JPH0921321A - 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃料噴射方法、その方法に用いるピストン及び噴射ノズル - Google Patents
直接噴射式ディーゼルエンジンの燃料噴射方法、その方法に用いるピストン及び噴射ノズルInfo
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- 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
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- F02B23/0651—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】直接噴射式ディーゼルエンジンの低負荷時にお
ける炭化水素の低減及び白煙発生の抑制と、高負荷時に
おけるスモーク発生の抑制とを両立させる。 【解決手段】シリンダブロックに往復動可能に収容され
たピストン１６は燃焼室１３を有する。燃焼室１３はピ
ストン１６の上面において開口する小径の第２燃焼室１
５と、その下側に連続して形成され、かつ第２燃焼室１
５よりも大径の第１燃焼室１４とからなる。シリンダヘ
ッド１２に取付けられた噴射ノズル１７は、有底円筒状
をなすノズルボディ１８と、その内部に昇降可能に収容
されたニードルバルブとを備える。ノズルボディ１８は
複数の第１噴孔と複数の第２噴孔とを有する。直接噴射
式ディーゼルエンジン１１の低負荷時には主に第１噴孔
から第１燃焼室１４へ向けて燃料を噴射させ、高負荷時
には第２噴孔から第２燃焼室１５に噴射する燃料の噴射
燃料全体に対する割合を低負荷時よりも増加させる。
ける炭化水素の低減及び白煙発生の抑制と、高負荷時に
おけるスモーク発生の抑制とを両立させる。 【解決手段】シリンダブロックに往復動可能に収容され
たピストン１６は燃焼室１３を有する。燃焼室１３はピ
ストン１６の上面において開口する小径の第２燃焼室１
５と、その下側に連続して形成され、かつ第２燃焼室１
５よりも大径の第１燃焼室１４とからなる。シリンダヘ
ッド１２に取付けられた噴射ノズル１７は、有底円筒状
をなすノズルボディ１８と、その内部に昇降可能に収容
されたニードルバルブとを備える。ノズルボディ１８は
複数の第１噴孔と複数の第２噴孔とを有する。直接噴射
式ディーゼルエンジン１１の低負荷時には主に第１噴孔
から第１燃焼室１４へ向けて燃料を噴射させ、高負荷時
には第２噴孔から第２燃焼室１５に噴射する燃料の噴射
燃料全体に対する割合を低負荷時よりも増加させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直接噴射式ディーゼ
ルエンジンの燃料噴射方法、その方法に用いるピストン
及び噴射ノズルに関するものである。
ルエンジンの燃料噴射方法、その方法に用いるピストン
及び噴射ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車等に搭載されるディーゼル
エンジンの一形態として、シリンダ内を往復動するピス
トンの上部に燃焼室を形成し、噴射ノズルから前記燃焼
室へ向けて燃料を直接噴射する、いわゆる直接噴射式デ
ィーゼルエンジンが知られている。このタイプは、燃
焼室の構造が簡単で熱効率が高く、燃料消費量が少なく
てすむ、シリンダヘッドの構造が簡単となり、熱の歪
みによる故障が少ない、等の長所を有する。このタイプ
のディーゼルエンジンでは、通常、同エンジンの運転状
態、例えばエンジン負荷にかかわらず常に燃焼室の壁面
の同一箇所へ向けて燃料が噴射される。
エンジンの一形態として、シリンダ内を往復動するピス
トンの上部に燃焼室を形成し、噴射ノズルから前記燃焼
室へ向けて燃料を直接噴射する、いわゆる直接噴射式デ
ィーゼルエンジンが知られている。このタイプは、燃
焼室の構造が簡単で熱効率が高く、燃料消費量が少なく
てすむ、シリンダヘッドの構造が簡単となり、熱の歪
みによる故障が少ない、等の長所を有する。このタイプ
のディーゼルエンジンでは、通常、同エンジンの運転状
態、例えばエンジン負荷にかかわらず常に燃焼室の壁面
の同一箇所へ向けて燃料が噴射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記ディー
ゼルエンジンの低負荷時と高負荷時とでは、要求される
燃焼室の形状、燃料の噴射方向等が以下のように異な
る。
ゼルエンジンの低負荷時と高負荷時とでは、要求される
燃焼室の形状、燃料の噴射方向等が以下のように異な
る。
【０００４】ディーゼルエンジンの低負荷時には一般に
燃焼室の壁面の温度が低いので、噴射ノズルからの噴射
燃料が同壁面に付着すると気化しにくい。この場合、付
着した燃料が燃焼されずに残り、排気ガス中の炭化水素
（ＨＣ）の量が増加したり、白煙が生じたりする。燃料
の壁面付着量を少なくするには、燃焼室を大径にする等
して、噴射ノズルから壁面までの距離（飛沫距離）を長
くすることが望ましい。
燃焼室の壁面の温度が低いので、噴射ノズルからの噴射
燃料が同壁面に付着すると気化しにくい。この場合、付
着した燃料が燃焼されずに残り、排気ガス中の炭化水素
（ＨＣ）の量が増加したり、白煙が生じたりする。燃料
の壁面付着量を少なくするには、燃焼室を大径にする等
して、噴射ノズルから壁面までの距離（飛沫距離）を長
くすることが望ましい。
【０００５】これに対し、ディーゼルエンジンの高負荷
時には燃焼室の壁面の温度が上昇するので、前述した不
具合は起こりにくい。反面、噴射ノズルからの噴射燃料
量が多くなるので、これと空気とを十分に混合させない
と燃料が燃焼されずに残り、スモークが発生しやすくな
る。燃料と空気との混合を促進するには、燃焼室を小径
にする等して、ピストンの圧縮行程時に燃焼室内に強い
渦流（スワール）を発生させることが望ましい。
時には燃焼室の壁面の温度が上昇するので、前述した不
具合は起こりにくい。反面、噴射ノズルからの噴射燃料
量が多くなるので、これと空気とを十分に混合させない
と燃料が燃焼されずに残り、スモークが発生しやすくな
る。燃料と空気との混合を促進するには、燃焼室を小径
にする等して、ピストンの圧縮行程時に燃焼室内に強い
渦流（スワール）を発生させることが望ましい。
【０００６】従って、燃料の飛沫距離を長くするために
燃焼室を大径にすれば、低負荷時の不具合は解消できる
ものの高負荷時にスモークが発生する。反対に、強いス
ワール発生のために燃焼室を小径にすれば、低負荷時に
炭化水素が増加したり白煙が発生したりする。
燃焼室を大径にすれば、低負荷時の不具合は解消できる
ものの高負荷時にスモークが発生する。反対に、強いス
ワール発生のために燃焼室を小径にすれば、低負荷時に
炭化水素が増加したり白煙が発生したりする。
【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は低負荷時における炭化水素の低減
及び白煙発生の抑制と、高負荷時におけるスモーク発生
の抑制とを両立できる燃料噴射方法、その方法に用いる
ピストン及び噴射ノズルを提供することにある。
のであり、その目的は低負荷時における炭化水素の低減
及び白煙発生の抑制と、高負荷時におけるスモーク発生
の抑制とを両立できる燃料噴射方法、その方法に用いる
ピストン及び噴射ノズルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の第１の発明は、噴射ノズルからピス
トンの燃焼室へ向けて燃料を噴射して燃焼させるように
した直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられる方法で
あって、大径の第１燃焼室とそれよりも小径の第２燃焼
室とにより前記燃焼室を構成し、前記ディーゼルエンジ
ンの低負荷時には前記噴射ノズルから主に前記第１燃焼
室へ燃料を噴射するとともに、同ディーゼルエンジンの
高負荷時には前記低負荷時よりも第２燃焼室に噴射する
燃料の噴射燃料全体に対する割合を増やすようにしてい
る。
に請求項１に記載の第１の発明は、噴射ノズルからピス
