JP2004511720A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

内燃機関の燃料噴射装置のための、行程制限部を備えていて内方に向かって開放する燃料噴射弁（１）が、弁ニードル（３）と作用結合されていて弁座体（５）の弁座面（６）と共働してシール座を形成する弁閉鎖体（４）を有している。シール座の下流側において弁閉鎖体（４）には延長部（３４）が配置されており、この延長部（３４）はスリーブ状の区分（３６）を有していて、このスリーブ状の区分（３６）は、弁座体（５）における貫通開口（３７）を貫いて延びている。延長部（３４）はその下流側端部に、半径方向拡大部（３５）を有しており、ｋの半径方向拡大部（３５）は、休止状態において弁座体（５）における接触面（３２）から軸方向間隔を有していて、貫通開口（３７）の最小の半径方向長さよりも大きい。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
渦流を生ぜしめるようになっていて内方に向かって開放する燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８１５８００号明細書に基づいて公知である。弁座遺体内に設けられている部材を介して、燃料流れ方向で見て弁閉鎖体と弁座体とによって形成されたシール座の下流側において、燃料噴射弁の開放時に渦流が生ぜしめられ、そしてこの渦流によって、噴射される燃料噴流は扇状に拡げられる（Ａｕｆｆａｅｃｈｅｒｎ）。既に開放過程の間中燃料は渦流円板を貫流するので、全噴射過程中に渦流が形成される。燃料に対する周速度を負荷することは、直接、燃料の噴射時に行われる。
【０００３】
弁シール座の下流において渦流を生ぜしめるようになっていて内方に向かって開放する別の燃料噴射弁が、ドイツ連邦共和国特許第４１３１４９９号明細書に基づいて公知である。この公知の燃料噴射弁では、シール座の下流側において弁座体に切欠きが配置されており、これらの切欠きは接線方向成分を有していて、噴射開口に開口している。これらの切欠きは溝の形で弁座体に形成されていて、弁シール座の、下流側における円錐形の延長部において延びている。燃料噴射弁の開放時に切欠きは、弁閉鎖体に向かって開放しており、燃料流の一部は渦流を形成するエレメントのところを通過して噴射開口に向かって流れることができる。これによって渦流を形成するためには、噴射される燃料の一部だけが関与することになり、従って、燃料の噴射ジオメトリに対して影響を与える可能性は制限されている。
【０００４】
両方の燃料噴射弁において、弁ニードル及び該弁ニードルに結合された弁閉鎖体は、行程を制限する２つのストッパの間において運動する。電磁コイルが励起されいない場合に、弁座面は、燃料噴射弁の休止状態における下流側の行程制限部を形成する。燃料噴射弁の開放時に弁ニードルは弁閉鎖体と一緒に、可動子が上流側に配置された接触面においてその運動を制限されるまで、弁座面から持ち上げられる。
【０００５】
上に述べた燃料噴射弁では、行程を制限する上側のストッパと行程を制限する下側のストッパを摩耗に対して保護することが必要である。このことは例えば焼き入れやクロームメッキによって行われる。少なくとも４つの関係した部材にこのような処理を施すことは、時間のみならずかなりのコストをも要する。
【０００６】
さらに行程を調節するためには、可動子とそれに対応配置された接触面との間における間隙寸法が正確に維持されねばならない。この場合、休止状態における燃料噴射弁の弁シール座を起点として、可動に到るまでの部材の製作誤差が加算される。それに加えて、接触面に到るまでの、弁の反対の側から加算された部材の製作誤差も生じることになる。
【０００７】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁は、公知のものに比べて次のような利点、すなわち両方の終端ポジションのための弁閉鎖体の行程制限が１つの部材において実現されているという利点を有している。両方の接触面は、弁閉鎖体のための対応支承部として働き、共に弁座体に配置されている。従って行程調節は、電磁コイルの励起時における行程の制限を規定する弁閉鎖体における延長部の長さだけによって規定することができる。延長部の取付けは、弁閉鎖体が弁座面と接触している場合に行われる。これによって、調節された行程の検査は極めて容易に行うことができる。
【０００８】
本発明による燃料噴射弁の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００９】
燃料噴射弁の開放中に、２つの流路が形成される。一方において燃料は燃料通路を通って、延長部の中央の噴射開口に流れる。また他方において燃料の一部は、延長部の外側を通って、渦流を形成することなく流れる。このことは前噴流を生ぜしめるために有効であり、この前噴流の噴射パターンは、燃料噴射弁が完全に開放された場合における主噴流とは異なっている。部分行程を実現することができる燃料噴射弁は、さらに第２の流路の開放によって所望のように、噴射される燃料噴流のジオメトリを、全噴射過程の間に変化させることができる。
