JPH08100742A - 可変噴口型燃料噴射ノズルの噴口切換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料圧送系の耐圧強度等に悪影響を与えるこ
となく可変噴口型燃料噴射ノズルの噴口切換を行う。 【構成】 少なくとも二流路を有した燃料圧送系１のそ
れぞれを開閉することにより、噴射させる噴口を適宜切
り換えるように構成された可変噴口型燃料噴射ノズル２
０において、燃料供給路２，３の一方を閉から開へ、他
方を開から閉へと変更する際に、一方の燃料供給路２，
３の切り換えを先行させて、一旦両方が開になる状態と
してから他方の燃料供給路２，３を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
可変噴口型燃料噴射ノズルの噴口切換方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】可変噴口型燃料噴射ノズルは、例えば実
開昭６１−１６６０号公報に開示されているように、ノ
ズルボディの先端に異径の噴口が並設されており、内外
二重の針弁が燃圧によりリフトされて、対応する噴口を
開閉するようになっている。そしてエンジン運転状態に
応じて燃料圧送系を切り換えることで、内外の針弁のい
ずれかを動作させて最適な噴口を選択し、全運転領域で
の良好な燃焼を図るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の可
変噴口型燃料噴射ノズルにおいては、どちらか一方の噴
口のみを使用する構成であったので、その可変範囲は狭
く、運転状態に応じた最適な噴口面積を得ることが困難
であった。すなわちいずれか一方の噴口を使用するほ
か、両方の噴口を同時に使用できるように、それぞれの
燃料圧送系の流路に開閉弁を備えた構造であることが望
ましい。ただしこのような構造では、開閉の切り換えの
際に、開閉弁の製造誤差あるいは制御信号の送信誤差な
どにより、一瞬でも両方の開閉弁が閉の状態となる可能
性がある。この全閉状態になると、ポンプ内圧が異常に
高くなって燃料圧送系における耐圧強度、シール性に悪
影響を及ぼす。

【０００４】そこで本発明は、上記事情に鑑み、燃料圧
送系の耐圧強度等に悪影響を与えるおそれのない可変噴
口型燃料噴射ノズルの噴口切換方法を提供すべく創案さ
れたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも二
流路を有した燃料圧送系のそれぞれを開閉することによ
り、噴射させる噴口を適宜切り換えるように構成された
可変噴口型燃料噴射ノズルにおいて、上記流路の一方を
閉から開へ、他方の流路を開から閉へと変更する際に、
一方の流路の切り換えを先行させて、一旦両方が開にな
る状態としてから他方の流路を切り換えるものである。

【０００６】

【作用】上記方法によって、噴口の切換時に燃料圧送系
の両方の流路が同時に閉塞されて内圧が過度に上昇する
ことがなくなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。

【０００８】図１は、本発明に係わる可変噴口型燃料噴
射ノズルの噴口切換方法の一実施例を示したものであ
り、燃料圧送系１の流路たる二本の燃料供給路２，３を
それぞれ開閉（連通・遮断）することにより、可変噴口
型燃料噴射ノズル２０の噴口を適宜切り換えるようにな
っている。燃料供給路２，３は、噴射ポンプ４からの主
管路５が分岐されて成り、ノズル内に形成された内側燃
料通路２６及び外側燃料通路２７にそれぞれ接続されて
いる。これら燃料供給路２，３の途中には、開閉弁であ
る電磁弁６，７がそれぞれ設けられている。すなわち電
磁弁６，７が開の状態にあるときにのみ、噴射ポンプ４
から圧送されてくる燃料をそれぞれの燃料通路２６，２
７に導くものである。本実施例の燃料噴射ノズル２０に
は二本の燃料通路２６，２７の他、異径噴口に共通して
燃料を供給するための第三の燃料通路２９が設けられて
おり、これに接続する燃料供給路８が別個に設けられて
いる。この燃料供給路８には開閉弁は設けられておら
ず、常時主管路５に連通している。

