JP4044652B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
【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、この弁縦軸線に沿って運動する弁ニードルと、この弁ニードルに設けられて定置の弁座と協働する弁閉鎖部分と、中央の貫通孔を備えていて弁座の上流に配置された案内ディスクとを備えており、弁ニードルがこの貫通孔を通して軸方向に運動可能であり、かつこの貫通孔により弁ニードルの軸方向運動時に弁ニードルの案内が行われる形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】
国際公開第93/18299号からは、弁座体を備えていて、これの上に案内部材が載着されている形式の燃料噴射弁が既に公知であり、この案内部材は中央の貫通孔を備えており、この貫通孔を通して軸方向に弁ニードルが運動可能である。この中央の貫通孔の外側には、案内部材に多数の貫通穴が流れの通流のために設けられており、これらの貫通穴は円形に形成されていて案内部材内に円環状に均一に配置されている。案内部材の上流側の端面にはその他の構成部材として薄いフィルタエレメントが形成されている。中間の円環状のフィルタ区域内には円形状の無数のフィルタ開口が設けられている。このフィルタエレメントは貫通穴を有する案内部材を完全に覆っている。この場合、これら両方の構成部材、要するに案内部材及びフィルタエレメントはそれぞれ全く別の機能を果たしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題とするところは、製作の簡単化と少ない部品点数とにより特にコスト安に機能の一体化を実現することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明によれば、請求項1,2及び3の特徴概念に記載したように、案内ディスク全体が貫通孔の他に単数又は複数のフィルタ開口を有しており、少なくとも1つのフィルタ開口が60μmより大きい寸法の固形粒子に対して非通過性である形式でフィルタ作用が得られるようにフィルタ開口の流れ横断面が選択されていることにより解決される。
【0005】
【発明の効果】
本発明によれば、弁ニードルの軸方向案内のために案内ディスクとして形成された構成部材内に同様に開口が設けられ、その流れ横断面がフィルタ作用を完全に保証するように制限されていることにより機能の一体化が得られる。案内ディスクに設けられた開口は、燃料内に混入している60μmより大きい固形粒子を通過させないように、それぞれ少なくとも1つのディメンションが小さく選択される。要するに、本発明によれば案内機能とフィルタ機能との両機能が有利に1つだけの部材により受け持たれる。それゆえ、この案内ディスクは燃料噴射弁の品位と機能確実性とを向上せしめる。
【0006】
請求項4以下に記載の手段によれば、請求項1,2及び3に記載の燃料噴射弁の有利な他の構成及び改善が可能である。
【0007】
本発明によれば、フィルタ開口は公知のフィルタまたはふるいのように網目状には形成されず、むしろ円弧状、スリット状または蛇行状に形成され、その結果、案内ディスクにおける絞り作用が有効に阻止される。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に図示の実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0009】
図1に示された弁は、混合気圧縮式火花点火内燃機関の燃料噴射装置のための電磁操作式の燃料噴射弁の形態で形成されており、この弁は、マグネットコイル1により囲われていて燃料入口接続部として役立つ管状のコア2、いわゆるインナポールを備えている。コイル支持体3がマグネットコイル1の巻線を収容しており、このコイル支持体3はコア2とあいまって、燃料噴射弁のマグネットコイル1の領域における特別にコンパクトな構造を可能ならしめている。
【0010】
コア2の下側のコア端部9には、弁縦軸線10に対して同軸的に管状の金属製の結合部材12が例えば溶接により密に結合されており、かつ軸方向で部分的にコア端部9を取り囲んでいる。結合部材12の下側の端部を起点として縦方向に延びる薄肉のスリーブ状の弁座支持体16が延在しており、この弁座支持体16は例えば密にかつ固定的に結合部材12に結合されており、かつ比較的大きな軸方向の延びにより著しく前方に位置する噴射点を有している。結合部材12はコア端部9の近くに、結合部材のその他の部分に比して著しく肉薄に形成された磁気的な絞り箇所13を備えており、それゆえ、一般に使用される非磁気的な中間部材を省くことができる。
