JPH11280610A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

燃料噴射ノズル

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JPH11280610A
JPH11280610A JP9992898A JP9992898A JPH11280610A JP H11280610 A JPH11280610 A JP H11280610A JP 9992898 A JP9992898 A JP 9992898A JP 9992898 A JP9992898 A JP 9992898A JP H11280610 A JPH11280610 A JP H11280610A
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nozzle
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needle valve
injection
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JP9992898A
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Mitsuru Akama
充 赤間
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Isuzu Motors Ltd
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/182—Discharge orifices being situated in different transversal planes with respect to valve member direction of movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は，針弁のリフト量に応じて燃料を
噴射する噴孔を針弁の先端側から順次開口する燃料噴射
ノズルにおいて，燃料通路と弁シートとの加工性を改善
して製造コストを低下することができる燃料噴射ノズル
を提供する。 【解決手段】 ノズル本体２のサック部６には，針弁３
の先端部１２の先端側に形成されるノズルサック７に常
に連通する真下に向かう副噴孔１６と，針弁３が所定量
以上リフトしたときにノズルサック７に連通する放射状
に開口する主噴孔１４とが形成されている。針弁３の先
端部１２が摺動可能に嵌合するノズル本体２の摺動部１
７には，針弁３が開弁したときに燃料流路８とノズルサ
ック７とを連通する溝が，主噴孔１４と直接連通しない
ように主噴孔１４と区別して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，針弁のリフト量
に応じて燃料の噴射を開始する複数の噴孔を有する燃料
噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンとして，一般に直射
式エンジンと副室式エンジンがよく知られている。直射
式エンジンは，副室式エンジンに比べて，燃費が良いた
め，従来からトラック，バス等の大型車に多く使用され
てきている。しかしながら，直射式エンジンは，副室式
エンジンに比べてＮＯX 排出量が多く，近年，一層厳し
くなる傾向にあるＮＯX 規制に対処する必要がある。そ
のため，蓄圧式の燃料噴射ポンプを用いてメイン噴射に
先立って行われるパイロット噴射や早期噴射を実行する
ことにより，軽負荷時にＮＯｘの発生の抑制を図ってい
る。また，排気ガスの一部を吸気側に環流するようにし
た排気ガス再循環装置（ＥＧＲシステム）などによるＮ
ＯX 低減が検討されているが，ＥＧＲの排気ガスによる
腐食の問題の発生により，エンジンの耐久性や信頼性が
悪化するという問題点がある。そこで，厳しいＮＯX 規
制に対応するため，ＮＯX 排出量の少ない副室式エンジ
ンが注目されるようになってきている。副室式エンジン
のＮＯX 排出量は，直噴式エンジンのそれと比較して，
軽負荷時には同等であるが，高負荷時には，当量比コン
