JP2003504558A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃料噴射弁であって、燃料流入部が設けられており、励磁可能な操作装置（１，２，２６，３５）が設けられており、該操作装置によって弁閉鎖部材（２１）が運動可能であって、弁座部材（２９）に形成された不動の弁座（３２）が設けられており、該弁座（３２）と弁閉鎖部材（２１）とが弁を開閉するために協働し、弁座（３２）の下流側に設けられた燃料流出部（３３）が設けられており、内側の長手方向孔（１８）を有していて弁座エレメント（２９）を収用するスリーブ状の接続部分（１６）が設けられている形式のものに関する。肉薄の接続部分（１６）が、剛性を高めかつこの接続部分（１６）の曲げまたは屈曲を阻止するための成形部を有しており、該成形部が、長手方向押し込み変形部（３８）の形で形成されている。この弁は、混合気圧縮型の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置で使用するために特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁から出発している。

【０００２】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３２１９６号明細書により公知の燃料
噴射弁は、例えば、噴射側の弁端部が内燃機関の吸気管に突入できるように、極
めて細く形成されている。電磁的に操作可能な弁は、弁座支持体も弁ニードルも
縦長に形成されていることを特徴とする。これにより弁の噴射点が大きく前方に
ずらされるので、極めて有利な噴射を行うことができる。アクチュエータと弁閉
鎖体とを結合する、弁ニードルの結合部分は、打ち抜き・曲げ成形部分として形
成されていて、その軸方向延びの大部分にわたって、円形の横断面とは異なる開
かれたプロフィールを有している。弁座支持体はスリーブ状の肉薄な構成部分と
して形成されている。

【０００３】 欧州特許出願公開第０６９０２２４号明細書により公知の燃料噴射弁は、ノズ
ル開口を有しており、該ノズル開口は弁が組み込まれた状態で既に、吸気ポート
の内側に位置しているので、壁部を濡らすことなしに噴射をほぼ直接的に内燃機
関の吸気弁に向かって行うことができる。噴射点が前方に位置されていることに
より、内実に形成された弁座支持体が延長され、噴射弁の質量および体積が増大
する。

【０００４】 発明の効果 請求項１記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁は、簡単かつ安価に、公
知の縦長の弁よりも高い剛性を得られるという利点を有している。有利には、噴
射側の弁端部がねじれるまたは屈曲することはない。弁端部は曲げおよび屈曲に
抗する高い負荷可能性を有している。本発明による燃料噴射弁の、弁座支持体と
して働く肉薄の接続部分の強度が高められたことにより、このような燃料噴射弁
を、吸気管噴射よりも高いシステム圧のもとでも使用することができる。従って
本発明による燃料噴射弁は特に、いわゆる混合気圧縮型の火花点火式内燃機関の
燃焼室に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁として適している。

【０００５】 請求項２以下に記載の手段より、請求項１に記載された燃料噴射弁の有利な構
成および改良形が得られる。

【０００６】 特に有利には、接続部分の全周面にわたって、長手方向に延びる複数の凹部が
、長手方向押し込み変形部の形状で成形されている。

【０００７】 実施例の説明 次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

【０００８】 図１に部分的に示した電磁操作可能な弁は、混合気圧縮型の火花点火式内燃機
関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁として形成されていて、特に燃料を燃焼室
（図示せず）に直接噴射するために適している。この燃料噴射弁は、電磁コイル
１によって取り囲まれた管状のコア２をいわゆる内極として有している。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とともに、電磁コイル１
の領域における噴射弁の特にコンパクトな構成を可能にしている。励磁可能な操
作エレメントとしては電磁的な回路の代わりにピエゾアクチュエータまたは磁気
ひずみ的なアクチュエータも適している。

【０００９】 コア２の下方のコア端部９には弁長手方向軸線１０に対して同心的に密に、管
状の金属性の中間部分１２が例えば溶接によって結合されていて、コア端部９を
部分的に軸方向に取り囲んでいる。コイル枠体３と中間部分１２の下流側には、
本発明による管状の弁座支持体１６が延びている。この弁座支持体１６は例えば
中間部分１２に不動に結合されている。接続部分として働く、管状の肉薄なスリ
ーブを成す弁座支持体１６内には、長手方向孔１８が延びている。この長手方向
孔１８内には、例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の下流側の端部は弁閉鎖区分２１を有している。

