JPH0438914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ガス圧縮噴射内燃機関の燃焼室へ
の燃料噴射のための噴射ノズル、とくに弁閉じ部
材としてノズル体内に密閉状態で張られたダイヤ
フラムを備え、このダイヤフラムがノズル体内の
圧室内に満ちた噴射燃料の圧力に依存してその弁
座から閉じばねに逆らつて内側に開き、これによ
つて燃焼室への噴射口が通じるガス圧縮噴射内燃
機関の燃焼室への燃料噴射のための噴射ノズルに
関するものである。

従来の技術 この種の噴射ノズルは十分に公知のものもであ
る。弁閉じ部材として燃料の流れの方向に対して
開くノズルニードルが設定され、このニードルの
開口揚程は止め部材によつて限定されている。こ
れによつて少なくとも、内燃機関のさまざまの回
転数における上部負荷領域において、一定の噴射
断面積が与えられている。このような噴射ノズル
では漏れが避けられないので、コストのかかる燃
料逆戻しが必要である。

発明が解決しようとする問題点 この発明の課題は、上述の短所を取り除き、技
術コスト上、単純で高さの低い噴射ノズルを単口
ノズルとして構成し、さまざまの、内燃機関回転
数に適合した噴射断面積をもつとともに、ほぼ均
等な噴射の技術水準が達成できるようにすること
である。

問題点を解決するための手段 この課題は、この発明の特許請求の範囲第１項
の特徴部分に記載の構成によつて解決することが
できる。

発明の効果 この発明の方法によつて、自己調整噴射断面積
をもつ、製造コストの低い、漏損のない、丈の低
い噴射ノズルが構成されている。この噴射ノズル
に対して、閉じばねとして従来のスチールばねま
たは液体、つまり膨張性の液体または一定のガス
部分を備えた非膨張性の液体が使用されている。
噴射ノズルのダイヤフラムは、それ自体閉じばね
として設定されることもできる。

特許請求の範囲第２項以下に提示される方法
は、この発明の効果的かつ有益な改良を与えてい
る。

実施例 以下に、実施例を図示し、より詳しく説明す
る。

ガス圧縮噴射内燃機関に対して設定された単口
ノズルとしての実施例の噴射ノズル１は、本質的
に、円筒形の受け入れ部３をもつノズル体２、お
よびこの中に導入された、円板形で弁閉じ部材と
して機能するダイヤフラム４から成り立つてい
る。

ダイヤフラム４は、その円錐形の弁座４ａで、
これに対応して形成されたノズル体２内の弁座平
面２ａ上に乗せられ、ダイヤフラム縁４ｂにおい
てノズル体２と電子ビーム溶接またはレーザー溶
接によつて密閉されて接合されている。ダイヤフ
ラム縁４ｂ上には、ノズル体の円筒形受け入れ部
３内にはめこまれ、固定されたばね支持部材５が
乗つている。ダイヤフラム４およびばね支持部材
５は、小室６をつくり、このなかに閉じばね７が
漏れないように閉じこめられている。

ノズル体２内への燃料導入は、導入管８によつ
て行なわれ、ここから螺旋管９が分岐し圧室１０
内へ接線方向で接続している。

圧室１０は、弁座平面２ａ内のリング状溝で構
成され、閉じた状態において平らなダイヤフラム
４によつて閉じられている。開口状態において
は、噴射燃料は圧室１０からノズル体２の噴射口
１１を通じて内燃機関の燃焼室内に達する。

第１，２，３図では、小室６内に閉じこめられ
た閉じばねは、特殊な液体、つまり、流速をこえ
て飛躍的に上昇する粘性をもつた膨張性の液体に
よつて構成されている。

第１，２，３図においてはばね特性体として構
成されたばね支持部材５は、ダイヤフラム側にお
いて円錐形の台座面５ａをもち、噴射ノズル１の
縦軸方向で、ばね支持部材５とダイヤフラム４間
に最大距離が生じるようになつている。このため
上述の液体によつて構成されるばねは、外側より
も内側（縦軸の付近）でより柔かく、したがつて
噴射燃料の開口圧が加わつた場合、ダイヤフラム
４は外側より内側でより弱い支持力しか受けない
ので、ダイヤフラムは縁のあたりよりも噴射口の
付近でより大きく離れることになる。このことは
ダイヤフラムの耐久性によい効果をもたらしてい
る。

一定のばね剛性が保たれるためには、膨張性の
液体が満たされた小室６は、ガスがない状態でな
ければならない。このため、ばね支持部材５は、
中央部に穴１２をもち、この穴は膨張性液体の注
入およびばね支持部材５の取り付け後、立方体ま
たは球状のプラスチツク部材によつて閉じられ
る。さらに、プラスチツクまたは粘着性ゲル状物
体１４が、蓋１６のフランジリング溝１５内には
めこまれている。

