JP2006510838A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
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、ノズルボディ(3)内に配置された弁ニードル(4)が設けられており、弁ニードル(4)が、アクチュエータ(7)によって作動可能であり、かつ戻しばね(9)によって負荷されており、弁ニードル(4)と作用結合している、燃料室に向いた側に位置する弁閉鎖体(5)が、アクチュエータ(7)の非作動状態で弁座面(6)に密に接触して保持されるようになっている。弁ニードル(4)が、少なくとも流出側の部分領域で中空に形成されていて、かつ端面側で燃焼室に対して閉鎖されている。
Description
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁に関する。
背景技術
たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第19534445号明細書から、外側開放式の燃料噴射弁が公知であり、この燃料噴射弁は円錐形のシール座を備えている。弁ニードルは中央孔を備えており、中央孔は、シール座の手前に位置する圧力チャンバに通じている。ピエゾアクチュエータとして形成されたアクチュエータが、一方ではノズルボディに支持されていて、他方では弁ニードルと摩擦接続式に結合された圧力肩部に支持されている。戻しばねは、弁ニードルを閉鎖位置で保持する。アクチュエータが励起された状態では、アクチュエータの伸長によって、弁ニードルが戻しばねの閉鎖力に抗して開放され、燃料が噴射される。
たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第19534445号明細書から、外側開放式の燃料噴射弁が公知であり、この燃料噴射弁は円錐形のシール座を備えている。弁ニードルは中央孔を備えており、中央孔は、シール座の手前に位置する圧力チャンバに通じている。ピエゾアクチュエータとして形成されたアクチュエータが、一方ではノズルボディに支持されていて、他方では弁ニードルと摩擦接続式に結合された圧力肩部に支持されている。戻しばねは、弁ニードルを閉鎖位置で保持する。アクチュエータが励起された状態では、アクチュエータの伸長によって、弁ニードルが戻しばねの閉鎖力に抗して開放され、燃料が噴射される。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第19534445号明細書から公知の背景技術の欠点によれば、特に通流量が、外側開放式の燃料噴射弁の場合大きな変動にさらされる。さらにジェット像は、製作誤差に起因して多くの場合シール座の領域で損なわれている。
発明の利点
これに対して、本発明による、独立請求項に記載の特徴を有する燃料噴射弁の利点によれば、少なくとも流出側部分で中空の弁ニードル(端面側で燃焼室に対して閉鎖されている)に起因して、任意に設定可能なジェット形状および比較的高い通流精度で高いジェット品質を達成することができる。
これに対して、本発明による、独立請求項に記載の特徴を有する燃料噴射弁の利点によれば、少なくとも流出側部分で中空の弁ニードル(端面側で燃焼室に対して閉鎖されている)に起因して、任意に設定可能なジェット形状および比較的高い通流精度で高いジェット品質を達成することができる。
従属請求項に記載の構成によって、独立請求項に記載の燃料噴射弁の有利な実施形態が得られる。
有利には、弁ニードルがノズルボディ内でガイド領域を備えており、ガイド領域は弁ニードルの切欠と同様の延伸度を有している。流入開口および配量孔は、ガイド領域の流入側もしくは流出側で弁ニードルに配置されている。
有利には、流入開口が配量孔よりも大きな容積を有しており、これによって絞り効果を回避することができる。
さらに有利には、弁ニードルにおける凹所(切欠)が、簡単な形式で、穿孔によって製作可能であるか、または弁ニードルを全長にわたって中空に形成することができる。
弁ニードルシャフトの中空で管状の延伸部も有利である。なぜならば製作、結合および孔の形成は、簡単で経済的に行うことができるからである。
弁ニードルを端面側で閉鎖するための閉鎖体は、有利には、多種多様の形式で、たとえば旋削加工または深絞り加工で製作するか、または管と一体的に形成することができる。
実施例の説明
本発明の実施例を以下に図示し、詳しく説明する。
本発明の実施例を以下に図示し、詳しく説明する。
図1のAには、本発明の燃料噴射弁1の第1実施例を全体図で示した。燃料噴射弁1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として形成されている。燃料噴射弁1は、特に図示し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。
