JP2003507655A - 内燃機関用の燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関用の燃料噴射弁（１０）が提案される。燃料噴射弁（１０）は弁ニードル（１８）のための調節可能な行程制限部（３２）を有している。この行程制限部（３２）は燃料噴射弁の案内孔（３６）内でしゅう動可能に案内されている制限ストッパ（３４）と、少なくとも１つのアクチュエータとを有している。制限ストッパ（３４，３４ａ）は軸方向のすき間（６２，６２ａ）を有しており、このすき間内にアクチュエータ（６４）が配置されている。アクチュエータ（６４）が励起制御されると、アクチュエータは膨張して、これによって制限ストッパ（３４，３４ａ）がその案内孔（３６）内で締め付けられる。この形式で、比較的に小さく構成されたアクチュエータ（６４）によって弁ニードル（１８）のための行程調節が極めて大きな範囲において可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の内燃機関用の燃料噴射弁から
出発する。 DE 43 32 124 A1 から公知のこのような燃料噴射弁は、弁ニードル
のための調節可能な行程制限部を有している。行程制限部は、燃料噴射弁の案内
孔内でしゅう動可能に案内されている制限ストッパと、アクチュエータとを有し
ている。制限ストッパ及びアクチュエータは軸方向で互いに前後にかつ弁ニード
ルの回りに配置されている。アクチュエータを励起制御することによって、アク
チュエータはその軸方向の位置を変化させ、これによって弁ニードルのための行
程制限部ひいては弁ニードルの行程が制限される。この配置によって弁ニードル
の行程は約０.１ｍｍの範囲内で変化させることができる。行程のより大きな変
化が必要である場合には、複数のアクチュエータを互いに前後に配置しなければ
ならず、これによってもちろん燃料噴射弁の軸方向の構造長さが極めて大きくな
る。

【０００２】 更に弁ニードルを直接に制御して、行程を変化させることが公知である。しか
しながらこのことは極めて高価な費用を必要とする。

【０００３】 発明の利点 請求項１の特徴構成要件を具備した本発明による内燃機関用の燃料噴射弁は、
弁ニードルの行程を極めて大きな範囲内で変化させることができるという利点を
有している。更に極めて小さなアクチュエータしか必要でない。この場合、制限
ストッパを弁ニードルの回りに配置されていて軸方向のすき間を有しているリン
グとして構成すると、有利である。

【０００４】 すき間内に、燃料噴射弁の軸方向で不動の２つのブレーキジョーが配置されて
おり、これらのブレーキジョーの間に２つのアクチュエータが配置されているよ
うにすると、アクチュエータを不動にすることができ、このことは電気的な接続
にとって有利である。

【０００５】 制限ストッパの案内孔内に、軸方向で制限ストッパに対して、ばねエレメント
が配置されており、このばねエレメントが制限ストッパに、燃料噴射弁の開放方
向とは逆向きの力を作用させるようにすると、制限ストッパを出発位置にもたら
すことができる。このためにばねエレメントは燃料噴射弁の肩面に支えられてお
り、この肩面は燃料噴射弁の開放方向とは逆の方向に向いている。

【０００６】 制限ストッパが噴射過程の際に、燃料噴射弁の開放方向に向いた弁ニードルの
肩面によって開放方向にしゅう動可能であるようにすると合目的的である。それ
はこれによって制限ストッパが付加的な手段なしにしゅう動可能であるからであ
る。

【０００７】 制限ストッパがＵディスクを有しており、このＵディスクは、制限ストッパと
弁ニードルの肩面との間に配置されているようにすると、構造が簡単になり、組
み立てが容易になる。

【０００８】 案内孔内に、制限ストッパのための終端ストッパを形成する肩面が形成されて
おり、この肩面は開放方向とは逆の方向に向いているようにすると、弁ニードル
の最大の行程が与えられている。更にばねエレメントが損傷を防止されている。

