JPS58155274A - 燃料噴射装置 - 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】 本発明は内燃機関の燃料噴射装置の性能改善に関する。

従来の燃料噴射系の構成を第１図に示す。図において、
１０は燃料噴射ポンプ本体、２０はプランツヤ、３０は
吐出弁、３１は吐出弁ばね、３２は吐出弁室、４０は燃
料噴射管、５０ｕ燃料噴射弁本体、５１はノズルチップ
部である。

作動は燃料カム（図示せず）でプランツヤ２０を駆動し
、圧縮された燃料は、吐出弁３０ｆ：ばね３１に抗して
押し上げ吐出弁室３２に入り、さらに噴射管４０内に圧
力波を発生し、圧力波は燃料噴射弁５０に入り、内部に
設けられた自動升（図示せず）を押し上げ、ノズルチッ
プ部５１の先端の噴孔即ちノズルからエンノン燃焼室内
に噴射される。

この燃料噴射系の主要構成を第２図に模式的に示してお
り、従来の噴射系は一般に一様な断面積の噴射管を持っ
ている。

従来の噴射系は、一様な断面積の噴射管の先端に噴孔絞
りがあり、噴射管内を伝播して来た圧力波は噴孔部で圧
力を上昇して噴射するが、その際圧力波のエネルギの一
部は反射して燃料噴射ポンプ側に返り、再びポンプ側で
反射して二次噴射を発生する。反射波の大きさは、第２
図において。

Ａ、を噴射管断面積、ＡＮをノズル断面積とするときＡ
、／ＡＮが大きい程大きくなり、二次噴射を生じやすい
。これ全防止するためには、ポンプ側の吐出弁部に多量
の吸戻し作用を要するが、多すぎるとキャビテーション
を発生する。これを防止するためにｔ　Ａ、　／　ＡＮ
を小さくするために、Ａ、を小さくすると一般に噴射終
りの切れは良くなるが、ポンプ側の圧力は高くなり、カ
ム及びポンプの耐久性に問題を生じやすい。なお＋Ａｐ
ｌ、はプランツヤ断面積、Ｌｐは噴射管長さ、　Ｐｏは
開弁圧である。

以−ヒのように従来の一様断面噴射管を有する噴射系で
は、二次噴射またはキャビテーションが発生し易く、噴
射管が細いと圧損が増大しポンプ側の圧力が増大し、噴
射管が太いと圧力降下が遅く噴射の切れが悪い。

本発明の目的は上記の点に着目し、ディーゼル機関の燃
料噴射系において、燃料噴射ポンプ側の圧力を低く燃料
噴射弁のノズル側の圧力を高くシ。

高圧燃料を噴射すると共に噴射の切れを良くしてディー
ゼル機関の性能向上を実現できる燃料噴射装置を提供す
ることであり、その特徴とするところは、燃料噴射管の
断面積全燃料噴射ポンノ側から燃料噴射弁のノズル側へ
向けて段階的にまたは連続的に小さくしたことである。

本発明は大形中形ディーゼル機関、小形高速ディーゼル
機関、燃料噴射式層状燃焼機関、デーアルツーエル機関
に適用できる。

以下図面を参照して本発明による実施例につき説明する
。

第３図は本発明による第１実施例の２段燃料噴射管を設
けた燃料噴射系を示す説明図である。

基本的構成は従来のものと同様で、１００は燃料噴射ポ
ンプ本体、　２００はプランツヤ、３００は吐出弁、３
１０は吐出弁ばね、３２０は吐出弁室、４００は燃料噴
射管、５００は燃料噴射弁。

５１０はノズルチップ部である。本構成のうちで。

燃料噴射管４００が途中から断面損金ＡｐｌからＡｐ２
（Ａｐｌ＞Ａｐ２）に小さくした点が特徴である。

これを基本構成について模式的に示したのが第４図で、
第３図の噴射管４００に相当する部分の長さをｔ、ｐと
し、断面積Ａｐ、の部分の長さをＬｐｌとし、断面積Ａ
ｐ２の部分の長さをＬｐ２とし、ノズル断面積をＡ、と
じたとき。

