JPH07103106A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 燃料噴射ノズルのノズルニードルの摺動動作
の際における摩擦抵抗を低減し、これによって噴射を迅
速に終了させ、噴射期間の短縮化を図ることを目的とす
る。 ［構成］ ノズルニードル３８の摺動シール面７０に逃
げ７１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射装置に係り、と
くに燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズルとから成る燃料噴
射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンはピストンを上死点
側へ移動させることによって、吸気を圧縮して高温の状
態にしておき、ピストンがほぼ上死点に達するのに同期
して燃料噴射ノズルから燃料を噴射するようにし、燃料
の噴霧を吸気の熱によって自然着火させて燃焼を行なう
ようにしている。従ってディーゼルエンジンには燃料噴
射ポンプが付設されており、この燃料噴射ポンプによっ
て燃料を加圧し、噴射管を通して燃料噴射ノズルに供給
するようにしており、この燃料噴射ノズルの噴口から燃
料をシリンダ内に噴射するようにしている。

【０００３】燃料噴射ノズルによって加圧された燃料圧
が燃料噴射ノズルの燃料溜めに供給されると、図１５お
よび図１６に示すノズルニードル１の摺動シール面３の
部分でノズルニードル１がノズル内を摺動しながらリフ
トし、先端側の円錘状部２がバルブシートから離れ、こ
れによって燃料噴射ノズルの噴口から燃料が噴射される
ようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のノズ
ルニードル１を用いた燃料噴射装置においては、その摺
動シール面３がストレートな形状を有し、広い面積のシ
ール面を構成していたために、噴射の終了後にノズルニ
ードル３が下降して噴口を完全に閉めるまでに時間がか
かっていた。すなわちエンジンの振動やノズルニードル
１の摩擦抵抗を受け、これによってノズルニードルの下
降に時間がかかり、燃料噴射後の後垂れがあり、噴射期
間が長かった。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、ノズルニードルの摺動シール面のノズ
ルとの摺動部の動きをより円滑にすることによって、噴
射期間を短縮し、これによって排ガス改善と燃費の低減
とを図るようにした燃料噴射装置を提供することを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料噴射ポン
プと燃料噴射ノズルとから成る燃料噴射装置であって、
前記燃料噴射ポンプが燃料を間欠的に加圧して前記燃料
噴射ノズルの燃料溜めに供給すると、内蔵されているば
ねに抗してノズルニードルがその外周側の摺動シール面
で摺動しながらリフトし、バルブシートから離間して噴
口から燃料が噴射される燃料噴射装置において、前記燃
料噴射ノズルのノズルニードルの摺動シール面に逃げが
形成されていることを特徴とする燃料噴射装置に関する
ものである。

【０００７】

【作用】燃料噴射ポンプによって燃料が間欠的に加圧さ
れる。このような間欠的な燃料圧は燃料噴射ノズルの燃
料溜めに供給され、内蔵されているばねに抗してノズル
ニードルがその摺動シール面で摺動しながらリフトす
る。これによってノズルニードルがバルブシートから離
間して噴口から燃料が噴射される。しかも上記ノズルニ
ードルの摺動シール面に逃げが形成されているために、
摺動時のノズルニードルの摩擦抵抗が少なくなり、ノズ
ルニードルの動きが円滑になる。従って噴射の終了後に
おいてはノズルニードルが直ちに下降し、噴射を迅速に
終了させる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る燃料噴射装置
を備えるディーゼルエンジンの要部を示すものであっ
て、シリンダブロック１０には貫通孔から成るシリンダ
１１が設けられており、このシリンダ１１内にピストン
１２が摺動可能に配されている。そしてピストン１２は
ピストンピン１３によってコンロッド１４と連結される
ようになっている。

