JP3453215B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル - Google Patents
ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルInfo
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
燃料噴射ノズルに関し、特に、初期噴射率を抑制する技
術に関する。
燃料噴射ノズルに関し、特に、初期噴射率を抑制する技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンのＮＯｘ排出や燃焼
騒音を低減する手段として、着火遅れ期間中の燃料噴射
率（初期噴射率）の抑制が有効であることは公知であ
り、初期噴射量の抑制を実現する方法として、例えば、
図７に示すようなスロットルホールノズルが知られてい
る。このノズルでは、スロットルによる絞りの効果で初
期噴射率の抑制を図っている。
騒音を低減する手段として、着火遅れ期間中の燃料噴射
率（初期噴射率）の抑制が有効であることは公知であ
り、初期噴射量の抑制を実現する方法として、例えば、
図７に示すようなスロットルホールノズルが知られてい
る。このノズルでは、スロットルによる絞りの効果で初
期噴射率の抑制を図っている。
【０００３】また、図９に示すように、燃料噴射ノズル
に副噴孔９を設けて、初期噴射率の抑制効果を得ようと
する燃料噴射ノズルもある。
に副噴孔９を設けて、初期噴射率の抑制効果を得ようと
する燃料噴射ノズルもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の図７
に示すスロットルホールノズルにおいては、噴射初期に
は、図８に示す如くスロットル（流路面積絞り）部の燃
料流路面積がノズルの有効噴孔面積より小さいので、サ
ック部の燃料圧力（噴射圧力）が低下し、噴霧の微粒化
の阻害及び空気との混合の促進が悪化し、ＮＯｘは低減
されたが、黒煙排出が増加するという問題点がある。
に示すスロットルホールノズルにおいては、噴射初期に
は、図８に示す如くスロットル（流路面積絞り）部の燃
料流路面積がノズルの有効噴孔面積より小さいので、サ
ック部の燃料圧力（噴射圧力）が低下し、噴霧の微粒化
の阻害及び空気との混合の促進が悪化し、ＮＯｘは低減
されたが、黒煙排出が増加するという問題点がある。
【０００５】また、図９に示す燃料噴射ノズルに副噴孔
９を設けたノズルにおいては、主噴孔３と副噴孔９との
間で圧力損失が生じ、下流側の噴孔における燃料圧力
（噴射圧力）が低下するので、下流側の噴孔では前記ス
ロットルホールノズルと同一の理由により、ＮＯｘは低
減されたが、黒煙排出が増加するという問題点がある。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、多
噴孔燃料噴射ノズルにおいて、燃料噴射ノズルの若干の
改良により、ノズルの有効噴孔面積をニードルバルブの
リフト量に応じて変化させるようにし、流路面積絞りに
よらない初期噴射率の抑制を可能にすることを目的とす
る。
９を設けたノズルにおいては、主噴孔３と副噴孔９との
間で圧力損失が生じ、下流側の噴孔における燃料圧力
（噴射圧力）が低下するので、下流側の噴孔では前記ス
ロットルホールノズルと同一の理由により、ＮＯｘは低
減されたが、黒煙排出が増加するという問題点がある。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、多
噴孔燃料噴射ノズルにおいて、燃料噴射ノズルの若干の
改良により、ノズルの有効噴孔面積をニードルバルブの
リフト量に応じて変化させるようにし、流路面積絞りに
よらない初期噴射率の抑制を可能にすることを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、多噴孔燃料噴射ノズルにおいて、ノズル本体
にリフト可能となるよう内設されたニードルバルブ先端
は、ノズル本体先端のサック部内径に嵌挿された円柱状
の小径部に形成され、該小径部は、ニードルバルブのリ
フト量が０のときサック部周壁の噴孔を直接閉塞し、リ
フトするに従って徐々に噴孔の開口面積を増加させる構
成であるとともに、サック部先端内側とノズル本体内の
燃料流路を連通すべく、小径部の基部全周にわたる周溝
