JPH10500466A - 内燃機関の燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関の燃料噴射弁であって、ピストン状の弁エレメント（２７）を有し、該弁エレメントが弁本体（１９）内に軸方向で移動可能に案内されており、該弁本体が締めナット（２３）により軸方向で弁保持体（２５）に対して緊締されている。この場合、弁本体（１９）にある圧力室（５１）内への供給通路（５９）の入口開口の、極めて高い圧力を負荷される範囲における弁本体（１９）の破壊の危険を避けるため、締めナット（２３）の、燃焼室側の端面によって形成されている当接面（９）及び、この当接面と協働する、内燃機関のケーシング内の対応ストッパ（７）並びに締めナット（２３）の、弁本体（１９）を取り囲む環状肩（６５）及びこれと協働する、弁本体（１９）の環状段部（６７）が、円錐形に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関の燃料噴射弁 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燃料噴射弁に関する 。この形式の通常の燃料噴射弁では燃料供給通路が弁本体中において弁エレメン ト（ノズルニードル）のための中心軸線に同軸的に延びている案内孔に並んで中 心軸線に対して傾斜して延び、かつバックテーパ状切欠きとして形成された圧力 室側方に開口している。供給通路が傾斜して延びていることによって、弁本体の 壁は、供給通路と案内孔との間の、圧力室内への供給通路の開口に近い部分では 、僅かな壁厚しか有していない。さらに、弁本体の、圧力室を取り囲んでいる壁 は燃料の分配のために必要な幅によって壁厚及び強度が最も小さくなっている。 噴射圧が４００バールまでは公知の燃料噴射弁では言うにたる障害は発生しない 。しかし、今日の直接噴射式内燃機関においてほぼ１８００バールまで達するよ り高い噴射圧では、案内孔と圧力室の供給通路との間の中間壁（楔形部分）の端 部が破損することがあり、該破損は時間の経過と共に進行して燃料噴射弁の弁本 体の破壊を生じることがある。殊にこのような破損は、弁本体が締めナットによ って弁保持体に締め付けら れかつ噴射弁自体が締めナットで内燃機関のケーシング内の対応ストッパに対し て押圧されることによる静的応力と結び付いた高い動力学的な内部圧力の負荷に 起因するものである。高圧ポンプと直接組み合わされた燃料噴射弁、所謂ポンプ ノズルではさらに、圧力惹起時にポンプの軸方向のケーシング圧力が保持体を介 して弁本体へ伝達される。 圧力室の範囲における弁本体の破損の危険を避けるために、圧力室を取り囲む 壁の璧厚の減少をできるだけ少なくすることが公知になっている。この目的で、 圧力室の円形の拡張室の代わりに供給通路の開口範囲だけに偏心的な切欠きが配 置され（ＵＳ−ＰＳ３５１１４４２号明細書）、その結果供給通路が出来るだけ 急勾配で傾斜して延びているように形成されている。さらに、供給通路を圧力室 の高さまで案内孔に対して平行に形成し、この部位から、半径方向又は僅かな傾 斜の又は湾曲した接続通路によって、比較的狭く形成した圧力室に接続すること が公知になっている（ＥＰ−Ａ−４２５２３６，ＥＰ−Ａ−３６３１４２号明細 書）。しかしこのような接続通路の製作は複雑でありかつ極めて高い経費を必要 とする。 ＤＥ−ＯＳ４１４２４３０号明細書によればさらに、弁本体を軸方向で弁保持 体に対して締め付ける締めナットの環状肩の、弁保持体側とは反対側の端部を円 錐形に形成した燃料噴射弁が公知になっている。