JP4164026B2 - 燃料高圧装置 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念による燃料高圧装置から出発する。このような燃料高圧装置は燃料噴射弁の形でDE 198 27 267 A1から公知であり、第１の弁保持体として構成された高圧体と第２の弁体として構成された高圧体とを含むケーシングを有している。両方の高圧体は１つの接触面内で互いに接触している。接触面を通して、高圧通路の形の高圧室が貫通しており、これは高い圧力下の燃料を導く。ケーシングは接触面の範囲内で、大体において円筒形に壁部分により取り囲まれており、この壁部分は締め付けナットとして構成されていて、かつ縦軸線を有している。ケーシングと締め付けナットとの間には、漏えい油室が構成されており、これはケーシングをその全体の円周で取り囲んでいる。
【０００２】
公知の燃料高圧装置においては、接触面の範囲内で非シール性が生ずることがあるという欠点が生ずる。高圧室はその、接触面を通る貫通部において、単に高圧体の面プレスによってシールされ、高圧体は接触面において互いに接触し、かつ高圧室の貫通部を取り囲んでいる。高圧室内では部分的に１２０Mpa及びそれ以上の極めて高い圧力が支配することがあるので、このシールは完全ではなく、したがって燃料が接触面内で出ることがあり、燃料は締め付けナットとケーシングとの間の漏えい油室内に達し、そこから燃料は燃料高圧装置のより長い運転の際に結局出る。このことは、内燃機関における使用の際に、特にこの燃料がエンジンルーム内に達し、かつそこで高熱の構造部分によって燃焼せしめられるときに、著しい損傷を生ずることがある。
【０００３】
発明の利点
請求項１の必要構成要件を備えた本発明による燃料高圧装置はこれに対し、両方の高圧体の接触面における非シール性に場合にも、燃料が外方に向かって達することがないという利点を有している。この目的のために、ケーシングと壁部分との間に形成されている漏えい油室はシールされる。高圧体の間を通って接触面から出る燃料は、このようにして漏えい油室内にとどまり、燃料高圧装置は外方に向かってシールされている。
【０００４】
本発明の対象の１つの有利な構成では、壁部分と第１の高圧体との間に第１のシール性の結合部が構成されており、壁部分と第２の高圧体との間に第２のシール性の結合部が構成されている。これによって、漏えい油室は簡単な形式でシールされ、かつ両方のシール性の結合部は互いに無関係に構成することができる。
【０００５】
本発明の対象の、別の有利な構成では、漏えい油室はケーシング内に構成された低圧室と接続されており、その際低圧室内では常に低い燃料圧力が維持される。この接続部を介して、燃料は漏えい油室から排出することができ、時間が経過するにつれて漏えい油室内に圧力せき止めが生じることはなく、このことはシール性の結合部の非シール性を生じることはない。
【０００６】
別の有利な構成では、壁部分は締め付けナットとして構成されており、この締め付けナットは高圧体を接触面において互いにプレスする。この形式で、外方に向かうシールの機能及び高圧体を互いにプレスする締め付けナットの機能が単に１つの構造部分にまとめられる。
【０００７】
別の有利な構成では、締め付けナットの、ケーシングとのシール性の結合部の１つは、シール面の、ケーシングに構成された接触面との接触によって形成されている。この構成では、締め付けナットによって及ぼされる圧着力は、シール性の結合部の１つのために利用することができ、その場合別のシールエレメント又は締め付けエレメントを必要とすることはない。
【０００８】
別の有利な構成では、壁部分の、ケーシングとの、少なくとも１つのシール性の結合部は、ケーシングと壁部分との間に配置されたシールリングによって構成されている。これによって、良好なシール性を達成することができ、かつシールリングは種々の条件に適合させることができる。別の有利な構成では、シールリングは弾性的な材料、殊にプラスティック又はエラストマから製作されている。このようなシールリングは変形によって壁部分とケーシングとの間のスペースに適合することができ、これによって確実にシールする。
【０００９】
別の有利な構成では、シールリングはポリテトラフルオルエチレン（PTFE）から製作されており、このことは良好なシール性の他に、シールリングが化学的に極めて耐性があり、かつ燃料によって腐食せしめられないという利点をもたらす。更に、PTFEは良好に耐熱性であり、かつこれにより特に、高い温度にさらされる燃料噴射弁において使用するのに特に適している。
【００１０】
