JPH05231270A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、断面形状を長方形の噴孔を形成
し、噴孔入口側短辺縁部にアール又はテーパを形成して
燃料噴霧の拡がりを大きくする燃料噴射ノズルを提供す
る。 【構成】 本発明は、ノズルチップ部２に形成した噴孔
３の噴孔入口側短辺縁部７をアールＲ又はテーパＴに形
成し且つ噴孔入口側長辺縁部５をストレート状に形成す
る。短辺側の縮流を防止し、長辺側の縮流を防止して燃
料噴霧を広範囲に拡散させ、噴射圧を高圧化することな
く、異形噴孔の効果を実現し、ペネトレーションを大き
くして燃料と空気との混合を促進し、スモーク、パティ
キュレート等の発生を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼室に燃料を噴孔
より噴射する燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック粒子等を含むセラミッ
ク材料で噴射ノズルの先端チップ等を製作する成形方法
として、射出成形法、又はワックス中子を使用してスリ
ップキャスティングで成形した後、ワックス中子を加熱
溶出する方法は知られている。また、噴孔の内面側に燃
料の流れの抵抗を低減するためアール（Ｒ：曲率半径；
ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）或いはテー
パを付けることは一般に知られている（例えば、実開昭
６３−１５６４６３号公報）。また、サックレスタイプ
ノズルについて、燃料の噴孔近傍での先端からの回り込
みが噴霧の乱れを誘発することが報告されている。

【０００３】また、実開昭５９−１５４８６０号公報に
は、シートホール型燃料噴射ノズルが開示されている。
該シートホール型燃料噴射ノズルは、ノズルボデーの弁
座面に噴孔が穿設されたものであり、噴孔の弁座面開口
部の周囲に所定形状の凹部を形成したものである。

【０００４】更に、実開昭６１−７４６６８号公報に
は、ディーゼル機関用燃料噴射弁が開示されている。該
ディーゼル機関用燃料噴射弁は、噴孔のシート面に開口
する入口側開口部の縁部のうち、少なくとも針弁シート
線に近い部分をそのままにし、他の部分に隅取り部を形
成したものである。

【０００５】また、特開昭５３−８２９０７号公報に
は、空気圧縮直接噴射式内燃機関が開示されている。該
空気圧縮直接噴射式内燃機関は、ピストンヘッド内又は
シリンダヘッド内に１つの回転体形状の燃焼室を有し、
該燃焼室内に燃焼室縦軸線を中心として回転する空気運
動が生じ、噴射された液体燃料の一部が燃焼室壁へ薄膜
状に吹きつけられ、気化されて回転する空気と混合して
燃焼するものであり、１つのスリット状開口を有する噴
射ノズルを設け、該開口の位置は燃料噴流がその全域に
渡ってほぼ同等に燃焼室壁へ当たって幅広い面状の薄膜
として広がるように設定されており、スリット状開口の
通過横断面積が混合気生成兼燃焼法において１つの単孔
形ノズルに相当するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来ディー
ゼルエンジンに用いられる燃料噴射ノズルの噴孔形状
は、断面形状が丸型即ち円形であり、該噴孔より噴射さ
れた燃料噴霧は、そのエネルギー、周囲空気との相対速
度差により、周囲の空気を噴霧内に取り込み、可燃性混
合気を形成し、燃焼に到る。そのため、燃料噴射ノズル
による混合気形成の良否がディーゼルエンジンの燃焼を
大きく左右している。従来の丸型噴孔を有する燃料噴射
ノズルは、混合気形成を促進するため、従来は噴射圧を
より高圧にすることにより、噴霧到達距離の延長、空気
巻き込みエネルギーを増大させることが行われている。

【０００７】しかしながら、噴射圧の高圧化は噴射系の
大型化、燃料ラインのシール性悪化等、コスト、信頼性
の両面より多くの問題を有している。上記公報に開示さ
れている燃料噴射ノズルの噴孔の弁座面開口部の周囲に
所定形状の凹部を形成したものは、該凹部は弁座面開口
部の全周囲に形成されているものであり、噴霧到達距離
の延長、空気巻き込みエネルギーを増大させるものでは
ない。

