JP2010516933A - 組み込まれた増圧器を備えた燃料インジェクタ - Google Patents

Abstract

内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料インジェクタが提案されている。燃料インジェクタはケーシング（１０）を有しており、該ケーシング（１０）には、ノズルニードル（２１）を備えた噴射弁部材（２０）と、増圧装置（３０）と、第１の制御弁（４０）と、第２の制御弁（５０）とが配置されている。第１の制御弁（４０）は、ノズルニードル（２１）の制御室（２６）を制御し、第２の制御弁（５０）は、増圧装置（３０）の差圧室（３３）を制御する。ノズルニードル（２１）の制御室（２６）の制御量を導出するための第１の戻し接続部（７１）と、増圧装置（３０）の制御量を導出するための第２の戻し接続部（７２）とが設けられている。両戻し接続部（７１，７２）は、ケーシング（１０）の異なるケーシング部分に配置されている。

Description

背景技術
本発明は請求項１の上位概念に記載の形式の燃料インジェクタに関する。

組み込まれた増圧器を備えた燃料インジェクタは例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３３５３４０号明細書により公知である。この増圧器は、燃料インジェクタのケーシング内に案内された圧力変換ピストンを有しており、この圧力変換ピストンは、圧縮室、差圧室、高圧室に作用する。第１の制御弁によって、ノズルニードルの背後の制御室が制御され、制御容積が低圧・戻し系に導出される。第２の制御弁は、増圧器の差圧室を同様に低圧・戻し系に接続している。差圧室における圧力変化により、圧力変換ピストンは圧縮室を押圧し、ここで燃料を圧縮し、燃料はこれにより圧力が高められ、高められた圧力はノズルニードルの圧力肩部に伝達され、これにより、圧力肩部に作用する変換された高圧はノズルニードルをノズルニードル座部から持ち上げ、システム圧を超えて高められた燃料圧を有する燃料を内燃機関の燃焼室へと噴射する。

ドイツ特許出願ＤＥ１００２０６０３８８４０．２号明細書にはさらに、ノズルニードルを制御する第１の制御弁と、増圧器を制御する第２の制御弁のために、低圧・戻し系に接続するそれぞれ１つの戻し接続部が設けられていることが示されている。

ノズルニードルの第１の制御弁のための戻し系と、増圧器の第２の制御弁のための戻し系とは異なる圧力レベルにさらされており、さらに、増圧器の戻し系は強い圧力衝撃により負荷されるので、燃料インジェクタの内側で両戻し回路を技術的に有利に分離する必要がある。さらに、インジェクタケーシングにおける両戻し接続部の適当な配置は必須である。

発明の開示
本発明の課題は、請求項１の特徴部に記載の構成により解決される。本発明による燃料インジェクタは、制御弁の相互の機能影響を回避するという利点を有している。これにより燃料インジェクタの安定的な量特性マップが保証される。これは内燃機関への出力要求に応じて最適な噴射経過を保証するために必要なことである。両戻し接続部をケーシングの異なるケーシング部分に配置することにより、両戻し接続部の簡単な分離及び構成が可能である。

本発明の有利な別の構成は従属請求項に記載されている。

特に有利には、ノズルニードルの制御室の制御量若しくは制御容積のための第１の戻し接続部が、少なくとも１つの孔によって形成されており、該孔は、第１のケーシング部分を通り抜けて外部へと案内されており、このケーシング部分がノズル緊締ナットであって、増圧装置の制御量若しくは制御容積のための第２の戻し接続部が、少なくとも１つの別の孔によって形成されていて、該孔は第２のケーシング部分を通り抜けて外部へと案内されている。この場合、第２の孔は、ケーシング部分の外壁に形成された環状の凹部に開口しており、該凹部は第１のケーシング区分と第２のケーシング区分によって制限されていて、第１のケーシング区分と第２のケーシング区分とにはそれぞれシールリングが配置されている。

第１の制御弁が第１の低圧室を有しており、該第１の低圧室は、液圧的な接続部を介して第１の室に接続されていて、この第１の室はノズル緊締ナットと別のケーシング部分との間に位置している。第２の制御弁は第２の低圧室を有しており、該第２の低圧室は少なくとも１つの流出孔に液圧的に接続されていて、該流出孔は第２の室に通じていて、該第２の室には第２の戻し接続部の別の孔が開口している。第２の制御弁にリーク室が配属されており、該リーク室は、ケーシングを通って案内された液圧的な複数の接続導管を介して第１の制御弁の第１の低圧室に液圧的に接続されている。有利には、リーク室は、絞りが組み込まれているバイパス通路によって第２の制御弁の第２の低圧室に液圧的に接続されている。

