JP2008309079A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】噴孔間の燃料噴霧のばらつきを抑制された燃料噴射ノズルを提供する。
【解決手段】燃料噴射ノズル１は、軸線方向に往復動可能なニードル１０と、下部に燃料を噴出する複数の噴孔２６と噴孔２６よりも上部にニードル１０が着座するシート面２４とを有するノズルボディ２０と、噴孔２６及びシート面２４の間にニードル１０の軸線に向けて突出した突出部２５とを備えている。燃料噴射ノズル１が、突出部２５を備えていることにより、噴孔２６間の燃料噴霧のバラつきを抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射ノズル、特に内燃機関の燃料噴射ノズルに関する。

従来から、内燃機関に用いられる燃料噴射ノズルは、ニードルと、燃料を噴出する複数の噴孔とニードルが着座するシート面とを有するノズルボディとを備えたものが知られている（特許文献１乃至４参照）。
ところでこのような燃料噴射ノズルは、ニードルが偏芯している場合には、複数の噴孔から均一な燃料噴霧が得られない恐れがある。このような課題に対して、特許文献４においては、ノズルボディに設けたニードル取付孔の内周面に周説するガイドをニードルの先端部外周面に設けた燃料噴射ノズルが開示されている。これにより、ニードルの偏芯が予防される。

特開２００６−００９６２２号公報 特開平０８−１４４８９５号公報 特開２００５−１８０３７５号公報 特開平０７−１１９５８２号公報

しかしながら、ノズルボディと、ニードルとの間には、燃料が通過すると共にニードルをノズルボディに対して往復動可能とするためのクリアランスが設定されている。このため、燃料からの圧力などによって生じるニードルの偏芯を、完全に防止することはできない。従って、上記特許文献４で開示されている燃料噴射ノズルとは異なる観点から燃料噴霧のばらつきを抑制する必要がある。

したがって本発明の目的は、噴孔間の燃料噴霧のばらつきを抑制された燃料噴射ノズルを提供することである。

上記目的は、軸線方向に往復動可能なニードルと、下部に燃料を噴出する複数の噴孔と前記噴孔よりも上部に前記ニードルが着座するシート面とを有するノズルボディと、前記噴孔及びシート面の間に前記ニードルの軸線に向けて突出した突出部とを備えている、ことを特徴とする燃料噴射ノズルによって達成できる。
上記構成において、噴孔及びシート面の間にニードルの軸線に向けて突出した突出部を備えていることにより、噴孔間の燃料噴霧のバラつきを抑制することができる。

また、上記構成において、前記突出部は、前記ノズルボディと別体に形成されている、構成を採用できる。
突出部がノズルボディと別体に形成されているので、ノズルボディの構造の複雑化を回避できる。

また、上記構成において、前記突出部は、焼きばめによって前記ノズルボディ内に保持されている、構成を採用できる。
これにより、突出部はノズルボディ内に安定して保持される。

本発明によれば、噴孔間の燃料噴霧のばらつきを抑制された燃料噴射ノズルを提供できる。

以下、図面を参照して本発明に係る燃料噴射ノズルについて説明する。

図１は、燃料噴射ノズル１の部分断面図である。図２は、ニードル１０の先端部１４周辺の拡大図である。燃料噴射ノズル１は、燃料ポンプ（図示せず）により加圧された燃料を、内燃機関の気筒内に噴射供給するノズルである。燃料噴射ノズル１は、図１に示すように、その軸方向に往復動可能なニードル１０と、ニードル１０を収容するノズルボディ２０とからなる。

ニードル１０は、例えば炭素鋼等の金属材料により略丸棒形状に形成されている。このニードル１０は、３段の円錐形状面からなる先端部１４、先端部１４と同軸の略円柱状をなす小径部１５、小径部１５と同軸の略円柱状であって小径部１５よりも径が大きい大径部１６とを有する。

