JPH0735003A - 直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射ノズル - Google Patents

直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射ノズル

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Publication number
JPH0735003A
JPH0735003A JP18489693A JP18489693A JPH0735003A JP H0735003 A JPH0735003 A JP H0735003A JP 18489693 A JP18489693 A JP 18489693A JP 18489693 A JP18489693 A JP 18489693A JP H0735003 A JPH0735003 A JP H0735003A
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JP
Japan
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injection
nozzle
injection holes
fuel injection
spray
Prior art date
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Pending
Application number
JP18489693A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Komori
小森正憲
Yoshihisa Takeda
武田好央
Hiroshi Yamamoto
弘 山本
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SHIN A C II KK
Original Assignee
SHIN A C II KK
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Publication date
Application filed by SHIN A C II KK filed Critical SHIN A C II KK
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Publication of JPH0735003A publication Critical patent/JPH0735003A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】一本の燃料噴射ノズルで、空気導入を妨げるこ
となく又噴霧と噴霧が重なることがなく、出きるだけ多
くの噴孔を形成する。 【構成】燃料噴射ノズル11の先端側側面に形成される
複数の噴孔12a、12b、12c、…、12nと、各
噴孔の周囲に形成され、各噴孔の配列方向と直角方向に
長く、各噴孔の配列方向に短いザグリ13a、13b、
13c、…、13nとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スモークの発生を低レ
ベルに維持しつつNOX を低減させるための直接噴射式
ディーゼル機関の燃料噴射ノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】現在、ディーゼル機関において、スモー
ク及びNOX の低減は重要な課題であり、この問題を解
決するために、高圧噴射(例えば噴射圧1000kg/
cm2以上)、小噴孔径ノズル、浅皿燃焼室及び低スワ
ールを組合せる方式が知られている。この方式によれ
ば、ピストンが上昇し上死点付近に達したとき、ノズル
から噴射された燃料の噴霧は、壁面近傍で一気に着火し
た後、火炎は、燃焼室中心に向かって膨張するが、噴霧
のもつエネルギーが大きいため噴射の終了まで中心部は
不燃域として残る。すなわち、噴霧は壁面に到達するま
で燃焼室中心に近い不燃域側で十分に空気を巻き込みな
がら進行し、壁面側では既燃ガスを導入しながら壁面に
衝突する二段の燃焼経路をたどるため、スモークは低
く、噴射時期を大幅に遅らせても火がつくため、噴射時
期遅延との組み合わせで、低圧噴射と比較してスモーク
及びNOX の同時低減を図ることができる。
【0003】ディーゼル機関は全体的に希薄燃焼である
が、噴霧の内部は図4に示すような枝構造となってい
る。すなわち、噴霧の構造及び現象は大きく4つの領域
に分けられ領域Iでは噴霧は高濃度で殆ど広がらずに直
進し、領域IIでは直進したものが不安定に蛇行し始め、
領域III では蛇行が変形して枝構造となり進むにつれて
枝は間隔を変え、分裂や合体を繰り返し、或いは周囲か
ら徐々に液滴を剥ぎ取られてゆく。領域IVではもはや枝
構造は失われそれぞれの縞は周囲気体との間に発生した
渦の影響を受け、独自の挙動を示し複雑な分布をとる。