【００１０】
さらにデッド容積は極めて僅かである。従って燃料噴射弁の閉鎖後に、後垂れもしくは滴下が生じることはない。渦流の形成は燃料噴射の直前において行われる。流れ変向が存在していないことによって、原型のばらつき（Ｅｘｅｍｐｌａｒｓｔｒｅｕｕｎｇ）が減じられる。
【００１１】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００１２】
図１は、本発明による燃料噴射弁の１実施例を部分的に断面して示す図である。
【００１３】
図２は、図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す図である。
【００１４】
図３は、図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第２実施例を示す図である。
【００１５】
図４は、図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第３実施例を示す図である。
【００１６】
図５は、図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第４実施例を示す図である。
【００１７】
実施例の記載
本発明による燃料噴射弁１の図２〜図４に示された実施例を詳説する前に、本発明をより良好に理解するために図１を参照しながら、本発明による燃料噴射弁１を全体図を用いて主要部分について簡単に説明する。
【００１８】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁１の形で構成されている。燃料噴射弁１は特に、内燃機関の図示されていない燃焼室に燃料を直接噴射するために適している。
【００１９】
燃料噴射弁１はノズル体２から成っており、このノズル体２内には弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合されており、弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と共働してシール座を形成している。図示の燃料噴射弁１は、１つの噴射開口７を備えた電磁作動式の燃料噴射弁１である。ノズル体２はシール部材８によって電磁回路１２の外極９に対してシールされている。電磁コイル１０はコイル坦体１２に巻かれていて、コイルケーシング１１によってカプセル化されている。コイル坦体１２自体は電磁コイル１０の内極１３に接触している。内極１３と外極９とは間隙２９によって互いに隔てられていて、結合部材２９に支持されている。電磁コイル１０はライン１９を介して、電気的な差込みコンタクト１７を期して供給可能な電流によって励起される。差込みコンタクト１７は、内極１３に射出成形されているプラスチック外装１８によって取り囲まれている。
【００２０】
弁ニードル３は、円板状に形成された弁ニードルガイド１４及びガイド円板３１において案内されている。円板１５の下流側には可動子２０が設けられている。この可動子２０はフランジ２１を介して弁ニードル３と摩擦力結合式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に結合されており、この弁ニードル３は溶接シーム２２によってフランジ２１と結合されている。フランジ２１には戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は燃料噴射弁１の図示の構成では、スリーブ２４によってプレロードもしくは予負荷（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）をかけられている。
【００２１】
弁ニードルガイド１４と可動子２０とガイド円板３１内を延びている燃料通路３０ａ〜３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されてフィルタエレメント２５によって濾過される燃料を、弁座にまで導く。燃料噴射弁１はシール部材２８によって図示されていない分配管路に対してシールされている。
【００２２】
本発明による燃料噴射弁１では、燃料噴射弁１の休止状態において可動子２０は弁ニードル３におけるフランジ２１を介して、戻しばね２３によってその上昇行程方向とは逆向きに負荷されていて、これによって弁閉鎖体４は弁座面６にシール接触させられた状態に保たれ、弁閉鎖体４はその下流側において行程を制限する終端ポジションを占めている。電磁コイル１０が励起されると、電磁コイル１０は磁界を形成し、この磁界によって可動子２０は戻しばね２３のばね力に抗して上昇行程方向に移動させられ、この場合行程は、休止位置において延長部３４と弁座体５との間に位置している作業間隙２７によって所定されている。可動子２０は、弁ニードル３と溶接されているフランジ２１を、ひいては弁ニードル３を同様に上昇行程方向に連行する。弁ニードル３と作用結合している弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、燃料通路３０ａ〜３０ｃを介してシール座に達する燃料は、弁閉鎖体４のところを通過して渦流通路３３を通って噴射開口７に流入し、そして噴射される。
