JP2013540239A - 改善された燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

燃料を内燃機関に供給するための燃料噴射装置内で使用するための電気モジュールが記載される。電気モジュール（５２）は可変長である。電気モジュール（５２）は、電気モジュール（５２）を燃料噴射装置の電源プラグ（３２）に作動的に接続する電気接点（３４）を備える。電気モジュール（５２）は、燃料噴射装置（８）内に配置された制御弁（４）を作動的に制御する作動装置（６）も備える。電気モジュールは、保護筐体内に配置された電気導体（３０）も備える。これらの電気導体（３０）は、電気接点（３４）が燃料噴射装置の電源プラグ（３２）に作動的に接続されたときに作動装置（６）に電力を供給するために電気接点（３４）および作動装置（６）間の電気的接続を提供する。電気モジュール（５２）の本体は、モジュールの長さが弾性要素を圧縮することによって可変となるように、圧縮可能な弾性要素（５４）で構成される。このような電気モジュールを含む噴射装置も記載される。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の燃焼空間への燃料の供給に使用する燃料噴射装置のための改善された設計に関する。具体的な態様では、設計は、このような燃料噴射装置で使用する電気モジュールに関する。

従来の先行技術の燃料噴射装置は、機関の燃焼室内に燃料を噴射するために作動される油圧針弁を備える。針弁の作動では、ある量の燃料は燃焼室に届かず、代わりに、燃料噴射装置に循環し戻され、ある割合の燃料の循環戻りに恒久的に利用可能な流路が存在してもよい。この戻された量の燃料は、従来、「バックリーク」燃料と呼ばれ、従来の燃料噴射装置の性能を低下させる、後述するいくつかの技術的問題をもたらす。

典型的には、燃料噴射装置は、ノズル針を有する噴射ノズルを含み、ノズル針は、機関への燃料噴射を制御するようにノズル針座に向かってまたはノズル針座から離れる方向に移動可能である。ノズル針は制御弁によって制御され、制御弁はノズル針のための制御室内の燃料圧力を制御する。典型的には、制御弁を開くことは制御室を減圧し、その結果、噴射ノズルを開き、燃料が燃焼室内に噴射される。制御室の減圧中、制御バルブが閉じられた状態にある場合に、制御室内の圧縮された環境を維持するために必要なある量の燃料が、燃料噴射装置からのバックリーク燃料流として排出される。

このバックリーク燃料流は、非常に高い圧力および温度である可能性がある。しばしば、圧力は数十メガパスカル（数百バール）程度である可能性があり、または用途に応じて、数百メガパスカル（数千バール）（例えばいくつかの設計では２５０メガパスカル（２５００バール）まで）にまで達する可能性がある。これらの極端な圧力の結果として、燃料噴射の性能を低下させるいくつかの問題が燃料噴射の動作中に生じる。

典型的には、先行技術の解決法は、１つまたは複数の経路を提供する、燃料噴射装置本体内の１つまたは複数の導管の穿孔を含み、バックリーク燃料はこれらの経路に沿って、制御室から沿って排出され、その後の燃焼周期で使用するために燃料管理システムに戻されることが可能である。燃料管理システムによって、燃料を燃料噴射装置に供給するために必要な複数の装置が意図され、これらの装置は、燃料槽、燃料を燃料噴射装置に導くために必要な各種ポンプ、および、機関性能を監視し、必要な量の燃料が各燃料噴射装置に供給されることを確実にする電子制御装置（ＥＣＵ）を備える。上述した方法でバックリーク燃料流を管理することは、時間の経過とともに燃料噴射装置の性能の低下につながるいくつかの問題をもたらす。

バックリーク燃料流に通常関連する１つの問題は、時間の経過と共に経路を通過するバックリーク燃料流の量および高温に起因する、周囲の装置への一般的な摩耗および特にバックリーク流経路内の摩耗の問題である。これらの問題は、１つまたは複数の経路内で凝固する傾向がある付着物または他の堆積物の形成によって悪化される。

バックリーク流導管は、典型的には、燃料噴射装置の本体内に機械加工された狭い直径の穴である。バックリーク流導管の機械加工は、噴射装置本体の比較的小さい直径および本体の材料に起因して製造時にかなりの困難を示す。しばしば、噴射装置本体は、いくつかの異なる構成要素から構成され、バックリーク経路は構成要素を貫通する。これは、バックリーク経路が構成要素の各々で完全に整列されることを保証するために、機械加工の非常に高度で正確な水準を必要とする。したがって、要求される機械加工作業の専門性は、製造費用に大きく寄与する。

代わりのバックリーク経路設計は、ＷＯ２００９／０２３８８７、ＥＰ１１３０２４９、および、ＤＥ１０２００７０１１７８９に開示されている。ＷＯ２００９／０２３８８７は、噴射装置組立品を洗浄するための加圧されていない燃料の使用を論じ、ＥＰ１１３０２４９は、冷却目的のために噴射装置組立品を介していくらかの燃料が漏れることが許される磁歪棒制御噴射装置を示す。

