JP2008522069A

JP2008522069A - 燃料噴射ノズル

Info

Publication number: JP2008522069A
Application number: JP2007541904A
Authority: JP
Inventors: ベッキングフリードリヒ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2008-06-26
Also published as: EP1825134B1; EP1825134A1; DE102004057246A1; WO2006056522A1; DE502005008728D1

Abstract

本発明は、内燃機関用の燃料噴射ノズル（１）であって、噴射孔（１１，１６）を備えたノズル体（２）と、該ノズル体（２）の案内孔（３）内で軸方向に案内されていて中空ニードルとして形成された外側のノズルニードル（４）と、該外側のノズルニードル（４）内において同軸的に案内されている内側のノズルニードル（５）とが設けられており、外側のノズルニードル（４）が、少なくとも１つの第１の噴射孔（１１）を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御し、内側のノズルニードル（５）が、少なくとも１つの第２の噴射孔（１６）を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御する形式のものに関する。このような形式の燃料噴射ノズルにおいて、本発明の構成では、軸方向摺動可能に案内されたピストン（１７）が設けられていて、該ピストン（１７）が第１の突出部（２２）と第２の突出部（２３）とを備えており、第１の突出部（２２）が、外側のノズルニードル（４）をその開放方向に連行し、第２の突出部（２３）が、所定のプレストローク（ｈ₁）の後で内側のノズルニードル（５）をその開放方向に連行するようになっており、両ノズルニードル（４，５）がピストン（１７）に対して開放方向でそれぞれ閉鎖ばね（８，１２）の作用に抗して移動可能であり、ピストン（１７）を移動させるために調節駆動装置（１９）が設けられており、第１及び第２のノズル背側室（２５，３１）が設けられていて、該ノズル背側室（２５，３１）がそれぞれ、外側及び内側のノズルニードル（４，５）の閉鎖方向に作用する制御面（２４，３０）によって、画成されており、燃焼を満たされた第１の制御室（２７）が設けられていて、該第１の制御室（２７）が、開放方向においてピストン（１７）によって画成されていて、絞り（２６）を介して第１のノズル背側室（２５）と接続されており、燃焼を満たされた第２の制御室（３３）が設けられていて、該第２の制御室（３３）が、開放方向においてピストン（１７）又は調節駆動装置（１９）の調節部材（１８）によって画成されていて、絞り（３２）を介して第２のノズル背側室（３１）と接続されている。

Description

従来技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射ノズル、すなわち、内燃機関用の燃料噴射ノズルであって、噴射孔を備えたノズル体と、該ノズル体の案内孔内で軸方向に案内されていて中空ニードルとして形成された外側のノズルニードルと、該外側のノズルニードル内において同軸的に案内されている内側のノズルニードルとが設けられており、外側のノズルニードルが、少なくとも１つの第１の噴射孔を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御し、内側のノズルニードルが、少なくとも１つの第２の噴射孔を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御する形式の燃料噴射ノズルに関する。

例えばＤＥ１００５８１５３Ａ１に基づいて公知のこのような形式の内燃機関用の燃料噴射ノズルは、２つのノズルニードルを有しており、両ノズルニードルは互いに無関係につまりそれぞれ別個に制御することができる。外側のノズルニードルは、この外側のノズルニードルの受圧肩部に対して燃料によって加えられる開放力が、閉鎖ばねの作用よりも大きい場合に、開放される。内側のノズルニードルは、このノズルニードルに対して閉鎖方向で作用する制御室における液圧媒体の圧力が低下することによって、開放される。

