JPH08246999A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品コストの上昇や作業性や生産性を悪化さ
せることなく、ディーゼルエンジンの燃焼室１３内全体
に燃料を噴射させるようにして燃焼室１３内における空
気と燃料の混合を均一化した燃料噴射ノズル１を提供す
る。 【構成】 ノズルボディ２の円頂部９に形成される複数
の噴孔のうちの一部の第１噴孔１１の入口部にＲ形状の
面取りを施して面取り部１４を設け、残部の第２噴孔１
２の入口部は面取りを施さないようにした。これによ
り、第１噴孔１１を通過する燃料の流量係数の方が第２
噴孔１２を通過する燃料の流量係数よりも高くなるの
で、第１噴孔１１から燃焼室１３内に噴射された噴霧燃
料の到達距離が第２噴孔１２から燃焼室１３内に噴射さ
れた噴霧燃料の到達距離よりも長くなり、燃料が燃焼室
１３内全体に均一に広がり、ディーゼルエンジンの燃焼
効率が向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の燃焼室内
に燃料を噴霧させる燃料噴射ノズルに関するもので、特
に燃焼室内に噴射された噴霧をより拡散し、空気利用度
を高めることが可能な燃料噴射ノズルに係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の出力を向上させ、
黒煙の発生を低減することを目的として、特公平４−７
５３９１号公報に記載された技術（以下第１従来例と呼
ぶ）や、実公平４−４１２５０号公報に記載された技術
（以下第２従来例と呼ぶ）が提案されている。第１従来
例は、主噴射量用の噴射弁、および開口面積が主噴射量
用の噴射口の開口面積よりも小さい前噴射量用の噴射弁
を内燃機関の燃焼室に取り付け、主噴射量用の噴射口と
前噴射量用の噴射口とを燃料が燃焼室内に均等に分配さ
れるように方向づけした技術である。また、第２従来例
は、ノズルボディの主噴孔の通路からその主噴孔の通路
よりも小径のバイパス噴孔の通路を分岐して設けて燃焼
室内全体に燃料を噴射させるようにして燃焼室内におけ
る空気と燃料との混合を均一化した技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、第１従来例
は、１つの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと
して主噴射量用の噴射弁と前噴射量用の噴射弁とが必要
であるため、部品点数の増加により製品コストが上昇す
ると共に、サイズが大型化してしまうという問題が生じ
ている。特に小型ディーゼルエンジンには、サイズの大
きな燃焼噴射ノズルを搭載するスペースがなく、小型デ
ィーゼルエンジンに第１従来例の燃料噴射ノズルを搭載
することはできなかった。また、第２従来例は、主噴孔
といえど開口径はφ０．２〜φ０．３であり、主噴孔よ
りバイパス噴孔が分岐するように主噴孔の通路とバイパ
ス噴孔の通路とが連通させることは非常に高精度な加工
が必要となるので、作業性や生産性が悪いという問題が
生じている。さらに、主噴孔からのバイパス噴孔の開設
状態により噴孔の流量とバイパス噴孔の流量との振り分
けがばらつくため、燃焼室内における空気と燃料との混
合を均一化できない可能性があった。

【０００４】この発明の目的は、上記事情に鑑みてなさ
れたもので、製品コストの上昇や作業性や生産性を悪化
させることなく、内燃機関の燃焼室内全体に燃料を噴射
させるようにして燃焼室内における空気と燃料との混合
を均一化した燃料噴射ノズルを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する複数の噴孔が
形成された１つのノズルボディと、このノズルボディの
複数の噴孔を開閉するニードルとを備え、前記複数の噴
孔は、前記ノズルボディの内壁で開口した入口部と前記
ノズルボディの外壁で開口した出口部とを連通する燃料
噴射ノズルであって、前記燃料噴射ノズルは、前記複数
の噴孔のうちの一部の噴孔の入口部に面取りを施した面
取り部を有し、前記複数の噴孔のうちの残部の噴孔の入
口部に面取りを施さない非面取り部を有する技術手段を
採用した。

【０００６】請求項２に記載の発明は、内燃機関の燃焼
室内に燃料を噴射する複数の噴孔が形成された１つのノ
ズルボディと、このノズルボディの複数の噴孔を開閉す
るニードルとを備え、前記複数の噴孔は、前記ノズルボ
ディの内壁で開口した入口部と前記ノズルボディの外壁
で開口した出口部とを連通する燃料噴射ノズルであっ
て、前記燃料噴射ノズルは、前記複数の噴孔のうちの一
部の噴孔の入口部に面取りを施した第１面取り部を有
し、前記複数の噴孔のうちの残部の噴孔の入口部に、前
記第１面取り部よりも小さい面取りを施した第２面取り
部を有する技術手段を採用した。

