JP2000516319A - 特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための噴射弁であって、噴射開口を形成するために弁座によって取り囲まれる弁開口を有する弁体と、閉鎖位置に付勢される、閉鎖ヘッドを有する弁ニードルとを備えており、該弁ニードルは弁開口を通って延びていて、弁座と協働する閉鎖ヘッドが弁の閉鎖時に噴射側で弁座に当接するようになっている形式のものに関する。このような形式の噴射弁において正確に、長時間に亙って一定な燃料調量を確実に得るために、燃料流れ経路で噴射開口（３０）の手前に、周方向で分配された多数の燃料通路（２９，２９’，２９”）が配置されていて、これらの燃料通路から吐出される１つ又は多数の燃料流が、噴射開口（３０）の後ろまでほぼ維持され、燃料通路（２９，２９’，２９”）の各横断面が協働して、弁を通る流過経路の貫流量を決定する横断面を規定するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための噴射弁 本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の、特に燃料を内燃機関の燃焼 室内に直接噴射するための噴射弁に関する。 従来の技術 内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための、このような形式の公知の噴 射弁は、ケーシング内に配置された、弁開口を備えた弁体を有しており、この弁 開口は、噴射側に配置された弁座によって取り囲まれていて、この弁開口を通っ て閉鎖ヘッドを支持する弁ニードルを通って延びていて、閉鎖ヘッドが弁の閉鎖 時に外部から弁座に当接するようになっている。 燃料を噴射するための弁ニードルが、閉鎖ばねのばね力に抗して、その閉鎖位 置から噴射方向に移動せしめられると、閉鎖ヘッドが弁座から持ち上がり、閉鎖 ヘッドと弁座との間の環状ギャップ状の噴射開口を形成する。この際に、噴射開 口の横断面は、貫流量を規定する弁を通る流れ経路の最も狭い横断面であって、 弁ニードルの開放ストロークによって規定される。 この際に、弁ニードルの開放ストロークは、弁ニードルを負荷する操作装置に よって又は、調整エラーが 存在する場合には、弁ニードルに固定されたばねスリーブが弁ニードルガイド体 に当接することによって規定される。従って、製造許容誤差に基づいて、噴射開 口の所望の横断面を正確に調節することは困難である。しかも、公知の噴射弁の 長い運転においては、噴射開口の横断面が変化することがある。何故ならば、ス トローク制限のための手段と、弁座と、この弁座と協働する閉鎖ヘッドのシール 面とが、摩耗にさらされるからである。 別の公知の噴射弁（ＵＳ５３０７９９７）は、噴射開口として使用される弁開 口を備えた弁座体と、弁ニードルのためのガイド孔を備えた弁ニードル体とを有 している。弁ニードルに設けられたシール面は、弁座と協働し、この弁座は、噴 射領域とは反対側で弁開口を取り囲んでいる。燃料流れ方向で見て噴射開口の手 前には、円錐形周壁形状の螺旋状室が配置されており、この螺旋状室は、弁座体 に設けられた凹部と、弁ニードルガイド体に設けられた突起とによって制限され ている。 螺旋状室への燃料の供給は、弁ニードルガイド体に燃料通路によって形成され た孔によって行われる。各孔は、外側でそれぞれ１つの、縮小された直径を有す る孔区分を有している。これらの孔区分は協働して、燃料調量のために必要な、 噴射弁を通る流れ経路内の最も狭い横断面を形成する。燃料流れ方向で見て燃料 通路の後ろに螺旋状室が設けられているために、この公知の噴射弁においては、 閉じた円錐形周壁形状の一様な燃料層流の形状の燃料を噴射する。 発明の利点 これに対して請求項１に記載した特徴を有する噴射弁は、一方では最も狭い流 過横断面を規定する燃料通路を汚れに対して保護し、他方では毛束状若しくは房 状(straehnige)の燃料層流が噴射されるという利点を有している。特に円錐形周 壁状の燃料層流は、周方向で変化する燃料分布を有している。従って燃料通路を 適当に構成し配置することによって、燃料層流における燃料分布を各燃焼室に最 適に合わせることができるので、燃料と空気との燃焼可能の混合比を有するまと まりのある霧状の燃料空気混合気(Kraftstoffluftgemischwolke)が形成される。 噴射弁の組み込み回転位置、点火プラグと噴射弁との相対的な配置、並びに燃 焼室軸線に対する噴射弁の整列を考慮して、液状の燃料が燃焼室壁に又はピスト ン底部に溜まることはなく、点火プラグが燃料の噴射によって著しく冷却される ことはなく、またそれにも拘わらず点火プラグに化学量論的な若しくは理論空燃 比的な燃料空気混合気が得られる。 従属請求項に記載した手段によって、主請求項に記載した噴射弁の有利な実施 例及び改良が可能である。 特に燃料通路が、溝によって形成されていれば、製 作精度を損なうことなしに製造コストを低減することができる。特に、弁開口の 流入領域に配属された、燃料通路を有する調量円板を使用することによって、本 発明による噴射弁の特に安価な構成が得られる。 弁ニードルに設けられたストッパ部材によって、本発明による噴射弁の作動確 性が改善される。何故ならば、弁ニードルは、弁ニードル破損時に弁開口内で保 持され、それと同時に噴射弁閉鎖されるからである。 