JP2010529350A - 噴射弁のための調整及びフィルタ装置及び噴射弁 - Google Patents

Abstract

噴射弁（１０）のための調整及びフィルタ装置（１１）、及び噴射弁（１０）。噴射弁（１０）に、長手方向中心軸線（Ｌ）を有するハウジング（１２）が設けられており、ハウジング（１２）が、流体入口部分（２６）及び流体出口部分（２８）を備えたキャビティ（２３，２４，２５，２６，２８）を有しており、キャビティ（２３，２４，２５，２６，２８）において軸方向に可動なニードル弁（２２）が設けられており、ニードル弁（２２）が、閉鎖位置において流体出口部分（２８）を通る流体流を遮断し、別の位置において流体出口部分（２８）を通る流体流を解放し、ニードル弁（２２）に機械的に連結され且つニードル弁（２２）に軸方向の力を加えるように設計されたばねエレメント（３１）が設けられている。軸方向に延びたばね案内エレメント（４８）は、ばねエレメント（３１）と係合するように設計されており、調整エレメント（４４）及びばね案内エレメント（４８）は一体のエレメントを形成している。

Description

本発明は、噴射弁のための調整及びフィルタ装置、及び内燃機関の燃焼室のための噴射弁に関する。

噴射弁は、特に内燃機関のために広範囲に使用されており、内燃機関において、噴射弁は、内燃機関の吸気マニホールド内に又は直接に内燃機関のシリンダの燃焼室内に燃料を計量供給するために配置されている。

噴射弁は、様々な内燃機関のための様々な需要を満たすために様々な形式で製造される。したがって、例えば、噴射弁の長さ、直径、及び流体が計量供給される形態に影響を及ぼす噴射弁の様々なエレメントは、広範囲に変化してよい。それに加えて、噴射弁は、例えば電磁アクチュエータ又は圧電アクチュエータであってよい、噴射弁のニードルを作動させるためのアクチュエータを提供してよい。

望ましくないエミッションの発生を考慮して燃焼プロセスを向上させるために、個々の噴射弁は、極めて高圧の下で流体を計量供給するように適している。圧力は、例えば、ガソリンエンジンでは２００ｂａｒに達する範囲、ディーゼルエンジンにおいては２０００ｂａｒに達する範囲であってよい。

欧州特許出願公開第１２９６０５７号明細書は、燃料インジェクタのための一体化された燃料フィルタ及び較正管を開示している。燃料インジェクタのための一体化された燃料フィルタ及び較正管は、好適には、ろ過エレメントから形成されている。ろ過エレメントは、熱可塑性樹脂フレーム部材に挿入成形されたろ過媒体を含んでいる。さらに、一体化された燃料フィルタ及び較正管は、ろ過エレメントに不良に取り付けられた金属較正管から形成されている。較正管は、燃料インジェクタ流れチャネルの内側に嵌合するように寸法決めされている。

米国特許第５３４００３２号明細書は、フィルタハウジングを有する燃料フィルタを有する噴射弁を開示しており、フィルタハウジングに戻しばねが支持されており、フィルタハウジングは、戻しばねによってフィルタに生ぜしめられる力がフィルタハウジングと、コアに押し付けられるフレームとを介して案内されるように、通流孔内に押し込まれたフレームを有している。

