JP3545054B2 - 内燃機関に用いられる燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関、特に直接噴射式のディーゼル内燃機関に用いられる燃料噴射ノズルであって、ノズル本体が設けられており、該ノズル本体内で、該ノズル本体の長手方向軸線においてシフト可能に弁ニードルが案内されており、該弁ニードルが弁座と共働して、閉鎖方向においては圧縮コイルばねによって負荷され、開放方向においては燃料圧によって負荷されるようになっており、さらに、ノズル本体に同軸的に結合されたノズルホルダが設けられており、該ノズルホルダに、ノズル本体の長手方向軸線に対して軸線方向でずらされて、ノズル本体に向かって開いた円筒形のばね室が配置されており、該ばね室内には閉鎖ばねが配置されており、該閉鎖ばねに対して平行に燃料流入通路が、ノズルホルダの前記ばね室の偏心性によって生ぜしめられた厚めの壁部分に配置されており、さらに、ノズル本体とノズルホルダとの間に同軸的かつ密に緊定された中間板が設けられており、該中間板に、弁ニードルのストッパ面が最大行程時に当接するようになっており、中間板がピンのための貫通孔を有しており、該ピンの自由端面を介して、圧縮コイルばねの閉鎖力が弁ニードルに伝達されるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射ノズルを比較的細長く、しかも僅かな材料手間で構成するために、圧縮コイルばねとして構成された閉鎖ばねを収容するための室を、ノズル軸線に対して軸線方向でずらしてノズルホルダ内に配置して、ばね室を取り囲む前記ノズルホルダの壁が不均一の厚さになるようにし、さらにこれにより生ぜしめられる厚めの区域を通して、燃料流入通路を案内することがドイツ連邦共和国特許第２４０２５７４号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開第３１２９９１４号に基づき既に公知である。ノズル軸線およびノズルニードル軸線に対して偏心的に加えられる、閉鎖ばねのばね閉鎖力によって生ぜしめられる横方向力が、ノズルニードルには伝達されないように、閉鎖ばねを支持する押圧部材がガイド体として構成されている。この押圧部材は比較的長く構成されて、その周面がばね室内で軸線方向にシフト可能に案内されている。しかし、ガイド体としてこの押圧部材を構成するには手間がかかり、さらに、ガイド体のシフト時における摩擦が閉鎖ばねの閉鎖力に不都合に影響を与える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の燃料噴射ノズルを改良して、閉鎖ばね装置の閉鎖力を、できる限り横方向力なしに弁ニードルに伝達することができるような、単純な構造を有する燃料噴射ノズルを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、貫通孔とピンとが中間板において、ノズル本体と弁ニードルとの長手方向軸線に対して軸線方向でずらされて配置され、かつ閉鎖ばねの軸線に対してほぼ同軸的に配置されているようにした。
【０００５】
【発明の効果】
本発明による燃料噴射ノズルの利点は、弁ニードルに対するばね力作用点が偏心していることに加えて、弁ニードルにおける力伝達面が比較的大きいことである。この力伝達面を介して横方向力が伝達されることはない。さらに、本発明による燃料噴射ノズルは単純な構造を有しており、組み付けが良好に行われる。
【０００６】
閉鎖力伝達のための特に簡単な配置関係は請求項２記載の構成により得られる。
【０００７】
さらに別の有利な構成は請求項３以下から得られる。
【０００８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００９】
第１実施例は、２ばね式ホルダタイプの前噴射および主噴射に用いられる燃料噴射ノズルである。この燃料噴射ノズルはノズル本体１１を有している。このノズル本体は中間板１２の介在下で、袋ナット１３によってノズルホルダ１４に固く緊定されている。ノズル本体１１の長手方向の軸線ｂに設けられた孔において、弁ニードル１５が同軸的にシフト可能に案内されている。この弁ニードルは内方に向けられた、ノズル本体１１に設けられた弁座１６と共働する。このノズル本体は複数の噴射開口１７を有している。弁ニードル１５のガイド孔は汎用の形式の場合と同様に、所定の個所で拡大されて圧力室１８を形成している。この圧力室の領域において、弁ニードル１５は受圧肩部１９を有している。