発明の利点
冒頭に述べた形式の燃料噴射ノズルにおいて、本発明の構成では、
軸方向摺動可能に案内されたピストンが設けられていて、該ピストンが第１の突出部と第２の突出部とを備えており、第１の突出部が、外側のノズルニードルをその開放方向に連行し、第２の突出部が、所定のプレストロークの後で内側のノズルニードルをその開放方向に連行するようになっており、両ノズルニードルがピストンに対して開放方向でそれぞれ閉鎖ばねの作用に抗して移動可能であり、
ピストンを移動させるために調節駆動装置が設けられており、
第１及び第２のノズル背側室が設けられていて、該ノズル背側室がそれぞれ、外側及び内側のノズルニードルの閉鎖方向に作用する制御面によって、画成されており、
燃焼を満たされた第１の制御室が設けられていて、該第１の制御室が、開放方向においてピストンによって画成されていて、絞りを介して第１のノズル背側室と接続されており、
燃焼を満たされた第２の制御室が設けられていて、該第２の制御室が、開放方向においてピストン又は調節駆動装置の調節部材によって画成されていて、絞りを介して第２のノズル背側室と接続されている。

請求項１の特徴部記載のように構成された本発明による内燃機関用の燃料噴射ノズルには、公知のものに比べて、燃料噴射ノズルを簡単かつ直接的に制御できるという利点がある。この場合、２つのノズルニードルの制御が互いに隔てられた制御室を介してそれぞれ別々に行われるように構成されており、特に有利である。直接的なニードル制御を使用することによって、両方のノズルニードルを迅速に、制御及び開放することができ、ひいてはインジェクタを最適に制御することができる。

本発明の対象の別の利点及び別構成は、明細書の記載、図面及び請求項に開示されている。

図面
次に、図面を参照しながら本発明による燃料噴射ノズルの１実施例を詳しく説明する。図１は、本発明による燃料噴射ノズルを示す縦断面図である。

実施例の説明
図１に示された内燃機関用の燃料噴射ノズル１は、単数又は複数の部分から成る円筒形のノズル体２を有しており、このノズル体２はその自由な下端部で、燃料供給される内燃機関の燃焼室（図示せず）に進入している。ノズル体２の案内孔３においては、中空ニードルとして形成された外側のノズルニードル４が軸方向摺動可能に案内されており、この外側のノズルニードル４内には、内側のノズルニードル５が同軸的に配置されていて、同様に軸方向摺動可能に案内されている。

ノズル体２内にはリング室６が形成されており、このリング室６は外側のノズルニードル４によって、半径方向内側に向かって画成されている。燃料高圧管路７を介してリング室６は、図示されていない燃料高圧アキュムレータ（コモンレール）と接続されている。

第１の閉鎖ばね８が外側のノズルニードル４を、案内孔３の燃焼室側端部における第１のシール座９内に押し込んでいる。外側のノズルニードル４の閉鎖された状態において外側のノズルニードル４のシール円錐１０は、第１のシール座９との関連において、燃料がリング室６から第１の噴射孔１１を通って内燃機関の燃焼室内に達することを、阻止している。同様に、第２の閉鎖ばね１２が内側のノズルニードル５を、案内孔３の燃焼室側端部における第２のシール座１３に押し付けている。内側のノズルニードル５の閉鎖された状態において内側のノズルニードル５のシール円錐１４は、第２のシール座１３との関連において、燃料が、外側のノズルニードル４の閉鎖された状態において、両ノズルニードル４，５の間に存在していて外側のノズルニードル４における孔１５を介してリング室６に接続されているリング間隙から、内燃機関の燃焼室内に達することを阻止し、かつ燃料が、外側のノズルニードル４の開放された状態においては第２の噴射孔１６を通って内燃機関の燃焼室内に達することを阻止する。図示の実施例では両シール座９，１３は１つの共通の円錐面によって形成されている。

両ノズルニードル４，５の閉鎖ばね８，１２は、ピストン１７に支持されており、このピストン１７は、下方に向かって開放した圧力増幅ピストン（Uebersetzungskolben）１８内において軸方向摺動可能に案内されている。圧力増幅ピストン１８は、逆に運転される圧電式の調節駆動装置１９の調節部材を形成している。両ノズルニードル４，５の図示された閉鎖状態において、圧電式の調節駆動装置１９は給電されており、これによって圧力増幅ピストン１８は引張りばね（例えばコイルばね）２０の作用に抗して下方に向かって押圧されている。ピストン１７は、レール圧下の燃料を満たされている圧力増幅室２１を介して、圧力増幅ピストン１８と液圧的に連結されており、これによって調節駆動装置１９の１：１の温度補償が可能になる。

