JP2003515031A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、圧電式又は磁歪式のアクチュエータ（８）と、該アクチュエータ（８）によって液圧式の温度補償装置を用いて操作可能な弁ニードル（１５）と、該弁ニードル（１５）によって操作可能な弁閉鎖体（２８）とが設けられており、該弁閉鎖体（２８）が、弁座面（１４）と共働してシール座を形成する形式のものに関する。このような形式の燃料噴射弁において本発明では、温度補償装置がニードル連行スリーブ（３１）を有しており、該ニードル連行スリーブ（３１）が、弁ニードル（１５）の弁ニードルカラー（３２）を取り囲んでいて、ニードル連行カラー（３３）で弁ニードル（１５）を部分的に取り囲んでおり、さらにニードル連行スリーブ（３１）が弁ニードル（１５）と共に温度補償室（２７）を閉鎖しており、しかも温度補償室（２７）が、該温度補償室（２７）に燃料を充填するために、方向弁（２９）を介して燃料噴射弁（１）の燃料流入部（４）と接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射弁に関する。

【０００２】 ドイツ連邦共和国特許第１９５１９１９２号明細書に基づいて公知の上記形式
の燃料噴射弁は、圧電式のアクチュエータと、このアクチュエータによって液圧
式の行程伝達装置もしくは行程変換装置（Hubuebersetzung）を用いて操作可能
な弁ニードルと、この弁ニードルを用いて操作可能な弁閉鎖体とを有しており、
この弁閉鎖体は弁座面と共働してシール座を形成する。行程変換装置はこの場合
同時に温度補償の課題をも引き受けており、そのために行程変換装置にはリング
状の間隙が設けられていて、この間隙は行程変換室への燃料の流入・流出を可能
にし、これによって燃料噴射弁の構成部材の温度に基づく長さ変化を補償するこ
とができる。

【０００３】 ドイツ連邦共和国特許第１９５１９１９２号明細書に基づいて公知の燃料噴射
弁には次のような欠点がある。すなわちこの公知の燃料噴射弁では、リング状の
間隙を介しての行程変換室に対する燃料の流入・流出がわずかな燃料流によって
しか行われず、その結果行程変換室を完全に満たすのに、噴射サイクルよりも明
らかに長い時間がかかってしまう。したがってこの公知の燃料噴射弁は、例えば
ガソリンのような揮発性燃料のためには適していない。燃料としてガソリンを使
用する場合、ガソリンの一部は燃料噴射弁の長い停止時間中に、特に周囲温度が
高い場合に、行程変換室から蒸発し、その結果アクチュエータの操作時には弁ニ
ードルに対する動的な力伝達が不可能になり、ひいては燃料噴射弁を十分迅速に
操作することができない。

【０００４】 ドイツ連邦共和国特許第３７４２２４１号明細書に基づいて公知の、液圧式の
行程変換装置を備えた燃料噴射弁では、液圧媒体として液圧オイルが使用される
。温度補償はこの場合、弁ニードルに配置された逆止弁を介して、かつ弁ニード
ルとシリンダもしくはシリンダとスリーブとの間に設けられたリング間隙を介し
て行われる。燃料噴射弁の操作時にシリンダは、行程変換室から液圧オイルの一
部を押し退け、これによって弁ニードルはシリンダのシフト装置に抗して操作さ
れる。

【０００５】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁には、公
知のものに対して次のような利点を有している。すなわち本発明による燃料噴射
弁では、簡単な構造的手段によって温度補償室が形成されており、この場合、温
度補償室を方向弁を介して短時間の内に完全に燃料で満たすために、燃料の圧力
が利用される。

【０００６】 請求項２以下に記載の特徴によって、請求項１記載の燃料噴射弁の別の有利な
構成が可能である。

【０００７】 本発明の有利な構成では、方向弁がニードル連行スリーブの内室と接続されて
おり、この場合特に有利には、ニードル連行スリーブが横方向切欠きを有してい
て、該横方向切欠きが、燃料流入部を方向弁を介して温度補償室に接続する燃料
通路の一部である。このように構成されていると、温度補償装置の構成をコンパ
クトにすることができる。

