JPH0569371U - ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、断面形状が長方形で、該長辺が燃
焼室の軸心方向に延びるように燃焼室に設定したディー
ゼルエンジンの燃料噴射ノズルを提供する。 【構成】 この燃料噴射ノズル３は、噴孔５の断面形状
を長方形又は長円形に形成し、噴孔５の長辺をピストン
ヘッド部６に形成した燃焼室１の軸心方向とほぼ同じ方
向に位置設定している。噴孔５からの燃料噴霧Ｆは、燃
焼室１内に生じる渦流Ｓと直角方向に拡がるようにな
り、燃料噴霧Ｆは渦流Ｓの流れに対してほぼ同一の厚み
であり、燃料噴霧Ｆに濃厚と希薄の状態が発生せず、空
気と燃料とは均一に混合し、良好な混合気を生成し、ス
モーク、パティキュレート等の発生は低減される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ピストンヘッド部に形成した燃焼室内に燃料を噴射するディーゼ ルエンジンの燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ディーゼルエンジンに使用されている燃料噴射ノズルについて、燃料噴 射ノズルに設けた噴孔は、断面形状が丸形に形成されたものがほとんどである。 しかしながら、噴孔の断面形状を丸形に形成すると、図６に示すように、燃料噴 霧は円錐状噴霧になり、燃焼室内に生じる渦流Ｓ（矢印）が該円錐状噴霧の錐面 に直角に当たり、燃料の分布は円錐状噴霧の中心部付近が濃度が高く、外周部付 近は空気と接触するので、希薄になる。そのため、空気と燃料との均一な混合が 達成されず、均一な混合気を生成することが困難であり、スモークの生成原因に なっていた。

【０００３】 また、実開昭５２−９０６２８号公報には、燃料噴射弁が開示されている。該 燃料噴射弁は、噴口部の開口形状を燃料噴射弁中心線方向に長い長楕円形状に形 成したものである。

【０００４】 また、特開昭５３−８２９０７号公報には、空気圧縮直接噴射式内燃機関が開 示されている。該空気圧縮直接噴射式内燃機関は、ピストンヘッド内又はシリン ダヘッド内に１つの回転体形状の燃焼室を有し、該燃焼室内に燃焼室縦軸線を中 心として回転する空気運動が生じ、噴射された液体燃料の一部が燃焼室壁へ薄膜 状に吹きつけられ、気化されて回転する空気と混合して燃焼するものであり、１ つのスリット状開口を有する噴射ノズルを設け、該開口の位置は燃料噴流がその 全域に渡ってほぼ同等に燃焼室壁へ当たって幅広い面状の薄膜として広がるよう に設定されており、スリット状開口の通過横断面積が混合気生成兼燃焼法におい て１つの単孔形ノズルに相当するものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、ディーゼルエンジンにおける燃料噴射ノズルの噴孔から噴射される 燃料噴霧と空気との混合気の生成は、自由噴流と空気流の混合によるものである 。特に、エンジンの回転速度が小さく、燃焼室内の渦流の速度が小さい場合には 、混合気の生成は必ずしも十分でなく、エンジンの低回転時に黒煙即ちスモーク が発生することが多い。

【０００６】 前掲実開昭５２−９０６２８号公報に開示された燃料噴射弁は、その噴口が燃 料噴射弁中心線方向に長い長楕円形状に形成されているが、該燃料噴射弁をシリ ンダヘッドに設定した場合に、該燃料噴射弁がシリンダの軸心方向に設定される とは限らず、また該噴口の長辺が燃焼室の軸心方向に位置設定されるとは限らな いものである。従って、噴口から噴射される燃料噴霧は燃焼室内に生じる渦流と 直角方向に拡がるとは限らないものであり、しかもスモークの発生を良好に低減 させるとは限らないものである。

【０００７】 また、燃料噴射ノズルに断面長方形の噴孔を形成したものは、前掲実開昭６０ −７５６８３号公報に開示されているが、上記の燃料噴射弁と同様に、空気と燃 料との均一な混合を促進するため、噴孔の長辺を燃焼室の軸心方向に設定して燃 焼室内に生じる渦流と直角に拡がるように構成するという技術的思想を有してい るものではない。

