(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の噴射弁であって、ほぼ円形の横断面を有する内部切欠き（２０）を備えた弁ケーシング部分（４）と、内部切欠き（２０）内に開口する、高圧燃料用の流入孔（１６）とが設けられている形式のものにおいて、流入孔（１６）が弁ケーシング部分の内部切欠き（２０）と、単に内部横断面（４４）の一部分（４５）だけで交差しており、流入孔（１６）が弁ケーシング部分（４）の接続部（３）から弁ケーシング部分内に設けられていて、流入孔（１６）が内部切欠き（２０）を越えて弁ケーシング部分（４）の、接続部（３）とは反対側の部分にまで延びており、しかも流入孔（１６）が、内部切欠き（２０）を越えて弁ケーシング部分（４）の、接続部（３）とは反対側の部分にまで延びている区分（３６）で、供給孔（８）と接続されていて、該供給孔（８）が噴射弁の噴射開口（７）と接続されていることを特徴とする、内燃機関用の噴射弁。
【請求項２】
少なくとも１つの流入孔（１６）と弁ケーシング部分（４）の内部切欠き（２０）との間における移行縁部（３８）が、丸く面取りされている、請求項１記載の噴射弁。
【請求項３】
流入孔（１６）がその内部横断面（４４）の一部で、弁ケーシング部分の内部切欠き（２０）と、該内部切欠き（２０）の円筒周壁状の内壁（３５）の領域において交差している、請求項１又は２記載の噴射弁。
【請求項４】
流入孔（１６）の中心軸線（５０）が内部切欠き（２０）の中心軸線（５１）に対して垂直に延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載の噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の噴射弁、特にコモンレール燃料噴射系用の噴射弁であって、ほぼ円形の横断面を有する内部切欠きを備えた弁ケーシング部分と、内部切欠き内に開口する、高圧燃料用の流入孔とが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８３２８２６号明細書に基づいて公知である。この公知の噴射弁は、インジェクタとして形成されていて、高圧ポンプと接続されている燃料高圧アキュムレータを有している、内燃機関用のコモンレール噴射装置において使用される。噴射弁は、燃料高圧アキュムレータと接続された燃料高圧接続部と、燃料戻し装置への接続のための燃料低圧接続部と、電気的な接続部とを有しており、この電気的な接続部は、例えば電磁弁である噴射弁の電気作動式の制御弁を電気的に制御するために働く。公知の噴射弁では弁ニードルが弁ピストンを介して、制御圧室内における燃料圧によって閉鎖方向に負荷される。制御圧室は、弁ケーシング内に挿入された弁部材内に配置されていて、供給絞りを備えた供給通路及び排出絞りを備えた排出通路を介して、燃料高圧接続部にかもしくは燃料低圧接続部に接続されている。駆動装置として例えば電磁調節装置又は圧電式調節装置を有している、制御弁の弁構成部材によって、排出通路は開閉されることができ、制御圧室内における燃料圧は、弁ニードルの個々の操作過程のために制御されることができる。弁ニードルの開放速度は、排出通路の開放時に、供給絞りと排出絞りとの間における貫流差、ひいては供給絞りと排出絞りとの不動に調節された寸法比によって規定される。
【０００３】
公知の噴射弁では高圧燃料のための供給通路は、複数部分から形成されていて、噴射弁の弁ケーシング部分内に設けられた流入孔を有しており、この流入孔は弁ケーシング部分の内部切欠きにおいて、弁部材を取り囲むリング室に開口している。流入孔はこの場合その内部横断面全体で、内部切欠きに開口している。実地において次のことが分かっている。すなわち公知の噴射弁では、流入孔と内部切欠きとの交差領域において、流入孔の切欠き効果と高い燃料圧とに基づいて、周方向において強い引張り応力が発生し、このような引張り応力によって、破損や亀裂形成の生じるおそれがある。
【０００４】
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８３２８２６号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の噴射弁を改良して、流入孔と内部切欠きとの交差領域における強い引張り応力の発生、ひいては当該領域における破損や亀裂形成を確実に回避できる噴射弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、流入孔が弁ケーシング部分の内部切欠きと、単に内部横断面の一部分だけで交差しているようにした。
