JP2002039033A - 中央の高圧接続部を備えたインジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組付け空間が僅かしか必要とならず、しか
も、廉価に製造することができるようなインジェクタを
提供する。 【解決手段】 高圧集合室から延びる流入部５，９が、
中央で弁体１５を通って案内されているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い圧力下にある
燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するためのインジェク
タであって、弁体が設けられており、該弁体が、弁室を
開制御もしくは閉制御するようになっており、該弁室か
ら、噴射ノズルに通じる流入部が延びており、弁体を操
作するために、インジェクタケーシング内の制御室が、
制御エレメントによって放圧可能である形式のものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】直接噴射式の内燃機関では、極めて高い
圧力下にある燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するイン
ジェクタが使用される。高圧集合室（コモンレール）を
備えた噴射システムでは、流入管路は、たいてい側方で
インジェクタボディのケーシングに開口していて、そこ
に構造空間を要求している。なぜならば、直接噴射式の
内燃機関のシリンダのための個々のインジェクタに通じ
る、高圧集合室から延びる流入部は、生ぜしめられる高
い圧力に常に耐えるために、適宜な剛性を備えて形成さ
れていなければならないからである。

【０００３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３
５４９４号明細書は、ユニットインジェクタ（Ｐｕｍｐ
ｅ−Ｄｕｅｓｅ−Ｅｉｎｈｅｉｔ）に関する。このユニ
ットインジェクタは、噴射圧を形成するためのポンプユ
ニットによって直接噴射式の内燃機関の燃焼室内に燃料
を供給するためにかつ燃料を噴射ノズルを介して燃焼室
内に噴射するために使用される。さらに、外方に開くＡ
字形弁として形成された制御弁に作用する制御ユニット
と、ポンプユニット内の圧力形成を制御するための弁操
作ユニットとが設けられている。単純で小さな構造と、
特に短い応働時間とを有する制御ユニットを備えたユニ
ットインジェクタを提供するために、前記ドイツ連邦共
和国特許出願公開第１９８３５４９４号明細書に記載の
発明は、弁操作ユニットをピエゾアクチュエータとして
形成することを提案している。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許第３７２８８１７号
明細書は、内燃機関のための燃料噴射ポンプに関する。
燃料噴射ポンプでは、制御弁部材が、案内スリーブを形
成しかつ通路内で滑動する弁軸部と、この弁軸部に結合
された、操作装置に向かい合って位置する弁ヘッドとか
ら形成されている。弁ヘッドのシール面は、制御孔の、
弁座を形成する面と協働するようになっている。弁軸部
はその周面に切欠きを有している。この切欠きの軸方向
の延在長さは、燃料供給管路の開口から、弁ヘッドに設
けられた、弁座と協働するシール面の始端部にまで到達
している。切欠き内には、燃料供給管路の圧力にさらさ
れる面が形成されている。この面は、弁ヘッドの、制御
弁の閉鎖状態で燃料供給管路の圧力にさらされる面と同
一である。これによって、弁は、閉鎖状態で圧力補償さ
れている。案内スリーブ内には、制御弁をその開放位置
に向かって負荷するばねが配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、組付
け空間が僅かしか必要とならず、しかも、廉価に製造す
ることができるようなインジェクタを提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、高圧集合室から延びる流入部が、
中央で弁体を通って案内されているようにした。

【０００７】

【発明の効果】自動車の内燃機関のシリンダヘッド領域
では、提供された構造空間が最も外側で密に寸法設定さ
れている。高い圧力下にある燃料を内燃機関の燃焼室内
に噴射するための、本発明により提案されたインジェク
タの使用時には、このインジェクタを空間を節約して使
用することができるので、内燃機関のシリンダヘッド領
域には僅かな組付け空間しか必要とならない。さらに、
いまや、インジェクボディ、すなわちインジェクタのケ
ーシングは著しく廉価に形成しかつ製造することができ
る。なぜならば、このケーシングの側方に組み込まれ
る、高圧集合室流入管路のための流入部を不要にするこ
とができるからである。高圧集合室から延びる流入管路
の接続部は、生ぜしめられる高い圧力に常に耐える螺合
エレメントによって著しく廉価に形成することができ
る。

【０００８】インジェクタケーシングへの接近は、イン
ジェクタボディのケーシング全体を内燃機関のシリンダ
ヘッド領域で取り出す必要なしに上方から行われる。高
圧集合室の流入管路を緩めた後、締付けナットを極めて
簡単にインジェクタケーシングから緩めることができる
ので、このことが、個々の事例で１回しか必要とならな
い場合には、制御部分はインジェクタケーシングから問
題なしに取出し可能である。

