説明

燃料噴射弁

本発明による燃料噴射弁は特に、噴射開口32への燃料流の均一でかつ時間的に安定した供給が形成され、ひいてはスプレイ(噴流)特性値および流量特性値におけるばらつき減少も達成されることにより特徴付けられる。当該燃料噴射弁(1)は、少なくとも1つの励磁可能なアクチュエータと、弁長手方向軸線に沿って運動可能な弁部材とを有しており、該弁部材が、弁座(28)と協働してシールを形成するようになっている。弁座(28)の上流側には周方向で複数の流通範囲(26)が設けられており、該流通範囲(26)の間には、それぞれ弁部材のための案内範囲(30)が位置している。さらに弁座(28)の下流側には複数の噴射開口(32)が設けられており、該噴射開口(32)の数は前記流通範囲(26)の数とは異なっており、噴射開口(32)は燃料を微細噴霧して送り出す。少なくとも2つの流通範囲(26)が、周方向幅および/または半径方向深さのような寸法、および/または輪郭に関して互いに異なっている。当該燃料噴射弁は、混合気圧縮型の外部点火式の内燃機関の燃焼室内に燃料を直接に噴射するために特に適している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
背景技術
本発明は、請求項1の上位概念部に記載の形式の燃料噴射弁、すなわち内燃機関の燃料噴射装置に用いられる、特に燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁であって、当該燃料噴射弁が、少なくとも1つの励磁可能なアクチュエータと、弁長手方向軸線に沿って運動可能な弁部材とを有しており、該弁部材が、弁座と協働してシールを形成するようになっており、当該燃料噴射弁の噴射側の端部にノズルボディが設けられており、弁座の上流側に周方向で複数の流通範囲が設けられており、該流通範囲の間にそれぞれ弁部材のための案内範囲が位置しており、さらに弁座の下流側に複数の噴射開口が設けられており、該噴射開口の数が前記流通範囲の数とは異なっている形式の燃料噴射弁に関する。
【0002】
図1には、公知先行技術に基づき公知である燃料噴射弁が例示的に図示されている。この燃料噴射弁は内燃機関のシリンダヘッドに設けられた取付け用孔内に挿入されている。このような構造の燃料噴射弁は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第102006049253号明細書に基づき既に公知である。この燃料噴射弁は、電磁回路の形の励磁可能なアクチュエータと、弁長手方向軸線に沿って運動可能な弁部材とを有しており、この場合、弁ニードルに設けられた弁閉鎖体が弁座と協働してシールを形成する。燃料噴射弁の噴射側の端部には弁座体が設けられており、この弁座体はノズルボディに取り付けられている。この弁座体は弁座の上流側で周方向に、燃料を流通させるための複数の流通範囲を有しており、これらの流通範囲の間には、それぞれ弁部材のための案内範囲が位置している。弁座の下流側では、弁座体に複数の噴射開口が設けられている。この燃料噴射弁は、混合気圧縮型の外部点火式の内燃機関の燃料噴射装置における使用のために特に好適である。
【0003】
発明の利点
請求項1の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料噴射弁、すなわち少なくとも2つの流通範囲が、周方向幅および/または半径方向深さのような寸法、および/または輪郭に関して互いに異なっているか、もしくは全周にわたって流通範囲の非対称的な分布が存在していることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁には、次のような利点がある。すなわち、簡単に製作可能な手段で噴射開口への改善された燃料流到達が得られ、その結果として、噴射開口の数が、弁座の上流側における燃料流の供給路の数とは一致していない公知の解決手段に比べて、スプレイ(噴流)特性値および流量特性値におけるばらつき減少が達成される。
【0004】
噴射開口への燃料流の供給は、とりわけ均一化され、時間経過との関係で見て一層安定的となる。噴射開口における流量変動を減少させることができる。これにより、全スプレイパターンは一層安定した印象を残す。その結果、燃焼室内での燃料の一層きれいでかつ一層良好な燃焼が得られる。極端な事例では公知の解決手段における特定のスプレイパターンもしくは噴射開口の特定の設計の際に発生し得る燃焼不良は、本発明によれば回避され得る。燃料噴射弁の本発明における構成は、スプレイガイド式の燃焼方法のためにも適しているので有利である。
【0005】
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および改善が可能となる。
【0006】
少なくとも2つの流通範囲が、弁座の上流側で、周方向幅および/または半径方向深さのような寸法、および/または輪郭に関して互いに異なっていると特に有利である。噴射開口の数に関連して、流通範囲の周方向幅および半径方向深さは、広幅であると同時に深い方の流通範囲、または広幅の流通範囲ならびに深い方の流通範囲が、2つの噴射開口のための所要燃料量を確実にかつ信頼性良く提供するように設計され、それに対して、小幅であると同時に浅い方の流通範囲、または小幅の流通範囲ならびに浅い方の流通範囲が小さくされて、正確に1つの噴射開口のための十分な燃料量が提供されるように変えられている。
