(57)【要約】【課題】燃焼室内の背圧と無関係であり、確実な点火を実施することができる正確に再現可能な燃料噴流が形成されるようにする。【解決手段】燃料が、シール座の閉鎖時に、少なくともシール座の開放の直前に、シール座の直前で渦流発生室４２において渦流で負荷されるようになっているようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁（１）であって、弁閉鎖体（４）を操作するためのアクチュエータが設けられており、弁閉鎖体（４）が、弁座面（６）と協働してシール座を形成しており、さらに、燃料の渦流を渦流発生室（４２）に発生させるための渦流発生装置（４１，４２）と、噴射開口（７）とが設けられている形式のものにおいて、
燃料が、シール座の閉鎖時に、少なくともシール座の開放の直前に、シール座の直前で渦流発生室（４２）において渦流で負荷されるようになっていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
燃料が、渦流発生室（４２）に供給路（４４，４８，３２，４６）を介して供給されるようになっていて、該供給路（４４，４８，３２，４６）から空間的に分離された導出路（４５，４９，３１）を介して導出されるようになっており、これによって、渦流発生室（４２）にすでにシール座の開放前に渦流が形成されるようになっている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
供給路（４４，４８，３２，４６）が、少なくとも部分的に供給通路（４８）から成っており、該供給通路（４８）が、分離体（４３）とノズルボディ（２）との間に延びており、かつ／または導出路（４５，４９，３１）が、少なくとも部分的に導出通路（４９）から成っており、該導出通路（４９）が、分離体（４３）と弁ニードル（３）との間に延びている、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
分離体（４３）が管状である、請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
分離体が、ノズルボディ（２）内に延びている、請求項３または４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
分離体（４３）が、噴射側でガイドエレメント（３６）の一方の側に結合されていて、この場合、ガイド開口（４７）を一方の側から気密に閉鎖している、請求項３から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
ガイドエレメント（３６）にかつ／または弁閉鎖体（４）に通過路（４５）が配置されており、該通過路（４５）を通って、燃料が、導出路（４５，４９，３１）内に流入するようになっている、請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
通過路（４５）が、ガイドエレメント（３６）と弁閉鎖体との、それぞれ向かい合った面に配置されている、請求項７記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
ガイドエレメント（３６）が、円形のガイド開口（４７）を有しており、該ガイド開口（４７）内に弁閉鎖体（４）が、通過路（４５）を除いて正確に嵌合して係合するようになっており、これによって、弁閉鎖体（４）が軸方向にガイドされており、燃料が、通過路（４５）を通流するようになっている、請求項７または８記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
通過路（４５）が、弁閉鎖体（４）の面研削加工部によって成形されている、請求項９記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
通過路（４５）が、燃料の流れに対して絞り作用を有している、請求項７から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
当該燃料噴射弁（１）が内向きに開放するようになっている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