【０００８】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、噴孔の断面形状として長方形に形
成すると共に、噴孔入口側短辺縁部にアール又はテーパ
を形成し、該噴孔形状によって、長辺側のみに縮流を発
生させ、短辺側の縮流の発生を防止し、燃焼室での燃料
噴霧を広範囲に拡散させることによって、燃料と空気と
の混合を促進してスモーク、パティキュレート等の発生
を低減する燃料噴射ノズルを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、燃料流路及び針弁を挿入する穴部を形成し
たノズルボディ部と噴孔を形成したノズルチップ部とか
ら成る燃料噴射ノズルにおいて、前記噴孔を断面形状を
長方形に形成し、前記噴孔入口側の短辺縁部をアール又
はテーパ状に形成し且つ前記噴孔入口側の長辺縁部をス
トレート状に形成したことを特徴とする燃料噴射ノズル
に関する。

【００１０】

【作用】この発明による燃料噴射ノズルは、上記のよう
に構成されており、次のように作用する。即ち、この発
明は、噴孔を断面形状を長方形に形成し、噴孔入口側の
短辺縁部をアール又はテーパ状に形成し且つ噴孔入口側
の長辺縁部をストレート状に形成したので、短辺側のア
ール又はテーパ状による流れの縮流が防止されて長辺側
の噴霧領域が大きく拡がり、長辺側のストレート状によ
る流れの縮流が発生し、長辺方向の噴霧厚さが小さくな
り且つ噴霧幅がアール又はテーパを設けていないものに
比較して従来のものより拡大され、噴射量と噴射率を低
下することなく、燃料と空気との混合を促進して燃焼が
良好になり、スモーク、ペネトレーション等の発生を低
減できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による燃料
噴射ノズルの実施例を説明する。図１はこの発明による
燃料噴射ノズルの一実施例を説明するための説明図、図
２はこの燃料噴射ノズルの一実施例を示す要部の説明
図、図３は図２の線Ａ−Ａにおける断面図、及び図４は
図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【００１２】この発明による燃料噴射ノズルは、燃焼室
に燃料を噴射するものであり、燃料流路及び針弁が挿入
される穴部を有するノズルボディ部１と、該ノズルボデ
ィ部１と一体構造に接合し且つ噴孔３を形成した先端部
即ちノズルチップ部２とから構成されている。この燃料
噴射ノズルにおいて、ノズルボディ部１はＳＣＭ材等の
金属材料で製作されており、該ノズルボディ部１とノズ
ルチップ部２とは接合部４で接合されている。このノズ
ルチップ部２には、複数個の噴孔３から成る多噴孔に形
成することができるが、この実施例では説明を分かり易
くするため、１個の噴孔３のみを図示している。

【００１３】ノズルチップ部２は、耐熱性に富んだ高温
高強度のジルコニアＺｒＯ₂ 等のセラミックス、或いは
耐熱性金属で作製されている。ノズルチップ部２は、外
面６側が燃焼室に晒される面となる。この燃料噴射ノズ
ルは、特に、図２に示すように、燃料噴射ノズルのノズ
ルチップ部２に形成した噴孔３が噴孔長辺壁面８と噴孔
短辺壁面９とから成る断面形状が長方形に形成されてお
り、噴孔３の噴孔入口側長辺縁部５にアール又はテーパ
が形成されておらず、ストレート状に形成され、噴孔３
の噴孔入口側短辺縁部７にアール又はテーパが形成され
ていることである。

【００１４】この燃料噴射ノズルは、言い換えれば、ノ
ズル先端即ちノズルチップ２に形成した噴孔３の形状を
従来の丸形から多角形にすることにより、燃料噴霧と空
気との接触面積を増大させ、燃料噴霧内へ空気の取り込
み即ち巻き込みを向上させる異形噴孔であり、特に、噴
孔３の噴孔入口側短辺縁部７にアール又はテーパを設
け、流路抵抗による噴射率及び噴射量を低下させること
なく、噴霧形状即ち噴霧パターン（図１で斜線面積ＴＳ
で示す）をコントロールすることである。従来の噴孔入
口側周縁部にアールＲ又はテーパＴを備えていない噴孔
より噴射された燃料は、入口部形状の流路抵抗による縮
流により噴霧断面の実面積（図１の符号ＰＳで示す斜線
面積）が狭くなり、燃料噴射量、噴射率が低下する。そ
のため、燃料噴射量、噴射率を増加させるためには、噴
射圧の高圧化が必要になる。

