JPH08338342A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジンの負荷と回転数に対応した噴射圧力、
噴射期間、噴射量となるように噴孔合計面積を実質的に
調整することができ、しかも後だれや２次噴射を防止で
き、またエンジン回転中に突然異常が生じた場合にも瞬
時に無噴射状態とすることができる噴孔切替型の燃料噴
射ノズルを提供する。 【構成】ノズルボデイ先端部のホール壁複数の噴孔を円
周方向で間隔をおいて配設するとともに前記噴孔よりも
上位に燃料リーク用通路の基端を開口させ、さらに、前
記ホール内には、前記噴孔の合計面積を変化させる噴孔
面積可変機構と該噴孔面積可変機構が噴孔を閉じたとき
に燃料を前記燃料リーク用通路にリークさせるための燃
料リーク機構とを有するロータリバルブを摺動回転可能
に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射ノズルとりわけ
噴孔切替型の燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関などにおいて燃料を霧化
状態で供給するための手段として燃料噴射ノズルが汎用
されているが、かかる燃料噴射ノズルは、特開昭５９−
２０００６３号公報（先行技術１）などに開示されてい
るように、ノズルボデイ内に軸方向に摺動自在に針弁を
収容し、この針弁の先端側にテーパ状の受圧面を形成し
て燃料圧力を作用させることにより開弁し、ノズルボデ
イの先端部に形成された噴孔から噴射する構造となって
いた。また、特開平４−７６２６６号公報（先行技術
２）には、ノズルボデイの先端部に円周方向で間隔をお
いて内部ホールと連通した複数の噴孔を形成し、前記ホ
ールにロータリバルブを回転自在に取り付け、該ロータ
リバルブの回転により噴孔の開度を調節するようにした
ものが提案されている。

【０００３】しかし、先行技術１では、燃料の噴射圧
力、噴射量、噴射速度などが通常の場合送油ポンプによ
って決定されてしまい、しかも噴孔の数が固定的で、噴
孔合計面積を増減することができない。このため、エン
ジン低回転時に燃料噴射圧が低くなってしまったり、エ
ンジン低負荷時には噴射時間が短くなってしまうなど良
好な燃焼状態を継続することができないという問題があ
った。先行技術２は上記問題を解消することが可能であ
るが、噴射終了時にノズルボデイのサック内に残った燃
料が燃焼室内に流出する後だれや２次噴射などによりス
モークやＨＣが増大するなどの問題があった。さらに、
エンジン回転中に突然異常が生じた場合も、ロータリバ
ルブの回転中はノズルから燃料が噴射されるため、爆発
や火災が発生するなどの危険が生ずる可能性があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解消するために研究して創案されたもので、そ
の目的とするところは、エンジンの負荷と回転数に対応
した噴射圧力、噴射期間、噴射量となるように噴孔合計
面積を実質的に調整することができ、しかも後だれや２
次噴射を防止でき、またエンジン回転中に突然異常が生
じた場合にも瞬時に無噴射状態とすることができる噴孔
切替型の燃料噴射ノズルを提供することにある。

【０００５】上記目的を達成するため本発明は、ノズル
ボデイ先端部に加圧燃料を導くためのホールを形成し、
このホールの入口側に所定の燃料圧力で開閉されるニー
ドル弁を配し、前記ホール周壁には、径又は／及び形状
の異なる複数の噴孔を円周方向で間隔をおいて配設する
とともに前記噴孔よりも上位に燃料リーク用通路の基端
を開口させ、さらに、前記ホール内には、前記噴孔の合
計面積を変化させる噴孔面積可変機構と該噴孔面積可変
機構が噴孔を閉じたときに燃料を前記燃料リーク用通路
にリークさせるための燃料リーク機構とを有するロータ
リバルブを摺動回転可能に設けた構成としている。好ま
しい態様としては、噴孔面積可変機構は、噴孔に対応す
る円周上に燃料をガイドする複数の孔または溝を有する
下部体として構成され、燃料リーク機構は、燃料リーク
用通路に対応する円周上に燃料をガイドする溝または孔
を有する上部体として構成され、下部体と上部体は連結
部によって結ばれている。