燃料が、制御弁および／またはポンプ（３８）によってシール座の開放の直前に渦流発生室（４２）において渦流で負荷されるようになっている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁であって、弁閉鎖体を操作するためのアクチュエータが設けられており、弁閉鎖体が、弁座面と協働してシール座を形成しており、さらに、燃料の渦流を渦流発生室に発生させるための渦流発生装置と、噴射開口とが設けられている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００４６３０５号明細書に基づき、燃料噴射弁が公知である。この公知の燃料噴射弁は渦流発生室を有している。この渦流発生室内には、燃料が、上流側に設けられた渦流発生通路を通って接線方向の方向成分を備えて燃料噴射弁の開放時にもしくはシール座の開放時に流入する。燃料は渦流発生室において、シール座が開放した後に渦流で負荷され、圧力を伴って噴射開口を通って燃料室内に噴射される。
【０００３】
上述した刊行物に基づき公知の燃料噴射弁には、特に一般的にガソリン直接噴射法で使用されるスプレーガイド燃焼法において、燃焼室内に進入する燃料噴流が、不十分な精度でしか、常に正確に再現可能な間隔で点火プラグを擦過することができないという欠点がある。このことは、燃料の、燃料噴射弁の開放後に初めて遅らされて形成される渦流によって条件付けられている。この場合に初期に形成される、減少させられて渦流を備えた前噴流は、特にその噴射角において、燃焼室内に形成される激しく可変の背圧に著しく関連している。また、縁領域に生ぜしめられる、空気と燃料との混合比が背圧に関連してかつ噴射過程の時間的な経過において著しく変動する。これによって、燃料クラウドもしくは燃料噴流の縁領域における燃料・空気混合物の、スプレーガイド燃焼法に対して一般的なかつ有利な点火が著しく困難となり、一層不確実な点火を生ぜしめる。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００４６３０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の燃料噴射弁を改良して、燃焼室内の背圧と無関係であり、確実な点火を実施することができる正確に再現可能な燃料噴流が形成されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、燃料が、シール座の閉鎖時に、少なくともシール座の開放の直前に、シール座の直前で渦流発生室において渦流で負荷されるようになっているようにした。
【発明の効果】
【０００６】
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射弁は従来のものに比べて、本発明による手段によって、前噴流が十分に回避され、正確に再現可能なかつ背圧と十分に無関係な噴射角を備えた燃料噴流を燃焼室内に噴射することができるという利点を有している。さらに、噴射クラウドもしくは噴射噴流の縁領域における燃料と酸化体との混合比が背圧と十分に無関係となるので、混合比が正確に再現可能となり、点火過程を確実に実施することができる。
【０００７】
従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した燃料噴射弁の有利な構成が可能となる。
【０００８】
第１の改良形では、燃料が、供給路を介して渦流発生室に供給されるようになっていて、供給路から空間的に分離された導出路を介して導出されるようになっており、これによって、渦流発生室に少なくともシール座の開放前に渦流が形成されるようになっている。これによって、渦流発生のために必要となる、渦流発生室内の燃料の交換を特に簡単に実現することができる。
【０００９】
さらに、供給路が、少なくとも部分的に供給通路から成っており、該供給通路が、分離体とノズルボディとの間に延びており、かつ／または導出路が、少なくとも部分的に導出通路から成っており、該導出通路が、分離体と弁ニードルとの間に延びていると有利である。これによって、渦流発生のために必要となる流れを特に簡単に実現することができる。
【００１０】
さらに、分離体が、噴射側でガイドエレメントの一方の側に結合されていて、この場合、ガイド開口を一方の側から気密に閉鎖していると有利である。これによって、燃料噴射弁、特に渦流発生室の領域における流れガイドを特に簡単にかつひいては廉価に形成することができる。このことは、ガイドエレメントおよび／または弁閉鎖体に配置された、燃料が導出路内に流入することができる通過路によって同じく可能となる。
【００１１】
通過路が、ガイドエレメントと弁閉鎖体との、それぞれ向かい合った面に配置されていると有利である。通過路は、そこに特に簡単にかつ大きな製造手間なしに配置することができる。
【００１２】
さらに、ガイドエレメントが、円形のガイド開口を有しており、該ガイド開口内に弁閉鎖体が、通過路を除いて正確に嵌合して係合するようになっており、これによって、弁閉鎖体もしくは弁ニードルが軸方向にガイドされており、燃料が、通過路を通流するようになっていると有利である。これによって、弁ニードルのガイドおよび燃料噴射弁、特に噴射側の領域における流れガイドを特に空間を節約してコンパクトにかつ簡単に形成することができる。
