JP2004531664A - 燃料噴射弁及び、燃料噴射弁を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁及びその製造方法に関する。燃料噴射弁（１）は、弁座体（５）とノズル体（２）とを有しており、前記弁座体（５）に弁座面（６）が形成されていて、該弁座面（６）は、弁閉鎖体（４）と協働してシール座を形成しており、該弁座体（５）が前記ノズル体（２）と堅固に結合されており、この場合、弁座体（５）がノズル体（２）の内部に挿入可能であって、その下流側で部分球状の外側輪郭形状を有しており、この外側輪郭形状はノズル体（２）の支持体切欠（３８）の載設面（４０）上に載っている。弁座体（５）は、載設面（４０）上でノズル体（２）に対する相対的な位置が最終的に固定されるまで、回転可能に支承されていて、センタリング心棒によって整列される。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の燃料噴射弁、請求項１０の上位概念部に記載の方法に関する。
【０００２】
燃料噴射弁の下流側の端部で燃料噴射弁のノズル体内に下流側から挿入されている弁座体を有する燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３６６８２号明細書により公知である。この公知の燃料噴射弁は、弁座体内で弁座面を有しており、この弁座面は、弁閉鎖体と協働してシール座を形成している。固定手段として溶接結合が用いられる。弁座体の上流側には渦流を形成する構造群が配置されている。この構造群は、ばねの補助を受けて弁座体の上流側に位置決めされている。渦流を形成する構造群は、ガイド円板と渦流円板とから成っており、渦流円板は、ガイド円板と弁座体との間に配置されている。
【０００３】
弁座体とノズル体との間の溶接結合は、一方ではシールされていなければならず、他方では、弁閉鎖体を弁座面に押し付けるばね力及び燃料圧によって加えられる力に抗する必要がある。弁座体はノズル体内に押し込められ、次いで溶接される。繰り返し可能な高品質の溶接過程のための基本位置を成すプレス接続に基づいて、構成部分の位置を互いに修正することは不可能である。しかしながらシール座の品質は中心軸線の相対位置に依存している。従って、必要な精度を確実に得るために、これらの部分は面倒な回転切削加工する必要がある。
【０００４】
弁ニードルの位置公差を補償するために、ガイド円板は半径方向で摺動可能に渦流円板に支承されている。これによって、弁ニードルのわずかなずれを補償することができる。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２５０５９号明細書によればさらに、噴射しようとする燃料の処理部材とシール座とを一緒に部座体内に配置されている燃料噴射弁が公知である。弁座体は、弁ニードルをガイドするための切欠を有している。弁座面の上流側では燃料通路が弁座体に形成されており、この燃料通路を通って燃料が個別の噴射流で大きい開口から噴射される。弁座体自体も回転切削処理され、ノズル体内に下流側方向から押し込まれ、次いで溶接される。
【０００６】
公知の燃料噴射弁の欠点は、弁座体の位置決めによって生じる構成部分公差の補償を間違える可能性があるということである。特にドイツ連邦共和国特許第１９６２５０５９号明細書により公知の燃料噴射弁のためには、弁座に対するガイド孔の位置が重要である。弁ニードルの良好なガイドを得るためには、ギャプ寸法ができるだけ小さく維持される。しかしながらそれと同時に、公差の補償はこのギャップ寸法によってのみ可能である。ギャップ寸法の増大は場合によっては、弁ニードルの不都合な振動を招く。他方では小さいギャップ寸法によって、ガイド孔内での燃料噴射弁のそれぞれの開閉過程において摺動する弁ニードルの機械的な摩耗が生じる。
【０００７】
いずれの燃料噴射弁も、弁ニードルの角度誤差を補償することができないという欠点がある。弁ニードルとガイド孔との間の前記狭い遊びにおいては、ガイド孔内で弁ニードルが傾くのを避けることができない。
【０００８】
別の欠点は、高い機械的な強度を有し、それにも拘わらずシール機能を有する溶接接続部に提供する必要があるという点である。これによってプロセスガイドが困難であることは勿論、プロセスガイドの監視も著しく困難である。
【０００９】
発明の利点
これに対して、請求項１に記載した本発明による燃料噴射弁は、弁座の位置を変えることができるという利点を有している。また請求項１０の方法に従って燃料噴射弁を組み立てれば正確な整列が得られる。この位置において弁座体は保持され、次いで溶接される。
【００１０】
別の利点は、弁座体を内部から挿入することによって得られる。弁座体に作用する力は、ノズル体によって受容される。この場合、溶接継ぎ目は機械的に負荷されない。これによってプロセスガイド並びに接続箇所のコントロールは、著しく簡略化される。燃料噴射弁のシール性検査は簡単な押圧によって可能である。
【００１１】
従属請求項に記載した手段によって、本発明による燃料噴射弁及び方法の有利な実施態様が可能である。
【００１２】
渦流円板と弁座体とを溶接することによって、有利には位置公差が減少される。位置はセンタリング心棒によって規定することができる。２つの構成部分を接続することによって、渦流円板とガイド円板とは弁座体と一緒に１つの構造群として取り扱うことができる。同様に前組み付けの可能性が得られ、それによって、場合によっては生じる廃棄される弁座構造群が、燃料噴射弁の製造ラインで初めて取り外されることにはならない。
