JPH10318092A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ノズルボディのシート部に当接と離間を繰り
返すニードルバルブの偏芯を抑制する燃料噴射ノズルを
提供する。 【解決手段】 ニードルバルブ３１の一端側から他端ま
でが同一外径の大径円柱部３２が軸方向に長く延びてお
り、この大径円柱部３２が外周のクリアランスを介して
軸方向に同一内径で長く延びるストレートの案内孔１２
の内壁に摺動可能である。このため、ニードルバルブ３
１のノズルボディ１１の弁座部１３との当接と離間との
繰り返し動作時にニードルバルブ３１の偏芯量が規制さ
れる。このため、ノズルボディ１１の噴射孔から噴射さ
れる燃料は、量質ともに均一な噴霧状態を確保する。ま
た燃料噴射ノズルの加工が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の排出ガス中に含まれる
パティキュレートに含まれる可溶有機成分ＳＯＦの生成
要因の一つとして、燃料噴射終了後に燃料噴射ノズルの
サックホールから漏出した燃料が未燃焼成分として排出
されることが知られている。可溶有機成分ＳＯＦを低減
するためには、燃料噴射ノズルのサックホールの容積を
低減することが有効であることが知られている。

【０００３】このサックホールの容積を極力低減した公
知の技術として知られるバルブカバードオリフィスノズ
ル（ＶＣＯノズル）は、弁閉時にニードルバルブが当接
する弁座部に噴射孔を有している。これにより、ノズル
ボディ先端に形成されるサックホールから燃料が燃料噴
射終了後に漏出することを防止する。

【０００４】

【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ノズルでは、弁閉時にニードルバル
ブ当接部とノズルボディ弁座部が接触することにより油
密が確保される弁座部に噴射孔を有するため、噴射の初
期時つまりニードルバルブ当接部がノズルボディ弁座部
から離間したときニードルバルブ当接部が噴射孔に極近
い位置にあり、しかもニードルバルブをガイドする部分
が離れた場所に位置する為、ニードルバルブの軸心とノ
ズルボディの軸心とが偏芯しやすい。すると、噴射孔近
傍の空間の形状ならびに容積が各噴射孔間で異なること
により、噴射孔から噴射される燃料の噴霧形態が不均一
になる。

【０００５】燃料噴射ノズルの複数の噴射孔から噴射さ
れる燃料噴霧の均一化をはかるには、ニードルバルブを
遊嵌合するノズルボディのガイド部、ニードルバルブの
当接 部が着座する弁座部ならびにガイド部に遊嵌合さ
れるニードルバルブの摺動部 との３軸の同軸度の精度
を向上する必要がある。

【０００６】ところが、従来の燃料噴射ノズルの基本的
な構造を維持し、機械加工により上記３軸の同軸度の精
度を向上することは困難である。ノズルボディの案内孔
に収容されるニードルバルブが偏芯すると、ノズル先端
の噴射孔から噴射される燃料の燃料量、噴霧形状ならび
に噴霧の質などが各噴射孔間で不均一になるため、噴射
孔から噴射される燃料噴霧の不均一化により所望の燃焼
が燃焼室で行い難く、黒煙排出量の増加を招いてしま
う。

【０００７】本発明の目的は、ノズルボディのシート部
に当接と離間を繰り返すニードルバルブの偏芯を抑制す
る燃料噴射ノズルを提供することにある。本発明の別の
目的は、燃料噴射ノズルから噴射される燃料の噴霧形態
を量および質ともに均一にする燃料噴射ノズルを提供す
ることにある。本発明のさらに別の目的は、加工が容易
で、可溶有機成分ＳＯＦを低減する内燃機関の燃料噴射
ノズルを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射ノズルによると、ニードルバルブの一端側から
他端までが同一外径の大径円柱部が軸方向に長く延びて
おり、この大径円柱部が外周のクリアランスを介して軸
方向に同一内径で長く延びるストレートの案内孔内壁に
摺動可能であるため、ニードルバルブのノズルボディの
弁座部との当接と離間との繰り返し動作時にニードルバ
ルブの偏芯量が規制される。このため、ノズルボディの
噴射孔から噴射される燃料は、量質ともに均一な噴霧状
態を確保する。

