JP2003518583A - コモンレールインジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関のコモンレール式噴射システムで燃料を噴射するためのコモンレールインジェクタであって、インジェクタハウジング（１）が燃料流入部（２４）を備えており、該燃料流入部（２４）が、インジェクタハウジング（１）の外部に設けられた中央の燃料高圧蓄え器に接続されており、さらに燃料流入部（２４）が、インジェクタハウジング（１）の内部に設けられた高圧通路（２５）に接続され得るようになっており、当該インジェクタ（１）に設けられた長手方向孔（４）内で軸方向に往復運動可能な制御弁部材（８）の第１の弁シール面（９）が、制御室（２９）内の圧力に関連して第１の弁座（１０）から持ち上げられると、前記高圧通路（２５）から、高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射されるようになっている形式のものに関する。少なくとも部分的に力補償されて作動する迅速応答性のコモンレールインジェクタを提供するために、本発明の構成では、前記制御室（２９）が、制御弁部材（８）の、燃焼室から遠い方の端部（１１）に設けられたほぼ円筒状の切欠き（１２）によって形成されており、該切欠き（１２）の直径（ｄ_２）が第１の弁座（１０）の直径（ｄ_１）よりも大きく形成されており、さらに前記切欠き（１２）が、インジェクタハウジング（１）に対して相対的に位置固定のガイドピン（１３）を少なくとも部分的に取り囲んでいるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、内燃機関のコモンレール式噴射システムで燃料を噴射するためのコ
モンレールインジェクタであって、インジェクタハウジングが燃料流入部を備え
ており、該燃料流入部が、インジェクタハウジングの外部に設けられた中央の燃
料高圧蓄え器に接続されており、さらに燃料流入部が、インジェクタハウジング
の内部に設けられた高圧通路に接続され得るようになっており、当該インジェク
タに設けられた長手方向孔内で軸方向に往復運動可能な制御弁部材の第１の弁シ
ール面が、制御室内の圧力に関連して第１の弁座から持ち上げられると、前記高
圧通路から、高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射されるようにな
っている形式のものに関する。

【０００２】 コモンレール式噴射システムでは、高圧ポンプによって燃料が、「コモンレー
ル」と呼ばれる中央の高圧蓄え器内へ圧送される。コモンレールからは複数の高
圧管路が、エンジンシリンダに対応配置された個々のインジェクタに通じている
。これらのインジェクタはエンジン電子装置よって個々に制御される。レール圧
は燃料流入部内で制御弁部材に加えられる。この制御弁部材が開くと、高圧で負
荷された燃料が燃料流入部から高圧通路内へ流入する。

【０００３】 ドイツ連邦共和国特許第１９７０１８７９号明細書には、慣用のインジェクタ
が記載されている。この公知のインジェクタでは、制御弁部材が段付ピストンと
して形成されており、この段付ピストンの横断面は円錐状に形成された２つの環
状面を介して燃焼室へ向かって先細りになっている。直径差は組付け条件および
製作条件に関連している。特に、直径差により、制御弁部材に第１の弁座面を研
削加工することが可能となる。直径差は圧力段を生ぜしめるが、この圧力段は、
たとえ部分的であっても決して力補償（力平衡）され得ない。

【０００４】 本発明の課題は、冒頭で述べた形式のコモンレールインジェクタを改良して、
単純に形成されていて、しかも廉価に製造可能となるような、迅速応答性のコモ
ンレールインジェクタを提供することである。特に、制御弁部材が少なくとも部
分的に力補償されて作動することが望まれる。

【０００５】 この課題を解決するために本発明の構成では、内燃機関のコモンレール式噴射
システムで燃料を噴射するためのコモンレールインジェクタであって、該コモン
レールインジェクタのインジェクタハウジングが燃料流入部を備えており、該燃
料流入部が、インジェクタハウジングの外部に設けられた中央の燃料高圧蓄え器
に接続されており、さらに燃料流入部が、インジェクタハウジングの内部に設け
られた高圧通路に接続され得るようになっており、当該インジェクタに設けられ
た長手方向孔内で軸方向に往復運動可能な制御弁部材の第１の弁シール面が、制
御室内の圧力に関連して第１の弁座から持ち上げられると、前記高圧通路から、
高圧で負荷された燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射されるようになっている形式
のものにおいて、前記制御室が、制御弁部材の、燃焼室から遠い方の端部に設け
られたほぼ円筒状の切欠きによって形成されており、該切欠きの直径が第１の弁
座の直径よりも大きく形成されており、さらに前記切欠きが、弁ハウジングに対
して相対的に位置固定のガイドピンを少なくとも部分的に取り囲んでいるように
した。

