JP4069767B2

JP4069767B2 - Fuel injection nozzle

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Publication number: JP4069767B2
Application number: JP2003051789A
Authority: JP
Inventors: 栄次伊藤; 靖之石原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2004257365A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等に燃料を噴射する噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境汚染対策の一環としてディーゼルエンジンの排気中に含まれる有害物質、たとえばＮＯｘ、排気微粒子等の排出量規制が強化されている。
【０００３】
ディーゼルエンジンの排気中のＮＯｘ低減、アイドル時騒音低減に効果的な手段の1つにパイロット噴射がある。これは、エンジンの燃焼サイクル当り複数回燃料を噴射するものである。一般的には、初めに少量の燃料を噴射（すなわち、パイロット噴射）し、一旦噴射を停止した後、再度残りの燃料を噴射するものである。
【０００４】
ディーゼルエンジンにおいては、燃焼室内に噴射された燃料は、燃焼室内を進行しつつ蒸発して燃焼のための条件が整うまでの一定時間、すなわち着火遅れ期間が経過した後に大量の燃料が一気に燃焼する。このため、燃焼室平均最高温度が高くなりＮＯｘが多く生成されている。また、燃焼室内の圧力が急激に上昇する。これは、エンジンのトルク発生の点からは好ましいことであるが、アイドル時においては振動、騒音が大きくなるという不具合を引き起こしている。
【０００５】
パイロット噴射を行うと、最初に噴射される少量の燃料の燃焼により、上述の着火遅れ期間が短縮されて燃焼が緩慢になり、燃焼室平均最高温度が下がりＮＯｘの生成量が減少する。また、燃焼室内の最高圧力上昇率が低下するので、アイドル時の振動、騒音を緩和することができる。
【０００６】
ディーゼルエンジンにおいて、パイロット噴射を実施する手段としては、大きくは、燃料噴射ポンプにパイロット噴射機構を設けるもの（たとえば、特許文献１参照）と、燃料噴射ノズルにパイロット噴射機構を設けるもの（たとえば、特許文献２参照）とがある。
【０００７】
ここで、燃料噴射ノズルにパイロット噴射機構を設ける場合の構成および作動について簡単に説明する。
【０００８】
燃料噴射ノズルは、燃料噴射ポンプから供給される燃料の圧力が所定の開弁圧以上に達すると、ノズルボディに収容されてノズルボディの弁座に着座して噴孔を閉じているニードルが離座し、ノズルボディの端部に形成されている噴孔を開いて噴射が開始される。そして、燃料噴射ポンプから供給される燃料の圧力が所定の開弁圧以下になるとニードルが弁座に着座して噴孔が閉じられ噴射が終了する。
【０００９】
さらに、燃料噴射ポンプから圧送されてくる燃料をニードル部に供給する燃料通路を途中で分岐させ、パイロット噴射用プランジャを摺動自在に収容するプランジャ室に接続し、プランジャ室に配置されるリターンスプリングの付勢力によりプランジャを燃料通路側に向けて押圧している。ここで、リターンスプリングの付勢力は、ニードルの開弁圧よりやや高く設定されている。したがって、燃料噴射ポンプから供給される燃料の圧力が所定の開弁圧以上になると、ニードルが離座し噴射が開始（パイロット噴射開始）される。さらに燃料噴射ポンプから供給される燃料の圧力が上昇しリターンスプリングの付勢力を上回ると、上述のプランジャがプランジャ室内で移動しストッパに当接して停止する。これにより、燃料通路内の燃料圧力が一旦低下してニードルが着座して噴射が停止（パイロット噴射終了）する。さらに燃料噴射ポンプから供給される燃料の圧力が上昇すると、再び噴射が始まる。この場合、上述のプランジャは既にストッパに当接しているので、燃料噴射ポンプからの燃料圧送が終了するまで噴射が続く。
【００１０】
【特許文献１】
実開平２−１２０５９号公報
【００１１】
【特許文献２】
実開平３−９５０６９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料噴射ポンプにパイロット噴射機構を設けるものにおいては、エンジンの各気筒間におけるパイロット噴射量のばらつきを低減するために、各気筒に装着される燃料噴射ノズルの特性ばらつきを小さく抑える必要がある。
【００１３】
さらに、実際のパイロット噴射量の確認は、燃料噴射ポンプ、燃料噴射ノズルおよび両者を接続する配管をセットにして作動させて行う必要がある。したがって、燃料噴射ポンプの生産工程において、パイロット噴射量を確認することは非常に困難であり、したがって、各気筒間のパイロット噴射量のばらつきを抑えるように調整することは事実上できないという問題がある。
【００１４】
一方、燃料噴射ノズルにパイロット噴射機構を設けるものにおいては、プランジャの軸方向を、ニードルの軸方向と一致させているため、燃料噴射ノズルの全長が長くなり、エンジンへの搭載が困難になる可能性がある。
【００１５】
さらに、燃料噴射ノズルにパイロット噴射機構を設けるものにおいては、パイロット噴射機構がノズルホルダ内に組み込まれているため、燃料噴射ノズルの組み付け工程におけるパイロット噴射量の調整作業時には、毎回ノズルボディをノズルホルダから外さなければならず、作業工数が増大するという問題がある。また、燃料噴射ノズルがエンジンに取り付けられた状態においては、パイロット噴射量の調整は不可能である。
【００１６】
本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、その目的は、エンジンへの良好な搭載性を確保しつつ、パイロット噴射量の調整を容易に行える燃料噴射ノズルを提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【００１８】
本発明の請求項１に記載の燃料噴射ノズルは、燃料を噴射する燃料噴射口を有するノズルボディと、ノズルボディの内部で移動可能に保持され、燃料の供給圧力によって燃料噴射口を開閉可能に軸方向に移動するニードルと、ノズルボディを支持するノズルホルダと、ノズルホルダに設けられノズルボディの燃料溜まり部へ燃料を供給する供給通路と、ノズルホルダに設けられノズルボディとニードルとの摺動部から流出するリーク燃料を排出するリーク通路とを備える燃料噴射ノズルにおいて、有底状のガイド孔を備えガイド孔が供給通路に連通するピストンガイドと、ガイド孔内に嵌挿され、供給通路内の燃料圧力上昇に伴いピストンガイドに対して供給通路と反対側へ押圧移動されるピストンと、ピストンの供給通路とは反対側への移動量をピストンと当接することにより制限するストッパと、ピストンを供給通路側へ付勢するスプリングとを備え、ピストンの軸方向は、ニードルの軸方向と略直交するように形成される構成としている。
【００１９】
従来の、パイロット噴射機構を備えた燃料噴射ノズルにおいては、パイロット噴射機構のプランジャの軸方向をニードルの軸方向と一致させて配置している、すなわち、ニードルとプランジャを直列に配置している。このため、燃料噴射ノズルの全長、すなわちニードルの軸方向における長さが長くなり、エンジンへの搭載が困難になるという問題があった。
【００２０】
これに対して、本発明の請求項１に記載の燃料噴射ノズルでは、プランジャつまりピストンの軸方向をニードルの軸方向と略直交させて配置している。このため、燃料噴射ノズルの全長を増大させずにパイロット噴射機構を設けることができるので、燃料噴射ノズルのエンジンへの搭載性を良好なものにできる。
【００２１】
また、本発明の請求項１に記載の燃料噴射ノズルでは、ノズルボディをノズルホルダから外さずに、ピストンガイドをノズルホルダから外すことにより、パイロット噴射量の調整が行えるので、パイロット噴射量の調整を容易に行える燃料噴射ノズルを実現することができる。
【００２２】
本発明の請求項２に記載の燃料噴射ノズルは、ピストンがノズルホルダ側に当接中における供給通路内の燃料圧力が作用するピストンの受圧面積は、ピストンがノズルホルダ側から離れた状態における供給通路内の燃料圧力が作用する前記ピストンの受圧面積よりも小さい構成としている。
【００２３】
すなわち、ピストンがノズルホルダ側に当接している時に、ピストンに作用する、つまりピストンがノズルホルダから離れる方向に向けて作用する供給通路内の燃料圧力による力の大きさは、ピストンがノズルホルダ側から離れた状態において、ピストンに作用する供給通路内の燃料圧力による力の大きさより小さくなっている。
【００２４】
言い換えると、パイロット噴射中において、ピストンがノズルホルダ側から離れた瞬間から、ピストンがノズルホルダから離れる方向に向けて作用する供給通路内の燃料圧力による力の大きさが増大することになる。
