JP2008531917A - ダブル座を有する直接制御される噴射弁部材を備えた燃料インジェクタ - Google Patents

Abstract

自己着火式の内燃機関の燃焼室に燃料を供給するために、高圧源（１１４）を介して圧力下で燃料を供給される燃料インジェクタ（１１０）が提案される。本発明による燃料インジェクタ（１１０）では、液圧式の伝達装置（１７４）を介してピエゾアクチュエータ（１４０）によって噴射弁部材（１２８）が直接制御される。さらに燃料インジェクタ（１１０）の噴射弁部材（１２８）はダブル座を有している。そのために噴射弁部材（１２８）には２つのシール座（１８２，１８４）が設けられている。両方のシール座（１８２，１８４）は燃料インジェクタ（１１０）のノズル室（１２２）を３つの部分室（１８８，１９０，１９２）に分割している。そして、噴射弁部材（１２８）の閉鎖状態では、第１の部分室（１８８）と第３の部分室（１９２）とは液体接続されていて、両部分室（１８８，１９２）には燃料が供給される。噴射開口（１３６）と接続されている第２の部分室（１９０）はそれに対してシール座（１８２，１８４）によって、前記両部分室（１８８，１９２）から、液体を通さないように遮断されている。直接的なニードル制御と噴射弁部材（１２８）のダブル座とが組み合わせられた本発明による配置形式は、極めて小さな噴射弁部材行程において燃料インジェクタ（１１０）の絞りが解除されるという利点を有している。これによってまた特に、短いピエゾアクチュエータ（１４０）を使用することができる。

Description

本発明は、高圧源を介して燃料インジェクタに供給される燃料を、内燃機関の燃焼室に噴射する燃料インジェクタに関する。本発明は特に、ダブル座を有する直接制御される噴射弁部材を備えた燃料インジェクタに関する。

従来の技術
自己点火式の内燃機関の燃焼室に燃料を供給するために、圧力制御及び行程制御される噴射系を使用することができる。燃料噴射系としては、ユニットインジェクタシステムと呼ばれるポンプノズルユニットや、ユニットポンプシステムと呼ばれるポンプ管路ノズルユニットの他に、アキュムレータ噴射系つまりコモンレールシステムも使用することができる。アキュムレータ噴射系（コモンレール）は有利な形式で、噴射圧を内燃機関における負荷及び回転数に合わせることができる。

従来技術に基づいて公知の、ピエゾアクチュエータを備えたコモンレールインジェクタでは、ノズルニードルは単数又は複数の制御室における圧力を介して制御される。このもしくはこれらの制御室における圧力は、ピエゾアクチュエータ及び場合によっては単数又は複数の制御弁を介して制御される。このような構成ではつまり、ノズルニードルはピエゾアクチュエータによって間接的に制御される。

このような間接的に制御されるコモンレールインジェクタの他に、最近は、ノズルニードルがピエゾアクチュエータによって直接制御される系も、従来技術から公知である。このようなインジェクタは大きな開閉速度と、比較的単純なインジェクタ構造を有している。このようなインジェクタはしかしながら、必要なノズル行程を得るために、長いピエゾアクチュエータを必要とする。

ＤＥ１９５１９１９１Ｃ１に基づいて公知の燃料噴射系のための噴射弁は、ノズルニードルとこのノズルニードルを駆動するプランジャとを有し、かつ圧電式の制御装置を有しており、この制御装置は、一次ピストン及び二次ピストンを介して液圧によって伝達もしくは変換される。二次ピストンを介して圧電式の制御装置はプランジャを駆動し、このプランジャはノズルニードルを直接制御する。ＤＥ１９５１９１９１Ｃ１に開示された構造はしかしながら比較的複雑であり、特に次のような欠点、すなわち噴射過程のために必要な行程を得るため及びノズルニードルの絞りを解除するために、比較的長いピエゾアクチュエータを使用する必要がある、という欠点を有している。

長いピエゾアクチュエータを使用する代わりに、液圧式の伝達装置もしくは圧力増幅装置を使用することができる。この場合にはしかしながら多くの場合、アクチュエータ行程とノズルニードル行程との間において液圧による大きな伝達比が必要であり、かつ機械的な長い結合部材を使用しなくてはならない。従ってこの公知のインジェクタは通常、ノズルニードルに対するアクチュエータの切換え力の不良かつ間接的な伝達特性を有している。

発明の利点
特に、必要なアクチュエータ長さを減じるためには、噴射開口を完全に開放するために小さな行程を実施するだけでよい噴射弁部材が必要である。このことは、ダブル座と２つのシール座を介した燃料供給形式とを備えた噴射弁部材によって、達成することができる。本発明の核心は、２つのシール座を介して噴射開口に燃料が供給される噴射弁部材のこのようなダブル座を、ピエゾアクチュエータによる噴射弁部材の直接的な制御と組み合わせることであり、これによって最適化されたインジェクタ構成を得ることができる。

