JPH03504035A - 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】 燃料噴射ノズル 本発明は、閏じ方向にばね負荷されたニードル弁を有する燃料噴射ポンプ、特に ポンプノズル、それもニードル弁が、イの噴射口と反対側の端部のところを、燃 料を充填可能な減衰室内へ突入させ、かつまた加珪ビンを有しており、この加圧 ビンが、ニードル弁の社用のストッパを形成する安定的な段付部により取囲まれ ており、更に、減衰室の安定的な壁がニードル弁の行程運動時に加圧ビンを介し て絞り口を＆ｌＩ限し、この絞り口が排出部及び（又は）他の室へ通じている形 式のものに関する。

ＥＰ−△２６７１７７及びＥＰ−Ａ２７７９３９には、補助ピストンを用い（、 噴射過程を先立ら噴射と主噴射とに区分できる燃料噴射ノズルが記載されている 。種々のｆ￥動条件のもとで、順調な噴射の推移を保証するという極めＣ厄介な 問題が、前記の文献では、補助ピストンの運動の減衰により原則的には解決され たのだが、なお若干の不十分な点が残っている。

従来の技術によるポンプノズルの場合、噴射の推移に、どちらかといえば＾い頓 瓜で不調が生じる。ツなわら、補助ピストンの開放がＨすぎたり、先立ち噴射が 遅すぎるため、噴射量が少なすぎたり、全く噴射されなかったりすることが、少 なくない。この秤の不調は、ポンプ供符表千３−５０４０３５　（２） 給Ｉｆの推移や、弁ニードルの動的開弁圧の統ｉｉＨ的変動により発生するもの と思われる。たとえば、補助ピストンが動的開弁１１に達しても、なお、弁ニー ドルが開かない場合に、前記の不調が発生する。この開弁圧を高めれば、不調は 除去されるだろうが、開弁几を＾めることは不司能である。なぜなら、開弁圧を 高めれば、先立ち１ｌＩＱ４の時間が長くなりすぎるからである。この不調に対 処するには、補助ピストンの減衰をより弱くづること以外にないが、そうすれば 、また、先立ち噴射銀が、低回転数時には少なりぎ、＾回転数時には多すぎるこ とになろう。

高回転数時に先立ち噴射量が過剰になる現象は、燃焼動力学上の理由から望まし いことではなく、しかも、補助ピストンの動的開弁圧を高めなくとも生じること がある。

高回転数で全負荷の場合には、先ひも噴射が噴射休止を行なうことなく、主噴射 過程に移行してしまう。

ニードル弁が持ら上げられると、圧力室の容積が急激に増加するので、低回転数 時には、まず噴射圧が下＊ｉる。この結果、更に、既述理由から補助ピストンの 動的開弁ルが低いため、先立ち鴫躬岨が過少となる。

燃焼推移を最適化するためには、しかし、先立ち噴射量が、どの回転数、どの負 荷状態でも、はぼ等しいことが望ましく、更に、先立ち噴射時１」と噴射休止時 間（°Ｋ　Ｗ　）は、どの回転数の場合にも、はぼ等しいことが望ましいのであ る。

この理想的状態は、燃焼法としてＤＥ−Ｏ８３７３５１６９に記載されているが 、その方法の実施については言及されていない。

噴射過程を先立ら噴射と主噴射とに下位区分ηることは、全行程にわたつ工２つ の異なるばねと協働するニードル弁を有するノズルによって、すでに原理的には 実現され（いる。しかし、この種のいわゆる２個ばねニードル弁ホールダの場合 、運動質量が大きくなり、異なるばね特性を有する２つのばねが、振動の生じや すいシステムを生じさせる点が欠点である。したがって、この種の装置の調節費 用は、比較的＾く、先立ち噴射と主噴射との分離が、回転数の全推移にわたって は必ずしも実現可能ではない。

