(57)【要約】  公知の燃料噴射弁は、弁座のシール座部と協働する弁閉鎖体と、シール座部の下流に配置された、燃料のための流出領域とを備えており、この場合、燃料噴射弁によって生ぜしめられた燃料スプレーは、将来的な排ガス規定のために十分に小さくない平均的な液滴直径を有している。  本発明の燃料噴射弁においては、簡単な形式で噴霧が改善され、付加的な補助エネルギーなしで、平均化された液滴直径が減少される。  本発明によれば、前記流出領域（１４）内に燃料の流れに影響を及ぼす隆起部（２２）が配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁であって、弁座のシール座部と協働する弁閉鎖体と、シール座部の下流に配置された、燃料のための流出領域とを備えている形式のものにおいて、
前記流出領域（１４）内に燃料の流れに影響を及ぼす隆起部（２２）が配置されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
流出領域（１４）が、第１の壁部（１５）と、この第１の壁部（１５）に向き合う第２の壁部（１６）とによって形成されており、この場合、第１の壁部（１５）と第２の壁部（１６）との間に流出ギャップ（１７）が設けられている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
流出領域（１４）の第１の壁部（１５）及び／又は第２の壁部（１６）に隆起部（２２）が設けられている、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
第２の流出縁部（１９）を備えた第２の壁部（１６）が、第１の流出縁部（１８）を備えた第１の壁部（１５）に向き合った位置で、流れ方向で見て第１の流出縁部（１８）の後ろで終わっている、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記隆起部（２２）が、流出領域（１４）の表面（２３）に対して垂直に測定した、１００マイクロメートルより小さく、前記表面（２３）の突起よりも大きい高さを有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
隆起部（２２）が流出ギャップ（１７）内に配置されている、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
隆起部（２２）が第１の流出縁部（１８）の下流に配置されている、請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
隆起部（２２）が、円筒形、四面体形、角錐形、円錐形、角柱形、平行６面体形、半球状又は節状に構成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
隆起部（２２）の高さが、下流に向かって連続的に又は段階的に上昇又は低下している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
隆起部（２２）が、流れ方向に対して直交して配置された単数又は複数の列（２４）に設けられている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
隆起部（２２）が列（２４）同士で互いにずらして配置されている、請求項１０記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
隆起部（２２）が、粗面仕上げ、マイクロスタンピング、レーザ切削、エッチング、マイクロ電気メッキ又は層被着によって形成されている、請求項１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、弁座のシール座部と協働する弁閉鎖体と、シール座部の下流に配置された、燃料のための流出領域とを備えている形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
アメリカ合衆国特許第４７５９３３５号明細書によれば、シール座部の下流に配置された流出領域を備え、かつ弁座のシール座部と協働する弁閉鎖体を有する燃料噴射弁が公知である。公知の燃料噴射弁において生ぜしめられるスプレー（燃料噴霧）においては、その平均的な液滴直径が、将来的な排ガス規定のためには十分に小さくはない。
【０００３】
