JPH09126093A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関のための燃料噴射弁において、開
放、閉鎖及びシールエッジの機能が１つの構造部分に統
合されていて運動する弁部分を必要としない、構造的に
簡単な燃料噴射弁を提供する。 【解決手段】 このため膨張スリーブ７が、弁本体１の
外周面を少なくとも部分的に取り囲んで弁本体１に対し
軸方向に挿入されており、膨張スリーブ７の一部分が弁
本体１の固定部材として構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、請求項１の上位
概念に基づく内燃機関のための燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ国特許公開第４０２３２２２Ａｌ
号明細書で公知のこの種の燃料噴射弁の場合には、弁本
体と該弁本体の孔内に不動に挿入された弁部材との間に
圧力室が形成されており、該圧力室は、弁本体及び弁部
材内に設けられた高圧通路を介して高圧下にある燃料に
よって充填可能である。更に圧力室は、弁本体と弁部材
との間に形成された開口横断面を介して供給されるべき
内燃機関の燃焼室内の噴射横断面から分離されている。
この開口横断面は、圧力室に圧力が負荷された場合にだ
け解放される。このため弁本体がこの領域内で半径方向
に拡大されているか、又はその代りに弁部材が半径方向
に先細りになっている。つまり噴射工程は圧力室を取り
囲む構造部分の弾性変形に基づいて行われており、この
ため移動する弁部材を省くことが可能である。しかしこ
の場合公知の燃料噴射弁は、噴射横断面がリング横断面
として形成されていて、所定の噴射流状態を与えないと
いう欠点を有している。更に公知の燃料噴射弁は多数の
構造部分から組付けられていて、結果的に組立てコスト
ひいては製造コストが高くなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
欠点を除去することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、請求項１に
記載の特徴によって上記課題を解決することができた。

【０００５】

【発明の効果】請求項１に記載の特徴を備えた、内燃機
関のための本発明の燃料噴射弁は、必要部分が２つの個
別部分に、つまり弁本体及び該弁本体と協働する膨張ス
リーブに、削減できるという利点を有しており、これに
よって組立コストひいては製造コストを大幅に減少させ
ることができる。この場合はユニット方式によって汎用
の弁本体及び膨張スリーブを大量に製造することがで
き、かつ希望があれば、更に種々の噴射輪郭に形成する
ことも可能である。これに加えて弾性的な開放運動を行
う膨張スリーブが、付加的な固定手段を使用することな
く有利な形式で弁本体に直接固定されている。

【０００６】この固定はねじ山を用いて形状結合によっ
て行われているか、又は例えば溶接によって素材結合に
よって行われている。この場合特に溶接は、膨張スリー
ブを弁本体のシャフト上に精確に位置固定するのに２つ
の構造部分だけを必要とするにすぎないという利点を有
している。しかしこの代りに、例えば膨張スリーブを弁
本体上にプレス嵌めするか又は縁曲げすることも可能で
ある。有利な形式でコップ状に形成された膨張スリーブ
は、閉じた端部で内燃機関の燃焼室内に突入する弁本体
の部分を覆っており、更に膨張スリーブには噴射孔の形
状を成した噴射開口が設けられていて、該噴射開口の位
置及び形状を介して噴射流の位置及び構成が内燃機関の
要求に適合できるようになっている。その場合種々の噴
射孔長さが膨張スリーブの種々の壁厚を介して達成可能
である。その際スリーブの膨張に基づく噴射流の角度依
存性は排除されていて、噴射孔の閉じたスリーブ底部か
らの最小間隔が保持されうるようになっており、更にス
リーブ底部は撓みを阻止することができるように補強さ
れて構成することができる。別の利点が、噴射弁の漏洩
油のない構造によって達成されており、これによってコ
ストの嵩む漏洩油用の孔、接続部及び導管を省くことが
でき、更には製作コスト及び組立コストを減少させるこ
とができる。更にこのことによって高圧通路を中央部に
配置することができ、これによって結果的に、コスト的
に有利な材料の場合に高い圧力閾値強度を得ることがで
きかつ製法コストが少なくて済むようになっている。

