JPS62197666A - 燃料噴射ノズル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射ノズルに係り、特にニード
ル弁の先端にピンを突設したノズルにあって、機関の回
転数および負荷に応じて噴霧角度を可変とした燃料噴射
ノズルに関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンでは、低速・低負荷領域で低騒音、
低振動が要求されるとともに、高速・高負荷領域では高
出力が要請される。

このようなエンジン性能を満足する手段として、燃料噴
射ノズルから噴射される燃料の噴霧角度を、低速・低負
荷領域では拡開させ、高速・高負荷領域では狭めて貫通
力のある噴射を行わせることが有効である。

エンジンの回転数および負荷に応じて噴霧角度を可変と
した燃料噴射ノズルとして、従来、「実公昭４７−３０
６５２号公報」が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来の技術は、低速・低負荷領域での
噴射量が過剰になるとともに、カーボンの付着による詰
まりが発生し易いものであった。

本発明は、エンジンの回転数および負荷に応じて噴霧角
度を可変とし、しかも低速・低負荷領域で噴射量が過剰
にならずかつカーボン詰まりが発生し難い燃料噴射ノズ
ルを提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ニードル弁の先端に突設されたピンの内部に
、該ピンの側面および先端面に開口する補助噴射孔を形
成し、上記ピンの側面には、噴射方向に向かって狭まる
円錐面および噴射方向に向かって広がる円錐面を連続し
て形成するとともにこれら円錐面の軸方向両側に基部大
径部および先端大径部を設け、これら両大径部は噴射孔
の内径りより小さな径ｄ１，ｄ２　　（Ｄ＞ｄ１，ｄ２
）をなすとともに互いに略同径（ｄｉ　＃ｄ２　）とし
、上記ニードル弁が弁座に着座している場合に、上記ピ
ンの先端大径部が噴射孔の開口面から突出し、このとき
の上記噴射孔の開口面から上記噴射方向に向かって広が
る円錐面の下端までの寸法Ｌ２と、弁座の下端から前記
補助噴射孔がピンの側面に開口する位置までの距離Ｌ１
とを略同等としたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、低速・低負荷領域ではニードル弁のリ
フト量が小さいから、噴射方向に向かって広がる円錐面
により燃料の噴霧角度を広げることができるとともに、
基部大径部が噴射孔の通路面積を規制するので噴射量を
低減させることができ、高速・高負荷領域ではニードル
弁のリフトａが大きくなるので、先端大径部が噴射孔内
に入り込んで燃料の噴霧角度を小さくするため貫通力の
ある噴射を可能にする。しかも、ピンの側面および先端
面に開口する補助噴射孔が燃料の噴射を補うからカーボ
ン詰まりを防止する。

〔発明の実施例〕

以下本発明について、第１図ないし第５図に示す第１の
実施例にもとづき説明する。

第１図は、第５図における１部を拡大して示す図であり
、第２図および第３図はその互いに異なる作動状態の図
である。

まず、第５図の全体図から説明すると、■はノズルボデ
ィ、２はニードル弁であり、このニードル弁２は上記ノ
ズルボディ１に形成したガイド円筒面３に摺動自在に案
内されている。ノズルボディ！内には燃料導入孔４およ
び環状の燃料溜り５が形成され、燃料導入孔４は図示し
ない燃料噴射ポンプから圧送されてくる燃料を導入する
。

ニードル弁２の上端は図示しないスプリングによって下
向きに押されており、これによりニードル弁２に形成し
である円錐面６が、ノズルボディｌに設けた円錐座面７
に押付けられている。

燃料導入孔４を通じて環状の燃料溜り５に送られてくる
燃料の圧力が上記スプリングの下向き荷重よりも小さい
場合は円錐面６が円錐座面７に密着して油密を−保ち、
また、燃料の圧力が上記スプリングの下向き荷重よりも
大きくなるとニードル弁２が押し上げられ、円錐面６が
円錐座面７から離れる。なお、ニードル弁２の最大リフ
トはＬ３に設定されている。

ノズルボディｌの円錐座面７の下流には内径りをなす円
筒形の噴射孔８が形成されており、この噴射孔８には、
上記ニードル弁２の円錐面６から突出されたピン９が嵌
挿されている。

