(57)【要約】燃料噴射装置では、燃料噴射弁（１）が弁閉鎖体（４）を有している。該弁閉鎖体（４）は、弁座体（５）に設けられた弁座面（６）と協働してシール座を形成している。該シール座の下流側には少なくとも１つの噴射開口（７，４９）が配置されている。該噴射開口（７，４９）は燃料流入部（１６）に対してシール座によってシールされている。噴射開口（７，４９）は噴流成形区分（３４）を有している。該噴流成形区分（３４）は、噴射開口（７，４９）の、圧力室（４４）に対して肉薄の壁区分から成っている。圧力室（４４）は、圧力を備えた圧力流体によって負荷可能である。
2004514833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関に用いられる燃料噴射装置であって、燃料噴射弁（１）が設けられており、該燃料噴射弁（１）が、弁閉鎖体（４）を有しており、該弁閉鎖体（４）が、弁座体（５）に設けられた弁座面（６）と協働してシール座を形成しており、該シール座の下流側に少なくとも１つの噴射開口（７，４９）が配置されており、該噴射開口（７，４９）が、シール座によってシールされている形式のものにおいて、
噴射開口（７，４９）が、噴流成形区分（３４）を有しており、該噴流成形区分（３４）が、噴射開口（７，４９）の、圧力室（４４）に対して肉薄の壁区分から成っており、圧力室（４４）が、圧力を備えた圧力流体で負荷可能であることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
圧力流体として燃料が働く、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
噴射開口（７，４９）が、圧力室（４４）を貫通している、請求項１または２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
噴流成形区分（３４）が、噴射開口（７，４９）内に挿入された肉薄のスリーブ（４２）から成っている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
スリーブ（４２）が、噴射開口（７，４９）の出口にまで延びていて、一体成形されたつば（４３）で出口に接触している、請求項４記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
圧力室（４４）が、スリーブ（４２）の全長にわたって延びていない、請求項４または５記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
３ポート２位置弁（４６）を介して圧力流体流入部（１６）が、圧力室（４４）に接続されており、該圧力室（４４）が、３ポート２位置弁（４６）を介して圧力流体流出部（４８）に接続されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
３ポート２位置弁（４６）が、燃料噴射弁（１）内に組み込まれている、請求項７記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
絞り（５０）を介して圧力流体流入部（１６）が、圧力室（４４）に接続されており、２ポート２位置弁（５３）を介して圧力室（４４）が、圧力流体流出部（４８）に接続されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
２ポート２位置弁（５３）が、燃料噴射弁（１）内に組み込まれている、請求項９記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
燃料流入通路において、弁座体（５）に設けられたシール座の上流側に渦流発生エレメント（３８）が配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
