(57)【要約】特に内燃機関の燃焼室に燃料を直接に噴射するための燃料噴射弁（１）において、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と一緒にシール座を形成する弁閉鎖体（４）及びスワール部材（３４）が設けられている。このスワール部材（３４）がねじられた多角体（３５，４７）を有しており、該多角体が渦巻き状のストラクチャ（３８）を有しており且つ弁座体（５）又は該弁座体（５）の挿入部材（４４）の切欠き（３９，４３）との関連において燃料通路（３７）を形成しており、これらの燃料通路が燃料を螺旋経路に沿って噴射開口（７）に向かって案内するようになっている。
2004518052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関の燃焼室に燃料を直接に噴射するための燃料噴射弁（１）において、弁座体（５）に形成された弁座面（６）と一緒にシール座を形成する弁閉鎖体（４）及びスワール部材（３４）が設けられている形式のものにおいて、
スワール部材（３４）がねじられた多角体（３５，４７）を有しており、該多角体が渦巻き状のストラクチャ（３８）を有しており且つ弁座体（５）又は該弁座体（５）の挿入部材（４４）の切欠き（３９，４３）との関連において燃料通路（３７）を形成しており、これらの燃料通路が燃料を螺旋経路に沿って噴射開口（７）に向かって案内す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】
スワール部材（３４）の周りを流れる燃料流が、多角体（３５，４７）の縁部（４１）の数に関連している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
多角体（３５，４７）のねじれ度が、燃料噴射弁（１）の長手方向軸線（３６）に対する渦巻き状のストラクチャ（３８）の勾配を規定する、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
スワール部材（３４）がシール座の流入側に配置されている、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】
弁閉鎖体（４）がスワール部材（３４）に貫通係合している、請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
スワール部材（３４）が四角体（３５）として形成されている、請求項４又は５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
多角体（３５）が弁ニードル（３）及び／又は弁閉鎖体（４）に被せ嵌められている、請求項４から６までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
燃料通路（３７）が、多角体（３５）の側面（４８）の渦巻き状のストラクチャ（３８）と弁座体（５）の切欠き（３９）の内壁（４０）との間に形成されている、請求項４から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
弁座体（５）に設けられた多角体（３５）の流出側に、燃料通路が開口しているスワールチャンバ（４６）が形成されている、請求項４から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
スワール部材（３４）がシール座の流出側に配置されている、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１１】
スワール部材（３４）が、弁座体（５）の流出側の切欠き（４３）に挿入可能な挿入部材（４４）の切欠き（４５）に配置されている、請求項１０記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
挿入部材（４４）の長手方向軸線（４２）が、燃料噴射弁（１）の長手方向軸線（３６）に対して傾斜されている、請求項１１記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
スワール部材（３４）がねじられた八角体（４７）を有しており、該八角体が挿入部材（４４）に形状接続的に挿入されている、請求項１１又は１２記載の燃料噴射弁。
【請求項１４】
燃料通路（３７）が開口しているスワールチャンバ（４６）が、スワール部材（３４）と、挿入部材（４７）に形成された噴射開口（７）との間に形成されている、請求項１１から１３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、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７３６６８２号明細書に基づき公知の燃料噴射弁は、弁の下流側の端部に３つのディスク状部材によって形成されるガイド兼弁座域が設けられているという点において優れている。この場合、スワール部材はガイド部材と弁座部材との間に埋め込まれている。ガイド部材が、このガイド部材を貫通する軸方向可動の弁ニードルをガイドするために役立つ一方で、この弁ニードルの弁閉鎖区分は弁座部材の弁座面と協働する。スワール部材は、このスワール部材の外周面とは接続していない複数のスワール通路を備えた内部開口域を有している。この開口域全体は、スワール部材の軸方向厚さを完全に覆うように延在している。
【０００３】
