JPH10141185A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 内燃機関の燃料噴射弁であって、弁体１
の孔９内で軸方向に摺動可能な弁部材１１が設けられて
いて、該弁部材がシール面２７を有しており、該シール
面によって、弁部材１１は弁体に設けられた弁座面２９
と協働するようになっており、少なくとも１つの噴射孔
４５が設けられていて、該噴射孔が、弁部材開放ストロ
ーク運動中に、所定の空ストローク通過後で弁シール面
２７が弁座２９から持ち上がってから、開放制御される
ようになっている形式のものにおいて、噴射孔４５が弁
体１の壁部内に設けられており、噴射孔４５の入口側開
口４７が弁部材１１によって閉鎖可能である。 【効果】 存在する噴射システム若しくはその収容装置
内に容易に挿入することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射弁であって、弁体の孔内で軸方向に摺動可能な弁部材
が設けられていて、該弁部材がシール面を有しており、
該シール面によって、弁部材は弁体に設けられた弁座面
と協働するようになっており、少なくとも１つの噴射孔
が設けられていて、該噴射孔が、弁部材開放ストローク
運動中に、所定の空ストローク通過後で弁シール面が弁
座から持ち上がってから初めて、開放制御されるように
なっ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
許公開第４３４０８８３号明細書により公知の、内燃機
関用の燃料噴射弁においては、ピストン状の弁部材が、
弁体の孔内で軸方向に摺動可能であって、該弁体は、そ
の自由端部が、供給しようとする内燃機関の燃焼室内に
突入している。このときに、公知の弁部材はその下側の
燃焼室側の端部が、弁体の孔から突き出る閉鎖ヘッドを
有している。この閉鎖ヘッドの、弁体側に向いた環状縁
部は、円すい形の弁シール面を形成しており、この弁シ
ール面は、弁体に設けられた円すい形の弁座と協働す
る。この際に、弁部材は、その閉鎖ヘッドで開口する領
域が、弁体の孔内でシールされたガイドされていて、こ
の領域内で噴射孔を有している。これらの噴射孔は、弁
部材の孔を介して燃料の満たされた圧力室に接続されて
いる。この有利には２列の、軸方向で互いに上下に配置
された噴射孔は、閉鎖した噴射弁において、弁体の孔の
壁によって閉鎖されている。弁部材の外方に向けられた
開放ストローク運動の開始と共に、まず、弁部材の弁シ
ール面が定置の弁座から持ち上がり、所定の空ストロー
クが行われてから、下側の噴射孔列が、弁体による閉鎖
から開放され露出されるので、第１の部分噴射横断面が
開放制御され、この部分噴射横断面を介して燃料が燃焼
室内に噴射される。弁体における開放圧力がさらに上昇
すると、弁部材の開放ストローク運動は継続され、噴射
孔の第２の噴射孔列も、弁体による閉鎖から開放され露
出されるので、噴射弁における全噴射横断面が開放され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御可
能な噴射横断面を備えた公知の燃料噴射弁は、比較的大
きく、構造的に高価に構成されているので、正確に適応
させなければ、存在する噴射システム内に組み込むこと
ができないという欠点がある。しかも、公知の噴射弁に
おいては、弁部材のストローク運動中に、噴射孔の位置
及びひいては燃焼室内の噴射流が変わるので、噴射孔の
位置を最適なものにすることは困難である。

【０００４】そこで本発明の課題は、以上のような欠点
を取り除くことである。

【０００５】

【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、噴射孔が弁体の壁部内に設けられており、
噴射孔の入口側開口が弁部材によって閉鎖可能である。

【０００６】

【発明の効果】請求項１の特徴部に記載した特徴を有す
る、内燃機関のための本発明による燃料噴射弁は、制御
可能な噴射横断面が構造的に簡単に構成されているにも
拘わらず、また従来の噴射弁と同じ外側寸法を有してい
ることに基づいて、存在する噴射システム若しくはその
収容装置内に容易に挿入することができる。このため
に、本発明による燃料噴射弁は、噴射孔が有利な形式で
弁体に配置されていて、噴射弁の閉鎖した状態で、噴射
孔が弁部材によって閉鎖されるようになっている。

