JP2004509286A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、弁座体（５）が設けられており、該弁座体（５）内に弁座面（６）の上流側で切欠（３６）が形成されており、さらにガイド円板（３５）が設けられており、該ガイド円板（３５）が弁座体（５）の切欠を閉鎖して渦流通路（３６ａ）を形成するようになっている。渦流通路（３６ａ）は接線方向成分が渦流室（３７）内に開口し、ここで、燃料噴射弁（１）の開放時に流入する燃料が周方向の速度成分を得るようになっている。

Description

【０００１】
従来技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
渦流を発生させる構造群を有する燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３６６８２号明細書により公知である。この公知の燃料噴射弁は、フラットな渦流円板を有していて、該渦流円板内に切欠が形成されている。ガイド円板及び弁座体によって閉鎖されて渦流を形成する切欠内に、燃料が中央の開口に向かって流入し、この際に、燃料は切欠の接線方向成分によって周方向速度を得る。燃料が渦流円板に流入するのを可能にするために、ガイド円板は外径で環状の段部を有している。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２５０５９号明細書によれば、渦流発生が同様にシール座の上流側で行われる、別の燃料噴射弁が公知である。この場合、燃料通路（この燃料通路を介して燃料の調量も行われる）は、同時に弁ニードルをガイドするために使用される弁座体内に、孔を用いて、燃料が半径方向で噴射開口に向かって供給されるように取り付けられる。燃料通路は接線方向成分並びに軸方向成分を有している。
【０００４】
さらにまた、ドイツ連邦共和国特許公開第３６４３５２３号明細書によれば、シール座の上側で挿入体を有している噴射弁が公知である。渦流形成のために、挿入体に形成された孔が用いられる。燃料は渦流通路から出た後で、挿入部分とシール面とから形成された渦流室内に流入する。弁の開放時においては、流れが渦流通路内に絞られることに基づいて、挿入部分に圧力低下が形成され、この圧力低下は、シール作用を伴う面圧を形成するために利用される。
【０００５】
上記公知の燃料噴射弁においては渦流の発生は、設けられている孔によって行われるか（この場合、流れ経路に沿った流過横断面の変化が不可能である）、又は渦流円板の形状の付加的な構成部分を使用することによって行われる。この場合、製造公差を有している構成部材を多数使用することは特に問題がある。何故ならば、これらの構成部材は、燃料の調量時並びに円錐形噴霧の形成時に種々異なる合力を発生させるからである。多数の構成部材を使用することは製造技術的に不都合である。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３６６８２号明細書により公知の渦流円板においては、円板を打ち抜き成形する際にバリが生じ、このバリを取り除くために費用のかかる後作業が必要となる、という別の欠点がある。さらにまた、渦流を発生させる構造群を多数の部分より構成すると、多くの作業段階を必要とする燃料噴射弁の、組み付け時に欠陥が発生する可能性が高くなる。
【０００７】
さらにドイツ連邦共和国特許公開第３６４３５２３号明細書に開示された燃料噴射弁においては、挿入体と弁座面との間でシールを行う面圧が、燃料噴射弁の開放状態においてのみ存在するという欠点がある。何故ならば流れの形成が相応の力を生ぜしめる原因となるからである。
【０００８】
発明の利点
これに対して、請求項１に記載した特徴を有する本発明による燃料噴射弁及び、請求項１０の特徴を有する本発明による方法は、１つの表面を処理することによって切欠の処理が行われるという利点を有している。蓋を溶接することによって、切欠が閉鎖されて渦流通路が形成される。渦流の幾何学形状の変化、並びに通路内の横断面の変化は、簡単な形式で可能である。これによって、調量された燃料噴射量及び噴霧の幾何学形状に関する顧客の種々異なる要求を簡単に考慮することができる。種々異なる変化形式のものを容易に多数製造することができるにも拘わらず、使用された同一部品の挿入作業は一定に維持される。
【０００９】
さらにまた、蓋を載せることによって閉じられた渦流通路が形成される前で、構成部材の処理後に、切欠の位置及び輪郭形状の制御が可能である。これによって燃料噴射弁の本来の組み付けプロセス外において、欠陥のある部分を簡単に確認することが可能である。これによって、廃棄される燃料噴射弁の数は減少される。
