JP4518516B2 - Fuel injection nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
従来技術
本発明は、請求項1の上位概念部に記載の形式の燃料噴射ノズルに関する。
BACKGROUND OF THE
すなわち本発明は、内燃機関用の燃料噴射ノズルであって、少なくとも2つの噴射孔を備えたノズル体と、該ノズル体の孔内において軸方向シフト可能で中空ニードルとして形成された外側のノズルニードルと、該外側のノズルニードル内において同軸的に案内されている内側のノズルニードルとが設けられており、外側のノズルニードルが、少なくとも1つの第1の噴射孔を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御し、内側のノズルニードルが、少なくとも1つの第2の噴射孔を通しての高圧下にある燃料の噴射を制御する形式のものに関する。 That is, the present invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, a nozzle body provided with at least two injection holes, and an outer nozzle needle formed as a hollow needle that is axially shiftable in the hole of the nozzle body. And an inner nozzle needle which is coaxially guided in the outer nozzle needle, the outer nozzle needle being under pressure of fuel through at least one first injection hole In which the inner nozzle needle controls the injection of fuel under high pressure through at least one second injection hole.
例えばDE10058153A1に基づいて公知の、内燃機関用のこのような燃料噴射ノズルは、2つのノズルニードルを有しており、両ノズルニードルは互いに無関係に独立して制御されることができる。外側のノズルニードルは、燃料によって外側のノズルニードルの受圧肩部に加えられる開放力が閉鎖ばねの作用よりも大きくなった場合に開放される。内側のノズルニードルは、閉鎖方向においてノズルニードルに作用する制御室内における液圧媒体の圧力が低下した場合に、開放される。 Such a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, known for example from DE 10058153 A1, has two nozzle needles, which can be controlled independently of one another. The outer nozzle needle is opened when the opening force exerted by the fuel on the pressure receiving shoulder of the outer nozzle needle is greater than the action of the closing spring. The inner nozzle needle is opened when the pressure of the hydraulic medium in the control chamber acting on the nozzle needle in the closing direction decreases.
発明の利点
本発明の構成では、冒頭に述べた形式の燃料噴射ノズルにおいて、軸方向シフト可能に案内されたピストンが設けられていて、該ピストンが、外側のノズルニードルをその開放方向に連行する突出部を備えており、両ノズルニードルつまり外側のノズルニードルと内側のノズルニードルとが、ピストンに対して開放方向においてそれぞれ閉鎖ばねの作用に抗してシフト可能であり、
ピストンに対して軸方向シフト可能な調節エレメントを備えた調節駆動装置が設けられており、ピストンと調節エレメントとが、両部材の間に設けられた連結室を用いて互いに液圧式に運動連結されていて、調節エレメントの最大開放行程が、ピストンの最大開放行程よりも大きく設定されており、
ピストン内にノズル戻し室が形成されており、該ノズル戻し室が、両ノズルニードルの、それぞれ閉鎖方向において作用する制御面によって画成されていて、制御弁を介して連結室と接続可能であり、該制御弁が、ピストンと調節エレメントとの間における軸方向の相対シフトによって制御可能であり、
さらに、開放方向において調節エレメント又はピストンによって画成されていて、絞りを介してノズル戻し室と接続されている制御室が設けられている。
Advantages of the Invention In the configuration of the invention, a fuel injection nozzle of the type described at the beginning is provided with a piston guided so as to be axially shiftable, and this piston entrains the outer nozzle needle in its opening direction. Both nozzle needles, i.e., the outer nozzle needle and the inner nozzle needle, can be shifted against the piston in the opening direction against the action of the closing spring,
An adjustment drive device is provided that includes an adjustment element that can be axially shifted with respect to the piston, and the piston and the adjustment element are hydraulically connected to each other using a connection chamber provided between the two members. The maximum opening stroke of the adjusting element is set larger than the maximum opening stroke of the piston,
A nozzle return chamber is formed in the piston, and the nozzle return chamber is defined by control surfaces that act in the closing direction of both nozzle needles, and can be connected to a connection chamber via a control valve. The control valve is controllable by a relative axial shift between the piston and the adjusting element;
Furthermore, a control chamber is provided which is defined by an adjustment element or piston in the opening direction and which is connected to the nozzle return chamber via a throttle.
