JP2003508684A - ノズルニードルにリング溝を備えた、内燃機関用の噴射ノズル - Google Patents
ノズルニードルにリング溝を備えた、内燃機関用の噴射ノズルInfo
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Abstract
Description
ルニードル座とノズルニードルとを備えている形式のものに関する。
て、流れ抵抗に大きなばらつきが、ひいては噴射される燃料量に大きなばらつき
がある。その結果、このような噴射ノズルを備えた内燃機関の多くにおいて、放
出特性及び消費特性は最適ではなくなる。
いて、ノズルニードルの部分行程領域における噴射量のばらつきを減じることが
できる噴射ノズルを提供すること、ひいては本発明による噴射ノズルを備えた内
燃機関の消費特性及び放出特性を改善することである。
て、少なくとも1つの噴射孔とノズルニードル座とノズルニードルとを備えてい
る形式のものにおいて、ノズルニードルの、ノズルニードル座に向けられた端部
が、リング溝を有しているようにした。
ルの絞り作用にとって決定的である。リング溝を大きな再現精度をもって製造す
ることができるので、噴射ノズルの絞り作用は、構造形式の同じ噴射ノズルの種
々異なるサンプル間において極めて狭い範囲においてしかばらつかない。これに
よって、本発明による噴射ノズルの運転特性を測定することにより、構造形式の
同じその他のすべての噴射ノズルの運転特性を、大きな精度で予測することがで
き、そして噴射動作のばらつきを相応に最適化させることができる。
ていると、ノズルニードル座におけるノズルニードルの良好なシール性及び良好
なセンタリングが達成される。
になっていると、ノズルニードルとノズルニードル座との間の良好なシール作用
が得られる。
れた端部が、円錐体であり、ノズルニードルの円錐角が約1°まで、有利には1
5′〜30′だけ、ノズルニードル座の円錐角よりも大きくなっており、このよ
うになっていると、シール面が小さくなり、ノズルニードルの最大直径の領域に
設けられる。
このようになっていると、ノズルニードルの全周にわたって等しい流れ条件が生
ぜしめられる。
なくとも1つの噴射孔を有しており、このようになっていると、本発明による噴
射ノズルの利点を、袋穴-噴射ノズル(Satzloch-Einspritzduese)においても利
用することができる。
間の移行部と、噴射ノズルの底部との間の間隔が、リング溝と噴射ノズルの底部
との間の間隔にほぼ等しい。このようになっていると、ノズルニードルの部分行
程領域においては、リング溝が移行部の代わりに、噴射ノズルの絞り作用を規定
する。
16mm〜0.24mmであり、このようになっていると、十分に大きな部分行
程領域においてリング溝が噴射ノズルの絞り作用にとって決定的になる。リング
溝はいずれにせよ、リング溝の前縁だけが短時間絞り作用を有するような大きさ
でなくてはならない。
は0.08mm〜0.14mmである。このようになっていると、リング溝の容積
は小さいままであり、ひいては、内燃機関の停止時に蒸発する燃料の量も少ない
ままである。それにもかかわらず、リング溝によって噴射ノズルの絞り作用には
十分な影響が与えられる。
形の袋穴-噴射ノズルの部分負荷特性が改善される。
形の袋穴-噴射ノズルの部分負荷特性も改善される。
(Mikro-Sackloch)であり、このようになっていると、本発明による利点をこの
ような噴射ノズルにおいて利用することができる。
おり、このようになっていると、本発明による噴射ノズルの利点を、シートホー
ル-噴射ノズル(Sitzloch-Einspritzduese)において利用することができる。シ
ートホール-噴射ノズルにおいては時々、ノズルニードル座に対するノズルニー
ドルのセンタリングが不足していることに基づいて、全周にわたって分配配置さ
れた噴射孔における燃料圧が等しくないという問題が生じ、これによって噴射時
における不都合な条件の発生することがある。リング溝によって噴射孔間の圧力
補償を行うことができ、その結果ノズルニードルにおけるセンタリングの不足は
、噴射条件に対して不都合に作用しなくなる。
