JP2006524298A - コモンレール・インジェクタ - Google Patents

Abstract

本発明は、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）が燃料供給路（５０）を有していて、該燃料供給路（５０）がインジェクタハウジングの外部において中央の燃料高圧源と接続され、かつインジェクタハウジングの内部において圧力室（１７）と接続されており、ノズルニードル（８）がその座（１１）から持ち上がった時に、圧力室（１７）から、制御室（２１）内における圧力に関連して、高圧負荷された燃料が、内燃機関の燃焼室に噴射されるようになっており、制御室（２１）における圧力がアクチュエータ（５８）、特にピエゾアクチュエータによって直接的に制御される形式のものに関する。
このような形式のコモンレール・インジェクタにおいて、構造空間を減じるために本発明の構成では、別の制御室（２２）が第１の制御室（２１）に対して直列的に配置されているようにした。

Description

本発明は、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供給路を有していて、該燃料供給路がインジェクタハウジングの外部において中央の燃料高圧源と接続され、かつインジェクタハウジングの内部において圧力室と接続されており、ノズルニードルがその座から持ち上がった時に、圧力室から、制御室内における圧力に関連して、高圧負荷された燃料が、内燃機関の燃焼室に噴射されるようになっており、制御室における圧力がアクチュエータ、特にピエゾアクチュエータによって直接的に制御される形式のものに関する。

従来の技術
制御室内における圧力がアクチュエータ、特にピエゾアクチュエータによって制御される場合、直接的なノズルニードル制御についても問題になる。ノズルニードルの直接的でかつ逆ではない（nicht invers）制御形式は、その構造が複雑であり、特に直径においてかなり大きな構造空間を必要とする。逆ではない制御形式というのは、アクチュエータ、特にピエゾアクチュエータが給電された時に、ノズルニードルがその座から持ち上がるようになっているインジェクタ制御形式のことを意味する。

本発明の課題は、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供給路を有していて、該燃料供給路がインジェクタハウジングの外部において中央の燃料高圧源と接続され、かつインジェクタハウジングの内部において圧力室と接続されており、ノズルニードルがその座から持ち上がった時に、圧力室から、制御室内における圧力に関連して、高圧負荷された燃料が、内燃機関の燃焼室に噴射されるようになっており、制御室における圧力がアクチュエータ、特にピエゾアクチュエータによって直接的に制御される形式のものを改良して、特に直径において汎用のインジェクタに比べて小さな構造空間しか必要としないコモンレール・インジェクタを提供することである。

発明の開示
この課題を解決するために本発明の構成では、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供給路を有していて、該燃料供給路がインジェクタハウジングの外部において中央の燃料高圧源と接続され、かつインジェクタハウジングの内部において圧力室と接続されており、ノズルニードルがその座から持ち上がった時に、圧力室から、制御室内における圧力に関連して、高圧負荷された燃料が、内燃機関の燃焼室に噴射されるようになっており、制御室における圧力がアクチュエータ、特にピエゾアクチュエータによって直接的に制御される形式のものにおいて、別の制御室が第１の制御室に対して直列的に配置されているようにした。

