JPH04231675A - 横断面制御式多孔噴射ノズル - Google Patents

横断面制御式多孔噴射ノズル

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JPH04231675A
JPH04231675A JP3121713A JP12171391A JPH04231675A JP H04231675 A JPH04231675 A JP H04231675A JP 3121713 A JP3121713 A JP 3121713A JP 12171391 A JP12171391 A JP 12171391A JP H04231675 A JPH04231675 A JP H04231675A
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needle
nozzle
injection
control needle
control
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JP3121713A
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Alfred Neitz
アルフレート ナイツ
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MAN Truck and Bus SE
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MAN Nutzfahrzeuge AG
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は請求項1の上位概念に記
載の横断面制御式の多孔噴射ノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】DE−OS第2949596号明細書に
よれば、噴射ノズルの開放のためにノズルニードルを燃
焼室へ向かって移動することが公知である。その場合、
シール座は円錐形に形成されていて、出口をも形成して
おり、この出口が燃料流出横断面を規定している。この
種の噴射ノズルによれば、全運転範囲にわたって燃料圧
を一定の高さに保つことはできない。噴出するホローコ
ーンが分割されないため、混合気形成がうまくいかない
。それというのは、環状ギャップの大きさと噴口横断面
との比が極めて悪く、これにより燃料調製及び混合気形
成が悪影響を受けるからである。
【0003】DE−OS第2710138号明細書によ
れば、中空ニードルと、この中空ニードル内に同軸的に
案内されたノズルニードルとを設けることが公知である
。中空ニードルは圧力室から圧力肩を介して燃料圧によ
って負荷される。所定の燃料圧以後に中空ニードルが第
1の圧縮ばねの力に逆らって開放方向に移動し、ノズル
ニードル及び第1の噴口への燃料の通路を開放する。 ノズルニードルは内燃機関の負荷が比較的高い場合にこ
の負荷に基づいて噴射ポンプからの燃料圧が高くなると
第2の圧縮ばねの力に逆らって開放方向に移動し、第2
の噴口を通って燃料が燃焼室内に噴射され、次いで燃料
圧が低下するとノズルニードルが閉鎖方向に移動して噴
射が終了する。この種の噴射形式では、噴射される燃料
量の段階が方向、種類及び形態に応じて得られる。この
場合の欠点とするところは、特性領域範囲にわたり噴口
の手前の高い燃料圧の一定性が失われることにある。別
の欠点とするところは、複数の噴口が使用されることに
ある。部分負荷範囲において1つの孔だけを燃料が流れ
ると、使用されない他の孔に煤が付着し、これが全負荷
時に悪影響を生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】請求項1の上位概念に
記載の噴射ノズルを先行技術として本発明の課題とする
ところは、噴射される燃料量が、通流される横断面の大
きさに対する噴射横断面の効果的な比の下で複数の噴流
に分配されると共に噴射通路の手前の噴射圧が特性領域
全体にわたってほぼ一定に保たれるような噴射ノズルを
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の要旨は請求項1に記載の通りである。
【0006】
【発明の効果】制御ニードルのシール面の特別の構成に
よって、制御ニードルの開放横断面が変化し、これによ
り、内燃機関の全運転状態で常に十分に高い燃料圧が噴
射通路の手前に調整され、これにより、空気分配形式の
噴射では燃料の噴霧度が細かくなり、良好な混合気形成
