(57)【要約】【課題】燃料を噴射するための装置を改良する。【解決手段】外開式の弁ニードル３が設けられており、ピエゾアクチュエータ２が設けられており、弁体４が設けられており、弁体４は、第１のニードルガイド５と第２のニードルガイド６とを備えており、戻しエレメント７が設けられており、戻しエレメント７は、戻し力を伝達するために、力導入位置８で弁ニードル３と結合されており、シールエレメント９が設けられており、シールエレメント９は、シール位置１２で弁ニードル３と結合されており、弁ニードル３は、噴射側の端部３ａとアクチュエータ側の端部３ｂとを備えており、噴射側の端部３ａからみて、先ず第１のニードルガイド５が、次いで第２のニードルガイド６が、次いで力導入位置８が、最後にシール位置１２が弁ニードル３に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射するための装置において、
外開式の弁ニードル（３）が設けられており、
ピエゾアクチュエータ（２）が設けられており、該ピエゾアクチュエータ（２）は、弁ニードル（３）を操作するために弁ニードル（３）と結合されており、
弁体（４）が設けられており、該弁体（４）内に弁ニードル（３）が配置されており、弁体（４）は、第１のニードルガイド（５）と第２のニードルガイド（６）とを備えており、該第１および第２のニードルガイド（５，６）に沿って弁ニードル（３）がガイドされており、
戻しエレメント（７）が設けられており、該戻しエレメント（７）は、戻し力を伝達するために、力導入位置（８）で弁ニードル（３）と結合されており、
シールエレメント（９）が設けられており、該シールエレメント（９）は、ピエゾアクチュエータ（２）の配置されたアクチュエータ室（１０）と、噴射のための燃料の充填された燃料室（１１）との間のシールを形成し、シールエレメント（９）は、シール位置（１２）で弁ニードル（３）と結合されており、
弁ニードル（３）は、噴射側の端部（３ａ）とアクチュエータ側の端部（３ｂ）とを備えており、噴射側の端部（３ａ）からみて、先ず第１のニードルガイド（５）が、次いで第２のニードルガイド（６）が、次いで力導入位置（８）が、最後にシール位置（１２）が弁ニードル（３）に配置されていることを特徴とする、燃料を噴射するための装置。
【請求項２】
第１のニードルガイド（５）および第２のニードルガイド（６）が、弁体（４）に配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
弁体（４）は、一体的に形成されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
戻しエレメント（７）は、ばね皿（１５）を備えており、該ばね皿（１５）は、弁ニードル（３）およびシールエレメント（９）と結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
戻しエレメント（７）は、コイルばねであり、該コイルばねは、略円筒形に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
フィルタ（１６）が設けられており、該フィルタ（１６）は、弁体（４）内に形成された流入開口（１７）の直ぐ上流側に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
フィルタ（１６）は、戻しエレメント（７）の内側に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
シールエレメント（９）は、ベローズとして形成されている、請求項１から７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、燃料を噴射するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料直接噴射の技術分野において、背景技術では、外開式のピエゾインジェクタが用いられ、この場合弁体の噴射側の端部に弁ニードルの２重のガイドが行われるが、燃料室に通じるアクチュエータ室のシールが、ピエゾエレメントの燃料導入位置と弁ニードルのガイドとの間に配置されている。このシールの配置によって、戻しエレメントを介して導入される横力に関する極めて長いてこ腕が生じる。その結果として生じる高い内側の摩擦力およびこれに関連するインジェクタの過剰の摩擦を低減するために、このような構造では、高い管ばねスリーブの使用が要求される。
【０００３】
