JP2004519624A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

特に燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、弁ニードル（３）が設けられており、該弁ニードル（３）が、噴射側の端部で弁閉鎖体（４）を備えており、該弁閉鎖体（４）が、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る。燃料噴射弁（１）の弁座体（５）と結合されるかまたは弁座体（５）と一体的に形成される球欠状部材（３７，４１）が、少なくとも３つの噴射開口（３８，４２）を備えており、これらの噴射開口（３８，４２）の延長軸線（３９，４３）の全部が交わることはない。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式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１９８２７２１９号明細書から、内燃機関のための燃料噴射系が公知であり、この燃料噴射系は、燃料噴流調整板の設けられたインジェクタを備えており、燃料噴流調整板は、複数の第１の噴孔と複数の第２の噴孔とを備えており、第１の噴孔は第１の円に沿って配置されており、第２の噴孔は第２の円に沿って配置されている。第２の円は、第１の円の直径よりも大きな直径を有している。この場合これらの第１および第２の円は噴流調整板の中心軸線に対して共軸的に配置されている。第２の噴孔の各孔軸は、弁体の中心軸線に対して垂直である基準面と鋭角を成している。この角度は、基準面と第１の噴孔の各孔軸が成す角度よりも小さくなっている。したがって第１の噴孔を通って噴射される燃料噴霧は、第２の噴孔を通って噴射される燃料噴霧から離れる方向に向けることができる。その結果として第１の噴孔を通って噴射される燃料噴霧は、第２の噴孔を通って噴射される燃料噴霧を干渉せず、これによって噴射された燃料を良好に微粒化することができる。
【０００３】
この従来技術の欠点によれば、噴孔間隔が、燃料噴流調整板の流入側で、燃料噴流調整板の、燃焼室に向いた外側よりも小さくなっている。これによって個々の燃料噴流から成る全体噴射噴流の形成は、所定の前提条件でしか得られない。噴孔の間隔は、燃料噴流調整板の安定性および強度を保証するためには、特定の値を下回ってはならない。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０４４６３号明細書から、噴射ノズルの周に沿って分配配置された、少なくとも１列の噴射孔を備えた、混合気圧縮型で火花点火式の内燃機関のための燃料噴射弁が公知である。噴射孔を介して燃料を所望の形式で噴射することによって、混合気クラウドの形成による噴流案内燃焼形式が実現され、この場合これによって少なくとも１つの噴流が点火のために点火プラグに向けられている。別の噴流によって、少なくともほぼまとまったもしくはつながった混合気クラウドが形成される。
【０００５】
この従来技術では、噴射孔の延長軸線が、燃料流入側で、軸線の共通交点に向けられている。噴射孔の貫通する噴射区分の最適な強度は達成することができない。
【０００６】
発明の利点
これに対して、本発明による、請求項１記載の特徴を備えた燃料噴射系は次のような利点を有している。すなわち噴射開口が、球欠状部材の表面に沿って均等に分配されており、球欠状部材の、弁ニードルに向いた側でも、噴射開口間の小さすぎる間隔が生じることはない。球欠状部材の強度は最大である。
【０００７】
従属請求項に記載された構成によって、請求項１記載の燃料噴射系の有利な実施形態が得られる。
【０００８】
有利には、隣接する軸線の平均的なそれぞれの間隔が最大であるように、噴射開口が、球欠状部材に配置されかつ方向付けられている。
【０００９】
扁平なディスクに配置された複数の孔は、これらの孔がディスクに沿って均等に分配され、かつ隣接する孔の延長軸線が互いに平行であるとすると、互いに最大間隔を有している。しかしながら燃料噴射弁では、噴射開口は、ほぼ半球状の球欠状部材に配置されている。さらに所望の噴流像が生じるように、噴射開口を方向調整する必要がある。したがって噴射開口の軸線は、互いに平行ではない。方向調整は、弁ニードルの、球欠状部材に向かう側で噴射開口の軸線の全てが一点で交わり、球欠状部材上の噴射開口の位置が、軸線の方向を規定するように、行われる。噴射開口は互いにずらされると、幾何学的な空間線とみなされる、隣接する噴射開口の軸線は、できるだけ大きな間隔を有しており、そうして球欠状部材の最大強度が得られる。ある程度までの噴射開口の方向調整は、球欠状部材上の噴射開口の位置とは無関係であるので、有利には、噴射開口は球欠状部材上で均等に分配することができる。噴射開口を互いに離間してずらすことによって生じる、噴射開口の個々の燃料噴流から成る、全体噴流像の形成の欠陥は無視することができる。