本発明の目的は、単純に製造され、信頼できる正確な機能を促進する、噴射弁のための調整及びフィルタ装置、及び個々の噴射弁を提供することである。

この目的は独立請求項の特徴によって達成された。発明の有利な実施形態は従属請求項に示されている。

第１の態様によれば、発明は、噴射弁のための調整及びフィルタ装置であって、噴射弁に、長手方向中心軸線を有するハウジングが設けられており、ハウジングが、流体入口部分と流体出口部分とを備えたキャビティを有しており、キャビティにおいて軸方向に可動なニードル弁が設けられており、ニードル弁が、閉鎖位置において、流体出口部分を通る流体流を遮断し、別の位置において、流体出口部分を通る流体流を解放し、ニードル弁に機械的に連結されかつ軸方向の力をニードル弁に加えるように設計されたばねエレメントが設けられているものによって、特徴付けられる。調整及びフィルタ装置は、流体入口部分と流体出口部分との間においてキャビティ内に配置可能であり、流体入口部分から流体出口部分へ流れる流体をろ過するように設計された、ろ過ボディブロックとして形成されたフィルタエレメントと、ハウジングに堅く連結可能であるように且つばねエレメントに予荷重をかけるように設計された、フィルタエレメントのための外側ケーシングとして形成された調整エレメントと、ばねエレメントと係合するように設計された、軸方向に延びたばね案内エレメントとを有しており、調整エレメントと、ばね案内エレメントとは、一体のエレメントを形成している。

ろ過ボディブロックトして形成されたフィルタエレメントは、フィルタための全ての３つの次元において粒子のろ過を可能にする。このフィルタエレメントは、好適には、粒子を極めて効率的にろ過することを可能にする三次元ウェブ構造として構成されている。調整エレメントは、フィルタエレメントのための外側ハウジングを形成している。

この弁アセンブリの利点は、調整プロセス、すなわちばねエレメントに軸方向の予荷重力を加えることが、フィルタエレメントが調整プロセスの開始から最終的な位置に位置しているので粒子が流体出口部分を汚染する低い危険性で、インジェクタのならし運転の間に行われることができる。さらに、ばね案内エレメントがばねエレメントに係合しているので、長手方向中心軸線に関するばねエレメントの半径方向の動きが小さく維持されることができる。

本発明の有利な実施形態において、調整及びフィルタ装置は、流体入口部分から流体出口部分への流体流を許容し且つ特に流体入口部分における圧力変動に関する流体出口部分における圧力変動を減衰させるように設計されている。これは、オリフィスの下流におけるキャビティの区分における圧力変動がオリフィスの上流におけるキャビティの区分において生じる圧力変動よりも小さくなることができるような形式で、オリフィスが減衰エレメントとして働くことができるという利点を有する。

発明の別の有利な実施形態において、フィルタエレメントは、調整及びフィルタ装置の第１の端部に配置されており、オリフィスは、調整及びフィルタ装置の第２の端部に配置されており、第１の端部は、調整及びフィルタ装置の第２の端部の反対側に位置している。これは、オリフィスが、調整及びフィルタ装置全体の製造プロセスの最後にオリフィスが製造されることができるので、調整及びフィルタ装置の単純な構造が可能であるという利点を有する。その結果、オリフィスのための個々の寸法は、キャビティにおける圧力変動の所望の減少を考慮した関連する条件に従って得られることができる。

発明の別の有利な実施形態において、ばね案内エレメントは、円筒状ピストンの形状を有している。これは、ばね案内エレメントが、ばねエレメントの円筒状凹所と係合することができるという利点を有する。

発明の別の有利な実施形態において、ばね案内エレメントはオリフィスを有している。これは、調整及びフィルタ装置の、特にオリフィスの単純な構造が可能であるという利点を有する。

第２の態様によれば、発明は、発明の第１の態様による調整及びフィルタ装置を含む噴射弁を特徴とし、この場合、調整エレメントは、調整エレメントがハウジングに圧力ばめによって連結される形式でキャビティ内に配置されている。

これは、調整及びフィルタ装置の調整プロセスが、圧着等の付加的な処理工程なしに、ハウジング及びばねエレメントに関する調整及びフィルタ装置の正確な一定の位置決めを得ることを可能にするという利点を有する。

発明の典型的な実施形態は、概略的な図面を参照して以下に説明される。

調整及びフィルタ装置を備えた噴射弁を示す縦断面図である。 噴射弁の調整及びフィルタ装置を示す斜視図である。

異なる図面に示された同じ設計及び機能の要素は、同じ参照符号で表されている。

噴射弁１０（図１）は、内燃機関の燃焼室のための燃料噴射弁として使用されてよく、長手方向中心軸線Ｌを備えた管状であるハウジング１２を有している。さらに、噴射弁１０は、調整及びフィルタ装置１１と、弁アセンブリ１４と、アクチュエータユニット１６と、燃料コネクタ１８とを有している。

