JPH11502587A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）の孔（７）内で燃料圧により、弁ばね（３３）の戻し力に抗して軸方向に移動可能な弁部材（９）を有し、該弁部材（９）がピストン状の弁ヘッド（１１）を有し、該弁ヘッド（１１）内に、前記孔（７）内で制限された圧力室（２３）から延びる少なくとも１つの噴射通路（４７）が設けられており、前記弁ヘッド（１１）の周面における前記噴射通路（４７）の出口横断面（４９）が前記弁部材（９）の閉鎖位置で前記弁体（１）により完全に覆われており、外へ向けられた開放行程に際して、前記弁体（１）の燃焼室側の端部における下方の制御縁（５１）により開放制御される形式のものに関する。短い良好に霧化された噴流を形成するためには、前記出口横断面（４９）は、前記弁体（１）の下方の制御縁（５１）により部分的にだけ、最大５０％まで開放制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関のための燃料噴射弁 公知技術 本発明は請求の範囲の請求項１に記載した形式の内燃機関用の燃料噴射弁から 出発している。ＤＥ４３４０８８３Ａ１号明細書から公知であるこの種の燃料噴 射弁においては弁部材は軸方向に移動可能に弁体の孔内で案内されている。この 場合、弁部材は弁体の孔から燃焼室側に突出する端部に弁ヘッドを有している。 該弁ヘッドの、前記孔内に侵入した、燃焼室とは反対側のリング端面は、燃料高 圧で負荷可能な圧力室を制限している。この場合、該圧力室を負荷する燃料高圧 は弁ばねの戻し力に抗して弁部材を外方へ移動させて開放行程位置へもたらす。 弁ヘッドには少なくとも１つの噴射通路が設けられ、この噴射通路は圧力室から 発して弁ヘッドの周壁における出口開口で開口している。この出口開口は弁部材 の閉鎖位置では弁体により閉じられ、弁部材の開放行程位置では弁体の孔壁と重 ならなくなるので、燃料を供給しようとする内燃機関の燃焼室内へ噴射するため に燃料が圧力室から送り出される。出口横断面（噴射孔）から噴射される噴流の 変向を減少させるためには、噴射孔は互いに仕切り壁により分離された少なくと も２つ以上の平行な通路に 分割され、弁部材の開放行程に際して順次、弁体における制御縁により開放され る。この場合には噴射孔の通路が前述の幾何学的な形状を有していることによっ て、比較的に長く集束された噴流が生ぜしめられる。この噴流は燃料を供給しよ うとする内燃機関の燃焼室内に深く侵入する。しかし、小さな行程容積（ｃａ２ ５０−３００ｃｍ³／シリンダ）を有するかもしくは直径の小さい燃焼室を有す るディーゼル機関にとっては前述の如き噴流は不適当である。何故ならばこの場 合には侵入深さが短くかつ霧化質の良い噴流が必要とされるからである。 発明の利点 これに対し、請求項１の特徴を有する本発明による内燃機関の燃料噴射弁は、 形成された噴流が短い侵入深さと良好な霧化質とを有し、直径が小さくかつ行程 容積が小さい燃焼室に適するようになるという利点を有している。このためには 噴射の幾何学的形状は、有利な形式で、噴流の圧力変換が常に弁体の制御縁にお いて行われるように設定されている。この制御縁は弁部材の最大開放行程でもま だ、噴射孔の出口横断面内に侵入する。燃料が流出する最小の通過横断面を制限 する弁体の制御縁において直接的に行われる前記圧力変換によって、きわめて短 い噴射孔の効果が達成される。これは噴流の良好な霧化質と短い侵入深さをもた らす。この場合には有利には噴射円錐角１５０°の噴 射流が必要とされるので、噴射孔は弁部材軸線に対してほぼ直角に配置される。 制御縁における噴流経過のコンスタントな変向はほぼ１５０°であるので、弁ヘ ッドの円周に亙って複数の噴射開口がある場合には１５０°の噴流円錐が形成さ れる。この場合、きわめて短い噴射孔の効果は、噴射孔の出口横断面がわずかに しか、最大５０％しか開放制御されないと特に顕著に生じる。さらに特に有利で ることは、噴射孔のプロフィールが方形に構成され、開放横断面が幾何学的に簡 単に制御可能であることである。この場合、噴射孔の方形な形状は電蝕工程で得 ることができる。弁部材の弁ヘッドにおける噴射通路もしくは出口又は噴射横断 面の数は、燃料を供給しようとする内燃機関のそれぞれの要求に関連する。この 場合には弁ヘッドにおける出口横断面は、有利な形式で、弁ヘッドの円周に均一 に分配されて配置される。