【０００９】 更に、アクチュエータとして圧電エレメントを使用すると、極めて有利である
と分かった。

【００１０】 本発明の別の利点及び有利な構成は明細書、図面及び請求の範囲から知ること
ができる。

【００１１】 実施例の説明 本発明による内燃機関用の燃料噴射弁の実施例は図面に示されており、以下に
おいて詳細に説明する。

【００１２】 図１に示した内燃機関用の燃料噴射弁１０は弁体１２を有しており、この弁体
は図示していない袋ナットによって弁保持体１４に軸方向で緊定されている。弁
体１２は軸方向の案内孔１６を有しており、この案内孔内で弁ニードル１８が軸
方向にしゅう動可能に案内されている。燃料を供給すべき内燃機関の燃焼室内に
突出している弁ニードル１８の端部には、弁閉鎖部材として作用する弁ヘッド２
０が構成されている。弁ヘッド２０は弁体１２に向いた円すい状のシール面２２
を有しており、このシール面は弁体１２の燃焼室側の端面における対応する弁座
面２４と協働する。燃焼室内に突出している弁体１２の端部には半径方向の複数
の噴射孔２６が形成されている。噴射孔は１つでも充分である。噴射孔２６は次
のように配置されている。すなわち弁ニードル１８がそのシール面２２を弁座面
２４に接触させる場合に、噴射孔２６が弁ヘッド２０によって閉鎖されるように
、配置されている。弁ニードル１８が開放運動の際に矢印２８で示した開放方向
に動くと、換言すれば弁ニードル１８が燃焼室内にかつ弁体１２から外方に動く
と、弁体１２内で弁ニードル１８の回りに形成されていて燃料を有している圧力
室３０と噴射孔２６との間の接続が生ぜしめられる。弁ニードル１８が弁体１２
から外方に動く程度に応じて、換言すれば弁ニードル１８の行程の大きさに応じ
て、程度の差こそあれ噴射孔２６が開放され、これによって程度の差こそあれ燃
料が噴射せしめられる。

【００１３】 弁ニードル１８の行程を変化させるために、調節可能な行程制限部３２が設け
られている。この行程制限部３２は制限ストッパ３４を有しており、この制限ス
トッパは燃料噴射弁１０の案内孔３６内でしゅう動可能に案内されている。図１
から分かるように、案内孔３６は部分的に弁体１２内にかつ部分的に弁保持体１
４内に形成されている。しかしながら、案内孔３６を単に弁体１２内だけに、あ
るいは単に弁保持体１４内だけに形成しておくこともできることは、明らかであ
る。この実施例では、弁体１２内に形成されている案内孔部分３６′は有利には
弁保持体１４内に形成されている案内孔部分３６″よりも小さな直径を有してい
る。これにより案内孔部分３６′の直径はやはり制限ストッパ３４の直径よりも
小さい。これによって弁体１２から弁保持体１４への移行部において肩面３７が
生じている。弁体１２における肩面３７は開放方向２８とは逆の方向に向いてお
り、制限ストッパ３４のための終端ストッパを形成している。

【００１４】 制限ストッパ３４の案内孔３６には軸方向で制限ストッパ３４に対してばねエ
レメント３８が配置されており、その際このばねエレメントは有利にはコイルば
ねである。ばねエレメント３８は制限ストッパ３４に燃料噴射弁１０の開放方向
２８とは逆向きの力を作用させる。このためにばねエレメント３８は有利には燃
料噴射弁１０の肩面４０に支えられており、この肩面は開放方向２８とは逆の方
向に向いていてかつ有利には弁体１２に形成されている。制限ストッパ３４の、
ばねエレメント３８とは逆の側の端面４２には有利にはＵディスク４４が設けら
れている。Ｕディスク４４の、制限ストッパ３４の端面４２とは逆の側の端面４
６上には、弁ニードル１８の肩面４８が接触することができる。したがって制限
ストッパ３４のＵディスク４４は制限ストッパ３４と弁ニードル１８の肩面４８
との間に配置されている。図１から分かるように、Ｕディスク４４は制限ストッ
パ３４と一体に構成しておくこともできる。同様に肩面４８がより大きな直径を
有することも可能であり、その場合Ｕディスク４４は完全に省略することができ
る。

【００１５】 弁ニードル１８はそのシャフト部分５０を、弁保持体１４内に設けられている
ばね室５２内に突出させており、そこに、弁ニードル１８と固く結合されたばね
座５４を有している。このばね座５４に弁ばね５６が作用しており、この弁ばね
は開放方向２８とは逆の方向に向いた弁保持体１４の端面５８に支えられていて
、弁ニードル１８のシール面２２を弁座面２４に接触した状態に保つように作用
する。ばね座５４には弁ニードル１８の別のシャフト部分６０が接続しており、
このシャフト部分を介して弁ニードル１８を普通の形式で操作することができる
。換言すれば、シャフト部分６０には、弁ばね５６のばね力よりも大きい、開放
方向の力が作用せしめられ、これにより燃料噴射弁１０が噴射過程のために開く
。

【００１６】 更になお燃料噴射弁１０のために図示していない制御装置が設けられている。

【００１７】 図２ａ及び２ｂから明らかなように、制限ストッパ３４は軸方向のすき間６２
を有しており、このすき間内にアクチュエータ６４，有利には圧電エレメントが
配置されている。この実施例では制限ストッパ３４は、弁ニードル１８の回りに
配置されかつ軸方向のすき間６２を有しているリングである。アクチュエータ６
４は励起制御された状態で膨張し、したがってすき間６２ひいてはまた制限スト
ッパ３４が拡開せしめられ、これによって軸方向でしゅう動可能であった制限ス
トッパ３４がその案内孔３６内で締め付けられる。