と、該周溝とサック部先端内側を連通する燃料導入通路
とが設けられる一方、前記燃料流路は、ニードルバルブ
のリフト量が０のとき周溝の上流側でバルブシート部に
より閉塞されるとともに、バルブシート部の燃料流路面
積は、ニードルバルブのリフト量の如何にかからわず噴
孔の有効面積よりも常に大であるディーゼルエンジンの
燃料噴射ノズルとした。
の発明は、多噴孔燃料噴射ノズルにおいて、ノズル本体
にリフト可能となるよう内設されたニードルバルブ先端
は、ノズル本体先端のサック部内径に嵌挿された円柱状
の小径部に形成され、該小径部は、ニードルバルブのリ
フト量が０のときサック部周壁の噴孔を直接閉塞し、リ
フトするに従って徐々に噴孔の開口面積を増加させる構
成であるとともに、サック部先端内側とノズル本体内の
燃料流路を連通すべく、小径部の基部全周にわたる周溝
と、該周溝とサック部先端内側を連通する燃料導入通路
とが設けられる一方、前記燃料流路は、ニードルバルブ
のリフト量が０のとき周溝の上流側でバルブシート部に
より閉塞されるとともに、バルブシート部の燃料流路面
積は、ニードルバルブのリフト量の如何にかからわず噴
孔の有効面積よりも常に大であるディーゼルエンジンの
燃料噴射ノズルとした。
【０００７】請求項２記載の発明は、サック部周壁に設
けられた各噴孔は、要求されるノズル特性に応じて夫々
断面形状が変更された請求項１記載のディーゼルエンジ
ンの燃料噴射ノズルとした。請求項３記載の発明は、サ
ック部周壁に設けられた各噴孔の位置は、要求されるノ
ズル特性に応じて互いにノズル軸方向にずれた位置に設
定された請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの燃
料噴射ノズルとした。
けられた各噴孔は、要求されるノズル特性に応じて夫々
断面形状が変更された請求項１記載のディーゼルエンジ
ンの燃料噴射ノズルとした。請求項３記載の発明は、サ
ック部周壁に設けられた各噴孔の位置は、要求されるノ
ズル特性に応じて互いにノズル軸方向にずれた位置に設
定された請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの燃
料噴射ノズルとした。
【０００８】
【作用】請求項１記載の発明においては、燃料の初期噴
射率の抑制が可能になり、燃料の噴霧の粒径が小さくな
り空気との混合気生成が促進されるため、黒煙排出の悪
化を防ぎつつＮＯｘ排出、燃焼騒音を低下できる。請求
項２記載の発明においては、請求項１記載の発明の作用
に加えて、要求されるノズル特性が種々変わるため、よ
りエンジン特性に合った初期燃料噴射率が得られる燃料
噴射ノズルとすることができる。
射率の抑制が可能になり、燃料の噴霧の粒径が小さくな
り空気との混合気生成が促進されるため、黒煙排出の悪
化を防ぎつつＮＯｘ排出、燃焼騒音を低下できる。請求
項２記載の発明においては、請求項１記載の発明の作用
に加えて、要求されるノズル特性が種々変わるため、よ
りエンジン特性に合った初期燃料噴射率が得られる燃料
噴射ノズルとすることができる。
【０００９】請求項３記載の発明においては、請求項１
記載の発明の作用に加えて、要求されるノズル特性が穏
やかにかつ段階的になるため、よりエンジン特性に合っ
た初期燃料噴射率が得られる燃料噴射ノズルとすること
ができる。
記載の発明の作用に加えて、要求されるノズル特性が穏
やかにかつ段階的になるため、よりエンジン特性に合っ
た初期燃料噴射率が得られる燃料噴射ノズルとすること
ができる。
【００１０】
【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。図１（ａ）は、本発明の請求項１記載の燃料噴
射ノズルの構成を示している。燃料噴射ノズルは、ノズ
ル本体１及びノズル本体１にリフト可能となるよう内設
されたニードルバルブ２により構成されており、ノズル
本体１の先端部にあるサック部４の周壁には、複数の噴
孔３が図１（ｃ）に示す断面ＢＢの如く形成されてい
る。この噴孔３は、サック部４の周壁に等間隔で貫通さ
れた５つの貫通孔から構成される。なお、噴孔３の数は
５つに限定されない。また、ニードルバルブ２の先端部
は、サック部４の内径に嵌挿された円柱状の小径部に形
成され、該小径部８は、ニードルバルブ２のリフト量
（以下ニードルリフト量と記す）が０のときに、噴孔３