【００１０】
ノズルホルダ１４は、主として細長い円筒形状を有している。このノズルホルダの軸線ａはノズル本体１１および弁ニードル１５の長手方向の軸線ｂに対して同軸的に位置付けられており、さらにこのノズルホルダ１４は内部に、中間板１２に向かって開いた盲孔２１を有している。この盲孔の軸線ｃはノズルホルダ１４の軸線ａおよびノズル本体１１の軸線ｂに対して平行に、しかも符号ｅで示された偏心距離だけずらして配置されている。ノズルホルダ１４内で盲孔２１がこのように偏心的に配置されていることによって、盲孔２１を取り囲む壁が周面にわたって不均一な厚さで形成されている。最大の壁厚を備えた区域では、流入通路２２がノズルホルダ１４の軸線ａに対して平行に、ノズルホルダ１４を貫通している。この流入通路２２は、ノズルホルダ１４の接続端部領域に設けられた、拡大された孔２３に接続されている。この孔２３は斜めに延びており、この孔２３にはフィルタ２４が差し込まれている。ノズルホルダ１４の流入通路２２に軸線方向で整合して、流入孔２５が中間板１２を貫通している。この流入孔２５には、ノズル本体１１に設けられた、圧力室１８に通じる流入孔２６が接続されている。
【００１１】
ほぼ真ん中の高さにおいて、ノイズホルダ１４の盲孔２１に、中間底部２７がかしめ締結により不動に配置されている。この中間底部は盲孔２１を、２つの閉鎖ばね３１，３２を収容するための２つのばね室２８，２９に分割している。閉鎖ばね３１，３２は円筒状の圧縮コイルばねとして形成されている。これらの圧縮コイルばねの軸線は、盲孔２１の軸線ｃに対して同軸的に形成されている。
【００１２】
図１および図２に示した上記第１実施例の場合、両閉鎖ばね３１，３２は同一の直径を有しており、第２の閉鎖ばね３２は、ノズルホルダ１４に設けられた中間底部２７に支持されている。これに対して図３に示された、やはり２ばね式のノズルホルダを備えた噴射ノズルの第２実施例は、異なる直径を備えた２つの閉鎖ばね４６，４７を有している。これに対応して、ばね室４８，４９もやはり異なる直径を有している。ノズル本体１１寄りのばね室４９が大きめの直径を有している。第２のばね室４９から第１のばね室４８への移行部には、肩部５０が形成されている。この肩部には、第２の閉鎖ばね４７が板５７を介して支持されている。念のために述べておくが、両ばね室のためにノズルホルダ１４に、等しい直径を有する１つの孔が成形加工されて、肩部が、孔の底部に支持された、押し込まれたスリーブによって形成されていてもよい。
【００１３】
板３４を介して盲孔２１の基部に支持された、弁ニードル１５から離反した第１の閉鎖ばね３１；４６は、押圧ピン３５と、中間底部２７を貫通する押圧ロッド３６と、中間部材３７とを介して、常に弁ニードル１５に対して閉鎖方向に作用している。第２の閉鎖ばね３２，４７は、第１の閉鎖ばね３１とは同構造で形成されていてよい。この第２の閉鎖ばねは、弁ニードル１５寄りのばね室２９内に配置されて、押圧ロッド３６を取り囲んでいる。この第２の閉鎖ばねは、中間底部２７と押圧板３３とに支持されている。この押圧板は弁ニードル１５の閉鎖位置において、中間板１２の前記弁ニードル１５とは反対側の端面に当て付けられている。きのこ状の中間部材３７は、平らな底面３９を備えたピン３８と、やはり平らな端面４２を備えた拡径されたヘッド４１とを有している。このような中間部材３７は、中間板１２に対応成形された貫通孔４０に収容されている。この中間部材３７のピン３８が貫通孔４０内で遊びを有してシフト可能に案内されている。この遊びは、漏れオイルが遊びギャップを通ることができるように寸法設定されている。中間板１２に設けられた貫通孔４０のガイド軸線は、ノズルホルダ１４に設けられた盲孔２１の軸線ｃと同軸的に延びており、しかも両閉鎖ばね３１，３２；４６，４７と押圧部材（押圧ピン３５，押圧ロッド３６，中間部材３７および押圧板３３）とから形成されたばね装置とも同軸的に延びているので、このばね装置が作用する軸線ｃは、弁ニードル１５の軸線ｂに対して偏心距離ｅだけ平行にずらされている。