JP2541338B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents
燃料噴射ノズルInfo
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- JP2541338B2 JP2541338B2 JP2079362A JP7936290A JP2541338B2 JP 2541338 B2 JP2541338 B2 JP 2541338B2 JP 2079362 A JP2079362 A JP 2079362A JP 7936290 A JP7936290 A JP 7936290A JP 2541338 B2 JP2541338 B2 JP 2541338B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料噴射ノズルに関し、特に直噴式ディーゼ
ルエンジンの燃料噴射弁に使用して好適な燃料噴射ノズ
ルに関する。
ルエンジンの燃料噴射弁に使用して好適な燃料噴射ノズ
ルに関する。
［従来の技術］ ノズルボデーに複数の燃料噴孔を形成した多孔式燃料
噴射ノズルが直噴式ディーゼルエンジンに多用されてお
り、従来市販の燃料噴射ノズルではニードル弁先端面と
ノズルボデー内周のサック面との間にサック空間を設け
て各燃料噴射孔へ供給される燃料の均圧化を図ってい
る。
噴射ノズルが直噴式ディーゼルエンジンに多用されてお
り、従来市販の燃料噴射ノズルではニードル弁先端面と
ノズルボデー内周のサック面との間にサック空間を設け
て各燃料噴射孔へ供給される燃料の均圧化を図ってい
る。
ところで、上記サック空間はニードル弁閉鎖時にも燃
料噴孔に通じているため、サック空間に滞留した燃料
が、燃料噴射終了後に上記噴孔より流出し、流出した燃
料が燃焼室へ落下して、特に機関高回転時に未燃焼成分
として排出されて排気エミッション悪化の原因となる。
料噴孔に通じているため、サック空間に滞留した燃料
が、燃料噴射終了後に上記噴孔より流出し、流出した燃
料が燃焼室へ落下して、特に機関高回転時に未燃焼成分
として排出されて排気エミッション悪化の原因となる。
サック空間の容積を小さくできれば、かかる問題は解
消するが、燃料噴孔へのスムーズな燃料供給が困難とな
る。
消するが、燃料噴孔へのスムーズな燃料供給が困難とな
る。
ちなみに、特公昭41−17485号公報には、ニードル弁
閉鎖時にニードル弁のシート面で燃料噴孔を閉じて実質
的にサック空間の容積を零にする燃料噴射ノズルが提案
されている。これを第４図で説明すると、ニードル弁１
の先端面1bは直線的な円錐シート面となっており、一
方、上記ニードル弁１先端に対向するノズルボデー２内
周面も上記シート面1bに倣った直線的なシート面2bとし
てあって、ここにノズルボデー２を貫通する燃料噴孔21
A、21Bが開口している。
閉鎖時にニードル弁のシート面で燃料噴孔を閉じて実質
的にサック空間の容積を零にする燃料噴射ノズルが提案
されている。これを第４図で説明すると、ニードル弁１
の先端面1bは直線的な円錐シート面となっており、一
方、上記ニードル弁１先端に対向するノズルボデー２内
周面も上記シート面1bに倣った直線的なシート面2bとし
てあって、ここにノズルボデー２を貫通する燃料噴孔21
A、21Bが開口している。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記公報記載の燃料噴射ノズルにおいて
は、ニードル弁閉鎖時に燃料噴孔21A、21Bがニードル弁
シート面1bで完全に閉じられることにより実質的にサッ
ク空間Ｓの容積は零になるが、ニードル弁１開放作動時
にシート面1b、2bに沿って流入した燃料流が、特にニー
ドル弁開度の小さい領域では燃料噴孔21A、21Bへ大きく
向きを変える必要があるため燃料圧損が大きくなる。ま
た、複数の各燃料噴孔21A、21Bは通常それぞれノズル軸
線に対する角度が異なっているため、各噴孔21A、21Bか
らの噴射燃料の貫通力や拡がりにバラツキを生じ、これ
が燃費悪化やスモーク発生の原因となるおそれがある。
は、ニードル弁閉鎖時に燃料噴孔21A、21Bがニードル弁
シート面1bで完全に閉じられることにより実質的にサッ
ク空間Ｓの容積は零になるが、ニードル弁１開放作動時
にシート面1b、2bに沿って流入した燃料流が、特にニー
ドル弁開度の小さい領域では燃料噴孔21A、21Bへ大きく
向きを変える必要があるため燃料圧損が大きくなる。ま
た、複数の各燃料噴孔21A、21Bは通常それぞれノズル軸
