| 【発明の名称】 |
ジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズル |
| 【発明者】 |
【氏名】岩崎 隆夫
【氏名】小林 孝
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| 【要約】 |
【課題】エンジンの負荷および回転数に合わせて噴孔を選択して多段階ないし異なる噴孔径の噴孔からの燃料を噴射し、エンジン性能の向上および排気ガスのクリーン化を可能とし、燃料噴射量のサイクル間におけるバラツキを回避可能としたジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルを提供すること。
【解決手段】噴孔断面積の異なる複数個の噴孔１６、１７を形成すること、ロータリーバルブ２１とロータリーシャフト２０とを一体部品とすることに着目し、複数個の噴孔１６、１７をノズルボディ３に形成し、噴孔可変機構５は、噴孔１６、１７のいずれかを選択可能なロータリーバルブ２１と、ロータリーバルブ２１を噴孔１６、１７に合わせるように回転可能とする一体のロータリーシャフト２０と、ロータリーバルブ２１をノズルボディ３におけるホールの内壁面に押し付け可能なバルブスプリング２２と、を有することを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 噴孔を形成したノズルボディと、このノズルボディ内に摺動可能に収容するとともに燃料ポンプからの燃料圧力を受けてリフトすることにより前記噴孔を開放可能とするニードル弁と、前記噴孔の噴孔断面積を可変とする噴孔可変機構と、を有するジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルであって、互いに異なる噴孔断面積を有する複数個の前記噴孔を前記ノズルボディに形成するとともに、前記噴孔可変機構は、前記噴孔のいずれかを選択可能なロータリーバルブと、このロータリーバルブに一体であるとともに、該ロータリーバルブを前記噴孔に合わせるように回転可能とするロータリーシャフトと、前記ロータリーバルブを前記ノズルボディにおけるホールの内壁面に押し付け可能なバルブスプリングと、を有することを特徴とするジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズル。
【請求項２】 前記ニードル弁と前記ロータリーシャフトとの間にクリアランスシールを形成したことを特徴とする請求項１記載のジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズル。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルにかかるもので、とくにディーゼルエンジンその他の内燃機関などに燃料を霧化状態で供給するためのジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルであって、異なる噴孔断面積を有する噴孔を選択するようにしたジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の内燃機関における燃焼の促進、出力および燃費の向上、さらには燃焼騒音や窒素酸化物（ＮＯｘ）およびスモークなどの排出低減を目的として、たとえばディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルでは、エンジンの運転状態に合わせてその噴孔径の最適化が行われてきた。近年、噴孔径は燃料ポンプの耐圧の向上にともなって小さくなっており、その大きさは、現状で０．１４〜０．２５ｍｍとなっている。しかしながら、従来のように噴孔径がエンジンの負荷および回転数など運転領域の移行ないし変化にかかわらず一定のままであると、排気ガス性能の改善に問題があることから、エンジンの負荷および回転数などに合わせて噴孔径を変化させる可変噴孔ノズルの研究報告が行われている。
【０００３】たとえば、ＷＯ９６／４１９４８号などに開示されている「噴孔面積可変な燃料噴射ノズル」では、ノズルボディの先端に、大小２個の噴孔を用意し、これをロータリーバルブの回転により選択する方式が示されている。しかしながら、この方式では、ロータリーバルブとロータリーシャフト（駆動軸系）とが互いに分離された構造になっており、噴射期間中のロータリーバルブの上下動や回転による噴射量のサイクル間のバラツキが大きくなる可能性があるという問題がある。また、ニードル弁とロータリーシャフトとの間からリークする燃料油のリークをテーパー状のシールにより防止する構造を取っているが、製作精度上の個体差が大きくなってしまう可能性があるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、噴孔を選択することにより、多段階ないし異なる噴孔径の噴孔からの燃料を噴射可能としたジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルを提供することを課題とする。
【０００５】また本発明は、エンジンの負荷および回転数に合わせて噴孔を選択し、エンジン性能の向上および排気ガスのクリーン化を可能としたジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルを提供することを課題とする。
【０００６】また本発明は、燃料噴射量のサイクル間におけるバラツキを回避可能としたジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルを提供することを課題とする。
