JP2855812B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃焼室内に露出する噴孔から該燃焼室に
燃料を噴射するための燃料噴射ノズルに関する。

〔従来の技術〕

現在、量産されている燃料噴射ノズルは、例えば、第
９図（Ａ）及び第９図（Ｂ）に示す構造をしている。第
９図（Ａ）は従来の燃料噴射ノズルの一例を示す概略
図、及び第９図（Ｂ）は該燃料噴射ノズルの一部拡大概
略図である。該燃料噴射ノズルは、主として、ノズル本
体50、該ノズル本体50の先端部に形成された複数個の噴
孔52、及び該噴孔52を開閉するための針弁51から成る。
ノズル本体50は、金属材料で製作され、先端部54にはサ
ックホール55が形成されている。ノズル本体50の内周面
と針弁51の外周面との間には、燃料供給通路53が形成さ
れている。また、先端部54には複数個の噴孔52が形成さ
れている。これらの噴孔52は、針弁51が上下動すること
によって針弁51の先端のテーパ面56が先端部54のテーパ
面57に接離することで開閉される。

しかしながら、上記燃料噴射ノズルについては、噴孔
52の加工方向がノズル本体50の外部からの一方向である
ため、噴孔52の加工方法としてはドリルで孔を穿孔する
か、又は放電加工で加工しているのが現状である。その
ため、例えば、ノズル本体50の内側即ちサックホール55
側に拡開状態のテーパ付き噴孔を形成するのが困難であ
り、また、先端部54はノズル本体50と一体構造であるた
め、ノズル本体50と同一の材質になっている。

そこで、上記問題を解決するため、ノズル本体と先端
部即ちノズルチップとを分割するノズルチップ分割型ノ
ズルが提供されている。例えば、第10図（Ａ）、第10図
（Ｂ）及び第11図に示すような燃料噴射ノズルが開示さ
れている。第10図（Ａ）は従来の燃料噴射ノズルの別の
例を示す概略図、第10図（Ｂ）は該燃料噴射ノズルの一
部拡大概略図及び第10図（Ｃ）は該燃料噴射ノズルのノ
ズルチップを示す概略図である。また、第11図は燃料噴
射ノズルの更に別の例を示す一部拡大概略図である。各
図において、第９図に示す部品と同一の部品には、同一
の符号を付す。これらのノズルチップ分割型ノズルにお
いて、ノズルチップ58,61をノズル本体50から分割する
ことによって、噴孔52の穿孔方法としては、次のように
加工することができる。

即ち、ノズルチップ58,61に対して単独で噴孔52を穿
孔でき、ノズルチップ58,61の両側即ち外側と内側から
ドリル加工及び放電加工以外にワイヤ放電加工、レーザ
加工、超音波加工等の突き抜け加工で噴孔52を加工する
ことができる。また、ノズルチップ58,61とノズル本体5
0とを分割することによって、ノズルチップ58,61に対し
て内側即ちサックホール55側に拡開状態のテーパ付き噴
孔52も容易に加工できるようになった。また、第10図
（Ｂ）に示す燃料噴射ノズルに場合には、ノズル本体50
に形成する燃料噴出用孔60は、噴孔52より大きく形成す
るのみで、精度を要求されるものでなない。

上記のようなノズルチップ分割型ノズルとして、実開
昭58−120871号公報に開示されたものがある。該公報に
開示されたディーゼル機関の燃料噴射ノズルは、ノズル
本体の先端部を１乃至複数の噴孔を形成したセラミック
材で構成したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、燃料噴射ノズルにおいて、先端部54に形成
された噴孔52については、噴孔径及び噴孔数は、燃焼状
態に大きな影響を及ぼす条件であり、噴孔に対するこれ
らの諸条件の決定は、エンジン性能とを関係してエンジ
ン性能の向上に重要な要素となる。また、噴孔径及び噴
孔数についてのみでなく、形状、噴孔角度等の噴孔形状
も燃焼に大きな影響を及ぼすことは、従来からも分かっ
ている要素であるが、円以外の微細な形状、即ち異形形
状の噴孔を製造するのは困難であった。例えば、燃料噴
射ノズルの噴孔形状を従来の円形形状から四角形状等の
異形形状にすることによって、噴霧粒の速度分布を変
え、空気の取り込みを良くすることができるものであ
る。

