JPS5963364A - 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、内燃機凹炉利噴射ノズルに関するもので、特
にノズルニー１！ルのリフト量を機関状態に応じ可変制
御できるものに関する。

従来、噴霧特性に大きく影響を及はず噴射圧力を内燃機
関の運転状態に応じ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。噴霧特性を制御することは、間
接的に燃焼を制御することを意味し、噴霧状態によって
性能が大きく変化するディーセルエンジン、特に直接噴
射式ディーゼルエンジンにおいては、噴霧特性すなわち
燃料噴射圧力の制御に関して強い要望があった。

本発明は、燃料噴射圧力を変えるためにノズルの最大ニ
ー１′ルリフト量を内燃機関の運転条件に応じて任意に
制御することを目的とする。

以Ｆ本発明を実施例により説明する。

第１図乃至第４図は本発明の第１実施例に関するもので
あり、第１図は縦断面図（第２図のＢ−１３Ｉｔｌｉ面
図）、第２図は第１図の八−入断面図、第３図および第
４図は構成部品の斜視図を各々示している。

第１実施例の構成について説明′４ると、ノスル本体Ｂ
内にて軸線方向にニードル１が往復可能に設けられる。

１２はホルダーボデーで、リテーニングナソト１１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。ニードル付勢スプリング１０はｍｌピストン２０
に当接していて、連結棒９を介してニードル１の頂部を
、燃料圧力によるニードル１の開弁付勢力に抗して、ニ
ードル１の閉弁方向（図の゛「方）に付勢する働きをし
ている。

ピストン２０は、ボルダ−ボデー１２のスプリング室１
２（、の壁と油密的に摺動自在にへ合されている。また
、スプリング室２１には流体が充満さＵである。ボルダ
ボデー１２には、噴射燃料を供給するための燃料孔１２
ａと漏洩燃１′−１の通過を許容する漏洩孔１２ｂが穿
設されている。シリンダ３はホルダーボデー１２とキャ
ップ４にはさまれ、ポル１・１７によって締め」二げら
れている。

制御ピストン２は螺旋状の制御面２ａと、回転規制用の
２面の下面部２ｂを有し、制御ピストン２の外周部とシ
リンダ３及び制御ビスＩ・ン２の外周部と制御シリンダ
３０とは油密的に摺動自在に嵌合されている。またシリ
ンダ３と制御シリンダ３０は回動自在に嵌合されている
。また制御シリンダ３０とキャップ４の突起部４ａとは
油密的に回動自在に嵌合されている。従って、制御ピス
トン２は上下方向に摺動可能であるが、回動は規制され
ている。また制御シリンダ３０は、回動自在であるが、
」１下方向はキャップ４とシリンダ３によって規制され
ている。

シリンダ３には、環状溝３ｂが切られ、吐出孔３Ｃが穿
設され、制御ピストン２の回動規制用として２面の平面
部３２が設けられている。制御ビス］・ン３０には制御
孔３０ａが穿設され、ギヤ２４が圧入しである。

キャップ４には、油密室５から漏洩孔１２ｂに通ずる吸
入孔４ｂが穿設されてい“ζ、吸入孔４ｂの一部に流体
が漏洩孔１２ｂから油密室５に流入できるが、その逆方
向へ流出てきない様に逆止弁７が設けられている。

またキャップ４には油圧ビス１ン１５がＭｌｌ　密約に
慴動自在に嵌合してあり、ｉ＋ｌ＋圧ピストン１５はス
プリング１６によっ°（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・、
油圧ピストン■５が左右に作動ずれば、ギト２４を介し
て制御シリンダ３０を回動さ・Ｕる。

制御ピストン２はニードル付勢スプリング１０に比べ弱
いスプリング６によっ°Ｃ下方に付勢されている。

第１実施例の作動を説明するに先立ってノズルニードル
１のリフトｍを制御する理由を説明する。

一般のスロットルノズル、ピストンノズル等は第５図に
示Ｊよ・）にニー１′ルリフｌ量りを増大ツればするほ
ど流量δ１数μ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は増大し、ニードルのストッパ位置Ｌ
ｍａｘにて」１限が決められる。

