JPS58143164A - Fuel injection nozzle for engine - Google Patents
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- JPS58143164A JPS58143164A JP2398882A JP2398882A JPS58143164A JP S58143164 A JPS58143164 A JP S58143164A JP 2398882 A JP2398882 A JP 2398882A JP 2398882 A JP2398882 A JP 2398882A JP S58143164 A JPS58143164 A JP S58143164A
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- F02M61/1806—Injection 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエンジン特にディーゼルエンジンにに装着され
、燃料を燃焼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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a fuel injection nozzle installed in an engine, particularly a diesel engine, for injecting fuel into a combustion chamber.
第1図は、従来のディ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をもって2
点鎖線で示すディーゼルエンジンのシリンダヘッド2に
噴孔7を有する先端部3が燃焼室4に臨むように装着さ
く1)
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。FIG. 1 is a partially cutaway side view showing the structure of a fuel injection nozzle 1 installed in a conventional diesel engine.
A cylinder head 2 of a diesel engine shown by a dotted line is fitted with a tip 3 having an injection hole 7 facing a combustion chamber 4 (1), and is configured to inject injected fuel f into the combustion chamber 4. ing.
ところが、この種の燃料噴射ノズル1では針弁5を摺動
自在に嵌装した弁本体6が、噴孔7が形成されている先
端部3まで一体に耐熱鋼により構成されている。However, in this type of fuel injection nozzle 1, the valve body 6 into which the needle valve 5 is slidably fitted is integrally made of heat-resistant steel up to the tip 3 where the nozzle hole 7 is formed.
従って、噴孔7の有する噴射ノズルの先端部3が燃焼室
4より直接的に放射熱を受け、その熱のために、針弁5
の焼付け、噴孔7の詰り、および弁座部8の過度の摩耗
等の不具合の発生が免かれざるを得なかった。Therefore, the tip 3 of the injection nozzle of the injection hole 7 receives radiant heat directly from the combustion chamber 4, and due to the heat, the needle valve 5
The occurrence of problems such as seizure of the valve, clogging of the nozzle hole 7, and excessive wear of the valve seat 8 had to be avoided.
まk、噴孔7も耐熱鋼製の噴射ノズルの先端部3に形成
されるため第2図に示すように加工上その断面形状7s
が円形とされることが殆どであった。Also, since the injection hole 7 is also formed at the tip 3 of the injection nozzle made of heat-resistant steel, its cross-sectional shape 7s is changed during processing as shown in Fig. 2.
In most cases, the shape was circular.
従って、噴孔7から燃焼室4に噴射された燃料噴霧fは
その中心部が濃く、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った。Therefore, the fuel spray f injected into the combustion chamber 4 from the nozzle hole 7 is dense at the center and thin at the outer periphery, making it impossible to achieve homogeneous mixing with the air flow inside the combustion chamber 4, resulting in a smooth flow. The drawback was that combustion was not achieved.
(2)
本発明は前記従来の燃料噴射ノズルの有する欠点を解消
するために得られたものであり、且つセラミックの有す
る成型性と精度の良さを十分に利用したものであって、
少なくとも弁本体の先端部に位置する噴孔部をセラミッ
ク材により構成すると共に、噴孔の形状をT傘状に形成
し、このT字状の噴孔の横辺をシリンダヘッド側に、ま
た他の縦辺をピストン燃焼室開口平面部上方に配置した
ことを第1の特徴とするものである。(2) The present invention was obtained in order to eliminate the drawbacks of the conventional fuel injection nozzle, and also fully utilizes the moldability and precision of ceramic,
At least the nozzle hole located at the tip of the valve body is made of a ceramic material, and the shape of the nozzle hole is formed into a T-shape, and the side of this T-shaped nozzle hole is placed on the cylinder head side. The first feature is that the vertical side of the piston is located above the flat surface of the opening of the piston combustion chamber.
そして第2の特徴は、効率よく噴霧燃料を拡散するため
に噴孔の横辺と縦辺の幅と長さとの間に寸法的な関連を
持たせたことにある。The second feature is that there is a dimensional relationship between the width and length of the horizontal and vertical sides of the nozzle hole in order to efficiently diffuse the atomized fuel.
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する命
第3図は本発明による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。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Figure 3 is a partially cutaway sectional view showing an embodiment of the fuel injection nozzle according to the present invention, and Figure 4 is a view of the tip of the fuel injection nozzle in the same embodiment. FIG. 4A is an enlarged sectional view, and FIG. 4A is an enlarged front view of the nozzle hole provided at the tip of the fuel injection nozzle.