【０００７】

【作用】請求項１および請求項２に記載の発明によれ
ば、複数の噴孔のうちの一部の噴孔を通過する燃料の流
量係数が残部の噴孔を通過する燃料の流量係数よりも高
くなるので、ニードルがノズルボディよりリフトした際
に、一部の噴孔を通過する燃料の流速が残部の噴孔を通
過する燃料の流速よりも高くなる。したがって、複数の
噴孔のうちの一部の噴孔から噴射された燃料の到達距離
と残部の噴孔から噴射された燃料の到達距離とに差が生
じるので、内燃機関の燃焼室内における空気利用空間が
分散し、空気利用度が高まる。

【０００８】

【実施例】次に、この発明の燃料噴射ノズルを図に示す
実施例に基づいて説明する。

【０００９】〔第１実施例の構成〕図１ないし図３はこ
の発明の第１実施例を示したものである。図１は燃料噴
射ノズルの先端部を示した断面図である。なお、この燃
料噴射ノズル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。

【００１０】燃料噴射ノズル１は、直接噴射式ディーゼ
ルエンジンの各シリンダヘッドＨに取り付けられ、燃料
噴射ポンプ（図示せず）によって高圧に加圧された燃料
をより良い着火、燃焼が得られるようにシリンダヘッド
ＨとピストンＰとで囲まれた燃焼室１３内に噴霧する内
燃機関用燃料噴射ノズル（ホール型ノズル）である。こ
の燃料噴射ノズル１は、ノズルボディ２と、このノズル
ボディ２内に摺動自在に収容されたニードル３とを備え
ている。

【００１１】ノズルボディ２は、略円筒状に形成されて
いる。このノズルボディ２の後端には、ノズルホルダ
（図示せず）がリテーニングナット（図示せず）等を用
いて接続されている。ノズルボディ２の内部には、ノズ
ルボディ２の軸方向に穿設された内孔４と、この内孔４
の先端に連接して形成された円錐台状シート部５と、こ
の円錐台状シート部５の先端に連なる円筒内壁面６、お
よびこの円筒内壁面６を閉じる半球面７からなるサック
ホール８とが設けられている。なお、内孔４、円錐台状
シート部５およびサックホール８は、実質的に同軸とな
っている。

【００１２】また、サックホール８が設けられている半
球状の円頂部９には、入口部がサックホール８の円筒内
壁面６で開口し出口部が円頂部９の外壁面１０で開口す
る複数の第１噴孔１１と複数の第２噴孔１２が同一円周
上に交互に穿設されている。複数の第１噴孔１１は、一
部の噴孔であって、図２に示したように、ディーゼルエ
ンジンの燃焼室１３内に燃料を噴霧する第１噴射通路
（開口径が例えばφ０．２〜φ０．３）で、入口部に面
取り部１４を有している。複数の第２噴孔１２は、残部
の噴孔であって、図２および図３に示したように、ディ
ーゼルエンジンの燃焼室１３内に燃料を噴霧する第２噴
射通路（開口径が例えばφ０．２〜φ０．３）で、入口
部に非面取り部１５を有している。

【００１３】面取り部１４は、第１噴孔１１の入口部に
電解加工等の加工方法によりＲ形状の面取り（Ｒ面取
り）を施すことにより形成されている。また、非面取り
部１５は、第２噴孔１２の入口部に面取りを施さず、サ
ックホール８の円筒内壁面６と第２噴孔１２の第２噴射
通路とが略直交方向に交差するように第２噴孔１２を穿
設する際に形成される。すなわち、第１噴孔１１は、第
２噴孔１２よりも通路抵抗が小さくなるように形成され
ている。逆に、第２噴孔１２は、第１噴孔１１よりも通
路抵抗が大きくなるように形成されている。なお、第
１、第２噴孔１１、１２の配列、数、第１、第２噴射通
路の形成方向は任意で、図２の配置はあくまで一実施例
である。例えば第１噴孔１１または第２噴孔１２のいず
れかの噴孔を円頂部９の軸心に設けても良い。

【００１４】一方、ニードル３は、略丸棒状に形成さ
れ、ノズルホルダ内に収容された図示しないコイルスプ
リング（付勢手段）によって複数の第１、第２噴孔１
１、１２を閉じる方向に常に付勢されている。このニー
ドル３は、円柱状の軸部１６と略円錐状の先端部１７と
を備え、ノズルボディ２の内孔４と軸部１６との間に所
定のクリアランス（ノズル室）１８を保って往復移動自
在に収容されている。なお、図示を省略しているが、ニ
ードル３の後端部はノズルボディ２内に摺動自在に保持
されている。

