JP2018066469A - 燃料インジェクタのためのガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】燃料インジェクタ、特に燃料噴射システムのためのガスケットを提供する。【解決手段】ガスケット１００は、開口部２０と第１表面および第２表面を有する環状チューブを含み、前記第２表面は前記環状チューブの前記第１表面と反対側に位置する。前記環状チューブは内部部分および外部部分をさらに含み、前記ガスケットの前記内部部分および前記外部部分は前記第１表面を前記第２表面と連結させるように構成され、少なくとも前記内部部分および前記外部部分は可撓性物質を含み、前記環状チューブの前記開口部を介して前記環状チューブ内に満たされる流体と相互作用するように構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料インジェクタのためのガスケットに係り、より詳しくは、最適のインジェクタ位置と最適のインジェクタノズルの位置を提供することによりエンジン排気ガスだけでなく、燃料消費を低減させ全体的にエンジン効率を向上させることができる燃料インジェクタのためのガスケットにに関する。

本発明は、特に燃料噴射システムと関するもので、対応するガスケットいわゆるワッシャーを有する燃料噴射システムは、エンジンの燃焼チャンバー内での燃焼において重要な意味を有する。特に自動車の前記燃焼チャンバーの内部において、ピストンボウルレイアウトに対するインジェクタノズルの位置、主に穴の位置の相関関係は清浄燃焼のための主要原因である。
典型的に銅で製作されたワッシャーは多様な予め定められた厚さ、一例として１．０、１．５または２．０ミリメートルで利用可能である。つまり、ワッシャーの垂直範囲は予め定められ、これらの高さ或いは厚さはそれぞれ可変或いは調整されない。
自身のノズルを有するインジェクタは、インテクトの下端に配列されるワッシャーを使用してインジェクタのボア（ｂｏｒｅ）の内部に装着される。インジェクタノズルのチップは突出部を有する燃焼チャンバーの内部に伸び、突出部は実現されたワッシャーの厚さにより予め定められる。ワッシャーはインジェクタを燃焼チャンバーまたはシリンダーヘッドそれぞれにシーリング（ｓｅａｌ）されるようにする。したがって、ワッシャーは特にオイル−気密性（ｔｉｇｈｔ）およびガス気密性（ｇａｓｔｉｇｈｔ）を持たなければならない。

前述したように、既存のワッシャーは単に互いに異なる厚さで提供される。結果的にはインジェクタノズルの位置はピストンボウルの配置に対して一度だけ調整される。
言い換えると、エンジンの対応する燃焼チャンバーに対してワッシャーの厚さが較正（ｃａｌｉｂｒａｔｅ）されるため、ワッシャーの厚さは可変できず、これにより固定される。結果的には、高速および低速だけでなく最大動力と最小動力で使用される典型的なワッシャーはその高さが変更できない。したがって最新のワッシャーは燃焼チャンバーが作動するあいだにすべてのエンジンモードに対してインジェクタの位置またはインジェクタノズルの位置に折衷（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅ）される。
付加的に、排気ガス、特に粒子排出と燃料消費に関し、研究者らは互いに異なるエンジン作動モードのための「最適−ワッシャー−厚さ」があることを指摘した。

結果的に、燃料噴射システムが作動するあいだにインジェクタとインジェクタノズルの可変位置を容易に適応させる噴射システムのためのワッシャー（以下、ガスケットという）を開発する必要がある。したがって、噴射システムが最適モード下で動作できると共にオイル−気密性とガス気密性を共に有するように噴射器の位置の範囲に適応できるガスケットが必要である。つまり、ガスケットは作動するあいだにインジェクタとインジェクタノズルのすべての位置でオイルおよびガスに対する密閉および気密性を確保する必要がある。言い換えると、垂直に調整可能なガスケットに対する必要性があるが、ここでガスケットはオイル−気密性とガス気密性を有し、インジェクタノズルのチップは燃焼チャンバーの内部に可変的に伸びる。言い換えると、チップの突出は垂直に調整可能なガスケットの範囲内で変更できる。
特許文献１は、内燃機関の燃料噴射システムのための燃料インジェクタのデカップリングエレメント（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）に関連し、特に燃焼チャンバーの内部に燃料の直接的な噴射のための燃料噴射システムのデカップリングエレメントに関連する。

