JP5231705B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、シールリングを備えた燃料噴射弁から出発する。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５６６５号明細書に基づき、球欠状もしくはざる底球面状の支持面を有する支持体から成る補償エレメントを有している燃料噴射装置が公知である。この補償エレメントを介して、燃料噴射弁が、シリンダヘッドに設けられた取付け穴内で支持される。取付け穴と燃料噴射弁との間の環状ギャップでは、燃料噴射弁に設けられた溝内にシールリングが配置されており、このシールリングは環状ギャップを燃焼室に対してシールしている。燃料噴射弁は球面状に加工成形された球欠状面もしくはざる底球面状面に支持面で載置されているので、取付け穴の軸線に対してある程度の角度偏差を持って燃料噴射弁を組み付けて、適当な手段、たとえば緊締爪によって取付け穴内へしっかりと押し込むことができる。したがって、燃料供給管路に対する簡単な適合が可能となる。したがって、燃料噴射弁の製作時の誤差や組付け時の誤差を補償することができる。

しかし、この公知の構成は、たしかに一層大きな誤差角度を可能にするが、しかし取付け穴と燃料噴射弁との間の環状ギャップのシールの問題を一層高めてしまうという欠点がある。なぜならば、より大きな傾倒角度では、シールリングが大きな横断面と大きな弾性とを有することにより、シールがシールリングの弾性によってのみ行なわれ、そして著しく不均一に圧潰された状態でもシール作用を発揮しなければならないからである。

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には、従来のものに比べて次のような利点がある。すなわち、燃料噴射弁が取付け穴の軸線に対して比較的大きな角度範囲にわたって旋回した場合でも、取付け穴と燃料噴射弁との間の環状ギャップの確実なシールが可能となる。さらに、環状ギャップをシールするための本発明による解決手段は、簡単かつ廉価に製作され得る。

請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載のシールリングを備えた燃料噴射弁の有利な改良が可能となる。

特に、燃料噴射弁は弁座支持体もしくはノズルボディを深絞り成形部分として有することができ、この深絞り成形部分に、たとえばローリング加工により、部分球面状の面を廉価に製作することができる。

実施例の説明
図１に示した、シールリング１ａを備えた本発明による燃料噴射弁１は、混合気圧縮型火花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の形で構成されている。燃料噴射弁１は、シリンダヘッド１ｂに設けられた取付け穴（図示しない）内に挿入されている。シリンダヘッド１ｂはシールリング１ａの範囲内でのみ断面で書き込まれている。なぜならば、本発明にとって重要となる当該範囲は、後続の図面で詳しく説明するからである。燃料噴射弁１は特に、内燃機関の燃焼室（図示しない）内へ燃料を直接噴射するために適している。

燃料噴射弁１はノズルボディ２を有している。このノズルボディ２内には、弁ニードル３が案内されている。この弁ニードル３は弁閉鎖体４と作用結合しており、この弁閉鎖体４は弁座体５に配置された弁座面６と協働して、密なシールシートを形成する。この燃料噴射弁１は本実施例では、噴射開口７を備えた、内方へ向かって開くタイプの燃料噴射弁である。ノズルボディ２は、アクチュエータとして働く電磁コイル１０のアウタポールもしくは外側磁極９に対してパッキン８によりシールされている。電磁コイル１０はコイルハウジング１１内にカプセル封入されていて、コイル枠体１２に巻き付けられている。このコイル枠体１２は電磁コイル１０のインナポールもしくは内側磁極１３に接触している。内側磁極１３と外側磁極９とはギャップ２６によって互いに分離されていて、結合部材２９に支持されている。電磁コイル１０は、電気的な差込みコンタクト１７を介して線路１９により供給可能となる電流によって励磁される。差込みコンタクト１７はプラスチック被覆体１８によって取り囲まれており、このプラスチック被覆体１８は内側磁極１３を取り囲んで埋め込むように射出成形されていてよい。

弁ニードル３はディスク状に形成された弁ニードルガイド１４内に案内されている。行程調節のためには、弁ニードルガイド１４とペアを成す対応する調節ディスク１５が働く。この調節ディスク１５の他方の側には、可動子もしくはアーマチュア２０が配置されている。このアーマチュア２０はフランジ２１を介して弁ニードル３に摩擦接続的に結合されており、弁ニードル３は溶接シーム２２を介してフランジ２１に結合されている。フランジ２１には戻しばね２３が支持されており、この戻しばね２３は燃料噴射弁１の本実施例の構造ではスリーブ２４によってプレロードもしくは予荷重をかけられる。弁ニードルガイド１４内と、アーマチュア２０内と、弁座体５内とには燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが延びており、これらの燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、中央の燃料供給部１６を介して供給されてフィルタエレメント２５によって濾過された燃料を噴射開口７にまで案内する。燃料噴射弁１はパッキン２８によって燃料流入部（図示しない）に対してシールされている。書き込まれた角度αは、この燃料流入部（図示しない）と取付け穴との間の製作誤差もしくは組付け誤差を補償するための、燃料噴射弁１の所望の傾動可能性を示している。

