(57)【要約】内燃機関の燃料噴射設備用の燃料噴射弁（１）は、弁ニードル（３）と、これと作用結合している弁閉鎖体（４）とを備え、この弁閉鎖体は、弁座体（５）内に配置されている弁座面（６）とシール座をなすように協働し、かつ、複数の噴射開口（７）を備え、これらの噴射開口は噴射穴ディスク（３１）内に形成されており、噴射穴ディスクは、シール座の下流側で燃料噴射弁（１）に配置されている。噴射穴ディスク（３１）は少なくとも、噴射開口（７）の範囲内に、球冠形の湾曲部（３１）を有しており、この湾曲部は燃料の流動方向に対して逆向きに方向を定められており、かつ、噴射開口（７）はらせん形に、噴射穴ディスクの球冠形の湾曲部（３７）上に配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射設備用の燃料噴射弁（１）であって、弁ニードル（３）と、これと作用結合している弁閉鎖体（４）とを備え、この弁閉鎖体は、弁座体（５）内に配置されている弁座面（６）とシール座をなすように協働し、かつ、複数の噴射開口（７）を備え、これらの噴射開口は噴射穴ディスク（３１）内に形成されており、これらの噴射穴ディスクは、シール座の下流側で燃料噴射弁（１）に配置されていて、かつ、少なくとも噴射開口（７）の範囲内で球冠形の湾曲部（３７）を有しており、この湾曲部は燃料の流動方向とは逆に方向を定められている形式のものにおいて、噴射開口（７）がらせん形に、噴射穴ディスク（３１）の球冠形の湾曲部（３７）上に配置されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
球冠形の湾曲部（３７）が弁座体（５）の中央の切り欠き部（３２）内に突入していることを特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
噴射開口（７）の中心軸線（３５）の、燃料噴射弁（１）の中心軸線（３６）に対して垂直な平面に対する投影において、噴射開口（７）の中心軸線（３５）が、燃料噴射弁（１）の中心軸線（３６）から最小間隔を有しており、この最小間隔が、個々の燃料部分噴流が互いに相互作用をしないように、寸法を定められていることを特徴とする、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
噴射開口（７）の中心軸線（３５）の、燃料噴射弁（１）の中心軸線（３６）に対して垂直な平面に対する投影において、それぞれの噴射開口（７）の中心軸線（３５）が、燃料噴射弁（１）の中心軸線に関して向き合っている、隣接する噴射開口（７）の、２つの中心軸線（３５）の間に閉じ込められている角度を、２つの半部に分割していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念による燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
燃料を複数の噴射開口から噴射する燃料噴射弁は、例えばＤＥ １９８ ２７ ２１９ Ａ１から公知である。この燃料噴射弁は噴流調整ディスクを有しており、この噴流調整ディスクは、燃料噴射弁の下流側の端部に配置されていて、かつ、その中に複数の噴射開口が形成されている。噴射開口は２つの群に分割されており、これらの群は、互いに異なった直径を備えた２つの穴円上に配置されている。その都度一方の群の噴射開口の中心軸線はそれぞれ１つの円すい外とう上に位置しており、その際、円すいは下流側の方向に開いている。大きな直径を備えた穴円の噴射開口の中心軸線に所属している円すいは、その外とう上に内方の穴円の噴射開口の中心軸線が位置している円すいよりも大きな開き角度を有しており、したがって、円すい外とうは交線を有しておらず、かつ、個々の燃料部分噴流は互いに衝突しない。
【０００３】
噴流調整ディスクは、燃料噴射弁の外面に向かって湾曲せしめられた幾何形状を備えていることもできる。噴射開口は、湾曲せしめられた範囲内に形成されており、したがって、噴射せしめられた燃料は、噴流路に沿って、燃料噴射弁の中心軸線から遠ざかる。
【０００４】
