JPS593166A - 間欠噴射式渦巻噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼル機関の燃料噴射などに用いられる。

燃料を細粒にして間欠的に噴射供給する渦巻噴射弁に関
する。

この種噴射弁においては、燃料の噴射時にニードル弁の
中心軸の周囲に渦巻状の燃料の流れを作らせ、この燃料
を高圧でノズル孔より噴射させると、噴射弁の微粒化特
性、すなわち粒度分布１粒径分布９表面積分布１重量分
布１体積分布およびこれらの分布に対する平均粒径の特
性において優れていることが知られており、噴射弁の筐
体内においてニードル弁と弁座との着座面の上流側に渦
巻室を形成した渦巻噴射弁が知られている。

従来の渦巻噴射弁は、−例として第１図に示すように、
螺旋溝１４をニードル弁乙の着座面全構成する先端円錐
面５と上流側円錐面１２とにそれぞれ両端が位置し、主
要部分はニードル弁６先端部の小径の円筒面１１に穿設
するものであるため。

該螺旋溝１４の断面積が小さく、シかも設計上ニードル
升乙の中心軸周りに３６０度以上の長さにわたシ刻設さ
れているもので、該螺旋溝を燃料が高速で流れるときの
圧力損失は極めて大である。

なお図中、３はノズル孔、１は噴射弁筐体、２は貫通孔
、４は弁座、７は圧力室、８は燃料通路。

１３は円筒面をそれぞれ示す。

第２図は本発明者らの行った溝を刻設したニードル弁を
有する噴射弁による実験の知見に基いて模式的に示した
図である。第２図は溝を局面に刻設したニードル弁の開
弁時の渦巻室ｉｆられすものとし１図において弁面を形
成する円錐面と円筒面の境界線における溝の中心線がニ
ードル弁の中心軸に垂直な而となす角（螺旋の傾斜角）
をＰ。

噴射弁のノズル孔より噴霧される液体の噴霧角をＱとす
る。この傾斜角Ｐを大にすればする程、燃料の渦巻室内
における旋回速度が大きくな９．渦巻噴射弁としての噴
霧角、燃料像粒化等の特性が良好となる。従って前記傾
斜角Ｐはこれ金できるだけ大きく採用することが技術上
好ましい。

しかしながら、かかる傾斜角ｐｌ大きくすると溝の長さ
が増して圧力損失が大きくなυ、燃料の渦巻室内におけ
る旋回速度が小さくなるという技術的に解決すべき問題
点が生ずる。

そしてこれらの傾向は、渦巻室の入口すなわち溝の下流
端（前記円錐面と円筒面の境界線を横切る溝部分）にお
ける溝の傾斜角と溝の断面積の最小値とに依存し、前記
傾向に変化を生じないことが判明した。

また、渦巻室内における燃料が高速で旋回流通するとき
の圧力損失は、溝の下流端よυ上流端に向っての断面積
値に大きく依存することが判明した。

本発明者らは、上記知見に基いて、渦巻噴射弁における
噴射液体の圧力損失を極力低減させ、かつ製作を極力簡
易化すること全目的として研究を進めた結果、渦巻室に
おける旋回流の生成および圧力損失は溝の下流端部にお
ける渦巻室に開口する僅かな長さの断面積とその角度に
より、また螺旋溝の下流端から上流端にかけての断面積
値による依存度が高いことを究明し１本発明を案出した
ものである。

すなわち本発明は９体内に形成したに通孔の先端部をノ
ズル孔とし該ノズル孔の上流部内壁に弁座合有する筐体
と、該筐体のビ通孔内にその軸方向に摺動自在に挿置さ
れ先端に前記弁座に着座する弁面全形成したニードル弁
とを有し、該ニードル弁を着座位置から開弁方向に移動
せしめたとき流体を該ニードル弁の周囲に渦巻状に供給
してノズル孔から噴射せしめる間欠噴射式渦巻噴射弁に
おいて、前記ニードル弁の先端に前記弁座に着座する弁
面を含むほぼ円錐状の面を形成し、前記弁面の上流側に
おいて前記ニードル弁の表面に溝を刻設するとともに、
該溝が前記はぼ円錐状の面とこれに接続するニードル弁
の上流側局面との境界線を横切る部分における該溝下流
端の中、ｂ線は。

前記ニードル弁の周面上において該ニードル弁の中心軸
に垂直な面に対し６０度ないし９０度の範囲とし、また
該溝はその下流端よシ上流端に向って断面積音大きくし
たこと全特徴とするものである。すなわち、下流端に２
いて開口部総断面積５鰭３以下、上流端において開口部
総断面積５　ＭＩＸ　”を超えて２０肩Ｖ以下とし、下
流端から上流端に向って断面積がなめらかに増加する。

