JP2007516382A

JP2007516382A - 弁体及び弁体を備えた流体インジェクタ

Info

Publication number: JP2007516382A
Application number: JP2006546152A
Authority: JP
Inventors: ダリーゴアンジェロ
Original assignee: Siemens VDO Automotive SpA
Current assignee: Continental Automotive Italy SpA
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2007-06-21
Also published as: US20070290076A1; WO2005061885A1; EP1548272B1; DE60307117D1; US7575183B2; CN1898466A; DE60307117T2; EP1548272A1

Abstract

流体インジェクタは、ハウジングと、アクチュエータと、弁体（２）とを有している。弁体（２）はニードル（２２）を有しており、このニードルは、位置に応じてノズル（２１３）を開閉し、案内されるゾーン（２２１）を有する。弁体はさらに、ノズル（２１３）に関して定置に配置された、案内されるゾーン（２１５）を有する第１の部分（２１）を有している。弁体はさらに第２の部分（２４）を有しており、この第２の部分は、ニードル（２２）の案内されるゾーン（２２１）を案内する第１の案内ゾーン（２４２）を有しておりかつ、第１の部分（２１）の案内されるゾーン（２１５）を案内する第２の案内ゾーン（２４３）を有しており、第２の案内ゾーン（２４２）が第１の案内ゾーン（２４２）よりも大きな直径を有している。

Description

本発明は、その位置に応じてノズルを開閉しかつ案内されるゾーンを有するニードルを備えた弁体に関する。本発明はさらに、作動ユニットと、ハウジングと、弁体とを備えた流体インジェクタに関する。

流体インジェクタ、特にディーゼル又はガソリン内燃機関のための流体インジェクタは、ハウジングと、アクチュエータユニットと、弁体とを有する。弁体は、ノズルを開閉し、これによって燃料の噴射を制御するニードルを有している。ますます多くの用途において、圧電アクチュエータを備えた作動ユニットが使用されている。アクチュエータは、作動信号に対する極めて迅速な応答時間を有するという利点を有しており、シリンダの一回の作業サイクルの間に内燃機関のシリンダ内への多数の噴射を可能にする。流体インジェクタの噴霧特性を改良するために、流体圧力が増大される。現在のガソリン内燃機関において、流体インジェクタには２００ｂａｒまでの圧力を有する燃料が供給される。

国際公開第０３／０１６７０７号パンフレットは、燃料供給部へのコネクタと、ハウジングと、作動ユニットと、弁体とを備えた流体インジェクタを開示している。ハウジングは、二重管であり、アクチュエータユニットを収容する凹所を有している。アクチュエータユニットは、ニードルに作用する圧電アクチュエータを有している。二重管状ハウジングの壁部の間には燃料がコネクタから弁体の燃料入口に導入される。弁体は、ニードルを収容する凹所を備えたハウジング部分を有している。ニードルの位置に応じて、ノズルは開閉され、個々に燃料が噴射されるか又は噴射されない。弁体及び流体インジェクタの信頼できる作動を保証するために、ニードルは、弁体において信頼性よく案内される必要がある。

本発明の目的は、弁体におけるニードルの信頼できる案内を保証する、弁体及び弁体を備えた流体インジェクタを提供することである。

この目的は独立請求項の特徴によって達成された。発明の有利な実施形態は従属請求項に示されている。

本発明は、その位置に応じてノズルを開閉しかつ案内されるゾーンを有するニードルが設けられた弁体を特徴とする。弁体はさらに、ノズルに対して定置に配置されておりかつ案内されるゾーンを有する第１の部分を有する。弁体はさらに、ニードルの案内されるゾーンを案内する第１の案内ゾーンを有しておりかつ、第１の部分の案内されるゾーンを案内する第２の案内ゾーンを有する第２の部分を有しており、第２の案内ゾーンは第１の案内ゾーンよりも大きな直径を有している。このことは、ニードルの案内されるゾーンがノズルから離れて配置されることができ、このことがノズルにより近い領域の構造のための自由度を与えるという利点を有する。第２の部分の第２の案内ゾーンと、案内されるゾーンとは、軸方向で短くてよい。第２の案内ゾーンの直径が大きいほど、ニードルの案内における質における減少なしに軸方向延長はより短くてよい。好適には、第２の部分は、弁体の作動中に、ニードルに対して定置である。

