JPS61118556A - 間欠式渦巻噴射弁 - Google Patents

間欠式渦巻噴射弁

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JPS61118556A
JPS61118556A JP59241483A JP24148384A JPS61118556A JP S61118556 A JPS61118556 A JP S61118556A JP 59241483 A JP59241483 A JP 59241483A JP 24148384 A JP24148384 A JP 24148384A JP S61118556 A JPS61118556 A JP S61118556A
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needle valve
fuel
flow path
direct
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Masaaki Noguchi
野口　正秋
Masaharu Sumiyoshi
住吉　正治
Yujiro Oshima
大島　雄次郎
Masatoshi Yamada
正俊 山田
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Toyota Central R&D Labs Inc
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、噴射弁内を流通する燃料流路に旋回流と直通
流とを形成せしめ、これらによる旋回流勢力並びに直通
流勢力を制御することにより内燃機関の要求する燃料噴
霧の角度２貫徹力（到達距離）、微１粒化等を得るよう
にした間欠式渦巻噴射弁に関する。
〔従来技術〕
近年、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する成層燃焼内燃
機関やディーゼル内燃機関において良好な燃焼を得て性
能向上を図るには燃料噴射系においても新たな性能が要
求されてきている。即ち。
回転数や負荷の幅広い運転条件において機関の性能を最
良に維持するには、それぞれの運転条件において常に最
適適合が可能な燃料噴射系が必要である。
例えば、ディーゼル内燃機関用の燃料噴射系は。
主に燃料ポンプと噴射管と燃料噴射弁とから構成されて
いる。このうち燃料噴射弁の噴霧特性は特に機関の性能
に直接的に影響していることは良く知られている。即ち
、燃料噴射系から燃焼室に噴射された燃料の噴霧が、最
適な混合気を形成するには、噴霧の粒径、拡がり角（噴
霧角）、到達距離（又は貫徹力）、必要噴射量等が燃焼
室の吸入空気流に対して適切でなければならない。また
。
熱効率を向上さセ吐煙の発生を抑止するうえで。
噴射時期、噴射期間、吸入空気の利用率の向上環も重要
となる。
従来、この要求を満たすため噴射弁にあっては噴射圧を
高め、噴孔径を極力微細にし、且つ多噴孔とすることが
一般に試みられてきた。又ビントルやスロットル弁に於
いてその形状やリフトコントロール等が試みられ、或い
は予噴射弁等も試みられてきた。又従来の渦巻噴射弁を
用いても充分満足できる燃料の微粒化や期待する噴霧角
、更には燃料粒子の貫徹力制御等は必ずしも充分ではな
かった。又構造複雑で極めて高価格なものでもあった。
本発明者らはこれら問題点に対し新しい概念による渦巻
噴射弁を提供するものである。
〔発明の目的〕
本発明の主たる目的は、上記の状況からして内燃機関の
運転条件に適合する所望の噴霧の粒径。
拡がり角、到達距離等を得ることができる間欠式渦巻噴
射弁を提供することである。
また１本発明のその他の目的は、構造簡単で。
製作及び組付けが極めて容易であり、精度は高く均一で
、かつ微粒化特性が良好で高性能な間欠式渦巻噴射弁を
提供することである。
〔発明の構成〕
本発明者らの案出した渦巻噴射弁は、弁体に設けた案内
孔に針弁を摺嵌し、針弁の先端部が当接する案内孔の弁
座部に噴孔を連設し、該針弁軸周りの部位に旋回流路を
設けて針弁が案内孔の弁座部からリフトし開弁したとき
流通する燃料に針弁軸周りを旋回して流れる旋回流勢力
を付与すると共に、該案内孔と針弁との摺嵌する部位に
直通流路を存らしめ燃料に針弁軸方向に沿って略直通す
