JPH06280715A - ディーゼル機関の燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼル機関のドライバビリティなどを改
善できる燃料噴射ノズルを提供する。 【構成】 燃料噴射ノズルのニードル５を閉弁付勢する
プレッシャスプリング９のセット圧を可変制御するアク
チュエータを設ける。ディーゼル機関の運転状態に基づ
いてアクチュエータを制御する制御手段１３を設けたこ
とにより、負荷、回転数および温度などで代表される機
関の各種運転情報に基づいてプレッシャスプリング９の
セット圧を最適制御してディーゼル機関のドライバビリ
ティ、始動性、燃費、排気特性および騒音などを改善す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼル機関の燃料噴
射ノズルに係り、詳しくは、低速軽負荷域に見られる右
上り特性などを改善できる燃料噴射ノズルに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射ポンプから供給された燃料の圧
力でプレッシャスプリングの付勢力に抗してニードルを
リフトさせるようにした従来の燃料噴射ノズルにおいて
は、機関の運転状態に応じて開弁圧を変化させることが
できない。従って、従来ではガバナのアイドルスプリン
グを弱くして低速軽負荷域の右上り特性に対処していた
ために、ドライバビリティが悪化するという不具合があ
る。

【０００３】また、ドライバビリティの悪化を回避する
ために、従来から２段開弁圧ノズルを用いることが有効
であるとされていた。しかしながら、２段開弁圧ノズル
はニードルのリフト量が小さい領域では一方のプレッシ
ャスプリングのみを作用させつつ、リフト量があらかじ
め定めたプレリフト量より大きくなると他方のプレッシ
ャスプリングをも作用させて中期以後の噴射率が必要以
上に高くなることを防止するようにしたものであって、
開弁圧を可変制御できるものではない。従って、このよ
うな２段開弁圧ノズルを用いたとしても前記右上り特性
を充分に改善できないという不具合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、ディーゼル機関の運転状態、
例えば負荷に基づいて開弁圧を最適制御できる燃料噴射
ノズルを提供することにより、ディーゼル機関のドライ
バビリティを改善することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、燃料噴射ノズルのニードルを閉弁付勢する
プレッシャスプリングのセット圧を可変制御するアクチ
ュエータを設けるとともに、ディーゼル機関の運転状態
に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段を設
けたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】ニードルの開弁圧はプレッシャスプリングのセ
ット圧に依存して変化し、セット圧を高くするにつれて
開弁圧が高くなる。従って、負荷、回転数および冷却水
の温度（機関の温度）などで代表される機関の各種運転
情報が供給される制御手段でそのときの最適開弁圧を演
算し、この演算結果に基づいてアクチュエータを駆動制
御してプレッシャスプリングのセット圧を可変制御すれ
ば最適開弁圧が得られる。このために、開弁圧が固定さ
れていることによる不具合が見られず、ディーゼル機関
のドライバビリティが改善される。また、上記のように
開弁圧を最適制御することにより、ディーゼル機関の始
動性、燃費、排気特性および騒音などを改善することも
できる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例を示す断面図であ
り、ノズルホルダ１の先端にスペーサ２を介してノズル
アセンブリ３をリテーニングナット４で締付固定してい
る。

【０００８】前記ノズルアセンブリ３に設けたニードル
５の上端にノズルホルダ１に昇降自在に組み込んだプッ
シュロッド６の下端を当接させている。また、プッシュ
ロッド６の上端に下面を対向させたアジャストスクリュ
ウ７をノズルホルダ１にねじ込み係合させている。そし
て、アジャストスクリュウ７の下面と前記プッシュロッ
ド６の上端に設けたスプリングシート８の間にプレッシ
ャスプリング９を張設保持させることにより、このプレ
ッシャスプリング９の付勢力で前記ニードル５を閉弁保
持させている。

【０００９】ノズルホルダ１の上面に突出させたアジャ
ストスクリュウ７の上端にウォームホイール１０を取り
付けるとともに、ステップモータ１１の出力軸に取り付
けたウォーム１２をウォームホイール１０に噛合保持さ
せている。そして、ステップモータ１１をコントロール
ユニット１３で駆動制御することにより、機関の運転状
態に応答した最適位置にアジャストスクリュウ７を螺進
退移動させるようにしている。

