JP2002048027A - 制御室側の連結機構を備えたインジェクタ/ノズルニードル−コンビネーション - Google Patents
制御室側の連結機構を備えたインジェクタ/ノズルニードル−コンビネーションInfo
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Abstract
ができる、圧力制御されるインジェクタを提供する。 【解決手段】 直接噴射式内燃機関の燃焼室内に燃料を
噴射するインジェクタであって、ケーシング2内におい
て可動の制御部分3が設けられており、該制御部分3
が、噴射ノズル15に通じる流入部11を座面8におい
て開閉し、制御部分3内に、制御室30を負荷する流入
絞り7が設けられており、該流入絞りが、高圧集合室か
ら延びる流入通路5と接続されている形式のものにおい
て、ケーシング2内において制御部分3の1つの領域
3.2が、別の制御室27を介してノズルニードル1
4,24と連結されている。
Description
関の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタであって、
ケーシング内において可動の制御部分が設けられてお
り、該制御部分が、噴射ノズルに通じる流入部を座面に
おいて開閉し、制御部分内に、制御室を負荷する流入絞
りが設けられており、該流入絞りが、高圧集合室から延
びる流入通路と接続されている形式のものに関する。
関の燃焼室内に押圧下にある燃料を噴射するための、制
御室側の連結機構を備えたインジェクタ/ノズルニード
ル-コンビネーションに関する。内燃機関の燃焼室内に
高圧下にある燃料を噴射するために働くインジェクタで
は、パイロット噴射であっても主噴射であっても噴射段
階の終了後に、ノズルニードルを迅速に閉鎖することが
望まれている。
号明細書に基づいて公知の、内燃機関用の燃料噴射ポン
プでは、制御弁部材が、ガイドスリーブを形成していて
通路内を滑動する弁シャフトと、この弁シャフトに結合
されていて操作装置側に設けられた弁ヘッドとから成っ
ている。
御孔の面と共働するように形成されている。弁シャフト
はその外周に切欠きを有していて、この切欠きは軸方向
において、燃料供給通路の入口開口から、弁座と共働す
る弁ヘッドにおけるシール面の開始部まで延びている。
この切欠き内には、燃料供給通路の圧力にさらされる面
が形成されており、この面は、制御弁の閉鎖状態におい
て燃料供給通路の圧力にさらされる弁ヘッドの面と同じ
面積を有している。これによって弁は閉鎖状態では圧力
をバランスされており、これによって、ドイツ連邦共和
国特許第3728817号明細書に基づいて公知の制御
弁部材における機械的な負荷は、著しく減じられてい
る。さらに、既に設けられているガイドスリーブ内に
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。
べた公知の装置では設けられておらず、この場合の供給
もしくは流入は、インジェクタケーシング内において横
方向にシフト可能に支承された制御弁ユニットを介して
行われる。
は、ノズルニードルを開閉時に強制制御することができ
る、圧力制御されるインジェクタを提供することであ
る。
に本発明の構成では、ケーシング内において制御部分の
1つの領域が、別の制御室を介してノズルニードルと連
結されているようにした。
ルニードルを開閉時に強制制御することができる、圧力
制御されるインジェクタ装置が得られる。ケーシング側
に形成された別の制御室を設けることによって、インジ
ェクタケーシングの上側領域に設けられた制御室の開放
時に、インジェクタケーシングの内部における別の制御
室において負圧もしくは過圧を形成することができ、こ
の圧力によってインジェクタのノズルニードルはそのガ
イドにおいて鉛直方向で昇降可能である。この別の制御
室は漏れオイル側及び高圧側においてカプセル化されて
いる。すなわち別の制御室内における圧力は、単に制御
部分の進入・退出運動によってしか影響を受けない。
