(57)【要約】本発明は、内部にアクチュエータエレメント（２）および噴射弁が配置されているハウジング（１）を備えた噴射モジュールに関する。アクチュエータエレメント（２）は、噴射弁を作動ストロークにより制御するために構成されている。補償エレメント（６）が、熱膨張によるハウジング（１）の長さ変化を補償するために、アクチュエータエレメント（２）に結合されているようにした。
2005533971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１）を備えた噴射モジュールであって、ハウジング（１）内に、アクチュエータエレメント（２）および噴射弁（１２，１４）が配置されており、アクチュエータエレメント（２）が、噴射弁を作動ストロークにより制御するために構成されている形式のものにおいて、
補償エレメント（６）が、熱膨張に基づくハウジングの長さ変化を補償するために、アクチュエータエレメント（２）に結合されていることを特徴とする噴射モジュール。
【請求項２】
補償エレメント（６）が保持点で保持されており、該保持点と噴射弁との間の、ハウジング（１）の熱膨張が実質的に、アクチュエータエレメント（２）の熱膨張および補償エレメント（６）の熱膨張の計に相当する、請求項１記載の噴射モジュール。
【請求項３】
補償エレメント（６）とハウジング（１）との間の温度補償を生ぜしめるために、補償エレメント（６）に、熱伝導エレメント（３３）が配置されている、請求項１または２記載の噴射モジュール。
【請求項４】
熱伝導エレメント（３３）がハウジング（１）および補償エレメント（６）とコンタクトしている、請求項３記載の噴射モジュール。
【請求項５】
熱伝導エレメント（３３）がスリーブ（３３）として形成されており、該スリーブ（３３）が補償エレメント（６）の周囲に配置されている、請求項３または４記載の噴射モジュール。
【請求項６】
スリーブが長手方向スリットを有しており、該長手方向スリットにより形成されたウェブ（３４）が湾曲されている、請求項５記載の噴射モジュール。
【請求項７】
スリーブが金属スリーブ、有利には熱伝導度の高い材料、特に銅、黄銅または銀から成る金属スリーブである、請求項５または６記載の噴射モジュール。
【請求項８】
スリーブがその全長にわたってスリットを形成されている、請求項５記載の噴射モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は噴射モジュールに関する。
【０００２】
噴射モジュールの実施形態次第では、例えばアクチュエータの変位を噴射弁の噴射ニードルに伝達するために使用される可動なインサートが設けられている。圧電式のアクチュエータが使用される場合、作動部材に関して、可動なインサートの精緻な調整が必要である。精緻な調整が必要である理由は、第一に、圧電式のアクチュエータにより実現可能な運動ストロークが極めて小さい点にあり、第二に、噴射弁ハウジングと圧電式のアクチュエータとの間の、種々異なる熱膨張係数に基づいて、圧電式のアクチュエータと、起動制御したい作動部材との間の、規定の空ストローク（Ｌｅｅｒｈｕｂ）が遵守されねばならない点にある。
【０００３】
規定の空ストロークは起動制御時にアクチュエータエレメントによってまず、噴射弁の状態が変更され得る以前に克服されねばならない。このことが有する欠点は、噴射弁を起動制御するために必要な作動経路を提供するために、より高い起動制御電圧および／または相対的に大きな圧電式のアクチュエータエレメントが必要とされる点にある。
【０００４】
それゆえ本発明の課題は、規定の空ストロークの大きさを減じることのできる噴射モジュールを提供することである。
【０００５】
上記課題は請求項１記載の噴射弁により解決される。
【０００６】
本発明の別の有利な構成は従属請求項に記載されている。本発明によれば、噴射モジュールはハウジングを有しており、ハウジング内に、アクチュエータエレメントおよび噴射弁が配置されている。アクチュエータエレメントは、噴射弁を長さ変化により制御するために構成されている。アクチュエータエレメントには、補償エレメントが、熱膨張に基づくハウジングの長さ変化による不都合な影響を補償するために結合されている。
【０００７】
この補償エレメントは、アクチュエータエレメントの熱膨張に加算される固有の熱膨張を有している。このようにして、補償エレメントおよびアクチュエータエレメントの熱膨張が精緻に調節される。アクチュエータエレメントの熱膨張および補償エレメントの熱膨張の計をハウジングの熱膨張に適合させることにより、アクチュエータエレメントと、起動制御したい作動部材との間の、規定の空ストロークを遵守する必要性がなくなる。これにより、より小さなアクチュエータエレメントを設けることが可能である。それというのも、アクチュエータエレメントの、必要な作動ストロークが減じられることができるからである。択一的に、噴射弁を制御するためのアクチュエータエレメントの起動制御電圧が減じられてもよい。
