(57)【要約】内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、ノズルボディ（３）内に配置された弁ニードル（４）が設けられており、弁ニードル（４）が、アクチュエータ（７）によって作動可能であり、かつ戻しばね（９）によって負荷されており、弁ニードル（４）と作用結合している、燃料室に向いた側に位置する弁閉鎖体（５）が、アクチュエータ（７）の非作動状態で弁座面（６）に密に接触して保持されるようになっている。弁ニードル（４）が、少なくとも流出側の部分領域で中空に形成されていて、かつ端面側で燃焼室に対して閉鎖されている。
2006510838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、
ノズルボディ（３）内に配置された弁ニードル（４）が設けられており、該弁ニードル（４）が、アクチュエータ（７）によって作動可能であり、かつ戻しばね（９）によって負荷されており、弁ニードル（４）と作用結合している、燃料室に向いた側に位置する弁閉鎖体（５）が、アクチュエータ（７）の非作動状態で弁座面（６）に密に接触して保持されるようになっている形式のものにおいて、
弁ニードル（４）が、少なくとも流出側の部分領域で中空に形成されていて、かつ端面側で燃焼室に対して閉鎖されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
弁ニードル（４）が、ガイド領域（１８）を備えており、該ガイド領域（１８）で弁ニードル（４）が案内されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
弁ニードル（４）が、ガイド領域（１８）の流出側で配量孔（１２）を備えている、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
配量孔（１２）の数および配置構成が、燃料噴射弁（１）から噴射される燃料ジェットのジェット形状によって設定されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
弁ニードル（４）が、ガイド領域（１８）の流入側で流入開口（１５）を備えている、請求項２から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
流入開口（１５）が、配量孔（１２）の総横断面積よりも大きな総横断面積を有している、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】
弁ニードル（４）が、ハイドロフォーミングによって一体的に製作されている、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】
弁ニードル（４）が、流出側の端部で、穿孔によって中空に形成されている、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】
弁ニードル（４）が、２部分から形成されている、請求項８記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
弁ニードル（４）が、シャフト（１９）と管（２１）とを備えている、請求項９記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
管（２１）が、シャフト（１９）の肩部（２０）に支持されている、請求項１０記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
管（２１）が、溶接シーム（１７）によってシャフト（１９）と結合されている、請求項１１記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
管（２１）が、端面側で閉鎖体（１６）によって閉鎖されている、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１４】
管（２１）が、閉鎖体（１６）と一体的に形成されている、請求項１３記載の燃料噴射弁。
【請求項１５】
閉鎖体（１６）と管（２１）とが、溶接シーム（１７）によって互いに結合されている、請求項１３記載の燃料噴射弁。
【請求項１６】
閉鎖体（１６）が、旋削加工によって製作されている、請求項１３記載の燃料噴射弁。
【請求項１７】
閉鎖体（１６）が、深絞り加工によって製作されている、請求項１３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、独立請求項の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
背景技術
たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３４４４５号明細書から、外側開放式の燃料噴射弁が公知であり、この燃料噴射弁は円錐形のシール座を備えている。弁ニードルは中央孔を備えており、中央孔は、シール座の手前に位置する圧力チャンバに通じている。ピエゾアクチュエータとして形成されたアクチュエータが、一方ではノズルボディに支持されていて、他方では弁ニードルと摩擦接続式に結合された圧力肩部に支持されている。戻しばねは、弁ニードルを閉鎖位置で保持する。アクチュエータが励起された状態では、アクチュエータの伸長によって、弁ニードルが戻しばねの閉鎖力に抗して開放され、燃料が噴射される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３４４４５号明細書から公知の背景技術の欠点によれば、特に通流量が、外側開放式の燃料噴射弁の場合大きな変動にさらされる。さらにジェット像は、製作誤差に起因して多くの場合シール座の領域で損なわれている。
