JPH10196490A

JPH10196490A - 燃料噴射ノズル

Info

Publication number: JPH10196490A
Application number: JP9015954A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hasegawa; 敏行長谷川
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-07-28
Also published as: US5979802A; EP0853195A1

Abstract

(57)【要約】【課題】パイロット噴射と噴孔面積可変の本噴射とを容
易かつ確実に行なうことができる燃料噴射ノズルを提供
する。【解決手段】ロータリバルブ７をアクチュエータ９によ
って回転することにより噴孔開孔面積を調節する形式の
燃料噴射ノズルであり、ロータリバルブ７の駆動系が、
シャフト８とロータリバルブ７に対しそれぞれ軸方向相
対変位可能に連結された継手軸が、燃料を軸方向に導く
リーク用通路１０ｆと、ニードル弁４に設けたシート部
４５ｂに対するシート部１０ｃを有しており、ホルダ本
体１にはニードル弁４のリフト中に前記継手軸１０をニ
ードル弁のシート部４５ｂから強制的に離座させるため
の継手軸駆動手段１４と、該継手軸駆動手段１４の作動
停止とともに継手軸１０をニードル弁のシート部４５ｂ
に着座させるための弾性部材１６とを設けている。

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
わけ噴孔面積可変な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燃焼
室に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は、特開昭
５９−１８００６３号公報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ニードル弁を
収容し、このニードル弁の先端側に円錐状の受圧面を形
成し、これに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複数の噴孔からエン
ジンの燃焼室に噴射する構造となっていた。しかし、こ
の構造では、燃料の噴射圧力、噴射量、噴射速度などが
一般的に送油ポンプによって決定されてしまい、しかも
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噴射時間が短くなってしまうなど
し、良好な燃焼状態を継続することができず、燃焼の促
進、出力・燃費の向上、燃焼騒音やＮＯｘの低減という
課題に対応することが困難であった。

【０００３】この対策として、特開平４−７６２６６号
公報には、ノズルボデイの先端部にホールを形成し、こ
のホールを囲む壁にホールと連通した複数の噴孔を円周
方向で間隔をおいて形成し、ニードル弁の軸心に穿った
貫通孔に回転自在なロータリバルブを通し、このロータ
リバルブの先端部を前記ホールに位置させ、該ロータリ
バルブに、ニードル弁開弁時に作られるホール内の燃料
圧力室と噴孔とを通じさせる複数個の溝を設けたものが
提案されている。しかし、この先行技術はロータリバル
ブの回転により単に噴孔の開口数を４個または８個に切
換える方式であるため、エンジンの負荷と回転数に対応
する噴孔合計面積の制御を精度よく行うことが困難であ
った。ことにエンジンの最適燃焼を実現するには、本噴
射に先立ってパイロット噴射を行ない、噴射率を制御す
ることが好適であり、そのためには低噴射率でのパイロ
ット用噴射と本噴射との間に噴射が行われない状態を形
成することが必要であり、このためには、ニードル弁の
開弁状態で燃料を意図的にリークし得ることが構造的に
必要であるが、先行技術ではロータリバルブとしての回
転軸とニードル弁の孔壁とでシールされているため、無
噴射状態を創成することができず、したがって、パイロ
ット噴射を行なうことは不可能であった。

【０００４】パイロット噴射については特開平７−７７
１２４号公報にジャーク式燃料噴射装置での制御機構が
提案されているが、この先行技術ではパイロット噴射の
噴射量や噴射期間などがプランジャとリーク穴との相対
位置で決定されるため、各パラメータの自由度が狭いと
いう問題があった。また、特開平７−５４３７０号公報
には、ソレノイド駆動式の燃料噴射ノズルが提案されて
いるが、この先行技術ではパイロット噴射に最適な噴孔
面積を適用することができないという問題があった。

