(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼状態の悪化を防止する燃料噴射弁及びその使用方法を提供する。【解決手段】ノズル本体３３に上下方向に形成される燃料通路５９と、燃料通路５９に対して移動可能に配置されるフィリングニードル３５を備え、燃料噴射後にはフィリングニードル３５を燃料通路５９に配置するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体に上下方向に形成される燃料通路と、該燃料通路に対して移動可能に配置されるフィリングニードルを備え、燃料噴射後にはフィリングニードルを燃料通路に配置するように構成したことを特徴する燃料噴射弁。
【請求項２】
フィリングニードルの反燃料通路側にフィリングニードル用バネを備え、燃料噴射時には燃料圧によりフィリングニードルを燃料通路から押し上げると共に、燃料噴射後にはフィリングニードル用バネの付勢によりフィリングニードルを燃料通路に配置するように構成したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
燃料通路を開閉するニードル弁を備え、該ニードル弁の軸心をフィリングニードルが貫通するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
フィリングニードルの移動を中途位置に固定するように調整手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
フィリングニードル用バネの反フィリングニードル側にピストンを備えたことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して燃料通路の流路スペースを小さくし、噴射する燃料の流速を上げるように構成したことを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
ノズル本体に上下方向に形成される燃料通路と、該燃料通路に対して移動可能に配置されるフィリングニードルとを備え、燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して燃料通路の流路スペースを小さくし、噴射する燃料の流速を上げることを特徴とする燃料噴射弁の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動内燃機関の燃料噴射弁及びその使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から使用されている燃料噴射弁の第一例を図６によって説明すると、従来の第一例の燃料噴射弁は、ノズル本体１を、フレーム等（図示せず）に配置されるノズルホルダ２と、ノズルホルダ２の下端に配置されるノズル主部３と、ノズル主部３の下端に配置されるロッド状のノズル端部４とを備えて構成しており、ノズル主部３は外周に係止段部５を備えて、ノズルホルダ２の下部外周（図示せず）に螺合された第一キャップ６により固定され、ノズル端部４は、上端縁に係止段部７を備えて、第一キャップ６の下部に取り付けれられた第二キャップ８により固定されている。
【０００３】
ノズルホルダ２は、内部に、コイルスプリング（図示せず）を介して下方へ付勢されるプッシュロッド９を配置すると共に、斜め上下方向に延在して燃料を供給するホルダ側の燃料通路１０を形成している。
【０００４】
ノズル主部３は、内部に、プッシュロッド９により上下方向に摺動するニードル弁１１を備えると共に、ノズル主部３のホルダ側の燃料通路１０に接続されて斜め上下方向に延在する中継用の燃料通路１２を形成し、中継用の燃料通路１２の下部には、ニードル弁１１の下部が位置するように油室１３を形成し、更に油室１３の下部には、鉛直方向へ向かう下方の燃料通路１４を形成している。ここで、油室１３の下部には、ニードル弁１１の先端部１１ａが当接する弁座１５を配置し、ニードル弁１１により燃料通路１４を開閉し得るようにしている。
【０００５】
ノズル端部４は、内部に、ノズル主部３の燃料通路に接続されて鉛直方向へ向かう燃料通路１６を形成し、燃料通路１６の下端には、側方に向いて形成される噴射孔１７を備えている。
【０００６】
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、燃料を、ホルダ側の燃料通路１０、中継用の燃料通路１２より油室１３に送り、油室１３内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁１１を上方へ押し上げ、下方の燃料通路１４、ノズル端部４の燃料通路１６を介し、燃料を噴射孔１７から側方に向かって噴射する。
【０００７】