【０００８】
本発明の実施形態では、補償エレメントが保持点で保持されており、該保持点と噴射弁との間の、ハウジングの熱膨張が実質的に、アクチュエータエレメントの熱膨張および補償エレメントの熱膨張の計に相当する。この事例では、アクチュエータエレメントが直接ハウジングに結合されているのではなく、補償エレメントを介してハウジングに結合されている。
【０００９】
別の実施形態では、補償エレメントとハウジングとの間の熱補償を生ぜしめるために、補償エレメントに、熱伝導エレメントが配置されている。熱伝導エレメントは、ハウジングと補償エレメントもしくはアクチュエータエレメントとの間の温度差に反作用する機能を有している。熱伝導エレメントは異なるエレメント間の、より迅速な温度補償を可能にする。これが必要であるのは、ハウジング、補償エレメントおよびアクチュエータエレメントが同じ温度を有しているときに、ハウジングの熱膨張、補償エレメントの熱膨張およびアクチュエータエレメントが互いに調整されていなければならないからである。特に機関の始動期、噴射モジュールの構成エレメントは種々異なる温度を有している。それというのも、温度上昇が外側から実施されるからである。これにより、熱伝導エレメントの設置は、噴射モジュールの外側、すなわちハウジングと、噴射モジュールの内側、すなわち補償エレメントおよびアクチュエータエレメントとの間の、より迅速な温度補償を生ぜしめる利点を有している。
【００１０】
有利には、熱伝導エレメントがハウジングとコンタクトしていると同時に、補償エレメントともコンタクトしている。このことが有する利点は、直接的なコンタクトにより、熱伝導エレメントを介した、より良好な熱伝達が可能である点にある。
【００１１】
別の実施形態では、熱伝導エレメントがスリーブ、有利には熱伝導度の高い材料、特に銅、黄銅、銀またはこれに類するものから成る金属スリーブとして形成されている。スリーブは補償エレメントの周囲に配置されていることができ、それにより、組立時に簡単に、円筒状の補償エレメントに被せ嵌めることにより組み立てられることができる。
【００１２】
スリーブが長手方向スリットを有しており、該長手方向スリットにより形成されたウェブが湾曲されていることができる。ウェブはハウジングと補償エレメントとの間にスリーブを緊締することを可能にする。この場合、ウェブが内方に湾曲されているか、または外方に湾曲されているかは重要でない。ウェブが内方に湾曲されているのであれば、ウェブは補償エレメントに当て付けられ、スリーブの縁部をハウジングの内壁に押し付ける。ウェブが外方に湾曲されているのであれば、ウェブはハウジングの内壁に当て付けられ、スリーブの縁部は補償エレメントとコンタクトしている。
【００１３】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例につき詳説する。
図１：本発明の有利な実施形態による噴射モジュールを示す図である。
図２：本発明の有利な実施形態による補償エレメントの拡大図である。
図３：熱伝導エレメントの可能な構成を示す図である。
【００１４】
図１には、ハウジング１を備えた噴射モジュールの横断面図が示されている。ハウジング１内には、アクチュエータエレメント２が埋設されている。ハウジング１は緊締ナット３により螺設されている。緊締ナット３はノズルボディ４および弁プレート５をハウジング１に緊締する。その際、ノズルボディ４は上側の端面でもって弁プレート５の下側の端面に当て付けられている。弁プレート５はやはり上側の端面でもってハウジング１の下側の端面に当て付けられている。
【００１５】
アクチュエータエレメント２はベースプレート７と補償エレメント６との間に位置している。アクチュエータエレメント２の周囲には、アクチュエータエレメント２にプリロード（予備荷重）を加えるために、ばねスリーブが配置されている。ベースプレート７はハウジング１に対して可動に配置されている。ベースプレート７は制御ラム１６を有している。制御ラム１６は閉鎖部材８のピン部分２３に対応配置されている。閉鎖部材８は弁プレート５の流出開口１７内に配置されている。流出開口１７は実質的に円筒状に形成されており、上側の領域で、円錐形の形状にテーパを成している。流出開口１７の、円錐形の領域は閉鎖部材８のためのシール座を成す。閉鎖部材８は実質的に円筒形に形成されており、やはり上側の領域で、円錐形の形状を介してピン部分２３へとテーパを成している。流出開口１７は、ガイドプレート１１に穿設されている流入孔１８を介して、流入通路１０に連通している。流入通路１０はハウジング１内を案内されており、燃料接続部を成している。
