JP3327167B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents
燃料噴射ノズルInfo
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Description
し、特に、その燃料噴口の構造に関するものである。
を改善するために、例えば特開平8−261111号公
報では、ニードル弁のリフト量に応じて燃料噴口の有効
面積を漸次増加させるようにした燃料噴射ノズルが提案
されている。この場合の燃料噴口は具体的には、上記公
報の図3に示されているように、燃料噴口を長孔として
その長径方向をノズル本体の軸線方向たる上下方向へ向
けたものや、あるいは上記長孔の長径方向をノズル本体
の軸線に対して90°の角度をなす水平方向へ向けたも
のが提案されている。また、上記公報の図5には、同様
の目的の下に、複数の噴口をノズル本体の上下方向の異
なる位置に設けて、ニードル弁がリフトするにつれて下
方側の噴口から順次開口されるようにしたものが提案さ
れている。
孔としてその長径方向を上下方向へ向けたものでは、噴
口を全閉状態から全開状態にするのにニードル弁のリフ
ト量を大きくしなければならないという問題がある上
に、直噴型のディーゼルエンジンにおいて、ピストンキ
ャビティの側壁面に対する燃料噴霧の衝突位置が深さ方
向へ大きく拡がって、排気エミッションを悪化させると
いう問題もある。また、燃料噴口を長孔としてその長径
方向を水平方向へ向けたものでは、全開状態で燃料噴霧
が水平に大きく拡がり、燃焼室内の高速の空気スワール
流によって図9に示すように、隣り合う燃料噴霧Fが干
渉して過濃な混合気領域(図9の斜線)が生じ、これが
スモーク発生の原因となるという問題があった。
向の異なる位置に設けたものでは、順次開口される上下
の噴口の位置に応じてピストンキャビティの側壁面に対
する燃料噴霧の衝突位置が深さ方向へ大きく変わるため
排気エミッション悪化の原因となる上に、離間しかつ孤
立して設けられた比較的小径の各噴口から供給される燃
料噴霧はその貫徹力が弱いため、エンジン高速回転時に
生じる強力な空気スワール流によって燃料噴霧がピスト
ンキャビティの側壁面に到達することなく流され、良好
な混合気が生成されずに排気エミッションを悪化させる
という問題もある。
るもので、排気エミッションを大きく改善することがで
きる燃料噴射ノズルを提供することを目的とする。
め、本発明では、ノズル本体(1)の外周の複数箇所
に、回転駆動されることなく上下動し外周面に凹部を有
しないニードル弁(2)によって開閉される燃料噴口
(14)を形成し、各燃料噴口(14)の開口部位を長
孔として、その長径方向をノズル本体(1)の軸線
(L)に対して90°より小さい所定角度(θ)だけ傾
斜させる。
すると燃料噴口の開口部位が開放されて、燃料が、ノズ
ル本体の軸線に対して所定角度で傾斜する帯状噴霧とし
て噴射される。帯状噴霧が所定角度で傾斜していること
により、ピストンキャビティ側壁面に対する燃料の帯状
噴霧の衝突位置を、深さ方向の限られた範囲内に限定す
ることができ、これにより、良好な混合気形成を実現す
ることができる。また、ニードル弁の上昇量が限られて
いても、上記開口部位が傾斜していることにより、噴口
面積を大きく変化させることができる。さらには、高速
高負荷時における隣り合う燃料噴口からの帯状噴霧の干
渉を防止することができ、これによって、過濃な混合気
領域が生じるのを避けつつ、燃焼室の軸方向と周方向へ
燃料噴霧を広く分散させることができる。以上の結果、
燃焼室内に良好な混合気が形成されて、適正燃焼が実現
され、エンジンの高出力化と排気エミッションの向上が
実現される。
接して線状に連なる複数の通孔(141〜143)によ
り構成して、これら通孔(141〜143)から噴射さ
れる燃料が実質的に同一の燃料噴霧を形成するように
し、かつ上記通孔(141〜143)が線状に連なる方
向を、ノズル本体(1)の軸線(L)に対して90°よ
り小さい所定角度だけ傾斜させても良い。
して、通孔の連なる方向へ幅を有する帯状噴霧となる。