このように、噴霧内部は、局部的には過濃及び希薄状態
が共存する不均一な状態であり、高圧噴射のような希薄
混合気の場合でも、局所的に存在する当量比1近傍の高
温部からNOX が多く発生すると言われており、NOX
はこれらの不均一性に深く関係していることが判明して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、噴孔径を小
さくしていくと、噴霧が均一化することがよく知られて
おり、従って、噴霧の均一化の手法としては、多噴孔
数、小噴孔径が効果的である。例えば、大型の舶用ディ
ーゼルエンジンのようにシリンダ径が大きい場合には、
多数のノズルを装着し多噴孔により、燃焼室内に希薄均
一混合気を作り、スモークとNOX を低減することが可
能である。しかしながら、自動車用ディーゼルエンジン
のように、ボアが100mm前後では、多数のノズルを
設置することは不可能であり、1本のノズルにできるだ
け多くの噴孔をあけることが必要となる。しかし、噴孔
数を多くした場合、例えば0.13mm径の12個の噴
孔を設けた実験結果においては、逆にスモークが悪化し
てしまうという結果になった。その原因は、噴霧の空気
導入がノズル噴孔近辺が最も高く、噴孔数の増加につれ
て噴霧と噴霧の間隔が狭まるため、ノズル噴孔近辺から
の空気導入が妨げられるとともに、噴霧と噴霧が重なる
ことが一因である。このように現状では、噴孔間の空気
導入が悪化するため多噴孔化は限度があった。
【0005】図5から図7は、本発明の課題を説明する
ための図であり、それぞれ図(A)は軸方向断面図、図
(B)は噴孔の拡大断面図である。図中、1は燃料噴射
ノズル、2はニードル、3は噴孔、4はザグリを示す。
噴射圧が100MPa以上の高圧噴射の場合、図5に示
す通常の燃料噴射ノズルと比較して図6に示すように、
燃料噴射ノズル1のノズルサック部の肉厚を大きくする
必要がある。ところが、噴孔3から噴射される噴霧の噴
霧角θは、D/L(D:噴孔径、L:噴孔長さ)に比例
するため、ノズルサック部の肉厚を大きくした場合に
は、噴霧角がθ1からθ2 と小さくなり、そこで、図7
に示すように、噴孔3に対して同心で円錐状に拡径して
ザグリ4を形成し、肉厚分を調整して噴霧角がθ1 と小
さくならないようにしている。
【0006】本発明は、前述したように、肉厚を大きく
すると噴霧角が小さくなり、ザグリを形成すると噴霧角
が大きくなることを利用することにより、上記従来の問
題を解決するものであって、一本の燃料噴射ノズルで、
空気導入を妨げることなく又噴霧と噴霧が重なることが
なく、出きるだけ多くの噴孔を形成することができる直
接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射ノズルを提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の直
接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射ノズルは、燃料噴射
ノズル11の先端側側面に形成される複数の噴孔12
a、12b、12c、…、12nと、各噴孔の周囲に形
成され、各噴孔の配列方向と直角方向に長く、各噴孔の
配列方向に短いザグリ13a、13b、13c、…、1
3nとを備えることを特徴とする。なお、上記構成に付
加した番号は、本発明の理解を容易にするために図面と
対比させるためのもので、これにより本発明の構成が何
ら限定されるものではない。
【0008】
【作用】本発明においては、例えば図1に示すように、
噴孔から噴射される噴霧は、各噴孔の配列方向と直角方
向に噴霧角が大きくなり、これと比較して各噴孔の配列
方向は噴霧角が小さくなるため、噴霧間の空間が広くな
り、この部分からの空気導入がスムースに行われ、又噴
霧と噴霧が重なることがない。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図1は、本発明の直接噴射式ディーゼル機関の
燃料噴射ノズルの1実施例を示し、図(A)は軸方向断
面図、図(B)は図(A)のB方向から見た正面図、図
(C)は図(A)のC−C線に沿って矢印方向に見た一
部断面図、図(D)は噴霧の状態を示す斜視図である。
【0010】図1において、燃料噴射ノズル11は、図
5に示す通常の燃料噴射ノズルと比較して、図6に示す
ようにノズルサック部の肉厚を大きくしたものである。
燃料噴射ノズル11の先端側側面には、径方向に複数の
噴孔12a、12b、12c、…、12nが形成されて
いる。そして、燃料噴射ノズル11の外側から各噴孔1
2a、12b、12c、…、12nの周囲に、燃料噴射
ノズル11の軸方向に沿って上下方向に長く左右方向に
短い長孔状のザグリ13a、13b、13c、…、13
nを形成している。このザグリの深さは肉厚の増加分で
ある。
【0011】上記構成からなる本発明の作用を説明す
る。各噴孔12a、12b、12c、…、12nには、
上下方向に長く、左右方向に短いザグリ13a、13
b、13c、…、13nが形成されているため、噴孔か
