JP4621402B2 - 内燃機関のための燃料噴射弁および該燃料噴射弁を製造する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、内燃機関のための燃料噴射弁から出発する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０８５７５号明細書に基づき公知のこのような形式の燃料噴射弁では、弁体が、緊締ナットを用いて中間板を挟んだ状態で弁保持体に軸方向で緊締されている。弁体内には孔が形成されており、この孔内には、閉鎖力に抗して軸方向に運動可能なピストン形の弁部材が配置されている。この弁部材の、燃焼室に近い方の端部では、この弁部材に弁シール面が形成されており、この弁シール面は前記孔の、燃焼室に近い方の端部に形成された弁座と協働するので、この弁部材は開放行程運動によって、閉鎖力に抗して少なくとも１つの噴射開口を開放制御する。弁保持体と中間板と弁体とには、流入孔が形成されている。燃料はこの流入孔を通って高圧下に弁座にまで到達し、そして燃料噴射弁の開放時に噴射開口を通って内燃機関の燃焼室内へ噴射される。
【０００２】
弁保持体には中心に中空室が形成されている。この中空室内には、ばねがプレロードもしくは予荷重をかけられて配置されている。このばねは、燃焼室に近い方の側で、弁部材に結合されたばね受けに支持されており、こうして弁部材に加えられる閉鎖力を形成している。流入通路はこのばね室の壁内にばね室に対して平行に延びている。その場合、この公知の燃料噴射弁では、弁保持体が細長いスリムな構造を有している場合に、燃料圧に対抗できるようにするために流入通路の壁が所定の壁厚さを下回ってはならないという不都合が生じる。これにより、弁保持体を一層スリム化するか、もしくは流入通路内の燃料圧を増大させることに対しては制限値が設定されており、従来の構造ではこのような制限値を下回ることはできない。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁は、従来のものに比べて次のような利点を持っている。すなわち、流入通路が卵形（ｏｖａｌ）または楕円形（ｅｌｌｉｐｔｉｓｃｈ）の横断面を有しており、しかもその最大延在長さが弁体部分の周方向に向けられている。これにより、流入通路の横断面積を減小させる必要なしに、中空室と流入通路との間の壁領域もしくは流入通路と弁体部分の外壁面との間の壁領域が増大する。これにより、弁体部分の外寸法が同じままで、かつ中空室の構成も同じままで、弁体部分の流入通路における、より高い燃料圧を実現することができる。また択一的には、弁体部分を、よりスリムに形成し、その代わりに流入通路内の燃料圧を変えずに維持することも考えられる。
【０００４】
卵形の横断面を有する流入通路は円形の横断面に比べて、次のような利点をも有している。すなわち、流入通路と中空室との間の壁厚さもしくは流入通路と弁体部分の外周面との間の壁厚さが円形の横断面の場合よりも大きく形成されることに基づき、流入通路の燃料高圧に対する安定性を失うことなしに弁体部分の製作時に、より大きな公差が許容されるようになる。これにより、円形の横断面の場合よりも少ない手間をかけるだけで、ひいては一層安価な費用をかけるだけで、弁体部分を製造することができる。
【０００５】
本発明による燃料噴射弁を製造するため有利な方法では、中実に形成されていて、かつ有利には金属から成っている円筒状の物体に、円形の孔が中心外にかつ該物体の長手方向軸線に対して平行に形成される。円筒状の物体はこの場合、弁体部分の所望される外径よりも大きく形成された外径を有している。円筒状の物体を塑性変形させることによって、外周面の円筒形状を維持しながら所望の外径が形成され、この場合、流入通路の横断面が変形して、卵形または楕円形の形状をとる。この方法ステップの後にはじめて中空室が形成されるので、流入通路は中空室の壁内に延びるようになる。この方法により、このような流入通路を直接に、たとえば穿孔加工またはフライス加工によって弁体部分に形成する（このことは手間がかかり、ひいては費用がかかる）ことなしに、卵形またはほぼ楕円形の横断面を有する流入通路を製造することが可能となるので有利である。
【０００６】
実施例の説明