(3)
本発明においては燃料噴射ノズル1oの弁本体6の先端
部の噴孔部60をセラミック材により構成すると共に、
その外周部に形成したキーjl161にキー62を挿入
して弁本体6と噴孔部6oとの間の位置決めを行なった
後に、噴孔部6o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に甥合し、更に
2点鎖線で示すディーゼルエンジンのシリンダヘッド2
(第3図)に前記噴孔部60が燃焼室4に臨むように装
着される。(3) In the present invention, the nozzle hole 60 at the tip of the valve body 6 of the fuel injection nozzle 1o is made of a ceramic material, and
After positioning between the valve body 6 and the nozzle hole 6o by inserting the key 62 into the key 161 formed on the outer periphery thereof, the nozzle nut 9 is fitted from below the nozzle hole 6o,
The threaded part 91 is fitted into the threaded part 63 of the valve body 6, and then the cylinder head 2 of the diesel engine shown by the two-dot chain line is fitted.
(FIG. 3), the nozzle hole section 60 is installed so as to face the combustion chamber 4.
本発明において重要な点は、燃料噴射ノズル10の噴孔
部60をセラミック製とし、このセラミック材の特性を
活かして噴孔7oの形状をT字状に形成した点にある。An important point in the present invention is that the nozzle hole portion 60 of the fuel injection nozzle 10 is made of ceramic, and the nozzle hole 7o is formed into a T-shape by taking advantage of the characteristics of this ceramic material.
第4図Aに噴孔70を拡大して示しているが、この噴孔
は横辺aと縦辺すとからなる扁平な溝をT字状に形成し
、この横辺aはシリンダヘッド2側に、また縦辺すはピ
ストンの頂部に向がって形成されている。FIG. 4A shows an enlarged view of the nozzle hole 70. This nozzle hole forms a T-shaped flat groove consisting of a horizontal side a and a vertical side. Lateral and longitudinal edges are formed towards the top of the piston.
前記縦横の辺aとbとの幅Sと横辺の長さしく4) との比は次のように決定するのがよい。The width S of the vertical and horizontal sides a and b and the length of the horizontal side 4) The ratio should be determined as follows.
S=L/8〜L/2
なお、横辺と縦辺とははゾ正四角形の輪郭の内部に配置
されるように構成するのがよい。S=L/8 to L/2 It is preferable that the horizontal side and the vertical side are arranged inside the outline of the square.
前記のように噴孔70をT字状にすることによって第5
図に示すように横辺aによる噴霧a。By making the nozzle hole 70 T-shaped as described above, the fifth
Spray a by side a as shown in the figure.
はピストン燃焼室出口より内側に衝突し、燃焼室壁部に
沿って縦辺すの噴@b’が分布される。The piston collides with the inside of the combustion chamber outlet, and a vertical jet @b' is distributed along the combustion chamber wall.
第6図ASBは燃料の噴霧の状態を本発明のT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の噴S(スプ
レー)Fの外周の表面積が増加し噴@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の従来のノズルの丸形の噴孔の場合に比較して1.
6〜5.2倍と非常に増加していることが分る。Figure 6 ASB compares the state of fuel spray between the T-shaped nozzle hole of the present invention and a normal round nozzle hole. S (spray) The surface area of the outer periphery of F increases, and the air introduction rate shown by the arrow in an arbitrary cross section perpendicular to the direction of travel of spray @ F increases to 6th.
Compared to the case of the round nozzle hole of the conventional nozzle in Figure B, 1.
It can be seen that there is a significant increase of 6 to 5.2 times.
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T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(5)
面積は、T字状にものの方が丸形のものに比較して1.
5〜5倍となっている。Incidentally, regarding the spray F injected from the nozzle holes with the same cross-sectional area, the area of air contact (5) at any cross section between the T-shaped nozzle hole and the round nozzle hole is T 1. Those with a letter shape are better than those with a round shape.
It is 5 to 5 times more.
第7図は燃料当量比、スモーク、出方の関係を示す図で
あるが、本発明のノズルのデータを曲線Tに、また従来
のノズルのデータを曲線Rを示している。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between fuel equivalence ratio, smoke, and the way smoke is ejected. Curve T shows data for the nozzle of the present invention, and curve R shows data for a conventional nozzle.
前記第7図によると本発明のノズルのデータの直線Tの
方が従来のノズルのデータを示す曲線Rに比較して平均
有効圧力Peaが増加し、スモークが低下していること
が分る。According to FIG. 7, it can be seen that the average effective pressure Pea is increased and the smoke is reduced in the straight line T representing the data of the nozzle of the present invention compared to the curve R representing the data of the conventional nozzle.
またこの改良の効果は、両画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。Furthermore, the effect of this improvement is remarkable in the hatched area M between the two lines, where the fuel equivalent is large.
一方ノズルの先端部、特に噴孔部6oは火炎に直接接触
しているため非常に高温となり易く、高温になると共に
スラツチ等が発生ず茗、従って噴孔部60と本体6との
接触部64が熱伝動が良好るなるように面精度を良好に
するとか、この接触部64に銅等の熱伝動が良好で材料
を挿入するのがよい。On the other hand, since the tip of the nozzle, especially the nozzle hole 6o, is in direct contact with the flame, it easily becomes very high temperature. It is preferable to improve the surface precision so that the contact portion 64 has good heat transfer, or to insert a material such as copper that has good heat transfer into this contact portion 64.
