JP2002531751A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃料噴射弁に関し、該燃料噴射弁が、少なくとも１つの閉鎖体支持部材（１７）と球形状の弁閉鎖体（１８）とを有する軸方向に可動な弁ニードル（１３）を備えている。この場合、閉鎖体支持部材（１７）が下流側の端部領域（４６）によって弁閉鎖体（１８）を受容している。弁閉鎖体（１８）がその表面に、軸方向の延び構成要素を有する少なくとも１つの平面加工部（２４）を有しており、少なくとも１つの平面加工部（２４）と閉鎖体支持部材（１７）の内壁との間に、燃料流用の少なくとも１つの通路（４７）が形成されている。燃料噴射弁は特に、混合気圧縮・外部点火式の内燃機関の燃料噴射装置において使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁に関する。

【０００２】 電磁作動式の弁としての燃料噴射弁は、ドイツ国特許第３８３１１９６号明細
書から既に公知であり、この場合弁ニードルは、可動子と、管状の結合部材と、
球形状の弁閉鎖体とから構成されている。管状の結合部材を介して可動子及び弁
閉鎖体は互いに連結されていて、この場合、直接的な弁閉鎖体支持部材として結
合部材が用いられ、該結合部材に弁閉鎖体が溶接シームによって不動に結合され
ている。結合部材は多数の流れ開口を有していて、該流れ開口を介して燃料が内
側の貫通孔から流出しかつ結合部材の外部で弁閉鎖体にまでもしくは弁閉鎖体と
協働する弁座面にまで流れる。更に、製作技術的にローリングされた結合管は全
長に亘って延びる縦スリットを有していて、該縦スリットを介して、その大面積
の液力的な流れ横断面に基づき、燃料は極めて迅速に内側の貫通孔から流れるこ
とができる。噴射すべき燃料の大部分は既に結合部材の長さに亘って結合部材か
ら流出するのに対して、わずかな残余量は直接球表面において初めて結合部材か
ら流出する。

【０００３】 更にドイツ国特許出願公開第１９７１２５９０号明細書から既に公知の電磁作
動式の弁は、自体閉鎖体支持部材であるか又は閉鎖体支持部材に連結されている
可動子と球形状の弁閉鎖体とから成る軸方向に可動な弁ニードルを有している。
この場合閉鎖体支持部材は、下流側の端部領域で弁閉鎖体を受容している。この
ために端部領域は弁閉鎖体を、閉鎖体支持部材の縦孔に直接接続されている少な
くとも１つの通路が弁閉鎖体の表面に形成されるように、取り囲んでいる。この
場合端部領域は、弁閉鎖体の赤道を越えて延びている。不動の結合は、縁曲げ加
工又はプレス嵌めによって得られる。

【０００４】 更に、燃料噴射弁の球形状の弁閉鎖体において表面に、噴射すべき燃料を旋流
負荷するためにのみ用いられる斜めに延びる溝もしくは平面加工部を成形するこ
とは、アメリカ合衆国特許第５１９９６４８号及びドイツ国特許公開第４４０８
８７５号明細書から既に公知である。この場合、前記の成形された閉鎖体幾何学
形状に沿った流れは、弁ニードルの管状の結合部材の外部から生じかつ閉鎖体支
持部材として機能する結合部材の内側の開口から出発して球表面においては生じ
ない。

【０００５】 アメリカ合衆国特許第４４８３４８５号明細書から既に、球形状の弁閉鎖体を
備えた弁ニードルを有する燃料噴射弁が公知である。球形状の弁閉鎖体は、閉鎖
体支持部材として用いられる弁ニードルの結合部材の内部で延びる水平な平面加
工部を備えることができる。結合部材の内側の開口から弁座への燃料流れを可能
にするために、結合部材の壁部内に横開口が設けられるか又は端部領域内に弁閉
鎖体に向かって開放された多数のスリット開口が設けられる。これら公知明細書
から公知の弁ニードルの全ての実施例では、付加的な製作もしくは加工ステップ
を必要とする、特に閉鎖体支持部材内に設けられる燃料流出用の開口幾何学形状
が必要である。

