JP2006526111A - 燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射システム（１）は、内部に燃料管路（１１）が配置されたシリンダヘッド（１０）と、少なくとも２つの燃料噴射弁とを有している。これらの燃料噴射弁（５）は、それぞれ１つのアクチュエータ（２）と、このアクチュエータ（２）に作用結合された１つの弁ニードル（１２）とを有している。この弁ニードル（１２）には、噴射側に弁閉鎖体（１３）が形成されている。この弁閉鎖体（１３）は弁座面（２４）と協働して、シール座を形成している。少なくとも２つの燃料噴射弁（５）は弁収容開口（１６）内に配置されている。燃料管路（１１）は弁収容開口（１６）に開口していて、引き続き、側方で各燃料噴射弁（５）に配置されたそれぞれ１つの燃料接続部（８）に開口している。燃料管路（１１）は互いにシリンダヘッド（１０）内で接続されている。

Description

背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した燃料噴射弁から出発する。

公知先行技術、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１２９２１号明細書に基づき、シリンダヘッドと、圧電式の操作を伴う少なくとも１つの燃料噴射弁とを備えた燃料噴射システムが公知である。各燃料噴射弁に対して、シリンダヘッドに燃料供給管路が加工されている。この燃料供給管路を通して各燃料噴射弁に側方で、アクチュエータの下方で、比較的低い圧力（３〜４ｂａｒ）で燃料が流入する。アクチュエータストロークと、燃料噴射弁で噴射側の領域に組み込まれたピストンポンプの作用とによって、燃料が十分に高い圧力で燃焼室内に噴射される。

この公知先行技術には、特に簡単に形成された燃料噴射弁と、組み込まれたポンプなしの高圧噴射とを備えた内燃機関でのこのシステムの使用時に、シリンダヘッドの外部に配置された燃料供給管路が極めて手間をかけて製作されなければならず、その不可避のフレキシビリティに基づき、極めて手間をかけて予測されなければならないという欠点がある。空間要求、組付け手間および特に外部の機械的な影響に対する故障しやすさが著しく高められている。

発明の利点
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射システムは従来のものに比べて、空間要求、組付け手間および故障しやすさが著しく減少させられているという利点を有している。さらに、燃料噴射システムは、機械的な外部の影響に対して極めて抵抗性を帯びている。さらに、解離可能なかつ敏感な高圧接続部の数が著しく減少させられる。

従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した燃料噴射システムの有利な構成および改良形が可能となる。

本発明による燃料噴射システムの有利な実施例では、燃料噴射弁の燃料接続部が弁ニードルの高さに配置されている。これによって、燃料噴射弁を極めて簡単に形成することができる。特にアクチュエータ室もしくはアクチュエータの全周にわたるシールを省略することができ、燃料噴射弁をより小さく形成することができる。これによって、シリンダヘッドにおける燃料噴射弁の空間要求が著しく減少させられており、シリンダヘッドの安定性が改善されている。

有利には、燃料管路が、少なくとも弁収容開口および／または燃料接続部を介して接続されている。これによって、燃料管路を特に簡単に互いに接続することができる。

別の有利な実施例では、燃料接続部が、外側の第１の区分と内側の第２の区分とを有している。この第２の区分は、側方で燃料噴射弁に加工された少なくとも１つの開口から成っている。これによって、燃料接続部を、この燃料接続部の領域における安定性要求と、たとえば燃料列における位置から得られる所要の流れ特性とに特に容易に適合させることができる。

有利には、燃料管路が、第２の区分の少なくとも２つの開口を介して接続されており、かつ／または燃料接続部の第１の区分が環状溝状に延びている。したがって、２つの燃料管路を互いに確実にかつ簡単に接続することができる。

さらに、直列に配置された少なくとも２つの燃料管路から形成された燃料管路列が、少なくとも２つの燃料噴射弁に燃料を供給することが有利である。これによって、燃料管路をシリンダヘッド内に極めて簡単にかつ流れ技術的に有利に配置することができる。

