JPS61190165A - ニ−ドルリフト量制御式燃料噴射ノズル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジン、特にスロットルノズルを
使用したエンジンにおいてアイドリングにおける燃焼音
を低減させることのできる燃料噴射ノズルに関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、渦流室式ディーゼルエンジンのアイドル騒音低減
手段として、スロットルノズルの絞り流量を少なく、か
つ長くするという方法がとられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この方法はアイドル騒音低減に効果があるが、絞り長さ
をあまり長くすると、高負荷側で噴射期間が延びエンジ
ン出力が低下してしまうという間題があり、又、絞り流
量を小さくかつ長くするとカーボンが堆積し、その結果
スロットル部が詰まってなくなってしまうという問題が
あり、このため、絞り流量と長さはアイドル騒音と出力
との関係により妥協的に決められるのが実状となってお
り、十分な騒音対策ではなかった。

〔発明の概要〕

本発明はニードルリフト量規制手段を備えると共にノズ
ルのスロットル部を２段絞りとすることにより、ノズル
ニードルのリフト量をエンジンの軽負荷時（例えばアイ
ドル時）に制限して噴射率を低くおさえる軽負荷時の騒
音を低下させると共にカーボンの堆積を防止してスロッ
トル部が詰まることを防止し、エンジンの高負荷時には
ニードルリフト量規制手段によるノズルニードルのリフ
ト量の制限を解除して高負荷側でのエンジン出力低下を
防止するものである。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を第１図ないし第５図の図面に基づ
いて説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る二−ドルリ゛フト量
制御式燃料噴射ノズルの全体構成の断面図であり、ノズ
ルニードル４のリフト量が規制されでいない状態を示す
。１は燃料噴射ノズルである。

３はノズルボディーで、ノズルニードル４が液密的にか
つ摺動自由に嵌合している。

ノズルニードル４の先端部９の構造を要部拡大　　　　
゛断面図として第２図に示すがノズルニードル４の下部
は円錐面に仕上げられたテーパ部５及び径の異なるピン
部６及び７が形成されている。尚ピン部６の径がピン部
７の径より大きくなっている。

ノズルニードル２の全閉状態で、上記テーパ部５はノズ
ルボディー３の弁座１１に着座密接されており、ピン部
６．７はノズルボディー３の先端の噴口１０に嵌挿され
ている。この状態にて、噴口１０内には径の異なるピン
部６．７の両方が係合している。ピン部６の径は噴口１
０の径より僅かに小さく、隙間１０ａは例えば、５μｍ
ないしく４） １５μｍ、又ピン部７と噴口１０の隙間１０ｂは２０μ
ｍないし４０μｍとしである。

２はリテーニングナツトで内部にノズルボディー３及び
ディスタンスピース１５を収納し、ノズルホルダ１８を
ねじ１８ａにてねじ込むことにより、ノズルボディー３
、ディスタンスピース１５をリテーニングナツト２に固
定している。又ノズルボディ−３上面とディスタンスピ
ース下面及びディスタンスピース上面とノズルホルダ１
８の下面は液密的にシールされている。ノズルホルダ１
８内部のバネ室２０内にはバネ１９が収納されており、
プレッシャピン１７を介してバネ力をノズルニードル４
のジャーナル部４ａに伝え、ノズルニードル４をノズル
ボディー３の弁座１１に押し付けている。２２はストッ
パでノズルホルダ１８の上部を貫通して、かつノズルボ
ディー３にねし止めされたボルト２３を貫通してカム２
６に接している。ストッパ２２は円筒の棒状をしており
、途中にツバ２４が設けである。ツバ２４下部には皿バ
ネ２５が設けてあり、ストッパ２２をカム２６に押し付
けている。カム２６は径の小さい部分２６ｂと径の大き
い部分２６ａとからなっており、図１では径の小さい部
分２６ｂがストッパ２２と当接している。又カム２６は
カム軸２９に固定されており、カム軸は約９０６の角度
で揺動するようになっている。尚、第１図の状態では、
スト・ツバ下端２２ａとプレッシャピン上端１７ａの隙
間は十分にある。（約０．８以上）。尚、カム軸２９と
燃料噴射ノズル１の距離は変化しない構造としである。

