JPH09236069A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

燃料噴射ノズル

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JPH09236069A
JPH09236069A JP6529196A JP6529196A JPH09236069A JP H09236069 A JPH09236069 A JP H09236069A JP 6529196 A JP6529196 A JP 6529196A JP 6529196 A JP6529196 A JP 6529196A JP H09236069 A JPH09236069 A JP H09236069A
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JP
Japan
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fuel
needle
tip
nozzle
pin
Prior art date
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Pending
Application number
JP6529196A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyohiro Shimokawa
清広 下川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09236069A publication Critical patent/JPH09236069A/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
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/162Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices
    • F02M61/163Means being injection-valves with helically or spirally shaped grooves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴霧への空気導入が多く、空気利用率を
高くしてディーゼルエンジンの燃焼を改善する。 【解決手段】 ニードル3の先端部に形成した受圧面4
を臨ませた燃料溜り2への燃料の流入通路を、ニードル
3の軸方向に沿う螺旋状の通路11で構成する。噴口7
を縦通してノズルボディ1の先端に突出するピン12を
ニードル3の先端に設ける。噴口7の内径と略同一径の
頭部13をピン12の先端に設けて該頭部13を噴口7
に対向させるとともに、ピン12の頭部13と噴口7の
対向隙間をニードル3の最大リフト量より大きくしたこ
とにより、時間の経過とともに半径方向および軸方向の
いずれの方向にも変化する燃料噴霧を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の燃料噴射ノズルに係り、特に、燃料噴霧への空気の導
入が多く、空気の利用率を改善することができる燃料噴
射ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンにおいては、ガソリ
ンエンジンに比較して排気中に含まれるHCが少なく、
熱効率が高いという利点を有している反面、NOxおよ
びパティキュレートの排出量が多いという不具合があ
る。このような不具合を解消するためには、排気の一部
を燃焼室に戻す排気還流を行ない、あるいは、燃料の噴
射時期を遅らせるタイミングリタードを行なうことが有
効であるとされてきた。
【0003】ところが、NOxの生成を抑制すべく排気
還流を行なうと空気充填率が低下して燃費の悪化および
黒煙の増加を招き、または、噴射された燃料が高温の空
気との接触で熱分解して未燃のまま排出されてパティキ
ュレートの排出量が増加する懸念がある。
【0004】
【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って、燃料噴霧への空気導入が多
く、噴射時間の経過にともなって燃料噴霧を半径方向お
よび軸方向のいずれの方向にも変化させて空気利用率を
改善することができる燃料噴射ノズルを提供することを
課題としている。
【0005】
【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、ニードルの先端部に形成した受圧面が臨む
燃料溜りへの燃料の流入通路をニードルの軸方向に沿う
螺旋状の通路で構成する一方、噴口を縦通してノズルボ
ディの先端に突出するピンをニードルの先端に設けてい
