JPH09222059A - 噴孔切替型燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的簡単な構造により噴射方向を周方向で変
化させることなく噴孔切換えを行うことができる噴孔切
替型燃料噴射ノズルを提供する。 【解決手段】ノズルボデイ先端部に形成したホール内に
ロータリバルブを配して噴孔切替えを行う形式のもので
あり、ホール周壁には、相対的に大径と小径の複数の噴
孔を異なる円周上のそれぞれに円周方向で等間隔をおい
てしかもノズル軸線と平行な線上でに並ぶように配設
し、前記ロータリバルブの通路孔には、前記大径または
小径の噴孔と同数の開口を、異なる円周上のそれぞれに
等間隔をおいてしかも異なる円周上では位相をずらして
設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。かかる燃料噴射ノズルの一つのタイプとし
て、特開平４−７６２６６号公報には、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。こ
の先行技術によれば、ロータリバルブを回転制御するこ
とで噴孔の合計面積の変化が可能となる。しかしなが
ら、上記先行技術は噴孔を同一円周上に８孔設けたもの
であるため、この技術を応用して図１４(a)のような大
小の噴孔径とすると、ロータリバルブの回転によって図
１４(ｂ)(ｃ)のように大噴孔による場合の噴射の方向と
小噴孔による場合の噴射の方向が周方向で変化してしま
う。このため、燃料噴射ノズルの取付け位置や燃焼室形
状によっては不都合が生じ、たとえば燃料噴射ノズルを
ホール状の燃焼室に対し斜めに偏して望ませたような場
合に、先行技術では周方向での噴射方向が変化するため
同じ燃焼室壁部位に噴霧されずにバランスが崩れ、これ
によって燃焼特性が変化してしまうという問題があっ
た。

【０００３】また、燃焼状態の改善には噴孔数が多いほ
ど分布が均一になるため有利であるが、先行技術は一つ
の円周上に８個の噴孔を配していも、これを４孔使用し
たり８孔使用したりしているだけであるため噴孔数が不
足し、これ以上噴孔数を増して常に平面的に円周上の８
位置から噴射させるようにすることは、噴射ノズルその
ものが小型であるという加工上の制約から困難であっ
て、高い加工精度や高い位置決め精度が必要になる。こ
れらのことから、実際上、正確、確実な閉塞制御は困難
であるという問題があった。

【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
の第１の目的は、比較的簡単な構造により噴射方向を周
方向で変化させることなく噴孔切換えを行うことができ
るこの種の噴孔切替型燃料噴射ノズルを提供することに
ある。また、本発明の第２の目的は、比較的簡単な構造
により噴射方向を周方向で変化させることなく噴孔切換
えを行うことができ、しかも加工精度や位置決め精度も
ゆとりを持たせることができるこの種の噴孔切替型燃料
噴射ノズルを提供することにある。

【０００５】上記第１の目的を達成するため本発明(第1
発明)は、所定の燃料圧力で開閉されるニードル弁を配
したノズルボデイ先端部に燃料を導くためのホールを形
成し、前記ホール内には燃料をガイドする通路孔を有す
るロータリバルブを回転可能に配してなり、前記ホール
周壁には、大径の複数の噴孔を同一円周上で等間隔をお
いて配設すると共に、異なる円周上には相対的に小径の
複数の噴孔を等間隔をおいてしかもノズル軸線と平行な
線上で前記大径の噴孔と並ぶように配設し、前記ロータ
リバルブの通路孔には、前記大径または小径の噴孔と同
数の開口を、異なる円周上のそれぞれに等間隔をおいて
しかも異なる円周上では位相をずらして設けている構成
としたものである。

【０００６】また、第２の目的を達成するため本発明
(第2発明)は、所定の燃料圧力で開閉されるニードル弁
を配したノズルボデイ先端部に燃料を導くためのホール
を形成し、前記ホール内には燃料をガイドする通路孔を
有するロータリバルブを回転可能に配してなり、前記ホ
ール周壁には、相対的に大径と小径の複数の噴孔を異な
る円周上のそれぞれに円周方向で等間隔をおいて交互に
しかもノズル軸線と平行な線上で交互に並ぶように配設
し、前記ロータリバルブの通路孔には、前記大径または
小径の噴孔と同数の開口を、異なる円周上のそれぞれに
等間隔をおいてしかも異なる円周上では位相をずらして
設けた構成としている。いずれの場合にも、ホールの断
面は円錐状または円柱状とし、ロータリバルブはこの形
状に対応する断面形状とするものである。

