JPS59119061A - デイ−ゼル機関に使用されるユニツト・インジエクタ - 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】 この発明は、ディーゼル機関に使用されるユニット・イ
ンジェクタ、殊に、ディーゼル機関の燃料を、初段噴射
および主噴射にょ多段階的に噴射し、燃料の燃焼を改善
するユニット・インジェクタに関する。

一般に、この種のユニット・インジェクタは、ディーゼ
ル機関のシリンダ・ヘッドに直接的に取シ付けられ、そ
のディーゼル機関のカム・シャフトの回転によって駆動
される。

また、そのユニット・インジェクタには、燃焼室内の急
激な圧力上昇を阻止し、排気中に含まれる炭化水素（Ｈ
Ｃ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減して、燃料の燃焼を
改善することが要求され、それらの条件を満たすために
は、燃料の噴射を初段噴射および主噴射として段階的に
行うことが望ましい。

しかし、従来のユニット・インジェクタは、構造が極め
て複雑になることから、そのような燃料の段階的な噴射
を行うことが困難であシ、また、シリンダ・ヘッドへの
組付は状態において、そのユニット・インジェクタのカ
ム・フォロワーが、カム・シャフトのカム側に接触する
ようにして取シ付けられるため、そのカム・シャフトの
位置によってそのユニット・インジェクタの取付は位置
が決定され、汎用性に難があシ、特に、車両用の小型デ
ィーゼル機関に適用することが困難であった。

この発明の目的は、燃料の噴射を初段噴射および主噴射
として段階的に行い、燃焼室内の急激な圧力上昇を阻止
し、排気中に含まれる炭化水素、定木酸化物を低減して
、燃料の燃焼を改善し、しかも、構造を簡単にし、大型
のディーゼル機関はもとよシ小型のディーゼル機関にも
適用でき、機関全体の小型化がさらに図れるディーゼル
機関に使用されるユニット・インジェクタの提供にある
。

それらの課題のために、この発明のディーゼル機関に使
用されるユニット・インジェクタは、バルブ・シートお
よび複数の噴口を備えたニードル・スピンドル・ボア、
および、そのニードル・スピンドル・ボアの燃料溜シに
連通されたプランジャ・デアを有する屈曲型バルブ本体
と、そのプランジャ・ボアに往復摺動可能に配置され、
かつ、ディーゼル機関で駆動されるカム・シャフトに取
シ付けられたカムによって、バルブ・スプリングに抗し
て、そのプランジャ・ボア内に押し込まれるポンピング
・プランジャと、ニードル・スプリングによってそのバ
ルブ・シートに着座されるように、そのニート９ル・ス
ピンドル・ボアに嵌め合わされたノズル・ニードルと、
そのポンピング・プランツヤに協働して、そのプランジ
ャ・ボア内にポンピング・チャンバを形成するように、
そのプランツヤ・ボア内にフローティング状態で往復摺
動可能に嵌め込まれた調量シランツヤと、そのニードル
・スピンドル・ボアの燃料溜りに連通ずるように、その
バルブ本体に形成された燃料ポンプ・ポートと、そのポ
ンピング・プランジャによって開閉されるように、その
シランジャ・ボアに開口された燃料タンク・ポートと、
その噴口から遠ざかる方向において、その燃料タンク・
ポートから所定の間隔を置いて、そのプランジャ・ボア
に開口された初段噴射カット・オフ・ポートと、その調
量プランジャによって開閉されるように、そのプランジ
ャ・ボアに開口された主噴射カット・オフ・ポートと、
その燃料タンク・ポートがそのポンピング・プランツヤ
によって閉じられる後、そのポンピング・チャンバをそ
の初段カット・オフ・ポートに連絡するように、そのポ
ンピング・シランジャに形成されたカット・オフ連通路
と、燃料ポンプからその燃料ポンプ・ポートに流れる燃
料の供給量を調節する電磁弁とを含んでいる。

