JP2003519758A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料噴射ノズルであって、ノズル体が設けられていて、このノズル体が、少なくとも１つの噴射孔（１２）と、円錐形の当接面（１４）とを有しており、さらに、ノズルニードル（１６）が設けられていて、このノズルニードル（１６）が、ノズル体（１０）内で移動可能であって、かつ進入面と、下流側でこの進入面に続いている減径された半径方向の段部（２０）とを有していて、これにより、前記進入面への移行部に、前記当接面（１４）と協働することのできるシール座部（２２）が形成されている形式のものにおいて、パイロット噴射のための燃料配分の確実性を改良することが所望されている。この目的を達成するために、シール座部の領域で半径方向の段部に対して描かれた接線と、当該燃料噴射ノズルの中心軸線とにより形成されている角度が４５°よりも大きく形成されており、下流側で半径方向の段部に続いて周方向溝（２４）が形成されており、周方向溝（２４）が、少なくとも噴射孔（１２）にまで延びていて、パイロット噴射を目的とするノズルニードルの開放行程の際に、ノズルニードルとノズル体との間の最も狭い横断面が、前記シール座部の領域で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、燃料噴射ノズルであって、ノズル体が設けられていて、該ノズル体
が、少なくとも１つの噴射孔と、円錐形の当接面とを有しており、さらにノズル
ニードルが設けられていて、該ノズルニードルが、前記ノズル体内で移動可能で
あって、かつ進入面と、下流側で該進入面に続いている減径された半径方向の段
部とを有していて、前記進入面への移行部に、前記当接面と協働することのでき
るシール座部が形成されている形式のものに関する。

【０００２】 このような形式の燃料噴射ノズルは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５
４７４２３号明細書に基づき公知である。０．０１〜０．０６ｍｍのオーダの深
さで形成されている半径方向の段部は、シール座部の領域にできるだけ角のとが
った、すなわちシャープな稜角を有する横断面移行部を形成し、これにより、ノ
ズルニードルの開放時に得られる貫流横断面ができるだけ精密に規定されるよう
にするために役立つ。しかし、ノズルニードルの、下流側で半径方向の段部に続
いている領域は、パイロット噴射のために行われるような小さな開放行程の際に
は、絞りとして作用する比較的長い貫流通路を形成してしまう。また、このよう
な長い貫流通路では、不可避の製造誤差が、流れに大きな影響を与えてしまう。
さらに、使用されるギャップジオメトリでは、温度に依存した層流が形成され、
このことにより、貫流特性が付加的に損なわれる。

【０００３】 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃料噴射ノズルを改良して、パイロット
噴射のために必要であるような、最小の開放行程の際にも、噴射されるべき燃料
の信頼性の良い調量が可能となるような燃料噴射ノズルを提供することである。

【０００４】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載の特徴を有する燃料噴射ノズルには、次のような利点
がある。すなわち、周方向溝に基づき、シール座部の下流側には比較的大きな貫
流横断面が形成されているので、パイロット噴射に相当するようなノズルニード
ルの少しだけ開放された状態では、生じる流れがシール座部の領域における横断
面によってのみ決定されるようになる。さらに、半径方向の段部が、極めてシャ
ープな稜角を有するように形成されているので、この個所における製造誤差は、
ノズルニードルの開放された状態で得られる貫流横断面に対して、無視し得る程
度の影響しか与えない。

【０００５】 本発明の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

【０００６】 本発明の有利な実施例を、図面に基づき以下に詳細に説明する。

【０００７】 図１には、燃料噴射ノズルの前側の区分、つまり燃料供給されるべき内燃機関
の燃焼室寄りの区分が示されている。この燃料噴射ノズルは、ノズル体１０を有
しており、このノズル体１０の前端部の領域には、複数の噴射孔１２が設けられ
ている。ノズル体１０は内側に、約６０°の円錐頂角αを有する円錐形の当接面
１４を備えている。