【００１０】
有利な実施形態によれば、それぞれ最大で２本の軸線と、交差する軸線の交点とは、球欠状部材の一平面に対して垂直に位置する対称平面に位置する。交わる軸線を有する噴射開口は、対称平面に対して鏡面対称的に配置されていて、かつ噴射開口の全ての燃料噴流に関して噴流横断面で楕円が生じるように、方向付けされている。
【００１１】
有利には、全ての燃料噴流に関して全体噴流像の横断面で楕円形の噴流横断面を形成することができ、しかも全ての噴射開口が、球欠状部材の表面の、制限されたほぼ楕円形の区分上に位置することはない。噴射開口は、球欠状部材に沿って均等に分配することができる。
【００１２】
有利な別の実施形態によれば、噴射開口は、球欠状部材の対称軸線を中心にほぼ円形に配置されている。噴射開口の軸線は、対称軸線を中心とする円筒に接しており、燃料噴流は、球欠状部材からある程度の間隔を有してほぼ円錐形状を成す。
【００１３】
このような有利な実施形態でも、従来技術に対して、球欠状部材の著しく大きな強度の利点が得られる。
【００１４】
実施例の説明
本発明の実施例を図示し、以下に詳しく説明する。
【００１５】
図１に示された、本発明の燃料噴射弁１の１実施例は、混合気圧縮型で火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁１の形式で構成されている。この燃料噴射弁１は、特に図示されていない内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するのに適している。
【００１６】
燃料噴射弁１はノズル体２から形成されており、このノズル体２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。燃料噴射弁１は、本実施例では、内側開放式の燃料噴射弁１であり、この燃料噴射弁１は複数の噴射開口７を備えている。ノズル体２は、シール８によってマグネットコイル１０の外極９に対してシールされている。マグネットコイル１０は、コイルケーシング１１に封入されていて、かつコイル支持体１２に巻き付けられており、このコイル支持体１２はマグネットコイル１０の内極１３に接触している。内極１３と外極９とは、狭幅部２６によって互いに仕切られていて、かつ非強磁性の結合部材２９によって互いに接続されている。マグネットコイル１０は、線路１９を介して、電気的な差込コンタクト１７を介して供給可能な電流によって励磁される。差込コンタクト１７は、プラスチック被覆部１８によって取り囲まれており、このプラスチック被覆部１８は内極１３に射出成形することができる。
【００１７】
弁ニードル３は、弁ニードルガイド１４内を案内されており、この弁ニードルガイド１４はディスク状に形成されている。ストローク調節のために、弁ニードルガイド１４と対を成す調節ディスク１５が役立つ。調節ディスク１５の、弁ニードルガイド１４とは別の側に、可動子２０が設けられている。この可動子２０は、第１のフランジ２１を介して弁ニードル３と伝力接続式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に結合されており、弁ニードル３は溶接シーム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に戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は、本発明の燃料噴射弁１の構成形式では、スリーブ２４によってプレロード（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ；予荷重）をかけられている。弁ニードルガイド１４、可動子２０および弁座体５には、燃料通路３０ａ，３０ｂが延びている。燃料は中央の燃料供給路１６を介して供給され、かつ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２８によって、図示されていない燃料管路に対してシールされている。
【００１８】
可動子２０の噴射側には、リング状の緩衝エレメント３２が配置されており、この緩衝エレメント３２はエラストマー材料から成っている。緩衝エレメント３２は第２のフランジ３１に載設されており、この第２のフランジ３１は溶接シーム３３を介して弁ニードル３と伝力接続式に結合されている。
