JPH0749010Y2

JPH0749010Y2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JPH0749010Y2
Application number: JP1987155556U
Authority: JP
Inventors: 元幸 ▲高▼橋; 修平水原; 定二宇山
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2002-10-13
Also published as: JPH0161457U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は燃料噴射弁、より詳しくは、高出力のディーゼ
ル機関に適用して有効な燃料噴射弁に関するものであ
る。

〔従来技術〕

一般にディーゼル機関に使用される燃料噴射弁は、第５
図に示すようにホールダ１内に円筒状のバネ押え２と、
前記ホールダ１内に嵌入されたシリンダ状のスピンドル
ガイド３と、このスピンドルガイド３によってガイドさ
れるスピンドル４と、このスピンドル４とバネ押え２と
の間に配置されたコイルバネ５とを有し、このコイルバ
ネ５に押圧されるスピンドル４の先端に設けた弁部4aを
スピンドルガイド３の先端部に形成した弁座に着座する
ように構成するとともに、このホールダ１の上部を押え
金物６で閉止し、下部にアトマイザ７（ノズル）を取付
けている。

図示しない燃料噴射ポンプより送られた燃料油は、押え
金物６の連結部に開口されている供給口８からバネ押え
２の中心部に開口した油流通孔９を経てスピンドル４の
下端に供給するようになっており、このときの燃料油の
圧力でコイルバネ５のバネ力に抗してスピンドル４を上
昇させて弁部4aを弁座から僅かに上昇させてアトマイザ
７からシリンダ内に所定量の燃料油を噴射するようにな
っている。

ところで、この燃料油は内燃機関の効率を高めるため、
その圧力と供給のタイミングを最適にする必要がある。
即ち、近来、内燃機関をより高出力とすることが試みら
れており、この場合は燃料油もそれに見合う高圧とする
必要があり、例えば燃料噴射圧力は2,000kg/cm²以上の
高圧が採用されている。

前記構造の燃料噴射弁においては、スピンドル４内に燃
料油の高圧が作用してこのスピンドル４を弁座から離す
力が発生するために、この力に見合う大型のコイルバネ
５を必要とし、そのため燃料噴射弁自体が大型化すると
ともに、燃料噴射弁の製造コストが増加するという問題
がある。

また、コイルバネ５の大型化と共に可動部の重量が大き
くなるためにスピンドル４の応答性が悪くなり、その結
果、燃料噴霧時の特性を悪化させる上にスピンドル４の
弁部4aの着座面の摩耗を大きいするという問題があっ
た。

更に、このような高出力機関においては必要により低負
荷運転を行なうことがしばしば発生しているが、この場
合は前記のように高圧の燃料圧力に対応できるように大
型のバネを使用した燃料噴射弁では、燃料噴射可能な最
少噴射量が多くなり、低い機関負荷で必要以上の燃料油
が供給され、その結果、異常燃焼の発生や機関回転数が
上昇するために最適運転が出来ないという問題があっ
た。

一方、関連技術として特開昭57−79256号公報や実公昭6
0−32379号公報が提案されている。

しかし前者は、ニードル弁に制御ピストンを連接し、こ
の制御ピストンをコイルバネによって押圧し、この制御
ピストンに燃料圧を作用させてコイルバネの押圧力を調
整して燃料の噴射時期と噴射期間とを調整するように構
成したものである。

しかし、この装置においてはニードル弁の有効面積が極
めて小さいことから、大幅に燃料噴射圧力を調整する装
置を得ることは現実的に不可能に近いものであり、従っ
て、燃料噴射弁の開弁圧力を機関負荷に応じて調整して
最適な量の燃料油を、可能な限りの高圧で供給し、もっ
て機関の効果的な運転を図るものではない。

特に、制御ピストンを燃料油で押圧することから、空気
で押圧する場合に比較して極めて圧縮性が小さく、ま
た、作動流体である液体は質量が大きいことから、ニー
ドル弁の作動により大きな圧力変動が燃料油に誘発さ
れ、その結果、不安定な燃料噴射を行うことになる。

また後者は、スピンドルを押圧する一次調整圧ばねのば
ね受けの下方にピストンを設け、このばね受けとピスト
ンとの間に二次調整圧ばねを介在させ、ピストンを流体
圧で上下させてこの二次調整圧ばねのばね力を変化させ
て、燃料噴射開始を可変圧としたものである。

