(57)【要約】  本発明は、内燃機関のための噴射弁であって、該噴射弁は、弁座（１４）と弁ニードル（１６）の閉鎖ヘッド（１５）とにより形成されたシール座と、該シール座の下流側に配置された複数の噴射孔（２１）とを有している。横断面で見て段付けされた噴射孔（２１）はそれぞれ、最小の孔横断面および１つの孔入口開口（２２１）を備えた少なくとも１つの上流側の孔入口区分（２２）と、最大の孔横断面および１つの孔出口開口（２３１）を備えた下流側の孔出口区分（２３）とを有している形式のものに関する。孔出口開口（２３１）の縁部に燃焼した燃料が不都合に堆積するのを避けるために、すべての孔出口区分（２３）が溝（２５）を介して、下流側に向いた溝開口と互いに接続されている。【選択図】  図１
2014518986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための噴射弁であって、弁座（１４）と弁部材（１６）の閉鎖ヘッド（１５）とにより形成されたシール座および、該シール座の下流側に配置された複数の噴射孔（２１）を有しており、これらの噴射孔（２１）がそれぞれ、最小の孔横断面および１つの孔入口開口（２２１）を備えた少なくとも１つの上流側の孔入口区分（２２）と、最大の孔横断面および１つの孔出口開口（２３１）を備えた下流側の孔出口区分（２３）とを有している形式のものにおいて、
前記孔出口区分（２３）が溝（２５）を介して、下流側に向いた溝開口と互いに接続されていることを特徴とする、内燃機関のための噴射弁。
【請求項２】
前記溝の幅が、前記孔出口開口（２３１）の孔直径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の噴射弁。
【請求項３】
前記弁座（１４）、前記噴射孔（２１）および前記溝（２５）が、弁室（１３）を下流側で閉鎖する弁座体（１２）内に配置されていることで、前記弁座（１４）が前記弁座体（１２）の軸線に対して同心的に、前記弁室（１３）を画成する、前記弁座体（１２）の内側の壁部に形成されていて、前記孔入口区分（２２）の孔入口開口（２２１）が、前記弁座（１４）によって包囲された、前記内側の壁部のゾーン内に位置し、前記孔出口区分（２３）の前記孔出口開口（２３１）が、前記弁室（１３）とは反対側の、前記弁座体（１２）の外側の壁部内に位置していることを特徴とする、請求項１または２に記載の噴射弁。
【請求項４】
前記噴射孔（２１）のすべての孔入口区分（２２）の孔入口開口（２２１）が窪み状の凹部（２４）内に位置しており、該凹部（２４）が、前記弁座体（１２）の内側の壁部の、前記弁座（１４）によって包囲されたゾーン内に形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の噴射弁。
【請求項５】
前記噴射孔（２１）のすべての孔出口区分（２３）の孔出口開口（２３１）が、前記弁座体（１２）の軸線に対して同心的な分配円上に配置されていて、前記溝（２５）が円環状に構成されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の噴射弁。
【請求項６】
前記噴射孔（１９）は前記弁座体（１２）内において、前記噴射孔（１９）の孔軸線が前記弁座体（１２）の軸線に対して鋭角を成して傾斜するように、整列されていることを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載の噴射弁。
【請求項７】
前記弁座体（１２）が前記弁座支持体（１１）に流体密に固定されており、前記弁部材（１６）が前記弁座支持体（１１）内に軸方向に摺動可能に配置されていて、アクチュエータによって操作可能であることを特徴とする、請求項３から６のいずれか１項に記載の噴射弁。
【請求項８】
