(57)【要約】本発明は、内燃機関のための燃料噴射弁であって、該燃料噴射弁が、弁体（１）の孔（５）内で軸方向摺動可能に案内されている弁部材（７）を有しており、該弁部材（７）が、少なくとも１つの噴射開口を通る燃料流過を制御するようになっている。弁部材（７）には案内面が形成されており、この案内面によって、弁部材（７）が孔（５）内で滑動可能に案内される。弁部材（７）の案内面（２３）には、多数の切欠が設けられている。これらの切欠は潤滑蓄え室（２７）として形成されていて、８０μｍよりも小さい直径と、２０μｍよりも小さい深さとを有している。したがってこれらの切欠は、摩擦の減少を可能にし、ひいては弁部材（７）と孔（５）の壁との間の案内部ギャップを少なくすることを可能にする。
2004519603.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）の孔（５）内で軸方向摺動可能に案内されている弁部材（７）が設けられており、該弁部材（７）が、少なくとも１つの噴射開口（１３）を通る燃料流過を制御するようになっており、弁部材（７）に案内面（２３）が形成されており、該案内面（２３）によって弁部材（７）が、孔（５）内で滑動可能に案内されるようになっており、弁部材（７）の案内面（２３）に、多数の切欠（２７）が設けられている形式のものにおいて、これらの切欠（２７）が、潤滑蓄え室（２７）として形成されており、該潤滑蓄え室が、８０μｍよりも小さい直径と、２０μｍよりも小さい深さとを有していることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射弁。
【請求項２】
複数の潤滑蓄え室（２７）が規則的に、方形のパターンで、弁部材（７）の外周にわたって分配して配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
複数の潤滑蓄え室（２７）が規則的に、６角形のパターンで、弁部材（７）の外周にわたって分配して配置されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
複数の潤滑蓄え室（２７）が、これらの潤滑蓄え室（２７）の直径に少なくともほぼ相当する間隔を相互に有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
複数の潤滑蓄え室（２７）が、円形の形状を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
複数の潤滑蓄え室（２７）が、楕円形の形状を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、内燃機関のための燃料噴射弁から出発する。このような形式の燃料噴射弁の場合、ピストン状の弁部材が、弁体の孔内で軸方向摺動可能に案内されている。この場合、弁部材の、燃焼室側の端部は、弁シール面を有している。この弁シール面で、弁部材は、内燃機関の燃焼室内に開口する噴射開口への燃料流過を制御するために、孔の、燃焼室側の端部に設けられている定置の弁座と協働する。この場合、弁部材の開放ストローク運動は、戻し力、大抵は弁ばねの力に抗して、かつ流入する燃料の、弁部材に開放方向で作用する高い噴射圧力によって行われる。この開放圧力の力を弁部材に導入するために、弁部材は、環状段部によって形成された圧力ショルダを有している。この圧力ショルダは、孔の横断面拡大部によって形成された圧力室内に突入している。この場合、弁部材は、燃焼室と反対側の、横断面が拡大されたその軸部分で、弁体の孔の、案内区分を形成している部分において、シールするようにスライド可能に案内されている。この場合、弁部材のこの軸部分は、弁部材の、燃焼室と反対側の端部に案内面を形成している。この案内面は、孔内における極めて狭いその案内によって、著しい摩耗にさらされている。この公知の燃料噴射弁は、特に高い噴射圧力の場合には、高い燃料圧力によって孔内の案内面に強い摩擦が生じるという欠点を有している。この摩擦を減少させるために、従来では、例えば摩擦を減少させるコーティングが案内面に施されていたが、もちろんこれは極めてコストのかかることである。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８４３３４４号明細書によれば、弁部材がその案内面に複数の切欠を有していて、これらの切欠が２００〜５００μｍの直径と、２０〜５０μｍの深さを有している、燃料噴射弁が公知である。これらの切欠の目的は、弁部材を孔内で液圧式にセンタリングすることである。しかしながらこれらの切欠は、弁部材の案内面と孔の壁との間の摩擦を決定的に減少させるためには適していない。このことによって、摩擦を減少させるコーティングを案内面に施し、さらに案内面と孔の壁との間の間隔を比較的大きく選択することが、依然として必要とされている。さらにこれには、漏損が比較的に大きいという欠点が、すなわち、圧力室から弁部材の傍らを流れ、漏れオイル室（この漏れオイル室内に孔が開口している）内に流れ込む燃料流が比較的に多量であるという欠点が伴う。
【０００３】
発明の利点