【０００６】

【作用】本発明においては、径又は／及び形状の異なる
複数の噴孔がホール周壁に配置されており、ロータリバ
ルブには噴孔面積可変機構として前記噴孔と連通する孔
または溝が設けられているため、ロータリバルブをアク
チュエータで回転制御すれば、その回転角によって燃料
通路と噴孔とが選択的に連通しあい、噴孔合計面積が変
化される。しかも、ホール壁には噴孔よりも上位に燃料
リーク用通路の基端が開口しており、ロータリバルブに
は噴孔面積可変機構としての燃料ガイド孔または溝が噴
孔と非連通になったときに燃料リーク用通路に連通する
溝または孔からなる燃料リーク機構を有している。この
ため、噴射途中および噴射終了時などにロータリバルブ
を回転させて噴孔を閉じると、燃料リーク用通路が燃料
リーク機構を介して噴孔面積可変機構と通じるため、ノ
ズル側でスピル効果が得られ、噴射期間の制御を行なう
ことができる。また、エンジン回転中に異常が生じた場
合にも、ロータリバルブを回転させて噴孔を閉じれば、
燃料リーク機構が燃料リーク用通路に連通され、これに
より燃料を瞬時に燃料リーク用通路にリークさせること
ができるため、瞬間的に無噴射とすることができる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明
する。図１ないし図７は本発明の第１実施例を示してい
る。図１において、１はノズルホルダ本体、２は該ノズ
ルホルダ本体１の上端部ににＯリングを介して油密に嵌
合固定された駆動用ヘッド、３はノズルホルダ本体１の
下端に連接され、リテーニングナット５によりノズルホ
ルダ本体１に結合されたノズルボデイ、４はノズルボデ
イ３に内挿されたニードルバルブ(ノズルニードル)であ
る。前記ノズルホルダ本体１の軸心には、下端から上端
に向かって径が順次拡大した第１穴１００ａないし第３
穴１００ｃが穿設されており、第１穴１００ａから第２
穴１００ｂに到る領域にはプッシュロッド１０１が摺動
可能に内挿されている。また、第３穴１００ｃから第２
穴１００ｂに到る領域には、第３穴１００ｃの雌ねじと
螺合したアジャスチングスクリュー１０２が内嵌され、
このアジャスチングスクリュー１０２とプッシュロッド
１０１間にノズルスプリング１０３が介装されている。

【０００８】前記ノズルボデイ３は外面長手方向中間部
にリテーニングナット５の袋孔底に嵌合する段部３０を
有し、この段部３０より下方にリテーニングナット５を
貫いて伸びる主部３１が設けられ、主部３１はテーパ部
を介して噴孔用の先端部３２が形成されている。一方、
ノズルボデイ３の軸心には、上端から下端に向かって、
前記ノズルホルダ本体１の第１穴１００ａと同心のガイ
ド孔３００と、該ガイド孔３００よりも径の大きな油溜
り３０１が形成され、さらに油溜り３０１よりも下方に
はガイド孔３００よりも相対的に径の小さい誘導孔３０
２が穿設され、この誘導孔３０２の下端には、図２のよ
うに円錐状のシート面３０３が形成され、さらにこのシ
ート面３０３に続いて加圧燃料が導かれるホール３４が
形成されている。このホール３４は円筒状をなし、下端
が壁によって閉じられている。前記ノズルホルダ本体１
の一側部にはインレットコネクタと接続される加圧燃料
口１０４が設けられ、該加圧燃料口１０４はノズルホル
ダ本体１およびノズルボデイ３に穿設した通路孔１０
５，３０５を介して前記油溜り３０１に連通され、ここ
に加圧燃料を導くようになっている。

【０００９】ニードルバルブ４は、上端に前記プッシュ
ロッド１０１に対する係合部４１を有し、また、外周に
はガイド孔３００に摺接するガイド部４０を有し、ガイ
ド４０の終端には油溜り３０１内の燃料圧を受ける受圧
部４２が設けられ、この受圧部４２から下方には、図２
のように、誘導孔３０２との間で筒状の燃料通路Ａを形
成するための細軸部４３が設けられ、この細軸部４３の
下端には前記シート面３０３に接離する円錐状のシート
面４４が形成されている。