この装置の場合、ピストンに流体圧を作用させない状態
においてはスピンドルを押圧する力は直列にした２本の
ばねの弾性力を利用するものである。従って、このばね
の設計では最大の燃料弁開弁圧に耐えるように設計する
必要があり、そのためにばねは大型のもとなり、燃料噴
射弁を小型化することは到底困難であるという本質的な
問題がある。

〔考案の目的〕

本考案は前記したような従来の装置は問題点を解決する
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、燃料噴射弁の可動部重量を大幅に軽量化すると共
に、作動流体として特に空気圧を使用することによって
スピンドルの応答作動を良好にして燃料噴射特性を改善
し、かつ弁部着座面の耐久性を改善することにある。

また、燃料噴射弁の開弁圧力を機関負荷に応じて調節し
て最適な量の燃料油を可能な限り高圧で供給し、もって
機関の効果的な運転を可能とする装置を提供することに
ある。更に、大型の機関に適した燃料噴射弁を提供する
ことにある。

〔考案の概要〕

前記目的を達成するための本考案に係る燃料噴射弁21a
は、先端部に孔1aを有する筒状のホールダ１と、前記孔
1aより先端を突出させたアトマイザ７と、このホールダ
１内に嵌入されてその先端で前記アトマイザ７の背後を
押圧するスピンドルガイド３と、前記ホールダ１の開口
部を閉鎖し、前記スピンドルガイド３の端部を押圧固定
するバネ押え２と、このバネ押え２の端部とホールダ１
の端部に嵌合固定される押え金物６と、前記バネ押え２
の小径部分に係合されたスピンドル４と、このスピンド
ル４に弾性力を与えるコイルバネ５とからなり、前記スピンドルガイド３は、先端部に弁座3c設けたガイ
ド孔3aを有する肉厚部と、この肉厚部より延長されたシ
リンダ部3aとを有し、前記スピンドル４は、前記ガイド
孔3aに案内される円筒部4bとこの円筒部4bの先端に設け
た弁部4aと、前記シリンダ部3aの内面とシール状態で嵌
合するピストン部4cとを有し、前記バネ押え２は、先端部に前記スピンドル４を案内す
る小径部2aと前記コイルバネ５を案内する部分と前記シ
リンダ部3aの開口部を閉止する部分とからなり、更に中
心部に連通した油流通孔９と、この油流通孔９に並行
し、その端部が前記コイルバネ５が収容されている空気
室10内に開口している空気連通孔13とを有し、前記押え金物６は、前記油流通孔９に連通する供給口８
と、前記空気連通孔13に連通する空気供給口11とを有し
ており、更に前記スピンドル４に対してコイルバネ５の
バネ力と、機関の負荷に応じて圧力調整されて供給され
る空気圧とが付加されて燃料の噴射量を調整可能に構成
されている。

〔作用〕

本考案に係る燃料噴射弁21aは、先端に弁部4aを持つス
ピンドル４にピストン部4cを設け、このピストン部4cを
シリンダ部3a内に摺接させて燃料噴射弁21aの内部に小
型のシリンダ装置を形成し、このピストン部4cに空気圧
を作用させるようにしている。

この空気圧の採用により、燃料油などの液体と違って気
体のもつ極めて大きな圧縮性と極めて小さな質量から、
スピンドル４の作動による空気の圧力変動はほとんど発
生することがなく、安定した燃料噴射を行うことが可能
となる。

このように、スピンドル４にはコイルバネ５の弾性力と
空気圧の両者が加算されて作用し、しかも、この空気圧
は機関の負荷に応じて調整されることから、弁部4aが弁
座3cに着座する圧力は必要な値に正確に制御されること
になる。

その結果、高圧噴射を必要とする機関においてもおコイ
ルバネ５を最小限のものを採用して大型化を防止でき、
可動部の軽量化により応答性が良い上に、弁部4aに作用
する着座時の衝撃圧力を最小限に抑えることができるた
め、弁部4aの着座面の耐久性を向上させることができ
る。