旋削加工部分として構成された中間部材３７のピン３８の直径は、弁ニードル１５の軸部の直径のほぼ半分である。中間部材３７のピン３８の底面３９は、弁ニードル１５のやはり平らに構成された端面４４に偏心的に当て付けられている。中間部材３７のピン３８の直径と弁ニードル１５の直径とばね装置の軸線ｃに対するノズルの軸線ａ，ｂの偏心距離ｅとの選択は、中間部材３７の底面３９全体がノズルニードル１５の端面４４に当て付けられ、しかも底面３９の円周とノズルの軸線ａ，ｂが接触するかまたは合致するように行われる。弁ニードル１５の閉鎖位置においては、中間部材３７の端面４２は、押圧板３３の対向面に対して距離ｈ_v（弁ニードルの前行程）を有しており、弁ニードル１５の端面４４は、ストッパを形成する前記中間板１２の対向面に対して距離ｈ_gを有している。圧力室１８内の燃料圧が上昇すると、噴射動作時に弁ニードル１５は先ず前行程ｈ_vを行う。この前行程時には第１の閉鎖ばね３１のみが反力として作用する。この前行程ｈ_v時には、制限された前噴射量が噴射開口１７から噴射される。中間部材３７の端面４２が押圧板３３に当接すると、この前行程ｈ_vが終了する。このような位置に弁ニードル１５は、さらに上昇する燃料圧が両閉鎖ばね３１，３２の反力を克服するまで留まる。次いで弁ニードル１５が、中間部材３７と押圧ロッド３６と押圧ピン３５と押圧板３３と一緒に開放方向にさらに運動し、やがてこの弁ニードルの端面４４が中間板１２に当接する。この中間板は最大行程を制限する。
【００１４】
両ばね室２８，２９は圧力負荷軽減されている。ノズルホルダ１４の壁に設けられた横方向孔４５を通して漏れオイルが導出される。
【００１５】
図４に示された第３実施例の場合、第１実施例と同じ形式の部分は同一符号を有している。この第３実施例は、唯１つの閉鎖ばね５１によって、噴射ノズルの弁ニードル１５にばね力を伝達する領域を示している。この閉鎖ばね５１のばね力は押圧ピン５２を介して弁ニードル１５に伝達される。この押圧ピンは、中間板１２を貫通する、平らな底面５４を備えたピン５３を有している。このピンの底面５４が、弁ニードル１５の平らな端面４４に当て付けられている。ピン５３は中間板１２に設けられた円筒形の貫通孔５５において、遊びを有してシフト可能に案内されている。この中間板の軸線ｃは、ばね装置の軸線と同軸的であり、弁ニードル１５の長手方向の軸線ｂに対して偏心距離ｅだけ偏心的に配置されている。接触面および偏心距離ｅの寸法設定は図１および図２に示された実施例の場合と類似の形式で行われる。
【００１６】
図５および図６に示した第４実施例の場合においても、上で述べた実施例と同じ形式の部分は同一符号を有している。この第４実施例においても、やはり図３に示した実施例と同様に、唯１つの閉鎖ばね５１を備えた噴射ノズルが示されている。この閉鎖ばね５１は押圧ピン６２を介して弁ニードル１５を負荷している。この押圧ピンの前記中間板１２に向いた端面６４は平らである。他の実施例とは異なって、この実施例の弁ニードル１５にはピン６３が一体成形されている。このピンは、中間板１２に設けられたほぼ方形の貫通孔６５を通って突出して、ピン６３の端面６６に、押圧ピン６２の端面６４が当て付けられている。ピン６３および貫通孔６５の中心軸線もしくは重心軸線はやはり弁ニードル１５の中心を通る軸線ｂに対して偏心的に延びている。このピン６３は、弁ニードル１５において側方を段状に除去することにより成形されている。こうしてストッパ肩部６７が形成される。このストッパ肩部は弁ニードル１５の最大行程ｈ時に中間板１２に当接する。偏心的なピン６３は、図示した円区分状の横断面の代わりに、円形の横断面を有していてよい。この場合には、中間板に設けられた貫通孔もやはり円形横断面を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】２ばね式のノズルホルダを備えた、本発明による燃料噴射ノズルの第１実施例の縦断面図である。
【図２】図１のＡの部分を示した拡大図である。
【図３】２ばね式のノズルホルダを備えた、本発明による燃料噴射ノズルの第２実施例の縦断面図である。
