JP2004516419A - 内燃機関用の燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、弁体（１）を備えた内燃機関用の燃料噴射弁であって、弁体（１）の、燃料室側の端部に、供給通路（７）に接続された圧力室（２６）が形成されており、該圧力室（２６）が弁部材（２０）によって制限され、該弁部材（２０）が内部応力下で弁シール面（１８）によって、位置固定の弁座（１７）に接触していて、圧力室（２６）内における圧力によって弁座（１７）から上昇可能であり、この際に開放制御される開放横断面に、内燃機関の燃焼室に通じる少なくとも１つの噴射開口（１２）が後置されており、弁部材（２０）がほぼ円板状に形成されていて、弁シール面（１８）が、弁部材（２０）の半径方向外側に位置する縁部領域に形成されていて、かつばね弾性的に弁座（１７）から上昇可能である形式のものに関する。このような形式の燃料噴射弁において本発明では、弁部材（２０）がその中央領域において、弁体（１）における保持エレメント（２２）によって、弁座（１７）における接触に対して予負荷されている。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の内燃機関用の燃料噴射弁に関する。このような内燃機関用の燃料噴射弁は、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９５４８５４０号明細書に基づいて公知である。この公知の燃料噴射弁に設けられているケーシングでは、燃料室側の端部において弁体と閉鎖プレートとの間に中空室が形成されており、この中空室内には、ほぼ円板状の弁部材が配置されており、この弁部材は中空室を、燃焼室側の下部中空室と、燃料室とは反対側の上部中空室とに分割している。弁体内には供給孔が延びており、この供給孔を通して燃料は高圧下で弁部材の中央開口を介して下部中空室内に圧送されることができる。弁部材は、中央開口を取り囲む領域において弁体と結合されているので、弁部材の外縁部はばね弾性的に形成されている。弁部材は外縁部において閉鎖プレートに接触しているので、下部中空室は供給孔を除いてシールされている。上部中空室の縁部には、リング円板状の弾性エレメントが設けられており、この弾性エレメントは弁体と、弁部材のばね弾性的な外縁部との間に配置されていて、弁部材の外縁部を閉鎖プレートに接触保持している。閉鎖プレートにおける弁部材のリング状の接触ラインの半径方向外側において、弁体には複数の噴射開口が配置されており、これらの噴射開口は内燃機関の燃焼室に開口している。下部中空室内に相応な圧力が存在していると、弁部材は固有の予負荷及び弾性エレメントの力に抗して外縁部において燃焼室から離れる方向に押圧され、その結果弁部材は閉鎖プレートから持ち上がり、噴射開口を下部中空室と接続させる。そのために必要な開放圧は、弾性エレメントと弁体との間に配置された中間円板の厚さによって調節することができる。この公知の燃料噴射弁にはしかしながら次のような欠点がある。すなわち公知の燃料噴射弁では、２つの弾性部材つまり弁部材自体と弾性エレメントとの２つの弾性部材を設ける必要がある。すなわち噴射のために重要な燃料噴射弁の開放圧は、両弾性部材の弾性率に依存しており、さらにまた、中間円板の厚さ及び、閉鎖プレートにおける弁部材のシールラインの正確な経過にも依存している。これによって公知の燃料噴射弁では、極めて正確な製造、これに伴う高いコストが必要であり、しかも誤差の原因になる多くのファクタが存在する。
【０００２】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁には、次のような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射弁では、弁開放に関する全機能がただ１つの弁部材及び調節エレメントに統合されており、これによってコストのみならず、誤差の原因となるファクタを著しく減じることができる。弁部材はほぼ円板状に形成されていて、中央領域において弁体と結合されている。弁体と弁部材との間には保持エレメントが配置されていて、この保持エレメントの軸方向長さによって、弁部材の予負荷ひいては開放圧、つまり弁部材の外縁部を対応プレートから持ち上げる開放圧を、簡単に規定することが可能である。このことは従来技術に対する著しい簡単化を意味している。それというのは本発明による燃料噴射弁では、弁部材の固定及び開放圧の調節をただ１つの部材つまり保持エレメントだけによって調節することができるからである。
【０００３】
本発明の有利な構成では、保持エレメントが弁体における円筒形の切欠き内に配置されており、この場合別の結合エレメント又は接着結合又は溶接結合は不要である。このような構成によって、保持エレメントを容易に取り付けることができ、しかも必要とあらば難なく、別の保持エレメントと交換することができる。弁部材の予負荷は弁体の軸方向における保持エレメントの長さによって生ぜしめられるので、弁部材の予負荷ひいては開放圧は簡単に変化させることができる。
【０００４】
本発明の別の有利な構成では、弁部材において弁座に向けられた側に、環状のリングウェブが形成されており、このリングウェブによって弁部材は弁座に接触している。このリングウェブはこの場合有利には三角形横断面を有しており、これによって正確に規定されたシールエッジが生ぜしめられる。そしてこれにより、圧力室内における圧力によって負荷される弁部材の面もしくは面積が、正確に規定され、ひいては変化するシールエッジによる開放圧のずれが回避される。