しか しこの公知の燃料噴射弁の場合も、燃料噴射弁全体が内燃機関のケーシング内に おいて緊締されることによって、軸方向の負荷に基いて締めナットの拡張を生じ ることがあり、その結果締めナットから圧力室に向かってかけられる、弁本体壁 を安全に確保すべき圧力が著しく減少するという欠点を有している。 発明の効果 請求項１記載の特徴を有する本発明の内燃機関の燃料噴射弁は従来技術に対し て、圧力室内の圧力が極めて高圧（ほぼ１８００バール）である場合にも弁本体 の破損を確実に避けることができる利点を有している。このことは、有利な形式 では、締めナットと弁本体との間及び内燃機関ケーシングと締めナットとの間の ２つの円錐形に形成された力伝達面を組み合わせることによって達成され、この 組み合わせにより、保持体に対して弁本体を締め付けるさいの締めナットの緊締 力並びに内燃機関のケーシング内への噴射弁の締め込みのさいの締め込み力が弁 本体に対して一緒に、それも、高い燃料圧力下にあるる圧力室の圧力に抗して、 特に供給通路の入口における先細になっている楔形部分に逆向きに、作用する。 この場合殊に締めナット及び内燃機関内の対応ストッパ面の当接支持面が円錐 形に形成されていることによって、燃料噴射弁にかかる締付力の大部分が半径方 向の力成分に変換され、該半径方向力が楔形部分にお ける弁本体の円錐形の環状段部に直接に伝達され、かつ、問題の範囲において極 めて高い動力学的圧力負荷に基づいて生じる可能性がある弁本体の据え込み変形 に抗して逆向きに作用する。このような形式で、圧力室から生じる合成された力 成分が、負荷される締め力によって効果的に補償され、その結果弁本体の破損の 危険性が著しく減少し、運転圧力が高い場合にも燃料噴射弁全体の耐用寿命は著 しく高められる。 さらに、締めナットと内燃機関ケーシングとの当接支持面が円錐形に形成され ていることによって、締め込み力に基づく締めナットの拡開に抗する作用が生じ る。 この場合、申し分のない力の伝達のためには、円錐面が一様な傾斜角度を有す る一様な円錐面として形成されることが有利であるが、上記の作用効果は非一様 に形成された、例えば湾曲した移行面によってもえられる。弁本体に対する特に 良好な力の伝達は、円錐面の傾斜角度がほぼ１０°〜６０°、有利には３０°で あるときにえられ、この場合円錐面に対する垂線は、圧力室内へ案内孔が移行す る移行部における楔形部分の方向に向けられる。 本発明の装置のさらに別の利点及び有利な構成は以下の説明、図面及び請求の 範囲から明らかにされる。 図面 本発明による内燃機関の燃料噴射弁の一実施例が図 面に示されており以下に詳細に説明する。 第１図は内燃機関のケーシング内への燃料噴射弁の組付け位置を示す図、第２ 図は燃料噴射弁の燃焼室側部分の縦断面図、第３図は第２図の燃料噴射弁の一部 の拡大図である。 実施例の説明 第１図は円筒形の燃料噴射弁１を示し、これは、燃料を供給されるべき内燃機 関のケーシング５の受容孔３内にはめ込まれている。受容孔３はこの場合段付き 孔として形成されていて、その円錐形に形成された横断面移行部が対応ストッパ ７を形成する。この対応ストッパ７に対して燃料噴射弁１は同様に横断面を減少 させることによって形成された円錐形の当接面９をもって締め込み装置１１によ り軸方向に締め込まれている。締め込み装置１１はこの目的で図示の実施例では 燃料噴射弁１のケーシング側とは反対側の端面１３に作用する締め込み皿１５を 有し、これはその外周に分配された複数の締めねじ１７によってケーシング５に ねじ固定され、従って燃料噴射弁１は内燃機関のケーシング５内の対応ストッパ ７に軸方向で不動に緊締される。第２図においてその燃焼室側範囲で断面して示 されている燃料噴射弁１は弁本体１９を有し、該弁本体は中間デイスク２１を間 挿してスリーブ状の締めナット２３により弁保持体２５に固定されている。