JPH03117672A - 燃料噴射装置 - 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】

に産業上の利用分野】 本発明は燃料噴射装置に係り、とくに燃料噴射ポンプに
よって加圧された燃料を燃料噴射ノズルに供給し、この
燃料噴射ノズルの噴口から燃料を霧状にして噴射するよ
うにした燃料噴射装置に関する。 に発明の概要】 直噴型ディーゼルエンジンに用いられるホールノズルの
先端部の噴口の改善に関するものであって、燃料噴射ノ
ズルの先端部においてその根元側と先端側とにそれぞれ
円周方向に沿って複数の噴口を形成するとともに、根元
側の噴口と先端側の噴口とが互いに千鳥状に配列される
ようにし、あるいはまた根元側の噴口の直径を先端側の
噴口の直径よりも大きくするようにしたものであって、
ピストンの頂部に形成されたキャビティから成る燃焼室
に向けてそれぞれのノズルから燃料噴霧を噴射すること
によって、空気の利用率を改善し、窒素酸化物、炭化水
素、およびパティキュレートあるいは黒煙の発生を押え
るようにしたものである。

【従来の技術】

直噴型ディーゼルエンジンは、燃料噴射ポンプによって
燃料を加圧するとともに、加圧された燃料を燃料噴射ノ
ズルに供給し、燃料圧によってノズルニードルを移動さ
せて噴口から燃料を霧状にしてピストンの頂部の燃焼室
に向けて噴射するようにしている。そして直噴型エンジ
ンに用いられるホールノズルはその先端部に円周方向に
沿って例えば４個の噴口が設けられており、これらの噴
口からそれぞれ燃料の噴霧が噴射されるようになってい
る。

【発明が解決しようとする問題点】

従ってホールノズルによって燃料を噴射するようにした
直噴型ディーゼルエンジンにおいては、噴口あるいはそ
の延長位置における燃焼室内の空気の利用率が向上され
るものの、噴口間の部分においては空気が燃料と接触す
る確率が低くなる。 すなわち従来のホールノズルによると、空気の利用率が
低く、燃焼室内において局部的な燃焼が行なわれていた
。そして燃焼部分においは異常な高温になって窒素酸化
物が生成されるとともに、噴霧の中心部の燃料の粒子は
酸素と結合することがなく、これによって炭化水素やパ
ティキュレートを排気ガス中に含む原因になっていた。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、空気の利用率を改善し、より安定な燃焼を行なうこ
とによって、窒素酸化物、炭化水素、パティキュレート
、黒煙等の発生を全て押えるようにした燃料噴射装置を
提供することを目的とするもの゛である。 Ｋ問題点を解決するための手段】 本発明は、燃料噴射ポンプによって加圧された燃料を燃
料噴射ノズルに供給し、該燃料噴射ノズルの噴口から燃
料を噴射するようにした装置において、前記燃料噴射ノ
ズルの先端部においてその根元側と先端側とにそれぞれ
円周方向に沿って複数の噴口を形成するとともに、根元
側の噴口と先端側の噴口とが互いに千鳥状に配列される
ようにし、あるいはまた根元側の噴口の直径を先端側の
噴口の直径よりも大きくするようにしたものである。