内燃機関に組み込まれた状態で、両戻し接続部のそれぞれが、内燃機関のシリンダヘッドに組み込まれた戻し通路にそれぞれ接続されていて、各戻し通路がそれぞれ、内燃機関の低圧・戻し系に接続されている。このために有利には、シリンダヘッド内に段付き孔が形成されていて、該段付き孔には少なくとも部分的に燃料インジェクタのケーシングが突入しており、段付き孔の内側には、それぞれ環状室を有した液圧的に分離された２つの区分が形成されていて、一方の環状室には第１の戻し接続部が、他方の環状室には第２の戻し接続部が開口しており、これらの環状室がそれぞれ戻し通路に液圧的に接続されている。

本発明による燃料インジェクタの断面図である。 内燃機関のシリンダヘッドに組み込まれた状態の本発明による燃料インジェクタの断面図である。

実施例
次に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１に示した燃料インジェクタは、例えば、第１のケーシング部分１１と、第２のケーシング部分１２と、第３のケーシング部分１３と、第４のケーシング部分１４と、接続部分１５と、ノズル本体１６とを備えたケーシング１０を有している。ノズル本体１６とケーシング部分１４とケーシング部分１３とはノズル緊締ナット１７によって液密に緊締されている。ノズル本体１６は、噴射弁部材２０を有しており、この噴射弁部材２０は、ノズル本体１６内に軸方向摺動可能にガイドされているノズルニードル２１を有している。ノズルニードル２１は、ノズル本体１６に形成された詳しくは図示されていないノズルニードル座部と協動する。ノズルニードル座部は、ノズルニードル２１と共にシール座部を形成しており、このシール座部は、ノズルニードル２１の閉鎖状態で、ノズルニードル圧力室２２を噴射開口２３から分離している。ノズルニードル２１には制御室スリーブ２４がガイドされていて、該制御室スリーブ２４は圧縮ばね２５によってシール面に押し付けられ、これにより制御室２６を取り囲んでいる。制御室２６には、ノズルニードル２１の、閉鎖方向に作用する制御面２７が晒されている。ケーシング部分１４内には、ノズルニードル圧力室２２に通じている高圧孔１８が配置されている。ケーシング１０は例えば、ケーシング部分１２に、高圧供給管路２９を備えた高圧接続部１９を有していて、高圧接続部１９においては、燃料インジェクタはディーゼル噴射装置のコモンレールに接続されている。

燃料インジェクタのケーシング１０にはさらに、コモンレールのシステム圧の増圧のために増圧装置３０が配置されており、この増圧装置３０は、段付きピストンとして形成された圧力変換ピストン３１を有している。圧力変換ピストン３１は、作業室３２と差圧室３３と圧縮室３４とに晒されている。作業室３２と圧縮室３４は、逆止弁３６を有した接続通路３５を介して接続されている。作業室３２には高圧供給管路２９が通じているので、作業室内には恒常的にコモンレールのシステム圧がかけられている。作業室３２内にはさらに、圧力変換ピストン３１の上方のピストン区分３７が突入している。この上方のピストン区分３７は戻しばね３８によって取り囲まれており、この戻しばね３８は、圧力変換ピストン３１を、図１に示した出発位置へと戻す。ピストン区分３７は、圧力変換ピストン３１が出発位置に戻される際にストッパとして働く。圧縮室３４からは、別の高圧孔３９が分岐しており、この高圧孔３９は高圧孔１８に液圧的に接続されているので、圧縮室３４の圧力がノズルニードル圧力室２２内に伝達される。

燃料インジェクタは、さらに、サーボ弁として形成された第１の制御弁４０と、同様にサーボ弁として形成された第２の制御弁５０とを有している。第１の制御弁４０は２ポート２位置弁であって、磁石可動子４２を有した第１の電磁的な作動エレメント４１を有している。磁石可動子４２は第１の弁ピストン４３に結合されている。弁ピストン４３はシール座部４４に作用する。このシール座部４４は、制御室２６に接続された制御孔４５を低圧室４６から分離している。第１の制御弁４０の低圧室４６から出ている第１の低圧接続部４６１は、ケーシング部分１４を取り囲む第１の環状室４８に通じており、この環状室４８内には、ノズル緊締ナット１７を通り抜ける孔４９が通じている。この孔４９は、第１の戻し接続部７１を形成しており、この戻し接続部７１は、第１の低圧・戻し系に液圧的に接続されている。

