JPS63198774A

JPS63198774A - 燃料噴射ノズル

Info

Publication number: JPS63198774A
Application number: JP63022171A
Authority: JP
Inventors: クロンバーガー　マクシミリアン
Original assignee: FUEESUTO ARUPINE OUTOMOCHIBU G; FUEESUTO ARUPINE OUTOMOCHIBU GmbH
Current assignee: FUEESUTO ARUPINE OUTOMOCHIBU G; FUEESUTO ARUPINE OUTOMOCHIBU GmbH
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1988-08-17
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: US4928886A; ATE82042T1; JP2523759B2; DE3875627D1; EP0277939A3; EP0277939A2; EP0277939B1

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】Ｌｌ上二１皿±１本発明は、燃料噴射ノズルのノズル針弁の弁座の上流側
の圧力室が、一つの案内孔の中を２Ｆ下にしゆう動し得
るようになっている一つの退避ピストンの蓄圧室と常に
連絡されており、かつその際、上述の退避ピストンがこ
の蓄圧室の方に向かってばねで負荷されているような、
燃料噴射ノズル、なかんずく特に、ノズル針弁が弁の１
１止方向に向けてばねで負荷されているポンプ直結型ノ
ズル、に関するものである。この場合、ポンプ直結型ノ
ズルという呼び方は、噴射ノズルがポンプ・ピストン・
ハウジングならびにポンプ・ピストンと一体に４亡てら
れているような、一つの燃料噴射装置を意味するもので
ある。

冒頭に述べたような形式の燃料噴射装置の一つが、例え
ばＤＥ−Ｏ３３４０９９２４に示されている。この例で
は、退避ピストンの配置が、燃料の流れの方向に関して
ノズル針弁と平行になっており、そのことが、燃料の噴
射過程を一つの前噴射期間と、もう一つ別の主噴射期間
とに分割Ｊ゛るのに役立っているのである。この目的の
ために、燃料圧力配管内に圧力が生じた場合、まず最初
にノズル針弁がノズル針弁ばねの力に抗して押し上げら
れ、それによって燃料噴射過程が始まる。

これに続いて圧力配管内の圧力が更に上昇すると、退避
ピストンもノズル針弁ばねの力に抗してしゆう勤させら
れ、そのために一方ではノズル針弁ばねにかかるばね力
が増大すると同時に、他方では退避側の容積と連通ずる
ことによって圧力の一時的な低下が生じ、その結果、ノ
ズル針弁が極く短時聞１１止することとなる。更に引き
続いて圧力が上昇することにより、ノズル針弁が、今や
一層強くなっているノズル針弁ばねの力に抗して、更め
て押し上げられ、それによって主噴射が始まることとな
るのである。さて、前噴射の噴射最は回転数と密接に関
連するものである。アイドリング回転数を望ましい程度
まで低く下げた場合、退避ピストンの退避動作にかがる
時間が長くなり、このため前噴ｏ１ｆｆｉが減り過ぎる
一方、回転数が高くなるにつれて前噴射量がフィトリン
グ回転数における前噴ｆｉｌｌに比べて多くなるのであ
る。このような現象は、それによって低回転数時に騒音
を発４するのみならず、高回転数時には燃焼状態が悪く
なるので、好ましくないのである。また、前噴射の終了
時点と主噴射の開始時点との間の時限は点火遅れ時間と
もうまくマツチしないのである。この時隔は回転数が高
くなるにつれて短くなるべきものであり、ある回転数以
上になると消失すべきものである。同じことはまた、負
荷上昇時にも当てはまる。このことは、エンジンの特性
線図の中のある一定の領域においては前記の時隔はゼロ
でなければならない、ことを意味している。これまでに
よく知られている設計ではこのようにはならず、そのた
めに全噴射ＩＯ聞が良くなり過ぎ、結果として不完全燃
焼を起こすこととなる。更に、退避ピストン、ノズル針
弁ばね、ならびにノズル針弁が、振動を起こし易い一つ
のシステムを形成し、ディービル・エンジンの回転数の
広い領域にわたって、常に振動を引き起こす恐れがある
のである。