【０００５】
本発明の別の有利な構成は、図面、明細書及び請求項に記載されている。
【０００６】
図面
次に図面を参照しながら本発明による燃料噴射弁の１実施例を説明する。
【０００７】
図１は、燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【０００８】
図２は、図１に示された燃料噴射弁の、燃焼室に向けられた端部領域を拡大して、そこに配置された弁部材を示す図である。
【０００９】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面して燃料噴射弁を示す横断面図である。
【００１０】
実施例の記載
図１には、本発明による燃料噴射弁が縦断面図で示されている。シェル体１が緊締ナット５を用いて、図示されていない保持体に対して緊締されている。シェル体１内には弁体３が配置されており、この弁体３は長手方向軸線１４を有しており、弁体３内には、長手方向軸線１４に沿って延びる供給通路７が形成されている。供給通路７は供給側の端部において、図示されていない燃料高圧源と接続されているので、供給通路７内には高圧下の燃料が導入され得る。弁体３内には供給通路７の他に排出通路９が形成されており、その結果この排出通路９を介して燃料は図示されていない無圧の排出装置に流出することができる。
【００１１】
図２には、図１に示された燃焼室側の端部が拡大して示されている。ここではシェル体１内に対応プレート２４が設けられており、この対応プレート２４と弁体３との間には弁部材２０が配置されており、この弁部材２０はほぼ円板状に形成されている。弁部材２０は、弁体３と対応プレート２４との間に存在する中間室を圧力室２６と漏れオイル室３０とに分割しており、この漏れオイル室３０には漏れオイル通路９が開口している。弁部材２０は弁体３に向けられた側に保持ピン２１を有しており、この保持ピン２１は円筒形に形成されていて、中央開口２３を有している。保持ピン２１は受容開口２５内に配置されており、この受容開口２５は、弁体３と弁部材２０との間に配置されている保持エレメント２２内に形成されている。保持エレメント２２はこの場合弁体３の切欠き３２内に配置されていて、同様に中央開口２７を有しているので、供給通路７は保持エレメント２２の中央開口２７と弁部材２０の中央開口２３とによって延長されていて、圧力室２６内にまで達している。
【００１２】
対応プレート２４は弁体３に向けられた側において凹面状に湾曲されているので、対応プレート２４の外縁部は、中央領域に比べて弁体３の近くに位置している。これによって弁部材２０は取付け状態において保持エレメント２２によって保持ピン２１を対応プレート２４に向かって押圧され、弁部材２０の外縁部は、対応プレートの凹面形状によって、さらに弁体３に向かって押圧されるので、弁部材２０は機械的に予負荷もしくはプレロードをかけられ（ｖｏｒｇｅｓｐａｎｎｔ）、そしてその中央領域においてだけ位置固定に弁体３に対して緊締されている。これによって弁部材２０の外縁部はばね弾性的に形成され、弁体３に関連して軸方向に、つまりほぼ長手方向軸線１４の方向において運動することができる。弁部材２０の、対応プレート２４に向けられた外縁部において、弁部材２０には弁シール面１８が形成されており、この弁シール面１８によって弁部材２０は、対応プレート２４に形成された弁座１７に接触しており、その結果圧力室２６は供給通路７を除いてシールされている。シール作用を改善するために、弁部材２０の外縁部には環状のリングウェブ２８が形成されており、このリングウェブ２８は三角形横断面を有していて、シール面１８を形成するこれによって形成された縁部で、弁座１７に接触している。圧力室２６の半径方向外側においてシェル体１内には、複数の噴射開口１２が形成されており、これらの噴射開口１２は内燃機関の燃焼室に開口している。図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面した横断面図が示されており、この図３からシェルエレメント１、弁体３及び保持エレメント２２の配置形式が明らかである。
【００１３】
燃料噴射弁は以下のように作動する：内燃機関の燃焼室に燃料を噴射したい場合には、燃料が高圧下で、供給通路７を介して、かつ保持エレメント２２及び弁部材２０の中央開口２３を通して圧力室２６に導入される。燃料圧によって液圧力が弁部材２０に加えられ、その結果、十分な燃料圧が存在する場合、弁部材２０の外縁部に設けられた弁シール面１８は弁座１７から持ち上がり、そして、噴射開口１２と圧力室２６とを接続している開口横断面を開放する。これによって燃料は中央開口２３から圧力室２６に流入し、さらにそこから半径方向で噴射開口１２に流入する。この場合に流れ方向は図面に矢印で示されている。弁部材２０はこの場合その外縁部が弁体３に向かって運動し、この運動は、弁部材２０が液圧力と内部応力（Ｅｉｇｅｎｓｐａｎｎｕｎｇ）との間におけるバランスによって保たれるか又は、弁体３に接触するまで、続く。噴射を終了したい場合には、供給通路７による燃料供給が中断され、圧力室２６内における燃料圧は相応に低下する。弁部材２０の内部応力が、圧力室２６を制限する弁部材２０の側に作用する液圧力よりも高くなるや否や、弁部材２０の外縁部は再び弁座１７に向かって運動し、この運動は、弁シール面１８が弁座１７に接触して、圧力室２６を噴射開口１２に対して閉鎖するまで、続く。