トロールにより抑制できることが分かっている。そし
て，副室式エンジンの燃費を改善し，ＥＧＲなしで，排
気ガス規制をクリアすることが検討されている。
【０００３】従来の副室式エンジン（渦流室式ディーゼ
ルエンジン）は，燃費が良くないという問題点がある。
副室式エンジンの燃費の悪化原因は，第一に，副室に燃
料を噴射し，副室で着火燃焼させ，その後，火炎が一つ
の連絡孔を通過し，主室全域に拡散していくため，燃焼
期間が長いということ，第二に，連絡孔の絞り損失が大
きいこと，第三に，副室内の空気流動及び表面積が大き
いため放熱損失が大きいことなどにある。このような従
来の副室式エンジンの欠点を解消するために，中央副室
式エンジンが提案されている。中央副室式エンジンは，
副室をシリンダの中央に配置し，複数の連絡孔を主室外
周部に向けて放射状に配置したものであって，副室を中
央に配置することによって，従来の副室式エンジンと比
較してシリンダ外周までの火炎の到達距離を短くし，シ
リンダに火炎を拡げるための時間が１／２となり，連絡
面積比を大きくしようとするものである。
【０００４】しかしながら，提案されている中央副室式
エンジンは，ピストンが上死点から燃料噴射ノズルの突
出し量よりも下降している場合には，燃料噴射ノズルの
先端部に設けられている噴孔が副室内に開口していない
ので，燃料を副室内に噴射することが困難である。この
ため，中央副室式エンジンは，直噴式エンジンでは可能
なパイロット噴射や早期噴射を行うことができないの
で，パイロット噴射や早期噴射による軽負荷時のＮＯｘ
の発生の抑制を図ることができない。
【０００５】ところで，小リフトでは副噴孔からの燃料
噴射を行い，大リフトでは副噴孔からのみならず主噴孔
からも燃料噴射を行うことができる燃料噴射ノズルは，
例えば，特開平７−２２４７３９号公報，特開平９−９
６２６８号公報，特開平５−３２１７８９号公報，又は
実開平３−１７２７４号公報に開示されている。特開平
７−２２４７３９号公報に開示されている燃料噴射ノズ
ル（第１従来例）は，燃料をニードルの先端部に導く通
孔をニードルの内部に形成し，ノズルボディには，先端
側に第１噴孔を形成し，該第１噴孔よりも基端側にニー
ドルを摺動自在に嵌合する円筒部を形成し，円筒部の途
中に第２噴孔を形成している。ニードル内部の通孔と第
１噴孔とは，ニードルの先端部と該ニードルの先端部が
着座するノズルボディのシート面とで構成される第１シ
ール部によって遮断可能とされている。ニードルの小リ
フト時には，第１シール部が開き，燃料は第１噴孔のみ
から噴射される。更にニードルのリフト量が大きくなる
と，第１噴孔と第２噴孔との両方から燃料が噴射され
る。
【０００６】また，特開平９−９６２６８号公報に開示
されている燃料噴射ノズル（第２従来例）は，第１従来
例と同様に，ノズルニードルをストレートな形状にする
と共に，ノズル本体の先端側に２段に小径の噴孔と大径
の噴孔とを設け，ノズルニードルの先端部から内部に向
かって凹部を形成し，凹部に外部から燃料を供給し，凹
部からノズルニードルの先端を回って供給される燃料
を，ノズルニードルのリフト量に応じてニードルの先端
側から順次開口する噴孔を通じて噴射するものである。
即ち，ノズルニードルのリフト量が小さい軽負荷時或い
は噴射の初期においては，先端側の小径の噴孔のみが開
口するように構成したものである。
【０００７】また，特開平５−３２１７８９号公報に開
示されてい燃料噴射ノズル（第３従来例）は，ニードル
弁のリフト時に燃料圧入室と燃料分配室とを連通する開
弁通路をニードル弁の先端部に設け，ノズル孔を小径ノ
ズル孔と大径ノズル孔とで構成し，小径ノズル孔を常時
開通状態とし，ニードル弁のリフト量が小さいときには
ニードル弁の先端部で大径ノズル孔を閉塞し，ニードル
弁のリフト量が大きいときにはニードル弁の先端部のリ
フトによって大径ノズル孔をも開通するように構成した
ものである。
【０００８】更に，実開平３−１７２７４号公報に開示
されている燃料噴射ノズルは，ノズルボディに噴射燃料
の圧力によってリフトする針弁を設け，針弁のリフト量
が小さい場合には，燃料供給路が連通する第１噴射孔か
ら燃料が噴射され，針弁のリフト量が大きい場合には，
第１噴射孔よりもノズルボディの先端部側に形成されて