以下、この発明のディーゼル機関に使用されるユニット
・インジェクタの望ましい具体例について、図面を参照
して説明する。

図は、トラックのディーゼル機関に使用されるものとし
て具体化されたこの発明のディーゼル機関に使用される
ユニット・インジェクタｌＯを示している。

そのユニット・インジェクタｌＯは、バルブ・シート２
２および複数の噴口２３，２４を備えたニードル・スピ
ンドル・？ア２１、および、そのニードル・スピンドル
・ボア２１の燃料溜！Ｕ２５に燃料通路２９を介して連
通されたプランジャ・ぎア２６を有する屈曲型ノ々ルプ
本体１１と、そのプランジャ・ボア２６に往復摺動可能
に配置され、かつ、トラックに搭載されたディーゼル機
関で駆動されるカム・シャフト３８のカム３９および、
リフタ４０によって、バルブ・スプリング３５に抗して
、そのプランジャ・ポア２６内に押し込まれるポンピン
グ・シランツヤ１２と、ニードル・スプリング３０によ
ってそのバルブ・シート２２に着座されるように、その
ニードル・スピンドル・デア２１に嵌め合わせられたノ
ズル・ニードル１３と、そのポンピング・プランジャ１
２に協働して、そのグランジャ・ボア２６内にポンピン
グ・チャンバ３２を形成するように、そのプランジャ・
ボア２６内にフローティング状態で往復摺動可能に嵌め
合わされた調量グランシャ１４と、そのニードル・スピ
ンドル・ボア２１の燃料溜シ２５に、燃料通路２９を介
して連通ずるように、その・々ルプ本体１１に形成され
た燃料ポンプ・ポート１５と、そのポンピング・プラン
ジャ１２によって開閉されるように、そのシランジャ・
ボア２６に開口された燃料タンク・、Ｎ　−ト１６と、
その噴口２３．２４から遠ざかる方向において、その燃
料タンク・ポート１６から所定の間隔を置いて、そのグ
ランジャ・デア２６に開口された初段噴射カット・オフ
・Ｉ−ト１７と、その調量プランジャ１４によって開閉
されるように、そのシランジャ・ボア２６に開口された
主噴射カット・オフ・ポート１８と、その燃料タンク・
ポート１６がそのハソンピング・プランジャ１２によ・
りて閉じられる後、そのポンピング・チャン・ぐ３２を
その初段噴射カット・オフ・ポート１７に連絡するよう
に、そのポンピング・プランジャ１２に形成されたカッ
ト・オフ連通路１９と、燃料Ｉンｆ（図示せず）からそ
の燃料ポンプ・ポート１５に流れる燃料の供給量を調節
する電磁弁２０とより構成されている。

バルブ本体１１は、トラックに搭載されたディーゼル機
関において、下端側が燃焼室内に収められるようにして
シリンダ・ヘッドに取シ付けられる縦方向部分と、その
縦方向部分の上端から直角状に伸長された横方向部分と
によ）、屈曲型に構成されたもので、その縦方向部分の
下方内側には、バルブ・シート２２および複数の噴口２
３．２４を備えたニードル・スピンドル・がア２１が形
成され、また、その縦方向部分の上端方内側、および、
その横方向部分の内側には、路側り字状のシランジャ・
ボア２６が形成されている。

そのプランジャ・？ア２６は、その横方向部分の内側に
一端が開放して伸長されたポンピング・シランジャ・？
ア２７と、その縦方向部分の内側で、そのポンピング・
グランジャ・ボア２７の他端に連絡された調量シランジ
ャ・ボア２８とよシなり、その調量プランジャ・？ア２
８の上方には、ストッパ４２が内側に突出されている。

その調量プランジャ・？ア２８は、燃料通路２９ヲ介し
て、そのニードル・スピンドル・デア２１の燃料溜りｚ
５に連絡されている。

勿論、そのバルブ本体１１は、そのようなプランジャ・
がア２６を形成するときの加工性、および、後述するポ
ンピング・シランジャ１２、調量プランシャ１４などの
取付は性を考慮して、複数の分割部分から構成されてい
る。

ポンピング・グランジャ１２は、そのバルブ本体１１の
ポンピング・グランジャ・ポア２７に往復摺動可能に配
置されるもので、一端には、そのポンピング・プランジ
ャ・ボア２７の一方に突出されるフォロワ一部分を一体
的に備え、そのバルブ本体１１における横方向部分の端
面とそのフォロワ一部分との間には、バルブ・スプリン
グ３５が配置されている。

勿論、そのフォロワ一部分の上面は、ディーゼル機関の
カム・シャフト３８のカム３９によって駆動されるリフ
タ４０の一端に接触し、そのカム・シャフト３８の回転
によシ、そのポンピング・ｆ　′ジンジャ１２がそのバ
ルブ・スプリング３５に抗して、そのポンピング・プラ
ンジャ・ボア２７内に押し込まれる。