本発明による燃料高圧装置は、それが内燃機関のための燃料噴射弁として構成されているときに、特に有利である。それは、ここに生ずるシール性の問題は接触面における手段によって最終的に解決することができないからである。ここではなお更に利点が生ずる： 両方の高圧体にシール面の品度に対する要求は明確に減少せしめられる。それは外方に向かう特定の漏えい量は漏えい油室内で受け止めることができるからである。更に、高圧体をよりわずかな力で互いにプレスすればよく、このことは燃料噴射弁における機械的なひずみの減少をもたらし、かつこれによりよりわずかな変形をもたらし、燃料噴射弁の機能を害することがない。
【００１１】
本発明の別の利点及び有利な構成は明細書及び図面から知ることができる。
【００１２】
実施例の説明
図面には本発明による燃料高圧装置の実施例が示されている。
【００１３】
図１においては、本発明による燃料高圧装置の重要な部分が縦断面図で示されている。ここで燃料噴射弁として構成されている燃料高圧装置はケーシング１を有しており、これは弁保持体３として構成されている第１の高圧体と、弁体５として構成されている第２の高圧体とを含んでいる。弁保持体３は接触面３０で弁体５に接触していて、かつ壁部分として構成された締め付けナット７によって弁体にプレスされている。弁体５内には孔８が構成されていて、これは縦軸線１５を有しており、この縦軸線は締め付けナット７の縦軸線１５を合致している。孔８内ではピストン形の弁ニードル１０が縦しゅう動可能に配置されており、これは燃焼室とは逆の側の区分を孔８内でシール性に案内され、かつ燃焼室に向かって圧力肩２１を形成しながら先細になっている。燃焼室側の端部において、弁ニードル１０は大体において円すい状の弁シール面１４に移行しており、この弁シール面は孔８の、燃焼室側の端部に構成された弁座１６と協働し、この弁座はやはり大体において円すい状に形成されていて、かつ弁シール面１４とほぼ同じ開き角度を有している。弁座１６には複数の噴射開口１２が構成されており、これらの噴射開口は弁座１６を内燃機関の燃焼室と接続している。圧力肩２１の高さのところで、孔８の半径方向の拡大部によって圧力室１８が構成されており、この圧力室は弁体５及び弁保持体３内に構成されている供給通路２３を介して高い圧力下の燃料を充てん可能である。供給通路２３は高圧室を形成しており、かつ両方の高圧体３；５の接触面３０を通って貫通している。圧力室１８は弁座１６に向かって弁ニードル１０を取り囲んでいるリング通路１９に延長されており、したがって燃料は圧力室１８から弁座１６に向かって流れることができる。弁シール面１４が弁座１６に接触している場合、噴射開口１２は閉じられ、かつ燃料がリング通路１９から噴射開口１２に達することはない。弁シール面１４が弁ニードル１０の縦運動によって弁座１６から離れると、燃料はリング通路１９から弁シール面１４と弁座１６との間に形成されているギャップを通って、噴射開口１２に流れ、かつ燃料は内燃機関の燃焼室内に噴射される。
【００１４】
弁体５は、弁ニードル１０が案内されている範囲内で、円筒状の外面を構成されており、この外面は燃焼室に向かって、ほぼ圧力室１８の高さのところで接触面４４を形成して先細になっており、その際接触面４４は孔８の半径方向平面内に位置している。締め付けナット７は大体において中空円筒体として構成されており、かつ弁体５及び弁保持体３の一部分を、特に接触面３０の範囲内で、取り囲んでいる。その、燃焼室の側の端部において、締め付けナット７はカラーを有しており、このカラーにシール面４２が構成されており、このシール面は接触面４４と接触し、かつ第１の、締め付けナット７とケーシング１との間の第１のシール性の結合部を形成している。燃焼室とは逆の側の端部範囲において、締め付けナット７は内ねじ山３８を有しており、この内ねじ山は弁保持体３の外周面に構成された外ねじ山３６に係合している。締め付けナット７の回転によって、締め付けナットは弁保持体３とねじ合わされ、かつこれによって縦方向にしゅう動し、したがってシール面４２が接触面４４にプレスされ、かつ弁体５は接触面３０で弁保持体３にプレスされる。
【００１５】
締め付けナット７と弁保持体３若しくは弁体５との間には漏えい油室３２が構成されており、これは燃焼室側の端部範囲において、シール面４２の、接触面４４に対する接触によってシールされる。締め付けナット７の、燃焼室とは逆の側の端部範囲において、シールはシールリング５０によって行われ、このシールリングは締め付けナット７と弁保持体３との間に締め込まれていて、かつこのようにして、第２のシール性の結合部を形成している。図２は、明らかにするために、図１のIIで示した、シールリング５０が示されている範囲を拡大して示す。シールリング５０は弾性的な材料、例えばゴム又はプラスティックから製作されており、したがってシールリングは相応して変形することができ、かつ締め付けナット７を弁保持体３とシール性に結合する。特にポリテトラフルオルエチレンがこの場合有利である。それはこのプラスティックは充分に化学的に不活性であるからである。漏えい油室３２はこれによりシールされており、かつ燃料が外方に達することはない。
