(57)【要約】燃料噴射弁が弁体（１）を有しており、該弁体（１）に孔（３）内でピストン状の弁部材（５）が長手方向移動可能に配置されており、該弁部材（５）の燃焼室側の端部が、少なくとも１つの噴口（１７）の開口部を制御するようになっている。前記弁部材（５）が、燃焼室から遠い方の側に設けられたシール区分（１０５）と、燃焼室側のガイド区分（２０５）とを有していて、これらの区分が前記孔（３）内に案内されており、弁部材（５）が、シール区分（１０５）とガイド区分（２０５）との間では、燃料で充填可能な第１の圧力室（９）によって取り囲まれていて、ガイド区分（２０５）と、燃焼室側の端部との間では、第２の圧力室（１９）によって取り囲まれている。弁部材（５）のガイド区分（２０５）には、環状つば（２２）が形成されており、該環状つば（２２）はガイド区分（２０５）の、燃焼室から遠い方の端部を形成していて、燃焼室に近い方の端面（３７）と、燃焼室から遠い方の端面（３６）とを有している。環状つば（２２）は、弁部材（５）の開放行程運動時に孔ガイド区分（２０３）から進出して、開くか、またはこうして第１の圧力室（９）を第１の圧力室（１９）に接続する。環状つば（２２）には、絞り接続部（４０）が形成されており、この絞り接続部（４０）は環状つば（２２）の前記両端面（３６，３７）を互いに接続していて、こうして第１の圧力室（９）から第２の圧力室（１９）への絞られた接続部を形成している。
2004515706.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）が設けられていて、該弁体（１）に孔（３）内でピストン状の弁部材（５）が長手方向移動可能に配置されており、該弁部材（５）が、前記孔（３）の燃焼室側の端部に配置された少なくとも１つの噴口（１７）を制御するようになっており、前記弁部材（５）の、燃焼室から遠い方の側に設けられたシール区分（１０５）が前記孔（３）内に案内されており、該シール区分（１０５）に対して燃焼室とは反対の側に環状つば（２２）が設けられており、該環状つば（２２）が、燃焼室に近い方の端面（３７）と、燃焼室から遠い方の端面（３６）とを有しており、さらに前記環状つば（２２）が、弁部材（５）と前記孔（３）との間の空間を、燃焼室から遠い方の、燃料で充填可能な第１の圧力室（９）と、燃焼室に近い方の第２の圧力室（１９）とに分割しており、前記孔（３）に孔ガイド区分（２０３）が設けられており、該孔ガイド区分（２０３）内に前記環状つば（２２）が、弁部材（５）の閉鎖位置で進入して、前記両圧力室（９，１９）を絞り横断面を除いて分離しており、弁部材（５）の開放行程運動時に前記孔ガイド区分（２０３）から前記環状つば（２２）が進出して、前記両圧力室（９，１９）を互いに接続している形式のものにおいて、前記絞り横断面が、前記環状つば（２２）に形成された少なくとも１つの絞り通路（４０，４２）であり、該絞り通路（４０，４２）が、前記環状つば（２２）の両端面（３６，３７）を互いに接続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】
前記少なくとも１つの絞り通路（４０）が弁部材（５）の内部に延びている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記少なくとも１つの絞り通路が絞り孔（４０）として形成されており、該絞り孔（４０）が弁部材（５）の長手方向軸線（６）に対して少なくともほぼ平行に延びている、請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
多数の絞り孔（４０）が、前記環状つば（２２）の全周にわたって有利には均一に分配されて配置されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記絞り通路が、前記環状つば（２２）に形成された少なくとも１つの面状の絞り切欠き（４２）によって形成されており、該絞り切欠き（４２）が、弁部材（５）の長手方向軸線（６）に対して少なくともほぼ平行に形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
