JPH09189278A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

内燃機関のための燃料噴射弁

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JPH09189278A
JPH09189278A JP8336954A JP33695496A JPH09189278A JP H09189278 A JPH09189278 A JP H09189278A JP 8336954 A JP8336954 A JP 8336954A JP 33695496 A JP33695496 A JP 33695496A JP H09189278 A JPH09189278 A JP H09189278A
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    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 弁体３の孔内で軸方向の摺動可能な弁部
材５を備え、該弁部材は、内燃機関の燃焼室に向けられ
た端部で円錐形の弁シール面７を有し、該弁シール面
で、弁体３の孔１の、燃焼室側の閉鎖した端部に設けら
れた円錐形の弁座面９と協働するようになっている、内
燃機関のための燃料噴射弁において、弁部材５の弁シー
ル面７と弁座面９との間で、下流側で座部縁部２５に続
く環状ギャップが、噴射開口１０の流入開口と座部縁部
２５との間の半径方向の環状の切欠２７によって拡大さ
れている。 【効果】 弁部材のそれぞれの回転位置において、公差
範囲でのシール面の表面非均一性が生じた場合でも、弁
座面と弁部材との間の座部縁部において所定の接触ライ
ン（シールライン）が得られるという利点を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のための
燃料噴射弁であって、弁体の孔内で軸方向の摺動可能な
弁部材を備えており、該弁部材は、内燃機関の燃焼室に
向けられた端部で円錐形の弁シール面を有していて、該
弁シール面で、弁体の孔の、燃焼室側の閉鎖した端部に
設けられた円錐形の弁座面と協働するようになってお
り、弁シール面の円錐形角度と弁座面の円錐形角度との
間に当接角度差若しくは座角差(Sitz-winkeldifferenz)
が存在し、この当接角度差によって、弁部材と弁体との
間に環状の座部縁部が形成されていて、また下流側で座
部縁部に続く弁座面の領域内で少なくとも１つの噴射開
口が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式のドイツ連邦共和国特許
第４３０３８１３号明細書により公知の燃料噴射弁にお
いては、ピストン状の弁部材が軸方向で摺動可能に弁体
の弁孔内でガイドされている。この場合、弁部材は、そ
の燃焼室側の端部で円錐形の弁シール面を有しており、
この弁シール面で、弁体に設けられた円錐形の弁座面と
協働する。この弁座面は、閉鎖した弁孔の、内部に突入
する端部に形成されている。円錐形の弁シール面と座面
との間の当接角度差によって、弁部材に座部縁部が形成
され、この座部縁部は、閉鎖した噴射弁において、上流
側に隣接する圧力室をシールする。この座部縁部から下
流側に、燃料を供給しようとする内燃機関の燃焼室内に
開口する少なくとも１つの噴射開口が、弁体の壁部に設
けられており、この噴射開口は弁座面から延びている。
この場合、いわゆる「座面孔式ノズル“Sitzlochduese
n”構造」の公知の燃料噴射弁においては、弁部材の弁
シール面と弁体の座面との間に設けられた当接角度差
が、非常に小さい値（約０．１５゜〜１．２５゜）を有
しており、これによって、座部領域における弁体及び／
又は弁部材の表面が非扁平である場合に、弁部材は環状
の座部縁部の直径を正確にシールすることができず、弁
部材と弁体との間の偶然に生じる接触ラインをシールす
ることになる。このような接触ライン及びひいては、円
錐形の弁部材面において開放方向に働く液圧式の圧力作
用面（噴射弁の開放圧力を共に規定する）は、不都合な
形式で、弁ばねの一定の戻し力において弁部材の回動位
置に基づいて変化することができる。座部領域における
弁部材及び弁体の偶然的な表面特性による、接触ライン
の変化から、許容される調節公差よりも大きい、噴射弁
の開放圧の変化が生じる。これによって、製造コストが
高くなり、多くの調節後作業を必要とすることになる。
この場合、このような欠点は、特に２段階式の戻しばね