燃料噴射弁1は、ケーシングボディ2とノズルボディ3とから成っており、ノズルボディ3内に弁ニードル4が配置されている。弁ニードル4は、弁閉鎖体5と作用結合しており、弁閉鎖体5は、弁座面6と協働してシール座を形成する。燃料噴射弁1は、本実施例では外側開放式の燃料噴射弁1である。燃料噴射弁1は、アクチュエータ7を備えており、アクチュエータ7は、本実施例では圧電結晶アクチュエータ7として形成されている。アクチュエータは、一方ではケーシングボディ2に支持されていて、また他方では弁ニードル4と作用結合している肩部8に支持されている。肩部8の流出(下流)側に、戻しばね9が配置されており、戻しばね9自体は、ノズルボディ3に支持されている。
燃料噴射弁1の静止状態で、肩部8は、戻しばね9の力によって、ストローク方向とは逆向きに負荷されるので、弁閉鎖体5は弁座面6に緊密に接触して保持される。圧電結晶アクチュエータ7が励起されると、アクチュエータ7は、軸方向で戻しばね9のばね力に抗して膨脹するので、肩部8は、摩擦接続式(kraftschluessig)に肩部8と結合された弁ニードル4と共にストローク方向で移動される。弁閉鎖体5は、弁座面6から持ち上げられ、弁ニードル4における中央の燃料通路10と配量孔12とを介して供給された燃料が噴射される。
圧電結晶式のアクチュエータ7が放電されると、軸方向延伸度が低減して、これによって弁ニードル4は、戻しばね9の力によってストローク方向とは逆向きに移動される。弁閉鎖体5は、弁座面6に座着して、燃料噴射弁1は閉鎖される。
弁ニードル4は、本発明によれば、少なくとも下流側の端部で中空に形成されていて、かつ中央の燃料通路10の他に弁ニードル4の壁13に配量孔12を備えており、配量孔12を通って、流入側の中央の燃料供給路11を通って供給される燃料はシール座に向かって案内される。弁閉鎖体5における中空室14は、端面側で内燃機関の燃焼室に対して閉鎖されている。図1のBに、弁ニードル4と弁閉鎖体5とを拡大図で示し、以下に詳しく説明する。
少なくとも部分的に中空の弁ニードル4とシール座に向かう配量孔12とを通る燃料供給の利点は、比較的精確なニードルガイドであり、ニードルガイドは、従来慣用の弁ニードルでは、シール座に燃料を供給するのに必要である面切削部に起因して不精確であり、また別の利点は、ジェット品質の改善、特に束形成の低減であり、さらに別の利点は、ジェット像を所望の形式で配量孔12の形状および配置構成によって成形して、配量孔12の直径の簡単な再現性に起因して通流精度を高める可能性である。
図1Bには、図1Aに示した燃料噴射弁1の弁ニードル4の流出側の端部を部分断面図で示した。図1Aに関して説明したように、弁ニードル4は中空に形成されている。弁閉鎖体5は、弁ニードル4と一体的に形成されている。そのような弁ニードル4は、たとえばハイドロフォーミング(Hydro-Umformung)によって特に簡単に製作可能である。
ここでは配量孔12は、弁ニードル4の周にわたって対称的に配置するか、または所望の形式で非対称的に分配することができ、これによって所望のジェット像を達成することができる。したがってたとえば点火プラグに直接噴射しないように、たとえば所望の領域を遮蔽することができる。この場合配量孔12の形状は任意である。ジェット像に関する任意の要求を満たすために、長穴、楕円または不均等に成形された横断面も考えられる。配量孔12は、穿孔、浸食、電解加工またはレーザ穿孔によって弁ニードル4の壁13に形成することができる。配量孔12が多数設けられる場合、全ての配量孔12は、精度に関する高い要求なしに形成することができる。通流測定のあとで、最後の配量開口12は、目標通流を許容する直径で形成することができる。
図2には、図1のBと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル4の第2実施例を示した。
弁ニードル4は流出側の端部で、中空に穿孔されている。流入開口15は、ガイド領域18の流入側で、弁ニードル4の壁13に形成されていて、かつ中空室14に燃料を供給するのに役立つ。この場合流入開口15は、ガイド領域18の流出側における配量孔12よりも大きくなっている。流入開口15の形状もまた、配量孔12の形状と同様に任意であり、かつその都度の要求に所望の形式で適合させることができる。製作は、配量孔12の製作と同様に行うことができる。
端面側で閉鎖体16が、中空室14に挿入されていて、かつ弁閉鎖体5とたとえば溶接シーム17によって結合されている。
図3には、図1のBと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル4の第3実施例を示した。
この場合、図4〜図6に示した実施例と同様に、弁ニードル4は複数部分から形成されている。弁ニードル4のシャフト19は肩部20を備えており、肩部20に管21が被せ嵌められており、管21は流出側の端部で弁閉鎖体5を備えている。管21は、シャフト19と、たとえば溶接シーム22によって結合することができる。図示の実施例は、たとえば旋削および後続の穿孔によって製作することができる。