図面 本発明の実施例が図面に概略的に示されていて、以下に詳しく説明されている 。 第１図は、本発明による噴射弁の一部破断した図、 第２図は、本発明による噴射弁の弁ユニットの断面図、 第３図は、第２図に示された弁ユニットの噴射領域の拡大図、 第４図は、別の弁ユニットの噴射領域の断面図、 第５図は、破断した弁ニードルを備えた、第４図に示した弁ユニットの断面図 、 第６図は、別の弁ユニットの断面図、 第７図は、第６図に示した弁ユニットの噴射領域の、弁ニードルを破断した状 態の断面図、 第８図は、弁ニードルに固定管を固定するための装置の断面図、 第９図は、別の弁ユニットの噴射領域の断面図、 第１０図は、第９図のほぼＸ−Ｘ線に沿った断面図、 第１１図は、別の弁ユニットの噴射領域の断面図、 第１２図は、溝として構成された燃料通路の流過抵抗を調節するための装置の 断面図、 第１３図は、さらに別の弁ユニットの噴射領域の断面図、 第１４図は、第１３図に示した弁ユニットの弁体内での弁ニードルのためのガ イド区分を研削するための装置の断面図、 第１５図は、第１３図に示した弁ユニットの弁体に溝として構成された燃料通 路を浸食によって形成するための装置の断面図、 第１６図は、さらに別の弁ユニットの噴射領域の断面図、 第１７図は、第１６図のほぼIV−IV線に沿った断面図、 第１８図は、第１６図のＶ−Ｖ線に沿った断面図、 第１９図は、第１６図に示した弁ユニットとは別の構成の弁ユニットの、第１ ８図に相当する断面図、 第２０図は、弁ニードルのためのガイド体を備えた別の弁ユニットの断面図、 第２１図は、別のガイド体を備えた、第２０図に相当する弁ユニットの断面図 である。 異なる図面で互いに対応する部材には同じ符号を記 した。 第１図に示されているように、本発明による噴射弁は外側管１１を備えた弁ケ ーシング１０を有しており、この外側管１１内に弁ユニット１２が密に挿入され ている。第２図に示されているように、弁ユニット１２は、ばね室１４を備えた 弁体１３を有しており、このばね室１４は、噴射側で底部１５によって制限され ている。底部１５には、噴射側に配置された弁座１６によって取り囲まれた弁開 口１７が設けられており、この弁開口１７を貫通して弁ニードル１８が延びてい る。 弁ニードル１８は、弁座１６と協働する閉鎖ヘッド１９を有していて、この閉 鎖ヘッド１９の領域が弁開口１７内でガイドされている。この弁ニードル１８は 、ばね室１８を通って延びていて、その閉鎖ヘッド１９とは反対側の端部が、ば ね室１４内でガイドされたガイドスリーブ２０に堅固に結合されている。ガイド スリーブ２０は、軸方向長さに亘って延びる切欠２１、例えば面研削によって構 成された扁平部或いは１つ又は多数の溝を有しており、それによって燃料がばね 室１４内に流入できるようになっている。 弁ニードル１８をその閉鎖位置に付勢する閉鎖ばね２２は、弁ニードル１８を 取り囲んでガイドスリーブ２０と、底部１５に当接している載設リング２３との 間に配置されている。噴射弁を開放するために、詳し く図示していない操作装置が設けられており、この操作装置は、第１図に示され ているように、当接部２４を介して弁ニードル１８を負荷して、この弁ニードル １８を閉鎖ばね２２のばね力に抗して開放位置に移動させる。 第３図に示されているように、弁開口１７は、ガイド区分２５と、このガイド 区分２５と弁開口１７を取り囲む弁座１６との間に配置された環状の溝２６とを 有している。しかしながら溝２６は省いてもよいので、弁開口１７のガイド区分 ２５は弁座１６まで延びている。 弁ニードル１８の閉鎖ヘッド１９に設けられた、弁座１６と協働するシール面 １９’に隣接して、弁ニードル１８には環状の溝２７が形成されており、この環 状の溝２７は、溝２６と協働して、流れ方向で見て弁座１６の手前に配置された 環状室２８を制限している。弁開口１７における溝２６が省かれている場合は、 環状室２８は、弁ニードル１８における溝２７と、この溝２７の領域内に位置す る、ガイド区分２５の部分とによって制限されている。 弁体１３の底部１５内には、孔として構成された燃料通路２９が設けられてお り、この燃料通路２９は、ガイド区分２５を巡って分配されていて、弁ニードル １８に対して斜めに延びて環状室２８内に開口している。各燃料通路２９は、そ れぞれ所定の横断面を有し ているので、これらの燃料通路２９は共に、噴射弁を通る流れ経路内で貫流量を 規定する最小横断面を規定する。 このような形式の噴射弁によって燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するた めに、弁ニードル１８はその閉鎖位置からその開放位置へ移動する。この際に、 弁座１６とシール面１９’との間に環状の噴射孔３０が形成される。これによっ て、噴射弁の開放時に燃料がばね室１４から燃料通路２９を通って環状室２８に 、またさらに噴射孔３０に達し、この噴射孔３０によって燃料は噴射される。 この場合、各燃料通路２９によって、多数の燃料噴射流が形成される。各燃料 噴射流は、弁ニードル１８においてシール面１９’によって変向されるので、噴 射弁の噴射領域内つまり各燃焼室内にほぼ円錐形周壁状の燃料層流又は霧状の燃 料流が形成される。燃料噴射流は、環状室２８及び噴射孔３０を貫流する際にほ ぼ維持されるので、噴射された燃料層流には、房状の燃料分布が存在する。 