【０００９】そして電磁弁６，７は、制御盤９からの作
動信号により、それぞれ開閉動作されるようになってい
る。この際に、図２に示したように、例えば一方の第一
電磁弁６が開から閉に、他方の第二電磁弁７が閉から開
に変更するときは、第二電磁弁７の切り換えを先行さ
せ、一旦両方が開になる状態とする。すなわち第二電磁
弁７が開となってから所定の時間Δｔを経過した後に、
第一電磁弁６を動作させるようになっている。また第一
電磁弁６を開にし、第二電磁弁７を閉にする際には、第
二電磁弁７の閉動作を所定時間Δｔだけ遅らせる。この
所定時間Δｔとしては、電磁弁６，７の作動誤差範囲に
相応した極く短いものでよく、例えばΔｔ＝1ms 程度と
してよい。このように切り換えを行うことで、噴口の切
換時に両方の燃料供給路２，３が同時に閉塞されること
がなくなる。すなわちポンプ内圧が異常に高くなること
が防止され、燃料圧送系１における耐圧強度、シール性
に悪影響を及ぼすことがない。

【００１０】次に図３によって、本実施例の可変噴口型
燃料噴射ノズル２０の構成を説明する。この燃料噴射ノ
ズル２０は、ノズルホルダー（図示せず）に支持された
ノズルボディ２１内に、軸心が中空に形成された外側針
弁２２と、その軸心位置に設けられた内側針弁２３とで
成る二重針弁がそれぞれ上下方向摺動自在に設けられて
構成されている。ノズルボディ２１の下端部には内側噴
口２４と外側噴口２５とが二重に配列され、内側燃料通
路２６及び外側燃料通路２７によって供給される燃料の
圧力により各々の針弁２２，２３がリフトされて、対応
する噴口２５，２４が開閉されるようになっている。そ
して外側針弁２２と内側針弁２３との間の、内側噴口２
４に連通する内側燃料溜り２８に、燃圧供給と同期して
燃料を供給するための第三の燃料通路２９が接続されて
いる。また外側針弁２２には、内側針弁２３の受圧面３
０に臨む加圧室３１と内側燃料溜り２８とを仕切る仕切
り部３２が設けられている。

【００１１】ノズルボディ２１の下端部は、下窄まりの
円錐状に形成され、軸心の部分３３がドーム状に膨出さ
れて、その内方に略半球形状の小室３４が区画されてい
る。この小室３４から斜め下方に且つ放射状に延びて、
複数の内側噴口２４が形成されている。これら内側噴口
２４は、エンジン高速回転側において良好な燃焼となる
比較的大きな口径で形成されている。そして内側針弁２
３は、所定の外径を有した直円柱状のロッド体で成り、
その下端３５が下窄まりの円錐状に形成され、線接触で
小室３４の周縁端に当接することで内側噴口２４を塞ぐ
ようになっている。また内側針弁２３の上端には、内側
針弁２３の外径よりも充分大きな外径で成るピストン体
３６が取り付けられ、その上面の軸心位置に形成された
突起３７に、ロッド部材３８が嵌合して起立されてい
る。このロッド部材３８の上方には、内側針弁２３を下
方に付勢する内側スプリング３９が設けられ、内側スプ
リング３９の内方にはロッド部材３８の頭部から所定の
間隔を隔てられて、ストッパー４０が設けられている。