従来から使用されている燃料噴射弁の第二例を図７によって説明すると、従来の第二例の燃料噴射弁は、ノズル本体１８を、フレーム等（図示せず）に配置されるノズルホルダ（図示せず）と、ノズルホルダの下端に配置されるノズル主部１９と、ノズル主部１９の内部から下方に向かって延在するノズル端部２０とを備えて構成されており、ノズル主部１９は係止段部２１を備えて、ノズル本体１の下部外周に螺合されたキャップ（図示せず）により固定され、ノズル端部２０は、係止段部２２を備えてノズル主部１９の内側係止部２３により固定されている。
【０００８】
ノズルホルダ（図示せず）は、内部に、コイルスプリング（図示せず）を介して下方へ付勢されるプッシュロッド（図示せず）を配置すると共に、燃料を供給する燃料通路（図示せず）及び冷却水を供給する冷却水通路（図示せず）を形成している。
【０００９】
ノズル主部１９は、内部の軸部に設けられた筒状のガイドブッシュ２４内に、プッシュロッドによりコイルスプリング（図示せず）を介して上下方向に摺動するニードル弁２５を備え、内部の周囲には、ノズルホルダの燃料通路（図示せず）に接続される燃料通路２６、及びノズルホルダの冷却水通路（図示せず）に接続される冷却水通路２７を形成し、更に冷却水通路２７には、ノズル端部２０の周囲を囲む環状の冷却室２８が接続されている。
【００１０】
ノズル端部２０は、ニードル弁２５の下部を配置し得るように上方から中途位置まで延在してノズル主部１９の燃料通路２６に接続される油室２９を形成し、油室２９の下部には、鉛直方向へ向かう小径の燃料通路３０を形成し、更に、小径の燃料通路の下端には、側方に向けて形成される噴射孔３１を備えている。ここで、油室２９の下部には、ニードル弁２５の先端部２５ａが当接する弁座３２を配置し、ニードル弁２５により燃料通路３０を開閉し得るようにしている。
【００１１】
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、燃料を、ノズル主部１９の燃料通路２６より油室２９に送り、油室２９内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁２５を上方へ押し上げ、ノズル端部２０の燃料通路３０を介し、燃料を噴射孔３１から側方に向かって噴射する。
【００１２】
ここで、燃料噴射弁を示す先行技術文献情報としては下記の特許文献１、２がある。
【特許文献１】特開平９−１２６０８４号公報
【特許文献２】特開平８−４６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、燃料噴射弁では、弁座１５，３２の下方にノズル端部４，２０の燃料通路１６，３０を配置するため、燃料の噴射後、ニードル弁１１，２５により燃料通路１６，３０を閉止してもノズル端部２０の燃料通路１６，３０に燃料が残存し、燃料通路１６，３０から内燃機関のシリンダー内に残存の燃料が漏れて内燃機関の燃焼状態が悪化するという問題があった。又、燃料噴射量が少量の際には、噴射する燃料の流速が低下するため、燃料の噴霧の形状が悪化し、内燃機関の燃焼状態が悪化するという問題があった。
【００１４】
本発明は、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止する燃料噴射弁及びその使用方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ノズル本体に上下方向に形成される燃料通路と、該燃料通路に対して移動可能に配置されるフィリングニードルとを備え、燃料噴射後にはフィリングニードルを燃料通路に配置するように構成したことを特徴する燃料噴射弁、にかかるものである。
【００１６】
又、本発明は、フィリングニードルの反燃料通路側にフィリングニードル用バネを備え、燃料噴射時には燃料圧によりフィリングニードルを燃料通路から押し上げると共に、燃料噴射後にはフィリングニードル用バネの付勢によりフィリングニードルを燃料通路に配置するように構成することが好ましい。
【００１７】
更に、本発明は、燃料通路を開閉するニードル弁を備え、該ニードル弁の軸心をフィリングニードルが貫通するよう構成されることが好ましい。
【００１８】
更に又、本発明は、フィリングニードルの移動を中途位置に固定するように調整手段を備えることが好ましい。
【００１９】
又、本発明は、フィリングニードル用バネの反フィリングニードル側にピストンを備えることが好ましい。
【００２０】
更に、本発明は、燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して燃料通路の流路スペースを小さくし、噴射する燃料の流速を上げるように構成することが好ましい。
【００２１】
本発明は、ノズル本体に上下方向に形成される燃料通路と、該燃料通路に対して移動可能に配置されるフィリングニードルとを備え、燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して燃料通路の流路スペースを小さくし、噴射する燃料の流速を上げることを特徴とする燃料噴射弁の使用方法、にかかるものである。
【００２２】