燃料層流内での燃料分布に影響を与えるために、各燃料通路２９（その数は約 ５〜２０）は、周方向で同じ間隔を保って配置されているか、又は正確に規定さ れた異なる周方向間隔を有している。しかも、各燃料通路２９に、大きい横断面 又は小さい横断面を設けることが可能であるので、燃料層流の房状の燃料分布は 種々異なる厚さである。燃料通路２９は、０．０５ｍｍから０．２ｍｍの範囲の 直径を有している。 燃料通路２９を形成する孔は、特に火花浸食又はレレーザ光線によって穿孔さ れる。燃料通路２９の共通の流れ抵抗を所定の値に正確に調節するために、燃料 通路２９は特に液圧浸食式(hydroerosiv)に処理される。このために、弁開口１ ７はそのガイド区分２５の領域で閉鎖されていて、所望の流れ抵抗が得られるま で高圧下でポンプ供給される。このような処理において、燃料通路２９の流入側 の縁部は丸味を付けられていて、それによって流過抵抗が減少される。 弁ニードル１８が弁開口１７を貫通して延びていて、その閉鎖ヘッド１９が閉 鎖された弁において噴射側で弁座１６に当接している噴射弁においては、燃料層 流内の燃料を調量しまた燃料を分布させるための個別の部材が、弁の閉鎖状態で 汚れている燃焼室内の雰囲気から完全に分離されているので、噴射機能に不都合 な影響を与える不純物が前記部材に沈着することはない。 弁ニードル１８が破損若しくは折れた際に、弁ニードル１８の破損した部分が ばね室１４内の燃料圧によって弁開口１７を通って燃焼室内に押し込まれること がないようにするために、弁ニードル１８にストッパ部材を設ければ有利である 。このストッパ部材は、弁開口１７に配属された対抗ストッパと協働し、それに よって、弁ニードル１８の運動が噴射方向で制限され、その際に、噴射弁を故障 することなく運転するための必要な弁ニードル18の開放ストロークが不都合な影 響を受けることはない。 第４図には、このような形式のストッパ部材としての固定リング３１が設けら れており、この固定リング３１は、弁ニードル１８に設けられた環状溝内に配置 されている。固定リング３１が噴射弁の通常の機能を損なわないようにするため に、閉鎖ばね２２のための載設リング２３は軸方向フランジ３３を有しており、 この軸方向フランジ３３によって、載設リング２３は弁体１３の底部１５で支え られている。 弁ニードルが破損した場合、例えばガイドスリーブ２０における固定部の近く で弁ニードル１８に割れ目３４が生じると、第５図に示されているように、弁ニ ードル１８の破損した部分は、固定リング３１が弁開口１７の周方向領域内で底 部１５に当接するまで、噴射方向で弁開口１７を通ってずらされる。この際に、 弁体１３の底部１５が固定リング３１のための対抗ストッパとして役立つ。 この場合、固定リング３１によって許容された、弁ニードル１８のしゅう動経 路の長さは、溝２７の上流側の縁部と閉鎖ヘッド１９との間の間隔よりも大きい 。それによって弁ニードル１８は、その、溝２７と固定リング３１との間の区分 １８’（通常形式で弁開口 １７のガイド区分２５内でガイドされている）が、弁開口１７の、弁座１６に直 接続く区分内に侵入するまで延びていて、それによって弁開口１７が密に閉鎖さ れる。この際に、上流側で弁座１６に当接する、弁開口１７の区分は、弁座１６ と溝２６との間につば３５によって形成されるか、又は溝２６が存在しない場合 にはガイド区分２５によって形成される。この際に、つば３５は、ガイド区分２ ５と同じ内径を有している。 このような形式で、弁ニードルが破損した場合に、弁ニードル１８の破損した 部分が燃焼室内に達し、そこでエンジン損傷を引き起こすのを阻止するだけでな く、破損した噴射弁から燃料が出ることも阻止する。 第６図及び第７図に示した本発明の別の構成においては、固定管３６が設けら れており、この固定管３６は、弁ニードル１８上に配置されている。この場合、 閉鎖ばねは、底部１５に形成されたショルダ２３’で支えられている。 固定管３６を固定するために、弁ニードル１８にはガイドスリーブ２０の近く に環状の溝３２’が設けられており、この環状の溝内に、固定管３６はその、閉 鎖ヘッド１９とは反対側の端部が押し込まれる。 固定管３６を使用することによって噴射弁の組立が簡略化される。何故ならば 、これは製造許容誤差とは無関係に簡単で、弁ニードル１８上に正確に取り付け ることができるからである。 固定管３６を簡単に組み付けるために有利な形式で、図８に示されているよう に緊締装置３７が使用される。この緊張装置３７は、弁体１３のための受容領域 ３９と、この受容領域３９に続く、閉鎖ヘッド１９を支持する弁ニードル１８の 端部のための区分４０とを有している。縁部が閉鎖ヘッド１９のための調整スト ッパを形成している中央の開口４１は、区分４０に続いている。 弁ニードル１８に固定管３６を固定するために、まず弁ニードル１８を弁開口 １７内に導入する。このように準備された弁体１３が次いで、緊締装置３７の受 容領域３９内に挿入される。次いで弁ニードル１８が、閉鎖ヘッド１９が開口４ １の縁部に当接するまで、弁開口１７を通って段付き孔３８の区分４０内に押し 込まれる。こうして、固定管３６は、その一端部が弁開口３７の領域内で底部１ ５に当接するまで弁ニードル１８に被せ填められる。固定管３６の他端部は、閉 鎖ヘッド１９とは反対側の縁部に隣接する溝３２’上に存在する。 