【０００７】

【作用】第１発明においては、大径と小径の噴孔はホー
ル周壁の異なる円周上にそれぞれ等間隔で配列され、ノ
ズル軸線と平行な線上で大径と小径の噴孔が並んでい
る。そして、ホール内に配されているロータリバルブの
通路孔は、周面に対する開口が大径または小径の噴孔と
同数で、しかも異なる円周上に等間隔でかつ異なる円周
上では周方向の位置が一致しないように千鳥状に配置さ
れている。したがって、ロータリバルブをエンジンの吸
気行程又は／及び排気行程においてアクチュエータによ
り回転制御すれば、或る回転角においては、円周上の等
間隔配置の大径噴孔がそれぞれロータリバルブの通路孔
と連通して、それら大径の噴孔群から燃料が噴射され、
これと異なる回転角においては、異なる円周上ではある
がノズル軸線と平行な線上では大径噴孔と同位置の各小
径噴孔がそれぞれ通路孔と連通して、それら小径の噴孔
群から燃料が噴射される。たとえば、大径噴孔が上位の
円周上に４個、小径噴孔が下位の円周上に４個であれ
ば、大径噴孔選択時と小径噴孔選択時に円周を等分した
４方向から燃料が噴霧され、その噴射方向はノズル周方
向では変化せず、ノズル軸線方向で微小変化するだけで
ある。

【０００８】第２発明においては、大径と小径の複数の
噴孔はホール周壁の円周上に交互に配置されており、こ
れと軸線方向で異なる位置の円周上にも大径と小径の複
数の噴孔が円周上に交互に配置されている。しかも大径
と小径の噴孔は軸線方向でも交互に(千鳥状が交差する
ように互い違いに)配置されている。一方、ホール内に
配されているロータリバルブの通路孔は、第1発明の場
合と同じである。したがって、ロータリバルブをエンジ
ンの吸気行程又は／及び排気行程においてアクチュエー
タにより回転制御すれば、ある回転角においては、上位
の円周上の等間隔配置の大径噴孔と下位の円周上の等間
隔配置の大径噴孔がそれぞれ通路孔と連通して、それら
大径の噴孔群から燃料が噴射され、これと異なる回転角
においては、上位の円周上の等間隔の小径噴孔と下位の
円周上の等間隔の小径噴孔がそれぞれ通路孔と連通し
て、それら小径の噴孔群から燃料が噴射される。したが
って、たとえば大径噴孔が上下に各４個ずつ、小径噴孔
が上下に各４個ずつであれば、大径噴孔選択時と小径噴
孔選択時に円周を等分した８方向から燃料が噴霧され、
その噴射方向はノズル周方向では変化せず、ノズル軸線
方向で微小変化するだけである。また、この第２発明に
おいては大小噴孔群を異なる円周上にそれぞれ配してお
り、大径と小径の噴孔は交互であるから、噴孔数をゆと
りを持って増加することができ、閉塞制御も容易であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施態様を添付図面
に基いて説明する。図１ないし図７は第１発明の実施例
を示しており、図８ないし図１１は第２発明の実施例を
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１００
ａから第２穴１００ｂに到る領域にはプッシュロッド１
０１が摺動可能に内挿されている。また、第３穴１００
ｃ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。

【００１０】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有底状のホー
ル３４が形成されている。このホール３４は、この実施
例ではシート面３０３の終端から先細り状に傾斜した円
錐状壁(テーパコーン壁)３４１となっており、該円錐状
壁３４１の下端は水平状ないしは円弧状の端壁となって
いる。もちろん、シート面３０３の終端から中間部位ま
で直筒壁が形成され、該直筒壁の終端から円錐状壁とな
っていてもよい。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１０５，３０５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。