退避ピストンおよびノズル針弁が＠動を起こすと、その
結果、機械的な応力が高まるのは別として、主噴射時の
流徹が減少し、そのため主噴射時間が長引くのである。

退避ピストンの蓄圧室への流入路に一つの絞り部分を設
ける方法が、ＡＴ−ＰＳ２９２　３８２によって公知ど
なっている。しかし、この方法は、この絞り部分がある
ことによって弁の開く圧力が影響を受番プるとともに、
気泡を発生ずることとなり、それが蓄圧室内の媒体の圧
縮性を変化させる、という欠点がある。これによって、
退避ピストンの蓄圧室に流れ込む燃料黴をコントロール
することが難しくなるのである。

本発明の目的本発明の目的は、回転数の全範囲にわたって、ないしは
エンジン特性線図の全領域にわたって最適な燃料噴射過
程を実現し得るようにする、ことにある。

目的達成のための手段と問題点の解決　法この目的を達
成するための、本発明の本質は次の点にある：すなわち
、退避ピストンが、その蓄圧室と反対側のピストン面に
、燃料が満たされるようになっている一つの緩衝室の圧
力を受けるようにしておき、かつその際、この緩衝室が
一つのオリフィス通路を介して一つの排出管路、ならび
に／もしくは、その他の一つの室に連絡されるＪ、うに
しておく、ことにある。退避ピストンの動きが緩衝され
ることによって、アイドリング運転時の３ｆｉｌピスト
ンの退避運動が縮小されるのである。

また、前噴射量がアイドリング運転時に増大し、それに
つれて回転数が高くなった場合の前噴射量がアイドリン
ク哨の前噴射量に比べて相対的に減るのである。かくし
て、前噴射量は常時はぼ一定となり、負狗ないしは回転
数が高くなるにつれて、前噴射と主噴射との間の時隔が
次第に短り４にってゆき、高負荷時ならびに高回転数時
には完全に消失してしまうこととなり、従って噴射過程
を中断されないようにすることができるのぐある。これ
によって、噴射過程が連続した完全なものとなり、従っ
てまた噴射時間が短縮されるのである。また、退避ピス
トンの動きをｖ！衝することによって、退避ピストン、
ノズル針弁ばね、およびノズル針弁の振動が抑制ないし
は排除され、そのためまた機械的な応力も小さくなる。

振動がなくなり、ないしは抑ｉｔ、ＩＩされることによ
り、１３ｍｍの流れが一層よくなり、そのため噴射時間
が短縮されることとなる。結局これらのことが総合され
て、有害物質のエミッションも低減することとなる。ま
た緩衝作用を考慮に入れて、退避ピストンの断面寸法を
より大きくすることができ、それによって噴射曲線図が
一層適切な形になるのである。また、本発明によると何
よりもまず、前述のオリフィスの開口面積を調節し得る
のであって、そのためにエンジンの型が色々変わっても
、これに適合させることができるのである。緩衝室から
の排出管路はポンプの吸い込み側の室と連絡しておけば
よい。

１１衝室は、本発明に従って、ノズル針弁の弁座の上流
側にある燃料の圧力室と、オリフィスを介して連絡して
おくのがよい。この緩衝室はポンプ・エレメントの吸い
込み側の室（前圧力部）と連絡されている。緩衝室に燃
料を満たすのは、本発明によれば、またピストンとその
案内孔との間を洩れて流入してくる燃料によって満たさ
れ得るようにもなっているのである。このことは、燃料
の圧力室と！ｆｉ衝室との聞に、絞り部を入れた独立し
た連絡配管を別に設けな（でも済む、という利点をもっ
ている。

本発明によれば、退避ピストンはノズル針弁ばねの力を
受けた形で保持されるようにすることができる。従って
一方では、退避ピストンに負荷するために別のばねを設
ける必要がなくなる、と同時に他方では、退避ピストン
の退Ｍ運動によってノズル針弁ばねに予めかかつている
圧縮力が一層強められ、その結果、ノズル針弁のｍ正動
作が−・層速くなる、という利点も生ずるのである。