【００１９】
燃料噴射弁１の静止状態では、可動子２０は、戻しばね２３によってストローク方向とは逆向きに負荷され、弁閉鎖体４が弁座６に密に接触して維持される。マグネットコイル１０が励磁されると、マグネットコイル１０は磁界を形成し、この磁界は、可動子２０を、戻しばね２３のばね力に抗してストローク方向で移動させ、この場合ストロークは静止位置で内極１３と可動子２０との間に存在する作業ギャップ２７によって設定されている。可動子２０は、弁ニードル３と溶接された第１のフランジ２１をストローク方向で可動子と同様に連行する。弁ニードル３と結合されている弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上げられ、燃料が噴射開口７を通って噴射される。
【００２０】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は、磁界の十分な解消のあとで、戻しばね２３の押圧力によって内極１３から降下し、これによって弁ニードル３と結合されている第１のフランジ２１は、ストローク方向とは逆向きに移動する。これによって弁ニードル３は、フランジ２１と同じ方向で移動され、したがって弁閉鎖体４は弁座面６に載設され、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２１】
図２のａには、横断面で楕円形の全体噴流像を形成するための、従来技術に基づく、噴射開口を有する球欠状部材３４が、判りやすくするために平面図で示されている。この図の観察方向は、内側から、つまり燃料噴射弁１から球欠状部材３４の湾曲部に向かって見た方向に相当する。複数の噴射開口３５は、ほぼ楕円によって取り囲まれる一平面に配置されていて、かつ噴射開口３５の方向性によって規定された軸線３６は、交点３７で交わる。
【００２２】
図２のｂには、噴射開口３５、軸線３６および交点３７と共に、図２のａに示された球欠状部材３４が断面図で示されている。
【００２３】
図示されているように、噴射開口３５は、それぞれの方向性によって横断面で楕円形の全体噴流像を形成するために、互いに比較的接近して配置する必要がある。この場合特に球欠状部材３４の、燃料噴射弁１に向いた表面では、噴射開口３５は極めて接近することとなる。しかしながら製作技術的な理由から、噴射開口直径の最低間隔は維持する必要がある。
【００２４】
図３のａには、横断面で楕円形の全体噴流像を形成するための球欠状部材３７の本発明に基づく１実施例が、燃料噴射弁１の弁閉鎖体４から見た平面図で示されている。球欠状部材３７は、図１の弁座体５と一体的に形成されている。観察方向は、内側から球欠状部材の湾曲部分に向かって見た方向に相当する。噴射開口３８は、球欠状部材３７上でほぼ均等に配置されており、噴射開口３８の方向性によって規定された軸線３９は、それぞれ対になって対称平面４０において交わっており、この対称平面４０は、図平面に相当する球欠状部材３７の一平面に垂直に位置する。
【００２５】
図３のｂは、対称平面４０において、噴射開口３８および軸線３９噴射と共に、図３のａに示された球欠状部材３７を示す断面図である。
【００２６】
本発明の有利な噴射開口３８の配置構成と方向性とによって、球欠状部材３７の強度を高めることができる。噴射開口３８は均等に分配され、かつ特に球欠状部材３７の内面において比較的大きな相互間隔を有している。これに対して噴射開口３８の変位の結果として生じる、球欠状部材３７に対する全体噴射噴流の近い間隔に関する、全体噴流像の欠陥は無視できる。
【００２７】
図４には、円錐形状の全体噴流像を形成するための球欠状部材４１の、本発明に基づく別の実施例が、図３のａに相応する観察方向で見た平面図で示されている。球欠状部材４１は、ほぼ円形に配置された噴射開口４２を備えている。噴射開口４２の方向性によって規定された軸線４３は、中央で仮想円筒に接する。
【００２８】
これによって円錐状の全体噴流像の形成にとって、既に説明したような利点が得られる。特に燃料噴射弁軸線に対する、円錐噴流のための噴流円錐中央軸線の方向は０°〜７０°に規定することができ、開き角度は３０°〜１００°に規定することができる。噴射開口４２は、必ずしも部分円上に配置する必要がなく、たとえば一定のラスタ状に分配されていてもよい。
【００２９】
本発明は、図示の実施例に制限されるものではなく、たとえば中空円錐体状の噴流または扇状の噴流を形成するために利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の１実施例を概略的に示す断面図である。
【図２】