したがって、このような構成としても、上記と同様の作
用効果が得られるとともに、長孔を形成するのに比し
て、複数の通孔を連ねて形成する方が加工作業が容易で
ある。
(141〜143)を、ノズル本体(1)の軸線(L)
を含む垂直面内で当該軸線(L)に対して異なる角度
(θ1 〜θ3 )をなすように貫通形成しても良い。この
ようにすると、隣り合う噴口からの燃料噴霧が互いに干
渉したり、あるいはピストンキャビティの側壁面への衝
突領域が過度に拡がったりしないようにできる。
1の断面を示す。図において、ノズル本体1は全体が筒
状で、基端(図の上端)の大径部11から段付きに縮径
して先端へ延び、先端部はさらに縮径して閉鎖されたサ
ック部12となっている。ノズル本体1内にはニードル
弁2が上下に摺動可能に収納されており、その先端に形
成された小径の噴口面積制御部21がサック部12の内
周に接して位置して、サック部12外周の複数箇所に貫
通形成された後述する燃料噴口14を閉鎖している。噴
口面積制御部21にはその基端に水平方向へ燃料通路2
2が貫通形成されるとともに、その中間位置から先端へ
向けて延びる燃料通路23が形成されている。ニードル
弁2は図略のバネ部材により先端方向(図の下方)へ付
勢されており、噴口面積制御部21に続く円錐台部24
がノズル本体1内周のバルブシート15に圧接してい
る。ニードル弁2の中間部25外周とノズル本体1内周
との間には上下方向へ延びる燃料流通間隙16が形成さ
れて、その上端はノズル本体大径部11内のニードル弁
2周囲に形成された燃料溜り17に通じている。燃料溜
り17には斜め上方から燃料供給路18が至っている。
さて、サック部12外周の各燃料噴口14は図2に示す
ように、両端部が円弧状になった長孔となっており、そ
の長径方向はノズル本体1の軸線Lに対して角度θで傾
斜している。
て、燃料供給路18に燃料が圧送されていない状態で
は、ニードル弁2は図1の下降位置にあり、この位置で
は上述のように円錐台部24がバルブシート15に圧接
して燃料流通間隙16と燃料通路22との間を遮断する
とともに(図3(A))、燃料噴口14は噴口面積制御
部21によって閉鎖されており、燃料の噴射は行われな
い。エンジン低負荷運転時には、燃料供給路18に低圧
燃料が圧送され、油溜り17内の圧力上昇に応じてニー
ドル弁2が上昇(リフト)して、図3(B)に示すよう
に、円錐台部24がバルブシート15から離間するとと
もに、噴口面積制御部21の上方移動によって燃料噴口
14の一部が開放されて必要量の燃料が所定幅の帯状噴
霧として噴射される。エンジン高負荷運転時には、燃料
供給路18に高圧燃料が圧送されてニードル弁2は上昇
端まで移動し、この状態では図3(C)に示すように、
燃料噴口14は全部が開放されて、最大量の燃料が、ノ
ズル本体1の軸線Lに対して角度θで傾斜する最大幅の
帯状噴霧として噴射供給される。
り、燃料が帯状噴霧として噴射供給されるとともに、こ
の帯状噴霧の幅がニードル弁2のリフト量に応じて連続
的に変化させられる。これにより、噴射燃料量が急変す
ることはないから安定なエンジン運転が実現される。加
えて、燃料噴口14の開口面積が小さい場合には実質的
に極めて小さい噴口径に相当するものとなるから、燃料
噴霧の微粒化や乱流混合効果が促進されて排気ガスの低
パティキュレート化が実現されるとともに、燃料噴口1
4の開口面積が大きい場合には十分な幅を有する帯状噴
霧となるから、噴霧噴流の運動量が大きくなって、エン
ジン高負荷高回転時に要求される、空気スワール流に影
響されない大きな噴霧貫徹力が得られる。
長孔をノズル本体1の軸線Lに対して所定角度θだけ傾
斜させてあるから、以下の作用効果を得ることができ
る。すなわち、上記軸線Lに沿った上下方向(θ=0
°)へ燃料噴口14の長孔を位置させるのに比して、0
°より大きい適正角度θだけ上記長孔を傾斜させること
により、ピストンキャビティ側壁面に対する燃料の帯状
噴霧の衝突位置を、深さ方向の限られた範囲内に限定す
ることができ、これにより、良好な混合気形成を実現す
ることができる。さらに、ニードル弁2のリフト量(図
