JP2005508475A - 蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、弁体（８）を制御かつ案内するための、インジェクタのための制御モジュール（１）に関する。該制御モジュール（１）は高圧流入部（２）と、弁体案内のためのガイド装置（３）と、制御室（４）と、制御弁（１０）と、流入絞り（５）と、第１および第２の流出絞り（６，７）とを有している。流入絞りは高圧流入部（２）と弁室（９）との間の接続を提供する。第１の流出絞り（６）は、弁体の一端に連通している制御室を弁室（９）に接続する。第２の流出絞り（７）は弁室（９）を制御弁（１０）に接続する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタ弁体を制御かつ同時に案内するための、蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュールに関する。
【０００２】
蓄圧式噴射システムのためのインジェクタは種々異なる構成で知られている。その種の公知のインジェクタは例示的に図４に示されている。このインジェクタの場合、高圧流入管路３０を介して燃料がノズルニードル３６の周囲領域に供給される。ノズルニードル３６は制御ピストン３１にコンタクトしており、制御ピストン３１は一端で制御室３２内に配置されている。制御弁３３を介して、制御室３２内の圧力は公知の形式で制御されることができるので、制御室３２はタンクＴに接続可能である。制御ピストン３１の、制御室３２に対向して位置する側は低圧室３４にコンタクトしており、低圧室３４は低圧流出部３５を介してタンクＴに接続されている。これにより、ノズルニードル３６は公知の形式でノズルニードル３６の座から持ち上げられて、噴射を実施することができる。ただし、このことにより、制御室３３内には大きな圧力降下が生じ、この大きな圧力降下はキャビテーション問題と、この気泡の結果として比較的長い閉弁時間とにつながり得る。
【０００３】
図４に示したインジェクタのコンセプトでは、ノズルニードルガイド３７および制御ピストン３１のガイド３８に、持続的な漏れが発生する。それというのは、高圧に負荷された室がシールギャップを介して低圧室３４に連通しているからである。それにより、燃料量が高圧領域から両ガイド３７，３８を介して低圧室３４へと流動する。しかしながら、この持続的な漏れは無視できない効率損失を引き起こす。
【０００４】
さらに背景技術において、高圧流入管路と制御弁との間の直接的な接続を可能にするためにバイパスを備えたインジェクタが公知になっている。これにより、より迅速な切換時間が実現されることができる。しかしながら、噴射中、高圧管路からバイパスを介した低圧領域への接続と、高圧管路から流入絞りと制御室とを介した低圧領域への接続とが存在している。このことによる噴射中の損失は少なくない。さらに、このシステムでは、やはり制御ピストンを介した望ましくない持続的な漏れが存在する。
【０００５】
それゆえ本発明の課題は、構造が簡単で、製作性が簡単かつ安価であって、持続的な漏れのない制御モジュール、もしくは持続的な漏れのない、蓄圧式噴射システムのためのインジェクタを提供することである。
【０００６】
上記課題は、請求項１の特徴部に記載された特徴を備えた、インジェクタのための制御モジュール、もしくは請求項１１の特徴部に記載された特徴を備えたインジェクタにより解決される。有利な変化形は従属請求項の対象である。
【０００７】
本発明による、蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュールは、持続的な漏れのないインジェクタを、インジェクタの弁体を制御かつ案内するための全ての機能エレメントが１つの構成部分にまとめられていることにより可能にする。これにより、最少の個数の高圧シール面が達成されることができる。その際、高圧シール面は平面として形成されているだけであって、平面は相対的に簡単にシール可能である。それゆえ、背景技術で使用されていて、存在するギャップに基づいて常に持続的な漏れが存在している円筒形のガイド面は省略されることができる。さらに本発明により、切換時間に関する欠点が生じることなしに、バイパスの設置は省略されることができる。このことは、本発明により制御モジュールの種々の絞りの絞り横断面の最適化された設計が可能であるために達成され得る。その際、本発明による制御モジュールは、燃料を供給するための高圧流入部と、インジェクタの弁体を案内するためのガイド装置と、制御室と、制御弁と、弁室とを有している。さらに、流入絞りと、第１、第２の流出絞りとが設けられている。その際、弁体の一端に連通している制御室は第１の流出絞りを介してのみ弁室に接続されている。さらに、流入絞りは高圧流入管路を弁室に接続する。弁室を起点として、第２の流出絞りが制御弁に通じている。背景技術に比して、制御室と高圧流入管路との間の直接的な接続は存在していない。制御室は第１の流出絞りおよび弁室ならびに流入絞りを介してのみ高圧管路に接続されている。それにより、制御弁の開弁時、制御室からの流体の流出は第１の流出絞りを介して実施され、制御弁の閉弁時、制御室はやはり第１の流出絞りを通して再充填され、その際、第１の流出絞りにおける流動方向は逆転する。