(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作中に高圧下にある燃料を含む高圧領域（３２）と、
動作中に低圧下にある燃料を含む低圧領域（３８）と、
前記低圧領域内に配置されるセンサ（１２）と、
前記高圧領域（３２）内の前記燃料の圧力に対応する力を、前記センサ（１２）に対して少なくとも一時的に加えるように配置された伝達手段（９）と、
制御弁と、
を備え、
前記センサ（１２）は、前記制御弁の前記低圧領域（３８）内に配置され、
前記制御弁は圧力補償制御弁であり、
前記制御弁は弁ニードル（８）を有し、前記伝達手段（９）は、前記弁ニードル（８）内に配置された圧力ピン（９）である、燃料噴射装置（１）。
【請求項２】
前記伝達手段（９）により前記センサに対して加えられる力は、前記高圧領域（３２）内の前記燃料の圧力に比例する、請求項１に記載の燃料噴射装置（１）。
【請求項３】
前記制御弁は、電磁アクチュエータ（１０）によって作動可能である、請求項１に記載の燃料噴射装置（１）。
【請求項４】
前記制御弁は、圧電アクチュエータによって作動可能である、請求項１に記載の燃料噴射装置（１）。
【請求項５】
前記圧力ピン（９）と前記センサ（１２）との間には、補正素子（１１）が配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置（１）。
【請求項６】
燃料ポンプ（２８）と、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの燃料噴射装置（１）と、
調整弁（４２）と、
を備えた燃料噴射システム。
【請求項７】
前記燃料噴射システムは、少なくとも２つの燃料噴射装置を備え、
第１の前記燃料噴射装置（１）の入口側（３０）は、前記燃料ポンプと接続され、
前記第１の燃料噴射装置（１）の出口側（４０）は、後続の燃料噴射装置（１）の入口側と接続され、
最後の前記燃料噴射装置（１）は、前記調整弁（４２）と接続される、
請求項６に記載の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサを備えた燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料圧を測定するための、燃料噴射システム内の圧力センサが、従来技術において公知である。このような公知の圧力センサは、燃料噴射システムの中央アキュムレータ（タンク）内に配置されることが多く、そこでは、噴射システム内の燃料の高い圧力にさらされる。燃料圧は、近代的なコモンレールシステム（Ｃｏｍｍｏｎ−Ｒａｉｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）において、数千バールにもなり得る。従って、圧力センサは、燃料噴射システム内の燃料の高い圧力に対して密閉されている必要があり、費用が掛かってコストの大きなモジュールとなる。さらに、中央アキュムレータ（タンク）が無いシステムでは、圧力センサを固定するための適切な場所を見つけることが問題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、燃料噴射システム内の燃料圧を測定するための簡素で安価な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本課題は、独立請求項１に記載の燃料噴射装置によって解決される。好適な発展形態は、従属請求項から明らかとなろう。
【０００５】
本発明にかかる燃料噴射装置は、動作中に少なくとも一時的に高い噴射圧下にある燃料を含む高圧領域を有する。本発明にかかる燃料噴射装置は、動作中に燃料を含まない及び／又は出口側と接続される低圧領域も有し、従って、低圧領域内では、高い燃料圧が形成されず、高圧領域内よりも小さな圧力が存在する。低圧領域内にはセンサが存在し、伝達手段が、高圧領域内の燃料の圧力に対応する力を、当該センサに対して少なくとも一時的に加えるように配置される。
