JPH08200185A - ホール型燃料噴射ノズル - Google Patents
ホール型燃料噴射ノズルInfo
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- JPH08200185A JPH08200185A JP7031379A JP3137995A JPH08200185A JP H08200185 A JPH08200185 A JP H08200185A JP 7031379 A JP7031379 A JP 7031379A JP 3137995 A JP3137995 A JP 3137995A JP H08200185 A JPH08200185 A JP H08200185A
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- injection
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- F02B23/0669—Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0672—Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＮＯｘの生成を抑制することができるととも
に、空気利用率を高くして黒煙の排出量を削減できる燃
料噴射ノズルをする。 【構成】 ピストンに設けたキャビティの周壁に向って
開口する主噴口２の間に、該主噴口２より上方に向って
開口する副噴口３をノズル１に設ける。副噴口３の総開
口面積を主噴口２の総開口面積の３５％〜６５％にす
る。主噴口２を基準としてスワール６の上流側に位置す
る副噴口３を等間隔よりもスワール６の下流側に変位さ
せたことにより、主噴口２から噴射された燃料噴霧によ
る混合気と副噴口３から噴射された燃料噴霧による混合
気の重なりを予防して過濃混合気の生成を抑制しつつ、
新気を取り込んだ安定燃焼を最終段階まで継続させてＮ
Ｏｘおよび黒煙の発生を抑制するようにした。
に、空気利用率を高くして黒煙の排出量を削減できる燃
料噴射ノズルをする。 【構成】 ピストンに設けたキャビティの周壁に向って
開口する主噴口２の間に、該主噴口２より上方に向って
開口する副噴口３をノズル１に設ける。副噴口３の総開
口面積を主噴口２の総開口面積の３５％〜６５％にす
る。主噴口２を基準としてスワール６の上流側に位置す
る副噴口３を等間隔よりもスワール６の下流側に変位さ
せたことにより、主噴口２から噴射された燃料噴霧によ
る混合気と副噴口３から噴射された燃料噴霧による混合
気の重なりを予防して過濃混合気の生成を抑制しつつ、
新気を取り込んだ安定燃焼を最終段階まで継続させてＮ
Ｏｘおよび黒煙の発生を抑制するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンに用
いられる燃料噴射ノズルに係り、詳しくは、直接噴射式
ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（以下、
ＮＯｘという）および黒煙を効果的に低減できるように
したホール型の燃料噴射ノズルに関するものである。
いられる燃料噴射ノズルに係り、詳しくは、直接噴射式
ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（以下、
ＮＯｘという）および黒煙を効果的に低減できるように
したホール型の燃料噴射ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の直接噴射式ディーゼルエンジンに
用いられるホール型の燃料噴射ノズルとしては、例えば
実開昭５７−１５８９７４号公報などに見られるように
コーン角の異なる複数の噴口を交互に設けたもの、ある
いは、実開平２−５９２６０号公報に見られるように複
数個の噴口の総開口面積を当該噴口到達時点での流量係
数に応じて設定したものがある。
用いられるホール型の燃料噴射ノズルとしては、例えば
実開昭５７−１５８９７４号公報などに見られるように
コーン角の異なる複数の噴口を交互に設けたもの、ある
いは、実開平２−５９２６０号公報に見られるように複
数個の噴口の総開口面積を当該噴口到達時点での流量係
数に応じて設定したものがある。
【０００３】しかしながら、自動車用ディーゼルエンジ
ンのように使用する回転・負荷域が広いエンジンにおい
ては、燃料供給量の制御範囲が広い。従って、例えば低
負荷域のように燃料の供給量が少ない領域での初期噴射
率を低くしてＮＯｘの生成を抑制すべく噴口径を小さく
すると、燃料の噴射量が多い高負荷域で噴射期間が必要
以上に長くなり過ぎてしまう。また、逆に高負荷域での
噴射期間を適正化すべく噴口径を大きくすると、低負荷
域においても初期噴射率が高くなってしまうために着火
時点までの噴射量が多くなってＮＯｘが生成され易くな
るという不具合がある。
ンのように使用する回転・負荷域が広いエンジンにおい
ては、燃料供給量の制御範囲が広い。従って、例えば低
負荷域のように燃料の供給量が少ない領域での初期噴射
率を低くしてＮＯｘの生成を抑制すべく噴口径を小さく
すると、燃料の噴射量が多い高負荷域で噴射期間が必要
以上に長くなり過ぎてしまう。また、逆に高負荷域での
噴射期間を適正化すべく噴口径を大きくすると、低負荷
域においても初期噴射率が高くなってしまうために着火
時点までの噴射量が多くなってＮＯｘが生成され易くな
るという不具合がある。