【００１６】
燃焼室とは逆の側で孔８は弁保持体３内に構成されているピストン孔２６内に移行しており、このピストン孔は移行箇所において、孔８よりも幾分か大きい直径を有している。ピストン孔２６内には圧力片２５が配置されており、これは弁ニードル１０の、燃焼室とは逆の側の端面に接触している。圧力片２５には弁ピストン２７が接続しており、これはやはりピストン孔２６内で案内されており、かつ弁ニードル１０に対して同軸的に配置されている。弁ピストン２７は閉鎖力を圧力片２５を介して弁ニードル１０に及ぼすことができ、したがって弁ニードルはその弁シール面１４をもって弁座１６にプレスされる。ピストン孔２６内では更に閉鎖ばね２８が配置されており、これは弁ニードルとは逆の側でリング段２９に支えられており、かつその他方の端部で圧力片２５に支えられている。閉鎖ばね２８が圧力前緊縮されているので、それは閉鎖力を弁ニードル１０に作用させ、閉鎖力は弁ニードルを−特に内燃機関が回転していない場合に−その閉鎖位置に保つ。ピストン孔２６は図面には示されていない漏えい油システムの接続されており、したがってピストン孔２６は低圧室を形成しており、その中では常に低い燃料圧力が支配している。弁ニードル１０と孔８の壁との間のリングギャップを介して極めてわずかな燃料が圧力室１８からピストン孔２６内に達することができ、この燃料はその場合直ちに漏えい油システム内に排出される。
【００１７】
弁ニードル１０の孔８内での運動ひいては噴射の時点及び持続時間の制御は、弁ニードル１０への閉鎖力が制御されることによって行われる。図面には示されていない装置によって、弁ピストン２７の燃焼室とは逆の側の端部上に、制御可能である力が及ぼされる。供給通路２３を介して、図面にはやはり示していない高圧源によって高い圧力下の燃料が圧力室１８内に導かれ、その際全体の運転の間に所定の高い圧力が圧力室１８内に維持される。圧力室１８内の、ひいてはリング通路１９内の燃料圧力によって、液力式の力が圧力肩２１上にかつ弁シール面１４の部分上の生じ、この力は弁ピストン２７及び閉鎖ばね２８の閉鎖力に反対作用をする。弁ニードル１０上への閉鎖力が減少せしめられると、液力式の開放力が大きくなり、かつ弁ニードル１０は弁シール面１４をもって弁座１６から離れ、したがって燃料が噴射開口１２に流れることができる。閉鎖力が再び、開放力よりも大きくなるように増大せしめられると、弁ニードル１０が改めて弁座１６の方向にしゅう動し、かつ噴射開口１２が再び閉じられる。
【００１８】
持続的に供給通路２３内で支配している高い燃料圧力によって、両方の高圧体３；５の接触面におけるシール性に、極めて高い要求が、供給通路２３から燃料が弁体５と弁保持体３との間に出ないようにするために、課せられる。内方に向かってピストン孔２６内に達する燃料の部分はそこから漏えい油システム内に排出され、燃料噴射弁に運転を妨害しない。外方に向かって漏えい油室３２内に流れる燃料はそこで保持され、したがって燃料噴射弁を外方に向かってシールしている。しかしながら多量の燃料が漏えい油室３２内に流れると、そこで圧力クッションが構成され、このことは遅かれ早かれ非シール性を、シールリング５０か、あるいはシール面４２に生ぜしめる。このことを阻止するために、弁保持体３の、弁体５に面した端面に溝の形の接続通路３４が構成されており、これは漏えい油室３２をピストン孔２６に接続している。漏えい油室３２内の燃料はこれにより排出することができ、かつ漏えい油室３２は無圧にとどまる。
【００１９】
図３は別の実施例の、図１においてIIIで示した区分を拡大して示す。シールリング５０はここでは締め付けナット７の端部に配置されているのではなしに、弁保持体３をその全体の円周上で取り囲んでいるリング溝５２内にある。リング溝５２はこの場合外ねじ山３６内に配置されており、したがって、縦軸線１５の方向で見て、リング溝５２の両側に、外ねじ山３６の部分が存在している。シールリング５０は、締め付けナット７をねじ込む前にリング溝５２内に配置され、したがって締め付けナット７は内ねじ山３８をもって、組み立ての際にシールリング５０上をしゅう動する。シールリング５０は弾性的なかつ良好に変形可能な材料から成っているので、締め付けナットがシールリング５０を変形させ、かつ内ねじ山３８をもってシールリング５０内に切り込む。これによって、締め付けリング７とシールリング５０との間に極めてシール性の結合が達成される。
【００２０】