に、別の制御室の制限部である制御部分の端面が外方に
移動することによって、座からのノズルニードルの開放
を助成することができる。高圧集合室における圧力がノ
ズル流入通路を介して作用する圧力段が、ノズルニード
ルに形成されていることに加えて、ノズルニードルの開
放は、別の制御室内において生ぜしめられる負圧によっ
ても助成される。
別の制御室内に制御部分の端面が進入することによっ
て、座へのノズルニードルの進入運動が助成される。こ
れによって直接噴射式内燃機関の燃焼室への後噴射が回
避される。本発明のように圧力制御によって噴射ノズル
を強制制御できることによって、三角形に輪郭形成され
た噴射ノズル圧の正確な変換を行うことができる。本発
明によるインジェクタでは噴射ノズルは、ノズル室の圧
力負荷及び漏れオイル通路を介した放圧のみならず、別
の制御室内における圧力変化によって、開放動作もしく
は閉鎖動作を助成するように負荷されることができるの
で、最適な三角形の噴射経過もしくは噴射パターンを得
ることができる。噴射ノズル先端において最適な三角形
に輪郭形成された圧力経過を得る場合、直接噴射式内燃
機関の燃焼室内への後噴射を、迅速なニードル閉鎖によ
って回避することは、極めて重要である。製作技術的に
特に簡単に実現可能である本発明による解決策は、ノズ
ルニードルを別の制御室を介して負荷することを十分に
考慮している。
実施の形態を説明する。
ンジェクタは、その端面において2つの制御室によって
制限されており、両制御室のうちの上側の制御室は放圧
のために、別個に操作可能なアクチュエータエレメント
を介して放圧可能もしくは圧力負荷可能である。
発明によるインジェクタ1は、インジェクタケーシング
2を有しており、このインジェクタケーシング2の孔4
内には制御部分3が設けられている。上側部分3.1及
び下側部分3.2を有している制御部分3は、孔4内に
おいて鉛直方向で昇降運動可能に配置されている。制御
部分3は対称軸線に対してほぼ回転対称的に形成されて
いる。制御部分3の上側部分3.1を取り囲むように、
インジェクタ1のケーシング2内には弁室6が形成され
ている。腎臓形に輪郭形成された弁室6には、高圧集合
室(コモンレール)から通じる流入通路5が開口してい
る。
分3の領域10が接続しており、この領域10は狭窄部
として形成されている。この狭窄部10の下には制御部
分3に、下側部分3.2が設けられており、この下側部
分3.2は漏れオイルスプールとして働く。制御部分3
の下側部分における漏れオイルスプール3.2を制限す
る端面28は、インジェクタのケーシング2内に形成さ
れた別の制御室27を制限している。
た弁室6は、制御部分3の上側部分3.1の下側におけ
る座直径9によって閉鎖される。そのために制御部分
3、つまりその上側部分3.1は、上側の制御室30内
において生ぜしめられた圧力によって座直径9で座面8
に接触させられている。この状態において噴射ノズル系
のノズルニードル14のノズル室13に通じる流入通路
12は、閉鎖されていて、弁室6内における高圧集合室
の圧力とは接続されていない。ノズル流入通路12の開
口11は、制御部分3の上側部分3.1と漏れオイルス
プールとして働く下側部分3.2との間に形成された狭
窄部の領域に、延びている。開口11からはノズル流入
通路12がノズル室13内に延びていて、このノズル室
13はノズルニードル14によって貫通されており、こ
のノズルニードル14自体はノズル先端15でノズル座
に受容されている。ノズル座には孔16が形成されてお
り、この孔16を通して、ノズル室13内に存在する極
めて高い圧力下にある燃料を、内燃機関の燃焼室内に噴
射することができる。ノズルニードル14は、ノズル室
13内を貫通する領域に圧力段17を備えて形成されて
おり、この圧力段17によってノズルニードルとこのノ
ズルニードルに結合された押圧部材24とは、高圧下に
ある燃料によるノズル室13の負荷時、つまりノズル室
13への高圧燃料の供給時に、開放ポジションに、つま
