JP2841768B2 - Fuel injection nozzle for diesel engine - Google Patents
Fuel injection nozzle for diesel engineInfo
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はディーゼル機関用の燃料噴射ノズル、特に
サック部を具備せず、ニール弁のテーパ状シート面と対
向するテーパ面に噴孔が開口形成された燃料噴射ノズル
の改良に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel injection nozzle for a diesel engine, in particular, having no sack portion and having an injection hole formed in a tapered surface facing a tapered seat surface of a Neil valve. To improved fuel injection nozzles.
従来の技術 直接噴射式ディーゼル機関用の燃料噴射ノズルとし
て、第6図に示すように、ニードル弁1のテーパ状シー
ト面2が対向するノズルチップ3側のテーパ面4に、複
数の噴孔5を開口形成したいわゆるサックレス型のもの
が知られている。この種のものでは、実際のシールは、
シート面2上端のシート線2aがノズルチップ3側テーパ
面4に当接することによって行われ、噴孔5の開口5a部
分では、シート面2との間に極く僅かな間隙が保たれる
ようになっている(例えば実開昭62−98768号公報参
照)。2. Description of the Related Art As a fuel injection nozzle for a direct injection diesel engine, as shown in FIG. 6, a plurality of injection holes 5 are formed on a tapered surface 4 on a nozzle tip 3 side where a tapered seat surface 2 of a needle valve 1 faces. A so-called suckless type having an opening formed therein is known. With this kind of thing, the actual seal is
The sheet line 2a at the upper end of the sheet surface 2 is brought into contact with the tapered surface 4 on the nozzle tip 3 side. At the opening 5a of the injection hole 5, a very small gap is maintained between the sheet line 2 and the sheet surface 2. (See, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-98768).
また実開昭63−82066号公報等には、ニードル弁のリ
フト量を2段階に制御するようにした燃料噴射ノズルが
開示されている。このものでは、噴射初期の燃料圧力が
低い段階では、所定のプレリフト量だけニードル弁がリ
フトし、少量の燃料噴射が行われる。そして、燃料圧力
が更に高まると、フルリフト位置までニードル弁がリフ
トし、噴孔が十分に大きく開放される。JP-A-63-82066 discloses a fuel injection nozzle in which the lift amount of a needle valve is controlled in two stages. In this case, when the fuel pressure is low at the beginning of the injection, the needle valve is lifted by a predetermined prelift amount, and a small amount of fuel is injected. Then, when the fuel pressure further increases, the needle valve is lifted to the full lift position, and the injection hole is sufficiently opened.
発明が解決しようとする課題 上記従来のようにノズルチップ3側のテーパ面4に噴
孔5が開口した燃料噴射ノズルにおいては、ニードル弁
1のリフト量が小さい状態、例えば上述した2段階噴射
におけるプレリフト時等において、燃料噴霧の微粒化が
悪く、かつ噴霧角も小さくなる欠点がある。特に、長期
間の使用により開口5a周縁の角部が丸くなってくると、
低リフト時の微粒化が一層悪化し、HCやNOXの増加を招
き易い。Problems to be Solved by the Invention In the fuel injection nozzle in which the injection hole 5 is opened in the tapered surface 4 on the nozzle tip 3 side as in the above-described conventional case, the lift amount of the needle valve 1 is small, for example, in the above-described two-stage injection. At the time of pre-lift, etc., there is a defect that atomization of fuel spray is poor and a spray angle is small. In particular, when the corner of the periphery of the opening 5a becomes round due to long-term use,
Atomization at low lift more deteriorated, liable to increased HC and NO X.
また、この低リフト状態では、噴孔5の開口5aに対
し、主にニードル弁1上方側から燃料が流入する傾向が
生じ、噴孔5内の流れが片寄りやすい。そのため、噴霧
の方向性が悪化する、という不具合もある。In this low lift state, fuel tends to flow into the opening 5a of the injection hole 5 mainly from the upper side of the needle valve 1, and the flow in the injection hole 5 is likely to be deviated. Therefore, there is also a problem that the directionality of the spray is deteriorated.