両ノズルニードル４，５はそれぞれピストン１７に摺動可能に案内されている。そのためにピストン１７は、下方に向かって開放したピストン室を有しており、このピストン室の室壁に沿って両ノズルニードル４，５は案内されている。ピストン１７は、リング状の第１の突出部２２で外側のノズルニードル４に開放方向で見て後ろから（図面で見て下から）係合し、かつリング状の第２の突出部２３で内側のノズルニードル５に開放方向で見て後ろから係合する。両ノズルニードルの図示の閉鎖された状態において、外側のノズルニードル４は開放方向で第１の突出部２２に接触しており、これに対して内側のノズルニードル５は開放方向において第２の突出部２３からｈ₁だけ間隔をおいて位置している。

外側のノズルニードル４は、閉鎖方向に作用する制御面２４で、ピストン室内において第１のノズル背側室２５を画成しており、この第１のノズル背側室２５は第１の絞り２６を介して第１の制御室２７と接続されている。第１の制御室２７は半径方向内側に向かってピストン１７によって画成され、半径方向外側に向かってシールスリーブ２８によって画成され、開放方向においてピストン１７によって画成され、かつ閉鎖方向においてノズル体２によって画成されている。ハウジング側において支持された圧縮ばね２９によってノズル体２の肩部に接触支持されているシールスリーブ３０を介して、第１の制御室２７は絞られて、燃料高圧管路７に接続されている。

同様に内側のノズルニードル５は閉鎖方向に作用する制御面３０で、ピストン室において第２のノズル背側室３１を画成しており、この第２のノズル背側室３１は第２の絞り３２を介して第２の制御室３３と接続されている。第２の制御室３３は半径方向内側に向かってピストン１７によって画成され、半径方向外側に向かってシールスリーブ３４によって画成され、開放方向において圧力増幅ピストン１８によって画成され、かつ閉鎖方向においてノズル体２によって画成されている。ハウジング側において支持された圧縮ばね３５によってノズル体２の肩部に接触支持されているシールスリーブ３４を介して、第２の制御室３３は絞られて、燃料高圧管路７に接続されている。

次に本発明による燃料噴射ノズル１の機能について記載する。

圧電式の調節駆動装置１９がもはや給電されないと、引張りばね２０は圧力増幅ピストン１８を上方に向かって、つまり開放方向に引っ張る。これによって圧力増幅室２１における圧力はレール圧の下に低下し、液圧的な連結によって、ピストン１７もまた上方に向かって引っ張られ、このピストン１７は第１の突出部２２を介して外側のノズルニードル４を開放方向に連行する。外側のノズルニードル４はそのシール座９から上昇し、リング室６からの燃料が、今や開放された第１の噴射孔１１をも介して燃焼室内に噴射される。ピストン１７の開放行程は第１の制御室２７における容積を増大させ、その結果その内部におけるレール圧は低下する。絞り２６を介して、第１のノズル背側室２５における圧力もまたレール圧の下に低下する。これによって、外側のノズルニードル４のシール円錐１０においてレール圧が開放方向に作用することに基づいて、外側のノズルニードル４は第１の突出部２２から上昇し、つまり、閉鎖ばね８の作用に抗して、外側のノズルニードル４はさらに開放制御する。

プレストロークｈ₁の後でピストン１７は第２の突出部２３を介して、内側のノズルニードル５をも開放方向に連行する。内側のノズルニードル５はそのシール座１３から上昇し、リング室６からの燃料が、今や開放された第２の噴射孔１６をも介して燃焼室内に噴射される。内側のノズルニードル５のシール円錐１４においてもレール圧が開放方向に作用しているので、内側のノズルニードル５は第２の突出部２３から上昇し、閉鎖ばね１２の作用に抗してさらに開放制御される。

