JPS6155362A - 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捜関に採用される燃料噴射ノズルに
係り、特に燃料噴０１率に関与する懲利噴射圧力を制御
して、パイロット噴射とそれに続くメイン噴ｑ寸により
騒音、ＮＯｘ等の低減を図り得る燃１′８［噴射ノズル
に関する。

［従来の技術］ 一般にディーゼル機関における燃焼過程は、着火遅れＷ
Ｊ問に噴射された燃料が予混合気となって一気に燃焼す
る初期燃焼期とそれに続く拡散燃焼期から成っている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで初期燃焼期における燃焼の割合（初期燃焼期に
おける燃料噴射率）が高いとは関の騒音・振動が大ぎく
、またＮＯｘの排出母心多くなるという問題があり、特
に燃料噴射率の高い直接噴射式ディーゼル機関では顕著
なものであった。

即ち、燃料噴射率が高く初期燃焼期における燃焼室内の
エネルギー状態が高くなると多数の火炎核の発生と同時
に一気に（爆発的に）燃焼が進行しシリンダ室内の圧力
上昇率を高めて大きな圧力波を生じさせてｒＡ音・振動
を発生させ、また燃焼初期に急激な温度上昇を伴なうた
めにＮＯｘを５岳に発生させる。

ここに上記問題を解決する方策として燃料噴射率を制御
することが考えられ、例えば分配型燃料＋１７Ｉ　Ｑ’
Ｊポンプの１α圧ヂヤンバ内にピストンを設けたり、第
４図に示すＪ：うに燃料噴射弁本体ａの給油通路すにこ
れより分岐させて副弁Ｃのリフトで開閉されるスピル通
路ｄ＠設ける（特開昭５０−６３３２７号公報）等して
燃料の一部を逃ず構造としたものが案出されている。

しかしながら、これら提案は複数の気筒の噴射ノズルの
開弁圧のバラツキやスプリングの経時変化により各気筒
で噴射率が不揃いになり、騒音やＮＯＸの低減を充分に
達し得ないと考えられる。

［発明の目的］ 本発明は上述したような問題点に鑑みて創案されたもの
であり、その目的は燃料噴射率に関与する燃オ′３［噴
射圧力をＩＩＩ　１２ＩＩ　Ｌ、てパイロット噴射とそ
れに続（メイン噴射により！Ａ音、ＮＯＸ等の低減を達
成でさる燃料噴射ノズルを提供するにある。

［発明の概要１ 本発明は圧力供給系から供給される燃料噴射圧力が作用
されて燃料噴孔を開放するニードル弁をリフトさぼるた
めの第１のピストンに対し、同時に圧力供給系から燃料
噴射圧力が作用されて所定ストローク移動される第２の
ピストンを設（プると共に、これらピストン間に開弁圧
を調整しつつＴＪ動じたこれらピストンを復帰させるス
プリングを設け、圧力供給時導入圧力の慣性で第１のピ
ストンを駆動して燃料噴０１　（パイロット噴射）させ
ると共に、第２のピストンを所定ストローク駆動させて
第１のピストン側が所定の開弁圧に昇圧されるまでに要
する時間だけ噴射タイミングを遅延させた後、第１のピ
ストンを駆動させて更に燃料噴射（メイン噴射）させる
ようにしたことを要旨とするものである。

［実施例］ 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図には直接噴射式ディーゼル践関に採用される燃料
噴射ノズルが示されている。この燃料噴射ノズルは主に
スリーブ状に形成されたノズルボディ１とこのノズルボ
ディ１の軸方向両端に夫々設けられたカップリング部２
及びノズル部３とから４ｂ”ｒ成される。ノズル部３は
ノズルボディ１との間にリング状のスペーサ４を介して
、またカップリング部２は直接リテーニングナツト５に
よりノズルボディ１に固定される。カッブリ、ング部２
はその軸方向に沿って延出された細径部２ａに燃料１１
１４射圧力を供給するための圧力、供給系の一部を構成
する燃料油管（図示せず）が接続され、他方ノズル部３
にはその軸方向に沿って延出された細径部の先端に燃料
噴孔６が形成される。そしてこれ。ら燃料噴孔６とカッ
プリング部２との間には、燃料油管から供給される燃料
油を導入しつつその圧力を伝達供給する圧力供給系の一
部を成す燃料油路７が一連に形成される。

