JP6077530B2 - 内燃機関の噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載した内燃機関の噴射弁に関する。

内燃機関の、いわゆる多孔式噴射弁として構成された公知の燃料または可燃物噴射弁（特許文献１）は、中空円筒形の弁座支持体内の端部側に収容された弁座体を有しており、該弁座体は内側の弁座体壁部で以って、燃料または可燃物供給部に接続された弁室を画成している。弁座体の内側の弁座体壁部に弁座が形成されている。弁座体内に複数の噴射孔が配置されており、これらの噴射孔は、内側の弁座体壁部内、つまり弁座によって包囲された弁座体壁部の領域内に配置された孔入口開口を有し、また弁室とは反対側の、弁座体の凸状の外側の弁座体壁部内に配置された孔出口開口を有している。複数の噴射孔はそれぞれ、孔入口開口によって上流側に画成された、横断面の小さい孔入口区分と、孔出口開口によって下流側に画成された、横断面の大きい孔出口区分とを有している。弁座は、弁座支持体内において軸方向に摺動可能かつストローク運動のために駆動可能な弁部材の閉鎖ヘッドと共に、噴射孔の上流に位置するシール座を形成している。噴射孔の孔入口開口によって包囲された、弁座体の弁座体壁部の領域内で、弁座体壁部内に、弁室に向けられた盲孔開口を備えた盲孔が形成されている。このような盲孔は、高い燃料乱流を減衰するための安定化スペースとして用いられる。このような高い燃料乱流は、この盲孔の領域内での弁部材の全ストロークにおける個別の噴射孔のための燃料の供給過剰によって形成される。

噴射終了時で弁の閉鎖段階中に、噴射孔流の慣性に基づいて盲孔内に低圧が発生し、それによって燃料が部分的に盲孔へ向かって逆流することが分かった。このような逆流によって、燃料気化の質が著しく低下し、それによって排ガス中のカーボンエミッションが高められ、カーボンの付着、つまり噴射孔の孔出口開口における燃焼した燃料の堆積が促進される。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００５０３６９５１号明細書

請求項１の特徴部を有する本発明による噴射弁は、閉鎖ヘッドに形成された、弁部材の閉鎖段階中に盲孔内に侵入するプランジャによって、盲孔内に蓄えられた燃料体積が押し退けられ、追加的な噴射量として噴射される、という利点を有している。燃料の逆流は阻止され、噴射孔出口におけるカーボン付着は避けられる。盲孔から押し退けられた噴射量の良好な噴霧のために必要な圧力は、弁部材のダイナミクスによって形成される。盲孔は当初のように、弁部材の全ストローク時における燃料の横方向の高い乱流のための安定化スペースとして維持され、盲孔の存在しない弁座体の欠点は避けられる。

その他の請求項に記載した手段によって、請求項１に記載された噴射弁の好適な実施態様および改良が可能である。

本発明の好適な実施例によれば、盲孔と前記プランジャとは、前記シール座の閉鎖時に前記プランジャが盲孔内に形状結合式に侵入するように、互いに適合されている。これによって、盲孔内に蓄えられた燃料体積は閉鎖過程時に完全に押し退けられることが保証される。

本発明の好適な実施例によれば、盲孔が窪みとして構成されていて、プランジャが突起部として構成されており、盲孔およびプランジャがそれぞれ釣鐘状または帽子状の形状を有している。好適には、窪みは、窪み底部から突き出す隆起部を有していて、突起部が、隆起部の形状に適合した輪郭形状を有する凹部を有している。選択的に、盲孔およびプランジャは、円錐台形の形状を有している。いずれの場合も、弁閉鎖時に、一方では弁部材の付加的なセンタリング、他方では弁部材の閉鎖衝撃の液圧式の減衰が得られる。

本発明を以下に図示の実施例を用いて詳しく説明する。

内燃機関のための噴射弁の部分的な縦断面図である。 図１の符号ＩＩＩで示した部分の拡大図である。 変化実施例による弁の、図２と同じ拡大図である。 別の変化実施例による弁の、図２と同じ拡大図である。

