JP2000329028A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 燃料噴射弁１が行程運動を生じるアクチ
ュエータ２と、液圧媒体６によつて充填されていて行程
方向で変形可能な、アクチュエータの行程運動を弁ニー
ドル４へ伝達するための行程変換器３とを備えており、
その場合、絞り開口８を介して行程変換器３の内室１８
に連通していて弾性的なカプセル１０によって囲われ
た、液圧媒体６のための補償室９が設けられている。 【効果】 アクチュエータ２、行程変換器３およびまた
は弁ニードルの、温度に起因する準静的な変形が、行程
変換器３の内室１８と補償室９との間での液圧媒体の交
換によって補償され、かつ他面においてアクチュエータ
２の比較的迅速な行程運動がほとんど減衰なしに弁ニー
ドル４へ伝達される。
ュエータ２と、液圧媒体６によつて充填されていて行程
方向で変形可能な、アクチュエータの行程運動を弁ニー
ドル４へ伝達するための行程変換器３とを備えており、
その場合、絞り開口８を介して行程変換器３の内室１８
に連通していて弾性的なカプセル１０によって囲われ
た、液圧媒体６のための補償室９が設けられている。 【効果】 アクチュエータ２、行程変換器３およびまた
は弁ニードルの、温度に起因する準静的な変形が、行程
変換器３の内室１８と補償室９との間での液圧媒体の交
換によって補償され、かつ他面においてアクチュエータ
２の比較的迅速な行程運動がほとんど減衰なしに弁ニー
ドル４へ伝達される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射弁であっ
て、行程運動を生じるためのアクチュエータと、液圧媒
体によって充填されていて行程方向で変形可能な、アク
チュエータの行程運動を弁ニードルへ伝達するための行
程変換器とを備えた形式のものに関する。
て、行程運動を生じるためのアクチュエータと、液圧媒
体によって充填されていて行程方向で変形可能な、アク
チュエータの行程運動を弁ニードルへ伝達するための行
程変換器とを備えた形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許公開第１９５００
７０６号明細書からは請求項１の上位概念に記載した形
式の燃料噴射弁が公知である。その場合、アクチュエー
タ、例えば圧電式アクチュエータの比較的小さな調整距
離を弁ニードルの比較的大きな行程へ変換する行程変換
器または運動距離変換器が設けられている。その場合、
アクチュエータの膨張が行程変換器の作動ピストンを介
して増幅室内へ導入されて行程ピストンを介して弁ニー
ドルへ伝達され、弁ニードルは増幅室を端面側で制限す
るピストン面に比例して増大する行程を実施する。アク
チュエータの調整距離に及ぼす温度の影響、摩耗および
製作誤差の影響を補償するために、増幅室はピストンと
弁ケーシング壁との間の環状隙間によって実現されかつ
十分に高い流れ抵抗を有する規定された漏れ隙間を有し
ており、その結果、アクチュエータの運動はほとんど減
衰されずに弁ニードルへ伝達される。行程変換の液圧媒
体として、ドイツ連邦共和国特許公開第１９５００７０
６号明細書の場合には燃料自体が使用される。しかしこ
のことによって、燃料の粘度が比較的わずかであること
に起因して、規定される漏れ隙間は著しく小さくなけれ
ばならないという問題が生じる。この公知の噴射弁がガ
ソリン式内燃機関のために使用されると、ガソリンは比
較的低い温度で沸騰して泡を生じるため、もはや液圧媒
体として作動することができないという別の問題が生じ
る。
７０６号明細書からは請求項１の上位概念に記載した形
式の燃料噴射弁が公知である。その場合、アクチュエー
タ、例えば圧電式アクチュエータの比較的小さな調整距
離を弁ニードルの比較的大きな行程へ変換する行程変換
器または運動距離変換器が設けられている。その場合、
アクチュエータの膨張が行程変換器の作動ピストンを介
して増幅室内へ導入されて行程ピストンを介して弁ニー
ドルへ伝達され、弁ニードルは増幅室を端面側で制限す
るピストン面に比例して増大する行程を実施する。アク
チュエータの調整距離に及ぼす温度の影響、摩耗および
製作誤差の影響を補償するために、増幅室はピストンと
弁ケーシング壁との間の環状隙間によって実現されかつ
十分に高い流れ抵抗を有する規定された漏れ隙間を有し
ており、その結果、アクチュエータの運動はほとんど減
衰されずに弁ニードルへ伝達される。行程変換の液圧媒
