(57)【要約】本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するための燃料噴射弁（２）であって、噴射孔（２０）を備えた先端部を有する弁体（４）と、該弁体（４）内で軸方向可動に配置されている弁ニードル（６）とが設けられており、該弁ニードル（６）のニードル先端部（８）における円錐部が、噴射孔（２０）に通じる燃料通路を選択的に開放および封鎖するようになっている形式のものに関する。当該燃料噴射弁が、各噴射孔（２０）に対応配置されたそれぞれ１つの溝状の切欠（３８）を弁ニードル（６）のニードル先端部（８）に有していることが提案されている。
2005504924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するための燃料噴射弁（２）であって、噴射孔（２０）を備えた先端部を有する弁体（４）と、該弁体（４）内で軸方向可動に配置されている弁ニードル（６）とが設けられており、該弁ニードル（６）のニードル先端部（８）における円錐部が、噴射孔（２０）に通じる燃料通路を選択的に開放および封鎖するようになっている形式のものにおいて、
弁ニードル（６）のニードル先端部（８）において、各噴射孔（２０）に対応配置されたそれぞれ１つの溝状の切欠（３８）が設けられていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
各切欠（３８）が、少なくとも噴射孔（２０）の直径に相当する幅を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
切欠（３８）がそれぞれ段付けされた輪郭を有している、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
切欠（３８）がそれぞれ弓形の横断面を有している、請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
ノズルニードル（６）が、回転運動を防止するための長手方向案内装置を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
長手方向案内装置が、溝・キー案内装置によって形成されている、請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
弁ニードル（６）のニードル案内部（１０）における嵌合キー（３４）が、弁体（４）内の中空円筒形の案内面（１２）における案内溝（３６）に係合している、請求項５または６記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のための燃料噴射弁、特に直接噴射装置を備えた内燃機関のための燃料噴射弁に関する。
【０００２】
内燃機関の噴射装置のための従来式の燃料インジェクタでは、燃料噴射の制御は、典型的には弁ニードルによって行われる。この弁ニードルは、噴射弁の弁体内でほぼ密に案内されていて、シフト可能に配置されている。弁ニードルはその先端部に弁ニードル座を有しており、この弁ニードル座は、弁体の弁体座と共同で、内燃機関の燃焼室に通じる少なくとも１つのノズル開口を開放または閉鎖する。前記少なくとも１つのノズル開口は、典型的には弁体座の領域に配置されている。
【０００３】
噴射ノズルは、内燃機関の燃焼室に意図的にかつ調量して燃料を供給するという任務を有している。燃料調達の形式は、噴射ノズルと噴射動作の経過とによって本質的に影響される。前記噴射動作の経過は、内燃機関の燃焼に本質的に影響を与え得る。噴射ノズルが閉鎖された状態で、ノズルニードルの円錐部がノズル体の円錐形のシール面に接触している場合には、ノズルニードルは前記接触によってノズル体内でセンタリングされている。しかしながらノズルニードルが円錐形のシール面から持ち上げられる際、この場合ノズル体の先端部内に自由に突入しているノズルニードルは、精確にセンタリングされた位置から逸脱する傾向がある。この結果として、環状の噴射孔が均等に開放されず、このことが、燃焼経過とひいてはエミッション値とに不利な影響を与え得る非対称的な噴流形成を招くことがあり得る。
【０００４】
種々異なる噴射孔の均等な噴流パターンを保証するために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４３６１６号明細書では、噴射ノズルのノズル体の、噴射孔の領域で、先端部の内室内に円筒形の切欠を備えて設けることが提案される。溝によって流れは、ニードル座内のジオメトリをできるだけ僅かな流れ損実で迂回する位置に移される。もっとも、溝の加工成形によって、付加的ないわゆる有害容積（Schadvolumen）、すなわち、エンジン機能に対して排ガスエミッションに関して有害な影響を及ぼす、ノズル体とノズルニードルとの間の容積が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、最小の有害容積で、噴射孔のできるだけ均等な噴射パターンを可能にする、燃料噴射弁を提供することにある。
【０００６】
