JP2003148281A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に内燃機関の燃焼室に燃料を直接的に噴射
するための燃料噴射弁であって、燃料噴射弁が、可動子
を備えており、可動子が、弁ニードル３と作用結合され
ており、弁ニードル３が、噴射側の端部で弁閉鎖体４を
備えており、弁閉鎖体４が、弁座体５に形成された弁座
面６と協働してシール座を形成しており、弁閉鎖体４
が、渦流形成エレメント３４を貫通係合しており、渦流
形成エレメント３４が、弁座体５の流入側の端面３９に
配置されている形式のものにおいて、従来技術の欠点を
解消する。 【解決手段】 弁ニードル３および／または弁閉鎖体４
が、渦流形成エレメント３４の領域で先細成形部３７を
備えており、先細成形部３７が、弁ニードル３の半径方
向伸張度を減少しており、先細成形部３７が、軸方向で
少なくともシール座と、渦流形成エレメント３４の流入
側の端面３８との間を延びている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に内燃機関の燃
焼室に燃料を直接的に噴射するための燃料噴射弁であっ
て、燃料噴射弁が、可動子を備えており、可動子が、弁
ニードルと作用結合されており、弁ニードルが、噴射側
の端部で弁閉鎖体を備えており、弁閉鎖体が、弁座体に
形成された弁座面と協働してシール座を形成しており、
弁閉鎖体が、渦流形成エレメントを貫通係合しており、
渦流形成エレメントが、弁座体の流入側の端面に配置さ
れている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７
３６６８２号明細書から、弁の下流側の端部に案内兼着
座領域が設けられており、この案内兼着座領域がディス
ク状の３つのエレメントから形成されていることを特徴
とする燃料噴射弁が公知である。この場合渦流形成エレ
メントは、ガイドエレメントと弁座エレメントとの間に
埋め込まれている。ガイドエレメントは、該案内エレメ
ントを貫通する軸方向可動の弁ニードルを案内するため
に役立ち、これに対して弁ニードルの弁閉鎖区分は、弁
座エレメントの弁座面と協働している。渦流形成エレメ
ントは、複数の渦流形成通路の設けられた内側の開放領
域を備えており、これらの渦流形成通路は、渦流形成エ
レメントの外側の周囲と結合されていない。全体の開放
領域は、完全に、渦流形成エレメントの軸方向厚さ部分
にわたって延びている。

【０００３】前掲刊行物から公知の燃料噴射弁の欠点に
よれば、特に、燃料噴射弁を通流する燃料の到達流れに
よって、とりわけ最小の噴射量の場合の部分負荷領域に
おいて、質量流にも噴射角にも振動が生じる。これによ
って個々の燃料噴射弁の噴射特性も、内燃機関の燃料噴
射弁全体の噴射特性も反復再現不能である。

【０００４】

【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７
３６６８２号明細書

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術の欠点を解消することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の本発明の装置によれば、弁ニードルおよび／または弁
閉鎖体が、渦流形成エレメントの領域で先細成形部を備
えており、先細成形部が、弁ニードルの半径方向伸張度
を減少しており、先細成形部が、軸方向で少なくともシ
ール座と、渦流形成エレメントの流入側の端面との間を
延びている。

【０００７】

【発明の効果】このような手段を有する本発明の燃料噴
射弁の利点によれば、弁ニードルに形成された弁閉鎖体
の先細成形部によって、渦流形成エレメントの領域に、
渦流形成室を拡張する追加的な容積が形成され、この容
積は、流れが到達する際に振動を緩衝し、かつ流れの不
均等状態を減少させ、したがって部分負荷領域における
測定を実現し、さらに質量流と噴射角との良好な反復再
現を実現する。

【０００８】従属請求項に記載された構成手段によっ
て、独立請求項で記載された燃料噴射弁の有利な変化形
が得られる。

【０００９】有利には、弁閉鎖体の先細成形部は、渦流
形成エレメントの領域で延びているか、または流入側で
渦流形成エレメントを越えて延びており、これによって
最適な緩衝特性が得られる。

