JP2018021553A

JP2018021553A - 内燃機関用の燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2018021553A
Application number: JP2017145490A
Authority: JP
Inventors: マドゼンエリク; Madsen Erik; バインドルルーペアト; Baindl Rupert
Original assignee: Neander Motors AG
Current assignee: Neander Motors AG
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-02-08
Also published as: US10316809B2; EP3276155B1; EP3276155A1; ES2735432T3; US20180030942A1; DE102016009079A1

Abstract

【課題】燃料噴射ノズルを、内燃機関内の所定の位置で確実に保持することができ、燃料噴射ノズルの簡単な取付けを可能にする構成を提供する。【解決手段】保持装置４は、孔の外側に固定ブシュ１８を有しており、周壁体９は、半径方向の挿入エレメント２０を用いて軸方向および半径方向において固定ブシュ１８に固定されており、燃料噴射ノズル３の周壁体９の軸線方向で見て、燃料噴射ノズル３の第１の半径方向ストッパ２１と固定ブシュ１８の第２の半径方向ストッパ２２との間においてばねシステム２３が有効であり、ばねシステム２３は、第３の半径方向ストッパ２４を用いて、挿入エレメント２０のロック部材システム２５に向かって固定ブシュ１８を移動させようとし、ロック部材システム２５は、周壁体９に取り付けられた第４の半径方向ストッパ２６に支持されている。【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも１つの燃料噴射ノズルを有する、請求項１の前段部に記載された、内燃機関用の燃料噴射装置に関する。

特開平０３−１８２６８０号公報に基づいて、内燃機関の燃料噴射ノズルがシリンダヘッドの孔内に配置されている装置が公知である。この装置は、二腕式レバーの形式で設計された保持装置を有しており、この保持装置は、一方では第１のアームで燃料噴射ノズルのカラー状のストッパに係合し、他方では第２のアームでシリンダヘッドねじのねじ頭に係合している。両方のアームの間には、固定ねじが延びており、この固定ねじは、シリンダヘッドにおけるねじ山にねじ込まれており、燃料噴射ノズルを、シール部材を介して、シリンダヘッドの孔内におけるストッパに緊締している。さらに、燃料噴射ノズルのノズル先端は、シリンダヘッドにおける貫通開口を貫通しており、これにより内燃機関の燃焼室に接続されている。

独国特許出願公開第１９５５４０６５号明細書に開示された、保持体内に噴射ノズルを固定する構造アセンブリは、噴射ノズルのための収容開口を備えている。噴射ノズルには緊締エレメントが取り付けられている。固定ねじを用いて緊締エレメントは、保持体に結合されており、つまり噴射ノズルは、収容開口内におけるストッパに摩擦力結合式（kraftschluessig）に接触している。噴射ノズルとストッパとの間には、シール円板が取り付けられている。そして噴射ノズルのノズル先端は、保持体における貫通開口を貫いているので、後置された燃焼室内に燃料をもたらすことができる。

本発明の課題は、内燃機関において作動する、燃料噴射装置の燃料噴射ノズルのために、一方では燃料噴射ノズルを内燃機関内で所定の位置で確実に保持することができ、他方ではこのような燃料噴射ノズルの簡単な取付けを可能にする構成を提供することである。しかしながらまた、このとき、このような構成があまり高価でない手段によって実現可能であることも望まれている。

本発明によれば、この課題は請求項１に記載の特徴によって解決される。本発明を構成するその他の特徴は、従属請求項に記載されている。

本発明によって主として得られる利点は、燃料噴射ノズルの保持装置が、シリンダヘッドにおける孔の外側に固定ブシュを有しており、固定ブシュに噴射ノズルの周壁体が、半径方向の挿入エレメントを用いて軸方向および半径方向において固定されている、という典型的な構造を有していることにある。このとき、周壁体の軸線方向で見て、燃料噴射ノズルの第１の半径方向ストッパと固定ブシュの第２の半径方向ストッパとの間においてばねシステムが有効である。そして、このばねシステムは、第３の半径方向ストッパを用いて、周壁体に取り付けられた第４の半径方向ストッパに支持されている、挿入エレメントのロック部材システムに向かって固定ブシュを移動させようとする。

