JPS63500669A - 内燃機関用の燃料噴射ノズル - 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】 内燃機関用の燃料噴射ノズル 従来技術 本発明は請求の範囲第１項の上位概念に記載された形式の内燃機関用の燃料噴射 ノズルから出発する。この噴射ノズルではノズル体の円頭部は、内側の弁座面が 弁ニードルによる衝撃負荷に耐え、かつ外側の壁領域が燃焼室内のガス流による 摩耗から保護されるように焼入れ硬化されている。ただし摩耗によって、かつ弁 座面の領域または弁座面に続く袋孔の領域における噴孔の存在によってノズル体 の円頭部の破壊強度が低下せしめられるのが欠点である。この欠点は円頭部の壁 厚を適切に設計することによっては部分的にしか防止できない、それというのも これによって噴孔の全長、したがって噴射流形成も決定的に影響されるからであ る。噴孔の横断面と全長とは噴射特性値、例えば噴射量、燃料微粒化等により狭 い範囲内で固定されている。

発明の利点 それとは異なシ請求の範囲第１項の特徴を備えた本発明による構成は、ノズル体 の円頭部が全体的に公知の構成よシも高い破壊強度を持つことができ、しかも弁 座面の硬度が損なわれず、かつ円頭部の壁外側領域の摩耗防止が許容し得ない程 著しく低下せしめられることはないという利点を有している。

従属請求項に挙げられた手段によって請求の範囲第１項による構成の有利な実施 態様が可能である。

試験によって、円頭部の壁外側領域の硬度が弁座面を構成する壁内側領域の硬度 よりも少なくとも１００ＨＶｚ、有利には１５０８Ｖ１小さい／構成が特に有利 であると示された。

本発明により弁座面もしくは袋孔表面と、これと反対側の壁領域との間に位置す る、円頭部の壁中央領域が壁外側領域よシも小さな硬度を有している場合に、円 頭部の強度を円頭部の他の性質を損なうことなしに特に有効に高めることができ る。特に良好な結果が、壁外側領域の硬度よシも少なくとも１００ＨＶ１小さい 硬度の壁中央領域を有する噴射ノズルでもって達成された。壁中央領域の硬度が ４００ＨＶ１と５５０　ＨＶＩとの間にあると最適であることが明らかになった 。

噴射ノズルのノズル体は一般に表面焼入れ鋼から製作され、表面焼入れ鋼は硬度 を高めるために滲炭される。円頭部の弁座面もしくは袋孔表面とけ反対側の壁外 側領域の減少せしめられた硬度は、円頭部を外側では滲炭しないか、または僅か に滲炭するにすぎず、その結果口頭部外面で表面焼入れ硬化された状態で十分に 弾性的な形状変化性を得ることによって達成することができる。比較試験によれ ば既にこれによって円頭部の強度挙動を明らかに高め得ることが示された。表面 焼入れ硬化の代わシに窒化または滲炭窒化した場合に同様の結果が得られるが、 それには表面焼入れ鋼以外の鋼、有利には合金された調質鋼または耐熱鋼も使用 される。この場合には窒化または連成窒化の前にノズルを調質すると有利でるる 。

従来の製作に比べて中央領域で硬度を付加的に低下させることはもう１つの改善 をもたらす。これは、円頭部の壁厚を先ず最終寸法よりも大きいものに選択し、 かつ円頭部の壁内側領域と壁外側領域の連成もしくは窒化または連成窒化後に初 めて連成もしくは窒化または連成窒化された壁外側領域の部分層を切削すること によって最終寸法を製作し、次いで初めて焼入れ硬化するか、もしくは窒化また は連成窒化の場合には場合によシ２度目の窒化または連成窒化することによって 有利に達成することができる。

噴孔を連成もしくは窒化もしくは連成窒化後に初めてまたは焼入れ硬化後に初め て穿孔する場合に、かつ噴孔の流入縁により著しい丸味を付ける場合に、円頭部 の破壊強度を一層高めることができる。

図面 本発明の２つの実施例が図面に示されており、以下の記載で実施例について詳述 する。＄１図は第１の実施例の噴射側の端部区域を約１＝１０の縮尺で示した縦 断面図であり、第２図は！１図による噴射ノズルのノズル体の円頭部壁の直角方 向の断面にわたる硬度変化を示した図であシ、かつ第３図は第２実施例の第１図 に相当する図でろる。

実施例の記載 第１図に示された噴射ノズルはノズル体１０を有しておシ九ノズル体内に弁ニー Ｐル１２が移動可能に支承されている。この弁ニードルは円錐形のシール面１４ を有しておシ、シール面は円錐形の弁座面１６と協働する。弁座面はノズル体１ ｏの円頭部２ｏの壁内側領域１８に形成されている。複数の噴孔２２が弁座面１ ６から延びておシ、これらの噴孔はノズル軸線に対して角度を成して円頭部２０ の壁を貫通している。