現在、燃料噴射装置内に収容されるすべての主要な構成要素は、それらが使用される噴射装置に専用のものであり、燃料噴射装置の１つの形式および／または寸法で使用するために構築された構成要素は、燃料噴射装置の異なった大きさ、および、したがって必要な構成要素の異なった大きさに起因して、異なった燃料噴射装置内で使用に関して相互の互換性がない。構成要素の別個の生産ラインが燃料噴射装置の各々の異なる形式に必要であり、製造費用および時間を必然的に増加する限り、この相互互換性の欠如は、燃料噴射装置の製造業者にとって深刻な問題である。

本発明の目的は、先行技術の燃料噴射装置に一般的に関連する上述した問題を解決することである。

本発明は、燃料を内燃機関に供給するための燃料噴射装置内で使用するための電気モジュールを提供し、電気モジュールは可変長であり、モジュールを燃料噴射装置の電源プラグに作動的に接続する電気接点と、燃料噴射装置内に配置された制御弁を作動的に制御する作動装置と、保護筐体内に配置され、電気接点が燃料噴射装置の電源プラグに作動的に接続されたときに作動装置に電力を供給するために電気接点および作動装置間の電気的接続を提供する電気導体とを備え、モジュールの本体は、モジュールの長さが弾性要素を圧縮することによって可変となるように、圧縮可能な弾性要素で構成される。

有利には、弾性要素はコイルばねである。代替の実施形態では、弾性要素はばね座金であってもよい。
さらなる本発明の態様では、燃料を内燃機関に供給することに使用するための燃料噴射装置が提供され、燃料噴射装置は、第１の導管を備える噴射装置本体と、第１の導管内に配置された電気モジュールとを備え、モジュールは作動装置および電気的接続部を備える。噴射装置本体は、燃料噴射装置からのバックリーク経路が第１の導管の少なくとも一部を通過するように、燃料噴射装置内に配置される。

有利には、この態様では、電気モジュールの長さは可変である。モジュールは、モジュールを電源プラグに作動的に接続する電気接点を備え、電源プラグには、使用時に電気モジュールに電力を供給するように配置された１つまたは複数の電気的接続部が配置される。モジュールの本体は、モジュールの長さが可変となるように、圧縮可能なコイルばねを備える。

有利には、このさらなる本発明の態様は、本発明の実施形態によって提供されるような電気モジュールである。
第１の導管の幅は、バックリーク燃料流が、形成された隙間を通過できるように、第１の導体の壁および電気モジュール間に隙間が形成されるように選択される。

代替の実施形態では、噴射装置本体には第２の導管が設けられ、第２の導管は、使用時に、噴射装置本体を通る第２の燃料流のための入力流路を提供するように配置される。第２の燃料流は、バックリーク燃料流混合物を形成するようにバックリーク燃料流と混合することに使用するためのものである。バックリーク燃料流混合物は、第１の導管の少なくとも一部を通って導かれる。

燃料混合物は、制御弁の動作によって燃料噴射装置内で発生されるバックリーク燃料流と、燃料噴射装置の外部に配置された燃料源によって供給される第２の入力燃料流とを備える。

バックリーク燃料流混合物は、以下のａ）電気モジュール、ｂ）作動装置、ｃ）噴射装置本体の１つまたは複数を冷却することに使用されるものである。
一実施形態では、バックリーク燃料流出口が電源プラグ上に配置され、電源プラグには、使用時に電気モジュールに電力を供給するように配置された１つまたは複数の電気的接続部、並びに、バックリーク燃料流および１つまたは複数の電気的接続部間の接触を防止する気密封止部が配置される。バックリーク燃料出口は、使用時に第１の導管からのバックリーク燃料流の排出を可能にするように配置される。

代わりに、バックリーク燃料流出口は噴射装置本体上に配置され、噴射装置本体には第１の導管に結合された第３の導管が配置される。燃料流出口は、使用時に第１の導管から第３の導管を介したバックリーク燃料流の排出を可能にするように配置される。第１の導管には、第１の導管から電源プラグへのバックリーク燃料の通過を防止するために、気密封止部が配置される。電源プラグは、使用時に電気モジュールに電力を供給する用に配置された１つまたは複数の電気的接続部と共に配置される。

この態様は、燃料噴射装置内の構成要素を冷却する方法にも関し、燃料噴射装置は燃料を内燃機関に供給することに使用するためのものである。燃料噴射装置は、第１導管が配置された噴射装置本体を備え、方法は、燃料噴射装置内でバックリーク燃料流を第２の入力燃料流と混合する工程と、燃料噴射装置の動作中に燃料混合物を第１の導管内に導くことによって構成要素を冷却する工程とを備える。