【００２５】
これにより、ピストンをストッパに当接するまで素早く確実に移動させることができるので、供給通路内の燃料圧力を一時的に低下させてパイロット噴射を確実に終了させることができる。したがって、同一燃料噴射ノズルにおけるパイロット噴射量の毎回ばらつきを低減することができる。
本発明の請求項３に記載の燃料噴射ノズルは、供給通路とピストンガイド７に設けられたガイド孔におけるスプリングを収納する空間とはピストンによって連通が遮断されていることを特徴としている。
本発明の請求項４に記載の燃料噴射ノズルは、ピストンガイド７に設けられたガイド孔におけるスプリングを収納する空間はピストンの移動位置衣如何によらず常時リーク通路と連通していることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルを図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の全体断面図である。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の部分断面図であり、図１中におけるＩＩ部拡大図である。
【００２９】
本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１は、図示しないディーゼルエンジンの気筒毎に燃焼室に臨んで取り付けられ、図示しない燃料噴射ポンプから圧送された高圧の燃料を、燃焼室内に霧状に噴射するものである。
【００３０】
噴射ノズル１は、大きくは、図１に示すように、燃料を噴射する噴射口を有するノズルボディ２、ノズルボディ２内に移動可能に保持され噴射口を開閉するニードル３、ノズルボディ２を支持しニードル３を閉弁方向に付勢するプレッシャスプリング４を収容するノズルホルダ５、ノズルホルダ５に設けられノズルボディ２に燃料を供給する供給通路５１、同じくノズルホルダ５に設けられ供給通路５１に連通するピストンガイド７、ピストンガイド７内に移動可能に嵌挿されるピストン８、ピストン８を供給通路５１側へ付勢するスプリング９、ノズルボディ２をノズルホルダ５に固定するためのリテーニングナット６等から構成されている。
【００３１】
ノズルボディ２には、中央部に摺動孔２１が設けられるるとともに、摺動孔２１の下端側には燃料溜まり部２４が設けられている。ノズルボディ２の下端側には、燃料溜まり部２４に通じる噴射口である噴孔２３が形成されている。また、燃料溜まり部２４と噴孔との間には弁座部２２が形成されている。また、ノズルボディ２には、燃料溜まり部２４とノズルボディ２の噴孔と反対側の端面とを連通する燃料通路２５が形成されている。この燃料通路２５は、ノズルホルダ５の供給通路５１（後述する）と連通している。
【００３２】
ノズルボディ２の摺動孔２１には、ニードル３が摺動自在に嵌挿されている。ニードル３の先端部（図示下側）に形成されたシート部３１がノズルボディ２の弁座部２２に着座、離間することにより噴孔２３が閉塞、開放される。ニードル３は、ノズルホルダ５に装着されるプレッシャスプリング４により付勢されてノズルボディ２の弁座部２２に着座しており、噴孔２３は閉じられて燃料は噴射されない。一方、燃料溜まり部２４に供給される燃料の圧力が上昇すると、燃料圧力によりニードル３の受圧部３２に作用する図１の上向きの力が増大し、ニードル３は図１の上方に移動し噴孔２３が開き燃料が噴射される。この、ニードル３が移動し始めるときの燃料圧力が、燃料噴射ノズル１の開弁圧力Ｐ１である。
【００３３】
ノズルホルダ５には、燃料噴射ポンプから圧送された燃料の供給を受ける接続部５３が設けられている。また、ノズルホルダ５には、接続部５３に供給された燃料をノズルボディ２の燃料通路２５を介して燃料溜まり部２４へ送るための供給通路５１が設けられている。また、ノズルホルダ５には、内部にプレッシャスプリング４を収容する円筒状のスプリング室５２が設けられている。スプリング室５２のノズルボディ２側端部はノズルボディ２の摺動孔２１に連通しており、摺動孔２１とニードル３との隙間から流出するリーク燃料が流入する。スプリング室５２のノズルボディ２の反対側端部には、リーク燃料をノズルホルダ５外へ排出する（詳しくは、車両の燃料タンクへ戻す）ためのリーク通路５５が開口している。リーク通路５５は接続部５４に連通しており、リーク燃料は、接続部２３からノズルホルダ5外部へ排出される。
【００３４】
以上説明した部分は、通常の燃料噴射ノズル、つまりパイロット噴射機構を持たない燃料噴射ノズルとほぼ同一の構成となっている。
【００３５】
次に、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の特徴部分である、パイロット噴射機構の構成について、図１および図２に基づき説明する。
【００３６】
ノズルホルダ５には、図２に示すように、有底状のガイド孔７１を備えるピストンガイド７が、ガイド孔７１を供給通路５１に連通させつつシート部材１０を介して固定されている。すなわち、ピストンガイド７は、ピストンガイド７の外周部に形成された雄ねじ部７２とノズルホルダ５側に形成された雌ねじ部５６とを螺合させて、ノズルホルダ５に固定されるとともに、螺合部の外方にＯ−リング１２を設けてノズルホルダ5内の気密を維持している。
【００３７】
シート部材１０は、略円盤状に形成され、その中央部には、供給通路５１とガイド孔７１とを連通するように貫通孔１０ａが設けられている。貫通孔１０ａのガイド孔７１側端部には、後述するピストン８が当接してガイド孔７１と供給通路５１との連通を遮断する弁座部１０ｂが形成されている。
【００３８】
ガイド孔７１は、図２に示すように、互いに同軸上に形成された大径部７１ａと小径部７１ｂとから構成され、大径部７１ａが供給通路５１側に配置されている。大径部７１ａ内には、図１に示すように、ピストン８が摺動自在に嵌挿されている。また、ガイド孔７１の大径部７１ａと小径部７１ｂの境界の段部にはストッパ７１ｃが形成されている。ピストン８がストッパ７１ｃに当接することにより、ピストン８が供給通路５１から遠ざかる方向への移動が規制される。すなわち、図２中に示すＬが、ピストン８のストロークである。
【００３９】
ピストン８は、略円筒状に形成され、ピストン８の供給通路５１側には、上述したシート部材１０の弁座部１０ａに着座してガイド孔７１と供給通路５１との連通を遮断する弁部８１が一体的に設けられている。
【００４０】
なお、本実施例においては、弁部８１は球状に形成されているので、ピストン８がシート部材１０に当接した場合、すなわち、ピストン８の弁部８１とシート部材１０の弁座部１０ａとが密着した場合、両者により形成されるシール部Ａは円形となる。このシール部Ａの直径Ｄ１は、ピストン８の外径Ｄ２より小さく設定されている。これにより、ピストン８がシート部材１０に当接した時に供給通路５１内の燃料圧力が作用する受圧面積Ｓ１（π×Ｄ１^２／４）は、ピストン８がシート部材１０から離れているときに供給通路５１内の燃料圧力が作用する受圧面積Ｓ２（π×Ｄ２^２／４）よりも小さくなっている。
【００４１】
言い換えると、供給通路５１内の燃料圧力によってピストン８に対して図２の左向きに作用する力の大きさは、ピストン８がシート部材１０に当接している時よりも、ピストン８がシート部材１０から離れているときの方が大きくなる。したがって、ピストン８が一旦シート部材１０から離れるや否や、ピストン８にシート部材１０から離れる方向に作用する力が増大して、ピストン８は、確実に図２の左側に移動する。
【００４２】
ガイド孔７１の小径部７１ｂ内には、ピストン８を供給通路５１側へ（図２の右方へ）付勢するスプリング９が装着されている。図２に示すように、スプリング９の一端はピストン８に当接し、他端は、後述するシム１１を介してピストンガイド７に当接している。これにより、ピストン８は、所定の力でシート部材１０に押圧密着されている。
【００４３】
燃料噴射ポンプ（図示せず）から高圧燃料が燃料噴射ノズル１へ圧送されると、供給通路５１内の燃料圧力が上昇し、ピストン８に作用する力、すなわちピストン８を図２の左方向に押す力が増大する。この燃料圧力による力がスプリング９の押圧力に打ち勝つと、ピストン８は、図２の左側へ移動を開始する。このときの燃料圧力が、ピストン８の開弁圧力Ｐ２である。
【００４４】
また、ガイド孔７１の小径部７１ｂ内には、ピストン８と反対側端部、つまりガイド孔７１の底部には、シム１１が設置されている。シム１１は、ガイド孔７１とスプリング９との間に介在し、シム１１の厚さｔを変えることにより、スプリング９の取り付け長さ、つまりセット力を変えて、ピストン８がシート部材１０に当接する押圧力、言い換えると、ピストン８の開弁圧力Ｐ２を調整することができる。
【００４５】
また、ピストンガイド７は、図１に示すように、ノズルホルダ５のリーク通路５５の途中を遮断するように配置されている。このため、ピストンガイド７の外周のリーク通路５５に対応する位置に小径部７３を設け、この小径部７３外周とノズルホルダ５との隙間をリーク燃料が流れるようにしている。
