JP2007120500A - 燃料噴射装置用インジェクタおよび該インジェクタを備えた燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンレール方式の燃料噴射装置を単純化、省スペース化可能なインジェクタを提供する。
【解決手段】軸４５に沿って延在し、高圧下の燃料を収容する内部高圧空間２３を囲むインジェクタハウジング１８と、該インジェクタハウジングの下端部に該高圧空間２３に接続する噴射バルブ２２と、軸方向に高圧空間２３を介して走り、インジェクタハウジング１８の上端部に配置される作動機構１９により油圧作動し、かつ軸の位置に応じて噴射バルブ２２を開閉することができるノズルニードル２１、２６とを含むインジェクタ２０において、インジェクタハウジング１８内に少なくとも二つの分離高圧接合部２４、２５を設けて、外部からその高圧空間２３への連絡を可能とする。接合部２４、２５はその都度高圧ラインの接合のために設計され、高圧ラインが各インジェクタの高圧空間を貫通するようにインジェクタを高圧ライン内で高圧接合部に順次配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料噴射装置を備えた内燃エンジンの分野に関し、請求項１の特徴事項による燃料噴射装置用インジェクタ並びに該インジェクタを備えた燃料噴射装置に関する。

コモンレール方式の燃料噴射装置では、通常、高圧ポンプにより運搬される燃料は、インジェクタの列に沿って延在するコモンレールのアキュムレータ容積に供給され、そこから個々の分岐ラインが個別に作動する各インジェクタへと広がる。そのように分離コモンレールを備えた配置には、さまざまな欠点がある。すなわち、分離コモンレールは高燃圧用に設計されなければならず、製造にかなりの費用を要する。このことは、特にねじ込み式接続やインジェクタ、高圧ポンプへの供給ラインおよびリターンラインに向かう分岐ラインの接合部にも当てはまる。これらの各インジェクタは、漏洩の点で危険性がある。さらに、コモンレールはエンジン室のかなりの空間を占め、徐々に追加的な組立品を収納しなければならない。

欧州特許出願公開第１４６９１８８号Ａ１明細書では既に、コモンレールシステムに備えられた同軸二重ラインの枠組みで、燃料の高圧供給ラインおよび低圧リターンラインが互いに結合することにより、上部接合部側でコモンレールシステムのインジェクタに互いに対向する二つの結合高圧低圧インジェクタを配備することを提案している。当該インジェクタは次に、高圧側および低圧側の燃料噴射装置内で、隣接するインジェクタ間の接続ラインと高圧ライン容積に順次接続することができ、コモンレールを形成する。

この構成は図１の図式で再現されており、二つのインジェクタ１１および１２のみが示される。各インジェクタ１１、１２は内部高圧空間１４を具備し、ノズルニードル１６により開閉可能な噴射ノズル１３の方に下方に噴射する。当該高圧空間１４は、細い連絡管１５により高圧ライン１７の直線部にＴ字型で接続する。前記直線部は、二つの高圧接合部Ａの間を走る。高圧ライン１７はコモンレールを形成し、そのアキュムレータ容積を決定する。インジェクタ１１、１２の高圧空間１４は、細い連絡管１５を介して動的に流動的な高圧ライン１７から分断されるため、前記高圧空間はコモンレールの機能を全く果たさない。それゆえ、十分なアキュムレータ容積を得るために、高圧ライン１７は対応して設計されなければならない。同時にアキュムレータ容積は、互いにインジェクタの距離によってかなり変化する。

発明の説明

したがって本発明の目的は、コモンレール方式に基づいて既知の解決法の欠点を有することなく噴射装置を単純化することを可能とする燃料噴射装置用インジェクタを提供し、またそのようなインジェクタで作動する燃料噴射装置を具体化することにある。

この目的は、請求項１および９の特徴事項全体により達成される。本発明に係るインジェクタは、インジェクタハウジング内に少なくとも二つの分離高圧接合部を設けて、外部からその高圧空間への連絡を可能とし、その都度、高圧ラインの接合部に合わせて設計されることを特徴とする。本発明に係る燃料噴射装置では、高圧ラインが各インジェクタの高圧空間を貫通するようにインジェクタを高圧ライン内で高圧接合部に順次配置する。

本発明に係るインジェクタの改良発明として、高圧接合部は高圧空間の上端部に配置され、かつ高圧接合部が軸方向に同じ高さで配置されることを特徴とする。これにより、接続しやすくなり製造および接合の点で単純化される。これは特に、改良発明によれば二つの高圧接合部が設けられ、かつ二つの高圧接合部が軸に対し互いに対向して一直線上に配置された場合に当てはまる。

