(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室（３）に燃料を直接噴射するために内燃機関のシリンダヘッド（４）の受容孔（２）に挿入可能であるノズル体（５）を有する燃料噴射弁（１）であって、ノズル体（５）の溝（７）内に環状に配置された金属リング（６）が設けられている形式のものにおいて、
前記金属リング（６）が加熱時に変形し、燃料噴射弁（１）を受容孔（２）に挿入した後で加熱すると初めて、前記金属リング（６）が受容孔（２）の壁部に向かって半径方向外方に膨張することによって、受容孔（２）内における燃料噴射弁（１）の半径方向のプレスを引き起こし、この場合、前記金属リング（６）の軸方向の両端部が前記ノズル体（５）の溝（７）内に位置し、これに対して金属リング（６）の、前記受容孔（２）の壁部に向かって半径方向外方へ膨張する部分が、前記溝（７）から半径方向に突き出していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
加熱前は金属リング（６）の外径が受容孔（２）の直径より小さい、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
金属リング（６）が固定手段（１１）によりノズル体（５）の外壁に固定されている、請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
金属リング（６）がバイメタル（８、９）から成る、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】
金属リング（６）がノズル体（５）に向けられた内側では鋼（９）から成り、ノズル体（５）とは反対に向けられた外側ではアルミニウム（８）から成る、請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
金属リング（６）が形状記憶能力を有する金属（１０）から成る、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７】
金属リング（６）が、ノズル体（５）とは異なる熱膨張係数を有する金属から成る、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８】
金属リング（６）が少なくとも部分的に軟質金属で被覆されている、請求項１から７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】
背景技術
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するために内燃機関のシリンダヘッドの受容孔に挿入可能であるノズル体を有する燃料噴射弁に関する。
本発明は請求項１の上位概念部に記載された燃料噴射弁から出発する。このような燃料噴射弁は、たとえばドイツ連邦共和国特許第３００００６１号明細書およびイギリス国特許第７５９５２４号明細書に基づき公知である。ドイツ連邦共和国特許第３００００６１号明細書では、燃料噴射弁のノズル体に防熱スリーブを設けることが開示されている。防熱スリーブのフランジは燃料噴射弁の内側の溝に挿入され、シールリングを介してシリンダヘッドの受容孔に対してシールされる。防熱スリーブは噴射側端部で、内側に曲げられたリング状カラーを有しており、このカラーに弾性的な防熱スリーブが支持されている。防熱リングはノズル体の噴射側端部と、防熱スリーブの内側に曲げられたリング状カラーとの間に配置されている。
イギリス国特許第７５９５２４号明細書では、ノズル体の端面と締付けナットのカラーとの間に挿入された可撓性の防熱部材が、熱絶縁材料から成る円板状の防熱リングとして形成されている。カラーおよびノズル体に覆われていない防熱リングの内側を燃焼ガスの攻撃から保護するために、この内側は薄い金属板から成形されたＵ字形断面のリングによって囲まれている。
この公知の燃料噴射弁の欠点は、半径方向プレスが最大許容組付け力に基づいて制限されているので、ノズル体とシリンダヘッドとの間の熱結合がまだ完全には満足できるように解決されていないことである。それゆえ、内燃機関の運転中は、ノズル体の過熱およびいわゆるコークス化の危険がある。
発明の利点
請求項１の特徴部に記載された構成を有する本発明による燃料噴射弁は、燃料噴射弁とシリンダヘッドとの良好な熱結合が可能であり、同時に燃料噴射弁が簡単に組付け可能であるという利点を有している。ノズル体に配置された金属リングが加熱時に変形し、燃料噴射弁を受容孔に挿入した後で加熱すると初めて受容孔内における燃料噴射弁の半径方向プレスを引き起こすことによって、燃料噴射弁は簡単に受容孔に挿入することができ、それにもかかわらず挿入された燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間に十分に大きい半径方向プレスを保証し、そうすることによって良好な熱結合が保証されている。金属リングは、内燃機関の運転時に必要な温度に達して初めて変形する。
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になる。
