JP2005516155A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃焼室内へ燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）が圧電式または磁気ひずみ式のアクチュエータ（２）と、該アクチュエータ（２）に補償エレメント（６）を介して作用結合している弁ニードル（７）とを有しており、該弁ニードルに弁閉鎖体（１１）が形成されており、該弁閉鎖体が弁座面（１２）と協働して１つのシール座を形成している。補償エレメント（６）はレオロジー的な液体（１５）によって充填されている。

Description

本発明は主請求項の上位概念に記載した形式の燃料噴射弁から出発している。

背景技術
ヨーロッパ特許公開第０４７７４００号明細書からは圧電式のアクチュエータのためのストローク変換器が公知であり、該ストローク変換器では、シリンダ支持体によって閉鎖されたマスタシリンダにアクチュエータが行程力を伝達する。このマスタシリンダ内にはスレーブプランジャが案内されており、該スレーブプランジャはマスタシリンダを同様に閉鎖していて、かつこれにより液力室を形成している。該液圧室内には、マスタシリンダとスレーブプランジャとを互いに離反方向に押圧するばねが配置されている。スレーブプランジャは行程運動を機械的に例えば弁ニードルに伝達する。アクチュエータがマスタシリンダに行程運動を伝達すると、この行程運動は液圧室内の液圧流体の圧力によってスレーブプランジャに伝達される。その理由は、液圧室内の液圧流体が圧縮性でなく、かつ行程の短い時間では液圧流体の極めてわずかな部分だけしか環状ギャップを通して逃げることができないからである。アクチュエータがマスタシリンダへ圧力を作用させない際の休止状態では、ばねによってスレーブプランジャがシリンダから押し出され、かつその際発生した負圧によって液圧流体が環状ギャップを介して液圧室内へ侵入して、該液圧室を再び充填する。このことにより、ストローク変換器は燃料噴射弁の線膨張と圧力に依存した伸長とに自動的に順応する。

ヨーロッパ特許公開第０４７７４００号明細書から公知であるカプラ装置における欠点は、特に、構成部品の高い製作精度に対する要求に起因してコストが高いことにある。さらに、開放パルスが狭い間隔で順次に続く場合には、カプラ媒体はカプラギャップから逃げるが、漏れ隙間のギャップ幅がわずかであるため充分迅速には後流することができず、従って、燃料噴射弁の切換えの動的挙動が液圧的なカプラによって制限される。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５２３２号明細書からは、燃料噴射弁内にエレクトロレオロジー的な液体を使用することが公知であり、この燃料噴射弁は噴射経過もしくは噴射燃料量のモデル化のために、燃料噴射弁の弁ニードルに結合されたダンピングエレメントを有しており、該ダンピングエレメントはソレノイドの励磁または消磁時に容量的な構成部品を介してエレクトロレオロジー的な液体の流れをダンピング室内に生ぜしめる。その際、噴口から噴射される燃料が所望の噴霧形状となるように若しくは所望通り時間的に噴射されるようにダンピングエレメントの運動の経過を行わせるべく、電子的な制御装置によって内燃機関の運転パラメータに依存してエレクトロレオロジー的な液体を容量的な構成部品によって変化させることができる。しかしこの文献には圧電式または磁気ひずみ式のアクチュエータのための補償エレメントのためにレオロジー的な液体を使用することは記載されていない。

本発明の利点
これに対して、主請求項の特徴概念に記載された特徴を備えた本発明による燃料噴射弁が有する利点は、レオロジー的な液体によって充填された補償エレメントが、圧電式または磁気ひずみ式のアクチュエータの下流側に配置されており、該補償エレメントが、一面においては燃料噴射弁の種々異なる構成部品の緩慢な熱膨張を補償すると共に他面においてはアクチュエータの迅速な切換運動を開放パルスとして弁ニードルに伝達することにある。

従属請求項に記載された手段によれば、主請求項に記載された燃料噴射弁の有利な発展が可能である。

補償エレメントがカップとカバーとから成り、その場合、カップが曲げに対して剛性的であり、かつカバーが可撓性であると有利である。

さらに、カバーがカバーの弾性変形性を改善する条溝（Ｓｉｃｋｅ）を備えていると有利である。

さらに、補償エレメントのカップが深絞りで簡単に製作可能であるのが有利である。カバーは充填後簡単に気密にカップに結合され、その結果、充填された補償エレメントが簡単な形式で全体構成部分として燃料噴射弁内に組付けられることができる。

次に、本発明の１実施例を図面に簡単に示し、以下の記載で詳細に説明する。

実施例の説明
本発明による燃料噴射弁１の図１に示された実施例は混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁１の形状で形成されている。本燃料噴射弁１は特に、内燃機関の図示されていない燃焼室内へ燃料を直接噴射するために適している。

燃料噴射弁１はアクチュエータ２を有しており、該アクチュエータは例えば圧電的な層３から構成されている。アクチュエータ２はケーシング４内に収容されており、該ケーシングにはアクチュエータ２が端面側で支持されている。

アクチュエータ２の下流側に操作エレメント５が配置されており、該操作エレメントはラム（ポンチ）状に形成されていて補償エレメント６に当接している。補償エレメント６の詳細な図示およびその機能が図２の説明から看取される。

補償エレメント６の下流側に弁ニードル７が配置されており、該弁ニードルには支持ディスク８が摩擦結合で結合されている。支持ディスク８とケーシング肩９との間には戻しばね１０が配置されており、該戻しばねは、弁ニードル７に結合された弁閉鎖体１１が弁座面１２との密な当接を保つように弁ニードル７を負荷しており、該弁座面は本実施例では燃料噴射弁１のケーシング４と一体に形成された弁座体１７に形成されている。

