JP2004512459A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁（１）は弁座体（５）を有している。該弁座体（５）は弁座面（６）を有している。該弁座面（６）は、球形のまたは部分球形の弁閉鎖体（４）と協働してシール座部を形成している。さらに、燃料噴射弁（１）はスリーブ状の弁ニードル（３）を有している。該弁ニードル（３）は弁閉鎖体（４）に結合線（４３）で結合されている。弁ニードル（３）の内側の容積（４２）は、弁閉鎖体（４）に形成された渦流発生通路（３６）に接続されている。該渦流発生通路（３６）は、渦流を発生させるための接線方向成分を備えてシール座部の上流側に開口している。渦流発生通路（３６）はスリット（４４）として弁閉鎖体（４）に加工成形されている。該弁閉鎖体（４）とスリーブ状の弁ニードル（３）との結合線（４３）はスリット（４４）と交差している。これによって、渦流発生通路（３６）の入口開口（３６ａ）はスリーブ状の弁ニードル（３）の内部に位置しており、渦流発生通路（３６）の出口開口（３６ｂ）はスリーブ状の弁ニードル（３）の外側に位置している。

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】
シール座部への燃料の供給が弁閉鎖体の内部で行われる燃料噴射弁は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第４０１８２５６号明細書に基づき公知である。この公知の燃料噴射弁は弁閉鎖体を有している。この弁閉鎖体は、電磁的に操作される噴射弁のプランジャに結合されていて、ばねによって、弁座面に密に当て付けられた状態で保持される。この弁座面は弁座体に配置されている。弁閉鎖体は中央の切欠きを有している。この切欠きはプランジャの切欠きに接続されている。燃料噴射弁の開放時には、燃料が、中央の切欠きの下流側に配置された渦流発生通路内に流入する。この渦流発生通路は渦流を発生させるために接線方向成分を有している。渦流発生通路の下流側は渦流発生室に開口している。この渦流発生室はシール座部の上流側に位置している。噴射したい燃料量の調量は、孔として形成されている渦流発生通路の横断面を介して行われる。
【０００３】
さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６２４４７７号明細書に基づき、流れ案内部材が、中空に形成された弁ニードルの内部に敷設されている燃料噴射弁が公知である。弁ニードルは中央の切欠きとして盲孔を有している。この盲孔の下流側の端部には渦流発生通路が配置されている。この場合、噴射したい燃料量の調量は、やはり渦流を発生させるために接線方向成分を有していてよい渦流発生通路の横断面を介して行われる。燃料噴射弁の開放時に渦流発生通路から流出する燃料は周速度を有していて、ホローコーンで噴射される。
【０００４】
前述した両燃料噴射弁における欠点は、孔としての渦流発生通路の形成にある。これによって、燃料の調量量に関する追補的な修正が不可能となる。したがって、正確に規定された調量量を獲得するためには、孔の精密な加工成形が必要となる。これによって、製作費用が増大する。さらに、付加的な作業ステップとして、噴射したい燃料量が、完全に組み付けられた燃料噴射弁において設定量と合致することを保証することができるようにするために、渦流発生通路の横断面の検査が必要となる。
【０００５】
さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６２４４７７号明細書に基づき公知の燃料噴射弁における欠点は、弁ニードルの製造に手間がかかることにある。盲孔を弁ニードルのほぼ全長にわたって精密に加工成形するためには、工具に課せられる高い要求が必要となる。これに相俟って、工具費用が過剰に増大し、燃料噴射弁全体の製造が高価となる。
【０００６】
発明の利点
本発明による燃料噴射弁は従来のものに比べて、渦流発生通路がスリットとして弁閉鎖体に加工成形されているという利点を有している。これによって、弁閉鎖体の内部に設けられる付加的な中央の燃料供給部を不要にすることができる。さらに、弁ニードルと弁閉鎖体との溶接後、調整される燃料調量量の修正が可能となる。自由流れ横断面は溶接シームの塑性変形によって変化させることができる。これにより生ぜしめられるより僅かな粗悪品率によって、製造における費用が低減される。
【０００７】
さらに、有利には、高い個数の同一部材で燃料噴射弁の変化形が容易に可能となる。したがって、新たな調量量を同一の構成部材において調整するためには、新たな変化形を形成するために、溶接シームの変形加工が使用され得る。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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１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。
