JPH08338343A

JPH08338343A - 燃料噴射ノズル

Info

Publication number: JPH08338343A
Application number: JP16708795A
Authority: JP
Inventors: Fumitsugu Yoshizu; 文嗣吉津; Mitsuaki Kobayashi; 光明小林
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料の噴射方向を１回の噴射期間中に変化さ
せる。【構成】噴射孔８ｂが開口する針弁８の外周面には、
切欠き部１５を形成する。切欠き部１５は、噴射孔８の
一部と重なるように配置する。切欠き部１５の深さは、
下側から上側へ向かうにしたがって漸次深くする。この
ような切欠き部１５を形成することにより、噴射孔８ｂ
の内側の端縁から外側の端縁までの長さを、噴射孔８ｂ
の上側の側部で短くし、下側の側部で長くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼル機関等の
内燃機関に用いられる燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関に用いられる燃料噴射
ノズルは、燃料噴射ノズルに圧送される燃料の圧力が所
定の開弁圧に達すると針弁が弁座からリフトして開弁
し、燃料を噴射孔から内燃機関の燃焼室に噴射するよう
になっている（実公昭６０ー１４９３２号公報、特開昭
６２ー２０６７１号公報参照）。

【０００３】ところで、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射
する場合には、燃料の燃焼効率を向上させるために、燃
焼室内の空気をできる限り多く利用し得るよう、燃焼室
内の各部に燃料を噴射するのが望ましい。そのための一
つの方法として、燃料の噴射方向を１回の噴射期間中に
変化させることが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
燃料噴射ノズルは、燃料の噴射方向が一定であり、１回
の噴射期間中に噴射方向を変化させることができなかっ
た。このため、燃料の燃焼効率を向上させることが困難
であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、圧送される燃料の圧力が
所定の圧力に達すると針弁が弁座からリフトして開弁
し、燃料を噴射孔から噴射する燃料噴射ノズルにおい
て、上記噴射孔が開口する外面を切り欠くことにより、
噴射孔の内側の端縁から外側の端縁までの長さを、噴射
孔の一側部と他側部とで異なる長さにしたことを特徴と
している。この場合、上記噴射孔の内側の端縁から外側
の端縁までの長さを異ならせる箇所については、上記針
弁のリフト方向にほぼ沿う方向における一側部と他側部
とにしてもよく、あるいは上記針弁のリフト方向とほぼ
直交する方向における一側部と他側部とにしてもよい。

【０００６】

【作用】圧送される燃料の圧力が所定の開弁圧に達する
と、針弁が弁座からリフトして開弁し、噴射孔から燃料
が噴射される。ここで、圧送される燃料の圧力が低い開
弁当初においては、燃料が噴射孔の各部内面に沿って流
れる。したがって、燃料は噴射孔の軸線にほぼ沿って噴
射される。一方、圧送される燃料の圧力が高圧になる
と、噴射孔の内側の端縁から外側の端縁までの長さが長
い側部においては、燃料が噴射孔の内面に沿って流れ
る。したがって、当該側部から噴射される燃料の噴射方
向はほとんど変化しない。しかるに、長さが短い側部に
おいては、燃料が噴射孔を流れるとき、内側の端縁から
噴射孔の長さのほぼ中央部に至るまでは噴射孔の内面か
ら徐々に離間する。その後、燃料は徐々に噴射孔の内面
に接近し、噴射孔の外側の端縁においてその内面に接
し、そのまま噴射孔から噴射される。この結果、長さの
短い側部においては、燃料が噴射孔の軸線から離間する
方向に噴射される。このような作用は、請求項２または
３に係る発明においても同様である。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例について図１〜図１
０を参照して説明する。図１〜図３に示す実施例は、こ
の発明をポペットタイプの燃料噴射ノズル１に適用した
ものである。勿論、この発明はサックタイプ等の他の燃
料噴射ノズルにも適用可能である。

