JP4587259B2 - 内燃機関用の燃料噴射弁及び該燃料噴射弁を製造する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野：
本発明は、請求項１に発明の上位概念として規定したように、少なくとも１つの閉鎖ばねのばね力に抗して軸方向に可動のプランジャ形の弁部材を内設した弁保持体と、少なくとも１つの閉鎖ばねを収容するばね室と、前記弁部材に形成された受圧肩とを備え、前記弁部材が、その長さの１区分にわたって孔内を案内されており、かつその燃焼室寄り端部で少なくとも１つの噴射通路のオリフィスを制御するようになっており、前記ばね室が前記弁保持体内で燃焼室から離隔して前記弁部材の被案内区分寄りに形成されており、しかも該弁部材が、燃焼室からとは反対の側の端部で夫々１つのピストン状の調整ピンに支持されている少なくとも１つの閉鎖ばねによって負荷されており、前記調整ピンが前記ばね室のかしめ孔が形成されている壁部分のかしめ変形によって該ばね室内に位置決めされており、かつ前記受圧肩が高圧下の燃料によって負荷され、これによって所定の開弁圧で、少なくとも１つの閉鎖ばねのばね力よりも大きな力が軸方向で弁部材に対して加えられるようにした形式の内燃機関用の燃料噴射弁を製造する方法に関する。
更に本発明は、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法により製造された内燃機関用の燃料噴射弁にも関する。
【０００２】
背景技術：
ドイツ連邦共和国特許第４１ ０１ ２３５号明細書に基づいて公知になっている前記形式の燃料噴射弁は、弁保持体内に形成された１つのばね室内に配置されている２つの閉鎖ばねを有し、両閉鎖ばねは、弁部材に対する燃料圧の力に対抗して作用する。この場合第１の閉鎖ばねは、燃焼室とは反対の側のばね室端部と、加圧棒を介して弁部材に結合されたばね受け皿との間に緊締されている。第２の閉鎖ばねは、燃焼室寄りの側では、弁部材と結合可能なストッパスリーブに支持されているのに対して、燃焼室とは反対の側の端部は調整ピンに当接している。該調整ピンの領域ではばね室の壁内に薄肉部が形成されており、該薄肉部は、調整ピンを位置決めするために内向きにかしめられる。
【０００３】
燃料噴射弁の組立の場合、次のような順序で行われる。すなわち：第１の閉鎖ばねがばね室内に挿入され、かつ該閉鎖ばねは燃焼室寄りでばね受け皿に支持される。加圧棒の長さを介して第１閉鎖ばねの開弁圧が調整され、かつ補償円板の肉厚を介して第２の閉鎖ばねの開弁圧が調整される。次の組立段階で加圧棒が調整ピンを通してばね受け皿まで挿嵌され、かつ第２の閉鎖ばね、補償円板及びストッパスリーブが配置される。最後に弁基体が緊締ナットによって弁保持体に緊締され、それに伴って弁部材は加圧棒に当接される。機能を検査するために、組立の終わった燃料噴射弁において両閉鎖ばねの開弁圧が測定される。開弁圧が設定値と合致しない場合には、弁基体が再び弁保持体から外され、かつ補償円板及び加圧棒が測定結果に応じて交換される。次いで燃料噴射弁は再度組立られて、開弁圧が改めて測定される。この操作は、開弁圧が設定値に等しくなるまで反復される。
【０００４】
従来慣用されている燃料噴射弁の組立法は時間がかかりコスト高である。そればかりでなく燃料噴射弁の何回にもわたるねじ解離及び再組立は、ばね室及び弁ストッパ域へダストが侵入しかつ燃料噴射弁の申し分のない機能を害なう危険がある。交換時に正しい寸法を準備しておくために、種々異なった長さ段階の加圧棒もしくは種々異なった肉厚段階の補償円板を多数製作しておく必要がある。このようなストック管理には付加的なコストが必然的に随伴することになる。
