JP2002089394A - 噴射システムのために用いられる、高圧集合室内に組み込まれたインジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて高い圧力下にある燃料の制御容積を可
能な限り小さく保つようにする。 【解決手段】 高圧集合室２内に、該高圧集合室２に通
じる制御室１２が設けられており、該制御室１２を介し
て制御部分１６が操作可能であるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、噴射システムのイ
ンジェクタであって、高圧集合室（コモンレール）と、
内燃機関の燃焼室内に突入する噴射ノズルとが設けられ
ている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧集合室内に存在する圧力が、噴射シ
ステムの噴射ノズルに常に存在しているのではなく、別
個の制御部分によって制御可能であることが有利である
と分かった。

【０００３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３
５４９４号明細書に基づき、ユニットインジェクタとも
呼ばれるポンプノズルユニットが公知である。このポン
プノズルユニットによって燃料を直接噴射式の内燃機関
の燃焼室内に噴射することができる。ポンプノズルユニ
ットは、燃料を噴射ノズルを介して燃焼室内に噴射する
ための噴射圧を形成するためのポンプユニットを有して
いる。また、制御部分を有する制御ユニットが設けられ
ている。さらに、圧力形成を制御するために働く弁操作
ユニットが設けられている。単純にかつ小さく形成され
ていて、特に短い応働時間を有するポンプノズルユニッ
トを提供するために、弁操作ユニットが圧電式のアクチ
ュエータとして形成されている。公知先行技術の構造で
は、弁操作ユニットが側方でインジェクタに取り付けら
れていて、ひいては内燃機関のシリンダヘッドに著しく
僅かに提供されている付加的な構造空間を必要としてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、極め
て高い圧力下にある燃料の制御容積を可能な限り小さく
保つようにすることである。

【０００５】

【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、高圧集合室内に、該高圧集合室に
通じる制御室が設けられており、該制御室を介して制御
部分が操作可能であるようにした。

【０００６】

【発明の効果】本発明による解決手段によって、一方で
は、本発明によるインジェクタが著しくコンパクトに形
成されているという利点が得られる。高圧集合室（コモ
ンレール）から制御部分に通じる別個の供給管路は不要
にすることができる。なぜならば、制御部分がいまや空
間を節約して高圧集合室の内室内に配置されているから
である。管路システム内の圧力脈動は、内燃機関の燃焼
室内に突入しかつ噴射量を調量する、噴射を行う噴射ノ
ズルに伝達されない。これによって、ポスト噴射に有効
に対処することができる。

【０００７】他方では、本発明によって提案された解決
手段によって、制御容積が小さく保たれるということを
達成することができる。高圧集合室から制御室に開口す
る流入絞りによって、制御部分の制御のために十分とな
る燃料の部分容積が常に存在している。これによって、
高圧集合室を部分的に貫通する制御部分の制御が保証さ
れている。制御部分はシールばねによって負荷されてい
る。このシールばねは、制御部分の閉鎖状態で、高圧集
合室のケーシングの座面への制御部分の押付けひいては
弁室に対する高圧集合室の有効なシールを保証してい
る。

【０００８】制御室は、制御部分の、高圧集合室の中空
室内に位置する区分に設けられている。制御室に通じる
流入絞りはやはりこの中空室にも開口している。高圧集
合室の中空室内で力補償された弁制御部分の流出側の端
部には流出絞りが設けられている。この流出絞りは座面
に開口している。この座面は、たとえば球形に形成され
たシールエレメントによって閉鎖される。流出側の制御
弁は、制御部分に設けられた制御室の負荷軽減もしくは
放圧のために、電磁石またはピエゾアクチュエータを介
して操作することができる。

【０００９】弁ケーシングに設けられた弁室の下方には
漏れオイル室が設けられている。この漏れオイル室から
は漏れオイルレールが分岐している。この漏れオイルレ
ールは、解離可能な単数または複数の閉鎖体を介して閉
鎖されていて、この閉鎖体によって空にすることができ
る。漏れオイルレールは、閉鎖体でその都度個別に空に
することができることに加えて、燃料タンクに開口する
ように形成することもできる。

【００１０】インジェクタのケーシングに形成された、
制御部分のための座面と、制御部分に形成された制御縁
部とによって、弁は開放状態で漏れオイル側で閉鎖され
ている。したがって、高圧集合室は漏れオイル室に通じ
る直接接続部に対して有効に防護されている。

【００１１】

【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。

【００１２】図１には、ほぼ力補償されたインジェクタ
が示してある。このインジェクタは高圧集合室２を有し
ている。この高圧集合室２は制御部分１６の一部によっ
て貫通されている。