図１に、噴射側の端部が部分的に縦断面図で概略的に示された、内燃機関の燃焼シリンダ内に燃料を噴射するための噴射弁は、スリーブ状の弁座支持体１１を有しており、この弁座支持体１１は、図示していない弁ハウジングから突き出していて、その自由端部が弁座体１２によって閉鎖されている。弁座体１２は、内側の弁座体壁部１２１で以って弁室１３を画成している。内側の弁座体壁部１２１に、弁座体１２の軸線に対して同心的な環状面として構成された弁座１４が形成されている。弁座１４は、弁座支持体１１内に軸方向に摺動可能に配置された弁部材１６の閉鎖ヘッド１５と協働していわゆるシール座を形成している。閉鎖ヘッド１５は、弁部材１６の中空円筒形の弁ニードル１７の端面側の端部に固定、例えば溶接されている。弁ニードル１７は半径方向孔１８を有していて、弁ハウジング内に形成された図示していない燃料インレットに接続されているので、燃料は燃料インレットから弁ニードル１７および半径方向孔１８を介して弁室１３内に達し、弁室１３内で圧力を受けてシール座に当接する。弁部材１６をストローク運動させ、ひいてはシール座を開閉させるために、公知の形式で弁部材１６にリターンスプリング１９およびアクチュエータ２０例えば電磁石が作用する。リターンスプリング１９およびアクチュエータ２０は、図１に概略的に示されている。弁閉鎖ばね１９は閉鎖ヘッド１５を弁座１４に押しつける。アクチュエータ２０によって、閉鎖ヘッド１５は弁閉鎖ばね１９の戻し力に抗して弁座１４から多かれ少なかれ大きく持ち上げられる。

シール座の下流側で弁座体１２内に複数の噴射孔２１が配置されており、これらの噴射孔２１はそれぞれ、横断面が段付けされた２つの孔区分、つまり小さい孔横断面および孔入口開口１２１を備えた上流側の孔入口区分２２と、大きい孔横断面および孔出口開口２３１を備えた下流側の孔出口区分２３とを有している。一方ではすべての孔入口開口２２１、他方ではすべての孔出口開口２３１は、弁座体１２の軸線に対して直交する横方向に延在する互いに平行な平面に配置されたいわゆる分配円上に位置していて、周方向で互いに同じ間隔を有している。孔入口区分２２の孔入口開口２２１は、弁座体１２の内側の弁座体壁部１２１の、弁座１４によって包囲された領域内に配置されており、これに対して孔出口開口２３１は、弁座体１２の、弁室１３とは反対側の外側の弁座体壁部１２２内、つまり弁座体１２の球欠状の中央領域内に位置している。弁座体１２の内側の弁座体壁部１２１内の中央に、弁室１３に面した盲孔開口を有する盲孔２４が形成されており、この場合、好適には盲孔２４の軸線と弁座体１２の軸線とは同軸的に位置している。この盲孔２４は、弁部材１６の全ストローク時に孔入口開口２２１間に形成された燃料の横方向の高い乱流を安定化させるための安定化スペースを形成する。

弁の閉鎖段階中において、冒頭に述べた欠点を有する低圧が盲孔２４内に形成されるのを避けるために、弁部材１６の閉鎖ヘッド１５は、弁座体１２に面した端面側に、閉鎖ヘッド１５から突き出すプランジャ２５を備えており、閉鎖ヘッド１５とプランジャ２５とは、好適には一体成形されている。プランジャ２５の形状は、盲孔２４の輪郭形状に適合されているので、弁の閉鎖段階中にシール座の閉鎖時にプランジャ２５は盲孔２４内に侵入し、この盲孔２４内に存在する燃料体積を噴射孔の孔入口開口２２１へ向かって押し退ける。好適な形式で、盲孔２４とプランジャ２５とは互いに適合されていることで、シール座の閉鎖時にプランジャ２５が盲孔２４内に形状結合（形状による合致）式に位置し、それによって閉鎖段階中に盲孔２４内に蓄えられた燃料体積が盲孔２４から完全に押し出されるようになっている。図１に示した実施例では、図２に示した盲孔２４およびプランジャ２５の拡大図により明らかなように、盲孔２４が窪み２６として形成され、またプランジャ２５が突起部２７として形成され、それぞれ釣鐘状または帽子状の形状を有している。