而して、本発明によれば、燃料噴射後にはフィリングニードルを燃料通路に配置するので、燃料通路の全体空間を減らして燃料通路に残存する燃料を低減し、燃料噴射後の燃料通路から内燃機関への燃料の流入を抑制し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００２３】
又、本発明によれば、燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードルを燃料通路の中途位置に配置して、燃料通路の流路スペースを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
上記した本発明の燃料噴射弁及びその使用方法によれば、フィリングニードルを燃料通路に配置するので、燃料通路に残存する燃料の低減等を行い、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１〜図４は本発明を実施する形態の第一例を示すものである。
【００２７】
本発明の実施の形態の第一例の燃料噴射弁は、ノズル本体３３に、ニードル弁３４及びフィリングニードル３５を備えて構成されると共に、ノズル本体３３を、フレーム等（図示せず）に配置されるノズルホルダ３６と、ノズルホルダ３６の下端に配置されるノズル主部３７と、ノズル主部３７の下端に配置されるロッド状のノズル端部３８とを備えて構成されており、ノズル主部３７は外周に係止段部３９を備えて、ノズルホルダ３６の下部外周４０に螺合された第一キャップ４１により固定され、ノズル端部３８は、上端縁に係止段部４２を備えて、第一キャップ４１の下部に取り付けれられた第二キャップ４３により固定されている。
【００２８】
ノズルホルダ３６は、内部の軸心に上方空間４４を形成すると共に、上方空間４４の下方には小径の連絡空間４５を介して大径の下方空間４６を形成し、上方空間４４には、上部の圧力調整ネジ４７と下面のタペット４８との間にコイルスプリングのフィリングニードル用バネ４９を配置し、下方空間４６には、上面の圧力調整シム５０と下部のバネ受け５１との間にコイルスプリングのニードル弁用バネ５２を配置している。又、フィリングニードル用バネ４９のタペット４８には、フィリングニードル３５の端側を支持し、フィリングニードル３５は、コイルスプリングのニードル弁用バネ５２の内側中心を通過するよう、タペット４８から連絡空間４５及び下方空間４６を介してノズル主部３７及びノズル端部３８へ延在している。なお、ニードル弁用バネ５２のバネ受け５１はノズル主部３７の上端面３７ａに支持されている。
【００２９】
又、ノズルホルダ３６の内部には、上方空間４４、連絡空間４５、下方空間４６の夫々の側部に位置するよう、鉛直方向（上下方向）へ延在して高圧燃料をノズル主部３７側へ供給する燃料通路５３を形成している。
【００３０】
ノズル主部３７は、内部に、ニードル弁用バネ５２に余勢されてバネ受け５１を介し上下方向に摺動するニードル弁３４を備えると共に、ノズルホルダ３６の燃料通路５３に接続されて上下方向に延在する中継用の燃料通路５４を形成し、中継用の燃料通路５４の下部には、ニードル弁３４の下部が位置するように油室５５を形成し、更に油室５５の下部には、鉛直方向（上下方向）へ向かう下方の燃料通路５６を形成している。ここで、油室５５の下部には、ニードル弁３４の先端部３４ａが当接する弁座５７を配置し、ニードル弁３４がニードル弁用バネ５２により弁座５７に当接した際には燃料通路５６を閉止し、ニードル弁３４が燃料圧により弁座５７から離間した際には燃料通路５６を開放するようにしている。
【００３１】
又、ノズル主部３７のニードル弁３４の軸心には、下方の燃料通路５６と同軸上の貫通孔５８を備え、貫通孔５８及び下方の燃料通路５６には、フィリングニードル３５が通過するようにしている。
【００３２】
ノズル端部３８は、内部に、ノズル主部３７の燃料通路５６に接続されて鉛直方向（上下方向）へ向かう燃料通路５９を形成し、燃料通路５９の下端には、側方に向いて形成される噴射孔６０を備えている。又、燃料通路５９には、フィリングニードル３５の下部３５ａが中途位置から下端まで配置し得るように構成されている。
【００３３】
ここで、フィリングニードル３５は、燃料の非供給時に、フィリングニードル用バネ４９により付勢されてタペット４８から連絡空間４５、下方空間４６、ニードル弁３４の貫通孔５８、下方の燃料通路５６、ノズル端部３８の燃料通路５９を介して噴射孔６０の近傍まで延在するようになっており、フィリングニードル３５の下端より下方の下端空間６１に所定の燃料圧が生じた際には、フィリングニードル用バネ４９を圧縮するように、フィリングニードル３５を押し上げるようになっている。又、フィリングニードル３５の下部３５ａがノズル端部３８の燃料通路５９に位置する際には、燃料通路５９の壁面とフィリングニードル３５の間に、燃料が流通し得る流路スペース５９ａを形成するようになっている。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態の第一例の作用を説明する。
