JP4499250B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁、特に内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁であって、燃料噴射弁の弁ケーシングのアクチュエータ室内に配置された圧電式又は磁気ひずみ式のアクチュエータが設けられていて、前記アクチュエータ室がシールによって燃料に対してシールされており、アクチュエータによって操作可能な弁閉鎖体が設けられていて、該弁閉鎖体が弁座面と協働してシール座を形成している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許公開第４００５４５５号明細書により公知である。この公知の燃料噴射弁は、アクチュエータ室内に配置されたアクチュエータと、このアクチュエータによって弁ニードルを用いて操作可能な弁閉鎖体とを有していて、該弁閉鎖体が弁座面と協働してシール座を形成している。この場合、アクチュエータ室は、弁ニードルに固定されたばねダイヤフラムによって燃料室に対してシールされている。溶接継ぎ目によって互いに結合された２つのケーシング半部間では、ばねダイヤフラムが、弁ケーシングに設けられた環状の切欠内で緊締されている。
【０００３】
このドイツ連邦共和国特許公開第４００５４５５号明細書により公知の燃料噴射弁においては、弾性的なばねダイヤフラムが、アクチュエータ室内の圧力に対して高い、燃料室内の燃料圧によって、アクチュエータ室内で湾曲され、その際に弁ニードルとばねダイヤフラムとの固定領域及び、弁ケーシングとばねダイヤフラムとの固定領域で、このダイヤフラムと弁ニードル及び弁ケーシングとの結合部が高いせん断力によって負荷される、という欠点がある。しかも、ばねダイヤフラムは、弁ケーシングが緊締されている弁ケーシングの縁部で、小さい曲率半径で湾曲され、それによってばねダイヤフラムが点状に負荷される。高い負荷によって、ばねダイヤフラムは、切欠の縁部でせん断される。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第１９５１９７６２号明細書によれば、アクチュエータ室が、弁ケーシングと弁ニードルとの間に取り付けられたエラストマーシールによって燃料室に対してシールされる燃料噴射弁が公知である。この公知の燃料噴射弁においては、エラストマーシールが、弁ニードル又は弁ケーシングに結合されていないという欠点がある。それによって、エラストマーシールがずらされるか又は捩られ、ひいては燃料噴射弁が故障する原因となる。
【０００５】
エラストマーシール及び環状のエラストマーシールは、特に高い燃料圧力においてギャップ浸透性及び材料浸透性(Materialpermeation)に基づいてアクチュエータ室を燃料室に対して完全にシールできないので、燃料の一部がアクチュエータ室内に侵入する、という欠点を有している。しかもエラストマーシールの材料は低い温度において硬化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題を以上のような従来技術における欠点を取り除くことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明によれば、シールが、前記アクチュエータを少なくとも部分的に取り囲み、かつ前記アクチュエータに連動して移動するシール体と、このシール体に第１の環状の溶接継ぎ目によって結合された弾性的に変形可能な帯材状のシールエレメントとを有しており、該シールエレメントが、弁ケーシングに、第２の環状の溶接継ぎ目によって結合されていて、前記アクチュエータ室を燃料に対してシールしている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、アクチュエータは、燃料の圧力に対しても、また燃料の化学作用に対しても保護される。
【０００９】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な実施態様が可能である。
【００１０】
有利には、シールエレメントは湾曲区分で湾曲されていて、それによってシールエレメントがＵ字形プロフィールを有している。これによってシールエレメントの均一に分配された負荷が燃料圧によって得られ、これは燃料噴射弁の耐用年数に良い影響を与える。
【００１１】
さらに有利には、弁ケーシング及び／又はシール体が転動面を有していて、該転動面で、燃料噴射弁を操作した時にシールエレメントの湾曲区分の一部が転動するようになっている。これによっって、燃料噴射弁の大きい弁ニードルストロークも実現され得る。
【００１２】
有利な形式で、シール体が、アクチュエータを少なくとも部分的に取り囲むアクチュエータヘッドとして構成されており、この場合、アクチュエータがアクチュエータヘッドを介して、弁閉鎖体に結合された弁ニードルに作用するようになっている。これによって燃料噴射弁のコンパクトな構成も得られる。