この目的のために、本発明では、高圧源を介して圧力下で燃料インジェクタに供給される燃料を、内燃機関の燃焼室に噴射する燃料インジェクタが提案される。この燃料インジェクタは、インジェクタハウジングと、高圧室と、圧力室と、ノズル室と、高圧室内に支承されていて電気制御可能なリニア型のアクチュエータと、該リニア型のアクチュエータにカプラ装置を介して連結された噴射弁部材とを有している。この場合圧力室と高圧室並びにノズル室と圧力室は、互いに液体接続、つまり相互に液体を通すように接続されている。さらに、噴射弁部材が少なくとも１つのガイド区分において直線的に案内されていて、噴射弁部材が閉鎖方向に対して平行にかつ逆平行に開閉運動を実施可能である。そして、噴射弁部材が少なくとも２つのシール座を有していて、閉鎖された位置においてシール座がノズル室の少なくとも１つの壁に接触しており、これによってノズル室が少なくとも３つの部分室に分割され、閉鎖方向で見て第１の部分室と、閉鎖方向で見て第３の部分室とが、それぞれ圧力室に液体接続されており、閉鎖方向で見て第１の部分室と第３の部分室との間に配置された第２の部分室が、第１の部分室及び第３の部分室から液体を通さないように遮断されていて、燃焼室に燃料を噴射するための少なくとも１つの噴射開口とは液体を通すように接続されている。

アクチュエータは例えばピエゾアクチュエータであるが、しかしながら他のアクチュエータ構造形態、例えばマグネットアクチュエータを使用することも可能である。カプラ装置は例えば液圧式のカプラ装置である。この液圧式のカプラ装置は付加的に例えば液圧式の伝達装置を、特にアクチュエータの行程を噴射弁部材の行程に伝達もしくは変換するために、有することができる。このような実施形態も、本発明の枠内において「直接的なニードル制御」と理解すべきである。本発明の特に有利な構成では、この液圧式の伝達装置が、０.５〜２の範囲の伝達比、有利には１．０〜１．５の範囲の伝達比、特に有利には１.０の伝達比を有している。伝達比というのはこの場合、噴射弁部材行程とアクチュエータ行程との比を意味している。

液圧式の連結もしくはカップリングは、例えばカプラ室を介して行われ、このカプラ室は、特に液体（有利には燃料）によって満たされており、例えば、アクチュエータに結合された第１のカプラピストンと、噴射弁部材に結合されている第２のカプラピストンと、少なくとも１つのシールスリーブとによって画成されることができる。この場合シールスリーブは、少なくとも１つのばねを介して、第１のカプラピストン及び／又は第２のカプラピストンと結合されていることができる。特に有利な別の構成では、少なくとも１つのカプラ室が、第１のカプラ室と第２のカプラ室とを有しており、第１のカプラ室と第２のカプラ室とが少なくとも１つの接続通路を介して互いに液体接続されている。この場合さらに、少なくとも１つの接続通路が少なくとも１つの絞りエレメントを有していて、該絞りエレメントにおいて少なくとも１つの接続通路がその横断面を狭められている。本発明の別の構成では、第１のカプラ室と第２のカプラ室とが、インジェクタハウジングに結合された隔壁を介して仕切られており、この場合結合部は剛性であってもフレキシブルであってもよい。さらに、少なくとも１つのシールスリーブは別個の２つのシールスリーブを有することができ、この場合第１のシールスリーブは第１のばねを介して第１のカプラピストンと結合されていて、第２のシールスリーブは第２のばねを介して第２のカプラピストンと結合されており、そして第１のシールスリーブ及び第２のシールスリーブはそれぞれ隔壁と結合されている。択一的に第１のシールスリーブが第１のカプラピストンと結合され、第２のシールスリーブが第２のカプラピストンと結合されていてもよく、この構成では両方のシールスリーブはそれぞればねを介して隔壁に支持されている。また、各シールスリーブがそれぞれ１つのばねを用いてそれぞれ対応するカプラピストンに支持され、かつ第２のばねを用いて隔壁に支持されているような構成も、可能である。

本発明の別の構成では、圧力室とノズル室との間、もしくは圧力室と第１の部分室及び／又は第３の部分室との間における液体接続が、噴射弁部材に形成された少なくとも１つの流れ通路を介して行われるようになっている。この場合特に、噴射弁部材に形成された単数又は複数の溝の形をした流れ通路を使用することができる。

