JP2010236536A - 内燃機関の燃料噴射器 - Google Patents

Abstract

【課題】
ノズル孔の配置をより自由にし、かつ、ノズル孔の全てに同時に燃料が供給され、かつスピンドルの行程を短くする噴射器を提供する。
【解決手段】
燃料噴射器は、ハウジング１６と、その下端に固定された弁ガイド３８と、弁ガイド３８の下端に固定され、かつ複数のノズル孔８２を設けた噴霧器５６と、弁ガイド３８の弁座５０と協働する弁部９２を備えるスピンドル８８と、スピンドル８８が閉鎖位置にある時にノズル孔８２と連通している容積を減少させるように噴霧器５６の縦孔８０内に延びる遮断要素９４とからなる。これにより、任意の噴霧高度で噴霧の質を最適にするようにノズル孔８２を配置でき、噴霧器５６はより多数のノズル孔８２を伴って設計することができ、噴霧器５６の側壁の強度を下げることなく、噴霧効率及び燃料燃焼を改善することができ、スピンドル８８のリフト量を少なくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の燃料噴射器に関する。本発明は、特に船舶推進用のディーゼル機関等の大型２ストローク内燃機関の燃料噴射器に関する。
より具体的には、本発明は請求項１の前提部分に記載の燃料噴射器に関し、該燃料噴射器は、ハウジングと、前記ハウジングの下端に固定された弁ガイドと、前記弁ガイドの下端に固定され、かつ複数のノズル孔を設けた噴霧器と、前記弁ガイドの弁座と協働する弁部を備えるスピンドルと、前記スピンドルが閉鎖位置にある時に前記ノズル孔と連通している容積を減少させるように前記噴霧器の縦孔内に延びる遮断要素とからなる。

特許文献１は、弁ガイドの対応する弁座と協働する弁部を有するとともに軸線方向に沿って移動可能なスピンドルと、噴霧器の中央孔内に前記弁スピンドルの弁部の下方に延びる遮断要素とを備える燃料噴射器を開示している。前記遮断要素の外壁はノズル孔の注入口の開放及び閉鎖に有効である。

特許文献１に開示されている解決策において、前記ノズル孔は一列に配置され、即ち、前記ノズル孔の注入口は前記噴霧器の下端から全てほぼ同じ距離に配置されている。この解決策の問題は、前記噴霧器の側壁の強度を下げることなく、最大角度内に配置されるノズル孔の総数を増やすことができないということである。

特許文献２は請求項１の前提部分に記載の燃料噴射器を開示しており、噴霧器のノズル孔の注入口は軸線方向に沿って離間し、かつ円筒状シール部によって互いに隔てられた第一列及び第二列に配置されている。前記噴霧器の縦孔内へ延びる遮断要素は、下列の注入口を開閉するように構成された第一円筒状領域と、前記弁スピンドルが閉じている際に、上列の注入口を閉鎖するために二次的な弁座と協働する第二円筒状領域とを備える。

前記弁スピンドルが開放する時に、前記下列の注入口には前記遮断要素の中央管を通って流動する燃料が供給され、前記上列の注入口には前記噴霧器の孔の内壁及び前記遮断要素の外面の間に画定された環状通路内を流動する燃料が供給される。

欧州特許出願公開第０５２９３７号明細書 国際公開第２００８／０７１１８７号パンフレット

本発明の目的は、改良された噴射器を提供することにあり、該噴射器は、前記噴霧器のノズル孔の配置をより自由にし、かつ、前記ノズル孔が不規則なパターンで配置される際にも、前記ノズル孔の全てに同時に供給されることを保証するとともに、前記スピンドルの行程を非常に短くする。

本目的は、本発明に従って、請求項１に記載の特徴を有する燃料噴射器によって達成される。
本発明による解決策によれば、前記スピンドルの閉鎖位置において、前記ノズル孔の注入口は全て上方及び下方の遮断領域の間の噴射チャンバに連通し、前記スピンドルの開放位置において、前記上方の遮断領域は閉鎖状態を維持し、前記下方の遮断領域は前記遮断要素の中央管及び前記噴射チャンバの間の連通を確立するように開放される。

本発明による解決策によれば、前記下方遮断領域が開放される時、前記ノズル孔は全て同時に供給される。
本発明による構成は前記ノズル孔の配置をより自由にし、任意の噴霧高度で、噴霧の質を最適にするように設計されたパターンに従って該ノズル孔を配置することができる。本発明によると、従来技術のように前記ノズル孔を一列又は二列に配置する必要がなくなる。

