JPH08326635A - 燃料噴射弁における燃料の方向付けに対して影響を与える方法及び燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴射された燃料の霧化を改善するのみなら
ず、機関の負荷に関連して燃料の流れ方向にも影響を与
えることができる、方法を提供する。 【解決手段】 内燃機関の負荷状態に関連して、少なく
とも１つの横方向開口２５を介してガス流を、低負荷時
には高い速度でかつ部分負荷時及び全負荷時には低い速
度で流出させ、この場合複数の燃料噴流ａ，ｂのうちの
少なくとも１つに向かって方向付けて、低負荷時には複
数の燃料噴流ａ，ｂが互いに１つになって延びるように
又は互いに近接して延びるように、燃料噴流ａ，ｂの方
向付けに対して影響を与え、かつ部分負荷時及び全負荷
時にはガス流による燃料噴流ａ，ｂの方向付けに対する
影響が無視できる程度のものにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関において
使用される燃料噴射弁における燃料の方向付けに対して
影響を与える方法であって、この場合燃料噴射弁からは
少なくとも２つの異なった燃料噴流が流出し、かつ少な
くとも１つの燃料噴流に向かって、少なくとも１つの横
方向開口を介してガス流を方向付けることができる形式
のものに関する。

【０００２】本発明はまた、燃焼室毎に２つの入口弁を
備えた内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
この場合燃料噴射弁から少なくとも２つの異なった燃料
噴流が流出し、かつ少なくとも１つの燃料噴流に向かっ
て、少なくとも１つの横方向開口を介してガス流が方向
付けられている形式のものにも関する。

【０００３】

【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０２
６８３２号明細書に基づいて公知の、燃料噴射のための
霧化ノズルでは、空気の供給によって、燃料の高い霧化
率が得られるようになっている。この場合空気供給は、
ノズル孔の下流に配置されていてリング間隙を備えた環
状室において開口する空気供給導管を介して、燃料流方
向及び燃料噴射方向に対してほぼ垂直に行われる。ノズ
ル孔から流出する単一の燃料噴流は、リング間隙を通っ
て流出する空気によって垂直平面において半径方向対称
的に取り囲まれて、燃料の改善された霧化のために働
く。単一の燃料噴流はつまりコンパクトに霧化され、こ
の結果、空気の案内よってほとんど影響され得ないスプ
レー角を備えた燃料ミストが生ぜしめられる。この場合
空気は霧化改善の作用しか有しておらず、つまり燃料の
方向を変えることは望まれていないかもしくは不可能で
ある。

【０００４】さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第４
１２９８３４号明細書に基づいて公知の、燃料・ガス混
合物を噴射する装置では、燃料噴射弁の弁端部とガス案
内体との間にポット状のガス供給フードが配置されてい
る。このガス供給フードは、底部と周壁部とを有してお
り、周壁部には複数のガス供給開口が設けられている。
そしてこれらのガス供給開口を通してガスが流出され
て、噴射された燃料に衝突するようになっている。ガス
供給開口の開口横断面は、初めから、可能なガス貫流量
の大きさを決定している。噴射された燃料に向かって方
向付けられたガス供給によって、燃料の極めて良好な霧
化が達成される。しかしながらこの公知の装置において
も燃料の噴流方向に影響を与えることは行われない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題
は、噴射された燃料の霧化を改善するのみならず、機関
の負荷に関連して燃料の方向にも影響を与えることがで
きる、方法及び燃料噴射弁を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、冒頭に述べた形式の方法におい
て、内燃機関の負荷状態に関連して、少なくとも１つの
横方向開口を介してガス流を、低負荷時には高い速度で
かつ部分負荷時及び全負荷時には低い速度で流出させ、
この場合複数の燃料噴流のうちの少なくとも１つに向か
って方向付けて、低負荷時には複数の燃料噴流が互いに
１つになって延びるように又は互いに近接して延びるよ
うに、燃料噴流の方向付けに対して影響を与え、かつ部
分負荷時及び全負荷時にはガス流による燃料噴流の方向
付けに対する影響が無視できる程度にした。

