JP2545520B2 - 内燃機関用の燃料噴射ノズル - Google Patents

内燃機関用の燃料噴射ノズル

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JP2545520B2 JP61502117A JP50211786A JP2545520B2 JP 2545520 B2 JP2545520 B2 JP 2545520B2 JP 61502117 A JP61502117 A JP 61502117A JP 50211786 A JP50211786 A JP 50211786A JP 2545520 B2 JP2545520 B2 JP 2545520B2
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Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明は請求の範囲第１項の上位概念に記載された形
式の内燃機関用の燃料噴射ノズルから出発する。この噴
射ノズルではノズル本体の円頭部は、内側の弁座面が弁
ニードルによる衝撃負荷に耐え、かつ外側の壁領域が燃
焼室内のガス流による摩耗から保護されるように焼入れ
硬化されている。ただし摩耗によって、かつ弁座面の領
域または弁座面に続く袋孔の領域における噴孔の存在に
よってノズル体の円頭部の破壊強度が低下せしめられる
のが欠点である。この欠点は円頭部の壁厚を適切に設計
することによっては部分的にしか防止できない、それと
いうのもこれによって噴孔の全長、したがって噴射流形
成も決定的に影響されるからである。噴孔の横断面およ
び全長は噴射特性値、例えば噴射量、燃料微粒化等によ
って規定され、狭い範囲内で決められる。
発明の利点 それとは異なり請求の範囲第１項の特徴を備えた本発
明による構成は、ノズル体の円頭部が全体的に公知の構
成よりも高い破壊強度を持つことができ、しかも弁座面
の硬度が損なわれず、かつ円頭部の壁外側領域の摩耗防
止が許容し得ない程著しく低下せしめられることはない
という利点を有している。
従属請求項に挙げられた手段によって請求の範囲第１
項による構成の有利な実施態様が可能である。
試験によって、円頭部の壁外側領域の硬度が弁座面を
構成する壁内側領域の硬度よりも少なくとも100HV1、有
利には150HV1小さい構成が特に有利であると示された。
特に良好な結果が、壁外側領域の硬度よりも少なくと
も100HV1小さい硬度の壁中央領域を有する噴射ノズルで
もって達成された。壁中央領域の硬度が400HV1と550HV1
との間にあると最適であることが明らかになった。
噴射ノズルのノズル体は一般に表面焼入れ鋼から製作
され、表面焼入れ鋼は硬度を高めるために滲炭される。
円頭部の弁座面もしくは袋孔表面とは反対側の壁外側領
域の減少せしめられた硬度は、円頭部を外側では滲炭し
ないか、または僅かに滲炭するにすぎず、その結果円頭
部外面で表面焼入れ硬化された状態で十分に弾性的な形
状変化性を得ることによって達成することができる。比
較試験によれば既にこれによって円頭部の強度性能を明
らかに高め得ることが示された。表面焼入れ効果の代わ
りに窒化または滲炭窒化した場合に同様の結果が得られ
るが、それには表面焼入れ鋼以外の鋼、有利には合金さ
れた調質鋼または耐熱鋼も使用される。この場合には窒
化または滲炭窒化の前にノズルを調質すると有利であ
る。
従来の製作に比べて中央領域で硬度を付加的に低下さ
せることはもう１つの改善をもたらす。これは、円頭部
の壁厚を先ず最終寸法よりも大きいものに選択し、かつ
円頭部の壁内側領域と壁外側領域の滲炭もしくは窒化ま
たは滲炭窒化後に初めて滲炭もしくは窒化または滲炭窒
化された壁外側領域の部分層を切削することによって最
終寸法を製作し、次いで初めて焼入れ硬化するか、もし
くは窒化または滲炭窒化の場合には場合により２度目の
窒化または滲炭窒化することによって有利に達成するこ
とができる。
噴孔を滲炭もしくは窒化もしくは滲炭窒化後に初めて
または焼入れ硬化後に初めて穿孔する場合に、かつ噴孔
の流入縁により著しい丸味を付ける場合に、円頭部の破