【０００９】本発明の請求項２記載の燃料噴射ノズルに
よると、ノズルボディの案内孔内壁に軸方向に延びる溝
部の一方の端部が燃料溜り空間に位置し、他方の端部が
前記弁座部の近傍に位置しているため、この溝部が燃料
通路として機能する。本発明の請求項３記載の燃料噴射
ノズルによると、ニードルバルブの外周に軸方向に延び
る溝部の一方の端部が燃料溜り空間に位置し、溝部の他
方の端部が前記弁座部の近傍に位置し、前記溝部を除く
大径円柱部が前記案内孔内壁にクリアランスを介して摺
接する。この軸方向に延びる溝部が燃料通路として機能
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例を図１〜図７に示
す。図１、図２および図３に示すように、燃料噴射ノズ
ル１０は、ノズルボディ１１と、このノズルボディ１１
の内部に軸方向に往復摺動可能なニードルバルブ３１と
からなる。

【００１１】ノズルボディ１１は、基本形が有底の中空
円筒状で、内部に案内孔１２、弁座部１３、噴射孔２
２、２３、２４、２５、サック部１５、燃料溜り１６、
燃料供給孔１７、溝部１８、１９、２０、２１が形成さ
れる。案内孔１２は、ノズルボディ１１の内部に軸方向
に延びており、一方の端部がノズルボディ１１の開口端
２６に接続しており、他方の端部側が弁座部１３に接続
している。案内孔１２の内壁は、ノズルボディ１１の開
口端２６から有底側の弁座部１３の近傍まで同一内径に
形成されている。

【００１２】弁座部１３は、円錐台面を有し、大径側の
一端が案内孔１２に連続し、小径側の他端側がサック部
１５に接続している。この弁座部１３にニードルバルブ
３１の当接部３６が当接可能である。当接部３６は理論
的には円の形状である。サック部１５は、ノズルボディ
１１の先端側に袋状に小空間の容積をもって形成される
サックホールである。サックホールの開口側は弁座部１
３の小径側に連続する。

【００１３】噴射孔２２、２３、２４、２５は、ノズル
ボディ１１の内外を連通し、図４に示すように、この実
施例では、軸方向に傾斜する角度で設けられ周方向に９
０度間隔の等間隔に設けられている。各噴射孔２２、２
３、２４、２５の内径は同一である。本発明としては、
これらの噴射孔の位置、数、傾斜角、内径、形状等につ
いて上記に限定されない。噴射孔２２、２３、２４、２
５、の内側開口は、弁座部１３の円錐台面の一部に位置
し、ニードルバルブ３１の当接部３６よりも先端側の位
置である。

【００１４】燃料溜り１６は、ノズルボディ１１の案内
孔１２を形成する内壁中途部に環状に形成されている。
この燃料溜り１６に外部から燃料を供給する燃料供給孔
１７が接続されている。溝部１８、１９、２０、２１
は、ノズルボディ１１の内壁に軸方向に直状に延びてお
り、その横断面形状がほぼ半円形である。溝部１８、１
９、２０、２１の大部分は、案内孔１２に遊嵌合される
ニードルバルブ３１の大径円柱部３２の外周の一部に対
面している。溝部１８、１９、２０、２１の一方の端部
は、燃料溜り１６に連通し、他方の端部は、を超して小
径円柱部３４に対面する位置にある。この溝部１８、１
９、２０、２１の噴射孔側端部近傍の容積は、ニードル
バルブ３１の着座時にニードルバルブ３１の小径円柱部
３４が対面する位置である。

【００１５】ニードルバルブ３１は、基本形が中実円柱
状の形状で、図８に示すように、大径円柱部３２、傾斜
部３３、小径円柱部３４、円錐台部３５、当接部３６、
および円錐部３７からなる。大径円柱部３２は、外径が
同一径でノズルボディ１１の開口端２６側から案内孔１
２の終端１２１の近傍まで延びている。この大径円柱部
３２の中途部分が燃料溜り１６に対面している。大径円
柱部３２の開口端２６を超える部分から案内孔１２の終
端１２１の近傍までクリアンスを介して案内孔１２に遊
嵌合している。ノズルボディ１１の案内孔１２の内壁が
軸方向に長く延びていることから、ノズルボディ１１に
対しニードルバルブ３１が軸方向に往復動するとき、ノ
ズルボディ１１に対するニードルバルブ３１の軸の偏芯
ずれは僅かである。ノズルボディ１１に対するニードル
バルブ３１の実質的な偏芯はない。したがって、本実施
例ではニードルバルブ３１の偏芯ぶれはないため、噴射
孔２２、２３、２４、２５からの噴射の質および量とも
に均一な良好な噴射特性が得られる。