線に対する角度が異なっているため、各噴孔21A、21Bか
らの噴射燃料の貫通力や拡がりにバラツキを生じ、これ
が燃費悪化やスモーク発生の原因となるおそれがある。
本発明はかかる課題を解決するもので、サック空間の
容積を大幅に低減できるとともに燃料噴孔へのスムーズ
な燃料流入を確保できる燃料噴射ノズルを提供すること
を目的とする。
容積を大幅に低減できるとともに燃料噴孔へのスムーズ
な燃料流入を確保できる燃料噴射ノズルを提供すること
を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を説明すると、球面状の先端面と、この
先端面に段差なく滑らかに連なる円錐状のニードル弁シ
ート面とを有するニードル弁と、 このニードル弁の前記ニードル弁シート面と密接する
円錐状のノズルボデーシート面と、このノズルボデーシ
ート面に連なると共に、前記ニードル弁シート面と前記
ノズルボデーシート面とが密接した状態で前記ニードル
弁の前記先端面との間にサック空間を形成する球面状の
サック面と、前記サック空間に連通する燃料噴孔と、を
有するノズルボデーと、 を備え、前記ニードル弁の前記先端面と前記ノズルボデ
ーの前記サック面とは、略同径の球面であり、前記ニー
ドル弁シート面と前記ノズルボデーシート面とが密接し
た状態で前記先端面およびサック面の一方の球面の中心
が他方の球面の球体内に存在するように前記先端面と前
記サック面の相対位置を設定し、かつ、前記サック面2a
の夾角βを、前記ノズルボデーシート面2bの夾角αより
も小さく設定したものである。
先端面に段差なく滑らかに連なる円錐状のニードル弁シ
ート面とを有するニードル弁と、 このニードル弁の前記ニードル弁シート面と密接する
円錐状のノズルボデーシート面と、このノズルボデーシ
ート面に連なると共に、前記ニードル弁シート面と前記
ノズルボデーシート面とが密接した状態で前記ニードル
弁の前記先端面との間にサック空間を形成する球面状の
サック面と、前記サック空間に連通する燃料噴孔と、を
有するノズルボデーと、 を備え、前記ニードル弁の前記先端面と前記ノズルボデ
ーの前記サック面とは、略同径の球面であり、前記ニー
ドル弁シート面と前記ノズルボデーシート面とが密接し
た状態で前記先端面およびサック面の一方の球面の中心
が他方の球面の球体内に存在するように前記先端面と前
記サック面の相対位置を設定し、かつ、前記サック面2a
の夾角βを、前記ノズルボデーシート面2bの夾角αより
も小さく設定したものである。
［作用］ 上記構成の燃料噴射ノズルにおいては、ニードル弁閉
鎖時にニードル弁先端面1aとノズルボデーサック面2aと
の間に形成されるサック空間Ｓの容積が従来市販のもの
に比して大幅に低減されて、いわゆる燃料の「後だれ」
が防止される。また、ニードル弁のシート面1bと先端面
1aとが段差なく滑らかに連なるとともに、サック面21a
の夾角βを、ノズルボデーシート面2bの夾角αよりも小
さく設定してあるから、燃料流が剥離等を生じることな
く球面に沿って滑らかに流れて燃料噴孔21A、21Bに流入
するため、圧力損失は少なく、十分な貫通力と拡散力を
有する燃料噴流が得られる。
鎖時にニードル弁先端面1aとノズルボデーサック面2aと
の間に形成されるサック空間Ｓの容積が従来市販のもの
に比して大幅に低減されて、いわゆる燃料の「後だれ」
が防止される。また、ニードル弁のシート面1bと先端面
1aとが段差なく滑らかに連なるとともに、サック面21a
の夾角βを、ノズルボデーシート面2bの夾角αよりも小
さく設定してあるから、燃料流が剥離等を生じることな
く球面に沿って滑らかに流れて燃料噴孔21A、21Bに流入
するため、圧力損失は少なく、十分な貫通力と拡散力を
有する燃料噴流が得られる。
また、ニードル弁１の上昇開放に伴いサック空間Ｓの
容積は急速に増大するから、燃料圧は十分に均一化さ
れ、各燃料噴孔21A、21Bからの噴射燃料貫通力等のバラ
ツキも解消される。
容積は急速に増大するから、燃料圧は十分に均一化さ
れ、各燃料噴孔21A、21Bからの噴射燃料貫通力等のバラ
ツキも解消される。
［第１実施例］ 第１図には燃料噴射弁先端の燃料噴射ノズルを示し、
厚肉のノズルボデー２は先端（下方）内方へ向けてテー
パ状に薄肉となり、さらに先端部で円弧状に先端方向へ
膨出している。ノズルボデー２の先端内周面は上半部
が、直線的に傾斜する夾角αのシート面2bとなってい
る。そして、その下端には上記角度αよりも小さい夾角
βで直線的に傾斜する側壁サック面22aが形成され、側
壁サック面22aの先端にはこれに滑らかに連続して球面