本発明による燃料インジェクタによって、直接的なニードル制御のために必要なアクチュエータ長さが著しく減じられる。さらに、必要な噴射弁部材行程を得るために、アクチュエータと噴射弁部材との間において、運動距離の増大はまったく又は僅かしか必要ない。この場合行程伝達比が１である液圧式のカプラ装置を設計することが可能である。これによって噴射弁部材に対するアクチュエータ調節力の極めて安定的な伝達特性が得られ、その結果噴射弁部材の最適な調節精度を得ることができる。このようなインジェクタ構成は、少量の燃料を正確に調量することができる。そして高い伝達精度と迅速なニードル運動とによって、製作誤差による影響が極めて小さな堅牢な構造が得られる。

図面
次に図面を参照しながら本発明を詳説する。

図１は、ダブル座を備えた噴射弁部材を有していて、該噴射弁部材をアクチュエータと液圧式の伝達装置とを介して直接制御する燃料インジェクタの第１実施例を示す図であり、
図２は、ダブル座を備えた噴射弁部材を有していて、該噴射弁部材を単純なカプラ室によって直接制御する燃料インジェクタの第２実施例を示す図であり、
図３は、第２実施例とは択一的な第３実施例であって、ただ１つのカプラピストンに添って案内されるシールスリーブと単純なカプラ室とを備えた第３実施例を示す図である。

実施例
図１には、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための燃料インジェクタ１１０の有利な第１実施例が示されている。燃料インジェクタ１１０は高圧管路１１２を介してアキュムレータ（コモンレール）１１４と接続されている。さらに燃料インジェクタ１１０はインジェクタハウジング１１６を有している。インジェクタハウジング１１６は高圧室１１８を有しており、この高圧室１１８は高圧管路１１２を介してアキュムレータ１１４と接続されており、かつこの高圧室１１８には圧力下にある燃料が供給される。インジェクタハウジング１１６はさらに圧力室１２０とノズル室１２２とを有している。圧力室１２０は高圧室１１８に複数の燃料通路１２４を介して接続されており、これらの燃料通路１２４は、圧力室１２０を高圧室１１８から切り離している隔壁１２６に形成されている。燃料通路１２４は図示の実施例では、隔壁１２６に設けられた円筒形の孔として形成されている。燃料通路の別の構成も可能である。

圧力室１２０及びノズル室１２２内には噴射弁部材１２８が設けられており、この噴射弁部材１２８はガイド区分１３０に添ってノズル室２２内において案内されている。これによって噴射弁部材１２８は燃料インジェクタ１１０の閉鎖方向１３２に対して平行に又は逆平行に運動することができる。噴射弁部材１２８のガイド区分１３０には流れ通路１３４が、噴射弁部材１２８に形成された平らな面取り部の形で設けられている。流れ通路１３４の他の構成として、例えば孔なども可能である。これらの流れ通路１３４は鉛直に延びており、かつこの実施例では噴射弁部材１２８の全周に沿って均一に分配配置されている。流れ通路１３４が設けられていることによって、ガイド区分１３０内における噴射弁部材１２８のガイドにもかかわらず、ノズル室１２２は燃料インジェクタ１１０の圧力室１２０と液体接続、つまり液体を通すように接続されている。このようにして燃料は高圧室１１８から圧力室１２０を通って閉鎖方向１３２で、単数又は複数の噴射開口１３６に流れることができ、これらの噴射開口１３６は、燃料インジェクタ１１０の下側領域において、ノズル室１２２の円錐形に延びる領域１３８の壁に形成されている。これらの噴射開口１３６の構成は従来技術に基づいて公知であり、例えば内燃機関に関連してそのデザイン、数及び配置形式が変化可能である。

高圧室１１８内には図示の実施例では、ピエゾアクチュエータ１４０が設けられており、このピエゾアクチュエータ１４０はその表面において適宜なシール部材によって周囲の媒体（燃料）に対してシールされており、これによってピエゾアクチュエータ１４０の機能が燃料によって損なわれることはない。ピエゾアクチュエータ１４０はその上側においてシールエレメント１４２を介して、インジェクタハウジング１１６の上側の壁１４４に対して支持されている。上側の壁１４４には開口１４６が設けられており、この開口１４６を介して、ピエゾアクチュエータ１４０を制御するための電気的な接触接続部１４８が、インジェクタハウジング１１６から外に延ばされている。開口１４６は電気的な接触接続部１４８を通した後で、適宜なシール物質、例えばプラスチックによって密に閉鎖されることができる。

