JP2001510530A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）の孔（７）内で軸方向にしゅう動可能にガイドされた弁部材（８）を有しており、該弁部材（８）が、その燃焼室側の、孔（７）から突き出る端部で弁シール面（１１）を有しており、この弁シール面（１１）によって、弁部材（８）は、噴射横断面を制御するために弁体（１）の弁座面（１３）と協働するようになっており、弁体（１）に対して定置に配置されたストロークストッパ面（３７）が設けられていて、該ストロークストッパ面（３７）で、弁体（８）が、外方に向けられた最大開放ストローク運動の経過後に当接面（４１）に当接するようになっており、前記ストロークストッパ面（３７）が、軸方向で分割されたストロークストッパリング（３５）の端面に配置されていて、このストロークストッパリング（３５）が支持リング（３３）によって取り囲まれており、また弁部材（８）を閉鎖方向に付加する弁ばね（２７）が設けられていて、該弁ばね（２７）がスペーサリング（３１）及び中間部材（２７）を介して定置に弁体（１）に支持されている形式のものに関する。この場合、ストロークストッパリング（３５）を取り囲む支持リング（３３）が弁体（１）に対して定置に支承されていて、スペーサリング（３１）に常に当接している。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関のための燃料噴射弁 本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の、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、まだ公開されていないドイツ連邦共 和国特許出願第１９６３４７１６．５号明細書により公知の燃料噴射弁は、軸方 向の貫通孔を備えた弁体を有していて、この貫通孔内にピストン状の弁部材がガ イドされており、この弁部材は、噴射横断面を制御するために、弁ばねのばね力 に抗して高圧燃料によって外方に向かってしゅう動可能である。この場合、弁部 材はその燃焼室側の端部で、弁体の孔から突き出る閉鎖ヘッドを有しており、こ の閉鎖ヘッドは、弁閉鎖部材を形成していて、弁体に向けられた側には弁シール 面が配置されており、この弁シール面によって、閉鎖ヘッドは、弁体の燃焼室側 の端面側に配置された弁座面と協働する。この場合さらに、閉鎖ヘッドの高さ位 置で弁部材に噴射開口が設けられており、この噴射開口は、弁部材と孔との間に 形成された圧力室から延びている。噴射開口の吐出開口は、弁部材の閉鎖位置で 弁体によって覆われていて、弁部材の外方に向けられた開放ストロークの経過中 に孔から出ることによってはじめて開放される。弁部材は、閉鎖ヘッドとは反対 側の、燃焼室から離れた側の端部がばね室内に突入し、このばね室は軸方向で、 弁体によって緊締された保持体内に形成されている。この場合、弁部材はその燃 焼室から離れた側のシャフト端部がばね受けを有していて、このばね受けと、弁 体に当接する、ケーシング固定されたストッパとの間に閉鎖ばねが緊締されてい る。 この場合、弁部材の最大開放ストローク運動は、弁部材シャフトのつばによっ て形成された当接面が定置のストロークストッパリングに当接することによって 制限され、このストロークストッパリングの大きさによって最大開放ストローク を調節することができる。 しかしながら公知の燃料噴射弁は、弁ばねの全支持力がストロークストッパリ ングを介して弁体に伝達される、という欠点を有している。この場合、ストロー クストッパリングの当接面が小さいことによって、ストロークストッパリングが 弁体内に押し込まれ、その結果、弁部材の開放ストロークが調節されることにな る。さらにまた、種々異なる大きさのストロークストッパリングによって種々異 なる開放ストローク経路の調節が行われ、これによってそれぞれ、弁ばねのばね プレロードも変わるので、燃料噴射弁の開放特性があらたに調節される。 本発明の利点 これに対して、請求項１に記載した特徴部を有する 、本発明による内燃機関のための燃料噴射弁は、弁ばねの支持力がスペーサリン グを介して、分割されたストロークストッパリングを取り囲む支持リングに伝達 されるという利点を有している。この場合、支持リングは、弁体に対して定置に 支承されていて、その環状端面が、又はストロークストッパリングを緊締しなが ら弁体で支えられる。このような形式で、弁体に力を導入するための大きい当接 面が得られ、これによって弁体の端面内に構成部分が押し込まれることは確実に 避けられる。しかも、最大の弁部材開放ストローク運動を調節するために、種々 異なる厚さのストロークストッパリングを使用することが、弁ばねのばねプレロ ード力に影響を与えることなない。