JP2003506621A - コモンレール・インジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関のコモンレール噴射系において燃料を噴射するためのコモンレール・インジェクタであって、燃料供給部（１１）を備えたインジェクタケーシング（１）が設けられており、燃料供給部（２４）が、インジェクタケーシング（１）の外部に設けられた中央の燃料高圧アキュムレータと、インジェクタケーシング（１）の内部に設けられた圧力室とに接続されており、該圧力室から、高圧負荷された燃料が制御弁（２２）の位置に関連して噴射されるようになっており、該制御弁（２２）が次のことのために、すなわち圧力室（８）内における圧力が、供給絞り（１９；２５，２６）を介して燃料供給部（１１）とかつ燃料流出部（２０）を介して放圧室と接続されている制御室（１５）内における圧力よりも大きい場合に、インジェクタの長手方向孔（４）において、ノズルばね室（１０）内に受容されたノズルばね（１２）の予負荷力に抗して軸方向で往復運動可能なノズルニードル（５）が、座から持ち上がるようにするために働く形式のものに関する。構造が簡単でかつ安価に製造できるコモンレール・インジェクタを提供するために、制御室（１５）がノズルニードル（５）の、燃焼室とは反対側の端部内に組み込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、内燃機関のコモンレール噴射系において燃料を噴射するためのコモ
ンレール・インジェクタであって、燃料供給部を備えたインジェクタケーシング
が設けられており、燃料供給部が、インジェクタケーシングの外部に設けられた
中央の燃料高圧アキュムレータと、インジェクタケーシングの内部に設けられた
圧力室とに接続されており、該圧力室から、高圧負荷された燃料が制御弁の位置
に関連して噴射されるようになっており、該制御弁が次のことのために、すなわ
ち圧力室内における圧力が、供給絞りを介して燃料供給部とかつ燃料流出部を介
して放圧室と接続されている制御室内における圧力よりも大きい場合に、インジ
ェクタの長手方向孔において、ノズルばね室内に受容されたノズルばねの予負荷
力に抗して軸方向で往復運動可能なノズルニードルが、座から持ち上がるように
するために働く形式のものに関する。

【０００２】 コモンレール噴射系において高圧ポンプは、燃料を、コモンレールと呼ばれる
中央の高圧アキュムレータに圧送する。この高圧アキュムレータつまりレールか
らは高圧導管が、機関シリンダに配属された個々のインジェクタに通じている。
インジェクタは個々に機関電子装置によって制御される。レール圧は圧力室内及
び制御弁のところに存在している。制御弁が開放すると、高圧負荷された燃料は
、ノズルばねの予負荷力に抗して座から持ち上がったノズルニードルのそばを通
過して燃焼室内に達する。

【０００３】 例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９７２４６３７号明細書に基づいて公知
の汎用のインジェクタでは、比較的長いノズルニードルが使用されている。運転
時にノズルニードルには、高い圧力と迅速は負荷交番とに基づいて極めて大きな
力が作用する。このような力によって、ノズルニードルは長手方向において伸ば
されたり、押し縮められたりする。その結果ノズルニードル行程は、ノズルニー
ドルに作用する力に関連して変化してしまう。

【０００４】 本発明の課題は、冒頭に述べた形式のコモンレール・インジェクタを改良を改
良して、構造が簡単でかつ安価に製造できるコモンレール・インジェクタを提供
することである。この場合特にまた、高いノズルニードル速度においても、良好
な閉鎖特性の保証されていることが望ましい。

