JP2002503314A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃料噴射弁であって、弁座（２７）の下流側に渦流円板（３０）が設けられており、該渦流円板（３０）が、少なくとも１つの金属製の材料から成っていて、渦流室（６８）に開口する少なくとも２つの渦流通路（６６）を有しており、すべての層（６０，６１，６２）が、電気メッキによる金属堆積（多層電気メッキ）を用いて互いに直接堅固に固定されて連続的に形成されていることを特徴とする。そして渦流円板（３０）は、その面垂線が弁長手方向軸線（８）に対して０°から偏倚する角度をもって斜めに傾けられて延びており、その結果渦流円板（３０）の方向付けによって弁長手方向軸線（８）に対して噴流角度γが得られるように、弁に組み込まれている。本発明による燃料噴射弁は特に、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するために適している。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料噴射弁 従来技術 本発明は請求項１の上位概念部に記載の形式の燃料噴射弁に関する。 ドイツ連邦共和国特許第３９４３００５号明細書に既に開示された電磁作動式 の燃料噴射弁では、弁座領域に複数の円板状のエレメントが配置されている。電 磁回路の励磁時に、扁平可動子として機能するフラットな弁プレートは、該弁プ レートと共働しかつ該弁プレートに向かい合って位置していて弁プレートと一緒 にプレート弁部分を形成する弁座プレートから持ち上げられる。弁座プレートの 上流には渦流エレメントが配置されており、この渦流エレメントは弁座に向かっ て流れる燃料に円形の回転運動を加える。弁座プレートとは反対側における弁プ レートの軸方向運動距離は、ストッパプレートによって制限されている。弁プレ ートは大きな遊びをもって渦流エレメントによって取り囲まれており、したがっ て弁プレートのある程度の案内は渦流エレメントが引き受けている。渦流エレメ ントにはその下側の端面に、接線方向に延びる複数の溝が設けられており、これ らの溝は外周部から中央の渦流室にまで達している。渦流エレメントがその下側 の端面で弁座プレートに接触していることによって、溝は渦流通路として働く。 国際公開第９６／１１３３５号明細書に基づいて公知の燃料噴射弁では、その 下流側の端部に、複数の円板から成っていて渦流形成機能を備えた霧化アダプタ （Zerstaeubungsvorsatz）が配置されている。この霧化アダプタは、弁座保持体 に取り付けられた円板状のガイドエレメント及び弁座の下流側において、同様に 弁座保持体に設けられており、この場合付加的な支持エレメントは霧化アダプタ を規定のポジションに保つ。霧化アダプタは２つもしくは４つの円板から形成さ れており、この場合個々の円板はステンレス鋼又はシリコンから製造されている 。相応に円板における開口ジオメトリの製造時には、浸食(Erodieren)、打抜き 又はエッチングのような汎用の加工方法が使用される。霧化アダプタの個々の円 板は、別々に製造され、個々に製造された後で所望の円板数に相応して、同じ大 きさのすべての円板が、完全な霧化アダプタを形成するために互いに積み重ねら れる。霧化アダプタは弁長手方向軸線に対して垂直に延びており、つまりこの場 合霧化アダプタは水平であり、その結果噴射は弁長手方向軸線に沿って行われる 。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０７２８８号明細書には、特に燃料噴 射弁において使用するのに適した孔付円板を製造するための多層電気メッキにつ いて記載されている。この場合の円板製造の製造原理では、異なった構造体（St ruktur）を複数回の電気メッキによる金属析出もしくは金属堆積によって形成し て、一体の円板を設けるようになっている。この場合に行われる複数の平面もし くは層におけるマイクロ電気メッキによる金属堆積は、ここで使用されかつ本発 明に基づいて取り付けられる霧化円板を製造するためにも使用される。 発明の利点 請求項１の特徴部分に記載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によって、噴射される 燃料の極めて高い霧化品質と、その都度の必要性（例えば組付け条件、エンジン 構成、シリンダ形状、点火プラグ位置）に合わせられた極めて可変に形成可能な 噴流形状もしくはスプレ形状とが得られる。その結果、燃料噴射弁内に斜めに組 み付けられた霧化円板を使用することによって、特に、相応な燃料噴射弁を備え た内燃機関の排ガス放出が減じられ、さらに燃料消費の低減が達成される。 霧化円板を斜めに組み付けることによって、例えば特別な例えばエンジン固有 の噴流パターン及びスプレ形状を生ぜしめることが可能であり、このことは、内 燃機関のシリンダ内に直接噴射する燃料噴射弁の使用時に、特に有利である。弁 長手方向軸線に対して角度 γをもって傾けられたスプレ又は噴流（中空円錐又は中実円錐のパターン、全周 にわたって多くの又はわずかな垂れ下がり部分(Straehnenanteil)を有するパタ ーン、全周にわたって均一配分又は不均一配分を有するパターン、調節可能な垂 れ下がり成分（Straehnenkomponent）を備えた非回転対称的な（扁平）噴流パタ ーン）を簡単に形成することは、本発明による燃料噴射弁の極めて重要な利点で ある。 