JPH1089195A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

燃料噴射ノズル

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JPH1089195A
JPH1089195A JP8261395A JP26139596A JPH1089195A JP H1089195 A JPH1089195 A JP H1089195A JP 8261395 A JP8261395 A JP 8261395A JP 26139596 A JP26139596 A JP 26139596A JP H1089195 A JPH1089195 A JP H1089195A
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JP
Japan
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fuel injection
nozzle
guide surface
injection port
spray
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Application number
JP8261395A
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English (en)
Inventor
Bukiyou Riyuu
武強 隆
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】傘状噴射ノズルの利点を保持しながら、噴霧の
貫徹力を増加し,噴射ノズルの軸方向の分布範囲も広
く、理想的な立体型の噴霧が得られる燃料噴射ノズルを
得ること 【解決手段】先端に燃料噴射口8を有するノズル本体2
と、ノズル本体2内にあって先端部が燃料噴射口8の外
側に出ているニードル弁3とを有し、先端部に燃料噴射
口8に向かう面15を持つ張出部14を設け、噴射案内
面15を燃料噴射口8から中心軸7方向に離れるほど径
が大きくなる末広状の面に構成し、噴射案内面15に複
数の溝16または隣合う山筋17と谷筋18を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の燃料噴射
ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】地球環境問題の発生要因の一つである内
燃機関は厳しい情勢を迎えている。しかし,今までの内
燃機関の現状は経済性能と排出性能と排出物質のスモー
クとNoxの間が相反する関係にある。この問題を解決
するために,希薄,予混合燃焼方弐が用いられてきた。
この燃焼を実現するために.燃焼室内にできる限り均一
な混合気を形成することが必要である。しかるに従来使
用されている燃料噴射ノズルとしては、ピントルノズ
ル,スロットルノズル,ホールノズルがあるが、これら
のノズルの噴霧は線型の噴霧であり,空間的にはかなり
狭い範囲にしか到逹しなく,噴霧中核部も長いので,拡
散,混合しにくい。そこでこの均一な混合気を形成する
方法として、傘状噴霧流を生じさせる新たな燃料噴射装
置が提案された(1.Hu Guodong,”New
Strategy on Diesel Combu
stion Development”SAE Pap
er 900442;2.Zhu YuanXian,
et al,”A Studyon New Comb
ustion System for D.I.Die
sel Conical Spray Combust
ion System”.SAE Paper 880
429;3.隆武強.ほか2名, “レーザ・ドップラ
ー法によるディ−ゼル機関用傘状噴霧流の特性解析”,
(第1報 位相ドップラー法による粒径分布の解析)
機論,60−576,BP2(1994)P2917;
4.隆武強,ほか2名. ゛レーザ・ドップラー法によ
るディーゼル機関用傘状噴霧流の特性解析(“第2報L
DA法による速度分布の解析).機論,62−59
5),B(1996)P1260参照)。この新たに提
案された燃料噴射装置は図6に示すように、ピントルノ
ズルと同様であるが、ニードル弁の先端部分に燃料噴射
口8に向かう円錐面115を持つ張出部114を設け、
その面を前記噴射口からノズル中心軸方向に離れるほど
径が大きくなる末広状の広角の円錐面に構成したもの
で、ノズル本体2とニードル弁102との間の環状の隙
間を通して噴出する燃料が円錐面に当たって傘状噴霧流
が形成される。この提案された傘状噴射ノズルの噴霧は
面型の噴霧であり、噴射角度が150゜にも達し,通常
の噴射圧力で液体燃料の微粒化がよくでき,大気圧力と
室温の状態で,ザウタ平均粒径が30μmしかない。か
つ円周方向でかなり均一分布する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの新たに提案
された燃料噴射装置は,噴霧の貫徹力が弱く.ノズルの
軸方向の分布が不十分である。この発明は上記のごとき
事情に鑑みてなされたものであって、傘状噴射ノズルの
利点を保持しながら、噴霧の貫徹力を増加し,噴射ノズ
ルの軸方向の分布範囲も広く、理想的な立体型の噴霧が
得られる燃料噴射ノズルを提供することを目的とするも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明の燃料噴射ノズルは、先端部に燃料噴射口を有す
るノズル本体と、前記ノズル本体内にあって先端部が前
記燃料噴射口の外側に出ているニードル弁とを有し、前
記先端部に前記燃料噴射口に向かう噴射案内面を持つ張
出部を設け、前記噴射案内面を前記噴射口から中心軸方
向に離れるほど径が大きくなる末広状の面に構成し、前
記噴射案内面に稜線に沿って複数の溝または隣合う山筋
と谷筋を形成してなることを特徴としている。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を一実施の
形態を示す図面について説明する。図1及び図2におい
て、1は燃料噴射ノズルである。燃料噴射ノズル1は、
ノズル本体2とノズル本体2内に収納されているニード