【０００５】 この課題を解決するために本発明の構成では、内燃機関のコモンレール噴射系
において燃料を噴射するためのコモンレール・インジェクタであって、燃料供給
部を備えたインジェクタケーシングが設けられており、燃料供給部が、インジェ
クタケーシングの外部に設けられた中央の燃料高圧アキュムレータと、インジェ
クタケーシングの内部に設けられた圧力室とに接続されており、該圧力室から、
高圧負荷された燃料が制御弁の位置に関連して噴射されるようになっており、該
制御弁が次のことのために、すなわち圧力室内における圧力が、供給絞りを介し
て燃料供給部とかつ燃料流出部を介して放圧室と接続されている制御室内におけ
る圧力よりも大きい場合に、インジェクタの長手方向孔において、ノズルばね室
内に受容されたノズルばねの予負荷力に抗して軸方向で往復運動可能なノズルニ
ードルが、座から持ち上がるようにするために働く形式のものにおいて、制御室
がノズルニードルの、燃焼室とは反対側の端部内に組み込まれているようにした
。

【０００６】 このように構成することによって、ノズルニードルの迅速は閉鎖を保証する、
行程制御式のコンパクトなコモンレール・インジェクタが得られる。本発明によ
るコモンレール・インジェクタでは制御室は、汎用のインジェクタにおけるより
も小さく構成することができ、このことによって、インジェクタの迅速は応働特
性を得ることができる。本発明による構成は、１８００バールまでのレール圧を
可能にする。

【０００７】 本発明の別の構成では、ノズルニードルの、燃焼室とは反対側の端部に、ほぼ
円筒形の切欠きが設けられており、該切欠き内に、スリーブの外周囲区分がシー
ル作用下で軸方向シフト可能に受容されており、該スリーブの、燃焼室とは反対
側の端面が、ノズルばねの予負荷力によってインジェクタケーシングに押圧され
、スリーブの内室が燃料流出部と接続されている。スリーブによって次のような
利点が得られる。すなわちこの場合制御室と、ノズルニードルの、燃焼室とは反
対側の端部におけるノズルばね室とを、制御室の容積がノズルばねの構造空間に
よって左右されることなしに、組み合わせることができる。したがって、ノズル
ニードルの良好な閉鎖を保証する大きなばね強さを有するノズルばねを、組み込
むことが可能である。そしてこれによって、噴射時間及び噴射時期を正確に決定
することができる。

【０００８】 本発明の別の有利な構成では、スリーブの、燃焼室とは反対側の端部に、カラ
ーが形成されていて、該カラーがノズルばねのための対応受けを形成しており、
ノズルばねがノズルニードルの、燃焼室とは反対側の端部に向かって予負荷され
ている。ノズルばねには本発明の枠内においてダブル機能が与えられている。す
なわち第１にはノズルばねの予負荷力によって、ノズルニードルの閉鎖運動が生
ぜしめられ、かつ第２にはノズルばねの予負荷力によって制御室における圧力に
関連して制御室容積が決定される。

【０００９】 本発明の別の有利な構成では、スリーブの、インジェクタケーシングに接触し
ていて燃焼室とは反対側に位置している端面に、食い込み縁部（Beisskante）が
形成されている。これによって、制御室をスリーブを取り囲むノズルばね室から
切り離すことができる。

【００１０】 本発明の別の有利な構成では、燃料供給部がノズルばね室を介して圧力室と接
続されており、ノズルニードルがノズルばね室と圧力室との間において案内され
ている。このように構成されていることによって、ノズルニードル案内にもはや
シール機能が不要になり、これによって案内の品質に対する要求が低くなり、こ
のことは、製造の手間もしくはコストを節減するのに役立つ。案内の両側には同
じ圧力が存在しているので、もはや案内において漏れの生じることが無くなる。

【００１１】 本発明の別の有利な構成では、ノズルニードルにおいてノズルばね室と圧力室
との間に、少なくとも１つの平らな面取り部が形成されており、該面取り部のと
ころを通過して、燃料がノズルばね室から圧力室に達することができる。このよ
うな構成は特に、高圧強度に関して利点がある。