る直通流勢力を付与するように成し、前記旋回流勢力を
有する流れと直通流勢力を存する流れをｍ？記流路形成
により適合せしめ前記旋回流路と直通流路とを流通して
合流する燃料を前記噴孔を通じてほぼ円錐状に噴霧し所
望の噴霧特性を得るようにしたことを特徴とする間欠式
渦巻噴射弁である。
前記旋回流勢力が合流して噴孔より開放される燃料噴霧
角、微粒化２貫徹力等の特性は主として上記二つの勢力
の構成に依って左右される。これは前記両者の流路形成
の如何によって決まる。従来の所謂渦巻噴射弁に於いて
はこのような両勢力の如何に就いて記述されたものはな
い。
本発明者らはこの点に就いて詳細に幾多の実験検討を加
え機関の要求する渦巻噴射弁を全く新しい考察で流路設
定することに依り開発を成就し得たものである。即ち、
噴孔より噴射される燃料流量をＱ３．直通流路を流通す
る燃料流量をＱｔ＋旋回流路を流通する燃料流量をＱ、
渦巻室における燃料圧力をＰＬ＋弁入口における燃料圧
力をＰｌとすると流量と圧力の関係は次式で表される。
ここで、Ｋ１．に２．に３はそれぞれの流路の有効流通
面積を表す。旋回流勢力をもつ流量Ｑ１と直通流勢力を
もつ流量Ｑｔは渦巻室内にて合流して噴孔より噴射され
るから流れの連続の式よりＱ３＝Ｑｌ＋Ｑｇ　　　とな
る。
なる関係が成り立つ。
この関係を図示すると第１図となる。
いま旋回流路に、直通流路に２および噴孔の流路に、に
おいて１例えばＫ　ｒ　＝、Ｋ　ｓおよびに８＝０ある
いはＫ　Ｉ＝　Ｋ　ｔ　＝　　Ｋ　３など、（Ｋｔ＋Ｋ
ｇ）／Ｋｓ＝　１の場合、前弐によればＰ　Ｚ／　Ｐ　
Ｉは０．５となる。即ち、Ｋ１１Ｋｇでの抵抗によって
燃料の噴射圧力Ｐ２はポンプの送油圧Ｐ、の１／２にな
る。換言すれば針弁がリフトするに必要な開弁圧に達す
るにはポンプ送油圧が開弁圧の２倍以上必要となり、ポ
ンプ送油圧が非常に高くなって噴射系全体の損失が増大
する。
また、に１．Ｋｚでの抵抗が増大することにより。
Ｐ２の圧力上昇が針弁リフトに対して追従できなくなる
と針弁が充分にリフトしなくなったり、針弁の動きが不
安定になったりして、正常な噴霧が得られなくなる。一
方、に、に対してＫｌ＋ＫＺが太き（なるにつれ、Ｐ２
／ＰＩは１に近づくので。
旋回流路および直通流路の前後の圧力差、（ｐｔ−ｐｚ
）は小さくなり、それぞれの流路を通る燃料の流速は小
さくなる。したがって、旋回流路を通った燃料の旋回流
勢力も小さくなり、ついには渦巻噴射弁としての特性が
得られなくなる。
このように（ＫＩ＋に２）／に３の値には最適な範囲が
存在する。各種の内燃機関に適合しうる間欠式渦巻噴射
弁としては（Ｋ　＋　＋　Ｋ　ｚ）／　Ｋ　ｆｆ＋　Ｋ
　＋／　Ｋ　Ｚ＋並びにに、の旋回流路の角度θ、を適
宜選択組合せすることによって、各種内燃機関夫々に最
適な噴霧拡がり角、ペネトレーション、あるいは噴霧粒
径の特性を有する渦巻噴射弁を構成することができる。
各種内燃機関に適合し得る渦巻噴射弁としては９例えば
運転範囲の広い自動車用小型直噴ディーゼル機関におい
ては、Ｋｔ、Ｋｚ及びに、を便宜上人々の流路の断面積
で表した場合、以下の少なくとも１つの値を満たすこと
が望ましい、即ち。
（Ｋ＋＋Ｋｚ）／に：＋は１から５まで、ＫｄＫｚは１
を中心に０．２〜２までｌ　Ｋｔの旋回流路角度θ１は
５〜６０″までの範囲のうち少なくとも１つの範囲内を
満たすことを幾多の実験解析の結果より見出した。運転
状態の狭い陸舶用ディーゼル機関において使用する燃焼
室との組合わせとも関係してこれらの最適範囲は変わっ
たものとなることは当然である。
なお、直通流路は摺動する針弁と弁体内腔の間に設定さ
れる間隙であって、特に必要があって意図的に附加され
る直通流路をもふくむ。前記直通流勢力、旋回流勢力は
、今までは夫々直通流路。
旋回流路を通じて流下するものと表現したが第４図乃至
第１１図示の如く針弁の先端部付近で弁座部の上流に（
所謂渦流室と称せられることもある）燃料流路を弁軸に
対して中心を外れて接線方向に連通せしめる場合はその
方向如何によって旋回流勢力と直通流勢力が変化する。
この場合でも本発明における旋回流勢力をもった直通流
路である。
従って、流路設定は合流して開放される燃料からみて両
勢力を勘案してなされる。
〔発明の効果〕
本発明の間欠式渦巻噴射弁は、上記構成により前記旋回
流勢力を有する流れと直通流勢力を有する流れを前記流
路形成により適合せしめ前記旋回流路と直通流路とを流