【０００９】シリンダ１１の上部開口はシリンダヘッド
１５によって閉塞されるようになっており、しかもこの
シリンダヘッド１５には吸気ポート１６と排気ポート１
７とがそれぞれ形成されている。これらの吸気ポート１
６および排気ポート１７はそれぞれ吸気バルブ１８およ
び排気バルブ１９によって開閉されるようになってい
る。またシリンダヘッド１５には燃料噴射ノズル２０が
取付けられており、ピストン１２の頂面に形成されてい
る燃焼室２１に向けて燃料を噴射するようにしている。

【００１０】燃料噴射ノズル２０は図２に示すように、
噴射管２４によって列型燃料噴射ポンプ２５の対応する
ポンプユニット２６に接続されている。燃料噴射ポンプ
２５はメカニカルガバナ２７を備え、このメカニカルガ
バナ２７によってコントロールラック２８を動かし、１
回に噴射される燃料の供給量を調整するようにしてい
る。また燃料噴射ポンプ２５はカムシャフト２９を備
え、このカムシャフト２９に取付けられているカム３０
が各ポンプユニット２６を駆動するようになっている。
またカムシャフト２９にはタイマ３１が設けられてお
り、このタイマ３１によって噴射のタイミングを調整す
るようにしている。

【００１１】燃料噴射ノズル２０は図２に示すように、
その先端部がノズル本体３４から構成されており、この
ノズル本体３４の先端部に４〜１０個の噴口３５が形成
されている。そしてノズル本体３４はリテーナ３６によ
ってノズルホルダ３７に取付けられている。ノズル本体
３４内にはノズルニードル３８が摺動可能に保持されて
いる。そしてこのノズルニードル３８の上端は押圧ロッ
ド３９を介してノズルホルダ３７内の圧縮コイルばね４
０によって下方へ押圧されるようになっている。これに
よってノズルニードル３８はノズル本体３４に形成され
ているバルブシート４１に圧着され、燃料の遮断を行な
うようになっている。またノズルホルダ３７には噴射管
２４と連通する燃料通路４２が形成されている。この燃
料通路４２はノズル本体３４の燃料通路４３と連通され
るようになっている。燃料通路４３の終端には燃料だめ
５１が形成されている。

【００１２】押圧ロッド３９を押圧しているばね４０は
その上端がばね受け４４によって受けられている。そし
てこのばね受け４４の上端側には調整ねじ４５が取付け
られるようになっている。そしてこの調整ねじ４５はノ
ズルホルダ３７の内周面に形成されている雌ねじ４６と
螺合している。またノズルホルダ３７の側面側には一対
の突部４８が形成されており、これらの突部４８には雄
ねじ４９が形成され、これらの雄ねじ４９と螺合する接
続用ナット５０によって噴射管２４がノズルホルダ３７
に接続されるようになっている。

【００１３】つぎに燃料噴射ポンプ２５の各ポンプユニ
ット２６の構成を説明すると、図３に示すように、プラ
ンジャ５４の下端部にはタペット５５が取付けられてい
る。そしてタペット５５は圧縮コイルばね５６によって
下方に押圧されており、これによってカム３０の外周面
に押付けられている。そしてプランジャ５４が摺動可能
に嵌合しているバレル５７にはスピルポート５８が形成
されるとともに、このスピルポート５８とほぼ対向する
ように、プランジャ５４の外周面には傾斜溝５９が形成
されている。

【００１４】バレル５７の外周側にはピニオン６０が回
転可能に支持されている。そしてこのピニオン６０には
コントロールスリーブ６１が固着されるとともに、この
コントロールスリーブ６１に形成されている切欠き６２
は係合板６３を受入れている。この係合板６３はプラン
ジャ５４に固着されている。

【００１５】各ポンプユニット２６の出口側にはデリベ
リバルブ６４が設けられており、ケーシング６５の下部
に設けられているバルブシート６６上に配されている。
そしてコイルばね６７によってデリベリバルブ６４はバ
ルブシート６６側に押圧されている。

