JP2004518910A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、マグネットコイル（１０）と、該マグネットコイル（１０）と作用結合されていて閉鎖方向に戻しばね（２３）によって負荷されていて弁閉鎖体（４）を操作する弁ニードル（３）とが設けられており、弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と共働してシール座を形成しており、弁座体（５）の下流側に噴射孔円板（３６）が配置されてい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、噴射孔円板（３６）が燃料の流れ方向において、球欠状に湾曲されて形成されている。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許第１９８２７２１９号明細書に基づいて公知の内燃機関用の燃料噴射系は、燃料噴流調節プレートを備えたインジェクタを有しており、燃料噴流調節プレートは、第１の円に沿って配置された第１のノズル孔と、第２の円に沿って配置された第２のノズル孔とを有している。第２の円は、第１の円の直径よりも大きな直径を有している。両方の円はこの場合、調節プレートの中心軸線に対して同軸的に配置されている。第２のノズル孔の各孔軸線は、弁体の中心軸線に対して垂直な基準平面との間に鋭角を成している。この角度は、第１のノズル孔の各孔軸線と基準平面とによって形成される角度よりも小さい。従って、第１のノズル孔を通して噴射される燃料霧化を、第２のノズル孔を通して噴射される燃料霧化から離れるように方向付けることができる。その結果として、第１のノズル孔を通して噴射される燃料霧化が、第２のノズル孔を通して噴射される燃料霧化の邪魔をすることはなくなり、これによって噴射される燃料を適宜に霧化することが可能になる。
【０００３】
上に述べた刊行物に基づいて公知の、混合物形成の方法もしくは燃料噴射弁における欠点としては、特に、混合物雲の均一性の不足と、点火可能な混合物を点火プラグの火花ギャップの領域にもたらしてしまうという問題とが挙げられる。有害物質が少なくかつ燃料を節約した燃焼を可能にするために、このような場合には、複雑化された燃焼室ジオメトリ、渦流弁又は渦流形成機構を使用しなくてはならず、さもないと、燃料室を燃料・空気混合物で満たすこと及び点火可能な混合物を点火プラグへと導くことができない。
【０００４】
この場合大抵点火プラグは直接噴射される。そしてこれによって点火プラグは著しくカーボン堆積し、しばしばサーモショック（Ｔｈｅｒｍｏｓｃｈｏｃｋ）が引き起こされ、これによって点火プラグの耐用寿命は短くなってしまう。
【０００５】
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、公知のものに比べて次にような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射弁では、球欠状に湾曲された噴射孔円板は、カーボン堆積がデッド容積の減少によって最適化され得るように、燃料噴射弁の弁座体の流出側端部に装着されている。
【０００６】
請求項１記載の燃料噴射弁の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００７】
有利な形式で、噴射孔円板は簡単に製造することができ、かつシール座の下流側において燃料噴射弁の切欠き内に挿入することができる。固定は例えば溶接シームを用いて行うことができる。
【０００８】
特に、点火プラグのサーモショック負荷及びカーボン堆積は、噴射孔の最適な孔構成によって減じられる。噴射孔の縁部を鋭角に構成しかつ噴射孔を円錐形に構成することによって、噴射孔内における燃料流の剥離が回避され、これによってカーボン堆積を著しく減じることができる。
【０００９】
円錐形の噴射孔には、流出開口における燃料の圧力降下が最小になり、ひいてはスプレ形成のための最大圧力エネルギが得られるという利点がある。
【００１０】
噴射孔を適宜に配置し、ひいては燃焼室内において噴流を適宜に形成することによって、シリンダヘッドにおける吸気弁及び排気弁並びに点火プラグの取付け位置をも有利に考慮することができ、しかも燃焼室ジオメトリを最適に利用することができる。
【００１１】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１は、本発明のように構成された燃料噴射弁の第１実施例を示す断面図である。
【００１３】