ピエゾアクチュエータ１４０はその下端部において第１のカプラピストン１５０と結合されている。この第１のカプラピストン１５０はその下縁部において第１のシールスリーブ１５２によって取り囲まれており、この第１のシールスリーブ１５２は第１のコイルばね１５４を介して第１のカプラピストン１５０のカラー１５６に対して支持されていて、これによって隔壁１２６に対して押し付けられる。第１のシールスリーブ１５２はリング状の形状を有していて、第１のカプラピストン１５０にシール作用をもって接触している。これによって第１のカプラピストン１５０と隔壁１２６との間には第１のカプラ室１５８が形成され、この第１のカプラ室１５８は隔壁１２６と第１のカプラピストン１５０とシールスリーブ１５２とによって画成される。第１のシールスリーブ１５２はその下端部において鋭角的に先細に延びるように成形されており、これによってシール縁が形成されている。第１のカプラ室１５８は例えばガイドにおける相応な間隙流によって又は他のシールエレメントを通して、燃料によって満たされることができる。

噴射弁部材１２８の上端部は第２のカプラピストン１６０を有している。第１のカプラピストン１５０と同様に、第２のカプラピストン１６０もまた円筒形に形成されている。第２のカプラピストン１６０はその上端部において、円形リング状の第２のシールスリーブ１６２によって取り囲まれており、この第２のシールスリーブ１６２の縁部は上方に向かってこの実施例では同様に鋭角的に先細に延びている。シールスリーブ１５２，１６２の別の構成も可能である。第２のシールスリーブ１６２は第１のコイルばね１６４によって、第２のカプラピストン１６０のカラー１６６に支持されており、これによって隔壁１２６に対して押し付けられる。シールスリーブ１６２と第２のカプラピストン１６０の上側面と隔壁１２６とは、第２のカプラ室１６８を画成している。同様にこの第２のカプラ室１６８もまた例えば流れ間隙又は他のシールエレメントを介して燃料を満たされることができる。

隔壁１２６にはさらに接続通路１７０が設けられており、この接続通路１７０を介して燃料は第１のカプラ室１５８と第２のカプラ室１６８との間において流れることができる。接続通路１７０はほぼ円筒形の孔の形をしている。他の構成、例えば複数の孔や接続通路１７０の非直線的な経過もまた可能である。有利にはほぼ真ん中に接続通路１７０は絞りエレメント１７２を有しており、この絞りエレメント１７２は、三次元的に接続通路１７０の長さに対して制限された狭窄部の形で形成されている。絞りエレメント１７２の他の形態もまた可能である。

両カプラ室１５８，１６８は第１のカプラピストン１５０（ひいてはピエゾアクチュエータ１４０）と噴射弁部材１２８との間における液圧式の力伝達を実現する。この液圧式の力伝達によって特に、構成エレメントの熱膨張及び製作誤差の補償もしくは調整が行われる。同時にこの液圧式のカプラによって、ピエゾアクチュエータ１４０と噴射弁部材１２８との間における距離・力伝達を実現することができる。

休止状態において両カプラ室１５８，１６８には、高圧室１１８と同じ圧力、つまりほぼアキュムレータ１１４の圧力（レール圧）が存在している。噴射弁部材１２８はこのような圧力状態では閉鎖されている。ピエゾアクチュエータ１４０は休止状態において給電されており、従って最大長さを有している。燃料インジェクタ１１０を制御するためにピエゾアクチュエータ１４０は放電され、これによってピエゾアクチュエータ１４０は短縮され、第１のカプラピストン１５０は閉鎖方向１３２とは逆方向に移動させられる。これによって第１のカプラ室１５８における圧力は低下する。圧力バランスのために燃料が第２のカプラ室１６８から接続通路１７０を通って第１のカプラ室１５８に流入し、これによって第２のカプラ室１６８内には短時間負圧が生じる。この負圧は、第２のカプラピストン１６０が、ひいては噴射弁部材１２８全体が上方に向かって閉鎖方向１３２とは逆向きに運動することによって、補償される。これによって噴射弁部材１２８の開放動作が導入される。噴射弁部材１２８を閉鎖するためにピエゾアクチュエータ１４０は再び給電され、その際に再び（閉鎖方向１３２において）伸長する。これによって第１のカプラ室１５８においては短時間過圧が発生し、この過圧は、接続通路１７０を通って燃料が第２のカプラ室１６８に流入し、これによって再び圧力が第２のカプラ室１６８に対して加えられることによって、補償される。そして噴射弁部材１２８は、閉鎖方向１３２における運動が実施されることによって、閉鎖する。

