JP2001020823A - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁
であって、燃料噴射弁１の弁ケーシング２のアクチュエ
ータ室２０内に配置された圧電式又は磁気ひずみ式のア
クチュエータ２１が設けられていて、前記アクチュエー
タ室２０がシールによって燃料に対してシールされてお
り、アクチュエータ２１によって操作可能な弁閉鎖体９
が設けられていて、該弁閉鎖体が弁座面７と協働してシ
ール座を形成している形式のものにおいて、前記シール
が、シール体１３と、このシール体に第１の環状の溶接
継ぎ目１４によって結合された弾性的に変形可能な帯材
状のシールエレメント１５とを有しており、該シールエ
レメントが、弁ケーシング２に、第２の環状の溶接継ぎ
目１６によって結合されている。 【効果】 アクチュエータは、燃料の圧力に対しても、
また燃料の化学作用に対しても保護される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁、特に
内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁であって、燃料
噴射弁の弁ケーシングのアクチュエータ室内に配置され
た圧電式又は磁気ひずみ式のアクチュエータが設けられ
ていて、前記アクチュエータ室がシールによって燃料に
対してシールされており、アクチュエータによって操作
可能な弁閉鎖体が設けられていて、該弁閉鎖体が弁座面
と協働してシール座を形成している形式のものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の燃料噴射弁は、ドイツ
連邦共和国特許公開第４００５４５５号明細書により公
知である。この公知の燃料噴射弁は、アクチュエータ室
内に配置されたアクチュエータと、このアクチュエータ
によって弁ニードルを用いて壮さ可能な弁閉鎖体とを有
していて、該弁閉鎖体が弁座面と協働してシール座を形
成している。この場合、アクチュエータ室は、弁ニード
ルに固定されたばねダイヤフラムによって燃焼室に対し
てシールされている。溶接継ぎ目によって互いに結合さ
れた２つのケーシング半部間では、ばねダイヤフラム
が、弁ケーシングに設けられた環状の切欠内で緊締され
ている。
【０００３】このドイツ連邦共和国特許公開第４００５
４５５号明細書により公知の燃料噴射弁においては、弾
性的なばねダイヤフラムが、アクチュエータ室内の圧力
に対して高い、燃料室内の燃料圧によって、アクチュエ
ータ室内で湾曲され、その際に弁ニードルとばねダイヤ
フラムとの固定領域及び、弁ケーシングとばねダイヤフ
ラムとの固定領域で、このダイヤフラムと弁ニードル及
び弁ケーシングとの結合部が高いせん断力によって負荷
される、という欠点がある。しかも、ばねダイヤフラム
は、弁ケーシングが緊締されている弁ケーシングの縁部
で、小さい曲率半径で湾曲され、それによってばねダイ
ヤフラムが点状に負荷される。高い負荷によって、ばね
ダイヤフラムは、切欠の縁部でせん断される。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許第１９５１９７６２
号明細書によれば、アクチュエータ室が、弁ケーシング
と弁ニードルとの間に取り付けられたエラストマーシー
ルによって燃焼室に対してシールされる燃料噴射弁が公
知である。この公知の燃料噴射弁においては、エラスト
マーシールが、弁ニードル又は弁ケーシングに結合され
ていないという欠点がある。それによって、エラストマ
ーシールがずらされるか又は捩られ、ひいては燃料噴射
弁が故障する原因となる。
【０００５】エラストマーシール及び環状のエラストマ
ーシールは、特に高い燃料圧力においてギャップ浸透性
及び材料浸透性(Materialpermeation)に基づいてアクチ
ュエータ室を燃焼室に対して完全にシールできないの
で、燃料の一部がアクチュエータ室内に侵入する、とい
う欠点を有している。しかもエラストマーシールの材料
は低い温度において硬化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題を
