JP2016079924A - 燃料噴射ノズル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の燃料噴射ノズル1は、噴孔4がノズルボディ3の軸線回りの周方向に複数個並んで設けられて、ノズルボディ3の軸線を中心に放射状に燃料を噴射する多孔式の燃料噴射ノズルである。そして、周方向に互いに隣接する2つの噴孔4の内、一方の噴孔4Aは、他方の噴孔4Bよりも、噴霧角が大きく、且つ、噴霧到達距離が短く、他方の噴孔4Bは、一方の噴孔4Aよりも、噴霧角が小さく、且つ、噴霧到達距離が長い。広角噴霧を形成する噴孔4Aと高貫徹噴霧を形成する噴孔4Bとが周方向に交互に並ぶ構成を採用することで、排気悪化を招かない噴霧間必要距離Wを確保しつつ、空間利用率を向上させることが可能となる。
【選択図】図4
Description
噴霧角の広角化の手段としては、例えば、噴孔の出口を入口よりも径大化する方法がある(特許文献1参照)。
〔実施例1の構成〕
実施例1の燃料噴射ノズル1(以下、ノズル1と呼ぶ。)の構成を、図1〜図3を用いて説明する。
ノズル1は、燃料を燃焼室N(図4参照)に噴射するものであり、ノズル1を開弁駆動または閉弁駆動するアクチュエータ(図示せず。)とともに燃料噴射弁を構成する。そして、燃料噴射弁は、例えば、内燃機関(図示せず。)に搭載され、100MPaを超える高圧の燃料を気筒内に直接噴射するために用いられる。
そして、燃料噴射弁は、例えば、燃料を高圧化して吐出する燃料供給ポンプ(図示せず。)、および、燃料供給ポンプから吐出された燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧容器(図示せず。)とともに蓄圧式の燃料供給装置を構成し、蓄圧容器から高圧の燃料を分配されて気筒内に噴射する。
ノズル1は、図1に示すように、筒状のノズルボディ3と、ノズルボディ3の内周に軸方向に移動可能となるように収容される弁体としてのニードル2とを備える。そして、ノズル1は、ニードル2がノズルボディ3の内周で軸方向に移動することで、ノズルボディ3に形成された噴孔4を開閉し、燃料の噴射を開始または停止する。
ノズルボディ3の内周は、軸方向に長い円筒状をなし先端が閉じられている。また、ノズルボディ3の内周の一部は、局部的に径方向に拡大され、噴射すべき燃料が一時的に溜まる燃料溜まり5をなす。
ノズルボディ3の先端近傍の内壁面は、ノズルボディ3の軸βと同軸に設けられ、軸方向先端側ほど小径となる円錐面10を有し、ノズルボディ3の内周先端を袋状に閉じている。
そして、この円錐面10上にシート位置11が設けられている。シート位置11とは、ノズルボディ3の内壁面の一部であり、ニードル2の軸方向の先端近傍に設けられたシート部13が離着する部分である。
ニードル2の先端部2bの外周面は、例えば、3つの異なる円錐面16a、16b、16cが先端から軸方向後端側に同軸に連続するものであり、円錐面16a〜16cは、それぞれの母線とニードル2の軸αとの間に形成される角度が先端側ほど大きくなっている。そして、円錐面16a、16b同士の交線17a、および円錐面16b、16c同士の交線17bは軸αに垂直な円であり、交線17bがシート部13として機能する。
以下、噴孔4のノズルボディ3の内壁における開口を噴孔入口25と呼び、噴孔4のノズルボディ3の外壁における開口を噴孔出口26と呼ぶ。
本実施例では、8個の噴孔4が設けられており、8個の噴孔4の流路軸が、ノズルボディ3の軸βを中心に放射状に広がるように配置されている(図3参照)。
このため、ノズルボディ3の軸βと同軸の円上に噴孔入口25が周方向に略等間隔に並んで設けられ、ノズルボディ3の軸βと同軸の円上に噴孔出口26が周方向に略等間隔に並んで設けられている。
本実施例のノズル1では、本実施例の複数の噴孔4は、ノズルボディ3の中心軸回りに周方向に交互に配された2種類の噴孔4Aと噴孔4Bとでなっている。
噴霧角θとは図4に示すように、噴孔4から噴射される燃料噴霧の円錐角のことである。また、噴霧到達距離Lとは、噴霧の先端が到達した距離である。
なお、本実施例のノズル1は8つの噴孔4を有しているため、噴孔4A及び噴孔4Bはそれぞれ4つずつである。そして、噴孔4Aと噴孔4Bとが周方向に交互に並んでいる。
以下の説明では、噴孔4Aの噴孔入口25を噴孔入口25A、噴孔4Aの噴孔出口26を噴孔出口26Aとし、噴孔4Bの噴孔入口25を噴孔入口25B、噴孔4Bの噴孔出口26を噴孔出口26Bとする。
なお、直線流路32は、噴孔出口26Aに向かって徐々に径が大きくなるテーパ流路であってもよい。
本実施例の作用効果を図4及び図5を用いて説明する。
本実施例によれば、図4に示すように、噴霧間必要距離Wを確保しつつも、燃焼室Nの空間利用率を向上させることができる。
なお、従来例のノズル100jは全噴孔101jにおいて、噴孔入口102jよりも噴孔出口103jが径大化されている。噴孔101jは、噴孔入口102jと同径の直線流路の下流側に噴孔出口103jと同径の直線流路が接続したような形状を呈している。噴孔入口102jは本実施例の噴孔入口25A、25Bと同径である。
噴霧間必要距離Wを確保しつつ設定できる噴孔出口径は、噴孔出口26Aの方が噴孔出口103jよりも大きくなる。これは隣接する噴孔Bからの噴霧が噴孔Aからの噴霧よりも狭角であるからである。
従来例のような噴霧角θの広角化のみでさらなる空間利用率を達成しようとするには、噴霧間必要距離Wを無視して広角化をするしかなくスモーク等の排気悪化を招いてしまう。
しかし、本実施例では、噴霧間必要距離Wを確保してスモーク等の排気悪化を招くことなく、従来よりも高い空間利用率を得ることができる。
実施例2のノズル1を実施例1とは異なる点を中心に図6、7を用いて説明する。なお、実施例1と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例は、実施例1と噴孔4A及び噴孔4Bの形状が異なる。
