JPH10252612A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル先端部に燃料を付着しにくくし、
ノズル先端部に付着した燃料を吹き飛ばしやすくし、ノ
ズル先端部に発生したカーボンデポジットが噴孔部５の
内方に向かって延びることを防止し、さらにノズル先端
部のみを比較的高温に保持して、カーボンデポジットお
よびそのガム化を発生しにくくすることができる燃料噴
射ノズルを提供すること。 【解決手段】 噴孔部５の先端形状を凸形状部２１ある
いは凹形状部２３にすることに着目したもので、エンジ
ンのシリンダー９内に噴孔部５から燃料を噴射する燃料
噴射ノズルであって、ノズルボディ２にそのボディ先端
端面１０からシリンダー９側に突出させた凸形状部２１
を形成し、凸形状部２１の凸形状部先端端面２２に対し
て陥没させた凹形状部２３を形成するとともに、凹形状
部２３に噴孔部５を開口させて噴孔開口部１３としたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射ノズルにか
かるもので、とくに噴孔部分や噴孔部端面へのカーボン
デポジットの堆積を防止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】従来から、燃料噴射ノズルにおいては、
その噴孔部分や噴孔部端面に燃料が付着してカーボンデ
ポジットが生成される問題がある。図５および図６にも
とづき概説する。図５は、従来の燃料噴射ノズル１の先
端要部断面図であって、燃料噴射ノズル１は、ノズルボ
ディ２と、ニードル弁３と、を有する。

【０００３】ノズルボディ２には、その中央部に燃料溜
まり室４、およびその先端中央部に燃料の噴孔部５を形
成してある。

【０００４】ニードル弁３は、これをコイルスプリング
６の付勢力によってノズルボディ２のシート部７に着座
させ、電磁コイル８により図中上方に上動させることに
よってシート部７からリフトさせ、燃料溜まり室４内の
燃料を噴孔部５を通って、エンジンのシリンダー９内に
噴射させる。

【０００５】この燃料噴射ノズル１においては、ノズル
ボディ２のボディ先端端面１０からシリンダー９側に突
出するように断面矩形状の凸形状部１１を形成し、この
凸形状部１１の凸形状部先端端面１２に噴孔部５を開口
させて、噴孔開口部１３とする。したがって、噴孔開口
部１３のまわりに細幅の環状端面１４を残すことにな
り、燃料が付着する面積を環状端面１４のみと小さく
し、付着燃料を少なくするようにしている。

【０００６】さらに、凸形状部１１の高さを任意に設計
することにより、ボディ先端端面１０に付着する燃料の
噴孔開口部１３への回り込みを防止可能であるが、噴孔
開口部１３のまわりに環状端面１４が残されており、噴
孔部５の最先端部における燃料の付着を完全に防ぐこと
はできないととともに、噴孔部５から噴射される燃料の
圧力で付着燃料を吹き飛ばすことも困難であるという問
題がある。

【０００７】図６は、他の燃料噴射ノズル１５の先端要
部のみを示した断面図であって、燃料噴射ノズル１５に
おいては、燃料噴射ノズル１の場合とは逆に、ノズルボ
ディ２のボディ先端端面１０から陥没するように断面矩
形状の凹形状部１６を形成し、この凹形状部１６に噴孔
部５を開口させて、噴孔開口部１３とする。

【０００８】こうした構成の燃料噴射ノズル１５におい
ては、噴孔部５の噴孔開口部１３が凹形状部１６に開口
しているので、噴孔開口部１６に溜まっている燃料を吹
き飛ばすことができる。

【０００９】しかしながら、凹形状部１６のまわりの、
より広い面積を有するボディ先端端面１０に付着した燃
料によって生成されたカーボンデポジットが凹形状部１
６に回り込んで噴孔開口部１３から内方の（上流側の）
噴孔部５に向かって延びるという問題がある。

【００１０】さらに、こうした燃料噴射ノズル１、１５
においては、その噴孔部５を形成したノズルボディ２
は、金属部材により構成されている。金属部材はその熱
伝導性が良好であるため、このノズルボディ２のボディ
先端端面１０およびその周辺（凸形状部１１、凹形状部
１６）の温度が低下し、凸形状部１１あるいは凹形状部
１６に付着した燃料がカーボンデポジットとして堆積し
やすいという問題がある。とくに燃料噴射ノズル１、１
５のように、その先端部が燃焼室（シリンダー９）内に
露出しているような場合には、カーボンデポジットの堆
積が顕著になるという問題がある。

【００１１】噴孔部５にカーボンデポジットが堆積する
ことにより、燃料噴射量特性が変化してエンジン特性が
変化してしまうという問題がある。さらに、極端な場合
には、カーボンデポジットの堆積がシート部７周辺部へ
の流路に向けて延び、シートリークが悪化するという問
題がある。