3(C)のd)が限られていても、適正角度θだけ上記
長孔が傾斜していることにより、噴口面積を大きく変化
させることができる。また、上記軸線Lに対して直交す
る水平方向(θ=90°)へ燃料噴口14の長孔を位置
させるのに比して、90°より小さい適正角度θだけ燃
料噴口14の長孔を傾斜させることによって、高速高負
荷時における隣り合う燃料噴口14からの帯状噴霧の干
渉を防止することができ、これによって、過濃な混合気
領域が生じるのを避けつつ、燃焼室の軸方向と周方向へ
燃料噴霧を広く分散させることができる。以上の結果、
燃焼室内に良好な混合気が形成されて、適正燃焼が実現
され、エンジンの高出力化と排気エミッションの向上が
実現される。
のリフトを燃料圧で行う以外に、機械的あるいは電気的
に、さらには油圧により行うことがてきる。
状は上記第1実施形態におけるものに限られず、図4
(A)〜(E)に示すような種々の形状とすることがで
きる。すなわち、図4(A),(D)は噴射初期に十分
な燃料増加率を得るのに適した形状、図4(B)は噴射
初期あるいは後期の燃料増加率を抑えるのに適した形
状、図4(C)は噴射初期の燃料増加率を抑えるのに適
した形状、図4(E)は湾曲した帯状噴霧を得るのに適
した形状である。なお、湾曲した長孔の傾斜角θは、そ
の両端を結ぶ直線がノズル本体1の軸線Lとなす角度と
する。
けるノズル本体1先端のサック部12の外観を示す。図
において、サック部12外周には周方向の複数箇所に燃
料噴口14が形成されており、各燃料噴口14は複数
(本実施形態では3個)の小径円形通孔141〜143
により構成されている。燃料噴口14を構成する通孔1
41〜143は近接して線状に連なっており、この連な
る方向はノズル本体1の軸線Lに対して所定角度θだけ
傾斜している。このような構造において、ニードル弁2
が上昇すると、これに応じて各燃料噴口の下側の通孔1
41から順次開放される。この際、各噴口14の通孔1
41〜143は互いに近接して連なっているから、これ
ら通孔141〜143から噴射された燃料噴霧は合流し
て、通孔141〜143の連なる方向へ幅を有する帯状
噴霧となる。したがって、本実施形態においても、上記
第1実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、長
孔を形成するのに比して、複数の円形通孔を連ねて形成
する方が加工作業は容易である。
41〜143は必ずしも第3実施形態におけるように全
てを同径とする必要はなく、例えば図6(A)〜(C)
に示すように、各通孔141〜143を順次開放した時
に所望の噴射特性が得られるように異径のものとするこ
とができる。このうち、図6(A)は噴射初期および後
期に燃料増加率を抑えるのに適したもの、図6(B)は
噴射初期に燃料増加率を抑えるのに適したもの、図6
(C)は噴射初期に十分な燃料増加率を得るのに適した
ものである。また、図7(D)では通孔141〜143
を円弧曲線状に近接させて連ねたことにより、第2実施
形態の図4(E)と同様に、湾曲した帯状噴霧を得るこ
とができる。
形態における噴口を構成する各通孔141〜143を、
図7(A)〜(C)に示すように、ノズル本体1の軸線
Lを含む垂直面内で当該軸線Lに対して異なる角度θ1
〜θ3 をなすように貫通形成する。例えば、最下位置の
通孔141の角度θ1 を最も大きくし、中間位置の通孔
142の角度θ2 、最上位置の通孔143の角度θ3 を
順次小さくすれば、上記第1実施形態の作用効果に加え
て、通孔141〜143が全て開口した時の噴霧の衝突
位置をピストンキャビティの側壁面のほぼ同一深さに絞
り込むことができ、さらに良好な混合気を形成すること
ができる。
させて混合気を形成するものではなく、噴霧自身で空間
的な分散を確保して適正な混合気を形成するようなエン
ジンにおいては、上記と逆に角度θ1 〜θ3 をθ1 <θ
2 <θ3 のように設定することにより、ピストンキャビ
ティの深さ方向へ広く噴霧を拡散させることができる。
1の軸線Lを含む垂直面内で当該軸線に対する各通孔1
41〜143の傾斜角θ1 〜θ3 を適当に異ならせて設
