JPH0565712B2 - - Google Patents

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JPH0565712B2
JPH0565712B2 JP57023987A JP2398782A JPH0565712B2 JP H0565712 B2 JPH0565712 B2 JP H0565712B2 JP 57023987 A JP57023987 A JP 57023987A JP 2398782 A JP2398782 A JP 2398782A JP H0565712 B2 JPH0565712 B2 JP H0565712B2
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JP
Japan
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fuel
nozzle
combustion chamber
nozzle hole
fuel injection
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57023987A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58143163A (ja
Inventor
Hideo Kawamura
Hiroshi Matsuoka
Tetsuo Sugyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Kyocera Corp
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp, Isuzu Motors Ltd filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2398782A priority Critical patent/JPS58143163A/ja
Publication of JPS58143163A publication Critical patent/JPS58143163A/ja
Publication of JPH0565712B2 publication Critical patent/JPH0565712B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/184Discharge orifices having non circular sections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直接噴射式(以下、単に直噴式とい
う)デイーゼルエンジンに装着され、燃料をピス
トンの頂部に設けられた凹状燃料室に噴射する燃
料噴射ノズルの改良に関するものである。
第1図は、従来の直噴式デイーゼルエンジンに
装着される燃料噴射ノズル1の構造を示す一部破
断による側面図であり、前記燃料噴射ノズルはそ
のノズルナツト9をもつて2点鎖線で示すデイー
ゼルエンジンのシリンダヘツド2に先端部3が燃
焼室4に臨むように装着されていて、噴射燃料f
を前記燃焼室4に噴射するように構成されてい
る。
ノズル1の先端部3に設けられた噴孔7は通常
第2図に示すように断面形状が円形であつて、こ
れより噴射される燃料は円錐状であるので、噴孔
7より燃焼室4に噴射された燃焼噴霧fは空気と
の接触面積が小さいためにその中心が濃く、外周
部が薄くなり、燃焼室4内の空気流との均一化さ
れた混合が得られず、円滑な燃焼が得られていな
いという欠点があつた。
この欠点を解消するために直線状のスリツトを
構成し、燃料噴霧を板状に噴射して空気との接触
面積を大きくするように構成したノズルが提案さ
れている。
ところで、直噴式デイーゼルエンジンのように
極く短時間に燃焼を完結させる必要がある場合に
は燃料の自由噴流だけでは空気との混合が充分得
られない。そのため、燃焼室内で吸気によるスワ
ールを発生させ、該スワールに燃料を吹き付けて
急速に混合させていることは周知である。したが
つて、前記の直線状スリツトから噴射される厚み
のない燃料噴霧は腰が弱くてスワールによつて中
央部で分断され易く、この分断された個所は燃焼
が遅れ、燃焼効率が悪化する欠点があつた。
また、噴孔を直線的なスリツトに形成したノズ
ルの場合には、必要な燃焼噴霧量を得るためにス
リツトを長くしなければならず、余りこのスリツ
トが長くなるとノズル先端部の強度が低下すると
共に、噴孔の配置上スペース的に制約を受けると
いう欠点があつた。
本発明は、前記のように丸孔あるいは直線的な
スリツト状である噴孔を有する燃料噴射ノズルの
欠点を解消して燃料と空気との混合を良好にし、
燃焼効率を向上させることのできる燃料噴射ノズ
ルを提供するものである。
前記目的を達成するための本発明の構成は、ピ
ストンの頂部に凹状燃焼室を設けてなる直噴式デ
イーゼルエンジンの前記燃焼室に燃料を噴射する
燃料噴射ノズルの噴孔部に、前記燃焼室の開口縁
近傍に向けて燃料を噴射する上部の2辺と前記燃
焼室の底部に向けて燃料を噴射する下部の2辺と
を有するX字状スリツトからなる噴孔を形成した
ことを特徴とする直噴式デイーゼルエンジン用燃
料噴射ノズルにある。
以下、図面を参照して本発明の直噴式デイーゼ
ルエンジン用燃料噴射ノズルの実施例を説明す
る。
第3図は本発明による直噴式デイーゼルエンジ
