JP2003504551A - 噴射弁の弁行程を調整するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、噴射弁、特に混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関に用いられる燃料噴射弁の弁行程を調整するための方法に関する。弁は、燃料入口と、弁閉鎖部材（２１）を備えた弁ニードル（１９）を運動させることができる励磁可能な操作装置（１，２，２６，３５）と、弁座エレメント（２９）に形成された、弁を開閉するための弁閉鎖部材（２１）と協働する不動の弁座（３２）と、燃料出口（３３）とを有している。さらに、弁は、弁ニードル（１９）を収容するための内側の長手方向開口（１８）を備えた弁座支持体（１６）を有している。弁ニードル（１９）は、弁閉鎖位置と弁開放位置との間で行程を実施する。弁座支持体（１６）は、半径方向外向きに張り出す少なくとも１つの張出し部（４３）が形成されるように前成形される。弁ニードル（１９）の行程を変化させるためには、張出し部（４３）が、半径方向で長手方向開口（１８）に向かって塑性変形させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、噴射弁の弁行程を調整す
るための方法から出発する。

【０００２】 弁ニードル行程を調整するために、弁座体と孔体とから成る弁座部分が２つの
溶接シームの間で変形加工される、弁を製作するための方法がすでに公知である
（ヨーロッパ特許第０４９７９３１号明細書参照）。これによって、溶接シーム
が損傷され得るだけでなく、弁座体における変形が生ぜしめられ得る。

【０００３】 さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４０７８２号明細書に基づき
、噴射弁における弁行程を調整するための方法がすでに公知である。この方法で
は、弁座支持体の周面にくびれ部が加工成形されるように、弁座支持体が塑性変
形させられる。この場合、基本的には、管状のもしくはスリーブ状の円筒形の構
成部分から出発して変形加工が行われる。すなわち、弁座支持体の変形加工は弁
行程の調整のために直接行われる。

【０００４】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた、噴射弁の弁行程を調整するための本
発明による方法は、弁ニードルの行程が簡単に調整可能であるという利点を有し
ている。この場合、弁座エレメントに対する望ましくない力作用の危険は存在し
ていない。

【０００５】 弁行程を極めて精細にかつ規定されたように調整することができると特に有利
である。公知の行程調整法に比べて、本発明による方法によって、プロセス安定
性のある調整が、一層狭い誤差範囲で可能となる。

【０００６】 従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した方法の有利な変化形
および実施態様が可能となる。

【０００７】 少なくとも１つの張出し部が、３６０゜にわたって延びるように接続部分／弁
座支持体に形成されていると特に有利である。この場合、張出し部は隆起部とし
て特にローラ掛けによって加工成形することができる。

【０００８】 張出し部を変形させる変形加工工具が張出し部に半径方向で作用すると有利で
ある。変形加工工具によって軸方向の力が張出し部に加えられる場合には、変形
加工工具は、それにもかかわらず張出し部の変形方向が半径方向となるように形
成されていなければならない。

【０００９】 実施例の説明 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

【００１０】 図１に部分的に示した、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関に用いられる燃
料噴射弁の形の電磁式に操作可能な弁は、特に燃料を燃焼室（図示せず）内に直
接噴射するために適している。燃料噴射弁は、電磁コイル１によって取り囲まれ
た、いわゆる「内側磁極」としての管状のコア２を有している。コイル枠体３は
電磁コイル１の巻線を収容していて、コア２と相俟って電磁コイル１の領域での
噴射弁の特にコンパクトな構造を可能にしている。励磁可能な操作エレメントと
して、電磁回路の代わりに、ピエゾアクチュエータまたは磁気ひずみ式のアクチ
ュエータも適している。

【００１１】 コア２の下側のコア端部９には、弁長手方向軸線１０に対して同心的に密に管
状の金属製の中間部分１２が、たとえば溶接によって結合されていて、コア端部
９を部分的に軸方向で取り囲んでいる。コイル枠体３および中間部分１２の下流
側には、十分に管状ではあるものの、弁行程を調整するための本発明による方法
を使用するために前成形された弁座支持体１６が延びている。この弁座支持体１
６は、たとえば中間部分１２に固く結合されている。接続部分として働きかつ肉
薄のスリーブを成す弁座支持体１６内には長手方向開口１８が延びている。この
長手方向開口１８内には、たとえばロッド状の弁ニードル１９が配置されている
。この弁ニードル１９は下流側の端部に弁閉鎖区分２１を有している。