【０００７】また本発明は、ニードル弁とロータリーシャフトとの間からの燃料のリークをできるだけ防止可能としたジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ノズルボディに形成する噴孔を、互いに噴孔断面積の異なる複数個の噴孔とすること、ロータリーバルブとロータリーシャフトとを一体部品とすること、およびロータリーバルブの安定化を図るバルブスプリングを設けることに着目したもので、噴孔を形成したノズルボディと、このノズルボディ内に摺動可能に収容するとともに燃料ポンプからの燃料圧力を受けてリフトすることにより上記噴孔を開放可能とするニードル弁と、上記噴孔の噴孔断面積を可変とする噴孔可変機構と、を有するジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルであって、互いに異なる噴孔断面積を有する複数個の上記噴孔を上記ノズルボディに形成するとともに、上記噴孔可変機構は、上記噴孔のいずれかを選択可能なロータリーバルブと、このロータリーバルブに一体であるとともに、該ロータリーバルブを上記噴孔に合わせるように回転可能とするロータリーシャフトと、上記ロータリーバルブを上記ノズルボディにおけるホールの内壁面に押し付け可能なバルブスプリングと、を有することを特徴とするジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルである。
【０００９】上記ニードル弁と上記ロータリーシャフトとの間にクリアランスシールを形成することができる。
【００１０】本発明によるジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズルにおいては、噴孔を、互いに噴孔断面積の異なる複数個の噴孔とするとともに、ロータリーバルブとロータリーシャフトとを一体部品とし、ロータリーシャフトの駆動によるロータリーバルブの回転により所定の噴孔断面積のノズル噴孔を選択可能とし、あらかじめ定めれられた噴孔径ないし噴孔断面積に確実に切り替えることができる。さらに、ロータリーバルブをノズルボディにおけるホールの内壁面に押し付けることができるバルブスプリングを設けたので、燃料噴射状態およびエンジンの燃焼状態などにかかわらずロータリーバルブを安定した選択状態に保持可能であり、サイクルごとのバラツキを回避可能である。また、ニードル弁とロータリーシャフトとの間にクリアランスシールを形成したので、これらの軸方向に所定長さにわたって互いの回転および摺動のみを許容するシール構造を有することになり、高圧燃料用噴射ノズルとしてのシール性能を改善することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態によるジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズル１を図１ないし図７にもとづき説明する。図１は、ジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズル１の縦断面図であって、ジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズル１は、ノズルホルダー２と、ノズルボディ３と、ニードル弁４と、噴孔可変機構５と、制御回路６と、を有する。
【００１２】ノズルホルダー２には燃料入口７を形成し、燃料タンク８から燃料ポンプ９（ジャークポンプ）により燃料入口７に高圧燃料を供給可能とする。燃料入口７から、ノズルホルダー２およびノズルボディ３にかけて燃料通路１０を形成し、ノズルボディ３内の燃料溜まり室１１においてニードル弁４の受圧部１２にリフト方向の燃料圧力を作用可能とし、燃料溜まり室１１からさらにノズルボディ３の先端部のホール１３（図２、図４）に至る。
【００１３】ノズルボディ３は、リテーニングナット１４によりこれをノズルホルダー２に固定し、その先端部が燃焼室１５に臨んでいる。ノズルボディ３の先端部には、互いに異なる二種類の噴孔断面積を有する複数の噴孔（小径噴孔１６および大径噴孔１７）（とくに図３および図５を参照）を形成してある。小径噴孔１６および大径噴孔１７は、互いに交互に、たとえば３６度間隔で、それぞれ５個づつ形成してある。
【００１４】ニードル弁４は、ノズルボディ３内にこれを往復動可能に設ける。すなわちニードル弁４は、ノズルボディ３の燃料溜まり室上流側内壁面３Ａとの間に摺動可能な第１のクリアランスシール部１８を介して、また燃料溜まり室下流側内壁面３Ｂとの間を燃料通路１０としてその軸方向にこれを往復動可能としてある。
【００１５】図２は、ノズルボディ３先端部分および噴孔可変機構５の要部を示す要部拡大断面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図１および図２に示すように、この噴孔可変機構５は、ロータリーアクチュエータ１９と、ロータリーシャフト２０と、ロータリーバルブ２１（図２、図４）と、バルブスプリング２２と、を有する。ロータリーシャフト２０は、ノズルホルダー２の頂部に配置したロータリーアクチュエータ１９にその基端部を取り付けてあるとともに、この基端部からノズルボディ３のホール１３に臨むその先端部まで一体部品としてあり、この先端部にロータリーバルブ２１を一体に形成してある。さらにロータリーシャフト２０は、その上方部分に細径部２３を形成し、この細径部２３において、固定スプリングシート２４との間にベアリング２５を介してバルブスプリング２２を配置することにより、その先端部のロータリーバルブ２２を図中下方に付勢可能としている。