ノズルボディ２０は、例えば炭素鋼等の金属材料により略円筒形状に形成されている。このノズルボディ２０は、図１及び図２に示すように、内燃機関の気筒（不図示）内に燃料を噴射するための噴孔２６、先端部１４が着座するシート面２４、シート面２４よりも燃料の流れ方向の下流（下部）に設けられて噴孔２６により内燃機関の気筒内と連通するサック室４４を有する。また、サック室４４よりも上流で小径部１５を所定の径方向クリアランスを保って収容する軸孔２１、さらに軸孔２１よりも上流で大径部１６を軸方向に往復摺動自在に収容する摺動孔２２、軸孔２１と摺動孔２２との間に形成されて燃料を一時的に蓄える油溜り室４１、油溜り室４１へ燃料を導く燃料孔２３を有する。そして、図１に示すように、小径部１５と軸孔２１との隙間は、油溜り室４１からサック室４４へ向かう第１燃料通路４２をなしている。

またニードル１０は、スプリング３０の付勢力により、サック室４４を閉鎖する方向に、常時、付勢されている。そして、ニードル１０は、先端部１４がシート面２４に着座することによりサック室４４を閉鎖し、先端部１４がシート面２４から離脱することによりサック室４４を開放する。なお、先端部１４は、油溜り室４１および第１燃料通路４２の燃料圧力がスプリング３０による付勢力より大きくなったときにシート面２４から離脱する。また、この離脱により先端部４とシート面２４との間に形成される隙間は、第１燃料通路４２からサック室４４へ向かう第２燃料通路４３をなす。

図２に示すように、ノズルボディ２０は、噴孔２６とシート面２４との間に、ニードル軸線Ａに向けて突出した突出部２５を有している。突出部２５は、ニードル軸線Ａを中心として囲うように、環状に形成されている。突出部２５は、ニードル１０の先端部１４と、サック室４４とを隔てるように形成されている。又、突出部２５の上面は、ニードル１０の先端部１４と対向するように、ニードル軸線に対して略直交するように形成されている。また、突出部２５の下面は、サック室４４へ向かうに従い拡径するように形成されている。このように、突出部２５は、第２燃料通路４３からサック室４４へ向かう流路を絞るように形成されている。突出部２５についての機能については後述する。

また、先端部１４は、シート面２４の座部に液密的に接触して第２燃料通路４３を遮断するシート部１８を有する。実施例１では、図２に示すごとく、２段目の円錐形状面の最下流部をなす略円環状の稜線（エッジ）がシート部１８をなす。これにより、先端部１４がシート面２４に着座し、サック室４４が閉鎖される。

燃料噴射ノズル１は、燃料ポンプから所定量の燃料が吐出されると、燃料は燃料孔２３を介して、油溜り室４１、第１燃料通路４２に供給される。油溜り室４１及び第１燃料通路４２内の燃料の圧力が、スプリング３０の不勢力よりも大きくなると、先端部１４はシート面２４から離脱する。

この離脱により、先端部１４のシート部１８からシート面２４から離れ、第２燃料通路４３が開放される。これにより、燃料はサック室４４へと流れ込み、噴孔２６から燃料が噴射される。

次に、従来の燃料噴射ノズルにおいて起こり得る問題点について詳細に説明する。図３は、従来の燃料噴射ノズルにおいて起こり得る問題点の説明図である。
尚、図３において示している従来の燃料噴射ノズルは、本実施例に係る燃料噴射ノズルとほぼ同様の箇所に関して類似の符号を用いている。

図３（ａ）は、従来の燃料噴射ノズルの先端部周辺の拡大図である。図３（ａ）においては、ニードル１０ｘがシート面２４ｘから離脱した状態の先端部１４ｘ周辺を示している。図３（ａ）に示すように、先端部１４ｘがシート面２４ｘから離脱する場合に、ニードル１０ｘが偏芯して、ニードル軸線Ａとノズルボディ軸線Ｂとがずれる場合がある。図３（ａ）においては、ニードル１０ｘが、若干左側へと偏芯しており、左側の第２燃料通路４３ｘよりも右側での第２燃料通路４３ｘの方が大きく開かれている。このような場合、高圧燃料は、ニードル１０ｘに対して片側からより多くサック室４４ｘへと流れ込むことになる。従って、図３（ａ）においてニードル１０ｘの左側と右側とでは高圧燃料によって受ける圧力の差が大きくなものとなっている。