図１には、本発明による燃料噴射弁の縦断面が示されている。この燃料噴射弁は弁体２０を有しており、この弁体２０は緊締ナット２２を用いて、中間板１５を挟んで、弁保持体１として形成された弁体部分に緊締されている。弁体２０には、孔２５が形成されており、この孔２５は袋孔もしくは盲孔として形成されている。孔２５の、燃焼室に近い方の端部には、ほぼ円錐形の弁座３２が形成されており、この弁座３２には少なくとも１つの噴射開口３６が配置されている。孔２５内には、ピストン状の弁部材３０が配置されており、この弁部材３０は燃焼室から遠い方の区分で孔２５内に案内されている。弁部材３０は受圧肩部２８を形成しながら燃焼室へ向かって先細りになっている。弁部材３０の、燃焼室に近い方の端部には、ほぼ円錐形の弁シール面３４が形成されており、この弁シール面３４は、前記噴射開口３６を制御するために弁座３２と協働する。受圧肩部２８は弁体２０内に形成された圧力室２７内に配置されており、この圧力室２７は弁部材３０を取り囲む環状通路として弁座３２にまで続いている。弁部材３０の、燃焼室から遠い方の端部は、ばね受け３１に結合されており、このばね受け３１は中間板１５に設けられた開口内に配置されていて、弁保持体１内に形成された、ばね室５として形成された中央の中空室に突入している。このばね室５は弁保持体１に設けられた中央の孔８として形成されていて、少なくともほぼ孔２５に対して同軸的に配置されている。ばね室５内には、閉鎖ばね６として形成された装置が配置されており、この場合、この閉鎖ばね６はプレロードもしくは予荷重をかけられていて、燃焼室に近い方の側ではばね受け３１に支持されており、燃焼室から遠い方の側では、ばね室５の、燃焼室から遠い方の側に設けられた底面に支持されている。閉鎖ばね６のプレロードもしくは予荷重によって、弁部材３０には閉鎖力が加えられ、この閉鎖力によって弁部材３９は弁シール面３４で弁座３２に押圧される。ばね室５の、燃焼室から遠い方の側に設けられた底面には、流出通路１０が開口している。圧力室２７から弁部材３０の、孔２５内に案内された区分の傍らを通ってばね室５内に流入した漏れオイルは、前記流出通路１０を介して流出することができる。
【０００７】
圧力室２７は、弁保持体１と中間板１５と弁体２０とに延びる流入通路３を介して、高圧下の燃料で充填可能である。流入通路３の、圧力室２７から遠い方の端部は高圧接続部１２に開口しており、この高圧接続部１２は弁保持体１の、燃焼室から遠い方の端面で、ほぼ弁保持体１の長手方向軸線２に配置されていて、図示されていない燃料高圧システムに接続されている。高圧接続部１２からは流入通路３が、弁保持体１の長手方向軸線２に対して所定の角度で傾けられて、屈曲個所４にまで達している。流入通路３はこの屈曲個所４から弁保持体１の長手方向軸線２に対して少なくともほぼ平行にばね室５の壁内を延びて、中間板１５まで達している。中間板１５と弁体２０とにおいて、流入通路３は再び弁保持体１の長手方向軸線２に対して傾けられて延びていて、弁部材３０の受圧肩部２８の高さのところで圧力室２７に交わっている。高圧接続部１２と屈曲個所４との間では、流入通路３内に、流入する燃料から不都合となる粒子を除去する燃料フィルタ１８が設けられていてよい。
【０００８】
図２には、図１に示した燃料噴射弁をばね室５の高さで断面した横断面図が示されている。図２では、図面を見易くする目的で閉鎖ばね６が図示されていない。流入通路３の形状については、横断面で見て、弁保持体１の周方向における延在長さが、少なくともほぼ半径方向における延在長さよりも大きく形成されており、たとえば図２に示したように卵形の、近似的に楕円形の横断面が形成されている。これにより、流入通路３とばね室５との間の壁厚さもしくは流入通路３と弁保持体１の外周面との間の壁厚さは、流入通路３を円形の横断面でかつ同じ大きさの横断面積で形成した場合よりも大きく形成されている。図２に示した横断面に対して択一的に、流入通路３が別の横断面形状を有することも考えられる。ただし、流入通路３は常に、流入通路３の横断面の最大延在長さが弁保持体１の周方向に向けられるように位置決めされている。
【０００９】
図示の燃料噴射弁の機能形式は次の通りである：すなわち、流入通路３を介して燃料が高圧下に圧力室２７内に圧送される。燃料圧によって、弁部材３０の受圧肩部２８には液圧的もしくはハイドロリック的な力が加えられる。このハイドロリック的な力のうち軸方向に作用する分力が閉鎖ばね６のばね力を上回ると、弁部材３０の弁シール面３４が弁座３２から持ち上げられ、そしてその後に、弁部材３０は中間板１５に形成されたストッパ面に当接する。弁部材３０のこの開放行程運動によって、噴射開口３６が圧力室２７に接続され、燃料が内燃機関の燃焼室内へ噴射される。噴射過程の終了は、流入通路３内の燃料圧が減少し、ひいては圧力室２７内の燃料圧も減少することにより導入される。これにより、弁部材３０の受圧肩部２８へ作用するハイドロリック的な力が減少し、そして軸方向の分力が閉鎖ばね６のばね力よりも小さくなる。次いで、弁部材３０は再び閉鎖ばね６のばね力により弁座３２へ向かって加速され、その後に弁部材３０の弁シール面３４が弁座３２に当接し、こうして噴射開口３６を閉鎖する。
【００１０】