いる第２噴射孔を針弁の内部に形成された油路に連通し
て，少なくとも第２噴射孔から燃料を噴射するように構
成したものである。
【０００９】第１従来例の燃料噴射ノズルは，ニードル
の内部に通路を設けたものであり，先端部から第１噴孔
までの領域が狭くなっている。また，ニードル内部に長
くて極めて細い通路を有するものである。また，第２従
来例の燃料噴射ノズルにおいても，ニードルの外周はス
トレートな形状を有しているが先端部の内部に凹部を形
成しているものである。また，第３従来例の燃料噴射ノ
ズルにおいては，シール面が噴孔よりも基端側に位置し
ており，ノズルの先端側に形成される噴孔の自由度が高
くなるが，その一方で，開閉可能なシールは互いに向か
い合う平行な面の摺り切りによって得られており，ニー
ドルとノズルボディとが摺動するのを許容しつつシール
を行うという相反する要求を満たす必要がある。また，
ニードルの内部に細い通路を設ける必要がある。更に，
第４従来例では，第２従来例と同様に，ニードルの内部
に細い通路を設けると共にニードルとノズルボディとが
摺動するのを許容しつつシールを行う必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで，エンジンの運
転負荷に対応して燃料噴射量を変更する場合等のよう
に，針弁のリフト量に応じて燃料を噴射する噴孔の数を
変化させることができる燃料噴射ノズルを，燃料の通路
やシール面のためにノズル本体や針弁に精細な加工を施
して製作するのではなく，簡単な加工で得ることができ
る構造のものとして製作コストを低減することが求めら
れており，そのためには，ノズル本体の先端部に形成さ
れている噴孔に対して針弁の内部を通じて燃料を噴孔に
供給するのではなく，針弁の周囲又はノズル本体の中空
穴の壁面上への加工によって形成した燃料通路を通じて
燃料を供給する構造とし，針弁のリフト量に応じて燃料
を噴射する噴孔の数が変化することができる構造を得る
点で解決すべき課題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，針弁の内部に燃料供給通
路を形成したり，ノズルボディに燃料の通路やシール面
等の精細な加工を施すことなく，簡単な構造で，加工が
容易であり，且つ針弁のリフト量に応じて燃料噴射を順
次開始することができる燃料噴射ノズルを提供すること
である。
【００１２】この発明は，燃料流路と穴部とを有すると
共に前記燃料流路の下流側に弁シートと噴孔が形成され
たサック部とを有するノズル本体，及び前記穴部内で往
復動すると共に前記弁シートに着座可能な弁フェースを
有する針弁を具備する燃料噴射ノズルにおいて，前記サ
ック部は前記針弁の先端部が摺動自在に嵌合する摺動部
を有しており，前記噴孔は前記摺動部に開口する主噴孔
と該主噴孔よりも先端側に形成された副噴孔とから成
り，前記摺動部には，前記針弁の開弁時に前記燃料流路
と前記サック部とを連通する溝が前記主噴孔の開口部と
区分して形成されており，前記針弁のリフト量の増加に
応じて燃料が前記主噴孔よりも先に前記副噴孔から噴射
されることを特徴とする燃料噴射ノズルに関する。
【００１３】また，この燃料噴射ノズルにおいて，前記
副噴孔は，前記ノズル本体の軸心に沿って延びるように
形成されている。
【００１４】更に，この燃料噴射ノズルにおいて，前記
燃料噴射ノズルは，シリンダを構成するシリンダブロッ
ク，前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッ
ド，前記シリンダ内を往復動するピストン，前記ピスト
ンの頂面と前記シリンダヘッドとの間の前記シリンダに
形成された主室，前記ピストンの中央部に形成された副
室，及び前記燃料噴射ノズルが突入することにより閉塞
可能なノズル挿入孔を含む前記主室と前記副室とを連通
する連絡孔を備えている副室式エンジンに適用されてい
る。
【００１５】この発明による燃料噴射ノズルは，以上の
ように構成されているので，ノズル本体に形成された穴
部内で往復動する針弁の弁フェースが，ノズル本体の弁
シートに着座することにより，燃料流路からサック部へ
の燃料の供給が遮断される。針弁の弁フェースが弁シー
トから離間することによって針弁が開弁すると，燃料流
