(57)【要約】【課題】  内燃エンジン用の燃料インジェクタを提供する。【解決手段】  このインジェクタは、２つの向い合った末端部分を備えているシェル（２）を有している。第１の末端部分（４）は、燃料の供給のための入口（７）を有していて、一般にエンジンの外側に延びるように設計されており、第２の末端部分（５）は、前記入口と連通しているノズル（９）を有していて、エンジンに収容されるように設計されており、そして変形方向に第１の部分（４）のものより小さいデイメンションを有している。更に、インジェクタ（１）は、アクチュエータ（１６）と、第１の末端部分に収容されたサーボ弁（１５）を有しており、サーボ弁は、開閉要素（３２）を備えている。この開閉要素は、座部（２７）においてアクチュエータの作用下で実質的に流体密の方式で軸方向に摺動することができ、そしてほぼゼロである燃料の圧力の軸方向合力を受け、燃料入口は、アクチュエータとノズルとの間の中間の軸方向位置に横方向に形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン用の燃料インジェクタ（１）であって、
a）燃料の供給用の入口を規定し、互いに向い合った軸方向の  第１の末端部分（４）および軸方向の第２の末端部分（５）を備え、前記第２の末端部分（５）が、前記入口（７）と連通しているノズルを備えていて、前記エンジンに収容されるように設計されている、軸線（３）に沿って細長い出口シェル（２）と、
ｂ）電気的に制御されるアクチュエータ（１６）と、
ｃ）サーボ弁（１５）であって、
ｉ）前記シェル（２）に対して固定された軸方向座部（２７）と、
ｉｉ）前記アクチュエータ（１６）の作用下で前記座部（２７）中にほぼ流体密に、また、前記アクチュエータ（１６）の作用で軸方向に摺動することができる開閉要素（３２）と、
ｉｉｉ）前記入口（７）と連通し、前記開閉要素（３２）に対する圧力の軸方向作用の力をほぼゼロにするように、径方向で前記座部（２７）と前記開閉要素（３２）との側面間に形成された環状室（３４）に連通した出口チャンネル（２５）を有する制御室（２３）と、を備えているサーボ弁（１５）と、
ｄ）前記ノズル（９）を開閉するように前記制御室（２３）内の圧力に応じて移動することができるピン（１１）と、を具備しており、
前記第１の末端部分（４）は、径方向で前記第２の末端部分（５）より大きいデイメンションを有している、燃料インジェクタ（１）。
【請求項２】
前記入口（７）は、前記アクチュエータ（１６）と前記ノズル（９）との間で軸方向の中間位置に横方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。
【請求項３】
前記入口（７）は、前記ノズル（９）と前記座部（２７）との間の軸方向の中間位置に横方向に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインジェクタ。
【請求項４】
前記アクチュエータ（１６）は、電磁石（１７）と、この電磁石（１７）の作用下で軸方向に移動可能であるアンカー（１８）とを備えており、前記アンカー（１８）と前記開閉要素（３２）とは、互いに固定的に連結されていることを特徴とする前記すべての請求項のうちのいずれか１に記載のインジェクタ。
【請求項５】
前記アクチュエータ（１６）は、電磁石（１７）と、前記電磁石（１７）の作用下で軸方向に移動可能であるアンカー（１８）とを備えており、前記アンカー（１８）と前記開閉要素（３２）とは、互いに異なる部品により規定されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１に記載のインジェクタ。
【請求項６】
前記座部（２７）は、盲部分（３８）で軸方向において終わっており、前記開閉要素（３２）は、このインジェクタ（１）から燃料を排出するための管と連通状態に前記盲部分（３８）を設定するための、前記環状室（３４）とは異なる貫通穴（３９）を有していることを特徴とする前記すべての請求項のうちのいずれか１に記載のインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジン用の燃料インジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、燃料インジェクタは、外側シェルを備えており、この外側シェルの末端部分は、シリンダヘッドに固定位置で収容されるように設計されており、そしてノズルを備えている。このノズルの開閉は、例えば電磁型のアクチュエータの制御下で軸線に沿って移動するピンにより行われる。
【０００３】
シェルは、アクチュエータと移動可能なピンとの間に設定され、制御室を備えているサーボ弁を収容しており、制御室は、燃料供給源と連通している目盛付きの入口チャンネルと、開閉がアクチュエータにより作動される開閉要素により行なわれる目盛付き出口チャンネルとを有している。