【0007】
本発明の有利な構成では、噴射開口の数が、流通範囲の数よりも多い。
【0008】
本発明の別の有利な構成では、5つの流通範囲と、5つよりも多い噴射開口とが設けられている。
【0009】
本発明のさらに別の有利な構成では、流通範囲がノズルボディに形成されている。
【0010】
本発明のさらに別の有利な構成では、噴射開口が、ノズルボディの底区分に形成されているか、またはノズルボディに取付け可能である別個の噴射孔付板に形成されている。
【0011】
本発明のさらに別の有利な構成では、噴射開口は、該噴射開口が斜めに傾けられて半径方向外側に向かって延びるように方向付けられている。
【0012】
本発明のさらに別の有利な構成では、流通範囲が、長手方向溝に似たフローポケットを形成している。
【0013】
本発明のさらに別の有利な構成では、流通範囲の幾何学的形状および寸法は互いに等しく形成されているが、案内範囲の案内面の幅が互いに異なっていて、流通範囲の、周方向で非対称的な分布が存在している。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】公知の構成の燃料噴射弁の一部を示す概略図である。
【図2】ノズルボディに設けられた多数の流通範囲を有する、図1に示した燃料噴射弁の噴射側の端部IIの拡大図である。
【図3】図2に示した公知のノズルボディを図2のIII−III線に沿って断面した断面図である。
【図4】本発明による燃料噴射弁の第1実施形態におけるノズルボディの範囲を示す、図3と同様の断面図である。
【図5】本発明による燃料噴射弁の第2実施形態におけるノズルボディの範囲を示す、図3と同様の断面図である。
【図6】本発明による燃料噴射弁の第3実施形態におけるノズルボディの範囲を示す、図3と同様の断面図である。
【0015】
実施形態の説明
図1につき、公知の燃料噴射弁の基本的構造について簡単に説明する。図1には、1実施形態として、混合気圧縮型の外部点火式の内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁1の形の弁が側面図で図示されている。燃料噴射弁1は、内燃機関の燃焼室25内に燃料を直接噴射するための直接噴射式の燃料噴射弁として構成されている。この燃料噴射弁1は下流側の端部17を頭にして、シリンダヘッド9に設けられた取付け用孔20内に挿入されている。図1に示した燃料噴射弁1の、「II」で示した噴射側の端部17は、燃料噴射弁1の本発明にとって重要な部分を特徴付けているので、図2に拡大図で図示してある。特にテフロン(登録商標)から成るシールリング2により、燃料噴射弁1はシリンダヘッド9の取付け用孔20の壁に対して最適にシールされている。
【0016】
燃料噴射弁1は弁ハウジング22を有しており、この弁ハウジング22の下流側の端部はノズルボディ18として構成されている。弁ハウジング22に設けられた段部21または支持エレメント19の下側の端面21と、取付け用孔20に設けられた、この取付け用孔20の長手方向延在長さに対してたとえば直角に延びる肩部23との間には、扁平な中間部材24が挿入されており、この中間部材24は座金の形に形成されている。
【0017】
燃料噴射弁1の流入側の端部3は、燃料分配管路(フューエルレール)4に対する差込み結合部を有している。この差込み結合部は、断面図で図示されている燃料分配管路4の接続管片6と、燃料噴射弁1に設けられた流入管片7との間でシールリング5によりシールされている。燃料噴射弁1は燃料分配管路4の接続管片6に設けられた収容開口12内に押し込まれている。接続管片6はこの場合、たとえば固有の燃料分配管路4に一体に突設されていて、収容開口12の上流側に小径の流れ開口15を有している。この流れ開口15を介して燃料噴射弁1への燃料供給が行われる。燃料噴射弁1は、この燃料噴射弁1を作動させるための電気的なコンタクトのための電気的な接続コネクタ8を有している。
【0018】
燃料噴射弁1と燃料分配管路4とを、半径方向力がほとんど伝達されることなく互いに間隔を置いて配置し、かつ燃料噴射弁1をシリンダヘッド9の取付け用孔20内に確実に押さえつけておくためには、燃料噴射弁1と接続管片6との間に押え10が設けられている。この押え10は、U字形のブラケット状の構成部分として形成されており、たとえば打抜き・曲げ成形部品として形成されている。押え10は部分環状のベースエレメント11を有しており、このベースエレメント11から折り曲げられて、押えブラケット13が延びている。この押えブラケット13は組み込まれた状態において、燃料分配管路4の接続管片6の下流側の端面14に接触している。
【0019】