噴射開口（７）の軸線が、燃料噴射弁（１）の中心軸線に対して傾けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、独立請求項１の上位概念部に記載した形式の燃料噴射装置から出発する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４３４８９２号明細書に基づき、連続して配置されている第１の圧縮ばねと第２の圧縮ばねとを有する燃料噴射弁が公知である。連行装置を介して、弁閉鎖体を備えた弁ニードルには、第１の圧縮ばねによってシール座に向かって予荷重もしくはプレロードがかけられる。電磁式のアクチュエータによって弁ニードルがシール座から持ち上げられると、この運動はまず第１の圧縮ばねのばね力に抗してしか作用しない。規定された部分行程の後、連行装置が第２の圧縮ばねのばね当付け板に衝突する。弁閉鎖体を備えた弁ニードルが引き続きシール座から持ち上げられると、いま、第１の圧縮ばねと第２の圧縮ばねとがこの行程に抗して作用する。行程の大きさによって、シール座における開放横断面を制御することができる。したがって、電磁式のアクチュエータに流れる電流に関連して燃料噴射弁の通流量を制御することができる。なぜならば、第２の圧縮ばねが弁ニードルを付加的に抗力で負荷するやいなや、ばね定数が激しく増加するからである。
【０００３】
しかし、この公知の燃料噴射弁には、通流量の調整が主として２つの段階で行われるという欠点がある。噴流パターンに適切な影響を与えることは困難にしか達成することができない。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７１１３９１号明細書に基づき、液圧的に制御可能な作動ピストンを有する燃料噴射弁が公知である。この作動ピストンはストッパとして、弁ニードルの可能な行程を制限する。この場合、作動ピストンは、この作動ピストンを制御する液圧流体の圧力の増加に伴って出発位置から弁ニードルの閉鎖位置に移動させられる。
【０００５】
この公知先行技術には、燃料の通流量の唯一の調整しか可能とならないという欠点がある。特に噴射噴流の形状に影響を与えることができない。特に通流量が極めて小さいと、このことは、噴射開口が、通流量に比べて過度に大きな横断面を有していて、燃料噴射弁の噴流パターンへの燃料の分配が十分でない場合に問題を生ぜしめる。
【０００６】
発明の利点
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射装置は従来のものに比べて、通流量の無段階の調整が可能になるという利点を有している。同時に圧力室が液圧流体で負荷された場合には、燃料噴射弁の噴射開口の、丸み付けされた狭幅部の成形によって、噴射開口の壁への燃料の流れの接触が生ぜしめられる。これによって、燃料は、再び拡張した狭幅部の領域において、噴射開口の壁に向けられた加速を被り、通流量が少ない場合でも噴流パターンの成形が可能となる。特に噴射開口に設けられた噴流成形区分の位置と長さとによって、噴流パターンを通流量に対して調整することができる。なぜならば、通流量の絞り作用によって同時に噴流パターンの成形が行われるからである。
【０００７】
従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した燃料噴射装置の有利な構成および改良が可能となる。
【０００８】
燃料噴射弁の噴射開口が圧力室を貫通しており、したがって、噴流成形区分が噴射開口のスリーブ状の壁区分から成っていると有利であり得る。
【０００９】
噴流成形区分が、噴射開口内に挿入された肉薄のスリーブから成っていると有利であり得る。このスリーブは噴射開口の出口にまで延びていてよく、一体成形されたつばで出口に接触することができる。
【００１０】
この構成では、噴流成形区分を廉価にかつ大量生産に関して少ないばらつきで製作することができる。また、圧力下でのスリーブの膨出の程度を規定する弾性特性もスリーブのための適切な材料の選択によって容易に調整可能となる。
【００１１】
３ポート２位置弁を介して圧力流体流入部を圧力室に接続することができ、該圧力室を３ポート２位置弁を介して圧力流体流出部に接続することができると有利である。
【００１２】
絞りを介して圧力流体流入部を圧力室に接続することができ、２ポート２位置弁を介して圧力室を圧力流体流出部に接続することができる。
【００１３】
さらに、渦流発生板が、シール座の上流側に配置されていると有利であり得る。
【００１４】
これによって、通流する燃料の回転が発生させられ、遠心力によって、燃料の、噴射開口の壁の方向に作用する加速が発生させられ、噴流成形区分の噴流成形作用を増大させる
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１５】
図１に示した、燃料噴射装置の燃料噴射弁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の形で形成されている。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）内に直接噴射するために適している。