図１に示した閉鎖ばね６に対して択一的に、弁部材３０に加えられる閉鎖力が、別の装置、たとえばハイドロリック的な装置または磁気的な装置によって加えられることも考えられる。さらに、ばね室５の代わりに中央の開口を形成し、この開口内に、弁部材３０へ閉鎖力を伝達する機械的なエレメントを配置することも考えられる。またさらに、図示の弁体２０の代わりに、適当な弁部材を備えた別の弁体、たとえば外方へ向かって開く弁部材を備えた弁体を使用することも可能である。図示の燃料噴射弁の他に、本発明による流入通路３は、中央の中空室と、この中空室の壁内に延びる流入通路とを有する、あらゆる別の弁保持体１においても実現することができる。
【００１１】
本発明による燃料流入通路は、有利には以下の方法を用いて製作することができる：中実に形成された、有利には金属から成る円筒状の物体内に、中心外で、かつ円筒状の物体の長手方向軸線に対して少なくともほぼ平行に、円形の横断面を有する１つの孔が形成される。円筒状の物体はこの場合、製作しようとする弁保持体１の予め規定された値より大きく設定された外径を有している。引き続き、機械的な加工によって、円筒状の物体が塑性変形させられ、これにより円筒状の物体は、外周面の円筒形状を維持したまま直径のみが減径され、その結果、製作したい弁保持体１の予め規定された値が得られる。これにより、流入通路３の横断面も変化し、その横断面は卵形ないし楕円形の横断面輪郭をとる。このような変形加工の後に、弁保持体１内に、ばね室５を形成する中央の中空室が形成され、これにより流入通路３はばね室５の壁内に延びている。その後に、弁保持体１の別のすべての特徴を慣用通りに形成することができる。円筒状の物体の塑性変形加工は、円筒状の物体の圧延によって行われると有利である。これにより、円筒状の物体の永久的な塑性変形が、外周面の円筒形状を維持したまま可能となる。圧延に対して択一的に、目的に叶った別の変形加工法を選択することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による燃料噴射弁の１実施例を示す縦断面図である。
【図２】 図１に示した燃料噴射弁をばね室の高さでＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した図である。
【符号の説明】
１ 弁保持体、 ２ 長手方向軸線、 ３ 流入通路、 ４ 屈曲部、 ５ ばね室、 ６ 閉鎖ばね、 ８ 孔、 １０ 流出通路、 １２ 高圧接続部、 １５ 中間板、 １８ 燃料フィルタ、 ２０ 弁体、 ２２ 緊締ナット、 ２５ 孔、 ２７ 圧力室、 ２８ 受圧肩部、 ３０ 弁部材、 ３１ ばね受け、 ３２ 弁座、 ３４ 弁シール面、 ３６ 噴射開口

Claims (5)

1. 内燃機関のための燃料噴射弁であって、長手方向軸線（２）を有する弁体部分（１）が設けられており、該弁体部分（１）内に中央の中空室（５）が形成されており、該中空室（５）内に、弁部材（３０）へ力を伝達する装置（６）が配置されており、さらに中央の中空室（５）の壁内に弁体部分（１）の長手方向軸線（２）に対して平行に延びた流入通路（３）が設けられており、該流入通路（３）を介して燃料が高圧下に少なくとも１つの噴射開口（３６）に供給され得るようになっている形式のものにおいて、流入通路（３）が卵形または楕円形の横断面を有しており、しかもその最大延在長さが弁体部分（１）の周方向に向けら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. 流入通路（３）の卵形の横断面の、互いに最も大きく遠ざけられた２つの点が、弁体部分（１）の長手方向軸線（２）に対して同じ距離を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 請求項１に記載の燃料噴射弁の弁体部分（１）を製造する方法において、
   円筒状の粗材に、流入通路（３）を形成する孔を中心外にかつ該粗材の長手方向軸線（２）に対して平行に形成し、
   前記粗材を、その外周面の円筒状の形状を維持したまま塑性変形によって直径についてのみ、所定の直径が得られるまで減小させ、しかもこの場合、前記孔の横断面を、流入通路（３）が卵形または楕円形の横断面を有し、しかもその最大延在長さが弁体部分（１）の周方向に向けられるように変化させ、
   前記粗材内に中央の中空室（５）を形成して、流入通路（３）を該中央の中空室（５）の壁内に延びるようにする
   ことを特徴とする、内燃機関の燃料噴射弁を製造する方法。
4. 弁体部分（１）を形成する粗材が、金属から成っている、請求項３記載の方法。
5. 金属から成る円筒状の前記粗材の塑性変形を圧延により行う、請求項４記載の方法。

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