(57)【要約】内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）が設けられており、該弁体において孔（３）内にピストン状の弁部材（５）が長手方向摺動可能に配置されている。弁部材（５）が少なくとも長さの一部を、燃料で充填可能な圧力室（７）によって包囲されている。孔（３）の燃焼室側の端部に形成された弁座（１８）が設けられており、該弁座に弁部材（５）が弁シール面（２６）を用いて閉鎖位置において当接し、これにより、圧力室（７）が少なくとも、弁シール面（１８）の下流に配置された噴射開口（２０）から分離されている。弁部材（５）の燃焼室側の端部領域において、第１の環状溝（３０）と、該第１の環状溝に対して平行な、軸方向で弁座（１８）に面して配置されている第２の環状溝（３２）とが形成されており、弁シール面（２６）が、これらの両環状溝（３０；３２）の間に設けられた環状ウェブ（２８）に配置されている。
2004518890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（１）が設けられており、該弁体において孔（３）内にピストン状の弁部材（５）が長手方向摺動可能に配置されており、弁部材（５）が少なくとも長さの一部を、燃料で充填可能な圧力室（７）によって包囲されており、孔（３）の燃焼室側の端部に形成された弁座（１８）が設けられており、該弁座に弁部材（５）が弁シール面（２６）を用いて閉鎖位置において当接し、これにより、圧力室（７）が少なくとも、弁シール面（１８）の下流に配置された噴射開口（２０）から分離されている形式のものにおいて、弁部材（５）の燃焼室側の端部領域において、第１の環状溝（３０）と、該第１の環状溝に対して平行な、軸方向で弁座（１８）に面して配置されている第２の環状溝（３２）とが形成されており、弁シール面（２６）が、これらの両環状溝（３０；３２）の間に設けられた環状ウェブ（２８）に配置されていることを特徴とする、内燃機関のための燃焼噴射弁。
【請求項２】
前記弁シール面（２６）が少なくともほぼ円錐形に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弁部材（５）の、環状溝（３０；３２）の間に配置された環状ウェブ（２７）が、外縁部において弁部材（５）の移動方向で弾性的であるように形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記第１の環状溝（３０）が常に圧力室（７）と液圧的に接続されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記弁シール面（３２）への環状溝（３０；３２）の移行部に形成された縁部（３５；３７）が丸く又は斜めに面取りされている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１８６５０号明細書から公知のような、内燃機関のための燃料噴射弁から出発している。このような燃料噴射弁は弁体を有しており、この弁体には孔が形成されている。この孔にはピストン状の弁部材が長手方向摺動可能に配置されており、この弁部材は、燃焼室側の端部に弁シール面を有しており、この弁シール面は、孔の燃焼室側の端部に形成された弁座と協働する。弁部材は、弁体に形成された圧力室によって包囲されており、この場合、この圧力室は、高圧下の燃料で充填可能でありかつ弁座まで延びている。弁座には少なくとも１つの噴射開口が形成されており、この噴射開口は、孔及びひいては圧力室を内燃機関の燃焼室に結合している。弁部材の長手方向移動により、弁シール面を備えた弁部材は弁座から持ち上げられ、これにより、圧力室が噴射開口と接続される。この場合、弁座はほぼ円錐状に形成されており、この場合、円錐面を形成した円錐体の先端は燃焼室に向けられている。弁部材の弁シール面は対応して同様に円錐状に形成されており、この場合、弁シール面は、種々異なる傾斜角度を備えた２つの円錐面を有しており、これにより、これらの両円錐面の移行部にはシール縁部が形成されている。弁部材の閉鎖位置において、つまり弁シール面が弁座に当接している場合には、このシール縁部は弁座に押し付けられ、これにより、噴射開口に対する圧力室の確実なシールが可能である。
【０００２】
弁部材は、弁部材を弁座に押し付ける装置によって閉鎖力で負荷される。圧力室内の液圧によって、弁部材は軸線方向に作用する力を受け、この力は、この閉鎖力とは反対向きである。圧力室内の圧力が開放圧力を上昇させると、弁部材に加わる液圧の力が閉鎖力よりも大きくなり、弁部材は、閉鎖位置から、弁座から離れるように移動する。この開放圧力の大きさは、特に、弁座におけるシール縁部がどのような直径を有するかに依存する。開放圧力の変化は、同時に噴射弁の噴射特性の変化をも生ぜしめ、これにより、少なくともほぼ一定の開放圧力は、最適な噴射のためには不可欠である。しかしながら、公知の燃料噴射弁は、両円錐面の移行部によって形成されたシール縁部が、燃料噴射弁の動作時に弁座に衝突させられ、これにより、液圧式に有効なシールライン直径が時間と共に変化し、開放圧力が一定ではないという欠点を有する。このことは、低い有害物質排出に最適化されている現代の燃料噴射システムの場合に特に大きな欠点である。