【００１６】
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と協働してシール座を形成している。燃料噴射弁１は、本実施例では、内方に開放する燃料噴射弁１である。この燃料噴射弁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によって電磁コイル１０の外側磁極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の内側磁極１３に接触している。この内側磁極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、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により供給可能な電流によって励磁される。差込みコンタクト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を取り囲むように射出成形されていてよい。
【００１７】
弁ニードル３は弁ニードル案内部材１４内に案内されている。この弁ニードル案内部材１４は板状に形成されている。行程調整のためには、弁ニードル案内部材１４と対を成す調整板１５が使用される。この調整板１５の他方の側には可動鉄心もしくはプランジャ２０が位置している。このプランジャ２０は第１のフランジ２１を介して、動力が伝達されるように弁ニードル３に結合されている。この弁ニードル３は溶接シーム２２によって第１のフランジ２１に結合されている。この第１のフランジ２１には戻しばね２３が支持されている。この戻しばね２３には、燃料噴射弁１の図示の構造において、スリーブ２４によって予荷重もしくはプレロードがかけられる。
【００１８】
弁ニードル３に溶接シーム３３を介して結合されている第２のフランジ３１は下側のプランジャストッパとして働く。第２のフランジ３１に載置している弾性的な中間リング３２は燃料噴射弁１の閉鎖時の衝突を回避している。
【００１９】
弁ニードル案内部材１４とプランジャ２０とには燃料通路３０ａ，３０ｂが延びている。燃料は中央の燃料供給部１６を介して供給され、フィルタエレメント２５によって濾過される。燃料噴射弁１はシール部材２８によって燃料管路（図示せず）に対してシールされている。
【００２０】
噴射開口７には噴流成形区分３４が成形されている。この噴流成形区分３４は、図示の実施例では、噴射開口７内に挿入されたスリーブとして形成されている。噴流成形区分３４の詳細図は図２および図３から知ることができる。
【００２１】
燃料噴射弁１の休止状態では、プランジャ２０が戻しばね２３によってプランジャ２０の持上り方向とは逆方向で負荷される。この場合、弁閉鎖体４は弁座６に密に当て付けられた状態で保持される。電磁コイル１０の励磁時には、この電磁コイル１０が磁界を形成する。この磁界はプランジャ２０を戻しばね２３のばね力に抗して持上り方向に運動させる。この場合、行程は、休止位置で内側磁極１３とプランジャ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。プランジャ２０は、弁ニードル３に溶接されているフランジ２１を同じく持上り方向に連行する。弁ニードル３に作用結合されている弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上がり、燃料が噴射開口７に供給される。
【００２２】
コイル電流が遮断されると、磁界の十分な減少の後、プランジャ２０が戻しばね２３の押圧によって内側磁極１３から降下する。これによって、弁ニードル３に作用結合されているフランジ２１が持上り方向とは逆方向に運動させられる。これによって、弁ニードル３が同じ方向に運動させられる。これによって、弁閉鎖体４が弁座面６に載置し、燃料噴射弁１が閉鎖される。
【００２３】
図２には、図１で説明した、本発明による燃料噴射装置の燃料噴射弁１の第１実施例の噴射側の部分が、抜粋した拡大断面図で示してある。図示の区分は、図１に符号ＩＩで示してある。この場合、図１と合致する構成部材は、合致する符号を備えている。
【００２４】