を使用した場合に、つまり前噴射と主噴射とを行う噴射
弁において大きく生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題を
このような公知の燃料噴射弁における欠点を取り除くこ
とである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明によれば、弁部材の弁シール面と弁座面との間で、下
流側で座部縁部に続く環状ギャップが、噴射開口の流入
開口と座部縁部との間の半径方向の環状の切欠によって
拡大されている。
【０００５】
【発明の効果】本発明による燃料噴射弁は、前記公知の
ものに対して、弁部材のそれぞれの回転位置において、
公差範囲でのシール面の表面非均一性が生じた場合で
も、弁座面と弁部材との間の座部縁部において所定の接
触ライン（シールライン）が得られるという利点を有し
ている。これによって、弁部材が回転する際に公知の燃
料噴射弁に対して、液圧式に作用する座部直径の著しく
小さい差が生じる。しかも大量生産において、液圧式に
有効な座部直径のばらつきは著しく小さい範囲内に維持
される。この場合、座部縁部における確実に規定された
接触ラインは、有利な形式で、半径方向の環状の切欠に
よって得られる。この切欠は、下流側で座部縁部に直接
続いていて、選択的に、弁部材の弁シール面に又は弁体
における座面に形成することができる。この切欠によっ
て、座部縁部の領域におけるシール座部の外側での弁部
材と弁体との接触を確実に避けることができる。何故な
らば、切欠の下側で噴射開口に向かう方向での、弁部材
と弁体との間の間隔が、可能な表面非扁平性よりも明ら
かに大きいからである。このような効果は、有利な形式
で、従来技術のものよりも大きい、５゜までの当接角度
差によって補助される。
【０００６】弁部材と弁体との間の、臨界範囲内での大
きい間隔によって、噴射弁の開放圧を後調節するための
コストは著しく低減される。この場合に、調節過程は、
液圧式の調節過程の代わりに、力調節過程（例えば圧電
式の力センサ）によって行うことができるので、調節過
程は、簡単に自動化することができる。しかも、噴射弁
の開放圧力のこのような形式の力調節によれば、調節過
程が液圧なしで（油なしで）行われるので、コストが著
しく低減されるという利点が得られる。この場合、切欠
は有利な形式で湾曲された横断面を有する環状溝として
形成されており、向き合う壁面に対する最大の間隔は中
央の領域に設けられている。湾曲の曲率半径は、有利に
は０．２mm〜０．８mmの範囲内であって、切欠と、向き
合う壁面との間の最大間隔は、有利には０．０１mm〜
０．０５mmである。座部縁部と切欠若しくは座面と切欠
との間の横断面移行部は、鋭角に形成されているか又は
所定の曲率半径（０．１mm〜０．８mm）を有している。
噴射開口のシールに影響を与えるために、及びひいては
燃焼ガスが弁内部に逆流するのを避けるために、半径方
向の切欠は、噴射開口の侵入開口に直接延びているので
はなく、わずかな残りのウエブ領域によって、この侵入
開口から分離されている。切欠の使用及びひいては、２
段階式の開放ストロークを有する噴射弁の正確に規定さ
れたシール縁部若しくは座部縁部は特に有利に作用す
る。何故ならばこのようなシール縁部若しくは座部縁部
には、公知の燃料噴射弁の前記欠点が、噴射弁における
貫流特性に著しく強い影響を与えるからである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
示した実施例について詳しく説明する。
【０００８】図１で断面して示した、内燃機関のための
燃料噴射弁は、弁体３の孔１内で軸方向にガイドされた
弁部材５を有しており、該弁部材５は、図示していない
内燃機関の燃焼室内に突入する端部で、円錐形の弁シー
ル面７を有しており、弁部材５は、該弁シール面７で弁
体３の孔１の閉鎖した端部に設けられた円錐形の弁座面
９と協働する。この弁座９から、燃料を供給しようとす
る内燃機関の燃焼室内に噴射開口１０が延びており、こ
の場合、弁座領域の、より正確な構成が図２及び図３に
示されている。次に図２及び図３を用いて説明する。
【０００９】弁部材５は、弁座９とは反対側の端部がば
ね室１３内に突入している。該ばね室１３内には、２つ
の弁ばねが相前後して配置されており、これら２つの弁
ばねは、弁部材５を弁座９に向かって閉鎖方向で負荷す
る。これら２つの弁ばねのうちの一方の弁ばね１５は、
弁部材１５に常に当接しており、これに対して第２の弁