ピン９の詳細は第１図に示し、以下これについて説明す
る。

ピン９の側面には、軸方向の途中に、噴射方向に向かっ
て狭まる円錐面１０および噴射方向に向かって広がる円
錐面１１（円錐角θ）を連続して形成しである。すなわ
ち、これら両回錐面ｔｏ、　ｔｔにより断面Ｖ字形の溝
を構成している。これら円錐面１０、１１の軸方向両側
には基部大径部１２および先端大径部１３が形成されて
おり、これら両大径部１２゜１３の径ｄ１，ｄ２はそれ
ぞれ互いに略同径（ｄｌ　！＝＝＝ｄ２　）をなしてい
る。そして、これら基部大径部１２および先端大径部１
３の径ｄ１，ｄ２は噴射孔８の内径りより小さな径（Ｄ
＞ｄｉ　、ｄ２　）をなしている。

上記ピン９の内部には補助噴射孔１４が形成”されてい
る。この補助噴射孔１４は、基部大径部１２の側面に開
口する横孔１５と先端大径部１３の先端面に開口する縦
孔１６とを導通して構成されである。なお、この縦孔１
６の開口面積と、前記噴射孔８の内径りとピン９の外径
ｄｉまたはｄ２との間に形成される間隙の通路面積との
和が最大噴射有効面積ＡＯとなるように設定されている
。

そして、ニードル弁２の円錐面Ｇが円錐座面７に密着し
ている状態では、第１図に示す通り、ノズルボディ■の
下端面つまり噴射孔８の開口面１７からは、少なくとも
前述した噴射方向に向かって広がる円錐面１１が下方に
突出するようになっており、噴射孔８の開口面１７から
噴射方向に向かって広がる円錐面１１の下端までの突出
寸法をＬ２としである。そしてこの状態において、円錐
座面７の下端から前記補助噴射孔１４を構成する前記基
部大径部１２の側面に開口された横孔１５までの距離を
Ｌｌとすれば、上記円錐面１１下端の突出寸法Ｌ２と円
錐座面７下端から横孔１５までの距離ＬＬは略同等（Ｌ
２−ＬＬ　）に設定されている。

このような構成による第１の実施例の作用を説明する。

第１図に示されるように、ニードル弁２の円錐面Ｇが円
錐座面７に密着している状態に−ドルリフトー〇）では
油密が保たれるので噴射孔８からは燃料の噴射が行われ
ない。

燃料導入孔４を通じて環状の燃料溜り５に送られてくる
燃料の圧力がニードル弁２を押し下げるスプリングの荷
重より大きくなるとニードル弁２が押し上げられ、円錐
面６が円錐座面７から離れる。

この場合、ニードルリフトが極めて小さな最初の段階で
は円錐面６と円錐座面７との離間隙間によって燃料噴射
有効面積が規制され、よって第４図に示す特性図のよう
に、急激な立ち上がり特性ａｔを示す。

ニードル弁２のリフトが大きくなって、円錐面６と円錐
座面７との離間隙間によっる燃料噴射有効面積が、噴射
孔８の内面とピン９の外周面との隙間による燃料噴射有
効面積Ａｔ　　（但しＡｌ−（Ｄ２−ｄｌ　２　）　　
・π／４）を超えると、この燃料噴射有効面積Ａ１が実
質的な燃料噴射有効面積となる。

この燃料噴射有効面積Ａ１の状態は、ニードルリフトが
Ｌｌに至るまで、つまり補助噴射孔１４を構成する横孔
１５が円錐座面７の下端に達するまでの間は同じであり
、水平特性ａ２となる。

さらに、ニードル弁２のリフトがＬｌを超えて最大リフ
トＬ３に達するまでの間には横孔１５が円錐座面７の下
端よりも上昇されるから、この横孔１５の開口面積ｄ３
２　・π／４が利いてくる。したがって、第４図に示す
ように、再び立上がり特性ａ３の状態を呈し、最大リフ
トＬ３の状態になると噴射有効面積Ａｎとなる。

（ＡＯ−ＡＩ　＋　　ｄ４２　・π／４）そして、エン
ジンの低速・低負荷領域ではニードル弁２のリフトがＬ
１以下となるので、ピン９の噴射方向に向かって広がる
円錐面１１が噴射孔８の開口面１７よりも下方に突出し
ていることになり、噴射孔８を通過した噴射燃料は、こ
の円錐面１１に当たり円錐角ｅに沿って末広がり状に拡
開される。

したがって噴射角が拡がり、円錐形の噴射となる。

なお、燃料が円錐面１１に当たることにより、燃料が粉
砕されて微細な噴霧状態となるから燃焼特性が良くなる
。

エンジンの高速・高負荷領域ではニードル弁２のリフト
がＬＬを超え、上記ピン９に形成した噴射方向に向かっ
て広がる円錐面１１が噴射孔８の内部に収容され、噴射
孔８を通過しようとする噴射燃料は、噴射孔８の内面と
先端大径部１３との間のリング形隙間を通って噴射され
るので、噴霧角は小さくなり、噴射速度が大きいので貫
通力のある噴霧形状になる。