【００１３】
また有利には、シール体が弁ニードルと結合されている。これによって、開放するための操作方向力も閉鎖するための操作方向力も、シール体を介して弁ニードルに伝達され得る。
【００１４】
有利には、シールエレメントが金属材料より製造されている。これによって、老化防止されたシールが得られ、このシールの機能性は大きい温度範囲に亙って確実に得られる。
【００１５】
さらに有利には、シールエレメントが深絞りによって製造されている。これによって燃料噴射弁は安価に製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に示した実施例を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図１には、本発明による燃料噴射弁１の概略的な軸方向断面図が示されている。燃料噴射弁１は、混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃焼室内にいわゆるガソリン直接噴射弁として、燃料特にガソリンを直接噴射するために用いられる。しかしながら本発明による燃料噴射弁１は、別の使用のためにも適している。
【００１８】
燃料噴射弁１は弁ケーシング２を有しており、この弁ケーシング２は、溶接継ぎ目３によって互いに結合された２つのケーシング半部４，５より成っている。弁ケーシング２は弁座体６に結合されており、この弁座体６は弁座面７を有している。弁ニードル８によって操作される弁閉鎖体９は、弁座面７と協働してシール座を形成しており、この場合、弁閉鎖体９は円錐台形であって、噴射方向で広がって構成されている。この実施例では、弁閉鎖体９は弁ニードル８と一体的に構成されている。弁ケーシング２のケーシング半部５は切欠１０を有しており、この切欠１０によって、側方から、燃料噴射弁１の弁ケーシング２にガイドされた燃料入口スリーブが形成されている。この切欠１０を通って燃料は燃料噴射弁１の燃料室１１内に充填される。
【００１９】
弁ケーシング２のケーシング半部５内には環状のつば１２が形成されており、この環状のつば１２は、燃料噴射弁１の内部に延びている。弁ニードル８はシール体１３に結合されている。シール体１３は、第１の環状の溶接継ぎ目１４によって、弾性的に変形可能な帯材状のシールエレメント１５に結合されており、このシールエレメント１５は、第２の環状の溶接継ぎ目１６によって弁ケーシング２に結合されている。
【００２０】
この実施例ではシール体１３がアクチュエータヘッドとして構成されており、このアクチュエータヘッドが、アクチュエータ室２０内に配置されたアクチュエータ２１を部分的に取り囲んでいる。この場合、アクチュエータ２１は圧電式に又は磁気ひずみ式(magnetostriktiv）に構成されている。アクチュエータヘッドとして構成されたシール体１３はつば２２を有しており、このつば２２に、アクチュエータ２１を予圧で付勢する圧縮コイルばね２３が支えられている。この場合、圧縮コイルばね２３は他方では弁ケーシング２のつば１２に支えられている。アクチュエータ２１が操作されると、アクチュエータ２１は伸張し、アクチュエータヘッドとして構成されたシール体１３を介して、弁閉鎖体９に結合された弁ニードル８に作用する。
【００２１】
シール体１３及び、このシール体１３に第１の環状の溶接継ぎ目１４によって結合された弾性的に変形可能な帯材状のシールエレメント１５（第２の環状の溶接継ぎ目１６によって弁ケーシング２に結合されている）によって、シールが形成されており、このシールは、燃料室１１をアクチュエータ室２０に対して気密にシールする。シールエレメント１５は、湾曲区分２５で湾曲されているので、シールエレメント１５はＵ字形のプロフィール（断面形状）を有している。この場合、シールエレメント１５は、燃料室１１から延びて湾曲して燃料室１１の方向に戻っている。弁ケーシング２及びシールエレメント１３には転動面２６，２７が形成されており、この転動面２６，２７で、燃料噴射弁１が操作される際に、シールエレメント１５の湾曲区分２５の一部が転動する。これによって、シールエレメント１５は、燃料噴射弁の操作時においても、折れ曲がったり又は強く湾曲した領域を有することはないので、シールエレメント１５内の圧力は、少なくともほぼ均一にシールエレメント１５に分配される。これによって、シールエレメント１５はアクチュエータ室２０を、燃料室１１内の燃料の高い燃料圧に抗してシールする。アクチュエータ２１の操作時、及びこれに連動した弁ケーシング２に対するシール体１３の運動時に、シールエレメント１５の湾曲区分２５の少なくとも一部が、転動面２６，２７の一方で転動するので、シールエレメント１５内に付加的な圧力は生じない。
【００２２】
燃料噴射弁１の操作時に、アクチュエータ２１は伸張し、これによって弁閉鎖体９は弁座体６の弁座面７から持ち上がり、燃料は燃料噴射弁１から噴射される。
【００２３】
図２には、図１で符号IIで示された部分の、選択的な実施例の概略的な軸方向断面図が示されている。既に記載した部材には同じ符号を記した。