ル弁3とを有する。ノズル本体2はノズル中心軸7方向
に連続して燃料導孔4,弁座面5,燃料噴射円孔6を有
し、燃料噴射円孔6の先端が燃料噴射口8になってい
る。このノズル本体2の構造は従来のピントルノズルの
ノズル本体の構造と同じである。一方、ニードル弁3は
先端部を除いて従来のピントルノズルのニードル弁と同
じであるが、先端部だけは従来のピントルノズルのニー
ドルバルブとは異なっている。すなわち先端部11には
弁部12の先端にくびれ部分13を介して張出部14を
有する。張出部14はニードル弁3がノズル本体2に組
み込まれた状態において燃料噴射口8の外側に出てい
る。張出部14は燃料噴射口8に向かう噴射案内面15
を有する。噴射案内面15は燃料噴射口8から中心軸7
方向に離れるほど径が大きくなる末広状の面をなし、か
つ噴射案内面15の稜線に沿って、図1に示すように、
複数の溝16を設け、または図2に示すように、噴射案
内面15の全面を複数の隣合う山筋17と谷筋18で構
成する。この様に構成された燃料噴射ノズル1において
は、ノズル本体3の燃料導孔4とニードル弁3との間に
保持された高圧の燃料はニードル弁3が上がって弁座5
と弁部12とが離れると、その隙間21、燃料噴射円孔
6とくびれ部分13の隙間22を通って燃料噴出口8か
ら噴射されるが、この時、噴射された燃料は張出部14
の噴射案内面15に当たり、円周方向で連続的に分布し
て傘状の噴霧を形成する。図3aに噴射案内面15に四
つの溝を設けた場合の噴霧の分布を示し、また噴射案内
面15を山筋と谷筋を繰り返し形成した場合の噴霧の分
布を示したが、この図から分かるように、溝や波形に谷
筋から噴射される部分が十分な貫徹力を持ち、ノズルの
軸方向で広範囲に分布する立体型の噴霧を形成する。半
円形、三角形、方形など溝や山筋、谷筋の断面形状、溝
又は山筋、谷筋の数、溝又は山筋、谷筋のそれぞれの中
心線及び噴射案内面とノズル中心軸7との角度θ1a、
θ1b、θ2を選択することにより、異なる噴霧のパタ
ーンすなわち噴霧の円周方向分布と貫
【0006】徹が調節される。ここで溝16の中心線と
ノズル中心軸7との角度をθ1a、谷筋18の中心線と
ノズル中心軸7との角度をθ1b、噴射案内面15とノ
ズル中心軸7との角度をθ2とすると、0°<θ1a<
90°、0°<θ1b<90°、0°<θ2<90°で
ある。一方,溝型の噴射案内面を波形の噴射面に変える
と、その谷筋の役目は溝と同じで、波形の噴射案内面に
沿って噴射される噴霧は連続的に変化する。
【0007】
【実験例】図4に示すようなノズルを試作し.軽油を噴
射して写真を撮って,ほぼ予測通りの立体型の噴霧が観
察された。実機の燃焼実験は傘状噴霧のベースで行っ
た。実験用のディーゼル機関は単気筒,2ストローク,
直噴式のテスト用機関である。ボア*ストロク=150
*225で,圧縮比は16で、回転数は750rpmで
ある。50%以下の低負荷率で,傘状噴霧と同じな性能
を示しているが、50%以上の高負荷率になると,新し
い噴霧の燃料消費率が5%下がり.スモークは30%低
減できた。もし,噴霧のパターンと燃焼室の形が変われ
ば,新しい噴霧の性能はさらによくなると考えられる
【0008】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
によれば、空間分布範囲が広く.普通の噴射圧力でも液
体の微粒化がよくでき、小さく均一な粒径を持つ立体型
の噴霧が得られる燃料噴射ノズルを得ることが出来る。
しかもこの発明の燃料噴射ノズルは、従来の燃料噴射ノ
ズルのニードル弁を交換するだけで実現することが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の燃料噴射ノズルの断面部分
【図2】この発明の他の実施例のニードル弁の断面部分
【図3】噴霧の分布を示す説明図
【図4】実験に使用したニードル弁の断面部分図
【図5】図4におけるA−A断面図
【図6】従来のニードル弁の断面部分図
【符号の説明】
1 燃料噴射ノズル 1 ノズル本体 3 ニードル弁 4 燃料導孔 5 弁座面5 6 燃料噴射円孔 7 中心軸 8 燃料噴射口 11 先端部 12 弁部 13 くびれ部分 14 張出部 15 噴射案内面 16 溝 17 山筋 18 谷筋 21 隙間 22 隙間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先端部に燃料噴射口を有するノズル本体
    と、前記ノズル本体内にあって先端部が前記燃料噴射口
    の外側に出ているニードル弁とを有し、前記先端部に前
    記燃料噴射口に向かう噴射案内面を持つ張出部を設け、
    前記噴射案内面を前記噴射口からのノズル中心軸方向に
    離れるほど径が大きくなる末広状の面に構成し、前記噴
    射案内面に複数の溝または隣合う山筋と谷筋を形成して
    なることを特徴とする燃料噴射ノズル。
  2. 【請求項2】前記溝または隣合う山筋と谷筋は前記面の
    稜線に沿って形成してなる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】前記溝の中心線とノズル中心軸との角度を
    θ1a、谷筋の中心線とノズル中心軸との角度をθ1b、噴
    射案内面とノズル中心軸7との角度をθ2 とすると、0
    °<θ1a<90°、0°<θ1b<90°、0°<θ
    2<90°であることを特徴とする請求項1記載の燃料
    噴射ノズル
JP8261395A 1996-09-10 1996-09-10 燃料噴射ノズル Pending JPH1089195A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012229691A (ja) * 2011-04-15 2012-11-22 Nippon Soken Inc 燃料噴射制御システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012229691A (ja) * 2011-04-15 2012-11-22 Nippon Soken Inc 燃料噴射制御システム

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