ノズル・ニードル１３ｆｄ、ニードル・スプリング・ボ
ア２１の上方に配置されたニードル・スプリング３０に
よってそのバルブ・シート２２に着座されるように、そ
のニードル・スピンドル・ボア２１に往復摺動可能に嵌
め合わせられている。

そのノズル・ニードル１３の上端とそのニードル・スプ
リング３０の下端との間には、スフ０リング・シート３
１が配置されていること勿論であ芯。

調量プランジャ１４は、そのバルブ本体１１の調量プラ
ンジャ・ボア２８内にフローティング状態で往復摺動可
能に配置されている。

勿論、その調量プランジャ１４の往復摺動において、上
方への摺動位置の規制は、そのバルブ本体１１に形成さ
れたストッパ４２によってなされる。

その調量プランジャ１４がそのように配置されることに
よシ、そのポンピング・シランジャ１２の下方端面に協
働して、そのバルブ本体１１のシランジャ・ボア２６内
には、ポンピング・チャンバ３２が形成される。

燃料ポンプ・ポート１５は、ニードル・スピン。

ドル・ボア２１の燃料溜シ２５に燃料通路２９を介して
連通ずるように、そのバルブ本体１１の縦方向部分に軸
方向に伸長して形成されている。

その燃料ポンプ・ポート１５は、燃料配管３７を介して
燃料ポンプ（図示せず）の吐出側に接続される。

勿論、その燃料ポンプ・ポート１５の内側には、逆止弁
３６が配置され、その燃料溜り２５側の燃料がその燃料
ポンプ側に逆流しないように構成多れ丁いる。

燃料タンク・ポート１６は、そのポンピング・プランジ
ャ１２によって開閉されるように、そのバルブ本体１１
のポンピング・プランジャ・ボア２７における内側寄り
の位置に開口されている。

その燃料タンｉ・ポート１６は、リフタ４０の他端がカ
ム３９の基礎内部分に接触し、ポンピング・グランジャ
１２がポンピング・プランジャ・ボア２７内に押し込ま
れていないときに、僅かに開放され、また、そのリフタ
４ｏの他端がカム３９の突出部分に接触し、そのポンピ
ング・グランジャ１２がそのポンピング・プランジャ・
ボア２７内に押シ込まれるとき、そのポンピング・プラ
ンツヤ１２によって閉塞されるように、そのバルブ本体
に形成されている。その燃料タンク・ポート１６は、燃
料配管（図示せず）を介して燃料タンクに接続される。

初段噴射カット・オフ・ポート１７は、その噴口２３，
２４から遠ざかる方向において、すなわち、そのバルブ
本体１１の横方向部分において、その燃料タンク・ポー
ト１６がら外側に所定の間隔を置いて、そのポンピング
・グランジャ・ボア２７に開口されている。その初段噴
射カット・オフ・ポート１７は、燃料配管（図示せず）
を介して、燃料タンクに接続される。

主噴射カット・オフ・ポー）１８は、その調量プランジ
ャ１４によって開閉されるように、そのグランジャ・ボ
ア２６における調量シランジャ・ボア２８に開口されて
いる。その主噴射カット・オフ・、ＩＰ　−ト１８は、
燃料配管（図示せず）を介して、その燃料タンクに接続
される。勿論、その主噴射カット・オフ・ポート１８は
、その調量プランツヤ１４が下方に所定の距離をもって
摺動されるときに、開放される。

カット・オフ連通路１９は、その燃料タンク・ポート１
６がそのポンピング・シランジャ１２によって閉じられ
る後、そのポンピング・チャンバ３２をその初段噴射カ
ット・オフ・ポート１７に連絡するように、そのポンピ
ング・プランジャ１２に形成されている。

すなわち、そのカット・オフ連通路１９は、そのポンピ
ング・グランジャ１２がパルプ・スプリング３５に抗し
て押し込まれ、その燃料タンク・ポート１６がそのポン
ピング・グランジャ１２によって閉じられる後、その初
段噴射カット・オフ・ホー　ト１７に連絡されるように
、そのポンピング・グランジャ１２の外周に形成された
リング溝３３と、そのポンピング・チャンバ３２をその
リンク溝３３に連絡するように、そのポンピング・グラ
ンジャ１２の内側に形成された連通孔３４とよシ構成さ
れている。