本発明はさらに、その位置に応じてノズルを開閉させかつ案内されるゾーンを有するニードルと、ノズルに対して定置に配置されておりかつ案内ゾーンを有する第１の部分とを備えた弁体を特徴とする。弁体はさらに第２の部分を有しており、この第２の部分は、ニードルの案内されるゾーンを案内する第１の案内ゾーンと、第１の部分の案内ゾーンによって案内される案内されるゾーンを有する第２の部分とを有しており、第１の部分の案内ゾーンは第１の案内ゾーンよりも大きな直径を有している。このことは、ニードルの案内されるゾーンがノズルから離れて配置されることができ、ひいてはこのことが、ノズルにより近い領域の構造のための付加的な自由度を与えるという利点をも有する。さらに、第１の部分の案内ゾーンと、第２の部分の案内されるゾーンとは、軸方向で短い。第１の部分の案内されるゾーンの直径が大きいほど、ニードルの案内の質における減少なしに、軸方向延長がより短くてよい。

本発明の有利な実施形態において、第２の部分の第２の案内ゾーン又は第１の部分の案内ゾーンが戻しばねの自由直径よりも小さな直径を有しており、戻しばねは、第２の案内ゾーン又は第１の部分の案内ゾーンから軸方向外方に配置されている。このことは、弁体が極めてコンパクトに形成されることができるという利点を有する。

本発明の別の有利な実施形態において、第２の部分は、戻しばねが当接するばね当接部を有している。このことは、弁体を組み立てるためにより少ない部品が必要とされ、したがって弁体がより安価であるという効果を有する。

弁体の別の有利な実施形態において、ニードルの案内されるゾーンと、第２の部分の第１の案内ゾーンとは、ノズルの方向でニードルに向かって流体入口の前に配置されている。このことは、第２の部分における案内ゾーンと、ニードルの合致する案内されるゾーンとにより、燃料流のための絞り部が必要とされないという利点を有する。これによって、燃料は、絞りによる最小限の圧力損失で燃料がスロットルに向かって導かれることができる。

弁体の別の有利な実施形態において、第１の案内ゾーンは、第２の案内ゾーン又は第１の部分の案内されるゾーンに対して軸方向に間隔を置いて配置されている。

弁体の別の有利な実施形態において、第１の案内ゾーンは、第２の案内ゾーン及び第２の部分の案内されるゾーンよりも、ノズルから軸方向にさらに間隔を置かれている。

弁体の別の有利な実施形態において、第１の部分はノズルを形成しており、ニードルを収容している。このことは、弁体のために必要な部品の数が減じられ、したがって弁体はより安価に製造されることができるという利点を有する。

本発明はさらに、ハウジングと、アクチュエータと、弁体とを備えた流体インジェクタを特徴とする。

本発明の典型的な実施形態は、概略的な図面の助けを用いて以下に説明される。

図１は、弁体２を備えた燃料インジェクタを示している。
図２は、図１による組み立てられた弁体を示している。
図３は、弁体２の第１及び第２の部分２１，２４とニードル２２とを示している。
図４は、弁体２の分解図を示している。
図５は、弁体２の別の図を示している。
図６は、弁体の第２の実施形態を示している。

異なる説明において生じる同じ設計及び機能のエレメントは同じ参照符号によって明らかにされている。

この実施形態においては内燃機関の燃料インジェクタ（図１）である流体インジェクタは、燃料コネクタ４を介して燃料供給部に接続されるように設計されている。燃料供給部は好適には、燃料が２００ｂａｒまでの圧力下で貯蔵されている高圧チャンバを有している。燃料インジェクタは、ハウジング１と、弁体２と、アクチュエータユニット３と、燃料コネクタ４とを有している。

ハウジング１は、二重管形式で形成されている。二重管ハウジング１の壁部の間に、燃料が燃料コネクタ４から弁体２へ導入される。これによって燃料は実質的に絞られずに弁体２に導入されることができる。