体として、ドイツ連邦共和国特許公開第１９５００７０
６号明細書の場合には燃料自体が使用される。しかしこ
のことによって、燃料の粘度が比較的わずかであること
に起因して、規定される漏れ隙間は著しく小さくなけれ
ばならないという問題が生じる。この公知の噴射弁がガ
ソリン式内燃機関のために使用されると、ガソリンは比
較的低い温度で沸騰して泡を生じるため、もはや液圧媒
体として作動することができないという別の問題が生じ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前述し
た問題点を解決することにある。
た問題点を解決することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、請求項１に記載したように、冒頭に記載した形式の
燃料噴射弁において、絞り開口を介して行程変換器の内
室に連通していてカプセルによって囲われた、液圧媒体
のための補償室が設けられていることによって解決され
る。
ば、請求項１に記載したように、冒頭に記載した形式の
燃料噴射弁において、絞り開口を介して行程変換器の内
室に連通していてカプセルによって囲われた、液圧媒体
のための補償室が設けられていることによって解決され
る。
【０００５】
【発明の効果】請求項１の特徴を備えた本発明に基づく
燃料噴射弁の有する利点は、行程変換器の内室と補償室
との間で液圧媒体が交換されることによって、温度の影
響により生じるアクチュエータの準静的な変形が補償さ
れることにある。絞り開口を十分に小さく選択すれば、
行程変換器内に存在する液圧媒体はアクチュエータの比
較的迅速な作動時に非圧縮性の液体のように作用し、そ
の結果、アクチュエータの迅速な運動がほとんど減衰さ
れずに弁ニードルへ伝達される。
燃料噴射弁の有する利点は、行程変換器の内室と補償室
との間で液圧媒体が交換されることによって、温度の影
響により生じるアクチュエータの準静的な変形が補償さ
れることにある。絞り開口を十分に小さく選択すれば、
行程変換器内に存在する液圧媒体はアクチュエータの比
較的迅速な作動時に非圧縮性の液体のように作用し、そ
の結果、アクチュエータの迅速な運動がほとんど減衰さ
れずに弁ニードルへ伝達される。
【０００６】本発明に基づく燃料噴射弁はさらに、液圧
媒体が燃料に無関係に選択されることができ、従って、
液圧媒体は高い沸点と比較的高い粘度とを有することが
できるという利点を有している。その上、液圧媒体の蒸
発が回避されることができる。比較的大きな粘度は絞り
開口の比較的大きな開口直径を許容し、これによって絞
り開口が製作技術的に簡単に製作される。
媒体が燃料に無関係に選択されることができ、従って、
液圧媒体は高い沸点と比較的高い粘度とを有することが
できるという利点を有している。その上、液圧媒体の蒸
発が回避されることができる。比較的大きな粘度は絞り
開口の比較的大きな開口直径を許容し、これによって絞
り開口が製作技術的に簡単に製作される。
【０００７】請求項１以外の請求項に記載された手段に
よれば、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な構成が
可能である。補償室の有利には弾性的なカプセルは有利
には、行程変換器に液密に溶接された薄肉の金属体から
成る。補償室は行程変換器の小直径区分を半径方向で囲
むことができ、このことによって、コンパクトな構造が
可能となる。
よれば、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な構成が
可能である。補償室の有利には弾性的なカプセルは有利
には、行程変換器に液密に溶接された薄肉の金属体から
成る。補償室は行程変換器の小直径区分を半径方向で囲
むことができ、このことによって、コンパクトな構造が
可能となる。
【０００８】行程変換器の外壁は有利にはベローズとし
て形成されている。このことの有する利点は、外壁が半
径方向では変形せずに行程方向でのみ変形することがで
きることにある。このことによって、減衰なしにアクチ
ュエータの行程運動が弁ニードルへ伝達される。
て形成されている。このことの有する利点は、外壁が半
径方向では変形せずに行程方向でのみ変形することがで
きることにある。このことによって、減衰なしにアクチ
ュエータの行程運動が弁ニードルへ伝達される。
【０００９】液圧媒体としては高い温度で沸騰する液体
が適しており、従って、液体媒体の蒸発が回避される。
絞り開口の直径は、有利にはアクチュエータの行程運動
