JP3902757B2 - 噴射弁を制御するための電磁弁を備えたインジェクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に燃料噴射のためのインジェクタであって、噴射弁を制御するための電磁弁が設けられており、該電磁弁が、運動可能なプランジャを有しており、該プランジャが、下側のプランジャ室に設けられた弁座に移動可能であり、下側のプランジャ室自体が、１つまたはそれ以上の孔を介して噴射弁のための制御圧室に流体接続されるようになっており、該制御圧室の、噴射されない逃がし制御量が、放圧室内に流出するようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の電磁弁は、燃料噴射装置の噴射弁を制御するために働く。この噴射弁はノズルニードルを備えている。このノズルニードルの開閉位置は電磁弁によって制御可能であり、これによって、燃料を噴射するための噴射孔を開放することができる。
【０００３】
電磁弁は運動可能なプランジャを有している。このプランジャは電磁弁のソレノイドユニットの通電時に、下側のプランジャ室に設けられた弁座から持ち上がる。この弁座自体は１つまたはそれ以上の（絞り）孔を介して噴射弁の制御圧室に流体接続される。弁座の開放時には、噴射弁の制御圧室内の圧力が減少させられる。この場合、流体（圧力媒体）は孔を介して弁座の方向に流れ、そこから下側のプランジャ室内に流入する。
【０００４】
制御室内の圧力の低下時には、噴射弁の、開放方向で作用する燃料高圧に常にさらされているノズルニードルが運動させられる。これによって、噴射孔が開放され、インジェクタは燃焼を噴射することができる。
【０００５】
この公知の作業形式に基づきコモンレールインジェクタ（ＣＲＩ）が作業する。この場合、メイン噴射とパイロット噴射とは極めて短い噴射時間で実現することができる。このような形式の電磁弁は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６５０８６５号明細書に基づき公知である。
【０００６】
さらに、冒頭で述べた形式の公知のインジェクタは、下側のプランジャ室に通じる戻し孔を有している。この戻し孔を通って漏れ量が、電磁弁と噴射弁との種々異なる区分から下側のプランジャ室内に戻される。
【０００７】
電磁弁がもはや通電されなくなると、プランジャが戻しばねの戻し力によって下方に運動させられ、いわゆる「Ａ絞り」とも呼ばれる流出絞りに通じる弁座を閉鎖する。これによって、制御室内の圧力が再び上昇するので、ノズルニードルが下方に運動させられ、噴射孔が閉鎖される。
【０００８】
弁座へのプランジャの載置時にはプランジャの反発が生ぜしめられる。これによって、このプランジャが再び弁座を開放しかつ制御室内の短時間の減圧を生ぜしめる。これによって、ノズルニードルの閉鎖が遅らされる。全体的にプランジャの反発は、減衰された振動にほぼ相当するプランジャストロークの経過を生ぜしめる。これによって、ノズルニードルの閉鎖が遅らされる。このことは、特に電磁弁の迅速な切換シーケンス（パイロット噴射およびメイン噴射）に対して不利となり、さらに、エンジンのエミッション値およびノイズ値に悪影響を与える。
【０００９】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０８１０４号明細書では、冒頭で述べた形式の電磁弁におけるプランジャ反発を低減するために、運動可能なプランジャおよび定置の部分と協働する減衰装置を設けることが提案される。この減衰装置によってプランジャの後振動が減衰される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０８１０４号明細書では、プランジャプレートと、プランジャの案内管片と、プランジャピンが延びる滑り片との特別な構成によって、種々異なる減衰装置が実現される。この場合、介在された調整板は減衰効果を高めることができる。しかし、この解決原理は、特にプランジャが一体に形成されている場合に極めて手間がかかると同時にもはや不十分でしかないと分かった。