壊強度を一層高めることができる。
図面 本発明の２つの実施例が図面に示されており、以下の
記載で実施例について詳述する。第１図は第１の実施例
の噴射側の端部区域を約1:10の縮尺で示した縦断面図で
あり、第２図は第１図による噴射ノズルのノズル体の円
頭部壁の直角方向の断面にわたる硬度変化を示した図で
あり、かつ第３図は第２実施例の第１図に相当する図で
ある。
実施例の記載 第１図に示された噴射ノズルはノズル体10を有してお
り、ノズル体内に弁ニードル12が移動可能に支承されて
いる。この弁ニードルは円錐形のシール面14を有してお
り、シール面は円錐形の弁座面16と協働する。弁座面は
ノズル体10の円頭部20の壁内側領域18に形成されてい
る。複数の噴孔22が弁座面16から延びており、これらの
噴孔はノズル軸線に対して角度を成して円頭部20の壁を
貫通している。
弁ニードル12と、ノズル体10の円筒状の内壁との間に
は環状室24が形成されており、環状室には燃料供給導管
（図示せず）が開口している。弁ニードル12は閉鎖ばね
（同様に図示せず）によって弁座面16に対して押圧され
ている。環状室24内の燃料圧が所定値まで上昇すると、
弁ニードル12は閉鎖ばねのばね力に抗して持上げられ、
かつ燃料は噴孔22から噴射される。弁ニードル12のシー
ル面14の円錐角は弁座面16の角度よりも若干大きく選択
することができ、その結果初めにシール面14の上縁26で
一番高いシール押圧力が得られる。
噴射ノズルの運転中弁座面16は著しく負荷される。し
たがって円頭部20の弁座面16を有する壁内側領域は通常
と同様に適切な方法を用いて、この壁内側領域が約750H
V1の硬度を持つように処理される。しかし弁ニードル12
が円頭部20へぶつかる際には著しい半径方向の力も現わ
れ、これらの力は円頭部20に対して衝撃作用を及ぼす。
これらの力は円頭部20の壁厚の適切な設計によって考慮
するには限界がある、それというのもこの壁厚は噴孔の
長さに影響を与えるが、噴孔の長さ自体は噴射経過の他
の特性値、例えば噴流形状、噴射圧力、噴射量等に関し
ても適合せしめなければならないからである。
円頭部20の破壊強度を高めるためには本発明によれば
円頭部20の壁中央領域28と壁外側領域30とは壁内側領域
18よりも小さな硬度を有している。第２図には実線ａで
もって円頭部20を直角方向に断面した線に沿った硬度変
化が示されている。横座標には弁座面16からの距離が、
かつ縦座標には硬度（HV1）が取られている。本発明に
よる硬度変化ａと比較するために第２図には従来の噴射
ノズルの場合の硬度変化も点線ｂによって示されてい
る。
第１図による実施例では壁中央領域28における硬度は
約470HV1まで低下し、かつ壁外側領域30で再び約600HV1
まで上昇している。比較試験によれば本発明による噴射
ノズルは壁外側領域における硬度が著しく小さいために
従来の噴射ノズルよりも高い疲れ限度を有しており、し
たがって従来のものよりも高く負荷可能である。
焼入れ硬化のための出発部材としては例えば噴孔22が
形成される前の、しかも円頭部20が最終寸法を一定値上
回った壁厚を持った、表面焼入れ鋼から製作されたノズ
ル体が使用された。滲炭および焼入れ硬化後円頭部20に
噴孔22を形成し、外面の過剰寸法分を壁内側領域18の硬
度よりも小さな壁外側領域が残るような所定の壁厚まで
切削する。
別の製作方法は、大きな壁厚で噴孔を穿孔、かつ滲炭
もしくは窒化または滲炭窒化後に円頭部外面を、したが
って表面焼入れ層もしくは窒化層または滲炭窒化層を旋
削もしくは研削することである。この方法では噴孔は一
貫して焼入れ硬化される。
円頭部20の壁外側領域30の硬度を壁内側領域18に比べ
て減少せしめる他の方法では、上述したように、円頭部
が滲炭もしくは窒化または滲炭窒化および焼入れ硬化す
る際に既に最終寸法を有しており、しかし壁外側領域30
は滲炭もしくは窒化または滲炭窒化を行わないかまたは
僅かしか行わない。この場合には内側から外側へ向かっ
てみて先ずほぼ従来の硬度変化ｂで、次いで第２図の１
点鎖線ｃに従う硬度変化が得られる。
第３図による実施例は、噴孔22が弁座面からではな