通して合流する燃料を前記噴孔を通じてほぼ円錐状に噴
霧し所望の噴霧特性を得ることができる。また、針弁の
先端付近で弁座部の上流に燃料流路を弁軸に対して中心
を外れる接線方向に連通せしめその方向を適宜選択する
ことによって直通流勢力と旋回流勢力の合流割合を決め
て、前記噴孔より燃料を噴射し前記所望の噴霧特性を得
ることができる。
かくて５本発明の間欠式渦巻噴射弁は、内燃機関の運転
条件に対応する所望の噴霧角、到達距離。
微粒化等の噴霧特性をもたらすことができる。そして９
本発明の間欠式渦巻噴射弁からほぼ円錐状に噴射した燃
料噴霧は、定められた燃焼室に対して適合し吸入空気流
と相まって良好な混合気形成を図ることができる。従っ
て、燃料噴霧は有効に燃焼して出力の向上、燃費の低減
を図り吐煙発生のレベルを低くすると共に、排気ガス中
の有害成分の発生や燃焼騒音を著しく低減することがで
きる。
以下２本発明の実施例について説明する。
〔第１実施例〕　（第２図参照） 本第１実施例の間欠式渦巻噴射弁Ａばノズルボデー１の
内腔２と針弁３の外周の間に内腔２に固定的な円筒部材
４を設けこの周囲に接線溝５を設けると共に１円筒部材
４の内部には針弁３を摺嵌する案内孔６を設ける構成で
ある。該針弁３の基端面には螺旋ばね（図示せず）を弾
接し、内腔２の先端部には針弁３の円錐状先端部７が当
接する、　　円錐状弁座部８を設ける。ノズルボデーｌ
の先端部には所定の流通面積に、を有する噴孔９を開口
しである。、針弁３の円柱状本体部と円錐状先端部７の
境界付近の回りに位置するノズルボデー１には円環状の
渦巻室１０を形成する。ノズルボデー１の基端間に配設
した供給通路１１の先端部から前記渦巻室１０への連通
は１円筒部材４の周囲に施し、かつ該渦巻室１０の外周
面にその接線方向に沿うと共に所定の流通面積ＫＩを有
する旋回流路としての少な（とも一つの接線１５により
成される。このため燃料は接線溝５を経由して十分な旋
回流勢力が付与されて強力な旋回流が形成される。本第
１実施例の渦巻噴射弁Ａは、燃料供給通路１１と各接線
溝５を経て渦巻室１０に供給された燃料の圧力が上昇す
ると、針弁３が螺旋ばねに抗して弁座部８から離脱開弁
じ、燃料流路は針弁３の先端部７と弁座部８との間の隙
間を経て渦巻室１０が噴孔９に連通する。そして、第１
実施例の噴射弁Ａは、針弁３の下方外周壁１２と円筒部
材４の案内孔６との間に針弁３の軸方向に沿い。
かつ所定の流通面積に２を有する環状の直通流路１３を
有する。このため燃料は直通流路１３を経由して針弁軸
方向に沿う略直通流勢力が付与される。第１実施例の噴
射弁Ａは、針弁３が弁座部８からリフトし開弁したとき
に、前記旋回流勢力を有する流れと直通流勢力を有する
流れを前記接線溝５と直通流路１３の形成により適合し
該接線溝５と直通流路１３とを流通して渦巻室１０内で
合流する燃料を噴孔９を通じてほぼ円錐状に噴霧し所望
の噴霧特性を得るように構成する。Ｑ３は噴孔９より噴
射される燃料流量、Ｑｚは直通流路１３を流通する燃料
流量、Ｑｌは接線ａ５を流通する燃料流量、Ｐｌは弁入
口における燃料圧力（送油圧）、Ｐ２は渦巻室１０にお
ける燃料圧力を示す。
ここで２本第１実施例の間欠式渦巻噴射弁Ａは前記Ｋ　
＋、　Ｋ　Ｚ、　Ｋ　３等を例示、に、＝に、、に２＝
２にユＫｌ／ＫＺが０．５となる。さらに、接線溝５の
角度θ１は例示、工０°とすると、これらの値はそれぞ
路角度θ、の適宜範囲にある。
かかる構成から成る第１実施例の渦巻噴射弁Ａは。
燃料が接線溝５によって、旋回流勢力を付与され旋回流
となり、また直通流路１３からの直通流勢力を有する流
れと合流して噴孔９から噴射されると微粒化されて中空
円錐状の噴霧を形成する。
第１実施例の噴射弁Ａは、ホール弁やスロットル弁等に
比較して噴霧角が大きくとれ微粒化特性が優れているの
で、噴霧の到達距離は小さいという特長を有する。
第１実施例の間欠式渦巻噴射弁Ａは、旋回流勢力を有す
る流れと直通流勢力を有する流れを前記流路形成により
適合せしめ前記接線？Ｉｌｔ　５と直通流路１３とを流
通して渦巻室１０内に合流する燃料を前記噴孔９を通じ
てほぼ円錐状に噴霧し所望の噴霧特性を得ることができ
るものであるが１間欠式渦巻噴射弁Ａは、接線溝５と直
通流路１３は互いに分離独立する異種部所に配設されて
互いに干渉しないように構成されているため、その噴霧
特性はポンプ回転の上昇と共にポンプ圧が上昇しても噴