【００１０】
さらにまた、ガイド円板を弁座体に溶接することによって、別の製造プロセスで１つの部品として処理されるコンパクトな構造群が得られる。これによって、ガイド円板と弁座体とを正しく位置決めした状態で一緒に研削することができる。これによって弁座面とガイド円板の中央の切欠との間の位置公差は避けられる。構造群を１つの部品として処理することによって、燃料噴射弁のさらなる組み付け段階における欠陥源は減少される。
【００１１】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した燃料噴射弁並びに請求項１０に記載した方法の有利な実施態様が可能である。
【００１２】
切欠をバリなしで処理することによって、例えば燃料通路の孔において必要であるような後処理の必要はなくなる。１つの処理段階が省かれたことによってコストは低下する。
【００１３】
弁座体に熱によるゆがみが発生しない処理方法を用いたことによって、形成された切欠の品質は一様に高く維持され、ガイド円板に対してシール面を形成するための所定の表面輪郭形状が保証される。
【００１４】
さらにまた、ガイド円板を半径方向でノズル体を通ってガイドする必要がないという利点がある。これによって、燃料を渦流通路に供給するための燃料通路をガイド円板に形成することは避けられる。
【００１５】
図面
本発明の実施例が図面に概略的に示されていて、以下に詳しく説明されている。
【００１６】
図１は、本発明による燃料噴射弁の概略的な断面図、
図２は、本発明による燃料噴射弁の１実施例の、図１の部分ＩＩの概略的な断面図、
図３は、本発明による燃料噴射弁の、切欠が設けられた弁座体の平面図である。
【００１７】
実施例の説明
図２及び図３を用いて、本発明による燃料噴射弁１若しくは弁座体５の実施例を詳しく説明する前に、本発明を理解するために、図１を用いて本発明による燃料噴射弁１の全体を、主要な構成部分に関連して簡単に説明する。
【００１８】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮外部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構成されている。この燃料噴射弁１は、特に燃料を内燃機関の図示していない燃焼室に直接噴射するために適している。
【００１９】
燃料噴射弁１は、弁ニードル３が配置されているノズル体２より成っている。弁ニードル３は、弁閉鎖体４と作用接続しており、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する。燃料噴射弁１は、図示の実施例では、内方に向かって開放する電磁操作式の燃料噴射弁１であって、該燃料噴射弁１は、噴射開口７を有している。ノズル体２はシール８によって磁石コイル１０の外極９に対してシールされている。磁石コイル１０は、コイルケーシング１１内にカプセル状に収容されていて、コイル支持体１２に巻き付けられている。このコイル支持体１２は、磁石コイル１０の内極１３に当接する。内極１３と外極９とは、ギャップ２６によって互いに分離されていて、接続構成部材２９で支えられている。磁石コイル１０は導線１９を介して供給される電流によって励磁される。差込み接点１７は、内極１３に射出成形で取り付けることができるプラスチック被覆部１８によって被覆されている。
【００２０】
弁ニードル３は、円板状に構成された弁ニードルガイド１４内でガイドされている。ストローク調節のために調節円板１５が使用される。調節円板１５の他方の側に可動子２０が配置されている。この可動子２０は、第１のフランジ２１を介して摩擦接続（摩擦による束縛；ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）式に弁ニードルに結合されており、この弁ニードルは溶接継手２２によって第１のフランジ２１に接続されている。第１のフランジ２１には戻しばね２３が支えられており、該戻しばね２３は、燃料噴射弁の図示の構成では、スリーブ２４によってプレロード（予圧）がかけられる。
【００２１】
同様に溶接継ぎ目３３を介して弁ニードル３に接続された第２のフランジ３１は、下側の可動子ストッパとして役立つ。第２のフランジ３１上に載っている弾性的な中間リング３２は、燃料噴射弁１を閉鎖する際に衝突することを避ける。
【００２２】
