JPS593165A - 内燃機関の燃料噴射ノズル - 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】 本発明は、閉鎖はねによって負荷されかつ燃連結されて
いる弁ニードルを有し、緩衝装置が弁ニードルの運動を
開放行程に際しては内燃機関の少なくとも１つの運転パ
ラメータの値に応じて緩衝するのに対し、閉鎖行程に際
してはほぼ作用しない形式の内燃機関の燃料量９寸ノズ
ルに関する。緩衝装置は噴射ノズルの開ロ横１ノｉ面を
制御し、回転数と負荷が異なる場合の内燃機関の異なる
要求を充たすために役立つ。このような緩衝装置は燃料
の流動方向に外側に向がって開く弁ニードルを有する噴
射ノズル（Ａ、−ノズル）にも内側に向かって開く弁ニ
ードルを有する噴射ノズル（ニーノズル）にも使用され
る。

公知の噴射ノズルの場合には緩衝作用は、緩衝部材、例
えば質瞼体の戻９が内燃機関のどの回転数又は負荷点で
も完全であり、弁ニードルの次の解放運１助が最初から
又は所定の僅かな前行程から緩衝されるように定められ
ている。この結果、回転数と負荷が高い場合には長すぎ
る噴射期間が生じることになる。この欠点を除くために
は緩衝作用を弁ニードルの開放行程の終了時点の前で既
に無効にすることが既に提案されている（西ドイツ国特
許出願公開第５２０２６６４．２号明細書）。これによ
っては噴射過程の全継続時間を著しく短縮することが既
に達成されるが、緩衝作用が無効になる時点がニードル
行程に関連して定められるので、内燃機関のアイドリン
グ運転と全負荷運転との間に妥協点を見い出さざるを得
ないという問題が生じる。

これに対して本願の特許請求の範囲第１項に記載さ扛だ
特徴を有する噴射ノズルは内燃機関の各運転時点に弁ニ
ードルの開放運動が要求に応じた形で緩衝されかつ噴射
期間が自動的に調節されるという利点を有している。

特許請求の範囲第１項に記載した発明の有利な実施例は
特許請求の範囲第２項以下に記載されている。

特に有利であるのは緩衝開始時期が噴射開始一時期に対
して時間的にずらされることによって緩衝作用が変化さ
せられ得ることである。これによって回転数又は燃料量
が低い場合に長い噴射期間が維持されるにも拘らず、回
転数が高くかつ燃料量が大きい場合には噴射過程の全継
続時間が弁ニードルの運動が最初に緩衝される１ろ合に
較べで著しく短縮されることになる。すなわち内燃機関
の全負荷運転に於てすら、噴射過程の継続時間は、噴射
装置を運転条件に合わせた場合に噴射期間を従来よシも
大きな幅で変化させることができるように短くできる。

さらに回転数が低い場合と高い場合に無関係な影響を噴
射期間に及はすことが可能になる。

弁ニードルの行程数及び（又は）行程長さ若しくは噴射
過程ろた逆噴射される燃料量は特許請求の範囲第５項に
記載されているように弁ニードルと連結された時間−距
離部材で簡単な形式で検出され、緩衝装置を制御するた
めに利用することができる。時間−距離部材は弁ニード
ルの閉鎖行程に際しては第１の終端位置から第２の終端
位置に移動し、その後で戻しばねによって減速された速
度で第１の終端位置に戻され、弁ニードルの開放行程に
際しては減速された戻り運動で第１の終端位置に再び達
すると緩衝装置をあらためて作用させる。

本発明による前述の提案は回転数が上昇するにつれて２
つの噴射過程の間の時間は短くなり、噴射量が大きい場
合には弁ニードルの行程も大きくなるという認識から出
発している。時間−距離部材の戻りは弁ニードルの閉鎖
行程の開始時に開始することを考慮して、弁ニードルの
次の開放行程のだめに緩衝部材を有効にさせる時点は、
弁ニードルの開放行程の開始時点に対して、先行する弁
ニードル行程が太きければ大きいほどかつ、連続する弁
ニー１ル行程の間の時間が短ければ短いほど、すなわち
内燃機関の回転数が太きければ大きいほど延時させられ
る。

従って弁ニードルは開放行程の開始にあたって、長さが
自動的に内燃機関の運転：高度に合わせら九る緩衝され
ていない部分行程を移動することができる。

噴射弁は低回転数及びアイドリング回転数範囲又はアイ
ドリング臨界回転点でのみ、弁ニードルの全開放行程に
互って有効に保たれるように構成しておくこともできる
。さらに多くの場合には緩衝部材の最小減速ｒ「用、す
なわち内燃機関のすべての運転点に存在する弁ニードル
の最小自由行程を設けておくと有利である。