【０００４】
発明の利点
これに対して、本発明による、独立請求項に記載の特徴を有する燃料噴射弁の利点によれば、少なくとも流出側部分で中空の弁ニードル（端面側で燃焼室に対して閉鎖されている）に起因して、任意に設定可能なジェット形状および比較的高い通流精度で高いジェット品質を達成することができる。
【０００５】
従属請求項に記載の構成によって、独立請求項に記載の燃料噴射弁の有利な実施形態が得られる。
【０００６】
有利には、弁ニードルがノズルボディ内でガイド領域を備えており、ガイド領域は弁ニードルの切欠と同様の延伸度を有している。流入開口および配量孔は、ガイド領域の流入側もしくは流出側で弁ニードルに配置されている。
【０００７】
有利には、流入開口が配量孔よりも大きな容積を有しており、これによって絞り効果を回避することができる。
【０００８】
さらに有利には、弁ニードルにおける凹所（切欠）が、簡単な形式で、穿孔によって製作可能であるか、または弁ニードルを全長にわたって中空に形成することができる。
【０００９】
弁ニードルシャフトの中空で管状の延伸部も有利である。なぜならば製作、結合および孔の形成は、簡単で経済的に行うことができるからである。
【００１０】
弁ニードルを端面側で閉鎖するための閉鎖体は、有利には、多種多様の形式で、たとえば旋削加工または深絞り加工で製作するか、または管と一体的に形成することができる。
【００１１】
実施例の説明
本発明の実施例を以下に図示し、詳しく説明する。
【００１２】
図１のＡには、本発明の燃料噴射弁１の第１実施例を全体図で示した。燃料噴射弁１は、混合気圧縮型で火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁として形成されている。燃料噴射弁１は、特に図示していない内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するのに適している。
【００１３】
燃料噴射弁１は、ケーシングボディ２とノズルボディ３とから成っており、ノズルボディ３内に弁ニードル４が配置されている。弁ニードル４は、弁閉鎖体５と作用結合しており、弁閉鎖体５は、弁座面６と協働してシール座を形成する。燃料噴射弁１は、本実施例では外側開放式の燃料噴射弁１である。燃料噴射弁１は、アクチュエータ７を備えており、アクチュエータ７は、本実施例では圧電結晶アクチュエータ７として形成されている。アクチュエータは、一方ではケーシングボディ２に支持されていて、また他方では弁ニードル４と作用結合している肩部８に支持されている。肩部８の流出（下流）側に、戻しばね９が配置されており、戻しばね９自体は、ノズルボディ３に支持されている。
【００１４】
燃料噴射弁１の静止状態で、肩部８は、戻しばね９の力によって、ストローク方向とは逆向きに負荷されるので、弁閉鎖体５は弁座面６に緊密に接触して保持される。圧電結晶アクチュエータ７が励起されると、アクチュエータ７は、軸方向で戻しばね９のばね力に抗して膨脹するので、肩部８は、摩擦接続式（kraftschluessig）に肩部８と結合された弁ニードル４と共にストローク方向で移動される。弁閉鎖体５は、弁座面６から持ち上げられ、弁ニードル４における中央の燃料通路１０と配量孔１２とを介して供給された燃料が噴射される。
【００１５】
圧電結晶式のアクチュエータ７が放電されると、軸方向延伸度が低減して、これによって弁ニードル４は、戻しばね９の力によってストローク方向とは逆向きに移動される。弁閉鎖体５は、弁座面６に座着して、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００１６】
弁ニードル４は、本発明によれば、少なくとも下流側の端部で中空に形成されていて、かつ中央の燃料通路１０の他に弁ニードル４の壁１３に配量孔１２を備えており、配量孔１２を通って、流入側の中央の燃料供給路１１を通って供給される燃料はシール座に向かって案内される。弁閉鎖体５における中空室１４は、端面側で内燃機関の燃焼室に対して閉鎖されている。図１のＢに、弁ニードル４と弁閉鎖体５とを拡大図で示し、以下に詳しく説明する。
【００１７】
少なくとも部分的に中空の弁ニードル４とシール座に向かう配量孔１２とを通る燃料供給の利点は、比較的精確なニードルガイドであり、ニードルガイドは、従来慣用の弁ニードルでは、シール座に燃料を供給するのに必要である面切削部に起因して不精確であり、また別の利点は、ジェット品質の改善、特に束形成の低減であり、さらに別の利点は、ジェット像を所望の形式で配量孔１２の形状および配置構成によって成形して、配量孔１２の直径の簡単な再現性に起因して通流精度を高める可能性である。
【００１８】
図１Ｂには、図１Ａに示した燃料噴射弁１の弁ニードル４の流出側の端部を部分断面図で示した。図１Ａに関して説明したように、弁ニードル４は中空に形成されている。弁閉鎖体５は、弁ニードル４と一体的に形成されている。そのような弁ニードル４は、たとえばハイドロフォーミング（Hydro-Umformung）によって特に簡単に製作可能である。
【００１９】
ここでは配量孔１２は、弁ニードル４の周にわたって対称的に配置するか、または所望の形式で非対称的に分配することができ、これによって所望のジェット像を達成することができる。したがってたとえば点火プラグに直接噴射しないように、たとえば所望の領域を遮蔽することができる。この場合配量孔１２の形状は任意である。ジェット像に関する任意の要求を満たすために、長穴、楕円または不均等に成形された横断面も考えられる。配量孔１２は、穿孔、浸食、電解加工またはレーザ穿孔によって弁ニードル４の壁１３に形成することができる。配量孔１２が多数設けられる場合、全ての配量孔１２は、精度に関する高い要求なしに形成することができる。通流測定のあとで、最後の配量開口１２は、目標通流を許容する直径で形成することができる。