本発明の対象の別の利点及び有利な構成は明細書本文 、図面及び従属請求項に開示してある。 図面 図面には本発明の内燃機関のための燃料噴射弁の１実施例が示され、以下、こ れについて詳細に説明する。 図１は最大弁部材開放行程位置にある燃料噴射弁の縦断面である。図２は図１ の弁ヘッドの範囲を拡大した部分図である。図３は噴射横断面と噴流の経過とを 拡大して示した図である。 実施例の説明 図１に示された内燃機関の燃料噴射弁は弁体１を有し、該弁体１は袋ナット３ で弁保持体５に固定的に緊締されている。弁体１の孔７内では、ピストン状の弁 部材９が軸方向に移動可能に案内されている。この弁部材９は、燃料を供給しよ うとする内燃機関の燃焼室内へ突入する端部に、閉鎖ヘッドとして作用する弁ヘ ッド１１を有している。図２に拡大して示されている弁ヘッド１１は弁体１に向 いた円錐状の弁シール面１３を有している。この弁シール面１３は本実施例では 弁ヘッド１１の上に載せられた座着リング１５のリング端面によって形成されて おり、弁体１の燃焼室側の端面における、円錐状に構成された対応する弁座面１ ７と協働する。弁体１の孔７の、直径の拡大された孔部分１９内に突入する弁ヘ ッド１１の部分は、ピストンスライダとして構成されている。該ピストンスライ ダは孔部分１９に案内され、燃焼室に向いたリング端面２１で弁体１における圧 力室２３を制御している。この圧力室２３は弁部材９のシャフト２７と孔７の壁 との間のリングギャップ２５を介して集合室９と接続されている。この集合室２ ９には他方では、弁体１と弁保持体５とを貫く供給導管３１が開口している。こ の供給導管３１は燃料噴射ポンプと接続可能である。この燃料噴射ポンプを介し て圧力室２３は選択的に燃 料高圧で負荷される。 弁部材９を閉鎖方向に軸方向の力で負荷するためには弁ばね３３が弁保持体５ におけるばね室に配置されている。この弁ばねはリングインサート３７とスリッ トの付けられたストッパリング３９とを介して弁体１の燃焼室側の端面に支えら れかつ弁部材９の燃焼室とは反対側の端部に配置された保持リング４１と調節円 板４３とを介して弁部材９に作用する。弁部材９の総開放行程を制限するために は弁部材９のシャフトはストッパリング３９の高さにストッパつば４５を有して いる。このストッパつば４５は弁部材９の閉鎖位置でストッパリング３９から、 総開放行程を決定する所定の間隔を有し、このストッパつば４５で弁部材９は最 大開放行程位置に達したあとでストッパリング３９に当接させられる。 高圧下にある燃料を内燃機関の図示されていない燃焼室に噴射するためには弁 部材９の弁ヘッド１１内に圧力室２３から延びる少なくとも１つの（実施例では ３つの）噴射通路４７が設けられている。この噴射通路４７は弁ヘッド１１の周 壁に出口横断面４９を形成する。この出口横断面４９は、弁部材９の閉鎖位置で 、弁体１の孔壁１９により完全に覆われかつ弁部材９が外側に向かって開放行程 を移動した場合に、弁体１の燃焼室側の端部に配置された下方の制御縁５１によ って開放制御される。この場合、図２と図３とにおい て拡大されて示された弁体１における制御縁５１は、弁座面１７と弁体１におけ る孔１９の壁との間のリング縁により形成されている。弁ヘッド１１における噴 射通路４７は、弁ヘッド１１の上方のリング端面２１から発し、弁部材軸線に対 して傾けられて配置されている供給孔５３と、該供給孔５３から半径方向に延び る噴射孔５５とから形成されている。この噴射孔５５は他方では弁ヘッド１１の 周壁に開口しかつそこで出口横断面４９を形成している。この場合、噴射孔５５ は弁部材軸線に対して直角に延び、方形の横断面形状を有している。この場合、 出口横断面４９における出口開口の軸方向の寸法は、支持リング１５における弁 シール面１３が出口横断面４９の燃焼室側の下縁に対して所定の軸方向の間隔を 有するように選択されている。 本発明による燃料噴射弁は以下の形式で働く。 静止状態では、つまり噴射弁に配属された高圧噴射ポンプが高圧吐出を行って いないと、弁ばね３３は弁部材９をその弁シール面１３で弁体１における弁座面 １３に接触した状態に保つ。この場合には噴射通路４７の出口横断面４９は、こ の閉鎖位置では、弁体１の孔壁により完全に閉じられる。噴射過程に際して、高 圧噴射ポンプから送られてきた、高圧下にある燃料は供給導管３１と集合室２９ とリングギャップ２５とを介して圧力室２３に達する。そこで燃料高圧はリング 端面２１の上に作用し、弁部材９を弁ばね３３の戻し力に抗して弁座面１７から 離す。