(57)【要約】【課題】漏れが公知のものよりも減少された燃料噴射装置を提供する【解決手段】ノズルニードル（３０）の全長の少なくとも一部が、運転中に高圧下にある燃料によって取り囲まれており、これにより、噴射開口（３２）付近のノズルニードル範囲及び制御室（２７）内にしか、前記の高い燃料圧とは異なる比較的低い圧力が発生し得ないようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置（１０）であって、ノズル体（３１）内で摺動可能に案内されたノズルニードル（３０）を有しており、該ノズルニードルが、その位置に関連して少なくとも１つの噴射開口（３２）を開閉し、ノズルニードルの噴射開口とは反対の側のピストン面に制御室（２７）が設けられており、該制御室に圧力下にある燃料が流入絞り（２６）を介して供給可能であり且つ当該制御室から燃料が制御弁（５０）によって制御されて流出絞り（２８）を介して導出可能であり、しかも、運転中にノズルニードル（３０）の位置が、前記制御室内の圧力と、ノズルニードルの噴射開口に面した端部における燃料圧との間の差圧によって制御される形式のものにおいて、
ノズルニードル（３０）の全長の少なくとも一部が、運転中に高圧下にある燃料によって取り囲まれており、これにより、噴射開口（３２）付近のノズルニードル範囲及び制御室（２７）内にしか、前記の高い燃料圧とは異なる比較的低い圧力が発生し得ないようになっていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
燃料噴射装置に組み込まれているか、又は燃料噴射装置に取り付けられた燃料用の増圧器が設けられている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
制御弁（５０）が制御室（２７）のすぐ近くに配置されている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
噴射装置の構成部材を噴射装置の基体（８０）と結合するスリーブ（７２）が、少なくとも部分的に該スリーブによって包囲された噴射装置の構成部材から間隔をあけて延在しており、これにより、噴射装置の長手方向で延びる室（７１）が形成されており、該室の外側がスリーブ（７２）によって制限されており、制御弁（５０）の流出通路が前記室（７１）に開口しており、スリーブ（７２）が、その壁を貫通する切欠き（７４）を有しており、該切欠きが、エンジンへの組込みに際して、エンジンに設けられた漏れ燃料用の通路に接続されるために適している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置であって、ノズル体内で摺動可能に案内されたノズルニードルを有しており、該ノズルニードルが、その位置に関連して少なくとも１つの噴射開口を開閉し、ノズルニードルの噴射開口とは反対の側のピストン面に制御室が設けられており、該制御室に圧力下にある燃料が流入絞りを介して供給可能であり且つ当該制御室から燃料が制御弁によって制御されて流出絞りを介して導出可能であり、しかも、運転中にノズルニードルの位置が、前記制御室内の圧力と、ノズルニードルの噴射開口に面した端部における燃料圧との間の差圧によって制御される形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような形式の装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１０９７０号明細書、図６から公知である。この公知の装置では、ノズルニードルの領域内で漏れ圧にある室が、制御室と噴射開口との間に設けられている。噴射が全く行われない時間に、前記室内への漏れ損失が発生する。この漏れは、噴射装置の機能の役には立たない。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９１０９７０号明細書、図６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
漏れはエネルギ消費量と結びついているので、本発明の課題は、漏れが公知のものよりも減少された、冒頭で述べた形式の装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題を解決するために本発明では、ノズルニードルの全長の少なくとも一部が、運転中に高圧下にある燃料によって取り囲まれており、これにより、噴射開口付近のノズルニードル範囲及び制御室内にしか、前記の高い燃料圧とは異なる比較的低い圧力が発生し得ないようにした。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１記載の本発明による燃料噴射装置の利点は、ノズルニードルの領域に、漏れが事実上ノズルニードルが噴射用に開かれている時間にしか発生しないという点にある。制御弁が開いているときにだけ、漏れはばねによって予負荷された、制御室を側方で制限する制御室スリーブに沿って、制御室に向かう方向で発生する。これに対して、噴射弁が閉鎖されている場合は、漏れは全く又は少量しか発生しない。本実施例では、このような漏れは電磁弁の弁ニードルのガイド直径に沿って発生する。
