JPH04314961A - 燃料噴射ノズル - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直噴式ディーゼルエン
ジン等に設けられる燃料噴射ノズルの改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】この種の燃料噴射ノズル
として、従来例えば図８に示すようなものがあった（例
えば、実開昭６０−１８０７６３号公報、実開昭６３−
１０２６５号公報、参照）。

【０００３】これについて説明すると、針弁２の先端に
円錐形に突出するシート部２１を形成する一方、ノズル
ボディ１に針弁２のシート部２１を着座させる座面１１
を円錐形に形成し、この座面１１に複数の噴孔９を放射
状に開口させている。

【０００４】ポンプから送られる燃料圧力の上昇に伴っ
て針弁２がリフトすると、燃料はシート部２１と座面１
１の間に画成させる円錐状流路７から各噴孔９に流入し
、各噴孔９から燃焼室に燃料噴霧として噴射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来装置に
あっては、図９に示すように針弁２の小リフト時、シー
ト部２１と座面１１との間に画成される円錐状流路の間
隙が小さい状態では、図中矢印で示すように各噴孔９に
流入する燃料の流れが円錐状流路７の基端側に大きく偏
り、燃料の微粒化が悪化したり、噴孔に流入する燃料に
付与される流れ抵抗を減少して実噴射圧力が低下する。 また噴孔９内を通過する燃料の流れが直線的になるため
、燃料噴射圧を高めても、燃料の微粒化に寄与せず、噴
射燃料の貫徹力が過大となって燃焼室壁に衝突し、ＨＣ
の排出量が増大する可能性がある。

【０００６】本発明はこうした従来の点に着目して、燃
料噴射特性を改善することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、針弁の先端に
円錐形に突出するシート部を形成する一方、ノズルボデ
ィにこのシート部を着座させる座面を円錐形に形成した
燃料噴射ノズルにおいて、Ｎを２以上の整数とすると、
ノズルボディの座面に２Ｎ個の噴孔を放射状に開口させ
るとともに、各噴孔の間を通って放射状に伸びるＮ本の
溝を形成し、隣り合う２本の溝の間に２つの噴孔が開口
するように配置する。

【０００８】

【作用】ポンプから送られる燃料圧力の上昇に伴って針
弁がリフトすると、燃料はシート部と座面の間に画成さ
せる円錐状流路から各噴孔に流入し、燃料の一部は放射
状の溝を通って噴孔より先端側から各噴孔に流入する。

【０００９】針弁の小リフト時、シート部と座面との間
に画成される円錐状流路の間隙が小さく、この円錐状流
路を通る燃料に付与される流れ抵抗が大きくなるが、燃
料の一部は放射状の溝を通って噴孔より先端側から各噴
孔に流入するため、一つの噴孔について言えば、これに
流入する燃料の流れが円錐状流路の基端側に大きく偏る
ことがなく、噴孔に流入する燃料に付与される流れ抵抗
を減少して実噴射圧力を高められる。

【００１０】同じく針弁の小リフト時、各噴孔まわりの
圧力分布は、隣り合う別の噴孔に近接している側に比べ
て、溝に近接している側で高くなり、この圧力差により
各噴孔に流入する燃料に旋回流が生起される。この旋回
流は燃料が各噴孔から燃焼室に噴出する過程でも持続し
て、各噴孔から噴出する燃料噴霧の拡散角度を大きくし
、燃料の微粒化および空気との混合が促進されるととも
に、燃料噴霧が燃焼室壁面に付着するのを防いで未燃焼
ＨＣの発生量を低減できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を直噴式ディーゼルエンジンの
燃料噴射ノズルに適用した実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１２】図１，図２において、１は中空のノズルボ
ディ、２はこのノズルボディ１内に収装された針弁であ
る。針弁２の先端には円錐形に突出するシート部２１が
形成される一方、ノズルボディ１には円錐形に窪む座面
１１が形成される。ノズルボディ１はエンジンの燃焼室
の中央に臨んで設けられ、座面１１には燃焼室に連通す
る６個の噴孔９がノズル中心線Ｏについて放射状に形成
させる。

【００１３】座面１１の底部には下穴１２が形成される
。この下穴１は座面１１の加工逃げとなるとともに、各
噴孔９に導かれる燃料圧力を均一にするように所定容積
を持っている。

