射弁よりも噴射流量を小に抑
え、高速高負荷域においては噴射流量を増加させ
得る構造として、特開昭61−19967号公報に示さ
れる燃料噴射弁が知られているが、この提案によ
る燃料噴射弁は、第４図に示したものに比べ構造
が大幅に複雑化し、製造コストもかかるという難
点がある。

本考案は、上記のような燃料噴射弁に要求され
る望ましい特性および従来提案技術の問題点に着
目し、一般の燃料噴射弁に比べ構造を大幅に複雑
化することなく、期間の負荷に応じた望ましい噴
射期間特性および噴射率特性を得ることのできる
燃料噴射構造を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するための本考案の燃料噴射弁
は、ノズルボデー内に設けられたニードルを、該
ニードルの受圧面に燃料圧力を作用させることに
よりリフトさせ、該リフトにより先端部の噴孔を
開いて燃料通路からの燃料を噴射する燃料噴射弁
において、ニードルの受圧面を、常時前記燃料通
路と連通する油溜りに面する第１の受圧面と、プ
レツシヤチヤンバに面する第２の受圧面とから構
成するとともに、前記第１の受圧面に前記油溜り
内の燃料圧力が作用して前記ニードルのリフト量
が一定量以上になつたときのみ前記燃料通路と前
記プレツシヤチヤンバとを連通するポートを設け
たものから成つている。

［作用］ このような燃料噴射弁においては、低速軽負荷
域においては、燃料圧力が低いためニードルリフ
ト量は小さく、燃料圧力は第１の受圧面のみに導
入される。高速高負荷域になると、燃料圧力が高
くなるのでニードルリフト量は大になるが、一定
量以上大になるとノズルボデーのポートが開き、
第２の受圧面に燃料圧力が導入され、受圧面積が
急激に増大する。そのため、リフト量も急激に大
になる。したがつて、第１の受圧面と第２の受圧
面の面積を適当に設定することにより、第４図に
示したような従来一般の燃料噴射弁に比べ、低速
軽負荷域ではニードルリフト量をより小に抑え、
高速高負荷域ではより大に増大させることが可能
となる。また、第１の受圧面の面積が従来の受圧
面面積よりも小に抑えられることによりニードル
のリフト速度が従来よりも低くされ、第１の受圧
面と第２の受圧面との面積の和が従来の受圧面面
積よりも大とされることにより、リフト速度は従
来よりも高くされる。この結果、低速軽負荷域に
おいては、噴射燃料流量が小に抑えられて噴射期
間が長くされるとともに低噴射率に抑えられ、十
分な燃焼と緩やかな燃焼が実現されてNO_Xと騒
音が低減される。高速高負荷域においては、噴射
燃料流量が従来より大とされて噴射期間が短くさ
れるとともに高噴射率とされ、最も効率のよい時
期にす早く燃焼が行われて機関の出力性能が向上
される。

［実施例］ 以下に、本考案の望ましい実施例を図面を参照
して説明する。

第１図は、本考案の第１実施例に係る燃料噴射
弁を示している。図において、１１は燃料噴射弁
のノズルボデーを示しており、その先端部には噴
孔１２が設けられている。ノズルボデー１１内に
は、図の上下方向に移動可能にニードル１３が設
けられており、ニードル１３がノズルボデー１１
内の着座面１４から離れたときに噴孔１２から燃
料噴射が行われ、着座面１４に着座したときに燃
料噴射が停止されるようになつている。このニー
ドル１３は、プレツシヤピン１５を介してプレツ
シヤスプリング１６により、噴孔１２側に付勢さ
れている。

ノズルボデー１１内の噴孔１２の上方には、油
溜り１７が形成されており、油溜り１７には、噴
射ポンプ（図示略）から圧送される燃料が高圧燃
料通路１８を通して導かれる。

