JPS5963363A - 燃料噴射ノズル - 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ｔ’ｌ噴１・１ノズルの改良に
関するものであり、内燃機関の燃焼に直接影響を及ぼぢ
”噴射圧力の制御方法に凹゛４るものである。

従来、噴Ｔ’Ａ特性に大きく影響を及はず噴射圧力を内
燃機関の運転状態に応して広範囲にわたって制御する方
法は殆ど提案されていない。噴ｎ　’ｌ’、ｒ性を制御
することは、間接的に燃焼を制御することを息昧するの
で、噴霧状態によって性能が大きく変化４゛るディーゼ
ルエンジン、特に直接噴射式ディーゼルエンジンにおい
ては、噴霧特性つまり噴射圧力の制御に凹して強い要望
があった。

本発明は、上記要望により、噴射圧力を変えるためにノ
ズルの最大ニードルリフ１Ｍを内燃機関の運転条イ！１
に応じて任意に制御する場合に問題となる制御作動に伴
う抵抗の低減と、制御作動範囲の拡大を目的とするもの
である。

以Ｔ木発明を実施例に基づいて説明する。

第１図乃至第４図は本発明の第１実施例に凹するもので
第１図は１１（断面図（第２図のＢ　−Ｂ　ＩＩＪｉ面
図）、第２図はｆｆ５１図の八−Ａ断面図、第３図、第
４図は構成部品のネ１視図を各々示している。

第１実施例の構成について説明すると、ノスル本体８内
に“ζ軸線方向にニー１′ル１が往ｆＪｆ再能に設りら
れる。１２はボルダ−ボデー゛こりテーニングナソＬ　
Ｉ　Ｉのねじ部にねし込まれ、ノズル本体８をはさんで
締め上げている。ニー１゛ル付勢スプリング１０は第１
ビスｌン２ｏに当接していて、連結棒９を介してニー１
′ル１の頂部を、＠月圧カニヨるニー１′ルｌの開ブ「
付勢力に抗しζ、ニー１′ル１の閉弁方向にｆｌ勢する
（すＪきをしている。

第１ビス１ン２０番、１、；１；ルダー；１！デー１２
の流体の充満しζいるスブリンク室１２ｃの壁と油密的
に摺動自在に嵌合されている。ボルダボデー１２には、
噴射１１ｋｓ　１１を１バ給するための燻材孔１２ａと
漏洩燃料の通過をＬ′［容する簡洩孔１２　））が穿設
されζいる。

シリンダ３はボルダ−ポデー１２とキ、トップ４にはさ
まれ、ポル１１７に、！−って締め上げられ一部いる。

第２ピストン２は螺旋状の制御面２ａ各有し、シリ′ン
ダ３の２一つのシリンダ壁３ｃ、３ｄと油密的に７１，
１動おにび回動自在に嵌合され、シリンダ壁３ｃの溝に
はめこまれたストッパ２２により、最下☆１１４位置を
規制されている。また第２ビス］ン２の上部にに１２面
の平行な平坦ｎ１−がｌａＪってあり、ギヤ２４を圧入
しノミギヤ２１；ルタ２３と、第２ピストン２は上下方
向には慴動自在であるが、回動は相互に規定する機構と
なっている。

シリンダ３には、油密室５に通じる制御孔３ａが穿設さ
れ、ボルダ；」゛デー１２に設けられた環状溝１２ｃを
Ａして、漏洩孔１２ｂと連なっζいる。

）Ｉ′た、シリンダ３には径路の一部に逆止弁７を有′
」る吸入孔３ｂが穿設され、この吸入孔３ｂ内では流体
は油密室５へ流入する方向の流れだれ力福′「されてい
る。また、この吸入孔３１３の油密室５側と異なるー・
端は環状溝１２ｃを介して漏洩孔１２１〕と連通してい
る。