燃料コネクタ１８は、内燃機関の高圧燃料チャンバに接続されるように設計されており、燃料は、高圧下で、例えばガソリンエンジンの場合には約２００ｂａｒ又はディーゼルエンジンの場合には約２０００ｂａｒの圧力下で貯蔵されている。

燃料コネクタ１８は、入口管１９を有しており、自由端部のうちの一方においてアクチュエータユニット１６に固定されている。上端部において、燃料コネクタ１８は流体入口部分２６を有している。

調整及びフィルタ装置１１は、入口管１９の流体入口部分２６に配置されている。

弁アセンブリ１４は、ハウジング１２の一部である弁体２０を有している。弁アセンブリ１４はさらにニードル弁２２を有している。ニードル弁２２は弁体２０の凹所２４に配置されている。ニードル弁２２は可動子４０に堅く連結されており、この可動子は、可動子４０の軸方向長さの一部に亘って、長手方向中心軸線Ｌの方向に配置された凹所２３を有している。可動子４０は、可動子４０の凹所２３を弁体２０の凹所２４に液圧式に連結させる開口２５を有している。可動子４０の凹所２３と、開口２５と、弁体２０の凹所２４と、流体入口部分２６と、流体出口部分２８とは、キャビティを形成しており、流体ラインの部分であり、この流体ラインは、ハウジング１２を貫通して軸方向に案内されており、流体入口部分２６から流体出口部分２８への流体流を許容する。

流体出口部分２８は、弁体２０のキャビティ２４の自由端部の一方に形成されており、ニードル弁２２の軸方向位置に応じて開閉される。ニードル弁２２の閉鎖位置において、ニードル弁は、弁座２９に密閉しながら当接し、これにより、弁体２０における少なくとも１つの噴射ノズル３０を通る流体流を遮断する。噴射ノズル３０は、例えば噴射口であってよいが、流体を計量供給するのに適した別のタイプのものであってもよい。弁座２９は、弁体２０と一体に形成されているか又は弁体２０とは別個の部分であってよい。

ばねエレメント３１は、好適には、第１のばね当接部３２において調整及びフィルタ装置１１に、第２のばね当接部３４において可動子４０に当接するように、ニードル弁２２の凹所内に配置されている。その結果、可動子４０がニードル弁２２に連結されているので、ばねエレメント３１は、ニードル弁２２に機械的に連結されている。

アクチュエータユニット１６は、ハウジング１２内に挿入されており、コイル３６を含む電磁ユニットを有しており、コイルは、好適には押出被覆されている。コイル３６と、入口管１９と、弁体２０と、ニードル弁２２とは、全て、電磁回路を形成している。

コイル３６に電圧が加えられると、これは、ニードル弁２２に作用する電磁力を生ぜしめる。電磁力は、ばねエレメント３１から得られる機械的な力に抗して作用する。コイル３６に適切に電圧を加えることによって、ニードル弁２２は、このように閉鎖位置から離反させられてよく、これは、噴射ノズル３０を通る流体流を生ぜしめる。所定の時間の後、コイル３６は再び電圧印加が停止される。

図２は、調整及びフィルタ装置１１を拡大した詳細な図で示している。

調整及びフィルタ装置１１は、ハウジング１２のキャビティの一部である流体入口部分２６に配置されている。

調整及びフィルタ装置１１は、フィルタエレメント４６と一体のエレメントを形成する調整エレメント４４を含む。

フィルタエレメント４６は、噴射弁１０の流体入口部分２６から流体出口部分２８へ流れる流体をろ過するように設計されている。フィルタエレメント４６は、ろ過ボディブロックとして形成されている、すなわち、粒子のろ過は、フィルタエレメント４６の全ての３つの次元において行われ、これは、粒子の極めて効率的なろ過を許容する。好適には、フィルタエレメント４６は、三次元のウェブ構造として構成されている。好適には、フィルタエレメント４６は、ナイロンを含む材料から成る。

