JPH10507510A - 特に燃料噴射弁のためのノズル板及びノズル板を製作する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は，少なくとも１つの供給開口（１２）を有している少なくとも１つの流動経路を備え，この流動経路は環形の出口開口（１９）に開口している１つの環状透き間（１５）を有している形式の，特に燃料噴射弁用のノズル板（１０）並びにこのようなノズル板（１０）を製作する方法に関するものである。このノズル板（１０）においては，流動経路は供給開口（１２）に所属する環状通路（１４）を有しており，この環状通路は，出口開口（１９）の範囲において先細になっている横断面を有している円筒形の環状透き間（１５）に移行している。ノズル板（１０）の製作は，ノズル板（１０）を通る流動経路と同じ形状及び大きさの中子（３０）を製作し，この中子（３０）を埋め込んだ層（４４）を電気析出し，中子（３０）を電気析出された層（４４）から取り除くことによって，行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 特に燃料噴射弁のためのノズル板 及びノズル板を製作する方法 本発明は，請求項１の上位概念に記載した形式の，特に燃料噴射弁のためのノ ズル板並びに請求項８の上位概念に記載した形式のノズル板を製作する方法に関 する。 背景技術 ある公知のノズル板（ＤＥ 43 28 418 Ａ１）は直径が段階的に変化している １つの貫通孔を備えた保持板を有しており，この貫通孔の，直径が小さい方の供 給側の区分は供給開口を形成している。直径が大きい方の貫通孔区分内には噴射 板が挿入されており，この噴射板は，出口側の縁範囲に切り欠き部を有しており ，この切り欠き部は，それに対応する保持板の切り欠き部との間に環状通路を形 成しており，この環状通路は，噴射板の供給開口に向いた側に設けられているス リットを介して供給開口に接続されている。保持板及び噴射板の切り欠き部の出 口側の縁部はこのノズル板の環形の出口開口を仕切っている。 ドイツ連邦共和国特許願Ｐ 44 04 021.0 には，２つの部分から構成された別 のノズル板が開示されており，このノズル板においては，両方の部分の間に環状 通路が設けられており，この環状通路は，第１の部分に設けられている複数の供 給孔を介して燃料供給範囲に接続されており，かつ，１つの環状透き間を介して 燃料出口範囲に接続されている。この場合環状透き間は２つの円すい台形の外と う面によって仕切られており，その一方の外とう面は第１の部分に，また他方の 外とう面は第２の部分に設けられている。 このノズル板の両方の部分は導電性のプラスチックから成る相応のネガチブ型 を電気析出法で型取りすることによって製作され，これらの型取りされた部分は 場合によって機械的に後加工され，次いで接着あるいは拡散接合によって互いに 結合される。 環状透き間ノズルを有するこれらのノズル板はガソリンエンジン用の燃料噴射 弁において燃料を良好に霧化するために使用される。この場合燃料は円すい外と う面形の，つながった噴流薄膜として出るようにする。円すい外とう面に沿って 半径方向に拡がることによって，燃料フィルムは出口に向かって直径が増大する につれて薄くなり，空気力学的な力によって極めて細かい小滴の形に破裂する。 このようにして，燃料を比較的に大きな体積に分配することができる。 均一な噴流薄膜を生ぜしめるためには，環状透き間に一様な圧力分配を生ぜし め，一様な燃料供給を行う必要がある。 発明の利点 これに対し，請求項１の構成要件を具備した本発明によるノズル板は次のよう な利点を有している。すなわち，環状通路が円筒形に構成され，出口開口の範囲 において先細になる横断面を有していることによって，環状透き間自体を円すい 外とう面形に配置することなしに，燃料噴射の際に，円すい外とう面形の一様な ，つながった噴流薄膜を生ぜしめることができる。