JP2004511699A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

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、弁閉鎖体を有しており、該弁閉鎖体が、弁ニードル（３）と作用接続していて、かつ弁座体（５）の弁座面（６）と協働して１つのシール座を形成している。さらに該シール座の下流側で前記弁座体（５）内に配置された渦流発生部材が設けあっれていて、該渦流発生部材の中心軸線（３８）が、有利には燃料噴射弁（１）の中心軸線（３９）と、ゼロとは異なる角度を成しており、この場合、渦流発生部材としてのねじ山付きロッド（３６）が、弁座体（５）内に押し込まれている。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した燃料噴射弁に関する。
【０００２】
シール座の下流側で１つの渦流発生部材を有している燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許公開第３１２１５７２号明細書により公知である。この場合、燃料噴射弁の中心軸線に対して同軸的に配置され、かつシール座から噴射開口に通じる孔内に、円筒形の構成部材が押し込まれており、この構成部材は、シリンダ外周面で溝を有していて、この溝は２つのシリンダ端面側を互いに接続する。これらの溝は、螺旋状に配置されていて、燃料噴射弁の開放時に燃料流に渦流発生負荷を加えるようになっている。燃料流の種々異なる噴射流形状を実現させるために、溝はその横断面及びその勾配に関連して適合せしめられる。噴射しようとする燃料の調量は同様に、弁座体と協働して閉じた渦流通路を形成する溝を介して調節される。
【０００３】
その他の燃料噴射弁は、アメリカ合衆国特許第４５２０９６２号明細書により公知である。球弁の下流側にロッドが配置されており、このロッドの表面に溝が形成されている。
【０００４】
これらの溝は、渦流を発生させるために同様に螺旋状に配置されていて弁座体と協働して閉じた渦流通路を形成する。下流側に直接続いて、円錐形に拡げられた噴射開口が配置されている。
【０００５】
このような公知の燃料噴射弁においては、円筒形の渦流発生挿入部材の製造が高価であるという欠点がある。各渦流発生溝を設けることはコスト及び時間がかかる。この場合、大抵は切削加工技術が用いられるが、この切削加工技術は、溝を形成する際に生じるバリに関連して後作業を必要とする。
【０００６】
さらにまた、副流経路の形成を避けるために高い精度が求められるので、これはコスト的に不都合である。高品質の真円性公差を維持することによって、弁座体に対する渦流発生挿入部材のシールが得られる。これによって、渦流通路を通ってガイドされる完全な燃料流が得られる。
【０００７】
発明の利点
これに対して、請求項１の特徴部に記載された構成を有する本発明による燃料噴射弁は、ねじ山付きロッドのねじ溝によって渦流通路を形成したことによって、渦流を発生させるための安価な構成部材を挿入することができるという利点を有している。渦流発生挿入部材は、必要な数のねじ溝を有する長いねじ山付きロッドによって短くすることができる。
【０００８】
ねじ山付きロッドの製造は、大抵の場合はロール成形によって切削加工なしで行うことができる。渦流発生挿入部材の高価な後作業は必要ない。
【０００９】
さらにまた、孔内に押し込まれる多数のねじ溝によって真円性に対する要求を減少することができるという利点が得られる。軸方向で多数のねじ溝が弁座体に対してシールされる。このようにして構成されたラビリンスシールによって、軸方向の副流経路の形成は、大きい公差を有する構成部材においても避けることができる。
【００１０】
燃料を、シリンダヘッドの幾何学形状によってあらかじめ与えられた方向に意図して噴射させるために、渦流発生挿入部材を収容するための孔の中心軸線が、燃料噴射弁の中心軸線に対して、ゼロとは異なる角度を成すように構成される。渦流を発生させる部材全体を燃料噴射弁の中心軸線に対して傾斜させることによって、渦流にさらされる燃料流を変向させる必要はなく、これに伴う流れ損失は避けられる。
【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の有利な変化実施例が可能である。
【００１２】
渦流発生挿入部材に下流側に続いて配置された渦流室によって、燃料流内での渦流の均一化が得られ、それによて噴射流形成の変化が得られる。同時に、噴射開口に向かって噴射流横断面を減少させることによって、渦流が増大される。
【００１３】
さらにまた、渦流発生挿入部材を弁座体の下流側から押し込むことが可能である。この場合、渦流発生挿入部材の上流側に中空室が形成され、この中空室によって、噴射しようとする燃料の調量が行われる。
【００１４】
図面
本発明の実施例が図面に簡単に示されていて、以下に詳しく説明されている。
【００１５】
図１は、本発明による燃料噴射弁の第１実施例の概略的な部分断面図、
図２は、本発明による燃料噴射弁の第１実施例の、図１の部分ＩＩの概略的な部分断面図、
図３は、本発明による燃料噴射弁の第２の実施例の、図１の部分ＩＩの概略的な部分断面図である。
【００１６】
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の２つの実施例を詳しく説明する前に、本発明を理解し易くするために、まず図１を用いて、本発明による燃料噴射弁１の、主要な構成部分に関連した全体図について簡単に説明する。
【００１７】
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１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内に直接噴射するために適している。
【００１８】