【０００５】

【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則し
た噴射圧力、噴射期間、噴射量となるように噴孔面積と
噴射期間を制御することができ、ことにパイロット噴射
と噴孔面積可変の本噴射とを容易かつ確実に行なうこと
ができる燃料噴射ノズルを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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形成されたホールの入
り口側に所定の燃料圧力で開閉されるニードル弁を配
し、ホールを画成する囲壁に加圧燃料を噴出する噴孔を
複数個円周方向で間隔をおいて設け、ホール内には噴孔
に対応する複数個の燃料通路を有するロータリバルブを
配し、該ロータリバルブをアクチュエータによって回転
することにより噴孔開孔面積を調節する形式の燃料噴射
ノズルにおいて、ロータリバルブの駆動系として、アク
チュエータで駆動されるシャフトとロータリバルブに対
しそれぞれ軸方向相対変位可能に連結された継手軸をニ
ードル弁の下端領域に有し、継手軸は燃料を軸方向に導
くリーク用通路を有するとともにシート部に対するシー
ト部を有しており、ホルダ本体にはニードル弁４のリフ
ト中に前記継手軸をニードル弁のシート部から強制的に
離座させるための継手軸駆動手段と、該継手軸駆動手段
の作動停止とともに継手軸をニードル弁のシート部に着
座させるための弾性部材とを設けた構成としている。

【０００７】

【作用】このような構成によれば、ニードル弁の閉弁時
にロータリバルブを所期噴射に適した回転角度で回転し
て燃料通路をホール囲壁の噴孔と所要開孔面積で連通さ
せておけば、ニードル弁の開弁によりパイロット噴射が
行われる。ついで、この状態のまま継手軸駆動手段を駆
動して弾性部材による着座力に勝る力を付与すれば、継
手軸が下降してニードル弁のシート部から離間し、それ
により加圧燃料は継手軸の周面のリーク用通路を通って
低圧側に逃がされるため、パイロット噴射が終了せしめ
られる。したがって、継手軸駆動手段駆動時期を選択す
ることで自在かつ容易にパイロット噴射を行なうことが
できる。本噴射を行なうには、前記継手軸駆動手段の駆
動を停止する。こうすれば、弾性部材の力で継手軸が引
き上げられ、燃料圧によりニードル弁のシート部に着座
するため噴射圧が復元され、本噴射が行われる。

【０００８】好適には、複数の噴孔を有するホール囲壁
は円錐状面を有し、ロータリバルブには上端に加圧燃料
の圧力を受ける受圧面を、外周には前記円錐状面の傾斜
角度に則した角度の円錐状シート面を設けた構成となっ
ている。この構成を採用した場合には、ニードル弁が開
弁して燃料噴射圧が作用すると、前記受圧面にかかる燃
料圧により、ロータリバルブとホール囲壁間にロータリ
バルブを回転させるトルクに勝る摩擦力が発生し、ロー
タリバルブは噴射圧力のみによって確実に位置保持され
ることになり、また、円錐面同士の接触により緊密に面
シールされるため加圧燃料が燃料通路の開口から周方向
に沿って流れることはない。したがって、正確な調量状
態でパイロット噴射と本噴射を行なうことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】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４は本発明による燃料噴
射ノズルの一実施例を示しており、図１において、１は
ノズルホルダ本体であり、これの上端部には油密に嵌合
固定された駆動用ヘッド部２を有している。３はノズル
ホルダ本体１の下端にスペーサ３’を介して連接された
ノズルボデイであり、リテーニングナット５によりノズ
ルホルダ本体１に結合されている。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、下端から径大な第
１穴１００ａとこれに続いてノズルホルダ本体１の上端
に到る軸孔１００ｂが穿設されており、第１穴１００ａ
には押圧部材１０１が摺動可能に内挿されている。そし
てこの押圧部材１０１と第１穴１００ａの上底間にノズ
ルスプリング１０３が介装されている。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を有し、この段部より下方にリテー
ニングナット５を貫いて伸びる筒状部３１が設けられ、
筒状部３１の先端には噴孔形成用の先端部３２が形成さ
れている。

【００１０】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１
００ａ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よりも下方には誘導孔３０２が穿設されている。
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が先端部
３２の囲壁によって画成されている。前記ノズルホルダ
本体１の一側部には加圧燃料口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。加圧燃料口１０４には図示しないジャーク式燃
料噴射装置または蓄圧式燃料噴射装置に接続されてい
る。