【００１５】周知のように、クリアランス１８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３は、その往復移動に応じ
て先端部１７をノズルボディ２の円錐台状シート部５に
液密に接触可能であると共に、先端部１７を円錐台状シ
ート部５から離脱させた際には、円錐台状シート部５お
よびサックホール８と先端部１７との間にクリアランス
１８から第１、第２噴孔１１、１２へ至る燃料通路１９
を形成可能である。

【００１６】ニードル３の先端部１７には、軸部１６に
連接して第１円錐台部２１が形成されており、この第１
円錐台部２１に連接して第２円錐台部２２が形成されて
いる。第１円錐台部２１と第２円錐台部２２とはテーパ
が僅かに異なっており、両者の接合部分には稜状のシー
ト部２３が形成されている。また、第２円錐台部２２の
側面は、ノズルボディ２の円錐台状シート部５と整合す
る円錐シート面２４となっている。

【００１７】これらのシート部２３および円錐シート面
２４は、ノズルボディ２の円錐台状シート部５と共に弁
座を構成し、シート部２３および円錐シート面２４と円
錐台状シート部５とを液密に接触（着座）させて燃料通
路１９を遮断可能である。また、ニードル３の開弁方向
の移動（リフト）によって、シート部２３および円錐シ
ート面２４を円錐台状シート部５から離脱させた際には
燃料通路１９は開放状態となり、クリアランス１８側か
ら供給される燃料を複数の第１、第２噴孔１１、１２側
へと通過させる。

【００１８】〔第１実施例の作用〕次に、この実施例の
燃料噴射ノズル１の作用を図１ないし図３に基づいて簡
単に説明する。

【００１９】燃料噴射ポンプより燃料がノズルボディ２
内に圧送されると、ノズルボディ２内のクリアランス１
８の室圧が上昇する。クリアランス１８の室圧がコイル
スプリングの設定荷重（開弁圧）より高くなると、ニー
ドル３がノズルボディ２の円錐台状シート部５より第
１、第２噴孔１１、１２を開く方向に移動（リフト）
し、燃料通路１９を開放する。これにより、クリアラン
ス１８内の燃料は、燃料通路１９、サックホール８を通
って複数の第１噴孔（第１噴射通路）１１の各々および
複数の第２噴孔（第２噴射通路）１２の各々に流入す
る。そして、燃料は、複数の第１噴孔（第１噴射通路）
１１の出口部および複数の第２噴孔（第２噴射通路）１
２の出口部から燃焼室１３内に霧状に噴射される。

【００２０】ここで、本例では、第１噴孔（第１噴射通
路）１１の通路抵抗が第２噴孔（第２噴射通路）１２の
通路抵抗よりも小さくなるように、第１噴孔１１の入口
部に面取り部１４を第２噴孔１２の入口部に非面取り部
１５を設けている。この結果、第１噴孔１１の流量係数
と第２噴孔１２の流量係数とが異なり、第１噴孔１１の
流量係数の方が第２噴孔１２の流量係数よりも高くな
る。このため、燃料を霧状に噴射した場合に、第１噴孔
１１の出口部の燃料流速と第２噴孔１２の出口部の燃料
流速とが異なり、第１噴孔１１の出口部の燃料流速の方
が第２噴孔１２の出口部の燃料流速よりも速くなる。

【００２１】したがって、第１噴孔１１と第２噴孔１２
との間で、燃焼室１３内に噴射された燃料噴霧の到達距
離に差が生じ、第１噴孔１１の出口部から噴射された燃
料噴霧の方が第２噴孔１２の出口部から噴射された燃料
噴霧よりも到達距離が長くなる。すなわち、図３に示し
たように、第１噴孔１１から噴射した燃料噴霧は燃焼室
１３の壁面に衝突した後に、壁面に沿って広がり、燃焼
室１３の外周の空気と良く混合して燃焼する。また、第
２噴孔１２から噴射した燃料噴霧はノズルボディ２の近
傍の空気と良く混合して燃焼する。このため、燃焼室１
３全体の空気を有効に利用することができるので、燃焼
効率が向上し、ディーゼルエンジンの出力向上および黒
煙排出量の低減を図ることができる。

【００２２】〔第１実施例の効果〕以上のように、燃料
噴射ノズル１は、ノズルボディ２の円頂部９に形成され
る複数の噴孔のうちの一部の噴孔である第１噴孔１１の
入口部にＲ形状の面取りを施し、残部の噴孔である第２
噴孔１２の入口部に面取りを施していない。これによ
り、複数の噴孔のうち一部の噴孔のみに面取りを施すだ
けで、上記のごとく、ディーゼルエンジンの出力向上お
よび黒煙排出量の低減を図ることができるので、製品コ
ストを低減することができる。