本発明による燃料噴射システムの別の有利な実施例では、燃料管路列の燃料管路が、互いに同軸的に配置されており、かつ／または共通の孔によって形成されている。これによって、燃料管路を特に簡単にかつ流れ技術的に有利にシリンダヘッド内に配置することができる。

少なくとも２つの燃料管路列の、流れ技術的に並列の有利な配置形式によって、シリンダヘッド内のより大きな数の燃料管路列でも、燃料管路を簡単にかつ流れ技術的に有利に配置することができる。

実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１に示した本発明による燃料噴射システム１は、主として、燃料噴射弁５と、部分的にしか図示していないシリンダヘッド１０とから成っている。燃料噴射弁５は、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関に用いられる燃料噴射装置のための燃料噴射弁５として、燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するために適している。シリンダヘッド１０は、このシリンダヘッド１０内で延びる燃料管路１１を有している。この燃料管路１１はシリンダヘッド１０内で互いに接続されている。

シリンダヘッド１０内に配置された、燃焼室（図示せず）に向かって延びる先細りにされた円筒状の弁収容開口１６内には、燃料噴射弁５が係合している。この場合、この燃料噴射弁５は、この実施例では、その噴射側の端部で弁収容開口１６を通して燃焼室内に突入している。

この場合、燃料噴射弁５は、主として、噴射から遠い方でカバ２０ーによって閉鎖された円筒状のハウジング３と、ノズルボディ１４と、たとえば圧電式のアクチュエータ２と、噴射側に弁閉鎖体１３が形成された弁ニードル１２とから成っている。

ハウジング３の噴射側の端部内には、円筒状のノズルボディ１４が部分的に係合している。ハウジング３の外部の経過では、燃焼室（図示せず）の方向にノズルボディ１４が、本実施例では、段部２３を備えて先細りにされている。弁ニードル１２は軸方向に可動にノズルボディ１４内に同軸的に配置されていて、環状のガイドエレメント３２を介してガイドされている。このガイドエレメント３２は弁ニードル１２をフランジ２１の噴射側で密に取り囲んでいて、ノズルボディ１４の内壁に不動に配置されている。

ノズルボディ１４の噴射側の端部には、このノズルボディ１４と一体に形成された弁座体１５が配置されている。この弁座体１５は噴射側に、同軸的に配置された噴射開口２６を有している。弁閉鎖体１３は、弁座体１５に形成された弁座面２４と協働して、シール座を形成している。外向きに開放する燃料噴射弁５の弁閉鎖体１３は、戻しばね１７によって休止状態でシール座に引っ張られる。この戻しばね１７はノズルボディ１４に支持されていて、孔付きディスク状のプレートエレメント１８を介して弁ニードル１２に作用している。戻しばね１７のばね力によって、同時に弁ニードル１２の噴射から遠い方の端部がカップラ４に常に当て付けられた状態に保持される。これによって、アクチュエータ２がカップラ４とカバー２０との間に常に締め込まれている。

ノズルボディ１４の段部２３と噴射側の端部との間では、ノズルボディ１４がシリンダヘッド１０に対して環状のシール部材２２によってシールされている。ノズルボディ１４は段部２３で弁収容開口１６の、相応に成形された肩部３４に、たとえばシール部材（図示せず）を介在させて気密に載置している。

ノズルボディ１４の、燃焼室（図示せず）内に突入した噴射側の部分は円錐形に燃焼室に向かって、同軸的にノズルボディ１４に配置された噴射開口２６にまで先細りにされている。この噴射開口２６を通して、弁ニードル１２が弁閉鎖体１５に貫通係合している。

燃料噴射弁５は中心軸線１９を有している。この中心軸線１９に対して、この実施例では、特にアクチュエータ２と、戻しばね１７と、ハイドロリック式のカップラ４と、弁ニードル１２とが同軸的に配置されている。

ハウジング３内に配置された、アクチュエータ２を取り囲むアクチュエータ室３１は、弁ニードル１２を半径方向で取り囲むベローズ３０によって燃料の侵入に対してシールされている。このベローズ３０はその噴射に近い方の端部でフランジ２１を介して弁ニードル１２にかつ噴射から遠い方の端部でノズルボディ１４の噴射から遠い方の端部の領域に、たとえば材料接続的に固定されている。

