JPH09126096A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料噴射ポンプの噴射圧を高くしたり噴口の直
径を大きくすることなく、しかも燃料噴霧のペネトレー
ションを改善するようにした燃料噴射装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】ノズル本体３４の先端部に設けられている
噴口３５の外側のエッジの部分に円周方向に沿って局部
的に曲面状拡大部５５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射装置に係
り、とくに加圧された燃料を燃料噴射ノズルの先端部に
設けられている噴口を通して霧状にして噴射するように
した燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、とくにディーゼルエンジンは
ピストンを上死点側へ移動させることによって、シリン
ダ内の吸気を圧縮して高温の状態にしておき、ピストン
がほぼ上死点に達するのに同期して燃料を燃料噴射ノズ
ルから霧状にして噴射し、燃料の噴霧を圧縮された吸気
の熱によって自然着火させて燃焼を行なうようにしてい
る。従ってディーゼルエンジンには通常燃料噴射ポンプ
が付設されており、この燃料噴射ポンプによって燃料を
間欠的に加圧し、燃料噴射ノズルの噴口から燃料をシリ
ンダ内に噴射するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃料噴射ノズルの先端
部に設けられている噴口は、ストレートな円形孔から構
成されており、この円形孔が燃料噴射ノズルの先端部の
壁の部分にほぼ直交するように形成されている。そして
このような噴口はその入口および出口の部分が円周方向
に沿って直角なエッジになっている。

【０００４】このように噴口の外側の部分がエッジにな
っている噴口から噴射された燃料の噴霧は、とくにエッ
ジの部分において噴流が剥離されるために、燃料の噴霧
の外周側部分が真先に微粒化される。このように外周側
が微粒化された燃料の噴霧は空気中の貫通力、すなわち
ペネトレーションが小さくなってしまう。

【０００５】燃料噴射ノズルの噴口から噴射される燃料
噴霧のペネトレーションを大きくするためには、燃料の
噴射圧を高くすればよい。ところが噴射圧を高くするた
めには燃料噴射ポンプによる燃料の加圧力を高める必要
があり、燃料噴射ポンプの構造を改善しなければならな
い。噴口の直径を大きくして燃料の噴霧のペネトレーシ
ョンを改善することも可能だが、この場合には低負荷で
の燃料噴霧の微粒化に支障をきたし、燃焼の悪化を生ず
る可能性がある。

【０００６】とくにエンジンの吸気系にターボチャージ
ャとインタクーラとを設けたディーゼルエンジンにおい
ては、吸気の充填効率が高まるとともに、ピストンが上
死点へ移動したときの吸気の絶対圧が高くなる。従って
従来の燃料噴射ノズルによれば、燃料噴霧のペネトレー
ションが相対的に小さくなり、空気の利用率が悪くなっ
て排気ガスの性能が悪化する問題がある。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、燃料噴射ポンプの噴射圧や噴口の直径
を変更することなく、しかも燃料噴霧の貫通力を改善す
るようにした燃料噴射装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、加圧された燃
料を燃料噴射ノズルの先端部に設けられている噴口を通
して霧状にして噴射するようにした燃料噴射装置におい
て、前記噴口の外側のエッジを円周方向に沿って局部的
に曲面とするか面取りするようにしたことを特徴とする
燃料噴射ノズルに関するものである。

【０００９】従ってとくに噴口の外側のエッジであって
局部的に曲面とされ、あるいは面取りされた部分と対応
する部分においては、噴口のエッジによって燃料噴霧の
剥離が生じなくなり、これによってエッジの部分が曲面
とされるか面取りされた部分と対応する領域において、
燃料噴霧が微粒化されないようになり、このような微粒
化されない燃料噴霧によって空気中における燃料噴霧の
貫通力が改善される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態に係る燃料
噴射装置を構成する燃料噴射ノズル２０は図１に示すよ
うに、噴射管２４によって列型燃料噴射ポンプ２５の対
応するポンプユニット２６に接続されている。燃料噴射
ポンプ２５はメカニカルガバナ２７を備え、このメカニ
カルガバナ２７によってコントロールラック２８を動か
し、１回に噴射される燃料の圧送量を調整するようにし
ている。また燃料噴射ポンプ２５はカムシャフト２９を
備え、このカムシャフト２９に取付けられているカム３
０が各ポンプユニット２６を駆動するようになってい
る。またカムシャフト２９にはタイマ３１が設けられて
おり、このタイマ３１によって噴射のタイミングを調整
するようにしている。

