JP4217607B2 - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、内燃機関のための燃料噴射弁から出発する。そのような燃料噴射弁は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０１０５７号明細書から公知であり、この燃料噴射弁は弁体を備えており、この弁体に、高圧下の燃料を充填可能な圧力室が形成されている。圧力室に形成された弁座には、少なくとも１つの噴射通路が形成されており、この噴射通路は圧力室を内燃機関の燃焼室と接続している。圧力室には、弁ニードルが配置されており、この弁ニードルは、シール面を備えていて、弁座と協働し、このようにして噴射通路の開口を開閉する。燃料が圧力室から噴射通路に流れると、圧力室の圧力は、噴射通路の小さな横断面によって運動エネルギに変換され、噴射通路に極めて迅速な燃料流が形成されるので、燃料は、燃焼室への流出時に細かく噴霧され、このことは良好で正確な燃焼に役立つ。ここでは噴射通路は、円筒状に真っ直ぐに形成されていて、かつ円形の入口開口と円形の出口開口とを備えている。噴射通路の、全長にわたって一定の横断面によって、速度への圧力の変換が、もっぱら噴射通路の入口開口で行われるので、そこで比較的大きな流れ損失が生じる。
【０００２】
さらに欧州改良特許公開第０３５２９２６号明細書から、燃料噴射弁に設けられた円錐形の噴射通路が公知であり、ここでは入口開口および出口開口は円形であるが、入口開口は出口開口よりも極端に大きな直径を有している。この場合有利には、複数の噴射通路が、燃料噴射弁の周にわたって分配配置されている。しかしながらこの噴射通路では、入口開口の実現可能な拡大に際して、入口開口間のウェブ幅の縮小が必要であり、このことは弁座の安定性を低下させ、場合によっては、比較的高速での閉鎖運動に際して弁座に当接し、そうして大きな力を弁座に及ぼす弁ニードルによってこの弁座の領域において材料破壊がもたらされる、という欠点が存在する。
【０００３】
発明の利点
これに対して、本発明による、請求項１記載の特徴を備えた燃料噴射弁の有する利点によれば、速度への圧力の変換が、噴射通路の入口開口だけで行われるのではなく、噴射通路に沿っても行われ、同時に入口開口の横断面変化に際して噴射通路の入口開口間のウェブ幅を変化する必要なしに、噴射通路の入口開口の横断面を変化させることができる。このために圧力室の壁に配置された、噴射通路の入口開口は、長穴として形成されている。入口開口の横断面の変化は、長穴の幅を維持しつつ長さ伸長度を変化させることによって実現される。
【０００４】
本発明の有利な実施形態によれば、噴射通路の出口開口が、弁体の外面で円形に形成されている。これによって幾何学的に簡単な形状で、入口横断面から出口横断面までの噴射通路の横断面の一定の減少が得られる。
【０００５】
本発明の別の実施例では、噴射通路が真っ直ぐな壁を備えており、この壁によって、長穴状の入口開口が、円形の出口開口と結合されている。そのような噴射通路は、簡単に製作することができる。なぜならばたとえば電食またはレーザ処理による噴射通路の製作のような公知の標準的な製作形式を用いることができるからである。
【０００６】
本発明の別の有利な実施形態によれば、圧力室が、弁体に形成された孔と弁ニードルとの間に形成されており、長穴の長手軸線が、少なくとも実質的に、孔の中央軸線の方向に方向調整されている。入口開口の横断面は、到達流条件に適合されている。というのはつまり燃料が、噴射通路に流入する際に、比較的小さな方向変化に追従する必要しかないからである。
【０００７】
本発明のさらなる利点および別の実施形態は、実施例の説明、図面および請求項から理解することができる。
【０００８】
実施例の説明
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【０００９】
図１には、本発明による燃料噴射弁が縦断面図で示されており、ここでは本発明を説明するために重要な構成部分しか示していない。弁体１には、孔３が設けられており、この孔３は、燃焼室側の端部で、実質的に円錐形の弁座９を備えている。孔３には、弁部材としての弁ニードル５が配置されており、この弁ニードル５は、プランジャ状に形成されていて、かつ燃焼室とは反対側の区分１５で孔３のガイド区分２３に案内されている。弁ニードル５は、圧力肩部１３を形成して、燃焼室に向かって先細に形成されていて、かつ燃焼室側の端部で、ほぼ円錐形の弁シール面７に移行しており、この弁シール面７は弁座９と協働する。弁座９の壁には、少なくとも１つの噴射開口としての噴射通路１１が形成されており、この噴射通路１１は、弁座９を内燃機関の燃焼室と接続している。ここでは複数の噴射通路１１を、弁座９の周にわたって分配配置することができる。弁ニードル５と孔３の壁との間の空間は、圧力室１９として形成されており、この圧力室１９は、圧力肩部１３の高さで孔３の半径方向拡張によって拡大されているので、弁体１に形成された供給通路２５は、有利な角度を成して圧力室１９に開口することができる。この供給通路２５を介して、圧力室１９は高圧下の燃料を充填可能である。
【００１０】
燃料噴射弁には、図示していない装置が設けられており、これらの装置によって、たとえばばねの形式で、弁座９に向かって、弁部材５に閉鎖力が及ぼされる。このような閉鎖力は、弁部材５を弁シール面７で弁座９に接触させるので、噴射孔１１は圧力室１９に対して閉鎖される。同時に、供給通路２５を介して圧力室１９に搬送される燃料の液圧によって、圧力肩部１３にかかる液力が形成され、この液力は、弁ニードル５にかかる閉鎖力に対抗するように向けられている。この圧力肩部１３にかかる液力式の開放力と、弁ニードル５にかかる閉鎖力との比に関して、弁ニードル５を縦方向で運動させることができるので、弁シール面７は弁座９から持ち上げられ、噴射開口１１は、解放されるか、もしくは（弁ニードルの）反対方向の運動時に再び閉鎖される。
【００１１】
図２には、図１において符号ＩＩで示した区分が拡大して示されている。噴射通路１１は、入口開口１１１と出口開口２１１とを備えている。図示の縦断面図でみると、噴射通路１１の壁３１１は、入口開口１１１から出口開口２１１に向かって狭幅になっており、噴射通路１１の壁３１１は真っ直ぐに延びている。
【００１２】
図３には、噴射通路１１が幾何学的に対応したサイズで示されている。入口開口１１１は、長穴（縦長の穴）の形状を有していて、かつ長手軸線１７を備えており、この長手軸線１７は長穴の長手方向でみた対称軸線を成している。この場合長穴は、直径ｄを有する２つの半円と、これらの半円を互いに結ぶ、長さｃを有する中央区分とから成っている。長さｃは、両方の半円の（これらを円としてみた場合の）中心点の間の間隔に相当する。この場合中央区分の、対向する辺は、真っ直ぐに互いに平行に延びている。出口開口２１１は、円形に形成されており、この場合噴射通路１１は、入口開口１１１を出口開口２１１と結合する真っ直ぐな壁３１１によって形成されている。出口開口２１１の中心点と、入口開口１１１を形成する長穴における半円の中心点とを結ぶと、両方の直線は角度αを成し、この角度αは、区分ｃの長さと噴射通路１１の長さとに応じて変化させることができる。長穴の典型的な寸法では、両方の半円の直径ｄは、０．１５ｍｍ〜０．１７ｍｍであり、両方の半円における中心点の間の間隔は、０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍである。この場合出口開口２１１の直径は、入口開口１１１を形成する長穴の半円の直径と同じである。このような寸法で形成される角度αは、１．４°〜２．６°である。
【００１３】
本発明の実施例では、入口開口１１１を形成する長穴の方向性は次のようになっていて、すなわち、長手軸線１７が孔３の中央軸線４と一平面を形成するようになっており、つまり長穴は中央軸線４の方向で方向付けされている。これに対して選択的に、長穴の長手軸線１７は、孔３の中央軸線４に関して僅かに傾斜するように設けることもでき、これによってたとえば弁座９の領域における燃料環流を考慮することができ、このことは噴射通路１１への燃料のより良好な流入をもたらす。
【００１４】
さらに噴射通路１１の出口横断面を長穴として形成することもできる。これに関して噴射通路１１の横断面は、流入開口から流出開口に向かって次第に減少しているが、出口開口における両方の半円の中心点は一致していない。この場合入口開口の長手軸線１７と、出口開口の長手軸線とは、互いに平行でなく、互いに傾斜するように設けることもでき、その結果燃料通路の貫流時に燃料の渦流が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】 図１において符号ＩＩで示した区分の拡大図である。
【図３】 噴射通路の拡大図である。
【符号の説明】
１ 弁体
３ 孔
５ 弁ニードル
７ 弁シール面
９ 弁座
１１ 噴射通路
１３ 圧力肩部
１５ 燃料室とは反対側の区分
１７ 長手軸線
１９ 圧力室
２３ 案内区分
２５ 供給通路
１１１ 入口開口
２１１ 出口開口
３１１ 壁
ｃ 長さ
ｄ 直径
α 角度