第10図（Ａ）に示すような上記のノズルチップ分割型
ノズルは、ノズル本体50内にノズルチップ58を固定する
ため、ノズル本体50にキャップボルト59によって締め上
げることが必要であり、そのためにノズル本体50の径が
大きくなり、燃料噴射ノズルが大きくなると共に、構造
が複雑になる問題を有している。

また、第11図に示すようなノズルチップ分割型ノズル
は、ノズル本体50にノズルチップ61を接合するものであ
るが、燃焼室が高温になり、ノズルチップ61とノズル本
体50との接合部62の温度が上昇すると、接合部62に燃料
圧がかかること等によってノズル本体50からノズルチッ
プ61が離脱する可能性があり、接合材の選定が困難であ
る。この現象は、ノズル本体50とノズルチップ61とが異
種材料の場合には更に接合が困難となる問題がある。

更に、前掲実開昭58−120871号公報に開示されたディ
ーゼル機関の燃料噴射ノズルは、ノズル本体に対するノ
ズルチップの位置決めを、ノズルチップに突起を設け且
つノズル本体に溝を形成し、該突起を溝に嵌合させるこ
とによって達成している。この場合、突起及び溝は小さ
くなり、それらの加工が極めて困難になるという問題が
ある。また、ノズルチップをノズル本体に焼嵌めによっ
て嵌着しているが、該焼嵌めで固定するには、ノズルチ
ップの寸法精度、耐熱衝撃性、ノズル本体側の嵌合部の
寸法精度の問題があり、製作、組み立てが困難となる。
更に、ノズルチップが破壊された場合には、噴孔面積が
急激に大きくなり、エンジンの始動が困難になるという
問題がある。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであ
り、金属製ノズル本体の先端部の中空部内にセラミック
製ノズルチップを圧入、焼嵌め、接合等で簡単に配置で
きると共に、ノズル本体に形成した燃料噴出用孔とノズ
ルチップの噴孔を対向して整合させた状態で、ノズル本
体に形成した係止孔にノズルチップに設けた突出部を非
回転状態に嵌合するだけで、ノズル本体にノズルチップ
を簡単に且つ正確に位置決めでき、ノズルチップが破壊
されたとしてもノズル本体の破壊が発生せず、噴孔面積
が急激に大きくなることを避けてエンジンの始動が困難
になることがない燃料噴射ノズルを提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成するため、次のように構
成されている。即ち、この発明は、中空部を形成する先
端部に燃焼噴出用孔と係止孔とを形成した金属製ノズル
本体、及び該ノズル本体の前記中空部内に配置され且つ
前記係止孔に非回転状態に嵌合する突出部と前記燃料噴
出用孔に対向して開口する噴孔とを備えたセラミック製
ノズルチップ、を有する燃料噴射ノズルに関する。

また、この燃料噴射ノズルにおいて、前記ノズル本体
に形成した前記燃料噴出用孔の孔径は前記ノズルチップ
に形成した前記噴孔の孔径より大きく形成されているも
のである。

更に、この燃料噴射ノズルにおいて、前記ノズル本体
の前記中空部に嵌合した前記ノズルチップは前記中空部
に嵌合した金属製ノズルチップ押さえ部材で固定されて
いるものである。