【００１６】傾斜部３３は、大径円柱部３２の先端側に
連続し円錐台面上に形成される部分である。この傾斜部
３３の反大径円柱部３２側は小径円柱部３４に連続す
る。小径円柱部３４は、その軸方向長さが大径円柱部３
２の軸方向長さに比べるとかなり短い。これは、できる
かぎり大径円柱部３２の軸方向長さを長くすることによ
りニードルバルブ３１の実質的な偏芯をなくすためであ
り、なおかつ溝部１８、１９、２０、２１を通る燃料の
流通を十分に確保する燃料通路３８を形成するためであ
る。小径円柱部３４の先端側は円錐台部３５に連続す
る。

【００１７】円錐台部３５は、一方の端部が小径円柱部
３４に連続しており、他方の端部が円状の当接部分３６
を介して円錐部３７に連続する。この円錐台部３５は、
その円錐台側面が図５に示すように弁座部１３の傾斜角
よりも小さい傾斜角となっている。円錐台部３５と円錐
部３７との接続部分は円であり、この円の部分が当接部
３６となる。図５は、弁座部１３にニードルバルブ３１
が当接した状態を示す。弁座部１３に当接部３６が接触
している。弁座部１３から当接部３６が軸方向に離間す
ると、図６に示すように、燃料通路３９から燃料が噴射
孔側に流通する。

【００１８】円錐部３７は、弁座部１３の傾斜角よりも
大きな傾斜角となっている。これは弁閉時の当接部３６
と弁座部１３との接触を可能にし油密を確保するためで
ある。円錐部３７の先端は、弁閉時、サック部１５に対
面する位置となる。燃料遮断時、図３に示すように、ニ
ードルバルブ３１の当接部３６が弁座部１３に接触して
いる。従って、噴射孔２２、２３、２４、２５から燃料
は噴射されない。

【００１９】燃料噴射時、ノズルボディ１１からニード
ルバルブ３１が軸方向に離間した状態となる。この離間
状態では、燃料が燃料供給孔１７、燃料溜まり１６、溝
部１８、１９、２０、２１、案内孔１２、弁座部１３、
噴射孔２２、２３、２４、２５を通して外部に噴射され
る。第１実施例によれば、ノズルボディ１１に対するニ
ードルバルブ３１の偏芯が実質的に発生しないため、ニ
ードルバルブ３１の軸心と弁座部１３の軸心が同一軸線
上に一致するので、噴射孔２１、２２、２３、２４、２
５から噴射される燃料の量および質が均一になる。

【００２０】（第２実施例）本発明の第２実施例を図７
および図８に示す。図７および図８に示す第２実施例
は、ノズルボディ１１に形成する案内孔１２を開口端２
６から弁座部１３の近傍まで同一内径に形成される。一
方、ニードルバルブ３１は、軸方向に長く延びる大径円
柱部３２を有する。この大径円柱部３２の一方の端部は
開口端２６を超えて外側に位置し、他方側の端部３２３
は円錐台部３５に連続している。この円錐台部３５に接
続する終端３２２で大径円柱部の同一内径は終了する。

【００２１】また、ニードルバルブ３１の外周には横断
面半円形状の溝部５１、５２、５３、５４が形成され
る。これらの溝部５１、５２、５３、５４の一方の端部
は燃料溜り１６の内部で終了しており、他方の端部は円
錐台部３５の円錐台斜面まで貫かれている。これにより
燃料通路５８が確保される。この第２実施例によると、
ニードルバルブ３１の大径円柱部３２の溝部が形成され
ない部分が案内孔１２の内壁に長い距離クリアランスを
介してニードルバルブ３１がノズルボディ１１の内部に
遊嵌合する状態が確保される。このため、ノズルボディ
１１に対しニードルバルブ３１の偏芯ずれが解消され
る。