路からの燃料は，針弁の先端部が摺動するノズル本体の
摺動部に形成されている溝を通じてサック部に供給され
る。サック部内の燃料は，針弁の移動量の増加に応じて
針弁の摺動方向に隔置して形成された噴孔から，順次噴
射が開始される。溝はノズル本体の摺動部に形成される
ので，サック部に燃料を供給する通路を針弁の内部に形
成することがない。針弁にはノズル本体の摺動部に摺動
する先端部を形成するが，ノズル本体に必要な付加的な
加工は，摺動部に溝を形成する程度で済み，針弁又はノ
ズル本体の加工が容易になり，製作コストが軽減され
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による燃料噴射ノズルの実施例について説明する。図１
はこの発明による燃料噴射ノズルの一実施例を示す断面
図，及び図２は図１に示した燃料噴射ノズルの線Ａ−Ａ
で示す面で切断した断面図である。この燃料噴射ノズル
では，要部のみを説明するため，針弁を昇降させる駆動
機構を図示していないが，通常のインジェクタにおける
燃料噴射ノズルと同様に，作動流体の圧力作用を利用し
て針弁を昇降させる電磁弁やリターンスプリング等から
成る駆動機構が設けられている。
【００１７】この燃料噴射ノズル１は，ノズル本体２と
ノズル本体２内を往復動可能な針弁３とから構成されて
おり，ノズル本体２には，内部に針弁３が往復動する中
空穴としての穴部４が形成されている。ノズル本体２に
は，穴部４から先端部側に向かって，凹状のテーパ面か
ら成る弁シート５と，弁シート５に繋がるサック部６と
が形成されている。燃料を噴射する噴孔（後で詳細に説
明する）はサック部６に連通して形成されている。一
方，針弁３は，先端部側に向かって順に，弁軸部９と，
弁シート５に対して着座可能な凸状のテーパ面から成る
弁フェース１１を備えたテーパ部１０と，サック部６に
摺動自在に嵌合する先端部１２とから成っている。サッ
ク部６内には，針弁３の先端部１２の端面を壁面の一部
とするノズルサック７が形成されている。ノズル本体２
の穴部４と，針弁３の弁軸部９との間には，燃料流路８
が形成されている。
【００１８】ノズル本体２のサック部７には，放射状に
形成された多噴孔から成る主噴孔１４と，ノズルサック
７に連通して外部に開口する単一の副噴孔１６とが形成
されている。主噴孔１４は，燃料をほぼ水平方向に噴射
するように等角度で８個設けられている。副噴孔１６
は，サック部６において，ノズル本体２の軸心方向に延
びるように形成されており，主噴孔１４は，副噴孔１７
よりも，ノズル本体２の基部側，即ち，針弁３のリフト
方向に形成されている。サック部７は，必要な強度及び
剛性を有し且つ機械加工によって容易に加工できる材料
であればよいが，例えば，セラミックスによる成形によ
りノズルチップとして別途製作し，ノズル本体２と一体
化させることもできる。
【００１９】ノズル本体２のサック部６の壁面の上方部
分は，針弁３の先端部１２が摺動する摺動部１７となっ
ている。摺動部１７には，図２に示すように，燃料通路
のための溝１８がノズル本体２の軸線方向に沿って形成
されている。摺動部１７と針弁３の先端部１２の周面１
３とは，溝１８の部分以外では液密に摺動嵌合してい
る。溝１８は，各主噴孔１４がノズルサック７に対して
開く開口１５とは直接に連通しないように，隣接する主
噴孔１４，１４の間に形成されている。また，溝１８
は，ノズル本体２の先端側では，針弁３の昇降位置にか
かわらず常にノズルサック７に連通している。溝１８
は，針弁３のリフト方向においては弁シート５に接続し
ているが，針弁３が下降して針弁３の弁フェース１１が
弁シート５に着座した状態では，燃料流路８と溝１８と
は針弁３によって遮断されている。
【００２０】したがって，針弁３が図１に示す下降位置
を占めている状態では，針弁３はその弁フェース１１が
ノズル本体２の弁シート５に着座して閉弁状態にあるの
で，燃料流路８と溝１８との連通が遮断され，燃料流路
８の燃料はノズルサック７に供給されず，噴孔１６，１
４からは燃料が噴射されることはない。
【００２１】針弁３が図１に示す状態から図３に示すよ
うにリフトすると，針弁３の弁フェース１１がノズル本
体２の弁シート５から離間して開弁状態となる。針弁３
