JPH0583806B2 - - Google Patents

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JPH0583806B2
JPH0583806B2 JP58130220A JP13022083A JPH0583806B2 JP H0583806 B2 JPH0583806 B2 JP H0583806B2 JP 58130220 A JP58130220 A JP 58130220A JP 13022083 A JP13022083 A JP 13022083A JP H0583806 B2 JPH0583806 B2 JP H0583806B2
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JP
Japan
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fuel
swirl chamber
valve
chamber
pressure
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JP58130220A
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JPS6022068A (ja
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Suekichi Sugyama
Hikari Morishita
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/24Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
    • F23D11/26Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space with provision for varying the rate at which the fuel is sprayed
    • F23D11/28Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space with provision for varying the rate at which the fuel is sprayed with flow-back of fuel at the burner, e.g. using by-pass

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ガスタービンエンジン等の連続燃焼
装置に使用する燃料噴射弁に関する。
背景技術 ガスタービン等の燃焼器の燃料噴射弁として渦
流室を備えたものが知られている。このタイプの
燃料噴射弁は微粒化特性は良好であるが、微粒化
のためには渦流室への圧力即ち流量がある程度以
上必要とされる。これは逆に渦流室への圧力即ち
流量が低いときは適用性に欠けることを意味す
る。渦流室を備えた燃料噴射弁の低流量時の特性
を改善するため渦流室を絞りを介して戻し配管に
連通することが考えられる。即ち、渦流室に入る
燃料量とリターンされる燃料量との差分が実際の
噴射量となる。即ち、リターンされる燃料量に上
乗せしたものが渦流室に入る燃料となる。そのた
めその分だけ燃料圧力が上げられることになり、
渦流室内での十分な渦流強度を得ることができ、
結果として低流量時の噴霧特性の良好を図ること
ができる。しかし、単に渦流室から一部の燃料を
戻すことによる方法では、広い流量範囲にわたつ
て制御することはできずかつ高流量時にエネルギ
の無駄が生ずる。
発明の目的 本発明はかかかる問題点に鑑みてなされたもの
であり、無駄なエネルギ消費を押えつつ、広い流
量範囲にわたつて良好な噴霧特性を得ることので
きる燃料噴射弁を提供することにある。
発明の構成 本発明の燃料噴射弁では、燃料供給ポンプに接
続される容積が小さい第1の渦流室と、容積が大
きい第2の渦流室とを備え、第2の渦流室と燃料
供給ポンプとの間に燃料圧力が所定値以上のとき
に開弁して第2の渦流室に燃料を導く制御弁が設
けられ、第1の渦流室及び第2の渦流室は夫々燃
料の噴射を行う噴口を有しており、第1の渦流室
のみその噴口の反対の位置においてリリーフ孔が
設けられ、該リリーフ孔からの燃料戻し通路の途
中に絞り、及びその絞りを第1の渦流室の圧力に
応じて開閉するニードルを有し、かつニードルと
リリーフ孔との間に弱いばねでリリーフ孔を閉鎖
するように付勢され、第1の渦流室内の燃料圧に
より開弁される逆流防止弁を備えている。
作 用 燃料圧が所定値に達しないときは制御弁が閉で
あるため、容積が小さい第1の渦流室のみに燃料
供給ポンプから燃料が供給され、この第1の渦流
室から燃料が噴射されるが、この際第1の渦流室
に燃料供給ポンプから導入された燃料の内の一部