がほとんど減衰されることなしに伝達されるように、し
かも弾性的な補償室との液圧媒体の交換によって準静的
な変形が補償されるように、液圧媒体の粘度に依存して
選択される。
が適しており、従って、液体媒体の蒸発が回避される。
絞り開口の直径は、有利にはアクチュエータの行程運動
がほとんど減衰されることなしに伝達されるように、し
かも弾性的な補償室との液圧媒体の交換によって準静的
な変形が補償されるように、液圧媒体の粘度に依存して
選択される。
【００１０】アクチュエータは有利には積層された圧電
式アクチュエータであり、このアクチュエータは時間的
にも空間的にも規定された行程運動を許容する。
式アクチュエータであり、このアクチュエータは時間的
にも空間的にも規定された行程運動を許容する。
【００１１】本発明に基づく燃料噴射弁は特にガソリン
内燃機関のための噴射弁装置のために適している。その
理由は、ガソリンはその沸点が低いことにより行程変換
の液圧媒体としては不適当であるからである。
内燃機関のための噴射弁装置のために適している。その
理由は、ガソリンはその沸点が低いことにより行程変換
の液圧媒体としては不適当であるからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の１実施例を図面に
示し、以下に詳細に説明する。
示し、以下に詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明に基づく燃料噴射弁１の１実
施例を断面して示す。ケーシング１１が半径方向の孔内
に例えば積層された圧電式アクチュエータ２を有してお
り、このアクチュエータは（図示されていない）電気的
な制御装置を介して、規定された（矢印１３で示され
た）行程運動を生じる。アクチュエータ２の起動制御の
ための電気的な制御信号が差込接続部１４を介して供給
される。液圧的な接続は例えば横孔２５を介して行われ
る。液圧的な行程変換器３がアクチュエータ２から軸方
向運動可能な弁ニードル４へ行程運動を伝達する。弁ニ
ードル４に結合された弁閉鎖体１５が、弁座５に形成さ
れた弁座面１６と共にシール座を形成している。戻しば
ね１２がこのシール座の閉鎖を保っている。
施例を断面して示す。ケーシング１１が半径方向の孔内
に例えば積層された圧電式アクチュエータ２を有してお
り、このアクチュエータは（図示されていない）電気的
な制御装置を介して、規定された（矢印１３で示され
た）行程運動を生じる。アクチュエータ２の起動制御の
ための電気的な制御信号が差込接続部１４を介して供給
される。液圧的な接続は例えば横孔２５を介して行われ
る。液圧的な行程変換器３がアクチュエータ２から軸方
向運動可能な弁ニードル４へ行程運動を伝達する。弁ニ
ードル４に結合された弁閉鎖体１５が、弁座５に形成さ
れた弁座面１６と共にシール座を形成している。戻しば
ね１２がこのシール座の閉鎖を保っている。
【００１４】図２は燃料噴射弁１の行程変換器３の拡大
図を示す。この場合、アクチュエータ２は小さな行程ｈ
1 で行程変換器３の大きな面Ａ1 へ作用する。このアク
チュエータ３は液圧媒体６によって充填されるベローズ
７として形成されており、かつ液圧媒体で充填されてい
ることによりアクチュエータ２とは逆の側の端部におけ
る比較的小さな面Ａ2 のところに相応して増大した行程
ｈ2 ＝ｈ1・Ａ1／Ａ2を生じてこれを弁ニードル４へ伝
達する。その場合、ベローズ７は運動が半径方向では可
能でなく行程方向でのみ可能なように十分剛性的に形成
されていなければならない。これにより、力は圧電式ア
クチュエータ２から動的にかつほとんど減衰なしに弁ニ
ードル４へ伝達される。その場合、ベローズ７は複数の
半径方向で狭窄された領域１９と拡大された領域２０と
を交互に備えている。ベローズ７はアクチュエータ２に
隣接する区分２１に、本実施例では３つの拡大された領
域２０と２つの狭窄された領域１９とにわたって比較的
大きな直径を有している。これに続いて、小直径区分１
７が設けられており、この小直径区分１７は端部側に補
強部２２を備えている。
図を示す。この場合、アクチュエータ２は小さな行程ｈ
1 で行程変換器３の大きな面Ａ1 へ作用する。このアク
チュエータ３は液圧媒体６によって充填されるベローズ
７として形成されており、かつ液圧媒体で充填されてい
ることによりアクチュエータ２とは逆の側の端部におけ
る比較的小さな面Ａ2 のところに相応して増大した行程
ｈ2 ＝ｈ1・Ａ1／Ａ2を生じてこれを弁ニードル４へ伝
達する。その場合、ベローズ７は運動が半径方向では可
