JPH0763139A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料噴射ノズルにおいて、単位時間当り流量
を低下させることなくサック容積を低減する。 【構成】 内孔１４、シート面１６、サックホール１８
及び複数の噴孔２２を有するノズルボディ１２内には、
ニードル２８が往復動自在に挿通されている。ニードル
２８の先端部２６に設けられた第１円錐台部３４及び第
２円錐台部３６の接合部分はシート部３８となってお
り、第２円錐台部３６の側面は円錐シート面４０となっ
ている。第２円錐台部３６に連接して設けられた曲面部
４４及び頂部４６の形状は、シート面１６およびサック
ホール１８の形状に応じて設定され、ニードル２８がフ
ルリフトした際に曲面部４４および頂部４６に対応する
範囲の燃料通路３２の通路面積は略一定となる。これに
より所望の単位時間当りの燃料流量が確保され、通路面
積の過剰がないのでサックホール容積は低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射ノ
ズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの燃料噴射ノ
ズルとしては、例えば図５に例示するようなホール型ノ
ズル２００が使用されていた。ところが、このホール型
ノズル２００の場合、ノズルボディ２０２の先端に形成
されたサックホール２０４内の燃料が、噴射終了後に噴
孔２０６を経て燃焼室内に漏出することがあった。

【０００３】このサックホールから漏出した燃料が未燃
焼成分として排出されるものが、排出ガス中に存在する
パティキュレートに含まれる可溶有機成分（ＳＯＦ）の
生成要因の一つであるとされており、ＳＯＦの低減には
燃料噴射ノズルのサック容積の低減が有効であることが
知られている。

【０００４】このため、例えば特開平１−１７７４４９
号公報、特開平３−２９４６５５号公報には、ニードル
の先端に突起を設けることによってサック容積の低減を
図る技術が開示されている。これらの技術はサック容積
の低減には効果的であるが、ニードル先端の突起によっ
て燃料通路が狭められて単位時間当りの燃料の流量が低
下するという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、所望の単位時間当りの燃
料流量を確保しつつサック容積の低減を可能とした燃料
噴射ノズルを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明の燃料噴射ノズルは、燃料を噴射
させる噴孔が形成されたノズルボディと、該ノズルボデ
ィに収容されて該ノズルボディのシート面に着座および
リフトすることによって上記噴孔への燃料を遮断および
通過させるニードルとを備えた燃料噴射ノズルにおい
て、上記ノズルボディおよびニードルを、上記ニードル
が所定の位置までリフトした際に上記ノズルボディ内面
と上記ニードル外面との間に形成される燃料通路面積が
少なくとも上記噴孔入口から上記シート面側の所定範囲
で略一定となる構成としたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成の燃料噴射ノズルにおいては、ニード
ルがリフトするとノズルボディ内面とニードル外面との
間に燃料通路が形成される。ニードルが所定の位置まで
リフトした際に、少なくとも噴孔入口からシート面側の
所定範囲においては、燃料通路面積が略一定となる。

【０００８】一般に、燃料噴射ノズルの単位時間当りの
燃料流量は、噴孔の径及び数が同一の場合、燃料通路面
積の最小値によってほぼ決定される。本発明の燃料噴射
ノズルにおいては上記のように燃料通路面積が略一定と
なるので、この値を所望の単位時間当りの燃料流量に応
じて設定することによって所望の単位時間当りの燃料流
量を確保できる。

【０００９】また、この部分においては燃料通路面積が
略一定となるので、例えば燃料通路面積が大きい部分の
存在によるサックホール容積の過剰は生じない。したが
って、このようなサックホール容積の過剰が排除される
分だけ、サックホール容積が低減される。

【００１０】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の好適な二実施
例について説明する。 （実施例１）図１は本実施例の燃料噴射ノズル１０の先
端部分の断面図である。なお、この燃料噴射ノズル１０
のその他の部分は周知の構造であるので図示および説明
を省略する。

