(57)【要約】  本発明に係る燃料噴射弁は、固定の弁座（２９）を有する弁座体（１６）の下流側に孔付き板（２３）が配置されており、この孔付き板（２３）が流出開口（２４）を備えていることによって特徴付けられている。直接に流出開口（２４）の上流側に、環状の流入中空室（２６）を有する流入開口（１９）が設けられている。下流側の孔付き板（２３）の流出開口（２４）が覆われるように、弁座体（１６）が流入中空室（２６）を覆っている。孔付き板（２３）に対向する弁座体（１６）の仕切り面（３０）は、出口開口（２７）を起点として流入開口（１９）の高さが、第１の区分（３０ａ）では少なくとも１つの流出開口（２４）にまで連続的に減少しており、流入開口（１９）の高さが、半径方向外側の第２の区分（３０ｂ）でほぼ一定であるように形成されている。  この燃料噴射弁は、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射弁の構成に特に適している。
2008516135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、弁長手方向軸線（２）と、固定の弁座（２９）を有する弁座体（１６）と、該弁座（２９）と協働する弁閉鎖体（７）とが設けられており、該弁閉鎖体（７）が、弁長手方向軸線（２）に沿って軸方向に移動可能であり、弁座（２９）の下流側に配置された孔付き板（２３）が設けられており、該孔付き板（２３）が、少なくとも１つの流出開口（２４）を有しており、弁座体（１６）に設けられた直径の小さな出口開口（２７）と前記少なくとも１つの流出開口（２４）との間の流入開口（１９）が設けられている形式のものにおいて、弁座体（１６）が、孔付き板（２３）に向かい合って位置する仕切り面（３０）を有しており、該仕切り面（３０）は、前記出口開口（２７）を起点として前記流入開口（１９）の高さが、第１の区分（３０ａ）では前記少なくとも１つの流出開口（２４）にまで連続的に減少しており、前記流入開口（１９）の高さが、半径方向外側の第２の区分（３０ｂ）ではほぼ一定であるように形成されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
第１の区分（３０ａ）が、平坦な、斜めに傾けられた仕切り面（３０）によって仕切られている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
第１の区分（３０ａ）が、放物線状に湾曲された仕切り面（３０）によって仕切られている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
第１の区分（３０ａ）から第２の区分（３０ｂ）への移行部が、前記少なくとも１つの流出開口（２４）のすぐ手前で、直接に前記少なくとも１つの流出開口（２４）の仕切り縁のところに、又は前記少なくとも１つの流出開口（２４）の上方に位置している、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記少なくとも１つの流出開口（２４）が、トランペット形状又はラバルノズル形状の輪郭を有している、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】
孔付き板（２３）が、電気メッキによる金属析出又は打抜き加工技術を用いて製造可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記少なくとも１つの流出開口（２４）の流入平面（３１）の範囲における前記流出開口（２４）の周長と前記流入開口（１９）における自由な高さとからの積として算出される、孔付き板（２３）の上流側に設けられた前記流入開口（１９）における前記流出開口（２４）上方の、流過可能な仮想通過面が、前記流出開口（２４）の前記流入平面（３１）の面積より小さい、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
孔付き板（２３）に２〜４０個の流出開口（２４）が設けられており、前記流入開口（１９）における各流出開口（２４）上方の、流過可能な仮想通過面が、当該各流出開口（２４）の流入平面（３１）の面積より小さい、請求項７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、請求項１の上位概念部に記載の形式の燃料噴射弁、つまり内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、弁長手方向軸線と、固定の弁座を有する弁座体と、該弁座と協働する弁閉鎖体とが設けられており、該弁閉鎖体が、弁長手方向軸線に沿って軸方向に移動可能であり、弁座の下流側に配置された孔付き板が設けられており、該孔付き板が、少なくとも１つの流出開口を有しており、弁座体に設けられた直径の小さな出口開口と前記少なくとも１つの流出開口との間の流入開口が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
既にドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２１１８５号明細書に、複数の流出開口を有する孔付き板を固定の弁座の下流側に備える燃料噴射弁が開示されている。この孔付き板には、まず打抜き加工によって、弁長手方向軸線に対して平行に延びる少なくとも１つの流出開口が設けられる。次いで、孔付き板の流出開口を有する中央領域が深絞り成形により塑性変形されるので、流出開口は弁長手方向軸線に対して傾けられて延びて、流れ方向において円錐台形状、若しくは円錐形に拡開するようになる。こうして、従来公知の噴射弁に比べて良好な調整、及び流出開口を通じて送出される媒体の良好な噴流安定性が得られる。しかしながら、このような流出開口を有する孔付き板の製造プロセスは極めて手間がかかる。流出開口は、弁座体に設けられた出口開口のすぐ下流側に設けられていて、この場合は流出開口には直接に媒体が流入してくる。この場合、流出開口自体が最も狭い流過横断面を規定している。
【０００３】
特開２００１−０４６９１９号公報には、弁座の下流側に、複数の流出開口を有する孔付き板が設けられている燃料噴射弁が既に開示されている。弁座体に設けられた出口開口と孔付き板との間には、大きな直径を有する流入開口が形成されており、この流入開口は流出開口のための環状の流入中空室を形成している。孔付き板の流出開口は流入開口と、環状の流入中空室とに直接に流れ接続されていて、この場合に流入開口の上側の輪郭を仕切る上側の仕切り面によって覆われている。云い換えれば、流入開口の入口を規定する出口開口と流出開口との完全なオフセットが存在している。弁座体に設けられた出口開口に対する流出開口の半径方向のオフセットに基づいて、燃料のＳ字形の流路が生ずる。このＳ字形の流路は噴霧を促進する手段を成しているが、しかしこの場合、流出開口が、最も狭い流過横断面を形成していて、噴霧品質を低下させていることが不都合である。Ｓ字形の流路を決定する流入開口は、一貫して一定の高さを有している。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明に係る燃料噴射弁、つまり弁座体が、孔付き板に向かい合って位置する仕切り面を有しており、該仕切り面は、前記出口開口を起点として前記流入開口の高さが、第１の区分では前記少なくとも１つの流出開口にまで連続的に減少しており、前記流入開口の高さが、半径方向外側の第２の区分ではほぼ一定であるように形成されていることを特徴とする燃料噴射弁は、燃料の均一な微細噴霧が容易に達成され、特に高い調整品質及び、極めて小さい燃料滴を有する噴霧品質が達成されるという利点を有する。このことは、弁座体において流出開口の上流側に、環状の流入中空室を有し、弁座の下流側の出口開口より大きく形成された流入開口が設けられていることにより達成されると有利である。こうして、弁座体は、孔付き板における流れに影響を与える機能を引き受ける。特に有利には、流入開口のこのような構成により、燃料の噴霧を改善するために流れにＳ字形のターンが得られる。というのは、弁座体が、流入開口の上側の輪郭を仕切る上側の仕切り面によって、孔付き板の流出開口を覆うからである。出口開口を起点として孔付き板の流出開口にまで流入開口の高さを連続的に減少させることによって、流入開口内の流れは、噴霧を促進するように加速されるので有利である。
【０００５】
流入平面に流入する流れの水平方向速度成分は、この流入平面における各流出開口の壁によって妨げられることはない。従って燃料噴流は、流出開口からの流出時に、流入中空室内において生成された水平方向成分の十分な強さを有しており、それ故に、最大の噴霧によって扇状に拡開される。
【０００６】
請求項２以下に記載された構成により、請求項１に記載の燃料噴射弁の有利な改良及び改善が可能となる。
【０００７】
弁座の下流側で、孔付き板の上流側に設けられた流入中空室における少なくとも１つの流出開口の上方の流過可能な通過面が、流出開口の流入平面の面積より小さく形成されていると特に有利である。この場合、この通過面は、その流入平面の範囲における流出開口の周長と、流入開口の流入中空室における自由な高さとからの積として算出される。
【０００８】
電気メッキによる金属析出を用いて、有利には、孔付き板を、再現可能に、極めて精密に且つ廉価に大きな個数で同時に製造することができる。さらに、この製造方法は、極めて大きな設計自由度を可能にする。というのは、孔付き板に設けられる開口の輪郭が自由に選択可能であるからである。