ばね１７は、所定の送りストロークが経過してから弁部
材５に作用するようになっているので、弁部材５の開放
ストローク運動は、公知の形式で前噴射段階と主噴射段
階とに分割されている。弁座９への燃料圧送は、噴射弁
内に設けられた圧力ライン１９を介して行われる。この
圧力ライン１９は、弁部材５のシャフトと、孔１の壁部
との間に形成された圧力室２１内に開口しており、この
圧力室２１は、弁座９まで延びている噴射弁の弁座領域
の、本発明にとって重要な部分の構成を、図１の一部を
拡大した図２及び図３を用いて説明する。
【００１０】２つの実施例においては、弁部材５の円筒
形のシャフトと円錐形の弁シール面７との間で、弁部材
５に同様に円錐形の流入面２３が設けられており、該流
入面２３は、円錐形の弁シール面７よりも小さい円錐形
角度を有しているので、流入面２３と弁シール面７との
間の移行部に、環状の座部縁部２５が形成されており、
この座部縁部２５は、上流に隣接する圧力室２１をシー
ルし、弁体３の弁座面９に当接している。弁座９と流入
面２３との間の流入角度αは有利には約５５゜（図示せ
ず）である。良好なシール座を得るために、円錐形の弁
座面９の円錐形角度と、弁部材５における弁シール面７
の円錐形角度とは、約５゜の当接角度差（若しくは座角
差）を有している。座部縁部２５の規定した接触ライン
のために、さらに、環状溝の形状の半径方向の環状の切
欠２７が設けられており、この切欠２７は、下流側で座
部縁部２５に直接続いていて、下流側に向けられた下側
の端部２９で、噴射開口１０の流入開口の上流側に向け
られた上端部３１に対して所定の間隔Ｘを有している。
切欠２７はこの場合、０．２〜０．８mmの曲率半径で湾
曲されており、向き合う壁面に対する最大間隔は、環状
の切欠２７のほぼ中央領域に設けられている。切欠２７
は図２の実施例では、弁部材５の弁シール面７の壁部に
設けられており、この場合、座部縁部２５における横断
面移行部は鋭角状に形成されている。選択的に、所定の
曲率半径によって移行部を形成することも可能である。
切欠の中央領域の最大ギャップ寸法は、約０．０１〜
０．０６mmである。
【００１１】図３に示した第２実施例においては、切欠
２７は、弁座面９の壁部内に配置されていて、同様に下
流側で、座部縁部２５との合致領域に直接続いている。
この場合、第２実施例においても、最大ギャップ寸法ｙ
は切欠２７の中央に設けられている。さらにまた、図３
には、切欠２７の下側の端部２９と、噴射開口１０の流
入開口の上側の端部３１との間の、最小直径を有する環
状ギャップが存在する。
【００１２】本発明による燃料噴射弁は、圧力室２１内
に流入する高圧燃料が弁部材５を戻し力に抗して弁座９
から持ち上げるように働くので、噴射横断面は開放さ
れ、燃料は噴射開口１０を介して内燃機関の燃焼室内に
達する。この場合、開放ストローク運動は、図示の噴射
弁において、相前後して作動する２つの弁ばね１５，１
７によって２段階に分割されるので、まず小さい開放横
断面だけが開放制御され、この小さい開放横断面を介し
て前噴射量が噴射される。次いで、開放横断面の完全な
開放制御後に主噴射量が噴射される。この場合、本発明
に従って、下流側で座部縁部２５に続く横断面拡大部を
設けたことによって、座部縁部２５に形成されたシール
縁は、弁座面９及び／又は弁シール面７の表面非扁平性
においても常に、規定された所定の接触ライン形状を有
することが保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例による噴射弁の縦断面図であ
る。
【図２】弁部材の弁シール面が半径方向の切欠内に設け
られている、図１の一部を拡大した第１実施例を示す図
である。
【図３】弁体に設けられた座面の壁部内に半径方向の切
欠が形成されている、図２と同様の図で、第２実施例を
示す図である。
【符号の説明】
１ 孔、 ３ 弁体、 ４ 中間円板、 ５ 弁部材、
７ 弁シール面、８ 弁座、 ９ 弁座面、 １０
噴射開口、 １１ スラスト部材、 １３ばね室、 １
５ 弁ばね、 １７ 第２の弁ばね、 １９ 圧力ライ
ン、 ２１圧力室、 ２３ 流入面、 ２５ 座部縁
部、 ２７ 切欠、 ２９，３１端部、 α 流入角
度、 β 当接角度差、 ｘ 所定の角度、 ｙ 最大
ギャップ寸法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリードリッヒ ベッキング ドイツ連邦共和国 シュツットガルト マ インツァー シュトラーセ 27