【００１１】ニードルバルブ４は、上端に前記押圧部材
１０１に対する係合部を有し、また、外周にはガイド孔
３００に摺接するガイド部と油溜り３０１内の燃料圧を
受ける受圧部が設けられ、この受圧部から下方には、図
２のように、誘導孔３０２との間で筒状の燃料通路Ａを
形成するための軸部４３が設けられている。この軸部４
３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。前記ホール３４を画成す
る囲壁の内側は、図２のようにシート面３０３と滑らか
に連続した先細り状の円錐状面３４１が形成されてお
り、円錐状面３４１の下端は半球状端面となっている。
前記円錐状面３４１を画成するホール囲壁には、図３の
ようにホール３４内に通じる複数個の噴孔３５が等間隔
で配設されている。前記噴孔３５はこの実施例では５個
であり、円周上に６２°間隔で放射状に延びている。各
噴孔３５の軸線はノズル軸線と直角でもよいが、この実
施例ではノズル軸線に対して所定の傾斜角度を有してい
る。噴孔３５の軸線と直角の断面形状は多角形となって
いてもよく、こうすれば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。

【００１２】前記ホール３４にはロータリバルブ７が配
置されている。該ロータリバルブ７の駆動系は、継手軸
１０と、ニードルバルブ４とノズルホルダ本体１を貫通
するシャフト８と、駆動用ヘッド部２に取り付けたアク
チュエータ９を含んでおり、アクチュエータ９を駆動す
ることによりロータリバルブ７がノズル軸線の周りで回
転されるようになっている。詳しく説明すると、ニード
ルバルブ４の軸心には、図２のように、下端開口から比
較的径の大きな第１孔４５ａが形成されており、この第
１孔４５ａの終端領域には円錐状のシート部４５ｂと短
孔４５ｃが設けられ、この短孔４５ｃが第１孔４５ａよ
りも径の大きな第２孔４５ｄに通じており、該第２孔４
５ｄはニードルバルブ４の上端に到っている。

【００１３】継手軸１０はニードルバルブ４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、回転トルクをロータリバルブ７に伝えるためのも
ので、オルダムカップリングないしこれに類する構造の
ものが用いられている。前記継手軸１０は、第１孔４５
ａに緩く嵌まる径の円柱部１０ａを有し、その円柱部１
０ａの下端側にはローターバルブ７と軸方向で相対摺動
可能に連結するための溝１０ｂが形成されている。継手
軸１０の円柱部１０ａの上端には、図２と図４のように
前記シート部４５ｂに着座すべき円錐状のシート部１０
ｃが形成され、そのシート部１０ｃの上端から短孔４５
ｃに嵌まる短軸部１０ｄが延び、その短軸１０ｄの上端
に突片１０ｅが形成されていて、その突片１０ｅが前記
シャフト８の下端に設けた溝８０に軸方向相対移動可能
に係合され、トルクが伝達されるようになっている。そ
して、前記継手軸１０の周面にはパイロット噴射終了を
実現するためのリーク用通路１０ｆが設けられている。
このリーク用通路１０ｆは好適には溝からなり、少なく
とも短軸部１０ｄの外周に１本以上設けられる。さらに
リークを素早くするためリーク用通路１０ｆは好適には
円柱部１０ａの外周にも設けられ、そのリーク用通路１
０ｆの上端はシート部１０ｃに達している。

【００１４】シャフト８は図２のように前記ニードルバ
ルブ４の第２孔４５ｄの下端部域に達する長さを有して
おり、下端の溝８０を介して継手軸１０と連結されてい
る。前記シャフト８はその外周と第２孔４５ｄとの間に
適度な隙間ｓを有しながら上方に伸び、スペーサ３’の
孔を通り、さらにノズルホルダ本体１の第１穴１００ａ
と軸孔１００ｂを通って上方に伸び、駆動用ヘッド部２
の空所２００に固定されているアクチュエータ９の出力
軸９ａと軸継手１３を介して軸方向に少し移動可能にか
つ回転方向では一体に連結されている。前記アクチュエ
ータ９は電気的に制御型の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、ノズルホルダ本体１の上端部中央にはシャ
フト８を囲んで駆動手段１４が設けられている。この駆
動手段１４は応答性の早いものたとえばソレノイドが用
いられ、該ソレノイドの吸引面としての上面側に対応す
るシャフト外周には、非移動要素としてのアマチュア１
５が一体化されており、このアーマチュア１５と前記軸
継手１３の間にアーマチュア１５（シヤフト８）を上方
に付勢する弾性部材１６が配されている。この弾性部材
１６の例としては引張り型のばねが挙げられる。