Claims (2)

1. 内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）が設けられており、該弁体（１）に、高圧下の燃料を充填可能な圧力室（１９）が形成されており、該弁体（１）に形成された少なくとも１つの噴射通路（１１）が設けられており、該噴射通路（１１）が、圧力室（１９）の壁から延びていて、かつ該壁に入口開口（１１１）を形成しており、該噴射通路（１１）が、圧力室（１９）を内燃機関の燃焼室と接続しており、弁ニードル（５）が設けられており、該弁ニードル（５）が、入口開口（１１１）を開閉するようになっている形式のものにおいて、
   噴射通路（１１）の入口開口（１１１）が、長穴の形状をした横断面を有しており、
   噴射通路（１１）が、入口開口（１１１）とは反対側の端部で出口開口（２１１）を形成しており、該出口開口（２１１）が、円形に形成されており、
   噴射通路（１１）が、真っ直ぐな壁（３１１）を備えており、該壁（３１１）によって、長穴状の入口開口（１１１）が、円形の出口開口（２１１）と結合され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. 圧力室（１９）が、弁体（１）に配置された孔（３）と弁ニードル（５）との間に形成されており、該孔（３）が、中央軸線（４）を備えており、該中央軸線（４）が、少なくとも実質的に、長穴状の入口開口（１１１）の長手軸線（１７）の方向に対して方向調整されている、請求項１記載の燃料噴射弁。

Images