【００１２】また外側噴口２５は、ノズルボディ２１の
下端部の傾斜部分４１に、周方向に所定の間隔を以て配
列され、内側噴口２４と同様に斜め下方に延びている。
その口径はエンジン低速回転側において良好な燃焼とな
るように、内側噴口２４よりも小さく形成されている。
そして外側針弁２２は、ノズルボディ２１の内壁に摺動
する外周面４２と、内側針弁２３の外周面から所定の間
隔が隔てられた軸側内壁４３とを有して成る。外側針弁
２２の先端は、ノズルボディ２１の傾斜部４１の内面で
あるシート部５７の傾斜角度に等しい傾斜の弁端面４４
として形成され、シート部５７に面接触することで外側
噴口２５を塞ぐようになっている。外側針弁２２の先端
よりも上方の外周には、ノズルボディ２１のシート部５
７と略並行に対面する受圧面４５が段状に形成されてい
る。外側針弁２２の上方には外側針弁２２を下方に付勢
する外側スプリング４６が設けられ、外側スプリング４
６の下端に係合するリング部材４７が外側針弁２２の上
端外周部に嵌着されている。また軸側内壁４３の上端部
分は拡径されて、ピストン体３６の外周面を摺動自在に
囲繞している。

【００１３】内側燃料通路２６は、ノズルボディ２１の
上端から軸心側へと斜め下方に延びた油導路４８と、油
導路４８の延出端の開口位置から半径方向に延びて外側
針弁２２に形成された内側ポート４９とで成り、内側ポ
ート４９の内方端が加圧室３１に臨んで開口している。
加圧室３１は、上方が内側針弁２３の受圧面３０となる
ピストン体３６の下面により、また側方が外側針弁２２
の軸側内壁４３及びその拡径部分で区画されていると共
に、拡径部分の下端が内側針弁２３の受圧面３０に正対
する面部５１として段状に形成されている。そして仕切
部３２は、内側ポート４９の開口の下方近傍において軸
側内壁４３から断面台形状に突出され、上下方向に所定
の長さに亘って形成されている。その突出端面は内側針
弁２３の外周に摺接している。なお仕切部３２は、内側
針弁２３を部分的に拡径させて形成してもよいし、外側
針弁２２及び内側針弁２３の両方から突出させてもよ
い。

【００１４】第三の燃料通路２９は、内側燃料通路２６
と略同様に、ノズルボディ２１の上端から軸心側へ斜め
下方に延びた油導路５２と、油導路５２の開口位置から
半径方向に延びて外側針弁２２に形成された共通ポート
５３とで形成され、この共通ポート５３の内方端が仕切
部３２の下方の位置で内側燃料溜り２８に開口してい
る。また外側燃料通路２７は、ノズルボディ２１の上端
から斜め下方に延びた油導路５４で形成され、外側針弁
２２の受圧面４５を含む下部外周面５５とノズルボディ
２１の内壁との間に区画されている外側燃料溜り５６に
連通している。

【００１５】そしてこの燃料噴射ノズル２０において、
図１に示した制御盤９は、エンジンの運転状態によって
電磁弁６，７を動作させるようになっており、低速から
高速・高負荷へと移行するにつれて合計噴口面積が大き
くなるように、三段階で制御するものである。すなわち
低速全負荷〜中速低負荷の領域では第二電磁弁７を開、
第一電磁弁６を閉として外側燃料通路２７に燃料を供給
する。この燃料は、外側燃料溜り５６に供給されて、そ
の圧力により外側針弁２２がリフトされて外側噴口２５
が開放される。そして第三の燃料通路２９の共通ポート
５３から内側燃料溜り２８を経由してきた燃料と合流し
て、小口径である外側噴口２５から燃焼室（図示せず）
へと噴射される。すなわち燃料は内側燃料溜り２８にも
流入することになるが、供給された所定量の燃料が全て
噴射されると共に、内側針弁２３の加圧室３１とは仕切
部３２により隔てられているので、内側針弁２３をリフ
トさせる方向に作用することはない。そして中速高負荷
〜高速低負荷の領域に移行すると、第二電磁弁７を閉、
第一電磁弁６を開に切り換えて、内側燃料通路２６に燃
料を供給する。この際、前記したように、第一電磁弁６
の開動作は第二電磁弁７の閉動作よりも所定時間Δｔだ
け先行して行われる。内側燃料通路２６に入った燃料
は、内側ポート４９を通って加圧室３１に供給され、そ
の圧力が内側スプリング３９の付勢力に打ち勝ってピス
トン体３６を押し上げ、内側針弁２３をリフトさせる。
これで内側噴口２４が開放されて、共通ポート５３より
供給された燃料が内側燃料溜り２８を経由して内側噴口
２４から噴射される。なお加圧室３１に供給された燃圧
は、外側針弁２２の面部５１にも作用し、外側針弁２２
を下方に押圧して弁端面４４における接圧を高める。さ
らにエンジン運転が高速高負荷の領域に入ったときに
は、両方の電磁弁６，７が開とされ、燃料が全ての燃料
通路２６，２７，２９に流入して、外側針弁２２及び内
側針弁２３の両方がリフトされる。このとき加圧室３１
の面部５１には外側針弁２２をシート部５７に着座させ
るような力が作用するが、外側針弁２２の受圧面４５の
ほうが面積が広いため、外側燃料溜り５６の燃圧による
上昇力が上回って、外側針弁２２がリフトされるもので
ある。これで外側噴口２５及び内側噴口２４から同時に
燃料噴射が行われる。