【０００９】制御部分と、雄ねじ山を備えた、高圧集合
室の流入管路を接続するための中央の高圧接続部との間
に制御室を組み込むことによって、制御スプールを著し
くコンパクトな構造で形成することができるので、本発
明により提案されたインジェクタケーシングの、より小
さな構造高さが得られる。制御室内には、弁体を負荷す
るばねエレメントが挿入されている。このばねエレメン
トを制御室内に組み込むことによって、制御容量を減少
させることができる。高圧集合室の流入部のための、雄
ねじ山を備えた中央の接続エレメントの壁には、簡単な
貫通孔として形成された絞りエレメントが設けられてい
る。この絞りエレメントによって高圧集合室は、制御容
量を成す燃料量で負荷することができる。高圧集合室に
通じる中央の接続部として役立つ、雄ねじ山を備えた接
続片の、流入絞りの下側に形成された延長部は、弁体の
ための案内手段として役立つ。制御室をピエゾアクチュ
エータまたは電磁石の制御によって放圧すると、弁体
が、アクチュエータ操作された制御エレメントによる制
御室の放圧時に中央の高圧集合室−接続片の延長部に沿
って案内されると同時にセンタリングされる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００１１】図１には、高い圧力下にある燃料を内燃機
関の燃焼室内に噴射するためのインジェクタの、本発明
により提案されたインジェクタケーシングが縦断面図で
示してある。

【００１２】図１に縦断面図で示したインジェクタ１
は、主として、インジェクタケーシング２を有してい
る。このインジェクタケーシング２内には弁体１５が挿
入されている。この弁体１５の上側の領域では、高圧集
合室（コモンレール）から延びる流入部のための中央の
接続片として働く回転対称的に形成された接続エレメン
ト３がインジェクタケーシング２内に挿入されている。
ほぼ回転対称的に形成された接続エレメント３の上側の
部分には雄ねじ山５が設けられている。この雄ねじ山５
には、高圧集合室から延びる流入管路を接続することが
できる。接続片３はその対称軸線に対して同軸的に流入
孔９によって貫通されている。この流入孔９は、弁体１
５に設けられた横方向孔２２内に開口している。この横
方向孔２２自体は、インジェクタケーシング２内に形成
された弁室２１に接続されている。中央の接続片３を通
って延びる流入孔９を介して、インジェクタケーシング
２の弁室２１は、高い圧力下にある燃料で常に負荷され
ている。

【００１３】中央の接続片３の拡幅された領域はシール
縁部１３を備えて形成されている。たとえば、ユニオン
リング（Ｕｅｂｅｒｗｕｒｆｒｉｎｇ）６を備えたユニ
オンナットとして形成された締付けナット４を介して、
中央の接続片３はインジェクタケーシング２に螺合する
ことができる。この場合、シール縁部１３が、インジェ
クタケーシング２に設けられた座に密に押し込まれかつ
シール縁部１３によって仕切られた制御室１１を漏れに
対してシールするようになっている。締付けナット４
と、この締付けナット４に形成された、中央の接続片３
の拡幅された領域に環状に載置するユニオンリング６も
しくは締付けリングとは、中央の接続片３に形成されて
いる雄ねじ山５に工具が問題なしに到達可能であり、こ
の雄ねじ山５に取り付けられたナットが同じく雄ねじ山
５に沿ってねじり可能であり、工具の当付け時に何の問
題も発生し得ないように形成されている。

【００１４】中央の接続片３の拡幅された領域を、環状
に形成されたユニオンリング６で負荷する締付けナット
４を取り付けるために、この締付けナット４に形成され
た雌ねじ山と協働する雄ねじ山７が設けられている。

【００１５】中央の接続片３の拡幅された領域の下側に
は、中央の接続片３の、直径ｄ_３（符号１４）で形成さ
れた延長部が延びている。この延長部は、その壁に設け
られた、流入絞り１０として働く孔によって貫通されて
いる。この孔によって、中央の接続片３の延長部を取り
囲む制御室１１は、制御容量として働く燃料量で負荷さ
れ得る。一方では中央の接続片３の拡幅された環状面に
よって仕切られ、他方では中央の接続片３の延長部に沿
って運動可能に支承された弁体１５によって仕切られて
いる制御室１１内にはシールばね１２が配置されてい
る。このシールばね１２の端部は、前述した両方の環状
の面に支持されている。流入絞り１０を介して流入した
燃料制御容量で負荷される制御室１１は、流出側に設け
られた流出絞り２０を介して閉鎖エレメント１７に接続
されている。この閉鎖エレメント１７は、制御室１１を
放圧することができるピエゾアクチュエータまたは電磁
石または機械式の／液圧式の変換器として形成すること
ができる。このためには、たとえば自動車の燃料タンク
に開口する流出側の孔内に、球形に形成された閉鎖エレ
メント１９が設けられている。この球形の閉鎖エレメン
ト１９自体は押圧ピンによって負荷される。この押圧ピ
ンは、ここでは図示していないピエゾアクチュエータで
あってもよいアクチュエータまたは電磁石によって作用
方向１８で負荷される。閉鎖エレメント１７が制御され
ていない場合には、力が作用方向１８で押圧ピストンに
作用していて、これによって、球形に形成された閉鎖エ
レメント１９をその座面に押圧している。これによっ
て、制御室１１の流出部もしくは流入絞り２０は閉鎖さ
れたままとなるので、制御室１１内には流入絞り１０を
介して、高圧集合室内に存在する圧力が持続的に存在し
ている。