【００１１】
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は少なくとも下流側の端部で中空に形成されている。この領域でスリーブ状の弁ニードル３の壁には、少なくとも１つの開口３９が加工成形されており、これによって、弁ニードル３の中空室は燃料で充填することができる。下流側の端部では弁ニードル３が、結合線４３において有利には溶接シーム４１によって球形の弁閉鎖体４に結合されている。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。本実施例では、燃料噴射弁１は、電磁的に操作される燃料噴射弁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の外側のハウジング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とハウジング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。
【００１２】
弁ニードル３は、板状に形成された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は可動鉄心もしくはプランジャ２０の下流側に配置されている。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。プランジャ２０は弁ニードル３にフランジ２１を介して、たとえば溶接シームによって、動力が伝達されるように結合されている。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、戻しばね２３の上流側の端部において、内側磁極１３内に嵌め込まれたスリーブ２４によって予荷重もしくはプレロードがかけられる。
【００１３】
弁ニードル案内部材１４とプランジャ２０とには燃料通路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。開口３９を介して燃料は弁ニードル３の内側の容積４２に流入して渦流発生通路３６にまで案内される。燃料噴射弁１はシール部材２８によって分配管路（図示せず）に対してシールされている。
【００１４】
電磁コイル１０が励磁されていない場合には、燃料噴射弁１は休止状態に位置しており、プランジャ２０が、弁ニードル３に結合されたフランジ２１を介して戻しばね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、弁閉鎖体４は、下流側での行程を制限する終端位置に位置している。電磁コイル１０が励磁されると、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。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ひいては弁ニードル３を同じく持上り方向に連行する。この弁ニードル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、燃料が渦流発生通路３６を通って渦流発生室３７内に流入し、そこから噴射開口７にまで到達し、ホローコーン（Ｋｅｇｅｌｍａｎｔｅｌ）で噴射される。
【００１５】
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の力によってフランジ２１に対して内側磁極１３から降下する。これによって、弁ニードル３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。
【００１６】
図２には、本発明による燃料噴射弁１の実施例の、渦流を発生させる構成群が示してある。少なくとも下流側の領域でスリーブ状に形成された弁ニードル３は結合線４３で溶接シーム４１によって、有利には球形の弁閉鎖体４に溶接されている。この弁閉鎖体４は、弁座体５に加工成形されている切欠き３８によって軸方向で案内される。
【００１７】
渦流発生通路３６は、たとえば研削ディスクによって、弁閉鎖体４の球形の表面に向かって開いた、部分円形の輪郭を備えたスリット４４として弁閉鎖体４に加工成形されている。弁ニードル３と弁閉鎖体４との結合線４３は、加工成形されたスリット状の渦流発生通路３６と交差している。これによって、スリット４４は、入口側で開口した部分と、出口側で開口した部分とに分割される。このように形成された入口開口３６ａはスリーブ状の弁ニードル３の内側の容積４２に配置されている。これに対して、出口開口３６ｂはシール座部の上流側に配置されていて、有利には、渦流発生室３７に開口している。渦流発生通路３６の出口側の開口は接線方向成分を有している。この接線方向成分は燃料を周速度によって加速させる。この周速度は、噴射される燃料のより良好な噴霧を生ぜしめる。
【００１８】