【００１３】高圧集合室２はケーシング１によって取り
囲まれている。この高圧集合室２内には、極めて高い圧
力下にある燃料リザーブ２９が収容されている。制御部
分１６の壁を貫通する流入絞り１５を通って燃料リザー
ブ２９の部分容積が制御室１２内に流入する。この制御
室１２はスリーブ１４内に形成されている。このスリー
ブ１４は、制御部分１６の対称線に対して同軸的に延び
ている。

【００１４】高圧集合室２の壁３には制御接続体５がね
じ込まれているかまたは別の方法で固定されている。こ
の制御接続体５は制御室１２のための負荷軽減弁もしく
は放圧弁を有している。スリーブ部分１４を通ってほぼ
同軸的に延びる制御室１２は制御接続体５内の座面１０
に開口している。図１に示した実施例では、この座面１
０は球形のシールエレメント７によって閉鎖されてい
る。この球形のシールエレメント７は、たとえば押圧ピ
ン８を介して電磁石またはピエゾアクチュエータまたは
別の弁操作ユニットによって放圧することができる。図
１には、符号９でアクチュエータ作用方向が示してあ
る。このアクチュエータ作用方向９でアクチュエータ
（電磁石であってもよいし、ピエゾアクチュエータであ
ってもよい）は、押圧ピン８を介して圧力をシールエレ
メント７に向かって加える。このシールエレメント７は
シール面１０を制御室１２に対して閉鎖している。

【００１５】高圧集合室２の壁３によって仕切られた中
空室の内部には、極めて高い圧力下にある燃料リザーブ
２９が収容されている。高圧集合室２自体はレールとし
て形成されていて、制御弁の制御部分１６によって部分
的に貫通される。高圧集合室２の中空室の内部に設けら
れた、シールばね１３として働く圧縮ばねは、制御接続
体５の一方の端面に支持されていて、制御部分１６の、
制御室１２と流入絞り１５とを有する部分をケーシング
１内の座面４に押し付けている。制御室１２を仕切るス
リーブ１４は第１の直径１７（ｄ_１）で形成されてい
て、シールばね１３のための案内手段として働く。これ
によって、シールばね１３の屈曲が阻止される。制御部
分１６の、制御室１２と流入絞り１５とを有する部分は
第２の直径１８で形成されているのに対して、制御部分
１６は座面４のシール座の領域に座直径部１９を有して
いる。この座直径部１９は、制御部分１６に形成された
くびれ箇所２１の上方に形成されていて、シールばね１
３の作用力で高圧集合室２の内部を、制御部分１６を取
り囲む弁室２２に対してシールしている。

【００１６】インジェクタのケーシング１の下側に部分
では、ノズル流入通路２３への燃料調量を行う制御部分
１６が著しく小さな直径で形成されている。制御部分１
６の、ケーシング１の座面４に有効となる座直径部１９
から出発して、制御部分１６は、湾曲させられた経過を
くびれ部２１の範囲に被っている。このくびれ部２１は
制御部分１６の制御縁部２０で終わっている。制御部分
１６の制御縁部２０には、制御部分１６の、側方で互い
に反対の側に位置する面２５が形成されている領域が続
いている。この面２５によって、制御部分１６の制御縁
部２０を取り囲む環状の室から漏れオイル室２４への過
剰な燃料の流出が可能となる。この漏れオイル室２４か
ら燃料容積は漏れオイルレール２６に流出することがで
きる。この漏れオイルレール２６はインジェクタのケー
シング１の下側の領域に形成されている。漏れオイル管
路２６は高圧集合室２に対して平行に延びていてよい。
この高圧集合室２は、インジェクタのケーシング１の上
側の領域に位置していて、自動車の燃料タンクに開口し
ており、こうして、漏れオイル損失を阻止している。

【００１７】他方では、ケーシング１に、漏れオイルレ
ール２６を空にすることができる個々の閉鎖体２７が設
けられていてもよい。図１に示した本発明の対象の実施
例では、漏れオイルねじとして形成された、ケーシング
１の下側から接近可能である閉鎖体２７によって漏れオ
イル管路２６を空にすることができる。

【００１８】インジェクタのケーシング１の内部の弁室
２２から高圧管路２３が分岐している。この高圧管路２
３は噴射ノズルへの燃料供給を保証している。インジェ
クタのケーシング１の内部には、ノズルに通じる流入通
路２３が孔として形成されている。この孔は、インジェ
クタのケーシング１に設けられたノズル接続片２８で終
わっている。このノズル接続片２８には、噴射ノズルに
通じる供給管路を固定することができる。この供給管路
は、燃料を供給したい噴射室の内部に突入している。