ニードル１３は、受圧面に高圧燃料通路１８か
らの燃料圧力が導入されることによりリフトされ
るが、この受圧面が、本実施例では２段の受圧面
に構成されている。すなわち、ニードル１３に２
つの段付部が形成され、常時燃料通路１８と連通
する油溜り１７に面し、ニードル１３のリフト量
にかかわらず燃料圧力が作用可能な第１の受圧面
１９と、ニードル１３のリフト量がある一定量以
上になつたときのみに燃料通路１８に連通するプ
レツシヤチヤンバ２２に面する第２の受圧面２０
が設けられている。プレツシヤチヤンバ２２は、
第２の受圧面２０とそれに対向するノズルボデー
１１側に形成された面２１との間に形成される。
高圧燃料通路１８からは、ニードル１３の側面に
向けて高圧ポート２３が分岐されており、ニード
ル１３が所定量以上リフトしたときのみ、燃料通
路１８とプレツシヤチヤンバ２２とは高圧ポート
２３を介して連通し、燃料圧力をプレツシヤチヤ
ンバ２２内に導入し、第２の受圧面２０の該燃料
圧力をかけることができるようになつている。

第２の受圧面２０には、ニードル１３内に形成
された燃料リーク通路２４の一端が開口してお
り、燃料リーク通路２４の他端は、ニードル１３
の側面に開口している。ノズルボデー１１側に
も、一端が低圧室２５（本実施例の場合スプリン
グ室）に連通する燃料リーク通路２６が形成され
ており、燃料リーク通路２６の他端はニードル１
３の側面に向けて開口している。そして、このニ
ードル１３の側面部における燃料リーク通路２
４，２６の開口の位置関係は、ニードル１３のリ
フト量が一定量以下のときには通路２４，２６が
互に連通し、リフト量が一定量以上になると連通
が遮断されるよう定められている。

このような実施例装置の作用について説明す
る。まず低速軽負荷域においては、燃料圧力が低
いのでニードル１３のリフト量も小さい。したが
つて、ニードル１３はたとえば第１図の状態にあ
り、高圧燃料通路１８、油溜り１７を介して伝達
される燃料圧力は、第１の受圧面１９のみに作用
する。したがつて、この第１の受圧面１９の面積
を適当に小に設定しておくことにより、第４図に
示した従来の燃料噴射弁に比べ容易にニードルリ
フト量を小に抑えることができる。このとき、高
圧ポート２３とプレツシヤチヤンバ２２は、ニー
ドルリフト量が小さいので連通しない。また、プ
レツシヤチヤンバ２２には、燃料リーク通路２
４，２６を通して低圧室２５から比較的圧力の低
い燃料が入つてくるため、プレツシヤチヤンバ２
２はいわゆる真空状態にはならない。

このように、燃料圧力に対しニードルリフト量
が小に抑えられる結果、第２図の示すように、従
来の燃料噴射弁の特性Ａに比べ本考案ではB₁の
ような特性を得ることができ、リフト量が小さく
なる分噴孔１２から噴射される燃料流量は小に抑
えられる。燃料流量が小に抑えられると、噴射期
間は従来よりも長くすることが可能となる。ま
た、第１の受圧面１９の面積は従来の燃料噴射弁
の受圧面面積よりも小とされるので、それだけ低
速軽負荷時にニードル１３に作用するリフト力も
小さくなり、リフト速度が低められる。その結
果、噴射率も低くされる。

一方高速高負荷時においては、燃料圧力は高く
なるのでニードル１３のリフト量は大きくなる。
リフト量が一定量以上になると、高圧ポート２３
とプレツシヤチヤンバ２２は連通し、高圧燃料圧
力が第２の受圧面２０にも導入される。したがつ
て、ニードル１３の燃料圧力受圧面積は第１の受
圧面１９と第２の受圧面２０の面積の和となり、
急激に受圧面積が増大するので、リフト量、リフ
ト速度とも飛躍的に上昇する。その結果、第２図
のB₂のような特性が得られ、従来の特性Ａに比
べより大リフト量とされる。リフト量が増大され
ると、噴射燃料流量が従来よりも増大され、その
分高速高負荷時の噴射期間を短くすることが可能
となる。また、第１の受圧面１９と第２の受圧面
２０の面積の和は、従来の燃料噴射弁の受圧面面
積よりも大とされるので、それだけニードル１３
に作用するリフト力も大きくなり、リフト速度が
高められて高噴射率とされる。