【０００８】 そこで、この考案の目的は、上記の課題を解決することであり、ピストンヘッ ド部に形成したキャビティから燃焼室を構成し、噴孔の断面形状を長方形又は長 円形に形成して該長辺を燃焼室の軸心方向に設定し、噴孔からの燃料噴霧が燃焼 室内に生じる渦流と直角に拡がるように構成し、燃料と空気との均一な混合を促 進するディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 この考案は、上記の目的を達成するために、次のように構成されている。即ち 、この考案は、シリンダを構成するシリンダブロック、該シリンダブロックに固 定したシリンダヘッド、前記シリンダ内を往復運動するピストンのピストンヘッ ド部に形成したキャビティから成る燃焼室及び前記シリンダヘッドに配置し且つ 圧縮行程端の上死点近傍で前記燃焼室内に燃料を噴射可能な複数の噴孔を備えた 燃料噴射ノズルを有するディーゼルエンジンにおいて、前記噴孔の断面形状を長 方形又は長円形に形成し、前記噴孔の長辺を前記燃焼室の軸心方向とほぼ同じ方 向に位置設定して燃料噴霧が前記燃焼室内に生じる渦流と直角方向に拡がるよう に構成した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に関する。

【００１０】

【作用】

この考案によるディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルは、以上のように構成さ れており、次のように作用する。この燃料噴射ノズルは、噴孔の断面形状を長方 形又は長円形に形成し、前記噴孔の長辺をピストンヘッド部に形成した燃焼室の 軸心方向とほぼ同じ方向に位置設定して燃料噴霧が前記燃焼室内に生じる渦流と 直角方向に拡がるように構成したので、燃料噴霧は渦流の流れに対してほぼ同一 の厚みであり、エンジン回転が低くても、燃料噴霧内へ空気が導入され、燃料噴 霧内への空気量が増加し、燃料噴霧に濃厚と希薄の状態が発生せず、空気と燃料 とは均一に混合し、均一な混合気を生成し、黒煙即ちスモーク、パティキュレー ト等の発生が抑制される。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して、この考案によるディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル の実施例を説明する。図１はこの考案によるディーゼルエンジンの燃料噴射ノズ ルの一実施例を示す説明図、図２は図１の燃料噴射ノズルの燃料噴霧状態の一実 施例を示す説明図、及び図３は図１の燃料噴射ノズルの先端部を示す拡大断面図 である。

【００１２】 この考案による燃料噴射ノズル３を組み込んだディーゼルエンジンは、シリン ダヘッド９をガスケットを介して固定したシリンダブロック８、該シリンダブロ ック８に構成したシリンダ７内を往復運動するピストン２を有しており、該ピス トン２はピストンヘッド部６とピストンスカート部（図示せず）から構成されて いる。ピストンヘッド部６は燃焼室壁体を構成し、該燃焼室壁体には燃焼室１を 構成するキャビティ４が形成されている。シリンダヘッド９には、吸気ポート１ １及び排気ポート１２が形成され、吸気ポート１１には吸気バルブ（図示せず） が配置され、排気ポート１２には排気バルブ（図示せず）が配置されている。ま た、図示していないが、燃焼室１の壁体は、ピストンヘッド部６の形成したキャ ビティ４に断熱構造の壁体で構成することもできる。燃料噴射ノズル３は、燃料 噴射ノズル３のノズルチップ１４に形成した多数の噴孔５からの燃料噴霧Ｆが燃 焼室１に噴射されるように、シリンダヘッド９に配置されている。

【００１３】 ピストンヘッド部６に形成された燃焼室１は、ピストンヘッド部６に形成した シリンダヘッド９側に大きな開口部１０を形成したキャビティ４によって形成さ れ、シリンダヘッドに形成した吸気ポート１１からの吸入空気によって燃焼室１ 内にスワール流即ち渦流Ｓが形成される形状に構成されている。

【００１４】 この燃料噴射ノズル３は、図３に示すように、ホールノズルであり、説明を明 確にするため、１個の噴孔５が示されている。燃料噴射ノズル３のノズルチップ １４に噴孔５が形成され、ノズルチップ１４には燃料溜まり部１８が形成されて いる。また、燃料噴射ノズル３の中空部２１に針弁１６を挿入することによって 、針弁１６の先端テーパ面２２と燃料噴射ノズル３のノズル本体に形成した針弁 １６の弁シート面２３との間にはシート逃げ部１７が形成されている。噴孔５は 、断面形状が短辺１９と長辺２０から成る長方形又は長円形であり、図では、噴 孔５の長辺２０がノズル軸心方向と同一方向に伸びている。

【００１５】 この考案による燃料噴射ノズルは、上記のようなディーゼルエンジンのシリン ダヘッドに組み込むものであり、燃焼室１に燃料を噴射する燃料噴射ノズル３に 形成された噴孔５の形状及び該噴孔５の燃焼室１に対する設定位置に特徴を有し ているものである。燃料噴射ノズル３の噴孔５は、上記のように、断面形状が長 方形又は長円形に形成されており、特に、長方形又は長円形の長辺が燃焼室１の 軸心方向と同じ方向に延び且つ燃料噴射ノズル３の先端部即ちノズルチップ１４ の周方向に複数個形成されている。

