JP2002098028A - 燃料噴射器用ノズル - Google Patents

燃料噴射器用ノズル

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JP2002098028A JP2001267264A JP2001267264A JP2002098028A JP 2002098028 A JP2002098028 A JP 2002098028A JP 2001267264 A JP2001267264 A JP 2001267264A JP 2001267264 A JP2001267264 A JP 2001267264A JP 2002098028 A JP2002098028 A JP 2002098028A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射器のコストをほとんど上昇させるこ
となく、噴出燃料の微粒化度を向上させることができる
燃料噴射器用ノズル１０を提供する。 【解決手段】 ノズル１０に、複数の流路３６と複数の
渦流室３８が一体形成されている。渦流室３８は流路３
６からの燃料を受け入れ、受け入れた燃料を噴孔４４か
らスワール流または渦巻き流として噴出させることによ
り燃料を高度かつ急速に微粒化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はノズルに関し、特
に、微粒化を向上させる燃料噴射器用多孔ノズルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ノズ
ル装置は、自動車などの様々な装置に使用されており、
一般に、加圧された液体を“微粒化”、気化、あるいは
分散化するために使用されている。例えば、あるタイプ
のノズルは、通常、車両の燃料噴射器の内部に設置さ
れ、燃料を車両のエンジンの燃焼室内に噴出する前に微
粒化するために使用される。特に、燃料噴射ノズルは、
車両の燃料噴射器の内部に設置され、燃焼室に入る前の
燃料が通過する最後の部品または装置である。
【０００３】燃料噴射ノズルによる微粒化の質すなわち
程度は、車両の排出ガス量と燃費に直接あるいは大きく
影響する。特に、微粒化度（微粒化の質）が高いほど、
燃料内に含まれる炭化水素のより均一かつ十分な酸化を
促すことによって燃費が向上するとともに排出ガスが削
減される。さらに、燃料の微粒化度が高い場合には、
“冷間始動”時の排出ガスが大いに削減されるとともに
ガソリン直噴エンジンにおいてより低い噴射圧を使用す
ることが可能になる。
【０００４】燃料噴射器による微粒化度を向上させるた
めに様々な努力がなされてきた。例えば、多数の孔を有
するノズル装置を利用することによって燃料噴射器から
噴出される燃料の微粒化度を向上させる技術がある。し
かしながら、このようなタイプの多孔ノズルは、実用の
孔のサイズにおいては単孔ノズルを大きく上回る向上を
常にもたらしているわけではない。その他の試みとして
は、空気供給サブシステムを設けること、専用ポンプや
付加機器を利用して燃圧を上昇させることなどがある。
しかしながら、この種の装置や方法は、それらを採用し
た燃料噴射器のコストを大幅に上昇させることになる。
【０００５】したがって、燃料噴射ノズルを改良する必
要があった。
【０００６】本発明の第１の目的は、上述した従来のノ
ズルの欠点の少なくとも一部を克服するノズルを提供す
ることである。
【０００７】本発明の第２の目的は、車両の燃料噴射器
と組み合せて使用するよう構成され従来の燃料噴射ノズ
ルに比べて微粒化度を向上させることができるノズルを
提供することである。
【０００８】本発明の第３の目的は、燃料噴射器のコス
トをほとんど上昇させることなく、噴出燃料の微粒化度
を向上させることができる燃料噴射器用ノズルを提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴で
は、ノズルが設けられ、このノズルは、一定量の加圧さ
れた材料が選択的に流れる複数の流路と、それぞれ上記
複数の流路のうちの唯１つの流路の一端に設けられ、上
記加圧された材料を受け入れるとともに該受け入れた材
料をスワール流動させる複数の渦流室を備えている。上
記各渦流室は、上記スワール流動する加圧された材料を
噴出して該噴出された材料を微粒化した噴霧に形成する
噴孔を備えている。
【００１０】上記およびその他の本発明の特徴と長所