【００１１】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。

【００１２】前記ホール３４を画成する先端部３２の周
壁には、図２と図４ないし図７(a)(b)のように、ホール
３４内に通じる複数個の大径噴孔３５ａと複数個の小径
噴孔３５ｂが異なる２つの円周上にそれぞれ配置されて
いる。大径と小径とは相対的なものであり、たとえば
１．５〜２．５倍の直径比とするものである。この例で
は、４個の大径噴孔３５ａが上位の円周上に９０°の位
相角をもって配置されており、下位の円周上では４個の
小径噴孔３５ｂが９０°の位相角をもって配置されてい
る。大径噴孔３５ａと小径噴孔３５ｂはノズル軸線と平
行な線上で並んでいる。前記ホール３４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４
５ｃ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４５ｄ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は第１孔４５ａに回転可能に嵌合する摺動用
の太径部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８２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】この例ではロータリバルブ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８０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。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
ものであれば任意であり、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９
０あるいは歯車などによりつながっている。

【００１５】前記ロータリバルブ７は、この例では、図
３ないし図５に示すように、前記ホール３４の円錐状壁
３４１に対応する角度で先細り状に傾斜した円錐状部７
２を有し、円錐状部７２の下端はホール３４の底壁に接
しない水平状ないし円弧状の端面となっている。そし
て、前記ロータリバルブ７には、前記円錐状部７２に到
る複数の出口側開口と前記燃料通路Ａに臨む複数の入口
側開口を有する通路孔７３が設けられている。該通路孔
７３の出口側開口は異なる円周上すなわち前記ホール周
壁の上位円周上の噴孔と下位円周上の噴孔にそれぞれ臨
むように、異なる円周上のそれぞれに等間隔で設けら
れ、かつ異なる円周上では周方向で位相がずれている。
この例では、出口側開口は上位の円周上に４個、下位の
円周上に４個の計８個となっている。上位円周上の４個
の出口側開口７３０は円周上で９０°間隔で設けられて
おり、下位円周上の４個の出口側開口７３１は、前記上
位出口側開口７３０と位相角αを４５°ずらして設けら
れている。前記上位円周上の４個の出口側開口７３０と
下位円周上の４個の出口側開口７３１はロータリバルブ
７の内部では連絡通路７３３により相互に通じ合ってお
り、上位円周上の４個の出口側開口７３０は、これらと
円周方向での位置が整合した４個の入口側開口７３２に
連絡通路７３３を介して通じている。この発明において
は、下位の円周上の４個の出口側開口７３０を含む通路
の径は上位の出口側開口７３１を含む通路の径よりも小
さくしてもよい。

【００１６】次に第２発明は基本的な構成は第１発明と
同様である。そこで、異なる構成についてのみ説明す
る。図９はノズル軸線を境として左右で位相が４５°異
なる断面を示している。すなわち紙面に対して左半部は
大噴孔選択時の状態を示し、右半部は小噴孔選択時の状
態を示している。この第２発明においては、図８と図１
０(a)(b)のように、ホール３４を画成する先端部３２の
周壁に、ホール３４内に通じる複数個の大径噴孔３５ａ
と複数個の小径噴孔３５ｂが円周方向で所定の間隔をお
いて、しかも異なる２つの円周上にそれぞれ配置されて
いる。この例では、４個の大径噴孔３５ａと４個の小径
噴孔３５ｂが上位の円周上に９０°の位相角をもって交
互に配置されており、下位の円周上では４個の大径噴孔
３５ａと４個の小径噴孔３５ｂが上位の円周上位置関係
と４５°位相をずらせて９０°の位相角をもって交互に
配置されている。すなわち、図１０において北極点を基
準とすると、図１０(a)に示す上位の円周上では、大径
噴孔３５ａ-小径噴孔３５ｂ−大径噴孔３５ａの順に配
列されており、図１０(b)に示す下位の円周上では、小
径噴孔３５ｂ−大径噴孔３５ａ-小径噴孔３５ｂの順に
配列されている。