更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８１５７８９号明細書に基づき公知の燃料噴射弁は、弁座の下流側にスワールディスクが設けられており、このスワールディスクが少なくとも１つの金属材料から成っており、スワールチャンバに開口する少なくとも２つのスワール通路を有しており、更に、当該スワールディスクでは全層が電気めっき式の金属成膜（多層電気めっき）によって互いに直接に付着しないように形成されているという点において優れている。前記スワールディスクは、このスワールディスクの面法線が０°とは異なる角度で弁長手方向軸線に対して斜めに傾斜して延びるように弁に組み込まれているので、スワールディスクのこの方向付けに基づき、弁長手方向軸線に対して所定の噴流角度γが得られる。
【０００４】
前記刊行物に基づき公知の燃料噴射弁における欠点は特に、著しく手間をかけなければ大量生産の燃料噴射弁に組み込めない多数の個別部材の組合せに基づく多大な製作手間延いては高いコストである。任意の用途のために燃料噴射弁を変更するには、手間のかかる製作手段及び組込み手段を取らねばならない。特に、噴流角度α，γは慣用のスワール調整法によっては実現不能であるか、又は十分には実現できず、このことは燃料噴流若しくは調量された燃料量における非対称及び不均質性に現れる。
【０００５】
発明の利点
これに対して請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明による燃料噴射弁は、螺旋状にねじられた多角体、特に四角体又は八角体の形で構成されたスワール部材によるスワール調整部が、特に廉価で簡単に組込み可能であるという利点を有している。多角体は、隣接する壁と一緒に渦巻き状の流れ通路を形成し、これらの流れ通路に沿って燃料が螺旋経路を案内され、これによりスワールが得られる。
【０００６】
請求項２以下に記載の構成により、請求項１記載の燃料噴射弁の有利な改良が可能である。
【０００７】
有利には、スワール部材が燃料噴射弁の構成に応じて、シール座の流入側か、又はシール座の流出側に配置されていてよい。
【０００８】
特に有利には、燃料通流部は、スワール部材に形成された燃料通路により、要求に応じて多角体の側面の数を介して任意に適合され得る。
【０００９】
燃料噴射弁の長手方向軸線に対するスワール部材の長手方向軸線の傾斜も、燃料噴流の変向無しで噴射角度γを得るための斜め噴射に適用するために有利である。
【００１０】
有利には、スワール部材の流出側に、内部で均質なスワール流を形成でき且つ隙間容積が最小限になるように寸法決めされたスワールチャンバが形成されている。
【００１１】
弁座体に挿入可能な挿入部材にスワール部材を配置することは有利である。それというのも、前記挿入部材とこの挿入部材を収容する切欠きとは簡単に製作可能だからである。
【００１２】
燃料に伝達される渦巻きの強さは、特に有利には多角体のねじれ度及びそこから生じる多角体の螺旋状ストラクチャの勾配の差を介して調整可能である。これにより、スワールチャンバ内に形成されるスワール流を、スワールチャンバの体積を介してだけでなく、スワールチャンバに流入する燃料噴流の方向を介しても均質化することが可能である。
【００１３】
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。
【００１４】
図１Ａ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のための燃料噴射弁１の形で構成されている。この燃料噴射弁１は、特に内燃機関の燃焼室（図示せず）に燃料を直接に噴射するために適している。
【００１５】
燃料噴射弁１は、内部に内部に弁ニードル３の配置されたノズル体２から成っている。
【００１６】
前記弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用接続しており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６とシール座を形成するために協働する。弁座体５は、ノズル体２の切欠き５０に挿入可能である。当該燃料噴射弁１は、この実施例では内側に向かって開く燃料噴射弁１であり、この燃料噴射弁１は１つの噴射開口７を有している。ノズル体２は、シール８によって電磁コイル１０の外部磁極９に対してシールされている。電磁コイル１０はコイルケーシング１１に密閉されており且つ電磁コイル１０の内部磁極１３に接触しているコイル支持体１２に巻かれている。前記内部磁極１３と外部磁極９とはギャップ２６によって互いに分離されており且つ結合部材２９に支持されている。電磁コイル１０は導線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、内部磁極１３と一体に射出成形されていてよいプラスチックカバー１８によって取り囲まれている。
【００１７】
弁ニードル３は、ディスク形に構成された弁ニードルガイド１４内を案内されている。行程調整のためには対応対の調整ディスク１５が役立つ。この調整ディスク１５の反対側には可動子２０が位置している。この可動子２０は第１のフランジ２１を介して、この第１のフランジ２１と溶接シーム２２によって結合された弁ニードル３と摩擦接続的に結合している。前記の第１のフランジ２１には戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は、燃料噴射弁１のこの構成ではスリーブ２４によって予負荷状態にもたらされる。
【００１８】
弁ニードル３と溶接シーム３３を介して結合された第２のフランジ３１は、下側の可動子ストッパとして働く。この第２のフランジ３１に載着された弾性的な中間リング３２は、燃料噴射弁１の閉鎖時のチャタリングを防止する。