【００２３】さらに、非常に簡単な面取り加工をノズル
ボディ２の円筒内壁面６に施すことにより上記の効果が
得られるので、燃料噴射ノズル１を製造する際の作業性
を向上でき、且つ生産性に優れるので大量生産により更
に製品コストを低減することができる。このため、非常
に安価な燃料噴射ノズル１を備えたディーゼルエンジン
の低価格化に寄与でき、さらにこのような安価なディー
ゼルエンジンを備えた自動車の価格を低減することがで
きる。

【００２４】〔第２実施例〕図４はこの発明の第２実施
例を示したもので、燃料噴射ノズルの先端部を示した断
面図である。

【００２５】この実施例では、ノズルボディ２のサック
ホール８の円筒内壁面６と第１、第２噴孔１１、１２の
噴射通路との交差部分に、つまり第１、第２噴孔（第
１、第２噴射通路）１１、１２の入口部に第１、第２面
取り部３１、３２を設けている。第１面取り部３１は、
第２面取り部３２よりも面取り量（Ｒ）が大きくなるよ
うに形成している。

【００２６】すなわち、第１噴孔１１を第２噴孔１２よ
りも通路抵抗が小さくなるように形成しているので、第
１実施例と同様にして、第１、第２噴孔１１、１２から
噴射された噴霧燃料は燃焼室１３内全体に均等に広が
り、燃焼室１３全体の空気を有効に利用することができ
るので、燃焼効率が向上し、ディーゼルエンジンの出力
向上および黒煙排出量の低減を図ることができる。な
お、ノズルボディ２に３以上の噴孔を有している場合
に、噴孔の入口部の面取り量を３種類以上にしても良
い。

【００２７】〔変形例〕この実施例では、第１、第２噴
孔１１、１２の開口形状を円形状としたが、第１、第２
噴孔１１、１２の開口形状を多角形状、長円形状、楕円
形状としても良い。また、噴孔の入口部の面取り部は、
Ｒ形状に限らず、入口部から噴射通路途中または出口部
へ向かって開口面積が円錐状に減少するようにテーパを
形成しても良い。さらに、複数の噴孔のうちの一部の噴
孔の開口面積を残部の噴孔の開口面積よりも大きくして
も良い。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、複数の噴孔の
うちの一部の噴孔から噴射された燃料の到達距離と残部
の噴孔から噴射された燃料の到達距離とに差が生じるた
め、内燃機関の燃焼室内全体に燃料が分散する。この結
果、内燃機関の燃焼室内の空気を有効に利用することが
できるため、内燃機関の燃焼効率を向上できるので、内
燃機関の出力向上および黒煙排出量の低減を図ることが
できる。

【００２９】そして、複数の噴孔の入口部の面取り量を
一部の噴孔と残部の噴孔とで変更するだけで、内燃機関
の出力向上効果および黒煙排出量の低減効果を得ること
ができるので、作業性および生産性が向上することによ
り、製品コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射ノズルの先端部を示した断面図である
（第１実施例）。

【図２】燃料噴射ノズルの先端部を示した正面図である
（第１実施例）。

【図３】燃料噴射ノズルの燃料噴霧状態を示した説明図
である（第１実施例）。

【図４】燃料噴射ノズルの先端部を示した断面図である
（第２実施例）。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ノズル ２ ノズルボディ ３ ニードル １１ 第１噴孔（複数の噴孔のうちの一部の噴孔） １２ 第２噴孔（複数の噴孔のうちの残部の噴孔） １３ 燃焼室 １４ 面取り部 １５ 非面取り部 ３１ 第１面取り部 ３２ 第２面取り部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する複数
   の噴孔が形成された１つのノズルボディと、このノズル
   ボディの複数の噴孔を開閉するニードルとを備え、 前記複数の噴孔は、前記ノズルボディの内壁で開口した
   入口部と前記ノズルボディの外壁で開口した出口部とを
   連通する燃料噴射ノズルであって、 前記燃料噴射ノズルは、前記複数の噴孔のうちの一部の
   噴孔の入口部に面取りを施した面取り部を有し、 前記複数の噴孔のうちの残部の噴孔の入口部に面取りを
   施さない非面取り部を有することを特徴とする燃料噴射
   ノズル。
2. 【請求項２】内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する複数
   の噴孔が形成された１つのノズルボディと、このノズル
   ボディの複数の噴孔を開閉するニードルとを備え、 前記複数の噴孔は、前記ノズルボディの内壁で開口した
   入口部と前記ノズルボディの外壁で開口した出口部とを
   連通する燃料噴射ノズルであって、 前記燃料噴射ノズルは、前記複数の噴孔のうちの一部の
   噴孔の入口部に面取りを施した第１面取り部を有し、 前記複数の噴孔のうちの残部の噴孔の入口部に、前記第
   １面取り部よりも小さい面取りを施した第２面取り部を
   有することを特徴とする燃料噴射ノズル。