本発明の目的とするところは、簡単な噴射ノズル構成により先立ち噴射と主噴射 とを正確に分離できるようにし、かつまた、特に、全回転数域にわたって、僅か の行程及び僅かの運動Ｗ＠で、極めて高い精度と再現可能性が緒持できるように することにある。したがって、本発明は、全体としては、噴射の最適時間推移が 達せられるｐＨｌｌな噴射ノズルを製作することを課題とするものである。この 課題を解決するため、冒頭に述べた形式の、本発明による燃料噴射ノズルの場合 、行程開始時に絞り口の横断面が最大となるように構成されている。ニードル弁 ばね室ツど加圧ビンとの間の絞り口により、低回転数時に特に著しい、ニードル 弁開放による噴射圧降■が低減され、これにより先立ち噴射の最初の段階での噴 射量が＾められる。行程開始時に絞り０横断面が最大となることにより、ニード ル弁の開弁運動が急速になり、また、逆に開弁運動も急速になる。これによって 、高回転数時にも先立ら噴射と主噴射とのｉｆ確な分離が可能になる。

噴射の推移は、選択可能の時間法則に適合させることができ、調節作業は最低限 に低減される。これは、噴射の推移が、絞り０横断面の構成により設計面ぐ確定 されるからである。加圧ビンと減衰室のすきま不変の壁との間の絞り０横断面は 、その場合、ニードル弁の行程が増すにつれて、連続的に、もしくは何段階かを 経て縮少可能である。好ましい１実施例では、そのようにされている。

こうすることにより、その時々に要求される時間定律に適合することが可能とな る。

製造技術上、特に簡単な構成は次のようなものである。

すなわら、加圧ビンに面取部又は切欠きを設けるようにし、この面取部又は切欠 きが、異なる横断面の絞り口を、ニードル弁の全運動行程にわたり、減衰室のす きま不変の壁部と協働してＩＩ限づる。このようにすることにより、１！かの製 作費で高い精度を達成することができる。所望の可変絞り口を、特に簡単に実現 するには次のようにする。ずなわち、前記切欠きが３角形又は台形の横断面を有 するようにし、かつまた、ニードル弁縦軸線に対して傾斜した複数切欠き面が、 縦軸線との間に異なる角度をなすように覆るのである。そのさい、本発明の課題 から見て特に好ましいのは、減資室のすきま不変の壁部が、狭幅の絞りリップ、 ないしは互いに鋭角をなして延びる２つの側面により制限される絞り縁を有する ようにする場合である。このようにする場合、絞り口の横断面は、ニードル弁の 行程の始めに最も減資が少なくなるような推移を確実にたどることができる。ニ ードル弁の行程運動は、したがって、先立ち噴射の段階の最初の行程域が終って 初めて減速され、これに続いて、相応に急速かつ短いｌｌｌＵ行稈が行なわれる 。このような絞り又は加圧ビンの非対称的な構成により、所望の漸増的な絞り効 果が達成される。

特に好適で、所望の鴫制定臂に適合した構成によれば、絞り口の横断面積は、眉 の面積の１／２５から１／　５００の範囲、特に１１５０か５１／２００の範囲 とされ、しかも、好ましくは、排出部がポンプの吸込室と連通しており、かつま た減衰室が、ニードル弁の弁座前方の燃料圧力室と絞り連通している。

次に本発明を図示の複数実施例について詳説覆る。第１図は本発明による燃料噴 射ノズルの中心部の縦断面図、第２図は第１図の１１１１部Ｂの拡大図、第３図 は１部Ｂのバリ７ン１−１第４図は回転数が異なる場合の噴射率の推移を示した Ｊｌ１図である。

第１図に示した配置の場合、符号１はポンプピストンのプツシｌを、Ｒ＠２はニ ードル弁３を有するノズル体を、符号４はニードル弁のばねを、イれぞれ示して いる。

ばね４は、ば勾ケーシング５内に配置されＣいる。符号６は、噴射過程を先立ち 噴射と主噴射どに下位区分するための補助ピストンＣある。

補助ピストン６は、ニードル弁３を取囲む外とうを有し、この外とう７には制ｗ ＩＦｌ１口８と、場合によっては制御みぞ９とが設りられ、この制御みぞ９は、 ばねケーシング５の開口１０と協働する。補助ピストン６は、特殊な構成を有し ており、特に軽量なため、質置情性モーメントが僅かである。、制御ＩｒＭ口８ は、補助ピストン６の始めの行程１１が終ると、初めて開口１０を開放する。そ の時まで、ばね室１２内の液体の体積弾性が減衰手段として作用する。