【０００４】
サーボ弁およびアクチュエータがノズルの近傍で末端部分に配置されているインジェクタが当業界で知られている。サーボ弁は、シェルに対して固定された軸方向座部において摺動するほぼ円筒形の開閉要素を有しており、制御室の出口チャンネルは、開閉要素および軸方向座部の側面間に径方向に形成された環状の溝または室に入り込んでいる。
【０００５】
一般に「均衡化サーボ弁を備えたインジェクタ」と称せられる前記公知の解決策においては、サーボ弁の開閉要素に対する燃料による圧力の軸方向作用は、ほぼゼロである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記の均衡化サーボ弁を備えた公知のインジェクタは、サーボ弁およびアクチュエータの構成部品が極端な機械加工精度を必要とし、且つシェルの比較的小さい部分に収容されるために、および比較的高い圧力で燃料をノズルに搬送する管の近接した材料の適切な厚さを残すために、小さいデイメンションを有していなければならないかぎり、製造するのに比較的複雑である。
【０００７】
更に、特に、サーボ弁の開閉要素に作用する圧力の作用の軸方向の均衡は、例えば、機械加工公差、摩耗、およびインジェクタとの接触しているエンジンの部品ら生じる熱応力および／または機械的応力に起因した変形のために最適ではない。前記原因によるデイメンション変化が小さいデイメンションではパーセント的により重要であるかぎり、その結果の不均衡が大きければ大きいほど、サーボ弁のデイメンションは小さくなる。
【０００８】
本発明の目的は、前述の欠点を簡単および経済的に有利な方法で解消して、前述種類の均衡化サーボ弁を備えた公知のインジェクタを改良することができる内燃エンジン用の燃料インジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、  内燃エンジン用の燃料インジェクタであって、
a）燃料の供給用の入口を規定し、互いに向い合った軸方向の  第１の末端部分および軸方向の第２の末端部分を備え、前記第２の末端部分が、前記入口と連通しているノズルを備えていて、前記エンジンに収容されるように設計されている、軸線に沿って細長い出口シェルと、
ｂ）電気的に制御されるアクチュエータと、
ｃ）サーボ弁であって、
ｉ）前記シェルに対して固定された軸方向座部と、
ｉｉ）前記アクチュエータの作用下で前記座部中にほぼ流体密に、また、前記アクチュエータの作用で軸方向に摺動することができる開閉要素と、
ｉｉｉ）前記入口と連通し、前記開閉要素に対する圧力の軸方向作用の力をほぼゼロにするように、径方向で前記座部と前記開閉要素との側面間に形成された環状室に連通した出口チャンネルを有する制御室と、を備えているサーボ弁と、
ｄ）前記ノズルを開閉するように前記制御室内の圧力に応じて移動することができるピンと、を具備しており、
前記第１の末端部分は、径方向で前記第２の末端部分より大きいデイメンションを有している、燃料インジェクタが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を良く理解するために、添付図面を参照して単に非限定例として示される好適な実施の形態を以下に説明する。
【００１１】
図１において、参照符号１は、全体として、内燃機関、特に、ジーゼルエンジン（図示せず）用の燃料インジェクタを示している。
【００１２】
このインジェクタ１は、長さ方向軸線３に沿って延びていて、２つの軸方向の末端部分４、５を有している外側構造体またはシェル２を備えている。部分４は、一般に、使用中、エンジンの外側に延び、電源用の軸方向コネクタ６（図２の解決法に見える）を支持し、燃料供給用の装置(図示せず)に連結されるようになっている側部入口７を有しており、そして内部キャビティ８を規定している。代わって、部分５は、軸線３に対して横の方向に、部分４のデイメンションより小さい外部デイメンションを有していて、一般に、使用中、シリンダヘッドに一定位置に収容され、そして噴霧器で終わっている。この噴霧器は、燃料をエンジンの対応するシリンダに注入するように設計されていて、軸線３に対して偏心位置で部分５に形成された管１０を介して入口７と連通しているノズル９と、(分部的に図示されている)ロッド１３の制御下でノズル９を開閉するために軸方向に移動可能であるピン１１とを備えている。ロッド１３は、軸線３に沿って部分５に形成され、キャビティに入り込む(分部的に図示されている)座部１４に係合し、ピン１１と同軸であり、そして電気的に制御されるアクチュエータ１６により作動されるサーボ弁１５の制御下で座部１４において軸方向に摺動可能である。サーボ弁１５は、軸方向でロッド１３とアクチュエータ１６との間の中間位置に設定されている。アクチュエータ１６およびサーボ弁１５は、共に部分４内に収容されている。
【００１３】