例を挙げると、挿入エレメントは、Ｕ字形の固定クランプとして形成されている。固定クランプは、互いに平行な２つの脚と両方の脚を結合する横ウェブとから成り、脚は第１および第２のロック部材を形成し、横ウェブは第３のロック部材を形成している。強調すべきことは、少なくとも第１および第２のロック部材は、四角形の横断面を有しているということである。構造的に好適なことに、第１および第２のロック部材は、燃料噴射ノズルの周壁体の半径方向で見て、内側の画定部と外側の画定部とを有しており、内側の画定部は周壁体の第１の扁平面取り部と共働し、かつ外側の画定部は固定ブシュの第２の扁平面取り部と共働する。固定クランプを最適化するために、固定クランプの横ウェブは、周壁体の半径方向で見て、固定ブシュの軸方向の固定カラーを用いて固定される。

標準的なばねシステムは、このばねシステムが、周壁体の第１のストッパと固定ブシュの第２のストッパとの間においてリング形状に形成されていることによって設置される。これは、ばねシステムが、ゴムまたはエラストマ製のばね装置とばね鋼製の圧縮ばねとから形成され、このばね装置と圧縮ばねとが、軸線方向で見て相前後して位置しており、圧縮ばねは第１のストッパに支持され、かつばね装置が第２のストッパに支持されることで補足される。さらに付言すれば、ばね装置は、横断面においてダブルＴ字形に形成されており、横ウェブによって結合された脚がシール体として、周壁体の第１の扁平面取り部と第２の扁平面取り部との間において有効である。

強度技術的に見て十分に考慮された構造は、固定ブシュが、燃料噴射ノズルの第２の端部領域の方向に鉢形囲繞部を備えており、鉢形囲繞部が、固定ブシュから離れる方向に延びる円錐形の第１の周壁部分を有しており、第１の周壁部分に円筒形の第２の周壁部分が接続していることによって実現可能である。さらに好適には、第２の周壁部分は、支持フランジによって画定される。

極めて好適な構造では、固定ブシュ、第１の周壁部分および第２の周壁部分は、一体の部材から製造された高強度の支持ブラケットとしてまとめられている。支持ブラケットの別の使用可能性は、支持ブラケットが、２つの燃料噴射ノズルを収容するように形成されており、内燃機関のハウジング部分にこの支持ブラケットを固定するために、噴射ノズルの間における中心長手方向平面において延びているただ１つの固定ねじが働き、固定ねじが、支持ブラケットの強化停止部によって取り囲まれたブラケット孔を貫通していることで可能である。支持フランジとハウジング部分の載置平面との間に、シール装置が設けられていることも目的にかなう。製造技術的に先駆的なことに、支持ブラケット、燃料噴射ノズル、ばねシステムおよび挿入エレメントは、予備製造された構造ユニットを形成している。

最後に、挿入エレメントとして形成された固定クランプを取り付けるのに適した着想豊かな方法では、支持ブラケットの固定ブシュ内にばねシステムを、次いで燃料噴射ノズルを挿入し、その後でそれぞれのばねシステムに、第１のストッパを介して燃料噴射ノズルの軸線方向において荷重を加え、挿入エレメントを半径方向において導入可能にし、固定ブシュの固定カラーが固定クランプの横ウェブを覆うように横ウェブに係合し、これにより固定クランプが、ばねシステムの荷重消滅後に半径方向において固定されるようにする。

