JPH01163466A - 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］ この発明は、供給燃料圧力に応じて針弁を開弁方向へ作
動し噴口の開口面積を謂箇するようにした燃料噴射ノズ
ルに係り、特に速度・負背に対して上記針弁のリフト量
及び噴射時間を調節して燃料の噴射量を制限し、燃料騒
音、ＨＣｌＮＯｘの低減を図る燃料噴射ノズルに関する
。

［従来の技術］ 燃料室内へ燃料を供給する燃料噴射ノズルに、第５図に
示されるような「ディーゼルエンジンの燃料用インジェ
クタ・ノズル」　（特開昭５９−２０６６７３号公報）
の提案がある。

同図に示しであるように、この提案は、ノズルボディ１
０１内に、このノズルボディ１０１の先端に形成した燃
料室１０２の噴口１０３を１閏する針弁１０４を昇降自
在に設けると共に、その針弁１０４の先端に針弁１０４
の最大リフト値以下のリフト値で燃料の噴射量を一定に
維持させるスロットル制御０５を形成してディーゼルエ
ンジンの燃料用インジェクト・ノズルを構成したもので
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記提案は第６図Ａ−８に示しであるように、燃料用イ
ンジェクタ・ノズルに噴射量一定のパイロット噴射性能
Ｉ及び噴射量が増加するメイン噴射性能「をなせ、燃焼
と良好にして燃費を向上させ、ＨＣ，ＮＯｘの低減させ
ようとしたものである。

即ち、低速で噴射率（単位時間あたりの噴射量を差す）
を上げると、燃焼室の温度が低いために、燃料が燃焼せ
ずにＨＣとして排出され、高速で噴射率を下げると空気
利用率が低下してＮＯｘを排出させることになるからで
ある。しかし、この種の燃料噴射ノズルにあっては、ス
ロットル軸部と、このスロットル軸部を包囲する慴動部
分とが形成するクリアランス容積の大小如何によっては
、燃料騒音が増大したり、アイドリング時のスモーク濃
度が悪化してしまう不具合があった。即ち、クリアラン
ス容積が大きすぎるとアイドリング時の噴射率が増大し
、燃料の過剰供給による予混合気が大量に作られて燃焼
が急激になって燃焼騒音を増大させ、逆にクリアランス
容積が小さすぎると噴射率は低くなりすぎて上死点後の
低い筒内圧力下まで燃料噴射が継続されるようになりス
モーク発生量を増大させることになるからである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記問題点を解決することを目的としている
。この発明は、針弁先端に形成されてノズルボディの噴
口から一定量の燃料を噴射させるスロットル軸部とこの
スロットル軸部を摺動自在に包囲する上記ボディの摺動
部分とのクリアランス容積を１シリンダあたりの容積■
、クリアランス容積をａとして０．０４≦ａ　／　Ｖ≦
０．１２の範囲で定めて燃料噴射ノズルを構成したもの
である。

［作用］ １シリンダあたり容積に対して、スロットル軸部とこの
軸部を包囲するノズルボディの摺動部とのクリアランス
容積を０．０４≦ａ　／　ｖ≦０．１２の範囲で定めた
からアイドリング時に供給する燃料は過剰すぎたり不足
するようなことがなく燃焼に対して適正量の燃料が供給
される。ｍ＋ち燃焼騒音、スモークを低く抑えることが
できる。

［実施例］ 以下に、この発明の好適一実施例を添付図面に従って説
明する。

第２図に示しであるように、燃料噴射ノズルは主に、ノ
ズルホルダ１と、ノズルホルダ１の先端に一体的に取り
付けられる円筒形のノズルボディ２とからなる。

図示されるように、円筒形のノズルホルダ１には後端側
内周面に拡径された筒部３が形成され、その筒部３の後
端側には雌ネジ４が形成しである。雌ネジ４には上記ノ
ズルホルダ１の内周面に嵌合し、且つ、嵌合状態で上端
側のつば部を上記筒部３の底面に着座させた状態のスリ
ーブ５を、その状態で、上記ノズルホルダ１に固定する
円筒状のスプリング収容部材６が螺合される。一方、ノ
ズルホルダ１の先端外周面にも雌ネジ７が形成してあり
、この雌ネジ７には、ノズルホルダ１の先端に、スペー
サ８を介してノズルボディ２の後端を気密に着座させる
略スリーブ状のりテーニングナット９が螺合される。

