JPH04125666U - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、ノズル本体に形成された多噴口か
らの燃料噴霧を衝突させて噴霧の微粒化を促進し且つ分
散化を強化できる燃料噴射ノズルを提供する。 【構成】 この燃料噴射ノズルは、ノズル本体１に軸線
方向に伸びる穴部１３を形成し、針弁２をノズル本体１
の穴部１３内で摺動可能に嵌合する。ノズル本体１に形
成した複数の噴口即ち多噴口は、穴部１３先端に設けた
ノズルサック１５から半径方向外向き下方に伸びる第１
噴口４と該第１噴口４に連通する半径方向内向き下方に
伸びる第２噴口５とから噴口から構成されている。ノズ
ル本体１の外周面１２にスリーブ３を嵌合し、スリーブ
３の内周面１６によって第１噴口４を通る燃料を反転さ
せて第２噴口５へガイドし、それによって第２噴口５か
らの噴射燃料は他の第２噴口５からの噴射燃料に強力に
衝突する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば、燃焼室内に露出する多噴口から該燃焼室に燃料を噴射す る燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、燃料噴射ノズルのノズル本体の先端部に噴孔を形成する場合に、噴孔 はノズル本体にドリル加工、放電加工等によって直接加工されており、噴孔の形 状もこれらの加工方法で穿孔される形状に限られている。ところで、燃料噴射ノ ズルにおいて、ノズル先端部に形成される噴孔については、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、エンジン性能とも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。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。

【０００３】 従来、ディーゼルエンジンのホール型噴射ノズルとして、例えば、実開昭６０ −８８０７４号公報に開示されたものがある。該公報に開示されたホール型噴射 ノズルを図５を参照して説明する。該ホール型噴射ノズルについては、二方向か ら噴射された燃料同士をノズル本体２２に形成した噴孔２３，２４の出口部の通 過直後で衝突させて燃焼室のキャビティに対する貫通力を緩和して燃焼効率の向 上を図ることにより、排気中のＨＣやスモークの発生を減少させて燃費を良好に するものである。

【０００４】 又は、ホール型燃料噴射ノズルとして、例えば、実開昭５９−１７２２７６号 公報に開示されたものがある。該公報に開示されたホール型燃料噴射ノズルは、 ノズルボディの先端部に少なくとも一対の噴孔を隣接して形成し、特に、一対の 噴孔をその断面積が異なるように且つその軸線同士が噴霧助走距離以内で交差す るように形成したものである。

【０００５】 或いは、燃料噴射弁として、例えば、特開平１−９２５７０号公報に開示され たものがある。該公報に開示された燃料噴射弁は、複数の噴口を噴射円錐面上に 等配したホールノズルを用いたディーゼルエンジンに使用するものであり、複数 の噴口のそれぞれを噴口径がこれより小さく且つ総断面積が少なくとも元の噴口 の断面積に等しい複数の小噴口に分割し、近接して配設すると共に、これら分割 した小噴口の相対噴射方向角度を噴霧燃料が燃焼室の壁面に到達する以前に互い に衝突する角度としたものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、燃料噴射ノズルのノズル本体にレーザ加工機によるレーザ加工 で噴孔を形成する場合には、レーザ照射面では適正な形状が得られるが、レーザ 照射面とは反対側の面では、所定の噴孔の形状に加工し難いという問題を有して いる。特に、噴孔を円形以外の微細な形状、即ちテーパ形状、多角形等の異形形 状の噴孔を形成するには、従来の噴孔形成方法では極めて困難であった。更に、 噴孔の形状が複雑な形状である場合、例えば、針弁シート部側が拡開形状である 場合には、噴孔加工が極めて困難である。

【０００７】 また、上記の実開昭６０−８８０７４号公報、実開昭５９−１７２２７６号公 報及び特開平１−９２５７０号公報に開示された燃料噴射ノズルは、構造的には 従来開示されているホール型燃料噴射ノズルの噴口のコーン開き角度、噴射角度 を変更することによって燃料噴霧を互いに衝突させている。従って、燃料噴霧の 衝突角度はかなり鋭角になっている。しかしながら、燃料噴霧の微粒化の促進、 分散の強化等を考えた場合、燃料噴霧の衝突角度は、１８０°、言い換えれば、 正面衝突の方が好ましいものである。