噴孔4Bも、実施例1と同様に、噴孔入口25Bと噴孔出口26Bとが同径であって、噴孔入口25Bと噴孔出口26Bとの間が流路径一定の直線流路となっている。
そして、本実施例の噴孔4Aの噴孔長k1は、噴孔4Bの噴孔長k2よりも小さい。
そして、噴孔出口26A及び26Bは八角形の各面に開口しており、噴孔出口26Aが開口する面28aは、噴孔出口26Bが開口する面28bよりもノズルボディ3の軸βからの径方向距離が小さい。
そして、噴孔入口25A及び25Bは八角形の各面に開口しており、噴孔入口25Aが開口する面21aは、噴孔入口25Bが開口する面21bよりもノズルボディ3の軸βからの径方向距離が大きい。
このため、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。
実施例3のノズル1を実施例1とは異なる点を中心に図8を用いて説明する。なお、実施例1と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例は、実施例1と噴孔4A及び噴孔4Bの形状が異なる。
噴孔4Bは、実施例1と同様に、噴孔入口25Bと噴孔出口26Bとが同径であって、噴孔入口25Bと噴孔出口26Bとの間が流路径一定の直線流路となっている。
このため、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。
実施例4のノズル1を実施例1とは異なる点を中心に図9を用いて説明する。なお、実施例1と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例は、実施例1と噴孔4A及び噴孔4Bの形状が異なる。
噴孔4Bは、噴孔出口26Bが噴孔入口25Bよりも径小であり、噴孔入口25Bと噴孔出口26Bとの間は噴孔出口26Bに向かって縮径するテーパ流路となっている。
そして、噴孔出口26Aと噴孔出口26Bとは同径であり、噴孔入口25Bは噴孔入口25Aよりも径大である。
このため、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。
実施例5のノズル1を実施例1とは異なる点を中心に図10を用いて説明する。なお、実施例1と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例は、実施例1と噴孔4A及び噴孔4Bの形状が異なる。
噴孔4Bは、実施例1と同様に、噴孔入口25Bと噴孔出口26Bとが同径であって、噴孔入口25Bと噴孔出口26Bとの間が流路径一定の直線流路となっている。
そして、噴孔入口25Aと噴孔入口25Bとは同径であり、噴孔出口26Aは噴孔出口26Bよりも径大である。
このため、実施例1と同様の作用効果を奏することができる。
本実施例では2種類の噴孔4Aと4Bとを周方向に交互に配する態様であったが、この態様に限らず、周方向に互いに隣接する2つの噴孔4の内、一方の噴孔4が、他方の噴孔4よりも、噴霧角が大きく、且つ、噴霧到達距離が短く、他方の噴孔4が、一方の噴孔4よりも、噴霧角が小さく、且つ、噴霧到達距離が長くなっていればよい。
例えば、実施例2において、噴孔出口26Aを噴孔出口26Bよりも径大にしてもよい。
2 ニードル
3 ノズルボディ
4 噴孔
4A 一方の噴孔
4B 他方の噴孔
Claims (6)
- 燃料を噴射するための噴孔(4)を有するノズルボディ(3)と、
前記ノズルボディ(3)内に軸方向に移動可能となるように収容され、前記噴孔(4)を開閉するニードル(2)とを備え、
前記噴孔(4)が、前記ノズルボディ(3)の軸線(β)回りの周方向に複数個並んで設けられて、前記ノズルボディ(3)の軸線(β)を中心に放射状に燃料を噴射する多孔式の燃料噴射ノズルであって、
周方向に互いに隣接する2つの前記噴孔(4)の内、一方の噴孔(4A)は、他方の噴孔(4B)よりも、噴霧角(θ)が大きく、且つ、噴霧到達距離(L)が短く、前記他方の噴孔(4B)は、前記一方の噴孔(4A)よりも、噴霧角(θ)が小さく、且つ、噴霧到達距離(L)が長いことを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項1に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記一方の噴孔(4A)は、前記他方の噴孔(4B)よりも、噴孔長が短いことを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項1または2に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記一方の噴孔(4A)の噴孔出口径は、前記他方の噴孔(4B)の噴孔出口径よりも径大であることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記一方の噴孔(4A)は、噴孔入口径よりも噴孔出口径が大きいことを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記他方の噴孔(4B)は、噴孔出口径が噴孔入口径よりも小さいことを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項1または2に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記一方の噴孔(4A)の噴孔出口径と、前記他方の噴孔(4B)の噴孔出口径とは同径であり、
前記他方の噴孔(4B)の噴孔入口径は、前記一方の噴孔(4A)の噴孔入口径よりも径大であることを特徴とする燃料噴射ノズル。
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