【００１０】前記コントロールユニット１３にはディー
ゼル機関の負荷に対応する信号を出力する負荷センサ１
４、回転数に対応する信号を出力する回転数センサ１５
および冷却水の温度に対応する信号を出力する温度セン
サ１６などを接続している。また、コントロールユニッ
ト１３は前記各センサ１４〜１６から供給された各種運
転情報に基づいて最適開弁圧を演算し、この演算結果に
基づいてステップモータ１１を正逆回転駆動する。１７
はフィード通路、１８はリーケージ通路、１９はキャッ
プナットである。

【００１１】以上のように構成された燃料噴射ノズルに
おいて、燃料噴射ポンプからインジェクションパイプ
（いずれも図示省略）を介してフィード通路１７に燃料
が供給されると、この燃料の圧力がニードルにリフト力
として作用する。このようにしてニードル５に作用する
リフト力がプレッシャスプリング９のセット圧より高く
なると、ニードル５がプレッシャスプリング９に抗して
リフトされる。そして、このようなニードル５のリフト
にともなってノズルアセンブリ３の先端の噴口から燃焼
室に燃料が噴射される。

【００１２】燃料噴射ポンプによる燃料の吐出が終了す
ると、プレッシャスプリング９の付勢力でニードル５が
戻されて噴射が終了する。そして、この時点で残留して
いる燃料がリーケージ通路１８を通って図示しない燃料
タンクに戻される。なお、このようにして戻される燃料
で各部の冷却と潤滑が行なわれる。

【００１３】ところで、コントロールユニット１３は負
荷センサ１４、回転数センサ１５および温度センサ１６
の出力信号に基づいてそのときの運転状態を監視してい
る。そして、ディーゼル機関が例えば低速軽負荷域で運
転されていると判断したときはコントロールユニット１
３からステップモータ１１に逆転信号が出力される。す
ると、ステップモータ１１がウォーム１２を逆転駆動し
てウォームホイール１０を介してアジャストスクリュウ
７を逆転させて螺退（図中上方に移動）させるために、
プレッシャスプリング９のセット圧が低くなる。

【００１４】一方、ディーゼル機関が例えば高速高負荷
域で運転されていると判断したときはコントロールユニ
ット１３からステップモータ１１に正転信号が出力され
る。すると、アジャストスクリュウ７が正転駆動されて
螺進（図中下方に移動）するためにプレッシャスプリン
グ９のセット圧が高くなる。なお、このようなアジャス
トスクリュウ７の移動方向および移動量、つまり、ステ
ップモータ１１の回転方向および回転量は機関の運転状
態に応答して変化するものであるために、プレッシャス
プリング９のセット圧が機関の運転状態に応じて最適制
御される。

【００１５】また、ニードル５の開弁圧はプレッシャス
プリング９のセット圧に依存して変化し、プレッシャス
プリング９のセット圧が高くなるにつれてニードル５の
開弁圧が高くなる。従って、前記のようにステップモー
タ１１を正逆回転駆動してプレッシャスプリング９のセ
ット圧を変化させると、これにともなってニードル５の
開弁圧が増減制御される。よって、例えば機関の負荷に
応答してセットスプリング９のセット圧を可変制御する
ことにより、負荷に対応した最適開弁圧が得られること
になり、いわゆる右上りの特性が改善される。

【００１６】また、例えば機関の低温始動時にステップ
モータ１１を介してプレッシャスプリング９のセット圧
を高くして噴射時期を遅らせることができる。このよう
に噴射時期を遅らせると噴射圧が高くなって燃料がより
微粒化されるために、高温の空気中に微粒化された燃料
が噴射されることになり、噴射された燃料が瞬時に気化
されて始動性が改善される。

【００１７】さらに、機関が例えばアイドル運転されて
いるときはプレッシャスプリング９のセット圧を低くし
てニードル５の開弁圧を低下させる。すると、燃料噴射
の動的タイミングを進ませることができて着火前の燃料
噴射率を低くできるために、静粛な燃焼が行なわれて燃
焼騒音が低下するとともに、排気特性も改善される。

