JP2006509139A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、励起可能なアクチュエータ（１０）と、該アクチュエータ（１０）に作用結合されていて閉鎖方向で戻しばね（２３）によって負荷されている弁ニードル（３）と、該弁ニードル（３）によって操作される弁閉鎖体（４）とが設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と一緒にシール座を形成しており、さらに少なくとも１つの噴射開口（７）が弁座体（５）に形成されている形式のものに関する。このような形式の燃料噴射弁において本発明の構成では、弁座体（５）に形成されていて弁閉鎖体（４）を案内するガイド領域（３７）が、燃料の流れ方向において円錐形に先細に形成されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射弁に関する。

例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９８０４４６３号明細書に基づいて公知の、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関のための燃焼噴射系は、ピストン／シリンダ構造によって形成された燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を有しており、さらに燃焼室に進入する点火プラグを備えている。燃料噴射弁は、燃料噴射弁の全周にわたって分配配置された少なくとも一列の噴射孔を備えている。噴射孔を介して燃料を所望のように噴射することによって、噴流によって導かれる燃焼パターンが、少なくとも１つの噴流を備えた混合気の噴霧化によって実現される。

上に挙げた刊行物に基づいて公知の燃料噴射弁における欠点としては、特に、噴射開口におけるカーボンの付着が挙げられ、このカーボンの付着によって噴射開口は閉塞し、燃料噴射弁を貫く燃料の貫流は許容不能なほど強く減じられてしまう。そしてこれにより、内燃機関の故障が発生する。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射弁では、燃料の流出方向において円錐形に先細のガイド領域が弁座体に設けられていることによって、燃料噴射弁の閉鎖時に、シール座に対して弁閉鎖体を液体により自動調心させることができ、これによって後噴射ひいては噴射開口の範囲におけるカーボンの堆積もしくは付着を回避することができ、さらには許容不能なほどの燃料貫流の減少を回避することができる。

請求項２以下の記載によって、請求項１記載の燃料噴射弁の別の有利な構成が開示されている。

鉛直に対するガイド領域の角度が２°〜７.５°の場合には、球形の弁閉鎖体が使用されると有利であり、このような弁閉鎖体は簡単かつ安価に製造すること及び組み立てることもしくは取り付けることができる。

別の有利な構成では、弁閉鎖体と弁座体との間における案内遊びが燃料噴射弁の開放状態と閉鎖状態とにおいて異なった大きさに形成されており、このように構成されていると、小さな堰き止め圧が形成され、この堰き止め圧によって弁閉鎖体は自動調心される。

本発明の別の有利な構成では、シール座とガイド領域とが、一緒に緊締されて等しい対称軸線をもって１回の作業工程において穿孔及び研削される。

図面
次に図面を参照しながら本発明の１実施例を説明する。

図１は、本発明のように構成された燃料噴射弁の１実施例を示す縦断面図であり、
図２は、図１のＩＩで示された範囲を拡大して本発明による燃料噴射弁の実施例を示す図である。

実施例の記載
次に図面を参照しながら本発明の１実施例を説明する。すべての図面において同一部材は同一符号で示されている。

図１に示された本発明による燃料噴射弁１の実施例は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁１として構成されている。この燃料噴射弁１は特に、内燃機関の燃焼室（図示せず）に燃料を直接噴射するのに適している。

燃料噴射弁１はノズル体２から成っており、このノズル体２内には弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合しており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と共働してシール座を形成している。燃料噴射弁１は図示の実施例では、内方に向かって開放する燃料噴射弁１であり、少なくとも１つの、図示の実施例では２つの噴射開口７を有している。

弁閉鎖体４はカルダン継手のように（kardanisch）弁座体５内において案内されている。本発明によればこの場合弁座体５のガイド領域３７は噴射方向で円錐形に先細になるように形成されている。弁閉鎖体４における研削された面取り部（Anschliff）は、燃料噴射弁１を貫流する燃料をシール座及び噴射開口７に供給するために働く。本発明による構成の詳細な説明は、以下において図２を参照しながら行う。

ノズル体２はシール部材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はコイルハウジング１１内にカプセル化されていて、コイル保持体１２に巻き付けられており、このコイル保持体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とは狭窄部２６によって互いに隔てられていて、かつ非強磁性の結合部材２９によって互いに結合されている。マグネットコイル１０は導電体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起される。差込み接点１７は、内極１３に射出成形され得るプラスチック周壁１８によって取り囲まれている。

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において案内されている。行程調節のためには、対を成した調節円板１５が働く。調節円板１５の他方の側には可動子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と摩擦力結合式（kraftschluessig）に結合されており、この弁ニードル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の図示の構造形態では、スリーブ２４によって予負荷をかけられる。

弁ニードルガイド１４と可動子２０とガイドエレメント３６とには、燃料通路３０，３１，３２が設けられている。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によって燃料分配導管（図示せず）に対してシールされ、かつ別のシール部材３７によってシリンダヘッド（図示せず）に対してシールされている。

可動子２０の噴射側には、エラストマ材料から成るリング状の緩衝エレメント３３が配置されている。この緩衝エレメント３３は第２のフランジ３４に載着していて、この第２のフランジ３４は溶接シーム３５を介して弁ニードル３と摩擦力結合式に結合されている。