【０００４】上記のような不具合を解消するためには副
室式ディーゼルエンジンに用いられるピントル型、スロ
ットル型あるいはピントークス型の燃料噴射ノズルを用
いることが考えられ、もしくは、二段開弁圧ノズルとす
ることが有効である。ところが、前者の副室式ディーゼ
ルエンジン用のノズルを直噴式ディーゼルエンジンに用
いることは実質的に不可能であり、後者の二段開弁圧ノ
ズルは構成が複雑で高価であるという問題点がある。
室式ディーゼルエンジンに用いられるピントル型、スロ
ットル型あるいはピントークス型の燃料噴射ノズルを用
いることが考えられ、もしくは、二段開弁圧ノズルとす
ることが有効である。ところが、前者の副室式ディーゼ
ルエンジン用のノズルを直噴式ディーゼルエンジンに用
いることは実質的に不可能であり、後者の二段開弁圧ノ
ズルは構成が複雑で高価であるという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、噴射量が多い領域での噴射期
間の長期化を予防し、初期噴射率を低くして着火時点ま
での噴射量を可及的に少なくしてＮＯｘの生成を抑制す
ることができるとともに、空気利用率を高くして黒煙の
排出量を削減できる燃料噴射ノズルをすることを課題と
している。
みてなされたものであり、噴射量が多い領域での噴射期
間の長期化を予防し、初期噴射率を低くして着火時点ま
での噴射量を可及的に少なくしてＮＯｘの生成を抑制す
ることができるとともに、空気利用率を高くして黒煙の
排出量を削減できる燃料噴射ノズルをすることを課題と
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ピストンに設けたキャビティの周壁に向っ
て開口する主噴口を設ける一方、前記キャビティのエッ
ジ部に向って開口する副噴口を隣接する主噴口の間に設
けている。そして、副噴口の総開口面積を主噴口の総開
口面積の３５％〜６５％にするとともに、主噴口を基準
としてスワールの上流側に位置する副噴口を等間隔より
もスワールの下流側に変位させたことを特徴としてい
る。
に本発明は、ピストンに設けたキャビティの周壁に向っ
て開口する主噴口を設ける一方、前記キャビティのエッ
ジ部に向って開口する副噴口を隣接する主噴口の間に設
けている。そして、副噴口の総開口面積を主噴口の総開
口面積の３５％〜６５％にするとともに、主噴口を基準
としてスワールの上流側に位置する副噴口を等間隔より
もスワールの下流側に変位させたことを特徴としてい
る。
【０００７】また本発明は、主噴口を副噴口より大径の
噴口で構成して副噴口の総開口面積を主噴口の総開口面
積の３５％〜６５％にし、もしくは、主噴口を副噴口と
ほぼ同径の噴口で構成したうえで、２つの主噴口に対し
て１つの副噴口を設けて副噴口の総開口面積を主噴口の
総開口面積の３５％〜６５％にし、かつ、対をなす主噴
口の中心点を基準としてスワールの上流側に位置する副
噴口を等間隔を含んでスワールの下流側に配設すること
ができる。
噴口で構成して副噴口の総開口面積を主噴口の総開口面
積の３５％〜６５％にし、もしくは、主噴口を副噴口と
ほぼ同径の噴口で構成したうえで、２つの主噴口に対し
て１つの副噴口を設けて副噴口の総開口面積を主噴口の
総開口面積の３５％〜６５％にし、かつ、対をなす主噴
口の中心点を基準としてスワールの上流側に位置する副
噴口を等間隔を含んでスワールの下流側に配設すること
ができる。
【０００８】
【作用】燃料噴射ポンプから吐出された燃料の圧力が上
昇すると、燃料噴射ノズルに設けたニードルがリフトさ
れて噴口から燃料が噴射される。また、主噴口をキャビ
ティの周壁に向って開口させるとともに、副噴口のコー
ン角を主噴口のコーン角より大きくし、もしくは、副噴
口を主噴口よりもノズルの基端側に位置させるなどして
副噴口を主噴口より上方に向って開口させ、かつ、主噴
口と副噴口の流量係数ならびに流路抵抗を異ならせてい
る。
昇すると、燃料噴射ノズルに設けたニードルがリフトさ
れて噴口から燃料が噴射される。また、主噴口をキャビ
ティの周壁に向って開口させるとともに、副噴口のコー
ン角を主噴口のコーン角より大きくし、もしくは、副噴
口を主噴口よりもノズルの基端側に位置させるなどして
副噴口を主噴口より上方に向って開口させ、かつ、主噴
口と副噴口の流量係数ならびに流路抵抗を異ならせてい
る。
【０００９】すなわち、噴口の流路抵抗は口径を小さく
するにつれて大きくなり、口径が同一である場合はコー
ン角を大きくするにつれて大きくなり、ノズルの先端側
に位置する噴口ほど流量係数が大きくなる。
するにつれて大きくなり、口径が同一である場合はコー
ン角を大きくするにつれて大きくなり、ノズルの先端側
に位置する噴口ほど流量係数が大きくなる。
【００１０】このために、燃料噴射ポンプの送油率が低
い領域では流路抵抗が大きい副噴口からの噴射量は少な
くなる。従って、低負荷域での運転のように送油率が低
いときは初期噴射率が抑えられるために、静粛な燃焼が
行なわれて燃焼音が低減されるとともに、ＮＯｘの生成
が抑制される。
い領域では流路抵抗が大きい副噴口からの噴射量は少な
くなる。従って、低負荷域での運転のように送油率が低
いときは初期噴射率が抑えられるために、静粛な燃焼が
行なわれて燃焼音が低減されるとともに、ＮＯｘの生成
が抑制される。
【００１１】ところが、高負荷域での運転のように噴射
量が増大した場合は、燃料噴射ポンプの送油率が高くな
り、これにともなって燃料の圧力も上昇する。すると、
流路抵抗が大きな副噴口からもある程度の量の燃料が噴