本発明の典型的な一つの実施例では、退避ピストンが、
１１衝室との境界を形成している一枚の仕切り板を間に
挟んで、ノズル本体、なかんずく特にノズル針弁ばねを
収納している部分と結合されている、一つの独立した空
間に納められており、かつその際、オリフィスの通路断
面が、この仕切り板に設けられた一つの孔と、この孔の
中にはまり込んでいる退避ピストンの突起部とによって
構成されている。こうしてお（ことによって、例えばこ
の仕切り板を取問えさえすれば、簡単に種々異なった型
のエンジンに適合させることができるのである。本発明
の更に典型的な実施例では、この孔が円形になっている
と同時に、突起部の断面も円形になっており、かつその
側面の−・部が面取りされた形になっている。この場合
には、この円筒形の突起部を仕切り板に設けられている
孔の直径としつくり合わせておくことができ、Ａ゛リフ
イス通路断面は、殆どこの円筒形の突起部に設けられた
面取り部のみによって決まってくるのである。こうして
おくことによって、この面取り部の削成誤差がオリフィ
スの通路面積に対して線型で影響を及ぼすに過ぎないの
で、オリフィス通路面積を精確に較正づることができる
のである。もし、このオリフィス通路面積を、突起部の
直径をそのままにしておいて仕切り板に設けられた孔の
直径を変えることによって較正しようとすると、誤差が
直径の差の自乗で較正作業に影響を及ぼすことになる。

もちろん、この円筒形の突起部の面取り作業によってオ
リフィス通路面積を較正しにうとする場合には、オリフ
ィス通路面積の較正状態を変更する度に、退避ピストン
を突起部もろとも取替えねばならない。

本発明では、１ｍ！ｉ室は通常、退避ピストン・ハウジ
ング内に設けられており、その際、この！１Ｉｌｉ室の
一部が退避ピストン・ハウジングの案内孔の周囲を環状
に削り込んだ座ぐり部によって構成されている。従って
、退避ピストン・ハウジングを取り替えることによって
、緩衝室の広さならびに効果を変えることができるので
ある。

また本発明では、前記の孔を円形に作られた仕切り板の
中心に同各〕ておくと槓１時に、突起部も退避ピストン
の中心に設けておくと都合がよい。突起部が仕切り板と
同心になっていることによって、仕りＪり板の組込みが
簡単になるのである。本発明では通常、退避ピストンは
この突起部を介して、ノズル針弁ばねのノズル針弁に当
たる側の着力点と反対の側にあるばね受け皿に向けて押
しつけられながら保持されている。突起部を退避ピスト
ンの中心に設けておくことによって、これが可能になる
のである。

史にまた本発明では、退避ピストンをノズル針弁ばね収
納室内に納めておいて、退避ピストンがノズル針弁ばね
を軸方向に包む形にしておくこと６可能で、その場合、
ノズル針弁ばね収納室が緩衝室をも兼ねることになるの
で、構造が簡単になると同時に、場所も節約できるので
ある。

図面による本発明のｒ　とＵの１以下、二、三の実施例について、図面を参照しながら、
本発明の特徴と利点について更に詳しく説明しよう。

第１図および第２図の例では、１がポンプ・ピストン・
ハウジングを、２はノズル針弁３を含むノズル本体を、
そして４はノズル針弁ばねを示しているが、このばねは
ポンプ・ピストン・ハウジングに締結されている一つの
構成部品５内に収納されている。また６は退避ピストン
、７は退避ピストン−ハウジングである。退避ピストン
６の一方の端面８には、一つの孔９を経て、ポンプ・ピ
ストン・ハウジング１の内部を案内されて往復するポン
プ・ピストン１１の作動スペース１０内の圧力がかかつ
ている。１２は退避ピストン・ハウジング７の内部の蓄
圧室であるが、退避ピストン６が変位した状態では、前
記の作動スペース１０とつながるようになっている。ま
た、退避ピストン６の前記の端面８と反対側のピストン
端面１３には、一つの緩衝室１４内の圧力がかかつてい
る。

