JP5932227B2 - Fuel injector for internal combustion engines - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のための燃料噴射機に関する。本発明は、特に船舶の推進のための内燃機関等の大型の2ストローク内燃機関のための燃料噴射機に関する。
より詳細には、本発明は、請求項1の前文に記載の燃料噴射機に関する。燃料噴射機は、ハウジングと、ハウジングの下端部に固定される弁案内部と、弁案内部の下端部に固定され複数のノズル孔を備える噴霧器と、弁案内部の弁座と協動する弁部を有するスピンドルと、スピンドルが閉鎖位置にある場合にノズル孔と連通して容積を低減すべく噴霧器の長手方向腔内に延びる切り欠き要素とを備える。
The present invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine. The present invention relates to a fuel injector for a large two-stroke internal combustion engine such as an internal combustion engine for propulsion of a ship.
More particularly, the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1. A fuel injector includes a housing, a valve guide portion fixed to a lower end portion of the housing, a sprayer fixed to the lower end portion of the valve guide portion and having a plurality of nozzle holes, and a valve that cooperates with a valve seat of the valve guide portion And a notch element extending into the longitudinal cavity of the sprayer to reduce the volume in communication with the nozzle bore when the spindle is in the closed position.
特許文献1は、請求項1の前文による燃料噴射機を開示する。噴霧器のノズル孔の入口開口部は、軸方向に離間して位置される第1の列及び第2の列に並べられ、円筒状シール部によって相互に分離される。噴霧器の長手方向腔内に延びる切り欠き要素は、下方の列の入口開口部を開閉すべく位置される第1の円筒状区域と、弁スピンドルが閉じられた場合に上方の列の入口開口部を閉じるために二次的弁座と協動する第2の円筒状区域とを有する。 Patent Document 1 discloses a fuel injector according to the preamble of claim 1. The inlet openings of the nozzle holes of the sprayer are arranged in a first row and a second row that are spaced apart in the axial direction and are separated from each other by a cylindrical seal portion. A notch element extending into the longitudinal cavity of the nebulizer includes a first cylindrical section positioned to open and close the lower row of inlet openings, and the upper row of inlet openings when the valve spindle is closed. And a second cylindrical section that cooperates with the secondary valve seat to close.
弁スピンドルが開放される場合に、下方の列の入口開口部には、切り欠き要素の中央部ダクトを通過して流れる燃料が供給され、上方の列の入口開口部には、噴霧孔の内壁及び切り欠き要素の外側表面間に形成される環状流路を流れる燃料が供給される。 When the valve spindle is opened, the lower row of inlet openings is supplied with fuel flowing through the central duct of the notch element, and the upper row of inlet openings contains the inner walls of the spray holes. And a fuel flowing through an annular channel formed between the outer surfaces of the notch elements.
特許文献2は、燃料のための第1の出口開口部及び第2の出口開口部が設けられたノズル本体と、ノズル本体に形成されるニードル弁孔内を摺動自在なニードル弁とを備える燃料噴射機を開示する。ニードル弁孔は、弁のニードルが係合可能な座を形成するような形状とされ、チャンバへの燃料の流れを制御する。弁のニードルには、チャンバ、並びに第1の出口開口部と連通する第1の環状凹部と連通する流路が設けられる。座から離間して第1の燃料噴射位置内に至る弁のニードルの運動により、チャンバは第1の環状凹部と連通し、これにより、燃料は第1の出口開口部を通して搬送され、座から離間して第2の燃料噴射位置内に至る弁のニードルの運動により、チャンバ内の燃料は第2の出口開口部を通して搬送用の流路を流れる。 Patent Document 2 includes a nozzle body provided with a first outlet opening and a second outlet opening for fuel, and a needle valve slidable in a needle valve hole formed in the nozzle body. A fuel injector is disclosed. The needle valve hole is shaped to form a seat with which the valve needle can engage and controls the flow of fuel to the chamber. The valve needle is provided with a flow path in communication with the chamber and a first annular recess in communication with the first outlet opening. The movement of the valve needle away from the seat and into the first fuel injection position causes the chamber to communicate with the first annular recess so that fuel is conveyed through the first outlet opening and away from the seat. As a result of the movement of the valve needle reaching the second fuel injection position, the fuel in the chamber flows through the second outlet opening through the transport passage.
