JP2005504923A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

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（１）が、アクチュエータ（１０）と、該アクチュエータ（１０）により操作可能な、弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）とを有しており、弁閉鎖体（４）が、弁座ボディ（５）に構成された弁座面（６）と共にシールシートを形成しており、弁座ボディ（５）に複数の噴射開口（７）が形成されている。弁座ボディ（５）の、燃焼室に面した端面（３５）に、溝状の表面構造（３４）が形成されている。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部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１９８０４４６３号明細書に基づき公知の、混合気圧縮型の火花点火式内燃機関に用いられる燃料噴射システムは、ピストン／シリンダ構造により形成された燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内に突入した点火プラグとを備えている。この燃料噴射弁は、燃料噴射弁の全周にわたって分配されて配置された、少なくとも１列の噴射開口を備えている。これらの噴射開口を介しての燃料を的確に噴射することによって、少なくとも１つのスプレを用いた混合気クラウドの形成によるスプレガイド式の燃焼方法が実現される。
【０００３】
上記ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書に基づき公知の燃料噴射弁における欠点は、特に噴射開口のカーボン堆積である。これにより、噴射開口は閉塞されるので、燃料噴射弁を通る流量を許容し得ない程著しく減少させてしまう。このことは内燃機関の誤機能を招く。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁には、従来のものに比べて次のような利点がある。すなわち、燃料噴射弁の弁座ボディの、内燃機関の燃焼室に面した端面に、溝状の表面構造が形成されており、この表面構造により、燃料が噴射開口の範囲に沈着することが阻止され、これによってカーボン堆積物による噴射開口の閉塞が回避される。
【０００５】
請求項２以下に記載の手段によって、請求項１に記載の燃料噴射弁の有利な改良が可能である。
【０００６】
特に、溝の数は任意であり、そして１つの任意の噴射開口から出発する単独溝から、噴射開口の数に等しい数にまで増大することができることが有利である。
【０００７】
溝状の表面構造は弁座ボディと同時に製作され得るか、またはあとから弁座ボディに加工成形され得ると有利である。
【０００８】
さらに、溝状の表面構造は、たとえば旋削加工の機械的な加工またはエッチングのような化学的な加工によって、簡単にかつ廉価に製作可能であると有利である。
【０００９】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１０】
実施例の説明
図１には、本発明による燃料噴射弁１の１実施例が部分的に断面されて図示されている。この燃料噴射弁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の形で構成されている。この燃料噴射弁１は、内燃機関の燃焼室（図示しない）内に燃料を直接噴射するために適している。
【００１１】
この燃料噴射弁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。弁ニードル３は、たとえば溶接シーム４１を介して弁閉鎖体４に作用結合されている。この弁閉鎖体４は弁座ボディ５に配置された弁座面６と協働してシールシートを形成する。燃料噴射弁１は本実施例では、内方に向かって開くタイプの燃料噴射弁１である。このような燃料噴射弁１は複数の噴射開口７を有しており、これらの噴射開口７は弁座ボディ５の軸線に対して同心的な少なくとも１つの円を描くように配置されている。
【００１２】
ノズルボディ２はシール部材８によって、弁ニードル３のためのアクチュエータとして作用する電磁コイル１０のアウタポールもしくは外側磁極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内にカプセル封入されていて、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のインナポールもしくは内側磁極１３に接触している。内側磁極１３と外側磁極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り励磁される。差込みコンタクト１７はプラスティック被覆体１８により取り囲まれており、このプラスティック被覆体１８は内側磁極１３に付着するように射出成形されていてよい。
【００１３】
