JP2004518908A - 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、特に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であって、特に、アクチュエータ１０，１１，１２と、弁座体１６に形成された定置の弁座と協働する弁開閉のための可動の弁部分５，７とを有している。弁座２２の下流にはディスク状のスワールエレメント２６が配置されており、該スワールエレメントは少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口２９とを有しており、かつスワールエレメントは出口２９の上流に少なくとも１つのスワール通路２８を有している。スワールエレメント２６は受容部２５内に受容されている。受容部２５内に形成された供給通路３３が、ちょうどスワール通路２８のそれぞれの入口端部３４へ向けられている。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は請求項１の上位概念による燃料噴射弁から出発している。
【０００２】
スワールを発生するエレメントを燃料噴射弁に設け、該エレメントによって、噴射されるべき燃料にスワール成分を付与することは既に多種多様に公知であり、該スワール成分により、燃料が良好に噴霧化されて、より細かな滴に細分化される。その場合、スワール発生手段は弁座の上流側、要するにその手前に配置されることもあり、弁座の下流側、要するにその後方に配置されることもある。
【０００３】
弁座の下流側に配置されるスワール発生手段は、一般的には、スワール通路の半径方向外側に位置する端部内へ燃料が導入されて、次いで燃料が半径方向内向きにスワール室へ案内されると共に該スワール室内へ燃料が接線方向成分を有して流入するように形成される。次いで、スワールを付与された燃料はスワール室から流出する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８１５７７５号明細書からは、弁座の下流側に、上述の流れ経路を有するスワールディスクを配置した燃料噴射弁がすでに公知である。このスワールディスクでは燃料が無秩序にスワール通路の入口領域へ供給される。要するにスワール通路へ向かった狙い通りの流れ案内が存在しない。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０７２８８号明細書には、特に燃料噴射弁に使用するのに適した有孔ディスクの製造のためのいわゆる多層電着法が既に詳細に記載されている。種々の構造体の互いに上下の複数回の電解的な金属電着による、従って一体のディスクを生じるディスク製造のこの製造原理は明らかに本発明の開示内容に数えられるべきである。複数の面、積層もしくは層でのマイクロ電解的な金属電着はスワールディスクの製造のためにも使用することができる。
【０００５】
発明の利点
請求項１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が有する利点によれば、該燃料噴射弁によって、噴射されるべき燃料の極めて高い噴霧品位が得られることにある。従って、内燃機関のこの種の噴射弁によれば、特に内燃機関の排ガスエミッションが削減され、かつ同様に燃費の軽減が得られる。
【０００６】
有利には、スワールエレメントのスワール通路が極めて正確にかつ信頼性よく燃料流を受ける。受容部内には、下流に続いて位置するスワールエレメントのスワール通路の数とちょうど同じ数の多数の供給通路が設けられており、これらの供給通路がスワール通路の入口端部へ向けられており、その結果、スワール通路への燃料供給が流れに適って行われる。このような配置は弁座の後方で流れを受ける領域内のデッドホリュームの減少を可能ならしめる。これにより流入領域内には燃料が極めてわずかしか、または全く蓄積されないため、機関運転におけるいわゆる後噴射の危険が著しく軽減される。
【０００７】
従属請求項に記載された手段によれば、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な実施形と改良形とが得られる。
【０００８】
本発明による燃料噴射弁によれば、所定の組込条件を必要とすることもあるが、弁縦軸線に対する角度γでの燃料の斜めの噴射を極めて簡単に行わせることができる。この場合にはスワールエレメントが斜めに組み込まれ、それゆえ、受容部内の供給通路が種々の長さを有することができる。
【０００９】
特別有利には、スワールエレメントが特別簡単にコスト安に製造可能である。特別な利点は、スワールエレメントが再生産可能な形式で極めて正確に著しく大量の個数で同時に製造できることにある（高いバッチ能力）。その場合、スワールエレメントをいわゆる多層電着法によって製造するのが特に有利である。スワールエレメントは金属から形成されているため、破損に対して極めて安全であり、かつ良好に組付け可能である。多層電着法の使用は、スワールエレメント内の開口領域（スワール通路、出口）の輪郭が自由に選択可能であるため、極めて大きな形状自由性を許容する。
