JPS6220671A - 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】 本発明は内燃期間のための燃料噴射ノズル、特に、（直
接噴射式）ディーゼルエンジンで使用するための、外向
き開放ポペット弁を有する燃料噴射ノズルに関する。

ディーゼルエンジンで使用するための外向き開放ポペッ
ト弁を有する燃料噴射ノズルは周知である。この形式の
燃料噴射ノズルでは、ポペット弁は高圧ポンプによって
対応した弁座に対して開いた位置に動き、ポペット弁に
作用する弁戻しばねによって弁座と密封係合する閉鎖位
置に動くことができる。

ポペット弁と組合わせてあって、ポペット弁の開放運動
時に開口する噴霧排出オリフィスを有するこのような燃
料噴射ノズルの例が、たとえば、米国特許第２，５２１
，２２４号、同第４，０８２，２２４号および同第４，
１５３゜２００号に開示されている。

しかしながら、現行および将来の放出物規制を考えると
、これら従来の公知燃料噴射ノズルは直接噴射式ディー
ゼルエンジンで使用するには不適になると思われる。こ
れはエンジン負荷が軽いときに噴射燃料の貫通度が低い
からであり、これで煙発生レベルが高くなる可能性もあ
る。

したがって１本発明の主たる目的は、直接噴射式ディー
ゼルエンジンで使用するための改良燃料噴射ノズルであ
って、ポペット弁とこのポペット弁によって覆われる成
る配置の燃料排出通路とを使用することによって排出さ
れる燃料の噴霧パターンに影響を与えることなく噴霧先
端の協働構成要素上にカーボンが堆積するのをほとんど
阻止するように作動する改良燃料噴射ノズルを提供する
ことにある。

したがって、本発明の別の目的は外向き開放ポペット弁
を有し、ポペット弁の軸に内部燃料通路が設けてあり、
円周方向に隔たり、傾斜しながら延びている燃料排出通
路に燃料を供給し、ポペット弁のヘッドの（截頭円錐形
）に対して平行にかつそこをまっすぐに横切って燃料を
排出させ、ポペット弁の弁座面が噴霧先端の排出端を囲
む（截頭円錐形）弁座の外縁に着座するようになってい
る改良燃料噴射ノズルを提供することにある。

本発明のまた別の目的は直線噴射式ディーゼルエンジン
において動作が長引いて生じるカーボンの堆積をほとん
どなくすように構成した改良燃料噴射ノズルを提供する
ことにある。

この目的のために、本発明による燃料噴射ノズルは特許
請求の範囲第１項の特徴記載部分に記載されている特徴
によって特徴付けられる。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施例によって
説明する。

第１図を参照して、ここに示す燃料噴射ノズル５は、た
とえば（直接噴射式）ディーゼルエンジンのシリンダヘ
ッド（図示せず）にこの目的のために形成した適当なノ
ズル受けソケット内に装着するようになった形式のもの
であり、その噴霧先端の端がディーゼルエンジンの対応
した燃焼室に燃料を放出するように位置している。燃料
噴射ノズル５はこの分野で周知の要領で適当なヨーク式
クランプまたは他の適当な固着装置（図示せず）によっ
て軸線方向に保持されるようになっている。

図示構造では、燃料噴射ノズル５はハウジングを備えて
おり、このハウジング入口管継手（管状）１０と管状ナ
ツト１１と噴霧先端１２とを収容しており、これら要素
は普通の要領で相互に固着しである。入口管継手１０は
その外ねじを管状ナツト１１の第１図で見て上端にある
内ねじ１５を螺合させることによって管状ナツト１１に
固着しである。それによって、噴霧先端１２の上端面１
２ａが入口管継手１０の下面１６と衝合し、噴霧先端の
下方肩部１２ｂが管状ナツト１１の内側肩部１１ａと衝
合する。

図示したように、入口管継手１ｏを貫いて軸線方向段付
き孔が設けてあり、この孔は入口管継手の上端、すなわ
ち自由端から下方に延びる入口通路を形成する円形の段
付、き上壁面１７を有し、管継手の反対端はその下方縮
径管状部分１８の円形内壁面１８ａによって部分的に構
成される燃料室２０（円筒形）に開口する。円形内壁面
１８ａと円形段付き上壁面１７は平らな肩部１９でつな
がっている。