請求項１に記載の燃料噴射弁の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されて いる。 本発明の特に有利な構成では、霧化円板が渦流円板の形で形成されている。こ の場合渦流円板が多層電気メッキを用いて製造されていると、特に有利である。 渦流円板が金属製であることに基づいて、渦流円板は、破損を確実に防止されて 、良好に組付け可能である。多層電気メッキを使用することによって、極めて大 きな構成の自由度が得られる。それというのはこの場合、渦流円板における開口 領域（流入領域、渦流通路、渦流室、流出開口）の輪郭が自由に選択可能だから である。このフレキシブルな形状付与は特に、結晶軸線に基づいて得られる輪郭 が厳密に所定されている（円錐台形）シリコン円板に比べて、極めて有利である 。 金属の析出もしくは堆積は、特にシリコン円板の製造に比べて、材料の多様性 が極めて大きいという利点 を有している。種々異なった磁気特性及び硬度を備えた様々な金属を、渦流円板 の製造のために使用されるマイクロ電気メッキの際に使用することができる。様 々な金属の種々異なった硬度は、特に有利な形式で、シール作用のある材料領域 が得られるように利用することができる。 金属堆積のために３回の電気メッキステップを行うことによって、３つの層か ら成る渦流円板を構成すると、特に有利である。この場合上流側の層はカバー層 であり、このカバー層は、真ん中の渦流形成層の渦流室を完全に覆っている。渦 流形成層は単数又は複数の材料領域から形成され、この材料領域はその輪郭付与 及びジオメトリ的な相対位置に基づいて、渦流室及び渦流通路の輪郭を所定する 。電気メッキプロセスによって個々の層は分割箇所又は接合箇所なしに連続的に 形成され、その結果個々の層は連続的に均一な材料から形成される。この場合「 層」というのは仮想の補助手段と理解される。 有利には、渦流円板には２つ、３つ、４つ又は６つの渦流通路が設けられてい る。材料領域は渦流通路の所望の輪郭付与に応じて、極めて様々な形状、例えば ウェブ状又は渦巻き形状を有することができる。有利な形式で、渦流室、カバー 層及び流出開口の輪郭もフレキシブルに形成可能である。 静的な流量の調節が、特定の開口ジオメトリの選択 により渦流円板によって行われるのに対して、本来の噴流もしくはスプレの開口 角度は、渦流円板の斜めの組付けによって、斜め噴射を得るための弁長手方向軸 線に対するスプレ角度γと支持エレメントとによって、調節される。 一般的にガソリン直接噴射の場合にはエンジン運転時に、燃焼室に突入してい る燃料噴射弁の下流側の先端がガソリンの沈積によってコークス化するという問 題が生じる。燃焼室に突入している従来公知の噴射弁ではしたがって、その耐用 寿命にわたって、スプレパラメータ（例えば静的な流量、噴流角度）に対して不 都合な影響が与えられるおそれが存在しており、これは噴射弁の故障の原因とな り得る。多層電気メッキによる霧化円板を、ニッケル又はニッケル-コバルト製 の燃料噴射弁の下流側端部に挿入することによって、この領域におけるコークス 化が効果的に阻止される。適宜な材料としては、酸化コバルト、酸化ニッケル及 びこれらの金属の合金の酸化物が挙げられる。このような材料から霧化円板を構 成することによって、煤粒子が触媒反応して完全燃焼し、炭素粒子の沈積が回避 される。触媒反応は、貴金属Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ及びＰｔもしくはこ れらの金属の合金又はその他の金属によっても生ぜしめられる。 傾斜組付けは、特に、複数の金属薄板から成る霧化円板特に渦流円板のために 適している。 その他の利点については、実施例の記載においてさらに詳しく述べる。 図面 次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。 第１図は、本発明による燃料噴射弁を示す断面図、 第２図は、燃料噴射弁内に斜めに組み込まれる多層電気メッキ渦流円板を上か ら見た平面図、 第３図は、下流側の弁端部の第１実施例を示す図であって、第２図のＩＩＩ− ＩＩＩ線に沿った断面図、 第４図は、下流側の弁端部の第２実施例を示す図であって、第２図のＩＶ−Ｉ Ｖ線に沿った断面図、 第５図は、下流側の弁端部の第３実施例を示す図でであって、第２図のＶ−Ｖ 線に沿った断面図、 第６図は、下流側の弁端部の第４実施例を示す図、 第７図は、下流側の弁端部の第５実施例を示す図、 第８図は、下流側の弁端部の第６実施例を示す図、 第９図は、下流側の弁端部の第７実施例を示す図である。 実施例の記載 第１図に例示された、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置用の噴 射弁の形をした電磁作動式の弁は、マグネットコイル１によって少なくとも部分 的に取り囲まれていて磁気回路の内極として働く管状の、ほぼ中空円筒形のコア ２を有している。燃料噴射 弁は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する高圧噴射弁として特に適してい る。 