JP2002529641A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）が設けられており、該弁体（１）が案内孔（９）を有していて、該案内孔（９）内において、弁部材（１１）が噴射横断面を制御するために軸方向摺動可能に案内されており、前記弁体（１）が、燃焼室とは反対側の端面で、中間円板（３）を介して軸方向で弁保持体（７）に対して緊締されており、弁体（１）に、案内孔（９）の横断面を拡大させることによって形成された圧力室（１３）が設けられており、該圧力室（１３）が、弁体（１）、中間円板（３）および弁保持体（７）を貫通する圧力管路（２１）を介して高圧燃料を充填される。この場合、圧力通路（２１）の、弁体（１）内を延びる部分領域が斜孔（２３）として構成されており、該斜孔（２３）が燃料噴射弁の縦軸線に対して１５°〜３５°の傾斜角を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、内燃機関のための燃料噴射弁
から出発している。ドイツ連邦共和国特許第１９５０８６３６号明細書によって
公知であるこのような形式の燃料噴射弁では、弁体の自由端部が燃料供給される
内燃機関の燃焼室に開口している。この場合弁体は、燃料室から遠い方の端面を
起点とする軸方向の袋孔を有しており、この袋孔はピストン状の弁部材のための
案内孔として用いられ、この弁部材は該案内孔内において、軸方向摺動可能に案
内されている。この場合弁部材は、燃料室に向いた下方の端部に弁シール面を有
しており、この弁シール面で弁部材は、案内孔の閉鎖された端部に形成された弁
座面と協働する。この場合、弁シール面と弁座面との間のシールライン（Dichtl
inie）の下流側で、噴射開口が弁体の壁部に設けられており、この噴射開口は案
内孔を起点として燃料供給される内燃機関の燃焼室に開口しており、噴射開口へ
の燃料の貫流は、弁座面と弁シール面との間のシール横断面によって制御される
。

【０００２】 公知の燃料噴射弁の弁体は、燃焼室とは反対側の端部で、緊締ナットを介して
軸方向で弁保持体に対して緊締されており、この場合、弁体および弁保持体の互
いに向かい合う端面の間に中間円板が緊締されている。

【０００３】 さらに公知の燃料噴射弁は、弁体に圧力室を有しており、この圧力室は案内孔
の横断面を拡大させることによって形成されており、この圧力室に弁部材の、開
放方向に向いた圧力肩部（Druckschulter）が突入している。この圧力室は、弁
座面まで延びており、圧力通路を介して高圧燃料を充填される。この高圧燃料の
充填のために、圧力通路は弁体、中間円板および弁保持体を貫通し、外側の高圧
燃料供給管路によって高圧燃料ポンプに接続可能である。この場合、圧力通路の
、弁体内を延びる部分は、中間円板に向いた端面を起点として斜孔として構成さ
れており、圧力室の半径方向外向きの端部に開口する（anschneiden）。

【０００４】 この場合公知の燃料噴射弁は、弁体内において、案内孔と斜孔との間に形成さ
れた楔形領域（Zwickelbereich）が、燃料噴射弁全体の耐圧性に著しく不都合な
影響を与えるという欠点を有している。この楔形・もしくはＶ字形領域（Spicke
lbereich）を、特に圧力室に通じる斜孔の流入開口の高さで、より高い耐圧性を
有するように構成するために、公知の燃料噴射弁では、弁保持体および緊締ナッ
トの環状の肩部がすでに斜めに構成されていて、燃料噴射弁における軸方向の緊
締力が、半径方向内向きの分力を弁体内に導入し、V字形領域における案内孔の
拡張に対抗して働くことができるようになっている。しかしながらこの手段でも
、斜孔と案内孔と圧力室との間の交差領域（Verschneidungsbereich）において
、弁体の耐圧性を著しく向上させるには十分でない。なぜならば、圧力通路の斜
孔と、案内孔との間に残る壁ウェブ領域が依然として極めて小さく、したがって
、燃料噴射圧が極めて高い場合に、この位置において破損が生じる危険性が残っ
たままであるという理由による。

