JP3006222B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

燃料噴射ノズル

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JP3006222B2
JP3006222B2 JP3263906A JP26390691A JP3006222B2 JP 3006222 B2 JP3006222 B2 JP 3006222B2 JP 3263906 A JP3263906 A JP 3263906A JP 26390691 A JP26390691 A JP 26390691A JP 3006222 B2 JP3006222 B2 JP 3006222B2
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nozzle
injection
needle valve
injection hole
projection
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明裕 飯山
泰郎 松本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、直噴式ディーゼルエ
ンジン等に用いられる燃料噴射ノズルの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の燃料噴射ノズルとして、例えば
図14に示すようなものがある(実開昭60ー1807
63号、63ー10265号公報等参照)。
【0003】これについて説明すると、図外の燃料ポン
プから燃料通路1に燃料が送られ、ノズルボディ2の油
溜室3の圧力上昇に伴って針弁5がリフトすると、ノズ
ルボディ2の先端の複数の噴孔6が開き、針弁5の回り
の環状通路7の燃料が針弁5の先端部8とノズルボディ
2のテーパ状の座面9との間隙から各噴孔6に向かい、
各噴孔6から燃焼室に噴霧される。
【0004】燃料ポンプからの送油が終わり、油溜室3
の圧力が低下すると、スプリング10の付勢力によって
針弁5の先端部8がノズルボディ2のテーパ状の座面9
に着座し、各噴孔6が閉じられる。
【0005】この着座時に、針弁5の先端部8に形成し
た2段テーパ面の境界線部11が、噴孔6の上流にてノ
ズルボディ2のテーパ状の座面9に線接触される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年では、適
正な燃焼を保ってNOxやHCを低減するために、燃料
ポンプから噴射ノズルへの送油特性を変えたり、噴射ノ
ズルの針弁のリフト特性を可変にして、燃料の初期の噴
射率を下げるようにしているが、この場合従来の噴射ノ
ズルにあっては、必ずしも適正な燃焼は得にくい。
【0007】即ち、前述のようなノズルだと、各噴孔6
からの燃料の噴霧角度が噴射期間中、一定のため、初期
の噴射率を下げたとしても、初期に噴霧された噴射速度
の遅い噴霧に噴射後期の噴射速度の速い噴霧が追い付い
てしまい、両者が重なることがある。
【0008】このため、燃料濃度が局所的に高くなり、
スモークの発生を招きかねないのである。
【0009】この発明は、このような問題点を解決する
ことを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、ノズルボ
ディ内の先端部に形成された座面に噴孔が開口し、針弁
の先端に形成された2つのテーパ面間の境界線が座面に
着座して噴孔を閉じる燃料噴射ノズルにおいて、針弁の
境界線が着座する位置よりも上流側の座面に突起部を設
、突起部の側面に沿う座面上のノズル軸方向線上に、
噴孔を開口する
【0011】
【0012】第2の発明は、ノズルボディ内の先端部に
形成された座面に噴孔が開口し、針弁の先端に形成され
た2つのテーパ面間の境界線が座面に着座して噴孔を閉
じる燃料噴射ノズルにおいて、針弁の境界線が着座する
位置よりも上流側の座面に突起部を設け、噴孔の一部が
突起部の下流側に隠れる。
【0013】第3の発明は、偶数個の噴孔を有し、隣り
合う2つの噴孔毎に対して1つの突起部が設けられる。第4 の発明は、奇数個の噴孔を有し、1つの噴孔に対し
て1つの突起部が設けられる。第5 の発明は、噴孔とこれに対応して設けられた突起部
の位置関係は各組とも等しい。第6 の発明は、ノズルボディ内の先端部に形成された座
面に噴孔が開口し、針弁の先端に形成された2つのテー
パ面間の境界線が座面に着座して噴孔を閉じる燃料噴射
ノズルにおいて、境界線が着座する位置よりも上流側の