有利には加熱前の金属リングの外径が受容孔の直径より小さい。この手段は、燃料噴射弁を受容孔に簡単に組み付けることを可能にする。典型的には金属リングは燃料噴射弁を受容孔に挿入する前にノズル体に載せられ、もしくはノズル体に固定される。この場合、原則として室温下である。内燃機関の運転時には燃料噴射弁は最高約２００℃の温度に達する。しかし、この温度ではコークス化が生じる可能性がある。内燃機関の運転開始時、燃料噴射弁の加熱時に金属リングが変形することによって、シリンダヘッドで良好な熱結合が行われるように、金属リングが変形して受容孔内における燃料噴射弁の半径方向プレスを引き起こす。こうすることによって、燃料噴射弁から熱がシリンダヘッドを通して誘導され、それによって燃料噴射弁の運転温度を１５０℃以下まで下げることができ、そうすることによってコークス化が避けられる。
本発明の有利な構成では、金属リングがノズル体の溝内に配置されている。これにより特に受容孔への燃料噴射弁のさらに簡単な挿入可能性と、燃料噴射弁における金属リングの確実な軸方向の保持が保証されている。
本発明の別の構成において、金属リングが固定手段によりノズル体の外壁に固定されている。この固定手段は、たとえば溶接、締付け、リベット、ねじなどによって形成できる。
別の構成によれば、金属リングは好ましくはバイメタルから成る。この場合、たとえば金属リングはノズル体に向けられた内側では鋼から成り、ノズル体とは反対に向けられた外側ではアルミニウムから成る。
択一的な構成において、金属リングが形状記憶能力を有する金属（形状記憶金属）から成る。この場合、金属リングは室温の温度範囲では燃料噴射弁の受容孔の直径より小さい直径を有しており、燃料噴射弁の運転温度範囲では必要な半径方向プレスを保証する相応により大きい直径を有している。
別の択一的な構成において、金属リングが、ノズル体の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する金属から成る。運転温度に加熱すると金属リングは膨張するが、ノズル体の溝内に配置されている場合には受容孔に対して半径方向にしか片寄れず、それによって半径方向プレスを形成する。同様のことは、金属リングがその外側縁部で、または外側縁部の近傍でノズル体に固定されている場合にも該当する。なぜならば、金属リングのこれらの固定部の間の範囲は、運転温度に加熱すると受容孔に対して半径方向にしか片寄ることができないからである。
すべての構成において、燃料噴射弁もしくはシリンダヘッドの受容孔とのより良好な適合を可能にするために、金属リングは少なくとも部分的に軟質金属で被覆されることができる。
図面
以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。第１図は、シリンダヘッドの受容孔に挿入された本発明による燃料噴射弁の部分的に断面した概略図を示しており、第２図は、第１図の部分ＩＩの拡大図を示しており、金属リングがバイメタルから成り、燃料噴射弁が運転温度下にあり、第３図は、第１図の部分ＩＩの拡大図を示しており、金属リングが形状記憶能力を有する金属から成り、燃料噴射弁が運転温度下にあり、第４図は、第１図の部分ＩＩに相応する図を示しており、金属リングがシリンダヘッドのノズル体の外壁にリベットで固定されていて、燃料噴射弁が室温下にあり、第５図は、第２図〜第４図の部分ＩＩに相応する図を示しており、金属リングはシリンダヘッドのノズル体の外壁にリベットで固定されていて、燃料噴射弁は室温下にあり、第６図は、第５図に相応する図を示しており、燃料噴射弁は室温下にある。
実施例の説明
第１図に断面図で示す燃料噴射弁１は、部分的に断面して示したシリンダヘッド４の受容孔２内に配置されている。シリンダヘッド４の受容孔２は、長手方向軸線に対して対称的に内燃機関の燃焼室３まで延びている段付き孔として形成されている。燃料噴射弁１がこの受容孔２内に挿入されていて、燃料を内燃機関の燃焼室３に直接噴射するように働く。この場合、燃料噴射弁１の燃料は燃焼室３に向けられた端部を通って燃焼室３内に進入する。
燃料噴射弁１の燃焼室３に向けられた部分は、ノズル体５によって形成されている。ノズル体５の環状溝７内に金属リング６が配置されている。金属リング６は、内燃機関の運転中は燃料噴射弁１とシリンダヘッド４との熱結合を保証している。第１図に示された例では、金属リング６を入れた溝７はノズル体５の噴射側端部の近傍に配置されている。この配置により、内燃機関の運転時に燃焼室３から燃料噴射弁１の噴射側端部に移行する熱が、燃料噴射弁１からシリンダヘッド４に効率的に導出されることが確保されている。
第１図に示された図では、燃料噴射弁１、ひいては金属リング６が温室下にある。この場合、金属リング６は燃料噴射弁１が受容孔２内で半径方向にプレスされるように変形されている。金属リングは加熱前もしくは運転温度に達する前は、加熱後（直径Ｍ）より小さいｍを有しているので、燃料噴射弁１は容易に受容孔２に挿入できる。金属リング６の材料もしくは形状を相応に選択することによって、加熱後に十分に大きい半径方向プレスが引き起こされて、燃料噴射弁１とシリンダヘッド４との間では良好な熱伝導が確保されている。この場合、運転状態におけるシリンダヘッド４の受容孔２に対する金属リング６のはめあいは、中間ばめに相応している。