高圧接合部が構成、大きさ、特に通路の断面積の点で他の高圧接合部と同一である場合には、さらに単純化される。

高圧接合部は、好適には高圧ラインの解除ネジ式のネジ山を具備し、特に好適には当該ネジ山が内部ネジ山として設計される。

インジェクタは高圧空間がインジェクタの軸に対して同軸に配置される場合にはとりわけ単純化する。

本発明に係る燃料噴射装置の基本的概念は、高圧空間を備えたインジェクタを用いることであり、そこから噴射に必要な燃料が抽出され、高圧空間の容積が選択されて、コモンレール噴射装置内で複数の同一インジェクタの高圧空間の容積の合計がコモンレールに必要なアキュムレータ容積を形成するのに十分となるようにする。また、他の基本的概念は、高圧空間を備えたこれらのインジェクタを高圧ラインに縦に挿入して、高圧空間とそれに接続する高圧ラインが対応するアキュムレータ容積を具備するコモンレールを形成するようにする。それによって、コモンレール方式に基づく省スペースの燃料噴射装置は、とりわけ単純で効率的な方法で使用することができる。

本発明に係るインジェクタは、有利には燃料噴射装置に用いられる。

本発明に係る燃料噴射装置の改良発明は、リターンラインを順に設置されるインジェクタの最後尾から高圧ポンプに戻すことを特徴とする。それによって環線型が形成され、アキュムレータ容積を形成する際の圧力変動を補正するのに有利となる。

以下、本発明について実施例と図面を用いてより詳細に説明する。

発明を実施する方法

図２は、図１に対応する図において本発明に記載の燃料噴射装置の原理を再現する。ここでもまた燃料噴射装置１０’の複数のインジェクタのうち二つのインジェクタ１１’および１２’のみが示される。各インジェクタ１１’、１２’は内部高圧空間１４’を具備し、そこから高圧下の燃料が噴射ノズル１３およびノズルニードル１６から形成される噴射バルブを介して燃焼空間へと噴射される。二つの高圧接合部Ａ’は、その都度インジェクタ１１’、１２’の高圧空間１４’上に横方向に互いに対向して配置され、それによってインジェクタ１１’、１２’を高圧ポンプから出ている高圧ライン１７’に順に挿入することができ、高圧空間１４’およびそれらに接続する高圧ラインの一部がコモンレール式で連続的アキュムレータ容積を形成するようにする。この前提条件として、個別の高圧空間１４’の容積は、順に設置される全インジェクタの容積の合計がコモンレールアキュムレータ容積として十分であることを確保するのに十分な大きさを有することが必要である。

これらの要件を満たすために、新規のインジェクタが提案される。本発明に係るインジェクタの好適な実施形態は、図３の縦断面図で再現される。該インジェクタ２０は、コモンレール方式に基づく燃料の直接噴射、好適にはディーゼルエンジン用に設置される。

該インジェクタ２０は、インジェクタハウジング１８内で（軸４５に沿って）長手方向に走る同軸高圧空間２３を具備し、その中に例えばインジェクタ２０のノズルニードル２６が設置される。実際の噴射バルブ２２は、結合ナット３７によってインジェクタハウジング１８の下端部にねじ込まれる。噴射バルブ２２の下端部に高圧空間２３に接続する噴射孔３８が設置され、ノズルニードル２６により開閉することができる。そのようなニードルの軸部２１を備えたノズルニードル２６の配置は、とりわけ本発明の利点である。というのも、この高圧空間２３は、従来のインジェクタと比較して顕著に大きな容積を具備するからである。したがって、例えば欧州特許出願公開第５８４８１５号Ａ１明細書に示されるような標準的なコモンレールインジェクタにおいて、高圧運搬孔は、ノズルに対してほぼ平行に走る。しかしながら、この細い孔は僅かな容積しか有さないため、このように設計されたインジェクタがコモンレールの形成を予定することはほとんどない。一方で、従来のインジェクタではノズルニードル軸部の周りの空間は低圧である。

既に上で述べた通り、本発明の中心は、従来技術に対応するコモンレールシステム内のアキュムレータ容積を形成するコモンレールを省略するという概念にある。これをインジェクタ内の高圧空間２３の個別容積の合計と置き換えて、インジェクタは単純な高圧ライン（図４）により連続接続の方法で互いに接続される。