両カプラ室１５８，１６８を備えた図１に示された装置は、液圧式の力伝達装置として働くのみならず、ピエゾアクチュエータ１４０の行程を噴射弁部材１２８の行程に変換するための液圧式の伝達装置１７４としても働くことができる。この液圧式の伝達装置１７４はつまりこの実施例では、第１のカプラピストン１５０と第１のカプラ室１５８と接続通路１７０と第２のカプラ室１６８と第２のカプラピストン１６０とから成っている。液圧式の伝達装置１７４の伝達比はカプラピストン１５０の受圧面である液圧面とカプラピストン１６０の受圧面である液圧面との比によって、つまり第１のカプラピストン１５０の、第１のカプラ室１５８に向けられた端面と、第２のカプラピストン１６０の、第２のカプラ室１６８に向けられた端面との比によって生ぜしめられる。このようにして、例えば、第１のカプラピストン１５０の受圧面に比べて小さな第２のカプラピストン１６０の受圧面によって、１よりも大きな伝達比を有する行程伝達装置を得ることができ、これによってピエゾアクチュエータ１４０の小さな行程によっても噴射弁部材１２８の大きな行程を生ぜしめることができる。これによってピエゾアクチュエータ１４０の構造長さを短くすることができる。１の面積比によっても、つまり１：１の行程伝達比によっても、図示の燃料インジェクタ１１０は運転することができ、この場合液圧式の伝達装置１７４は例えば、上に述べたように、熱膨張及び製作誤差を補償するために有利に使用することができる。

噴射弁部材１２８は、既に述べた第２のカプラピストン１６０の他に、カプラピストン１６０に閉鎖方向１３２で下方に向かって接続するガイド区分１３０を有しており、このガイド区分１３０にはさらに、円錐形の区分１７６及び円筒形のフロント区分１７８が続いている。噴射弁部材１２８の円筒形のフロント区分１７８は、ノズル室１２２よりも小さな直径を有しているので、フロント区分１７８とノズル室１２２の壁との間にはリング間隙１８０が存在している。圧力室１２０から噴射弁部材１２８のガイド区分１３０における流れ通路１３４を介して流れる燃料は、リング間隙１８０を通って噴射弁部材１２８の閉鎖方向１３２で、噴射開口１３６に向かって流れることができる。

さらに噴射弁部材１２８はそのフロント区分１７８において下端部に２つのシール座１８２，１８４を有している。両シール座１８２，１８４は、噴射弁部材１２８の先端領域において狭窄部１８６の環状の円形の縁部として形成されている。噴射弁部材１２８の閉鎖された状態において、つまり噴射弁部材１２８が閉鎖方向１３２で見て最下位の位置を占めている場合に、シール座１８２，１８４は、ノズル室１２２の円錐形に先細になる領域１３８の内壁にしっかりと接触している。この場合シール座１８２，１８４は次のように構成されている。すなわちシール座１８２，１８４は、ノズル室１２２の円錐形に先細になる領域１３８の内壁に噴射弁部材１２８の先端が接触している場合に、リング状の狭窄部１８６の領域にリング状の中空室（第２の部分室１９０）を形成する。噴射開口１３６はこのリング状の中空室の領域において、円錐形に先細になる領域１３８の壁に配置されている。シール座１８２，１８４はつまり、噴射弁部材１２８のフロント区分１７８によって完全には満たされない領域において、ノズル室１２２を３つの部分室１８８，１９０，１９２に分割しており、第１の部分室１８８は、閉鎖方向１３２で見てシール座１８２の上に配置されており、第２の部分室１９０は、両方のシール座１８２，１８４の間に配置されており、かつ第３の部分室１９２はシール座１８４の下に配置されている。

噴射弁部材１２８のフロント区分１７８の領域には、複数の流れ通路１９４が噴射弁部材１２８に形成されており、これらの流れ通路１９４は例えば噴射弁部材１２８の中心を延びる孔として形成されている。これらの流れ通路１９４を介して燃料が第１の部分室１８８から第３の部分室１９２に流入可能であり、その結果両方の部分室１８８，１９２は液体を通すように互いに接続されていて、両部分室１８８，１９２内には等しい燃料圧が存在することになる。

噴射弁部材１２８の閉鎖された状態において、噴射開口１３６は噴射弁部材１２８の両シール座１８２，１８４によってシールされている。噴射弁部材１２８の開放時、つまり閉鎖方向１３２とは逆方向の運動時には、従って両シール座１８２，１８４はほぼ同時に開放される。これらのシール座１８２，１８４はさらに有利には、大きな直径、つまり第１の部分室１８８の直径に可能な限り近い直径を有している。このように構成されていると、燃料インジェクタの絞り解除が、既に小さな噴射弁部材行程時に、例えば噴射弁部材１２８の４０μｍの行程時に、得られる。このような小さな行程は、今日大量生産において得ることができる極めて短いピエゾアクチュエータ１４０によって準備することができる。典型的なピエゾアクチュエータ１４０は約３５ｍｍのアクチュエータ長さと約４５マイクロメータの行程を有している。上に述べた構造によって、液圧式の伝達装置１７４は既に極めて小さな液圧による伝達比で、特に、０.５〜２の間の伝達比で、有利には１の範囲における伝達比で、設計されることができる。これによってピエゾアクチュエータ１４０と噴射弁部材１２８との間における安定した伝達特性が得られ、これによって燃料インジェクタ１１０の切換え特性が著しく改善される。特に、極めて小さな前噴射量の正確な調量が可能になる。さらに上に述べた実施例は、製作誤差に対して極めて鈍感である。

