JP6077666B2 - 燃料噴射弁および燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に内燃機関の燃料噴射装置のために用いられる燃料噴射弁、および、このような燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置に関するものである。特に本発明は、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射装置の分野に関わるものである。

特許文献１から、少なくとも１つの燃料噴射弁と、少なくとも１つの接続部材を備えた燃料分配管とを有する燃料噴射装置が知られている。この場合、燃料噴射弁は接続部材の受容穴に挿入されている。燃料分配レールは、燃料を燃料噴射弁へ放出するために排流穴を有している。燃料噴射弁と燃料分配管との間には、両者を結合する圧力波誘導体が次のように設けられ、すなわち燃料噴射弁内での動的圧力変動を接続部材の受容穴の容積部のすぐそばを通って誘導できるように設けられている。この場合、圧力波誘導体が貫通突出する燃料分配管の排流穴の領域にはリング状の漏れ隙間が形成され、漏れ隙間は、圧力波誘導体と排流穴の壁との間において、システム圧に応じて、すなわち静的圧力平衡に応じて、接続部材内での緩速な圧力生成および圧力分解を可能にする。

特許文献１から知られている燃料噴射装置には、圧力波誘導体によって絞りが形成されるという欠点があり、このことは、排流穴の公称サイズの場合、単位時間当たりに供給可能な燃料量に不都合に作用する。

独国特許出願公開第１０２００７０４９３５７Ａ１号明細書

請求項１の構成を備えた本発明による燃料噴射弁および請求項９の構成を備えた本発明による燃料噴射装置には、改善された機能態様が得られるという利点がある。特に、燃料噴射弁と燃料分配器との間で改善された振動緩衝を得ることができる。さらに、量制御に影響する圧力変動を低減させることができる。

従属請求項に記載されている処置により、請求項１に記載されている燃料噴射弁および請求項９に記載されている燃料噴射装置の有利な更なる構成が可能である。

弁ニードル延長部は、本発明によれば、少なくとも間接的に弁ニードルによって操作可能である。これは、弁ニードルによる弁ニードル延長部の間接的操作と直接的操作との双方を含んでいる。間接的操作は、中間接続された１つまたは複数の要素を介して行うことができ、この場合好ましくは、純粋に機械的な力伝動が実現されている。しかしながら、特に有利なのは、弁ニードル延長部が弁ニードルによってダイレクトに操作可能であるような構成である。これは必要な部品の数量を低減させ、確実な作動を保証する。さらに、これによって力伝動の点で高い剛性を得ることができる。

有利な態様では、燃料供給部は、燃料噴射弁のハウジングのノズルから遠い端部に設けられている。これにより、弁ニードルから弁ニードル延長部への直線的力伝動が可能である。特に、弁ニードルと弁ニードル延長部とは１つの共通の軸線上に配置されていてよく、すなわち弁ニードルの長手軸線上に配置されていてよい。

さらに、弁ニードルのノズルから遠い端部に受容スリーブが設けられていること、弁ニードル延長部の弁ニードルに近い端部が受容スリーブに差し込まれていること、弁ニードル延長部が受容スリーブを介して弁ニードルのノズルから遠い端部と結合されていることが有利である。受容スリーブは、たとえば溶接または蝋接により、弁ニードルのノズルから遠い端部および／または弁ニードル延長部の弁に近い端部と結合されていてよい。これによって高い機械的剛性が保証されている。これは、弁ニードル延長部の確実な位置決めを可能にし、特に弁ニードルの長手軸線に対する弁ニードル延長部の軸線方向配向が可能になる。

さらに、弁ニードルの開弁行程により、弁ニードル延長部が燃料供給部の領域で次のように移動可能であること、すなわち燃料供給部を介してハウジング内へ案内される燃料に対する、燃料供給部における絞り作用が、弁ニードルの閉弁位置に比べて増大するように、移動可能であるのが有利である。この場合、さらに、弁ニードル延長部が、閉弁位置で、燃料供給部を介してハウジング内へ案内される燃料に対する、燃料供給部における絞り作用に、全く関与しないのが有利である。従って、弁ニードルの閉弁位置では最小絞り作用が実現されており、その結果噴射に必要な、すなわち通常は次の噴射に必要な、または、次の噴射過程に必要な燃料圧を迅速に生成させることができる。これに対し、ノズルニードルが開いているときには絞り作用が増幅され、その結果絞り個所が形成され、よって液圧による振動の切り離しを生じさせることができる。これによって常には存在していない絞りは、圧力の作用を受ける部品のより好適かつより迅速な充填およびより好適な圧力平衡を可能にする。