【０００６】
本発明は、燃料ポンプと、本発明にかかる少なくとも１つの燃料噴射装置と、調整弁と、を備える燃料噴射システムも含む。圧力センサが組み込まれた本発明にかかる燃料噴射装置の利用によって、その内部に圧力センサが固定される中央アキュムレータ（タンク）を備える必要がない。このような噴射システムは、少ないモジュールで、従って安価に実現可能である。
【０００７】
圧力センサが燃料噴射装置自体の内部に配置されることによって、中央アキュムレータ（タンク）を有さないシステムにおいても、圧力を問題なく測定することが出来る。圧力センサは、燃料噴射装置の低圧領域内に配置されるため、センサが、特別な高圧シールを有する必要がない。従って、簡素で安価なセンサを使用することが可能である。
【０００８】
実施形態において、伝達手段によりセンサに対して加えられる力は、高圧領域内の圧力に比例する。これにより、システム内に存在する燃料圧を定めるための、センサにより測定される値の評価は特に簡単である。
【０００９】
実施形態において、燃料噴射装置は制御弁を有し、センサは、当該制御弁の低圧領域内に配置される。このような制御弁の低圧領域内に、センサが特に有利に固定可能である。
【００１０】
実施形態において、燃料噴射装置は、圧力補償制御弁（ｄｒｕｃｋａｕｓｇｅｇｌｉｃｈｅｎｅｓ  Ｓｔｅｕｅｒｖｅｎｔｉｌ）を有する。圧力補償制御弁を備えた燃料噴射装置は、小さな力で開閉されうるため、特に短い切り替え時間を可能とする。このような制御弁は、小さくて安価なアクチュエータにより操作されうる。
【００１１】
実施形態において、制御弁は、スリーブ形状の弁ニードルを有し、伝達手段は、当該弁ニードル内の可動圧力ピンとして構成される。スリーブ形状の弁ニードル内に配置された圧力ピンを備えるこのような弁は、高圧領域から、低圧領域内に配置されるセンサへと力を特に容易に伝達することを可能とし、簡素で安価に製造可能である。
【００１２】
実施形態において、制御弁は電磁アクチュエータによって作動可能である。電磁アクチュエータは、燃料噴射装置での使用に適していることが実証されており、安価に製造可能である。
【００１３】
実施形態において、制御弁は圧電アクチュエータによって作動可能である。圧電アクチュエータは、特に短い切り替え時間を可能とする。
【００１４】
実施形態において、圧力ピンとセンサとの間には補正素子が配置される。このような補正素子は、センサと圧力ピンとの間の角度許容差（Ｗｉｎｋｅｌｔｏｌｅｒａｎｚ）を補正し、従って、測定の精度を改善することを可能とする。
【００１５】
実施形態において、燃料噴射システムは少なくとも２つの燃料噴射装置を備え、燃料噴射装置の出口側がそれぞれ後続の燃料噴射装置の入口側と接続されるように、燃料ポンプと、燃料噴射装置と、調整弁と、が互いに直列に接続される。このような直列型の配置によって、燃料噴射システムの圧力線の全長が最小化される。従って、このような燃料噴射システムは、特に安価に製造されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
以下では、本発明が、添付の図面を用いてより詳細に解説される。
【図１】本発明にかかる燃料噴射装置の断面図である。
【図２】本発明にかかる少なくとも１つの燃料噴射装置を備える燃料噴射システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明にかかる燃料噴射装置１の断面図である。燃料噴射装置１は、図１の下の範囲に示される筒状のノズル本体２と、当該ノズル本体２の上方に配置された、筒状のユニオンナット４と、を含み、当該ユニオンナット４は、ノズル本体２に固く締められている。燃料噴射装置１は、図１では上方に示されるその末端部が、閉塞板４１によって閉塞され、当該閉塞板４１は、油圧で（気密に）しっかりと（ｈｙｄｒａｕｌｉｓｃｈ  ｄｉｃｈｔ）ユニオンナット４に留められている。
