JPH0261363A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は燃料の弁制御ノズルを通ずる内燃エンジン燃焼
室への噴射に関する。

（従来の技術） ノズルから燃焼室に噴出する燃料粒子噴霧の性質は燃料
の燃焼効率に大きい影響を有し、それはまたエンジン運
転の安定性、エンジン燃料消費およびエンジン排気ガス
の成分に影響する。これらの影響をとくに火花点火エン
ジンにおいて最善にするため、ノズルから噴出する燃料
噴出パターンの望ましい性質は、燃料粒子の小さいサイ
ズ、室への燃料噴霧の制御された貫通力、および少なく
とも低負荷における点火プラグ付近における比較的まと
まった点火し易い燃料粒子の団塊である。

（発明が解決しようとする課題） 燃料を直接エンジンの燃焼室に噴射するのに使用される
ある公知の噴射器はポペット弁型であり、燃料はポペッ
ト弁から拡大円錐形噴霧の形式で排出する。

燃粁墳霧形状の性質はノズルを構成するポートおよび弁
の形状、とくにポートおよび弁がノズル閉鎖後係合して
シールするシートの直ぐ、下流のポートおよび弁のそれ
らの面の形状を含む多数の要因に依存している。−旦ノ
ズル形状が所要の性能を発揮するように選択されると、
その形状からの比較的小さい単離はその性能をいちじる
しく損なうことになる。燃料が流れる面へのとくに固体
燃焼生成物または他の沈着物の付着もしくは形成は、ノ
ズルの正確な運転に有害である。

したがって本発明の目的は、燃焼室に供給される燃料の
通路における沈着物形成の減少に貢献する、燃料が内燃
エンジン燃焼室に噴射される、燃料ノズルを提供するこ
とである。

（課題を解決するための手段） この目的に対して、本発明によれば、燃料通路および端
面を備えた端部、前記端部のポートであって、使用中、
燃料通路をエンジン燃焼室に連通し、前記ポートが環状
シートを有する本体、環状シートを有し前記ポートの前
記環状シートと共働して貫流する流れを制御する弁要素
を備え、ポートの環状流案内面が前記シートから前記端
面まで下方に延びる、前記内燃エンジンのシリンダ内ノ
ズルにおいて、前記流れ案内面が円滑にポートのシート
に移行するような形状を有し、弁要素がポートの流れ案
内面に向合い、かつ弁シートに円滑に移行する流れ案内
面要素を有する前記燃料ノズルが提供される。

本体端面はポートの流れ案内面との接合部に横方向環状
ランドを形成するのが便利であり、好ましくはランドか
ら外方かつ後方に拡大するように形成される。

流れ案内面との接合部の区域における端面は、流れ案内
面とはｙ直角に交差している。

もしランドが本体端面の一部を形成するならば、その半
径方向幅は０．２５ｍｍ以下または０．０６ないし０．
２５＋ｎｍ程度、好ましくは０．１５ｍｍとすることが
できる。好ましくは、弁要素がポートが開く位置にある
とき、各流れ案、内面の端部はほぼ同じ平面上にある。

環状ランド直ぐ外側の本体端面はランドの平面から凹み
または後方に段付きである。ランド外側の本体端面は全
体的に平行平面内にあるがランドから後方に、ランドと
本体端面の残りの部分との間に凹状接合部を形成する半
径方向または拡大部分によってオフセットしている。

さもなければ、本体端面は、ポートの流れ案内面の接合
部から本体端面に対して外方かつ後方に傾斜する、浅い
截頭円錐形のものである。好ましくは、円錐の角度は、
端面がポート燃料案内面にその接合部においてはゾ直角
をなすことが好ましい。円錐のなす角度は１８０°まで
、好ましくは１４０°と１６０”との間とされる。通常
０．　１ｍｍ幅の、小さいランドを截頭円錐端面とポー
トの流れ案内面との接合部によって形成される端部を除
去するため設けることができる。

ポートシートから流れ案内面に円滑に移行することは、
燃料が燃焼室へ通過するとき、燃料の流れ案内面への付
着を維持するのに役立ち、その間の分離は通過する燃料
と接触しない区域に発生する炭素の沈着を誘導する。ポ
ート案内面が弁シートに円滑に移行する半径部分を含む
のが便利であり、ポート案内面の残りは截頭錐面である
のが便利である。

