JP2008506059A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

内燃機関のための燃料噴射弁であって、ケーシング（１）内に形成された１つの圧力室（１１）を有しており、該圧力室内には少なくとも所定の時間で高圧下の燃料が存在している。圧力室（１１）には弁ニードル（１０）が配置されていて、該弁ニードルは圧力室（１１）から少なくとも２つの噴射孔（４０）への燃料流を制御するために弁座（３６）と協働する。噴射孔（４０）は、圧力室（１１）の壁に配置されている流入開口（４１）と、流出開口（４２）とを有しており、前記流入開口（４１）は、弁ニードル（１０）が弁座（３６）から持ち上げられた場合に燃料が圧力室（１１）から噴射孔（４０）へと流入するように配置されている。少なくとも２つの噴射孔（４０）の流入開口（４１）が圧力室（１１）の壁において互いに接触する、またはオーバーラップするように配置されている。

Description

背景技術
本発明は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２０３１５号明細書により公知であるような内燃機関のための燃料噴射弁に関する。このような燃料噴射弁は、１つの圧力室内に配置された弁ニードルを有しており、この弁ニードルは、主として複数の噴射孔への燃料流を制御するために弁座と協働する。この場合、噴射孔は流れ方向で見て弁座の後方に配置されており、燃料噴射弁のケーシング内で延びている。この場合、これらの噴射孔は流入側の端部に流入開口を、流出側の端部に流出開口を有している。流入開口は圧力室の壁に形成されていて、これにより圧力室内にある燃料は噴射孔から内燃機関の燃焼室へと噴射することができる。

燃料噴射弁の構成では、所定の圧力のもとで規定された燃料貫流、即ち、所定の時間当たりで噴射開口から噴射される規定された燃料量が得られることが重要である。即ち、燃料の良好な噴霧状態を得るために、噴射孔の所定の直径は超過されてはならない。これにより貫流は実質的に噴射孔の数により調節しなくてはならない。しかしながら噴射孔の数は一方では噴射孔の直径により、他方では利用可能な孔円の直径により制限される。２つの孔円に沿ってずらして噴射孔を配置することは、例えばマイクロ袋孔ノズルの場合に生じるような狭いジオメトリのもとではしばしば不可能である。

発明の効果
請求項１の特徴を備えた本発明による燃料噴射弁はこれに対して、混合調整が改善され、ひいてはエンジンのより高い出力が可能であるという利点を有する。このために噴射孔の流入開口は、互いにオーバーラップするように、もしくは少なくとも接触するように配置されている。これにより、流入開口間に通常のウェブ幅を備えた流入開口が直接に袋孔の壁から延びている場合に可能であるよりも多くの噴射孔を設けることができる。

本発明の有利な別の構成では弁座に続いて袋孔が形成されていて、該袋孔は少なくともほぼ半球の形状を有している。この袋孔はこの場合、直接的に円錐状の弁座に続いているかまたは弁座から段部によって分離することもできる。

別の有利な構成では、噴射孔が、流入開口が互いにオーバーラップし、これにより孔交差部が形成されるように配置されている。これにより燃料噴射弁の高い貫流が得られ、この場合、比較的小さな直径を有する極めて多数の流出開口を形成することができ、これらの流出開口により燃料の微細な噴霧が可能である。

実施例の説明
図１には、本発明による燃料噴射弁の縦断面図が示されている。この燃料噴射弁はケーシング１を有しており、該ケーシング１は弁本体３と図示されていない保持体とを有している。ケーシング１の個別部分は緊定ナット９によって互いに押圧されているので、個々の構成部分間には密な結合が形成されている。弁本体３には圧力室１１が形成されていて、この圧力室は燃焼室に面した領域に孔１２の形状を有している。この場合、孔１２は長手方向軸線８を有している。圧力室１１はこの場合、燃焼室側の端部でほぼ円錐状の弁座３６によって制限されており、この弁座３６には直接に袋孔３８が続いている。これにより、袋孔３８と弁座３６との間に移行縁部４４が形成される。袋孔３８からは複数の噴射孔４０が出ていて、これらの噴射孔の流入開口４１は袋孔３８の壁に、流出開口４２はケーシング１の外面に配置されている。圧力室１１にはピストン状の弁ニードル１０が長手方向摺動可能に配置されている。この弁ニードル１０はほぼ円錐状の弁シール面３４を有しており、この弁シール面３４で円錐状の弁座３６と協働しており、この場合、圧力室１１から袋孔３８への燃料流を制御する。この場合、燃料は弁ニードル１０と圧力室１１の壁との間に保持される。