【００１５】前記リーク用通路１０ｆは図２のようにニ
ードルバルブ４の第２孔４５ｄと通じており、リークし
た加圧燃料はシャフト外周と第２孔４５ｄとの間の隙間
ｓを通って上方に流れ、ノズルホルダ本体１の適所に設
けた低圧ポートから外部に排出されるようになってい
る。この排出系は任意であるが、本発明ではノズルホル
ダ本体１の第１穴１００ａと軸孔１００ｂとシャフト８
との隙間および駆動手段１４の内径の孔とシャフト８と
の隙間をリーク通路として利用し、アーマチュア１５の
下面に駆動用ヘッド部２の空所２００に通ずる通路１５
０を設け、駆動用ヘッド部２の一側に空所２００に通ず
る排出管１８を接続している。これに代えてたとえば第
１穴１００ａに通じるような専用のリーク通路をノズル
ホルダ本体１に穿ってもよい。

【００１６】ロータリバルブ７は、図２ないし図５に示
されており、上端にニードルバルブ４の開弁時に加圧燃
料の圧力が作用する平坦状の受圧面７４を有している。
その受圧面７４の中央部には突片７０が一体に形成され
ており、この突片７０が前記継手軸１０の溝１０ｂに軸
方向で相対摺動可能にはめられている。前記ロータリバ
ルブ７は、前記受圧面７４より下に、前記ホール囲壁の
円錐状面３４１と合致する角度で先細り状に傾斜した円
錐状シート面７２を有し、この円錐状シート面７２と円
錐状面３４１とで摩擦シート面が作られるようになって
いる。ロータリバルブ７は、回転トルクＴ₁(Ｎｍ)と保
持トルクＴ₂(Ｎｍ)がＴ₁＜Ｔ₂の関係となるように、受
圧面７４の半径ｒ₁、円錐状シート面７２の下端半径ｒ₂
および、ロータリバルブとホールの円錐状面７２，３４
１のノズル軸線に対する傾斜角度αが設定されている。
ホール３４の円錐状面３４１とロータリバルブ７の円錐
状シート面７２の傾斜角度は、一般に５０〜７０°の範
囲から選択され、これを基準として前記ｒ₁とｒ₂を設定
すればよい。

【００１７】前記ロータリバルブ７は、一端が受圧面７
４に開口し他端が前記円錐状面３４１に設けられている
噴孔３５と連通可能な複数の燃料通路７３が周方向で間
隔をおいて設けられている。図２ないし図４の実施例で
は、燃料通路７３は噴孔３５と同数の５個のスリット状
の溝からなっており、それら各溝は図３のように軸線と
直角の断面が噴孔３５の径と同等以上の寸法を有し、各
溝の下端は噴孔３５の略直下に相当する位置で終わって
いる。溝はこの実施例では溝底がロータリバルブ７の円
錐状シート面７２の傾斜角度と略平行に作られている
が、ノズル軸線と平行状になっていてもよい。

【００１８】図５は本発明におけるロータリバルブ７の
別の実施例を示しており、この例においては、燃料通路
７３が溝でなく孔から構成され、一端が受圧面７４に他
端が円錐状シート面７２に開口している。この燃料通路
７３はそれぞれが独立した孔であってもよいが、たとえ
ば、円錐状シート面７２に開口する各孔の奥を集合孔で
結び、この集合孔に向かって受圧面７４から各孔を穿設
してもよい。

【００１９】図４や図５のようなロータリバルブ形状と
した場合、受圧面７４に作用する加圧燃料の圧力によ
り、円錐面７２とホール囲壁の円錐状面３４１とが摩擦
力により位置保持されることから、ロータリバルブの保
持トルクＴ₂とロータリバルブを回転するトルクＴ₁との
関係すなわちＴ₂−Ｔ₁を小さな範囲にすれば、Ｔ₂とＴ₁
の差△Ｔに勝るだけの小さなトルクを外部から与えるこ
とにより、燃料噴射中でもロータリバルブ７を回転させ
て噴孔３５の開口面積を変化させることができるのであ
る。

