(57)【要約】本発明は、特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、弁閉鎖体（４）が設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成されてた弁座面（６）と共にシール座部を形成しており、さらに、複数の噴射開口（７）が設けられている形式のものに関する。噴射開口（７）が、それぞれ少なくとも１つの渦流発生溝（３７ａ）に接続されており、該渦流発生溝（３７ａ）の外縁部（３８）が、噴射開口（７）の、全周にわたって延びる縁部（３９）に部分的に合致しており、渦流発生溝（３７ａ）が、該渦流発生溝（３７ａ）に対応配置された噴射開口（７）の長手方向軸線（４１）に対してほぼ垂直に延びていることが提案されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、弁閉鎖体（４）が設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成されてた弁座面（６）と共にシール座部を形成しており、さらに、複数の噴射開口（７）が設けられている形式のものにおいて、
噴射開口（７）が、それぞれ少なくとも１つの渦流発生溝（３７ａ）に接続されており、該渦流発生溝（３７ａ）の外縁部（３８）が、噴射開口（７）の、全周にわたって延びる縁部（３９）に部分的に合致しており、渦流発生溝（３７ａ）が、該渦流発生溝（３７ａ）に対応配置された噴射開口（７）の長手方向軸線（４１）に対してほぼ垂直に延びていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
渦流発生溝（３７ａ）が、角度（α）を成して噴射開口（７）に開口している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
渦流発生溝（３７ａ）が、弁座体（５）の流入側の端面（３５）に圧刻、侵食加工またはレーザ加工によって加工成形されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
渦流発生溝（３７ａ）の軸方向の深さが、噴射開口（７）に向かって増加している、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】
渦流発生溝（３７ａ）が、開口（４０）を介して噴射開口（７）に開口しており、前記開口（４０）で渦流発生溝（３７ａ）の軸方向の深さが最大の寸法に設定されている、請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
渦流発生溝（３７ａ）が、渦流発生溝（３７ｂ）として噴射開口（７）に続いている、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】
噴射開口（７）に設けられた渦流発生溝（３７ｂ）が、螺旋状に噴射開口（７）の内壁（４２）に延びている、請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
噴射開口（７）に設けられた渦流発生溝（３７ｂ）が、噴射開口（７）の流入側の開口（３６）から流出側の開口（４３）にまで延びている、請求項６または７記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
噴射開口（７）が、弁座体（５）の円周に対して同心的な円上に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式の燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
実公昭６３−１３３２６０号公報に基づき公知の燃料噴射弁は、弁座体に複数の噴射開口が設けられており、これらの噴射開口の内壁に螺旋溝が形成されており、これによって、流入管路を通って流入した燃料が、この燃料に渦流が付与されて噴射されることを特徴としている。これによって、燃料の噴霧を加速させることができ、噴霧・混合性能を改善することができるのに対して、噴射孔壁への燃料の付着は減少させられ、これによって、排ガス中の炭化水素の濃度を低減させることができる。
【０００３】
また、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３１４９９号明細書に基づき公知の燃料噴射弁は弁座面を有している。この弁座面はシール面の外側で渦流発生区分に４つの渦流発生通路を備えている。これらの渦流発生通路は弁長手方向軸線に対して側方の間隔位置を置いて噴射通路に開口している。
【０００４】
上述した印刷物に基づき公知の燃料噴射弁には、不完全な渦流発生という欠点がある。この渦流発生は燃料全体に波及していない。なぜならば、燃料の一部が軸線に対して平行に噴射孔を通流するからである。これによって、混合気クラウドの形状とコーン噴射角とにおけるコントロール不能な偏差が生ぜしめられる。このことは不完全燃焼を招く。
【０００５】
さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０４４６３号明細書に基づき公知の燃料噴射弁は、ピストン／シリンダ構造によって形成された燃焼室内に燃料を噴射する噴射ノズルと、燃焼室内に突入した点火プラグとを備えている。噴射ノズルは、この噴射ノズルの全周にわたって分配されて配置された少なくとも一列の噴射孔を備えている。これらの噴射孔を介して燃料を適切に噴射することによって、点火のために点火プラグの方向に向けられた少なくとも１つの噴流と、少なくともほぼ閉じられたかもしくはまとめられた混合気クラウドを形成する別の噴流とを備えたスプレイガイド燃焼法が混合気クラウドの形成によって実現される。
【０００６】
発明の利点
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、渦流がすでに噴射開口への流入時に発生させられ、噴射開口内にまで達した渦流発生溝によって渦流を十分に強化しかつ均質化することができるという利点を有している。この場合、渦流発生溝は、各噴射開口の長手方向軸線に対してほぼ垂直に位置するように弁座体の端面に配置されている。