【００１４】
圧力室２６内における高圧段階中つまり噴射中に、燃料は弁部材２０の外縁部のそばを通過して漏れオイル室３０に達する。この燃料は漏れオイル導管９を介して排出され、この場合における流れ方向は図２に矢印で示されている。これによって漏れオイル室３０内における圧力は常に低いままであり、弁部材２０の開放運動は、漏れオイル室３０内における燃料の押し退けによって損なわれない。
【００１５】
開放圧、つまり弁部材２０がちょうど開放しかつ燃料が噴射開口１２を通して燃焼室内に噴射されるような、圧力室２６内における圧力は、噴射開口１２からの流出時における燃料の霧化のため、ひいては最適な燃焼のために極めて重要である。図示の燃料噴射弁ではこの開放圧は主として、弁部材２０の機械的な予負荷に依存している。この機械的な予負荷は、保持エレメント２２の軸方向長さによって簡単に調節することができる。すなわち保持エレメント２２が厚くなればなるほど、弁部材２０は取付け状態においてより強く湾曲され、かつ燃料噴射弁の開放圧はより高くなる。これによって開放圧は保持エレメント２２を簡単に交換することによって、変化させることが可能であり、この場合燃料噴射弁のその他の構成エレメントを交換することや適合させることはまったく不要である。しかも保持エレメント２２は簡単に製造することができる旋削部品であり、従って製造コストも安価である。保持エレメント２２は弁部材２０の機械的な内部応力によって切欠き３２内に押し込まれるので、保持エレメント２２を弁体３に固定することも、弁部材２０を保持エレメント２２に固定することも、まったく不要である。少なくとも噴射中における、供給通路７内の高い圧力、ひいては保持エレメント２２の中央開口２７内における高い圧力によって、保持エレメント２２は半径方向において容易に拡開され、その結果保持エレメント２２は切欠き３２内に確実にしっかりと保持される。同様な形式で弁部材２０の中央開口２３は高い燃料圧において拡開され、これによって保持エレメント２２における弁部材２０の付加的な保持力が得られる。
【００１６】
三角形横断面を備えたリングウェブ２８の構成の他に、リングウェブ２８を他の横断面形状をもって形成することも可能である。例えば、極めて小さなシール面１８をリングウェブ２８のの平らな面取りによって幾分拡大することも可能であり、これによって弁座１７の領域における面圧（Ｆｌａｅｃｈｅｎｐｒｅｓｓｕｎｇ）ひいては摩耗を減じることができる。しかしながらまたリングウェブ２８は半円形横断面又は方形横断面を有することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図２】
図１に示された燃料噴射弁の、燃焼室に向けられた端部領域を拡大して、そこに配置された弁部材を示す図である。
【図３】
図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面して燃料噴射弁を示す横断面図である。

Claims (7)

1. 内燃機関用の燃料噴射弁であって、弁体（１）が設けられていて、該弁体の、燃料室側の端部に、供給通路（７）に接続された圧力室（２６）が形成されており、該圧力室（２６）が弁部材（２０）によって制限され、該弁部材（２０）が内部応力下で弁シール面（１８）によって、位置固定の弁座（１７）に接触していて、圧力室（２６）内における圧力によって弁座（１７）から上昇可能であり、この際に開放制御される開放横断面に、内燃機関の燃焼室に通じる少なくとも１つの噴射開口（１２）が後置されており、弁部材（２０）がほぼ円板状に形成されていて、弁シール面（１８）が、弁部材（２０）の半径方向外側に位置する縁部領域に形成されていて、かつ軸方向弾性的に弁座（１７）から上昇可能である形式のものにおいて、弁部材（２０）がその中央領域において、弁体（１）における保持エレメント（２２）によって、弁座（１７）における接触に対して予負荷されていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射弁。
2. 弁部材（２０）が中央に配置された保持ピン（２１）を有しており、該保持ピン（２１）内を供給通路（７）が延びていて、保持ピン（２１）が保持エレメント（２２）の受容開口（２５）内に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 保持エレメント（２２）が中央開口（２７）を有していて、該中央開口（２７）内を供給通路（７）が延びている、請求項１記載の燃料噴射弁。
4. 保持エレメント（２２）が、弁体（３）のほぼ円筒形に切欠き（３２）内に配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
5. 弁部材（２０）がその外側領域に、環状のリングウェブ（２８）を有しており、該リングウェブ（２８）で弁座（１７）に接触している、請求項１記載の燃料噴射弁。
6. リングウェブ（２８）が三角形横断面を有していて、三角形の先端が弁座（１７）に向けられている、請求項５記載の燃料噴射弁。
7. リングウェブ（２８）が少なくともほぼ半円形の横断面を有していて、半円形の平らな側が弁部材（２０）に接触している、請求項５記載の燃料噴射弁。