【０００７】この場合開口横断面は、弁本体に設けられ
たシールエッジと、該シールエッジと協働する膨張スリ
ーブの円錐形の弁シール面とによって形成されている。
その際シールエッジを形成するのには種々の代案が可能
である。環状のシールエッジを弁本体の軸線に対し所定
の角度を成して配置することも可能であるため、本発明
の噴射弁は非中心的な傾斜組込みに対しても適合してお
り、その場合噴射横断面は種々の仰角を有している。更
にシールエッジを膨張スリーブの内壁に設けかつ円錐形
の弁シール面を弁本体の套面に設けるという代案も可能
である。弁シール面とシールエッジとの間に所定量の半
径方向の圧着力によって達成されるまで、膨張スリーブ
が円錐形の弁シール面でも弾性的に弁本体に押圧される
ことによって、開口横断面の形成を簡単な形式で噴射弁
の開口圧力を外方から調節することが可能である。その
場合はこの位置で膨張スリーブが弁本体に対して固定さ
れるが、この固定は溶接を用いて特に簡単に行うことが
できる。開口圧力を種々に調節することができるよう
に、調節ディスクを設けることも可能である。この調節
ディスクは、軸方向で弁本体と膨張スリーブとの間に挿
入されており、膨張スリーブが螺着されている場合には
容易に別の肉厚の調節ディスクと交換できるよになって
いる。この場合は弁シール面の円錐角度に依存して、異
なった肉厚の調節ディスクを異なった開口圧力値に対応
させることが可能である。

【０００８】調節ディスクの使用によって更に、調節デ
ィスクが同時に弁本体シャフトと膨張スリーブとの間に
形成された圧力室をシールすることができる、という利
点が得られる。この場合圧力室は、弁本体内の高圧通路
のそれぞれの構成に応じて膨張スリーブの閉じた底部又
は膨張スリーブの上方端部に配置されており、更に圧力
室は、シールエッジ及び弁シール面よって形成された開
口横断面によって噴射開口から常に分離されている。

【０００９】これとは別に、開口横断面が膨張スリーブ
の軸方向の膨張によって開放制御されるように、膨張ス
リーブを構成することも可能である。この場合はスリー
ブ底部に円錐状の弁シール面が設けられていて、該弁シ
ール面が高圧通路の出口開口に形成されたリングエッジ
と直接協働できるようになっている。

【００１０】燃焼室内へ噴射された燃料の噴射流状態を
確実に規定することができるようにするために更に、噴
射孔乃至噴射横断面を有する膨張スリーブの周方向にお
ける確実な位置固定を保証する手段が設けられている。
この手段は溝案内部、ストッパ又はそれに類似するもの
として構成可能である。

【００１１】本発明のその他の利点及び有利な構成は、
以下の説明書、図面及び請求項から推測可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】内燃機関のための本発明の燃料噴
射弁の６つの実施例を図面に図示し、次にこれを詳しく
説明する。

【００１３】図１及び図２に図示された、内燃機関のた
めの本発明の燃料噴射弁の第１実施例は円筒形の弁本体
１を有し、該弁本体１は、リング段部３を介して横断面
が縮小されていて、直径の小さくなったシャフト部分５
の自由端部によって内燃機関の図示されていない燃料室
内に突入している。弁本体１上にはコップ状の膨張スリ
ーブ７が装着されており、該膨張スリーブ７は、閉じた
端部によって弁本体１の燃焼室側の自由端部を覆い、か
つ雌ねじ９によって弁本体１の直径の大きい方の部分上
に設けられた雄ねじ１１上にキャップナットの形式で螺
着されている。膨張スリーブ７は内孔の拡径部によって
形成されたリング肩部３を有し、該リング肩部３は、弁
本体１のリング段部３と共に軸方向のストッパとして協
働している。その際リング肩部３とリング段部３との間
に調節ディスク１５が挿入されており、該調節ディスク
１５の肉厚を介して弁本体１上への膨張スリーブ７の軸
方向位置が調節可能である。