次いで閉鎖ヘッド１９とは反対側の、固定管３６の端部は、管状の突き棒４２ によって溝３２’内に押し込まれ、それによって弁ニードル１８に固定される。 第９図及び第１０図に示した本発明の実施例においては、弁開口１７の壁部に 溝４３が設けられており、 これらの溝４３の間に、弁ニードル１８のためのガイドウエブ４４が形成されて いる。これらのガイドウエブ４４は、弁座１６に対して間隔を保って終わってい るので、弁開口１７の拡張された区分と弁ニードル１８との間に環状室４５が形 成されている。この際に、溝４３は弁ニードル１８と共に燃料通路２９’を形成 しており、この燃料通路２９’は、環状室４５内に開口している。溝４３は、弁 座１６の領域まで延びていてもよい。 燃料通路２９’を形成する溝４３の数、その自由横断面、その形状（円形、方 形、深さ又は幅）並びにその周方向の配置状態は、噴射された燃料層流の所望の 燃料分布を調節するために、孔によって形成された燃料通路２９における相応の 値と同じように変えることができる。しかも、溝４３は、噴射された燃料層流に ねじりを加えるために、螺旋状に構成することができる。 このような形式の噴射弁においては、弁ニードルが破損した時に、弁開口１７ 内で保持されるだけでなく、弁開口１７が閉鎖されるようにもするために、固定 リング３１は面取部４６を備えており、この面取部４６によって、固定リング６ １は、弁ニードルが破損した時に、弁開口１７を円錐形に取り囲む当接面４７に ぶつかって、弁開口１７をシールする。固定リング３１は、有利な形式でポリマ ー材料より製造されている ので、弁ニードルが破損した時に、弁開口１７の特に確実なシールが得られる。 第１１図に示された噴射弁においては、燃料通路２９’を形成する溝４３は、 弁座１６に対して間隔を保って終わっている。溝４３の噴射側の端部と弁座１６ との間にはつば３５’が設けられており、このつば３５’の外径は、ガイドウエ ブ４４の領域における弁開口１７のガイド直径に相当する。環状室２８を形成す るために、弁ニードル１８には、閉鎖ヘッド１９の直ぐ隣に環状の溝２７が設け られている。 この場合、弁開口１７の直径よりもやや大きい弁座直径が得られるので、噴射 弁における燃料圧のための及び燃焼室圧のための作用面もできるだけ小さく維持 することができる。これによって、弁ニードル１８を移動させるために小さい力 だけで十分であるという利点を有している。これによって操作装置も相応に小さ い構成することができる。それによって特に、操作装置のためにより小さい電磁 石を使用することができ、ひいては噴射弁全体を小さくコンパクトにすることが できる。 弁ニードル１８が第１１図に示した開放位置にずらされると、ばね室１４から 燃料通路２９’を通って環状室２８へ、さらに環状の噴射開口３０への流れ経路 が得られる。この噴射開口３０は、弁座１６と、弁ニードル１８の閉鎖ヘッド１ ９に設けられたシール面１ ９’とによって制限されている。 溝４３によって形成された燃料通路２９’は、これが迅速に製造することがで きるという特別な利点を有している。何故ならば、直径方向で互いに向き合うそ れぞれ２つの溝４３を同時に、扁平な浸食電極によって形成することができるか らである。これは特に、高い制作精度が得られるという利点を有している。何故 ならば、扁平な浸食電極(Erodierelektrode)は、孔を製造するために使用される ワイヤ状の電極よりも剛性だからである。 溝４３によって形成された燃料通路２９’の共通の流れ抵抗は、特に有利には 電気化学的な処理方法によって調節されるからである。このために、第１２図に 示されているように、弁開口１７は、ガイドウエブ４４間の領域で絶縁されたピ ン４８（セラミックより成っている）によって閉鎖される。次いで、絶縁された ピン４８に、管状の電極４９が被せ嵌められて、溝４３の流入領域まで挿入され る。次いで電解液がばね室１４及び溝４３を通ってポンプで供給される。この際 に、その都度得られた流れ抵抗が、溝４３の流入領域の電気化学的な丸味付け作 業中に、簡単に測定することができる。このために、例えば電解液の静力学的な 貫流量が、一定に維持されているポンプ圧において規定される。 第１３図に示された弁ユニット１２においては、弁 開口１７が流入側で円錐形の区分１７’を有しており、この区分１７’に、弁座 １６に向かってガイド区分２５’が続いている。ガイド区分２５’の領域には、 燃料通路２９’として軸方向の溝が設けられており、これらの溝間にいガイドウ エブ４４が形成されている。燃料通路２９’は、その流出側の端部で斜めに延び る傾斜面７０を有して置いて、弁座１６の手前で間隔を保って終わっているので 、環状のつば３５’が形成されている。この場合、傾斜面７０と弁ニードル軸線 との間の角度、並びに円錐形の区分１７′と弁ニードル軸線との間の角度は、ほ ぼ同じである。 弁ニードル１８は、その閉鎖ヘッド１９に隣接した位置で環状の溝２７を有して おり、この溝２７は、閉鎖ヘッド１９とは反対側で、円錐形面２７’を介して円 筒形の区分１８’に移行しているので、弁ニードル１９に環状の縁部７１が形成 されており、この縁部７１は、燃料通路２９’の傾斜面７０の領域内に位置して いる。この場合、傾斜面２７’と弁ニードル軸線との間の角度は、傾斜面７０と 弁ニードル軸線との間、若しくは円錐形の区分１７’と弁ニードル軸線との間の 角度よりも大きい。 