【００１９】
弁ニードルガイド１４及び可動子２０内には、中心の燃料流入部１６を介して供給され且つフィルタエレメント２５を通って濾過される燃料を噴射開口７へ導く燃料通路３０ａ，３０ｂが延びている。燃料噴射弁１は、シール２８によって燃料管路（詳しくは図示せず）に対してシールされている。
【００２０】
シール座の流入側にはねじられた多角体３５の形のスワール部材３４が配置されており、前記多角体３５はこの第１実施例では弁閉鎖体４若しくは弁ニードル３に被せ嵌められている。スワール部材３４は、図１Ｂ及び図１Ｃにおいて詳細に図示されている。
【００２１】
燃料噴射弁１の休止状態では、可動子２０は戻しばね２３によって行程方向とは逆方向で負荷され、これにより、弁閉鎖体４が弁座６に密着して保持される。電磁コイル１０が励磁されると、この電磁コイルは可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗して行程方向で運動させる磁界を形成する。この場合、行程は休止位置において内部磁極１３と可動子２０との間に位置する作業ギャップ２７によって規定されている。可動子２０は、弁ニードル３に溶接されたフランジ２１をやはり行程方向で連行する。弁ニードル３と作用接続している弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上がり、燃料通路３０ａ，３０ｂ及びスワール部材３４に形成された燃料通路３７を介して噴射開口７に案内された燃料が噴射される。前記噴射開口７は、有利には燃料噴射弁１の長手方向軸線３６に対して噴射角度γで傾斜されている。
【００２２】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は磁界が十分に減少した後に戻しばね２３の圧力によって内部磁極１３から降下するので、弁ニードル３と作用接続しているフランジ２１が行程方向とは逆方向で運動する。これにより、弁ニードル３が同一方向で運動されるので、弁閉鎖体４が弁座面６に載着して燃料噴射弁１が閉じられる。
【００２３】
図１Ｂには、図１Ａで説明した本発明による燃料噴射弁１の第１実施例の噴射側の部分の部分断面図が拡大されて示されている。図示の部分は、図１Ａでは符号ＩＢが付されている。
【００２４】
この実施例では同じ長さの４つの側面４８を有する四角体３５として構成されたスワール部材３４は、弁閉鎖体４及び／又は弁ニードル３に被せ嵌められている。四角体３５をねじることによって渦巻き状のストラクチャ３８が得られ、これにより、弁座体５の内壁４０と切欠き３９との間で流れ通路として働く燃料通路３７が囲まれており、この燃料通路３７もやはりその螺旋形に基づき、シール座に向かって流れる燃料に渦巻きを伝達する。燃料噴射弁１の長手方向軸線３６に対して噴射開口７を適当に傾斜させることにより、任意の噴流角度γが得られる。
【００２５】
スワール部材３４の噴射側には、スワール部材３４、弁閉鎖体４及び弁座体５によって制限されてスワールチャンバ４６が形成されている。この場合、このスワールチャンバ４６の体積は、有利には一方では均質なスワール流の形成が可能であるように、且つ他方では隙間容積が最小限になるように設定されている。この場合、スワール流は渦巻き状のストラクチャ３８の形状に基づき、燃料噴射弁１の２つの噴射サイクル間のむだ時間においても止まないように形成され得る。
【００２６】
この場合、側面の等しい四角体３５はスワール調整だけでなく、弁ニードル３をガイドするためにも役立つ。それというのも、スワール部材３４の渦巻き状のストラクチャ３８が切欠き３９の内壁４０に当接しており、延いては弁ニードル３が前記切欠き３９内で案内されているからである。
【００２７】
図１Ｃには図１ＢのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図を示しており、上で説明した構成部材を再度具体的に説明する。
【００２８】
多角体３５の渦巻き状のストラクチャ３８の製作は、予め製作された構成部材を加熱した後でねじることにより行われる。このためには、多角体３５は例えば保持装置に締め込まれて、渦巻き状のストラクチャ３８が所望のように形成されるまでねじられる。この場合、シール座への通流部は多角体３５の形を適当に選ぶことによって選択することができ、燃料通路３７を通る当該通流部は、多角体３５の縁部４１の数の増大と共に小さくなる。即ち、前記通流部は三角体のときに最大であり、四角体を経て五角体及び六角体へと徐々に減少する。
【００２９】
スワールの強さ延いては燃料噴流の形状も、多角体３５のねじれ度に関連している。多角体３５が強くねじられていればいる程、渦巻き状のストラクチャ３８の勾配はより平坦になり、螺旋形の燃料通路３７の通流時に燃料噴流に伝達される渦巻きはより強くなる。弁座体５の切欠き３９の内壁４０に接している縁部４１の摩擦に関しては、図２Ｂに示した第２実施例で説明するように、当該縁部４１を丸く面取りすることが有利であってよい。
【００３０】
図２Ａには、本発明による燃料噴射弁１の第２実施例が図１Ｂと同様に示されている。この第２実施例は、スワール部材３４がシール座の流出側に配置されており、これにより大きさを最小限にすることができるという点において優れている。
【００３１】
更に、当該の燃料噴射弁１の第２実施例は斜め噴射式の燃料噴射弁１として構成されており、これにより、噴射角度γを噴射開口７の傾斜によって調整するよりも良好に調整することができる。この場合、スワール部材３４の長手方向軸線４２は燃料噴射弁１の長手方向軸線３６に対して角度γで傾斜されている。これにより、流入側のスワール調整部に生じる燃料噴流の変向を考慮せずに済むので、噴流パターンの不均一性及び非対称が回避される。