弁部材（５）がガイド区分（２０５）を有しており、該ガイド区分（２０５）によって弁部材（５）が前記孔ガイド区分（２０３）内に案内されており、前記ガイド区分（２０５）が前記環状つば（２２）に対して燃焼室寄りの側に配置されており、前記ガイド区分（２０５）が、少なくとも１つの側方の研削加工部（２８）を有しており、該研削加工部（２８）が、前記少なくとも１つの絞り通路（４０）の延長上に位置している、請求項１から５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、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８５７２４４号明細書に基づで公知であるような内燃機関、有利には自己点火式の内燃機関のための燃料噴射弁から出発する。弁体は孔を有しており、この孔内にはピストン状の弁部材が閉鎖力に抗して長手方向移動可能に配置されている。この弁部材の、燃焼室に近い方の側の端部は弁シール面へ移行しており、この弁シール面は弁座と協働し、こうして少なくとも１つの噴口の開放を制御する。弁部材は前記孔内で、燃焼室から遠い方の側のシール区分と、燃焼室に近い方の側のガイド区分とによって案内されている。ガイド区分は燃焼室から遠い方の側の環状つばに分割されており、この環状つばは環状溝によって、弁部材に形成された側方の切欠きから分離されているので、燃料はこれらの切欠きを通って孔の壁と弁部材との傍らを通って流れることができる。環状つばの、燃焼室に近い方の端部は制御縁を有しており、この制御縁は孔の壁に形成されたシール縁と協働する。さらに、弁部材には、弁部材の長手方向軸線に対して斜めに延びる孔が形成されており、この孔は、環状つばの、燃焼室とは反対の側で、弁部材と孔の壁との間に形成された圧力室を、弁部材のガイド区分に設けられた切欠きの１つに接続している。この孔は絞り孔として形成されているので、燃料は圧力室から絞られてた状態で前記切欠きにまで流れ、ひいては弁部材と孔の壁との間でガイド区分と弁シール面との間に形成されている第２の圧力室にまで流れることができる。燃料噴射弁の閉鎖された状態では、弁部材の弁シール面が弁座に接触しており、そして環状つばに設けられた制御縁はシール縁に対して燃焼室寄りの側に配置されているので、前記絞り孔を介してのみ第１の圧力室から第２の圧力室への接続が形成されている。噴射を行いたい場合、燃料は高い圧力下に第１の圧力室内へ導入され、そしてこの第１の圧力室から前記絞り孔を通して第２の圧力室内にも流入する。弁部材を閉鎖力に抗して弁座から離れる方向へ運動させるために、弁部材へ作用する液圧的もしくはハイドロリック的な力が十分である場合には、弁シール面は弁座から持ち上げられ、燃料は噴口を通じて内燃機関の燃焼室内へ噴射される。弁部材に設けられた制御縁がシール縁に対して燃焼室寄りの側に位置している限りは、前記絞り孔を通じて第１の圧力室から第２の圧力室へ少量の燃料しか流入し得ない。弁部材の開放行程運動の途中で制御縁がシール縁を通過すると、第１の圧力室が、弁部材のガイド区分に設けられた環状溝と前記切欠きとを介して第２の圧力室に接続され、燃料はほとんど絞られることなく第１の圧力室から第２の圧力室へ流入することができる。これにより、第２の圧力室内の圧力が増大し、ひいては噴射率もしくは噴射速度も増大するので、全体的には、次のような噴射経過調整が達成される。すなわち、この噴射経過調整では、開放行程運動の開始時では第２の圧力室内の比較的小さな圧力に基づいて、少量の燃料しか噴射されず、そしてその後に行われる主噴射においてはじめて燃料の主流が高い圧力で噴射されるようになる。しかしこの場合、公知の燃料噴射弁は次のような欠点を有している。すなわち、所要の絞り孔を製作するために大きな手間がかかり、このことは製造を極めてコスト高にしてしまう。さらに、弁部材の締付け固定が必要となることに基づき、絞り孔が既に製造プロセスの早期の段階で加工成形されなければならないという欠点も生ぜしめられる。このことは、あとから絞り孔を、発生するその他の誤差に適合させることを不可能にしてしまう。
【０００２】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁には、従来のものに比べて次のような利点がある。すなわち、第１の圧力室と第２の圧力室との間の絞り横断面が、環状つばの両方の端面を互いに接続している絞り通路によって実現されている。この絞り通路は弁部材全体を製作した後に加工成形することができるので、噴射弁のその他の誤差、たとえば環状つばと弁体の孔との間の環状ギャップの大きさ、への適合が可能となる。
【０００３】
本発明の有利な第１の構成では、絞り通路が、弁部材の長手方向軸線に対して少なくともほぼ平行に環状つばに延びている絞り孔として形成されている。このような絞り孔は有利にはレーザ穿孔により製作することができる。このことは無接触式の方法であるので、絞り孔は弁部材全体の製作の後に問題なく形成され得る。またその場合、第１の圧力室から第２の圧力室への燃料の均一な流れを保証するために、このような絞り孔を環状つばの全周にわたって多数分配して配置することもできる。その場合、絞り孔は、弁部材のガイド区分に設けられた複数の切欠きの１つが絞り孔の燃焼室側の延長上に位置するように配置されていると有利である。これにより、環状つばの、燃焼室に近い方の端面が外部に対して露出しているので、この端面を、弁部材の燃焼室側の端部から到来するレーザビームによって自由に照射することができる。