周知のごとくポンプが低速回転の時にはポンプからノズ
ルへの送油率が低い為に圧力上昇はおさえられ、ノズル
の噴射圧Ｐ　［］は低くなる。ノズル噴射圧力が低いと
噴霧粒径４：１人きくなり、貫徹力が弱くなる為、燃焼
には悪影響を及ぼす。

低速回転時にノスルニードルリフト量の最大値１、ｍａ
にを小さくすることにより、第５図かられかる様に有効
ノズル面積の最大値／７１ｉｍＦＩＸもまた小さくなる
。／ｌＦを小さくすることは流出ｌ」をしぼることに相
当する。ポンプ面転数が一定であれば、ポンプの送油率
は変化しない。配管内に流入する燃料が−・定で流出口
をしぼることにより、管内圧力は」１昇するため噴射圧
力Ｐｏは上イする。

ｐｏが大となる為、配管内の油の体積弾性率等の影響で
配管内への燃料流入量の一部が、配管の膨張、燃料の密
度」１昇にとられ、その為燃料噴射量Ｑは多少ｊ戊少す
る。Ｑの減少分をジ１示しないポンプのアクセルレバ−
で補充するごとにより、同一噴射量で噴射期間を延ばす
ことができる。低速回転域で噴射１０１間を延ばすこと
は燃費の向」二、騒音低減の効果をもたらす。

従っζ、ノスルニードルリフト量を制御することにより
、噴霧粒径、貫徹力、噴射期間の影響による燃焼改善、
また騒音低減等の機関性能の向上を達成できることとな
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。

図示しない燃料噴射ポンプより圧送された高圧燃料は、
図示しない噴１・１バイブを通過し、燃料孔１２ａを通
過した後ノズルニー１゛ル１を図の上方に付勢する。

燃料圧ＰＯが下方に付勢しているニードル付勢スプリン
グ１０の七ノド荷重に対応するセット圧に達すると、ニ
ードル１、連結４？９、ピストン２０は上方へ持ち」二
げられ、ノズル本体８の先端に設りられた噴孔より燃ｉ
４は燃焼室に噴射される。

ピストン２０が−Ｌ昇すると、制御ビスｉ・ン２はスプ
リング室２１に充満した流体により油圧的に連結してい
るため、上昇さゼられる。

制御ピストン２が」１方に持ち上げられると、油密室５
内に充満しζいる燃料は制御孔３０ａ、環状溝３ｂ、吐
出孔３ｃ、漏洩孔１２ｂ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くない時には、ニー１
゛ル１のリフトは燃料圧による上方への付勢力とニー１
゛ルイ１勢スプリング１　（＋による下方への付勢力が
釣り合った位置°Ｃ停止するが、さらに燃料圧が上昇し
、ニードル１が持ち」−げられ、ピストン２０が持ち上
げられた場合、制御ビスＩ・ン２はさらに上昇し、制御
ｆｆｉ’ｌａがついには制御孔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ロック状態
となり、制御ピストン２の上方移動はこの地点で規制さ
れる。

制御ビスＩ・ン２が規制されると、スプリング室２１内
もまた油圧ロック状態となり、ピストン２０も停止する
ためここまでのニー１′ルｌのリフト京が最大リフト斧
となる。

次に燃才１圧■）ｏが降下し、燃料圧によるニー１゛ル
１の上方への付勢力が低下すると、連結棒９、ニードル
１と共に、ピストン２ｏ、及びビス）・ン２０と油圧連
結している制御ビスｊ・ン２はＷ下′しはじめ、油密室
５内の体積増加分だけの燃料が漏洩孔１２ｂ、吸入孔４
ｂの経ｕ８をへて、あるいは漏洩孔１２ｂ、吐出孔３ｃ
、環状溝３ｂ、制御孔３０ａをへて油密室５へ補充され
る。