更に、複数の噴射開口を備えた燃料噴射弁はＤＥ １９８ ０４ ４６３ Ａ１から公知である。この燃料噴射弁は、燃料噴射弁の、円すい形の、下流側の端部を有しており、この端部内に、２列の噴射開口が配置されている。燃料噴射弁の下流側の端部の円すい形の幾何形状によって、燃料噴流は、噴射の際に、燃料噴射弁の中心軸線から離れる方向に向く。個々の部分噴流は単数又は複数の円すい外とう上に配置されている。
【０００５】
少なくとも１つの、燃料噴射弁の下流側の端部に配置され、上流側に向かって湾曲せしめられている穴ディスクを使用することは、ＵＳ ５，４８４，１０８から公知である。弁閉鎖体はシール座の下流に中央の切り欠き部を有しており、この切り欠き部によって、燃料は、燃料噴射弁が開かれている場合に、第１の穴ディスクの開口に流れる。少なくとも２つの流過される穴ディスクのうちの少なくとも第１の穴ディスクは、ディスクの一部分が弁閉鎖体の切り欠き内に突入するような形状を与えられている。下流側において、第１の穴ディスクとこれに続く穴ディスクとの間に容積が構成されている。複数の穴ディスクを使用することにより、渦流の発生が調量された燃料から遮断される。例えば渦流は、例えば上流側のディスクを貫流する場合に、行われることがある。流動は両方の穴ディスクの間の容積内で沈静化され、かつ、燃料は正確に調量された燃料量で噴射される。
【０００６】
ＵＳ ５，４８４，１０８における欠点は、シール座の下流側の大きな死容積である。第２の穴ディスクの調量開口の上流側で容積を構成することによって、噴射終了の後に大きな燃料量が残される。この燃料量は、遅れて、蒸発によって、燃焼室に達することができる。これによって高められるガソリン消費量のほかに、有害物質放射が著しく増大する。
【０００７】
更に不利であることは、複数のディスクを使用する場合に、噴射される燃料の噴射方向の幾何学的な構成の可変性が制約されることである。第１の穴ディスクを弁座体の切り欠き部内に形成することによって、第２の穴ディスクを上流側に湾曲させる可能性が半径方向で極めて制限されている。これによって、個々の噴料の衝突を阻止する場合に、噴射開口を簡単な幾何学形状に配置することが制限されている。
【０００８】
ＤＥ １９８ ２７ ２１９ Ａ１及びＤＥ １９８ ０４ ４６３ Ａ１に記載されている燃料噴射弁の欠点は、中心軸線から離れた燃料の噴射によって、中心軸線の範囲内で燃料の希薄化が生じることである。円すい開き角度を縮小することによって、中心軸線の範囲内でより一様な混合気形成が達成されるけれども、同時に、しかしながら、燃焼室内への侵入深さが高められ、これによって、噴射された燃料がより容易にピストンと接触することになる。壁損失による燃焼に関する不都合な効果のほかに、燃料がピストンの表面で燃焼することによって、ピストンの耐用寿命が短縮される。
【０００９】
ＤＥ １９８ ０４ ４６３ Ａ１から公知の燃料噴射弁は更に、噴射開口の範囲内で厚壁に構成されるという欠点を有している。燃料噴射弁の下流側の端部及びケーシングの一体の形成は大きな壁厚を必要とする。これによって、噴射開口を取り付けるために使用される製作テクノロジーが高価である。それは、個々の噴射開口の小さな穴直径を大きな壁厚の場合に打ち抜くことができないからである。
【００１０】
発明の利点
これに対し、本発明による燃料噴射弁において有利なことは、個々の噴射穴ディスクがその球冠形の湾曲部を上流側に向けられていることである。この手段によって、燃料噴流は複円すいの外とう面上に配置することができる。大きな円すい開き角度にもかかわらず、燃料混合物は燃料噴射弁の中心軸線の範囲内で希薄にされることはない。噴射される燃料の焦点は燃焼室内に位置しており、燃料噴射弁内に位置しているのではない。
【００１１】
更に有利なことは、ＵＳ ５，４８４，１０８に比較して大きな面を使用し得ることである。これによって、噴射開口の間のウェブ幅が小さくなって、機械的な安定性の臨界的な減少が生じることなしに、多数の噴射開口を球冠形の湾曲部に配置することができる。噴射開口はらせん上に配置することができ、その半径方向の広がりは著しく増大されている。
【００１２】