トンの燃焼室へ向けて燃料を噴射して燃焼させるように
した直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられる方法で
あって、大径の第１燃焼室とそれよりも小径の第２燃焼
室とにより前記燃焼室を構成し、前記ディーゼルエンジ
ンの低負荷時には前記噴射ノズルから主に前記第１燃焼
室へ燃料を噴射するとともに、同ディーゼルエンジンの
高負荷時には前記低負荷時よりも第２燃焼室に噴射する
燃料の噴射燃料全体に対する割合を増やすようにしてい
る。
【０００９】請求項２に記載の第２の発明のピストン
は、直接噴射式ディーゼルエンジンの主に低負荷時に噴
射ノズルから燃料が噴射される大径の第１燃焼室と、前
記第１燃焼室よりも小径をなし、前記ディーゼルエンジ
ンの高負荷時には噴射ノズルから燃料が噴射され、かつ
その燃料の噴射燃料全体に対する割合が前記低負荷時よ
りも増やされる第２燃焼室とを備えている。
は、直接噴射式ディーゼルエンジンの主に低負荷時に噴
射ノズルから燃料が噴射される大径の第１燃焼室と、前
記第１燃焼室よりも小径をなし、前記ディーゼルエンジ
ンの高負荷時には噴射ノズルから燃料が噴射され、かつ
その燃料の噴射燃料全体に対する割合が前記低負荷時よ
りも増やされる第２燃焼室とを備えている。
【００１０】請求項３に記載の第３の発明の噴射ノズル
は、直接噴射式ディーゼルエンジンの低負荷時に主に使
用され、燃料の飛沫距離を長くするための第１噴孔と、
前記ディーゼルエンジンの高負荷時に主に使用され、燃
料の飛沫距離を短くするための第２噴孔とを備えてい
る。
は、直接噴射式ディーゼルエンジンの低負荷時に主に使
用され、燃料の飛沫距離を長くするための第１噴孔と、
前記ディーゼルエンジンの高負荷時に主に使用され、燃
料の飛沫距離を短くするための第２噴孔とを備えてい
る。
【００１１】第１の発明における直接噴射式ディーゼル
エンジンの低負荷時には、噴射ノズルから主にピストン
の第１燃焼室へ燃料が噴射される。第１燃焼室は大径状
をなしているので、噴射ノズルから同燃焼室の壁面まで
の距離（燃料の飛沫距離）は長くなる。このため、低負
荷時に第１燃焼室の壁面の温度が低くても、燃料はその
壁面に到達するまでに気化しやすくなる。同壁面に付着
したり、付着したまま気化せずに残る燃料の量が少なく
なる。
エンジンの低負荷時には、噴射ノズルから主にピストン
の第１燃焼室へ燃料が噴射される。第１燃焼室は大径状
をなしているので、噴射ノズルから同燃焼室の壁面まで
の距離（燃料の飛沫距離）は長くなる。このため、低負
荷時に第１燃焼室の壁面の温度が低くても、燃料はその
壁面に到達するまでに気化しやすくなる。同壁面に付着
したり、付着したまま気化せずに残る燃料の量が少なく
なる。
【００１２】前記ディーゼルエンジンの高負荷時には、
噴射ノズルから燃料がピストンの燃焼室へ噴射される。
この際、第２燃焼室に噴射される燃料の噴射燃料全体に
対する割合が低負荷時よりも増やされる。第２燃焼室は
前記第１燃焼室よりも小径であるため、燃料の飛沫距離
は短くなり、第２燃焼室の壁面に付着する燃料の量が多
くなる。しかし、同高負荷時には燃焼室の壁面温度が高
くなるので、付着した燃焼は気化しやすい。
噴射ノズルから燃料がピストンの燃焼室へ噴射される。
この際、第２燃焼室に噴射される燃料の噴射燃料全体に
対する割合が低負荷時よりも増やされる。第２燃焼室は
前記第１燃焼室よりも小径であるため、燃料の飛沫距離
は短くなり、第２燃焼室の壁面に付着する燃料の量が多
くなる。しかし、同高負荷時には燃焼室の壁面温度が高
くなるので、付着した燃焼は気化しやすい。
【００１３】また、第２燃焼室が第１燃焼室よりも小径
であることから、高負荷時においてピストンの往復動に
ともない燃焼室内の空気が圧縮されるときには、強いス
ワールが発生する。このため、噴射ノズルからの噴射燃
料は第２燃焼室内で空気と十分に混合させられ、燃焼さ
れる。
であることから、高負荷時においてピストンの往復動に
ともない燃焼室内の空気が圧縮されるときには、強いス
ワールが発生する。このため、噴射ノズルからの噴射燃
料は第２燃焼室内で空気と十分に混合させられ、燃焼さ
れる。
【００１４】第２の発明におけるディーゼルエンジンの
低負荷時には、噴射ノズルから燃料が主に大径の第１燃
焼室へ向けて噴射される。また、同ディーゼルエンジン
の高負荷時には燃焼室へ向けて噴射ノズルから燃料が噴
射される。この際、第１燃焼室よりも小径の第２燃焼室
に噴射される燃料の噴射燃料全体に対する割合が低負荷
時よりも増やされる。従って、このピストンは、前述し
た第１の発明の噴射方法の実施に適したものとなる。
低負荷時には、噴射ノズルから燃料が主に大径の第１燃
焼室へ向けて噴射される。また、同ディーゼルエンジン
の高負荷時には燃焼室へ向けて噴射ノズルから燃料が噴
射される。この際、第１燃焼室よりも小径の第２燃焼室
に噴射される燃料の噴射燃料全体に対する割合が低負荷
時よりも増やされる。従って、このピストンは、前述し
た第１の発明の噴射方法の実施に適したものとなる。
【００１５】第３の発明におけるディーゼルエンジンの
低負荷時には、噴射ノズルの第１噴孔から燃料が主に噴
射される。また、同ディーゼルエンジンの高負荷時に
は、噴射ノズルの第２噴孔から主に燃料が噴射される。
このように第２噴孔から噴射された燃料の飛沫距離は、
低負荷時に第１噴孔から噴射された燃料の飛沫距離より
も短い。従って、この噴射ノズルは前述した第１の発明
の噴射方法の実施に適したものとなる。
低負荷時には、噴射ノズルの第１噴孔から燃料が主に噴
射される。また、同ディーゼルエンジンの高負荷時に
は、噴射ノズルの第２噴孔から主に燃料が噴射される。
このように第２噴孔から噴射された燃料の飛沫距離は、
低負荷時に第１噴孔から噴射された燃料の飛沫距離より
も短い。従って、この噴射ノズルは前述した第１の発明
の噴射方法の実施に適したものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、第１〜第３の発明を具体化
した一実施の形態について図面に従って説明する。
した一実施の形態について図面に従って説明する。
【００１７】図１に示すように、直接噴射式ディーゼル
エンジン１１はシリンダブロック（図示略）と、そのブ
ロックの上に配置されたシリンダヘッド１２とを備えて
いる。シリンダブロックには、上部に燃焼室１３を有す
るピストン１６が上下方向に往復動可能に収容されてい
る。シリンダヘッド１２には、前記燃焼室１３へ向けて
燃料（軽油）を噴射するホール型の噴射ノズル１７が斜
めに取付けられている。そして、吸入時にシリンダヘッ
ド１２に形成されたヘリカルポート（図示略）の作用に
より回転運動を与えられた空気が、ピストン１６の上方
への移動にともない燃焼室１３内に押し込められること
で、同燃焼室１３内に渦流（スワール）を発生しながら
圧縮されて高温となる。噴射ノズル１７から噴射された
霧状の燃料は前記空気と混合して燃焼される。
エンジン１１はシリンダブロック（図示略）と、そのブ
ロックの上に配置されたシリンダヘッド１２とを備えて
いる。シリンダブロックには、上部に燃焼室１３を有す
るピストン１６が上下方向に往復動可能に収容されてい
る。シリンダヘッド１２には、前記燃焼室１３へ向けて
燃料（軽油）を噴射するホール型の噴射ノズル１７が斜
めに取付けられている。そして、吸入時にシリンダヘッ
ド１２に形成されたヘリカルポート（図示略）の作用に
より回転運動を与えられた空気が、ピストン１６の上方
への移動にともない燃焼室１３内に押し込められること
で、同燃焼室１３内に渦流（スワール）を発生しながら
圧縮されて高温となる。噴射ノズル１７から噴射された
霧状の燃料は前記空気と混合して燃焼される。
【００１８】燃焼室１３は、ピストン１６の上面におい
て開口する第２燃焼室１５と、その下側に連続して形成
された第１燃焼室１４とを備えている。第１燃焼室１４
及び第２燃焼室１５はいずれも平面円形状をなし、その
中心軸は互いに一致している。そして、第２燃焼室１５
の直径α2 は第１燃焼室１４の直径α1 よりも小さな値
に設定されている。第１燃焼室１４の底部の中心部分
は、上方へ向けて略円錐台状に膨出している。