前記弁座体（１２）が金属粉射出成形によって製造されていることを特徴とする、請求項３から７のいずれか１項に記載の噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載した内燃機関のための噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のための、いわゆる多孔式噴射弁として構成された公知の燃料噴射弁（特許文献１）は、中空円筒形の弁座支持体を閉鎖する弁座体を有しており、該弁座体は、燃料供給部に接続された弁室を画成している。弁座体内に、弁座体の軸線を同心的に包囲する環状面の形の弁座と、複数の噴射孔とが形成されている。弁座は、弁座支持体内に軸方向で摺動可能に配置された弁部材と共に、噴射孔を閉鎖するシール座を形成する。弁部材は、閉鎖ヘッドを弁座に押しつける弁閉鎖ばねによって付勢されている。弁部材に作用する電磁石式のアクチュエータによって、閉鎖ヘッドは、弁閉鎖ばねの戻り力に抗して弁座からある程度持ち上げられる。複数の噴射孔はそれぞれ、上流側に孔入口開口を有する横断面の小さい孔入口区分と、下流側に孔出口開口を有する横断面の大きい孔出口区分とを有している。すべての噴射孔の孔入口開口は、弁体に設けられた、弁座を形成する環状面内に位置していて、すべての噴射孔の孔出口開口は、弁室とは反対側の、弁座体の凸状の外側の弁座体壁部内に位置している。
【０００３】
下流方向で孔横断面の増大部を有する、弁座体内の横断面で見て段付けされた噴射孔を備えたこのような噴射弁においては、燃焼された燃料およびカーボン堆積よりなる被膜が形成される傾向およびひいては噴射孔の自由横断面が目詰まりする危険性は、減少されている。しかしながら、噴射終了時に噴射孔から流出する流れが、その慣性に基づいて伴流内に低圧領域を生ぜしめ、この低圧領域が噴射中に孔出口区分の孔壁部に形成された燃料被膜を孔出口開口の出口縁部に向かって引き込むことが明らかになった。この場合、一方では付着する燃料層が、エンジンの燃焼によって堆積物に変化し、他方では付着しない燃料層が燃焼室内に装入される。燃料層が燃焼室内に装入されると、質の悪い混合気形成によって不十分な燃焼が行われ、ひいてはカーボンエミッションの増加を招くことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００５０３６９５１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
請求項１の特徴を有する本発明による噴射弁は、噴射孔のすべての孔出口区分を接続する溝を通じて外部から空気が孔出口区分内に流入するので、十分な換気が得られ、ひいては孔出口区分内の圧力比がポジティブに変化せしめられる、という利点を有している。閉鎖段階中に孔出口区分内に、発生した伴流により、噴射段階中に孔出口区分の壁面に形成された燃料被膜を孔出口開口に向かって引き込む低圧が生ぜしめられることはもはやない。孔出口開口から燃料被膜が流出することは避けられ、エンジンの燃焼によって発生した堆積物は噴霧に問題のある孔出口開口において発生するのではなく、孔出口区分の内部に発生し、従ってもはや排ガスに関与することはない。従って、内燃機関のカーボンエミッションは、内燃機関の耐用年数に亘って十分一定に維持され、耐用年数の延長に伴うカーボンエミッションの従来のような増大は避けられる。
【０００６】
その他の請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した噴射弁の好適な実施態様および改良が可能である。
【０００７】
本発明の好適な実施例によれば、溝の幅が、前記孔出口開口の孔直径よりも小さい。これによって、孔出口区分内に、外部から流入する空気の渦流が得られ、ひいては孔出口区分の非常に良好な換気が保証される。
【０００８】
本発明の好適な実施例によれば、孔出口開口は分配円上に配置されていて、孔出口開口を接続する溝が円環状に構成されている。
【０００９】
本発明を以下に図示の実施例を用いて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関のための噴射弁の部分的な縦断面図である。