【００１０】有利には、先細成形部が簡単な形式で弁閉
鎖体の旋盤加工または切削加工で製作可能であり、残り
の構成部分の形状は不変に維持することができる。

【００１１】さらに有利には、燃料噴射弁の構造形式に
応じて、緩衝特性は、先細成形部の円筒形または凹状の
成形によって適合させることができる。先細成形部は、
少なくとも部分的に溝の形状で弁閉鎖体に形成すること
もできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図示の
実施例を用いて詳しく説明する。

【００１３】本発明に基づく燃料噴射弁１の、図１に示
された実施例は、混合気圧縮型で火花点火式内燃機関の
燃料噴射装置のための燃料噴射弁１の構成で形成されて
いる。この燃料噴射弁１は、特に、図示されていない内
燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するために適してい
る。

【００１４】燃料噴射弁１はノズル体２から形成されて
おり、このノズル体２に弁ニードル３が配置されてい
る。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合されており、
この弁閉鎖体４は弁座体５に配置された弁座面６と協働
してシール座を形成している。この実施例の燃料噴射弁
１は、内向きに開放する燃料噴射弁１であって、この燃
料噴射弁は１つの噴射開口７を備えている。ノズル体２
はシール８によってマグネットコイル１０の外極９に対
してシールされている。マグネットコイル１０はコイル
ケーシング１１に封入されていて、かつコイル支持体１
２に巻き付けられており、このコイル支持体１２はマグ
ネットコイル１０の内極１３に接触している。内極１３
と外極９とは、狭幅部２６によって互いに分離されてい
て、かつ互いに非強磁性の結合部材２９によって結合さ
れている。マグネットコイル１０は、線路１９を介し
て、電気的な差込コンタクト１７を介して供給可能な電
流によって励磁される。差込コンタクト１７は、プラス
チック外套部１８によって取り囲まれており、このプラ
スチック外套部１は内極１３に射出成形することができ
る。

【００１５】弁ニードル３は、ディスク状に形成された
弁ニードルガイド１４内で案内されている。ストローク
の調節のために、対偶を成して配置された調節ディスク
１５が役立つ。調節ディスク１５の、弁ニードルガイド
１４とは別の側に可動子２０が設けられている。可動子
２０は、第１のフランジ２１を介して弁ニードル３と伝
力接続式に（kraftschluessig）結合されており、この
弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１のフランジ
２１と結合されている。第１のフランジ２１に戻しばね
２３が支持されており、この戻しばね２３は、提案され
た燃料噴射弁１の構造形式では、スリーブ２４によって
プレロード（Vorspannung；予荷重）をかけられてい
る。弁ニードルガイド１４と可動子２０と弁座体５に
は、燃料通路３０ａ〜３０ｃが延びている。燃料は、中
央の燃料供給路１６を介して供給され、次いでフィルタ
エレメント２５を通って濾過される。燃料噴射弁１は、
シール２８によって、図示されていない燃料管路に対し
てシールされている。

【００１６】可動子２０の噴射側にはリング状の緩衝エ
レメント３２が配置されており、この緩衝エレメント３
２はエラストマー材料から形成されている。この緩衝エ
レメント３２は第２のフランジ３１に載設されており、
この第２のフランジ３１は溶接シーム３３を介して弁ニ
ードル３と伝力接続式に結合されている。

【００１７】渦流形成エレメント３４は弁座体５に配置
されており、この渦流形成エレメント３４は、弁閉鎖体
４から、渦流形成室３５によって貫通係合されている。
渦流形成エレメント３４は、流入側で対偶を成して配置
されたガイドエレメント３６によって弁座体５に接触状
態で保持される。

【００１８】本発明に基づいて、燃料噴射弁１の弁ニー
ドル３、および／または弁ニードル３と結合された弁閉
鎖体４は、渦流形成エレメント３４の領域に先細成形部
３７を備えており、この先細成形部３７は、渦流形成エ
レメント３４の、流入側の面３８からシール座まで延び
ている。先細成形部３７によって渦流形成室３５が半径
方向で拡張されており、この拡張は燃料噴射弁１の開放
過程時に燃料流の緩衝を生ぜしめ、これによって質量流
および噴射角の振動もしくは不均等状態を減少すること
ができる。本発明の構成手段の詳しい説明ならびに燃料
噴射弁１の機能は、図２ならびに以下の説明から理解す
ることができる。

