JPH0311152A - 燃料弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の燃料弁に関する。

（従来の技術） 従来形センタインジェクション方式のディーゼルエンジ
ン用燃料弁のノズルチップ１を第１）〜１４図に示す。

第１）図はノズルチップの中心軸を含む断面図で噴孔ａ
の軸心線にはノズルチップ１の中心軸と点Ｏで交ってい
る。第１２図はこのＫＯＫ断面をノズル中心軸Ｚに直角
な平面に投影した投影図である。これらの図面では従来
ノズルは６つの噴孔ａが均等に距離で配置され、噴孔径
はｄで噴射角度はθとなっている。

このような従来形センタインジェクション方式の燃料弁
から噴射される噴霧Ｃは燃焼室貫徹時にスワールにより
燃焼室壁面ｂ１に達する前からスワール方向に多少流さ
れながら壁面ｂ１に衝突する。衝突後は噴霧Ｃは軸方向
の進行速度が大幅に減速されるため、壁面にそってスワ
ール方向へ流されてゆく、第１４図に示す例では６つの
噴霧Ｃが互いに６０°ずつずらして配置されている為、
噴射開始から燃焼の全期間中にわたり隣り合う噴霧Ｃの
干渉の影響を受けない、これは噴霧Ｃ内への空気導入の
防止手段が無い事であり、また燃焼時に火炎が冷却され
ない事にもなり、良好な燃焼が行われる条件の一つとな
っている。即ち噴射された燃料は周囲から自由に空気を
巻き込み、微細化されて噴霧を形成してゆく、このため
噴霧内には貫徹距離に応じた空気を多量に包含している
ため、−度着火すると煙の少ないエネルギッシュな燃焼
を継続するのに十分な空気を燃焼室壁面ｂ１に衝突する
以前に噴霧Ｃ内にとり込んでいる。この結果、熱効率即
ち燃費率の少ない良好な燃焼が行われるが、燃焼温度が
高いためＮＯｘガスを多量に発生するという大きな欠点
を有していた。

（発明が解決しようとする課題） 前記のとおり従来の燃料弁では、噴１ｃが燃焼室壁面ｂ
ｌに到達する迄に多量の空気を取り込んでしまうため爆
発的な燃焼が生じ、さらに燃焼している噴霧Ｃは第１４
図の例からも判るように冷却面としての役割をもつシリ
ンダヘッド壁２とピストン表面の両方から充分に離れて
いるため、火炎自体が殆んど冷却されず局所的に高温部
が多量に発生し、燃費率は良好となるがＮＯ，ｌガスを
多発する原因となっていた。

本発生の目的は前記従来装置の課題を解消し、ノズルを
干渉噴霧形とすることによって従来ノズル構造では不可
能な低公害燃焼を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 第１発明の燃料弁は、ノズルの中心軸に対し直角な投影
平面上では放射状に穿設された噴孔を有する燃料弁にお
いて、上記各噴孔は上記平面に投影したとき噴孔間角度
βを有する２個の噴孔を１組備え、且上記角度βが５゜
＜β＜（５５−５ｎ）’〔但しｎ＝（３〜６））の範囲
に限定されていることを特徴としており、又第２発明は
各噴孔の中心線が全てノズル中心軸に対し角度αだけ偏
心したことを特徴としている。

（作用） 上記平面に投影したとき噴孔間角度βを有する２個の噴
孔は互に極めて接近しているため、干渉部Ｅ＋　は長期
にわたり空気の不足状態を生じ、局所的な負圧状態を呈
する。この負圧のため噴霧ＸＩとＹｌとは互いに引き寄
せ合うような状態となり、噴霧Ｘ１とＹ１内への空気の
導入は２ケ所の自由空間部Ｆ１とＦ２付近からのみとな
り、第１４図に示す従来噴１ｓＣに比べ空気導入が制限
されることになる。

従って燃焼温度は低下するため、燃費率は悪（なるがＮ
Ｏ，ガスの発生は多分に抑制され、低公害燃焼を実現で
きる。

（実施例） 本発明の燃料弁は次のような特徴をそなえている。

＋１３　　隣り合う２Ｍｉの噴霧が積属的に干渉し合う
ように配置し互いの噴霧内への空気導入を°抑えると共
に、燃焼時は互いの噴霧火炎を互いの噴霧の蒸発熱で冷
却させるようにする。

（２）２本の噴孔により１組の干渉噴霧を形成させると
きの１つのノズルチップにおける干渉噴霧組数（ｎ）は
ｎｍ３〜６が実験上適当である。

（３）２本の噴孔による１組の干渉噴霧形成上の条件と
しては、ノズルチップ中心軸に直角な平面に投影した２
本の干渉噴霧量角度をβ°はｎを干渉噴霧組数とすると
、５°くβ＜　（５５−５ｎ）”を満足するβとする。

