JP2000009002A - 極微粒子噴霧弁装置 - Google Patents
極微粒子噴霧弁装置Info
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- JP2000009002A JP2000009002A JP19107198A JP19107198A JP2000009002A JP 2000009002 A JP2000009002 A JP 2000009002A JP 19107198 A JP19107198 A JP 19107198A JP 19107198 A JP19107198 A JP 19107198A JP 2000009002 A JP2000009002 A JP 2000009002A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】エンジンの燃料噴射において液体流れを単に気
体との衝突や相対速度差によって微粒化を進めるだけで
なく、１０μｍ程度の粒径以下の粒子だけとして燃焼過
程までにおいて蒸発速度を高め、気体との混合を改善
し、とくに燃料液滴からのカ−ボン質の析出を完全に防
止した理想に近い燃焼を実現する燃料噴霧を形成するこ
と 【解決手段】加圧した液体を気体中に噴射して微粒子状
として気体に混合する噴射弁装置において、加圧液体の
流れを断続する弁の下流側の０．１〜０．８ｍｍの径の
一次噴孔の下流側に、０．０１ｍｍ〜０．００４ｍｍの
ほぼ均一な径の噴孔を気体に噴射する噴孔として多数ほ
ぼ偏りなく分布させて設けた噴孔板を配置した。
体との衝突や相対速度差によって微粒化を進めるだけで
なく、１０μｍ程度の粒径以下の粒子だけとして燃焼過
程までにおいて蒸発速度を高め、気体との混合を改善
し、とくに燃料液滴からのカ−ボン質の析出を完全に防
止した理想に近い燃焼を実現する燃料噴霧を形成するこ
と 【解決手段】加圧した液体を気体中に噴射して微粒子状
として気体に混合する噴射弁装置において、加圧液体の
流れを断続する弁の下流側の０．１〜０．８ｍｍの径の
一次噴孔の下流側に、０．０１ｍｍ〜０．００４ｍｍの
ほぼ均一な径の噴孔を気体に噴射する噴孔として多数ほ
ぼ偏りなく分布させて設けた噴孔板を配置した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガソリンエンジンやディ
ーゼルエンジンなど液体燃料を極めて細かい粒子として
空気と混合させる噴射装置を用いた内燃機関を動力源と
する自動車、産業機械などの利用分野に係わる。
ーゼルエンジンなど液体燃料を極めて細かい粒子として
空気と混合させる噴射装置を用いた内燃機関を動力源と
する自動車、産業機械などの利用分野に係わる。
【０００２】
【従来の技術】エンジンに利用される噴射弁には種々あ
るが、微粒化を進めるために噴射圧力を高くすることと
噴射孔を小さな口径とすることなどが行われ、他方スワ
ールの利用などで空気との混合を改善することが試みら
れている。しかし、噴射孔を小さくすることは加工上の
制約や構造の制約などから、従来は口径０．０６ｍｍ程
度で噴射孔数２０程度が限度であった。こうした従来の
噴射弁では２００ＭＰａ程度の高圧噴射によっても噴霧
の平均粒径は１５μｍ程度であり、３０μｍ以上の粒径
のものも少なくない実情であった。粒径が大きい場合は
十分な気化が困難となり、燃焼過程においてカーボン質
の粒子を生じ易くなり、排気過程までに完全には酸化さ
れないでスモークを排出する大きな要因となることがあ
る。
るが、微粒化を進めるために噴射圧力を高くすることと
噴射孔を小さな口径とすることなどが行われ、他方スワ
ールの利用などで空気との混合を改善することが試みら
れている。しかし、噴射孔を小さくすることは加工上の
制約や構造の制約などから、従来は口径０．０６ｍｍ程
度で噴射孔数２０程度が限度であった。こうした従来の
噴射弁では２００ＭＰａ程度の高圧噴射によっても噴霧
の平均粒径は１５μｍ程度であり、３０μｍ以上の粒径
のものも少なくない実情であった。粒径が大きい場合は
十分な気化が困難となり、燃焼過程においてカーボン質
の粒子を生じ易くなり、排気過程までに完全には酸化さ
れないでスモークを排出する大きな要因となることがあ