本発明の燃料噴射ノズルを構成する噴孔部3゜(6)
のセラミック材としては、第1表に掲げた物性を持った
窒化珪素(Si3 N4)焼結体や窒化珪素に酸化アル
ミニウム(^12Q、)成分を含有せしめたサイアロン
焼結体が最適のセラミック材である。The ceramic material for the nozzle hole 3° (6) constituting the fuel injection nozzle of the present invention may be a sintered body of silicon nitride (Si3 N4) having the physical properties listed in Table 1, or a sintered body of silicon nitride with aluminum oxide (^). Sialon sintered body containing components 12Q and ) is the most suitable ceramic material.
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、金属材料に較べて数段優れた特性を持ち、
而も熱ショッ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、熱伝動率が小さいこ
となど燃料噴射ノズルの噴孔部の構成には適した材料で
ある。As is clear from Table 1, silicon nitride sintered bodies have properties that are much superior to metal materials in terms of high-temperature strength.
Furthermore, it has extremely high resistance to thermal shock, has a small coefficient of thermal expansion, and has a low coefficient of thermal conductivity, making it a suitable material for the construction of the injection hole portion of a fuel injection nozzle.
本発明前記のように燃料噴射ノズルの噴孔部60をセラ
ミック製とし、この噴孔部60に設けた噴孔70を断面
がT字状にし、しかもこの噴孔を横辺aをシリンダヘッ
ド側に向け、縦辺すをピストン燃焼室側に向けたことに
特徴がある。In the present invention, as described above, the nozzle hole portion 60 of the fuel injection nozzle is made of ceramic, and the nozzle hole 70 provided in the nozzle hole portion 60 has a T-shaped cross section, and the side a of the nozzle hole is placed on the cylinder head side. It is distinctive in that the vertical side faces the piston combustion chamber.
従って、第5図に示すように噴孔70の横aによる噴1
18’ はピストン燃焼室4の出口より内側に衝突し、
燃焼室4の底部に向かって縦辺すよりの噴@b’ が分
布するので、1!1ilIはT字状に三方に広がりなが
ら分布するので、第6図に示すように縦横の二辺のつな
ぎの部分より空気の導入を促進させることが可能となり
、従って空気と噴霧燃料との混合の状態を良好にするこ
とができるので燃焼効率を向上させることができる。Therefore, as shown in FIG.
18' collides with the inside of the outlet of the piston combustion chamber 4,
Since the jet @b' is distributed along the vertical sides toward the bottom of the combustion chamber 4, 1!1ilI is distributed spreading out in three directions in a T-shape, so as shown in FIG. It is possible to promote the introduction of air from the joint portion, and therefore, it is possible to improve the mixing state of the air and the sprayed fuel, so that the combustion efficiency can be improved.
前記の作用効果を更に増大するためには前記のように噴
孔の横辺aと縦辺すの幅Sと横辺の長さしとの比を前記
したように特定の範囲にすることが好ましく、この範囲
を外れるとこの作用効果が低下する傾向があるので実施
に当っては注意を要する。In order to further increase the above effects, the ratio of the width S of the horizontal side a and the vertical side of the nozzle hole to the length of the horizontal side can be set within a specific range as described above. Preferably, if it is out of this range, the effect tends to decrease, so care must be taken when implementing it.
また、本発明の噴孔部はセラミック製であるので噴孔を
T字状に形成し更にこの噴孔の孔の方向を特定したので
、正確な噴孔が得られると共にセラミックの特性として
耐熱性であるので針弁の焼付け、噴孔の詰り、斧鹿部の
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。In addition, since the nozzle hole part of the present invention is made of ceramic, the nozzle hole is formed in a T-shape and the direction of the nozzle hole is specified, so that an accurate nozzle hole can be obtained and the heat resistance is a characteristic of ceramic. Therefore, it is possible to completely eliminate the drawbacks of conventional metal fuel injection nozzles, such as seizure of the needle valve, clogging of the nozzle hole, and excessive wear of the axle part.
(7)
また前記のようにT字状の辺の溝の幅を特定の範囲にす
ることによって、前記した空気と燃料との混合効果がさ
らに増大されるのである。(7) Furthermore, by setting the width of the grooves on the sides of the T-shape within a specific range as described above, the above-mentioned mixing effect of air and fuel can be further enhanced.
本発明は噴孔部をセラミック材により構成したので、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T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。In the present invention, since the nozzle hole portion is made of a ceramic material, it is possible to make small holes as nozzle holes in the molded product before sintering, and then to sinter the product. It is easy to form, and the roughness of the wall of the nozzle hole is 0.