状の頂壁サック面21aが形成されて、これら各面21a、22
aによりサック面2aが構成されている。
厚肉のノズルボデー２は先端（下方）内方へ向けてテー
パ状に薄肉となり、さらに先端部で円弧状に先端方向へ
膨出している。ノズルボデー２の先端内周面は上半部
が、直線的に傾斜する夾角αのシート面2bとなってい
る。そして、その下端には上記角度αよりも小さい夾角
βで直線的に傾斜する側壁サック面22aが形成され、側
壁サック面22aの先端にはこれに滑らかに連続して球面
状の頂壁サック面21aが形成されて、これら各面21a、22
aによりサック面2aが構成されている。
上記側壁サック面21aと頂壁サック面22aの境界部には
ノズルボテー２を貫通して燃料噴孔21A、21Bが形成さ
れ、これら噴孔21A、21Bはノズル軸に対して異なる角度
で形成されている。
ノズルボテー２を貫通して燃料噴孔21A、21Bが形成さ
れ、これら噴孔21A、21Bはノズル軸に対して異なる角度
で形成されている。
一方、ノズルボデー２内で上下動可能に配設されたニ
ードル弁１は、先端部周壁がノズルボデー２のシート面
2bに沿って直線的に傾斜するシート面1bとなり、その先
端面1aは上記シート面1bに滑らかに連続して、上記頂壁
サック面21aとほぼ同径の球面となっている。
ードル弁１は、先端部周壁がノズルボデー２のシート面
2bに沿って直線的に傾斜するシート面1bとなり、その先
端面1aは上記シート面1bに滑らかに連続して、上記頂壁
サック面21aとほぼ同径の球面となっている。
そして、ニードル弁１のシート面1bがノズルボデー２
のシート面2bに密接した図示のニードル弁閉鎖状態で、
上記ニードル弁先端面1aの球面中心Ｏは頂壁サック面21
aの球面の球体Ｖ内に位置し、これらニードル弁先端面1
aとサック面2aとの間にサック空間Ｓが形成されてい
る。
のシート面2bに密接した図示のニードル弁閉鎖状態で、
上記ニードル弁先端面1aの球面中心Ｏは頂壁サック面21
aの球面の球体Ｖ内に位置し、これらニードル弁先端面1
aとサック面2aとの間にサック空間Ｓが形成されてい
る。
上記構造の燃料噴射ノズルによれば、ニードル弁閉鎖
状態におけるサック空間Ｓの容積は、角度α、βの関係
において、α＝60゜として第２図に示す如く、βを０゜
より60゜まで変化せしめるとβを大きくするにつれて減
少し、βを10゜以上にすると従来を100％として50％以
下にすることができる。この結果、噴射終了後にサック
空間Ｓより燃料噴孔21A、21Bを経て流出する燃料量は大
幅に減少し、特に機関高速回転時の排気エミッションの
悪化が防止される。
状態におけるサック空間Ｓの容積は、角度α、βの関係
において、α＝60゜として第２図に示す如く、βを０゜
より60゜まで変化せしめるとβを大きくするにつれて減
少し、βを10゜以上にすると従来を100％として50％以
下にすることができる。この結果、噴射終了後にサック
空間Ｓより燃料噴孔21A、21Bを経て流出する燃料量は大
幅に減少し、特に機関高速回転時の排気エミッションの
悪化が防止される。
またβを大きくするにつれ、第２図に併記したよう
に、噴孔出口部の平均燃料流速比は低下し、α＝βとな
る前記第４図の前記公報記載ノズズでは12％程度も低下
する。この平均燃料流速比は噴射燃料の貫通力および拡
散力に関係する値であり、上記βを50゜以下にすると上
記流速比の低下は約８％以下に抑えることができる。し
かして、発明者等の他の実験例も考慮すると、結局α、
βの関係は10゜＜α−β＜50゜の範囲とするのが良い。
に、噴孔出口部の平均燃料流速比は低下し、α＝βとな
る前記第４図の前記公報記載ノズズでは12％程度も低下
する。この平均燃料流速比は噴射燃料の貫通力および拡
散力に関係する値であり、上記βを50゜以下にすると上
記流速比の低下は約８％以下に抑えることができる。し
かして、発明者等の他の実験例も考慮すると、結局α、
βの関係は10゜＜α−β＜50゜の範囲とするのが良い。
［第２実施例］ 第３図において、サック面2aは、側壁サック面22a
（第１図）が形成されず、球状の頂壁サック面21aのみ
である。夾角βはサック面2aがニードル先端面1aに接す
る部分の接線間の角度である。
（第１図）が形成されず、球状の頂壁サック面21aのみ
である。夾角βはサック面2aがニードル先端面1aに接す
る部分の接線間の角度である。
かかる構造によっても上記第１実施例と同様の効果が
ある。
ある。
なお、上記実施例においては、サック面の球面球体内
にニードル弁先端面の球面中心を位置せしめたが、サッ
ク面の球面中心をニードル弁先端面の球面球体内に位置
