JPS62210259A - 内燃機関のための燃料噴射ノズル - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ノズル体とニードル弁とを備えた内燃機関の
ための燃料噴射ノズルであって、前記ノズル体内に設け
られた中央孔が燃焼室側で円錐形の弁座を経て袋孔に移
行しておシ、該袋孔から少なくとも１つの噴射孔が外方
へ延びており、さらに前記ニードル弁が前記中央孔内に
移動可能に支承されかつ弁座の上流側で前記中央孔に形
成される燃料供給用の環状室を制限し又、燃焼室側では
前記弁座と協働する弁円錐部を備えており、該弁円錐部
には、針先端部が段差なく続いており、該針先端部が、
前記ニードル弁が閉鎖位置にある場合には、前記袋孔内
に侵入している形式のものに関する。

従来の技術 前記形式の公知の燃料噴射ノズルでは、針先端部が全長
に渡って一様に先細くなった円錐部として形成されてい
る。このような構成では、運転特性曲線の部分負荷範囲
において袋孔及び噴射孔の隣接部分で流れのはがれ現象
が起こり、いわゆる死水領域の形成を完全には回避する
ことができない。このため、運転特性曲線の前述の部分
負荷範囲においては、燃料の消費量が著しく異なり、ひ
いては黒煙が形成される。さらに、冒頭で述べた形式の
燃料噴射ノズルでは、針先端部が全長に渡ってとつ状又
は、おう状の外周面を備えている構成のものが公知であ
る（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０１４９５８号
明細書）。別の課題に関連して講ぜられた前記構成手段
は、それだけについて見れは前て述べた問題点を未だ回
避できず、さらに、この燃料噴射ノズルは、袋孔の無効
体積を減少するどころか増加させてしまう。弁座を起点
とする噴射孔を有する袋孔型ノズル（ドイツ連邦共和国
特許出願公開第２７１０２１７号明細書）では、袋孔を
ニードル弁内の縦孔又は横孔を介して負荷軽減し、噴射
孔をより良くシールする目的でニードル弁がシール面に
環状溝を設ける構成が公知でちる。

発明の課題 本発明の課題は、冒頭で述べた形式の燃料噴射ノズルを
、弁の移行部範囲、袋孔、針先端部で流れのはがれ傾向
が減少するように改良することにある。

問題点を解決するための手段 前述の問題点を解決するために、本発明では針先端部が
、燃料の流通方向で見てとつ状に形成された外周面区分
とその下流側に続くおり状に形成された外周面区分とを
有しているようにした。

発明の効果 本発明によシ得られる効果は、弁の通路範囲及び袋孔並
びに針先端部での、流れのはがれ傾向及びいわゆる死水
領域の形成が減少せしめられ、これにより流れ又は噴射
流の形成が改良されることである。

実施態様 従屓請求項に記載の手段によって本発明の有利な実施態
様が可能である。

従属請求項第２項から第７項までに記載の構成手段を用
いれば、針先端部の形状はその都度使用例の要件に最も
良く適合することができる。

針先端部の末端自体は、たとえば扁平面取りされるか又
は程度の差こそあれかなり丸く面取りされるかして異な
って構成されてよい。

特許請求の範囲第１項に付加的に、第８項に従ってノズ
ル体の弁座と袋孔との間に形成されている移行部がかな
シ丸味づけられているか又は斜めに面取りされていると
特に有利である。

こうすることによって、弁座と袋孔との間の移行部範囲
においても、流れのはがれが特に効果的に防止される。

さらに、袋孔の体＆を減少させ、それに伴なって炭化水
素の放出を減少させる手段が設けられていてもよい。こ
の目的のために、特許請求の範囲第９項によれば袋孔の
形状が針の先端部の形状にほぼ適合せしめられている。

袋孔の容量を減らし、さらに流れを改良するために、特
許請求の範囲第１０項によれば、袋孔の底に流れをガイ
ドする壁区分が設けられている。この壁区分を形成する
ために、袋孔の底が円錐形又は半球形の外郭を有してい
てもよい。

底がこの外郭を有していることによって、流れが噴射孔
の方向に分岐される、つまりこの外郭は、噴射孔の方向
への案内及び方向転換を促がす。この円錐形の外郭は、
直線又は曲線によって制限されている。