【０００８】 そこで、燃料噴射ノズルから噴射された燃料噴霧を正面衝突させるため、燃焼 室に燃料噴射ノズルを２つ以上設置することが提案されている。ところが、燃料 噴射ノズルから噴射された燃料噴霧の衝突は、噴口近傍の噴射燃料が十分な運動 エネルギーを持っている状態で行われることが、燃料噴霧の微粒化の促進、分散 の強化の点から望ましいことである。それ故、２本の燃料噴射ノズルを燃焼室に 配置して、各燃料噴射ノズルからの噴射燃料を正面衝突即ち衝突角度を１８０° 近傍にし、或いは噴口近傍で燃料を衝突させようとすると、小型ディーゼルエン ジンでは、特に、燃焼室内に燃料噴射ノズルを配置することが著しく困難となる 。

【０００９】 この考案の目的は、上記の課題を解決することであり、燃焼室に噴口を開口す る燃料噴射ノズルを燃焼室に１本配置し、該燃料噴射ノズルの多噴口から噴射し た燃料噴霧を衝突角度１８０°近傍にしてほぼ正面衝突させ、しかも噴射された 噴射燃料が噴口近傍で且つ十分に運動エネルギーを持っている状態の時に各噴口 からの噴射燃料を互いに対向状態に衝突させるように構成し、それによって燃料 噴霧の微粒化を促進し、噴霧の分散化を強化して空気の巻き込みを促進し、良好 な燃焼を確保して排気ガス中のＨＣ、ＮＯ_X 等の発生を低減できる燃料噴射ノズ ルを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案は、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 の考案は、軸線方向に伸びる穴部を形成したノズル本体、該ノズル本体の前記穴 部内で摺動可能に嵌合した針弁、前記穴部先端に設けたノズルサック、該ノズル サックから半径方向外向き下方に伸びる第１噴口と該第１噴口に連通する半径方 向内向き下方に伸びる第２噴口とから成り且つ前記第２噴口からの噴射燃料は他 の第２噴口からの噴射燃料に衝突するように構成した複数の噴口、及び前記第１ 噴口を通る燃料を反転させて前記第２噴口へガイドするため前記ノズル本体の外 周面に嵌合したスリーブ、を有する燃料噴射ノズルに関する。

【００１１】

【作用】

この考案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、複数の噴口をノズル本体の穴部先端に設けた ノズルサックから半径方向外向き下方に伸びる第１噴口と該第１噴口に連通する 半径方向内向き下方に伸びる第２噴口とから構成し、前記第２噴口からの噴射燃 料を他の第２噴口からの噴射燃料に衝突させ、ノズル本体の外周にスリーブを嵌 合し、該スリーブによって第１噴口を通る燃料を反転させて前記第２噴口へガイ ドするように構成したので、前記第２噴口から噴射された噴射燃料は十分な運動 エネルギーを有した状態で互いに対向状態で衝突でき、また前記第２噴口から噴 射される燃料噴霧は前記ノズル本体に形成される前記第２噴口の傾きによって容 易に調節することができ、例えば、衝突角度が１８０°に近い状態、即ちほぼ正 面衝突の状態で衝突させることができ、噴霧状態の微粒化を促進し且つ分散を促 進することができる。また、前記第２噴口から噴射される燃料噴霧は、前記第２ 噴口の前記ノズル本体に形成する数によって２方向、３方向等の所望の数に応じ て構成することができる。

【００１２】

【実施例】

以下、図面を参照して、この考案による燃料噴射ノズルの一実施例を説明する 。図１はこの燃料噴射ノズルの一実施例を示す断面図、図２は図１の燃料噴射ノ ズルに形成された噴口の一例を示す平面図、図３は図１の燃料噴射ノズルに形成 された噴口の別の例を示す平面図、及び図４は図１の燃料噴射ノズルに形成され た噴口の更に別の例を示す平面図である。

【００１３】 この燃料噴射ノズルは、主として、軸線方向に伸びる小径の穴部１３と大径の 穴部１８を備えたセラミックス、クロムリン鋼等の材料から製作されたノズル本 体１、該ノズル本体１の穴部１３，１８内を往復運動可能な針弁２及びノズル本 体１の先端部側の外周面に嵌合したスリーブ３を有している。ノズル本体１の小 径の穴部１３と大径の穴部１８との境界部には、燃料溜まり部１０が形成されて いる。更に、ノズル本体１には燃料噴射ポンプ等に連通する燃料通路１１が形成 され、該燃料通路１１は燃料溜まり部１０に連通している。また、ノズル本体１ に形成した穴部１３の先端部には、針弁２の先端に形成されたテーパ面のバルブ フェース８が着座するテーパ面のバルブシート７が形成されており、該バルブシ ート７より先端側にはノズルサック１５が形成されている。ノズル本体１の先端 部は、凹部６に形成されている。また、ノズル本体１の小径の穴部１３に針弁２ が嵌合することによって、ノズル本体１の穴部１３の内周面と針弁２の外周面９ との間には、燃料溜まり部１０をノズルサック１５に連通可能にさせる環状燃料 通路１４が形成される。

