JP2588140Y2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、主としてディーゼルエ
ンジンに用いられる燃料噴射ノズルに係り、特に噴射口
の面積を変えることが可能な燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関に用い
られる燃料噴射ノズルでは、噴射ポンプから供給された
燃料が通路を経由してノズルボデー内に入り、この燃料
の圧力に応じてニードル弁がノズルボデー内で上昇して
開弁し、燃料噴射が行われる。

【０００３】しかし、機関の速度が低くなると、噴射ポ
ンプ駆動のカム速度が低下し、これにともなって燃料噴
射ノズルから噴射される燃料の噴射圧力が低下する。そ
して、この噴射圧力の低下によって良好な微粒化および
噴霧パターンの形成が阻害され、燃費が低下したり煙り
濃度が増大するという問題が生じる。

【０００４】このため、機関の回転数が小さい場合であ
っても、噴射口の大きさを変えて噴射圧を高い状態に維
持できるようにした燃料噴射ノズルが開発されている。
従来の噴射口可変の燃料噴射ノズルとしては、ノズルボ
デーとニードル弁との間にスリーブを設け、ノズルボデ
ーに形成された噴射口とスリーブに形成された噴射口と
の整合状態を、スリーブを回動させることにより変化さ
せて、噴射口の通路面積を絞るようにしたものがある
（特公平４−２５４３２号公報）。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなスリーブを備えた燃料噴射ノズルでは、スリーブ
は常にニードル弁により押さえ付けられているため、ス
リーブのスムーズな回動が困難であるという問題があっ
た。また、ノズルボデーとスリーブとの接触による燃料
のシートと、スリーブとニードル弁との接触による燃料
のシートとの、二重シートになっているため、燃料漏れ
が発生する危険性があり、実用的ではなかった。さら
に、ニードル弁と接触した状態でスリーブを回動させる
ため、ニードル弁に摩耗が生じるという問題もあった。

【０００６】本考案は上記に鑑みてなされたものであ
り、噴射口の通路面積を絞るためのスリーブの回転が滑
らかできめ細かな制御が可能であり、燃料漏れの危険性
がない燃料噴射ノズルを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案は上述の問題点を
解決するために、内燃機関の燃料噴射ノズルにおいて、
ニードル弁とノズルボデーとの間にノズルシートを備
え、このノズルシートとノズルボデーとの間に制御孔を
有するロータリスリーブを備え、ノズルボデーおよびノ
ズルシートには整合位置に噴射口が形成され、ロータリ
スリーブを回転することにより、制御孔を通じて、噴射
口の通路面積を絞るようにした。

【０００８】

【作用】このように構成したため、ニードル弁による押
圧力はノズルシートによって吸収されてロータリスリー
ブには及ばないため、ノズルボデーとノズルシートとの
間でロータリスリーブは容易に回転することができ、ま
た、ニードル弁とノズルシートとの接触による燃料のシ
ートになり、シートが確実となる。

【０００９】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１０】図１は本考案の燃料噴射ノズルの一例を示
す縦断面図である。図１において、燃料噴射ノズル１は
ノズルホルダ２を備えており、このノズルホルダ２の下
端にはリテーニングナット４を介してノズルボデー３が
接続されている。

【００１１】ノズルボデー３にはノズルシート６がその
上端をノズルホルダ２に固着されて備えられ、このノズ
ルシート６内にはニードル弁７が上下動可能に収容され
ている。また、ノズルボデー３とノズルシート６との間
にはロータリスリーブ５が回転可能に配設されている。

【００１２】ニードル弁７は、その上端が突棒８に当接
され、この突棒８の上端にはリフトピース９が嵌め込ま
れている。そして、このリフトピース９には、ニードル
弁７を付勢するためのばね１０が支持されている。

【００１３】一方、ロータリスリーブ５の上端は、係合
部１３を介してロータリシャフト１２に接続され、この
ロータリシャフト１２の上端部にはギア部１２ａが形成
されており、駆動装置１４によりギア部１２ａを介して
ロータリシャフト１２が回転されるように構成されてい
る。

【００１４】図２は図１に示される燃料噴射ノズルの先
端部の拡大断面図である。図２において、ノズルボデー
３の先端部には噴射口３１が９０度の間隔をおいて四方
に向けて形成されている。また、ノズルシート６にはシ
ート６ａが設けられており、ニードル弁７が着座する。
さらに、このノズルシート６にも噴射口５１が９０度の
間隔をおいて四方に向けて形成されており、ノズルボデ
ー３の噴射口３１とノズルシート６の噴射口５１は、そ
の開口形状が同一であり、完全に整合（噴射口３１の中
心線と噴射口５１の中心線が一致）して最大通路面積を
形成するように構成されている。