フランジリング溝１５は、円錐形の表面内に掘
られ、この円錐面は、ばね支持部材５の対応する
円錐形表面５ｂに向き合つている。蓋１６は一定
速度で円筒形の受け入れ部３に押し込まれる。こ
のときプラスチツク部材１３は、変形され、穴１
２の中に押しつけられ、ばね支持部材５は止め部
材（ダイヤフラム４ｂ）に押しつけられる。

ばね支持部材５、プラスチツク部材１３、蓋１
６の形状構成によつて、ガス全体は蓋１６とノズ
ル体２の間の間隙１７を通つて上方に抜ける。急
激な力の増加が起るとすぐに、このシステムはガ
ス抜きされる。力の増加は、間隙１７内の高い流
速にもとづいて粘性飛躍が起こることによつて、
もたらされる。ここでさらに、ゆつくりとノズル
開口圧にほぼ対応するシステム内部圧の期待値ま
で圧縮される。蓋１６上が強く衝撃された後、閉
じこめられた全液体中に粘性飛躍がおこり、硬く
なる。蓋の端近くに設置されたフランジリング溝
１５内のゲル状物体１４は、液体中に極端な圧力
飛躍を放射方向で外にむかつて伝え、フランジリ
ング溝１５は変形し、蓋１６はこの場所でノズル
体２と接着して固定される。電子ビーム溶接また
はレーザー溶接によつて、このシステムは間隙１
７の上端で継目部材２７を介して密閉される。

第２図では、上述の噴射ノズル１に付け加え
て、曲げ強度のある穿孔円板１８が設けられ、ダ
イヤフラム４とばね支持部材５の間に張られてい
る。この穿孔円板１８は、開口圧に基づいてダイ
ヤフラム４がずれる際に膨張液体中で補強運動を
行ない、粘性飛躍をより早く生ぜさせるので、流
動性から固形性への移行がより速く達成される。

第３図では、調整できるダイヤフラム圧をもつ
実施例が示されている。蓋１６内に調整ねじ１９
が取り付けられ、これが調整されることによりプ
ラスチツク部材１３は穴１２のなかに押し込ま
れ、小室６内のダイヤフラムの支持静圧は高くな
る。

第４図では、ばね支持部材５はカツプ形をして
いる。中空体２０は、ダイヤフラム４とともに小
室６を形成し、この中に非膨張性の液体７（例え
ば燃料）、またはゲル物質（例えば油脂）が閉じ
こめられている。さらに、液体とカツプ底２１の
間にガスまたは空気クツシヨン２２が取り付けら
れ、これによつてより柔かいばね特性を得ること
ができる。いわゆるガス−液体−ばねのダイヤフ
ラム４上への支持作用は、内外を問わず一様な大
きさである。そのためダイヤフラム４は、膨張性
の液体で支持されたダイヤフラムよりも曲げに対
して強く構成されている。

第５図では、スチールばね２３、または場合に
よつては空間を節約する板ばね（図示されていな
い）によるダイヤフラム４の支持が行なわれてい
る。この噴射ノズル１でも、ばね支持部材５はカ
ツプ形に構成されている。スチールばね２３は、
一方の端をカツプ底２１で支持され、さらにその
もう一方の端は、ダイヤフラム４に面して球面上
の表面を有する圧力体２４を介してダイヤフラム
４上に支持されている。圧力体２４の球面状表面
２４ａは、ダイヤフラムの閉じた状態において、
リング状溝として形成された圧室１０の高さにお
けるダイヤフラムの縁領域に接し、噴射口１１の
方向に近づくにしたがいダイヤフラム４からしだ
いに離れている。圧力体２４の球面状表面の構成
によつて、一定のばね特性が達成されている。さ
らに、ダイヤフラム４は、支持領域では小さな負
荷を負つている。なぜならば、この場所でのダイ
ヤフラム揚程は、噴射口領域におけるよりも本質
的に小さいからである。これは他のすべての実施
例についても言えることである。

ダイヤフラム４は、第６図のように金属のばね
物質で構成され、それ自体、閉じばねとして設定
されることができる。したがつてばね支持部材は
必要でなくなる。

すべてのダイヤフラム４は、噴射口１１内には
いりこんだ噴射プラグ２５を備え、この噴射プラ
グ２５は円錐形をもち、噴射口１１の上部領域１
１ａに適合している。上部領域１１ａには、短い
円筒形の開口領域１１ｂが接続し、領域１１ｂ
は、さらに燃焼室側の開口部２６に達するすそ広
がりの下部領域１１ｃに接続している。

作 用 ここには図示されていない噴射ポンプによつ
て、燃料は導入管８および螺旋管９を通つて圧室
１０に導かれる。流体の静圧はダイヤフラム４を
通して、まず圧室１０を閉じている。一定の圧力
に達すると曲げに対して柔かいダイヤフラム４が
もちあがり、燃料はその慣性にもとずいて螺旋状
に噴射口１１にむかつて流れ、噴射プラグ２５に
おいて、リング状の噴射断面をもつにいたる。さ
らに燃料は、燃焼室に入りこみ、その螺旋状の流
れの方向にもとずいて円錐または円錐マントル状
の流れに広がる。