射されることになり、噴口の有効開口面積および有効数
が増大して噴射された燃料と空気との混合性が改善され
るために、黒煙の発生が抑制される。
量が増大した場合は、燃料噴射ポンプの送油率が高くな
り、これにともなって燃料の圧力も上昇する。すると、
流路抵抗が大きな副噴口からもある程度の量の燃料が噴
射されることになり、噴口の有効開口面積および有効数
が増大して噴射された燃料と空気との混合性が改善され
るために、黒煙の発生が抑制される。
【００１２】一方、主噴口をキャビティの周壁に向って
開口させるとともに、副噴口を主噴口より上方に向って
開口させているために、主噴口から噴射された燃料噴霧
は主としてキャビティ内において空気と混合されるが、
副噴口から噴射された燃料噴霧の一部はピストン頂面の
スキッシュエリアにおいて空気と混合される。
開口させるとともに、副噴口を主噴口より上方に向って
開口させているために、主噴口から噴射された燃料噴霧
は主としてキャビティ内において空気と混合されるが、
副噴口から噴射された燃料噴霧の一部はピストン頂面の
スキッシュエリアにおいて空気と混合される。
【００１３】また、燃料噴霧を押し流しつつ拡散させる
スワールは、スキッシュエリアよりもキャビティ内にお
いて非常に強くなっている。そして、主噴口から噴射さ
れた燃料噴霧はキャビティ内に誘起されたスワールで押
し流されつつ急速に拡散するが、副噴口から噴射されて
スキッシュエリアに到達した燃料噴霧は、このスキッシ
ュエリアに生じているスワールによる押し流し作用を受
けつつ緩速で拡散する。
スワールは、スキッシュエリアよりもキャビティ内にお
いて非常に強くなっている。そして、主噴口から噴射さ
れた燃料噴霧はキャビティ内に誘起されたスワールで押
し流されつつ急速に拡散するが、副噴口から噴射されて
スキッシュエリアに到達した燃料噴霧は、このスキッシ
ュエリアに生じているスワールによる押し流し作用を受
けつつ緩速で拡散する。
【００１４】さらに、主噴口を基準としてスワールの上
流側に位置する副噴口を等間隔よりもスワールの下流側
に変位させており、しかも、キャビティ内とスキッシュ
エリアのスワール強度の相違により主噴口から噴射され
た燃料噴霧の単位時間あたりの拡散角度が大きく、副噴
口から噴射された燃料噴霧の単位時間あたりの拡散角度
が小さい。
流側に位置する副噴口を等間隔よりもスワールの下流側
に変位させており、しかも、キャビティ内とスキッシュ
エリアのスワール強度の相違により主噴口から噴射され
た燃料噴霧の単位時間あたりの拡散角度が大きく、副噴
口から噴射された燃料噴霧の単位時間あたりの拡散角度
が小さい。
【００１５】従って、副噴口から噴射された燃料噴霧に
よる混合気が主噴口から噴射された燃料噴霧による混合
気に追いついて重なることがない。また、副噴口を予め
スワールの下流側に変位させているために、主噴口から
噴射された燃料噴霧による混合気が副噴口から噴射され
た燃料噴霧による混合気に追いついて重なりあうことも
ない。このために、主噴口から噴射された燃料噴霧と副
噴口から噴射された燃料噴霧による混合気の重なりによ
る過濃混合気の発生が防止されるとともに、主噴口から
噴射された燃料噴霧による混合気の前方に常に新気が存
在する。
よる混合気が主噴口から噴射された燃料噴霧による混合
気に追いついて重なることがない。また、副噴口を予め
スワールの下流側に変位させているために、主噴口から
噴射された燃料噴霧による混合気が副噴口から噴射され
た燃料噴霧による混合気に追いついて重なりあうことも
ない。このために、主噴口から噴射された燃料噴霧と副
噴口から噴射された燃料噴霧による混合気の重なりによ
る過濃混合気の発生が防止されるとともに、主噴口から
噴射された燃料噴霧による混合気の前方に常に新気が存
在する。
【００１６】そして、このような混合気の分布状態はピ
ストンがさらに下って逆スキッシュによりキャビティか
らスキッシュエリアに大量の混合気が流出した状態にお
いても維持される。よって、最終段階まで混合気の前方
に存在する新気を取り込みつつ燃焼が進行するために、
空気の利用率が高くなって黒煙の発生が予防される。な
お、副噴口から噴射された燃料噴霧はキャビティに流入
する激しい空気の流れによる撹拌作用を受けつつスキッ
シュエリアに到達して空気と混合されるために、黒煙の
抑制効果がより高くなる。
ストンがさらに下って逆スキッシュによりキャビティか
らスキッシュエリアに大量の混合気が流出した状態にお
いても維持される。よって、最終段階まで混合気の前方
に存在する新気を取り込みつつ燃焼が進行するために、
空気の利用率が高くなって黒煙の発生が予防される。な
お、副噴口から噴射された燃料噴霧はキャビティに流入
する激しい空気の流れによる撹拌作用を受けつつスキッ
シュエリアに到達して空気と混合されるために、黒煙の
抑制効果がより高くなる。
【００１７】また、主噴口を副噴口より大径にした場合
は該主噴口から噴射された燃料噴霧の貫徹力が大きくな
ってキャビティの周壁に付着することが懸念される。と
ころが、主噴口の外端部に例えばザグリ加工を施して噴
口の有効長さを小さくすることにより、主噴口から噴射
された燃料噴霧の貫徹力を減少補正することができる。
よって、主噴口を大径化したことにより懸念されるキャ
ビティの周壁への燃料噴霧の付着による不具合を回避す
ることができる。
は該主噴口から噴射された燃料噴霧の貫徹力が大きくな
ってキャビティの周壁に付着することが懸念される。と
ころが、主噴口の外端部に例えばザグリ加工を施して噴
口の有効長さを小さくすることにより、主噴口から噴射