【００１０】
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６５０８６５号明細書
【特許文献２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０８１０４号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のインジェクタを改良して、プランジャによる弁座の閉鎖時にプランジャ反発が阻止されるようにすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、制御圧室以外の当該インジェクタの少なくとも１つの区分からの漏れ量を戻すための、絞りを備えた戻し孔が、下側のプランジャ室内の圧力変動を低減するために設けられており、戻し孔に設けられた絞りが、漏れ量の戻し流れ方向で見て下側のプランジャ室の手前に配置されているようにした。
【００１３】
【発明の効果】
独立請求項に記載した本発明によるインジェクタは、下側のプランジャ室内に生ぜしめられる圧力変動を低減するための手段を有している。つまり、プランジャガイドに設けられた孔を通ってプランジャ面に直接作用する下側のプランジャ室内の圧力衝撃が、弁座からのプランジャの持上りひいてはノズルニードルの遅らされた閉鎖を生ぜしめることが分かった。したがって、下側のプランジャ室内の圧力変動の低減によって、プランジャ反発を最小限に低減することができ、したがって、ノズルニードルのなだらかな閉鎖を保証することができる。
【００１４】
つまり、プランジャ反発の強さは戻し背圧（戻し孔を介して戻される漏れ量の圧力）に関連している。この戻し背圧はシステムに基づき、規定された公差範囲内にある。したがって、下側のプランジャ室内の圧力変動の本発明による低減によって、戻し孔から下側のプランジャ室内に伝播される圧力変動を補償することができ、これによって、プランジャ反発の強さが著しく減少させられる。
【００１５】
下側のプランジャ室内の圧力変動を低減するための手段は、加工したい切欠きまたは組込み体を有していてよい。この切欠きまたは組込み体によって、戻し孔のかつ／または下側のプランジャ室の、増加させられた容積が得られる。一般的には、電磁弁ならびに噴射弁に設けられた、漏れ量の戻し部に該当する規定された区分が容積増大させられて形成されていてよい。このような容積増大によって、圧力の低下ひいては圧力衝撃の減少が達成される。
【００１６】
下側のプランジャ室内の圧力変動を低減するための別の手段は、下側のプランジャ室の手前の戻し孔内への絞りの組込みである。
【００１７】
本発明によって、公知の電磁弁における経過に比べて著しく減衰されたプランジャストロークの経過が得られるので、もはやプランジャ反発はほとんど感知されない。これに相応して、ノズルニードルのニードルストロークの経過はなだらかな経過となるので、ノズルニードルは遅れなしになだらかにその閉鎖位置に運動させられる。これによって、エンジンのノイズ値およびエミッション値が改善される。さらに、噴射量はもはや戻し背圧に関連して変化させられない。したがって、噴射量は戻し背圧とは無関係となる。これによって、ノイズ値およびエミッション値のほかにエンジンの出力値も改善される。
【００１８】
プランジャの、規定されていない反発ひいてはノズルニードルの、規定されていない閉鎖は、公知先行技術では、噴射量の高いストローク／ストロークばらつきを生ぜしめる。したがって、本発明によって達成される、ノズルニードルのなだらかな閉鎖は、噴射量のより小さなストローク／ストロークばらつきを生ぜしめる。さらに、エミッションおよびノイズの理由に基づき、短く連続して行われる複数の噴射を実現することができるようにしたい。このことは、プランジャが後反発しないかまたは迅速に停止する場合にしか可能とならない。本発明によって、連続して行われる噴射の間隔を短縮することができる。なぜならば、ノズルニードルがなだらかに遅れなしにその閉鎖位置に運動させられるからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２０】