請求項1の特徴部記載のように構成された本発明による内燃機関用の燃料噴射ノズルは、公知のものに比べて、燃料噴射ノズルが単純でかつ直接的に制御可能である、という利点を有している。直接的なニードル制御の使用によって、両方のノズルニードルを迅速に制御して開放することができる。本発明の利点は、いわゆるKVDノズルのための直接的なニードル制御の簡単な構造である。
The fuel injection nozzle for an internal combustion engine according to the present invention configured as described in the characterizing portion of
本発明の対象の別の利点及び有利な構成は、明細書、図面及び請求項に記載されている。 Further advantages and advantageous configurations of the object of the invention are described in the description, the drawings and the claims.
図面
次に、図面を参照しながら本発明による燃料噴射ノズルの1実施例について詳しく説明する。図1は、本発明による燃料噴射ノズルを示す縦断面図である。
Drawing Next, an embodiment of a fuel injection nozzle according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a fuel injection nozzle according to the present invention.
実施例の説明
図面に示された内燃機関用の燃料噴射ノズル1は、単段又は多段の円筒形のノズル体2を有しており、このノズル体2はその自由な下端部で、燃料供給される内燃機関の燃焼室(図示せず)内に進入している。ノズル体2の孔3には、中空ニードルとして形成された外側のノズルニードル4が軸方向シフト可能に案内されており、この外側のノズルニードル4内には内側のノズルニードル5が同軸的に配置されていて、同様に軸方向シフト可能に案内されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A
ノズル体2内にはリング室6が形成されており、このリング室6は、外側のノズルニードル4によって半径方向内側に向かって画成されている。燃料高圧管路7を介してリング室6は、図示されていない燃料高圧アキュムレータ(コモンレール)と接続されている。
A
第1の閉鎖ばね8が外側のノズルニードル4を、孔3の燃焼室側の端部における第1のシール座9内に押し込んでいる。外側のノズルニードル4の閉鎖された状態においては、外側のノズルニードル4のシール円錐10が第1のシール座9との関連において、燃料がリング室6から第1の噴射孔11を通って内燃機関の燃焼室内に達することを、阻止する。同様に第2の閉鎖ばね12は内側のノズルニードル5を、案内孔3の燃焼室側の端部における第2のシール座13に押し込む。図示の実施例において両方のシール座9,13は1つの共通の円錐面によって形成されている。図示の実施例において良好のシール座9,13は1つの共通の円錐面によって形成されている。
The
両ノズルニードル4,5の閉鎖ばね8,12は、ピストン16に支持されており、このピストン16は、孔3内及び、下方に向かって開放した圧力増幅ピストン17内においてシフト可能に案内されている。圧力増幅ピストン17は、逆に運転される圧電式の調節駆動装置18の調節部材を形成している。ノズルニードル4,5の図示の閉鎖された状態において、圧電式の調節駆動装置18は給電されており、これによって圧力増幅ピストン17は引張りばね19の作用に抗して下方に向かって押圧されている。ピストン16は、練涼を見たさ得た圧力増幅室(連結室)20を介して圧力増幅ピストン17と液圧的に連結されており、これによって調節駆動装置18の1:1の温度調整が可能になる。圧力増幅室20は充填絞り21を介して高圧供給管路7に接続されており、その結果圧力増幅室20にはレール圧が存在している。
The
外側のノズルニードル4はピストン16に沿ってシフト可能に案内されている。そのためにピストン16は、下方に向かって開放したピストン室を有しており、このピストン室の室壁に沿って外側のノズルニードル4は案内されている。ピストン16はリング状の突出部22で、外側のノズルニードル4に開放方向において後ろから係合している。両ノズルニードル4,5の図示の閉鎖された状態において、外側のノズルニードル4は開放方向で突出部22に接触している。
The
両ノズルニードル4,5は、それぞれ閉鎖方向において作用する制御面23,24によってピストン室内にノズル戻し室25を画成し、このノズル戻し室25は制御弁27を介して圧力増幅室20と接続可能であり、かつ絞り28を介して制御室29と接続されている。両ばね8,12はノズル戻し室25内に配置されていて、ピストン16に支持されている。制御室29は、半径方向内側に向かってピストン16によって、半径方向外側に向かってシールスリーブ30によって、開放方向においては圧力増幅ピストン17によって、かつ閉鎖方向においてはノズル体2によって画成されている。圧力増幅ピストン17に支持されたばね31によってノズル体2のリング肩部に押し付けられているシールスリーブ30を介して、制御室27は絞られて燃料高圧管路7に接続されている。
Both