【００１０】前記ホール３４を囲繞する先端部３２の壁
には、図２と図３のように、ホールの高さ方向下半領域
に通じる複数個の噴孔３５ａ，３５ｂが円周方向で所定
の間隔をおいて配設されている。この実施例では、前記
噴孔３５ａは径が小さく（たとえば０．１４ｍｍ）、円
周上に９０°間隔で４個穿設されており、噴孔３５ｂは
相対的に径が大きく（たとえば０．３０ｍｍ）、前記噴
孔３ａと円周上で４５°の位相をずらせて穿設されてい
る。前記噴孔３５ａ，３５ｂは軸線と直角の断面形状が
円形でもよいし、多角形などとなっていてもよい。後者
の場合には、単位回転角あたりの噴孔面積変化量を大き
くすることができる。

【００１１】一方、前記ノズルホルダ本体１の他側部に
は、アウトレットコネクタと接続される燃料排出口１０
６が設けられており、該燃料排出口１０６はノズルホル
ダ本体１およびノズルボデイ３に穿設した燃料リーク用
通路１０７，３０７を介して前記先端部３２に向かって
伸びている。前記燃料リーク用通路３０７の端部は、前
記噴孔３５ａ，３５ｂと前記シート面３０３の間のホー
ル上半部領域に開口している。燃料リーク用通路３０７
は図１のように１本でもよいが、好ましくは図２のよう
に複数本であり、この場合、燃料リーク用通路３０７，
３０７はノズルホルダ本体１の燃料リーク用通路１０７
に接続される。

【００１２】前記ホール３０４にはロータリバルブ７が
内装されている。該ロータリバルブ７は、ニードルバル
ブ４とアジャスチングスクリュー１０２を貫通する駆動
軸系８と駆動用ヘッド２に取り付けたアクチュエータ９
によって所定回転角に回転されるようになっている。詳
しくは、ニードルバルブ４の下端から中間位置にかけて
軸線方向に第１孔４５ａが形成され、この第１孔４５ａ
の終端からこれよりも細い第２孔４５ｂが形成され、該
第２孔４５ｂの終端からプッシュロッド１０１の上端に
達するまで第１孔４５ａと同等の径の第３孔４５ｃが形
成され、アジャスチングスクリュー１０２には下端から
上端にかけて第４孔４５ｄが形成されている。第４孔４
５ｄは駆動軸のブレを防止するため上端部域がそれ以外
よりも適度に径が小さくなっている。

【００１３】駆動軸系８は、この実施例では駆動ヘッド
２に到る駆動軸本体８ａと継手軸８ｂおよびカップリン
グ１０を備えている。前記駆動軸本体８ａは、前記第４
孔４５ｄから第３孔４５ｃの下端部域に達する長さを有
し、直径は第３孔４５ｃよりも適度に細くなっている。
継手軸８ｂはシール部として機能するため、第１孔４５
ａに回転可能に精密嵌合する太径部(面シール部)８０を
有し、該太径部８０の終端から上方には第２孔４５ｂに
遊嵌する細径部８１が連設されている。したがって細径
部８１と太径部８０との境界部位にはストッパ用段部８
２が形成され、これが第１孔４５ａの上端面に当接する
ことでニードルバルブ４と一体に上下動されるようにな
っている。 そして、前記細径部８１の上端と駆動軸本
体８ａの下端はオルダム型など軸方向のガタを許容する
タイプの継手部８１１，８０１によって回転力が伝わる
ように連結されている。

【００１４】ロータリバルブ７は軸方向のガタを許容す
るカップリング１０を介して前記継手軸８ｂの太径部８
０とつながれている。カップリング１０はローターバル
ブ７と継手軸８ｂの芯ずれ、および軸方向寸法の加工誤
差やニードルバルブのリフトによって生ずるロータリバ
ルブ７の軸方向ガタを許容しながら、回転トルクや保持
トルクをロータリバルブ７に伝えるためのもので、実施
例ではオルダムカップリングが用いられている。該カッ
プリング１０は、第１孔４５ａの孔径よりも小さな外径
を持ち、上半部の溝１０ａに継手軸８ｂの太径部下端か
ら伸びる突片８００が嵌まり、前記溝１０ａと９０度位
相のずれた下半部の溝１０ｂにロータリバルブ７の上端
に形成した突片７０が嵌まっている。もちろん突片と溝
の関係は逆でもよい。さらにカップリングは、上半部と
下半部がともに突片または溝であってもよく、この場合
には、継手軸８ｂとロータリバルブ７にはそれに対応す
る溝または突片が設けられる。