【００４６】
また、ピストンガイド７には、ガイド孔７１の小径部７１ｂとピストンガイド７外周面とを連通するリーク孔７４が設けられるとともに、ピストンガイド７外周に、このリーク孔７４と小径部７３を連通する溝（図示せず）を設けている。これにより、ガイド孔７１の小径部７１ｂ内空間はノズルホルダ５のリーク通路５５に連通している。
【００４７】
次に、以上説明した本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の作動、特に、パイロット噴射時の各部の挙動について説明する。
【００４８】
燃料噴射ポンプ（図示せず）から高圧燃料が燃料噴射ノズル１へ圧送されると、供給通路５１内の燃料圧力が上昇し、燃料噴射ノズル１の開弁圧力Ｐ１に達すると、ニードル３が図１の上方へ移動し、噴孔２３から燃料が噴射される。すなわち、パイロット噴射が開始される。
【００４９】
本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１において、ピストン８の開弁圧力Ｐ２は、燃料噴射ノズル１の開弁圧力Ｐ１よりも極わずかだけ高く設定されている。このため、燃料噴射ノズル１が噴射を開始した時点において、ピストン８は停止して、すなわちピストン８がシート部材１０に当接している。
【００５０】
供給通路５１内の燃料圧力が、さらに極わずか上昇してピストン８の開弁圧力Ｐ２に達すると、ピストン８がシート部材１０から離れる。すると、ピストン８における燃料圧力の受圧面積がＳ１からＳ２に増加、つまりピストン８がシート部材１０から離れる方向に作用する力が増大するので、ピストンは急速に図２の左方へ移動しストッパ７１ｃに当接して停止する。これにより、ノズルホルダ５の供給通路５１の容積が増加して、供給通路５１内の燃料圧力が燃料噴射ノズル１の開弁圧力以下に急激に低下し、ニードル３が着座して、燃料噴射が停止される。すなわち、パイロット噴射が終了する。
【００５１】
このとき、ガイド孔７１の小径部７１ｂ内の燃料は、ピストン８に押されてリーク孔７４を経てリーク通路５５に速やかに排出されるので、ピストン８の移動が小径部７１ｂ内の燃料により妨げられることはない。
【００５２】
燃料噴射ポンプ（図示せず）による高圧燃料の圧送が継続され、供給通路５１内燃料圧力が再び上昇し、燃料噴射ノズル１の開弁圧力Ｐ１に達すると、再び燃料が噴射される。すなわち、主噴射が開始される。
【００５３】
このとき、ピストン８はストッパ７１ｃに当接したまま動かないので、供給通路５１内の燃料圧力は燃料噴射ポンプからの燃料圧送のみに依存し、噴射が継続される。
【００５４】
やがて、燃料噴射ポンプからの燃料圧送が停止すると供給通路５１内燃料圧力が降下して燃料噴射が終了する。すなわち、主噴射が終了する。
【００５５】
さらに、供給通路５１内燃料圧力が低下して燃料圧力によりピストン８に作用する力が低下すると、スプリング９がピストン８に及ぼす力がそれに打ち勝ってピストン８は図２の右方に移動し、ピストン８の弁部８１がシート部材１０の弁座部１０ｂに着座して、次回の噴射に備える。このときの燃料圧力が、ピストンの閉弁圧力Ｐ３である。ここで、Ｐ２：Ｐ３は、Ｓ１：Ｓ２とほぼ等しい関係にある。
【００５６】
以上説明した、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１においては、パイロット噴射機構のピストン８の軸方向をニードル３の軸方向と略直交させて配置している。これにより、ピストンの軸方向をニードルの軸方向と一致させて両者が直列に配置されている従来のパイロット噴射機構付き燃料噴射ノズルのように燃料噴射ノズルの全長を増大させること無くパイロット噴射機構を設けることができるので、燃料噴射ノズル１のエンジンへの搭載性を良好なものにできる。
【００５７】
また、従来のパイロット噴射機構付き燃料噴射ノズルのようにノズルボディ２をノズルホルダ５から外さず、ピストンガイド７をノズルホルダ５から外してシム１１を交換することによりパイロット噴射量の調整が行えるので、パイロット噴射量の調整を容易に行える燃料噴射ノズルを実現することができる。
【００５８】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１においては、ピストン８の開弁圧力Ｐ２を変えることにより、パイロット噴射期間を変えてパイロット噴射量を必要に応じて変えることができる。ピストン８の開弁圧力Ｐ２は、スプリング９のセット力を変えることにより、容易に変更することができる。スプリング９のセット力の変更は、シム１１の厚さｔを変える、あるいは仕様の異なるスプリング９に交換する等の方法により行うことができる。本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１は、ピストンガイド７はノズルホルダ５に対して容易に着脱できるの構造でありスプリング９の交換作業、シム１１の交換作業は、いずれも容易に実施することができる。さらに、燃料噴射ノズル１がエンジンに搭載された状態においても、スプリング９の交換作業、シム１１の交換作業は、必要とあれば実施可能である。
【００５９】
さらに、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の副次的な効果として、噴射と噴射の間における供給通路５１および燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズル１を接続する配管（図示せず）内の燃料圧力、いわゆる残圧を容易に調整できることがある。
【００６０】
本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１においては、主噴射終了後、ピストン８が閉弁、つまりピストン８の弁部８１がシート部材１０の弁座部１０ｂに着座した時点における供給通路５１内の燃料圧力が残圧として次回の噴射まで維持される。
【００６１】
この残圧は、ピストン８の閉弁圧力Ｐ３、すなわち、ピストン８がシート部材１０に当接した時に供給通路５１内の燃料圧力が作用する受圧面積Ｓ１とピストン８がシート部材１０から離れているときに供給通路５１内の燃料圧力が作用する受圧面積Ｓ２との比を変えることにより任意に設定できる。さらには、ピストン８とガイド孔７１の大径部７１ａとの隙間の大きさによっても変わる。すなわち、隙間が大きいと、ピストン８が閉弁するまでの時間が短くなり残圧が高くなる。一方、隙間が小さいと、ピストンが閉弁するまでの時間が長くなり残圧が低くなる。
【００６２】
ディーゼルエンジンの排気浄化のための噴射圧力の高圧化は、二次噴射等の異常噴射や燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズルを接続する配管内のキャビテーションエロージョンの発生を誘起する傾向にあるが、残圧を適切な値に維持することにより、これらの不具合を防止できる。
【００６３】
従来は、燃料噴射ポンプのデリバリバルブに等圧弁（ＣＰＶ、ＣｏｓｔａｎｔＰｒｅｓｓｕｒｅＶａｌｖｅ）を採用して残圧を適切な値に維持することが行われている。
【００６４】
しかしながら、等圧弁は構造が複雑で調整工数が大きく、コスト増大を招いていた。
【００６５】
これに対して、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１においては、パイロット噴射を実施するための構成部品、すなわちピストン８、ピストンガイド７、スプリング９等の部品の仕様を適宜選定することにより、残圧を自由に設定できるので、燃料噴射ポンプに装着されている等圧弁を廃止して、エンジンの燃料噴射システムのコストを低減することができる。
【００６６】
図３には、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の変形例の部分拡大断面図を示す。
【００６７】
この変形例では、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１に対して、シート部材１０を廃止している。このため、ピストンガイド７は、図３に示すように、ノズルホルダ５に当接して固定されるとともに、ピストン８の弁部８１は、ノズルホルダ５の供給通路５１の開口部に着座する。これにより、部品点数を低減できる。
【００６８】
図４には、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の他の変形例における部分拡大断面図を示す。
【００６９】
他の変形例では、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１に対して、ピストン８の形状を変更している。すなわち、図４に示すように、ピストン８に設けられていた弁部８１を廃止して、ピストン８の端面全面をシート部材１０に当接させている。これにより、ピストン８の加工工数を低減できる。
【００７０】