【００１７】ロータリバルブ７の構成は第１発明の場合
と同じである。すなわち、円錐状部７２に到る複数の出
口側開口と前記燃料通路Ａに臨む複数の入口側開口を有
する通路孔７３が設けられている。該通路孔７３の出口
側開口は異なる円周上すなわち前記ホール周壁の上位円
周上の噴孔と下位円周上の噴孔にそれぞれ臨むように、
異なる円周上のそれぞれに等間隔で設けられ、かつ異な
る円周上では周方向で位相がずれている。この例では、
出口側開口は上位の円周上に４個、下位の円周上に４個
の計８個となっている。上位円周上の４個の出口側開口
７３０は円周上で９０°間隔で設けられており、下位円
周上の４個の出口側開口７３１は、前記上位出口側開口
７３０と位相角αを４５°ずらして設けられている。但
しこの第２発明においては、下位の円周上の４個の出口
側開口７３０を含む通路の径と上位の出口側開口７３１
を含む通路の径はすべて大径噴孔３５ａと同等以上で同
じ径となっていることが望ましい。その他は第１発明と
同様であるから、第１発明に対する説明を援用すること
とし、同じ部分について同じ符号を付すに留める。

【００１８】第１発明と第２発明のいずれにおいても、
前記大径噴孔３５ａと小径噴孔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。 またロータリバルブ
７の、出口側開口７３０，７３１、入口側開口７３２を
含む通路孔７３の軸線と直角の断面形状は、円形に限ら
ず前記噴孔の場合と同じように多角形などとなっていて
もよい。

【００１９】図１２と図１３は第１発明と第２発明に適
用されるホール形状とロータリバルブ形状の他の例を示
している。すなわち、ホール３４が円柱状壁４３１を有
し、これに回転自在に嵌合するロータリバルブ７の断面
形状も円柱状をなしている。図１３は噴孔配置を第２発
明に従っており、ノズル軸線を境として左右で位相が４
５°異なる断面（左半分が大径噴孔選択時、右半分小径
噴孔選択時）を示している。もちろん噴孔配置を第１発
明にしたがって上位円周上に大径噴孔を配置し、下位円
周上に小径噴孔を配置してもよい。その他の構成は第１
発明や第２発明と同じであるから同じ部分に同じ符号を
付し、説明は省略する。

【００２０】なお、第１発明の例ではホール周壁の噴孔
数が上下の各位円周上で４個ずつ、ロータリバルブ７の
出口側開口が上下の円周上で４個ずつであるが、これに
限らず、ホール周壁の噴孔数が上下の各円周上で５個ず
つまたは６個ずつ、ロータリバルブ７の出口側開口が上
下の円周上で５個ずつまたは６個ずつなどととしてもよ
い。また、いうまでもなく図示するものと反対に、上位
円周上の各噴孔を小噴孔３５ｂとし、下位円周上の各噴
孔を大噴孔３５ａとしてもよい。第２発明については、
図示する一例では、ホール周壁の噴孔数が上下の各円周
上で８個ずつ、ロータリバルブ７の出口側開口が上下の
円周上で４個ずつであるが、これに限らず、ホール周壁
の噴孔数が上下の各円周上で１０個ずつまたは１２個ず
つ、ロータリバルブ７の出口側開口が上下の円周上で５
個ずつまたは６個ずつとしてもよい。また、ロータリバ
ルブ７が継手軸８ｂとカップリング１０によって連結さ
れているが、これに代えてロータリバルブ７の上端と継
手軸８ｂとを可撓性を有する細軸部で直結してもよい。

【００２１】前記アクチュエータ９によりロータリバル
ブ７を回転するタイミングは、エンジン筒内圧によって
駆動軸８に軸方向の力がかからない期間すなわち、エン
ジンの吸気行程又は排気行程中とすることが好ましい。
かかる回転タイミング制御は、アクチュエータ９をＣＰ
Ｕなどからなるコントローラに電気的に接続し、これの
入力部にエンジンないし燃料噴射ポンプの回転数検出セ
ンサ(または回転角度検出センサ)からの信号を入力さ
せ、エンジンが上記行程であることが判別されたときに
アクチュエータ９に駆動信号を出力するようにすればよ
い。そして、コントローラに燃料噴射ポンプのラックセ
ンサなどによる負荷検出センサからの信号を同時に入力
させ、負荷と回転数のデータからあらかじめ形成した所
定マップによってアクチュエータに所定の駆動量(駆動
回転角度)、たとえば、低速、低負荷時には小径噴孔３
５ｂが通路孔７３と合致する位置に、高速、高負荷時に
は大径噴孔３５ａが通路孔７３と合致する回転位置に切
り替わるような駆動量を与えるようにすることが好適で
ある。