燃料噴射弁１の休止状態では、アーマチュア２０が戻しばね２３によってその行程方向とは逆の方向に負荷され、この場合、弁閉鎖体４は弁座６に密に当て付けられた状態に保持される。電磁コイル１０が励磁されると、電磁コイル１０は磁界を形成し、この磁界がアーマチュア２０を戻しばね２３のばね力に抗して行程方向に運動させる。この場合、この行程は休止位置で内側磁極１３とアーマチュア２０との間に位置する作業ギャップ２７によって規定されている。アーマチュア２０は、弁ニードル３と溶接されたフランジ２１を同じく行程方向に連行する。弁ニードル３と作用結合している弁閉鎖体４が弁座面６から持ち上げられ、そして、燃料通路３０ａ，３０ｂ，３０ｃを介して噴射開口７に供給された燃料が噴射される。

コイル電流が遮断されると、アーマチュア２０は磁界の十分な消失後に戻しばね２３の押圧力によって内側磁極１３から降下し、これにより、弁ニードル３と作用結合しているフランジ２１は行程方向とは逆の方向に運動する。これにより、弁ニードル３も同じ方向に運動し、これにより弁閉鎖体４が弁座面６に載着され、そして燃料噴射弁１が閉じられる。

図２には、本発明による燃料噴射弁１とは異なる公知先行技術による、シールリング３３を備えた燃料噴射弁３１の、図１で一点鎖線で囲んだ区分ＩＩＩに相当する範囲の断面図が示されている。

燃料噴射弁３１は、この場合に横断面で示された環状の溝３２を有しており、この溝３２内にはシールリング３３が配置されている。このシールリング３３は、燃料噴射弁３１と、シリンダヘッド１ｂに設けられた取付け穴３９との間に位置する環状ギャップ３４を、燃焼室（図示しない）に対してシールしている。溝３２内に設けられた環状の隆起部３６により、ほぼ横断面方形のシールリング３３のシール作用が助成される。

ところで、燃料噴射弁３１が取付け穴３９に対して正確に整合せずに、誤差を補償すべく軽度に傾倒された状態で組み付けられると、シールリング３３の面圧が不均一となる。傾倒角度が過度に大きくなると、不シール性が生じる恐れがある。

図３には本発明による燃料噴射弁１の、図１の区分ＩＩＩを示す横断面図が示されている。互いに対応する構成部分は同じ符号で示されている。

燃料噴射弁１はノズルボディ２の外周に溝３７を有している。この溝３７内にシールリング１ａが配置されている。このシールリング１ａは、燃料噴射弁１とシリンダヘッド１ｂに設けられた取付け穴３９との間に位置する環状ギャップ３８を燃焼室（図示しない）に対してシールしている。シールリング１ａは、断面凹面状に形成された部分球面状の接触面４０を有しており、この接触面４０は、燃料噴射弁１に設けられた、対応する部分球面状の対応面４０ａと協働する。

部分球面状の接触面４０および対応面４０ａは、たとえば燃料噴射弁１もしくは弁ニードル３の中心軸線上に中心点を持つ曲率半径ｒを有している。

そこで、この燃料噴射弁１が取付け穴３９に対して正確に整合せずに、誤差を補償すべく角度αだけ傾倒された状態で組み付けられた場合、シールリング１ａの面圧は依然として均一のままとなる。部分球面状の接触面４０および対応面４０ａに沿って燃料噴射弁１とシールリング１ａとが、シールリング１ａの圧潰を招くことなしに、適合された位置へスライドする。なぜならば、部分球面状の接触面４０および対応面４０ａの旋回中心点が正確に取付け穴３９の中心軸線４１上に位置し、ひいては角度α分の傾倒動作の旋回支点に位置するからである。このことは比較的大きな角度にまで可能である。シールリング１ａはテフロン（登録商標；ポリテトラフルオロエチレン）から製造されていると有利である。他方において、シールリング１ａのために別の公知のシーリング材料、たとえばエラストマ材料を使用することもできる。

ノズルボディ２もしくは弁座支持体を金属薄板の深絞り成形部分として形成し、この深絞り成形部分に部分球面状の対応面４０ａをたとえばローリング加工（Ｒｏｌｌｉｅｒｅｎ）によって加工成形することにより、燃料噴射弁１の部分球面状の対応面４０ａを特に廉価に製造することができる。

図４には、シールリング１ａを備えた本発明による燃料噴射弁１の別の実施例を図１の区分ＩＩＩに相当する範囲で示す断面図が示されている。この実施例による燃料噴射弁１は、シールリング１ａの構成の点でこれまでの実施例とは異なっている。互いに対応する構成部分は同じ符号で示されている。