本発明による噴射弁の運転時に、弁ニードル１８がその開放位置へずらされる と、噴射弁を通る流れ経路の最も狭い横断面は、燃料通路２９’の傾斜面７０と 縁部７１との間に位置する。 弁ニードルが破損した場合、弁開口１７は、つば３５’の領域内にずらされた 、弁ニードル１８の円筒形の区分１８’までずらされ、これに対して、固定リン グ３１は、弁ニードル１８が弁体１３から完全押し出されることは避けられる。 第１４図に示されているように、弁体１３は、弁開口１７の円錐形の区分１７ ’を形成した後で、緊締装置７３の受容マンドレル７２上に配置される。この場 合、受容マンドレル７２は、円錐形の先端７２’を有しており、この先端７２’ の円錐角度は円錐形の区分１７’の円錐形角度に相当する。弁体１３が前記形式 で配置されると直ちに、ガイド区分２５’と弁座１６とが研削される。ガイド区 分を研削するための研削工具７４は第１４図に示されている。 弁会句１７の円錐形の区分を備えた弁体１３を緊締装置７３の受容マンドレル ７２上に配置することによって、円錐形の区分１７’とガイド区分２５’との間 の真円回転ずれは小さく維持される。 燃料通路２９’を形成するために、まず、第１５図に示されているように、浸 食電極７５がその電極ガイド７６と共に、弁体１３のばね室１４内に導入される 。次いで、浸食電流を転極させることによって、浸食電極７５が弁開口１７の円 錐形の区分１７’に合わせられ、それによって浸食電極先端７８の側縁部７７の 傾斜が、円錐形の区分１７’の傾斜に相当する。次い で燃料通路２９’が浸食によって形成される。 浸食電極７５を円錐形の区分１７’に合わせることによって、ガイド区分２５ ’に対する燃料通路２９’の傾斜面７０の対称性は非常に正確に形成される。そ れによって、噴射された燃料流の非常に正確な対称性も得られる。 弁ニードル１８の所定のストロークにおいて、本発明による噴射弁によって燃 料流を大きくして、所定の値に合わせたい場合には、これは、溝２７’を制限す る円錐形面２７’を研削することによっって簡単な形式で得られる。 第１６図、第１７図及び第１８図に示されている本発明による噴射弁において は、弁開口１７は弁体１３の底部で周方向に分配された複数のガイドウエブ５１ を有しており、これらのガイドウエブ５１間に燃料貫流領域５２が形成されてい る。この燃料貫流領域５２は、流れ方向で弁座１６の手前に位置している環状室 ２８に移行している。弁体１３の底部１５上には、中央の開口５４を備えた調量 円板５３が位置しており、この中央の開口５４を貫通して、弁ニードル１８が延 びている。調量円板５３は、また、多数の燃料通路２９”を形成する調量開口５ ５を有していて、閉鎖ばね２２によって底部１５に当接保持されている。 第１８図に示されているように、各調量開口５５は、グループでまとめられて いて、弁開口１７の小手部 の燃料貫流領域５２に配属されている。調量領域５３は、その載設領域で、弁体 １３の底部１５に向かって突き出る突起５６を有しており、この突起５６は例え ば調量円板５３の押し込み変形部又は凹部によって形成することができ、この突 起５６は底部１５に形成された切欠５７内に係合するか又は係止する。切欠５７ と突起５６とが協働することによって、弁体１３に対する調量円板５３の回転位 置が規定されるので、各調量開口５５は、燃料貫流領域５２に所望の形式で確実 に対応配置される。 調量円板５３’の別の構成においては（第１９図）燃料通路２９”は、中央の 開口５４の縁部に溝状の切欠５８によって形成されており、これらの切欠５８間 にウエブ５９が設けられている。 本発明による噴射弁においては、弁ユニット１２が特に安価に製造することが できる。何故ならば、調量円板５３，５３’は簡単な形式で正確に製造すること ができるからである。調量円板５３，５３’は例えば打ち抜き成形されるか又は 、火花浸食又はレーザーカッタによって形成される。また、調量円板５３，５３ ’は電気化学的な析出によって、又は電気化学的な切除によって 本発明による別の噴射弁においては、第２０図に示されているように、弁ニー ドル１８のためのガイド体６０が設けられており、このガイド体６０は、ガイド 区分６２と、ばね室１４に向けられた拡張された領域６３とを備えた中央の孔６ １を有している。燃料通路２９を形成する孔は、拡張された領域６３とガイド区 分６２との間に位置するショルダ６４から、弁座１６に向けられた、ガイド体６ ０の端面６５まで延びていて、環状室２８内に開口しており、この環状室２８は 、ガイド体６０と弁座１６との間で弁開口１７に形成されている。 有利な形式で、閉鎖ばね２２によって弁開口１７内に押し込まれるガイド体６ ０は、円錐形の外周面６６を有しており、この外周面６６によって、ガイド体６ ０は、弁開口１７の対応する内周面６７に当接している。この内周面６７は、弁 座１６の手前で間隔を保って終わっているので、つば６８が形成されて、このつ ば６８の領域で、弁開口１７の直径は、弁ニードル１８の直径よりも大きい。 この実施例においては、弁開口１７の円錐形の内周面６７は弁座１６と一緒に １つの固定部で固定されて研削されるので、内周面６７と弁座１６とは、非常に わずかな真円ずれしか有していない。それに相応して、中央の孔６１と、燃料通 路２９のための孔と、ガイド体６０における円錐形の外周面６６とは、非常に小 さい真円ずれで１つの固定部で固定されて製造することができる。