さらに燃料圧ＰＯが低下してゆくと、ついにはノズルニ
ードル１が最下端まで降下し、ノズル本体８の先端の噴
孔を塞ぐことにより噴射が終了する。

以上の噴射ｆｉ稈が繰り返されるなかて、キ、トップ４
の左端・＼供給される制御油圧Ｐ盲をＦ降させた場合、
圧力室１４内の流体圧による油圧ピストン１５への右り
向・＼の付勢力が減少し、油圧ピストン１５は圧力室１
４内の流体圧による右方付勢力と、スプリング１６に、
１；る左方付勢力の釣り合う位置まで左方にスライドす
る。この時、ラックギヤ１５ａは、ギー）・２４を介し
″ζ制御シリンダ３０を第１図の」−０から見て反時ｉ
１１回転方向に回動さ一υる。

制御シリンダ３０が回動し、制御孔３０ａが移動すると
、制御ピストン２の制御面２ａが螺旋形状であるため、
制御孔３０ａと制御面２ａとの間の距離は減少する。制
御ビス１−ン２は、制御面２ａが制御孔３　（ｌ　ａｔ
−塞ぐ位置にζ」１胃が規制される為、この時の制御ピ
ストン２の最大リフｌ−量に対応するだ（〕のピピスト
ノン２の最大リフト量、つまりニードル１の最大リフト
量１、ｍａｙは以前より小さくなる。

第５図よりＬｍａｘが小さくなると最大有効ノズル面積
μＰｍａｘも小さくなり、その絞り効果で燃ｕ入１−１
の燃料圧ＰＯ１っまり噴射圧力し目（を大する。

制御圧力１）菫を大きくすると、制御シリンダ３０は第
１図の上から見て時Ｒ１回転方向に回動し、制御孔３０
ａと制御面２ａとの相刻距１！ＩＩＩが大きくなるため
、ニードルｌの最大リフトｆｉｔ　ｌ　Ｌｍａｘは大き
くなり、最大有効ノズル面積μ！’ｍａｘも大となる。

この油圧連結機構の利点は、以Ｔに説明する点である。

一般ニニードルリフ１量は微少であり、その微少量を積
度よく細かく制御することは困難であるが、ピストン２
０の断面積よりも制御ビス１ン２の断面積を小さくする
ことにより、制御ビス１−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、Ｊ−る体積変化番よ微少であるため、（ピス
トン２００Ｊ断面積）×（ヒストン２０の移動量）−（
制御ビス１ン２の断面積）×（制御ビス１ン２の移動量
）とみな・ｌる。従、って、ビスＩ・ン２０の移りＪ量
を制御ピストン２の移動量に増幅し、制御ビスＩ・ン２
を細かく制御することにＪ−リ、ピストン２０を１■か
く積度良く制御−Ｊることができ、その結果ニーｌ′ル
１を♀■か＜４゛ｖ度良く制御できる。

また、回動制御を行な）利点としては、慴動抵抗を少な
くでき、その結果制御力を小さくてきる。

本発明の第２実施例を第６図に示Ｊ。

第６図にｈいて（ａ＋は縦断面図（（ｂ）図のｌ３−１
３１析面図）　、（ｂｌは（ａ＋図の八−入断面図、ｔ
ｃ＋および（ｄｌは構成部品のネ゛１視図を各々示して
いる。

第１実施例との相違点を中心に説明すると第２実施例も
制御孔３０ａと制御面２ａとの相対的距離を回動により
変化さ−υるものであるが、第１実施例と異なり、制御
シリンダ３０の制御孔３０ａは固定で制御面２ａの方を
回動制御するものである。

第１実施例および第２実施１９１１ではピストン２０と
制御ピストン２とは油圧連結構造を有するが、第７図ｔ
ａ＋乃至（ｄｌで示す第３実施例の様にビス１ン２０を
なくしてその代わりにばね受け２０’　を設け、制御ピ
ストン２をニードル１に機械的に連結してもかまわない
。

また、制御面２ａはいずれの実施例においても第８図（
ｂ）の様に螺旋形状であったカベ第８図ｆａｌの様に単
に傾斜さ・ｌたものでもよいし、圧力バランスをとるた
めに第８図（Ｃ１、（ｄｉに示す様に軸対称形状にして
もよい。