【００１８】 図３ａ及び３ｂにおいては変化せしめられた制限ストッパ３４ａが示されてい
る。すき間６２ａ内には２つのブレーキジョー６６が配置されており、これらの
ブレーキジョーの間に少なくとも１つのアクチュエータ６４、有利には２つのア
クチュエータ６４が配置されている。ブレーキジョー６６はほぼ案内孔３６の長
さを有しており、したがってブレーキジョーは軸方向で有利には固定されている
。このことは、アクチュエータ６４を動かす必要がないという利点を有している
。制限ストッパ３４はブレーキジョー６６に沿って滑動することができる。

【００１９】 運転中、燃料噴射弁１０の弁体１２はまず閉鎖位置にある弁ニードル１８によ
って閉鎖されている。制限ストッパ３４，３４ａはそのＵディスク４４をばねエ
レメント３８のばね力によって弁ニードル１８の肩面４８に圧着されている。こ
の場合アクチュエータ６４は制御装置によって励起制御せしめられない。噴射の
際には弁ニードル１８が開放方向２８にしゅう動せしめられる。制限ストッパ３
４及びそのＵディスク４４は弁ニードル１８の肩面４８によってやはり開放方向
にしゅう動せしめられる。必要な行程に達すると、アクチュエータ６４が制御装
置によって励起制御せしめられて、膨張し、制限ストッパ３４，３４ａが案内孔
３６内で締め付けられる。弁ニードル１８はそれ以上開放方向に動くことはでき
ない。それは、その行程が制限ストッパ３４，３４ａによって制限されるからで
ある。これによって噴射孔２６に特定の燃料量のための特定の開放横断面が生じ
る。

【００２０】 噴射過程が終わると、弁ニードル１８はその閉鎖位置に戻る。今やその前の噴
射過程に関連して、制限ストッパ３４，３４ａはそのＵディスク４４とともに、
ばねエレメント３８によって、再び弁ニードル１８の肩面４８に接触せしめられ
るか、あるいは少なくともわずかに開放方向２８とは逆向きにしゅう動せしめら
れる。これによって次の噴射過程の際には噴射孔２６の開放横断面がわずかにな
り、これによりわずかな燃料が噴射される。

【００２１】 代替的に制限ストッパ３４はその位置にとどまることができる。この場合アク
チュエータ６４は引き続いて制御装置によって励起制御される。これによって弁
ニードル１８は次の噴射過程の際に同じ行程を行い、これにより同じ燃料量が噴
射される。

【００２２】 過度にわずかな燃料が噴射されると、次の噴射の際に弁ニードル１８は制限ス
トッパ３４，３４ａを更にしゅう動させ、したがって行程が増大せしめられる。
これによって噴射孔２６の開放横断面が増大せしめられ、より多量の燃料が噴射
される。

【００２３】 要するに制限ストッパ３４，３４ａは各噴射過程に対して新しくしゅう動せし
められるか、あるいは複数の噴射過程にわたって同じ位置にとどまることができ
る。したがって弁ニードル１８の行程は制限ストッパ３４，３４ａによって種々
に変化させることができ、大きな範囲内で調節可能である。必要なアクチュエー
タ６４は極めて小さい。それはアクチュエータはリング形の制限ストッパ３４，
３４ａのすき間６２，６２ａ内に配置されているからである。

【００２４】 制限ストッパ３４の終端ストッパを形成する肩面３７によって、弁ニードル１
２１の最大の行程が与えられている。更に、弁ニードル１８が開放過程の際に過
度にしゅう動せしめられないことが保証されており、これによばねエレメント３
８が損傷せしめられることはない。それは、ばねエレメント３８は案内孔部分３
６′内で充分なスペースを有しているからである。

【００２５】 この実施例においては行程制限部３２は、外方に向かって開く燃料噴射弁１０
によって説明した。しかしながら行程制限部３２は、弁ニードルの燃料噴射弁内
部への運動によって開く燃料噴射弁のためにも使用することができる。この場合
ばねエレメント３８は案内孔３６内で肩面４０と向き合う肩面に支えられる。こ
の場合ばねエレメント３８にはそのＵディスク４４を有する制限ストッパ３４が
接続する。Ｕディスク４４にはやはり弁ニードル１８の肩面４８が支えられる。
このような燃料噴射弁においては開放方向は図１に示した開放方向２８とは逆の
方向である。