第１のカプラ室１５８と第２のカプラ室１６８との間における絞りエレメント１７２の付加的な使用によって、噴射弁部材１２８の開放特性をさらに最適化することができる。絞りエレメント１７２の適宜な調節によって噴射弁部材１２８の開放速度を減衰することにより、最適化された最少量と有利な噴射量経過を得ることができる。

液圧式の伝達装置１７４の伝達比として１の伝達比を使用する場合には、第１のカプラピストン１５０と第２のカプラピストン１６０とのための液圧用の受圧面積は等しい、特に（円筒形の構成では）両ピストン１５０，１６０の直径は等しい。これによって構造を簡単化することができる。図２には、液圧式の伝達装置１７４の変化実施例が示されている。

図２に示された実施例においても燃料インジェクタ１１０は、高圧室１１８と圧力室１２０とノズル室１２２とを備えたインジェクタハウジング１１６を有している。噴射弁部材１２８の構成は、図１の実施例における噴射弁部材１２８の構成と同様である。噴射開口１３６への燃料供給の機能もまた、特に、２つのシール座１８２，１８４及び部分室１８８，１９０，１９２を備えた噴射弁部材１２８の構成もまた、図１に示された第１実施例におけると同一構造、もしくは同一機能を有している。

図２に示された実施例が図１に示された実施例と異なっているのは、単に液圧式の伝達装置１７４の構成だけである。この図２の実施例においてもピエゾアクチュエータ１４０は、閉鎖方向１３２で見て下端部において第１のカプラピストン１５０と結合されており、このカプラピストン１５０は同様にカラー１５６を有している。噴射弁部材１２８もまた、その上端部に第２のカプラピストン１６０を有している。この実施例では第１のカプラピストン１５０と第２のカプラピストン１６０とはしかしながらただ１つのシールスリーブ２１０によって取り囲まれており、このシールスリーブ２１０はその上端部において、第１のカプラピストン１５０のカラー１５６に支持されている。シールスリーブ２１０は下端部において、コイルばね２１２を介して第２のカプラピストン１６０のカラー１６６に支持されている。これによって、第１のカプラピストン１５０と第２のカプラピストン１６０とシールスリーブ２１０とによって画成されて、カプラ室２１４が生ぜしめられている。隔壁１２６はこの実施例では、カプラ室２１４と結合されておらず、シールスリーブ２１０を案内する円筒形の孔２１６を有している。これによってシールスリーブ２１０と隔壁１２６との間にはリング間隙２１８が形成されており、このリング間隙２１８を介して燃料は高圧室１１８から圧力室１２０に流入することができる。図２に示された実施例には特に、図１に示された実施例に比べて部材の数が著しく減じられている、という利点がある。図２に示された実施例の代わりに、シールスリーブ２１０を、第１のカプラピストン１５０に組み込まれた一体的な部材として構成することも可能である。択一的にシールスリーブ２１０を、第２のカプラピストン１６０に組み込まれた一体的な部材として構成することも可能であり、このような場合にはシールスリーブ２１０はその上端部において、ばね２１２を用いて第１のカプラピストン１５０のカラー１５６に支持される。さらに択一的に、２つのコイルばね２１０を使用することも可能であり、この場合シールスリーブ２１０は第２のカプラピストン１６０のカラー１６６と、第１のカプラピストン１５０のカラー１５６との両方に支持される。カプラ室において最小の容積を得るために、図２に示されているように、切り離されたシールスリーブ２１０を備えた２部分から成る構成が有利である。カプラ室における最小の容積によって、燃料伝達が改善されかつ損失が最小になる。

図３には、図２に示された実施例とは択一的に使用される、燃料インジェクタ１１０の第３実施例が示されている。噴射弁部材１２８とシール座１８２，１８４の機能性とは、この場合図２に示された実施例におけると同様に構成されている。この実施例もまた同様に、ピエゾアクチュエータ１４０と噴射弁部材１２８との間における力伝達のためにカプラ室３１０を有している。このカプラ室３１０も同様にシールスリーブ３１２によって取り囲まれている。図３に示された構成が図２に示された構成と異なっているのは、主としてシールスリーブ３１２の案内形式である。すなわち図３に示されたカプラ装置は、単にカプラピストン１５０だけを有していて、このカプラピストン１５０に添ってシールスリーブ３１２が案内されている。（図２に示されたカプラピストン１６０と同様な）第２のカプラピストンによるシールスリーブ３１２の案内は、ここでは省かれている。シールスリーブ３１２はその下方に向いた端部（つまり噴射弁部材１２８に向いた端部）にシール縁３１４を備えていて、噴射弁部材１２８のカラー１６６に直接支持されている。ピエゾアクチュエータ１４０に結合されたカプラピストン１５０のカラー１５６に上端部において支持されているばねエレメント３１６は、シールスリーブ３１２を閉鎖方向１３２に向かう力で負荷している。