【0011】
薄肉のスリーブとして形成されていて同様に結合部材として役立つこの弁座支持体16内には弁縦軸線10に対して同軸的に形成された縦孔17が延びており、この縦孔の壁には同様に縦方向に延びるスリーブ状の絶縁部材18が密着している。プラスチックから成るこの絶縁部材18は結合部材12及び弁座支持体16の軸方向の延びの大部分にわたって可動子20と弁座体21との間に延びている。主として断熱のために役立つこの絶縁部材18はプレスばめにより弁座支持体16内に例えば固定的に押しはめられている。スリーブ状のこの絶縁部材18内にはさらに、弁縦軸線10に対して同軸的に延びる内側の縦孔19が設けられている。この縦孔19内には内実に形成された棒状の弁ニードル22が配置されており、この弁ニードルはその下流側の端部に例えば全円筒状の弁閉鎖部分23を備えている。
【0012】
例えば非磁気的な鋼材から製作された、場合により強磁性材料からも製作可能な弁座支持体16は結合部材12の下側の端部を取り囲んでいるのみならず、その反対側の端部においては弁座体21と、これに固定された噴口ディスク25とを取り囲んでいる。弁座支持体16の縦方向に延びている形状により燃料噴射弁の噴射点が著しく前方へ移されもしくは前方に位置させられる。内燃機関内での燃料噴射弁の一般的な組込位置でこのことの意味するところは、燃料噴射弁の下流側の端部、ひいてはその調量・噴射領域が吸気管内に著しく深く突入するということである。このことにより、単数または複数の入口弁への所期の噴射により吸気管の壁の濡れが著しく回避され、その結果として内燃機関の排ガスエミッションが軽減される。
【0013】
この燃料噴射弁の操作は公知形式通り電磁的に行われる。弁ニードル22の軸方向運動、ひいては戻しばね26のばね力に抗した燃料噴射弁の開放もしくは閉鎖のために、マグネットコイル1とコア2と可動子20とを備えた電磁回路が役立てられている。例えば管状の可動子20は弁ニードル22の、弁閉鎖部分23とは逆の側の端部28に、もしくは例えばこの端部28にプレスばめされた中間部材29に溶接継目により結合されており、かつコア2へ向けられている。中間部材29内には少なくとも1つの例えば3つの貫通孔(もしくは溝)30が設けられており、これらの貫通孔を通って燃料が弁座体21へ向かう方向で通流する。弁座支持体16の、コア2とは逆の側の下流側端部には縦孔17内に、弁座31を備えた例えば円筒状の弁座体21が溶接により密に取付けられている。
【0014】
可動子20により弁ニードル22が軸方向運動させられる際に弁閉鎖部分23を弁縦軸線10に沿って案内するために、本発明によれば例えば、弁座体21の、噴口ディスク25とは逆の側の上端面に固定された案内ディスク33が役立てられる。可動子20は軸方向運動時に結合部材12の、特に磁気的な絞り箇所の領域内で案内される。そのことのために、可動子の外周には例えば特別に形成された案内面が設けられている。弁座31に面して円部分の輪郭を有する円筒状の弁閉鎖部分23は、弁座体21の、流れ方向で円錐台形にテーパした弁座31と協働する。弁座体21は案内ディスク33とは逆の側の端面35で例えばコップ状の噴口ディスク25に固定的に結合されている。噴口ディスク25は侵食、打抜またはエッチングにより形成された少なくとも1つの例えば4つの噴口36を備えている。噴口ディスク25の保持縁が外向きに円錐形に湾曲しており、その結果、この保持縁が弁座支持体16の、縦孔17により規定された内壁に接触した際に半径方向の圧迫が生じる。噴口ディスク25は弁座支持体16の壁に例えば溶接により密に結合されている。本明細書のこの段落に記載した構成部分は、案内ディスク33を含めた弁座領域を拡大図示した図2から特に明瞭に看取される。
【0015】
オプション的に挿入される絶縁部材の後に縦孔17内へ挿入されるこの弁座体21の挿入深さは弁ニードル22の行程の大きさを規定する。その場合、マグネットコイル1が励磁されていない状態での弁ニードル22の一方の終端位置は弁閉鎖部分23が弁座31に当接することにより規定され、マグネットコイル1の励磁状態での弁ニードル22の他方の終端位置は可動子20がコア端部に当接することにより規定される。マグネットコイル1は例えばヨークとして形成されていて強磁性エレメントとして役立つ少なくとも1つの導体エレメント38により囲われており、この導体エレメントはマグネットコイル1を周方向で少なくとも部分的に囲んでいる。燃料噴射弁は弁座支持体16の外側でほぼ全体的にプラスチック射出成形部により囲われている。このプラスチック射出成形部には例えば一緒に射出成形された接続差込部材41が付属している。
