JP2001509858A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）内に軸方向で摺動可能な弁部材（１１）を有しており、この弁部材（１１）のシール面（１３）が、噴射開口（１７）を制御するために弁体（１）の弁座面（１５）と協働しており、弁部材（１１）の、燃焼室とは反対の側の端部が、ばね室（２９）内に配置された弁ばね（３１）によって閉鎖方向に負荷されていて、弁部材（１１）が、開放方向に作用する圧力ショルダ（２１）を有しており、この圧力ショルダ（２１）が燃料高圧で充填可能な圧力室（１９）に突出している。この場合にばね室（２９）が絞り間隙を介して圧力室（１９）に接続されていて、燃料戻し系に対して閉鎖されているので、ばね室（２９）が弁部材（１１）の開放行程運動の間、液圧式の緩衝器として作用している。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関のための燃料噴射弁 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の内燃機関のための燃料噴射弁に関する ものである。このような形式の、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４０１８ ２号明細書により公知である燃料噴射弁においては、ピストン状の弁部材が弁体 の案内孔内で軸方向で摺動可能にガイドされている。この場合に弁部材は燃焼室 側の端部にシール面を有しており、このシール面は、噴射開口を制御するために 弁体に配置された弁座面と協働している。この弁部材の、燃焼室とは反対の側の 端部はばね室内へ突出しており、このばね室内には少なくとも１つの弁ばねが配 置されていて、この弁ばねは弁部材を閉鎖方向へ弁座面に向けて負荷する。さら に弁部材は、燃料高圧で充填可能な圧力室内へ突出している圧力ショルダを有し ており、この場合にこの圧力ショルダは、この圧力ショルダに作用する燃料高圧 が弁部材を開放方向で弁ばねの戻し力に抗して負荷するように形成されている。 この場合に公知の燃料噴射弁において２段階の開放行程過程を生ぜしめるため に、この燃料噴射弁は、軸方向で相前後して配置された２つの弁ばねを有してお り、これらの弁ばねは弁部材の開放行程過程の間、順次に作用し、これによって 噴射弁の開放横断面は段階的に開放制御される。さらに公知の噴射弁には、弁部 材によって制限された緩衝室が設けられていて、この緩衝室は、高い回転数およ び全負荷でも２段階の噴射過程方式を可能にするために、緩衝室内に形成された 圧力が弁部材の残留行程中にこの弁部材の開放行程運動と逆向きに作用するよう に、弁部材の開放行程運動中に閉鎖制御可能である。 しかしながらこの場合に公知の燃料噴射弁は欠点として、不可欠な２つの弁ば ねと付加的な緩衝室とに基づいて極めて大きく形成されて、大きい取り付け空間 を必要とし、このような取り付け空間は現代の内燃機関にはしばしば得られない 。さらに公知の燃料噴射弁の製造が比較的複雑であり、これによって高い費用が かかってしまう。 発明の利点 これに対して請求項１の特徴を有する本発明による内燃機関のための燃料噴射 弁は、ばね室自体が液圧式の緩衝器として使用されるという利点を有している。 この場合にこのことは、構造上簡単な形式で、漏オイル量をばね室から流出させ ないことによって可能となり、これによって燃料で満たされた圧力室が液圧式の 作業室として作用し、この作業室が付加的な閉鎖力を弁部材に作用せしめる。こ の場合に緩衝室の液圧式の 閉鎖力は内燃機関の運転状態、つまり回転数、負荷および温度に応じて異なって 作用する。この場合に緩衝度もしくは閉鎖力を、弁部材と、この弁部材をガイド している案内孔壁との間の遊びならびにばね室の緩衝容積の大きさによって調節 することができる。この場合には開放過程の他に、弁部材の閉鎖行程運動にも影 響を与えることができ、この場合にばね室内の、負荷および回転数の増大に伴っ て増大する閉鎖圧が、噴射の終了時の弁部材の迅速な閉鎖を生ぜしめる。この場 合に弁部材の前述の迅速な閉鎖によって、噴射弁内への燃焼ガスの吹き込みが回 避され、これによってシール座部の損傷も回避される。これによってばね室内の 、負荷および回転数に関連した液圧式の閉鎖圧が、燃料噴射弁の低い開放圧を可 能にし、結果的に弁部材行程緩衝と協動して、内燃機関における噴射中の点火遅 延が減少され、これによって燃焼騒音を減少させている。