【０００９】
図面
本発明の実施例は、図面に概略的に図示されており、後述の説明においてより詳細に説明されている。図１には、部分的に図示された噴射弁が示されており、図２には、本発明に係る形態の流入中空室を含む図１のII部が拡大して図示されており、図３には、第２の実施形態に係る対応するII部が図示されている。
【００１０】
実施例の説明
図１には、本発明の一実施例として、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置用の噴射弁である弁が部分的に図示されている。この噴射弁は、単に概略的に図示されている、弁ケーシングの一部を形成する管状の弁座支持体１を有している。弁座支持体１には、弁長手方向軸線２に対して同心的に長手方向開口３が形成されている。長手方向開口３内には、例えば管状の弁ニードル５が配置されており、弁ニードル５の下流側の端部６は、例えば球状の弁閉鎖体７に強固に結合されている。弁閉鎖体７の周面には、燃料流を球状の弁閉鎖体７の傍らに通して案内するための例えば５つの平坦面８が設けられている。
【００１１】
本燃料噴射弁の操作は、公知の方式で、例えば電磁的に行われる。弁ニードル５を軸方向に運動させて、ひいては戻しばね（図示しない）のばね力に抗して開放するか、若しくは噴射弁を閉鎖するためには、概略的に図示された、電磁コイル１０と、アーマチュア１１と、コア１２とを有する電磁回路が用いられる。アーマチュア１１は、弁ニードル５の、弁閉鎖体７とは反対の側の端部に、例えばレーザを用いて形成された溶接継ぎ目を介して結合されていて、コア１２に合わせて位置調整されている。
【００１２】
弁座支持体１の下流側に位置する端部には、弁座体１６が、例えば溶接によって密に取り付けられている。弁座体１６の、弁閉鎖体７とは反対の側の下側の端面１７は段付けされて形成されており、この場合、中央の領域には、弁長手方向軸線２を巡るように凹部２０が設けられている。凹部２０内には、フラットな、例えば単層の孔付き板２３が導入されている。孔付き板２３は少なくとも１つ、理想的には２〜４０個の流出開口２４を有している。凹部２０の上流側、ひいては孔付き板２３の流出開口２４の上流側では、弁座体１６に１つの流入開口１９が設けられており、この流入開口１９を介して個々の流出開口２４に燃料流が供給される。流入開口１９は、弁座体１６に設けられた出口開口２７の開口幅より大きな直径を有している。燃料はこの出口開口２７から到来して流入開口１９に流入し、最終的に流出開口２４に流入する。
【００１３】
流入開口１９は、本発明によれば特に流出開口２４の直接の流入領域に特別なジオメトリを持って形成されている。流入開口１９の、出口開口２７に比べて増径された環状領域は、図２及び図３に拡大して図示されており、これらの図に基づいて詳細に説明されている。また、以下においては、この環状領域を流入中空室２６と呼称する。
【００１４】
弁座体１６と孔付き板２３との結合は、例えば、レーザを用いて形成された、環状の密な溶接継ぎ目２５によって行われる。この溶接継ぎ目２５は、流入開口１９よりも外側に配置されている。孔付き板２３の固定の後に、この孔付き板２３は、端面１７に対して沈み込まれた状態で凹部２０内に位置している。
【００１５】
長手方向開口３内における孔付き板２３を有する弁座体１６の挿入深さは、弁ニードル５のストローク長を決定する。というのは、電磁コイル１０が励磁されていない状態における弁ニードル５の一方の終端位置は、弁座体１６に設けられた、下流側で円錐形に先細になった弁座面２９に対する弁閉鎖体７の当付けによって規定されているからである。弁ニードル５の他方の終端位置は、電磁コイル１０が励磁された状態で、例えば、コア１２に対するアーマチュア１１の当付けによって規定される。従って、弁ニードル５の前記両終端位置の間の移動距離が、ストロークを成す。
【００１６】
図１に図示された実施例に対して択一的に、孔付き板２３は、例えば、２つの機能平面を持って二層状に重なり合って形成されていてもよい。
【００１７】
孔付き板２３の流出開口２４は、流入開口１９と環状の流入中空室２６とに直接に流れ接続されていて、流入開口１９の輪郭を制限する上側の輪郭制限部によって覆われる。云い換えれば、流入開口１９の入口を規定する出口開口２７と、流出開口２４とは完全にオフセットされている。出口開口２７に対する流出開口２４の半径方向のオフセットに基づいて、媒体、本例においては燃料のＳ字形の流路が生ぜしめられる。
【００１８】