さらに、入口管継手１ｏは、その上端に適当な外ねじ２
１が設けてあり、燃料供給管および対応する管継手（共
に図示せず）がそこに固着され、燃料噴射ノズル５に、
たとえば、高圧分配ポンプ（図示せず）によって間欠的
に燃料が供給され得る。外ねじ２１に一接して拡大外径
部２２が設けてあり、これは少なくとも一組の対向した
平坦部２２ａを有し、これらの平坦部はディーゼルエン
ジンの分野では周知の要領でクランプヨーク（図示せず
）によって燃料噴射ノズル５をシリンダヘッドに取り付
は得るような寸法となっている。

段付き円筒形外形の噴霧先端１２は、入口管継手１０の
円形内壁面１８ａの内径よりも小さい内径の上方内壁面
２５ともっと小さい内径の下方内壁面２６とによって構
成される軸線方向貫通の段付き孔を備えており、この孔
は噴霧先端の排出自由端のところで截頭円錐形で所定の
夾角を有する弁座２７で囲まれている。上下の内壁面２
５．２６は平らな肩部２８でつながっている。第１図、
第４図、第５図で最も良くわかるように、噴霧先端１２
の下方外周端は面取り部３０で逃がしており。

弁座２７と交差し、それと−緒に外周縁のところにいわ
ゆるナイフガを構成している。したがって、弁座２７は
後に詳しく説明する目的のために所定の最大外径のもの
となる。好ましくは、面取り部３０は噴霧先端１２の長
手軸線に対して約１５度から２０度の角度で形成される
。明らかなように、好ましい角度範囲よりも面取り角度
を大きくすることも可能であるが、後に明らかとなる理
由のために、これはカーボン堆積を増大させることにな
り、望ましくない。

噴霧先端１２の下端からの燃料放出はポペット弁４０の
形をした噴射弁によって制御される。このポペット弁４
０はヘッド４１とそこから延びる弁軸４２を包含し、弁
軸の下部は所定の外径となっており、下方内壁面２６に
よって往復動自在にかつ密封状態で案内される。そして
、弁軸の軸線方向寸法は燃料室２０にゆるく入っている
が、平らな肩部１９からは軸線方向に隔たるように決め
である。

好ましくは、第１図に示すように、下方内壁面２６に摺
動自在に受けられる弁軸４２の中間部は所定の軸線方向
寸法の環状溝４２ａを備え、それによって、弁軸４２と
下方内壁面の間の接触面積を小さくしている。

ポペット弁４０のヘッド４１は、弁座２７の外径に一致
する最大外径を持っていると好ましく、そこには弁座面
４３が設けである。

この弁座面４３は、弁座２７に合わせて環状の截頭円錐
形となっており、弁座２７と弁座面４３が少なくとも一
方、好ましくは両方の外周縁のところで着座係合するよ
うな夾角を有する。好ましくは、図示のように、弁座面
４３下方でヘッド４１は面取り部４４を備えており、こ
の面取り部は噴霧先端１２の下端のところにある面取り
部３０に合わせた形状となっている。

しかしながら、燃料噴射ノズルの大量生産のときに避は
得ない普通の製造公差のために、ポペット弁４０の弁座
面４３の弁座２７に対する成る程度のオーバラップはや
むを得ない。

したがって、成る特定の用途では、ポペット弁４０を噴
霧先端１２に合わせて選び、ヘッド４１の弁座面４３が
第４図に示すように最大０．０１ｍｍだけ噴霧先端１２
の弁座２７から張出すか、あるいは、噴霧先端１２の弁
座２７が第５図に示すように最大０　、　Ｏ１ｎｙａヘ
ツド４１の弁座面４３から張出すのはやむを得ない。し
かしながら、別の好ましい噴射ノズル用途では、ポペッ
ト弁４０と噴霧先端１２を必要に応じて外周面のところ
で研磨して第１図に示すようにポペット弁４０、噴霧先
端１２の張出しをゼロにする。第４図、第５図を再び参
照して、ここでは噴霧先端１２の弁座２７とポペット弁
４０の弁座面４３の角度、したがって、間隙が誇張して
示してあり、弁座の線接触およびそれぞれの構成要素の
相対的な張出しが一層明確に示しである。