【００１９】燃料噴射弁１の静止状態では、可動子２０
は、戻しばね２３によってストローク方向に抗して、弁
閉鎖体４が弁座６に密に接触した状態で保持されるよう
に、負荷される。マグネットコイル１０が励磁される
と、マグネットコイル１０は磁界を形成し、この磁界は
可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗してストローク
方向で運動させ、この場合ストロークは、静止状態で内
極１３と可動子２０との間に存在する作業ギャップ２７
によって設定されている。可動子２０は、弁ニードル３
と溶接結合された第１のフランジ２１を同様にストロー
ク方向で連行する。弁ニードル３と結合された弁閉鎖体
４は、弁座面６から持ち上げられ、燃料が噴射開口７を
通って噴射される。

【００２０】コイル電流が遮断されると、可動子２０
は、磁界の十分な減衰のあとで、戻しばね２３の押圧力
によって内極１３から下方移動し、これによって弁ニー
ドルと結合された第１のフランジ２１がストローク方向
に抗して移動される。これによって弁ニードル３は同方
向に移動され、したがって弁閉鎖体４が弁座面６に載設
され、燃料噴射弁１が閉鎖される。

【００２１】図２には、図１に示された、本発明に基づ
いて形成された燃料噴射弁１の実施例の、図１において
符号ＩＩで示された区分が断面図で示されている。同じ
構成部材には、同じ符号が用いられている。

【００２２】図１に関して既に説明したように、弁閉鎖
体４は渦流形成エレメント３４の領域で先細成形部３７
を備えており、この先細成形部３７によって、弁閉鎖体
４の半径方向伸張度が減少される。先細成形部３７は、
シール座の間を延びており、この場合先細成形部３７は
既に、弁閉鎖体４の、弁座面６に接触する接触面４０で
始まって、少なくとも渦流形成エレメント３４の流入側
の端面３８まで延びている。したがって弁閉鎖体４は、
先細に形成された端部で渦流形成エレメント３４を完全
にまたは少なくとも部分的に貫通係合している。

【００２３】先細成形部３７によって、渦流形成エレメ
ント３４と弁閉鎖体４との間に形成された渦流形成室３
５は半径方向内向きに拡張される。この場合渦流形成室
３５の容積は、従来の配置構成と比べて約８０％増加さ
せることができる。その結果拡張された容積によって、
到達する流れの緩衝および均等化が得られる。すなわ
ち、噴射弁１の開放時に、特に部分負荷領域における僅
かな燃料量の場合に、測定される燃料量でも噴射角でも
生じるような振動が減少される。この場合に生じる量的
な誤差は、個々の燃料噴射弁１の反復再現においても、
内燃機関の複数の燃料噴射弁１の間においても許容でき
るものではない。このための原因は、特に少量の測定に
おけるバリスティックな運転（ballistischer Betrie
b）への燃料噴射弁１の移行において見出すことができ
る。

【００２４】弁閉鎖体４の先細成形部３７と、これによ
って生じる渦流形成室３５の容積の増加とによって、質
量流および噴射角における振動が減少され、ひいては個
々の燃料噴射弁１に関して、かつ内燃機関の燃料噴射弁
１全体に関して、内燃機関の運転中に測定精度の範囲で
大きさの反復再現が改善される。

【００２５】この場合弁閉鎖体４の先細成形部３７は、
軸方向でみて円筒形または凹状に形成することができ、
さらには図２において破線で示された溝４１として形成
することもできる。先細成形部３７は、燃焼室圧力に対
して確実にシールするために適当に寸法設定された、弁
閉鎖体４に形成されていてかつ弁座体の弁座面６に対応
している接触面４０を損なうことはない。

【００２６】図２で弁座体４に形成された先細成形部３
７は、凹状に形成されていて、軸方向流入側で弁閉鎖体
４に装着されており、これによって燃料噴射弁１の開放
時に一定の安定した流れ特性のさらなる改善が得られ
る。

【００２７】破線で示された溝４１は、渦流形成室３５
を拡張するためのさらなる可能性を形成しており、この
溝４１によって燃料噴射弁１のその他の機能価値が損な
われることはない。

【００２８】本発明は、図示の実施例に制限されるもの
ではなく、燃料噴射弁１の任意の構造形式に適合するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく燃料噴射弁の１実施例を概略的
に示す断面図である。