り上方にシフトされる。直径d1で形成されているノズ
ルニードル14の領域の上において、押圧部材24への
移行領域には漏れオイル室18が設けられており、この
漏れオイル室18は流出通路19を介して漏れオイル通
路20と接続されており、この漏れオイル通路20を介
して漏れオイルは自動車の燃料タンクに戻されることが
できる。漏れオイル室18には、直径d1で形成された
ノズルニードル14の領域と、この領域に接続していて
直径d3で形成されている押圧部材24との間に、移行
部が形成されている。押圧部材24はその外側におい
て、リング状に全周にわたって延びるストッパ25によ
って取り囲まれており、このストッパ25にはばねエレ
メント26が支持されている。ばねエレメントは、この
ばねエレメントを受容する中空室の、対向して位置する
ように形成されたリング状の端面に支持されている。押
圧部材24の端面は、インジェクタ1のケーシング2内
に形成された別の制御室27の制限面を形成している。
を放圧するために、漏れオイルスプールとして働く制御
部分3の下側部分3.1は、リング状の切欠きによって
取り囲まれており、この切欠きは横孔を介して漏れオイ
ル通路20と接続されている。下側部分3.2の上端部
には、制御部分側のスプール縁が形成されており、この
スプール縁は、ケーシング2内に設けられたケーシング
側の制御縁21と共働する。両制御縁が合致するために
必要な行程はh1で示されている。図1に示されたポジ
ションにおいて、ノズル室13及びノズル流入通路12
内に存在する高圧は、狭窄箇所10の内部における開口
と、ケーシング孔4と、漏れオイルスプール3.2を取
り囲むリング状の制御室とを介して漏れオイル通路20
内へと消滅させられることができる。この目的のために
両制御縁21,22は行程距離h 1だけ互いに離れる方
向に移動させられ、そして漏れオイルのための放圧路を
開放する。
端面29で、ケーシング2の制御室30内に入り込んで
いる。制御室30には、制御部分3の上側部分3.1内
に設けられた流入絞り7を介して連続的に制御容量(St
euervolumen)が供給される。制御部分3の上側部分3.
1内において斜めに延びている流入絞り7を介して、高
圧集合室から流入通路5を介して弁室6に流入する燃料
は、制御室30に流入し、その結果制御室30はコンス
タントに制御容量によって満たされている。制御室30
の上においてこの制御室30は壁31によって制限され
ており、この壁31には、制御部分3の対称軸線に対し
てほぼ同軸的に流出絞り32が設けられている。この流
出絞り32は中空室に開口しており、この中空室は、図
1に示された実施例では球形に形成された閉鎖エレメン
ト34によって閉鎖されている。
チュエータ、電磁石、液圧式/機械式の伝達装置もしく
は変換装置のようなアクチュエータもしくは調節装置に
よって、作用方向33において負荷されることができ
る。これによって球形に形成された閉鎖エレメント34
はその座35との接触時に流出絞り32を閉鎖し、その
結果制御室30内に貯えられた制御容量はコンスタント
に保たれて、放圧されない。したがって制御容量は、イ
ンジェクタ1のケーシング2の制御室30から逃げるこ
とができない。その結果制御部分3は、図1に示された
座面8を閉鎖するポジションに保たれる。
は押圧部材24を備えた図1に示されたインジェクタの
作用形式は、以下に記載の通りである:高圧集合室から
延びる流入通路5を通して、ケーシング2の制御室30
内には流入絞り7を介して、高圧集合室における高い圧
力が常に存在している。これによってインジェクタ1の
ケーシング2内における制御室30は常に燃料容量によ
って満たされている。制御室30が閉鎖エレメント34
の開放によってその座35から操作されると、流出絞り
32を介して制御容量が制御室39から流出する。これ
によって、制御部分3の上側部分3.1における上端面
29は制御室30の中に移動する。この運動時に座直径
9は座面8から離れ、弁室6内における高圧下の燃料
