JP4404908B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁であって、ノズル体を有していて、該ノズル体内に弁ニードルが配置されており、該弁ニードルが噴射側で、アクチュエータによって操作可能な弁閉鎖体を有しており、該弁閉鎖体が弁座面と協働してシール座を形成しており、前記燃料噴射弁が、噴射開口と、シリンダヘッドの弁受容開口に対して燃料噴射弁をシールするための、燃料噴射弁の噴射側の端部の領域を半径方向で包囲するシールとを有しており、該シールが少なくとも１つの軸方向の部分区分を備えており、該部分区分が、シールの軸方向長さの一部だけに亘って延びていて、燃料噴射弁の噴射側の端部の領域に素材結合、形状結合及び／又は摩擦結合によって接合されている形式のものに関する。

例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０１０９４０７号明細書によれば、噴射側に配置されたシールを備えた燃料噴射弁が公知である。例えば銅・錫合金又は特殊鋼より成るシールが、ノズル体を半径方向で包囲する環状溝内に配置されていて、このような形式で形状結合的に軸方向に固定されおり、この場合、燃料噴射弁をシリンダヘッドに対してシールしている。

このような形式の公知の燃料噴射弁においては特に、シールを完全に形状結合的に埋め込むことによって、シールを燃焼室への移行部の近傍の任意の箇所に配置することができない、という欠点がある。それによって、燃焼室内に存在するガス又は燃料は、燃料噴射弁の噴射側の端部とシリンダヘッドとの間のギャップ内に侵入して、例えばシールを環状溝から持ち上げることによってシールにおいて漏れが生じるか、又は未燃焼燃料がギャップ内に侵入して、排ガスに不都合な影響を及ぼすことになる。

発明の利点
これに対して、請求項１の特徴部を有する本発明の燃料噴射弁によれば、燃料噴射弁が、噴射側の領域内で、ノズル体に形成された、該ノズル体の直径を減少する段部を有しており、前記シールは、噴射方向で、前記弁受容開口が燃焼室内に移行する移行部の高さで終わっており、前記段部が前記移行部の高さ位置に配置されている。このように構成した本発明の燃料噴射弁は、シールが燃焼室における移行部まで達し、それによってシール作用が改善される、という利点を有している。

従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な実施態様が可能である。

有利な形式で、シールは、溶接、レーザ溶接、かしめ又はプレスによって燃料噴射弁の噴射側の領域内で接合されている。接合箇所は、要求に応じて安価に、かつ確実に製造することができる。

本発明による燃料噴射弁の有利な実施態様によれば、シールが、金属、殊に成形可能な鋼、Ｖ２Ａ鋼、銅合金及び／又は黄銅合金より成っている。温度に対する耐性及び温度特性に関する要求に応じて、シールは相応に有利な形式及び安価に設計することができる。

シールがスリーブの形状を有しているか、又はシールが、成形、殊に深絞り又は縁曲げによって製造されていれば、有利である。これによって、シールは非常に安価に及び非常に正確に製造することができる。

有利な形式で、第１の区分は、少なくとも部分的に弾力が持続するように構成されており、これによって例えば燃料噴射弁を取り外した後で、同じ燃料噴射弁を組み込む際に再使用することができ、燃料噴射弁に残すことができる。

第１の区分が、シールの隣接する部分に対して外方に突き出していて、かつ／又は第１の区分が波形に構成されていて、それによって複数の箇所で弁受容開口に当接するようになっていることによって、シールのシール作用は改善される。

シールをＵ字形に構成したことによって、シールは同様に簡単に製造することができる。

しかも、Ｕ字形の区分のＵ字の底部を、段部の高さ位置に配置することによって、ノズル体と弁受容開口との間に存在するデッドスペースは、有利な形式で最小にされるか、又は直径減少部の噴射側の端部の高さ位置に配置することによって、第１の区分が燃焼室内のガス圧によって弁受容開口に押し付けられ、それによってシール作用が改善される。

有利な形式で、シールは、燃料噴射弁の噴射側の領域と弁受容開口との間で、弁受容開口が燃焼室内に移行する移行部まで軸方向に延在している。それによってデッドスペースは最小にされる。