次に図面を参照しながら、本発明の一実施形態を詳説する。

少なくとも１つの燃料噴射ノズルを有する、略示された燃料噴射装置を備えた内燃機関を部分的に示す斜視図である。図１に示した燃料噴射ノズルを軸方向および半径方向において固定する少なくとも１つの挿入エレメントと共に、図１の一部Ｘを部分的に断面しかつ拡大して示す図である。挿入エレメントと共に、図２の一部Ｙを拡大してかつ部分的に断面して示す図である。ほぼ図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図２に示した挿入エレメントを単独で示す斜視図である。ほぼ図３のＶＩ−ＶＩ線に沿って断面しかつ拡大して示す図である。図２および図３に示した挿入エレメントの第１の取付け位置を示す図である。図２および図３に示した挿入エレメントの第２の取付け位置を示す図である。ほぼ図１の矢印Ｚの方向から見た図である。ほぼ図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１のＸＩ−ＸＩ線に沿って断面しかつ拡大して示す図である。

水陸両用車両およびこれに類したものにおいて使用するのに適した内燃機関１（往復動ピストン構造形式）は、ディーゼルまたはガソリン用の燃料噴射装置２を有しており、かつ少なくとも１つの燃料噴射ノズル３を備えている。この燃料噴射ノズル３は、保持装置４を用いて、内燃機関１の機関ハウジング６のハウジング部分５に取り付けられている。この内燃機関１に近似した構造は、独国特許発明第１０２０１２０１５９０７号明細書に開示されており、この公知の内燃機関の機関ハウジングは、同様にシリンダヘッド７およびシリンダクランクケース８を有している。

燃料噴射ノズル３は、円筒形の周壁体９を備えており、この周壁体９は少なくとも部分的に、シリンダヘッド７の孔１０内に導入されていて、ノズル先端１１で、シリンダヘッド７と往復動ピストン１３との間における燃焼室１２に燃料を供給する。そして燃料噴射ノズル３は、保持装置４および例えば固定ねじ１５を介して、機関ハウジング６のハウジング部分５に保持される。燃料噴射ノズル３の第１の端部領域１６は、保持装置４を用いて、シリンダヘッド７における孔１０の内部において孔当接部１７に対して緊締されており（図２）、第１の端部領域１６と孔当接部１７との間にはシールエレメントが設けられていてよい。

孔１０の外側には、保持装置４に固定ブシュ１８が設けられており（図２および図３）、この固定ブシュ１８は内孔１９で周壁体９を取り囲んでいる。固定ブシュ１８には、燃料噴射ノズル３または周壁体９が、（燃料噴射ノズル３または周壁体９の軸線方向Ａ−Ａに対して見て）半径方向の挿入エレメント２０を用いて、軸方向および半径方向において固定されている。燃料噴射ノズル３の周壁体９の軸線方向Ａ−Ａで見て、燃料噴射ノズル３の第１の半径方向ストッパ２１と固定ブシュ１８の第２の半径方向ストッパ２２との間において、ばねシステム２３が有効である。このばねシステム２３は、固定ブシュ１８を、第３の半径方向ストッパ２４を用いて、挿入エレメント２０のロック部材システム２５に向かって移動させようとし、このロック部材システム２５は、周壁体９の第４の半径方向ストッパ２６に支持されている。挿入エレメント２０は、Ｕ字形の固定クランプ２７として形成されており（図４および図５）、この固定クランプ２７は、２つの平行な脚２８，２９と両方の脚２８，２９を結合する１つの横ウェブ３０とから成っている。脚２８，２９は、第１および第２のロック部材３１，３２を形成しており、横ウェブ３０は第３のロック部材３３を形成している。平面Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃに位置しているロック部材３１，３２は、それぞれ正方形の横断面ＱＩ，ＱＩＩを備えている。これに対して、第３のロック部材３３の横断面ＱＩＩＩは、方形に形成されていてよく、第３のロック部材３３は、周壁体９を円弧形状に取り囲んでいる（図４）。