電磁弁２０は、燃料ポンプ０の吐出側をバルブ本体１１
の燃料ポンプ・ポート１５に接続する燃料配管３７に設
けられ、その燃料ポンプからその燃料ポンプ・ポート１
５に流れる燃料の供給量を調節している。

その燃料ポンプ・ポート１５に流れる燃料の供給量は、
その電磁弁２０の開弁時間によって決定され、その電磁
弁２０の開閉制御は、ディーゼル機関の調速機（図示せ
ず）側からの電気的な出力信号に応じてなされる。

次に、上述のように構成されたユニット・インジェクタ
ｌＯの動作について説明する。

燃料ポンプから供給される燃料は、電磁弁２０の開閉に
よって所定の供給量に調節され、燃料ポンプ・ポート１
５に送られ、逆止弁３６の下流側は、所定の供給量の燃
料で満たされている。

そのような状態で、カム・シャフト３８が回転されれば
、その回転に応じてリフタ４０によりポンピング・プラ
ンジャ１２が往復摺動されるが、その往復摺動において
、そのポンピング・プランジャ１２がバルブ・スプリン
グ３５に抗して僅かに押し込まれると、そのポンピング
・プランジャ１２によって燃料タンク・ポート１６が閉
じられ、そのポンピング・プランツヤ１２の僅かな押込
みに応じた圧力が、ポンピング・チャンバ３２内に加え
られ、調量プランジャ１４が噴口２３，２４側に移動す
る。

従って、バルブ本体１１において、逆止弁３６の下流側
に満たされた燃料が圧縮されて燃料溜シ２５に供給され
、ノズル・ニードル１３がニードル・スプリング３０に
抗して持ち上げられ、噴口２３．２４から燃料が噴射さ
れ初段噴射がなされる。

次いで、そのポンピング・プランジャ１２が僅かに押し
込まれると、そのポンピング・チャンバ３２が、カット
・オフ連通路１９を介して初段噴射カット・オフ・ポー
ト１７に連絡され、ポンピング・チャンバ３２内の燃料
が燃料タンク側に戻される。

すなわち、調量フ０ランツヤ１４に圧力が作用しなくな
り、逆止弁３６の下流側に満たされた燃料が圧縮されず
、初段噴射が終了する。

さらに、そのポンピング・プランツヤ１２が押し込まれ
ると、そのポンピング・プランジャ１２によって燃料タ
ンク・ポート１６、および、初段噴射カット・オフ・ポ
ート１７がそれぞれ閉じられ、再び、そのポンピング・
プランジャ１２の押込みに応じた圧力が、そのポンピン
グ・チャンバ３２内に加えられ、調量プランジャ１４が
噴口２３．２４側に移動し、上述の初段噴射の場合とほ
ぼ同様に、主噴射がなされる。

そのような状態から、そのポンピング・プランジャ１２
が、さらに押し込まれ、その調量プランシャ１４が、さ
らにその噴口２３，２４側に移動すると、主噴射カット
・オフ・ポート１８が開放されて、そのポンピング・チ
ャンバ３２がその主噴射カット・オフ・ポート１８に連
絡され、そのポンピング・チャンバ３２内の燃料が燃料
タンク側に戻される。

従って、その調量プランシャ１４に圧力が作用しなくな
シ、逆止弁３６の下流側に満たされた燃料が圧縮されず
、主噴射が終了する。

上述のユニット・インジェクタ１０は、ポンピング・プ
ランシャ１２の押し込みによって発生する圧力に応じて
調量プランシャ１４が移動し、その調量プランシャ１４
の移動によって、逆止弁３６の下流側に満たされた燃料
を圧縮して、初段および主噴射を段階的に行い、しかも
、その主噴射の段階において１．その調量プランツヤ１
４が所定の位置に移動するとき、ポンピング・チャンバ
３２を主噴射カット・オフ・ポート１８に連絡して、主
噴射を終了させるが、その調量プランジャ１４が所定の
位置に移動するとき、その逆止弁３６の下流側を上流側
に連絡して、その主噴射を終了させることも可能である
。

そのような場合には、その調量シランツヤ１４の外周に
リング溝を形成し、さらに、その調量シランジャ１４の
内側には、逆止弁３６の下流側をそのリング溝に連絡す
る連通孔を形成し、また、バルブ本体１１には、上述し
た主噴射カット・オフ・ホー　トｉ　ｓＯ代シに、その
調量プランジャ１４が所定の位置に移動するとき、その
リング溝に連絡される主噴射カット・オフ・ポートを形
成シ、その主噴射カット・オフ・ポートをその逆止弁の
上流側に接続する。