この緩衝室１４は、退避ピストン６と退避ピストン・ハ
ウジング７との間隙を洩れて流れ込む燃料によっても満
たされ得るのである。

Ｗｉｔ！ピストン・ハウジング７と、ノズル針弁ばね４
を収納する構成部品５との間には、一枚の仕切り板１５
が挟み込まれており、それがＩＩＩ！ｌ！１４の一方の
境界をなしている。この仕切り板１５にはその中心に一
つの孔が１６ｒＭけられており、その中に、退避ピスト
ン６と一体に作られている一つの円筒形の突起部１７が
差し込まれている。

この円筒形の突起部１７は孔１６と丁度ぴったり適合し
ている。この円筒形の突起部には、その側面に一つの而
取り部１８が設けられているが、その面取りの深さが、
突起部と仕切り板１５の孔１６との間のオリフィス通路
面積を決めるのである。

退避ピストン６が退避運動をする際、すなわち、円錐面
１９が孔９から離れる際には、退避ピストン６は蓄圧室
１２内の圧力によってノズル針弁ばね４のｈに押される
が、その際その動ぎは緩衝室１４内の圧力にＪ：つて緩
和される。この場合、オリフィス通路２ｏを経て流出す
る燃料はばね収納室および排出管路２１を経て排出でき
るようになっている。燃料の圧力がＩｌｌ止圧力に達す
ると、退避ピストン６はノズル針弁ばね４によって上向
きに押される。その際、緩衝室１４はばね室から補充さ
れてくる燃料によって満たされる。このためには、緩衝
室１４から燃料を押し出すのに要する時間よりも長い時
間を要しても差し支えないので、圧力差が小さくても大
抵の場合、オリフィス通路２０の抵抗に打ち勝つのに充
分である。退避ピストン・ハウジング７には、退避ピス
トン６を取り巻く一つの環状の座ぐり部２２が設けられ
てＪ３す、それが緩衝室１４を広げる役目を果たしてい
る。

仕切りＩｆｉ１５および退避ピストン６はともに交換可
能になっており、従って、オリフィス通路２０を変更・
較正して種々異なるタイプのエンジンに適合させること
ができるのである。

退避ピストン６はその中心に設けられている突起部１７
を介して、ノズル針弁３への着力点２３と反対の側にあ
るばね受け皿２４に向けて押しつけられながら保持され
ている。

第３図の実施例では、退避ビス！−ン２５がノズル針弁
ばね２６に押しつけられた形で保持されている。ノズル
針弁ばねを収納する構成部品２７が、ここでは退避ピス
トンの役目をも果たしているのである。ノズル針弁ばね
収納室２８は燃料で満たされており、従ってｔ１衝室２
９として働く。さて、燃料はこのｌ！衡室２９から、排
出管路３０の内側にはめ込まれた一枚のオリフィス・プ
レート３２に開けられている、一つの較正用の孔３１を
通った優、排出ｔ！！路３０を経て流出するが、これに
よってａｍ作用が生ずるのである。また、第４図の実施
例では、退避ピストン３３の途中に一つの逃げ３ａ３４
が設けられており、そこに、較正用の孔３６をもった一
枚のオリフィス・プレート３５がはめ込まれている、点
で第３図の実ＩＩＭ例と異なっている。この逃げ道３４
は退避ピストン３３に設けられている一つの環状溝３７
に開口しているので、この逃げ道３４は、退避ピストン
３３がどのように回転した位置にあっても常に、前記の
環状溝３７を経て排出管路３８に連絡されているのであ
る。

