(57)【要約】特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）が弁閉鎖体（４）を有しており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成されている弁座面（６）と共にシールシートを形成しており、さらに当該燃料噴射弁（１）が、噴射開口（７）とスワールモジュール（３４）とを有している。スワールモジュール（３４）が、複数の管状の中空体（４３）を有しており、該中空体（４３）が１つの中空体束（４４）の形で互いに平行に配置されていて、該中空体（４３）内に形成された複数の燃料通路（４５）を通って噴射開口（７）にまで流れる燃料にスワールを付与するようになっている。
2004510916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、弁閉鎖体（４）が設けられており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に形成されている弁座面（６）と共にシールシートを形成しており、さらに噴射開口（７）とスワールモジュール（３４）とが設けられている形式のものにおいて、スワールモジュール（３４）が、複数の管状の中空体（４３）を有しており、該中空体（４３）が１つの中空体束（４４）の形で配置されていて、該中空体（４３）内に形成された複数の燃料通路（４５）を通って噴射開口（７）にまで流れる燃料にスワールを付与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】
中空体束（４４）が、スワールモジュール（３４）の長手方向軸線（４６）に対して平行に配置されていて、該長手方向軸線（４６）を中心にしてねじられている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
管状の中空体（４３）が、押出し成形により製造されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
中空体束（４４）を取り囲む包絡線（４７）が、円筒状の形状を有している、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】
スワールモジュール（３４）が、シールシートの下流側に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
スワールモジュール（３４）が、弁座体（５）に設けられた流出側の切欠き（３５）内に配置されている、請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
スワールモジュール（３４）の流出側にスワールチャンバ（３９）が形成されている、請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
複数の中空体（４３）の中空体束（４４）に形成された複数の燃料通路（４５）が、前記スワールチャンバ（３９）に開口している、請求項７記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記スワールチャンバ（３９）の直径が、流出方向に向かって減少している、請求項８記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記スワールチャンバ（３９）の直径が、流出方向とは逆の方向での据込み成形により減じられている、請求項９記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
スワールモジュール（３４）が、前記スワールチャンバ（３９）の据込み成形によって弁座体（５）内に係止されている、請求項９または１０記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
スワールモジュール（３４）が、円筒状の物体（４８）の形に形成されており、該円筒状の物体（４８）内に、押出し成形により複数の燃料通路（４５）が加工成形されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
燃料通路（４５）が、該燃料通路（４５）を貫流する燃料にスワールを付与するように前記円筒状の物体（４８）がねじられている、請求項１２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の上位概念部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１９８１５７８９号明細書に基づき公知の燃料噴射弁は、この燃料噴射弁が弁座の下流側にスワールディスクを有していることを特徴としている。このスワールディスクは少なくとも１種の金属材料から成っていて、１つのスワールチャンバに開口した少なくとも２つのスワール通路を有している。このスワールディスクでは、全ての層が、電気メッキによる金属析出（多層メッキ）によって直接に付着強固に重なり合って構築されている。このスワールディスクは、スワールディスクの面法線が、弁長手方向軸線に対して０゜とは異なる角度で斜めに傾けられ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位置調整により、弁長手方向軸線に対する所定の噴流角度γが得られる。