【０００７】また前記課題を解決するために本発明によ
る燃料噴射弁の構成では、少なくとも１つの横方向開口
を介してガス流が、低負荷時には高い速度でかつ部分負
荷時及び全負荷時には低い速度で、複数の燃料噴流のう
ちの少なくとも１つに衝突するようになっており、この
結果低負荷時には燃料噴流が１つの入口弁に向かって方
向付けられ、かつ部分負荷時及び全負荷時にはガス流に
よる燃料噴流が両方の入口弁に向かって方向付けられて
いる。

【０００８】

【発明の効果】本発明による方法は、公知のものに対し
て次のような利点を有している。すなわち本発明による
方法では、従来は燃料の霧化改善のためにだけ働いてい
たガスを、燃料の噴流方向に対して影響を与えるために
も使用することが、安価にかつ簡単に可能である。そし
てこれによって例えば、可変の入口弁制御形式の内燃機
関のための最適な燃料噴射を達成することができる。

【０００９】有利にはこのために負荷に関連してガス
は、燃料噴射弁を通して噴射される燃料に向かって吹き
付けられる。可変の入口弁制御形式では、燃焼室毎に例
えば２つの入口弁を備えた内燃機関の低負荷範囲におい
ては、燃焼室において所望の渦流を生ぜしめるために、
単に１つの入口弁だけを運転することが望ましい。これ
に対して部分負荷時及び全負荷時には、混合気供給のた
めに両方の入口弁を利用することが望ましい。２つの入
口弁を備えた内燃機関における可変の入口弁制御は、理
想的には、部分負荷時及び全負荷時には２噴流弁を必要
とし、低負荷範囲においては、低負荷時に操作される入
口弁にだけ混合気を供給する単噴流弁を必要とする。本
発明による方法によればこのような問題は、極めて簡単
に解決することができる。それというのは本発明による
方法では、供給されるガスを用いて燃料噴射弁を負荷に
関連して２噴流弁として又は単噴流弁として使用するこ
とができるからである。負荷に対する関連性は、周囲環
境と吸気管雰囲気との間における圧力差を介して与えら
れている。低負荷時には噴射弁において、高い圧力差が
結果的に大きなガス流と共に生ぜしめられ、これに対し
て高負荷時には相応に低い圧力差が小さなガス流と共に
生ぜしめられる。

【００１０】さらにもちろん本発明においても、既に従
来技術に基づいて公知の利点、つまり吹き込まれるガス
による燃料の霧化改良の利点は、得られる。

【００１１】また、本発明のように構成された本発明に
よる燃料噴射弁には次のような利点がある。すなわち本
発明による燃料噴射弁では、可変の入口弁制御形式の内
燃機関における最適な燃料噴射を実施することができ
る。

【００１２】本発明による方法の別の有利な構成は請求
項２に、本発明による燃料噴射弁の別の有利な構成は請
求項４に記載されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の実施の形
態を説明する。

【００１４】図１には１実施例として、混合気圧縮型外
部点火式内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁の
形をした弁が部分的に例示されている。燃料噴射弁１に
よって、内燃機関の吸気管への燃料・ガス混合物の噴射
が行われる。弁長手方向軸線５を備えた燃料噴射弁１
は、弁端部３で、例えばアルミニウム又はプラスチック
から構成されているガス案内体９の長手方向孔７の中に
突入している。燃料噴射弁１はガス案内体９と共に、例
えば吸気管１３の弁収容開口１１内に配置されている。

【００１５】ガス案内体９の外周部には、例えば上側の
環状溝１５と下側の環状溝１７とが構成されている。上
側の環状溝１５には上側のシールリング１９が配置さ
れ、下側の環状溝１７には下側のシールリング２１が配
置されている。上側及び下側のシールリング１９，２０
は、吸気管１３の弁収容開口１１の内壁に密に接触して
いる。吸気管１３にはガス供給通路２３が設けられてお
り、このガス供給通路２３は、複数のガス案内体９にガ
スを供給するために働くことができる。ガス供給通路２
３は例えば次のように、すなわち該ガス供給通路２３が
上側のシールリング１９を備えた上側の環状溝１５と下
側のシールリング２１を備えた下側の環状溝１７との間
において有利には接線方向で吸気管１３の弁収容開口１
１に開口するように、構成されている。図１に示された
ガス供給通路２３の方向付けとは別の方向付けも可能で
あり、例えば接線方向に延びるガス供給通路２３に対し
て垂直に延びるガス供給通路もまた可能であり、このよ
うなガス供給通路はつまり燃料噴射弁１の弁端部３に対
して半径方向に延びている。