【００１２】なおカーボンデポジットは、ある温度範囲
で発生することが知られており、この温度範囲の高温あ
るいは低温でも発生しにくい。カーボンデポジット生成
の限界温度は３１０℃程度であることが知られており、
燃焼室壁面全体の温度をこの温度以上に保とうとする
と、ノッキングやプレイグニッションなどの問題が発生
してしまうという他の問題がある。

【００１３】なお、上述のような各種の問題はガソリン
をシリンダー９内に噴射する方式の場合に発生しやす
く、シリンダー９内に高圧燃料を直接噴射するディーゼ
ル噴射方式には、燃料の高圧のため噴孔部５への付着燃
料が吹き飛ばされ、カーボンデポジットの問題は発生し
にくいが、後者の場合であっても無視することができな
い場合がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、ノズル先端部に燃料
を付着しにくくして、燃料がカーボンデポジットになる
ことを防止することができる燃料噴射ノズルを提供する
ことを課題とする。

【００１５】また本発明は、ノズル先端部に付着した燃
料を吹き飛ばしやすくした燃料噴射ノズルを提供するこ
とを課題とする。

【００１６】また本発明は、ノズル先端部に発生したカ
ーボンデポジットが噴孔部の内方に向かって延びること
を防止することができる燃料噴射ノズルを提供すること
を課題とする。

【００１７】また本発明は、ノズル先端部のみを比較的
高温に保持して、カーボンデポジットおよびそのガム化
を発生しにくくすることができる燃料噴射ノズルを提供
することを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、噴孔
部の先端形状を凸形状部あるいは凹形状部にすることに
着目したもので、第一の発明は、噴孔部を形成したノズ
ルボディを有し、エンジンのシリンダー内にこの噴孔部
から燃料を噴射する燃料噴射ノズルであって、上記ノズ
ルボディに、そのボディ先端端面から上記シリンダー側
に突出させた凸形状部を形成し、この凸形状部の凸形状
部先端端面に対して陥没させた凹形状部を形成するとと
もに、この凹形状部に上記噴孔部を開口させて噴孔開口
部としたことを特徴とする燃料噴射ノズルである。

【００１９】上記シリンダー内に臨む、上記噴孔部をセ
ラミックス材により構成することができる。

【００２０】第二の発明は、噴孔部を形成したノズルボ
ディを有し、エンジンのシリンダー内にこの噴孔部から
燃料を噴射するとともに、このシリンダー内に臨む、上
記噴孔部の噴孔端面部材をセラミックス材により構成し
た燃料噴射ノズルであって、上記噴孔部の周囲を凸形状
部としたことを特徴とする燃料噴射ノズルである。

【００２１】第三の発明は、噴孔部を形成したノズルボ
ディを有し、エンジンのシリンダー内にこの噴孔部から
燃料を噴射するとともに、このシリンダー内に臨む、上
記噴孔部の噴孔端面部材をセラミックス材により構成し
た燃料噴射ノズルであって、上記噴孔部の周囲を凹形状
部としたことを特徴とする燃料噴射ノズルである。

【００２２】本発明による燃料噴射ノズルにおいては、
燃料噴射ノズル（ノズルボディ）の先端部における噴孔
部付近の形状を工夫することにより、燃料が付着しにく
く、かつ付着してもこれを除去しやすくしたものであ
る。

【００２３】すなわち、第一の発明によれば、噴孔部の
シリンダー内に臨んだ周囲を凸形状部と凹形状部との組
み合わせとしたので、カーボンデポジットの生成および
成長を効果的に抑制することができる。すなわち、噴孔
開口部が臨む凹形状部を有することにより燃料を吹き飛
ばしやすく、かつ、ノズル外周部（ボディ先端端面）に
付着した燃料によるカーボンデポジットが噴孔部に向か
って延びてゆくことを凸形状部により防止することがで
きる。

【００２４】ただし、第一の発明のように、噴孔部の周
囲に凸形状部を形成し、凸形状部のエッジ幅を小さくし
た場合には（噴孔開口部のまわりの環状端面を小さく形
成した場合には）、噴孔部の周辺温度が比較的高温にな
るため、噴孔部内部の燃料の炭化およびガム化によって
カーボンデポジットが堆積する場合がある。

【００２５】そこで、第二の発明によれば、第一の発明
における噴孔部の凸形状部を、たとえば熱伝導性の低い
ジルコニアなどのセラミックス材で形成することによ
り、この凸形状部のみを比較的高温として、噴孔部の内
部への熱伝導を防ぐことができる。