【図４】１ばね式のノズルホルダを備えた、本発明による燃料噴射ノズルの第３実施例の縦断面図である。
【図５】１ばね式のノズルホルダを備えた、本発明による燃料噴射ノズルの第４実施例の縦断面図である。
【図６】図５に示した燃料噴射ノズルの中間板を、図５のＶＩ−ＶＩ平面で示した平面図である。
【符号の説明】
１１ ノズル本体、 １２ 中間板、 １３ 袋ナット、 １４ ノズルホルダ、 １５ 弁ニードル、 １６ 弁座、 １７ 噴射開口、 １８ 圧力室、１９ 受圧肩部、 ２１ 盲孔、 ２２ 流入通路、 ２３ 孔、 ２４ フィルタ、 ２５，２６ 流入孔、 ２７ 中間底部、 ２８，２９ ばね室、 ３１，３２ 閉鎖ばね、 ３３ 押圧板、 ３４ 板、 ３５ 押圧ピン、 ３６ 押圧ロッド、 ３７ 中間部材、 ３８ ピン、 ３９ 底面、 ４０ 貫通孔、 ４１ ヘッド、 ４２ 端面、 ４４ 端面、 ４５ 横方向孔、 ４６，４７ 閉鎖ばね、 ４８，４９ ばね室、 ５０ 肩部、 ５１ 閉鎖ばね、 ５２ 押圧ピン、 ５３ ピン、 ５４ 底面、 ５５ 貫通孔、 ５７ 板、 ６２ 押圧ピン、 ６３ ピン、 ６４ 端面、 ６５ 貫通孔、 ６６端面、 ６７ ストッパ肩部、 ａ，ｂ，ｃ 軸線、 ｅ 偏心距離、 ｈ_g，ｈ_v 距離、 ｈ 最大行程

Claims (6)

1. 内燃機関に用いられる燃料噴射ノズルであって、ノズル本体が設けられており、該ノズル本体内で、該ノズル本体の長手方向軸線においてシフト可能に弁ニードルが案内されており、該弁ニードルが弁座と共働して、閉鎖方向においては圧縮コイルばねによって負荷され、開放方向においては燃料圧によって負荷されるようになっており、さらに、ノズル本体に同軸的に結合されたノズルホルダが設けられており、該ノズルホルダに、ノズル本体の長手方向軸線に対して軸線方向でずらされて、ノズル本体に向かって開いた円筒形のばね室が配置されており、該ばね室内には閉鎖ばねが配置されており、該閉鎖ばねに対して平行に燃料流入通路が、ノズルホルダの前記ばね室の偏心性によって生ぜしめられた厚めの壁部分に配置されており、さらに、ノズル本体とノズルホルダとの間に同軸的かつ密に緊定された中間板が設けられており、該中間板に、弁ニードルのストッパ面が最大行程時に当接するようになっており、中間板がピンのための貫通孔を有しており、該ピンの自由端面を介して、圧縮コイルばねの閉鎖力が弁ニードルに伝達されるようになっている形式のものにおいて、貫通孔（４０，５５，６５）とピン（３８，５３，６３）とが中間板（１２）において、ノズル本体（１１）と弁ニードル（１５）との長手方向軸線（ｂ）に対して軸線方向でずらされて配置され、かつ閉鎖ばね（３１，３２；４６，４７；５１）の軸線（ｃ）に対してほぼ同軸的に配置されていることを特徴とする、内燃機関に用いられる燃料噴射ノズル。
2. ピン（３８，５３，６３）の端面（３９，５４，６６）が、ノズル本体（１１）の長手方向軸線（ｂ）に接触しているかまたはオーバラップしている、請求項１記載の燃料噴射ノズル。
3. ピン（３８，５３）が押圧部材（３７）に一体的に結合されており、中間板（１２）に設けられた貫通孔（４０，５５）においてシフト可能に案内されている、請求項１または２記載の燃料噴射ノズル。
4. ピン（６３）が弁ニードル（１５）に、ストッパ肩部（６７）を残した状態で一体的に結合されており、ピンの軸線が、弁ニードル（１５）の軸線（ｂ）に対して偏心的に延びている、請求項１または２記載の燃料噴射ノズル。
5. ピン（６３）が、弁ニードル（１５）の側方を除去することによって形成されている、請求項４記載の燃料噴射ノズル。
6. ノズルホルダ（１４）に２つの閉鎖ばね（３１，３２；４６，４７）が配置されており、弁ニードル（１５）の行程の開始時には、１つの閉鎖ばね（３１；４６）だけが弁ニードル（１５）に作用し、弁ニードル（１５）の前行程（ｈ _ｖ ）の実行後に、両閉鎖ばね（３１，３２；４６，４７）が弁ニードル（１５）に作用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。

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