以１　ｉ１’？相に説明したように本発明は、燃料噴射
孔８ａを有するノズル本体８の中心軸方向にニードル１
を往復摺動させて前記燃ｉ−１噴射孔８ａを開閉し゛Ｃ
燃料噴射を行なう燃料噴射ノズルにおいて、前記ニード
ルＩを燃料噴射孔８ａが閉しる方向に付勢するニードル
付勢スプリングＩＯと、制御面２ａ＠有する制御ビス１
ン２と、前記制御面２ａに隣接゛する油密室５と、該油
密室５に開に１する制御孔３０ａを有する制御シリンダ
３０と、前記油密室への流入のみを許す逆止ブｒ７とを
備え、前記Ｍｉｌ制御ピストン２と１１−制御シリンダ
３０とを相対的に回動さ−Ｕて制御面２ａとｊｌ＋＋Ｉ
御孔３０ａとの間の距ｌＴｌ１１を調整することに、１
；り前記ニードル１の最大リフト量を制御するため、わ
ずかな制御力で制御可能となるとともにニーｌ！ル１の
最大リフト量を内燃機＋！Ｉ！Ｉの運転条（′１に；芯
し”Ｃ微３１１１に相変よ＜　’ｆｒｉｌ制御でき、そ
の結果燃費向−１１、排気ガス浄化、騒音低酸等の効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の第１実施例に関するもので
ｆ６１図はｉ［（断面図（第２図のＢ　−Ｂ断面図）、
第２図（、を第１図のΔ−Δ断面図、第３図および第４
図は構成部品のオ゛１？Ｊ２図を各々示し−ζいる。 第５図は−・般のスロノトルノスル、ビントルノズル等
の特性図である。 第６図（ａ）乃至（Ｃ１）は本発明の第２実施例に関す
るもので、＋ａｌはに１イ断面図（（ｂ）図の１３−１
３断面図）、（ｔ＋）は（８＋図のΔ−Δ断面図、（０
）および（（旧Ｊ構成部品のネ１視図を各々示している
。 第７図（ａ）乃至（（１）は本発明の第３実施例に関す
るもので、（ａｌは縦断面図（（ｂｌ　ＦｌのＢ　−Ｂ
　ＩＩ面図）、（ｂｌはｆａ１図の八−入断面図、（Ｃ
）および（ｄｌは構成部品の斜視図を各々示している。 第８図（ａｌ乃至ｆｄｌは第２ビス１ン２の１ａｌ　ｔ
ａｎ面２ａの４ｊｌ々の変形例をその正面図および１ｆ
ｉｌｌ　１ｌｉｉ　図すこつし１て各々示したものであ
る。 ■・・・ニーＩＪル、２・・・制御ピストン、２ａ・・
・Ｍｔｌｌ　１１１面、５・・・油密室、７・・・逆止
ブｒ、８・・・ノスル本イ本、８ａ・・・燃（′・［噴
射孔、１０・・・ニー１′ノド付勢スブ１ノング、３０
・・・制御シリンダ、３０ａ・・・ｉｌｉ’ｌ　ｆａｌ
ｌ了し。 代理人ブ「埋土　岡　部　　　隆 第１図 第２図 第３図 第　６　図 （ｂ） 第　７　図 （４） 第７図 （ｂ） 第８図

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゛
   ルを往復摺動さ一ロて前記燃料噴射孔を開閉して燃料噴
   射を行なう燃オ′１噴射ノスルにおいて、ｎｉｊ記ニー
   じルを燃料噴射孔が閉じる方向に付勢するニードル付勢
   スプリングと、制御面を有する制御ピストンと、前記制
   御面に隣接する油密室と、核油密室に開Ｌ」する制御孔
   を有する制御シリンダと、前記油密室・＼の流入のみを
   詐ず逆止弁とを備え、前記制御ピストンと制御シリンダ
   とを相対的に回動さ・ｌて制御面と制御孔との間の距離
   を調整することにより前記ニーｊ′ルの最大リフトｍを
   制御することを特徴とする燃料噴射ノズル。