を直接閉塞し、ニードルバルブが徐々にリフトするに従
って噴孔３の有効面積を増加させる構成であるととも
に、サック部４の先端内側とノズル本体１の燃料流路を
連通すべく、図１（ｂ）に示す断面ＡＡの如く小径部８
の基部全周にわたる周溝５と、該周溝５とサック部４の
先端内側を連通する燃料導入通路６が形成されている。
この燃料導入通路６は、小径部８の中心軸に沿って周溝
５の形成位置と対応する位置から先端面に延びて開口す
る中心孔６ａと、前記周溝５の内周面の周方向に等間隔
で離間する４ケ所から夫々軸直角方向に延びて前記中心
孔６ａに連通する４つの側孔６ｂと、から構成される。
なお、側孔６ｂの数は４つに限定されない。
述する。図１（ａ）は、本発明の請求項１記載の燃料噴
射ノズルの構成を示している。燃料噴射ノズルは、ノズ
ル本体１及びノズル本体１にリフト可能となるよう内設
されたニードルバルブ２により構成されており、ノズル
本体１の先端部にあるサック部４の周壁には、複数の噴
孔３が図１（ｃ）に示す断面ＢＢの如く形成されてい
る。この噴孔３は、サック部４の周壁に等間隔で貫通さ
れた５つの貫通孔から構成される。なお、噴孔３の数は
５つに限定されない。また、ニードルバルブ２の先端部
は、サック部４の内径に嵌挿された円柱状の小径部に形
成され、該小径部８は、ニードルバルブ２のリフト量
（以下ニードルリフト量と記す）が０のときに、噴孔３
を直接閉塞し、ニードルバルブが徐々にリフトするに従
って噴孔３の有効面積を増加させる構成であるととも
に、サック部４の先端内側とノズル本体１の燃料流路を
連通すべく、図１（ｂ）に示す断面ＡＡの如く小径部８
の基部全周にわたる周溝５と、該周溝５とサック部４の
先端内側を連通する燃料導入通路６が形成されている。
この燃料導入通路６は、小径部８の中心軸に沿って周溝
５の形成位置と対応する位置から先端面に延びて開口す
る中心孔６ａと、前記周溝５の内周面の周方向に等間隔
で離間する４ケ所から夫々軸直角方向に延びて前記中心
孔６ａに連通する４つの側孔６ｂと、から構成される。
なお、側孔６ｂの数は４つに限定されない。
【００１１】次に、本発明の燃料噴射ノズルの動作を説
明する。ニードルリフト量が０のときは、燃料流路はニ
ードルバルブ２のバルブシート部７によって閉塞されて
いるとともに、噴孔３は小径部８によって塞がれてい
る。燃料の噴射初期において、ニードルバルブ２がリフ
トを開始すると、バルブシート部７の燃料流路が開き、
燃料はバルブシート部７→周溝５→燃料導入通路６（側
孔６ｂ→中心孔６ａ）→サック部４を経て噴孔３より噴
射されるが、噴孔３の有効面積は小径部８により制限さ
れている。
明する。ニードルリフト量が０のときは、燃料流路はニ
ードルバルブ２のバルブシート部７によって閉塞されて
いるとともに、噴孔３は小径部８によって塞がれてい
る。燃料の噴射初期において、ニードルバルブ２がリフ
トを開始すると、バルブシート部７の燃料流路が開き、
燃料はバルブシート部７→周溝５→燃料導入通路６（側
孔６ｂ→中心孔６ａ）→サック部４を経て噴孔３より噴
射されるが、噴孔３の有効面積は小径部８により制限さ
れている。
【００１２】ここで、バルブシート部７の燃料流路面積
は、図２に示すノズル特性の如くニードルリフト量に比
例して増加するが、その傾きである比例係数は、バルブ
シート角度及びバルブシート直径で決定される。これら
の値を適当に選ぶことで、ニードルリフト量とバルブシ
ート部７の燃料流路面積の関係は図２に示す如く噴孔３
の有効面積よりも常に大きくすることができる。
は、図２に示すノズル特性の如くニードルリフト量に比
例して増加するが、その傾きである比例係数は、バルブ
シート角度及びバルブシート直径で決定される。これら
の値を適当に選ぶことで、ニードルリフト量とバルブシ
ート部７の燃料流路面積の関係は図２に示す如く噴孔３
の有効面積よりも常に大きくすることができる。
【００１３】従って、従来のスロットルホールノズルや
副噴孔を設けたノズルに比べて、燃料の噴射圧力が低下
せず、初期噴射率が抑制できる。図３及び図４は、請求
項２記載の発明の一実施例を示したものである。図３
は、噴孔３の断面形状を種々変更した一例であり、図４
は、噴孔３の断面形状を図３（ａ）の如く楕円（長径が
ノズル軸方向）、図３（ｂ）の如く真円、図３（ｃ）の
如く楕円（長径がノズル軸と直角方向）とした場合にお