【００１９】図１に示した本発明により提案された、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
するためのインジェクタの機能形式は以下の通りであ
る：押圧ピン８を介してシールエレメント７に作用す
る、電磁石またはピエゾアクチュエータとして形成され
た弁操作ユニットが操作されると、押圧ピン８がアクチ
ュエータ作用方向９とは逆方向に移動させられる。これ
によって、シールエレメント７に対する座面１０が開放
され、制御室１２内に存在する高い圧力下にある燃料
が、流出絞り１１を介して流出側で漏れオイル領域に流
出する。これによって、シールばね１３の圧縮が行われ
る。なぜならば、制御部分１６の、第２の直径１８（ｄ
_３）で形成された部分がシールばね１３を圧縮しかつ鉛
直方向上向きに運動するからである。この運動時には、
高圧集合室２の下側に設けられた面４が開放され、極め
て高い圧力下にある燃料が、ケーシング１の座面４とス
プールの座直径部１９との間で開放する開口を通過する
ことができ、制御部分１６に設けられたくびれ箇所２１
と、ケーシング壁とによって仕切られた弁室２２内に流
入する。制御部分１６が制御接続体５に向かって鉛直方
向で鉛直運動させられると、制御部分１６の、くびれ部
２１の下縁部を形成する制御縁部２０が、インジェクタ
のケーシング１の縁部と重なり、したがって、高圧流入
管路２３の開放時に、流出側の漏れオイル中空室２４
を、高い圧力下にある燃料リザーブ２９に対して有効に
シールしている。これによって、座面４に対する制御部
分１６の開放時に、高圧集合室２から漏れオイル室２４
およびこの漏れオイル室２４に後置された管路システム
への直接的な接続が生ぜしめられることはあり得ないと
いうことが保証されている。

【００２０】高圧集合室２のケーシング１に設けられた
座面４の開放状態では、高い圧力下にある燃料リザーブ
２９が弁室２２内に流入し、この弁室２２から流入管路
２３を通って噴射ノズルに到達する。噴射ノズルは、図
１には示していない。ノズル供給管路は、ノズル接続片
２８でインジェクタのケーシング１に接続することがで
きる。

【００２１】噴射が行われた後、シールエレメント７の
ための弁操作ユニットとして働く電磁石またはピエゾア
クチュエータ（共に図示せず）がアクチュエータ作用方
向９で操作されると、制御室１２の流出絞り１１の上方
の座面１０が閉鎖される。高圧集合室２を貫通するシー
ルばね１３の作用によって、第２の直径１８で形成され
た制御エレメント１６がその座直径部１９で高圧集合室
２の壁３の座面４に押圧され、高圧集合室（コモンレー
ル）２からの高い圧力下にある燃料の後流出に対して弁
室２２を閉鎖する。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１６の下降運動時には、鉛直下
向きに運動させられる制御縁部２０が、制御部分１６を
環状に取り囲む中空室を開放するので、弁室２２内にま
だ存在する燃料は、制御部分１６に形成された面２５を
介して漏れオイル室２４に流出することができる。この
漏れオイル室２４から燃料は、たとえば燃料タンクに接
続されていてよい漏れオイル管路２６に流出側で流入す
る。