【００２０】その他図面において、１１はロータリバル
ブ７の回転制御を行うため駆動軸系に設けた回転角検出
機構である。この回転角検出機構１１はロータリバルブ
７の回転角を検出してＣＰＵからなるコントローラ１２
にフィードバック信号として送り、ロータリバルブ７に
より希望する噴孔面積が得られるようにアクチュエータ
９の駆動量を制御するためのもので、この制御はロータ
リバルブ７の回転角が設定回転角と誤差があるときに位
置補正を行うことを含んでいる。回転角検出機構１１は
ポテンショメータ、エンコーダ、コリメータなど任意で
ある。この実施例ではポテンショメータが用いられてお
り、アクチュエータ９の出力軸と反対側にもう一つの出
力軸９ｂを設けて軸継手１３’を介してポテンショメー
タに接続している。前記コントローラ１２の入力部に
は、エンジンないし燃料噴射装置の回転数検出センサ１
２０(または回転角度検出センサ)と負荷検出センサ１２
１がそれぞれ接続されている。これにより、回転数検出
センサ１２０からの信号をコントローラ１２に常時入力
させ、アクチュエータ９に駆動信号を出力させる。そし
て、負荷検出センサ１２１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作成した所定
のマップによってアクチュエータ９の駆動制御を行うよ
うになっている。

【００２１】なお、ホール囲壁は必ずしも全体が円錐状
面となっていること必要ではない。すなわち、シート面
３０３の終端から中間部位までノズル軸線と平行な直筒
面が形成され、該直筒面の終端から前記先細り状に傾斜
した円錐面３４１となっていてもよい。この場合には、
ロータリバルブ７も受圧面７４から中間部位までノズル
軸線と平行な直筒面となり、これの終端から円錐状シー
ト面７２が形成される。これも本発明に含まれる。ま
た、実施例では噴孔３５と燃料通路７３の数がそれぞれ
５個となっているが、もちろんこれに限定されず、３
個、４個あるいは６個以上であってもよい。また、駆動
軸系はこの実施例に限らず、シャフト８と継手軸１０の
間にさらに継手を介在させてもよい。なお、場合によっ
てはロータリバルブ形状は円柱状でもよく、この場合に
はホール囲壁もそれに対応した円筒状壁とする。

【００２２】

【実施例の作用】次に本発明の実施例の作用を説明す
る。周知のように、加圧燃料は図示しない燃料噴射噴射
装置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
れから環状燃料通路１０６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。そして、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。

【００２３】図２と図３（ａ）（ｂ）は噴射前の状態を
示しており、ニードルバルブ４は閉弁しており、継手軸
１０は下面に燃料圧が作用していないため降下して円柱
部１０ａの下面がロータリバルブ７の受圧面７４に接触
している。そしてこのときには継手軸駆動手段１４は非
作動（オフ状態）になっているため、シャフト８は弾性
部材１６により引き上げられており、アーマチュア１５
の下面と継手軸駆動手段１４の吸着面との間には所定の
大きさの隙間ｃが確保されている。この状態で、エンジ
ンの吸気行程または排気行程の時期に回転数検出センサ
１２０と負荷センサ１２１からエンジン又は燃料噴射ポ
ンプの回転数(または回転角度)と負荷の情報信号がコン
トローラ１２に送られると、これらに対応する回転角が
算出される。そしてそれに応じた駆動量信号がアクチュ
エータ９に送られ、アクチュエータ９の駆動力がシャフ
ト８に伝達され、その回転トルクが継手軸１０からロー
タリバルブ７に伝達される。ロータリバルブ７は、図３
（ａ）のような燃料通路７３と噴孔３５とが所期噴射に
適合するように燃料通路７３がわずかに噴孔３５に望む
位置となるように所要回転角だけ回転され、コントロー
ラ１２からアクチュエータ９への駆動停止信号により、
ロータリバルブ７はその位置に保持される。前記回転時
には、ロータリバルブ７には軸線方向の負荷がかかって
いないため円錐状シート面７２はホール囲壁の円錐状面
３４１と強接しておらず、したがって容易かつスムーズ
に所望回転角に回転させることができる。