プラスチック製の例えば段付けされたコイル体３は、マグネットコイル１の巻 成体を受容しており、コア２と、マグネットコイル１によって部分的に取り囲ま れていてＬ字形横断面を有する非磁性のリング状の中間部分４との関連において 、マグネットコイル１の領域における噴射弁の特にコンパクトで短い構造を可能 にしている。 コア２には、弁長手方向軸線８に沿って延在する連続した長手方向開口７が設 けられている。磁気回路のコア２はまた燃料流入管片としても働き、この場合長 手方向開口７は燃料供給通路を形成している。マグネットコイル１の上において コア２には、金属製（例えばフェライト製）の外側のケーシング部分１４が堅固 に結合されており、このケーシング部分１４は外極もしくは外側のガイドエレメ ントとして磁気回路を閉鎖し、かつマグネットコイル１を少なくとも周方向にお いて完全に取り囲んでいる。コア２の長手方向開口７には流入側に燃料フィルタ １５が設けられており、この燃料フィルタ１５は、寸法に基づいて噴射弁内にお ける閉塞又は損傷の原因となり得るような燃料成分をフィルタ除去するために、 働く。燃料フィルタ１５は例えばプレス嵌めによってコア２内に固定されている 。 コア２はケーシング部分１４と共に、燃料噴射弁の流入側端部を形成しており 、この場合上側のケーシング部分１４は例えば軸方向で下流に向かって真っ直ぐ にさらにマグネットコイル１を越えて延びている。上側のケーシング部分１４に は、密にかつ堅固に、下側の管状のケーシング部分１８が接続されており、この ケーシング部分１８は例えば、可動子１９と棒状の弁ニードル２０とから成る軸 方向可動な弁部分と、長く延びる弁座保持体２１とを取り囲んでいるもしくは受 容している。可動の弁部分はしかしながら例えば、可動子を組み込まれた平らな 円板の形を有していてもよい。両方のケーシング部分１４，１８は例えば環状の 溶接シームによって互いに堅固に結合されている。 第１図に示された実施例では、下側のケーシング部分１８とほぼ管状の弁座保 持体２１とは螺合によって互いに堅固に結合されている。しかしながらまた接合 方法として、溶接、ろう接又は縁曲げを使用することも同様に可能である。ケー シング部分１８と弁座保持体２１との間におけるシールは、例えばシールリング ２２を用いて行われる。弁座保持体２１はその全軸方向長さにわたって、内部に 貫通開口２４を有しており、この貫通開口２４は弁長手方向軸線８に対して同心 的に延びている。 燃料噴射弁全体の下流側における閉鎖部をも同時に形成している下端部２５で 、弁座保持体２１は、貫通 開口２４内にプレス嵌めされた円板状の弁座エレメント２６を取り囲んでおり、 この弁座エレメント２６は、下流に向かって円錐台形状に先細になる弁座面２７ を有している。貫通開口２４には、例えばほぼ円形横断面を有する棒状の弁ニー ドル２０が配置されており、この弁ニードル２０はその下流側端部に弁閉鎖区分 ２８を有している。例えば円錐形に先細になるこの弁閉鎖区分２８は公知の形式 で、弁座エレメント２６に設けられた弁座面２７と共働する。 弁座面２７の下流には、弁座エレメント２６の凹設部５４内に、本発明に基づ いて斜めに組み付けられた霧化円板（Zerstaeuberscheibe）３０が続き、この霧 化円板は図示の実施例ではそのジオメトリ及びその特殊な作用形式に基づいて渦 流円板と呼ばれている。斜めに組み付けるという表現は次のことを意味している 。すなわちこの場合霧化円板３０は、弁長手方向軸線８に対して０°の変位角で 延びている垂線面もしくは基準面（Flaechennormale）を有しているので、霧化 円板３０の方向付けによって弁長手方向軸線８に対して噴流角度γが得られる。 渦流円板３０は例えば多層電気メッキ（Multilayergalvanik）を用いて製造さ れており、例えば連続的に析出もしくは堆積（abscheiden）された３つの金属層 を有している。凹設部５４にはさらに、渦流円板３０に後置された別の支持エレ メント３１が設けられてい る。 噴射弁の操作は例えば公知のように電磁式に行われる。弁ニードル２０の軸方 向運動のため、ひいては、コア２の長手方向開口７内に配置された戻しばね３３ のばね力に抗した、噴射弁の開放もしくは閉鎖のために、マグネットコイル１と コア２とケーシング部分１４，１８と可動子１９とを備えた電磁回路が働く。可 動子１９は、弁ニードル２０の、弁閉鎖区分２８とは反対側の端部と例えば溶接 シームによって結合されていて、コア２に向けられている。弁ニードル２０をそ の軸方向運動中に弁長手方向軸線８に沿って可動子１９と共に案内するために、 弁座保持体２１の、可動子１９に向けられた端部に設けられた案内開口３４と、 弁座エレメント２６の上流側に配置されていて寸法正確な案内開口３６を備えた 円板状のガイドエレメント３５とが働く。可動子１９はその軸方向運動中に中間 部材４によって取り囲まれている。 電磁回路の代わりに、例えばピエゾスタック（Piezostack）のような励磁可能 な他のアクチュエータを、比較可能な燃料噴射弁において使用することも可能で あり、もしくは軸方向可動の弁部分の操作を液圧又はサーボ圧によって行うこと も可能である。 コア２の長手方向開口７に押し込まれた、プレス嵌めされた又はねじ込まれた 調節スリーブ３８は、センタリング部材３９を介してその上流側で調節スリーブ ３８に接触している戻しばね３３のばねプレロード(Federvorspannung)を調節す るために働く。