２８はコネクタで図示しないが噴射導管が接続される。

２１．１６．１３は燃料通路で、ノズルボディー３定の
受圧室１４に燃料を供給する。

第３図はカム軸２９を９０″回転させ、カム２６の径の
大きい部分がストッパ２２と当接するように制御するこ
とによりノズルニードル４のリフト量を規制した状態を
示しており、ストッパ２２が下方に押され、ストッパ下
＠２２ａとプレッシャピン上端１７ａの隙間が非常に隙
くなっている（約０．１〜０．４ｍ）。尚、この状態で
の隙間はノズルボディ３の先端の噴口１０と径の大きな
ピン部６との保合長さよりも短くしである。

以上の構成において作動を説明する。第１図の状態では
ストッパ２２がカム２６の径の小さい部分２６ｂに当接
しているためストッパ２２、下端２２ａとプレッシャピ
ン上端の隙間は、ノズルニードル４がディスタンスピー
ス１５にリフト量を制限される以上に大きいため、燃料
噴射時にノズルニードル４は上昇しピン部６．７とノズ
ルボディー３の噴口１０との係合が終わる以上に上昇す
ることが可能であり、噴口１０の絞りがなくなるため、
多量の燃料を噴射することが可能となる。

エンジン軽負荷時、特にアイドル時において、第３図に
示す如くカム軸２９を回転させ、カム２６の径の大きい
部分２６ａをストッパ２２に当接させる。この状態にお
いては、燃料噴射時において、ノズルニードル４が少し
リフトする（約０．１〜０．３１１）ト、ストッパ下端
２２ａにプレッシャピン上端１７ａが当接し、ノズルニ
ードル４のリフト量が制限される。このとき、ノズルボ
ディー３の噴口１０とノズルニードル４のピン部６は係
合したままとなっている。

第４図に本発明による燃料噴射ノズルのノズルボディー
３とノズルニードル４により決まるノズルの流量特性を
示す。これはノズルニードル４のリフト量に対して噴口
１０から流出する空気の量（一般的にノズルの流量特性
を調べる方式で、空気圧１．５ｋｇ／ｃＪにて試験をお
こなった結果）を示すものである。従来のノズルの特性
を破線ａ′で示すが、ノズルニードルが僅かにリフトす
ると流量はａ′まで急激に増加し、噴口部とピン部の保
合が終ると流量はＣの如く急激に増加する。

第５図に実際に燃料を噴射した場合の噴射率を示す。条
件はアイドル相当である。アイドル相当においては従来
ノズルでは一般的に第４図に示すａ′の範囲にて噴射が
終了するため、第５図の破線で示す噴射率となり、噴射
率が高く、短時間で噴射が終了している。このため、エ
ンジン内に多量の燃料が短時間に噴射され、この燃料が
一時に燃焼するため騒音増大及び冷却損失の増大を招く
ことになる。本発明の場合、ノズルニードル４のリフト
の小さい状態では噴口１０と径の大きなピン部６が係合
するため、（第３図の状態のように、ノズルニードル４
のリフト量を制限した場合は噴口１０とピン部６が常に
係合している。）第４図に示すよ″うに、非常に小さな
流量に抑えられている。

又実際に燃料噴射がおこなわれる場合、ノズルニードル
４のリフト量がストッパ２２により制限されるため、噴
射される燃料は常に噴口１０とピン部６の狭い隙間１０
ａを通っておこなわれるため、第５図に示す如く、噴射
率が非常に小さくなり、同一の燃料量を噴射するには長
い時間を必要とする。

又このような状態においては、隙間１０ａが非常に小さ
いため、ノズルボディー３内の受圧室１４内の油圧は非
常に高くなる。このため隙間１０ａから噴射される燃料
は究めて微細に微粒化され燃料は良好に燃焼する。

又、隙間１０ａが非常に小さく、かつ噴射圧が高いため
、ピン部６及び噴口１０に付着するカーボンを洗い落と
すことができ、隙間１０ａは変化せず非常に安定してい
るという優れた効果もある。

このように、アイドル等軽負荷において噴射率が低く抑
えられかつ霧化が良く、噴射期間が長いため、初期にお
ける急激な燃焼を抑えることができ、燃焼が非常にスム
ースになり、初期の急激な圧力上昇がなくなり、騒音が
低下し、冷却損失も減少するという非常に優れた効果を
生ずる。