図３に示された実施例では、噴射弁部材１２８に結合された第２のカプラピストン１６０は省かれており、シールスリーブ３１２は単に、ピエゾアクチュエータ１４０と結合された第１のカプラピストン１５０に添って案内される。択一的に、カプラピストン１５０を省いて、カプラピストン１６０に添ってシールスリーブ３１２を案内することも可能である。シールスリーブ３１２が単に１つのカプラピストン（１５０又は１６０）に添って案内される構成は、特に有利である。それというのはこのような構成では、ピエゾアクチュエータ１４０と噴射弁部材１２８との間における緊張もしくは応力を回避することができるからである。このような緊張もしくは応力は、例えば、複数の部分から成るインジェクタにおける製作誤差などに基づいて生じる可能性がある。さらに、図３の実施例では、部材の数が少ないことにより、構造を単純化することができる。

図２及び図３に示された実施例では、カプラ室２１４，３１０は単に製造誤差の補償もしくは調整を行うだけである。単に１つのカプラ室２１４，３１０を備えた単純な構造によって、通常は常に、ピエゾアクチュエータ１４０と噴射弁部材１２８との間においては伝達比１の直接的な力伝達が行われる。

ダブル座を備えた噴射弁部材を有していて、該噴射弁部材をアクチュエータと液圧式の伝達装置とを介して直接制御する燃料インジェクタの第１実施例を示す図である。 ダブル座を備えた噴射弁部材を有していて、該噴射弁部材を単純なカプラ室によって直接制御する燃料インジェクタの第２実施例を示す図である。 第２実施例とは択一的な第３実施例であって、ただ１つのカプラピストンに添って案内されるシールスリーブと単純なカプラ室とを備えた第３実施例を示す図である。

符号の説明

１１０ 燃料インジェクタ
１１２ 高圧管路
１１４ アキュムレータ
１１６ インジェクタハウジング
１１８ 高圧室
１２０ 圧力室
１２２ ノズル室
１２４ 燃料通路
１２６ 隔壁
１２８ 噴射弁部材
１３０ ガイド区分
１３２ 閉鎖方向
１３４ 流れ通路
１３６ 噴射開口
１３８ ノズル室の円錐形に延びる領域
１４０ ピエゾアクチュエータ
１４２ シールエレメント
１４４ インジェクタハウジングの上側の壁
１４６ 開口
１４８ 電気的な接触接続部
１５０ 第１のカプラピストン
１５２ 第１のシールスリーブ
１５４ 第１のコイルばね
１５６ カラー
１５８ 第１のカプラ室
１６０ 第２のカプラピストン
１６２ 第２のシールスリーブ
１６４ 第２のコイルばね
１６６ カラー
１６８ 第２のカプラ室
１７０ 接続通路
１７２ 絞りエレメント
１７４ 伝達装置
１７６ 円錐形の区分
１７８ フロント区分
１８０ リング間隙
１８２ シール座
１８４ シール座
１８６ リング状の狭窄部
１８８ 第１の部分室
１９０ 第２の部分室
１９２ 第３の部分室
１９４ 流れ通路
２１０ シールスリーブ
２１２ コイルばね
２１４ カプラ室
２１６ 円筒形の孔
２１８ リング間隙
３１０ カプラ室
３１２ シールスリーブ
３１４ シール縁
３１６ ばねエレメント

Claims (13)