【０００３】
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の欠点は、特に、かなりの手間をかけることなしにはシリーズの燃料噴射弁に組み込むことのできない多数の個別部分の組み合わせに基づいた高い製作手間、ひいては高いコスト手間にある。燃料噴射弁を任意の使用可能性のために改良するためには、手間のかかる製作手段および組立て手段が講じられなければならない。特に、噴流角度αおよびγは慣用のスワール調整方法を用いては実現不可能となるか、または不満足にしか実現可能でない。このことは燃料噴流もしくは調量された燃料量における非対称性および不均一性に現れる。
【０００４】
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、複数の管状の中空体から構成されたスワールモジュールが、押出し成形により好都合に製造可能となり、かつ極めて小さく寸法設定可能であり、しかも簡単にかつ廉価に組付け可能となる。スワールモジュールはその小さなサイズに基づいて、シリーズの燃料噴射弁、つまり大量生産による燃料噴射弁に簡単に組み込むことができる。
【０００５】
請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の燃料噴射弁の有利な改良が可能となる。
【０００６】
中空体は、ねじられた状態もしくは撚られた状態でスワールモジュール内に配置されていると有利である。このことは製作技術的に容易に実現可能である。
【０００７】
さらに、スワールモジュールがシールシートの下流側に配置されていると有利である。このことは簡単な組付けを可能にする。
【０００８】
スワールチャンバが形成されていると有利である。なぜならば、中空体により形成されたスワール流が均一化されかつ対称化されるからである。これにより、混合気雲が化学量論的に形成される。
【０００９】
中空体から成る中空体束が、円筒状の中実体として形成されていても有利である。その場合、この中実体の内部に複数の燃料通路が押出し成形により導入されている。
【００１０】
特に、スワールチャンバが、噴射方向に向かって先細り部もしくはテーパ部を有していると有利である。この先細り部もしくはテーパ部は、たとえば据込み成形（Ｓｔａｕｃｈｕｎｇ）により得られる。このような先細り部もしくはテーパ部は、第１に噴流パターンの一層の均一化をもたらし、第２に手間のかかる固定手段なしに、弁座体に設けられた切欠き内でのスワールモジュールの位置固定的な位置をもたらす。
【００１１】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１２】
実施例の説明
図１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に用いられる燃料噴射弁１の形に形成されている。この燃料噴射弁１は特に、内燃機関の燃焼室（図示しない）内に燃料を直接噴射するために適している。
【００１３】
燃料噴射弁１はノズルボディ２を有している。このノズルボディ２内には、弁ニードル３が配置されている。この弁ニードル３は弁閉鎖体４に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と協働して、１つのシールシートを形成する。弁座体５はノズルボディ２に設けられた切欠き５０内に挿入可能である。燃料噴射弁１は、この実施例では、内側へ向かって開くタイプの燃料噴射弁１である。このような燃料噴射弁１は噴射開口７を有している。ノズルボディ２はシール部材８により、電磁コイル１０のアウタポールもしくは外側磁極９に対してシールされている。電磁コイル１０はコイルハウジング１１内にカプセル封入されていて、コイル枠体１２に巻き付けられている。このコイル枠体１２は電磁コイル１０のインナポールもしくは内側磁極１３に接触している。内側磁極１３と外側磁極９とは、ギャップ２６によって互いに分離されていて、１つの結合構成部材２９に支持されている。電磁コイル１０は線路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。差込みコネクタ１７はプラスチック被覆体１８によって取り囲まれている。このプラスチック被覆体１８は、内側磁極１３がプラスチック材料により埋め込まれるように射出成形されていてよい。
【００１４】