第２図には、バイメタルから成る金属リング６の第１の実施例に対する第１図の部分図ＩＩが示されている。この場合、燃料噴射弁１に向けられた金属リング６の内側部分９は、たとえば鋼から成り、金属リング６の外側部分８は、たとえばアルミニウムから成る。第２図には、内燃機関が運転中で、燃料噴射弁１、ひいては金属リング６が相応に加熱された運転状態が示されている。この状態では金属リング６は、第２図に見られるように当該金属リング６が最大の外径Ｍを有するように変形されている。この最大外径Ｍは、燃料噴射弁１が受容孔２に挿入されていなければ燃料噴射弁１の受容孔２の直径Ｄより大きいであろう。その結果として、挿入された状態で受容孔２内における燃料噴射弁の相応に大きい半径方向プレスが確保されている。
第３図には、金属リング６の第２の実施例に対する第１の部分図ＩＩが示されている。この第２の実施例では、金属リング６は形状記憶能力を有する金属１０もしくは規定の温度範囲に加熱されると常に再び同じ形状を取る形状記憶金属から作られている。第３図には、運転温度に達する前、すなわち室温下における金属リング６の状態が示されている。この状態では、金属リング６の最大直径ｍは受容孔の直径Ｄより小さいので、燃料噴射弁１は受容孔２内に簡単に挿入できる。図示の例において、直径ｍは室温下では溝７の外部のノズル体５の外径よりも小さいが、直径ｍは受容孔２の直径Ｄより小さい限りは少し大きくてもよいであろう。
形状記憶能力を有する金属１０から成る金属リング６は運転温度に達すると、最大直径を有する範囲が、燃料噴射弁１の挿入されていない状態で受容孔２の直径Ｄよりも大きい直径Ｍを持つように変形する。このように構成することによって、第４図に示されているように、シリンダヘッド４との十分に大きい半径方向プレスが達成される。なぜならば、金属リング６は受容孔２の壁に当接していて、良好な熱伝導が保証されているからである。
形状記憶能力を有する金属に対して択一的に、金属リング６はノズル体５の熱膨張係数とは異なる、たとえばこれより大きい熱膨張係数を有する金属から成ることもできる。この場合、金属リングは溝７内で形状接続によって固定されていて、加熱時に膨張し、長手方向には片寄れないので受容孔２内で半径方向プレスを形成する。
上に説明した実施例の金属リング６は理想的には、加熱された運転状態もしくは高温の運転状態においても、直径がノズル体５の直径より小さい範囲を有するように形成されていて、金属リング６は引き続き溝７内に保持されている。さらに第１の実施例および第２の実施例の金属リング６は、室温の範囲内にあるか、もしくは低温の場合には、受容孔２の直径Ｄよりも小さい直径を有しているので、燃料噴射弁１は容易に受容孔２に挿入できる。
第５図および第６図には、本発明の別の実施例が示されている。第５図および第６図は、第１図に示されている燃料噴射弁に相応してシリンダヘッド４の受容孔２内に挿入されている燃料噴射弁１の部分図を示している。第５図および第６図に示された部分は、第１図の部分２に相応しているが、この場合はノズル体５は金属リング６を保持するための溝７を有していない。この実施例の金属リング６は、リベット１１として形成された固定手段によりノズル体５の外壁に固定されている。第５図および第６図に見られるように、金属リング６はその上側縁部の近傍でノズル体５と固く結合されている。第５図には、燃料噴射弁が室温の範囲内にある例が示されている。この状態では金属リング６は、受容孔２の直径Ｄよりも小さい直径ｍを有しているので、燃料噴射弁１は問題なく受容孔２に挿入できる。燃料噴射弁、ひいては金属リング６を運転温度に加熱すると、第６図に示されているように、金属リング６は第２図および第４図に関連して説明したのと同じように変形して、シリンダヘッド４との半径方向プレスが達成される。ここで留意すべきは、第５図および第６図に示されている、金属リング６が縁部の近傍でのみノズル体５と結合されている例は、金属リング６がバイメタルまたは形状記憶能力を有する金属から成ることを要求することである。この両例においてのみ、金属リング６は運転温度に加熱すると、シリンダヘッド４との必要な半径方向プレスが達成されるように変形できる。金属リング６がノズル体５の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する金属から成る場合には、金属リング６はその両縁部範囲の近傍でそれぞれノズル体５の外壁と固く結合されていなければならない。有利には金属リング６の熱膨張係数は、ノズル体５の熱膨張係数よりも大きい。この場合、運転温度に加熱すると、金属リング６の中央範囲は受容孔２に向かって半径方向に変形し、それによって半径方向プレスを達成できる。
金属リング６の両実施例は、ノズル体５の溝７およびシリンダヘッド４の受容孔２とのより良好な適合を可能にするために、軟質金属で被覆されてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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