何故ならば、弁ばねは支持リングを介して弁 体で支えられていて、ストロークストッパリングは有利な形式でスペーサリング に対して遊びを有しているからである。この場合、ストロークストッパリングは 有利な形式で２つの部分より構成されているが、選択的に多数の部分セグメント に分割してもよい。軸方向で分割されたストロークストッパリングの、有利な形 式で２つのハーフシェルは、燃料噴射弁に組み込んだ状態で完全に閉じたストロ ークストッパリングを形成しており、このストロークストッパリングは、そのス ペーサリングに向けられ端面側で円錐形のストロークストッパ面を有していて、 それとは反対側の環状端面が弁体に当接している。こ の際に、ストロークストッパリングにストロークストッパ面も、またこのストロ ークストッパ面と協働する、弁部材の当接面も円錐形に構成されている。 軸方向で分割されたストロークストッパリングの、有利な形式で２つのハーフ シェルは、有利な形式で目標破壊（クラック）によって形成される。このために 、ストロークストッパリングは、少なくとも目標破壊箇所の領域で脆い材料より 製造されているので、ハーフシェルは変形することなしに破壊することができる 。これは、次いで、燃料噴射弁を組み付ける際にギャップなしで再び組み付ける ことができるという利点を有している。このような形式で、ストロークストッパ 面の載設面は拡大され、ストロークストッパリングの非真円性は避けられ、これ によってストロークストッパリング内及びさらにこのストロークストッパリング を取り囲む支持リングへの力の導入が改善される。この場合、ストロークストッ パリングは有利な形式で、切削しない方法、有利にはプレス、鍛造、焼結によっ て製造される。 有利な実施例では、スペーサリング及び、分割されたストロークストッパリン グを取り囲む支持リングは、一体的な構成部分、有利な形式でスリーブとして構 成されている。スリーブは、その外周面が、軸方向で弁体に緊締された弁保持体 に設けられた受容孔内でガイドされている。このスリーブの内径は段付き孔とし て構成されており、この場合、小さい方の孔内径は本来のスペーサリングを形成 していて、大きい方の孔内径は本来の支持リングを形成している。この場合、ス リーブは軸方向で、ストロークストッパリングの扁平な端面領域に当接し、この 場合、ストロークストッパリングに円錐形のつばを設け、このつばでスリーブの 円錐形の端面が緊締されていれば、特に有利である。この場合、この接触面の円 錐形角度は、有利な形式で、スリーブにおける弁ばねの緊締力が半径方向で内方 にストロークストッパリングに向けられているので、２つのストロークストッパ リング・ハーフシェルの圧縮力は、内方に作用する半径方向力によって補助され る。さらにまた、組み合わせられた支持・及びスペーサスリーブの支持をストロ ークストッパリングを介して行うことによって、ばね力が大きい環状端面を介し て弁体に導入され、この際に、大きい環状端面が、本発明に従って本来の支持リ ングの環状端面とストロークストッパリングの環状端面との合計によって形成さ れている。 本発明による燃料噴射弁は、外方に開放する噴射弁として構成されており、こ の場合前記ストロークストッパ部分を、互いに重なり合った配置された噴射孔横 断面を有するいわゆる可変・レジスタノズル(Vario-Register-Duese)に使用すれ ば特に有利である。 本発明のその他の利点及び有利な実施例は、以下の 説明、図面及び請求項に記載されている。 図面 内燃機関のための本発明による燃料噴射弁の４つの実施例が図面に示されてい て、以下に詳しく説明されている。 第１図には、本発明による燃料噴射弁の縦断面図が示されており、第２図には 、第１図の一部の拡大した断面図が示されていて、スペーサリングと支持リング とが２つの別個の構成部分として構成されており、第３図には、第２実施例の拡 大した詳細図が示されていて、この場合スペーサリングと支持リングとが、弁体 に直接支持されている共通のスリーブとして構成されており、第４図には、スト ロークストッパリングのリング付加部でスリーブが支えられている、図３に示し た図に対応する第３実施例が示されており、第５図には、スリーブとストローク ストッパリングとの間のストッパ面が円錐形に構成されている、図３及び図４に 示した図に類似する第４実施例が示されており、第６図には、本発明による燃料 噴射弁のストロークストッパリングの製造方法の原理図が示されている。 実施例の説明 第１図に示した本発明による、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、ノズルナット３によって軸方向で弁保持体５に緊締され ている。