【００１３】
さらにまた、弁座体を球として使用すれば有利である。渦流を発生する切欠は球に形成される。例えば球軸受の球を使用することによってコストが低減される。何故ならば、このような球は安価であって、大量に、及び同一品質で提供されるからである。処理の際に、整列させて供給する必要のない球の取り扱いは簡単である。
【００１４】
図面
本発明による燃料噴射弁の実施例が図面に簡単に示されていて、以下に詳しく説明されている。
【００１５】
図１は、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、
図２は、図１の部分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁の第１実施例の断面図、
図３は、図１の部分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁の第２実施例の断面図、
図４は、図１の部分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁の第３実施例の断面図、
図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った第３実施例の断面図である。
【００１６】
実施例の説明
図２〜図５を用いて本発明による燃料噴射弁１を詳しく説明する前に、本発明を分かりやすくするために、図１を用いて本発明による燃料噴射弁１を、その主要な構成部分に関連して簡単に説明する。
【００１７】
この燃料噴射弁１は、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燃料噴射弁１として構成されている。この燃料噴射弁１は特に、燃料を内燃機関の図示していない燃焼室内に直接噴射するために適している。
【００１８】
燃料噴射弁１はノズル体２を有しており、このノズル体２内に弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用接続しており、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。この燃料噴射弁１は、図示の実施例では電磁操作式の燃料噴射弁１であって、この燃料噴射弁１は、少なくとも１つの噴射開口７を有している。ノズル体２は、シール８によって磁石コイル１０の外極に対してシールされている。磁石コイル１０は、１つのコイルケーシング１０内にカプセル状に収容されていて、コイル支持体１２に巻き付けられている。このコイル支持体１２は、磁石コイル１０の内極１３に当接している。内極１３と外極９とは、ギャップ２６によって互いに分離されていて、接続構成部分２９に支えられている。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に射出成形されているプラスチック被覆部１８によって覆われている。
【００１９】
弁ニードル１３は、円板状に構成された弁ニードルガイド１４内でガイドされている。この弁ニードルガイド１４は調節円板１５と対を成しており、この調節円板１５は弁ニードルストロークを調節するために用いられる。調節円板１５の上流側には可動子２０が配置されている。この可動子２０は、フランジ２１を介して弁ニードル３に摩擦接続式に接続されており、この弁ニードル３は、溶接継ぎ目２２によってフランジ２１に接続されている。フランジ２１には戻しばね２３が支えられており、この戻しばね２３は、燃料噴射弁１の図示の構造では、内極１３内に押し込まれたスリーブ２４によってプレロード（予荷重）をかけられている。
【００２０】
弁ニードルガイド１４内及び可動子２０内には燃料通路３０ａ，３０ｂが延在している。中央の燃料供給部１６内にはフィルタエレメント２５が配置されている。この燃料噴射弁１はシール２８によって、図示していない燃料導管に対してシールされている。
【００２１】
燃料噴射弁１の非作業状態において、可動子２０は、弁ニードル３のフランジ２１を介して戻しばね２３によって可動子の上昇ストローク方向に抗して負荷され、それによって弁閉鎖体４は弁座面６に気密に当接保持されるようになっている。磁石コイル１０が励磁されると、磁石コイル１０は、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磁界を形成し、この場合、ストロークは、内極１３と可動子２０との間の非作業位置に存在する作業ギャップ２７によって設けられている。可動子２０は、弁ニードル２に溶接されているフランジ２１、及びひいては弁ニードル３をストローク方向で連行する。弁ニードル３に作用接続している弁閉鎖体４は、弁座面６が持ち上がり、燃料が渦流通路３６を通って噴射開口７に向かって流れて、噴射される。
【００２２】
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てから、戻しばね２３のばね力によって内極１３からフランジ２１上に落下し、これによって弁ニードル３は上昇ストローク方向に抗して移動する。これによって弁閉鎖体４は弁座面６上に載り、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２３】