段付 きピストン状の弁エレメント２７（弁ニードル）は弁 本体１９の軸方向孔２９内において移動可能であり、このさい弁エレメント２７ はその燃焼室側端部に弁シール面３１を有し、該シール面で弁エレメントは弁本 体１９の燃焼室側球形部３５内の内側に向いた弁座３３と協働し、弁本体の下流 側には複数の噴射孔３７が配置されている。弁本体１９はこの場合回転対称体と して構成されており、上側の太い区分３９と下側の細い区分４１とを有し、下側 の細い区分の燃焼室側の端部は球形部３５によって閉じられている。孔２９の、 上側の区分３９中に配置されている部分は、弁エレメント２７の、横断面が大き い方の案内部分４５のための案内部分４３として形成されている。孔２９の、下 側の区分４１中に延びている部分は弁エレメント２７のシャフト４７と共に、弁 座３３まで達している環状ギャップ４９を形成している。弁本体１９の上側の区 分３９内には、下側の区分４１に近い、孔２９の案内区分４３と環状ギャップ４ ９との間に直径が拡大したバックテーパの圧力室５１が配置されており、その外 側の制限壁５３は有利には円弧状に形成されていて環状ギャップ４９内へ移行し ている。 弁保持体２５の袋孔５５内に配置されている弁閉鎖ばね５７はこの場合弁エレ メント２７を燃料噴射弁１の閉鎖時に閉鎖方向で弁座３３に押圧している。 燃料供給のために、図示されていない高圧噴射導管に接続される供給通路５９ が、弁保持体２５、中間デ ィスク２１及び弁本体１９の上側の太い区分３９、それも該区分の上側端面から 発して孔２９の案内区分４３の近くを通って圧力室２５へ延びている。供給通路 ５９は圧力室２５に、楔形部分を形成しながら側方上側から交叉し、このさい供 給通路５９は案内区分４３に対して、圧力室２５の直径をできるだけ小さくとど めかつ開口部の横断面をできるだけ大きくするために、斜めに延びている。 弁本体１９の上側の区分３９上に係合し雌ねじ山６１で弁保持体２５の雄ねじ 山６３にねじはめられている、キャップナットとして形成された締めナット２３ は内側の環状肩６５を有し、該肩に弁本体１９が、上側区分３９から下側の細い 区分４１へ移る移行部にある環状段部６７で支持されている。この場合環状肩６ ５及び環状段部６７は円錐形に、有利には円錐台形に、弁エレメント２７の軸線 に直交する半径方向平面６９に対して等しい傾斜角度α（第３図）をもって、形 成されている。 本発明によれば、さらに、燃料噴射弁１の、締めナット２３の燃焼室側の端面 に形成された当接面９及び内燃機関のケーシング５内の、受容孔３の一部を形成 する、第１図に示された対応ストッパ７の面は、有利には円錐台形に形成されて いる。この場合、これらの円錐面の、第３図に拡大して示されている、弁エレメ ント１７の軸線に直交する半径方向平面に対する傾斜 角度βは有利には環状肩６５及び環状段部６７の傾斜角度αに等しい。この場合 角度α若しくはβは、円錐面６５、６７、７、９に対する垂線が、孔２９の案内 区分４３の圧力室５１への移行部若しくは供給通路５９の圧力室５１内への入口 開口へ向くように、設定すべきである。傾斜角度α若しくはβはこの目的で半径 方向平面６９に対して１０°〜６０°、有利には３０°に設定されている。 締めナット２３によって弁保持体２５に対して弁本体１９が軸方向に締め込ま れる場合及び内燃機関のケーシング５内に全燃料噴射弁１が軸方向で緊締される 場合、力伝達面として作用する円錐面６５、６７、７、９に基いて軸方向の締め 力の他にさらに半径方向力も弁本体１９へ伝達され、該半径方向力は、燃料噴射 弁１の圧力負荷時に、圧力室５１内の内圧に基く圧力及び応力に抗する力として 作用する。円錐面の角度α若しくはβによるこの反力は、特に破壊に関して殊に 問題のある範囲、即ち圧力室２５内への供給通路５９の開口部の楔形部分に作用 する。 