JPH08247002A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の単位時間当りの燃料流量を確保しつつ
サックホール１３の容積の低減を可能にする。 【構成】 ノズルボディ５の先端の円頂部１４に複数個
の噴孔１５が形成されたホール型燃料噴射ノズル１のサ
ックホール１３の底部に凸型円錐形状の嵌合部１６を設
け、ノズルボディ５の内孔１１内に摺動自在に収容され
るニードル６の先端に嵌合部１６と所定のクリアランス
を隔てて嵌まり合う凹型円錐形状の被嵌合部２６を設け
た。これにより、ニードル６がノズルボディ５の円錐台
シート部１２よりリフトした際に、円錐台シート部１２
からサックホール１３を経て複数個の噴孔１５へ流れる
燃料の流れがスムーズとなった。また、ニードル６がノ
ズルボディ５の円錐台シート部１２に着座した際には、
嵌合部１６と被嵌合部２６とが接近することによりサッ
クホール１３の容積を低減できるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関に取り付け
られ、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射させる燃料噴射
ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直接噴射式ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射ノズルとしては、例えば図４および図５に
示したように、ノズルボディ１０１の先端の円頂部１０
２に１以上の噴孔１０３を設け、噴霧を燃焼室に適した
方向に向け、広範囲に分散させることが可能なホール型
燃料噴射ノズル１００が使用されてきた。なお、ホール
型燃料噴射ノズル１００の円頂部１０２内にはサックホ
ール１０４が形成されている。そして、ホール型燃料噴
射ノズル１００には、燃料噴射時にニードル１０５がシ
ート部１０６よりリフトした際に、シート部１０６から
サックホール１０４を経て噴孔１０３に至る燃料通路１
０７が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このホール
型燃料噴射ノズル１００の場合、サックホール１０４内
の燃料が、噴射終了後に噴孔１０３を経て燃焼室内に漏
出することがあった。このサックホール１０４から漏出
した燃料が未燃焼成分として排出されるものが、排出ガ
ス中に存在するパティキュレートに含まれる可溶有機成
分（以下ＳＯＦと言う）の生成の要因の１つであるとさ
れており、ＳＯＦの低減にはホール型燃料噴射ノズル１
００のサックホール１０４の容積（以下サック容積と言
う）を低減することが非常に有効であることが知られて
いる。

【０００４】このため、例えば特開平１−１７７４４９
号公報、特開平３−２９４６５５号公報には、ニードル
の先端にサックホールの底部に向けて突出した突起を設
けることによってサック容積の低減を図る技術が開示さ
れている。ところが、これらの技術においては、サック
容積の低減には効果的であるが、ニードルの先端の突起
によって、シート部からサックホールを経て噴孔に至る
燃料通路が狭められて単位時間当りの燃料流量が低下す
るため、所望の単位時間当りの燃料流量を確保できない
という問題が生じている。

【０００５】この発明の目的は、上記の事情に鑑みてな
されたものであり、所望の単位時間当りの燃料流量を確
保しつつサック容積の低減を可能にした燃料噴射ノズル
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、往復移動するニードルと、このニードルが着座する
シート部、燃料を噴射させる噴孔、および前記シート部
と前記噴孔との間に形成されたサックホールを有するノ
ズルボディとを備え、前記ニードルが前記シート部より
リフトした時、前記ニードルと前記ノズルボディとの間
に、前記シート部から前記サックホールを経て前記噴孔
に至る燃料通路が形成される燃料噴射ノズルであって、
前記サックホールは、前記ニードルの先端と対向すると
共に、前記ニードルの先端側に突出した凸形状の嵌合部
を有し、前記ニードルは、前記シート部に着座した時、
前記嵌合部に嵌め合わされる凹形状の被嵌合部を有する
技術手段を採用した。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の燃料噴射ノズルに加えて、前記嵌合部は、前記噴孔の
形成方向に沿うように凸型円錐形状に形成され、前記被
嵌合部は、前記嵌合部の形状に沿うように凹型円錐形状
に形成されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、ニードルがノ
ズルボディのシート部からリフトした時には、サックホ
ールの凸形状の嵌合部とニードルの凹形状の被嵌合部と
の間に燃料の流れを阻害しないクリアランスが形成され
る。このため、燃料通路内を燃料がスムーズに流れるの
で、所望の単位時間当りの燃料流量が得られる。また、
ニードルがノズルボディのシート部に着座した時には、
サックホールの凸形状の嵌合部とニードルの凹形状の被
嵌合部とが嵌まり合うため、サックホールの容積が小さ
くなる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、サックホ
ールの嵌合部が噴孔の形成方向に沿うように凸型円錐形
状に形成されているので、ニードルがシート部からリフ
トした時には、サックホールの嵌合部より噴孔へ燃料が
スムーズに流れる。