【００１６】とくに図２に示すように、ニードル弁４は、その先端部のシート部２６がノズルボディ３の小径噴孔１６および大径噴孔１７につながるシート面２７にシートすることによって、燃料入口７からの燃料通路１０と小径噴孔１６および大径噴孔１７とを遮断および開放可能としている。ニードル弁４は、可動スプリングシート２８（図１）にシートさせたニードル弁スプリング２９（図１）の付勢力に抗してシート面２７からリフト（リフト量Ｌ）することにより小径噴孔１６あるいは大径噴孔１７から高圧燃料を燃焼室１５内に噴射可能とする。
【００１７】図６は、ロータリーバルブ２１の斜視図、図７は、ロータリーバルブ２１の一部切欠き側面図であって、ロータリーバルブ２１は円錐状にこれを形成して、その円錐状シート部３０が同じく円錐凹状のホール１３にシート可能とするとともに、その円周方向に等角度間隔（７２度間隔）で選択用燃料通路３１を形成し、選択用燃料通路３１が小径噴孔１６あるいは大径噴孔１７に連通可能である。
【００１８】なおロータリーシャフト２０は、ニードル弁４の内壁面４Ａとの間に第２のクリアランスシール部３２を形成可能としている。第２のクリアランスシール部３２は、好ましくはニードル弁４の長さと事実上同一の長さにわたって、たとえば、ニードル弁４の先端部にロータリーシャフト径の２〜３倍の長さにわたって形成されており、ロータリーシャフト２０およびニードル弁４の互いの間の回転および軸方向の摺動のみを許容し、そのシール機能は良好である。
【００１９】なお図２および図３は、選択用燃料通路３１が大径噴孔１７に臨んで、大径噴孔１７を選択した状態を示す。図４および図５は、選択用燃料通路３１が小径噴孔１６に臨んで、小径噴孔１６を選択した状態を示す。図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【００２０】制御回路６（図１）は、負荷センサー３３および回転数センサー３４からの信号にもとづき、ロータリーアクチュエータ１９を駆動制御することにより、ロータリーシャフト２０を介してロータリーバルブ２１を所定角度だけ回転させ、選択用燃料通路３１が小径噴孔１６あるいは大径噴孔１７のいずれかに臨むように制御する。
【００２１】こうした構成のジャークポンプ用噴孔選択型可変噴孔ノズル１において、燃焼室１５内が比較的低圧状態のとき、すなわち、エンジンの排気工程あるいは吸気工程において、制御回路６により噴孔選択機構５におけるロータリーアクチュエータ１９を駆動して、ロータリーシャフト２０をその軸まわりに所定円周角だけ回動することにより、ロータリーバルブ２１をノズルボディ３およびニードル弁４に対して回動し、ロータリーバルブ２１の先端部における選択用燃料通路３１と小径噴孔１６あるいは大径噴孔１７との相対位置関係を操作し、その係合状態を選択する。選択用燃料通路３１が図２および図３のように大径噴孔１７に臨めば、噴孔断面積を大きく設定することができる。選択用燃料通路３１が図４および図５のように小径噴孔１６に臨めば、噴孔断面積を小さく設定することができる。
【００２２】この選択状態で、燃料ポンプ９からの高圧燃料が燃料入口７および燃料通路１０から燃料溜まり室１１においてニードル弁４の受圧部１２に作用し、ニードル弁スプリング２９の付勢力に抗してニードル弁４がシート面２７からリフトする。かくして燃料通路１０と小径噴孔１６あるいは大径噴孔１７とが連通し、燃焼室１５内に所定量の燃料を所定圧力で噴射することができる。
【００２３】ニードル弁４とノズルボディ３とは第１のクリアランスシール部１８により、さらにニードル弁４とロータリーシャフト２０とは第２のクリアランスシール３２によりそれぞれシールされているので、燃料通路１０における高圧の燃料圧力に対抗して、燃料のリークを防止するシール性能は良好である。
【００２４】また、ロータリーシャフト２０をバルブスプリング２２により付勢することにより、ロータリーバルブ２１をノズルボディ３のホール１３に所定圧力で押し付けておくことが可能であるため、燃料噴射中あるいはエンジンの燃焼中におけるロータリーバルブ２１の不安定な動きを防止することができ、ノズル個体間ないしサイクル間における噴射性能のバラツキを抑制することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ロータリーシャフトとロータリーバルブとを一体とするとともに、所定噴孔断面積の噴孔をロータリーバルブにより選択するようにしたので、噴孔断面積を的確に切り替えることができる。さらにニードル弁とロータリーシャフトとの間にクリアランスシールを設けまたロータリーバルブをバルブボディの内壁面に押し付けるバルブスプリングを設けたので、シール性およびバラツキのない信頼性のある燃料噴射ノズルとすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３３３３
【氏名又は名称】株式会社ボッシュオートモーティブシステム
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| 【出願日】 |
平成１２年１月３１日（２０００．１．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９３６０
【弁理士】
【氏名又は名称】池澤 寛
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１４８３４（Ｐ２００１−２１４８３４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２１４８９（Ｐ２０００−２１４８９） |
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