【００１６】
流入孔１８と流出開口１７との間には、流入絞り１９が配置されている。流出開口１７は制御チャンバ２０と液圧的に接続している。制御チャンバ２０はガイドプレート１１内に穿設されており、可動に支承された制御ピストン２１により画定されている。制御ピストン２１は弁ニードル１２と作用結合している。弁ニードル１２の先端は噴射開口１４に対応配置されている。噴射開口１４の周囲には、弁ニードル１２の先端のためのシール座が形成されている。弁ニードル１４とノズルボディ４との間には、燃料室１３が形成されている。燃料室１３はやはり流入通路１０と連通している。このために、相応の燃料孔がノズルボディ４，ガイドプレート１１および弁プレート５に穿設されている。
【００１７】
アクチュエータエレメント２は有利には圧電式のアクチュエータ、つまりピエゾアクチュエータとして形成されており、制御線路通路３１を介してアクチュエータエレメント２に導入される制御線路３０を介して起動制御される。このために、補償エレメント６には、実質的にその長手方向軸線に対して平行に、孔が設けられており、この孔を通して、制御線路３０が案内される。
【００１８】
この噴射弁は以下の形式で機能する。アクチュエータエレメント２の、起動制御されていない状態では、制御ラム１６が閉鎖部材８のピン部分に作用することはない。流入通路１０は燃料タンクに連通している。燃料タンクは高圧の燃料を提供する。結果的に、高圧の燃料が燃料室１３，制御チャンバ２０および流出開口１７に存在している。高い燃料圧により、閉鎖部材８は、対応配置されたシール座に押し込まれ、流出開口１７を閉鎖する。同時に、弁ニードル１２は、制御チャンバ２０内に支配する高い燃料圧により、制御ピストン２１を介して下方に噴射開口１４のシール座に押し付けられる。結果的に、噴射開口１４は閉鎖されており、噴射は実施されない。
【００１９】
今度は、アクチュエータエレメント２が起動制御、すなわち通電されると、アクチュエータエレメント２は伸張し、その際、ベースプレート７を下方に、ひいては制御ラム１６を閉鎖部材８のピン部分２３に対して押圧する。その結果として、閉鎖部材８は対応配置されたシール座から離間される。結果的に、流出開口１７が開放され、燃料が制御チャンバ２０から流出する。それにより、制御チャンバ２０内の燃料圧が低下する。それというのも、流入絞り１９を介して流入する燃料が、流出開口１７を介して流出する燃料よりも少ないからである。弁ニードル１２が圧力ショルダ１５を燃料室１３の領域に有しているので、燃料室１３において支配的な高い燃料圧が弁ニードル１２を噴射開口１４のシール座から離間させる。それにより、噴射開口１４が開放され、燃料が燃料室１３から噴射開口１４を介して放出される。一般に、制御ラム１６と閉鎖部材８との間には、アクチュエータエレメント２が起動制御されていないとき、空ストローク区間が存在している。空ストローク区間は、ハウジングとアクチュエータエレメントとの間の熱膨張を、制御ラム１６の起動制御が実施されないように受容するために役立つ。
【００２０】
補償エレメント６は、アクチュエータエレメント２とは反対側の端部でもって、締付けねじ３２を介してハウジング１に結合されている。その他方の端部でもって、補償エレメント６はアクチュエータエレメントに固定されている。アクチュエータエレメント２はベースプレート、および補償エレメント６の端部に当て付けられている。
【００２１】
補償エレメント６およびアクチュエータエレメント２の熱膨張は補償エレメント６およびアクチュエータエレメント２の熱膨張に等しい。ピエゾアクチュエータは多くの場合セラミックス材料を有しているので、その熱膨張は一般に僅かである。これに対して、ハウジング１は多くの場合金属材料から成っており、金属材料は遙かに高い熱膨張係数を有している。それにより、噴射モジュールの温度上昇時、ハウジング内の、アクチュエータエレメント２が位置する内室の長さが拡大して、空ストロークが形成される。この空ストロークは、アクチュエータエレメント２の起動制御に際し、より大きな作動経路を惹起するために、より高い制御電圧が使用されなければならないか、またはより大きなアクチュエータエレメント２が設けられていなければならないことを必要とする。これらのことを回避するために、補償エレメント６が設けられている。補償エレメントは、熱膨張に基づく空ストロークの発生を回避するために、アクチュエータエレメント２よりも高い熱膨張係数を有している。それにより、補償エレメント６は有利には、アクチュエータエレメント２の、比較的低い熱膨張係数を補償するために、ハウジング１の熱膨張係数を上回る熱膨張係数を有している。もちろん、アクチュエータエレメント２の熱膨張係数がハウジング１の熱膨張係数よりも高い事例のためには、ハウジング１の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する補償エレメント６が設けられていることができる。