.. Since the time can be set to 8 seconds or less, it is possible to reduce the resistance when the fuel passes through this nozzle hole.
尚、前記実施例では噴孔部のみをセラミ、り材により構
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
ッ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。Incidentally, in the above embodiment, an example of a fuel injection nozzle in which only the injection hole portion is made of ceramic or resin material was shown, but the present invention is not limited to this embodiment. For example, the valve body may be made of ceramic material. It goes without saying that it can also be applied to structured objects.
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3FI!Jは本発明の実施例における燃料噴射ノ(9
)
(8)
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は同項 ・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
ノズルのT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7WJは本発明の
作用効果の示す図で、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・・シリンダヘッド、3・・先端部、30・・噴孔部
、4・・燃焼室、
5・・針弁、6・・弁本体、7.70・・噴孔、8・・
弁座部、9・・ノズルナンド、
61・・キー溝、62・・キー、63.91・・ねじ部
。
(10)
第 1 図
第2図
第 3 図
第4図
手続補正書(方式)
特許庁長官殿 “”″“″′“″°°“1、事件の表示
昭和57年特許願 第23988 +;2、発明の
名称
エンジン用燃料噴射ノズル
4、代 理 人
11 所 〒105東京都i81イ西新橋3−1
’lla番:ウシ;ペリカンビル小川・野1111il
際特許事務所内(’di話431 5361)容に変更
なし)。
手続補正書
1、事件の表示
昭和57年 特 許 願 第 23988 号2、
発明の名称
エンジン用燃料噴射ノズル
3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
4、代 理 人
住 所 〒105東京都港区西新橋3丁目3番3号
ペリカンビル小川・封口国際特許事務所内(電話431
−5361)(別紙)
明細書
1、発明の名称
エンジン用燃料噴射ノズル
2、特許請求の範囲
ットの中の横辺をシリンダヘッド側に、また縦辺をピス
トン側に向けたことを特徴とするエンジン用燃料噴射ノ
ズル。
料噴射ノズル。
3、発明の詳細な説明
本発明はエンジン、特にディーゼルエンジンにに装着さ
れ、燃料を燃焼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、従来のディ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(1)
のノズルナツト9をもって2点鎖線で示すディーゼルエ
ンジンのシリンダヘッド2に噴孔7を有する先端部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。
この種の燃料噴射ノズル1では針弁5を摺動自在に嵌装
した弁本体6は、噴孔7が形成されている先端部3まで
一体に耐熱鋼により構成され、そしてこの噴孔7は加工
性の容易さから第2図に示すようにその断面形状7Sを
円形とする場合が殆どであった。
従って、噴孔7から燃焼室4に噴射された燃料噴霧fの
表面積が少ないのでその中心部の燃料噴霧が濃く、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8う欠
点があった。
また、前記欠点を解消するために噴孔として直線状のス
リットを構成し、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
いるが、このスリ(2)
ットより噴射される燃料噴霧は腰が弱くてスワールによ
って中央部分で分断され易く、この分断された個所は燃
焼が不連続となって燃焼が遅れ、その結果燃焼効率が低
下する欠点があったのである。
更に、噴孔を直線状に形成したノズルの場合には、必要
な燃料噴霧量を得るためにスリットを長くしなければな
らず、余りこのスリットが長くなるとノズル先端部の強
度が低下すると共に、噴孔を配置する上でスペース的な
制約を受けるという欠点があった。
また、別の問題点として従来の燃料噴射ノズルにおいて
は、燃料噴霧の形状が燃焼室内の空気の分布に対応して
いないという問題があった。
即ち、シリンダヘッド側とピストン燃焼室側とでは、前
者の方が後者よりも遥かに多いのであるが、燃料噴霧の
分布は必ずしもこのようには成っていない。このことは
、空気と燃料噴霧との混合にむらを生ずると共に、燃焼
速度を低下させる原因となっている。
(3)
本発明は前記従来の燃料噴射ノズルの有する欠点を解消
するために得られたものであり、弁本体の先端部に設け
た噴孔の断面をT字状に形成すると共に、この噴孔を形
成するスリットの中の横辺をシリンダヘッド側に、また
縦辺をピストン側に向けたエンジン用燃料噴射ノズルを
第1の特徴とし、更に、少なくとも弁本体の先端部に位
置する噴孔部をセラミック材により構成したことを特徴
とするエンジン用燃料噴射ノズルを第2の特徴とするも
のである。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第3図は本発明による燃料噴射ノズルの実施例を示す−
1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をセラミック材により
構成すると共に、その外周部に(4)
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った後に、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に蝦合し、更に2点鎖線で示すデ
ィーゼルエンジンのシリンダヘッド2(第3図)に前記
