JPH084626A

JPH084626A - 可変噴射特性ノズル

Info

Publication number: JPH084626A
Application number: JP13442994A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yamashita; 優山下
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1996-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】ディーゼルエンジンの低負荷運転時に燃料の
噴射圧力を低下させて騒音や排気エミッションの悪化を
防止する。【構成】可変噴射特性ノズル１１において、ノズルボ
ディ２の中で上下方向に移動可能なニードル３の上端に
はカム１２が取り付けられており、スプリング１５によ
って付勢された通路内堰１４がそれに接触している。機
関の低負荷運転時にはニードル３のリフト量が小さくな
るので、通路内堰１４はカム１２の第１の垂直面１２ｂ
や斜面１２ａに接触して燃料通路６内へ突出し、それに
よって通路６内の流れの抵抗と圧力損失を増大させる。
従って、ニードル３を押し上げる燃料溜まり部の燃料圧
力が低く抑えられ、燃料噴射の初期の噴射率が低くなっ
て、燃焼室内の圧力や温度の上昇が緩やかになる。高負
荷運転時には通路内堰１４が燃料通路６内から退避して
噴射圧力が十分に高くなる。

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
ような内燃機関に使用される燃料噴射ノズル（燃料噴射
弁）に係り、特に単位時間当たりの燃料の噴射量である
噴射率や噴射圧力のような噴射特性を変更することがで
きる可変噴射特性ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来のディーゼルエンジンに使
用されている通常の燃料噴射ノズル１の構造を示す。ノ
ズルボディ２の中心の孔にはニードル３が上下方向に摺
動可能に挿入されており、ニードル３の下端に近い位置
に形成された円錐形の部分３ａが、ノズルボディ２の下
端に開口している噴口４を直接に開閉するようになって
いる。ニードル３が上昇して円錐形の部分３ａが噴口４
を開いたとき、ノズルボディ２の内部においてニードル
３の段部３ｂを取り巻くように形成されている燃料溜ま
り部５内にある高圧燃料が噴口４から図示しない内燃機
関の燃焼室へ噴射される。

【０００３】燃料溜まり部５は燃料通路６を通じて図示
しない燃料噴射ポンプに接続されており、燃料噴射ポン
プによって高圧に加圧された燃料の供給を受ける。ニー
ドル３の上端は、ノズルボディ２内のばね室７に装填さ
れた圧縮ばね８によって常時下方に向かって押圧されて
いるので、ニードル３の下端に近い円錐形の部分３ａは
噴口４を閉塞しているが、燃料噴射ポンプから送られて
来る燃料の圧力が高くなって、その圧力が燃料溜まり部
５においてニードル３の段部３ｂや円錐形の部分３ａに
作用することによって発生する、ニードル３を押し上げ
ようとする力が圧縮ばね８の所定の押圧力を越えると、
ニードル３が上昇して噴口４が開き、燃焼室内への燃料
噴射が開始される。また、燃料溜まり部５の燃料圧力が
低下した時には、圧縮ばね８の付勢によってニードル３
が下降し、噴口４が閉じて燃料の噴射が停止する。従っ
て、燃料の噴射時期と噴射量は、図示しない燃料噴射ポ
ンプから間欠的に供給される高圧の燃料の圧力の変化に
よって決まる。

【０００４】図３に示したような従来の燃料噴射ノズル
１の噴射特性を図４に例示する。以下、図５及び図６の
場合を含めて、縦軸Ｐは燃料噴射圧力、即ち燃料溜まり
部５内の燃料圧力を示しており、横軸ｔは噴射時間を示
している。図４（ａ）は機関が低回転低負荷域で運転さ
れているときのもので、燃料噴射圧力は低く、噴射時間
は比較的長い。また、高回転高負荷域の運転状態になる
と、図４（ｂ）に示すように噴射時間が短くなるが、噴
射圧力が高くなるので噴射される燃料量は増加する。