ける、ニードルリフト量と有効噴孔面積の関係を示して
いる。
副噴孔を設けたノズルに比べて、燃料の噴射圧力が低下
せず、初期噴射率が抑制できる。図３及び図４は、請求
項２記載の発明の一実施例を示したものである。図３
は、噴孔３の断面形状を種々変更した一例であり、図４
は、噴孔３の断面形状を図３（ａ）の如く楕円（長径が
ノズル軸方向）、図３（ｂ）の如く真円、図３（ｃ）の
如く楕円（長径がノズル軸と直角方向）とした場合にお
ける、ニードルリフト量と有効噴孔面積の関係を示して
いる。
【００１４】従って、要求されるノズル特性に応じて噴
孔３の断面形状を種々変えることによっても、ニードル
リフト量と噴孔３の有効面積の関係を変えることができ
るので、よりエンジン特性に合った初期噴射率が得られ
る燃料噴射ノズルとすることができる。また、図５及び
図６は、請求項３記載の発明の一実施例を示したもので
ある。
孔３の断面形状を種々変えることによっても、ニードル
リフト量と噴孔３の有効面積の関係を変えることができ
るので、よりエンジン特性に合った初期噴射率が得られ
る燃料噴射ノズルとすることができる。また、図５及び
図６は、請求項３記載の発明の一実施例を示したもので
ある。
【００１５】図５は、多噴孔燃料噴射ノズルの各噴孔を
ノズル軸方向に互いにずらした一例であり、図６は、各
噴孔を図５（ａ）の如く全ての噴孔の高さが等しい場
合、図５（ｂ）の如く噴孔の高さをずらした場合におけ
る、ニードルリフト量と有効噴孔面積の関係を示してい
る。従って、要求されるノズル特性に応じて各噴孔の高
さを互いにずらすことによって、ニードルリフト量に従
って下方にある噴孔から順次開いていくため、全ての噴
孔高さを同じにしたものに比べて、ニードルリフト量と
有効噴孔面積の関係が穏やかにかつ段階的になり、より
エンジン特性に合った初期噴射率が得られる燃料噴射ノ
ズルとすることができる。
ノズル軸方向に互いにずらした一例であり、図６は、各
噴孔を図５（ａ）の如く全ての噴孔の高さが等しい場
合、図５（ｂ）の如く噴孔の高さをずらした場合におけ
る、ニードルリフト量と有効噴孔面積の関係を示してい
る。従って、要求されるノズル特性に応じて各噴孔の高
さを互いにずらすことによって、ニードルリフト量に従
って下方にある噴孔から順次開いていくため、全ての噴
孔高さを同じにしたものに比べて、ニードルリフト量と
有効噴孔面積の関係が穏やかにかつ段階的になり、より
エンジン特性に合った初期噴射率が得られる燃料噴射ノ
ズルとすることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、ノズルの有効噴孔面積をニードルバルブの
リフト量に応じて変化させるようにしたから、燃料の初
期噴射率の抑制が可能になり、燃料の噴霧の粒径が小さ
くなり空気との混合気生成が促進されるため、黒煙排出
の悪化を防ぎつつＮＯｘ排出、燃焼騒音の低下を図るこ
とができる。
明によれば、ノズルの有効噴孔面積をニードルバルブの
リフト量に応じて変化させるようにしたから、燃料の初
期噴射率の抑制が可能になり、燃料の噴霧の粒径が小さ
くなり空気との混合気生成が促進されるため、黒煙排出
の悪化を防ぎつつＮＯｘ排出、燃焼騒音の低下を図るこ
とができる。
【００１７】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、要求されるノズル特性が種々
変わるため、よりエンジン特性に合った初期燃料噴射率
が得られる燃料噴射ノズルとすることができる。請求項
３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加
えて、要求されるノズル特性が穏やかにかつ段階的にな
るため、よりエンジン特性に合った初期燃料噴射率が得
られる燃料噴射ノズルとすることができる。
載の発明の効果に加えて、要求されるノズル特性が種々
変わるため、よりエンジン特性に合った初期燃料噴射率
が得られる燃料噴射ノズルとすることができる。請求項
３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加
えて、要求されるノズル特性が穏やかにかつ段階的にな
るため、よりエンジン特性に合った初期燃料噴射率が得
られる燃料噴射ノズルとすることができる。
【００１８】また、請求項１〜請求項３記載の発明によ
れば、上述の各効果は噴射ノズルの若干の改良により得