く、円頭部20aに形成された袋孔32から延びている点で
第１図による実施例とは異なっている。ノズル体10aは
円頭部20aと軸部（円筒形部分）との間に移行部34を有
しており、移行部は外側で円錐外周面36によって制限さ
れている。円錐外周面は曲率を有する首部38で、袋孔32
を取巻く壁内側領域42の反対側に位置する円頭部20aの
壁外側領域40へ移行している。
第３図による構成では円錐外周面36および首部38によ
って制限された壁外側領域44および袋孔32の反対側の壁
外側領域40は、弁座面を形成する壁内側領域18aの硬度
および袋孔32を包囲した壁内側領域42の硬度よりも小さ
な硬度を持っている。円頭部20aの壁中央領域28aは第１
の実施例と同様に壁外側領域40,44よりも小さな硬度を
持っていると有利である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フアーバー，ハインリッヒ ドイツ連邦共和国 Ｄ−7000 シユツツ トガルト 30 ブーベンハルデンシュト ラーセ 50 (72)発明者 ギールシユ，ロルフ ユルゲン ドイツ連邦共和国 Ｄ−7147 エーバー デインゲン‐ホーホドルフ テオドー ル‐ホイス‐シュトラーセ 46 (72)発明者 ホフマン，カール ドイツ連邦共和国 Ｄ−7148 レムスエ ック １ アムゼルヴエーク 22 (72)発明者 リートケ，デイーター ドイツ連邦共和国 Ｄ−7140 ルートヴ イヒスブルク エルヴイン‐ベルツ‐シ ュトラーセ 17 (72)発明者 ノルベルク，ヘルムート ドイツ連邦共和国 Ｄ−7000 シユツツ トガルト 30 ルーゼンシュロスシュト ラーセ ７ (56)参考文献 実開 昭56−71953（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−21683（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ノズル体を備えた、内燃機関用の燃料噴射
    ノズルであって、ノズル体内に円錐形のシール面を持っ
    た弁ニードルが移動可能に支承されており、シール面が
    円錐形の弁座面と協働するようになっており、弁座面が
    ノズル体の円頭部の壁内側領域に形成されており、円頭
    部に少なくとも１つの噴孔が形成されている形式のもの
    において、円頭部（20,20a）の少なくとも１つの壁外側
    領域が弁座面（16,16a）を構成する壁内側領域（18,18
    a）よりも小さな硬度を持っており、かつ弁座面（16も
    しくは16a）とその反対側の壁外側領域（30もしくは4
    4）との間に位置する壁中央領域（28もしくは28a）、も
    しくは袋孔（32）とその反対側の壁外側領域（40）との
    間に位置する円頭部（20もしくは20a）の壁中央領域（2
    8a）が、壁外側領域（30もしくは40,44）よりも小さな
    硬度を有していることを特徴とする、内燃機関用の燃料
    噴射ノズル。
  2. 【請求項２】弁座面（16,16a）の反対側の壁外側領域
    （30,44）が弁座面（16,16a）を構成する壁内側領域（1
    8,18a）よりも小さな硬度を有していることを特徴とす
    る、請求の範囲第１項記載の噴射ノズル。
  3. 【請求項３】弁座面に続く袋孔を有しており、袋孔から
    少なくとも１つの噴孔が延びており、円頭部（20a）の
    袋孔（32）とは反対側の壁外側領域（40）が、弁座面
    （16a）を構成していて、しかも袋孔（32）を包囲した
    壁内側領域（18a,42）よりも小さな硬度を有しているこ
    とを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項記載の
    噴射ノズル。
  4. 【請求項４】曲率を有する首部（38,第３図）を経て円
    錐形の移行部（34）へ移行した円頭部を有するノズル体
    （10a）を備えており、ノズル体（10a）の円錐形移行部