弁体１の自由端部は内燃機関の燃焼室内に突 入しており、この弁体１は、軸方向のガイド孔７を有している。このガイド孔７ 内にはピストン状の弁部材８が軸方向でしゅう動可能にガイドされており、この 弁部材８の、燃焼室側でガイド孔７から突き出る端部には弁閉鎖ヘッド９が配置 されている。この弁閉鎖ヘッド９は、弁体１に向いた側で円錐形の弁シール面１ １を有しており、この弁シール面１１は、弁体１の燃焼室側の端面の、対応する 円錐形の弁座面１３と協働する。この場合、ガイド孔７内に突入し、シール面１ １を有する部分に対して半径方向で段付けされている区分は、ピストンスライダ として構成されていて、このピストンスライダは、その燃焼室から遠い方の環状 端面１５が、ガイド孔７内で圧力室１７を制限している。この圧力室１７から、 弁閉鎖ヘッド９内に多数の流入通路１９が延びており、これらの流入通路１９か らそれぞれ半径方向の噴射開口２１が導出している。この場合、噴射開口２１の 吐出開口は、弁座１３に弁部材８が当接する、噴射弁の閉鎖状態で、ガイド孔７ の壁部によって閉鎖され、弁部材８の、外方に向けられた開放ストロークの経過 中にはじめて、弁体１との重なりから開放される。 圧力室１７内への燃料高圧供給は高圧通路２３を介して行われる。この高圧通 路２３は、弁体１及び弁保持体５を軸方向で貫通し、図示していない燃料噴射ポ ンプから導出される噴射導管に接続されている。 弁部材８はその燃焼室とは反対側の弁部材シャフトが、弁保持体５内に設けら れたばね室２５内に突入しており、このばね室２５内に、弁部材８を、閉鎖方向 で弁座１３に向かって付加する弁ばね２７が設けられている。この場合、弁部材 ８の、燃焼室から離れた方の端部にばね受け２９が配置されており、このばね受 け２９とケーシング固定されたスペーサリング３１との間に弁ばね２７が緊締さ れている。 第２図に、第１図の第１実施例の拡大図で示されたスペーサリング３１は、弁 ばね２７とは反対側の環状端面が支持リング３３に当接しており、この支持リン グ３３は、そのスペーサリング３１とは反対側の環状端面が、弁体１の燃焼室か ら離れた方の端面で支えられている。この支持リング３３の半径方向内側には、 ストロークストッパリング３５が挿入されており、このストロークストッパリン グ３５は、その下側の環状端面が弁体１に当接していて、その燃焼室から離れた 方の端部で円錐形のストロークストッパ面３７を有している。この円錐形のスト ロークストッパ面は、この場合、扁平な端面領域３９とストロークストッパリン グ３５に設けられた貫通孔との間の横方向移行部に形成されている。このストロ ークストッパ面３７と、弁部材８に設けられた当接面４１とが、外方に向けら得 た弁部材開放ストローク運動を制限するために協働する。当接面４１は、弁部材 ８のシャフトの、環状つば ４３の、燃焼室側のショルダに形成されていて、噴射弁の閉鎖状態で、ストロー クストッパ面３７に対して最大開放ストロークを規定する間隔を有している。こ の場合、この当接面４１は、ストロークストッパ面３７に応じて円錐形に形成さ れており、２つの円錐形の接触面は、できるだけ大きい当接・及び力導入面を形 成するために同じ円錐形角度を有している。 この場合、ストロークストッパリング３５は、弁部材８の横断面狭窄部に取り 付けるために２つのハーフシェルより形成されており、これらのハーフシェルは 、加工完成されたストロークストッパリング３５を分割することによって、後述 されている形式で製造される。 ストロークストッパリング３５のハーフシェルは、この場合支持リング３３内 に挿入されているので、ハーフシェルに導入された拡開力は支持リング３３によ って受容される。 この場合、支持リング３３の軸方向高さは、第２図に示されているように、２ つの部分より成るストロークストッパリング３５の軸方向高さよりも大きく構成 されているので、弁ばね２７の支持力は、スペーサリング３１及び支持リング３ ３を介して弁体１に伝達される。この場合、ストロークストッパリング３５は弁 部材開放力だけを受容する。 本発明による、内燃機関のための燃料噴射弁の作業 形式は次の通りである。非作業状態、つまり噴射弁に対応配置された高圧噴射ポ ンプにおいて高圧の圧送が行われない場合に、弁ばね２７は、弁部材８のシール 面１１が弁体１の弁座面１３に当接するように弁部材８を保持する。この場合、 噴射開口２１は、ガイド孔７の壁部によって覆われるので、噴射弁は閉鎖されて いる。 噴射過程において、詳しく図示していない高圧噴射ポンプによって圧送された 燃料は、公知の形式で高圧通路２３及び、ガイド孔７と弁部材８との間の環状ギ ャップを介して圧力室１７内に達する。ここで高圧燃料は、弁閉鎖ヘッド９の環 状面１５に、弁部材８が開放するように作用して、所定の開放圧力に達すると、 弁部材８が弁ばね２７の戻し力に抗して外方に向かって弁座１３から持ち上がる ようになっている。