【００１８】
ノズル本体２の内部には高圧室３２が形成され、当該高圧室３２は、外部の燃料ポンプ２８によって、燃料入口３０を介して、高圧下にある燃料で満たされうる。
【００１９】
図１の下方に示されるノズル本体２の末端部には噴射孔３が形成され、当該噴射孔３を通して、高圧室３２からの燃料が、ノズル本体２の下部末端部を囲む図示されない燃焼室へと流れ込みうる。
【００２０】
噴射孔３とは反対側の、高圧室３２の上部末端部は、弁板２４により画定され、当該弁板２４は、ユニオンナット４によりナット本体２と強固に固定され、高圧室３２を油圧で（気密に）しっかりと閉塞する。
【００２１】
弁板２４の、高圧室３２の方に向いた側では、制御室１８を包囲する筒状の突出部が形成される。当該突出部の、弁板２４の反対側１７には、ノズルニードル開口部が形成される。
【００２２】
弁板２４の方に向いた上部末端部６ａと、噴射孔３の方に向いた下部末端部６ｂと、を有するノズルニードル６が、高圧室３２の縦軸に沿って配置される。ノズルニードル６は、一体で構成されることも可能であり、又は、互いに作動接続された（ｗｉｒｋｖｅｒｂｕｎｄｅｎ）複数の構成要素から構成されることも可能である。
【００２３】
ノズルニードル６の上部末端部６ａは、制御室１８の、弁板２４の反対側１７に形成されたノズルニードル開口部を通って、制御室１８の容積が、ノズルニードル６の縦軸と平行する移動により可変であるように、制御室１８内へと案内される。
【００２４】
制御室１８の下方では、ノズルニードル６の外周面１６に、突起部１４が形成される。ノズルニードルばね１６が、弁板２４の突出部に当接して弾性的にノズルニードル６を支えるように、突起部１４と、制御室１８の、弁板２４の反対側１７との間に配置されている。その際に、ノズルニードル６の下部末端部６ｂが噴射孔３を閉塞し、下部末端部６ｂが、高圧室３２からの燃料が当該噴射孔３を通って燃焼室内へと流れ込まないように、ノズル本体２の下の領域にある噴射孔３に対して、ノズルニードル６のノズルニードルばね１６によって押圧される。
【００２５】
ノズルニードル６の下の領域６ｂの上方には、圧力段７が形成される。動作中に、高圧室３２は、高圧下にある燃料で満たされ、燃料が圧力段７を介して、上向きの力をノズルニードル６に対して加える。
【００２６】
制御室１８の側壁内に形成された入口側スロットル２０は、制御室１８と高圧室３２とを油圧連結するため、油圧のバランスが保たれて、制御室１８内には、高圧室３２内と同じ圧力が存在する。
【００２７】
制御室１８の、ノズルニードル６の反対側は、弁板２４により画定される。弁板２４内では、制御室１８の領域内に、出口孔２１が形成され、当該出口孔２１は、制御室１８と、筒状に構成された弁室１９であって、弁板２４の、制御室１８及び高圧室３２の反対側の上方に形成された上記弁室１９と、を油圧連結する。
【００２８】
出口孔２１内では、出力側スロットル２２が形成される。出力スロットル２２の寸法によって、出口孔を通じた流入が調整可能である。
【００２９】
弁室１９を包囲する壁３５内には、２つの出口孔３６が形成され、当該出口孔３６は、弁室１９と、ユニオンナット４内の弁板２４の上方に形成された低圧室３８と、を油圧連結する。低圧室３８は、噴射装置１からの燃料がそれを通って流れる燃料出口４０と油圧連結されているため、低圧室３８内には、高い燃料圧は形成されない。
【００３０】
弁室１９の方に向いた、出口孔２１の末端部に接して、弁板２４上にシール座３４が形成される。弁室１９内には弁ニードル８が配置され、当該弁ニードル８は、噴射装置１の縦方向に、下方の閉塞位置と、上方の開放位置との間で移動する。その場合に、弁ニードル８は弁板２４上にあり、下方の閉塞位置にある場合にはシール座３４を閉塞する。上方の開放位置に存在する場合には、弁ニードル８は、弁板２４によって持ち上げられて、シール座３４を開放する。