【０００８】図２に示すように、燃料噴射ノズル１は、
円筒状をなすノズルホルダ２を備えている。このノズル
ホルダ２の上端面には、継手３がナット４によって固定
されている。一方、ノズルホルダ２の下端面には、ノズ
ル本体５がナット６によって固定されている。

【０００９】ノズル本体５の内部には、その上端面から
下端面まで貫通する弁摺動孔５ａが形成されている。こ
の弁摺動孔５ａの中間部には、燃料溜まり５ｂが形成さ
れている。この燃料溜まり５ｂには、継手３、ノズルホ
ルダ２およびノズル本体５にわたって形成された燃料通
路７から燃料が圧送されるようになっている。また、弁
摺動孔５ａが開口するノズル本体５の下端面には、テー
パ状をなす弁座５ｃが形成されている。

【００１０】上記弁摺動孔５ａには、針弁８が摺動自在
に設けられている。この針弁８の弁摺動孔５ａから突出
した下端部には、上記弁座５ｃに着座する弁部８ａが形
成されている。この弁部８ａに近接する針弁８の外周面
には、噴射孔８ｂの外側の端部が開口している。噴射孔
８ｂの内側の端部は、燃料孔８ｃの内周面に開口してお
り、燃料孔８ｃを介して燃料溜まり５ｂに連通してい
る。なお、噴射孔８ｃは、この実施例では針弁８の周方
向に等間隔で三つ形成されているが、一つ若しくは二つ
または四つ以上形成してもよい。

【００１１】上記構成において、燃料溜まり５ｂに圧送
される燃料の圧力が所定の初期開弁圧に達すると、針弁
８が第１ノズルばね９に抗してリフトする。そして、所
定の初期リフト量だけリフトすると、上ばね受け１０が
リフト規制部材１１を介して第２ノズルばね１２に突き
当たり、針弁８が一旦停止する。この初期リフト位置に
おいては、噴射孔８ｂが弁摺動孔５ａから露出していな
いが、噴射孔８ｂに圧送された燃料は、弁摺動孔５ａの
内周面と針弁８の外周面との間の僅かの隙間から噴出
し、弁座５ｃと弁部８ａとの間から外部に噴射される。

【００１２】燃料の圧力がさらに上昇して所定の主開弁
圧に達すると、針弁８が第１ノズルばね９および第２ノ
ズルばね１２に抗して再度リフトし始める。そして、所
定の全リフト量だけリフトして、リフト規制部材１１が
シム１３を介して下ばね受け１４に突き当たると、針弁
８が停止する。この全リフト位置においては、図１
（Ａ）に示すように、噴射孔８ｂが弁摺動孔５ａから露
出し、燃料が噴射孔８ｂから直接外部に噴射される。

【００１３】上記構成は従来の燃料噴射ノズルと同様で
ある。したがって、針弁８が全リフトした後、燃料は噴
射孔８ｂの軸線にほぼ沿うように噴射されるだけであ
り、噴射方向が変化することはない。

【００１４】そこで、この燃料噴射ノズル１において
は、針弁８の外周面に切欠き部１５が形成されている。
この切欠き部１５は、噴射孔８ｂの開口部において針弁
８の外周面に接する仮想接線に沿って左右方向に延びて
おり、噴射孔８ｂの開口部の下側の一部を除く他の部分
に重なるように配置されている。また、切欠き部１５の
深さは、上方（リフト方向と逆方向、つまり着座方向）
へ向かうにしたがって漸次深くなっている。そして、こ
の切欠き部１５が形成されることにより、噴射孔８ｂの
内側の端縁から外側の端縁までの軸線Ｌに沿う長さは、
上側の側部における長さをＬ₁とし、下側の側部におけ
る長さをＬ₂とすると、Ｌ₁＜Ｌ₂になっている。