【００２２】

【実施例の作用】次に本発明の実施例の作用を説明す
る。加圧燃料は図示しない燃料噴射ポンプから配管を経
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、これから環状通路孔
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４個の入口側開口７３２から通
路孔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。

【００２３】前記ロータリバルブ７の回転位置の制御す
なわち噴孔の選択は、吸気行程又は排気行程の時期にコ
ントローラからアクチュエータ９に駆動信号が送られ、
たとえば、エンジン又は燃料噴射ポンプの回転数(また
は回転角度)と負荷に応じて出力軸が所要回転角に駆動
され、それが伝動要素９０を介して駆動軸本体８ａに伝
達され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、第１発明においてはロー
タリバルブ７を回転して図５に示すような位置に保持す
るものである。こうすれば、図６(a)に示す上位円周上
ではここに配置されている4個の大径噴孔３５ａがロー
タリバルブ７の通路孔間の壁面により遮蔽され、図６
(b)の下位円周上では、ロータリバルブ７の下位円周上
の４個の出口側開口７３１がそれぞれノズル側の下位円
周上の４個の小径噴孔３５ｂと合致する。これにより加
圧燃料は、平面的に９０°間隔の４か所の小径噴孔３５
ｂから一斉に放射状に噴射される。また、エンジンの高
負荷、高回転時には、前記位置から反時計方向かまたは
時計方向にロータリバルブ７を４５°回転し、図４に示
すような位置に保持するものである。こうすれば、図７
(ｂ)に示す下位円周上ではここに配置されている４個の
小径噴孔３５ｂがロータリバルブ７の通路孔間の壁面に
より遮蔽され、図７(ａ)の上位円周上では、ロータリバ
ルブ７の上位円周上の４個の出口側開口７３０がそれぞ
れノズル側の上位円周上の４個の大径噴孔３５ａと合致
する。これにより加圧燃料は、平面的に９０°間隔の４
か所の大径噴孔３５ａから一斉に放射状に噴射される。

【００２４】第２発明においては、エンジンスタート時
の低負荷、低回転時にロータリバルブ７を図９右側に示
す位相角位置に保持するものである。こうすれば、図１
０(a)に示す上位円周上では、ロータリバルブ７の上位
円周上の４個の出口側開口７３０がそれぞれノズル側の
上位円周上の４個の小径噴孔３５ｂと合致し、図１０
(b)に示す下位円周上では、上位円周上の４個の出口側
開口７３０と４５°の位相角が設定されている４つの出
口側開口７３１とノズル側下位円周上の４個の小径噴孔
３５ｂとが合致する。一方、上位円周上と下位円周上の
各４個ずつの大径噴孔３５ａ，３５ａはロータリバルブ
７の周壁部によってそれぞれ遮蔽される。これにより加
圧燃料は、平面的には４５°間隔で８か所の小径噴孔３
５ｂから一斉に放射状に噴射される。また、エンジンの
高負荷、高回転時には、前記位置から反時計方向かまた
は時計方向にロータリバルブ７を４５°回転し、図９の
左側に示す位相角位置に保持するものである。こうすれ
ば、図１１(a)に示す上位円周上では、ロータリバルブ
７の上位円周上の４個の出口側開口７３０がそれぞれノ
ズル側の上位円周上の４個の大径噴孔３５ａと合致し、
図１１(b)に示す下位円周上では、上位円周上の４個の
出口側開口７３０と４５°の位相角が設定されている４
つの出口側開口７３１とノズル側下位円周上の４個の大
径噴孔３５ａとが合致する。一方、上位円周上と下位円
周上の各４個ずつの小径噴孔３５ｂはそれぞれロータリ
バルブ７の周壁部によって遮蔽される。これにより加圧
燃料はこの場合にも平面的に４５°間隔で８か所の大径
噴孔３５ａから一斉に放射状に噴射される。

