(57)【要約】【課題】簡単な機構で燃料噴射特性を切り替える。【解決手段】燃料噴射装置４０は、燃料噴射方向が異なる第１の噴孔４２Ａ及び第２の噴孔４２Ｂが先端部に開設されたノズルボディ４２と、ノズルボディ４２に対して回転可能に内挿されたニードルバルブ４４と、ニードルバルブ４４を回転させるアクチュエータ４６と、を有する。そして、ニードルバルブ４４の先端部には、燃料導入口４２Ｅから燃料供給路４４Ａへと導入された燃料を、アクチュエータ４６が非作動の場合に遮断し、アクチュエータ４６によりニードルバルブ４４が一方へ回転された場合に第１の噴孔４２Ａに供給し、アクチュエータ４６によりニードルバルブ４４が他方へ回転された場合に第２の噴孔４２Ｂに供給するように、第１の供給孔４４Ｄ及び第２の供給孔４４Ｅが開設される。そして、ニードルバルブ４４の回転によって、燃料噴射方向を切り替える。【選択図】図２
2013119836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射特性が異なる第１の噴孔及び第２の噴孔が先端部に開設されると共に、外周面に燃料導入口が開設されたノズルボディと、
前記ノズルボディに対して１自由度で変位可能に内挿されたニードルバルブと、
前記ニードルバルブを前記１自由度で変位させるアクチュエータと、
を含んで構成され、
前記ニードルバルブには、前記アクチュエータが非作動の場合、前記燃料導入口から導入された燃料を遮断し、前記アクチュエータによりニードルバルブが１自由度の一方へと変位された場合、前記燃料導入口から導入された燃料を前記第１の噴孔に供給し、前記アクチュエータによりニードルバルブが１自由度の他方へと変位された場合、前記燃料導入口から導入された燃料を前記第２の噴孔に供給するように、燃料供給孔が開設された、
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記第１の噴孔及び前記第２の噴孔は、夫々、複数の噴孔からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記１自由度は、前記ノズルボディの軸心周りの回転である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記ノズルボディの第１の噴孔及び第２の噴孔と前記ニードルバルブの燃料供給孔とは、その径が異なっている、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記第１の噴孔と前記第２の噴孔とは、径及び燃料噴射方向の少なくとも一方が異なっている、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン運転状態に応じて燃料噴射特性を切り替えるために、特開平８−１９３５６０号公報（特許文献１）に記載された燃料噴射装置が提案されている。かかる燃料噴射装置は、ノズルボディーの先端部に内挿されたロータリーバルブにより噴孔を切り替えると共に、ノズルボディの軸線方向に往復動するニードルバルブにより燃料供給路を開閉することで、燃料噴射特性を切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９３５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような燃料噴射装置は、ロータリーバルブを回転させるアクチュエータとニードルバルブを往復動させるアクチュエータとが必要であり、大型化が避けられなかった。燃料噴射装置の大型化は、各種機器が取り付けられるエンジンの上部におけるレイアウトが困難となり、設計工数が増加するおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は、簡単な機構で燃料噴射特性を切り替えられる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
燃料噴射装置は、燃料噴射特性が異なる第１の噴孔及び第２の噴孔が先端部に開設されると共に、外周面に燃料導入口が開設されたノズルボディと、ノズルボディに対して１自由度で変位可能に内挿されたニードルバルブと、ニードルバルブを１自由度で変位させるアクチュエータと、を有する。そして、ニードルバルブには、アクチュエータが非作動の場合、燃料導入口から導入された燃料を遮断し、アクチュエータによりニードルバルブが１自由度の一方へと変位された場合、燃料導入口から導入された燃料を第１の噴孔に供給し、アクチュエータによりニードルバルブが１自由度の他方へと変位された場合、燃料導入口から導入された燃料を第２の噴孔に供給するように、燃料供給孔が開設される。
【発明の効果】
【０００７】
ニードルバルブを１自由度で変位させるという簡単な機構で、燃料の遮断、及び、燃料噴射特性を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料噴射装置が取り付けられたディーゼルエンジンの概要図