【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改良が可能となる。
【０００８】
本発明による燃料噴射弁の有利な構成によって、多孔型燃料噴射弁の利点を、渦流調整手段を備えた燃料噴射弁の利点と組み合わせることができる。これによって、個々の解決手段のあらゆる欠点が有効に除去される。
【０００９】
さらに、渦流発生溝が、任意の角度を成して、たとえば燃料噴射弁の周方向に対して相対的ではあるものの、噴射開口の長手方向軸線に対して垂直に噴射開口に開口していると有利である。これによって、方向付けを種々異なる形式の燃料供給に適合させることができる。
【００１０】
また、噴射開口の数ならびに所属の渦流発生溝の数が任意であり、この数に燃料噴射弁を簡単に適合させることができると有利である。
【００１１】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１２】
図１に示した燃料噴射弁１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。
【００１３】
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は弁閉鎖体４に作用結合されている。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部を形成している。弁座体５はノズルボディ２の切欠き内に挿入可能である。燃料噴射弁１は、本実施例では、内方に開放する燃料噴射弁１である。この燃料噴射弁１は複数の噴射開口７を有している。ノズルボディ２はシール部材８によって電磁コイル１０の外側磁極９に対してシールされている。電磁コイル１０はコイルハウジング１１内に封入されていて、コイル枠体１２に巻き付けられている。このコイル枠体１２は電磁コイル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とはギャップ２６によって互いに分離されていて、結合構成部材２９に支持されている。電磁コイル１０は線路１９を介して、電気的な差込みコンタクト１７により供給可能な電流によって励磁される。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。
【００１４】
弁ニードル３は弁ニードル案内部材１４内に案内されている。この弁ニードル案内部材１４は板状に形成されている。行程調整のためには、弁ニードル案内部材１４と対を成す調整板１５が使用される。この調整板１５の他方の側には可動鉄心もしくはプランジャ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、動力が伝達されるように弁ニードル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。弁ニードル３を案内するためには、シール座部の領域に案内エレメント３４が設けられている。この案内エレメント３４は、中心ずれおよび弁ニードル３の引っ掛かりを阻止するために、たとえばカルダン式（ｋａｒｄａｎｉｓｃｈ）の弁ニードル案内部材として形成されていてよい。
【００１５】
弁ニードル３に溶接シーム３３を介して結合されている第２のフランジ３１は下側のプランジャストッパとして働く。第２のフランジ３１に載置している弾性的な中間リング３２は燃料噴射弁１の閉鎖時の衝突を回避している。
【００１６】
弁ニードル案内部材１４と、プランジャ２０と、案内エレメント３４とには燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが延びている。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はシール部材２８によって燃料管路（図示せず）に対してシールされている。
【００１７】
弁座体５の流入側の端面３５には、噴射開口７の流入側の開口３６に隣接して渦流発生溝３７ａが形成されている。この渦流発生溝３７ａは、たとえば圧刻またはレーザ加工によって弁座体５の表面に加工成形されている。弁座体５の表面に設けられた渦流発生溝３７ａが、噴射開口７に設けられた渦流発生溝３７ｂに続いていると有利である。この場合、この渦流発生溝３７ｂは螺旋状に噴射開口７の内壁４２に延びていて、噴射開口７の流出側の開口４３にまで延びている。両渦流発生溝３７ａ，３７ｂの詳しい説明は図２および図３から知ることができる。
【００１８】
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によってプランジャ２０の持上り方向とは逆方向で負荷される。この場合、弁閉鎖体４は弁座６に密に当て付けられた状態で保持される。電磁コイル１０の励磁時には、この電磁コイル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、行程は、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は、弁ニードル３に溶接されているフランジ２１を同じく持上り方向に連行する。弁ニードル３に作用結合されている弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上がり、燃料が噴射される。
【００１９】
コイル電流が遮断されると、磁界の十分な減少の後、プランジャ２０が戻しばね２３の押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に作用結合されているフランジ２１が持上り方向とは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に載置し、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００２０】