ルニードル座との交点(Durchstosspunkt)と、噴射ノズルの底部との間の間隔
が、リング溝と噴射ノズルの底部との間の間隔にほぼ等しくなっており、このよ
うになっていると、ノズルニードルの部分行程領域においてはリング溝が、ノズ
ルニードル座から噴射孔への移行部の代わりに噴射ノズルの絞り作用を規定する
。
は約1.5倍大きくなっており、このようになっていると、噴射ノズルの絞り作
用は、十分に大きな部分行程領域にわたってリング溝の影響を受けることになる
。
又は、リング溝の深さが0.02mm〜0.1mm、有利には0.04mm〜0.0
7mmである。このようになっていると、リング溝の容積を小さく保つことがで
き、それにもかかわらず、リング溝によって噴射ノズルの絞り作用に対して十分
な影響を与えることができる。
の関係を示す特性線図、 図3は、本発明によるシートホール-噴射ノズルを示す断面図、 図4は、本発明によるシートホール-噴射ノズルの液圧直径とノズルニードル
の行程との関係を示す特性線図である。
。袋穴2は円筒形であっても、又はミニ袋穴又はマイクロ袋穴2であってもよい
。後者の場合には袋穴2の容積は図1に示された構造形式に比べて減じられてい
る。これによって、内燃機関の停止時にわずかな燃料しか燃焼室に蒸発しなくな
る。
い燃焼室に達する。円錐形の袋穴2には、円錐台形のノズルニードル座4が接続
している。ノズルニードル座4は60°の円錐角を有することができる。
分かるように、ノズルニードル5の円錐角はノズルニードル座4の円錐角よりも
大きい。これによってノズルニードル5とノズルニードル座4との間の接触領域
6はノズルニードル5の最大直径の領域に位置しており、かつノズルニードル5
とノズルニードル座4との間の面圧が高められる。ノズルニードル5とノズルニ
ードル座4との円錐角の相違は、図1において誇張して示されている。通常、両
者の円錐角の相違は、1°よりも小さく、数分の角度範囲内にある。
ル座4の研削時に発生した縁部7である。加工の形式に応じて縁部7は鋭いばり
であっても又は滑らかな縁部であってもよい。縁部7の流れ抵抗は縁部7の特性
によって大きな影響を受ける。
流れ抵抗に対する縁部7の影響を減じる。リング溝8と噴射ノズル1の底部9と
の間の間隔は、噴射ノズル1の底部9と縁部7との間の間隔にほぼ等しい大きさ
である。これによってノズルニードル5の行程とは無関係に、噴射ノズル1の絞
り作用は縁部7のジオメトリによってまったく又は問題にならないほどしか影響
されない。この効果は、ノズルニードル座4とノズルニードル5の円錐部との間
のリング間隙に比べて大きな、リング溝8と縁部7との間のリング間隙の液圧直
径(hydraulischer Durchmesser)に基づいて、後者のリング間隙における流れ
抵抗が前者のリング間隙の流れ抵抗よりも小さいことに起因する。両流れ抵抗は
いわば直列に接続されているので、噴射ノズル全体の流れ抵抗にとっては主とし
て最小の個別抵抗が基準になる。
きを有していることは、図2の線図に示されている。図2には袋穴-噴射ノズル
1の液圧直径11が縦軸に、かつノズルニードル行程10が横軸に定性的(qual
itativ)にとられている。液圧直径11は、任意の貫流される横断面をその流れ
抵抗に関して比較可能にする値である。基準値としては、円形横断面を有する管
の流れ抵抗が働く。大きな液圧直径を有する横断面は、小さな流れ抵抗を有し、
小さな液圧直径を有する横断面は、大きな流れ抵抗を有している。
の領域は0から「a」まで延び、次いで部分行程領域と呼ばれる第2の領域は、
「a」から「b」まで延びている。「c」のところでは全ノズルニードル行程が
得られている。
ズル1が、開放されると、極めて小さなノズルニードル行程10時に接触領域6
において極めて狭い間隙が生ぜしめられ、この間隙を通して、圧力下にある燃料
は袋穴2内に流入することができる。この極めて狭い間隙は、噴射ノズル1の流
れ抵抗を決定的に規定し、これによって液圧直径11をも決定する。この極めて
狭い間隙の流れ抵抗は大きいので、極めて小さなノズルニードル行程10時にお
ける噴射ノズル1の液圧直径11は、極めて小さい。