図１には、電磁弁１と噴射弁２とから成るインジェクタの従来の構造が示してある。このインジェクタは、特に燃料噴射のためにコモンレールシステムで使用される。図面には、本発明にとって重要となるインジェクタ部分しか符号が付されていない。一体の可動鉄心もしくはプランジャ３は電磁弁１の通電によってプランジャばね１１のばね力に抗して上方に引っ張られる。プランジャ３はプランジャガイド１２内で走行し、電磁弁１が通電されていない場合には噴射弁２の弁座４に載置している。この状態では、噴射弁２の制御圧室８への、「Ａ絞り」とも呼ばれる流出絞り６と孔７とを介した流体接続が遮断されている。これに対して、電磁弁１の通電時には、流出絞り６が開放され、制御圧室８内の圧力が低下する。なぜならば、いまや、流体が制御圧室８から下側のプランジャ室５内に流れることができるからである。制御圧室８内への流入は、いわゆる「Ｚ絞り」とも呼ばれる流入絞り（図示せず）によって制限される。これに対して、ノズルニードル１７（図２参照）は、開放方向で作用する燃料高圧に常にさらされている。流出絞り６の開放時には、制御圧室８内の圧力が、ノズルニードル１７に加えられる燃料高圧よりも小さくなるので、プッシュロッド１３が運動させられ、ノズルニードル１７を開放方向に引っ張る。これによって、噴射孔が開放され、インジェクタは燃料を噴射することができる。
【００２１】
図２には、インジェクタに所属する噴射弁２の下側の部分が示してある。この場合、ここでも、幾つかの部分しか符号が付されていない。図１に示したプッシュロッド１３はノズルニードル１７に結合されている。下側のノズルニードル室は符号１６で示してある。
【００２２】
インジェクタの種々異なる箇所には、戻し孔９を介して下側のプランジャ室５内に戻される漏れ量が生ぜしめられる。この漏れ量は、符号１４で示した、インジェクタボディに対する弁片のシール部の箇所、プッシュロッド１３と弁片との間の箇所１５ならびにノズルとノズルホルダとの間の箇所１８に生ぜしめられる（図１および図２参照）。漏れ量に対して付加的に制御量が流出絞り６からプランジャガイド１２の孔を通って総戻し通路１０を介してインジェクタからタンク内に戻される。
【００２３】
図１および図２に示したインジェクタは、前述したプランジャ反発の欠点を有している。つまり、電磁弁１がもはや通電されなくなると、弁座４に載置されるプランジャ３が即座に停止するのではなく反発する。これによって、流出絞り６と下側のプランジャ室５との間の接続が短時間再び開放される。このことは、結果的に制御圧室８内の短期間の減圧ひいてはノズルニードル１７の遅らされた閉鎖を招く。
【００２４】
この動作の時間的な経過が図４に示してある。ニードルストロークは符号３４で示してあり、プランジャストロークは符号３２で示してある。プランジャ反発は電磁弁１の閉鎖時に短い開放期間３１を生ぜしめる。この範囲では、プランジャストローク３２の経過が、減衰された振動にほぼ相当している。したがって、ノズルニードル１７のニードルストローク３４の経過は線形ではなく、遅れ３３もしくはラグを有している。
【００２５】
噴射量は戻し背圧に関連していることが分かった。この関係は図３に示してある。図３には、種々異なる戻し背圧に対して、噴射期間ＥＴ（ミリ秒）に対する噴射量Ｑ（ニードルストローク当たりの単位容積）が示してある。曲線３０は、１６００ｂａｒ付近の戻し背圧の変化時の互いに異なる噴射量を示している。戻し背圧の変動はプランジャ反発の強さに影響を与える。なぜならば、この圧力変動は、下側のプランジャ室５と、プランジャガイド１２に設けられた孔とを介してプランジャ面に直接作用するからである。
【００２６】
いま、本発明によれば、下側のプランジャ室５内の圧力変動は、構造上の手段および適宜な設計によって、漏れ量の戻し通路に該当する区分の容積が増加させられることにより低減される。最も単純な事例では、戻し孔９および／または下側のプランジャ室５自体の容積が増加させられる。下側のプランジャ室５の手前の戻し孔９内への絞りの挿入も下側のプランジャ室５内の圧力変動の低減のために適している。上述した手段は一緒に使用されてもよい。