・ト、トップ４には、油圧ビス１−ン１５が油密的に摺
動自在に嵌合してあり、油圧ビス１ン１５はスプリング
１６によって図の左方向に付勢される。

また、油−圧ピストン１５はラックギヤ１５ａを有し、
油圧ビス１ン１５が左右に作動ずれば、ギート２４を介
してギヤツブ４の突起部４ａと回動自在に嵌合されたギ
トホルダ２３が回動し、ｍ２ビス１ン２が回動Ｊる。

第２ピストン２ａの」二＆１Ｊ　’４；ｊ：　％プレノ
シ？　フレー１２５を介し−Ｃスプリング６に、にすＦ
方にニーじル付勢スプリング１０に比べ極めて弱い力で
イ」勢されζいる。

第１実施例の作動を説ＩＪＩＩするに先立つ゛Ｃノスル
ニードル１のリフｌ量を制御する理由を述べる。

一般のスｏ　ソトルノズル、ビス１ンノズル笠は第５図
に示」よ・）にニー１！ルリフト量１、を増大ずればす
るはど流甲ｉ１１数ｐとノズル断面積Ｆとの積で表わさ
れる有効ノズル面積μＦけ増大し、ニーＩ′ルのストッ
パ位置Ｌｍａｘにて上限が決められる。

周知のごとくポンプが１１（速回転の時にはポンプから
ノズルへの送ｉ１＋￥−がイ【（い為にロー力」−昇は
おさえられ、ノズルの噴１・１圧１）　０は（Ｉ（りな
る。ノズル噴角１圧力が１１（いと噴霧粒径は大きくな
り、貝１故力が弱くなる為、燃焼には悪影響を及ｔｉｔ
ず。低速回転１１！ｆにノスルニードルリフＩ−量の最
大値Ｌ　ｍ　ａ　ｘを小さく」るごとにより、犬５図か
られかる杯に有効ノズル面積の最大値１ＩＦＩＩｌａｘ
もまた小さくなる。

μＦを小さくすることは流出１１をしｃすることに相当
する。ポンプ回転数が一定であれば、ポンプの送油率は
変化しない。配管内に流入′づる燃オ゛１が一定で流出
し１をしぼることにＪ、す、管内圧力は上昇するため噴
ＪＩＪ圧力Ｊ’ｏは」二竹する。

ｐｏが人となる為、ｒｌｉ！管内の浦の１￥積チ１）１
性率等の影響で配管内への燃料流入量の一部が、配管の
１１・１５張、燃ｆ１の密度１屓にとられ、その為噴射
ＩＱし１多少’ｅＫ少する。Ｑの減少分を図示しないポ
ンプのアクセルし・バーで補充することにより、同一噴
射量で噴射期間を延ばすことができる。

低速１川転域で噴射期間を延ばすことは燃費の向上、騒
音（Ｉｔ減の効果をもたらＪ０従って、ノズルニー１′
ルリフト量をｉｔ制御することに、１−リ、噴霧粒径、
貫徹力、噴射期間の影響にＪる燃焼改善、また！界音低
減等の機関性能の向」−を達）戊できることとなる。

次に第１実施例の作動を第１図乃至第４図により説明す
る。

図示しない燃ｔ１噴射、１！ンブより圧送された高圧燃
１゛１は、図示し７ない噴射パ、イブを通過し、燃！１
孔１２、＋を通過した後ノズルニードル１を図の上刃に
イスｊ勢４−る。