図３（ｂ）は、ニードル１０ｘが偏芯した場合での燃料噴霧のばらつきの説明図であり、従来の燃料噴射ノズルの先端側から見た図である。ニードル１０ｘが偏芯すると、図３（ｂ）に示すように、各噴孔２６ｘ間で燃料噴霧にばらつきが発生する。これは、上述したように、ニードル１０ｘが偏芯することにより、図３（ａ）においてサック室４４ｘ内に圧力分布が生じ、この結果、サック室４４ｘ内の高圧部分周辺の噴孔２６ｘからは多くの燃料が噴射され、サック室４４ｘ内の低圧部分周辺の噴孔２６ｘからは比較的少ない燃料が噴射されるからである。ニードル１０ｘが、傾いた場合にも同様の現象が起こる。

このような偏芯や傾きが発生する原因は、例えば、ニードルの先端部の軸線と、ニードルの摺動自在に収容するノズルボディの摺動孔の軸線とのずれや、ニードルを付勢するスプリングのずれなどがある。また、図３（ｃ）に示すように、例えば、ニードル軸線に対する、シート面２４ｘの傾斜角度α°と、シート部１８ｘの傾斜角度β°とのずれなどが原因となる。

しかしながら、本実施例に係る燃料噴射ノズル１は、図２に示すように、突出部２５が形成されている。この突出部２５は、ニードル１０が偏芯することによって、突出部２５よりも上流側で圧力分布が生じたとしても、突出部２５よりも下流側のサック室４４内では、圧力分布が抑制されて、均一な圧力となるように作用する。これは、偏芯によってシート部１８の片側からサック室４４へ流れ込む燃料が、一端突出部２５によってニードル軸線Ａ周囲に集められることによる。このように、突出部２５を設けることにより、サック室４４内の燃料の圧力が均一に保たれるので、各噴孔２６間における燃料噴霧のばらつきの発生が抑制される。

また、突出部２５によって絞られる流路断面積は、各噴孔２６の総断面積よりも、大きくなるように形成されている。これは、突出部２５によって絞られる流路断面積が、各噴孔２６の総断面積よりも小さい場合には、高圧燃料が、スムーズに、サック室４４室内へ流れ込まない恐れがあるからである。

次に、燃料噴射ノズルの変形例について説明する。
図４は、変形例に係る燃料噴射ノズルのニードルの先端部周辺の拡大図である。尚、変形例に係る燃料噴射ノズルは、上記燃料噴射ノズル１と同様の構成の部分には同一の符号を付することにより、その説明を省略する。

図４に示すように、突出部２５ａが形成されている。突出部２５ａは、上記実施例１において説明した燃料噴射ノズル１と異なり、ノズルボディ２０とは別部材で形成されている。また。突出部２５ａは、ノズルボディ２０と同一の材料によって成形されている。突出部２５ａをノズルボディ２０と別部材で形成することにより、ノズルボディ２０の構造の複雑化を回避でき、ノズルボディ２０の成形が困難になることを回避できる。

また、突出部２５ａは、ノズルボディ２０に対して、焼きばめによって所定の位置で嵌合されている。これにより、突出部２５ａを、ノズルボディ２０内の所定の位置に保持することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

燃料噴射ノズルの部分断面図である。 ニードルの先端部周辺の拡大図である。 従来の燃料噴射ノズルにおいて起こり得る問題点の説明図である。 変形例に係る燃料噴射ノズルのニードルの先端部周辺の拡大図である。

符号の説明

１ 燃料噴射ノズル
１０ ニードル
１４ 先端部
１５ 小径部
１６ 大径部
１８ シート部
２０ ノズルボディ
２１ 軸孔
２２ 摺動孔
２３ 燃料孔
２４ シート面
２５、２５ａ 突出部
２６ 噴孔
３０ スプリング
４２ 第１燃料通路
４３ 第２燃料通路
４４ サック室

Claims (3)

1. 軸線方向に往復動可能なニードルと、
   下部に燃料を噴出する複数の噴孔と前記噴孔よりも上部に前記ニードルが着座するシート面とを有するノズルボディと、
   前記噴孔及びシート面の間に前記ニードルの軸線に向けて突出した突出部とを備えている、ことを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 前記突出部は、前記ノズルボディと別体に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
3. 前記突出部は、焼きばめによって前記ノズルボディ内に保持されている、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ノズル。

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