本発明の前記目的は、従属請求項の対象によって達成される。本発明の有利な構成の特徴は、従属請求項に記載してある。
【０００７】
本発明の前記目標を達成するために、燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するための燃料噴射弁であって、当該燃料噴射弁が、噴射孔を備えた先端部を有する弁体と、該弁体内で軸方向可動に配置されている弁ニードルとを有している形式のものが提案される。弁ニードルのニードル先端部における円錐部は、噴射孔に通じる燃料通路を選択的に開放および封鎖する。本発明によれば、弁ニードルのニードル先端部が、各噴射孔に対応配置されたそれぞれ１つの溝状の切欠を有していることが提案されている。
【０００８】
本発明による前記燃料噴射弁によって、ニードル座の下方の流れの有利な誘導に必要な容積が、最小限に抑えられ得る。このことは、ニードル先端部の周囲の円形の溝の代わりに、単に狭幅の溝がニードル先端部に加工成形されていることによって達成される。
【０００９】
本発明による燃料噴射弁の１実施態様では、各切欠は、少なくとも噴射孔の直径に相当する幅を有している。これにより、有害容積が最小限に抑えられ得る。しかもこの場合、噴射面の方向における最適な流れ変向が保証された状態に保たれる。
【００１０】
製作を簡単化するために、切欠はそれぞれ弓形またはアーチ形の輪郭を有していてよい。このような弓形もしくはアーチ形の輪郭は、ノズルニードルの生産工程に際して簡単に加工成形され得る。したがって、例えば１実施態様では、切欠がそれぞれ半円形の横断面を有していることが考えられる。
【００１１】
ノズルニードルは、有利には、回転運動を防止するための長手方向案内装置を有している。したがって、噴射孔内へのそれぞれの流入部に対する溝の整列が、常時保証されている。ノズルニードルのこのような長手方向案内装置は、有利には、溝・キー案内装置によって形成され得る。これにより、運転中のノズルニードルの回転が、常時防止される。
【００１２】
本発明の別の実施態様では、各噴射孔が、特別に適合された溝を獲得し、これにより、ニードル変位に基づく非対称的な流れ条件が補償され得ることが考えられる。
【００１３】
本発明の本質は、互いに対抗作用する２つの問題を解決することにある。流れ最適化のために、付加的な容積が、噴射ノズルの噴射孔の流入縁部の手前に生ぜしめられ、しかも同時に、ノズルの袋穴内の有害容積が最小化される。組付けに際しての、ノズル体に対するニードルの位置固定によって、両観点の利点を実現することが可能となる。
【００１４】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１５】
図１には、本発明による燃料噴射弁の概略的な断面図を示してある。燃料噴射弁２は弁体４と弁ニードル６とから成っている。この弁ニードル６は、ニードル案内部１０で、弁体４内でほぼ密に案内されている。弁体４の袋穴１６内には、１つもしくは複数の噴射孔２０が設けられている。弁ニードル６はニードル先端部８を有しており、このニードル先端部８は座縁部１８と弁ニードル座２２とを備えている。この弁ニードル座２２は弁体座２４に座着していて、ひいては噴射弁２の噴射孔２０をシールしている。
【００１６】
燃料は、燃料流入部３０を介して、かつ弁ニードル６と弁体４との間に位置する環状の圧力室２６を介して座縁部１８に到達し、弁ニードル６が持ち上げられた状態で、弁ニードル６と弁体幹部との間の環状室３２に沿ってさらに袋穴１６と噴射孔２０とを介して内燃機関の燃焼室内に到達する。
【００１７】
ニードル幹部に比べて直径が拡大されている、弁ニードル６の上方の領域における円とう形に成形されたニードル案内部１０と、円筒形の内周面を有している、弁体４内の案内面１２との間には、シールギャップ１４が存在する。このシールギャップ１４によって、圧力室２６内に形成されている高圧は、弁ニードル６の上方の漏れ領域に向かって連続的に低下している。
【００１８】
弁体４の案内面１２における対応する案内溝３６内で案内されている、ニードル案内部１０の上方の領域における嵌合キー３４によって、常時、弁ニードル６の回転が防止される。これにより、ニードル先端部における切欠３８が、それぞれ対応する噴射孔に対応配置された状態に保たれる。
【００１９】
弁ニードル座２２と弁体座２４とを含めたニードル先端部８の構成を、図３および図４を用いて詳しく説明する。
【００２０】
図２には、図１による燃料噴射弁２の平面図を示してある。この場合、特に嵌合キー３４を示してある。この嵌合キー３４は、ニードル案内部１０の上方の領域における対応する溝に嵌め込まれている。嵌合キー３４は、弁体４における相応に合致する案内溝３６に係合している。したがって、弁ニードル６の軸方向の案内が、僅かな遊びを備えて保証されている。これにより、ニードル先端部８における各切欠が、それぞれ所属の噴射孔２０に対応配置された状態に保たれる。
【００２１】