ところで、ノズルホルダ１の先端側には、第１のスプリ
ングリテーナ１０と、この第１のスプリングリテーナ１
０と上記スリーブ５の先端との間でスプリングリテーナ
１０を閉弁方向に付勢する第１スプリング１１とが、摺
動自在あるいは伸縮自在に収容され、スプリング収容部
材６の後端側には、上記スリーブ５に摺動自在に嵌合す
る軸部１２と一体的に形成した第２スプリングリテーナ
１３と、この第２スプリングリテーナ１３を閉弁方向に
付勢する第２スプリング１４とが摺動自在あるいは伸縮
自在に収容される。実施例にあって、第２スプリング１
４はスプリング収容部材６の後端側に形成した雌ネジ１
５と螺合するロック用のプラグ１６によってセットフォ
ースの調節を行えるようにしてあり、第１スプリング１
４はスリーブ５の軸長を適正にすることによってセット
フォースを調節できるようにしである。

１７はプラグ１６のロックナツト部材であり、１８はノ
ズルホルダ１からのリーク燃料を外部へ導くためのカッ
プリング部材であり、１９，２０．２１は第１スプリン
グリテーナ１０と第２スプリングリテーナ１３との間で
力の伝達を行うロッド部材である。

次にノズルボディ２の構成を説明する。

ノズルボディ２は、このノズルボディ２の先端側に開口
された噴口から噴射される燃料の噴射量を針弁のリフト
量に応じて調箇するように構成されるものである。

針弁２５は軸方向に沿って太い後端側の第１ステムｇ２
６と、先Ｑｌ！ｌの細い第２ステム部２１とをテーバ形
状の受圧部２８で接続し、第１図に示されるように第２
ステム部２１の先端と、更に細いスロットル軸部２９の
後端とを錘体状のシート部３０で接続して構成される。

一方、ノズルボディ２は、その軸芯上に、上記針弁２５
を所定のクリアランスを有して昇降自在に嵌合する針弁
収容ｆ！Ｊ３１を有し、且つ、先端にキャップ状に閉じ
られて燃料噴射室３２を区画形成する噴口部３３を有し
て形成される。この噴口部３３には円周方向に間隔をお
いて複数の噴口３５が開口してあり、この噴口３５より
後端側となる上記針弁収容部３１と上記噴口部３３との
接続部とは、上記シート部３０が気密に着座する弁座３
６で接続される。

ところで、第１図に示すように、弁座３６にシート部３
０が着座した状態で、上記スロットル軸部２９と、この
スロットル軸部２９を収容する上記噴口部３３には、上
部にそのスロットル軸部２９との間に所定のクリアラン
スを有して包囲する円筒部分３７が形成しである。実施
例にあってクリアランス容積ａは、燃料が供給される内
燃機関（ディーゼル機関）の１シリンダ当たりの容積量
をＶ　（ｆ　＞に対して次式の範囲内で設定する。

０．０４≦ａ　／　ｖ≦０．１２ 更に、この実施例にあっては上記クリアランスが区画形
成する容積は上記噴口３５の容積より小さくシ、且つ、
スロットル軸部２９の包囲される軸長は略０．２〜０．
４−に定めである。一方、シート部３０の着座状態で受
圧部２８が対面す−る針弁収容部３１には、半径方向外
方へ拡径された凹の燃料室３８が形成され、第２ステム
部２γの先端側が対面する針弁収容部３１には、円周方
向に沿う部分を半径方向に拡径されて凹の燃焼室３８が
形成されている。この燃料室３８には、上記ノズルホル
ダ１、スペーサ８、そしてノズルボディ２内を通る一連
の燃料通路３９が接続してあり、供給燃料の圧力が上記
受圧部２９に加えられることで、まず第１スプリング１
１を撓ませて針弁２５を開弁方向へ動作し、ノズルボデ
ィ２の先端を開口して形成した噴口から燃料を噴出させ
、次いで、第１スプリング１１の撓み量が所定値に達す
ると、第２スプリング１４を撓ませて噴口３５からの噴
射燃料を増加させるように構成しである。

