JP4130805B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は主請求項の上位概念に記載した形式の燃料噴射弁から出発する。
【０００２】
ヨーロッパ特許公開第０８６９２７８号明細書からは制御可能なアクチュエータを備えた燃料噴射弁が公知であり、該アクチュエータは弁体に堅固に結合されたアクチュエータケーシング内に配置されている。アクチュエータは弁ニードルと作用的に結合しており、その場合、該弁ニードルには弁閉鎖体が成形されており、該弁閉鎖体は弁シール座を形成するように弁座面と協働している。アクチュエータケーシングの材料は圧電式のアクチュエータの熱膨張係数とほぼ同じの熱膨張係数を有している。アクチュエータケーシングは弁体の切欠内に挿入されており、かつアクチュエータケーシングの縦方向の寸法のほぼ中央に配置されたフランジを介して弁体にねじはめられている。弁閉鎖体に至るまでの伝達エレメントとアクチュエータとの熱膨張は、フランジから閉鎖エレメントまでのアクチュエータケーシング区分と弁体との熱膨張に相応しており、該閉鎖エレメントにアクチュエータが支持されている。
【０００３】
上述の公知技術における欠点とするところは、温度補償を十分正確に生じることが困難であることにある。熱膨張はほぼ直線的であるに過ぎず、かつアクチュエータのために使用される圧電（ピエゾ）材料は部分的にネガティブな熱膨張係数を有している。さらに欠点とするところは、アンバー（Ｉｎｖａｒ）のような高価な特殊材料が比較的多量に必要とされることにある。さらにアクチュエータケーシングは温度補償のためにその全長にわたり有効でなく、むしろフランジとアクチュエータの当接面との間でしか有効でない。
【０００４】
発明の利点
これに対して、請求項１に記載した特徴を有する本発明による燃料噴射弁が有する利点は、補償区分によって既に最小化されている熱膨張が付加的に冷却によってさらに軽減されることにある。アクチュエータケーシングとその内部に配置されたアクチュエータとの面が、新鮮に流入する燃料によって洗われるため、従来技術に比して、始動温度よりもわずかな値だけしか高くない運転温度が得られる。冷えた状態に対する差異が極めてわずかであるため、誤差と暖機運転状態での遊びとを改善することができる。さらに、アクチュエータケーシングの多部分構成によって特殊材料もわずかな量しか必要とされない。補償区分が全的に膨張補償のために利用される。
【０００５】
従属請求項に記載された手段によれば、請求項１に記載した燃料噴射弁の有利な実施形と改善とが可能である。
【０００６】
有利な１実施形では、アクチュエータケーシングによって囲われたアクチュエータ室がその弁ニードル側の端部で、曲げに対して軟性のダイヤフラムによって、燃料流入圧下にある第２の燃料室に対してシールされており、かつ、アクチュエータ室が液圧流体によって充填されている。このことによって、シール問題が回避される。ダイヤフラムはアクチュエータ室と、同じ圧力下にある第２の燃料室とを分離している。ダイヤフラムの弾性によって、圧力バランスが得られるまでダイヤフラムの変形が行われる。さらにダイヤフラムは、滑動する可動のシール線を要することなしにその弾性によって、行程運動のために配置されていてダイヤフラムを貫通した伝達エレメントの運動に追従する。
【０００７】
ダイヤフラムが波形管から成り、該波形管が一方ではアクチュエータタペットに、かつ他方ではアクチュエータケーシングにシール下で結合されていると有利である。波形管は極めて広い運動距離範囲内で、行程運動の方向であるその縦軸線内での伸長を可能ならしめる。
【０００８】
液圧流体はシリコンオイルから成ることができる。シリコンオイルはピエゾ素材との良好な相性を有しており、かつ所望の滑り特性と粘性とに関連して極めて具合がよい。
【０００９】
アクチュエータが支持エレメントを介してアクチュエータケーシングに支持されており、かつ、第１の燃料室に連通していて燃料流入圧下にある第３の燃料室が上方のダイヤフラムによってアクチュエータケーシングの内部でシール下で分離されていると有利である。このことによって、変形によって圧力バランスを生じる弾性的なダイヤフラムの全面積が増大して、所要のスポット状の変形が軽減される。これによってダイヤフラムの耐用寿命が増大する。