【０００５】
発明の開示：
弁保持体内で調整ピンのほぼ高さレベルに、ばね室の壁に貫通孔として形成された少なくとも１つの調整孔が、調整工具を導入して該調整工具によって前記調整ピンの軸方向位置を調整するために配設されている、内燃機関用の本発明の燃料噴射弁によって得られる顕著な利点は、従来技術と対比すれば明らかなように、両閉鎖ばねが燃焼室とは反対の側で夫々１つの調整ピンに支持され、該調整ピンが、これを包囲する壁の変形加工によって位置決め可能であり、しかも最終的な位置決め前に調整工具によってばね室内で軸方向にシフトされ、これによって燃料噴射弁の部品交換なしに開弁圧の調整が可能になることである。
【０００６】
第１の有利な実施形態では、調整ピンの高さレベルに夫々少なくとも２つの内向きのかしめ孔が形成されている。これによって調整ピンは、ばね室内の特定位置で確実にかしめられる。
【０００７】
別の有利な実施形態では、調整ピンの外周面に、少なくとも１つの円環状のリブが形成されており、該リブが、かしめ孔の孔底とばね室との間の残余壁内へ圧入され、こうして調整ピンの一層優れた位置決めが達成される。
【０００８】
別の有利な実施形態では、調整工具をばね室内へ導入させる調整孔が、弁部材の縦軸線に対して実質的に垂直に形成されており、これは技術的に見て簡単かつ低廉に実現することができる。前記調整工具はこの場合、調整孔内へ導入される工具部分の端部に、斜めに面取りされた形状を有し、これによって調整工具は、調整孔内への運動時に、燃焼室とは反対の側の調整ピン側に有利に対応形成された斜め面取り部に沿って滑動する。これによって軸方向力が調整ピンに対して加えられる。
【０００９】
更に有利な実施形態では、調整孔は、弁部材の縦軸線に対して殊に約４５゜の角度をとって傾斜されており、これによって調整ピンに対して高い軸方向力を加えることが可能になる。その場合、調整工具の端部は丸く面取り形成されており、これは、ばね室内における調整ピンのシフト時に、該調整ピンに沿っての調整工具の滑動を可能にするので有利である。
【００１０】
更に有利な実施形態では、燃焼室とは反対の側の調整ピンの端面は、凸面状に外向きに湾曲されている。これによって調整ピンには斜面が形成され、該斜面に調整工具は、調整ピンの軸方向シフト時に係合することができる。
【００１１】
また調整ピンをばね室内へ挿入しかつ燃料噴射弁のその他の部品を最終的に組付けるようにして行う燃料噴射弁を製造する方法は有利である。ばね室内の調整ピンは簡便にシフトされ、かつ開弁圧は、燃料噴射弁の部品を交換したり、或いは燃料噴射弁を改めて再分解又は再組立したりする必要なしに、正確に調整される。
【００１２】
本発明の燃料噴射弁及びその製造法のその他の利点及び有利な実施形態は、図面、図面の詳細な説明及び特許請求の範囲の記載に基づいて容易に想到することができる。
【００１３】
発明を実施するための最良の形態：
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００１４】
図１には、内燃機関用の本発明による燃料噴射弁が縦断面図で図示されている。この燃料噴射弁は弁保持体１を有し、該弁保持体に対して弁基体２が、中間円板５を介在させて緊締ナット３によって緊締されている。弁基体２内には、軸方向に可動のプランジャ状の弁部材１２を内設した孔２１が形成されており、前記弁部材１２は、燃焼室とは反対の側の孔２１の区分内で案内されている。弁部材１２を燃焼室の方へ向かって細くすることによって、弁部材１２には１つの受圧肩 １０が形成されており、この受圧肩１０は、該受圧肩を包囲する圧力室７内に配置されている。圧力室７は、弁基体２、中間円板５及び弁保持体１内に形成された流入通路４を介して、図示を省いた燃料高圧源と連通可能である。