詳細には、アクチュエータ１６は、ロッド１３と同軸であり、そしてコネクタ６を通して電気が供給される電磁石１７と、ほぼ扇状の形状を有していて、電磁石１７の作用下で軸方向に移動可能であるアンカー１８と、電磁石１７により取り囲まれていて、電磁石１７自身により及ぼされる引力と反対の方向に押し作用をアンカー１８に及ぼす予備負荷されたばね２１とを備えている。
【００１４】
代わって、サーボ弁１５は、ロッド１３の一端部と、シェル２に対して固定されて逆さまのビーカのような形状であるボディ２４とによって規定されている制御室２３を備えており、この制御室２３は、燃料の出口用のチャンネル２５（その形状および構成は詳細には説明せず）を有しており、そしてボディ２４を部分的に通って且つシェル２を分部的に通って形成された通路２６を介して入口７と連通している。
【００１５】
更に、サーボ弁１５は、シェル２に対して固定位置でキャビティ８に収容されているボディ２８を貫通して軸線３に沿って形成された座部２７を備えており、ボディ２８は、ディスク２９に軸方向に圧接し、固定された基準角位置にあるようにディスク２９に連結されており、このディスク２９は、ボディ２４、２８間に設定されている。
【００１６】
座部２７は、ほぼ円筒形のピンにより形成されている開閉要素３２により係合され、この開閉要素３２は、アンカー１８に固定的に連結されていて、チャンネル２５の出口を開閉するために電磁石１７の作用下でほぼ流体密方式で座部２７中で軸方向に摺動可能である。
【００１７】
特に、チャンネル２５が、前記ボディ２４、２８およびディスク２９に形成されており、そして開閉要素３２自身に対する圧力の軸方向作用の力をほぼゼロにするように径方向で座部２７の内側面と開閉要素３２の外側面との間に形成された環状室３４に入り込んでいる。特に、室３４は、開閉要素３２の外側面に没入されている。
【００１８】
室３４により規定されたチャンネル２５の出口は、使用中、電磁石１７の励起に従って上昇開放位置への開閉要素３２の変位により開放される。前記作動状態では、チャンネル２５、従って、室２３は、室２３内の圧力が減少してロッド１３の上昇、かくしてノズル９の開放を引起こすように、排出管と連通して設定されている。電磁石１７の励起が終了すると、ばね２１の弾性作用が、閉鎖位置への開閉要素３２の降下を引起こし、その結果、室２３内の圧力の上昇、およびノズル９の閉鎖が生じる。
【００１９】
インジェクタ１が取付けられ、すなわち、図示の状態にあるとき、座部２７は、盲部分３８で軸方向に終わっており、この盲部分３８は、ディスク２９および開閉要素３２により規定されており、そして軸線３に沿って開閉要素３２を貫通して形成されて室３４とは異なる貫通穴３９を介して前述の排出管と連通している。
【００２０】
変形例(図示せず)によれば、盲部分３８は、一方の側では開閉要素３２により、他方の側では付設プレートにより軸方向に規定されている。前記プレートはディスク２９に形成された軸方向貫通開口部を閉じる。
【００２１】
図２は、可能な場合、構成部品が図１で使用されたものと同じ参照符号により示されるインジェクタ１の変形例を示している。
【００２２】
この変形例によれば、開閉要素３２は、アンカー１８とは異なるピン４０の一部を構成している。アンカー１８は、円筒形の軸方向穴４２を有しており、ピン４０は、穴４２に係合する中間部分４３と、開閉要素３２と反対側の末端部分４４とを備えている。部分４４は、軸方向に摺動可能に電磁石１７に収容されており、ばね２１に軸方向に圧接して設定された端面４５を有しており、そしてアンカー１８の肩部４７に圧接して設定された肩部４６により部分４３に連結されている。好適な実施の形態によれば、肩部４６、４７間の連結は、関節ジョイントを得るように球状表面と円錐形表面との間の連結により定められる。電磁石１７の励起中、肩部３７は、開閉要素３２を上昇させるように、従ってノズル９の開放を引起こすように、部分４４を軸方向に押す。電磁石１７の励起が終わると、ばね２１の弾性作用により、ノズル９の閉鎖をもたらすように室３４が閉じられるまでピン４０の降下を引起こし、その一方、肩部４６が、アンカー１８を電磁石１７と反対の方向に軸方向に押す。
【００２３】
前述の説明から、前述のように、部分４が部分５より大きい直径を有するかぎり、均衡化型のサーボ弁１５が、部分５において利用可能であるものと比較して、部分４において利用可能な軸線３に対して横の方向の比較的大きい空間を有していることは明らかである。
【００２４】
しかも、入口７が、軸方向で座部２７とノズル９との間の中間位置に横方向に形成されているので、内部穴の構成の簡単化の観点と、これらの穴およびそれらの交差点の浸透性の最適化の観点との両方から、サーボ弁１５に近接した比較的高い圧力での燃料の通過の防止を可能にしてサーボ弁１５のために利用可能な空間の増大に寄与し、同時に電気インジェクタ１の内側の液圧レイアウトの改良に寄与することは明らかである。管１０は、実際、サーボ弁１５が部分的に収容されているキャビティ８の横ではなく、座部１４の横に延びている。