【００１５】前記アクチュエータ９は駆動用ヘッド２に
設けた空所２００に固定されている。アクチュエータ９
は回転(好ましくは可逆回転)および所定の回転位置に保
持が可能な特性を持つモータ、たとえばステッピングモ
ータやサーボモータが用いられる。そしてその出力軸と
前記駆動軸本体８ａの上端部は伝達要素たとえば偏心ピ
ン９０あるいは歯車などによりつながっている。

【００１６】前記ロータリバルブ７は、前記噴孔３５
ａ，３５ｂの合計面積を変化させる噴孔面積可変機構
と、該噴孔面積可変機構が噴孔３５ａ，３５ｂを閉じた
ときに燃料を前記燃料リーク用通路３０７に自動的にリ
ークさせるための燃料リーク機構とを備えている。詳し
くは、図２ないし図５に示すように、燃料リーク機構は
ホール３４の内壁に摺接する外径を持つ円盤状状ないし
短柱状の上部体７ａとして構成され、噴孔面積可変機構
はホール３４の内壁に摺接する外径を持つ下部体７ｂと
して構成され、それら上部体７ａと下部体７ｂは連結部
７ｃによって結合されている。

【００１７】上部体７ａは前記燃料リーク用通路３０７
の直径と同等以上の高さ(厚さ)寸法を有し、周面には円
周上で所定の間隔をおいて複数（この例では８個）の燃
料ガイド溝７２が欠設されている。これに対して、下部
体７ｂは、この実施例では連結部７ｃと同心の環状壁を
持つカップ状に構成され、環状壁には前記噴孔３５ａ，
３５ｂに対応する円周上に、複数個（この例では４個）
の燃料ガイド孔７３を所定間隔（この例では９０°ご
と）に貫設している。前記燃料ガイド孔７３と燃料ガイ
ド溝７２は円周方向で位相がずれている。すなわち、燃
料ガイド溝７２は、燃料ガイド孔７３が噴孔３５ａまた
は３５ｂと連通しているときに燃料リーク用通路３０７
と非連通にあり、燃料ガイド孔７３が噴孔３５ａまたは
３５ｂと非連通であるときに燃料リーク用通路３０７と
連通する関係となるように数と間隔が設定されている。
前記燃料ガイド孔７３は径大な噴孔３５ｂと同等以上の
径を有していることが必要である。しかし、燃料ガイド
孔７２の軸線と直角の断面形状は円形だけでなく、前記
した噴孔３５ａ，３５ｂと同じく多角形などとなってい
てもよい。

【００１８】図８は本発明おけるロータリバルブ７の他
の態様を示している。この第１態様においては、燃料リ
ーク機構としての上部体７ａは前述した実施例と同様な
構造となっているが、噴孔面積可変機構としての下部体
７ｂが円盤状ないしは短柱状をなし、上面から噴孔３５
ａ，３５ｂの下部で止まる長さの複数個（この例では４
個）の燃料ガイド溝７３’を円周方向で所定間隔（この
例では９０°ごと）で欠設している。図９は本発明おけ
るロータリバルブ７の第２の態様を示している。この実
施例においては、燃料リーク機構としての上部体７ａは
前述した実施例と同様な構造となっているが、噴孔面積
可変機構としての下部体７ｂが円盤状ないしは短柱状を
なし、かつ、上面から噴孔３５ａ，３５ｂを越え下端に
達する長さの複数個（この例では４個）の燃料ガイド溝
７３’を円周方向で所定間隔（この例では９０°ごと）
で欠設している。第１態様と第２態様において、燃料ガ
イド溝７３’の溝幅は径大な噴孔３５ｂと同等以上の寸
法を有していることが必要である。なお、燃料ガイド溝
７３’と上部体７ａの燃料ガイド溝７２の関係は前記図
２ないし図４の基本実施例と同じであるから説明は省略
する。図１０は本発明におけるロータリバルブ７の第３
態様を示している。この実施例においては、燃料リーク
機構としての上部体７ａがホール３４の内壁に摺接する
外径を持つとともに燃料リーク用通路３０７の直径と同
等以上の高さ（厚さ）寸法を持つ円盤状ないし短柱状を
なしていることは基本的態様と同様であるが、燃料ガイ
ド溝でなく、複数個の燃料ガイド孔７２’が所定の間隔
をおいて穿設されている。それら燃料ガイド孔７２’は
上部体７ａの厚さ方向を貫通するとともに、中間から分
岐して燃料リーク用通路３０７に通じ得るように外周面
に開口している。下部体７ｂの構成は、基本態様、第１
実施態様および第２実施態様のいずれの構造であっても
よい。その他の説明は上記した各態様を援用する。