特にNOx及び高炭素(HC)粒子等の排出に関する更なる要件や制限により、HC排出の大きな原因である袋用量をゼロとし、噴射口を開閉することにより熱開放を最適化すべく投与量を変更することができる2ストロークエンジンの噴射装置が要求される。 In particular, due to further requirements and restrictions on the emission of NOx and high carbon (HC) particles, etc., the dose is changed to optimize heat release by opening and closing the injection port with zero bag dose, which is a major cause of HC emission. There is a need for a two-stroke engine injector that can do this.
本発明の課題は、噴霧器内を摺動しノズル孔及び弁壁間の付加的な容積を設けることなく噴射口の開閉を直接制御するニードルと組み合わされる新規な摺動噴射弁を提供することにあり、噴霧器の噴射口を段階的に開放することにより、投与量を変更可能である。 An object of the present invention is to provide a novel sliding injection valve combined with a needle that slides in a sprayer and directly controls opening and closing of an injection port without providing an additional volume between a nozzle hole and a valve wall. Yes, the dose can be changed by opening the spray port of the sprayer step by step.
本発明において、この課題は添付の特許請求の範囲に定義されるような燃料噴射機によって解決される。 In the present invention, this problem is solved by a fuel injector as defined in the appended claims.
本発明の特徴及び効果は、添付の図面を参照して後述する非制限的例の詳細な説明により明らかとなるであろう。
図1において、参照符号10は、本発明によるディーゼルエンジンの燃料噴射機の端部を示す。噴射機10は、エンジンの頭部に形成される長尺状をなす腔内に取り付けられることを意図される。
The features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of non-limiting examples with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1,
噴射機10は、長尺状をなす案内腔14を有する弁案内部12を備える。チャンバ16が案内腔14の下端部に形成される。チャンバ16は、燃料供給ダクト18と連通する。
円錐状弁座20が弁案内部12のチャンバ16の底端部に設けられる。短いダクト22は、弁座20を下方に延び、弁案内部12の前方面24に開放する。
The
A
噴霧器26が弁案内部12の下端部に固定される。噴霧器26は、耐食材料から形成されるか耐食材料によってコーティングされる円筒体28を有する。円筒体28は、閉鎖される底端部30を有する。噴霧器26の上方前方面32は、前方にて弁案内部12の前方面24に当接する。噴霧器26の円形の上方フランジ34は、弁案内部12の底部円筒面36と係合する。上下方向ピン38は、弁案内部12の開口部及び噴霧器26の開口部に面し、相互に係合し、噴霧器26を弁案内部12に対して固定された角度位置に配置する。噴霧器26は、保持要素(図示しない)によって弁案内部12に固定される。
The
後述する明細書及び特許請求の範囲において、用語「上方」、「下方」、「上側」、「下側」等は、噴射機10の通常の使用における位置を示し、噴射機10は、噴霧器26の底部において上下方向に配向される。
In the specification and claims to be described later, the terms “upper”, “lower”, “upper”, “lower”, etc. indicate the position of the
噴霧器26は、その底端部にて閉じられる長手方向腔40を有する。長手方向腔40の上端部は、短いダクト22及び弁座20を通してチャンバ16と連通する。複数のノズル孔42’、42”が、円筒体28を通して形成される。ノズル孔42’、42”はそれぞれ長手方向腔40内に面する内側開口部44’、44”を有し、外側開口部46’、46”は、噴霧器26の外側表面に開放する。