図２には、図１に示した、本発明により形成された燃料噴射弁１の概略的な部分図が示してある。この場合、同じ構成部材には、合致する符号が付してある。
【００２１】
燃料噴射弁１を通流する燃料は、シール座部の通過後、噴射開口７が形成されている弁座体５の流入側の端面３５に到達する。この場合、まず燃料は、端面３５に形成された渦流発生溝３７ａ内に流入し、これによって、渦流を獲得する。この場合、渦流発生溝３７ａの位置は、噴射開口７の長手方向軸線４１に対して少なくともほぼ垂直であり、渦流発生溝３７ａは弁座体５の端面３５に対して平行に延びている。次いで、渦流発生溝３７ａは、有利には中断なしに、噴射開口７に設けられた渦流発生溝３７ｂに続いている。ここでは、この渦流発生溝３７ｂは噴射開口７の内壁４２に螺旋状に流出方向で噴射開口７の流出側の開口４３にまで延びている。この流出側の開口４３が内燃機関の燃焼室（図示せず）に直接開口していると有利である。
【００２２】
端面３５に延びる渦流発生溝３７ａによって発生させられた渦流は、渦流発生溝３７ｂが続いている噴射開口７を通流することによって強化されかつ均質化される。これによって、噴射開口７の配置形式の適切な選択時には、均一な化学量論的な混合気クラウドを燃焼室内に発生させることができる。
【００２３】
図３には、図２に説明した、本発明により形成された燃料噴射弁１の実施例のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った抜粋した断面図が示してある。観察方向は燃料の流れ方向に相当している。
【００２４】
燃料噴射弁１の噴射側の端部の図示の断面図は、噴射開口７の流入側の開口３６を備えた弁座体５の流入側の端面３５の平面図を示している。この場合、有利な実施例では、８つの噴射開口７が設けられている。これらの噴射開口７は、弁座体５の円周に対して同心的な円上に配置されている。
【００２５】
有利な実施例では、噴射開口７の流入側の開口３６に開口したそれぞれ２つの渦流発生溝３７ａが、それぞれ外縁部３８で噴射開口７の、全周にわたって延びる縁部３９に接触するように、開口３６に対して相対的にそれぞれ同様に方向付けられている。この場合、常に１つの渦流発生溝３７ａが、噴射開口７の半径方向内側の縁部３９と半径方向外側の縁部３９とに形成されている。すなわち、渦流発生溝３７ａは、図示の実施例では、互いに１８０゜だけずらされて噴射開口７に開口している。
【００２６】
噴射開口７への渦流発生溝３７ａの開口４０の領域では、噴射開口７の、全周にわたって延びる縁部３９が切り下げられているので、渦流発生溝３７ａを通過した燃料は妨害されずに開口４０を介して、噴射開口７内にかつ噴射開口７の内壁４２に螺旋状に続く渦流発生溝３７ｂ内に流入することができる。
【００２７】
端面３５に形成された渦流発生溝３７ａが、噴射開口７に向かって流れる燃料に渦流を付与することができるように、弁閉鎖体４は、燃料噴射弁１の開放された状態で弁座体５から十分に小さな間隔を置いて保持されなければならい。なぜならば、さもないと、燃料がほとんど影響を受けることなしに噴射開口７内に流入するからである。この場合、渦流の強化は、弁座体５の流入側の端面３５に設けられた渦流発生溝３７ａの深さによって獲得することもできる。この場合、渦流発生溝３７ａの深さが経過にわたって変化していて、開口４０の領域で最大の寸法に設定されていると有利である。
【００２８】
渦流発生溝３７ａ，３７ｂの製作は種々異なる加工法によって行うことができる。この場合、特にレーザ加工または侵食加工による弁座体５の端面３５のかつ噴射開口７の内壁４２の材料の除去が有利である。弁座体５の製作時に適切な工具を用いた圧刻によっても、特に端面３５に形成される渦流発生溝３７ａを所望の形式で廉価に設けることができる。
【００２９】
本発明は図示の実施例に限定されておらず、たとえばより少数のまたはより多数の噴射開口７を任意に配置した燃料噴射弁１のためにも使用可能であり、より多数のまたはより小数の渦流発生溝３７ａ，３７ｂのためにも使用可能である。この場合、たとえば複数の同心的な環列の噴射開口７を形成することができる。外側の噴射開口７は内側の噴射開口７よりも多くの渦流発生溝３７ａ，３７ｂを有している。さらに、本発明は、燃料噴射弁１の任意の構造のために適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明により形成された燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図である。
【図２】
図１に示した、本発明により形成された燃料噴射弁の領域ＩＩの概略的な部分図である。
【図３】
図２に示した、本発明による燃料噴射弁のＩＩＩ−ＩＩＩ断面線に沿った概略的な断面図である。
【符号の説明】
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　電磁コイル、　１１　コイルハウジング、　１２　コイル枠体、　１３　内側磁極、　１４　弁ニードル案内部材、　１５　調整板、　１６　燃料供給部、　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　ギャップ、　２７　作業ギャップ、　２８　シール部材、　２９　結合構成部材、　３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　燃料通路、　３１　フランジ、　３２　中間リング、　３３　溶接シーム、　３４　案内エレメント、　３５　端面、　３６　開口、　３７ａ　渦流発生溝、　３７ｂ　渦流発生溝、　３８　外縁部、　３９　縁部、　４０　開口、　４１　長手方向軸線、　４２　内壁、　４３　開口、　α　角度
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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