【００１２】 噴射弁の操作は、公知の形式で、たとえば電磁式に行われる。弁ニードル１９
を軸方向に運動させ、これによって、噴射弁を戻しばね２５のばね力に抗して開
放させるかもしくは噴射弁を閉鎖させるためには、電磁コイル１と、コア２と、
アーマチュア２６とを備えた電磁回路が働く。アーマチュア２６は、弁ニードル
１９の、弁閉鎖区分２１とは反対の側の端部に溶接シームによって結合されてい
て、コア２に対して位置決めされている。下流側に位置する、弁座支持体１６の
、コア２とは反対の側の端部では、長手方向開口１８内に案内・座ユニットが溶
接によって密に組み付けられている。

【００１３】 この案内・座ユニットは３つの板状のエレメントを有している。これらのエレ
メントは端面で互いに直接接触している。この場合、下流側に向かって、案内エ
レメント２７、渦流発生エレメント２８および弁座エレメント２９が連続的に続
いている。案内エレメント２７と渦流発生エレメント２８とは完全に長手方向開
口１８の内部に配置されているのに対して、段付けされた外側輪郭を備えた弁座
エレメント２９は部分的にしか長手方向開口１８内に突入していない。外方に突
出した肩部３０の領域で弁座エレメント２９は弁座支持体１６の下流側の端面に
固くかつ密に結合されている。案内エレメント２７と、渦流発生エレメント２８
と、弁座エレメント２９とは、互いに重なり合って同じく固く結合されている。
この場合、溶接シームは３つのエレメント２７，２８，２９の外側の周面に提供
されている。

【００１４】 弁ニードル１９を軸方向運動の間に弁長手方向軸線１０に沿って案内するため
には、中間部分１２の案内開口と、案内エレメント２７に設けられた案内開口と
が働く。下流側で、たとえば円錐形に先細りになった弁閉鎖区分２１は、弁座エ
レメント２９の、流れ方向で円錐台形に先細りになった弁座面３２と協働する。
この弁座面３２から出発して、少なくとも１つの流出開口３３が弁座エレメント
２９を通って延びている。図示の実施例では、流出開口３３は弁長手方向軸線１
０に対して斜めに傾けられて形成されている。流出開口３３は、弁座エレメント
２９の、凸状に湾曲させられた噴射領域で終わっている。流出開口３３を通流す
る燃料は渦流を備えている。なぜならば、燃料には、弁座面３２の手前に設けら
れた、たとえば接線方向で延びる複数の渦流発生通路を備えた渦流発生エレメン
ト２８内で、噴霧を改善する渦流発生成分が付与されるからである。

【００１５】 電磁コイル１が励磁されていない場合には、弁ニードル１９の一方の終端位置
が、弁座面３２への弁閉鎖区分２１の接触によって規定されているのに対して、
電磁コイル１が励磁されている場合の弁ニードル１９の他方の終端位置は、コア
２のコア端部９へのアーマチュア２６の接触によって得られる。両終端位置の間
の距離区間が、本発明により調整可能となる弁行程を成している。電磁コイル１
はポット状の弁ケーシング３５によって取り囲まれている。この弁ケーシング３
５は、いわゆる「外側磁極」として働く。弁ケーシング３５は、弁座エレメント
２９に向かい合った下側の端部で弁座支持体１６に固く、たとえば溶接シームに
よって取り付けられている。

【００１６】 たとえば磁束をガイドするフェライト材料から成る弁座支持体１６は、アーマ
チュア２６と弁閉鎖区分２１を備えた弁ニードル１９とから成る軸方向で運動可
能な弁部分と、部分的に案内・座ユニットとを取り囲んでいる。弁座支持体１６
は長く延ばされて形成されている。この場合、弁座支持体１６は噴射弁の半分し
か成すことができないかまたは噴射弁の軸方向の全延在長さの大部分を成すこと
ができる。弁座支持体１６のこの構成によって、噴射弁の噴射点を十分に前置す
ることができる。このことは、固有の形状付与と、制限された構成スペースとに
基づく規定された内燃機関において有利となり得る。したがって、燃料噴射弁を
直接噴射弁として使用する場合には、噴射点を燃焼室の所望の箇所に最適にセッ
トすることができる。吸気管噴射に用いられる噴射弁の従来の組付け位置では、
このような構成は、燃料噴射弁の下流側の端部ひいては調量・噴射領域が明らか
に吸気管内に突入していることを意味している。これによって、単数または複数
の入口弁への適切な噴射により、吸気管の壁湿潤を十分に回避することができ、
この結果として、内燃機関の排ガス放出を低減させることができる。

【００１７】 比較的安価なスリーブを弁座支持体１６のために使用することによって、弁座
支持体１６よりも大きな外径に基づき大容積となると共に製作時に高価となる、
噴射弁内の従来のねじり部分を不要にすることが可能となる。