この場合，本発明による環状 透き間の構成は，ノズル板自体の内部における燃料の流動状態を良くし，噴流薄 膜を一様に形成させる。 請求項２〜７に記載した手段によって，請求項１に記載したノズル板の構成を 有利に限定することが可能である。 特に，互いに同心的に配置された２つの出口開口を設け，各出口開口にそれぞ れ固有の流動経路を設けておくと，有利である。それは，これによって円すい外 とう面形の２つの燃料噴流薄膜が形成され，これらの燃料噴射薄膜がより小さな 円すい角を有し，より小さな距離で細かい燃料滴に破裂するからである。 出口開口を平面図で見てレンズ形に形成すると，噴射された燃料薄膜は，有利 なことに，２つの部分流に分割される。これによって，例えば４弁エンジンの両 方の吸気弁に同時に燃料を供給することができる。 本発明の別の利点は，供給開口の間に配置されている保持ウェブによって，流 動経路を内側から仕切って いるノズル板内側区分と，流動経路を外側から仕切っている環形のノズル板外側 区分とを，機械的に安定に結合することができ，しかもそれによってノズル板を 通る燃料流が不都合な影響受けることがないことである。 この場合，供給開口及びその間に位置する保持ウェブは環形の出口開口の直径 の外側に，ひいては環状透き間の半径方向で外側に，設けることもでき，これに よってノズル板を通る流動経路の流動横断面を供給側で増大させることができ， ノズル板を通る流動を更に均一化することができる。 請求項８の構成要件を具備したノズル板製作法は，ノズル板を一体に製作する ことができ，したがって環状透き間の形成に不都合な影響を及ぼすことになる接 着・ろう接あるいは溶接のような接合プロセスを行う必要がないという利点を有 している。 請求項９〜２２に記載した手段によって，請求項８に記載した方法を有利に限 定することが可能である。 有利には，環状透き間の大きさはただ１つの中子を型取りすることによって正 確に定めることができ，２つの部分を接合する精度によって左右されることはな い。特に，２つの部分の接合及び溶接の際の公差を設ける必要はない。更に別の 利点は，著しい費用をかけることなしに，ノズル板にそれぞれ固有の流動経路を 有する出口開口としての２つの環状透き間を形成する ことができることである。 本発明による方法の特別な利点は，中子を製作するための工作物を機械的な転 削加工によって，例えばダイヤモンドを使用して，大きな精度で簡単に加工し得 ることである。燃料噴射の際の噴流薄膜の形成に必要な環状透き間内壁の傾斜は ，この場合，外部からの工具による加工によって大きな精度で形成することがで きる。 図面 本発明の実施例は図面に示されており，以下に詳細に説明する。 図１は，本発明によるノズル板の第１実施例の出口側の平面図である。 図２は，図１のノズル板の，ほぼ図３のII−II線に沿った断面図である。 図３は，図１のノズル板の供給側の平面図である。 図４は，図１〜図３のノズル板の製作に役立つ中子を製作するための射出成形 型の断面図である。 図５は，射出成形型の上側工具を取り外し，中子を補助支持体に取り付けた状 態での，図４相当の断面図である。 図６は，電気析出された層内に埋め込まれている中子の断面図である。 図７は，中子を取り除いた状態での電気析出された層の，図６相当の断面図で ある。 図８は，液体供給兼貫流量測定装置の接続部材を載着した図２相当のノズル板 の断面図である。 図９は，２つの環状透き間を有するノズル板のための，補助支持体に固定され た中子の断面図である。 図１０は，図９の中子で製作されたノズル板の，図８相当の断面図である。 図１１は，レンズ形の環状透き間の概略的平面図である。 図面においては，互いに等しい部分には同一の符号を付けてある。 図１〜図３に示した本発明によるノズル板１０は電気析出された材料，特に金 属又は合金，有利にはニッケル−リンから成っていて，図２の上部に示した供給 側に平らな表面１１を有しており，この表面には，図３に示すように，多数の供 給開口１２が設けられており，これらの供給開口はそれらの間にある保持ウェブ １３によって互いに隔てられている。