【００２３】
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た後で、フランジ２１に対する戻しばね２３の圧力によって、内極１３から落下し、これによって弁ニードル３は上昇行程方向とは逆向きに運動する。これによって弁閉鎖体４は弁座面６に接触し燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２４】
本発明による燃料噴射弁１の１実施例は、図２に図１の範囲ＩＩが拡大されて示されている。弁座体５は燃料噴射弁１の休止状態において弁座面６における弁閉鎖体４の接触によって第１の行程制限部を形成している。弁座体５は延長部３４によって貫通され、この延長部３４は下流側の半径方向拡大部３５を有しており、この拡大部３５は弁座体５と共に電磁コイル１０の励起時に第２の行程制限部を形成する。
【００２５】
弁座面６の下流側において弁座体５には、貫通開口が続いており、この貫通開口は、半径方向拡大部として形成された接触面を、弁座体５の下流側に向かって有している。延長部３４は貫通開口を貫通していて、弁閉鎖体４と、例えば溶接又は硬ろう接によって摩擦力結合式に結合されている。延長部３４には噴射開口７が設けられており、この噴射開口７は、単数又は複数の渦流通路３３を通して、燃料噴射弁１の開放時に弁閉鎖体４と弁座面６との間に生じる間隙と接続される。渦流もしくはスワールを生ぜしめるために、渦流通路３３は有利には接線方向成分を有している。
【００２６】
貫通開口３７を開通する延長部３４は、スリーブ状の区分３６を有しており、この区分３６の長さは次のように、すなわち弁座体５の接触面３２と延長部３４の半径方向拡大部３４との間に燃料噴射弁１の休止状態において作業間隙２７が生じるように、寸法設定されている。作業間隙２７の軸方向長さは、弁座面６に対する弁閉鎖体４の最大行程を規定する。
【００２７】
貫通開口３７の半径方向長さは、延長部３４の半径方向拡大部３５の上流におけるスリーブ状の区分３６の半径方向長さよりも大きい。電磁コイル１０の励起時に弁閉鎖体４は弁座面６から持ち上がり、燃料のための流路を開放する。行程を制限する上側の終端ポジションに達するまで、燃料は渦流通路３３を通って、かつ弁座体５と延長部３４との間に形成された間隙３８を通って流れ、噴射開口７もしくは作業間隙２７から噴射される。行程の終了近くで、延長部３４の半径方向拡大部３５と弁座体５の接触面３２との間の作業間隙２７は、次第に小さくなり、作業間隙２７を通る燃料流は減少する。燃料噴射弁１の完全な開放時に半径方向拡大部３５は、接触面３２と接触している。有利には接触面３２及び半径方向拡大部３５は相互に対応するジオメトリを有しており、その結果半径方向拡大部３５は接触面３２と共働してシール座を形成する。作業間隙２７を通る燃料流路は今や閉鎖されていて、完全な開放時に、噴射される全燃料は渦流を与えられている。
【００２８】
さらに、接触面３２及び延長部３４の半径方向拡大部３５に流れを導くエレメントを設けることが可能であり、このようなエレメントは全噴射時間にわたって第２の流路を形成する。このようになっていると、局部的に異なって調整される燃料噴流を所望のように形成することが可能になる。
【００２９】
部分行程運転が可能な燃料噴射弁１では、噴射パターンに全噴射過程にわたって影響を与えることができる。部分行程運転では弁閉鎖体４は、最大に可能な行程の一部だけにわたって持ち上げられることができる。従って半径方向拡大部３５と接触面３２との間における作業間隙２７は、異なった広さに開放され、渦流なしに噴射される燃料量を変化させ、これによって噴射パターンが変化する。
【００３０】
図３には本発明による燃料噴射弁１の別の実施例が示されている。図２に示された実施例とは異なり、この実施例では燃料噴射弁１の開放中における第２の流路の形成が阻止される。貫通開口３７は延長部３４のスリーブ状の区分３６に対して次のように、すなわち両構成部材の間に生じる間隙３８が液体的にシールされるように、寸法設定されている。開放行程中、噴射される燃料量は、貫通開口３７の領域において弁座体５と渦流通路３３との重なりが変化することによって規定される。
【００３１】
渦流通路３３は開放中における所望の特性に応じて選択することができる。渦流通路３３は可変のジオメトリを備えたスリットとして又は孔として設けることができる。同様に流れ方向における個々の渦流通路３３の種々異なったポジショニングも可能である。従って、完全な流れ横断面の開放は、弁閉鎖体４ひいてはこれに結合された延長部３４の行程と共にだんだんと行われる。
【００３２】