弁ニードル３は弁ニードルガイド１４内に案内されている。この弁ニードルガイド１４はディスク形に形成されている。リフト調節のためには、ディスク形の弁ニードルガイド１４とペアを成す調節ディスク１５が使用される。調節ディスク１５の他方の側には、アーマチュア２０が設けられている。このアーマチュア２０は、第１のフランジ２１を介して弁ニードル３に、摩擦接続的にもしくは動力が伝達されるように結合されている。弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１のフランジ２１に結合されている。第１のフランジ２１には、戻しばね２３が支持されている。戻しばね２３は燃料噴射弁１のこの構造においてスリーブ２４によってプレロードもしくは予荷重をかけられる。
【００１５】
溶接シーム３３を介して弁ニードル３に結合されている第２のフランジ３１は、下側のアーマチュアストッパとして働く。この第２のフランジ３１に載置されている弾性的な中間リング３２により、燃料噴射弁１の閉鎖時における跳ね返りが回避される。
【００１６】
弁ニードルガイド１４とアーマチュア２０とには、それぞれ燃料通路３０ａ，３０ｂが延びている。これらの燃料通路３０ａ，３０ｂは、中央の燃料供給部１６を介して供給されかつフィルタエレメント２５により濾過された燃料を噴射開口７にまで案内する。燃料噴射弁１はシール部材２８によって燃料管路（図示しない）に対してシールされている。
【００１７】
シールシートの流出側には、押出し成形されたスワールモジュール３４が配置されている。このスワールモジュール３４は本実施例では、弁座体５に設けられた流出側の切欠き３５内に押し込まれている。このスワールモジュール３４の詳細は図２および図３Ｂに図示されている。
【００１８】
燃料噴射弁１の休止状態では、アーマチュア２０が戻しばね２３によって、アーマチュア２０のリフト方向とは反対の方向に負荷され、この場合、弁閉鎖体４は弁座面６に密に当て付けられた状態に保持される。電磁コイル１０が励磁されると、この電磁コイル１０は磁界を形成する。この磁界は戻しばね２３のばね力に抗してアーマチュア２０をリフト方向へ運動させ、この場合、このリフト行程は、休止位置で内側磁極１３とアーマチュア２０との間に位置する作業ギャップ２７により規定されている。アーマチュア２０は、弁ニードル３と溶接されている第１のフランジ２１を同じくリフト方向へ連行する。弁ニードル３と作用結合している弁閉鎖体４は弁座面６から持ち上げられ、燃料通路３０ａ，３０ｂと、スワールモジュール３４内に形成された燃料通路４５とを介して噴射開口７にまで案内された燃料が噴射される。この噴射開口７は、燃料噴射弁１の長手方向軸線３７に対して噴射角度γで傾けられていると有利である。
【００１９】
コイル電流が遮断されると、アーマチュア２０は磁界が十分に崩壊した後に戻しばね２３の圧力によって内側磁極１３から落下する。これにより、弁ニードル３と作用結合している第１のフランジ２１は、リフト方向とは反対の方向へ運動する。弁ニードル３はこれによって同じ方向へ運動させられ、これにより弁閉鎖体４が弁座面６に載着され、燃料噴射弁１は閉じられる。
【００２０】
図２には、本発明により構成された燃料噴射弁１の図１に示した第１実施例の噴射側の端部の一部が拡大されて断面図で示されている。拡大された範囲は図１にＩＩで示した一点鎖線により示されている。同一の構成部分には、同じ符号が付与されている。
【００２１】
図２に図示した部分は弁座体５を示している。この弁座体５は一方では、弁閉鎖体４と協働してシールシートを形成する弁座面６を有しており、他方では弁ニードル３もしくは弁閉鎖体４に対して支持機能もしくは案内機能を発揮している。このことは本実施例では、弁ニードルガイド３８の形で実現されている。これにより、弁ニードル３および弁閉鎖体４の中心ずれまたは傾動もしくはひっかかりが阻止され、ひいては燃料噴射弁１の誤機能が回避される。弁ニードルガイド３８については、図３Ａにつき詳しく説明する。
【００２２】
シールシートの噴射側には、スワールモジュール３４が続いている。このスワールモジュール３４は弁座体５に設けられた流出側の切欠き３５内に、たとえばプレス嵌めにより圧入されている。スワールモジュール３４の滑りずれを防止するためには、スワールモジュール３４の流出側に設けられた、スワールモジュール３４に直接隣接した範囲ではスワールチャンバ３９としても働く噴射開口７を、たとえばポンチ工具（図示しない）によって据え込むことができる。これにより、スワールチャンバ３９は流出方向へ向かって先細りになる。それと同時に、スワールチャンバ３９により、スワールモジュール３４内に形成されるスワール流が均一化され、このことは内燃機関の燃焼室内への噴射時に均一な混合気雲（Ｇｅｍｉｓｃｈｗｏｌｋｅ）をもたらす。
【００２３】
図３Ａには、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った軸方向の断面図で弁座体５を弁ニードルガイド３８の範囲で示している。流入する燃料をシールシートにまで案内できるようにするためには、弁ニードル３もしくは弁閉鎖体４が、少なくとも１つの、有利な実施例では４つの研削加工部４０を有している。これらの研削加工部４０は弁座体５に設けられた流入側の切欠き３６の内壁４１と共に燃料通路４２を形成しており、これらの燃料通路４２が燃料をシールシートの方向へ案内する。各燃料通路４２の間では、弁ニードル３もしくは弁閉鎖体４が弁座体５の流入側の切欠き３６の内壁４１に接触しており、これにより弁ニードルガイド３８の機能が保証されている。