【００１２】 本発明の別の有利な構成では、供給絞りがノズルニードル又はスリーブ内に組
み込まれている。供給絞りは、運転時における圧力衝撃を阻止するために働く。

【００１３】 本発明の別の有利な構成では、ノズルニードル行程が、ノズルニードルとスリ
ーブとの間の軸方向間隔によって規定されている。この純然たる機械的なノズル
ニードル行程ストッパには、ノズルニードル行程を正確に再現できるという利点
がある。これによって噴射経過を各汁に形作ることができる。そしていわゆる液
圧的な接着（hydraulisches Kleben）が回避される。

【００１４】 本発明の別の有利な構成では、スリーブの、燃焼室とは反対側の端部に補助制
御室が形成されており、該補助制御室が供給絞りを介してノズルばね室と接続さ
れ、かつ補助絞りを介してノズルニードルにおける円筒形の切欠きと接続されて
いる。このような構成では、ノズルニードルの閉鎖運動中に、スリーブはインジ
ェクタケーシングにおける座から持ち上がることができる。その結果、補助制御
室と、本来の制御室を形成する円筒形の切欠きとは、高圧下になる燃料によって
迅速に満たされることができる。そしてこれによってノズルニードルの閉鎖運動
はさらに加速される。

【００１５】 次に図面を参照しながら本発明の２つの実施例を説明する。

【００１６】 図１は、本発明によるインジェクタの第１実施例をインジェクタケーシングと
共に示す縦断面図であり、 図２は、本発明によるインジェクタの第２実施例をインジェクタケーシングと共
に示す縦断面図である。

【００１７】 図１に縦断面図で示された、本発明によるインジェクタの第１実施例は、全体
を符号１で示されたインジェクタケーシングを有している。このインジェクタケ
ーシング１はノズル体２を有しており、このノズル体２は自由端部で、燃料供給
される内燃機関の燃焼室内に入り込んでいる。ノズル体２は燃焼室とは反対側の
端面で、緊締ナット（図示せず）を用いて軸方向で保持体３に緊締されている。

【００１８】 ノズル体２には軸方向の案内孔４が切り欠かれている。案内孔４内においては
先端６を備えたノズルニードル５が軸方向摺動可能に案内されている。ノズルニ
ードル５の先端６にはシール面が形成されており、このシール面は、ノズル体２
に形成されたシール座と共働する。シール座の直径はｄ_ｓで示されている。ノズ
ルニードル５の先端６がそのシール面でシール座に接触している場合、ノズル体
２における噴射孔７は閉鎖されている。ノズルニードル５の先端６がその座から
持ち上がると、高圧負荷された燃料が噴射孔７を通して内燃機関の燃焼室内に噴
射される。ノズルニードル５の行程はＨで示されている。

【００１９】 先端６を起点としてノズルニードル５は異なった直径ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３を有す
る３つの領域を有している。直径ｄ_１は直径ｄ_２よりも幾分小さい。ｄ_１とｄ_２ との間の直径差に基づいて、ノズル体２の燃焼室近傍の端部の近くにはリング室
８が生ぜしめられている。このリング室８は圧力室とも呼ばれる。ノズルニード
ル５の直径ｄ_２は図示の実施例ではノズルニードル５における直径ｄ_３に相当し
ている。直径ｄ_２は案内直径とも呼ばれる。また直径ｄ_３は制御直径とも呼ばれ
る。図示の実施例においてノズルニードル５の外径ｄ_２はノズルニードル５の、
燃焼室とは反対側の端部における切欠き１４の内径ｄ_３と等しい。しかしながら
直径ｄ_３は直径ｄ_２より小さくてもよい。

【００２０】 直径ｄ_２を有するノズルニードル５の案内区分には少なくとも１つの平らな面
取り部９が形成されている。この面取り部９はノズルばね室１０と圧力室８との
間の接続部を形成している。ノズルばね室１０はノズル体２と保持体３とによっ
て取り囲まれている。保持体３には燃料供給部１１が形成されており、この燃料
供給部１１はノズルばね室１０に開口している。ノズルばね室１０にはノズルば
ね１２が配置されている。このノズルばね１２はノズルニードル５の、燃焼室と
は反対側の端面に支持されている。ノズルニードル５の、燃焼室とは反対側の端
面の中央には、円筒形の切欠き１４が設けられており、この切欠き１４は制御室
１５を取り囲んでいる。