は、ケーシング2の孔4と狭窄箇所10との間に形成さ
れていて、漏れオイルスプールとして働く制御部分3の
下側部分3.2の上に位置する中空室内に流入し、そこ
から開口11を介してノズル流入通路12内に、そして
さらにノズル室13内に流れる。この場合、漏れオイル
スプールとして働く制御部分3の上側部分3.2は上方
に向かって運動し、その結果制御縁22;21が互いに
合致し、制御部分3の下側部分3.2をリング状に取り
囲む切欠きが漏れオイル通路20に対してシールされ
る。これによって、高圧集合室から延びる流入通路5と
漏れオイル通路20との間の短絡が回避される。このこ
とは、インジェクタの効率上昇に大きく貢献する。
燃料供給によって、このノズル流入通路12及びノズル
室13内には高圧下にある燃料が作用する。ノズル室1
3内における燃料圧は、ノズルニードル14とこのノズ
ルニードル14の上に形成された直径d1のノズルニー
ドル領域との間の圧力段17における高圧作用に基づく
鉛直方向運動によって、ノズルニードル14を上昇運動
させる。これによってノズルニードル14及びこのノズ
ルニードル14に結合された押圧部材24は、別の制御
室27内に進入する。上に述べた制御室30の放圧時に
おける制御部分3の上昇運動によって、別の制御室27
内においては負圧が生ぜしめられる。別の制御室27内
における負圧の発生によって、ノズル室13内において
圧力段17に対して作用する燃料圧によって生ぜしめら
れた押圧部材24ひいてはノズルニードル14の上昇運
動が、助成され、そしてノズルニードル先端15におけ
るノズルニードルの迅速な開放を行うことができる。こ
れによって孔16には正確に規定された時期に、高圧下
にある燃料容量が、直接噴射式内燃機関の燃焼室への噴
射のために供給される。ノズルニードル14もしくは押
圧部材24の鉛直方向運動時に生じる漏れは、押圧部材
24と直径d.1のノズルニードル区分との間の移行領
域に配置された漏れオイル室18を介して、漏れオイル
側で漏れオイル通路20へと流出させられる。
に、球形の閉鎖エレメント34はその座面35に押し込
まれる。これによって流出絞り32は閉鎖され、その結
果流入通路5から流入絞り7を介して燃料が連続的に流
れ込むことによって、制御室30においては圧力が形成
される。この制御室30における圧力形成によって、制
御部分3はその上側部分3.1の端面29における圧力
作用により座8へと移動し、座直径9で弁室6を閉鎖
し、これによってノズル室13に通じるノズル流入通路
12の開口11は、高圧から遮断される。
として作用する下側部分3.2の制御縁21;22が開
放され、その結果制御縁の間に図1に示された行程h1
が生ぜしめられ、噴射ノズル系における高圧が漏れオイ
ル側において放圧されることによって、ノズル系13,
12,11が放圧される。制御部分3の下側部分3.2
を取り囲むリング室を通って、漏れオイル通路20に燃
料が流出し、その結果ノズル室及びノズル流入通路12
は放圧される。ノズルニードル14もしくは押圧部材2
4の閉鎖運動は、制御部分3の降下運動時に制御部分3
の下側部分3.2における制御面28が別の制御室27
内に進入することによって、助成される。これによって
インジェクタ1のケーシング2内おける別の制御室27
においては圧力が著しく高められ、その結果押圧部材2
4は、ストッパ25に作用するばねによって助成され
て、鉛直方向で下方に向かって移動させられ、そしてノ
ズルニードル14のノズル先端15は素早くその座に進
入する。これによってノズルニードル14は、噴射ノズ
ル系13,12,11の放圧後に迅速に閉鎖される。生
じた漏れは、押圧部材24とノズルニードル14との間
の移行領域に形成された漏れオイル室18を介して、漏
れオイル通路20に流出する。
室に燃料を噴射する本発明によるインジェクタを、ノズ
ルニードルが強制制御される圧力制御式の高圧インジェ
クタとして、つまり座15におけるノズルニードル先端
の迅速な閉鎖を可能にする高圧インジェクタとして、設