【０００８】 本発明の別の有利な構成では、ニードル連行スリーブの内室に閉鎖ばねが設け
られており、該閉鎖ばねが弁ニードルの弁ニードルカラーを介して、温度補償室
における燃料の圧力に作用するようになっている。このように構成されていると
、ニードル連行スリーブの内室内に存在するスペースを、閉鎖ばねを収容するた
めに利用することができ、これによって燃料噴射弁の構造をコンパクトにするこ
とができる。

【０００９】 本発明の別の有利な構成では、弁ニードルが切欠きを有しており、該切欠き内
に方向弁を形成するために球が配置されていて、該球が、切欠きの同心的な、特
に円錐形のシール面と共働して、シール座を形成するようになっている。弁ニー
ドルに方向弁が組み込まれていることによって、構成部材を節約することができ
、しかも単純な構成によって製作費を節減することができる。

【００１０】 本発明の別の有利な構成では、方向弁の球の最大開放運動を調節するために、
弁ニードルと結合された調節ピンが切欠き内に設けられている。このように構成
されていると、最大開放運動を調節することによって、特に方向弁の応働特性を
所定することができる。

【００１１】 本発明の別の有利な構成では、弁ニードルカラーとニードル連行スリーブとの
間にリング間隙が設けられており、該リング間隙が、燃料噴射弁の構成部材の温
度に基づく長さ変化時に、温度補償室からの燃料の逃げを可能にするようになっ
ている。このように構成されていると、弁ニードルカラーとニードル連行スリー
ブとの間に設けられた案内面は、同時に温度補償室の空気抜きをも可能にするよ
うに、構成されている。同様にまた、弁ニードルカラーとニードル連行スリーブ
のニードル連行カラーとの間にリング間隙が設けられていると、有利である。

【００１２】 図面 次に図面を参照しながら本発明の１実施例を示す図である。

【００１３】 図１は、 本発明による燃料噴射弁の１実施例を部分的に縦断面して示す図で
あり、 図２は、図１のＩＩで示された領域を拡大して示す縦断面図である。

【００１４】 実施例の記載 図１には、本発明による燃料噴射弁１が部分的に縦断面図で示されている。燃
料噴射弁１は特に、燃料特にガソリンを混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃
焼室に直接噴射するために、いわゆるガソリン直接噴射弁として働く。図示の実
施例では燃料噴射弁１は内方に向かって開放する燃料噴射弁１として構成されて
いる。本発明による燃料噴射弁１はしかしながらまたその他の使用例のためにも
適している。

【００１５】 燃料噴射弁１は弁ケーシング２を有しており、この弁ケーシング２は、電気接
続部３と燃料流入部４とを有している。燃料噴射弁１の弁ケーシング２の内部に
は圧電式又は磁歪式のアクチュエータ８が設けられており、このアクチュエータ
８は弁ケーシング２に結合された支持エレメント５に支持されていて、Ｕ字形セ
グメント６，７によって把持される。アクチュエータ８はその操作時に操作方向
９において伸長し、これによってＵ字形セグメント６，７及び該Ｕ字形セグメン
ト６，７に結合された突き棒１０が、操作方向９に移動する。このようにして行
程逆転が行われ、その結果突き棒１０はアクチュエータ８の操作時に噴射方向１
１とは逆方向に移動する。

【００１６】 図２は、図１においてＩＩで示された範囲における、燃料噴射弁１の実施例が
拡大して示されている軸方向縦断面図である。

【００１７】 弁ケーシング２は環状の溶接シーム１２を介して弁座体１３と結合されている
。弁座体１３は弁座面１４を有しており、この弁座面１４は、弁ニードル１５に
形成された弁閉鎖体２８と共働してシール座を形成する。弁ニードル１５は弁ニ
ードルガイド１６によって案内され、この弁ニードルガイド１６は少なくとも１
つの切欠き１７を有しており、この切欠き１７は、弁ニードル１５と弁座面１４
とから形成されたシール座への燃料の供給のために働く。

