(57)【要約】組み込まれた点火装置（３８，３９，４１，４２）を備えた燃料噴射弁（１）であって、燃料噴射弁（１）の噴射開口（７）を通って内燃機関の燃焼室内に直接噴射された燃料を点火するための第１の電極対（３８，３９）を有している。該電極対（３８，３９）が、火花ギャップ（４１）によって間隔が保たれているアース電極（３８）と中央電極（３９）とから成っている。燃料噴射弁（１）と点火装置（３８，３８，４１，４２）とが共通のケーシング（４０）内に配置されている。前記装置（３８，３９，４１，４２）が、少なくとも１つの別の火花ギャプ（４６）及び／又は別の電極対（４４，４５）を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組み込まれた点火装置を備えた燃料噴射弁（１）であって、燃料噴射弁（１）の噴射開口（７）を通って内燃機関の燃焼室内に直接噴射された燃料を点火するための第１の電極対（３８，３９）を有しており、該第１の電極対（３８，３９）が、火花ギャップ（４１）によって間隔が保たれているアース電極（３８）と中央電極（３９）とから成っており、燃料噴射弁（１）と点火装置（３８，３８，４１，４２）とが共通のケーシング（４０）内に配置されている形式のものにおいて、
前記点火装置（３８，３９，４１，４２）が、少なくとも１つの別の火花ギャプ（４６）及び／又は別の電極対（４４，４５）を有していることを特徴とする、組み込まれた点火装置を備えた燃料噴射弁。
【請求項２】
電極対（３８，３９，４４，４５）は、火花ギャップ（４１，４６）が噴射開口（７）の周囲を巡って一様に分配されるように、配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
火花ギャップ（４１，４６）が、噴射開口（７）を円状に巡って配置されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
噴射開口（７）が、前記円状の円内の中央に配置されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
ケーシング（４０）が導電性の材料、殊に金属より成っている、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】
電極対（３８，３９，４４，４５）のアース電極（３８，４４）が、ケーシング（４０）と良好に導電接触している、請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
アース電極（３８，４４）が、素材結合によって、殊に溶接又はレーザ溶接によってケーシング（４０）に結合されている、請求項５又は６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
火花ギャップの（４１，４６）の長さが、５０マイクロメートル乃至３００マイクロメートルである、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
電極（３８，３９，４４，４５）が少なくとも部分的に白金より成っている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
燃料室内で圧力測定及び／又は温度測定を行うために、圧力センサ（４８）及び／又は温度センサ（４９）がケーシング（４０）内に組み込まれている、請求項１から９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】
本発明は請求項１の上位概念部に記載した燃料噴射弁に関する。
【０００２】
例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０２１４１６７号明細書によれば、組み込まれた点火装置を備えた燃料噴射弁が公知である。第１の電極と第２の電極とによって、噴射開口の噴射側で火花ギャップが形成される。このような燃料噴射弁・点火コイル組み合わせの利点は、例えば所要スペースが減少され、インレット弁及びアウトレット弁の配置及び寸法並びに燃焼室構成におけるフレキシブル性（融通性）が高められる、という利点が得られる。
【０００３】
前記明細書による公知の燃料噴射弁においては、特に、１つの火花ギャップだけによって燃焼室内の１箇所で燃料・空気混合気が点火される、という欠点がある。これによって燃焼室内で火炎を拡散させるための時間は不都合に長くなる。
【０００４】
発明の利点