【００１４】膨張スリーブ７は、燃料室側の下端部に、
図２に拡大図示された円錐形の直径縮小部を有し、該直
径縮小部は、閉じた端面にまで延びており、かつ膨張ス
リーブ７の内方には、膨張スリーブ７の底部１９にまで
延びている円錐形の弁シール面１７が形成されている。
その場合弁シール面１７の円錐角は極めて小さいが、図
２ないし図６ではよくみえるようにより大きく図示され
ている。

【００１５】弁本体１のシャフト５の燃焼室側端部に設
けられた半径方向に突出するシールエッジ２１は弁シー
ル面１７と協働し、かつこの実施例では刃物状に延びて
おり、該シールエッジ２１には弁シール面１７が所定の
バイアスで弾性的に当接しており、該バイアスは、弁本
体１上への膨張スリーブ７の軸方向螺入深さの度合によ
って調節可能である。このシールエッジ２１は、膨張ス
リーブ７と弁本体１のシャフト５との間に形成された圧
力室２３を、膨張スリーブ７の底部１９と弁本体１の燃
焼室側端部との間に形成された噴射室２５から分離して
おり、その場合圧力室２３は、リング段部３側の上端部
に挿入された調節ディスク１５によってシールされてい
る。

【００１６】噴射されるべき燃料を案内するため弁本体
１内に高圧通路２７が設けられており、該高圧通路２７
は、図示されていない高圧導管を介して燃料高圧ポンプ
に接続されていて、第１実施例では弁本体１の上端部か
ら延びている軸方向袋孔２９と、該袋孔２９と交差する
２つの横方向孔３１とによって構成されている。複数
個、少なくとも１個設けられている横方向孔３１が、こ
の実施例の場合には燃料流れの方向に傾斜して配置され
ていて、シールエッジ２１の上方で、実施例では上方に
位置する圧力室２３に開口している。更に下方でシール
エッジ２１に続く膨張スリーブ７の壁領域の噴射室２５
の領域内には、噴射横断面を形成する噴射孔３３が設け
られており、該噴射孔３３は、それぞれ噴射流の要求に
応じて成形し、かつ噴射孔は同じ様に複数個膨張スリー
ブ７の外周部に亘り分配されて配置することができる。

【００１７】シールエッジ２１の上流側の液圧圧縮容積
（死容積）と、シールエッジ２１の下流側の炭化水素放
出に対して有害な噴射室２５の容積（有害容積）との両
方を最小にすることができるように、構造部分がそれに
対応して最適化されている。

【００１８】図３に図示された第２実施例は、第１実施
例に対しシールエッジ２１の配置だけが異なっており、
シールエッジ２１は、膨張スリーブ７の内壁に配置され
ていて、弁本体１の套面に設けられた円錐形の弁シール
面１７と協働している。