る。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】エンジンの燃料噴射
において単に液体流れを気体との衝突や相対速度差によ
る微粒化を進めるだけでなく、１０μｍ程度の粒径以下
の粒子だけとして燃焼過程までにおいて蒸発速度を高
め、気体との混合を改善し、とくに燃料液滴からのカ−
ボン質の析出を完全に防止した理想に近い燃焼を実現す
る燃料噴霧を形成することを課題としている。
において単に液体流れを気体との衝突や相対速度差によ
る微粒化を進めるだけでなく、１０μｍ程度の粒径以下
の粒子だけとして燃焼過程までにおいて蒸発速度を高
め、気体との混合を改善し、とくに燃料液滴からのカ−
ボン質の析出を完全に防止した理想に近い燃焼を実現す
る燃料噴霧を形成することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】噴射孔を０．０１ｍｍ以
下に小さくし、これを１００／ｍｍ２程度以上の密度で
分布させるためには、従来の噴孔加工方法では不可能に
近いので、耐熱性と強度のある金属薄板に何等かの方法
で微細な孔を設けたものを利用する手段を採用した。こ
こでは平成１０年特許願第５０１６９号の明細書及び図
面に示された金属板のフィルタと同様な加工方法で孔径
１０μｍ以下の噴孔を３０μｍ程度のピッチで多数設け
たニッケル薄板を利用し、これを流路の開閉を電気的そ
の他の手段で行う弁の下流側に装着する構造とした。
下に小さくし、これを１００／ｍｍ２程度以上の密度で
分布させるためには、従来の噴孔加工方法では不可能に
近いので、耐熱性と強度のある金属薄板に何等かの方法
で微細な孔を設けたものを利用する手段を採用した。こ
こでは平成１０年特許願第５０１６９号の明細書及び図
面に示された金属板のフィルタと同様な加工方法で孔径
１０μｍ以下の噴孔を３０μｍ程度のピッチで多数設け
たニッケル薄板を利用し、これを流路の開閉を電気的そ
の他の手段で行う弁の下流側に装着する構造とした。
【０００５】
【発明実施の形態】以下、本発明による極微粒子噴霧弁
装置の実施例を図１の燃料噴射弁の構造図によって説明
する。また、微細な孔を多数設けた金属薄板の取り付け
部の構造例などを部分的に大きく拡大して図２に解説す
る。図１において、加圧された燃料の導入管路２から噴
射弁に供給された燃料は弁１１の開閉によって断続的に
一次噴孔１２に供給される。さらに図２に拡大して示す
ように、噴孔１２から拡大流路部２５で適当に流路断面
を拡大した燃料は、弁の先端部９に装着した孔径１０μ
ｍ以下の噴孔２１を多数設けた金属板２０の各噴孔から
圧力差に応じて細い液体流２２として気体中に噴射さ
れ、気体との衝突や相対速度差などにより極めて小さい
微粒子２３となる。
装置の実施例を図１の燃料噴射弁の構造図によって説明
する。また、微細な孔を多数設けた金属薄板の取り付け
部の構造例などを部分的に大きく拡大して図２に解説す
る。図１において、加圧された燃料の導入管路２から噴
射弁に供給された燃料は弁１１の開閉によって断続的に
一次噴孔１２に供給される。さらに図２に拡大して示す
ように、噴孔１２から拡大流路部２５で適当に流路断面
を拡大した燃料は、弁の先端部９に装着した孔径１０μ
ｍ以下の噴孔２１を多数設けた金属板２０の各噴孔から
圧力差に応じて細い液体流２２として気体中に噴射さ
れ、気体との衝突や相対速度差などにより極めて小さい
微粒子２３となる。
【０００６】このとき噴射直前の液体燃料に１ＭＨｚ以
上の適当な圧力波動すなわち超音波が存在すれば、噴出
流速に変化が生じて微粒化が促進される。この超音波の
発生装置は燃料が加圧された以後の管路ではどの位置に
装着してもよいが噴射弁に近接している方が望ましい。
超音波の発生装置４０の取付位置の一例としては図１に
示すように燃料通路１３の入口近傍とすることができ
る。
上の適当な圧力波動すなわち超音波が存在すれば、噴出
流速に変化が生じて微粒化が促進される。この超音波の
発生装置は燃料が加圧された以後の管路ではどの位置に
装着してもよいが噴射弁に近接している方が望ましい。
超音波の発生装置４０の取付位置の一例としては図１に
示すように燃料通路１３の入口近傍とすることができ
る。
【０００７】図１の燃料噴射弁は電磁弁方式の基本的構