このような張出しを制限する理由は、弁座２７と弁座面
４３の実際の密封境界面の半径方向外方に存在する露出
面が噴射サイクル中に燃料で濡れ、このような露出した
濡れ面に集まった燃料が対応した燃焼室（図示せず）の
燃料過程で炭化水素放出物を増やすことになるという事
実による。したがって、燃料で濡れる可能性のあるこの
ような面を最小限に減らすことが望ましい。更に、噴霧
先端１２およびヘッド４１の面取り部３０．４４を図示
のように配置した場合、なんらかの露出着座面と係合す
る任意のカーボン堆積が上述の面取り角の好ましい範囲
により容易に剥げ落ちたり、燃え尽きたりすると思われ
る。

好ましくは、弁座２７の夾角と弁座面４３の夾角の角度
差は約２度、好ましくはそれより小さいとよい。それに
よって、少なくとも。

弁座２７の外周縁または弁座面４３の外周縁のところ、
好ましくはこれら両方の外周縁のところに常にシール作
用が生じることになる。

例えば、成る特定の用途において、弁座２７の夾角は１
４９°＋０．１５’であり、弁座面４３の夾角は１５１
°であった。この配置の場合、以下に説明する燃料排出
通路４６の外側で、しかも係合面の内側［すなわち、相
互に係合した弁座面４３と弁座２７の間隙（第４図、第
５図）内コに捕えられた燃料の体積は、最小限に保たれ
る。

ポペット弁４０の弁軸４２を軸線方向に貫いて内部燃料
通路４５が設けてあり、この内部燃料通路４５は弁軸の
上方自由端のところで燃料室２０内の燃料と連絡するよ
うに開口しており、下端では所定の直径を持った複数の
燃料排出通路４６と連絡している。これらの燃料排出通
路４６は円周方向に等間隔で隔たり、半径方向外方へ延
び、下向きに傾斜している。第２図に示す実施例ではこ
のような燃料排出通路４６が５つ用いられている。

第３図で最も良くわかるように、各燃料排出通路４６の
長手軸線はポペット弁４ｏのヘッド４１にある弁座面４
３に平行な角度で傾いている。したがって、各燃料排出
通路４６は、その壁面が第２図に直線で示すように下方
出口端のところで弁座面４３にほぼ滑らかにつながるよ
うに軸線方向に位置している。

この配置では、燃料噴射サイクル中にポペット弁４ｏが
開放運動したときに燃料噴霧の貫過度が最大となる。こ
れは燃料が弁座面４３に対して平行にかつそこをまっす
ぐに横切って放出されるからである。

ポペット弁４０は、通常、噴霧先端１２の上方内壁面２
５によって部分的に構成されたばね空所を持った弁軸４
２の部分をゆるく囲む弁戻しばね５０によって弁座２７
に対する閉鎖位置（第１図、第４図、第５図に示す位ｉ
りに片寄せられている。図示のように、弁戻りばね５ｏ
の一端は所望に応じて所定の厚さのワッシャ・シム５１
と衝合しており、反対端は弁軸４２の上方自由端部に適
当に固定したばね保持具５２の下端と衝合している。

ばね保持具５２は普通の構造であり、円筒形に形成され
ており、その外径は入口管継手１０の下方縮径管状部１
８にある円形内壁面１８ａの内径よりも小さい。又、ば
ね保持具５２にはキ一孔５２ａも形成してあり、それに
よって、弁軸４２を軸線方向に挿入し、次いで半径方向
に動かし、弁軸４２の縮径部４２ｂをキ一孔５２ａの縮
径部内に係合させることができる。

この配置では、ばね保持具５２は、一方向（第１図で見
て上方）に軸線方向移動しないように弁軸４２に固定し
である。また、このばね保持具５２の配置では、その下
面５２ｂが噴霧先端１２の上端面１２ａに衝合するよう
に位置していてポペット弁４０の開放運動を制限してい
るので、このはね保持具５２は必要に応じて下面５２ｂ
の研磨を行なえるように弁軸４２から容易に取りはずす
ことができ、こうして、ポペット弁４０の所望のリフト
を得ることができる。もちろん１図示構造では、弁軸４
２とばね保持具５２の両方の上方自由端は、ポペット弁
４０が図示の閉鎖位置にあるときに、入口管継手１０の
平らな肩部５２から所望に応じて軸線方向に間隔を置い
て配置される。