【００１１】燃料噴射ノズル２０は図１に示すように、
その先端部がノズル本体３４から構成されており、この
ノズル本体３４の先端部の各噴射位置にそれぞれ噴口３
５が形成されている。そしてノズル本体３４はリテーナ
３６によってノズルホルダ３７に取付けられている。ノ
ズル本体３４内にはノズルニードル３８が摺動可能に保
持されている。そしてこのノズルニードル３８の上端部
は押圧ロッド３９を介してノズルホルダ３７内の圧縮コ
イルばね４０によって下方へ押圧されるようになってい
る。これによってノズルニードル３８はノズル本体３４
に形成されているバルブシート４１に圧着され、燃料の
遮断を行なうようになっている。またノズルホルダ３７
には噴射管２４と連通する燃料通路４２が形成されてい
る。この燃料通路４２はノズル本体３４の燃料通路４３
と連通されるようになっている。燃料通路４３の終端に
は燃料だめ５１が形成されている。

【００１２】押圧ロッド３９を押圧しているばね４０は
その上端がばね受け４４によって受けられている。そし
てこのばね受け４４の上端側には調整ねじ４５が取付け
られるようになっている。そしてこの調整ねじ４５はノ
ズルホルダ３７の内周面に形成されている雌ねじ４６と
螺合している。またノズルホルダ３７の側面側には突部
４８が形成されており、これらの突部４８には雄ねじ４
９が形成され、これらの雄ねじ４９と螺合する接続用ナ
ット５０によって噴射管２４がノズルホルダ３７に接続
されるようになっている。

【００１３】燃料噴射ポンプ２５の各ポンプユニット２
６がカム３０に突上げられて燃料を圧送すると、噴射管
２４を通して燃料噴射ノズル２０に燃料が圧送されるよ
うになる。図１に示す燃料噴射ノズル２０の燃料通路４
２および４３を通して燃料だめ５１に燃料圧が加えられ
ると、ノズルニードル３８はロッド３９を介してばね４
０を圧縮しながら上方へ移動するようになり、これによ
ってノズルニードル３８の先端側の部分がバルブシート
４１から離れ、噴口３５を通して燃料が噴射されるよう
になる。燃料の圧送を終了すると、ばね４０の弾性復元
力によってロッド３９を介してノズルニードル３８が下
方へ押圧され、その先端部がバルブシート４１に圧着さ
れて燃料の噴射を停止する。

【００１４】燃料の噴霧は燃料噴射ノズル２０の噴口３
５から、図外のピストンの頂面に形成されている燃焼室
に向けて噴射されるようになる。そしてこの燃料の噴霧
は、圧縮された吸気の熱によって自然着火され、シリン
ダ内で燃焼が起り、ピストンが下方へ押され、エンジン
の出力が取出されるようになる。そしてこの後に排気弁
が開かれ、排気ポートを通して排気ガスが排出されるよ
うになる。

【００１５】このようにしてシリンダ内に燃料を噴射す
る燃料噴射ノズル２０のノズル本体３４の先端部に設け
られている噴口３５はとくに図２〜図４に示すように、
その外側のエッジの部分に円周方向に沿って上下に１８
０°間隔で曲面状拡大部５５が形成されている。なお噴
口３５の上下の部分以外についてはその外周側のエッジ
が直角のままで残存されるようになっている。

【００１６】図５〜図７はこのような曲面状拡大部５５
を１８０°間隔で外側のエッジの部分に設けた噴口３５
による燃料噴霧の状態をシミュレーションによって可視
化したものである。このようなシミュレーションの結果
から明らかに、噴口３５から噴射される燃料噴霧５６
は、上記曲面状拡大部５５に対応して微粒化されない部
分５７が両側に形成されることが明らかになっている。
すなわち図８に示すように、噴口３５の曲面状拡大部５
５によって燃料噴霧の縦断面の上下の部分にそれぞれ微
粒化されない部分５７が形成される。これに対して噴口
３５の横断面に沿った燃料噴霧５６を示す図９において
は、曲面状拡大部５５が存在しないために燃料噴霧５６
は噴口３５の外側のエッジの部分において剥離を生じ、
これによって外周側が微粒化された部分５８になる。

【００１７】このような燃料噴射ノズル２０によれば、
とくにノズル本体３４の先端部に形成されている噴口３
５の外周側のエッジの部分に若干の加工を施すだけで燃
料噴霧５６に微粒化されない部分５７と微粒化された部
分５８とを形成することが可能になる。とくに局部的に
微粒化されない部分５７を有する燃料噴霧５６は、空気
中の貫通力、すなわちペネトレーションが大きくなり、
このために空気の絶対圧が高い空間内をも突き進んでい
くことになる。しかも燃料噴霧５６の進行方向と直角な
方向の形状が、上下に長い偏平な形状になるために、空
気と接触する面積が大きくなり、空気の導入率が改善さ
れるようになる。