【００１８】 弁ニードル１５は、長手方向に延びる内側の切欠き１８を有しており、この切
欠き１８は第１部分１９と第２部分２０とを有しており、第１部分１９と第２部
分２０との間には円錐形のシール面２１が形成されている。切欠き１８の第２部
分２０には球２２が設けられており、この球２２は切欠き１８のシール面２１に
接触している。この場合第１部分１９の直径は球２２の直径よりも小さいので、
球２２は第１部分１９内に達することができず、また球２２の直径は第２部分２
０の直径よりも小さいので、球２２は第２部分２０内において可動である。球２
２の運動は調節ピン２３によって制限され、この調節ピン２３は調節エレメント
２４を介して弁ニードル１５の切欠き１８内において固定されている。調節エレ
メント２４は弁ニードル１５の切欠き１８内にプレス嵌めされていて、切欠き１
８の第２部分２０をシールするためにシールリング３４によってシールされてい
る。シール面２１と調節ピン２３の上端面２５との間の間隔によって、球２２の
運動は制限されており、その結果調節ピン２３によって球２２の最大開放運動を
調節することができる。弁ニードル１５は横孔２６を有しており、この横孔２６
は切欠き１８の第２部分２０を温度補償室（Temperaturausgleichsraum）２７と
接続している。このようにして球２２とシール面２１とによって方向弁２９が形
成されており、この方向弁２９は、切欠き１８の第１部分１９から切欠き１８の
第２部分２０への燃料が流れた場合に開放し、逆の燃料流においては閉鎖する。

【００１９】 突き棒１０は、環状の溶接シーム３０を用いてニードル連行スリーブ３１と結
合されており、このニードル連行スリーブ３１は弁ニードル１５の弁ニードルカ
ラー３２を取り囲んでいて、弁ニードル１５のニードル連行カラー３３によって
弁ニードル１５を部分的に取り囲んでいる。ニードル連行スリーブ３１は弁ニー
ドル１５と共に温度補償室２７を閉鎖しており、この場合温度補償室２７の容積
は、弁ニードルカラー３２とニードル連行カラー３３との間の間隔によって可変
である。

【００２０】 ニードル連行スリーブ３１は横方向切欠き３５を有しており、この横方向切欠
き３５は図示の実施例では孔として形成されている。横方向切欠き３５とニード
ル連行スリーブ３１の内室３６と切欠き１８と孔２６とによって、燃料通路が形
成されており、この燃料通路は燃料流入部４を、方向弁を介して温度補償室２７
と接続している。

【００２１】 ニードル連行スリーブ３１の内室３６内には閉鎖ばね３７が設けられており、
この閉鎖ばね３７は、弁ニードル１５の弁ニードルカラー３２を介して、温度補
償室２７内における燃料の圧力に対して作用する。閉鎖ばね３７はこの場合一方
では突き棒１０に、かつ他方では弁ニードル１５の弁ニードルカラー３２に支持
されている。

【００２２】 弁ニードル１５の弁ニードルカラー３２とニードル連行スリーブ３１との間に
は、リング間隙３８が形成されており、このリング間隙３８を通して、ニードル
連行スリーブ３１の年室３６と温度補償室２７との間において燃料流は強く絞ら
れる。さらに弁ニードル１５とニードル連行スリーブ３１のニードル連行カラー
３３との間にはリング間隙３９が設けられており、このリング間隙３９は、温度
補償室２７と燃料噴射弁１の内室４０との間における強く絞られた燃料流を可能
にする。

【００２３】 以下においては、本発明による温度補償装置の作用形式を詳しく説明する。こ
こではまず初めに、燃料噴射弁１は少なくとも完全には燃料によって満たされて
いない、と仮定する。