ノズルボディ２には溶接シーム３５を介して弁座体５が結合されている。弁閉鎖体４は弁座面６と協働してシール座を形成している。シールリング３６は、燃料噴射弁１をシリンダヘッド（図示せず）の孔に対してシールするために働く。弁ニードル３は弁閉鎖体４と一体に成形されていて、この弁閉鎖体４に作用結合されている。この場合、弁ニードル３は案内エレメント３７と渦流発生エレメント３８とを貫通している。この渦流発生エレメント３８は案内エレメント３７と弁座体５との間に配置されている。溶接シーム３９を介して、案内エレメント３７と、渦流発生エレメント３８と、弁座体５とは互いに結合されている。図面にはただ１つしか断面して示していない流入領域４０と、渦流発生通路４１とを介して燃料は、弁座面６に設けられたシール座に到達する。
【００２５】
噴射開口７内には、噴流成形区分３４としてのスリーブ４２が挿入されている。このスリーブ４２は、噴射開口７の燃焼室側の出口にまで延びていて、つば４３で噴射開口７の出口に接触している。噴射開口７は燃料噴射弁１の中心軸線に対して角度αを成して配置されている。噴流成形区分３４は圧力室４４によって取り囲まれている。この場合、説明した実施例では、噴射開口７が圧力室４４を貫通している。したがって、圧力室４４は全周にわたって噴射開口７を半径方向外側で取り囲んでいる。噴流成形区分３４を形成しているスリーブ４２の長さは、噴射開口７の延在方向で見て圧力室４４の長さよりも大きく寸法設定されている。制御孔４５を介して圧力室４４は３ポート２位置弁４６に接続されている。この３ポート２位置弁４６は液圧的な切換記号によってしか図示されておらず、燃料噴射弁１の外部に形成されていてもよいし、この燃料噴射弁１内に組み込まれていてもよい。３ポート２位置弁４６を介して圧力室４４を燃料室４７に接続することができる。この燃料室４７は中央の燃料供給部１６に接続されていて、この中央の燃料供給部１６の圧力下の燃料を有している。この接続可能性は図面に概略的な接続線によって示してある。３ポート２位置弁４６の図示の他方の切換位置では、圧力室４４を燃料流出部４８に接続することができる。圧力室４４を負荷することができる圧力流体として、選択された実施例では、燃料自体が使用される。
【００２６】
燃料噴射弁１が閉鎖されていて、弁閉鎖体４が弁座面６に接触している間、３ポート２位置弁４６を介して圧力室４４が、圧力下にある燃料で負荷されると、スリーブ４２がその長手方向延在長さの、圧力室４４によって取り囲まれている領域で弾性的に変形させられる。この変形は破線によって示してある。噴流成形区分３４を形成しているスリーブ４２は噴射開口７の延在方向で見て圧力室４４よりも長く形成されているので、噴射開口７を狭める変形は圧力室４４の領域でしか行われず、特に噴射開口７内に段部を形成しない。いま、燃料噴射弁１が開放され、弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上げられると、噴射開口７内の燃料の流れが、噴流成形区分３４に設けられた狭幅部によって絞られ、噴射量が減少させられる。同時に燃料の半径方向外側の加速が噴射開口７の出口の領域で行われる。この効果は、燃料の、噴流成形区分３４の壁に当て付けられた流れによって生ぜしめられ、通流する燃料の、半径方向外向きの力成分によって燃料の回転から増大させられる。この回転は渦流発生エレメント３８と渦流発生通路４１との通流に基づき生ぜしめられる。スリーブ４２の長さおよび弾性は選択可能であるので、これによって、燃料噴流の絞りと拡張とを互いに無関係に調整することができる。
【００２７】
図３には、本発明による別の燃料噴射装置の燃料噴射弁１の噴射側の部分が、抜粋した拡大断面図で示してある。この抜粋部分は、図１に示した区分ＩＩに相当しており、燃料噴射弁１の、図１と同じ部材または相応の部材は同じ符号を備えている。
【００２８】
ノズルボディ２は溶接シーム３５を介して弁座体５に結合されている。弁ニードル３と一体に成形されている弁閉鎖体４は弁座面６と協働してシール座を形成している。シールリング３６は、燃料噴射弁１をシリンダヘッド（図示せず）の孔に対してシールするために働く。弁ニードル３は案内エレメント３７によって案内される。この案内エレメント３７は同時に渦流発生エレメント３８を弁座体５に位置固定している。溶接シーム３９を介して、案内エレメント３７と、渦流発生エレメント３８と、弁座体５とは互いに結合されている。流入領域４０と渦流発生通路４１とを介して燃料は、弁座面６に設けられたシール座に到達する。
【００２９】