【０００３】
発明の利点
これに対して、請求項１の特徴を備えた本発明による燃料噴射弁は、動作時に燃料噴射弁の開放圧力が変化しないという利点を有する。このために、弁部材は端部領域を有しており、この端部領域には２つの環状溝が形成されている。この場合、第１の環状溝は、弁部材の長手方向軸線の半径方向平面に配置されており、第２の環状溝は、軸線方向に弁座にずらされて配置されておりかつ第１の環状溝に対して平行である。これにより、弁部材の端部領域は３つの区分に分割されており、この場合、弁シール面が、両環状溝の間に設けられた環状ウェブに形成されている。液圧式に有効なシール縁部は、弁シール面への第１の環状溝の移行部に形成されており、シール縁部の直径は、燃料噴射弁の動作時に変化することができない。
【０００４】
本発明の対象の有利な構成において、両環状溝の間に設けられていてかつ外面が弁シール面を形成している、弁部材の環状ウェブが、外縁部において弁部材の長手方向に弾性的であるように形成されている。これにより、弁シール面は最適に弁座に適応することができ、これにより、噴射の直前、つまり圧力室内の圧力が上昇することによって弁体が僅かに弾性的に膨張される時にも、弁座における弁シール面の最適な当接が生じる。
【０００５】
本発明の対象の別の有利な構成では、第１の環状溝は、常に圧力室と液圧的に結合されている。第１の環状溝内の液圧により、第１の環状溝は僅かに弾性的に膨張させられ、これにより、弁部材の、両環状溝の間に設けられた環状ウェブが、開放持上げ移動の開始時に弁座に対して押し付けられる。これにより、液圧式に作用するシールライン直径は常に、弁シール面への第１の環状溝の移行部に形成された縁部に相当する。このことは、中立状態における角度公差又は摩耗に拘わらず寿命が終わるまで有効である。
【０００６】
別の有利な構成では、弁シール面への環状溝の移行部に形成された縁部は、丸く又は斜めに面取りされて製造されている。これにより、弁座へのこの縁部の押し付けによる応力集中が減じられる。その結果、良好な高圧安定性が生ぜしめられ、開放移動又は閉鎖移動時に弁シール面の弾性的に形成された環状ウェブに、弁座における転がるような移動が可能になる。
【０００７】
本発明の対象の別の利点及び有利な構成は、図面、詳細な説明及び請求項から分かる。
【０００８】
図面には本発明による燃料噴射弁の実施例が示されている。
【０００９】
図１には、本発明による燃料噴射弁の縦断面図が示されている。内燃機関のための燃料噴射システムの一部を構成している弁体１は、孔３を有しており、この孔内にピストン状の弁部材５が長手方向摺動可能に配置されており、この弁部材は長手方向軸線６を有している。燃料噴射弁を内燃機関に組み付けた状態では、孔３の閉鎖された端部が燃焼室に向く。弁部材５は、燃焼室から遠い方の区分において、孔３内にシールされながら案内されており、燃焼室に向かって、圧力肩部９を形成しながら先細りになっている。弁部材は燃焼室側の端部においてほぼ円錐形の端部領域２２に移行しており、この端部領域は、同様に円錐形の、孔３の燃焼室側の端部に形成された弁座１８と協働する。孔３の半径方向拡開によって、圧力肩部９の高さのところに圧力室７が形成されており、この圧力室７は、弁部材５を包囲した環状チャネルとして弁座１８にまで延びている。弁体１に形成された流入チャネル４を介して、圧力室７は、図示していない燃料高圧源と結合されており、これにより、圧力室は高圧下の燃料で充填可能である。圧力肩部９と端部領域２２との間において弁部材５に案内区分１０が形成されており、この案内区分１０によって弁部材５が孔３の案内領域１４において案内されている。圧力室７から弁座１８への燃料の流れを保証するために、案内区分１０には複数の、例えば４つの切欠１２配置されており、これらの切欠１２は均一に弁部材５の円周に亘って分割されて配置されており、燃料の流れを可能にする。弁座１８には少なくとも１つの噴射開口が形成されており、この噴射開口は、孔３を内燃機関の燃焼室と結合させている。弁部材５の長手方向移動により、少なくとも１つの噴射開口２０が解放又は閉鎖され、これにより、燃料は圧力室７から噴射開口２０を通って、弁部材５によって制御されながら内燃機関の燃焼室へ到達することができる。
【００１０】
燃料噴射弁の噴射動作の制御は液圧の力により行われる。噴射サイクルは以下の通りである。つまり、弁部材５は、図示していない装置によって閉鎖力で負荷され、この閉鎖力は弁部材５を端部領域２２において弁座１８に押し付ける。これにより圧力室７は噴射開口に対して閉鎖され、燃料は噴射開口２０を通って内燃機関の燃焼室に到達しない。高圧下の燃料を流入チャネル４を通って圧力室７に供給することによって、圧力肩部９及び少なくとも端部領域２２の部分領域の負荷によって弁部材５の長手方向で液圧の力が生じる。この液圧の力が、弁部材に加わる閉鎖力を越えると、弁部材５は弁座１８から離反し、端部領域２２が弁座１８から持ち上げられる。これにより圧力室７は噴射開口２０と接続され、燃料は弁部材５に沿って噴射開口２０にまで流れ、この噴射開口から内燃機関の燃焼室へ流れる。圧力室７への燃料の流入を減じることにより、圧力が再び低下し、弁部材５に加わる閉鎖力が上回るやいなや、弁部材５は閉鎖位置へ戻る、すなわち、端部領域２２において弁座１８に当接する。弁部材５は、燃焼室から遠い方のの区分及び案内区分１０において孔３内に案内されているので、弁座１８においても孔３内における弁部材５のまさに中央の位置が生ぜしめられ、これにより、弁座１８への対称的な燃料流れが保証されている。