て開口する第２燃焼室１５と、その下側に連続して形成
された第１燃焼室１４とを備えている。第１燃焼室１４
及び第２燃焼室１５はいずれも平面円形状をなし、その
中心軸は互いに一致している。そして、第２燃焼室１５
の直径α2 は第１燃焼室１４の直径α1 よりも小さな値
に設定されている。第１燃焼室１４の底部の中心部分
は、上方へ向けて略円錐台状に膨出している。
【００１９】図２，３に示すように、噴射ノズル１７は
下端を閉塞した略円筒状をなすノズルボディ１８と、そ
の内部に昇降可能に収容されたニードルバルブ１９とを
備えている。ノズルボディ１８の内底部には、下方ほど
縮径する円環状の第１シート面２０及び第２シート面２
１が連続して形成されている。ノズルボディ１８の内周
面の前記第１シート面２０よりも上側部分とニードルバ
ルブ１９との間には環状空間２２が形成され、ディーゼ
ルエンジン１１に駆動連結された燃料噴射ポンプ（図示
略）からの燃料がこの環状空間２２に圧送されるように
なっている。また、ノズルボディ１８の内底面の前記第
２シート面２１よりも下側部分とニードルバルブ１９と
の間にはサック室２３が形成されている。
下端を閉塞した略円筒状をなすノズルボディ１８と、そ
の内部に昇降可能に収容されたニードルバルブ１９とを
備えている。ノズルボディ１８の内底部には、下方ほど
縮径する円環状の第１シート面２０及び第２シート面２
１が連続して形成されている。ノズルボディ１８の内周
面の前記第１シート面２０よりも上側部分とニードルバ
ルブ１９との間には環状空間２２が形成され、ディーゼ
ルエンジン１１に駆動連結された燃料噴射ポンプ（図示
略）からの燃料がこの環状空間２２に圧送されるように
なっている。また、ノズルボディ１８の内底面の前記第
２シート面２１よりも下側部分とニードルバルブ１９と
の間にはサック室２３が形成されている。
【００２０】ノズルボディ１８の下端部には、前記第１
燃焼室１４の壁面１４ａに向けて燃料を噴射するための
複数個の第１噴孔２４と、第２燃焼室１５の壁面１５ａ
へ向けて燃料を噴射するための複数個の第２噴孔２５と
が貫設されている。各第１噴孔２４の内端部は前記第１
シート面２０において開口し、各第２噴孔２５の内端部
は前記サック室２３において開口している。
燃焼室１４の壁面１４ａに向けて燃料を噴射するための
複数個の第１噴孔２４と、第２燃焼室１５の壁面１５ａ
へ向けて燃料を噴射するための複数個の第２噴孔２５と
が貫設されている。各第１噴孔２４の内端部は前記第１
シート面２０において開口し、各第２噴孔２５の内端部
は前記サック室２３において開口している。
【００２１】各第１噴孔２４の外端部は、ノズルボディ
１８の下端部において、噴射ノズル１７の軸線Ｌを中心
とする円Ｃ1 上に等角度毎に開口している。各第２噴孔
２５の外端部は、ノズルボディ１８の前記第１噴孔２４
の直下において、前記軸線Ｌを中心とし、かつ前記円Ｃ
1 よりも小径の円Ｃ2 上に、前記第１噴孔２４とは角度
をずらして等角度毎に開口している。図３では４個の第
１噴孔２４の外端部が円Ｃ1 上に９０°毎に開口し、４
個の第２噴孔２５の外端部が第１噴孔２４とは４５°ず
つ角度をずらして、円Ｃ2 上に９０°毎に開口してい
る。
１８の下端部において、噴射ノズル１７の軸線Ｌを中心
とする円Ｃ1 上に等角度毎に開口している。各第２噴孔
２５の外端部は、ノズルボディ１８の前記第１噴孔２４
の直下において、前記軸線Ｌを中心とし、かつ前記円Ｃ
1 よりも小径の円Ｃ2 上に、前記第１噴孔２４とは角度
をずらして等角度毎に開口している。図３では４個の第
１噴孔２４の外端部が円Ｃ1 上に９０°毎に開口し、４
個の第２噴孔２５の外端部が第１噴孔２４とは４５°ず
つ角度をずらして、円Ｃ2 上に９０°毎に開口してい
る。
【００２２】一方、図４に示すようにニードルバルブ１
９は略円柱状をなし、その下端部には下側ほど縮径する
第１テーパ部２６が形成されるとともに、さらにその下
には同じく下側ほど縮径する第２テーパ部２７が形成さ
れている。第１テーパ部２６及び第１シート面２０間の
環状空間は燃料の第１流路３１をなし、第２テーパ部２
７及び第２シート面２１間の環状空間は燃料の第２流路
３２をなしている。
９は略円柱状をなし、その下端部には下側ほど縮径する
第１テーパ部２６が形成されるとともに、さらにその下
には同じく下側ほど縮径する第２テーパ部２７が形成さ
れている。第１テーパ部２６及び第１シート面２０間の
環状空間は燃料の第１流路３１をなし、第２テーパ部２
７及び第２シート面２１間の環状空間は燃料の第２流路
３２をなしている。
【００２３】これらの第１流路３１及び第２流路３２の
形状及び大きさは、ニードルバルブ１９の昇降にともな
い変化する。同図４に示すように、ニードルバルブ１９
が第１シート面２０及び第２シート面２１から上方へ離
間したときには、前記環状空間２２及びサック室２３が
第１流路３１及び第２流路３２を介して連通されて、第
１噴孔２４及び第２噴孔２５がともに開放される。この
とき、環状空間２２からの燃料はまず第１流路３１を通
過し、第１噴孔２４及び第２流路３２へ流れる。また、
図２に示すように、ニードルバルブ１９が第１シート面
２０及び第２シート面２１に接触したときには、第１流
路３１及び第２流路３２が無くなり、前記環状空間２２
及びサック室２３間の連通が遮断され、第１噴孔２４及
び第２噴孔２５がともに閉塞される。
形状及び大きさは、ニードルバルブ１９の昇降にともな
い変化する。同図４に示すように、ニードルバルブ１９
が第１シート面２０及び第２シート面２１から上方へ離
間したときには、前記環状空間２２及びサック室２３が
第１流路３１及び第２流路３２を介して連通されて、第
１噴孔２４及び第２噴孔２５がともに開放される。この
とき、環状空間２２からの燃料はまず第１流路３１を通
過し、第１噴孔２４及び第２流路３２へ流れる。また、
図２に示すように、ニードルバルブ１９が第１シート面
２０及び第２シート面２１に接触したときには、第１流
路３１及び第２流路３２が無くなり、前記環状空間２２
及びサック室２３間の連通が遮断され、第１噴孔２４及
び第２噴孔２５がともに閉塞される。
【００２４】前記ニードルバルブ１９の上昇量（ニード
ルリフト量μ）はディーゼルエンジン１１の負荷に対応
している。すなわち、ディーゼルエンジン１１の低負荷
時には前記燃料噴射ポンプから噴射ノズル１７へ圧送さ
れる燃料の圧力が低く、ニードルリフト量μがわずかで
ある。同負荷が高くなるに従い前記燃料圧力が上昇し、
ニードルリフト量μが増大する。
ルリフト量μ）はディーゼルエンジン１１の負荷に対応
している。すなわち、ディーゼルエンジン１１の低負荷
時には前記燃料噴射ポンプから噴射ノズル１７へ圧送さ
れる燃料の圧力が低く、ニードルリフト量μがわずかで
ある。同負荷が高くなるに従い前記燃料圧力が上昇し、
ニードルリフト量μが増大する。
【００２５】ここで一般に、噴孔から噴射される燃料量
（噴孔流量Ｆ）は、下記の式（１）によって表される。 Ｆ＝ｋＡ …（１） 式（１）中、Ａは流路面積の最小値であり、ｋは流路係
数である。流路係数ｋは正確にはニードルリフト量μに
応じて変化する値であるが、それの噴孔流量Ｆに及ぼす
影響が流路面積の最小値Ａに比べて少ないので、ここで
は近似的に定数として扱うことにする。流路面積の最小
値Ａとなり得るのは、Ａ1 ，Ａ2 ，Ａa，Ａb である。
Ａ1 は第１流路３１の流路面積、Ａ2 は第２流路３２の
流路面積、Ａa は全第１噴孔２４の噴孔面積の和、Ａb
は全第２噴孔２５の噴孔面積の和である。
（噴孔流量Ｆ）は、下記の式（１）によって表される。 Ｆ＝ｋＡ …（１） 式（１）中、Ａは流路面積の最小値であり、ｋは流路係
数である。流路係数ｋは正確にはニードルリフト量μに
応じて変化する値であるが、それの噴孔流量Ｆに及ぼす
影響が流路面積の最小値Ａに比べて少ないので、ここで
は近似的に定数として扱うことにする。流路面積の最小
値Ａとなり得るのは、Ａ1 ，Ａ2 ，Ａa，Ａb である。
Ａ1 は第１流路３１の流路面積、Ａ2 は第２流路３２の
流路面積、Ａa は全第１噴孔２４の噴孔面積の和、Ａb
は全第２噴孔２５の噴孔面積の和である。