さらに、本発明により付加的な弁室を使用することによって、制御弁の開弁時の制御室内の圧力レベルはより高い。これにより、背景技術では構成部分の損傷のみならず、ノズルニードルの閉鎖時の遅延にもつながるキャビテーション気泡が形成される恐れはもはや存在しない。やはり、ノズルニードル開放時に制御弁を通して流出する体積流はより僅かであって、このことにより、制御弁における絞り作用を回避するために制御弁に必要な制御横断面は減じられている。さらに、インジェクタの開放時、流入絞りと、弁室と、制御弁とを通した低圧領域への体積流量に基づく切換漏れのみが存在する。さらに、本発明により、個々の絞り横断面に関してより大きな設計余地を得ることができ、それにより、燃焼室内への噴射ノズルの、実現可能な最小の噴射量に関する要求と最小のノズル開放圧とが満たされることができる。これにより、制御弁座において、最大で許容される所定の体積流量で、絞り横断面が背景技術の場合に比べて大きく構成されることができる。これにより、製作公差に関する敏感性が減じられるので、製作コストは低下されることができる。
【０００８】
本発明による制御弁の、特に安価な製作性を提供するために、高圧流入部は流入絞りに、有利には環状通路を介して接続されている。その際、環状通路は特に有利にはノズルボディ（インジェクタハウジング）および／または制御モジュールに形成されている。
【０００９】
本発明の有利な構成では、ガイド装置が円筒形の付設部として制御モジュールに形成されている。その際有利には、インジェクタの弁体が、ガイド装置に設けられた孔内で案内されており、制御室は孔の端部で有利には、段付けされた孔の形で配置されている。
【００１０】
特にコンパクトに構成された制御モジュールもしくは特にコンパクトなインジェクタを提供するために、有利にはガイド装置の外周またはノズルボディの内周に、接続領域が設けられている。この接続領域は高圧流入部を、インジェクタの弁体に沿った高圧領域に、噴射のための燃料を供給するために接続する。
【００１１】
特に簡単かつ安価な製作性を可能にするために、その際有利には、接続領域が、ガイド装置および／またはノズルボディに設けられた単数または複数の切欠きにより形成されている。その際、接続領域は有利には特に簡単に、円筒形のガイド装置の周囲領域を研削することにより製作されることができる。
【００１２】
有利には、ガイド装置が、弁体を案内するために切欠きを有している。特に有利には、この切欠きが盲孔として円筒形のガイド装置内に形成されている。
【００１３】
本発明の別の有利な構成では、弁体を復帰させるためのノズルばねが一端でガイド装置に支持されており、他端で、弁体に配置されたばね受け皿に支持されている。
【００１４】
燃料の噴射プロセス中の弁体の運動の高い精度を得るために、ガイド装置に有利には、制御モジュールをノズルボディ内でセンタリングするための単数または複数のセンタリング面が形成されている。
【００１５】
その際、特に有利には、インジェクタの弁体がノズルニードルとして形成されている。
【００１６】
本発明による、インジェクタのための制御モジュールは有利には蓄圧式噴射システム、例えばディーゼルエンジンのためのコモンレールインジェクタで使用される。本発明による制御モジュールが、弁体を制御かつ案内するために必要な全エレメントを１つの構成部分に統一するので、このインジェクタは特にコンパクトかつ安価に製作されることができる。その際、持続的な漏れは回避されることができる。それというのは、平坦なシール面が制御モジュールと、インジェクタの、隣接する別の構成部分との間に存在しているに過ぎないからであって、平坦なシール面は相対的に簡単にシールできる。このことにより、構成部分の機能検査も明らかに簡単化されることができる。それというのは、複数の構成部分の手間のかかる組み立てが不要であるからである。さらに、制御室の圧力損失および容積は小さな値に制限されることがでるので、本発明によるインジェクタにより、極めて僅かな制御時間が可能である。
【００１７】
以下に本発明は有利な実施例を参照しながら図面との関連で説明される。
【００１８】
図１：本発明の実施例による制御モジュールを備えたインジェクタの概略的な断面図である。
【００１９】
図２：図１に示した線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【００２０】
図３：図１に示した制御モジュールの概略的な拡大断面図である。
【００２１】
図４：背景技術による蓄圧式噴射システムのためのインジェクタを示す図である。
【００２２】
以下に図１〜図３を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００２３】
特に図１に示されているように、本発明による、蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュール１は極めてコンパクトに構成されている。制御モジュール１は、燃料を高圧ポンプ（図示せず）からインジェクタに供給するために、高圧流入部２を有している。さらに、制御モジュール１はインジェクタの弁体８を案内するための円筒形のガイド装置３を有している。このために、円筒形のガイド装置３には、盲孔２１が形成されている。