Ａｐ＋　　＞　Ａｐ２　　＞　ＡＮ となるように構成している。なお、　ＡＰＬはプランツ
ヤ断面積、　Ｐｏは開弁圧である。

上記構成の場合の作用について述べる。

基本的な燃料噴射系の作動は従来のものと同様であり、
燃料カム（図示せず）でプランツヤ２００を駆動し、圧
縮された燃料は、吐出弁３００をばね３１０に抗して押
し上げ吐出弁室３２０に入り。

さらに噴射管４００内に入り圧力波となって燃料噴射の
エネルギは燃料噴射弁５００の方へ伝播され、ノズルチ
ップ部近傍の燃料がその圧力波により、高圧となって自
動弁（図示せず）を押し上げ噴孔（図示せず）からエン
ジン燃焼室（図示せず）内に噴出する。この場合、従来
の噴射系と異る点は第４図に示すように、噴射管がＬｐ
、の点で断面積Ａｐ、からＡｐ２に縮少されていること
である。このため、噴射管入口で形成された圧力波は途
中Ｌｐｌの点で、その一部のエネルギが、断面積がＡｐ
、からＡｐ２に縮少されるために１反射されポンプ側へ
返って来るのでポンプ側の圧力の上昇が早くなる。

（５） また、断面４＊Ａｐｚの噴射管内に入った圧力波はノズ
ル側に伝播されるが、ノズル断面積ＡＮに対してＡｐ、
の噴射管に比べてノズル絞り比カＡＰＩ　／ＡＮ　＞Ａ
Ｐ２／ＡＮと小さくなるため１反射される圧力波のエネ
ルギが小さくなり、噴射の切れが向旧すると共に、二次
噴射が発生しにくくなる。この状況を一次元非定常流解
析法である特性曲線法で引算した結果を第５図（７）、
（イ）に示す。

第５図（７）は噴射始めの圧力上昇特性を求めたもので
、第２図の従来の噴射系に対して本発明の第４図の二段
噴射管の方が、まずポンプ側の圧力上昇が早く、その結
果ノズル側の圧力上昇も早く、噴射圧の上昇に有効であ
る。

第５図（イ）は噴射終りの圧力降下特性を従来の一様断
面噴射管と比較したものである。図から本発明の二段噴
射管の場合間らかに圧力降下が早く。

噴射の切れが良いことがわかる。この結果、平均燃料噴
射圧力が上昇し、噴射期間も短かくなることが明らかで
ある。

第６図は二次噴射の発生限界について前述の特（６） 性的線法のＰ−ｖ状態線図上に示したもので、二次噴射
防止の必要限界吸戻し速度■Ｒ２は、従来の一様断面噴
射管に対してｌ　ｌ　ｖ＋ｔ２　ｌ　＞　ｌ　Ｖ’Ｒ２
１となり。

本発明の二段噴射管の方が小さくてすみ、その分だけ吐
出弁の吸戻し量も少なく、二次噴射の防止が容易である
。

上述の場合には次の効果がある。

以上燃料噴射系の作動と特性を示し、噴射特性上の効果
を述べたが、要約すると１本発明の効果は、（１）平均
噴射圧の上Ｊ’ｆ’　ｐ　（２）噴射期間の短縮、（３
）噴射の切れの向−ヒ、（４）二次噴射の防止であり、
とくにこの特性はディーゼル機関の噴射管が相対的に長
い場合（圧力波の往復回数ｎ　−＝　Ｌｐ／２ａが少な
い場合、但しａは油中の音速）に効果が犬きく。

機関の燃焼性能の向上（排煙低減、・ぐティキュレート
低減、燃費率低減）に非常に大きな効果がある。

第７図は第２実施例の模式図で、３段噴射管を示す。噴
射管の構造を３部分に分け、それぞれ断面積と長さをＡ
ｐｌ　＋　ＬｐｌとフＡｐ２夛Ｌｐ２と＋　Ａｐ３　＋
　Ｌｐ３とし＋　Ａｐｔ　＞ＡＰ２　＞Ａ１１３とした
ものである。なお。