調整エレメント４４は、ハウジング１２に堅く連結されることができ、ばねエレメント３１が付勢されるようにばねエレメント３１に軸方向の力を加える。

さらに、調整及びフィルタ装置１１は、調整エレメント４４と一体のエレメントを形成しているばね案内エレメント４８を含む。ばね案内エレメント４８は、円筒状であり、図１に示されているように、コイルばねとして形成されたばねエレメント３１の凹所に係合するピストンを形成している。ばね案内エレメント４８の直径と、ばねエレメント３１の凹所の直径とは同じ寸法であるので、長手方向中心軸線Ｌに関するばねエレメント３１の半径方向の移動は極めて小さい。これにより、ばねエレメント３１は、可動子４０の凹所２３によって形成された可動子４０の内壁６０に対して距離を有することができる。これによって、ばねエレメント３１と、可動子４０の内壁６０との間の干渉が回避されることができる。

調整及びフィルタ装置１１は、第１の端部５６と、第２の端部５８とを有しており、第１の端部５６は、調整及びフィルタ装置１１の第２の端部５８とは反対側に位置している。

調整及びフィルタ装置１１の第１の端部５６に案内エレメント５４が配置されており、この案内エレメント５４は、組立て工程中に調整及びフィルタ装置１１を流体入口部分２６に挿入することを可能にする。これによって、調整及びフィルタ装置１１の適切な挿入が可能になる。調整及びフィルタ装置１１の第２の端部５８において、ばね案内エレメント４８はオリフィス５０を有している。オリフィス５０によって、オリフィス５０の上流においてハウジング１２のキャビティにおいて、特に流体入口部分２６において生じる圧力変動が減衰されることができる。これは、オリフィス５０の下流におけるハウジング１２のキャビティにおいて、流体の圧力変動が、オリフィス５０の上流におけるハウジング１２キャビティにおけるよりも小さく維持されることができることを意味する。これにより、噴射ノズル３０を通る流体の極めて正確な計量供給が可能になる。

噴射弁１０は、調整及びフィルタ装置１１を流体入口部分２６に挿入し、次いで、調整及びフィルタ装置１１を流体入口部分２６内にさらに押し込むために調整及びろ過エレメント１１に長手方向軸線Ｌの方向で力を加えることによって、組み立てられる。流体出口部分２８を通る流体流を調整するために、調整及びフィルタ装置１１は軸方向に移動させられ、これにより、ばねエレメント３１を圧縮する。ばねエレメント３１を付勢するための調整及びフィルタエレメント１１からばねエレメント３１への力の伝達は、ばねエレメント３１が、第１のばね当接部３２のばね接触面５２を介して調整及びフィルタ装置１１と接触しているので、可能である。付勢されたばねエレメント３１の力は、ニードル弁２２に加えられる。これにより、流体出口部分２８を通る流体流は、流体流が所定の値に達するまで調整可能である。この後、調整及びフィルタ装置１１の軸方向移動は終了させられる。次いで、調整及びフィルタエレメント１１は、調整及びフィルタエレメント１１とハウジング１２との間の圧力ばめ結合により、ハウジング１２に対して堅く固定される。

噴射弁１０の機能が以下に説明される。

流体は、燃料コネクタ１８の流体入口部分２６から入口管１９と調整管３５とを通って可動子４０の凹所２３まで流れてよい。ニードル弁２２における開口２５を通って、流体は、弁体２０の凹所２４及び流体出口部分２８まで流れてよい。ニードル弁２２が開放位置において流体出口部分２８を通る流体流を許容すると、流体は噴射ノズル３０を流過してよい。

ばねエレメント３１は、第１のばね当接部３２及び第２のばね当接部３４を介してニードル弁２２を閉鎖位置へ強制することができる。ニードル弁２２が閉鎖位置に位置するかどうかは、アクチュエータユニット１６によって生ぜしめられるニードル弁２２に対する力と、ばねエレメント３１によって生ぜしめられるニードル弁２２に対する力との力の平衡に依存する。