弁ニードル３は弁ニードルガイド１４内に案内されており、この弁ニードルガイド１４はディスク形に形成されている。行程調整のためには、弁ニードルガイド１４のディスクとペアを成す調節ディスク１５が役立つ。調節ディスク１５の他方の側には可動子もしくはプランジャ２０が設けられている。このプランジャ２０は第１のフランジ２１を介して弁ニードル３と、力が伝達されるように（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）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には、戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は燃料噴射弁１のこの構造ではスリーブ２４によって予荷重もしくはプレロードをかけられる。
【００１４】
プランジャ２０の下流側には第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は下側のプランジャストッパとして働く。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、力が伝達されるように結合されている。プランジャ２０と第２のフランジ３１との間には、燃料噴射弁１の閉鎖時に生じるプランジャ跳ね返りを減衰するための弾性的な中間リング３２が配置されている。
【００１５】
弁ニードルガイド１４と、プランジャ２０と、弁座ボディ５とには、それぞれ燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが延びている。燃料は中央の燃料供給部１６を介して供給されて、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によって分配管路（図示しない）に対してシールされている。
【００１６】
本発明によれば、燃料噴射弁１は弁座ボディ５の、内燃機関の燃焼室に面した端面３５に溝状の表面構造３４を有している。この表面構造３４は少なくとも１つの円を描くように配置された複数の噴射開口７から半径方向外側へ向かって延びている。溝状の表面構造３４により、噴射過程の間に燃料噴射弁１の先端に沈着した燃料が噴射開口７から離れる方向へ搬送されるので、噴射開口７のカーボン堆積傾向が減じられる。これにより、噴射開口７の閉塞による燃料噴射弁１の誤機能および許容し得ない燃料流量減少による誤機能が阻止される。本発明によるこのような手段は図２Ａおよび図２Ｂに図示されており、あとで詳しく説明する。
【００１７】
燃料噴射弁１の休止状態では、弁ニードル３に設けられた第１のフランジ２１が戻しばね２３によって行程方向とは逆の方向に負荷され、この場合、弁閉鎖体４は弁座６に密に当て付けられた状態に保持される。プランジャ２０は中間リング３２に載置されており、この中間リング３２は第２のフランジ３１に支持されている。電磁コイル１０が励磁されると、電磁コイル１０は磁界を形成し、この磁界はプランジャ２０を戻しばね２３のばね力に抗して行程方向に運動させる。この場合、プランジャ２０は弁ニードル３と溶接されている第１のフランジ２１を行程方向に連行し、ひいては弁ニードル３をやはり行程方向に連行する。弁ニードル３に作用結合された弁閉鎖体４は弁座面６から持ち上げられ、これによって燃料は噴射開口７において噴射される。
【００１８】
コイル電流が遮断されると、プランジャ２０は、磁界が十分に崩壊した後に、戻しばね２３の圧力によって内側磁極１３の第１のフランジ２１へ落下し、これにより弁ニードル３は行程方向とは逆の方向に運動する。これにより、弁閉鎖体４は弁座面６に載着し、燃料噴射弁１は閉じられる。プランジャ２０は第２のフランジ３１により形成されたプランジャストッパに載着される。
【００１９】
図２Ａおよび図２Ｂには、図１に示した燃料噴射弁１の噴射側の端部の拡大平面図で、本発明による手段の２つの実施例が示されている。
【００２０】
既に図１につき簡単に説明したように、燃料噴射弁１は弁座ボディ５の範囲で、内燃機関の燃焼室に面した、有利には円錐状または球冠状に外方に向かって湾曲させられた端面３５に、溝状の表面構造３４を有している。この表面構造３４は、噴射開口７の範囲に沈着した燃料を搬出するために役立つ。
【００２１】
本発明による溝状の表面構造３４により、噴射開口７のカーボン堆積を減少させることができる。噴射開口７の直径は典型的に約１００μｍであるので、噴射開口７がカーボン堆積によって時間と共に閉塞し、ひいては流量が許容し得ない程著しく制限されてしまう危険は比較的大きい。このことは特に、燃焼室内に噴射される混合気クラウドの点火の際の高い温度に原因がある。なぜならば、これによって燃料の成分が燃料噴射弁１の先端部に沈着するからである。溝状の表面構造３４を設けることにより、噴射開口７の出口範囲に残った燃料を搬出することができるので、噴射開口７はカーボン堆積残分によって閉塞され得なくなる。
【００２２】
図２Ａには溝状の表面構造３４の第１の実施例が示されている。噴射開口７の数はこの実施例では６つである。これらの噴射開口７は燃料噴射弁１の中心軸線および／または弁座ボディ５の中心軸線に対して同心的な円を描くように配置されている。各噴射開口７からは、それぞれ１つの溝３６が延びており、これらの溝３６は半径方向で各噴射開口７から外方に向けられた方向成分を有している。溝３６はそれぞれ程度の差こそあれ曲げられており、これにより、噴射開口７の範囲に沈着した燃料の最適な搬出が保証されている。択一的には、製造手間を減少させるために溝３６の数を減少させることも可能である。これにより、たとえば噴射開口７はそれぞれ１つおきに溝３６に接続されている。