ＤＥ １０ ２００８ ００２ ６５４ Ａ１

本発明の目的は、燃料インジェクタ、特に燃料噴射システムのためのガスケットを提供することにある。

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本発明は、特に燃料噴射システムの燃料インジェクタのためのガスケットにおいて、開口部と第１表面および第２表面を有する環状チューブと、内部部分および外部部分と、
を含み、前記第２表面は前記環状チューブの前記第１表面と反対側に位置し、
前記ガスケットの前記内部部分および前記外部部分は、前記第１表面を前記第２表面と連結するように構成され
少なくとも前記内部部分および前記外部部分は可撓性物質を含み、前記環状チューブの前記開口部を介して前記環状チューブ内に満たされる流体と相互作用するように構成されることを特徴とする。

前記環状チューブは、独立した（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）環状ユニットであり、前記流体の圧力が前記環状チューブ内で一定であるように前記流体は前記開口部を介して前記環状チューブに進入したりまたは前記環状チューブから抜け出ることを特徴とする。

前記流体は、エンジン始動時に前記環状チューブに進入することを特徴とする。

前記環状チューブは、前記開口部を介して一定の圧力ソースと連結されるように構成されることを特徴とする。

前記流体は、オイルであることを特徴とする。

前記開口部は、前記ガスケットの前記外部部分に配列されることを特徴とする。

前記第１表面は少なくとも部分的に前記インジェクタ上に装着されるように構成され、前記第２表面は少なくとも部分的にシリンダーヘッド上に装着されるように構成されることを特徴とする。

前記内部部分はインジェクタノズル案内部を少なくとも部分的に含むことを特徴とする。

前記可撓性物質は、スプリング鉄製であることを特徴とする。

作動時、前記内部部分および前記外部部分は少なくとも部分的に原状回復可能に前記ガスケットの垂直範囲に斜線に変形可能であることを特徴とする。

前記内部部分の厚さは、前記外部部分の厚さと少なくとも部分的に互いに異なることを特徴とする。
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本発明によれば、ガスケットは最適のインジェクタ位置と最適のインジェクタノズルの位置を提供することができる。結果的には、ガスケットに基づいて、特にエンジン排気ガスだけでなく、燃料消費を低減することができ全体的なエンジン効率が最適化される。

従来のワッシャーの概略図である。 本発明の第一実施形態によるガスケットの概略図である。 本発明の第二実施形態による初期形態および負荷下でのガスケットの概略的な断面図である。 本発明の第二実施形態による初期形態および負荷下でのガスケットの概略的な断面図である。 本発明の第三実施形態によるガスケットの概略的な断面図である。 本発明の第四実施形態によるガスケットを有する燃料噴射システムの概略的な断面図である。

前記環状チューブ１０は中空形状あるいは環形状である。燃料噴射器システム１１０の構成要素がガス気密性（ｇａｓｔｉｇｈｔ）およびオイル−気密性（ｏｉｌ−ｔｉｇｈｔ）を確保するために容易に装着されるように第１表面１１および第２表面１２は平らである。
環状チューブ１０は、内部部分１３および外部部分１４を含み、内部部分１３および外部部分１４は環状チューブ１０の側面に相当する。環状チューブ１０内に位置する中空は内部部分および外部部分だけでなく、第１表面および第２表面によって囲まれる。環状チューブ１０の開口部２０は少なくとも部分的にガスケットの外部部分に配列される。
環状チューブ１０の中空を流体で満たすために開口部が設けられている。
内部部分１３および外部部分１４は少なくとも可溶性物質を含み、環状チューブの開口部を介して環状チューブ内に満たされて、流体３０と相互作用するように構成される。環状チューブ１０は流体で完全に満たされるが、第１表面１１および第２表面１２は可撓性物質を含み、第１表面１１および第２表面１２の原状回復可能な変形は燃料噴射システムの対応する構成要素であるインジェクタとシリンダーヘッドにより防止される。可撓性物質の厚さは可撓性ガスケット内で自身の機能に応じて変化できる。