課題を解決するための手段 そこで、この発明は、ニードル弁のテーパ状シート面
が対向するノズルチップ側のテーパ面に複数の噴孔が開
口形成されたディーゼル機関用燃料噴射ノズルにおい
て、上記ノズルチップ側テーパ面に、少なくとも噴孔の
上下を挟むように凹部を形成し、この凹部の一部の面に
よって、噴孔の開口近傍に、噴孔軸線に対し鋭角をなす
案内面を形成したことを特徴としている。Means for Solving the Problems Accordingly, the present invention relates to a fuel injection nozzle for a diesel engine in which a plurality of injection holes are formed in a tapered surface on a nozzle tip side where a tapered seat surface of a needle valve is opposed to the nozzle tip. A concave portion is formed on the side tapered surface so as to sandwich at least the upper and lower sides of the injection hole, and a guide surface forming an acute angle with respect to the injection hole axis is formed near the opening of the injection hole by a part of the surface of the concave portion. Features.
作用 上記構成では、ニードル弁がリフトして燃料が噴孔に
流入する際に、案内面に沿ってニードル弁のシート面側
へ向かう速度成分が与えられる。そして、上記案内面は
少なくとも噴孔開口の上下に設けられているから、案内
面に沿って流れてきた燃料が上記開口の近傍で互いに強
く衝突し、乱れが大きくなった状態で噴孔に流入する。
そのため、燃料噴霧が微粒化する。Operation In the above configuration, when the needle valve lifts and the fuel flows into the injection hole, a velocity component is provided along the guide surface toward the seat surface side of the needle valve. Since the guide surface is provided at least above and below the injection hole opening, the fuel flowing along the guide surface strongly collides with each other near the opening, and flows into the injection hole with increased turbulence. I do.
Therefore, the fuel spray is atomized.
また、噴孔の上方の案内面と下方の案内面の傾斜角を
適宜に設定すれば、噴孔の開口に上下から略均一に燃料
が流入するようになる。Also, if the inclination angle between the upper guide surface and the lower guide surface of the injection hole is appropriately set, the fuel flows into the opening of the injection hole from above and below substantially uniformly.
実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図および第2図は、この発明の第1実施例を示し
ている。この実施例は、リフト量を2段階に制御するよ
うにした燃料噴射ノズルに本発明を適用したもので、第
2図に示すように、筒状をなすノズルホルダ11の先端
に、ノズルナット12によってノズルチップ13が固定さ
れ、その中心部にニードル弁14が摺動可能に保持されて
いる。上記ニードル弁14は、燃料入口15から燃料通路16
を通って図示せぬ油溜まり部に流入する燃料の圧力によ
って、上方にリフトするようになっており、そのフルリ
フト量L1はストッパ17によって規制されている。また上
記ニードル弁14の基端に連なる第1プッシュロッド18が
第1ノズルスプリング19によってニードル弁14閉方向に
押圧されているとともに、ノズルホルダ11中心部を通る
第2プッシュロッド20が第2ノズルスプリング21によっ
て同方向へ付勢されている。そして、第2プッシュロッ
ド20先端と第1プッシュロッド18基端との間には、プレ
リフト量L2に相当する所定の間隙が与えられている。1 and 2 show a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the present invention is applied to a fuel injection nozzle in which the lift amount is controlled in two stages. As shown in FIG. 2, a nozzle nut 12 is provided at the tip of a cylindrical nozzle holder 11. Thus, the nozzle tip 13 is fixed, and the needle valve 14 is slidably held at the center thereof. The needle valve 14 is connected from a fuel inlet 15 to a fuel passage 16.
The lift is lifted upward by the pressure of the fuel flowing into the oil reservoir (not shown) through the passage, and the full lift amount L 1 is regulated by the stopper 17. The first push rod 18 connected to the base end of the needle valve 14 is pressed by the first nozzle spring 19 in the closing direction of the needle valve 14, and the second push rod 20 passing through the center of the nozzle holder 11 is connected to the second nozzle It is urged in the same direction by a spring 21. Further, between the second push rod 20 distal to the first push rod 18 proximal, predetermined gap corresponding to the pre-lift amount L 2 are given.
従って、図外の燃料ポンプから高圧燃料が圧送されて
くると、先ずプレリフト量L2だけニードル弁14がリフト
し、第1プッシュロッド18と第2プッシュロッド20とが
当接する。そして、更に燃料圧力が高くなると、ニード
ル弁14が第1,第2プッシュロッド18,20とともにフルリ
フト量L1に達するまでリフトする。Therefore, when the high-pressure fuel from an unillustrated fuel pump pressure-fed, first pre-lift amount L 2 only the needle valve 14 is lifted, the first push rod 18 and the second push rod 20 abuts. Then, further when the fuel pressure is increased to lift up the needle valve 14 reaches the full lift amount L 1 together with the first, second push rod 18, 20.