【００２２】
熱膨張係数はアクチュエータエレメント２および補償エレメント６の長さに適合されており、均等な温度上昇時に、ハウジングと、補償エレメント６の熱膨張およびアクチュエータエレメント２の熱膨張の計とが同一であるようになっている。これは以下の公式から得られる：
αアクチュエータ・Ｌアクチュエータ＋α補償エレメント・Ｌ補償エレメント＝
αハウジング・（Ｌアクチュエータエレメント＋Ｌ補償エレメント）
ただし、
αハウジング：ハウジング１の材料の熱膨張係数
α補償エレメント：補償エレメント６の材料の熱膨張係数
αアクチュエータエレメント：アクチュエータエレメント２の熱膨張係数
Ｌアクチュエータエレメント：アクチュエータエレメント２の長さ
Ｌ補償エレメント：補償エレメント６の長さ。
【００２３】
特に機関の始動期に、噴射モジュールの温度は均等に上昇するのではなく、外側から内側に上昇する。これにより、熱応力が発生する。熱応力は種々異なる膨張係数に基づくエレメントの種々異なる長さ変化により惹起される。これらの応力は完全には回避されない。ただし、これを減じるために、ひいてはシステム全体の機械的な負荷を減じるために、熱伝導エレメント３３が設けられている。熱伝導エレメント３３は補償エレメント６を取り巻くスリーブの形で形成されている。
【００２４】
図２には、補償エレメント６および熱伝導エレメント３３の拡大図が示されている。スリーブ３３として形成された熱伝導エレメント３３はスリットを有している。これにより、ウェブが形成されている。これらのウェブは有利には外方に湾曲されており、特定のプリロードの下で、ハウジング１の内壁に当て付けられている。スリーブ３３は有利には金属から形成されており、特に良好な熱伝導度を有している。スリーブ３３は銅、黄銅、銀のような材料およびその他の、特に良好に熱を伝導する材料を含むことができる。
【００２５】
スリーブ３３のウェブが外方に湾曲されていることにより、ウェブはハウジング１と、熱伝達のためにコンタクトを形成する。スリーブ３３の縁部領域でもって、スリーブ３３は補償エレメント６に当て付けられている。それにより、一貫した熱伝導がハウジング１と補償エレメント６との間に提供される。
【００２６】
もちろん、熱伝導エレメント３３のウェブ３４が内方に湾曲されていてもよく、この場合、スリーブ３３の縁部部分３５がハウジング１の内壁に当て付けられており、内方に湾曲させられたウェブ３４が補償エレメントとコンタクトしている。重要であるのは、熱伝導エレメントが熱膨張による補償エレメント６の運動を妨害または阻害しない点にある。このために、熱伝導エレメント３３は補償エレメント６と熱伝導エレメント３３との間の滑動もしくは熱伝導エレメント３３とハウジング１の内壁との間の滑動を許容しなければならない。
【００２７】
ハウジング１と補償エレメント６との間の熱伝導を改善するために、複数の熱伝導エレメント３３が設けられていてもよい。これにより、ハウジング１の内壁とスリーブ３３との間のコンタクト面積もしくはスリーブと補償エレメント６との間のコンタクト面積が増大する。これにより、温度補償が加速される。このようにして、ハウジング１、アクチュエータエレメント２および補償エレメント６の種々異なる温度に基づいて発生し得る熱応力が減じられる。
【００２８】
さらに、熱伝導エレメント３３が、緊張されたエレメントとして形成されていてもよく、このエレメントは機械的な応力の下で補償エレメント、およびハウジング１の内側の壁に当て付けられている。そのようなエレメントは例えば湾曲した板片であることができる。
【００２９】
図３には、スリーブの別の構成が示されている。スリーブ３３はその全長にわたってスリットを形成されており、有利にはフレキシブルな材料から製作されている。これにより、スリーブ３３はハウジング１の内壁および／または補償エレメント６に、より良好に適合されることができる。
【００３０】
熱伝導エレメント３３にとって重要なのは、熱伝導エレメント３３がハウジング１と補償エレメント６との間の改善された熱伝導を可能にすることである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の有利な実施形態による噴射モジュールを示す図である。
【００３２】
【図２】本発明の有利な実施形態による補償エレメントの拡大図である。
【００３３】
【図３】熱伝導エレメントの可能な構成を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2005533971.tif 000009
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