された燃料噴霧の貫徹力を減少補正することができる。
よって、主噴口を大径化したことにより懸念されるキャ
ビティの周壁への燃料噴霧の付着による不具合を回避す
ることができる。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて詳細に
説明する。図１は本発明に係るホール型燃料噴射ノズル
の一実施例を示すノズル先端側から見た正面図、図２は
図１のＡ−Ａ断面図であり、放射方向に向って開口する
６個の噴口をノズル１の先端に設けている。噴口は大径
の主噴口２と小径の副噴口３の組合せで構成されてお
り、３個の主噴口２と３個の副噴口３を交互に配設して
いる。なお、主噴口２を副噴口３よりもノズル１の先端
側に位置させている。
説明する。図１は本発明に係るホール型燃料噴射ノズル
の一実施例を示すノズル先端側から見た正面図、図２は
図１のＡ−Ａ断面図であり、放射方向に向って開口する
６個の噴口をノズル１の先端に設けている。噴口は大径
の主噴口２と小径の副噴口３の組合せで構成されてお
り、３個の主噴口２と３個の副噴口３を交互に配設して
いる。なお、主噴口２を副噴口３よりもノズル１の先端
側に位置させている。
【００１９】また、副噴口３の総開口面積を主噴口２の
総開口面積の３５％〜６５％に設定するとともに、副噴
口３のコーン角βを主噴口２のコーン角αより大きくす
ることにより、主噴口２をピストン４に設けたキャビテ
ィ５の周壁に向って開口させるとともに、副噴口３をキ
ャビティ５のエッジ部に向って開口させている（なお、
図２においては主噴口２のコーン角αおよび副噴口３の
コーン角βの２分の１に相当するα／２、β／２を示し
ている）。
総開口面積の３５％〜６５％に設定するとともに、副噴
口３のコーン角βを主噴口２のコーン角αより大きくす
ることにより、主噴口２をピストン４に設けたキャビテ
ィ５の周壁に向って開口させるとともに、副噴口３をキ
ャビティ５のエッジ部に向って開口させている（なお、
図２においては主噴口２のコーン角αおよび副噴口３の
コーン角βの２分の１に相当するα／２、β／２を示し
ている）。
【００２０】また、主噴口２を基準として、スワール６
の上流側に位置する副噴口３をそれぞれ等間隔よりもス
ワール６の下流側に変位させている。なお、ノズル１の
内部には従来のホール型燃料噴射ノズルの場合と同様に
図示しないニードルなどを設けており、図示しない燃料
噴射ポンプから供給された燃料の圧力が上昇すると、ニ
ードルがリフトされて噴口２、３を経て燃料が噴射され
るようにしている。
の上流側に位置する副噴口３をそれぞれ等間隔よりもス
ワール６の下流側に変位させている。なお、ノズル１の
内部には従来のホール型燃料噴射ノズルの場合と同様に
図示しないニードルなどを設けており、図示しない燃料
噴射ポンプから供給された燃料の圧力が上昇すると、ニ
ードルがリフトされて噴口２、３を経て燃料が噴射され
るようにしている。
【００２１】以上のような構成になる燃料噴射ノズルに
おいて、図示しない燃料噴射ポンプから吐出された燃料
の圧力が上昇すると、ノズル１に設けているニードル
（図示省略）がリフトされて噴口２、３から燃料が噴射
される。また、このときにおける噴射量は、各噴口２、
３の流路抵抗および噴口２、３の開口位置による流量係
数に依存して変化するものであり、噴口の口径を小さく
するにつれて、あるいは、コーン角を大きくするにつれ
て噴口の流路抵抗が大きくなり、ノズル１の先端側に位
置する噴口ほど流量係数が大きくなる。
おいて、図示しない燃料噴射ポンプから吐出された燃料
の圧力が上昇すると、ノズル１に設けているニードル
（図示省略）がリフトされて噴口２、３から燃料が噴射
される。また、このときにおける噴射量は、各噴口２、
３の流路抵抗および噴口２、３の開口位置による流量係
数に依存して変化するものであり、噴口の口径を小さく
するにつれて、あるいは、コーン角を大きくするにつれ
て噴口の流路抵抗が大きくなり、ノズル１の先端側に位
置する噴口ほど流量係数が大きくなる。
【００２２】従って、燃料噴射ポンプの送油率が低い領
域では流路抵抗が大きくて流量係数が小さい小径の副噴
口３からの噴射量が少なくなり、流路抵抗が小さくて流
量係数が大きい大径の主噴口２から主として燃料が噴射
される。このために、低負荷域での運転のように噴射量
が少ないときは噴口の有効数（全体としての噴口の有効
開口面積）が少なくなるために初期噴射率が抑えられ、
静粛な燃焼が行なわれて燃焼音が低減されるとともに、
ＮＯｘの生成が抑制される。
域では流路抵抗が大きくて流量係数が小さい小径の副噴
口３からの噴射量が少なくなり、流路抵抗が小さくて流
量係数が大きい大径の主噴口２から主として燃料が噴射
される。このために、低負荷域での運転のように噴射量
が少ないときは噴口の有効数（全体としての噴口の有効
開口面積）が少なくなるために初期噴射率が抑えられ、
静粛な燃焼が行なわれて燃焼音が低減されるとともに、
ＮＯｘの生成が抑制される。
【００２３】なお、主噴口２をキャビティ５の周壁の中
間部に向って開口させている。よって、主噴口２から噴
射された燃料噴霧はキャビティ５の深い部分に誘起され
る強いスワール６による押し流し作用を受けて拡散され
つつ燃焼し、燃焼が進行した段階で逆スキッシュにより
スキッシュエリアに流出して新気の供給を受けつつさら
に燃焼が継続されるために、効率の高い燃焼が行なわれ
る。
間部に向って開口させている。よって、主噴口２から噴
射された燃料噴霧はキャビティ５の深い部分に誘起され