【図２】本発明に基づく燃料噴射弁の１実施例を、図１
の領域ＩＩで示す概略図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁、 ２ ノズル体、 ３ 弁ニードル、
４ 弁閉鎖体、 ５弁座体、 ６ 弁座面、 ７ 噴
射開口、 ８ シール、 ９ 外極、 １０マグネット
コイル、 １１ コイルケーシング、 １２ コイル支
持体、 １３ 内極、 １４ 弁ニードルガイド、 １
５ 調節ディスク、 １６ 燃料供給路 １７ 差込コ
ンタクト、 １８ プラスチック外套部、 １９ 線
路、２０ 可動子、 ２１ フランジ、 ２２ 溶接シ
ーム、 ２３ 戻しばね、２４ スリーブ、 ２５ フ
ィルタエレメント、 ２６ 狭幅部、 ２７ 作業ギャ
ップ、 ２８ シール、 ２９ 結合部材、 ３０ａ，
３０ｂ，３０ｃ 燃料通路、 ３１ フランジ、 ３２
緩衝エレメント、 ３３ 溶接シーム、３４ 渦流形
成エレメント、 ３５ 渦流形成室、 ３６ ガイドエ
レメント、３７ 先細成形部、 ３８ 流入側の面、
４０ 接触面、 ４１ 溝

───────────────────────────────────────────────────── 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 ３５０Ｚ ３６０ ３６０Ｄ (72)発明者 タデウス グラツェフスキ ドイツ連邦共和国 ビーティヒハイム−ビ シンゲン マックス−アイト−シュトラー セ ２ (72)発明者 マティアス ベーエ ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブルク ヘルンレスハルデ ３ (72)発明者 ノルベルト カイム ドイツ連邦共和国 レヒガウ トラミナー ヴェーク 10 (72)発明者 イェルク シュレルファー ドイツ連邦共和国 ビーティヒハイム−ビ シンゲン カール−シュピッツヴェーク− シュトラーセ 15 (72)発明者 マーティン ミュラー ドイツ連邦共和国 メークリンゲン フリ ードリヒシュトラーセ 24 Ｆターム(参考） 3G066 AB02 BA03 BA51 CC14 CC17 CC37 CC42 CE22

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 たとえば内燃機関の燃焼室に燃料を直接
   的に噴射するための燃料噴射弁（１）であって、該燃料
   噴射弁（１）が、可動子（２０）を備えており、該可動
   子（２０）が、弁ニードル（３）と作用結合されてお
   り、該弁ニードル（３）が、噴射側の端部で弁閉鎖体
   （４）を備えており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体
   （５）に形成された弁座面（６）と協働してシール座を
   形成しており、前記弁閉鎖体（４）が、渦流形成エレメ
   ント（３４）を貫通係合しており、該渦流形成エレメン
   ト（３４）が、前記弁座体（５）の流入側の端面（３
   ９）に配置されている形式のものにおいて、 前記弁ニードル（３）および／または弁閉鎖体（４）
   が、前記渦流形成エレメント（３４）の領域で先細成形
   部（３７）を備えており、該先細成形部（３７）が、前
   記弁ニードル（３）の半径方向伸張度を減少しており、
   該先細成形部（３７）が、軸方向で少なくともシール座
   と、前記渦流形成エレメント（３４）の流入側の端面
   （３８）との間を延びていることを特徴とする、燃料噴
   射弁。
2. 【請求項２】 前記渦流形成エレメント（３４）および
   弁ニードル（３）および／または弁閉鎖体（４）が、渦
   流形成室（３５）を制限している、請求項１記載の燃料
   噴射弁。
3. 【請求項３】 前記先細成形部（３７）が、前記渦流形
   成エレメント（３４）の渦流形成室（３５）の領域に形
   成されている、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 前記先細成形部（３７）が、前記渦流形
   成室（３５）の容積を半径方向で拡大している、請求項
   １から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 前記先細成形部（３７）が、前記弁ニー
   ドル（３）および／または弁閉鎖体（４）の旋盤加工ま
   たは切削加工によって製作されている、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. 【請求項６】 前記先細成形部（３７）が、少なくとも
   部分的に円筒形に形成されている、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】 前記先細成形部（３７）が、少なくとも
   部分的に凹状に形成されている、請求項１から５までの
   いずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 前記先細成形部（３７）が、少なくとも
   部分的に溝（４１）の形状で形成されている、請求項１
   から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。