噴射開口４９は、ここでは、燃料噴射弁１の中心軸線に沿って中央に配置されている。スリーブ４２は噴流成形区分３４として使用されている。スリーブ４２は噴射開口４９の燃焼室側の出口にまで延びていて、つば４３で噴射開口４９の出口に接触している。噴流成形区分３４は圧力室４４によって取り囲まれている。絞り５０と流入孔５１とを介して圧力室４４は燃料室４７に接続されている。この燃料室４７は中央の燃料供給部１６に接続されていて、この中央の燃料供給部１６の圧力下の燃料を有している。制御通路５２と２ポート２位置弁５３とを介して圧力室４４を燃料流出部４８に接続することができる。２ポート２位置弁５３はその液圧的な切換記号によってしか図示されておらず、燃料噴射弁１の外部に形成されていてもよいし、この燃料噴射弁１内に組み込まれていてもよい。燃料流出部４８も図面には記号としてしか示されていない。圧力室４４を負荷することができる圧力流体として、選択された実施例では、燃料自体が働く。
【００３０】
絞り５０を介して、圧力下にある燃料が常に圧力室４４内に流入する。これによって、スリーブ４２が圧力室４４の領域で内方に変形させられる。変形の程度は圧力室４４内の圧力によって調整することができる。このことは、２ポート２位置弁５３が開閉されることによって行われる。絞り５０を介して圧力室４４内に引き続き流入する燃料よりも多くの燃料が流出すると、圧力が減少する。本発明のこの構成によって、２ポート２位置弁５３の応答特性および切換速度とは無関係に圧力室４４内の圧力のより正確な調整が可能となる。
【００３１】
図４には、半径方向内側に向けられた、接線方向に延びる渦流発生通路４１を備えた渦流発生エレメント３８の例示的な構成が平面図で示してある。燃料が渦流発生通路４１を通流すると、燃料は回転運動させられる。この回転運動は、特に通流量が少ない場合のかつ噴流成形区分３４の膨出が強い場合の噴流成形の効果を増大させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射装置の燃料噴射弁の実施例の概略的な断面図である。
【図２】
図１に示した領域ＩＩにおける、本発明による燃料噴射装置の１つの実施例の概略的な部分断面図である。
【図３】
図１に示した領域ＩＩにおける、本発明による燃料噴射装置の別の実施例の概略的な部分断面図である。
【図４】
図１に示した実施例の渦流発生エレメントの概略的な平面図である。
【符号の説明】
１　燃料噴射弁、　２　ノズルボディ、　３　弁ニードル、　４　弁閉鎖体、　５　弁座体、　６　弁座面、　７　噴射開口、　８　シール部材、　９　外側磁極、　１０　電磁コイル、　１１　コイルハウジング、　１２　コイル枠体、　１３　内側磁極、　１４　弁ニードル案内部材、　１５　調整板、　１６　燃料供給部、　１７　差込みコンタクト、　１８　プラスチック被覆体、　１９　線路、　２０　プランジャ、　２１　フランジ、　２２　溶接シーム、　２３　戻しばね、　２４　スリーブ、　２５　フィルタエレメント、　２６　ギャップ、　２７　作業ギャップ、　２８　シール部材、　２９　結合構成部材、　３０ａ，３０ｂ　燃料通路、　３１　フランジ、　３２　中間リング、　３３　溶接シーム、　３４　噴流成形区分、　３５　溶接シーム、　３６　シールリング、　３７　案内エレメント、　３８　渦流発生エレメント、　３９　溶接シーム、　４０　流入領域、　４１　渦流発生通路、　４２　スリーブ、　４３　つば、　４４　圧力室、　４５　制御孔、　４６　３ポート２位置弁、　４７　燃料室、　４８　燃料流出部、　４９　噴射開口、　５０　絞り、　５１　流入孔、　５２　制御通路、　５３　２ポート２位置弁、　α　角度
【国際公開パンフレット】
2004514833.tif 000003
2004514833.tif 000004
2004514833.tif 000005
2004514833.tif 000006
2004514833.tif 000007
2004514833.tif 000008
2004514833.tif 000009
2004514833.tif 000010
2004514833.tif 000011
2004514833.tif 000012
2004514833.tif 000013
2004514833.tif 000014
2004514833.tif 000015
2004514833.tif 000016
2004514833.tif 000017
2004514833.tif 000018
2004514833.tif 000019
2004514833.tif 000020
2004514833.tif 000021
【国際調査報告】
2004514833.tif 000022
2004514833.tif 000023
2004514833.tif 000024
2004514833.tif 000025
2004514833.tif 000026
2004514833.tif 000027