図２は、図１に示された本発明による燃料噴射弁の第１実施例の噴射側部分である、図１の領域ＩＩを拡大して示す断面図である。
【００１４】
図３は、図２を同じ領域を示すものであって、本発明による燃料噴射弁の第２実施例を示す断面図である。
【００１５】
図４は、図３に示された本発明による燃料噴射弁の実施例の噴射孔円板を、図３の領域ＩＶを拡大して示す断面図である。
【００１６】
実施例の記載
図１には、本発明による燃料噴射弁１の第１実施例が断面図で示されている。燃料噴射弁１は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置用の噴射弁の形で構成されている。この燃料噴射弁１は、内燃機関の燃焼室（図示せず）内に燃料を直接噴射するために適している。
【００１７】
燃料噴射弁１はノズル体２から成っていて、このノズル体２内には弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合しており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と共働してシール座を形成している。燃料噴射弁１は図示の実施例では内方に向かって開放する燃料噴射弁１であり、この燃料噴射弁１は、シール座の下流側に燃料をさらに案内するために孔７を有している。
【００１８】
本発明のように構成された燃料噴射弁１の弁閉鎖体４は、ほぼ球形の形状を有している。これによって、いわばカルダン継手状のずれのない弁ニードルガイドが達成され、このような弁ニードルガイドは、燃料噴射弁１の正確な機能を保証するのに役立つ。
【００１９】
燃料噴射弁１の弁座体５はほぼポット状に形成されていて、その形状によって弁ニードルガイドのために役立つ。弁座体５はこの場合、ノズル体２の噴射側の切欠き３４に挿入されていて、溶接シーム３５を用いてノズル体２と結合されている。ノズル体２と弁座体５との間には、球欠状（ｋａｌｏｔｔｅｎｆｏｅｒｍｉｇ）に湾曲した噴射孔円板３６が配置されており、この噴射孔円板３６は溶接シーム３５を用いて、ノズル体２と弁座体５との間において固定されている。
【００２０】
噴射孔円板３６は燃料噴射弁１を下流側において閉鎖し、この場合孔７を覆っている。燃料噴射弁１を貫流する燃料は、噴射孔円板３６に配置された複数の噴射孔３７を介して、内燃機関の図示されていない燃焼室に噴射される。噴射孔円板３６については、後で図２〜図４を参照しながら詳説する。
【００２１】
ノズル体２はシール部材８によって、マグネットコイル１０の外極９に対してシールされている。マグネットコイル１０はコイルケーシング１１内にカプセル化して収容されていて、コイル保持体１２に巻き付けられており、このコイル保持体１２はマグネットコイル１０の内極１３に接触している。内極１３と外極９とは間隙２６によって互いに隔てられていて、結合部材２９に支持されている。マグネットコイル１０は導体１９を介して、電気的な差込みコンタクト１７を介して供給可能な電流によって励磁される。差込みコンタクト１７は、内極１３に射出成形可能なプラスチック周壁１８によって取り囲まれている。
【００２２】
弁ニードル３は弁ニードルガイド１４内において案内されていて、この弁ニードルガイド１４は円板状に形成されている。行程調節のためには、対をなして設けられた調節円板１５が働く。調節円板１５の他方の側には、可動子２０が配置されている。この可動子２０は第１のフランジ２１を介して摩擦力結合式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に弁ニードル３と結合されており、この弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１のフランジ２１と結合されている。この第１のフランジ２１には戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は燃料噴射弁１の図示の構成形態では、スリーブ２４によって予負荷（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）をかけられる。
【００２３】
可動子２０の下流側には第２のフランジ３１が配置されていて、この第２のフランジ３１は下側の可動子ストッパとして働く。この第２のフランジ３１は溶接シーム３３を介して摩擦力結合式にノズルニードル３と結合されている。可動子２０と第２のフランジ３１との間には、燃料噴射弁１の閉鎖時における可動子の衝突を緩衝するために、弾性的な中間リング３２が配置されている。
【００２４】