以上のような従来技術における欠点を取り除くことであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明によれば、シールが、シール体と、このシール体に第
１の環状の溶接継ぎ目によって結合された弾性的に変形
可能な帯材状のシールエレメントとを有しており、該シ
ールエレメントが、弁ケーシングに、第２の環状の溶接
継ぎ目によって結合されている。
【０００８】
【発明の効果】本発明の構成によれば、アクチュエータ
は、燃料の圧力に対しても、また燃料の化学作用に対し
ても保護される。
【０００９】従属請求項に記載した手段によって、請求
項１に記載した燃料噴射弁の有利な実施態様が可能であ
る。
【００１０】有利には、シールエレメントは湾曲区分で
湾曲されていて、それによってシールエレメントがＵ字
形プロフィールを有している。これによってシールエレ
メントの均一に分配された負荷が燃料圧によって得ら
れ、これは燃料噴射弁の耐用年数に良い影響を与える。
【００１１】さらに有利には、弁ケーシング及び／又は
シール体が転動面を有していて、該転動面で、燃料噴射
弁を操作した時にシールエレメントの湾曲区分の一部が
転動するようになっている。これによっって、燃料噴射
弁の大きい弁ニードルストロークも実現され得る。
【００１２】有利な形式で、シール体が、アクチュエー
タを少なくとも部分的に取り囲むアクチュエータヘッド
として構成されており、この場合、アクチュエータがア
クチュエータヘッドを介して、弁閉鎖体に結合された弁
ニードルに作用するようになっている。これによって燃
料噴射弁のコンパクトな構成も得られる。
【００１３】また有利には、シール体が弁ニードルと結
合されている。これによって、開放するための操作方向
力も閉鎖するための操作方向力も、シール体を介して弁
ニードルに伝達され得る。
【００１４】有利には、シールエレメントが金属材料よ
り製造されている。これによって、老化防止されたシー
ルが得られ、このシールの機能性は大きい温度範囲に亙
って確実に得られる。
【００１５】さらに有利には、シールエレメントが深絞
りによって製造されている。これによって燃料噴射弁は
安価に製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
示した実施例を用いて詳しく説明する。
【００１７】図１には、本発明による燃料噴射弁１の概
略的な軸方向断面図が示されている。燃料噴射弁１は、
混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃焼室内にいわゆるガ
ソリン直接噴射弁として、燃料特にガソリンを直接噴射
するために用いられる。しかしながら本発明による燃料
噴射弁１は、別の使用のためにも適している。
【００１８】燃料噴射弁１は弁ケーシング２を有してお
り、この弁ケーシング２は、溶接継ぎ目３によって互い
に結合された２つのケーシング半部４，５による成って
いる。弁ケーシング２は弁座体６に結合されており、こ
の弁座体６は弁座面７を有している。弁ニードル８によ
って操作される弁閉鎖体９は、弁座面７と協働してシー
ル座を形成しており、この場合、弁閉鎖体９は円錐台形
であって、噴射方向で広がって構成されている。この実
施例では、弁閉鎖体９は弁ニードル８と一体的に構成さ
れている。弁ケーシング２のケーシング半部５は切欠１
０を有しており、この切欠１０によって、側方から、燃
料噴射弁１の弁ケーシング２にガイドされた燃料入口ス
リーブが形成されている。この切欠１０を通って燃料は
燃料噴射弁１の燃焼室１１内に充填される。
【００１９】弁ケーシング２のケーシング半部５内には
環状のつば１２が形成されており、この環状のつば１２
は、燃料噴射弁１の内部に延びている。弁ニードル８は
シール体１３に結合されている。シール体１３は、第１
の環状の溶接継ぎ目１４によって、弾性的に変形可能な
帯材状のシールエレメント１５に結合されており、この
シールエレメント１５は、第２の環状の溶接継ぎ目１６
によって弁ケーシング２に結合されている。
【００２０】この実施例ではシール体１３がアクチュエ
ータヘッドとして構成されており、このアクチュエータ