【０００７】このために弁部材は、その燃焼室側の端部
でスリーブ弁を有しており、該スリーブ弁は、弁体孔内
でシールされてガイドされていて、その外周面が噴射孔
を覆うようになっている。このときに、スリーブ弁と孔
壁部との対が、噴射弁における第１のシールを形成し、
この第１のシールが、有利な形式でシール座部を補うよ
うになっている。このシール座は、弁部材における円す
い形の弁シール面と、弁体における円すい形の弁座との
間に形成されていて、燃料の流れ方向でスリーブ弁の手
前に配置されている。このような形式で、非常に高い噴
射圧においても高いシール作用が得られ、この際に、本
来のシール座部は噴射弁内に配置されていて、これによ
って燃焼ガスによる汚れから保護されるので、本発明に
よる噴射弁は高い作動確実性を有している。この場合、
多数の有利には２つの、弁体の軸方向で上下に配置され
た噴射孔の列が設けられており、これらの噴射孔の列
が、所定の空ストロークの通過後にスリーブ弁によって
相次いで開放される。この２つの噴射孔列の代わりに、
多数の噴射孔列並びに、これらの噴射孔列の任意の構成
及び配置が可能である。さらにまた、公知の噴射システ
ム、例えば２−ばねホルダ、共同噴射システム（Common
Rail-System）又はその他の電磁制御式の噴射システム
と組み合わせることも可能である。段付けされた閉鎖力
によって、弁部材の開放ストローク運動を、直線的に減
衰するか又は多段階式に有利には２段階式に形成するこ
とも可能であって、この際に、弁部材は、各開放ストロ
ーク段階の経過後に、噴射孔列が丁度完全に開放制御さ
れた位置に存在する。ストローク運動に付加的に、噴射
割合は有利な形式で、噴射横断面の数、構成、配置及び
組み合わせを介して、制御される。従来の座付きノズル
において公知であるようは、シール座部における絞り
は、この噴射形状においては生じない。全噴射中におけ
る最も狭い横断面は、噴射孔における噴射横断面だけで
ある。なぜならば、適当に設計することによって、噴射
横断面が開放された時には、座部における絞り箇所はも
はや有効ではないからである。弁体における噴射孔の配
置は、その位置が一定であるという利点を有している。
しかも、噴射流の角度変化は、内側に位置するスリーブ
弁において、部分的に覆われた噴射孔によって、噴射孔
出口における覆いにおけるように強く作用しないので、
噴射流はより正確に調節することができる。

【０００８】弁部材の圧力負荷に基づいて、非常に高い
噴射圧においても、弁部材を強化する手段を講じる必要
はない。この際に、噴射弁は選択的に、内方に開放する
か又は外方に開放する弁部材を備えていてよい。この場
合、弁部材のスリーブ弁におけるそれぞれ１つの環状縁
部が制御縁を形成しており、この制御縁が噴射孔を通過
することによって、噴射の開始及び終了が制御される。
図示の実施例以外に、外方に開放する弁部材が、スリー
ブ弁において相応の横方向溝及び長手方向溝を有してい
て、これらの溝を介して、燃料が高圧通路から各噴射孔
に流入するようになっていていもよい。

【０００９】本発明による燃料噴射弁のその他の有利な
構成は、明細書、図面及び請求項に記載されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
用いて詳しく説明する。

【００１１】図１及び図２に示された本発明の第１実施
例による燃料噴射弁は、弁体１を有しており、該弁体１
は、その下側の自由な端部が、供給しようとする内燃機
関の図示していない燃焼室内に突入している。弁体１
は、燃焼室から離れた方の、上側の端部で、軸方向で弁
保持体５に対して緊締されており、この場合、弁体１と
弁保持体５との間に中間円板７が緊締されている。弁体
１は、その上側の端面から延びる軸方向の袋孔９を有し
ており、該袋孔９内で、ピストン状の弁部材１１が軸方
向で摺動可能にガイドされている。この弁部材１１はそ
の一方の端部が、弁体１の燃焼室側の領域内に突入して
いて、他方の、燃焼室とは反対側の端部は、直径が減少
されたシャフト部分１３が中間円板７を貫通して、弁保
持体５内に配置されたばね室１５内に突入している。こ
のばね室１５内では、弁ばね１７が緊締されており、こ
の弁ばね１７は、弁部材１１とは反対側の上側の端部
が、ばね室１５のケーシング段部で支えれらていて、他
方側が、ばね受け１９を介して弁部材１１に係合してい
る。図示の実施例では１つの弁ばねだけが示されている
が、選択的に、相前後して働く２つの弁ばね（２−ばね
ホルダ）を設けることも可能である。