【００２０】
図２には、図１のＢと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル４の第２実施例を示した。
【００２１】
弁ニードル４は流出側の端部で、中空に穿孔されている。流入開口１５は、ガイド領域１８の流入側で、弁ニードル４の壁１３に形成されていて、かつ中空室１４に燃料を供給するのに役立つ。この場合流入開口１５は、ガイド領域１８の流出側における配量孔１２よりも大きくなっている。流入開口１５の形状もまた、配量孔１２の形状と同様に任意であり、かつその都度の要求に所望の形式で適合させることができる。製作は、配量孔１２の製作と同様に行うことができる。
【００２２】
端面側で閉鎖体１６が、中空室１４に挿入されていて、かつ弁閉鎖体５とたとえば溶接シーム１７によって結合されている。
【００２３】
図３には、図１のＢと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル４の第３実施例を示した。
【００２４】
この場合、図４〜図６に示した実施例と同様に、弁ニードル４は複数部分から形成されている。弁ニードル４のシャフト１９は肩部２０を備えており、肩部２０に管２１が被せ嵌められており、管２１は流出側の端部で弁閉鎖体５を備えている。管２１は、シャフト１９と、たとえば溶接シーム２２によって結合することができる。図示の実施例は、たとえば旋削および後続の穿孔によって製作することができる。
【００２５】
図４には、図１のＢと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル４の第４実施例を示した。図５および図６に示した実施例と同様に、管２１は、良好に成形可能な材料、たとえばオーステナイト系の金属薄板から製作することができ、管２１は、マルテンサイトから成るノズルボディ３と組み合わせて温度補償を許容する。
【００２６】
管２１は、この実施例では、旋削加工された閉鎖体１６によって端面側で閉鎖されていて、かつ周方向に延びる列状の流入開口１５および配量孔１２を備えている。閉鎖体１６は、溶接シーム１７によって管２１と結合されている。
【００２７】
図５には、図１のＢと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル４の第５実施例を示した。管２１は、図４に示した実施例と同様に成形されているが、弁閉鎖体１６は深絞り部分として形成されている。結合部として同様に溶接シーム１７が設けられている。
【００２８】
図６には、図１のＢと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された弁ニードル４の第６実施例を示した。ここでは管２１は、図１のＡおよび図１のＢに示した第１実施例の弁ニードル４と同様に、ハイドロフォーミングまたはこれに類似の製作法によって、閉鎖体１６と一体的に製作されている。
【００２９】
本発明は、図示の実施例に制限されるものではなく、任意のアクチュエータ７を有する燃料噴射弁１の任意の構造形式で使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の第１実施例の全体を概略的に示す断面図である。
【００３１】
【図１Ｂ】図１Ａに示した、本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の第１実施例を図１Ａの範囲ＩＢで概略的に示す断面図である。
【００３２】
【図２】図１Ｂと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の第２実施例を概略的に示す断面図である。
【００３３】
【図３】図１Ｂと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の第３実施例を概略的に示す断面図である。
【００３４】
【図４】図１Ｂと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の第４実施例を概略的に示す断面図である。
【００３５】
【図５】図１Ｂと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の第５実施例を概略的に示す断面図である。
【００３６】
【図６】図１Ｂと同様の断面図で、本発明に基づいて形成された燃料噴射弁の第６実施例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  燃料噴射弁、  ２  ケーシングボディ、  ３  ノズルボディ、  ４  弁ニードル、  ５  弁閉鎖体、  ６  弁座面、  ７  アクチュエータ、  ８  肩部、  ９  戻しばね、  １０  燃料通路、  １１  燃料供給路、  １２  配量孔、  １３  壁、  １４  中空室、  １５  流入開口、  １６  閉鎖体、  １７  溶接シーム、  １８  ガイド領域、  １９  シャフト、  ２０  肩部、  ２１  管、  ２２  溶接シーム
2006510838.tif 000003
【図２】
2006510838.tif 000004
【図３】
2006510838.tif 000005
【図４】
2006510838.tif 000006
【図５】
2006510838.tif 000007
【図６】
2006510838.tif 000008
【国際調査報告】
2006510838.tif 000009
2006510838.tif 000010
2006510838.tif 000011
2006510838.tif 000012