せしめても実質的に同構造となる。
にニードル弁先端面の球面中心を位置せしめたが、サッ
ク面の球面中心をニードル弁先端面の球面球体内に位置
せしめても実質的に同構造となる。
［発明の効果］ 以上の如く、本発明の燃料噴射ノズルによれば、サッ
ク空間の容積を大幅に低減できるから、噴射終了後の燃
料残分が燃焼室内に流入して未燃焼成分を生じ、排気エ
ミッションを悪化せしめるという問題は生じない。
ク空間の容積を大幅に低減できるから、噴射終了後の燃
料残分が燃焼室内に流入して未燃焼成分を生じ、排気エ
ミッションを悪化せしめるという問題は生じない。
また、サック空間を小さくしても燃料噴孔へ供給され
る燃料圧損は小さく抑えられるから、十分な貫通力と拡
散力を有する燃料噴流が得られる。
る燃料圧損は小さく抑えられるから、十分な貫通力と拡
散力を有する燃料噴流が得られる。
さらに、ニードル弁の開放に伴いサック空間は急速に
増大するから、このサック空間にて燃料圧は良好に均一
化され、複数の燃料噴孔に同圧の燃料が供給されて一様
な燃料噴流となる。
増大するから、このサック空間にて燃料圧は良好に均一
化され、複数の燃料噴孔に同圧の燃料が供給されて一様
な燃料噴流となる。
第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は燃料噴射ノズルの縦断面図、第２図は平均燃料流速
比およびサック空間容積比の夾角依存特性を示す図、第
３図は本発明の第２実施例を示す燃料噴射ノズルの縦断
面図、第４図は従来例を示す燃料噴射ノズルの縦断面図
である。 １……ニードル弁 1a……先端面 1b……シール面 ２……ノズルボデー 2a……サック面 21a……頂壁サック面 22a……側壁サック面 2b……シール面 21A、21B……燃料噴孔 Ｏ……球面中心 Ｓ……サック空間 Ｖ……球体
図は燃料噴射ノズルの縦断面図、第２図は平均燃料流速
比およびサック空間容積比の夾角依存特性を示す図、第
３図は本発明の第２実施例を示す燃料噴射ノズルの縦断
面図、第４図は従来例を示す燃料噴射ノズルの縦断面図
である。 １……ニードル弁 1a……先端面 1b……シール面 ２……ノズルボデー 2a……サック面 21a……頂壁サック面 22a……側壁サック面 2b……シール面 21A、21B……燃料噴孔 Ｏ……球面中心 Ｓ……サック空間 Ｖ……球体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−117674（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−82574（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−126074（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】球面状の先端面と、この先端面に段差なく
滑らかに連なる円錐状のニードル弁シート面とを有する
ニードル弁と、 このニードル弁の前記ニードル弁シート面と密接する円
錐状のノズルボデーシート面と、このノズルボデーシー
ト面に連なると共に、前記ニードル弁シート面と前記ノ
ズルボデーシート面とが密接した状態で前記ニードル弁
の前記先端面との間にサック空間を形成する球面状のサ
ック面と、前記サック空間に連通する燃料噴孔とを有す
るノズルボデーとを備え、 前記ニードル弁の前記先端面と前記ノズルボデーの前記
サック面とは、略同径の球面であり、前記ニードル弁シ
ート面と前記ノズルボデーシート面とが密接した状態で
前記先端面およびサック面の一方の球面の中心が他方の
球面の球体内に存在するように前記先端面と前記サック
面との相対位置を設定し、 かつ、前記サック面の夾角を、前記ノズルボデーシート
面の夾角よりも小さく設定したことを特徴とする燃料噴
射ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2079362A JP2541338B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 燃料噴射ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2079362A JP2541338B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 燃料噴射ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03279668A JPH03279668A (ja) | 1991-12-10 |
