JP2004519621A - 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、磁石コイル（１０）が設けられており、この磁石コイル（１０）と作用結合していて、かつ閉鎖方向に戻しばね（２３）によって負荷されている、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と協働してシール座を形成していて弁閉鎖体（４）を作動させるための弁ニードル（３）が設けられており、弁座体（５）に形成された少なくとも１つの噴射開口（７）が設けられている。噴射開口（７）は、弁座体（５）の外側の端面（３８）に隆起した隆起部（３６）から開口しており、燃料は流れ通路（３９）を通って隆起部（３６）内にガイドされる。

Description

【０００１】
技術背景
本発明は請求項１の上位概念部に記載の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０４４６３明細により、燃料をピストン・シリンダ構造により形成された燃焼室に噴射する燃料噴射弁を有しており、かつ燃焼室に突入する点火プラグが設けられている、混合気圧縮火花点火式内燃機関のための燃料噴射装置が公知である。燃料噴射弁は、燃料噴射弁の周囲にわたって、少なくとも１列に分配して配置された噴射孔を備えている。噴射孔を介して燃料を意図的に噴射することにより、少なくとも１つの噴流を備えた混合気噴霧の形成によって噴流をガイドする燃焼方法が実現される。
【０００３】
上記明細により公知の燃料噴射弁での欠点は、特に噴射開口のコークス化であり、噴射開口はこれにより閉塞させ、かつ燃料噴射弁内の貫流を許容できない程度に強く減少させる。このことは内燃機関の欠陥機能に繋がる。
【０００４】
発明の利点
これに対し、請求項１に記載の特徴を有する本発明の燃料噴射弁には次のような利点がある。つまり、膨らんだ隆起部が弁座体の外側の端面に隆起しており、この端面に取り囲まれた流れ通路内で、燃料が噴射開口までガイドされるような形で、噴射開口が形成されている。噴射開口は内燃機関の内燃室に開口している。
【０００５】
従属請求項に記載の手段により、請求項１に記載の燃料噴射弁の別の有利な構成が可能である。
【０００６】
有利には流れ通路の直径は噴射開口に向かって先細りしており、これにより流れが流れ通路内で途切れないようになっている。
【０００７】
流れ通路の形状には、トランペット形若しくは円錐形の先細りの他に、始めに拡大し次いで先細りする樽形の形状も有利である。
【０００８】
流れ通路の真っ直ぐな円筒形の形状は、簡単で安価に製造可能であるため有利である。
【０００９】
噴射開口は、弁座体により流れ方向に打撃される心棒を用いて簡単に製作することが可能である。流れ通路の形状は、心棒の形状によって簡単に型取り可能である。
【００１０】
ダイの利用により、噴射開口における縁部の形状を形成することができ、この場合特に先の尖った縁部が、コークス化のための堆積表面がわずかであるため有利である。
【００１１】
コークス化傾向は、噴射開口を製造する際に生じる、拡げられた引き込み部曲率半径によっても有利に影響される。
【００１２】
図面
以下に本発明の実施例を、図面を用いて詳しく説明する。
【００１３】
図１は、本発明による燃料噴射弁の第１実施例を全体的に見た概略断面図、
図２Ａは、本発明による燃料噴射弁の図１に示した第１実施例による、図１のＩＩＡ領域の概略断面図、
図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ領域の、噴射開口の実施例の拡大図、
図２Ｃは、図２ＡのＩＩＢ領域の、噴射開口の実施例の拡大図である。
【００１４】
実施例の説明
図１は、本発明による燃料噴射弁１の第１実施例の概略的な断面図である。この燃料噴射弁１は、混合気圧縮火花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。燃料噴射弁１は、内燃機関の図示されていない燃焼室に燃料を直接的に噴射するために適している。
【００１５】
燃料噴射弁１はノズル体２から成り、このノズル体１に弁ニードル３が配置されている。この弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合されており、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を形成している。図示の実施例の燃料噴射弁１は、少なくとも１つの噴射開口７を備えた、内方に向かって開放可能な燃料噴射弁１である。
【００１６】
本発明により形成された燃料噴射弁１の弁閉鎖体４は、ほぼ球形状を有している。これにより、燃料噴射弁１の精確な機能形式を考慮した、ずれのない、カルダン式の弁ニードルガイドが達成される。
【００１７】
燃料噴射弁１の弁座体５は、ほぼ鉢形に形成されており、この形状によって弁ニードルのガイドとして働いている。弁座体５は、ノズル体２の噴射側の切欠３４内に挿入されており、溶接継ぎ目３５によってノズル体２と結合されている。
【００１８】