さらに、弁ニードル延長部がピン状の弁ニードル延長部として構成されているのが有利である。ピン状の弁ニードル延長部は、燃料噴射弁が開いたときに、燃料噴射弁のハウジングのノズルから遠い端部から有利な態様で案内することができる。この場合、弁ニードルの開弁行程により、弁ニードル延長部の弁ニードルから遠い端部がハウジングから押し出されるように、弁ニードル延長部が燃料供給部の領域で移動可能であるのが有利である。この場合、弁ニードル延長部の適当にディメンショニングされた長さにより、それぞれの使用例に対し適合が可能である。これにより、場合によっては、わずかな修正で広い使用範囲を実現することができる。

特に、燃料分配器の壁に貫通穴が形成されていてよく、この場合弁ニードルの開弁行程により、弁ニードルのニードルから遠い端部は、燃料分配器の壁の貫通穴内へ移動可能であり、場合によっては該貫通穴を貫通するように移動可能である。この場合、特に、ピン状の弁ニードル延長部は次のような長さに構成されていてよく、すなわち燃料噴射弁の開弁状態で弁ニードル延長部が燃料分配器の壁の貫通穴内へ移動するように、または、貫通穴を貫通して移動するように、構成されていてよい。この場合、弁ニードル延長部を弁ニードルと適当に結合させることにより、場合によっては弁ニードル延長部の別個の案内を省略することができる。しかし、適用例によっては、特に弁ニードルの長手軸線に対して弁ニードル延長部を案内することも可能である。

燃料噴射過程の際に、燃料噴射装置の燃料噴射弁の内部に弁ニードルの動的変位のために発生する液圧振動は、原理的には燃料分配器にも、特に燃料分配レールにも伝動することがある。もしこの振動がそれぞれの燃料噴射弁から燃料分配器に移行すると、燃料噴射装置の音の放出に影響し、従って騒音に影響して好ましいものではない。噴射過程の際に液圧により発生する振動を本発明に従って減少させることが可能であることにより、このような望ましくない作用を低減させることができる。この場合、燃料分配器または燃料噴射弁に付加的な緩衝部品を必要としないので、コスト上好ましい実現が可能である。しかしながら、場合によっては、騒音低減をさらに改善させるために、付加的な緩衝部品との組み合わせも考えられる。

従って、発生する振動を液圧で切り離すため、たとえば絞りを使用することができる。しかしながら、絞りは固設の狭隘個所を組み込むことによって達成するのではなく、上述の構成自体によって、弁ニードルを開くたびに動的に発生させる。この絞り機能は、燃料噴射弁が開いたときに弁ニードル延長部を燃料供給部の領域に、特に燃料噴射弁の流れ込み用幾何学的形状部へ浸漬させ、このようにして絞り個所を生じさせ、したがって液圧振動切り離しを生じさせることで行われる。液圧振動切り離しは閉弁時に再び自動的に終了する。絞り状況は燃料噴射弁の開閉とともに変化するので、常には存在していない絞りにより、圧力の作用を受ける部品のより好適かつより迅速な充填および圧力平衡も与えられている。

このようにして、絞り機能は有利な態様で騒音低減のためだけに用いられるのではなく、量バラツキに影響する圧力振動の低減のためにも用いられる。圧力振動および圧力脈動のこの低減により、噴射ごとに燃料噴射弁の均等な量放出が生じる。従って噴射、消費量、出力をより好適に制御可能である。

以下の説明では、本発明の有利な実施形態を、対応する構成要素に同一の参照符号を付した添付の図面を参照して、詳細に説明する。

燃料噴射弁を本発明の１実施形態に対応して示した図である。 図１に図示した燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置を、閉じている状態で、本発明の前記実施形態に対応して示した部分断面図である。 燃料噴射弁を備えた図２に図示した燃料噴射装置を、開いている状態で、本発明の前記実施形態に対応して示した図である。

図１は、１実施形態に対応する燃料噴射弁１を図示したものである。燃料噴射弁１は、特に内燃機関の燃料噴射装置２（図２）のために用いられる。この場合、燃料噴射弁１は特に内燃機関における高圧噴射用に構成されていてよい。このような内燃機関とは、たとえば混合気圧縮型火花点火式内燃機関である。しかしながら、本発明による燃料噴射弁１と本発明による燃料噴射装置２とは他の適用例に対しても適している。

燃料噴射弁１はハウジング３を有し、ハウジングは複数の部分から成るハウジング３として構成されていてよい。ハウジング３には燃料供給部４が設けられている。ハウジング３はノズル体５を含み、ノズル体内では、弁ニードル６の長手軸線７である軸線７に沿って弁ニードル６が案内されている。この場合、本実施形態では、弁ニードル６は長手軸線７に沿ってノズル体５を貫通し且つハウジング３を部分的に貫通して延在している。弁ニードル６には、例示した弁閉鎖体８が形成されている。弁ニードル６の弁閉鎖体８はハウジング３のノズルに近い端部９にある。