が達成される。その場合、大体において、下方の回転数
及び負荷範囲では最大の噴射圧が上方の回転数及び負荷
範囲でと同じである。
【0007】制御装置の有利な構成が請求項2に記載さ
れている。
【0008】簡単には、燃料圧の自己調整を適当な特性
のばねによって行うことができる。その場合、このばね
は圧力上昇時に大きな出口横断面を開放し、圧力降下時
に小さな出口横断面を開放する。ノズル開放時に生じる
有効圧力面の補償のために、第2の圧縮ばねが設けられ
る。第1の圧縮ばねは機関のアイドリング若しくは下方
の回転数及び負荷範囲で出口横断面を開放し、他面にお
いて、並列に接続された第2の圧縮ばねの力の克服によ
って出口横断面が、上昇する回転数及び負荷に適合させ
られる。全負荷及び定格回転数での噴射横断面の制限は
定置のストッパによって行われる。
【0009】本発明の別の構成が請求項3に記載されて
いる。
【0010】制御ニードルの行程制御は特性領域制御さ
れたエレクトロニクスによって行われる。制御ニードル
の行程の制限のための適当な機械的な調整部材として楔
片が役立てられ、この楔片はエレクトロニクスによって
直接又は間接的に制御され、これによって制御ニードル
の行程を無段に調整可能に制限する。
【0011】別の有利な特徴が請求項4に記載されてい
る。
【0012】中空ニードルはスプラインに対して付加的
なシールを補償し、これにより、スプラインのシールが
完全でないばあいでも、燃料の後だれが回避される。
【0013】
【実施例】図1は本発明の1実施例の噴射ノズルの略示
縦断面図である。この噴射ノズルは主としてノズル保持
体1、ノズル体2、このノズル体2内で軸方向運動可能
に案内された制御ニードル3から成る。制御ニードル3
はその燃焼室側の端部に円錐形のシール面4を備えてお
り、このシール面は本発明によりスプライン5として形
成されている。制御ニードル3は燃焼室とは逆の側の端
部でバイアスされた第1の圧縮ばね6によってノズル閉
鎖方向に保持されている。第1の圧縮ばね6は一方では
ノズル保持体1に、他方においては制御ニードル3に結
合されたストッパ7に支持されている。
【0014】制御ニードル3の行程運動を制限するため
に、環状ストッパ8が設けられており、この環状ストッ
パはストッパ7と協働している。この環状ストッパ8は
バイアスされた第2の圧縮ばね9によって出発位置に保
持されており、その場合、この環状ストッパ8はノズル
保持体1に支持される。ストッパ7と環状ストッパ8と
の間にギャップ幅h1を有するギャップが設けられてい
る。第2の圧縮ばね9は制御ニードル3とこれを取り囲
む第1の圧縮ばねとに同軸的に配置されている。
【0015】噴射ノズルの圧力室9aには供給孔10を
介して噴射ポンプから燃料が供給される。制御ニードル
3はこの燃料の圧力によって第1の圧縮ばねの力に逆ら
ってノズル開放方向で燃焼室へ向かって移動する。これ
により燃料は図2及び図3に詳しく示すスプライン5の
形状に応じて複数の噴流となって燃焼室内に噴射される
。噴射横断面は制御ニードル3の行程によって段階的に
調整される。
【0016】機関のアイドリング又は下方の回転数及び
負荷範囲では制御ニードル3の行程はまず、行程h1だ
け費やした後に環状ストッパ89によって制限される。
【0017】負荷の増大に伴い、既に相対的にみて若干
上昇した燃料圧によって制御ニードル3の行程は、第1
の圧縮ばねに並列に接続された第2の圧縮ばねの力を克
服することによって増大する。この増大は制御ニードル
3の行程が全負荷時に行程h2の後で定置のストッパ1
1によって制限されるまで継続する。その際、このスト
ッパ11に環状ストッパ8が当接する。第2の圧縮ばね
9のばね定数は第1の圧縮ばねのばね定数に比して著し
く小さく選ばれている。定置のストッパ11はノズル保
持体1の環状面として形成される。漏れの排出のために
孔10が設けられている。
【0018】図2は噴射ノズルの燃焼室側の端部を縦断
面して示す。左側の半部は噴射ノズルの閉じた状態を示
し、右半部は噴射ノズルの開放状態を示す。
【0019】制御ニードル3は軸方向及び半径方向に向
いた楔片5備えており、この楔片は円錐形のシール面4
と溝フランク13とを備えている。
【0020】燃料の噴射は図2の右半部に示すように、
大きな第1の面14と小さな第2の面との横断面差に燃
料圧が作用することによって、制御ニードル3が燃焼室
へ向かって移動し、これによって噴射ノズルが開くこと
によって行われる。燃料は溝17と環状室18とを介し
てスプライン5に供給される。制御ニードル3の開放方