戻しばね３３は反対側で可動子１９に支持されている。可動子１ ９には、単数又は複数の孔に似た流れ通路４０が設けられており、このもしくは これらの流れ通路４０を通って燃料は、コア２における長手方向開口７から、流 れ通路４０の下流において弁座保持体２１の案内開口３４の近傍に形成された接 続通路４１を介して、貫通開口２４内にまで達することができる。 弁ニードル２０の行程は弁座エレメント２６の組付け位置によって所定される 。弁ニードル２０の一方の終端位置は、マグネットコイル１の消磁時に、弁座エ レメント２６の弁座面２７における弁閉鎖区分２８の接触によって決定されてお り、これに対して弁ニードル２０の他方の終端位置は、マグネットコイル１の励 磁時に、コア２の下流側の端面における可動子１９の接触によって生ぜしめられ る。後者のストッパ領域における構成部材の表面は例えばクロームメッキされて いる。 マグネットコイル１の電気的な接触接続ひいてはマグネットコイルの励磁は、 コンタクトエレメント４３を介して行われ、このコンタクトエレメント４３はさ らにコイル体３の外側に、該コンタクトエレメント４３を取り囲むプラスチック 射出成形部４４を備えている。プラスチック射出成形部４４は燃料噴射弁の別の 構成部材（例えばケーシング部分１４，１８）にわたって延在していてもよい。 プラスチック射出成形部４４からは電気的な接続ケーブル４５が延びており、こ の接続ケーブル４５を介してマグネットコイル１への給電が行われる。プラスチ ック射出成形部４４は、この領域において中断された上側のケーシング部分を貫 いて延びている。 案内開口３４の下流において弁座保持体２１の貫通開口２４は、例えば２度段 付けされて構成されている。第１の段部４９は、例えばコイルばねである圧縮ば ね５０のための支持面として働く。第２の段部５１によって、２つの円板状のエ レメント３５，２６のための増大された組付け室が得られる。弁ニードル２０を 取り囲む圧縮ばね５０は、ガイドエレメント３５を弁座保持体２１において緊締 している。それというのは圧縮ばね５０は、段部４９とは反対の側でガイドエレ メント３５を押圧するからである。弁座面２７の下流側において弁座エレメント ２６には流出開口５３が設けられており、この流出開口５３を通って、弁開放時 に弁座面２７に沿って流れる燃料が貫流し、これによって燃料は次いで渦流円板 ３０及び支持エレメント３１に流入することができる。支持エレメント３１が例 えば溶接又は接着を用いて弁座エレメント２６と堅固に結合されているのに対し て、渦流円板３０は凹設部５４内において緊締もしくはクランプされている。そ れというのは支持エレメント３１が渦流円板３０を下から支持するからである。 第１図に示された渦流円板３０の固定形態は単に簡略化されて示されており、種 々様々な固定可能性のうちの１つに過ぎず、その他の固定可能性の例は第３図〜 第９図に示されている。支持エレメント３１には、中央の流出開口５６が形成さ れており、この流出開口５６を通って、今や渦流をもつ(drallbehaftet)燃料が 燃料噴射弁から噴射される。 第２図には、無数に可能なジオメトリのうちの１つのジオメトリをもつ渦流円 板３０が１例として平面図で示されている。このような渦流円板３０は一体的な 構成部材である。それというのは個々の層は極めて連続的に堆積されるものであ り、後で初めて積み重ねるものではないからである。渦流円板３０の層は次々と 電気メッキによって析出もしくは堆積されるので、後続層は電気メッキによる固 着（galvanische Haftung）に基づいて、その下に位置する層と堅固に結合され る。 渦流円板３０は電気メッキによって連続的に堆積される３つの平面もしくは層 から形成されるので、これらの平面もしくは層は、組み込まれた状態において流 れ方向に連続している。渦流円板３０のこれら３つの層は以下においてその機能 に相応して、カバー層６０、渦流形成層６１及び底部層６２と呼ぶ。上側のカバ ー層６０は、下側の底部層６２よりも小さな外径を備えて形成されている。この ように構成されていることによって、燃料はカバー層６０の外側を通過して流れ 、そして妨げられることなく、中央の渦流形成層６１における例えば４つの渦流 通路６６の外側の流入領域６５に流入することが保証される。渦流円板３０は、 ３つよりも多数の層をもって形成されることも可能であり、この場合上に述べた 層６０，６１，６２の構造はこのような場合でも比較可能な形式の外観を有して いるが、しかしながら例えばカバー層６０の上にさらに第４の構造層（図示せず ）が成長させられており、この第４の構造層は特定の組付け条件のため及び擦過 流に基づく理由から有利な場合がある。 上側のカバー層６０は閉鎖された金属層であり、この金属層は貫流のための開 口領域を有していない。渦流形成層６１にはそれに対して複雑な開口輪郭が設け られており、この開口輪郭はこの層６１の全軸方向厚さにわたって延びている。 この中央の層６１の開口輪郭は、内側の例えば円形の渦流室６８と、該渦流室６ ８に開口する複数の渦流通路６６とから形成される。渦流通路６６が渦流室６８ に接線方向で開口することによって、燃料には回転インパルスが強く加えられ、 この回転インパルスは、下側の底部層６２の中央における円形の流出開口６９に おいても維持される。