本実施形態では、燃料供給部４はハウジング３のノズルから遠い端部１０にある。

燃料噴射弁１は、弁ニードル６の長手軸線７に沿って配向されている弁ニードル延長部１５を有している。作動時には、弁ニードル６は長手軸線７に沿って開弁方向１６に操作可能である。このような操作はたとえば磁気アクチュエータを介して行うことができる。これによって弁ニードル６の開弁行程を生じさせる。弁ニードル６の開弁行程によって弁ニードル延長部１５は燃料供給部４の領域で移動する。本実施形態では、弁ニードル延長部１５の弁ニードルに近い端部１７は、弁ニードル６のノズルから遠い端部１８に当接している。これにより、弁ニードル６による弁ニードル延長部１５のダイレクトな操作が与えられている。このようにして、開弁方向１６での弁ニードル６の開弁行程は、燃料供給部４での弁ニードル延長部１５の同じ大きさの行程を生じさせる。

図２は、図１に図示した前記実施形態に対応する燃料噴射弁１を備えた燃料噴射装置２を、燃料噴射弁１の弁ニードル６が閉じている状態で示した、部分断面図である。弁ニードル６のノズルから遠い端部１８には、受容スリーブ２０が設けられている。弁ニードル延長部１５の弁ニードルに近い端部１７は、この受容スリーブ２０に差し込まれている。受容スリーブ２０はたとえば溶接または蝋接により弁ニードル６のノズルから遠い端部１８と結合されていてよい。対応的に、溶接または蝋接により、弁ニードル延長部１５の弁ニードルに近い端部１７と受容スリーブ２０との結合も可能である。しかし、弁ニードル延長部１５の端部１７は受容スリーブ２０に圧入されていてもよい。このようにして、弁ニードル延長部１５は受容スリーブ２０を介して弁ニードル６のノズルから遠い端部１８と確実に結合されている。

弁ニードル延長部１５と弁ニードル６とのこの結合により、弁ニードル６の長手軸線７に対する弁ニードル延長部１５の配向が得られている。本実施形態では、弁ニードル延長部１５は弁ニードル６の長手軸線７上にある。従って、弁ニードル延長部１５の付加的なガイドは必要ない。

弁ニードル延長部１５は、ピン状の弁ニードル延長部１５として構成されている。

燃料噴射装置２はさらに燃料分配器２１を有している。本実施形態では、燃料分配器２１は分配管２２と接続部材２３とを含んでいる。この場合、複数の部分から成る構成が可能である。接続部材２３はたとえばカップ状の接続部材２３として構成されていてよい。従って、本実施形態では、燃料分配器２１は燃料分配レール２１として構成されている。

燃料分配器２１の分配管２２は壁２４を有している。分配管２２の壁２４内には、接続部材２３の領域に貫通穴２５が形成されている。貫通穴２５を通じて、作動中に、分配管２２の内部に形成されている燃料室２６から、高圧状態にある燃料を、ハウジング３のノズルから遠い端部１０に設けた燃料供給部４内へ案内することができる。この場合、密封のために、接続部材２３と燃料噴射弁１との間にパッキン２７が設けられている。

図２に図示した、弁ニードル６が閉じた状態では、弁ニードル延長部１５の弁ニードルから遠い端部２８は、分配管２２の貫通穴２５からいくぶん間隔をもって位置している。これにより、弁ニードル延長部１５が供給された燃料に対し絞り作用を生じさせることが避けられる。従って弁ニードル延長部１５は、閉じた位置においては、燃料供給部４を介してハウジング３内へ案内される燃料に対し燃料供給部４にて絞り作用を生じさせることに少なくともほぼ寄与しない。

図３は、燃料噴射弁１と燃料分配器２１とを備えた図２に図示した燃料噴射装置２を、燃料噴射弁１の弁ニードル６が開いている状態で示した、前記実施形態に対応した部分断面図である。図２に図示した弁ニードル６が閉じた位置に比べて、弁ニードル６は開弁方向１６にある程度の開弁行程だけ変位している。これは、開弁方向１６での弁ニードル延長部１５の同じ大きさの変位をダイレクトに生じさせる。これにより、開弁運動中に、弁ニードル延長部１５の弁ニードルから遠い端部２８は、まず貫通穴２５内に到達する。図３に図示した位置では、弁ニードル延長部１５の弁ニードルから遠い端部２８は、分配管２２の壁２４の貫通穴２５を貫通するように延在している。