図３に示した噴射弁の変化例による盲孔２４およびプランジャ２５の実施例では、窪み２６が、窪み底部の中央に突き出す隆起部２８を有し、突起部２７が中央に凹部２９を有しており、この凹部２９の形状は隆起部２８の形状に適合されている。隆起２８および凹部２９によって、シール座の閉鎖時に、閉鎖ヘッド１５および弁座のセンタリングが得られる。これによって、さらに弁座１６の閉鎖衝撃の液圧的な減衰が得られる。

図４に示した、盲孔２４およびプランジャ２５の実施例において、盲孔２４およびプランジャ２５は円錐台形の形状を有している。このような構造的な構成によって、弁部材１６のセンタリング効果、および弁部材１６の閉鎖衝撃の液圧的な減衰の効果が高められる。

１１ 弁座支持体
１２ 弁座体
１３ 弁室
１４ 弁座
１５ 閉鎖ヘッド
１６ 弁部材
１７ 弁ニードル
１８ 半径方向孔
１９ リターンスプリング、弁閉鎖ばね
２０ アクチュエータ
２１ 噴射孔
２２ 孔入口区分
２３ 孔出口区分
２４ 盲孔
２５ プランジャ
２６ 窪み
２７ 突起部
２８ 隆起部
２９ 凹部
１２１ 内側の弁座体壁部
１２２ 外側の弁座体壁部
２２１ 孔入口開口
２３１ 孔出口開口

Claims (7)

1. 内燃機関の噴射弁であって、弁座体（１２）と、ストローク運動のために駆動可能な弁部材（１６）とを備えており、前記弁座体（１２）は、弁室（１３）を画成する内側の弁座体壁部（１２１）と、該内側の弁座体壁部（１２１）に形成された弁座（１４）と、前記内側の弁座体壁部（１２１）内に位置する複数の孔入口開口（２２１）を備えた複数の噴射孔（２１）と、前記孔入口開口（２２１）によって包囲された内側の弁座体壁部（１２１）の領域内に形成された盲孔（２４）とを有しており、前記弁部材（１６）は閉鎖ヘッド（１５）を有していて、該閉鎖ヘッド（１５）は、前記弁座（１４）と共に、前記噴射孔（２１）の前記孔入口開口（２２１）の上流側に位置するシール座を形成している形式のものにおいて、
   前記弁部材（１６）の前記閉鎖ヘッド（１５）は、球形状をなし、中空円筒形の弁ニードル（１７）の端面側の端部に固定され、前記弁座体（１２）に面した端面側に、前記閉鎖ヘッド（１５）から突き出すプランジャ（２５）を備えていて、該プランジャ（２５）は、前記盲孔（２４）の輪郭形状に適合した形状を有していて、前記シール座の閉鎖時に前記盲孔（２４）内に侵入し、押し退けられた前記盲孔内（２４）の燃料が、追加的な噴射量として噴射されるように、配置されていることを特徴とする、内燃機関の噴射弁。
2. 前記盲孔（２４）が窪み（２６）として構成されていて、前記プランジャ（２５）が突起部（２７）として構成されており、前記盲孔（２４）および前記プランジャ（２５）が釣鐘状または帽子状の形状を有していることを特徴とする、請求項１に記載の噴射弁。
3. 前記窪み（２６）が窪み底部の中央から突き出す隆起部（２８）を有していて、前記突起部（２７）が、前記隆起部（２８）の形状に適合した輪郭形状を有する中央の凹部（２９）を有していることを特徴とする、請求項２に記載の噴射弁。
4. 前記盲孔（２４）および前記プランジャ（２５）が、円錐台形の形状を有していることを特徴とする、請求項１に記載の噴射弁。
5. 前記プランジャ（２５）が前記閉鎖ヘッド（１５）に一体的に成形されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の噴射弁。
6. 前記噴射孔（２１）のすべての孔入口開口（２２１）が、前記弁座体（１２）の軸線に対して同心的な円上に互いに間隔を保って配置され、周方向で互いに同じ間隔を有しており、前記盲孔（２４）の軸線が前記弁座体（１２）の軸線と同軸的であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の噴射弁。
7. 前記噴射孔（２１）が、横断面で見て段付けされた孔区分（２２，２３）を有していて、前記孔区分（２２，２３）が、孔入口開口（２２１）から孔出口開口（２３１）へ向かって次第に大きくなる横断面を有していることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の噴射弁。

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