ＤＥ １９８ ２７ ２１９ Ａ１から公知の燃料噴射弁の一体の構成に対して、本発明による燃料噴射弁は、噴射穴ディスクの材料が成形プロセスによって、例えば冷間変形によって、硬化するという利点を有している。これによって、噴射穴ディスクのためにより小さな材料厚さを使用することができ、これによって、やはり、噴射開口の取り付け及び噴射穴ディスクの燃料噴射弁における固定が簡単になる。製作における費用は減少される。
【００１３】
加えて、変化形の簡単な形成が有利である。燃料量の調量も、又噴射像も、他の噴射穴ディスクの組み立てによって、調整することができる。顧客に特有の要求に対する適合はこれにより安価に、大きな部品使用において、可能である。
【００１４】
更に有利なことは、寸法の合わない噴射開口を認識した場合に、単に安価な打ち抜き曲げ部品がくず物になることである。著しく高価な、製作すべきケーシング体は引き続き使用することができる。
【００１５】
従属請求項に記載した手段によって、本発明による燃料噴射弁の有利な展開が可能である。
【００１６】
噴射開口をらせん上に配置することによって、例えば燃料を意図的に非対称的に噴射することができる。個々の燃料噴流はこの場合衝突しない。それは、噴射開口は、その都度１つの燃料噴流が向き合っている噴射開口の両方の燃料噴流の間を通るように、配置されているからである。非対称的な噴射像において特に有利なのは、噴射方向を特別な必要性に適合させる可能性であり、このことは点火プラグ及び燃料噴射弁相互の特別な位置によって生ずる。
【００１７】
噴射穴ディスクを製作するのに適した方法において有利なことは、ディスクを曲げる前に噴射開口を取り付けることである。これによって、平らなディスクに噴射開口を簡単なかつ安価な方法で、例えば噴射穴ディスク内への打ち抜きによって、取り付けることができる。材料はまだ硬化されていない。これによって、打ち抜き工具の長い耐用時間が、わずかな穴直径にもかかわらず、可能である。第２のステップにおいて初めて、変形によって付加的な形状安定性のほかに、例えば冷間変形によって生じるような硬化が材料内に生ぜしめられる。構造部分はしたがって、小さな壁厚の場合でも、高い燃料圧力で使用するために、適している。
【００１８】
わずかな壁厚によって、更に、ノズル体あるいは弁座体への固定が著しく簡単になる。薄い材料厚の場合に簡単に使用することのできる方法を適用することができる。特にレーザ溶接は加工速度及び再現可能性に関して、有利である。
【００１９】
実施例の説明
本発明による実施例を図面に簡略的に示し、以下において詳説する。
【００２０】
図２〜４により本発明による燃料噴射弁１の実施例を詳細に説明する前に、本発明がよりよく理解されるように、まず図１によって本発明による燃料噴射弁１を全体図で、その重要な構成部分について簡単に説明する。
【００２１】
燃料噴射弁１は、混合気圧縮、火花点火式の内燃機関のための燃料噴射弁１の形で構成されている。燃料噴射弁１は特に、内燃機関の、図示していない燃焼室内に燃料を直接に噴射するのに適している。
【００２２】
燃料噴射弁１はノズル体２を含み、この中に弁ニードル３が配置されている。弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合しており、この弁閉鎖体は弁座体５上に配置された弁座面６と、シール座を成すように、協働する。燃料噴射弁１は実施例では電磁的に操作される燃料噴射弁１であって、少なくとも１つの噴射開口７を有している。ノズル体２はシール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内に密封されていて、かつ、コイル支持体１２上に巻き付けられており、このコイル支持体は磁石コイル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、かつ、結合構造部分２９上に支えられている。磁石コイル１０は導線１９を介して、電気的な差し込み接点１７を介して供給可能な電流により、励磁される。差し込み接点１７はプラスチック被覆体１８により取り囲まれており、このプラスチック被覆体は内極１３に鋳着しておくことができる。
【００２３】