【００１５】
弁部材１２の燃焼室寄り端部は、弁シール面１４として形成されており、該弁シール面は、弁基体２内に形成された弁座１７と協働する。該弁座１７内には少なくとも１つの噴射通路１９が配設されており、該噴射通路は、弁部材１２の閉弁位置で弁シール面１４によって閉塞され、また弁部材１２の開弁位置では、弁部材１２と孔２１との間に形成されたリング通路１６を介して圧力室７と連通可能である。燃焼室とは反対の側の弁部材１２の端部には、第１の閉鎖ばね２７によって負荷された加圧棒３７が当接し、該加圧棒は、弁部材１２の縦軸線１３に対してほぼ共軸に配置されており、かつ、弁保持体１内に形成されたばね室３０内にまで侵入している。
【００１６】
図２には、図１に示した中間円板５の領域部分が拡大断面図で図示されている。加圧棒３７の直径は、弁部材１２の被案内区分よりも小さく構成されているので、弁部材１２が加圧棒３７へ移行する部位にリング肩１１が形成されている。開弁ストローク運動時に、弁部材１２のリング肩１１はストッパスリーブ８に当接し、該ストッパスリーブは加圧棒３７を包囲しかつ中間円板５内で案内されている。多部分から構成することもできるストッパスリーブ８はばね室３０内にまで侵入しており、しかも該ストッパスリーブの、燃焼室とは反対の側の端部は、ばね受け皿として形成されており、該ばね受け皿に、第２の閉鎖ばね２８の一端が当接しており、この第２の閉鎖ばねによって弁部材１２は閉弁位置へもたらされる。ストッパスリーブ８の外周面には、横断面縮小によってストッパ肩２５が形成されており、該ストッパ肩でもってストッパスリーブ８は、そのストローク運動時に、中間円板５に形成されたストッパ面２６に当接する。これによって弁部材１２の最大開弁ストロークが制限される。燃焼室寄りでストッパスリーブ８の端面２３は、第２の閉鎖ばね２８の作用を受けて弁基体２の端面２２に当接する。
【００１７】
燃焼室とは反対の側のばね室３０の端部近傍には、ピストン状の第１の調整ピン３１が配置されており、かつ前記ばね室３０の両端間のほぼ中点には、ピストン状の第２の調整ピン３２が配置されている。この第２の調整ピン３２はこの場合１つの中心孔を有し、該中心孔は加圧棒３７の案内として役立つ。第１と第２の調整ピン３１，３２は、かしめによってばね室３０内に位置決めされている。第１の調整ピン３１と、加圧棒３７の燃焼室とは反対の側の端部に配置されたばね受け皿２４との間には、殊に有利には圧縮コイルばねとして構成された第１の閉鎖ばね２７が予荷重をかけて配置されている。これに対応して第２の調整ピン３２と、ストッパスリーブ８に形成されたばね受け皿との間には、殊に有利には圧縮コイルばねとして構成された第２の閉鎖ばね２８が予荷重をかけて配置されている。ばね室３０は、弁保持体１内に形成された漏れオイル通路３６を介して、図示を省いた流出通路に接続されている。
【００１８】
ばね室３０の壁には、第１の調整ピン３１の高さレベルと第２の調整ピン３２の高さレベルに夫々、盲穴として形成された少なくとも１つのかしめ孔４３が形成されており、各かしめ孔は、ばね室壁の薄肉の容易に変形可能な残余壁４６を形成している。両調整ピン３１，３２の外周壁面には、単数又は複数の円環状のリングリブ４０が形成されており、該リングリブ内には、かしめ孔４３の底とばね室３０との間に残存する残余壁４６が圧入される。両調整ピン３１，３２の燃焼室とは反対の側の端部の各高さレベルには、貫通孔として形成された１つの調整孔５２が夫々形成されている。
【００１９】
