JP2002535537A - 内燃機関用の燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関用の燃料噴射弁であって、弁体の孔に軸方向で摺動可能な弁部材が設けられており、該弁部材の、内燃機関の燃焼室に面した端部が、円錐形の弁シール面を有しており、該弁シール面を以て前記弁部材が、弁体の孔の燃焼室側の閉鎖端部に設けられた円錐形の弁座面と協働し、しかも、弁部材に設けられた前記の円錐形の弁シール面が、異なるテーパ角度を有する２つの領域に分割されており、これらの領域の移行部に、上流側の弁シール縁部と下流側の弁シール縁部とによって制限された移行域が形成されており、該移行域と弁シール面のテーパ角度の差が、下流側の領域と弁座面のテーパ角度の差よりも小さくなっている（逆弁座角度差）形式のものにおいて、移行域の上流側に、弁部材に形成された半径方向の切欠きが続いており、該切欠きが、前記移行域の上流側のシール縁部と、弁体に対して形成された縁部とによって制限されていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の内燃機関用の燃料噴射弁に関す
る。このような形式の燃料噴射弁は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１
９５４７４２３号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３４１３３
号明細書に基づき公知である。

【０００２】 このような公知の燃料噴射弁の場合、ピストン形の弁部材が軸方向で摺動可能
に弁体の孔を案内されている。弁部材の燃焼室側の端部は円錐形の弁シール面を
有しており、この弁シール面を以て弁部材は弁体に設けられた円錐形の弁座面と
協働する。この弁座面は、閉鎖された弁孔の、内側に向かって張り出した端部に
形成されている。弁部材の弁シール面は、複数の、有利には２つの異なるテーパ
角度を有する領域に分割されており、しかも、両弁シール面域の間には、下流側
の弁シール縁部と上流側の弁シール縁部とによって制限される移行域が設けられ
ている。

【０００３】 特に前記の「ホールノズル構造」の燃料噴射弁において発生する高い弁閉鎖力
に基づき、特に弁部材の非常に小さなストローク又は２スプリングホルダにおけ
るプレストロークにおいて、内燃機関のエミッションを増大させる非対称の噴流
が生ぜしめられる。この場合、弁部材は弁閉鎖力を受けて弾性的にノズルボディ
に適合する。その際に得られる液圧式に作用する弁座径は、この場合、図１に概
略的に示したように規定されずに移行域に配置されている。逆弁座角度差（inve
rse Sitzwinkeldifferenz)に基づき、軸方向からずらされた弁部材における圧力
配分が調整され、この圧力配分により、弁部材は再び軸方向中心位置に押し戻さ
れる。逆に、逆弁座角度差無しの燃料噴射弁では、弁部材を軸方向中心位置から
更に動かす圧力配分が調整される。

【０００４】 本発明の課題は、冒頭で述べた形式の燃料噴射弁を改良して、弁部材を軸方向
で位置調整することによって対称な噴流、更には液圧式に作用する規定された弁
座径、弁部材の高い緩衝及びできるだけ小さなキャビテーションの危険性を可能
にする燃料噴射弁を提供することである。

【０００５】 この課題は、本発明では請求項１の特徴部に記載の構成によって解決され且つ
液圧式に作用する弁座径が、特に燃料噴射弁の摩耗が増大した場合に、弁部材の
上流側の移行域に形成された半径方向のアンダカット状の切欠きと、逆弁座角度
差とに基づき、最大で上流側の弁シール縁部まで「移動する」ことができるとい
う利点を有している。このようにして、正確に規定された液圧式に作用する弁座
径が、上流側の弁シール縁部において得られる。

【０００６】 この場合、移行域の上流側の弁シール縁部と下流側の弁シール縁部との間の間
隔は、移行域の上流側の弁シール縁部が液圧式に作用する弁座径を形成するよう
に選択される。前記間隔は、テスト測定及び／又は計算によって規定することが
できる。

【０００７】 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

【０００８】 図１〜図３に示した内燃機関用の燃料噴射弁は円筒形の弁体１を有しており、
この弁体１の下側の自由端部は、燃料が供給されるべき内燃機関の燃焼室（図示
せず）に突入している。弁体１には、軸方向の止まり孔３が設けられており、こ
の止まり孔３ではピストン形の弁部材５が軸方向で摺動可能に案内されている。
この弁部材５の燃焼室に近い下端部は円錐形の弁シール面７を有しており、この
弁シール面７を以て弁部材５は、噴射横断面制御のために弁体１の燃焼室側の端
部に設けられた円錐形の弁座面９と協働する。この弁座面９は、内側に向かって
張り出した止まり孔３の閉鎖端部に形成されており、前記弁座面９を出発点とし
て、複数の噴射開口６が内燃機関の燃焼室に通じている。この場合、弁シール面
７は特に図３から判るように、上部域７１と下部域７２とに分割されている。こ
れらの上部域７１と下部域７２との間には、移行域７３が形成されている。この
移行域７３と弁座面９との間の差に基づき生じる角度は、弁座面９と下部域７２
との間の差に基づき生じる角度よりも小さくなければならない（逆弁座角度差）
。下流側の下部域７２に隣接して、弁体１には複数の噴射口２０が設けられてい
る。弁シール面の上流側の上部域７１は、半径方向のアンダカット状の切欠き７
４を有している。この切欠き７４は、弁体１に形成された縁部７５によって上流
側を制限される空間を形成する。移行域７３は、上流側の弁シール縁部７３ａと
下流側の弁シール縁部７３ｂとによって制限されており、これらの弁シール縁部
７３ａ，７３ｂは、液圧式に作用する弁座径が閉鎖過程において上流側の弁シー
ル縁部７３ａと合致するように互いに隣接して配置されている。この液圧式に作
用する規定された弁座径に基づき、図１に示した、規定されずに延びる液圧式に
作用する弁座径９０に生じる、弁部材に対する半径方向の力が結果的に防止され
る。