特許請求の範囲第１１項及び／又は第１２項に従って燃
料噴射ノズルを形成すると特に有利である。ニードル弁
のシール面に形成された環状溝は、燃料の流れに乱流境
界層が形成されるようにする。この乱流境界層は、外周
面に沿って流れる場合には、層流よりも比較的長（縁又
はくぼんだ外郭に当接する。その結果、特許請求の範囲
第１１項の手段は、前述の形式の燃料噴射ノズルにおい
て、燃料の流れ状態を改良し、弁間隙及び袋孔内にいわ
ゆる死水領域が形成されるのを特徴する特許請求の範囲
第１２項に記載の手段は、壁付近のエネルギーの小さい
境界層を吸い込むという原則に基づいている。この手段
によっても、流れが針先端部の表面からはがれにくくな
る。エネルギーの小さい境界層は、弁円錐部の直ぐ後部
でニードル弁に設けられた孔を通って吸い込まれる。こ
のために必要な吸込作用は、インジェクタにおけるのと
同様に流通速度が高まったことによって孔内にもたらさ
れる。

特許請求の範囲第１１項と第１２項の手段は特に有利で
あり、特許請求の範囲の第１項と特に効果的に組み合わ
せて用いられる。

実施例 第１図の燃料噴射ノズルは、ノズル体１０を有しておシ
、このノズル体は、中央孔１２を備えている。中央孔１
２には、図示されていない燃料供給管が開口している。

中央孔１２は燃焼室側で円錐形の弁座１４を経て袋孔１
６内に移行しており、この袋孔１６からは、少なくとも
２つの噴射孔１８．１９が外方へ延びている。

中央孔１２内にはニードル弁２０が移動可能に支承され
ており、このニードル弁２０ば、弁座１４の上流で環状
室２１を制限する。環状室２１を経て燃料は弁座１４に
達する。ニードル弁２０は、環状縁２２から始まる円錐
形部分２３を有しており、この円錐形部分２３は、環状
縁２４で弁円錐部２６に移行している。この弁円錐部２
６は、円錐形部分２３よシいくらか大きい円錐角を有し
ており、ノズル体１０の、閉鎖部材として使用される弁
座１４と協働する。

弁円錐部２６の環状縁２８には針先端部３０が続いてお
り、この針先端部３０は、ニードル弁２０が閉鎖位置に
ある場合には袋孔１６内に完全に侵入する。環状室２１
の上部は、ニードル弁２０の、図示されていない圧力シ
ョルダによって制限されており、この圧力ショルダで燃
料は開放方向に働く力をニードル弁２０にもたらす。さ
らに、ニードル弁２０には、ノズル保持体内に収容され
ている閉鎖ばねが作用している。通常のようにノズル体
１０は、ノズル保持体の方へとナツトによって締付けら
れている。

本発明によれば、ニードル弁２０の弁円錐部２６の範囲
には、環状溝３２が設けられており、該環状溝３２は、
弁の円錐部２６に形成された／−ル面３４を部分的に中
断している。環状溝３２の横断面は、実施例のように直
線又は、湾曲した外郭によって制限されていてもよい。

針先端部３０は、環状縁２８と直に続いているとつ状外
周面区分３６を有しており、このとつ状外周面区分３６
ば、変移ライン３８で直接おり状外周面区分４０に移行
している。このおう状外周面区分４０は、針先端部３０
の丸味端部４２で終わっている。弁座１４と袋孔１６と
の間の移行部分は、かなり丸く面取シされており、袋孔
１６の底は、流れをガイドする壁区分４６゜４８を備え
ている。これらの壁区部分４６゜４８は、隆起部５０に
形成されており、この隆起部５０は、袋孔１６の体積全
減少せしめている。袋孔の隆起部５０以外の部分の形状
は、鎖線５２で示されている。

ニードル弁２０が開放する際、間隙５４を通って流れる
燃料には、環状溝３２によって乱流境界層が生じる。こ
の乱流境界層は、環状縁から下流で流れがニードル弁２
０からはがれる傾向を、著しく減少せしめる。又、針先
端部３０を、前述のようにとつ状とおう状とが続くよう
に構成し、さらに、弁座１４から袋孔１６への移行部４
４にかなり丸味をつげることによっても、流れがはがれ
る傾向を防止できる。袋孔１６の底に設けられた流れを
ガイドする壁部区分４６．４８は、流れが噴射孔１８．
１９内に方向を変え易いようにする。本発明の手段の組
み合せによって、流れのはがれ及び運転特性曲線の広範
囲に渡るいわゆる死水領域の形成が効果的に防止される
。