発明の利点
燃料のための流出領域内に燃料の流れに影響を及ぼす隆起部が配置されている、という特徴を有する本発明の燃料噴射弁は、簡単な形式で、流出領域内に燃料の流れに影響を及ぼす非平坦性若しくは隆起部が配置されていることによって、噴霧が改善されるようになっている。このような形式で、スプレーの平均的な液滴直径は、付加的な補助エネルギーを消費することなしに減少せしめられるので、減少された排出ガスが得られる。
【０００４】
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、有利な実施態様及び改良が可能である。
【０００５】
流出領域が、第１の壁部と、この第１の壁部に向き合う第２の壁部とによって形成されており、この場合、第１の壁部と第２の壁部との間に流出ギャップが設けられていれば、特に有利である。何故ならば、燃料噴流はこのような形式で、燃料噴射弁から所定にガイドされて流出されるからである。
【０００６】
また、第２の流出縁部を備えた第２の壁部が、第１の流出縁部を備えた第１の壁部の後ろで終わっていれば有利である。何故ならばこれによって特に簡単な実施例が得られるからである。
【０００７】
本発明の有利な実施例によれば、隆起部が、流出領域の表面に対して垂直に測定した、１００マイクロメートルより小さく、前記表面の突起よりも大きい高さを有している。
【０００８】
隆起部が流出ギャップ内に配置されていれば、非常に有利である。何故ならばこのような形式で、いわゆるカルマの渦流が生ぜしめられ、その周期的に剥離する渦流が乱流を生ぜしめるので、燃料流は、従来技術のものよりもより小さい液滴で崩壊するからである。
【０００９】
さらにまた、隆起部が第１の流出縁部の下流に配置されていれば有利である。何故ならばこのような形式で、燃料流は、隆起部において、より大きい流れ表面を有する多くの個別流に分割されるからである。
【００１０】
隆起部が、円筒形、四面体形、角錐形、円錐形、角柱形、平行６面体形、半球状又は節状に構成されていれば、有利である。何故ならばこのような形式で、燃料流の表面を振動させ、それによって燃料流を非常に小さい液滴に噴霧するために、燃料噴射弁から噴射された燃料流内に十分に大きい乱流を生ぜしめることができるからである。
【００１１】
さらにまた、隆起部の高さが、下流に向かって連続的に又は段階的に上昇又は低下していれば、有利である。何故ならば燃料流は、隆起部において多くの個別流に分割され、これらの個別流は下流で別の個別流と衝突することが殆どないからである。
【００１２】
別の実施態様によれば、複数の隆起部が、流れ方向に対して直交して配置された単数又は複数の列に設けられている。
【００１３】
また、隆起部が、粗面仕上げ、マイクロスタンピング、レーザ切削、エッチング、マイクロ電気メッキ又は層被着によって形成されていれば有利である。何故ならば、これらの手段は、隆起部を製作するために適した方法だからである。
【００１４】
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。
【００１５】
図１は燃料噴射弁の第１実施例、図２は第１実施例の部分的な平面図、図３は第２実施例、図４は第３実施例、図５は第３実施例の部分的な平面図、図６は第４実施例、図７は第５実施例、図８はいわゆるＡ形弁、図９はいわゆるＩ形弁である。
【００１６】
実施例の説明
図１は、本発明に従って構成された燃料噴射弁の第１実施例の概略図である。
【００１７】
この燃料噴射弁は、燃料消費及び排出ガスを低下させるために、燃料をスプレー状に微細に噴霧するために用いられる。燃料は、例えばいわゆる吸気管噴射においては吸気管に噴射され、またいわゆる直接噴射においては内燃機関の燃焼室内に噴射される。
【００１８】
燃料噴射弁は、燃料のための入口通路２を備えた弁ケーシング２を有している。弁ケーシング１内には、弁ニードル４を軸方向で調節するための概略的に示されたアクチュエータ３が配置されている。アクチュエータ３は、例えば励磁可能なコイルと協働する磁石可動子、ハイドロリックエレメント、圧電アクチュエータ又はこれと類似のものである。
【００１９】