【０００５】図４（ａ）及び（ｂ）によって判るよう
に、燃料噴射ポンプや燃料噴射ノズルの一般的な特性と
して、機関の回転数の大きさに応じて、特性曲線の山の
幅、即ち燃料の噴射時間の長さが変化し、機関の負荷の
大きさに応じて、特性曲線の山の高さ、即ち噴射圧力の
大きさが変化する。しかし、特性線図の基本的な山の形
に変化はなく、従来の普通の特性線図は、図４（ａ）及
び（ｂ）に示すような起伏のない単純な山形であること
が多い。しかし、このような単純な山形の噴射特性で
は、機関の燃焼室内で燃料が着火する以前に高い圧力で
燃料が多量に噴射されるために、燃焼室の壁面に付着す
る燃料の量が増加して、燃料が不完全な燃焼状態のまま
で排気ガスとなって外部へ排出されることになり、黒煙
等の未燃焼排出物の量が増加して排気対策上好ましくな
い。

【０００６】機関の排気性能を改善するために従来から
試みられている改良されたセッティングによる噴射特性
が図５（ａ）に示されている。これはメイン噴射に先行
させて比較的噴射率の小さいパイロット噴射を行うもの
で、噴射の初期、特に燃焼室内における燃料の着火前に
は噴射圧力を低めに抑えて燃料を少量だけ噴射し、大量
の燃料噴射に先立って燃焼室内で予燃焼をさせる。しか
しながら、これによって排気性能は改善されるものの、
このような噴射特性のセッティングを有する自動車は、
登坂時や加速時において大量の噴射量が必要になると、
噴射圧力が高くなっても図５（ａ）に示したような形の
まま全体に特性曲線の高さが大きくなるので、噴射の初
期における噴射率が小さい分だけ合計の噴射量が小さく
なり、十分な出力の増加が得られないという問題があ
る。

【０００７】つまり、図５（ａ）のような形の噴射特性
は、一般道路における定速走行のように排気性能を重視
する場合のものであって、高速道路における登坂時や加
速時のように機関が高出力を発生する必要がある場合に
は適していない。出力重視の特性曲線は図５（ｂ）のよ
うな形になるが、この形では排気性能に問題があること
は前述の通りである。従来の普通の燃料噴射システムに
おいては、運転中に噴射特性のセッティングを変更する
ことができなかったので、運転状態に合わせて図５の
（ａ）の特性曲線と（ｂ）の特性曲線を自由に切り換え
るようなことはできなかった。

【０００８】それを可能にした従来技術の一つが特開昭
５８−１３８２５７号公報に記載されている。この例に
限らず従来の改良技術においては一般に、噴射の初期に
加圧された燃料を低圧側へバイパスする方法をとってお
り、燃料噴射ノズルにおいては、図３の従来例に示すよ
うな燃料溜まり部５へ送られる高圧の燃料の一部が、ニ
ードル３のリフト量が小さい間は低圧側へリークして噴
射圧力が低下するように、ニードル３の周囲に狭い間隙
が形成されており、高負荷時には高い噴射圧力によっ
て、ニードル３のリフトが急速に大きくなることによ
り、リーク間隙が比較的早く閉ざされて、噴射の初期か
ら殆ど全ての燃料が噴口４から噴射されるようになって
いる。それによって、機関の高負荷時には高い噴射圧力
により大量の燃料が噴射されて高い機関の出力が得られ
ると共に、低負荷時には噴射の初期に低い噴射圧力がリ
ークによって比較的長い期間維持されるので、騒音や排
気エミッションの問題を解決することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の改良された従来
技術においては、低負荷時における前述の問題を解決す
ることができる反面、機関の運転状態に関係なく毎回の
燃料噴射の始めに、ニードル３の周囲に形成される高圧
燃料のリーク通路である間隙を通じて、必ず高圧の燃料
の一部を低圧側へ逃がして噴射圧力を低下させるため、
高負荷運転状態ではリークの終わりの時期において間隙
が急に閉じる時に、燃料溜まり部５から燃料通路６にか
けて高圧の燃料の圧力波（二次波）が発生して燃料圧力
が変動し、ニードル３が振動して不整噴射が発生する懸
念がある。また、噴射の初めに燃料噴射ポンプによって
高圧に加圧された燃料を必ずリークさせるので、燃料噴
射ポンプの効率が悪くなるという問題もある。