燃料噴射装置内の構成要素は、作動装置を備える電気モジュールを備え、電気モジュールは第１の導管内に配置される。電気モジュールは燃料混合物によって冷却される。
他の実施形態では、燃料混合物は、制御弁の動作によって燃料噴射装置内に発生されるバックリーク燃料流と、燃料噴射装置の外部に配置された燃料源によって供給される第２の入力燃料流とを備える。第２の燃料流は、燃料噴射装置内に配置された第２の導管を介して入力される。

依然として他の発明の態様は、燃料噴射装置の噴射装置本体構成要素に関し、噴射装置本体には導管が配置され、導管は、使用時に、作動装置を備える電気モジュールを収容するため、および、バックリーク燃料流のためのチャネルを提供するために配置される。

他の実施形態では、噴射装置本体には第２の導管が配置され、第２の導管は、使用時に第２の燃料流のための経路を提供するために配置される。
上述した１つの態様によって提供される重要な利点は、別個のバックリーク燃料流導管を備える従来の燃料噴射装置と比較して、製造の簡単さである。これは第１の導管に起因し、第１の導管は、バックリーク燃料流の循環のための作動装置を備える電子モジュールを収容し、専用のバックリーク燃料流導管の穿孔を不必要にする。

上述した態様、すなわち、バックリーク燃料流混合物を形成するためにバックリーク燃料流を入力燃料流と混合し、混合物を第１の導管内に導くことに関連する他の重要な利点は、燃料混合物が第１の導管内の冷却剤として作用することである。高温のバックリーク燃料流から結果として生じる燃料噴射装置構成要素への損傷は、大幅に低減される。同様に、付着物の発生、および、バックリーク燃料の高温から結果として生じる燃料噴射装置構成要素の変形または材料の劣化は、大幅に低減される。

上記で定義された本発明の１つの利点は、モジュールが異なった長さを有する異なった燃料噴射装置の範囲に取り付けられうるように、モジュールの長さが可変であることである。これは製造工程を簡単にし、製造工程では、電気モジュールの１つのみの型が製造され、異なる長さの異なる燃料噴射装置との使用に適合可能である。これは、専用のモジュールが各々の異なった長さの燃料噴射装置のために製造される現在の製造方法と対照的である。したがって、各々の異なった燃料噴射装置は、特製の構成要素のそれ自身の生産ラインが伴い、非常に非効率的である。

本発明がより容易に理解されうるように、本発明の具体的な実施形態が、例として、添付図面を参照しながら以下に説明される。

先行技術による燃料噴射装置の従来のノズルモジュールの概略断面図である。 先行技術による噴射装置本体の概略断面図である。 第１の導管がバックリーク燃料流を導くために使用され、バックリーク燃料出口が燃料噴射装置の電源プラグ上に配置される、例示的な実施形態による噴射装置本体の概略断面図である。 第１の導管がバックリーク燃料流を導くために使用され、バックリーク燃料出口が噴射装置本体上に配置される、例示的な実施形態による噴射装置本体の概略断面図である。 第２の導管がバックリーク燃料流と混合するための第２の燃料流を入力するために使用され、結果として生じるバックリーク燃料流混合物が第１の導管に導かれる、例示的な実施形態による噴射装置本体の概略断面図である。 電気モジュールが長さにおいて可変であり、本体が圧縮可能なコイルばねを備える、本発明の一実施形態による噴射装置本体の概略断面図である。 電気モジュールが長さにおいて可変であり、バックリーク燃料流が噴射装置本体に配置されたバックリーク燃料出口に第１の導管を介して導かれる、本発明の一実施形態による噴射装置本体の概略断面図である。 モジュールの本体が圧縮可能なコイルばねを備える、本発明の一実施形態による電気モジュールの概略図である。 本発明の実施形態の使用によって適合されうる先行技術の燃料噴射装置設計の動作の概略図である。

以下の説明で採用される慣例によれば、燃料噴射装置は、噴射装置本体に取り付けられたノズルモジュールを備えるものとして考えられる。本明細書に記載される実施形態の大部分が噴射装置本体に関連して説明される場合、ノズルモジュール機能および噴射装置本体機能の短い説明が後に続く。この要約は、読者が本発明をよりよく認識するために、例示目的のみのために提供される。ノズルモジュールがどのように機能するかの詳細に関して、興味のある読者は、Ｖ．Ａ．Ｗ．Ｈｉｌｌｉｅｒ＆Ｐｅｔｅｒ Ｃｏｏｍｂｅｓ’「Ｈｉｌｌｉｅｒ’ｓ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｍｏｔｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、Ｎｅｌｓｏｎ Ｔｈｏｒｎｅｓ、ＩＳＢＮ０７４８７８０８２３のような自動車技術の任意の教科書、または代わりに特許文献ＥＰ１９８８２７６を参照されたい。

