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FUEL INJECTION NOZZLE

Patent code P03A000581
File No. U2000P155
Posted date Aug 28, 2003
Application number P2001-028158
Publication number P2002-227749A
Patent number P3455780
Date of filing Feb 5, 2001
Date of publication of application Aug 14, 2002
Date of registration Aug 1, 2003
Inventor
  • (In Japanese)西田 恵哉
Applicant
  • (In Japanese)広島大学長
Title FUEL INJECTION NOZZLE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection nozzle capable of generating spray characteristics optimum for engine operation conditions.
SOLUTION: In this fuel injection nozzle, a tapered jet hole 18a and a straight jet hole 18b are used as jet holes and a rotatable rotary valve 21 stored slidably on a needle valve 6 is provided between a tip part of the needle valve 6 and an inner surface side of a sack part 5. A passage 23 in a direction of an axis connecting the tip side of the needle valve 6 and an inlet of the jet hole is formed on an outer circumference surface of the rotary valve 21 to enable to select the tapered jet hole 18a and the straight jet hole 18b, and a swirl chamber 24 turning fuel flowing into the inlet of the jet hole along a circumference direction of the jet hole is formed at an outlet of the passage 23. A fuel spray excellent in spray characteristics can be provided by a combination of the swirl chamber 24 and the tapered jet hole 18a, or the swirl chamber 24 and the straight jet hole 18b.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


車両に搭載される直噴式のディーゼルエンジンでは、燃料噴射ノズルを用いて、直接、燃料を燃焼室内に噴射することが行われている。
燃料噴射ノズルは、通常、先端部に噴孔を有し、内部に噴孔を開閉させる針弁(ニードルバルブ)を摺動自在に収めたノズルボディが採用され、開弁にしたがい燃料を噴孔から燃焼室内へ噴射する構造となっている。
しかし、同ノズルは、画一的なので、エンジンの運転状態に応じて、噴霧特性が変えられない。
そこで、近時、燃料噴射ノズルの噴孔の数や、燃焼室に対する燃料噴射方向が検討され、燃料の噴射状態や噴射期間を調整することにより、自発的な燃焼の促進、エンジンの出力・燃費の向上、燃焼騒音の低減やNOxなどの排出を低減可能とすることが検討されている。
例えば燃料噴霧量を無段階に変化する技術の一例として、「長谷川敏行、他5名、自動車技術会学術講演会前刷集No.68-99(1999)p.1」がある。
これは、ロータリバルブ方式の可変噴孔ノズル、具体的にはロータリバルブの先端部に穿設された燃料流路断面とノズルボディに穿設された噴孔断面の重なり度合いを変えるノズル構造を用いて、噴孔開度を可変可能とし、種々のノズル噴射特性(燃料流量―燃料圧力特性)が得られるようにした技術である。
このノズルにおいては、噴孔開度を小さくすると、噴霧角度が大きくなることが観測されている。これは、ロータリバルブの先端部に穿設された燃料流路断面とノズルボディに穿設された噴孔断面の重なりに非対称が生じ、噴孔内で燃料が旋回流を発生しているためであろうと推論されている。すなわち、噴霧形態がフルコーン状態から、ホロコーン状態に変化していると推論されている。通常、このような噴霧形態が得られた場合は、噴霧粒径も小さくなり、燃料と空気との混合も促進されるので、未燃分(T-HC)や煤(スモーク)の減少が期待される。
しかるに、噴霧粒径の測定結果では、噴孔断面を固定したモデルでの測定結果とさほど変化は無く、測定された燃焼特性においても未燃分(T-TC)や煤(スモーク)の発生に改善の効果は認められなかったとしている。
本報告においては、この原因を噴霧粒径とは関係なく、噴霧形状や噴霧流の分布の変化であろうと推論し、むしろ、噴孔内の旋回流の発生を噴霧特性に及ぼす弊害要因とみなしている。
しかし、やはり未燃分(T-TC)や煤(スモーク)の減少に最も大きく影響するのは噴霧粒径であり、この噴霧角度が大きくなった状態で噴霧粒径をもっと小さくできれば、未燃分(T-TC)や煤(スモーク)を共にもっと発生しにくことが期待できる。
また、特開平10-141179号においては、針弁の先端にロータリバルブを設け、燃料圧力の高低による針弁の開閉(自動弁方式)を行えることを前提として、ロータリバルブの先端部に大小2種の燃料通路を設け、該燃料通路をノズルボディに穿設された噴孔位置に一致させる2種の組み合わせを利用し、同じ燃料圧力に対して異なる2種の噴霧特性が得られる技術が提案されている。
この技術は、2種の噴霧特性をパイロット噴霧と本噴霧として使い分けることにより、エンジンの負荷と回転数に即した噴射圧力、噴射期間、噴射量となる設定が可能となる。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、ディーゼルエンジンや筒内噴射式ガソリンエンジンなどに用いられ、噴霧特性を使用条件に応じて可変可能とした燃料噴射ノズルに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
先端部に出口が先細になるテーパ形状の第1噴孔と全体がストレート形状の第2噴孔がそれぞれ形成され、内部に前記噴孔を開閉する針弁を有し、該針弁の開弁にしたがい燃料を前記噴孔へ導くノズルボディと、
前記針弁に設けられ、ホローコーン型の噴霧形の噴霧にすべく、前記噴孔へ流入する燃料を当該噴孔の周方向に旋回させる旋回流発生手段と、
前記旋回した燃料を前記第1噴孔あるいは前記第2噴ら噴射させる噴孔切換手段とを具備してなることを特徴とする燃料噴射ノズル。

【請求項2】
 
前記噴孔切換手段は、一端側が前記針弁の先端部に回転およびスライド可能に収められ他端部が噴孔入口側に回動可能に支持されて前記針弁の周方向に回動可能に設けられ、外周面には燃料を噴孔入口に導く通路が形成され、回動変位により該通路を前記第1噴孔あるいは前記第2噴孔に連通させることによって噴孔切換えを行うロータリバルブを有して構成され、
前記旋回流発生手段は、前記ロータリバルブの通路の出口部に形成され、該通路の流れを噴孔周方向の流れにする渦巻室を有して構成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射ノズル。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2001028158thum.jpg
State of application right Registered


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