弁ニードル３は、ディスク形に構成された弁ニードル案内１４内で案内されている。弁ニードル案内には、調整ディスク１５が組み合わされており、この調整ディスクは弁ニードル行程の調整に役立つ。調整ディスク１５の上流側において、アーマチュア２０がある。このアーマチュアはフランジ２１を介して、弁ニードル３と摩擦接続しており、弁ニードルは溶接継ぎ目２２によってフランジ２１と結合されている。フランジ２１上には、戻しばね２３が支えられており、この戻しばねは燃料噴射弁１のこの構造では、内極１３内に押し込まれたスリーブ２４によってプレストレスされている。
【００２４】
弁ニードル案内１４及びアーマチュア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内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２８によって、図示していない燃料導管に対してシールされている。
【００２５】
燃料噴射弁１が休止状態にある場合に、アーマチュア２０はフランジ２１を介して、弁ニードル３に戻しばね２３により、その行程方向に対して逆向きに、負荷され、弁閉鎖体４が弁座面６にシール接触せしめられる。磁石コイル１０が励磁されると、磁石コイルは磁界を形成し、この磁界はアーマチュア２０を戻しばね２３のばね力に抗して、行程方向に動かし、その際、行程は休止位置において内極１３とアーマチュア２０との間にある作業ギャップ２７のよって、定められている。アーマチュア２０は、弁ニードル３と溶接されているフランジ２１を連行し、これにより弁ニードル３もやはり行程方向に連行される。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から持ち上がり、燃料は、中央の切り欠き部３２内を、弁閉鎖体４のそばを通って、弁座体５の貫通開口３４内に流れ、かつ、噴射穴ディスク３１の噴射開口７を通って噴射される。
【００２６】
コイル電流が遮断されると、アーマチュア２０は、磁界が充分に減少した後に、フランジ２１上に対する戻しばね２３の圧力によって内極１３から離れ、これによって弁ニードル３が行程方向とは逆に動く。これによって弁閉鎖体４は弁座面６上に座着し、燃料噴射弁１は閉じられる。
【００２７】
図２においては、噴射穴ディスク３１が弁座体５の下流側の面に溶接結合部３３によって固定されている実施例が示されている。溶接結合部３３は例えばレーザ溶接によって生ぜしめることができる。その中央部において、噴射穴ディスク３１は球冠形の湾曲部３７を有しており、その半径方向の広がりは有利には貫通開口３４の半径方向の広がりと等しく、この貫通開口を通して、燃料噴射弁１が開いている場合に、噴射開口７が燃料を供給される。球冠形の湾曲部３７は上流側に方向を定められており、これによって弁閉鎖体４の下流側にある貫通開口３４内の死容積が縮小される。燃料噴射弁１が開いた場合の燃料の動力学的な圧力に対して、更に形状安定性は、平らな噴射穴ディスク３１の場合よりも大きい。
【００２８】
燃料を個々の部分噴流に方向付けして噴射するために、噴射穴ディスク３１内に複数の噴射開口７が形成されており、これらの噴射開口は燃料噴射弁１の中心軸線３６に対して同じ角度あるいは異なった角度で傾斜せしめられている。噴射開口は球冠形の湾曲部３７の範囲内で噴射穴ディスク３１内に形成されており、かつ、その最大の半径方向の広がりは弁座体５内の貫通開口３４の半径方向の広がりよりも小さい。噴射開口７は有利には、噴射穴ディスク３１内への、変形前の、打ち抜きによって形成される。特定の噴射像を達成するために、９０°と異なる打ち抜き角度を使用するのが有利なことがある。同様に、円筒状に打ち抜かれた噴射開口７の代わりに、流動方向で円すい状に拡大されたあるいは先細にされた噴射開口７が有利なことがある。
【００２９】
噴射すべき燃料の調量は、噴射穴ディスク３１内の噴射開口７の横断面の合計によって定められる。噴射開口は、燃料噴射弁１が完全に開かれている場合に、燃料が流過する最小の横断面を形成し、したがって、流過量を制限する絞りは噴射穴ディスク３１だけによって行われる。
【００３０】