次にエンジン負荷が高（なった場合、このままでは噴射
率が高くならず、噴射期間が非常に長くなってしまい、
効率が低下し、出力もでない。

そこで、アイドル等軽負荷以外においては第１図に示す
如（、カム軸２９を回転させ、ストッパ２２と、カム２
６の径の小さい部分２６ｂが当接するようにする。この
ようにすると、ストッパ下端２２ａとプレッシャピン上
端１７ａは十分広くなるため、ノズルニードル４のリフ
ト量はストッパ２２にては制限されなくなる。

この状態において燃料噴射をおこなうと、零発明のノズ
ルは２段絞りになっているため、噴口１０とピン部６が
係合している間は噴射率は低減するが、この間は非常に
短いため、ピン部６が噴口１０より外れると同時に噴射
率は上昇し、後は従来のノズルと同一の噴射率特性を得
ることができる。このため、高負荷域においても十分な
出力特性が確保できる。

第６図に本発明の第２の実施例を示す。基本的な構造は
第１の実施例と同様であるため、第１実施例と同一の符
号を付して説明を省略する。

第２の実施例ではノズルの形式をピントウ形とした点が
第１実施例との大きな相違点である。ノズルニードル１
０４のリフト量をストッパ１２２によりエンジン運転状
態により制限する構造は全く同一である。

ノズルニードル１０４及びノズルボディ１０３の先端部
の構造を第７図に示す。第１の実施例と同様にピン部１
０６．１０７は２段スロットルとしである。１段目のピ
ン部１０６は噴口１１０の径より僅かに小さい径として
あり、この隙間１１０ａはなるべく小さくする必要があ
る。

又第１の実施例と同様に、ノズルニードル１０４のリフ
ト量が制限されている状態では噴口１１０とピン部１０
６は係合したままであるため、燃料通路１２１．１１６
．１１３を介して受圧室１１４に流入した燃料はノズル
ニードル１０４をプレッシャピン１１７がストッパ下端
１２２ａに当接するまで押し上げる。

ところが、噴口１１０とピン部１０６の隙間１１０ａは
非常に小さいため、ここより流出する燃料は非常に少な
い。一方、ノズルニードル１０４のテーバ部１０５とノ
ズルボディー１０３の弁座１１１との着座密接点より下
流側の弁座１１１にはノズルボディー１０３の下面に貫
通する補助噴孔１４０が設けられている。このため、受
圧室１１４に流入した燃料のほとんどは補助噴孔１４０
より流出することになる。

また、ストッパ１２２によるノズルニードル１０４のリ
フト量制限をやめると、ノズルは第１の実施例にも述べ
たように従来のノズルとほぼ同一の作動をする。ただし
、第２の実施例では量は少ないが、補助噴孔１４０から
も噴射されることになる。

第８図に第２の実施例のノズル流量特性を示す。

実線部ａは補助噴孔１４０からの流量を示しており、ノ
ズルニードル１０４のリフト量の少ない間は流量が低く
抑えられている。もちろんノズルニードル１０４のリフ
ト量を制限した場合、流量はこの実線部ａの間にくる。

さらにノズルニードル１０４がリフトし、噴口１１０と
ピン部１０６の保合が終わり、噴口１１０とピン部１０
７が係合すると流量は実線部すのように増加し、以後は
従来ノズルと同一になる。

第９図に第２の実施例において、アイドル等軽負荷域に
ノズルニードル１０４のリフト量を制限した場合の噴射
率を示すが、噴射率は低く抑えられかつ噴射期間も長く
することかできるため燃焼騒音の低減が可能でかつ霧化
も良いため燃費も向上する。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明においては、スロットル部を２段絞
りとし、かつアイドル等の軽負荷域においてノズルニー
ドルリフト量を制限して、第４、第８図に示すａの部分
にて噴射をおこなわせると共に、高負荷時においてはノ
ズルニードルリフト量の制限を解除するので、軽負荷時
の騒音を低減することができると共に、高負荷時のエン
ジン出力の低下を防止することができるという優れ効果
がある。