ノズルボディ内にノズル軸線に沿った針弁のガイド部を
複数突設し、噴孔をガイド部の側面に沿う座面上のノズ
ル軸方向線上に設ける。
【0014】
【作用】針弁がリフトすると、燃料は針弁の先端とノズ
ルボディのテーパ座面との間隙から各噴孔に向かうが、
針弁の小リフト時にはテーパ座面の突起部側の間隙が狭
く、それぞれ突起部のない部分から燃料が偏って各噴孔
に流れ、噴孔に流入する燃料に不均一な燃料速度が生じ
。一方針弁のリフトが大きくなると、テーパ座面との
間隙が全体的に大きくなるため、燃料は偏ることなく各
噴孔に流れる。
【0015】これにより、噴射初期には燃料が各噴孔内
を旋回しながら大きな噴霧角度で噴霧され、噴射後期に
は燃料が小さな噴霧角度で噴霧される。
【0016】この場合、突起部の側面に沿う座面上のノ
ズル軸方向線上に、噴孔を開口する、噴孔の一部が突起
部の下流側に隠れるようにする、偶数個の噴孔の場合に
は隣り合う2つの噴孔毎に対して1つの突起部を設ける
ようにする、奇数個の噴孔の場合には1つの噴孔に対し
て1つの突起部を設けるようにする、または噴孔とこれ
に対応して設けられた突起部の位置関係を各組とも等し
くする、ことによって燃料速度の不均一を容易に生じる
ことができる
【0017】一方、境界線が着座する位置よりも上流側
のノズルボディ内にノズル軸線に沿った針弁のガイド部
を複数突設し、噴孔をガイド部の側面に沿う座面上のノ
ズル軸方向線上に設けると、それぞれガイド部下流に生
じるよどみによって各噴孔に燃料が偏りながら流れ、各
噴孔内を旋回しながら噴霧される。
【0018】
【実施例】以下、本発明の燃料噴射ノズルの実施例を図
面に基づいて説明する。
【0019】図1、図2は針弁のリフト特性を2段に設
定した2段燃料噴射ノズルのノズルボディ20の先端部
分を表すものである。
【0020】ノズルボディ20の円錐状に突出した先端
部21の周囲に、所定間隔に放射状に複数の噴孔22が
穿設される。
【0021】ノズルボディ20の先端内部に所定のテー
パ角度の座面24が形成され、このテーパ座面24の先
端側に各噴孔22が開口される。
【0022】ノズルボディ20内に収装される針弁25
は、先端部26がノズルボディ20のテーパ座面24よ
りわずかに角度の大きい前段面27と、わずかに角度の
小さい後段面28との2段テーパ面に形成される。
【0023】針弁25の着座時(閉弁時)に、その先端
部26の2段テーパ面の境界線部29が前記噴孔22の
上流にて、ノズルボディ20のテーパ座面24の中央部
に線接触される。
【0024】そして、ノズルボディ20のテーパ座面2
4に、針弁25の小リフト時に針弁25の軸部回りの通
路30からそれぞれ噴孔22に向かう燃料の流れを偏向
させる複数の突起部31が一定間隔に設けられる。
【0025】各突起部31は、テーパ座面24の中央部
のやや上流からつまり針弁25の先端部26の境界線部
29が接触するシート部32のすぐ上流からテーパ座面
24の上流端に向かい、着座位置の針弁25の先端部2
6の後段面28側に隆起する形状に形成される。
【0026】この場合、噴孔数が奇数のときは図2のよ
うに突起部31は1つの噴孔毎に、噴孔数が偶数のとき
は図3、図4のように突起部31は隣合う2つの噴孔毎
に、それぞれ突起部31の中心が対応する噴孔22の中
心を通るテーパ座面24上のノズル軸方向線から等しく
ずれるように設けられる。
【0027】図2のように噴孔数が奇数の場合、突起部
31の一方の側面31aが噴孔22の中心を通る前記ノ
ズル軸方向線に一致もしくは噴孔22の外接線側まで迫
り出すように形成される。突起部31の他方の側面31
は対応する噴孔22から隣接する噴孔22の中間側ま
で形成される。
【0028】図3、図4のように噴孔数が偶数の場合、
突起部31のそれぞれの側面31c、31dが対応する
噴孔22の中心を通る前記ノズル軸方向線に一致もしく
は対応する噴孔22の外接線側まで迫り出すように形成
される。図4は噴孔数が多い例を示す。
【0029】針弁25の小リフト(1段目リフト)範囲
では、針弁25の先端部26とテーパ座面24の突起部
31との間隙は、突起部31のない部分での間隙と比べ
て十分に狭いが、針弁25のリフトが大きくなる(2段
目リフト)と、これらの間隙が同程度に大きくなるよう
に、テーパ座面24の角度ならびに突起部31の高さが
定められる。
【0030】なお、図示しないが、針弁25の後方に針
弁25を閉方向に付勢するスプリングが介装される一
方、ノズルボディ20に針弁25の軸部回りの通路30
の上流に油溜室が設けられ、燃料ポンプからノズル内の
燃料通路を介して油溜室に燃料が送られると、その燃料