噴孔部60が燃焼室4に臨むように装着される。
本発明において重要な点は、燃料噴射ノズルlOの噴孔
部60に設けた噴孔70の形状をT字状に形成し、この
噴孔70を形成するスリットの中の横辺をシリンダヘッ
ド2側に、また縦辺をピストン側に向けた点にある。
第4図Aに噴孔70を拡大して示しているが、この噴孔
は横辺aと縦辺すとからなる扁平な溝あるいはスリット
をT字状に形成し、この横辺aはシリンダヘッド2側に
、また縦辺すはピストンの頂部に向かって形成きれてい
る。
前記縦横の辺aとbとの幅Sと横辺の長さしとの比は多
数の実験結果を考慮して次のように決定するのがよい。
(5)
S=L/8〜L/2
なお、横辺と縦辺とははゾ正四角形の輪郭の内部に配置
されるように構成するのがよい。
前記のように噴孔70を横辺aと縦辺すとを組合せてT
字状にすることによって第5図に示すように横辺aによ
る噴霧a°はピストン燃焼室出口より内側に衝突し、燃
焼室壁部に沿って縦辺すの噴霧b゛が分布される。
前記のようにシリンダヘッド側の方の空気の量がピスト
ン燃焼室側の空気の量よりも迩かに多いが、本発明にお
いては特にこの空気分布量に合わせて燃料噴霧の形状を
構成している。
第6図A、Bは燃料の噴霧の状態を本発明のT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(スプレ
ー)Fの外周の表面積が増加し噴霧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の従来のノズルの丸形の噴孔の場合に比較して1.6
〜5.2倍と非常に増加していることが分(6)
る。
因に、同一の断面積の噴孔より噴射された燃料噴1lI
FについてT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、T字状にも
のの方が丸形のものに比較して1.5〜5倍となってい
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、本発明のノズルのデータを曲線Tに、また従来
のノズルのデータを曲@Rを示している。
前記第7図によると本発明のノズルのデータの直@Tの
方が従来のノズルのデータを示す曲線Rに比較して平均
有効圧力Preが増加し、スモークが低下していること
が分る。
またこの改良の効果は、両画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。
一方ノズルの先端部、特に噴孔部60は火炎に直接接触
しているため非常に高温となり易く、高温になると共に
スラッチ等が発生する。従って噴孔部60と本体6との
接触部64が熱伝動が良(7)
好るなるように面精度を良好にするとか、この接触部6
4に銅等の熱伝動が良好で材料を挿入するのがよい。
本発明の燃料噴射ノズルを構成する噴孔部30のセラミ
ック材としては、第1表に掲げた物性を持った窒化珪素
(Sis Na)焼結体や窒化珪素に酸化アルミニウム
(Ah Os)成分を含有せしめたサイアロン焼結体が
最適のセラミック材である。
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、金属材料に較べて数段価れた特性を持ち、
而も熱シ四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、熱伝動率が小さいこ
となど燃料噴射ノズルの噴孔部の構′成には適した材料
である。
本発明は前記のように燃料噴射ノズル1oの噴孔部60
に設けた噴孔70を断面がT字状にし、しかもこの噴孔
を横辺aをシリンダヘッド側に向け、縦辺すをピストン
燃焼室側に向けたことに(8)
特徴がある。
従って、第5図に示すように噴孔70の横辺aによる噴
1a’ はピストン燃焼室4の出口より内側に衝突し、
また燃焼室4の底部に向かって縦辺すよりの噴@b’が
分布するので、燃料噴霧の分布は燃焼室内の空気の量に
対応することになる。更にこの燃料噴霧はT字状に三方
に広がりながら分布するので、空気と燃料噴霧との接触
面積が増大すると共に、第6図に示すように縦横の二辺
のつなぎの部分より空気の導入を促進させることが可能
となる。
従って燃焼室内の空気の分布に対応して燃料噴霧が分布
すると共に、T形のスリットに構成したことによって燃
料噴霧と空気と燃料噴霧との混合の状態を良好にするこ
とができ、また燃料噴霧は恰も断面係数が増加したよう
な状態となってその腰が強くなり、単なる一文字状のス
リットより噴射した燃料噴霧のようにスワールによって
分断されることがなく、着火が連続的に行なわれるため
に着火性が向上し、それに伴(9)
なって燃焼効率を向上させることができる。
また、本発明の噴孔部をセラミック製とし、噴孔をT字
状に形成し、更にこの噴孔の孔の方向を特定することに
よって正確に燃料噴霧の方向を規定することが出来る上
に、セラミッ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、噴孔部をセラミッ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T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ック材により構
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(10)
なく、例えば、弁体がセラミッ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。
4、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
ノズルのT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
用効果の示す図で、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、
(11)
2・・シリンダヘッド、3・・先端部、30・・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、
61・・キー溝、62・・キー、63.91・・ねじ部
。
代理人 弁理士 小 川 信 −
弁理士 野 口 賢 照
弁理士斎下和彦−
(12)
(13)FIG. 1 is a partially cutaway side sectional view of a conventional fuel injection nozzle, and FIG. 2 is a front view of the nozzle hole of the same injection nozzle. 3rd FI! J is the fuel injection number (9) in the embodiment of the present invention.