【００１９】本発明の燃料噴射弁は次の様な形式で作業
する。

【００２０】噴射が休止されている間圧力室２３は、噴
射室２５に対しシールエッジ２１の弁シール面１７への
弾性的な当接によって密閉されている。

【００２１】燃料噴射の開始の際には、高圧下にある燃
料が高圧通路２７を通り圧力室２３に流入して該圧力室
２３を燃料高圧に増圧させる。この燃料高圧が結果的
に、弾性材料から成る膨張スリーブ７を半径方向に拡幅
させることになる。膨張スリーブ７の半径方向の拡幅に
よって、円錐形の弁シール面１７が弁本体１のシールエ
ッジ２１から持上げられて、噴射室２５への開口横断面
が解放されるようになる。その場合燃料は、開口横断面
に沿って噴射室２５内に流れ、かつ噴射室２５から公知
の形式で噴射孔３３を介して、供給されるべき内燃機関
の燃焼室内に到達する。燃料噴射の終了時には高圧通路
２７及び圧力室２３内の圧力が必要な開放圧力以下に低
下し、その結果膨張スリーブ７の内部応力に基づいて弁
シール面１７がシールエッジ２１に戻るように移動させ
られ、かつ開口横断面が閉じられるようになる。その場
合開放圧力の値は、膨張スリーブ７の軸方向の螺入深さ
を介して弁シール面１７の円錐角度に依存して、かつ膨
張スリーブ７の弾性によって、調節可能である。

【００２２】図２の図面に類似して図４に図示された第
３の実施例の場合には、膨張スリーブ７が、軸方向の所
定の押圧間隔に基づいて弁本体１上に密接に溶接された
キャップとして形成されているだけであるため、噴射弁
はやはり２つの構造部分だけで成っている。この場合膨
張スリーブ７は第１実施例に類似して円錐形弁シール面
１７を有し、該弁シール面１７は半径方向に突出した弁
本体１のシールエッジ２１と協働している。高圧通路２
７は第２実施例では軸方向貫通孔３５として形成されて
おり、該貫通孔３５は、スリーブ底部１９と弁本体１の
燃焼室側端面との間に形成されて下方に位置している圧
力室２３に開口しており、該圧力室２３は図２に類似し
て、シールエッジ２１と弁シール面１７との間に形成さ
れたシールないし開口横断面によって上方に位置する噴
射室２５から分離されており、該噴射室２５から噴射孔
３３が分岐している。噴射は第１実施例の場合と同じ様
に、高い燃料圧力の負荷に基づいて膨張スリーブ７が半
径方向に拡幅することによって行われる。この拡幅によ
って弁シール面１７がシールエッジ２１から持上げられ
て開口横断面を噴射室２５内へ解放し、これによって高
圧下にある燃料が噴射孔３３を介して噴射されるように
なる。その際この構成は、スリーブが所望の開放圧力に
到達するまで押込められることにより開放圧力の検査及
び調節を組付けの間に行うことができるという利点を有
している。引続いてスリーブ７はこの位置で弁本体１に
溶接される。

【００２３】図５に図示された第４の実施例は、第１の
実施例に対し、弁シール面１７と協働する弁本体１のシ
ールエッジ２１の構成が異なっているだけである。この
シールエッジ２１は、弁本体１の下端部における円錐形
の横断面縮小部によって形成されていて、強度が高くか
つ製作が簡単であるという利点を有している。

【００２４】燃料噴射弁を傾斜して組込むために図６に
図示された第５の実施例は、弁本体１及び膨張スリーブ
７での軸線に対し角度γを成して配置された、半径方向
に突出する弁本体１のシールエッジ２１を有しており、
該シールエッジ２１は第１実施例に類似して膨張スリー
ブ７の内壁の弁シール面１７と協働し、また上方に位置
する圧力室２３に開口している燃料高圧通路２７が、図
１及び図２の場合と同じ様に形成されている。この場合
下方に位置する噴射室２５内に配置された噴射孔３３
は、公知の形式で異なった標高角度を有している。