弁ニードルガイド１４、可動子２０及び弁座体５のところを燃料通路３０ａ〜３０ｃが延びており、これらの燃料通路３０ａ〜３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されかつフィルタエレメント２５によって濾過される燃料を、孔７へと導く。燃料噴射弁１はシール部材２８によって、図示されていない分配導管に対してシールされている。
【００２５】
燃料噴射弁１の休止状態において、弁ニードル３における第１のフランジ２１は、戻しばね２３によってその上昇行程方向とは逆向きに負荷されていて、弁閉鎖体４が弁座６にシール接触された状態に保たれるようになっている。可動子２０は、第２のフランジ３１に支持されている中間リング３２に載っている。マグネットコイル１０が励磁されると、マグネットコイル１０は、可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗して上昇行程方向に運動させようとする磁界を形成する。この場合可動子２０は、弁ニードル３と溶接された第１のフランジ２１を、ひいては弁ニードル３を同様に上昇行程方向に連行する。弁ニードル３と作用結合されている弁閉鎖体４は、弁座面から持ち上げられ、これによって、燃料通路３０ａ〜３０ｃを介して孔７に案内される燃料が噴射される。
【００２６】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は磁界が十分に消滅した後で、戻しばね２３の圧力によって内極１３から第１のフランジ２１に落下し、これによって弁ニードル３は、上昇行程方向とは逆方向に運動する。これによって弁閉鎖体４は弁座面６に載着されて、燃料噴射弁１は閉鎖される。可動子２０は、第２のフランジ３１によって形成された可動子ストッパに載着する。
【００２７】
図２には、本発明による燃料噴射弁１の図１においてＩＩで示された範囲が、拡大して示されている。
【００２８】
既に図１について上において述べたように、燃料噴射弁１の下流側の端部には噴射孔円板３６が配置されており、この噴射孔円板３６は燃料噴射弁１を燃焼室に向かって覆っている。噴射孔円板３６は、弁座体５をノズル体２と結合している溶接シーム３５によって、弁座体５に固定されている。噴射孔円板３６によっては同様に孔７も覆われている。内燃機関の燃焼室内への燃料の噴射は、噴射孔円板３６に形成された噴射孔３７を通して行われ、これらの噴射孔３７は、弁座体５の中央に配置された孔７に対してずらされている。これによって燃料流の変向が達成され、この燃料流の変向は、噴射孔３７をあまり強く傾けられる必要がなく、これによって噴射孔３７の製造が容易になり、かつ製造時における精度が高まる。
【００２９】
噴射孔円板３６は図示の実施例では球欠状に湾曲されて形成されていて、弁座体５に合わせられている。噴射孔円板３６が球欠状に形成されている利点としては次のことが挙げられる。すなわちこのように構成されていると、一方では製造を簡単化することができ、かつ他方では、球欠状の噴射孔円板３６を備えることができる燃料噴射弁１に対するフレキシビリティを、高めることができる。
【００３０】
燃料が、図示の実施例では複数の区分を有している弁閉鎖体４と孔７とを通過すると、燃料は、弁座体５の端面４０と噴射孔円板３６との間に形成された容積室３９内に達する。そして燃料圧によって燃料は、方向を変えながら、噴射孔円板３６に形成された噴射孔３７を通って内燃機関の燃焼室内に噴射される。
【００３１】
噴射孔円板３６はこの場合円錐形に形成されていて、特に鋭角的な流出縁４１とホッパ状の流入領域４２とを有している。このような孔形状には特に次のような利点がある。すなわちこのように構成されていると、燃料流は噴射孔３７の内部において裂断もしくは剥離（ａｂｒｅｉｓｓｅｎ）せず、その結果、燃焼室に向かって先細になる噴射孔３７の流出開口は完全にその横断面にわたって燃料で満たされることになる。このようにして、噴射孔３７内における循環が生じないことに基づいて、カーボン堆積（Ｖｅｒｋｏｋｕｎｇ）を回避することができる。
【００３２】
噴射孔円板３６は、シール座の任意の傾斜角度及び噴流開口角度のため及び、燃料噴射弁１を通る任意の静的な貫流値のために、フレキシブルに使用することができる。
【００３３】
図３には、図２と同じ領域において本発明による燃料噴射弁１の第２実施例が示されている。図３においても同一部材には同一符号が使用されている。
【００３４】
図２とは異なり、図３の実施例では弁座体５と噴射孔円板３６とはその形状を互いに合わせられており、つまり弁座体５と噴射孔円板３６との間に形成された容積室３９は、図２に示された第１実施例に比べて小さい。
【００３５】