本発明のアイディアは、特に燃料インジェクタのための可撓性ガスケットを提供することであり、ガスケットは燃料インジェクタの多様な位置をサポートすると共にオイル−気密性とガス気密性を有する。また、流体３０に起因し、エンジンが作動するあいだにインジェクタが最高位置に到達する場合にガスケット１００は初期の形状に復帰する。
したがって、最適のインジェクタ位置と最適のインジェクタノズル位置はここで記述するガスケットによって提供される。結果的には、ここで記述するガスケットに基づいて特にエンジン排気ガスだけでなく、燃料消費を低減できるように全体的なエンジン効率が最適化される。
本発明の一実施形態によれば、環状チューブ１０は独立した（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）環状ユニットであり、流体３０の圧力が環状チューブ１０内で一定であるように流体３０は開口部２０を通過して環状チューブ１０に進入するかまたは環状チューブ１０から抜け出る。流体３０の一定の圧力に基づいて、ガスケットの可撓性物質は作動するあいだの負荷（ｌｏａｄ）以後に自身の初期の形状に復帰する。つまり、負荷のあいだに流体３０は開口部２０を通過して環状チューブ１０を抜け出て負荷以降に開口部を通過して環状チューブ内に進入する。ガスケットは負荷状況以降に自身の初期の形状に復帰する傾向がある。したがって、ガスケットの形状は可逆的であり、ガスケットの形状はインジェクタまたはインジェクタノズルのそれぞれの位置にかかっている。

他の実施形態によれば、流体３０はエンジン始動時、環状チューブ１０に進入する。環状チューブ１０はガスケット１００を破損から保護するかまたは防止するためにエンジン始動時に流体３０を完全に満たす。
環状チューブ１０は開口部を通じて一定の圧力ソースと連結される。燃料噴射システムが作動するあいだに環状チューブ１０内の流体３０の圧力が一定であるように一定の圧力ソースが構成される。一定の流体圧力はここで記述した一定の圧力ソースによって容易に管理され。一定の圧力ソースは流体ポンプであり、流体３０はオイルである。オイルは自動車の燃焼エンジン（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ）の内部に供給される。したがって、ここで記述するガスケットは燃焼エンジンの燃料インジェクタ内で容易に統合される。一定のオイル圧力で環状チューブ内にオイルが均一に（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｌｙ）分布される。
開口部２０はガスケット１００の外部部分１４内に配列される。ガスケット１００の外部部分１４はガスケット１００の内部部分１３と反対側に位置する。開口部２０を外部部分１４に配列し、一定の圧力ソース、特に流体ポンプまたはオイルポンプがガスケットに容易に連結される。

第１表面１１は少なくとも部分的にインジェクタに装着、配列、または付着されるように構成され、第２表面１２は少なくとも部分的にシリンダーヘッドに装着、配列、または付着されるように構成される。ここで記述するガスケットは平らであるかまたは平面表面を有する第１表面１１および第２表面１２に起因して燃料噴射システムに容易に配列される。結果的には、ガスケット１００はオイル−気密性（ｏｉｌ−ｔｉｇｈｔ）およびガス気密性（ｇａｓｔｉｇｈｔ）を有する。つまり、ガスケット１００は任意の調整されたインジェクタ位置に対して燃焼チャンバーを密封させる。第１表面１１および第２表面１２は特にインジェクタまたはシリンダーヘッドそれぞれと同一平面上にある。
内部部分１３は少なくとも部分的にインジェクタノズル案内部を含む。インジェクタノズル案内部はガスケット１００を破損から保護するかまたは防止する。また、インジェクタノズル案内部に起因して、インジェクタノズルまたはインジェクタノズルのチップはガスケット１００内に容易に挿入されるかまたはプラグインされる。

可撓性物質７はスプリング鉄製である。スプリング鉄製は特に非常に高い降伏強度（ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を有する低−合金、中間−炭素鉄製または高−炭素鉄製である。これは相当な曲げまたはねじれにもかかわらず、ガスケット１００が自身の初期または元の形状に復帰することを可能にする。ここで記述するスプリング鉄製は特定製品のための要求事項を満足させるためにまた、硬化されるかテンパリング（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）される。ガスケット１００はスプリング鉄製で完全に製作することができる。
ガスケット１００の垂直範囲は作動するあいだにインジェクタの位置によって変化する。ガスケット１００は互いに異なるエンジン作動モードに対して「最適−ガスケット−厚さ」に適応される。
内部部分１３および外部部分１４はガスケット１００の垂直範囲に斜線方向に少なくとも部分的に原状回復が可能なように変形される。ガスケット１００の臨時の厚さは「垂直範囲」という用語として理解しなければならない。内部部分１３および外部部分１４は実質的に反対方向に変形され、ここで内部部分１３の変形の方向はインジェクタノズルの形状によって予め定められる。