第６図ないし第５図は本発明の一実施例であって、噴射
弁筐体２１０体内に形成した瓜通孔２２の先端部にノズ
ル孔２３を形成するとともに、該ノズル孔２３の上流側
に円錐面状の弁座２４を形成し、該弁座２４に着座する
弁面を含む円錐状面２５を先端に形成したニードル弁２
６をｔｉｉＪｔｉ、！貫通孔２２内にその軸方向に摺動
自在に挿置する。

前記ノズル孔２６９円錐面状の弁座２４は同心的に形成
され、前記１通孔２２には、さらに前記弁座２４の上流
側に小径円筒面２７．圧力室２８゜大径円筒面２９が同
り的に配列され、大径円筒面２９においてはニードル弁
２６０大径部６０全液密的に案内し、また小径円筒面２
７においてはニードル〃２６の先端の円錐状面２５の上
流側に形成した小径部３１を液密に嵌合せしめる。なお
３２は燃料通路であって、燃料供給源（図示せず）から
圧力室２８へ噴射すべき燃料を供給するものである。

前記ニードル弁２６には円錐状面２５とこれに接続する
上流側の周面、すなわち図においては小径部６１の局面
との境界線６３を横切るように所要の断面積乏有する溝
３４がニードル弁２６の周面に刻設され、該ニードル弁
２６０周面上において溝３４の中心線が前ｉ８境界線３
３を横切る点Ｘにおいて、前記溝３４の中ＩＤ線がニー
ドル弁の中心軸に垂直な而０−０とのなす角Ｐｉ３０度
ないし９０度に形成する（第６図参照）。

前記溝３４は前記点Ｘにおいて、薄刃グラインダ、やす
り、カッタ等適当なニー具により角Ｐの角度金なすよう
に刻設され、政情５４の長さは、ニードル弁２６の中心
軸Ｏに垂直な面に政情３４を投影したとき前記点Ｘよシ
政情３４の上流側終点Ｙまでの中心角Ｒ０すなわち点Ｘ
およびＹ全それぞれ中心軸０と結ぶ角ＸＯＹが０度ない
し９０度の範囲にあるようにする。点Ｘにおいて刻設し
た溝が所望の角Ｒに達しないときには、最初に刻設した
溝の終端において再びグラインダ、やすり。

カッタ等の工具にょシ政情を延長せしめて構成してもよ
い。

また９点Ｘにおいて所要の断面積の短かい溝を直線状に
刻設した後は、政情の延長部分は、すなわち下流端から
上流端に向っては前記溝の下流端における断面積よシ順
次大きく形成する。すなゎその先端（上流端）部分がニ
ードル弁２６の着座時において圧力室２８に達し、ある
いはその直前に達している。

本発明において重要なことは、ニードル弁２６の下流端
に形成した弁座２４への着座面を含む円錐状面２５とこ
れに接続する上流側の局面との境界線３６を横切るよう
に所要の断面積を有する溝６４が刻設されていること、
および政情３４が前記境界線３３を横切る部分において
若干の長さの直線状の部分を有すること、前記溝が境界
線を横切る点Ｘにおける溝の傾斜角Ｐが３０度ないし９
０度であること、および前記溝をニードル弁の中心軸に
垂直な面に投影したとき前記点Ｘと政情の上流側先端の
点Ｙとの間のニードル弁の局長に対応する中心角Ｒが０
度ないし９０度の範囲内にあって下流端より上流端に向
って断面積を順次大にすることである。すなわち、下流
端において開口部総断面積５ＭＭ”以下、上流端におい
て開口部総断面積５１ＲＭ”ｌｃ超えて２０朋震以下と
し、下流端から上流端に向って断面積がなめらかに増加
する。

このように構成した間欠噴射式渦巻噴射弁においてニー
ドル弁２６全開弁方向に移動せしめたとき１貫通孔２２
の弁座２４および小径円筒面２７とニードル弁２６の円
錐状面２５との間には渦巻室３５が形成され、圧力室２
８から溝３４を通って渦巻室５５に圧入される燃料は傾
斜角Ｐの角度で渦巻室３５内に流入し、渦巻状に流れな
がらノズル孔２３から噴射される（第４図参照）。この
際溝３４の全長は必要最少限としてニードル弁の中心軸
に垂直な面に投影した際の中心角Ｒが０度ないし９０度
であり、傾斜角Ｐを考慮しても従来のものに比して著る
しく長さが短いので、政情を高圧高速で流れる液体の圧
力損失は著しく少く。

かつ渦巻室３５へ流入する際の角度はニードル弁２６の
円錐状面２５とその上流側周面との境界線を横切る部分
の直線状部分で定まるので、極めて安定かつ効率的な噴
霧を得られるものである。