【００１２】弁部材１１は、その上側の端部がまず、弁
体１の孔９内でシールされてにガイドされていて、孔９
の拡張部によって形成された圧力室２１（図２）の領域
内で加圧ショルダ２３を有しており、該加圧ショルダ２
３を介して、弁体１１の直径が燃焼室に向かって小さく
なり、この加圧ショルダ２３で、高圧燃料が弁部材１１
に開放方向で作用する。加圧室内への高圧燃料供給は、
噴射弁を軸方向で貫通する圧力通路２５を介して行われ
る。この圧力通路２５に、燃料噴射ポンプから導出され
た、図示していない噴射導管が接続されている。弁部材
は、加圧ショルダ２３の下流側の中央の区分で円錐形の
横断面減少部を有しており、該横断面減少部が弁シール
面２７を形成している。この弁シール面２７は、弁体１
に設けられた、向き合う円錐形の弁座面２９と協働す
る。この弁座面２９は孔９の直径減少部に形成されてい
る。この場合、弁シール面２７の下流側で、円筒形の延
長部が弁部材１１に形成されている。この延長部は、ス
リーブ弁３１を形成しており、このスリーブ弁３１は、
弁座２９に続く、孔９の孔区分３３内でシールされたガ
イドされていて、その下側の自由な端面３５が、孔９の
閉鎖した端部で燃焼室３７を制限している。この燃焼室
３７は、端面３５から延びる長手方向孔３９と、この長
手方向孔３９と交差する、環状室４３を備えた横方向孔
４１とに接続されている。この環状室４３は弁座面２９
に直接隣接している。弁体１の下側の燃焼室側の端部に
は噴射孔４５が設けられている。これらの噴射孔４５
は、孔９の区分３３から延びて、供給しようとする内燃
機関の燃焼室内に開口しており、この場合、軸方向で間
隔を保って配置された、有利には２つの噴射孔４５の列
が設けられている。孔区分３３の壁部における、噴射孔
４５の入口側開口４７は、弁座２９に当接する弁部材１
１（噴射弁を閉鎖する）において、スリーブ弁３１の周
壁によってシールされて閉鎖されている。

【００１３】スリーブ弁３１の外周面と端面３５との移
行部に形成された環状縁部は、弁部材１１の制御縁４９
を形成しており、この制御縁４９が噴射孔４５の入口側
開口４７を通過することによって、噴射過程が開始又は
終了される。