【０００７】
【発明の効果】
このように構成された本発明による噴射弁には、次のような利点がある。すなわち本発明による噴射弁では、内部切欠きと流入孔との間の交差領域における切欠き応力が著しく減じられ、これによって噴射弁の強度が著しく高められる。本発明による噴射弁では、流入孔はその内部横断面の一部でしか噴射弁の弁ケーシング部分の内部切欠きと交差していない。移行縁部の形状を変化させることによって、高圧負荷時に周方向において作用する材料応力は、有利に減じられる。このようにして、製造時に大きな手間もしくは費用をかけることなしに、噴射弁の耐用寿命及び確実性を高めることができる。
【０００８】
本発明の別の有利な構成は請求項２以下に記載されている。
【０００９】
本発明の有利な構成では、流入孔が弁ケーシング部分の接続部から弁ケーシング部分内に設けられていて、流入孔が内部切欠きを越えて弁ケーシング部分の、接続部とは反対側の部分にまで延びている。このように構成されていると、流入孔から内部切欠きへの移行縁部を対称的に形状付与することができ、これによって切欠き応力を特に強く減じることができる。
【００１０】
本発明の特に有利な構成では、流入孔が、内部切欠きを越えて延びている区分で、供給孔と接続されていて、該供給孔が噴射弁の噴射開口と接続されている。このように構成されていると、流入孔を介して、弁ケーシング部分の、弁部材を取り囲む内部切欠きと、噴射開口に接続された供給孔とに、高圧燃料を有利に供給することができるので、噴射弁の構成を簡単化することができる。高圧接続からはその他の孔は１つも延びていないので、燃料高圧アキュムレータから延びる接続導管は、直接、弁ケーシング部分にねじ結合することができ、かつ例えば燃料フィルタを弁ケーシング部分に一体に組み込むことができる。
【００１１】
本発明の特に有利な構成では、少なくとも１つの流入孔と弁ケーシング部分の内部切欠きとの間における移行縁部が、丸く面取りされている。縁部に丸み部を形成し、移行縁部の形状を変化させることによって、交差領域においてより改善された高圧強度が得られる。さらに別の有利に、材料加工する工具を弁本体部分の内部切欠きに導入する電気化学的な方法又はその他の方法の間に、移行縁部は、従来技術とは異なった形式で成形され、かつ良好に接近可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１ａ及び図１ｂには、従来技術に基づいて公知の燃料噴射弁１が示されており、この燃料噴射弁１は、高圧フィードポンプによって高圧燃料が連続的に供給される燃料高圧アキュムレータを備えた燃料噴射装置において使用されるようになっている。図示の燃料噴射弁１は、内部切欠き２０を備えた弁ケーシング部分４を有しており、この内部切欠き２０は、その全長の一部分に長手方向孔５を形成しており、この長手方向孔５内には弁ピストン６が配置されていて、この弁ピストン６の一方の端部は、ノズル本体６５内に配置された弁ニードル６０に作用する。弁ニードル６０は圧力室６１内に配置されており、この圧力室６１には供給孔８を介して、高圧下にある燃料が供給される。弁ピストン６の開放行程運動時に弁ニードル６０は、常に弁ニードルの圧力肩部６８に作用する圧力室における燃料高圧によって、ばね６３の閉鎖力に抗して持ち上げられる。そして圧力室に接続された噴射開口７を通して燃料は、内燃機関の燃焼室内に噴射される。弁ピストン６の降下によって弁ニードルは、閉鎖方向で噴射弁の弁座６２に押し込まれ、噴射過程が終了する。
【００１４】
図１ａから分かるように、弁ピストン６は弁ニードルとは反対側の端部において、円筒孔１１内で案内され、この円筒孔１１は弁部材１２内に設けられており、この弁部材１２は、長手方向孔５を延長していて大きな直径を有する同軸的な孔１５に挿入されている。弁部材１２はフランジ領域２２においてねじ部材２３を介して弁ケーシング部分４と堅固に緊締されている。弁ケーシング部分４の内部切欠き２０はさらに、孔１５に接続していてさらに大きな直径を有する別の項を有しているので、弁部材１２の外周壁と別の孔の円筒形の内壁との間には、内側切欠き２０内にリング室が生じている。弁部材の円筒孔１１内において弁ピストン６の端面１３は制御圧室１４を閉鎖しており、この制御圧室１４は供給通路を介して燃料高圧接続部３と接続されている。供給通路はほぼ３つの部分から形成されている。