【００１０】
次ぎに、本発明の１実施例を図面に示し、以下の記載で詳細に説明する。
【００１１】
実施例の説明
図１に１実施例として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噴射弁の形状の弁が部分的かつ簡単に示されている。噴射弁は管状の弁座支持体１を有しており、該弁座支持体内には弁縦軸線２に対して同心的に縦孔３が形成されている。縦孔３内には弁ニードル５が配置されており、該弁ニードルはその下流の端部に弁閉鎖区分７を有している。
【００１２】
噴射弁の操作は公知形式で例えば電磁的に行われる。弁ニードル５の軸方向の運動のために、ひいては図示されていない戻しばねのばね力に抗した噴射弁の開放もしくは閉鎖のために、マグネットコイル１０と、可動子１１と、コア１２とを備えた図式的に示された電磁回路が役立てられる。可動子１１は弁ニードル５の閉鎖区分７とは逆の側の端部に、例えばレーザにより形成された溶接ビードにより結合されていてコア１２へ向けられている。
【００１３】
この種の燃料噴射弁では、電磁回路の代わりに例えばピエゾスタック（Ｐｉｅｚｏｓｔａｃｋ）のような他の励磁可能なアクチュエータをも使用することができ、もしくは軸方向に運動可能な弁部分の操作を液力的な圧力またはサーボ圧によって行うこともできる。
【００１４】
軸方向運動時の弁ニードル５の案内のために、案内エレメント１４の案内開口１３が役立てられている。案内エレメント１４は少なくとも１つの流れ開口１５を有しており、この流れ開口を通して燃料が縦孔３から弁座へ向かって流れることができる。例えばディスク状の案内エレメント１４は例えば環状に延びる溶接シームによって固定的に弁座体１６に結合されている。弁座体１６は例えば弁座支持体１の、コア１２とは逆の側の端部に溶接によって密に取付けられている。弁座体１６の位置は弁ニードル５の行程の大きさを規定する。その理由は、マグネットコイル１０の非励磁時の弁ニードル５の一方の終端位置が、弁座体１６の円錐状に下流へテーパした弁座面２２への弁閉鎖区分７の当接により規定されるからである。マグネットコイル１０の励磁時の弁ニードル５の他方の終端位置はコア１２に可動子１１が当接することにより規定される。それゆえ、弁ニードル５のこれら両方の終端位置の間の距離が行程を表している。弁閉鎖区分７は弁座体１６の円錐台形の弁座面２２と協働してシール座を形成している。弁座体１６は弁座面２２の下流に中央の出口２３を有している。
【００１５】
弁座体１６には出口２３の下流に例えばディスク状の受容部２５が配置されており、該受容部は例えば同様にディスク状の比較的小さなスワールエレメント２６の確実な受容と、このスワールエレメント２６への狙い通りの燃料供給とに役立っている。該受容部２５は例えばやはり溶接により弁座体１６に固定されている。
【００１６】
受容部２５はその下流側の端面２７にスワールエレメント２６を受容するための凹所３２を有しており、その場合、該凹所３２の軸方向の深さは少なくともほぼスワールエレメント２６の厚さに相応しており、従って、スワールエレメント２６は例えば受容部２５の端面２７と面一に配置される。受容部２５内には、スワールエレメント２６の半径方向内向きに延びるスワール通路の数とちょうど同じ数の多数の孔状の供給通路３３が設けられており、該供給通路はスワール通路２８の外側の入口端部３４へ向けられている。受容部２５の全ての供給通路３３は直接的に出口２３から流出する燃料の供給を受ける。供給通路３３はその中央の始端部から出発して、軸方向の成分と半径方向外向きの成分とを有していて斜めに傾斜して延びている。この形式でスワール通路２８の燃料供給が流れに適合し行われる。この種の配置は弁座の後方で流れを受ける領域内のデッドボリュームの軽減を可能ならしめる。供給通路３３は例えばドリル穿孔、侵食またはレーザ穿孔によって形成される。
【００１７】
スワールエレメント２６は噴口ディスクとして形成されていて例えば２層に形成されたディスク状の構成部分である。両方の層を介して、環状に延びる縁を備えたスワールエレメント２６が形成されており、該縁は内側の開口構造を囲んでおり、該開口構造は弁座体１６に面した上方の層内には、入口端部３４を備えたスワール通路２８と内側のスワール室３０とを有しており、かつ他面において開口構造は下方の層内ではスワール室３０に続く出口２９によって形成されている。
【００１８】
図２は図１による燃料噴射弁内に挿入されたスワールエレメント２６の平面図である。スワールエレメント２６は例えば４つのスワール通路２８を備えており、該スワール通路の入口端部３４は４つの供給通路３３から燃料の供給を受ける。その場合、１つの供給通路３３はちょうど１つのスワール通路２８の入口端部３４に開口している。スワール通路２８は弁縦軸線２の領域内に位置するスワール室３０内へ接線方向で開口するために入口端部３４から半径方向内向きに延びている。スワール室３０からはスワールを与えられた燃料が出口２９を介してスワールエレメント２６から流出する。
【００１９】