【００１１】略円筒状のノズルボディ１２の内部には、
ノズルボディ１２の軸方向に穿設された内孔１４、内孔
１４の先端に連接して形成された円錐台状のシート面１
６、シート面１６の先端に連なる円筒内壁面１８ａおよ
び円筒内壁面１８ａを閉じる半球面１８ｂからなるサッ
クホール１８が設けられている。またサックホール１８
が設けられている半球状の突出部２０には、サックホー
ル１８に連通し突出部２０の外面２０ａに開口する複数
の噴孔２２が穿設されている。なお、内孔１４、シート
面１６およびサックホール１８は、実質的に同軸となっ
ている。

【００１２】一方、ノズルボディ１２内には、円柱状の
軸部２４と略円錐状の先端部２６とを備えたニードル２
８が、内孔１４と軸部２４との間に所定のクリアランス
３０を保って往復動自在に挿通されている。なお、図示
を省略しているがニードル２８の後端部はノズルボディ
１２に摺動自在に保持されている。

【００１３】周知のように、クリアランス３０は図示し
ない経路にて供給される燃料を通過させるための通路と
なっている。また、ニードル２８は、その往復動に応じ
て、先端部２６をノズルボディ１２のシート面１６に液
密に接触可能であると共に、先端部２６をシート面１６
から離脱させた際には、シート面１６およびサックホー
ル１８と先端部２６との間にクリアランス３０から噴孔
２２へ至る燃料通路３２を形成可能である。

【００１４】先端部２６には、軸部２４に連接して第１
円錐台部３４が形成されており、この第１円錐台部３４
に連接して第２円錐台部３６が設けられている。第１円
錐台部３４と第２円錐台部３６とはテーパがわずかに異
なっており、両者の接合部分には稜状のシート部３８が
形成されている。また第２円錐台部３６の側面はノズル
ボディ１２のシート面１６と整合する円錐シート面４０
となっている。これらシート部３８および円錐シート面
４０は、ノズルボディ１２のシート面１６と共働して弁
座を構成し、シート部３８および円錐シート面４０とシ
ート面１６とを液密に接触（着座）させて燃料通路３２
を遮断可能である。またニードル２８の開弁方向への移
動（リフト）によって、シート部３８および円錐シート
面４０をシート面１６から離脱させた際には燃料通路３
２は開放状態となり、クリアランス３０側から供給され
る燃料を噴孔２２側へと通過させる。

【００１５】この第２円錐台部３６の小径部３６ａは所
定の外径Ｄであり、この小径部３６ａから先端側は図示
のように徐々に外径を小さくする滑らかな曲面部４４が
設けられており、曲面部４４に連接して略円柱状の頂部
４６が設けられている。これら曲面部４４および頂部４
６の形状は、これらに対面するシート面１６およびサッ
クホール１８の形状に応じて設定されており、ニードル
２８がフルリフトした際に曲面部４４および頂部４６に
対応する範囲の燃料通路３２の通路面積は略一定とな
る。したがって、ニードル２８のフルリフト時には、噴
孔２２の入口２２ａから小径部３６ａに対応する範囲で
燃料通路３２の通路面積を略一定とできる。なお、通路
面積とは、燃料の流線方向に対して垂直となる方向に沿
った断面積をいう。

【００１６】図２に示すように、燃料通路３２のシート
部３８に対応する位置から噴孔２２に至る範囲において
は、ニードル２８のフルリフト時の通路面積は、シート
部３８から小径部３６ａに至る部分では一定比率で減少
するが、小径部３６ａから噴孔２２の入口２２ａの範囲
では一定となる。

【００１７】図２にｂとして示すのは、図５に例示する
従来の燃料噴射ノズル２００においてニードル２０８の
シート部２１０、小径部２１２の外径Ｄおよび噴孔２０
６の径および数等を本実施例と同様に設定した比較例で
ある。比較例のフルリフト時の通路面積は、小径部２１
２に至るまでは本実施例と同様であるが、小径部２１２
から噴孔２０６の入口２０６ａまでの範囲では増加して
いる。

