JP4200009B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載した燃料噴射弁に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０４４６３号明細書により、混合気圧縮型火花点火式内燃機関のための燃料噴射システムが公知である。この燃料噴射システムは、燃料をピストン・シリンダ構造により形成された燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を有しており、且つ燃焼室内に突入した点火プラグを備えている。この燃料噴射弁には、少なくとも１列の、燃料噴射弁の全周にわたって分配配置された複数の噴射開口が設けられている。燃料が噴射開口を介して的確に噴射されることによって、少なくとも１つの噴流を有する混合気クラウドを形成することによる噴流ガイド式（ｓｔｒａｈｌｇｅｆｕｅｈｒｔ）の燃焼法が実現される。
【０００３】
上記ドイツ連邦共和国特許公開明細書から公知の燃料噴射弁における欠点は、特に噴射開口のコークス化もしくはカーボン堆積であって、噴射開口はこのカーボン堆積により閉塞し、燃料噴射弁の通流が、許容できないほど著しく減じられてしまう。このことは内燃機関の誤作動を招く。
【０００４】
発明の利点
これに対して、請求項１に記載された特徴を備えた本発明による燃料噴射弁の利点は、燃焼室内で循環する混合気流が多孔式燃料噴射弁の噴射開口から遮蔽され、このことにより噴射開口の領域に燃料が沈着（Ａｂｓｅｔｚｅｎ）してしまうことがないことである。
【０００５】
請求項２以下に記載された手段により、請求項１に記載された燃料噴射弁の有利な変化例が可能である。
【０００６】
有利には、噴射開口は、円形又は楕円形の、完全な環状壁又は部分的な環状壁の内側に配置されており、この環状壁は、燃焼室内を循環する流れに対して各噴射開口を遮蔽するのに十分な高さを有していればよい。
【０００７】
この場合、環状壁は有利には弁座体の製作時に弁座体と一緒に１つのワークから旋削加工される。択一的には、環状壁は弁座体の製作後にその端面に取り付けられてもよい。
【０００８】
さらに、少なくとも１つの環状溝により遮蔽が得られてもよく、該環状溝内に噴射開口は開口する。これにより、環状溝の外縁が、引っ込められて配置された噴射開口を遮蔽する。
【０００９】
この場合、有利には、唯一の環状溝が形成され、この環状溝は、弁座体の端面に形成された凹状の部分を取り囲み、この凹状の部分に噴射開口を任意に配置することができて、すべての噴射開口は唯一の環状溝の外縁により混合気流に対して遮蔽される。
【００１０】
次に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００１１】
実施例の説明
図１は抜粋的な図示で本発明による燃料噴射弁１の第１実施例を示す。燃料噴射弁１は混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁１の形状で形成されている。該燃料噴射弁１は内燃機関の燃焼室（図示せず）に燃料を直接噴射するのに適している。
【００１２】
燃料噴射弁１はノズルボディ２を備えており、該ノズルボディ２内に弁ニードル３が配置されている。該弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合しており、該弁閉鎖体４は弁座体５に配置された弁座面６と共にシール座を形成している。燃料噴射弁１は本実施例では２つの噴射開口７を備えた内向きに開く燃料噴射弁１である。
【００１３】
本発明により形成された燃料噴射弁１の弁閉鎖体４はほぼ球状の形状を有している。このことにより、ずれのないカルダン式（ｋａｒｄａｎｉｓｃｈ）の弁ニードルガイドが得られて、この弁ニードルガイドは燃料噴射弁１の正確な作動形式を提供する。
【００１４】
燃料噴射弁１の弁座体５はほぼポット状に形成されており、且つその形状により弁ニードルガイドの役目を担っている。その際、弁座体５はノズルボディ２の噴射側の切欠き３４に挿入されており、且つ溶接シーム３５によりノズルボディ２に結合されている。
【００１５】
ノズルボディ２はシール８によってマグネットコイル１０の外極９に対してシールされている。マグネットコイル１０はコイルケーシング１１内にカプセル状に収容されており、且つコイル支持体１２に巻き付けられており、該コイル支持体１２はマグネットコイル１０の内極１３に接している。内極１３と外極９とは、ギャップ２６によって互いに分離されており、且つ結合部材２９に支持されている。マグネットコイル１０は導線１９を介して、電気的な差込コンタクト１７を介して供給可能な電流により励磁される。差込コンタクト１７は、内極１３に射出成形され得るプラスチック被覆１８により取り囲まれている。
【００１６】