向の運動時に生じる噴射横断面が明瞭に図示されている
【0021】図2のIII−III線に沿った断面が図
3に示されている。燃料はまず、制御ニードル3の溝1
7を介して、図2に示したシール面4の手前に達する。 このシール面は図示の実施例に相応して円錐形に形成さ
れている。噴射ノズルの開放の後、燃料は噴射横断面1
6を介して噴射される。この噴射横断面16は円錐形の
シール面4(図2)と溝フランク13とによって制限さ
れている。噴射横断面16は種々の大きさを有すること
ができる。図3ではセクタ19が断面されずに端面図で
示されている。
【0022】制御ニードルの別の制御形式が図4から看
取される。制御ニードル3の行程は楔片20によって制
限されており、この楔片は矢印で示した運動方向で終端
ストッパと協働しており、この結果、制御ニードル3の
行程運動は遊びhに相応して無段に制限される。楔片は
操作部材22によって操作され、その場合、この操作部
材は特性領域制御されたエレクトロニクスによって負荷
される。
【0023】図1の噴射ノズルの変化実施例が図5に示
されている。図1の実施例と異なり、制御ニードル3に
は、この制御ニードルに対して同軸的に運動可能な中空
ニードル23が並列に配置されている。この中空ニード
ル23は第3のバイアスされた圧縮ばね24によって出
発位置に保持されており、かつその前方に位置する円錐
面25によって、スプライン5を付加的に圧力室9aか
らシールしている。噴射ポンプから供給孔10及び圧力
室9aを介して燃料が加圧されると、まず、中空ニード
ル2が第3の圧縮ばね24の力に逆らってノズル開放方
向に移動する。圧力肩26の面と、閉鎖位置で液体圧に
よって負荷されない円錐面25との差が有効面として作
用する。中空ニードルがノズル開放方向に運動した後、
燃料は溝17を介して環状室18内に達し、次いで図1
に示したように制御ニードルを開放方向に移動させる。 この構成の利点は、スプライン5がシール機能から解放
されることにある。
【0024】図6は図5の変化実施例の噴射ノズルの燃
焼室側の端部の詳細を示す。制御ニードル3は中空ニー
ドル23によって取り囲まれており、この中空ニードル
は図6の左半部に示したように円錐面によってスプライ
ン5を圧力室9aからシールしている。燃料圧の増大に
よってまず中空ニードル23が図6の右半部に示すよう
に円錐面25から持ち上がる。加圧された燃料は次いで
溝17を介してスプラインの手前の環状室18内に流入
する。圧縮ばね6の力に逆らって制御ニードル3が図1
に示したようにノズル開放方向に移動する。
【0025】次に本発明の作動形式をもう一度簡単に説
明する。
【0026】噴射開始時にまず、図5及び図6に示す実
施例では中空ニードル23が若しくは図1及び図2に示
す実施例では制御ニードル3が直にノズル開放方向に運
動し、所要の噴射横断面を開放する。この噴射横断面の
制御は燃料圧と作用面と公知形式通り段階的に作用する
圧縮ばね6,9,24とによって行われるか又は特性領
域に依存して有利には電子的に制御される行程制限装置
(図4)によって行われる。これにより、噴射圧並びに
噴射時期が最良に互いに調整される。
【0027】噴射過程の終了時に中空ニードルによるノ
ズルの閉鎖後、噴射通路が制御ニードル3の戻り運動に
よって閉鎖される。その際、噴射通路内に依然として残
されている燃料は加圧によって押し出され、噴射終了後
の燃料の後だれが回避される。既に中空ニードルの後方
に供給されている燃料は制御されずには燃焼室内に流入
しない。機関の駆動に応じて交番する大きさの行程を伴
う制御ニードル3の継続する軸方向運動により、火炎に
さらされるスプラインの煤堆積傾向にもかかわらず、有
利な噴射横断面制御が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の略示縦断面図である。
【図2】同実施例の燃焼室側の端部の2つの作動位置を
同時に示す拡大断面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿った部分断面図で
ある。
【図4】本発明の変化実施例の、燃焼室とは逆の側の端
部の断面図である。
【図5】本発明の別の実施例の略示縦断面図である。
【図6】同実施例の燃焼室側の端部の2つの作動位置を
同時に示す拡大断面図である。
【符号の説明】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  空気圧縮式内燃機関における空気分配
    式噴射のための横断面制御式多孔噴射ノズルであって、