【０００６】 発明の利点 内側ガイドを形成する切欠きの内径は弁座直径とは無関係にほぼ自由に選択す
ることができる。なぜならば、制御弁部材の外径が前記切欠きの範囲ではほぼ任
意の大きさであってよく、インジェクタハウジングの寸法によってしか制限され
ないからである。より大きな内径により、過剰補償（ｕｅｂｅｒｋｏｍｐｅｎｓ
ｉｅｒｔ．）が行われ、これによりシールが行われる。力補償（Ｋｒａｆｔａｕ
ｓｇｌｅｉｃｈ）は自由に設定可能である。第１の弁座面はガイド直径とは無関
係に、つまりガイド直径の影響を受けることなく、研削加工され得る。

【０００７】 本発明の特別な構成では、ガイドピンに第１の放圧通路が形成されており、遮
断機構が開くと、前記第１の放圧通路が前記制御室を放圧室に接続するようにな
っている。遮断機構とは、たとえば電磁弁の可動子に枢着された弁ボールであっ
てよい。

【０００８】 本発明の別の特別な構成では、制御弁部材の、前記制御室寄りの端部に、流入
絞りを備えた流入孔が設けられており、該流入孔が前記切欠き内に開口しており
、さらに該流入孔の横断面が、第１の放圧通路の横断面よりも小さく形成されて
いる。これにより、本発明によるインジェクタの運転時に燃料流入部からの制御
室の十分な充填が確保される。

【０００９】 本発明のさらに別の特別な構成では、ガイドピンの外側で制御弁部材と弁ハウ
ジングとの間に、プレロードもしくは予荷重をかけられた制御弁ばねが配置され
ている。この制御弁ばねは、燃料流入部と高圧通路との間の接続の迅速な遮断を
可能にする。その上、制御弁ばねのプレロード力もしくは予荷重力は内燃機関の
停止時に付加的なシール作用をもたらす。

【００１０】 本発明のさらに別の特別な構成では、制御弁部材が第２の弁シール面を有して
おり、該第２の弁シール面が、前記高圧通路と、放圧室に接続されている第２の
放圧通路との間の接続を開閉制御するために第２の弁座と協働する。これにより
、噴射後の高圧通路内での迅速な圧力形成が保証される。制御弁部材の、燃焼室
から遠い方の端部は、ドイツ連邦共和国特許第１９７０１８７９号明細書に記載
されているようなスプール弁として形成されていてもよい。

【００１１】 本発明のその他の利点、特徴および詳細は、以下に図面につき行う本発明の実
施例の説明に記載されている。特許請求の範囲および明細書中に記載されている
特徴は、それぞれ個々にそれ自体でも、あるいは任意に組み合わされた形でも、
本発明によって重要となる。

【００１２】 実施例の説明 図１に縦断面で図示したコモンレールインジェクタはインジェクタハウジング
１を有している。このインジェクタハウジング１は複数の部分から形成されてい
る。インジェクタハウジング１は燃焼室に近い方の端部２と、燃焼室から遠い方
の端部３とを有しており、燃焼室に近い方の端部２からは、燃料供給されるべき
内燃機関の燃焼室内への燃料噴射が行われる。インジェクタハウジング１の燃焼
室から遠い方の端部３には、孔４が形成されており、この孔４はインジェクタハ
ウジング１の燃焼室に近い方の端部２にまで延びている。インジェクタハウジン
グ１の燃焼室に近い方の端部２には、ノズルニードル５がノズルニードルばね６
のプレロード力もしくは予荷重力に抗して軸方向に移動可能に収容されている。
ノズルニードル５の先端部はノズルニードルシート７に当て付けられている。ノ
ズルニードル５がノズルニードルシート７から持ち上げられると、高圧で負荷さ
れた燃料は複数の噴射開口（図示しない）を通じて内燃機関の燃焼室内に噴射さ
れる。