【０００４】
本発明による燃料噴射弁のさらに別の有利な実施態様では、絞り接続部が、環状つばに設けられた少なくとも１つの側方の研削加工部によって形成されている。この研削加工部は面状に形成され得る。このことは簡単に形成可能であって、絞り接続部の横断面の極めて正確な調節を可能にする。
【０００５】
本発明のさらに別の利点および有利な構成は図面、実施例の記載および特許請求の範囲に記載されている。
【０００６】
実施例の説明
次に、図面につき本発明による燃料噴射弁の種々の実施例を説明する。
【０００７】
図１には本発明による燃料噴射弁が長手方向断面図で示されている。弁体１には、孔３が形成されており、この孔３は弁体１の、燃焼室とは逆の側の端部では開いていて、燃焼室寄りの端部ではほぼ円錐状の弁座１３へ移行している。孔３の、燃焼室側の端部には、少なくとも１つの噴口１７が形成されており、この噴口１７は孔３を内燃機関（図示しない）の燃焼室に接続している。孔３内には、ピストン状の弁部材５が長手方向移動可能に配置されている。弁部材５はシール区分１０５を有しており、このシール区分１０５は孔３の、燃焼室とは反対の側の孔シール区分１０３内に密に案内されている。弁部材５はさらにガイド区分２０５を有しており、このガイド区分２０５は孔３の、燃焼室側の孔ガイド区分２０３内に案内されている。弁部材５の、燃焼室側の端部は、弁シール面１５へ移行しており、この弁シール面１５はほぼ円錐状に形成されている。弁シール面１５は弁座１３と協働するので、弁シール面１５が弁座１３に当て付けられると噴口１７は閉鎖され、弁シール面１５が弁座１３から持ち上げられると噴口１７は開放される。孔シール区分１０３と孔ガイド区分２０３との間では、弁部材５と孔３の壁との間に第１の圧力室９が形成されており、この圧力室９は弁体１内に延びる流入通路７を介して燃料高圧源（図示しない）に接続可能である。孔ガイド区分２０３と弁座１３との間では、弁部材５と孔３の壁との間に、孔３の半径方向の拡張部によって第２の圧力室１９が形成されており、この圧力室１９は弁シール面１５と弁座１３との協働により噴口１７を介して燃焼室に接続可能である。
【０００８】
図２は、図１に示した孔ガイド区分２０３の範囲を拡大して示す拡大図である。図３は図１もしくは図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った対応する横断面である。ガイド区分２０５は孔ガイド区分２０３内に案内されていて、３つの面状の研削加工部２８を有している。これにより、燃料はガイド区分２０５の傍らを通って弁部材５の軸方向に沿って流れることができる。ガイド区分２０５には、燃焼室とは反対の側で環状溝２６が続いており、そしてこの環状溝２６には環状つば２２が続いている。この環状つば２２は弁部材５の１つの半径方向平面に配置されていて、燃焼室寄りの端面３７と、燃焼室とは反対の側の端面３６とを有している。環状つば２２から環状溝２６への移行部では、環状つば２２に制御縁３４が形成されており、この制御縁３４は燃料噴射弁の閉じた状態では、つまり弁シール面１５が弁座１３に当て付けられている場合には、孔ガイド区分２０３内に侵入している。孔ガイド区分２０３の直径は孔３に比べて少しだけ減じられているので、第１の圧力室９から孔ガイド区分２０３への移行部には、環状肩部３０が形成されている。この環状肩部３０は、孔ガイド区分２０３の始端部に形成されたシール縁３２によって仕切られる。環状つば２２は、孔ガイド区分２０３の直径よりも少しだけしか小さくない直径を有しているので、燃料噴射弁の閉鎖された状態では、実際に燃料は第１の圧力室９から環状つば２２の傍らを通って環状溝２６と切欠き２８とを通って第２の圧力室１９へ流入し得なくなる。環状つば２２には３つの絞り通路が配置されており、これらの絞り通路は絞り孔４０として形成されている。これらの絞り通路は環状つば２２の、燃焼室とは反対の側の端面３６を環状つば２２の、燃焼室寄りの端面３７に接続している。また、３つよりも多いか、または３つよりも少ない絞り通路を配置することも考えられる。絞り孔４０は、これらの絞り孔４０が弁部材５の長手方向軸線６に対して少なくともほぼ平行に延びるように、そしてこれらの絞り孔４０の燃焼室側の延上にそれぞれ１つの研削加工部２８が配置されるように配置されている。
【０００９】
弁部材５は、図面には示されていない装置によって、弁部材５の弁シール面１５を弁座１３に圧着させる閉鎖力で負荷される。弁部材５はシール区分１０３内に案内された区分から燃焼室へ向かって先細りになっているので、弁部材５には、第１の圧力室９内に配置された圧力肩部１１が形成されている。圧力室９内の相応する燃料圧において圧力肩部１１には、弁部材５の長手方向で閉鎖力とは逆向きに作用する力成分を有するハイドロリック的な力が加えられる。こうして、弁部材５を、第１の圧力室９内の圧力によって圧力制御された形で、長手方向で閉鎖力に抗して運動させることができ、こうして噴口１７を開閉制御することができる。