燃料噴射弁１が図示されていない電線を介して通電されると、アクチュエータ２の圧電的な層３が膨張し、このことにより、操作体５と、補償エレメント６と、弁ニードル７とが戻しばね１０の力に抗して下流方向に運動させられる。弁ニードル１０と作用結合している弁閉鎖体１１は弁座面１２から持上げられ、このことにより、燃料が内燃機関の図示されていない燃焼室内へ噴射される。

アクチュエータの通電が停止されると、圧電的な層３が収縮し、このことにより、戻しばね１０が支持ディスク８に作用する圧力によって弁ニードル７を下流方向とは逆方向に運動せしめる。弁座体１１が弁座面１２上に座着し、このことにより、燃料噴射弁１が閉鎖される。

図２は補償エレメント６の領域内の、図１に符号ＩＩで示された部分を概略的な拡大図で示す。

補償エレメント６の役割は、熱的な影響による特にアクチュエータ２の緩慢な長さ変化を補償し、これにより、弁閉鎖体１１がアクチュエータ２の緩慢な熱膨張に起因して弁座面１２から持ち上がらないようにすることにある。これに対して、燃料噴射弁１の切換えのための通電によるアクチュエータ２の迅速な長さ変化は弁ニードル７へ伝達されなければならない。

それゆえ本発明によれば、補償エレメント６は、例えば深絞りにより製作可能なシェル状のカップ１３と、該カップ１３を閉鎖していて環状に延びる溶接ビードによって該カップに結合されることのできるカバー１４とから構成されている。カップ１３には流入側にラム状の操作エレメント５が支持されており、他面においてカバー１４には弁ニードル７が当接している。カップ１５は閉鎖に先立ってレオロジー的な液体１５によって充填され、次いで、カバー１４が載着されて、カップ１３が気密に閉鎖される。

その場合、カップ１３の材料の厚さはカップ１３が曲げに対して剛性的となるように選択され、他面においてカバー１４の材料は比較的薄く、ひいては可撓的となるように選択されていると有利である。付加的にカバー１４の可撓性のさらなる向上のために条溝１６を設けることができ、該条溝は例えばリング状にカバー１４に設けられる。カバー１４の可撓性によって、燃料噴射弁１の種々の構成部品が内燃機関の運転時に熱的な負荷によって加温されて長さ変化した際に、カバーが可逆的に弾性変形させられることが可能である。

負荷速度が緩慢な場合には、封入されたレオロジー的な液体１５は液体のように挙動する。つまりカバー１４は、線膨張するアクチュエータ２と戻しばね１０との互いに逆向きに作用する力によってカップ１３内へ押し込まれ、その結果、燃料噴射弁１は熱的な長さ変化にもかかわらず閉じたままである。これに対して、操作速度が高い場合には、要するに燃料噴射弁１の開放のためにアクチュエータ２が通電された場合には、レオロジー的な液体１５は固体のように作用し、その結果、補償エレメント６は剛性的に反応して、アクチュエータ２の行程を弁ニードル７に伝達する。

このような装置が特に有する利点は、補償エレメント６が簡単かつコスト安に製作可能であることにある。さらに補償エレメント６は液圧的なカプラに対比して、圧電式のアクチュエータ２の機能範囲が限定されないという利点をも有している。他面において液圧的なカプラでは、迅速に順次に続く２つのパルスにおいてプランジャ間のカプラ媒体が逃げ、かつ逆流のための時間が著しく短いのに対して、レオロジー的な液体１５を有する補償エレメントは任意に迅速に順次に続く開放パルスに反応することができる。

本発明は図示の実施例に限定されず、例えば磁気ひずみ式のアクチュエータ２のためにも、かつ燃料噴射弁１のその他の任意の構造のためにも適している。

本発明により形成された燃料噴射弁の１実施例の概略的な断面を示す。

本発明による燃料噴射弁の図１に示した実施例から領域ＩＩの１部分を概略的に示す。

Claims (9)

1. 混合気圧縮外部点火式内燃機関の燃焼室内へ燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（１）であって、圧電式または磁気ひずみ式のアクチュエータ（２）と、該アクチュエータ（２）に補償エレメント（６）を介して作用結合している弁ニードル（７）とが設けられており、該弁ニードルに弁閉鎖体（１１）が形成されており、該弁閉鎖体が、弁座面（１２）と協働してシール座を形成している形式のものにおいて、
   補償エレメント（６）が、レオロジー的な液体（１５）によって充填されていることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 補償エレメント（６）が、シェル状に湾曲したカップ（１３）を有している、請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 補償エレメント（６）が、カバー（１４）を有している、請求項２記載の燃料噴射弁。
4. カバー（１４）が、気密にカップ（１３）に結合されている、請求項３記載の燃料噴射弁。
5. カップ（１３）が曲げに対して剛性的となるように、カップ（１３）を形成している材料の厚さが選択されている、請求項２から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. カバー（１４）が弾性変形可能となるように、カバー（１４）を形成している材料の厚さが選択されている、請求項３または４記載の燃料噴射弁。
7. カバー（１４）が、条溝（１６）を有している、請求項６記載の燃料噴射弁。
8. 条溝（１６）が、リング状にカバー（１４）に形成されている、請求項７記載の燃料噴射弁。
9. カバー（１４）が、燃料噴射弁（１）の弁ニードル（７）に面している、請求項３，４，６，７，８のいずれか１項記載燃料噴射弁。

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