【０００６】
この場合、例えば積み重ねられて長手方向で押し付けられた複数のディスク状部材から成る噴射装置全体の構成に基づいて、前記部材の接触面に発生する漏れは考慮されない。このような形式の漏れは、本発明によっては防止されない。
【０００７】
請求項２記載の装置では、アキュムレータ（コモンレール）が供与する既に著しく高い圧力と比較して、圧力が増圧器によって噴射装置で直接に増大され得るということが有利である。これにより、増圧器が噴射弁に供給するために供与する圧力変動と、制御弁によるノズルニードルの制御とのコンビネーションに基づいて、内燃機関への燃料供給制御の特別な手段が得られることを可能にする、増圧器と噴射弁とのユニットが得られる。
【０００８】
請求項３記載の構成では、ノズル（ノズルニードル）に対して制御弁が密に隣接していることに基づいて、短い制御時間が可能であるということが有利である。なぜならば、大きな質量の燃料（制御量）が制御弁から導出されずに済むからである。更に、構成が簡単且つ廉価である。
【０００９】
請求項４記載の装置では、該装置が内燃機関への組込み時に、別個に手で製作されるべき、漏れ導管に対する接続部を必要としないということが有利である。それというのも、スリーブ（本実施例ではノズル緊締ナット）に設けられた切欠きを通って、漏れは組み込まれた状態の本発明による装置からクランクケース又はシリンダヘッドカバーの通路へ流出するからである。この通路は漏れを導出するために設けられており且つ運転可能な自動車において、燃料タンクに通じる漏れ用戻し導管と接続されている。この場合、スリーブにおける１つ又は複数の切欠きの配置形式は、製作者側で、本発明による装置を修理目的で別の噴射装置と交換するため、又はエンジンにおける変更無しでこのエンジンを新たに装備するために使用できるように選択可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１１】
図１では、燃料タンク２からポンプ３を介して、高圧アキュムレータ４（コモンレール）に高圧下の燃料（本実施例ではディーゼル燃料）が充填される。圧力は、典型的には１０００ｂａｒである。アキュムレータ４は、６つの燃料噴射装置１０に燃料を供給するために設けられているが、これらの燃料噴射装置１０の内の１つしか示されていない。その代わりに本発明の別の実施形態では、多かれ少なかれ複数のこのような装置１０が存在していてよい。燃料噴射装置１０は、上部に液圧式の増圧器を有しており、この増圧器は第１のピストン１２と、この第１のピストン１２と不動に結合された、第１のピストン１２よりも小さなピストン面を備えた第２のピストン１３とを有している。第１のピストン１２の上位の室１４は、アキュムレータ４と接続状態にある。第１のピストン１２は圧縮ばね１５によって、図１に示した上側の位置へ予負荷されている。第１のピストン１２の下位の室１８は、本実施例では電気的に作動する弁１６（３ポート２位置弁）を介して該弁の切替え位置に応じて（図１に示したように）室１４と接続されているか、又は漏れ導管１７と接続されている。第１のピストンの下面は上面よりも小である。前記面積の差は、第２のピストン１３の横断面に等しい。運転中、室１４内は常にアキュムレータ４の圧力が支配している。
【００１２】
運転中は、下向き運動（圧縮行程）を実施するためにピストン１２，１３及び室１８は、弁１６を介して漏れ導管１７に接続される。この場合、ピストン１３は圧縮室２０内の燃料の圧力を、アキュムレータ４内の圧力を超えて（ピストン１２の上面）／（ピストン１３の横断面）の比率で高める。高められたこの圧力は、本実施例では２０００ｂａｒであってよい。圧縮室２０の出口は、行程制御型の噴射ノズルと接続されている。ピストン１２，１３は弁１６の切替後に図１に示した位置へと、圧縮ばね１５によってのみ再び上側に向かって運動される。この場合、両ピストンを貫通する中央通路２１を通って燃料が室１４から圧縮室２０へ流入し、しかも、ピストン１３内の逆止弁２２が開放される。この逆止弁２２は、圧縮行程時には閉鎖されている。ピストン１２，１３が上側に向かって運動されるか、又はこれらのピストンが運動されない場合、燃料はアキュムレータ４の圧力を以て逆止弁２２を介して噴射ノズルに到達可能である。従って、この噴射ノズルには任意の要求に応じて様々な圧力の燃料が供給され得る。
【００１３】