本発明の噴霧器はより多数のノズル孔を伴って設計することができ、前記噴霧器の側壁の強度を下げることなく、噴霧効率及び燃料燃焼を改善することができる。
本発明のノズル孔は、前記スピンドルのリフト量が非常に少ない状態であっても、適切な高度差で互いに軸線方向に離間して配置することができる。特に、前記スピンドルのリフト量は、前記ノズル孔の間の軸線方向距離より少なくても良い。

添付の図面を参照しながら、限定されない例を用いて、以下の詳細な説明によって本発明のさらなる特徴及び利点が明確になるであろう。
本発明による噴射器の軸線方向に沿った断面図である。 図１において矢印ＩＩで示す部分の閉鎖位置における拡大図である。 図１において矢印ＩＩで示す部分の開放位置における拡大図である。 図１において矢印ＩＩで示す部分の拡大斜面図である。 図４において矢印Ｖで示す部分の正面図である。 図２に対応する断面図であり、本発明の第二実施形態を示す。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。

図１を参照すると、符号１０は本発明によるディーゼル機関の燃料噴射器を示す。該噴射器１０は、エンジンヘッド１４に形成される長尺状空洞１２内に取付けられる。前記噴射器１０はその上部で、前記空洞１２の外側に突出し、かつネジ２０（図１においては一つのみが見える）によって前記エンジンヘッド１４に固定される拡大ヘッド１８を有する長尺状ハウジング１６を備えている。

以下の説明及び請求項において、「上方」、「下方」、「上部」、「下部」等の用語は前記噴射器１０の使用時における定位置を参照した用語である。しかし、前記噴射器１０は垂直軸線に対して、多少傾斜した位置に取付け可能であるとみなされる。

燃料供給管２２が前記ハウジング１６内に形成され、かつ、その上端において、燃料供給路（図示せず）に接続される開口２４に接続されている。押圧要素２６は前記ハウジング１６内に形成される空洞３０内において縦軸線２８の軸線方向に沿って移動可能である。圧縮バネ３２が前記押圧要素２６の上部ヘッド３４上に作用する。前記圧縮バネ３２の上端は、前記噴射器１０のヘッド１８に形成された軸線方向に沿った孔内に螺入される調節部材３６に対して作用する。

弁ガイド３８が前記ハウジング１６の下端に固定されている。チューブ状固定部材４０が、前記ハウジング１６の前部下端に前記弁ガイド３８を固定するために、前記ハウジング１６のネジ部４２に係合している。前記弁ガイド３８は縦方向のガイド孔４４を備えている。チャンバ４６が前記ガイド孔４４の下端に形成されている。前記チャンバ４６は燃料供給管４８と連通され、該燃料供給管４８の上端が前記ハウジング１６の燃料供給管２２の下端に接続されている。

図２及び３を参照すると、円錐形弁座５０が前記弁ガイド３８のチャンバ４６の下端に設けられている。短管５２が前記弁座５０の下向きに延び、かつ前記弁ガイド３８の前面５４上に開口している。

噴霧器５６が前記弁ガイド３８の下端に固定されている。前記噴霧器５６は閉じた下端５８を有する耐蝕性材料の円筒状本体を有する。図１に示すように、前記噴霧器５６の下端は前記エンジンの燃焼チャンバＣ内に延びている。前記噴霧器５６の上部前面６０が前記弁ガイド３８の前面５４に前面から隣接している。前記噴霧器５６の上方の円状フランジ６２は前記弁ガイド３８の下部円筒状面６４に係合している。垂直ピン６６が、前記弁ガイド３８及び前記噴霧器５６の相互に対向する開口に係合し、前記弁ガイド３８に対して一定の角度位置に前記噴霧器５６を設置している。

前記噴霧器５６は、カップ状の保持要素６８によって前記弁ガイド３８に軸線方向に沿って固定されている。前記保持要素６８及び前記噴霧器５６は相互に隣接する円錐形面７０及び７２を備えている。前記噴霧器５６の円筒状本体は、前記保持要素６８の下部開口７４を通って下向きに突出している。図１に示すように、前記保持要素６８は前記チューブ状固定部材４０の下端に支持される弾性リング７８にスナップ式に係合する上方のフランジ７６を備えている。

図２及び３を参照すると、前記噴霧器５６は、下端が閉じた縦孔８０を備えている。該縦孔８０の上端は前記短管５２及び前記弁座５０を通って前記チャンバ４６と連通している。複数のノズル孔８２が前記噴霧器５６の側壁に形成されている。該ノズル孔８２は、それぞれ前記縦孔８０に対向する内部開口８４と、前記噴霧器５６の外面上に開口する外部開口８６とを備えている。少なくともいくつかの前記ノズル孔８２の注入口８４は、軸線方向に互いに離間している。図４及び５に示す実施例において、前記ノズル孔８２は実質的に不規則なパターンに従って配置されている。