【００１３】 インジェクタハウジング１の燃焼室から遠い方の端部３には、ノズルニードル
５とは別個の独立した制御弁部材８が往復運動可能に収容されている。この制御
弁部材８は円筒体の形状を有しており、この円筒体の、燃焼室から遠い方の端部
１１は円錐状に拡張しており、これにより第１の弁シール面９が形成されている
。制御弁部材８の第１の弁シール面９は、インジェクタハウジング１に形成され
た第１の弁座１０と協働する。この第１の弁座１０は弁座直径ｄ_１を有している
。

【００１４】 第１の弁シール面９に続いて、制御弁部材８の燃焼室から遠い方の端部１１に
は、拡径された外径を有する円筒状の区分が形成されている。制御弁部材８の燃
焼室から遠い方の端部１１には、直径ｄ_２を有する孔の形の切欠き１２が設けら
れている。この切欠き１２内には、インジェクタハウジング１の一部を起点とし
て延びるガイドピン１３が収容されている。制御弁部材８はこのガイドピン１３
によって軸方向に移動可能に案内されている。ガイドピン１３には、中央に流出
絞り１５を備えた放圧通路１４が配置されている。この放圧通路１４は制御弁部
材８の燃焼室から遠い方の端部１１に設けられた切欠き１２と、放圧室（図示し
ない）とを接続する。放圧通路１４は電磁弁（図示しない）に所属する弁ボール
１６によって閉鎖され得る。

【００１５】 制御弁部材８の燃焼室に近い方の端部２１には、第２の弁シール面１９が形成
されている。この第２の弁シール面１９は、インジェクタハウジング１に形成さ
れた第２の弁座２０と協働する。第２の弁シール面１９に続いて、制御弁部材８
には、ほぼ円筒状の端区分が形成されており、この端区分では平らな面取り部２
２によって、この端区分の傍らを通って流れる燃料の通過が保証されている。制
御弁部材８の燃焼室に近い方の端部２１は、ドイツ連邦共和国特許第１９７０１
８７９号明細書に基づき公知であるインジェクタの場合と同様に形成されていて
よい。

【００１６】 第１の弁座１０はインジェクタハウジング１で燃料流入部２４の開口部と高圧
通路２５との間に配置されている。したがって、制御弁部材８の第１の弁シール
面９が第１の弁座１０に当て付けられていると、燃料流入部２４と高圧通路２５
との間の接続が遮断さる。

【００１７】 第２の弁座２０はインジェクタハウジング１で高圧通路２５と第２の放圧通路
２６との間に配置されている。したがって、制御弁部材８の第２の弁シール面１
９が第２の弁座２０に当て付けられていると、高圧通路２５と第２の放圧通路２
６との間の接続が遮断される。

【００１８】 燃料流入部２４は、制御弁部材８の燃焼室から遠い方の端部１１に設けられた
流入孔２７を介して、切欠き１２の内部に設けられた制御室２９に接続されてお
り、この場合、流入孔２７には、流入絞り２８が形成されている。制御室２９の
外部には、インジェクタハウジング１に設けられた孔４の内部に制御弁ばね室３
０が形成されている。この制御弁ばね室３０では、制御弁部材８の燃焼室から遠
い方の端部１１とインジェクタハウジング１との間に制御弁ばね３１がプレロー
ドもしくは予荷重をかけられて組み込まれている。

【００１９】 制御弁の図示の位置では、弁ボール１６が、対応する弁座から持ち上げられて
いるので、制御室２９は放圧通路１４を介して放圧室に接続されている。この切
換位置では、燃料流入部２４から供給された高圧下にある燃料に基づき、制御弁
部材８の第１の弁シール面９が、制御弁ばね３１のプレロード力に抗して第１の
弁座１０から持ち上げられる。このときに、制御弁部材８の第２の弁シール面１
９は、第２の弁座２０に当て付けられた状態となる。制御弁の図示の切換位置で
は、燃料流入部２４が高圧通路２５に接続されている。したがって、高圧で負荷
された燃料は高圧通路２５を通ってノズルニードル５に到達する。