造例に基づいた本発明の例を示したものであるが、燃料
油圧で自動的に開閉される従来のディ−ゼルエンジン用
のスロットルノズル、ピントルノズル、ホ−ルノズルな
どのいずれの種類の燃料噴射弁についても適用可能であ
る。いずれの場合もその最先端部すなわち弁の最終的に
気体に噴射する噴孔部分としての構造が孔径１０μｍ以
下の噴孔を多数設けた金属板を装着することに本発明の
特徴がある。金属板２０の装着方法の一例としては図１
および図２に示すように薄板リング２６で金属板２０を
挟むようにして噴射弁先端部９に嵌合させさらに硬ろう
で２７、２８のように気密にしかも強力に取り付ける。
造例に基づいた本発明の例を示したものであるが、燃料
油圧で自動的に開閉される従来のディ−ゼルエンジン用
のスロットルノズル、ピントルノズル、ホ−ルノズルな
どのいずれの種類の燃料噴射弁についても適用可能であ
る。いずれの場合もその最先端部すなわち弁の最終的に
気体に噴射する噴孔部分としての構造が孔径１０μｍ以
下の噴孔を多数設けた金属板を装着することに本発明の
特徴がある。金属板２０の装着方法の一例としては図１
および図２に示すように薄板リング２６で金属板２０を
挟むようにして噴射弁先端部９に嵌合させさらに硬ろう
で２７、２８のように気密にしかも強力に取り付ける。
【０００８】電磁弁は弁１１の部分でニ−ドル弁１０を
弁ばね５と電磁石の固定側磁極３１、可動側磁極３２な
どの力で開閉するが、ソレノイド３３に通じる端子３９
からの電流によって制御される。燃料は導入管路２から
燃料通路１５およびソレノイド３３の周辺や電磁石のケ
−ス３０の内部に設けられた溝１４や噴射弁ボディ１８
に設けた燃料通路１３を経由して、ニ−ドル弁１０に一
体として設けたばね受け６に配置された燃料通路１６、
ニ−ドル弁のガイド８に設けた複数の燃料通路７などを
経由して加圧された状態で弁１１に供給される。
弁ばね５と電磁石の固定側磁極３１、可動側磁極３２な
どの力で開閉するが、ソレノイド３３に通じる端子３９
からの電流によって制御される。燃料は導入管路２から
燃料通路１５およびソレノイド３３の周辺や電磁石のケ
−ス３０の内部に設けられた溝１４や噴射弁ボディ１８
に設けた燃料通路１３を経由して、ニ−ドル弁１０に一
体として設けたばね受け６に配置された燃料通路１６、
ニ−ドル弁のガイド８に設けた複数の燃料通路７などを
経由して加圧された状態で弁１１に供給される。
【０００９】弁を閉じるばね力はばね５の一端を固定ば
ね受け３で受け、ニ−ドル弁１０にばね受け６によって
伝える。弁を開く力はばね力に抗して可動側磁極３２の
受ける力によるが、ニ一ドル弁１０にはねじ３６と固定
ナット３４による連結により直接的に伝達される。燃料
通路３５は可動側磁極３２の動きに対する抵抗を抑止す
るために設けてある。
ね受け３で受け、ニ−ドル弁１０にばね受け６によって
伝える。弁を開く力はばね力に抗して可動側磁極３２の
受ける力によるが、ニ一ドル弁１０にはねじ３６と固定
ナット３４による連結により直接的に伝達される。燃料
通路３５は可動側磁極３２の動きに対する抵抗を抑止す
るために設けてある。
【００１０】ねじ４は燃料噴射弁をエンジンなどの適当
な位置例えばシリンダヘッドや吸気マニホールドなどに
固定するためである。またねじ１７は固定ばね受け３を
噴射弁ボディ１８に固定し、ねじ３８はパッキン３７を
介して気密に電磁石のケース３０を噴射弁ボディ１８に
固定する。
な位置例えばシリンダヘッドや吸気マニホールドなどに
固定するためである。またねじ１７は固定ばね受け３を
噴射弁ボディ１８に固定し、ねじ３８はパッキン３７を
介して気密に電磁石のケース３０を噴射弁ボディ１８に
固定する。
【００１１】また図１の例ではいわゆる間欠的な噴射を
行う装置として示しているが、連続噴射で微粒化を画期
的に進める場合にも適用できるものである。さらに図１
では噴孔１２から一組の金属板２０を例示したが、複数
の方向に分岐して複数組の異なる方向への噴射を行う金
属板を装着することもできる。
行う装置として示しているが、連続噴射で微粒化を画期
的に進める場合にも適用できるものである。さらに図１
では噴孔１２から一組の金属板２０を例示したが、複数
の方向に分岐して複数組の異なる方向への噴射を行う金