シールが弁ニードルのガイドの間に配置された選択的な構造では、両ガイドは、もはや１つの構成部材（弁体）に実現することができず、これによりインジェクタ内で個々の構成部材の長いトレランス連鎖が生じ、弁ニードルのガイド特性の欠陥が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、冒頭で述べたような燃料を噴射するための装置を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するための本発明の装置によれば、燃料を噴射するための装置において、外開式の弁ニードルが設けられており、ピエゾアクチュエータが設けられており、該ピエゾアクチュエータは、弁ニードルを操作するために弁ニードルと結合されており、弁体が設けられており、該弁体内に弁ニードルが配置されており、弁体は、第１のニードルガイドと第２のニードルガイドとを備えており、該第１および第２のニードルガイドに沿って弁ニードルがガイドされており、戻しエレメントが設けられており、該戻しエレメントは、戻し力を伝達するために、力導入位置で弁ニードルと結合されており、シールエレメントが設けられており、該シールエレメントは、ピエゾアクチュエータの配置されたアクチュエータ室と、噴射のための燃料の充填された燃料室との間のシールを形成し、シールエレメントは、シール位置で弁ニードルと結合されており、弁ニードルは、噴射側の端部とアクチュエータ側の端部とを備えており、噴射側の端部からみて、先ず第１のニードルガイドが、次いで第２のニードルガイドが、次いで力導入位置が、最後にシール位置が弁ニードルに配置されている。
【０００６】
有利には、第１のニードルガイドおよび第２のニードルガイドが、弁体に配置されている。
【０００７】
有利には、弁体は、一体的に形成されている。
【０００８】
有利には、戻しエレメントは、ばね皿を備えており、該ばね皿は、弁ニードルおよびシールエレメントと結合されている。
【０００９】
有利には、戻しエレメントは、コイルばねであり、該コイルばねは、略円筒形に形成されている。
【００１０】
有利には、フィルタが設けられており、該フィルタは、弁体内に形成された流入開口の直ぐ上流側に配置されている。
【００１１】
有利には、フィルタは、戻しエレメントの内側に配置されている。
【００１２】
有利には、シールエレメントは、ベローズとして形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の特徴部に記載の構成を有する、本発明による燃料を噴射するための装置の利点によれば、燃料を噴射するための装置は、ガイド位置、シール位置および燃料導入位置の変化した配置構造に基づいて、弁体内における弁ニードルの大幅に改善されたガイド特性を有する。この利点は、本発明によれば、燃料を噴射するための装置内で、弁ニードルの噴射側の端部からみて、相前後して、先ず第１のニードルガイドが、次いで第２のニードルガイドが、次いで力導入位置が、最後にシール位置が配置されていることによって達成される。戻しエレメントの力導入位置の後方におけるアクチュエータ室と燃料室との間のシールの配置構造に基づいて、戻しエレメントにおいて場合によっては生じる横力が、極めて短いてこ腕を有する。したがって弁体内での弁ニードルのガイド特性に不都合な影響なく最適化された力導入が実現される。
【００１４】
従属請求項には、本発明の有利な形態を記載した。
【００１５】
有利には、燃料を噴射するための装置は、第１のニードルガイドと第２のニードルガイドとを備えており、第１および第２のニードルガイドは、弁体内に配置されている。両ガイドが同じ構成部材に配置されていることによって、弁体内での弁ニードルの最適なガイドが実現され、特に経済的な製造が実現される。
【００１６】
有利には弁体は一体的に形成されている。これにより弁ニードルのガイドを行う様々な構成部材の間の長いトレランス連鎖が回避され、ひいては弁ニードルの極めて良好なガイド品質が保証される。
【００１７】
別の有利な形態によれば、戻しエレメントは、ばね皿を備えており、ばね皿は、弁ニードルおよびシールエレメントと結合されている。ばね皿が弁ニードルおよびシールエレメントと、たとえば溶接シームによって結合されていることによって、追加的に必要なシールが省略され、燃料を噴射するための装置の構成部材数が低減される。
【００１８】
有利には、戻しエレメントがコイルばねであり、コイルばねは、略円筒形に形成されている。安価なコイルばねの使用によって、燃料を噴射するための装置の構成部材コストをさらに削減することができる。
【００１９】