円ニードルガイド１４、可動子２０及び弁座体５内に延びる燃料通路３０ａ，３０ｂ若しくは切欠３６は、中央の燃料供給部１６を介して供給され、フィルタエレメント２５を通って濾過される燃料を、弁座体５内の噴射開口７にガイドする。燃料噴射弁１はシール２８によって、図示していない分配導管に対してシールされている。
【００２３】
燃料噴射弁１の非作業状態で可動子２０は、弁ニードル３に設けられた第１のフランジ２１を介して戻しばね２３によってその上昇ストローク方向に抗して、弁閉鎖体４が弁座面６にシール当接状態で保持されるように負荷される。磁石コイル１０が励磁されると、磁石コイル１０は、可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗して上昇ストローク方向で移動させる磁界を形成し、この際のストロークは、非作業位置において内極１３と可動子２０との間に存在する作業ギャプ２７によって与えられる。可動子２０は、弁ニードル３に溶接された第１のフランジ２１を連行し、ひいては弁ニードル３を同様に上昇ストローク方向で連行する。弁ニードル３と作用接続された弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、燃料通路３０ａ，３０ｂ若しくは切欠３６を介して噴射開口７に達する燃料が噴射される。
【００２４】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は磁界が十分に消滅してから、戻しばね２３のばね力によって内極１３の第１のフランジ２１上に落下し、それによって弁ニードル３が上昇方向に抗して移動する。これによって弁閉鎖体４は弁座面６上に載り、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００２５】
燃料の渦流発生は、本発明に従って構成された燃料噴射弁においては、燃料を渦流室３７内に供給することによって行われる。この渦流室３７には、燃料供給部として用いられる、接線方向成分を有する切欠３６が開口している。規定された燃料量を反復可能に調量するために、図２に示されているように、弁座体５の上側にガイド円板３５が固定されており、このガイド円板３５によって、弁座体５に形成された切欠３６が、所定の横断面を有する閉じた渦流室３６ａを形成する。
【００２６】
ガイド円板３５は円板状であって、切欠３８を有しており、この切欠３８内で弁閉鎖体４がガイドされている。ガイド円板３５の切欠３８は、有利には球状の弁閉鎖体４の直径に対して、弁閉鎖体４とガイド円板３５との間で副流が形成されないような寸法に設計されている。ガイド円板３５の半径方向の切欠は、ノズル体２の内径よりも小さい。燃料通路３０ａ，３０ｂを介して供給された燃料は、ガイド円板３５とノズル体２との間に形成されたギャップ４１を通って切欠３６内に流入する。ガイド円板３５の、下流側に向けられた下側３９は、弁座体の、上流側に向けられた表面４０と対応する形状を有しているので、ガイド円板３５と弁座体５との間に存在するギャプの形成は阻止される。
【００２７】
弁座体５の、上流方向に向けられた表面には切欠３６が形成されており、この切欠３６は、燃料噴射弁１の中心軸線４２に関連したその位置に関しても、またその幅及び深さに関しても異なっていてよい。有利には真っ直ぐであるか又は湾曲して構成されている切欠３６は、流れ方向で、弁座体５の中央に位置する渦流室３７内に開口しており、この渦流室３７は弁座面６に移行している。切欠３６の半径方向の延在長さは、ガイド円板３５の半径方向の延在長さよりも大きい。切欠３６は、図３に示されているように、弁座体５から半径方向に導かれて構成されていてもよく、弁座体５の傾斜面４４において開口している。弁座面６の下流側に少なくとも１つの噴射孔７が配置されている。燃料が渦流室３６ａ内に流入するのを容易にするために、切欠３６は、ガイド円板３５の外側縁部４３を半径方向で越えて延びている。
【００２８】
弁座面６の上流側には、環状の渦流室３７が配置されており、この渦流室３７は、弁閉鎖体４と弁座体５とガイド円板３５とによって形成されている。この場合、燃料噴射弁１の閉じた状態で渦流室３７の容積が小さいことによって、噴射過程の開始時点において、燃料で満たされた小さい容積だけが、渦流を形成することなしに噴射されるようになっている。
【００２９】
切欠３６の形成は本発明による方法に応じて、弁座体５が硬化した後で行われ、例えば電気化学的な金属処理又は浸食によって行うことができる。次いで、閉じた渦流室３６ａを形成するために、ガイド円板３５が例えば溶接によって弁座体５に固定される。弁座体５とガイド円板３５とから成る構造群は、さらに共通に加工される。ガイド円板３５の切欠３８と弁座面６とを一緒に研削することによって、弁座体５及びガイド円板３５の中心軸線のずれが避けられ、それによって燃料噴射弁１の摩耗が減少される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の概略的な断面図である。