【０００５】 発明の利点 これに対して、本発明による、請求項１記載の特徴を備えた、内燃機関のため
の燃料噴射弁は次のような利点を有している。すなわち、圧力通路の斜孔と、案
内孔との間の壁ウェブ領域を、特に圧力室に通じる斜孔の流入開口の領域で、従
来の燃料噴射弁に対して著しく拡大させることができるという利点を有している
。有利には、壁ウェブ領域の拡大は燃料噴射弁の縦軸線に対する斜孔の傾斜角を
大きくすることによって可能であるので、開口角度は極めて大きく構成されてい
る。この場合有利には、燃料噴射弁の縦軸線と、斜孔の軸線との間の角度は１５
°〜３５°の間であり、特に有利には２３°である。

【０００６】 弁体内における斜孔をかなり傾斜して配置構成することは、有利には先ず斜孔
の長さをかなり短くすることによって可能である。本発明によれば、斜孔の短縮
は、環状の段部を、弁体の、燃焼室とは反対側の端部に設けることによって可能
であり、この場合、生ぜしめられた環状の段部面は軸方向で弁体内の圧力室近く
に設けることができるので、斜孔の軸線と、燃料噴射弁の縦軸線との間の大きな
傾斜角が得られる。この場合、圧力室に通じる斜孔がほぼ直角に入り込むのが理
想的であるが、斜孔の傾斜は、圧力室と環状の段部面との間の軸方向の延伸部に
よって影響される。斜孔の、できるだけ短い延伸部が設けられているにもかかわ
らず、弁部材を案内するために弁体内に設けられた案内孔の、できるだけ大きい
案内面を提供するために、弁体は、燃焼室から遠い方の端部に、環状の段部面を
越えて軸方向で突出する管状ウェブ領域を有しており、管状ウェブ領域の長さに
よって、弁部材のための案内面は最適化される。弁体と弁保持体との間に緊締さ
れた中間円板は、弁体の新しい幾何学的形状に適合し、弁体に向いた端部に、弁
体の形状に対して相補的な幾何学的形状を有している。これに関して有利には、
中間円板はポット形状に構成されており、弁体側の開放している端部に中央の受
容開口を有しており、この受容開口に弁体の管状ウェブ領域が突入している。こ
の場合中間円板は、弁体が管状の段部面で、中間円板の、軸方向で突出する環状
の端面に密に接触するが、管状ウェブの端部と、受容開口の底部の端面との間に
遊びが残るように設計されている。このようにして構成されていると、弁体と中
間円板との間、および弁保持体と中間円板との間の接続面における圧力通路の確
実なシールが保証されている。さらに、長さに関する製作誤差（Laengentoleran
z）を遊びによって保証することが可能である。

【０００７】 本発明による燃料噴射弁のさらなる利点は、圧力通路の直径を圧力室に向かっ
て下流側で拡大させることによって得られる。この場合、連続する直径領域は、
弁保持体、中間円板および弁体内でそれぞれ僅かに拡大された直径を有している
ので、個々の構成部分の間の移行部において、縁部または横断面が減少されるこ
とによって、貫流される燃料流に渦流が発生するということはない。

【０００８】 本発明に関するその他の利点および有利な実施形態は、実施例の説明、図面お
よび請求項から明らかである。

【０００９】 実施例の説明 本発明による、内燃機関のための燃料噴射弁の１実施例を図示し、以下に詳し
く説明する。

【００１０】 図１には、本発明による、内燃機関のための燃料噴射弁の実施例における、本
発明の重要な部分が示されており、この実施例は弁体１を有していて、弁体１は
中間円板（Zwischenscheibe）３を挟んで、スリーブ状の緊締ナット５によって
軸方向で弁保持体７に緊締されている。弁体１は軸方向の案内孔９を有しており
、この案内孔９内において、ピストン状の弁部材１１が軸方向摺動可能に案内さ
れている。この場合、この弁部材１１は、公知の燃料噴射弁と同様に、燃焼室に
近い方の下方の端部に、図示していない円錐形の弁シール面（Ventildichtflaec
he）を有しており、この弁シール面で、弁部材１１は、噴射開口横断面を制御す
るために公知の形式で、弁体１の、同様に図示していない定置の弁座面と協働す
る。この場合、同様に円錐形に構成された弁座面は、案内孔９の閉鎖された端部
に形成されており、弁座面と弁シール面との間におけるシール横断面の下流側に
おいて、公知の形式で、噴射開口が案内孔９から延びており、この噴射開口は供
給すべき内燃機関の燃料室に開口している。