The
図1に、スピンドル48がスピンドル48の長手方向軸Aと一致する方向に沿って弁案内部12内に移動可能であることを示す。スピンドル48は、弁案内部12の長尺状をなす案内腔14に摺動自在に係合する円筒部50を有する。スピンドル48は、弁案内部12の円錐状弁座20と協動する円錐状弁部52を有する。
FIG. 1 shows that the
スピンドル48は、スピンドルを閉鎖位置(図1に示す)、並びに第1の開放位置及び第2の開放位置間にて移動させる弾性アクチュエータ(図示しない)によって制御される。
The
スピンドル48は、弁部52の下方に同軸上を、噴霧器26の長手方向腔40内に延びる切り欠き要素54を備える。切り欠き要素54は、スピンドル48の残りの部分に固定されるか、残りの部分と一体的に形成される。
The
切り欠き要素54の下端部は、長手方向腔40の円筒状シール面58と機密に接触して係合する円筒状シール部56を有する。切り欠き要素54は、横断方向穴62を介して円筒状シール面58の上側に位置される長手方向腔40の上方領域64と連通する中央部ダクト60を有する。中央部ダクト60は、更に底部開口部66を通して下方円筒状シール面58の下方に位置される長手方向腔40の下方領域70と連通する。
The lower end of the
長手方向腔40の上方領域64において、環状ダクト71が、長手方向腔40の内側表面及び切り欠き要素54の外側表面間に形成される。切り欠き要素54の横断方向穴62は、環状ダクト71と連通する。
In the
図2、3、及び4はそれぞれスピンドル48の閉鎖位置、第1の開放位置、及び第2の開放位置に対応する位置における切り欠き要素を示す。
ノズル孔42’、42”の内側開口部44’、44”は、周方向にて相互に並べられるか、略並べられる。内側開口部は、第1の群44’及び第2の群44”に分けられる。第1の群は長手方向Aにて長尺状をなし且つ長手方向腔40の円筒状シール面58に形成される浅い凹部72に位置される少なくとも1つの開口部44’を含む。凹部72はそれぞれ内側開口部44’の下方を延びる下端部を有する。第2の群の内側開口部は、円筒状シール面58に開放する。図2乃至4に示すように複数の凹部72が設けられる場合に、この凹部72の軸方向部分は、異なってもよい。
2, 3 and 4 show the notch elements in positions corresponding to the closed position of the
The
図2に示す閉鎖位置において、切り欠き要素54の円筒状シール部56の下端部は、凹部72の下端部を下方に延びる。この位置において、切り欠き要素54の円筒状シール部56は、全ての内側開口部44’、44”、及び下方領域70又は環状ダクト71の間の連通を遮断する。
In the closed position shown in FIG. 2, the lower end portion of the
図3に示す第1の開放位置において、切り欠き要素54の円筒状シール部56の下端部は、凹部72の少なくとも1つを横断して内側開口部44’、44”の下端部を下方に延びる。この位置において、下方領域70及び部分的に暴露される凹部72間は連通する。圧力下の燃料は、中央部ダクト60を通過し、部分的に暴露される凹部72と連通するノズル孔42’を通して噴射される。
In the first open position shown in FIG. 3, the lower end of the
図4に示す第2の開放位置において、切り欠き要素54の円筒状シール部56の下端部は、内側開口部44’、44”の上端部の上側に延びる。この位置において、ノズル孔42は、下方領域70と連通する。全てのノズル孔42’、42”には、加圧された燃料が同時に供給される。
In the second open position shown in FIG. 4, the lower end of the
図5に第2の実施例を示す。上述したものに対応する要素は、同じ参照符号によって示される。
第2の実施例において、少なくとも2つのノズル孔42’、42”はそれぞれ長手方向軸Aに平行な方向にて相互に離間して設けられる内側開口部44’、44”、及び外側開口部46’、46”を有する。内側開口部44’、44”は、噴霧器26の円筒状シール面58に形成される。切り欠き要素の円筒状シール部56は、長手方向腔40の円筒状シール面58と機密に接触して協動する上方シール部76及び下方シール部78を相互に分離する環状溝74を有する。
FIG. 5 shows a second embodiment. Elements corresponding to those described above are indicated by the same reference numerals.