    （34）の、首部（38）によって制限された円錐形壁外側
    領域（44）も、弁座面（16a）を構成していて、しかも
    袋孔（32）を包囲した円頭部（20a）の壁内側領域（18
    a,42）よりも小さな硬度を有していることを特徴とす
    る、請求の範囲第３項記載の噴射ノズル。
  5. 【請求項５】外側で円錐外周面（36）によって制限され
    た円錐形の移行部（34）を介して円筒形のノズル軸部と
    結合された円頭部を有するノズル体を備えており、円錐
    外周面（36）および首部（38）によって制限された円頭
    部（20a）もしくはノズル体（10a）の壁外側領域（44）
    が、弁座面（16a）を構成していて、しかも袋孔（32）
    を包囲した円頭部（20a）の壁内側領域（18a,42）より
    も小さな硬度を有していることを特徴とする、請求の範
    囲第４項記載の噴射ノズル。
  6. 【請求項６】円頭部（20もしくは20a）の壁外側領域（3
    0もしくは40,44）の硬度が、弁座面（16もしくは16a）
    を構成する壁内側領域（18もしくは18a）の硬度よりも
    少なくとも100HV1、有利には150HV1小さいことを特徴と
    する、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項
    記載の噴射ノズル。
  7. 【請求項７】円頭部（20もしくは20a）の壁中央領域（2
    8もしくは28a）の硬度が壁外側領域（30もしくは40,4
    4）の硬度よりも少なくとも100HV1小さいことを特徴と
    する、請求の範囲第１項記載の噴射ノズル。
  8. 【請求項８】円頭部（20もしくは20a）の壁中央領域（2
    8もしくは28a）の硬度が400HV1〜550HV1であることを特
    徴とする、請求の範囲第１項から第７項までのいずれか
    １項記載の噴射ノズル。
  9. 【請求項９】円頭部（20もしくは20a）の壁厚の最終寸
    法が表面焼入れ硬化後の壁外側領域（30もしくは40,4
    4）の部分的な切削により製作されることを特徴とす
    る、請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項記
    載の噴射ノズル。
  10. 【請求項１０】円頭部（20もしくは20a）の壁厚の最終
    寸法が滲炭後で、しかし焼入れ硬化前の、もしくは調質
    および窒化または滲炭窒化後の壁外側領域（30もしくは
    40,44）の部分的な切削により製作されることを特徴と
    する、請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項
    記載の噴射ノズル。
  11. 【請求項１１】単数もしくは複数の噴孔（22）が表面焼
    入れ硬化もしくは窒化または滲炭窒化後に初めて円頭部
    （20もしくは20a）に形成されることを特徴とする、請
    求の範囲第１項から第10項までのいずれか１項記載の噴
    射ノズル。
  12. 【請求項１２】単数もしくは複数の噴孔（22）が円頭部
    （20もしくは20a）の滲炭後で、しかし焼入れ硬化前
    の、もしくは窒化または滲炭窒化後に円頭部に形成され
    ることを特徴とする、請求の範囲第１項から第11項まで
    のいずれか１項記載の噴射ノズル。
  13. 【請求項１３】単数もしくは複数の噴孔（22）が円錐形
    の弁座面（16）から延びていることを特徴とする、請求
    の範囲第１項記載の噴射ノズル。
  14. 【請求項１４】単数もしくは複数の噴孔（22）が袋孔
    （32）から延びていることを特徴とする、請求の範囲第
    １項記載の噴射ノズル。
JP61502117A 1985-08-10 1986-04-11 内燃機関用の燃料噴射ノズル Expired - Lifetime JP2545520B2 (ja)

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