また、この実線部ａの部分はノズルニードルリフト量の
少ない範囲においてはノズルニードルリフト量に対して
ほぼ一定値となるので、ストッパにてノズルニードルリ
フト量を制限する場合にはかなり大まかにリフト量を制
限しても各ノズル間の噴射量バラツキを小さく抑えるこ
とができるという優れた効果がある。

又、本発明第１の実施例においては、リフト制限時にお
いて、噴口１０とピン部６の短い保合部分にて絞りを形
成するため、高い受圧室１４の油圧により隙間１０ａの
燃料流速は非常に高くなり、付着したカーボンを洗い流
すことができるので、隙間１０ａは常に一定値に保たれ
る。このためカーボン付着による各ノズルの流量低下が
非常に安定させることができる。

又、リフト制限をやめた場合、ピン部６と７にて従来ノ
ズルとほぼ同等のスロットル効果を生ずることができる
ため、中負荷域での騒音も抑えることができる。

一方、本発明筒２の実施例においては、リフ１ル制限時
、噴口１１０からの噴射を非常に少なくし、補助噴孔１
４０よりほぼ全量が噴射される。この場合、本発明のノ
ズルはホールノズル的な噴射になる。この場合も第１の
実施例と同じく受圧室１１４の燃圧が非常に高くなるた
め補助噴孔１４０より噴射される燃料の霧化は非常に良
いものとなる。

又燃圧が高いため補助噴孔１４０を通過する燃料流速は
非常に高くなり、付着したカーボンを洗い流すことがで
きるため、ノズル流量特性は安定する。

又、リフト制限時の流量特性は補助噴口１４０の径によ
り決定されるので各ノズル間のバラツキを容易に抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に関するもの
であり、第１図はニードルリフト量制御式燃料噴射ノズ
ルの全体構成を示す断面図であり、ノズルニードルのリ
フト量が規制されていない状態を示す。第２図は第１図
のノズルニードルの先端部の構造を示す要部拡大断面図
、第３図は第１図のニードルリフト量制御式燃料噴射ノ
ズルのノズルニードルのリフト量が規制されている状態
を示す断面図である。第４図は第１実施例で用いるノズ
ルニードルとノズルボディーとの組み合わせによって得
られるニードルリフトの変化に伴って変わる流量変化を
表す流量特性図であり、本発明の場合を実線で、従来の
ものによる場合を破線で比較して示す。第５図はアイド
ル相当の運転条件で実際に燃料を噴射したときの噴射率
の時間変化を表す噴射特性図であり、本発明の場合を実
線で従来のものによる場合を破線で比較して示す。 第６図ないし第９図は本発明の第２実施例に関するもの
であり、第６図は全体構成を示す断面図、第７図は第６
図のノズルニードルの先端部の構造を示す要部拡大断面
図、第８図は本第２実施例で用いるノズルニードルとノ
ズルボディとの組み合わせによって得られる流量特性図
であり、第９図はアイドル相当の運転条件における噴射
特性図である。 ■・・・燃料噴射ノズル、３・・・ノズルボディー、４
・・・ノズルニードル、６，１０６，７，１０７・・・
ピン部、１０，１１０・・・噴口、２２，２６．２９・
・・ニードルリフト量規制手段をなすストッパ、カム。 カム軸、１４０・・・補助噴孔。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 ｊ１１図 ９日 第３図 ９ら 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズルボディー内に摺動自在に嵌合されたノズル
   ニードルの先端を前記ノズルボディーの先端にあけられ
   た噴口に嵌挿して燃料噴射を制御する燃料噴射ノズルに
   おいて、前記ノズルニードルの先端を直径の異なる２段
   のピン部で構成すると共に前記ノズルニードルの先端と
   反端側の端部に作用させてノズルニードルのリフト量を
   制御するニードルリフト量規制手段を設け、軽負荷時に
   おいては前記リフト量を微小に制限し、高負荷時には制
   限を解除することを特徴とするニードルリフト量制御式
   燃料噴射ノズル。
2. （２）前記ノズルボディーは前記噴口の近傍に該噴口を
   バイパスする補助噴孔を備える特許請求の範囲第１項に
   記載のニードルリフト量制御式燃料噴射ノズル。