燃料圧Ｐ　ｏがＦ方に（＝１勢し°ζいるニードル（＝
Ｊ勢ススプリング１０レノ１荷重に対応する七ノド圧に
達４ると、ニー１ニル１、連結枠９、第１ピストン２０
は上方・＼持ら１．げられ、ノズル本体８の先端に設り
られた噴孔より燃１′１け燃焼室に噴射される。第１ビ
ス１ン２（）が」二胃′すると、スプリング室２１に充
満し、た流体４Ｊ、第１ビス１−ン２０と油圧的に連結
した第２ビス１ン２を上昇さ−Ｕる。第２ビス１ン２が
−１一方に持し上げられると油密室５内に充満している
ハ料は制御孔３ａ、環状溝１２（７、漏洩孔Ｌ２ｂを通
過し、図示しないポンプもしくはタンクに戻される。燃
料圧が開弁圧に比べさほど大きクツ、「い時には、ニー
ドル１のリフト（よ燃オ」圧に、１、る上方・・の（−
Ｊ　９力とニー１′ル（′−Ｊ勢スジスプリング１０る
下方・＼の付勢力が釣り合った位置で停止するが、さら
に燃料圧が−Ｌ昇し、ニー１′ルｌが１↓し上げられ第
１ビス１ン２０が持ち」−げられた’Ｒ合、第２ピスト
ン２はさらに」ニガし、制御面２ａがついには制ｆｌｌ
ｊｌ　ＴＬ　３　ａを塞ぐ位置に到達し、油密室５内の
流体は逃げ路を失って油圧しレノク状態となり、第２ビ
ス１ン２の上方移動はこの地点て規制され、スプリング
室２１内もまた油圧１１ツク状態となり第１ビス１ン２
０は停止し、ここまでのニー１！ル１のリフト量が最大
リフ１量となる。

次に燃１′＋１圧Ｐｏが降Ｆし、燃オ゛１圧によるニー
ドルｌの上方への付勢力が４１−Ｔ′」ると、連結枠９
、ニードル１と共に第１ビス１ン２０及び第１ピストン
と油圧３！ｌ！枯し、ている第２ビス１ン２は降下しは
しめ、油密室５内の体積増加分だりの楚冒゛１が漏洩孔
１２ｂ、環状溝１２Ｃ１逆ＩＬ弁７、吸入孔３ｂの経路
をへ′Ｃ１あるいは漏洩孔１２ｂ、環状溝１２Ｃ２制御
孔３ａをへて油田室５・＼１市充される。

さらに燃１１１Ｅ　Ｐ　ｏが低下してゆくと、ついには
、ノズルニードル１が最下Ｏｉ：＾まで降下し、ノズル
本体８の先端の噴孔を塞ぐことにより噴ｎ１が終了゛４
る。

以上の噴射行程が繰り返されるなかで、キトノブ４の左
端・＼供給される制御油圧を上昇さ−υた場合、圧力室
１４内の流体圧による浦ビス１ン１５・＼の右方向への
付勢力が増大し油圧ビスｌン１５は圧力室１４内の流体
圧による右方付勢と、スプリング１６による左方ｒ＝Ｊ
　ｆｆ１Ｌ力の釣り合・）位置まで右方にスラ、イドす
る。この時、ラソクギ１″１５ａは、ギヤ２４、ギャポ
ルク２３、を介して第２ピストン２を上から見て時８１
回転方向に回動さ−Ｕる。

第２ピストン２が回動Ｊると、制御面２ａが岬旋形状で
あるため、制御孔３ａと制御面２ａとのｔ［］対的距ト
ｊ１１は減少する。

第２ビス１ン２は、制御面２ａが制御孔３ａを塞ぐ位置
に′Ｃリソ１が規制される為、この時の第２ビス１ン２
の最大リフト量に対応する第１ピストン２０の最大リフ
１量つまりニードルｌの最大リフｌ−ｍ　ｌ、１１０１
×はｊす前より小さくなる。第５図よりＬｍａｘが小さ
くなると尼人有効ノスル面積１ｔ　Ｆｍａｘも小さくな
り、その絞り９．ＩＪ果で燃１′′１人口の燃料Ｉｆ　
Ｐ　ｏ、つまりは噴射圧力は増大する。