【００１６】ガス案内体９は軸方向において上側のシー
ルリング１９と下側のシールリング２１との間に、例え
ば、弁長手方向軸線５に対して垂直に延びる横方向開口
２５を有しており、この横方向開口２５は、ガス案内体
９の壁を貫いて延びていて、弁端部３の下流側において
ガス案内体９の長手方向孔７内にガスを供給するために
働く。

【００１７】燃料噴射弁１の弁端部３は、連続した長手
方向孔２７を備えたノズル体２６を有している。長手方
向孔２７には、燃料流れ方向において例えば円錐台形状
に先細の不動の弁座２９が構成されており、この弁座２
９は弁閉鎖部材３１と共働する。弁閉鎖部材３１は、不
動の弁座２９とは反対側の端部において可動子３３と結
合されている。可動子３３は、該可動子を軸方向におい
て部分的に取り囲むマグネットコイル３５及び、不動の
弁座２９とは反対方向で可動子３３に対向して位置して
いるコア３７と共働する。弁閉鎖部材３１の、不動の弁
座２９と共働するシール区分３９は、例えば燃料流れ方
向において円錐台形状に先細に構成されている。弁閉鎖
部材３１の、可動子３３と結合された端部には、戻しば
ね４１がその一方の端部で接触している。戻しばね４１
はその他方の端部で、例えば非磁性の調節スリーブ４３
に支持されている。戻しばね４１は、弁閉鎖部材３１を
不動の弁座２９に向かって移動させようとする。

【００１８】ノズル体２６の、コア３７とは反対側の端
面４５には、孔付きプレート４７が配置されている。孔
付きプレート４６は、例えば打ち抜き又は浸食によって
形成された２つ又は４つの噴射開口４９を有しており、
これらの噴射開口４９は、燃料流れ方向において弁長手
方向軸線５に対して外方に向かって傾けられており、こ
れらの噴射開口４９を通して、弁閉鎖部材３１が持ち上
げられた場合に不動の弁座２９を擦過して流れる燃料が
噴射される。いずれにせよ孔付きプレート４７は、少な
くとも２つの燃料噴流（図１において符号ａ，ｂによっ
て示された一点鎖線参照）が生ぜしめられるような輪郭
形状の噴射開口４９を有している。このようにしていわ
ゆる２噴流弁が得られ、この２噴流弁によって、内燃機
関の燃焼室の２つの入口弁５２の各１つに向かって燃料
噴流を噴射することが可能になる。孔付きプレート４７
は弁端部３と例えば溶接によって結合されている。

【００１９】図３には弁端部３を下から見た図が簡略化
されて示されている。この図３から明らかなように、２
つの別個の燃料噴流ａ，ｂは、孔付きプレート４７に設
けられた４つの噴射開口４９によって生ぜしめられるこ
ともできる。さらにこの図３から、横方向開口２５を介
して行われる非対称的なガス供給形式が明らかである。

【００２０】燃料噴射弁１の２噴流形式は、種々異なっ
た異なった構造的な解決策によって得ることができる。
この場合、例えば２つ又は４つの噴射開口４９が形成さ
れている孔付きプレート４７を使用することは、なんら
不可欠なことではない。例えば噴射弁は単噴流ノズル
（１つの噴射通路、孔付きプレートなし）を有すること
ができ、この場合単噴流ノズルには、下流側に例えば１
つの噴流分配体が接続されており、この結果燃料の分配
は、孔付きプレート４７の噴射開口４９によって直接的
に行われるのではない。

【００２１】ガス案内体９の段付けされた長手方向孔７
は、燃料流れ方向において燃料噴射弁１の弁端部３の下
流側に、半径方向において内方に向かって延びている段
部５５を有している。ガス案内体９における横方向開口
２５は例えば次のように、すなわちガス案内体９を貫流
するガスが孔付きプレート４７の直ぐ下流で、噴射開口
４９を通して噴射された燃料に衝突するように、構成さ
れている。横方向開口２５の下側の制限部は、例えば直
接段部５５に移行し、この結果貫流するガスは段部５５
によって部分的に燃料に向かって案内される。横方向開
口２５もしくは段部５５は、図１の実施例に示されてい
るよりももっと大きく弁長手方向軸線５に向かって張り
出すように構成されていてよい。このように構成されて
いると、ガスはさらに狙ったように燃料に衝突すること
ができ、これにより燃料の方向付けに対してより正確な
影響を与えることが可能である。規定された横断面を備
えた横方向開口２５を相応に形状付与することによっ
て、ガス流の口径決定いわゆるカリブレーション（Kali
brierung）をも行うことができる。