圧力によって針弁25がスプリングに抗しリフトするよ
うになっている(前図14参照)。
【0031】このような構成のため、針弁25のリフト
が小さいときは、図5(噴孔数が奇数の場合)、図6、
図7(噴孔数が偶数の場合)のように、針弁25の先端
部26とテーパ座面24の突起部31との間隙が小さ
く、大半の燃料は突起部31のない部分の間隙を通り、
テーパ座面24のシート部32上に至る。
【0032】このため、シート部32上にあって、突起
部31の下流では燃料の速度が遅くなり、突起部31の
ない部分とで燃料の速度の不均一が生じる一方、突起部
31の中心を下流の噴孔22の中心からずらしているた
め、噴孔22の片側では燃料の速度が速くなり、他側で
は燃料の速度が遅くなる。
【0033】これにより、噴孔22の入口では、速度の
速い燃料が偏って流入し、噴孔22内で旋回流を生じる
のである。
【0034】したがって、針弁25の小リフト時に、噴
孔22から燃料が旋回しながら大きな噴霧角度で噴霧さ
れる。
【0035】そして、針弁25のリフトが大きくなる
と、図8、図9(噴孔数が偶数の例)のように突起部3
1の有無に対して各間隙の差が少なくなり、このためシ
ート部32上にあって、燃料の速度がほぼ均一になる。
【0036】したがって、この場合燃料はノズル軸方向
線に沿って噴孔22に流入するため、噴孔22から小さ
な噴霧角度で噴霧される。
【0037】即ち、針弁25のリフトの小さい噴射初期
(1段目リフト)の燃料噴霧に、リフトの大きい噴射後
期(2段目リフト)の燃料噴霧が重なることがなく、こ
れによりスモークの発生を防止でき、良好な燃焼を維持
できる。
【0038】したがって、燃料ポンプから噴射ノズルへ
の送油特性を変えて初期の噴射率を下げたり、噴射ノズ
ルの針弁のリフト特性を可変にして2段噴射を行う場合
に、適正燃焼を確保でき、NOx、HCを十分に低減す
ることが可能になる。
【0039】図10〜図12は本発明の他の実施例を示
すもので、ノズルボディ40の内側にノズル軸方向に沿
って針弁42の軸部43をガイドするガイド部44を突
設している。
【0040】ガイド部44は、所定の幅で、ノズルボデ
ィ40のテーパ座面41の上流にて円周方向に複数(例
えば4つ)、等間隔に設けられる。
【0041】そして、各ガイド部44のノズル軸方向中
心線に対称に、テーパ座面41の先端側にて、噴孔45
が2つずつ開設される。
【0042】各噴孔45は、対応するガイド部44のそ
れぞれ側面に沿うノズル軸方向線上に位置するように形
成される。
【0043】また、この場合図13のようにガイド部4
4毎に2つの噴孔45を隣接して設けても良い。
【0044】なお、46はテーパ座面41の中央部に線
接触する針弁42の先端部47の境界線部である。
【0045】このような構成では、燃料が各ガイド部4
4の間を通ってそれぞれ噴孔45に向かうときに、各ガ
イド部44の下流に生じるよどみによって流れが偏り、
燃料がそれぞれ噴孔45に旋回しながら流入する。ま
た、この旋回流は針弁42のリフトが大きいときほど強
まる。
【0046】即ち、針弁42の小リフト時には、燃料が
噴孔45から所定の噴霧角度で噴霧され、針弁42のリ
フトが大きくなると、さらに強い旋回流を生じて燃料が
噴孔45から大きな噴霧角度で噴霧されるのである。
【0047】したがって、噴射初期と噴射後期とで燃料
噴霧が重なることはなく、特にこの場合には、噴霧燃料
の微粒化を十分に促進でき、一層良好な燃焼を確保でき
る。
【0048】なお、ガイド部44毎に2つの噴孔45を
隣接して設けると、噴孔45の入口部にて旋回流をさら
に強化でき、より良好な燃料の噴霧状態を確保できる。
【0049】
【発明の効果】以上のようにこの発明は、ノズルボディ
内の先端部に形成された座面に噴孔が開口し、針弁の先
端に形成された2つのテーパ面間の境界線が座面に着座
して噴孔を閉じる燃料噴射ノズルにおいて、針弁の境界
線が着座する位置よりも上流側の座面に突起部を設け、
突起部の側面に沿う座面上のノズル軸方向線上に、噴孔
を開口したので、噴霧初期と噴霧後期とで燃料噴霧が重
なることはなく、適性燃焼を確保できると共に、NO
x、HCを低減する2段噴射等の噴射ノズルに好適であ
る。
【0050】また、噴孔の一部が突起部の下流側に隠れ
るようにする、偶数個の噴孔の場合に隣り合う2つの噴
孔毎に対して1つの突起部を設けるようにする、奇数個
の噴孔の場合には1つの噴孔に対して1つの突起部を設
けるようにする、または噴孔とこれに対応して設けられ
た突起部の位置関係を各組とも等しくするので、針弁の