これに対して、特許請求項１の特徴部に記載した構成を有する、内燃機関のための本発明による燃料噴射弁は、孔内の弁部材の摩擦が著しく減少されていて、このことによって、弁部材の摩擦を減少させるコーティングが不必要になるという利点を有している。これにより、弁部材の案内遊びが同じく相応に減少され、その結果、漏れオイル流が減少される。弁部材には、有利には円形の形状を有する複数の小さい切欠が設けられている。これらの切欠は、５〜８０μｍの直径と、２０μｍを超えない深さとを有している。この切欠は、燃料を蓄えて、その燃料を必要時に周囲に引き渡すことができる潤滑蓄え室として作用する。この場合、燃料が潤滑材料として働く。これは特に、自己着火式の内燃機関のために使用されるような燃料の場合に当てはまる。
【０００４】
有利には、潤滑蓄え室は規則的に、弁部材の外周にわたって分配して配置されていて、狭い間隔で隣り合っている。潤滑蓄え室が方形の格子状に配置される場合には、潤滑蓄え室の直径が５μｍであって、潤滑蓄え室の相互の間隔が同じく５μｍである時には、そのような形式で平方ミリメートルあたり１００００個までの潤滑蓄え室が形成され得る。潤滑蓄え室の直径がより大きい場合には、単位面積につき、相応により少ない潤滑蓄え室が設けられている。潤滑蓄え室は、比較的に少ないその深さに基づいて、種々異なる方法によって弁部材の案内面に形成され得る。これには例えば、レーザ処理、ハードターニング（Ｈａｒｔｄｒｅｈｅｎ）、放電加工またはリソグラフ法が適している。これらの方法によって、多数の潤滑蓄え室が、低コストでかつ短時間で製作され得る。
【０００５】
本発明の別の有利な実施態様では、潤滑蓄え室は楕円形の輪郭で形成されているので、その潤滑特性は楕円形の向きに依存している。したがって、潤滑蓄え室の適当な方向付けによって、所望の作用が簡単な形式で調節され得る。
【０００６】
潤滑蓄え室は、上述の実施例では、弁部材の周面に設けられている。しかしながら選択的に、これらの潤滑蓄え室を弁部材の案内面の領域の案内孔の壁に設け、それによって液体による同じ潤滑効果を生ぜしめることも可能である。この場合にも潤滑蓄え室は、弁部材と孔との間の潤滑膜の裂断を確実に回避するためには、マイクロメートルのサイズの範囲内で形成しなければならない。
【０００７】
本発明の対象物の、別の利点および有利な実施態様は、実施例の説明、図面特許請求の範囲に記載されている。
【０００８】
図面
内燃機関のための、本発明による燃料噴射弁の種々異なる実施例が図示されていて、以下に詳しく説明される。
【０００９】
図１は、本発明による燃料噴射弁の第１実施例の縦断面図、
図２は、図１に示した弁部材の案内面の領域を拡大して示した部分図、
図３は、別の実施例の、図２と同じ部分を示した図、
図４は、弁部材の案内面に設けられている潤滑蓄え室の第１配置例、
図５は、潤滑蓄え室の別の配置例である。
【００１０】
実施例の説明
図１には、内燃機関のための、本発明による燃料噴射弁の実施例が、発明にとって重要な領域に限ってのみ示されている。この図示の実施例には、弁体１が示されている。この弁体１には、燃焼室から離れた方の端面３を起点としている、軸方向の孔５が形成されている。この孔５内には、ピストン状の弁部材７が、軸方向摺動可能に案内されている。この弁部材７の、燃焼室側の下側端部は、円錐形に形成されており、この場合、錐面が、円錐形の弁シール面９を形成している。この場合、この弁シール面９は、袋孔５を燃焼室側で制限している円錐形の弁座１１と協働する。この弁座１１から、弁シール面９と弁座１１との間のシール線の下流側に、少なくとも１つの噴射開口１３が導出している。この噴射開口１３は、供給しようとする内燃機関の燃焼室内に開口する。さらに、弁部材７は、弁部材７の直径の減少によって形成されていて、弁シール面９の方向に向いている圧力ショルダ１５を有している。この圧力ショルダ１５は、弁体１の孔５の、圧力室１７を形成している横断面拡大部内に突入している。この圧力室１７内には、端面３から斜めに延びている高圧通路１９が開口している。この高圧通路１９は、詳しく図示されていない形式で、流入管路を介して、燃料高圧源に接続されている。この燃料高圧源は、高圧下にある燃料で圧力室１７を満たす。圧力室１７は、下流側で、弁部材７と孔の壁５との間に形成された環状ギャップ２１を介して、弁座面１１に至るまで続いている。これにより、弁座面８と弁座１１との間のシール横断面には、燃料高圧がかかっている。弁部材７は、圧力ショルダ１５に隣接していて、弁座と反対側に位置するその軸部分で、案内面２３を形成している。この案内面２３によって弁部材７が、狭いはめ合いで、袋孔５の壁に沿って滑動可能に案内されている。
【００１１】