圧縮室２０からの燃料は、制御弁が所属する行程制御型の噴射ノズルに供給される。燃料は、流入絞り２６を介して制御室２７に流入し、この制御室２７内の圧力を高める。制御室２７は、流出絞り２８を介して制御弁２９の位置に関連して放圧されるか又は図１（遮断された制御弁）に示したように、高圧に保持される。噴射装置のノズルニードル３０（又は弁ニードル）は、ノズル体３１内でシフト可能であり且つ圧力段部の範囲（開放方向で作用するピストン面）において導管６７を介してノズルニードル３０の下端部に案内される燃料圧によって、開放方向で負荷される。ノズルニードル３０は、上側のピストン面を以て制御室２７に係合する。この制御室２７内の圧力が十分に低い場合に、ノズルニードル３０が開く。更に、制御室２７内の圧力が再び十分大幅に上昇すると、ノズルニードル３０は閉じる。
【００１４】
図２には、既に図１で符号を付した構成部材が大体において同じ符号を付されて示されている。噴射装置のノズルニードル３０（又は弁ニードル）は、図示の閉じられた状態では該ノズルニードル３０を取り囲むノズル体３１の弁座のシール縁部（詳しくは図示せず）に接触する。ノズルニードルが閉じられた状態で弁座にまで流入する燃料は、ノズルニードルの端部域に位置する圧力段部に、開放方向で作用する力を加える。ノズルニードル３０の噴射開口３２とは反対の側の端部域では、ノズルニードル３０は圧縮ばね４０によって取り囲まれており、この圧縮ばね４０は、制御室スリーブ４２を噴射開口３２に面した絞り板４４の面に向かって押圧するので、これにより、制御室２７の側方の仕切りが形成される。絞り板４４には、流入絞り２６と流出絞り２８とが設けられている。制御室２７内の圧力を制御する制御弁５０は可動弁部材５２を有しており、この可動弁部材５２は、遮断位置において弁座５４に密着する。遮断状態において、制御弁５０は制御室２７から流出絞り２８を通る燃料の流出を遮断する。電気的な接続部を介して外部から切替えエネルギを供給される電磁石５６は、ソレノイド５８を操作する。このソレノイド５８は、図２では引きつけられた状態で示されている、つまり、可動弁部材５２はその弁座から持ち上げられており、制御室は放圧される。ソレノイド５８を収容する室は、通路５９及び圧力変動を当該の室から遮断する絞りを介して、制御弁を収容する制御弁ケーシング６０の外側と接続されている。この制御弁ケーシング６０は、絞り板４４の上面に接触している。制御弁が閉じられた状態で、ソレノイド５８に対してできるだけ僅かな漏れが制御弁ケーシングの孔に沿って生ぜしめられるようにするためには、制御弁の可動弁部材５２が、制御弁ケーシングの孔内でシフト可能に且つ良好にシールするように案内されている。
【００１５】
燃料は、通路６７を介して絞り板４４を通って、ノズルニードル３０を取り囲む室６８へ導入され、そこからノズルニードル３０のシール縁部に到達する。通路６７からは流入絞り２６に通じる１本の導管が分岐している。
【００１６】
開放された制御弁５０において、制御室２７から流出する燃料は通路６９を介して制御弁５０に向かって流れ、そこから通路７０を介して室７１に流入する。この室７１は、図２に示した制御弁ケーシング６０の下端部域、絞り板４４及び制御弁ケーシング６０のほぼ上側までを包囲しており且つ前記各部分と、装置全体を保持するスリーブ７２（本実施例ではノズル緊締ナット）との間に形成されている。
【００１７】
流出絞り２８及び通路６９は図２の断面内には位置していないので、図面を見やすくするために図平面内へずらし、可動弁部材５２は破断して示す。
【００１８】
室７１は、上端部においてより広幅の室７３に移行している。スリーブ７２は基体８０とねじ締結されている。スリーブ７２には、孔として形成された複数の切欠き７４が設けられている。半径方向外向きのこれらの切欠き７４は、漏れ及び導出されるべき制御量のための接続部を形成し且つ組み込まれた状態で少なくとも１つの切欠き７４が、内燃機関のシリンダヘッドカバー内に設けられた漏れ導出通路と接続されている。つまり、切欠き７４は室７１から導出されるべき漏れのための接続部を形成している。これにより、噴射装置の構成部材は常に漏れ圧下にある燃料によって包囲されている、即ち、スリーブ（ノズル緊締ナット）は前記燃料で満たされている。通路６７の上端部は、基体８０内の通路８３と接続されている。この通路８３は、スリーブ７２の端部のやや上位の高圧接続部８４に通じている。この高圧接続部８４は、載頭円錐形の凹部を有しており、この凹部には接続導管の接続部材がシールされて挿入され且つ接続手段によって固定される。高圧接続部は、十分に高い圧力下にある任意の適当な燃料源と接続されてよい。基体８０には、電磁石５６のための電気的な接続部９０も設けられている。
【００１９】