弁体２は、好適には溶接によって、ハウジング１の自由端部に接続されている。弁体２はニードル２２を有しており、このニードル２２は、弁体２の凹所２１１に収容されており、弁体２における位置に応じてノズル２１３を開閉させ、これによって、内燃機関のシリンダへの燃料噴射を制御する。戻しばね２５は、ノズル２１３が閉鎖されている位置にニードル２２を押し付けている。ニードル２２は、外方開放タイプであるが、内方開放タイプであることもできる。戻しばね２５は、ニードル２２の閉鎖方向でニードル２２に力を加える。

ニードル２２はアクチュエータユニット３に結合されている。作動信号に応じて、アクチュエータユニット３はその軸方向長さを変化させ、これによって、ニードル２２を開放位置へ押し付けるか又はニードルを閉鎖位置に残す。アクチュエータユニット３は、チューブばねに挿入されたピエゾアクチュエータを含み、チューブばねはピエゾアクチュエータを所定の力で緊張させている。ハウジング１とアクチュエータユニット３との異なる熱延長係数を補償するためにアクチュエータユニット３とハウジング１とに熱補償装置が結合されることができる。

弁体２は、第１の部分２１と、第２の部分２４と、戻しばね２５と、ニードル２２とを有している。第１の部分２１は凹所２１１を有しており、この凹所にニードル２２が挿入されており、この凹所は一方の端部においてノズル２１３を形成している。燃料は、ニードル２２と、第１の部分２１の凹所２１１の壁部との間において、燃料入口２１４からノズル２１３へ導入される。

第２の部分２４は、戻しばね２５が当接したばね当接部２４４を有している。ばねリテーナ２６は、アクチュエータユニット３の方向への第２の部分２４の軸方向移動を制限している。第２の部分はさらに凹所２４１を有しており、この凹所に第１の案内ゾーン２４２が形成されており、この第１の案内ゾーンはニードル２２の案内されるゾーン２２１においてニードル２２を案内する。第２の部分２４はさらに第２の案内部２４３を有しており、この第２の案内部は案内されるゾーン２１５において第１の部分２１を案内する。第１及び第２の案内ゾーン２４２，２４３は同軸的に形成されており、第２の案内ゾーン２４３の直径は第１の案内ゾーン２４２の直径よりも大きい。

ニードル２２が軸方向に移動する場合、第１の部分２１はその位置にとどまり、第２の部分はニードル２２の軸方向移動に対応する軸方向移動を行う。これにより、第２の案内ゾーン２４３と、第１の部分２１の案内されるゾーン２１５との領域において、第１及び第２の部分２１，２４の間にスライド移動が存在する。第２の案内ゾーン２４３の直径が大きいほど、ニードル２２の案内の質の減少なしに、その軸方向延長が短くてよい。このことは、第２の案内ゾーン２４３が第１の部分の案内されるゾーン２１５に接触する接触面が、第２の案内ゾーン２４３の増大する直径とともに増大することによって生ぜしめられる。案内の質は本質的にこの面の寸法によって影響される。実験は、第２の案内ゾーン２４３及び第１の部分２１の案内されるゾーン２１５と一緒に作用する、第１の案内ゾーン２４２及びニードル２２の案内されるゾーン２２１とが、ニードル２２の案内されるゾーン２２１がニードル２１３から離れているとしても、半径方向のニードルの関連する振動を生じることなくニードル２２が確実に案内されるという効果を有することを示した。ニードルの案内されるゾーン２２１と第２の部分の第２の案内ゾーン２４２とがノズル２１３の方向にニードル２２に向かって流体入口２１４の前に配置されているならば、ニードル２２と、第１の部分２１の凹所の壁部との間に燃料が流れる領域におけるニードルの別の案内されるゾーンは必要とされない。

好適には、較正されたシム２７（図４）又は２つ以上の較正されたシム２７は、戻しばね２５を正確に予緊張させるためにリテーナ２６とばね当接部２４４との間のニードルに押し付けられる。