緩衝装置自体は特許請求の範囲第５項に示されているよ
うに公知である手段で実施することができる。

簡単でかつス・３−スをとらない構成は特許請求の範囲
第６項記載の如く、緩衝装置のシリンダとピストンが同
時に、弁ニードルの閉鎖行程に際して作動される時間−
距離部材を成していることによって得られる。この場合
にはシリンダとピストンは弁ニードルの緩衝された部分
行程に際して緩衝部材の機能を有しているのに対し、緩
衝されていない運動と弁ニードルの静止状態では緩衝装
置を内燃機関の運転点に対して延時して作用させる時間
−距離部材の機能を発渾する。

簡単でかつロックのない構造は特許請求の範囲第７項に
記載されているように緩衝装置のピストンが弁ニードル
の流入側の端部区分によって形成され−Ｃおシかつシリ
ンダとしてこの端部区分に被せ嵌められたキャップが用
いられていることによって得られる。

次に図面について本発明を説明する： 第１図に示された噴射ノズルはノズル本体１０を有し、
このノズル本体１０は袋ナツト１２によってノズル保持
体１４に緊締されている。

ノズル本体１０とノズル保持体１４との間にはスリーブ
１６が配置されている。このスリーブ１６は内側に向け
られだ肩１８を有している。

肩１８は噴射ノズルの内部の室２０を直径の大きな室２
２に分割している。ノズル本体１０には弁座２４が形成
されており、弁ニードル２６が移動可能に支承されてい
る。この弁ニードル２６のシール円錐部２７は閉鎖ばね
２８によシ弁座２４に押付けられている。閉鎖ばね２８
はノズル本体１０に支えられ、フランジ部分３０を介し
て支持円板３２に作用している。この支持円板３２自体
は弁ニードル２６０ｈｉ　３４に支えられている。

ノズル保持体１４には供給孔３６が形成され、供給孔３
６は室２０に開口しており、室２０は肩１８によって取
囲まれた開口３８を介して室２２と接続されている。こ
の室２２からはノズル本体１０内に設けられた孔４０が
ノズル本体１０の中心孔壁と弁ニードル２６の直径の縮
小された区分４４の外周面との間に形成されかつ弁座２
４の前まで達するシリンダ室４２に通じている。フラン
ジ部分３０とノズル本体１０との間には図示された閉鎖
位置では、弁ニードル２６の全行程に相当する間隔ｈｇ
が設けられている。弁ニードル２６は燃料圧により、フ
ランク部分３０がノズル本体１０に当接するまで開放方
向に閉鎖ばね２８に抗して移動せしめられる。弁が閉じ
る場合には閉鎖はね２８は弁ニードル２６を内方に向か
って図示された閉鎖位置にもたらす。

弁ニードル２６の肩３４にはピストン形の付加部４Ｇが
接続しておシ、この付加部４６！ｒｉ開口３８を貫き、
室２ｏ内に突入している。ピストン形の付加部４６の直
径は弁ニードル２６０案内直径に相当している。付加部
、４６にはキャップ４８が被せられておυ、このキャッ
プ４８は底２０と周壁部５２と７ランジ縁５４とを有し
ている。キャップ４８には周壁部５２を取囲み、フラン
ジ縁５４をスリーブ１６の肩１８に押し付ける戻しばね
５６が作用している。

キャップ４８の７う／ジ縁５４とそれに接続された周壁
部５２には横スリット５８が設けられている。この横ス
リット５８を介して燃料は常に、弁ニードルが閉じられ
た場合（１？（も室２゜から室２２に流入する。付加部
４６の端面と底２０との間にはキャップ４８内に緩衝室
６ｏが形成されている。この緩衝室６ｏは孔５ｏに於け
る絞シ孔６２を介して絞られて燃料の流路と接続されて
いる。図示された閉鎖位置に於ては付加部４６は横スリ
ット５８を軸方向で距離ｈｉだけ覆っている。この距離
ｈ１は弁ニードル２６の全行程ｈｇよりも大きく選ばれ
ている。しがしながら距離り上は最小の値たけ全行程ｈ
ｇよりも小さく、弁ニードル２Ｇの開放行程の終端でま
だ僅かに緩衝されない部分行程が生じるようにすること
もできる。

絞り孔６２は部分的に又は全体的にキャップ４８と付加
部４Ｇとの間の適当な半径方向の遊びによって置換える
こともできる。弁ニードル２６のピストン形の付加部４
６とキャップ４８は弁ニードル運動を緩衝するだめの部
材と時間〜距離部材とを同時に形成する。この時間−距
離部材は、緩衝開始時期を回転数と弁ニードル行程の大
きさとに関連させる。緩衝作用と時間−距離部材の作用
は戻しばね５６と絞り孔６２との同調及び緩衝室６０へ
の燃料の流入と緩衝室６０からの燃料の流出とを規定す
る他のパラメータによって定められる。