【００２２】本発明により提案された解決手段によっ
て、制御部分１６の制御室１２内に提供される燃料量を
極めて小さく保つことができ、さらに、本発明により提
案されたインジェクタボディを極めて小さく形成するこ
とができる。なぜならば、高圧集合室２からインジェク
タへの供給管路システムを不要にすることができ、弁操
作ユニットを高圧集合室２の壁３にじかに組み込むこと
もできるからである。この弁操作ユニットは、有利な形
式ではねじ込みエレメントとして弁室２２に対する座面
４の上側に収納することができる。高圧集合室２の壁３
との制御接続体５の螺合部６の代わりに、別の結合部が
形成されてもよい。このような形式でコンパクトに形成
された、直接噴射式の内燃機関のためのインジェクタの
インジェクタユニットは、シリンダヘッドにおけるシリ
ンダひいては噴射室に相応に隣接する箇所で、内燃機関
のシリンダヘッドに対して平行に管状に延びる高圧集合
室２内に組み込むことができる。組み込まれたインジェ
クタを備えた高圧集合室２のこのような形式の構造によ
ってインジェクタの力補償が可能となるので、このよう
な構成部分の長い耐用年数が保証されている。さらに、
インジェクタを操作するために必要となる制御容積を小
さく保つことができる。これによって、本発明により提
案されたインジェクタの効率が損なわれることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】外部操作式のアクチュエータを介して操作可能
である組み込まれた制御部分を備えた高圧集合室の横断
面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング、 ２ 高圧集合室、 ３ 壁、 ４
座面、 ５ 制御接続体、 ６ 螺合部、 ７ シール
エレメント、 ８ 押圧ピン、 ９ アクチュエータ作
用方向、 １０ 座面、 １１ 流出絞り、 １２ 制
御室、 １３シールばね、 １４ スリーブ、 １５
流入絞り、 １６ 制御部分、 １７直径、 １８ 直
径、 １９ 座直径部、 ２０ 制御縁部、 ２１ く
びれ部、 ２２ 弁室、 ２３ ノズル流入管路、 ２
４ 漏れオイル室、 ２５面、 ２６ 漏れオイルレー
ル、 ２７ 閉鎖体、 ２８ ノズル接続片、 ２９
燃料リザーブ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直接噴射式の内燃機関の燃焼室内に燃料
   を供給するためのインジェクタであって、高圧集合室
   （２）と制御部分（１６）とが設けられており、該制御
   部分（１６）が、弁室（２２）を開閉するようになって
   おり、該弁室（２２）からノズル流入管路（２３）が、
   噴射ノズルに向かって分岐しており、該噴射ノズルが、
   内燃機関の燃焼室内に開口している形式のものにおい
   て、高圧集合室（２）内に、該高圧集合室（２）に通じ
   る制御室（１２）が設けられており、該制御室（１２）
   を介して制御部分（１６）が操作可能であることを特徴
   とする、インジェクタ。
2. 【請求項２】 制御室（１２）が、制御部分（１６）内
   に形成されていて、高圧集合室（２）内で、高い圧力下
   にある媒体（２９）によって取り囲まれている、請求項
   １記載のインジェクタ。
3. 【請求項３】 制御室（１２）が、流入絞り（１５）を
   介して制御容積で負荷されるようになっている、請求項
   １記載のインジェクタ。
4. 【請求項４】 制御室（１２）が、外部操作可能なアク
   チュエータによって操作可能なシールエレメント（７）
   を介して負荷軽減可能である、請求項１記載のインジェ
   クタ。
5. 【請求項５】 制御室（１２）が、流出側に流出絞り
   （１１）を有している、請求項４記載のインジェクタ。
6. 【請求項６】 高圧集合室（２）が、座面（４）を有し
   ており、該座面（４）に制御部分（１６）の座直径部
   （１９）が、シールばね（１３）によって押し付けられ
   るようになっている、請求項１記載のインジェクタ。
7. 【請求項７】 制御室（１２）を仕切るスリーブ（１
   ４）が、制御接続体（５）内に組み込まれており、該制
   御接続体（５）が、高圧集合室（２）のケーシング
   （１）に螺合されている、請求項１記載のインジェク
   タ。
8. 【請求項８】 シールばね（１３）が、高圧集合室
   （２）の壁（３）に支持されている、請求項７記載のイ
   ンジェクタ。
9. 【請求項９】 制御部分（１６）に制御縁部（２０）が
   形成されており、該制御縁部（２０）が、高圧集合室
   （２）に設けられた座面（４）の開放時に弁室（２２）
   を漏れオイル室（２４）に対してシールしている、請求
   項１記載のインジェクタ。
10. 【請求項１０】 ノズル流入管路（２３）が、制御部分
    （１６）の制御縁部（２０）とケーシング（１）の座面
    （４）との間に位置する領域に設けられた弁室（２２）
    に開口している、請求項１記載のインジェクタ。
11. 【請求項１１】 漏れオイル室（２４）が、漏れオイル
    レール（２６）に接続されており、該漏れオイルレール
    （２６）が、解離可能な閉鎖体（２７）によってシール
    可能である、請求項９記載のインジェクタ。
12. 【請求項１２】 外部操作可能なアクチュエータが、電
    磁石である、請求項４記載のインジェクタ。
13. 【請求項１３】 外部操作可能なアクチュエータが、ピ
    エゾアクチュエータである、請求項４記載のインジェク
    タ。
14. 【請求項１４】 外部操作可能なアクチュエータが、液
    圧機械式の変換器である、請求項４記載のインジェク
    タ。