弁部材１２の壁を貫いて半径方向に延びている孔２６は、その全長の一部において内壁に供給絞りが形成されており、かつ、弁部材１２を全周にわたって取り囲んでいるリング室と常に接続されており、このリング室はシールリング３９を介して長手方向孔５に対してシールされており、かつ供給絞り１６及び燃料フィルタ４２を介して、弁ケーシング部分４にねじ込み可能な接続管片９の燃料高圧接続部３と、常に接続されている。流入孔１６は従来技術において公知の噴射弁では、内部横断面全体で弁ケーシング部分４の内側切欠き２０内に開口している。供給絞りを備えた供給通路を介して、制御圧室１４は、燃料高圧アキュムレータ内における高い燃料圧にさらされている。弁ピストン６に対して同軸的に、制御圧室１４からはさらに、弁部材１２内を延びる孔が分岐しており、この孔は、排出絞り１８を備えた燃料排出通路１７を形成していて、この燃料排出通路１７は放圧室１９に開口しており、この放圧室１９は燃料低圧接続部１０に接続されていて、この燃料低圧接続部１０はさらに図示されていない形式で燃料戻し路と接続されている。弁部材１２からの燃料排出通路１７の流出は、弁部材１２の外側に位置する端面の円錐形に凹設された部分２１の領域において行われる。この円錐形部分２１には弁座２４が形成されており、この弁座２４とは、噴射弁を制御する電磁弁３０の制御弁部材２５が共働する。制御弁部材２５は可動子２７と連結されており、この可動子２７は電磁弁３０の電磁石と共働する。可動子２７と、該可動子に連結された制御弁部材２５とは、ケーシングに対して不動に支持された閉鎖ばね３１によって常に閉鎖方向に負荷されているので、制御弁部材２５は通常は閉鎖位置において弁座２４に接触している。電磁石の励磁時に可動子２７は電磁石に向かって移動させられ、これによって排出通路１７は放圧室１９に向かって開放される。
【００１５】
噴射弁の開閉は、以下に記載のように電磁弁３０によって制御される。可動子２７は常に閉鎖ばね３１によって閉鎖方向に負荷されているので、制御弁部材２５は電磁石が励磁されていない場合、閉鎖位置において弁座２４に接触しており、かつ制御圧室１４は放圧側１９に対して閉鎖されている。その結果そこでは供給通路を介して極めて迅速に高圧が形成され、この高圧は燃料高圧アキュムレータ内にも存在する。端面１３の面積によって制御圧室１４における圧力は、弁ピストン６に対して、ひいてはこれに結合された弁ニードル６０に対して閉鎖力を生ぜしめ、この閉鎖力は、存在する高圧によって他方の側で開放方向に作用する力よりも大きい。制御圧室１４が電磁弁の開放によって放圧側１９に向かって開放されると、制御圧室１４の僅かな容積内における圧力が極めて迅速に低下する。それというのは、この制御圧室１４は供給絞りを介して高圧側から遮断されているからである。その結果、弁ニードルにおける燃料高圧に基づいて弁ニードルに開放方向で作用する力が優位を占め、その結果弁ニードル６０は情報に向かって移動させられ、そして少なくとも１つの噴射開口７が噴射のために開放される。しかしながら電磁弁３０が燃料排出通路１７を閉鎖すると、制御圧室１４内における圧力は、供給通路を介して補充される燃料によって再び上昇することができるので、本来の閉鎖力が生じ、燃料噴射弁の弁ニードルが噴射開口を閉鎖する。
【００１６】
図２及び図３にはそれぞれ本発明による噴射弁が断面図で示されている。図１ａ及び図１ｂにおけると同じ部材には、同一符号が用いられている。図２には弁ケーシング部分４の上側部分が示されており、このケーシング部分４を貫通する内部切欠き２０は、長手方向孔５と、該長手方向孔５に同軸的に接続する孔１５，３５とによって形成される。孔１５，３５は弁部材１２を受容するために働き、この場合弁部材の外周壁は孔３５の内周壁と一緒にリング室を形成している。高圧接続部３は管片９に形成されており、この管片９は例えば鍛造によって弁ケーシング部分４と一体的に結合されている。高圧接続部３は燃料フィルタのための受容孔３３を有しており、この受容孔３３からは流入孔１６が弁ケーシング部分４内を延びている。この流入孔１６は、図３及び図４から最も良く分かるように、弁ケーシング部分４の内部切欠き２０を、その内部横断面４４の一部においてだけ横切っている。流入孔１６は内部切欠き２０を円筒周壁状の壁３５の領域において、その内部横断面４４の一部つまり部分４５だけで横切っていて、内部横断面４４の部分４６は横切っていない。これによって流入孔１６と内部切欠き２０の内壁３５との間における移行縁部３８の形状は、縦長の細い輪郭に変化する。「ｒ」が流入孔１６の半径で、「Ｒ」が内部切欠き２０の円筒周壁状の内壁３５の半径で、かつ「ｄ」が流入孔１６の中心軸線５０と内部切欠き２０の中心軸線５１との間の間隔である場合に、このことは下記の２つの幾何学的な条件が同時に満たされている場合に、得られる：