属板を装着することもできる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば例えば、加圧された液体
燃料の噴射による微粒化において、気体中に噴出する最
終的な噴孔の径を１０μｍ以下とすることによって液体
微粒子をほぼ１０μｍ以下の径のものとすることが可能
で、圧力差０．５ＭＰａ以下の低圧噴射においても、ま
た圧力差１〜１００ＭＰａ以上の高圧噴射においても、
燃料粒子の気化が急速に進み気体との混合が促進され、
燃焼過程が大幅に改善できる。とくに従来の燃料噴射弁
では実現できなかった３０μｍ以上の粒径の液滴粒子を
完全に無くして、燃焼における液滴からのカーボン質の
析出を防止して理想的な燃焼を行わせることができる。
燃料の噴射による微粒化において、気体中に噴出する最
終的な噴孔の径を１０μｍ以下とすることによって液体
微粒子をほぼ１０μｍ以下の径のものとすることが可能
で、圧力差０．５ＭＰａ以下の低圧噴射においても、ま
た圧力差１〜１００ＭＰａ以上の高圧噴射においても、
燃料粒子の気化が急速に進み気体との混合が促進され、
燃焼過程が大幅に改善できる。とくに従来の燃料噴射弁
では実現できなかった３０μｍ以上の粒径の液滴粒子を
完全に無くして、燃焼における液滴からのカーボン質の
析出を防止して理想的な燃焼を行わせることができる。
【００１３】本発明によれば、極めて微細な孔加工を予
め施したニッケルなどの金属薄板を利用することによっ
て極めて簡単に画期的な噴射弁を構成することが可能
で、比較的小さなコストでエネルギー効率の向上と環境
問題に寄与するエンジンの燃焼改善と排気ガスの清浄化
に大きく貢献することができる。
め施したニッケルなどの金属薄板を利用することによっ
て極めて簡単に画期的な噴射弁を構成することが可能
で、比較的小さなコストでエネルギー効率の向上と環境
問題に寄与するエンジンの燃焼改善と排気ガスの清浄化
に大きく貢献することができる。
【図１】本発明を電磁燃料噴射弁に適用した場合の構造
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図２】本発明の微細な孔を多数設けた金属板の取り付
け構造例の拡大解説図。
け構造例の拡大解説図。
２ 導入管路 ３ 固定ばね受け ４ ねじ ５ ばね ６ ばね受け ７ 燃料通路 ８ ガイド ９ 弁の先端部 １０ ニ−ドル弁 １１ 弁 １２ 一次噴孔 １３ 燃料通路 １４ 溝 １５ 燃料通路 １６ 燃料通路 １７ ねじ １８ 噴射弁ボディ ２０ 金属板 ２１ 噴孔 ２２ 液体流 ２３ 微粒子 ２５ 拡大流路郡 ２６ 薄板 ２７ 硬ろう ２８ 硬ろう ３０ ケ−ス ３１ 固定側磁極 ３２ 可動側磁極 ３３ ソレノイド ３４ 固定ナット ３５ 燃料通路 ３６ ねじ ３７ パッキン ３８ ねじ ３９ 端子 ４０ 超音波の発生装置
Claims (2)
- 【請求項１】加圧した液体を気体中に噴射して微粒子状
として気体に混合する噴射弁装置において、加圧液体の
流れを断続する弁の下流側の０．１〜０．８ｍｍの径の
一次噴孔の下流側に、０．０１ｍｍ〜０．００４ｍｍの
ほぼ均一な径の噴孔を気体に噴射する噴孔として多数ほ
ぼ偏りなく分布させて設けた耐熱性のある噴孔板を配置
して、気体中に極微粒子噴霧を弁の断続に同期して噴射
できるようにし、液体の細い流れから気体との衝突や相
対速度差などにより微粒子化が効果的に達成される極微
粒子噴霧弁装置。 - 【請求項２】前項１の極微粒子噴霧弁装置において加圧
した液体の中に超音波発生装置から１ＭＨｚ以上の周波
数の圧力波動を伝達して、気体に噴射する噴孔の部分に
おいて液体の細い流れを極めて短い周期で断続状態に近
付けて液体流から気体中において容易に極微粒子を形成