ピストン16は孔3内において、閉鎖ばね32の作用に抗して軸方向シフト可能に案内されていて、外側にリング溝33を有しており、このリング溝33にはノズル体2のリング状の突出部34が係合している。突出部34は一方では図1に示されたピストン16の閉鎖位置を規定し、かつ他方ではピストン16の最大開放行程h1を規定する。閉鎖ばね32は圧力増幅室20内に配置されていて、他端において圧力増幅ピストン17に支持されている。
The
制御弁17は、ピストン16内においてシフト可能に案内された弁ピストン35を有しており、この弁ピストン35は圧力増幅室20内に、弁閉鎖方向に作用する端面36を有していて、反対側の端部に球形の弁閉鎖部材37を保持している。弁ピストン35に係合作用する閉鎖ばね38が、弁閉鎖部材37をリング状のシール座に押し込み、このシール座は弁室39と、ノズル戻し室25に通じる接続通路40とを互いに隔てている。弁室39は絞り41を介して圧力増幅室20と接続されている。閉鎖ばね38は圧力増幅室20内に配置されていて、他端において圧力増幅ピストン17に支持されている。
The
次に本発明による燃料噴射ノズル1の作用形式について記載する。
Next, the mode of operation of the
圧電式の調節駆動装置18がもはや給電されないと、引張りばね19は圧力増幅ピストン17を上方に向かって、つまり開放方向に引っ張る。これによって、圧力増幅室20内の圧力はレール圧の下に低下し、低下する圧力によってピストン16は上方に向かって引っ張られ、このピストン16は突出部22を介して外側のノズルニードル4を開放方向に連行する。外側のノズルニードル4はシール座9から上昇し、今や開放された噴射孔11を介して燃料がリング室6から燃焼室内に噴射される。圧力増幅ピストン17の開放行程によって、制御室29における容積が増大し、その結果そこに存在する圧力はレール圧の下に低下する。絞り28を介して、ノズル戻し室25における圧力もまたレール圧の下に低下する。その結果、外側のノズルニードル4のシール円錐10においてレール圧が開放方向に作用するので、外側のノズルニードル4は突出部22から上昇し、つまり閉鎖ばね8の作用に抗して、外側のノズルニードル4はさらに開放制御される。
When the
ピストン16はその最大開放行程h1の後で、突出部34に接触し、その結果圧力増幅ピストン17のさらなる開放行程は、ピストン16に対する軸方向のシフトを生ぜしめ、ひいては圧力増幅室20内における容積を増大させる。圧力増幅室20内における圧力はレール圧の下に低下し、閉鎖ばね38は負荷軽減され、これによって今や弁ピストン35は、弁室39における圧力が絞り41に基づいて圧力増幅室20における圧力よりも高いので、開放制御される。圧力増幅室20とノズル戻し室25との間における今や開放している接続部を介して、ノズル戻し室25における圧力はさらに低下する。内側のノズルニードル5のシール円錐14においてはレール圧が開放方向に作用しているので、内側のノズルニードル5はそのシール座13から上昇し、リング室6からの燃料は、今や開放された第2の噴射孔15をも介して燃焼室内に噴射される。閉鎖ばね8,12は互いに次のように、すなわちまず初めに外側のノズルニードル4が突出部22から上昇し、その後で初めて内側のノズルニードル5がそのシール座13から上昇するように、合わせられている。外側のノズルニードル4は閉鎖された状態において、そのシール円錐10がシール座9に接触している場合に、シール円錐14がシール座13に接触している場合における内側のノズルニードル5よりも、大きな圧力負荷される面を有しているので、外側のノズルニードル4は、内側のノズルニードル5よりも低い、リング室6における圧力で開放する。
The
ノズルニードル4,5を閉鎖するためには、調節駆動装置18の給電によって圧力増幅ピストン17とピストン16とが引張りばね19の作用に抗して閉鎖方向にシフトされ、これによって圧力増幅室20及び制御室29における容積が減じられる。圧力増幅室20内における圧力は、レール圧を超えて上昇し、その結果制御弁17は閉鎖する。制御室29における圧力は、レール圧を超えて上昇し、ノズルニードル4,5は閉鎖される。
In order to close the nozzle needles 4, 5, the
図示されていない本発明の別の変化実施例では、制御室29は開放方向において、圧力増幅ピストンによってではなく、同じ作用形式において、ピストンによって画成されている。
In another variant embodiment of the invention not shown, the
Claims (8)
軸方向シフト可能に案内されたピストン(16)が設けられていて、該ピストン(16)が、外側のノズルニードル(4)をその開放方向に連行する突出部(22)を備えており、両ノズルニードル(4,5)つまり外側のノズルニードル(4)と内側のノズルニードル(5)とが、ピストン(16)に対して開放方向においてそれぞれ閉鎖ばね(8,12)の作用に抗してシフト可能であり、
ピストン(16)に対して軸方向シフト可能な調節エレメント(17)を備えた調節駆動装置(18)が設けられており、ピストン(16)と調節エレメント(17)とが、両部材の間に設けられた連結室(20)を用いて互いに液圧式に運動連結されていて、調節エレメント(17)の最大開放行程が、ピストン(16)の最大開放行程(h1)よりも大きく設定されており、