【００１６】中央の接続片３の、直径範囲ｄ_３で形成さ
れた延長部には弁体１５が移動可能に被せられている。
弁体１５は横方向孔２２を有している。この横方向孔２
２は中央の接続片３の流入孔９もしくは軸方向孔に接続
されている。これによって、弁室２１は全て高い圧力下
にある燃料によって常に負荷されている。弁体１５の下
側の端部では、この弁体１５に設けられたシール縁部２
３が、インジェクタケーシング２に形成された、直径ｄ
_１（符号２４）を備えたシール座に押圧されている。こ
れによって、噴射ノズル（図示せず）に通じる流入部２
９が閉鎖されている。図示の状態では、弁体１５は、噴
射ノズルを流入ライン２９を介して漏れオイル室２８に
よって放圧している位置にある。弁ケーシングもしくは
インジェクタケーシング２に設けられた流入部２９の開
口の下方では、インジェクタケーシング２内で案内され
ている弁体１５に制御スプール２５が形成されている。
この制御スプール２５には、全周にわたって延びる環状
の制御縁部２６が設けられている。この制御縁部２６自
体は、インジェクタケーシング２に設けられた制御縁部
２７と協働するようになっている。制御エレメント１７
の操作によって制御室１１を放圧すると、弁体１５がシ
ールばね１２の作用方向とは逆方向で垂直方向上向きに
上昇し、極めて高い圧力下にある燃料が、弁室２１を介
して、開放されたシール縁部２３を通って流入部２９を
介して噴射ノズルに向かって流れる。弁体１５がシール
ばね１２の作用方向とは逆方向で上昇すると、制御スプ
ール２５もしくは漏れオイルスプールに設けられた、互
いに協働する制御縁部２６；２７が、流出側に設けられ
た漏れオイル室２８を閉鎖するので、流出側の中空室２
８と、高い圧力下にある燃料が存在している弁室２１と
の間の短絡は効果的に回避することができる。漏れオイ
ルスプール２５の下方の中空室２８によって漏れオイル
室２８が提供されている。この漏れオイル室２８は孔３
１を介して、制御室１１の放圧時に流出絞り２０を通っ
て制御室１１から流出する制御室容量を導出する流出管
路３２に接続されている。

【００１７】直径ｄ_１で形成されたシール座直径２４の
下方に形成されている制御スプール２５には、工具を当
て付けるための案内面３０が位置している。

【００１８】中央の高圧エレメント３の、直径ｄ３（符
号１４）を備えた延長部に沿って案内されている弁体１
５は直径ｄ２を備えて形成されている。この場合、両直
径ｄ _３，ｄ_２ならびに弁体１５の座における直径ｄ_１は
互いに調和されている。シールばね１２によって付与さ
れるシール力は、公知の燃料噴射インジェクタの配置形
式に比べて比較的小さく設定されている。シールばね１
２は、直径ｄ_２と直径ｄ_３との間の直径差から得られる
環状面に調和してシール座直径ｄ_１（符号２４）が相応
に得られるように寸法設定されている。シールばね１２
によって付加的に付与される力は、次のように大きく設
定されていなければならない。すなわち、流入絞り１０
を通って流入した、制御室１１内に含まれている燃料制
御容量によって弁体１５に作用する力が、閉鎖エレメン
ト１７の閉鎖状態でかつ弁室２１内に存在している燃料
において、インジェクタケーシング２内の高圧側での弁
体１５のシール縁部２３の密な座着が常に保証されてい
るように大きく設定されていなければならない。中央の
接続片３の対称線に対して軸方向で延びる、直径ｄ
_３（符号１４）を備えた延長部の長さによって、弁体１
５の最大の移動距離は、中央の接続片３に設けられた延
長部の案内面に制限されている。