【００１５】また、ロータリスリーブ５はノズルボデー
３とノズルシート６との間の間隙に相当した形状をなし
ている。そして、このロータリスリーブ５の先端近傍の
うち、ロータリスリーブ５が回転した際に噴射口３１と
噴射口５１との間を通過する位置には、９０度の間隔を
おいて４か所に制御孔４１が設けられている。この制御
孔４１の開口形状は、上記の噴射口３１および噴射口５
１の開口形状と同一である。

【００１６】上記のような燃料噴射ノズル１では、図示
を省略した燃料噴射ポンプから、９００kg／cmに近い圧
力の燃料が、通路２１を通じて燃料溜り２２に供給され
る。このように燃料が供給されると、ばね１０の力に抗
してニードル弁７が上方にリフトし、制御孔４１により
通路面積が最適に絞り込まれた噴射口５１および噴射口
３１を通過して燃料が噴射される。そして、噴射が終わ
れば、ばね１０の力により付勢されて、その次の燃料の
供給があるまで、ニードル弁７はノズルシート６のシー
ト面６ａに着座する。

【００１７】ここで、図３乃至図５を参照して、本実施
例における噴射口の通路面積の制御について説明する。
図３は、図２におけるノズルボデー３の噴射口３１とノ
ズルシート６の噴射口５１とを結ぶ線III を燃料噴射ノ
ズル１の軸方向を中心に回転させて得られる円錐面にお
ける断面図である。図３において、四方に向けて形成さ
れたノズルボデー３の噴射口３１とノズルシート６の噴
射口５１は、完全に整合して最大通路面積を形成してい
る。そして、ロータリスリーブ５に設けられた制御孔４
１は、噴射口３１および噴射口５１と完全に整合する位
置にある。この状態では噴射口の通路面積は最大であ
り、機関が最高回転速度で作動している場合において維
持される状態である。

【００１８】そして、機関が低速で作動する場合には、
駆動装置１４によりロータリシャフト１２を回転させ、
ロータリスリーブ５を矢印方向に回転し、図４に示され
るように制御孔４１を噴射口３１および噴射口５１から
ずらすことができる。図５は図４の矢印Ａ方向からみた
噴射口３１と制御孔４１とのずれの状態を示す図であ
り、制御孔４１が矢印方向に移動して図３に示される状
態から図４に示される状態に移ることにより、噴射口の
通路面積は、図５に示されるように絞られた状態とな
る。

【００１９】本実施例では、ニードル弁７による押圧力
はノズルシート６によって吸収され、ロータリスリーブ
５には及ばないため、ノズルボデー３とノズルシート６
との間でロータリスリーブ５は容易に回転することがで
き、ロータリスリーブ５の回転を駆動装置１４、例え
ば、マイクロモータ等の駆動装置により行うことによ
り、きめ細かなロータリスリーブの制御が可能となる。

【００２０】上記の燃料噴射ノズル１では、ロータリス
リーブ５に形成された制御孔４１は同一開口形状の４つ
の制御孔からなっているが、本考案の燃料噴射ノズルは
これに限定されるものではない。図６は、本考案の燃料
噴射ノズルの他の例を示す燃料噴射ノズル先端部の拡大
断面図である。図６に示される燃料噴射ノズル１´は、
ロータリスリーブに形成された制御孔の形状および数が
図２に示された燃料噴射ノズル１と異なるものであり、
制御孔、噴射口を除く他の部材は図１および図２に示さ
れた燃料噴射ノズル１と同じものであり、同一部材には
同一の番号を付して説明は省略する。

【００２１】図６において、ノズルボデー３の先端部に
は、噴射口３２が９０度の間隔をおいて四方に向け、外
側に開放するよなテーパーを設けて形成されている。ま
た、ノズルシート６にも噴射口５２が９０度の間隔をお
いて四方に向けて形成されており、ノズルボデー３の噴
射口３２とノズルシート６の噴射口５２は、完全に整合
（噴射口３２の中心線と噴射口５２の中心線が一致）し
て最大通路面積を形成するように構成されている。

【００２２】また、ロータリスリーブ５の先端近傍のう
ち、ロータリスリーブ５が回転した際に噴射口３２と噴
射口５２との間を通過する位置には、開口面積が異なる
複数の制御孔４２を同一順序で形成して構成された４つ
の組が、９０度の間隔をおいて４か所に設けられてい
る。