ハウジング３の噴射側の端部と段部２３との間には、図示の実施例において、燃料接続部８が半径方向にノズルボディ１４に加工されている。燃料接続部８は燃料管路１１と同じ高さに位置している。この場合、両燃料管路１１は燃料接続部８に開口している。図示の実施例では、この燃料接続部８は、それぞれ第１の区分２８と第２の区分２９とから成っている。半径方向外側に位置する第１の区分２８は、本実施例では、互いに反対の側に位置する、両燃料管路１１と共に１つの軸線に位置する円筒状の２つの孔を有しているものの、ノズルボディ１４の全周にわたって半径方向に延びる溝として形成されていてもよい。

内向きに第１の区分２８に続く第２の区分２９は、より僅かな流れ横断面と、互いに反対の側に位置する、燃料管路１１と共に１つの軸線に位置する円筒状の２つの開口とを有している。

燃料接続部８の前方には、フィルタ９が配置されている。このフィルタ９は、たとえば密な網状織物またはレーザ穿孔された、篩に類似の材料から成っている。フィルタ９は、たとえば金属から成っていて、特に環状溝として形成された第１の区分２８の場合には、全周にわたって延びるリングとして形成されている。フィルタ９は、燃料に含有された有害な粒子を燃料噴射弁５から遠ざける。この場合、粒子は、たとえば燃料管路１１に接続された戻し管路（図示せず）を介してシリンダヘッド１０から押し流すことができる。

燃料接続部８の上方および下方には、全周にわたって延びる環状のシールエレメント２７が段部２３とハウジング３との間でノズルボディ１４に嵌め込まれている。シールエレメント２７は気密に弁収容開口１６の内周面に接触していて、燃料管路１１を介して供給された燃料の漏れを阻止している。図示の実施例では、ノズルボディ１４の、段部２３の上方で延びる部分が弁収容開口の内周面に接触していない。むしろ、ノズルボディ１４は両シールエレメント２７の間に、この両シールエレメント２７の間の弁収容開口１６の内径よりも小さな直径を有している。これによって、図示の両燃料管路１１が、燃料接続部８の第１の区分２８の環状溝状の構成および／または第２の区分２９に設けられたただ１つの開口の構成なしでも、燃料を行き交わすことができる。

アクチュエータ２が励起されると、このアクチュエータ２が伸長し、ハイドロリック式のカップラ４を介して弁ニードル１２を噴射方向に戻しばね１７のばね力に抗して押圧する。弁閉鎖体１３が弁座面２４から離れ、燃料接続部８を介して弁ニードル１２に沿って供給された燃料が、噴射開口２６を介して燃焼室（図示せず）内に噴射される。

図２には、本発明による燃料噴射システム１のシリンダヘッド１０の構成が概略的に示してある。図示のシリンダヘッド１０は、たとえば直列に配置された３つのシリンダを備えた往復動内燃機関の構成要素または２つのシリンダヘッドを有するＶ６気筒エンジンを備えた往復動内燃機関の構成要素である。シリンダヘッド１０は、相並んで同じ間隔を置いて配置された３つの弁収容開口１６を有している。これらの弁収容開口１６は、図１に示した弁収容開口１６に相当している。シリンダヘッド１０は側方に、高圧接続部として形成された接続部７を有している。この接続部７は、たとえばフィルタ装置（図示せず）を介して高圧ポンプ（図示せず）に接続されている。

本実施例でそれぞれ互いに直列にかつ同軸的に配置された３つの燃料管路１１内には、この形式で、自動車のエンジンの回転時に、たとえば４０〜２０００ｂａｒを備えた燃料が押し込まれる。直列に接続された３つの燃料管路１１は燃料管路列３３を形成している。複数の燃料管路列３３が、別の実施例において、たとえば同じくシリンダヘッド内で延びる接続管路（図示せず）によって流れ技術的に互いに並列に配置されていてよい。また、直列配置と並列配置との組合せも可能である。