この際に、短いフリーストローク（空行程）後に、噴射開口 ２１はガイド孔７の壁部との重なりから開放されるので、燃料は圧力室１７から 流入通路１９及び噴射開口２１を介して、噴射のために内燃機関の燃焼室内に達 する。この場合、弁部材８の最大開放ストローク運動は、弁部材当接面４１がス トロークストッパリング３５に設けられた定置のストロークストッパ面３７に当 接することによって制限されていて、これら２つの当接面が円錐形に構成されて いることによって、弁部材８における横断面は、ストロークストッパ３７に強く ぶつかることによる弁部材の破損が確実に避けられる程度に、大きくなる。 燃料噴射の終了は、高圧燃料の供給が終了することによって行われるので、圧 力室１７内に圧力は再び低下して噴射開放圧力を下回り、弁ばね２７は弁部材８ を戻り移動させて弁座１３に当接させる。 第３図乃至第５図に示した実施例は、第１図及び第２図に示した第１実施例の ものに対して、ストロークストッパ領域及びこれに隣接する構成部分の構成が異 なっている。 この場合、第３図は第２実施例を示していて、この第２実施例においては、ス ペーサリング３１と支持リング３３とが一体的な共通の構成部分として構成され ている。この共通の構成部分では、スリーブ４５はその外周面がばね室２５の壁 部に沿ってガイドされていて、その内部貫通孔が段付き孔として構成されている 。この段付き孔においては、スリーブ４５の小さい方の貫通孔内径を有するスリ ーブ部分４７が本来のスペーサリング３１の機能を行う。スリーブ４５の小さい 方の貫通孔内径を有するスリーブ部分４９は、本来の支持リング３３の機能を行 う。この場合、スリーブ４５は、内径移行部に形成された環状段部５１が、円錐 形のストロークストッパ面３７の外側でストロークストッパリング３５の扁平な 端面領域３９に当接している。弁ばね２７の支持力は、スリーブ４５及びストロ ークストッパリング３５を介して弁体１内に伝達される。この場合、２つの構成 部分の全環状端面が力導入面として提供される。 第４図に示した第３実施例においては、スリーブ４５はその弁体１に向いた環 状他面５３が、ストロークストッパリング３５の外周面に形成された横断面拡大 部に形成された環状ショルダ５５に当接している。この場合、弁ばね２７からの 力の伝達は、スリーブ４５及び、ストロークストッパリング３５の弁体側の全端 面を介して行われる。 第５図に示した第４実施例においては、スリーブ４５の端面５３とストローク ストッパリング３５の環状ショルダ５５とが円錐形に構成されており、この場合 、接触面の円錐形角度は、スリーブ４５における軸方向の緊締力が半径方向で内 方にストロークストッパリング３５に向けられように構成されている。このよう な形式で、スリーブ４５の軸方向の緊締力の少なくとも一部が、内方に作用する 支持力を補助し、それによってストロークストッパリング３５の２つのハーフシ ェルを確実に押し付けることができる。 第３図乃至第５図に示したスペーサリング３１及び支持リング３３の一体的な 構成によって、ストロークストッパリング３５によって比較的薄壁状に構成され た支持リング３３内に導入された半径方向力が、著しく頑丈なスペーサリング３ １によっても受容すること ができる、という利点を有している。 第６図には、有利な形式で２つの部分より成るストロークストッパリング３５ の製造段階が概略的に示されている。ストロークストッパリング３５は、まず切 削しない方法で製造され、この場合、ストロークストッパリング３５は、後で形 成される脆い材料から成る２つのハーフシェルの少なくとも目標破壊箇所の領域 に形成される。この目標破壊箇所は、有利な形式でストロークストッパリング３ ５の中心線５７に沿って位置している。まず一体的なストロークストッパリング ３５を形成してから、このストロークストッパリング３５が２つのハーフシェル に分割され、この際に、環状プロフィールのこの部分は、例えば楔又はクラック （ひび割れ）による目標破壊によって行われる。この場合、ハーフシェルは、脆 い目標破壊箇所において、燃料噴射弁に後ではめ込む際にギャップがなくなるよ うに再び圧縮され、それによって新たに完全に閉じられた円形プロフィールが得 られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス キューグラー ドイツ連邦共和国 Ｄ―70825 コルンタ ール―ミュンヒンゲン ジーベンモルゲン シュトラーセ 12 【要約の続き】 の場合、ストロークストッパリング（３５）を取り囲む 支持リング（３３）が弁体（１）に対して定置に支承さ れていて、スペーサリング（３１）に常に当接してい る。