は燃料戻し通路より戻される。
一方、燃料圧が所定値に達した後は制御弁が開
となり、容積が大きい第2の渦流室にも燃料供給
ポンプから燃料が供給され、必要量の燃料を噴射
を行うことができる。第2の渦流室には戻し通路
は設けられないため、この第2の渦流室からは燃
料の戻しは行われない。
ニードルは第1の渦流室の圧力の増大に応じて
オリフイスを絞り、戻し燃料量を燃料圧の増大に
従つて徐々に削減する。
逆流防止弁は第1の渦流室からの燃料の逆流を
防止する。
実施例 以下実施例を説明すると、第1図で1は燃料噴
射弁であつて、ガスタービンエンジンの燃焼室壁
面2に取り付けられている。燃料タンク3からの
燃料はポンプ4により流量制御装置5に導入され
る。流量制御装置はエンジンの運転条件に応じた
圧力(流量)の燃料を燃料噴射弁1にパイプ6を
介して導入する。7は戻しパイプで余分な燃料を
タンクに戻す。
第2図は本発明の燃料噴射弁1の構造を具体的
に示す。この第2図の実施例は大小2つの渦流室
を備え、流量が小さいときは小さい方の渦流室に
よつて、大きいときはこの渦流室に加え大きい方
の渦流室によつて夫々噴射を受け持たせるように
している。図中10は本体、12はノズルホルダ
である。ノズルホルダ12は筒状をなしていて、
ボルテツクスホルダ14、ボルテツクスプレート
16、バルブボデイ18及び、バルブプレート2
0が順次挿入される。この挿入状態で本体10が
Oリング22を介してノズル本体12に挿入さ
れ、外筒24によつて相互に締結状態となる。
第3図に拡大して示すように、ボルテツクスプ
レート16とバルブボデイ18との間に第1の渦
流室26が形成され、この第1の渦流室26の下
方においてボルテツクスプレート16とボルテツ
クスホルダ14との間に第2の渦流室28が形成
される。第1の渦流室26は第1の噴口30によ
つて第2の渦流室28に開口している。亦、第2
の渦流室は第2の噴口32によつてガスタービン
エンジンの燃焼室に開口する。第1の噴口30は
第2の噴口32を臨むようにその上方に位置して
いる。
第1図において34は、燃料供給コネクタ36
及び燃料戻しコネクタ38を持つたプレートであ
り、キヤツプ40によつて、Oリング41,4
1′を介して本体10に固定されている。キヤツ
プ40は本体10の孔101に嵌合される筒状部
401を備えており、その筒状部401内に逆流
防止弁42が設置される。この逆流防止弁42は
玉弁として形成され、筒状部401内に嵌挿した
バルブシート44とスプリングシート46との間
に配置される。ばね48は弁42をして常時バル
ブシート44を閉鎖するような付勢力を発揮して
いる。バルブシート44の弁孔はキヤツプ40内
のたて孔402、よこ孔403を介して燃料供給
コネクタ36の燃料孔361に連通している。逆
流防止弁42の下流に形成される燃焼室50は、
本体10内の通路102、本体10とノズルホル
ダ12間の環状通路52、バルブボデイ18とバ
ルブプレート20とノズルホルダ12間の環状通
路54、バルブボデイ18内の燃料孔181、バ
ルブボデイ18とボルテツクスプレート16間の
環状通路56及び第1の流入口58を介して第1
の渦流室56に開口している(第3図参照)。
第2図において、60は制御弁であり、玉状弁
として構成される。制御弁60はばね62の力を
受けるアダプタ64によつて、バルブプレート2
0に形成されるバルブシート202に着座するよ
うな付勢力を受けている。バルブシート202の
弁孔はバルブプレート20内の孔204を介して
環状通路54に開口し、ここからの燃料供給を受
ける。バルブシートの上方の空間66はバルブプ
レート内の通路206、バルブボデイ18内の燃
料通路184、ボルテツクスプレート16内の通
路161、ボルテツクスプレートとボルテツクス
ホルダ間の環状通路67及び第2の流入口70を
介して第2の渦流室28に開口している(第3図
参照)。
第1の渦流室26へ第1の流入口58は第4図
に略示するようにその接線方向に開口している。
同様に第2の渦流室28への第2の流入口70も
その接線方向に開口している。このような接線方
向における、流入口の、渦流室への開口によつ
て、渦流室内の旋回流が生ずることは周知の通り
である。
本発明によれば、流量が小さいときの噴射を受
け持つ渦流室26は噴口と反対側の壁面において
リリーフ孔185が設けられる。リリーフ孔18
5はボルテツクスプレート16内に穿設され、後
述のように渦流室26から一部の燃料を帰還す
る。噴口26と反対側に設置することで、渦流室
26内での旋回流の流れに少しも影響を与えるこ
となく、燃料の一部帰還を行うことができる。渦
流室26はリリーフ孔185、バルブボデイ18
内のボア187、絞り部材74、バルブプレート
20内の孔207、本体10とバルブプレート2
0との間の環状通路76、本体10内の通路10
5,106、及び燃料戻しコネクタ38内のたて
孔381、よこ孔382を介して、第1図のパイ
プ7に連結されている。ボア187、絞り部材の