〔作用〕

この発明による燃料噴射ノズルは、上記のように構成
され、次のように作用する。即ち、この燃料噴射ノズル
は、金属製ノズル本体の中空部にセラミック製ノズルチ
ップを配置し、ノズル本体の先端部の係止孔にノズルチ
ップの突出部を非回転状態に嵌合して位置決めし、ノズ
ル本体の燃料噴出用孔とノズルチップの噴孔とを整合状
態にしたので、ノズル本体とノズルチップとの位置決め
が容易であり且つノズルチップをノズル本体に確実に且
つ強固に固定でき、しかも、ノズルチップに形成する噴
孔は、円形形状は勿論のこと、楕円形、角形等の異形形
状に自由に選定して容易に且つ正確に形成することがで
き、また、孔のサイズ、孔の数、孔に位置、位置段数を
所望に応じて選択でき、異形形状の噴口を簡単に且つ能
率的に形成することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による燃料噴射ノズ
ルの実施例を説明する。

この発明による燃料噴射ノズルの一実施例を、第１図
及び第２図を参照して説明する。第１図はこの燃料噴射
ノズルを示す部分断面図、及び第２図は第１図の平面図
である。

この燃料噴射ノズルは、主として、金属製ノズル本体
１、該ノズル本体１の先端部11内に形成した中空部９内
に配置されるセラミック製ノズルチップ２、ノズル本体
１内に燃料通路３を形成した状態で上下動可能に配置さ
れた針弁13、及び中空部９に圧入等で固定した金属製ノ
ズルチップ押さえ部材10を有している。ノズル本体１
は、中空部９を形成する先端部に燃料噴出用孔７と係止
孔８とを形成している。また、ノズルチップ２は、内側
にサックホール５が形成され、ノズル本体１に形成され
た係止孔８に非回転状態に嵌合する突出部４を有してい
る。図では、ノズル本体１に形成した係止孔８の形状は
四角形孔であり、該係止孔８に嵌合する突出部４の形状
は四角形柱である。また、ノズル本体１とノズルチップ
２との位置決めは、ノズル本体１の燃料噴出用孔７とノ
ズルチップ２の噴孔６とが対向状態に整合するように設
定されている。ノズルチップ２を構成するセラミック材
料としては、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ア
ルミナ等のセラミックスを選定することができる。

更に、ノズル本体１の中空部９内にノズルチップ２を
配置するには、中空部９内にノズルチップ２を圧入、焼
嵌め、接合等によって組み込んで接合面12で固定するこ
とができる。更に、ノズル本体１の中空部９内にノズル
チップ２を配置した後に、金属製ノズルチップ押さえ部
材10をノズル本体１の中空部９に圧入、焼嵌め、接合、
融着等によって両者を結合することによって、ノズルチ
ップ２を中空部９内に強固に固定することができる。

また、ノズル本体１に形成した燃料噴出用孔７の孔径
はノズルチップ２に形成した噴孔６の孔径より大きく形
成され、ノズルチップ２の噴孔６から噴射された燃料軌
跡に悪影響を及ぼさないように形成されている。即ち、
ノズル本体１に形成した燃料噴出用孔７は、精度を要求
されるものではなく、ノズル本体１の外側から孔径を大
き目にドリル、放電加工等で穿孔したものである。これ
に対して、ノズルチップ２に形成された噴孔６は、ノズ
ルチップ単独の状態即ちノズル本体１に組み込む前に予
めノズルチップ２の両側から穿孔、或いは成形すること
ができるものであり、噴孔形成に自由度を有しているも
のである。

それ故、ノズルチップ２に形成した噴孔６の形状、サ
イズ、孔角度等については、種々に形成することができ
るものである。例えば、噴孔６の形状を円形孔は勿論の
こと、楕円孔、テーパ孔、角形孔等の異形形状に形成す
ることができる。しかも、ノズルチップ２に形成される
噴孔６は、ノズルチップ２に予め形成するので、極めて
容易に且つ正確に所定の形状、サイズ等のものに加工す
ることができる。

次に、この発明による燃料噴射ノズルの別の実施例を
第３図を参照して説明する。この燃料噴射ノズルについ
ては、ノズル本体１に形成された係止孔8Aが盲孔に形成
されている以外については、上記実施例のものと同一の
構成を有するものである。従って、この実施例の燃料噴
射ノズルの部品に付した符号は、上記実施例の部品と同
一の部品には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。