図１ａは、先行技術の方式で一般的に使用されるような、機関気筒または内燃機関の他の燃焼空間に燃料を供給することに使用するための燃料噴射装置ノズルモジュール１の概略断面図である。燃料噴射装置ノズルモジュール１は、噴射装置ノズル２および制御弁４を備える。制御弁４の動作は、噴射装置本体８内に配置された圧電作動装置６によって制御され、その断面は図１ａに示される（噴射装置本体の完全な概略図については図１ｂを参照）。明確にする目的のため、噴射装置本体８の一部が図１ａに示されるが、本発明を説明する目的のために採用される慣例では、噴射装置本体８はノズルモジュール１と別個のものであることが理解されるべきである。噴射装置という用語は、本明細書全体を通して、電気モジュールおよび作動装置６を収容する燃料噴射装置の構成要素をさすために使用される。

完全を期すために、圧電作動装置が本明細書に記載されるが、制御弁は、電磁作動装置または磁歪作動装置によるように他の手段によって制御されてもよいことが理解されるべきである。したがって、本発明は、任意の形式の作動装置を使用する燃料噴射装置と併せて使用されてもよく、使用される作動装置の特定の形式は、本発明とどのような関係もない。

制御弁４は、制御室１０およびノズル室１２の両方の内部の圧力を制御するために使用される。制御弁が閉じられると、噴射装置本体８を通ってノズルモジュール１内に流れる第１の入力導管１４を介した燃料の入力は、ノズル室１２および制御室１０の両方の内部に加圧された燃料の蓄積を形成し、これは次にノズル針１６が閉鎖位置のままであることを保証し、それによって燃焼室１８内への燃料の噴射を妨げる。

燃料は、制御弁４を開くことによって燃焼室１８内に噴射され、これは、作動装置６を作動させることによって達成され、一般的には作動装置６に電力を供給することによって達成される。制御弁４の開放は、燃料が制御室１０からバックリーク流導管２０を介して流れるにつれて、ノズル室１２および制御室１０間の圧力差に起因して制御室１０内の減圧を生じさせる。この圧力差は、結果として減圧の方向に正味の力を生じ、それによってノズル針１６を開位置に動かす。開位置では、ノズル針１６は出口開口部２２を塞がず、それによって燃料が燃焼室１８内に噴射されることを可能にする。

本発明の説明は、単一のバックリーク流導管に言及するが、燃料噴射装置は１つまたは複数のバックリーク流導管を備えてもよく、本発明の本明細書に記載される実施形態は、複数のバックリーク流導管を有する燃料噴射装置と互換性があることが理解されるべきである。燃料噴射装置内に存在するバックリーク流導管の数は、本発明の目的のために重要ではない。

燃焼室１８内への燃料噴射の開始および終了は、制御室１０内の燃料圧力を制御することによって制御される。上述したように、これは、作動装置６の作動および非作動によって制御弁４を選択的に開閉することによって達成される。

必要な減圧は、制御弁４が開状態にある場合、制御室１０から排出され、バックリーク流導管２０に導かれる、バックリーク燃料流と呼ばれるある量の燃料によって発生されることが理解されるべきである。

加えて、用語「制御室」および「ノズル室」は、ノズル針を取り囲む空洞の異なる領域をさすために使用される名称であり、異なった形態が異なった燃料噴射装置で使用されてもよいことが理解されるべきである。

図１ｂは、先行技術で一般的に見られる噴射装置本体８の概略断面図である。バックリーク燃料流導管２４は、作動装置６の作動を選択的に制御するために使用される電気モジュール２６と共に示される。バックリーク燃料流は、噴射装置本体８からバックリーク燃料流出口２８を介して排出され、その後、その後の噴射サイクルで再使用するために燃料管理システムに導かれる。

電気モジュール２６は、作動装置６を電力供給手段３０と共に備える。電力供給手段３０は、導線または他の電流導通手段に関係することができる。電力は、噴射装置本体８に当接する電源プラグ３２を介して電気モジュール２６に供給される。電気モジュール２６は、電気接点３４によって電源プラグ３２に作動的に接続される。電気プラグ３２には、一般的に、電気接点３４および漏れ燃料間のいかなる接触も防止するために、気密封止部３６が設けられる。

燃焼室内に噴射するための燃料槽からの入力燃料は、入力燃料入口３８を介して燃料噴射装置本体８内に入力される。入力燃料入口３８は入力燃料導管１４に接続され、入力燃料導管１４は、図１ｂには示されず、噴射装置８を介してノズル室１２および制御室１０の両方に燃料を供給するために使用される。本発明の目的のためには、入力燃料入口３８の正確な位置は無関係である。