図２には、図１に示した弁部材７の案内面２３の領域の部分が拡大して示されている。案内面２３には、多数の切欠２７が形成されている。これらの切欠２７は、有利には、円形の輪郭を有していて、弁部材７の全周にわたって分配して配置されている。この場合、切欠は潤滑蓄え室２７として形成されていて、図示の実施例では、８０μｍよりも小さい直径、有利には５〜４０μｍの直径を有している。この場合、潤滑蓄え室２７の深さは、３０μｍよりも少なく、有利には２〜２０μｍである。潤滑蓄え室２７を形成している複数の切欠の相互の間隔は、広い範囲内で変化させることができ、有利には、潤滑蓄え室２７の直径の１〜２倍である。この場合、これらの潤滑蓄え室２７は、有利には、レーザ焼入れ方法によって、または案内面２３にローラ圧延によって、またはリソグラフ法によって形成される。極めて小さいこれらの潤滑蓄え室２７によって、弁部材７の案内面２３と孔５の壁との間の摩擦が、決定的に減少される。なぜなら、これらの潤滑蓄え室２７は、燃料を蓄えて、必要な時に引き渡すことができるからである。これにより、孔５内の弁部材７の案内遊びは、決定的に減少され得る。この結果、どのような燃料噴射弁においても生じる漏れオイル流が減少される。圧力室１７内の高い圧力に基づいて、案内面２３と孔５の壁との間の燃料が、少なくとも燃料噴射弁の噴射段階中に、圧力室１７から、図示されていない漏れオイル室内に流れ込む。この漏れオイル室内は、著しく低い燃料圧力によって支配されている。不必要に高い漏れオイル率と、これに伴う問題を回避するためには、漏れオイル率を可能な限り低く保つことが有利である。漏れオイルが漏れオイル室から燃料タンク内に送り戻されるので、高い漏れオイル率は、例えば、リザーバタンク内の燃料が、場合によってはあまりにも強く加熱される結果をもたらす。
【００１２】
図３には、本発明による潤滑蓄え室２７の別の実施例が示されている。この場合、図示されている部分図は、図２の部分図に対応している。ここでは潤滑蓄え室２７が楕円形の形状を有しているので、潤滑特性が楕円形の向きに依存している。楕円形の方向付けに応じて潤滑作用が影響を受けるので、潤滑作用は燃料噴射弁のそれぞれの必要条件に適合させられ得る。この場合、潤滑蓄え室２７の直径とは、案内面２３の面上での最大の長さのことである。
【００１３】
図４には、弁部材７の案内面２３に形成された潤滑蓄え室２７の１つの配置例が示されている。この実施例では、複数の潤滑蓄え室２７が、方形のパターンで配置されおり、この場合、潤滑蓄え室２７はそれぞれ１つの正方形の角隅に配置されている。これは単純な配置であるので、前述の方法のうちの１つの方法を用いて案内面２３に簡単に形成され得る。潤滑蓄え室２７が１つの正方形の角隅にではなく、任意の長方形の角隅に配置されていて、これにより長手方向および接線方向の、潤滑蓄え室２７の相互の間隔が異なっていることも考えられる。
【００１４】
図５には、弁部材７の案内面２３に形成された潤滑蓄え室２７の別の配置例が示されている。複数の潤滑蓄え室２７を形成している複数の切欠は、６角形のパターンを形成しており、この場合、それぞれ１つの切欠がそれぞれ６つの切欠の中央に配置されていて、これらの６つの切欠は、等辺の、規則的な６角形の角隅を形成している。このような配置は、切欠を最も密にすることができる配置であり、切欠が相互に間隔を有している場合に、案内面２３の単位面積あたりの切欠の数を最大にすることを可能にする。
【００１５】
内燃機関のための、本発明による燃料噴射弁は、次の形式で作業する。噴射段階中に弁部材７が、詳しく図示されていない弁ばねによって、その弁シール面９でシールするように弁座１１に当接保持される。これにより、圧力室１７から噴射開口１３への燃料流過部が閉鎖されている。噴射弁で燃料噴射を行いたい場合には、高い圧力下にある燃料が、図示されていない燃料高圧源から高圧通路１９を介して圧力室１７内に供給される。この圧力室１７内で燃料は、圧力ショルダ１５を介して、弁部材７に開放方向で作用する。圧力ショルダ１５に作用するこの液圧の開放力は、必要な開放圧力に達した後には弁ばねの戻し力を上回り、弁部材７は、弁ばねの閉鎖力に抗して、その弁座１１から持ち上げられる。この場合、高い圧力下にある燃料が、圧力室１７から、環状ギャップ２１を介してかつ弁シール面９と弁座１１との間の、今や開放制御された横断面を介して、噴射開口１３に向かって流れ、この噴射開口１３を介して、供給しようとする内燃機関の燃焼室内に噴射される。圧力室１７内への燃料供給が終了され、これにより圧力室１７内の燃料高圧が、弁ばねの閉鎖圧力下で低下し、弁部材７が弁ばねによって新たに弁座１１に当接するように押し戻されることによって、噴射が終了される。この場合、弁シール面９が、噴射開口１３に通じる通流横断面を、再び弁座１１においてシールする。これにより、これ以上の燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射されないようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例の縦断面図である。
【図２】
図１に示した弁部材の案内面の領域を拡大して示した部分図である。
【図３】
別の実施例の、図２と同じ部分を示した図である。
【図４】
弁部材の案内面に設けられている潤滑蓄え室の第１配置例である。
【図５】
潤滑蓄え室の別の配置例である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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