【００２４】 燃料噴射弁１の運転時に燃料は燃料流入部４を介して高圧下で、燃料噴射弁１
の内室４０内に導かれる。これによって燃料噴射弁１の内室４０、弁ニードルガ
イド１６の切欠き１７、さらにニードル連行スリーブ３１の横方向切欠き３５を
介してニードル連行スリーブ３１の内室３６が燃料によって満たされる。ニード
ル連行スリーブ３１の内室３６からは、燃料が切欠き１８の第１部分１９に流れ
、これによって切欠き１８の第２部分２０に対する過圧が生ぜしめられ、その結
果方向弁２９の球２２はシール面２１から持ち上がり、第２部分２０、孔２６、
及びこの孔２６を介して温度補償室２７が燃料によって満たされる。

【００２５】 アクチュエータ８が操作されると、突き棒１０が操作方向９において運動し、
これによってニードル連行カラー３３は、完全に満たされた温度補償室２７にお
ける燃料を介して、弁ニードル１５の弁ニードルカラー３２に対して作用し、そ
して弁ニードル１５は弁座体１３の弁座面１４から持ち上がり、これによってシ
ール座が開放される。弁ニードル１５と弁座面１４との間に生じた間隙を介して
、燃料は燃料噴射弁１の内室４０から弁ニードルガイド１６の切欠き１７を経て
噴射通路４５に流入し、これによって燃料は燃料噴射弁１から噴射される。この
場合、温度補償室２７内において操作方向９でニードル連行カラー３３が運動す
ると、過圧が生ぜしめられ、これによって球２２はシール座２２に押し付けられ
、そして方向弁２９は閉鎖される。

【００２６】 突き棒１０の戻り時にニードル連行スリーブ３１のニードル連行カラー３３は
、操作方向９とは逆向きに運動させられ、この場合閉鎖ばね３７は弁ニードル１
５をニードル連行スリーブ３１内において連行し、その結果温度補償室２７の容
積は少なくともほぼコンスタントに保たれる。

【００２７】 燃料噴射弁１の部材の長さ変向に基づいて、ニードル連行スリーブ３１のニー
ドル連行カラー３３が完全に戻る前に、既に弁ニードル１５は弁座体１３の弁座
面１４に接触すると、ニードル連行カラー３３が完全に戻ったときには温度補償
室２７の容積は増大され、その結果温度補償室２７内における燃料の圧力は、燃
料流入部４から供給された燃料の圧力に比べて減じられ、これによって方向弁２
９は開放され、燃料は温度補償室２７内に補充される。

【００２８】 燃料噴射弁１の構成部材の温度に基づく長さ変化時に、弁座体１３の弁座面１
４と弁ニードル１５とから形成されるシール座が完全に閉鎖される前に、既にニ
ードル連行スリーブ３１のニードル連行カラー３３の戻りが行われると、ニード
ル連行スリーブ３１の内室３６における燃料の燃料圧と閉鎖ばね３７の力とに基
づいて、燃料が温度補償室２７からリング間隙３８，３９を介して押し退けられ
、その結果弁ニードル１５の完全な閉鎖が達成される。

【００２９】 燃料噴射弁１の運転休止後に温度補償室２７が燃料によってまったく又は部分
的にしか満たされていない場合に、温度補償室２７は方向弁２９を介して燃料を
完全に満たされ、この場合温度補償室２７の容積は燃料噴射弁１の閉鎖位置に合
わせられる。

【００３０】 温度変化は弁の開放時間に比べてゆっくりと行われるので、温度に基づく長さ
変化は、特に燃料噴射弁１の閉鎖状態において、つまり弁閉鎖体２８が弁座面１
４に接触している場合に、補償される。

【００３１】 燃料噴射弁１の運転中に閉鎖ばね３７は、燃料噴射弁１の開放位置において、
つまり弁ニードル１５が弁座面１４から持ち上がっている場合に、温度補償室２
７をわずかに小さくさせる。それというのは、弁ニードルカラー３２における弁
ニードル１５の負荷によって、燃料の漏れ流が温度補償室２７から生ぜしめられ
るからである。一般的に上記のような場合、弁座体１３の弁座面１４における弁
ニードル１５の接触は、既に、ニードル連行スリーブ３１のニードル連行カラー
３３が完全に戻る前に達成される。このような燃料噴射弁１はしたがって常に、
閉鎖ばね３７に関連した余剰力によって閉鎖する。