【００２１】 直径ｄ_３を有する円筒形の切欠き１４の領域においては、スリーブ１６がその
外周面で案内されている。スリーブ１６の、燃焼室とは反対側の端部には、カラ
ー１７が形成されていて、このカラー１７は予負荷されたノズルばね１２のため
の対応受けを形成している。さらにスリーブ１６の、燃焼室とは反対側の端面に
は、食い込み縁部１８が形成されていて、この食い込み縁部１８は保持体３に接
触している。

【００２２】 制御室１５は供給絞り１９を介してノズルばね室１０と接続されている。さら
に制御室１５はスリーブ１６の内室を介して燃料流出部２０と接続されている。
燃料流出部２０には流出絞り２１が設けられている。燃料流出部２０は制御弁部
材２２によって閉鎖される。制御弁部材２２がその座から持ち上げられると、燃
料流出部２０は放圧室（図示せず）と接続される。

【００２３】 図１に示されたコモンレール・インジェクタは以下のように働く：燃料供給部
１１を介して高圧負荷された燃料が、レールからノズルばね室１０内に達する。
そこから、高圧負荷された燃料は一方では供給絞り１９を介して制御室１５内に
達し、かつ他方では面取り部９のところを通過して圧力室８内に達する。直径比
は公知のように、ノズルニードル５の先端６が制御室１５内における高圧に基づ
いてノズルニードル座に接触するように、選択されている。制御弁部材２２が開
放すると、制御室１５が放圧され、ノズルニードル先端６はその座から持ち上が
る。そしてこの場合高圧負荷された燃料は噴射孔７を通して内燃機関の燃焼室内
に噴射され、この噴射過程は制御弁部材２２が再び閉鎖されるまで続く。制御弁
部材２２が閉鎖されると、制御室１５における圧力が上昇し、弁ニードル５の先
端６はノズルばね１２の予負荷力に基づいて、再び所属のノズルニードル座に押
圧される。

【００２４】 図２に示された実施例はほぼ図１に示された実施例に相当している。簡単にす
るために、図２においても図１に示された部材と同じ部材には、同一符号が用い
られている。さらに繰り返しを避けるために、図１において既に行った説明は省
略する。したがって以下においては両実施例の間の相違についてだけ触れる。

【００２５】 図２に示された第２実施例ではスリーブ１６の、燃焼室とは反対側の端部に、
補助制御室２４が形成されている。この補助制御室２４は供給絞り２５を介して
ノズルばね室１０と接続されている。さらに補助制御室２４は補助絞り２６を介
して制御室１５と接続されている。図２に示された第２実施例では、スリーブ１
６はノズルニードル５の閉鎖運動時に保持体３における座から持ち上がることが
できる。座からのスリーブ１６の上昇は、保持絞り２６によって保証される。制
御弁部材２２が閉鎖すると、まず初めに補助制御室２４が高圧負荷された燃料に
よって満たされ、その後で初めて制御室１５が満たされる。

【００２６】 制御弁部材２２は単に一例として示されているだけである。本発明の枠内にお
いて、力をバランス（kraftausgeglichen）された電磁弁又はダブル切換え型（d
oppelschaltend）の圧電式調節器（Piezo-Steller）を使用することも同様に可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインジェクタの第１実施例をインジェクタケーシングと共に示す
縦断面図である。