図4には、図1のBと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル4の第4実施例を示した。図5および図6に示した実施例と同様に、管21は、良好に成形可能な材料、たとえばオーステナイト系の金属薄板から製作することができ、管21は、マルテンサイトから成るノズルボディ3と組み合わせて温度補償を許容する。
管21は、この実施例では、旋削加工された閉鎖体16によって端面側で閉鎖されていて、かつ周方向に延びる列状の流入開口15および配量孔12を備えている。閉鎖体16は、溶接シーム17によって管21と結合されている。
図5には、図1のBと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル4の第5実施例を示した。管21は、図4に示した実施例と同様に成形されているが、弁閉鎖体16は深絞り部分として形成されている。結合部として同様に溶接シーム17が設けられている。
図6には、図1のBと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル4の第6実施例を示した。ここでは管21は、図1のAおよび図1のBに示した第1実施例の弁ニードル4と同様に、ハイドロフォーミングまたはこれに類似の製作法によって、閉鎖体16と一体的に製作されている。
本発明は、図示の実施例に制限されるものではなく、任意のアクチュエータ7を有する燃料噴射弁1の任意の構造形式で使用可能である。
1 燃料噴射弁、 2 ケーシングボディ、 3 ノズルボディ、 4 弁ニードル、 5 弁閉鎖体、 6 弁座面、 7 アクチュエータ、 8 肩部、 9 戻しばね、 10 燃料通路、 11 燃料供給路、 12 配量孔、 13 壁、 14 中空室、 15 流入開口、 16 閉鎖体、 17 溶接シーム、 18 ガイド領域、 19 シャフト、 20 肩部、 21 管、 22 溶接シーム
Claims (17)
- 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、
ノズルボディ(3)内に配置された弁ニードル(4)が設けられており、該弁ニードル(4)が、アクチュエータ(7)によって作動可能であり、かつ戻しばね(9)によって負荷されており、弁ニードル(4)と作用結合している、燃料室に向いた側に位置する弁閉鎖体(5)が、アクチュエータ(7)の非作動状態で弁座面(6)に密に接触して保持されるようになっている形式のものにおいて、
弁ニードル(4)が、少なくとも流出側の部分領域で中空に形成されていて、かつ端面側で燃焼室に対して閉鎖されていることを特徴とする、燃料噴射弁。 - 弁ニードル(4)が、ガイド領域(18)を備えており、該ガイド領域(18)で弁ニードル(4)が案内されている、請求項1記載の燃料噴射弁。
- 弁ニードル(4)が、ガイド領域(18)の流出側で配量孔(12)を備えている、請求項2記載の燃料噴射弁。
- 配量孔(12)の数および配置構成が、燃料噴射弁(1)から噴射される燃料ジェットのジェット形状によって設定されている、請求項3記載の燃料噴射弁。
- 弁ニードル(4)が、ガイド領域(18)の流入側で流入開口(15)を備えている、請求項2から4までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
- 流入開口(15)が、配量孔(12)の総横断面積よりも大きな総横断面積を有している、請求項3から5までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
- 弁ニードル(4)が、ハイドロフォーミングによって一体的に製作されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
- 弁ニードル(4)が、流出側の端部で、穿孔によって中空に形成されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
- 弁ニードル(4)が、2部分から形成されている、請求項8記載の燃料噴射弁。
- 弁ニードル(4)が、シャフト(19)と管(21)とを備えている、請求項9記載の燃料噴射弁。
- 管(21)が、シャフト(19)の肩部(20)に支持されている、請求項10記載の燃料噴射弁。
- 管(21)が、溶接シーム(17)によってシャフト(19)と結合されている、請求項11記載の燃料噴射弁。
- 管(21)が、端面側で閉鎖体(16)によって閉鎖されている、請求項10から12までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
- 管(21)が、閉鎖体(16)と一体的に形成されている、請求項13記載の燃料噴射弁。
- 閉鎖体(16)と管(21)とが、溶接シーム(17)によって互いに結合されている、請求項13記載の燃料噴射弁。
- 閉鎖体(16)が、旋削加工によって製作されている、請求項13記載の燃料噴射弁。
- 閉鎖体(16)が、深絞り加工によって製作されている、請求項13記載の燃料噴射弁。
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