図２は、図１の部分ＩＩで、本発明による燃料噴射弁１の第１実施例の部分の詳細を示す。ノズル体２内で下流側の端部には支持体切欠３８が形成されており、この支持体切欠３８の半径方向の切欠は、弁座体５の半径方向の切欠より小さい。支持体切欠３８は、ノズル体２の下流側に向かって円錐台形に先細りしている。これによって支持体切欠３８は、ノズル体２の内側と外側との間で載設面４０を形成している。ノズル体２の内側から弁座体５が挿入されると、この弁座体５は支持体切欠３８の載設面４０上に載る。
【００２４】
弁座体５はその下流側で、少なくとも支持体切欠３８の領域で部分球状の外側輪郭形状３４を有している。部分球状の外側輪郭３４の中心点は、燃料噴射弁１の中心軸線３７上に位置している。弁座体５の上流側には弁座面６が形成されている。下流側で、弁座面６には噴射開口７が続いている。
【００２５】
弁閉鎖体４はその下流側の端部が同様に部分球状に構成されており、この場合、弁閉鎖体４の球輪郭形状の中心点は、部分球状の外側輪郭３４の中心点と有利には同一である。シール座の上流側で弁閉鎖体４は、軸方向に容易に移動可能に構成されている。
【００２６】
弁閉鎖体４をガイドするために、弁座体５の上流側に配置された渦流円板３１内にガイド切欠３３が形成されている。このガイド切欠３３と弁閉鎖体４との間に形成されたギャップは、液圧式にシールして構成されている。従って、噴射しようとする燃料はもっぱら渦流通路３６を通ってシール座に達する。渦流通路３６は、例えば溝として渦流円板３１に形成されており、この溝は、弁座体５の上流側によって閉鎖されて渦流通路３６を形成している。渦流通路３６は、例えば接線方向で弁座体６に開口しているので、燃料噴射弁１の開放時に、燃料が周方向成分で負荷される。
【００２７】
渦流円板３１と弁座体５とは有利な形式で、溶接継ぎ目３２ｂによって互いに接続されている。２つの構成部分の組み立ては、燃料噴射弁１の本来の組み立ての前に行われる。弁座体５と渦流円板３１とは、２つの別個の製造プロセスで製造される。次いで、２つの部分は互いに載せられ、２つの中心軸線が例えばセンタリング心棒によって互いに合致せしめられる。この位置で、渦流円板３１は溶接継ぎ目３２ａによって弁座体５と接続される。溶接の他に選択的に、例えば硬質はんだ付け等の、その他の長期に亘る頑丈さが得られる固定技術を用いてもよい。
【００２８】
渦流円板３１と弁座体５とから成る構造群は、部分球状の外側輪郭３４が前もってノズル体２内に挿入される。位置決めは、やはりセンタリング心棒によって行われる。この構造群の位置をノズル体２に対して整列させた後で、その位置が固定され、この場合、有利には同様に溶接法が用いられる。センタリング心棒の代わりに、弁ニードル３と弁閉鎖体４とを使用することも可能である。これによって特に、ノズル体２に対して弁座体５及び渦流円板３１を整列させることによって、不可避的な構造公差を修正することができる。しかも、センタリングのために弁ニードル３及び弁閉鎖体４が使用されれば、燃料噴射弁１の製造時に付加的な作業段階を加える必要はない。
【００２９】
弁座体５は、組み付け時に、部分球状の外側輪郭３４の中心点を通って延びる任意の軸線を中心にして旋回させることができる。燃料噴射弁１は例えば幹線して組み付けることができ、最後の作業段階で溶接接続部３２ｂがレーザによって製造される。支持体切欠３８の円錐台形の載設面によって、弁座体５は製造プロセス中にノズル体２内で保持されるだけではなく、弁座体５に軸方向で作用する力が同様に前記載設面によってノズル体に伝達されるので、溶接接続部３２ｂは、単にシール及び位置固定の機能を有しているだけである。
【００３０】
本発明による燃料噴射弁１の第２実施例は図３に示されている。第１実施例のものとは異なり、支持体切欠３８は、ノズル体２の内側と外側との間に形成された、支持体切欠３８の載設面が部分球状の形状を有するように、ノズル体２に形成される。この球幾何学形状の曲率半径は、弁座体５の部部分球状の外側輪郭３４と対応している。
【００３１】
第１実施例におけるように、完全な構造群がノズル体に挿入される。この完全な構造群は、図示の実施例では、ガイド切欠３３が形成されているガイド円板３９と、例えば打ち抜き舌片の形状の渦流通路３６を有する渦流円板３１とから成る前もって組み立てられた複合体である。渦流通路３６は、上流側がガイド円板３９によって閉鎖され、下流側が弁座体５によって閉鎖される。構造群を挿入する前に、ガイド円板３９と渦流円板３１とが一緒に弁座体５に結合される。これは、図３に示した実施例に相応して例えば溶接によって行われる。
【００３２】
図４には、本発明による燃料噴射弁の第３実施例が示されており、この燃料噴射弁においては、渦流発生と弁閉鎖体４のガイドとが、弁座体５内で一緒に組み込まれている。
【００３３】
以上の実施例においてノズル体２に、部分球状の幾何学形状を有する支持体切欠３８が形成されている。これは、弁座体５として使用される球と対応する。有利には、弁座体５として玉軸受の玉が使用される。弁閉鎖体４をガイドするために弁座体５内にガイド切欠３３が形成されている。渦流通路３６として例えば孔が球に形成されており、これらの孔は、接線方向成分が弁座面６の上流側で環状通路３５内に開口している。ノズル体２内に弁座体５を挿入することは、図２で説明した方法段階と同様に行われる。
【００３４】