また、機関の低負荷運転時においては空気室10内の空気
の圧力を低下させることにより最少燃料噴射量を減少さ
せることができ、その結果、異常燃焼の発生や機関の回
転数が上昇することもなく効率的な運転を計ることがで
きる。

〔実施例〕以下第１図乃至第４図に基づき本考案による燃料噴射弁
21aの一実施例を説明する。なお、第１図乃至第３図に
おいて従来の燃料噴射弁を示す第５図と同一符号は同一
名称を示している。

図において、円筒状のホールダ１の先端部の先端に開口
した孔1aに鍔部を持つアトマイザ７（ノズル）を挿入
し、このアトマイザ７を押圧するようにスピンドルガイ
ド３を設けている。このスピンドルガイド３は前部を厚
肉としてガイド孔3bを形成し、それ以外の部分（後部）
を薄肉としてシリンダ部3aに形成し、そして前記ガイド
孔3bの底部に弁座3cを形成している。

スピンドル４は、前部に弁部4aを有する細筒部4bと中間
部にピストン部4cと後部にコイルバネ５に嵌入する細筒
部を形成し、前記ピストン部4cの外周に形成した環状溝
内にシール材14（Ｏリング）を嵌入している。

前記ホールダ１内にバネ押え２を嵌入しているが、この
バネ押え２は中央部に油流通孔９と、この油流通孔９に
並行して開口した複数個の流体連通孔13を有し、下部に
コイルバネ５を案内する縮小した筒状部を持ち、上部に
前記シリンダ部3aに上端部を押圧し、ホールダ１の上部
の内面とシール材を介して嵌合する拡大部分を有してい
る。

前記スピンドルガイド３のガイド孔3b内にスピンドル４
の先端の細筒部4bを挿入するとともに、ピストン部4cを
シリンダ部3a内に摺動自在に密接嵌合する。そしてこの
ピストン部4cの背面とバネ押え２の拡大部との間にコイ
ルバネ５を押圧状態でバネ押え２を嵌入してシリンダ部
3aとホールダ１との開口部を閉止する。

そしてホールダ１の上部に押え金物６を嵌合するが、こ
の押え金物６は下面の中央部にバネ押え２の上部と嵌合
し、このバネ押え２の中央に設けた油流通孔９と連絡す
る供給口８を開口したネジ部と、前記ホールダ１の上面
のフランジ部に係合させてボルト12で締結するフランジ
部を有している。なお、ホールダ１の上部にドレン孔15
を設けて空気室10内に溜った空気等の流体を排出するよ
うにしてある。

また、このフランジ部には空気等の空気供給口11が開口
され、この空気供給口11を通じて前記バネ押え２に設け
た空気連通孔13を介してコイルバネ５が収容されている
シリンダ部3cの内部に形成されている空気室10内に空気
を供給してこの空気室10の下面を形成しているピストン
部4cに空気圧を作用させるように構成されている。

前記のように空気圧10内に位置するスピンドル４のピス
トン部4cにコイルバネ５の一端が支持されているので、
このスピンドル４には前記コイルバネ５の弾性力とピス
トン部4cに作用する空気圧の総合力が作用して弁部4aを
弁座3cに当接させるように構成されている。

前記構成の燃料噴射弁21aにおいて、空気供給口11から
空気室10に、圧縮空気を供給すると、スピンドル４のピ
ストン部4cの背面にこの空気圧が作用してこれを押圧
し、コイルバネ５の補助的なバネ力に前記ピストン部4c
に作用する空気圧が加算されてスピンドル４を押圧する
ことになる。

第４図に示すように、燃料噴射弁21（本考案では第１図
の21a）の空気供給口11は、例えば空気圧コントロール
弁22を有するライン23を介して圧縮空気供給源に連結さ
れており、この空気圧コントロール弁22がガバナ等の機
関の負荷信号によって制御されるようになっている。

そして、この負荷信号によって空気圧コントロール弁22
を制御することによって、空気室10内の圧力が調整さ
れ、この空気圧はスピンドル４のピストン部4cに作用す
ることになる。

従って、このスピンドル４にはコイルバネ５による所定
のバネ力と、このピストン部4cに作用する機関の負荷に
応じて制御された空気圧が加算され、弁部4aがスピンド
ルガイド３に設けた弁座3cを押圧する力は機関の負荷に
見合って補正されることになる。