図４は、本発明のよる燃料噴射弁の別の実施例を、接触面３０の範囲内の区分において示す。接続通路３４はここでは弁保持体３の端面内の溝として構成されているのではなしに、弁保持体３内の孔として構成されており、縦軸線１５に対して例えば４５°の角度をなしている。接続通路３４はこの場合漏えい油室の何らかの点から発することができ、したがって残りの機能エレメントを阻害することはない。
【００２１】
図面においては単に２つの高圧体、すなわち弁保持体３と弁体５とが、存在している。しかし、これら両方の部体の間に別の高圧体、例えば中間ディスクの形の高圧体を配置しておくこともできる。このようにして複数の接触面を構成しておくことができ、これらすべての接触面はすべて締め付けナット７により取り囲まれていて、したがって接触面から出る燃料は、燃料噴射弁から外方に向かって達することなしに、排出することができる。
【００２２】
燃料噴射弁における本発明による漏えい油室の配置の他に、任意の別の燃料高圧装置における壁部分を使用し、高圧室が高い圧力下の燃料で２つの高圧体の接触面を通って貫通するようにすることもできる。漏えい油室はこの場合においても、相応する漏えい油システムと接続しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 燃料噴射弁の形の本発明による燃料高圧装置を縦断面図で示す。
【図２】 図１のIIで示した区分の拡大図を示す。
【図３】 図１のIIIで示した区分の拡大図を示す。
【図４】 別の実施例の接触面の範囲における図１の拡大図を示す。
【符号の説明】
１ ケーシング、 ３ 弁保持体、 ５ 弁体、 ７ 締め付けナット、 ８ 孔、 １０ 弁ニードル、 １２ 噴射開口、 １４ 弁シール面、 １５ 縦軸線、 １６ 弁座、 １８ 圧力室、 １９ リング通路、 ２１ 圧力肩、 ２３ 供給通路、 ２５ 圧力片、 ２６ ピストン孔、 ２７ 弁ピストン、 ２８ 閉鎖ばね、 ２９ リング段、 ３０ 接触面、 ３２ 漏えい油室、 ３４ 接続通路、 ３６ 外ねじ山、 ３８ 内ねじ山、 ４２ シール面、 ４４ 接触面、 ５０ シールリング、 ５２ リング溝

Claims (6)

1. 第１の高圧体（３）と第２の高圧体（５）とを有するケーシング（１）を備え、これらの高圧体は接触面（３０）において互いに接触し、かつこの接触面（３０）を通って、ケーシング（１）内に構成されている高圧室（２３）が貫通しており、この高圧室内に少なくとも一時的に高い燃料圧力が存在しており、かつ縦軸線（１５）を有しているスリーブ形の壁部分（７）を備え、この壁部分はケーシング（１）の外面を少なくとも接触面（３０）の範囲内で取り囲み、したがって壁部分（７）とケーシング（１）との間に漏えい油室（３２）が構成されていて、漏えい油室（３２）が外方に向かってシールされており、
   ２つのシール性の結合部が、壁部分（７）とケーシング（１）との間に構成されており、その際１つのシール性の結合部が壁部分（７）と第１の高圧体（３）との間に構成されており、かつ第２のシール性の結合部が壁部分（７）と第２の高圧体（５）との間に構成されていて、
   壁部分が締め付けナット（７）であって、これは、ケーシング（１）に構成された外ねじ山（３６）内に係合し、かつこのようにして両方の高圧体（３；５）を互いにプレスしている形式のものにおいて、
   壁部分（７）の、ケーシング（１）との少なくとも１つのシール性の結合部が、ケーシング（１）と壁部分（７）との間に配置されたシールリング（５０）によって形成されており、該シールリングが、前記外ねじ山（３６）に形成されたリング溝（５２）内に配置されていることを特徴とする、燃料高圧装置。
2. ケーシング（１）内に低圧室が構成されており、この低圧室内には、高圧室（２３）よりも明確に低い圧力が支配しており、かつこの低圧室は漏えい油室（３２）と接続されていることを特徴とする、請求項１記載の燃料高圧装置。
3. 壁部分（７）の、ケーシング（１）とのシール性の結合部の１つが、壁部分（７）に構成されているシール面（４２）の、ケーシング（１）に構成されている接触面（４４）への接触によって形成されていることを特徴とする、請求項１記載の燃料高圧装置。
4. シールリング（５０）が弾性的に変形可能な材料、殊にプラスティックあるいはエラストマから成っていることを特徴とする、請求項１記載の燃料高圧装置。
5. シールリング（５０）が、ポリテトラフルオルエチレンあるいはポリテトラフルオルエチレンを含有するプラスティックから成っていることを特徴とする、請求項４記載の燃料高圧装置。
6. 燃料高圧装置が内燃機関のための燃料噴射弁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までのいずれか１項に記載の燃料高圧装置。

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