【００１０】 噴射弁の操作は公知のように例えば電磁的に行われる。弁ニードル１９の軸方
向の運動のために、ひいては戻しばね２５のばね力に抗した噴射弁の開放もしく
は閉鎖のために、電磁コイル１、コア２、アクチュエータ２６を備えた電磁的な
回路が働いている。アクチュエータ２６は、弁ニードル１９の、弁閉鎖区分２１
とは反対側の端部に溶接シームによって結合されていて、コア２に整列されてい
る。弁座支持体１６の、コア２とは反対の下流側に位置する端部には、長手方向
孔１８内に、ガイド・弁座ユニットが溶接によって密に組み付けられている。

【００１１】 このようなガイド・弁座ユニットは３つのプレート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的に接して位置している。この場合
、下流の方向に向かって互いに重なって、ガイドエレメント２７、スワールエレ
メント２８、弁座エレメント２９が続いている。ガイドエレメント２７とスワー
ルエレメント２８とは完全に長手方向孔１８の内側に配置されているが、弁座エ
レメント２９はその段付けされた外輪郭で部分的にだけ長手方向孔１８内に突入
している。外側に突出する肩部３０の領域では、弁座エレメント２９が不動にか
つ密に弁座支持体１６の下流側の端面に結合されている。ガイドエレメント２７
とスワールエレメント２８と弁座エレメント２９とは互いに上下にも密に結合さ
れている。この場合、３つのエレメント２７，２８，２９の外周面に溶接シーム
が存在している。

【００１２】 弁長手方向軸線１０に沿った軸方向運動中に弁ニードル１９をガイドするため
に、中間部分１２のガイド開口とガイドエレメント２７のガイド開口とが働いて
いる。下流側に向かって例えば円錐状に減径する弁閉鎖区分２１は、流れ方向で
円錐台形状に減径する、弁座エレメント２９の弁座面３２と協働する。この弁座
面３２を起点として少なくとも１つの流出開口３３が弁座エレメント２９を貫通
して延びている。図示の実施例では流出開口３３は弁長手方向軸線１０に対して
傾斜して形成されていて、弁座エレメント２９の、凸状に湾曲された噴射領域で
終わっている。流出開口３３を貫流する燃料はスワール（渦流）を付与されてい
る。何故ならば、弁座面３２の手前で、例えば複数の接線方向で延びるスワール
通路が設けられているスワールエレメント２８において、噴霧状態を良好にさせ
るスワール成分を与えられるからである。

【００１３】 弁ニードル１９の一方の終端位置は、電磁コイル１が励磁されていない状態で
は、弁閉鎖区分２１が弁座面３２に当接することにより規定される。弁ニードル
１９の他方の終端位置は、電磁コイル１が励磁されている状態で、アクチュエー
タ２６がコア２のコア端部９に当接することにより規定される。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３５
はいわゆる外極として働く。この弁ケーシング３５は、弁座エレメント２９の側
の下方の端部で、弁座支持体１６に堅固に、例えば溶接シームによって取り付け
られている。

【００１４】 例えば磁束を通すフェライト材料から成る弁座支持体１６は、軸方向可動な弁
部分から成るアクチュエータ２６と、弁閉鎖区分２１を有した弁ニードル１９と
、部分的にガイド・弁座ユニットとを取り囲んでいる。弁座支持体１６は縦長に
形成されており、噴射弁の軸方向の全延在長さの半分もしくはそれ以上になる。
弁座支持体１６のこのような構成により噴射弁の噴射点は大きく前方に配置され
る。このことは所定の内燃機関においては独自の形状付与と制限された構成スペ
ースに基づき所望されることである。直接噴射弁としてこの燃料噴射弁を使用す
る場合には、噴射点が、燃焼室の所望の位置にこのように最良に配置される。ま
た、吸気管噴射のための噴射弁の通常の組み込み位置では、このような構成によ
り、燃料噴射弁の下流側の端部が、ひいては調量および噴射領域が吸気管内に大
きく進入することができる。これにより所望の噴射により、単数または複数の流
入弁において、吸気管の壁面を濡らすことはほぼ回避され、結果として内燃機関
の排ガスエミッションが減少される。

【００１５】 弁座支持体１６のために比較的安価なスリーブを使用することにより、噴射弁
に通常設けられている回転部分を省くことができる。このような回転部分は、そ
の大きな外径に基づきスペースを要し、製造の際には弁座支持体１６よりも高く
つく。しかしながら縦長かつ肉薄の弁座支持体１６を備えた燃料噴射弁を形成す
る際に、噴射側の弁端部が湾曲または屈曲してしまう危険がある。弁座支持体１
６の本発明による形成によれば剛性が高められるので、有利には噴射側の弁端部
のねじれまたは屈曲が回避される。