別の実施態様によれば、第１の区分が少なくとも部分的に、弁受容開口の直径を減少させる、斜めに延びる第１の載設面上に気密に当接している。これによって、シールのシール作用が改善され、この場合、シールが直接燃料噴射弁の別の部分を介して少なくとも第１の載設面に対してプリロードをかけることができる。

図面
本発明の実施例が図面に概略的に示されていて、以下に詳しく説明されている。

図１は、本発明の１実施例による燃料噴射弁の概略的な断面図、
図２は、本発明の第１実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、
図３は、本発明の第２実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、
図４は、本発明の第３実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、
図５は、本発明の第４実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、
図６のＡは、本発明の第５及び第６実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、
図６のＢ及び図６のＣは、組み付けられていない状態のシールの概略図、
図７は、本発明の第７実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、
図８は、本発明の第８実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、
図９は、本発明の第９実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。

実施例の説明
以下に本発明の実施例が例として記載されている。

図２乃至図９を用いて本発明の有利な実施例を説明する前に、本発明を理解するためにまず、図１を用いて冒頭に述べた形式の燃料噴射弁の主要な構成部分について簡単に説明する。

図１に示した１実施例による燃料噴射弁１は、混合気圧縮外部点火式内燃機関のための燃料噴射弁１として構成されている。この燃料噴射弁１は、特に燃料を図示していない内燃機関の燃焼室内に噴射するために適している。

この燃料噴射弁１はノズル体２より成っており、このノズル体２内に弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は噴射側で弁閉鎖体４を有しており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６でシール座と協働する。この燃料噴射弁１は、内方に開放する燃料噴射弁１の１実施例である。この燃料噴射弁１は噴射開口７を有している。ノズル体２は、シール８によって磁石コイル１０の外極９に対してシールされている。磁石コイル１０はコイルケーシング１１内にカプセル状に包囲されていて、コイル支持体１２に巻き付けられており、このコイル支持体１２は磁石コイル１０の内極１３に当接している。内極１３と外極９とは、スペーサ２６によって互いに分離されていて、互いに非強磁性の接続構造部２９によって接続されている。磁石コイル１０は電気的な差し込み接点１７を介して供給可能な電流によって励磁される。差し込み接点１７は、プラスチック被覆部１８によって包囲されており、このプラスチック被覆部１８は内極１３に射出成形されている。

弁ニードル１３は弁ニードルガイド１４内でガイドされていて、この弁ニードルガイド１４はディスク状に構成されている。ストローク調節のために１対の調節ディスク１５が用いられる。調節ディスク１５の他方の側に可動子２０が配置されている。この可動子２０は、第１のフランジ２１を介して弁ニードル３に接続されており、この弁ニードル３は溶接継ぎ目２２によって第１のフランジ２１に接続されている。第１のフランジ２１で螺旋状の戻しばね２３が支えられており、この戻しばね２３は、図示の構造の燃料噴射弁１においてスリーブ２４によってプリロード（予備荷重）がかけられる。

弁ニードルガイド１４内、可動子２０内及びガイドエレメント３６に沿って燃料通路３０，３１，３２が延在している。燃料は、中央の燃料供給部１６を介して供給され、フィルタエレメント２５によって濾過される。燃料噴射弁１はゴムリング２８によって、詳しく図示していない燃料分配管路に対してシールされ、シール３７によって図１に詳しく図示していないシリンダヘッド４３に対してシールされている。

可動子２０の噴射側に、エラストマー材料より成る環状の緩衝部材３３が配置されている。この緩衝部材３３は第２のフランジ３４上に載っており、この第２のフランジ３４は、溶接継ぎ目３５を介して弁ニードル３に素材結合（stoffschluessig；材料同士による結合）されている。

燃料噴射弁１の非作業状態で、可動子２０は戻しばね２３によって、その上昇方向に抗して負荷されていて、弁閉鎖体４が弁座面６に気密に当接保持されるようになっている。磁石コイル１０が励磁されると、磁石コイル１０は、可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗して上昇方向に移動させる磁界を形成し、この場合、非作業位置で内極１２と可動子２０との間の作業ギャップ２７によって上昇が行われる。可動子２０は、弁ニードル３に溶接されている第１のフランジ２１を上昇方向で同様に連行する。弁ニードル３に接続された弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、圧力下で供給された燃料が噴射開口７を通って、図示していない燃焼室内に噴射される。