図2には、図1に示した燃料噴射弁1の噴射側の端部17が拡大されて図示されている。この端部17はノズルボディ18に設けられた、燃料を流通させるための多数の流通範囲26を有している。燃料噴射弁1は少なくとも1つの励磁可能なアクチュエータ(図示しない)、たとえば電磁回路、圧電式または磁気抵抗式のアクチュエータならびに弁長手方向軸線27に沿って運動可能な弁部材を有している。図示されていない弁部材(弁ニードル、弁閉鎖体)は弁座28と協働してシールを形成する。弁座28は、たとえばノズルボディ18自体に設けられた盲孔29の下流側の端部に形成されている。弁座28の上流側では、ノズルボディ18の盲孔29の壁に周方向で複数の流通範囲26が形成されている。これらの流通範囲26は、弁部材が組み込まれた状態でも弁座28までの燃料流のスムーズな供給を可能にするフローポケットの形に加工成形されている。符号18では、ノズルボディが示されているが、しかしこの場合、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第102006049253号明細書の図2に図示されているような、特にノズルボディに取り付けられた弁座体が設けられていてもよい。
【0020】
図3には、図2に図示された公知のノズルボディ18を、図2のIII−III線に沿って断面した断面図が示されている。この断面図から判るように、流通範囲26は、互いに間隔を置いて配置された、長手方向溝に似たフローポケットを形成している。各流通範囲26の間には、それぞれ軸方向可動の弁部材のための案内範囲30が位置している。公知の構成では、ノズルボディ18に、たとえば5つの流通範囲26が設けられている。弁座28の下流側では、ノズルボディ18の底区分31またはノズルボディ18に取付け可能である択一的な噴射孔付板(インジェクションオリフィスプレート)に、複数の噴孔もしくは噴射開口32が形成されている。これらの噴射開口32を通じて、燃料は微細噴霧されて燃焼室25内に送り出される。噴射開口32は、たとえば底区分31もしくは噴射孔付板の厚さにわたって斜めに傾けられて半径方向外側へ向かって延びるように向けられている。
【0021】
通常、いわゆる多孔弁(マルチオリフィス弁)では、噴射開口32の数が、ノズルボディ18に設けられた流通範囲26の数とは異なっている。図3に示した公知の実施形態では、5つの流通範囲26が設けられているのに対して、弁座28の下流側には7つの噴射開口32が続いている。これによって、これら5つの流通範囲26は互いに対して72゜の規則的な平均間隔を置いて位置していて、互いに等しい周方向幅および半径方向深さを持ってノズルボディ18に加工成形されている。流通範囲26の数と噴射開口32の数との差に基づき、弁の設計に関連して、噴射開口32への燃料流の供給に不安定性が生ぜしめられる。このことは、スプレイ(噴流)特性値および流量特性値の大きなばらつきを招く恐れがあるので不都合である。さらに、噴射量との対応関係が一義的でなくなり、かつ時間的に必ずしも安定しているとは云えなくなるので、不安定な、いわば「ばたついた(flatternd)」スプレイパターンが生じる恐れがある。
【0022】
図4には、図3と同様の断面図で、本発明による燃料噴射弁1の第1実施形態におけるノズルボディ18の範囲が図示されている。この構成では、少なくとも2つの流通範囲26の周方向幅が互いに異なっている。すなわち、少なくとも2つの流通範囲26が、大小異なる周方向幅を有している。噴射開口32の数に関連して、流通範囲26の周方向幅は、たとえば広幅の流通範囲26が、2つの噴射開口32のために必要となる所要燃料量を確実にかつ信頼性良く提供するように設計され、それに対して、小幅の流通範囲26は図3に示した公知の解決手段に比べて小さくされて、正確に1つの噴射開口32のための十分な燃料量が提供されるように変えられている。こうして、噴射開口32への燃料流の均一でかつ時間的に安定した供給が保証され、ひいてはスプレイ特性値および流量特性値におけるばらつき減少が得られる。しかし、永久安定性のためには、案内範囲30の案内面の幅が十分に大きく形成されたままであることが重要である。
【0023】
図5には、図3と同様の断面図で、本発明による燃料噴射弁1の第2実施形態におけるノズルボディ18の範囲が図示されている。この構成では、少なくとも2つの流通範囲26の半径方向深さが互いに異なっている。すなわち、少なくとも2つの流通範囲26が、大小異なる半径方向深さを有している。噴射開口32の数に関連して、流通範囲26の半径方向深さは、たとえば大きな深さを有する深い方の流通範囲26が、2つの噴射開口32のために必要となる所要燃料量を確実にかつ信頼性良く提供するように設計され、それに対して、小さな深さを有する浅い方の流通範囲26が、図3に示した公知の解決手段に比べて小さくされて、正確に1つの噴射開口32のための十分な燃料量が提供されるように変えられている。こうして、噴射開口32への燃料流の均一でかつ時間的に安定した供給が保証され、ひいてはスプレイ特性値および流量特性値におけるばらつき減少が得られる。しかし、流通範囲26の最大深さは、とりわけノズルボディ18の下流側の端部17の耐圧性によって決定される。
【0024】