これによって 、組み立てられた弁ユニット１２において、弁ニードル１８のためのガイド区分 ６２及び弁座１６は非常に正確に互いに整列する。 第２０図に示された噴射弁は、燃料層流を噴射するための噴射弁が開放される と、燃料はばね室１４から中央の孔６１の拡張された領域６３及び燃料通路２９ を通って環状室２８内及びさらに、つば６８のそばを通過して環状の噴射孔３０ に達する。この噴射孔３０は、閉鎖ヘッド１９が弁座１６から持ち上がる際に、 弁座１６とシール面１９’との間で開放する。この際に、燃料通路から吐出され る１つ又は多数の燃料流がほぼ維持される。 第２１図に示されているように、ガイド体６０は燃料通路２９’を形成するた めに、その外周面６６（第２１図の左半分）で又は中央の孔６１のガイド区分６ ２内で（第２１図の右半分）溝６９若しくは４３を備えている。 ガイド体６０の外周面６６で燃料通路２９’を形成する溝６９の構成は、燃料 通路６９’が特に簡単かつ正確に製造することができる、という利点を有してい る。 ガイド区分６２内の燃料通路２９’の構成においては、燃料流が噴射弁を通っ て特に良好なガイドされる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年５月５日（１９９８．５．５） 【補正内容】 噴射弁の組み込み回転位置、点火プラグと噴射弁との相対的な配置、並びに燃 焼室軸線に対する噴射弁の整列を考慮して、液状の燃料が燃焼室壁に又はピスト ン底部に溜まることはなく、点火プラグが燃料の噴射によって著しく冷却される ことはなく、またそれにも拘わらず点火プラグに化学量論的な若しくは理論空燃 比的な燃料空気混合気が得られる。 ドイツ連邦共和国特許公開第３８２０５０９号明細書には、ディーゼルエンジ ンの燃焼室内にディーゼル燃料が直接噴射される噴射ノズルについて既に開示さ れている。この噴射ノズルは、弁座によって取り囲まれた弁開口を有している。 またこの噴射ノズルは、その閉鎖位置に付勢される、閉鎖ヘッドを有する弁ニー ドルを有しており、この弁ニードルは、弁開口を貫通して延びていて、弁座と協 働する閉鎖ヘッドが、弁の閉鎖時に噴射側で弁座に当接するようになっている。 流れ経路で噴射開口の手前で、しかも弁スリーブ内の下流側の端部に、１つ又は 多数の縁部溝が形成されている。 噴射ノズルは構造的に、噴射過程が多数の段階に分けられていて、これらの段 階でノズルの種々異なる流経路が閉鎖又は開放され、それによって各段階で種々 異なる噴射形状が得られるように構成されている。弁スリーブは、弁開口の第１ の段階でその内側の開口内に配置された弁ニードルと協働して軸方向運動を行う 。弁スリーブはその外周面で軸方向に延びる多数の長手方向溝を有しているので 、このような流れ込みによって前噴射が行われる。弁ニードルのさらなるストロ ークにおいて、長手方向溝は弁ニードルが弁体内に侵入することによって閉鎖さ れ、一方、制御スリーブの制御孔は開放されるので、燃料は、弁スリーブと弁ニ ードルとの間で弁スロー部内に侵入する。この段階で、主噴射の一部としての細 紐状噴射流(Schnurstrahl)が形成される。次いで弁スリーブがケーシング固定さ れたストッパに当接し、一方、弁ニードルは開放方向でさらに移動する。従って 、弁スリーブの下縁部と閉鎖体との間に環状ギャップが形成されるので、高圧下 で、シェード状若しくはパラソル状の(schirm)噴射流が主噴量の一部として燃焼 室内に達する。このような配置において、つまり軸方向に可動な弁スリーブ及び その開放形状によって、時間的に連続して、まず細紐状噴射流が形成され、次い で燃料のパラソル状の噴射流が形成される。 従属請求項に記載した手段によって、主請求項に記載した噴射弁の有利な実施 例及び改良が可能である。 請求の範囲 1. 特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための噴射弁であって、噴 射開口（３０）を形成するために弁座（１６）によって取り囲まれる弁開口（２ ７）を有する弁体（１３）と、閉鎖位置に付勢される、閉鎖ヘッド（１９）を有 する弁ニードル（１８）とを備えており、該弁ニードル（１８）は弁開口（１７ ）を通って延びていて、弁座（１６）と協働する閉鎖ヘッド（１９）が弁の閉鎖 時に噴射側で弁座（１６）に当接するようになっており、燃料流れ経路で噴射開 口（３０）の手前に、周方向で分配された多数の燃料通路（２９，２９’，４３ ）が配置されており、これらの燃料通路は、燃料通路（２９，２９’，４３）の 個別の横断面が一緒になって、弁を通る流れ経路の、貫流量を規定する横断面を 規定し、その吐出された１つ又は複数の燃料噴射流が噴射開口（３０）の後ろま でほぼ維持されるように構成されている形式のものにおいて、 燃料通路（２９，２９’，４３）が、弁座（１６）の上流で弁体（１３）に直 接形成されていることを特徴とする、特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射 するための噴射弁。 2. 燃料通路（２９，２９’，４３）が、弁ニードル（１８）を取り囲む環状 室（２８，４５）内に開口 しており、該環状室が、噴射開口（３０）の手前で弁開口（１７）内に設けられ ている、請求項１記載の噴射弁。 3. 