【００１６】つぎに以上のような構成に成る燃料噴射装
置の動作の概要を説明する。

【００１７】エンジンの出力の一部によってタイマ３１
を介して列型燃料噴射ポンプ２５のカムシャフト２９が
駆動されると、カム３０がタペット５５のローラを押上
げることになり、これによってプランジャ５４がバレル
５７内を上方へ移動する。するとプランジャ５４の周面
がスピルポート５８を閉じ、燃料の圧送を開始する。プ
ランジャ５４がさらに上方へ移動すると、やがて傾斜溝
５９がスピルポート５８に整合し、これによってプラン
ジャ５４の上側の空間の圧力が傾斜溝５９を通してスピ
ルポート５８側に逃げるようになり、燃料の圧送が終了
する。

【００１８】燃料噴射ポンプ２５のメカニカルガバナ２
７がコントロールラック２８を移動させると、ピニオン
６０が回転され、これによってコントロールスリーブ６
１が回転されるようになる。このコントロールスリーブ
６１の回転は切欠き６２および係合板６３を介してプラ
ンジャ５４に伝達され、バレル５７内においてプランジ
ャ５４が回転されることになる。従ってスピルポート５
８と整合する傾斜溝５９の位置によって決まる有効スト
ロークが変化するようになり、燃料の調量が行なわれ、
１回に噴射される燃料の供給量が制御されるようにな
る。また燃料噴射ポンプ２５のカムシャフト２９に設け
られているタイマ３１によって、カムシャフト２９の位
相角が制御され、燃料の噴射のタイミングが調整される
ようになっている。

【００１９】バレル５７内においてプランジャ５４が燃
料を圧送すると、デリベリバルブ６４が開かれ、噴射管
２４を通して燃料噴射ノズル２０に燃料が圧送されるよ
うになる。図２に示す燃料噴射ノズル２０の燃料通路４
２および４３を通して燃料だめ５１に燃料圧が加えられ
ると、ノズルニードル３８はロッド３９を介してばね４
０を圧縮しながら上方へ移動するようになり、これによ
ってノズルニードル３８の先端側の部分がバルブシート
４１から離れ、噴口３５を通して燃料が噴射されるよう
になる。燃料の圧送を終了すると、ばね４０の弾性復元
力によってロッド３９を介してノズルニードル３８が下
方へ押圧され、その先端部がバルブシート４１に圧着さ
れて燃料の噴射を停止する。

【００２０】燃料の噴霧は燃料噴射ノズル２０の噴口３
５から、図１に示すピストン１２の頂面に形成されてい
る燃焼室２１に向けて噴射されるようになる。そしてこ
の燃料の噴霧は、圧縮された吸気の熱によって自然着火
され、シリンダ１１内で燃焼が起り、ピストン１２が下
方へ押され、エンジンの出力が取出されるようになる。
そしてこの後に排気弁１９が開かれ、排気ポート１７を
通して排気ガスが排出されるようになる。

【００２１】このようにして燃料の噴射を行なう燃料噴
射装置の燃料噴射ノズル２０のノズルニードル３８は図
４および図５に示すようになっている。すなわちこのノ
ズルニードル３８はその先端側に円錘状部６９を備え、
この円錘状部６９がばね４０によってバルブシート４１
に圧着されることにより、燃料の噴射を停止させるよう
にしている。しかもノズルニードル３８の摺動シール面
７０の外周部上には螺旋状の溝から成る逃げ７１が形成
されている。