【００１０】
補償区分は有利にはアンバーから成る。アンバー、つまりニッケルと鉄との合金は所望の特性を有しており、かつ良好に使用可能である。
【００１１】
次ぎに本発明の１実施例を図面に示して以下の記載で詳細に説明する。
【００１２】
実施例の説明
図１に本発明による燃料噴射弁１の１実施例をアクチュエータ２の領域内で示す。アクチュエータ２は円筒形の補償区分３によって囲まれており、該補償区分はフランジ４を介して下方の弁体５と上方の弁体６とに結合されている。補償区分３にはねじ山７によって閉鎖体８がねじはめられている。波形管１０が溶接ビード９を介してシール下で補償区分３に結合されており、かつ別の溶接ビード１１を介してアクチュエータタペット１２に結合されており、該アクチュエータタペットはアクチュエータ２に当接している。補償区分３および閉鎖体８は相共に１つのアクチュエータケーシング１３を形成しており、該アクチュエータケーシングは波形管１０によって第２の燃料室１４に対してシールされている。
【００１３】
アクチュエータケーシング１３の内部にはアクチュエータ室２２が設けられている。アクチュエータケーシング１３はその表面の大部分にわたり第１の燃料室１５によって囲まれており、第１の燃料室は外側から上方の弁体区分６によって制限されている。第１の燃料室１５は燃料流入孔１６を介して流入する燃料によって充填されて、流入する該燃料の圧力下にある。補償区分３のフランジ４に設けた接続孔１７を介して燃料が第１の燃料室１５から第２の燃料室１４内に達する。この種の複数の接続孔１７がフランジ４の周囲にわたり分配されている場合には、燃料は第１の燃料室１５から第２の燃料室１４内へその周囲にわたり均一に分配されて流入する。その結果、アクチュエータケーシング１３はその表面の大部分にわたり均一に、燃料流入孔１６を介して燃料噴射弁１内へ流入する燃料によって洗われて冷却される。
【００１４】
アクチュエータ２は支持エレメント１８を介してアクチュエータケーシング１３の閉鎖体８に支持されている。アクチュエータケーシング１３の上方領域内の第３の燃料室２０が第２のダイヤフラム１９によってアクチュエータ室２２から分離されている。第３の燃料室２０は接続孔２１を介して第１の燃料室１５に連通している。このことにより、第３の燃料室２０は、第１の燃料室１５内の燃料と同じ圧力下にある燃料によって充填される。この種の複数の接続孔２１が閉鎖体８の半径方向の面にわたり分配されていれば、この場合も第３の燃料室２０の通流、ひいてはこのことの結果ダイヤフラム１９の面を介したアクチュエータ室２２への冷却効果が得られる。アクチュエータ室２２は有利にはシリコンオイルによって充填されている。
【００１５】
ここには示されていない制御導線を介してアクチュエータ２に電圧が印加されると、アクチュエータは伸長し、かつその行程運動をアクチュエータタペット１２を介してここには図示されていない弁シール座に至るまでのその他の結合エレメントへ伝達する。この燃料噴射弁は外向きに開く弁ニードルを備えた燃料噴射弁１である。それゆえ、開放運動は図面で見て下向きである。その際、波形管１０はこの運動に弾性的に追従する。溶接ビード９，１１が存在するために滑動するシールエッジは不要である。圧力補償が行われるように第２のダイヤフラム１９および波形管１０が常に変形するので、アクチュエータ室２２、第３の燃料室２０ならびに第２の燃料室１４内の圧力は常に同じである。第２のダイヤフラム１９と波形管１０との表面が弾性的に変形することができることによって、変形距離は全体として有利に減少する。
【００１６】
アクチュエータ２に印加された電圧が消失すると、弁ニードルは図示されていない弁ばねによってその出発位置へ押し戻されて、その運動をアクチュエータタペット１２へ伝達し、該アクチュエータタペットは支持エレメント１８と閉鎖体８に向かってアクチュエータ２をその元の長さへ押し戻す。
【００１７】