【００１９】図１に示した構成では、ピエゾアクチュエ
ータまたは電磁石または使用可能なその他の閉鎖エレメ
ントであってよい閉鎖エレメント１７が側方でインジェ
クタケーシング２内に設けられている。閉鎖エレメント
１７の、側方の配置形式の代わりに、この閉鎖エレメン
ト１７は、インジェクタ１の弁ケーシング２に外部で設
けられてもよいし、弁ケーシング２の内部に組み込まれ
ていてもよい。

【００２０】噴射ノズルに通じる流入部２９を介して、
高い圧力下にある燃料は内燃機関の燃焼室内に到達す
る。この場合、噴射ノズル自体は図１に示していない。
同じことが高圧集合室にも当てはまる。ここでは、高圧
集合室（コモンレール）から中央の接続片３にまで通じ
る管路を接続するための雄ねじ山５しか示していない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により形成されたインジェクタケーシン
グを示す図であり、このインジェクタケーシング内に、
高圧集合室から延びる流入部のための中央の接続片が挿
入されており、この接続片に沿って、圧縮ばねで負荷さ
れた制御部分が垂直方向に運動可能である。

【符号の説明】 １ インジェクタ、 ２ インジェクタケーシング、
３ 接続片、 ４ 締付けナット、 ５ 雄ねじ山、
６ ユニオンリング、 ７ 雄ねじ山、 ９流入孔、
１０ 流入絞り、 １１ 制御室、 １２ シールば
ね、 １３ シール縁部、 １４，ｄ_３ 直径、 １５
弁体、 １７ 閉鎖エレメント、 １８ 作用方向、
１９ 閉鎖エレメント、 ２０ 流出絞り、 ２１
弁室、２２ 横方向孔、 ２３ シール縁部、 ２４，
ｄ_１ 直径、 ２５ 制御スプール、 ２６ 制御縁
部、 ２７ 制御縁部、 ２８ 漏れオイル室、 ２９
流入部、 ３０ 案内面、 ｄ_２ 直径

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高い圧力下にある燃料を内燃機関の燃焼
   室内に噴射するためのインジェクタであって、弁体（１
   ５）が設けられており、該弁体（１５）が、弁室（２
   １）を開制御もしくは閉制御するようになっており、該
   弁室（２１）から、噴射ノズルに通じる流入部（２９）
   が延びており、弁体（１５）を操作するために、インジ
   ェクタケーシング（２）内の制御室（１１）が、制御エ
   レメント（１７）によって放圧可能である形式のものに
   おいて、高圧集合室から延びる流入部（５，９）が、中
   央で弁体（１５）を通って案内されていることを特徴と
   する、高い圧力下にある燃料を内燃機関の燃焼室内に噴
   射するためのインジェクタ。
2. 【請求項２】 中央の高圧接続部（５，９）が、インジ
   ェクタケーシング（２）内の制御室（１１）と弁室（２
   １）とに、高い圧力下にある燃料を供給するようになっ
   ている、請求項１記載のインジェクタ。
3. 【請求項３】 中央の高圧接続部（５，９）が、貫通孔
   （９）を有しており、該貫通孔（９）が、インジェクタ
   ケーシング（２）の弁室（２１）に開口している、請求
   項２記載のインジェクタ。
4. 【請求項４】 中央の高圧接続部（５）が、制御室（１
   １）に開口する流入絞り（１０）を有している、請求項
   ２記載のインジェクタ。
5. 【請求項５】 中央の高圧接続部（５）が、ねじ山接続
   部（５）を備えていて、インジェクタケーシング（２）
   内に定置に収容されている、請求項１記載のインジェク
   タ。
6. 【請求項６】 弁体（１５）が、中央の高圧接続部
   （５，９）に沿って運動可能に案内されている、請求項
   １記載のインジェクタ。
7. 【請求項７】 制御容量を有する制御室（１１）が、イ
   ンジェクタケーシング（２）内に定置に支承された中央
   の高圧接続部（５，９）と、運動可能な弁体（１５）と
   によって仕切られる、請求項１記載のインジェクタ。
8. 【請求項８】 弁体（１５）が、高圧シール縁部（２
   ３）によってインジェクタケーシング（２）のシール座
   （２４）に接触して弁室（２１）を閉鎖している、請求
   項１記載のインジェクタ。
9. 【請求項９】 弁体（１５）の流出側の端部に、制御縁
   部（２６）を備えた漏れオイルスプール（２５）が形成
   されており、制御縁部（２６）が、インジェクタケーシ
   ング（２）の流出側に設けられた制御縁部（２７）と協
   働するようになっている、請求項１記載のインジェク
   タ。
10. 【請求項１０】 中央の高圧接続部（５，９）が、締付
    けエレメント（４）によってシール縁部（１３）で密に
    インジェクタ（１）のインジェクタケーシング（２）内
    に挿入されている、請求項１記載のインジェクタ。