【００２４】
図３Ｂには、図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った断面図で、本発明により構成された燃料噴射弁１のスワールモジュール３４の断面図が示されている。
【００２５】
スワールモジュール３４はこの場合、多数の管状の中空体４３を有している。これらの中空体４３は１つの中空体束４４にまとめられている。図示の第１実施例では、それぞれ別個に製作された中空体４３が設けられている。これらの中空体４３は有利には、それぞれ中心の燃料通路４５を有しており、これらの燃料通路４５は、シールシートから噴射開口７にまで流れる燃料をスワールチャンバ３９内へ導入する。中空体４３は図３Ｂでは誇張された直径で図示されていて、中空体束４４の円筒状の包絡線４７を完全に埋めている。
【００２６】
中空体４３はこの場合、押出し成形によって製造されると有利である。この方法では、材料を溶融させ、その後に押出し機からの押出しによって材料に形状を付与することが達成される。この方法を複数回使用し、かつ引き続き後処理を行うことにより、１つの物体に、任意の外側プロファイルもしくは１００μｍ以下の直径を有していてよい孔を施与することができる。押出し成形された物体の長さ対孔の直径の比は、最大２０００であってよい。
【００２７】
所望の形状および所望の数の中空体４３が１つの中空体束４４にまとめられる。中空体束４４を貫流する燃料にスワールを付与するためには、中空体束４４がねじられるか、もしくは撚られて「撚り紐」状の構造を形成し、これにより中空体４３は軸方向に延びる螺旋状の形状を得る。これにより、これらの中空体４３を貫流する燃料も、螺旋軌道にもたらされるので、スワールチャンバ３９内へ流入する燃料は、このスワールチャンバ３９内で均一なスワール流を形成し、このような均一なスワール流は、燃焼室内への噴射時に均一な混合気雲をもたらす。
【００２８】
中空体束４４をねじる際もしくは撚る際に半径方向外側に位置する中空体４３は、半径方向内側に位置する中空体４３よりも強力にねじられるので、これにより噴射噴流に生じる不均一性は、たとえば半径方向内側の中空体４３を部分的にカバーすることによって回避することができる。
【００２９】
図３Ｃには、図３Ｂと同じ図面で、本発明により構成された燃料噴射弁１の第２実施例が示されている。
【００３０】
この場合、押出し成形されたスワールモジュール３４は個々の中空体４３から構成されるのではなく、有利には金属製の円筒状の物体４８により形成される。この円筒状の物体４８には、やはり押出し成形によって複数の燃料通路４５が施与されるので、この実施例ではハニカム構造４９が生じる。ハニカム構造の代わりに、円形の燃料通路４５または別形式の燃料通路４５を備えた構造も考えられる。
【００３１】
円筒状の物体４８は次いでねじりによって同じく、最初は真っ直ぐな状態で押出し成形された燃料通路４５が螺旋状にねじられるように変形加工され得る。上で説明した第１実施例の場合と同様に、半径方向内側の燃料通路４５はスワールモジュール３４の長手方向軸線４６に対してほぼ平行に位置していて、スワール形成には極めて僅かにしか寄与しないか、または全く寄与しない。それに対して、半径方向外側の燃料通路４５はスワール形成に対して最も大きく寄与する。スワールなしの平行流は、たとえば半径方向内側の燃料通路４５をカバーすることによって阻止することができる。
【００３２】
本発明は、図示の実施例に限定されるものではなく、たとえばより多くの燃料通路４５またはより少ない燃料通路４５を有する、押出し成形されたスワールモジュール３４のためにも、あるいはまたシールシートの流入側に配置された、押出し成形されたスワールモジュール３４や燃料噴射弁１の任意の構造のためにも使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の第１実施例を示す概略的な断面図である。
【図２】
本発明による燃料噴射弁の図１に示した第１実施例の範囲ＩＩを拡大して示す断面図である。
【図３Ａ】
図２に示したスワールモジュールを図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿って断面した図である。
【図３Ｂ】
図２に示したスワールモジュールを図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿って断面した図である。
【図３Ｃ】
スワールモジュールの第２実施例を図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿って断面した図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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