第１ａ図及び第１　ｂ図の変化例は、針先端部３０ａ及
び３０１）の外郭がわずかに変化したことによって前述
の実施例と異なっている。針先端部３０ａでは、とつ状
に曲げられた外周面区分３６ａが、接線上で弁円錐部２
６のシール直に移行しており、従って、両面部分間の環
状縁は省略される。外観からは判らないが、針の先端部
３０ａは仮想横断平面５６で始まっている。

とつ状外周面区分３６ａには、それぞれ接線上で円錐形
外周面区分５８、おう状外周面区分４０ａ１次いで再び
円錐形外周面区分６０が続いており、この円錐形外周面
区分６０は、比較的鋭角な先端６２まで達している。

針先端部３０ｂは、環状縁２８ｂＫまず円錐形外周面区
分６３が続いており、この円錐形外周面区分６３がソー
ル面３４より比較的大きな円錐角を有している点で第１
図の実施例とは異なっている。円錐形外周面区分６３に
は、まずとり状外周面区分３６ｂが、次におう状外周面
区分４０ｂが続いており、このおう状外周面区分４．　
Ｏｂは、接線上で円錐形外周面区分６４に移行している
。円錐形外周面区分６４は、針の先端６６まで延びてい
る。円錐形外周面区分、とつ状外周面区分、おう状外周
面区分の組み合せは他にも考えられるが、とつ状外周面
区分の下流におう状外周面区分が続いている構成のもの
は、本発明に適っている。

基本的には第１図の噴射ノズルと等しく構成されている
第２図の燃料噴射ノズルでは、ニードル弁７０が、弁円
錐部７２の範囲に環状溝７４及び両面がこの環状溝７４
に開口している横孔７６を備えている。この横孔７６か
ら縦孔７８が分岐しており、この縦孔７８は仮想横断平
面８０で始まる針先端部８２の、燃焼室寄りの端部７９
で開口している。針先端部８２の範囲では、ニードル弁
７０は第２の横孔８４を備えてお９、この横孔８４は、
縦孔７８と交差している。針先端部８２の外郭は、仮想
横断平面８０で始まるとり状外周面区分８６と、これと
直に続いているおう状外周面区分８８とによって構成さ
れている。おう状外周面区分８８は、面取りされた端部
７９まで延びている。

ニードル弁７０が開放すると、燃料が間隙８９及び孔７
６．７８を通って流れ、この時、インジェクタの形式で
横孔８４内に低圧が生じる。針先端部８２を通過しよう
としていた流れの中の、小エネルギーの境界層は、低圧
が生じたことによって横孔８４内に吸い込まれる。この
ことによっても、流れが針先端部８２からはがれるのが
防止される。

第６図の燃料噴射ノズルでは、ニードル弁９０が針先端
部９２を有しており、この針先端部９２もとつ状外周面
区分９４とその下流におう状の外周面区分９６とを有し
ている。針先端部９２は、ニードル弁９０が閉鎖位置に
ある場合には、袋孔９８内に侵入する。袋孔９８の外郭
は、針先端部９２の形状にほぼ相応している。

