JP2004510914A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

燃料噴射弁（１）、特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射弁（１）は、弁ニードル（３）を操作するためのアクチュエータ（１０）を有している。この場合、弁ニードル（３）は、噴射側の端部に弁閉鎖体（４）を有している。該弁閉鎖体（４）は、弁座体（５）に形成されている弁座面（６）と共にシール座部を形成している。燃料通路（３５）が、弁座体（５）に結合された弁ニードル案内部材（３１）または弁座体（５）と一体に形成された弁ニードル案内部材（３１）に複数の列（３４，３４ａ）で弁ニードル案内部材（３１）に全周にわたって配置されている。この場合、少なくとも１つの列（３４ａ）の燃料通路（３５）は、当該燃料噴射弁（１）の休止状態で弁閉鎖体（４）の案内線（３３）の上方に配置されている。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式の燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２５０５９号明細書に基づき燃料噴射弁が公知である。この公知の燃料噴射弁は、燃料流入通路から噴射開口にまで延びる燃料の流路に複数の燃料通路を有している。これらの燃料通路の横断面と、付与された燃料圧とは、その都度単位時間あたりに噴射される燃料量を規定している。噴射される燃料クラウドに対する燃料分配に影響を与えるために、燃料通路の少なくとも一部は、この燃料通路から流出した燃料噴流が噴射開口を通って直接噴射されるように方向付けられている。
【０００３】
上述したドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２５０５９号明細書に基づき公知の燃料噴射弁における欠点は、特に燃料通路が燃料の流れ方向に対して垂直な１つの平面に形成されている、すなわち、開口が、弁座支持体に結合された弁ニードル案内部材を中心とした１つの円線上に配置されていることにある。これによって、燃料噴射弁を通流する燃料量を、シール座部からの弁閉鎖体の持上り時に十分正確に調量することができない。
【０００４】
さらに、完全燃焼に課せられる化学量論的な要求に対して十分となる、十分に均質な燃料クラウドを発生させるためには、孔の数が不十分である。このことは、燃料通路の大きな直径によって付加的に増大させられる。
【０００５】
発明の利点
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射弁は従来のものに比べて、燃料噴射弁を通流する燃料の調整を、高い精度を備えた、複数の列で全周にわたって配置された燃料通路でのスプール原理の使用によって行うことができるという利点を有している。
【０００６】
従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した燃料噴射弁の有利な改良形が可能となる。
【０００７】
列ごとに軸方向で互いにずらされた燃料通路が均質な混合気クラウドを発生させることも有利である。
【０００８】
燃料噴射弁の中心軸線に対して相対的な接線方向の成分を備えた燃料通路の配置によって、燃料は、同じく混合気クラウドの良好な調整のために働く渦流を獲得する。
【０００９】
燃料通路は、燃料噴射弁の中心軸線に対して垂直な基準平面に対して流出方向に傾けられていてもよい。これによって、燃料通路の流体動力学的な特性が改善される。
【００１０】
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。
【００１１】
図２および図３につき本発明による燃料噴射弁１の実施例を詳しく説明する前に、本発明を理解しやすくするために、まず本発明による手段に関する実施例を除いて構造的に同様のすでに公知の燃料噴射弁１の主要な構成部分を図１につき簡単に説明することにする。
【００１２】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁の形で形成されている。この燃料噴射弁１は、特に燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）内に直接噴射するために適している。
【００１３】
燃料噴射弁１はノズルボディ２を有している。このノズルボディ２内には弁ニードル３が配置されている。この弁ニードル３は弁閉鎖体４に作用結合されている。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部を形成している。燃料噴射弁１は、本実施例では、内方に開放する燃料噴射弁１である。この燃料噴射弁１は噴射開口７を有している。ノズルボディ２はシール部材８によって電磁コイル１０の外側磁極９に対してシールされている。電磁コイル１０はコイルハウジング１１内に封入されていて、コイル枠体１２に巻き付けられている。このコイル枠体１２は電磁コイル１０の内側磁極１３に接触している。この内側磁極１３と外側磁極９とはギャップ２６によって互いに分離されていて、結合構成部材２９に支持されている。電磁コイル１０は線路１９を介して、電気的な差込みコンタクト１７により供給可能な電流によって励磁される。差込みコンタクト１７はプラスチック被覆体１８によって取り囲まれている。このプラスチック被覆体１８は内側磁極１３を取り囲むように射出成形されていてよい。
【００１４】
弁ニードル３は弁ニードル案内部材１４内に案内されている。この弁ニードル案内部材１４は板状に形成されている。行程調整のためには、弁ニードル案内部材１４と対を成す調整板１５が使用される。この調整板１５の他方の側には可動鉄心もしくはプランジャ２０が位置している。このプランジャ２０は第１のフランジ２１を介して、動力が伝達されるように弁ニードル３に結合されている。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に結合されている。この第１のフランジ２１には戻しばね２３が支持されている。この戻しばね２３には、燃料噴射弁１の図示の構造では、スリーブ２４によって予荷重もしくはプレロードがかけられる。