【００２７】
図５および図６には、いまや本発明により最適化されたインジェクタにおける図面が図３もしくは図４に類似して示してある。１６００ｂａｒ付近の戻し背圧の変化時には、図５から明らかであるように、噴射量（曲線４０）は不変のままである。これに相応して、ニードルストローク４３の経過が図６では線形となる。すなわち、ノズルニードル１７はなだらかに遅れなしに閉鎖される。ニードルストロークの経過は図６に符号４４で示してある。プランジャストローク４２は、本発明によるインジェクタでは、著しく減少させられたプランジャ反発４１を示している。電磁弁１の通電の遮断後のプランジャ３の開放の期間および程度は図４の経過に比べて著しく減少させられている。
【００２８】
本発明によるインジェクタは、ノズルニードルのなだらかな閉鎖が保証されており、戻し背圧の変動に対する噴射量の関係が排除されていることによって、エンジンのノイズ値、エミッション値および出力値を改善している。噴射弁のノズルの、規定された閉鎖によって、噴射量のより小さなストローク／ストロークばらつきが生ぜしめられ、連続して行われる噴射の間隔を従来のインジェクタに比べて短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁弁と噴射弁の上側の部分とを備えたインジェクタの上側の部分を示す図である。
【図２】噴射弁の下側の部分を示す図である。
【図３】公知のインジェクタにおける噴射量と戻し背圧との関係を示す図である。
【図４】公知のインジェクタにおけるプランジャストロークとニードルストロークとの時間的な経過を示す図である。
【図５】本発明により最適化されたインジェクタにおける噴射量と戻し背圧との関係を示す図である。
【図６】本発明により最適化されたインジェクタにおけるプランジャストロークとニードルストロークとの時間的な経過を示す図である。
【符号の説明】
１ 電磁弁、 ２ 噴射弁、 ３ プランジャ、 ４ 弁座、 ５ プランジャ室、 ６ 流出絞り、 ７ 孔、 ８ 制御圧室、 ９ 戻し孔、 １０ 総戻し通路、 １１ プランジャばね、 １２ プランジャガイド、 １３ プッシュロッド、 １４ 箇所、 １５ 箇所、 １６ ノズルニードル室、 １７ノズルニードル、 １８ 箇所、 ３０ 曲線、 ３１ 開放期間、 ３２ プランジャストローク、 ３３ 遅れ、 ３４ ニードルストローク、 ４０ 曲線、 ４１ プランジャ反発、 ４２ プランジャストローク、 ４３ ニードルストローク、 ４４ ニードルストローク

Claims (2)

1. 特に燃料噴射のためのインジェクタであって、噴射弁（２）を制御するための電磁弁（１）が設けられており、該電磁弁（１）が、運動可能なプランジャ（３）を有しており、該プランジャ（３）が、下側のプランジャ室（５）に設けられた弁座（４）に移動可能であり、下側のプランジャ室（５）自体が、１つまたはそれ以上の孔（６，７）を介して噴射弁（２）のための制御圧室（８）に流体接続されるようになっており、該制御圧室（８）の、噴射されない逃がし制御量が、流出絞り（６）からプランジャガイド（１２）の孔を通って総戻し通路（１０）を介してインジェクタからタンク内に戻されるようになっている形式のものにおいて、制御圧室（８）以外の当該インジェクタの少なくとも１つの区分からの漏れ量を戻すための、絞りを備えた戻し孔（９）が、下側のプランジャ室（５）内の圧力変動を低減するために設けられており、戻し孔（９）に設けられた絞りが、漏れ量の戻し流れ方向で見て下側のプランジャ室（５）の手前に配置されていることを特徴とする、インジェクタ。
2. 当該インジェクタの、漏れ量の戻し部に該当する１つまたはそれ以上の区分、たとえば戻し孔（９）および下側のプランジャ室（５）が、加工したい切欠きまたは組込み体によって容積増大させられて形成されている、請求項１記載のインジェクタ。

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