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おり、磁石コイル１０の内極１３に接触しているコイル支持体１２に巻き付けられている。内極１３と外極９とは、ギャップ２６によって互いに隔離されており、結合部材２９に支持されている。磁石コイル１０は、導線１９を介して、電気的な差込み接点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、内極１３に射出成形することのできるプラスチック被覆部１８により包囲されている。
【００１９】
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内をガイドされる。行程を調節するためには、一対の調節円板１５が用いられる。調節円板１５の反対側に、可動子２０がある。この可動子２０は、第１のフランジ２１を介して摩擦結合（摩擦による束縛）的に弁ニードル３と結合しており、この弁ニードル３は、溶接継ぎ目２２によって、第１のフランジ２１と結合されている。第１のフランジ２１には、戻しばね２３が支承されており、この戻しばね２３は、燃料噴射弁１の実施例の構成において、スリーブ２４によってプレロード（予圧）をかけられている。
【００２０】
可動子２０の下流側に下方の可動子ストッパとして働く第２のフランジ３１が配置されている。この第２のフランジ３１は、溶接継ぎ目３３を介して弁ニードル３と摩擦結合的に結合されている。可動子２０と第２のフランジ３１との間に、燃料噴射弁が閉鎖する際に可動子の衝撃を緩衝するために、弾性的な中間リング３２が配置されている。
【００２１】
弁ニードルガイド１４内、可動子２０内、及び弁座体５には、燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ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。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は、ノズル体２の切欠３４内に配置されており、かつ例えば溶接継ぎ目３５によって同ノズル体２に結合されている弁座体５に、隆起部３６を有していて、この隆起部３６内には、噴射開口７に開口する流れ通路３９が延びている。この隆起部３６は、弁座体５の外側の端面３８に形成されている。隆起部３６は、その特殊な形状及び配置により、噴射開口７のコークス化傾向を軽減し、噴射開口７の閉塞及び燃料貫流の許容できない減少による燃料噴射弁１の欠陥機能を防止する。本発明による手段を有する燃料噴射弁１の噴射側の部分を、以下に図面を用いて詳しく説明する。
【００２３】
燃料噴射弁１の非作業状態では、第１のフランジ２１は弁ニードル３において、戻しばね２３によって上方ストローク方向とは逆向きに負荷されており、これにより、弁閉鎖体４は弁座６においてシールされた状態に保持される。可動子２０は、中間リング３２に載っており、この中間リング３２は、第２のフランジ３１に支承されている。磁石コイル１０が励磁されると、この磁石コイル１０は磁界を形成し、この磁界が可動子２０を、戻しばね２３のばね力に抗して上昇ストローク方向に移動させる。このとき可動子２０は、弁ニードル３に溶接されている第１のフランジ２１、ひいては弁ニードル３を同じく上昇ストローク方向に連行する。
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から持ち上げられ、これにより燃料は噴射開口７で噴射される。
【００２４】
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、フランジ２１への戻りばね２３の圧力によって、内極１３から降下し、これにより、弁ニードル３は上昇ストローク方向とは逆向きに移動する。その結果、弁閉鎖体４は、弁座面６に装着し、燃料噴射弁１は閉鎖される。可動子２０は、第２のフランジ３１により形成された可動子ストッパに装着する。
【００２５】
図２Ａは、本発明により形成された燃料噴射弁１の第１の実施例の、図１のＩＩＡで示した部分を説明する概略断面図である。
【００２６】
図１に図示のように、弁座体５は、本発明の第１の実施例において、弁座体５の、燃焼室に向いた外側の端面３８に隆起部３６を有しており、この隆起部内に噴出開口７内に開口する流れ通路が延びている。
【００２７】
噴射開口７は、本発明の実施例では、弁座体５の外側の端面３８に形成されている。噴射開口７は、弁座体５の任意の位置に設けてよい。有利には、この噴射開口７は、円形、若しくは楕円形をした、円形に配置された複数の孔であり、これらの孔輪は互いに同心的若しくは偏心的であってよい。または互いに傾斜若しくはずらして配置された、真っ直ぐ若しくは湾曲した、平行する複数の孔列に配置されていてよい。孔中心点の間の間隔は、同間隔若しく様々異なっていてよいが、ただし製造技術的な理由から、少なくとも１つの孔直径分であることが望ましい。空間的な配向は、２つの噴射開口７の図２Ａに示したように、それぞれの孔軸のために様々異なっていてよい。
【００２８】
