(57)【要約】内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁（１）であって、弁ニードル（３）と、この弁ニードル（３）と作用接続している弁閉鎖体（４）とが設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）内に配置された弁座面（６）と協働してシール座を形成している。シール座の上流側に少なくとも１つのスワール通路（３２）が設けられていて、該スワール通路（３２）が燃料噴射弁（１）の縦軸線（３３）に対して１つの接線方向成分を有している。弁閉鎖体（４）と、弁座体（５）のガイド切欠（３４）との間に形成された軸方向通路（３５）が形成されていて、該軸方向通路（３５）が燃料噴射弁（１）の縦軸線（３３）に対して１つの軸方向成分を有しており、この場合、前記軸方向通路（３５）が、ガイド切欠（３４）と、弁ニードル（３）又は弁閉鎖体（４）における少なくとも１つの偏平加工部（３７）との間に形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁（１）であって、弁ニードル（３）と、この弁ニードル（３）と作用接続している弁閉鎖体（４）とが設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）内に配置された弁座面（６）と協働してシール座を形成しており、該シール座の上流側に少なくとも１つのスワール通路（３２）が設けられていて、該スワール通路（３２）が燃料噴射弁（１）の縦軸線（３３）に対して１つの接線方向成分を有しており、さらに、弁閉鎖体（４）と、弁座体（５）のガイド切欠（３４）との間に形成された軸方向通路（３５）が設けられていて、該軸方向通路（３５）が燃料噴射弁（１）の縦軸線（３３）に対して１つの軸方向成分を有している形式のものにおいて、
前記軸方向通路（３５）が、ガイド切欠（３４）と、弁ニードル（３）又は弁閉鎖体（４）における少なくとも１つの偏平加工部（３７）との間に形成されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
前記軸方向通路（３５）の下流側で、弁閉鎖体（４）とガイド切欠（３４）との間に、環状間隙（３１）が形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
少なくとも１つのスワール通路（３２）が環状間隙（３１）内に開口している、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
少なくとも１つのスワール通路（３２）が、前記偏平加工部（３７）とガイド切欠（３４）との間に形成された軸方向通路（３５）内に開口している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
スワール通路（３２）が、接線方向成分の隣に、軸方向成分も有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
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】
アメリカ合衆国特許第５１０８０３７号明細書によれば、燃料のための２つの流過経路が形成されている、スワール発生式の燃料噴射弁が公知である。燃料流は、弁閉鎖体の領域内で２つの成分に分割される。燃料の一部は、スワール円板に配置されたスワール通路を貫流する。この場合、燃料流は、燃料を中空コーン形に噴射する周方向速度によって負荷される。スワール円板は、中央の孔を有していて、この中央の孔は弁閉鎖体をガイドするために使用される。ガイド孔と弁閉鎖体との間に形成された間隙は、意図的に、スワールなしでガイド孔を軸方向に貫流する燃料漏れ流を可能するために利用される。シール座の上流で、スワールを発生させる軸方向の複数の燃料流が互いにぶつかる。このようにして混合される燃料流は一緒に噴射される。これによって、燃料は中空コーン形ではなく、ソリッドコーン形に噴射される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８７５７９５号明細書によればさらに、バイフラックス流（Ｂｉ−Ｆｌｕｘ−Ｓｔｏｒｅｍｕｎｇ）を発生させるための２つの流過経路が形成されている燃料噴射弁が公知である。このバイフラックス流は、シール材の下流側に挿入された共通の構成部分で生ぜしめられる。この構成部分は、多層法によって製造され、燃料噴射弁の下流側の端部に設けられた切欠内に挿入される。燃料流は、スワールを発生させる構成部分から直接噴射される。この構成部分内で、燃料流が、軸方向の流れ成分と、スワール流にさらされる流れ成分とに分割される。流れの軸方向成分が、スワール流にさらされる燃料流に偏心的に再び供給され、これによって、噴射される燃料のコーン（円錐）形が、燃料噴射弁の中心軸線に対して傾けられる。
【０００４】
アメリカ合衆国特許第５１０８０３７号明細書により公知の燃料噴射弁においては、弁閉鎖体とガイド孔との間の公差が大きいという欠点がある。この大きい公差は、軸方向流を発生させるための十分な漏れ流を得るために必要である。球状の弁閉鎖体及び、この弁閉鎖体に結合された線状の絞り箇所を使用したことによって、弁閉鎖体とガイド孔との間の嵌合程度が必然的に変動し、その結果、軸方向の流れ成分が著しく拡散することになる。これによって燃料噴射弁の製造時における廃棄率が高くなる。
【０００５】
さらに、弁閉鎖体とガイド孔との間の間隙遊びが大きいことによって、弁閉鎖体のガイドが低下する。弁閉鎖体は燃料の噴射過程中に燃料によって環流される。球状の幾何学形状によって、及び弁閉鎖体とガイド孔との間の大きい遊びによって、振動する傾向が大きくなる。弁閉鎖体のガタツキによって、燃料噴射弁の摩耗が大きくなる。
【０００６】