図示された噴射ノズルは次のように動く。

最初の噴射過程の開始時に上昇する燃料圧によって緩衝
室６　ｉｌと室２０との間には即座に圧力差が生じる。

何故ならばキャップ４８は弁ニードル２６の運動に追従
しないからである。この場合には緩衝室６０に於ける圧
力上昇は室２０に於ける圧力上昇よりもゆっくりしてい
るので、弁ニードル２．６の運動はこの第１の噴射行程
では弁ニードル２Ｇが場合によっては距Ｈ１４ｈ１を進
み、付加部４６の端面が横スリット５）３の範囲に達す
るまで最初から減速若しくは緩衝される。付加部４６の
端面が横スリット５８の範囲に達すると、フランジ部分
３０がノズル本体１０に当接するーまでは弁ニードルは
最小の残留行程を緩衝されずに移動する。キャップ４８
の図示の立置は以後キャップ４８の第１の終端位置と呼
ぶことにする。

上記弁ニードル２６の開放行程では燃料は絞シ孔６２を
通って緩衝室６０に吸込まれるか若しくは押込丑れる。

次の閉鎖行程でキャップ４８は緩衝室６０に於ける燃料
クッションを介して上方に向かって以後第２の終端位置
と呼ぶ位置に移動せしめられる。この場合には戻しはね
５６はこれよりも著しく強い閉鎖・；・ｒね２８に対し
て比較的に僅かな抵抗しか呈さないので、閉鎖行程はほ
ぼ緩衝されずに行なわれる。閉鎖行程の開始時から戻し
はね５６はキーヤノブ４８を付加部４６の端面に向かっ
て押し戻す。この場合には緩衝室６０内に流入していた
燃料量は緩衝室６０から再び押除けられる。これは絞り
孔６２が狭いだめにある程度の減速度でしか行なわれな
い。キャップ４８の第１の終端位置と第２の終端位置と
の間の間隔は、弁ニードル２６の閉鎖時間の間にすでに
キャップ４８が常時作用する戻しばね５６の力を受けて
移動した僅かな残留行程だけ減少させられた弁ニードル
行程にほぼ相当している。

キャップ４８と緩衝室６０と戻しばね５６とから形成さ
れた時間−距離部（オの作用は第２図から第４図までに
示されている。これらの図にはそれぞれ弁ニードルｈ程
の経過が実１’ｆｆＪ　ｈでかつキャンプ４８の偏位の
経過が破線ａで時間ｔにプロットされて示されている。

いずれの図面に於ても、第１図に示された弁ニードル２
Ｇの閉鎖位置とキャップ４８の第１の終端位置は時間軸
し上に位置している。

時点ｔ１（第２図）は弁ニードル２６の閉鎖行程カ開始
する点である。この場合にはキーヤツブ４８は第１の終
端位置Ｅ１がら第２の終端位置Ｅ２に移動させられる。

キャップ４８は既に述べたように、弁ニードル２６の全
行程１１ｇよシもいくらか小さい距離ａｇを移動する。

閉鎖行程は時点ｔ２で終了する。そこからキャップ４８
は戻しばね５６の力を受けて所定の速度、図面に於て角
度αで示された速度で戻・シ始める。

時点ｔ３で弁ニードル２６の新しい開放行程が開始され
る。第２図に示されて゛いるように、時点ｔ３でキャッ
プ４８が第１の終端位置にまだ達していないと、キャッ
プ０４８は弁ニードル２Ｇとほぼ同じ速度でこの終端位
置に戻される。

キャップ４８は時点ｔ４で第１の終端位置に達する。そ
こからはキャップ４８は肩１８にょって弁ニードル２６
の開放方向の運動に追従し、ｔいように保持されるので
、前述の緩衝部材が再び有効になる。これは図面に於て
は行程経過線が時点ｔ４で屈曲点Ｋ（！−有しているこ
とで表わされている。時点ｔ４からは弁ニードル２Ｇは
緩衝、すなわち減速された速度で行程終端位置にもたら
される。次いでこの記述した過程ばあらたに繰返えされ
る。

第３図と第４図とには本発明の緩衝装置が内燃機関の種
々異なる運転状態に自動的に適合さ亡られることか示さ
れている。

第６図に於ては内燃機関は低回転数でかつ低負荷で回転
させられるので、キャップ４８は次の開放行程が開始さ
れる前に既に第１の終端位置に達する。この場合には緩
衝は弁ニーＰル２６の全開放行程に互って有効である。