図３には、図１に示した第１の調整ピン３１の領域部分が拡大して図示されている。燃焼室とは反対の側の調整ピン３１の側は円錐形に形成されており、これによって斜め面取り部３３が形成される。調整ピン３１の軸線に対して同心的に孔５５が形成されており、該孔を通って漏れオイルがばね室３０から漏れオイル通路３６へ流出することができる。調整孔５２は、弁保持体１の中心に向かって半径方向に形成されており、かつ調整ピン３１の軸線とほぼ直角を形成している。調整孔５２を通って調整工具４９が導入され、しかも調整孔５２内へ挿入される調整工具４９の部分はほぼ棒状に形成され、かつ端部を斜めに切り落とされている。ばね室内への調整工具４９の運動によって調整工具は、調整ピン３１の斜め面取り部３３に当接させられる。調整工具４９の更なる運動によって、調整工具４９の斜め切り落とし部は、斜め面取り部３３上を滑動し、これによって調整ピン３１に対して、該調整ピン３１を燃焼室の方へシフトさせる軸方向力が生じる。
【００２０】
図４には、前記調整孔５２の択一的な実施形態が図示されており、この場合の調整孔は、調整ピン３１の軸線に対して３０゜〜６０゜の角度、殊に有利には４５゜の角度を有している。調整孔５２内へ導入される調整工具４９の部分はその端部を丸く面取り形成されており、かつ斜め面取り部３３に当接させられる。調整ピン３１の方に向かって調整工具４９を押込むことによって、調整ピン３１は、燃焼室の方へ軸方向にシフトされる。その場合調整工具４９は斜め面取り部３３に沿って滑動する。また第２の調整ピン３２の場合の調整も単数又は複数の調整孔５２を介して同様に行われる。
【００２１】
図３及び図４に示した調整ピン３１とは択一的な実施形態によれば、燃焼室とは反対の側の調整ピン３１の側を、円錐形にではなく、別の形状で凸面状に湾曲形成することも可能である。同じく又、調整工具４９を、図３に図示したように単純に斜めに切り落として形成するのではなくて、別の形態の斜め切り落としによって、調整ピン３１の斜め面取り部３３に沿って斜め切り落とし部を滑動できるようにすることも可能である。調整ピン３１又は３２に対する支持力を均等化するために、ばね室３０の軸線をめぐって対称的に複数の調整孔５２を配置し、かつ調整のために同時使用することも可能である。
【００２２】
燃料噴射弁の機能態様は次の通りである。すなわち：噴射サイクルの開始時に燃料は高圧下で流入通路４を通って圧力室７内へ導入される。これによって受圧肩１０に対して、燃焼室から離反する軸方向力が生じる。それというのは弁部材１２が第１の閉鎖ばね２７によって加圧棒３７を介して弁シール面１４で弁座１７に圧着されるので、圧力室７内の燃料圧が開弁圧に達して、受圧肩１０にかかる力が、第１の閉鎖ばね２７のばね力よりも大きくなった時に初めて燃料噴射弁は開弁する。弁座１７からの弁シール面１４の離間によって、噴射通路１９はリング通路１６を介して圧力室７と連通し、かつ燃料が燃焼室内へ噴射される。燃料噴射弁の閉弁状態では、リング肩１１とストッパスリーブ８との間に軸方向間隔が存在しているので、弁部材１２の開弁ストローク運動の初期部分は、第１の閉鎖ばね２７のばね力に抗してのみ行われる。リング肩１１がストッパスリーブ８に当接すると、更なる開弁ストローク運動時にストッパスリーブ８は弁部材１２によって連行される。このためには比較的大きな力が必要である。それというのは今度は第２の閉鎖ばね２８のばね力も、弁部材１２の開弁ストローク運動に対抗作用を及ぼすからである。弁部材１２のリング肩１１がストッパスリーブ８に当接すると、弁部材１２はこの位置に留まる。この位置に留まるのは、追従する燃料によって圧力室７内に、リング肩１０による力を介して両閉鎖ばね２７，２８のばね力に対抗作用を及ぼし得るような高い燃料圧が増成するまでである。