本発明との関連において、制御室内における圧力の直接的な制御というのは、アクチュエータの体積変化に基づいて発生する制御室内における圧力降下及び／又は圧力上昇のことを意味する。複数の制御室を互いに相前後して配置することによって、逆ではない制御形式において必要な力の反転装置を、汎用のインジェクタにおけるよりもスリムに実現することができる。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、連結スリーブがアクチュエータと第１の液圧増幅ピストンとの間に配置されており、第１の液圧増幅ピストンの燃焼室近傍の端面が、第１の制御室を軸方向において画成し、かつ第１の液圧増幅ピストンの燃焼室から離れている端面が、第２の制御室を軸方向において画成している。アクチュエータもしくはアクチュエータに設けられたアクチュエータヘッドと、第１の液圧増幅ピストンとが連結スリーブに接触しているので、アクチュエータの給電時に生じる体積増大は連結スリーブを介して第１の液圧増幅ピストンに伝達される。これによってアクチュエータの体積増大は第１の制御室における圧力を上昇させる。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、第１の液圧増幅ピストンが中央の貫通孔を有していて、該貫通孔を貫いてノズルニードルが延びている。これによって第１の制御室と第２の制御室とは半径方向内側においてノズルニードルによって画成される。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、ノズルニードルが第１の液圧増幅ピストンの領域に、平らに面取りされた少なくとも１つの面取り部を有していて、該面取り部が、第１の制御室と第２の制御室との間における接続部を形成している。この流れ接続部によって、両方の制御室の間における圧力バランスがノズルニードルに沿って保証される。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、第１の制御室が半径方向外側において、ばねによって予負荷された第１の制御室画成スリーブによって画成され、該第１の制御室画成スリーブがシールされて第１の液圧増幅ピストンに沿って案内されている。第１の制御室の外部における室は有利には高圧によって負荷されており、つまりこの室は、インジェクタハウジングの外部における燃料高圧源と接続されている。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、第２の制御室が軸方向において第１の液圧増幅ピストンと第２の液圧増幅ピストンとの間に配置されていて、第２の液圧増幅ピストンの燃焼室から離れている端面が、高圧によって負荷されている。このように構成されていると、第２の制御室における圧力上昇が第２の液圧増幅ピストンに作用する。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、第２の液圧増幅ピストンが連結スリーブの内部において、軸方向でノズルニードルと、連結スリーブの燃焼室から離れている端部に支持されたノズルばねとの間において、往復動可能に配置されている。体積増大に基づいて第２の制御室における圧力が増大すると、第２の液圧増幅ピストンはノズルばねの予負荷力に抗して燃焼室から離れる方向に移動し、その結果ノズルニードルは圧力室における圧力とそれに起因する押圧力とに基づいて、座から持ち上がる。そして燃料が圧力室から燃焼室に向かって噴射される。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、第２の制御室が半径方向外側において、ばねによって予負荷された第２の制御室画成スリーブによって画成され、該第２の制御室画成スリーブがシールされて第２の液圧増幅ピストンに沿って案内されている。第２の制御室の外側における室は有利には高圧によって負荷されており、つまりこの室は、インジェクタハウジングの外部における燃料高圧源と接続されている。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、連結スリーブがほぼ円筒周壁の形状を有していて、該円筒周壁が、燃焼室から離れている端部において閉鎖され、かつ燃焼室近傍の端部において開放している。連結スリーブの燃焼室から離れている端部には、アクチュエータが接触しているか又はアクチュエータに設けられたアクチュエータヘッドが接触している。連結スリーブの燃焼室近傍の端部には第１の液圧増幅ピストンが接触している。連結スリーブの開放した燃焼室近傍の端部を貫いて、ノズルニードルの燃焼室から離れている端部は、第２の液圧増幅ピストンが配置されている連結スリーブの内部に進入している。

本発明によるインジェクタの別の有利な構成では、連結スリーブの周面に少なくとも１つの貫通孔が設けられており、該貫通孔を通って、高圧を負荷された燃料が連結スリーブの内部に到達可能である。このような貫通孔によって、連結スリーブの内室を、インジェクタハウジングの外部における中央の燃料高圧源と接続することが可能になる。これによって第２の液圧増幅ピストンの燃焼室から離れている端面は、高圧によって負荷される。

次に図面を参照しながら本発明によるコモンレール・インジェクタの１実施例を説明する。

実施例の記載
図面には本発明によるコモンレール・インジェクタの１実施例が縦断面図で示されている。図示のインジェクタは全体を符号１で示されたインジェクタハウジングを有している。このインジェクタハウジング１はノズル本体２を有しており、このノズル本体２はその下端部で、燃料供給される内燃機関の燃焼室内に進入している。燃焼室とは反対側の上側の端面でノズル本体２は、緊締ナット３を用いて軸方向でインジェクタ本体４に対して緊締されている。ノズル本体２には軸方向の案内孔６が形成されている。案内孔６内においてはノズルニードル８が軸方向摺動可能に案内されている。ノズルニードル８の先端９にはシール面１０が形成されていて、このシール面１０は、ノズル本体２に形成されたシール座もしくはシール縁１１と共働する。ノズルニードル８の先端９はそのシール面１０でシール座１１に接触している場合には、ノズル本体２における噴射孔１３は閉鎖されている。燃料を燃焼室内に噴射する噴射孔は、複数設けられていてもよい。ノズルニードル先端９がその座から持ち上がると、高圧負荷された燃料が噴射孔１３を通って内燃機関の燃焼室内に噴射される。

先端９を起点としてノズルニードル８は圧力室区分１５を有しており、この圧力室区分１５には、円錐台形に拡大する区分１６が接続している。圧力室区分１５と、受圧肩部とも呼ぶことができる区分１６とは、ノズル本体２内に形成された圧力室１７内に配置されている。

