JPH02204637A - 燃料噴射弁 - 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】 〈産業上の利用分野） 本発明は、エンジン用の燃料噴射弁に関し、特に、ガス
タービンエンジンのような連続燃焼エンジン用の燃料噴
射弁に関する。

〈従来の技術〉 従来のこの種の燃料噴射弁としては、第５図〜第７図に
示すようなものがある（ｒ大学講座機械工学第２０巻ガ
スタービン」昭和４９年３月５日共立出版発行第２３９
頁〜第２４０頁、　１９８０年５月第８回液体の微粒化
に関する講演会講演論文ｒ１２．ＥＦＩ用還流式うずま
き噴射弁に関する研究」参照）。

即ち、これは、バイパス噴射弁と呼ばれるもので、第５
図を参照し、はぼ円筒状の燃料噴射弁１０は、燃料タン
ク内の燃料を基端側入口１から送り込まれ、一部は先端
の噴孔２から燃焼器内に噴出するが、残りは側壁の戻し
口３から燃料タンク内に戻される。

詳しくは、先端側の内壁に先窄まりの円錐状の孔部４を
形成し、更にその先端に噴孔２を形成したほぼ円筒状の
シリンダ５内に前後に移動可能に針弁６を嵌挿している
。この針弁６の先端は孔部４内壁に着座するようにテー
バ部７が形成されており、更にテーパ部子外周壁に旋回
スリ・ント８が形成されている。

また、テーバ部７の先端面には燃料を一部戻すための通
路９の一端が開口しており、他端は側壁の戻し口３とし
て開口している。

この燃料噴射弁１０は、第６図に示すように接続されて
いる。つまり、燃料タンク１１内の燃料を定圧ポンプ１
２により入口１から燃料噴射弁１０に供給し、供給され
た燃料は旋回スリ・ント８を通って旋回をかけられ、一
部はそのまま旋回エネルギーにより円錐状に薄膜化して
噴孔２より噴出され、残りは通路９を通って、更に制御
弁１３を経由して、再び燃料タンク１１に戻される。

燃焼に関与する燃料は噴孔２から噴出する燃料であるが
、この量は制御弁１３により戻し量を調整して変えるこ
とができる。

第７図は、燃料供給圧カ一定（高圧：実線、低圧：破線
）の場合について、通路９内の圧力（バイパス圧力）を
横軸に、燃料人口から供給される燃料量（トータルフロ
ー）Ａ、及び噴孔２から噴出される燃料量（ノズルフロ
ー）Ｂを縦軸に示したものである。

これによると、バイパス圧力が低い程、ノズルフローは
少なくなるということが分かる。

〈発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の燃料噴射弁１０にあっ
ては、旋回スリット８、噴孔２とも常に一定面積に保た
れているため、噴孔２から噴出させる燃料量を変化させ
るために、バイパス量を変化させても、噴孔２から噴出
する燃料の最小流出量と最大流出量との比は１：５程度
以上は望めないという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃料量を幅
広く可変にできる燃料噴射弁を提供することを目的とす
る。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明は、燃料に旋回を与
える一方、旋回した燃料の一部を戻すことにより所要の
燃料量を噴射する燃料噴射弁において、 先端側の内壁に先窄まりの円錐状の孔部を形成し、更に
その先端に噴孔を形成したほぼ円筒状のシリンダと、 そのシリンダ内に前後に移動可能に嵌挿され、先端のテ
ーバ部が孔部内壁に着座する針弁と、シリンダの壁部に
針弁の半径方向線に対し角度をもって形成され、針弁の
テーバ部より基端側の周りに燃料を供給する旋回通路と
、 針弁のテーパ部外周壁又はこれが着座する孔部内周面の
いずれか一方に該テーバ部の母線に対し角度をもって溝
状に形成され、旋回通路の合計断面積より小さい合計断
面積を有する旋回スリットと、 テーバ部の先端面に開口部を有し、途中の制御部にて戻
し量を制御されると共に、制御部上流側圧力を針弁開方
向に作用させるリターン通路と、を有する構成とする。

く作用〉 上記の構成によると、要求噴射量が少なく、制御部の制
御により戻し量を多くされて、針弁が孔部に着座してい
る状態のときは、燃料は旋回通路とそれより合計断面積
の小さい旋回スリットとにより旋回をかけられて、薄膜
化して噴孔より噴出される。

また、要求噴射量が多く、制御弁の制御により戻し量を
少なくされているときは、針弁が開弁じ、燃料はテーバ
部において旋回スリットのみならずテーバ部外周面に沿
っても流出するようになるが、合計断面積の大きい旋回
通路において旋回をかけられるので、噴射量が多いとき
も同じく薄膜化して噴孔より噴出される。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。

尚、本実施例は、ガスタービンエンジンにおいて、燃焼
器に設けられる燃料噴射弁であり、噴射燃料をコンプレ
ッサからの空気と混合させて、燃焼ガスを発生させるた
めに利用される。