能でなく行程方向でのみ可能なように十分剛性的に形成
されていなければならない。これにより、力は圧電式ア
クチュエータ２から動的にかつほとんど減衰なしに弁ニ
ードル４へ伝達される。その場合、ベローズ７は複数の
半径方向で狭窄された領域１９と拡大された領域２０と
を交互に備えている。ベローズ７はアクチュエータ２に
隣接する区分２１に、本実施例では３つの拡大された領
域２０と２つの狭窄された領域１９とにわたって比較的
大きな直径を有している。これに続いて、小直径区分１
７が設けられており、この小直径区分１７は端部側に補
強部２２を備えている。
【００１５】行程変換器３の小直径区分１７は、薄肉の
金属的材料から成っていて行程変換器３に液密に溶接さ
れた弾性的なカプセル１０によって半径方向で囲われて
いる。その場合、カプセル１０は大直径区分２１と小直
径区分１７との間の移行部に形成された肩２４に溶接さ
れることができる。カプセル１０は閉じた補償室９を囲
んでおり、この補償室は絞り開口８を介して行程変換器
３の内室１８に連通しており、その結果、特に図３から
分かるように、行程変換器３の内室１８と補償室９との
間の絞り開口８を通して液圧媒体６が流動的に出入りす
ることができる。
金属的材料から成っていて行程変換器３に液密に溶接さ
れた弾性的なカプセル１０によって半径方向で囲われて
いる。その場合、カプセル１０は大直径区分２１と小直
径区分１７との間の移行部に形成された肩２４に溶接さ
れることができる。カプセル１０は閉じた補償室９を囲
んでおり、この補償室は絞り開口８を介して行程変換器
３の内室１８に連通しており、その結果、特に図３から
分かるように、行程変換器３の内室１８と補償室９との
間の絞り開口８を通して液圧媒体６が流動的に出入りす
ることができる。
【００１６】補償室９と内室１８との間の隔壁２３がベ
ローズ７によって形成されている。これにより、補償室
９は、特に温度に起因する長さ膨張、さらに製作誤差ま
たは摩耗現象による行程距離への準静的（quasistatisc
h）な影響の補償のために液圧媒体のための弾性的な貯
蔵器を形成している。しかも、絞り開口８は使用液圧媒
体の粘度に依存して十分小さく選択されており、その結
果、行程変換器３内に存在する液圧媒体６は短い時間範
囲内では非圧縮性の液体の性質を示す。それゆえ、アク
チュエータ運動は補償室９による著しい圧力補償が行わ
れることなしにミリ秒範囲内の持続時間で伝達される。
しかし、アクチュエータ２の温度膨張（＞１秒）は液体
移動によって補償されることができる。その場合、結合
されたシステムであるアクチュエータ２、行程変換器３
および弁ニードル４は戻しばね１２（図１）によって予
負荷（vorspannen）されている。
ローズ７によって形成されている。これにより、補償室
９は、特に温度に起因する長さ膨張、さらに製作誤差ま
たは摩耗現象による行程距離への準静的（quasistatisc
h）な影響の補償のために液圧媒体のための弾性的な貯
蔵器を形成している。しかも、絞り開口８は使用液圧媒
体の粘度に依存して十分小さく選択されており、その結
果、行程変換器３内に存在する液圧媒体６は短い時間範
囲内では非圧縮性の液体の性質を示す。それゆえ、アク
チュエータ運動は補償室９による著しい圧力補償が行わ
れることなしにミリ秒範囲内の持続時間で伝達される。
しかし、アクチュエータ２の温度膨張（＞１秒）は液体
移動によって補償されることができる。その場合、結合
されたシステムであるアクチュエータ２、行程変換器３
および弁ニードル４は戻しばね１２（図１）によって予
負荷（vorspannen）されている。
【００１７】本発明に基づく燃料噴射弁１は燃料とは異
なる媒体を行程変換器３内の液圧媒体６として使用する
ことを可能にする。このことによって、粘性および気化
特性に関して使用目的に最良に適した液圧媒体６を選択
することができる。液圧媒体としては特に沸点の高い比
較的粘度の大きな例えば油圧オイルが適している。
なる媒体を行程変換器３内の液圧媒体６として使用する
ことを可能にする。このことによって、粘性および気化
特性に関して使用目的に最良に適した液圧媒体６を選択
することができる。液圧媒体としては特に沸点の高い比
較的粘度の大きな例えば油圧オイルが適している。
【００１８】本発明に基づく燃料噴射弁１は例えば温度
の影響に起因する、行程方向での緩慢な変形の補償を許
容し、他面において、アクチュエータ２の比較的迅速な
行程運動が動的に減衰なしに増幅されて弁ニードル４へ
