(57)【要約】本発明は燃料噴射弁、特に混合気圧縮火花点火式内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための高圧噴射弁であって、弁座２０の下流に出口開口２３が設けられており、該出口開口２３がその下流側の端部に、該出口開口２３をほぼ閉鎖するスリット形成エレメント３０を有していることを特徴とするものに関する。該スリット形成エレメント３０と弁座体１６の端面側３４との間に、スリット形成エレメント３０がスリット状の流出口３５を開放せしめ、該流出口２５を通って扇状噴射形状の燃料スプレーが噴射され得る。
2004519594.tif 000002
【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、特に内燃機関の燃焼室内へ燃料を直接噴射するための燃料噴射弁であって、弁縦軸線（２）と、アクチュエータ（１０，１１，１２）と、可動な弁部分（５，７）と、弁座（２０）の下流で弁座体（１６）内に形成されている出口開口（２３）とが設けられており、前記可動な弁部分（５，７）が、弁座体（１６）に形成されている定置の弁座（２０）と弁の開閉のために協働する形式のものにおいて、出口開口（２３）の下流側の端部に、該出口開口（２３）をほぼ閉鎖するスリット形成エレメント（３０）が配置されており、該スリット形成エレメント（３０）が、それ自体と弁座体（１６）の端面側（３４）との間にスリット状の流出口（３５）を開放せしめることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
スリット形成エレメント（３０）がダイヤフラム状に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
スリット形成エレメント（３０）が楕円形状を有している、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
スリット形成エレメント（３０）が直に弁座体（１６）に固定されている、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】
スリット形成エレメント（３０）が溶接ビード（３１）によって固定されており、該溶接ビード（３１）が、スリット形成エレメント（３０）の全周の５０％〜７５％をめぐって延びている、請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
固定領域（３１）の外部に、スリット形成エレメント（３０）の自由な周区分（３３）が設けられており、該周区分（３３）と弁座体（１６）の端面側（３４）との間に流出口（３５）が形成されている、請求項４または５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
流出口（３５）が、スリット形成エレメント（３０）に設けた凹所（４１）によって実現されている、請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
流出口（３５）が、弁縦軸線（２）からずらされて位置している、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】
スリット形成エレメント（３０）が斜めに傾斜して、要するに弁縦軸線（２）に対して９０°からずれた角度を成して配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
スリット形成エレメント（３０）が弁運転中に塑性変形可能であり、これにより、流出口（３５）の幅が可変に調整可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
かたさの増大のためには、ディスク状の支持エレメント（４３）が直にスリット形成エレメント（３０）の下側に取付けられている、請求項１から１０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、主請求項の上位概念に記載した形式の燃料噴射弁から出発している。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８４７６２５号明細書からは、下流側の端部にスリット状の流出開口を設けた燃料噴射弁が既に公知である。流出開口は、有孔ディスクにまたは直にノズル体自体に形成されている。スリット状の該流出開口は、常に弁縦軸線において中央に設けられている。弁座の上流にはスワール溝が設けられており、該スワール溝は、弁座へ流れる燃料に円形の回転運動を与える。面状の流出開口は、燃料を扇状に噴射するのに役立つ。
【０００３】
発明の利点
主請求項の特徴概念の特徴を備えた本発明による燃料噴射弁の利点は、簡単な形式で任意の空間方向で燃料スプレーが扇状噴流形状で噴射され得ることである。スリット状の流出口は、扇状噴流の幅にわたって種々異なる強さの噴流侵入度を得るのに役立つ。このことは、有利には直接噴射において不均一な深さで燃焼室内へ侵入する扇状噴流フロントを得るのに役立つ。これにより、最大に使用可能な燃焼室横断面が、燃焼室壁の著しい濡れなしに燃料スプレーによってフル充填される。著しい壁の濡れなしに最大の空気量が燃料スプレーと混合される。
【０００４】
従属請求項に記載の手段によれば、主請求項に記載された燃料噴射弁の有利な実施形および改良形が可能である。