図５には、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の他の変形例における部分拡大断面図を示す。
【００７１】
他の変形例では、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１に対して、ピストン８の開弁圧調整方法を変更している。すなわち、図５に示すように、シム１１を廃止して、替わりに、ピストンガイド７に押しねじ１３およびロックナット１４を装着している。
【００７２】
押しねじ１３を回転させてスプリング９の取り付け長さを変えて、ピストン８の開弁圧を調整し、所望の開弁圧が得られたらロックナット１４を締め付けて、ピストン８の開弁圧調整が終了する。これにより、厚さの異なる複数種類にシム１１が不要になるとともに、ピストン８の開弁圧調整作業が容易に実施できる。特に、燃料噴射ノズル１がエンジンに取り付けられた状態においても容易に実施できる。
【００７３】
図６には、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の他の変形例における部分拡大断面図を示す。
【００７４】
他の変形例では、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１に対して、ピストン８の開弁圧設定方法を変更している。すなわち、図６に示すように、シム１１を廃止し、ピストンガイド７のガイド孔７１の小径部７１ｂをピストンガイド７の端面に貫通させ、所定のピストン８の開弁圧が得られる位置までプラグ１５を小径部７１ｂに圧入している。この場合、厚さの異なる複数種類にシム１１を不要として、燃料噴射ノズル１のコストを低減できる。
【００７５】
図７には、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１の他の変形例における部分拡大断面図を示す。
【００７６】
他の変形例では、本発明の一実施形態による燃料噴射ノズル１に対して、ピストン８の開弁圧調整用のシム１１を装着する位置を変更している。すなわち、シム１１の装着位置を、図７に示すように、スプリング９とピストンガイド７との間からスプリング９とピストン８との間に変更している。
【００７７】
以上説明した、本発明の一実施形態、その変形例および他の変形例においては、燃料噴射ノズル１のノズル形式を、いわゆるホールノズルとしているが、他の形式のノズル、たとえばスロットルノズル、あるいはピントルノズルとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルの全体断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルの部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルの変形例の部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルの他の変形例の部分断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルの他の変形例の部分断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルの他の変形例の部分断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による燃料噴射ノズルの他の変形例の部分断面図である。
【符号の説明】
１燃料噴射ノズル
２ノズルボディ
２１摺動孔
２２弁座部
２３噴孔（噴射口）
２４燃料溜まり部
２５燃料通路
３ニードル
３１シート部
３２受圧部
４プレッシャスプリング
５ノズルホルダ
５１供給通路
５２スプリング室
５３接続部
５４接続部
５５リーク通路
５６雌ねじ部
６リテーニングナット
７ピストンガイド
７１ガイド孔
７１ａ大径部
７１ｂ小径部
７１ｃストッパ
７２雄ねじ部
７３リーク孔
８ピストン
８１弁部
９スプリング
１０シート部材
１０ａ貫通孔
１０ｂ弁座部
１１シム
１２Ｏ−リング
１３押しねじ
１４ロックナット
Ａシール部
Ｄ１直径寸法
Ｄ２直径寸法
Ｌストローク
Ｐ１開弁圧力
Ｐ２開弁圧力
Ｐ３閉弁圧力
Ｓ１受圧面積
Ｓ２受圧面積
ｔ厚さ寸法[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an injection nozzle that injects fuel into a diesel engine or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a part of environmental pollution countermeasures, regulations on the amount of harmful substances contained in the exhaust of diesel engines, such as NOx and exhaust particulates, have been strengthened.
[0003]
Pilot injection is one of the effective means for reducing NOx in diesel engine exhaust and noise during idling. This is to inject fuel multiple times per engine combustion cycle. In general, a small amount of fuel is first injected (that is, pilot injection), and once the injection is stopped, the remaining fuel is injected again.
[0004]
In a diesel engine, the fuel injected into the combustion chamber evaporates while traveling in the combustion chamber, and a large amount of fuel burns at once after a certain period of time until the conditions for combustion are satisfied, that is, the ignition delay period has elapsed. . For this reason, the combustion chamber average maximum temperature is increased and a large amount of NOx is generated. Moreover, the pressure in the combustion chamber rises rapidly. This is preferable from the point of torque generation of the engine, but causes a problem that vibration and noise increase during idling.
[0005]
When pilot injection is performed, the ignition delay period described above is shortened by the combustion of a small amount of fuel that is injected first, the combustion becomes slow, the combustion chamber average maximum temperature decreases, and the amount of NOx produced decreases. In addition, since the maximum pressure increase rate in the combustion chamber is reduced, vibration and noise during idling can be mitigated.
[0006]
In a diesel engine, as means for performing pilot injection, a fuel injection pump is provided with a pilot injection mechanism (for example, see Patent Document 1) and a fuel injection nozzle is provided with a pilot injection mechanism (for example, a patent). Reference 2).