従って本発明による燃料噴射弁１によれば、簡単な構造形式で、極めて高い運 転圧時にも、圧力室の範囲における弁本体の長期間の持続的使用による破壊の危 険が、壁厚を増大することなく、最小限に減少せしめられ、その結果燃料噴射弁 全体の耐用寿命を長くすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関の燃料噴射弁であって、 弁保持体（２５）に緊締された弁本体（１９）を有し、該弁本体内には、弁エ レメント（２７）が案内孔（２９）内に軸方向に移動可能に案内されておりかつ 上記案内孔（２９、４３）に半径方向に拡張された圧力室（５１）が接続してい て、該圧力室内に、案内孔（２９、４３）に並んで弁本体（１９）中に延びてい る供給通路（５９）が開口しており、かつ、 締めナット（２３）が設けられていて、該締めナットが内側の円錐形に形成さ れた環状肩（６５）で、弁本体（１９）の、圧力室（５１）の高さに配置された 円錐状段部（６７）に当接して該円錐状段部を弁保持体（２５）に締め付けてお り、かつ、 軸方向で弁保持体（２５）に作用する締め込み装置（１１）が設けられていて 、該締め込み装置が、締めナット（２３）の、弁保持体（２５）側とは反対側の 端面に形成された当接面（９）を内燃機関のケーシング（５）内に形成された対 応ストッパ（７）に当接させることによって、燃料噴射弁を緊締する形式のもの において、 締めナット（２３）の当接面（９）及び内燃機関のケーシング（５）内の対応 ストッパ（７）が、軸方向緊締力の他に、半径方向の緊締力成分が、圧力室（５ １）の高さにおける弁本体（１９）へ伝達されるように、円錐形に形成されてい ることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射弁。 ２．弁本体（１９）の円錐形の環状段部（６５）の面、締めナット（２３）の 円錐形の当接面（９）及び円錐形の環状肩（６５）並びにケーシング（５）の対 応ストッパ（７）が、これらに対する垂線が案内孔（２９、４３）の、圧力室（ ５１）内へ移行する移行部へ向かって延びるように、形成されていることを特徴 とする、請求項１記載の燃料噴射弁。 ３．弁本体（１９）の円錐形の環状段部（６５）、締めナット（２３）の円錐 形の当接面（９）及び円錐形の環状肩（６５）並びにケーシング（５）の円錐形 の対応ストッパ（７）が、それぞれ、燃料噴射弁の、弁エレメント（２７）の軸 線に直交する半径方向平面（６９）に対して、等しい傾斜角度（α、β）をなし て傾斜していることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。 ４．傾斜角度（α、β）が半径方向平面（６９）に対して１０°〜６０°の範 囲にあることを特徴とする、請求項３記載の燃料噴射弁。 ５．傾斜角度（α、β）が半径方向平面（６９）に対して、有利には、３０° であることを特徴とする、請求項４記載の燃料噴射弁。 ６．締めナット（２３）の円錐形の環状肩（６５） 及びケーシング（５）内の円錐形の対応ストッパ（７）が中空円錐台形に、かつ 弁本体の（１９）円錐形の環状段部（６７）及び締めナット（２３）の円錐形の 当接面（９）が円錐台形に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の燃 料噴射弁。 ７．締め込み装置（１１）が内燃機関のケーシング（５）に向かって軸方向に 弁保持体（２５）に作用する構造部分（１５）を有し、該構造部分自体がケーシ ング（５）内へねじはめられる少なくとも１つの固定部材、有利には締めねじ（ １７）によって軸方向で弁保持体（２５）に対して緊締されることを特徴とする 、請求項１記載の燃料噴射弁。