１）ｒ＋ｄ＞Ｒ及び２）ｄ−ｒ＜Ｒ
図４に示された実施例では、流入孔１６の中心軸線５０と内部切欠き２０の中心軸線５１との間の間隔ｄは、円筒周壁状の内壁３５の領域における内部切欠き２０の半径Ｒに等しい。間隔ｄはしかしながらまた、内部切欠き２０の半径Ｒよりも大きくても小さくてもよい。重要なことは、流入孔が内部切欠きを単にその内部横断面４４の一部で横切っていることである。
【００１７】
図３から最も良く分かるように、流入孔１６は高圧接続部３の受容部３３から管状のベース体１内に、次のように進入している。すなわちこの場合流入孔１６は区分３６で、内部切欠き２０をある程度越えて弁本体部分４の、高圧接続部３とは反対側の区分内を延びており、そこで流入孔１６もしくはその区分３６は、供給孔８と接続されている。図示の実施例では流入孔は端部で供給孔と接続されている。しかしながらまた供給孔８は、流入孔１６の区分３６からＴ字形に分岐していてもよい。燃料高圧接続部３から延びている流入孔１６は、これによって有利な形式で、内部切欠き２０及び供給孔８に高圧燃料を供給する。
【００１８】
図示の有利な実施例では、流入孔１６の中心軸線５０は弁本体部分４の内部切欠き２０の中心軸線５１に対して垂直に延びているが、しかしながらまた流入孔１６の中心軸線５０が内部切欠き２０の中心軸線５１に対して、９０°とは異なった角度をなして延びているような構成も、可能である。
【００１９】
内壁３５と流入孔１６との交差領域における移行縁部３８の強度を高めるために、移行縁部３８を丸く面取りし、かつばり取りすることが有利である。このような加工は例えば電気化学式の方法において行うことができ、この方法では、材料を除去する工具は内部切欠き２０内に導入される。移行縁部３８への良好な接近可能性に基づいて、比較的大きな丸み部を形成することができ、このことは、内部切欠きと流入孔との交差領域における噴射弁の強度に対してポジティブに作用する。
【００２０】
本発明は、コモンレール系用の噴射弁に制限されるものではなく、高圧燃料用の流入孔が弁本体部分の内部切欠きと接続されている、内燃機関用のすべての噴射弁において使用することができる。流入孔の内部切欠きが単に切り込まれているだけで、流入孔が内部切欠きに完全には開口していないことによって、移行縁部の構造を有利に変化させ、切欠き応力を減じて、噴射弁の高圧強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】従来技術に基づいて公知の噴射弁の上側部分を示す断面図である。
【図１ｂ】図１ａに示された噴射弁の下側部分を示す断面図である。
【図２】本発明による噴射弁のケーシング部分を図３のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した図である。
【図３】本発明による噴射弁のケーシング部分を示す別の断面図である。
【図４】本発明による噴射弁を流入孔に対して垂直に断面して示す図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射弁、  ３  高圧接続部、  ４  弁ケーシング部分、  ５  長手方向孔、  ６  弁ピストン、  ７  噴射開口、  ８  供給孔、  ９  接続管片、  １０  燃料低圧接続部、  １１  円筒孔、  １２  弁部材、  １３  端面、  １４  制御圧室、  １５  孔、  １６  供給絞りもしくは流入孔、  １７  燃料排出通路、  １８  排出絞り、  １９  放圧室、  ２０  内部切欠き、  ２１  部分、  ２２  フランジ領域、  ２３  ねじ部材、  ２４  弁座、  ２５  制御弁部材、  ２６  孔、  ２７  可動子、  ３０  電磁弁、  ３１  閉鎖ばね、  ３５  孔、  ３６  区分、  ３８  移行縁部、  ４２  燃料フィルタ、  ４４  内部横断面、  ４５，４６  部分、  ６０  弁ニードル、  ６１  圧力室、  ６２弁座、  ６３  ばね、  ６５  ノズル本体、  ６８  圧力肩部
【図１ａ】
0004184741.tif 000002
【図１ｂ】
0004184741.tif 000003
【図２】
0004184741.tif 000004
【図３】
0004184741.tif 000005
【図４】
0004184741.tif 000006