第１図〜第３図を参照し、はぼ円筒状のノズルボディは
、燃焼器取付用のフランジ２１を有するボディ２２とそ
の先端側にあるシリンダ２３とその外周側にあるホルダ
２４とをキャップ２５により一体化してなる。

ノズルボディ先端中央に位置するシリンダ２３の先端側
の内壁には先窄まりの円錐状の孔部２６と、これに連ね
て噴孔（オリフィス）２７とが形成されている。

また、ノズルボディ中空部内には、前後に移動可能にス
ライダ２８とその先端側に一体に形成された針弁２９と
が嵌挿されており、シリンダ２３内に位置している。更
に、針弁２９の円筒部３０の先端にはテーパ部３１を形
成しており、その外周面には、第２図に示すように、そ
の母線に対し角度をもって溝状の旋回スリット３２が複
数（本実施例では４本）形成されている。スライダ２８
基端側には一端を調整可能なバネ押さえ３３により固定
されたバネ３４の他端を作用させてあり、スライダ２８
を先端側に付勢して、テーバ部３１を孔部２６に着座さ
せである。

また、シリンダ段部２３ａとスライダ２８先端側との間
には燃料溜まり３５が形成され、針弁２９を貫通してテ
ーバ部３１先端面と燃料溜まり３５とを連絡する戻し通
路３６が形成されている。また、燃料溜まり３５からシ
リンダ２３、ボディ２２を貫通して出口通路３７、及び
出口バイブ３８が繋がっている。

更に、第３図に示すように、針弁２９の円筒部外周には
、周溝３９が形成されており、シリンダ２３外周に形成
された環状溝４０から周溝３９に向けて開口し針弁２９
の半径方向線に対し角度をもった旋回通路４１が複数（
本実施例では２本）シリンダ２３壁部を貫通して形成さ
れている。また、環状溝４０にはボディ２２、シリンダ
２３及びホルダ２４を貫通した入口通路４２、入口バイ
ブ４３が繋がっている。

尚、旋回通路４１の合計断面積は旋回スリット３２の合
計断面積よりも大きくなるように形成されている。

また、燃料溜まり３５内の燃料はスライダ２８内に形成
された通路２８ａを介してスライダ２８とシリンダ２３
との接触面に漏れ出てスライダ２８の円滑な移動を補助
するようになっている。

また、人口通路４２及び出口通路３７の基端側は、盲栓
４４により封止されている。尚、４５．４６はＯリング
である。

燃料タンク５０内の燃料は定圧ポンプ５１により人口バ
イブ４３から燃料噴射弁内に送り込まれ、入口通路４２
、環状溝４０、旋回通路４１、周溝３９、旋回スリット
３２を通って、一部は、噴孔２７を介して噴出される。

このとき、燃料は旋回通路４１と旋回スリット３２とに
おいて旋回をかけられ、噴孔２７からは円錐状に薄膜化
された燃料が噴出される。

また、旋回スリット３２から出た残りの燃料は、テーパ
部３１先端面の開口部から戻し通路３６を通って燃料溜
まり３５に至り、出口通路３７、出口バイブ３８を通っ
て燃料噴射弁外へと出る。

そして、燃料は、戻し燃料の圧力を調整する制御部とし
ての制御弁５２を介して、燃料タンク５０へと還流され
る。制御弁５２はデユーティ制御される。

尚、スライダ２８の移動を補助した漏れ燃料は、燃料噴
射弁の中空部を通って燃料タンク５０内に戻される。

ここで、戻し通路３６、燃料溜まり３５、出口通路３７
、出口バイブ３８、制御弁５２でリターン通路を構成す
る。

また、周溝３９内の燃料は、針弁２９外周壁に設けられ
たラビリンスシール５３の効果のために、直接、燃料溜
まり３５内に流入することはない。

ここで、燃料溜まり３５内の燃料圧力は、制御弁５２の
開弁時間割合（デユーティ比）により調整され、この燃
料圧力によりスライダ２８と一体の針弁２９を基端側に
押圧し、スライダ２８基端側に作用させたバネ３４と拮
抗するようになっている。

つまり、要求噴射量が少なく、制御弁５２の開弁時間割
合が大きい場合は、燃料溜まり３５内の圧力が低くなる
ので、スライダ２８はバネ３４により右方に押し付けら
れているので、旋回通路４１を通った燃料はより合計断
面積の小さい旋回スリット３２によってより強く旋回を
かけられる。