【００１５】これに対して、この発明による燃料噴射ノ
ズルは、噴孔３の噴孔入口側短辺縁部７にアールＲ又は
テーパＴを設け、且つ長辺縁部５にアール又はテーパが
なくストレート状に形成されているので、噴孔入口側短
辺縁部７での縮流を防止するが、長辺側では縮流が発生
する。従って、この燃料噴射ノズルでは、噴射圧を高圧
化することなく、燃料噴射量、噴射率を低下させること
なく、異形噴孔による良好な混合気形成が可能になり、
スモーク、パティキュレート、ＨＣ等の少ないクリーン
な燃焼を実現でき、異形噴孔の効果を実現することがで
きる。

【００１６】即ち、この燃料噴射ノズルについては、針
弁の開放で燃料噴射ポンプから供給された燃料を噴孔３
を通じて噴射させる時、この噴孔入口側短辺縁部７のア
ールＲ又はテーパＴによって、長辺側について縮流効果
が大きく現れ、噴霧パターンは短辺方向に短くなり、ま
た、長辺側に拡大され、燃料噴霧は薄い拡散状態にな
り、噴孔３から噴射された燃料は燃焼室内で広範囲に拡
散する状態になり、燃料と空気との混合が促進される。
従って、燃料と空気との混合が良好になり、良好な燃焼
状態を確保でき、スモークの発生を低減できる。

【００１７】この燃料噴射ノズルについて、ノズルボデ
ィ部１とノズルチップ部２とを一体構造に構成した場
合、或いはノズルボディ部１とノズルチップ部２とを別
体で製作して両者を接合する場合には、噴孔３及び噴孔
３の噴孔入口側短辺縁部７のアールＲ又はテーパＴを形
成するには、レーザ加工等の機械加工で形成することが
できる。或いは、ノズルボディ部１とノズルチップ部２
とを別体でセラミックス等で製作し、両者を接合する場
合には、噴孔３及び噴孔３の噴孔入口側短辺縁部７のア
ールＲ又はテーパＴを形成するには、セラミックスによ
る成形時に、スラリーを充填するキャビティを備えた鋳
込型に設定する断面長方形の噴孔形成用ピンの先端に、
長方形の短辺側にアール又はテーパ形状を有するケイ素
ゴム部材等を装着してセラミック成形体を製作し、該セ
ラミック成形体を固化・乾燥した後、該ケイ素ゴム部材
を加熱によって除去し、焼成してノズルチップ２を製作
することができる。そして、該ノズルチップ２をノズル
ボディに接合して燃料噴射ノズルを製作することができ
る。

【００１８】

【発明の効果】この発明による燃料噴射ノズルは、上記
のように構成されており、次のような効果を有する。即
ち、この発明による燃料噴射ノズルは、噴孔の断面形状
を長方形に形成し、噴孔入口側の短辺縁部をアール又は
テーパ状を形成し且つ噴孔入口側の長辺縁部をストレー
ト状に形成したので、断面長方形の短辺側の縮流が防止
され且つ長辺側の縮流が発生し、短辺側の噴霧パターン
がアール又はテーパを設けていないのものに比較して拡
大され、長辺側の噴霧パターンが拡大され、燃料噴霧が
広範囲に拡散するように噴射され、噴射量及び噴射率を
低下することなく、異形噴孔による良好な混合気形成が
可能になり、噴孔から噴射された燃料と空気との混合が
促進され、燃焼が良好に行われ、スモーク、パティキュ
レートの少ないクリーンな燃焼を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による燃料噴射ノズルの一実施例を説
明するための説明図である。

【図２】この燃料噴射ノズルの一実施例を示す要部の説
明図である。

【図３】図２の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図４】図２の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【符号の説明】 １ ノズルボディ部 ２ ノズルチップ部 ３ 噴孔 ５ 噴孔入口側長辺縁部 ７ 噴孔入口側短辺縁部 ８ 噴孔長辺壁面 ９ 噴孔短辺壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関山 惠夫 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内 (72)発明者 行岡 雅洋 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料流路及び針弁を挿入する穴部を形成
   したノズルボディ部と噴孔を形成したノズルチップ部と
   から成る燃料噴射ノズルにおいて、前記噴孔を断面形状
   を長方形に形成し、前記噴孔入口側の短辺縁部をアール
   又はテーパ状に形成し且つ前記噴孔入口側の長辺縁部を
   ストレート状に形成したことを特徴とする燃料噴射ノズ
   ル。