【００１４】 この燃料噴射ノズルについて、特に、ノズル本体１には、一端がノズルサック １５に開口し且つノズルサック１５から半径方向外向き下方に伸びて他端が外周 面１２に開口する複数個の第１噴口４と、一端が第１噴口４に連通して外周面１ ２に開口し且つ外周面１２から半径方向内向き下方に伸びて他端が凹部６に開口 する複数個の第２噴口５が形成されている。また、ノズル本体１の先端部１７側 の外周面１２には、外周面１２に開口する第１噴口４と第２噴口５とを覆うよう に、スリーブ３が嵌合している。ノズル本体１へのスリーブ３の固定は、圧入、 焼き嵌め、接合等によって装着することで達成できる。従って、ノズル本体１に 形成された第１噴口４と第２噴口５とによって形成される噴口が、ノズル本体１ に複数個形成され、多噴口を構成することになる。

【００１５】 しかも、ノズルサック１５からの燃料は第１噴口４を通ってスリーブ３の内周 面１６に衝突して反転ガイドされ、第２噴口５に流れ込んで第２噴口５を半径方 向内向きに向かって流れることができ、第２噴口５から外部に噴射される。しか も、ノズル本体１に形成した第２噴口５から噴射される燃料噴霧は、ノズル本体 １の外周面１２側から半径方向内向きに向かってノズル本体１の先端部１７に形 成された先端凹部６の領域内で衝突させることができるので、該燃料噴霧が持っ ている運動エネルギーは低下することなく、高速でほぼ正面衝突状態で行われる ので、衝突エネルギーは大きくなり、燃料噴霧の微粒化は良好に促進され且つ燃 料噴霧の分散が強化される。

【００１６】 また、ノズル本体１に形成した第１噴口４及び第２噴口５は、両者ともノズル 本体１外周面１２に開口しているので、例えば、第１噴口４及び第２噴口５を放 電加工、レーザ加工等による突き抜け加工等によって所望の形状に形成でき、極 めて噴口加工が容易である。しかも、第１噴口４及び第２噴口５の形状を種々の 形状の異形噴孔に容易に形成することもできる。或いは、ノズル本体１をセラミ ックスで製作する場合には、第１噴口４及び第２噴口５を穿孔加工でなく成形で 形成することもでき、また、燃料噴霧の衝突角度もノズル本体１に形成する第２ 噴口５の傾斜で最適状態に調節することができる。更に、第１噴口４及び第２噴 口５の形状を種々の形状の異形噴孔に形成することもできる。所望の形状の異形 噴口としては、第２噴口５の断面形状が軸方向に沿って断面積を同一に且つ方向 に関して縮小、拡大する形状の第２噴口５を容易に形成でき、噴射される燃料の 流れを高速に、或いはスムースにして良好に噴射させることができる。

【００１７】 しかも、図２に示すように、ノズル本体１に一対の第２噴口５を対向するよう に形成しておけば、各第２噴口５から噴射された燃料噴霧は互いに衝突し、燃料 噴霧の微粒化が促進され、且つ燃料噴霧の分散が強化される。或いは、図３に示 すように、ノズル本体１に４個の第２噴口５を一対宛対向するように形成してお けば、各対の第２噴口５から噴射された燃料噴霧は中央部で互いに衝突し、燃料 噴霧の微粒化が更に促進され、且つ燃料噴霧の分散が一層強化される。又は、図 ４に示すように、ノズル本体１に４個の第２噴口２０を半径方向内向きに傾斜し て形成しておけば、各第２噴口２０から噴射された燃料噴霧は、他の第２噴口２ ０から噴射された燃料噴霧に衝突すると共に、ノズル本体１の端部の先端凹部６ の壁面にガイドされて円形状旋回流を形成しながら互いに衝突し、燃料噴霧の微 粒化が更に促進され、且つ燃料噴霧の分散が一層強化される。

【００１８】 そこで、この燃料噴射ノズルの作用について、図１及び図２を参照して説明す る。この燃料噴射ノズルにおいて、針弁２に燃料圧が付勢して針弁２がノズル本 体１内でリフトすると、バルブフェース８がバルブシート７から離れて環状燃料 通路１４がノズルサック１５に連通する。そこで、燃料噴射ポンプ（図示せず） から燃料通路１１に送り込まれた燃料は、燃料溜まり部１０、環状燃料通路１４ 及びノズルサック１５を通じて複数の噴口へと流入するようになる。先ず、ノズ ルサック１５から第１噴口４を通って半径方向外向きに向かった噴射燃料は、ス リーブ３の内周面１６に衝突して反転ガイドされ、第２噴口５に流れ込んで第２ 噴口５を半径方向内向きに向かって流れ、第２噴口５から外部に噴射される。そ こで、各第２噴口５は互いに対向しているので、各第２噴口５から外部に噴射さ れた燃料噴霧は互いに衝突し、燃料噴霧の微粒化が更に促進され、且つ燃料噴霧 の分散が一層強化される。