第１および第２のロック部材３１，３２は、燃料噴射ノズル３または周壁体９の半径方向Ｄ−Ｄで見て内側の画定部３４，３５と外側の画定部３６，３７とを有している。内側の画定部３４，３５は、周壁体９の第１の扁平面取り部３８，３９と共働し、かつ外側の画定部３６，３７は、固定ブシュ１８の第２の扁平面取り部４０，４１と共働する（図４）。固定クランプ２７の横ウェブ３０は、周壁体９の半径方向Ｄ−Ｄで見て（図２）、固定ブシュ１８の軸方向の固定カラー４２を用いて（図３）、半径方向Ｄ−Ｄにおいて固定され、固定カラー４２は、固定ブシュ１８の外周部４３に隣接して取り付けられている。

ばねシステム２３は、周壁体９の第１のストッパ２１と固定ブシュ１８の第２のストッパ２２との間においてリング形状に形成されている（図６）。そしてばねシステム２３は、ゴム、エラストマまたはこれに類したものから成るばね装置４４とばね鋼から成る圧縮ばね４５とを有しており、ばね装置４４と圧縮ばね４５とは、半径方向平面Ｆ−Ｆにおいて互いに当接している。圧縮ばね４５は、第１のストッパ２１に支持されており、ばね装置４４は、第２のストッパ２２に支持されている。ばね装置４４は、横断面においてダブルＴ字形に形成されており、シール体４６として、かつ横ウェブＱｓによって結合された脚ＳｃｈＩ，ＳｃｈＩＩで、周壁体９の第１の扁平面取り部３８，３９と第２の扁平面取り部４０，４１との間で有効である（図４および図６）。

固定ブシュ１８は、燃料噴射ノズル３の第２の端部領域４７に向かって、鉢形囲繞部４８を備えている。この鉢形囲繞部４８は、固定ブシュ１８から離れる方向に延び固定ブシュ１８から拡大する円錐形の第１の周壁部分４９を有しており、この第１の周壁部分４９には、円筒形の第２の周壁部分５０が接続している。この円筒形の第２の周壁部分５０は、支持フランジ５１によって画定される。さらに、固定ブシュ１８、第１の周壁部分４９、第２の周壁部分５０および支持フランジ５１は、一体の部材から製造された高強度の支持ブラケット５２として示されている（図２および図３）。この支持ブラケットの材料としては、金属、複合材料またはこれに類したものが適している。

支持ブラケット５２は、燃料噴射ノズル３を収容するのに適している。しかしながらまた、この支持ブラケット５２の構造を、支持ブラケット５２に２つの燃料噴射ノズル３，３’が固定可能であるように構成することも可能である（図２）。そのために、ただ１つの保持手段として固定ねじ１５が提供されており、この固定ねじ１５は、支持ブラケット５２を内燃機関１の機関ハウジング６のハウジング部分５において所定の位置で保持する。固定ねじ１５は、支持ブラケット５２の固定ブシュ１８，１８’の内孔１９，１９’の間における中心長手方向平面Ｅ−Ｅにおいて、支持ブラケット５２の補強停止部（Verstaerkungsabstellung）５４におけるブラケット孔５３を貫通している。支持ブラケット５２の支持フランジ５１とハウジング部分５の載置平面５５との間には、シール装置Ｄｖが設けられている。図示の実施形態では、支持ブラケット５２、燃料噴射ノズル３，３’、ばねシステム２３，２３’および挿入エレメント２０，２０’もしくは固定クランプ２７，２７’は、予備製造された構造ユニット５６を形成している（図２）。