噴射装置の種々様々な構成部材が長手方向で加えられたスリーブ７２の圧力によって押し付けられた複数箇所での、なるべく完全には排除されるべきでない漏れに関して、図２に示した装置では、制御弁５０が開いており延いては燃料が制御室２７から流出し、これにより、制御室２７内の圧力が、ばね４０及び制御室スリーブ４２の位置する室内の圧力よりも低いと、不都合な漏れが生ぜしめられる。つまり、制御弁５０が閉じられている（遮断されている）時間だけ、ノズルニードル３０は事実上その全長にわたって、通路６７に供給されるような高圧下にある燃料によって包囲されている。ノズルニードル３０は、（噴射開口は別として）漏れ圧にある範囲とは接触していない。遮断された制御弁５０において、僅かな漏れが可動弁部材５２に沿ってその駆動側（本実施例ではソレノイド５８）に向かって生ぜしめられる。
【００２０】
全体として、図２に示した装置では、高い燃料圧に晒された導管の簡単な案内が得られる。従って、高い圧力が可能である。
【００２１】
図３に示した本発明の別の実施例は、図２に示した実施例と、基体８０が別の構成部材１８０に交換されている点において異なっており、この構成部材１８０には増圧器が組み込まれている。この増圧器に関して、図３では圧縮ピストン１８１と圧縮室１８２とが見えている。この圧縮室１８２は、増圧器によりコモンレール圧と比べて高い圧力を供給し且つ構成部材１８０に設けられた通路１８３を介して、通路６７の上端部と流体接続されている。アキュムレータ４と接続するための高圧接続部は見えておらず、図２に示すよりも制御弁５０から大幅に離れて、構成部材１８０の見えない上部域に位置している。そこには、制御弁５０の電磁石のための電気的な接続部も設けられている。
【００２２】
図３に示した装置では更に、増圧器が組み込まれて噴射装置全体に統合されたことによって、新たな形式の極めてコンパクトな構成が得られ、この構成に基づいて、完成した噴射装置の自動車への組込みも容易になるという付加的な利点が得られる。
【００２３】
本発明による装置は、従来技術と比較して少ない摩耗を有している。なぜならば、ノズルニードル３０が、公知の装置におけるよりも短いからであり、従って、より少ない摩擦が発生する。
【００２４】
スリーブの内面で該スリーブの全長の一部を包囲する、制御量を含む漏れの導出に役立つ室７１に基づいて、噴射装置が組み込まれる内燃機関の構造に応じて、切欠き７４を前記のエンジン構造に適合されるべき箇所に、噴射装置において如何なる変更も行う必要無しで設けることが簡単に可能である。
【００２５】
図３に示した増圧器は、図１に示した原理に対応して構成されている。
【００２６】
図３に示した実施例は、本発明の更に別の実施例において、増圧器の代わりに圧力を高める別の装置がスリーブ７２と結合されていることによって変化されている。これは、有利な実施例では、内燃機関によって駆動されるべき高圧ポンプである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】行程制御型のノズルニードルを備えた燃料噴射装置の概略図であり、該装置が、高圧下にある燃料のためのアキュムレータ（コモンレール）から供給され、噴射ノズルに供給される燃料の圧力が、増圧器によって更に増大される。
【図２】図１に示した装置を本発明に基づいて増圧器無しで実現するための、本発明による燃料噴射装置の第１実施例を部分的に破断して示した縦断面図である。
【図３】増圧器の組み込まれた本発明の第２実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
２  燃料タンク、  ３  ポンプ、  ４  高圧アキュムレータ、  １０  燃料噴射装置、  １２  第１のピストン、  １３  第２のピストン、  １４，１８，６８，７１，７３  室、  １５  圧縮ばね、  １６  弁、  １７  漏れ導管、  ２０  圧縮室、  ２１  中央通路、  ２２  逆止弁、  ２６  流入絞り、  ２７  制御室、  ２８  流出絞り、  ２９  制御弁、  ３０  ノズルニードル、  ３１  ノズル体、  ３２  噴射開口、  ４０  圧縮ばね、  ４２  制御室スリーブ、  ４４  絞り板、  ５０  制御弁、  ５２  可動弁部材、  ５４  弁座、  ５６  電磁石、  ５８  ソレノイド、  ５９  通路、  ６０  制御弁ケーシング、  ６７  導管、  ６９，７０，８３  通路、  ７２  スリーブ、  ７４  切欠き、  ８０  基体、  ８４  高圧接続部、  ９０  電気的な接続部、  １８０  構成部材、  １８１  圧縮ピストン、  １８２  圧縮室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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