弁ニードル３はディスク状に形成された弁ニードルガイド１４内でガイドされている。対を成して配置された調整ディスク１５はストローク調整の働きをしている。調整ディスク１５の他方の側には、可動子２０が位置している。可動子２０は第１のフランジ２１を介して力伝達的に弁ニードル３に結合されている。弁ニードル３は溶接シーム２２により第１のフランジ２１に結合されている。第１のフランジ２１に戻しばね２３が支持されており、このような構成の燃料噴射弁１では、戻しばね２３はスリーブ２４により予荷重もしくはプレロードがかけられている。
【００１７】
可動子２０の下流側には第２のフランジ３１が配置されており、第２のフランジ３１は下側の可動子ストッパとして働く。第２のフランジ３１は溶接シーム３３を介して力伝達的に弁ニードル３に結合されている。可動子２０と第２のフランジ３１との間には弾性的な中間リング３２が、燃料噴射弁１の閉鎖時の可動子衝撃を緩衝するために配置されている。
【００１８】
可動子２０及び弁ニードルガイド１４内に、さらに弁座体５に沿って、燃料通路３０ａ〜３０ｃが延在しており、これらの燃料通路３０ａ〜３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されてフィルタエレメント２５により濾過される燃料を噴射開口７に導く。燃料噴射弁１はシール２８により分配器導管（図示せず）に対してシールされている。
【００１９】
本発明によれば、燃料噴射弁１は、ノズルボディ２の切欠き３４内に配置されていて例えば溶接シーム３５によりノズルボディ２に結合されている弁座体５の、内燃機関の燃焼室（図示せず）に面した端面３６に環状壁３７を有しており、該環状壁３７は本実施例では２つの噴射開口７を少なくとも部分的に取り囲んでいる。燃焼室内で循環する混合気流に対して噴射開口７を環状壁３７によって遮蔽することにより噴射開口７のコークス化もしくはカーボンの堆積が減じられる。環状壁３７を備えた燃料噴射弁１の噴射側の部分が図２に詳細に示されている。
【００２０】
燃料噴射弁１の休止状態では、弁ニードル３に設けられた第１のフランジ２１は、戻しばね２３によりストローク方向とは反対に圧力負荷されて、弁閉鎖体４が弁座６に密に当て付けられて保持されるようになっている。可動子２０は、第２のフランジ３１に支持されている中間リング３２に載着している。マグネットコイル１０を励磁すると、該マグネットコイル１０は磁界を形成し、この磁界が可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗してストローク方向に動かす。その際、可動子２０は、弁ニードル３に溶接されている第１のフランジ２１を連行し、ひいては、弁ニードル３も同じく行程方向に連行する。弁ニードル３と作用結合している弁閉鎖体４は弁座面６から持ち上がり、このことにより、燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃを介して噴射開口７に案内された燃料が噴射される。
【００２１】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は、磁界が十分に消失した後で、フランジ２１に作用する戻しばね２３の圧力により内極１３から離れる。これにより弁ニードル３がストローク方向とは逆方向に動く。このことにより、弁閉鎖体４が弁座面６上に座着して燃料噴射弁１は閉鎖される。可動子２０は第２のフランジ３１により形成された可動子ストッパに載着する。
【００２２】
図２は、本発明により構成された燃料噴射弁１の第１実施例の、図１に符号ＩＩで示した部分の抜粋的な断面図である。
【００２３】
図１で既に説明したように、弁座体５は燃焼室に面したその端面３６に、噴射開口７を少なくとも部分的に取り囲む環状壁３７を有している。この際、環状壁３７は噴射開口７のそれぞれを軸方向で超えて突出するように構成されているので、各噴射開口７のために、燃焼室内で循環する混合気流に対する遮蔽が得られる。
【００２４】
噴射開口７は本実施例では弁座体５の凸状に湾曲した端面３６に形成されている。しかし端面３６は、環状壁３７が各噴射開口７を軸方向で越えて突出してさえいれば、平坦に形成されていてもよいし、さらには凹状に形成されていてもよい。
【００２５】
噴射開口７は環状壁３７の内側で任意の点に配置されていてよい。有利には噴射開口７は、互いに同心的であっても離心的であってもよい複数の、円形又は長円形の孔円（Ｌｏｃｈｋｒｅｉｓ）上に配置されているか、又は平行や斜めに又は相対してずらされて配置された複数の、真っ直ぐ又は屈曲した孔列（Ｌｏｃｈｒｅｉｈｅ）上に配置されている。その場合、孔中心点の間の間隔は等間隔であっても種々異なっていてもよいが、しかし製作技術的な理由から少なくとも、同一の孔直径を有している方がよい。空間的な向きは、図２において２つの噴射開口７に関連して示されているように、孔軸線に関連して種々異なっていてよい。
【００２６】
環状壁３７は例えば、有利には旋削加工により製作される弁座体５の製作時にすでに弁座体と一体的に製作されることができる。例えば溶接又はろう接により環状壁３７を後から取付けることも考えられる。
【００２７】