霧拡がり角の変化は少なく、その大きさは接線溝５の針
弁軸心に対する配設角度によって異なる。かかる特性を
有する第１実施例の間欠式渦巻噴射弁Ａと各種各様の内
燃機関のうち所定のものに適用することにより当該内燃
機関の各種性能の向上を図ることができる作用効果を奏
する。
〔第２実施例〕　（第３図参照） 本第２実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｂは、前記第１実施例
のそれが噴孔９に供給する燃料に旋回流勢力を付与する
のに円筒部材４の外周壁に設けた接線溝５を用いたスワ
ーラタイブであるのに対し。
噴孔２９に供給する燃料に旋回流勢力を付与するのに針
弁２３の一部の外周に所定の流通面積Ｋ。
を有する旋回流路としての少なくとも一つの接線溝２５
を用いたリード溝タイプである。そして。
ノズルボデー２１の内腔２２を針弁２３が摺嵌する案内
孔２６とし該案内孔２６と針弁２３との摺嵌する部位に
針弁２３の軸方向に沿い、かつ所定の流通面積に２を有
する円環状の直通流路２２を有する。ここで１本第２実
施例の間欠式渦巻噴射弁Ｂは前記Ｋ　＋、　Ｋ　ｚ、　
Ｋ　３等を例示、Ｋ　１＝Ｋｚ＝に：＋にコ に＋／Ｋｚが１となる。さらに、接線溝２５の角度θ８
は例示、８″とすると、これらの値はそれぞ・旋回流路
角度θ、の適宜範囲にある。この他の点は、前記第１実
施例のそれと同様又はほぼ同様であるので５説明を省略
する。
かかる１本第２実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｂは。
前記実施例とほぼ同様の作用効果を奏するが、その他に
は第２実施例の渦巻噴射弁Ｂに於いては。
Ｋ、、に２が同一場所に配設されているので、に１を流
れる燃料によってに２を流れる燃料は旋回流勢力の影響
を受ける。そのため、ポンプ回転数の上昇とともにポン
プ圧が上昇してＱ　ｌ、　Ｑ　ｔが増加するに従ってそ
の直通流勢力が旋回流勢力の影響を強く受けることとな
り旋回流勢力が増大される。
このため、噴霧拡がり角が増大される傾向にある。
かかる特性を有する第２実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｂは
、各種内燃機関のうち所定のものに適合することにより
当該内燃機関の各種性能の向上を図ることができる作用
効果を奏する。
〔第３実施例〕　（第４図及び第５図参照）第３実施例
の間欠式渦巻噴射弁Ｃは、ノズルボデー３１の内腔３２
と針弁３３の間に固定的な円筒部材３４を設け、この下
方に所定の流通面積りを有する少なくともひとつの接線
ポート３５を設ける。また１円筒部材３４の内部には針
弁３３を摺嵌する案内孔３６を設けである。そして、ノ
ズルボデー３１の内腔３２と円筒部材３４の外周壁との
間に燃料供給通路３０を形成する。該燃料供給通路３０
の後流は、前記針弁３３の軸心に対して斜向し、すなわ
ち渦巻室３８の外周面に対する接線的な形成度合θ２を
有し、針弁３３の軸心周り燃料に旋回流勢力と直通流勢
力とを付与する接線ポート３５と連通して成る。ここで
前記接線ポートの断面積をＬとすれば、旋回流勢力を持
つ流量はＬ　’ｓｉｎθ２．直通流勢力をもつ流量はＬ
　ｃｏｓθ２により表される。これらをに’＋＝Ｌｓｉ
ｎθ２゜Ｋ″、−Ｌｃｏｓθ２とすればに’、、に’２
は前記第１゜第２実施例のに＋、Ｋｚに相当し＋Ｋｌ＋
に２の比は。
ｔａｎθ２で表される。θ２＝４５°とすればに１ θ２を適宜選択することにより１〜５の範囲に設定する
ことができる。かくて、前記本発明におけるＫ　ｌ＋　
Ｋ　Ｚ＋　Ｋ　３．θ１９等の間の関係値の範囲が本第
３実施例においても全く同様の関係値範囲である。
ところで１本第３実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｃにおいて
接線ポート３５の軸心は渦巻室３８の外周面に対する接
線的な形成度合θ２を適宜選択することにより第５図中
破線でそれぞれ示すように。
燃料の流れ方向ａに対し旋回流勢力すと直通流勢力Ｃと
を付与することができる。例えば前記度合０２を小さく
すれば、すなわち針弁３３の軸心方向へ近接する程、旋
回流勢力すが弱まる。一方直通流勢力Ｃが強まって噴射
される燃料の旋回流勢力が低下し、噴霧角が減少する特
性を有する。これに対し、前記度合θ８を大きくすれば