【００３１】
弁ニードル８が上方の開放位置にあってシール座３４を開放する場合には、制御室１８は、出口孔２１及び出口側スロットル２２を介して、弁室１９と油圧連結（ｈｙｄｒａｕｌｉｓｃｈｅ  Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）している。弁ニードル８が下方の閉塞位置にあってシール座３４を閉塞する場合には、制御室１８と弁室１９との間の連結が遮断される。
【００３２】
弁ニードル８は、弁板２４の方を向かない境界部２７であって、弁室１９の上方の上記境界部２７内に形成された開口部を通って低圧室３８へと伸張しており、低圧室３８内の、弁板２４の方を向かないその上部末端部に、アーマチャ板（Ａｎｋｅｒｐｌａｔｔｅ）２５を有し、当該アーマチャ板２５は、低圧室３８において、噴射装置１の縦方向と直角に伸張している。
【００３３】
アーマチャ板２５と、その上部末端部で噴射装置１を閉塞する閉塞板４１と、の間には、アーマチャばね（Ａｎｋｅｒｆｅｄｅｒ）２６が配置される。アーマチャばね３６は、当該アーマチャばね２６の力によって、弁ニードル８が、弁板２４上に形成されたシール座３４に向かって下の閉塞位置へと押圧されてシール座３４を油圧で（液密に）しっかりと閉塞するように、閉塞板４１に対して弾性的にアーマチャ板２５を支持する。
【００３４】
アーマチャ板２５と閉塞板４１との間にはユニオンナット４内に、電磁石１０が存在する。電磁石１０は、当該電磁石１０の作動により、アーマチャ板２５が、アーマチャばね２６の力に逆らって上方へと閉塞板４１の方向に上の開放位置に移動し、その際に、弁ニードル８がシール座３４から上がるように、形成される。従って、シール座３４は、電磁石１０の作動により開放される。燃料は、制御室１８から、出口孔２１及び出口側スロットル２２を通って弁室１９内に流入し、当該弁室１９から、出口開口部３６を通ってさらに低圧室３８内、及び燃料出口４０内へと流入する。
【００３５】
記載した制御室１８からの燃料の流出によって、制御室１８内での燃料圧が低減され、当該燃料圧は、高圧室３２内の高圧下にある燃料が、ノズルニードル６の下部末端部６ｂに形成された圧力段７に対して加える力に逆らって、ノズルニードル６を下の閉塞位置に保持するためには、もはや十分ではない。ノズルニードル６は、上方へと弁板２４の方向に移動して噴射孔３を開放する。燃料は、高圧室３２から噴射孔３を通って、図示されない燃焼室であって、ノズル本体２を取り囲む上記燃焼室へと流入する。
【００３６】
噴射工程を終了するために、電磁石１０が停止される。アーマチャ２５は、アーマチャばね２６によって下の閉塞位置へと押圧され、当該閉塞位置では、弁ニードル８がシール座３４を閉塞する。シール座３４が閉塞された場合には、入口側スロットル２０を通って高圧室３２から制御室１８へと流入する燃料が、制御室１８から弁室１９へと流れられず、制御室１８内の圧力が高まる。制御室１８内の高まった圧力は、ノズルニードル６に対して、ノズルニードルばね１６の力と共に当該ノズルニードル６を下の閉塞位置へと押圧する下向きの力を加える。ノズルニードル６の下部末端部６ｂは噴射孔３を閉塞し、更なる燃料が、高圧室から噴射孔３を通って燃焼室へと流れることはない。
【００３７】
弁ニードル８内には、噴射装置１の縦軸に沿って、中央の弁ニードル孔２３が形成される。この弁ニードル孔２３には、高圧に対して液密に（ｈｏｃｈｄｒｕｃｋｄｉｃｈｔ）圧力ピン９がはめ込まれるが、この圧力ピン９は、噴射装置１の縦軸に沿って、ノズルニードル６及び弁ニードル８の移動方向と平行して、弁ニードル孔２３内を移動しうる。圧力ピン９は、アーマチャ板２５内に形成された孔と、アーマチャばね２６と、電磁石１０と、の中央を通って伸張しており、弁板２４内に形成された出口孔２１の方に向いた、圧力ピン９の下の端面に対して作用する力が、センサ１２へと伝達されるように、電磁石１０の上方で、閉塞板上に配置されたセンサ１２と作動接続する。
