JPH0256512B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主として直接噴射式デイーゼル機
関等に用いられる所謂ホールノズル形式の燃料噴
射ノズルの改良に関する。

従来の技術 従来の燃料噴射ノズルとしては、例えば第１図
に示すものが知られている（実開昭54−112918
号）。即ち、第１図に示す１はその先端部が中雅
の略円錐形に形成されたノズルボデイ、２は該ノ
ズルボデイ１内に摺動自在に収納されるニードル
バルブである。

上記ノズルボデイ１は、同図に示す如く自身の
略中央内部に油溜り部３が形成され、該油溜り部
３の下部には油溜り部３の燃料を先端方向に導く
通路部４が形成されており、またノズルボデイ１
の先端部には内壁面にノズルシート部５が形成さ
れていると共に、該ノズルシート部５の位置に複
数の噴孔６が形成されている。他方ニードルバル
ブ２は、上部に有する摺動部７の下方に上記油溜
り部３内に位置する受圧面部８が形成され、該受
圧面部８の下部に上記通路部４内に嵌挿されるシ
ヤフト部９が形成されており、該シヤフト部９の
先端部には上記ノズルシート部５に着座して噴孔
６を閉止する略円錐形のフエイス部１０と、燃料
圧力を受ける受圧面部１１が形成されている。

このような燃料噴射ノズルにおいては、燃料導
入孔１２から油溜り部３に供給された燃料の圧力
があがると、燃料の圧力が受圧面部８，１１に作
用してニードルバルブ２を図中上方に押し上げる
ニードルバルブ２が押し上げられ、ノズルシート
部５とニードルフエイス部１０との間に間〓が生
じ、通路部４を経て上記間〓を通過した燃料がノ
ズルボデイ１の先端方向に流れ込み噴孔６から燃
焼室内（図示せず）に噴射される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の燃料噴射ノズ
ルにあつては、ニードルバルブがリフトされるに
従つてノズルシート部とニードルフエイス部との
間〓に形成される流路面積が急激に増加するよう
になつていたため、噴孔から噴射される燃料量が
第５図中破線で示すように、噴孔の開口総面積で
決定される流量まで急激に増加した。したがつ
て、噴射初期に多量の燃料が燃焼室に噴射され、
この多量の燃料が急激に燃焼する。その結果、急
激な温度上昇による排気ガス中のNOx濃度の増
加と急激な圧力上昇による燃焼騒音の増加とをき
たすという問題があつた。

そこで、例えば実開昭58−189366号公報に記載
された技術のように、ニードルバルブに燃料通路
面積を噴孔の総開口面積よりも小さく挟める略円
環状の流量規制部を設け、該流量規制部のニード
ルバルブのリフト方向の長さがニードルバルブの
最大リフト長さよりも短く設定し、これによつて
燃料噴射初期の噴射流量を少量に制御するものも
提供されている。

しかし、この公報記載の従来例にあつては、流
量規制部がニードルバルブの最大リフト時におい
て燃料通路内に位置せずに油溜り部内に位置する
ため、ニードルバルブの最大リフト時から下降中
に、該ニードルバルブの横振れ等に起因して流量
規制部の下端縁が油溜り部の下端縁に乗り上げて
ニードルバルブが作動不良を起こす。この結果、
燃料噴射後期における噴射遅れが生じ、例えば減
速時の運転性が悪化するといつた問題がある。

課題を解決するための手段 この発明は、上記従来の問題点に鑑みて案出さ
れたもので、とりわけニードルバルブのシヤフト
部の基部に設けられた円柱部と、該円柱部より下
部のシヤフト部に設けられ、上記円柱部と同径で
かつその外周面に複数の縦溝が形成された円柱状
の案内部とを備え、上記円柱部の外壁面と上記通
路部の内壁面間に形成される流路の断面積を上記
噴孔の開口総面積よりも少さく設定し、且つ上記
油溜り部側の流路端縁と上記円柱部の先端縁間の
長さをニードルバルブのリフト長さよりも短く設
定する一方、上記油溜り部側の流路端縁と上記案
内部先端間の長さを上記ニードルバルブのリフト
長さよりも長く設定し、上記円柱部の外壁面と上
記通路部の内壁面との間に形成される流路の断面
積と上記案内部の縦溝の総断面積を加えた面積を
上記噴孔の開口総面積よりも大きく設定したこと
を特徴としている。

作 用 上記構成の本考案によれば、燃料噴射ノズルか
らの燃料噴射量を段階的に増加させることにより
急激な燃焼が防止できることは勿論のこと、ニー
ドルバルブの昇降中には案内部が通路部内に常時
位置し、かつ各縦溝内に圧力燃焼を通過させるた
め、つまり該圧力燃料が通路部の内壁面と案内部
外周面との間の流路内を均一巾で流下するため、
該案内部は常に通路部の中心位置に保持され、し
たがつて円柱部も通路部の中心位置に保持され
る。また、円柱部と案内部が同径になつているの
で、ニードルバルブの最大リフト時（円柱部は油
溜り部内）から下降中において案内部が円柱部を
通路部内へ滑らかに案内することができる。