また、上述したユニット・インジェクタ１ｏにおいて、
プランジャ・デア２６は路側り字状をなして、そのバル
ブ本体１１の縦方向および横方向部分に形成されたもの
として説明したが、そのグランジャ・デアはその横方向
部分の内側に直線状に形成するものでも良い。

勿論、そのバルブ本体１１の屈曲角度は任意でアシ、シ
リンダ・ヘッドへの取付は状態において、そのポンピン
グ・プランジャ１２のフォロワ一部分がりフタ４０側に
位置されるように、そのバルブ本体１１は屈曲して形成
される。

如上の構成になるこの発明によれば、燃料の噴射が、初
段噴射および主噴射として段階的になされ、燃焼室内の
急激な圧力上昇が阻止され、排気中に含まれる炭化水素
、窒素酸化物が低減され、燃料の燃焼が改善され、構造
が簡単で、大型のディーゼル機関は勿論のこと、小型の
ディーゼル機関にも取付は位置が規制されることなく適
用され、機関全体の小型化がさらに図れ、実用的になる
。

【図面の簡単な説明】

図はトラックのディーゼル機関に使用されるものとして
具体化されたこの発明のディーゼル機関に使用されるユ
ニット・インジェクタを概説的に示す縦断面図である。 １０・・・ディーゼル機関に使用されるユニット・イン
ジェクタ、１１・・・バルブ本体、１２・・・ポンピン
グ・シランジャ、１３・・・ノズル・ニードル、１４・
・・調量グランジャ、１５・・・燃料ポンプ・ポート、
１６・・・燃料タンク・ポート、１７・・・初段噴射カ
ット・オフ・ポート、１８・・・主噴射カット・オフ・
ポート、１９・・・カット・オフ連通路、２０・・・電
磁弁、２１・・・ニードル・スピンドル・デア、２２・
・・パルプ・シー）、２３．２４・・・噴口、２５・・
・燃料溜シ、２６・・・プランジャ・デア、３０・・・
ニードル・スプリング、３ｚ・・・ポンピング・チャン
バ、３５・・・バルブ・スプリング、３８・・・カム・
シャフト、３９・・・カム。 特許出願人　　日野自動車工業株式会社日本電装株式会
社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バルブ・シートおよび複数の噴口を備えたニードル・ス
   ピンドル・ボア、および、そのニードル・スピンドル・
   ボアの燃料溜シに連通されたプランジャ・ボナを有する
   屈曲型バルブ本体と、そのシランジャ・ボアに往復摺動
   可能に配置され、かつ、ディ−４ル機関で駆動されるカ
   ム・シャフトに取シ付けられたカムによって、バルブ・
   スプリングに抗して、そのプランジャ・ボア内に押し込
   まれるポンピング・グランツヤと、ニードル・スプリン
   グによってそのバルブ・シートに着座されるように、そ
   のニードル・スピンドル・はアに嵌め合わせられたノズ
   ル・ニードルと、 そのポンピング・プランツヤに協動して、そのグランツ
   ヤ・ボア内にポンピング・チャンバを形成するように、
   そのグランジャ・ボア内にフローティング状態で往復摺
   動可能に嵌め込まれた調量プランジャと、　　　− そのニードル・スピンドル・ボアの燃料溜りに連通ずる
   ように、そのバルブ本体に形成された燃料ポンプ・ポー
   トと、 そのポンピング・プランジャによって開閉されるように
   、そのプランジャ・ボアに開口された燃料タンク・ポー
   トと、 その噴口から遠ざかる方向において、その燃料タンク・
   ポートから所定の間ｊ隔を置いて、そのグランツヤ・ボ
   アに開口された初段噴射カット・オフ・ポートと、 その調量プランジャによって開閉されるように、そのプ
   ランジャ・ボアに開口された主噴射カット・オフ・ポー
   トと、 その燃料タンク・ポートがそのポンピング・プランジャ
   によって閉じられる後、そのポンピング・チャンバをそ
   の初段噴射カット・オフ・ポートに連絡するように、そ
   のポンピング・グランジャに形成されたカット・オフ連
   通路と、 燃料ポンプからその燃料ポンプ・ポートに流れる燃料の
   供給量を調節する電磁弁 とを含むディーゼル機関に使用されるユニット・インジ
   ェクタ。