制御圧力Ｐ１を小さくすると、バルブリング３が上昇し
、ニー１′ル１の最大リフＩ・ｉｌ　ｌ　１．ｍａには
人となり、最大有効ノズル面積μＰｍａｘも人となる。

この油圧連結機構の利点は、以下の１）および２）の点
である。

■）、一般にニー１′ルリフｌ■＋Ｊ：　ｉｉ’、？少
であり、その微少量を精度よ＜　＃ｎｌかく制御゛する
こと４−Ｌ　ＩＴ］￥１１であるが、第１ピストン２０
め断面積よりも第２ピストン２の断面積を小さくするこ
とにより、第２ピストン２のリフト量を増幅することが
できる。

つまり、スプリング室２１内の流体の体積弾性率に、す
る体積変化は微少であるため、（第１ビスｌン２０の断
面積）×（第１ビス１ン２０の移動Ｗ）−（第２ビス１
ン２の断面ｆ１′（）Ｘ（第２ビス１ン２の移動量）と
みな−Ｕる。υ（って第１ビス１ン２０の移動量を第２
ビスｌン２の移動子１１に増幅し、第２ビス１ン２を細
カベ制御することにより第１ピストン２０を細かく精度
良＜　；１１制御することができる。

２）、第６図に示」様なｍｌピストン２０と第２ピスト
ン２とがｔ！＋＋　ｕ　２０により機械的に連結しζい
ろ構造のものに比ベビス１ン２の回動抵抗を極め′Ｃ小
さくす゛ることができる。つまり、第６図では浦Ｖ＋ｉ
室５がｉｌｌ　１．Ｅ　ｌ：＋ツク状懇の時、第２ビス
１ン２の下醪、１面にＩ！ｖｉめて大きな荷重がかかり
、その面の摩擦抵抗で回動抵抗が極めて大きくなるのに
比べ、ｒ（Ｌ　１図の１・ｎな油圧連結構造゛Ｃは、こ
の様な状態を回避することができる。

第１実施例でｃ：１制御孔３ａζＪ固定で制御面２ａを
有する第２ピストン２を回動制御したが、ｒｌｌ　２ピ
ストン２（Ｊ上下運動をマｊな・）だりで回動がｔ、ｒ
Ｌ制されていて１１＋制御孔３ａを持つ制御シリンダ３
０を回動制御する本発明の！’ｌ’ｌ　２実施例を第７
図に示す。

第７図において（ｎｌ　＋；ｌ第２ビス１ン２の下端部
に番、ｔ、回動を親制御°るための平行な対向面２１）
が設置Ｊられていζ、シリンダ３Ｆ端の突起部に上り回
動が規制されている。

第８し１に回動制御ではなく油圧１）　＋を：１１す御
してばね６”のばね力とつり合わｌることにより制御７
Ｌ３ａをスライド制御′橿る本発明の第３実施例を示す
。

要目、制御孔３ａと制御面２ａの相対距ｆｆ１ｌｊを変
えることのできる機構であればどの様なものでもかまわ
ない。

また、第１実施例、第２実施例では油圧でラックギヤを
移動さ・Ｕる方式をとったが、例えばＤＣで−ク、ある
いはステップモータ等でウメーノ、ギアを回動さ・Ｕて
もよい。

要は、第２ビスＩ・ン２あるいは、制御シリンダ３０を
回動制御できるものであれば何でもよい。

また第８図に示す第３実施例の打な構造では第９図に示
すｉｌｌ　４実施例の要部Ｉｔ（断面図の、１．・）に
Ｌ・バー４１を用い°Ｃスリーブを制御してもよい。

また、第１実施（タリ、第２実施例の制御面２ａは１１
０図（ｂｌに示すよ・）に螺旋形１ノ：、′Ｃあるが、
第１０図のｔａ＋の＃：ｎに中に顛″ｉ′１をっ＋）だ
面でもよいし、圧力バランスを考慮して第１０図（ｃｌ
、（ｄｌの様に軸対称のものとし°ζもよい。