【００１８】従ってとくに吸気系にターボチャージャと
インタクーラとを設けたディーゼルエンジンであってピ
ストンが上死点に達し、シリンダ内の圧力が高くなって
も、所望の位置まで燃料噴霧５６を到達させることが可
能になるとともに、より多くの空気と接触することにな
る。このことはシリンダ内における空気の利用効率を高
めることになり、これによって燃焼の改善と、排気ガス
性能の悪化の防止とを両立させることが可能になる。し
かもこのような噴口３５のエッジの部分の加工による対
策によれば、燃料噴射ポンプ２５の噴射圧を高めたり、
噴口３５の直径を大きくすることなく燃料噴霧５６のペ
ネトレーションを大きくすることが可能になる。

【００１９】次に図１０〜図１３によって別の実施の形
態を説明する。この実施の形態はノズル本体３４の噴口
３５の外側のエッジの部分であってその上側の部分にの
み曲面状拡大部５５を形成するようにしたものである。
すなわち円周方向に沿ってその上側の部分にのみ曲面状
拡大部５５を形成するとともに、両側および下側の部分
については曲面とすることなく直角のエッジのままとし
ている。

【００２０】従って図１２に示すように噴口３５の縦方
向断面に沿った燃料噴霧５６は、上側の外周部に微粒化
されない部分５７が形成されるとともに、下側の部分に
は噴口３５の直角なエッジによって生ずる燃料の剥離に
よって、微粒化された部分５８が形成されることにな
り、上下に非対称な燃料噴霧５６が噴口３５を通して噴
射されることになる。なお噴口３５の横断面方向に沿っ
た断面の燃料噴霧は図１３に示すように、左右にそれぞ
れ曲面状拡大部５５が形成されていないために、燃料噴
霧５６の両側はともに微粒化された部分５８を生ずるこ
とになる。

【００２１】このような実施の形態においても、とくに
燃料噴霧５６の上側であって曲面状拡大部５５と対応す
る領域に生ずる微粒化されない部分５７によって、燃料
噴霧５６のペネトレーションを確保することが可能にな
る。また燃料噴霧５６の断面形状が非円形になるため
に、空気導入率を改善し、これによっても燃焼の改善が
図られることになる。従ってこのような実施の形態にお
いても、上記の実施の形態とほぼ同様の作用効果を奏す
ることが可能になる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、噴口の外側のエ
ッジを円周方向に沿って局部的に曲面とするか面取りす
るようにしたものである。

【００２３】従ってこのような噴口の形状の変更によっ
て、とくに曲面とするか面取りをした部分に対応して、
燃料噴霧に微粒化されない部分が形成されることにな
り、このような微粒化されない部分によって燃料噴霧の
貫通力を高め、所望の位置まで燃料噴霧を飛ばすことが
可能になり、シリンダ内における広い領域の空気を有効
利用して燃焼の改善を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射ノズルの構造を示す縦断面図である。

【図２】ノズル本体の先端部の拡大縦断面図である。

【図３】噴口を示す要部斜視図である。

【図４】噴口の正面図である。

【図５】噴口から噴射される燃料噴霧を示すシミュレー
ションによる斜視図である。

【図６】同平面図である。

【図７】同正面図である。

【図８】燃料噴霧を示す噴口の縦断面図である。

【図９】燃料噴霧を示す噴口の横断面図である。

【図１０】別の実施の形態を示す噴口の斜視図である。

【図１１】同噴口の正面図である。

【図１２】燃料噴霧を示す噴口の縦断面図である。

【図１３】燃料噴霧を示す噴口の横断面図である。

【符号の説明】

２０ 燃料噴射ノズル ２４ 噴射管 ２５ 燃料噴射ポンプ ２６ ポンプユニット ２７ メカニカルガバナ ２８ コントロールラック ２９ カムシャフト ３０ カム ３１ タイマ ３４ ノズル本体 ３５ 噴口 ３６ リテーナ ３７ ノズルホルダ ３８ ノズルニードル ３９ 押圧ロッド ４０ ばね ４１ バルブシート ４２、４３ 燃料通路 ４４ ばね受け ４５ 調整ねじ ４６ 雌ねじ ４７ キャップ ４８ 突部 ４９ 雄ねじ ５０ 接続用ナット ５１ 燃料だめ ５５ 曲面状拡大部 ５６ 燃料噴霧 ５７ 微粒化されない部分 ５８ 微粒化された部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧された燃料を燃料噴射ノズルの先端部
   に設けられている噴口を通して霧状にして噴射するよう
   にした燃料噴射装置において、 前記噴口の外側のエッジを円周方向に沿って局部的に曲
   面とするか面取りするようにしたことを特徴とする燃料
   噴射ノズル。