来技術によれば、ノズルニードル座4と袋穴2との間の縁部7によって決定的に
規定される。したがって縁部7は部分行程領域において、噴射ノズル1の液圧直
径に対しても大きな意味を有する。すなわち縁部7のジオメトリにおける変化は
、液圧直径11の変化を生ぜしめる。全ノズルニードル行程「c」の領域におい
ては、ノズルニードル1の噴射孔3が噴射ノズル1の液圧直径11のために決定
的である。
b」との間の部分行程領域において噴射ノズル1の特性線12を変化させる。
穴-噴射ノズル1の特性線14とが示されている。従来技術による袋穴-噴射ノズ
ル1では、ノズルニードル5はリング溝を有していない。上に述べた縁部7のジ
オメトリにおけるばらつきに基づいて、構造形式の同じ噴射ノズル1の種々異な
るサンプルの特性線もまた、特に部分行程領域においてばらつきがある。このこ
とは特性線12,13相互の差異によって図2において示されている。
ルでは、特に部分行程領域において縁部7の絞り作用を生ぜしめない。それとい
うのはこの場合、燃料がリング溝8内に逃げることができるからである。その結
果、本発明による噴射ノズル1の部分行程領域における液圧直径11は、従来技
術による噴射ノズル1の液圧直径11より大きい。特に、構造の等しい本発明に
よる噴射ノズル1の種々異なるサンプルの特性線14は、特に部分行程領域にお
いて極めてわずかしかばらつかない。それというのは、リング溝8のジオメトリ
は大きな再現精度をもって製造することができるからである。
(Kennfeld)は、単数又は複数の選択されたテストサンプルを用いて測定によっ
て検出される。このようにして検出された特性マップは、構造形式の同じすべて
の噴射系の基礎もしくは基本として用いられる。
射系の制御装置に蓄積されていると、仮定する。さらに、大量生産によって製造
された噴射ノズル1は特性線13を有しているものと仮定する。そして特性線1
3を有する噴射ノズル1が、特性線12を蓄えている制御装置と共働すると、特
性線13を有する噴射ノズル1の部分行程領域における実際の噴射量は、テスト
サンプルにおいて測定された特性線12を描く最適な噴射量と合致せず、その結
果内燃機関の出力及び/又は放出特性は劣化する。
ばらつかないので、本発明による噴射ノズル1を備えたすべての内燃機関では、
制御装置内に蓄えられた特性線14と、取り付けられた噴射ノズル1の特性線1
4との間における合致が著しく改善される。この合致は、従来技術による噴射ノ
ズル1におけるばらつきと比較して、例えばファクタ2又は3だけ改善されるこ
とができる。その結果、実際に噴射される燃料量は、制御装置によって所定され
た噴射量に正確に相当し、かつ内燃機関の消費特性及び放出特性は最適になる。
明による噴射ノズル1が示されている。この場合使用されている符号は、図1に
おいて使用された符号に相当する。図1に示された実施例と図3に示された実施
例との間の大きな違いは次のことにある。すなわち図3の実施例では、部分行程
領域において縁部7の代わりに、ノズルニードル座4と噴射孔3との間における
移行部15が噴射ノズル1の流れ抵抗にとって決定的である。本発明によるリン
グ溝8はシートホール-噴射ノズルでは噴射孔3の高さに配置されており、その
結果噴射ノズルの流れ抵抗に対する、ノズルニードル座4と噴射孔3との間の移
行部15の影響は、強く減じられる。リング溝8と噴射ノズル1の底部9との間
の間隔は、噴射ノズル1の底部9と、噴射孔3の長手方向軸線とノズルニードル
座4との交点16との間の間隔にほぼ等しい大きさである。これによって、ノズ
ルニードル5の行程とは無関係に、噴射ノズル1の絞り作用は、移行部15のジ
オメトリによってまったく又は少なくとも問題にならない程度にしか影響されな
い。
ール-噴射ノズル1の特性線14とが示されている。
て上に述べた相違と同様のことが言える。
示す特性線図である。
との関係を示す特性線図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 内燃機関用の噴射ノズル(1)であって、少なくとも1つの
噴射孔(3)とノズルニードル座(4)とノズルニードル(5)とを備えている