In the second embodiment, at least two
図6に示す閉鎖位置において、下方シール部78は、下方内側開口部44’の下方に位置され、上方シール部は、上方内側開口部44”の、少なくとも部分的に上側に位置される。この位置において、全てのノズル孔42’、42”は閉じられる。
In the closed position shown in FIG. 6, the
図7に示す第1の開放位置において、下方シール部78は、下方及び上方内側開口部44’、44”間に位置され、上方シール部は、上方内側開口部44”の、少なくとも部分的に上側に位置され、円筒状シール面58に機密に接触する。この位置において、圧力下の燃料は、中央部ダクト60を通過して、下方領域70と連通する下方ノズル孔42’を通して噴射される。
In the first open position shown in FIG. 7, the
図8に示す第2の開放位置において、下方シール部78は、下方及び上方内側開口部44’、44”間に位置され、上方シール部は、円筒状シール面58の上側に位置される。環状溝74は、上方内側開口部44”及び円筒状シール面58の上端部の間の位置である。この位置において、圧力下の燃料は、中央部ダクト60を通過し、下方領域70と連通する下方ノズル孔42’を通して噴射される。圧力下の燃料は更に環状ダクト71を通過し、上方ノズル孔42”を通して噴射される。
In the second open position shown in FIG. 8, the
図9、10、及び11に別例を示す。この例においても、長手方向軸Aに平行な方向にて相互に離間して設けられる内側開口部44’、44”、及び外側開口部46’、46”をそれぞれ有する少なくとも2つのノズル孔42’、42”が設けられる。切り欠き要素54は、長手方向腔40の円筒状シール面58とその下端部80まで連続して機密に接触する円筒状シール部56を有する。
Another example is shown in FIGS. Also in this example, at least two
図9に示すこの閉鎖位置において、切り欠き要素の下端部80は、下方内側開口部44’の下方に位置され、全てのノズル孔42’、42”は閉じられる。
図10に示すこの第1の開放位置において、下端部80は、下方及び上方内側開口部44’、44”間に位置される。この位置において、圧力下の燃料は中央部ダクト60を通過し、下方領域70と連通する下方ノズル孔42’を通して噴射される。
In this closed position shown in FIG. 9, the
In this first open position shown in FIG. 10, the
図11に示すこの第2の開放位置において、下端部80は、上方内側開口部44”の上側に位置される。この位置において、圧力下の燃料は中央部ダクト60を通過し、下方領域70と連通する全てのノズル孔42’、42”を通して噴射される。
In this second open position shown in FIG. 11, the
本発明による解決策により、燃料を節約し、噴射速度を制御し、これにより燃焼室の熱解放を制御し、NOx形成を低減し、HC排出を低減することができる。
ここで開示される解決策は、ノズル孔開閉を直接制御し、負荷や意図される噴射速度、あるいは熱解放に応じて噴射断面積(ノズル領域)を容易に制御することができる。
The solution according to the invention saves fuel and controls the injection speed, thereby controlling the heat release of the combustion chamber, reducing NOx formation and reducing HC emissions.
The solution disclosed here can directly control the opening and closing of the nozzle hole, and can easily control the injection cross section (nozzle region) according to the load, the intended injection speed, or the heat release.
2列以上のノズル孔を備えた解決策において、低いエネルギー負荷にて燃料が1つ以上の噴射口を含む第1の列の穴を通して噴射される。より高い負荷にて、ニードルストロークは、第2の(連続した)工程において、上昇させる必要があり、これにより更なる(第2の)列、即ち階層の穴を通して更に噴射が可能となる。ニードルストロークの速度及び工程を制御することにより、より高い負荷にて熱解放を制御可能である。 In a solution with more than one row of nozzle holes, fuel is injected through a first row of holes containing one or more injection holes at a low energy load. At higher loads, the needle stroke needs to be raised in the second (continuous) step, which allows further injection through a further (second) row, ie the holes in the hierarchy. By controlling the speed and process of the needle stroke, the heat release can be controlled at higher loads.
更に、略一列のノズル孔を備えた解決策により、容易に設計が可能となり、摺動領域におけるニードルの案内が改良される。この例において、1つ以上の噴射口が凹部内に位置され、これによりニードルストロークに応じて第1の複数の穴を通して噴射が可能である。ニードルストロークを更に上昇させることにより、全ての孔を通して噴射が可能となる。更なる適応性を得るべく凹部は、異なる高さに形成されてもよい。 Furthermore, the solution with a substantially single row of nozzle holes allows easy design and improves the guidance of the needle in the sliding area. In this example, one or more injection ports are located in the recess, allowing injection through the first plurality of holes in response to the needle stroke. By further increasing the needle stroke, it is possible to inject through all the holes. The recesses may be formed at different heights for further flexibility.