【００２６】第１噴孔２４の直径をＤ1 とし、第２噴孔
２５の直径をＤ2 とする（図２参照）。第１噴孔２４の
数をｎ1 （この場合「４」）とし、第２噴孔２５の数を
ｎ2（この場合「４」）とする。すると、各噴孔面積の
和Ａa ，Ａb は下記式（２），（３）で表される。
２５の直径をＤ2 とする（図２参照）。第１噴孔２４の
数をｎ1 （この場合「４」）とし、第２噴孔２５の数を
ｎ2（この場合「４」）とする。すると、各噴孔面積の
和Ａa ，Ａb は下記式（２），（３）で表される。
【００２７】 Ａa ＝ｎ1 （π／４）（Ｄ1 ）2 …（２） Ａb ＝ｎ2 （π／４）（Ｄ2 ）2 …（３） 前記ニードルリフト量μが増加すると、上記式（１）中
のＡ（流路面積の最小値）を決定する部位が変化する。
この場合、各噴孔面積の和Ａa ，Ａb 等の設定の違いに
より、ニードルリフト量μに対する噴孔流量Ｆが図５に
示す特性と、図６に示す特性とのいずれか一方をとる。
すなわち、図５に示すように、領域I →領域II→領域II
I の経過をとる場合と、図６に示すように、領域I →領
域II′→領域III の経過をとる場合とがある。各領域で
は以下の条件が成立する。
のＡ（流路面積の最小値）を決定する部位が変化する。
この場合、各噴孔面積の和Ａa ，Ａb 等の設定の違いに
より、ニードルリフト量μに対する噴孔流量Ｆが図５に
示す特性と、図６に示す特性とのいずれか一方をとる。
すなわち、図５に示すように、領域I →領域II→領域II
I の経過をとる場合と、図６に示すように、領域I →領
域II′→領域III の経過をとる場合とがある。各領域で
は以下の条件が成立する。
【００２８】 領域I ：Ａ1 ＜Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ＜Ａb 領域II ：Ａ1 ≧Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ＜Ａb 領域II′：Ａ1 ＜Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ≧Ａb 領域III ：Ａ1 ≧Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ≧Ａb 次に、前記領域毎に噴孔流量Ｆh1，Ｆh2について説明す
る。 領域I （Ａ1 ＜Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ＜Ａb ）について この領域I では、ディーゼルエンジン１１の負荷が低
く、燃料噴射ポンプから噴射ノズル１７へ圧送される燃
料の圧力が低く、ニードルリフト量μがわずかである。
る。 領域I （Ａ1 ＜Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ＜Ａb ）について この領域I では、ディーゼルエンジン１１の負荷が低
く、燃料噴射ポンプから噴射ノズル１７へ圧送される燃
料の圧力が低く、ニードルリフト量μがわずかである。
【００２９】ここで、図２〜図４において第１テーパ部
２６及び第１シート面２０の軸線Ｌとなす角度をθ1 と
し、第２テーパ部２７及び第２シート面２１の軸線Ｌと
なす角度をθ2 とする。第１噴孔２４の配置された円Ｃ
1 の直径をｄ1 とし、第２噴孔２５の配置された円Ｃ2
の直径をｄ2 とする。第１流路３１における、第１テー
パ部２６と第１シート面２０との間隔を流路幅ｘ1 と
し、第２流路３２における、第２テーパ部２７と第２シ
ート面２１との間隔を流路幅ｘ2 とする。すると、流路
面積Ａ1 ，Ａ2 は下記式（４），（５）で表され、流路
幅ｘ1 ，ｘ2 は下記式（６），（７）で表される。
２６及び第１シート面２０の軸線Ｌとなす角度をθ1 と
し、第２テーパ部２７及び第２シート面２１の軸線Ｌと
なす角度をθ2 とする。第１噴孔２４の配置された円Ｃ
1 の直径をｄ1 とし、第２噴孔２５の配置された円Ｃ2
の直径をｄ2 とする。第１流路３１における、第１テー
パ部２６と第１シート面２０との間隔を流路幅ｘ1 と
し、第２流路３２における、第２テーパ部２７と第２シ
ート面２１との間隔を流路幅ｘ2 とする。すると、流路
面積Ａ1 ，Ａ2 は下記式（４），（５）で表され、流路
幅ｘ1 ，ｘ2 は下記式（６），（７）で表される。
【００３０】 Ａ1 ＝πｄ1 ｘ1 …（４） Ａ2 ＝πｄ2 ｘ2 …（５） ｘ1 ＝μ／ｓｉｎθ1 …（６） ｘ2 ＝μ／ｓｉｎθ2 …（７） 上記式（６）を式（４）に代入すると下記式（８）が得
られ、上記式（７）を式（５）に代入すると下記式
（９）が得られる。
られ、上記式（７）を式（５）に代入すると下記式
（９）が得られる。
【００３１】 Ａ1 ＝πｄ1 （μ／ｓｉｎθ1 ） …（８） Ａ2 ＝πｄ2 （μ／ｓｉｎθ2 ） …（９） 第１噴孔２４の流路係数をｋh1とすると、同噴孔２４の
噴孔流量Ｆh1は下記式（１０）で表される。
噴孔流量Ｆh1は下記式（１０）で表される。
【００３２】Ｆh1＝ｋh1Ａx …（１０） ここで、領域I では流路面積の最小値がＡ1 であるた
め、Ａx は流路面積Ａ1中、第１噴孔２４から噴射され
る燃料が流路面積として占める面積である。Ａxが、流
路面積Ａ1 を有する第１流路３１下流の流路の面積の比
（Ａa ：Ａ2 ）に比例すると仮定すると、第１噴孔２４
に関するＡx は下記式（１１）で表される。
め、Ａx は流路面積Ａ1中、第１噴孔２４から噴射され
る燃料が流路面積として占める面積である。Ａxが、流
路面積Ａ1 を有する第１流路３１下流の流路の面積の比
（Ａa ：Ａ2 ）に比例すると仮定すると、第１噴孔２４
に関するＡx は下記式（１１）で表される。
【００３３】 Ａx ＝Ａ1 Ａa ／（Ａa ＋Ａ2 ） …（１１） 式（１１）を式（１０）に代入すると、下記式（１２）
が得られる。 Ｆh1＝ｋh1Ａ1 Ａa ／（Ａa ＋Ａ2 ） …（１２） 式（１２）に式（８），（９）を代入すると、式（１
３）が得られる。
が得られる。 Ｆh1＝ｋh1Ａ1 Ａa ／（Ａa ＋Ａ2 ） …（１２） 式（１２）に式（８），（９）を代入すると、式（１
３）が得られる。
【００３４】 Ｆh1＝｛ｋh1πｄ1 （μ／ｓｉｎθ1 ）Ａa ｝ ／｛Ａa ＋πｄ2 （μ／ｓｉｎθ2 ）｝ ＝（ｋh1πｄ1 μＡa ｓｉｎθ2 ） ／（Ａa ｓｉｎθ1 ｓｉｎθ2 ＋πｄ2 ｓｉｎθ1 μ） ＝｛Ａa ｓｉｎθ1 ｓｉｎθ2 ／（Ａa ｓｉｎθ1 ｓｉｎθ2 ＋πｄ2 ｓｉｎθ1 μ）｝（ｋh1πｄ1 ／ｓｉｎθ1 ）μ …（１３） Ｃa ＝Ａa ｓｉｎθ1 ｓｉｎθ2 ，Ｃ2 ＝πｄ2 ｓｉｎ
θ1 ，Ｃ1 ＝ｋh1πｄ 1 ／ｓｉｎθ1 とすると、式（１
３）は下記式（１４）に書換えることができる。
θ1 ，Ｃ1 ＝ｋh1πｄ 1 ／ｓｉｎθ1 とすると、式（１
３）は下記式（１４）に書換えることができる。
【００３５】 Ｆh1＝｛Ｃa ／（Ｃa ＋Ｃ2 μ）｝Ｃ1 μ …（１４） 同様に、第２噴孔２５の流路係数をｋh2とすると、同噴
孔２５の噴孔流量Ｆh2は下記式（１５）で表される。
孔２５の噴孔流量Ｆh2は下記式（１５）で表される。
【００３６】Ｆh2＝ｋh2Ａx …（１５） 流路面積の最小値がＡ1 であるため、Ａx は流路面積Ａ
1 中、第２噴孔２５から噴射される燃料が流路面積とし
て占める面積である。Ａx が、流路面積Ａ1 を有する第
１流路３１下流の流路の面積の比（Ａa ：Ａ2 ）に比例
すると仮定すると、第２噴孔２５に関するＡx は下記式
（１６）で表される。
1 中、第２噴孔２５から噴射される燃料が流路面積とし
て占める面積である。Ａx が、流路面積Ａ1 を有する第
１流路３１下流の流路の面積の比（Ａa ：Ａ2 ）に比例
すると仮定すると、第２噴孔２５に関するＡx は下記式
（１６）で表される。
【００３７】 Ａx ＝Ａ1 Ａ2 ／（Ａa ＋Ａ2 ） …（１６） 式（１６）を式（１５）に代入すると、下記式（１７）
が得られる。 Ｆh2＝ｋh2Ａ1 Ａ2 ／（Ａa ＋Ａ2 ） …（１７） 式（１７）に式（８），（９）を代入すると、下記式
（１８）が得られる。
が得られる。 Ｆh2＝ｋh2Ａ1 Ａ2 ／（Ａa ＋Ａ2 ） …（１７） 式（１７）に式（８），（９）を代入すると、下記式