こうして、本発明による燃料噴射ノズルは、ポペット弁
４０が燃料排出通路４６の燃料を遮断するように作動し
、ポペット弁が閉じたときに露出燃料が存在せず、もち
ろん、図示のようなポペット弁４０のヘッド４２と噴震
先端１２の端の形状の場合に燃料で濡れる露出面を少な
くすることができるので、炭化水素放出物を低減するこ
とができる。さらに、ヘッド４１．弁座面４３および弁
座２７が噴射サイクルの開始毎に燃料の流れを絞るよう
に作用するので、燃焼騒音が低下することになる。さら
には、この燃料噴射ノズルは他の公知の燃料噴射ノズル
よりも低いピーク燃料圧力レベルで作動することができ
る。なぜならば、弁座面４３に対する燃料排出通路４６
の位置のため、また、より大きな寸法の燃料排出通路４
６を炭化水素放出条件を悪化させることなく使用し得る
ので、より効率良く燃料を流すことができるからである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成した燃料噴射ノズルの好
ましい実施例の拡大縦断面図である。 第２図は、第１図の２−２線に沿った拡大端面図である
。 第３図は、第２図の３−３線に沿ったさらに拡大した断
面図である。 第４図、第５図は、第１図の噴霧先端およびポペット弁
の着座端の一部の拡大誇張断面図であり、それぞれ、最
大弁対弁座オーバラップと最大弁座対弁オーバラップを
示す図である。 ［主要部分の符号の説明］

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．　直接噴射式ディーゼルエンジンで使 用する燃料噴射ノズル（５）であって、加圧燃料を受け
   る入口通路（１７）を有するハウジング（１０，１１，
   １２）と；排出自由端、軸線方向に貫通する段付き孔（
   ２５，２６）および截頭円錐形であって、前記排出自由
   端のところで軸線方向の段付き孔を囲み、外周縁を有す
   る弁座（２７）を有する噴霧先端（１２）と；ハウジン
   グ内に作動状態で設置してあり、截頭円錐形のまた外周
   縁を有する弁座面（４３）を備え、弁座に対し相対的に
   開位置と閉位置の間を移動するように配置されたヘッド
   （４１）を包含するポペット弁（４０）であって、ヘッ
   ドから延びており、軸線方向段付き孔内に摺動自在に受
   け入れられている弁軸（４２）を有し、さらに、一端で
   入口通路と流体連絡する内部燃料通路（４５）を有し、
   この内部燃料通路の反対端が円周方向に隔たり、半径方
   向に傾斜しながら延びる燃料排出通路（４６）で終って
   いるポペット弁と；このポペット弁と作動状態に組合わ
   せてあって通常はポペット弁のヘッドを閉鎖位置に偏倚
   させている弁戻しばね（５０）とを包含する燃料噴射ノ
   ズルにおいて；前記燃料排出通路（４６）がヘッド（４
   １）の弁座面（４３）に対して平行にかつそれをまっす
   ぐに横切って燃料を排出するように位置しており；弁座
   （２７）、弁座面（４３）および噴霧先端（１２）の排
   出自由端の形状が、弁座または弁座面あるいはこれら両
   方のほぼ外周縁のところで弁座面が弁座と密封係合し、
   弁座あるいは弁座面の互いに関する張出しがほとんどな
   いようなものとしてあり、それによって、ヘッドが開放
   位置に動いたときに噴射サイクル中の燃料漏れ作用がな
   く、かつ、ヘッドが閉鎖位置にあるときに燃料排出通路
   からの燃料の流出を防ぐことを特徴とする燃料噴射ノズ
   ル。
2. ２．　特許請求の範囲第１項記載の燃料噴 射ノズルにおいて、噴霧先端（１２）が縮小直径の排出
   自由端を持つ段付きの外径部を有し、弁座面（４３）が
   弁座（２７）に対して約２度の角度差を有し、また、燃
   料排出通路（４６）が弁座面に一接して位置しているこ
   とを特徴とする燃料噴出ノズル。
3. ３．　特許請求の範囲第２項記載の燃料噴 射ノズルにおいて、噴霧先端（１２）の排出自由端が弁
   座（２７）と交差してそれと一緒にそれの外周縁を構成
   する面取り部（３０）を有することを特徴とする燃料噴
   射ノズル。
4. ４．　特許請求の範囲第３項記載の燃料噴 射ノズルにおいて、ヘッド（４１）が噴霧先端（１２）
   の面取り部（３０）に対応した形状となっている面取り
   部（４４）を有することを特徴とする燃料噴射ノズル。
5. ５．　特許請求の範囲第３項または第４項記載の燃料噴
   射ノズルにおいて、噴霧先端（１２）の面取り部（３０
   ）が噴霧先端の長手軸線に対して約１５度から２０度の
   角度をなしていることを特徴とする燃料噴射ノズル。