弁ニードル４は、弁ケーシング１内で軸方向に可動に設けられていて、例えばアクチュエータ３側に向いたニードルシャフト７と、アクチュエータ３とは反対側の弁閉鎖体８とを有している。アクチュエータ３はその運動を直接又は間接的に弁ニードル４のニードルシャフト７に伝達し、それによって弁座９と協働する弁閉鎖体が燃料噴射弁をその弁縦軸線５に向かって開放又は閉鎖する。燃料噴射弁は、例えばいわゆる球体・円錐形座部を有しており、この場合、弁座９は例えば円錐形に構成されていて、弁座９と協働する球区分又は半径方向区分１０を有している。この燃料噴射弁は、もちろん別の構成、例えば球体・球形座部、円錐形体・円錐形座部又は円錐形体・球形座部を有していてもよい。燃料噴射弁の閉じた状態では、弁閉鎖体８はその周面全体が弁座９に線接触又は面接触で気密に当接する。これは以下ではシール座部１１と称呼されている。
【００２０】
弁座９の下流側に流出領域１４が続いており、この流出領域１４から燃料がいわゆる自由噴流として、内燃機関によって吸い込まれる空気と混合される。
【００２１】
流出領域１４は、第１の壁部１５と、この第１の壁部１５に向き合う第２の壁部１６とによって形成されており、第１の壁部１５と第２の壁部１６との間に流出ギャップ１７が形成されており、この流出ギャップ１７を通って、燃料噴射弁の開放時に燃料２０が流出する。第１の壁部１５はシール座部１１から第１の流出縁部１８まで延在しており、第２の壁部１６はシール座部１１から、燃料流れ方向で見て第２の流出縁部１９まで延在している。
【００２２】
第１の壁部１５と第２の壁部１６とは、例えば互いに一体的に接続されているか、又はそれぞれ別体の部分に設けられていてもよい。流出ギャプ１７は閉じた流過通路として構成されており、この流過通路の横断面は任意の形状、例えば円形、環状又は長方形であってよい。第２の流出縁部１９を備えた第２の壁部１６は、シール座部１１とは反対側の、第１の壁部１５の第１の流出縁部１８の下流で終わっている。勿論、第１の流出縁部１８と第２の流出縁部１９とは、弁軸線５に対して垂直な同一面上に位置していてもよい。
【００２３】
本発明によれば、流出領域１４内に非平坦部若しくは隆起部２２が配置されており、この非平坦部若しくは隆起部２２は燃料流内に突入していて、それによって燃料流に影響を及ぼすか若しくは燃料流を妨害するようになっている。
【００２４】
隆起部２２は、例えば流出領域１４の、第２の壁部１６に形成されたベース面２３に隆起して形成されていて、ベース面２３に対して垂直に測定した高さを有している。この高さは、例えば１００マイクロメートルよりも小さく、ベース面２３の突起の高さよりも大きい。
【００２５】
隆起部２２は、例えば流れ方向に対して直交する横方向の一列又は複数の列２４で任意に並んで配置されていてよい（図２）。これらの列２４は、流れ方向で相前後に配置されており、この場合例えばそれぞれ１つの列２４の複数の隆起部２２が、隣接する列２４の複数の隆起部２２に対して互いにずらして配置されている。
【００２６】
これらの隆起部２４は、流出ギャップ１７内に、及び／又は下流側に位置する第２の流出縁部１９においては第１の流出縁部１８の下流に配置されている。これらの隆起部２２は、第１の壁部１５及び／又は第２の壁部１６に設けられている。これらの隆起部２２は、２つの壁部１５，１６のうちの一方から流出ギャップ１７内に突入していて、向き合う壁部１５，１６にまで達している。
【００２７】
非平坦部若しくは隆起部２２は、例えば円筒形、角柱（プリズム）形、平行６面体状、半球状、節（Noppe）状又はこれと類似の形に形成されている。
【００２８】
複数の隆起部２２を流れ方向に対する整列は任意であって、例えば複数の隆起部２２は一縁部又は一面が流れ方向に整列されていてよい。
【００２９】
角錐（ピラミッド）形及び四面体形は、流れに関連して好都合な形状を有していて、下流側における渦流発生を避けるか又は少なくとも減少させるようになっているので、角錐又は四面体の下流側において堆積が発生しないか又は僅かな堆積しか発生しない。
【００３０】
燃料は、弁ケーシング１内においてシール座部１１の上流で入口通路２から弁閉鎖体８までガイドされる。燃料噴射弁が開放されると、弁閉鎖体８はシール座部１１から持ち上がるので、燃料は、弁閉鎖体８と弁座９との間に形成された出口開口を介して燃料流として、流出領域１４の流出ギャプ１７内に流れ込む。
【００３１】
流出ギャップ１７内では、燃料流は、流出領域１４の周面全体を介してガイドされ、また燃料流は、流れ方向で下流側に位置する第２の流出縁部１９において、第１の流出縁部１８の下流で部分的に自由流として周面の一部に沿ってガイドされている。燃料流は、第２の流出縁部１９の下流では、完全な自由流として燃料噴射弁の流出領域１４を通過し、かつ崩壊して、多数の小さい液滴が形成される。測定された液滴直径が小さい程、内燃機関の燃料消費が少なく、排出ガスは少ない。