る。また、前記噴口の内径と略同一径の頭部をピンの先
端に設けて該頭部を噴口に対向させるとともに、ピンの
頭部と噴口の対向隙間をニードルの最大リフト量より大
きくしたことを特徴としている。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る燃料噴射ノ
ズルの一実施形態を示す断面図、図2は同じく燃料噴霧
の状態を示す説明図である。
【0007】これらの図において、ノズルボディ1に設
けた燃料溜り2にニードル3の先端部に設けた受圧面4
を臨ませている。そして、図示しないノズルスプリング
でニードル3を図中下方に押圧付勢してシート部5をノ
ズルボディ1に設けたバルブシート6に着座保持させる
ことにより、常時はノズルボディ1の先端に設けた噴口
7と燃料溜り2を隔絶させて燃料溜り2からの燃料の流
出を防止するが、燃料溜り2の燃料圧力の上昇にともな
って受圧面4を介してニードル3に作用するリフト力が
前記ノズルスプリングによる保持力より大きくなると、
ニードル3が図中上方にリフトしてシート部5をバルブ
シート6から浮上させ、もって、燃料溜り2の燃料を噴
口7から流出させる燃料噴射ノズル8を構成している。
【0008】ここに本実施形態においては、ノズルボデ
ィ1の内周面とニードル3の外周面の間に通路9を設け
ている。また、通路9の終端部と燃料溜り2をノズルボ
ディ1の内周面とニードル3の外周面に形成されたリン
グ状の細隙10を介して連通させるとともに、ニードル
3の軸方向に沿う螺旋溝11を該ニードル3の外周面に
設けることにより、この螺旋溝11の部分において前記
細隙10の断面積を拡大させている。
【0009】さらに本実施形態においては、噴口7を縦
通してノズルボディ1の先端に突出するピン12をニー
ドル3の先端に設けている。そして、噴口7と略同一径
の頭部13をピン12の先端に設けて該頭部13を噴口
7に対向させるとともに、頭部13と噴口7の対向隙間
をニードル3の最大リフト量より大きくしている。
【0010】以上のように構成された燃料噴射ノズルに
おいて、図示しない燃料噴射ポンプなどから通路10に
供給された燃料は、細隙10および螺旋溝11を通って
燃料溜り2に供給保持されている。
【0011】燃料溜り2の燃料の圧力は受圧面4を介し
てニードル3にリフト力として作用する。また、常時は
図示しないニードルスプリングの付勢力でニードル3の
シート部5をノズルボディ1に設けたノズルシート6に
着座保持させて燃料溜り2からの燃料の流出を防止して
いる。
【0012】そして、燃料溜り2の燃料圧力の上昇にと
もなって受圧面4を介してニードル3に作用するリフト
力がノズルスプリングによる閉弁付勢力より大きくなる
と、ニードル3が図中上方にリフトしてシート部5をバ
ルブシート6から浮上させるために、燃料溜り2の燃料
が噴口7から流出(噴射)される。なお、通路9からの
燃料の流入が終了して燃料の流出により燃料溜り2の圧
力が低下すると、ニードル3に作用するリフト力がニー
ドルスプリングによる閉弁付勢力より小さくなるため
に、ニードル3のシート部5が再びノズルシート6に着
座して燃料の流出(噴射)が終了する。
【0013】このような燃料の噴射に際して、通路9の
燃料は主として螺旋溝11を通って燃料溜り2に流入す
るために、燃料溜り2の圧力が上昇すると同時に螺旋溝
11から流入した燃料により燃料溜り2に旋回流が誘起
される。また、このような燃料の旋回流は、燃料溜り2
への流入が開始された後に発生するものであるから、ニ
ードル3のリフト開始時点(噴射始めの時点)では旋回
流はほとんどゼロの状態である。
【0014】従って、噴射始めにおいては燃料溜り2の
燃料は旋回することなくシート部5とノズルシート6の
間に形成された隙間を通って噴口7から直線的に流出し
てピン12の頭部13に衝突する。このために、噴射始
めにおいては噴口7から流出した燃料がニードル3のピ
ン12の頭部13との衝突によって半径方向に拡散する
ために、図2に細い実線で示したような扁平な円盤状の
燃料噴霧14が形成される。
【0015】ニードル3のリフト量が大きくなると、螺
旋溝11から燃料溜り2に流入する燃料の流量が増加す
るために、燃料溜り2に誘起される旋回流が強くなる。
すなわち、噴射が進むと噴口7から流出する燃料の量が
増加するとともにピン12の頭部13に衝突する燃料の
旋回流が強くなる。
【0016】このようにして燃料の旋回流が強くなる
と、頭部13との衝突によって生じる半径方向に向うペ
ネトレーションが相対的に小さくなるものの、燃焼室の
底部に向うペネトレーションが相対的に強くなる。従っ
て、噴射の開始時点においては図2に実線で示すように
扁平な円盤状を呈していた燃料噴霧14が、時間の経過
にともなって同図に破線で示した状態を経て同図に二点
鎖線で示したように大きな円錐状に変化する。
【0017】また、このように形状が刻々と変化する燃
料噴霧14には旋回力が与えられているために、各段階