【０００５】
有利な形式で、流出口のギャップ幅を変化させることができる。要するに、流出口の横断面は、スリット形成エレメントを負荷する液体の圧力と、これにより生じる、自由な周区分の領域内でのスリット形成エレメントの塑性変形とに依存して変化する。この形式で、所期の通り弁の流率（動的な流量）が変化させられ、かつ調整され得る。燃料噴射弁の動的領域は、この形式で、小さな噴射量を目指して有利に拡大され得る。したがって、系圧低下時にアイドリング運転時中のさらにわずかな噴射量を正確に調量することが可能である。
【０００６】
流出口のギャップ幅を圧力制御により変化させることによって、扇状噴流の幅、要するに噴流扇形状の広がり角度を変化させることもできる。スリット横断面がレンズ状であるため、鋭角的に狭まる両スリット端部から流出する質量流れ成分は、流出口の中央の領域内の質量流れ成分よりも少ない。スリット幅が減少されると、これに応じてさらにわすかな質量成分が両スリット端部から流出し、このことにより、効果的に通流されるスリット長さが、スリットギャップ幅減少時に減少される。このことにより、扇状噴流の広がり角度が、圧力低下時に同様に減少される。これにより、エンジン低負荷時に、燃焼室内でのスプレー雲の広がりが相応に減少される。このことは効率の要求に応えている。
【０００７】
静的な流量は、流出口の幅を介して調整され得る。弁製作の終了時にギャップ幅が、スリット形成エレメントの機械的な曲げによって調整される。
【０００８】
流出口の炭化の危険は、弁運転時の圧力パルスによって軽減される。それというのは、定常的な幅変化に基づき流出口が「呼吸」するからである。この「呼吸」によって、流出口の領域内の固化物が機械的に排出される。
【０００９】
次に、本発明の実施例を図面に略示し、以下の記載で詳細に説明する。
【００１０】
実施例の説明
図１に混合気圧縮火花点火式内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁の形状の弁が部分的に示されている。この燃料噴射弁は、内燃機関の燃焼室内へ燃料を直接噴射するための高圧噴射弁として特に適している。図１に示されている噴射弁は、管状の弁座支持体１を有しており、該弁座支持体１内には、弁縦軸線２に対して同軸的に縦開口３が形成されている。該縦開口３内には、例えばロッド状の弁ニードル６が配置されており、該弁ニードル５はその下流側の端部で、例えば球状の弁閉鎖体７に固定的に結合されており、該弁閉鎖体の周部には燃料の通過のための例えば５つの面取り部８が設けられている。
【００１１】
噴射弁の操作は公知形式通り、例えば電磁的に行われる。しかし、励磁可能な操作エレメントとしての圧電式アクチュエータも考えられる。同様に、制御されて圧力負荷されるピストンによる操作も考えられる。弁ニードル５の軸方向の運動のために、ひいては図示されていない戻しばねのばね力に抗した噴射弁の開放もしくは閉鎖のためには、マグネットコイル１０と、可動子１１と、コア１２とを備えて略示されている電磁回路が役立てられている。可動子１１は、例えばレーザにより製作された溶接ビードによって、弁ニードル５の、弁閉鎖体７とは逆の側の端部に結合されていて、コア１２へ向けられている。
【００１２】
軸方向運動中の弁閉鎖体７を案内するために、弁座支持体１の下流側の端部１８内でその縦開口３内に挿入されている弁座体１６に設けられた案内開口１５が役立てられている。弁座体１６は例えば、環状のフランジ１７を有しており、該フランジ１７は、弁座支持体１の下流側の端部１８に下方から係合している。環状のフランジ１７の上側１９は、例えば、案内開口１５と弁座体１６内に設けられている弁座面２０と一緒に１チャックワークで研削される。弁座体１６の押込みは、弁座支持体１の端部１８にフランジ１７の上側１９が当接するまで行われる。弁座体１６の固定は、例えば、両方の構成部分１と１６との当接領域内で、レーザによって得られた溶接ビード２２によって行われる。
【００１３】
例えば流れ方向へ円錐台形にテーパした弁座面２０の下流には、例えば円形の出口開口２３が弁座体１６に形成されており、該出口開口２３は、少なくとも部分的に突出した噴射領域２５で終わっている。出口開口２３は、その下流側の端部に設けられたスリット形成エレメント３０によってほぼ閉鎖されており、該スリット形成エレメント３０は、本実施例ではそれぞれ、薄いダイヤフラム状の楕円形の舌片として形成されている。
【００１４】
スリット形成エレメント３０は、例えば溶接ビード３１によって弁座体１６に固定されている。溶接ビード３１は、スリット形成エレメント３０の周の一部分にわたってしか延びていない。図１による燃料噴射弁に使用されたスリット形成エレメント３０を下方から見た図を示す図２から分かるように、溶接ビード３１はスリット形成エレメント３０の周の５０％以上をめぐって延びている。理想的には、溶接された周は、スリット形成エレメント３０の全周の５０％〜７５％になる。スリット形成エレメント３０の周の残りの部分は、自由な周区分３３を成している。
【００１５】