ヘッドが、アクチュエータ室２０内に配置されたアクチ
ュエータ２１を部分的に取り囲んでいる。この場合、ア
クチュエータ２１は圧電式に又は磁気ひずみ式(magneto
striktiv）に構成されている。アクチュエータヘッドと
して構成されたシール体１３はつば２２を有しており、
このつば２２に、アクチュエータ２１を予圧で付勢する
圧縮コイルばね２３が支えられている。この場合、圧縮
コイルばね２３は他方では弁ケーシング２のつば１２に
支えられている。アクチュエータ２１が操作されると、
アクチュエータ２１は伸張し、アクチュエータヘッドと
して構成されたシール体１３を介して、弁閉鎖体９に結
合された弁ニードル８に作用する。
【００２１】シール体１３及び、このシール体１３に第
１の環状の溶接継ぎ目１４によって結合された弾性的に
変形可能な帯材状のシールエレメント１５（第２の環状
の溶接継ぎ目１６によって弁ケーシング２に結合されて
いる）によって、シールが形成されており、このシール
は、燃焼室１１をアクチュエータ室２０に対して気密に
シールする。シールエレメント１５は、湾曲区分２５で
湾曲されているので、シールエレメント１５はＵ字形の
プロフィール（断面形状）を有している。この場合、シ
ールエレメント１５は、燃焼室１１から延びて湾曲して
燃焼室１１の方向に戻っている。弁ケーシング２及びシ
ールエレメント１３には転動面２６，２７が形成されて
おり、この転動面２６，２７で、燃料噴射弁１が操作さ
れる際に、シールエレメント１５の湾曲区分２５の一部
が転動する。これによって、シールエレメント１５は、
燃料噴射弁の操作時においても、折れ曲がったり又は強
く湾曲した領域を有することはないので、シールエレメ
ント１５内の圧力は、少なくともほぼ均一にシールエレ
メント１５に分配される。これによって、シールエレメ
ント１５はアクチュエータ室２０を、燃料室１１内の燃
料の高い燃料圧に抗してシールする。アクチュエータ２
１の操作時、及びこれに連動した弁ケーシング２に対す
るシール体１３の運動時に、シールエレメント１５の湾
曲区分２５の少なくとも一部が、転動面２６，２７の一
方で転動するので、シールエレメント１５内に付加的な
圧力は生じない。
【００２２】燃料噴射弁１の操作時に、アクチュエータ
２１は伸張し、これによって弁閉鎖体９は弁座体６の弁
座面７から持ち上がり、燃料は燃料噴射弁１から噴射さ
れる。
【００２３】図２には、図１で符号IIで示された部分
の、選択的な実施例の概略的な軸方向断面図が示されて
いる。既に記載した部材には同じ符号を記した。
【００２４】図１に示した実施例とは異なり、シールエ
レメント１５が、アクチュエータ２０から出発して燃焼
室１１内に延びていて、湾曲して再びアクチュエータ室
２０内に戻っている。シールエレメント１５はやはり湾
曲区分２５で湾曲されているので、シールエレメント１
５はＵ字形のプロフィールを有していて、溶接継ぎ目１
４，１６がアクチュエータ室２０の側に位置している。
このような形式で、アクチュエータ２１の操作時に同様
に、弁ケーシング２の転動面２７及び／又はシール体１
３の転動面２６で湾曲区分２５の部分の転動が可能であ
る。これによって、図１に示した実施例に対して、シー
ルエレメント１５の負荷が最小にされる。
【００２５】シールエレメント１５が金属材料より製造
されていて、アクチュエータ２０が燃焼室１１に対して
気密にシールされていれば、有利である。シールエレメ
ント１５を特に安価に製造するために、シールエレメン
ト１５は、特に深絞りによって製造することができる。
２つの実施例においては、シールエレメント１５が湾曲
区分２５でほぼ半円形に湾曲されていれば有利である。
何故ならば、シールエレメント１５の湾曲区分２５に生
じた曲げ応力はほぼ一様に湾曲区分２５に分配されるか
らである。
【００２６】本発明は図示の実施例に限定されるもので
はない。本発明は特に、内部開放式の燃料噴射弁のため
にも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による燃料噴射弁の軸方向断面
図である。
【図２】図１の符号IIで示した部分の変化実施例を示す