その結果、本考案の燃料噴射弁21aの開弁圧力が機関の
負荷に応じて制御されてその負荷に最適な量の燃料油を
供給することができる。

〔考案の効果〕

本考案の燃料噴射弁21aは、前記のように構成されてい
るために次の効果を奏することができる。

先端に弁部4aを持つスピンドル４にピストン部4cを設
け、このピストン部4aをシリンダ部3a内に摺接させて燃
料噴射弁21aの内部に小型のシリンダ装置を形成し、こ
のピストン部4cに空気圧を作用させるようにしている。

この空気圧の採用により、燃料油などの液体と違って気
体のもつ極めて大きな圧縮性を極めて小さな質量から、
スピンドル４の作動による空気の圧力変動はほとんど発
生せず、安定した燃料噴射を行うことができる。

その結果、高圧噴射を必要とする機関においてもコイル
バネ５を最小限のものを採用して大型化を防止できるこ
とから、可動部の軽量化により応答性が良い上に、弁部
4aに作用する着座時の衝撃圧力を最小限に抑えることが
できることから、弁部4aの着座面の耐久性を向上させる
ことができる。

機関の低負荷運転時においては空気圧10内の空気の圧
力を低下させることにより最少燃料噴射量を減少させる
ことができ、その結果、異常燃焼の発生や機関の回転数
が上昇することもなく効率的な運転を計ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案による燃料噴射弁の実施例を示
すものであって、第１図は燃料噴射弁の側断面図、第２
図は第１図のII−II矢視図、第３図は第１図のIII−III
矢視図、第４図は空気制御図、そして第５図は従来の燃
料噴射弁の側断面図である。１…ホールダ、２…バネ押え、３…スピンドルガイド、
４…スピンドル、4a…弁部、4b…弁座、4c…ピストン
部、５…コイルバネ、６…押え金物、７…アトマイザ
（口金）、８…供給口、９…油流通孔、10…空気室、11
…空気供給口、12…ボルト、13…空気連通孔、14…シー
ル材、15…ドレン孔、21,21a…燃料噴射弁、22…流体圧
コントロール弁（空気圧コントロール弁）、23…ライ
ン。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】先端部に孔（1a）を有する筒状のホールダ
（１）と、前記孔（1a）より先端を突出させたアトマイ
ザ（７）と、このホールダ（１）内に嵌入されてその先
端で前記アトマイザ（７）の背後を押圧するスピンドル
ガイド（３）と、前記ホールダ（１）の開口部を閉鎖
し、前記スピンドルガイド（３）の端部を押圧固定する
バネ押え（２）と、このバネ押え（２）の端部とホール
ダ（１）の端部に嵌合固定される押え金物（６）と、前
記バネ押え（２）の小径部分に係合されたスピンドル
（４）と、このスピンドル（４）に弾性力を与えるコイ
ルバネ（５）とからなり、前記スピンドルガイド（３）は、先端部に弁座（3c）設
けたガイド孔（3a）を有する肉厚部と、この肉厚部より
延長されたシリンダ部（3a）とを有し、前記スピンドル
（４）は、前記ガイド孔（3a）に案内される円筒部（4
b）とこの円筒部（4b）の先端に設けた弁部（4a）と、
前記シリンダ部（3a）の内面とシール状態で嵌合するピ
ストン部（4c）とを有し、前記バネ押え（２）は、先端
部に前記スピンドル（４）を案内する小径部（2a）と前
記コイルバネ（５）を案内する部分と前記シリンダ部
（3a）の開口部を閉止する部分とからなり、更に中心部
に連通した油流通孔（９）と、この油流通孔（９）に並
行し、その端部が前記コイルバネ（５）が収容されてい
る空気室（10）内に開口している空気連通孔（13）とを
有し、前記押え金物（６）は、前記油流通孔（９）に連
通する供給口（８）と、前記空気連通孔（13）に連通す
る空気供給口（11）とを有しており、更に前記スピンド
ル（４）に対してコイルバネ（５）のバネ力と、機関の
負荷に応じて圧力調整されて供給される空気圧とが付加
されて燃料の噴射圧力を調整可能とした燃料噴射弁。