【００２４】そして、この状態で燃料圧が高くなってニ
ードルバルブ４が開弁すれば、高圧燃料はホール３４内
に入り、継手軸１０の円柱部下端面に作用するため、継
手軸１０は持ち上げられ、短軸部１０ｄの上端がシャフ
ト８の下面に当接するとともに、円錐状のシート部１０
ｃがニードルバルブ４のシート部４５ｂに着座する。前
記シート部１０ｃ，４５ｂによるシール作用により高圧
燃料はニードルバルブ４の第２孔４５ｄからリークする
ことはなく、高圧燃料は高い噴射圧力を維持しつつロー
タリバルブ７の受圧面７４に開口している各燃料通路７
３を通って各噴孔３５からパイロット噴射される。これ
が図６（ａ）および（ｂ）の状態である。

【００２５】このパイロット噴射時に、燃料噴射圧はロ
ータリバルブ７の上端の受圧面７４に作用する。これに
よりロータリバルブ７は軸線方向に押さえつけられ、外
周の円錐状シート面７２がホール囲壁の円錐状面３４１
と強力に面接触して面シール状態となり、ここで摩擦力
によって固定力が生ずる。この摩擦による固定力は噴孔
３５にかかる噴射圧によりロータリバルブ７を回転軸方
向に動かす力よりも上回る。このため、ニードルバルブ
４の閉弁時にパイロット噴射用の所定角度回転されたロ
ータリバルブ７は燃料噴射時にはその位置にしっかりと
位置保持固定され、また、円錐状シート面７２とホール
囲壁の円錐状面３４１との密接により高圧燃料の周方向
のリークも防止される。また、継手軸１０も前記シート
部１０ｃ，４５ｂによる摩擦作用で回転が防止される。

【００２６】その後コントローラ１２からパイロット噴
射終了の指令が送られると、継手軸駆動手段１４が作動
し、実施例ではソレノイドに電流が印加されるため、ア
ーマチュア１５は弾性手段１６の牽引力に抗して吸着さ
れる。これによりアーマチュア１５と一体化されている
シャフト８が下降し、継手軸１０を強制的に下降させ
る。それにより、円錐状のシート部１０ｃがニードルバ
ルブ４のシート部４５ｂから離間する。この状態が図７
（ａ）（ｂ）であり、高圧燃料は継手軸１０の円柱部１
０ａの外周と第１孔４５ａとの隙間あるいは円柱部１０
ａのリーク用通路１０ｆを通り、短軸部１０ｄのリーク
用通路１０ｆを通って第２孔４５ｄにリークされ、第２
孔４５ｄからさらに低圧側の上方へと流れ、この実施例
ではアーマチュア１５のリーク通路１５０を経て駆動ヘ
ッド部２の空所２００に流入し、排出管１８から外部に
排出される。このときには噴射圧力Ｐｉｎと筒内圧力Ｐ
ｃｙｌと大気圧Ｐｏｕｔの圧力の釣合いは、Ｐｉｎ＞Ｐ
ｃｙｌ＞＞Ｐｏｕｔであることから、高圧燃料は噴孔３
５から噴射されず、無噴射状態が形成される。

【００２７】次いで、コントローラ１２から本噴射の指
令が発せられると、継手軸駆動手段１４は非作動に切り
替えられ、この実施例ではソレノイドがオフ状態とな
る。この瞬間、弾性手段１６の牽引力によりアーマチュ
ア１５と一体化されているシャフト８がリフトされ、そ
れにより継手軸１０に付加されていた下方への押圧力が
開放される。このため継手軸１０は円柱部１０ａの下面
に高圧燃料圧を受けて上昇し、再び円錐状のシート部１
０ｃがニードルバルブ４のシート部４５ｂに着座する。
それと同時にアクチュエータ９が再び駆動されることに
よりロータリバルブ７は回転され、これにより本噴射に
最適な噴孔面積となるように各燃料通路７３が各噴孔３
５の連通度合いが調整され、その位置に停止させられ
る。これで本噴射が開始される。これが図８（ａ）
（ｂ）の状態である。