それに続く開弁ストローク運動経過においてストッパスリーブ８はそのストッパ肩２５でもってストッパ面２６に当接して開弁ストローク運動は終了する。開弁開始時には１つの閉鎖ばねの閉鎖力に抗して、かつ部分ストロークの通過後には２つの閉鎖ばね（２７，２８）のばね力に抗して行う開弁ストローク運動によって、自発着火式内燃機関で本発明の燃料噴射弁を使用する場合には特に、好ましい噴射プロセスが形成される。燃料噴射弁の閉弁ストローク運動は、受圧肩１０に対する力が両閉鎖ばね２７，２８のばね力にもはや充分には対抗し得なくなるまで圧力室７内の燃料圧が低下することによって開始される。弁部材１２は、該弁部材１２が弁シール面１４でもって弁座１７に再び当接して噴射通路１９を閉鎖するまで、ストッパスリーブ８と加圧棒３７とを介して、弁座１７の方に向かって加速される。
【００２３】
次に上記の燃料噴射弁を製造する方法を説明する。ばね室３０内に両調整ピン３１，３２が配置され、該調整ピンはばね室３０内で軸方向にシフト可能である。これと相俟って前記の位置に残りの構成部品がばね室１０内に配置され、かつ弁基体２が中間円板５を介在させて緊締ナット３によって弁保持体１に緊締される。第１の調整ピン３１の調整孔５２を通して調整工具４９が導入され、かつ第１の調整ピン３１が、第１の閉鎖ばね２７のばね力に抗して１つの位置へシフトされる。次いで、第１の閉鎖ばね２７によって生ぜしめられる開弁圧が測定され、それに基づいて、第１の調整ピン３１の軸方向位置を測定結果に即応して調整工具４９によりシフトすることによって、調整ピン３１の位置もしくは設定された開弁圧を補正することが可能である。燃料噴射弁の測定された開弁圧が高すぎる場合には調整ピン３１は、燃焼室から離隔する方向に動かされ、また低すぎる場合にはそれ相応に燃焼室の方向に動かされねばならない。この補正処置は、所期の開弁圧が燃料噴射弁に設定されるまで反復される。
【００２４】
又これとは択一的に、適当な装置を介して開弁圧を調整ピン３１のシフト時に連続的に測定することも可能である。第１の調整ピン３１を、見出した最適の位置に位置決めするために調整ピン３１は次いで、前述の方式でばね室３０内にかしめ孔４３の残余壁４６を圧入することによって、かしめ緊締される。かしめ緊締を施した後に調整工具４９は調整孔５２から除去され、かつ該調整孔５２は閉塞される。この閉塞は例えば、１つの硬球を調整孔５２内に圧入することによって行うことことができる。また第２の調整ピン３２を位置決めする場合も同等の方式で行われる。
【００２５】
調整ピン３１，３２に対する調整力を、調整工具４９の斜面を介して及ぼす代わりに、調整工具は、ばね室内に導入された端部に、カム状成形部を有することもできる。この場合調整ピンに対する調整力は、調整工具を回動することによって発生される。
【００２６】
また前記の製造法を、ばね室３０内にただ１つの閉鎖ばねしか配置していない形式の燃料噴射弁において適用することも可能である。また２つ以上の閉鎖ばねをばね室３０内に配置して、該閉鎖ばねの開弁圧を前記のように調整ピンのシフトによって設定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２つの閉鎖ばねを備えた燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】 図１において鎖線円ＩＩで囲んで示した中間円板の領域部分の拡大断面図である。
【図３】 図１に示した第１閉鎖ばねの調整ピン領域部分の拡大断面図である。
【図４】 調整孔及び調整工具を択一的な実施形態で示した図３相当の断面図である。