最後に付言すると、挿入エレメント２０，２０’として形成された固定クランプ２７，２７’または燃料噴射ノズル３，３’を取り付けるために下記の方法を使用することが勧められる。すなわち、固定ブシュ１８内にばねシステム２３が挿入され、その後で例えば燃料噴射ノズル３が挿入される。次いで、ばねシステム２３は、第１のストッパ２１を介して燃料噴射ノズル３の軸線方向Ａ−Ａにおいて荷重を加えられ、これにより固定クランプ２７は燃料噴射ノズルの半径方向Ｄ−Ｄにおいて導入可能であり、このとき固定ブシュ１８の軸方向の固定カラー４２は、固定クランプ２７の横ウェブ３０を覆うように横ウェブ３０に係合し、これにより固定クランプ２７は、軸線方向Ａ−Ａにおけるばねシステムの荷重消滅後に半径方向において固定され、かつ燃料噴射ノズル３は支持ブラケット５２内で軸方向および半径方向においても固定される。燃料噴射ノズル３の分解は、逆の形式で行われる。

Claims

内燃機関用の燃料噴射装置であって、該燃料噴射装置は、少なくとも１つの燃料噴射ノズルを有しており、該燃料噴射ノズルは、円筒形の周壁体が、少なくとも部分的にシリンダヘッドの孔内に導入され、かつノズル先端が、シリンダヘッドと往復動ピストンとの間の燃焼室に燃料を供給するようになっており、前記燃料噴射ノズルは、保持装置、例えば固定ねじを用いて前記内燃機関のハウジング部分に所定の位置で保持され、該保持装置は、前記燃料噴射ノズルの第１の端部領域を前記シリンダヘッドの前記孔の内部における孔ストッパに緊締している、燃料噴射装置において、
前記保持装置（４）は、前記孔（１０）の外側に固定ブシュ（１８）を有しており、前記周壁体（９）は、半径方向の挿入エレメント（２０）を用いて軸方向および半径方向において前記固定ブシュ（１８）に固定されており、前記燃料噴射ノズル（３）の前記周壁体（９）の軸線方向（Ａ−Ａ）で見て、前記燃料噴射ノズル（３）の第１の半径方向ストッパ（２１）と前記固定ブシュ（１８）の第２の半径方向ストッパ（２２）との間においてばねシステム（２３）が有効であり、該ばねシステム（２３）は、第３の半径方向ストッパ（２４）を用いて、前記挿入エレメント（２０）のロック部材システム（２５）に向かって前記固定ブシュ（１８）を移動させようとし、該ロック部材システム（２５）は、前記周壁体（９）に取り付けられた第４の半径方向ストッパ（２６）に支持されていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射装置。
前記挿入エレメント（２０）は、Ｕ字形の固定クランプ（２７）として形成されており、該固定クランプ（２７）は、互いに平行な２つの半径方向の脚（２８，２９）と該両方の脚（２８，２９）を結合する横ウェブ（３０）とから成っており、前記脚（２８，２９）は第１および第２のロック部材（３１，３２）を形成し、前記横ウェブ（３０）は第３のロック部材（３３）を形成している、請求項１記載の燃料噴射装置。
少なくとも前記第１および第２のロック部材（３１，３２）は、四角形の横断面（ＱＩ，ＱＩＩ）を有している、請求項２記載の燃料噴射装置。
前記第１および第２のロック部材（３１，３２）は、前記燃料噴射ノズル（３）の前記周壁体（９）の半径方向（Ｄ−Ｄ）で見て、内側の画定部（３４，３５）と外側の画定部（３６，３７）とを有しており、前記内側の画定部（３４，３５）は前記周壁体（９）の第１の扁平面取り部（３８，３９）と共働し、かつ前記外側の画定部（３６，３７）は前記固定ブシュ（１８）の第２の扁平面取り部（４０，４１）と共働する、請求項１から３記載の燃料噴射装置。
前記固定クランプ（２７）の前記横ウェブ（３０）は、前記周壁体（９）の半径方向（Ｄ−Ｄ）で見て、前記固定ブシュ（１８）の軸方向の固定カラー（４２）を用いて固定される、請求項１を引用する請求項２記載の燃料噴射装置。