【００１０】そこで本発明は、このような従来技術の問
題点に鑑み、機関の比較的低速、低負荷運転の状態にお
いては、噴射ノズルの噴口における燃料の噴射圧力を有
効に低下させて、少量の燃料を比較的長い時間をかけて
噴射することにより機関の騒音を低減させ、且つＮＯx
の発生を抑えて排気エミッションの悪化を防止すると共
に、高速、高負荷運転の状態においては噴口において十
分に高い噴射圧力を得て、大量の燃料をきわめて短時間
内に噴射することができ、機関出力の低下を防止するこ
とができるような、更に、それによって不整噴射や燃料
噴射ポンプの効率の低下のような問題を生じないよう
な、より改良された可変噴射特性ノズルを提供すること
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、先端に形成される燃料の噴
口と、前記噴口に連通可能に形成される燃料溜まり部
と、前記燃料溜まり部の燃料圧力を受けてリフトするこ
とにより前記噴口と前記燃料溜まり部との間を連通させ
るニードルと、燃料噴射ポンプによって加圧された燃料
を前記燃料溜まり部へ導く燃料通路と、前記燃料通路の
一部に設けられ、前記燃料溜まり部の燃料圧力が比較的
低く前記ニードルのリフト量が小さい時に前記燃料通路
の有効面積を減少させると共に、前記燃料溜まり部の燃
料圧力が比較的高く前記ニードルのリフト量が大きい時
に前記燃料通路の有効面積を増大させるように、前記ニ
ードルのリフト量に応じて前記燃料通路の有効面積を変
化させる手段とを備えている可変噴射特性ノズルを提供
する。

【００１２】

【作用】燃料噴射ポンプから燃料通路を通じて圧送され
る高圧の燃料を受けて燃料溜まり部の燃料圧力が所定値
を越えて高くなると、ニードルが押し上げられて噴口が
開口し、燃料溜まり部内の高圧燃料が噴口から機関内へ
噴射されるが、それと同時にニードルのリフト量に応じ
て燃料通路の有効面積を変化させる手段が作動して、燃
料溜まり部の燃料圧力が比較的低くニードルのリフト量
が小さい時には燃料通路の有効面積を減少させると共
に、燃料溜まり部の燃料圧力が比較的高くニードルのリ
フト量が大きい時には燃料通路の有効面積を増大させ
る。

【００１３】従って、機関の低速、低負荷運転時のよう
に、ニードルのリフト量が小さい時には燃料通路の有効
面積が減少する結果、燃料通路における燃料の流れの抵
抗と圧力損失が大きくなり、燃料溜まり部の燃料圧力の
上昇が抑えられるので、図６（ａ）に示すように比較的
低い噴射率のパイロット噴射が先行するモードによって
燃料が噴射され、騒音や排気エミッションの悪化を防止
することができる。

【００１４】また、機関の高速、高負荷運転時のよう
に、ニードルのリフト量が大きい時には燃料通路の有効
面積が増大する結果、燃料通路における燃料の流れの抵
抗と圧力損失が小さくなり、燃料溜まり部の燃料圧力が
急速に、且つ十分に上昇するので、図６（ｂ）に示す噴
射特性のように、燃料噴射が始まると初期から高い噴射
率によって燃料が噴射され、十分大きな機関出力を発生
することができる。