区分１６に接続して、ノズルニードル８には案内区分１８が形成されており、この案内区分１８には、平らに面取りされた面取り部２０を備えた区分が続いている。面取り部２０は、ノズルニードル８に沿って、燃焼室近傍の第１の制御室２１と燃焼室から離れた第２の制御室２２との間において液体接続部を形成している。

ノズルニードル８は、第１の液圧増幅ピストン２４に形成された貫通孔２３を貫いて延びている。面取り部２０は第１の液圧増幅ピストン２４の領域に配置されており、軸方向における面取り部２０の長さは、第１の液圧増幅ピストン２４の相応な長さよりも幾分大きい。

第１の液圧増幅ピストン２４の燃焼室から離れている端部には、カラー２５が形成されており、このカラー２５には予負荷ばね２７が支持されている。予負荷ばね２７はカラー２５と第１の制御室画成スリーブ２８の燃焼室から離れている端部との間に緊縮されて配置されている。第１の制御室画成スリーブ２８の燃焼室近傍の端部には、食い付きエッジ２９が形成されており、この食い付きエッジ２９はノズル本体２に接触している。

燃焼室近傍の第１の制御室２１は軸方向において、ノズル本体２の燃焼室から離れている端面と、第１の液圧増幅ピストン２４の燃焼室近傍の端面とによって画成される。半径方向内側において第１の制御室２１は、ノズルニードル８によって画成される。また半径方向外側において第１の制御室２１は第１の制御室画成スリーブ２８によって画成される。

ノズルニードル８の燃焼室から離れている端部３５は、カラー３１を有する第２の液圧増幅ピストン３０に接触している。カラー３１と第２の制御室画成スリーブ３３の燃焼室から離れている端面との間には、予負荷ばね３２が緊縮されて配置されている。第２の制御室画成スリーブ３３の燃焼室近傍の端部には、食い付きエッジ３４が形成されていて、この食い付きエッジ３４は、第１の液圧増幅ピストン２４の燃焼室から離れている端面に接触している。

第２の制御室２２は軸方向において、第１の液圧増幅ピストン２４の燃焼室から離れている端面と、第２の液圧増幅ピストン３０の燃焼室近傍の端面とによって画成される。半径方向内側において第２の制御室２２はノズルニードル８によって画成される。半径方向外側において第２の制御室２２は、第２の制御室画成スリーブ３３によって画成される。

第２の液圧増幅ピストン３０の燃焼室から離れている端面と、連結スリーブ４１の底部４０との間には、ノズルばね３８が緊縮配置されており、このノズルばね３８によってノズルニードル８の先端９はシール座１１との接触状態に保たれる。連結スリーブ４１はほぼ円筒周壁４３の形をしており、この円筒周壁４３は燃焼室から離れている端部において底部４０によって閉鎖されている。連結スリーブ４１の燃焼室近傍の端部は、開放していて、半径方向外側において第１の液圧増幅ピストン２４の燃焼室から離れている端面に接触している。

連結スリーブ４１の外径は、カラー２５の領域における第１の液圧増幅ピストン２４の外径に相当している。第２の液圧増幅ピストン３０とノズルばね３８と第２の制御室画成スリーブ３３と予負荷ばね３２とは、連結スリーブ４１の内部に配置されている。

連結スリーブ４１の内部は貫通孔４５〜４８を介して燃料供給路５０と接続されており、この燃料供給路５０はインジェクタハウジング４内に設けられている。そしてこの燃料供給路５０から、高圧を負荷された燃料がインジェクタ本体４の内室に達する。

インジェクタ本体４の内室は、ノズル本体２に形成された接続通路又は圧力通路５４を介して、圧両室１７と接続されている。矢印５６で示されているように、高圧を負荷された燃料は、例えばコモンレールである中央の燃料高圧源（図示せず）から燃料供給路５０に達する。

連結スリーブ４１の底部４０の燃焼室から離れている端面には、ピエゾアクチュエータ５８の燃焼室近傍の端面が接触している。ピエゾアクチュエータ５８は、インジェクタの図１に示された状態では給電されていない状態である。ピエゾアクチュエータ５８が給電されると、ピエゾアクチュエータ５８は伸長し、連結スリーブ４１の底部４０の燃焼室から離れている端面を押圧する。この押圧力は連結スリーブ４１の円筒周壁４３を介して第１の液圧増幅ピストン２４に伝達され、そして第１の制御室２１における圧力を上昇させる。