弁要素の流れ案内面は弁要素の座面に円滑に移行し流れ
の弁要素との接触の保持を促進し、弁要素における炭素
の形成を減少するのが便利である。

上記燃料噴射ノズルはとくに、液体燃料が空気のような
ガスとともに燃焼室に供給される、燃料噴射方式に使用
するのに有利である。流れ案内面との接触を維持するこ
とは、噴射ノズルから排出する２流体混合物の噴射パタ
ーンを制御するのにとくに重要である。

さらに、ポートと弁要素の双方において、燃料と流れ案
内面との接触を維持するを助けるために、弁要素が開放
位置にあるとき、流れ案内面の端部とそれぞれ同一平面
上にあり、いずれの流れ案内面も燃料流の方向に他方よ
り突出することはない。

流れ案内面の一方が他方をこえて延びる場合、とくに２
流体またはガス状燃料に対して、起り得る膨張のため、
燃料が延長面から離れる傾向があり、−旦燃料が一方の
流れ案内面から離れると、長く延びる流れ案内面に沿っ
て速度を減少し、それにより、沈澱物の堆積を促進し噴
霧の形状に影響する。

（実施例） 以下添付図面を参照して燃料噴射ノズルの２つの実施例
を説明する。

第１図および第２図に示しかつ下記に記載する燃料噴射
ノズルは、燃料をエンジン燃焼室に直接排出するため使
用される広い範囲の燃料噴射器に関連する。本発明によ
るノズルが設けられる噴射器の代表的型式は、それぞれ
オービタル・エンジン・カンパニーによる西ドイツ国特
許出願第３８０８６７１．９号および国際特許出願ＰＣ
Ｔ／ＡＵ８８１０００９６号に開示され、これらの従来
の出願の開示をこの明細書において参照する。

第１図を参照すると、燃料噴射ノズル本体１０は、スピ
ゴット部分１１を有する全体的に円筒形のもので、完全
な燃料噴射器ユニットの共働する部分に設けられた孔内
にうけ入れられている。弁１３は弁ヘッド１４および弁
ステム１５を有する。

ステム１５は本体１０の孔１２内で軸線方向に摺動可能
である。ステム１５は燃料が貫通するように中空で、開
口１６がステム１５の壁に設けられ燃料がステム１５内
部から孔１２に通過するのを可能にしている。

弁ヘッド１４は本体１０の端部に設けられかつ孔１２と
連通するポート１７内にうけ入れられている。第３図に
詳細に示されたように、ポート１７の壁は９０’の角度
をなす内側円錐部分２０および０″ないし６０°、好ま
しくは２０°ないし６０６の角度をなす外側円錐部分２
１および各円錐部分２０．２１間の円滑な移行部を形成
する弧状部分２２によって形成されている。

第４図において、弁ヘッド１４は内側弧状部分２５．６
０°以下、便利なのは０″ないし４０゜の角度をなす外
側弧状部分２６、および内側弧状部分２５および外側円
錐部分２６の間に円滑な移行部分を形成する小さい弧状
部分２７によって形成されている。弁ヘッドの内側弧状
部分２５は弁が閉鎖位置にあるときポート、の内側円錐
部分２０と共働して弁ヘッドおよびポート間に所要のシ
ールを形成する。適合する円錐および弧状面の形成は製
造を容易にすると共に、ポートおよび弁ヘッド間に確実
に有効なシールを確立する。弁ヘッドおよびポート間の
接触線は第１図に点３０で示されている。

第１図に示すように、比較的狭いランド３１がボート１
７周端部に設けられ、そこでポートの円錐面２２は本体
端面３３と交差している。ランド３１は０．１６ないし
０．２５ｍｍの幅を釘する。

ランド３１の外方で、本体端面は符号３４て示すように
弧状に後方に延び本体１０外面に隣接する半径方向部分
３５に移行している。

第１図および第４図から、ランド３１がエンジン燃焼室
内の高温ガスにさらされ、かつ比較的小さい断面積のも
のであることが分るであろう。その結果、ランド３１は
、面３４．３５を通して高温ガスにさらされる本体１０
の残部よりも全体的にいちじるしい高温に温度が上昇す
る。ランド３１のこの高い作用温度は、付着する粒子の
燃焼を促進し、ランド部分におけるまたポートの外側円
錐部分における沈着物の形成を緩和する。上記のような
高温の発生は、空冷エンジンのような高い運転温度を有
するエンジンにとくに適している。