【００１４】本発明による燃料噴射弁は次のような形式
で作業する。

【００１５】図２に示された閉鎖した噴射弁において、
弁部材１１は、弁ばね１７によって、その弁シール面２
７が弁座２９でシールされて保持されている。噴射孔４
５は、弁部材１１のスリーブ弁３１によって覆われてい
る。噴射過程の開始時点で、高圧下にある燃料が圧力通
路２５を介して圧力室２１内に流入し、加圧ショルダ２
３を介して開放方向で弁部材１１に作用する。所定の噴
射圧が得られると、弁部材１１に作用する開放力が、弁
ばね１７の閉鎖力を上回って、弁部材１１が弁座２９か
ら持ち上がる。このときに開放されたシール座を介して
高圧燃料が、スリーブ弁３１に設けられた孔４１，３９
を介して燃焼室３７内に流入し、端面３５に作用する燃
料圧が、弁部材１１の内方に向けられた開放ストローク
運動を補助する。所定の空ストロークが通過すると、制
御縁４９は、噴射孔４５の下側の列（その開放された横
断面が部分噴射横断面に相当する）を通過し、この噴射
孔の列を介して燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射され
る。この時に、燃料圧が短時間所定のレベルを維持する
ので、弁部材１１は、燃料圧が再び上昇して、弁部材１
１がさらに摺動して燃料開口４５の第２の上側の列も開
放されるまで、第１の噴射孔列を開放する位置で保持さ
れる。従って全噴射横断面に亙っての燃料噴射が行われ
る。このときに、この段付けされた弁部材開放ストロー
ク運動は、選択的に、その他の例えば２−ばねホルダ、
共同噴射システム又は電磁弁制御式のポンプ−ノズル−
ユニット等の公知の噴射システムによって形成してもよ
い。噴射の終了は、噴射ポンプによる高圧供給の終了に
よって行われる。これによって、圧力室２１内の圧力
は、必要な開放圧力を再び下回り、弁ばね１７は弁部材
を押し戻して弁座面２９に当てつける。この際に、孔９
内におけるスリーブ弁３１のシールされたガイドは、弁
シール面２７と弁座面２９との間のシール座に対して付
加的に、高いシール作用を提供するので、１２００バー
ル（bar)を越える高い噴射圧においても、高い機能的確
実性が保証される。

【００１６】図３及び図４に示された本発明による燃料
噴射弁の第２実施例と、第１実施例のものとの相違点
は、主として弁部材の開放ストローク運動である。つま
り、第２実施例のものでは、弁部材の開放ストローク運
動が外方に向けられている。このために、弁部材１１
は、第２実施例においては、その燃焼室側の下側の端部
で、スリーブ弁３１を形成する直径拡大部を有してい
る。この直径拡大部によって、弁部材１１は、弁体１内
に孔９の下側の区分３３内でシールされてガイドされて
いる。この際に、スリーブ弁３１から弁部材シャフトへ
の横断面移行部は、弁部材１１における円錐形の弁シー
ル面２７を形成している。この弁シール面２７は弁体１
１の弁座面２９と協働する。この弁座面２９は、孔区分
３３に向かう孔９の円錐形の直径拡大部に形成されてい
る。スリーブ弁３１の外周面から弁座シール面２７への
移行部に形成された環状縁部は、制御縁４９を形成して
おり、この制御縁４９が、噴射孔４５の入口側開口４７
を通過すると、高圧噴射の開始及び終了が制御される。
噴射孔４５は、第１実施例のものと同様に、孔９の区分
３３の領域内で弁体１の壁部に軸方向で互いに上下に配
置されていて、外方に向けられた弁部材開放ストローク
運動において相次いで制御縁４９によって開放制御され
るので、高圧下にある燃料が圧力通路２５から弁シール
面２７に沿って入口側開口４７に流入し、公知の形式で
噴射孔４５を介して、噴射のために内燃機関の燃焼室内
に達する。第２実施例においても同様に、弁部材開放ス
トローク運動は２段階で行われ、リセット部材の各閉鎖
力段に１つの弁部材開放ストローク位置が配属されてお
り、この弁部材開放ストローク位置において、それぞれ
１つの、軸方向で上下に配置された噴射孔４５が、スリ
ーブ弁３１によって丁度開放制御されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】弁部材が内方に向かって弁座から持ち上げられ
るようになっている、本発明の第１実施例による燃料噴
射弁の部分断面図である。

【図２】図１の符号IIで示した部分の拡大断面図であ
る。

【図３】弁部材が外方に向かって弁座から持ち上げられ
るようになっている、本発明の第２実施例による燃料噴
射弁の断面図である。

【図４】図３の符号IVで示した部分の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 弁体、 ３ 緊締ナット、 ５ 弁保持体、 ７
中間円板、 ９袋孔、 １１ 弁部材、 １３ シャフ
ト、 １５ ばね室、 １７ 弁ばね、１９ ばね受
け、 ２１ 圧力室、 ２３ 加圧ショルダ、 ２５
圧力通路、 ２７ 弁シール面、２９ 弁座面、 ３１
スリーブ弁、 ３３ 孔区分、３５ 端面、３７ 燃
料室、 ３９ 長手方向孔、 ４１ 横方向孔、 ４３
環状室、 ４５ 噴射孔、 ４７ 入口側開口、 ４９
制御縁