以Ｊ−ｎ’を細に説明したように本発明は、ニー１′ル
ｌをｌｅｄ　ｔｌ噴ｎ１几８２１が閉じる方向に（＝Ｊ
勢するニー１′ルイ＝１勢スプリング１０と、ニー１′
ルｌとｉ１１械的に連結された第１ビス１ン２０と、該
第１ビスＩ・ン２０に油圧的に連結され制御面２ａを有
した第２ピストン２と、前記制御面２ａに隣接する油密
室５と、該油密室５に開１１する制御孔３ａと、前記油
密室５への流入のみをＷ「゛４逆止弁７とを備え、前記
制御面２ａと制御孔３ａとの間の相対的な距Ｆｉｌｌを
＠整することにより前記ニー１′ル１の最大リフ１量を
制御するよ・）にしたので、制御に要する力を軽減′す
ることができると共に広い運転条ｆ′１範聞にわたって
１ｒｉ密に制御できるとい・）効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図１Ｊ本発明の第１実施例に凹するもの
で第１１閃（−１績断面し１（第２図の１３−Ｂ断面１
ツＩ）、ｆｆ！２図番、■第１図のΔ−八へ面図、第３
図、第４図は構成部品の第１視ＩＵ＋を各々示し′（い
る。 第５図は−・般のスマｌ　ｙ　ｌルノズル、ピン１ルノ
スル等の特性口、第６図は本発明と比較のために用いた
燃料噴射ノズルのｉｔ（断面図である。 第７図（ａｌ乃至（ｄｉ　４；１本発明の第２実施例に
凹するもので、（ａ）　Ｉｆ　ｔｉｃ断面図（ｉｌｌ１
図の１３Ｌ３断面図）、ｆｌｌ）　＋；ｊ　ｆｌｌ１図
のＡ−Ａ　１１面図、（Ｃ１および（Ｃ１）は構成部品
の斜視図を各り示している。 第８図は本発明のｉ’ｌｓ　３実施例の１（（断面図、
第９図は本発明の第４実施例の要部断面図、第１Ｏ図０
１１乃至（Ｃ１）は本発明の第２ピストン２の制御面２
ａの種々の変形例に関し、その正面図と側面図とを各々
について示したものである。 ■・・・ニードル、２０・・・第１ビス１ン、２・・・
第２ビス１ン、２ａ・・・制御面、３ａ・・・制御孔、
５・・・油密室、７・・・逆１Ｌ弁、８・・・ノスル本
体、８ａ・・・燃オ゛１噴躬孔、１０・・・ニードル付
勢スプリング、１２ａ・・・燃１゛１孔、１２ｂ・・・
漏洩孔、２１・・・スプリング室。 代理人ブｒ理土　岡　部　　　降 第　１　　［’に＋ １〜２図 第３”　　　　　　　　　ｉり４　Ｉ、１・ｊへ　５［
４ ニードルリフト−ｔ　Ｌ 第６Ｅ４ 山　７　図 （２Ｌ） 第　７　図 （Ｃ） 第　８１２１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料噴射孔を有するノズル本体の中心軸方向にニー１′
   ルを往復慴動さＵ“ζ前記燃料噴射孔を開閉して燃料噴
   射を行な・）りｒ＼判噴射ノズルにおいて、前記ニード
   ルを燃１゛１噴１・１孔が閉しる方向に付勢するニー１
   ″ル（＝Ｊ勢ススプリング、前記ニードルと機械的に連
   結されたｍ１ビス１ンと、該ｆｆｌ　１ビス１ンに油）
   Ｆ的に連結され制御面を有した第２ビス１ンと、前記制
   御面にＦ／！？接］る油密室と、該油密室に開１目゛る
   制御孔と、前記油密室・＼の流入ののを許′４逆止弁と
   を備え、前記制御面と制御孔との間の相対的な距Ｐｉ１
   １を調整することにより前記ニー１′ルの最大リフｌ量
   を制御することを特徴とする燃１″１噴射ノズル。