定しているから、ピストンキャビティの側壁面への衝突
領域が過度に拡がったり、あるいは隣り合う噴口からの
燃料噴霧が互いに干渉したりしないようにできる。
面積制御部21内の燃料通路23の下端を、燃料噴口1
4に向けて傾斜開放するように成形すれば、燃料流は噴
口入口部で剥離を生じることなく円滑に噴口へ導かれ
る。これは特に、ニードル弁2のリフト量が小さい時に
も燃料流を燃料噴口14に沿うように噴出させることが
できるから(図8A中矢印)、噴霧の噴出方向を安定化
させることができる。
によれば、排気エミッションを大きく改善することがで
きる。
全体縦断面図である。
略正面図である。
端のサック部の側面図である。
略正面図である。
端のサック部の縦断面図である。
端のサック部の半部断面図である。
を示す図である。
43…通孔、2…ニードル弁、L…軸線。
Claims (3)
- 【請求項1】 ノズル本体の外周の複数箇所に、回転駆
動されることなく上下動し外周面に凹部を有しないニー
ドル弁によって開閉される燃料噴口を形成し、各燃料噴
口の開口部位を長孔として、その長径方向をノズル本体
の軸線に対して90°より小さい所定角度だけ傾斜させ
たことを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 【請求項2】ノズル本体の外周の複数箇所にニードル弁
によって開閉される燃料噴口を形成し、各燃料噴口の開
口部位を近接して線状に連なる複数の通孔により構成し
て、これら通孔から噴射される燃料が実質的に同一の燃
料噴霧を形成するようにし、かつ上記通孔が線状に連な
る方向を、ノズル本体の軸線に対して90°より小さい
所定角度だけ傾斜させたことを特徴とする燃料噴射ノズ
ル。 - 【請求項3】ノズル本体の外周の複数箇所にニードル弁
によって開閉される燃料噴口を形成し、各燃料噴口の開
口部位を近接して線状に連なる複数の通孔により構成し
て、これら通孔から噴射される燃料が実質的に同一の燃
料噴霧を形成するようにし、かつ上記通孔が線状に連な
る方向を、ノズル本体の軸線に対して90°より小さい
所定角度だけ傾斜させるとともに、前記各通孔を、ノズ
ル本体の軸線を含む垂直面内で当該軸線に対して異なる
角度をなすように貫通形成したことを特徴とする燃料噴
射ノズル。
Priority Applications (1)
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JP12300897A JP3327167B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 燃料噴射ノズル |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12300897A JP3327167B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 燃料噴射ノズル |
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JPH10299617A JPH10299617A (ja) | 1998-11-10 |
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ID=14849973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12300897A Expired - Fee Related JP3327167B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 燃料噴射ノズル |
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- 1997-04-25 JP JP12300897A patent/JP3327167B2/ja not_active Expired - Fee Related
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