流出開口６９の直径は例えば、その直ぐ上に位置している 渦流室６８の開口幅よりも著しく小さい。これによって渦流室６８において生じ た渦流強さはさら強められる。そして遠心力によって燃料は中空円錐形状に噴射 される。 渦流室６８及び渦流通路６６の輪郭は、渦流形成層６１の材料領域６１’によ って所定される。材料領域６１’はそれぞれウェブ状にかつ渦流円板３０の外縁 部から間隔をおいて形成されている。４つの材料領域６１’はそれぞれ隣接配置 された材料領域６１’に対してほぼ垂直に位置しており、かつ互いに規定の間隔 をおいて、カバー層６０によって覆われる渦流通路６６を形成している。渦流室 ６８を半径方向において制限する、材料領域６１’の端部７０は、例えばスコッ プ形(schaufelfoermig)に丸く面取りされており、その結果既に材料領域６１’ の輪郭が噴射される燃料の渦流形成のために働き、円形の渦流室６８が形成され ている。材料領域６１’の、内側端部７０とは反対側の端部７１は、例えばその 外輪郭において同様に丸く面取りされ、かつまた例えば拡大されている。これに よって接合直径（Fuegedurchmesser）が所定され、この接合直径によって渦流円 板３０は簡単な形式で、例えば凹設部５４に挿入可能及び固定可能である（第３ 図〜第５図参照）。 渦流円板は複数の金属層において電気メッキによる析出もしくは堆積によって 形成される（多層電気メッ キ）。ディープリソグラフィ（Tiefenlithographie）による電気メッキ技術的な 製造に基づいて、輪郭付与において特別な特徴が得られる。以下においてはその うちの幾つかを短く列挙する： −円板面にわたってコンスタントな厚さを備えた層、 −ディープリソグラフィによる構造形成によって得られる、層におけるほぼ垂直 な切り込み、これらの切り込みはそれぞれ貫流される中空室を形成する（最適に 垂直な壁に対して製造技術的な条件により約３°の偏差の生じることがある）、 −個々に構造形成された金属層の多層構造による、所望のアンダカット及び切り 込みのオーバラップ、 −ほぼ軸平行な壁を有する任意の横断面形状を備えた切り込み、 −個々の金属堆積が連続的に行われることに基づく、渦流円板の一体的な構成。 以下の段落においては、渦流円板３０の製造方法について簡単に述べる。孔付 円板を製造するための電気メッキによる金属堆積（galvanische Metallabscheid ung）の方法ステップ全体は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０７２８ ８号明細書に記載されている。フォトリソグラフィ式のステップ（ＵＶを使った ディープリソグラフィ）と後続のマイクロ電気メッキ(Mikrogalvanik)とを順次 使用する方法にとって特徴的なことは、大面積の尺度においても構造形成の高い 精 度が保証されていることであり、その結果この方法は、極めて多くの個数の大量 生産（高いバッチ性能）のために理想的に使用することができる。１つの使用又 はウェハにおいて多数の渦流円板を同時に製造することが可能である。 方法の出発点は、例えば金属（チタン、鋼）、シリコーン、ガラス又はセラミ ックスから成る平らで安定性の基板である。基板には任意にまず初めに少なくと も１つの補助層が被着される。この補助層は、例えば、後で行われるマイクロ電 気メッキのための導電のために必要になる電気メッキスタート層（例えばＴｉＣ ｕＴｉ、ＣｒＣｕＣｒ、Ｎｉ）である。補助層の被着は、例えばスパッタリング 又は無電流の金属堆積によって行われる。基板に対するこの前処理の後で、補助 層にはフォトレジスト（フォトラック）が全面的に、例えばローラ又は遠心力を 用いて塗布される。 フォトレジストの厚さはこの場合、後で行われる電気メッキプロセスにおいて 実現されるべき金属層の厚さに相当していることが望ましく、つまり渦流円板３ ０の下側の底部層６２の厚さに相当していることが望ましい。レジスト層はフォ ト構造形成可能（fotostrukturierbar）なシート又は液体レジスト（ポリイミド 、フォトラック）の単数又は複数の層から成っていることができる。任意に１つ の犠牲層が、後に生ぜしめられるラック構造体(Lackstrucktur)に電気メッキさ れることが望まれている場合には、フォトレジストの厚さは犠牲層の厚さだけ増 大されねばならない。実現される金属構造体はフォトリソグラフのマスクを用い てフォトレジストにおいて逆に伝達されることが望ましい。フォトレジストを直 接マスクを介してＵＶ露光（プリント配線板露光機（Leiterplattenbelichter） 又は半導体露光機(Halbleiterbelichter)）を用いて露光することが可能であり （ＵＶを使ったディープリソグラフィ）、次いで成長させることができる。 最後にフォトレジストにおいて存在する、渦流円板３０の後の層６２のための ネガティブ構造（Negativstruktur）は、電気メッキによって金属（例えばＮｉ 、ＮｉＣｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＷ、Ｃｕ）を満たされる（金属堆積）。金属は電気 メッキによってネガティブ構造の輪郭に緊密に接触し、その結果所与の輪郭が形 状そのままに金属において再現される。