【００１１】
図２には、ＩＩで示された区分における図１の拡大図が示されている。弁部材５のほぼ円錐状の端部面２２は、第１の環状溝３０と第２の環状溝３２とを有しており、この場合、第２の環状溝は、第１の環状溝３０に対して軸線方向にずらされて配置されており、しかしながらこの場合、両方の環状溝３０，３２は互いに平行である。環状溝３０，３２は、それぞれ少なくともほぼ弁部材５の長手方向軸線６に関して半径方向平面に配置されている。これにより、弁部材５の端部領域２２は３つの区分に分割されており、この場合、弁部材５に直接に接続した第１の円錐面２４と、両環状溝３０，３２の間に形成された弁シール面２６と、弁部材５の燃焼室に面した端部を構成した円錐面２８とが形成されている。弁シール面２６は、環状リング３０，３２の間にある環状ウェブ２７に形成されている。第１の円錐面２４と、弁シール面２６と、第２の円錐面２８とは全て少なくともほぼ同じ円錐角度を有しているが、第１の円錐面２４と第２の円錐面２８とは僅かに後退させられているので、弁部材５の閉鎖位置においては、すなわち圧力室７が噴射開口２０に対して閉鎖されている場合には、弁シール面２６のみが弁座１８に当接する。この位置は図２に示されている。後退させられた第１の円錐面２４により、第１の円錐面２４と弁座１８との間には常に間隙が存在するため、第１の環状溝３０は常に圧力室７と液圧式に接続されている。
【００１２】
図３には、ＩＩＩで示された領域における図２の拡大図が示されている。弁部材５は、この場合僅かに開放された状態にあり、これにより、弁シール面２６は弁座１８に当接していない。圧力室７内の圧力によって液圧により負荷された、弁部材５の端部領域２２の部分は、第１の縁部３５までは第１の円錐面２４に相当し、この第１の縁部は、弁シール面２６への第１の環状溝３０の移行部に形成されておりかつシールラインを形成している。液圧式に、第１の環状溝３０の壁部に軸線方向に作用する力は、相互に相殺する。環状溝３０；３２は弁部材５の端部領域２２に刻み込まれているので、両環状溝３０；３２の間に設けられた環状ウェブ２７は外縁部において弾性的に構成されており、弁部材５が弁座１８に当接する場合に弁シール面２６が、燃焼室から僅かに離れる方向に変形させられ、これによりシール面２６は常に最適に弁座１８に当接する。弁シール面２６の変形は、第２の円錐面２８が燃料噴射弁の閉鎖された状態において弁座１８に当接しかつこれにより弁シール面２６の変形が制限される範囲まで生じる。第２の円錐面２８が噴射開口２０を被覆する場合、個々の噴射動作の間に、噴射弁の、燃焼室と結合されかつ燃料で充填された空間が最小化され、このことは、内燃機関の有害物質エミッションに対して良好な影響を与える。
【００１３】
環状ウェブ２７に形成された弁シール面２６を備えた環状ウェブ２７は、弁シール面２６が安定性を失うことなく弾性的な変形が可能になるようでなければならない高さＤを、長手方向軸線６の方向で有している。したがって、高さＤは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、環状溝３０，３２の軸線方向高さは約０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである。
【００１４】
図３に示された実施例の他に、弁シール面２６を限定した縁部、すなわち燃焼室から遠い方の第１の縁部３５と、燃焼室に近い方の第２の縁部３７とは、丸く又は斜めに面取りされていることができる。これにより、弁シール面２６は弁部材５の開放移動の場合に弁座１８において転がり、これにより、縁部３５，３７を弁座１８へ押し付ける場合に生じる切欠応力が最小化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】
図１のＩＩで示された部分の拡大図である。
【図３】
図２のＩＩＩで示された部分の拡大図である。
【符号の説明】
１  弁体、  ３  孔、  ４  流入チャネル、  ５  弁部材、  ６  長手方向軸線、  ７  圧力室、  ９  圧力肩部、  １０  案内区分、  １２  切欠、  １４  案内領域、  １８  弁座、  ２０  噴射開口、  ２２  端部領域、  ２４  円錐面、  ２６  シール面、  ２７  環状ウェブ、  ２８  円錐面、  ３０，３２  環状溝、  ３５  第１の縁部、  ３７  第２の縁部
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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