【作用】

従って従来よりも噴口数が多くなり、多くの噴口からそ
れぞれ噴射される燃料の噴霧によって、空気の利用率が
改善される。またピストン頂部の燃焼室内のより多くの
ｗ４域においてそれぞれ燃焼が行なわれるために、燃焼
の局部的な偏在をなくすことにより、局部的な温度上昇
を防止し、これによって窒素酸化物の抑制を図ることが
可能になる。またより広範囲においてそれぞれ燃焼が行
なねれるとともに、空気の利用率が改善されることから
、炭化水素、パティキュレート、黒煙の発生を押えるこ
とが可能になる。 Ｋ実施例】 第８図は本発明の一実施例に係る燃料噴射装置を備える
ディーゼルエンジン１０を示すものであって、このエン
ジン１０のシリンダブロックの側面側には燃料噴射ポン
プ１１が取付けられている。 燃料噴射ポンプ１１はカムシャフト１２を備えるととも
に、このカムシャフト１２にタイマ１３が取付けられて
おり、燃料の噴射のタイミングを調整するようにしてい
る。さらに燃料噴射ポンプ１１にはメカニカルガバナ１
４が取付けられており、このガバナ１４によって１回に
噴射される燃料の世を調整するようにしている。また燃
料噴射ポンプ１１の各ポンプユニットは噴射管１５を介
して燃料哨鋼ノズル１６に接続されている。 エンジンの各シリンダと対応するようにシリンダヘッド
に取付けられている燃料噴射ノズル１６は第６図および
第７図に示すように、先端側のノズル本体１９をリテー
ナ２０によってノズルボディ２１に取付けるようにした
構造を有している。 ノズルボディ２１内にはプレッシャビン２２が摺動可能
に保持されており、しかもプレッシャビン２２はプレッ
シャスプリング２３によって下方に押圧されている。プ
レッシャスプリング２３の上端部はアジヤスティングス
クリュ２４によって受けられている。そしてアジヤステ
ィングスクリュ２４の上端部であってノズルボディ２１
の上端から突出された部分にはキャップナツト２５が螺
着されている。またキャップナツト２５の先端側のねじ
孔にはり一りオフホロースクリュ２６がねじ込まれるよ
うになっている。 またノズルボディ２１の側面側には斜めに接続部２９が
設けられており、この接続部２９にジヨイント３０がね
じ込まれている。そしてジヨイント３ｏの中心部を貫通
する貫通孔がノズルボディ２１の燃料通路３１およびノ
ズル本体１つの燃料通路３２（第７図参照）と連通され
ている。ノズル本体１つの燃料通路３２は燃料溜め３３
と連通されている。そしてノズル本体１９にはノズルニ
ードル３４が摺動可能に保持されており、その先端側の
円錐状部がシート面３５に圧着されるようになっている
。 以上のような構成において、第８図に示すエンジン１０
の出力の一部によってカムシャフト１２が回転駆動され
ると、ポンプ１１の各プランジャが順次突上げられるこ
とになる。なお燃料噴射ポンプ１１の噴射のタイミング
がタイマ１３によって、また噴射量がメカニカルガバナ
１４によってそれぞれ調整されるようになっている。 燃料噴射ポンプ１１の各プランジャで加圧された燃料は
第６図に示すジヨイント３０　ｉＪ３よび接続部２９を
通してノズルボディ２１の燃料通路３１からノズル本体
１９の燃料通路３２に導かれる。 そして燃料溜め３３に加わる燃料圧によってノズルニー
ドル３４が上方へ押されることになる。するとこのノズ
ルニードル３４がプレッシャビン２２を介してノズルボ
ディ２１内のプレッシャスプリング２３を圧縮しながら
上昇することになる。 これによってノズルニードル３４の先端側の円錐状部が
シート面３５から離間し、噴口３６．３７が開かれるよ
うになる。すると噴口３６．３７を通してシリンダ内に
燃料が霧状にして噴射されることになる。この燃料の噴
霧は、ピストンによって加圧された吸気の熱によって自
然着火され、燃焼されることになる。 しかもこの燃料噴射装置においては、その燃料噴射ノズ
ル１６のノズル本体１９の先端部には第１図および第２
図に示すように、従来より存在する根元側の噴口３６の
他に先端側の噴口３７を備えている。しかもこれらの噴
０３６．３７は互いに千鳥状に配列されている。従って
噴口３６．３７間の距離を比較的大きくとることが可能
になり、多噴口型のホールノズルとなっている。 このような噴口３６．３７を用いる多噴口型のホールノ
ズル１６によれば、それぞれの噴口３６．３７から千鳥
状に燃料の噴霧が噴射されることになる。従って空気の
利用率が改善されるとともに、燃焼効率が向上する。ま
た多噴口化に伴ってそれぞれの噴口３６．３７からの燃
料の噴射量が少なくなり、空気の利用効率が改善される
。従って燃焼効率が向上するとともに、燃焼の局部的な
高温化が避けられることになる。従って燃焼に伴う窒素
酸化物の発生量が低減される。また空気の利用効率が向
上することから、炭化水素やパティキュレート、あるい
は黒煙の低減をも図ることが可能になる。また噴口３６
．３７がそれぞれノズル本体１９の根元側と先端側とに
設けられているために、ピストンの燃焼室の周縁部の近
傍において局部的に燃焼が行なわれることが防止される
ようになり、これによってピストンの燃焼室のエツジの
部分の亀裂の防止を図ることが可能になる。 つぎに上記実施例の変形例を第３図〜第５図によって説
明する。この変形例においては、ノズル本体１９の先端
部において根元側の噴口３６と先端側の噴口３７とをそ