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）の孔（７）内で軸方向に しゅう動可能ガイドされた弁部材（８）を有しており、該弁部材（８）が、その 燃焼室側の、孔（７）から突き出る端部で弁シール面（１１）を有しており、こ の弁シール面（１１）によって、弁部材（８）は、噴射横断面を制御するために 弁体（１）の弁座面（１３）と協働するようになっており、弁体（１）に対して 定置に配置されたストロークストッパ面（３７）が設けられていて、該ストロー クストッパ面（３７）で、弁体（８）が、外方に向けられた最大開放ストローク 運動の経過後に当接面（４１）に当接するようになっており、前記ストロークス トッパ面（３７）が、軸方向で分割されたストロークストッパリング（３５）の 端面に配置されていて、このストロークストッパリング（３５）が支持リング（ ３３）によって取り囲まれており、また弁部材（８）を閉鎖方向に付加する弁ば ね（２７）が設けられていて、該弁ばね（２７）がスペーサリング（３１）及び 中間部材（２７）を介して定置に弁体（１）に支持されている形式のものにおい て、 ストロークストッパリング（３５）を取り囲む支持リング（３３）が弁体（ １）に対して定置に支承 されていて、スペーサリング（３１）に常に当接し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．ストッパ面（４１）が弁部材（８）に、またストロークストッパ面（３７） がストロークストッパリング（３５）に円錐形に構成されている、請求項１記載 の燃料噴射弁。 ３．ストロークストッパリング（３５）が２つの部分より構成されていて、２つ のハーフシェルが、燃料噴射弁内で閉じたストッパリングを形成しており、 該ストッパリングが、そのストロークストッパ面（３７）とは反対側の環状端 面で弁体（１）に当接している、請求項１記載の燃料噴射弁。 ４．弁体（１）とスペーサリング（３１）との間に緊締された支持リング（３３ ）が、ストッパリング（３５）よりも大きい軸方向高さ寸法を有している、請求 項１記載の燃料噴射弁。 ５．スペーサリング（３１）と支持リング（３３）とが、一体的な共通の構成部 分として構成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。 ６．スペーサリング（３１）と支持リング（３１）とが共通のスリーブ（４５） として構成されていて、 該スリーブ（４５）はその外周面が、軸方向で弁体（１）に緊締された弁保持 体（５）のケーシング内でガイドされている、請求項５記載の燃料噴射弁。 ７．スリーブ（４５）の内径が段付き孔として構成されていて、該段付き孔の小 さい方の内径を有するスリーブ部分（４７）がスペーサリング（３１）の機能を 有していて、大きい方の内径を有するスリーブ部分（４９）が、ストロークスト ッパリング（３５）を取り囲む支持リング（３５）の機能を有している、請求項 ６記載の燃料噴射弁。 ８．スリーブ（４５）が軸方向でストロークストッパリング（３５）に当接して いる、請求項６記載の燃料噴射弁。 ９．スリーブ（４５）は、内径移行部に形成された環状段部（５１）が、ストロ ークストッパリング（３５）の円錐形のストロークストッパ面（３７）の半径方 向外側で扁平な端面領域（３９）に当接している、請求項８記載の燃料噴射弁。 10．スリーブ（４５）は、その弁体（１）側の端面（５３）が、ストロークスト ッパリング（３５）の外周面の横断面拡張部に形成された環状ショルダ（５５） に当接している、請求項８記載の燃料噴射弁。 11．弁体（１）側に向けられた、スリーブ（４５）の端面（５３）と、この端面 （５３）と協働する、ストロークストッパ（３５）の環状ショルダ（５５）とが 、円錐形に構成されており、この円錐形角度は、スリーブにおける軸方向の緊締 力の一部が、半 径方向内方でストロークストッパリング（３５）に向けられるように、構成され ている、請求項１０記載の燃料噴射弁。 12．ストロークストッパリング（３５）が２つの部分より構成されており、２つ のハーフシェルは、閉じられたストロークストッパリング（３５）が破壊される ことによって形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。 13．ストロークストッパリング（３５）の破壊ラインが、有利な形式でストロー クストッパリング（３５）の中心平面（５７）に沿って延びている、請求項１２ 記載の燃料噴射弁。 14．ストロークストッパリング（３５）の、少なくとも目標破壊箇所の領域が、 脆い材料より形成されている、請求項１２記載の燃料噴射弁。 15．ストロークストッパリング（３５）が切削しない方法で製造されている、請 求項１２記載の燃料噴射弁。