この圧力上昇は、ノズルニードル８に設けられた面取り部２０を介して第２の制御室２２に伝達される。第２の制御室２２における圧力上昇によって、第２の液圧増幅ピストン３０はノズルばね３８の予負荷力に抗して燃焼室から離れる方向に移動させられ、その結果ノズルニードル８の先端９は、受圧肩部１６に対して作用する圧力室１７における高圧に基づいて、シール座１１から持ち上がる。このノズルニードル８の上昇は、ノズルばね３８の予負荷力に抗してのみならず、第２の液圧増幅ピストン３０の燃焼室から離れている端面に作用する高圧に抗しても、行われる。ピエゾアクチュエータ５８への給電が終了すると、ノズルニードル８は閉鎖する。

本発明によるコモンレール・インジェクタの１実施例を示す縦断面図である。

Claims (10)

1. 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）が燃料供給路（５０）を有していて、該燃料供給路（５０）がインジェクタハウジングの外部において中央の燃料高圧源と接続され、かつインジェクタハウジングの内部において圧力室（１７）と接続されており、ノズルニードル（８）がその座（１１）から持ち上がった時に、圧力室（１７）から、制御室（２１）内における圧力に関連して、高圧負荷された燃料が、内燃機関の燃焼室に噴射されるようになっており、制御室（２１）における圧力がアクチュエータ（５８）、特にピエゾアクチュエータによって直接的に制御される形式のものにおいて、別の制御室（２２）が第１の制御室（２１）に対して直列的に配置されていることを特徴とするコモンレール・インジェクタ。
2. 連結スリーブ（４１）がアクチュエータ（５８）と第１の液圧増幅ピストン（２４）との間に配置されており、第１の液圧増幅ピストン（２４）の燃焼室近傍の端面が、第１の制御室（２１）を軸方向において画成し、かつ第１の液圧増幅ピストン（２４）の燃焼室から離れている端面が、第２の制御室（２２）を軸方向において画成している、請求項１記載のコモンレール・インジェクタ。
3. 第１の液圧増幅ピストン（２４）が中央の貫通孔（２３）を有していて、該貫通孔（２３）を貫いてノズルニードル（８）が延びている、請求項２記載のコモンレール・インジェクタ。
4. ノズルニードル（８）が第１の液圧増幅ピストン（２４）の領域に、平らに面取りされた少なくとも１つの面取り部（２０）を有していて、該面取り部（２０）が、第１の制御室（２１）と第２の制御室（２２）との間における接続部を形成している、請求項３記載のコモンレール・インジェクタ。
5. 第１の制御室（２１）が半径方向外側において、ばねによって予負荷された第１の制御室画成スリーブ（２８）によって画成され、該第１の制御室画成スリーブ（２８）がシールされて第１の液圧増幅ピストン（２４）に沿って案内されている、請求項２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。
6. 第２の制御室（２２）が軸方向において第１の液圧増幅ピストン（２４）と第２の液圧増幅ピストン（３０）との間に配置されていて、第２の液圧増幅ピストン（３０）の燃焼室から離れている端面が、高圧によって負荷されている、請求項２から５までのいずれか１項記載のコモンレール・インジェクタ。
7. 第２の液圧増幅ピストン（３０）が連結スリーブ（４１）の内部において、軸方向でノズルニードル（８）と、連結スリーブ（４１）の燃焼室から離れている端部に支持されたノズルばね（３８）との間において、往復動可能に配置されている、請求項６記載のコモンレール・インジェクタ。
8. 第２の制御室（２２）が半径方向外側において、ばねによって予負荷された第２の制御室画成スリーブ（３３）によって画成され、該第２の制御室画成スリーブ（３３）がシールされて第２の液圧増幅ピストン（３０）に沿って案内されている、請求項６又は７記載のコモンレール・インジェクタ。
9. 連結スリーブ（４１）がほぼ円筒周壁（４３）の形状を有していて、該円筒周壁（４３）が、燃焼室から離れている端部（４０）において閉鎖され、かつ燃焼室近傍の端部において開放している、請求項２から８までのいずれか１項記載のコモンレール・インジェクタ。
10. 連結スリーブ（４１）の周面（４３）に少なくとも１つの貫通孔（４５〜４８）が設けられており、該貫通孔（４５〜４８）を通って、高圧を負荷された燃料が連結スリーブ（４１）の内部に達する、請求項９記載のコモンレール・インジェクタ。

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