【００３８】
図１に示される実施形態では、センサ１２の方に向いた、圧力ピン９の上の端面と、当該圧力ピン９の方に向いた、センサ１２の面と、の間に、補正素子１１が設けられる。この補正素子１１は、センサ１２と圧力ピン９との間の角度許容誤差を補正し、センサ１２により遂行される測定の精度を高めることを可能とする。
【００３９】
弁ニードル８の下の閉塞位置においては、即ち、弁ニードル８が、弁板２４上に形成されたシール座３４の上にあり、制御室１８と弁室１９との間の連結が閉塞された場合には、制御室１８内に存在する高い燃料圧が、出口孔２１を通って、当該出口孔２１の方に向いた、圧力ピン９の端面に対して作用する。圧力ピン９は、制御室１８内の燃料圧に比例する力をセンサ１２へと伝達する。
【００４０】
制御室１８は、入口側スロットル２０を介して、高圧室３２と油圧連結しているため、制御室１８内の燃料圧は、油圧のバランスが保たれて、高圧室３２内の燃料圧と同じである。従って、圧力ピン９によりセンサに対して加えられる力は、高圧室３２内の燃料圧に比例する。高圧室３２内の燃料圧は、センサ１２により測定された値から簡単に決定可能である。
【００４１】
センサ１２が噴射装置１の低圧領域内に配置されることにより、センサ１２が高圧に対して耐性のあるセンサ（ｈｏｃｈｄｒｕｃｋｆｅｓｔｅｒ  Ｓｅｎｓｏｒ）として構成される必要がない。むしろ、簡素に構成され安価に製造可能なセンサ１２が利用されうる。
【００４２】
噴射工程の間に、即ち、弁ニードル８が電磁石１０の作動により上の開放位置に移動したため、シール座３４が開放されている場合には、出口孔２１は、弁室１９及び開口部３６を介して、低圧室３８と油圧連結される。この状態では、圧力ペン９の下の端面に対しては高圧が存在しないため、燃料システムの高圧は、この状態ではセンサ１２によって測定され得ない。噴射工程の間にシール座３４が閉塞され、かつ、圧力ピン９の下の端面がシステムの高い燃料圧にさらされる時間は、確実な圧力測定を遂行するのに十分である。
【００４３】
図２は、４つの燃料噴射装置１、１ａと、燃料ポンプ２８と、圧力調整弁４２と、を備えた燃料噴射システムを示す。
【００４４】
燃料ポンプ２８の出力口は、燃料供給線４６及び入口側スロットル４７を介して、第１の噴射装置１の入口側３０と接続される。第１の噴射装置１の燃料出口側４０は、接続線４４を介して、第２の噴射装置１ａの入口側３０と接続される。第２の噴射装置１ａの燃料出口側は、更なる別の接続線４４を介して、第３の噴射装置１の燃料入口側と接続される。第３の燃料噴射装置１の燃料出口側４０は、第３の接続線４４を介して、第４の燃料噴射装置１の燃料入口側３０と接続される。第４の噴射装置１の燃料出口側４０は、ドレン線４８を介して、圧力調整弁４２と接続される。第２の燃料噴射装置１ａは、低圧領域内に組み込まれた圧力センサ１２を備えた本発明にかかる燃料噴射装置として構成される。
【００４５】
図２に示される燃料噴射システムは、中央アキュムレータ（タンク）を有さない。しかしながら、少なくとも１つの燃料噴射装置１が、組み込まれた圧力センサ１２を備えた本発明にかかる燃料噴射装置１ａとして構成されるため、燃料噴射システム内の燃料圧が確実に測定されうる。必要に応じて、１つ又は複数の燃料噴射装置１は、圧力センサ１２を備えた本発明にかかる燃料噴射装置１として、又は、圧力センサ１２が無い従来の燃料噴射装置１として構成されうる。圧力調整弁４２によって、システム内の燃料圧を調整することが可能である。燃料噴射装置１、１ａが直列に互いに接続されることにより、燃料噴射システム内の燃料圧を調整するには、１つの圧力調整弁４２で十分である。中央アキュムレータ（タンク）、及び、追加的な接続線も削減することが出来る。このような燃料システムは、簡素で安価に実現される。
【図１】
0005491619.tif 000002
【図２】
0005491619.tif 000003