(57)【要約】内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁は、弁ニードル（３）と、該弁ニードルに作用結合している弁閉鎖体（４）とが設けられており、該弁閉鎖体（４）は、弁座体（５）に配置された弁座面（６）とシール座を形成するように協働しており、シール座の下流側で弁座体（５）に加工成形された複数の切欠（３４）が設けられている。弁座体（５）に、下流側で貫流オリフィス（３１）が配置されていて、該貫流オリフィス（３１）には、それぞれ１つの切欠（３４）のために少なくとも１つの噴射開口（７）が設けられており、該噴射開口（７）の横断面は、各切欠（３４）の横断面よりも小さく、前記噴射開口（７）の流入横断面は、各切欠（３４）の流出横断面の完全に内側に位置している。
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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であって、弁ニードル（３）と、該弁ニードルに作用結合している弁閉鎖体（４）とが設けられており、該弁閉鎖体（４）は、弁座体（５）に配置された弁座面（６）とシール座を形成するように協働しており、シール座の下流側で弁座体（５）に加工成形された複数の切欠（３４）が設けられている形式のものにおいて、
弁座体（５）に、下流側で貫流オリフィス（３１）が配置されていて、該貫流オリフィス（３１）には、それぞれ１つの切欠（３４）のために少なくとも１つの噴射開口（７）が設けられており、該噴射開口（７）の横断面は、各切欠（３４）の横断面よりも小さく、前記噴射開口（７）の流入横断面は、各切欠（３４）の流出横断面の完全に内側に位置していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
弁座体（５）のそれぞれ１つの切欠（３４）のために複数の噴射開口（７）が、貫流オリフィス（３１）に設けられており、それぞれ１つの切欠（３４）の下流側に配置されたすべての噴射開口（７）の流入横断面が、各切欠（３４）の流出横断面の内側に位置している、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
弁座体（５）と貫流オリフィス（３１）とが、中央領域でそれぞれ対応する球冠状のジオメトリを有している、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
貫流オリフィス（３１）が、薄いダイヤフラムから製造されており、振動するように励起可能である、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】
弁座体（５）が、シール座の下流側の内面で、弁閉鎖体（４）にほぼ対応する形状を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
切欠（３４）が弁座体（５）に穿孔によって加工成形されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
噴射開口（７）が、貫流オリフィス（３１）に打ち抜き加工により形成されている、請求項１から６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、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料噴射弁を起点としている。
【０００２】
複数の噴射開口を備えた燃料噴射弁が公知である。この燃料噴射弁は、弁ニードルと弁座面とから形成されたシール座の下流に、通常は穿孔によって形成される複数の噴射開口を有しており、弁ニードルが持ち上げられている場合に、噴射開口から燃料が噴射される。
【０００３】