次に第６図に示すものはニードル弁の先端部に弁座２４
に着座すべき円錐面２５と、該円錐面２５の上流側の貫
通孔２７に嵌合する小径部６１との間に異径部４５を形
成して該異径部４５と小径部６１の間に段付境界線４６
を形成せしめ、該段付境界線４６を横切るよう下流端一
全所要の断面積とし、下流端から上流端に向っては断面
警手形状で。

かつ長手方向が曲線状に拡大する構成としである。

第６図々示の渦巻噴射弁はその作用効果が前記実流側と
ほぼ同様の効果を奏するものである。なお図中同一符号
は同一部分を示す。

第６図のように段付境界線４６を形成せしめて溝を刻設
したものにおいては、溝の刻設時に誤って弁座に着座す
べき部分に加工を及ぼしてシール不良とするのを防止し
、製作精度の向上を図ることができる。

本発明においては、従来の渦巻噴射弁は製作が容易でな
い割に圧力損失の高い欠点を改善すべく。

螺旋矯ヲ刻設したニードル弁を有する噴射弁により実験
ｆ、重ねた結果、螺旋の傾斜角および螺旋溝の断面積の
変化による噴霧角の増減傾向は、渦巻室の入口すなわち
溝の下流端における短い区間の傾斜および断面積に依存
するとの知見を得られ。

この知見に基いて旋回流を生成すべき溝を、噴射弁のニ
ードル弁の先端部に形成した円錐面と該円錐面の上流側
の局面との境界線を横切るように刻設し、政情の下流端
を、前記円錐面の弁座に着座する弁面の上流側に、その
上流端は前記ニードル弁が着座した位置において流体の
供給部に、それぞれ在らしめ、前記溝の長さを、該溝ヲ
前記ニードル弁の中心軸に垂直な而に投影したとき、溝
の中心がニードル弁の円錐面とその上流側周面との境界
線を横切る点から上流側終端点までの周長が中心角０度
ないし９０度の範囲内にあるように極力短かくシ、かつ
断面積全下流端から上流端に向って大きくしたものであ
って、溝の長さが短かく断面積が拡張するため高圧の流
体が高速で政情を流れる際の圧力損失は著るしく少くシ
、かつ政情によって液体がノズル孔より円錐形の薄膜に
噴出され細かい腋粒に分裂する効果は畏い螺旋溝を有す
るものに比して優れたものとしている。

しかも溝を短かくシ、かつ断面積拡大したことおよび噴
射角は溝出口の傾斜角に依存することから、溝は直線状
１曲線状に加工することも本発明の作用効果全書するも
のでないので、薄刃グラインダによる刻設でも溝は精密
に加工でき、精密を要しない場合にはやすりその他のカ
ッタ等でも容易に工作をすることができ、パリが生じた
としても容易にこれを除去できる特徴を有する。

また本発明によるときは、情景が短いので、ニードル弁
の先端に２以上の溝を刻設してもよい。

この他、溝断面は矩形断面でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の間欠式渦巻噴射弁をそれぞ
れ示し、第６図ないし第５図は本発明の一実施例金示す
図、第６図は本発明のその他の実施例を示す図である。 図中　２１は噴射弁の筐体、２２は貫通孔。 ２４は弁座、２６はニードル弁。 ３４、　　　　　　　　　　　は溝。 ３１は小径部、３３はニードル弁の円錐状面と小径部と
の境界線 Ｘは溝の中心が境界線を横切る点 Ｙは溝の上流側終端 全夫々示すものである。 凹 へ 味

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 体内に形成した貫通孔の下流側先端部をノズル孔とし該
   ノズル孔の上流側内壁に弁座を形成した筐体と、該筐体
   の貫通孔内にその軸方向に摺動自在に挿置され先端に前
   記弁座に着座する弁面を形成したニードル弁とより成り
   、該ニードル弁を着座位置から開弁方向に移動せしめた
   とき燃料を該ニードル弁の周囲に渦巻状に供給して前記
   ノズル孔から噴射する間欠噴射式渦巻噴射弁において。 前記ニードル弁の先端部に形成した円錐面と該円錐面の
   上流側の周囲との境界線を横切るように所要の断面積を
   有する清音刻設するとともに、該溝の下流端は前記円錐
   面の弁座に着座する弁面のほぼ上流側に在って該溝の下
   流端における中心線は前記ニードル弁の周面上において
   該ニードル弁の中心軸に垂直な面に対し６０度ないし９
   ０度の範囲内とし、また該溝の上流端は前記ニードル弁
   が着座した位置において流体の供給部に在らしめるとと
   もに、該溝はその下流端より上流端に向って断面積を大
   きくしたことを特徴とする間欠噴射式渦巻噴射弁。