そして、旋回スリット３２を通った燃料の一部は噴孔２
７から旋回エネルギーにより円錐状になって噴出、微粒
化し、残りは、戻し通路３６を通って燃料溜まりに至る
。

また、要求噴射量が多く、制御弁５２の開弁時間割合が
小さい場合は、燃料溜まり３５内の圧力が高まるので、
バネ３４の張力に抗してスライダ２８は左方に移動し、
旋回通路４１を通った燃料は、旋回スリット３２以外の
テーパ部３１外壁に沿って流出するので、旋回スリット
３２の部分で与えられる旋回力は少なくなる。しかし、
旋回スリット３２での抵抗が少なくなり、通路面積が大
きくなるので、定圧ポンプ５１により入口バイブ４３か
ら流入する燃料量は多くなり、旋回通路４１での流速が
増大し、この部分によっても充分な旋回力が与えられる
。

従って、噴孔２７から噴出する燃料は、この場合も薄膜
化されて、微粒化する。

このとき、燃料噴射弁への供給量が増えているので、噴
孔２７からの燃料量も増大する。

以上の流量特性を第４図に示す。

これによると、スライダ２８移動開始圧力（Ｐ）に達す
るまでは供給量（トータルフロー）と噴射量（ノズルフ
ロー）は従来例と同様にリターン側圧力（バイパス圧力
）の関数として表現される。

そして、スライダ２８が移動を開始する圧力に達すると
、供給燃料圧力が一定下で、旋回スリット３２の制約が
取れるので、急激に供給量が増大する。

しかし、戻し燃料量は余り変わらないので、差し引きの
噴射量も象、激に増大する。

遂に、燃料溜まり側圧力がある程度以上になって、スラ
イダ２８の移動によって生じる面積の増大効果が飽和す
ると、噴孔２７、制御弁５２の開弁時間割合のバランス
で、供給量、噴射量が決まるようになる。

第４図のバイパス圧力が高い状態の特性は、低い場合と
比較して、流量の多い燃料噴射弁の特性となっていると
もいえる。

これらのことから、制御弁５２の制御により針弁２９が
孔部２６に着座している状態のときは、燃料は旋回通路
４１とそれより合計断面積の小さい旋回スリット３２と
により旋回をかけられて、薄膜化して噴孔２７より噴出
され、 また、針弁２９が開方向に移動している状態のときは、
燃料はテーパ部３１において旋回スリット３２のみなら
ずテーバ部３１外周面に沿っても流出するようになるが
、合計断面積の大きい旋回通路４１において旋回をかけ
られるので、同じく薄膜化して噴孔２７より噴出される
。

よって、幅広く噴射燃料量を変化させることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、燃料に旋回を与
える旋回スリットを開閉可能とし、該旋回スリットの上
流にそれより合計断面積が大きく同じく燃料に旋回を与
える旋回通路を形成し、旋回スリットの下流で、一部の
燃料を噴出させずに戻し、この戻した燃料の圧力で、上
記旋回スリットの開閉を行わしめるものとしたため、噴
出量が少ないときは、主に旋回スリットにおいて旋回を
かけ、噴出量が多いときは、主に旋回通路において旋回
をかけることができる。

よって、自動車エンジン用燃焼器に用いる燃料噴射弁の
ように供給する燃料量の変化域が広い場合にも、供給燃
料圧を変化させずに、良好な噴霧を得ることができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示す燃料噴射弁の断面
図、第２図はテーパ部を先端側から見た図、第３図は第
１図のＩＩＩ　−Ｉ［１断面図、第４図は本実施例の燃
料噴射弁の流量特性図、第５図は従来の燃料噴射弁の断
面図、第６図は燃料噴射弁の接続図、第７図は流量特性
図である。 ２３・・・シリンダ　　２６・・・孔部　　２７・・・
噴孔　　２８・・・スライダ　　２９・・・針弁　　３
１・・・テーパ部３２・・・旋回スリット　　３５・・
・燃料溜まり　　３６・・・戻し通路　　３７・・・出
口通路　　３８・・・出口バイブ　　４１・・・旋回通
路 ５１・・・定圧ポンプ ５２・・・制御弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料に旋回を与える一方、旋回した燃料の一部を戻すこ
   とにより所要の燃料量を噴射する燃料噴射弁において、 先端側の内壁に先窄まりの円錐状の孔部を形成し、更に
   その先端に噴孔を形成したほぼ円筒状のシリンダと、 そのシリンダ内に前後に移動可能に嵌挿され、先端のテ
   ーパ部が孔部内壁に着座する針弁と、シリンダの壁部に
   針弁の半径方向線に対し角度をもって形成され、針弁の
   テーパ部より基端側の周りに燃料を供給する旋回通路と
   、 針弁のテーパ部外周壁又はこれが着座する孔部内周面の
   いずれか一方に該テーパ部の母線に対し角度をもって溝
   状に形成され、旋回通路の合計断面積より小さい合計断
   面積を有する旋回スリットテーパ部の先端面に開口部を
   有し、途中の制御部にて戻し量を制御されると共に、制
   御部上流側圧力を針弁開方向に作用させるリターン通路
   と、を有することを特徴とする燃料噴射弁。