【００２０】 第１の弁シール面９と第１の弁座１０との間の間隔は、図面では、制御弁の機
能を明瞭にするために実際よりも拡大されて図示されている。弁ボール１６が放
圧通路１４の燃焼室から遠い方の端部を閉鎖すると、燃料流入部２４と流入孔２
７とを通って制御室２９内に流入した、高圧で負荷された燃料により、第１の弁
シール面９は第１の弁座１０に当て付けられ、第２の弁シール面１９は第２の弁
座２０から持ち上げられる。制御弁のこのような切換位置（図示しない）では、
燃料流入部２４と高圧通路２５との間の接続が遮断されている。ノズルニードル
５と高圧通路２５内とに形成された圧力は、第２の放圧通路２６によって減じら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインジェクタの１実施例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ インジェクタハウジング、 ２，３ 端部、 ４ 孔、 ５ ノズルニー
ドル、 ６ ノズルニードルばね、 ７ ノズルニードルシート、 ８ 制御弁
部材、 ９ 第１の弁シール面、 １０ 第１の弁座、 １１ 端部、 １２ 切欠き、 １３ ガイドピン、 １４ 放圧通路、 １５ 流出絞り、 １６ 弁ボール、 １９ 第２の弁シール面、 ２０ 第２の弁座、 ２１ 端部、 ２２ 平らな面取り部、 ２４ 燃料流入部、 ２５ 高圧通路、 ２６ 第２
の放圧通路、 ２７ 流入孔、 ２８ 流入絞り、 ２９ 制御室、 ３０ 制
御弁ばね室、 ３１ 制御弁ばね

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 り、該切欠き（１２）の直径（ｄ_２）が第１の弁座（１ ０）の直径（ｄ_１）よりも大きく形成されており、さら に前記切欠き（１２）が、インジェクタハウジング （１）に対して相対的に位置固定のガイドピン（１３） を少なくとも部分的に取り囲んでいるようにした。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のコモンレール式噴射システムで燃料を噴射するた
   めのコモンレールインジェクタであって、インジェクタハウジング（１）が燃料
   流入部（２４）を備えており、該燃料流入部（２４）が、インジェクタハウジン
   グ（１）の外部に設けられた中央の燃料高圧蓄え器に接続されており、さらに燃
   料流入部（２４）が、インジェクタハウジング（１）の内部に設けられた高圧通
   路（２５）に接続され得るようになっており、当該インジェクタ（１）に設けら
   れた長手方向孔（４）内で軸方向に往復運動可能な制御弁部材（８）の第１の弁
   シール面（９）が、制御室（２９）内の圧力に関連して第１の弁座（１０）から
   持ち上げられると、前記高圧通路（２５）から、高圧で負荷された燃料が内燃機
   関の燃焼室内に噴射されるようになっている形式のものにおいて、前記制御室（
   ２９）が、制御弁部材（８）の、燃焼室から遠い方の端部（１１）に設けられた
   ほぼ円筒状の切欠き（１２）によって形成されており、該切欠き（１２）の直径
   （ｄ_２）が第１の弁座（１０）の直径（ｄ_１）よりも大きく形成されており、さ
   らに前記切欠き（１２）が、インジェクタハウジング（１）に対して相対的に位
   置固定のガイドピン（１３）を少なくとも部分的に取り囲んでいることを特徴と
   するコモンレールインジェクタ。
2. 【請求項２】 ガイドピン（１３）に第１の放圧通路（１４）が形成されて
   おり、遮断機構（１６）が開くと、前記第１の放圧通路（１４）が前記制御室（
   ２９）を放圧室に接続するようになっている、請求項１記載のコモンレールイン
   ジェクタ。
3. 【請求項３】 制御弁部材（８）の、前記制御室（２９）寄りの端部（１１
   ）に、流入絞り（２８）を備えた流入孔（２７）が設けられており、該流入孔（
   ２７）が前記切欠き（１２）内に開口しており、さらに該流入孔（２７）の横断
   面が、第１の放圧通路（１４）の横断面よりも小さく形成されている、請求項２
   記載のコモンレールインジェクタ。
4. 【請求項４】 ガイドピン（１３）の外側で制御弁部材（８）と弁ハウジン
   グ（１）との間に、プレロードをかけられた制御弁ばね（３１）が配置されてい
   る、請求項１から３までのいずれか１項記載のコモンレールインジェクタ。
5. 【請求項５】 制御弁部材（８）が第２の弁シール面（１９）を有しており
   、該第２の弁シール面（１９）が、前記高圧通路（２５）と、放圧室に接続され
   ている第２の放圧通路（２６）との間の接続を開閉制御するために第２の弁座（
   ２０）と協働する、請求項１から４までのいずれか１項記載のコモンレールイン
   ジェクタ。