ａは、横断面で楕円形の全体噴流像を形成するための、従来技術に基づく球欠状部材を、燃料噴射弁から見て示す平面図であり、ｂは、ａの球欠状部材の断面図である。
【図３】
ａは、横断面で楕円形の全体噴流像を形成するための、本発明に基づく球欠状部材の１実施例を示す平面図であり、ｂは、ａの球欠状部材の断面図である。
【図４】
円錐形の全体噴流像を形成するための、本発明に基づく球欠状部材の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁、 ２ ノズル体、 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、 ９ 外極、 １０ マグネットコイル、 １１ コイルケーシング、 １２ コイル支持体、 １３ 内極、 １４ 弁ニードルガイド、 １５ 調節ディスク、 １６ 燃料供給路、 １７ 差込コンタクト、 １８ プラスチック被覆部、 １９ 線路、 ２０ 可動子、 ２１，３１ フランジ、 ２２ 溶接シーム、 ２３ 戻しばね、 ２４ スリーブ、 ２５ フィルタエレメント、 ２６ 狭幅部、 ２７ 作業ギャップ、 ２８ シール、 ２９ 結合部材、 ３０ａ，３０ｂ 燃料通路、 ３２ 緩衝エレメント、 ３３ 溶接シーム、 ３４，３７，４１ 球欠状部材、 ３５，３８，４２ 噴射開口、 ３６，３９，４３ 軸線、 ３７ 交点、 ４０ 対称平面

Claims (11)

1. 特に内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、弁ニードル（３）が設けられており、該弁ニードル（３）が、噴射側の端部で弁閉鎖体（４）を備えており、該弁閉鎖体（４）が、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おり、燃料噴射弁（１）の弁座体（５）と結合されるかまたは弁座体（５）と一体的に形成される球欠状部材（３７，４１）が設けられている形式のものにおいて、
   球欠状部材（３７，４１）が、少なくとも３つの噴射開口（３８，４２）を備えており、これらの噴射開口（３８，４２）の延長軸線（３９，４３）が、全部では交わることはないようになっていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 隣接する軸線（３９，４３）の平均的なそれぞれの間隔が最大であるように、噴射開口（３８，４２）が、球欠状部材（３７，４１）に配置されかつ方向付けられている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 最大で２本の軸線（３９）が交わる、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 互いに交わる軸線（３９）の交点が、球欠状部材（３７）の一平面に垂直に位置する対称平面（４０）上に位置する、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 互いに交わる軸線（３９）を有する噴射開口（３８）が、対称平面（４０）に対して鏡面対称的に配置されている、請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 噴射開口（３８）の燃料噴流に関して横断面で楕円の全体噴流像が形成されるように、噴射開口（３８）が方向付けされている、請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 噴射開口が、ラスタ状に配置されている、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. 噴射開口（４２）が、球欠状部材（４１）の対称軸線を中心にほぼ円形に配置されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
9. 噴射開口が、ラスタ状に配置されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
10. 噴射開口（４２）の軸線（４３）が、対称軸線を中心とする円筒に接する、請求項８または９記載の燃料噴射弁。
11. 噴射開口（４２）の燃料噴流が、球欠状部材（４１）からある程度の間隔を有して、全ての燃料噴流に関する全体噴流像として実質的に円錐形状を成している、請求項８から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。

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