【００１５】

【実施例】図１に本発明の第１実施例としての可変噴射
特性ノズル１１の全体構造の概略を、図２にその要部構
造を拡大して示す。図３に示した従来の燃料噴射ノズル
１と実質的に同様な部分については、同じ参照符号を付
すことによって重複した説明を省略する。図２から明ら
かなように、ニードル３の上端には縦方向にカム１２が
取り付けられており、カム１２の側面には斜面１２ａと
第１の垂直面１２ｂ及び第２の垂直面１２ｃが形成され
ている。

【００１６】燃料通路６とばね室７との間を隔てている
ノズルボディ２の隔壁部分２ａには円形その他の形状の
開口１３が形成されており、開口１３には後述の通路内
堰１４の軸状の基部１４ａが挿入されている。通路内堰
１４の、この例の場合は幅の狭い板状である頭部１４ｂ
は燃料通路６を横断する方向に出没することができ、そ
れによって燃料通路６内を通過する加圧された燃料の流
れに対して抵抗を及ぼし、その抵抗の大きさは頭部１４
ｂが燃料通路６内へ突出する程度に応じて変化するよう
になっている。

【００１７】通路内堰１４の軸状の基部１４ａは、その
左端がカム１２の斜面１２ａ、第１の垂直面１２ｂ、又
は第２の垂直面１２ｃのいずれかに常時接触することが
できるように圧縮スプリング１５によって左方へ付勢さ
れている。軸状の基部１４ａの左端がカム１２の斜面１
２ａと垂直面１２ｂ，ｃのいずれに接触するかというこ
とはニードル３のリフト量によって決まる。また、ニー
ドル３のリフト量は燃料溜まり部５に作用する燃料圧力
の高低によって決まる。垂直面１２ｂ及び１２ｃのカム
としての高さはそれぞれ一定であり、特に第１の垂直面
１２ｂの高さは最大であるが、斜面１２ａの高さは基部
１４ａの左端が接触する位置によって無段階に変化す
る。

【００１８】なお、１６は軸状の基部１４ａに形成され
た顎部に係合するばね座を、１７は開口１３をシールす
るＯリングを示している。また、通路内堰１４の頭部１
４ｂの形状は必ずしも板状である必要はなく、軸状の基
部１４ａの延長のような棒状であっても、それが燃料通
路６内へ突出したときには、突出量に応じた大きさの抵
抗を流れに及ぼすことができる。

【００１９】いずれの場合でも、頭部１４ｂが最大限度
まで燃料通路６内へ突出した状態において燃料通路６を
完全に閉塞するようなことはなく、燃料通路６内に十分
な隙間が残っていて、その隙間を通じて機関の低負荷運
転における燃料供給が行われるように設定される。その
ような状態では通路内堰１４の頭部１４ｂの突出によっ
て流れの抵抗が大きくなるために圧力損失も大きくな
り、通路内堰１４の下流側の噴口４における燃料圧力
は、同じく上流側の図示しない燃料噴射ポンプの吐出口
における燃料圧力に比べて通路内堰１４の燃料通路６へ
の突出量に応じた分だけ低下することになる。

【００２０】第１実施例の可変噴射特性ノズルはこのよ
うな構造を有するので、燃料通路６の上端が図示しない
燃料噴射ポンプの吐出口に接続されて、低圧からきわめ
て高圧まで周期的に圧力の変化する燃料の供給を受ける
と、燃料溜まり部５の燃料圧力が上昇したときに、ニー
ドル３の段部３ｂや円錐形の部分３ａ等に作用する圧力
によって、ニードル３が圧縮ばね８に抗して押し上げら
れて噴口４が開口し、燃料溜まり部５内の高圧の燃料が
噴口４から図示しない機関の燃焼室内へ噴射され始め
て、機関の燃焼室内において燃料の燃焼が開始される。