【００２８】そして所定時間経過して本噴射終了の指令
が発せられるとアクチュエータ９が駆動して、ロータリ
バルブ７は回転移動されられ、噴孔面積ゼロの状態すな
わち、各燃料通路７３のあいだの領域が各噴孔３５に面
する位置に到って停止される。このロータリバルブ７の
停止と同時にニードルバルブ４は下降してシート面３０
３に着座し、噴射は完全に終了する。以上で１回の燃料
噴射サイクルが終了し、次の噴射が行われるまでにアク
チュエータ９によりロータリバルブ７はパイロット噴射
に適した噴孔面積となるように各燃料通路７３が各噴孔
３５に合わせられる。なお、ロータリバルブ７の位置に
よる噴孔面積の精度を得るため、絶えず回転角検出機構
１１の出力と比較されながらアクチュエータ９の駆動が
制御される。これによりロータリバルブ７の位置を検出
し補正することができるため、噴射ごとの噴霧のばらつ
きを減少させることができる。

【００２９】上記動作は本発明の一例であって、これに
限定されるものではなく、アクチュエータ９の応答性に
応じて種々の態様を採ることができる。すなわち、たと
えば、応答性が早いアクチュエータの場合には、噴射前
に噴孔面積ゼロとし、パイロット噴射直前にこれに適し
た噴孔面積となるようにロータリバルブ７を回転しその
位置で停止させ、本噴射直前に本噴射に適した噴孔面積
になるようにロータリバルブ７を回転しその位置で停止
させる制御方式としてもよい。応答性の遅いアクチュエ
ータの場合には、パイロット噴射時に本噴射に適した開
孔面積となるような位置にロータリバルブ７を回転して
おき、応答性の早い継手軸駆動手段１４を利用したリー
ク時期の制御によりパイロット噴射を制御してもよい。
なお、実施例のロータリバルブ形状とした場合、燃料噴
射圧力のみでロータリバルブ７が固定されるため、上記
のように位置固定が容易であることにより、燃料噴射中
にアクチュエータ９駆動してロータリバルブ７を回転さ
せることができるため、パイロット噴射中および本噴射
中に噴孔３５と燃料通路７３との開度（噴孔面積）を無
段階的に可変にすることができる。また、アクチュエー
タ９は小型、小トルクのものを用いることができ、それ
により噴射ノズルの大きさの増大を回避し、エンジンに
対する配置や取付けを容易にすることができる。ロータ
リバルブ７の燃料通路７３を溝構造とした場合には、燃
料通路７３の加工が容易になり、コスト低減を図ること
ができる利点がある。この溝構造において、溝底を円錐
状シート面７２と平行状にした場合は、受圧面７４の面
積を大きくすることができるため、ロータリバルブ７の
保持トルクを相対的に大きくすることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によると
きには、ロータリバルブ７をアクチュエータ９によって
回転することにより噴孔開孔面積を調節する形式の燃料
噴射ノズルにおいて、ロータリバルブ７の駆動系が、ア
クチュエータ９で駆動されるシャフト８とロータリバル
ブ７に対しそれぞれ軸方向相対変位可能に連結された継
手軸１０をニードル弁４の下端領域に有し、継手軸１０
は燃料を軸方向に導くリーク用通路１０ｆを有するとと
もにシート部４５ｂに対するシート部１０ｃを有してお
り、ホルダ本体１にはニードル弁４のリフト中に前記継
手軸１０をニードル弁のシート部４５ｂから強制的に離
座させるための継手軸駆動手段１４と、該継手軸駆動手
段１４の作動停止とともに継手軸１０をニードル弁のシ
ート部４５ｂに着座させるための弾性部材１６とを設け
ているので、ロータリバルブ７の回転により燃料通路７
３を噴孔３５とで任意の噴孔面積を形成することができ
ることに加えて、ニードル弁４を開弁して噴射している
ときに継手軸駆動手段１４を作動することで継手軸１０
とニードル弁４とが軸方向に相対変位してリーク用通路
１０ｆを通して高圧燃料が低圧側にリークされるため無
噴射状態を形成することができ、これにより的確なパイ
ロット噴射を行なうことができる。そして、継手軸駆動
手段１４の作動を停止すれば弾性部材１６により継手軸
１０とニードル弁４とが緊密にシートするため、噴射圧
を高く保持して本噴射を行なうことができ、これらより
エンジン燃焼に対して最適な特性の噴霧を行なうことが
できるというすぐれた効果が得られる。