コイル電流がしゃ断されると、可動子２０は、磁界が十分に消去されてから戻しばね２３の圧力によって内極１３から落下し、それによって弁ニードル３に結合された第１のフランジ２１が上昇方向に抗して移動する。それによって弁ニードル３は、同じ方向で移動せしめられ、それによって弁閉鎖体４は、弁座面６上に載り、燃料噴射弁１は閉鎖される。

図示の実施例では、ノズル体２と弁ニードル３と弁座体５とは、中心軸線４０に対して同軸的に構成されている。

図２乃至図９は、本発明による燃料噴射弁１の複数の実施例の噴射側の領域における概略図が示されている。燃料噴射弁１は、シリンダヘッド４３の弁受容開口４８内に配置されている。

燃料噴射弁１は、噴射側の領域内で、噴射側端部の直前に、ノズル体２内に形成された、ノズル体２の直径を減少する段部４７を有している。シール３７は、噴射方向で移行部３９の高さで終わっており、この移行部３９に弁受容開口４８が燃焼室内に移行している。段部４７は移行部３９の高さ位置に配置されている。

シール３７は、異形成形、特に深絞り及び／又は縁曲げによってほぼスリーブ状に製造され、シール３７の、直接隣接する部分に対して外方に突き出す少なくとも１つの区分３８を有している。第１の区分３８は、シール３７を巡って完全に環状に延びていて、例えば弾力性が持続するように構成されており、この場合、シール３７は全体的に弾力性が持続するように構成されていてよい。第１の区分３８は、弁受容開口４８内に組み込まれた状態で、弁受容開口４８の壁部に対してプリロード（予備荷重）がかけられていて、燃料噴射弁１をシリンダヘッド４３に対してシールする。

図２に概略的に示された第１実施例のシール３７の第１の区分３８は、シール３７のほぼ半分の高さ位置に配置されている。第１の区分３８は、横断面プロフィールが球状、若しくは部分円形であって、外方に湾曲している。

シール３７の噴射側の端部は外側に向かって斜めに形成されている。

シール３７の軸方向の部分区分４６に、燃料噴射弁１の噴射側の端部の領域内のシール３７が接合されている。図示の実施例では、部分区分４６は、例えば完全に環状に延在する溶接継ぎ目４４によって素材結合ノズル体２に素材結合によって接合されている。部分区分４６は、図示の実施例ではシール３７の噴射側に配置されている。溶接継ぎ目４４は、シール３７をノズル体２に気密にシール接続する。溶接継ぎ目４４は、少なくとも１つの溶接点より成っていてもよい。

組み込まれた状態で、弾力性が持続する第１の区分３８によって、この箇所で中心軸線４０に対して平行に延在する弁受容開口４８の壁部に対してプリロードがかけられている。

シール３７の噴射側の端部は、中心軸線４０に対して垂直に外方に延在していて、弁受容開口４８内に形成されたショルダ４９上に載っており、このショルダ４９は、弁受容開口４８を噴射方向で縮小する直径を有している。第１の区分３８と噴射側の端部との間で、シール３７は軸方向で部分的にノズル体２に当接している。

第１実施例と類似している、図３に示した第２実施例は、段部４７まで同じ直径で延在している直径減少部（減径部）４５を有している。シール３７の高さは、この直径減少部４５の高さよりもやや小さい。噴射側から遠い方の端部におけるシール３７の直径と、噴射側の端部におけるシール３７の直径とは同じである。第１の区分３８は、シール３７の高さの中央部に配置されている。

第２実施例と類似している、図４に示した第３実施例は、噴射側の領域で直径減少部４５を有していない。シール３７は、第１の区分３８の噴射側及び噴射側から遠い方の側で、噴射側の円筒形に延在するノズル体２に気密に当接している。