【００２５】第１発明と第２発明のいずれにおいても、
前記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。しかも、小径噴孔３５ｂを選択した場合と大径噴孔
３５ａを選択した場合で噴孔方向は平面上すなわちノズ
ル円周方向では噴射方向は変化がなく常に一定であり、
ノズル軸線方向においてのみわずかに変化するだけであ
る。したがって、ホール状の燃焼室に斜め角度で噴射ノ
ズルを取り付けている場合にも、噴孔切換えで噴霧方向
が変わらず略同じ壁に噴霧することができるため、デッ
ドゾーンが生じない適切な霧化と燃焼状態を形成するこ
とが可能である。

【００２６】ロータリバルブ７を円錐状断面とし、ホー
ル３４も対応する円錐状とし、その円錐状壁に大径噴孔
３５ａと小径噴孔３５ｂを配設した場合には、燃料噴射
時に燃料噴射圧がロータリバルブ７に作用し、かつ噴孔
の近傍では燃料の噴射に伴い局所的に圧力が下がるた
め、ロータリバルブ７はホール底方向に押圧されてホー
ル壁と面シールされる。それと同時に、ロータリバルブ
７の位置固定と保持が確実になり、振動や回転方向の変
動が防止される。これにより、燃料の一部がホール３４
とロータリバルブ外周面との間に沿って円周方向に流れ
るいわゆる噴孔間燃料漏れが防止され、選択された噴孔
からのみ噴射され、噴孔に則した噴霧を的確に形成する
ことができる。また、第２発明のように上位円周上と下
位円周上にそれぞれ４個ずつの大小噴孔を交互に全体と
して千鳥状に配置するようにした場合には、ノズルにお
けるトータル噴孔数を増し、いずれの噴孔を選択した場
合にも円周上で８か所から同時に噴霧することができ
る。しかもそれでいて噴孔遮蔽は上位と下位でそれぞれ
４か所ずつでよいため、加工精度やロータリバルブの位
置決め精度にゆとりを持たせることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によれ
ば、ホール周壁に、大径の複数の噴孔３５ａを同一円周
上で等間隔をおいて配設すると共に、異なる円周上には
相対的に小径の複数の噴孔３５ｂを等間隔をおいてしか
もノズル軸線と平行な線上で前記大径の噴孔３５ａと並
ぶように配設し、前記ロータリバルブ７の通路孔７３に
は、前記大径または小径の噴孔と同数の開口を、異なる
円周上のそれぞれに等間隔をおいてしかも異なる円周上
では位相をずらして設けているので、同一径の噴孔を使
用する場合に比べてパーティキュレート、NOxなどを低
減できることに加え、ロータリバルブ７を回転して大小
の噴孔選択を行ったときに、ノズル周方向で燃料噴射方
向か変化せず常に一定化させることができる。このため
噴射ノズルの取付け角度や燃焼室形状に則した適切な噴
霧と燃焼を行うことができるというすぐれた効果が得ら
れる。請求項２によれば、ホール周壁に、相対的に大径
と小径の複数の噴孔３５ａ，３５ｂを異なる円周上のそ
れぞれに円周方向で等間隔をおいて交互にしかもノズル
軸線と平行な線上でも交互に並ぶように配設し、ロータ
リバルブ７の通路孔７３には、前記大径または小径の噴
孔と同数の開口７３０，７３１を、異なる円周上のそれ
ぞれに等間隔をおいてしかも異なる円周上では位相をず
らして設けているのため、請求項１の効果に加えて、ノ
ズル径とロータリバルブ径を大きくせずに限られた面積
内で噴孔数を増加することができ、これにより加工が容
易になると共に、燃料分布を良くし燃焼効率を向上する
ことができるというすぐれた効果が得られる。請求項３
によれば、ロータリバルブ７とホール内壁が円錐状の面
接触部となっているため、請求項１の特徴が得られるこ
とに加え、燃料噴射圧による押圧力で自動的に面シール
状態となり、ロータリバルブの振動や不測の回転動作が
阻止されるとともに、噴孔間の燃料漏れが防止される。
このため、噴孔合計面積を実質的に正確に調整すること
が可能となり、選択した噴孔に則した的確な噴霧により
ＮＯｘ、スモーク、ＨＣの低減や燃費の向上を実現する
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】第１発明の一実施例を示す縦断正面図である。