【００１３】
さらに、通過路が、燃料の流れに対して絞り作用を有しているように寸法設定されると、燃料の不利な流出を、これによって生ぜしめられる、導出路による圧力損失と共に、シール座が開放されていて、燃料が噴射される間に十分にかつ簡単に回避することができる。
【００１４】
燃料の流れにポンプまたは制御弁によって影響が与えられ、これによって、シール座の開放の直前に初めて、渦流発生室内での渦流発生のために必要となる流れが形成されると、不利に高い熱損失を燃料噴射弁の噴射側の領域で回避することができる。流れ形成のために必要となるエネルギ需要は減少させられ、導出される燃料の加熱が最小限に抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。この場合、同じ構成部分には、同じ符号が付してある。
【００１６】
図２〜図６につき本発明による有利な実施例を詳しく説明する前に、本発明をより良好に理解するために、まず、図１につき、冒頭で述べた形式の燃料噴射弁をその主要な構成部分に関して短く説明することにする。図面に示した矢印は燃料の流れ方向を表している。
【００１７】
図１示した、冒頭で述べた形式の燃料噴射弁１の実施例は、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁１の形で形成されている。この燃料噴射弁１は、特に燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）内に直接噴射するために適している。
【００１８】
燃料噴射弁１はノズルボディ２を有している。このノズルボディ２内には弁ニードル３が配置されている。この弁ニードル３は噴射側に弁閉鎖体４を有している。この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と協働してシール座を形成している。燃料噴射弁１は、本実施例では、内向きに開放する燃料噴射弁１である。この燃料噴射弁１は１つの噴射開口７を有している。ノズルボディ２はシール部材８によってソレノイドコイル１０の外側磁極９に対してシールされている。ソレノイドコイル１０はコイルハウジング１１内にカプセル封入されていて、コイル枠体１２に巻き付けられている。このコイル枠体１２はソレノイドコイル１０の内側磁極１３に接触している。この内側磁極１３と外側磁極９とは間隔２６によって互いに分離されていて、非強磁性の結合構成部材２９によって互いに結合されている。ソレノイドコイル１０は電気的な線路１９を介して、電気的な差込みコンタクト１７を介して供給可能な電流によって励磁される。この差込みコンタクト１７はプラスチック被覆体１８によって取り囲まれている。このプラスチック被覆体１８は内側磁極１３を取り囲むように射出成形されていてよい。
【００１９】
弁ニードル３は弁ニードルガイド部材１４内にガイドされている。この弁ニードルガイド部材１４はディスク状に形成されている。ストローク調整のためには、対を成して配置された調整ディスク１５が働く。この調整ディスク１５の他方の側にはプランジャ２０が位置している。このプランジャ２０は第１のフランジ２１を介して弁ニードル３に結合されている。この弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１のフランジ２１に結合されている。この第１のフランジ２１には螺旋状の戻しばね２３が支持されている。この戻しばね２３には、燃料噴射弁１の図示の構造では、スリーブ２４によって予荷重もしくはプレロードがかけられる。
【００２０】
弁ニードルガイド部材１４、プランジャ２０およびガイドエレメント３６には燃料通路３０，３１，３２が延びている。燃料は、燃料噴射弁１の上側に配置された燃料接続部１６を介して供給され、フィルタエレメント２５によって濾過される。燃料噴射弁１はゴムリング２８によって燃料分配管路（図示せず）に対してシールされていて、シール部材３７によってシリンダヘッド（図示せず）に対してシールされている。
【００２１】
プランジャ２０の噴射側の面には、エラストマ材料から成る環状の減衰エレメント３３が配置されている。この減衰エレメント３３は第２のフランジ３４に載置している。この第２のフランジ３４は溶接シーム３５を介して材料接続的に弁ニードル３に結合されている。
【００２２】
燃料噴射弁１の休止状態では、プランジャ２０が戻しばね２３によって持上り方向と逆方向に負荷され、これによって、弁閉鎖体４が弁座面６に密に当て付けられた状態に保持される。ソレノイドコイル１０の励磁時には、このソレノイドコイル１０が磁界を形成する。この磁界はプランジャ２０を戻しばね２３のばね力に抗して持上り方向に運動させる。この場合、ストロークは、休止位置で内側磁極１３とプランジャ２０との間に位置する作業ギャップ２７によって設定されている。プランジャ２０が、弁ニードル３に溶接された第１のフランジ２１を同じく持上り方向に連行する。弁ニードル３に結合された弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上がり、燃料が噴射開口７を通って燃焼室（図示せず）内に噴射される。