燃料噴射が行われると、該燃料噴射に伴ない燃
料圧力が下がるので、ニードル１３が下降し、や
がて高圧ポート２３が閉じられ燃料リーク通路２
４，２６が連通する。この連通により、プレツシ
ヤチヤンバ２２内の燃料圧力は低圧室２５に抜け
るため、プレツシヤチヤンバ２２内の残圧は除去
され、ニードル１３が着座する。

次に、第３図に本考案の第２実施例を示す。

本実施例においては、ニードル３１内に燃料リ
ーク通路３２が設けられ、該燃料リーク通路３２
は、ノズルボデー３３内に形成されたオーバフロ
ー通路３４にニードル３１のリフト量に応じて連
通又は連通遮断可能に形成されている。その他の
構成は第１実施例に準じるので、第１図の装置と
対応する部位に同一の符号を付すことにより説明
を省略する。このように、オーバフロー通路３４
によつても前記第１実施例と同様の機能が得られ
る。

なお、上述の各実施例においては、第１の受圧
面と第２の受圧面を単に２段の構成にしたが、第
２の受圧面については、さらに多段にすることも
可能である。たとえば、ニードルに３段の段付部
を設け、２段面および３段面の段付部を第１図に
示した第２の受圧面部におけると同様の構造に構
成すれば、第２図に示した特性を、たとえば低速
軽負荷域、中速中負荷域、高速高負荷域の３つの
領域に区分して、各領域における特性が、異なる
非線型特性として得ることが可能である。

［考案の効果］ 本考案の燃料噴射弁によれば、常時燃料通路と
連通する油溜りに面する第１の受圧面に加え、ニ
ードルリフト量が所定量以上になつたときのみに
燃料通路と連通するプレツシヤチヤンバに面する
第２の受圧面を設け、低速軽負荷域では従来の燃
料噴射弁よりもニードルリフト量、リフト速度を
小に抑え、高速高負荷域では従来よりもリフト
量、リフト速度とも増大させるようにしたので、
低速軽負荷域では、噴射流量を小に抑えて噴射期
間を長くするとともに低噴射率とすることがで
き、十分な燃焼を行わせてNO_Xを低減すること
ができるとともに、緩やかな燃焼を行わせて振
動、騒音を低減することができ、高速高負荷域に
おいては、噴射流量を増大して噴射期間を短くす
るとともに高噴射率とすることができ、最も効率
のよい時期にす早く燃焼を行わせて機関の出力を
向上することができるという効果が得られる。そ
して、本考案においては第１の受圧面に加え第２
の受圧面を加えるとともにそれに付随するポート
を設けるだけであるから、第４図に示したような
従来一般の燃料噴射弁に比べ構造を大幅に複雑化
することもなく、安易にかつ安価に本考案を実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る燃料噴射弁
の部分縦断面図、第２図は第１図の装置の燃料圧
力のニードルリフト量との関係図、第３図は本考
案の第２実施例に係る燃料噴射弁の部分縦断面
図、第４図は従来の燃料噴射弁の部分縦断面図、
第５図は第４図の装置のニードルリフト量と噴射
流量との関係図、第６図は第４図の装置の燃料圧
力とニードルリフト量との関係図、である。 １１，３３……燃料噴射弁、１２……噴孔、１
３，３１……ニードル、１７……油溜り、１８…
…高圧燃料通路、１９……第１の受圧面、２０…
…第２の受圧面、２２……プレツシヤチヤンバ、
２３……高圧ポート、２４，２６，３２……燃料
リーク通路、２５……低圧室、３４……オーバフ
ロー通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ノズルボデー内に設けられたニードルを、該ニ
   ードルの受圧面に燃料圧力を作用させることによ
   りリフトさせ、該リフトにより先端部の噴孔を開
   いて燃料通路からの燃料を噴射する燃料噴射弁に
   おいて、前記ニードルの受圧面を、常時前記燃料
   通路と連通する油溜りに面する第１の受圧面と、
   プレツシヤチヤンバに面する第２の受圧面とから
   構成するとともに、前記第１の受圧面に前記油溜
   り内の燃料圧力が作用して前記ニードルのリフト
   量が一定量以上になつたときのみ前記燃料通路と
   前記プレツシヤチヤンバとを連通するポートを設
   けたことを特徴とする燃料噴射弁。