フロントページの続き (72)発明者 ウーヴェ ゴードン ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン ダイムラーシュトラーセ 18

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射弁であって、弁体
   （１）の孔（９）内で軸方向に摺動可能な弁部材（１
   １）が設けられていて、該弁部材（１１）がシール面
   （２７）を有しており、該シール面（２７）によって、
   弁部材（１１）は弁体（１）に設けられた弁座面（２
   ９）と協働するようになっており、少なくとも１つの噴
   射孔（４５）が設けられていて、該噴射孔（４５）が、
   弁部材開放ストローク運動中に、所定の空ストローク通
   過後で弁シール面（２７）が弁座（２９）から持ち上が
   ってから、開放制御されるようになっている形式のもの
   において、 噴射孔（４５）が弁体（１）の壁部内に設けられてお
   り、噴射孔（４５）の入口側開口（４７）が弁部材（１
   １）によって閉鎖可能であ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】 弁部材（１１）が、その燃焼室側の端部
   で、弁体（１）の孔（９）内でシールされてガイドされ
   たスリーブ弁（３１）を形成しており、該スリーブ弁
   （３１）が、噴射弁の閉鎖時に噴射孔（４５）の入口側
   開口（４７）を覆うようになっている、請求項１記載の
   燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 弁部材（１１）がスリーブ弁（３１）の
   上流側で、弁シール面（２７）を形成する円錐形の面を
   有しており、該面によって、弁部材（１１）は、弁体
   （１）の孔（９）に形成された、弁座面（２９）を形成
   する円錐形の横断面移行面と協働する、請求項２記載の
   燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 軸方向で互いに上下に配置された多数の
   噴射孔（４５）が弁体（１）に設けられており、これら
   の噴射孔（４５）が、弁部材（１１）の開放ストローク
   中に相前後して開放制御可能である、請求項１記載の燃
   料噴射弁。
5. 【請求項５】 弁部材（１１）が、戻し力に抗して内方
   に向かって弁座（２９）から持ち上がり可能である、請
   求項３記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 弁部材（１１）が、戻し力に抗して外方
   に向かって弁座（２９）から持ち上げ可能である、請求
   項３記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 スリーブ弁（３１）の下側の自由な端面
   （３５）が弁体（１）の孔（９）の閉鎖された底部内で
   燃料室（３７）を制限しており、該燃料室（３７）が、
   長手方向孔（３９）及び、この長手方向孔（３９）と交
   差する、スリーブ弁（３１）に形成された横方向孔（４
   １）を介して、下流側で弁座面（２９）に隣接する環状
   室（４３）に接続されている（図１及び図２）、請求項
   ５記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 スリーブ弁（３１）の外周面と端面（３
   ５）との間の移行部の環状縁部が制御縁（４９）を形成
   しており、該制御縁（４９）が、噴射孔（４５）の入口
   側開口（４７）を通過する際に、燃料噴射の開始及び終
   了を規定する、請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 円すい形の弁シール面（２７）がスリー
   ブ弁（３１）の外周面へ移行する移行部に形成された、
   弁部材（１１）の環状縁部が制御縁（４９）を形成して
   おり、該制御縁（４９）が、噴射孔（４５）の入口側開
   口（４７）を通過する際に、燃料噴射の開始及び終了を
   規定する、請求項６記載の燃料噴射弁。
10. 【請求項１０】 弁部材（１１）の戻し部材が設けられ
    ており、該戻し部材が、弁部材（１１）の完全な開放ス
    トローク運動中に多段式の閉鎖力を弁部材（１１）に加
    える、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴
    射弁。
11. 【請求項１１】 各閉鎖力段に、軸方向で上下に配置さ
    れた噴射孔（４５）のうちの１つがスリーブ弁（３１）
    によって開放制御される、弁部材開放ストローク位置
    が、配属されている、請求項１０記載の燃料噴射弁。