孔付き板２３の手前及びその内部における、複数の著しい流れ変向部を有する「Ｓ字ターン」に基づき、燃料流には、噴霧を促進する強力な乱流が付与される。これにより、流れに対して直交する横方向の速度勾配は特に著しく特徴付けられる。このような速度勾配は、流れに対して直交する横方向の速度の変化を表しており、この場合、流れの中央部における速度は、壁近傍の速度よりも著しく大きくなる。このような速度差から生ぜしめられる、流体中の高められたせん断応力は、流出開口２４近傍での微細な液滴への分解を促進する。本発明によれば、流入開口１９若しくは流入中空室２６の上述の特殊なジオメトリにより、流体の噴霧には流体の永続的な加速によって、更に付加的に有利な影響が与えられるので、微細な液滴への一層改善された分解が実現可能となる。
【００１９】
孔付き板２３は、例えば電気メッキによる金属析出を用いて作成されており、この場合、単層の孔付き板２３の製造は、特にラテラルオーバグロースを用いることが有利である。孔付き板２３の打抜き加工技術による製造も考えられる。流出開口２４は、理想的には、トランペット形状又はラバルノズル状の輪郭を有している。横断面に関して流出開口２４は、例えば円形、楕円形、又は多角形の形状を有していてよい。
【００２０】
図２は、弁座体１６の境界面３０と孔付き板２３との間に位置する流入開口１９若しくは流入中空室２６のジオメトリを明瞭にするために、図１のII部を拡大して示している。弁座体１６は、境界面３０が、出口開口２７（直径Ｄ１）を起点として孔付き板２３へ向かう方向で第１の区分３０ａにおいて、半径方向外側に向かって連続して斜めに傾けられて直径Ｄ２にまで降下するように形成されている。直径Ｄ２の範囲では、境界面３０に１つの段部若しくは屈曲部が設けられており、この段部若しくは屈曲部には、流入開口１９の第２の区分３０ｂに半径方向外側に向かって続いている。この第２の区分３０ｂは弁長手方向軸線２に対してほぼ直角の方向で、境界面３０によって画定されている。第１の区分３０ａでは流れ方向で見て流入開口１９の高さは、連続して減少しているが、第２の区分３０ｂは、ほぼ一定の高さを有している。境界面３０の第１の区分から第２の区分への移行部（直径Ｄ２）は、流出開口２４のすぐ手前に位置していて、直接に流出開口２４の輪郭制限縁のところに又は流出開口２４の上方に位置している。これにより、弁長手方向軸線２に対して垂直に延びる、少なくとも１つの流出開口２４の流入平面３１の上方には、低い高さの流入中空室２６のみが存在し、出口開口２７から流出開口２４までの流路における流れは、徐々に噴霧を促進するように加速されるようになる。流出開口２４に対して半径方向外側に位置する背室Ｒを含めた流入開口１９全体の直径は、符号Ｄ３を用いて示されている。
【００２１】
理想的に云えることは、流入平面３１の範囲における流出開口２４の周長と流入中空室２６における自由な高さとからの積として算出される、流入中空室２６における流出開口２４の上の、流過可能な鉛直方向の仮想通過面が、流出開口２４の流入平面３１の面積より小さくなることである。この関係が孔付き板２３の全ての流出開口２４において維持されると、極めて良好な噴霧品質が達成される。
【００２２】
上述した寸法比の場合、前記仮想通過面は、流路における最小の調量横断面である。流出開口２４の流入平面３１は、前記通過面３２により前調量された通過量のために必要とされるよりも大きな横断面を提供する。流れは、この場合には、流入平面３１において、流出開口２４の壁から完全に剥離されている。即ち、流入平面３１に流入する流れの水平方向速度成分は、流入平面３１における流出開口２４の壁によって妨げられなくなるので、燃料噴流は、流出開口２４からの流出時に、流入中空室２６内において生成された水平方向成分の十分な強さを有しており、それ故に、最大の噴霧によって扇状に拡開される。
【００２３】
図３には、本発明により形成された、流入開口１９の環状領域としての流入中空室２６が、図２に対応する部分において拡大図で図示されている。この実施例では、弁座体１６の仕切り面３０が、出口開口２７から放物線状に、凸状に湾曲されて延びている。この場合、仕切り面３０の第１の区分３０ａは、少なくとも１つの流出開口２４の上方において、弁長手方向軸線２に対してほぼ直角に延びる、一定の高さを有する第２の区分３０ｂになだらかに移行している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】部分的に図示された噴射弁を示す図である。
【図２】本発明に係る形態の流入中空室を含む図１のII部を拡大して示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る図２に対応するII部を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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