Ｌｐは噴射管長さ、ＡｐＬはプランツヤ断面積、ＡＮは
ノズル断面積、Ｐｏは開升圧である。

本実施例の作動も第１実施例と同様であるが。

圧力波の反射点が３個所存在することになり、第１実施
例よりなめらかな特性となるが、基本的な効果は同様で
ある。

第１０図（７）は噴射始めの圧力上昇特性を従来の一様
断面噴射管と比較して示したもので、第１実施例と同様
本発明のものが上昇が早い。

第１０図（イ）は同様に圧力降下特性で、従来の一様断
面噴射管に叱べて１本発明の三段噴射管の場合圧力降下
が早い。

この結果、高圧でしかも噴射終りの切れの良い噴射とな
り、平均噴射圧の上昇と噴射期間の短縮が実現できる。

第１１図は二次噴射の防止限界吸戻し速度を第６図と同
様な手法で三段噴射管について調べたもので、従来のも
のの限界吸戻し速度ｖＲ２に対し。

本発明のものはｌ　■ａ２１　＞　ｌ　ｖ′Ｒ２１とな
り、遅い吸戻し速度で二次噴射を防止することができる
。

以上のように第２実施例は第１実施例より更に優れた特
性を持っており２機関の性能向上に大いに有効である。

第８図は本発明による第３実施例を示し、前記の第１及
び第２実施例をさらに発展させたもので。

噴射管断面積がポンプ側からノズル側へ連続的に次第に
小さくなった場合で、第１．第２の実施例と同様の効果
が得られると共に、圧力波の反射点が分散されなめらか
な圧力変化をするため、さらに好ましい噴射特性を与え
る。

第９図は本発明による第４実施例を示し、一様断面部分
と変断面横部分とで構成されるもので。

効果は同様であり２機関の回転速度、噴射管の長さ、燃
料噴射量等に応じて適切なＬｐｌ　ｒ　Ｌｐ２　＋　ｔ
、ｐ、。

及びＡｐｌ　＋Ａｐ３を選定する。

以上４実施例を示した°が２本発明の主旨は噴射管ある
いはそれに相当する燃料油通路をポンプ側からノズル側
に向って断面積を段階的あるいは連続的に細くしたもの
で、その面積変化の量と位置（９） との関係は機関の回転速度と噴射管長さ等によって適切
に定め有るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射系を示す説明図、第２図は第１
図の燃料噴射系の模式図、第３図は本発明による第１実
施例の２段噴射管を設けた燃料噴射系を示す説明図、第
４図は第３図の燃料噴射系の模式図、第５図（７）は第
３図の２段噴射管の場合の噴射始めの圧力上昇特性を示
す線図、第５図（イ）は同じく噴射終りの圧力降下特性
を示す線図、第６図は同じく二次噴射防止限界吸戻し速
度を示す線図、第７図は本発明による第２実施例の３段
噴射管を設けた燃料噴射系の模式図、第８図は本発明に
よる第３実施例の変断面槓噴射管を設けた燃料噴射系の
模式図、第９図は本発明による第４実施例の変断面積噴
射管を設けた燃料噴射系の模式図、第１０図（７）は第
７図の三段噴射管を設けた燃料噴射系の噴射始めの圧力
上昇特性を示す線図。 第１０図（イ）は同じく噴射終りの圧力降下特性を示（
１０） す線図、第１１図は同じく二次噴射防止限界吸戻し速度
を示す線図である。 １００・・・燃料噴射ポンプ本体、２００・・・ノラン
ノヤ、３００・・・吐出弁、４００・・・燃料噴射管。 ５００・・・燃料噴射弁、５１０・・・ノズルチップ部
。 （７１，５り”　　弁理士　ｉ：　ｉＴ］　！（＝Ｉｔ
第３Ｉ￥ｌ 第４区 時　間　Ｌ 第５　区　（アン 吟　　間　　Ｊ オ　５　図　〔イ〕 ソＲ′２．二段奏鮭管−瑛會 Ｔｇ、　２　　従来ｊ−柵υ屹牡管社Ｉ含７６図 労″７区 才８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料噴射系に燃料噴射管を有する内燃機関の燃料噴
   射装置において、上記燃料噴射管の断面積を燃料噴射ポ
   ンプ側から燃料噴射弁のノズル側へ向けて段階的にまた
   は連続的に小さくしたことを特徴とする燃料噴射装置。