第１の戻し接続部７１を介して、第１の制御弁４０によって切り替えられたノズルニードル２１の制御室２６の制御量が、第１の低圧・戻し系に導出される。この場合、ほぼ一定の僅か約１ｂａｒの圧力レベルを有した制御量が低圧・戻し系へと流出する。

第２の制御弁５０は、第２の磁石可動子５３を有した第２の電磁的な作動部材５２を有しており、第２の磁石可動子５３は第２の弁ピストン５４に結合されている。弁ピストン５４は、例えばスライド座部として形成された第１のシール座部５５と、例えば扁平座部として形成された第２のシール座部５６とを有しているので、第２の制御弁５０は３ポート２位置弁として作業する。第１のシール座部５５は、作業室３２に接続された高圧導管５７を弁室５８から分離している。弁室５８は液圧的な接続部５９を介して差圧室３３に接続されていて、第２のシール座部５６によって別の低圧室６１から液圧的に分離されている。低圧室６１からは例えば２つの流出孔６２が１つの分岐室６３に通じていて、この分岐室６３は、別の液圧的な接続部６４を介して別の環状室６５に接続されている。環状室６５からは例えば、ケーシング部分１３を通り抜けるようにガイドされた孔６６が分岐しており、この孔６６は第２の戻し接続部７２を形成している。第２の戻し接続部７２は第２の低圧・戻し系に接続されている。孔６６の上側には、上方の環状ケーシング区分７５が、孔６６の下側には、下方の環状ケーシング区分７６が、それぞれ１つのシールリング７７を備えて配置されている。従ってケーシング区分７５，７６の間には、ケーシング１０の回りに延びる凹部７８が形成されていて、この凹部には両孔６６が開口している。ケーシング区分７５，７６とシールリング７７の機能については図２につき説明する。第２の戻し接続部７２を介して、第２の制御弁５０により切り替えられた増圧装置３０の制御量が第２の低圧・戻し系へと導出される。増圧装置３０の制御量は、制御室２６の制御量よりも多く、極めて高い圧力衝撃を有している。

第１の制御弁４０の低圧室４６は、ケーシング部分１４に形成された第１の低圧接続部４６１と、ケーシング部分１３を貫通する第２の低圧接続部４６２と、ケーシング部分１２を貫通する第３の低圧接続部４６３と、ケーシング部分１１に形成された第４の低圧接続部４６４とを介して、第２の制御弁５０のリーク室５１に液圧的に接続されている。リーク室５１はこの場合、第２の作動部材５２において第２の弁ピストン５３まで広がっている。リーク室５１と別の低圧室６１との間には、絞り６８を備えたバイパス通路６７が配置されているので、両液圧的な室は液圧的に絞られて接続されている。

分離した２つの戻し接続部７１，７２を、増圧装置３０の制御体積の戻し及びノズルニードル２１の制御室２６の制御体積の戻しのために設けることにより、大きな衝撃により負荷される増圧装置３０の制御量は、ノズルニードル２１の制御のための第１の制御弁４０に影響を与えないことが保証される。

図２には、燃料インジェクタが内燃機関のシリンダヘッド８０に組み込まれた状態で示されている。この場合、シリンダヘッド８０は、第１の区分８２と、第２の区分８３と、第３の区分８４と、環状の支持面８５とを有した段付き孔８１を有している。環状の支持面８５にはシールリング８６が載置されており、このシールリング８６には燃料インジェクタのノズル緊締ナット１７が載置されている。第１の区分８２では、段付き孔８１が第１の環状室８７を有していて、この第１の環状室８７には第２の戻し接続部７２が開口している。第１の環状室８７は上方及び下方に向かってそれぞれシールリング７７によって液圧的にシールされている。第２の区分８３には第２の環状室８８が形成されていて、この第２の環状室８８は上方に向かっては第２のケーシング区分７６のシールリング７７によって、下方に向かってはシールリング８６によって液圧的にシールされている。第２の環状室８８には第１の戻し接続部７１が開口している。第２の環状室８８からは第１の戻し通路９１が出ていて、この第１の戻し通路９１は、別の燃料インジェクタの第１の戻し接続部と互いに液圧的に接続されている。第１の戻し通路９１は、第１の低圧・戻し系に接続されている。第２の戻し通路９２は第１の環状室８７に通じていて、第２の戻し通路９２によって、別の燃料インジェクタの別の第２の戻し接続部（図示せず）に液圧的に連結されている。第２の戻し通路９２は、第２の低圧・戻し系に液圧的に接続されている。