【００３２】
開放された燃料噴射弁において流出ギャップ１７を通って流出する燃料流は、複数の隆起部２２の周囲を巡って及び／又は隆起部２２の上を流過し、この場合、流れに多くの渦流が発生し、これらの渦流によって燃料流の表面に振動が発生する。燃料流の表面に発生する振動によって、燃料流は崩壊して特に小さい液滴を形成する。このような噴霧の改良は、付加的なエネルギーを消費することなしに得られる。従って、流出領域１４内に隆起部２２を配置することによって、簡単かつ安価な形式で、従来技術におけるよりも小さい液滴直径が得られる。
【００３３】
隆起部２２が、例えば角錐形、四面体形、傾斜した面を有していれば、燃料流は、隆起２２の周囲及び／又は上を流過する際に、ここで既に多数の個別の流れに分割される。何故ならば、流れは傾斜した面に従って主流に対して横方向に変向され、それぞれ隆起部２２の下流側の縁部で自由流に分割されるからである。隆起部２２で生ぜしめられた個別流は全体で、隆起部２２の上流における燃料流よりも大きい、流れの表面を有している。
【００３４】
隆起部２２は、例えば粗面仕上げ、サンドブラスト、ローリング、マイクロスタンピング、レーザ切削、エッチング、マイクロ電気メッキ又は層被着によっても形成することができる。
【００３５】
図２は、図１の第１実施例の一部の概略的な平面図を示している。図２に示した実施例では、図１に示した燃料噴射弁と同じ部分又は同じ作用を有する部分は同じ符号で示されている。
【００３６】
図３は、燃料噴射弁の第２実施例の概略的な部分断面図を示している。
【００３７】
図３に示した燃料噴射弁においては、図１及び図２に示した燃料噴射弁と同じ部分又は同じ作用を有する部分は同じ符号で示されている。図３に示した燃料噴射弁は、図１に示した燃料噴射弁とは異なり、隆起部２２が、角錐形ではなく、円筒形として構成されている。
【００３８】
図４は、燃料噴射弁の第３実施例の概略的な部分断面図を示している。
【００３９】
図４に示した燃料噴射弁においては、図１乃至図３に示した燃料噴射弁と同じ部分又は同じ作用を有する部分は同じ符号で示されている。図４に示した燃料噴射弁は、図１に示した燃料噴射弁とは異なり、隆起部２２が角錐形ではなく、四面体として構成されている。
【００４０】
例えば四面体として構成された隆起部２２の高さは、流れ方向で段状に又は連続的に減少又は増大している。隆起部２２で分割された個別流２６は、ベース面２３に対して異なる間隔を保って自由流として分割され、従って各個別流２６間の衝突は少ないので、これらの個別流２６は維持され、大きい表面が得られる。
【００４１】
１つの列２４の隆起部２２の高さは例えば一定であるが、例えば正弦曲線に従って変化していてもよい。
【００４２】
図５は、図４の第３実施例の一部の概略的な平面図を示している。図５に示した燃料噴射弁においては、図１の燃料噴射弁と同じ部分又は同じ作用を有する部分は、同じ符号で示されている。
【００４３】
図６は、燃料噴射弁の第４実施例の概略的な部分断面図を示している。
【００４４】
図６に示した燃料噴射弁においては、図１乃至図５に示した燃料噴射弁と同じ部分又は同じ作用を有する部分は同じ符号で示されている。
【００４５】
図６に示した燃料噴射弁は、図１に示した燃料噴射弁とは異なり、隆起部２２は節として構成されている。
【００４６】
隆起部２２は例えば、パターン形成層（Strukturschicht；パターン形成若しくは構造化された層）２５として電気メッキ的に被着されている。パターン形成層２５は平らな層２６より成っており、この平らな層２６上に例えば半球状の複数の隆起部２２が設けられている。パターン形成層２５は例えばクローム（Ｃｈｒｏｍ）より製作されている。半球状の隆起部２２の直径は例えば０〜３０マイクロメートルである。パターン形成層２５は例えば公知の構造化クローム法によって製作される。燃料流を妨害する段部の形成を避けるために、パターン形成層２５の厚さは、パターン形成層２５の、例えばシール座部１１に向いた側の縁部で連続的に減少する。
【００４７】
パターン形成層２５を製作するためには、表面を高精度に加工する必要はなく、従って簡単かつ安価である。
【００４８】