渦流円板３０の構造を実現するために、 ステップは補助層の任意の被着後に、所望の層の数に相応して繰り返す必要があ り、その結果３層の渦流円板３０では３つの電気メッキステップが行われる。渦 流円板３０の層のために、異なった金属を使用することも可能であり、これらは 金属はしかしながら、その都度新たな電気メッキステップにおいてしか使用する ことができない。 渦流円板３０のカバー層６０の製造時に金属は、導電性の材料領域６１’と、 渦流通路６６及び渦流室６ ８の領域における非導電性のフォトレジストとに堆積される。そのためにスター ト層金属が、先行する中央の層６１のレジストに被着される。上側のカバー層６ ０の堆積後に残っているフォトレジストは金属構造体から、湿式化学的な除去（ nasschemisches Strippen）によって剥離される。不活性化された（passiviert ）滑らかな基板では、渦流円板３０は基板から解離されて個別化される。渦流円 板３０との間に良好な固着性を有する基板では、犠牲層が選択的にエッチング除 去されて基板と渦流円板３０とが形成され、これによって渦流円板３０は基板か ら持ち上げられ、かつ個別化されることができる。 第３図〜第９図には本発明のように構成された、斜めに取り付けられた渦流円 板３０を備えた弁端部の７つの異なった実施例が示されており、この場合弁端部 の基本的な構造は、第１図に示された下流側の弁端部に相当している。 弁長手方向軸線８に対して斜めに傾けられて設けられかつ段付けされて形成さ れた、弁座エレメント２６の凹設部５４内には、渦流円板３９と支持エレメント ３１とが配置されており、この場合支持エレメント３１は第３図の実施例ではそ の下側端面８０が、弁座エレメント２６の下側端面８１と同一平面に位置してお り、これによってまた弁座保持体２１と一緒に、燃料噴射弁全体の下流側の閉鎖 部が形成されている。支持 エレメント３１と弁座エレメント２６との堅固な結合は例えば、レーザを用いて 生ぜしめられるリング状に環状の溶接シーム８２によって実現される。 渦流円板３０は支持エレメント３１の、弁座面２７に向けられた上側の端面８ ３に載設されており、この場合渦流円板３０は他方ではその下側の底部層６２で 、凹設部５４の段部８６において不動の状態にもたらされている。凹設部５４が 段部８６の上側領域において、渦流円板３０の材料領域６１’の接合直径に相当 する直径を有していることによって、渦流円板３０は凹設部５４にぴったりと挿 入可能である。渦流円板３０の滑ることを阻止するために、支持エレメント３１ は渦流円板３０を弁座面２７に向かって凹設部５４の段部８６に押圧している。 支持エレメント３１は、凹設部５４の開口直径にほぼ相当する外径を有している 。凹設部５４は例えば、穿孔、切削、浸食（Erodieren）又は圧刻（Praegen）に よって形成される。 流出開口５６の直径は例えば、渦流円板３０の流出開口６９の直径よりもわず かしか大きくない。静的な流量は渦流円板３０の流出開口６９によって決定され るのに対して、流出開口５６の直径は特に、噴射されるスプレの拡開角度に影響 を与える。 ガソリン直接噴射（Benzindirekteinspritzung）のためには例えば、燃料室に 直接取り付けられる特定の取付け条件に基づいて、弁長手方向軸線８に対して斜 めに傾けられたスプレを噴射する噴射弁が有利である。この場合例えば、中空円 錐全周にわたって均一な分布形式を備えていて可能な限り回転対称的な、渦流を もつ中空円錐スプレが、生ぜしめられると有利である。このような構成を実現す るための可能な変化実施例は、第３図〜第９図に示されている。すべての実施例 において共通なことは次のことである。すなわち第３図〜第９図に示された実施 例では、渦流円板３０は弁長手方向軸線に対して斜めに傾けられて取り付けられ ており、その結果流出開口６９は斜めの噴射方向を与え、この斜めの噴射方向は 、支持エレメント３１の同様に斜めに傾けられて延びる流出開口５６においても 維持される。したがって流出開口５６は、下側の端面において中心から外れた箇 所において終わっており、この場合流出開口５６の傾斜が弁長手方向軸線８に対 する全スプレの噴流角度を規定する。噴流の方向付けは矢印及びγで示されてお り、この場合γは弁長手方向軸線８に対するスプレの角度を意味する。 第４図以下に示された別の実施例においても、第３図に示された実施例と同一 もしくは同じ作用を有する部材には同一符号が付けられており、このような部材 に対する説明は省く。以下においては個々の実施例における相違点及び特殊性に ついて詳しく説明する。 第４図に示された弁端部は主として別の支持エレメント３１によって特徴付け られている。この場合円筒 形に形成された支持エレメント３１は下流側において凹設部５４から、弁座エレ メント２６の下側端面８１を越えて突出している。溶接シーム８２は支持エレメ ント３１の傾斜に基づいて支持エレメント３１の周囲に、一度端面８０から端面 ８３の近傍まで延び、そして戻っており、全体として楕円形に延びている。 第５図には短縮されて形成された支持エレメント３１が示されており、この支 持エレメント３１は下流側に向かって円錐形に拡大する流出開口５６を有してい る。支持エレメント３１は完全に凹設部５４内に設けられている。支持エレメン ト３１は一部の領域においてしか弁座エレメント２６の下側端面８１のところま で延びていない。