【００２２】このようにノズルニードル３８の摺動シー
ル面７０の摩擦面積を少なくするために、螺旋状の溝７
１を形成することによって、上下運動するノズルニード
ル３８に対して無理がなく、しかもノズルニードル３８
の回転を安定に行なうことが可能になる。このようなノ
ズルニードル３８を用いることによって、噴射終了後に
速やかに下降させてノズルニードル３８の先端側の円錘
状部６９をバルブシート４１に圧着し、噴口３５を閉じ
ることによって、無駄なノズルニードル３８の動きをな
くし、より良い燃焼を行なうことが可能になる図６はこ
のようなノズルニードル３８を用いたときのノズル側の
噴射管２４内の圧力とノズルニードル３８のリフトとを
示している。なお同図において点線で示す特性は、図１
５および図１６に示すようなストレートな摺動シール面
３を有する従来のノズルニードル１を用いた燃料噴射装
置の特性である。

【００２３】このように本実施例に係るノズルニードル
３８を用いることによって、ノズルニードル３８の動き
が円滑になり、これによって摺動に要する時間が短縮さ
れる。とくに燃料圧が停止した後におけるノズルニード
ル３８の下降に要する期間が短くなり、噴射管２４内の
圧力もピーク点からの圧力の下がりが速くなる。従って
噴射時間が短縮され、燃焼が改善され、排気ガス中にお
けるパティキュレートの大幅な低減が図られるととも
に、燃費の低減が可能になる。

【００２４】次に第２の実施例を図７および図８によっ
て説明する。この実施例は、ノズルニードル３８の摺動
シール面７０に所定のピッチで複数の、例えば５本のＶ
溝７１を切り、ノズルニードル３８の上下運動をスムー
ズに行なうようにしたものである。このようなＶ溝７１
は機械加工によって簡単に形成でき、加工方法が容易に
なる利点をもたらす。

【００２５】このようにＶ溝７１を複数個形成したノズ
ルニードル３８を用いることによって、燃料の圧力によ
り上昇し、次に下降するときに無理のない運動が行なわ
れ、噴射の終了後速やかにこのノズルニードル３８の先
端側の円錐状部６９をバルブシート４１に圧着し、噴口
３５を閉じることで噴射期間の短縮を行なうことがで
き、より効率の良い燃料噴射を行なうことが可能にな
る。従ってこの実施例によっても、上記第１の実施例と
同様の作用効果を奏することが可能になる。

【００２６】次に第３の実施例を図９および図１０によ
って説明する。この実施例においては、ノズルニードル
３８の摺動シール面７０にコンケーブ状の凹部７１を形
成し、その上下の部分のみを摺動シール面７０としたも
のである。このような構成によっても、ノズルニードル
３８の摩擦抵抗を低減することが可能になり、これによ
って噴射の終了後に素早く下降し、先端側の円錐状部６
９をバルブシート４１に圧着して、噴射期間を短縮でき
るようになる。従って効率良く噴射を行なうことが可能
になり、上記第１の実施例と同様の作用効果を奏するこ
とが可能になる。

【００２７】次に第４の実施例を図１１および図１２に
よって説明する。この実施例においては、ノズルニード
ル３８の摺動シール面７０の外周面に逃げ７１を形成す
るとともに円錐状にして摩擦抵抗を小さくしている。な
おこの場合に上端側に摺動シール面７０が形成されてい
る。このような構成によれば、ノズルニードル３８を支
える部分が面ではなく、線に近い形状になり、摩擦抵抗
がより小さくなる。従って噴射終了時におけるノズルニ
ードル３８の下降が迅速に行なわれ、噴射期間が短縮さ
れ、より効率的な燃料噴射が行なわれる。従ってこの実
施例においても、上記第１の実施例と同様の作用効果を
奏することが可能になる。

【００２８】次に第５の実施例を図１３および図１４に
よって説明する。第５の実施例は、ノズルニードル３８
の摺動シール面７０を下端側の部分にのみ残し、その上
側には逃げ７１によって断面が花型のガイド部を形成す
るようにしている。このような形状の利点は、花型の逃
げ７１の外周側においてノズルニードル３８が線状の接
触面で支えられるために、摩擦が一段と低減され、ノズ
ルニードル３８の摺動動作をスムーズに行なうことが可
能になる。従ってとくに噴射の終了時におけるノズルニ
ードル３８の下降動作を迅速に行なうことが可能にな
り、噴射期間の短縮によるより良好な燃焼が達成され
る。従ってこの第５の実施例においても、上記第１の実
施例と同様の作用効果を奏することが可能になる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明は、燃料噴射装置の
燃料噴射ポンプによって燃料圧が間欠的に加えられる燃
料噴射ノズルのノズルニードルの摺動シール面に逃げを
形成するようにしたものである。