本発明の重要な特徴は、前記ノズル孔８２が任意の所望のパターンに従って配置できることである。前記ノズル孔８２の位置は、噴霧の質を最適にするように設計者が所望する通りに決定することができる。特に、前記ノズル孔８２の数、前記内部開口８４及び前記外部開口８６の軸線方向位置、及び前記縦軸線２８に対する前記ノズル孔８２の軸線の傾斜は、最適な噴霧パターンを提供するために所望通りに変更することができる。前記ノズル孔８２が任意の軸線方向位置に配置可能であるという事実は、特に、前記噴霧器５６の側壁の強度を下げることなく、最大角度（例えば、１２０度）内に配置されるノズル孔の総数を増やすことができるという点で便利である。前記ノズル孔８２は、従来の方法のように平行な列に配置される必要はない。例えば、図５に示すように、前記ノズル孔８２の外部開口８６は異なる噴霧高度Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５に配置することができる。

図１を参照すると、スピンドル８８は前記弁ガイド３８内にて軸線方向に沿って移動可能である。該スピンドル８８は前記弁ガイド３８の縦ガイド孔４４に滑動可能に係合する円筒状部９０を備えている。図２及び３に最もよく示されるように、前記スピンドル８８は前記弁ガイド３８の円錐形弁座５０と協働する円錐形弁部９２を備えている。前記スピンドル８８は、図２に示す閉鎖位置及び図３に示す開放位置の間を軸線方向に沿って移動可能である。図１を参照すると、前記スピンドル８８の上端は前記押圧要素２６の下端に当接している。前記圧縮バネ３２は、前記チャンバ４６及び前記噴霧器５６の縦孔８０の間の連通を遮断するために前記押圧要素２６を介して前記スピンドル８８をその閉鎖位置に向かって付勢し、前記スピンドル８８の弁部９２は前記弁座５０に当接している。

図２及び３を参照すると、前記スピンドル８８は前記弁部９２の下方に、かつ前記噴霧器５６の縦管８０内に同心状に延びる遮断要素９４を備えている。前記遮断要素９４は前記スピンドル８８の残部に固定され、あるいは一体的に形成される。前記遮断要素９４の外面は互いに軸線方向に離間する第一円筒状シール部９６及び第二円筒状シール部９８を備えている。前記第一シール部９６は前記縦孔８０の第一円筒状シール面１００に密接して係合し、上方遮断領域１０２を画定する。前記第二シール部９８は前記縦孔８０の第二円筒状シール面１０４に密接して係合し、下方遮断領域１０６を画定する。前記第一円筒状シール面１００は前記第二円筒状シール面１０４よりも大きな直径を有する。

図２に示すスピンドル８８の閉鎖位置において、前記上方遮断領域１０２及び前記下方遮断領域１０６はどちらも閉鎖されている。図３に示すスピンドル８８の開放位置において、前記上方遮断領域１０２は閉鎖状態を維持し、前記下方遮断領域１０６は開放される。望ましくは、前記遮断要素９４は前記第一シール部９６及び前記第二シール部９８の間に軸線方向に延びるより小さな直径の部分１０８を有する。

図２に示す閉鎖位置において、環状噴射チャンバ１１０が前記上方遮断領域１０２及び前記下方遮断領域１０６の間に形成される縦孔８０の領域に画定される。全ての前記ノズル孔８２の注入口８４は該噴射チャンバ１１０と連通する。

前記遮断要素９４は、横孔１１６を通って前記上方遮断領域１０２の上方に位置する縦孔８０の上方領域１１４と連通する中央管を備えている。前記中央管１１２は前記下方遮断領域１０６の下方に位置する縦孔８０の下方領域１１８と下部開口１２０を通って連通している。

前記スピンドル８８が図２に示す閉鎖位置にある時、前記噴射チャンバ１１０は前記上方領域１１４から前記上方遮断領域１０２によって密封されるとともに、前記下方領域１１８から前記下方遮断領域１０６によって密封される。前記上方領域１１４も前記チャンバ４６から前記弁座５０及び弁部９２の相互に隣接する面によって密封される。加圧された燃料が前記供給管２２及び４８を通って前記チャンバ４６に供給される時、上方へ向かう液体圧力が前記スピンドル８８上に発生する。この力が前記圧縮バネ３２の力を超える時、前記スピンドル８８が図３の開放位置へ移動する。この位置において、前記縦孔８０の上方領域１１４は開放された前記弁座５０を通って前記チャンバ４６と連通する。前記遮断要素９４の上向きの移動は前記下方遮断領域１０６を開放し、かつ前記噴射チャンバ１１０を前記下方領域１１８と連通する。加圧された流体は、前記上方領域１１４、前記横孔１１６、前記中央管１１２、及び前記下部開口１２０を通って、前記噴射チャンバ１１０に到達する。全ての前記ノズル孔８２には、前記下方遮断領域１０６が開放されるとすぐに、加圧された燃料が同時に供給される。