) (8) A partially broken side view of the nozzle, Figure 4 is an enlarged sectional view of the tip of the injection nozzle, and Figure 4A is the same section. FIG. 3 is an enlarged front view of an X-shaped nozzle hole. Moreover, FIG. 5 is a diagram showing a state in which fuel is injected into the combustion chamber from the nozzle according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a T-shaped nozzle hole of the nozzle according to the present invention and a conventional round nozzle hole. 7th WJ is a diagram illustrating the effects of the present invention, and is a diagram illustrating a situation where the effective average pressure and smoke change with respect to the fuel equivalence ratio. 1.10... Fuel injection nozzle, 2... Cylinder head, 3... Tip, 30... Nozzle hole, 4... Combustion chamber, 5... Needle valve, 6... Valve body, 7.70...・Nozzle hole, 8...
Valve seat, 9... Nozzle Nand, 61... Keyway, 62... Key, 63.91... Threaded part. (10) Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Procedural amendment (method) Dear Commissioner of the Patent Office “”””””””°°”1. Indication of the case 1982 Patent Application No. 23988 +; 2. Name of the invention Fuel injection nozzle for engine 4. Agent 11 Address: 3-1 Nishi-Shinbashi, I81, Tokyo 105
'lla number: Cow; Pelican Building Ogawa/No 1111il
Inside the International Patent Office ('di story 431 5361) content unchanged). Procedural Amendment 1, Indication of Case 1982 Patent Application No. 23988 2,
Name of the invention Fuel injection nozzle for engines 3, Relationship to the amended case Patent applicant 4, Agent Address Pelican Building, Ogawa Fukuchi International Patent Office, 3-3-3 Nishi-Shinbashi, Minato-ku, Tokyo 105 Inside the office (telephone 431
-5361) (Attachment) Description 1, Name of the invention Fuel injection nozzle 2 for an engine, characterized in that the horizontal side of the claim is oriented toward the cylinder head side and the vertical side is oriented toward the piston side. Fuel injection nozzle for engines. material injection nozzle. 3. Detailed Description of the Invention The present invention relates to an improvement in a fuel injection nozzle installed in an engine, particularly a diesel engine, for injecting fuel into a combustion chamber. FIG. 1 is a partially cutaway side view showing the structure of a fuel injection nozzle 1 installed in a conventional diesel engine. A tip end 3 having a nozzle hole 7 is attached to the cylinder head 2 so as to face the combustion chamber 4, and is configured to inject the injected fuel f into the combustion chamber 4. In this type of fuel injection nozzle 1, the valve body 6 into which the needle valve 5 is slidably fitted is integrally made of heat-resistant steel up to the tip 3 where the nozzle hole 7 is formed. In most cases, the cross-sectional shape 7S is circular, as shown in FIG. 2, for ease of workability. Therefore, since the surface area of the fuel spray f injected into the combustion chamber 4 from the nozzle hole 7 is small, the fuel spray is dense at the center and thinner at the outer periphery, resulting in uniform mixing with the air flow inside the combustion chamber 4. There was a drawback that smooth combustion could not be obtained. Furthermore, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, a nozzle has been proposed in which a linear slit is constructed as a nozzle hole and the fuel spray is injected in a plate shape to increase the contact area with the air. (2) The fuel spray injected from the slit is weak and tends to be split in the center by swirls, and combustion becomes discontinuous at these split points, causing a delay in combustion, resulting in a decrease in combustion efficiency. There were drawbacks. Furthermore, in the case of a nozzle with a straight nozzle hole, the slit must be made long to obtain the required amount of fuel spray, and if the slit becomes too long, the strength of the nozzle tip will decrease. This method has the disadvantage of being subject to space constraints when arranging the nozzle holes. Another problem with conventional fuel injection nozzles is that the shape of the fuel spray does not correspond to the distribution of air within the combustion chamber. That is, on the cylinder head side and the piston combustion chamber side, there is much more fuel spray on the former side than on the latter side, but the distribution of fuel spray is not necessarily like this. This causes uneven mixing of air and fuel spray and causes a reduction in combustion speed. (3) The present invention was obtained in order to eliminate the drawbacks of the conventional fuel injection nozzle, and the cross section of the nozzle hole provided at the tip of the valve body is formed into a T-shape, and this nozzle is The first feature is an engine fuel injection nozzle in which the horizontal side of the slit forming the hole is oriented toward the cylinder head and the vertical side is oriented toward the piston. A second feature of the fuel injection nozzle for an engine is that a portion thereof is made of a ceramic material. The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 3 shows an embodiment of a fuel injection nozzle according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of the tip of the fuel injection nozzle in the same embodiment, and FIG. 4A is an enlarged front view of the nozzle hole provided at the tip of the fuel injection nozzle. In a preferred embodiment of the invention, the fuel injection nozzle 10