円形に述べる溶接シーム８２を設けるために、凹設部５４は端 面８１に向かって切欠き８７を備えた大きな全周領域にわたってより大きく形成 されている。溶接シーム８２は端面８１に沿って延びているのではなく、凹設部 ５４もしくは支持エレメント３１の傾斜に相応してリング状に存在している。燃 焼室の条件に関連して組込み可能性は選択され、この場合可能な限り弁先端のコ ークス化(Verkokung)の回避されることが望ましい。 第６図及び第７図に示された別の取付け原理では、弁端部に付加的な受容エレ メント８９が使用されている。弁座エレメント２６は流出開口５３の下流側に凹 設部５４を有していない。そして弁座エレメント２６ 自体が、受容エレメント８９における内部の開口９０内に、シールリング９１を 用いて密につまりシール作用をもって挿入されており、かつ例えばレーザ溶接、 プレス嵌め、締まり嵌め（Einschrumpfen）、硬ろうろう接、拡散ろう接又はマ グネット変形（Magnetumformen）を用いて固定されており、この場合弁座エレメ ント２６はその下側端面８１で段部９２に支持されている。下流方向で見て開口 ９０は段部９２に達するまで円筒形にかつ弁長手方向軸線８に対して回転対称的 に延びており、これに対して開口９０は段部９２の下流側において弁長手方向軸 線８に対して斜めに傾けられて延びている。開口９０のこの下側区分は、渦流円 板３０を受容するために働く。既に述べた実施例と異なり、この渦流円板３０は 、両方の下側の層６１，６２が渦流円板３０の外側の接合直径を所定するように 形成されており、その結果両下側層６１，６２は受容エレメント８９の開口９０ 内にぴったりと接触する。受容エレメント８９と弁座保持体２１とは例えば環状 の溶接シーム９４を用いて堅固に結合されている。弁座エレメント２６は弁座ニ ードル２０を案内する働きをも有しているので、ガイドエレメント３５を省くこ とができる。 両実施例において受容エレメント８９は、弁長手方向軸線８に対して斜めに傾 けられた下側端面９５を有している。この端面９５と、支持エレメント３１の下 側端面８０とは同一平面に位置しており、この場合固定は端面８０，９５の領域 において溶接シーム８２を用いて行われる（第６図）。第７図に示された実施例 では支持エレメント３１が省かれている。例えば円錐形の流出開口５６はこの場 合受容エレメント８９に直接設けられている。開口９０の傾けられた下側の区分 には段部９２の後ろに別の段部９６が形成されており、この段部９６に渦流円板 ３０が載設され、これによって下からの支持が省かれている。しかしながら弁座 エレメント２６の下側端面８１と、渦流円板３０、特に真ん中の層６１の外側制 限部との間には、管状のスペーサスリーブ９８が挿入されており、これによって 渦流円板３０が正確に位置決めされている。第６図の実施例では渦流円板３０が 下から挿入されるのに対して、第７図の実施例では上からの組付けが行われる。 第８図に示された実施例では、渦流円板３０は弁座２７の下流に設けられた球 形部材１００の開口９９内に配置されている。球形部材１００のためには例えば 、ボールベアリング製造された金属球を使用することができ、この金属球は中心 を穿孔されている。開口９９はこの場合、渦流円板３０が載せられる段部１０２ が形成されるように、成形されている。次に組付け経過について簡単に述べると 、まず初め流入側において球は平面研削される。平面研削された平面１０３の面 垂線(Flaechennormale)つまり平面１０３に対して垂 直な面は、球形部材１００に形成された開口９９の軸線に対して角度γだけ傾け られている。球形部材１００は円板状の支持エレメント３１内に挿入され、この 支持エレメント３１は、下流側に向かって円錐形に先細になる受容開口１０４を 有している。球形部分１００と受容開口１０４を備えた支持エレメント３１との 公差（Toleranz）は、平面研削された平面１０３が球形部材１００にまでプレス 嵌めされていない場合にわずかに支持エレメント３１から突出するように、設計 されている。 支持エレメント３１は挿入された球形部材１００と一緒に、弁座保持体２１内 に押し込まれる。この際に球形部材１００の平面１０３は、下方から平らに弁座 エレメント２６の下側端面８１に向かって押圧される。弁座エレメント２６に向 かって支持エレメント３１を軸方向で押圧することによって球形部材１００は、 平らな平面１０３と弁座エレメント２６側の支持エレメント３１と正確に同一平 面を成すように、受容開口１０４内に押し込まれる。弁座エレメント２６と支持 エレメント３１との間には、必要なシール性を得るために例えば扁平パッキンが 挿入されるか又は接着剤が塗布される。支持エレメント３１と弁座保持体２１と の堅固の結合は、リング状の溶接シーム８２によって達成される。 第９図には、斜めに組み込まれた渦流円板３０と備 えた弁端部の第７実施例が示されており、この実施例は特に、渦流円板３０に流 出開口５６を備えた付加的な構成部材が後置されていないことによって特徴付け られている。そしてこの実施例では燃焼室への直接噴射は渦流円板３０によって 行われる。そのために渦流円板は４層に構成されており、この場合渦流円板３０ の厚さの主要部分は、下側の底部層６２’によって生ぜしめられており、この底 部層６２’は下流方向においてさらに流出開口６９を備えた底部層６２に接続さ れている。