本発明の実施例 以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。

第２図は本発明に係る第１実施例の全体構成を
示し、第３図は同実施例の要部を示している。即
ち、第２図に示す１１はノズルボデイ、１２は該
ノズルボデイ１１内に摺動自在に収納されたニー
ドルバルブである。

ノズルボデイ１１は、略中央内部に縦断面略楕
円形の油溜り部１３が形成されると共に、該油溜
り部１３の下部には、該油溜り部１３から先端部
に亘つて通路部１４が形成され、また、ボデイ１
１の先端部にサツクホール部１５及び略円錐形の
ノズルシート部１６を有し、且つこのノズルシー
ト部１６に開口するように複数の噴孔１７が貫通
形成されている。

他方、上記ニードルバルブ１２は、同図に示す
如くニードル摺動部１８の下部に上記油溜り部１
３内に位置する略円錐形の受圧面部１９が形成さ
れ、該受圧面部１９の下部には上記通路部１４内
に嵌挿するシヤフト部２０が形成されており、該
シヤフト部２０の先端部には上記ノズルシート部
１６に着座して上記噴孔１７を閉止する略円錐状
のフエイス部２１が形成されている。更に、上記
受圧面部１９直下のシヤフト部２０基部には燃料
の流量制御部Ｃが形成されている。

即ち、第３に示す如くシヤフト部２０の基部に
円柱部３２が形成され、該円柱部３２の外周面３
２ａと上記通路部１４の内壁面１４ａ間に形成さ
れる環状流路３６の断面積が上記噴孔１７の開口
総面積よりも小さく設定され、且つニードルバル
ブ１２の閉弁時における上記油溜り部１３側に面
する流路３６の上端縁３６ａと円柱部３２の下端
縁３２ｂ間の長さｈがニードルバルブ１２のリフ
ト長さよりも短く設定されている。そして、上記
流路３６の断面積と噴孔１７の開口総面積の割合
は燃料噴射初期の噴射量をどの程度に抑制するか
によつて適宜決定され、また、上記流路３６の上
端縁３６ａと円柱部３２の下端縁３２ｂ間の長さ
ｈは、少量に規制する初期燃料のの噴射時間をど
の程度持続させるかによつて適宜決定される。ま
た、ノズルボデイ１１の通路部１４上部に一定深
さの円筒部３４が形成されている。

そして、上記ニードルバルブ１２は、上記円柱
部３２の下部に円環状溝３３を挟んで円柱状案内
部３５が形成されている。該案内部３５は、上記
円柱部３２と同径に設定され、その外周面には燃
料バイパス用の縦溝３５ａが軸方向に沿つて複数
形成されている。また、案内部３５は、ニードル
バルブ１２の最大リフト時でも上記円筒部３４内
に残留する位置に形成されている。更に、上記円
柱部３２の外壁面３２ａと円筒部３４の内壁面つ
まり通路部１４の内壁面１４ａ間に形成される環
状流路３６の断面積と、上記案内部３５の縦溝３
５ａの総断面積を加えた面積は、噴孔１７の開口
総面積より大きくなるように設定されている。

次に、上記構成の燃料噴射ノズルの作用を説明
する。

先ず、図外の燃料噴射ポンプにより油溜り部１
３に供給された燃料の圧力が増大すると、受圧面
部１９に作用する圧力によつてニードルバルブ１
２が押し上げられ、噴孔１７が開口されるが、バ
ルブリフトの初期つまり上記流量制御部Ｃの長さ
ｈを下廻るリフト量の間は、燃料流量が環状流路
３６の断面積により決定され、その結果比較的少
ない噴射量に規制される。そして、バルブリフト
量が上記の長さｈを上廻ると、規制を解除された
燃料がその量を増加しながら先端方向へ流入する
ため、以後の噴射量は噴孔１７の開口総面積によ
り決定される。

従つて、第５図の実線に示すように、燃料噴射
量は、噴射初期（領域ｈ）においては比較的少な
く、噴射後期（領域ｘ）においては比較的多くな
るように、段階的に増加する特性が得られる。即
ち、噴射初期のｈ領域では流量規制部Ｃによつて
燃料噴射量が少量に規制されるので、急激な燃焼
が防止され排気ガス中のNOx濃度や燃焼騒音を
著しく低減でき、更に、噴射後期のｘ領域では規
制が解除されて溶射量が序々に増加するので、通
常の燃焼状態が得られる。

しかも、この実施例では、案内部３５がニード
ルバルブ昇降中に円筒部３４内に常時残留し、か
つ円環状溝３３を介して自身の各縦溝３５ａ内を
圧力燃料が通過する、すなわち該圧力燃料が円筒
部３４の内壁面と案内部３５の外周面との間の流
路３６内を全体が円筒状の均一巾で流下するた
め、該案内部３５は圧力燃料の該案内部３５の外
周面に対する均一な反力により常に通路部１４の
中心位置に保持される。したがつて、円柱部３２
も通路部１４の中心位置に保持されることにな
る。また、円柱部３２と案内部３５が同径に設定
されているため、たとえ案内部３５が円筒部３４
の内壁面に摺接しつつ下降してもそれに追随する
形で円柱部３２も円筒部３４内に滑らかに案内さ
れる。この結果、円柱部３２の下端部３２ｂが、
油溜り部１３の下端縁つまり円筒部３４の上端縁
３６に対して干渉したりあるいは乗り上げること
が確実に防止される。