【００２３】図７は、図６におけるノズルボデー３の噴
射口３２とノズルシート６の噴射口５２とを結ぶ線VII
を燃料噴射ノズル１の軸方向を中心に回転させて得られ
る円錐面における断面図である。図７において、四方に
向けて形成されたノズルボデー３の噴射口３２とノズル
シート６の噴射口５２は、完全に整合して最大通路面積
を形成している。一方、ロータリスリーブ５に設けられ
た制御孔４２は、開口面積が異なる複数の制御孔４２を
同一順序、図示例では、最大開口面積の制御孔４２ａか
ら最小開口面積の制御孔４２ｄまでを、この順序（４２
ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）で一組とした４つの組
が、９０度の間隔をおいて４か所に設けられている。な
お、図示例では、制御孔４２ｃが噴射口３１および噴射
口５１と完全に整合する位置にある。

【００２４】そして、駆動装置１４によりロータリシャ
フト１２を回転させ、ロータリスリーブ５を矢印方向に
回転させることで、噴射口３２と噴射口５２の間に位置
する制御孔４２を４２ａ→４２ｂ→４２ｃ→４２ｄの順
に切り替えることができる。図８は図７の矢印Ｂ方向か
らみた噴射口３２と制御孔４２の位置関係を示す図であ
り、制御孔４２ａが噴射口３２と噴射口５２の間に位置
する状態（図８（Ａ））では噴射口の通路面積は最大で
あり、機関が最高回転速度で作動している場合において
維持される状態である。そして、噴射口３２と噴射口５
２との間に制御孔４２ｂが位置する状態（図８
（Ｂ））、制御孔４２ｃが位置する状態（図８（Ｃ））
に移るにしたがって順次噴射口の通路面積は絞られ、制
御孔４２ｄが位置する状態（図８（Ｄ））では、噴射口
の通路面積は最小であり、機関が低速で作動している場
合において維持される状態である。

【００２５】本実施例では、上述の実施例同様、ニード
ル弁７による押圧力はノズルシート６によって吸収さ
れ、ロータリスリーブ５には及ばないため、ノズルボデ
ー３とノズルシート６との間でロータリスリーブ５は容
易に回転することができ、ロータリスリーブ５を回転さ
せる駆動装置１４として、例えば、ステップモータ等の
駆動装置により行うことにより、開口面積の異なる制御
孔を適宜噴射口３２と噴射口５２との間にもってくるこ
とができ、最適な噴射圧を得ることができる。

【００２６】尚、上述の実施例においては、制御孔およ
び噴射口の開口は楕円であるが、本考案はこれに限定さ
れるものではなく、円形等の他の開口であってもよい。

【００２７】

【考案の効果】以上詳述したように、本考案によればロ
ータリスリーブはニードル弁に接触することなく、ノズ
ルボデーとノズルシートとの間で容易に回転することが
でき、このロータリスリーブに形成された制御孔によ
り、ノズルボデーとノズルシートの整合位置に形成され
た噴射口の通路面積の絞りをきめ細かに行うことができ
るので、排気ガスの改善とニードル弁の摩耗防止が可能
となり、またニードル弁とノズルシートとの接触による
燃料のシートになり燃費が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の燃料噴射ノズルの一例を示す縦断面図
である。

【図２】図１に示される燃料噴射ノズルの先端部の拡大
断面図である。

【図３】図２における III−III 線の回転円錐面におけ
る断面図である。

【図４】ロータリスリーブの回転後の状態を示す図３相
当図である。

【図５】図４の矢印Ａ方向からみた噴射口と制御孔との
ずれの状態を示す図である。

【図６】本考案の燃料噴射ノズルの他の例を示す燃料噴
射ノズル先端部の拡大断面図である。

【図７】図６における VII−VII 線の回転円錐面におけ
る断面図である。

【図８】図７の矢印Ｂ方向からみた噴射口と制御孔の位
置関係を示す図である。 １，１´ 燃料噴射ノズル ２ ノズルホルダ ３ ノズルボデー ５ ロータリスリーブ ６ ノズルシート ７ ニードル弁 １０ ばね １２ ロータリシャフト １４ 駆動装置 ３１，３２ 噴射口 ４１，４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ 制御孔 ５１，５２ 噴射口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 61/18 F02M 61/10 F02M 61/04

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射ノズルにおいて、 ニードル弁とノズルボデーとの間にノズルシートを備
   え、このノズルシートと前記ノズルボデーとの間に制御
   孔を有するロータリスリーブを備え、 前記ノズルボデーおよび前記ノズルシートには整合位置
   に噴射口が形成され、前記ロータリスリーブを回転する
   ことにより、前記制御孔を通じて、前記噴射口の通路面
   積を絞ることを特徴とする燃料噴射ノズル。