る強いスワール６による押し流し作用を受けて拡散され
つつ燃焼し、燃焼が進行した段階で逆スキッシュにより
スキッシュエリアに流出して新気の供給を受けつつさら
に燃焼が継続されるために、効率の高い燃焼が行なわれ
る。
【００２４】一方、高負荷域での運転時のように噴射量
が増大した場合は、燃料噴射ポンプの送油率が高くな
り、燃料の供給圧力が上昇する。すると、流路抵抗が大
きくて流量係数が小さい小径の副噴口３からもかなりの
量の燃料が噴射されるために、噴口の有効数および有効
開口面積が増加する。
が増大した場合は、燃料噴射ポンプの送油率が高くな
り、燃料の供給圧力が上昇する。すると、流路抵抗が大
きくて流量係数が小さい小径の副噴口３からもかなりの
量の燃料が噴射されるために、噴口の有効数および有効
開口面積が増加する。
【００２５】従って、初期噴射率を低くできるにも拘ら
ず噴射期間が必要以上に長くなることがなく、噴射され
た燃料と空気との混合性が改善されて黒煙の発生が抑制
される。なお、副噴口３から噴射された燃料噴霧の一部
はキャビティ５に流入する強い流れによる拡散作用を受
けつつスキッシュエリアに到達してスワール６による押
し流し拡散作用を受けて空気と混合されるために、良好
な混合気が得られる。
ず噴射期間が必要以上に長くなることがなく、噴射され
た燃料と空気との混合性が改善されて黒煙の発生が抑制
される。なお、副噴口３から噴射された燃料噴霧の一部
はキャビティ５に流入する強い流れによる拡散作用を受
けつつスキッシュエリアに到達してスワール６による押
し流し拡散作用を受けて空気と混合されるために、良好
な混合気が得られる。
【００２６】ところで、燃料噴霧を押し流しつつ拡散さ
せるスワール６は、スキッシュエリアよりもキャビティ
５内において非常に強くなっている。そして、主噴口２
から噴射された燃料噴霧はキャビティ５内に誘起された
スワールで押し流されつつ拡散するが、副噴口３から噴
射されてスキッシュエリアに到達した燃料噴霧は、スキ
ッシュエリアに位置するスワール６による押し流し作用
を受けつつ拡散する。
せるスワール６は、スキッシュエリアよりもキャビティ
５内において非常に強くなっている。そして、主噴口２
から噴射された燃料噴霧はキャビティ５内に誘起された
スワールで押し流されつつ拡散するが、副噴口３から噴
射されてスキッシュエリアに到達した燃料噴霧は、スキ
ッシュエリアに位置するスワール６による押し流し作用
を受けつつ拡散する。
【００２７】また、主噴口２を基準としてスワール６の
上流側に位置する副噴口３を等間隔よりもスワール６の
下流側に変位させており、前記のようにキャビティ５内
のスワールはスキッシュエリアのスワールより強い。従
って、主噴口２から噴射された燃料噴霧の単位時間あた
りの拡散角度が大きく、副噴口３から噴射された燃料噴
霧の単位時間あたりの拡散角度が小さくなる。
上流側に位置する副噴口３を等間隔よりもスワール６の
下流側に変位させており、前記のようにキャビティ５内
のスワールはスキッシュエリアのスワールより強い。従
って、主噴口２から噴射された燃料噴霧の単位時間あた
りの拡散角度が大きく、副噴口３から噴射された燃料噴
霧の単位時間あたりの拡散角度が小さくなる。
【００２８】このために、噴射直後においては主副の噴
口２、３から噴射された燃料噴霧ａ、ｂが図３（Ａ）に
示したようにほとんど拡散しない状態を示すが、主噴口
２から噴射された燃料噴霧ａに作用するスワール６が副
噴口３から噴射された燃料噴霧ｂに作用するスワール６
よりも強い。従って、スワール６による押し流し作用を
受けた混合気がキャビティ５からスキッシュエリアに流
出し始める直前においては主噴口２から噴射された燃料
噴霧ａによる混合気Ａが副噴口３から噴射された燃料噴
霧ｂによる混合気Ｂに対してより大きく拡散する。
口２、３から噴射された燃料噴霧ａ、ｂが図３（Ａ）に
示したようにほとんど拡散しない状態を示すが、主噴口
２から噴射された燃料噴霧ａに作用するスワール６が副
噴口３から噴射された燃料噴霧ｂに作用するスワール６
よりも強い。従って、スワール６による押し流し作用を
受けた混合気がキャビティ５からスキッシュエリアに流
出し始める直前においては主噴口２から噴射された燃料
噴霧ａによる混合気Ａが副噴口３から噴射された燃料噴
霧ｂによる混合気Ｂに対してより大きく拡散する。
【００２９】しかしながら、副噴口３を予めスワール６
の下流側に変位させているために、主副の噴口２、３か
ら噴射された燃料噴霧ａ、ｂによる混合気Ａ、Ｂが相互
に追いついて重なりあうことがない。このために、主噴
口２から噴射された燃料ａによる混合気Ａと副噴口３か
ら噴射された燃料噴霧ｂによる混合気Ｂに重なりによる
過濃混合気の発生が防止され、しかも、図３（Ｂ）に示
したように主噴口２から噴射された燃料噴霧ａによる混
合気Ａの前方に新気Ｃが存在する。
の下流側に変位させているために、主副の噴口２、３か
ら噴射された燃料噴霧ａ、ｂによる混合気Ａ、Ｂが相互
に追いついて重なりあうことがない。このために、主噴
口２から噴射された燃料ａによる混合気Ａと副噴口３か
ら噴射された燃料噴霧ｂによる混合気Ｂに重なりによる
過濃混合気の発生が防止され、しかも、図３（Ｂ）に示
したように主噴口２から噴射された燃料噴霧ａによる混
合気Ａの前方に新気Ｃが存在する。
【００３０】また、ピストン４がさらに下ってキャビテ
ィ５から逆スキッシュに誘導されてスキッシュエリアに
大量の混合気が流出した状態においても、図３（Ｃ）に
示したように混合気の前方に新気Ｃが存在し続ける。そ
して、その後の燃焼過程においても同図（Ｄ）に示した