均一な円周方向ピッチで環形に配置されて いる供給開口１２は環状通路１４に開口しており，この環状通路は流動方向で， 円筒状の環状透き間１５に移行している。 環状透き間１５はその外周を円筒外とう面１６によって，かつその内周を円筒 外とう面１７によって，仕切られており，円筒外とう面１７は環形の出口開口１ ９の範囲において円すい外とう面１８に移行していて，これによって環状透き間 １５は出口開口１９に向か って一様に狭くなっている。 ノズル板１０はしたがって環状透き間１５の外側に位置する環形の区分２０を 有しており，この区分は保持ウェブ１３を介して環状透き間１５の内側に位置す る内側区分２１と一体に結合されている。出口側においてノズル板１０は，表面 １１に対して平行な環状面２２を有しており，この環状面は円すい台外とう面２ ３に移行している。円すい台外とう面は少なくとも出口開口１９まで延びている 。しかし，環形の区分２０の円すい台外とう面２３が環状透き間１５の環形の出 口開口１９を越えて内側区分２１まで延びているようにしておくことも可能であ る。ノズル板１０の中心に向かって，円すい台外とう面２３に，供給側の表面１ １に対して平行な平らな面２４が，環状透き間によって分離されて，あるいは直 接的に，接続している。面２４は図示の実施例のように環状面であってもよいが ，円形の面とすることも可能である。 このようなノズル板１０を製作するために，図４に示すように，まず中子３０ が，プラスチック，例えば熱塑性変形化可能な溶解可能なプラスチック，特にＰ ＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）から，有利には射出成形法で製作される。中 子３０はこの場合，供給開口１２と環状通路１４と環状透き間１５とから成るノ ズル板内の流動経路と形状及び大きさが等しいものである。 射出成形はこの場合相応の成形工具３１によって行われ，この成形工具は，上 側の内部コア３３及び上側の外側リング３４を備えた工具上側部分３２と，下側 の内部コア３６及び下側の外側リング３７を備えた工具下側部分３５とを有して いる。多数の中子３０を同時に製作するために，工具上側部分３２は図示してい ない形式で，それぞれ外側リングを備えた多数の内部コア３３を有することがで きる。その場合，工具下側部分３５も同じように構成される。 工具板３８によって支持される下側の内部コア３６と下側の外側リング３７と の間において，ノズル板１０のための流動経路が形成されている。上側の内部コ ア３３と上側の外側リング３４との間には射出成形供給部３９が形成されており ，この射出成形供給部は予定破断箇所を生ぜしめる狭小箇所４０を介して支持リ ング４１のための成形室に移行しており，支持リングは，ノズル板１０の引き続 く製作過程中に中子３０のための支持部材として役立つ。 更に，上側の内部コア３３には，ノズル板１０の保持ウェブ１３に相当する複 数の突出部４２が設けられており，これらの突出部は下側の外側リング３７と下 側の内部コアとの間の範囲内に係合し，これによって供給開口１２のための範囲 が形成される。成形工具３１の下側の内部コア３６には，その外面として，環状 透き間１５を内側から仕切る円筒外とう面と円すい外 とう面とが形成されており，したがってこれらの円筒外とう面と円すい外とう面 とは大きな精度で形成することができる。 ノズル板１０の流動経路を形成する成形工具３１の中空室内にプラスチックを 射出して，支持リング４１を有する中子３０を製作した後に，工具上側部分３２ が射出成形供給部３９内の過剰のプラスチック材料と一緒に取り外される。 次いで，図５に示すように，補助支持体として，有利には金属格子で補強され たＰＭＭＡから成る導電性のプラスチック板４３が特に溶接によって固定される が，この場合中子３０は工具下側部分３５内に入れられているままである。