下側の底部層６２’はある程度噴射孔円板もしくは既に述べた支持エ レメント３１の働きを引き受けている。それというのは、噴射孔状に形成された 流出開口５６がさらに渦流円板３０の下側の底部層６２’に設けられているから である。固定形式に関してこの実施例は第６図に示された実施例と比較可能であ り、この場合渦流円板３０の固定は、ここでは同様に傾けられた下側の端面１０ ５を有する弁座保持体２１に直接的に行うことができる。 上に詳しく述べた特に有利な渦流円板３０の他に、霧化円板の他の構成を使用 することも可能であり、例えば流入部と流出部とがずらされていてこれによって いわゆるＳ字形の流れ（S-Schlag）を生ぜしめるような霧化円板であって、金属 製の多層電気メッキ円板として又は金属薄板積層円板として製造された円板や又 はシリコンから製造された円板が可能であり、さらに また、弁長手方向軸線８に対して斜めに傾けられて燃料噴射弁内に打ち抜かれた 噴射孔円板を使用することも可能である。さらに既に述べた多層の霧化円板の他 に、単層の孔付円板も燃料噴射弁における斜めの組付けのために適している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー コーチック ドイツ連邦共和国 Ｄ―96049 バンベル ク ミットレラー カウルベルク 42 (72)発明者 ギュンター ダンテス ドイツ連邦共和国 Ｄ―71735 エーバー ディンゲン カールシュトラーセ 20 (72)発明者 デトレフ ノヴァク ドイツ連邦共和国 Ｄ―74199 ウンター グルッペンバッハ カピスハルデ 16 (72)発明者 イェルク ハイゼ ドイツ連邦共和国 Ｄ―71706 マルクグ レーニンゲン アイヒェンヴェーク 15 (72)発明者 アルベルト シュターッケ ドイツ連邦共和国 Ｄ―71711 シュタイ ンハイム ホーフシュタットヴェーク 46 (72)発明者 ミヒャエル クラスキー ドイツ連邦共和国 Ｄ―71723 グロスボ ットヴァー グレーナーシュトラーセ 16

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁、特に内燃機関の燃焼室内に燃料を 直接噴射するための燃料噴射弁であって、弁長手方向軸線（８）と、弁の開閉の ために、弁座エレメント（２６）に形成された固定の弁座（２７）と共働する可 動の弁部分（２０）を操作するためのアクチュエータ（１，２，１４，１８，１ ９）と、さらに弁座（２７）の下流側に配置された霧化円板（３０）とが設けら れている形式のものにおいて、霧化円板（３０）が、弁長手方向軸線（８）に対 して０°から偏倚する角度をもって斜めに傾けられて延びる面垂線を有しており 、その結果霧化円板（３０）の方向付けによって弁長手方向軸線（８）に対して 噴流角度γが得られることを特徴とする燃料噴射弁。 2. 霧化円板が、１つの渦流室（６８）と該渦流室に開口する少なくとも２つの 渦流通路（６６）とを備えた渦流円板（３０）として形成されている、請求項１ 記載の燃料噴射弁。 3. 霧化円板が、流入部（６５）と流出部（６９）とがずらされたＳ字型円板と して形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。 4. 霧化円板（３０）が多層であり、霧化円板（３０）の層が、電気メッキによ る金属堆積（多層電気メ ッキ）を用いて互いに直接堅固に固定されて連続的に形成されている、請求項１ から請求項３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。 5. 霧化円板（３０）が、少なくとも２つの金属薄板層が連続的に形成されてい ることによって、多層に構成されている、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. 霧化円板（３０）が弁座エレメント（２６）の凹設部（５４）内に配置され 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. 霧化円板（３０）が支持エレメント（３１）を用いて凹設部（５４）に固定 されている、請求項６記載の燃料噴射弁。 8. 霧化円板（３０）が弁座エレメント（２６）の下流側において受容エレメン ト（８９）の開口（９０）内に配置されている、請求項１から５までのいずれか １項記載の燃料噴射弁。 9. 霧化円板（３０）が支持エレメント（３１）又はスペーサスリーブ（９８） を用いて開口（９０）内に固定されている、請求項８記載の燃料噴射弁。 10．霧化円板（３０）が、弁座エレメント（２６）の下流側において球形部材（ １００）の開口（９９）内に配置されている、請求項１から５までのいずれか１ 項記載の燃料噴射弁。 11．球形部材（１００）が、支持エレメント（３１） の円錐形の受容開口（１０４）内にプレス嵌めされている、請求項１０記載の燃 料噴射弁。 12．霧化円板が、噴射孔円板（６２’）と組み合わせられて渦流円板（３０）と して構成されている、請求項２記載の燃料噴射弁。 13．弁座エレメント（２６）が、レーザ溶接、プレス嵌め、締まり嵌め、硬ろう ろう接、拡散ろう接、接着又はマグネット変形を用いて、受容エレメント（２１ ，８９）内に固定されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃料 噴射弁。