図４には、燃料噴射弁１に弁ニードル３と延長部３５とが一体的に形成されていて第２の流路が形成されていない１実施例が示されている。球形の弁閉鎖体４は中央の切欠き４０を有しており、この切欠き４０は弁ニードル３によって貫通されている。噴射開口７は例えば孔として、延長部３４の領域において弁ニードル３の下流側端部に形成されている。噴射開口７を盲孔として形成することによって、デッド容積が制限され、噴射過程終了後における燃料の後垂れもしくは滴下が回避される。軸方向において弁閉鎖体４のポジションは有利には、弁ニードル３との溶接によって固定されている。溶接結合部３９は、弁ニードル３の全周にわたって分配配置された溶接ポイントによって、環状の溶接シームと同様に実現することができる。
【００３３】
図５には図４に示された実施例の変化実施例であって、中空の弁ニードル３を備えた実施例が示されている。弁閉鎖体４はこの実施例においても弁ニードル３に差し嵌められて溶接されている。弁ニードル３は運動する質量を減じるために、中空ニードルとして形成されている。シール座の上流に燃料が進入することを回避するために、弁ニードル３は上流側において閉鎖されている。このことは例えば弁ニードル３の上流側端部における溶接閉鎖によって行うことができる。弁ニードル３の環状のジオメトリによって、噴射開口７を固有の製造ステップにおいて形成する作業が省かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の１実施例を部分的に断面して示す図である。
【図２】
図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す図である。
【図３】
図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第２実施例を示す図である。
【図４】
図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第３実施例を示す図である。
【図５】
図１の範囲ＩＩを拡大して示す図であって、本発明による燃料噴射弁の第４実施例を示す図である。

Claims (12)

1. 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、弁座体（５）の弁座面（６）と共働してシール座を形成する弁閉鎖体（４）と、該弁閉鎖体（４）の行程制限部とが設けられている形式のものにおいて、
   弁閉鎖体（４）のシール座の下流側に延長部（３４）が配置されていて、該延長部（３４）がスリーブ状の区分（３６）を有しており、該区分（３６）が、弁座体（５）に設けられた貫通開口（３７）を貫いて延びており、
   延長部（３４）がその下流側端部に半径方向拡大部（３５）を有しており、該半径方向拡大部（３５）が休止状態において、弁座体（５）における接触面（３２）から軸方向間隔を有していて、貫通開口（３７）の最小の半径方向長さよりも大きく、燃料噴射弁（１）の開放時に接触面（３２）と共働して行程制限部を形成することを特徴とする燃料噴射弁。
2. 延長部（３４）に噴射開口（７）が設けられており、該噴射開口（７）が少なくとも燃料噴射弁（１）の開放時に、少なくとも１つの渦流通路（３３）を通して、燃料によって圧力負荷されている容積と接続されている、請求項２記載の燃料噴射弁。
3. 弁座体（５）の下流側に、半径方向拡大部として形成された接触面（３２）が形成されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 渦流通路（３３）が接線方向成分をもって、延長部（３４）における噴射開口（７）に開口している、請求項２記載の燃料噴射弁。
5. 延長部（３４）における半径方向拡大部（３５）と弁座体（５）における接触面（３２）とが、燃料噴射弁（１）の完全な開放時に共働してシール座を形成する、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. 延長部（３４）が弁閉鎖体（４）と溶接されている、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. 延長部（３４）が硬ろうによるろう接によって弁閉鎖体（４）と結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 渦流通路（３３）が延長部（３４）における孔である、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. 渦流通路（３３）が延長部（３４）においてスリット状に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
10. 延長部（３３）と弁座体（５）との間に形成された間隙（３８）が、液体に対してシール作用を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
11. 延長部（３４）が弁ニードル（３）と一体的に形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
12. 弁ニードル（３）が弁閉鎖体（５）を貫通している、請求項１１記載の燃料噴射弁。