、即ち針弁３３の軸心より離脱する程、旋回流勢力すが
強まる一方、直通流勢力が弱まって噴射される燃料の旋
回流勢力が向上し、噴霧角が増大する特性を有する。
以上の構成が前述の各実施例と相違し、その他は前記各
実施例とほぼ同様であるので同一符号を付して説明を省
略する。そして、第３実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｃは前
記実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
〔第４実施例〕　（第６図および第７図参照）第４実施
例の間欠式渦巻噴射弁りは、ノズルボデー４１の内腔４
２と針弁４３の間に固定的な円筒部材４４を設けこの下
端に所定の流通面積りを有する少なくとも一つの切、欠
状の接線溝４５を設ける。また１円筒部材４４の内部に
は針弁４３を摺嵌する案内孔４６を設け、該針弁４３の
外周と案内孔４６の内腔により所定の流通面積を有する
円環状の直通流路４７を設ける。そして、燃料供給ｒＡ
（図示せず）に燃料供給通路１１を介して連通ずる燃料
供給通路４０はノズルボデー４１の内腔４２と円筒部材
４４の外周壁との間に形成する。
該燃料供給通路４０の後流は、前記針弁４３の軸心に対
して斜向し、すなわち渦巻室４８の外周面に対する接線
的な形成度合θ２を有し、針弁４３の軸心周り燃料に旋
回流勢力と直通流勢力とを付与する接線溝４５と連通し
て成る。
ところで２本第４実施例の間欠式渦巻噴射弁りにおいて
接線溝４５の軸心は、渦巻室４８の外周面に対する接線
的な形成度合θ２を適宜選択決定することができる。こ
の場合直通流路４７による直通流勢力が別にあるので、
これを勘案する必要がある。すなわち、この場合θ２は
前記第３実施例に比して比較的大なる角度を採ることに
なる。
以上の構成が前述の各実施例と相違し、その他は前記各
実施例とほぼ同様であるので同一符号を付して説明を省
略する。そして５第４実施例の間欠式渦巻噴射弁りは前
記実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
〔第５実施例〕　（第８図及び第９図参照）本第５実施
例の間欠式渦巻噴射弁Ｅは、ノズルボデー５１の基端面
に配設した案内孔５２に針弁５３を摺嵌し、針弁５３の
基端面に螺旋ばねを弾接する。第５実施例の噴射弁Ｅは
、該針弁５３の外周と案内孔５２の内腔との間に摺動上
必要な隙間通路、すなわち直通流路５４が設けである。
案内孔５２の先端部には針弁５３の円錐状先端部５７が
当接する円錐状弁座部５８を設け１円錐状弁座部５８か
らノズルボデー５１の先端面に開口し所定の流通面積に
３を有する噴孔２９を設ける。
針弁５３の円柱状本体部と円錐状先端部５７の境界付近
の回りに位置するノズルボデー５１には円環状の渦巻室
５０を形成する。ノズルボデー５１の基端面に配設した
燃料供給通路１１の先端部から渦巻室の外周面にかけて
はその接線方向に沿うと共に所定の流通面積を有する旋
回流路としての接線ポート５５を設ける。該接線ポート
５５の一端には閉塞部材５６が気密性良好に嵌着しであ
る。
第５実施例の噴射弁Ｅは燃料供給通路１１と各接線ポー
ト５５を経て渦巻室５０に供給された燃料の圧力が上昇
すると、針弁５３が螺旋ばねに抗して案内孔５２の弁座
部５８から離脱し、針弁５３の先端部５７と案内孔５２
の弁座部５８間の隙間を経て渦巻室５０が噴孔２９に連
通して燃料が噴射される構成である。
ところで２本第５実施例の噴射弁Ｅは、接線ポート５５
の軸心が前記針弁５３の軸心に対して斜向し、すなわち
、渦巻室５０の外周面に対する接線的な形成度合θ２を
有し針弁５３の軸心周り燃料に旋回流勢力と直通流勢力
とを付与する構成である。そして９本第５実施例の間欠
式渦巻噴射弁Ｅにおいて、接線ポート５５の軸心は渦巻
室５０の外周面に対する接線的な形成度合θ２を適宜選
択決定することができる。この場合、直通流路５４によ
る直通流勢力が別にあるのでこれを合わせて勘案する必
要がある。すなわちθ２は前記第３実施例に比して比較
的大なる角度を採ることになる。
以上の構成が前述の各実施例と相違し、その他は前記各
実施例と略同様であるので同一符号を付して説明を省略
する。そして、第５実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｅは、前