【００１８】 弁座支持体１６の外側の周面に加工成形された溝４０内に配置されたシールエ
レメント４１は、噴射弁の周面と、内燃機関のシリンダヘッドまたは吸気管路に
設けられた弁取付け部（図示せず）との間をシールするために働く。シールエレ
メント４１はプラスチック、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
から製作されている。

【００１９】 弁座支持体１６は、半径方向外向きに張り出した、隆起部４３の形の少なくと
も１つの張出し部もしくは膨出部が設けられており、隆起部４３が、たとえば周
方向で完全に全周にわたって延びていることによって特徴付けられている。弁座
支持体１６の軸方向の長さにわたって半径方向の複数の隆起部４３が形成されて
いてもよい。半径方向外向きに張り出した少なくとも１つの隆起部４３に対して
付加的に弁座支持体１６の別の延在領域に、周面にわたって分配されかつ剛性を
増加させる、エンボス加工部４４もしくはビードの形の複数の凹状の加工成形部
を設けることもできる。この場合、エンボス加工部４４はある程度の長手方向延
在長さを有している。たとえば深絞り加工によってまたは管から変形加工によっ
て製作された弁座支持体１６には、隆起部４３が、たとえばローラ掛けによって
加工成形される。すなわち、弁行程の調整の本来の過程の前には、前成形された
構成部分が提供されている。この構成部分は、外方に向けられた、隆起部４３の
形の少なくとも１つの半径方向の張出し部を有している。

【００２０】 弁ニードル１９の行程を正確に調整するためには、弁座支持体１６の周面が隆
起部４３の領域で塑性変形させられる。この場合、矢印４５で示したように、隆
起部４３への半径方向の力作用によって隆起部４３の変形加工が行われる。こう
して、弁座支持体１６の軸方向の長さを極めて精細にかつ規定されたように変化
させることができ、特に増大させることができる。これによって、弁行程の極め
て正確な調整が可能となる。

【００２１】 隆起部４３の変形加工プロセスの前には、まず公知の形式で、弁の静的な開放
状態の間に提供される、実際量としての静的な燃料量の測定が行われる。この実
際量は、噴射したい燃料の、設定された目標量とコンピュータで比較され、これ
に基づき、弁ニードル１９の目標行程が規定される。別の調整方法では、ストロ
ーク測定装置によって弁ニードル１９の本来の実際行程が測定され、コンピュー
タで、設定された目標行程と比較される。コンピュータによって検出された、弁
ニードル１９の実際行程と目標行程との間の差に基づき、制御信号が発生させら
れる。この制御信号は変形加工工具４８を操作するために働く。この変形加工工
具４８は、以下で、弁ニードル１９の本来の行程（実際行程）が目標行程に相当
するようにかつ相当するまで弁座支持体１６を塑性変形させるために操作される
。

【００２２】 図２〜図５には、弁行程を調整するために隆起部４３の領域で弁座支持体１６
を本発明により変形加工する複数の可能性が示してある。図２には、変形加工工
具４８が示してある。この変形加工工具４８は２つの半割シェル４９から成って
いる。両半割シェル４９は、湾曲させられた内側の領域を有している。この領域
で両半割シェル４９は弁座支持体１６の隆起部４３を全周の大部分にわたって取
り囲むことができる。矢印方向に相応して、両半割シェル４９によって半径方向
の力が弁座支持体１６に加えられ、これによって、この弁座支持体１６の軸方向
の長さが変化させられる。

【００２３】 図３には、比較可能な変形加工工具４８が示してある。しかし、この変形加工
工具４８では、２つの半割シェル４９の代わりに４つの工具セグメント５０が弁
座支持体１６に隆起部４３の領域で作用する。矢印は同じく力作用の方向を示し
ている。４つの工具セグメント５０はそれぞれ隆起部４３の全周の約１／４を取
り囲んでいる。

【００２４】 図４には、２つの変形加工可能性が示してある。第１の変化形では、図示しな
い形式で弁の位置が位置決めされており、少なくとも１つのローラ５１を備えた
変形加工工具４８が半径方向矢印の方向で弁座支持体１６に向かって運動させら
れ、隆起部４３を変形加工するために矢印に相応して周方向で弁座支持体１６を
周回する。しかし、第２の変化形では、転がり工具４８，５１が位置決めされて
もよく、弁が転がり工具４８，５１に向かって運動させられ、回転運動させられ
る。弁の弁座支持体１６だけでなく転がり工具４８，５１も互いに接近運動させ
、両方が回転させられることもやはり可能である。