【符号の説明】
１ 弁保持体、 ２ 弁基体、 ３ 緊締ナット、 ４ 流入通路、 ５ 中間円板、 ７ 圧力室、 ８ ストッパスリーブ、 １０ 受圧肩 、 １１ リング肩、 １２ 弁部材、 １３ 弁部材の縦軸線、 １４ 弁シール面、 １６ リング通路、 １７ 弁座、 １９ 噴射通路、 ２１ 孔、 ２２ 弁基体の端面、 ２３ ストッパスリーブの端面、 ２４ ばね受け皿、 ２５ ストッパ肩、 ２６ ストッパ面、 ２７ 第１の閉鎖ばね、 ２８ 第２の閉鎖ばね、 ３０ ばね室、 ３１ ピストン状の第１の調整ピン、 ３２ ピストン状の第２の調整ピン、 ３３ 斜め面取り部、 ３６ 漏れオイル通路、 ３７ 加圧棒、 ４０ リングリブ、 ４３ かしめ孔、 ４６ 残余壁、 ４９ 調整工具、 ５２ 調整孔、 ５５ 孔

Claims (4)

1. 少なくとも１つの閉鎖ばね（２７，２８）のばね力に抗して軸方向に可動のプランジャ形の弁部材（１２）を内設した弁保持体（１）と、少なくとも１つの閉鎖ばね（２７，２８）を収容するばね室（３０）と、前記弁部材（１２）に形成された受圧肩 （１０）とを備え、前記弁部材（１２）が、その長さの１区分にわたって孔（２１）内を案内されており、かつその燃焼室寄り端部で少なくとも１つの噴射通路（１９）のオリフィスを制御するようになっており、前記ばね室（３０）が前記弁保持体（１）内で燃焼室から離隔して前記弁部材（１２）の被案内区分寄りに形成されており、しかも該弁部材（１２）が、燃焼室からとは反対の側の端部で夫々１つのピストン状の調整ピン（３１，３２）に支持されている少なくとも１つの閉鎖ばね（２７，２８）によって負荷されており、前記調整ピン（３１，３２）が前記ばね室（３０）のかしめ孔が形成されている壁部分（４６）のかしめ変形によって該ばね室内に位置決めされており、かつ前記受圧肩 （１０）が高圧下の燃料によって負荷され、これによって所定の開弁圧で、少なくとも１つの閉鎖ばね（２７，２８）のばね力よりも大きな力が軸方向で弁部材（１２）に対して加えられるようにした形式の内燃機関用の燃料噴射弁を製造する方法において、調整ピン（３１，３２）の位置決め前に、該調整ピン（３１，３２）のシフトによって、該調整ピンに当接している閉鎖ばね（２７，２８）の予荷重力を得ることにより弁部材（１２）の所期の開弁圧に達するまで、前記調整ピン（３１，３２）を調整工具（４９）によって調整することを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射弁を製造する方法。
2. ばね室（３０）の壁を通して導入可能な工具（４９）の、調整ピン（３１，３２）に対して軸方向に作用する接触面を、弁部材（１２）に対して作用する開弁力に抗してシフトすることによって、前記調整ピン（３１，３２）をシフトさせる、請求項１記載の方法。
3. （ａ）ばね室（３０）の壁内に形成された調整孔（５２）を通して調整工具（４９）を導入して、該調整工具（４９）を調整ピン（３１，３２）に作用させ、（ｂ）前記調整工具（４９）によって前記調整ピン（３１，３２）を軸方向にシフトし、しかも該シフト時に、燃料噴射弁の開弁圧が設定値に等しくなるまで燃料噴射弁の開弁圧を測定し、（ｃ）調整ピン（３１，３２）の高さレベルに位置するばね室（３０）の前記壁部分（４６）に変形加工を施して、前記調整ピン（３１，３２）をその位置に位置決めし、（ｄ）前記調整孔（５２）から前記調整工具（４９）を除去する、請求項１記載の方法。
4. 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法により製造された内燃機関用の燃料噴射弁。

Images