以下第１〜２図、第９〜ＩＯ図を参照し本発明の第１実
施例について説明する。

第１図は４Ｍｌの干渉噴霧数（ｒｌ＝４）をそなえたノ
ズルチップ１を図示したものである。第１〜２図は８つ
の噴孔Ｘ　ｌ””’　Ｘ　ｓ　＋　　３’　Ｉ”’　）
’　ａの軸心にの交点Ｏがノズルチップの中心線Ｚ上に
存在し、Ｘ、と３’ＩＩＸ！とｙ！ｌＸ３とｙ、及びｘ
４とｙ４が噴孔間角度β（干渉噴霧量角度）の角度で接
近して配置され、これらの４組で４つの干渉噴霧を構成
させたものである。これらの噴霧は、第１０図において
示すとおり噴孔ｘ１とｙＩより噴射される噴霧ｘ１とＹ
Ｉ、噴孔ｘ２とｙ２よりの噴霧ＸＺとＹＩ、噴孔Ｘ、と
ｙ、よりの噴霧Ｘ３とＹｅ、及び噴孔ｘ４とｙ４よりの
ｊＪｊｌＸ４とＹ４より構成されている。

次に前記第１実施例の作用について説明する。

第１０図において噴ｎｘ、とＹｒ、ＸｔとＹ２゜ｘ３と
ＹＩ、Ｘ４とＹ４はきわめて接近しているのに対して干
渉部ｍ　＜ｘ＋　とｙＩ）と干渉噴霧（Ｘ！とｙｚ）の
間の自由空間部Ｆ１は広々とした空間となっている。ノ
ズルチップ１から噴射された噴霧Ｘ、、Ｙ、の間には干
渉噴霧量角度βが存在するため、それぞれ独立した噴霧
として進行して行くが互いにきわめて接近しているため
、干渉部Ｅ、にある空気はそれぞれの噴霧Ｘ１とＹ。

出によりすぐさま吸引され、干渉部Ｅ、は空気の長期に
わたる不足状態を生じ、局所的に負圧状態を生じる。こ
の負圧は互いに引き寄せ合うような状態となり、噴７１
）Ｘ、とＹ、内への空気の導入は２ケ所の自由空間部Ｆ
、とＦ２付近からのみとなり、第１４図に示す従来噴霧
Ｃに比べ空気導入が制限されることになる。

この空気導入制限は干渉噴霧角度βが小さい程大きくな
り、βが大きい程制限がゆるむことになる。これにより
噴霧Ｘ＋　とＹＩ断面での平均的な空気過剰率（ス）の
分布は低下を余儀なくされる。

従ってこの状態で着火が起っても平均的な空気過剰率λ
が低下した分だけ燃焼がゆるやかな速度で進行する。ま
た噴霧ＸｌとＹｌとが完全に干渉し合うため、互いの噴
霧火炎を互いの蒸発熱により局所的に冷却することにな
る。

本願の干渉噴霧には空気導入率制限による燃焼速度の制
限と、噴霧火炎を局所的に冷却するという２つの作用を
そなえ、その制御因子は干渉噴霧量角度βで制御できる
ことは明白である。

第３〜５図は第２実施例を示し、噴孔ｘｌｘｘ４が同一
噴孔軸心面（ＭＯｚ　Ｍ）にあるのに対し、噴孔ｙ、〜
Ｙｔが別の同一噴孔軸心面（ＬＯ，Ｌ）に配置されてい
るが、干渉噴霧を形成する噴孔の組合せは、第２図と同
じ＜ｘｉ　と３’＋＋Ｘｚとｙ！Ｘ、とｙ、及びｘ４と
ｙ４である。これらの噴孔軸心りの交点０＋　も噴孔軸
心Ｍの交点０２も共にノズルチップ中心軸Ｚ上にある。

しかし、第３〜はそれぞれβとなっている。

第６図は３つの干渉噴霧よりなる第３実施例を示したも
ので、干渉噴霧を形成する噴孔の組合わせは、Ｘ、と）
’＋＋ＸｔとＹｔ、及びｘ３とｙ３でこの場合も干渉噴
霧角度はそれぞれβとなっている。

さらに第７図は５つの干渉噴霧よりなる第４実施例で、
干渉噴霧を形成する噴孔の組み合わせは、ｘｌとｙ＋＋
ＸｚとＹｚｒＸ３とＹ　ｓ　＋　　Ｘ　ａとｙ４及びＸ
、とｙ、である。