燃料通路（２９，２９’，４３）が、その閉鎖ヘッド（１９）の領域内で 弁ニードル（１８）をガイドするガイド区分（２５）に形成されている、請求項 １又は２記載の噴射弁。 4. 燃料通路（２９）が孔として構成されている、請求項１から３までのいず れか１項記載の噴射弁。 5. 燃料通路（２９’，４３）が溝として、弁ニードル（１８）をガイドする 開口（１７）の壁部に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載 の噴射弁。 6. 溝として構成された燃料通路（２９’）が外側で傾斜面（７０）を有して おり、該傾斜面が、弁ニードル（１８）に設けれらた縁部（７１）と協働して、 貫流量を決定する、弁を通る流過経路の横断面を規定する、請求項５記載の噴射 弁。 7. 弁ニードル（１８）をガイドする開口（１７）が入口側で円錐形の区分（ １７’）を有しており、該円錐形の区分（１７’）と弁ニードル軸線とが、燃料 通路（２９’）の傾斜面（７０）とほぼ同じ角度を形成している、請求項６記載 の噴射弁。 8. 弁開口（１７）の直径が、弁座（１６）の直前の領域で、弁ニードル（１ ８）のためのガイド直径に 相当し、弁ニードル（１８）が閉鎖ヘッド（１９）に隣接して、環状室（２８） を内側で制限する環状の溝（２７）を有している、請求項２から７までのいずれ か１項記載の噴射弁。 9. 弁開口（１７）の壁部に、環状室（２８）を外側で制限する環状の溝（２ ６）が配置されていて、弁開口（１７）が溝（２６）と弁座（１６）との間でつ ば（３５）有している、請求項８記載の噴射弁。 10．特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための噴射弁であって、噴 射開口（３０）を形成するために弁座（１６）によって取り囲まれる弁開口（２ ７）を有する弁体（１３）と、閉鎖位置に付勢される、閉鎖ヘッド（１９）を有 する弁ニードル（１８）とを備えており、該弁ニードル（１８）は弁開口（２７ ）を通って延びていて、弁座（１６）と協働する閉鎖ヘッド（１９）が弁の閉鎖 時に噴射側で弁（１６）座に当接するようになっており、燃料流れ経路で噴射開 口（３０）の手前に、周方向で分配された多数の燃料通路（２９，２９’，２９ ”）が配置されており、これらの燃料通路は、燃料通路（２９，２９’，２９” ）の個別の横断面が一緒になって、弁を通る流れ経路の、貫流量を規定する横断 面を規定し、その吐出された１つ又は複数の燃料噴射流が噴射開口（３０）の後 ろまでほぼ維持されるように構成されており、前記燃料通路（２９，２９’，２ ９”）が弁座（１６）の上 流で、弁体（１３）とは無関係に、付加的な構成部材（５３，６０）に形成され ている形式のものにおいて、 燃料通路（２９，２９’，２９”）を有する構成部材（５３，６０）が弁体（ １３）に堅固に結合されていることを特徴とする、特に燃料を内燃機関の燃焼室 内に直接噴射するための噴射弁。 11．燃料通路（２９，２９’，２９”）が、弁ニードル（１８）を取り囲む環 状室（２８，４５）内に開口しており、該環状室が、噴射開口（３０）の手前で 弁開口（１７）内に設けられている、請求項１０記載の噴射弁。 12．付加的な構成部材が円錐形のガイド体（６０）であって、該ガイド体（６ ０）が、弁ニードル（１８）のためのガイド部として、円錐形の区分を有する弁 開口（１７）内に挿入されている、請求項１０又は１１記載の噴射弁。 13．燃料通路（２９，２９”）が孔として構成されている、請求項１０から１ ２までのいずれか１項記載の噴射弁。 14．燃料通路（２９’，４３）が溝として、弁ニードル（１８）をガイドする 開口（１７，６２）の壁部に形成されている、請求項１０から１２までのいずれ か１項記載の噴射弁。 15．燃料通路（２９’）が溝（６９）として、ガイ ド体（６０）の円錐形の外周面（６６）に形成されている、請求項１２記載の噴 射弁。 16．弁開口（１７）の入口領域に、燃料通路（２９”）を有する調量円板（５ ３，５３’）が配属されており、該調量円板（５３，５３’）が、弁ニードル（ １８）のための中央の開口（５４）を有している、請求項１０又は１１記載の噴 射弁。 17．燃料通路（２９”）が、調量円板（５３）の調量開口（５５）によって形 成されている、請求項１６記載の噴射弁。 18．燃料通路（２９”）が、調量円板（５３’）の中央の開口（５４）の縁部 の切欠（５８）によって形成されている、請求項１６記載の噴射弁。 19．弁開口（１７）で軸方向に延びる燃料貫流領域（５２）が、弁ニードル（ １８）のためのガイドウエブ（５１）間に設けられていて、これらの燃料貫流領 域にそれぞれ、燃料通路（２９”）の一部が配属されている、請求項１６から１ ８までのいずれか１項記載の噴射弁。 20．弁ニードル（１８）にストッパ部材（３１，３６）が設けられており、該 ストッパ部材が、弁ニードル（１８）の運動を噴射方向で制限するために、弁開 口（１７）に配属された対抗ストッパ（１５，４７）と協働し、この際に、スト ッパ部材（３１，３６）と対抗ストッパ（１５，４７）との間の間隔が、弁の閉 鎖時において弁ニードル（１８）の開放ストロークよりも大きい、請求項１から １９までのいずれか１項記載の噴射弁。 21．ストッパ部材（３１，３６）が、弁ニードル（１８）に設けられた溝（３ ２，３２’）内に固定されている、請求項２０記載の噴射弁。 22．