【００１８】前述のように、単位時間当りの燃料流量
は、噴孔の径及び数が同一の場合、通路面積の最小値に
よってほぼ決定される。本実施例の燃料噴射ノズル１０
と比較例とは通路面積の最小値（Ａに対応）が同一であ
るので、両者の単位時間当りの燃料流量は同等となる。
しかし、本実施例と比較例とでは、図２に斜線で示す部
分の通路面積に差がある。したがって、本実施例の燃料
噴射ノズル１０は、この通路面積の差に応じた分だけサ
ック容積が低減されている。

【００１９】さらに、図４に示すように、本実施例の燃
料噴射ノズル１０では、小径部３６ａの外径Ｄを変更
し、曲面部４４および頂部４６もこれに整合させること
により、小径部３６ａ〜噴孔２２の入口２２ａまでの通
路面積を任意に変更することができる（図４のａ、ｂ、
ｃ参照）。したがって、この通路面積を所望の単位時間
当りの燃料流量に応じた値とできるので、要求流量の異
なる種々のエンジンに対応できる。

【００２０】このように、本実施例の燃料噴射ノズル１
０は、比較例と同等の単位時間当りの燃料流量を確保で
き、小径部３６ａ〜噴孔２２の入口２２ａまでの通路面
積の変更によって、要求流量の異なる種々のエンジンに
対応できる。また、通路面積の過剰によるサックホール
容積の過剰は生じないので、このようなサックホール容
積の過剰が排除される分だけ、サックホール容積が低減
される。 （実施例２）図３は本実施例の燃料噴射ノズル５０の先
端部分の断面図である。なお、この燃料噴射ノズル５０
のその他の部分は周知の構造であるので、実施例１と同
様に図示および説明を省略する。また、実施例１と同様
に構成されている部分については、実施例１と同じ品番
を付して説明を省略する。

【００２１】略円筒状のノズルボディ５２の内部には、
ノズルボディ５２の軸方向に穿設された内孔５４、内孔
５４の先端に連接して形成された円錐台状のシート面５
６が設けられている。また、接合部５７にてシート面５
６に連なって、図示の様に徐々に内径を減少させる滑ら
かな曲面内壁面５８ａおよび曲面内壁面５８ａを閉じる
球面状の球面状内壁面５８ｂからなるサックホール５８
が設けられている。さらに、ノズルボディ５２のサック
ホール５８に対応する部分は略半球状の突出部６０とな
っており、この突出部６０にはサックホール５８に連通
し突出部６０の外面６０ａに開口する複数の噴孔２２が
穿設されている。なお、内孔５４、シート面５６および
サックホール５８は、実質的に同軸となっている。

【００２２】一方、ノズルボディ５２内には、円柱状の
軸部６４と略円錐状の先端部６６とを備えたニードル６
８が、内孔５４と軸部６４との間に所定のクリアランス
３０を保って往復動自在に挿通されている。なお、図示
を省略しているがニードル６８の後端部はノズルボディ
５２に摺動自在に保持されている。

【００２３】先端部６６には、軸部６４に連接して第１
円錐台部７４が形成されており、この第１円錐台部７４
に連接して第２円錐台部７６が設けられている。第１円
錐台部７４と第２円錐台部７６とはテーパがわずかに異
なっており、両者の接合部分には稜状のシート部７８が
形成されている。また第２円錐台部７６の側面８０の一
部はノズルボディ５２のシート面５６と整合する円錐シ
ート面８０ａとなっている。これらシート部７８および
円錐シート面８０ａは、ノズルボディ５２のシート面５
６と共働して弁座を構成し、シート部７８および円錐シ
ート面８０ａとシート面５６とを液密に接触（着座）さ
せて燃料通路３２を遮断可能である。またニードル６８
の開弁方向への移動（リフト）によって、シート部７８
および円錐シート面８０ａをシート面５６から離脱させ
た際には燃料通路３２は開放状態となり、クリアランス
３０側から供給される燃料を噴孔２２側へと通過させ
る。