図２に示した、弁閉鎖体４と中央の切り欠き部３２との間に構成されている、リングギャップの代わりに、燃料通路を弁座体５内に形成することもでき、これらの燃料通路はシール座の上流側で弁座面６内に開口している。この場合、中央の切り欠き部３２の半径方向の広がりは、弁閉鎖体４の半径方向の広がりと合致しており、したがって、弁閉鎖体４は中央の切り欠き部３２内で案内されている。例えば溝として中央の切り欠き部３２内に形成されている燃料通路の横断面は、この場合、噴射穴ディスク３１内の噴射開口７の横断面の合計よりも著しく大きくなければならない。
【００３１】
噴射開口７を噴射穴ディスク３１上に配置する１例は図３に示されている。噴射開口７はらせん状に配置されている。噴射開口７の中心軸線３５は、その噴射方向での延長部が燃料噴射弁１の中心軸線３６と交差するように、向けられている。噴射開口７の中心軸線３５が燃料噴射弁１の中心軸線３６に対して同じ傾斜角度を有している場合には、噴射開口７の中心軸線３５は、燃料噴射弁１の中心軸線３６と、燃料噴射弁１の下流側の端部から異なる間隔で、交差する。燃料噴射弁１の中心軸線３６に関して対称的な、互いに向き合っている噴射開口７の配置の場合に、それにもかかわらず生じることのある衝突を阻止するために、噴射開口７はらせん上に、その都度１つの噴射開口７と向き合って、別の噴射開口７が配置されていないように、分配される。
【００３２】
噴射開口７は噴射穴ディスク３１内に、噴射開口７の中心軸線３５が燃料噴射弁１の中心軸線３６と交差しないように、形成することもできる。噴射開口７の中心軸線３５の、燃料噴射弁１の中心軸線３６からの最小間隔を変化させることによって、その場合、燃料分配を燃料噴射弁１の中心軸線３６の範囲内で調整することができる。
【００３３】
図３に示した噴射開口７の配置のために、噴射開口７のコンスタントな角度分配のためのこの条件は図４に示されている。この場合、ｎ番目の噴射開口がゼロ番目と第１の噴射開口の間の中間スペースに向き合った配置しておく場合、角度αはｎα＝１８０°＋α／２から得られる。これからα＝３６０°／（２ｎ−１）に対して、コンスタントな角度αを有する、（２ｎ−１）の噴射開口７の分配が得られる。
【００３４】
燃料噴射弁１の中心軸線３６に関して傾斜したす噴射像を達成するために、噴射開口７がその上に配置されているらせんの中心点は、燃料噴射弁１の中心点３６から変位して配置しておくことができる。らせん上に配置するためには、やはり中心を、噴射穴ディスク３１の球冠形の湾曲部の中心から異ならせることも、可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の１実施例の概略的な部分断面図を示す。
【図２】
本発明による燃料噴射弁の実施例の、図１の部分ＩＩにおける概略的な部分断面図を示す。
【図３】
本発明による燃料噴射弁の噴射穴ディスクの第１実施例の平面図を示す。
【図４】
実施例の噴射開口の配置のための角度条件を示す。
【符号の説明】
１　燃料噴射弁、　２　ノズル体、　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、　９　外極、　１０　磁石コイル、　１１　コイルケーシング、　１２　コイル支持体、　１３　内極、　１４　弁ニードル案内、　１５　調整ディスク、　１６　燃料供給部、　１７　差し込み接点、　１８　プラスチック被覆体、　１９　導線、　２０　アーマチュア、　２１　フランジ、　２２　溶接継ぎ目、　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、　２９　結合構造部分、　３０ａ　燃料通路、　３０ｂ　燃料通路、　３１　噴射穴ディスク、　３２　切り欠き部、　３３　溶接結合部、　３４　貫通開口、　３５　中心軸線、　３６　中心軸線、　３７　湾曲部、　α　角度
【国際公開パンフレット】
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2004514834.tif 000004
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2004514834.tif 000019
2004514834.tif 000020
【国際調査報告】
2004514834.tif 000021
2004514834.tif 000022
2004514834.tif 000023
2004514834.tif 000024