での燃料噴霧14はその周囲に存在する空気を多量に取
り込む。そして、時間の経過にともなって空気の取り込
み位置が半径方向および軸方向に移動するために、空気
の利用率が高くなって燃焼が改善される。よって、排気
の一部を燃焼室に還流させてNOxの生成を抑制する場
合においても、充分な空気利用率が確保されるために黒
煙あるいはパティキュレートの発生が大幅に減少する。
【0018】なお、ピン12の頭部13と噴口7の対向
隙間をニードル3の最大リフト量より大きくしている。
よって、頭部13を噴口7の内径と同程度まで大きくし
て半径方向への拡散案内機能を高くした場合において
も、ニードル3の最大リフト時に噴口7が頭部で閉塞さ
れてしまうことがない。
【0019】また、上記のように燃料噴霧14の形状が
時間の経過とともに半径方向および軸方向に次第に変化
するために、燃料噴霧14が多量の空気と接触して均一
な混合気が形成され易い。よって、かかる構成になる燃
料噴射ノズル8は、従来のディーゼルエンジンの場合と
同様に圧縮上死点の近傍で燃料を噴射するノズルに適用
して拡散燃焼期間を短縮しつつ燃焼効率を改善すること
ができるが、例えば吸入工程の初期から圧縮工程の中期
までの間に総供給量の一部もしくは全部の燃料を燃焼室
内に噴射して混合気の状態で圧縮着火させる予混合圧縮
着火式エンジンの燃料噴射ノズルとして使用することに
より、均一な希薄混合気を容易に生成することができ
る。
【0020】なお、このような予混合圧縮着火式エンジ
ンの場合は、熱容量の大きな混合気を圧縮するものであ
るために、空気のみを圧縮する通常のディーゼルエンジ
ンに比較して圧縮上死点での燃焼空気の温度上昇を抑制
することができる。このために、効率の高い燃焼を行な
わせつつNOxの生成を効果的に抑制することができる
ものであり、本発明に係る燃料噴射ノズルを用いた予混
合圧縮着火式エンジンに排気の還流装置を適用していわ
ゆるゼロエミッションのエンジンを構成することもでき
る。
【0021】上記実施形態においては、ニードル3の外
周面に螺旋溝11を設けて燃料溜り2に旋回流を誘起さ
せるようにしているが、この螺旋溝11の数は任意であ
る。また、ニードル3の外周面に螺旋溝11を設ける代
わりに燃料の流入通路9を螺旋状に形成してこの通路9
の下流端を燃料溜り2に直接連通させ、あるいは、燃料
の流入通路に螺旋状のガイドなどを設けて燃料溜り2に
旋回流を誘起させることもできる。
【0022】さらに、上記実施形態においては、噴口7
に対向する頭部13の上面を図1に示したように円弧面
で形成して半径方向への燃料噴霧14の偏流を円滑に行
なわせるようにしているが、例えば従来公知のピントル
ノズルのように次第に拡径するコーン状の頭部をピンの
先端に設けたものであってもよい。
【0023】
【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、燃料溜りへの燃料の流入通路を螺旋状に形成し
たことにより、噴射が進むにつれて噴口から流出する燃
料の旋回流を次第に強くしつつピンの頭部に衝突させる
ようにして半径方向および軸方向のいずれの方向にも変
化する燃料噴霧を得るようにしたものであるから、燃料
噴霧への空気の導入が改善されるとともに、燃焼室内の
空気利用率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料噴射ノズルの一実施形態を示
す断面図である。
【図2】図1に示した燃料噴射ノズルによる燃料噴霧の
状態を示す説明図である。
【符号の説明】 1 ノズルボディ 2 燃料溜り 3 ニードル 4 受圧面 5 シート部 6 ノズルシート 7 噴口 8 燃料噴射ノズル 9 通路 10 細隙 11 螺旋溝 12 ピン 13 頭部 14 燃料噴霧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズルボディに設けた燃料溜りにニード
    ルの先端部に設けた受圧面を臨ませることにより、燃料
    溜りの燃料圧力の上昇にともなってニードルをリフトさ
    せて燃料溜りの燃料をノズルボディの先端に設けた噴口
    から流出させるようにした燃料噴射ノズルであって、前
    記燃料溜りへの燃料の流入通路をニードルの軸方向に沿
    う螺旋状の通路で構成する一方、噴口を縦通してノズル
    ボディの先端に突出するピンをニードルの先端に設け、
    前記噴口の内径と略同一径の頭部をピンの先端に設けて
    該頭部を噴口に対向させるとともに、ピンの頭部と噴口
    の対向隙間をニードルの最大リフト量より大きくしたこ
    とを特徴とする燃料噴射ノズル。
JP6529196A 1996-02-27 1996-02-27 燃料噴射ノズル Pending JPH09236069A (ja)

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