したがって、内部部分１３および外部部分１４は、ガスケット１００の高さを減少させることを付加的に可能にすることができ、ここで、インジェクタノズル案内部はガスケット１００の最小の高さを制限することができる。つまり、インジェクタノズル案内部によってここで記述するガスケット１００の最小厚さが予め定義される。予想される調整範囲は最大２ミリメートルである。インジェクタ力または負荷を変更し、インジェクタの任意の位置はガスケット１００によって可変調整され、一例として０．５ないし２．０ｍｍで調整される。インジェクタの負荷がガスケット１００の環状チューブ１０内の流体３０の一定の圧力よりさらに高い場合、ガスケット１００はまたインジェクタ１００の特定位置に留まる。
内部部分１３の厚さは、外部部分１４の厚さと少なくとも部分的に互いに違う。内部部分１３または外部部分１４の厚さを可変とし、ガスケット１００のうち環状チューブ１０の変形が容易に変更される。内部部分１３および外部部分１４の厚さはインジェクタ移動方向または垂直範囲に対し、一般に斜線となり、特に垂直である。これとは異なり、負荷のあいだに内部部分１３および外部部分１４の変形は同時に実現され、ここで内部部分１３および外部部分１４は実質的に同じ厚さを有する、

図１は従来のワッシャーの概略図である。
ワッシャーＷ１は、予め定められた厚さまたは垂直範囲Ｄ５を有する。ワッシャーは１．０、１．５または２．０ミリメートルの厚さで利用できる。ワッシャーＷ１の厚さはインジェクタの位置に対して変更または調整できない。言い換えると、インジェクタノズルＮ１（図６参照）の突出部またはインジェクタノズルのチップＴ１の突出部は予め定められる。結果的には、ワッシャーが固定された垂直範囲または厚さＤ５をそれぞれ有するため、燃焼エンジンはインジェクタノズルの位置に対して最適モード条件下で運転されない。ワッシャーＷ１は典型的に銅で製作される。

図２は本発明の第一実施形態によるガスケット１００の概略図である。
燃料噴射システム１１０（図６参照）のためのガスケット１００は、開口部２０と第１表面１１および第２表面１２を有する環状チューブ１０を含み、ここで第２表面１２は環状チューブ１０の第１表面１１と反対側に位置する。ガスケット１００は内部部分１３および外部部分１４をさらに含み、ここでガスケット１００の内部部分１３および外部部分１４は第１表面１１を第２表面１２と連結するように構成され、少なくとも内部部分１３および外部部分１４は可撓性物質７を含み、環状チューブ１０の開口部２０を介して環状チューブ内に満たされる流体３０と相互作用するように構成される（図３、４および５を参照）。開口部２０は流体ポンプ、特にオイルポンプのような一定の圧力ソース３１と連結される。一定の圧力ソース３１は環状チューブ１０内の流体３０の圧力が燃料噴射システム１１０が作動するあいだに一定であるように構成される。一定の流体圧力はここで記述する一定の圧力ソース３１、一例として流体ポンプによって容易に管理される。言い換えると、流体３０はガスケット１００内で均一に（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｌｙ）分配される。流体３０はオイルでありる。開口部２０はガスケット１００の外部部分１４上に配置される。ガスケットはスプリング鉄製、例えば７ＣｒＮｉＡｌ１７７Ｋ＋Ａ（ＤＩＮ１７２２４） ｏｒ ５５Ｃｒ３（ＤＩＮ１７２２１）で製作される。

図３および図４は本発明の第二実施形態による初期形態および負荷下でのガスケットの概略的な断面図である。
図３は図２に基づいて初期状態でのガスケット１００を示す。流体３０、一例としてオイルがガスケット１００の環状チューブ１０に進入するため、初期状態はエンジン始動時に得られる。
図４はガスケットが負荷下にある点で異なるが。図３に基づいて説明する。図４に示すように、内部部分１３および外部部分１４はガスケット１００の垂直範囲Ｖ１に斜線方向に少なくとも部分的に原状回復が可能なように変形される。ガスケット１００の垂直範囲Ｖ１はインジェクタ移動方向Ｍ１に平行である。内部部分１３および外部部分１４は実質的に逆方向に変形され、ここで内部部分１３の変形方向は噴射器ノズルＮ１の形状によって予め定められる。
図５は本発明の第三実施形態によるガスケットの概略的な断面図である。
図５はインジェクタノズル案内部１５を有する図４に基づく。インジェクタノズル案内部１５は内部部分１３の原状回復可能な変形領域１３’上に配列される。参照符号３０はオイルの均一な分布を示す。一定のオイル圧力レベルによって、インジェクタ４０（図６参照）の移動に対する一定のカウンター圧力（ｃｏｕｎｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が維持可能である。