【００２６】 制限ストッパ３４，３４ａが噴射過程の際に燃料噴射弁１０の開放方向２８に
向いた弁ニードル１８の肩面４８によってしゅう動可能であることは有利であり
、これによって制限ストッパ３４，３４ａは必要な位置にしゅう動可能である。
更に制限ストッパ３４，３４ａはばねエレメント３８によって再びその出発位置
にもたらされる。これによって制限ストッパ３４のための付加的な調節エレメン
トが不要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 部分的に示した燃料噴射弁の縦断面図である。

【図２ａ】 第１の行程制限部を示す。

【図２ｂ】 図２ａの行程制限部の平面図である。

【図３ａ】 第２の行程制限部を示す。

【図３ｂ】 図３ａの行程制限部の平面図である。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射弁、 １２ 弁体、 １４ 弁保持体、 １６ 案内孔、 １８
弁ニードル、 ２０ 弁ヘッド、 ２２ シール面、 ２４ 弁座面、 ２６
噴射孔、 ２８ 矢印、開放方向、 ３０ 圧力室、 ３２ 行程制限部、
３４ 制限ストッパ、 ３４ａ 制限ストッパ、 ３６ 案内孔、 ３６′ 案
内孔部分、 ３６″ 案内孔部分、 ３７ 肩面、 ３８ ばねエレメント、
４０ 肩面、 ４２ 端面、 ４４ Ｕディスク、 ４６ 端面、 ４８ 肩面
、 ５０ シャフト部分、 ５２ ばね室、 ５４ ばね座、 ５６ 弁ばね、
５８ 端面、 ６０ シャフト部分、 ６２ 軸方向のすき間、 ６２ａ 軸
方向のすき間、 ６４ アクチュエータ、 ６６ ブレーキジョー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関用の燃料噴射弁であって、弁ニードル（１８）のた
   めの調節可能な行程制限部（３２）を有し、その際行程制限部（３２）は、燃料
   噴射弁（１０）の案内孔（３６）内でしゅう動可能に案内されている制限ストッ
   パ（３４，３４ａ）と、少なくとも１つのアクチュエータ（６４）とを有してい
   る形式のものにおいて、制限ストッパ（３４）が軸方向のすき間（６２，６２ａ
   ）を有しており、少なくとも１つのアクチュエータ（６４）がこのすき間（６２
   ，６２ａ）内に配置されていて、少なくとも１つのアクチュエータ（６４）が励
   起制御された状態でこのすき間（６２，６２ａ）を拡開し、これにより制限スト
   ッパ（３４，３４ａ）がその案内孔（３６）内で締め付けられるようにしたこと
   を特徴とする、内燃機関用の燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 制限ストッパ（３４，３４ａ）が、弁ニードル（１８）の回
   りに配置され軸方向のすき間（６２，６２ａ）を有しているリングであることを
   特徴とする、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 すき間（６２ａ）内に、有利には燃料噴射弁（１０）の軸方
   向で不動の２つのブレーキジョー（６６）が配置されており、これらのブレーキ
   ジョーの間に少なくとも１つのアクチュエータ（６４）、有利には２つのアクチ
   ュエータ（６４）が配置されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の燃
   料噴射弁。
4. 【請求項４】 制限ストッパ（３４，３４ａ）の案内孔（３６）内に、軸方
   向で制限ストッパ（３４，３４ａ）に対して、ばねエレメント（３８）、有利に
   はコイルばねが配置されており、このばねエレメントは制限ストッパ（３４）に
   、燃料噴射弁（１０）の開放方向（２８）とは逆向きの力を作用させることを特
   徴とする、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. 【請求項５】 ばねエレメント（３８）が燃料噴射弁（１０）の肩面（４０
   ）に支えられており、この肩面は燃料噴射弁（１０）の開放方向（２８）とは逆
   の方向に向いていることを特徴とする、請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 制限ストッパ（３４，３４ａ）が噴射過程の際に、燃料噴射
   弁（１０）の開放方向（２８）に向いた弁ニードル（１８）の肩面（４８）によ
   って開放方向（２８）にしゅう動可能であることを特徴とする、請求項１から５
   までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 制限ストッパ（３４，３４ａ）がＵディスク（４４）を有し
   ており、このＵディスクは、制限ストッパ（３４，３４ａ）と弁ニードル（１８
   ）の肩面（４８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項６記載の燃
   料噴射弁。
8. 【請求項８】 案内孔（３６）内に、制限ストッパ（３４，３４ａ）のため
   の終端ストッパを形成する肩面（３７）が形成されており、この肩面は開放方向
   （２８）とは逆の方向に向いていることを特徴とする、請求項４から７までのい
   ずれか１項記載の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 アクチュエータ（６４）が圧電エレメントであることを特徴
   とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。