（１８）が得られる。
【００３８】 Ｆh2＝｛ｋh2πｄ1 （μ／ｓｉｎθ1 ）πｄ2 （μ／ｓｉｎθ2 ）｝／ ｛Ａa ＋πｄ2 （μ／ｓｉｎθ2 ）｝ ＝（ｋh2ｄ1 ｄ2 π2 μ2 ）／ （Ａa ｓｉｎθ1 ｓｉｎθ2 ＋πｄ2 ｓｉｎθ1 μ） ＝｛πｄ2 ｓｉｎθ1 μ／（Ａa ｓｉｎθ1 ｓｉｎθ2 ＋ πｄ2 ｓｉｎθ1 μ）｝（ｋh2πｄ1 ／ｓｉｎθ1 ）μ …（１８） Ｃa ＝Ａa ｓｉｎθ1 ｓｉｎθ2 ，Ｃ2 ＝πｄ2 ｓｉｎ
θ1 ， Ｃ1 ′＝ｋh2πｄ1 ／ｓｉｎθ1 とすると、式（１８）
は下記式（１９）で表される。
θ1 ， Ｃ1 ′＝ｋh2πｄ1 ／ｓｉｎθ1 とすると、式（１８）
は下記式（１９）で表される。
【００３９】 Ｆh2＝｛Ｃ2 μ／（Ｃa ＋Ｃ2 μ）｝Ｃ1 ′μ …（１９） 領域II′（Ａ1 ＜Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ≧Ａb ）について この領域II′では、流路面積の最小値がＡ1 であるた
め、ＡX は流路面積Ａ1中、第１噴孔２４及び第２噴孔
２５から噴射される燃料がそれぞれ流路面積として占め
る面積である。Ａx が、流路面積Ａ1 を有する第１流路
３１下流の流路の面積の比（Ａa ：Ａ2 ）に比例すると
仮定すると、第１噴孔２４に関するＡx は下記式（２
０）で表される。なお、Ａ2 ＞Ａb であることから、こ
こではＡ2 に代えてＡb を用いている。
め、ＡX は流路面積Ａ1中、第１噴孔２４及び第２噴孔
２５から噴射される燃料がそれぞれ流路面積として占め
る面積である。Ａx が、流路面積Ａ1 を有する第１流路
３１下流の流路の面積の比（Ａa ：Ａ2 ）に比例すると
仮定すると、第１噴孔２４に関するＡx は下記式（２
０）で表される。なお、Ａ2 ＞Ａb であることから、こ
こではＡ2 に代えてＡb を用いている。
【００４０】 Ａx ＝Ａ1 Ａa ／（Ａa ＋Ａb ） …（２０） 式（２０）を式（１０）に代入すると、下記式（２１）
が得られる。 Ｆh1＝ｋh1Ａ1 Ａa ／（Ａa ＋Ａb ） …（２１） 式（２１）に式（８）を代入すると、式（２２）が得ら
れる。
が得られる。 Ｆh1＝ｋh1Ａ1 Ａa ／（Ａa ＋Ａb ） …（２１） 式（２１）に式（８）を代入すると、式（２２）が得ら
れる。
【００４１】 Ｆh1＝｛ｋh1πｄ1 （μ／ｓｉｎθ1 ）Ａa ｝／（Ａa ＋Ａb ） ＝ｋh1πｄ1 μＡa ／（Ａa ｓｉｎθ1 ＋Ａb ｓｉｎθ1 ） …（２２） Ｃ1 ″＝ｋh1πｄ1 Ａa ／（Ａa ｓｉｎθ1 ＋Ａb ｓｉ
ｎθ1 ）とすると、式（２２）は下記式（２３）に書換
えることができる。
ｎθ1 ）とすると、式（２２）は下記式（２３）に書換
えることができる。
【００４２】Ｆh1＝Ｃ1 ″μ …（２３） 同様に、第２噴孔２５に関するＡx は下記式（２４）で
表される。 Ａx ＝Ａ1 Ａb ／（Ａa ＋Ａb ） …（２４） 式（２４）を式（１５）に代入すると、下記式（２５）
が得られる。
表される。 Ａx ＝Ａ1 Ａb ／（Ａa ＋Ａb ） …（２４） 式（２４）を式（１５）に代入すると、下記式（２５）
が得られる。
【００４３】 Ｆh2＝ｋh2Ａ1 Ａb ／（Ａa ＋Ａb ） …（２５） 式（２５）に式（８）を代入すると、下記式（２６）が
得られる。 Ｆh2＝｛ｋh2πｄ1 （μ／ｓｉｎθ1 ）Ａb ｝／（Ａa ＋Ａb ） ＝ｋh2πｄ1 μＡb ／（Ａa ｓｉｎθ1 ＋Ａb ｓｉｎθ1 ） …（２６） Ｃ2 ′＝ｋh2πｄ1 Ａb ／（Ａa ｓｉｎθ1 ＋Ａb ｓｉ
ｎθ1 ）とすると、式（２６）は下記式（２７）に書換
えることができる。
得られる。 Ｆh2＝｛ｋh2πｄ1 （μ／ｓｉｎθ1 ）Ａb ｝／（Ａa ＋Ａb ） ＝ｋh2πｄ1 μＡb ／（Ａa ｓｉｎθ1 ＋Ａb ｓｉｎθ1 ） …（２６） Ｃ2 ′＝ｋh2πｄ1 Ａb ／（Ａa ｓｉｎθ1 ＋Ａb ｓｉ
ｎθ1 ）とすると、式（２６）は下記式（２７）に書換
えることができる。
【００４４】Ｆh2＝Ｃ2 ′μ …（２７） 領域II（Ａ1 ≧Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ＜Ａb ）について 流路面積の最小値は第１噴孔２４に関してはＡa であ
り、第２噴孔２５に関してはＡ2 である。そのため、第
１噴孔２４の噴孔流量Ｆh1は下記式（２８）によって表
され、第２噴孔２５の噴孔流量Ｆh2は下記式（２９）に
よって表される。
り、第２噴孔２５に関してはＡ2 である。そのため、第
１噴孔２４の噴孔流量Ｆh1は下記式（２８）によって表
され、第２噴孔２５の噴孔流量Ｆh2は下記式（２９）に
よって表される。
【００４５】 Ｆh1＝ｋh1Ａa ＝Ｆa …（２８） Ｆh2＝ｋh2Ａ2 ＝ｋh2πｄ2 μ／ｓｉｎθ2 …（２９） Ｃ2 ″＝ｋh2πｄ2 ／ｓｉｎθ2 とすると、式（２９）
は下記式（３０）に書換えることができる。
は下記式（３０）に書換えることができる。
【００４６】 Ｆh2＝Ｃ2 ″μ …（３０） 領域III （Ａ1 ≧Ａa ＋Ａ2 ，Ａ2 ≧Ａb ）について 流路面積の最小値は第１噴孔２４に関してはＡa であ
り、第２噴孔２５に関してはＡb である。そのため、第
１噴孔２４の噴孔流量Ｆh1は上記式（２８）によって表
され、第２噴孔２５の噴孔流量Ｆh2は下記式（３１）に
よって表される。
り、第２噴孔２５に関してはＡb である。そのため、第
１噴孔２４の噴孔流量Ｆh1は上記式（２８）によって表
され、第２噴孔２５の噴孔流量Ｆh2は下記式（３１）に
よって表される。
【００４７】Ｆh2＝ｋh2Ａb ＝Ｆb …（３１） そして、前述した領域毎の噴孔流量Ｆh1，Ｆh2に関する
式の各要素を設定することにより、図５，６に示すよう
に、ディーゼルエンジン１１の低負荷時（領域I 等）に
は主に第１噴孔２４から燃料が噴射される。すなわち、
第１噴孔２４から噴射される燃料（噴孔流量Ｆh1）の噴
射燃料全体（噴孔流量Ｆh1，Ｆh2の和）に対する割合が
大きくなる。ディーゼルエンジン１１の高負荷時（領域
III 等）には、第２噴孔２５から噴射される燃料（噴孔
流量Ｆh2）の噴射燃料全体（噴孔流量Ｆh1，Ｆh2の和）
に対する割合が前記低負荷時よりも大きくなる。
式の各要素を設定することにより、図５，６に示すよう
に、ディーゼルエンジン１１の低負荷時（領域I 等）に
は主に第１噴孔２４から燃料が噴射される。すなわち、
第１噴孔２４から噴射される燃料（噴孔流量Ｆh1）の噴
射燃料全体（噴孔流量Ｆh1，Ｆh2の和）に対する割合が
大きくなる。ディーゼルエンジン１１の高負荷時（領域
III 等）には、第２噴孔２５から噴射される燃料（噴孔
流量Ｆh2）の噴射燃料全体（噴孔流量Ｆh1，Ｆh2の和）
に対する割合が前記低負荷時よりも大きくなる。
【００４８】前記のように構成された本実施の形態にお
けるディーゼルエンジン１１の作動時には、燃料噴射ポ
ンプから噴射ノズル１７へ周期的に燃料が供給される。
その燃料の圧力の変化に応じてニードルバルブ１９が昇
降する。図２に示すように、燃料圧力に応じてニードル
バルブ１９が下降させられ、第１テーパ部２６が第１シ
ート面２０に接触すると、複数の第１噴孔２４が全て閉
塞される。また、ニードルバルブ１９の下降により第２
テーパ部２７が第２シート面２１に接触すると、環状空
間２２及びサック室２３間の連通が遮断され、同サック
室２３への燃料の供給が停止される。従って、この状態
では、燃料は第１噴孔２４及び第２噴孔２５のどの噴孔
からも噴射されない（Ｆh1＝Ｆh2＝０）。
けるディーゼルエンジン１１の作動時には、燃料噴射ポ
ンプから噴射ノズル１７へ周期的に燃料が供給される。
その燃料の圧力の変化に応じてニードルバルブ１９が昇
降する。図２に示すように、燃料圧力に応じてニードル
バルブ１９が下降させられ、第１テーパ部２６が第１シ
ート面２０に接触すると、複数の第１噴孔２４が全て閉
塞される。また、ニードルバルブ１９の下降により第２
テーパ部２７が第２シート面２１に接触すると、環状空
間２２及びサック室２３間の連通が遮断され、同サック