本発明による燃料噴射弁によれば、所定の組込み条件を必要とすることもあるが、弁縦軸線に対する角度γでの燃料の斜めの噴射を極めて簡単に行うことができる。このような場合にはスワールエレメント２６が斜めに受容部２５内に組み込まれる。このようにすれば受容部２５内の供給通路３３は、スワール通路２８の入口端部３４から出口２３までの距離に応じて種々の長さを有することができる。
【００２０】
スワールエレメント２６は例えば電着により例えば複数の金属製の層（多層電着法）で形成される。深いリソグラフで（ｔｉｅｆｅｎｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｓｃｈ）、電解技術的な製作によれば、輪郭付与における特別な特徴が得られる。そのうちの若干を以下に手短に要約すれば、
−ディスク面にわたりコンスタントな厚さを有する層が得られる。
【００２１】
−深いリソグラフ的な構造により層内に著しく垂直な切込が得られ、該切込がそれぞれ、通流する中空室を形成する（最適に垂直な壁に対して製作技術的に生じる偏りはほぼ３°）。
【００２２】
−個々に構成された金属層の多層構造によって切込の所望のバックカット及びオーバラップが得られる。
【００２３】
−著しく軸平行な任意の壁を備えた切込を有する横断面形状が得られる。
【００２４】
−個々の電着が直接的に互いに上下に行われるため、スワールエレメントが一体的に形成される。
【００２５】
しかし、スワールエレメント２６のスワール通路２８の本発明による流れを受ける領域はスワールエレメント２６の製作の仕方に全く依存しない。流れを受ける領域は金属、プラスチックまたはその他の材料で行われるその他の従来の製作法によっても形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
燃料噴射弁の１部分を示す断面図である。
【図２】
図１の燃料噴射弁内に挿入されるスワールエレメントの平面図である。

Claims (10)

1. 内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁、特に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であって、弁縦軸線（２）と、アクチュエータ（１０，１１，１２）と、弁座体（１６）に形成された定置の弁座（２２）と協働する弁開閉のための可動の弁部分（５，７）と、弁座（２２）の下流側に配置されたスワールエレメント（２６）とが設けられており、該スワールエレメントが、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口（２９）とを有しており、スワールエレメントが、出口（２９）の上流側に少なくとも１つのスワール通路（２８）を有している形式のものにおいて、
   スワールエレメント（２６）が受容部（２５）内に受容されており、受容部（２５）内に形成された供給通路（３３）が、ちょうどスワール通路（２８）のそれぞれの入口端部（３４）へ向けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 弁座（２２）の下流側で弁座体（１６）の中央に出口（２３）が設けられており、該出口が受容部（２５）内の全ての供給通路（３３）に直接的に燃料供給を行うようになっている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 受容部（２５）およびスワールエレメント（２６）が、それぞれディスク状に形成されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 受容部（２５）が、その下流側の端面（２７）に凹所（３２）を有しており、該凹所内にスワールエレメント（２６）が配置されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 供給通路（３３）が、孔として受容部（２５）内に形成されている、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. 供給通路（３３）が、軸方向の成分と外向きの半径方向の成分とを有して斜めに傾斜して延びている、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. 供給通路（３３）が、穿孔、侵食またはレーザ穿孔によって形成されている、請求項５または６記載の燃料噴射弁。
8. スワール通路（２８）が、入口端部（３４）から出発して半径方向内向きにスワール室（３０）へ延びている、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. スワールエレメント（２６）が、多層の金属の電着により製作されている、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. 受容部（２５）が、弁座体（１６）に固定されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。