上記第６図及び第７図の３干渉噴霧と５干渉噴霧を構成
するノズルチップでは、第１〜２図のように噴孔軸心面
力筒っの場合を述べたが、第３〜５図のようにＸ、〜Ｘ
、とＹ＋−’／３が、さらにｘ１〜ｘｓ＋　　ｙ１〜ｙ
、がそれぞれ噴孔軸心面を異にして構成されていても同
一作用効果を期待できることは明らかである。

第８図に示すものは第５実施例で、各噴孔ｘｌ＋３’＋
−，Ｘ寡＋　　）’ｚｓ　Ｘｓ＋　　３’３％　Ｘ４１
　７４の中心線がノズル中心軸０５と交らず、角度αだ
けオフセットしているが、５°くβ＜（５５−５ｎ）”
を満足する干渉噴霧角度βとなっていることは第１〜４
実施例と同様である。

なおこれらの第（２〜５）実施例においても第１実施例
と同様の作用効果が得られることは明らかである。

第９図は本発明のノズル使用時のＮＯｘ発生比（ＮＯ，
ｔ／ＮＯ，Ｍ）と燃費比（ｂｅ／ｂｅｇ　）に及ぼす干
渉噴霧量角度βの実験上の効果をセンタインジェクショ
ンン方式の直噴エンジンにおけるデータで示したもので
ある。同図において３は３干渉噴霧を構成するノズルチ
ップの結果で４．５，６．７もそれぞれ４干渉噴霧、５
干渉噴霧、６干渉噴霧及び７干渉噴霧を形成するノズル
チップでの結果を示している。さらにＮＯ，、とｂｅＩ
ｌは干渉をさせなかった時即ち例えば３干渉噴霧のＮｏ
ｘｉ、　ｂｅ、ｌは従来の６噴孔均等ノズル結果を用い
て整理している。

干渉噴霧量角度βを増せば燃費も悪化はするものの、Ｎ
Ｏｘガスの発生比も大きな値になっている事が認められ
る。干渉Ｉ！Ｊｉ数（ｎ）がｎ＝３〜７では干渉噴霧量
角度βの効果は多少異なるが大略つぎの範囲で大きい効
果が期待できる。即ちｎ＝３では５°くβ〈４０“、ｎ
＝４では５°〈βく３５°、ｎ−５では５゛〈β＜３０
”、ｎ＝６では５゛くβ〈２５゛であり、ｎ＝７とｎ＝
２では煙の発生が著しい上、燃費の絶対値が悪く使用に
は適しない。

（発明の効果） 本発明は前記のとおり構成し、干渉噴霧数（ｎ）をｎ＝
３〜６において干渉噴霧量角度（β）を５°くβ＜（５
５−５ｎ）”　とすれば、ＮＯｘガスの発生を大幅に低
減できる効果が認められ、従来のノズルではできない低
公害燃焼が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１−１０図は本発明に係わるもので、第１〜２図は４
干渉噴霧を形成する第１実施例のノズルチップ断面図、
第３〜５図は４干渉噴霧を形成する第２実施例の断面図
、第６図は第３実施例で３干渉噴霧を形成するノズルチ
ップの第２図応当図、第７図は第４実施例で５干渉噴霧
のノズルチップの第２図応当図、第８図は第５実施例で
噴孔センタが偏心した４干渉噴霧の第２図応当図、第９
図は実施例の性能曲線図、第１０図は実施例の作用説明
図、第１）〜１４図は従来例で、第１）図は第１図応当
図、第１２図は第２図応当図、第１３〜１４図はそれぞ
れ６噴孔ノズルの作用説明図でノズル（チップ）中心軸
、 （Ｘｚ＋Ｖｓ）＋　（ｘ４ｔｙｔ）＋　（ｘｓ＋ｙｓ）
（×＋＋Ｖ＋）＋　　（ｘｚ＋ｙｚ）＋・・・複数組の
干渉噴霧。 第 図 ＭＯ１Ｍ切断面 第２図 に−０−に断面 ＬＯＩＬ切断面 第 ６ 図 第 図 ７２″ 第 図 ３ 第 図 第 １） 図 第１２ 図 に 第１３ 図 第 １４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズルの中心軸に対し直角な投影平面上で放射状
   に穿設された噴孔を有する燃料弁において、前記各噴孔
   は前記平面に投影したとき小さい噴孔間角度βで交わる
   ２個の隣接噴孔の組をｎ組備え、且前記ｎの値を３乃至
   ６とし、前記噴孔間角度βを５゜＜β＜（５５−５ｎ）
   ゜の範囲に限定したことを特徴とする燃料弁。
2. （２）各噴孔の中心線が全てノズル中心軸に対し角度α
   だけ偏心するように構成された第１請求項記載の燃料弁
   。