この場合、噴射通路４７の出口横断面４９は短い前行程を通過したあとで 、弁体１の孔壁によって覆われなくなる。したがって出口横断面４９は弁体１の 制御縁５１により開放制御され、燃料は内燃機関の燃焼室内へ噴射されることに なる。 この場合できるだけ短くかつ良好に霧化された噴流を生ぜしめるためには、出 口横断面４９は図３に拡大して示したように一部しか、最大５０％までしか開放 制御されない。これによって噴流の圧力変換は常に制御縁５１において行われる のできわめて短い噴射孔長さの効果が生じる。この場合、弁部材軸線に対して直 角である噴射孔５５の位置によって、制御縁５１における１５°の噴流変向が維 持され、均一に分配された複数の出口横断面４９を介して約１５０°の噴流円錐 角αが生じる。 出口横断面４９における総開口横断面の５０％である最大開放行程の保証は、 弁部材９におけるストッパつば４５とストッパリング３９との間に噴射弁の閉鎖 位置で与えられる間隔が規定されていることで与えられる。高圧噴射の終了は高 圧供給の終了で与えられる。したがって弁ばね３３は弁部材９を再び弁座１７に 戻す。この場合には弁部材９がその弁シール面１３で弁座１７に接触する前に、 まず出口横断面４９（噴射 開口）が再び弁体壁によって閉じられるので、出口横断面の汚染及び腐蝕は回避 され得る。 したがって本発明による燃料噴射弁では、構成的に簡単な形式で、付加的な構 成部分を必要とすることなしに、侵入深さの短い、良好に霧化された噴流を形成 することができるようになった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）の孔（７）内で燃料圧に より、弁ばね（３３）の戻し力に抗して軸方向に移動可能な弁部材（９）を有し 、該弁部材（９）がピストン状の弁ヘッド（１１）を有し、該弁ヘッド（１１） 内に、前記孔（７）内で制限された圧力室（２３）から延びる少なくとも１つの 噴射通路（４７）が設けられており、前記弁ヘッド（１１）の周面における前記 噴射通路（４７）の出口横断面（４９）が前記弁部材（９）の閉鎖位置で前記弁 体（１）により完全に覆われており、外へ向けられた開放行程に際して、前記弁 体（１）の燃焼室側の端部における下方の制御縁（５１）により開放制御される 形式のものにおいて、前記弁体（１）の前記制御縁（５１）に続く孔壁が、前記 弁体（９）の最大開放行程位置で、前記弁ヘッド（１１）の壁における前記噴射 通路（４７）の前記出口横断面（４９）の１部を覆うことを特徴とする、内燃機 関のための燃料噴射弁。 ２．前記弁体（１）の燃料室側の端部における前記制御縁（５１）が、前記弁部 材（９）の最大の開放行程位置で、前記噴射通路（４７）の前記出口横断面（４ ９）の最高５０％を開放する、請求項２記載の燃料噴射弁。 ３．前記噴射通路（４７）が、前記弁ヘッド（１１）の、燃焼室とは反対側の上 方のリング端面（２１）から発する供給孔（５３）と、該供給孔（５３）から半 径方向に延びる噴射孔（５５）とから形成されており、該噴射孔（５５）が他方 では前記弁ヘッド（１１）の周壁に開口し、そこで前記出口横断面（４９）を形 成している、請求項１記載の燃料噴射弁。 ４．前記噴射孔（５５）の横断面が方形である、請求項３記載の燃料噴射弁。 ５．前記噴射孔（５５）が前記弁部材（９）の軸線に対して直角に配置されてい る、請求項３記載の燃料噴射弁。 ６．前記弁ヘッド（１１）の燃焼室とは反対側の前記リング端面（２１）が前記 弁体（１）の前記孔（１９）内で前記圧力室（２３）を制限している、請求項３ 記載の燃料噴射弁。 ７．多数の前記噴射通路（４７）、有利には３つの前記噴射通路（４７）が設け られており、これらの噴射通路（４７）が前記弁ヘッド（１１）の周囲に均一に 分配されて配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。 ８．前記弁体の燃焼室側の端面が弁シール面（１３）と協働する弁座面（１７） を形成しており、前記弁シール面（１３）が前記弁ヘッド（１１）の上に載 置された座着リング（１５）の燃焼室側のリング端面によって形成されている、 請求項１記載の燃料噴射弁。 ９．前記弁ヘッド（１１）における前記弁シール面（１３）が、前記噴射通路（ ４７）の前記出口開口（４９）の、燃焼室に向いた下方の縁（５７）に対して軸 方向の間隔をおいて配置されている、請求項８記載の燃料噴射弁。