【００３２】
第１実施例と同様に構成されたシール座の流出側で、弁座体５は挿入部材４４の挿入可能な、有利には円筒形の切欠き４３を有している。前記挿入部材４４も、有利にはやはり円筒形の形を有している。挿入部材４４の切欠き４５にはスワール部材３４が配置されている。このスワール部材３４の流出側には、テーパしつつ噴射開口７へ移行するスワールチャンバ４６が形成されている。
【００３３】
スワール部材３４の渦巻き状のストラクチャ３８により、やはり燃料通路３８がスワール部材３４と挿入部材４４の切欠き４５の内壁４９との間に形成されているので、スワール部材３４の周りを流れる燃料は渦を巻きながらスワールチャンバ４６へ流入する。スワール部材３４の小さなサイズに基づき、スワールチャンバ４６の体積も十分小さく保持することができ、これによりスワール流が均質に保持されて、隙間容積が最小限になる。
【００３４】
図２Ｂには、図２Ａに図示した本発明による燃料噴射弁１の第２実施例をＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿って断面して流出方向で見た図が概略的に示されている。
【００３５】
図２Ｂからは、この第２実施例ではねじられた八角体４７として構成されたスワール部材３４が、挿入部材４４の切欠き４５の内壁４９にどのように密着しているのかが判る。この場合、八角体４７には各４つの比較的長い側面及び比較的短い側面４８が設けられており、これらの比較的短い側面４８は、例えば前記四角体３５の縁部４１を丸く面取りすることによって生ぜしめることができる。従って、八角体４７の形は丸く面取りされた縁部４１を備えた四角体３５の形に近い。これにより、第１実施例で説明した、丸く面取りされていない縁部４１を有する四角体３５の構成に比べてより良い形状接続及びより均一な摩擦状態が得られる。
【００３６】
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、例えば比較的多数の側面４８又は任意に成形されて丸く面取りされた縁部を有する多角体にも、燃料噴射弁１の任意の構成にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例の概略断面図である。
【図１Ｂ】
図１に示した本発明による燃料噴射弁の第１実施例の、図１の範囲ＩＢの概略部分断面図である。
【図１Ｃ】
流出方向で見た、図１ＢのＩＣ−ＩＣ線に沿った概略断面図である。
【図２Ａ】
本発明による燃料噴射弁の第２実施例の、図１Ｂと同じ範囲の概略断面図である。
【図２Ｂ】
流出方向で見た、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿った概略断面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射弁、  ２  ノズル体、  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、  ９  外部磁極、  １０  電磁コイル、  １１  コイルケーシング、  １２  コイル支持体、  １３  内部磁極、  １４  弁ニードルガイド、  １５  調整ディスク、  １６  燃料流入部、  １７  差込みコンタクト、  １８  プラスチックカバー、  １９  導線、  ２０  可動子、  ２１  第１のフランジ、  ２２，３３  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、  ２９  結合部材、  ３０ａ，３０ｂ，３７  燃料通路、  ３４  スワール部材、  ３５  四角体、  ３６  長手方向軸線、  ３８  ストラクチャ、  ３９，４３，４５，５０  切欠き、  ４０，４９  内壁、  ４１  縁部、  ４４  挿入部材、  ４６  スワールチャンバ、  ４７  八角体、  ４８  側面
【国際公開パンフレット】
2004518052.tif 000003
2004518052.tif 000004
2004518052.tif 000005
2004518052.tif 000006
2004518052.tif 000007
2004518052.tif 000008
2004518052.tif 000009
2004518052.tif 000010
2004518052.tif 000011
2004518052.tif 000012
2004518052.tif 000013
2004518052.tif 000014
2004518052.tif 000015
2004518052.tif 000016
2004518052.tif 000017
2004518052.tif 000018
2004518052.tif 000019
2004518052.tif 000020
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004518052.tif 000021
2004518052.tif 000022
【国際調査報告】
2004518052.tif 000023
2004518052.tif 000024
2004518052.tif 000025
2004518052.tif 000026
2004518052.tif 000027
2004518052.tif 000028