燃料噴射システムの実施例の特徴およびシリンダヘッド１０の構成の特徴は互いに任意に組み合わせることができる。

燃料噴射システムの本発明による実施例の概略的な断面図である。 本発明による燃料噴射システムのシリンダヘッドの１つの構成を示す図である。

符号の説明

１ 燃料噴射システム、 ２ アクチュエータ、 ３ ハウジング、 ４ カップラ、 ５ 燃料噴射弁、 ７ 接続部、 ８ 燃料接続部、 ９ フィルタ、 １０ シリンダヘッド、 １１ 燃料管路、 １２ 弁ニードル、 １３ 弁閉鎖体、 １４ ノズルボディ、 １５ 弁座体、 １６ 弁収容開口、 １７ 戻しばね、 １８ プレートエレメント、 １９ 中心軸線、 ２０ カバー、 ２１ フランジ、 ２２ シール部材、 ２３ 段部、 ２４ 弁座面、 ２６ 噴射開口、 ２７ シールエレメント、 ２８ 第１の区分、 ２９ 第２の区分、 ３０ ベローズ、 ３１ アクチュエータ室、 ３２ ガイドエレメント、 ３３ 燃料管路列、 ３４ 肩部

Claims (13)

1. 燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射システム（１）であって、シリンダヘッド（１０）と、少なくとも２つの燃料噴射弁（５）とが設けられており、シリンダヘッド（１０）内に燃料管路（１１）が配置されており、少なくとも２つの燃料噴射弁（５）が、弁収容開口（１６）内に配置されており、燃料管路（１１）が、弁収容開口（１６）に開口していて、引き続き、側方で各燃料噴射弁（５）に配置されたそれぞれ１つの燃料接続部（８）に開口している形式のものにおいて、
   燃料管路（１１）が、互いにシリンダヘッド（１０）内で接続されていることを特徴とする、燃料噴射システム。
2. 燃料接続部（８）が、各燃料噴射弁（５）のそれぞれ１つの弁ニードル（１２）の高さに配置されている、請求項１記載の燃料噴射システム。
3. 燃料管路（１１）が、少なくとも弁収容開口（１６）と燃料接続部（８）とを介して接続されている、請求項１または２記載の燃料噴射システム。
4. 各燃料接続部（８）が、外側の第１の区分（２８）と内側の第２の区分（２９）とを有しており、該第２の区分（２９）が、側方で燃料噴射弁（５）に加工された少なくとも１つの開口から成っている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
5. 燃料管路（１１）が、第２の区分（２９）の少なくとも２つの開口を介して接続されている、請求項４記載の燃料噴射システム。
6. 燃料接続部（８）の第１の区分（２８）が、環状溝状に形成されている、請求項４または５記載の燃料噴射システム。
7. 燃料管路（１１）が、燃料噴射弁（５）の少なくとも第１の区分（２８）を介して接続されている、請求項４から６までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
8. 燃料管路（１１）が、流れ技術的に直列に接続された少なくとも２つの燃料管路から成る少なくとも１つの燃料管路列（３３）を形成しており、該燃料管路列（３３）が、少なくとも２つの燃料噴射弁（５）に燃料を供給するようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
9. １つの燃料管路列（３３）の燃料管路（１１）が、互いに同軸的に配置されており、かつ／または共通の孔によって形成されている、請求項８記載の燃料噴射システム。
10. 少なくとも２つの燃料列（３２）が、流れ技術的に並列に配置されている、請求項８または９記載の燃料噴射システム。
11. 燃料接続部（８）が、フィルタ（９）を有している、請求項４から７までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
12. フィルタ（９）が、環状に第１の区分（２８）を取り囲んで配置されている、請求項１１記載の燃料噴射システム。
13. フィルタ（９）が、メッシュネットまたはレーザ穿孔された孔によって貫通された環状の金属から成っている、請求項１１または１２記載の燃料噴射システム。

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