第1図は上記燃料噴射ノズルの要部であるノズルチッ
プ13先端部分の拡大断面図であって、ニードル弁14先端
にテーパ状シート面22が形成されているとともに、該シ
ート面22が対向するノズルチップ13側のテーパ面23に複
数の噴孔24が開口形成されている。上記シート面22とテ
ーパ面23とは、厳密には平行ではなく、シート面22上端
のシート線22aがテーパ面23に接することで着座時のシ
ールが行われ、ニードル弁14先端側部分ではシート面22
とテーパ面23との間に極く僅かな間隙が生じるようにな
っている。FIG. 1 is an enlarged sectional view of a tip portion of a nozzle tip 13 which is a main part of the fuel injection nozzle. A tapered seat surface 22 is formed at a tip of a needle valve 14, and the seat surface 22 is opposed. A plurality of injection holes 24 are formed in the tapered surface 23 on the nozzle tip 13 side. The seat surface 22 and the tapered surface 23 are not strictly parallel to each other, and the seat line 22a at the upper end of the seat surface 22 is in contact with the tapered surface 23 to seal when seated. Face 22
A very small gap is formed between the tapered surface 23 and the tapered surface 23.
そして上記ノズルチップ13側のテーパ面23には、凹部
として2本の環状溝25,26が上下に隣接して形成されて
おり、両者の境界に噴孔24の開口24aが位置している。On the tapered surface 23 on the nozzle tip 13 side, two annular grooves 25 and 26 are formed vertically adjacent to each other as concave portions, and the opening 24a of the injection hole 24 is located at the boundary between them.
上方に位置する環状溝25は、ニードル弁14の軸線と平
行な周壁面27とテーパ状の底面28からなり、この底面28
に上記噴孔24の上半部が開口している。また下方に位置
する環状溝26は、ニードル弁14の軸線に対し僅かに傾い
た周壁面29とテーパ状の底面30とからなり、周壁面29に
上記噴孔24の下半部が開口している。つまり、この実施
例では、環状溝25の底面28と環状溝の周壁面29とが、そ
れぞれ案内面となっている。The annular groove 25 located above includes a peripheral wall surface 27 parallel to the axis of the needle valve 14 and a tapered bottom surface 28.
The upper half of the injection hole 24 is open. The lower annular groove 26 is composed of a peripheral wall surface 29 slightly inclined with respect to the axis of the needle valve 14 and a tapered bottom surface 30, and the lower half of the injection hole 24 is opened in the peripheral wall surface 29. I have. That is, in this embodiment, the bottom surface 28 of the annular groove 25 and the peripheral wall surface 29 of the annular groove serve as guide surfaces.
そして、環状溝25の底面28と噴孔24軸線となす角
θ1、および環状溝26の周壁面29と噴孔24軸線とのなす
角θ2は、いずれも90゜より小さく、つまり鋭角をなし
ている。また上方の角θ1に対し下方の角θ2の方が大
きな値を有している。尚、図示例では、開口24aの周縁
が鋭利な形状となっているが、流量係数を高めるために
R面取加工を施すようにしても良い。The angle θ 1 between the bottom surface 28 of the annular groove 25 and the axis of the injection hole 24 and the angle θ 2 between the peripheral wall surface 29 of the annular groove 26 and the axis of the injection hole 24 are all smaller than 90 °. No. Also with respect to the upper corner theta 1 is towards the lower side of the square theta 2 has a large value. In the illustrated example, the periphery of the opening 24a has a sharp shape, but R chamfering may be performed to increase the flow coefficient.
次に上記実施例の作用を第3図を参照して説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIG.
第3図は、ニードル弁14が比較的小さな量、例えば前
述したプレリフト量L2だけリフトした状態を示してい
る。このとき、燃料はノズルチップ13側のテーパ面23と
ニードル弁14との間に形成される環状流路を通って、矢
印N1,N2として示すように、上下双方から噴孔24へ向か
おうとする。そして、この燃料流は、噴孔24の開口24a
に近付くと、案内面である底面28および周壁面29に沿っ
て流れようとするため、噴孔24へ直接流入せずに、矢印
N3,N4のようにニードル弁14のシート面22へ向かう速度
成分が与えられる。Figure 3 shows the needle valve 14 is relatively small amount, the state in which the lift example by pre-lift amount L 2 described above. At this time, the fuel passes through the annular flow path formed between the tapered surface 23 on the nozzle tip 13 side and the needle valve 14 and, as shown by arrows N1 and N2, tries to flow from both upper and lower sides to the injection hole 24. I do. Then, this fuel flow is supplied to the opening 24a of the injection hole 24.
