JPH10331746A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

燃料噴射ノズル

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JPH10331746A
JPH10331746A JP3543698A JP3543698A JPH10331746A JP H10331746 A JPH10331746 A JP H10331746A JP 3543698 A JP3543698 A JP 3543698A JP 3543698 A JP3543698 A JP 3543698A JP H10331746 A JPH10331746 A JP H10331746A
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JP
Japan
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fuel
nozzle
swirl
sack
injection
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Application number
JP3543698A
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English (en)
Inventor
Kiyohiro Shimokawa
清広 下川
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10331746A publication Critical patent/JPH10331746A/ja
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    • 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
    • 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
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 NOxの生成を抑制しつつ、ディーゼルエン
ジンから排出される黒煙を低減する。 【解決手段】 ノズルボディ1に設けたノズルサック8
の燃料に燃焼室に誘起されるスワール13と逆の方向に
向う旋回流15を与える偏向手段を設ける。ノズルサッ
ク8に設けた噴口9をそれぞれノズルサック8の法線1
6を基準として円錐断面上で旋回流15の上流側にオフ
セットまたはオフセットさせつつ湾曲させたことによ
り、噴口9の各断面における燃料の流速を異ならせて燃
料噴霧に曲りを与え、もって、燃料噴霧と空気との混合
性を改善するとともに、エンジンが高速運転される場合
のようにきわめて強いスワールが誘起された場合におい
ても、スワールによる燃料噴霧の過剰な拡散を予防する
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
の燃焼室に燃料を噴射供給するホール式の燃料噴射ノズ
ルに係り、特に、燃料噴霧への空気の取り込み性を向上
して空気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。かかる
不具合を解消するためには、排気の一部を燃焼室に戻す
EGR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い、もしくは、低スワール化
を行なって空気との混合を抑える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EG
R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、パティキュレートの排出量が増加す
る懸念がある。また、タイミングリタードを行なうとエ
ンジン性能が犠牲になり、低スワール化した場合は空気
利用率が低下して黒煙の排出量が増大する可能性が高い
というように、NOxの生成を抑制しつつ黒煙の排出を
減少させることは至難であるとされていた。
【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、NOxの生成を抑制しつつ
ディーゼルエンジンから排出される黒煙を低減すること
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、ノズルボディに設けたノズルサックの燃料
に燃焼室に誘起されるスワールと逆の方向に向う旋回流
を与える偏向手段を設けるとともに、ノズルサックに設
けた噴口をそれぞれ該ノズルサックの法線を基準として
円錐断面上で前記旋回流の上流側にオフセットさせたこ
とを特徴としている。なお、出口に至るにつれて反オフ
セット側に偏位する湾曲通路で噴口を構成し、あるい
は、スワールと逆の方向に向って偏向する螺旋状の溝に
よるノズルサックへの流入通路をニードルに形成して偏
向手段を構成することができる。
【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ノズル先端部の縦断面図、図2
は図1のA−A断面図、図3は図2に示した噴口の拡大
図、図4は燃料噴霧の状態を示す燃焼室の断面図であ
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
のノズルシート6に着座保持させることにより、常時は
燃料溜り2から延設された流入通路7を閉鎖してノズル
サック8への燃料の流入を防止している。
【0008】なお、燃料溜り2の燃料の圧力の上昇にと
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
をノズルシート6から浮上させる。すると、燃料溜り2
の燃料が流入通路7を経てノズルサック8に流入し、こ
のノズルサック8に設けた複数個の噴口9から燃焼室1
0に噴射されるホール式の燃料噴射ノズル11を構成し
ている。
【0009】ここに本実施形態においては、燃料溜り2
からノズルサック8に至る流入通路7を狭搾する大径部
12をニードル3の先端近傍に形成している。そして、
燃焼室10に誘起されるスワール13と逆の方向に向っ
て偏向する螺旋状の溝14を上記大径部12に設けるこ
とにより、この溝14による偏向案内作用でノズルサッ
ク8の燃料にスワール13と逆の方向に向う旋回流15
を発生させるようにしている。
【0010】また、ノズルサック8に設けた噴口9をそ
れぞれノズルサック8の法線16と平行に、しかも、こ
の法線16を基準として円錐断面上で旋回流15の上流
側にオフセットさせている。17は噴口9から噴射され
た燃料による燃料噴霧、18は燃料溜り2に燃料を給送
する燃料通路である。
【0011】以上のように構成された燃料噴射ノズル1
0において、図示しない燃料噴射ポンプなどから吐出さ
れた燃料は、燃料通路18を経て燃料溜り2に送り込ま
れ、流入通路7に供給保持されている。
【0012】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。しかしなが