１０ 噴射弁、 １１ 調整及びフィルタ装置、 １２ ハウジング、 １４ 弁アセンブリ、 １６ アクチュエータユニット、 １８ 燃料コネクタ、 １９ 入口管、 ２０ 弁体、 ２２ ニードル弁、 ２３ 凹所、 ２４ 凹所、 ２５ 開口、 ２６ 流体入口部分、 ２８ 流体出口部分、 ２９ 弁座、 ３０ 噴射ノズル、 ３１ ばねエレメント、 ３２ 第１のばね当接部、 ３４ 第２のばね当接部、 ３５ 調整管、 ３６ コイル、 ４０ 可動子、 ４４ 調整エレメント、 ４６ フィルタエレメント、 ４８ ばね案内エレメント、 ５０ オリフィス、 ５２ ばね接触面、 ５４ 案内エレメント、 ５６ 第１の端部、 ５８ 第２の端部、 ６０ 内壁

Claims (7)

1. 噴射弁（１０）のための調整及びフィルタ装置（１１）において、噴射弁（１０）に、
   長手方向中心軸線（Ｌ）を有するハウジング（１２）が設けられており、該ハウジング（１２）が、流体入口部分（２６）及び流体出口部分（２８）を備えたキャビティ（２３，２４，２５，２６，２８）を有しており、
   キャビティ（２３，２４，２５，２６，２８）において軸方向に可動なニードル弁（２２）が設けられており、該ニードル弁（２２）が、閉鎖位置において流体出口部分（２８）を通る流体流を遮断し、別の位置において流体出口部分（２８）を通る流体流を解放させるようになっており、
   ニードル弁（２２）に機械的に連結された、ニードル弁（２２）に軸方向の力を加えるように設計されているばねエレメント（３１）が設けられており、調整及びフィルタ装置（１１）が、流体入口部分（２６）と流体出口部分（２８）との間に配置可能であり、
   調整及びフィルタ装置（１１）に、
   ろ過ボディブロックとして形成された、流体入口部分（２６）から流体出口部分（２８）へ流れる流体をろ過するように設計されたフィルタエレメント（４６）が設けられており、
   ハウジング（１２）に堅く連結可能に、ばねエレメント（３１）に予荷重をかけるように設計された、フィルタエレメント（４６）のための外側ケーシングとして形成された調整エレメント（４４）が設けられており、
   軸方向に延びており且つばねエレメント（３１）と係合するように設計されたばね案内エレメント（４８）が設けられており、
   調整エレメント（４４）及びばね案内エレメント（４８）が、一体のエレメントを形成していることを特徴とする、噴射弁のための調整及びフィルタ装置。
2. 調整及びフィルタ装置（１１）が、流体入口部分（２６）から流体出口部分（２８）への流体流を許容するように及び流体出口部分（２８）における圧力変動を減衰させるように設計されたオリフィス（５０）を有することを特徴とする、請求項１記載の調整及びフィルタ装置（１１）。
3. フィルタエレメント（４６）が、調整及びフィルタ装置（１１）の第１の端部（５６）に配置されており、オリフィス（５０）が、調整及びフィルタ装置（１１）の第２の端部（５８）に配置されており、第１の端部（５６）が、調整及びフィルタ装置（１１）の第２の端部（５８）と反対側に位置していることを特徴とする、請求項２記載の調整及びフィルタ装置（１１）。
4. ばね案内エレメント（４８）が円筒状のピストンの形状を有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の調整及びフィルタ装置（１１）。
5. ばね案内エレメント（４８）がオリフィス（５０）を有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の調整及びフィルタ装置（１１）。
6. 請求項１から５までのいずれか１項記載の調整及びフィルタ装置（１１）を含む噴射弁（１０）。
7. 調整エレメント（４４）がハウジング（１２）に圧力ばめ結合されるように調整エレメント（４４）がキャビティ（２３，２４，２５，２６，２８）内に配置された、請求項６記載の調整及びフィルタ装置（１１）を含む噴射弁（１０）。

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