即ち、実施例にあっては、燃料油圧に対する第１スプリ
ング１１のセットフォースが、第２のスプリング１４の
セットフォースより弱く設定されて形成される。参考値
として第２スプリング１４が機能させるまでの第１スプ
リング１１の撓み量を実施例にあっては、略０．１−に
設定しいである。

針弁２５の後端には、上記スペーサ８の軸芯を貫通して
後方へ延びるブツシュロッド４０が一体に形成されると
共に、このブツシュロッド４０の延出端部４１は、上記
ノズルボディ１に昇降自在に案内される上記第１スプリ
ングリテーナ１０に当接させて設けられる。

次に作用を説明する。

８１閏の回転速度が低速であるときは、燃料噴射ポンプ
（図示せず）も低速で回転する。このため燃料噴射ポン
プの送油間隔は長くなり、燃料通路３８へ送られる単位
時間当りの送油量も少なくなる。ゆえに燃料室３８の燃
料圧は低圧となり、この低圧で針弁２５が徐々にリフト
されて第１スプリング１１が撓ませられ、同時に燃料が
噴射される。このときスロットル軸部２９と円筒部分３
１とが形成するクリアランスから、定量の燃料が噴口３
５へ供給されるが、上述したように、そのクリアランス
容１１１ａが１シリンダ当りの容積Ｖに対して適性の範
囲内に定められ、更にクリアランス容積が噴口３５の容
積に対して小さいため、噴口３５から噴射される燃料は
適性に制限されるようになる。これが第３図に示すパイ
ロット噴射期間（ＩＶ）で、全負荷に比較して長期にわ
たって少量、且つ、定量の燃料が噴射されるようになる
。したがってパイロット噴射期間（ｒＶ）中に噴射され
た燃料は、内燃機関の燃焼室（図示せず）に対して過剰
噴射とはなり得ずに燃焼室を冷却することがない、この
結果、第４図に示されるようにアイドリング時のスモー
ク（ｌ（Ｃ等）の生成及び燃焼騒音を低く抑えることが
できる。

一方、燃料噴射室３２の燃料圧は、噴口３５で絞られる
ことによって、次第に上昇することになるから、針弁２
５のリフト値はパイロット噴射期間（ＴＶ）のリフト値
を越えて第２スプリング１４をたわませるリフト値に増
加するため、噴口３５からは多量で且つ貫徹力の強い燃
料が噴射されることになる。これが第３図に示すメイン
噴射期間（Ｖ）となる。

ところで、パイロット噴射期間（ＩＶ）を過ぎると、噴
口３５から燃料室３８の燃料が噴射される。

このときの単位時間当りの噴射量は、期間回転数が高速
であるときに比較して少なく、且つ、噴射時間も長い、
これは上記したように燃料噴射ポンプの送油量が少なく
、送油間隔が長いからである。

このように期間回転数が低速であるときには、転位時間
当りの噴射率を全体的に下げ、且つ、噴射時間を長くす
ることができるから、燃焼室のＨＣ発生を押えることが
できる。また、閉弁時にあっては、第２スプリング１４
、第１スプリング１１の総和で瞬時のうちに弁慶３６に
シート部３０が着座されることになるから優れた閉弁性
能が得られると共に、第１スプリング１１が第２スプリ
ング１４に対して８Ｎ撃榎街としても機能する。