ピン９の内部に形成した補助噴射孔１４は、ニードルリ
フトがＬ１以下の小さい場合、横孔１５が噴射孔８とピ
ン９との隙間に位置するため、この補動噴射孔１４を案
内されて噴射される燃料は少ないが、ニードルリフトが
Ｌｌを超えた場合、横孔１５が円錐座面７の下端より上
昇するので、横孔１５から縦孔１６を通じて噴射される
燃料の量が増す。

このような補助噴射孔１４を形成することにより、第４
図の特性ａ３が得られるとともに、カーボンの付着によ
る噴射孔８の詰まりが防止される。

第６図および第７図は、本発明の第２の実施例を示し、
本実施例で第１の実施例と変更された点は、基部大径部
１２に、円弧上の脹らみを部分的に切除してなる表面加
工部、例えば２面幅状の切削部（第７図を参照）　２０
．２０を形成したことである。

このようにすると、ニードルリフトがＬ１以下の領域に
おける噴射有効面積を増すことができ、第４図の特性ａ
２を上方に平行移動させたような特性が得られるととも
に、噴霧法がり形状をさらに広げることができる。

第８図に示す第３の実施例は、基部大径部１２および噴
射孔８にそれぞれ先細り形のテーパ面３０および３１を
形成したものであり、このものは、第１の実施例に比べ
て噴霧法がり形状をさらに広げることができる。なお、
テーパ面３０および３１はいづれか一方のみに形成して
もよい。

第９図に示す第４の実施例は、第２の実施例と第３の実
施例を組合わせたものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると、低速・低負荷領域
ではニードル弁のリフト量が小さいから、噴射方向に向
かって広がる円錐面により燃料の噴霧角度を広げること
ができるとともに、基部大径部が噴射孔の噴射有効面積
を規制するので従来技術の問題点である過剰噴射量を低
減させることができ、高速・高負荷領域ではニードル弁
のリフト量が大きくなるので、先端大径部が噴射孔内に
入り込んで燃料の噴霧角度を小さくするため貫通力のあ
る噴射を可能にする。しかも、ピンの側面および先端面
に開口する補助噴射孔が燃料の噴射を補うからカーボン
詰まりを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は第５図中１部を拡大して示す断面図、第２図およ
び第３図はそれぞれ異なる作動状態の断面図、第４図は
特性図、第５図は燃料噴射ノズルの全体を示す断面図、
第６図および第７図は本発明の第２の実施例を示し、第
６図は要部の拡大した断面図、第７図は第６図中■−■
線の断面図、第８図および第９図はそれぞれ第３実施例
および第４実施例を示す要部の拡大した断面図である。 ■・・・ノズルボディ、２・・・ニードル弁、Ｂ・・・
円錐面、７・・・円錐座面、８・・・噴射孔、９・・・
ビン、１０・・・噴射方向に向かって狭まる円錐面、１
１・・・噴射方向に向かって広がる円錐面、１２・・・
基部大径部、１３・・・先端大径部、１４・・・補助噴
射孔、１５・・・横孔、１Ｂ・・・縦孔。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図　　　　　第３図 讐墳卜ざぶ堡丁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ノズルボディに形成した円錐弁座に離接するニードル
   弁により、この円錐弁座に連続する噴射孔を開閉し、こ
   のニードル弁の先端に形成したピンを上記噴射孔内に嵌
   挿してなる燃料噴射ノズルにおいて、上記ピンの内部に
   、該ピンの側面および先端面に開口する補助噴射孔を形
   成し、上記ピンの側面には、噴射方向に向かって狭まる
   円錐面および噴射方向に向かって広がる円錐面を連続し
   て形成するとともにこれら円錐面の軸方向両側に基部大
   径部および先端大径部を設け、これら両大径部は噴射孔
   の内径Ｄより小さな径ｄ１，ｄ２（Ｄ＞ｄ１，ｄ２）を
   なすとともに互いに略同径（ｄ１≒ｄ２）とし、上記ニ
   ードル弁が弁座に着座している場合に、上記ピンの先端
   大径部が噴射孔の開口面から突出し、このときの上記噴
   射孔の開口面から上記噴射方向に向かって広がる円錐面
   の下端までの寸法Ｌ２と、弁座の下端から前記補助噴射
   孔がピンの側面に開口する位置までの距離Ｌ１とを略同
   等としたことを特徴とする燃料噴射ノズル。