ところで、ノズル部３には燃料噴孔６と反対側の端部に
軸方向にγ（＞つて往復移動自在に第１のピストン８が
３９けられる。この第１のピストン８はこれに移動力を
与える燃料噴射圧力を受【プる受圧部８ａが錐体面状に
形成され、ノズル部３内の燃料油路７の途中に容積が拡
大されて形成された圧力室９に臨ませて配設される。ま
た第１のピストン８には、その受圧部８ａから燃料噴孔
６側へ延出され、これら燃料噴孔６を開閉するためにリ
フト自在に構成されたニードル弁１０が設置プられる。

更に第１のピストン８は受圧部８ａと反対側の端面８ｂ
がスベーナ４に相対向される。このスペーサ４はニード
ル弁１０をリフｉさせつつ移動してくる第１のピストン
８を相当のストローク量で規制する機能を有する。また
第１のピストン８にはその端面８ｂからスペーサ４を１
ｕ通さけてブツシュロッド１１が設けられる。

他方カップリング部２には燃料噴孔６へ延びる燃料油路
７から分岐され、第１のピストン８と反対側のノズルボ
ディ１の端部に）■通さ才て分岐路１２が形成される。

この分岐路１２は圧力供給系の一部を成すものであり、
燃料油路７側と同圧の燃料噴射圧力が導入されるように
なっている。この分岐路１２が接続されるノズルボディ
１の一端にはシリンダ室１３が形成され、このシリンダ
室１３内に順次シム１４、リング状のスペーサ１５、。

スリーブ１６が装着され通孔１７ａを有するロツクナッ
１〜１７で固定される。そしてスリーブ１６内には第１
のピストン８にその移動方向から相対向さけて往復移動
自在に第２のピストン１８が設けられる。この第２のピ
ストン１８は分岐路１２を介してこれに移動力を与える
燃料噴射圧力を導入する通孔１７ａに臨ませて受圧部１
８ａが形成される。殊にこの第２のピストン１８の受圧
部１８ａの受圧面積Ａ２は第１のピストン８の受圧部８
ａの受圧部ｍＡ＋に対し、次のように設定され、第２の
ピストン１８が第１のピストン８よりも大さ″な力を受
ｔノるように構成される。

ここに、ＤＩ：第１のピストンの外径 ｄ１：ニードル弁の外径 Ｄ２　：第２のピストンの外径 また第２のピストン１８は受圧部１８ａと反対側の端面
１８ｂがスペーサ１５に相対向され第２のピストン１８
はこのスペーサ１５により所定の移動ストロークで制止
されるようになっている。

更に第２のピストン１８にはその端面１８ｂからスペー
サ１５をＬ１通さｊ）でブツシュロッド１９が設シブら
れる。

更にこれら相対向されたピストン８，１８具体的にはブ
ツシュロッド１１．１９相互間にはスプリングシート２
０を介して弾発手段たるスプリング２１が設けられる。

このスプリング２１は燃料噴射圧力が作用されないとぎ
、設定される開弁圧よりも比較的小さな圧力で圧縮され
るセットフォースＭ２で設定され、燃料噴射圧力が作用
されて、第２のピストン１８が所定ストローク移動して
スペーサ１５に制止されたとぎ、圧縮された状態で設定
の開弁圧で更に圧縮されるセットフォースＭ１となるよ
うに構成される。

尚、２２はピストン８，１８を介してスプリング２１周
辺にリークした燃料油をタンク等へ戻すための戻し配管
であり、ノズルボディ１に固定されている。

次に作用について述べる。

燃ｔ３Ｆ噴射開始時明にあっては、燃料噴射ボンブカ日
ら圧力供給系を介して相当の燃料噴射圧力で燃料油が供
給される。カップリング部２から導入された圧力はノズ
ルボディ１等の燃料油路７、分岐路１２等に伝；ヱざ机
る。ここに導入された圧力は第１のピストン８に作用す
るが第２のピストン１８にも作用し、上）小しだ受圧面
積Ａ＋、△２の設定により大ぎな力が発生する第２のピ
ストン１８が順次スプリング２１を圧縮ｌノつつ駆動さ
れる。

ここに第２図に示すように、第２のピストン１８の駆動
が１７ｉ７始される燃Ｊ’３１１ｒｘ射圧力の導入初期
にあっては、導入される圧力の慣性的効果により圧力室
９では第１のピストン８に、通常の開弁圧よりも小さい
力Ｍ２で圧縮されるスプリング２１に抗する移動力が作
用してニードル弁１０がリフトされ燃料噴孔６が開放さ
れて燃料油が噴射される（パイ［１ツト噴０１、第２図
Ａ部）。