【００１９】なお、実施例では噴孔３５ａと３５ｂが各
々４個ずつ、ロータリバルブ７の燃料ガイド孔７２また
は燃料ガイド溝７２’が４個となっているが、これより
多くても少なくてもよい。たとえば噴孔３５ａ，３５ｂ
がそれぞれ３個ずつ、ロータリバルブ７のガイド孔７２
または燃料ガイド溝７２’が３個となっていてもよい。
また噴孔３５ａ，３５ｂは実施例のように孔径が２種
類でなく大、中、小と３種類となっていてもよい。さら
に、この実施例では噴孔を一円周上に設けているが、も
ちろん２以上の異なる円周上に複数個ずつ配設してもよ
い。このような多段噴孔とした場合には、同一の段に属
する各噴孔を同じ径とし、異なる段では径を異にさせる
ことが好ましい。この場合にはロータリバルブ７は図２
ないし図４の実施例のように燃料ガイド孔７３とし、こ
れを多段の噴孔に対応する高さ位置に、しかも円周方向
での位相をずらせて配設する。また、本発明は、噴孔３
５ａ，３５ｂをそれぞれ等間隔で設けるのでなく、小噴
孔または大噴孔のいずれかの噴孔間角度を均等でなく異
なる角度にすることを含む。こうすればエンジン内部形
状に応じて噴孔数を変化させることができ、ことに低負
荷時に噴孔数を減少することにより噴霧の微粒化の促
進、噴霧の空気過剰率の増大を図ることができる。

【００２０】図１１は本発明による燃料噴射弁Ｂを使用
した燃料噴射系の概略を示しており、１３はエンジンで
あり、燃料噴射弁Ｂは燃焼室１３０に挿着され、燃料噴
射ポンプ１４から配管１４０を介して加圧燃料口１０４
に加圧燃料が供給されるようになっているとともに、燃
料排出口１０６は配管１５０を介して燃料タンク１５に
連絡されている。そして、燃料噴射弁Ｂのアクチュエー
タ９は電子制御ユニット１２に電気的に接続され、この
電子制御ユニット１２には、フローセンサからの燃料流
量Ｑ、圧力センサからの噴射圧力Ｐ１、温度センサから
の燃焼室温度Ｔ、圧力センサからの燃焼圧力Ｐ２、回転
数センサからの機関回転数Ｎ、負荷センサからのエンジ
ン負荷Ｄなどの情報が入力され、これらを電子制御ユニ
ット１２で演算処理することによりアクチュエータ９に
よる噴孔の開口面積、噴射時間ｔが決定される。前記電
子制御ユニット１２のフローチャートは図１２と図１３
に示されている。

【００２１】

【実施例の作用】次に本発明の実施例の作用を説明す
る。加圧燃料は燃料噴射ポンプ１４から配管１４０を経
て加圧燃料口１０４に送られ、通路孔１０５，３０５を
介して油溜り３０１に押し込まれ、これから環状燃料通
路Ａを下る。この燃料圧は同時に油溜り３０１に位置し
ているノズルニードル４の受圧面４２に作用し、燃料圧
がスプリング１０３のセット力に勝る圧力に達するとニ
ードルバルブ４はリフトされ、ニードルバルブ下端部の
シート面４４がノズルボデイ３のシート面３０３から離
間し、開弁する。それにより加圧燃料はホール３４に入
り、ロータリバルブ７の燃料通路７３に流入する。前記
ニードルバルブ４のリフト時に継手軸８ｂもニードルバ
ルブ４と一体に移動する。燃料圧が低下すれば、スプリ
ング１０３の付勢力によりニードルバルブ４は押し下げ
られて閉弁されるため燃料の噴射は終わり、継手軸８ｂ
はニードルバルブ４と一体に降下する。