【００１１】 さらに、弁体１に圧力室１３が設けられており、この圧力室１３は、案内孔９
の横断面を拡大させることによって形成されている。この圧力室１３に、弁部材
１１に形成された斜肩部（Schraegschulter）１５が突入しており、この斜肩部
１５は、燃焼室に向かって弁体１１の横断面を減少させることによって形成され
ていて、この斜肩部１５に、圧力室１３に生じる高圧燃料が、弁部材１１の開放
方向で作用している。この場合、横断面が減少された弁部材軸１７と、案内孔９
の壁との間に、環状のギャプ１９が形成されており、この環状のギャップ１９は
燃料噴射弁の、図示していない弁座まで延びている。圧力室への高圧燃料の充填
は圧力通路２１を介して行われ、この圧力通路２１は弁体１、中間円板３および
弁保持体７を貫通し、図示しない形式で、外側の高圧燃料供給管路に接続可能で
あり、この高圧燃料供給管路は高圧燃料ポンプを起点としている。圧力通路２１
は弁体１の領域で斜孔２３として構成されており、この斜孔２３は燃料噴射弁の
縦軸線に対して約２３°の傾斜角αを有している。この場合、斜孔２３は、流れ
方向で見て半径方向内向きに傾斜しており、圧力室１３の、半径方向外向きの壁
領域に開口している。圧力通路２１の、中間円板３内を延びる部分領域は、中間
円板３の、半径方向外側の領域に設けられており、同様に、流れ方向で見て半径
方向内向きに約１．５°の小さな傾斜角βを有している。

【００１２】 斜孔２３を弁体１内でできるだけ大きく傾斜させるために、弁体１は環状の段
部２５を有しており、この環状の段部２５は、弁体１の横断面を減少させること
よって、燃焼室から遠い方の端部に形成されており、この場合、残る管状ウェブ
領域２７は、形成された環状の段部面２５を越えて軸方向で突出している。斜孔
２３の流入開口は環状の段部面２５に設けられており、この場合、環状の段部２
５の設計と、環状の段部面２５と圧力室１３との間の間隔とによって、斜孔２３
の最大傾斜角αは調節可能である。弁体１と弁保持体７との間に緊締された中間
円板３は、弁体１に向いた端部で、弁体１の幾何学形状に対して相補的なポット
形状を有している。このためにポット形状の中間円板３の、弁体側に開放する面
に受容開口２９が設けられており、この受容開口２９に弁体１の管状ウェブ領域
２７が突入している。この場合、管状ウェブ領域２７の環状の端面と、中間円板
３のポット形状の端面における底部３１に形成された底面との間に遊びＳが設け
られており、この遊びＳによって弁体１と中間円板３との間の遊び補償が可能で
ある。弁体１と中間円板３との間のシール、特に弁体１の圧力通路区分２１と間
隔部材３との間のシールは、中間円板３の弁体側の端部における、受容開口２９
を半径方向で取り囲む環状の端面３３が、弁体１の環状の段部面２５に密に接触
することによって行われる。中間円板３は、弁保持体７に向いた端部で、公知の
形式で弁保持体７に密につまりシール作用をもって接触しており、この場合、弁
保持体７は、中間円板３に向いた端面３５を起点とする袋孔を有しており、この
袋孔は弁部材１１を閉鎖方向で負荷する弁ばね３９を受容するためのばね室３７
を形成している。

【００１３】 圧力通路２１の内部で、圧力室１３へ流れる燃料流に渦流が発生するのを防止
するために、下流に向かって連続する圧力通路領域の直径がそれぞれ互いに僅か
に拡大されている。この場合、圧力通路２１は、図２に示したように、先ず弁保
持体７の領域において、中間円板３内の部分領域における直径よりも僅かに小さ
い直径を有している。

【００１４】 さらに、圧力通路２１の直径は、図３に示したように、中間円板３内の部分領
域と、弁体１内の斜孔２３との間の移行部において再び拡大されている。この場
合、有利には、直径の変化は１つの領域で約０．０５ｍｍである。