の先端部１２はノズル本体２のサック部６内を摺動する
ので，燃料流路８は溝１８を通じてノズルサック７に連
通する。ノズルサック７に常に開口している副噴孔１６
からは，燃料が副燃料噴霧Ｆａで示すようにノズルの軸
線方向に噴射される。この状態では，針弁３の先端部１
２は，その周面１３によって主噴孔１４の開口１５を閉
じているので，主噴孔１４からは燃料が噴射されない。
【００２２】針弁３が図３に示す位置から図４に示す位
置までけ更にリフトすると，ノズル本体２の弁シート５
と針弁３の弁フェース１１との間の隙間も一層広がって
ノズルサック７への燃料供給量も増加すると共に，針弁
３の先端部１２は主噴孔１４の開口１５を開くので，主
噴孔１４はノズルサック７と連通する。副噴孔１６は常
にノズルサック７に開口しているので，副噴孔１６から
燃料の噴射が継続すると共に，主燃料噴霧Ｆｍで示すよ
うに主噴孔１４からも燃料が噴射されることになる。主
噴孔１４は，略水平な放射方向に開口しているので，燃
料噴射ノズル１の周方向に燃料が噴射される。このよう
に，針弁３のリフト量増加に応じて，先ず副噴孔１６か
ら燃料が噴射され，次いで副噴孔１６のみならず主噴孔
１４からも燃料が噴射される。
【００２３】溝１８については，針弁３の先端部１２の
周面１３に溝を形成することによって構成してもよい。
しかしながら，製作上の観点では，サック部６の摺動部
１７において，溝１８を主噴孔１４の開口１５と互いに
干渉しないように形成する方が有利である。
【００２４】図５及び図６には，この燃料噴射ノズル１
が副室式エンジンに適用されている例が示されている。
図５は，この燃料噴射ノズルが適用された副室式エンジ
ンのピストンが圧縮行程において上死点から離れた上昇
中にあるときの副室式エンジンを示す断面図であり，図
６は，図５に示す副室式エンジンのピストンが上死点近
傍にあるときの状態を示す断面図である。燃料噴射ノズ
ルについては，図１〜図４に示した燃料噴射ノズル１を
用いることができ，図１〜図４に示した要素及び部位と
同様の要素及び部位には同じ符号が用いられている。
【００２５】副室式エンジン２０は，シリンダブロック
２６に固定されたシリンダヘッド２５を有し，シリンダ
ブロック２６にはエンジンの気筒数に対応する数のシリ
ンダボア（図示省略）が形成され，シリンダボアには，
シリンダ２３を構成するシリンダライナ２７が嵌合され
ている。シリンダ２３には，ピストン２４が往復運動す
るように組み込まれている。シリンダヘッド２５の下面
３２とピストン２４の頂面３１との間には，主室２１が
形成されている。また，ピストン２４には，副室２２を
構成するキャビティ２８が形成されている。副室２２
は，シリンダ中心軸３５のほぼ中央に形成されている。
燃料噴射ノズル１は，副室２２内に燃料を噴射するよう
に，ノズルホルダ（図示せず）によってシリンダヘッド
２５に取付けられている。なお，燃料噴射ノズル１に燃
料を供給するポンプは，早期噴射や分割噴射が可能な燃
料噴射ポンプが用いられている。
【００２６】ピストン２４の頂部２９には，燃料噴射ノ
ズル１をピストン上死点近傍で副室２２内に突入させる
ためのノズル挿入孔３３，及び主室２１と副室２２とを
連通する連絡孔３４が形成されている。連絡孔３４は，
シリンダ中心軸３５の回りに隔置してピストン２４の外
周方向へ向けて放射状に形成されている。連絡孔３４
は，燃料噴射ノズル１の主噴孔１４の数に応じて設けら
れている。燃料噴射ノズル１の副噴孔１６はノズル挿入
孔３３を通じて副室２２の底部３７に向けて真下に配置
されており，燃料噴射ノズル１の主噴孔１４は，副室２
２内に突入した状態で主噴孔１４から噴射された主たる
噴霧燃料Ｆｍが連絡孔３４の副室側開口３６の近傍に到
達するように配設されている。
【００２７】次に，この副室式エンジン２０の作動につ
いて説明する。エンジン２０の圧縮行程では，ピストン
２４の上昇によって圧縮された主室２１内の空気は，ノ
ズル挿入孔３３及び連絡孔３４を介して副室２２に圧送
される。エンジン２０が軽負荷運転状態にある場合には
針弁３のリフト量が少なく，圧縮行程の終期に至る前の
状態で燃料噴射ノズル１は図３に示すように副噴孔１６
が開口する状態となり，図５に示すように副噴孔１６か
ら噴射された副燃料噴霧Ｆａがピストン２４のノズル挿