【００２３】
コイル電流が遮断されると、プランジャ２０が磁界の十分な減少後に戻しばね２３のばね圧によって内側磁極１３から降下する。これによって、弁ニードル３に結合された第１のフランジ２１が持上り方向と逆方向に運動させられる。これによって、弁ニードル３が同じ方向に運動させられる。これによって、弁閉鎖体４が弁座面６に載着し、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００２４】
図２には、ノズルボディ２の領域における燃料噴射弁１の本発明による実施例の概略的な断面図が示してある。この燃料噴射弁１も同じく、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁１の形で形成されている。この燃料噴射弁１は、特に燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）内に直接噴射するために適している。図１に示した、冒頭で述べた形式の燃料噴射弁１と異なり、ここに図示した燃料噴射弁１は、ノズルボディ２の、噴射側と反対の側の端部のやや下方で側方にノズルボディ２に開口４４を有している。この開口４４は、この実施例では、制御弁３９と、後置されたポンプ３８とを介して、燃料を導入する導入管路４０に接続されている。
【００２５】
さらに、本発明による実施例は、ノズルボディ２内に同軸的に延びる管状の分離体４３と、ガイドエレメント３６と弁座体５との間に配置されたディスク状の渦流発生エレメント４１とによって区別される。弁ニードル３が貫通している管状の分離体４３はその噴射側の端部でガイドエレメント３６の、噴射側と反対の側に気密に、たとえば材料接続的に溶接またはレーザ溶接によって接合されている。開口４４と弁ニードルガイド１４との間の開口４４のやや上方では、分離体４３の直径がノズルボディ２の内径に拡径されていて、そこで気密にノズルボディ２の内周面に、たとえば材料接続的に接合されている。弁ニードル３は、その噴射側に配置された弁閉鎖体４で、センタリングされてガイドエレメント３６にかつ弁閉鎖体４に対して同軸的に配置されたガイド開口４７を貫通している。
【００２６】
燃料は、圧力を伴って開口４４を通ってノズルボディ２内に到達し、そこで、このノズルボディ２と分離体４３との間に形成された供給通路４８を通ってガイドエレメント３６の方向に流れる。その後、燃料は、ガイドエレメント３６の燃料通路３２を通って渦流発生エレメント４１の１つまたはそれ以上の渦流発生通路４６内に流入し、その後、渦流発生室４２内に到達する。この渦流発生室４２は、この実施例では、ガイドエレメント３６と、弁閉鎖体４と、弁座体５と、ディスク状の渦流発生エレメント４１とによって仕切られている。シール座の閉鎖時には、開口４４を介して流入させられた全ての燃料量が、ガイド開口４７の領域に配置された、この図面には示していない通過路４５を介して再び流出する。この通過路４５の有利な例は図３に示してある。
【００２７】
通過路４５を通流した燃料は、弁ニードル３と分離体４３の内部との間に形成された導出通路４９内に流れ、上向きに上側の弁ニードルガイド１４の燃料通路３１にまで流れ、引き続き、燃料接続部１６にまで流れる。その後、ここで燃料が再び導入管路４０に導入される。燃料は、通過路４５の後方では、流入する燃料の流れ方向と逆方向に流れる。この場合、分離体４３が両流れ方向を分離している。言い換えると、燃料は、開口４４と、供給通路４８と、燃料通路３２と、渦流発生通路４６とによって形成された供給路を介して渦流発生室４２内に流入し、シール座の閉鎖時には、通過路４５と、導出通路４９と、燃料通路３１とによって形成された導出路を介して流出する。この場合、燃料噴射弁の噴射側の領域によって燃料流れが達成される。この燃料流れは、一方で渦流発生室４２内にシール座の閉鎖時でもシール座の開放前にまだ渦流を形成し、同時に噴射側の領域を冷却する。この冷却によって、特に堆積物が回避される。
【００２８】
基本的には、導出路を介して燃料を渦流発生室４２に供給することもできる。この場合、その後、供給路を介して燃料が導出される。
【００２９】
図３には、図２に示した本発明による実施例の概略的な断面図が弁閉鎖体４の領域で拡大して示してある。
【００３０】