Claims (6)
該弁案内部(12)の下端部に固定される噴霧器(26)であって、同噴霧器(26)は、該弁座(20)を介してチャンバ(16)と連通する長手方向腔(40)を有し、該噴霧器(26)は長手方向腔(40)内に面する内側開口部(44’、44”)を有する複数のノズル孔(42’、42”)を有し、該内側開口部(44’、44”)は、第1の群(44’)と第2の群(44”)とに分けられる、噴霧器(26)と、
該弁座(20)と協動する弁部(52)及び噴霧器(26)の長手方向腔(40)内に延びる切り欠き要素(54)を有する軸方向に移動可能なスピンドル(48)とを備え、該切り欠き要素(54)は、長手方向腔(40)の円筒状シール面(58)と機密に接触する円筒状シール部(56)、並びに円筒状シール面(58)の上方及び下方にそれぞれ位置される長手方向腔(40)の上方領域(64)及び下方領域(70)の間を連通させる中央部ダクト(60)を有し、上方領域(64)において環状ダクト(71)が長手方向腔(40)の内側表面及び切り欠き要素(54)の外側表面の間に設けられ、
スピンドルは、閉鎖位置、並びに第1の開放位置及び第2の開放位置の間を移動自在であり、スピンドル(48)の閉鎖位置において切り欠き要素(54)の円筒状シール面(58)は全ての内側開口部(44’、44”)及び下方領域(70)間の連通を遮断し、第1の開放位置において第1の群の内側開口部(44’)は下方領域(70)と連通し、切り欠き要素(54)の円筒状シール部(56)は第2の群の内側開口部(44”)及び下方領域(70)間の連通を遮断し、第2の開放位置において第1の群の内側開口部(44’)及び第2の群の内側開口部(44”)は下方領域(70)と連通する内燃機関の燃料噴射機であって、
前記第1の群の内側開口部(44’)及び第2の群の内側開口部(44”)は、周方向に沿って並べられ、第1の群の内側開口部(44’)は、長手軸方向(A)に延びるとともに前記長手方向腔(40)の前記円筒状シール面(58)に形成される浅い凹部(72)に位置される少なくとも1つの内側開口部(44’)を含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射機。 Longitudinal direction of the guide bore (14), and a valve seat (20) the valve guide portion having a chamber (16) which is provided (12), said chamber (16) is connected to a fuel supply duct (18) A valve guide (12) ;
A valve guide portion sprayer is fixed to the lower end of (12) (26), said nebulizer (26), the longitudinal bore (40 communicating with the chamber (16) through the valve seat (20) ) have a, atomiser (26) is an inner opening facing the longitudinal bore (40) in (44 ', 44') a plurality of nozzle holes (42 'having, 42 ") have a, inner opening (44 ', 44 "), the first group (44' and) a second group (44" Ru is divided into a), and the atomizer (26),
An axially movable spindle (48) having a valve portion (52) cooperating with the valve seat (20) and a notch element (54) extending into the longitudinal cavity (40) of the sprayer (26). The notch element (54) includes a cylindrical seal portion (56) that contacts the cylindrical seal surface (58) of the longitudinal cavity (40) in a secret manner, and above and below the cylindrical seal surface (58). have a central duct for communicating (60) between the upper region (64) and a lower region (70) of the longitudinal bore being located respectively (40), the annular duct (71) is in the upper region (64) et provided between the outer surface of the inner surface and the cutout element of longitudinal bore (40) (54) and,
Spindle, closed position, and movable der between the first open position and a second open position is, the cylindrical sealing surface of the notch element in the closed position of the spindle (48) (54) (58) The communication between all the inner openings (44 ', 44 ") and the lower region (70 ) is cut off, and in the first open position, the first group of inner openings (44') is connected to the lower region (70). communicating, cylindrical sealing portion of the notch element (54) (56) blocks the communication between the inner opening of the second group (44 ") and a lower region (70), first in the second open position The first group of inner openings (44 ') and the second group of inner openings (44 ") are internal combustion engine fuel injectors in communication with the lower region (70 ) ,
The inner opening (44 ′) of the first group and the inner opening (44 ″) of the second group are arranged along the circumferential direction, and the inner opening (44 ′) of the first group is Includes at least one inner opening (44 ') extending in the longitudinal direction (A) and located in a shallow recess (72) formed in the cylindrical sealing surface (58) of the longitudinal cavity (40). fuel injection device for an internal combustion engine, wherein a call.
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