まだ冷たい内燃機関を 始動させる際には、燃料の粘性によって弁部材行程緩衝の作用が強められ、これ によってディーゼル内燃機関の該運転状態において、高められた燃焼騒音を補償 している。定格回転数領域に到達すると、最大の閉鎖圧がばね室内に生じて、弁 部材の迅速な閉鎖によって燃焼ガスの吹き込みを防止している。 これによって本発明による燃料噴射弁では、構造上簡単な形式で、燃料噴射弁 の騒音の少ない噴射過程が 可能である。 本発明によるさらなる利点および有利な構成は実施例、図面および請求項で知 ることができる。 図面 本発明による内燃機関のための燃料噴射弁の実施例は図面に図示されており、 以下の説明により詳しく説明される。図１は燃料噴射弁の実施例を縦断面図で示 している。 実施例の説明 図１に図示されている内燃機関のための燃料噴射弁は弁体１を有しており、こ の弁体１は、燃焼室とは反対の側の端面に当接している中間板３と共に袋ナット ５を用いて弁保持体７に堅く締め付けられている。弁体１は、中間板３とは反対 の側の端部が、図示されていない内燃機関の燃焼室に突出していて、案内孔９を 有しており、この案内孔９内にはピストン状の弁部材１１が軸方向で摺動可能に 案内されていて、この弁部材１１はその一方の端面に円錐状のシール面１３を有 しており、このシール面１３は、案内孔９の直径の縮小によって形成された弁座 １５と協働している。この場合に、この弁座１５は弁体１の、閉鎖された燃焼室 側の端部に配置されていて、案内孔９の端部に設けられている噴射開口１７に隣 接しており、この噴射開口１７は噴射方向の下流側で弁座１５に接続されている 。弁部材１１の案内孔９は、所定の箇所で圧力室１９ のために拡大されていて、この圧力室１９の領域に弁部材１１は圧力ショルダ２ １を有しており、この圧力室１９は供給通路２３を介して弁保持体７の接続部２ ５に接続されていて、この接続部２５には、図示されていない燃料高圧ポンプか らの燃料送出管路が接続されている。この場合に圧力室１９は、公知の形式で弁 部材１１のシャフトと案内孔９の壁部との間の環状間隙を介して弁座面１５もし くは噴射開口１７に接続されている。弁部材１１の、燃焼室とは反対の側の端部 はばね皿２７内に突入しており、このばね皿２７は中間板３を貫通して、弁保持 体７内のばね室２９にまで延びている。このばね室２９内には弁ばね３１が緊締 されており、この弁ばね３１はその下側の、燃焼室とは反対の側の端部でばね皿 ２７に当接しており、この弁ばね３１の上側の端部は弁保持体７内のばね室２９ の上側の端壁に定置に支持されている。この場合にばね予荷重力を調節するため に、調節板３３が上側のばね室壁と弁ばね３１の上側の端部との間に設けられて いる。さらに開口孔３５が弁保持体７内に設けられていて、この開口孔３５は外 側からばね室２９へ開口している。この開口孔３５内には閉鎖ねじ３７がねじ込 められていて、この場合にケーシングと閉鎖ねじ３７との間にはシール板３９が 緊締されている。この場合に、シール板３９の厚さもしくは閉鎖ばね３７のねじ 込み深さによってばね室２９の液圧式の充填容積が変 えられる。ばね室２９を燃料で満たすために弁部材１１とばね皿２７とは、案内 孔９の壁部もしくは中間板３の壁部に対して遊びを有しており、この案内孔９お よび中間板３は圧力室１９とばね室２９との間に絞り間隙を形成していて、この 絞り間隙によって圧力室１９からばね室２９への燃料の、絞られたオーバーフロ ーが可能である。この場合に、この絞られた流過横断面は、弁部材１１の軸方向 の確実な案内のための十分なガイド面を得るために、弁部材１１の長手方向切欠 きによって形成されていてよい。 本発明による内燃機関のための燃料噴射弁は以下の形式で働く。燃料高圧噴射 を開始する前に、圧力室１９およびこの圧力室１９を介したばね室２９も燃料で 満たされていて、この燃料の圧力は高圧供給系内の基準圧力に相応している。こ の場合に弁部材１１は弁ばね３１の閉鎖力によって弁座１５に当接した状態で保 持されている。燃料高圧噴射が開始されると、高圧状態にある燃料が燃料高圧ポ ンプから供給通路２３を介して圧力室１９に到達し、そこで弁部材１１を圧力シ ョルダ２１で開放行程方向へ負荷する。