概略的な断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁、 ２ 弁ケーシング、 ３ 溶接継ぎ
目、 ４，５ ケーシング半部、 ６ 弁座体、 ７
弁座面、 ８ 弁ニードル、 ９ 弁閉鎖体、１０ 切
欠、 １１ 燃料室、 １２ つば、 １３ シール
体、 １４ 第１の溶接継ぎ目、 １５ シールエレメ
ント、 １６ 第２の溶接継ぎ目、 ２０ アクチュエ
ータ室、 ２１ アクチュエータ、 ２２ つば、 ２
３ 圧縮コイルばね、 ２５ 湾曲区分、 ２６，２７
転動面、 ４０ 燃料入口スリーブ、 ４２ 切欠、
４４ 貫流孔、 ４５ 連行ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フーベルト シュティーア ドイツ連邦共和国 アスペルク リンデン ヴェーク 11 (72)発明者 マティアス ベーエ ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブルク ヘルンレスハルデ ３ (72)発明者 ギュンター ホール ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ク ナッペンヴェーク 46 (72)発明者 ノルベルト カイム ドイツ連邦共和国 レヒガウ トラミナー ヴェーク 10

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料噴射弁、殊に内燃機関の燃料噴射装
    置のための噴射弁であって、燃料噴射弁（１）の弁ケー
    シング（２）のアクチュエータ室（２０）内に配置され
    た圧電式又は磁気ひずみ式のアクチュエータ（２１）が
    設けられていて、前記アクチュエータ室（２０）がシー
    ルによって燃料に対してシールされており、アクチュエ
    ータ（２１）によって操作可能な弁閉鎖体（９）が設け
    られていて、該弁閉鎖体（９）が弁座面（７）と協働し
    てシール座を形成している形式のものにおいて、 前記シールが、シール体（１３）と、このシール体（１
    ３）に第１の環状の溶接継ぎ目（１４）によって結合さ
    れた弾性的に変形可能な帯材状のシールエレメント（１
    ５）とを有しており、該シールエレメント（１５）が、
    弁ケーシング（２）に、第２の環状の溶接継ぎ目（１
    ６）によって結合されていることを特徴とする、燃料噴
    射弁。
  2. 【請求項２】 シールエレメント（１５）が湾曲区分
    （２５）で湾曲されていて、それによってシールエレメ
    ント（１５）がＵ字形プロフィールを有している、請求
    項２記載の燃料噴射弁。
  3. 【請求項３】 弁ケーシング（２）及び／又はシール体
    （１３）が転動面（２６，２７）を有していて、該転動
    面で、燃料噴射弁（１）を操作した時にシールエレメン
    ト（１５）の湾曲区分（２５）の一部が転動するように
    なっている、請求項２記載の燃料噴射弁。
  4. 【請求項４】 シール体（１３）が、アクチュエータ
    （２１）を少なくとも部分的に取り囲むアクチュエータ
    ヘッドとして構成されており、この場合、アクチュエー
    タ（２１）がアクチュエータヘッドを介して、弁閉鎖体
    （９）に結合された弁ニードル（８）に作用するように
    なっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の
    燃料噴射弁。
  5. 【請求項５】 シール体（１３）が弁ニードル（８）と
    結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記
    載の燃料噴射弁。
  6. 【請求項６】 シールエレメント（１５）が金属材料よ
    り製造されている、請求項１から５までのいずれか１項
    記載の燃料噴射弁。
  7. 【請求項７】 シールエレメント（１５）が深絞りによ
    って製造されている、請求項６記載の燃料噴射弁。
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