ン用燃料噴射ノズルの実施例を示す一部破断断面
図、第4図は同実施例における燃料噴射ノズルの
先端部の拡大断面図、また第4図Aは燃料噴射ノ
ズルの先端部に設けた噴孔の拡大正面図である。
本発明の好ましい実施例においては燃料噴射ノ
ズル10の弁本体6の先端部の噴孔部60をセラ
ミツク材により構成すると共に、その外周部に形
成したキー溝61にキー62を挿入して弁本体6
と噴孔部60との間の位置決めを行なつた後に、
噴孔部60の下方よりノズルナツト9を嵌合し、
そのねじ部91を弁本体6のねじ部63に螺合
し、更に、第3図に示すように2点鎖線で示す直
噴式デイーゼルエンジンのシリンダヘツド2に、
前記噴孔部60がピストンの頂部に設けられた凹
状燃焼室4内に臨むように装着されている。
本発明において重要な点は、燃料噴射ノズル1
0の噴孔部60に設けた噴孔70が、X字状スリ
ツトにより構成され、かつ上記X字状スリツトを
構成する4辺が燃焼室4の開口縁近傍に向けて燃
焼を噴射する上部の2辺と燃焼室4の底部に向け
て燃料を噴射する下部の2辺とからなり、互いに
一点で連結している点にある。
噴孔部60に複雑な形状の噴孔70を形成する
ことは金属では加工が困難であるが、加工性と耐
熱性が良好なセラミツク材によつて噴孔部60を
構成すればこの問題は解決できる。
このセラミツク材としては、第1表にて掲げた
物性をもつた窒化珪素(Si3N4)焼結体や窒化珪
素に酸化アルミニウム(Al2O3)成分を含有せし
めたサイアロン焼結体が最適である。
この第1表から明らかなように窒化珪素焼結体
は、高温強度において金属材料や従来のアルミナ
系セラミツクスに較べて数段優れた特性を持ち、
しかも熱シヨツクに対する極めて大きな耐熱衝撃
性を持つと共に、熱膨張係数が小さいこと、熱伝
導率が小さいなど燃料噴射ノズルの噴孔部の構成
には最適の材料である。
第4図Aに噴孔70を拡大してから示している
が、この噴孔70は辺a、b、c、dからなる扁
平なスリツトをX字状に形成し、辺aと辺bとは
燃焼室4の開口縁近傍に向けて燃料を噴射するよ
うに、また辺cと辺dとは燃焼室4の底部に向け
て燃料を噴射するように形成されている。
前記辺a、b、c、dの幅Sと直線状の2辺の
長さLとの比は次のように決定するのがよい。
S=L/6〜L/2 前記のように噴孔70をX字状にすることによ
つて、第5図に示すように燃料噴霧Fのうちの上
部の辺aと辺bによる燃料噴霧a′、b′は燃焼室4
の開口縁近傍に噴射され、下部の辺cと辺dによ
る燃料噴霧c′、d′は燃料室4の底部に向けて噴射
される。
従つて、燃料室4の開口縁近傍では、開口縁全
周にわたりピストンの圧縮行程時の上昇に伴つて
垂直方向の空気渦流、いわゆるスキツシユが生ず
るので、このスキツシユと前記燃料噴霧a′、b′が
迅速にかつ適用に混合される。
一方、燃焼室4の内部には、吸入空気の導入に
伴つて、水平方向の空気渦流、いわゆるスワール
が生じているので、このスワールと前記燃料噴霧
c′、d′が適切に混合される。
更に、燃料噴霧F(a′、b′、c′、d′)はX字状に
広がりながら分布するので、空気流との接触面積
(表面積)が著しく増大する。
第6図A,Bは燃料の噴霧の状態を本発明の燃
料噴射ノズルのX字状の噴孔と通常の丸い噴孔と
の場合を比較したものであり、本発明に係る燃料
噴射ノズルの場合には燃料噴霧Fの外周の表面積
が増加し燃料噴霧Fの進行方向に直角な任意の断
面における矢印で示す空気の導入率が第6図Bの
従来の燃料噴射ノズルの丸形の噴孔の場合に比較
して1.6〜5倍と非常に増加していることがわか
る。
因に、同一の断面積の噴孔より噴射された噴霧
FについてX字状の噴孔よりのものと丸形の噴孔
のものとの任意の断面における空気の接触面積
は、X字状のものの方が丸形のものに比較して
1.5〜5倍となつている。
本発明の噴孔70は、X字状スリツトを構成す
る4つの辺(a′、b′、c′、d′)を一点において接
合するように構成したので、燃料噴霧Fの腰が強
くなり、直線的なスリツト状噴孔に比較して恰も
断面係数が増加した状態となるためにスワールに
よつて分断され難くなり、着火遅れがなく、燃焼
効率の向上を図ることができる。
第7図は燃料当量比、スモーク、出力の関係を
示す図であるが、本発明の燃料噴射ノズルのデー
タを曲線Xに、また従来の燃料噴射ノズルのデー
タを曲線Rに示している。
前記第7図によると本発明の燃料噴射ノズルの
データの曲線Xの方が従来の燃料噴射ノズルのデ
ータを示す曲線Rに比較して平均有効圧力Pme
が増加し、スモークが低下していることがわか
る。
さらに、この改良の効果は、両曲線の間の斜線
で示した部分Mで燃料当量の多い部分が著しい。
また、本発明の噴孔70はX字状スリツトから
なるので、凹状燃焼室4の深さに対応してX字状
スリツトの交差角度を容易に設定できるため、特
に、浅皿形状燃焼室4に適した燃料噴射ノズルを
提供できる。
さらに、本発明の燃料噴射ノズルは、少なくと
も噴孔部をセラミツク製としたので、セラミツク
の特性として耐熱性であるので針弁の焼付き、噴
孔の詰り、弁座部の過度の摩耗等、従来の金属性
の燃料噴射ノズルの有する欠点を完全に解消する
ことが可能となる。
更にまた、噴孔部をセラミツク材により構成す
ることにより、焼結前に成型品に噴孔としての細
孔を予めあけた後に焼成することができるため、
前記噴孔のX字状の形状を形成することが簡単に
できると共に、噴孔の壁の粗さは0.8s以下とする
ことができるので、燃料がこの噴孔を通過する際
の抵抗を減少することが可能である。