第１表面１１は少なくとも部分的に燃料噴射システム１１０のインジェクタ４０上に装着されるように構成され、第２表面１２は少なくとも部分的に燃料噴射システム１１０のシリンダーヘッド５０上に装着されるように構成される。内部部分１３の厚さＤ１は外部部分１４の厚さＤ２と少なくとも部分的に互いに異なる。内部部分１３または外部部分１４の厚さＤ１、Ｄ２を可変させ、ガスケット１００の環状チューブ１０の変形は容易に変更される。内部部分１３および外部部分１４の厚さは、垂直範囲Ｖ１またはインジェクタ移動方向Ｍ１に対して斜線に形成され、また垂直に形成される。これとは異なり、負荷のあいだの内部部分１３および外部部分１４の変形が同時に実現され、ここで内部部分および外部部分１３、１４は実質的に同一厚さＤ１、Ｄ２を有する。

図６は本発明の第四実施形態によるガスケットを有する燃料噴射システムの概略断面図である。
図６の燃料噴射システム１１０はインジェクタの表面４１を有するインジェクタ４０とシリンダーヘッド表面５１を有するシリンダーヘッド５０を示す。ガスケット１００はインジェクタ表面４１とシリンダーヘッド表面５１との間に配置され、ここでインジェクタ表面４１とシリンダーヘッド表面５１は互いに対向する。インジェクタノズルＮ１またはインジェクタノズルのチップＴ１はガスケット１０内に配置されるか挿入される。インジェクタノズルＮ１はインジェクタノズル案内部１５と接触状態である。
前述したガスケットは自動車と関連して説明した。当該技術分野で通常の知識を有する者はここで説明したガスケットが噴射システムに基づく燃焼エンジンを含む多様な対象に適用され得ることを明らかでかつ明白に理解できるであろう。

７ 可撓性物質
１０ 環状チューブ
１１ 第１表面
１２ 第２表面
１３ 内部部分
１４ 外部部分
１５ インジェクタノズル案内部
２０ 開口部
３０ 流体
３１ 一定の圧力ソース
４０ 噴射器
４１ インジェクタ表面
５０ シリンダーヘッド
５１ シリンダーヘッド表面
１００ ガスケット
１１０ 燃料噴射システム
Ｖ１ 垂直範囲
Ｄ１ 内部部分の厚さ
Ｄ２ 外部部分の厚さ
Ｗ１ ワッシャー
Ｎ１ インジェクタノズル
Ｔ１ インジェクタノズルのチップ
Ｍ１ インジェクタの移動方向

Claims (11)

1. 燃料噴射システムの燃料インジェクタのためのガスケットにおいて、
   開口部と第１表面および第２表面を有する環状チューブと、
   内部部分および外部部分と、
   を含み、
   前記第２表面は、前記環状チューブの前記第１表面と反対側に位置し、
   前記ガスケットの前記内部部分および前記外部部分は、前記第１表面を前記第２表面と連結するように構成され、
   少なくとも前記内部部分および前記外部部分は可撓性物質を含み、前記環状チューブの前記開口部を介して前記環状チューブ内に満たされる流体と相互作用するように構成されることを特徴とするガスケット。
2. 前記環状チューブは、独立した（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）環状ユニットであり、前記流体の圧力が前記環状チューブ内で一定であるように前記流体は前記開口部を介して前記環状チューブに進入したりまたは前記環状チューブから抜け出ることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
3. 前記流体は、エンジン始動時に前記環状チューブに進入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスケット。
4. 前記環状チューブは、前記開口部を介して一定の圧力ソースと連結されるように構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のガスケット。
5. 前記流体は、オイルであることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載のガスケット。
6. 前記開口部は、前記ガスケットの前記外部部分に配列されることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載のガスケット。
7. 前記第１表面は少なくとも部分的に前記インジェクタ上に装着されるように構成され、前記第２表面は少なくとも部分的にシリンダーヘッド上に装着されるように構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れか一項に記載のガスケット。
8. 前記内部部分はインジェクタノズル案内部を少なくとも部分的に含むことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか一項に記載のガスケット。
9. 前記可撓性物質は、スプリング鉄製であることを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか一項に記載のガスケット。
10. 作動時、前記内部部分および前記外部部分は少なくとも部分的に原状回復可能に前記ガスケットの垂直範囲に斜線に変形可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項９の何れか一項に記載のガスケット。
11. 前記内部部分の厚さは、前記外部部分の厚さと少なくとも部分的に互いに異なることを特徴とする請求項１ないし請求項１０の何れか一項に記載のガスケット。

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