【００２２】前記ロータリバルブ７の回転位置の制御す
なわち噴孔３５ａ，３５ｂの選択は、所望の時期にアク
チュエータ９に駆動信号を送って出力軸を所要回転角に
駆動し、それを伝動要素９０を介して駆動軸本体８ａに
伝達することで行なわれる。たとえば、エンジンスター
ト時の低負荷、低回転時ではロータリバルブ７を回転し
てホール３４内で図５の位置にするもので、これによ
り、たとえば（ａ）のように上部体７ａの燃料ガイド溝
７２は燃料リーク用通路３０７と非連通となり、燃料リ
ーク用通路３０７は上部体７ａの周面により閉止され
る。これに対して、下部体７ｂの燃料ガイド孔７３は、
（ｂ）のようにそれぞれ小孔径の噴孔３５ａに連通し、
大孔径の噴孔３５ｂは下部体７ｂの周面により遮蔽され
る。これにより加圧燃料は燃料ガイド溝７２を通って下
部体７ｂに到り、燃料ガイド孔７３から噴孔３５ａを通
して噴射される。また、エンジンの高負荷、高回転時に
は図５の状態から反時計方向または時計方向にロータリ
バルブ７を回転して図７の位置とするもので、これによ
り（ａ）のように上部体７ａの燃料ガイド溝７２が燃料
リーク用通路３０７と非連通となり、下部体７ｂの燃料
ガイド孔７３は（ｂ）のようにそれぞれ大孔径の噴孔３
５ｂと連通し、小孔径の噴孔３５ａは遮蔽される。従っ
て加圧燃料は燃料ガイド溝７２から燃料ガイド孔７３を
介して噴孔３５ｂから噴射される。

【００２３】前記した噴孔の切替えにより、低負荷時に
は噴孔面積の減少に伴って燃料噴射圧力が高圧化され、
噴射期間は長くなる。これにより噴霧の微粒化の促進、
噴霧の空気過剰率の増大が期待でき、ＮＯｘが減少され
るようになる。また、高負荷時には、噴孔面積の増加に
伴って燃料噴射圧力は低圧化され、噴射期間を短くす
る。これにより高負荷時に必要な流量の噴霧が全体的に
均一に分散されて供給されるようになり、安定した高出
力の燃焼が行なわれる。

【００２４】そして、噴射途中および噴射終了時には、
図６（ｂ）のようにロータリバルブ７を回転して下部体
７ｂの燃料ガイド孔７３がいずれの噴孔３５ａ，３５ｂ
にも連通しない回転角位置に停止させるものである。こ
うすれば、上部体７ａの燃料ガイド溝７２が（ａ）のよ
うに燃料リーク用通路３０７と連通する。これにより上
部体７ａの上方領域および下部体７ｂの領域にある燃料
が低圧の燃料リーク用通路３０７にスピルされ、その燃
料は燃料リーク用通路３０７から燃料リーク用通路１０
７を経て燃料排出口１０６に到り、ここから配管１５０
を通って燃料タンク１５に戻される。したがって、燃料
噴射期間が制御され、かつまた燃料の後だれや２次噴射
が防止され、運転に最適な燃焼形態が実現され、これに
よりＮＯｘ、スモーク、ＨＣどの減少を行なうことがで
きる。また、エンジン回転中に、何らかの理由で突然異
常が生じた場合にも、ロータリバルブ７を図６の位置に
回転させるもので、これにより噴孔３５ａ，３５ｂが閉
じられるとともに燃料リーク用通路３０７がホール３４
の上下と連通して燃料を上記経路で低圧に戻すため、瞬
時に無噴射のエンジン回転を行なうことができ、機関の
爆発や火災を防止することができる。