ように混合気の前方に新気Ｃが存在し続けるために、こ
の新気Ｃを取り込みつつ燃焼が遂行されることになり、
空気の利用率が高くなって黒煙の発生が予防される。
ィ５から逆スキッシュに誘導されてスキッシュエリアに
大量の混合気が流出した状態においても、図３（Ｃ）に
示したように混合気の前方に新気Ｃが存在し続ける。そ
して、その後の燃焼過程においても同図（Ｄ）に示した
ように混合気の前方に新気Ｃが存在し続けるために、こ
の新気Ｃを取り込みつつ燃焼が遂行されることになり、
空気の利用率が高くなって黒煙の発生が予防される。
【００３１】なお、副噴口３から噴射された燃料噴霧ｂ
はキャビティ５に流入する激しい空気の流れによる撹拌
作用を受けつつスキッシュエリアに到達してスワール６
による押し流し作用を受けて空気と混合されるために、
黒煙の抑制効果がより高くなる。
はキャビティ５に流入する激しい空気の流れによる撹拌
作用を受けつつスキッシュエリアに到達してスワール６
による押し流し作用を受けて空気と混合されるために、
黒煙の抑制効果がより高くなる。
【００３２】また、本発明においては副噴口３の総開口
面積を主噴口２の総開口面積の３５％〜６５％に設定し
ているために、黒煙およびＮＯｘの生成をともに効果的
に抑制することができる。すなわち、図４は噴射ノズル
全体としての噴口の総開口面積および噴射タイミングを
一定にして主噴口２の総開口面積に対する副噴口３の総
開口面積の割合を変化させた場合におけるＮＯｘおよび
黒煙の排出特性を示している。
面積を主噴口２の総開口面積の３５％〜６５％に設定し
ているために、黒煙およびＮＯｘの生成をともに効果的
に抑制することができる。すなわち、図４は噴射ノズル
全体としての噴口の総開口面積および噴射タイミングを
一定にして主噴口２の総開口面積に対する副噴口３の総
開口面積の割合を変化させた場合におけるＮＯｘおよび
黒煙の排出特性を示している。
【００３３】この図４からも明らかなように、副噴口３
の総開口面積を主噴口２の総開口面積の３５％より小さ
くした場合は、主噴口２の総開口面積が相対的に増大し
て低負荷域における初期噴射率が高くなるとともに燃料
噴霧の微粒化性能が低下するためにＮＯｘおよび黒煙の
生成量が増大する。
の総開口面積を主噴口２の総開口面積の３５％より小さ
くした場合は、主噴口２の総開口面積が相対的に増大し
て低負荷域における初期噴射率が高くなるとともに燃料
噴霧の微粒化性能が低下するためにＮＯｘおよび黒煙の
生成量が増大する。
【００３４】一方、副噴口３の総開口面積を主噴口２の
総開口面積の６５％より大きくした場合は、黒煙の発生
を抑制する点では好ましい。しかしながら、この場合は
低負荷域における副噴口３からの噴射量が増加して初期
噴射率が高くなるために、ＮＯｘの生成が多くなってし
まう。従って、エンジンの要求性能によっても相違する
が、副噴口３の総開口面積を主噴口２の総開口面積の３
５％〜６５％に設定することで黒煙およびＮＯｘの生成
をともに効果的に抑制することができる。
総開口面積の６５％より大きくした場合は、黒煙の発生
を抑制する点では好ましい。しかしながら、この場合は
低負荷域における副噴口３からの噴射量が増加して初期
噴射率が高くなるために、ＮＯｘの生成が多くなってし
まう。従って、エンジンの要求性能によっても相違する
が、副噴口３の総開口面積を主噴口２の総開口面積の３
５％〜６５％に設定することで黒煙およびＮＯｘの生成
をともに効果的に抑制することができる。
【００３５】図５は本発明に係るホール型燃料噴射ノズ
ルの他の実施例を示す側面図、図６は図５に示したノズ
ルを先端側から見た正面図である。この実施例において
は、主噴口２を副噴口３とほぼ同径の噴口で構成したう
えで、２つの主噴口２に対して１つの副噴口３を設けて
副噴口３の総開口面積を主噴口２の総開口面積の３５％
〜６５％にしている。
ルの他の実施例を示す側面図、図６は図５に示したノズ
ルを先端側から見た正面図である。この実施例において
は、主噴口２を副噴口３とほぼ同径の噴口で構成したう
えで、２つの主噴口２に対して１つの副噴口３を設けて
副噴口３の総開口面積を主噴口２の総開口面積の３５％
〜６５％にしている。
【００３６】そして、対をなす主噴口２の中心点７を基
準としてスワール６の上流側に位置する副噴口２を等間
隔よりもスワール６の下流側に変位させている。そし
て、主噴口２を副噴口３よりもノズル１の先端側に位置
させるとともに、副噴口３のコーン角を主噴口２のコー
ン角よりも大きくすることにより、副噴口３をキャビテ
ィ５のエッジ部に向って開口させている。従って、主噴
口２と副噴口３の口径が全く同一であったとしてもコー
ン角が大きな副噴口３の流路抵抗が大きく、ノズル１の
先端側に位置する主噴口２の流量係数が大きくなってい
る。
準としてスワール６の上流側に位置する副噴口２を等間
隔よりもスワール６の下流側に変位させている。そし
て、主噴口２を副噴口３よりもノズル１の先端側に位置
させるとともに、副噴口３のコーン角を主噴口２のコー
ン角よりも大きくすることにより、副噴口３をキャビテ
ィ５のエッジ部に向って開口させている。従って、主噴
口２と副噴口３の口径が全く同一であったとしてもコー
ン角が大きな副噴口３の流路抵抗が大きく、ノズル１の
先端側に位置する主噴口２の流量係数が大きくなってい
る。
【００３７】よって、燃料噴射ポンプの送油率が低い領
域では流路抵抗が大きくて流量係数が小さい副噴口３か
らの噴射量は少なくなり、高負荷域での運転のように噴
射量が増大して燃料噴射ポンプの送油率が高くなった場