【００１４】ノズルボディ１の座面１１に噴孔９より基
端側から先端側にかけて放射状に開口する３本の溝１０
が形成される。溝１０の一端はシート部２１の基端縁部
２２が接合する部位１３よりも先端側に位置して開口し
、他端が下穴１２内に開口している。

【００１５】図２はノズル中心線Ｏについて直交する座
面１１の平面図であるが、この図上において、各噴孔９
の挟み角度を６０度と均等にするとともに、各溝１０の
挟み角度１２０度と均等に設定する。各溝１０は各噴孔
９の間に交互に介在し、各溝１０が隣合う各噴孔９の間
を等分するように、ノズル中心線Ｏについて対称的に形
成される。すなわち、隣り合う２本の溝１０の間に２つ
の噴孔９が並んで開口し、隣り合う噴孔９の間には交互
に溝１０が介在する。

【００１６】図３に示すように、各溝１０はその断面が
略三角形に窪み、例えば放電加工により形成される。

【００１７】シート部２１の円錐角度θ１を座面１１の
円錐角度θ２より所定の比率で大きく形成して、燃料圧
力の低下に伴って針弁２のシート部２１がノズルボディ
１の座面１１に着座した状態では、シート部２１の基端
縁部２２が座面１１に対して線状に接合する。

【００１８】針弁２はシート部２１より基端側に円錐面
２３が、先端側には円錐面２４が形成され、それぞれの
円錐角度は円錐面２３、シート部２１、円錐面２４の順
に段階的に大きく設定される。

【００１９】燃焼室３に臨む針弁２の途中には図示しな
いガイド部がその径方向に突出形成され、針弁２のリフ
ト時にこのガイド部がノズルボディ１の内壁に摺接する
ことにより、シート部２１が座面１１に対して同心的に
案内され、両者の間に円錐状流路が周方向に均一な幅で
画成されるようになっている。

【００２０】針弁２はバネ荷重の異なる２つのリターン
スプリングで段階的に付勢される。すなわち、燃料室３
に供給される燃料圧力の上昇に伴って針弁２が全閉位置
から１０〜６０μｍの範囲で設定された所定のプレリフ
ト位置に到達するまでの段階で一方のリターンスプリン
グの付勢力が働き、プレリフト位置を過ぎてリフトする
と他方のリターンスプリングの付勢力も働き、これによ
り針弁２を段階的にリフトさせて燃料を２段噴射するよ
うになっている。

【００２１】次に、作用について説明する。

【００２２】ポンプから燃料室３にエンジン回転に同期
して送られる燃料は、その圧力上昇に伴って一つのリタ
ーンスプリングを圧縮して針弁２をプレリフトさせて少
量の燃料を初期噴射した後、２つのリターンスプリング
を圧縮しながらフルリフトして大量の燃料を主噴射して
、着火遅れの少ない、したがって振動や騒音の少ない安
定かつ円滑な燃焼が得られる。

【００２３】図４、図５に示すように、針弁２のプレリ
フト位置に保持される初期噴射時は、シート部２１と座
面１１との間に画成される円錐状流路７の間隙が小さく
、この円錐状流路７を通って各噴孔９に流入する燃料に
付与される流れ抵抗が大きくなるが、図中矢印で示すよ
うに燃料の一部は各溝１０を通って各噴孔９に流入する
ため、各噴孔９に流入する燃料の流れが燃料室１０に近
い側に大きく偏ることがなく、噴孔９の開口部における
圧力損失を低減でき、実噴射圧力を高められる。

【００２４】同じく針弁２のプレリフト時、各噴孔まわ
りの圧力分布は、隣り合う別の噴孔９に近接している側
に比べて、溝１０に近接している側で高くなり、この圧
力差により各噴孔９に流入する燃料に旋回流が生起され
る。この旋回流は燃料が各噴孔９から燃焼室に噴出する
過程でも持続して、各噴孔９から噴出する燃料噴霧の拡
散角度を大きくし、燃料の微粒化および空気との混合が
促進されるとともに、燃料噴霧が燃焼室壁面に付着する
のを防いで未燃焼ＨＣの発生量を低減できる。

【００２５】さらに、６個の噴孔９に対して３本の溝１
０が均等な間隔で放射状に設けられることにより、各噴
孔９に流入する燃料流に対して各溝１０に流入する燃料
流の影響を均一化し、噴孔９毎の燃料噴射量のバラツキ
を仰えて燃焼室における空気利用率を高めてスモーク等
の発生量を低減できる。