【図２】図１の噴射弁を下から見た図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見た部分的な平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１には、内燃機関の燃焼シリンダ内へ燃料を噴射するための噴射弁の噴射側端部が、部分的に概略的な縦断面図で示されており、この噴射弁は、スリーブ状の弁座支持体１１を有していて、この弁座支持体１１は、図示していない弁ハウジングから突き出していて、その自由端部が弁座体１２によって閉鎖されている。弁座体１２の、弁室１３を画成している内壁に、弁座体１２の軸線に対して同心的な環状面として構成された弁座１４が形成されており、この弁座１４は、弁座支持体１２内に軸方向に摺動可能に配置された弁部材１６の閉鎖ヘッド１５と協働して、いわゆるシール座を形成している。閉鎖ヘッド１５は、弁部材１６の中空円筒形の弁ニードル１７の前面側の端部に固定、例えば溶接されている。弁ニードル１７は、半径方向孔１８を有していて、弁ハウジング内に形成された、図示していない燃料供給部に接続されており、従って燃料は燃料供給部から弁ニードル１７および半径方向孔１８を介して弁室１３内に達し、弁室１３内において圧力下でシール座を押圧している。公知の形式で、弁部材１６に、図１に概略的に示された弁閉鎖ばね１９およびアクチュエータ２０が作用する。アクチュエータ２０は、例えば電磁石である。弁閉鎖ばね１９は閉鎖ヘッド１５を弁座１４に押しつける。電磁式のアクチュエータ２０によって、閉鎖ヘッド１５は、弁閉鎖ばね１９の戻し力に抗して弁座１４からある程度持ち上げられる。
【００１２】
シール座の下流側で弁座体１２内に複数の噴射孔２１が配置されており、これらの噴射孔２１は、それぞれ横断面が段付けされた、少なくとも２つの孔区分、つまり最小の孔横断面と孔入口開口２２１を有する上流側の孔入口区分２２と、最大の孔横断面および孔出口開口２３１を有する下流側の孔出口区分２３とを有している。最小の孔横断面を有する上流側の孔入口区分２２と、最大の孔横断面を有する下流側の孔出口区分２３との間に、次第に大きくなる横断面を有する、段付けされた別の孔区分が設けられている。一方ではすべての孔入口開口２２１、他方ではすべての孔出口開口２３１は、弁座体１２の軸線に対して直交する横方向に延在する、互いに平行な平面内の分配円上に位置している。この場合、孔入口区分２２の孔入口開口２２１は、弁室１３を画成する、弁座体１２の内側の壁部内で、それも環状面として構成された弁座１４を包囲する、弁座体１２の内側の壁部の中央ゾーン内に位置しており、この場合、孔出口区分２３の孔出口開口２３１は、弁室１３とは反対側の、弁座体１２の外側の壁部内で、それも弁座体１２の、球欠状に形成された中央の領域内に位置している。図示の実施例では、弁座１４によって包囲された、弁座体１２の内側の壁部の中央の領域内に、窪み状の凹部２４が成形されており、この凹部２４内に孔入口開口２２１が位置している。噴射孔２１は、弁座体１２内において、噴射孔２１の孔軸線が弁座体１２の軸線に対して噴射角を成して傾斜されるように、整列されている。
【００１３】
燃焼した燃料が孔出口開口２３１の環状縁部に堆積するのを避け、ひいては排ガス内のカーボンエミッションの長期増加を避けるために、弁室１３とは反対側の、弁座体１２の外壁に溝２５が形成されており、この溝２５は、下流側に向いた溝開口を有し、すべての孔出口区分２３を通って延在していて、それによって噴射孔２１のすべての孔出口区分２３を互いに接続している。このために、溝２５は円環状に構成されている。溝幅は孔出口開口２３１の直径よりも小さい。図３および図４には、弁座体２１内の噴射孔２１のための、溝２５、孔入口区分２２を備えた噴射孔２１、孔入口開口２２１、孔出口区分２３および孔出口開口２３１の、拡大した平面図および断面図が示されている。噴射孔２１および溝２５は、弁座体１６の製造時にＭＩＭ（Ｍｅｔａｌｌｐｕｌｖｅｒｓｐｒｉｔｚ：金属粉末射出成形）プロセスにより直接的に実現される。
【符号の説明】
【００１４】
１１  弁座支持体
１２  弁座体
１３  弁室
１４  弁座
１５  閉鎖ヘッド
１６  弁部材