【００２６】同じく、第三の発明によれば、第一の発明
における噴孔部の凹形状部を、たとえばジルコニアなど
のセラミックス材で形成することにより、この凹形状部
のみを比較的高温として、噴孔部の内部への熱伝導を防
ぐことができる。

【００２７】なお、図６で示した凹形状部をたとえばジ
ルコニアなどのセラミックス材で形成することにより、
この凹形状部のみを比較的高温として、外周に付着した
燃料を焼き落とすことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の第１の実施の形態
（第一の発明）による燃料噴射ノズル２０を図１にもと
づき説明する。ただし、図５および図６と同様の部分に
は同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。図１
は、燃料噴射ノズル２０の先端要部断面図であり、燃料
噴射ノズル２０は、噴孔部５の外周部に、前記凸形状部
１１（図５）に相当する凸形状部２１と、この凸形状部
２１の凸形状部先端面２２に対して陥没させた前記凹形
状部１６（図６）に相当する凹形状部２３と、を組み合
わせて形成してある。

【００２９】この凹形状部２３に噴孔部５を開口させて
噴孔開口部１３とし、噴孔開口部１３のまわりに細幅の
前記環状端面１４を残してある。

【００３０】こうした構成の燃料噴射ノズル２０におい
て、凸形状部２１を形成したことにより燃料が噴孔部５
の先端部分に付着しにくいとともに、カーボンデポジッ
トが堆積しても付着部（環状端面１４）の面積が小さい
ために脱落しやすく、かつボディ先端端面１０からの凸
形状部２１の高さを選択することにより、噴孔部５ない
しその噴孔開口部１３へカーボンデポジットが延びるこ
とを防止することができる。

【００３１】さらに、凸形状部２１の先端部に凹形状部
２３を形成したことにより、カーボンデポジットが堆積
しても、噴孔開口部１３からの噴射燃料の圧力によりこ
れを吹き飛ばすことができる。

【００３２】つぎに図２は、本発明の第２の実施の形態
（第一の発明）による燃料噴射ノズル３０の先端要部断
面図であって、燃料噴射ノズル３０においては、燃料噴
射ノズル２０（図１）の凸形状部２１および凹形状部２
３の形状部分、さらには凸形状部２１の基盤部３１を、
ジルコニア（ＺｒＯ₂、酸化ジルコニウム）などのセラ
ミックス材で形成した噴孔端面部材３２をノズルボディ
２の係合凹部３３にはめ込んである。なお噴孔端面部材
３２には、噴孔部５に連通するとともに、その噴孔開口
部１３を有する噴射孔部３４を形成してある。

【００３３】こうした構成の燃料噴射ノズル３０におい
て、噴孔部５の先端部分（噴孔端面部材３２）を、熱伝
導性の低いジルコニアなどのセラミックス材とすること
により、噴孔部５内部への熱伝導を防ぐことができる。
すなわち、ノズルボディ２の他の部分に比較して噴孔端
面部材３２のみを高温にすることができるので、噴孔端
面部材３２の表面に付着した燃料を焼き落とすことがで
き、カーボンデポジットが堆積しにくい。さらに、噴孔
端面部材３２が噴孔部５内部の温度上昇を防止するため
に、噴孔部５内部における燃料の炭化およびガム化が起
きにくい。

【００３４】さらに図３は、本発明の第３の実施の形態
（第二の発明）による燃料噴射ノズル４０の先端要部断
面図であって、燃料噴射ノズル４０においては、燃料噴
射ノズル１（図５）の凸形状部１１の形状部分を、ジル
コニアなどのセラミックス材で形成した噴孔端面部材４
１としてある。

【００３５】すなわち、凸形状部１１に相当する凸形状
部４２およびその基盤部４３により噴孔端面部材４１を
形成し、噴孔端面部材４１には噴孔部５に連通する噴射
孔部４４を形成するとともに、噴孔端面部材４１をノズ
ルボディ２の係合凹部４５にはめ込んである。

【００３６】こうした構成の燃料噴射ノズル４０におい
て、燃料噴射ノズル３０（図２）と同様に、噴孔端面部
材４１の表面に付着した燃料を焼き落とすことができる
ためにカーボンデポジットが堆積しにくい。また、噴孔
部５内部の温度上昇を防止するために、噴孔部５内部の
燃料の炭化およびガム化が起きにくい。なおまた、噴孔
端面部材４１には凸形状部４２を形成してあるので、燃
料の付着の程度を低減し、噴孔開口部１３にカーボンデ
ポジットが延びることを防止することができる。

【００３７】さらに図４は、本発明の第４の実施の形態
（第三の発明）による燃料噴射ノズル５０の先端要部断
面図であって、燃料噴射ノズル５０においては、燃料噴
射ノズル１５（図６）の凹形状部１６の形状部分を、ジ
ルコニアなどのセラミックス材で形成した噴孔端面部材
５１としてある。