【００２１】ニードル３のリフト量が０であって噴口４
が閉じられているときや、ニードル３が僅かにリフトし
た程度の状態では、通路内堰１４の基部１４ａの先端は
カム１２の高さが最大である第１の垂直面１２ｂに係合
しており、それによって通路内堰１４の頭部１４ｂは最
大限度まで燃料通路６内へ突出している。従って、燃料
噴射ポンプから供給される燃料圧力が未だ最高値まで上
昇しない状態から噴口４が開き始めて、燃料噴射が開始
されることによって燃料通路６内に燃料の流れが生じる
と、通路内堰１４の頭部１４ｂによる流れの抵抗と圧力
損失が大きいために、燃料溜まり部５及び噴口４におけ
る燃料圧力の上昇が頭打ちになり、比較的低い燃料圧力
で燃料噴射が続行されることになる。

【００２２】この状態は機関の低速、低負荷運転の状態
に対応しており、第１実施例の可変噴射特性ノズル１１
によれば、この状態では燃料が比較的低圧で噴口４から
噴射されるので、低速、低負荷運転時の少ない噴射量で
あっても、それを得るための噴射時間が比較的長くな
り、噴射特性は図６（ａ）に示したような形になる。そ
れによって、機関の燃焼室内では急激な燃焼圧力及び燃
焼温度の上昇が抑えられて騒音が低下し、従来のように
少量の燃料を比較的高圧で短時間内に噴射した場合に比
べてＮＯx の排出量も低減する。

【００２３】機関をより高速、或いはより高負荷で運転
するときには、燃料噴射ポンプによって燃料通路６へ燃
料を圧送する時間を長くする。それによって燃料噴射ポ
ンプの吐出圧力が上昇し、燃料溜まり部５の燃料圧力が
低速、低負荷運転の場合よりも上昇して、ニードル３を
押し上げる力と圧縮ばね８との釣り合いの状態が変化す
る結果、ニードル３のリフト量が大きくなり、通路内堰
１４の基部１４ａの先端がカム１２の斜面１２ａに係合
するようになる。それによって通路内堰１４の頭部１４
ｂの燃料通路６内への突出量は次第に減少するので、通
路内堰１４による流れの抵抗及び圧力損失は次第に少な
くなり、燃料溜まり部５の燃料圧力がその分だけ高くな
って、図６の（ｂ）に示すような噴射特性を示し、増加
する機関の回転数や負荷に見合うように、比較的短い噴
射時間内により大量の燃料噴射量が得られるようにな
る。（つまり噴射率が高くなる。この状態を便宜上、中
速、中負荷の運転状態と呼ぶことにする。）

【００２４】更に高圧燃料の供給時間を長くして燃料溜
まり部５の燃料圧力を上昇させることにより、ニードル
３が所定値以上のリフト量をとるようになると、通路内
堰１４の基部１４ａの先端がカム１２の第２の垂直面１
２ｃに係合するようになり、頭部１４ｂは完全に隔壁部
分２ａの内部に没入して燃料通路６内の燃料の流れの抵
抗が最小となる。この状態は噴射率が最大になった状態
で、機関の高速、高負荷運転の状態に対応している。噴
射特性は図６（ｂ）の特性曲線の形のまま高さが更に高
くなり、幅が若干狭くなる。従来の普通の燃料噴射ノズ
ル１は、機関の運転状態の変化に関係なく、常時このよ
うな燃料の噴射状態をとっていると言える。従って、第
１実施例の可変噴射特性ノズル１１は低速、低負荷の運
転状態、及び中速、中負荷の運転状態において従来のも
のと異なる作動をして、燃料の噴射圧力をカム１２によ
って設定される所定の量だけ低下させ、機関の騒音や排
気エミッションの問題を改善することができる。