【００３２】 本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、本発明は特に、外方に向か
って開放する燃料噴射弁１にも適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による燃料噴射弁の１実施例を部分的に縦断面して示す図である。

【図２】 図１のＩＩで示された領域を拡大して示す縦断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マティアス ベーエ ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブルク ヘルンレスハルデ ３ (72)発明者 ギュンター ホール ドイツ連邦共和国 シュツツトガルト ク ナッペンヴェーク 46 (72)発明者 ノルベルト カイム ドイツ連邦共和国 レヒガウ トラミネー ル ヴェーク 10 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 BA19 BA44 BA61 BA67 CC01 CC06U CC14 CC51 CC69 CE27

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴
   射弁であって、圧電式又は磁歪式のアクチュエータ（８）と、該アクチュエータ
   （８）によって液圧式の温度補償装置を用いて操作可能な弁ニードル（１５）と
   、該弁ニードル（１５）によって操作可能な弁閉鎖体（２８）とが設けられてお
   り、該弁閉鎖体（２８）が、弁座面（１４）と共働してシール座を形成する形式
   のものにおいて、 温度補償装置がニードル連行スリーブ（３１）を有しており、該ニードル連行
   スリーブ（３１）が、弁ニードル（１５）の弁ニードルカラー（３２）を取り囲
   んでいて、ニードル連行カラー（３３）で弁ニードル（１５）を部分的に取り囲
   んでおり、 ニードル連行スリーブ（３１）が弁ニードル（１５）と共に温度補償室（２７
   ）を閉鎖しており、 温度補償室（２７）が、該温度補償室（２７）に燃料を充填するために、方向
   弁（２９）を介して燃料噴射弁（１）の燃料流入部（４）と接続されていること
   を特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 方向弁（２９）がニードル連行スリーブ（３１）の内室（３
   ６）と接続されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 ニードル連行スリーブ（３１）が横方向切欠き（３５）を有
   していて、該横方向切欠き（３５）が、燃料流入部（４）を方向弁（２９）を介
   して温度補償室（２７）に接続する燃料通路の一部である、請求項２記載の燃料
   噴射弁。
4. 【請求項４】 ニードル連行スリーブ（３１）の内室（３６）に閉鎖ばね（
   ３７）が設けられており、該閉鎖ばね（３７）が弁ニードル（１５）の弁ニード
   ルカラー（３２）を介して、温度補償室（２７）における燃料の圧力に作用する
   、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】 弁ニードル（１５）が切欠き（１８）を有しており、該切欠
   き（１８）内に方向弁（２９）を形成するために球（２２）が配置されていて、
   該球（２２）が、切欠き（１８）の同心的な、特に円錐形のシール面（２１）と
   共働して、シール座を形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料
   噴射弁。
6. 【請求項６】 方向弁（２９）の球の最大開放運動を調節するために、弁ニ
   ードル（１５）と結合された調節ピン（２３）が切欠き（１８）内に設けられて
   いる、請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 弁ニードル（１５）における切欠き（１８）が、弁ニードル
   （１５）における横孔（２６）を介して温度補償室（２７）と接続されている、
   請求項５又は６記載の燃料噴射弁。
8. 【請求項８】 弁ニードルカラー（３２）とニードル連行スリーブ（３１）
   との間に間隙、特にリング間隙（３８）が設けられており、該リング間隙（３８
   ）が、燃料噴射弁（１）の構成部材の温度に基づく長さ変化時に、温度補償室（
   ２７）からの燃料の逃げを可能にする、請求項１から７までのいずれか１項記載
   の燃料噴射弁。
9. 【請求項９】 弁ニードルカラー（３２）とニードル連行スリーブ（３１）
   のニードル連行カラー（３３）との間に間隙、特にリング間隙（３９）が設けら
   れており、該リング間隙（３９）が、燃料噴射弁（１）の構成部材の温度に基づ
   く長さ変化時に、温度補償室（２７）からの燃料の逃げを可能にする、請求項１
   から８までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。