入孔３３に向けて噴射される。ピストン２４が上昇中で
あってノズル突出し量よりも下方に位置しており，燃料
噴射ノズル１がピストン２４のノズル挿入穴３３に突入
していない場合でも，副噴孔１６から噴射される燃料噴
霧Ｆａはピストン２４の副室２２のノズル挿入孔３３を
通じて副室２２内に到達可能であるので，直噴式エンジ
ンと同様に，早期噴射（パイロット噴射）で燃焼室内に
燃料を分散させることができ，ＮＯｘの発生を抑制する
ことができる。
【００２８】エンジンが高負荷運転状態にあるときに
は，燃料噴射量を大きくするため，針弁リフト量が大き
く設定される。この場合には，燃料噴射ノズル１は，各
燃料噴射サイクルの初期において図３及び図５に示す作
動状態となり，副噴孔１６から副燃料噴霧Ｆａが副室２
２に向けて噴射される。各燃料噴射サイクルの圧縮上死
点の付近では，燃料噴射ノズル１は，図４及び図６に示
すようにノズル挿入孔３３に突入して，針弁３の大きな
リフト量に応じて副噴孔１６からのみならず主噴孔１４
からも燃料を噴射する。したがって，先に副噴孔１６か
ら噴射される副燃料噴霧Ｆａで副室２２内に均一に燃料
を分散した後に，主噴孔１４から主燃料噴霧Ｆｍが横方
向に噴射されて着火する。その結果，副室２２を用いる
ことによる当量比コントロールが従来同様に行うことが
でき，且つ高負荷でもＮＯｘの発生を抑制することがで
きると共に，副室２２内での着火性が改善されるので，
スートの発生を抑制することができる。
【００２９】このように，この燃料噴射ノズルをピスト
ン中央副室式エンジンに適用した場合には，直噴式エン
ジンと同様の早期噴射やパイロット噴射が実現でき，軽
負荷時には予混合燃焼によってＮＯｘの発生量を抑制す
ることが，また高負荷時には，従来と同様に当量比コン
トロールを行うことができ，全負荷領域においてＮＯｘ
の発生量の抑制が可能となる。
【００３０】この燃料噴射ノズル１に基づいて行われる
早期噴射又はパイロット噴射について，図７を参照して
説明する。図７は，エンジンのクランク角度（ＣＡ）に
対する燃料噴射率ｑ，針弁リフト量Ｌ及び燃料噴射圧力
Ｐとの関係に基づいてパイロット噴射及びメイン噴射を
説明するグラフである。クランク角度θ1 において，針
弁３がリフトを開始する。その若干前のクランク角度で
燃料噴射圧力Ｐは燃料噴射ポンプの作動により上昇を開
始している。針弁３のリフト開始に伴って，先ず，副噴
孔１６から副燃料噴霧Ｆａが噴射され，燃料噴射率ｑが
表れる。クランク角度θ2 までの間，針弁３のリフト量
はＬ1 に維持され，燃料噴射率ｑ1 の副燃料噴霧Ｆａの
噴射と燃料噴射圧力Ｐ1 が継続される。その後，針弁３
は更にリフトを開始し且つ燃料噴射圧力Ｐが上昇し，ク
ランク角度θ3 において，針弁３のリフト量がリフト量
Ｌ2 となるので，主噴孔１４から主燃料噴射Ｆｍが噴射
を開始し，その後，燃料噴射圧力Ｐ2 で最大の燃料噴射
率ｑ2 の噴射が続行される。クランク角度θ4 におい
て，針弁３が下降を開始すると，燃料噴射率ｑ及び燃料
噴射圧力Ｐも下降を開始し，クランク角度θ5 におい
て，針弁３のリフト量が０となり，燃料噴射率ｑも０と
なる。燃料噴射圧力Ｐは，その後に当初の圧力に低下す
る。以上のように，クランク角度θ1 からθ2 までの間
の初期の燃料噴射において，燃料噴射率を下げた早期噴
射又はパイロット噴射を行うことができる。なお，クラ
ンク角度θ2 から低下する点線は，エンジンが軽負荷運
転にある場合等に，主燃料噴射Ｆｍを行うことなく，ク
ランク角度θ2 で副燃料噴射Ｆａのみで燃料噴射を停止
するときのグラフである。
【００３１】
【発明の効果】この発明による燃料噴射ノズルは，以上
のように構成されているので，溝は針弁が摺動するノズ
ル本体の摺動部の壁面に形成される。特に，ノズルサッ
クに燃料を供給する通路を針弁の内部に形成する必要が
なく，針弁又はノズル本体の壁面への簡単な加工で燃料
噴射ノズルを製作することができる。また，燃料の噴射
を遮断する針弁が着座する弁シートも従来と同様広い領
域が確保され，加工も容易である。したがって，燃料噴
射ノズルの製作に際して，燃料供給のための通路や弁シ
ートの加工が容易になり，加工精度を容易に向上できる
とと目標に，製作コストも軽減される。更に，ノズル本