【００１０】
この燃料噴射弁の機能は次の通りである：噴射開始時に燃料は高い圧力で流入通路７を通って第１の圧力室９内へ導入される。この第１の圧力室９から、燃料は絞り孔４０を通って第２の圧力室１９内へ流入するので、第２の圧力室１９内でも燃料圧が増大する。第１の圧力室９内の燃料圧が所定のレベルに達すると、圧力肩部１１に作用する液圧的もしくはハイドロリック的な力によって、閉鎖力に抗する力が弁部材５に加えられ、この力は弁部材５を軸方向で弁座１３から離れる方向に運動させる。これにより、弁シール面１５が弁座１３から持ち上げられて噴口１７を開放する。環状つば２２の制御縁３４が孔ガイド区分２０３の内部に位置する限りは、燃料は絞り孔４０を通じてのみ第１の圧力室９から第２の圧力室１９内へ流入し、さらに第２の圧力室１９から噴口１７を通して内燃機関の燃焼室に流入することができる。このような流入絞りにより、第２の圧力室１９内には低い圧力しか形成されず、こうして噴射開始時では単位時間当たり極めて少量の燃料しか内燃機関の燃焼室内に噴射されない。制御縁３４がシール縁３２に達して、このシール縁３２を弁部材５の開放方向で通過すると、環状つば２２と孔３との間に環状ギャップが開放制御され、この環状ギャップを通じて、燃料はいまやほとんど絞られることなく環状溝２６内へ流入し、そして研削加工部２８を通って第２の圧力室１９内へ流入することができる。この場合には著しく多量の燃料が第２の圧力１９室内に流入するので、第２の圧力室１９内では圧力がさらに上昇し、この場合、燃料は高い圧力で、ひいては高い速度で、内燃機関の燃焼室内へ噴射され得る。噴射を終了させたい場合には、流入通路７による燃料供給が中断され、そして第１の圧力室９内での燃料圧低下、ひいては第２の圧力室１９内での燃料圧低下によって、弁部材５に作用するハイドロリック的な力が減少し、その結果、このハイドロリック的な力の軸方向に作用する力成分（分力）よりも閉鎖力の方が大きくなり、こうして弁部材５が再び閉鎖位置へ戻される。
【００１１】
図４には本発明による燃料噴射弁の第２実施例が示されており、図５には図４に示した燃料噴射弁のＶ−Ｖ線に沿った横断面が示されている。第１の圧力室９と第２の圧力室１９との間の絞り通路はこの場合、環状つば２２に設けられた２つの絞り切欠き４２によって形成されている。これらの絞り切欠き４２は弁部材５の長手方向軸線６に対して平行に面状の研削加工部として形成されている。２つより多い絞り切欠き４２が環状つば２２に形成されてもよい。その場合、これらの絞り切欠きは、第２の圧力室１９への均一な燃料流入を可能にするために、環状つば２２の全周にわたって均一に分配されて配置されると有利である。
【００１２】
図２および図４の実施例では、環状肩部３０が斜めに面取りされて形成されているので、この環状肩部３０は弁部材５の長手方向軸線６と共に角度を成している。環状肩部３０を弁部材５の１つの半径方向平面に配置した場合では、孔３から環状肩部３０への移行部で製作技術的に必要となる（曲率）半径を極めて小さくしかつ極めて狭い公差で製作し、これによりこの半径がシール縁３２にまで及ばないようにするために大きな手間が必要となってしまう。その上、このような半径はシャープなノッチを意味し、ひいては弁体１の著しい弱化を意味し、このような弱化は圧力脈動疲れ強さ（Ｄｒｕｃｋｓｃｈｗｅｌｌｆｅｓｔｉｇｋｅｉｔ）の減少を伴う。このような場合には、シール縁３２の位置を正確に位置決めすることが極めて困難となり、しかも大きな手間をかけないと測定することができなくなる。これに対して、斜め面取りされた環状肩部３０は、シール縁３２にまで及ぶことなしに、比較的大きな公差を有する比較的大きな半径を可能にする。すなわち、このことはシール縁３２の極めて重要となる位置の良好な製作可能性性および測定可能性を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の縦断面図であり、ただし弁部材は断面されていない。
【図２】
図１の弁部材のガイド区分の範囲の拡大を示す図である。
【図３】
図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面である。
【図４】
別の１実施例を示す、図２と同様の図である。
【図５】
図４のＶ−Ｖ線に沿った横断面である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004515706.tif 000020
2004515706.tif 000021
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