圧力ショルダ２１に作用する開放力が弁 ばね３１の閉鎖力を上回ると、弁部材１１は開放行程方向で弁座１５から摺動さ せられる。この場合に、シール面１３と弁座１５との間の噴射横断面が開放制御 されるので、弁座１５に隣接して高圧状態にある燃料が、噴射開口１７を通って 内燃機関の燃焼室内に噴射される。この場合にばね室２９内に閉じ込められた、 液圧式の緩衝器としての燃料容積は、弁部材１１の開口行程運動とは反対に作用 するので、弁部材１１の開口行程運動はまず遅らされる。このようにして、燃料 高圧噴射の開始時に、まず比較的小さい開口横断面だけが開放制御され、その結 果、わずかな前噴射量だけが内燃機関の燃焼室に到達して、そこでわずかな点火 遅延を生ぜしめる。圧力室１９内で圧力がさらに増加した後、ばね室２９内の液 圧式の緩衝力および弁ばね３１の閉鎖力がさらに高められるので、弁部材１１の 引き続く開放行程運動は迅速に行われ得る。この場合にばね室２９内の液圧式の 圧力は、ばね皿２７によって押し退けられた容積によってさらに高まる。高圧噴 射の終了時に、圧力室１９内の燃料高圧は崩壊して、弁ばね３１の閉鎖力とばね 室２９内の液圧式の圧力との合計から成る弁部材１１の閉鎖力を下回る。この場 合に、弁部材１１における増大せしめられた閉鎖力は、弁部材１１を弁座１５に 向けて極めて迅速に戻し摺動させるので、燃料噴射弁の迅速な閉鎖が保証されて いる。 この場合に、液圧式の作業室として作用するばね室２９は、内燃機関の運転状 態に応じて回転数もしくは負荷に関連して種々異なって作用し、この場合に増加 する負荷および増加する回転数によって、ばね室２９内では閉鎖圧が増加する。 さらに弁部材１１の開放行 程運動の緩衝の強さは、圧力室１９とばね室２９との間の絞り間隙寸法ならびに ばね室２９内の液圧式の緩衝容積の大きさによって調節され、かつ最適化されう る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント ディトゥス ドイツ連邦共和国 Ｄ―71732 タム ア ム ライトヴェーク 24 (72)発明者 マンフレート マック ドイツ連邦共和国 Ｄ―89174 アルトハ イム ヒンター デア マウアー 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）内に軸方向で摺動可能 な弁部材（１１）を有しており、この弁部材（１１）の、燃焼室側の端部には噴 射開口（１７）を制御するためのシール面（１３）が設けられており、このシー ル面（１３）が弁体（１）に配置された弁座面（１５）と協働しており、弁部材 （１１）の、燃焼室とは反対の側の端部が、ばね室（２９）内に配置された弁ば ね（３１）によって閉鎖方向に弁座面（１５）に向かって負荷されていて、弁部 材（１１）が、開放方向に作用する圧力ショルダ（２１）を有しており、この圧 力ショルダ（２１）が燃料高圧で充填可能な圧力室（１９）に突出している形式 のものにおいて、 ばね室（２９）が絞り横断面を介して圧力室（１９）に接続されていて、燃料 戻し系に対して閉鎖されていることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射弁 。 ２．圧力室（１９）とばね室（２９）との間の絞り横断面が、弁部材（１１） と案内孔壁（９）との間の環状の絞り間隙として形成されている、請求項１記載 の燃料噴射弁。 ３．ばね室（２９）が燃料噴射弁の開放段階の間、液圧式の作業室として作用 しており、このばね室（２ ９）が付加的な閉鎖力を弁部材（１１）に作用せしめている、請求項１記載の燃 料噴射弁。 ４．ピストン状の弁部材（１１）の、燃焼室とは反対の側の端部にばね皿（２ ７）が当接しており、このばね皿（２７）の、弁部材（１１）とは反対の側の面 が弁ばね（３１）によって負荷されていて、ばね皿（２７）と、このばね皿（２ ７）を取り囲んでいるケーシング壁との間に流過横断面が設けられている、請求 項１記載の燃料噴射弁。 ５．ばね室（２９）内に開口している開口孔（３５）が設けられていて、この 開口孔（３５）内には閉鎖ねじ（３７）が密にねじ込められていて、この閉鎖ね じ（３７）のねじ込み深さによってばね室（２９）の、液圧式の容積を調節する ことができる、請求項１記載の燃料噴射弁。 ６．弁ばね（３１）とケーシングに対して不動な支持面との間に調節板（３３ ）が緊締されている、請求項１記載の燃料噴射弁。