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関のための燃料噴射弁であって、
    弁体（３）の孔（１）内で軸方向の摺動可能な弁部材
    （５）を備えており、該弁部材（５）は、内燃機関の燃
    焼室に向けられた端部で円錐形の弁シール面（７）を有
    していて、該弁シール面（７）で、弁体（３）の孔
    （１）の、燃焼室側の閉鎖した端部に設けられた円錐形
    の弁座面（９）と協働するようになっており、弁シール
    面（７）の円錐形角度と弁座面（９）の円錐形角度との
    間に当接角度差が存在し、この当接角度差によって、弁
    部材（５）と弁体（３）との間に環状の座部縁部（２
    ５）が形成されていて、また下流側で座部縁部（２５）
    に続く弁座面（９）の領域内で少なくとも１つの噴射開
    口（１０）が設けられている形式のものにおいて、 弁部材（５）の弁シール面（７）と弁座面（９）との間
    で、下流側で座部縁部（２５）に続く環状ギャップが、
    噴射開口（１０）の流入開口と座部縁部（２５）との間
    の半径方向の環状の切欠（２７）によって拡大されてい
    ることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射弁。
  2. 【請求項２】 半径方向の環状の切欠（２７）が、弁部
    材（５）の弁シール面（７）の壁部に設けられている、
    請求項１記載の燃料噴射弁。
  3. 【請求項３】 半径方向の環状の切欠（２７）が、弁体
    （３）の弁座面（９）の壁部に設けられている、請求項
    １記載の燃料噴射弁。
  4. 【請求項４】 半径方向の切欠（２７）が座部縁部（２
    ５）に直接続いている、請求項１記載の燃料噴射弁。
  5. 【請求項５】 弁部材（５）が弁座（９）に当接する際
    に、半径方向の切欠（２７）の、下流側に向けられた下
    側の端部（２９）が、噴射開口（１０）の流入開口の、
    上流側に向けられた上側の端部（３１）から最小間隔
    （ｘ）を有しており、これによって半径方向の切欠（２
    ７）と噴射開口（１０）との間に、最小のギャップ寸法
    を有する環状ギャップ領域が存在する、請求項１記載の
    燃料噴射弁。
  6. 【請求項６】 半径方向の切欠（２７）が環状溝として
    構成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
  7. 【請求項７】 座部縁部（２５）と切欠（２７）との間
    に形成された横断面移行部が鋭角に形成されている、請
    求項６記載の燃料噴射弁。
  8. 【請求項８】 座部縁部（２５）と切欠（２７）との間
    に形成された横断面移行部が所定の曲率半径を有してい
    る、請求項６記載の燃料噴射弁。
  9. 【請求項９】 環状溝状の切欠（２７）が湾曲された横
    断面形状を有していて、この横断面形状の、向き合う壁
    面からの中央の最大間隔（ｙ）が約０．０１〜０．０６
    mmである、請求項６記載の燃料噴射弁。
  10. 【請求項１０】 円錐形の弁座面（９）と、弁部材
    （５）に形成された円錐形の弁シール面（７）との間の
    当接角度差（β）が最大で５゜である、請求項１記載の
    燃料噴射弁。
  11. 【請求項１１】 弁シール面（７）の上流側で弁部材
    （５）に円錐形の流入面（２３）が設けられていて、該
    流入面（２３）の円錐角度が、円錐形の弁シール面
    （７）の円錐形角度よりも小さく形成されており、流入
    面（２３）と弁シール面（７）との間の移行部で弁部材
    （５）に座部縁部（２５）が形成されており、弁部材
    （５）の流入面（２３）と弁体（３）の弁座面（９）と
    の間の流入角度（α）が４５゜〜６０゜の大きさであ
    る、請求項１記載の燃料噴射弁。
  12. 【請求項１２】 弁部材（５）を弁座（９）に押しつけ
    る戻し力が２つの弁ばねによって生ぜしめられるように
    なっており、これら２つの弁ばねのうちの第１の弁ばね
    （１５）が弁部材（５）を常に負荷し、第２の弁ばね
    （１７）が、弁部材（５）の開放方向での送りストロー
    クの終了後にこの弁部材（５）の作用する、請求項１記
    載の燃料噴射弁。
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