これ によって，プラスチック板４３を固定する際の中子３０の変形を回避することが できる。次いで工具下側部分３５も取り外されて，中子３０が露出せしめられる 。 次いで，電解浴内で導電性のプラスチック板４３上に，有利にはニッケル−リ ンから成る層４４が析出されるが，この層は中子３０を完全に埋め込む。保持ウ ェブ１３の成形の際及び環状通路１４と環状透き間１５との間の移行部の縁部充 てんの際並びに保持ウェブ１３の外側範囲４７における層４４の形成の際に生ず ることのある誤差は大したことではない。それは，これによって環状透き間１５ の出口側の成形に不都合な影響が及ぼされることがないからである。 後でノズル板１０に形成される層４４を電気析出した後に，電気析出中に補助 支持体として役立つプラスチック板４３が取り除かれ，ノズル板１０の供給側の 表面１１が研削加工によって生ぜしめられる。 次いで，図７に示すように，中子３０がプラスチックを溶解させることによっ て取り除かれ，したがって電気析出された層４４内に，供給開口１２と環状通路 １４と環状透き間１５とから成る流動経路が形成される。 最後に，図８に示すように，電気析出された層４４の，形成されるノズル板１ ０の出口側に相当する表面が切削加工されて，環状面２２と，出口開口にまたが る円すい台外とう面２３と，ノズル板１０の内側区分２１の平らな面２４とが形 成される。 有利には出口開口１９にまたがっている円すい台外とう面２３の加工の際に， 出口開口１９を調整して，ノズル板１０を通る流動経路が所定の流動抵抗を有し ているようにするために，形成されるノズル板１０の供給側の表面１１上に，図 示していない液体供給兼貫流量測定装置の接続部材４８が載着され，これによっ てノズル板１０の供給側にコンスタントな圧力を有する液体を供給し得るように なる。円すい台外とう面２３を加工する際に，出口開口１９が露出せしめられて ，持続的に増大せしめられ，これによって，加工中のノズル板１０を貫流する液 体流量が増大し，所望の値 に達する。この時点で出口開口１９は必要な大きさを有していることになる。 切削加工はこの場合有利には天然ダイヤモンドによって行われ，これによって 出口開口１９を仕切る環状透き間１５の縁部をきれいに形成することができる。 環状透き間の縁部に特に加工ばりがないようにするためには，流動経路がまだ 中子３０によって満たされている状態で，ノズル板１０の出口側を加工すること ができる。この場合には，出口開口１９の必要な大きさは例えば光学的に測定さ れる。 以上述べた方法は，個々のノズル板１０を製作するのに使用することができる が，しかし有利にはこの方法によって同時に複数のノズル板１０を製作し，複数 の中子３０を同時に射出成形法で形成して，共通の補助支持体に取り付けること ができる。次いで個々のノズル体１０を製作する層が，ただ１回の電解プロセス で析出される。この場合有利には，ノズル板の流動経路のための中子３０の間に 分離型を設けておき，電気析出された層の，ノズル板１０の出口側になる表面を 加工する際に，層から形成されるノズル板１０が簡単に個別化されるようにする 。 図９は，ノズル板を通る第１の流動経路に相応する内側の中子部分５１と，ノ ズル板を通る第２の流動経路に相応する外側の中子部分５２とを有する本発明の 別の実施例のノズル板１０′のための中子５０を示す 。有利には互いに同心的に配置されている中子部分５１，５２若しくは相応する 流動経路は図１〜図８に示した本発明の第１実施例に相応して構成されている。 図１０は図９の中子５０によって製作されたノズル板１０′の出口側の加工を 示しており，このノズル板には液体供給兼貫流量測定装置の接続部材４８′が載 着されていて，ノズル板１０′の出口側の加工の際に出口開口１９の大きさが決 定される。有利には接続部材４８′は，矢印Ｑ１及びＱ２によって示すように， 両方の出口開口のそれぞれを通る流量を決定し得るように，構成されている。 