図７には、燃料噴射弁の第５実施例の概略的な部分断面図が示されている。
【００４９】
図７に示した実施例は、図１乃至図６に示した実施例と同じ部分又は同じ作用を有する部分は、同じ符号で示されている。図７に示した燃料噴射弁は、図１に示した燃料噴射弁とは異なり、隆起部２２は流出領域１４の流出ギャップ１７内に配置されていて、第１の壁部１５から第２の壁部１６に達している。
【００５０】
流出ギャップ１７内に隆起部２２が配置されている場合、各隆起部２２の流れ方向で下流にいわゆる渦流先端が形成され、この渦流先端は、カルマンの渦流とも呼ばれている。この流れによって、各隆起部２２から周期的に渦流が分離され、この渦流は、流れ方向で付加的な乱流を生ぜしめ、このような形式によって、できるだけ小さい液滴で燃料流の崩壊が行われる。隆起部２２の流入側の横断面が小さく、また隆起部２２間の間隔が小さい程、渦流先端によって生ぜしめられる乱流は大きくなる。各列２４の互いのずらし程度が大きければ大きい程、燃料流内の乱流は大きくなる。
【００５１】
図８は、いわゆるＡ形弁の概略図が示されており、この場合、弁閉鎖体８が流れ方向で見て外方に傾斜している。
【００５２】
図８に示した実施例は、図１乃至図７に示した燃料噴射弁と同じ部分又は同じ作用を有する部分は、同じ符号で示されている。
【００５３】
この実施例においては、第１の壁部１５が弁座９に形成されていて、第２の壁部１６が弁閉鎖体８に形成されている。弁閉鎖体８は、ニードルシャフト７の、アクチュエータ３とは反対側の端部から、流れ方向で第２の流出縁部１９まで拡張しており、第２の流出縁部１９は、弁座９に形成された第１の流出縁部１８に対して流れ方向で下流側に位置している。弁座９は、シール座部１１の下流で第１の流出縁部１８まで拡張している。
【００５４】
弁閉鎖体８と弁座９との間に流出ギャップ１７が設けられている。
【００５５】
隆起部２２は例えばシール座部１１の下流で及び第２の流出縁部１９の上流で弁閉鎖体８に設けられており、及び／又はシール座部１１の下流で及び第１の流過縁部１８の上流で弁座９に設けられている。
【００５６】
図９は、いわゆるＩ形弁の概略図が示されており、この場合、弁閉鎖体８は、流れ方向に抗して内方に傾斜して構成されている。
【００５７】
図９に示した燃料噴射弁は、図１乃至図８に示した燃料噴射弁と同じ部分又は同じ作用を有する部分は、同じ符号で示されている。
【００５８】
この実施例によれば、第１の壁部１５と、弁座体１３に形成された第２の壁部１６とは、流過通路として構成された流出ギャップ１７を形成している。流過通路は、第１の領域２９内において弁座の下流で例えば円筒形に形成されていて、次いで第２の領域３０内で流れ方向で円錐形に形成されている。第１の流出縁部１８と第２の流出縁部１９とは、同一平面内に位置している。隆起部２２は例えば第２の領域３０内に配置されている。
【００５９】
燃料噴射弁の開放された状態において、燃料は例えば図示していない螺旋円板によって回転せしめられるので、流出ギャップ１７内に侵入する流れは、遠心力によって回転対称的な層流を形成し、第１の壁部１５及び第２の壁部１６に沿って流れる。この場合、燃料は隆起部２２の回り及び上を通って流れ、隆起部２２の下流で微細に噴霧される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】燃料噴射弁の第１実施例の概略的な部分断面図である。
【図２】第１実施例の部分的な平面図である。
【図３】第２実施例の概略的な部分断面図である。
【図４】第３実施例の概略的な部分断面図である。
【図５】第３実施例の部分的な平面図である。
【図６】第４実施例の概略的な部分断面図である。
【図７】第５実施例の部分的な平面図である。
【図８】Ａ形弁として構成された燃料噴射弁の概略的な部分断面図である。
【図９】Ｉ形弁として構成された燃料噴射弁の概略的な部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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2007509285.tif 000013
2007509285.tif 000014
2007509285.tif 000015
2007509285.tif 000016
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