ばねケーシング５内では、ニードル弁ばね４が、補助ピストン６とばね皿２１と の闇で、ｈ結合生ぜしめ工いる。ばねＩ［２１は、二〜ドル弁３に支持されてい る。ニードル弁３は、ストッパ用のＲ２２から成るその上方部分のみが図示され ている。膚２２には加圧ビン２３が続いている。加圧ビン２３は、中間板２４を 貫通している。

中間板２４は、下方には、すきま確定の段状部２６を有し、上）ｊには絞りリッ プ２５をＨしている。段状部２６は、ストッパ用の肩２２と協働し、絞りリップ ２５は加圧ビン２３の切欠き２７と協働す°る。この様子は、第２図と第３図に 更に詳しく示されている。ニードル弁３のＦ昇運動のさい、燃料は、較すリップ ２５と切欠き２７との開の減衰室２８から押出される。これにより、課題の解決 にとって重要な絞りが生ぜしめられる。

第１図の形式では、面取部ないし切欠き２７の位置は、図示の位置での減衰作用 が、運動の開示時に最も僅かとなり、次いで増大ダるように選択されている。次 に、この絞り個所の構成の２つのバリアントを説明することにザる。

第３図には、ニードル弁の運動減衰部の１バリアントが示されている。絞りリッ プ２５′は円筒形の内縁を有しており、加圧ビン２３の切欠き２７は非対称的に 構成されている。移行部３１は急カーブをなす一方、移行部３０はゆるやかな傾 斜をなしている。これにより絞り効果がニードル弁の運動方向と実際の行程とに 左右されることになる。ニードル弁が閉じる場合には、減衰は望ましくない。し たがって、行程開始時に絞り［１が最大横断面となるようにしておく。減衰室２ ８に空洞が発生する危険があるため、減衰は有害となることがある。

第２図のバリアントの場合、同じ効果が別の形式で得られている。加圧ビン２３ の切欠き２７は、実質的に台形であり、絞りリップ２５“は、一方では平１ｆｕ ３３により、他１）（゛は円錐状の而３２により制限されている。

切欠きないし面取部２７を台形状に延びるようにづる代りに、３角形状の構成を 選択づることもできる。その場合には、絞りリップ２５′及び２５″の構成のほ かに、異なる傾斜の而により所望の可変絞り横断面が得られるようにり−る。絞 り個所の横断面積は、肩２２の面積の最大１／２５から最低１／　５００の値と する。

絞り鋼屑をこのように構成する場合、本発明の枠内で大きな自由が与えられ工お り、当業者には周知の諸措置によって絞り挙動を調節し、所望の形式で行程運動 ないし運動方向に依存さぼることが可能である。もらろん、切欠き２７を設けず に、加圧ビン２３を回転対称的に形成することも可能である。

次に、空転時と＾回転数時の噴射針の推移を示した第４図の縮図について、公知 のポンプノズル（破線で示す）と本発明によるポンプノズルとを比較ηることに する。

噴射の推移は、複数段階に区分した。

第１段階：ポンプ行程の開始段階で、ニードル弁が動的な開弁圧に達するまぐの 段階。燃料の供給は生じない。

第２段階：第１段階の終りから、補助ピストンが動的開放圧に達するまでの段階 。

第３段階：第２段階の終りから、ニードル弁が閏じるまＣの段階。

第４段階：噴射休止の段階で、ニードル弁が再び動的な開弁圧に達するまでの段 階。

第５段ＷＡ＝それに続く主噴射の段階。

公知技術と本発明による噴射ノズルとの主な相違は、低回転数時の第３段階に存 在づる。圧力推移の形状は類似しているが、燃料量のｔ降は、ニードル弁の運動 の可変減衰により達せられる＾いｍじ速度によって、より早期に、かつまた＠激 に行なわれる。これにより先立ら噴射端が僅かに低減される。