ら、噴射時期以外においては図示しないニードルスプリ
ングによる閉弁付勢力が上記リフト力よりも大きくなっ
ているために、ニードル3のシート部5がノズルボディ
1のノズルシート6に着座保持されてノズルサック8へ
の燃料の流入を阻止している。
【0013】噴射時期に到達して燃料溜り2の圧力が上
昇すると、これにともなってニードル3に作用するリフ
ト力がノズルスプリングによる付勢力よりも大きくな
る。すると、ニードル3が図中上方にリフトしてシート
部5をノズルシート6から浮上させるために、燃料溜り
2の燃料が流入通路7を経てノズルサック8に送り込ま
れ、このノズルサック8から噴口9を経て燃焼室10に
噴射される。
【0014】このようにしてニードル3がリフトされて
燃料溜り2から流入通路7を経てノズルサック8に燃料
が供給されると同時に、燃料通路18を通って燃料溜り
2に燃料が補給される。このとき、流入通路7の一部を
スワール13と逆の方向に向って偏向する螺旋状の溝1
4で構成している。
【0015】従って、流入通路7の終端部においては該
流入通路7の一部を構成する溝14による偏向案内作用
を受けてスワール13と逆の方向に旋回する燃料の流れ
が誘起されており、この流れがそのままでノズルサック
8に持ち込まれるために、スワール13と逆の方向の旋
回流15がノズルサック8に誘起される。
【0016】ところで、上記のようにして誘起されるノ
ズルサック8の旋回流15は、ニードル3のリフト量が
大きくなってノズルサック8に流入する燃料の量が増加
するにつれて強くなる。また、噴口9をそれぞれノズル
サック8の法線16と平行にしたうえで、この法線16
を基準として円錐断面上で旋回流15の上流側にオフセ
ットさせている。
【0017】このために、ノズルサック8から各噴口9
に流入した燃料の流速は、噴口9の各断面ごとに異な
り、各噴口9における旋回流15の上流側断面における
燃料の流速が旋回流15の下流側断面における燃料の流
速よりも高くなる。
【0018】従って、噴口9から燃焼室10に噴射され
た燃料による燃料噴霧17は、図4に実線で示したよう
に先端に至るにつれて拡散しつつ、噴口9の各断面にお
ける流速差による影響を受けてスワール13の上流に向
って曲るために、空気との接触面積が増大する。また、
各燃料噴霧17の流速が噴口9の断面の上流側と下流側
で異なったものとなり、空気の取り込み性が向上する。
従って、燃料噴霧17と空気との混合が改善されること
になり、NOxの生成を抑制すべく低スワール化を行な
ったとしても黒煙の排出量が増加することがない。
【0019】なお、燃料噴霧17の曲り方向がスワール
13の上流側に向うものである。このために、スワール
13による影響を受けない状態では燃料噴霧17は実線
で示したように分布するが、実際にはスワール13によ
る押し流し作用による影響を受けて同図に二点鎖線で示
したように僅かに拡散して空気と充分に混合されること
になる。
【0020】また、一般に燃料の噴射圧力はエンジン回
転数が上昇すると高くなるために、燃料噴霧17の流速
はスワール13の強さに呼応して強くなるといえる。従
って、例えば高速領域での運転などにともなってスワー
ル13が強化された場合においても、これに呼応して燃
料噴霧17の流速が高くなる。このために、スワール1
3による燃料噴霧17の過剰な拡散が予防されることに
なり、いかなる運転状態のもとにおいても燃料噴霧17
と空気の混合が理想状態に保持されて良好な燃焼が維持
される。
【0021】上記実施形態においてはスワール13と逆
の方向に向って偏向する螺旋状の溝14をニードル3に
設けて偏向手段を構成することにより、ノズルサック8
への流入通路7の終端近傍の一部を螺旋状に形成してノ
ズルサック8の燃料に旋回流15を与える偏向手段の構
成を簡略化しているが、偏向手段は螺旋状の溝14のみ
に限定されるものではなく、スワール13と逆の方向に
向う旋回流15をノズルサック8の燃料に誘起させるも
のであれば任意である。
【0022】また、上記実施形態においては噴口9をそ
れぞれノズルサック8の法線16と平行に保持させたま
ま旋回流15の上流側にオフセットさせているが、必ず
しも噴口9を法線16と平行にする必要性はなく、各断
面における燃料の流速差を確保することができる範囲内
で噴口9と法線16の間に適度な角度を与え、あるい
は、湾曲した通路で噴口9を構成することができる。
【0023】すなわち、図5は本発明に係る燃料噴射ノ
ズルに最適な噴口9の断面形状を示したものであり、こ
の図5に示したように出口(下流)に至るにつれて反オ
フセット側(旋回流15の下流側)に偏位する湾曲通路
で噴口9を構成することにより、旋回流15に対して噴
口9を迎え角をもって開口させつつ、噴口9の出口をス
ワール13の上流側に向って開口させている。
【0024】従って、このように湾曲通路で噴口9を構
成した場合は、ノズルサック8から噴口9への燃料の流
入抵抗が小さくなって圧力損失が減少するとともに、流
速差による燃料噴霧17の曲りが噴口9の曲りによって
助長されるために、燃料噴霧17と空気の混合が改善さ
れて黒煙の抑制効果が高くなる利点がある。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
おいては、ノズルサックの燃料を燃焼室のスワールと逆
の方向に旋回させつつ、この旋回流の上流側のオフセッ
トさせた噴口に流入させるようにしているために、ノズ
ルサックから各噴口に流入した燃料の流速は、噴口の各
断面ごとに異なり、各噴口におけるスワールの下流側断
面における燃料の流速がスワールの上流側断面における
燃料の流速よりも高くなる。
【0026】従って、噴口から燃焼室に噴射された燃料
による燃料噴霧は、先端に至るにつれて拡散しつつ、噴
口の各断面における流速差による影響を受けてスワール
の上流に向って曲る。従って、燃料噴霧への空気の取り
込み性が高くなって空気との混合性が改善されるため
に、NOxの生成を抑制すべく低スワール化を行なった
としても黒煙の排出量が増加しない。
【0027】また、一般に燃料の噴射圧力はエンジン回
転数が上昇すると高くなるために、燃料噴霧の流速はス
ワールの強さに呼応して強くなるといえる。よって、エ
ンジンが高速運転される場合のようにきわめて強いスワ
ールが誘起される場合においてもスワールによる過剰な
拡散が予防されることになり、いかなる運転状態におい
ても燃料噴霧と空気の混合が理想状態に保持されて良好
な燃焼が維持される。
【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
すノズル先端部の縦断面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図2に示した噴口の拡大図である。
【図4】燃料噴霧の状態を示す燃焼室の断面図である。
【図5】噴口の変形例を示す図2に相当する断面図であ
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 流入通路 8 ノズルサック 9 噴口 10 燃焼室 11 燃料噴射ノズル 12 大径部 13 スワール 14 螺旋状の溝 15 旋回流 16 ノズルサック8の法線 17 燃料噴霧 18 燃料通路