【００１８】図２は本発明を２段開弁圧ノズルに適用し
た断面図であり、ノズルホルダ１にスプリングカプセル
２０をねじ込み保持させている。そして、主プレッシャ
スプリング９ａによって付勢された主プッシュロッド６
ａおよび副プレッシャスプリング９ｂで付勢された副プ
ッシュロッド６ｂをスプリングカプセル２０に昇降自在
に取り付けている。

【００１９】主プッシュロッド６ａはニードル５の上端
に常に当接保持されている。また、副プッシュロッド６
ｂの下端とニードル５の上端の間に隙間２１を形成する
ことにより、当初は主プレッシャスプリング９ａのみに
抗してニードル５が主プッシュロッド６ａとともに前記
隙間２１の分だけリフトし、このリフトによって隙間２
１が解消された後は主副のプレッシャスプリング９ａ、
９ｂに抗して主副のプッシュロッド６ａ、６ｂとともに
ニードル５がリフトされるようにしている。

【００２０】また、スプリングカプセル２０の上端にね
じ込み固定したシャフト２２の上端にウォームホイール
１０を取り付けることにより、ステップモータ１１でウ
ォーム１２を正逆回転駆動すると、シャフト２２を介し
てスプリングカプセル２０が正逆回転駆動されてノズル
ボディ１内を昇降移動するようにしている。

【００２１】従って、この実施例の場合においても、ノ
ズルボディ１内でスプリングカプセル２０を正逆回転さ
せて昇降移動させると、主プレッシャスプリング９ａの
セット圧が変化してニードル５の開弁圧が変化する。こ
のために、前記実施例の場合と同様に機関の運転状態に
応じてニードル５の開弁圧を最適制御することができ
る。２３は副プレッシャスプリング９ｂのセット圧を手
動で調整する調整ねじである。

【００２２】上記実施例においては、いずれもステップ
モータ１１で駆動されるウォーム１２をウォームホイー
ル１０に噛合係合させることにより、このウォームホイ
ール１０の回転にともなってプレッシャスプリング９、
９ａのセット圧を可変制御するようにしてセット圧を高
精度かつ確実に可変制御できるようにしているが、セッ
ト圧を可変制御するアクチュエータは実施例に限定され
ない。また、実施例では機関の負荷、回転数および温度
に基づいてプレッシャスプリングのセット圧を変化させ
るようにしているが、要するに機関の運転状態に応答し
てプレッシャスプリングのセット圧を最適制御できるよ
うにしたものであればよく、制御手段の具体構成は任意
である。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係る燃料噴射ノズルは、ディーゼル機関の運転状態に応
答してニードルの開弁圧を最適制御できるために、開弁
圧が固定されていることによる右上り特性を改善してド
ライバビリティを改善できる。また、上記のように開弁
圧を最適制御することにより、ディーゼル機関の始動
性、燃費、排気特性および騒音などを改善することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ノズルホルダ ２ スペーサ ３ ノズルアセンブリ ４ リテーニングナット ５ ニードル ６ プッシュロッド ６ａ 主プッシュロッド ６ｂ 副プッシュロッド ７ アジャストスクリュウ ８ スプリングシート ９ プレッシャスプリング ９ａ 主プレッシャスプリング ９ｂ 副プレッシャスプリング １０ ウォームホイール １１ ステップモータ １２ ウォーム １３ コントロールユニット １４ 負荷センサ １５ 回転数センサ １６ 温度センサ １７ フィード通路 １８ リーケージ通路 １９ キャップナット ２０ スプリングカプセル ２１ 隙間 ２２ シャフト ２３ 調整ねじ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射ポンプから供給された燃料の圧
   力でプレッシャスプリングの付勢力に抗してニードルを
   リフトさせるようにした燃料噴射ノズルにおいて、前記
   プレッシャスプリングのセット圧を可変制御するアクチ
   ュエータと、機関の運転状態に基づいて前記アクチュエ
   ータを制御する制御手段を設けたことを特徴とするディ
   ーゼル機関の燃料噴射ノズル。