燃料噴射弁１は、ノズル体２より成っていて、このノズル体２内に弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は、弁閉鎖体４と協働し、この弁閉鎖体４は、弁座体５上に配置された弁座面６と協働して１つのシール座を形成している。この燃料噴射弁１は、図示の実施例では、噴射開口７を有する電磁操作式の燃料噴射弁１である。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に巻き付けられており、このコイル支持体１２は、磁石コイル１０の内極１３に当接している。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２９で支えられている。磁石コイル１０は、導線１９を介して電気式の差込み接点１７を介して供給可能な電流によって励磁される。差込み接点１７は、プラスチック被覆部１８によって包囲されていて、このプラスチック被覆部１８は、内極１３に射出成形される。
【００１９】
弁ニードル３は、弁ニードルガイド１４内でガイドされていて、該弁ニードルガイドは円板状に構成されている。ストローク調節のために、一対の調節円板１５が用いられる。調節円板１５の他方側には可動子２０が配置されている。この可動子２０は、フランジ２１を介して摩擦接続（摩擦による束縛）的に弁ニードル３に結合されていて、この弁ニードル３は例えば溶接継ぎ目２２を介してフランジ２１に結合されている。フランジ２１には戻しばね２３が支えられており、この戻しばね２３は、燃料噴射弁１の図示の構造において、スリーブ２４によってプレロードをかけられている。
【００２０】
弁ニードルガイド１４内及び可動子２０内には燃料通路３０ａ，３０ｂが延びている。燃料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によって濾過される。弁閉鎖体４と弁座体５との間で弁閉鎖体４に形成された偏平部３２に沿って延びる燃料通路３０ｃを通って、燃料はシール座までガイドされる。燃料噴射弁１は、シール２８を通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。
【００２１】
燃料噴射弁１の非作業状態で、可動子２０は弁ニードル３のフランジ２１を介して、戻しばね２３によってその上昇行程方向に抗して、弁閉鎖体４が弁座面６において気密に当接した状態で保持され、弁閉鎖体４がその下流側の行程を制限する終端位置に位置するように、負荷される。磁石コイル１０が励磁されると、この磁石コイル１０は、戻しばね２３のばね力に抗して可動子２０を上昇行程方向に移動させる磁界を形成する。可動子２０は、弁ニードル３に溶接されたフランジ２１及びひいては弁ニードル３を同様に上昇行程方向で連行する。弁ニードル３と作用接続する弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、弁シール座に達した燃料が渦流通路３３を通って渦流室３４内に流入し、この渦流室から噴射開口７に達して、この噴射開口７で噴射される。
【００２２】
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のフランジ２１上に落下し、それによって弁ニードル３は上昇行程方向に抗して移動する。また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。
【００２３】
図２には、本発明による燃料噴射弁１が図示されている。シール座の下流側で弁座体５に孔３５が設けられていて、この孔３５内にねじ山付きロッド３６が押し込まれている。ねじ山付きロッド３６の下流側に円錐形の先細り部３７が続いており、この先細り部３７は噴射開口７に開口している。
【００２４】
弁座体５内に形成された孔３５の中心軸線３８は、燃料噴射弁１の中心軸線３９に対して有利には、ゼロとは異なる角度だけ傾斜されている。孔３５の直径は、押し込まれているねじ山付きロッド３６の外径に相当する。
【００２５】
ねじ山付きロッド３６の複数のねじ溝（Ｇｅｗｉｎｄｅｇａｎｇ）が、弁座体５の孔３５によって渦流通路３３を形成している。渦流通路は、孔３５内で、少なくとも１つの完全なねじ溝、有利には少なくとも２つの完全なねじ溝だけ延びている。種々異なるピッチを有するねじ山付きロッド３６を使用すれば、同じ外径のねじ山付きロッド３６において渦流発生を変えることができ、それによって燃料噴射弁１の製造時において製造しようとする同一の構成部分の割合を高くすることができる。ねじ山付きロッド３６は、その下流側の端面４０ｂが円錐形の先細り部３７に接触するまで、上流側から弁座体５内に押し込まれる。
【００２６】
円錐形の先細り部３７は、ねじ山付きロッド３６の下流側の端面４０ｂによって上流側が制限されて、渦流室３４を形成しており、この渦流室３４は下流側で噴射開口７に開口する。渦流室３４は、渦流通路３３によって、ねじ山付きロッド３６の上流側に形成された中空室に接続されている。燃料噴射弁１が開放されると、燃料は渦流室３４内に侵入し、この渦流室３４内で渦流が均一化され、横断面の狭窄部によって渦流が強められる。
【００２７】
図３には、本発明による燃料噴射弁１の第２実施例が示されている。ねじ山付きロッド３６は、下流側から弁座体５内に押し込まれる。噴射開口７は噴射孔付き円板４２内に配置されており、この噴射孔付き円板４２は、例えば溶接によって弁座体５の下流側に固定されている。
【００２８】
弁座体５は、シール座の下流側でオーバーフロー孔４３を有しており、このオーバーフロー孔４３の直径は、押し込もうとするねじ山付きロッド３６の内径若しくは谷径よりも小さく、その中心軸線は有利には、下流側に続く孔３５の中心軸線３８と合致していて、燃料噴射弁１の中心軸線３９に対してゼロとは異なる角度を成している。孔３５の直径は、押し込もうとするねじ山付きロッド３６の外径と同じである。孔３５の下流側の端部は、下流側で弁座体５から突き出している。弁座体５の下流側は、孔３５の領域で有利には平らな面４４を有しており、この平らな面４４の面垂線は孔３５の中心軸線に合致している。
【００２９】
噴射孔付き円板４２は弁座体５に例えば溶接結合によって固定されている。弁座体５の面４４と接触する、噴射孔付き円板４２の上流側は、弁座体５に対応する形状を有している。噴射孔付き円板４２内には、対称的な噴射流形状を得るために噴射開口７の中心軸線が孔３５の中心軸線３８と合致するように、噴射開口７が設けられている。噴射開口７の直径は、孔３５の直径よりも小さく、有利にはねじ山付きロッド３６の谷径よりも小さい。噴射孔付き円板４２は安価に例えば打ち抜き成形部として製造されている。
【００３０】
【数２】