燃料噴射弁１の休止状態において可動子２０は、戻しばね２３によってその上昇方向とは逆向きに負荷され、弁閉鎖体４は弁座面６にシール作用をもって接触させられる。マグネットコイル１０はその励起時に磁界を形成し、この磁界は可動子２０を、戻しばね２３のばね力に抗して上昇方向に移動させ、この際に行程は、休止状態において内極１３と可動子２０との間に存在する作業間隙２７によって所定されている。可動子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、同様に上昇方向において連行する。弁ニードル３に結合されている弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、燃料通路３０，３１，３２を介して案内された燃料は噴射開口７を通して噴射される。

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で、戻しばね２３の圧力によって内極１３から落下し、これによって、弁ニードル３に結合されている第１のフランジ２１は上昇方向とは逆向きに運動する。その結果弁ニードル３は同じ方向に移動し、これによって弁閉鎖体４は弁座面６に載着し、燃料噴射弁１は閉鎖される。

図２には、本発明のように構成された燃料噴射弁１のうちの、図１においてＩＩで示された範囲が、拡大されて部分的に断面図で示されている。

既に述べたように、弁閉鎖体４はカルダン継手状に弁座体５において案内されている。一般的に、内方に向かって開放する燃料噴射弁１では特に、大きな座角度との関連において、次のような欠点、すなわち弁ニードル３が燃料噴射弁１のシール座におけるその衝突時に、直ちに完全には閉鎖しないという欠点がある。これによってある程度の燃料量が不都合に後噴射されてしまう。この後噴射は、燃焼室における燃料・空気混合体の燃焼段階中においてもなお行われるので、火炎前面は噴射開口７にまで達する。これによって噴射開口７の領域には、多くのカーボンが付着することになり、このような付着物によって、噴射開口７が閉鎖され、ひいては燃料噴射弁１を通る貫流量が許容できないほど強く減じられることになる。

このような不都合を回避するために、本発明の構成では、弁閉鎖体４を案内する弁座体５のガイド領域３７が流出方向で円錐形に先細になっている。これによって弁閉鎖体４と弁座体５との間における案内遊びは、弁ニードル３の行程に関連して異なった大きさを有するようになる。燃料噴射弁１の閉鎖時に案内遊びは最小であり、約４μｍの値である。燃料噴射弁１の開放状態における弁ニードル３の最大行程時に、案内遊びは明らかに大きくなり、例えば８μｍの値になる。円錐形のガイド領域３７の開放角は有利には４°〜１５°の間である。

燃料噴射弁１が閉鎖されると、ガイド領域３７の円錐度に基づいて弁閉鎖体４は液体の作用で自動調心つまりセルフセンタリングする。弁閉鎖体４はその軸方向運動時に流れ方向において、ガイド領域３７に存在する燃料を押し退ける。燃料はこれによって、ガイド領域３７が流れ方向で先細になることに基づいて、堰き止められる。その結果弁閉鎖体４の領域ではガイド領域３７において圧力クッションが形成され、この圧力クッションは弁閉鎖体４を液圧によってガイド領域３７の内部においてセンタリングする。これによって弁閉鎖体４は閉鎖動作後に直ちに、弁座面６におけるその全シール範囲にわたってシール座をシールする。このような処置が施されていないと、弁閉鎖体４は偏心的に弁座面６に衝突し、ある程度の時間経過後に初めて、該弁閉鎖体４を負荷する閉鎖力、つまり戻しばね２３によって弁ニードル３を介して加えられる閉鎖力によってセンタリングされることになる。

ガイド領域３７の正確なセンタリングのために、弁座面６とガイド領域３７とは有利には一緒に、共通の対称軸線をもって工作機械において緊締されて穿孔されかつ研削される。

本発明は、図示の実施例に制限されるものではなく、燃料噴射弁１のその他の任意の構造形式のためにも使用可能である。

本発明のように構成された燃料噴射弁の１実施例を示す縦断面図である。 図１のＩＩで示された範囲を拡大して本発明による燃料噴射弁の実施例を示す図である。

Claims (11)

1. 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、励起可能なアクチュエータ（１０）と、該アクチュエータ（１０）に作用結合されていて閉鎖方向で戻しばね（２３）によって負荷されている弁ニードル（３）と、該弁ニードル（３）によって操作される弁閉鎖体（４）とが設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と一緒にシール座を形成しており、さらに該シール座の下流に少なくとも１つの噴射開口（７）が形成されている形式のものにおいて、
   弁座体（５）に形成されていて弁閉鎖体（４）を案内するガイド領域（３７）が、燃料の流れ方向において円錐形に先細に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. ガイド領域（３７）がシール座の流入側に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. ガイド領域（３７）に存在する燃料において、円錐度によって堰き止め圧が生じる、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. ガイド領域（３７）における堰き止め圧によって、弁閉鎖体（４）がガイド領域（３７）において液圧によって自動調心される、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. ガイド領域（３７）の円錐開放角が４°〜１５°の間である、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. 弁閉鎖体（４）と弁座体（５）との間に存在する案内遊びが、燃料噴射弁（１）の閉鎖された状態において約４μｍの値である、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. 弁閉鎖体（４）と弁座体（５）との間に存在する案内遊びが、燃料噴射弁（１）の開放された状態において約８μｍの値である、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. 弁閉鎖体（４）が球形に形成されている、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. 弁閉鎖体（４）が弁ニードル（３）と溶接又はろう接によって結合されている、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. 弁閉鎖体（４）がガイド領域（３７）に、研削による面取り部（３８）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
11. ガイド領域（３７）とシール座とが共通の対称軸線をもって一緒に緊締されて、穿孔されかつ研削されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。

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