【０００６】 発明の利点 請求の範囲第１項の特徴部分に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁の
利点は、燃料噴射弁が特に簡単な形式で安価に製作可能であるということにある
。このために、球形状の弁閉鎖体は軸方向の延び構成要素を有する少なくとも１
つの平面加工部を備えていてかつスリーブ状の閉鎖体支持部材に不動に結合され
ている。このために閉鎖体支持部材は極めて簡単な形式で回転対称的に製作可能
であり、この場合閉鎖体支持部材の外輪郭に燃料流出用の何らかの開口幾何学形
状を設ける必要はない。従って、このような付加的な流れ開口のために一般的に
必要である全加工ステップが省略される。端部領域によって閉鎖体支持部材は弁
閉鎖体を、平面加工部の数に相応して直接弁閉鎖体の表面に単数又は複数の通路
を形成するように、取り囲んでいて、該通路を介して燃料は支障なく内側の縦孔
から到達して弁座面の方向に流れる。このようにして僅かな製作費用で弁の調量
領域に対する最良の供給流が得られる。

【０００７】 その他の請求項に記載の構成によって、請求項１に記載の燃料噴射弁の有利な
構成が得られる。

【０００８】 有利には、少なくとも１つの平面加工部が弁縦軸線に対して１２度乃至２５度
の角度を成して成形されていてかつ平面加工部は弁閉鎖体の球赤道を介して下流
側方向に延びることができる。

【０００９】 特に有利には、マグネット可動子自体は直接閉鎖体支持部材として用いられる
ので、弁閉鎖体と協働して２部分から成る弁ニードルが得られる。このような弁
ニードルは、特に簡単かつ安価に製作可能でありかつ減少した部材数に基づき単
一の結合個所を有するに過ぎない。

【００１０】 次に図示の実施例に基づき本発明を説明する。

【００１１】 混合気圧縮・外部点火式の内燃機関の燃料噴射装置用の噴射弁としての第１図
で部分的に図示された本発明による燃料噴射弁は、磁気コイル１によって取り囲
まれた、内部ポールとしてかつ部分的に燃料流過部として用いられるほぼ管状の
コア２を有している。ディスク状の上側のカバー部材３と協働してコア２は、磁
気コイル１の領域で噴射弁の特にコンパクトな構造を可能にする。磁気コイル１
は、外部ポールとしての外側の強磁性の弁ケーシング５によって取り囲まれてい
て、該弁ケーシングは、磁気コイル１を周方向で完全に取り囲みかつ上端で不動
にカバー部材３に、例えば溶接シーム６によって結合されている。磁気回路を閉
鎖するために弁ケーシング５の下端は段状に形成され、これにより案内区分８が
形成されている。該案内区分は、カバー部材３に類似して磁気コイル１を軸方向
で取り囲みかつ下向きにもしくは下流側方向で磁気コイル領域の制限部を成して
いる。

【００１２】 弁ケーシング５の案内区分８、磁気コイル１及びカバー部材３は、弁縦軸線１
０に対して同心的に延びる内側の開口１１もしくは５８を形成し、該開口内には
、縦長のスリーブ１２が延びている。フェライトのスリーブ１２の内側の縦孔９
は部分的に、弁縦軸線１０に沿って軸方向に可動な弁ニードル１３用の案内孔と
して用いられる。スリーブ１２は、下流側方向にみて例えば弁ケーシング５の案
内区分８の領域に達していて、該案内区分８にスリーブ１２は例えば溶接シーム
５４によって不動に結合されている。