【図２】
本発明による燃料噴射弁の１実施例の、図１の部分ＩＩの概略的な断面図である。
【図３】
本発明による燃料噴射弁の、切欠が設けられた弁座体の平面図である。

Claims (14)

1. 内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁（１）であって、弁座体（５）が設けられており、該弁座体（５）が弁座面（６）を有していて、この弁座面（６）が弁閉鎖体（４）と協働してシール座を形成しており、ガイド円板（３５）が設けられており、該ガイド円板（３５）が中央の切欠（３８）を有していて、この中央の切欠（３８）内で前記弁閉鎖体（４）がガイドされており、弁座面（６）の上流側に、燃料噴射弁（１）によって噴射される燃料流の渦流を形成するための、少なくとも１つの渦流室（３６ａ）が設けられている形式のものにおいて、
   弁座体（５）が、弁座面（６）の上流側に位置する上側面（４０）に１つ又は多数の切欠（３６）を有していて、該切欠（３６）が、ガイド円板（３５）によって閉鎖されて１つ又は多数の渦流室（３６ａ）を形成していることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 渦流室（３６ａ）が、弁座面（６）の上側に配置された渦流室（３７）内に開口する、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 渦流通路（３６ａ）が渦流室（３７）内に開口する開口部で接線方向成分を有している、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 切欠（３６）が真っ直ぐであるか又は湾曲している、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. 切欠（３６）が湾曲して延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. 切欠（３６）が種々異なる幅及び深さを有している、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. ガイド円板（３５）の外径が、ガイド円板（３５）が挿入されているノズル体（２）の内径よりも小さい、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 切欠（３６）が半径方向外方で、ガイド円板（３５）の外側縁部（４３）よりも大きく延びている、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. 切欠（３６）が半径方向外方に、弁座体（５）の傾斜面（４４）で開口している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
10. 燃料噴射弁（１）によって噴射される燃料流の渦流を生ぜしめるために、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁（１）の弁座体（５）に渦流通路（３６ａ）を設けるための方法で、弁座体（５）が弁座面（６）を有していて、該弁座面（６）が弁閉鎖体（４）と協働してシール座を形成しており、燃料噴射弁（１）が中央の切欠（３８）を備えたガイド円板（３５）を有していて、該中央の切欠（３８）内で弁閉鎖体（５）がガイドされている形式のものにおいて、次の方法段階：つまり、
    所定数の切欠（３６）を、弁座体（５）の、上流側に向けられた上側面（４０）に形成し、
    ガイド円板（３５）を蓋として弁座体（５）上に配置し、
    ガイド円板（３５）と弁座体（５）とを結合する、
    方法段階を有していることを特徴とする、燃料噴射弁の弁座体内に渦流通路を設けるための方法。
11. 弁座体（５）を、切欠（３６）を形成する前に硬化させる、請求項１０記載の方法。
12. 切欠（３６）を、電気化学的な金属処理によって無接触で弁座体（５）に形成する、請求項１０又は１１記載の方法。
13. 切欠（３６）を弁座体（５）に浸食によって形成する、請求項１０又は１１記載の方法。
14. ガイド円板（３５）と弁座体（５）とを結合した後で、ガイド円板（３５）を弁座体（５）と共に加工する、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。