【００２５】
この結果、サーボ弁１５が、必要とされる同じ精度を仮定して、もっと大きいデイメンションを有することが可能であるので（詳細には、連結およびシールの直径がもっと大きくてもよい）、前記の均衡化型のサーボ弁がエンジンに挿入されるノズルの近くの末端部分に収容される公知の解決策と比較して、サーボ弁の構成部品の作成および機械加工が簡単である。詳細には、連結表面の直径およびシールの直径のデイメンションは、今頃統合され、十分に試験されている噴霧器用に使用されるものと同じ、噴霧器の作成のための方法技術の使用を可能にする噴霧器のものと同様であってもよい。その場合、径方向に比較的大きいデイメンションの電磁石１７を使用することが可能であり、その結果、エンジンに挿入される噴霧器の末端部分に収容される公知の解決策のものよりほぼ５倍大きい駆動力を有することが可能である。
【００２６】
（理論的にのみ完全に均衡化された）開閉要素３２のために、アクチュエータ１６により及ぼされるより大きい駆動力により、例えば、機械加工公差、摩耗に起因した軸線３に沿った作用の不均衡、および熱的および／または機械的応力に起因した変形さえも許容し、そして使用中、補償することが可能である。
【００２７】
径方向に利用可能な空間により、インジェクタ１の正しい作動に必要な同じ流出を仮定して、開閉要素３２では、均衡化型の公知の解決策のもののほぼ２分の１に等しいストロークを予想することができるように、サーボ弁１５の管をシールする直径は、大きくてもよく、その結果、インジェクタ１の動的挙動に更なる利点がある。特に、このようにして、サーボ弁１５を開閉する機構により発生される一般に弾性的および電磁的性質の動的現象が、公知の解決策のものより短くてほぼ３０ミクロ秒に対応する時間で排除されるかぎり、いずれの可能な間隔の密な多数の注入の再現性を改良し、且つ個々の注入間の間に時間の間隔を減少させることが可能である。開閉要素３２のストロークの減少の効果は、サーボ弁１５を開閉（またはその逆）する切換え時間の減少率が開閉要素のストロークの減少率よりほぼ３倍大きいかぎり、開閉要素のストロークとサーボ弁１５を開閉（またはその逆）する切換え時間との相互関係が線形ではないと言う理由で、更に重要である。
【００２８】
更に、開閉要素３２のストロークの比較的小さい値は、吸収されるべき減少運動量により、（中間手段の介在で或いは介在なしに）アンカー１８を電磁石１７の前壁部に軸方向に当てることによりこれらの値を得ることが可能であるかぎり、開閉要素３２の移動端の達成を著しく簡単化する。更に、衝撃中に接触する表面が０．５平方ｃｍより大きい面積を有するなら、インジェクタ１の動的挙動を更に改良するアンカー１８の減衰効果が得られる。
【００２９】
また、開閉要素３２の減少ストロークは、接触する構成部品の摩耗効果を減少させ、開閉要素３２のストロークの時間変化が対応して小さくなる。特に、前記ストロークが前述の均衡化型の公知の解決策に対して半分になれば、インジェクタ１の正常の作動のほぼ２時間後、磨耗に起因したストローク自身の変化がほぼ８倍小さくなる。
【００３０】
本特許の課題を構成する構造は、更に、電気インジェクタ用の十分に正当化された「２ピン」構造の使用を可能にし、すなわち、２つの構成部品、すなわち、ロッド１３およびピン１１を物理的および機能的に別個に維持することを可能にする。ロッド１３およびピン１１は、互いに対して異なる直径、およびノズル９を開閉する機構を改良することが可能な力を発生する面積の適切な差を定めるような直径を有することができる。
【００３１】
また、穴３９は、比較的形成し易く、排出時に座部２７の部分３８を設定するために、シェル２またはサーボ弁１５のいずれかに対するいずれの更なる機械加工を伴わない。
【００３２】
最後に、添付された請求項に定められるような本発明の保護範囲から逸脱することなしに、ここに説明され、図示されたインジェクタ１に対する変更例および変形例を行なうことができることは明らかである。
【００３３】
特に、例としてここに述べられたものとは異なる電気制御式アクチュエータが設けられることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による内燃エンジン用の燃料インジェクタの好適な実施の形態を、明確のために諸部品を除去した状態で示す横断面図である。
【図２】図１と同様な図であって、図１のインジェクタの詳細の変形例を拡大規模で示す図である。
【図１】
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【図２】
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