【００１３】 弁ニードル１３は、第１図で図示の実施例の場合には、マグネット可動子とし
て機能する管状の閉鎖体支持部材１７と、ほぼ球形状の弁閉鎖体１８とによって
形成されている。第６図で図示のように、弁ニードル１３は可動子１７′、閉鎖
体支持部材１７及び弁閉鎖体１８の３部分からも形成できる。軸方向に可動な弁
ニードル１３以外に、定置のコア２もスリーブ１２の縦孔９内に配置されている
。閉鎖体支持部材１７のガイド機能もしくはコア２の受容機能以外にスリーブ１
２はシール機能をも満たすので、噴射弁において乾式の磁気コイル１が得られる
。このことは、ディスク状のカバー部材３が磁気コイル１の上面側を完全に覆う
ことによっても、得られる。カバー部材３内の内側の開口５８によって、スリー
ブ１２ひいてはコア２を延長して構成でき、従って、両構成部材は開口５８を貫
通してカバー部材３から突出する。

【００１４】 弁ケーシング５の下側の案内区分８に続いて、弁座として不動の弁座面１５を
有する弁座体１４が設けられている。弁座体１４は、例えばレーザによって生ぜ
しめられる第２の溶接シーム１６によって不動に弁ケーシング５に結合されてい
る。弁座体１４の下流側の端面には、例えば凹部１９内で平らな噴射孔付きディ
スク２０が配置されていて、この場合、弁座体１４と噴射孔付きディスク２０と
の不動の結合は、例えば周方向の密な溶接シーム２１によって実現される。管状
の閉鎖体支持部材１７は噴射孔付きディスク２０に面した下流側の端部で、球形
状の弁閉鎖体１８に例えば溶接によって不動に結合されている。閉鎖体支持部材
１７は内側の縦孔２３を有していて、該縦孔を介して燃料が貫流して下流側で流
出し、前記縦孔は、軸方向の延び構成要素を有する少なくとも１つの平面加工部
の領域で直接弁閉鎖体１８に沿って弁座面１５にまで流れる。

【００１５】 噴射弁の操作は公知の形式で電磁式に行われる。いずれにせよ、弁ニードルを
操作するために圧電式のアクチュエータが使用可能でなければならない。弁ニー
ドル１３の軸方向運動のためにひいては戻しばね２５のばね力に抗した開放のた
めにもしくは噴射弁の閉鎖のために、磁気コイル１と、内側のコア２と、外側の
弁ケーシング５と、可動子１７とを有する電磁回路が用いられる。可動子として
機能する閉鎖体支持部材１７は、弁閉鎖体１８とは反対側の端部でコア２に整列
されている。

【００１６】 球形状の弁閉鎖体１８は、流れ方向に円錐台状に先細に形成された弁座体１４
の弁座面１５と協働し、該弁座面は軸方向でみて案内開口２６の下流側で弁座体
１４内に形成されている。噴射孔付きディスク２０は、浸食又はスタンピングに
よって成形された少なくとも１つの、例えば４つの噴射開口２７を有している。

【００１７】 弁縦軸線１０に対して同心的に延びる、弁座面１５の方向で燃料を供給するの
に用いられるコア２の流れ孔２８内には、戻しばね２５以外に調節スリーブ２９
が押し込まれている。調節スリーブ２９は、調節スリーブに接触する戻しばね２
５のばねプレロードを調節するために用いられ、該戻しばねは反対側で、閉鎖体
支持部材１７に不動に結合されたインサート部材３１に支持されていて、この場
合、動的な噴射量の調節は調節スリーブ２９によって行われる。

【００１８】 このような噴射弁は特にコンパクトな構造によって特徴付けられているので、
極めて小さな手頃の噴射弁が得られ、該噴射弁の弁ケーシング５は、例えばほぼ
１１ｍｍに過ぎない外径を有している。これまで記載の構成部材は、機能部材３
０とも呼ばれる予め組み立てられた独自の構造グループを成している。調節及び
組み立て済みの機能部材３０は、例えば、２つのコンタクトピン３３が突出する
上側の端面３２を有している。電気的な連結エレメントとして用いられる電気的
なコンタクトピン３３を介して、磁気コイル１の電気的な接触接続ひいては磁気
コイルの励磁が行われる。