【００２２】ガス供給通路２３を介して供給されかつ横
方向開口２５から噴流状に流出するガスは、噴射された
燃料に衝突し、この場合ガスの供給形式が非対称的であ
ることに基づいて、一方の燃料噴流（図１における燃料
噴流ｂ）は矢印の方向で他方の燃料噴流ａに向かって押
され、つまり変向されることができる。内燃機関の規定
の負荷範囲において所望のこのような噴流変向もしくは
１つの燃料噴流への噴流の合流については、以下におい
て詳しく述べる。さらにガスによって燃料は特に細かく
霧化され、この結果均一な燃料・ガス混合物が形成され
る。

【００２３】本発明の目的は、上に述べた燃料噴射弁１
とガス案内体９とを用いて、混合気圧縮型外部点火式内
燃機関、特に燃焼室毎に２つの入口弁５２を有する３弁
式又は４弁式機関における可変の入口弁制御のための簡
単かつ最適な燃料供給を、実現することである。入口弁
制御が可変であると、燃焼室毎に２つの入口弁５２を備
えた内燃機関の低い負荷範囲において、単に１つの入口
弁５２を運転させるだけで、燃焼室において所望の渦流
を生ぜしめることができる。これに対して部分負荷又は
全負荷時には、両方の入口弁５２を混合気供給のために
使用することが望ましい。燃焼室毎に２つの入口弁を備
えた公知の内燃機関では、２噴流特性を有する噴射弁が
使用され、このような噴射弁の燃料噴流はそれぞれ、各
１つの入口弁に向かって方向付けられている。２つの入
口弁５２における可変の入口弁制御は、しかしながら理
想的には、部分負荷及び全負荷時には２噴流弁を必要と
し、かつ低い負荷範囲においては、低負荷時に作動する
入口弁５２にだけ燃料を供給する単噴流弁を必要とす
る。上に述べた燃料噴射弁１を用いて、簡単な形式で２
噴流弁における燃料の方向付けを負荷に関連して制御す
ることが望ましい。

【００２４】図２には内燃機関の一部が断面図で示され
ている。燃料を方向付けるため及び燃料を良好に霧化す
るためのガスとしては、例えば、内燃機関の吸気管にお
けるスロットル弁の前でバイパスによって分岐された吸
気（図２）、二次送風機によって圧送された空気、もし
くは内燃機関の戻された排ガス、又は空気と排ガスとの
混合物を、使用することができる。戻された排ガスを使
用することによって、内燃機関の有害物質放出を減じる
ことができる。

【００２５】スロットル弁の下流における吸気管１３と
スロットル弁の上流における周囲環境との間における圧
力降下を利用して高い速度で供給されるガスによって、
燃料噴射弁１から流出する燃料噴流ａ，ｂに対して影響
を与えることができる。本発明によればこのような燃料
噴流の方向に対する影響は、ガス案内体９における横方
向開口２５を通して少なくとも１つの燃料噴流ｂに向か
って行われる、正確に方向付けられかつ目標に合わせら
れたガスの供給によって、負荷に関連して行われる。ガ
スの負荷に関連した供給により、噴射される燃料の方向
付けが達成される。機関負荷が低い場合ひいてはガスの
速度が高い場合には、２噴流弁の燃料噴流ｂは燃料噴流
ａに向かって吹き付けられもしくは変向させられ、この
結果両方の燃料噴流ａ，ｂは、１つにまとめられた燃料
噴流として又は互いにほぼ近接して延びる２つの個別噴
流として、操作される１つの入口弁５２に向かって方向
付けられる。この場合本来の２噴流弁は、図２にも示さ
れているように、ほとんど、燃焼室毎に１つの入口弁５
２に向かって噴射が行われる１噴流弁として働くことに
なる。

【００２６】横方向開口２５の自由な横断面の大きさ
は、必要とされるガスの貫流量に相応して選択され、か
つ調量されたガスの量及び圧力に対して影響を与える。
さらに横方向開口２５の横断面形状及び位置は、燃料噴
流ａ，ｂに対する重要な基準、つまり機関負荷ひいては
吸気管圧に関連して燃料の噴流角度を調節することがで
きる重要な基準である。