【００２４】上述のようにノズルボディ５２の内部の先
端には、曲面内壁面５８ａおよび球面状内壁面５８ｂか
らなるサックホール５８が設けられているが、接合部５
７から噴孔２２の入口２２ａにわたる範囲の形状は、こ
の部分に対面する第２円錐台部７６の側面８０の形状に
応じて設定されており、ニードル６８がフルリフトした
際に接合部５７〜入口２２ａに対応する範囲の燃料通路
３２の通路面積は略一定となる。したがって、ニードル
６８のフルリフト時には、噴孔２２の入口２２ａから接
合部５７に対応する範囲で燃料通路３２の通路面積を略
一定とできる。

【００２５】図２に示すように、燃料通路３２のシート
部７８に対応する位置から噴孔２２に至る範囲において
は、ニードル６８のフルリフト時の通路面積は、シート
部７８から接合部５７に至る部分では一定比率で減少す
るが、接合部５７から噴孔２２の入口２２ａの範囲では
一定となる。

【００２６】このように、ニードル６８のフルリフト時
の通路面積が接合部５７から噴孔２２の入口２２ａの範
囲では一定となるように設定されているので、本実施例
の燃料噴射ノズル５０においても上記実施例１と同様の
効果が得られる。また、接合部５７の内径Ｄ’を変更
し、曲面内壁面５８ａおよび球面状内壁面５８ｂもこれ
に整合させることにより、接合部５７〜噴孔２２の入口
２２ａまでの通路面積を任意に変更することができる
（図４のａ、ｂ、ｃ参照）。

【００２７】以上、二実施例により本発明について説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の用紙を逸脱しない範囲で様々に実施でき
る。上記実施例ではニードルのフルリフト時に燃料通路
の通路面積がほぼ一定となるように設定しているが、フ
ルリフト時以外、例えばその直前に燃料通路の通路面積
がほぼ一定となるように設定してもよい。また、上記の
実施例では、ニードル側（φＤ）あるいはノズルボディ
側（φＤ’）のいずれかの側で設定を変更して要求流量
の異なるエンジンに対応する例を示したが、ニードル側
およびノズルボディ側の双方の設定を変更してもよい。
さらに、上記実施例では、噴孔の入口からニードルのシ
ート部に対応する範囲において、ニードルのフルリフト
時に燃料通路の通路面積が一定となる様設定している
が、この範囲（入口〜シート部）を越えて通路面積が一
定となるように設定してもよい。

【００２８】また、噴孔の数は、必要に応じて適宜の数
を設ければよい。例えば１つでもよいし、上記各実施例
に設けられた噴孔数を越えた数の噴孔を設けてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料噴射
ノズルは、所望の単位時間当りの燃料流量を確保しつつ
サックホール容積の低減が可能である。しかも、要求流
量の異なる種々のエンジンに対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の燃料噴射ノズルの先端部断面図で
ある。

【図２】 実施例の燃料噴射ノズルおよび比較例の燃料
噴射ノズルの通路面積のグラフである。

【図３】 実施例２の燃料噴射ノズルの先端部断面図で
ある。

【図４】 実施例の燃料噴射ノズルにおいて通路面積を
設定変更した場合を例示するグラフである。

【図５】 従来の燃料噴射ノズルの先端部断面図であ
る。

【符号の説明】

１０、５０・・・燃料噴射ノズル、１２、５２・・・ノ
ズルボディ、１６、５６・・・シート面、１８、５８・
・・サックホール、２２・・・噴孔、２２ａ・・・入
口、２８、６８・・・ニードル、３６ａ・・・小径部、
３８、７８・・・シート部、５７・・・接合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を噴射させる噴孔が形成されたノズ
   ルボディと、該ノズルボディに収容されて該ノズルボデ
   ィのシート面に着座およびリフトすることによって上記
   噴孔への燃料を遮断および通過させるニードルとを備え
   た燃料噴射ノズルにおいて、 上記ノズルボディおよびニードルを、上記ニードルが所
   定の位置までリフトした際に上記ノズルボディ内面と上
   記ニードル外面との間に形成される燃料通路面積が少な
   くとも上記噴孔入口から上記シート面側の所定範囲で略
   一定となる構成としたことを特徴とする燃料噴射ノズ
   ル。