JP3811206B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁であって、弁縦軸線と、弁閉鎖体と、該弁閉鎖体と協働する弁座面を有する弁座体と、弁座面の下流に配置された、少なくとも１つの噴射開口を有する、厚さの薄い孔付き円板とを備えており、弁座体の下側の端面に、孔付き円板支持体が部分的に当接していて、弁座体と堅固に結合されており、孔付き円板支持体が、鉢状の内側の支持体区分を有しており、該支持体区分が、弁座体の下側の端面から軸方向で間隔を保って延びていて、支持体区分の底部区分と弁座体の下側の端面との間に最大軸方向間隔が形成されており、該端面と支持体区分との間に孔付き円板がはめ込まれている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
孔付き円板が、環状の溶接継ぎ目によって弁座体に固定されている、燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８４１１４２号明細書により公知である。この公知の燃料噴射弁においては、肉薄（厚さの薄い）の孔付き円板の変形を避けるために、溶接継ぎ目は噴射開口から離して配置しなければならない。また、発生した燃料噴射圧に基づいて孔付き円板が持ち上がるのを避けるために、比較的肉厚の孔付き円板は鉢状に構成されており、これによって、噴射された燃料の噴射流は不都合に変化する。孔付き円板の製造及び組み立てのコストは非常に高い。
【０００３】
また、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２３６９２号明細書によれば、肉薄の孔付き円板が使用されている燃料噴射が公知である。この孔付き円板は、孔付き円板の下流側に続いていて、中央の貫流開口を有している肉厚の支持円板によって支えられている。これによって、孔付き円板を固定する際に不都合な撓みが避けられるようになっている。支持円板は鉢状に構成されていて、孔付き円板と共に、環状の溶接継ぎ目によって弁座体に溶接されている。支持円板は、孔付き円板の安定性を高める作用を有していて、それぞれ孔付き円板に結合されている。
【０００４】
【発明の効果】
請求項１に記載した本発明の燃料噴射弁、つまり、孔付き円板支持体が鉢状に形成されていて、環状の保持縁部を有していて、該保持縁部が、弁座体とは反対側で軸方向に延びていて、その自由端部が、弁座支持体の内壁に気密に接続されている本発明による燃料噴射弁によれば、簡単かつ安価な形式で、種々異なる寸法特に種々異なる厚さ及び直径を有する孔付き円板を使用した、非常に良好な変化実施例が可能である。これによって、非常に安価なコストで、孔付き円板の貫流量を簡単に変えることができ、種々異なる流れを発生させることができる。これは本発明によれば、孔付き円板支持体が弁座の下流側に設けられていて、またこの孔付き円板支持体が、種々異なる寸法を有する、簡単な形状の多数の孔付き円板をはめ込むことができるように成形された支持体区分を有していることによって得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１には、混合気圧縮外気点火式内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁としての、本発明の１実施例による弁が示されている。この噴射弁は、管状の弁座支持体１を有していて、この弁座支持体１で、弁縦軸線２に対して同心的に縦孔３が形成されている。この縦孔３内には例えば管状の弁ニードル５が配置されており、この弁ニードル５は、その下流側の端部６で、例えば球状の弁閉鎖体７（この弁閉鎖体７の外周部に例えば５つの扁平部８が設けられている）に接続されている。弁閉鎖体７に設けられた５つの扁平部８によって、弁座面９に向かう方向での燃料の流れが可能である。
【０００６】
噴射弁を操作することは、公知の形式で例えば電磁石式に行なわれる。弁ニードル５を軸方向で移動させひいては、図示していない戻しばねのばね力に抗して開放させるために、若しくは噴射弁を閉鎖させるために、磁石コイル１０と可動子１１とコア１２とから成る、略示された電磁石回路が使用される。可動子１１は、弁閉鎖体７とは反対側の、弁ニードル５の端部と、例えばレーザによる溶接継ぎ目によって接続されていて、コア１２に整列される。