【００２５】図７に図示された第６実施例は、弁本体１
と膨張スリーブ７との間の開口横断面を開放制御する膨
張スリーブ７の膨張運動が半径方向ではなく軸方向に行
われるという点で、前述の実施例とは基本的に異なって
いる、更に、図４と同じ様に弁本体１に溶接された膨張
スリーブ７（この代りに螺着されていてもよい）は閉じ
た底部１９上に円錐状の***部３７を有し、該***部３
７の円錐面が円錐弁座３９を形成している。この弁座３
９と、高圧通路２７を形成する軸方向貫通孔３５の燃料
室側出口開口に形成されたシールエッジ２１とが協働
し、このため圧力室として作用する高圧通路２７が同時
に、弁本体１と膨張スリーブ７との間に形成された噴射
室２５に対しシールされて遮断されるようになってお
り、該噴射室２５から公知の形式で噴射孔３３が分岐し
ている。この場合噴射作業は、スリーブ底部９ひいては
該スリーブ底部９に取付けられた弁座３９の軸方向の変
位によって行われる。その結果燃料は、高圧通路２７か
ら弁座３９とシールエッジ２１との間に開放制御された
開口横断面に沿い噴射室２５内に流れ、更に噴射孔３３
を介して内燃機関の燃焼室内に噴射される。

【００２６】内燃機関のための本発明の燃料噴射弁によ
って、開放、閉鎖及びシールの機能が１つの構造部分に
統合されており、かつ燃料噴射弁が運動する弁部分を必
要としないで構造的に簡単な僅かな構造部分で実現され
ており、このため大量生産においてコスト的に有利に噴
射弁を製造することができるようになっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射弁の縦断面図である。

【図２】半径方向に突出したシールエッジと上方に位置
する圧力室とを備えた第１実施例の図１の鎖線部ＩＩの
拡大部分図である。

【図３】シールエッジが膨張スリーブに配置されている
第２実施例の図である。

【図４】半径方向に突出するシールエッジと下方に位置
する圧力室とを備えた第３実施例の図である。

【図５】弁本体の円錐形横断面縮小部によって形成され
たシールエッジを備えた第４実施例の図である。

【図６】弁本体軸線に対し傾斜して配置されたシールエ
ッジを備えた第５実施例の図である。

【図７】弁シール面がスリーブ底部の円錐形一体成形に
よって形成されている第６実施例の図である。

【符号の説明】

１ 弁本体、 ３ リング段部、 ５ シャフト部分、
７ 膨張スリーブ、９ 雌ねじ、 １１ 雄ねじ、
１３ リング肩部、 １５ 調節ディスク、１７ 弁シ
ール面、 １９ 底部、 ２１ シールエッジ、 ２３
圧力室、２５ 噴射室、 ２７ 高圧通路、 ２９
袋孔、 ３１ 横方向孔、 ３３噴射孔、 ３５ 貫通
孔、 ３７ ***部、 ３９ 弁座

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター レーヴェンツ ドイツ連邦共和国 ヘミンゲン ヒルシュ シュトラーセ 27 (72)発明者 ウーヴェ ゴルドン ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン ダイムラーシュトラーセ 18 (72)発明者 シュテファン ハウク ドイツ連邦共和国 ラインフェルデン−エ ヒターディンゲン ラングヴィーゼンシュ トラーセ 28 (72)発明者 クリスティアン シュマイサー ドイツ連邦共和国 エスリンゲン ゲシュ ヴィスター ショル シュトラーセ 15

Claims (16)