オリフイス741、孔207、環状通路76、通
路105,106、孔381,382及びパイプ
7は本発明の燃料戻し通路を構成している。第3
図に示すように、絞り部材74は筒状として構成
され、ボア187内のねじ条187Aにねじ嵌合
される。絞り部材74は一端に6角状の孔740
があり、ここに工具を挿入して回すことで後述の
戻り量の調整ができる。絞り部材74は他端にオ
リフイス741を持つ。このオリフイスを臨むよ
うにニードル75が設けられる。ニードル75は
ばね76によつてオリフイス741から離れるよ
うな付勢力を受けている。第1の渦流室26に開
口する連通孔185は第2の逆流防止弁80を備
え、この弁80は、ニードル75に上端が当接す
る極めて弱いばね77により連通孔185に近接
した弁座188を常時塞ぐような付勢力を発揮し
ている。
以上述べた本発明の装置の作動を述べると、装
置の停止時ばね48の力によつて第1の逆流防止
弁42はバルブシート44を塞ぎ、一方、ばね7
7の力によつて第2の逆流防止弁80に下向きの
力が加わり開口185に近接したバルブシート1
88を塞ぐ。これによつて燃料が停止時にノズル
からボタ落ちすることが防止される。
装置の作動に入るとポンプ4次いで流量制御装
置5からの燃料はパイプ6より燃料噴射弁1の燃
料供給コネクタ36に導入され、通路361、孔
403,402より逆流防止弁42を押し開け、
燃料室50内に入る。室50から燃料は、通路1
02,52,54,181,56に入り、第1の
流入口58より第1の渦流室26に接線方向に導
入され、その中で旋回流を生ずる。旋回性を付与
された燃料流は第1の噴口30より第2の噴口3
2を経て燃焼室に円錐状の薄い液膜をなして噴霧
される。このように薄く形成された円錐状の液膜
は或る飛翔距に離達すると、良好に微粒化され
る。この第1の渦流室26からの噴霧は流量制御
装置5からの燃料の圧力が小さいとき、即ち低流
量域での噴霧を分担するものであり、その流量特
性は入口圧力(即ち流量制御装置からの燃料圧
力)pに対して第6図の実線l1を以つて表され
る。尚この、圧力状態では制御弁60に作用する
燃料圧力は小さいことから、これは閉となり第2
の渦流室28に燃料は供給されない。この低流量
域において、第1の渦流室26内に供給される燃
料の圧力が逆流防止弁80に作用し、これをばね
77に抗して弁座188より押し開ける。一方、
このときの圧力では、ニードル75は動かないよ
う、即ちオリフイス741を開放するよう、ばね
76に設定される。即ち、第1の渦流室26は、
リリーフ孔185,オリフイス741、通路20
7,105,106、孔381,382を介し戻
しパイプ7に連通している。この際の戻し流量は
オリフイス741の径によつて決められる。この
ように、第1の渦流室26からは常に燃料が流出
していることから、この室26へ導入される流
量、即ち圧力pは大きくしないと噴口30からの
所期の噴射量が得られないことになる。その結
果、噴射量の小さい領域にあつても渦流室26内
に十分な旋回流強度を実現することができ、この
領域でも十分な微粒化を行うことができる。本発
明と異なりこのような戻り配管系を設置しないと
きは第1渦流室26からの噴霧量特性は第5図
m1の通りとなる。同一の噴霧量に対して戻り配
管系を設置することで渦流室入口圧力を高めるこ
とができる。これにより低流量時の微粒化を良好
に維持することができる。
第1の渦流室26の圧力が第5図のp1に達する
と、ニードル75に働く渦流室26の圧力による
上方力がばね76の設定より大きくなる。そのた
めニードル75はリフトし、オリフイス741の
開口面積を渦流室の圧力増大に応じて徐々に小さ
くしてゆく。そのため、戻り燃料の量は次第に少
くなる。戻り燃料の量が、圧力の増大に応じて小
さくなつてゆくことから、噴射量は第5図のxの
如く、オリフイスがないとした場合の特性m1
次第に近づいてゆく。圧力p2の時点で、ニードル
75はオリフイス741を全閉するに至り、その
結果、戻り燃料の量は零となり、噴射量特性は
m1となる。
燃料圧力が設定値p3に達すると、制御弁60に
働く燃料圧力はばね62に打ち勝ち弁60は弁座
202より離れ、燃料は通路206,184,1
61,67を介して第2の流入口70に至り、こ
の第2の流入口70より第2の渦流室28に接線
方向に導入される。そのため、第2の渦流室28
からの噴射が第1の渦流室26からの噴射に加え
て生ずることになり、流量特性は第5図のm2
もつて表わされる。本発明では、同図において、
最低圧力pmin時の流量Q1から、最大圧力時のQ2
まで広い流量変化が得られる。図中の2点鎖線で
示すl1及びl2がオリフイス741を固定絞りとし
たとき、1点鎖線m1及びm2がオリフイス741
を設置しない、即ち燃料還流を行わないときの特
性である。低流量域では固定オリフイスのとき
(l1)と同等の少い流量が、大流量時はオリフイ
スのないとき(m2)と同等の大きい流量が得ら
れる。
第6図に示す第2の実施例では、絞り部材74