１７  弁ニードル
１８  半径方向孔
１９  弁閉鎖ばね
２０  アクチュエータ
２１  噴射孔
２２  孔入口区分
２３  孔出口区分
２４  凹部
２５  溝
２２１  孔入口開口
２３１  孔出口開口
【図１】
2014518986.tif 000003
【図２】
2014518986.tif 000004
【図３】
2014518986.tif 000005
【図４】
2014518986.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月4日(2014.2.4)
【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】
内燃機関のための噴射弁であって、弁座（１４）と弁部材（１６）の閉鎖ヘッド（１５）とにより形成されたシール座および、該シール座の下流側に配置された複数の噴射孔（２１）を有しており、これらの噴射孔（２１）がそれぞれ、最小の孔横断面および１つの孔入口開口（２２１）を備えた少なくとも１つの上流側の孔入口区分（２２）と、最大の孔横断面および１つの孔出口開口（２３１）を備えた下流側の孔出口区分（２３）とを有している形式のものにおいて、
前記孔出口区分（２３）が溝（２５）を介して、下流側に向いた溝開口と互いに接続されていることを特徴とする、内燃機関のための噴射弁。
【請求項２】
前記溝の幅が、前記孔出口開口（２３１）の孔直径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の噴射弁。
【請求項３】
前記弁座（１４）、前記噴射孔（２１）および前記溝（２５）が、弁室（１３）を下流側で閉鎖する弁座体（１２）内に配置されていることで、前記弁座（１４）が前記弁座体（１２）の軸線に対して同心的に、前記弁室（１３）を画成する、前記弁座体（１２）の内側の壁部に形成されていて、前記孔入口区分（２２）の孔入口開口（２２１）が、前記弁座（１４）によって包囲された、前記内側の壁部のゾーン内に位置し、前記孔出口区分（２３）の前記孔出口開口（２３１）が、前記弁室（１３）とは反対側の、前記弁座体（１２）の外側の壁部内に位置していることを特徴とする、請求項１または２に記載の噴射弁。
【請求項４】
前記噴射孔（２１）のすべての孔入口区分（２２）の孔入口開口（２２１）が窪み状の凹部（２４）内に位置しており、該凹部（２４）が、前記弁座体（１２）の内側の壁部の、前記弁座（１４）によって包囲されたゾーン内に形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の噴射弁。
【請求項５】
前記噴射孔（２１）のすべての孔出口区分（２３）の孔出口開口（２３１）が、前記弁座体（１２）の軸線に対して同心的な分配円上に配置されていて、前記溝（２５）が円環状に構成されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の噴射弁。
【請求項６】
前記噴射孔（２１）は前記弁座体（１２）内において、前記噴射孔（１９）の孔軸線が前記弁座体（１２）の軸線に対して鋭角を成して傾斜するように、整列されていることを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載の噴射弁。
【請求項７】
前記弁座体（１２）が前記弁座支持体（１１）に流体密に固定されており、前記弁部材（１６）が前記弁座支持体（１１）内に軸方向に摺動可能に配置されていて、アクチュエータによって操作可能であることを特徴とする、請求項３から６のいずれか１項に記載の噴射弁。
【請求項８】