【００２５】なお、ロータリバルブ７として第１態様と
第２態様を使用した場合、加圧燃料は下部体７ｂの燃料
ガイド溝７３’が噴孔３５ａまたは３５ｂと選択的に連
通することにより噴射される。他は前記実施例と同じで
ある。ロータリバルブ７として第３態様を使用した場
合、加圧燃料は上部体７ａの燃料ガイド孔７２’を通っ
て下部体７ｂに送りこまれ、選択された噴孔から噴射さ
れる。また燃料ガイド孔７２’は分岐して外周面に開口
しているため、燃料リーク用通路３０７と合致すること
によりスピルされる。

【００２６】電子制御ユニット１２による主な制御変数
はロータリバルブ７の回転角、回転されるタイミングな
ど複数個あるため、制御方式もいくつか考えられ、ロー
タリバルブ７による制御は、噴射終了のみを制御しても
よいし、噴射開始と終了を制御してもよい。具体的に説
明すると、たとえば燃料噴射ノズルＢへの燃料供給はジ
ャーク式ポンプを用い、ノズル側では噴孔の合計面積、
噴射期間、噴射タイミングを制御することにより噴霧を
制御するものとする。また、電子制御ユニット１２の内
部メモリ（ＲＯＭ）には、エンジン負荷（アクセル開
度）、エンジン回転数、筒内圧力、筒内温度、燃料圧、
燃料流量と上記制御変数との最適組合せマップが用意さ
れているものとする。噴霧の粒径は主に噴孔の開口面積
と噴射圧力によって決定されるため、予め基礎実験等で
データを蓄えておく必要がある。

【００２７】図１２は噴射終了のみを制御する場合のフ
ローチャートを示している。このステップを説明する
と、次のとおりである。 ある決められたクランク角（膨脹行程または排気行程
の適当なクランク角）において、その時の筒内圧力など
の計測データおよびそれ以前のエンジン回転において計
測されていたエンジン回転数を電子制御ユニット側が取
得し、ロータリバルブの回転角により決定される噴孔の
開口面積と噴射期間の最適値を内部メモリに蓄えられて
いるマップで決定する。 前回のロータリバルブの位置または回転角から噴孔の
開口面積を設定値まで変化させるべくアクチュエータの
回転角を算出する。 アチュエータが必要回転角だけ回転するように駆動パ
ルスをアクチュエータに送る。ノズル側ではアクチュエ
ータが駆動され、ロータリバルブが所定の回転角に応じ
た停止位置に変位する。 ここでエンジンに異常が発生した場合、噴孔を閉じ、
かつ燃料ガイド溝が燃料リーク用通路と連通する位置に
到るようにロータリバルブをアクチュエータにより回転
させる。 燃料噴射ポンプのプランジャが上昇し、燃料送油が開
始される。 ニードルバルブがリフトすることにより燃料通路が確
保され、燃料が選択されている噴孔から噴射され始め
る。 ここでエンジンに異常が発生した場合、噴孔を閉じ、
かつ燃料ガイド溝が燃料リーク用通路と連通する位置に
到るようにロータリバルブをアクチュエータにより回転
させる。 噴射途中においてマップで決定した噴射期間が終了
後、燃料ガイド溝が燃料リーク用通路と連通する位置に
ロータリバルブを回転させ、１行程を終了する。