合は、流路抵抗が大きくて流量係数が小さい副噴口３か
らもある程度の量の燃料が噴射される。従って、この実
施例の場合においても前記実施例同様の作用効果が得ら
れることになる。
域では流路抵抗が大きくて流量係数が小さい副噴口３か
らの噴射量は少なくなり、高負荷域での運転のように噴
射量が増大して燃料噴射ポンプの送油率が高くなった場
合は、流路抵抗が大きくて流量係数が小さい副噴口３か
らもある程度の量の燃料が噴射される。従って、この実
施例の場合においても前記実施例同様の作用効果が得ら
れることになる。
【００３８】なお、図７に示したように対をなす主噴口
２の中心点７を基準として副噴口２を等間隔位置もしく
はその近傍に配設することができる。このように主噴口
２の中心点７に対して副噴口３を等間隔位置もしくはそ
の近傍に配設した場合は、主噴口２から噴射された燃料
噴霧ａによる混合気Ａと副噴口３から噴射された燃料噴
霧ｂによる混合気Ｂの重なりをより確実に防止できるた
めに、過濃混合気の発生の抑制効果をより高くすること
ができる利点がある。
２の中心点７を基準として副噴口２を等間隔位置もしく
はその近傍に配設することができる。このように主噴口
２の中心点７に対して副噴口３を等間隔位置もしくはそ
の近傍に配設した場合は、主噴口２から噴射された燃料
噴霧ａによる混合気Ａと副噴口３から噴射された燃料噴
霧ｂによる混合気Ｂの重なりをより確実に防止できるた
めに、過濃混合気の発生の抑制効果をより高くすること
ができる利点がある。
【００３９】また、図示はしないがキャビティ５の底壁
の中央部に向って開口する補助噴口を設け、この補助噴
口の開口面積を副噴口２の開口面積の５０％〜８０％に
設定することにより、キャビティの中心付近の空気を有
効に利用することもできる。すなわち、このようにキャ
ビティ５の底壁中央部に向って開口する補助噴口を設け
た場合は、噴射量がきわめて多い高負荷域においては補
助噴口からも燃料を噴射してキャビティ５の中央部に燃
料を直接に供給できる。
の中央部に向って開口する補助噴口を設け、この補助噴
口の開口面積を副噴口２の開口面積の５０％〜８０％に
設定することにより、キャビティの中心付近の空気を有
効に利用することもできる。すなわち、このようにキャ
ビティ５の底壁中央部に向って開口する補助噴口を設け
た場合は、噴射量がきわめて多い高負荷域においては補
助噴口からも燃料を噴射してキャビティ５の中央部に燃
料を直接に供給できる。
【００４０】このために、従来は必ずしも有効利用され
ていなかったキャビティ５の中央部の空気をも燃焼に供
することができ、しかも、噴射量が増加するにつれて噴
口の有効開口面積が増大する。よって、初期噴射率の増
加をともなうことなく噴射期間をより短縮できるため
に、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび黒
煙を充分に少なくして燃焼効率をより改善することがで
きる。
ていなかったキャビティ５の中央部の空気をも燃焼に供
することができ、しかも、噴射量が増加するにつれて噴
口の有効開口面積が増大する。よって、初期噴射率の増
加をともなうことなく噴射期間をより短縮できるため
に、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘおよび黒
煙を充分に少なくして燃焼効率をより改善することがで
きる。
【００４１】さらに、図１および図２に示した実施例の
ように主噴口２を副噴口３より大径にした場合は、該主
噴口２から噴射された燃料噴霧の貫徹力が大きくなり過
ぎてキャビティ５の周壁に付着することが懸念される。
ところが、主噴口２の外端部に例えばザグリ加工を施し
て該主噴口２の有効長さを小さくして主噴口２から噴射
された燃料噴霧の貫徹力を減少補正した場合は、主噴口
２を大径化したことにより懸念されるキャビティ５の周
壁への燃料噴霧の付着による空気利用率の低下を予防す
ることができるとともに、排気中に含まれるＮＯｘおよ
び黒煙をより効果的に低減することができる。
ように主噴口２を副噴口３より大径にした場合は、該主
噴口２から噴射された燃料噴霧の貫徹力が大きくなり過
ぎてキャビティ５の周壁に付着することが懸念される。
ところが、主噴口２の外端部に例えばザグリ加工を施し
て該主噴口２の有効長さを小さくして主噴口２から噴射
された燃料噴霧の貫徹力を減少補正した場合は、主噴口
２を大径化したことにより懸念されるキャビティ５の周
壁への燃料噴霧の付着による空気利用率の低下を予防す
ることができるとともに、排気中に含まれるＮＯｘおよ
び黒煙をより効果的に低減することができる。
【００４２】上記実施例においてはいずれも合計６個の
噴口を設けているが、噴口の総数は必ずしも６個である
必要性はなく、燃料の噴射特性に応じて主噴口２および
副噴口３の数、口径、コーン角および形成位置を設定す
ればよく、本発明を二段開弁圧ノズルの噴口に適用して
ＮＯｘの低減効果をより改善することもできる。
噴口を設けているが、噴口の総数は必ずしも６個である
必要性はなく、燃料の噴射特性に応じて主噴口２および
副噴口３の数、口径、コーン角および形成位置を設定す
ればよく、本発明を二段開弁圧ノズルの噴口に適用して
ＮＯｘの低減効果をより改善することもできる。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係るホール型燃料噴射ノズルによれば、噴射期間が長期
化されることを予防しつつ初期噴射率を低くすることが
できる。また、拡散速度が高い主噴口からの燃料噴霧の