前記弁座体（１２）が金属粉射出成形によって製造されていることを特徴とする、請求項３から７のいずれか１項に記載の噴射弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図１には、内燃機関の燃焼シリンダ内へ燃料を噴射するための噴射弁の噴射側端部が、部分的に概略的な縦断面図で示されており、この噴射弁は、スリーブ状の弁座支持体１１を有していて、この弁座支持体１１は、図示していない弁ハウジングから突き出していて、その自由端部が弁座体１２によって閉鎖されている。弁座体１２の、弁室１３を画成している内壁に、弁座体１２の軸線に対して同心的な環状面として構成された弁座１４が形成されており、この弁座１４は、弁座支持体１１内に軸方向に摺動可能に配置された弁部材１６の閉鎖ヘッド１５と協働して、いわゆるシール座を形成している。閉鎖ヘッド１５は、弁部材１６の中空円筒形の弁ニードル１７の前面側の端部に固定、例えば溶接されている。弁ニードル１７は、半径方向孔１８を有していて、弁ハウジング内に形成された、図示していない燃料供給部に接続されており、従って燃料は燃料供給部から弁ニードル１７および半径方向孔１８を介して弁室１３内に達し、弁室１３内において圧力下でシール座を押圧している。公知の形式で、弁部材１６に、図１に概略的に示された弁閉鎖ばね１９およびアクチュエータ２０が作用する。アクチュエータ２０は、例えば電磁石である。弁閉鎖ばね１９は閉鎖ヘッド１５を弁座１４に押しつける。電磁式のアクチュエータ２０によって、閉鎖ヘッド１５は、弁閉鎖ばね１９の戻し力に抗して弁座１４からある程度持ち上げられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
シール座の下流側で弁座体１２内に複数の噴射孔２１が配置されており、これらの噴射孔２１は、それぞれ横断面が段付けされた、少なくとも２つの孔区分、つまり最小の孔横断面と孔入口開口２２１を有する上流側の孔入口区分２２と、最大の孔横断面および孔出口開口２３１を有する下流側の孔出口区分２３とを有している。最小の孔横断面を有する上流側の孔入口区分２２と、最大の孔横断面を有する下流側の孔出口区分２３との間に、次第に大きくなる横断面を有する、段付けされた別の孔区分が設けられている。一方ではすべての孔入口開口２２１、他方ではすべての孔出口開口２３１は、弁座体１２の軸線に対して直交する横方向に延在する、互いに平行な平面内の分配円上に位置している。この場合、孔入口区分２２の孔入口開口２２１は、弁室１３を画成する、弁座体１２の内側の壁部内で、それも環状面として構成された弁座１４を包囲する、弁座体１２の内側の壁部の中央ゾーン内に位置しており、この場合、孔出口区分２３の孔出口開口２３１は、弁室１３とは反対側の、弁座体１２の外側の壁部内で、それも弁座体１２の、球欠状に形成された中央の領域内に位置している。図示の実施例では、弁座１４によって包囲された、弁座体１２の内側の壁部の中央の領域内に、窪み状の凹部２４が成形されており、この凹部２４内に孔入口開口２２１が位置している。噴射孔２１は、弁座体１２内において、噴射孔２１の孔軸線が弁座体１２の軸線に対して鋭角を成して傾斜されるように、整列されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
燃焼した燃料が孔出口開口２３１の環状縁部に堆積するのを避け、ひいては排ガス内のカーボンエミッションの長期増加を避けるために、弁室１３とは反対側の、弁座体１２の外壁に溝２５が形成されており、この溝２５は、下流側に向いた溝開口を有し、すべての孔出口区分２３を通って延在していて、それによって噴射孔２１のすべての孔出口区分２３を互いに接続している。このために、溝２５は円環状に構成されている。溝幅は孔出口開口２３１の直径よりも小さい。図３および図４には、弁座体２１内の噴射孔２１のための、溝２５、孔入口区分２２を備えた噴射孔２１、孔入口開口２２１、孔出口区分２３および孔出口開口２３１の、拡大した平面図および断面図が示されている。噴射孔２１および溝２５は、弁座体１２の製造時にＭＩＭ（Ｍｅｔａｌｌｐｕｌｖｅｒｓｐｒｉｔｚ：金属粉末射出成形）プロセスにより直接的に実現される。
【国際調査報告】
2014518986.tif 000007
2014518986.tif 000008
2014518986.tif 000009
2014518986.tif 000010
2014518986.tif 000011
2014518986.tif 000012