この目的のために、インジェクタ２０の高圧空間２３は少なくとも二つの分離高圧接合部２４および２５（図３）を具備しなければならない。これら高圧接合部２４、２５はインジェクタハウジング１８に取付けられることにより、横半径方向に突き出して、その都度高圧空間２３に噴出し、こうして高圧接合部は連結インジェクタ２０．１、・・・、２０．４を互いに接続する（図４）高圧接続ライン（図４の４３）と高圧空間２３との接続部を提供する。高圧ポンプ４１も同様に二つの高圧接合部を具備し、高圧供給ライン４２、インジェクタ２０．１、・・・、２０．４、高圧接続ライン４３およびリターンライン４４と共に一種の環線を形成し、これは、アキュムレータ容積を形成する際の圧力変動を補正するという点で有利である。

インジェクタハウジング１８の高圧接合部２４、２５は好適には軸方向に同じ高さに配置される。それらは軸４５に対して互いに対向して一直線上に配置される。さらに高圧接合部２４、２５は、構成および大きさ、特に通路の断面積の点で同一である。高圧接合部２４、２５は、例えば高圧ネジ接続用のネジ台（図示せず）として設計された内部ネジ山（図３には描かれていない）を備えて、高圧ライン４２、４３、４４（図４）に耐圧接続するようにする。高圧ポンプ４１（図４）の接続点は、同様に設計される。

図３で示すインジェクタ２０は、詳細には、以下の構成となる。

噴射バルブ２２を制御する作動機構１９をインジェクタ２０の上部に図示する。当該作動機構１９は、例えば接合部２８を通って送り込まれた励震パルスが作用する場合に関連接極子３１を引き付ける電磁石３０を具備し、それによって制御孔３２を開放する（電磁石３０自体をインジェクタハウジング１８に固着する）。制御孔３２が開くことによって、その真下に配置される制御空間３４内の圧力が下がる。制御空間３４内で軸方向に摺動可能な制御ピストン３５および前記制御ピストンに隣接したニードル軸部２１がノズルニードル２６と共に閉鎖バネ３６の圧力に反して持ち上げられ、噴射バルブ２２の下端部に配置される噴射孔３８は開放され、燃料が高圧空間２３から噴射バルブ２２の先端部の周りの燃焼空間３９の中に噴射される。

電磁石３０の励起が中断された場合、バネ２９は接極子３１を下方に押圧し、制御孔３２は閉鎖する。燃料は引き続き、制御空間３４に通じるより小さな孔３３を介して制御空間３４に流れ込む。閉鎖バネ３６がノズルニードル２６と共にニードル軸部２１を下方に押圧するという事実により、制御ピストン３５に作用する圧力差は解消され、噴射孔３８を介する噴射は中断する。

流れ出す燃料は、（電磁石３０が励起しており）制御孔３２が開いている間は、中空の接極子３１を介して上方へ流れ、リターンニップル２７を介して集合ホース（図示せず）を通って燃料タンク（図示せず）に戻る。

本発明に係る四つのシリンダー用の典型的な燃料噴射装置４０を図４に単純化して示す。高圧供給ライン４２は、燃料用高圧ポンプ４１から順に設置され高圧接続ライン４３により互いに接続される四つのインジェクタ２０．１乃至２０．４に通じる。リターンライン４４は、四つのインジェクタの列の最後のインジェクタ２０．１から高圧ポンプ４１へと戻る。インジェクタ２０．１乃至２０．４は、好適には、図３に示すインジェクタ２０のような内部構成を具備する。それらは、高圧空間２３と共にライン４２、４３および４４から形成される環線の中に直接挿入される。四つの高圧空間２３および挿入高圧接続ライン４３の容積の合計は、コモンレールのように高圧下での燃料用アキュムレータ容積を形成し、アキュムレータ容積は、全部で従来の外部コモンレールと置き換えることができる。本発明の原理は四つのシリンダーだけでなく同様に、たとえば３、５、６または８などの他の数のシリンダーに用いることもできる。

二つの高圧接合部を備え、高圧ラインに沿って配置された先行技術のインジェクタの線図を示す。 図１に対応する本発明に係る燃料噴射装置の原理の図を示す。 二つの分離高圧接合部を介して外部に連絡可能な大容積の高圧空間を備えた好適な実施例における本発明に係るインジェクタの縦断面図を示す。 順に設置され高圧接続ラインにより相互に接続された図２のインジェクタを備え、かつ高圧ポンプへのリターンラインを備えた本発明に係る燃料噴射装置の実施例を示す。