スリット形成エレメント３０は固定領域内では、要するに溶接ビード３１の領域内では、必然的に直に噴射領域２５の下方の端面３４に密に当接しており、他面において、スリット形成エレメント３０の自由な周区分３３の領域内では、下方の端面側３４とスリット形成エレメント３０とがわずかに相互間隔をおいて位置するように該端面側３４が形成されている。したがって、スリット形成エレメント３０の周の２５％〜５０％にわたって、スリット状の流出口３５が形成されている。スリット形成エレメント３０は、例えば斜めに傾斜しており、要するに弁縦軸線２に対して９０°から偏位した角度を成して配置されており、その結果、噴射されるべき燃料スプレーが同様に斜めに傾斜して流出することができる。
【００１６】
有利な形式で、流出口３５の幅が変化させられ得る。要するに、流出口３５の横断面は、スリット形成エレメント３０を負荷する液体の圧力と、これによって生じる、自由な周区分３３の領域内でのスリット形成エレメント３０の塑性変形とに依存して変化する。この形式で、所期の通り弁の流率（動的な流量）が変化させられ、かつ調整され得る。
【００１７】
スリット状の流出口３５は、所望形式でいわゆる扇状噴流形状３７を生ぜしめ、この扇状噴流形状３７は、特に内燃機関の燃焼室３９内への燃料の直接噴射時に有利である。図３には、発生可能な噴流形状が理想的に示されている。スリット状の流出口３５は、扇状噴流３７の幅にわたって種々異なる強さの噴流侵入度を得るのに役立つ。流出口３５の中央領域内では、最大の質量成分もしくは最大の噴流侵入度を有する扇状噴流３７が得られる一方、両方のスリット端部３８では、侵入度が最小である。このことは、有利には不均一な深さで燃焼室３９内に侵入する扇状噴流フロント３７′を得るのに役立つ。このことにより、最大に使用可能な燃焼室横断面が、燃焼室壁４０の著しい濡れなしに燃料スプレーによりフル充填される。最大の空気量が著しい壁の濡れなしに燃料スプレーと混合される。
【００１８】
図４には、燃料噴射弁の第２実施例が、図１と同様な図示で示されている。この場合、弁座２０の下流の中央の噴射領域２５が、著しく突出して形成されている。出口開口２３は、軸平行に延びる第１の区分２３ａと、該第１の区分２３ａに対して屈曲した第２の区分２３ｂとの、都合２つの区分から形成されている。該第２の区分２３ｂは、例えば弁縦軸線２と約５０°〜７５°の角度を成している。噴射領域２５は、ほぼ円筒形状を有しており、その外套面は、弁縦軸線２に対して平行に延びている。これに応じてスリット形成エレメント３０は同様に軸平行に向けられており、かつ周方向で湾曲して延びているか、または噴射領域２５の面取り部に平らに延びている。スリット形成エレメント３０のセッティングが直立であるため、扇状噴流３７は、ほぼ軸平行に、スリット状の流出口３５から流出する。
【００１９】
強度の理由でスリット形成エレメント３０の、より高い構造かたさが所望される場合には、スリット形成エレメント３０は、より大きな厚さで形成されていてよい。しかし、その場合にはスリット状の流出口３５の幅の調整は、スリット形成エレメント３０のたわみを介しては行われない。この場合には、スリット形成エレメント３０に一体成形されたトラフ状の凹所４１によって流出口３５を得ることが必要である。図５には、凹所４１を備えたこの種のスリット形成エレメント３０の下流側の平面図が示されている。有利には、この凹所４１はスリット形成エレメント３０の自由な周区分３３にセクタとして形成され、その結果、該セクタの開角が扇状噴流３７の広がり角度を規定する。この凹所４１は例えば鍛造により製作される。図６には、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面が示されている。凹所４１は例えば、スリット形成エレメント３０の厚さの半分の深さを有している。凹所４１の凹設底部４２と、弁座体１６の端面側３４との間には、流出口３５が確定されている。
【００２０】
ダイヤフラム状のスリット形成エレメント３０のかたさは、図７に示された他の手段によって増大させることもできる。かたさ増大のために、この場合にはディスク状の支持エレメント４３が直にスリット形成エレメント３０の下側に取付けられる。この場合、該支持エレメント４３は、部分的にしか、下方からスリット形成エレメント３０に係合していない。下方から支持されている領域内で支持エレメント４３は、スリット形成エレメント３０の、圧力に起因するたわみを防ぐ。しかし、支持されていない領域内ではスリット形成エレメント３０は、依然として所望形式でたわむことができる。スリット形成エレメント３０の曲げかたさは、支持エレメント４３を固定するのに先立って支持エレメント４３の位置が可変に確定され得ることによって、所望通りに調整され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による第１噴射ジオメトリを有する燃料噴射弁を部分的に示した図である。
【図２】
図１による燃料噴射弁に使用されているスリット形成エレメントを下から見た図である。
【図３】
図１による燃料噴射弁によって噴射可能な扇状噴流の理想的な図を示す図である。
【図４】
図１と同じ図示で燃料噴射弁の第２実施例を示す図である。
【図５】
別のスリット形成エレメントの平面図である。
【図６】
図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面を示す図である。
【図７】
図１と同じ図示で燃料噴射弁の第３実施例を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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