The nozzle hole section 60 at the tip of the valve body 6 is made of a ceramic material, and a key 62 is inserted into the key groove 61 formed in (4) on the outer periphery of the valve body 6 to connect the valve body 6 and the nozzle hole section 60. After positioning the nozzle hole part 60
Fit the nozzle nut 9 from below, fit its threaded part 91 to the threaded part 63 of the valve body 6, and then attach the nozzle hole part 60 to the cylinder head 2 of the diesel engine (FIG. 3) shown by the two-dot chain line. is mounted so as to face the combustion chamber 4. An important point in the present invention is that the shape of the nozzle hole 70 provided in the nozzle hole portion 60 of the fuel injection nozzle IO is formed into a T-shape, and the horizontal side of the slit forming this nozzle hole 70 is formed in the cylinder head 2. on the side, and at a point with the vertical side facing the piston side. FIG. 4A shows an enlarged view of the nozzle hole 70, which has a T-shaped flat groove or slit consisting of a horizontal side a and a vertical side. On the head 2 side, the vertical side is also formed towards the top of the piston. The ratio of the width S of the vertical and horizontal sides a and b to the length of the horizontal side is preferably determined as follows, taking into consideration a large number of experimental results. (5) S=L/8 to L/2 Note that it is preferable that the horizontal and vertical sides are arranged inside the outline of the square. As mentioned above, the nozzle hole 70 is formed by combining the horizontal side a and the vertical side
By forming the piston into a letter shape, as shown in FIG. 5, the spray a° from the horizontal side a collides inward from the outlet of the piston combustion chamber, and the spray b′ from the vertical side is distributed along the combustion chamber wall. As mentioned above, the amount of air on the cylinder head side is significantly larger than the amount of air on the piston combustion chamber side, but in the present invention, the shape of the fuel spray is configured especially in accordance with this air distribution amount. There is. Figures 6A and 6B compare the state of fuel spray between the T-shaped nozzle hole of the present invention and a normal round nozzle hole. The surface area of the outer periphery of the spray F increases, and the air introduction rate shown by the arrow in any cross section perpendicular to the direction of travel of the spray F increases compared to the case of the round nozzle hole of the conventional nozzle shown in Figure 6B. and 1.6
It can be seen that there is a significant increase of ~5.2 times (6). Incidentally, fuel injection 1lI injected from nozzle holes with the same cross-sectional area
Regarding F, the contact area of air in any cross section between a T-shaped nozzle hole and a round nozzle hole is 1.5 to 1. It is 5 times more. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between fuel equivalence ratio, smoke, and output, with curve T representing data for the nozzle of the present invention, and curve @R representing data for the conventional nozzle. According to the above-mentioned FIG. 7, it can be seen that the average effective pressure Pre increases and the smoke decreases in the data of the nozzle of the present invention, which is straight @T, compared to the curve R showing the data of the conventional nozzle. . Furthermore, the effect of this improvement is remarkable in the hatched area M between the two lines, where the fuel equivalent is large. On the other hand, the tip of the nozzle, especially the nozzle hole 60, is in direct contact with the flame and therefore tends to become very hot, and as the temperature increases, scratches and the like occur. Therefore, the contact portion 64 between the nozzle hole portion 60 and the main body 6 has good heat transfer (7).
4. It is best to insert a material with good heat transfer such as copper. As the ceramic material for the nozzle hole portion 30 constituting the fuel injection nozzle of the present invention, silicon nitride (Sis Na) sintered body having the physical properties listed in Table 1 or silicon nitride with an aluminum oxide (Ah Os) component may be used. The most suitable ceramic material is a sialon sintered body. As is clear from Table 1, silicon nitride sintered bodies have properties that are several orders of magnitude better than metal materials in terms of high-temperature strength.
In addition, it has extremely high thermal shock resistance against heat shock, has a small thermal expansion coefficient, and has a small thermal conductivity, making it a material suitable for the construction of the injection hole portion of a fuel injection nozzle. As described above, the present invention is directed to the nozzle hole portion 60 of the fuel injection nozzle 1o.