第１の区分３８は、弁受容開口４８の直径を狭める第１の当接面４１上に載っている。燃料噴射弁１は噴射方向にプリロードをかけられており、それによって、弾力性が持続する第１の区分３８と協働して、シール３７は半径方向及び軸方向で弁受容開口４８に対してプリロードがかけられている。

図５には、本発明の第４実施例による燃料噴射弁１の噴射側の領域の概略的な断面図が示されている。部分円形で外方に湾曲した第１の区分３８は、この実施例では部分区分４６の噴射側に配置されている。横断面プロフィールが部分円形で外方に湾曲した第１の区分３８は、その内側が、ノズル体２の、同様に部分円形で外方に湾曲した対応する支持区分５０上に載っている。支持区分５０と第１の区分３８とは、噴射側で段部４７若しくは移行部３９の高さで終わっている。

図６Ａには、本発明の第５実施例及び第６実施例による燃料噴射弁１の噴射側の領域の概略的な断面図が示されている。第５実施例は図面で右側に示されていて、第６実施例は図面で左側に示されている。

第５実施例において、部分区分４６ではシール３７がノズル体２と素材結合によって接合されている。この部分区分４６は、ノズル体２に当接するシール３７の、噴射側から遠い方の端部の直前に配置されている。

シール３７は、直径減少部４５において部分区分４６から噴射方向で、ノズル体２に当接しながら段部４７まで延在している。段部４７の高さ位置において、シール３７は直角に半径方向で外方に短く延び、次いで噴射方向に対して平行に、かつ噴射方向とは逆方向に第１の区分３８に移行している。この第１の区分３８は部分区分４６の高さ位置の直前で終わっている。しかもシール３７は、噴射側の領域でＵ字形の横断面プロフィールを有しており、この場合、Ｕ字の底部は、段部４７の高さに位置している。

図６Ｃは、組み付けていない状態のシール３７の噴射側の領域の形を示している。第１の区分３８は真っ直ぐに延びていて、この場合、Ｕ字の底部から弾性的に（図６Ａの組み込み状態を起点として）やや、例えば３０°外方に傾斜されている。

第６実施例では、シール３７はその組み込み状態の横断面が第５実施例のものと同様であるが、第５実施例のものに対して１８０°回転された横断面を有している。この場合、Ｕ字の底部は、直径減少部４５によって形成された縁部に直に当接している。シール３７は、噴射側に位置する部分区分４６において溶接継ぎ目４４によって接合されている。

図６Ｂは、組み付けていない状態のシール３７の噴射側の領域の形状を示している。第１の区分３８は、部分円形に外方に延在しており、この場合、第１の区分３８は弾性的に構成されている。

図７に概略的に示した、本発明による燃料噴射弁１の第７実施例は、図２に示した第１実施例のものと類似しているが、噴射側から離れた側では、シール３７はノズル体２で終わっており、第１の区分３８は横断面プロフィールが波形の形状を有していて、第１の区分３８の噴射側に配置された部分区分４６は、接続区分５１によって形状結合（形状による束縛）的にノズル体２に結合されている。部分区分４６の***部状の接続区分５１は、部分区分４６の直径を狭めており、この場合、ノズル体２の相応に形成された切欠５２内に係合するようになっている。この係合による接続は、解除可能又は解除不能に構成することができる。

図８には、本発明の第８実施例による燃料噴射弁１の噴射側の領域の概略的な断面図が示されている。第１の区分３８は、部分円形に外方に延びていて、シール３７の直径を、噴射方向とは逆方向に、シール３７の噴射側とから遠い方の端部まで同じ直径に拡張している。シール３７の噴射側から遠い方の端部は外方に向かって傾斜して構成されている。

図９には、本発明の第９実施例による燃料噴射弁１の噴射側の領域の概略的な断面図が示されている。部分区分４６よりも大きい直径を有している第１の区分３８も、部分区分４６も、弁受容開口４８の壁部に気密に当接している。この場合、第１の区分３８の噴射側に配置された部分区分４６は、弁受容開口４８の噴射側の端部の直径を減少させる突起５３に気密に当接している。