【００２２】燃料噴射の初期時、弁座部１３からニード
ルバルブ３１の円錐台部３５と円錐部３７との軸線が同
一軸線となるため、複数の噴射孔２２、２４から噴射さ
れる燃料の量および形状および正常が量および質ともに
均一なものとなる。したがって、ディーゼル機関の排ガ
ス中に含まれるパティキュレート中の可溶有機成分ＳＯ
Ｆを低減することができる。とくに、この実施例では、
サック部１５の容積が十分に小さく、後だれが低減され
ることと相まって、均一な性状の燃料が各噴射孔２２、
２３、２４、２５から均一に噴射されるため、燃料噴霧
の均一化が図られ、燃焼室内での燃焼が良好に行われる
という効果がある。

【００２３】（比較例）比較例を図９に示す。図９に示
す比較例は、ノズルボディ１１の内部に案内孔７１が形
成され、この案内孔７１にニードルバルブ７２が遊嵌合
される。ニードルバルブ７２は、大径円柱部７３と小径
円柱部７４とからなる。

【００２４】大径円柱部７３は、案内孔７１の内壁に遊
嵌合されている。小径円柱部７４は案内孔７１との間に
十分に大きな円筒状の空間９１が形成されている。この
円筒状の空間部が燃料通路として機能する。しかし、燃
料噴射初期時、弁座部１３から離間するニードルバルブ
７２の偏芯ぶれが発生し、特に、弁座部１３からニード
ルバルブ７２の当接部７５が離間した直後に円錐台部７
６の軸心が弁座部１３の軸心からずれ易いため、噴射孔
７８、７９の入口側の容積が不均一となることから、噴
射孔７８、７９から噴射される噴射燃料の噴霧形態が不
均一となる。

【００２５】これに対し、本発明では、上述したよう
に、ニードルバルブの大径円柱部の一端側から他端側ま
でが同一径で軸方向に長く延び、この大径円柱部が外周
のクリアランスを介して軸方向に同一内径で長く延びる
ストレートの案内孔内壁に摺動可能であるため、ニード
ルバルブの弁座部との当接と離間との繰り返し動作時に
ニードルバルブの偏芯量が規制される。このため、ノズ
ルボディの噴射孔から噴射される燃料は、量質ともに均
一な噴霧状態を確保する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの断
面図である。

【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズル先端
の拡大断面図である。

【図４】本発明の第１実施例による燃料噴射方向を示す
ための模式的説明図である。

【図５】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの弁
閉状態を説明する模式的説明図である。

【図６】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの弁
開状態を説明する模式的説明図である。

【図７】本発明の第２実施例による燃料噴射ノズルの断
面図である。

【図８】本発明の第２実施例の図７のVIII−VIII線断面
図である。

【図９】比較例による燃料噴射ノズルを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ ノズルボディ １２ 案内孔 １３ 弁座部 １５ サック部 １６ 燃料溜り １７ 燃料供給孔 １８、１９、２０、２１ 溝部 ２２、２３、２４、２５ 噴射孔 ３１ ニードルバルブ ３２ 大径円柱部 ３３ 傾斜部 ３４ 小径円柱部 ３５ 円錐台部 ３６ 当接部 ３７ 円錐部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一径の内壁をもつ案内孔、弁座部およ
   び噴射孔を有するノズルボディと、 前記案内孔内壁にクリアランスを介して周方向と軸方向
   に案内される大径円柱部、および、前記大径円柱部より
   も小径であって前記弁座部に当接可能な当接部を有する
   ニードルバルブとを備えたことを特徴とする燃料噴射ノ
   ズル。
2. 【請求項２】 前記ノズルボディは、前記案内孔内壁に
   軸方向に延びる溝部を有し、この溝部の一方の端部が燃
   料溜り空間に位置し、他方の端部が前記弁座部の近傍に
   位置し、 前記ニードルバルブは、前記大径円柱部の前記当接部側
   に小径円柱部、前記当接部の前記大径円柱部側に円錐台
   部を有することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ノ
   ズル。
3. 【請求項３】 前記ニードルバルブは、外周に軸方向に
   延びる溝部を有し、この溝部の一方の端部が燃料溜り空
   間に位置し、他方の端部が前記弁座部の近傍に位置し、
   前記溝部を除く部分が前記案内孔内壁にクリアランスを
   介して摺接する前記大径円柱部であることを特徴とする
   請求項１記載の燃料噴射ノズル。