【００１５】 本発明による燃料噴射弁の構成によって、次のような配置構成が得られる。つ
まり、燃料噴射弁の完全な機能的確実性を維持しながら、残る壁ウェブの寸法の
増加が、斜孔２１と案内孔９との間で、特に圧力室に近い方の領域で得られるの
で、弁体１の耐圧性をこの問題の領域で高めることが可能で、付加的な手段を設
けることなしに１８００バールを超える燃料噴射圧で燃料噴射弁を使用すること
もできるような配置構成が得られる。このような耐圧性の向上は、たとえば弁体
１および緊締ナット５における斜肩部のような一般的に公知の手段と組み合わせ
てさらに高めることができる。したがって、本発明による燃料噴射弁では、耐久
性を高めるために寸法もしくは外寸を拡大する必要なしに、極めて高い燃料噴射
圧で燃料噴射弁を作動させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の燃料噴射弁において重要な部分である、弁体と弁保持体との間の緊締
領域を示す断面図である。

【図２】 図１に示した、個々の構成部分の間における圧力通路移行部の領域を示す拡大
断面図である。

【図３】 図１に示した、個々の構成部分の間における圧力通路移行部の領域を示す拡大
断面図である。

【符号の説明】

１ 弁体、 ３ 中間円板、 ５ 緊締ナット、 ７ 弁保持体、 ９ 案内 孔、 １１ 弁部材、 １３ 圧力室、 １５ 斜肩部、 １７ 弁部材軸、 １９ 環状のギャップ、 ２１ 圧力通路、 ２３ 斜孔、 ２５ 環状の段部 面、 ２７ 管状ウェブ領域、 ２９ 受容開口、 ３１ 底部、 ３３ 管状 の端面、 ３５ 端面、 ３７ ばね室、 ３９ 弁ばね、 Ｓ 遊び

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）が設けら
   れており、該弁体（１）が案内孔（９）を有していて、該案内孔（９）内におい
   て、弁部材（１１）が噴射横断面を制御するために軸方向摺動可能に案内されて
   おり、前記弁体（１）が、燃焼室とは反対側の端面で、中間円板（３）を介して
   軸方向で弁保持体（７）に対して緊締されており、弁体（１）に、案内孔（９）
   の横断面を拡大させることによって形成された圧力室（１３）が設けられており
   、該圧力室（１３）が、弁体（１）、中間円板（３）および弁保持体（７）を貫
   通する圧力管路（２１）を介して高圧燃料を充填される形式のものにおいて、 圧力通路（２１）の、弁体（１）内を延びる部分領域が斜孔（２３）として構
   成されており、該斜孔（２３）が燃料噴射弁の縦軸線に対して１５°〜３５°の
   傾斜角αを有し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. 【請求項２】 弁体（１）が、燃焼室と反対側の端部で、直径を減少させる
   ことによって形成された環状の段部を有しており、該管状の端部の、中間円板（
   ３）に向いた環状の段部面（２５）から斜孔（２３）が延びている、請求項１記
   載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 中間円板（３）が、弁体（１）に向いた端部に、弁体（１）
   の、燃焼室とは反対側の端部の幾何学的形状に対して相補的なポット形状を有し
   ており、前記中間円板（３）が、弁体側の開放している端部に、受容開口（２９
   ）を有していて、該受容開口（２９）に、弁体（１）の、軸方向で環状の段部面
   （２５）を越えて突出する減径された管状ウェブ領域（２７）が入り込んでいる
   、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 中間円板（３）が、弁体（１）に向いた、受容開口（２９）
   を半径方向外側で取り囲む環状の端面（３３）で、弁体（１）の環状の段部面（
   ２５）に密に接触する、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 ポット形状の中間円板（３）の底部（３１）に形成された端
   面と、弁体（１）の管状ウェブ（２７）の端部に形成された環状の端面との間に
   、遊び（Ｓ）が設けられている、請求項３記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 圧力通路（２１）の、弁保持体（７）内を延びる部分領域の
   直径が、中間円板（３）内の圧力通路（２１）の、下流側で接続する部分領域の
   直径よりも小さくなっている、請求項１記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 圧力通路（２１）の、中間円板（３）内を延びる部分領域の
   直径が、弁体（１）内の圧力通路（２１）の、下流側で接続する、斜孔（２３）
   として構成された部分領域の直径よりも小さくなっている、請求項１記載の燃料
   噴射弁。
8. 【請求項８】 中間円板（３）内の、圧力通路（２１）の一部を形成してい
   る孔が、弁保持体（７）に向いた端面を起点として、弁体（１）に向いた端面に
   向かって半径方向内向きに傾斜されて配置されており、孔軸線と、燃料噴射弁の
   縦軸線との間の角度βが１．５°である、請求項１記載の燃料噴射弁。