JP2003521616A - 噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料噴射システムのための噴射ノズル（１０）であって、流体入口（２４）および流体出口（３０）を備えた圧力室（２６）と、流体出口（３０）を取り囲む弁座（３２）と、この弁座（３２）に当接して流体出口（３０）を閉鎖することのできる弁エレメント（３４）と、弁エレメント（３４）に係合することのできる操作突出部（４２）を備えた圧電式アクチュエータ（４０）とを備えている形式のものにおいて、わずかなコスト若しくは手間で温度補償を得たい。この目的のために、シフト可能な壁部分（２８）が設けられていて、この壁部分（２８）に弁座（３２）が形成されていて、壁部分（２８）が圧力室（２６）を弁座（３２）の側で制限しており、さらに温度補償エレメント（４４）が設けられていて、この温度補償エレメント（４４）が、シフト可能な壁部分（２８）と協働し、かつ壁部分（２８）を、温度に起因する圧電式アクチュエータ（４０）の長さ変化に相応してシフトさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は燃料噴射システムのための噴射ノズルであって、流体入口および流体
出口を備えた圧力室と、流体出口を取り囲む弁座と、この弁座に当接してこの流
体出口を閉鎖することのできる弁エレメントと、弁エレメントに係合することの
できる操作突出部を備えた圧電式アクチュエータとを備えている形式のものに関
する。

【０００２】 弁エレメントは噴射ノズルのノズルニードルの開放および閉鎖のために役立つ
。ノズルニードルは制御室内に突入しており、制御室には加圧下の流体、特に燃
料が供給される。制御室からは流出絞りを通して流体が圧力室内に流入する。圧
力室からの流体出口が閉鎖されると、要するに弁エレメントが弁座に当接すると
、制御室内の流体はせき止められ、その結果、制御室内には高圧が形成される。
この圧力はノズルニードルをその閉鎖位置に保持する。ノズルニードルを開放し
たい場合には、弁エレメントが圧電式アクチュエータの操作により弁座から持上
げられる。このことにより、流体は圧力室と制御室とから流出し、その結果、制
御室内の圧力が低下する。このことにより、ノズルニードルの前端部に負荷され
る燃料圧によって発生させられてノズルニードルに作用する開放力がノズルニー
ドルを開放することができる。そして燃料が噴射される。

【０００３】 圧電式アクチュエータの使用は、比較的わずかな電気的な出力と短い応答時間
で弁エレメントを切り換えることができるという利点を有している。圧電式アク
チュエータの欠点は、その内部に受容された圧電積層物、要するに複数の個々の
圧電素子の積層物が温度変化時に比較的大きな長さ増大もしくは長さ減少をもた
らすことにある。

【０００４】 圧電式アクチュエータのこの長さ変化が噴射ノズルの切換えの挙動に影響する
ことを防止するために、従来技術において温度補償に役立つ種々の手段が提案さ
れている。ドイツ連邦共和国特許公開第３５３３０８５号明細書からは例えば液
圧ピストンが圧電式アクチュエータのための対向支持体として役立てられている
液圧的な補償システムが公知である。この液圧ピストンは、圧電式アクチュエー
タの緩慢な長さ変化の発生時に流体を補償ピストンによって狭い絞り隙間を通し
て押し退けることにより、圧電式アクチュエータのこのような緩慢な長さ変化を
可能ならしめている。これに対して、圧電式アクチュエータの操作に相応するよ
うな迅速な長さ変化が生じた場合には、絞り箇所が補償ピストンの迅速なシフト
を可能にしないため、補償ピストンは充分に剛性的とみなされることができる。

【０００５】 ドイツ連邦共和国特許公開第１９５３１６５２号明細書からは、圧電式アクチ
ュエータが基本的に自由にシフト可能であり、従って圧電式アクチュエータの温
度に起因する長さ変化を得ることができるような補償システムが公知である。し
かし、圧電式アクチュエータの作動の際に対向支持を行うためには、圧電式アク
チュエータ作動の直前に締付装置によってそのその都度の位置で締付けられなけ
ればらならい。この締付けは作動後に再び解除され、従って圧電式アクチュエー
タの休止状態では場合によって必要な長さ変化を生じることができる。

【０００６】 本発明の課題は圧電式アクチュエータによって操作される、簡単な構造を有す
る温度補償式の噴射ノズルを提供することにある。

【０００７】 発明の利点 請求項１の特徴概念に記載の特徴を有する本発明による噴射ノズルは温度補償
のために純機械的なシステムを使用しており、したがって特別簡単な構造が得ら
れる。本発明の基本思想は、温度変動の発生時に、ひいてはこれに起因する圧電
式アクチュエータの長さ変化の発生時に弁座を操作突出部と同様に調節すること
にある。このようにすれば、温度に起因する弁座と操作突出部との間の相対的な
シフトが発生せず、その結果、切換え特性が変化しない。

【０００８】 温度補償エレメントとしては例えば、圧電式アクチュエータを取り囲むスリー
ブが使用される。この形式で特別コンパクトな形状が得られる。温度補償エレメ
ントのための材料としては、圧電式アクチュエータのために使用される圧電セラ
ミックとほぼ同じ温度膨張係数を有する任意の材料が使用できる。