When approaching, it tries to flow along the bottom surface 28 and the peripheral wall surface 29 which are the guide surfaces,
A speed component toward the seat surface 22 of the needle valve 14, such as N3 and N4, is given.
従って、開口24aの中心延長線上の部分Aにおいて、
上下から流れて来た燃料流が互いに強く衝突し、大きな
乱れが発生する。そのため、大きな乱れを伴った形で噴
孔24に燃料が流れ込み、燃料噴霧の微粒化が促進され
る。Therefore, in the portion A on the center extension line of the opening 24a,
Fuel flows flowing from above and below strongly collide with each other, and large turbulence occurs. Therefore, the fuel flows into the injection holes 24 with a large turbulence, and the atomization of the fuel spray is promoted.
また、矢印N2として示す下方からの燃料流よりも矢印
N1として示す上方からの燃料流の方が大きな速度を有し
ているが、上述したように、上方の案内面の角θ1に対
し下方の案内面の角θ2が大であるため、開口24aの近
傍では、テーパ面23に沿った速度ベクトルの差を小さく
することができ、開口24a流入時の上下の速度差を軽減
できる。そのため、燃料噴霧を所定の方向へ向けて形成
することができる。尚、開口24aの上下に環状溝25,26に
よって比較的広い空間が確保されるので、この点からも
開口24a上下での速度差,圧力差が軽減される。Also, the fuel flow from below indicated by arrow N2 is
While towards the fuel flow from the upper indicated as N1 has a great rate, as described above, since relative angle theta 1 of the upper guide surface angle theta 2 of the guide surface of the lower side is larger, the opening In the vicinity of 24a, the difference between the velocity vectors along the tapered surface 23 can be reduced, and the vertical speed difference when the opening 24a flows can be reduced. Therefore, the fuel spray can be formed in a predetermined direction. Since a relatively large space is secured above and below the opening 24a by the annular grooves 25 and 26, the speed difference and pressure difference between the upper and lower portions of the opening 24a are reduced from this point as well.
また多噴孔の燃料噴射ノズルでは、ニードル弁14の僅
かな偏心等によって各噴孔24に対する圧力が不均一にな
り易いが、上記構成では、環状溝25,26によって各噴孔2
4の開口24aが互いに連通状態に保たれるため、複数の噴
孔24から均一な噴霧を得ることができる利点もある。In a multi-injection fuel injection nozzle, the pressure on each injection hole 24 tends to be uneven due to slight eccentricity of the needle valve 14, etc., but in the above configuration, each injection hole 2 is formed by the annular grooves 25 and 26.
Since the four openings 24a are kept in communication with each other, there is also an advantage that uniform spray can be obtained from the plurality of injection holes 24.
次に第4図はこの発明の第2実施例を示している。 Next, FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
この実施例は、二本の環状溝31,32を噴孔24の開口24a
から僅かに離して形成した例であり、かつ各環状溝31,3
2は断面円弧形に凹設されている。そして、一方の環状
溝31の下側部分31aおよび他方の環状溝32の上側部分32a
がそれぞれ案内面となっている。In this embodiment, the two annular grooves 31 and 32 are
This is an example in which it is formed slightly apart from
2 is concavely formed in an arc-shaped cross section. Then, the lower portion 31a of one annular groove 31 and the upper portion 32a of the other annular groove 32
Are guide surfaces.
このように、案内面31a,32aが開口24aから僅かに離れ
ている場合でも、前述した第1実施例と全く同様の作用
効果を得ることができる。As described above, even when the guide surfaces 31a and 32a are slightly separated from the opening 24a, it is possible to obtain exactly the same operation and effect as in the first embodiment described above.
また、この第2実施例によれば、実質的な噴孔24内の
トラップ燃料量が上記第1実施例に比して小さくなるの
で、HCの抑制の上で一層有利となる。Further, according to the second embodiment, the substantial amount of trapped fuel in the injection hole 24 is smaller than that of the first embodiment, which is more advantageous in suppressing HC.
次に、第5図はこの発明の第3実施例を示している。 Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
この実施例は、ノズルチップ13側のテーパ面23に、各
噴孔24の周囲を個々に囲むように環状の凹溝33を形成
し、その内周側部分33aを案内面として利用するように
したものである。In this embodiment, an annular concave groove 33 is formed on the tapered surface 23 on the nozzle tip 13 side so as to individually surround the periphery of each injection hole 24, and the inner peripheral portion 33a is used as a guide surface. It was done.