従って開弁状態では、弁ニードル延長部１５により、供給された燃料に対する絞りが燃料供給部４において生じる。というのは、弁ニードル６の開弁行程により、弁ニードル延長部１５は燃料供給部４の領域で次のように移動するからであり、すなわち燃料供給部４を介してハウジング３内へ案内された燃料に対する燃料供給部４での絞り作用が弁ニードル６の閉弁位置に比べて増大するように、移動するからである。本実施形態では、弁ニードル６の開弁行程により弁ニードル延長部１５はハウジング３のノズルから遠い端部１０から押し出される。

弁ニードル６が、燃料噴射弁１の、内側へ開口する弁ニードル６として構成されているので、弁ニードル６の開口によって弁ニードル延長部１５はダイレクトにハウジング３から押し出される。従って、運動の逆転の必要がないので、簡潔な機械的構成が可能である。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。

１ 燃料噴射弁
２ 燃料噴射装置
３ ハウジング
４ 燃料供給部
６ 弁ニードル
１０ ハウジングのノズルから遠い端部
１５ 弁ニードル延長部
１７ 弁ニードル延長部の弁ニードルに近い端部
１８ 弁ニードルのノズルから遠い端部
２０ 受容スリーブ
２１ 燃料分配器
２３ 接続部材
２４ 燃料分配器の壁
２５ 貫通穴
２８ 弁ニードル延長部の弁ニードルから遠い端部

Claims (9)

1. ハウジング（３）と、該ハウジング（３）内に設けられる弁ニードル（６）と、燃料供給部（４）とを備えた、内燃機関の燃料噴射装置（２）のために用いられる燃料噴射弁（１）において、
   少なくとも間接的に前記弁ニードル（６）によって操作可能な弁ニードル延長部（１５）が設けられていること、前記弁ニードル（６）の開弁行程により前記弁ニードル延長部（１５）が前記燃料供給部（４）の領域で移動可能であり、
   前記弁ニードル（６）の前記開弁行程により、前記弁ニードル延長部（１５）が前記燃料供給部（４）の領域で次のように移動可能であること、すなわち前記燃料供給部（４）を介して前記ハウジング（３）内へ案内される燃料に対する、前記燃料供給部（４）における絞り作用が、前記弁ニードル（６）の閉弁位置に比べて増大するように、移動可能であり、
   前記燃料供給部（４）が、燃料分配器（２１）の接続部材（２３）および／または前記燃料分配器（２１）の壁（２４）に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記燃料供給部（４）が、前記ハウジング（３）のノズルから遠い端部（１０）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記弁ニードル延長部（１５）が前記弁ニードル（６）によってダイレクトに操作可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記弁ニードル（６）のノズルから遠い端部（１８）に受容スリーブ（２０）が設けられていること、前記弁ニードル延長部（１５）の弁ニードルに近い端部（１７）が前記受容スリーブ（２０）に差し込まれていること、前記弁ニードル延長部（１５）が前記受容スリーブ（２０）を介して前記弁ニードル（６）の前記ノズルから遠い端部（１８）と結合されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記弁ニードル延長部（１５）が、閉弁位置で、前記燃料供給部（４）を介して前記ハウジング（３）内へ案内される燃料に対する、前記燃料供給部（４）における絞り作用に、少なくともほぼ関与しないことを特徴とする、請求項１から４に記載の燃料噴射弁。
6. 前記弁ニードル延長部（１５）が、少なくとも実質的に、ピン状の弁ニードル延長部（１５）として構成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記弁ニードル（６）の前記開弁行程により、前記弁ニードル延長部（１５）の弁ニードルから遠い端部（２８）が前記ハウジング（３）から押し出されるように、前記弁ニードル延長部（１５）が前記燃料供給部（４）の領域で移動可能であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁（１）と、前記燃料分配器（２１）とを備え、前記燃料噴射弁（１）のための前記燃料供給部（４）が、前記燃料分配器（２１）の接続部材（２３）および／または前記燃料分配器（２１）の壁（２４）に形成されている、内燃機関のために用いられる燃料噴射装置（２）。
9. 前記燃料分配器（２１）の前記壁（２４）に貫通穴（２５）が形成されていること、前記弁ニードル（６）の前記開弁行程により、前記弁ニードル延長部（１５）の弁ニードルから遠い端部（２８）が、前記燃料分配器（２１）の前記壁（２４）の前記貫通穴（２５）内へ移動可能であり、場合によっては該貫通穴を貫通するように移動可能であることを特徴とする、請求項８に記載の燃料噴射装置。

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