ノズル板１０′を通る両方の流動経路のそれぞれに対して，可及的に大きな供 給範囲を形成し，かつ他面において，比較的に小さな直径の環状透き間１５を緊 密に接近させて配置し得るようにするために，環状透き間１５と環状通路１４と の間に円すい外とう面形の接続通路４９が形成されている。 要するにこの場合，所属の保持ウェブ１３を有する両方の供給開口１２は所属 の出口開口１９の半径方向で外側に，ひいては所属の環状透き間１５の半径方向 で外側に位置している。図１０のノズル板１０′の場合にどうしても必要な供給 開口１２と環状透き間１５とのこの配置は，図１〜図３に基づいて説明したノズ ル板１０においても行って，供給側の流動横断面を可及的に大きくし，流動エネ ルギが大きな変動なしに一 様に分配されることを可能にすることができる。 以上述べた製作法では，円形の出口開口を有するノズル板を製作できるだけで はなしに，図１１に示すようにレンズ形の出口開口１９を有しているノズル板を 製作することもできる。この場合レンズ形の出口開口１９は大きな曲率半径を有 する２つの円弧区分６１と小さな曲率半径を有する２つの円弧区分６２とから形 成されており，大きな曲率半径を有する両方の円弧区分６１はそれらの凹面の側 を互いに向き合わせており，かつそれらの端部を，小さな曲率半径を有する円弧 区分６２を介して互いに結合されている。大きな曲率半径を有する円弧区分６１ はこの場合軸線Ｘに関して互いに対称的に位置しており，小さな曲率半径を有す る円弧区分６２は軸線Ｙに関して互いに対称的に配置されている。 レンズ形の出口開口が図１１のように配置されている環状透き間ノズルを使用 すると，ノズルを通って流れる燃料流はＹ軸線の方向に分離された２つの質量流 に分割することができる。なぜなら，Ｘ軸線の方向で出口開口の相応する区分に わたって噴射される燃料薄膜は，Ｙ軸線の方向で噴射される燃料薄膜よりも早く 裂けるからである。このような環状透き間ノズルは，例えば４弁エンジンの１つ のシリンダのその都度２つの吸気弁に同時に燃料を供給するような場合に，有利 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に燃料噴射弁のためのノズル板であって，少なくとも１つの供給開口を 有している少なくとも１つの流動経路を備え，この流動経路は環形の出口開口に 開口している１つの環状透き間を有している形式のものにおいて，流動経路が供 給開口（１２）に所属する１つの環状通路（１４）を有しており，この環状通路 は，出口開口（１９）の範囲において先細になっている横断面を有する環状透き 間（１５）に移行していることを特徴とする，ノズル板。 ２．環状透き間（１５）が出口開口（１９）の範囲において，外側の円筒外と う面（１６）と内側の円すい外とう面（１８）とによって仕切られており，これ らの円筒外とう面及び円すい外とう面の鋭い縁が出口開口（１９）を形成してい ることを特徴とする，請求項１記載のノズル板。 ３．互いに同心的に配置された２つの出口開口（１９）が設けられており，各 出口開口には，固有の供給開口（１２）と，固有の環状通路（１４）と，固有の 環状透き間（１５）とを有している流動経路がそれぞれ所属していることを特徴 とする，請求項１又は２記載のノズル板。 ４．出口開口（１９）が平面図で見てレンズ形であることを特徴とする，請求 項１から３までのいずれか １項に記載のノズル板。 ５．レンズ形の出口開口（１９）が，大きな曲率半径を有する２つの円弧区分 （６１）と，小さな曲率半径を有する２つの円弧区分（６２）とを備えており， 曲率半径の大きさが同じであるそれぞれ２つの円弧区分（６１，６２）はそれら の凹面の側を向き合わせており，かつそれらの端部を，曲率半径の大きさが異な っている円弧区分（６２，６１）に移行させていることを特徴とする，請求項４ 記載のノズル板。 ６．