＾回転数時にも、同じように第３段階に相違が魂われている。急激な減汁のため 、噴ＩＪ４ｍの下降もより急激である。このため、先立ち１１１躬すが著しく低 減される。ニードル弁３の閏じ特性が改善されることにより、先立ち噴射が短く なり、続く噴射休止が正確に設番プられることになる。この効果番よ、行程全体 にわた−）工可変の減衰によって達成される。この０１変減衰の場合、ニードル 弁のｆＩＰｉ！開始時に絞り口が大きくなるため、前噴射の間、ニードル弁が急 激かつ限定的に開放され、これによつＣｌｒＭ　Ｕ　ｆｉ程が僅かになる。

所望の噴射推移を得るために、加１′ｆ１ビン２３と、減衰室２８の壁部との間 の絞り１コの横断面が、ニードル弁３の行程が増大するにつれて、連続的もしく は段階的に変化（るようにづることができる。この変化を可能にづるには、たと えば第２図と第３図に示したように、２加圧ビン２３の切欠きないし面取り１Ｉ ｉ１２７と、段状又はくさび形に延びる絞りリップ２５’、２５”とが協働する ようにすわばよい。切欠きないし面取部２７を設置プる円筒体ないし円錐面の傾 斜を異なる構成に１にとによって、Ｆｆｉ線の勾配に応じて、多少の差はあれ著 しい対照をなづ流れにより、流れ方向に依存する絞りｎ用の変化も生ぜしめられ る。したがって、勾配を適宜に選択することにより、ニードル弁３の行程開始に は迅速に弁が開かれ、弁閉時には、はとんど減衰されずに弁が閉じられて、噴射 段階がＩＬ確に終ｒ１にとができる。

２５“　　　　　２７２３ 手続補正書（自発） 平成２年９月＞７日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．閉じ方向にばね負荷されたニードル弁（３）を有する燃料噴射ノズル、特に ポンプノズルであって、ニードル弁（３）が、噴射口と反対側の端部を、燃料充 填可能な減衰室（２８）内へ突入させ、かつまた加圧ピン（２３）を有しており 、この加圧ピン（２３）が、ニードル弁（３）の肩（２２）のストッパを形成す るすきま確定の段状部（２６）により取囲まれており、更に、減衰室（２８）の 安定的な壁部が、加圧ピン（２３）と協働して、ニードル弁（３）の行程連動時 に絞り口を制限し、この絞り口で排出口（１０）及び（又は）他の室（１２）へ 通じている形式のものにむいて、絞り口の横断面が、行程開始時に最大となるこ とを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. ２．加圧ピン（２３）と減衰室（２８）のすきま確定の壁部との間の絞り口横断 面が、ニードル弁（３）の行程が増すにつれて、連続的に、もしくは段階的に減 少することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ノズル。
3. ３．加圧ピン（２３）が、面取部又は切欠き（２７）を有し、この面取部又は切 欠き（２７）が、ニードル弁（３）の全行程にわたって、減衰室（２８）のすき ま確定の壁部と協働して、絞り口の横断面が異なるように制限することを特徴と する請求項１又は２記載の燃料噴射ノズル。
4. ４．切欠き（２７）が３角形状又は台形状の横断面を有し、かつまた、ニードル 弁（３）の縱軸線に対して傾斜した複数の切欠き面が、縱軸線と異なる角度をな していることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射ノズル。
5. ５．減衰室のすきま確定の壁部が、狭幅の絞りリップ（２５′，２５′′）ない し互いに鋭角をなして延びる２つの側面により制限された絞り縁を有しているこ とを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
6. ６．絞り口の横断面積が、肩（２２）の面積の１／２５から１／５００の範囲、 特に１／５０から１／２００の範囲に合致することを特徴とする請求項１から５ のいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
7. ７．排出口がポンプの吸込室と連通していることを特徴とする請求項１から６の いずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
8. ８．減衰室（２８）が、ニードル弁（３）の弁座の前方で燃料圧力室と絞り接続 されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の燃料噴射ノ ズル。