【００２５】図７に本発明の第２実施例として、可変噴
射特性ノズル２１の要部と、それに関連する制御システ
ムを示す。この場合は、ニードル３のリフト量が微小な
距離を計測するリフトセンサー２２によって検出され、
その信号はマイクロプロセッサ等からなるコンピュータ
２３に入力されて処理される。リフトセンサー２２は公
知の磁気的、電気的、或いは光学的等の各種のセンサー
を利用することができる。コンピュータ２３としては可
変噴射特性ノズル２１のために専用のものを設ける必要
はなく、機関制御用等のコンピュータの機能の一部を使
用して、割り込みによって信号を処理することができる
ことはいうまでもない。

【００２６】ノズルボディ２の燃料通路６に面する部分
にはソレノイド２４が設けられており、その中に第１実
施例における通路内堰１４に相当する作用をするアーマ
チュア２５が挿入されている。図７は詳細な構造を図示
していないが、アーマチュア２５は、圧縮ばねのような
手段によって、例えば燃料通路６内へ突出する方向に常
時付勢されている。その場合は、ソレノイド２４による
電磁力が圧縮ばね等の付勢力に抗してアーマチュア２５
を没入方向に移動させることになる。また、実施に当た
っては、アーマチュア２５の最大突出量を規制するスト
ッパーのような手段を設けることも必要である。

【００２７】アーマチュア２５は、コンピュータ２３の
制御に応じてソレノイド２４に励磁電流が流れるか、或
いは流れている励磁電流が遮断されることによってソレ
ノイド２４の中で往復方向に移動して位置を変化する。
アーマチュア２５が燃料通路６内へ突出するときはリフ
トセンサー２２によって検出されるニードル３のリフト
量が小さい時で、第１実施例において説明した機関の低
速、低負荷運転、或いは中速、中負荷以下の運転状態に
対応する。これに対して、アーマチュア２５がソレノイ
ド２４内に没入する時は機関の高速、高負荷運転状態に
対応する。

【００２８】このようにアーマチュア２５が単に出没の
２位置をとるだけでなく、その中間の任意の位置をとる
ことができるようにすることも可能である。それは、コ
ンピュータ２３によって短時間の周期で断続的にソレノ
イド２４を励磁する所謂デューティ制御を行うことによ
り、断続時間のデューティ比を変更して、圧縮ばね等と
の釣り合いによってアーマチュア２５の停止位置を無段
階に変更する方法である。それによってアーマチュア２
５の突出量を変化させると、燃料通路６の流れの抵抗、
及び圧力損失が無段階に変化し、低速、低負荷運転や中
速、中負荷の運転状態における燃料の噴射圧力を最適値
に適合させることが可能になる。

【００２９】図１及び図２に示す第１実施例の場合は、
ニードル３のリフト量が直接に、且つ機械的に通路内堰
１４に伝達されてそれを移動させるように構成したが、
図７に示した第２実施例の場合は、ニードル３のリフト
量が一たん電気的な信号に変換され、コンピュータ２３
によって処理されてから、ソレノイド２４を利用して通
路内堰１４に相当するアーマチュア２５を駆動するよう
になっているので、コンピュータ２３の設定を変更する
ことによって制御の特性を自由に変更することが可能で
あり、第１実施例の場合ならばカム１２の形状を変更し
て行うことをコンピュータ２３のソフトウエアの変更に
よって達成することができる。従って、第２実施例は制
御の自由度が大幅に向上する点において優れている。

【００３０】図８に本発明の第３実施例としての可変噴
射特性ノズル３１の要部を示す。この例では燃料通路６
の途中に、通路の断面積の一部に相当する面積を有する
フラップ弁３２が軸３３によって回動自由に枢着されて
おり、フラップ弁３２は圧縮スプリング３４のような手
段によって、常に燃料通路６の通路面積を狭める方向に
付勢されている。図示されていないが、フラップ弁３２
は、それが燃料通路６の通路面積が最小となる位置（図
のような水平の位置）を越えて回動しないように、可動
範囲を規制する適当なストッパーを備えている。また、
燃料通路６の壁面には、フラップ弁３２が最も大きく回
動して通路面積を最大としたときに没入することができ
るような窪み３５が形成されている。