第４図に於ては内燃機関が高い回転数でかつ大きな負荷
で運転され、弁ニードル行程も犬きく調節されている運
転状態が示されている。この場合には次の開放行程はキ
ャップ４８が第１の終端位置に戻る前に開始される。弁
ニードル２Ｇの行程経過りの屈曲点には第２図の運転状
態に於けるよシも行程終端位置に近くずらされているの
で、弁ニードル２Ｇの開放運動の僅かな部分も緩衝され
るようになっている。第４図から判るように、噴射過程
が次の噴射過程に対して小さな時間的間隔で続き、弁ニ
ードル行程が大きければ大きい程、屈曲点には弁ニード
ルの開放行程端部に近づけられる。

キャップ４８は弁ニードル２６に対してセンタリングさ
れ、ノズル保持体１４に対して十分に大きな半径方向の
遊びを有しているので、弁ニードル２６はロックされる
ことなく働く。戻しばね５６の１部はキャップ４８を越
えて延びているので、この実施例では弁ニードル２６の
開放行程の部分的な緩衝を行なう手段ｔよ噴射ノズルの
軸方向に僅かなスペースしか必要とし７ない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複数の実施例を示すものであって、第１
図はディ−１゛ル内燃機関の噴射ノズルの縦断面図、第
２図、第６図、第４図は第１図の噴射ノズルの緩衝部材
の機能を示す図である。 １０・・・ノズル本体、１２・・・袋ナツト、１４・・
・ノズル保持体、１６・・・スリーブ、１８・・・肩、
２０・・・室、２２・・・室、２４・・・弁座、２６・
・弁ニードル、２７・・・ソール円錐部、２８・・・閉
鎖ばね、３０・・フランジ部分、３２・・・支持円板、
３４・・・肩、３６・・・供給孔、３８・・・開口、４
０・・孔、４６・・・付加部、４８・・・キャップ、５
０・・・底、５２・・・族９部、５４・・・７ランジ縁
、５６・・・戻しばね、５８・・・横スリット、６０・
・・緩衝室、６２・・・絞り孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　閉鎖ばねによつ七負荷されかつ燃料圧により開放
   方向に負荷されかつ緩衝装置と連結されている弁ニード
   ルを有し、緩衝装置が弁ニードルの運動を開放行程に際
   しては内燃機関の少なくとも１つの運転パラメータの値
   に応じて緩衝−するのに対し、閉鎖行程に際してほぼに
   作用しない形式の内燃機関の燃料噴射ノズルに於て、緩
   衝装置（４６，４８，５６）が弁ニードル（２６）の運
   動を弁ニードルの行程数及び（又は）行程長さ若しくは
   噴射行程あたり噴射される燃料Ｎ−関連して緩衝するよ
   うに構成されている、内燃機関の燃料噴射ノズル。 ２、緩衝作用が緩衝開始時期を噴射開始時期に対して時
   間的にずらすことによって変化させられる、特許請求の
   範囲第１項記載の噴射ノズル。 ３、弁ニードル（２６）に時間−距離部材（４６，４８
   ，５６）が連結されておシ、この時間−距離ｉ？じ材（
   ４６，４８，５６）が井ニードル（２６）の閉鎖行程に
   際して第１の終端位置から第２の終端位置に運動し、そ
   の後で戻しばね（５６）によって減速された速度で第１
   の終端位置に戻されるようになっており、さらに時間−
   距離部材（４６，４８，５６）が弁ニードル（２６）の
   次の開放行程に際して、減速された戻り運動で１８ｇ１
   の終端位置に再び達すると緩衝装置（４６，４８，５６
   ）をあらためて有効にさせる、特許請求の範囲第２項記
   載の燃料噴射ノズル。 ４、時間−距離部材（４６，４８，５６）の戻シ運動が
   液圧式の手段によって生ぜしめられる、特許請求の範囲
   第６項記載の燃料噴射ノズル。 ５６　　緩衝装置がシリンダ（４８）内に燃料で充たさ
   れた緩衝室（６０）を有し、この緩衝室（６０）が絞り
   孔（６２）を介して燃料の流路に接続されており、弁ニ
   ードル（２６）の開放行程の緩衝された部分の間に緩衝
   室（６０）の容積を変化させる相対運動をシリンダ（４
   ８）に対して行なうピストンにょシ緩衝室（６０）が制
   限されている、特許請求の範囲第１項から第４項までの
   いずれが１つの項に記載の燃料噴射ノズル。 ６、　前記シリンダ（４８）とピストン（４６）が同時
   に、弁ニードル（２６）の閉鎖行程に際して作用させら
   れる時間−距離部材を形成している、特許請求の範囲第
   ５項記載の燃料噴射ノズル。 Ｚ　緩衝装置のピストンが弁ニードル（２６）の流入側
   の端部区分自体によって形成されておシ、シリンダとし
   てこの端部区分に被せ嵌められたキャップ（４８）が用
   いられている、特許請求の範囲第６項記載の燃料噴射ノ
   ズル。