【００３１】請求項３によれば、噴孔３５を有するホー
ル囲壁が円錐状面３４１を有し、ロータリバルブ７には
上端に加圧燃料の圧力を受ける受圧面７４を、外周には
前記ホール囲壁の円錐状面３４１に対応する円錐状シー
ト面７２を形成しているため、ロータリバルブ７が加圧
燃料圧の噴射圧力のみによって位置保持され、また周方
向漏れも生じない。したがって、エンジンの負荷と回転
数に対応した最適な噴射率で噴霧を行なうことができ、
また、構造も簡単で、アクチュエータも小型なもので足
りるためコンパクトな噴射ノズルとすることができるな
どのすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料噴射ノズルの一実施例を示す
縦断側面図である。

【図２】図１の部分的拡大図であり、噴射前の状態を示
している。

【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）
はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】本発明におけるロータリバルブの一例を継手軸
とシャフトとの取り合いと共に示す斜視図である。

【図５】本発明におけるロータリバルブの他の例を示す
斜視図である。

【図６】（ａ）は本発明による燃料噴射ノズルのパイロ
ット噴射時の状態を示す断面図、（ｂ）は同じくその横
断断面図である。

【図７】（ａ）はパイロット噴射終了時の状態を示す断
面図、（ｂ）は同じくその横断断面図である。

【図８】（ａ）は本噴射時の状態を示す断面図、（ｂ）
は同じくその横断断面図である。

【図９】本発明による燃料噴射ノズルの動作例を示すチ
ャート図である。

【符号の説明】

３ノズルボデイ４ニードル弁７ロータリバルブ８シャフト９アクチュエータ１０継手軸１０ｃシート部１０ｆリーク用通路１４継手軸駆動手段１６弾性部材３４ホール３５噴孔４５ｂシート部７２円錐状シート面７３燃料通路７４受圧面３４１円錐状面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 61/10 Ｆ０２Ｍ 61/10 Ｑ 61/18 ３３０ 61/18 ３３０Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルボデイ先端部に形成されたホール３
４の入り口側に所定の燃料圧力で開閉されるニードル弁
４を配し、ホールを画成する囲壁に加圧燃料を噴出する
噴孔３５を複数個円周方向で間隔をおいて設け、ホール
内には噴孔３５に対応する複数個の燃料通路７３を有す
るロータリバルブ７を配し、該ロータリバルブ７をアク
チュエータ９によって回転することにより噴孔開孔面積
を調節する形式の燃料噴射ノズルにおいて、ロータリバ
ルブ７の駆動系が、アクチュエータ９で駆動されるシャ
フト８とロータリバルブ７に対しそれぞれ軸方向相対変
位可能に連結された継手軸１０をニードル弁４の下端領
域に有し、継手軸１０は燃料を軸方向に導くリーク用通
路１０ｆを有するとともにシート部４５ｂに対するシー
ト部１０ｃを有しており、ホルダ本体１にはニードル弁
４のリフト中に前記継手軸１０をニードル弁のシート部
４５ｂから強制的に離座させるための継手軸駆動手段１
４と、該継手軸駆動手段１４の作動停止とともに継手軸
１０をニードル弁のシート部４５ｂに着座させるための
弾性部材１６とを設けていることを特徴とする燃料噴射
ノズル。
【請求項２】弾性部材１６がばねからなり、継手軸駆動
手段１４がソレノイドからなつている請求項１に記載の
燃料噴射ノズル。
【請求項３】噴孔３５を有するホール囲壁が円錐状面３
４１を有し、ロータリバルブ７には上端に加圧燃料の圧
力を受ける受圧面７４を、外周には前記ホール囲壁の円
錐状面３４１に対応する円錐状シート面７２を有してい
る請求項１に記載の燃料噴射ノズル。