の下方においてボア187のねじ条187Aにア
ジヤスタ90がねじ嵌合され、このアジヤスタ9
0上にニードル75の下端が当接している。また
アジヤスタ90はリターンスプリング77の座も
かねている。アジヤスタ90は中央に開口901
を有すると共に、ニードル75の下端フランジ7
52は溝752Aを有し、ニードル75が閉のと
きの戻り油の円滑な流れに支障のないようになつ
ている。この実施例ではアジヤスタ90の調整に
よりニードル75の初期リフト、即ち、還流を制
御し始める第5図の圧力p1を可変とすることがで
き、燃料噴射弁の特性変更、更には品質管理が容
易となる。
本発明では、第5図のグラフに示すように、低
流量域において、ニードルによつて、オリフイス
の径を渦流室の圧力に応じて変化させ、これによ
りオリフイスを可変としない場合と比較し、低流
量域における流量範囲を広くとることができる。
また、実施例のように、大小2つの渦流室を併用
した場合にはl1の特性からm1の特性への切替がp1
からp2の圧力間で円滑に生じ、もし、切替点p3
て切替たとしたら生ずるであろう流量変化の急変
が押えられる。更に、逆流防止弁80を閉とする
ばね77を設置することで燃料噴射弁の取付姿勢
に係わらず燃料のボタ落ちを防止することができ
る。
発明の効果 第1の渦流室と第2の渦流室との二つの渦流室
を設け、第2の渦流室への燃料の供給を燃料圧が
所定値より高いとき開弁する制御弁によつて行
い、かつ第1の渦流室からのみリリーフ孔により
燃料の帰還を行つている。そのため、燃料流量の
少ないときは第1の渦流室から燃料の噴射を行う
と共に、燃料の戻しを行うことで第1の渦流室の
圧力を高め、流速増加により霧化を良好にすると
共に、流量の多い運転時には第2の渦流室から燃
料を噴射を行うことで、所望量の燃料の噴射をす
ることが可能であると共に、第2の渦流室からは
燃料の帰還がないため、燃料供給ポンプをそれほ
ど高出力化することなしに必要な流量を得ること
ができる効果が奏される。また、戻し量の制御を
行うニードルを設けているため広い流量範囲に渡
つて良好な燃料の霧化状態を得ることができると
共に、効率を高めかつ第1の渦流室のみからの噴
射を行う低流量域と第2の渦流室からも噴射を行
う高流量域との間での移行を円滑に行わしめるこ
とができる効果がある。更に、リリーフ孔を微弱
な力で閉鎖付勢する逆流防止弁を設けるこで、戻
し通路からリリーフ通路への燃料の逆流を回避す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の燃料噴射弁を含む装置の全体
概略構成図、第2図は第1図の燃料噴射弁の詳細
断面図、第3図は第1図の部分拡大図、第4図は
渦流室の平面図、第5図は本発明の燃料噴射弁の
流量特性図、第6図は第2の実施例における一部
詳細拡大図、第7図は第6図の−線に沿う、
ニードルの底面図。 1……燃料噴射弁、7……戻りパイプ、26,
28……渦流室、30,32……噴口、74……
絞り部材、77……ばね、80……逆流防止弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃料供給ポンプに接続される容積が小さい第
    1の渦流室と、容積が大きい第2の渦流室とを備
    え、第2の渦流室と燃料供給ポンプとの間に燃料
    圧力が所定値以上のときに開弁して第2の渦流室
    に燃料を導く制御弁が設けられ、第1の渦流室及
    び第2の渦流室は夫々燃料の噴射を行う噴口を有
    しており、第1の渦流室のみその噴口の反対の位
    置においてリリーフ孔が設けられ、該リリーフ孔
    からの燃料戻し通路の途中に絞り、及びその絞り
    を第1の渦流室の圧力に応じて開閉するニードル
    を有し、かつニードルとリリーフ孔との間に弱い
    ばねでリリーフ孔を閉鎖するように付勢され、第
    1の渦流室内の燃料圧力で開弁される逆流防止弁
    を渦流室備えた燃料噴射弁。
JP13022083A 1983-07-19 1983-07-19 燃料噴射弁装置 Granted JPS6022068A (ja)

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JP13022083A JPS6022068A (ja) 1983-07-19 1983-07-19 燃料噴射弁装置

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JP13022083A JPS6022068A (ja) 1983-07-19 1983-07-19 燃料噴射弁装置

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JPS6022068A JPS6022068A (ja) 1985-02-04
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