[0007]
Here, the configuration and operation when the pilot injection mechanism is provided in the fuel injection nozzle will be briefly described.
[0008]
When the pressure of the fuel supplied from the fuel injection pump reaches a predetermined valve opening pressure or higher, the fuel injection nozzle releases the needle that is accommodated in the nozzle body and seats on the valve seat of the nozzle body and closes the nozzle hole. The injection is started by opening the nozzle hole formed at the end of the nozzle body. When the pressure of the fuel supplied from the fuel injection pump falls below a predetermined valve opening pressure, the needle is seated on the valve seat, the injection hole is closed, and the injection ends.
[0009]
Further, a fuel passage for supplying fuel fed from the fuel injection pump to the needle portion is branched in the middle, and connected to a plunger chamber that slidably accommodates a pilot injection plunger, and a return spring disposed in the plunger chamber The urging force pushes the plunger toward the fuel passage. Here, the urging force of the return spring is set slightly higher than the valve opening pressure of the needle. Therefore, when the pressure of the fuel supplied from the fuel injection pump becomes equal to or higher than the predetermined valve opening pressure, the needle is separated and injection is started (pilot injection is started). Further, when the pressure of the fuel supplied from the fuel injection pump rises and exceeds the urging force of the return spring, the plunger moves in the plunger chamber and comes into contact with the stopper and stops. As a result, the fuel pressure in the fuel passage once decreases, the needle is seated, and the injection stops (pilot injection ends). Further, when the pressure of the fuel supplied from the fuel injection pump rises, the injection starts again. In this case, since the above-mentioned plunger is already in contact with the stopper, the injection continues until the fuel pumping from the fuel injection pump is completed.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 2-12059
[0011]
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 3-95069
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where the fuel injection pump is provided with the pilot injection mechanism, in order to reduce the variation of the pilot injection amount among the cylinders of the engine, it is necessary to suppress the characteristic variation of the fuel injection nozzles installed in the respective cylinders to be small. .
[0013]
Further, the actual pilot injection amount needs to be confirmed by operating the fuel injection pump, the fuel injection nozzle, and the pipe connecting the two as a set. Therefore, it is very difficult to confirm the pilot injection amount in the production process of the fuel injection pump, and therefore there is a problem that it is practically impossible to adjust so as to suppress the variation of the pilot injection amount between the cylinders. .
[0014]
On the other hand, in the case where the pilot injection mechanism is provided in the fuel injection nozzle, the axial direction of the plunger is made coincident with the axial direction of the needle, so that the total length of the fuel injection nozzle becomes long and it may be difficult to mount on the engine There is sex.
[0015]
Further, in the case where the pilot injection mechanism is provided in the fuel injection nozzle, since the pilot injection mechanism is incorporated in the nozzle holder, the nozzle body is fixed to the nozzle holder every time the pilot injection amount is adjusted in the assembly process of the fuel injection nozzle. There is a problem that the number of work steps increases. Further, the pilot injection amount cannot be adjusted in a state where the fuel injection nozzle is attached to the engine.
[0016]
The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle capable of easily adjusting the pilot injection amount while ensuring good mountability to the engine.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
[0018]
According to a first aspect of the present invention, a fuel injection nozzle includes a nozzle body having a fuel injection port for injecting fuel, and is held movably inside the nozzle body, so that the fuel injection port can be opened and closed by a fuel supply pressure. A needle that moves in the axial direction, a nozzle holder that supports the nozzle body, and a nozzle body provided in the nozzle holderFuel reservoirA fuel injection nozzle comprising a supply passage for supplying fuel to a nozzle and a leak passage for discharging leaked fuel that is provided in the nozzle holder and that flows out from the sliding portion between the nozzle body and the needle, and has a bottomed guide hole. A piston guide whose hole communicates with the supply passage, a piston that is fitted into the guide hole, and is pushed and moved to the opposite side of the supply passage with respect to the piston guide as the fuel pressure in the supply passage increases, and a supply passage for the piston A stopper that limits the amount of movement to the opposite side by contacting the piston, and a spring that urges the piston toward the supply passage, so that the axial direction of the piston is substantially perpendicular to the axial direction of the needle The structure is formed.
[0019]
In a conventional fuel injection nozzle provided with a pilot injection mechanism, the axial direction of the plunger of the pilot injection mechanism is arranged to coincide with the axial direction of the needle, that is, the needle and the plunger are arranged in series. For this reason, there is a problem that the total length of the fuel injection nozzle, that is, the length of the needle in the axial direction becomes long, and it becomes difficult to mount it on the engine.
[0020]
On the other hand, in the fuel injection nozzle according to claim 1 of the present invention, the axial direction of the plunger, that is, the piston is arranged so as to be substantially orthogonal to the axial direction of the needle. For this reason, since the pilot injection mechanism can be provided without increasing the overall length of the fuel injection nozzle, the mountability of the fuel injection nozzle on the engine can be improved.
[0021]
In the fuel injection nozzle according to claim 1 of the present invention, the pilot injection amount can be adjusted by removing the piston guide from the nozzle holder without removing the nozzle body from the nozzle holder. It is possible to realize a fuel injection nozzle that can easily perform the above.
[0022]
In the fuel injection nozzle according to claim 2 of the present invention, the pressure receiving area of the piston on which the fuel pressure in the supply passage acts while the piston is in contact with the nozzle holder side is the supply in a state where the piston is separated from the nozzle holder side. The structure is smaller than the pressure receiving area of the piston on which the fuel pressure in the passage acts.
[0023]
That is, when the piston is in contact with the nozzle holder, the magnitude of the force due to the fuel pressure in the supply passage that acts on the piston, that is, the piston acts in the direction away from the nozzle holder is In a state away from the pressure, the force is smaller than the force due to the fuel pressure in the supply passage acting on the piston.
[0024]
In other words, during the pilot injection, the magnitude of the force due to the fuel pressure in the supply passage acting in the direction in which the piston moves away from the nozzle holder increases from the moment when the piston moves away from the nozzle holder side.
[0025]
As a result, the piston can be quickly and surely moved until it abuts against the stopper, so that the fuel pressure in the supply passage can be temporarily reduced to reliably terminate the pilot injection. Therefore, it is possible to reduce the variation of the pilot injection amount at the same fuel injection nozzle every time.
The fuel injection nozzle according to claim 3 of the present invention is characterized in that communication between the supply passage and the space for housing the spring in the guide hole provided in the piston guide 7 is blocked by the piston.
The fuel injection nozzle according to claim 4 of the present invention is characterized in that the space for accommodating the spring in the guide hole provided in the piston guide 7 is always in communication with the leak passage regardless of the movement position of the piston. It is said.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a fuel injection nozzle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of a fuel injection nozzle 1 according to an embodiment of the present invention.
[0028]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion II in FIG.
[0029]
A fuel injection nozzle 1 according to an embodiment of the present invention is attached to each combustion engine cylinder (not shown) facing a combustion chamber, and high-pressure fuel pumped from a fuel injection pump (not shown) is injected into the combustion chamber in the form of a mist. To do.