【０００７】
軸方向運動中に弁閉鎖体７をガイドするために、弁座体１６のガイド開口１５が使用される。下流側に位置する、弁座支持体１の、コア１１とは反対側の端部では、弁縦軸線２に対して同心的に延びる、円筒形の弁座体１６の縦孔３が配置されている。弁座体１６の外周面は、弁座支持体１の縦孔３の直径よりもやや小さい直径を有している。弁座体１６は、弁閉鎖体７とは反対側の、下側の端面１７で、本発明による孔付き円板支持体２１の底部２０の外側の環状区分１９に、同心的に堅固に接続されているので、底部２０の上側の端面側２２は、環状区分１９の領域内で弁座体１６の下側の端面１７に当接している。
【０００８】
弁座体１６と例えば鉢状に構成された孔付き円板２１との接続は、例えばレーザによって形成された、環状で気密の第１の溶接継ぎ目２３によって行なわれる。この溶接継ぎ目２３は、外側の環状の区分１９に環状に延びている。底部２０は、外側の環状区分１９の隣で、深い位置にある鉢状で、弁座体１６の下側の端面１７に対して軸方向で間隔を保って延びる支持体区分２５を有している。この支持体区分２５内に孔付き円板２６がはめ込まれている。この孔付き円板２６内には、打ち抜き成形又は浸食によって成形された少なくとも１つ例えば４つの噴射開口２７が設けられている。孔付き円板支持体２１の外側の環状区分１９内に溶接継ぎ目２３を設けて組み立てる形式によって、底部２０の内側の支持体区分２５及びひいては孔付き円板２６が不都合に変形する危険性は完全に避けられる。
【０００９】
鉢状の孔付き円板支持体２１の底部２０には外側から、環状の保持縁部２８が続いており、この保持縁部２８は、軸方向で弁座体１６とは反対側に延びていて、その端部まで円錐形に外側に湾曲している。保持縁部２８は、縦孔３の壁部に半径方向のばね力を加える。これによって、弁座体１６と孔付き円板２６と孔付き円板支持体１とから成る弁座部分を弁座支持体１の縦孔３内に挿入する際に、弁座部分及び縦孔３において切削くずが形成されることは避けられる。孔付き円板支持体２１の保持縁部２８は、その自由端部が、例えば環状の気密な第２の溶接継ぎ目３０によって縦孔３の壁部に接続されている。
【００１０】
弁座体１６と孔付き円板支持体２１との気密な溶接及び、孔付き円板支持体２１と弁座支持体２１との気密な溶接は、次のような理由により必要である。つまり、使用された媒体例えば燃料が、弁座支持体１の縦孔３と弁座体１６の外周面との間を通って、又は弁座支持体１の縦孔３と孔付き円板支持体２１の保持縁部２８との間を通って内燃機関の吸気管内に直接流入することがないようにするために必要である。弁座体１６と孔付き円板２６と孔付き円板支持体２１とから成る弁座部分を縦孔３内に挿入する挿入深さは、弁ニードル５の行程の大きさを規定する。何故ならば弁ニードル５の一方の終端位置は、磁石コイル１０が励磁されない場合に、弁閉鎖体７が弁座体１６の弁座面９に当接することによって規定されているからである。弁ニードル５の他方の終端位置は、磁石コイル１０が励磁された場合に、例えば可動子１１がコア１２に当接することによって規定される。これによって弁ニードル５の２つの終端位置間の距離が行程を表わすことになる。
【００１１】
球状の弁閉鎖体７は、流れ方向で円錐台形に先細りしている、弁座体１６の弁座面９と協働する。この弁座面９は、弁座体１６の下側の端面１７とガイド孔１５との間で軸方向に形成されている。
【００１２】
弁座支持体１の外周面には、磁石コイル１０とは反対側の、下流側の端部で保護キャップ３２が配置されていて、例えば係止接続によって弁座支持体１に接続されている。シールリング３３は、噴射弁の外周部と、図示していない弁受容部材例えば内燃機関の吸気管との間をシールするために使用される。
【００１３】