この過程は、きわめて高速に行なわれるので、
例えばダイヤフラム４およびばね支持部材５の間
の液体は、フツクの法則に従う固体のような働き
をする。ダイヤフラム４とばね支持部材５の間の
距離の形状によつて、ダイヤフラム４は中央部に
おいてその周辺領域におけるよりも小さい支持力
を受け、このため中央部でより大きくもちあが
る。

回転数が高くなるとダイヤフラムの揚程も増加
し、弁座平面２ａとダイヤフラム４の間の通過断
面積も増加する。

ばね支持部材５の輪郭をうまく選べば、螺旋管
９から噴射口１１への流速の接戦方向成分が一
定、したがつて円錐流の頂角も一定に保つことが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はダイヤフラムとばね支持部材の間に閉
じこめられた膨張性の液体をもつ噴射ノズル。第
２図は曲げ強度の大きい穿孔円板が付加された噴
射ノズル。第３図は液体を保持する小室内の圧力
が調節できる噴射ノズル。第４図は小室内に非膨
張性の液体とガスクツシヨンをもつ噴射ノズル。
第５図は圧力体を通してダイヤフラムに支持され
るスチールばねをもつ噴射ノズル。第６図はそれ
自体、閉じばねの役割をするダイヤフラムをもつ
噴射ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒形の受け入れ部３と、円錐状の弁座４ａ
   と、前記弁座に設けられ、噴射燃料が供給される
   圧室１０と、噴射口１１とを備えたノズル体２
   と、前記ノズル体内に密閉状態で張られた弁閉じ
   部材としてのダイヤフラム４とを含み、このダイ
   ヤフラムがノズル体内の圧内に満ちた噴射燃料の
   圧力に依存してその弁座から閉じばね力に逆らつ
   て内側に開き、これによつて燃焼室への噴射口が
   通じるガス圧縮噴射内燃機関の燃焼室への燃料噴
   射のための噴射ノズルであつて、 ダイヤフラム４の周縁はノズル体内の受け入れ
   部３に固定され、ダイヤフラム４は閉じた状態で
   弁座平面２ａに上に乗り、その噴射口側に噴射口
   １１のなかに差し込まれる円錐形の噴射プラグ２
   ５を持つており、 ノズル体２の受け入れ部３にはダイヤフラムを
   噴射口側に押圧する閉じばね７が設けられ、ダイ
   ヤフラムは閉じた状態でも圧力を受けていること
   を特徴とする噴射ノズル。 ２ 閉じばねは密閉された流体である、特許請求
   の範囲第１項記載の噴射ノズル。 ３ ノズル体２内の円筒形受け入れ部３に固定さ
   れたダイヤフラム４は、その周縁４ｂ上に乗せら
   れたばね支持部材５によつて固定されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の噴射ノズル。 ４ ばね支持部材５のダイヤフラム４に向きあう
   支持面５ａは円錐形をなし、ダイヤフラム４およ
   び支持面５ａによつて形成される小室６は、閉じ
   ばねとしての液体を保持し、ダイヤフラムの中心
   で噴射口１１の方向に最長幅をもつことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項または第３項に記載の
   噴射ノズル。 ５ ばね支持部材５とダイヤフラム４の間に閉じ
   こめられた液体は、膨張性の液体であることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項または第４項記載
   の噴射ノズル。 ６ ばね支持部材５はカツプ状に形成され、その
   中空体２０は非膨張性の液体およびガスクツシヨ
   ンを保持し、これらが共働して液体−ガス−ばね
   としてダイヤフラム４上に作用することを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の噴射ノズル。 ７ 導入された噴射燃料で満たされた圧室はリン
   グ状溝１０で構成され、この溝に対して供給管８
   から出た螺旋管９が接線方向に連結していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項のい
   ずれかに記載の噴射ノズル。 ８ ダイヤフラム４とばね支持部材５の間に曲げ
   強度のある穿孔円板１８が張られていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜７項のいずれか
   に記載の噴射ノズル。 ９ ばね支持部材５はカツプ形状をもち、この中
   でスチールばね２３が一方の端をばね支持部材５
   の底面２１で支持され、もう一方の端をダイヤフ
   ラム４の上に乗る圧力体２４で支持されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の噴
   射ノズル。 １０ 圧力体２４は、ダイヤフラムに面するその
   表面が球面状に構成され、閉じた状態でのダイヤ
   フラムはその縁の領域で圧力体に接していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の噴
   射ノズル。 １１ 噴射プラグ２５は円錐状に形成され、噴射
   口１１はその上部領域１１ａにおいて噴射プラグ
   の形状に適合し、かつ、少なくとも噴射口の下部
   領域１１ｃの一部で燃焼室側にむかつて広がつて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の噴射ノズル。 １２ 導入された噴射燃料で満たされた圧室はリ
   ング状溝１０によつて構成され、この溝１０に、
   燃料供給管８から出る螺旋管９が接線方向に連結
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   〜第１１項のいずれかに記載の噴射ノズル。