【００３８】すなわち、噴孔端面部材５１には、燃料噴
射ノズル１５（図２）の凹形状部１６に相当する凹形状
部５２を形成し、この凹形状部５２には噴孔部５に連通
する噴射孔部５３を開口させるとともに、噴孔端面部材
５１をノズルボディ２の係合凹部５４にはめ込んであ
る。

【００３９】こうした構成の燃料噴射ノズル５０におい
て、燃料噴射ノズル３０（図２）および燃料噴射ノズル
４０（図３）と同様に、噴孔端面部材５１の表面に付着
した燃料を焼き落とすことができるためにカーボンデポ
ジットが堆積しにくい。さらに、噴孔部５内部の温度上
昇を防止するために、噴孔部５内部の燃料の炭化および
ガム化が起きにくい。また、噴孔端面部材５１には凹形
状部５２を形成してあるので、燃料の噴射圧力により、
燃料の付着の程度を低減することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、噴孔部の
先端部分に凸形状部および凹形状部を形成したので、燃
料の付着を防止するとともに、カーボンデポジットが噴
孔部方向に延びることを抑制する。さらに、こうした形
状部分をジルコニアなどのセラミックス材で形成したの
で、噴孔部内方の温度上昇を回避するとともに、付着燃
料を焼き落とすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態（第一の発明）によ
る燃料噴射ノズル２０の先端要部断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態（第一の発明）によ
る燃料噴射ノズル３０の先端要部断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態（第二の発明）によ
る燃料噴射ノズル４０の先端要部断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態（第三の発明）によ
る燃料噴射ノズル５０の先端要部断面図である。

【図５】従来の燃料噴射ノズル１の先端要部断面図であ
る。

【図６】従来の他の燃料噴射ノズル１５の先端要部断面
図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ノズル（図５） ２ ノズルボディ ３ ニードル弁 ４ 燃料溜まり室 ５ 噴孔部 ６ コイルスプリング ７ シート部 ８ 電磁コイル ９ エンジンのシリンダー １０ ノズルボディ２のボディ先端端面 １１ 凸形状部 １２ 凸形状部１１の凸形状部先端端面 １３ 噴孔部５の噴孔開口部 １４ 噴孔開口部１３のまわりの環状端面 １５ 燃料噴射ノズル（図６） １６ 凹形状部 ２０ 燃料噴射ノズル（第一の発明、第１の実施の形
態、図１） ２１ 凸形状部 ２２ 凸形状部２１の凸形状部先端面 ２３ 凹形状部 ３０ 燃料噴射ノズル（第２の実施の形態、図２） ３１ 凸形状部２１の基盤部 ３２ 噴孔端面部材 ３３ 係合凹部 ３４ 噴射孔部 ４０ 燃料噴射ノズル（第二の発明、第３の実施の形
態、図３） ４１ 噴孔端面部材 ４２ 凸形状部 ４３ 凸形状部４２の基盤部 ４４ 噴射孔部 ４５ 係合凹部 ５０ 燃料噴射ノズル（第三の発明、第３の実施の形
態、図４） ５１ 噴孔端面部材 ５２ 凹形状部 ５３ 噴射孔部 ５４ 係合凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｍ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴孔部を形成したノズルボディを有
   し、 エンジンのシリンダー内にこの噴孔部から燃料を噴射す
   る燃料噴射ノズルであって、 前記ノズルボディに、そのボディ先端端面から前記シリ
   ンダー側に突出させた凸形状部を形成し、 この凸形状部の凸形状部先端端面に対して陥没させた凹
   形状部を形成するとともに、 この凹形状部に前記噴孔部を開口させて噴孔開口部とし
   たことを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】 前記シリンダー内に臨む、前記噴孔部
   をセラミックス材により構成したことを特徴とする請求
   項１記載の燃料噴射ノズル。
3. 【請求項３】 噴孔部を形成したノズルボディを有
   し、 エンジンのシリンダー内にこの噴孔部から燃料を噴射す
   るとともに、 このシリンダー内に臨む、前記噴孔部の噴孔端面部材を
   セラミックス材により構成した燃料噴射ノズルであっ
   て、 前記噴孔部の周囲を凸形状部としたことを特徴とする燃
   料噴射ノズル。
4. 【請求項４】 噴孔部を形成したノズルボディを有
   し、 エンジンのシリンダー内にこの噴孔部から燃料を噴射す
   るとともに、 このシリンダー内に臨む、前記噴孔部の噴孔端面部材を
   セラミックス材により構成した燃料噴射ノズルであっ
   て、 前記噴孔部の周囲を凹形状部としたことを特徴とする燃
   料噴射ノズル。