【００２４】
さらに、制御モジュール１は制御室４、弁室９ならびに制御弁１０を有している。制御室４は、図１に示されているように、弁体８の端部に連通している。さらに、制御室４は第１の流出絞り６を介して弁室９に接続されている。弁室９自体は第２の流出絞り７を介して制御弁１０に連通している。環状通路１４を介して、高圧流入管路２は流入絞り５を介して弁室９に接続されている。
【００２５】
特に図３に見て取れるように、弁室９は側方からの孔により制御モジュール１内に形成されており、この孔はグラブねじ１３を用いて液密に閉鎖されている。
【００２６】
その際、本発明のように流入絞り５もしくは流出絞り６，７を配置したことにより、制御室４は最小の容積を有することができ、この最小の容積は弁体の開弁もしくは閉弁のために最小の切換時間を実現することに対して有利に働く。
【００２７】
さらに図２および図３から、高圧流入管路２と、弁体８に沿った高圧領域２２との間の接続領域１５が示されている。図２から見て取れるように、接続領域１５は、円筒形のガイド装置３の外周に設けられた４つの平坦化された領域から成っている。各接続領域１５の間には、その都度センタリング面１６（図２には１つのセンタリング面しか表示されていない）が形成されており、センタリング面１６は、ノズルボディ１７内での制御モジュール１の確実なセンタリングを可能にする。
【００２８】
さらに図１から見て取れるように、弁体８の復帰のために、ばね１８が設けられており、ばね１８は一端でガイド装置３の環状の端部に支持されており、他端で、弁体８に固定されたばね受け皿１９に支持されている。
【００２９】
その際、本発明によるインジェクタの機能は以下の通りである。制御弁１０がアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータにより操作されて、制御弁１０の制御弁部材１１が弁座１２から持ち上げられると、弁室９は第２の流出絞り７を介して、制御弁の下流に接続された低圧領域に接続されている。それにより、弁室９内の圧力は低下する。これにより、流体は制御室４から第１の流出絞り６と弁室９とを介してやはり低圧領域に流出する。これにより、制御室４内の圧力が低下するので、弁体８は上方に制御モジュール１の方向でばね１８のばね力に抗して運動させられ、その結果、噴射開口２０は解放され、燃焼室内への燃料の噴射が可能になる。その際、制御弁１０が開弁された状態にある間、流入絞り５により制限された体積のみが高圧流入部２から環状通路１４と流入絞り５と弁室９と第２の流出絞り７とを介して低圧領域に流動できる。さらに、本発明のように制御モジュールを構成したことにより、持続的な漏れも回避されることができる。それというのは、本発明による制御モジュールが低圧領域へのその他の接続部を有していないからである。本発明による制御モジュールは唯一の平坦なシール面Ｄを制御モジュール１に、高圧流入部２と低圧領域との間に有している。
【００３０】
噴射を終了すべき場合は、制御弁１０がアクチュエータを介して再度閉弁されるので、弁室９内には再度元来の圧力が形成されることができる。その際、制御室４は弁室９を起点として第１の流出絞り６を介して再充填される。その際、第１の流出絞り６における流動方向は逆転する。それにより、制御室４内には再度元来の圧力が形成されるので、弁体８は下方にその出発位置へと運動し、噴射開口２０は再閉鎖されて、噴射は終了されている。
【００３１】
背景技術に比べて、制御弁１０の開弁時における制御室４内の圧力レベルが大きいので、インジェクタの迅速な閉弁が達成されることができる。さらに、より高い圧力に基づいて、第１の流出絞り６もしくは制御室４にキャビテーション気泡が形成されてしまうことは阻止されている。
【００３２】
それゆえ、本発明によるインジェクタは弁体８を開弁もしくは閉弁するための容積が最小量で済み、これにより、両流出絞り６，７および流入絞り５の絞り横断面に関する、拡大された設計余地が生じる。その際に特に、弁座１２における所定の最大で許容可能な体積流量で、絞り横断面はより大きく構成されることができ、このことにより、製作コストは明らかに減じられる。その際、本発明による制御モジュールは特にコンパクトな構造を有している。それというのは、複数の機能が同時に制御モジュール１によって充足されるからである。
【００３３】
図１に示されているように、弁体８は一体的なノズルニードルとして形成されており、ノズルニードルの一端は制御室４に連通しており、その他端は噴射開口２０を解放もしくは閉鎖する。
【００３４】
さらに、制御室４の最小の容積に基づいて、本発明により最小量の燃料も極めて正確に噴射できることが可能である。それというのは、弁体８がこのことにより極めて正確にポジショニングされ得るからである。
【００３５】