【００１９】 この燃料噴射ノズルの作用については、図３に示す各第２噴口５及び図４に示 す各第２噴口２０から燃料を噴射する場合は、図２に示す第２噴口５から噴射す る場合の作用と同様であるので、ここでは該説明は重複するのでそれらの説明は 省略する。

【００２０】

【考案の効果】

この考案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、軸線方向に伸びる穴部の端部に弁 シートを形成したノズル本体、該ノズル本体の前記穴部内で摺動可能に嵌合した 針弁、前記穴部先端に設けたノズルサック、該ノズルサックから半径方向外向き 下方に伸びる第１噴口と該第１噴口に連通する半径方向内向き下方に伸びる第２ 噴口とから成り且つ前記第２噴口からの噴射燃料は他の第２噴口からの噴射燃料 に衝突するように構成した複数の噴口、及び前記第１噴口を通る燃料を反転させ て前記第２噴口へガイドするため前記ノズル本体の外周に嵌合したスリーブを有 するので、前記第２噴口から噴射される燃料噴霧を衝突角度が１８０°に近い状 態、或いはほぼ正面衝突の状態で衝突させることができる。しかも、前記第２噴 口から噴射される燃料噴霧は、前記ノズル本体の外周側から半径方向内向きに向 かって前記ノズル本体の先端部に形成された凹部の領域内で衝突させることがで きるので、該燃料噴霧が持っている運動エネルギーは低下することなく、高速で ほぼ正面衝突状態で行われるので、衝突エネルギーは大きくなり、燃料噴霧の微 粒化は良好に促進され且つ燃料噴霧の分散が強化される。

【００２１】 また、前記ノズル本体に形成した前記第１噴口及び前記第２噴口は、両者との 前記ノズル本体の外周面に開口しているので、例えば、前記第１噴口及び前記第 ２噴口を放電加工、レーザ加工等による突き抜き加工等によって所望の形状に形 成でき、極めて噴口加工が容易であり、しかも前記第１噴口及び前記第２噴口の 形状を種々の形状の異形噴孔に容易に形成することもできる。或いは、前記ノズ ル本体をセラミックスで製作する場合には、前記第１噴口及び前記第２噴口を穿 孔加工でなく成形で形成することもでき、前記第１噴口及び前記第２噴口の形状 を種々の形状の異形噴孔に形成することもできる。例えば、所望の形状の異形噴 口としては、噴口の断面形状が軸方向に沿って断面積を同一に且つ方向に関して 縮小、拡大する形状の噴口を容易に形成でき、噴射される燃料の流れを高速に、 或いはスムースにして良好に噴射させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による燃料噴射ノズルの一実施例を示
す断面図である。

【図２】図１の燃料噴射ノズルにおけるノズル本体に形
成した第２噴口の一例を示す平面図である。

【図３】図１の燃料噴射ノズルにおけるノズル本体に形
成した第２噴口の別の例を示す平面図である。

【図４】図１の燃料噴射ノズルにおけるノズル本体に形
成した第２噴口の更に別の例を示す平面図である。

【図５】従来の燃料噴射ノズルにおけるノズル本体に形
成した噴孔の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ノズル本体 ２ 針弁 ３ スリーブ ４ 第１噴口 ５ 第２噴口 ６ 先端凹部 １０ 燃料溜まり部 １１ 燃料通路 １２ ノズル本体の外周面 １５ ノズルサック １６ スリーブの内周面 １７ ノズル本体の先端部 ２０ 第２噴口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線方向に伸びる穴部を形成したノズル
   本体、該ノズル本体の前記穴部内で摺動可能に嵌合した
   針弁、前記穴部先端に設けたノズルサック、該ノズルサ
   ックから半径方向外向き下方に伸びる第１噴口と該第１
   噴口に連通する半径方向内向き下方に伸びる第２噴口と
   から成り且つ前記第２噴口からの噴射燃料は他の第２噴
   口からの噴射燃料に衝突するように構成した複数の噴
   口、及び前記第１噴口を通る燃料を反転させて前記第２
   噴口へガイドするため前記ノズル本体の外周面に嵌合し
   たスリーブ、を有する燃料噴射ノズル。