られるため、著しいコスト上昇とはならない。
れば、上述の各効果は噴射ノズルの若干の改良により得
られるため、著しいコスト上昇とはならない。
【図１】 本発明の実施例を示す燃料噴射ノズルの構成
図で、（ａ）は燃料噴射ノズルの構成を示し、（ｂ）は
同上の断面ＡＡを示し、（ｃ）は同上の断面ＢＢを示す
図で、（ａ）は燃料噴射ノズルの構成を示し、（ｂ）は
同上の断面ＡＡを示し、（ｃ）は同上の断面ＢＢを示す
【図２】 同上におけるニードルリフト量と有効噴孔面
積及び流路面積の関係を示す図
積及び流路面積の関係を示す図
【図３】 他の応用例として噴孔断面形状を種々変えた
一例を示す図で、（ａ）は噴孔断面が楕円（長径がノズ
ル軸方向）の場合を示し、（ｂ）は噴孔断面が真円の場
合を示し、（ｃ）は噴孔断面が楕円（長径がノズル軸と
直角方向）の場合を示す
一例を示す図で、（ａ）は噴孔断面が楕円（長径がノズ
ル軸方向）の場合を示し、（ｂ）は噴孔断面が真円の場
合を示し、（ｃ）は噴孔断面が楕円（長径がノズル軸と
直角方向）の場合を示す
【図４】 同上におけるニードルリフト量と有効噴孔面
積の関係を示す図
積の関係を示す図
【図５】 他の応用例として噴孔の高さをずらした一例
を示す図で、（ａ）は全ての噴孔高さが等しい場合を示
し、（ｂ）は噴孔の高さをずらした場合を示す
を示す図で、（ａ）は全ての噴孔高さが等しい場合を示
し、（ｂ）は噴孔の高さをずらした場合を示す
【図６】 同上におけるニードルリフト量と有効噴孔面
積の関係を示す図
積の関係を示す図
【図７】 従来技術であるスロットルホールノズルの構
成図
成図
【図８】 同上におけるニードルリフト量と流路面積の
関係を示す図
関係を示す図
【図９】 従来技術である副噴孔を設けた燃料噴射ノズ
ルの構成図
ルの構成図
１ ノズル本体
２ ニードルバルブ
３ 噴孔
４ サック部
５ 周溝
６ 燃料導入通路７ バルブシート部
８ 小径部
Claims (3)
- 【請求項１】多噴孔燃料噴射ノズルにおいて、ノズル本
体にリフト可能となるよう内設されたニードルバルブ先
端は、ノズル本体先端のサック部内径に嵌挿された円柱
状の小径部に形成され、該小径部は、ニードルバルブの
リフト量が０のときサック部周壁の噴孔を直接閉塞し、
リフトするに従って徐々に噴孔の開口面積を増加させる
構成であるとともに、サック部先端内側とノズル本体内
の燃料流路を連通すべく、小径部の基部全周にわたる周
溝と、該周溝とサック部先端内側を連通する燃料導入通
路とが設けられる一方、前記燃料流路は、ニードルバル
ブのリフト量が０のとき周溝の上流側でバルブシート部
により閉塞されるとともに、バルブシート部の燃料流路
面積は、ニードルバルブのリフト量の如何にかからわず
噴孔の有効面積よりも常に大であることを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射ノズル。 - 【請求項２】サック部周壁に設けられた各噴孔は、要求
されるノズル特性に応じて夫々断面形状が変更されたこ
とを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの燃
料噴射ノズル。 - 【請求項３】サック部周壁に設けられた各噴孔の位置
は、要求されるノズル特性に応じて互いにノズル軸方向
にずれた位置に設定されたことを特徴とする請求項１又
は２記載のディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06629095A JP3453215B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06629095A JP3453215B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261111A JPH08261111A (ja) | 1996-10-08 |
| JP3453215B2 true JP3453215B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=13311555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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