弁ニードル１２と、ノズル体１０の円筒状の内壁との間には環状室２４が形成さ れておシ、環状室には燃料供給導管（図示せず、）が開口している。弁＝−ｒル １２は閉鎖ばね（同様に図示せず）によって弁座面１６に対して押圧されている 。環状室２４内の燃料圧が所定値まで上昇すると、弁ニードル１２は閉鎖ばねの ばね力に抗して持上げられ、かつ燃料は噴孔２２がら噴射される。弁ニードル１ ２のシール面１４の円錐角は弁座面】６の角度よシも若干大きく選択することが でき、その結果初めにシール面１４の上級２６で一番高いシール押圧力が得られ る。

噴射ノズルの運転中弁座面１６は著しく負荷される。

したがって円頭部２０の弁座面１６を有する壁内側領域は通常と同様に適切な方 法を用いで、この壁内側領域が約７５０　ＨＶＩの硬度を持つように処理される 。しかし弁ニードル１２が円頭部２０へぶりがる際には著しい半径方向の力も現 われ、これらの力は円頭部２０に対して衝撃作用を及ぼす。これらの力は円頭部 ２０の壁厚の適切な設計によって考慮するには限界がろる、それというのもこれ Ｋよって噴孔の長さも影響され、これがまた噴射経過の他の特性値、例えば噴流 形状、噴射圧力、噴射量等に関して適合せしめられなければならがいからである 。

円頭部２０の破壊強度を高めるためＫは本発明によれば円頭部２０の壁中央領域 ２８と壁外側領域３０とは壁内側領域１８よシも小さな硬度を有している。第２ 図には実線ａでもって円頭部２０を直角方向に断面した線に沿った硬度変化が示 されている。横座標には弁座面１６からの距離が、かつ縦座標には硬度（ＨＶｌ ）が取られている。本発明による硬度変化ａと比較するために第２図には従来の 噴射ノズルの場合の硬度変化も点！ｓｂによって示されている。

第１図による実施例では壁中央領域２８における硬度は約４７０８Ｖｌまで低下 し、かつ壁外側領域３０で再び約６００ＨＶ１まで上昇している。比較試験によ れば本発明による噴射ノズルは壁外側領域における硬度が著しく小さいために従 来の噴射ノズルよシも高い疲れ限度を有しており、したがって従来のものよりも 高く負荷可能でおる。

焼入れ硬化のための出発部材としては例えば噴孔２２が形成される前の、しかも 円頭部２０が最終寸法を一定値上回った壁厚を持った、表面焼入れ鋼から製作さ れたノズル体が使用された。連成および焼入れ硬化後円頭部２０に噴孔２２を形 成し、外面の過剰寸法分を壁内側領域１８の硬度よシも小さな壁外側領域が残る ような所定の壁厚まで切削する。

別の製作方法は、大きな壁厚で噴孔を穿孔、かつ連成もしくは窒化または連成輩 化後に回頭部外面を、したがって表面焼入れ層もしくは窒化層または達成窒化層 を旋削もしくは研削することでろる。この方法では噴孔は一貫して焼入れ硬化さ れる。

れ硬化する際に既に最終寸法を有しておシ、しかし壁外側領域３０は連成もしく は窒化または連成窒化を行なわないかまたは僅かしか行なわない。この場合には 内側から外側へ向かってみて先ずほぼ従来の硬度変化すで、次いで第２図の１点 鎖＠Ｃに従がう硬度変化が得られる。

第３ｒｊｇＪによる実施例は、噴孔２２が弁座面からではなく、円頭部２０ａに 形成され九袋孔３２から延びている点で第１図による実施例とは異なっている。

ノズル体１０ａは円頭部２０ａと軸部との間に移行部３４を有しておシ、移行部 は外側で円錐外周面３６によって制限されている。円錐外周面はのど首部曲率３ ８で、壁外へｉ１鷺袋孔３２を取巻く壁内側領域４２の反対側に位置する円頭部 ２０ａの壁外側領域４０へ移行している。

第３図による構成では円錐外周面３６とのど首部曲率３８によって制限された壁 外側領域４４および袋孔３２の反対側の壁外側領域４０は弁座面を形成する壁内 側領域１８ａの硬度および袋孔３２を包囲した壁内側領域４２の硬度よシも小さ な硬度を持っている。円頭部２０ａの壁中央領域２８ａは第１の実施例と同様に 壁外側領域４０．４４よりも小さな硬度を持っていると有利でろる。