それにより、本発明は、弁体８を制御かつ案内するための、蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュール１であって、燃料を供給するための高圧流入部２と、弁体８を案内するためのガイド装置３と、制御室４とが設けられている形式のものに関する。さらに、制御弁１０、流入絞り５、第１の流出絞り６および第２の流出絞り７が設けられている。流入絞り５は高圧流入部２と弁室９との間の接続を提供する。第１の流出絞り６は、弁体１８の一端に連通している制御室４を弁室９に接続する。第２の流出絞り７は弁室９を制御弁１０に接続する。
【００３６】
本発明は図示の実施例に限定されるものではない。本発明の範囲を逸脱することなく、種々異なる変形および変更が実施されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例による制御モジュールを備えたインジェクタの概略的な断面図である。
【００３８】
【図２】図１に示した線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【００３９】
【図３】図１に示した制御モジュールの概略的な拡大断面図である。
【００４０】
【図４】背景技術による蓄圧式噴射システムのためのインジェクタを示す図である。

Claims (15)

1. 弁体（８）を制御かつ案内するための、蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュールにおいて、燃料を供給するための高圧流入部（２）と、弁体（８）を案内するためのガイド装置（３，２１）と、制御室（４）と、制御弁（１０）と、弁室（９）と、流入絞り（５）と、第１の流出絞り（６）と、第２の流出絞り（７）とが設けられており、流入絞りが高圧流入部（２）と弁室（９）との間の接続を提供し、第１の流出絞り（６）が、弁体（８）の一端に連通している制御室（４）と、弁室（９）との間の接続を提供し、かつ第２の流出絞り（７）が弁室（９）を制御弁（１０）に接続することを特徴とする、蓄圧式噴射システムのインジェクタのための制御モジュール。
2. 高圧流入部（２）が流入絞り（５）に環状通路（１４）を介して接続されている、請求項１記載の制御モジュール。
3. 環状通路（１４）がノズルボディ（１７）および／または制御モジュール（１）に形成されている、請求項２記載の制御モジュール。
4. ガイド装置（３）が円筒形の付設部として形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御モジュール。
5. ガイド装置（３）の外周および／またはノズルボディ（１７）の内周に、接続領域（１５）が設けられており、該接続領域（１５）が高圧流入部（２）を、弁体（８）に沿った高圧領域（２２）に接続する、請求項４記載の制御モジュール。
6. 接続領域（１５）が、ガイド装置（３）および／またはノズルボディ（１７）に設けられた単数または複数の切欠きにより形成されている、請求項５記載の制御モジュール。
7. ガイド装置が、弁体（８）を案内するために、切欠き（２１）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御モジュール。
8. 弁体（８）を復帰させるためのばねエレメント（１８）が一端でガイド装置（３）に支持されており、他端で、弁体（８）に配置されたばね受け皿（１９）に支持されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御モジュール。
9. ガイド装置（３）に、制御モジュール（１）をノズルボディ（１７）内でセンタリングするためのセンタリング面（１６）が形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御モジュール。
10. 弁体（８）がノズルニードルとして形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の制御モジュール。
11. 制御モジュールにおいて、インジェクタの弁体を制御かつ案内する全ての機能エレメントが１つの構成部分にまとめられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の制御モジュール。
12. 高圧流入部（２）が流入絞り（５）に環状通路を介して接続されており、該環状通路が有利にはノズルボディおよび／または制御モジュールに形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の制御モジュール。
13. 弁室（９）が、側方からの孔により制御モジュール（１）内に形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の制御モジュール。
14. 弁体（８）が一体的なノズルニードルとして形成されており、該ノズルニードルの一端が制御室（４）に連通しており、その他端が噴射開口（２０）を解放もしくは閉鎖する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の制御モジュール。
15. 蓄圧式噴射システムのインジェクタにおいて、請求項１から１４までのいずれか１項記載の制御モジュール（１）が設けられていることを特徴とする、蓄圧式噴射システムのためのインジェクタ。

Images