ら噴射される噴霧は、図(D)に示すように、上下方向
に噴霧角が大きくなり、これと比較して左右方向はD/
L(D:噴孔径、L:噴孔長さ)が小さくなるため噴霧
角が小さくなる。従って、噴霧間の空間が広くなり、こ
の部分からの空気導入がスムースに行われるとともに、
噴霧と噴霧が重なることがない。
【0012】図2は図5の通常のノズルを用いた場合を
示し、図(A)は軸方向断面図、図(B)は図(A)の
B−B線に沿って矢印方向に見た一部断面図、図(C)
は噴霧の状態を示す斜視図である。この場合には、各噴
孔3a、3b、3c、…、3nから噴射される噴霧は、
図(C)に示すように、噴霧間の空間が狭くなりこの部
分からの空気導入が悪化するとともに、噴霧と噴霧が重
なる恐れが生じる。
【0013】従って、本発明によれば、従来のように空
気導入の悪化や噴霧と噴霧の重なりが生じないので、噴
孔径を小さくして多噴孔として、より均一な混合気を作
ることができるので、スモークの悪化を抑えNOX を低
減させることができる。また、1本の燃料噴射ノズルで
多噴孔化が可能であり、エンジン自体の変更も必要ない
ため、非常に安価である。
【0014】図3は本発明の直接噴射式ディーゼル機関
の燃料噴射ノズルの他の実施例を示し、図(A)は軸方
向断面図、図(B)は図(A)のB方向から見た正面
図、図(C)は図(B)のC−C線に沿って矢印方向に
見た一部断面図である。なお、前記実施例と同一の構成
については同一番号を付けて説明を省略する。本実施例
においては、ザグリ13aを上下方向からαの角度だけ
傾斜して設けている。これにより、前記実施例と比較し
て上下方向の噴霧の広がりを抑え、燃焼室の外に出る噴
霧を少なくすることができる。
【0015】以上、本発明の1実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例においては、
燃料噴射ノズル11の先端側側面に径方向に複数の噴孔
12a、12b、12c、…、12nを形成している
が、燃料噴射ノズル11の先端軸方向に噴孔を形成する
場合もあり、その場合には、左右方向に長く上下方向に
短いザグリを形成することになる。従って、ザグリの形
状を共通の概念で表現すれば、噴孔の配列方向と直角方
向に長く、噴孔の配列方向に短いザグリを形成すること
になる。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、噴孔から噴射される噴霧は、各噴孔の配列方向
と直角方向に噴霧角が大きくなり、これと比較して各噴
孔の配列方向は噴霧角が小さくなるため、噴霧間の空間
が広くなりこの部分からの空気導入がスムースに行われ
るので、一本の燃料噴射ノズルで、空気導入を妨げるこ
となく又噴霧と噴霧が重なることがなく、出きるだけ多
くの噴孔を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射
ノズルの1実施例を示し、図(A)は軸方向断面図、図
(B)は図(A)のB方向から見た正面図、図(C)は
図(A)のC−C線に沿って矢印方向に見た一部断面
図、図(D)は噴霧の状態を示す斜視図である。
【図2】図5の通常のノズルを用いた場合を示し、図
(A)は軸方向断面図、図(B)は図(A)のB−B線
に沿って矢印方向に見た一部断面図、図(C)は噴霧の
状態を示す斜視図である。
【図3】本発明の直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射
ノズルの他の実施例を示し、図(A)は軸方向断面図、
図(B)は図(A)のB方向から見た正面図、図(C)
は図(B)のC−C線に沿って矢印方向に見た一部断面
図である。
【図4】噴霧の内部を説明するための模式図である。
【図5】本発明の課題を説明するための図であり、図
(A)は軸方向断面図、図(B)は噴孔の拡大断面図で
ある。
【図6】本発明の課題を説明するための図であり、図
(A)は軸方向断面図、図(B)は噴孔の拡大断面図で
ある。
【図7】本発明の課題を説明するための図であり、図
(A)は軸方向断面図、図(B)は噴孔の拡大断面図で
ある。
【符号の説明】 11…燃料噴射ノズル、12a、12b、12c、…、
12n…噴孔 13a、13b、13c、…、13n…ザグリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料噴射ノズルの先端側側面に形成される
    複数の噴孔と、各噴孔の周囲に形成され、各噴孔の配列
    方向と直角方向に長く、各噴孔の配列方向に短いザグリ
    とを備えることを特徴とする直接噴射式ディーゼル機関
    の燃料噴射ノズル。
JP18489693A 1993-07-27 1993-07-27 直接噴射式ディーゼル機関の燃料噴射ノズル Pending JPH0735003A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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