【００２５】 図５には、別の変形加工可能性が示してある。この場合、変形加工工具４８に
よる隆起部４３への力作用は軸方向で行われる。変形加工工具４８は少なくとも
２つの工具セグメント５２から成っている。両工具セグメント５２はそれぞれ円
錐形の内面５３を有している。この内面５３は変形加工工具４８の使用時に弁座
支持体１６に向けられている。この場合、工具セグメント５２の円錐性（Ｋｏｎ
ｉｚｉｔａｅｔ）は、工具セグメント５２の軸方向の移動時に隆起部４３の半径
方向の高さが減少させられるように経過している。

【００２６】 隆起部４３の変形加工は磁気変形加工（Ｍａｇｎｅｔｕｍｆｏｒｍｅｎ）によ
って行うこともできる。このためには、隆起部４３の領域に、局所的に制限され
た強い磁界が形成される。弁座支持体１６は、たとえばフェライトから成ってい
るので、磁界の強さによって、隆起部４３の変形加工ひいては弁行程を適切に調
整することができる。

【００２７】 弁行程の調整の精度には、隆起部４３の幾何学的形状（たとえばフランク角度
および半径）によってもしくは弁座支持体の薄板厚さによって影響を与えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による行程調整を可能にする噴射弁の実施例を示す図である。

【図２】 変形加工工具の第１の例を示す図である。

【図３】 変形加工工具の第２の例を示す図である。

【図４】 変形加工工具の第３の例を示す図である。

【図５】 変形加工工具の第４の例を示す図である。

【符号の説明】

１ 電磁コイル、 ２ コア、 ３ コイル枠体、 ９ コア端部、 １０
弁長手方向軸線、 １２ 中間部分、 １６ 弁座支持体、 １８ 長手方向開
口、 １９ 弁ニードル、 ２１ 弁閉鎖区分、 ２５ 戻しばね、 ２６ ア
ーマチュア、 ２７ 案内エレメント、 ２８ 渦流発生エレメント、 ２９
弁座エレメント、 ３０ 肩部、 ３２ 弁座面、 ３３ 流出開口、 ３５
弁ケーシング、 ４０ 溝、 ４１ シールエレメント、 ４３ 隆起部、 ４
４ エンボス加工部、 ４５ 矢印、 ４８ 変形加工工具、 ４９ 半割シェ
ル、 ５０ 工具セグメント、 ５１ ローラ、 ５２ 工具セグメント、 ５
３ 内面

───────────────────────────────────────────────────── 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 61/18 ３６０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３６０Ｄ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料入口と、弁閉鎖部材を備えた弁ニードルを運動させるこ
   とができる励磁可能な操作装置と、弁座エレメントに形成された、弁を開閉する
   ための弁閉鎖部材と協働する不動の弁座と、燃料出口と、弁ニードルを収容する
   ための内側の長手方向開口を有しかつ弁座エレメントに直接的にまたは間接的に
   接続されている接続部分とを備えた噴射弁、特に内燃機関に用いられる燃料噴射
   弁の弁行程を調整するための方法であって、この場合、弁ニードルが、弁閉鎖位
   置と弁開放位置との間で行程を実施する形式の、噴射弁の弁行程を調整するため
   の方法において、半径方向外向きに張り出す少なくとも１つの張出し部（４３）
   を形成するように接続部分（１６）を前成形し、弁ニードル（１９）の行程を変
   化させるために、張出し部（４３）が、半径方向で長手方向開口（１８）に向か
   って塑性変形可能であることを特徴とする、噴射弁の弁行程を調整するための方
   法。
2. 【請求項２】 張出し部を接続部分（１６）に、全周にわたって延びる隆起
   部（４３）として形成する、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 張出し部（４３）をローラ掛けによって加工成形する、請求
   項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 張出し部（４３）の変形加工を、２つの半割シェル（４９）
   から成る変形加工工具（４８）によって行う、請求項１から３までのいずれか１
   項記載の方法。
5. 【請求項５】 張出し部（４３）の変形加工を、４つの工具セグメント（５
   ０）を有する変形加工工具（４８）によって行う、請求項１から３までのいずれ
   か１項記載の方法。
6. 【請求項６】 工具セグメント（４９，５０）が、湾曲させられた内側の領
   域を有しており、該領域で工具セグメント（４９，５０）が、張出し部（４３）
   を取り囲んでいる、請求項４または５記載の方法。
7. 【請求項７】 張出し部（４３）の変形加工を、転がり工具として、張出し
   部（４３）に作用する少なくとも１つのローラ（５１）を有する変形加工工具（
   ４８）によって行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
8. 【請求項８】 張出し部（４３）の変形加工を、円錐形の内面（５３）を有
   する少なくとも２つの工具セグメント（５２）から成る変形加工工具（４８）に
   よって行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
9. 【請求項９】 張出し部（４３）の変形加工を磁気変形加工によって行う、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 接続部分（１６）が、磁束をガイドするフェライト材料か
    ら製作されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。