【0016】
図2には図1に示した燃料噴射弁のうち弁座体21もしくは案内ディスク33の領域が拡大図示されている。要するに案内ディスク33は、弁座31における大きすぎる摩耗を回避すると共に弁座31と噴口36との間の非対称的な流れのふるまいをも回避するために、縦孔17もしくは19内での弁ニードル22の軸方向運動時の弁ニードル22の半径方向の案内に役立つ。さらに、案内ディスク33は、燃料噴射弁の非シール性の原因をなす汚れ粒子を簡単に弁座31から遠ざけるフィルタ機能をも果たす。案内ディスクはほぼ80ないし150μmの厚さを有している。一般に、案内ディスク33の製作は打抜、エッチングまたは電鋳(LIGA−,MIGA−Technik)により行われる。円形の案内ディスク33内には中央の1つの貫通孔43が設けられており、この貫通孔は弁ニードル22の弁閉鎖部分23の外径に比して若干大きい直径を有している。この寸法差は最小のほぼ10μmの遊びを生ぜしめる。
【0017】
案内ディスク33内には貫通孔43の外側に多数のフィルタ開口44が設けられており、このフィルタ開口は例えば完全に規定された幾何学的な相互位置で配置されることができる。このフィルタ開口44の3つの実施例が図3から図5までに示されている。図3に示された実施例では、フィルタ開口44がそれぞれ90°の4つのセクタもしくは集団を成して円弧状に配置されている。この場合、個々のフィルタ開口44の円弧長さは外から内へ貫通孔43に近づくにつれて少しづつ減少している。図4に示す実施例では、半径方向で放射状に延びるフィルタ開口44が設けられており、このフィルタ開口は開口集団として同様に4つの90°のセクタを成して配置されている。この場合フィルタ開口44は、ダイヤゴナルに対向して位置する、要するに相互に180°を成して位置するそれぞれ同じ向きの2つの開口集団と、この開口集団に対して直角を成して隣り合った2つの開口集団とを有している。スリット状のこれらのフィルタ開口44は同じ長さまたは異なる長さを有している。フィルタ開口44の幅は同様にわずかな値だけ異なることができる。
【0018】
蛇行状のフィルタ開口44も可能であり、これの1実施例が図5に示されている。複数の蛇行状のフィルタ開口44を互いに入り込ませて形成することも可能である。従来一般的でないこれらのフィルタ構造の他に、網織物状の公知のフィルタデザインが案内ディスク33のために提供される。いずれにしろ、少なくとも1方向もしくは1つのディメンションで最大の開口幅、多くの場合スリット幅または円弧幅は、案内ディスク33のフィルタ機能をフルに保証するためには60μmを越えてはならない。この最大値の規定によれば、申し分のないフィルタ効果を有すると共に60μmより大きい粒子を通さない流れ横断面が得られる。一般的には、少なくとも1つのディメンションにおける最大開口幅ほぼ20ないし60μmである。
【0019】
案内ディスク33の固定は例えば互いに90°ずれて位置する4つの溶接点45により行われる。これらの溶接点は外周の近くで、それも少なくとも案内ディスク33が直に弁座体21の上側の端面に当接する箇所でレーザにより得られる。案内ディスク33は組付け時に、弁閉鎖部分23に比して若干大きい直径を有するピンにより弁座31に対してセンタリングされる。センタリングされた状態で案内ディスク33は弁座体21の端面に圧着され、次いで例えば抵抗溶接またはレーザ溶接により固定される。案内ディスク33を弁座体21に圧着させる図示しない装置は案内ディスク33を4つの溶接点45を除いて完全に覆う。案内ディスク33の汚れ、特にフィルタ開口44の領域内の汚れはこれにより効果的に回避される。組付け状態で案内ディスク33は、弁座体21とは逆の側に位置するその上側の端面で、例えばオプション的に挿入されるスリーブ状の絶縁部材18に当接させられる。本発明にもとづく案内ディスク33は要するに弁ニードル22の案内のみならず、弁座31における非シール性を回避するために燃料の濾過をも行う。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にもとづく案内ディスクを備えた燃料噴射弁を示す断面図である。
【図2】図1に示す燃料噴射弁の案内ディスクの領域を拡大して示す断面図である。
【図3】案内ディスクの第1実施例を示す図である。
【図4】案内ディスクの第2実施例を示す図である。