これに対して、請求項１に記載した特徴を有する組み込まれた点火装置を備えた本発明による燃料噴射弁は、燃料・空気混合気が著しく迅速かつ完全に点火せしめられるという利点を有している。これによる著しく迅速に実行される全燃焼によって、効率が高められる。しかもスプレー（噴霧）の端部領域が希薄になることは避けられ、それによってスプレーのラムダ範囲の拡散が減少され、ひいては炭化水素排出物の減少が得られる。さらにまた、組み込まれた点火装置を備えた本発明による燃料噴射弁においては、高い排ガス再循環率及び／又は希薄な成層燃焼運転モードが可能である。
【０００５】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した組み込まれた点火装置を有する燃料噴射弁の有利な実施態様が可能である。
【０００６】
有利な形式で、電極対は、火花ギャップが噴射開口の周囲を巡って一様に分配配置されているか、又は火花ギャップが、噴射開口を円状に巡って配置されている。これによって燃料・空気混合気が均一に点火され、燃料・空気混合気は燃焼室内で一様にかつ均質に燃焼することができる。燃焼室内ですべての全燃料・空気混合気を完全に点火させるための時間は短縮される。
【０００７】
また、ケーシングが導電性の材料特に金属より成っていれば有利である。これによってケーシングは電極対のためのアース電極として若しくは電気的な極として使用される。
【０００８】
火花ギャップの長さが、５０マイクロメートル乃至３００マイクロメートルであれば、点火電圧を低くすることができる。また絶縁体の厚さを小さく選定することができる。
【０００９】
しかも、共通のケーシング内に圧力センサ及び／又は温度センサを組み込めば、有利である。これによって燃焼室内の状態を、高いコストをかけることなしに追跡することができる。しかも、外部のセンサのために必要とされる、燃焼室内に通じる付加的な開口を設ける必要はない。
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、組み込まれた点火装置を備えていない、例として示された燃料噴射弁の概略的な断面図、
図２は、組み込まれた点火装置を備えた本発明の１実施例による燃料噴射弁の、噴射側領域の概略的な断面図、
図３は、組み込まれた点火装置を備えた本発明による燃料噴射弁の、噴射側端部の平面図である。
【００１２】
実施例の説明
以下に本発明の１実施例について説明する。同じ構成部材には同じ符号が付けられている。
【００１３】
図２及び図３を用いて本発明の有利な１実施例を詳しく説明する前に、本発明を分かりやすくするために、まず組み込まれた点火装置を備えていない燃料噴射弁の主要な構成部分について簡単に説明する。図２に記載した矢印は、燃焼室内における点火された燃料・空気混合気の火炎フロントの形状を示す。
【００１４】
図１に示した、組み込まれた点火装置を備えていない燃料噴射弁１の実施例は、混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁１の構成を示している。燃料噴射弁１は、特に内燃機関の図示していない燃焼室内に燃料を直接噴射するために適している。
【００１５】
組み込まれた点火装置を備えていない燃料噴射弁１はノズル体２より成っており、該ノズル体２内に弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は噴射側で弁閉鎖体４を有しており、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部を形成している。燃料噴射弁１は、図示の実施例では内方に開放する燃料噴射弁１であって、該燃料噴射弁１は噴射開口７を有している。ノズル体２はシール８によって、磁石コイル１０の外極９に対してシールされている。磁石コイル１０はコイルケーシング１１内にカプセル状に収納されていて、コイル支持体１２に巻き付けられている。このコイル支持体１２は磁石コイル１０の内極１３に当接している。内極１３と外極９とはスペーサ２６によって互いに分離されていて、非強磁性の接続構成部分２９によって互いに結合されている。磁石コイル１０は、電気的な導線１９を介して、電気的な差し込み接点１７を介して供給される電流によって励磁される。差し込み接点１７は、プラスチック周壁１８によって包囲されており、このプラスチック周壁１８は内極１３に射出成形される。
【００１６】
弁ニードル３は、弁ニードルガイド１４内でガイドされていて、この弁ニードルガイド１４は円板（ディスク）状に構成されている。ストローク調節のために、１対の調節ディスク１５が用いられる。調節ディスク１５の反対側には可動子２０が配置されている。この可動子２０は、第１のフランジ２１を介して弁ニードル３に接続されており、この弁ニードル３は、溶接継ぎ目２２によって第１のフランジ２１に結合されている。第１のフランジ２１で、螺旋状の戻しばね２３が支えられており、この戻しばね２３は、燃料噴射弁１の前記構成においては、スリーブ２４によってプリロード（予備荷重）がかけられている。