国際調査４１Ｉ４失 ｌ″ｌＩｍ〜−１１”’　ＰＣＴ／ＤＥ　８６１００１５９ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　 丁ＨＥ　ＸＮＴＥＲ−’ＪＸＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨａ＝ｐｏｉ’ｒ　ＯＮ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．ノズル体を備えた、内燃機関用の燃料噴射ノズルであって、ノズル体内に円 錐形のシール面を持つた弁ニードルが移動可能に支承されており、シール面が円 錐形の弁座面と協働するようになっており、弁座面がノズル体の円頭部の壁内側 領域に形成されており、円頭部に少なくとも１つの噴孔が形成されている形式の ものにおいて、円頭部（２０，２０ａ）の少なくとも１つの壁外側領域が弁座面 （１６，１６ａ）を構成する壁内側領域（１８，１８ａ）上りも小さな硬度を持 っていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射ノズル。
2. ２．弁座面（１６，１６ａ）の反対側の壁外側領域（３０，４４）が弁座面（１ ６，１６ａ）を構成する壁内側領域（１８，１８ａ）よりも小さな硬度を有して いることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の噴射ノズル。
3. ３．弁座面に続く袋孔を有しており、袋孔から少なくとも１つの噴孔が延びてお り、円頭部（２０ａ）の袋孔（３２）とは反対側の壁外側領域（４０）が弁座面 （１６ａ）を構成していて、しかも袋孔（３２）を包囲した壁内側領域（１８ａ ，４２）よりも小さな硬度を有していることを特徴とする、請求の範囲第１項ま たは第２項記載の噴射ノズル。
4. ４．円頭部がのど首部曲率（３８，第３図）を通ってノズル軸部へ移行した円頭 部を有するノズル体を備えており、ノズル体（１０ａ）の、のど首部曲率（３８ ）によって制限された壁外側領域（４４）も円頭部（２０ａ）の、弁座面（１６ ａ）を構成していて、しかも袋孔（３２）を包囲した壁内側領域（１８ａ，４２ ）よりも小さな硬度を有していることを特徴とする、請求の範囲第３項記載の噴 射ノズル。
5. ５．外側で円錐外周面によって制限された移行部を介してノズル軸部と結合され た円頭部を有するノズル体を備えており、円頭部（２０ａ）もしくはノズル体（ １０ａ）の、円錐外周面（３６）およびのど首部曲率（３８）によつて制限され た壁外側領域（４４）が円頭部（２０ａ）の、弁座面（１６ａ）を構成していて 、しかも袋孔（３２）を包囲した壁内側領域（１８ａ，４２）よりも小さな硬度 を有していることを特徴とする、請求の範囲第４項記載の噴射ノズル。
6. ６．円頭部（２０もしくは２０ａ）の壁外側領域（３０もしくは４０，４４）の 硬度が、弁座面（１６もしくは１６ａ）を構成する壁内側領域（１８もしくは１ ８ａ）の硬度よりも少なくとも１００ＨＶ１、有利には１５０ＨＶ１小さいこと を特徴とする、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１つの項記載の噴射 ノズル。
7. ７．弁座面（１６もしくは１６ａ）と、これと反対側の壁外側領域（３０もしく は４４）との間に位置する壁中央領域（２８もしくは２８ａ）もしくは袋孔（３ ２）と、これと反対側の壁外側領域（４０）との間に位置する、円頭部（２０も しくは２０ａ）の壁中央領域（２８ａ）が壁外側領域（３０もしくは４０，４４ ）ようも小さな硬度を有していることを特徴とする、請求の範囲第１項から第６ 項までのいずれか１つの項記載の噴射ノズル。
8. ８．円頭部（２０もしくは２０ａ）の壁中央領域（２８もしくは２８ａ）の硬度 が壁外側領域（３０もしくは４０，４４）の硬度よりも少なくとも１００ＨＶ１ 小さいことを特徴とする、請求の範囲第７項記載の噴射ノズル。
9. ９．円頭部（２０もしくは２０ａ）の壁中央領域（２８もしくは２８ａ）の硬度 が４００ＨＶ１〜５５０ＨＶ１であることを特徴とする、請求の範囲第１項から 第８項までのいずれか１つの項記載の噴射ノズル。
10. １０．円頭部（２０もしくは２０ａ）の壁厚の最終寸法が表面焼入れ硬化後の壁 外側領域（３０もしくは４０，４４）の部分的な切削により製作されることを特 徴とする、請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１つの項記載の噴射ノズ ル。
11. １１．円頭部（２０もしくは２０ａ）の壁厚の最終寸法が滲炭後で、しかし焼入 れ硬化前の、もしくは調質および窒化または滲炭窒化後の壁外側領域（３０もし くは４０，４４）の部分的宏切削により製作きれることを特徴とする、請求の範 囲第１項ら第９項までのいずれか１つの項記載の噴射ノズル。
12. １２．単数もしくは複数の噴孔（２２）が表面焼入れ硬化もしくは窒化または滲 炭窒化後に初めて円頭部（２０もしぐは２０ａ）に形成されることを特徴とする 、請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１つの項記載の噴射ノズル。
13. １３．単数もしくは複数の噴孔（２２）が円頭部（２０もしくは２０ａ）の滲炭 後で、しかし焼入れ硬化前の、もしくは窒化または滲炭窒化後に円頭部に形成さ れることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１つの項 記載の噴射ノズル。
14. １４．単数もしくは複数の噴孔（２２）が円錐形の弁座面（１６）から延びてい ることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の噴射ノズル。 １５，単数もしくは複数の噴射孔（２２）が袋孔（３２）から延びていることを 特徴とする、請求の範囲第１項記載の噴射ノズル。