記実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
〔第６実施例〕　（第１０図及び第１１図参照）本第６
実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｆは、ノズルボデー６１の基
端面に配設した案内孔６２に針弁６３を摺嵌し、針弁６
３の基端面に螺旋ばねを弾接する。案内孔６２の先端部
には針弁６３の円錐状の先端部６７が当接する円錐状の
弁座部６８を設け、該弁座部６８からノズルボデー６１
の先端面に開口し所定の流通面積に３を有する噴孔６９
を設ける。針弁６３の円柱状本体部と先端部６７の境界
付近の回りに位置するノズルボデー６１には円環状の渦
巻室６０を形成する。ノズルボデー６１の壁部内に設け
た燃料供給通路１１はその先端部から渦巻室６０の外周
面にかけてはその接線方向に沿うと共に、所定の流通面
積を有する旋回流路兼直通流路であるボート６５を設け
る。すなわち１本第５実施例の噴射弁Ｆはポート６５の
軸心が前記針弁６３の軸心に対して斜向し、すなわぢ、
渦巻室６０の外周面に対する接線的な形成度合θ２を有
し針弁６３の軸心周り燃料に旋回流勢力を付与する構成
である。そして１本第６実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｆに
おいて接線ポート６５の軸心は渦巻室６０の外周面に対
する接線的な形成度合θ２を接線ポート６５のなす直通
流勢力と旋回流勢力とを勘案して決定することができる
。
以上の構成が前述の各実施例と相違し、その他は前記各
実施例とほぼ同様であるので同一符号を付して説明を省
略する。そして、第６実施例の間欠式渦巻噴射弁Ｆは前
記実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
なお、上記各実施例にあって旋回流路や直通流路はこれ
に限らずこれらを各種選択組合わせをすることも可能で
あり上記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。例え
ば、第１実施例にあっては固定的な円筒部材の外周に旋
回流路を形成するが。
この他に第１１図参照のように固定的な円筒部材７０の
内周に旋回流路７１を形成すると共に該円筒部材７０の
案内孔７６と針弁７３の下方外周壁７２との間に針弁７
３の軸方向に沿い、かつ所定の流通面積に２を有する円
環状の直通流路７７を構成してもよく上記各実施例とほ
ぼ同様の作用効果を奏する。
さらに、説明の便宜上第１２図を利用して他の例を紹介
すれば上記内腔に旋回流路を構成した円筒部材７０を針
弁７３に嵌入結合し一体運動するように成し、該円筒部
材７０の外壁７８とノズルポデー〇内腔７９との間に直
通流路８０を形成してもよく上記各実施例とほぼ同様の
効果が得られる。
〔効果の詳細な説明〕
発明の基本的効果は既に記述したがその効果の詳細を以
下に述べる。
従来の渦巻噴射弁に於いては、旋回流は燃料流に対して
単に旋回流勢力を付与するものとして考えられてきた。
この様な単純な考えでは噴霧に期待されるその噴霧拡が
り角、微粒化度、並びに貫徹力等を充分制御することは
できなかった。
本発明の間欠式渦巻噴射弁に於いては、従来にない新し
い考察に依って燃料流が噴孔から放出されるとき、その
旋回流勢力と直通流勢力の構成が噴霧の特性を左右する
ことを多数の実験で確認し。
両勢力をこの流路設定で確立し得たものであって。
これまで燃料の微粒化に伴い幾多の難関を極めて簡素な
手段で解決し得た画期的効果を有するものである。
以下、この効果並びに特性を各項に述べる。
（１）本発明の間欠式渦巻噴射弁は上記に詳述し大如く
、燃料流路の設定に依って簡明に期待される噴霧特性が
得られる。
（２）本発明の間欠式渦巻噴射弁は構造簡易、施工容易
、従って安価であること。弁体構造は殆ど従来のものと
変える必要なく、僅かの加工を追加するか５円筒部材１
つを追加する程度でよい。
従来の直噴用噴射弁は燃料の貫徹力を適当に抑え微粒化
をするために噴孔径は０．３φ程度又はそれ以下とし多
噴孔であることが必要であり、更にはそれに見合う高圧
ポンプを使用するのが通例となっている。本発明の渦巻
噴射弁に依るときは加工容易な　大きめの車噴孔で、常
用圧ポンプでその目的を達することができる。従って、
噴射弁およびこれに関連する配管、ポンプ等、すべて比