また、この発明による燃料噴射ノズルの更に別の実施
例を第４図及び第５図を参照して説明する。この燃料噴
射ノズルについては、ノズル本体１に形成された中空部
９の形状がテーパ面9Aの内面で形成され、ノズルチップ
２の外面2Aがテーパ面9Aに対応したテーパ面に形成さ
れ、また噴孔の形状が相違する以外については、第１図
に示す実施例のものと同一の構成を有するものである。
従って、この実施例の燃料噴射ノズルの部品に付した符
号は、上記実施例の部品と同一の部品には同一の符号を
付し、重複する説明を省略する。この実施例の燃料噴射
ノズルにおける噴孔6Aの形状は、針弁13側のサックホー
ル５に開口する側が拡開した異形形状に形成されてい
る。

次に、この発明による燃料噴射ノズルの他の実施例を
第６図、第７図（Ａ）、第７図（Ｂ）、第７図（Ｃ）、
第８図（Ａ）、第８図（Ｂ）及び第８図（Ｃ）を参照し
て説明する。第６図はこの発明による燃料噴射ノズルの
他の実施例を示す部分断面図、第７図（Ａ）は第６図の
針弁シート部材を示す上面図、第７図（Ｂ）は第６図の
針弁シート部材を示す断面図、第７図（Ｃ）は第６図の
針弁シート部材を示す下面図、第８図（Ａ）は第６図の
ノズルチップを示す上面図、第８図（Ｂ）は第６図のノ
ズルチップを示す断面図及び第８図（Ｃ）は第６図のノ
ズルチップを示す下面図である。

この燃料噴射ノズルについては、ノズル本体１に形成
された中空部９の底面の球面9Bに形成され、ノズルチッ
プ２の外面が球面9Bに対応した球面2Bに形成され、ノズ
ルチップ２に上方に針弁シート部材14を配置している以
外については、第４図に示す実施例のものと同一の構成
を有するものである。従って、この実施例の燃料噴射ノ
ズルの部品に付した符号は、上記実施例の部品と同一の
部品には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
この実施例の燃料噴射ノズルにおける噴孔6Aの形状は、
針弁13側のサックホール５に開口する側が拡開した異形
形状に形成されている。

この実施例の燃料噴射ノズルは、ノズルチップ２の上
面に当接して針弁シート部材14がノズル本体１の中空部
９に圧入、焼嵌め、接合等で固定されている。この針弁
シート部材14は、ノズルチップ２をノズル本体１に固定
する機能を補助するように構成することもできる。

〔発明の効果〕

この発明による燃料噴射ノズルは、上記のように構成
されており、次のような効果を有する。即ち、この燃料
噴射ノズルは、中空部を形成する先端部に燃料噴出用孔
と係止孔とを形成した金属製ノズル本体、及び該ノズル
本体の前記中空部内に配置され且つ前記係止孔に非回転
状態に嵌合する突出部と前記燃料噴出用孔に対向して開
口する噴孔とを備えたセラミック製ノズルチップを有す
るので、前記ノズル本体と前記ノズルチップとの位置決
めが容易であり且つ前記ノズルチップを前記ノズル本体
に確実に且つ強固に固定でき、しかも、前記ノズルチッ
プに形成する前記噴孔は、円形の形状は勿論のこと、楕
円形、角形等の異形形状に自由に選定して容易に且つ正
確に形成することができ、また、孔のサイズ、孔の数、
孔に位置、位置段数を所望に応じて選択でき、異形形状
の噴口を簡単に且つ能率的に所望に応じて形成すること
ができる。

また、前記ノズルチップの前記突出部を角形状に形成
し、且つ前記ノズル本体の前記係止孔を前記突出部に整
合する角形状に形成しておけば、いずれの加工も簡単で
且つ単純な形状であるにもかかわらず、前記ノズルチッ
プを前記ノズル本体に簡単に位置決めして確実に且つ強
固に固定できる。