室２３への燃料の供給が停止される。従って、この状態
では、燃料は第１噴孔２４及び第２噴孔２５のどの噴孔
からも噴射されない（Ｆh1＝Ｆh2＝０）。
【００４９】前記燃料圧力の上昇にともないニードルバ
ルブ１９が上昇させられ、図４に示すように第１テーパ
部２６が第１シート面２０から離間すると、それまで閉
塞されていた第１噴孔２４が開放される。また、ニード
ルバルブ１９の上昇により第２テーパ部２７が第２シー
ト面２１から離間すると、環状空間２２及びサック室２
３が連通され、燃料噴射ポンプからの加圧燃料が、環状
空間２２を介してサック室２３へ導かれる。従って、こ
の状態では燃料は全ての第１噴孔２４から第１燃焼室１
４へ向けて噴射されるとともに、全ての第２噴孔２５か
ら第２燃焼室１５へ向けて噴射される。
ルブ１９が上昇させられ、図４に示すように第１テーパ
部２６が第１シート面２０から離間すると、それまで閉
塞されていた第１噴孔２４が開放される。また、ニード
ルバルブ１９の上昇により第２テーパ部２７が第２シー
ト面２１から離間すると、環状空間２２及びサック室２
３が連通され、燃料噴射ポンプからの加圧燃料が、環状
空間２２を介してサック室２３へ導かれる。従って、こ
の状態では燃料は全ての第１噴孔２４から第１燃焼室１
４へ向けて噴射されるとともに、全ての第２噴孔２５か
ら第２燃焼室１５へ向けて噴射される。
【００５０】この際、各第１噴孔２４の外端部が円Ｃ1
上に等角度毎に開口していることから、ノズルボディ１
８を中心とする略全方向へ向けて低負荷時用の燃料を噴
射させることができる。同様に、各第２噴孔２５の外端
部が円Ｃ2 上に等角度毎に開口していることから、ノズ
ルボディ１８を中心とする略全方向へ向けて高負荷時用
の燃料を噴射させることができる。
上に等角度毎に開口していることから、ノズルボディ１
８を中心とする略全方向へ向けて低負荷時用の燃料を噴
射させることができる。同様に、各第２噴孔２５の外端
部が円Ｃ2 上に等角度毎に開口していることから、ノズ
ルボディ１８を中心とする略全方向へ向けて高負荷時用
の燃料を噴射させることができる。
【００５１】ところで、ディーゼルエンジン１１の低負
荷時に燃料噴射ポンプから噴射ノズル１７に供給される
燃料の圧力は低く、噴射ノズル１７のニードルバルブ１
９のニードルリフト量μは少ない。このときには、第１
噴孔２４から主にピストン１６の第１燃焼室１４へ燃料
が噴射される。すなわち、噴孔流量Ｆh1の噴射燃料全体
に対する割合が大きい。第１燃焼室１４は第２燃焼室１
５よりも大径に形成されているので、第１噴孔２４から
同燃焼室１４の壁面１４ａまでの距離（燃料の飛沫距
離）は長い。このため、低負荷時に壁面１４ａの温度が
低くても、多くの噴射燃料は壁面１４ａに到達するまで
に気化される。同壁面１４ａに付着したり、付着したま
ま気化せずに残る燃料の量が少なくなる。その結果、排
気ガス中の炭化水素の量が減少し、白煙の発生が抑制さ
れる。
荷時に燃料噴射ポンプから噴射ノズル１７に供給される
燃料の圧力は低く、噴射ノズル１７のニードルバルブ１
９のニードルリフト量μは少ない。このときには、第１
噴孔２４から主にピストン１６の第１燃焼室１４へ燃料
が噴射される。すなわち、噴孔流量Ｆh1の噴射燃料全体
に対する割合が大きい。第１燃焼室１４は第２燃焼室１
５よりも大径に形成されているので、第１噴孔２４から
同燃焼室１４の壁面１４ａまでの距離（燃料の飛沫距
離）は長い。このため、低負荷時に壁面１４ａの温度が
低くても、多くの噴射燃料は壁面１４ａに到達するまで
に気化される。同壁面１４ａに付着したり、付着したま
ま気化せずに残る燃料の量が少なくなる。その結果、排
気ガス中の炭化水素の量が減少し、白煙の発生が抑制さ
れる。
【００５２】前記ディーゼルエンジン１１の高負荷時に
は、噴射ノズル１７のニードルリフト量μが前記低負荷
時よりも多くなる。これにともない流路面積Ａ1 ，Ａ2
がともに前記低負荷時よりも大きくなり、第１噴孔２４
及び第２噴孔２５から燃焼室１３へ燃料が噴射される。
この際、第２噴孔２５から第２燃焼室１５への噴射燃料
（噴孔流量Ｆh2）の噴射燃料全体に対する割合が前記低
負荷時よりも増やされる。第２燃焼室１５は前記第１燃
焼室１４よりも小径であるため、燃料の飛沫距離が短
く、第２燃焼室１５の壁面１５ａに付着する燃料の量が
多くなる。しかし、同高負荷時には第２燃焼室１５の壁
面温度が高くなるので、付着した燃焼の多くは気化され
る。燃焼されずに残る燃料は少ない。
は、噴射ノズル１７のニードルリフト量μが前記低負荷
時よりも多くなる。これにともない流路面積Ａ1 ，Ａ2
がともに前記低負荷時よりも大きくなり、第１噴孔２４
及び第２噴孔２５から燃焼室１３へ燃料が噴射される。
この際、第２噴孔２５から第２燃焼室１５への噴射燃料
（噴孔流量Ｆh2）の噴射燃料全体に対する割合が前記低
負荷時よりも増やされる。第２燃焼室１５は前記第１燃
焼室１４よりも小径であるため、燃料の飛沫距離が短
く、第２燃焼室１５の壁面１５ａに付着する燃料の量が
多くなる。しかし、同高負荷時には第２燃焼室１５の壁
面温度が高くなるので、付着した燃焼の多くは気化され
る。燃焼されずに残る燃料は少ない。
【００５３】また、前述したように第２燃焼室１５は第
１燃焼室１４よりも小径に形成されているので、ピスト
ン１６の往復動にともない同第２燃焼室１５内の空気が
圧縮されるときには強いスワールが発生する。このた
め、噴射ノズル１７からの噴射燃料は第２燃焼室１５内
で空気と十分に混合させられ、燃焼される。燃焼されず
に残る燃料の量が少なくなり、スモークの発生が抑制さ
れる。さらに、小径の第２燃焼室１５が大径の第１燃焼
室１４の上側に位置しているので、第１燃焼室１４、第
２燃焼室１５内の燃焼ガスが、径が大きくスワールが減
衰するピストン１６上面に出にくくなっており、一旦発
生したスワールが減衰しにくく、そのスワールを空気と
燃料の混合に有効に利用できる。
１燃焼室１４よりも小径に形成されているので、ピスト
ン１６の往復動にともない同第２燃焼室１５内の空気が
圧縮されるときには強いスワールが発生する。このた
め、噴射ノズル１７からの噴射燃料は第２燃焼室１５内
で空気と十分に混合させられ、燃焼される。燃焼されず
に残る燃料の量が少なくなり、スモークの発生が抑制さ
れる。さらに、小径の第２燃焼室１５が大径の第１燃焼
室１４の上側に位置しているので、第１燃焼室１４、第
２燃焼室１５内の燃焼ガスが、径が大きくスワールが減
衰するピストン１６上面に出にくくなっており、一旦発
生したスワールが減衰しにくく、そのスワールを空気と
燃料の混合に有効に利用できる。
【００５４】このように本実施の形態によると、ディー
ゼルエンジン１１の低負荷時における炭化水素の低減及
び白煙発生の抑制と、高負荷時におけるスモーク発生の
抑制とを両立できる。
ゼルエンジン１１の低負荷時における炭化水素の低減及
び白煙発生の抑制と、高負荷時におけるスモーク発生の
抑制とを両立できる。
【００５５】さらに、噴射ノズル１７の第１噴孔２４及
び第２噴孔２５を一つのニードルバルブ１９の昇降によ
って開閉するようにしている。このように噴射ノズル１
７を構成する部品点数が少なく構造が簡単であるので、
同噴射ノズル１７を安価に製造できる。
び第２噴孔２５を一つのニードルバルブ１９の昇降によ
って開閉するようにしている。このように噴射ノズル１
７を構成する部品点数が少なく構造が簡単であるので、
同噴射ノズル１７を安価に製造できる。
【００５６】加えて、噴射ノズル１７の設計に際して
は、円Ｃ1 ，Ｃ2 の直径ｄ1,ｄ2 、噴孔２４，２５の直
径Ｄ1,Ｄ2 、噴孔２４，２５の数ｎ1,ｎ2 、角度θ1,θ
2 等を種々変更することにより、図５，６におけるμ−
Ｆ特性を容易に設定及び変更することができる。
は、円Ｃ1 ，Ｃ2 の直径ｄ1,ｄ2 、噴孔２４，２５の直
径Ｄ1,Ｄ2 、噴孔２４，２５の数ｎ1,ｎ2 、角度θ1,θ
2 等を種々変更することにより、図５，６におけるμ−
Ｆ特性を容易に設定及び変更することができる。
【００５７】なお、本発明は次に示す別の実施の形態に
具体化することができる。 （１）前記実施の形態における第１燃焼室１４及び第２