【００２３】
溝３６は任意の横断面を有していてよい。この場合、Ｕ字形の横断面が流れ技術的および製作技術的に最も好都合である。横断面は、たとえば溝３６の半径方向外側の端部３８に向かって浅くなっていてもよい。さらに、端部３８が拡幅されていてもよい。溝３６の製作は、たとえば弁座ボディ５の製作時に旋削加工によって行うことができる。また、溝３６を化学的な方法で、たとえばエッチングにより、あとから製作することも可能である。
【００２４】
図２Ｂには、図２Ａと同じ平面図で、燃料噴射弁１の本発明により形成された弁座ボディ５の第２の実施例が示されている。
【００２５】
図２Ａに示した第１の実施例の場合と同様に、燃料噴射弁１は６つの噴射開口７を有しており、これらの噴射開口７は、同じく１つの円軌道に沿って配置されている。燃料を搬出するために、この第２の実施例では単独溝３７が役立つ。この単独溝３７は唯一つの噴射開口７を起点として半径方向外側へ向かって、全ての噴射開口７が半径方向で単独溝３７の内側に位置するように渦巻状に延びている。択一的には、複数の噴射開口７を、渦巻状の単独溝７に対して平行に延びる渦巻状の１つの線に沿って配置することも可能である。
【００２６】
全ての噴射開口７からの燃料の搬出を保証するためには、単独溝３７が噴射開口７を少なくとも１回完全に取り囲むように延びていなければならない。第１の実施例におけるように、単独溝３７は弁座ボディ５の製作時に旋削加工によって製作されるか、またはあとから化学的または機械的な方法で加工成形され得る。可能な横断面形状としては、場合によっては拡幅されかつ／または浅くされた端部３８を備えた、やはりＵ字形の横断面が挙げられる。
【００２７】
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、任意の形式で燃料噴射弁１の噴射側の端部に配置されていてよい任意の数の噴射開口７、任意の数の溝３６ならびに任意の構造形式の燃料噴射弁１のために使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す噴射弁全体の部分的な断面図である。
【図２Ａ】
図１に示した燃料噴射弁の、本発明による手段により形成された弁座ボディの第１実施例を示す拡大平面図である。
【図２Ｂ】
図１に示した燃料噴射弁の、本発明による手段により形成された弁座ボディの第２実施例を示す拡大平面図である。

Claims (10)

1. 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（１）であって、アクチュエータ（１０）と、該アクチュエータ（１０）により操作可能な、弁閉鎖体（４）を操作するための弁ニードル（３）とが設けられており、弁閉鎖体（４）が、弁座ボディ（５）に構成された弁座面（６）と共にシールシートを形成しており、弁座ボディ（５）に複数の噴射開口（７）が形成されている形式のものにおいて、弁座ボディ（５）の、燃焼室に面した端面（３５）に、溝状の表面構造（３４）が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 溝状の表面構造（３４）が、噴射開口（７）に接続されている複数の溝（３６）の形に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記溝（３６）が、半径方向外側に向けられた方向成分を有している、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 前記溝（３６）が曲げられている、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 前記溝（３６）の数が噴射開口（７）の数よりも少ないか、または噴射開口（７）の数に等しい、請求項２から４までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
6. 溝状の表面構造（３４）が単独溝（３７）の形に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
7. 前記単独溝（３７）が、唯一つの噴射開口（７）にしか接続されていない、請求項６記載の燃料噴射弁。
8. 前記単独溝（３７）が、半径方向外側に向かって渦巻状に延びている、請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 噴射開口（７）が前記単独溝（３７）の内側で開口しているように前記単独溝（３７）が弁座ボディ（５）に延びている、請求項８記載の燃料噴射弁。
10. 溝状の表面構造（３４）が、旋削加工またはエッチングによって製作されている、請求項１から９までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。