これに対して、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８１５７９５号明細書により公知の燃料噴射弁は、シール座の下流側の配置が欠点である。つまり、このような配置によって、スワール流にさらされる構成部分が容易にコークス化されることになる。従って、噴射しようとする燃料の確実かつ安定的な処理は保証されない。その結果、噴霧の質が低下し、悪化した燃焼によって有害物質発生が増大することになる。
【０００７】
燃料流は、シール座の下流側で分割され、次いで再び一緒にされる。従って燃料流の軸方向成分の変化は、開閉中に行われない。
【０００８】
さらにまた、多層に構成されたスワール部材は、面倒な製造法を必要とし、しかも軸方向の流過通路の対称的な配置に基づいて、燃料噴射弁に整列させて挿入しなければならない。従ってこのような燃料噴射弁のための製造ストは高くなる。
【０００９】
発明の利点
これに対して、請求項１の特徴に記載した構成を有する本発明による燃料噴射弁は、ガイドが変化することなく狭い公差で製造されるという利点を有している。ガイドされた構成部分の周壁部には、流れガイドのための部分領域だけが使用される。弁ニードル若しくは弁閉鎖体の良好なガイドによって、燃料噴射弁の摩耗は少ない。
【００１０】
偏平加工部の大きさによって、軸方向流の成分は容易に調節することができる。特に、軸方向の大きい流れ成分も実現される。何故ならば、これは弁ニードル若しくは弁閉鎖体のガイドを悪化させることがないからである。
【００１１】
請求項１に記載の本発明による燃料噴射弁の別の有利な構成は、従属請求項に記載されている。
【００１２】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す部分断面図である。
【００１４】
図２は、本発明による燃料噴射弁の第１実施例を、図１のＩＩの範囲を拡大して示す断面図である。
【００１５】
図３は、第１実施例を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００１６】
図４は、本発明による燃料噴射弁の第２実施例を、図１のＩＩの範囲を拡大して示す断面図である。
【００１７】
実施例の記載
図２〜図４に示された本発明による燃料噴射弁１の２つの実施例について述べる前に、本発明をより良好に理解するために、図１に示された全体図を参照しながら本発明による燃料噴射弁１を、その主要な構成部材について説明する。
【００１８】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮型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の形で構成されている。この燃料噴射弁１は特に、図示されていない内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するために適している。
【００１９】
燃料噴射弁１はノズル体２を有しており、このノズル体２内には弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合されており、この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６と共働してシール座を形成している。図示の実施例における燃料噴射弁１は、１つの噴射開口を有している電磁作動式の燃料噴射弁１である。ノズル体２はシール部材８によってマグネットコイル１０の外極に対してシールされている。マグネットコイル１０はコイルケーシング１１内にカプセル化されて取り囲まれていて、かつコイル坦体１２に巻き付けられており、このコイル坦体１２はマグネットコイル１０の内極１３に接触している。内極１３及び外極９は間隙２６によって互いに隔てられていて、結合部材２９に支持されている。マグネットコイル１０は導体路１９を介して、電気的な差込み接点１７を介して供給可能な電流によって励起される。差込み接点１７は、内極１３に射出されることができるプラスチック周壁１８によって取り囲まれている。
【００２０】
弁ニードル３は円板状に構成された弁ニードルガイド１４内を案内されている。この弁ニードルガイド１４には、弁ニードル行程を調節するために働く調節円板１５が対を成して設けられている。調節円板１５の上流側には可動子２０が設けられている。この可動子２０はフランジ２１を介して摩擦力結合式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に弁ニードル３と結合されており、この弁ニードル３は溶接シーム２２によってフランジ２１と結合されている。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の図示の構成では、内極１３に押し込まれたスリーブ２４によってプレロードもしくは予負荷（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）をかけられる。
【００２１】
弁ニードルガイド１４及び可動子２０内には燃料通路３０ａ，３０ｂが延びている。中央の燃料供給部１６にはフィルタエレメント２５が配置されている。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。
【００２２】
燃料噴射弁１の休止状態において可動子２０は、弁ニードル３におけるフランジ２１を介して、戻しばね２３によってその上昇行程方向とは逆向きに負荷されていて、この場合弁閉鎖体４は弁座面６にシール作用をもって接触状態に保たれる。マグネットコイル１０が励起されると、マグネットコイル１０は磁界を形成し、この磁界によって可動子２０は、戻しばね２３のばね力に抗して上昇行程方向に運動させられ、この場合行程は、休止位置において内極１３と可動子２０との間に位置する作業間隙２７によって所定されている。可動子２０は、弁ニードル３に溶接されているフランジ２１を、ひいては同様に弁ニードル３を上昇行程方向において連行する。これによって弁ニードル３と作用結合されている弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、そして渦流を発生させるスワール通路３２と、軸方向通路３５とを介して噴射開口７に達する燃料が噴射される。