Ｖ−Ｖ線に沿った、第３実施例のノズル体２及び弁座体５の断面図が図５に示されている。渦流通路３６は環状通路３５内に開口している。燃料噴射弁１の開放した状態で、環状通路３５内では、例えば４つの渦流通路３６によって調節される燃料流が、噴射開口７による燃料よりも比較的早期に噴射される。噴射された燃料は燃料噴射弁１の中心軸線３７からずれた方向を有している。弁座体５内に形成された噴射開口７は、それに応じて燃料を変向させるために、燃料噴射弁１の中心軸線３７に対して所定の角度を有している。
【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の部分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁の第１実施例の断面図である。
【図３】
図１の部分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁の第２実施例の断面図である。
【図４】
図１の部分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁の第３実施例の断面図である。
【図５】
図４のＶ−Ｖ線に沿った第３実施例の断面図である。

Claims (15)

1. 内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁であって、弁座体（５）とノズル体（２）とを有しており、前記弁座体（５）に弁座面（６）が形成されていて、該弁座面（６）は、弁閉鎖体（４）と協働してシール座を形成しており、該弁座体（５）が前記ノズル体（２）と堅固に結合されている形式のものにおいて、
   弁座体（５）が、ノズル体（２）の内部に挿入可能であって、部分球状の外側輪郭形状を有しており、この部分球状の外側輪郭形状がノズル体（２）の支持体切欠（３８）の載設面（４０）上に載っていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 弁座体（５）が、ノズル体（２）との堅固な結合を形成する前に、支持体切欠（３８）の載設面（４０）上におけるその球状の外側輪郭形状の中心点を通って延びる任意の軸線を中心にして回転可能である、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 載設面（４０）として、半球状の幾何学形状を有するノズル体（２）内に支持体切欠（３８）が形成されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 燃料噴射弁（１）の非作業位置で、支持体切欠（３８）の部分球状の載設面（４０）の中心点が、部分球状の弁閉鎖体（４）の中心点と合致している、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. ノズル体（２）の支持体切欠（３８）が、載設面（４０）として、下流方向に延びる円錐台形の外周面を形成している、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
6. 弁座体（５）が、位置固定のためにノズル体（２）と溶接によって結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
7. 弁座体（５）が、位置固定のためにノズル体（２）とはんだ付けによって結合されている、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. 弁座体（５）に渦流円板（３１）が溶接されていて１つの構造群を形成しており、この構造群が一緒にノズル体（２）内に挿入可能である、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. 弁座体（５）が球である、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. 弁座体（５）と、ノズル体（２）とを有し、前記弁座体（５）内に弁座面（６）が形成されていて、該弁座面（６）が弁閉鎖体（４）と協働して１つのシール座を形成しており、前記弁座体（５）がノズル体（２）の内部に挿入可能で、半球状の外側輪郭形状を有しており、該半球状の外側輪郭が、ノズル体（２）の支持体切欠（３８）の載設面（４０）上に載り、このノズル体（２）に弁座体（５）が堅固に結合されている形式の燃料噴射弁を組み付けるための方法において、
    弁座体（５）をノズル体（２）内に挿入し、
    センタリング心棒を弁座体（５）のガイド切欠（３３）内に導入し、
    ノズル体（２）内で弁座体（５）の位置を固定する、
    ことを特徴とする、燃料噴射弁を組み付けるための方法。
11. センタリング心棒として弁閉鎖体（４）を挿入する、請求項１０記載の方法。
12. 弁座体（５）をノズル体（２）に溶接する、請求項１０又は１１記載の方法。
13. 弁座体（５）をノズル体（２）にはんだ付けする、請求項１０又は１１記載の方法。
14. 弁座体（５）をノズル体（２）に挿入する前に渦流円板（３１）と溶接する、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。
15. 弁座体（５）をノズル体（２）に挿入する前にガイド円板（３３）と溶接する、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の方法。