【図5】案内ディスクの第3実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 マグネットコイル、 2 コア、 3 コイル支持体、 9 コア端部、10 弁縦軸線、 12 結合部材、 13 絞り箇所、 16 弁座支持体、 17 縦孔、 18 絶縁部材、 19 縦孔、 20 可動子、 21 弁座体、 22 弁ニードル、 23 弁閉鎖部分、 25 噴口ディスク、 26 戻しばね、 28 端部、 29 中間部材、 30 貫通孔、 31弁座、 32 端面、 33 案内ディスク、 36 噴射口、 38 導体エレメント、 40 プラスチック射出成形部、 41 接続差込部材、 43貫通孔、 44 フィルタ開口、 45 溶接点
Claims (8)
- 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(10)と、この弁縦軸線(10)に沿って運動する弁ニードル(22)と、この弁ニードル(22)に設けられかつ定置の弁座(31)と協働する弁閉鎖部分(23)と、中央の貫通孔(43)を備えかつ弁座(31)の上流に配置された案内ディスク(33)とを備えており、弁ニードル(22)が前記貫通孔(43)を通して軸方向に運動可能でかつ弁ニードル(22)が軸方向に運動する時に弁ニードル(22)がこの貫通孔(43)により案内されている形式のものにおいて、前記案内ディスク(33)全体が前記貫通孔(43)の他に単数又は複数のフィルタ開口(44)を有しており、寸法>60μmの固形粒子に対して非通過性である形式でフィルタ作用が得られるように該フィルタ開口(44)の流れ横断面が選択されており、前記フィルタ開口(44)が円弧状に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
- 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(10)と、この弁縦軸線(10)に沿って運動する弁ニードル(22)と、この弁ニードル(22)に設けられかつ定置の弁座(31)と協働する弁閉鎖部分(23)と、中央の貫通孔(43)を備えかつ弁座(31)の上流に配置された案内ディスク(33)とを備えており、弁ニードル(22)が前記貫通孔(43)を通して軸方向に運動可能でかつ弁ニードル(22)が軸方向に運動する時に弁ニードル(22)がこの貫通孔(43)により案内されている形式のものにおいて、前記案内ディスク(33)全体が前記貫通孔(43)の他に単数又は複数のフィルタ開口(44)を有しており、寸法>60μmの固形粒子に対して非通過性である形式でフィルタ作用が得られるように該フィルタ開口(44)の流れ横断面が選択されており、前記フィルタ開口(44)が半径方向で放射状に狭いスリットとして延びていることを特徴とする燃料噴射弁。
- 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(10)と、この弁縦軸線(10)に沿って運動する弁ニードル(22)と、この弁ニードル(22)に設けられかつ定置の弁座(31)と協働する弁閉鎖部分(23)と、中央の貫通孔(43)を備えかつ弁座(31)の上流に配置された案内ディスク(33)とを備えており、弁ニードル(22)が前記貫通孔(43)を通して軸方向に運動可能でかつ弁ニードル(22)が軸方向に運動する時に弁ニードル(22)がこの貫通孔(43)により案内されている形式のものにおいて、前記案内ディスク(33)全体が前記貫通孔(43)の他に単数又は複数のフィルタ開口(44)を有しており、寸法>60μmの固形粒子に対して非通過性である形式でフィルタ作用が得られるように該フィルタ開口(44)の流れ横断面が選択されており、少なくとも1つのフィルタ開口(44)が蛇行状に形成されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
- 前記案内ディスク(33)が80μmと150μmとの間の厚さを有している、請求項1又は2又は3記載の燃料噴射弁。
- 前記案内ディスク(33)が電鋳により製作可能である、請求項1又は2又は3記載の燃料噴射弁。
- 前記弁座(31)が弁座体(21)に構成され、該弁座(21)の上側の端面(32)に前記案内ディスク(33)が固定されている、請求項1又は2又は3記載の燃料噴射弁。
- 前記案内ディスク(33)と前記弁座体(21)との固定的な結合が複数の溶接点(45)によって得られている請求項6記載の燃料噴射弁。
- 前記案内ディスク(33)が、前記弁座体(21)とは逆の側の上側の端面で絶縁部材(18)に当接している請求項6記載の燃料噴射弁。
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