わずかに異なる設計の燃料噴射装置の動作が図８に示される。図８（ａ）は、閉じられた制御弁４と、噴射装置ノズル２を閉じるために出口開口部２２を閉じるノズル針１６とを示す。この段階では噴射はなく、ノズル室および制御室内の圧力は低く、制御弁４の閉鎖が制御室の減圧を防ぐ。図８（ｂ）は、開かれた制御弁４を示し、この時点では、ノズル針１６は依然として噴射装置ノズルを閉じているが、制御弁４の開放は、制御室１０からの燃料の流出を可能にし、これは結果として、ここでは第１の導管４０を通って出て行くのが示されるバックリークを生じる。これは結果として制御室およびノズル室間の圧力差を生じ、圧力差はやがて、ノズル針１６を出口開口部２２から離れさせ、噴射が起こる。図８（ｄ）は再び閉じる制御弁４を示し、これは結果として生じる圧力差によって閉じるようにノズル針１６を駆動し、したがって噴射段階を終了する。図８（ｅ）は図８（ａ）の閉じられた状態への復帰を示す。

残りの説明は、本明細書に提示された本発明および発明の原理の、異なった実施形態を説明することに焦点を当て、このような説明は例示目的のみのために提供される。本発明の実施形態は、図１および８に示される配置での使用に適した以下に提示される原理にしたがって提供されてもよい。

図２は第１の例示的な実施形態を示し、第１の例示的な実施形態において、電気モジュール２６を収容するために使用される、燃料噴射装置の噴射装置本体８内の第１の導管４０が、バックリーク燃料流導管として使用され、これによって、噴射装置本体８内の別個の専用のバックリーク燃料流導管の必要性を取り除く。電気モジュール２６は作動装置６および電力構成要素を備え、電力構成要素は、電気接点３４と、電力を作動装置６に供給するための電気的接続部３０とを備える。電気モジュール２６の電気接点３４は、噴射装置本体８に当接された電源プラグ３２の電気接点４２に作動的に接続される。動作時には、電力は電気モジュール２６の電気接点３４を介して作動装置６に供給される。このようにして、制御弁４の状態は、制御室１０の加圧および減圧を制御するために、開状態および閉状態間で選択的に変化させられる。

制御室１０の減圧中、バックリーク燃料流は、第１の導管４０内に導かれ、バックリーク燃料出口４４を通って噴射装置本体８から排出される。バックリーク燃料流は、その後、内燃機関の燃料管理システムによってその後の噴射サイクルで使用するために再循環される。

第１の導管４０を通るバックリーク燃料流を促進するために、第１の導管４０の寸法は、導管４０の壁および電気モジュール２６の壁間に隙間が形成されるように選択される。第１の導管４０を通るバックリーク燃料流の圧力は、この隙間の寸法に少なくとも部分的に依存することになる。隙間がより大きくなると、バックリーク燃料流の圧力はより低くなり、同様に、隙間がより小さくなると、バックリーク燃料流の圧力はより高くなる。

安全性の考えから、電気モジュール２６内の電気接点３４を含む電力構成要素は、バックリーク燃料とのどのような接触も防止するために、絶縁材料で被覆される。同様に、電力構成要素は、構成要素をバックリーク燃料流とのどのような偶発的な接触からも隔離する保護筐体内に収容されてもよい。

噴射装置本体には、当接された電源プラグ内およびＥＣＵの電気回路網内へのバックリーク燃料の偶発的な漏出を防ぐために、１つまたは複数の気密封止部が設けられる。
図２は、バックリーク燃料出口４４が電源プラグ３２上に配置された、第２の例示的な実施形態を示す。図示の実施形態では、電源プラグは、電力を作動装置６に供給するための電気的接続部を提供するのに加えて、バックリーク燃料流のための、具体的には、バックリーク燃料を燃料管理システムに戻すための液圧式接続部を提供するという二重の機能を実行する。図示の実施形態では、気密封止部４６の配置は、ＥＣＵの電気回路網内へのバックリーク燃料の漏出を防ぐように選択される。電気接点４２およびバックリーク燃料流間の接触の可能性を最小限にするために、更なる気密封止部が電源プラグ３２内に配置されてもよい。

図３は、バックリーク燃料出口４４が噴射装置本体８上に配置された、代替の実施形態を示す。制御室１０からのバックリーク燃料流は、上記と同様に第１の導管４０の方に導かれる。一方の端で第１の導管４０との接合部を形成し、バックリーク燃料出口４４に通じる出口導管４８が、第１の導管４０内のバックリーク燃料流をバックリーク燃料出口４４に導き、燃料は次に、上記と同様に燃料管理システムによって再循環される。

出口導管４８および第１の導管４０によって形成される接合部の後に配置される気密封止部６６は、第１の導管４０内に配置される。気密封止部６６は、電気プラグ３２内へのバックリーク燃料の流れを防ぐ。上述した実施形態でのように、電気モジュール２６の電力構成要素は、燃料噴射装置の動作中に電力構成要素およびバックリーク燃料間の接触を防ぐために、絶縁材料によって被覆され、または代わりに、保護筐体内に配置される。