符号の説明

１０、１０’、４０ 燃料噴射装置
１１、１１’、１２、１２’ インジェクタ
１３ 噴射ノズル
１４、１４’ 高圧空間
１５ 連絡管
１６ ノズルニードル
１７、１７’ 高圧ライン
１８ インジェクタハウジング
１９ 作動機構
２０ インジェクタ
２０．１、・・・、２０．４ インジェクタ
２１ ニードル軸部
２２ 噴射バルブ
２３ 高圧空間
２４、２５ 高圧接合部
２６ ノズルニードル
２７ リターンニッペル
２８ 接合部（電磁石）
２９ バネ
３０ 電磁石
３１ 接極子
３２ 制御孔
３３ 孔（小）
３４ 制御空間
３５ 制御ピストン
３６ 閉鎖バネ
３７ 結合ナット
３８ 噴射孔
３９ 燃焼空間
４１ 高圧ポンプ
４２ 高圧供給ライン
４３ 高圧接続ライン
４４ リターンライン
４５ 軸
Ａ、Ａ’ 高圧接合部

Claims (11)

1. 軸（４５）に沿って延在し、高圧下の燃料を収容する内部高圧空間（１４’、２３）を囲むインジェクタハウジング（１８）と、該インジェクタハウジング（１８）の下端部に該高圧空間（１４'、２３）に接続する噴射バルブ（１３、１６、２２）と、軸方向に高圧空間（１４’、２３）を介して走り、インジェクタハウジング（１８）の上端部に配置される作動機構（１９）により油圧により作動し、かつ軸の位置に応じて噴射バルブ（１３、１６、２２）を開閉することができるノズルニードル（２１、２６）とを含む燃料噴射装置（１０’、４９）用インジェクタ（１１'、１２’、２０）において、インジェクタハウジング（１８）内に少なくとも二つの分離高圧接合部（Ａ’、２４、２５）が設けられることで、外部から高圧空間（１４’、２３）への連絡が可能となり、接合部（Ａ’、２４、２５）はその都度高圧ライン（１７’、４２、４３、４４）の接合のために設計されることを特徴とするインジェクタ。
2. 前記高圧接合部（Ａ’、２４、２５）は、高圧空間（１４’、２３）の上端部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。
3. 前記高圧接合部（Ａ’、２４、２５）は、軸方向に同じ高さに配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のインジェクタ。
4. 二つの高圧接合部（Ａ’、２４、２５）が設けられ、二つの該高圧接合部（Ａ’、２４、２５）が軸に対して互いに対向しかつ一直線上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のインジェクタ。
5. 前記高圧接合部（Ａ’、２４、２５）は、構成および大きさ、特に通路の断面積の点で互いに同一であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のインジェクタ。
6. 前記高圧接合部（Ａ’、２４、２５）が高圧ライン（１７’、４２、４３、４４）の解除可能なネジのネジ山を具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のインジェクタ。
7. 前記ネジ山が内部ネジ山として設計されることを特徴とする請求項６に記載のインジェクタ。
8. 前記高圧空間（１４’、２３）が前記インジェクタ（１１’、１２’、２０）の軸（４５）に対して同軸上に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載のインジェクタ。
9. 高圧ポンプ（４１）と、該高圧ポンプ（４１）により高圧ライン（１７’、４２、４３）を通って高圧下の燃料が供給される複数のインジェクタ（１１’、１２’、２０．１、・・・、２０．４）とを具備する燃料噴射装置（４０）において、該インジェクタ（１１’、１２’、２０．１、・・・、２０．４）はその都度高圧空間（１４’、２３）を具備し、そこから噴射に必要な燃料が抽出され、高圧空間（１４’、２３）の容積が選択されることにより、コモンレール噴射システムにおいて複数の同一インジェクタの高圧空間（１４’、２３）の容積の合計が、コモンレールに必要なアキュムレータ容積を形成するのに十分となるようにし、かつ該インジェクタ（１１’、１２’、２０．１、・・・、２０．４）がその高圧空間（１４’、２３）と共に縦に高圧ライン（１７’、４２、４３）の中に挿入されることを特徴とする燃料噴射装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか一つのインジェクタ（１１’、１２’、２０．１、・・・、２０．４）が用いられることを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射装置。
11. リターンライン（４４）が順に設置されるインジェクタ（１１’、１２’、２０．１、・・・、２０．４）の最後尾から高圧ポンプ（４１）に戻ることを特徴とする請求項９または１０に記載の燃料噴射装置。

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