この実施例によれば、噴孔24の全周から流入しようと
する燃料流が案内面33aによって一層効果的に衝突し、
燃料噴霧を微粒化できる。また案内面33aの傾斜角を各
方向で最適なものとすれば、開口24aに流入する燃料の
速度,圧力を全方向で略均一化でき、一層良好な噴霧形
成が可能となる。According to this embodiment, the fuel flow that is going to flow from the entire circumference of the injection hole 24 collides more effectively with the guide surface 33a,
The fuel spray can be atomized. Further, if the inclination angle of the guide surface 33a is optimized in each direction, the speed and pressure of the fuel flowing into the opening 24a can be made substantially uniform in all directions, and more favorable spray formation can be achieved.
尚、この発明は上述したような2段階噴射を行うもの
に必ずしも限定される訳ではなく、通常の1段階噴射の
ものでもリフト量の小さな段階で同様に優れた効果を得
ることができる。It should be noted that the present invention is not necessarily limited to the above-described two-stage injection, and the same excellent effect can be obtained even in a normal one-stage injection at a stage where the lift amount is small.
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係るディー
ゼル機関用燃料噴射ノズルによれば、噴孔の開口近傍
に、噴孔軸線に対し鋭角をなす案内面を形成したので、
噴孔に流入しようとする燃料が強く衝突し、乱れを伴っ
た形で噴孔から噴射される。そのため、開口周縁が丸く
なっているような場合でも、燃料噴霧を十分に微粒化で
き、NOXやHCを低減できる。また上記案内面の傾斜角を
適宜に設定することで、噴孔の開口に各方向から流入す
る燃料の速度,圧力をを均一化でき、噴霧の方向性を高
めることが可能となる。Advantageous Effects of the Invention As is clear from the above description, according to the fuel injection nozzle for a diesel engine according to the present invention, a guide surface that forms an acute angle with respect to the injection hole axis is formed near the opening of the injection hole.
The fuel that is about to flow into the injection hole collides strongly and is injected from the injection hole in a turbulent manner. Therefore, even when the opening periphery is rounded, the fuel spray can be sufficiently atomized, and NO X and HC can be reduced. By appropriately setting the inclination angle of the guide surface, the speed and pressure of the fuel flowing into the opening of the injection hole from each direction can be made uniform, and the directionality of the spray can be improved.
第1図はこの発明に係る燃料噴射ノズルの第1実施例を
示す要部の断面図、第2図は燃料噴射ノズル全体の断面
図、第3図はこの第1実施例の作用を説明するための説
明図、第4図はこの発明の第2実施例を示す要部の断面
図、第5図はこの発明の第3実施例を示す要部の断面
図、第6図は従来の燃料噴射ノズルの要部を示す断面図
である。 13……ノズルチップ、14……ニードル弁、22……シート
面、23……テーパ面、24……噴孔、24a……開口、25,26
……環状溝、28……底面(案内面)、29……周壁面(案
内面)。FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a first embodiment of a fuel injection nozzle according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the whole fuel injection nozzle, and FIG. 3 explains the operation of the first embodiment. FIG. 4 is a sectional view of an essential part showing a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view of an essential part showing a third embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing which shows the principal part of an injection nozzle. 13 ... nozzle tip, 14 ... needle valve, 22 ... seat surface, 23 ... tapered surface, 24 ... injection hole, 24a ... opening, 25, 26
... annular groove, 28 ... bottom surface (guide surface), 29 ... peripheral wall surface (guide surface).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 61/18 F02M 61/10 F02M 63/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F02M 61/18 F02M 61/10 F02M 63/00
Claims (1)
ノズルチップ側のテーパ面に複数の噴孔が開口形成され
たディーゼル機関用燃料噴射ノズルにおいて、上記ノズ
ルチップ側テーパ面に、少なくとも噴孔の上下を挟むよ
うに凹部を形成し、この凹部の一部の面によって、噴孔
の開口近傍に、噴孔軸線に対し鋭角をなす案内面を形成
したことを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射ノズ
ル。In a fuel injection nozzle for a diesel engine having a plurality of injection holes formed in a tapered surface of a nozzle tip facing a tapered seat surface of a needle valve, at least a nozzle hole is formed in the tapered surface of the nozzle tip. A fuel injection for a diesel engine, characterized in that a recess is formed so as to sandwich the upper and lower sides of the hole, and a guide surface that forms an acute angle with respect to the injection hole axis is formed near an opening of the injection hole by a part of the surface of the recess. nozzle.
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