上記実施形態は、バックリーク燃料出口４４が配置されうる２つの異なる例のみを開示するが、実際には、バックリーク燃料出口４４の位置は、燃料噴射装置が使用される機関の形態によって規定される傾向にある。したがって、バックリーク燃料出口４４の他の代替の配置が想定される。加えて、電気プラグ３２の電気的構成要素内へのバックリーク燃料のいかなる漏出も防止するために要求される気密封止部４６、６６の位置は、バックリーク燃料出口４４の位置に基づいて決定される。

図４は、バックリーク燃料流混合物がバックリーク燃料流を第２の燃料流と混合することによって形成される、代替の例示的な実施形態を示す。好適には、第２の燃料流は、結果として生じる混合物がバックリーク燃料流より低い温度を有するように、より低い温度である。バックリーク燃料流混合物は次に第１の導管４０を通って導かれ、その後、燃料噴射装置から排出され、燃料管理システムによって再使用するために再循環される。第１の導管４０を通過する際、バックリーク燃料流混合物は周囲の噴射装置構成要素より低い温度を有するため、バックリーク燃料流混合物は冷却機能を行う。本明細書では、バックリーク燃料流という用語は、制御弁の開放時に制御室から直ちに排出されるバックリーク燃料流を指すように使用され、バックリーク燃料流混合物という用語は、バックリーク燃料流および第２の入力燃料流によって形成された混合物に関係する。第２の燃料流は、噴射装置ノズル２からもたらされるものではない。好適な実施形態では、第２の燃料流は、燃料槽から直接供給され、バックリーク燃料流と混合する噴射装置本体内に直接入力される。実施形態のより詳細な説明が後に続く。

第２の導管５０が、通路を提供するために噴射装置本体８内に機械加工され、制御弁４の作動中、第２の燃料流は、この通路を通って噴射装置本体８内に入力され、制御室１０から排出されたバックリーク燃料流と混合されてもよい。第２の燃料流を導入する目的は、作動装置６を含む電気モジュール２６を冷却することに加えて、第１の導管４０を取り囲む材料を冷却するためにバックリーク燃料流を使用することである。これは、第２の入力燃料流の温度がバックリーク燃料流の温度より低いことを必要とする。バックリーク燃料流混合物の形成に続いて、混合物はその後、第１の導管４０を通って導かれる。

バックリーク燃料流および第２の入力燃料流は、燃料噴射装置の任意の低圧領域内で混合されてもよい。例えば、燃料噴射装置の形態に応じて、低圧領域は、ノズル室および制御室の両方の外部に配置されてもよく、作動装置が開位置にあるときの、制御室の減圧中に排出されるバックリーク燃料流と第２の入力燃料流が混合されるように配置される。２つの燃料混合物が混合される正確な位置は、第２の入力燃料流の圧力が混合点でのバックリーク燃料流混合物の圧力よりも大きいことを保証するように選択される。これは、バックリーク燃料流混合物が第２の燃料流導管５０を介して漏れないことを保証する。

代わりに、第２の燃料流導管５０は、いかなるバックリーク燃料流混合物も第２の燃料流導管５０を介して漏れるのを防止するために配置された戻止弁（一般には逆止弁または一方向弁とも呼ばれる）が取り付けられてもよい。

第２の入力燃料流の要求される圧力は、第２の燃料流導管５０を、従来は燃料噴射装置内の燃焼のための燃料を入力するために使用される、燃料管理システム内に存在する１つまたは複数の燃料ポンプに作動的に接続することによって得られてもよい。

動作の際に、燃料噴射装置の内部構成要素の温度、および、同様に噴射装置本体８内の構成要素の温度は、高圧入力燃料の温度によって主に決定される。第１の導管４０を通るより低温のバックリーク燃料混合物の流れは、噴射装置の内部構成要素の温度を冷却する／低下させる所望の効果を有する。

バックリーク燃料混合物は、バックリーク燃料流出口４４を介して第１の導管４０から排出される。バックリーク燃料流出口４４の位置は、燃料噴射装置が使用される機関の形態に依存することになる。例えば、そして、前述の実施形態で説明したように、バックリーク燃料流出口４４は、代わりに、図４に示すように噴射装置本体８に当接された電源プラグ３２に配置されてもよく、または、図３の実施形態のために例示したように出口導管４８を介して噴射装置本体８自体に配置されてもよい。同様に、電源プラグ３２内の電気的構成要素および／またはＥＣＵの電気回路網内への燃料の漏出を防ぐために要求される気密封止部４６、６６の位置は、バックリーク流出口４４の位置に基づいて選択される。