燃料噴射弁１の残りの構成部材は、図１及び図２に示された燃料噴射弁１と同じに構成されている。
【００３６】
容積室３９の減少によって燃料流を均一化することができ、このような均一化により、燃料噴射弁１のデッドタイムを回避することができる。カーボン堆積はこれによっても同様に減じられる。
【００３７】
流れの変向もまた容積室３９の減少によって強化され、これにより、噴射孔３７の傾斜をさらに減じることが可能であり、かつ噴射孔３７の製造精度を高めることができる。
【００３８】
図４には、本発明による燃料噴射弁１の噴射孔円板３６が、図３のＩＶの領域において拡大して示されている。
【００３９】
図４から、ホッパ状の流入領域４２と鋭角的な縁部４１とを備えた噴射孔３７の円錐形の経過が、良く分かる。噴射孔３７の最も狭い横断面はこの場合流出側に形成されていて、噴射孔３７における循環を抑制するために役立つ。それというのは、この場合燃料流は剥離せず、これにより流出開口は連続的に燃料によって満たされているからである。
【００４０】
噴射孔円板３６における噴射孔３７の製造は、単層のマイクロ電気メッキ、打抜き、エッチング又はレーザ穿孔を用いて行うことができ、このような加工時において噴射孔円板３６はなお平らである。噴射孔３７の製造後に噴射孔円板３６は例えば、エンボス加工（Ｐｒａｅｇｅｎ）によって球欠状に湾曲される。
【００４１】
本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、例えば、任意の構造形式を有する内方に向かって開放する燃料噴射弁１のためにも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のように構成された燃料噴射弁の第１実施例を示す断面図である。
【図２】
図１に示された本発明による燃料噴射弁の第１実施例の噴射側部分である、図１の領域ＩＩを拡大して示す断面図である。
【図３】
図２を同じ領域を示すものであって、本発明による燃料噴射弁の第２実施例を示す断面図である
【図４】
図３に示された本発明による燃料噴射弁の実施例の噴射孔円板を、図３の領域ＩＶを拡大して示す断面図である。

Claims (12)

1. 内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、励起可能なアクチュエータ（１０）と、該アクチュエータ（１０）と作用結合されていて閉鎖方向に戻しばね（２３）によって負荷されていて弁閉鎖体（４）を操作する弁ニードル（３）とが設けられており、弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と共働してシール座を形成しており、弁座体（５）の下流側に噴射孔円板（３６）が配置されている形式のものにおいて、噴射孔円板（３６）が燃料の流れ方向において、球欠状に湾曲されて形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 噴射孔円板（３６）が、燃料噴射弁（１）のノズル体（２）の切欠き（３４）内に配置されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 噴射孔円板（３６）が溶接シーム（３５）を用いて、燃料噴射弁（１）のノズル体（２）に固定されている、請求項２記載の燃料噴射装置。
4. 溶接シーム（３５）が弁座体（５）内に延びている、請求項３記載の燃料噴射装置。
5. 噴射孔円板（３６）によって、弁座体（５）の中央に配置された孔（７）が覆われている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
6. 噴射孔円板（３６）に複数の噴射孔（３７）が形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
7. すべての噴射孔（３７）が、孔（７）の長手方向軸線から外れて配置されている、請求項６記載の燃料噴射装置。
8. 噴射孔（３７）が円錐形に形成されている、請求項６又は７記載の燃料噴射装置。
9. 噴射孔（３７）が、燃料の流れ方向において先細になっている、請求項８記載の燃料噴射装置。
10. 噴射孔（３７）が供給側に、ホッパ状の流入領域（４２）を有している、請求項９記載の燃料噴射装置。
11. 噴射孔（３７）が流出側に、シャープな縁部（４１）を有している、請求項１０記載の燃料噴射装置。
12. 噴射孔円板（３６）と弁座体（５）の端面（４０）との間に、容積室（３９）が形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。