【００３１】第３実施例の可変噴射特性ノズル３１にお
いては、図示しない燃料噴射ポンプから圧送される高圧
の燃料が燃料通路６の中を矢印の方向に流れて、やはり
図示していない噴口へ送られるときに、フラップ弁３２
が動圧を受けることにより圧縮スプリング３４の付勢に
抗して軸３３の回りに回動し、燃料通路６の通路面積を
増大させるように作用する。

【００３２】機関の低速、低負荷運転状態においては供
給される燃料の流量、即ち噴射量が少ないので、フラッ
プ弁３２を軸３３の回りに回動させようとする動圧も小
さくなり、フラップ弁３２は図８に示したような水平状
態に近い位置をとって、燃料通路６の有効な通路面積が
最も小さくなる。従って、フラップ弁３２による流れの
抵抗及び圧力損失が最大になり、図示しない噴口におけ
る燃料の噴射圧力が低くなる。噴射特性は図６の（ａ）
に示したような形になる。それによって低速、低負荷運
転時には少量の燃料が比較的長い時間をかけて緩やかに
噴射され、機関の燃焼室における急激な燃焼圧力の立ち
上がりを抑えるので、騒音やＮＯx の発生を防止するこ
とができる。

【００３３】これに対して機関の高速、高負荷運転時に
は、燃料流量、及び流速が増大し、フラップ弁３２に作
用する動圧が大きくなるために、フラップ弁３２は、圧
縮スプリング３４の付勢に抗して軸３３の回りに回動さ
せられ、窪み３５の中へ押し込まれて全開状態になる。
その結果、燃料通路６の有効な通路面積が増大し、フラ
ップ弁３２による流れの抵抗や圧力損失が小さくなっ
て、図示しない噴口から高圧の燃料が比較的短時間内で
も多量に噴射されようになり、図６の（ｂ）に示すよう
な噴射特性を示して、十分に高い機関の出力により高
速、高負荷運転状態を維持することができる。

【００３４】第３実施例による可変噴射特性ノズル３１
は、前述の他の実施例に比べて適合の自由度や効果の顕
著性において劣るが、構造がきわめて簡単でありなが
ら、容易に所期の効果を得ることができるという点で優
れている。

【００３５】このように、本発明の可変噴射特性ノズル
１１，２１，３１においては、通路内堰１４やアーマチ
ュア２５、或いはフラップ弁３２のような、一般的に燃
料通路６の有効面積を変化させる手段を使用して、機関
の運転状態に応じてニードル３の下部に形成される燃料
溜まり部５に作用する燃料圧力、即ち噴射圧力を図６の
（ａ）と（ｂ）の間で自動的に切り換えて、それによっ
て燃料の噴射率のような噴射特性が最適になるようにす
る。

【００３６】また、以上の説明から明らかなように、本
発明は図示実施例に限定されることなく、ホールタイプ
やピンタイプのように、ニードルを有する各種の燃料噴
射ノズルに広く適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、中負荷から低負荷の運
転状態にかけて、燃料通路の有効面積を変化させる手段
によって噴射圧力を大幅に低下させることができるの
で、噴射率等の噴射特性を最適の状態に適合させること
が可能であり、それによって機関の騒音や排気エミッシ
ョンを改善することができる。それにもかかわらず、高
負荷運転状態では燃料通路の有効面積を変化させる手段
を完全に燃料通路の壁面内に収納して、噴射圧力を高め
ることができるから、機関の最高出力を高く維持するこ
とも可能である。