【００１０】

【実施例】

〔実施例の構成〕次に、この発明の燃料噴射ノズルを図
に示す実施例に基づいて説明する。図１ないし図３はホ
ール型燃料噴射ノズルの先端部を示した断面図である。
なお、このホール型燃料噴射ノズルのその他の部分は周
知の構造であるので図示および説明を省略する。

【００１１】ホール型燃料噴射ノズル１は、直接噴射式
ディーゼルエンジンの各シリンダヘッド２に取り付けら
れ、燃料噴射ポンプ（図示せず）によって高圧に加圧さ
れた燃料をより良い着火、燃焼が得られるように、シリ
ンダヘッド２とピストン３との間に形成される燃焼室４
内に噴霧する内燃機関用燃料噴射ノズルである。このホ
ール型燃料噴射ノズル１は、ノズルボディ５と、このノ
ズルボディ５内に摺動自在に収容されたニードル６とを
備えている。

【００１２】ノズルボディ５は、略円筒状に形成されて
いる。このノズルボディ５の後端には、ノズルホルダ
（図示せず）がリテーニングナット（図示せず）等を用
いて接続されている。ノズルボディ５の内部には、ノズ
ルボディ５の軸方向に穿設された内孔１１と、この内孔
１１の先端に連接して形成された円錐台シート部１２
と、この円錐台シート部１２に連通するサックホール１
３とが設けられている。なお、内孔１１、円錐台シート
部１２およびサックホール１３は、実質的に同軸となっ
ている。

【００１３】サックホール１３が形成されている半球状
の円頂部１４には、２個〜４個の噴孔１５が同一円周上
に交互に穿設されている。複数個の噴孔１５は、ディー
ゼルエンジンの燃焼室４内に燃料を噴霧する噴射通路
（開口径が例えばφ０．２〜φ０．３）である。円頂部
１４の内壁側、つまりサックホール１３の底部には、ニ
ードル６と嵌まり合う凸型円錐形状の嵌合部１６が形成
されている。この嵌合部１６の円錐形状の内壁面は、複
数個の噴孔１５の形成方向に同一方向となるように形成
され、且つ複数個の噴孔１５の底部分と面一となるよう
に形成されている。

【００１４】一方、ニードル６は、略丸棒状に形成さ
れ、ノズルホルダ内に収容された図示しないコイルスプ
リング（付勢手段）によって複数個の噴孔１５を閉じる
方向に常に付勢されている。このニードル６は、円柱状
の軸部２１と略円錐状の先端部２２とを備え、ノズルボ
ディ５の内孔１１と軸部２１との間に所定のクリアラン
ス（ノズル室）２３を保って往復移動自在に収容されて
いる。なお、図示を省略しているが、ニードル６の後端
部はノズルボディ５内に摺動自在に保持されている。

【００１５】周知のように、クリアランス２３は図示し
ない経路にて供給される燃料を通過させるための通路と
なっている。また、ニードル６は、先端部２２を円錐台
シート部１２から離脱（リフト）させた際には、円錐台
シート部１２からサックホール１３を経て複数個の噴孔
１５へ至る燃料通路（例えばクリアランス０．２５ｍｍ
〜０．３０ｍｍ）２４を形成する。ニードル６の先端部
２２の外周には、ノズルボディ５の円錐台シート部１２
に着座する円錐シート部２５が形成されている。

【００１６】円錐シート部２５は、ノズルボディ５の円
錐台シート部１２と共に弁座を構成し、円錐シート部２
５と円錐台シート部１２とを液密的に接触（着座）させ
て燃料通路２４を遮断可能である。また、ニードル６の
開弁方向の移動（リフト）によって、円錐シート部２５
を円錐台シート部１２から離脱させた際には燃料通路２
４は開放状態となり、クリアランス２３側から供給され
る燃料を複数個の噴孔１５側へと通過させる。

【００１７】ニードル６の先端部２２の最も先端には、
サックホール１３の嵌合部１６に所定のクリアランスを
隔てて対向した状態で嵌合部１６に嵌まり合う被嵌合部
２６が形成されている。被嵌合部２６は、ニードル６の
円錐シート部２５が円錐台シート部１２に着座した際に
嵌合部１６と干渉しないように凹型円錐形状とされてい
る。また、クリアランスは、図２に示したように、ノズ
ルボディ５の円錐台シート部１２とニードル６の円錐シ
ート部２５との摩耗により縮小する量を見越して設定さ
れている。

【００１８】〔実施例の作用〕次に、この実施例のホー
ル型燃料噴射ノズル１の作用を図１ないし図３に基づい
て簡単に説明する。

【００１９】燃料噴射ポンプよりノズルボディ５内に燃
料が圧送されるとクリアランス２３の室圧が上昇する。
クリアランス２３の室圧がコイルスプリングの設定荷重
（開弁圧）より高くなると、ニードル６の円錐台シート
部１２がノズルボディ５の円錐台シート部１２より複数
個の噴孔１５を開く側へ移動（リフト）し、燃料通路２
４を開放する（図１参照）。これにより、クリアランス
２３内の燃料は、燃料通路２４を通って複数個の噴孔１
５に流入する。そして、複数個の噴孔１５の出口部より
燃焼室４内に燃料が霧状に噴射されることにより燃料噴
射が行われる。