隆起部３６は、丸い先端形状または管状に、弁座体５の外側の端面３８に隆起している。噴射開口７の製作は、例えば硬化された心棒を用いて行われ、この硬化心棒が弁座体５の材料によって突かれ、これにより、噴射開口７を取り囲む隆起部３６が生ぜしめられる。図２Ｂ及び図２Ｃに示したように、心棒の任意の形状により、噴射開口の様々異なる形状と横断面が生ぜしめられる。
【００２９】
図２Ｂは、燃料の流出方向にトランペット形に先細りした噴射開口７の断面形状を示しており、図２Ｃには、樽のような横断面が示されていて、この横断面は全体として見ると、同じく流出方向に先細りしている。噴射開口７は、流れの方向に拡大するように延びていてもよい。
【００３０】
噴射開口の特殊な形状及び配置により、噴射開口７のコークス化が軽減できる。噴射開口７の直径は、典型的な場合約１００μｍであるため、噴射開口７がコークス化によって次第に閉塞し、ひいては貫流量が許容出来ない程度に強く制限されてしまう危険がかなり大きい。流れ通路３９の、隆起部６内で先細りする形状により、流れ方向への燃料の流れ速度が上昇し、これにより、噴射開口７において流れが剥離することを防止できる。密着した流れによって、流れ通路３９及び噴射開口７はコークス化から保護されるので、噴射開口７は、コークス化による残留物によって遮断されることがない。
【００３１】
噴射開口７は、弁座体５の外側の端面３８に隆起して図示されていない燃焼室に開口しているため、それに応じて弁座体５の外側の端面３８に堆積するコークスは噴射開口７に入り込まずに、膨らんだ隆起部３６によって、噴射開口７から遮断される。
【００３２】
隆起部３６の湾曲の領域には、製造に基づいて、流れ通路３９における流れの剥離を回避するために有利である引き込み部曲率半径（Ｅｉｎｚｕｇｓｒａｄｉｕｓ）４０が生ぜしめられる。
【００３３】
隆起部３６の成形は、図示していないダイによって影響され得る。つまり、隆起部がダイと心棒の間で緊締されることにより、縁部４１を任意に成形することができる。図２Ｂ及び図２Ｃでは、縁部４１がそれぞれ先の尖った形で形成されている。これは、縁部４１の表面が非常が小さいことよってコークス化残留物の堆積を回避する目的で提案されている。
【００３４】
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、例えば任意に配置された噴射開口７にも、円錐状若しくはシリンダ状に延びる流れ通路３９にも、内方に開口する複数孔の燃料噴射弁１の任意の構造形式にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例を全体的に見た概略断面図である。
【図２Ａ】
本発明による燃料噴射弁の図１に示した第１実施例による、図１のＩＩＡ領域の概略断面図である。
【図２Ｂ】
図２ＡのＩＩＢ領域の、噴射開口の実施例の拡大図である。
【図２Ｃ】
図２ＡのＩＩＢ領域の、噴射開口の実施例の拡大図である。

Claims (10)

1. 内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁（１）であって、励磁可能なアクチュエータ（１０）が設けられており、該アクチュエータ（１０）と作用結合していて、かつ弁閉鎖体（４）を操作するために閉鎖方向に戻しばね（２３）によって負荷された弁ニードル（３）が設けられており、弁閉鎖体（４）が弁座体（５）に形成された弁座面（６）と共にシート座を形成していて、弁座体（５）に形成された少なくとも１つの噴射開口（７）が設けられている形式のものにおいて、
   噴射開口（７）が、弁座体（５）の外側の端面（３８）から突出している隆起部（３６）から開口しており、この場合、燃料が流れ通路（３９）を通って隆起部（３６）内にガイドされるようになっていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 流れ通路（３９）が隆起部（３６）内で、燃料の流出方向に噴射開口（７）に向かって先細りする、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 流れ通路（３９）がトランペット形に先細りする、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 流れ通路（３９）が樽形に拡大し、噴射開口（７）に向かって先細りしている、請求項２又は３記載の燃料噴射弁。
5. 流れ通路（３９）が噴射開口（７）に向かって円錐状に先細りしている、請求項２又は３記載の燃料噴射弁。
6. 流れ通路（３９）が隆起部（３６）を通って円筒状に延びている、請求項１記載の燃料噴射弁。
7. 隆起部（３６）が、噴射開口（７）を製作する際に心棒によって丸く膨らませられている、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. 流れ通路（３９）の引き込み部曲率半径（４０）が流れ通路（３９）の流入側の端部に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
9. 噴射開口（７）の領域において、縁部（４１）が隆起部（３６）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. 縁部（４１）が先が尖るように形成されている、請求項９記載の燃料噴射弁。