従って袋孔９８の無効体積が付加的に減少せしめられ、
これに伴なって炭化水素の放出が減少せしめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃料噴射ノズルの第１実施例の拡大
部分断面図、第１ａ図及び第１ｂ図は、それぞれ針先端
部の外郭ラインに基づいた第１図の実施例の変化実施例
の拡大部分断面図、第２図は、本発明の燃料噴射ノズル
の第２実施例の拡大部分断面図、第６図は、本発明の燃
料噴射ノズルの第６実施例の拡大部分断面図である。 １０・・・ノズル体、１２・・・中央孔、１４・・・弁
座、１６．９８・・・袋孔、１８．１９・・・噴射孔、
２０゜７０．９０・・・ニードル弁、２１・・・環状室
、２２・・・環状縁、２３・・・円錐形部分、２４・・
・環状縁、２６．７２・・・弁円錐部、２８・・・環状
縁、３０゜３０ａ、３０ｂ、８２．９２−針先端部、３
２゜７４・・・環状溝、３４・・・シール面、３６．３
６ａ。 ３６ｂ・・・とつ状外周面区分、３８・・・変移ライン
、４０　＋　　４０　ａ　、４０　ｂ・・・おう状外周
面区分、４４・・・移行部、４６．４８・・・流れをガ
イドする壁区分、５０・・・隆起部、５２・・・銀縁、
５４゜８９・・・弁間隙、５６．８０・・・仮想横断平
面、５Ｂ、６０，６３．６４・・・円錐形外周面区分、
７６．８４・・・横孔、７８・・・縦孔、８６．９４・
・・とり状外周面区分、８８．９６・・・おう状外周面
区分 ３６ａ、３６ｂ・・・とつ状外周面区分１Ｉｊ ８２・・・針先端部 ８６・・・とつ状外周面区分 ８８・・・おう状外周面区分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　ノズル体（１０）とニードル弁（２０）とを備え
   た内燃機関のための燃料噴射ノズルであつて、前記ノズ
   ル体（１０）内に設けられた中央孔（１２）が燃焼室側
   で円錐形の弁座（１４）を経て袋孔（１６）に移行して
   おり、該袋孔（１６）から少なくとも１つの噴射孔（１
   ８，１９）が外方へ延びており、さらに前記ニードル弁
   （２０）が前記中央孔（１２）内に移動可能に支承され
   かつ前記弁座（１４）の上流側で前記中央孔（１２）に
   形成される燃料供給用の環状室（２１）を制限し、又、
   燃焼室側では前記弁座（１４）と協働する弁円錐部（２
   ６，７２）を備えており、該弁円錐部（２６，７２）に
   は、針先端部が段差なしに続いており、前記ニードル弁
   （２０）が閉鎖位置にある場合に、前記針先端部が袋孔
   （１６，９８）内に侵入する形式のものにおいて、前記
   針先端部（３０，８２，９２）が、燃料の流過方向で見
   て、とつ状に成形された外周面区分（３６，８６，９４
   ）と、前記とつ状外周面区分の下流側に続くおう状に成
   形された外周面区分（４０，８８，９６）とを有してい
   ることを特徴とする内燃機関のための燃料噴射ノズル。 ２．前記針先端部（３０）の、前記両外周面区分（３６
   ，４０）が、変移ライン（３８）で直に相互移行してい
   る、特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射ノズル。 ３．とつ状に成形された前記外周面区分（３６ａ）に円
   錐形の外周面区分（５８）が直に続いている、特許請求
   の範囲第１項記載の燃料噴射ノズル。 ４．前記ニードル弁（２０）の、前記弁円錐部（２６）
   と前記弁先端部（３０）との間には、環状縁（２８）が
   形成されている、特許請求の範囲第１項から第３項まで
   のいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。 ５．前記環状縁（２８ｂ）に、前記針先端部（３０ｂ）
   の円錐形外周面区分（６３）が続いている、特許請求の
   範囲第４項記載の燃料噴射ノズル。 ６．前記ニードル弁（２０）の前記弁円錐部（２６）が
   、段及び縁が形成されることなく、前記針先端部（３０
   ａ）に移行している、特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか一項記載の燃料噴射ノズル。 ７．前記針先端部（３０ｂ）の前記おう状外周面区分（
   ４０ｂ）には、円錐形外周面区分 （６４）が続いている、特許請求の範囲第１項から第６
   項までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。 ８．前記ノズル体（１０）の、前記弁座（１４）と前記
   袋孔（１６）との間に形成された前記移行部（４４）が
   丸く面取りされている、特許請求の範囲第１項から第７
   項までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。 ９．前記袋孔（９８）の形状が、前記針先端部（９２）
   の形状にほぼ適合している、特許請求の範囲第１項から
   第８項までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。 １０．前記袋孔（１６）の底が流れをガイドする壁区分
   （４６，４８）を備えている、特許請求の範囲第１項か
   ら第８項までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。 １１．前記ニードル弁（２０）の前記弁円錐部（２６）
   に、シール面（３４）を中断する環状溝（３２）が設け
   られている、特許請求の範囲第１項から第１０項までの
   いずれか１項記載の燃料噴射ノズル。 １２．前記ニードル弁（７０）が、弁円錐部（７２）及
   び弁先端部（８２）にそれぞれ少なくとも１つの横孔（
   ７６，８４）と、縦孔（７８）とを備えており、該縦孔
   （７８）が、前記横孔（７６，８４）を連通させており
   、かつ前記針先端部（８２）の燃焼室側の端部（７９）
   で開口している、特許請求の範囲第１項から第１１項ま
   でのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。