【００２３】
マグネットコイルへの給電が遮断されると、可動子２０は磁界が十分に消滅した後で、フランジ２１に対する戻しばね２３の押圧力によって内極１３から落下し、これによって弁ニードル３は上昇行程方向とは逆向きに運動させられる。これによって弁閉鎖体４は弁座面６に載着し、燃料噴射弁１は閉鎖される。
【００２４】
図２には、スワール発生部と弁座との一体の構造による第１実施例が示してある。弁座体５には、中央に配置された案内切欠き３４が加工成形されている。この案内切欠き３４の下流側の端部には弁座面６が配置されている。この弁座面６の下流側には噴射開口７が続いている。弁座体５はその上流側に円筒状の延長部３６を有している。この延長部３６の半径方向の延在長さは、管状のノズル体２の半径方向内側の延在長さよりも小さく寸法設定されている。弁座体５の円筒状の延長部３６にはスワール通路３２が加工成形されている。このスワール通路３２の入口開口３８は、弁座体５の円筒状の延長部３６とノズル体２との間に設けられた、燃料で負荷される中間室に配置されている。スワール通路３２は燃料噴射弁１の長手方向軸線３３に対する接線方向成分を有している。この接線方向成分によって、スワール通路３２を通流する燃料が周速度を獲得し、この燃料は弁座面６の上流側で案内切欠き３４内に流出する。接線方向成分の他にスワール通路３２は軸方向成分を有していてもよい。
【００２５】
弁座体５の製作及びスワール通路３２の加工成形は、たとえばレーザ穿孔、慣用の穿孔、侵食加工、焼結又は圧刻によって行われる。この場合、スワール通路３２の誤差は比較的大きな範囲で許容することができる。なぜならば、この誤差は、噴射される燃料の調量に影響を与えないからである。組み付けたい構成部材の数に関連して、スワール発生部の一体の構成は利点を有しているものの、複数の部材から成る構成群として形成されてもよい。たとえば噴射開口７と弁座面６とを有する弁座体５と、この弁座体５の上流側に配置されたスワール板とから成る構造が可能である。このスワール板にはスワール溝３２と案内切欠き３４とが加工成形されている。
【００２６】
弁ニードル３と弁閉鎖体４とは図示の実施例では一体に形成されている。スワール通路３２の開口３９の領域における弁閉鎖体４の半径方向の延在長さは、案内切欠き３４の半径方向の延在長さよりも小さく寸法設定されているので、弁閉鎖体４と弁座体５の案内切欠き３４との間には環状間隙３１が形成される。この環状間隙３１の横断面が、噴射したい燃料の調量を規定している。環状間隙３１の上流側には、弁ニードル３が単数又は複数の扁平加工部３７を有している。この扁平加工部３７は案内切欠き３４と協働して単数又は複数の軸方向通路３５を形成している。また、扁平加工部３７は、たとえば研磨の形で製作することができる。軸方向通路３５は燃料噴射弁１の長手方向軸線３３に対して平行に延びている。弁ニードル３の案内は、図３に示したように、案内切欠き３４内で、弁ニードル３の扁平加工されていない領域において行われる。
【００２７】
スワール通路３２の横断面と、扁平加工部３７から形成された軸方向通路３５の横断面との合計は、弁閉鎖体４と案内切欠き３４との間の環状間隙３１の横断面よりも大きく設定されているので、燃料流の渦流の形成は、噴射される燃料量の調量とは無関係である。これによって可能な、スワール通路３２の横断面の大きな範囲での誤差の許容によって、製造コストは低減される。
【００２８】
図３には、弁ニードル３の扁平加工部３７に対するスワール通路３２の位置決めが示してある。スワール通路３２と弁ニードル３とは、燃料噴射弁１の開放時に両流れ成分が互いに直接衝突するように互いに方向付けられている。図示の例の４つのスワール通路３２の流出側の開口は４つの軸方向通路３５の下流側の延長部に位置している。
【００２９】
別の実施例が図４に示してある。弁ニードル３と弁閉鎖体４とは２つの構成部材である。両構成部材は、たとえば溶接によって互いに結合されている。この場合、弁ニードル３は、有利には球形の弁閉鎖体４よりも小さな半径方向の延在長さを有している。弁閉鎖体４には単数又は複数の扁平加工部３７が配置されている。この扁平加工部３７は案内切欠き３４と協働して軸方向通路３５を形成している。この場合、扁平加工されていない領域は弁閉鎖体４を案内するために働く。
【００３０】
弁座体５は、図２に示した上述した第１実施例に相当している。スワール通路３２は軸方向通路３５に開口している。択一的には、スワール通路３２は弁座面６の上流側に直接開口することができるので、スワール通路３２の開口は燃料噴射弁１の開放時に軸方向通路３５の下流側に配置されている。これによって、スワール通路３２と軸方向通路３５との数及び方向付けを互いに無関係に規定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す部分断面図である。
【図２】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例を、図１のＩＩの範囲を拡大して示す断面図である。
【図３】
第１実施例を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】
本発明による燃料噴射弁の第２実施例を、図１のＩＩの範囲を拡大して示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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