この図面には、渦流発生通路４６と、渦流発生室４２と、通過路４５とを明確に見ることができる。この通過路４５は、この実施例では、面研削加工部として形成されている。この場合、４つの面研削加工部が均一に半径方向で弁閉鎖体４の周面に分配されている。面研削加工部は弁閉鎖体４の直径を、配置された箇所で減径している。この場合、弁閉鎖体４の周面の少なくとも一部は、ガイドエレメント３６内での弁ニードル３のガイドを引き受けるために、直径に関して不変である。別の実施例では、通過路４５が、たとえばガイドエレメント３６に、軸方向に延びる溝の形で配置されていてもよい。通過路４５は、燃料流に絞り作用を生ぜしめるように寸法設定することができる。この絞り作用は、燃料噴射弁１における別の箇所、たとえば上側の弁ニードルガイド１４の燃料通路３１で得られてもよい。
【００３１】
図４には、図３に示した本発明による実施例のガイドエレメント３６の１つの構成が示してある。ガイドエレメント３６のディスク状のもしくは孔付きディスク状の形と、外周面に均一に分配されて加工された方形の燃料通路３２とを明確に見ることができる。センタリングされてガイドエレメント３６に配置されて、円形のガイド開口４７が設けられている。このガイド開口４７は、別の実施例では、内周面に設けられた溝を有していてもよい。これによって通過路４５が成形される。
【００３２】
図５には、図３に示した本発明による実施例の渦流発生エレメント４１の１つの構成が示してある。６つの渦流発生通路４６が、接線方向の方向成分を備えて均一に渦流発生エレメント４１に配置されている。
【００３３】
図６には、図３に示した本発明による実施例の渦流発生エレメント４１および対を成して設けられたガイドエレメント３６の概略図が示してある。この概略図には、渦流発生室４２を認めることができる。この渦流発生室４２は、半径方向の方向軸線で見て、外部で渦流発生エレメント４１もしくは渦流発生通路４６によって仕切られていて、内部では、ガイド開口４７を貫通する弁閉鎖体４によって仕切られている。
【００３４】
本発明は、図示の実施例に限定されておらず、たとえば外向きに開放する燃料噴射弁またはピエゾ駆動装置を備えた燃料噴射弁のために使用可能である。実施例または構成の特徴は任意の形式で互いに組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】冒頭で述べた形式の燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図である。
【００３６】
【図２】ノズルボディの領域における本発明による燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図である。
【００３７】
【図３】本発明による実施例の概略的な断面図を弁閉鎖体の領域で拡大して示す図である。
【００３８】
【図４】本発明による実施例のガイドエレメントの１つの構成を示す図である。
【００３９】
【図５】本発明による実施例の渦流発生エレメントの１つの構成を示す図である。
【００４０】
【図６】本発明による実施例の渦流発生エレメントおよび対を成して設けられたガイドエレメントの概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  燃料噴射弁、  ２  ノズルボディ、  ３  弁ニードル、  ４  弁閉鎖体、  ５  弁座体、  ６  弁座面、  ７  噴射開口、  ８  シール部材、  ９  外側磁極、  １０  ソレノイドコイル、  １１  コイルハウジング、  １２  コイル枠体、  １３  内側磁極、  １４  弁ニードルガイド部材、  １５  調整ディスク、  １６  燃料接続部、  １７  差込みコンタクト、  １８  プラスチック被覆体、  １９  線路、  ２０  プランジャ、  ２１  フランジ、  ２２  溶接シーム、  ２３  戻しばね、  ２４  スリーブ、  ２５  フィルタエレメント、  ２６  間隔、  ２７  作業ギャップ、  ２８  ゴムリング、  ２９  結合構成部材、  ３０，３１，３２  燃料通路、  ３３  減衰エレメント、  ３４  フランジ、  ３５  溶接シーム、  ３６  ガイドエレメント、  ３７  シール部材、  ３８  ポンプ、  ３９  制御弁、  ４０  導入管路、  ４１  渦流発生エレメント、  ４２  渦流発生室、  ４３  分離体、  ４４  開口、  ４５  通過路、  ４６  渦流発生通路、  ４７  ガイド開口、  ４８  供給通路、  ４９  導出通路
【図１】
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【図２】
2005171995.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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