図３には、図１による燃料噴射弁２のニードル先端部８の拡大部分図を示してある。弁ニードル６はそのニードル先端部８に、第１の円錐角度を備えた第１の円錐区分４２を有している。この第１の円錐区分４２は、第１の円錐区分４２よりも幾分鈍い円錐角度を備えた第２の円錐区分４４に移行している。ニードル先端部８の端部では、第２の円錐区分４４が平面取りされていて、円形の端面４０によって制限されている。第１の円錐区分４２と第２の円錐区分４４との間の移行部は、同時に座縁部１８を成している。この座縁部１８は弁ニードル座２２を形成している。この弁ニードル座２２は、弁ニードル６が閉鎖された状態で、弁体先端部の弁体座２４に接触している。弁体の下方の先端部には、複数の噴射孔２０が設けられており、その数は図示の実施例では６つである（図４参照）。
【００２２】
第２の円錐区分４４には、溝状の切欠３８が設けられている。これらの切欠３８はそれぞれ１つの噴射孔２０に対応配置されていて、それぞれ噴射孔２０とほぼ同じ幅を有している。溝状の切欠３８はそれぞれ三角形状の横断面を有している。この場合、切欠３８の下方の縁部は、それぞれ噴射孔２０の下方の縁部とほぼ同じ高さに位置する。各切欠の上方の縁部は、第１の円錐区分４２の比較的近くに位置する。これにより、燃料流は溝内でほぼ旋回なしに経過することができ、噴射孔２０の方向に誘導される。
【００２３】
第２の円錐区分４４の端面４０および先端部の周囲では、弁体先端部に袋穴１６が形成されている。この袋穴１６は、弁ニードル６が閉鎖された状態で極めて小さい空間しか残していない。したがって、本発明による燃料噴射弁２内には、僅かな有害容積しか形成されない。
【００２４】
最後に図４には、図３によるニードル先端部８を下方から見た平面図を示してある。星形に対称的に配置された噴射孔２０が認識できる。これらの噴射孔２０にはそれぞれ、同じ長手方向軸線上に１つの切欠３８が、ニードル先端部８の第２の円錐区分４４において対応配置されている。
【００２５】
本発明の別の有利な実施例では、切欠３８はそれぞれ個別的な輪郭を有していてよい。これにより、例えば中央で案内されていないかまたは側方へ変位されている弁ニードル６に基づく燃料噴射弁２の非対称的な噴射パターンが、補償され得る。有利には、このような非対称的な噴射パターンは実験において確定され得、切欠３８の形成に際して相応に顧慮され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による燃料噴射弁の概略的な断面図である。
【００２７】
【図２】図１による燃料噴射弁の平面図である。
【００２８】
【図３】図１による弁のニードル先端部の拡大部分図である。
【００２９】
【図４】図３によるニードル先端を下方から示す平面図である。
【国際公開パンフレット】
2005504924.tif 000003
2005504924.tif 000004
2005504924.tif 000005
2005504924.tif 000006
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月8日(2003.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するための燃料噴射弁（２）であって、噴射孔（２０）を備えた先端部を有する弁体（４）と、該弁体（４）内で、噴射弁（２）を開放および閉鎖するために軸方向可動に配置されている弁ニードル（６）とが設けられており、該弁ニードル（６）のニードル先端部（８）における円錐部が、噴射孔（２０）に通じる燃料通路を選択的に開放および封鎖するようになっている形式のものにおいて、
個々の各噴射孔（２０）に、それぞれ１つの溝状の切欠（３８）が、弁ニードル（６）のニードル先端部（８）において対応配置されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
各切欠（３８）が、少なくとも噴射孔（２０）の直径に相当する幅を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
切欠（３８）がそれぞれ段付けされた輪郭を有している、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
切欠（３８）がそれぞれ弓形の横断面を有している、請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
ノズルニードル（６）が、回転運動を防止するための長手方向案内装置を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
長手方向案内装置が、溝・キー案内装置によって形成されている、請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
弁ニードル（６）のニードル案内部（１０）における嵌合キー（３４）が、弁体（４）内の中空円筒形の案内面（１２）における案内溝（３６）に係合している、請求項５または６記載の燃料噴射弁。
【国際調査報告】
2005504924.tif 000016
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