供給側の環状通路（１４）に所属して，円周方向で一様に分配された多数 の供給開口（１２）が設けられており，これらの供給開口の間に保持ウェブ（１ ３）が配置されており，これらの保持ウェブは，流動経路を内側から仕切ってい る内側区分（２１）を流動経路を外側から仕切っている環形の区分（２０）と機 械的に結合していることを特徴とする，請求項１から５までのいずれか１項に記 載のノズル板。 ７．供給開口（１２）とそれらの間に位置している保持ウェブ（１３）とが， 環状透き間（１５）の半径方向で外側に位置していることを特徴とする，請求項 ６記載のノズル板。 ８．少なくとも１つの供給開口を有する少なくとも１つの流動経路を備え，こ の流動経路は，環形の出口開口に開口している環状透き間を有しているノズル板 を製作する方法において，ノズル板（１０）を通る流 動経路と同じ形状及び大きさの中子（３０）を製作し，この中子（３０）を埋め 込む層（４４）を電気析出し，電気析出された層（４４）から中子（３０）を取 り除くことを特徴とする，ノズル板を製作する方法。 ９．中子（３０）を熱塑性変形可能なプラスチックから射出成形法で製作する ことを特徴とする，請求項８記載の方法。 10．中子（３０）を，溶解可能なプラスチック，殊にポリメタクリル酸メチル （ＰＭＭＡ）から製作することを特徴とする，請求項８又は９記載の方法。 11．中子（３０）を埋め込んだ層（４４）を形成するために，ニッケル−リン を析出することを特徴とする，請求項８から１０までのいずれか１項に記載の方 法。 12．中子（３０）をそれと結合されている支持部材（４１）と一緒に，非導電 性のプラスチックから製作し，支持部材（４１）を導電性の補助支持体（４３） に取り付けることを特徴とする，請求項８から１１までのいずれか１項に記載の 方法。 13．補助支持体として，有利には金属格子で補強されたプラスチック板（４３ ）を使用することを特徴とする，請求項１２記載の方法。 14．中子（３０）を，供給開口（１２）に相応する側を補助支持体（４３）に 向けて，補助支持体に取り付けることを特徴とする，請求項１２又は１３記載の 方法。 15．中子（３０）の，出口開口に隣接している流動経路に相応する区分を射出 成形工具から取り出す前に，中子（３０）を補助支持体（４３）に取り付けるこ とを特徴とする，請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の方法。 16．電気析出される層（４４）を形成した後に，補助支持体（４３）を機械的 に，殊に研削によって，層（４４）から取り除くことを特徴とする，請求項１２ から１５までのいずれか１項に記載の方法。 17．電気析出された層（４４）の，供給開口（１２）の方の側を，供給開口（ １２）が露出するまで，研削することを特徴とする，請求項８から１６までのい ずれか１項に記載の方法。 18．電気析出された層（４４）の，出口開口（１９）の側を，中子（３０）を 電気析出された層（４４）から取り除いた後に，切削加工することを特徴とする ，請求項８から１７までのいずれか１項に記載の方法。 19．切削加工の際に，流動経路に，供給側から，コンスタントな圧力の液体を 供給し，出口開口（１９）を露出させる切削加工を，流動経路を通る貫流量が所 定の値になるまで，実施することを特徴とする，請求項１８記載の方法。 20．中子（３０）を電気析出された層（４４）から 取り除く前に，切削加工を天然ダイヤモンドによって行うことを特徴とする，請 求項１８記載の方法。 21．固有の流動経路を有していて流動が並列に行われる２つ以上の出口開口（ １９）を備えたノズル板（１０′）を製作するために，２つ以上の，殊に互いに 同心的な中子部分（５１，５２）を有する中子（５０）を製作することを特徴と する，請求項８から２０までのいずれか１項に記載の方法。 22．多数のノズル板（１０，１０′）を同時に製作するために，相応する数の 中子（３０，５０）を同時に製作して，共通の補助支持体（４３）に取り付ける ことを特徴とする，請求項８から２１までのいずれか１項に記載の方法。