例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２７２１９号明細書により公知の燃料噴射弁は、下流側の端部に噴射口プレートを有している。この噴射口プレートには複数の噴射開口が配置されていて、これらの噴射開口は複数の噴射孔円を成すように分配されている。所定の噴射ジオメトリを形成するために、噴射開口は、燃料噴射弁の中心軸線に対して種々異なる角度を成して噴射口プレートに形成されている。これにより、平らな噴射口プレートにおいて、例えば内側の噴射孔円もしくは外側の噴射孔円の噴射開口から噴射される個々の噴流が、噴流の拡がりを互いに妨害し合うことを回避できる。十分な噴流変向を得るために、噴射口プレートの厚さは、噴射開口に沿った流れ長さが、噴射開口の直径よりも大きくなるサイズである。
【０００４】
さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０４４６３号明細書により公知の燃料噴射弁では、複数の噴射開口が弁座体に加工成形されている。噴射開口の領域では、燃料噴射弁が外部に向かって円錐状に成形されている。複数の噴射開口が、直接に弁座体に形成され、シール座の下流で例えば複数の噴射孔円に沿って配置されている。
【０００５】
公知の燃料噴射弁の欠点は、噴射開口を設ける肉厚の構成部分にある。このような肉厚の構成部分は、高い燃料圧もしくなは焼室圧に耐えるために必要である。
【０００６】
噴射開口の半径方向の延在は、肉厚な構成に基づき、任意に小さく選択することはできない。何故ならば、利用可能な加工方法に基づき、可能なアスペクト比によって限界が決められるからである。単に噴射開口の数を減らすことにより対策が講じられる。これにより噴射横断面全体を維持すると同時に、個々の噴射開口の半径方向の拡がりも拡大される。しかしながらこれにより燃焼室内の燃料混合物の不都合な濃度の偏りが生じる。
【０００７】
例えば切削加工による穿孔のような従来の加工方法は、確かに、大きなワーク深さまで行うことができるが、寸法誤差を大きくする。結果として、貫流量に比較的大きな誤差が生じる。これにより、貫流量の良好な設定が困難になる。このことは、内燃機関の燃料消費を高くし、排ガス値を悪化させるという結果を招いている。
【０００８】
燃料噴射弁が、噴射開口の領域で扁平でないジオメトリを有しているならば、噴射開口の加工成形はさらに困難になる。
【０００９】
発明の効果
これに対して、請求項１の特徴を有する本発明による燃料噴射弁は、貫流オリフィスを薄いプレート、例えば薄いダイヤフラムまたは薄板から製造可能であるという利点を有している。これにより、安価な方法を利用しても、小さな噴射開口を設けることができる。噴射開口が例えば貫流オリフィスに打ち抜き成形されるならば、貫流オリフィスの厚さの範囲で半径方向の延在を簡単に実現できる。
【００１０】
弁座体の下流側に薄い貫流オリフィスを配置することによりさらに、貫流オリフィスには機械的に支持する機能は課せられないという利点が得られる。燃料噴射弁の下流側の端部にはケーシング接続部が、弁座体によって形成される。従って燃料を調量するために、複数の小さな噴射開口を貫流オリフィスに設けることができる。これにより噴射される燃料の調整は著しく改善され、噴射される燃料はほぼ均一な雲状のガス混合物を形成する。
【００１１】
加工成形すべき噴射開口の製造誤差は、例えば打ち抜き加工のような良好に再現可能な方法を利用した場合、僅かに維持できる。従ってサンプルのばらつきは小さく、燃料噴射弁の設計を容易にする。結果として内燃機関の燃費を低減できる。
【００１２】
請求項１の特徴部を有する本発明の燃料噴射弁の有利な別の構成は、請求項２以下の特徴部により得られる。
【００１３】
例えば弁座体には僅かな数の切欠を設ければよいので、これにより加工が著しく簡単になる。しかしながら燃料の調量は、貫流オリフィスに設けられた複数の小さな噴射開口により行われる。これにより、肉厚の弁座体に、僅かな数の切欠を、しかも許容製造誤差の大きな切欠を設けるだけでありながら、噴霧燃料の良好な調整を維持することができる。
【００１４】
弁座体と貫流オリフィスとは球冠状のジオメトリを有していてよい。これは一方では、炭化する傾向を減じさせるのに寄与し、他方では、噴射開口を、薄い貫流オリフィスに対して垂直に設けることができる。この貫流オリフィスは、接続時に初めて最終的な形状にもたらされる。これにより噴射開口からの燃料の垂直な流出が保証される。従って貫流オリフィスが湿らされることが回避され、これにより炭化の危険がさらに減じられる。
【００１５】