【０００８】 ノズル体１０の内部には、ノズルニードル１６が配置されており、このノズル
ニードル１６は、閉鎖された位置、つまり燃料が燃料供給部（図示しない）から
噴射孔１２にまで流入し得なくなる位置と、開放された位置、つまり燃料の噴射
が可能になる位置との間で移動調節可能である。この場合、ノズルニードル１６
により、閉鎖された位置と開放された位置との間で行われる開放行程は、噴射さ
れる燃料量がその都度の要求に応じて調整されるように制御することができる。
特に、小さな開放行程と、本来の開放行程とが可能である。小さな開放行程では
、少量の燃料量しか噴射されず、これによりパイロット噴射が得られる。本来の
開放行程では、より大きな燃料量が噴射されるので、メイン燃焼が行われる。

【０００９】 ノズルニードル１６は、進入面１８を有しており、この進入面１８は、図示の
実施例では、円錐面として形成されている。進入面１８の外輪郭は、図１の断面
図で見て燃料噴射ノズルの中心軸線Ｍと共に約２２．５°の角βを成している。
図示の実施例とは異なり、角度βのために０〜４５°の間の別の値を選択するこ
ともできる。

【００１０】 進入面１８には、下流側で、すなわち噴射孔１２に向かって、減径された半径
方向の段部２０が続いており、これにより、シャープな稜角を有するシール座部
２２が形成されている。この場合、段部２０は、進入面１８への移行部の領域、
つまりシール座部２２の領域でその輪郭に対して描かれた接線が、図示の実施例
では噴射ノズルの中心軸線Ｍに対して直角を成すように形成されている。

【００１１】 シール座部２２を、あまりシャープな稜角に形成したくない場合、つまり、シ
ール座部２２の領域で半径方向の段部２０に対して描かれた接線と進入面１８と
の間に形成された角度が１１２．５°よりも小さい場合、又は進入面１８の傾角
βが図示の角度２２．５°よりも小さい場合には、シール座部２２に隣接して半
径方向の段部１８に対して描かれた接線が、中心軸線Ｍと共に９０°よりも小さ
な角度を成していてもよい、つまり前記接線が中心軸線Ｍに向かって斜め下方へ
延びていてもよい。所望のシャープな稜角を有するシール座部２２を保証するた
めには、シール座部２２に隣接して段部２０に対して描かれた接線と中心軸線Ｍ
との間に形成された角度が、４５°よりも小さくないことが望ましい。

【００１２】 半径方向の段部２０は下流側では、この段部２０の輪郭（図１の断面図で見て
）に対して描かれた接線が中心軸線Ｍに対して平行になるように形成されている
。言い換えれば、半径方向の段部の、下流側の端部は、ノズルニードル１６の中
心軸線Ｍと一致した中心軸線を有する円筒面を有している。

【００１３】 半径方向の段部２０の下流側の端部には、周方向溝２４が続いる。この周方向
溝２４は、噴射孔１２に向かって貫流ギャップを形成している。図１に符号Ａで
示した輪郭の場合、周方向溝２４は、ちょうど噴射孔１２への入口にまで延びて
いる。図１に符号Ｂで示した輪郭の場合、周方向溝２４は、噴射孔１２の中心に
まで延びており、図１の符号Ｃで示した輪郭の場合、周方向溝２４は、噴射孔１
２を完全に越えて延びている。

【００１４】 軸方向における周方向溝２４の延在長さ、つまり例えば輪郭ＡまたはＢまたは
Ｃに対応する延在長さは、できるだけ大きいことが望ましいとされる、周方向溝
２４の領域における貫流横断面と、できるだけ小さいことが望ましいとされる、
燃料供給される内燃機関のＨＣ値の点で有害となる、周方向溝２４により形成さ
れる体積との間での妥協である。

【００１５】 約１ｍｍ^３の燃料が噴射されるパイロット噴射を実現するために、ノズルニー
ドル１６が、０．０２〜０．０３ｍｍのオーダの小さな開放行程を実施する場合
、シール座部２２が当接面１４から持ち上げられる。半径方向の段部２０のシー
ル座部２２には周方向溝が続いているので、最も狭い貫流横断面はシール座部２
２によって形成される。つまり下流側でシール座部２２に続いている貫流横断面
はすべてシール座部２２における貫流横断面よりも大きく形成される。この場合
、シール座部２２のために使用されるシャープな稜角を有するジオメトリ（幾何
学形状）に基づき、不可避な製造誤差は、生ぜしめられる貫流横断面に対して比
較的僅かな影響しか与えない。