は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照することで明
らかになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１ないし図３に、従来の車両用
燃料噴射器１２内で使用されるよう構成された本発明の
第１の好ましい実施形態にかかる板状部材からなるノズ
ル１０を示す。なお、以下の説明では、燃料噴射器と組
み合わせてノズル１０を使用する場合を述べるが、他の
実施形態では、ノズル１０を、他のタイプの加圧された
流体や材料を選択的に噴出して高度に微粒化するよう他
の様々な装置やアセンブリとともに使用してもよい。
【００１２】燃料噴射器１２は、液体燃料または気化燃
料を選択的に受け入れる導管状の燃料吸入ポート１４を
備えている。燃料噴射器１２の弁装置１８内には、ほぼ
円筒状の流路１６が形成されており、この流路１６は、
燃料吸入ポート１４と連通して燃料を受け入れるととも
に燃料をノズル１０に流すようになっている。燃料噴射
器１２は、流路１６内に移動可能に配置されて弁座２４
に選択的に着座する選択的作動可能な弁体（またはニー
ドル）２２をさらに備えていることが好ましい。この弁
体２２は、弁座２４の内面２３に着座して燃料がノズル
１０から噴出されるのを防止する第１の位置と、例えば
図２に示すように、弁座２４から離れており燃料をノズ
ル１０から噴出させる第２の位置とから選択的に移動可
能になっている。本発明の好ましい実施形態では、コイ
ルアセンブリ２６が、エンジン制御モジュール（図示せ
ず）に通信可能に接続された端子３２から受け取った制
御信号に応答して弁体２２を選択的に作動させる（例え
ば、弁体２２を矢印２８または３０の方向に移動させ
る）。
【００１３】ノズル１０は、弁装置１８内に配置固定
（例えば、レーザ溶接）され、弁座２４と部分的に当接
している。とりわけ、ノズル１０は、弁座２４の直下に
配置され、弁座２４と協働して燃料を通過させるととも
に燃料を噴射器１２から噴出させるようになっている。
ノズル１０の外側部分すなわち周縁部と弁座２４の外側
部分すなわち周縁部との間には、従来の環状シールすな
わちＯリング３４が設けられ、噴射器１２からの燃料
“漏れ”を防止するよう作用する。ノズル１０には“支
持”座金３５が当接しており、ノズル１０を弁座２４に
対して押し付けている。ノズル１０は、耐食性材料から
製造され、そのほぼ中心部で互いに連通する複数の溝形
の流路（すなわちポート）３６を有していることが好ま
しい。さらに、ノズル１０は複数の渦流室（スワールチ
ャンバ）３８を備えており、各渦流室３８はそれぞれ流
路３６のノズル１０中心から遠い方の端部に設けられ、
唯１つの流路３６と連通している。好ましい実施形態で
は、そのような流路３６と渦流室３８が４つずつノズル
１０内に形成され、弁座２４の底面２５と協働してノズ
ル１０から噴出される前の燃料を選択的に（例えば、矢
印４８方向に）流す導管状の経路４６を構成している。
他の実施形態では、異なる数の流路３６と渦流室３８を
ノズル１０内に形成してもよい。例えば、図４に示す第
２の好ましい実施形態では、ノズル６０内に、６個の互
いに連通する流路６２と６個の渦流室６４が設けられて
いる。
【００１４】図２に示すように、本発明の第１の好まし
い実施形態では、流路３６と渦流室３８はそれぞれノズ
ル１０の厚さ４２のほぼ半分に相当する深さ４０を有し
ている。各渦流室３８は、渦流室３８内の燃料をノズル
１０から噴出させる開口すなわち噴孔４４を備えてい
る。各渦流室３８はほぼ“螺旋状”の形状を有してお
り、この螺旋形状により、以下により詳しく十分に説明
するように、渦流室３８内に流入した燃料を噴孔４４か
ら噴出させる前にスワール流動（旋回流動）または渦巻
き流動させるようになっている。別の実施形態では、渦
流室３８は、その内部に流入した燃料をスワール流動ま
たは渦巻き流動させる別の形状を有していてもよい。
【００１５】本発明の好ましい実施形態では、従来の化
学エッチング、打抜き加工、電鋳法を利用してノズル１
０内に流路３６、渦流室３８および噴孔４４が形成され
る。また、別の実施形態では、図５に示すように、２個
のほぼ円形の板状部材１１，１３からノズル１０を形成
する。第１の板状部材１１には、内部に流路３６と渦流
室３８が一体形成されており、第２の板状部材１３に
は、内部に噴孔４４が一体形成されている。さらに、こ
の実施形態では、ノズル１０は、渦流室３８を噴孔４４