【００３８】このようにして、本発明によれば燃料通路
径や燃料噴射ポンプの吐出圧力等についての選択の自由
度が増加するので、適合条件を自由に選んで、どのよう
な運転状態にも最適の噴射圧力を得ることができ、従来
の一般的な燃料噴射ノズルでは困難であった運転状態に
応じた噴射特性の切り換えを、比較的容易に、且つ何ら
の支障も伴うなく行うことができる。また、従来技術の
ように高圧に加圧された燃料をリークさせて噴射圧力を
抑えるものではないから、燃料噴射ポンプの効率を低下
させることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の可変噴射特性ノズルを示
す縦断面図である。

【図２】図１の一部であるIIの部分を拡大して示す縦断
面図である。

【図３】従来の燃料噴射ノズルを例示する縦断面図であ
る。

【図４】従来の普通の燃料噴射システムの作動を説明す
る線図であって、（ａ）は低回転低負荷時のものを、
（ｂ）は高回転高負荷時のものを示す。

【図５】機関の運転状態に応じた最適の噴射特性を示す
線図であって、（ａ）は排気性能を重視する場合のもの
を、（ｂ）は出力性能を重視する場合のものを示す。

【図６】本発明の手段によって得られる噴射特性を示す
線図であって、（ａ）は低回転低負荷時のものを、
（ｂ）は高回転高負荷時のものを示す。

【図７】本発明の第２実施例の可変噴射特性ノズルの要
部を示す縦断面図である。

【図８】本発明の第３実施例の可変噴射特性ノズルの要
部を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…従来の燃料噴射ノズル２…ノズルボディ３…ニードル４…噴口５…燃料溜まり部６…燃料通路１１…第１実施例の可変噴射特性ノズル１２…カム１４…通路内堰１４ａ…軸状の基部１４ｂ…板状の頭部１５…スプリング２１…第２実施例の可変噴射特性ノズル２２…リフトセンサー２３…コンピュータ２４…ソレノイド２５…アーマチュア３１…第３実施例の可変噴射特性ノズル３２…フラップ弁３３…軸３４…圧縮スプリング３５…窪み

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に形成される燃料の噴口と、前記噴
口に連通可能に形成される燃料溜まり部と、前記燃料溜
まり部の燃料圧力を受けてリフトすることにより前記噴
口と前記燃料溜まり部との間を連通させるニードルと、
燃料噴射ポンプによって加圧された燃料を前記燃料溜ま
り部へ導く燃料通路と、前記燃料通路の一部に設けら
れ、前記燃料溜まり部の燃料圧力が比較的低く前記ニー
ドルのリフト量が小さい時に前記燃料通路の有効面積を
減少させると共に、前記燃料溜まり部の燃料圧力が比較
的高く前記ニードルのリフト量が大きい時に前記燃料通
路の有効面積を増大させるように、前記ニードルのリフ
ト量に応じて前記燃料通路の有効面積を変化させる手段
とを備えている可変噴射特性ノズル。
【請求項２】前記燃料通路の有効面積を変化させる手
段が通路内堰として構成されており、前記ニードルに取
り付けられたカムによって、前記通路内堰が前記燃料通
路内へ突出することができる請求項１記載の可変噴射特
性ノズル。
【請求項３】前記燃料通路の有効面積を変化させる手
段がアーマチュアとして構成されており、前記ニードル
のリフト量を検出するリフトセンサーの出力信号に基づ
いて作動するソレノイドによって、前記アーマチュアが
前記燃料通路内へ突出することができる請求項１記載の
可変噴射特性ノズル。
【請求項４】前記燃料通路の有効面積を変化させる手
段が弾性手段によって付勢されて回動し得るフラップ弁
として構成されており、前記燃料通路を流れる燃料の流
量に応じて前記フラップ弁に作用する動圧と、前記弾性
手段の付勢力との釣り合いによって、前記フラップ弁が
前記燃料通路内へ突出することができる請求項１記載の
可変噴射特性ノズル。
【請求項５】前記燃料通路の有効面積を変化させる手
段が、前記ニードルのリフト量が大きい時に前記燃料通
路の壁面の内部に収容される請求項１記載の可変噴射特
性ノズル。