体側の設計の変更点は，溝と噴孔のみとなり，殆どの構
造は，従来の構造をそのまま利用できるので，この点か
らも製作コストを低減することができる。
【００３２】この発明による燃料噴射ノズルをピストン
中央副室式エンジンに適用した場合には，副噴孔からの
燃料噴射によって，直噴式エンジンで行うことができる
早期噴射やパイロット噴射と同様の機能を働かせること
ができる。したがって，軽負荷時には副噴孔から副室内
に噴射される燃料によって予め副室内で燃料と空気の混
合を行う予混合燃焼によって，ＮＯｘの発生量を抑制す
ることができ，また，高負荷時には，従来と同様に当量
比コントロールを行ってＮＯｘの発生量を抑制すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による燃料噴射ノズルの一実施例を示
す断面図である。
【図２】図１に示す燃料噴射ノズルの線Ａ−Ａで示す面
で切断した断面図である。
【図３】図１に示す燃料噴射ノズルの針弁のリフト量が
小さいときの作動状態を示す断面図である。
【図４】図３に示す燃料噴射ノズルの針弁のリフト量が
大きいときの作動状態を示す断面図である。
【図５】図１に示す燃料噴射ノズルを組み込んだ副室式
エンジンの一例を示す断面図である。
【図６】図５に示す副室式エンジンのピストンが上死点
近傍に位置した状態を示す断面図である。
【図７】エンジンのクランク角度に対する燃料噴射率，
針弁リフト量及び燃料噴射圧力との関係に基づいて早期
噴射又はパイロット噴射を説明するグラフである。
【符号の説明】
１ 燃料噴射ノズル ２ ノズル本体 ３ 針弁 ４ 孔部 ５ 弁シート ６ サック部 ７ ノズルサック ８ 燃料流路 １１ 弁フェース １２ 先端部 １４ 主噴孔 １６ 副噴孔 １７ 摺動部 １８ 溝 ２０ 副室式エンジン ２１ 主室 ２２ 副室 ２３ シリンダ ２４ ピストン ２５ シリンダヘッド ２６ シリンダブロック ３１ 頂面 ３２ 下面 ３３ ノズル挿入孔 ３４ 連絡孔
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 19/14 Ｆ０２Ｂ 19/14 Ｂ Ａ 19/16 19/16 Ｋ 23/00 23/00 Ｖ Ｆ０２Ｍ 61/10 Ｆ０２Ｍ 61/10 Ｆ Ｇ Ｔ 61/14 ３１０ 61/14 ３１０Ｄ ３１０Ｐ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料流路と穴部とを有すると共に前記燃
    料流路の下流側に弁シートと噴孔が形成されたサック部
    とを有するノズル本体，及び前記穴部内で往復動すると
    共に前記弁シートに着座可能な弁フェースを有する針弁
    を具備する燃料噴射ノズルにおいて，前記サック部は前
    記針弁の先端部が摺動自在に嵌合する摺動部を有してお
    り，前記噴孔は前記摺動部に開口する主噴孔と該主噴孔
    よりも先端側に形成された副噴孔とから成り，前記摺動
    部には，前記針弁の開弁時に前記燃料流路と前記サック
    部とを連通する溝が前記主噴孔の開口部と区分して形成
    されており，前記針弁のリフト量の増加に応じて燃料が
    前記主噴孔よりも先に前記副噴孔から噴射されることを
    特徴とする燃料噴射ノズル。
  2. 【請求項２】 前記副噴孔は，前記ノズル本体の軸心に
    沿って延びるように形成されていることを特徴とする請
    求項１に記載の燃料噴射ノズル。
  3. 【請求項３】 前記燃料噴射ノズルは，シリンダを構成
    するシリンダブロック，前記シリンダブロックに固定さ
    れたシリンダヘッド，前記シリンダ内を往復動するピス
    トン，前記ピストンの頂面と前記シリンダヘッドとの間
    の前記シリンダに形成された主室，前記ピストンの中央
    部に形成された副室，及び前記燃料噴射ノズルが突入す
    ることにより閉塞可能なノズル挿入孔を含む前記主室と
    前記副室とを連通する連絡孔を備えている副室式エンジ
    ンに適用されていることを特徴とする請求項１又は２に
    記載の燃料噴射ノズル。
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