【００１７】
弁ニードル１４内、可動子２０内及びガイドエレメント３６に沿って、燃料通路３０，３１，３２が延在している。燃料は中央の燃料供給部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、詳しく図示していない燃料分配管路に対してシールされていて、シール３７によって、詳しく図示していないシリンダヘッドに対してシールされている。
【００１８】
可動子２０の噴射側には、エラストマー材料より成る環状の緩衝エレメント３３が配置されている。この緩衝エレメント３３は、第２のフランジ３４上に載っていて、この第２のフランジ３４は、溶接継ぎ目３５を介して弁ニードル３に素材結合（Stoffschluessig））的に結合されている。
【００１９】
燃料噴射弁１の非作業状態で、可動子２０は戻しばね２３によって、そのストローク方向に抗して負荷され、弁閉鎖体４が弁座面６においてシールされた状態で当接保持されるようになっている。磁石コイル１０が励磁されると、磁石コイル１０は、可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗してストローク方向で移動させる磁界を生ぜしめ、この場合、ストロークは、非作業位置において内極１３と可動子２０との間の作業ギャップ２７によって規定されている。
【００２０】
可動子２０は、弁ニードル３に溶接されている第１のフランジ２１を同様にストローク方向で連行する。弁ニードル３に接続された弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、高圧下で供給された燃料が、噴射開口７を通って、図示していない燃焼室内に噴射される。
【００２１】
コイル電流がしゃ断されると、可動子２０は、磁界が十分に消滅した後で戻しばね２３のばね力によって内極１３から下降し、それによって弁ニードル３に接続された第１のフランジ２１は、ストローク方向とは逆方向に移動する。それによって弁ニードル３は同じ方向で移動し、ひいては弁閉鎖体４が弁座面６上に載り、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００２２】
図２には、本発明の１実施例による、組み込まれた点火装置を備えた燃料噴射弁１の噴射側の領域における概略的な断面図が示されている。図示の燃料噴射弁１は、複数孔付き弁として構成されていて、内方に開放する。第１の電極対は、第１のアース電極３と第１の中央電極３９とから成っている。第２の電極対は、第２のアース電極４４と第２の中央電極４５とから成っている。
【００２３】
燃料噴射弁１の円筒形のノズル体２は、中空円筒形のケーシング４０内に正確に嵌め込まれていて、側方でケーシング４０の噴射側の端部と合致している。ケーシング４０内には第１の中空円筒形の絶縁体４２（この絶縁体４２内に第１の中央電極３９が延在している）と、第２の中空円筒形の絶縁体４７（この絶縁体４７内に第２の中央電極４５が延在している）とが配置されている。これらの絶縁体４２，４７は、例えばセラミック材料より成っている。別の実施例においては、例えばノズル体２とケーシング４０とは一体的に構成されていてもよい。２つの絶縁体４２，４７は、ケーシング４０の噴射側の端部を越えてやや突き出している。これらの絶縁体４２，４７は、特に電極間の漏れ電流を阻止するために用いられる。
【００２４】
２つの絶縁体４２，４７から噴射側に、２つの中央電極３９，４５はまず、各絶縁体４２，４７の中心軸線に対して同軸的に突き出していて、次いでこの中心軸線に対してほぼ直角に短く延びている。２つの中央電極３８，４４は、噴射開口７とは反対側において、ケーシング４０の噴射側の外側縁部領域に溶接によって導電固定されている。これらの中央電極３８，４４は、ケーシング４０から出発して、それぞれ配属された中央電極３９，４５の延在方向に対してまず平行に延びていて、中央電極３９，４５と同じ高さ位置で直角に折り曲げられている。各中央電極３９，４５の端部と、各アース電極３８，４４の端部とは、互いに向き合って位置していて、図３に詳しく示されている火花ギャップ４１，４６によって互いに間隔を保っている。
【００２５】