燃焼室内の混合気流に対する噴射開口７の遮蔽により、噴射開口７のカーボン堆積が軽減され得る。噴射開口７の直径が典型的には約１００μｍであるため、噴射開口７がカーボン堆積により時間の経過と共に閉塞して、ひいては通流量が許容できない程著しく制限されてしまう危険性は比較的大きい。環状壁３７により、噴射開口７への燃料の逆流及びこれに伴う燃料沈着（Ｂｒｅｎｎｓｔｏｆｆｎｉｅｄｅｒｓｃｈｌａｇ）と、結果としてもたらされる、燃焼室内容物の燃焼時のカーボン堆積とが回避される。この場合、環状壁３７の軸方向の高さは比較的小さくてよい。それというのは、混合気流は、燃焼室内を支配する状態に基づいて、噴射開口７の向きに対してほぼ直角に燃料噴射弁１の先端に衝突するからである。
【００２８】
図３には、図２と同じ図示で、本発明により形成された燃料噴射弁１の第２実施例が示されている。この図では、同じ構成部分は同じ符号で示されている。
【００２９】
弁座体５の端面３６に環状壁を設ける代わりに、噴射開口７の流出部の遮蔽が、流出部を引っ込ませることにより行われてもよい。その場合、少なくとも１つの環状溝３８が弁座体５の端面３６に形成され、環状溝３８に、すべての噴射開口７が開口する。
【００３０】
これにより、噴射開口７は弁座体５の端面３６に対して引っ込められているので、この場合においても、噴射開口７の流出部への燃料の逆流は生じない。それというのは、少なくとも１つの環状溝３８の外縁３９が噴射開口７の流出部を遮蔽するからである。
【００３１】
先に述べた実施例と同様にこの場合も、噴射開口７は任意に配置されることができ、従って唯一の条件としては、すべての噴射開口７が、少なくとも１つの環状溝内に開口することである。この場合環状溝は、長円形又は円形であってよいし、又は部分円もしくは円弧の形状に形成されていてよい。
【００３２】
また、単独の環状溝３８が以下のように形成されていてもよい。つまり、弁座体５の端面３６の、内側に位置する部分が凹状に湾曲させられていて、これにより環状溝３８の外縁３９が同じく、内側領域に位置する噴射開口７を越えて突出し、すべての噴射開口が燃焼室内の流れに対して遮蔽されるようになっている。
【００３３】
本発明は、図示の実施例に限定されるものではなくて、例えば任意に配置された噴射開口７、円弧状の環状壁３７及び環状溝３８、並びに内向きに開く多孔式燃料噴射弁１の任意の構造のために使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により形成された燃料噴射弁の第１実施例の概略的な断面を示す図である。
【図２】 本発明による燃料噴射弁の図１に示された第１実施例の噴射側の部分を図１の領域ＩＩ内で示す図である。
【図３】 本発明による燃料噴射システムの第２実施例を図２と同じ領域内で概略的に断面した図である。

Claims (6)

1. 内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁（１）であって、励磁可能なアクチュエータ（１０）が設けられており、該アクチュエータ（１０）に作用結合していて戻しばね（２３）により閉鎖方向に負荷された弁ニードル（３）が、弁閉鎖体（４）を操作するために設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と共にシール座を形成していて、且つ少なくとも２つの噴射開口（７）が弁座体（５）に形成されており、その際、噴射開口（７）が、内燃機関の燃焼室内で循環する混合気流から遮蔽されているように弁座体（５）に形成されている形式のものにおいて、噴射開口（７）が少なくとも部分的に、弁座体（５）の端面（３６）に形成されている環状壁（３７）により取り囲まれており、該環状壁（３７）が、噴射開口（７）のそれぞれを軸方向で越えて突出することを特徴とする燃料噴射弁。
2. 環状壁（３７）が円環状又は長円状に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 弁座体（５）の端面（３６）に少なくとも１つの環状溝（３８）が形成されており、該環状溝（３８）内に噴射開口（７）が開口している、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 少なくとも１つの環状溝（３８）が環状又は長円状に形成されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 環状溝（３８）の外縁（３９）が噴射開口（７）のそれぞれを軸方向で越えて突出するように、少なくとも１つの環状溝（３８）が形成されている、請求項３又は４記載の燃料噴射弁。
6. 弁座体（５）の端面（３６）が環状溝（３８）の内側では少なくとも平坦又は凹状であり、これにより、環状溝（３８）の内側に位置するすべての噴射開口（７）が環状溝（３８）の外縁（３９）により遮蔽されている、請求項３から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。

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