さらに、ポート１７内面および弁ヘッド１４外面の上記
のような平滑な形状は、ポートを通る燃料排出中、これ
らの表面との燃料の接触を促進する。この接触の維持は
さらに、燃料流はその上を流れる表面を掃過する作用を
奏するため、とくに燃料の高速を考慮すると、これらの
表面に炭素が形成するのを防止する。この清掃作用はま
た表面における燃料のゴム沈着物の形成を防止する。こ
れらのゴム沈着物は炭素の形成を促進するものと考えら
れている。

第１図に示すように弁ヘッド１４は、閉鎖位置にあると
き端面３２をこえて僅かに突出する。第１図に示すよう
な弁ヘッドを下方に変位してポート１７を開くと、弁ヘ
ッド１４の端面４０は本体の端面３０からさらに変位す
る。このことは燃料がポートを通って排出するとき、弁
ヘッド１４の外側円錐部分２６の突出部分からの燃料の
分離を促進し、ゴムおよび炭素粒子の弁ヘッド１４の露
出面した部分への沈着を促進する。

とくに２流体噴射ノズルに対するこの課題を解決するた
め、弁ヘッド４４は第２図に示すように軸線方向に長く
、弁が開放位置にあるとき弁ヘッド４４の端面４６最端
部は本体の面３３とはゾ同−平面上にある。この関係は
、本体および弁ヘッドのそれぞれ両口錐面２１および２
６によって供給される燃料接触維持を助ける。

第２図に示すノズル構造の要素および特徴の大部分は第
１図に示すものと同じであるため、第２図に示す構造の
説明は相違点のみに限定され、変更のない要素および特
徴は同じ符号で示されている。

第２図に示すように、ランド３１からから外方に延びる
本体端面の部分は第１図に示された深い弧状に対して符
号３９で示されたような平らな截頭円錐形である。本体
端面のこの截頭円錐部分３９は、一定の角度をなし、円
錐面はポート１７の外側円錐面に対してはゾ垂直である
。この構造はポート１７から排出する燃料流が円錐部分
の面に対してはゾ直角になり、燃料流内に突出しようと
する炭素の形成を直角に衝撃し、最大の力を加えポート
から排出する燃料流内に延びようとする炭素形成を破砕
または清掃する。

第２図に示すノズルは水冷エンジンのような低温運転エ
ンジンに適している。面３４．３５に比較して縮小した
面３９の面積は、複合して、エンジン燃焼室に露出する
ノズル本体の温度を低下する。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射器のノズル部分の断面図、第２図は燃
料噴射ノズルの別の型式の第１図と同様の断面図、第３
図は第１図のノズル本体のポート区域の拡大図、第４図
は第１図のノズル弁の弁ヘッド区域の拡大図である。 Ｆｉｇ、３

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．　端部まで延びる燃料通路、使用中、前記燃料通路
   をエンジン燃焼室に連通する端部のポートを有する本体
   であって、前記ポートが内部に環状シートを有する前記
   本体、前記ポートの前記シートと共働して貫流する燃料
   を制御する環状シートを有する弁要素を備え、環状流案
   内面が各シートから下方に延び、前記流れ案内面はそれ
   ぞれ各シートに円滑に移行するような形状である内燃エ
   ンジンシリンダの燃料噴射ノズル。
2. ２．　前記本体の前記端面はポートの前記流れ案内面と
   の接合部に横方向環状ランドを形成するような形状であ
   る、請求項１記載の燃料噴射ノズル。
3. ３．　前記端面は前記環状ランドから外方にまた後方に
   広がっている、請求項２記載の燃料噴射ノズル。
4. ４．　前記端面はポートの前記流れ案内面にほぼ直角に
   交差する、請求項１，２，または３記載の燃料噴射ノズ
   ル。
5. ５．　ランドが約０．０６ないし０．２５ｍｍの幅を有
   する、請求項２ないし４のいずれか１項記載の燃料噴射
   ノズル。
6. ６．　前記弁要素およびポートのシートは前記弁要素が
   開放位置にあるとき各流れ案内面の前記端部がほゞ同一
   平面上にある、請求項１ないし５のいずれか１項記載の
   燃料噴射ノズル。
7. ７．　前記本体の前記端面は１８０°以下の角をなすほ
   ゞ円錐形で、前記端面と前記流れ案内面との前記接合部
   が約０．１ｍｍの幅のランドを備えた請求項１ないし６
   のいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
8. ８．　前記角度が１４０°と１６０°との間にある請求
   項７記載の燃料噴射ノズル。