弁ニードル３のスリーブ状の部分の内側の容積４２に位置する燃料は燃料噴射弁１の開放時に入口開口３６ａを通って渦流発生通路３６内に流入する。噴射したい燃料を調量するためには、渦流発生通路３６の内部に配置されている絞り箇所に設けられた制限横断面が役立つ。通流したい横断面はほぼ方形の面Ｆ＝Ｂ・Ｄである。この場合、Ｂは、加工成形されたスリット４４の幅に相当しており、Ｄは、弁ニードル３の下流側の端部と、加工成形されたスリット４４の底部との平均的な間隔に相当している。絞り箇所の通流後、燃料は出口開口３６ｂを通って弁閉鎖体４から流出し、たとえば渦流発生室３７内に流入し、そこから噴射開口７にまで到達する。
【００１９】
弁ニードル３の軸方向の位置を弁閉鎖体４に対して変化させることによって、間隔Ｄを変えることができる。これによって、通流したい方形に類似の面Ｆが変化し、したがって、最終的には、噴射したい燃料量が変化させられる。スリーブ状の弁ニードル３の軸方向の位置を弁閉鎖体４に対して変化させるためには、たとえば弁閉鎖体４と弁ニードル３との結合部が塑性変形させられ得る。このことは、すでに完全に組み付けられた燃料噴射弁１でも行うことができる。結合部の塑性変形時に弁閉鎖体４と弁ニードル３との解離の危険を小さく保つためには、結合技術として、有利には、材料接続的（ｍａｔｅｒｉａｌｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）な方法、たとえば溶接が使用される。
【００２０】
図３には、本発明による実施例のスリーブ状の弁ニードル３と弁閉鎖体４との断面図が示してある。本実施例では、４つの渦流発生通路３６が均一に弁閉鎖体４に配置されていて、同一の横断面を有している。形成される渦流の特殊な特性を発生させるためには、渦流発生通路３６が、弁閉鎖体４に対する位置に関してだけでなく横断面に関しても区別され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の実施例の概略的な部分断面図である。
【図２】
図１に示した区分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁の実施例の概略的な部分断面図である。
【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　ハウジング、　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、　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、　２８　シール部材、　２９　結合構成部材、　３０ａ，３０ｂ　燃料通路、　３６　渦流発生通路、　３６ａ　入口開口、　３６ｂ　出口開口、　３７　渦流発生室、　３８　切欠き、　３９　開口、　４１　溶接シーム、　４２　容積、　４３　結合線、　４４　スリット

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁（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）を有しており、該弁座面（６）が、球形のまたは部分球形の弁閉鎖体（４）と協働してシール座部を形成しており、さらに、スリーブ状の弁ニードル（３）が設けられており、該弁ニードル（３）が、弁閉鎖体（４）に結合線（４３）で結合されており、弁ニードル（３）の内側の容積（４２）が、弁閉鎖体（４）に形成された渦流発生通路（３６）に接続されており、該渦流発生通路（３６）が、シール座部の上流側に開口しており、渦流発生通路（３６）が、渦流を発生させるために接線方向成分を有している形式のものにおいて、
   渦流発生通路（３６）が、スリット（４４）として弁閉鎖体（４）に加工成形されており、該弁閉鎖体（４）とスリーブ状の弁ニードル（３）との結合線（４３）が、スリット（４４）と交差しており、これによって、渦流発生通路（３６）の入口開口（３６ａ）が、スリーブ状の弁ニードル（３）の内部に位置しており、渦流発生通路（３６）の出口開口（３６ｂ）が、スリーブ状の弁ニードル（３）の外側に位置していることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 弁ニードル（３）が、弁閉鎖体（４）に溶接されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 噴射したい燃料の調量量が、渦流発生通路（３６）の内部の燃料の流路に設けられた最小の流れ横断面によって調整可能である、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 弁ニードル（３）の下流側の端部が、最小の流れ横断面の円周線の一部である、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 調量量が、弁ニードル（３）と弁閉鎖体（４）との溶接シーム（４１）の塑性変形によって調整可能である、請求項２記載の燃料噴射弁。