さらに貫流オリフィスがダイヤフラムとして形成されていると有利である。薄いダイヤフラムにおいて容易に励起することができる振動により、噴霧の過程が助成される。噴霧が改良されると同時に、燃料の蒸気化に必要な時間も減じられる。特に直接噴射式の内燃機関では、これにより、燃費の良い噴射が得られる。何故ならば遅い噴射時点を選択することができるからである。
【００１６】
弁座体の内面を、弁閉鎖体に対応して形成することにより、死体積はほとんど存在しない。これにより、噴射過程の終了後に、噴射されなかった燃料が、熱い燃料噴射弁のもとで蒸発することはない。このようなことはエミッションの増加に通じる。その後の噴射過程の開始時にはさらに反応時間が減じられる。何故ならば、微細な噴霧燃料を形成するために、必要な燃料圧を噴射開口にかける前に、体積を燃料で満たす必要がないからである。
【００１７】
実施例の説明
図２に基づき本発明の燃料噴射弁１の実施例を詳しく説明する前に、発明を良好に理解するためにまず最初に図１につき、本発明の燃料噴射弁１を、主な構成部分を示した全体図で簡単に説明する。
【００１８】
燃料噴射弁１は、混合機圧縮型の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁１として構成されている。この燃料噴射弁１は、特に燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）に直接噴射するために適している。
【００１９】
燃料噴射弁１はノズル本体２を有している。このノズル本体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と作用結合している。この弁閉鎖体４は、弁座体５に配置された弁座面６とシール座を形成するように協働する。燃料噴射弁１はこの実施例では電磁的に操作される燃料噴射弁１である。この燃料噴射弁１は複数の噴射開口７を有している。ノズル本体２はシール部材８によって、磁石コイル１０の外極９に対してシールされている。磁石コイル１０はコイルケーシング１１に収容されており、コイル支持体１２に巻き付けられている。このコイル支持体１２は磁石コイル１０の内極１３に接触している。内極１３と外極９とはギャップ２６によって互いに分離されていて、結合構成部分２９に支持されている。磁石コイル１０は、電気的な差し込みコンタクト１７を介して供給可能な電流によって導線１９を介して励磁される。差し込みコンタクト１７は、射出成形により内極１３に一体に形成することができるプラスチック被覆体１８によって取り囲まれている。
【００２０】
弁ニードル３は、プレート状に形成された弁ニードルガイド１４によってガイドされている。この弁ニードルガイド１４は、弁ニードル行程を調節するために働く調節プレート１５と対になっている。調節プレート１５の上流側には可動子２０が位置している。この可動子２０は、フランジ２１を介して摩擦接続的に弁ニードル３に結合されている。この弁ニードル３は溶接シーム２２によってフランジ２１に結合されている。フランジ２１には戻しばね２３が支持されている。この戻しばね２３は、燃料噴射弁１のこのような構成では、内極１３にプレス挿入されたスリーブ２４によってプレロードをかけられる。
【００２１】
弁ニードルガイド１４内と可動子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によって燃料導管（図示せず）に対してシールされている。
【００２２】
燃料噴射弁１の休止状態では、可動子２０は、弁ニードル３のフランジ２１を介して、戻しばね２３によって行程方向に反して負荷されており、これにより弁閉鎖体４は弁座面６にシールするように当接した状態に保持される。磁石コイル１０の励磁状態では、磁石コイル１０は磁界を形成する。この磁界は、可動子２０を戻しばね２３のばね力に抗して行程方向で動かす。この場合、行程は、休止状態で内極１３と可動子２０との間に位置する作業ギャップ２７によって設定されている。可動子２０は、弁ニードル３に溶接されたフランジ２１を、ひいては弁ニードル３も同様に行程方向に連行する。弁ニードル３に作用結合している弁閉鎖体４は、弁座面６から持ち上がり、燃料が弁閉鎖体４を流過し、さらに、弁座体５に配置された切欠３４を通って噴射開口７に到り噴射される。
【００２３】