前記ばねシステム（２３）は、前記周壁体（２３）の前記第１のストッパ（２１）と前記固定ブシュ（１８）の前記第２のストッパ（２２）との間において、リング形状に形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
前記ばねシステム（３２）は、ゴムまたはエラストマ製のばね装置（４４）とばね鋼製の圧縮ばね（４５）とを有しており、前記ばね装置（４４）および前記圧縮ばね（４５）は、前記軸線方向（Ａ−Ａ）において相前後して位置しており、前記圧縮ばね（４５）は前記第１のストッパ（２１）に支持され、かつ前記ばね装置（４４）は前記第２のストッパ（２２）に支持されている、請求項６記載の燃料噴射装置。
前記ばね装置（４４）は、横断面においてダブルＴ字形に形成されていて、脚（ＳｃｈＩ，ＳｃｈＩＩ）がシール体（４６）として、前記周壁体（９）の前記第１の扁平面取り部（３８，３９）と前記固定ブシュ（１８）の前記第２の扁平面取り部（４０，４１）との間において有効である、請求項４を引用する請求項７記載の燃料噴射装置。
前記固定ブシュ（１８）は、前記燃料噴射ノズル（３）の第２の端部領域（４７）の方向に鉢形囲繞部（４８）を備えており、該鉢形囲繞部（４８）は、前記固定ブシュ（１８）から離れる方向に延びる円錐形の第１の周壁部分（４９）を有しており、該第１の周壁部分（４９）に円筒形の第２の周壁部分（５０）が接続している、請求項１記載の燃料噴射装置。
前記第２の周壁部分（５０）は、支持フランジ（５１）によって画定される、請求項８記載の燃料噴射装置。
前記固定ブシュ（１８）、前記第１の周壁部分（４９）、前記第２の周壁部分（５０）および前記支持フランジ（５１）は、一体の部材から製造された高強度の支持ブラケット（５２）としてまとめられている、請求項９を引用する請求項１０記載の燃料噴射装置。
前記支持ブラケット（５２）は、２つの燃料噴射ノズル（３，３’）を収容するように形成されており、前記内燃機関（１）の前記機関ハウジング（６）の前記ハウジング部分（５）に前記支持ブラケット（５２）を固定するために、前記燃料噴射ノズル（３，３’）の間における中心長手方向平面（Ｅ−Ｅ）において固定ねじ（１５）が延びており、該固定ねじ（１５）は、前記支持ブラケット（５２）の強化停止部（５４）によって取り囲まれたブラケット孔（５３）を貫通している、請求項１を引用する請求項１１記載の燃料噴射装置。
前記支持フランジ（５１）と前記機関ハウジング（６）の前記ハウジング部分（５）の載置平面（５５）との間に、シール装置（Ｄｖ）が設けられている、請求項１１を引用する請求項１２記載の燃料噴射装置。
前記支持ブラケット（５２）、前記燃料噴射ノズル（３，３’）、前記ばねシステム（２３，２３’）および前記挿入エレメント（２０，２０’）は、予備製造された構造ユニット（５６）を形成している、請求項１を引用する請求項１２記載の燃料噴射装置。
請求項１から６および１２に記載の挿入エレメントとして形成された固定クランプを取り付ける方法であって、
固定ブシュ（１８または１８’）内にばねシステム（２３または２３’）を、次いで燃料噴射ノズル（３または３’）を挿入し、その後で前記ばねシステム（２３または２３’）に、第１のストッパ（２１）を介して前記燃料噴射ノズル（３または３’）の軸線方向（Ａ−Ａ）において荷重を加え、固定クランプ（２７）を半径方向（Ｄ−Ｄ）において導入可能にし、前記固定ブシュ（１８）の固定カラー（４２）が前記固定クランプ（２７）の横ウェブ（３０）を覆うように該横ウェブ（３０）に係合し、これにより前記固定クランプ（２７）が、軸線方向（Ａ−Ａ）における前記ばねシステム（２３または２３’）の荷重消滅後に半径方向において固定されるようにすることを特徴とする方法。