【００２６】続いて、針弁２がフルリフト位置に到達す
る主噴射時は、針弁２のシート部２１と座面１１との間
に画成される円錐状流路７の間隙が大きく、この円錐状
流路７を通って各噴孔９に流入する燃料に付与される流
れ抵抗が小さくなるために、燃料噴射圧を高めて、比較
的に小さい噴霧角度で貫徹力の強い噴霧が得られ、燃料
の拡散を促すとともに、噴射期間を短縮することができ
る。

【００２７】燃料噴射停止時は、燃料圧力の低下に伴っ
て針弁２のシート部２１がノズルボディ１の座面１１に
着座し、この状態では、シート部２１の基端縁部２２が
座面１１に対して線状に接合して、円錐状流路７への燃
料の流入が止められる。これにより、燃料の後だれが防
止され、未燃焼ＨＣの排出量を低減するとともに、噴孔
９のまわりにカーボンが付着することを防止できる。

【００２８】次に、図６に示す他の実施例は、各噴孔９
をノズル中心線Ｏについて直交する平面図上において、
各噴孔９の中心線をノズル中心線Ｏに対して偏心させて
隣り合う噴孔９どうしの間隔が周方向で交互に大小異な
るように配置し、かつ隣り合う噴孔９どうしの挟み角度
が６０゜と均一になるように配置するものである。

【００２９】図７にも示すように、座面１１には隣り合
う噴孔９どうしの間隔が大きい部位に３本の溝１０が放
射状に形成され、各溝１０の断面は円弧状帯形に拡大し
て形成される。

【００３０】この場合、針弁２のプレリフト時に、一つ
の噴孔９についていえば、燃料が隣り合う噴孔９の間隔
が小さい側より大きい側に集まり、これにより各溝１０
を介して各噴孔９に生起される旋回流が強化され、燃料
の微粒化および空気との混合が一層促進される。

【００３１】また、各噴孔９の中心線をノズル中心線Ｏ
に対して偏心させるものの、隣り合う噴孔９どうしの挟
み角度を６０゜と均一にすることにより、上記初期噴射
時に各噴孔９から比較的に大きな拡散角度で噴射される
燃料噴霧どうしが早くから重なって干渉し合うことを抑
制し、スモーク等の発生を防止する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、針弁の先
端に円錐形に突出するシート部を形成する一方、ノズル
ボディにこのシート部を着座させる座面を円錐形に形成
した燃料噴射ノズルにおいて、Ｎを２以上の整数とする
と、ノズルボディの座面に２Ｎ個の噴孔を放射状に開口
させるとともに、各噴孔の間を通って放射状に伸びるＮ
本の溝を形成し、隣り合う２本の溝の間に２つの噴孔が
開口するように配置したため、針弁の小リフト時から噴
孔に流入する燃料に付与される流れ抵抗を減少して実噴
射圧力を高められ、各噴孔に流入する燃料に旋回流が生
起されることにより、燃焼室における燃料噴霧の拡散が
促進され、ディーゼルエンジンの低公害化や燃費および
出力の改善がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す燃料噴射ノズルの図２の
Ａ−Ａ線に沿う横断面図である。

【図２】同じく座面の平面図である。

【図３】同じく図２のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。

【図４】同じく燃料の流れ状態を示す縦断面図である。

【図５】同じく燃料の流れ状態を示す座面の平面図であ
る。

【図６】他の実施例を示す座面の平面図である。

【図７】同じく図６のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。

【図８】従来の燃料噴射ノズルの縦断面図である。

【図９】同じく燃料の流れ状態を示す座面の平面図であ
る。

【符号の説明】

１　　ノズルボディ ２　　針弁 ９　　噴孔 １０　　溝 １１　　座面 ２１　　シート部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　針弁の先端に円錐形に突出するシート
   部を形成する一方、ノズルボディにこのシート部を着座
   させる座面を円錐形に形成した燃料噴射ノズルにおいて
   、Ｎを２以上の整数とすると、ノズルボディの座面に２
   Ｎ個の噴孔を放射状に開口させるとともに、各噴孔の間
   を通って放射状に伸びるＮ本の溝を形成し、隣り合う２
   本の溝の間に２つの噴孔が開口するように配置したこと
   を特徴とする燃料噴射ノズル。