【００３５】
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、燃料を、図２に示す如く、ノズルホルダ３６側の燃料通路５３、中継用の燃料通路５４より油室５５に送る。次に、図３に示す如く、油室５５内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁３４を上方へ押し上げ、下方の燃料通路５６へ燃料を供給してノズル端部３８とフィリングニードル３５の間の流路スペース５９ａに燃料を流し込む。
【００３６】
続いて、図４に示す如く、燃料圧が所定圧以上になった時点で、フィリングニードル３５を上方へ押し上げてノズル端部３８の燃料通路５９の体積を最大にし、噴射孔６０より燃料を最適な形状で噴射する。ここで、フィリングニードル３５が燃料圧により押し上げられる際には、フィリングニードル用バネ４９の反力に打ち勝っており、図４では、フィリングニードル３５が、燃料圧によりニードル弁３４の貫通孔５８まで押し上げられている。
【００３７】
燃料噴射弁より燃料の噴射を停止する際には、最初に、燃料の圧力の低下に伴ってフィリングニードル３５がフィリングニードル用バネ４９に付勢されて下方へ移動し、フィリングニードル３５の下部３５ａをノズル端部３８の燃料通路５９に挿通してノズル端部３８の燃料通路５９の全体空間を最小に減らす。
【００３８】
次に、更なる燃料の圧力の低下に伴って、ニードル弁３４がニードル弁用バネ５２により付勢されて弁座５７に当接し、油室５５の下方の燃料通路５６を閉止して燃料の供給を停止し、噴射孔６０からの燃料の噴射を停止する。
【００３９】
このように、本発明の実施の形態の第一例によれば、燃料噴射後にはフィリングニードル３５の下部３５ａをノズル端部３８の燃料通路５９に配置するので、ノズル端部３８の燃料通路５９の全体空間を減らしてノズル端部３８の燃料通路５９に残存する燃料を低減し、燃料噴射後の燃料通路５９から内燃機関への燃料の流入を抑制し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００４０】
フィリングニードル３５の反燃料通路側にフィリングニードル用バネ４９を備え、燃料噴射時には燃料圧によりフィリングニードル３５の下部３５ａをノズル端部３８の燃料通路５９から押し上げると共に、燃料噴射後にはフィリングニードル用バネ４９の付勢によりフィリングニードル３５の下部３５ａをノズル端部３８の燃料通路５９に配置するように構成すると、燃料の供給及び供給停止により、ノズル端部３８の燃料通路５９の体積を変化させるので、燃料の噴射時には内燃機関の燃焼状態を維持し、燃料の噴射後には、燃料の流入による内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００４１】
燃料通路５９を開閉するニードル弁３４を備え、ニードル弁３４の軸心をフィリングニードル３５が貫通するよう構成すると、構成上のスペースを小さくすると共に、ニードル弁３４及びフィリングニードル３５が燃料圧に適切に対応し、燃料の噴射時には内燃機関の燃焼状態を維持し、燃料の噴射後には、燃料の流入による内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００４２】
以下、本発明を実施する形態の第二例について説明する。第二例は、ノズルホルダ３６の圧力調整ネジ４７を変更したものである。なお、図５中、図１〜図４と同じ符号を付したものは同じものを示している。
【００４３】
本発明の実施の形態の第二例の燃料噴射弁は、第一例と同様に、ノズル本体６２に、ニードル弁３４及びフィリングニードル３５を備えて構成されると共に、ノズル本体６２を、フレーム等（図示せず）に配置されるノズルホルダ６３と、ノズルホルダ６３の下端に配置される第一例と略同様なノズル主部３７と、ノズル主部３７の下端に配置される第一例と略同様なロッド状のノズル端部３８とを備えて構成されている。
【００４４】
ノズルホルダ６３は、内部の軸心に上方空間４４を形成すると共に、上方空間４４の下方には小径の連絡空間４５を介して大径の下方空間４６を形成し、上方空間４４には、第一例と略同様に、フィリングニードル用バネ４９、タペット４８を配置し、上方空間４４の上部には調整手段６４を配置している。なお、下方空間４６には、第一例と同様に、ニードル弁用バネ５２等を配置している。
【００４５】
調整手段６４は、フィリングニードル用バネ４９の上端（反フィリングニードル３５側）に配置されるピストン６５と、上方空間４４の上部を閉止してピストン６５との間に油圧室６６を形成する上端閉止部６７と、上端閉止部６７に貫通して形成される第一調整流路６８と、上端閉止部６７の第一調整流路６８に接続される配管の第二調整流路６９とを備え、油圧室６６には、ポンプ等の供給手段（図示せず）により外部から第一調整流路６８及び第二調整流路６９を介して作動油が供給されるようになっている。ここで、フィリングニードル３５の押し上げ量（リフト量）は、フィリングニードル用バネ４９による力とピストン６５の受圧面積に油圧室６６内の圧力を乗じた力に依存している。