    主としてノズル体と、このノズル体内で軸方向に運動可
    能なノズルニードルとから成り、ノズルニードルが燃焼
    室へ向かって移動することによって噴射ノズルが開放さ
    れるようになっており、ノズルニードルのシール座が円
    錐形に形成されており、かつ、このシール座が燃料流出
    横断面を形成する形式のものにおいて、円錐形に形成す
    ることのできるシール座(4)が軸方向及び半径方向に
    向いたスプラインとして形成されており、かつ、制御ニ
    ードル(3)として機能するノズルニードルが燃焼室と
    は逆の側の端部に制御装置を備えていることを特徴とす
    る横断面制御式多孔噴射ノズル。
  2. 【請求項2】  制御装置が制御ニードル(3)の行程
    を制限する少なくとも2つのストッパ(8,11)から
    形成されており、噴射ノズルの開放方向の制御ニードル
    (3)の運動が少なくとも2つの行程(h1,h2)に
    分割されており、第1の行程(h1)は、制御ニードル
    (3)の付加部(7)がリングストッパ(8)に衝突す
    ることによって制限されており、このリングストッパ(
    8)が、第1の圧縮ばね(6)に対して並列に接続され
    た第2の圧縮ばねによって出発位置に保持されるように
    なっており、制御ニードル(3)の第2の行程(h2)
    が、第2の圧縮ばね(9)並びにこれと並列に接続され
    た第1の圧縮ばね(6)の戻し力を克服した後に、ノズ
    ル保持体(1)に設けた固定ストッパ(11)にリング
    ストッパ(8)が当接することによって制限されている
    請求項1記載の噴射ノズル。
  3. 【請求項3】  制御装置が楔片(20)として形成さ
    れており、この楔片は、終端ストッパ(21)によって
    制御ニードル(3)の行程を無段に又は段階的に調整可
    能に制限するように、制御ニードル(3)に対して直角
    方向に運動可能であり、かつ操作部材(22)によって
    操作可能であり、この操作部材は特性領域制御されたエ
    レクトロニクスによって制御可能である請求項1記載の
    噴射ノズル。
  4. 【請求項4】  制御ニードル(3)に並列的に、この
    制御ニードルを同軸的に取り囲む中空ニードル(23)
    が配置されており、この中空ニードル(23)は、第3
    の圧縮ばね(24)によって、制御ニードル(3)の円
    錐形のシール座(4)の手前に設けた円錐面(25)に
    圧着される請求項1から3までのいずれか1項記載の噴
    射ノズル。
JP3121713A 1990-05-30 1991-05-28 横断面制御式多孔噴射ノズル Pending JPH04231675A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE4017391A DE4017391C2 (de) 1990-05-30 1990-05-30 Spritzquerschnittgesteuerte Einspritzdüse für eine luftverteilte Kraftstoffeinspritzung bei einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine
DE4017391.7 1990-05-30

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JPH04231675A true JPH04231675A (ja) 1992-08-20

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ID=6407482

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JP3121713A Pending JPH04231675A (ja) 1990-05-30 1991-05-28 横断面制御式多孔噴射ノズル

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US (1) US5282577A (ja)
EP (1) EP0460381B1 (ja)
JP (1) JPH04231675A (ja)
DE (2) DE4017391C2 (ja)
RU (1) RU2027062C1 (ja)

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