(8) The nozzle hole 70 provided in the engine has a T-shaped cross section, and the horizontal side a of the nozzle hole is directed toward the cylinder head, and the vertical side is directed toward the piston combustion chamber. Therefore, as shown in FIG. 5, the jet 1a' from the side a of the nozzle hole 70 collides with the inside of the outlet of the piston combustion chamber 4,
Further, since the spray @b' is distributed along the vertical sides toward the bottom of the combustion chamber 4, the distribution of the fuel spray corresponds to the amount of air in the combustion chamber. Furthermore, since this fuel spray is distributed in a T-shape while spreading in three directions, the contact area between the air and the fuel spray increases, and as shown in Figure 6, it is possible to introduce air from the joint between the two vertical and horizontal sides. It becomes possible to promote this. Therefore, the fuel spray is distributed in accordance with the distribution of air in the combustion chamber, and by forming the T-shaped slit, it is possible to improve the mixing state of the fuel spray, air, and fuel spray. It becomes as if the section modulus has increased, making the fuel stiffer, and ignition occurs continuously without being broken up by swirls like fuel spray injected through a simple linear slit. The ignitability is improved, and (9) combustion efficiency can be improved accordingly. Furthermore, by making the nozzle hole part of the present invention made of ceramic, forming the nozzle hole in a T-shape, and specifying the direction of the nozzle hole, it is possible to accurately specify the direction of fuel spray. Since ceramic is heat resistant, it can completely eliminate the drawbacks of conventional metal fuel injection nozzles, such as seizure of the needle valve, clogging of the nozzle hole, and excessive wear on the valve seat. Become. Furthermore, by configuring the nozzle hole part with a ceramic material, it is possible to make small holes as nozzle holes in the molded product before sintering and then sinter it, so that the T-shaped shape of the nozzle hole can be reduced. Since it is easy to form and the roughness of the wall of the nozzle hole can be set to 0.8s or less, it is possible to reduce the resistance when the fuel passes through the nozzle hole. In the above embodiment, an example of a fuel injection nozzle in which only the injection hole portion is made of a ceramic material is shown, but the present invention is not limited to this embodiment (10). For example, the valve body may be made of a ceramic material. It goes without saying that it can also be applied to things made up of . 4. Brief Description of the Drawings FIG. 1 is a partially cutaway side sectional view of a conventional fuel injection nozzle, and FIG. 2 is a front view of the nozzle hole of the same injection nozzle. FIG. 3 is a partially cutaway side view of a fuel injection nozzle according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an enlarged sectional view of the tip of the injection nozzle, and FIG. 4A is an injection nozzle located at the tip of the injection nozzle. It is an enlarged front view of the X-shaped nozzle hole formed in the hole part. Moreover, FIG. 5 is a diagram showing a state in which fuel is injected into the combustion chamber from the nozzle according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a T-shaped nozzle hole of the nozzle according to the present invention and a conventional round nozzle hole. FIG. 7 is a diagram illustrating the effects of the present invention, and is a diagram illustrating a situation in which the effective average pressure and smoke change with respect to the fuel equivalence ratio. 1.10... Fuel injection nozzle, (11) 2... Cylinder head, 3... Tip, 30... Nozzle hole, 4... Combustion chamber, 5... Needle valve, 6... Valve body, 7 .70... Nozzle hole, 8...
Valve seat, 9...nozzle nut, 61...keyway, 62...key, 63.91...threaded part. Agent: Patent Attorney Shin Ogawa − Patent Attorney Ken Noguchi Teru Patent Attorney Kazuhiko Saishita − (12) (13)
Claims (1)
ク材により構成すると共に、この噴孔部に設けた噴孔を
断面がT字状に形成し、この噴孔を形成するスリットの
内の横辺をシリンダヘッド側に、また縁辺をピストン側
に向けたことを特徴とするエンジン用燃料噴射ノズル。At least the nozzle hole section located at the tip of the valve body is made of a ceramic material, and the nozzle hole provided in this nozzle hole section is formed into a T-shape, and the lateral side of the slit forming this nozzle hole is formed. A fuel injection nozzle for an engine characterized by having a side facing toward the cylinder head and an edge facing toward the piston.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2398882A JPS58143164A (en) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | Fuel injection nozzle for engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2398882A JPS58143164A (en) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | Fuel injection nozzle for engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58143164A true JPS58143164A (en) | 1983-08-25 |
| JPH0565713B2 JPH0565713B2 (en) | 1993-09-20 |
Family
ID=12125954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2398882A Granted JPS58143164A (en) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | Fuel injection nozzle for engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58143164A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0212066U (en) * | 1988-07-07 | 1990-01-25 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54106421U (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-26 | ||
| JPS54179320U (en) * | 1978-06-09 | 1979-12-18 | ||
| JPS56106062A (en) * | 1980-01-26 | 1981-08-24 | Hino Motors Ltd | Hole nozzle |
-
1982
- 1982-02-17 JP JP2398882A patent/JPS58143164A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54106421U (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-26 | ||
| JPS54179320U (en) * | 1978-06-09 | 1979-12-18 | ||
| JPS56106062A (en) * | 1980-01-26 | 1981-08-24 | Hino Motors Ltd | Hole nozzle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0212066U (en) * | 1988-07-07 | 1990-01-25 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0565713B2 (en) | 1993-09-20 |
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