本発明の第二実施形態が図６及び７に示される。上述した要素に対応する要素は同一の参照番号で示されている。本発明の第二実施形態において、前記遮断要素９４は前記第一シール部９６及び前記第二シール部９８の間にて一定の、又はほぼ一定の外径を有する。前記噴霧器５６の縦孔８０は前記第一シール面１００及び前記第二シール面１０４の間に、より大きな直径の環状チャンバ１２２を備えている。前記チャンバ１２２は任意の形状を有することができ、円筒状である必要はない。前記環状チャンバ１２２において、前記ノズル孔８２の注入口８４に対応する凹部１２４を形成することが望ましい。前記環状チャンバ１２２及び前記凹部１２４は、前記噴射チャンバ１１０を形成する。第二実施形態の動作は、図２及び３を参照して上述した実施形態とほぼ同一である。

本発明の注目すべき利点は、全ての前記ノズル孔８２に同時に燃料を供給するために前記スピンドルの軸線方向に沿ったより短い行程で十分である点である。前記スピンドル８８の開放行程は、前記ノズル孔８２の位置及び寸法と無関係である。さらに、全ての前記ノズル孔８２の注入口８４が全て同一の噴射チャンバ１１０と連通しているため、前記ノズル孔８２を任意の所望パターンに従って配置することができ、噴霧の質を最適にするように決定することができる。前記噴霧器の壁の強度を下げることなく、前記ノズル孔８２の数を増やすこともできる。

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射器であって、
   ハウジング（１６）と、
   前記ハウジング（１６）の下端に固定される弁ガイド（３８）と、
   前記弁ガイド（３８）の下端に固定される噴霧器（５６）と、
   前記弁座（５０）、及び前記噴霧器（５６）の縦孔（８０）内に延びる遮断要素（９４）と協働する弁部（９２）を有するスピンドル（８８）とからなり、
   前記弁ガイド（３８）は縦方向のガイド孔（４４）と、弁座（５０）を伴って設けられるチャンバ（４６）とを備え、前記チャンバ（４６）は燃料供給管（２２、４８）に接続され、前記噴霧器（５６）は前記チャンバ（４６）に連通した縦孔（８０）を備え、前記噴霧器は前記縦孔（８０）に対向する注入口（８４）を有する複数のノズル孔（８２）を備え、
   互いに軸線方向に沿って離間する上方遮断領域（１０２）及び下方遮断領域（１０６）が前記遮断要素（９４）の外面及び前記縦孔（８０）の内面の間に画定され、前記遮断領域（１０２、１０６）は前記スピンドル（８８）の閉鎖位置において共に閉鎖され、前記遮断要素（９４）は前記上方遮断領域（１０２）の上方及び前記下方遮断領域（１０６）の下方の両方で前記噴霧器（５６）の縦孔（８０）と連通する中央管（１１２）を備える燃料噴射器において、
   前記スピンドル（８８）の閉鎖位置において、前記ノズル孔（８２）の注入口（８４）は全て前記上方及び下方遮断領域（１０２、１０６）の間の噴射チャンバ（１１０）と連通し、前記スピンドル（８８）の開放位置において、前記上方遮断領域（１０２）が閉鎖状態を維持し、かつ前記下方遮断領域（１０６）が開放されることにより、前記遮断要素（９４）の中央管（１１２）及び前記噴射チャンバ（１１０）の間の連通が確立されることに特徴を有する燃料噴射器。
2. 前記遮断要素（９４）は、それぞれ前記縦孔（８０）の第一及び第二円筒状シール面（１００、１０４）で、前記上方及び下方遮断領域（１０２、１０６）を形成する第一及び第二円筒状シール部（９６、９８）を備えることに特徴を有する、請求項１に記載の燃料噴射器。
3. 前記下方遮断領域（１０６）下方の縦孔（８０）の下方領域（１１８）は前記遮断要素（９４）の中央管（１１２）と連通していることに特徴を有する、請求項１又は２に記載の燃料噴射器。
4. 前記第一円筒状シール面（１００）は前記第二円筒状シール面（１０４）より大きな直径を有することに特徴を有する、請求項２に記載の燃料噴射器。
5. 前記遮断要素（９４）は前記第一及び第二円筒状シール部（９６、９８）の間に一定の、又はほぼ一定の外径を有し、前記噴霧器（５６）の縦孔（８０）は前記第一及び第二円筒状シール面（１００、１０４）の間により大きな直径のチャンバ（１２２）を備えることに特徴を有する、請求項２に記載の燃料噴射器。

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