図２及び図３には、弁座支持体１内の弁座体１６と共に、本発明の孔付き円板支持体２１の２つの実施例が示されている。これらの構成部材の互いの位置、及び孔付き円板支持体２１の形状を明らかにするために、孔付き円板２６及び溶接継ぎ目２３，３０は図示していない。図１及び図２に示した孔付き円板支持体２１の第１実施例においては、底部２０の鉢状の支持体区分２５は円錐形若しくは円錐台形に形成されている。底部２０は、底部２０の外側の環状区分１９から、半径方向でさらに延びて弁座体１６の下側の端面１７に接しているのではなく、軸方向に延びる部分が設けられているので、支持体区分２５の円錐形に先細りする先細り部分３４は、弁座面とは反対向きに位置している。支持体区分２５の円錐形の先細り部分３４は、端面１７から約０．２mm〜０．３mmの軸方向間隔を保って終わっている。支持体区分２５のこの円錐形の先細り部分３４には、弁縦軸線２に向かって半径方向で扁平に延びる底部区分３５が続いている。この底部区分３５は、環状区分１９に対して平行であって、弁縦軸線２に対して直角に構成されている。この底部区分３５内の中央には、例えば円形、楕円形又は４角形の貫通開口３６が設けられている。この貫通開口３６を貫通して、調量を行なう孔付き円板２６から噴射された燃料だけが噴射される。
【００１４】
図３に示された孔付き円板支持体２１は、図２に示した実施例のものとは、支持体区分２５の構成が異なるだけである。支持体区分２５の先細り部分３４は、弁座体１６の端面１７に向けられた内側では、円錐形ではなく、段状に構成されている。支持体区分２５の段部３７は、例えばそれぞれの円錐形の段付き区分が、端面１７から底部区分３５まで直径を規則的に減少させながら延びるように構成されている。つまり、各段部３７の軸方向の延びと、１つの段部３７から隣の段部３７までの直径の減少程度が、それぞれ一定に維持されているということを意味している。典型的な場合として、支持体区分２５内に３つ（図３参照）又は４つの段部３７が設けられているが、それ以外の数の段部を設けることも可能である。４つの段部３７を有する支持体区分２５の構成においては、例えば０．１mm；０．１５mm；０．２mm；０．２５mmの段階が採用される。この段階の寸法は、各段部３７から弁座体１６の端面までのそれぞれの軸方向間隔の寸法である。４つの段部３７に応じて、異なる大きさに構成された４つの孔付き円板２６が、段部３７が設けられているが全体的には鉢状である支持体区分２５内にはめ込まれる。支持体区分２５の底部区分３５内には貫通開口３６が設けられている。
【００１５】
図４には孔付き円板２６の形状が示されている。この孔付き円板２６は、図１及び図２に示した孔付き円板支持体２１にはめ込むのに特に適している。支持体区分２５の円錐形の構成に応じて、孔付き円板２６は、半径方向外側の制限部としての円錐形の外周面３９も有している。この外周面３９は、孔付き円板支持体２１の円錐形の先細り部分３４と同様の傾斜を有している。孔付き円板２６の外周面３９は、組み込んだ状態で、先細り部分３４の円錐形面に完全に当接している。しかも、孔付き円板２６の、弁座面９側に向けられた上側の端面は、弁座体１６の端面１７に直接向き合う、環状区分１９によって取り囲まれた、支持体区分２５の最大自由直径と同じ直径をそれぞれ有しているので、孔付き円板２６の端面４０は常に端面１７に当接している。従って、孔付き円板支持体２１の支持体区分２５内にはめ込まれる種々異なる孔付き円板２６は、軸方向の厚さｄ及びひいては円錐形の外周面３９の大きさ並びに、上側の端面に向き合う下側の端面４１の直径が異なっている。底部区分３５から端面１７までの軸方向間隔に応じて、例えば０．０７５mm〜０．３mmの細かい段階の厚さｄを有する孔付き円板２６を使用することができる。例えば４つの噴射開口２７が、例えば弁縦軸線２を中心にして左右対称に、正方形の角隅に分配配置され、ひいてはそれぞれ互いに及び弁縦軸線２に対して間隔を保っている。
【００１６】
図５に示した孔付き円板２６は、図３に示したように段付きの支持体区分２５を有する孔付き円板支持体２１内にはめ込むのに特に適している。この孔付き円板２６も、やはり、組み込んだ状態でその上側の端面４０が弁座体１６の端面１７に常に当接するような寸法を有している。孔付き円板支持体２１内で、さらに下流側に位置するそれぞれの段部３７によって、組み込みな孔付き円板２６の直径は減少し、これに対して、それぞれ段部３７を有する孔付き円板２６の厚さｄは、端面１７に対する段部３７の軸方向間隔に応じて拡大される。この実施例においても、孔付き円板２６の厚さｄは、０．０７５mm〜０．３mmのものが考えられるが、この厚さは、孔付き円板支持体２１内に設けられた段部に応じて変えてもよい。孔付き円板支持体２１の支持体区分２５内で孔付き円板２６が滑らないように確実に緊締するためには、端面１７に対する段部３７の軸方向間隔を、はめ込もうとする孔付き円板２６の厚さｄよりも最小限小さくするとよい。端面１７に対する第１の段部３７の間隔が例えば０．１mmであれば、例えば０．１０５mm又は０．１１mmの厚さｄを有する孔付き円板２６が提供される。図５に示した孔付き円板２６において、外周面３９は弁縦軸線２に対して平行に延びている。各孔付き円板２６の軸方向の厚さｄ及び直径は異なっている。