第５図および第６図の縮図は、在来の技術による噴射過
程を示すものである。第５図の縮図はアイドリンク時の
噴射過程を示し、第６図の線図は、ＥＡｉ回転数かつ最
大負荷の場合にお番ノる噴射過程を示している。ＩＩｉ
軸には噴射ＦＥ［が、横軸には噴射ｖ１１７ｇがとられ
ている。第５図の縮図で、ａは前噴射を、ｂは主噴射を
示している。前噴射ａと主ｌｌＩ射すとの間には一つの
時隔Ｃがある。第６図の縮図では、ａ′が前噴射を、ま
たｂ′が主噴射を示している。時隔Ｃ′は短くなってい
るものの、まだ消失してはいない、第６図の縮図に示さ
れているように、前噴射ａ′においても、主噴射ｂ′に
おいても、カーブは滑らかな推移を示していない。カー
ブに波を生じているのは、退避ピストン、ノズル針弁ば
ね、およびノズル針弁の振動がうま＜ａｉｉされていな
いことに基因している。この波のために噴射時間が良引
き、このケースでは噴射はｄ点で終わっている。

第７図および第８図の縮図は、本発明による構造の場合
の１１躬過程を示している。アイドリング時の線図（第
７図）では、ａｌが前噴射を、ｂｌが主噴射を示してい
る。図から明らかなように、本発明による構造の場合に
は、第５図の縮図の場合に比較して、前噴射ａ１が主唱
ＤＪｂ、に比べて比較的大きくなっている。従ってフィ
トリング時には、主噴射ｂ　が前噴射ａ１に比較して減
少すすることとなる。次に、本発明による構造の、最大負荷か
つ定格回転数の場合に該当する、第８図の縮図では、前
噴射ａ　′が主噴射ｂ１′に完全につながっており、す
なわち、第６図の場合の時隔Ｃ′が完全に消失している
のである。第７図および第８図から判るように、退避ピ
ストン、ノズル針弁ばね、およびノズル針弁の振動がな
くなるため、カーブの推移が滑らかなものになると同時
に、完全な、ないしは途切れのないものとなっている。

従って、燃料は比較的短い時間内に噴射されることとな
り、噴射過程は点ｄ１でずでに終わっている。

【図面の簡単な説明】

第１図はポンプ直結型ノズルの軸に沿った断面図を示し
、第２図は仕切り板の平面図を示している。第３図およ
び第４図はポンプ直結型ノズルの、それぞれ別の実施例
における軸に沿った断面図を示している。第５図および
第６図は、従来から公知になっている構造例の、アイド
リンク時ならびに比較的高い回転数の場合におりる噴射
曲線を示している。第７図および第８図は本発明による
実施形態の、アイドリンク時ならびに高い回転数の場合
における噴射曲線を示している。１・・・ポンプ・ピストン・ハウジング２・・・ノズル
本体　　　　　３・・・ノズル針弁４・・・ノズル針弁
ばね　　　５・・・構成部品６・・・退避ピストン７・・・退避ピストン・ハウジング８・・・端面　　　　　　　　９・・・孔１０・・・作
動スペース１１・・・ポンプ・ピストン　１２・・・蓄圧室１３・
・・ピストン端面　　　１４・・・緩衝室１５・・・仕
切り板　　　　　１６・・・孔１７・・・突起部　　　
　　　１８・・・面取り部１９・・・円錐面　　　　　
　２０・・・オリフィス通路２１・・・排出管路　　　
　　２２・・・座ぐり部２３・・・着力点　　　　　　
２４・・・ばね受け冊２５．３３・・・退避ピストン２６・・・ノズル針弁ばね　　２７・・・構成部品２８
・・・ノズル餐ｌ弁ばね収納室２９・・・Ｗ筒室　　　　　　３０．３８・・・排出管
路３１．３６・・・孔