【図２】燃料噴射装置の具体的構造を示す縦断面図
【図３】ノズルボディの噴孔とニードルバルブの供給孔との位置関係の説明図
【図４】燃料噴射装置の作動状態を示し、（Ａ）は第１の噴射位置における燃料噴射方向の説明図、（Ｂ）は第２の噴射位置における燃料噴射方向の説明図
【図５】アクチュエータの一例を示し、（Ａ）は非作動状態の説明図、（Ｂ）は作動状態の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、燃料噴射装置が取り付けられたディーゼルエンジンの概要を示す。なお、燃料噴射装置は、ディーゼルエンジンに限らず、例えば、吸気ポートに燃料を噴射供給するガソリンエンジンなどにも適用できる。
【００１０】
ディーゼルエンジン１０のシリンダブロック１２には、ピストン１４が往復動可能に嵌挿されるシリンダ１２Ａが形成される。また、シリンダブロック１２の下方に形成されたスカート部１２Ｂの下面には、オイルパン１６が締結される。そして、スカート部１２Ｂ及びオイルパン１６により、クランク軸１８を回転可能に収容しつつ潤滑油を貯蔵するクランクケース２０が形成される。
【００１１】
一方、シリンダブロック１２の上面には、吸気ポート２２及び排気ポート２４が夫々形成されたシリンダヘッド２６が締結される。シリンダヘッド２６には、燃焼室を臨む吸気ポート２２及び排気ポート２４の開口を所定タイミングで開閉すべく、軸方向に摺動可能な吸気弁２８及び排気弁３０が配設される。シリンダヘッド２６の上面には、吸気弁２８及び排気弁３０を夫々開閉駆動する動弁機構３２が収納されるヘッドカバー３４が締結される。また、シリンダヘッド２６には、燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射装置４０が取り付けられる。燃料噴射装置４０は、その先端部が燃焼室を臨む一方、その基端部がヘッドカバー３４から突出するように取り付けられる。そして、燃料噴射装置４０は、例えば、図示しないエンジンコントロールユニットからの制御信号に応じて作動する。
【００１２】
燃料噴射装置４０は、図２に示すように、燃料噴射特性が異なる第１の噴孔４２Ａ及び第２の噴孔４２Ｂが先端部に開設されたノズルボディ４２と、ノズルボディ４２に対して１自由度で変位可能、即ち、その軸心周りに回転可能に内挿されたニードルバルブ４４と、ニードルバルブ４４を回転させるアクチュエータ４６と、を含んで構成される。
【００１３】
ノズルボディ４２の軸心には、その基端部から先端部に亘って、ニードルバルブ４４を回転可能に内挿する円形断面のシリンダ４２Ｃが形成される。ノズルボディ４２の先端部の内周面には、例えば、円錐面又は球面などを有するバルブシート４２Ｄが形成される。また、ヘッドカバー３４から突出するノズルボディ４２の外周面には、図示しない燃料ポンプから圧送された燃料をシリンダ４２Ｃの内部へと導入する燃料導入口４２Ｅが開設される。さらに、ノズルボディ４２の基端部には、アクチュエータ４６を収納するための収納室４２Ｆが形成される。
【００１４】
ノズルボディ４２の先端部に開設された第１の噴孔４２Ａ及び第２の噴孔４２Ｂは、夫々、複数の噴孔（群）からなり、例えば、シリンダ４２Ｃの軸心の一点であるＡ点を頂点とした、立体角が異なる２つの円錐の母線上に等間隔で配置される。従って、第１の噴孔４２Ａから噴射される燃料と第２の噴孔４２Ｂから噴射される燃料とは、燃料噴射特性の１つである燃料噴射方向が異なる。
【００１５】
なお、本実施形態では、技術内容の理解を容易にするため、第１の噴孔４２Ａ及び第２の噴孔４２Ｂは、ノズルボディ４２のシリンダ４２Ｃの軸心を挟んだ２箇所に開設されているものとするが、その個数はこれに限るものではない。また、第１の噴孔４２Ａと第２の噴孔４２Ｂとでは、その個数を異ならせてもよい。
【００１６】
ニードルバルブ４４の先端部は、ノズルボディ４２の先端部に形成されたバルブシート４２Ｄに倣った形状をなし、両者間で燃料のシール性が確保されている。また、図示しないコイルスプリングなどの弾性部材により、ニードルバルブ４４がノズルボディ４２の先端部方向に押圧されているので、ノズルボディ４２に対するニードルバルブ４４のセンタリングが行われると共に、ノズルボディ４２のバルブシート４２Ｄとニードルバルブ４４の先端部とのシール性を向上させることができる。
【００１７】
ニードルバルブ４４の軸心には、その略全長に亘って、略円形断面の燃料供給路４４Ａが形成される。また、ニードルバルブ４４の外周面には、ノズルボディ４２の燃料導入口４２Ｅから導入された燃料を燃料供給路４４Ａに導くために、周溝４４Ｂが陥凹形成されると共に、周溝４４Ｂの底面から燃料供給路４４Ａへと連通する少なくとも１つの連通孔４４Ｃが開設される。
【００１８】