燃焼室１５の位置関係を逆にしてもよい。すなわち、大
径の第１燃焼室１４をピストン１６の上面に開口させ、
その下側に小径の第２燃焼室１５を連続して形成しても
よい。この場合にも、ディーゼルエンジン１１の低負荷
時には噴射ノズル１７から主に第１燃焼室１４へ燃料を
噴射させ、高負荷時には前記低負荷時よりも第２燃焼室
１５に噴射する燃料の噴射燃料全体に対する割合を増や
すようにする。
具体化することができる。 （１）前記実施の形態における第１燃焼室１４及び第２
燃焼室１５の位置関係を逆にしてもよい。すなわち、大
径の第１燃焼室１４をピストン１６の上面に開口させ、
その下側に小径の第２燃焼室１５を連続して形成しても
よい。この場合にも、ディーゼルエンジン１１の低負荷
時には噴射ノズル１７から主に第１燃焼室１４へ燃料を
噴射させ、高負荷時には前記低負荷時よりも第２燃焼室
１５に噴射する燃料の噴射燃料全体に対する割合を増や
すようにする。
【００５８】（２）第１の発明の噴射方法の実施に際し
用いられる噴射ノズル１７は、ディーゼルエンジン１１
の低負荷時に主に第１燃焼室１４に向けて燃料を噴射
し、高負荷時に低負荷時よりも第２燃焼室１５に噴射す
る燃料の噴射燃料全体に対する割合を増やすものであれ
ばよい。上記機能を有する構造として、前記実施の形態
以外のものを用いてもよい。
用いられる噴射ノズル１７は、ディーゼルエンジン１１
の低負荷時に主に第１燃焼室１４に向けて燃料を噴射
し、高負荷時に低負荷時よりも第２燃焼室１５に噴射す
る燃料の噴射燃料全体に対する割合を増やすものであれ
ばよい。上記機能を有する構造として、前記実施の形態
以外のものを用いてもよい。
【００５９】例えば、前記実施の形態における第２テー
パ部２７を円柱状に形成するとともに、第２シート面２
１をどの部位においても同一内径を有する丸孔状に形成
する。このようにすれば、ニードルバルブ１９のリフト
量が少ないとき（低負荷時）には円柱部分が丸孔部分を
摺動し第２噴孔２５を実質的に閉塞するので、燃料が第
１噴孔２４のみから第１燃焼室１４へ向けて噴射され
る。ニードルバルブ１９のリフト量が多くなり（高負荷
となり）、円柱部分が丸孔部分から抜け出ると、第１噴
孔２４及び第２噴孔２５から燃料が噴射される。
パ部２７を円柱状に形成するとともに、第２シート面２
１をどの部位においても同一内径を有する丸孔状に形成
する。このようにすれば、ニードルバルブ１９のリフト
量が少ないとき（低負荷時）には円柱部分が丸孔部分を
摺動し第２噴孔２５を実質的に閉塞するので、燃料が第
１噴孔２４のみから第１燃焼室１４へ向けて噴射され
る。ニードルバルブ１９のリフト量が多くなり（高負荷
となり）、円柱部分が丸孔部分から抜け出ると、第１噴
孔２４及び第２噴孔２５から燃料が噴射される。
【００６０】また、前記実施の形態におけるニードルバ
ルブ１９を二重管構造とし、外管部分で第１噴孔２４を
開閉し、内管部分で第２噴孔２５を開閉する。そして、
ディーゼルエンジン１１の低負荷時にはまず外管部分を
上昇させて第１噴孔２４のみから燃料を噴射させ、高負
荷時にはさらに内管部分を上昇させて第１噴孔２４及び
第２噴孔２５から燃料を噴射させるようにする。
ルブ１９を二重管構造とし、外管部分で第１噴孔２４を
開閉し、内管部分で第２噴孔２５を開閉する。そして、
ディーゼルエンジン１１の低負荷時にはまず外管部分を
上昇させて第１噴孔２４のみから燃料を噴射させ、高負
荷時にはさらに内管部分を上昇させて第１噴孔２４及び
第２噴孔２５から燃料を噴射させるようにする。
【００６１】（３）第１の発明の噴射方法の実施に用い
られる噴射ノズル１７は、前記実施の形態では、負荷の
状態に関わらず第１噴孔２４から第１燃焼室１４に向け
て噴射される燃料が、第２噴孔２５から第２燃焼室１５
に向けて噴射される燃料より多量となっている。しか
し、これに限らず、高負荷時に第２噴孔２５から噴射さ
れる燃料を、第１噴孔２４から噴射される燃料より多量
となるように設定してもよい。
られる噴射ノズル１７は、前記実施の形態では、負荷の
状態に関わらず第１噴孔２４から第１燃焼室１４に向け
て噴射される燃料が、第２噴孔２５から第２燃焼室１５
に向けて噴射される燃料より多量となっている。しか
し、これに限らず、高負荷時に第２噴孔２５から噴射さ
れる燃料を、第１噴孔２４から噴射される燃料より多量
となるように設定してもよい。
【００６２】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、各形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果とともに記載する。 （イ）請求項２に記載のピストンにおいて、前記第２燃
焼室は第１燃焼室の上側に形成されている直接噴射式デ
ィーゼルエンジンのピストン。このような構成とするこ
とにより、一旦発生したスワールの減衰を抑え、そのス
ワールを空気と燃料の混合に有効に利用できる。
したが、各形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果とともに記載する。 （イ）請求項２に記載のピストンにおいて、前記第２燃
焼室は第１燃焼室の上側に形成されている直接噴射式デ
ィーゼルエンジンのピストン。このような構成とするこ
とにより、一旦発生したスワールの減衰を抑え、そのス
ワールを空気と燃料の混合に有効に利用できる。
【００６３】（ロ）請求項３に記載の噴射ノズルにおい
て、前記第１噴孔及び第２噴孔は、各々の延出方向の噴
射ノズルの軸線となす角度が互いに異なるように、ノズ
ルボディに設けられている直接噴射式ディーゼルエンジ
ンの噴射ノズル。このような構成とすることにより、第
１噴孔からの燃料の噴射方向と、第２噴孔からの燃料の
噴射方向とを互いに異ならせ、両噴孔からの燃料の飛沫
距離を低負荷時と高負荷時とで異ならせることが可能と
なる。
て、前記第１噴孔及び第２噴孔は、各々の延出方向の噴
射ノズルの軸線となす角度が互いに異なるように、ノズ
ルボディに設けられている直接噴射式ディーゼルエンジ
ンの噴射ノズル。このような構成とすることにより、第
１噴孔からの燃料の噴射方向と、第２噴孔からの燃料の
噴射方向とを互いに異ならせ、両噴孔からの燃料の飛沫
距離を低負荷時と高負荷時とで異ならせることが可能と
なる。
【００６４】（ハ）上記（ロ）に記載の噴射ノズルにお
いて、前記第１噴孔は複数個設けられ、これらの第１噴
孔は前記ノズルボディの同一円上において等角度毎に開
口している直接噴射式ディーゼルエンジンの噴射ノズ
ル。このような構成とすることにより、ノズルボディを
中心とする略全方向へ向けて低負荷時用の燃料を噴射さ
せることができる。
いて、前記第１噴孔は複数個設けられ、これらの第１噴
孔は前記ノズルボディの同一円上において等角度毎に開
口している直接噴射式ディーゼルエンジンの噴射ノズ
ル。このような構成とすることにより、ノズルボディを
中心とする略全方向へ向けて低負荷時用の燃料を噴射さ
せることができる。
【００６５】（ニ）上記（ロ）に記載の噴射ノズルにお
いて、前記第２噴孔は複数個設けられ、これらの第２噴
孔は前記ノズルボディの同一円上において等角度毎に開
口している直接噴射式ディーゼルエンジンの噴射ノズ
ル。このような構成とすることにより、ノズルボディを
中心とする略全方向へ向けて高負荷時用の燃料を噴射さ
せることができる。
いて、前記第２噴孔は複数個設けられ、これらの第２噴
孔は前記ノズルボディの同一円上において等角度毎に開
口している直接噴射式ディーゼルエンジンの噴射ノズ
ル。このような構成とすることにより、ノズルボディを
中心とする略全方向へ向けて高負荷時用の燃料を噴射さ
せることができる。
【００６６】（ホ）大径の第１燃焼室、及びそれよりも
小径の第２燃焼室を有するピストンと、ディーゼルエン
ジンの低負荷時には主に前記第１燃焼室へ向けて燃料を
噴射し、同ディーゼルエンジンの高負荷時には第２燃焼
室への噴射燃料の噴射燃料全体に対する割合が前記低負
荷時よりも増えるように燃料を噴射する噴射ノズルとを
備えた直接噴射式ディーゼルエンジン。このような構成
とすれば、第１の発明と同様の効果が得られる。
小径の第２燃焼室を有するピストンと、ディーゼルエン