本発明は図示の実施例に限定されるものではない。実施例の特徴は、任意の形式で組み合わせることができる。

本発明の１実施例による燃料噴射弁の概略的な断面図である。 本発明の第１実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。 本発明の第２実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。 本発明の第３実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。 本発明の第４実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。 Ａは、本発明の第５及び第６実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図、Ｂ及びＣは、組み付けられていない状態のシールの概略図である。 本発明の第７実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。 本発明の第８実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。 本発明の第９実施例による燃料噴射弁の、噴射側の領域の概略的な断面図である。

Claims (15)

1. 燃料噴射弁（１）であって、ノズル体（２）を有していて、該ノズル体（２）内に弁ニードル（３）が配置されており、該弁ニードル（３）が噴射側で、アクチュエータによって操作可能な弁閉鎖体（４）を有しており、該弁閉鎖体（４）が弁座面（６）と協働してシール座を形成しており、前記燃料噴射弁（１）が、噴射開口（７）と、シリンダヘッド（４３）の弁受容開口（４８）に対して燃料噴射弁（１）をシールするための、燃料噴射弁（１）の噴射側の端部の領域を半径方向で包囲するシール（３７）とを有しており、前記燃料噴射弁（１）が、噴射側の領域内で、ノズル体（２）に形成された、該ノズル体（２）の直径を減少する段部（４７）を有しており、前記シール（３７）は、噴射方向で、前記弁受容開口（４８）が燃焼室内に移行する移行部（３９）の高さで終わっており、前記段部（４７）が前記移行部（３９）の高さ位置に配置されており、前記シール（３７）の少なくとも１つの第１の区分（３８）が前記弁受容開口（４８）に当接してこの弁受容開口（４８）をシールするようになっている形式のものにおいて、
   前記シール（３７）が少なくとも１つの軸方向の部分区分（４６）を備えており、該部分区分（４６）が、シール（３７）の軸方向長さの一部だけに亘って延びていて、燃料噴射弁（１）の噴射側の端部の領域に素材結合、形状結合及び／又は摩擦結合によって接合されており、前記軸方向の部分区分（４６）が前記シール（３７）の前記第１の区分（３８）の噴射側に配置されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. シール（３７）が溶接又はレーザ溶接及び／又はかしめ又はプレスによって接合されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. シール（３７）が金属、殊に成形可能な鋼、Ｖ２Ａ鋼、銅合金及び／又は黄銅合金より成っている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. シール（３７）の少なくとも一部がスリーブの形状を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
5. シール（３７）が少なくとも部分的に成形、殊に深絞り又は縁曲げによって製造されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. 第１の区分（３８）が弁受容開口（４８）の壁部に対してプリロードをかけられていて、少なくとも部分的に弾力が持続するように構成されており、これによってプリロードの少なくとも一部が得られるようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
7. 第１の区分（３８）は少なくとも部分的に、シール（３７）の隣接する部分に対して外方に突き出している、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
8. 第１の区分（３７）の横断面プロフィールが波形であって、それによって第１の区分（３７）は複数の箇所で弁受容開口（４８）に気密に当接している、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
9. 第１の区分（３７）の横断面プロフィールが部分円形であるか、及び／又はシール（３７）が部分円形に外方に広がっている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
10. シール（３７）の横断面プロフィールが少なくとも部分的にＵ字形に構成されており、このＵ字の外側の脚が第１の区分（３８）によって形成され、内側の脚が少なくとも部分的に部分区分（４６）によって形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
11. Ｕ字形の区分のＵ字の底部が、段部（４７）の高さ位置に配置されているか、又は直径減少部（４５）の噴射側の端部の高さ位置に配置されている、請求項１０記載の燃料噴射弁。
12. シール（３７）が、燃料噴射弁（１）の噴射側の領域と弁受容開口（４８）との間で、弁受容開口（４８）が燃焼室内に移行する移行部（３９）まで軸方向に延在している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
13. 第１の区分（３８）が少なくとも部分的に、弁受容開口（４８）の直径を減少させる、斜めに延びる第１の載設面（４１）上に気密に当接している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
14. シール（３７）が少なくとも部分的に被覆されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
15. シール（３７）は、その両端部のうちの少なくとも一方が外方に斜めに構成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。

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