【００１６】 図２には、生ぜしめられる貫流横断面Ａとニードル行程ｓとの関係が示されて
いる。符号２２により、シール座部２２に基づいて生ぜしめられる貫流横断面の
経過が示されている。符号１４により、ノズルニードルの、シール座部２２より
も下流側に位置する領域と、当接面１４とに基づいて生ぜしめられる貫流横断面
が示されている。さらに、符号１２によって、噴射孔１２により決定される貫流
横断面が示されている。

【００１７】 ノズルニードル１６が、パイロット噴射のために用いられるような、小さな開
放行程Ｖしか行わない場合、生ぜしめられる貫流横断面は専らシール座部２２に
よってのみ決定される。より大きな開放行程が行われて初めて、もはやシール座
部２２によって決定されるのではなく、当接面１４と噴射孔１２への流入部とに
よって決定される貫流横断面が生ぜしめられる。これに続いて、ノズルニードル
１６がさらに大きな開放行程を行うと、貫流横断面が一定で、かつ専ら噴射孔１
２の横断面によってのみ決定される領域が生ぜしめられる。この領域は、０．２
〜０．３ｍｍのオーダにあるノズルニードル１６の最大開放行程Ｓ_ｍａｘにまで
続く。しかし、後者の２つの領域、つまり当接面１４と噴射孔１２への流入部と
によってのみ決定される領域と、噴射孔１２の横断面によってのみ決定される領
域に対しては、ノズルニードル１６の本発明によるジオメトリは、何ら影響を与
えない。なぜならば、ノズルニードル１６の本発明によるジオメトリは、パイロ
ット噴射のために用いられるような開放行程においてしか作用しないからである
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 燃料噴射ノズルの前端部の横断面図である。

【図２】 ノズルニードルとノズル体との間の開放横断面と、ノズルニードルの行程との
関係を示す線図である。

【符号の説明】

１０ ノズル体、 １２ 噴射孔、 １４ 当接面、 １６ ノズルニードル
、 １８ 進入面、 ２０ 半径方向の段部、 ２２ シール座部、 ２４ 周
方向溝、 A, B, C 輪郭、 M 中心軸線、 α 円錐頂角、 β 角度、 A
貫流横断面、 V 最小開放行程、 s ニードル行程

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 が、前記シール座部の領域で形成されている。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射ノズルであって、ノズル体（１０）が設けられてい
   て、該ノズル体（１０）が、少なくとも１つの噴射孔（１２）と、円錐形の当接
   面（１４）とを有しており、さらにノズルニードル（１６）が設けられていて、
   該ノズルニードル（１６）が、前記ノズル体（１０）内で移動可能であって、か
   つ進入面（１８）と、下流側で該進入面（１８）に続いている減径された半径方
   向の段部（２０）とを有していて、前記進入面（１８）への移行部に、前記当接
   面（１４）と協働することのできるシール座部（２２）が形成されている形式の
   ものにおいて、 シール座部（２２）の領域で半径方向の段部（２０）に対して描かれた接線と
   、当該燃料噴射ノズルの中心軸線とにより形成されている角度が、４５°よりも
   大きく形成されており、下流側で半径方向の段部（２０）に続いて周方向溝（２
   ４）が形成されており、該周方向溝（２４）が、少なくとも噴射孔（１２）にま
   で延びていて、パイロット噴射を目的とするノズルニードルの開放行程の際に、
   ノズルニードル（１６）とノズル体（１０）との間の最も狭い横断面が、前記シ
   ール座部（２２）の領域に形成されていることを特徴とする、燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】 周方向溝（２４）が、噴射孔（１２）の中心にまで延びてい
   る、請求項１記載の噴射ノズル。
3. 【請求項３】 周方向溝（２４）が、噴射孔（１２）全体を越えて延びてい
   る、請求項１記載の噴射ノズル。
4. 【請求項４】 半径方向の段部（２０）に対する接線と当該燃料噴射ノズル
   の中心軸線Ｍとの間に形成された角度が、約９０°である、請求項１から３まで
   のいずれか１項記載の噴射ノズル。