伝達される。
の影響に起因する、行程方向での緩慢な変形の補償を許
容し、他面において、アクチュエータ２の比較的迅速な
行程運動が動的に減衰なしに増幅されて弁ニードル４へ
伝達される。
【図１】本発明に基づく燃料噴射弁の１実施例の縦断面
を略示した図である。
を略示した図である。
【図２】図１の燃料噴射弁の行程変換器の拡大図であ
る。
る。
【図３】図２に符号ＩＩＩで示す円部分を拡大して示す
図である。
図である。
１ 燃料噴射弁、 ２ アクチュエータ、 ３ 行程変
換器、 ４ 弁ニードル、 ５ 弁座、 ６ 液圧媒
体、 ７ ベローズ、 ８ 絞り開口、 ９ 補償室、
１０ カプセル、 １１ ケーシング、 １２ 戻し
ばね、 １３ 行程運動方向を示す矢印、 １４ 差込
み結合部、 １５ 弁閉鎖体、 １６ 弁座面、 １７
小直径区分、 １８ 内室、 １９ 狭窄された領
域、２０ 拡大された領域、 ２１ 大直径区分、 ２
２ 補強部、 ２３ 隔壁、 ２４肩、 ２５ 横孔
換器、 ４ 弁ニードル、 ５ 弁座、 ６ 液圧媒
体、 ７ ベローズ、 ８ 絞り開口、 ９ 補償室、
１０ カプセル、 １１ ケーシング、 １２ 戻し
ばね、 １３ 行程運動方向を示す矢印、 １４ 差込
み結合部、 １５ 弁閉鎖体、 １６ 弁座面、 １７
小直径区分、 １８ 内室、 １９ 狭窄された領
域、２０ 拡大された領域、 ２１ 大直径区分、 ２
２ 補強部、 ２３ 隔壁、 ２４肩、 ２５ 横孔
フロントページの続き (72)発明者 ギュンター ホール ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ク ナッペンヴェーク 46
Claims (9)
- 【請求項１】 燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料
噴射装置のための噴射弁であって、行程運動を生じるた
めのアクチュエータ（２）と、液圧媒体（６）によって
充填されていて行程方向で変形可能な、アクチュエータ
（２）の行程運動を弁ニードル（４）へ伝達するための
行程変換器（３）とを備えており、弁ニードルに弁閉鎖
体（１５）が配置されており、この弁閉鎖体が弁座面
（１６）と共にシール座を形成している形式のものにお
いて、絞り開口（８）を介して行程変換器（３）の内室
（１８）に連通していてカプセル（１０）によって囲わ
れた、液圧媒体（６）のための補償室（９）が設けられ
ていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項２】 カプセル（１０）が弾性的に形成されて
いる、請求項１記載の燃料噴射弁。 - 【請求項３】 カプセル（１０）が薄肉の金属体であ
る、請求項２記載の燃料噴射弁。 - 【請求項４】 カプセル（１０）が液密に行程変換器
（３）に取付けられている、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】 補償室（９）が行程変換器（３）の小直
径区分（１７）を半径方向で囲っている、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】 行程変換器（３）の内室（１８）と補償
室（９）との間の隔壁（２３）がベローズ（７）として
形成されている、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】 液圧媒体（６）が高い温度で沸騰する液
体、例えば油圧オイルである、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】 アクチュエータ（２）の行程運動が行程
変換器（３）からほとんど減衰されずに弁ニードル
（４）へ伝達されるように、しかもアクチュエータ
（２）、行程変換器（３）およびまたは弁ニードル
（４）の、温度に起因する行程方向の変形が補償室
（９）内へのもしくは補償室（９）からの液圧媒体
（６）の流出もしくは流入によって補償されるように、
絞り開口（８）の直径が液圧媒体（６）の粘度に依存し
て選択されている、請求項１から７までのいずれか１項
記載の燃料噴射弁。 - 【請求項９】 アクチュエータ（２）が圧電式または磁
気ひずみ式のアクチュエータである、請求項１から８ま
でのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
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