【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、
   弁本体（１）と、該弁本体（２）と協働する膨張スリー
   ブ（７）とを備え、膨張スリーブ（７）と弁本体（１）
   との間には圧力室（２３）が形成されており、該圧力室
   （２３）に高圧通路（２７）が開口しており、圧力室
   （２３）は、高圧下で開放制御可能な、膨張スリーブ
   （７）と弁本体（１）との間の開口横断面を介して、内
   燃機関の燃焼室内の噴射横断面に接続可能である形式の
   ものにおいて、 膨張スリーブ（７）が弁本体（１）の外周面を少なくと
   も部分的に取り囲んでいて弁本体（１）に対し軸方向に
   支持されており、膨張スリーブ（７）の一部分が弁本体
   （１）への固定部材として構成され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】 膨張スリーブ（７）が弁本体（１）に形
   状結合によって、殊にねじ山（９，１１）によって固定
   されていることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射
   弁。
3. 【請求項３】 膨張スリーブ（７）が弁本体(１)に素材
   結合によって、殊に溶接によって固定されていることを
   特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 弁本体（１）が一体に構成されているこ
   とを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 弁本体（１）のリング段部（３）と膨張
   スリーブ（７）のリング肩部（１３）との間に調節ディ
   スク（１５）が挿入されており、該調節ディスク（１
   ５）が、弁本体（１）と膨張スリーブ（７）との間の圧
   力室（２３）をシールし、かつ軸方向の肉厚によって弁
   本体（１）上の膨張スリーブ（７）の軸方向位置を規定
   していることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射
   弁。
6. 【請求項６】 膨張スリーブ（７）がコップ状に形成さ
   れており、膨張スリーブ（７）の閉じた下端部が弁本体
   （１）の燃焼室側の下端部を覆っていることを特徴とす
   る、請求項１記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 圧力室（２３）を噴射横断面側で制限す
   る、開放制御可能な開口横断面が、弁本体（１）の套面
   のシールエッジ（２１）と、該シールエッジ（２１）と
   協働する、膨張スリーブ（７）の内壁の円錐弁座面（１
   ７）とによって形成されていることを特徴とする、請求
   項１記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 弁本体（１）のシールエッジ（２１）
   が、弁本体（１）の直径が一定な領域と円錐状に縮小し
   ている領域との間の移行部に形成されていることを特徴
   とする、請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 弁本体（９）のシールエッジ（２１）
   が、半径方向に突出した環状のリングエッジによって形
   成されており、該リングエッジが殊にリング刃として構
   成されていることを特徴とする、請求項７記載の燃料噴
   射弁。
10. 【請求項１０】 シールエッジ（２１）が弁本体（１）
    の中心軸線に対し傾斜して配置されていることを特徴と
    する、請求項９記載の燃料噴射弁。
11. 【請求項１１】 噴射横断面が、下流側でシールエッジ
    （２１）に続く膨張スリーブ（７）の壁内の少なくとも
    １つの噴射孔（３３）によって形成されていることを特
    徴とする、請求項７記載の燃料噴射弁。
12. 【請求項１２】 高圧通路（２７）が軸方向の袋孔（２
    ９）として形成されており、該袋孔（２９）から少なく
    とも１つの横方向孔（３１）が分岐して圧力室（２３）
    に開口していることを特徴とする、請求項１記載の燃料
    噴射弁。
13. 【請求項１３】 高圧通路（２７）が軸方向の貫通孔
    （３５）として形成されており、該貫通孔（３５）が、
    膨張スリーブ（７）の閉じた端部によって制限された下
    方に位置する圧力室（２３）に開口していることを特徴
    とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
14. 【請求項１４】 軸方向の貫通孔（３５）として構成さ
    れた高圧通路（２７）が燃焼室側の出口開口においてシ
    ールエッジ（２１）を形成し、該シールエッジ（２１）
    は、膨張スリーブ（７）の底部（１９）に配置された円
    錐形弁座（３９）と協働して、高圧通路（２７）内の所
    定の圧力から円錐形弁座（３９）が、シールエッジ（２
    １）への当接位置から軸方向に移動させられて、膨張ス
    リーブ（７）と弁本体（１）との間の開口横断面を開放
    することができるように構成されていることを特徴とす
    る、請求項１記載の燃料噴射弁。
15. 【請求項１５】 圧力室（２３）を噴射横断面（３３）
    側で制限する開放制御可能な開口横断面が、膨張スリー
    ブ（７）の内壁のシールエッジ（２１）によって形成さ
    れており、該シールエッジ（２１）が弁本体(１)の套面
    上の円錐形弁座面（１７）と協働していることを特徴と
    する、請求項１記載の燃料噴射弁。
16. 【請求項１６】 噴射横断面（３３）を受容した膨張ス
    リーブの位置を周方向に固定することができる手段が設
    けられていることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴
    射弁。