【００２０】このような燃料噴射時に、円錐台シート部
１２からサックホール１３を経て複数個の噴孔１５の入
口部にかけての燃料の流れ方は、図３に矢印で示したよ
うに、従来のホール型燃料噴射弁１００（図５参照）と
変わりなく、単位時間当りの燃料流量も従来と変わりな
い。

【００２１】ノズルボディ５内への燃料の供給が遮断さ
れて、クリアランス２３の室圧がコイルスプリングの設
定荷重（閉弁圧）より低くなると、ニードル６が複数個
の噴孔１５を閉じる方向へ下降する。そして、ニードル
６の円錐台シート部１２がノズルボディ５の円錐台シー
ト部１２に着座することにより、燃料通路２４が閉塞さ
れる。したがって、噴射終了時には、図２に示したよう
に、サックホール１３の容積が従来のホール型燃料噴射
弁１００と比較して著しく減少させることができる。

【００２２】〔実施例の効果〕以上のように、ホール型
燃料噴射ノズル１は、燃料噴射時にはニードル６の先端
の被嵌合部２６が燃料のスムーズな通過を邪魔しないた
め、所望の単位時間当りの燃料流量を確保することがで
きるので、ディーゼルエンジンの出力の低下を防止する
ことができる。

【００２３】また、噴射終了時には、ニードル６の被嵌
合部２６とサックホール１３の底部の嵌合部１６とが所
定のクリアランスを隔てて対向するように接近すること
によって、サックホール１３の容積を低減することがで
きる。したがって、サックホール１３内の燃料が噴射終
了後に複数個の噴孔１５を経てディーゼルエンジンの燃
焼室４内に漏出することを抑えることができる。このた
め、ディーゼルエンジンの運転により発生する排気ガス
中に存在するパティキュレートに含まれるＳＯＦの生成
を抑えることができる。

【００２４】〔変形例〕この実施例では、複数個の噴孔
１５の開口形状を円形状としたが、複数個の噴孔１５の
開口形状を多角形状、長円形状、楕円形状としても良
い。また、噴孔１５の個数は１個以上であればいくつで
も良い。なお、噴孔１５と嵌合部１６との間に段差が設
けられていても良い。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、燃料噴射時
に、所望の単位時間当りの燃料流量が得られるので、内
燃機関の出力低下を抑制することができる。また、噴射
終了時に、サックホールの容積を低減できるので、サッ
クホール内の燃料が噴射終了後に噴孔を経て内燃機関内
に漏出することを抑えることができる。請求項２に記載
の発明は、サックホールより噴孔へ燃料がスムーズに流
れるので、所望の単位時間当りの燃料流量を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射時のホール型燃料噴射ノズルの先端部
を示した断面図である（実施例）。

【図２】噴射終了時のホール型燃料噴射ノズルの先端部
を示した断面図である（実施例）。

【図３】燃料噴射時の燃料の流れ方を示した断面図であ
る（実施例）。

【図４】燃料噴射時のホール型燃料噴射ノズルの先端部
を示した断面図である（従来の技術）。

【図５】燃料噴射時の燃料の流れ方を示した断面図であ
る（従来の技術）。

【符号の説明】

１ ホール型燃料噴射ノズル ５ ノズルボディ ６ ニードル １２ 円錐台シート部 １３ サックホール １５ 噴孔 １６ 嵌合部 ２４ 燃料通路 ２６ 被嵌合部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復移動するニードルと、このニードルが
   着座するシート部、燃料を噴射させる噴孔、および前記
   シート部と前記噴孔との間に形成されたサックホールを
   有するノズルボディとを備え、 前記ニードルが前記シート部よりリフトした時、前記ニ
   ードルと前記ノズルボディとの間に、前記シート部から
   前記サックホールを経て前記噴孔に至る燃料通路が形成
   される燃料噴射ノズルであって、 前記サックホールは、前記ニードルの先端と対向すると
   共に、前記ニードルの先端側に突出した凸形状の嵌合部
   を有し、 前記ニードルは、前記シート部に着座した時、前記嵌合
   部に嵌め合わされる凹形状の被嵌合部を有することを特
   徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおい
   て、 前記嵌合部は、前記噴孔の形成方向に沿うように凸型円
   錐形状に形成され、 前記被嵌合部は、前記嵌合部の形状に沿うように凹型円
   錐形状に形成されていることを特徴とする燃料噴射ノズ
   ル。