ピストン(16)内にノズル戻し室(25)が形成されており、該ノズル戻し室(25)が、両ノズルニードル(4,5)の、それぞれ閉鎖方向において作用する制御面(23,24)によって画成されていて、制御弁(27)を介して連結室(20)と接続可能であり、該制御弁(27)が、ピストン(16)と調節エレメント(17)との間における軸方向の相対シフトによって制御可能であり、
さらに、開放方向において調節エレメント(17)又はピストン(16)によって画成されていて、絞り(28)を介してノズル戻し室(25)と接続されている制御室(29)が設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。A fuel injection nozzle (1) for an internal combustion engine, comprising a nozzle body (2) having at least two injection holes (11, 15), and an axial shift in the hole (3) of the nozzle body (2) An outer nozzle needle (4), which is possible and formed as a hollow needle, and an inner nozzle needle (5) guided coaxially in the outer nozzle needle (4) are provided, The nozzle needle (4) controls the injection of fuel under high pressure through the at least one first injection hole (11) and the inner nozzle needle (5) has at least one second injection hole (15). In the form of controlling the injection of fuel under high pressure through
A piston (16) guided so as to be axially shiftable is provided, and the piston (16) includes a protrusion (22) that entrains the outer nozzle needle (4) in its opening direction. The nozzle needles (4, 5), that is, the outer nozzle needle (4) and the inner nozzle needle (5) against the action of the closing spring (8, 12) in the opening direction with respect to the piston (16), respectively. Is shiftable,
An adjustment drive (18) with an adjustment element (17) that is axially shiftable relative to the piston (16) is provided, and the piston (16) and the adjustment element (17) are located between the two members. The connecting chamber (20) provided is hydraulically connected to each other, and the maximum opening stroke of the adjusting element (17) is set larger than the maximum opening stroke (h 1 ) of the piston (16). And
A nozzle return chamber (25) is formed in the piston (16), and the nozzle return chamber (25) is a control surface (23, 24) that acts in the closing direction of both nozzle needles (4, 5). Can be connected to the coupling chamber (20) via a control valve (27), which is in the axial direction between the piston (16) and the adjusting element (17). Can be controlled by the relative shift of
Furthermore, a control chamber (29) is provided which is defined in the opening direction by an adjusting element (17) or a piston (16) and which is connected to the nozzle return chamber (25) via a throttle (28). A fuel injection nozzle characterized by that.
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