ｔｌｌｌｌ転回転数速であるときには、燃料噴射ポンプ
の回転速度も速まり、単位時間当りの送油量が大で、送
油間隔も短くなるから、燃料室３８の燃料圧も高まり、
針弁２５が高圧でリフトされる。このとき、燃料圧が高
圧であることによって、上記パイロット噴射期間＋ＩＶ
）の間隔は短くなり、噴射率は上昇する。ゆえに、高速
時には噴射率が上がり、噴射間隔も短くなるから、燃料
室の空気利用率が上がり、ＮＯｘの排出を低く押えられ
る。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この発明によれ
ば、機関の回転速度が低速のときは、噴射率を下げ、高
速のときは噴射率を上げることができるから、スモーク
　（ＨＣ）　、ＮＯｘを大巾に低減させ、燃焼騒音を低
減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適一実施例を示すノズルボディの
部分拡大断面図、第２図は燃料噴射ノズルの断面図、第
３図は噴射率の変化を示す性能線図、第４図はこの発明
の実施例のスモーク濃度性能及び燃焼騒音性能を示す性
ｔｉ線図、第５図は従来例としてのスロットル形のイン
ジェクタを示す断面図、第６図Ａ、Ｂはスロットル形の
インジェクタの一般的な噴射率の変化を示す性能線図。 図中、２はノズルボディ、１１は第１スプリング、１４
は第２スプリング、２５は針弁、２９はスロットル軸部
、３５は噴口、ａはクリアランス容積である。 １１許出願人　いすず自動車株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 第３図 豆 第４図 第５図 （Ａ）　　　　（Ｂ） 第６図 手続ネ甫正１１　（自発） 昭和６３年３月１１日 特許庁長官　　／Ｊ））１１手β夫　　殿１、事件の表
示　　　特願昭６２−３２１１９８号　　　　　囁歩２
、発明の名称　　　燃料噴射ノズル ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０１７）　　いすず自動車株式会社 ４、代理人 郵便番号　１０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 愛宕山弁護士ビル ５、補正命令の日付 自　　発 ６、補正の対象 明細書く特許請求の範囲の欄９発明の詳細な説明の欄）
及び図面 （２）　　明細書２頁１２行「噴射量を一定に」を「噴
射率を低く」に訂正 ｆ：ｌｌ　　ｆｉ１３頁７ｆ；　ｒ　ＮＯＸ　ヲＪ　ヲ
ｒスモークヲＪに訂正。 （４）　　同３頁１３行［クリアランス容積が」を［ク
リアランス面積が」に訂正。 （５）　　同３頁１５行「燃料の過剰供給による」を削
除。 ■　同３頁１１行「クリアランス容積」を［クリアラン
ス面積Ｊに訂正。 （７）同４頁７行「クリアランス容積」を「クリアラン
ス面積」に訂正。 （８）　　同４頁７行「あたりの容積Ｖ」を「あたりの
容積Ｖ（ρ）」に訂正。 （９）　　同４頁８行「クリアランス容積をａとして」
を「クリアランス面積をａ（＋ｎｍ）として」に訂正。 （１０）同４頁１４行「クリアランス容積」を「クリア
ランス面積」に訂正。 （１１）同４頁１５行〜１７行「に供給する燃料は過剰
すぎたり不足するようなことがなく」を削除。 （１２）　　肖４頁１７行「適正量の燃料が」を適正な
噴射率で燃料が」と訂正。 （１３）　　同８頁１１行［クリアランス容積ａは］を
［クリアランス容積ａ（ＩＩＩＩＩ１２）は」に訂正。 （１４）　　同８頁１６行［区画形成する容積は上記噴
口３５の容積より］を「区画形成する面積は上記噴口３
５の面積より」に訂正。 （１５）　　同１０頁１８行「クリアランス容積」を「
クリアランス面積」に訂正。 （１６）　　同１０頁１９行〜２０行「クリアランス容
積が噴口３５の容積」を［クリアランス面積が噴口３５
の面積］に訂正。 （１１）　　同１２頁８行「転位」を「単位」に訂正。 （１８）　　同１３頁４行ｒＮＯｘＪを「スモーク」に
訂正。 （１９）　　同１３頁１０行ｒＮＯｘＪを削除。 （２０）　　図面第２図を別紙の通りに訂正。 別紙 ［特許請求の範囲 針弁先端に形成されてノズルボディの噴口から一定量の
燃料を噴射させるスロットル軸部と、該スロットル軸部
を摺動自在に包囲する上記ボディの摺動部分との１シリ
ンダあたりの容積に対するクリアランスｌｌを次式に基
づいて定めたことを特徴とする燃料噴射ノズル。 ０．０４≦ａ／Ｖ≦０．１２ 但しａはクリアランス面積（ｎｕｎ　　）■は１シリン
ダあたりの面積（ρ）」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 針弁先端に形成されてノズルボディの噴口から一定量の
   燃料を噴射させるスロットル軸部と、該スロットル軸部
   を摺動自在に包囲する上記ボディの摺動部分との１シリ
   ンダあたりの容積に対するクリアランス容積を次式に基
   づいて定めたことを特徴とする燃料噴射ノズル。 ０．０４≦ａ／ｖ≦０．１２ 但しａはクリアランス容積 ｖは１シリンダあたりの容積