【００１７】
図６には、孔付き円板支持体２１の平面図が示されている。この孔付き円板支持体２１は、前記従来のものとは、四角形特に正方形の孔付き円板２６をはめ込むことができるように構成されている点が異なっている。環状区分１９は、支持体区分２５が四角形であるので、円環状には構成されているのではなく、円形で、内側が四角形の制限部を有している。しかしながら環状区分１９は、前記実施例のものと同様の機能を有している。何故ならば環状区分１９は、弁座体１６の端面１７に当接させて、気密な溶接継ぎ目２３を環状に設けることができるからである。図１〜図３に示した、円錐台形及び段状に形成された、孔付き円板支持体２１の支持体区分２５と同様に、支持体区分２５は、四角形の孔付き円板２６を受容するためにも使用され得る。四角形の孔付き円板２６の変化実施例は、図４及び図５に示した円錐形の孔付き円板２６におけるのと同様に実施することができる。図６に示した円形の貫通開口３６は、四角形の横断面を有していてもよい。
【００１８】
孔付き円板支持体２１の支持体区分２５内における孔付き円板２６の確実な組み込み位置を保証するためには、半径を有する外周面３９′を有する四角形の孔付き円板２６を設けてもよい（図７参照）。この四角形の孔付き円板２６は、支持体区分２５の相応に形成された段部区分内に正確にはめ込まれる。また、１ヵ所で扁平部を有する円形の孔付き円板２６も考えられる。この扁平部は、支持体区分２５に形成された扁平部と協働し、これによって規定した組み込みが可能である。図８には、位置固定及び回動防止のための手段が設けられている孔付き円板２６が示されている。この図８には、孔付き円板２６の２つの実施例が示されている。図８の右半部では、孔付き円板２６は、切欠状の溝４２を有していて、この溝４２内には、支持体区分２５の軸方向隆起部状が係合するようになっている。また、図８の左側半部には、変化実施例として、例えば軸方向に延びる隆起部４３が設けられており、この隆起部４３は、支持体区分２５の溝内に侵入するようになっている。さらに別の実施例が図９に示されている。この図９に示した実施例においては、同一の孔付き円板２６に異なる厚さｄ，ｄ′を有する領域が設けられており、孔付き円板２６の厚さｄは、支持体区分２５の段部区分内の少なくとも緊締領域内のものであって、孔付き円板２６の厚さｄ′は、噴射開口２７の領域内のものである。
【００１９】
円錐台形若しくは角錐台状の先細り部分３４若しくは段部３７の成形部を有する、孔付き円板支持体２１の底部２０内の支持体区分２５の製造は、例えば１つ又は多数の圧刻成形によって行なうことができるが、このために、孔付き円板支持体２１は、相応の工具内で緊締する必要がある。同一の工具、例えば打ち抜きポンチによって貫通開口３６も形成することができる。孔付き円板支持体２１を弁座体１６に、溶接継ぎ目２３によって固定することは、孔付き円板支持体２１の鉢状の支持体区分２５に、必要に応じて選定された孔付き円板２６をはめ込んでから、はじめて行なうことができる。これによって、弁座体１６と孔付き円板２６との堅固な結合が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例による燃料噴射弁の一部を示す断面図である。
【図２】円錐形の支持体区分を有する孔付き円板支持体を示す断面図である。
【図３】段付き支持体区分を有する孔付き円板支持体を示す断面図である。
【図４】図２に示した段付き支持体区分のための孔付き円板を示す断面図である。
【図５】図３に示した孔付き円板支持体のための孔付き円板の断面図である。
【図６】四角形の孔付き円板のための孔付き円板支持体の平面図である。
【図７】組み込みを行なうための手段を有する孔付き円板を示す概略的な平面図である。
【図８】組み込みを行なうための手段を有する、別の実施例による孔付き円板を示す概略的な平面図である。
【図９】種々異なる厚さの領域を有する孔付き円板の断面図である。
【符号の説明】