弁ニードル１０は孔１２の中央区分でガイドされていて、この領域には研磨面１７が設けられている。この研磨面により、弁座３６もしくは袋孔３８の方向への圧力室１１を通る燃料の流れが可能になる。弁ニードル１０のガイドされた区分の弁座側の端部には圧力肩部１３が形成されており、この圧力肩部には、圧力負荷時に弁座３６とは反対方向の力が弁ニードル１０へと加えられる。孔１２は弁座とは反対側の端部でばね室１４を形成するように拡大している。ばね室内には閉鎖ばね１６が、弁ニードル１０を取り囲むスリーブ１８と、弁ニードル１０に設けられた段部との間に圧縮プリロードをかけられて配置されている。閉鎖ばね１６は弁座３６の方向で弁ニードル１０に作用しており、これにより、別の力がかけられていない場合には、弁シール面３４が弁座３６へと押し付けられ、これにより袋孔３８が圧力室１１に対してシールされている。ケーシング１内に形成され、図示されていない流入通路を介してばね室１４には高圧下の燃料が充填される。この場合この圧力は研磨面１７により、圧力室１１全体を通って弁座３６まで続く。

弁ニードル１０の弁座とは反対側の端面とスリーブ１８とによって、制御室２０は制限されている。この制御室２０には燃料が充填され、その圧力は制御弁によって制御可能である。制御室２０内の圧力に応じて、多かれ少なかれ大きな力が、弁ニードル１０の弁座とは反対側の端面へと加えられる。この力は制御弁によって制御することができる。圧力室１１内には内燃機関の運転中に常に、噴射圧に相当する高い圧力が形成されている。制御室２０内の圧力が下がると、弁ニードル１０は、圧力肩部１３への液圧的な力によって駆動され弁座３６から離れ、弁座３６と弁シール面３４との間に横断面を解放し、この横断面を通って燃料が圧力室１１から噴射孔４０内へ流れることができる。噴射を終了すべき場合には、制御室２０内の圧力が再び高められ、弁ニードル１０は弁座３６への当接部へと押し戻され噴射開口４０への燃料流が遮断される。

図２には弁座３６の領域における図１の拡大図が、ＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した袋孔３８の平面図と共に示されている。弁ニードル１０は見易くするためにここには図示されていない。円錐状の弁座３６には袋孔３８が続いていて、その壁はほぼ切頭円錐の形状を有している。袋孔３８からは放射状に複数の噴射孔４０が延びていて、これらの噴射孔４０はそれぞれ１つの流入開口４１と流出開口４２とを有しており、流出開口４２は燃料噴射弁の外面に配置されている。各流入開口４１は袋孔３８の壁に、互いにちょうど接触するように配置されている。弁ニードル１０が弁座３６から持ち上がると、燃料は弁シール面３４と弁座３６との間を通って圧力室１１から袋孔３８へと流れ、ここで燃料は流入開口４１を通って噴射孔４０へと流入し、最後に流出開口４２を通って燃焼室へと噴射される。各流入開口４１は孔１２の長手方向軸線に関して同じ高さに配置されているので、これらは孔円直径Ｄを有する１つの孔円を形成する。平面図では、噴射孔４０の数が多数のため、個々の噴射孔４０の間のウェブが極めて薄いことがわかる。袋孔３８の形状は極めて多様であって良く、例えば半球状に形成することもできる。袋孔３８は図２に示したものと異なるように、弁ニードル１０と比較して極めて小さく形成することもでき、このことは特にいわゆるマイクロ袋孔ノズルの場合に形成される。

図３には本発明による燃料噴射弁の別の実施例が示されている。この場合、図２と同じ図が選択されている。袋孔の領域における噴射孔４０の間の極めて肉薄のウェブは比較的不安的であるので、ここでは円形化プロセスにより部分的に除去され、これにより有効孔円直径Ｄが拡大される。除去されたウェブにより、袋孔３８に切欠が形成され、これにより有効孔円直径Ｄが拡大される。

流入開口４１のこのような配置により、複数の噴射孔４０を噴射弁に設けることができる。このことは所定の貫流のもとで燃料の霧化が改善されることを意味する。噴射孔４０の数が同じであるならば、噴射孔４０の間のウェブの除去によりウェブ幅は拡大され、このことはこの個所における安定性を改善する。