【００２８】図１３は噴射開始と噴射終了を制御するフ
ローチャートを示している。この場合のステップは次の
とおりである。 ある決められたクランク角（膨脹行程または排気行程
の適当なクランク角）において、その時の筒内圧力など
の計測データおよびそれ以前のエンジン回転において計
測されていたエンジン回転数を電子制御ユニット側が取
得しロータリバルブの回転角により決定される噴孔の開
口面積と噴射期間の最適値を内部メモリに蓄えられてい
るマップで決定する。 前回のロータリバルブの位置または回転角から噴孔の
開口面積を設定値まで変化させるべくアクチュエータの
回転角を算出する。 燃料噴射ポンプのプランジャが上昇し、燃料送油が開
始される。 ニードルバルブがリフトすることにより燃料通路が確
保される。 ここでエンジンの異常の有無を判定し、異常がなけれ
ば、アチュエータが必要回転角だけ回転するように駆動
パルスをアクチュエータに送る。ノズル側ではアクチュ
エータが駆動され、ロータリバルブが所定の回転角に応
じた停止位置に変位する。よって噴射が開始される。 噴射中に、エンジンに異常が発生した場合、噴孔を閉
じ、かつ燃料ガイド溝が燃料リーク用通路と連通する位
置に到るようにロータリバルブをアクチュエータにより
回転させる。 噴射途中においてマップで決定した噴射期間が終了
後、燃料ガイド溝が燃料リーク用通路と連通する位置に
ロータリバルブを回転させ、１行程を終了する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、ノズルボ
デイ先端部に加圧燃料を導くためのホールを形成し、こ
のホールの周壁には、径又は／及び形状の異なる複数の
噴孔を円周方向で間隔をおいて配設するとともに前記噴
孔とニードル弁のシート面との間に燃料リーク用通路の
基端を開口させ、さらに、前記ホール内には、前記噴孔
の合計面積を変化させる噴孔面積可変機構と、該噴孔面
積可変機構が噴孔を閉じたときに前記燃料リーク用通路
と連通し燃料を低圧側にリークさせるための燃料リーク
機構を有するロータリバルブを摺動回転可能に設けたの
で、エンジンの負荷と回転数に対応した噴孔合計面積を
実質的に調整することが可能となり、かつ、燃料リーク
機構により後だれや２次噴射を防止できるため、ＮＯ
ｘ、スモーク、ＨＣの低減や燃費の向上に大きく寄与す
ることができ、さらにエンジン回転中に突然異常が生じ
たときにも燃料リーク機構により瞬時に無噴射回転を行
なうことができるため、安全性も向上することができる
というすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断側面図である。

【図２】図１の部分的拡大図である。

【図３】図２の部分的拡大断面図である。

【図４】図１におけるロータリバルブの斜視図である。

【図５】(a)は図２のＸ−Ｘ線に沿う横断面図、(b)はＹ
−Ｙ線に沿う断面図である。

【図６】(a)は噴射終了時における図２のＸ−Ｘ線に沿
う横断面図、(b)はＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図７】(a)は別の噴孔選択時における図２のＸ−Ｘ線
に沿う横断面図、(b)はＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図８】本発明におけるロータリバルブの別の態様を示
す斜視図である。

【図９】本発明におけるロータリバルブの別の態様を示
す斜視図である。

【図１０】本発明におけるロータリバルブの別の態様を
示す部分的斜視図である。

【図１１】本発明を適用した燃料噴射系の概略を示す説
明図である。

【図１２】本発明を適用した噴射制御系のフローチャー
ト図である。

【図１３】本発明を適用した噴射制御系のフローチャー
ト図である。

【符号の説明】

３ ノズルボデイ ４ ニードルバルブ ７ ロータリバルブ ７ａ 上部体 ７ｂ 下部体 ７ｃ 軸部 ３４ ホール ３５ａ 噴孔 ３５ｂ 噴孔 ７２ 燃料ガイド溝 ７２’燃料ガイド孔 ７３ 燃料ガイド孔 ７３’ 燃料ガイド溝 １０７，３０７ 燃料リーク用通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雨森 雅典 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内 (72)発明者 小林 孝 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルボデイ先端部に加圧燃料を導くため
   のホールを形成し、このホールの入口側に所定の燃料圧
   力で開閉されるニードル弁を配し、前記ホール周壁に
   は、径又は／及び形状の異なる複数の噴孔を円周方向で
   間隔をおいて配設するとともに前記噴孔よりも上位に燃
   料リーク用通路の基端を開口させ、さらに、前記ホール
   内には、前記噴孔の合計面積を変化させる噴孔面積可変
   機構と該噴孔面積可変機構が噴孔を閉じたときに燃料を
   前記燃料リーク用通路にリークさせるための燃料リーク
   機構とを有するロータリバルブを摺動回転可能に設けた
   ことを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】噴孔面積可変機構が噴孔に対応する円周上
   に燃料をガイドする複数の孔または溝を有する下部体か
   らなっており、燃料リーク機構が燃料リーク用通路に対
   応する円周上に燃料をガイドする溝または孔を有する上
   部体からなっており、前記下部体と上部体が連結部によ
   って結ばれている請求項１に記載の燃料噴射ノズル。