尚、前記実施例では噴孔部のみをセラミツク材
により構成した燃料噴射ノズルの例を示したが、
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
例えば、弁体がセラミツク材で構成されたものに
も応用できることは当然である。
以上詳述したように、本発明の直噴式デイーゼ
ルエンジン用燃料噴射ノズルは、ピストンの頂部
に凹状燃焼室を設けてなる直噴式デイーゼルエン
ジンの前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射ノズ
ルの噴孔部に、前記燃焼室の開口縁近傍に向けて
燃料を噴射する上部の2辺と前記燃焼室の底部に
向けて燃料を噴射する下部の2辺とを有するX字
状スリツトからなる噴孔を形成したことを特徴と
するので、以下の効果を得ることができる。
即ち、燃焼室の開口縁近傍では、開口縁全周に
わたつて生ずるスキツシユと前記上部の2辺
(a、b)からの燃料噴霧(a′、b′)とが適切に
混合し、燃焼室の内部では、側壁面に沿つて生じ
ているスワールと前記下部の2辺(c、d)から
の燃焼噴霧(c′、d′)が適切に混合させるので、
全体として燃料噴霧Fと空気の混合が大巾に促進
される効果がある。
さらに、燃料噴霧Fは、X字状に広がりながら
分布するので、空気流との接触面積(表面積)が
著しく増大するので、上述の如き燃料噴霧Fと空
気との混合促進が一段と向上する効果がある。
また、本発明の燃料噴射ノズルの噴孔は、X字
状スリツトを構成する4つの辺(a、b、c、
d)を一点において接合するように構成されてい
るので、燃料噴霧Fの腰が強くなり、単なる一文
字状スリツトからなる噴孔より噴射された燃料噴
霧のようにスワールによつて分断されるおそれが
なくなり、着火遅れがなく、燃焼効率が向上する
効果がある。
さらに、本発明の燃料噴霧ノズルの噴孔は、X
字状スリツトにより構成されているので、燃料室
の深さに対応してX字状スリツトの交差角度を容
易に設定できるため、特に、浅皿形凹状燃焼室に
適した燃料噴射ノズルを提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃料噴射ノズルの一部破断によ
る側断面図、第2図は同噴射ノズルの噴孔の正面
図である。第3図は本発明の実施例における燃料
噴射ノズルの一部破断による側面図、第4図は同
噴射ノズルの先端部の拡大断面図、第4図Aは同
噴射ノズルの先端に位置する噴孔部に形成された
X字状の噴孔の拡大正面図である。又、第5図は
本発明に係る燃料噴射ノズルより燃料が燃焼室内
に噴射される状態を示す図であり、第6図は本発
明に係る同噴射ノズルのX字状の噴孔と従来の丸
形噴孔との燃料噴霧が空気を巻き込む状態を説明
する図、第7図は本発明の作用効果を示す図で、
有効平均圧力とスモークとが燃料当量比について
変化する状況を示す図である。 1,10……燃料噴射ノズル、2……シリンダ
ヘツド、3……先端部、60……噴孔部、4……
燃焼室、5……針弁、6……弁本体、7,70…
…噴孔、8……弁座部、9……ノズルナツト、6
1……キー溝、63,91……ねじ部。
【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ピストンの頂部に凹状燃焼室を設けてなる直
    噴式デイーゼルエンジンの前記燃焼室に燃料を噴
    射する燃料噴射ノズルの噴孔部に、前記燃焼室の
    開口縁近傍に向けて燃料を噴射する上部の2辺と
    前記燃焼室の底部に向けて燃料を噴射する下部の
    2辺とを有するX字状スリツトからなる噴孔を形
    成したことを特徴とする直噴式デイーゼルエンジ
    ン用燃料噴射ノズル。
JP2398782A 1982-02-17 1982-02-17 エンジン用燃料噴射ノズル Granted JPS58143163A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2398782A JPS58143163A (ja) 1982-02-17 1982-02-17 エンジン用燃料噴射ノズル

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JP2398782A JPS58143163A (ja) 1982-02-17 1982-02-17 エンジン用燃料噴射ノズル

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JPS58143163A JPS58143163A (ja) 1983-08-25
JPH0565712B2 true JPH0565712B2 (ja) 1993-09-20

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JP2398782A Granted JPS58143163A (ja) 1982-02-17 1982-02-17 エンジン用燃料噴射ノズル

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Families Citing this family (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS58143163A (ja) 1983-08-25

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