矢印によって、スプレー４３として複数の噴射開口７から噴射される燃料が２つの火花ギャプ４１，４６で点火されることが示されている。この場合、スプレー４３の縁部若しくは火花ギャップ４１，４６は、スプレー４３が火花ギャップ４１，４６の可能な限り近くを通過し、しかもこの場合火花ギャップにぶつかるか又は燃料によって濡らされることがないように、配置されている。しかも、短い間隔を保って通過するスプレー４３は、各火花ギャップ４１，４６からの点火火花を変向させ、それによって燃料・空気混合気を確実に点火させる、いわゆる「巻き込み流；entrainment Stroemung」を生ぜしめる。火花ギャプ４１，４６は、噴射開口７のそれぞれ反対側に配置されているので、２つの火炎フロントは、図示していない燃焼室内で拡散する。つまり２つの火炎フロントはまず互いに離れる方向に向けられ、次いで図示していないピストン底部に向かい、次いでピストン底部において互いに合流する方向に向かうようになっている。
【００２６】
これによって、図示していない燃焼室内で燃料・空気混合気を完全に点火させるための時間はほぼ半分になる。この場合、２つの火花ギャップ４１，４６は同時に点火され、例えば左右非対称の燃焼室幾何学形状において２つの火炎フロントの種々異なる流過時間を考慮するために、時間的にずれた点火を考えることができる。同様にこれは、本発明による燃料噴射弁１が、図示していない燃焼室上部の中央に配置されていない場合に必要とされる。
【００２７】
ケーシング４０の噴射側の端部領域において半径方向に、温度センサ４９及び圧力センサ４８がケーシング４０内に埋め込まれている。
【００２８】
図３には、組み込まれた点火装置を備えた本発明による燃料噴射弁１の噴射側の端部の平面図が示されている。図面では、火花ギャップ４１，４６が噴射開口７の互いに反対側に配置されていることが示されている。本発明の別の実施例では、２つ以上の火花ギャップ４１，４６を噴射開口７の周囲に配置することができるが、この場合、これらの火花ギャップは、例えば一様にかつ円形に噴射開口７を巡って配置されている。第１の中央電極３９の端部と第１のアース電極３８の端部とが互いに互いに向き合っている。第２の中央電極４５の端部と第２のアース電極４４の端部とが、同様に互いに向き合っている。それぞれ互いに向き合っている電極３８，３９，４４，４５の端部の面は、互いに平行に延びている。
【００２９】
各電極対の端部の間隔は、有利には５０マイクロメートル〜３００マイクロメートルである。それによって、組み込まれた点火装置を備えた燃料噴射弁１の確実性を損なうことなしに、点火電圧の高さは低下せしめられ、絶縁体４２，４７の厚さは減少せしめられる。何故ならば流過するスプレー４３は、いわゆる「巻き込み流」を生ぜしめ、この巻き込み流が、短い点火火花を変向させて、スプレー内に引き込むようになっているからである。
【００３０】
２つの火花ギャップ４１，４６の点火は、図示していない個別の点火コイルを介して直列接続で行われるか（この場合、２つのアース電極３８，４４は絶縁されて組み込まれるか又は中を貫通させて設ける必要がある）、ダブル火花コイルによって行われる。
【００３１】
２つの火花ギャップ４１，４６（ｎ＝火花ギャップの数）よりも多い点火は、個別の点火コイルを介して直接接続によって行われるか（この場合、ｎ―１の火花ギャップを有するアース電極は絶縁されて組み込まれるか、又は中を貫通させて設ける必要がある）、又は単数若しくは複数のダブル火花コイル若しくはダブル火花コイルとシングル火花コイルとの組み合わせを使用することによって行われる。
【００３２】
組み込まれた点火装置を備えた前記前記燃料噴射弁１は、単数又は複数の軸方向で相前後して配置された点火コイル又はその後ろに配置された点火コイルを有する構造ユニットとして、付加的に組み合わせることができる。
【００３３】
本発明は図示の実施例だけに限定されるものではなく、例えば組み込まれた点火装置を備えた、外方に向かって開放するか又は渦流を発生させる燃料噴射弁１のために使用することも可能である。
【００３４】
図面及び実施例に記載した特徴は、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】組み込まれた点火装置を備えていない、例として示された燃料噴射弁の概略的な断面図である。
【図２】組み込まれた点火装置を備えた本発明の１実施例による燃料噴射弁の、噴射側領域の概略的な断面図である。
【図３】組み込まれた点火装置を備えた本発明による燃料噴射弁の、噴射側端部の平面図である。
【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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