[0030]
As shown in FIG. 1, the injection nozzle 1 roughly supports a nozzle body 2 having an injection port for injecting fuel, a needle 3 that is movably held in the nozzle body 2 and opens and closes the injection port, and supports the nozzle body 2. The nozzle holder 5 that houses the pressure spring 4 that urges the needle 3 in the valve closing direction, the supply passage 51 that is provided in the nozzle holder 5 and supplies fuel to the nozzle body 2, and is also provided in the nozzle holder 5 to the supply passage 51. Piston guide 7 that communicates, piston 8 that is movably inserted into the piston guide 7, spring 9 that biases the piston 8 toward the supply passage 51, and a retaining nut 6 that fixes the nozzle body 2 to the nozzle holder 5. Etc.
[0031]
The nozzle body 2 is provided with a sliding hole 21 at the center, and a fuel reservoir 24 is provided at the lower end side of the sliding hole 21. On the lower end side of the nozzle body 2, an injection hole 23 that is an injection port that communicates with the fuel reservoir 24 is formed. A valve seat 22 is formed between the fuel reservoir 24 and the nozzle hole. The nozzle body 2 is also formed with a fuel passage 25 that communicates the fuel reservoir 24 with the end surface of the nozzle body 2 opposite to the nozzle hole. The fuel passage 25 communicates with a supply passage 51 (described later) of the nozzle holder 5.
[0032]
The needle 3 is slidably inserted into the sliding hole 21 of the nozzle body 2. The seat part 31 formed at the tip part (the lower side in the drawing) of the needle 3 is seated on and separated from the valve seat part 22 of the nozzle body 2, thereby closing and opening the nozzle hole 23. The needle 3 is urged by a pressure spring 4 attached to the nozzle holder 5 and is seated on the valve seat portion 22 of the nozzle body 2, the injection hole 23 is closed, and fuel is not injected. On the other hand, when the pressure of the fuel supplied to the fuel reservoir 24 increases, the upward force in FIG. 1 acting on the pressure receiving portion 32 of the needle 3 is increased by the fuel pressure, and the needle 3 moves upward in FIG. Holes 23 are opened and fuel is injected. The fuel pressure when the needle 3 starts to move is the valve opening pressure P1 of the fuel injection nozzle 1.
[0033]
The nozzle holder 5 is provided with a connection portion 53 that receives supply of fuel pumped from the fuel injection pump. The nozzle holder 5 is provided with a supply passage 51 for sending the fuel supplied to the connection portion 53 to the fuel reservoir 24 through the fuel passage 25 of the nozzle body 2. The nozzle holder 5 is provided with a cylindrical spring chamber 52 that accommodates the pressure spring 4 therein. The end of the spring chamber 52 on the nozzle body 2 side communicates with the sliding hole 21 of the nozzle body 2, and leaked fuel flowing out from the gap between the sliding hole 21 and the needle 3 flows in. A leak passage 55 for discharging leaked fuel to the outside of the nozzle holder 5 (specifically, returning it to the fuel tank of the vehicle) is opened at the end of the spring chamber 52 opposite to the nozzle body 2. The leak passage 55 communicates with the connection portion 54, and leaked fuel is discharged from the connection portion 23 to the outside of the nozzle holder 5.
[0034]
The portion described above has substantially the same configuration as a normal fuel injection nozzle, that is, a fuel injection nozzle that does not have a pilot injection mechanism.
[0035]
Next, the configuration of the pilot injection mechanism, which is a characteristic part of the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0036]
As shown in FIG. 2, the piston guide 7 having a bottomed guide hole 71 is fixed to the nozzle holder 5 via the sheet member 10 while the guide hole 71 is in communication with the supply passage 51. That is, the piston guide 7 is fixed to the nozzle holder 5 by screwing a male screw portion 72 formed on the outer peripheral portion of the piston guide 7 and a female screw portion 56 formed on the nozzle holder 5 side. An O-ring 12 is provided on the outer side of the part to maintain the airtightness in the nozzle holder 5.
[0037]
The sheet member 10 is formed in a substantially disk shape, and a through hole 10 a is provided at the center thereof so as to communicate the supply passage 51 and the guide hole 71. A valve seat portion 10b is formed at the end portion of the through hole 10a on the guide hole 71 side so that a piston 8 which will be described later comes into contact therewith to block communication between the guide hole 71 and the supply passage 51.
[0038]
As shown in FIG. 2, the guide hole 71 includes a large diameter portion 71 a and a small diameter portion 71 b that are formed coaxially with each other, and the large diameter portion 71 a is disposed on the supply passage 51 side. As shown in FIG. 1, a piston 8 is slidably fitted in the large diameter portion 71a. Further, a stopper 71c is formed at a step portion at the boundary between the large diameter portion 71a and the small diameter portion 71b of the guide hole 71. When the piston 8 abuts against the stopper 71c, the movement of the piston 8 in the direction away from the supply passage 51 is restricted. That is, L shown in FIG. 2 is the stroke of the piston 8.
[0039]
The piston 8 is formed in a substantially cylindrical shape, and on the supply passage 51 side of the piston 8, a valve portion that sits on the valve seat portion 10 a of the above-described seat member 10 and blocks communication between the guide hole 71 and the supply passage 51. 81 is provided integrally.
[0040]
In this embodiment, since the valve portion 81 is formed in a spherical shape, when the piston 8 contacts the seat member 10, that is, the valve portion 81 of the piston 8 and the valve seat portion 10a of the seat member 10. When seal | sticks, the seal part A formed by both will be circular. The diameter D1 of the seal portion A is set smaller than the outer diameter D2 of the piston 8. As a result, the pressure receiving area S1 (π × D1) on which the fuel pressure in the supply passage 51 acts when the piston 8 contacts the seat member 10.²/ 4) is a pressure receiving area S2 (π × D2) on which the fuel pressure in the supply passage 51 acts when the piston 8 is separated from the seat member 10.²/ 4) and smaller.
[0041]
In other words, the magnitude of the force acting on the piston 8 to the left in FIG. 2 by the fuel pressure in the supply passage 51 is greater than that when the piston 8 is in contact with the seat member 10. It ’s bigger when you ’re away. Therefore, as soon as the piston 8 is once separated from the sheet member 10, the force acting on the piston 8 in the direction away from the sheet member 10 increases, and the piston 8 moves reliably to the left in FIG.
[0042]
A spring 9 for biasing the piston 8 toward the supply passage 51 (to the right in FIG. 2) is mounted in the small diameter portion 71b of the guide hole 71. As shown in FIG. 2, one end of the spring 9 is in contact with the piston 8 and the other end is in contact with the piston guide 7 via a shim 11 described later. Thereby, the piston 8 is pressed and adhered to the sheet member 10 with a predetermined force.
[0043]
When high pressure fuel is pumped from the fuel injection pump (not shown) to the fuel injection nozzle 1, the fuel pressure in the supply passage 51 rises, and the force acting on the piston 8, that is, the piston 8 is moved in the left direction in FIG. The pushing force increases. When the force by the fuel pressure overcomes the pressing force of the spring 9, the piston 8 starts moving to the left side in FIG. The fuel pressure at this time is the valve opening pressure P2 of the piston 8.
[0044]
A shim 11 is installed in the small diameter portion 71 b of the guide hole 71 at the end opposite to the piston 8, that is, at the bottom of the guide hole 71. The shim 11 is interposed between the guide hole 71 and the spring 9. By changing the thickness t of the shim 11, the attachment length of the spring 9, that is, the setting force is changed, so that the piston 8 contacts the seat member 10. The pressing force in contact, in other words, the valve opening pressure P2 of the piston 8 can be adjusted.