例示的な一実施形態では、第２の燃料流は、定期的な頻度で第２の導管５０内に入力されてもよく、定期的な頻度は、ＥＣＵによって調整されてもよく、燃焼のための燃料が燃料噴射装置内に入力される速度と、バックリーク燃料流が発生される速度とに比例することになる。したがって、図４に示す実施形態では、燃料噴射装置の構成要素の動作温度は、より低い温度／圧力の第２の入力燃料流を備えない燃料噴射装置に関する等価の動作温度より低い。より低い動作温度は、燃料噴射装置の動作寿命を積極的に増加させる。例えば、堆積付着物の形成、燃料噴射装置内の材料の変形および劣化はすべて低減され、それによって経時的な作動装置の性能を改善する。さらに、電気モジュールの寿命は、燃料噴射装置および電気モジュールをより低い動作温度に維持することによって、大幅に改善される。具体的には、作動装置の巻線の寿命は、より低い動作温度を維持することによって増加される。同様に、電気モジュールの合成樹脂被覆に対する摩耗は低減される。

代替の実施形態では、第２の燃料流は、一定の速度で第２の導管５０内に入力される。このような実施形態は、ＥＣＵによるどのような監視も必要としない。
代わりに、第２の燃料流が第２の導管５０内に入力される速度は、冷却が必要とされるか否かに依存して調整および変更される。このような実施形態では、ＥＣＵは、燃料噴射装置構成要素の動作温度を監視し、測定された温度に基づいて、冷却が必要とされるか否かを決定する制御システムを備えてもよいことが想定される。例えば、事前に確立されたしきい値温度に達した場合、ＥＣＵは、第２の燃料流を燃料噴射装置内に入力することによって冷却を開始してもよい。

圧電作動装置の性能は、高い動作温度によって、圧電作動装置に作動的に接続された電力構成要素内の電気抵抗の増加から結果として生じる、作動装置に供給される電力の減少に起因する負の影響を受ける。

作動装置が電磁ソレノイドである実施形態では、高い動作温度での磁気性能の低下はまた、しばしば、温度上昇に伴う作動装置内の巻線の機械的強度の低下の結果として主に観測される。

燃料噴射装置内のより低い動作温度を維持することは、作動装置の性能を改善することによって噴射装置の動作を改善する。
図５は、モジュールの長さが調整可能である、本発明の実施形態による電気モジュール５２を示す。電気モジュール５２は、作動装置６と、噴射装置本体８に当接された電源プラグ３２（図５には示さず）にモジュールを作動的に接続する電気接点３４を含む電力構成要素とを備える。モジュールの本体は、長さが可変であり、好適実施形態では、圧縮可能なコイルばね５４で構成され、長さは、必要とされる燃料噴射装置の第１の導管４０内にモジュール５２を取り付けるために必要な量だけコイルばね５４を選択的に圧縮することによって可変である。好適実施形態では、電力構成要素は、電力供給手段として電気導体３０を含む。これらは、作動装置６に電力を供給するための、圧縮可能なコイルばね５４内に配置された導電線であってもよい。

電気モジュール５２の最大長は、圧縮されていないコイルばね５４の長さに比例する。導電線は、コイルばね５４が圧縮されていない状態のとき、電気モジュール５２に取り付けられる。したがって、導電線の長さは、圧縮されていないコイルばねの長さに基づいて決定される。このように、燃料噴射装置内に挿入されたときの電気モジュール５２の動作長にかかわらず、電気的接続は常に確立され得る。

製造中、コイルばね５４は少なくとも、モジュール５２を燃料噴射装置の第１の導管４０内に取り付けるために必要とされる量だけ圧縮され、典型的には、挿入時に完全に圧縮される。電気モジュール５２の本体としてのコイルばね５４の使用は、電気モジュール５２の製造が効率化されることを可能にする。同じ電気モジュール５２の形式（model）が、いくつかの異なる長さの燃料噴射装置に取り付けられてもよい。これは、（電気的接続が組み立て時にコイルばねの圧縮および伸張によって影響されないことを保証するために）電気導線の長さを形式間で変更することを必要とする可能性がある。これは、重要な利点を製造業者に提供し、電気モジュールのいくつかの異なる生産ラインを動かすのではなく、可変長の電気モジュール５２のための１つの生産ラインのみが必要とされる。

図５は第１の導管と別個のものとしてバックリーク流導管５６を示すが、可変長の電気モジュール５２は、前述の例示的な実施形態のいずれかと共に使用されてもよいことが想定される。例えば、可変長の電気モジュール５２は、噴射装置のバックリーク燃料流を導くために第１の導管４０が使用される上述の実施形態と共に使用されてもよい。このような実施形態では、導電線と関係してもよい電力供給手段３０は、バックリーク燃料流および電力供給手段３０間の接触を防ぐために、絶縁材料で被覆されてもよい。

図６は、可変長の電気モジュール５２を備える本発明の実施形態を示し、第１の導管４０は、第１の導管４０との接合を形成する出口導管４８を介して噴射装置本体８に当接されたバックリーク燃料出口４４にバックリーク燃料流を導くために使用される。