燃料噴射弁１はそのノズルボディ２の外周面に溝３７を有しており、この溝７内にシールリング１ａが配置されている。このシールリング１ａは、燃料噴射弁１とシリンダヘッド１ｂに設けられた取付け穴３９との間に位置する環状ギャップ３８を燃焼室（図示しない）に対してシールする。シールリング１ａは、取付け穴３９と燃料噴射弁１との間の環状ギャップ３８内で燃焼室側に、つまり燃焼室寄りに位置する面に、全周にわたって延びる環状の下側の溝４２を有している。シールリング１ａの、取付け穴３９と燃料噴射弁１との間の環状ギャップ３８内で燃焼室とは反対の側に、つまり燃焼室から遠い方の側に位置する面は、全周にわたって延びる環状の上側の溝４３を有している。上側の溝４３と下側の溝４２は、本実施例ではそれぞれシールリング１ａの高さの約１／４に相当する長さにわたって形成されている。燃料噴射弁１の部分球面状の対応面４０ａは、シールリング１ａに設けられた、断面凹面状に形成された部分球面状の対応する接触面４０と協働する。両方の面、つまり接触面４０および対応面４０ａの曲率半径ｒは、その中心点が燃料噴射弁１もしくは弁ニードル３の中心軸線４１上に位置するように選択されている。

したがって、燃料噴射弁１は、誤差を補償するために角度αだけ傾倒させた状態で組み付けることができる。下側の溝４２内に環状ギャップ３８を介して燃焼室圧が作用し得るので、下側の溝２４によって部分球面状の接触面４０および対対応面４０ａの下側の区分における面圧が高められる。これによりシール作用が増大する。下側の溝４２と上側の溝４３とによって、角度α分の傾倒時にシールリング１ａの変形が生じる危険も減じられる。なぜならば、十分なシール作用を生ぜしめるために、シールリング１ａの弾性変形に基づいた高いプレロードもしくは予荷重は必要とならず、部分球面状の接触面４０と対応面４０ａとが、軽度に互いに沿ってスライドし得るからである。それにもかかわらず、燃焼ガスの貫徹を阻止するためには十分に高い面圧を達成することができる。

シールリングを備えた本発明による燃料噴射弁の断面図である。 公知先行技術によるシールリングを備えた燃料噴射弁の構成を示す、図１の区分ＩＩＩに相応する区分の拡大断面図である。 図１の区分ＩＩＩを拡大して示す断面図である。 シールリングを備えた燃料噴射弁の本発明による別の実施例を示す、図１の区分１１１に相応する区分の拡大断面図である。

Claims (8)

1. 内燃機関のシリンダヘッド（１ｂ）に設けられた取付け穴（３９）内に挿入可能である燃料噴射弁（１）であって、取付け穴（３９）内で当該燃料噴射弁（１）を全周にわたって取り囲むようにシールリング（１ａ）が配置されている形式のものにおいて、シールリング（１ａ）が、当該燃料噴射弁（１）に対する部分球面状の、横断面凹面状に形成された接触面（４０）を有しており、該接触面（４０）が、当該燃料噴射弁（１）に設けられた、対応する部分球面状の、横断面凸面状に形成された対応面（４０ａ）に接触していることを特徴とする燃料噴射弁。
   
2. シールリング（１ａ）が、取付け穴（３９）と当該燃料噴射弁（１）との間の環状ギャップ（３８）内で燃焼室側に位置する面に、全周にわたって延びる環状の下側の溝（４２）を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
   
3. シールリング（１ａ）が、取付け穴（３９）と当該燃料噴射弁（１）との間の環状ギャップ（３８）内で燃焼室とは反対の側に位置する面に、全周にわたって延びる環状の上側の溝（４３）を有している、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
   
4. シールリング（１ａ）の部分球面状の接触面（４０）および当該燃料噴射弁（１）の部分球面状の対応面（４０ａ）の旋回中心点が当該燃料噴射弁（１）の中心軸線（４１）に位置するように前記接触面（４０）および前記対応面（４０ａ）の半径（ｒ）が設定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
   
5. シールリング（１ａ）が、当該燃料噴射弁（１）に設けられた周方向の溝（３７）内に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
   
6. シールリング（１ａ）を収容するための前記溝（３７）が、ノズルボディ（２）もしくは弁座支持体に加工成形されている、請求項５記載の燃料噴射弁。
   
7. ノズルボディ（２）もしくは弁座支持体が深絞り成形部分として形成されており、該深絞り成形部分に当該燃料噴射弁（１）の部分球面状の対応面（４０ａ）が加工成形されている、請求項６記載の燃料噴射弁。
   
8. シールリング（１ａ）がテフロン（登録商標）から成っている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。

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