【００１６】このように、各針弁２２，２３をリフトさ
せる燃料通路２６，２７の燃料供給路２，３に電磁弁
６，７を設けて、燃料流路を適宜切り換えることにより
各噴口２４，２５を独立して使用できるようにしたの
で、噴口面積としては外側噴口２５の単独、内側噴口２
４の単独、外側噴口２５及び内側噴口２４の合計、の三
段階に切り換えることができ、可変幅の広い、或いはき
め細かな可変噴口制御が達成される。そしてこの制御に
おいて、電磁弁６，７の一方が閉から開へ、他方が開か
ら閉へと動作されるときに、閉となる側を遅延させて一
旦両方の電磁弁６，７が開になる状態としてから切り換
えるようにしたので、両方の燃料供給路２，３が同時に
閉塞されることはなく、燃料圧送系１における耐圧強
度、シール性に悪影響を及ぼすことが防止される。また
本実施例の燃料噴射ノズル２０は、内側燃料溜り２８に
第三の燃料通路２９を接続し、内側針弁２３に沿って仕
切部３２を設けて、加圧室３１と内側燃料溜り２８とを
上下に別個に区画形成したので、いずれの針弁２２，２
３のリフト時においても燃料洩れのない可変噴口構造と
することができる。また外側針弁２２に面部５１を形成
して、内側針弁２３のリフトと同時に外側針弁２２を下
方に押圧するようにしたので、外側針弁２２の接圧を高
めることができ、高速運転時における燃料洩れを防止す
ることができる。

【００１７】なお本発明は図３に示した燃料噴射ノズル
２０に限らず、同様な構成の可変噴口型燃料噴射ノズル
に広く適用されるものである。

【００１８】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、可変噴口
型燃料噴射ノズルにおける噴口切換の際に、燃料圧送系
の耐圧強度等に悪影響を与えるおそれがないという優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる可変噴口型燃料噴射ノズルの噴
口切換方法の一実施例を説明するための燃料圧送系の構
成図である。

【図２】本発明に係わる電磁弁の作用を示したタイミン
グチャートである。

【図３】図１の燃料噴射ノズルの具体的な構成を示した
側断面図である。

【符号の説明】

１ 燃料圧送系 ２，３ 燃料供給路（燃料圧送系の流路） ６，７ 電磁弁 ２０ （可変噴口型）燃料噴射ノズル ２６ 内側燃料通路 ２７ 外側燃料通路 Δｔ 所定時間（切り換えを先行する時間）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二流路を有した燃料圧送系の
   それぞれを開閉することにより、噴射させる噴口を適宜
   切り換えるように構成された可変噴口型燃料噴射ノズル
   において、上記流路の一方を閉から開へ、他方の流路を
   開から閉へと変更する際に、上記一方の流路の切り換え
   を先行させて、一旦両方が開になる状態としてから他方
   の流路を切り換えることを特徴とする可変噴口型燃料噴
   射ノズルの噴口切換方法。