[0045]
Moreover, the piston guide 7 is arrange | positioned so that the middle of the leak channel | path 55 of the nozzle holder 5 may be interrupted | blocked, as shown in FIG. For this reason, a small-diameter portion 73 is provided at a position corresponding to the leak passage 55 on the outer periphery of the piston guide 7 so that the leak fuel flows through the gap between the outer periphery of the small-diameter portion 73 and the nozzle holder 5.
[0046]
The piston guide 7 is provided with a leak hole 74 that communicates the small diameter portion 71b of the guide hole 71 with the outer peripheral surface of the piston guide 7, and the leak hole 74 and the small diameter portion 73 communicate with the outer periphery of the piston guide 7. A groove (not shown) is provided. Thereby, the space in the small diameter portion 71 b of the guide hole 71 communicates with the leak passage 55 of the nozzle holder 5.
[0047]
Next, the operation of the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention described above, particularly the behavior of each part during pilot injection will be described.
[0048]
When high-pressure fuel is pumped from a fuel injection pump (not shown) to the fuel injection nozzle 1, the fuel pressure in the supply passage 51 rises, and when the valve opening pressure P1 of the fuel injection nozzle 1 is reached, the needle 3 1 and the fuel is injected from the injection hole 23. That is, pilot injection is started.
[0049]
In the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention, the valve opening pressure P2 of the piston 8 is set to be slightly higher than the valve opening pressure P1 of the fuel injection nozzle 1. For this reason, when the fuel injection nozzle 1 starts injection, the piston 8 stops, that is, the piston 8 is in contact with the seat member 10.
[0050]
When the fuel pressure in the supply passage 51 further slightly increases and reaches the valve opening pressure P <b> 2 of the piston 8, the piston 8 is separated from the seat member 10. Then, the pressure receiving area of the fuel pressure in the piston 8 increases from S1 to S2, that is, the force acting in the direction in which the piston 8 moves away from the seat member 10 increases, so that the piston rapidly moves to the left in FIG. Stops in contact with. As a result, the volume of the supply passage 51 of the nozzle holder 5 increases, the fuel pressure in the supply passage 51 rapidly drops below the valve opening pressure of the fuel injection nozzle 1, the needle 3 is seated, and fuel injection is performed. Stopped. That is, pilot injection ends.
[0051]
At this time, the fuel in the small diameter portion 71b of the guide hole 71 is pushed by the piston 8 and quickly discharged to the leak passage 55 through the leak hole 74, so that the movement of the piston 8 is hindered by the fuel in the small diameter portion 71b. It will never be done.
[0052]
The high pressure fuel is continuously pumped by a fuel injection pump (not shown), the fuel pressure in the supply passage 51 rises again, and when the fuel pressure reaches the valve opening pressure P1 of the fuel injection nozzle 1, the fuel is injected again. That is, the main injection is started.
[0053]
At this time, since the piston 8 does not move while being in contact with the stopper 71c, the fuel pressure in the supply passage 51 depends only on the fuel pumping from the fuel injection pump, and the injection is continued.
[0054]
Eventually, when the fuel pumping from the fuel injection pump stops, the fuel pressure in the supply passage 51 drops and the fuel injection ends. That is, the main injection ends.
[0055]
Further, when the fuel pressure in the supply passage 51 decreases and the force acting on the piston 8 due to the fuel pressure decreases, the force exerted on the piston 8 by the spring 9 overcomes it, and the piston 8 moves to the right in FIG. The eight valve portions 81 are seated on the valve seat portion 10b of the seat member 10 to prepare for the next injection. The fuel pressure at this time is the valve closing pressure P3 of the piston. Here, P2: P3 is substantially equal to S1: S2.
[0056]
In the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention described above, the axial direction of the piston 8 of the pilot injection mechanism is arranged so as to be substantially orthogonal to the axial direction of the needle 3. As a result, the pilot injection mechanism can be operated without increasing the total length of the fuel injection nozzle as in the conventional fuel injection nozzle with a pilot injection mechanism in which the axial direction of the piston coincides with the axial direction of the needle and both are arranged in series. Since it can be provided, the mountability of the fuel injection nozzle 1 on the engine can be improved.
[0057]
Further, the pilot injection amount can be adjusted by removing the piston guide 7 from the nozzle holder 5 and replacing the shim 11 without removing the nozzle body 2 from the nozzle holder 5 unlike the conventional fuel injection nozzle with a pilot injection mechanism. Thus, a fuel injection nozzle that can easily adjust the pilot injection amount can be realized.
[0058]
In the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention described above, the pilot injection amount can be changed as necessary by changing the pilot injection period by changing the valve opening pressure P2 of the piston 8. . The valve opening pressure P2 of the piston 8 can be easily changed by changing the setting force of the spring 9. The setting force of the spring 9 can be changed by changing the thickness t of the shim 11 or replacing the spring 9 with a different specification. The fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention has a structure in which the piston guide 7 can be easily attached to and detached from the nozzle holder 5, and both the replacement work of the spring 9 and the replacement work of the shim 11 are easily performed. be able to. Further, even when the fuel injection nozzle 1 is mounted on the engine, the replacement work of the spring 9 and the replacement work of the shim 11 can be performed if necessary.
[0059]
Further, as a secondary effect of the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention, a supply passage 51 between injections and a pipe (not shown) connecting the fuel injection pump and the fuel injection nozzle 1 are provided. The fuel pressure, so-called residual pressure, may be easily adjusted.
[0060]
In the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention, after the main injection is finished, the piston 8 is closed, that is, in the supply passage 51 when the valve portion 81 of the piston 8 is seated on the valve seat portion 10b of the seat member 10. The fuel pressure is maintained as a residual pressure until the next injection.
[0061]
This residual pressure is the valve closing pressure P3 of the piston 8, that is, the pressure receiving area S1 where the fuel pressure in the supply passage 51 acts when the piston 8 abuts on the seat member 10, and the piston 8 is separated from the seat member 10. Sometimes it can be arbitrarily set by changing the ratio with the pressure receiving area S2 on which the fuel pressure in the supply passage 51 acts. Further, it varies depending on the size of the gap between the piston 8 and the large diameter portion 71 a of the guide hole 71. That is, if the gap is large, the time until the piston 8 is closed is shortened and the residual pressure is increased. On the other hand, if the gap is small, the time until the piston closes becomes longer and the residual pressure becomes lower.
[0062]
Increasing the injection pressure for exhaust purification of diesel engines tends to induce abnormal injection such as secondary injection and cavitation erosion in the pipe connecting the fuel injection pump and the fuel injection nozzle. By maintaining the value at an appropriate value, these problems can be prevented.
[0063]
Conventionally, the residual pressure is maintained at an appropriate value by using an isobaric valve (CPV, Constant Pressure Valve) as a delivery valve of the fuel injection pump.
[0064]
However, the isobaric valve has a complicated structure, requires a large number of adjustment steps, and causes an increase in cost.
[0065]
On the other hand, in the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention, by appropriately selecting the specifications of components for implementing the pilot injection, that is, the components such as the piston 8, the piston guide 7, and the spring 9. Since the residual pressure can be set freely, it is possible to eliminate the isobaric valve attached to the fuel injection pump and reduce the cost of the fuel injection system of the engine.
[0066]
FIG. 3 shows a partially enlarged sectional view of a modification of the fuel injection nozzle 1 according to an embodiment of the present invention.
[0067]
In this modification, the seat member 10 is eliminated with respect to the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention. Therefore, as shown in FIG. 3, the piston guide 7 is fixed in contact with the nozzle holder 5, and the valve portion 81 of the piston 8 is seated in the opening portion of the supply passage 51 of the nozzle holder 5. Thereby, the number of parts can be reduced.