較的安価に構成できる。又、多くの場合、従来の噴射弁
に対して唯一の追加部品である円筒部材も。
部品で仕上加工が容易であり、その部品を組立で案内孔
に嵌入すれば完成することができるし、他の工程は従来
の単孔噴射弁と実質上変わる所がないので、加工容易な
上、均質で安価な大量生産が可能であるという点での重
大な効果を有するものである。
（３）本発明の間欠式渦巻噴射弁は小型車両並びに汎用
の直噴ディーゼル機関に特に有効であるが大型ディーゼ
ルにも適用可能性大であること。一般にディーゼル機関
に於ける噴射弁の取付位置はシリンダー中心に近く、吸
排気弁に近接し配設することが必要なのである。本発明
の渦巻噴射弁に依る場合、弁体が小さく現存の最小外径
（７１ｍφ）まで充分製作可能であり、その針弁質量は
従来のものよりも軽小となるため針弁運動の応答性が良
好なる利点まで伴って小型直噴ディーゼルに適用され好
効果を十分に発揮することができる。この様に小型でユ
ンパクトにできる本発明の間欠式渦巻噴射弁は大型に於
いては更に配設条件が緩和されるし、更には互いに干渉
しない複数個の弁を配設して空気利用率を向上させるこ
ともできる。この場合でも高圧多噴孔弁を使用するもの
に比して゛はるかに安価で然も有効な燃焼をもたらすこ
とができる。
（４）本発明の間欠式渦巻噴射弁に依れば、燃料ポンプ
は現在汎用されている（開弁圧１２０〜１８０　ｋｇ／
ｃｏｔ）常用圧のもので十分であること。
前項で一部この点にふれたが本発明の噴射弁に依る場合
は燃料噴霧の機構が従来の考えとは全く異なるので最近
盛んに試みられている様な高圧ポンプを必要としない。
さらに噴孔を含め旋回流路並びに直通流路が勘案されて
構成されるので高圧でなくても微粒化を良好にし、しか
も適度の貫徹力を付与することができる。また噴射の不
安定、二次噴射の妨害等を生ずることが少なく、高圧噴
射で開弁圧が２５０ｋｇ／ｃＪＡを越しピーク圧は５０
０〜７００ｋｇ／ａ（又はそれ以上となる場合の様に配
管系の漏洩やキレッ破損、エロージョンによる損傷又は
振動騒音等は心配な（ポンプを含めて全噴射系の信頼性
、耐久性等は極めて高く且つ安価に構成できる。
（５）本発明の噴射弁に依るときは多種燃料を用いるこ
とができる。低セタン価ディーゼル油並びにワイドカッ
トの低セタン、軽油を用いてすでに実エンジンで確認済
（市販軽油からセタン価３５ぐらいのものまで実施可）
であるが、これ等は本発明の噴射弁の噴霧特性によりも
たらされるものであるが、更に低質ディーゼル油、Ａ重
油ブレンドディーゼル油、アルコールブレンドディーゼ
ル油、植物性燃料油等をディーゼル機関に使用し得る可
能性が充分あり、従来の燃料問題への寄与は大なるもの
がある。
（６）本発明の間欠式渦巻噴射弁に依るときは充分な高
速運転が可能となること。一般に渦巻噴射弁は低回転域
で他の噴射弁よりも有能であるが高速回転でポンプ圧が
増大するときは燃焼妨害が起こるものである。この点２
本発明の第１．第４の実施例に示す如き旋回流路を直通
流路を独立で構成するものに於いては高速高圧で旋回流
勢力が直通流勢力に影響を及ぼすことが少なく不必要に
噴霧角を増大することがない。更に第４実施例で直通流
路を弁のリフトに関係して制御を行えば４５００ｒｐｍ
を越す領域でも充分に良好な混合気を形成させることが
できる。即ち、低回転域は必要な旋回流で安定して静か
な燃焼ができ高域も空気利用率を高めて高性能を構成す
ることができる。このことは排気タービンをもちいて吸
気を予圧する場合にはその性能に及ぼす効果は更に増大
する。
これまで本発明の間欠式渦巻噴射弁における幾多の効果
特性について述べたが、ディーゼルエンジンの供給燃料
の霧化特性を改善したい願望はここ数十年来切望されて
いたが良好な策が、いままでは完成しなかった。本発明
者等は、この分野に対し、新しい考察で極めて開明な回
答を与えるものでその効果は上記にとどまるものでなく
更に燃焼音は低く有害排気物質も低減せしめ得る実績が
ある。
尚１本発明はディーゼルエンジン用の間欠式渦巻噴射弁
として記述したが旋回流勢力と直通流勢力を合わせ考え
て液体を噴孔から噴射する場合の基礎概念を開示するも
ので適用範囲は間欠式渦巻噴射弁にかならずしも限定す
るものでない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明における間欠式渦巻噴射弁の特性を示す