これによって両方のノズルニードル４，５は、調節駆動装置１９の最小の開放行程だけで大きく開放制御される。

ノズルニードル４，５を閉鎖するためには、調節駆動装置１９への給電によって、圧力増幅ピストン１７及びピストン１８が引張りばね２０の作用に抗して閉鎖方向で移動させられ、これによって制御室２７，３３の容積が減じられる。そして制御室２７，３３内にそれぞれ存在する圧力は、レール圧を超えて上昇し、ノズルニードル４，５は閉鎖する。

本発明による燃料噴射ノズルを示す縦断面図である。

Claims

内燃機関用の燃料噴射ノズル（１）であって、噴射孔（１１，１６）を備えたノズル体（２）と、該ノズル体（２）の案内孔（３）内で軸方向に案内されていて中空ニードルとして形成された外側のノズルニードル（４）と、該外側のノズルニードル（４）内において同軸的に案内されている内側のノズルニードル（５）とが設けられており、外側のノズルニードル（４）が、少なくとも１つの第１の噴射孔（１１）を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御し、内側のノズルニードル（５）が、少なくとも１つの第２の噴射孔（１６）を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御する形式のものにおいて、
軸方向摺動可能に案内されたピストン（１７）が設けられていて、該ピストン（１７）が第１の突出部（２２）と第２の突出部（２３）とを備えており、第１の突出部（２２）が、外側のノズルニードル（４）をその開放方向に連行し、第２の突出部（２３）が、所定のプレストローク（ｈ₁）の後で内側のノズルニードル（５）をその開放方向に連行するようになっており、両ノズルニードル（４，５）がピストン（１７）に対して開放方向でそれぞれ閉鎖ばね（８，１２）の作用に抗して移動可能であり、
ピストン（１７）を移動させるために調節駆動装置（１９）が設けられており、
第１及び第２のノズル背側室（２５，３１）が設けられていて、該ノズル背側室（２５，３１）がそれぞれ、外側及び内側のノズルニードル（４，５）の閉鎖方向に作用する制御面（２４，３０）によって、画成されており、
燃焼を満たされた第１の制御室（２７）が設けられていて、該第１の制御室（２７）が、開放方向においてピストン（１７）によって画成されていて、絞り（２６）を介して第１のノズル背側室（２５）と接続されており、
燃焼を満たされた第２の制御室（３３）が設けられていて、該第２の制御室（３３）が、開放方向においてピストン（１７）又は調節駆動装置（１９）の調節部材（１８）によって画成されていて、絞り（３２）を介して第２のノズル背側室（３１）と接続されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
ピストン（１７）が、閉鎖方向に開放したピストン室を有しており、該ピストン室内において両ノズルニードル（４，５）がそれぞれ制御面（２４，３０）で両ノズル背側室（２５，３１）を画成している、請求項１記載の燃料噴射ノズル。
両ノズルニードル（４，５）がピストン室の室壁に沿って案内されている、請求項２記載の燃料噴射ノズル。
外側のノズルニードル（４）の閉鎖ばね（８）が第１のノズル背側室（２５）内に配置されていて、ピストン（１７）に支持されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
内側のノズルニードル（５）の閉鎖ばね（１２）が第２のノズル背側室（３１）内に配置されていて、ピストン（１７）に支持されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
調節駆動装置（１９）が調節エレメントとして圧力増幅ピストン（１８）を有していて、該圧力増幅ピストン（１８）が、液圧的にピストン（１７）と運動連結されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
調節駆動装置（１９）が、引張りばね（２０）の作用に抗して逆に運転される圧電式の駆動装置である、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。
ピストン（１７）が外側のノズルニードル（４）をプレストロークの後で初めて開放方向において連行し、このプレストローク（ｈ₀）が内側のノズルニードル（５）のプレストローク（ｈ₁）よりも小さい、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射ノズル。