【００２７】１つの横方向開口２５の代わりに、複数
の、例えば２つの正確に向かい合って位置する横方向開
口２５が、空気吹き込みのためにガス案内体９に設けら
れていてもよい。このような場合にはしかしながら複数
の横方向開口２５の横断面寸法（及び場合によっては形
状）は互いに著しく異なっていることが必要であり、こ
の結果、噴射された燃料に衝突するガス噴流によって、
燃料噴流の変向が可能となり、かつ非対称的な噴流形状
が生ぜしめられ、つまり低い機関負荷時にはただ１つの
入口弁５２にだけ混合気が供給されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射弁を部分的に示す断面図である。

【図２】内燃機関の一部を示す断面図である。

【図３】弁端部を下から見た図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁、 ３ 弁端部、 ５ 弁長手方向軸
線、 ７ 長手方向孔、９ ガス案内体、 １１ 弁収
容開口、 １３ 吸気管、 １５，１７ 環状溝、 １
９，２１ シールリング、 ２３ ガス供給通路、 ２
５ 横方向開口、 ２６ ノズル体、 ２７ 長手方向
孔、 ２９ 弁座、 ３１ 弁閉鎖部材、 ３３ 可動
子、 ３５ マグネットコイル、 ３７ コア、 ３９
シール区分、 ４１ 戻しばね、 ４３ 調節スリー
ブ、 ４５ 端面、 ４７ 孔付きプレート、 ４９
噴射開口、 ５５ 段部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関において使用される燃料噴射弁
   における燃料の方向付けに対して影響を与える方法であ
   って、この場合燃料噴射弁からは少なくとも２つの異な
   った燃料噴流が流出し、かつ少なくとも１つの燃料噴流
   に向かって、少なくとも１つの横方向開口を介してガス
   流を方向付けることができる形式のものにおいて、内燃
   機関の負荷状態に関連して、少なくとも１つの横方向開
   口（２５）を介してガス流を、低負荷時には高い速度で
   かつ部分負荷時及び全負荷時には低い速度で流出させ、
   この場合複数の燃料噴流(ａ，ｂ)のうちの少なくとも１
   つに向かって方向付けて、低負荷時には複数の燃料噴流
   （ａ，ｂ）が互いに１つになって延びるように又は互い
   に近接して延びるように、燃料噴流（ａ，ｂ）の方向付
   けに対して影響を与え、かつ部分負荷時及び全負荷時に
   はガス流による燃料噴流（ａ，ｂ）の方向付けに対する
   影響が無視できる程度のものにすることを特徴とする、
   燃料噴射弁における燃料の方向付けに対して影響を与え
   る方法。
2. 【請求項２】 燃焼室毎に２つの入口弁（５２）を備え
   た内燃機関では燃料噴射弁（１）の燃料噴流（ａ，ｂ）
   を、低負荷時には一方の入口弁（５２）に向かって方向
   付け、かつ部分負荷時及び全負荷時には両方の入口弁
   （５２）に向かって方向付ける、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 燃焼室毎に２つの入口弁を備えた内燃機
   関に燃料を噴射する燃料噴射弁であって、この場合燃料
   噴射弁から少なくとも２つの異なった燃料噴流が流出
   し、かつ少なくとも１つの燃料噴流に向かって、少なく
   とも１つの横方向開口を介してガス流が方向付けられて
   いる形式のものにおいて、少なくとも１つの横方向開口
   （２５）を介してガス流が、低負荷時には高い速度でか
   つ部分負荷時及び全負荷時には低い速度で、複数の燃料
   噴流（ａ，ｂ）のうちの少なくとも１つに衝突するよう
   になっており、この結果低負荷時には燃料噴流（ａ，
   ｂ）が１つの入口弁（５２）に向かって方向付けられ、
   かつ部分負荷時及び全負荷時にはガス流による燃料噴流
   （ａ，ｂ）が両方の入口弁（５２）に向かって方向付け
   られていることを特徴とする燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 燃料噴射弁（１）がガス案内体（９）に
   よって少なくとも部分的に取り囲まれていて、ガス案内
   体（９）に少なくとも１つの横方向開口（２５）が設け
   られている、請求項３記載の燃料噴射弁。