ストッパ部材として固定リング（３１）が設けられている、請求項２０又 は２１記載の噴射弁。 23．固定リング（３１）がポリマー材料より製造されている、請求項２２記載 の噴射弁。 24．ストッパ部材として固定管（３６）が設けられている、請求項２０又は２ １記載の噴射弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスティアン プロイスナー ドイツ連邦共和国 Ｄ―71706 マルクグ レーニンゲン ベルガーゲスレ ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための噴射弁であって、噴 射開口を形成するために弁座によって取り囲まれる弁開口を有する弁体と、閉鎖 位置に付勢される、閉鎖ヘッドを有する弁ニードルとを備えており、該弁ニード ルは弁開口を通って延びていて、弁座と協働する閉鎖ヘッドが弁の閉鎖時に噴射 側で弁座に当接するようになっている形式のものにおいて、 燃料流れ経路で噴射開口（３０）の手前に、周方向で分配された多数の燃料通 路（２９，２９’，２９”）が配置されていて、これらの燃料通路から吐出され る１つ又は多数の燃料流が、噴射開口（３０）の後ろまでほぼ維持され、燃料通 路（２９，２９’，２９”）の各横断面が協働して、弁を通る流過経路の貫流量 を決定する横断面を規定するようになっていることを特徴とする、特に燃料を内 燃機関の燃焼室内に直接噴射するための噴射弁。 2. 燃料通路（２９，２９’）が、弁ニードル（１８）を取り囲む環状室（２ ８，４５）内に開口しており、該環状室が、噴射開口（３０）の手前で弁開口（ １７）内に設けられている、請求項１記載の噴射弁。 3. 燃料通路（２９，２９’，２９”）が、その閉鎖ヘッド（１９）の領域内 でガイドされたガイド部（ １５，６０）内に形成されている、請求項１又は２記載の噴射弁。 4. 円錐形のガイド体（６０）が、弁ニードル（１８）のためのガイド部とし て、円錐形の区分を有する弁開口（１７）内に挿入されている、請求項１から３ までのいずれか１項記載の噴射弁。 5. 燃料通路（２９）が孔として構成されている、請求項１から４までのいず れか１項記載の噴射弁。 6. 燃料通路（２９’）が溝（４３）として、弁ニードル（１８）をガイドす る開口（１７，６２）の壁部に形成されている、請求項１から４までのいずれか １項記載の噴射弁。 7. 溝として構成された燃料通路（２９’）が外側で傾斜面（７０）を有して おり、該傾斜面が、弁ニードル（１８）に設けれらた縁部（７１）と協働して、 貫流量を決定する、弁を通る流過経路の横断面を規定する、請求項６記載の噴射 弁。 8. 弁ニードル（１８）をガイドする開口（１７）が入口側で円錐形の区分（ １７’）を有しており、該円錐形の区分（１７’）と弁ニードル軸線とが、燃料 通路（２９’）の傾斜面（７０）とほぼ同じ角度を形成している、請求項７記載 の噴射弁。 9. 燃料通路（２９’）が溝（６９）として、ガイド体（６０）の円錐形の外 周面（６６）に形成されている、請求項４記載の噴射弁。 10．弁開口（１７）の入口領域に、燃料通路（２９”）を有する調量円板（５ ３，５３’）が配属されており、該調量円板（５３，５３’）が、弁ニードル（ １８）のための中央の開口（５４）を有している、請求項１又は２記載の噴射弁 。 11．燃料通路（２９”）が、調量円板（５３）の調量開口（５５）によって形 成されている、請求項１０記載の噴射弁。 12．燃料通路（２９”）が、調量円板（５３’）の中央の開口（５４）の縁部 の切欠（５８）によって形成されている、請求項１０記載の噴射弁。 13．弁開口（１７）で軸方向に延びる燃料貫流領域（５２）が、弁ニードル（ １８）のためのガイドウエブ（５１）間に設けられていて、これらの燃料貫流領 域にそれぞれ、燃料通路（２９”）の一部が配属されている、請求項１０から１ ２までのいずれか１項記載の噴射弁。 14．弁ニードル（１８）にストッパ部材（３１，３６）が設けられており、該 ストッパ部材が、弁ニードル（１８）の運動を噴射方向で制限するために、弁開 口（１７）に配属された対抗ストッパ（１５，４７）と協働し、この際に、スト ッパ部材（３１，３６）と対抗ストッパ（１５，４７）との間の間隔が、弁の閉 鎖時において弁ニードル（１８）の開放ストロークよりも大きい、請求項１から １３までのいずれか１項記 載の噴射弁。 15．ストッパ部材（３１，３６）が、弁ニードル（１８）に設けられた溝（３ ２，３２’）内に固定されている、請求項１４記載の噴射弁。 16．ストッパ部材として固定リング（３１）が設けられている、請求項１４又 は１５記載の噴射弁。 17．固定リング（３１）がポリマー材料より製造されている、請求項１６記載 の噴射弁。 18．ストッパ部材として固定管（３６）が設けられている、請求項１４又は１ ５記載の噴射弁。 19．弁開口（１７）の直径が、弁座（１６）の直前の領域で、弁ニードル（１ ８）のためのガイド直径に相当し、弁ニードル（１８）が閉鎖ヘッド（１９）に 隣接して、環状室（２８）を内側で制限する環状の溝（２７）を有している、請 求項２から１８までのいずれか１項記載の噴射弁。 20．弁開口（１７）の壁部に、環状室（２８）を外側で制限する環状の溝（２ ６）が配置されていて、弁開口（１７）が溝（２６）と弁座（１６）との間でつ ば（３５）有している、請求項１９記載の噴射弁。