【図２】 本発明によるインジェクタの第２実施例をインジェクタケーシングと共に示す
縦断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 供するために、制御室（１５）がノズルニードル（５） の、燃焼室とは反対側の端部内に組み込まれている。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のコモンレール噴射系において燃料を噴射するため
   のコモンレール・インジェクタであって、燃料供給部（１１）を備えたインジェ
   クタケーシング（１）が設けられており、燃料供給部（２４）が、インジェクタ
   ケーシング（１）の外部に設けられた中央の燃料高圧アキュムレータと、インジ
   ェクタケーシング（１）の内部に設けられた圧力室とに接続されており、該圧力
   室から、高圧負荷された燃料が制御弁（２２）の位置に関連して噴射されるよう
   になっており、該制御弁（２２）が次のことのために、すなわち圧力室（８）内
   における圧力が、供給絞り（１９；２５，２６）を介して燃料供給部（１１）と
   かつ燃料流出部（２０）を介して放圧室と接続されている制御室（１５）内にお
   ける圧力よりも大きい場合に、インジェクタの長手方向孔（４）において、ノズ
   ルばね室（１０）内に受容されたノズルばね（１２）の予負荷力に抗して軸方向
   で往復運動可能なノズルニードル（５）が、座から持ち上がるようにするために
   働く形式のものにおいて、制御室（１５）がノズルニードル（５）の、燃焼室と
   は反対側の端部内に組み込まれていることを特徴とするコモンレール・インジェ
   クタ。
2. 【請求項２】 ノズルニードル（５）の、燃焼室とは反対側の端部に、ほぼ
   円筒形の切欠き（１４）が設けられており、該切欠き（１４）内に、スリーブ（
   １６）の外周囲区分がシール作用下で軸方向シフト可能に受容されており、該ス
   リーブ（１６）の、燃焼室とは反対側の端面が、ノズルばね（１２）の予負荷力
   によってインジェクタケーシング（１）に押圧され、スリーブ（１６）の内室が
   燃料流出部（２０）と接続されている、請求項１記載のコモンレール・インジェ
   クタ。
3. 【請求項３】 スリーブの、燃焼室とは反対側の端部（１６）に、カラー（
   １７）が形成されていて、該カラー（１７）がノズルばね（１２）のための対応
   受けを形成しており、ノズルばね（１２）がノズルニードル（５）の、燃焼室と
   は反対側の端部に向かって予負荷されている、請求項２記載のコモンレール・イ
   ンジェクタ。
4. 【請求項４】 スリーブ（１６）の、インジェクタケーシング（１）に接触
   していて燃焼室とは反対側に位置している端面に、食い込み縁部（１８）が形成
   されている、請求項２又は３記載のコモンレール・インジェクタ。
5. 【請求項５】 燃料供給部（１１）がノズルばね室（１０）を介して圧力室
   （８）と接続されており、ノズルニードル（５）がノズルばね室（１０）と圧力
   室（８）との間において案内されている、請求項１から４までのいずれか１項記
   載のコモンレール・インジェクタ。
6. 【請求項６】 ノズルニードル（５）においてノズルばね室（１０）と圧力
   室（８）との間に、少なくとも１つの平らな面取り部（９）が形成されており、
   該面取り部（９）のところを通過して、燃料がノズルばね室（１０）から圧力室
   （８）に達することができる、請求項５記載のコモンレール・インジェクタ。
7. 【請求項７】 供給絞り（１９；２５）がノズルニードル（５）又はスリー
   ブ（１６）内に組み込まれている、請求項２から６までのいずれか１項記載のコ
   モンレール・インジェクタ。
8. 【請求項８】 ノズルニードル行程（Ｈ）が、ノズルニードル（５）とスリ
   ーブ（１６）との間の軸方向間隔によって規定されている、請求項２から７まで
   のいずれか１項記載のコモンレール・インジェクタ。
9. 【請求項９】 スリーブ（１６）の、燃焼室とは反対側の端部に補助制御室
   （２４）が形成されており、該補助制御室（２４）が供給絞り（２５）を介して
   ノズルばね室（１０）と接続され、かつ補助絞り（２６）を介してノズルニード
   ル（５）における円筒形の切欠き（１４）と接続されている、請求項２から８ま
   でのいずれか１項記載のコモンレール・インジェクタ。