【００１９】 このような機能部材３０には接続部材（図示せず）が接続可能であり、該接続
部材は特に、噴射弁の電気的及び液力的な接続部を有することによって、特徴付
けられている。接続部材（図示せず）及び機能部材３０の液力式の連結は噴射弁
の完全な取り付け状態で、燃料の支障のない貫流が保証されるように両構成部材
の流れ孔が互いに設けられることによって、得られる。この場合、例えば機能部
材３０の端面３２は、直接接続部材の下側の端面に接触しかつ接続部材に不動に
結合される。機能部材３０に接続部材を取り付ける場合には、端面３２から突出
するコア２及びスリーブ１２の部分が結合安定性を高めるために接続部材の流れ
孔内に突入することができる。結合領域では確実なシールのために例えば、カバ
ー部材３の端面３２に接触してスリーブ１２を取り囲むシールリング３６が設け
られる。電気的な連結エレメントとして用いられるコンタクトピン３３は、弁が
完全に取り付けられた場合に接続部材の対応する電気的な連結エレメントとの確
実な電気的な接続を生ぜしめる。

【００２０】 第２図では第１図に比して拡大図で弁ニードル１３を図示している。管状の閉
鎖体支持部材１７は、複数の段状の外輪郭を有する旋削部材として構成されてい
る。閉鎖体支持部材１７の外周面には例えば、スリーブ１２内で軸方向に可動な
弁ニードル１３をガイドするのに役立つリング状の案内面４０が成形されている
。例えばフェライトの材料（クロム鋼）から製作された閉鎖体支持部材１７は、
コア２に面した上側のストッパ面４２を有していて、該ストッパ面は、摩耗防護
層を備えている、例えばクロム被覆されている。

【００２１】 閉鎖体支持部材１７の内側の縦孔２３は、ほぼ円形の横断面を有している。全
体として閉鎖体支持部材１７は有利には回転対称的に構成されている。ほぼ球形
状の弁閉鎖体１８は外周面に、軸方向の延び構成要素を有する少なくとも１つの
平面加工部２４を有している。下流側の端部領域４６では閉鎖体支持部材１７は
、部分的に閉鎖体支持部材１７の縦孔２３内に突入する弁閉鎖体１８を取り囲ん
でいる。閉鎖体支持部材１７が弁閉鎖体１８に載置する領域には、例えば溶接に
よって得られる不動の結合部が設けられている。少なくとも１つの平面加工部２
４は弁閉鎖体１８に、平面加工部が縦孔２３内に突入するように、成形されてい
る。従って、閉鎖体支持部材１７の内壁と平面加工部２４との間に少なくとも１
つの通路４７が形成され、該通路を介して、縦孔２３内に供給されかつ弁閉鎖体
１８に沿って流れる燃料が弁座面１５の方向に案内される。

【００２２】 弁縦軸線１０に対する平面加工部２４の角度は、例えば１２度乃至２５度であ
るが、１０度乃至５０度の別の角度も可能である。傾斜した平面加工部２４には
、例えば垂直に延びる、つまり弁縦軸線１０に対して平行に延びる別の平面加工
部２４′が接続されている。この場合、第１の平面加工部２４から第２の平面加
工部２４′への移行縁部４８は、弁閉鎖体１８の球赤道４９の上流側に位置して
いる。平面加工部２４′は、球赤道４９を越えて下流側の方向に延びているので
、弁閉鎖体１８に沿ってほぼ中央の燃料流が発生する（第３図矢印参照）。