【００１５】上記長さＬ₁，Ｌ₂は、次のように決定され
ている。すなわち、針弁８が全リフトした直後の燃料の
圧力がＰ₀であり、その後最高圧力Ｐ_maxまで上昇するも
のとする。このような圧力変化範囲において、燃料の圧
力がＰ₁（Ｐ₀＜Ｐ₁＜Ｐ_max）になるまでは、図３（Ａ）
に示すように、燃料が噴射孔８ｂの全内面に沿って流れ
る。燃料の圧力がＰ₁を越えると、図３（Ｂ）に示すよ
うに、噴射孔８ｂの下側の側部では燃料が噴射孔８ｂの
内面に沿って流れるが、噴射孔８ｂの上側の側部では燃
料が噴射孔８ｂの中央部までは噴射孔８ｂの内面から漸
次離間し、中央部を越えると噴射孔８ｂの内面に漸次接
近して外側の端縁で内面に接するような剥離流となって
流れる。このように、噴射孔８ｂ内における燃料の流れ
が、燃料の圧力に応じて変化するように長さＬ₁，Ｌ₂が
決定されている。この決定は、燃料の圧力Ｐ₀，Ｐ_max、
粘度等に基づき実験によって行われる。

【００１６】上記構成の燃料噴射ノズル１においては、
針弁８が全リフトした後、燃料の圧力が圧力Ｐ₁に達す
るまでは燃料が噴射孔８ｂ内を全内面に沿って流れる。
したがって、燃料は噴射孔８ｂから軸線Ｌにほぼ沿って
噴射される（実際には、若干広がる。）。しかるに、燃
料の圧力が圧力Ｐ₁を越えると、噴射孔８ｂの下側の側
部では燃料が軸線Ｌに沿って噴射されるが、上側の側部
では燃料が剥離流となって流れる結果、上側の側部から
噴射された燃料は、前進するにしたがって軸線Ｌから上
方へ離間する方向へ噴射される。この結果、燃料全体
は、全リフト当初に比して、上方へ向かうように噴射さ
れ、その噴射方向が変化する。

【００１７】次に、この発明の他の実施例について説明
する。なお、以下の実施例においては、上記実施例と異
なる構成についてのみ説明することとする。

【００１８】図４に示す実施例においては、切欠き１５
が噴射孔８ｂの開口部全体に重なるように配置されてい
る。また、切欠き１５の深さは、噴射孔８ｂの上側の側
部において一定になっている。なお、切欠き１５の下側
には、これに連続した小凹部１６が形成されている。こ
の小凹部１６は、針弁８が初期リフトすると、弁摺動孔
５ａから露出するように配置されている。したがって、
初期リフトすると、燃料が小凹部１６から噴射されるこ
とになり、これによって初期噴射が行われるようになっ
ている。

【００１９】図５に示す実施例は、切欠き１５の深さを
上側から下側へ向かうにしたがって漸次深くしたもので
ある。この実施例の場合には、燃料の噴射方向が下方に
変化することになる。また、図６に示す実施例は、図５
に示す実施例の変形であり、切欠き１５の深さが階段状
に変化している。この点は、図１〜図３に示す実施例ま
たは図４に示す実施例にも適用可能である。

【００２０】図７に示す実施例は、切欠き部としての円
形の凹部１７を噴射孔８ｂの左側の側部に連通させて形
成したものである。この実施例においては、図７（Ｂ）
に示すように、噴射孔８ｂの長さが、針弁８のリフト方
向と直交する方向における左側の側部で短く、右側の側
部で長くなる。したがって、燃料の圧力が圧力Ｐ₁を越
えると、噴射された燃料は針弁８の周方向左側に向かっ
て広がるようになる。なお、凹部１７については、噴射
孔８ｂの右側に形成してもよい。その場合には、燃料が
右側に広がるようになる。

【００２１】また、図７に示す実施例のように、燃料の
噴射方向を左右に、つまりノズル１の周方向に変化させ
るようにした燃料噴射ノズルは、燃焼室内にスワール
（旋回流）を発生させるようにした内燃機関と組み合わ
せることにより、燃料をより一層効率的に燃焼させるこ
とができる。