| JP2541338B2 true JP2541338B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=13687776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2079362A Expired - Lifetime JP2541338B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 燃料噴射ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541338B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014194198A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-09 | Nippon Soken Inc | 燃料噴射ノズル |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0725272U (ja) * | 1993-10-05 | 1995-05-12 | 日野自動車工業株式会社 | 直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射ノズル |
| DE19527049A1 (de) * | 1995-07-25 | 1997-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil |
| DE102009018767A1 (de) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Man Diesel & Turbo Se | Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine |
| US8387900B2 (en) * | 2011-06-24 | 2013-03-05 | Weidlinger Associates, Inc. | Directly-actuated piezoelectric fuel injector with variable flow control |
| WO2017099714A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | Cummins Inc. | Spherical sac within fuel injector nozzle |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4275844A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-30 | Caterpillar Tractor Co. | Fuel injection nozzle |
| JPS5982574A (ja) * | 1982-10-30 | 1984-05-12 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の燃料噴射弁 |
| JPS61126079U (ja) * | 1985-01-29 | 1986-08-07 | ||
| JPH03117674A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-20 | Hino Motors Ltd | 燃料噴射装置 |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2079362A patent/JP2541338B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014194198A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-09 | Nippon Soken Inc | 燃料噴射ノズル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03279668A (ja) | 1991-12-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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