【００２４】
図１に示した実施例とは異なり、シールエレメント１５が、アクチュエータ２０から出発して燃料室１１内に延びていて、湾曲して再びアクチュエータ室２０内に戻っている。シールエレメント１５はやはり湾曲区分２５で湾曲されているので、シールエレメント１５はＵ字形のプロフィールを有していて、溶接継ぎ目１４，１６がアクチュエータ室２０の側に位置している。このような形式で、アクチュエータ２１の操作時に同様に、弁ケーシング２の転動面２７及び／又はシール体１３の転動面２６で湾曲区分２５の部分の転動が可能である。これによって、図１に示した実施例に対して、シールエレメント１５の負荷が最小にされる。
【００２５】
シールエレメント１５が金属材料より製造されていて、アクチュエータ２０が燃料室１１に対して気密にシールされていれば、有利である。シールエレメント１５を特に安価に製造するために、シールエレメント１５は、特に深絞りによって製造することができる。２つの実施例においては、シールエレメント１５が湾曲区分２５でほぼ半円形に湾曲されていれば有利である。何故ならば、シールエレメント１５の湾曲区分２５に生じた曲げ応力はほぼ一様に湾曲区分２５に分配されるからである。
【００２６】
本発明は図示の実施例に限定されるものではない。本発明は特に、内部開放式の燃料噴射弁のためにも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による燃料噴射弁の軸方向断面図である。
【図２】図１の符号IIで示した部分の変化実施例を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁、 ２ 弁ケーシング、 ３ 溶接継ぎ目、 ４，５ ケーシング半部、 ６ 弁座体、 ７ 弁座面、 ８ 弁ニードル、 ９ 弁閉鎖体、１０ 切欠、 １１ 燃料室、 １２ つば、 １３ シール体、 １４ 第１の溶接継ぎ目、 １５ シールエレメント、 １６ 第２の溶接継ぎ目、 ２０ アクチュエータ室、 ２１ アクチュエータ、 ２２ つば、 ２３ 圧縮コイルばね、 ２５ 湾曲区分、 ２６，２７ 転動面、 ４０ 燃料入口スリーブ、 ４２ 切欠、 ４４ 貫流孔、 ４５ 連行ばね

Claims (7)

1. 燃料噴射弁、殊に内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁であって、燃料噴射弁（１）の弁ケーシング（２）のアクチュエータ室（２０）内に配置された圧電式又は磁気ひずみ式のアクチュエータ（２１）が設けられていて、前記アクチュエータ室（２０）がシールによって燃料に対してシールされており、アクチュエータ（２１）によって操作可能な弁閉鎖体（９）が設けられていて、該弁閉鎖体（９）が弁座面（７）と協働してシール座を形成している形式のものにおいて、
   前記シールが、前記アクチュエータ（２１）を少なくとも部分的に取り囲み、かつ前記アクチュエータ（２１）に連動して移動するシール体（１３）と、このシール体（１３）に第１の環状の溶接継ぎ目（１４）によって結合された弾性的に変形可能な帯材状のシールエレメント（１５）とを有しており、該シールエレメント（１５）が、弁ケーシング（２）に、第２の環状の溶接継ぎ目（１６）によって結合されていて、前記アクチュエータ室（２０）を燃料に対してシールしていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 前記シールエレメント（１５）が、湾曲区分（２５）を有していて、前記燃料噴射弁の軸方向断面で見てＵ字形プロフィールを有している、請求項２記載の燃料噴射弁。
3. 弁ケーシング（２）及び／又はシール体（１３）が転動面（２６，２７）を有していて、該転動面で、燃料噴射弁（１）を操作した時にシールエレメント（１５）の湾曲区分（２５）の一部が転動するようになっている、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. シール体（１３）が、アクチュエータ（２１）を少なくとも部分的に取り囲むアクチュエータヘッドとして構成されており、この場合、アクチュエータ（２１）がアクチュエータヘッドを介して、弁閉鎖体（９）に結合された弁ニードル（８）に作用するようになっている、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. シール体（１３）が弁ニードル（８）と結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. シールエレメント（１５）が金属材料より製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
7. シールエレメント（１５）が深絞りによって製造されている、請求項６記載の燃料噴射弁。

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