【００２２】すなわち、スワールタイプの内燃機関にお
いて、いま図８に示すように、燃焼室２０内に矢印方向
に流れるスワールが形成されているものとする。この状
態において従来の燃料噴射ノズルＮから燃料を噴射させ
たとき、スワールが弱い場合には、スワールによる燃料
の広がりが小さく、したがって燃焼室２０内の空気を有
効に利用することができない。逆に、スワールが過度に
強い場合には、図８において想像線で示すように、スワ
ールによって広げられた燃料の一部がスワールの下流側
の噴射孔から噴射された燃料に重なってしまい、その重
なった部分では燃料の濃度が濃くなり過ぎる。

【００２３】スワールによる燃料の広がりが小さい場合
には、図９に示すように、燃料の噴射方向がスワールと
同方向に変化する燃料噴射ノズル１を用いる。このよう
にすると、燃料噴射ノズル１からスワールと同方向に広
がる燃料が噴射されるので、燃料をスワールのより下流
側まで広げることができる。したがって、燃焼室２０内
の空気をより一層有効に利用することができる。

【００２４】また、図８において想像線で示すように、
スワールが強すぎて燃料が重なってしまうような場合に
は、図１０に示すように、燃料の噴射方向がスワールと
逆方向に変化する燃料噴射ノズル１を用いる。このよう
にすると、スワールと逆方向に噴射される燃料がスワー
ルを弱める。したがって、異なる噴射孔から噴射された
燃料どうしが重なるのを防止することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の燃料噴
射ノズルによれば、燃料の噴射方向を噴射中に変化させ
ることができ、これによって燃焼室内の各部の空気を有
効に利用して燃料を良好な状態で燃焼させることができ
るという効果が得られる。特に、請求項３に係る発明に
よれば、スワールタイプの内燃機関と組み合わせること
により、燃焼室内の空気をより一層有効に利用すること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の要部を示すものであり、
図１（Ａ）はその正断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視拡大断面図である。

【図２】同実施例の全体構成を示す断面図である。

【図３】同実施例の作用を説明するための図であって、
図３（Ａ）は燃料の圧力が所定の圧力以下であるときの
噴射状況を示す図、図３（Ｂ）は燃料の圧力が所定の圧
力を越えたときの噴射状況を示す図である。

【図４】この発明の第２の実施例を示す図１（Ｂ）と同
様の断面図である。

【図５】この発明の第３の実施例を示す図１（Ｂ）と同
様の断面図である。

【図６】この発明の第４の実施例を示す図１（Ｂ）と同
様の断面図である。

【図７】この発明の第５の実施例を示す図であって、図
７（Ａ）は針弁の噴射孔近傍部分を示す正面図、図７
（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。

【図８】スワールタイプの内燃機関の燃焼室に従来の燃
料噴射ノズルから燃料を噴射させたときの状況を示す図
である。

【図９】スワールタイプの内燃機関の燃焼室にスワール
と同方向に燃料を噴射するこの発明に係る燃料噴射ノズ
ルから燃料を噴射させたときの状況を示す図である。

【図１０】スワールタイプの内燃機関の燃焼室にスワー
ルと逆方向に燃料を噴射するこの発明に係る燃料噴射ノ
ズルから燃料を噴射させたときの状況を示す図である。

【符号の説明】

１燃料噴射ノズル５ノズル本体５ａ弁摺動孔５ｃ弁座８針弁８ａ弁部８ｂ噴射孔１５切欠き部１７凹部（切欠き部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧送される燃料の圧力が所定の開弁圧に
達すると針弁が弁座からリフトして開弁し、燃料を噴射
孔から噴射する燃料噴射ノズルにおいて、上記噴射孔が
開口する外面を切り欠くことにより、噴射孔の内側の端
縁から外側の端縁までの長さを、噴射孔の一側部と他側
部とで異なる長さにしたことを特徴とする燃料噴射ノズ
ル。
【請求項２】上記噴射孔の内側の端縁から外側の端縁
までの長さが、上記針弁のリフト方向にほぼ沿う方向に
おける一側部と他側部とで異なる長さになっていること
を特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項３】上記噴射孔の内側の端縁から外側の端縁
までの長さが、上記針弁のリフト方向とほぼ直交する方
向における一側部と他側部とで異なる長さになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。