1. 高圧源（１１４）を介して圧力下で燃料インジェクタ（１１０）に供給される燃料を、内燃機関の燃焼室に噴射する燃料インジェクタ（１１０）であって、インジェクタハウジング（１１６）と、高圧室（１１８）と、該高圧室（１１８）に液体接続されている圧力室（１２０）と、該圧力室（１２０）に液体接続されているノズル室（１２２）と、高圧室（１１８）に受容されていて電気制御可能なリニア型のアクチュエータ（１４０）と、該リニア型のアクチュエータ（１４０）にカプラ装置（１７４）を介して連結された噴射弁部材（１２８）とが設けられており、
   噴射弁部材（１２８）が少なくとも１つのガイド区分（１３０）において直線的に案内されていて、噴射弁部材（１２８）が閉鎖方向（１３２）に対して平行にかつ逆平行に開閉運動を実施可能であり、
   噴射弁部材（１２８）が少なくとも２つのシール座（１８２，１８４）を有していて、閉鎖された位置においてシール座（１８２，１８４）がノズル室（１２２）の少なくとも１つの壁に接触しており、これによってノズル室（１２２）が少なくとも３つの部分室（１９０，１９２，１９４）に分割され、閉鎖方向（１３２）で見て第１の部分室（１８８）と、閉鎖方向で見て第３の部分室（１９２）とが、それぞれ圧力室（１２０）に液体接続されており、閉鎖方向（１３２）で見て第１の部分室（１８８）と第３の部分室（１９２）との間に配置された第２の部分室（１９０）が、第１の部分室（１８８）及び第３の部分室（１９２）から液体を通さないように遮断されていて、燃焼室に燃料を噴射するための少なくとも１つの噴射開口（１３６）とは液体を通すように接続されていることを特徴とする、ダブル座を有する直接制御される噴射弁部材を備えた燃料インジェクタ。
2. アクチュエータ（１４０）がピエゾアクチュエータ（１４０）を有している、請求項１記載の燃料インジェクタ（１１０）。
3. カプラ装置（１７４）が液圧式のカプラ装置（１７４）を有している、請求項１又は２記載の燃料インジェクタ（１１０）。
4. 液圧式のカプラ装置（１７４）が、圧力を伝達するため及び／又はアクチュエータ（１４０）の行程を噴射弁部材（１２８）の行程に変換するための液圧式の伝達装置（１７４）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
5. 液圧式の伝達装置（１７４）が、０.５〜２の範囲の伝達比、有利には１．０〜１．５の範囲の伝達比、特に有利には１.０の伝達比を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
6. 液圧式のカプラ装置（１７４）が、少なくとも１つのカプラ室（１５８，１６８；２１４；３１０）を有しており、少なくとも１つのカプラ室（１５８，１６８；２１４）が主として、少なくとも１つのシールスリーブ（１５２，１６２；２１０；３１２）と、下記のエレメントのうちの少なくとも２つ、すなわちアクチュエータ（１４０）に結合された第１のカプラピストン（１５０）と噴射弁部材（１２８）に結合されている第２のカプラピストン（１６０）と噴射弁部材（１２８）とのうちの少なくとも２つエレメントによって、画成される、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
7. 少なくとも１つのシールスリーブ（１５２，１６２；２１０；３１２）が少なくとも１つのばね（１５４，１６４；２１２；３１６）を介して、第１のカプラピストン（１５０）及び／又は第２のカプラピストン（１６０）と結合されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
8. 少なくとも１つのカプラ室（１５８，１６８；２１４；３１０）が、第１のカプラ室（１５８）と第２のカプラ室（１６８）とを有しており、第１のカプラ室（１５８）と第２のカプラ室（１６８）とが少なくとも１つの接続通路（１７０）を介して互いに液体接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
9. 少なくとも１つの接続通路（１７０）が少なくとも１つの絞りエレメント（１７２）を有していて、少なくとも１つの接続通路（１７０）が少なくとも１つの絞りエレメント（１７２）においてその横断面を狭められている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
10. 第１のカプラ室（１５８）と第２のカプラ室（１６８）とが、インジェクタハウジング（１１６）に結合された隔壁（１２６）を介して仕切られていて、該隔壁（１２６）が少なくとも１つの接続通路（１７０）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
11. 少なくとも１つのシールスリーブ（１５２，１６２；２１０；３１２）が少なくとも１つの第１のシールスリーブ（１５２）と少なくとも１つの第２のシールスリーブ（１６２）とを有しており、第１のシールスリーブ（１５２）が第１のばね（１５４）を介して第１のカプラピストン（１５０）と結合されており、第２のシールスリーブ（１６２）が第２のばね（１６４）を介して第２のカプラピストン（１６０）と結合されており、第１のシールスリーブ（１５２）及び第２のシールスリーブ（１６２）が隔壁（１２６）と結合されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
12. 圧力室（１２０）とノズル室（１２２）との間、もしくは圧力室（１２０）と第１の部分室（１８８）及び／又は第３の部分室（１９２）との間における液体接続が、噴射弁部材（１２８）に形成された少なくとも１つの流れ通路（１３４，１９４）を介して行われる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料インジェクタ（１１０）。
13. 少なくとも１つのカプラ室（３１０）が、アクチュエータ（１４０）に結合された第１のカプラピストン（１５０）と噴射弁部材（１２８）とシールスリーブ（３１２）とによって画成され、シールスリーブ（３１２）が第１のカプラピストン（１５０）に添って案内されており、シールスリーブ（３１２）がシール作用をもって噴射弁部材（１２８）に支持されている、請求項６記載の燃料インジェクタ（１１０）。

Images