と位置合わせし、従来の方法、例えば、従来の接着方法
や従来の接合方法を利用して板状部材同士１１，１３を
結合させることによって組み立てられている。
【００１６】動作時には、弁体２２を矢印２８方向に作
動または移動させると、加圧燃料、加圧蒸気またはその
両方が、ノズル１０の中心から離れて流路３６内を矢印
４８方向に流れて渦流室３８に流入する。各渦流室３８
は、加圧燃料、加圧蒸気またはその両方を受け入れ、加
圧燃料に回転運動または角運動（矢印５０方向の運動）
を付与するスワール生成部または渦流生成部として作用
する。特に、移動する燃料の方向および圧力と渦流室３
８の形状とによって、燃料は渦流室３８内で比較的急速
にスワール流または渦巻き流を形成する。その後、急速
にスワール流動または渦巻き流動する燃料が、複数の噴
孔４４からそれぞれ円錐状の層５２の形で噴出され、こ
れら円錐状層５２は、互いに混流または合流し、比較的
急速に崩壊して微粒化した噴霧５４になる。好ましい実
施形態では、噴孔４４は、渦流室３８内で生成される渦
流の中心すなわち“目”に対応または一致するように渦
流室３８内に位置付けられる。渦流室３８内で生成され
たスワール流動または渦巻き流動と複数の互いに混合す
る円錐状層５２とによって、従来のノズルに比べて噴出
燃料の微粒化の質が向上する。特に、噴出燃料は従来の
ノズルに比べて早期に“崩壊”すなわち微粒化し、微粒
化度がより高くなる。なお、流路３６、渦流室３８およ
び噴孔４４の寸法は、燃料流量、燃料液滴サイズの分
布、円錐状層５２の角度（拡がり角）５６等に関して一
定の要件に達するように設計または調整されてもよい。
【００１７】本発明は図示並びに上述した構成に限定さ
れるものではなく、本発明の精神と範囲から逸脱するこ
となく様々な変更や変形が可能であることは言うまでも
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用燃料噴射器内に作動的に設けられた本発
明の第１の好ましい実施形態にかかるノズルの断面図。
【図２】作動位置の燃料噴射器を示す図１の領域２の拡
大断面図。
【図３】図１に示すノズルの斜視図。
【図４】本発明の第２の好ましい実施形態にかかるノズ
ルの斜視図。
【図５】本発明のさらに別の実施形態にかかるノズルの
分解斜視図。
【符号の説明】
１０ ノズル １１ 第１の板状部材 １２ 燃料噴射器 １３ 第２の板状部材 １８ 弁装置 ２２ 弁体 ２４ 弁座 ３６ 流路 ３８ 渦流室 ４４ 噴孔 ５２ 円錐状層 ５４ 噴霧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 51/08 Ｆ０２Ｍ 51/08 Ｊ Ｋ Ｆターム(参考） 3G066 AB02 BA03 BA54 BA61 CC06U CC14 CC24 CC26 CC37 CC41 CC43 CE22

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加圧された材料が選択的に流れる複数の
    流路と、それぞれ上記複数の流路のうちの唯１つの流路
    の一端に設けられ、上記加圧された材料を受け入れると
    ともに該受け入れた材料をスワール流動させる複数の渦
    流室とを備え、上記各渦流室は、上記スワール流動する
    加圧された材料を噴出して該加圧された材料を微粒化し
    た噴霧に形成する噴孔を備えている燃料噴射器用ノズ
    ル。
  2. 【請求項２】 上記各渦流室はほぼ螺旋状の形状をして
    いる請求項１記載のノズル。
  3. 【請求項３】 上記複数の流路と上記複数の渦流室が一
    体形成された第１の板状部材と、該第１の板状部材に結
    合固定され、上記複数の噴孔が一体形成された第２の板
    状部材をさらに備えている請求項１記載のノズル。
  4. 【請求項４】 上記複数の流路と上記複数の渦流室は、
    上記第１の板状部材に打抜き加工により一体形成されて
    いる請求項３記載のノズル。
  5. 【請求項５】 上記複数の流路と上記複数の渦流室は、
    上記第１の板状部材に化学エッチングにより一体形成さ
    れている請求項３記載のノズル。
  6. 【請求項６】 上記複数の流路と上記複数の渦流室は、
    電鋳法により一体形成されている請求項３記載のノズ
    ル。
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