図７は、本発明の実施形態によって使用される可変長の電気モジュール５２を示す。前述したように、モジュールの本体は圧縮可能なコイルばね５４を備える。電力供給手段３０（すなわち導電線）は、コイルばね５４内に配置される。好適実施形態では、作動装置６はコイルばね５４の一方の端部に配置され、電気接点３４はコイルばね５４の反対側の端部に配置される。

同様に、可変長の電気モジュールの実施形態は、第１の導管とは別個のバックリーク燃料導管を備える従来の先行技術の燃料噴射装置で使用されてもよい。
代替の実施形態では、コイルばね５４は、可変長のばね座金のような任意の弾性要素で置き換えられてもよい。このような可変長の電気モジュールの動作は、前述した実施形態と同じである。

本明細書に記載された実施形態は、例示の目的のみのためであり、本明細書に記載された実施形態の要素の任意の組み合わせが想定され、本発明の範囲内であることが理解されるべきである。

Claims (10)

1. 燃料を内燃機関に供給するために燃料噴射装置内で使用される電気モジュールであって、前記電気モジュール（５２）は、可変長を有し、
   前記電気モジュール（５２）を前記燃料噴射装置の電源プラグ（３２）に作動的に接続する電気接点（３４）と、
   前記燃料噴射装置内に配置された制御弁（４）を作動的に制御する作動装置（６）と、
   保護筐体内に配置され、前記電気接点（３４）が前記燃料噴射装置の前記電源プラグ（３２）に作動的に接続されたときに前記作動装置（６）に電力を供給するために前記電気接点（３４）および前記作動装置（６）間の電気的接続を提供する電気導体（３０）とを備える電気モジュールにおいて、
   前記電気モジュール（５２）の本体は、圧縮可能な弾性要素（５４）を備えており、前記電気モジュール（５２）の長さは前記弾性要素（５４）を圧縮することによって可変となる、電気モジュール。
2. 前記弾性要素（５４）はコイルばねである、請求項１に記載の電気モジュール。
3. 前記弾性要素（５４）はばね座金である、請求項１に記載の電気モジュール。
4. 燃料を内燃機関に供給するために使用される燃料噴射装置であって、前記燃料噴射装置は、
   第１の導管（４０）を備える噴射装置本体（８）と、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電気モジュール（５２）と、
   前記燃料噴射装置に電力を供給する電源プラグ（３２）とを備え、
   前記噴射装置本体（８）は、前記燃料噴射装置からのバックリーク経路が前記第１の導管（４０）の少なくとも一部を通るように前記燃料噴射装置内に配置される、燃料噴射装置。
5. 前記第１の導体（４０）の壁と前記電気モジュール（５２）の壁との間に隙間が形成され、バックリーク燃料流が、形成された前記隙間を通過できるように、前記第１の導管（４０）の幅が選択される、請求項４に記載の燃料噴射装置。
6. 前記噴射装置本体（８）には第２の導管（５０）が設けられ、前記第２の導管（５０）は、使用時に、前記噴射装置本体（８）を通る第２の燃料流のための入力流路を提供するように配置され、前記第２の燃料流は、バックリーク燃料流混合物を形成するようにバックリーク燃料流と混合されるために使用され、
   前記バックリーク燃料流混合物は、前記第１の導管（４０）の少なくとも一部を通って導かれる、請求項４または５に記載の燃料噴射装置。
7. 前記バックリーク燃料混合物は、制御弁（４）を開くことによって前記燃料噴射装置内で発生されるバックリーク燃料流と、
   前記燃料噴射装置の外部に配置された燃料源によって供給される前記第２の入力燃料流とを備える、請求項６に記載の燃料噴射装置。
8. 前記バックリーク燃料流混合物は、
   ａ）前記電気モジュール、
   ｂ）前記作動装置、
   ｃ）前記噴射装置本体のうちの１つまたは複数を冷却するために使用される、請求項６または７に記載の燃料噴射装置。
9. 前記バックリーク経路からのバックリーク燃料流出口が前記電源プラグ（３２）に配置され、前記電源プラグ（３２）は、前記バックリーク燃料流および前記電源プラグ（３２）内の電気的接続部間の接触を防止するために気密封止部（４６）を有する、請求項４から８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
10. 前記バックリーク経路からのバックリーク燃料流出口が前記噴射装置本体（８）に配置され、前記噴射装置本体（８）には前記第１の導管（４０）に結合された第３の導管（４８）が配置され、前記バックリーク経路は、前記第３の導管(４８)を介して前記第１の導管（４０）から延びており、
    前記第１の導管（４０）には、前記第１の導管（４０）から前記電源プラグ（３２）へのバックリーク燃料の流れを防止するために、気密封止部（６６）が配置される、請求項４から８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。