第４図は本発明の第２実施例を示し、ニードル
バルブ１２の構成は第１実施例の場合と同様であ
るが、ノズルボデイ１１の通路部１４の直径を第
２実施例の場合より大径に形成し、該通路部１４
上部にボデイ１１とは別材の円筒部材４０を嵌合
させて流量規制部Ｃの一部を形成させている。従
つて、第１実施例の場合と同様の効果を有するこ
とは勿論であるが、円筒部材４０を単に交換する
だけで燃料の規制流量を変化させることができる
ので、種々の機関に広く利用できる。

更に、上記各実施例は、流量規制部Ｃが高温の
燃焼ガスに晒されるノズルボデイの先端部から離
れた上部位置に形成されている為、熱膨張の影響
を受けにくく、流量規制手段の精度が一層良好化
できるばかりか、燃焼ガス逆流によるカーボン附
着の心配がないので耐久性も優れさらに噴霧の分
配もよい。

また、ニードルバルブの円柱部がニードルバル
ブ摺動部の近傍に形成されているため、両者の同
軸度が得られやすく成形上の精度が良くなる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれ
ば、噴射ノズルによれば、バルブリフトに伴い燃
料噴射量が段階的に増加するような噴射特性を得
ることができ、噴射初期の燃料噴射量を少量に抑
制して、急激な燃焼を防止できる。従つて、良好
な初期燃焼を得ることができ、排気ガス中の
NOx濃度の低減ならびに燃焼騒音の低減を達成
できる。

しかも、ニードルバルブの昇降中に案内部の縦
溝内を通過する圧力燃料によつて該案内部が常時
通路部の中心位置に保持され、したがつて円柱部
も通路部の中心位置に保持される。また、円柱部
と案内部とが同径になつているため、案内部によ
る通路部内への案内性が良好となり、円柱部が通
路部内へ滑らかに挿入する。この結果、ニードル
バルブ下降時における円柱部の油溜り部下端縁に
対する乗り上げが確実に防止される。これによつ
てニードルバルブの常時円滑な作動が得られ、燃
料噴射後期における噴射遅れが防止される。した
がつて、減速時の良好な運転性が確保される 更に、流量規制部はノズルボデイの略中央に形
成されているため、熱膨張の影響を受けにくく流
量規制手段の精度が一層良好化できるばかりか、
燃焼ガス逆流によるカーボン附着の心配がないの
で耐久性も優れさらに噴霧の分配もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射ノズルの全体を示す断
面図、第２図は本発明に係る噴射ノズルの第１実
施例を示す断面図、第３図は第１実施例の要部を
示す断面図、第４図は本発明の第２実施例を示す
断面図、第５図は本発明の燃料ノズルの噴射特性
を従来のものと比較して示す特性図である。 １１……ノズルボデイ、１２……ニードルバル
ブ、１３……油溜り部、１４……通路部、１４ａ
……通路部内壁面、１７……噴孔、１９……受圧
面部、２０……シヤフト部、２１……フエイス
部、３２……円柱部、３２ａ……円柱部の外壁
面、３２ｂ……円柱部の下端縁、３５……案内
部、３５ａ……縦溝、３６……環状流路、３６ａ
……環状流路の上端縁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ノズルボデイと、該ノズルボデイ内に摺動自
   在に収納されるニードルバルブとを備え、上記ノ
   ズルボデイは略中央内部に形成された油溜り部
   と、該油溜り部から先端部に亘つて形成された通
   路部と、先端に形成された噴孔とを有し、他方上
   記ニードルバルブは上記油溜り部の位置に形成さ
   れた受圧面部と、該受圧面部の端部に形成され上
   記通路部に嵌挿されるシヤフト部と、該シヤフト
   部の先端部に形成されたフエイス部と、上記シヤ
   フト部の基部に設けられた円柱部と、該円柱部よ
   り下部のシヤフト部に設けられ、上記円柱部と同
   径でかつその外周面に複数の縦溝が形成された円
   柱状の案内部とを備え、上記円柱部の外壁面と上
   記通路部の内壁面間に形成される流路の断面積を
   上記噴孔の開口総面積よりも小さく設定し、且つ
   上記油溜り部側の流路端縁と上記円柱部の先端縁
   間の長さをニードルバルブのリフト長さよりも短
   く設定する一方、上記油溜り部側の流路端縁と上
   記案内部先端間の長さを上記ニードルバルブのリ
   フト長さよりも長く設定し、上記円柱部の外壁面
   と上記通路部の内壁面との間に形成される流路の
   断面積と上記案内部の縦溝の総断面積を加えた面
   積を上記噴孔の開口総面積よりも大きく設定した
   ことを特徴とする燃料噴射ノズル。