ニードルバルブ４４の先端部には、アクチュエータ４６の作動状態に応じて、次のように、燃料供給路４４Ａの燃料を遮断、又は、ノズルボディ４２の第１の噴孔４２Ａ若しくは第２の噴孔４２Ｂに選択的に供給する、第１の供給孔４４Ｄ及び第２の供給孔４４Ｅが夫々開設される。即ち、アクチュエータ４６が非作動の場合、図３に示すように、ニードルバルブ４４の第１の供給孔４４Ｄ及び第２の供給孔４４Ｅとノズルボディ４２の第１の噴孔４２Ａ及び第２の噴孔４２Ｂとが夫々連通しないため、燃料供給路４４Ａの燃料は遮断される。また、アクチュエータ４６によりニードルバルブ４４が所定角度だけ右回転して第１の噴射位置まで変位すると、ニードルバルブ４４の第１の供給孔４４Ｄとノズルボディ４２の第１の噴孔４２Ａとが連通し、ニードルバルブ４４の第２の供給孔４４Ｅとノズルボディ４２の第２の噴孔４２Ｂとが連通しないため、図４（Ａ）に示すように、燃料供給路４４Ａの燃料は第１の噴孔４２Ａのみから噴射供給される。一方、アクチュエータ４６によりニードルバルブ４４が所定角度だけ左回転して第２の噴射位置まで変位すると、ニードルバルブ４４の第１の供給孔４４Ｄとノズルボディ４２の第１の噴孔４２Ａとが連通せず、ニードルバルブ４４の第２の供給孔４４Ｅとノズルボディ４２の第２の噴孔４２Ｂとが連通するため、図４（Ｂ）に示すように、燃料供給路４４Ａの燃料は第２の噴孔４２Ｂのみから噴射供給される。
【００１９】
要するに、ニードルバルブ４４の第１の供給孔４４Ｄ及び第２の供給孔４４Ｅは、アクチュエータ４６が非作動の場合、燃料を遮断し、ニードルバルブ４４が第１の噴射位置まで変位した場合、ノズルボディ４２の第１の噴孔４２Ａへと燃料を供給し、ニードルバルブ４４が第２の噴射位置まで変位した場合、ノズルボディ４２の第２の噴孔４２Ｂへと燃料を供給するように開設される。
【００２０】
ここで、ニードルバルブ４４の第１の供給孔４４Ｄ及び第２の供給孔４４Ｅが、燃料供給孔の一例として挙げられる。
アクチュエータ４６は、図５（Ａ）に示すように、回転駆動軸４６Ａと、回転駆動軸４６Ａに固定された回転子４６Ｂと、回転子４６Ｂを介してニードルバルブ４４を第１の噴射位置まで変位させる一対の第１のソレノイド４６Ｃと、回転子４６Ｂを介してニードルバルブ４４を第２の噴射位置まで変位させる一対の第２のソレノイド４６Ｄと、第１のソレノイド４６Ｃ及び第２のソレノイド４６Ｄが非作動の場合に回転子４６Ｂを第１の噴射位置と第２の噴射位置との間に保持する４条のリターンスプリング４６Ｅと、を含んで構成される。ここで、回転駆動軸４６Ａは、ニードルバルブ４４の基端部に位置する端面に、例えば、圧入によって固着される。また、リターンスプリング４６Ｅは、回転子４６Ｂの先端部（自由端部）の側面に配設される。
【００２１】
そして、第１のソレノイド４６Ｃを作動させると、図５（Ｂ）に示すように、回転子４６Ｂと第１のソレノイド４６Ｃとの間に配設されたリターンスプリング４６Ｅの付勢力に抗して、回転子４６Ｂが第１のソレノイド４６Ｃに発生した磁力に引き付けられて右回転し、その一側面が第１のソレノイド４６Ｃの外面に当接することで、第１の噴射位置の位置決めが行われる。また、この状態で、第１のソレノイド４６Ｃの作動を停止すると、回転子４６Ｂと第１のソレノイド４６Ｃとの間に配設されたリターンスプリング４６Ｅが自然長へと戻る反発力によって、回転子４６Ｂが第１の噴射位置と第２の噴射位置との間へと戻る。なお、第２のソレノイド４６Ｄを作動させた場合の動作は、第１のソレノイド４６Ｃを作動させた場合の動作と同様であるので、その説明は割愛することとする。
【００２２】
ここで、アクチュエータ４６としては、図５に示す構成のものに限らず、例えば、位置決め機構を有するステッピングモータなどであってもよい。また、第１の噴射位置及び第２の噴射位置の位置決めは、回転子４６Ｂを第１のソレノイド４６Ｃ又は第２のソレノイド４６Ｄの外面に当接させて行う方法に限らず、例えば、ピンなどからなる公知のメカニカルストッパを適用することもできる。
【００２３】
従って、アクチュエータ４６によりニードルバルブ４４の変位を１自由度で制御することで、燃料供給路４４Ａの燃料の遮断又は開通を行いつつ、燃料噴射方向を切り替えることができる。このため、簡単な機構で燃料噴射特性を切り替えられる、燃料噴射装置を実現することができる。
【００２４】
なお、ノズルボディ４２の第１の噴孔４２Ａ及び第２の噴孔４２Ｂとニードルバルブ４４の第１の供給孔４４Ｄ及び第２の供給孔４４Ｅとは、アクチュエータ４６による位置決め精度の公差を吸収可能とすべく、その径を異ならせるようにしてもよい。また、ノズルボディ４２の第１の噴孔４２Ａ及び第２の噴孔４２Ｂは、燃料噴射特性として燃料噴射方向が異なるものに限らず、例えば、燃料噴射の立体角を規定する径、若しくは、燃料噴射方向及び径が異なっているものなどを適用できる。
【符号の説明】
【００２５】
４２  ノズルボディ
４２Ａ  第１の噴孔
４２Ｂ  第２の噴孔
４２Ｅ  燃料導入口
４４  ニードルバルブ
４４Ｄ  第１の供給孔（燃料供給孔）
４４Ｅ  第２の供給孔（燃料供給孔）
４６  アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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