しかも、前記ノズルチップに形成された前記噴孔は、
極めて容易に且つ正確に所定の形状、サイズ等のものに
加工することができる。例えば、前記噴孔の孔の形状を
四角形等の異形形状は、極めて容易に形成することがで
きる。従って、この燃料噴射ノズルにおいて、前記ノズ
ルチップに形成する前記噴孔の形状は円形及び円形以外
の異形形状に形成できるので、燃焼室に最も適した形状
の前記噴孔を容易に形成することができ、エンジン性能
を向上できる。

また、前記ノズル本体に形成した前記燃料噴出用孔の
孔径を、前記ノズルチップ形成した前記噴孔の孔径より
大きく形成しているので、前記ノズルチップの前記噴孔
から噴射された燃料軌跡に悪影響を及ぼさないように形
成できる。即ち、前記ノズル本体に形成する前記燃料噴
出用孔は、精度を要求されないから前記ノズル本体の外
側から孔径を大き目にドリル、放電加工等で穿孔できる
ものであるが、前記ノズルチップに形成された前記噴孔
は、前記ノズル本体に組み込む前に予め前記ノズルチッ
プの両側から穿孔或いは成形することができ、精度に富
んだ噴孔形状に加工できる。

更に、前記ノズル本体の前記中空部に嵌合した前記ノ
ズルチップは前記中空部に嵌合した金属製のノズルチッ
プ押さえ部材で固定されているので、前記ノズルチップ
の寸法精度を厳格にする必要がなく、前記ノズルチップ
押さえ部材を前記ノズル本体に圧入、焼嵌め、接着等で
固定することで、前記ノズルチップを前記ノズル本体に
強固に且つ容易に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による燃料噴射ノズルの一実施例を示
す部分断面図、第２図は第１図の平面図、第３図はこの
発明による燃料噴射ノズルの別の実施例を示す部分断面
図、第４図はこの発明による燃料噴射ノズルの更に別の
実施例を示す部分断面図、第５図は第４図の平面図、第
６図はこの発明による燃料噴射ノズルの他の実施例を示
す部分断面図、第７図（Ａ）は第６図のノズルチップ上
部を示す上面図、第７図（Ｂ）は第６図のノズルチップ
上部を示す断面図、第７図（Ｃ）は第６図のノズルチッ
プ上部を示す下面図、第８図（Ａ）は第６図のノズルチ
ップ下部を示す上面図、第８図（Ｂ）は第６図のノズル
チップ下部を示す断面図、第８図（Ｃ）は第６図のノズ
ルチップ下部を示す下面図、第９図（Ａ）は従来の燃料
噴射ノズルの一例を示す概略図、第９図（Ｂ）は該燃料
噴射ノズルの一部拡大概略図、第10図（Ａ）は従来の燃
料噴射ノズルの別の例を示す概略図、第10図（Ｂ）は該
燃料噴射ノズルの一部拡大概略図、第10図（Ｃ）は該燃
料噴射ノズルのノズルチップを示す概略図及び第11図は
燃料噴射ノズルの更に別の例を示す一部拡大概略図であ
る。 １……ノズル本体、２……ノズルチップ、４……突出
部、５……サックホール、6,6A……噴孔、７……燃料噴
出用孔、8,8A……係止孔、９……中空部、10……ノズル
チップ押さえ部材、11……先端部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空部を形成する先端部に燃料噴出用孔と
   係止孔とを形成した金属製ノズル本体、及び該ノズル本
   体の前記中空部内に配置され且つ前記係止孔に非回転状
   態に嵌合する突出部と前記燃料噴出用孔に対向して開口
   する噴孔とを備えたセラミック製ノズルチップ、を有す
   る燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】前記ノズル本体に形成した前記燃料噴出用
   孔の孔径は前記ノズルチップに形成した前記噴孔の孔径
   より大きく形成されている請求項１に記載の燃料噴射ノ
   ズル。
3. 【請求項３】前記ノズル本体の前記中空部に嵌合した前
   記ノズルチップは前記中空部に嵌合した金属製ノズルチ
   ップ押さえ部材で固定されている請求項１に記載の燃料
   噴射ノズル。