燃料噴射弁１の始動後に引き続く運転によって該燃料噴射弁が加熱される。その場合、アクチュエータ２と、アクチュエータタペット１２と、弁シール座に至るまでのその他の伝達エレメントとの全長が、順次に続く上述の構成部品の配列内の熱膨張によって変化する。他面において同様にこの加熱によって、アクチュエータケーシング１３の補償区分３と下方の弁体５の互いに順次に続く構成部品との全長が変化する。有利には材料がアンバーである補償区分３の材料特性と長さとが適切に選択されていれば、構成部品の前述の両方の配列内の熱膨張が全体として互いに相応し、これによってシール座における圧縮とシール効果とが同じにとどまり、もしくは維持される。アクチュエータケーシング１３を面状に取り囲む第１の燃料室１５内へ流入する燃料による冷却によって、冷間運転と暖機運転との間の温度差が少なく維持されて温度補償が改善される。シリコンオイルによる充填は燃料によるアクチュエータ２の圧電（ピエゾ）材料の損傷を阻止し、アクチュエータケーシング１３の内壁面に対するアクチュエータの万一の摩擦を軽減し、かつアクチュエータ２からアクチュエータケーシング１３への、さらには第１の燃料室１５内の冷却燃料への熱伝導を改善する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による燃料噴射弁の１実施例をアクチュエータの領域内で概略的に断面して示す図である。

Claims (6)

1. 燃料噴射弁（１）、特に内燃機関の燃料噴射装置のための噴射弁であって、弁ニードルと、該弁ニードルに結合された弁閉鎖体とを操作する圧電式または磁歪式のアクチュエータ（２）を備えており、弁閉鎖体がシール座を形成するように弁座面と協働しており、アクチュエータ（２）がアクチュエータケーシング（１３）内に配置されており、該アクチュエータケーシングがその弁ニードル側の端部で摩擦結合により弁体（５，６）と結合されており、かつアクチュエータケーシング（１３）の該端部とは反対側の閉鎖体（８）にアクチュエータ（２）が支持されており、アクチュエータケーシング（１３）がほとんど熱膨張を有しない材料またはネガティブな熱膨張を有する材料から成る補償区分（３）を有していて、それによって、弁シール座に至るまでのアクチュエータケーシング（１３）及び弁体（５）の熱膨張が、アクチュエータ（２）の熱膨張並びに弁シール座に至るまで配置された伝達エレメント（１２）の熱膨張にほぼ相当している形式のものにおいて、
   アクチュエータケーシング（１３）が半径方向外側から、燃料の通流する第１の燃料室（１５）によって取り囲まれていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. アクチュエータケーシング（１３）によって取り囲まれたアクチュエータ室（２２）がその弁ニードル側の端部で、曲げに対して柔性の第１のダイヤフラムによって、燃料流入圧下にある第２の燃料室（１４）に対してシールされており、かつ、アクチュエータ室（２２）が液圧流体によって充填されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 第１のダイヤフラムが波形管（１０）から成り、該波形管が一方ではアクチュエータタペット（１２）に、かつ他方ではアクチュエータケーシング（１３）にシール下で結合されていることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射弁。
4. 液圧流体がシリコンオイルから成ることを特徴とする請求項２または３記載の燃料噴射弁。
5. アクチュエータ（２）が支持エレメント（１８）を介してアクチュエータケーシング（１３）に支持されており、かつ、第１の燃料室（１５）と連通していて燃料流入圧下にある第３の燃料室（２０）が第２のダイヤフラム（１９）によってアクチュエータケーシング（１３）内でシール下で分離されていることを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
6. 補償区分（３）がアンバーから成ることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。

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