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ノズル針弁（３）の弁座の上流側の圧力室が、一
つの案内孔の中を上下にしゆう動し得るようになつてい
る一つの退避ピストン（６，２５，３３）の蓄圧室（１
２）と常に連絡されており、かつその際、上述の退避ピ
ストンがこの蓄圧室（１２）の方に向かつてばねで負荷
されているような、燃料噴射ノズル、なかんずく特に、
ノズル針弁（３）が弁の閉止方向に向けてばねで負荷さ
れているポンプ直結型ノズルであつて、上述の退避ピストン（６，２５，３３）が、その蓄圧室
（１２）と反対側のピストン面に、燃料が満たされるよ
うになつている一つの緩衝室（１４，２９）の圧力を受
けるようになされており、かつその際、この緩衝室が一
つのオリフイス通路（２０，３１，３６）を介して一つ
の排出管路（２１，３０，３８）、ならびに／もしくは
、その他の一つの室に連絡されている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル、なかんずく特にポ
ンプ直結型ノズル。
（２）特許請求の範囲第１項による燃料噴射ノズルであ
つて、前述のオリフイス通路（２０，３１，３３）の開口面積
が交換調節可能になつている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（３）特許請求の範囲第１項、または第２項による燃料
噴射ノズルであつて、前述の排出管路（２１，３０，３８）がポンプの吸い込
み側の室に連絡されている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（４）特許請求の範囲第１項、第２項、または第３項に
よる燃料噴射ノズルであつて、前述の緩衝室（１４，２９）が、ノズル針弁（３）の弁
座の上流側の燃料の圧力室とオリフイス通路を介して連
絡されている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（５）特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか
一つの項による燃料噴射ノズルであつて、前述の緩衝室
（１４，２９）が、前述の退避ピストン（６，２５，３
３）とそれを案内する案内孔との間を洩れて流れる燃料
によつて、常に満たされ得るようになされている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（６）特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
一つの項による燃料噴射ノズルであつて、前述の退避ピ
ストン（６，２５，３３）がノズル針弁ばね（４，２６
）の力を受けるように保持されている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（７）特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか
一つの項による燃料噴射ノズルであつて、前述の退避ピ
ストン（６）が、前述の緩衝室（１４）の境界をなして
いる一枚の仕切り板（１５）を間に挟んで、ノズル本体
、なかんずく特にノズル針弁ばねを収納している部分と
結合されている、こと、ならびに前述のオリフイス通路（２０）が、この仕切り板（１５
）に開けられた一つの孔（１６）と、この孔の中にはま
り込んでいる退避ピストン（６）の突起部（１７）とに
よつて構成されている、ことを特徴とする、燃料噴射ノ
ズル。
（８）特許請求の範囲第７項による燃料噴射ノズルであ
つて、前述の孔（１６）が円形であり、かつ前述の突起部（１
７）が円形断面をもつと同時にその側面に一つの面取り
部（１８）を有する、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（９）特許請求の範囲第７項、または第８項による燃料
噴射ノズルであつて、前述の緩衝室（１４）が退避ピストン・ハウジング（７
）の内部に設けられている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（１０）特許請求の範囲第７項、第８項、または第９項
による燃料噴射ノズルであつて、前述の緩衝室（１４）の一部が、前述の退避ピストン・
ハウジング（７）の案内孔の周囲を環状に削り込んだ座
ぐり部によつて構成されている、ことを特徴とする、燃
料噴射ノズル。
（１１）特許請求の範囲第７項から第１０項までのいず
れか一つの項による燃料噴射ノズルであつて、前述の孔
（１６）が、円形に作られている仕切り板（１５）の中
心に開けられていると同時に、前述の突起部（１７）が
退避ピストン（６）の中心に設けられている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（１２）特許請求の範囲第７項から第１１項までのいず
れか一つの項による燃料噴射ノズルであつて、前述の退
避ピストン（６）が前述の突起部（１７）を介して、ノ
ズル針弁ばね（４）のノズル針弁に当たる方の着力点と
反対の側にあるばね受け皿（２４）に向かつて当たるよ
うに保持されている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。
（１３）特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれ
か一つの項による燃料噴射ノズルであつて、退避ピスト
ン（２５，３３）がノズル針弁ばね収納室（２８）内に
納められていると同時に、ノズル針弁ばね（２６）を軸
方向に包む形に延びており、かつその際、このノズル針
弁収納室（２８）自身が前述の緩衝室（２９）を構成し
ている、ことを特徴とする、燃料噴射ノズル。