れぞれ軸線方向に対してずれた状態でしかも汗鳥状に４
個ずつ配するようにしている。しかもこの変形例におい
ては、根元側の噴口３６の直径りを先端側の噴口３７の
直径ｄよりも大きな値に設定するようにしている。 第５１図はこのようなホールノズル１６を組込んだエン
ジンを示すものであって、そのシリンダ４０内にはピス
トン４１が摺動可能に保持されるとともに、シリンダ４
０の上部開口はシリンダヘッド４２によって閉じられて
いる。シリンダヘッド４２には吸気ボート４３と排気ボ
ート４４とがそれぞれ形成されており、これらのボート
４３．４４は吸気バルブ４５と排気バルブ４６とによっ
てそれぞれ開閉されるようになっている。またシリンダ
ヘッド４２に保持されている燃料噴射ノズル１６によっ
てピストン４１の頂部に設けられている燃焼ｖ４７に向
けて燃料が噴射されるようになっている。しかも根元側
の噴口３６によって燃焼室４７の側面側凹部４８に、ま
た先端側の噴口３７によって底部側凹部４９にそれぞれ
燃料が噴射されるようにしている。 このように本変形例に係るノズル１６、を用いるエンジ
ンにおいては、そのピストン４１の燃焼室４７に側面側
凹部４８と底部側凹部４９とを設けるようにし、このよ
うな２段形状の燃焼室４７に対応してホールノズル１６
のノズル本体１９の形状を、根元側の直径の大きな噴口
３６と先端側の直径の小さな噴口３７との千鳥状の配列
としている。すなわち従来のホールノズルの噴口３６に
加え、小径の噴口３７を付加したものであって、これに
よって燃焼室４７のとくに底部４９における空気の利用
率を改善することが可能になる。また燃焼室４７の底部
４９側へ向けて燃料の噴霧を噴射する噴口４７の直径が
小さくなっているために、噴霧のペネトレーションも小
さくなっており、噴口３６からの噴霧のペネトレーショ
ンとほぼ同じ割合になっている。 従来の直噴型ディーゼルエンジン用ホールノズルによる
排ガス、とくに窒素酸化物の低減とそれを克服する燃焼
改善の両立性は既に限界になっている。すなわち窒素酸
化物を低減するために噴射の時期を遅らせてタイミング
リタードを行なうと、燃焼が悪化し、排気ガス中に炭化
水素、パティキュレート、黒煙を含むことになる。この
ような相矛盾する問題が本変形例に係る多噴口型のホー
ルノズル１６によって燃焼室４７内の空気の利用率を改
善させ、燃焼改善を図ることによって解決されることに
なる。 Ｋ発明の効果】 以上のように第１の発明は、燃料噴射ノズルの先端部に
おいてその根元側と先端側とにそれぞれ円周方向に沿っ
て複数の噴口を形成するとともに、根元側の噴口と先端
側の噴口とが互いに千鳥状に配列されるようにしたもの
である。従って燃料噴霧の分散が図られ、空気の利用効
率が改善され、燃焼改善が行なわれることになり、これ
によって窒素酸化物の低減と燃焼改善とを同時に行なう
ことが可能になる。 また第２の発明は燃料噴射ノズルの先端部においてその
根元側と先端側とにそれぞれ噴口を形成するとともに、
根元側の噴口の直径を先端側の噴口の直径よりも大きく
したものである。従ってピストンの頂部に形成されてい
る燃焼室の底部側の空気を有効に利用して燃焼改善を行
なうことが可能になるとともに、２種類の噴口から噴射
される燃料の噴霧のペネトレーションの割合をほぼ同じ
くすることが可能になる。従って窒素酸化物の低減のた
めにタイミングリタードを行なっても空気の利用率の向
上によって燃焼の悪化を防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る燃料噴射ノズルの先端
部の拡大底面図、第２図は同拡大正面図、第３図は変形
例に係る燃料噴射ノズルの要部縦断面図、第４図は同底
面図、第５図はこの燃料噴射ノズルを用いたエンジンの
要部縦断面図、第６図は燃料噴射ノズルの全体の構造を
示す縦断面図、第７図は同ノズル本体の縦断面図、第８
図はこの燃料噴射装置を備えるディーゼルエンジンの側
面図である。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 １１・ １６・ １９・ ３４・ ３６・ ３７・ ４１・ ４７・ ４８・ ４９・ ・燃料噴射ポンプ ・燃料噴射ノズル ・ノズル本体 争ノズルニードル ・噴口（根元側） ・噴口（先端側） ・ピストン ・燃焼室 ・側面側凹部 ・底部側凹部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料噴射ポンプによつて加圧された燃料を燃料噴射
   ノズルに供給し、該燃料噴射ノズルの噴口から燃料を噴
   射するようにした装置において、前記燃料噴射ノズルの
   先端部においてその根元側と先端側とにそれぞれ円周方
   向に沿って複数の噴口を形成するとともに、根元側の噴
   口と先端側の噴口とが互いに千鳥状に配列されるように
   したことを特徴とする燃料噴射装置。 ２、燃料噴射ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射
   ノズルに供給し、該燃料噴射ノズルの噴口から燃料を噴
   射するようにした装置において、前記燃料噴射ノズルの
   先端部においてその根元側と先端側とにそれぞ噴口を形
   成するとともに、根元側の噴口の直径を先端側の噴口の
   直径よりも大きくするようにしたことを特徴とする燃料
   噴射装置。