【００２３】 第４図では、弁ニードル１３の第２実施例が図示されていて、この場合、第２
図で図示の実施例に対して同一のもしくは同作用の構成部材には同じ符号が付さ
れている。第４図による弁ニードル１３は、平面加工部２４が分割されずかつ弁
縦軸線１０に対して１２度乃至２５度のコンスタントな角度を成して傾斜して球
赤道４９を越えて延びていることによって、特徴付けられている。第５図では概
略的に多数の矢印で、このような構成の場合に扇形に拡大した燃料流が得られる
ことが示されていて、該燃料流は、弁座面１５に沿った広幅な流れを得るために
有利である。

【００２４】 第６図で図示の弁ニードル１３の別の実施例では、可動子１７′及び弁閉鎖体
１８はスリーブ状の結合部材を介して互いに結合されていて、この場合結合部材
は閉鎖体支持部材１７を形成する。この場合弁ニードル１３における結合部は、
例えば溶接によって形成される。可動子として機能する閉鎖体支持部材１７にお
いて既述の機能及び幾何学的な関係は、結合部材を成す第６図による閉鎖体支持
部材１７のためにも同様に該当する。弁閉鎖体１８は、例えば第４図による実施
例に相応している。基本的には１つ以上の平面加工部２４を設けることができる
。

【００２５】 旋削部材又は冷間プレス部材として閉鎖体支持部材１７を構成する以外に、焼
結部材又はＭＩＭ（金属射出成形＝Metal Injection Moulding）部材としての構
成も重要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による燃料噴射弁を示す図。

【図２】 弁ニードルの第１実施例図。

【図３】 第２図による弁ニードルに沿った燃料流れを概略的に図示した図。

【図４】 弁ニードルの第２実施例図。

【図５】 第４図による弁ニードルに沿った燃料流れを概略的に図示した図。

【図６】 弁ニードルの第３実施例図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/18 ３５０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３５０Ｃ ３５０Ｄ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁縦軸線（１０）を有する燃料噴射弁であって、弁縦軸線（
   １０）に沿って可動な弁ニードル（１３）を操作するためのアクチュエータ（１
   ，２，５，１７，１７′）が設けられており、前記弁ニードル（１３）が、少な
   くとも１つの閉鎖体支持部材（１７）とほぼ球形状の弁閉鎖体（１８）とを有し
   ており、該弁閉鎖体（１８）が、閉鎖体支持部材（１７）に不動に連結されてい
   てかつ定置の弁座（１５）と協働しており、閉鎖体支持部材（１７）が、弁閉鎖
   体（１８）の表面にまで延びる内側の縦孔（２３）を有している形式のものにお
   いて、弁閉鎖体（１８）がその表面に、軸方向の延び構成要素を有する少なくと
   も１つの平面加工部（２４）を有しており、少なくとも１つの平面加工部（２４
   ）と閉鎖体支持部材（１７）の内壁との間に、燃料流用の少なくとも１つの通路
   （４７）が形成されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 少なくとも１つの平面加工部（２４）が、弁縦軸線（１０）
   に対して１２度乃至２５度の角度を成して傾斜して延びている、請求項１記載の
   燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 平面加工部（２４）が、複数の区分から形成されており、こ
   の場合１つの平面加工部（２４）が傾斜していてかつ別の平面加工部（２４′）
   が弁縦軸線（１０）に対して平行に延びている、請求項１又は２記載の燃料噴射
   弁。
4. 【請求項４】 弁閉鎖体（１８）が球赤道（４９）を有しており、２つの平
   面加工部区分（２４，２４′）の間の移行縁部（４８）が、球赤道（４９）の平
   面の上流側に位置している、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 少なくとも１つの平面加工部（２４，２４′）が、下流側方
   向に弁閉鎖体（１８）の球赤道（４９）を越えて延びている、請求項１から５ま
   でのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 閉鎖体支持部材（１７）がマグネット可動子として構成され
   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】 可動子（１７′）と弁閉鎖体（１８）とを結合する、閉鎖体
   支持部材（１７）として用いられる結合部材が設けられている、請求項１から５
   までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 閉鎖体支持部材（１７）が、旋削部材又は冷間プレス部材で
   ある、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。