【００３０】このような逃げを形成することによって、
ノズルニードルの摺動動作の際における摩擦が低減さ
れ、ノズルニードルの摺動動作が円滑に行なわれる。と
くに噴射の終了に伴って速やかにノズルニードルがバル
ブシートを閉じる方向に移動し、噴射期間が短縮されて
より良い燃焼が行なわれる。これによって排気ガス中の
パティキュレートの低減を図るとともに、燃費の改善を
図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料噴射装置を備
えるディーゼルエンジンの要部の縦断面図である。

【図２】燃料噴射ノズルの縦断面図である。

【図３】燃料噴射ポンプの要部斜視図である。

【図４】燃料噴射ノズルのノズルニードルの平面図であ
る。

【図５】ノズルニードルの正面図である。。

【図６】燃料噴射ポンプのカム角に対するノズル側管内
圧力とノズルニードルのリフトとを示すグラフである。

【図７】第２の実施例のノズルニードルの平面図であ
る。

【図８】ノズルニードルの正面図である。

【図９】第３の実施例のノズルニードルの平面図であ
る。

【図１０】ノズルニードルの正面図である。

【図１１】第４の実施例のノズルニードルの平面図であ
る。

【図１２】ノズルニードルの正面図である。

【図１３】第５の実施例のノズルニードルの平面図であ
る。

【図１４】ノズルニードルの正面図である。

【図１５】従来のノズルニードルの平面図である。

【図１６】ノズルニードルの正面図である。

【符号の説明】

１０ シリンダブロック １１ シリンダ １２ ピストン １３ ピストンピン １４ コンロッド １５ シリンダヘッド １６ 吸気ポート １７ 排気ポート １８ 吸気バルブ １９ 排気バルブ ２０ 燃料噴射ノズル ２１ 燃焼室 ２４ 噴射管 ２５ 燃料噴射ポンプ ２６ ポンプユニット ２７ メカニカルガバナ ２８ コントロールラック ２９ カムシャフト ３０ カム ３１ タイマ ３４ ノズル本体 ３５ 噴口 ３６ リテーナ ３７ ノズルホルダ ３８ ノズルニードル ３９ 押圧ロッド ４０ ばね ４１ バルブシート ４２、４３ 燃料通路 ４４ ばね受け ４５ 調整ねじ ４６ 雌ねじ ４７ キャップ ４８ 突部 ４９ 雄ねじ ５０ 接続用ナット ５１ 燃料だめ ５２ 一方向弁 ５４ プランジャ ５５ タペット ５６ コイルばね ５７ バレル ５８ スピルポート ５９ 傾斜溝 ６０ ピニオン ６１ コントロールスリーブ ６２ 切欠き ６３ 係合板 ６４ デリベリバルブ ６５ ケーシング ６６ バルブシート ６７ コイルばね ６９ 円錘状部 ７０ 摺動シール面 ７１ 逃げ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズルとから成
   る燃料噴射装置であって、前記燃料噴射ポンプが燃料を
   間欠的に加圧して前記燃料噴射ノズルの燃料溜めに供給
   すると、内蔵されているばねに抗してノズルニードルが
   その外周側の摺動シール面で摺動しながらリフトし、バ
   ルブシートから離間して噴口から燃料が噴射される燃料
   噴射装置において、 前記燃料噴射ノズルのノズルニードルの摺動シール面に
   逃げが形成されていることを特徴とする燃料噴射装置。