図6には、図3と同様の断面図で、本発明による燃料噴射弁1の第3実施形態におけるノズルボディ18の範囲が図示されている。この構成では、少なくとも2つの流通範囲26の周方向幅および半径方向深さが互いに異なっている。この点で、この第3実施形態は、前で説明した第1および第2の実施形態の組合せであると云える。噴射開口32の数に関連して、流通範囲26の周方向幅および半径方向深さは、たとえば広幅であると同時に大きな深さを有する流通範囲26、または広幅の流通範囲26ならびに深い方の流通範囲26が、2つの噴射開口32のための所要燃料量を確実にかつ信頼性良く提供するように設計され、それに対して、小幅であると同時に小さな深さを有する浅い方の流通範囲26、または小幅の方の流通範囲26ならびに浅い方の流通範囲26が、図3に示した公知の解決手段に比べて小さくされて、正確に1つの噴射開口32のための十分な燃料量が提供されるように変えられている。こうして、噴射開口32への燃料流の均一でかつ時間的に安定した供給が最適化されて形成され得るようになり、ひいてはスプレイ特性値および流量特性値におけるばらつき減少が得られる。
【0025】
択一的には、全周にわたって流通範囲26の非対称的な分配を形成することもできる。これにより、流通範囲26の均一な分配が放棄されており、この場合、流通範囲26の幾何学的形状および寸法は等しいままであるが、案内範囲30の案内面の幅は変化する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の燃料噴射装置に用いられる、特に燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁(1)であって、当該燃料噴射弁(1)が、少なくとも1つの励磁可能なアクチュエータと、弁長手方向軸線(27)に沿って運動可能な弁部材とを有しており、該弁部材が、弁座(28)と協働してシールを形成するようになっており、当該燃料噴射弁(1)の噴射側の端部(17)にノズルボディ(18)が設けられており、弁座(28)の上流側に周方向で複数の流通範囲(26)が設けられており、該流通範囲(26)の間にそれぞれ弁部材のための案内範囲(30)が位置しており、さらに弁座(28)の下流側に複数の噴射開口(32)が設けられており、該噴射開口(32)の数が前記流通範囲(26)の数とは異なっている形式の燃料噴射弁において、少なくとも2つの流通範囲(26)が、周方向幅および/または半径方向深さのような寸法、および/または輪郭に関して互いに異なっているか、もしくは全周にわたって流通範囲(26)の非対称的な分布が存在していることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁。
【請求項2】
噴射開口(32)の数が、流通範囲(26)の数よりも多い、請求項1記載の燃料噴射弁。
【請求項3】
5つの流通範囲(26)と、5つよりも多い噴射開口(32)とが設けられている、請求項2記載の燃料噴射弁。
【請求項4】
流通範囲(26)がノズルボディ(18)に形成されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
【請求項5】
噴射開口(32)が、ノズルボディ(18)の底区分(32)に形成されているか、またはノズルボディ(18)に取付け可能である別個の噴射孔付板に形成されている、請求項1から4までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
【請求項6】
噴射開口(32)は、該噴射開口(32)が斜めに傾けられて半径方向外側に向かって延びるように方向付けられている、請求項1から5までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
【請求項7】
流通範囲(26)が、長手方向溝に似たフローポケットを形成している、請求項1から6までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。
【請求項8】
流通範囲(26)の幾何学的形状および寸法は互いに等しく形成されているが、案内範囲(30)の案内面の幅が互いに異なっていて、流通範囲(26)の、周方向で非対称的な分布が存在している、請求項1から7までのいずれか1項記載の燃料噴射弁。

【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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【公表番号】特表2013−516569(P2013−516569A)
【公表日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−547469(P2012−547469)
【出願日】平成22年12月6日(2010.12.6)
【国際出願番号】PCT/EP2010/068957
【国際公開番号】WO2011/082916
【国際公開日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【出願人】(390023711)ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ROBERT BOSCH GMBH
【住所又は居所原語表記】Stuttgart, Germany
【Fターム(参考)】