形式のものにおいて、ノズルニードル(5)の、ノズルニードル座(4)に向け
られた端部が、リング溝(8)を有していることを特徴とする、ノズルニードル
にリング溝を備えた、内燃機関用の噴射ノズル。 - 【請求項2】 ノズルニードル座(4)が円錐台形である、請求項1記載の
噴射ノズル(1)。 - 【請求項3】 ノズルニードル座(4)の円錐角が約60°である、請求項
2記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項4】 ノズルニードル(5)の、ノズルニードル座(4)に向けら
れた端部が、円錐体であり、ノズルニードル(5)の円錐角が約1°まで、有利
には15〜30′だけ、ノズルニードル座(4)の円錐角よりも大きい、請求項
2又は3記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項5】 リング溝(8)が円錐体の底面に対して平行に延びている、
請求項2から4までのいずれか1項記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項6】 ノズルニードル座(4)に袋穴(2)が接続していて、該袋
穴(4)が少なくとも1つの噴射孔(3)を有している、請求項1から5までの
いずれか1項記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項7】 噴射ノズル(1)の閉鎖時に、袋穴(2)とノズルニードル
座(4)との間の移行部(7)と、噴射ノズル(1)の底部(9)との間の間隔
が、リング溝(8)と噴射ノズル(1)の底部(9)との間の間隔にほぼ等しい
、請求項6記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項8】 リング溝(8)の幅が約0.1mm〜0.3mm、有利には約
0.16mm〜0.24mmである、請求項6又は7記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項9】 リング溝(8)の深さが約0.02mm〜0.2mm、有利に
は約0.08mm〜0.14mmである、請求項6から8までのいずれか1項記載
の噴射ノズル(1)。 - 【請求項10】 袋穴(2)が円錐形である、請求項6から9までのいずれ
か1項記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項11】 袋穴(2)が円筒形である、請求項6から9までのいずれ
か1項記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項12】 袋穴(2)がミニ袋穴又はマイクロ袋穴である、請求項6
から11までのいずれか1項記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項13】 ノズルニードル座(4)が少なくとも1つの噴射孔(3)
を有している、請求項1から5までのいずれか1項記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項14】 噴射ノズル(1)の閉鎖時に、噴射孔(3)の長手方向軸
線とノズルニードル座(4)との交点(16)と、噴射ノズル(1)の底部(9
)との間の間隔が、リング溝(8)と噴射ノズル(1)の底部(9)との間の間
隔にほぼ等しい、請求項13記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項15】 リング溝(8)の幅が、噴射孔(3)の直径よりも大きく
、有利には約1.5倍だけ大きい、請求項13又は14記載の噴射ノズル(1)
。 - 【請求項16】 リング溝(8)の深さがリング溝(8)の幅よりも小さい
、請求項13から15までのいずれか1項記載の噴射ノズル(1)。 - 【請求項17】 リング溝(8)の深さが約0.02mm〜0.1mm、有利
には約0.04mm〜0.07mmである、請求項13から16までのいずれか1
項記載の噴射ノズル(1)。
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