【０００９】 両弁シール縁部７３ａ，７３ｂの間隔の設定は、実験及び計算に基づいて求め
られる。実験的に規定することのできる１２５０Ｎの最大閉鎖力においては、例
えば２ｍｍのジオメトリックな弁座径において約０．１５ｍｍの直径差が生じる
。前記の最小移行域、つまり、最小弁座適合面では、いずれにしろ、液圧式に作
用する弁座径が弁シール縁部７３ａと正確に合致するということが保証されてい
る。

【００１０】 弁部材５に設けられた半径方向の切欠き７４により、閉鎖過程における弁部材
５の極めて高い緩衝を可能にする緩衝室が形成される。この場合、この緩衝室が
成す角度は、有利には弁体の弁座角度よりも大きく選択される。このようにして
閉鎖状態において緩衝室が得られ、この緩衝室は帆の効果に似た効果を発揮して
、弁部材５の緩衝を強化する圧力クッションを弁部材５の閉鎖時に生ぜしめる。
燃料噴射弁の閉鎖過程に際して、前記緩衝室に配置された燃料は押し退けられて
、弁部材５と縁部７５との間に形成されたギャップを介して上流側の緩衝室から
流出する。緩衝効果は、閉鎖過程において前記ギャップにより生ぜしめられる流
れ抵抗に基づき得られる。この場合、上流側の縁部７５は、極端なケースにおい
て弁部材が完全に変形した場合に弁体１に対して間隔があかないように設計され
ている。前記緩衝に基づき、結果的により小さな最頂負荷（Kuppenbelastung)が
得られる。

【００１１】 このような燃料噴射弁は、更に、キャビテーション気泡の気泡崩壊が、有利に
は縁部７５の上流域で行われるという利点を有している。なぜならば、噴射ポン
プに起因する圧力波は、縁部７５によって移行域から隔離されるからである。こ
れにより、弁座域に損傷は生じない。

【００１２】 弁保持体（図示せず）が開弁圧減少傾向にあるのに対して、弁部材５は、逆弁
座角度差に基づき開弁圧増大傾向にある。部分的に再び相殺し合う逆の効果が生
ぜしめられる。これにより、燃料噴射弁の寿命が増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術に基づき公知の弁における液圧式に作用する座径の概略図である。

【図２】 本発明を用いる燃料噴射弁を示した図である。

【図３】 図２に示した燃料噴射弁の部分拡大図である。

【符号の説明】

１ 弁体、 ３ 止まり孔、 ５ 弁部材、 ６ 噴射開口、 ７ 弁シール
面、 ９ 弁座面、 ２０ 噴射口、 ７１ 上部域、 ７２ 下部域、 ７３
移行域、 ７３ａ，７３ｂ 弁シール縁部、 ７４ 切欠き、 ７５ 縁部、
９０ 弁座径

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関用の燃料噴射弁であって、弁体（１）の孔（３）に
   軸方向で摺動可能な弁部材（５）が設けられており、該弁部材の、内燃機関の燃
   焼室に面した端部が、円錐形の弁シール面（７）を有しており、該弁シール面を
   以て前記弁部材が、弁体（１）の孔（３）の燃焼室側の閉鎖端部に設けられた円
   錐形の弁座面（９）と協働し、しかも、弁部材（５）に設けられた前記の円錐形
   の弁シール面（７）が、異なるテーパ角度を有する２つの領域（７１，７２）に
   分割されており、これらの領域の移行部に、上流側の弁シール縁部（７３ａ）と
   下流側の弁シール縁部（７３ｂ）とによって制限された移行域（７３）が形成さ
   れており、該移行域（７３）と弁シール面（９）のテーパ角度の差が、下流側の
   領域（７２）と弁座面（９）のテーパ角度の差よりも小さくなっている（逆弁座
   角度差）形式のものにおいて、 移行域（７３）の上流側に、弁部材（５）に形成された半径方向の切欠き（７
   ４）が続いており、該切欠きが、前記移行域（７３）の上流側のシール縁部（７
   ３ａ）と、弁体（１）に対して形成された縁部（７５）とによって制限されてい
   ることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 移行域（７３）を制限する弁シール縁部（７３ａ，７３ｂ）
   が、上流側の弁シール縁部（７３ａ）が液圧式に作用する弁座径を形成するよう
   に、互いにすぐ隣接して配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。