【００１６】 弁座支持体１６は、周面にわたって分配された、剛性を高めるための複数の成
形部を、長手方向押し込み変形部３８の形で有している。図３には図１のＩＩＩ
−ＩＩＩ線に沿って断面した断面図として、３つの長手方向押し込み変形部３８
を備えた弁座支持体１６の一例が示されている。この場合、軸方向に延びる長手
方向押し込み変形部３８は例えば互いに１２０°の間隔をおいて設けられている
。より多数のまたはより少数の長手方向押し込み変形部３８を設けることも考え
られる。長手方向押し込み変形部３８は、実際のスリーブ形状よりも凹んだ成形
部を成しており、弁座支持体１６の軸方向の延び長さの大部分（例えば図１およ
び図２に示したように約５０％以上）にわたって延びていてよい。

【００１７】 弁座支持体１６は一方では深絞りによって製造可能であって、他方では管から
変形プロセスをへて製造することができる。管状の出発部材を変形するために、
例えば流体力学的なまたは流体静力学的な変形法が考えられる。磁力変形によっ
ても弁座支持体１６の所望の形状は得られる。

【００１８】 弁座支持体１６の外周に加工成形された溝４０内に配置されたシール部材４１
は、噴射弁の周面と、シリンダヘッドに設けられた弁収容部（図示せず）または
内燃機関の吸気管との間をシールするために使用される。シール部材４１は例え
ばＰＴＦＥのようなプラスチックから成っている。溝４０の半径方向の深さは、
例えば長手方向押し込み変形部３８の深さに相当する。

【００１９】 図２には、燃料噴射弁の第２の実施例が示されている。この第２の実施例は図
１に示した弁とほぼ一致している。以下に図１の弁との相違点だけを説明する。
弁ケーシング３５はこの構成では、直接的に弁座支持体１６に接触しないように
、ポット状に形成されている。むしろ、電磁コイル１の下側には、磁束を閉じる
底部部分４３が設けられている。この底部部分４３には、弁ケーシング３５と弁
座支持体１６とが堅固に結合されている。アクチュエータ２６は例えば軸方向可
動に、弁ニードル１９上に、ニードルに不動に設けられた上方のストッパ４４と
下方のストッパ４５との間に配置されている。弁が閉鎖する際に弁ニードル１９
が衝突するのを回避するために、例えばアクチュエータ２６と下方のストッパ４
５との間には緩衝エレメントが設けられている。

【００２０】 ガイド・弁座ユニットも僅かに変更されて構成されている。ガイドエレメント
２７とスワールエレメント２８と弁座エレメント２９とが完全に長手方向孔１８
の内側に配置されている。弁座エレメント２９の下流側にはプレート状の噴射体
４６が設けられている。このような場合、噴射体４６が流出開口３３を有してい
る。噴射体４６と弁座エレメント２９とは例えばレーザ溶接によって形成される
溶接シームを介して互いに堅固に結合されている。この場合、溶接部は環状に延
びる凹部４７内に設けられている。噴射体４６はさらに溶接シームによって堅固
に弁座支持体１６に結合されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明により形成された弁の第１実施例を示した図である。

【図２】 本発明により形成された弁の第２実施例を示した図である。

【図３】 図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面した弁座支持体の断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── 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 61/16 Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ Ｍ Ｐ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁であって、燃料流入部が設けられており、励磁可
   能な操作装置（１，２，２６，３５）が設けられており、該操作装置によって弁
   閉鎖部材（２１）が運動可能であって、弁座部材（２９）に形成された不動の弁
   座（３２）が設けられており、該弁座（３２）と弁閉鎖部材（２１）とが弁を開
   閉するために協働し、弁座（３２）の下流側に設けられた燃料流出部（３３）が
   設けられており、内側の長手方向孔（１８）を有していて弁座エレメント（２９
   ）を収用するスリーブ状の接続部分（１６）が設けられている形式のものにおい
   て、 接続部分（１６）が、長手方向に延びる凹部の形状の、剛性を高める成形部（
   ３８）を有していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 接続部分（１６）が、ほぼ円環状の横断面を有しており、前
   記成形部（３８）が円形の周面から没入されている、請求項１記載の燃料噴射弁
   。
3. 【請求項３】 接続部分（１６）の周面にわたって複数の成形部（３８）が
   設けられている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 前記成形部（３８）が長手方向押し込み変形部（３８）とし
   て形成されている、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】 接続部分（１６）が深絞りによって成形可能である、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】 接続部分（１６）が管から流体力学的なまたは流体静力学的
   な変形により成形可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴
   射弁。
7. 【請求項７】 接続部分（１６）が管から磁力変形によって成形可能である
   、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 接続部分（１６）が、磁束を通すフェライト材料から成って
   いる、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 成形部（３８）が、接続部分（１６）の軸方向の延在長さの
   ほぼ半分にわたって延びている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料
   噴射弁。