【図２】図１の部分的拡大図である。

【図３】本発明で使用するロータリバルブの一例を示す
斜視図である。

【図４】第１発明で小径噴孔を選択した場合のノズル噴
孔とロータリバルブの取り合いを示す拡大断面図であ
る。

【図５】第１発明で大径噴孔を選択した場合のノズル噴
孔とロータリバルブの取り合いを示す拡大断面図であ
る。

【図６】（ａ）は図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）
は図４のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図７】（ａ）は図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）
は図５のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図８】第２発明の一実施例を示す部分切欠拡大正面図
である。

【図９】第２発明において、ノズル軸線を境として大噴
孔選択時と小噴孔選択時の状態を半部ずつ示す部分拡大
図である。

【図１０】小噴孔選択時の噴孔とロータリバルブの関係
を示す横断面図であり、(a)は上位円周上の断面を示
し、(b)は下位円周上の断面を示す。

【図１１】大噴孔選択時の噴孔とロータリバルブの関係
を示す横断面図であり、(a)は上位円周上の断面を示
し、(b)は下位円周上の断面を示す。

【図１２】本発明のロータリバルブの他の例を示す斜視
図である。

【図１３】図１２のロータリバルブを第１発明に適用し
た場合のホールとの関係を示す部分拡大図で、ノズル軸
線を境として左半部に大噴孔選択時の状態を、右半部に
小噴孔選択時の状態を示す。

【図１４】(a)は従来の噴孔切替えノズルの断面図、(b)
と(c)は噴孔切替え時の噴霧状態を示す説明図である。

【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 ３４ ホール ３５ａ 大噴孔 ３５ｂ 小噴孔 ７３ 通路孔 ３４１ 円錐状壁 ７３０，７３１ 出口側開口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の燃料圧力で開閉されるニードル弁を
   配したノズルボデイ先端部に燃料を導くためのホールを
   形成し、前記ホール内には燃料をガイドする通路孔を有
   するロータリバルブを回転可能に配してなり、前記ホー
   ル周壁には、大径の複数の噴孔を同一円周上で等間隔を
   おいて配設すると共に、異なる円周上には相対的に小径
   の複数の噴孔を等間隔をおいてしかもノズル軸線と平行
   な線上で前記大径の噴孔と並ぶように配設し、前記ロー
   タリバルブの通路孔には、前記大径または小径の噴孔と
   同数の開口を、異なる円周上のそれぞれに等間隔をおい
   てしかも異なる円周上では位相をずらして設けているこ
   とを特徴とする噴孔切替型燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】所定の燃料圧力で開閉されるニードル弁を
   配したノズルボデイ先端部に燃料を導くためのホールを
   形成し、前記ホール内には燃料をガイドする通路孔を有
   するロータリバルブを回転可能に配してなり、前記ホー
   ル周壁には、相対的に大径と小径の複数の噴孔を異なる
   円周上のそれぞれに円周方向で等間隔をおいて交互にし
   かもノズル軸線と平行な線上で交互に並ぶように配設
   し、前記ロータリバルブの通路孔には、前記大径または
   小径の噴孔と同数の開口を、異なる円周上のそれぞれに
   等間隔をおいてしかも異なる円周上では位相をずらして
   設けていることを特徴とする噴孔切替型燃料噴射ノズ
   ル。
3. 【請求項３】ホールの断面が円錐状をなし、ロータリバ
   ルブが円錐状をなしている請求項１または請求項２に記
   載の噴孔切替型燃料噴射ノズル。
4. 【請求項４】ホールの断面が円柱状をなし、ロータリバ
   ルブが円柱状をなしている請求項１または請求項２に記
   載の噴孔切替型燃料噴射ノズル。
5. 【請求項５】ロータリバルブがエンジンの吸気工程また
   は排気工程に同期するアクチャエータで作動されるよう
   になっている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   の噴孔切替型燃料噴射ノズル。