【００４６】
以下、本発明の実施の形態の第二例の作用を説明する。
【００４７】
燃料噴射弁より燃料を噴射する際には、第一例と略同様に、燃料を、ノズルホルダ６３側の燃料通路５３、中継用の燃料通路５４より油室５５に送る。次に、油室５５内の燃料圧が所定圧以上になった時点でニードル弁３４を上方へ押し上げ、下方の燃料通路５６へ燃料を供給してノズル端部３８とフィリングニードル３５の間の流路スペース５９ａに燃料を流し込む。続いて、燃料圧が所定圧以上になった時点で、フィリングニードル３５を上方へ押し上げてノズル端部３８の燃料通路５９の体積を最大にし、噴射孔６０より燃料を最適な形状で噴射する。
【００４８】
ここで、燃料噴射量が少量の際には、調整手段６４により油圧室６６への供給油の圧を高めてフィリングニードル用バネ４９の圧縮力を高め、フィリングニードル３５が所定位置より上方へ移動しないようにフィリングニードル３５の移動を途中位置に固定し、フィリングニードル３５の下部３５ａをノズル端部３８の燃料通路５９の中途位置に配置して燃料通路の最大堆積よりも燃料通路５９の流路スペース５９ａを小さくし、噴射する燃料の流速を上げる。
【００４９】
燃料噴射弁より燃料の噴射を停止する際には、最初に、燃料の圧力の低下に伴ってフィリングニードル３５がフィリングニードル用バネ４９に付勢されて下方へ移動し、フィリングニードル３５の下部をノズル端部３８の燃料通路５９に挿通してノズル端部３８の燃料通路５９の全体空間を最小に減らす。次に、更なる燃料の圧力の低下に伴って、ニードル弁３４がニードル弁用バネ５２により付勢されて弁座５７に当接し、油室５５より下方の燃料通路５６を閉止して燃料の供給を停止し、燃料噴射弁からの燃料の噴射を停止する。
【００５０】
このように、本発明の実施の形態の第二例によれば、燃料噴射時に燃料噴射量が少量の際には、フィリングニードル３５の下部３５ａをノズル端部３８の燃料通路５９の中途位置に配置して、燃料通路５９の流路スペース５９ａを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００５１】
又、フィリングニードル３５の移動を中途位置に固定するように調整手段６４を備えると、フィリングニードル３５をノズル端部３８の燃料通路５９から完全に押し上げることなく、フィリングニードル３５を燃料通路５９の中途位置に適切に配置して燃料通路５９の流路スペース５９ａを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００５２】
フィリングニードル用バネ４９の反フィリングニードル３５側にピストン６５を備えると、フィリングニードル用バネ４９を介してフィリングニードル３５に固定用の圧を迅速に伝達し、フィリングニードル３５を燃料通路の中途位置に適切に配置して燃料通路５９の流路スペース５９ａを小さくするので、噴射する燃料の流速を上げて燃料の噴霧の形状を維持し、内燃機関の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００５３】
又、第二例によれば、第一例と略同様な作用効果を得ることができる。
【００５４】
尚、本発明の燃料噴射弁及びその使用方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態の第一例を示す断面図である。
【図２】本発明の燃料噴射弁の油室に燃料を供給した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の燃料噴射弁の流路スペースに燃料が流れ込んだ状態を示す断面図である。
【図４】本発明の燃料噴射弁の噴射口から燃料を噴射する状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態の第二例の一部を示す拡大断面図である。
【図６】従来の燃料噴射弁の第一例を示す断面図である。
【図７】従来の燃料噴射弁の第二例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
３３    ノズル本体
３４    ニードル弁
３５    フィリングニードル
４９    フィリングニードル用バネ
５９    燃料通路
５９ａ  流路スペース
６２    ノズル本体
６４    調整手段
６５    ピストン
【図１】
2008128136.tif 000003
【図２】
2008128136.tif 000004
【図３】
2008128136.tif 000005
【図４】
2008128136.tif 000006
【図５】
2008128136.tif 000007
【図６】
2008128136.tif 000008
【図７】
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