JP4044652B2 - 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、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)

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（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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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