弁体２の第２の実施形態（図６）において、第１の部分２１の案内ゾーン２１６と一緒に作用する第２の部分２４における案内されるゾーン２４５が設けられている。この実施形態において、第２の部分２４の第１の案内ゾーン２２１と、ニードル２２における案内されるゾーン２４２とは、第２の部分２４の案内されるゾーン２４５と、第１の部分２１の案内ゾーン２１６と一緒に作用する。また、弁体２のこの実施形態において、ニードル２５の案内されるゾーン２４２がノズル２１３から比較的離れて配置されているとしてもニードル２２の信頼できる案内が保証される。

弁体２を備えた燃料インジェクタを示している。図１による組み立てられた弁体を示している。弁体２の第１及び第２の部分２１，２４とニードル２２とを示している。弁体２の分解図を示している。弁体２の別の図を示している。弁体の第２の実施形態を示している。

符号の説明

１ハウジング、２弁体、３アクチュエータユニット、４燃料コネクタ、２１第１の部分、２２ニードル、２４第２の部分、２５戻しばね、２６リテーナ、２７較正されたシム、２１１凹所、２１３ノズル、２１４燃料入口、２１５案内されるゾーン、２２１案内されるゾーン、２４１凹所、２４２第１の案内ゾーン、２４３第２の案内ゾーン、２４４ばね当接部、２４５案内されるゾーン

Claims

ニードルが設けられており、該ニードルが、その位置に応じてノズル（２１３）を開閉しかつ案内されるゾーン（２２１）を有しており、
ノズル（２１３）に関して定置に配置された第１の部分（２１）が設けられており、該第１の部分が、案内されるゾーン（２１５）を有しており、
第２の部分（２４）が設けられており、該第２の部分が、ニードル（２２）の案内されるゾーン（２２１）を案内する第１の案内ゾーン（２４２）を有しており、かつ第１の部分（２１）の案内されるゾーン（２１５）を案内する第２の案内ゾーン（２４３）を有しており、第２の案内ゾーン（２４３）が第１の案内ゾーン（２４２）よりも大きな直径を有することを特徴とする、弁体。
位置に応じてノズル（２１３）を開閉する、案内されるゾーン（２２１）を有するニードルが設けられており、
ノズル（２１３）に関して定置に配置された、案内ゾーン（２１６）を有する第１の部分（２１）が設けられており、
ニードル（２２）の案内されるゾーン（２２１）を案内する第１の案内ゾーン（２４２）を有しておりかつ、第１の部分（２１）の案内ゾーン（２１６）によって案内される案内されるゾーン（２４５）を有する第２の部分（２４）が設けられており、第１の部分（２２）の案内ゾーン（２１６）が第１の案内ゾーン（２４２）よりも大きな直径を有することを特徴とする、弁体。
第２の案内ゾーン（２４３）又は第１の部分（２１）の案内ゾーン（２４５）が、第２の案内ゾーン（２４３）又は第１の部分（２１）の案内ゾーン（２４５）から軸方向外方に配置された戻しばね（２５）の自由直径よりも小さな直径を有している、請求項１又は２記載の弁体。
第２の部分（２４）が、戻しばね（２５）が当接するばね当接部（２４４）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁体。
ニードル（２１）の案内されるゾーン（２２１）及び第２の部分（２４）の第１の案内ゾーン（２４２）が、ノズル（２１３）の方向でニードル（２２）に向かって流体入口（２１４）の前に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁体。
第１の案内ゾーン（２４２）が、第２の部分（２４）の第２の案内ゾーン（２４３）又は案内されるゾーン（２４５）に対して軸方向に間隔を置いて配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁体。
第１の案内ゾーン（２４２）が、第２の部分（２４）の第２の案内ゾーン（２４３）又は案内されるゾーン（２４５）よりもノズル（２１３）から軸方向にさらに離れて配置されている、請求項６記載の弁体。
第１の部分（２１）が、ノズル（２１３）を形成しており、かつニードル（２２）を収容している、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁体。
ハウジング（１）と、アクチュエータユニット（３）と、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁体（２）とが設けられていることを特徴とする、流体インジェクタ。