燃料インジェクタは、燃料インジェクタのケーシング１０におけるフランジ状のリング面９６に係合するクランプ９５を介して、緊締ねじ９７によってシリンダヘッド８０に、クランプ９５とシールリング８６とによって載置面８５に、内燃機関の燃焼室に向かって燃料インジェクタのガス密な支持部が生じるように固定される。

Claims (11)

1. 内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料インジェクタであって、ケーシング（１０）が設けられており、該ケーシング（１０）には、少なくとも１つの噴射開口（２３）を開閉するためのノズルニードル（２１）を備えた噴射弁部材（２０）と、システム圧下にある燃料を噴射圧に圧縮する増圧装置（３０）と、第１の制御弁（４０）と、第２の制御弁（５０）とが配置されており、第１の制御弁（４０）は、ノズルニードル（２１）の制御室（２６）を制御し、第２の制御弁（５０）は、増圧装置（３０）の差圧室（３３）を制御し、燃料の供給のために、高圧接続部（３８）が設けられており、ノズルニードル（２１）の制御室（２６）の制御量を導出するための第１の戻し接続部（７１）と、増圧装置（３０）の制御量を導出するための第２の戻し接続部（７２）とが設けられている形式のものにおいて、
   両戻し接続部（７１，７２）が、ケーシング（１０）の異なるケーシング部分に配置されていることを特徴とする内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料インジェクタ。
2. ノズルニードル（２１）の制御量のための第１の戻し接続部（７１）が、少なくとも１つの孔（４９）によって形成されており、該孔（４９）は、ノズルニードル（２１）の近傍に配置されたケーシング部分を通り抜けて外部へと案内されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
3. 前記のノズルニードル（２１）の近傍に配置されたケーシング部分が、ノズル緊締ナット（１７）である、請求項２記載の燃料インジェクタ。
4. 増圧装置（３０）の制御量のための第２の戻し接続部（７２）が、少なくとも１つの別の孔（６６）によって形成されていて、該孔（６６）は第２のケーシング部分（１３）を通り抜けて外部へと案内されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
5. 前記別の孔（６６）が、ケーシング部分（１３）の外壁に形成された環状の凹部（６７）に開口しており、該凹部（６７）は第１のケーシング区分（７５）と第２のケーシング区分（７６）によって制限されていて、第１のケーシング区分（７５）と第２のケーシング区分（７６）とにはそれぞれシールリング（７７）が配置されている、請求項４記載の燃料インジェクタ。
6. 第１の制御弁（４０）が第１の低圧室（４６）を有しており、該第１の低圧室は、液圧的な接続部（４６１）を介して第１の室（４８）に接続されていて、第１の室（４８）には第１の戻し接続部（７１）の孔（４９）が開口している、請求項１記載の燃料インジェクタ。
7. 第２の制御弁（５０）が第２の低圧室（６１）を有しており、該第２の低圧室は少なくとも１つの流出孔（６２）に液圧的に接続されていて、該流出孔は第２の室（６５）に通じていて、該第２の室には第２の戻し接続部（７２）の別の孔（６６）が開口している、請求項１記載の燃料インジェクタ。
8. 第２の制御弁（５０）にリーク室（５１）が配属されており、該リーク室は、ケーシング（１０）を通って案内された液圧的な接続導管（４６１，４６２，４６３，４６４）を介して第１の制御弁（４０）の第１の低圧室（４６）に液圧的に接続されている、請求項７記載の燃料インジェクタ。
9. リーク室（５１）は、絞り（６８）が組み込まれているバイパス通路（６７）によって第２の制御弁（５０）の第２の低圧室（６１）に液圧的に接続されている、請求項７記載の燃料インジェクタ。
10. 両戻し接続部（７１，７２）のそれぞれが、内燃機関のシリンダヘッド（８０）に組み込まれた戻し通路（９１，９２）にそれぞれ接続されていて、各戻し通路（９１，９２）がそれぞれ、内燃機関の低圧・戻し系に接続されている、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。
11. シリンダヘッド（８０）内に段付き孔（８１）が形成されていて、該段付き孔には少なくとも部分的にケーシング（１０）が突入しており、段付き孔（８１）の内側には液圧的に分離された少なくとも２つの区分（８２，８３）が形成されていて、一方の区分（８３）には第１の戻し接続部（７１）が、他方の区分（８２）には第２の戻し接続部（７２）が開口しており、これらの区分（８２，８３）がそれぞれ戻し通路（９１，９２）に接続されている、請求項１０記載の燃料インジェクタ。

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