【００１６】 図では、燃料噴射ノズル３は、シリンダ７の軸心方向と同一方向になるように シリンダヘッド９に配置されているので、この実施例の燃料噴射ノズル３に形成 された噴孔５は、噴孔５の長辺が燃焼室１の軸心方向と同じ方向に延びると共に 、シリンダ７の軸心方向即ちノズル軸心方向と同一方向に伸びている。

【００１７】 このディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルは、上記のように構成されているの で、次のような効果を有している。即ち、噴孔５の形状と噴孔５の燃焼室１に対 する設定位置を、上記のように構成することによって、噴孔５から噴射された燃 料噴霧Ｆが図５に示すように燃焼室１内に生じる渦流Ｓと直角方向に拡がるよう になり、空気と燃料とが均一に混合され、均質な混合気が生成されるようになる 。しかも、噴孔５の長孔のサイズを調節して形成することによって、ペネトレー ションをコントロールすることができ、ペネトレーションを大きくして燃料と渦 流即ち空気との混合を促進させることができる。従って、燃焼室１での燃焼では 、スモーク、ＨＣ、パティキュレート等の発生を低減することができる。

【００１８】 次に、図４を参照して、この考案によるディーゼルエンジンの燃料噴射ノズル の別の実施例を説明する。図４では、図２の部品と同一の部品には同一の符号を 付している。この実施例による燃料噴射ノズル１３は、シリンダヘッド９に対し て軸心方向から傾斜した方向に設定されている。従って、燃料噴射ノズル１３に 形成された噴孔１５は、噴孔５の長辺が燃焼室１の軸心方向と同じ方向に延びる ように、シリンダ７の軸心方向即ちノズル軸心方向から傾斜した方向に伸びてい る。この実施例の燃料噴射ノズル１３は、上記実施例の燃料噴射ノズル３と同様 に、噴孔１５からの燃料噴霧Ｆは燃焼室１内の渦流Ｓの流れ方向に対して直角に 拡がるように形成され、空気と燃料との均一な混合気を生成する。

【００１９】

【考案の効果】

この考案によるディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルは、以上のように構成し たので、次のような効果を有する。このディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルは 、噴孔の断面形状を長方形又は長円形に形成し、前記噴孔の長辺をピストンヘッ ド部に形成した燃焼室の軸心方向とほぼ同じ方向に位置設定したので、ピストン 上死点近傍即ち圧縮行程端近傍で燃料噴射ノズルの噴孔から噴射された燃料噴霧 は、断面長方形の燃料噴霧を形成すると共に、前記燃焼室内に生じる渦流と直角 方向に拡がるようになり、断面長方形の燃料噴霧に燃料濃度に希薄と濃厚の差が 発生せず、燃料噴霧内へ空気が取り込まれ、空気利用率が向上する。従って、空 気と燃料とが均一に混合し、空気と燃料との均一な混合気が生成され、燃焼が促 進され、黒煙即ちスモーク、パティキュレート、ＨＣ等の発生が抑制され、エン ジン出力を向上させて燃費を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案によるこの考案によるディーゼルエン
ジンの燃料噴射ノズルの一実施例を示す説明図である。

【図２】図１の燃料噴射ノズルの燃料噴霧の一実施例を
示す説明図である。

【図３】図１の燃料噴射ノズルの一部の拡大断面図であ
る。

【図４】図１の燃料噴射ノズルの燃料噴霧の別の実施例
を示す説明図である。

【図５】図１の燃料噴射ノズルの燃料噴霧と渦流との関
係を説明する説明図である。

【図６】従来の燃料噴射ノズルの燃料噴霧と渦流との関
係を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ２ ピストン ３ 燃料噴射ノズル ４ キャビティ ５ 噴孔 ６ ピストンヘッド部 ７ シリンダ ８ シリンダブロック ９ シリンダヘッド １０ 開口部 １３ 燃料噴射ノズル １５ 噴孔 ２０ 長辺

フロントページの続き (72)考案者 関山 惠夫 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内 (72)考案者 行岡 雅洋 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダを構成するシリンダブロック、
   該シリンダブロックに固定したシリンダヘッド、前記シ
   リンダ内を往復運動するピストンのピストンヘッド部に
   形成したキャビティから成る燃焼室、及び前記シリンダ
   ヘッドに配置し且つ圧縮行程端の上死点近傍で前記燃焼
   室内に燃料を噴射可能な複数の噴孔を備えた燃料噴射ノ
   ズルを有するディーゼルエンジンにおいて、前記噴孔の
   断面形状を長方形又は長円形に形成し、前記噴孔の長辺
   を前記燃焼室の軸心方向とほぼ同じ方向に位置設定して
   燃料噴霧が前記燃焼室内に生じる渦流と直角方向に拡が
   るように構成した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。