【００１５】
弁ニードル３に溶接シームを介して結合されている第２のフランジは下側のプランジャストッパとして働く。第２のフランジに載置している弾性的な中間リングは燃料噴射弁１の閉鎖時の衝突を回避している。
【００１６】
弁ニードル案内部材１４と、プランジャ２０と、弁座体５とには燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが延びている。これらの燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されかつフィルタエレメント２５によって濾過された燃料を噴射開口７にまで案内する。燃料噴射弁１はシール部材２８によって燃料管路（図示せず）に対してシールされている。
【００１７】
燃料噴射弁１の休止状態では、プランジャ２０が戻しばね２３によってプランジャ２０の持上り方向とは逆方向で負荷される。この場合、弁閉鎖体４は弁座面６に密に当て付けられた状態で保持される。電磁コイル１０の励磁時には、この電磁コイル１０が磁界を形成する。この磁界はプランジャ２０を戻しばね２３のばね力に抗して持上り方向に運動させる。この場合、行程は、休止位置で内側磁極１３とプランジャ２０との間に位置する作業ギャップ２７によって設定されている。プランジャ２０は、弁ニードル３に溶接されているフランジ２１を同じく持上り方向に連行する。弁ニードル３に作用結合されている弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上がり、燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃを介して噴射開口７にまで案内された燃料が噴射される。
【００１８】
コイル電流が遮断されると、磁界の十分な減少の後、プランジャ２０が戻しばね２３の押圧によって内側磁極１３から降下する。これによって、弁ニードル３に作用結合されているフランジ２１が持上り方向とは逆方向に運動させられる。これによって、弁ニードル３が同じ方向に運動させられる。これによって、弁閉鎖体４が弁座面６に載置し、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００１９】
図２には、本発明による燃料噴射弁１の実施例が、抜粋した断面図で示してある。図示の部分は図１に符号ＩＩで示してある。
【００２０】
図２に示した本発明による燃料噴射弁１の実施例は弁ニードル案内部材３１を有している。この弁ニードル案内部材３１は弁座体５の流入側の端面３２に形成されている。この場合、弁ニードル案内部材３１は弁座体５と一体に形成されていてもよいし、たとえば溶接、はんだ付けまたはこれに類する方法によって弁座体５に結合されていてもよい。弁ニードル案内部材３１は中空円筒状に形成されている。
【００２１】
図示の実施例では、弁ニードル３は球形の弁閉鎖体４を有している。この弁閉鎖体４は、弁座体５に形成された弁座面６と共にシール座部を形成している。弁閉鎖体４は弁ニードル案内部材３１によって案内される。この場合、弁閉鎖体４は案内線３３で弁ニードル案内部材３１の内壁３８に接触している。案内線３３の領域ではもしくは案内線３３とシール座部との間では、弁ニードル案内部材３１に複数の列３４の複数の燃料通路３５が配置されている。これらの燃料通路３５は弁ニードル案内部材３１の半径方向外側の面３６から半径方向内側の面３９にまで延びている。複数の燃料通路列のうち、図示の実施例では、弁閉鎖体４が弁座面６に接触している休止状態において、列３４ａが案内線３３の流入側に配置されているのに対して、残りの列３４は案内線３３と弁座面６との間に配置されている。
【００２２】
この場合、燃料通路３５は、燃料噴射弁１の中心軸線３７に対して垂直に延びていてもよいし、中心軸線３７に対して垂直な方向付けに対して角度αを成して流出方向に傾けられていてもよい。燃料通路３５が、中心軸線３７に対して垂直な方向付けに対して角度αを成して流出方向に傾けられていることは流体動力学的により有利である。
【００２３】
弁ニードル３が燃料噴射弁１の操作によって燃料の流れ方向とは逆方向に運動させられるやいなや、列３４の燃料通路３５が開放される。燃料は弁ニードル案内部材３１の半径方向外側の面３６から燃料通路３５を通ってシール座部の方向に流れる。開放動作の開始段階では、弁閉鎖体４の案内線３３の流出側に配置されている列３４の燃料通路３５しか開放されない。休止状態で弁閉鎖体４の案内線３３の流入側に配置されている一番上側の列３４ａの燃料通路３５は最初はまだ閉鎖されたままである。弁ニードル３が、規定された部分行程を通過すると、一番上側の列３４ａも通流のために開放される。
【００２４】
燃料通路３５の、この２つに分割された空間的な配置形式によって、調量精度を損なうことなしに、弁ニードル３の、手間のかかる行程モデリングを省略することができる。列３４の燃料通路３５は、必要となる燃料量よりもやや少ない規定された燃料量が通流するように設けられている。一番上側の列３４ａの燃料通路３５によって、正確な燃料量にまで達する通流量を弁ニードル３の開放ストッパの変更によって変えることができる。弁ニードル３の適宜な行程調整によって、獲得したい通流精度の枠内で必要となる燃料と同様に多くの燃料が正確に一番上側の列３４ａの燃料通路３５を流れる。
【００２５】