[0068]
FIG. 4 shows a partially enlarged cross-sectional view of another modification of the fuel injection nozzle 1 according to an embodiment of the present invention.
[0069]
In another modification, the shape of the piston 8 is changed with respect to the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention. That is, as shown in FIG. 4, the valve portion 81 provided on the piston 8 is eliminated, and the entire end surface of the piston 8 is brought into contact with the seat member 10. Thereby, the processing man-hour of the piston 8 can be reduced.
[0070]
FIG. 5 shows a partially enlarged cross-sectional view of another modification of the fuel injection nozzle 1 according to an embodiment of the present invention.
[0071]
In another modification, the valve opening pressure adjusting method of the piston 8 is changed with respect to the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention. That is, as shown in FIG. 5, the shim 11 is abolished, and a push screw 13 and a lock nut 14 are attached to the piston guide 7 instead.
[0072]
Adjusting the valve opening pressure of the piston 8 by adjusting the valve opening pressure of the piston 8 by rotating the push screw 13 and adjusting the valve opening pressure of the piston 8 and obtaining a desired valve opening pressure. Ends. As a result, the shim 11 is not required for a plurality of types having different thicknesses, and the valve opening pressure adjusting operation of the piston 8 can be easily performed. In particular, it can be easily carried out even when the fuel injection nozzle 1 is attached to the engine.
[0073]
FIG. 6 shows a partially enlarged cross-sectional view of another modification of the fuel injection nozzle 1 according to an embodiment of the present invention.
[0074]
In another modification, the valve opening pressure setting method of the piston 8 is changed with respect to the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention. That is, as shown in FIG. 6, the shim 11 is eliminated, the small diameter portion 71b of the guide hole 71 of the piston guide 7 is passed through the end face of the piston guide 7, and the plug is inserted to a position where a predetermined valve opening pressure of the piston 8 is obtained. 15 is press-fitted into the small diameter portion 71b. In this case, the shim 11 is not required for a plurality of types having different thicknesses, and the cost of the fuel injection nozzle 1 can be reduced.
[0075]
FIG. 7 shows a partially enlarged cross-sectional view of another modification of the fuel injection nozzle 1 according to an embodiment of the present invention.
[0076]
In another modification, the position where the shim 11 for adjusting the valve opening pressure of the piston 8 is mounted on the fuel injection nozzle 1 according to the embodiment of the present invention is changed. That is, the mounting position of the shim 11 is changed between the spring 9 and the piston guide 7 between the spring 9 and the piston 8 as shown in FIG.
[0077]
In the above-described embodiment of the present invention, its modifications, and other modifications, the nozzle type of the fuel injection nozzle 1 is a so-called hole nozzle. However, other types of nozzles such as a throttle nozzle or a pintle are used. It is good also as a nozzle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of a fuel injection nozzle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a fuel injection nozzle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a modified example of a fuel injection nozzle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of another modification of a fuel injection nozzle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of another modification of the fuel injection nozzle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of another modification of the fuel injection nozzle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of another modified example of the fuel injection nozzle according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Fuel injection nozzle
2 Nozzle body
21 Sliding hole
22 Valve seat
23 Injection hole
24 Fuel reservoir
25 Fuel passage
3 Needle
31 Seat part
32 Pressure receiver
4 Pressure spring
5 Nozzle holder
51 Supply passage
52 Spring room
53 connections
54 connections
55 Leak passage
56 Female thread
6 Retaining nut
7 Piston guide
71 Guide hole
71a Large diameter part
71b Small diameter part
71c stopper
72 Male thread
73 Leakage hole
8 Piston
81 Valve
9 Spring
10 Sheet material
10a Through hole
10b Valve seat
11 Sim
12 O-ring
13 Press screw
14 Lock nut
A Seal part
D1 Diameter dimension
D2 Diameter dimension
L stroke
P1 valve opening pressure
P2 valve opening pressure
P3 Valve closing pressure
S1 Pressure receiving area
S2 Pressure receiving area
t Thickness dimension

Claims

燃料を噴射する燃料噴射口を有するノズルボディと、
前記ノズルボディの内部で移動可能に保持され、燃料の供給圧力によって前記燃料噴射を開閉可能に軸方向に移動するニードルと、
前記ノズルボディを支持するノズルホルダと、
前記ノズルホルダに設けられ前記ノズルボディの燃料溜まり部へ燃料を供給する供給通路と、
前記ノズルホルダに設けられ前記ノズルボディと前記ニードルとの摺動部から流出するリーク燃料を排出するリーク通路とを備える燃料噴射ノズルにおいて、
有底状のガイド孔を備え前記ガイド孔が前記供給通路に連通するピストンガイドと、
前記ガイド孔内に嵌挿され、前記供給通路内の燃料圧力上昇に伴い、前記ピストンガイドに対して前記供給通路と反対側へ押圧移動されるピストンと、
前記ピストンの前記供給通路とは反対側への移動量を前記ピストンと当接することにより制限するストッパと、
前記ピストンを前記供給通路側へ付勢するスプリングとを備え、
前記ピストンの軸方向は、前記ニードルの軸方向と略直交するように形成されることを特徴とする燃料噴射ノズル。A nozzle body having a fuel injection port for injecting fuel;
A needle that is movably held inside the nozzle body and moves in the axial direction so that the fuel injection can be opened and closed by a fuel supply pressure;
A nozzle holder for supporting the nozzle body;
A supply passage provided in the nozzle holder for supplying fuel to a fuel reservoir of the nozzle body;
In a fuel injection nozzle provided with a leak passage that is provided in the nozzle holder and discharges leaked fuel that flows out from a sliding portion between the nozzle body and the needle,
A piston guide having a bottomed guide hole, the guide hole communicating with the supply passage;
A piston that is inserted into the guide hole and is pressed and moved to the opposite side of the supply passage with respect to the piston guide as the fuel pressure rises in the supply passage;
A stopper for limiting the amount of movement of the piston to the side opposite to the supply passage by contacting the piston;
A spring for urging the piston toward the supply passage;
The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein an axial direction of the piston is formed so as to be substantially orthogonal to an axial direction of the needle.

前記ピストンが前記ノズルホルダ側に当接中における前記供給通路内の燃料圧力が作用する前記ピストンの受圧面積は、前記ピストンが前記ノズルホルダ側から離れた状態における前記供給通路内の燃料圧力が作用する前記ピストンの受圧面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。 The pressure receiving area of the piston on which the fuel pressure in the supply passage acts while the piston is in contact with the nozzle holder side is the fuel pressure in the supply passage when the piston is separated from the nozzle holder side. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the pressure receiving area of the piston is smaller.

前記供給通路と前記ピストンガイド７に設けられた前記ガイド孔における前記スプリングを収納する空間とは前記ピストンによって連通が遮断されていることを特徴とする請求項１または請求項２のどちらか一つに記載の燃料噴射ノズル。3. The communication between the supply passage and the space for housing the spring in the guide hole provided in the piston guide 7 is blocked by the piston. The fuel injection nozzle described in 1.

前記ピストンガイド７に設けられた前記ガイド孔における前記スプリングを収納する空間は前記ピストンの移動位置如何によらず常時前記リーク通路と連通していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の燃料噴射ノズル。Claims 1 to space for accommodating the spring in the guide hole provided in the piston guide 7, characterized in that in communication with constantly the leak passage regardless of what the movement position 置如 of the piston 4. The fuel injection nozzle according to any one of 3.