ジンの低負荷時には主に前記第１燃焼室へ向けて燃料を
噴射し、同ディーゼルエンジンの高負荷時には第２燃焼
室への噴射燃料の噴射燃料全体に対する割合が前記低負
荷時よりも増えるように燃料を噴射する噴射ノズルとを
備えた直接噴射式ディーゼルエンジン。このような構成
とすれば、第１の発明と同様の効果が得られる。
【００６７】
【発明の効果】以上詳述したように第１の発明の燃料噴
射方法によれば、直接噴射式ディーゼルエンジンの低負
荷時における炭化水素の低減及び白煙発生の抑制と、同
エンジンの高負荷時におけるスモーク発生の抑制とを両
立できる。
射方法によれば、直接噴射式ディーゼルエンジンの低負
荷時における炭化水素の低減及び白煙発生の抑制と、同
エンジンの高負荷時におけるスモーク発生の抑制とを両
立できる。
【００６８】また、第２の発明のピストン又は第３の発
明の噴射ノズルは、前記第１の発明の燃料噴射方法を実
施する際に好適に用いることができる。
明の噴射ノズルは、前記第１の発明の燃料噴射方法を実
施する際に好適に用いることができる。
【図１】ピストンの燃焼室及びその近傍部分の断面図。
【図２】図３のＸ−Ｘ線断面図。
【図３】噴射ノズルの底面図。
【図４】図２からニードルバルブが上昇した状態を示す
部分断面図。
部分断面図。
【図５】ニードルリフト量と噴孔流量との関係を示す特
性図。
性図。
【図６】ニードルリフト量と噴孔流量との関係を示す特
性図。
性図。
１１…直接噴射式ディーゼルエンジン、１３…燃焼室、
１４…第１燃焼室、１５…第２燃焼室、１６…ピスト
ン、１７…噴射ノズル、２４…第１噴孔、２５…第２噴
孔。
１４…第１燃焼室、１５…第２燃焼室、１６…ピスト
ン、１７…噴射ノズル、２４…第１噴孔、２５…第２噴
孔。
Claims (3)
- 【請求項１】 噴射ノズルからピストンの燃焼室へ向け
て燃料を噴射して燃焼させるようにした直接噴射式ディ
ーゼルエンジンに用いられる方法であって、 大径の第１燃焼室とそれよりも小径の第２燃焼室とによ
り前記燃焼室を構成し、前記ディーゼルエンジンの低負
荷時には前記噴射ノズルから主に前記第１燃焼室へ燃料
を噴射するとともに、同ディーゼルエンジンの高負荷時
には前記低負荷時よりも第２燃焼室に噴射する燃料の噴
射燃料全体に対する割合を増やすようにした直接噴射式
ディーゼルエンジンの燃料噴射方法。 - 【請求項２】 直接噴射式ディーゼルエンジンの主に低
負荷時に噴射ノズルから燃料が噴射される大径の第１燃
焼室と、 前記第１燃焼室よりも小径をなし、前記ディーゼルエン
ジンの高負荷時には噴射ノズルから燃料が噴射され、か
つその燃料の噴射燃料全体に対する割合が前記低負荷時
よりも増やされる第２燃焼室とを備えた直接噴射式ディ
ーゼルエンジンのピストン。 - 【請求項３】 直接噴射式ディーゼルエンジンの低負荷
時に主に使用され、燃料の飛沫距離を長くするための第
１噴孔と、 前記ディーゼルエンジンの高負荷時に主に使用され、燃
料の飛沫距離を短くするための第２噴孔とを備えた直接
噴射式ディーゼルエンジンの噴射ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7170000A JPH0921321A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃料噴射方法、その方法に用いるピストン及び噴射ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7170000A JPH0921321A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃料噴射方法、その方法に用いるピストン及び噴射ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921321A true JPH0921321A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15896737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7170000A Pending JPH0921321A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 直接噴射式ディーゼルエンジンの燃料噴射方法、その方法に用いるピストン及び噴射ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0921321A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1113594A (ja) * | 1997-06-24 | 1999-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料噴射ノズル |
| JP2001227344A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | トーチ点火式ガスエンジンの噴孔構造 |
| WO2005078270A1 (fr) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Moteur a combustion interne a injection directe. |
| JP2008069772A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Man Diesel Sa | 内燃機関の燃料噴射ノズルの最適化方法 |
| WO2014188736A1 (ja) * | 2013-05-20 | 2014-11-27 | 日産自動車株式会社 | 直噴式ディーゼルエンジン |
| WO2018135263A1 (ja) * | 2017-01-23 | 2018-07-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射弁 |
-
1995
- 1995-07-05 JP JP7170000A patent/JPH0921321A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1113594A (ja) * | 1997-06-24 | 1999-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料噴射ノズル |
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| WO2014188736A1 (ja) * | 2013-05-20 | 2014-11-27 | 日産自動車株式会社 | 直噴式ディーゼルエンジン |
| JP5641169B1 (ja) * | 2013-05-20 | 2014-12-17 | 日産自動車株式会社 | 直噴式ディーゼルエンジン |
| CN105264196A (zh) * | 2013-05-20 | 2016-01-20 | 日产自动车株式会社 | 直喷式柴油发动机 |
| US9879590B2 (en) | 2013-05-20 | 2018-01-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct injection diesel engine |
| CN105264196B (zh) * | 2013-05-20 | 2018-06-19 | 日产自动车株式会社 | 直喷式柴油发动机 |
| WO2018135263A1 (ja) * | 2017-01-23 | 2018-07-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射弁 |
| JP2018119401A (ja) * | 2017-01-23 | 2018-08-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射弁 |
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