Claims (3)

    【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の燃料圧
    力の上昇にともなってニードルをリフトさせることによ
    り、前記燃料溜りの燃料をノズルサックの法線に沿う複
    数個の噴口から燃焼室に噴射させるようにしたホール式
    の燃料噴射ノズルであって、ノズルサックの燃料に燃焼
    室に誘起されるスワールと逆の方向に向う旋回流を与え
    る偏向手段を設けるとともに、ノズルサックに設けた噴
    口をそれぞれ該ノズルサックの法線を基準として円錐断
    面上で前記旋回流の上流側にオフセットさせたことを特
    徴とする燃料噴射ノズル。
  2. 【請求項2】出口に至るにつれて反オフセット側に偏位
    する湾曲通路で噴口を構成したことを特徴とする請求項
    1に記載の燃料噴射ノズル。
  3. 【請求項3】 ニードルに形成したスワールと逆の方向
    に向って偏向する螺旋状の溝によるノズルサックへの流
    入通路で偏向手段を構成したことを特徴とする請求項1
    または請求項2のいずれか1項に記載の燃料噴射ノズ
    ル。
JP3543698A 1997-04-02 1998-02-02 燃料噴射ノズル Pending JPH10331746A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040032363A (ko) * 2002-10-09 2004-04-17 현대자동차주식회사 직접 분사식 인젝터
CN102588074A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 湖南省力宇燃气动力有限公司 一种燃气内燃机预燃室
WO2014119473A1 (ja) * 2013-02-04 2014-08-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
JP2019065777A (ja) * 2017-10-02 2019-04-25 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射ノズル及び内燃機関

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