計することができる。このことは、単に1つの調節部材
つまり制御部分3が、ケーシング2の孔4内において鉛
直方向運動することによって達成される。ケーシング2
内部における別の制御室27における圧力変化によって
助成された、迅速なニードル閉鎖によって、本発明によ
るインジェクタ構成により最適な三角形のパターンを有
する圧力経過を得ることができる。
て、両制御室の内の1つが同時にノズルニードルを制御
するために働くようになっている、本発明によるインジ
ェクタを示す縦断面図である。
3 制御部分、 4孔、 5 流入通路、 6 弁室、
7 流入絞り、 8 座面、 9 座直径、 10
狭窄部、 11 開口、 12 ノズル流入通路、 1
3 ノズル室、 14 ノズルニードル、 15 ノズ
ル先端、 16 孔、 17 圧力段、 18 漏れオ
イル室、 19 流出通路、 20 漏れオイル通路、
21,22 制御縁、 24 押圧部材、 25 ス
トッパ、 26 ばねエレメント、 27 制御室、
29 上端面、 30 制御室、 31 壁、 32流
出絞り、 33 調節装置、 34 閉鎖エレメント、
35 座
Claims (10)
- 【請求項1】 直接噴射式内燃機関の燃焼室内に燃料を
噴射するインジェクタであって、ケーシング(2)内に
おいて可動の制御部分(3)が設けられており、該制御
部分(3)が、噴射ノズル(15)に通じる流入部(1
1)を座面(8)において開閉し、制御部分(3)内
に、制御室(30)を負荷する流入絞り(7)が設けら
れており、該流入絞り(7)が、高圧集合室から延びる
流入通路(5)と接続されている形式のものにおいて、
ケーシング(2)内において制御部分(3)の1つの領
域(3.2)が、別の制御室(27)を介してノズルニ
ードル(14,24)と連結されていることを特徴とす
る、燃料を噴射するインジェクタ。 - 【請求項2】 別の制御室(27)が、インジェクタ
(1)のケーシング(2)と制御部分(3)の面(2
8)とノズルニードル(14,24)の面とによって制
限されている、請求項1記載のインジェクタ。 - 【請求項3】 制御部分(3)の面(28)が、制御部
分(3)の下側部分(3.2)の端面(28)である、
請求項2記載のインジェクタ。 - 【請求項4】 制御部分(3)の下側部分(3.2)が
漏れオイルスプールとして形成されている、請求項1記
載のインジェクタ。 - 【請求項5】 制御部分(3)が漏れオイルスプール
(3.2)の上に狭窄部(10)を備えている、請求項
4記載のインジェクタ。 - 【請求項6】 制御室(30)の放圧時に、制御部分
(3)が鉛直方向で上方に向かって運動し、これによっ
て別の制御室(27)内において負圧が生ぜしめられ
る、請求項1記載のインジェクタ。 - 【請求項7】 制御室(30)における圧力上昇時に、
制御部分(3)が鉛直方向で下方に向かって運動し、こ
れによって別の制御室(27)内において圧力が高めら
れる、請求項1記載のインジェクタ。 - 【請求項8】 制御室(27)における負圧形成もしく
は過圧形成が、ケーシング(2)内におけるノズルニー
ドル(24,14)を制御するために働く、請求項6又
は7記載のインジェクタ。 - 【請求項9】 ノズルニードル(14)に押圧部材(2
4)が形成されていて、該押圧部材(24)がリングエ
レメント(25)によって取り囲まれていて、該リング
エレメント(25)にばねエレメント(26)が支持さ
れている、請求項1記載のインジェクタ。 - 【請求項10】 押圧部材(24)とノズルニードル
(14)との間の移行領域に漏れオイル室(18)が設
けられており、該漏れオイル室(18)を介して漏れオ
イルがノズル室(13)から流出し、ノズルニードル
(14)に圧力段(17)が形成されている、請求項1
又は9記載のインジェクタ。
Applications Claiming Priority (2)
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