図３には、図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、燃料通路３５の領域における弁ニードル案内部材３１の概略的な断面図が示してある。列３４の燃料通路３５は、図示の実施例では、可能な限り均質な混合気クラウドを発生させるために、軸方向で互いにずらされて配置されている。しかし、燃料通路３５は軸方向のずれなしに配置されていてもよい。必要となる調量精度を達成するためには、燃料通路３５が、極めて小さな直径、たとえば１００μｍ未満の直径、特に７０μｍ以下の直径を有していることが望ましい。このような小内径の孔の製作は、たとえばレーザ加工によって行うことができる。
【００２６】
燃料通路３５は渦流を発生させるために燃料噴射弁１の中心軸線３７に対して相対的な接線方向の成分を有しているので、燃料通路３５の横断面は図３に楕円形で示してある。この場合、燃料通路３５の接線方向の成分は、各列３４，３４ａにおいて残りの列３４，３４ａに対して相対的に同じ方向に方向付けられていてよい。したがって、本発明による燃料噴射弁１の図示の実施例によって、渦流調整は、調量される燃料量の細分化に依存される。
【００２７】
本発明は、図示の実施例に限定されるものではなく、たとえば圧電式のかつ磁気歪み式のアクチュエータを備えた燃料噴射弁１または燃料通路３５の任意の配置形式に対しても使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
公知先行技術による燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図である。
【図２】
図１に示した領域ＩＩにおける本発明による燃料噴射弁の第１実施例の概略的な部分図である。
【図３】
図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った概略的な断面図である。
【符号の説明】
１　燃料噴射弁、　２　ノズルボディ、　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　シール部材、　９　外側磁極、　１０　電磁コイル、　１１　コイルハウジング、　１２　コイル枠体、　１３　内側磁極、　１４　弁ニードル案内部材、　１５　調整板、　１６　燃料供給部、　１７　差込みコンタクト、　１８　プラスチック被覆体、　１９　線路、　２０　プランジャ、　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　ギャップ、　２７　作業ギャップ、　２８　シール部材、　２９　結合構成部材、　３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　燃料通路、　３１　弁ニードル案内部材、　３２　端面、　３３　案内線、　３４　列、　３４ａ　列、　３５　燃料通路、　３６　面、　３７　中心軸線、　３８　内壁、　３９　面

Claims (10)

1. 特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、弁ニードル（３）を操作するためのアクチュエータ（１０）が設けられており、弁ニードル（３）が、噴射側の端部に弁閉鎖体（４）を有しており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成されている弁座面（６）と共にシール座部を形成しており、さらに、燃料通路（３５）が設けられており、該燃料通路（３５）が、弁座体（５）に結合された弁ニードル案内部材（３１）または弁座体（５）と一体に形成された弁ニードル案内部材（３１）に配置されている形式のものにおいて、
   燃料通路（３５）が、複数の列（３４，３４ａ）で弁ニードル案内部材（３１）に全周にわたって配置されており、少なくとも１つの列（３４ａ）の燃料通路（３５）が、当該燃料噴射弁（１）の休止状態で弁閉鎖体（４）の案内線（３３）の上方に配置されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 残りの列（３４）の燃料通路（３５）が、弁座面（６）と弁閉鎖体（４）の案内線（３３）との間に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 弁ニードル案内部材（３１）が、弁座体（５）の流入側の端面（３２）に形成されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 弁ニードル案内部材（３１）が、弁座体（５）の端面（３２）から中空円筒状に延びている、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 弁閉鎖体（４）が、案内線（３３）の領域で弁ニードル案内部材（３１）の内壁（３８）に接触するように成形されている、請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 全周にわたって延びる列（３４，３４ａ）の燃料通路（３５）が、軸方向で互いにずらされて配置されている、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. 燃料通路（３５）が、当該燃料噴射弁（１）の中心軸線（３７）に対する接線方向成分を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 列（３４，３４ａ）の接線方向成分が、同じ方向に方向付けられている、請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 燃料通路（３５）が、当該燃料噴射弁（１）の中心軸線（３７）に対して垂直な平面に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
10. 燃料通路（３５）が、中心軸線（３７）に対して半径方向の方向付けに対して角度αを成して傾けられている、請求項９記載の燃料噴射弁。

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