図４には別の実施例が図３と同様の図で示されている。この実施例では燃料噴射弁が座付き孔ノズルとして形成されている。袋孔はここでは設けられておらず、その代わりに噴射孔４０から直接的に弁座３６が延びている。この場合、弁ニードル１０は噴射孔４０の上流側で弁座３６上に載置される。噴射孔４０はさらに数と大きさに関して、噴射孔４０の間のウェブが除去されていない状態で噴射孔４０の各流入開口４１がちょうど接触するように形成されている。図４には弁座３６の領域におけるウェブの除去後の状態が示されている。これにより平面図では図３と全く同じ形状となる。

図５には本発明による燃料噴射弁の別実施例が示されている。この場合、噴射孔４０の間のウェブが侵食プロセスにより除去されている。これにより一平面で袋孔３８の全周を取り囲む１つの切欠が形成されるので、これにより生じる大きな孔円直径Ｄに多数の噴射孔４０を設けることができる。このようなリング状の切欠を形成するために電気侵食法を行うことができ、このことが図５に示されている。相応に湾曲された侵食工具５５は回転運動させられ、材料除去により切欠が袋孔３８の壁に形成される。

図６は袋孔３８の高さにおける燃料噴射弁の横断面図で、複数の噴射孔４０を配置する別の可能性が示されている。複数の噴射孔４０の流入開口４１がこの場合、殆ど完全に互いにオーバーラップしているので、孔の交差部が形成される。これにより、袋孔４６の間に比較的大きなウェブ幅がある状態で、多数の流出開口４２を設けることができる。これらの流出開口４２を通って燃料は最終的に燃焼室に噴射される。これにより生じるＹ字状の孔の交差部は、液圧侵食による円形化法又は別の円形化法により縁部が滑らかにされる。これにより袋孔３８から噴射孔４０へと燃料が流れる際の流れ抵抗が減じられ、これにより効果的な噴射圧が高められる。同様に、上記実施例で示された他の孔交差部および移行部における縁部を類似の方法で円形化することができる。

燃料噴射弁の主要な構成部分のみを示した縦断面図である。 弁座の領域のみを拡大して、付加的に袋孔の平面図と共に示した第１実施例の図である。 本発明の燃料噴射弁の別の実施例を示した図であって、この場合、噴射孔間のウェブを円形化することにより有効孔円直径が拡大されている。 座付き孔ノズルとしての別の実施例を示した図であって、この場合、弁ニードルが引き込まれている。 別の実施例と、このような燃料噴射弁を製造するための方法を示した図である。 燃料噴射弁の横断面図で、孔交差部を有する噴射孔の配置を示した図である。

Claims (8)

1. 内燃機関のための燃料噴射弁であって、ケーシング（１）内に形成された１つの圧力室（１１）を有しており、該圧力室内には少なくとも所定の時間で高圧下の燃料が存在し、弁ニードル（１０）が配置されていて、該弁ニードルは圧力室（１１）から少なくとも２つの噴射孔（４０）への燃料流を制御するために弁座（３６）と協働し、前記噴射孔（４０）は、圧力室（１１）の壁に配置されている流入開口（４１）と、流出開口（４２）とを有しており、前記流入開口（４１）は、弁ニードル（１０）が弁座（３６）から持ち上げられた場合に燃料が圧力室（１１）から噴射孔（４０）へと流入するように配置されている形式のものにおいて、
   少なくとも２つの噴射孔（４０）の流入開口（４１）が圧力室（１１）の壁において互いに接触している、またはオーバーラップしていることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射弁。
2. 噴射孔（４０）の流出開口（４２）が互いに分離されて燃料噴射弁の外面に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 弁座（３６）が圧力室（１１）の壁の一部を形成しており、噴射孔（４０）の流入開口（４１）が弁座（３６）に配置されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 弁座（３６）がほぼ円錐状に成形されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 弁座（３６）に袋孔（３８）が続いていて、該袋孔が少なくともほぼ半球の形状を有しており、この袋孔から噴射孔（４０）が延びている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
6. 袋孔（３８）が、円錐状の弁座（３６）の下流側に直接的に接続している、請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 複数の噴射孔（４０）の流入開口が、孔交差部が形成されるように互いにオーバーラップされている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
8. 袋孔（３８）が切頭円錐の形状を有しており、弁座（３６）とは反対側で閉じられている、請求項５記載の燃料噴射弁。

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