線図、第２図は本発明の第１実施例を示す要部欠収縦断
面図、第３図は本発明の第２実施例を示す要部欠り縦断
面図、第４図及び第５図は本発明の第３実施例をそれぞ
れ示す要部大台縦断面図及びその横断面図、第６図及び
第７図は本発明の第４実施例をそれぞれ示す要部大赦縦
断面図及びその横断面図、第８図及び第９図は本発明の
第５実施例をそれぞれ示す要部欠へ・縦断面図及びその
横断面図、第１Ｏ図及び第１１図は本発明の第６実施例
をそれぞれ示す要部欠截゛縦断面図図。 第１２図は本発明のその他の実施例を示す概念図図中　
Ｌ２１．３１．４１，５１．６Ｌ７１・・・ノズルボデ
ー３．２３，３３，４３，５３，６３．７３・・・針弁
４．３４，４４．７０・・・円筒部材 ５．２５．７１・・・旋回流路としての接線溝　。 ９・２９．６９・・・噴孔 １３、２２．５４．７７、８０・・・直通流路第７図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）弁体に設けた案内孔に針弁を摺嵌し、針弁の先端部
    が当接する案内孔の弁座部に噴孔を連設し、該針弁軸周
    りの部位に旋回流路を設けて針弁が案内孔の弁座部から
    リフトしたとき流通する燃料に針弁軸周りを旋回して流
    れる旋回流勢力を付与すると共に、該案内孔と針弁との
    摺嵌する部位に直通流路を存らしめ燃料に針弁軸方向に
    沿って略直通する直通流勢力を付与するように成し、前
    記旋回流勢力を有する流れと直通流勢力を有する流れを
    前記流路形成により適合せしめ前記旋回流路と直通流路
    とを流通して合流する燃料を前記噴孔を通じてほぼ円錐
    状に噴霧し所望の噴霧特性を得るようにしたことを特徴
    とする間欠式渦巻噴射弁。 ２）前記弁体と針弁との間に固定的な円筒部材を設け、
    該部材と弁体との間に前記旋回流路を設けると共に、該
    部材の内腔と針弁との摺嵌する部位に前記直通流路を存
    らしめて成る前記特許請求の範囲第１）項記載の間欠式
    渦巻噴射弁。 ３）前記弁体の案内孔と針弁との摺嵌する部位における
    針弁周りに前記旋回流路を設けると共に、前記部位に前
    記直通流路を存らしめて成る前記特許請求の範囲第１）
    項記載の間欠式渦巻噴射弁。 ４）前記弁体と針弁との間に固定的な円筒部材を設け、
    該部材の内腔と針弁との摺嵌する部位に直通流路を設け
    ると共に該直通流路の後流に針弁軸に対して斜向する流
    路を連通して成り該針弁が案内孔の弁座部からリフトし
    開弁したとき流通する燃料に針弁軸周りを旋回して流れ
    る旋回流勢力を付与し、かつ燃料に針弁軸方向に向って
    略直通する直通流勢力を付与するようにして成る前記特
    許請求の範囲第１）項記載の間欠式渦巻噴射弁。 ５）前記弁体の壁部に設け燃料供給源に連通する燃料供
    給通路の後流に針弁軸に対して斜向する流路を連通して
    成り該針弁が案内孔の弁座部からリフトして開弁したと
    き流通する燃料に針弁軸周りを旋回して流れる旋回流勢
    力を付与し、かつ燃料に針弁軸方向に向って略直通する
    直通流勢力を付与するようにして成る特許請求の範囲第
    １）項記載の間欠式渦巻噴射弁。 ６）弁体に設けた案内孔に針弁を摺嵌し、針弁の先端部
    が当接する案内孔の弁座部に噴孔を連設し、該弁体の壁
    部に配設し燃料供給源に連通する燃料流路の後流に針弁
    軸に対し斜向する旋回流路兼直通流路を設けて針弁が案
    内孔の弁座部からリフトし開弁したとき流通する燃料に
    針弁軸周りを旋回して流れる旋回流勢力を付与し、かつ
    燃料に針弁軸方向に向う略直通の直通流勢力を付与する
    ように成し、前記旋回流勢力を有する流れと直通流勢力
    を有する流れを前記流路形成により適合せしめ前記旋回
    流路と直通流路とを流通して合流する燃料を前記噴孔を
    通じてほぼ円錐状に噴霧し所望の噴霧特性を得るように
    したことを特徴とする間欠式渦巻噴射弁。
JP59241483A 1984-11-14 1984-11-14 間欠式渦巻噴射弁 Pending JPS61118556A (ja)

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