小リフト時に燃料の流れを的確に偏向でき、噴霧角度を
十分大きくできる。
【0051】また、ノズルボディ内の先端部に形成され
た2つのテーパ面間の境界線が座面に着座して噴孔を閉
じる燃料噴射ノズルにおいて、境界線が着座する位置よ
りも上流側のノズルボディ内にノズル軸線に沿った針弁
のガイド部を複数突設し、噴孔をガイド部の側面に沿う
ノズル軸方向線上に設けたので、噴射初期と噴射後期の
燃料噴霧の重なりを防止でき、噴霧燃料の微細化を十分
に促進できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ノズル先端部分の断面図である。
【図2】テーパ座面部分の平面図である。
【図3】他の実施例のテーパ座面部分の平面図である。
【図4】他の実施例のテーパ座面部分の平面図である。
【図5】燃料の流れ状態を示す説明図である。
【図6】燃料の流路間隙を示す説明図である。
【図7】燃料の流れ状態を示す説明図である。
【図8】針弁のリフトが大きいときの燃料の流路間隙を
示す説明図である。
【図9】針弁のリフトが大きいときの燃料の流れ状態を
示す説明図である。
【図10】他の実施例の部分断面図である。
【図11】そのガイド部の断面図である。
【図12】噴孔の配置図である。
【図13】他の実施例の噴孔の配置図である。
【図14】従来例の噴射ノズルの断面図である。
【符号の説明】
20 ノズルボディ 22 噴孔 24 テーパ座面 25 針弁 29 境界線部 30 通路 31 突起部 32 シート部 40 ノズルボディ 41 テーパ座面 42 針弁 44 ガイド部 45 噴孔 46 境界線部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 61/18 310 - 320 F02M 61/18 350

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズルボディ内の先端部に形成された座
    面に噴孔が開口し、針弁の先端に形成された2つのテー
    パ面間の境界線が座面に着座して噴孔を閉じる燃料噴射
    ノズルにおいて、 針弁の境界線が着座する位置よりも上流側の座面に突起
    部を設け、突起部の側面に沿う座面上のノズル軸方向線
    上に、噴孔を開口することを特徴とする燃料噴射ノズ
    ル。
  2. 【請求項2】 ノズルボディ内の先端部に形成された座
    面に噴孔が開口し、針弁の先端に形成された2つのテー
    パ面間の境界線が座面に着座して噴孔を閉じる燃料噴射
    ノズルにおいて、 針弁の境界線が着座する位置よりも上流側の座面に突起
    部を設け、噴孔の一部が突起部の下流側に隠れることを
    特徴とする燃料噴射ノズル
  3. 【請求項3】 偶数個の噴孔を有し、隣り合う2つの噴
    孔毎に対して1つの突起部が設けられることを特徴とす
    る請求項1乃至2に記載の燃料噴射ノズル
  4. 【請求項4】 奇数個の噴孔を有し、1つの噴孔に対し
    て1つの突起部が設けられることを特徴とする請求項1
    乃至2に記載の燃料噴射ノズル
  5. 【請求項5】 噴孔とこれに対応して設けられた突起部
    の位置関係は各組とも等しいことを特徴とする請求項3
    乃至4に記載の燃料噴射ノズル
  6. 【請求項6】 ノズルボディ内の先端部に形成された座
    面に噴孔が開口し、針弁の先端に形成された2つのテー
    パ面間の境界線が座面に着座して噴孔を閉じる燃料噴射
    ノズルにおいて、 境界線が着座する位置よりも上流側のノズルボディ内に
    ノズル軸線に沿った針弁のガイド部を複数突設し、噴孔
    をガイド部の側面に沿う座面上のノズル軸方向線上に設
    けたことを特徴とする燃料噴射ノズル
JP3263906A 1991-10-11 1991-10-11 燃料噴射ノズル Expired - Lifetime JP3006222B2 (ja)

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JP2014196702A (ja) 2013-03-29 2014-10-16 株式会社日本自動車部品総合研究所 燃料噴射ノズル
EP2982402B1 (en) * 2013-04-05 2020-09-02 Terumo Kabushiki Kaisha Injection needle assembly and drug injection device
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