【００３１】
ねじ山付きロッド３６の下流側には渦流室３４が配置されており、この渦流室３４は、ねじ山付きロッド３６の下流側の端面４０ｂと、噴射孔付き円板４２の上流側４１との間に形成されている。燃料流に形成される渦流は、燃料が噴射開口７を通って流れて、内燃機関の図示していない燃焼室内に噴射される前に、均一化される。
【００３２】
対称的な噴射流形状を形成するために、孔３５，４３若しくは噴射開口７の中心軸線は、長さ及び角度に関して互いに異なっていて良い。燃料流の渦流の形成は、ねじ山付きロッド３６を使用することによって実現される。このねじ山付きロッド３６のねじ山は、谷径及び外径及び／又はピッチに関連して異なっている。同様にこのようにして、ねじ山付きロッド３６の種々異なる長さ、及びひいてはこれに関連した、渦流を形成するねじ溝の異なる数の影響が利用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例の概略的な部分断面図である。
【図２】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例の、図１の部分ＩＩの概略的な部分断面図である。
【図３】
本発明による燃料噴射弁の第２の実施例の、図１の部分ＩＩの概略的な部分断面図である。

Claims (11)

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、弁閉鎖体を有しており、該弁閉鎖体が、弁ニードル（３）と作用接続していて、かつ弁座体（５）の弁座面（６）と協働して１つのシール座を形成しており、さらに該シール座の下流側で前記弁座体（５）内に配置された、渦流発生部材と、噴射開口（７）とを有している形式のものにおいて、
   前記渦流発生部材がねじ山付きロッド（３６）であることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. ねじ山付きロッド（３６）の中心軸線（３８）が、燃料噴射弁（１）の中心軸線（３９）と、ゼロとは異なる角度を成している、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. ねじ山付きロッド（３６）の下流側に渦流室（３４）が接続されており、この渦流室（３４）は、軸方向でねじ山付きロッド（３６）の端面（４０ｂ）と弁座体（５）とによって制限されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. ねじ山付きロッド（３６）の下流側に渦流室（３４）が接続されていて、該渦流室（３４）が軸方向で、ねじ山付きロッド（３６）の下流側の端面（４０ｂ）と、噴射孔付き円板（４２）の上流側（４７）とによって制限されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
5. 噴射開口（７）の半径方向の寸法がねじ山付きロッド（３６）の外径よりも小さい、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. 噴射開口（７）が噴射孔付き円板（４２）内に設けられている、請求項４記載の燃料噴射弁。
7. ねじ山付きロッド（３６）が弁座体（５）の上流側から、弁座体（５）の孔（３５）内に押し込み可能である、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. ねじ山付きロッド（３６）が弁座体（５）の下流側から、弁座体（５）の孔（３５）内に押し込み可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
9. 直径がねじ山付きロッド（３６）の谷径よりも小さいオーバーフロー孔（４３）の下流で、ねじ山付きロッド（３６）の上流側の端面（４０ａ）と弁座体（５）との間に中空室（４５）が形成されており、該中空室（４５）の最も狭い流過横断面が、噴射しようとする燃料量の調量を規定する、請求項８記載の燃料噴射弁。
10. 

    請求項９記載の燃料噴射弁。
11. 押し込まれたねじ山付きロッド（３６）の長さが、少なくとも１つの完全なねじ溝を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。