するようにした極微粒子噴霧弁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19107198A JP2000009002A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 極微粒子噴霧弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19107198A JP2000009002A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 極微粒子噴霧弁装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009002A true JP2000009002A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16268394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19107198A Pending JP2000009002A (ja) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | 極微粒子噴霧弁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000009002A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003049751A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-21 | Toyota Motor Corp | 燃料噴射弁 |
| JP2005132642A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Denso Corp | 水素貯蔵供給システム |
| JP2010526235A (ja) * | 2007-04-30 | 2010-07-29 | キャタピラー インコーポレイテッド | エンジンシステム用の液滴発生器 |
| WO2012001802A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料噴射弁及び内燃機関 |
| US8708256B2 (en) | 2010-04-08 | 2014-04-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection valve |
| CN109751178A (zh) * | 2018-01-22 | 2019-05-14 | 天津市元远合成科技发展有限公司 | 水轮机机械调速器关键部件配合精度加工工艺 |
-
1998
- 1998-06-22 JP JP19107198A patent/JP2000009002A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003049751A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-21 | Toyota Motor Corp | 燃料噴射弁 |
| JP2005132642A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Denso Corp | 水素貯蔵供給システム |
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| WO2012001802A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料噴射弁及び内燃機関 |
| JP5115654B2 (ja) * | 2010-07-01 | 2013-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料噴射弁及び内燃機関 |
| US8827187B2 (en) | 2010-07-01 | 2014-09-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection valve and internal combustion engine |
| CN109751178A (zh) * | 2018-01-22 | 2019-05-14 | 天津市元远合成科技发展有限公司 | 水轮机机械调速器关键部件配合精度加工工艺 |
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