コイル電流が遮断されると、可動子２０は、磁界が十分に解消されてから、フランジ２１に作用する戻しばね２３の圧力によって、内極１３から離れる。これにより弁ニードル３は行程方向とは逆に動く。これにより、弁閉鎖体４は弁座面６に載着され、燃料噴射弁１は閉じられる。
【００２４】
図２には、図１の部分ＩＩにおける、本発明による燃料噴射弁１の部分が詳しく示されている。弁座体５の下流側には、弁座体５の下流側のジオメトリに対応する部分的に球冠状の貫流オリフィス３１が、例えば溶接結合部３６により固定されている。貫流オリフィス３１には複数の噴射開口７が加工成形されている。これらの噴射開口７は下流側で弁座体５に形成された切欠３４に接続している。貫流オリフィス３１に配置された噴射開口７は、極めて狭い貫流すべき横断面を成している。これにより噴射開口７の全横断面により、調量すべき燃料の量が規定される。
【００２５】
弁座体５は、中央の切欠３２を有している。この切欠の半径方向ののびは、例えば球状の弁閉鎖体４の半径方向の延びに対応している。下流側の端部に向かって、中央の切欠３２は減径しており、弁座面６を形成している。下流側では、弁座体５には複数の切欠３４が形成されている。これらの切欠３４は、例えば弁座体５に穿孔することにより加工成形することができ、噴射開口７を、燃料噴射弁１の開放状態で燃料が圧送される、弁閉鎖体４と弁座体５との間の体積３３に接続する。
【００２６】
体積３３は、弁閉鎖体４に対応する内側のジオメトリを有した弁座体５を形成することにより小さく維持される。弁座体５の内面は例えば球状を有しており、この球の半径は、弁閉鎖体４の半径よりも僅かに小さい。これにより、燃料噴射弁１の閉鎖時において、弁座面６における弁閉鎖体４の所定の座着が保証されており、他方では最小の体積３３が保証されている。体積３３が小さいことにより、噴射過程の開始時および終了時における噴射の形成が改善される。
【００２７】
弁座体５の中央の切欠３２は、弁閉鎖体４を行程中にガイドする。切欠３４への流れ経路を形成するために、弁閉鎖体４に面取り部３５が形成されている。面取り部３５と弁座体５との間に形成された流れ経路は、この場合、貫流オリフィス３１に設けられたすべての噴射開口７全体よりも大きな横断面を有している。これにより、燃料噴射弁１が完全に開かれた状態でも、貫流量を制限する唯１つの絞り箇所として、内部に形成された複数の噴射開口７を備えた貫流オリフィス３１は作用する。
【００２８】
貫流オリフィス３１に加工成形された噴射開口７は、各噴射開口７の上流側の端部が、弁座体５の切欠３４から開口するように、貫流オリフィス３１に配置されている。この場合、噴射開口７を例えば、グループとして貫流オリフィス３１に配置することもでき、弁座体５の各切欠３４から、複数の噴射開口７から成る各１つのグループが開口している。
【００２９】
噴射開口７は有利には、貫流オリフィス３１の変形前にこの貫流オリフィス３１に加工成形される。これは、例えば正確な打ち抜き加工により行われる。この場合、打ち抜き方向は、まだ扁平な貫流オリフィス３１の表面に対して垂直である。噴射開口７を加工成形した後で、貫流オリフィス３１は最終的な形状にもたらされる。貫流オリフィス３１はこのために、弁座体５のジオメトリに相応して例えば深絞りされる。これにより、例えば、半径方向で、球冠状の領域を取り囲んで、扁平なリング状のフランジ３７が残される。このフランジ３７は、貫流オリフィス３１を弁座体５に溶接するために適している。
【００３０】
貫流オリフィス３１が製造されるプレートの厚さは、例えば、燃料噴射弁１が開放された状態で、噴射開口７を流れる燃料によって、噴射開口７が振動させられるような厚さに寸法設定される。これにより、個々に流出する燃料噴流内で、微細な霧化を助成するような圧力特性が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の実施例を概略的に示した全体的な断面図である。
【図２】
本発明による燃料噴射弁の実施例の図１の部分ＩＩを概略的に示した部分図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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