【０００９】 本発明の有利な構成が従属請求項に記載されている。

【００１０】 実施例の説明 次に、添付図面に示した有利な１実施例につき本発明を説明する。

【００１１】 図１には噴射ノズル１０の部分が示されている。この噴射ノズルはノズルニー
ドル１２を有しており、ノズルニードルはノズルボディ１４内に調節可能に取付
けられている。ノズルニードル１２は制御室１６内に突入しており、制御室は燃
料流入路１８に連通している。制御室１６からは燃料流出路２０が導出されてお
り、燃料流出路は流出絞り２２を介して、圧力室２６内に開口した流体入口２４
へ通じている。圧力室２６は流体入口２４とは逆の側で壁部分２８によって制限
されており、壁部分はシフト可能にノズルボディ１４に取付けられている。壁部
分２８は貫通孔を備えており、その結果、圧力室２６からの流体出口３０が形成
されている。圧力室は弁エレメント３４によって閉鎖されることができ、弁エレ
メントは壁部分２８に設けた弁座３２に当接することができる。弁エレメント３
４の負荷のために圧力室２６内にはプレロードばね３６が配置されている。さら
に、圧力室２６内には皿ばねの形状の圧縮ばね３８も配置されており、圧縮ばね
３８は壁部分２８と、これとは逆の側の圧力室２６の底部との間に支持されてい
る。

【００１２】 弁エレメント３４の操作のために圧電式アクチュエータ４０が設けられており
、圧電式アクチュエータは圧力室２６のノズルニードル１２とは逆の側に配置さ
れている。圧電式アクチュエータ４０は操作突出部４２を備えており、操作突出
部は流体通路３０を貫通して延びており、かつ弁エレメント３４を弁座３２から
持ち上げることができる。

【００１３】 圧電式アクチュエータ４０の周りにはスリーブの形状の温度補償エレメント４
４が配置されており、温度補償エレメント４４は、その軸方向の一方の端部で、
圧電式アクチュエータ４０を収容している孔の底部に、軸方向の他方の端部で、
シフト可能な壁部分２８に支持されている。温度補償エレメント４４は圧電式ア
クチュエータ４０の温度膨張係数と同じ温度膨張係数を有している。

【００１４】 圧電式アクチュエータ４０は公知形式通り弁エレメント３４を操作することに
よって圧力室２６からの流体出口３０を選択的に開放し、かつこれによって制御
室１６内の流体圧を低下せしめるのに役立ち、これによりノズルニードル１２を
開放することができる。噴射ノズルの作動中に温度変化が生じ、これに起因して
圧電式アクチュエータの長さ変化が生じた場合、温度補償エレメント４４はそれ
と同じ長さ変化を生じる。このことにより、温度補償エレメントはシフト可能な
壁エレメント２８ひいては弁座３２のシフトを生じ、そのシフトは操作突出部４
２の弁エレメント３４に係合した端部のシフトに相応する。この形式で、温度変
化時の弁座３２と操作突出部４２との間の相対なシフトが防止され、噴射ノズル
の切換え特性が温度変化によって影響されない。圧縮ばね３８はシフト可能な壁
部分２８の調節時に、この壁部分２８を温度補償エレメント４４に常に当接せし
めておくのに役立ち、その結果、壁部分２８は温度補償エレメント４４の短縮に
も追従する。皿ばねの使用は、それを適当に設計すれば、壁部分２８のシフトに
無関係に常時同じばね力が供給されるという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による噴射ノズルの圧電式アクチュエータと圧力室とを備えた端部の断
面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｎ 61/16 61/16 Ｇ 63/00 63/00 Ｒ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射システムのための噴射ノズル（１０）であって、流
   体入口（２４）および流体出口（３０）を備えた圧力室（２６）と、流体出口（
   ３０）を取り囲む弁座（３２）と、該弁座（３２）に当接して流体出口（３０）
   を閉鎖することのできる弁エレメント（３４）と、該弁エレメント（３４）に係
   合することのできる操作突出部（４２）を備えた圧電式アクチュエータ（４０）
   とを備えている形式のものにおいて、 シフト可能な壁部分（２８）が設けられていて、該壁部分（２８）に弁座（３
   ２）が形成されていて、当該壁部分（２８）が圧力室（２６）を弁座（３２）の
   側で制限しており、さらに温度補償エレメント（４４）が設けられていて、該温
   度補償エレメント（４４）が、シフト可能な壁部分（２８）と協働し、かつ前記
   壁部分（２８）を、温度に起因する圧電式アクチュエータ（４０）の長さ変化に
   相応してシフトさせることを特徴とする、噴射ノズル。
2. 【請求項２】 圧電式アクチュエータ（４０）の操作突出部（４２）がシフ
   ト可能な壁部分（２８）を貫通していることを特徴とする、請求項１記載の噴射
   ノズル。
3. 【請求項３】 温度補償エレメント（４４）が、圧電式アクチュエータ（４
   ０）を取り囲むスリーブであることを特徴とする、請求項１または２記載の噴射
   ノズル。
4. 【請求項４】 シフト可能な壁部分（２８）と、圧力室（２６）の、対向す
   る壁との間に圧縮ばね（３８）が配置されていることを特徴とする、請求項１か
   ら３までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
5. 【請求項５】 圧縮ばね（３８）が皿ばねであることを特徴とする、請求項
   ４記載の噴射ノズル。