燃ｎｎハが噴ｒＮされると圧力空９内の圧力が低下し、
又圧力の１４性的効果ｔＪ菊失丈るのでニードル弁１０
はスプリング２１によって復帰され燃料噴孔６を閉じて
燃料油の噴射が停止される（第２図Ｂ部）。

燃ｒ３［噴射後筒２のピストン１８が所定ストローク駆
動されスペーサ１５に制止されると再び圧力空９の内圧
が上昇してゆ（。この第２のピストン１８の駆動により
従来の伝達圧力Ｅに対し、タイムラグＴが与えられる。

そして第２のピストン１８により圧縮されて所定の開弁
圧において圧縮されるスプリング２１に抗する移動力Ｆ
ＳＩｈｉ第１のピストン８に作用すると再度ニードル弁
１０はリフトされ、燃料油が噴射される（メイン噴射、
第２図Ｃ部〉。

最終的に燃料噴射ポンプからの燃わ１油の圧送が終了す
ると圧力供給系の圧力が低下し、ピストン８．１８はス
プリング２１によって復帰され１サイクルの燃料噴射が
終了される（第２図り部）。

ところで本発明にあっては第３図に示すように燃：得噴
射圧力の導入初期にｊ５　ＬＪる圧力のｔｆ！ｌ性的効
果により低噴射率でパイロット噴射を行なわせ、爾後第
２のピストン１８を所定ストローク駆動ざ　　　　　′
「ることによって与え１びる噴射タイミングのタイムラ
グ丁によりメイン噴射の時期を羅らせて従来「に比し着
火遅れ期間中の予湿合気の生成を抑えて暖かな初期燃焼
を達成させることができる（図中、Ｑで示す。またΔ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ部は夫々第２図のＡ、Ｂ、Ｃ，０部に対応す
るものである）。

従って急激なシリンダ内圧力や温度の上昇を抑止でき、
機関の振Ｅｊ＋−騒音やＮＯＸ等の生成を減少さぼるこ
とができる。

尚、燃料噴射率を低下さ往ることは高速運転時、出力や
スモークを悪化させることが懸念されるが、本発明では
高速運転に移行するにつれて圧力導入″７ＪＪ！′ｙＩ
の慣性的効果が高まってパイロット噴射とメイン噴射と
が分（プられなくなり通常のノズルと略同様な噴射を行
なうこととなる。

また本発明にあっては購或上、第１のピストン８と第２
のピストン１８とを１つのスプリング２１で１ヤ勤する
ようにしたので、夫々をＺり辺のスプリングで制御する
場合に対し経時劣化が生じても動作比を一定に保つこと
ができ、噴射タイミングの変動を可及的に抑制できる。

また本発明は副燃焼室式ディーゼル別間に対しても採用
でさるものである。

［発明の効果］ 以上２２するに本発明によれば次のような贋れた効果を
発揮する。

（１）　　ニードル弁を駆動する第１のピストンに対す
る燃料噴射圧力の伝達を遅延させる第２のピストンと、
燃料噴射圧力導入初期の圧力の慣性的効果とにより１サ
イクル中にパイロット噴射とメイン噴射とを行なわＶる
ことができ、シリンダ内圧力や温度の急激な上昇を抑え
て段間の騒音・振動やＮＯＸ等の低減を図ることができ
る。

（２）　　第１のピストンと第２のピストンとを単一の
スプリングで作動させるようにしたので、動作比を一定
に保つことができ、信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ｊ＆一実施例を示す側断面図、第２
図はクランク回転角度と第１のピストンへの伝達圧力と
の関係を示すグラフ図、第３図はクランク回転角度とシ
リンダ内圧力及び燃料噴射率との関係を示すグラフ図、
第４図は従来例を示す側断面図である。 図中、６は燃料噴孔、７，１２は圧力供給系を構成する
燃料油路及び分岐路、８は第１のピストン、１０はニー
ドル弁、１８は第２のピストン、２１は弾発手段として
例示したスプリングである。 特許出願人　　いすず自動車株式会礼 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 第３図 」二 点 フランツ回卑云萌曳　　□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃料噴射圧力を供給するための圧力供給系と、該圧力
   供給系から供給される圧力で駆動され燃料噴孔を開放す
   るニードル弁をリフトさせるための第１のピストンと、
   上記圧力供給系から供給される圧力で所定ストローク駆
   動され、上記第１のピストンへの圧力伝達を遅延させる
   ための第２のピストンと、これらピストン間に設けられ
   これらを弾発して復帰させるための弾発手段とを備えた
   ことを特徴とする燃料噴射ノズル。