前方に充分なスペースを確保して主噴口から噴射された
燃料噴霧による混合気と副噴口から噴射された燃料噴霧
による混合気が重なりあうことによる過濃混合気の生成
を予防するとともに混合気の前方に新気を確保するよう
にしているために、燃焼の最終段階まで新気を取り込む
安定的な燃焼を継続させることができる。よって、燃焼
温度の上昇をともなうことなく空気利用を飛躍的に高く
することができ、ディーゼルエンジンから排出されるＮ
Ｏｘおよび黒煙をより効果的に抑制できるとともに、例
えば二段開弁圧ノズルに比較してノズルの構成を簡略化
できるために、燃料噴射ノズルを安価に提供することも
できる。
係るホール型燃料噴射ノズルによれば、噴射期間が長期
化されることを予防しつつ初期噴射率を低くすることが
できる。また、拡散速度が高い主噴口からの燃料噴霧の
前方に充分なスペースを確保して主噴口から噴射された
燃料噴霧による混合気と副噴口から噴射された燃料噴霧
による混合気が重なりあうことによる過濃混合気の生成
を予防するとともに混合気の前方に新気を確保するよう
にしているために、燃焼の最終段階まで新気を取り込む
安定的な燃焼を継続させることができる。よって、燃焼
温度の上昇をともなうことなく空気利用を飛躍的に高く
することができ、ディーゼルエンジンから排出されるＮ
Ｏｘおよび黒煙をより効果的に抑制できるとともに、例
えば二段開弁圧ノズルに比較してノズルの構成を簡略化
できるために、燃料噴射ノズルを安価に提供することも
できる。
【図１】本発明に係る燃料噴射ノズルの一実施例を示す
先端側から見た正面図である。
先端側から見た正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】燃料噴霧（混合気）の拡散過程を示すピストン
上方からの概略平面図である。
上方からの概略平面図である。
【図４】主噴口と副噴口の総開口面積比によるＮＯｘお
よび黒煙の排出特性を示す図である。
よび黒煙の排出特性を示す図である。
【図５】本発明に係るホール型燃料噴射ノズルの他の実
施例を示す側面図である。
施例を示す側面図である。
【図６】図５に示したノズルを先端側から見た正面図で
ある。
ある。
【図７】図５に示した実施例の変形例をノズルの先端側
から見た正面図である。
から見た正面図である。
１ ノズル ２ 主噴口 ３ 副噴口 ４ ピストン ５ キャビティ ６ スワール ７ 対をなす主噴口の中心点 ａ 燃料噴霧 ｂ 燃料噴霧 Ａ 混合気 Ｂ 混合気 Ｃ 新気
Claims (3)
- 【請求項１】 放射方向に向って開口する複数個の噴口
を備えたホール型燃料噴射ノズルにおいて、ピストンに
設けたキャビティの周壁に向って開口する主噴口と、隣
接する主噴口の間に位置して該主噴口より上方に向って
開口する副噴口で前記噴口を構成し、副噴口の総開口面
積を主噴口の総開口面積の３５％〜６５％にするととも
に、主噴口を基準としてスワールの上流側に位置する副
噴口を等間隔よりもスワールの下流側に変位させたこと
を特徴とするホール型燃料噴射ノズル。 - 【請求項２】 主噴口を副噴口より大径の噴口で構成し
たことを特徴とする請求項１に記載のホール型燃料噴射
ノズル。 - 【請求項３】 放射方向に向って開口する複数個の噴口
を備えたホール型燃料噴射ノズルにおいて、ピストンに
設けたキャビティの周壁に向って開口する主噴口と、該
主噴口より上方に向って開口する副噴口で前記噴口を構
成し、主噴口を副噴口とほぼ同径の噴口で構成するとと
もに、２つの主噴口に対して１つの副噴口を設けて副噴
口の総開口面積を主噴口の総開口面積の３５％〜６５％
に設定し、かつ、対をなす主噴口の中心点を基準として
スワールの上流側に位置する副噴口を等間隔を含んでス
ワールの下流側に配設したことを特徴とするホール型燃
料噴射ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7031379A JPH08200185A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | ホール型燃料噴射ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7031379A JPH08200185A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | ホール型燃料噴射ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08200185A true JPH08200185A (ja) | 1996-08-06 |
Family
ID=12329628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7031379A Pending JPH08200185A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | ホール型燃料噴射ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08200185A (ja) |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP7031379A patent/JPH08200185A/ja active Pending
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