１ 弁座支持体、 ２ 弁縦軸線、 ３ 縦孔、 ５ 弁ニードル、 ６ 端部、 ７ 弁閉鎖体、 ８ 扁平部、 ９ 弁座面、 １０ 磁石コイル、 １１ 可動子、 １２ コア、 １５ ガイド開口、 １６ 弁座体、 １７ 下側の端面、 １９ 外側の環状区分、 ２０ 底部、 ２１ 孔付き円板支持体、 ２２ 上側の端面側、 ２３ 溶接継ぎ目、 ２５ 支持体区分、２６ 孔付き円板、 ２７ 噴射開口、 ２８ 保持縁部、 ３０ 溶接継ぎ目、 ３２保護キャップ、 ３３ シールリング、 ３４ 先細り部分、 ３５ 底部部分、 ３６ 貫通開口、 ３７ 段部、 ３８ 狭窄部、 ３９ 外周面、 ４０ 端面、 ４３ 隆起部

Claims (9)

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、弁縦軸線と、弁閉鎖体と、該弁閉鎖体と協働する弁座面とを有する弁座体と、弁座面の下流に配置された、少なくとも１つの噴射開口を有する、厚さの薄い孔付き円板とを備えており、弁座体(１６)の下側の端面（１７）に、孔付き円板支持体（２１）が部分的に当接していて、弁座体（１６）と堅固に結合されており、孔付き円板支持体（２１）が、鉢状の内側の支持体区分（２５）を有しており、該支持体区分（２５）が、弁座体（１６）の下側の端面（１７）から軸方向で間隔を保って延びていて、支持体区分（２５）の底部区分（３５）と弁座体（１６）の下側の端面（１７）との間に最大軸方向間隔が形成されており、該端面（１７）と支持体区分（２５）との間に孔付き円板（２６）がはめ込まれている形式のものにおいて、
   孔付き円板支持体（２１）が鉢状に形成されていて、環状の保持縁部（２８）を有していて、該保持縁部（２８）が、弁座体（１６）とは反対側で軸方向に延びていて、その自由端部が、弁座支持体（１）の内壁に気密に接続されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 孔付き円板支持体（２１）が第１の溶接継ぎ目（２３）によって弁座体（１６）に堅固に接続されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 孔付き円板支持体（２１）が第２の溶接継ぎ目（３０）によって弁座支持体（１）に堅固に接続されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 孔付き円板支持体（２１）が環状縁部（１９）を備えて形成されていて、該環状縁部（１９）で孔付き円板支持体（２１）は弁座体（１６）に当接していて、またこの環状縁部（１９）は内側の支持体区分（２５）を完全に取り囲んでおり、支持体区分（２５）は、環状区分（１９）から延びる円錐形若しくは角錐台状の先細り部分（３４）を備えていて、該先細り部分（３４）が底部区分（３５）で終わっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
5. 孔付き円板支持体（２１）が環状区分（１９）を備えて形成されていて、該環状区分（１９）で孔付き円板支持体（２１）は弁座体（１６）に当接していて、またこの環状区分（１９）は内側の支持体区分（２５）を取り囲んでおり、環状区分（１９）から、弁座体（１６）の端面（１７）まで軸方向で間隔を保って配置されている底部区分（３５）が、孔付き円板支持体（２１）の先細り部分（３４）の、端面（１７）に向けられた内側で段部（３７）を備えている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. 孔付き円板支持体（２１）の支持体区分（２５）内にはめ込み可能な複数の孔付き円板（２６）が、支持体区分（２５）の傾斜と同じ傾斜を有する外周面（３９）を備えていて、これらの外周面（３９）が同一の傾斜角度を有している、請求項４記載の燃料噴射弁。
7. 孔付き円板支持体（２１）と孔付き円板（２６）とに、互いに逆向きの回動を防止するための、互いに対応配置された手段（３９′，４２，４３）が設けられている、請求項１記載の燃料噴射弁。
8. 孔付き円板支持体（２１）の支持体区分（２５）内の各段部（３７）の軸方向の寸法が一定である、請求項５記載の燃料噴射弁。
9. 組み立てた状態で、孔付き円板（２６）が、孔付き円板支持体（２１）と弁座体（１６）との間に緊締されていて、弁座体（１６）の端面（１７）に当接している、請求項１記載の燃料噴射弁。

Images