本発明の別の有利な形態によれば、燃料を噴射するための装置は、追加的にフィルタを備えており、フィルタは、弁体内に形成された流入開口の直ぐ上流側に、または流入開口内に配置されている。フィルタが燃料流れでみて噴射ノズルに対して極めて小さな距離を有して配置されており、フィルタと噴射ノズルとの間で溶接シームが燃料を噴射するための装置内にもはや存在していないことによって、フィルタの下流側に潜在的な汚染源が存在しない。
【００２０】
さらにフィルタは戻しエレメントの内側に配置されている。この場合フィルタは、弁体に、たとえば被せ嵌めによって、別の構成部材を用いることなく固定され、戻しエレメントは、簡単に弁体に沿って摺動する。これによって、この配置構造では、燃料を噴射するための装置を生産する際に、簡単、迅速ひいては安価に組立可能である。
【００２１】
有利には、シールエレメントは、ベローズとして形成されている。これによってシール機能は、頑丈で、耐用期間の長い安価な構成部材によって保証することができる。
【００２２】
以下に、図面につき本発明の実施の形態を詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による燃焼を噴射するための装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、図面に関して、本発明の有利な形態による、燃焼を噴射するための装置１を詳説する。
【００２５】
図１の概略断面図から看取されるように、燃料を噴射するための装置１は、ピエゾアクチュエータ２を備えており、ピエゾアクチュエータ２は、外開式の弁ニードル３と結合されており、弁ニードル３は、一体的に形成された弁体４内に配置されている。弁ニードル３は、噴射側の端部３ａで、噴射ノズル１３の傍に第１のニードルガイド５を備えていて、アクチュエータ側の端部３ｂに向かって第２のニードルガイド６を備えており、第１および第２のニードルガイド５，６で、弁ニードル３は、弁体４にガイドされている。
【００２６】
さらに本発明による燃料を噴射するための装置１は、戻し力を伝達するための戻しエレメント７を備えており、戻しエレメント７は、有利には図１に示した円筒形のコイルばねとして形成されており、コイルばねは、噴射ノズル１３に向かって弁体４の付加部４ａに支持されている。さらに戻しエレメント７は、ばね皿１５を備えており、ばね皿１５は、弁ニードル３と、たとえば溶接シームまたは選択的な固定手段によって結合されている。ばね皿１５と弁ニードル３との間の固定は、力導入位置８を規定し、力導入位置８で、ピエゾアクチュエータ２の作動力が戻しエレメント７に伝達される。力導入位置８は、弁ニードル３の噴射側の端部３ａからみて、第１のニードルガイド５および第２のニードルガイド６の後方に配置されている。
【００２７】
ばね皿１５は、ピエゾアクチュエータ２に向かって、フランジ状の端部部分１４を備えており、端部部分１４で、シールエレメント９が、溶接シームまたは選択的な固定手段によってばね皿１５に取り付けられている。シールエレメント９は、図１に示したように、有利にはベローズとして形成されている。ばね皿１５とシールエレメント９との間の固定は、シール位置１２を規定しており、シール位置１２は、弁ニードル３の噴射側の端部３ａからみて力導入位置８の後方に配置されている。シールエレメント９は、ピエゾアクチュエータ２の配置されたアクチュエータ室１０を、燃料で充填された燃料室１１からシールする。
【００２８】
燃料室１１は、複数の区分に分けられていて、弁ニードル３の噴射側の端部３ａと弁体４との間に形成された噴射室１１ａとばね収容室１１ｂとを備えており、ばね収容室１１ｂには、戻しばね７が配置されている。弁ニードル３のアクチュエータ側の端部ｂに向かって、ばね収容室１１ｂに、供給室１１ｃが接しており、供給室１１ｃは、シールエレメント９と保持部１８の内側表面との間に形成されている。保持部１８には、供給開口１９が形成されており、供給開口１９を介して、供給室１１ｃに燃料が供給され、燃料は、次いでばね収容室１１ｂに、次いで弁体４内に形成された流入開口１７を通って噴射室１１ａに流れる。
【００２９】
さらに図１から看取されるように、コイルばね７の内側にフィルタ１６が配置されており、フィルタ１６は、弁体４に被せ嵌められ、これによって固定されている。選択的に、流入開口１７にフィルタ１６を配置することもできる。供給室１１ｃとばね収容室１１ｂとを介して流入する燃料は、噴射室１１ａに到達するには、流入開口１７の手前で（または通流開口１７内で）フィルタ１６を通過する必要がある。
【００３０】
フィルタ１６もしくは流入開口１７と噴射ノズル１３との間に溶接シームが存在しないという事実に基づいて、噴射室１１ａにおいて流れ方向にみてフィルタ１６の下流側で燃料の潜在的な汚染は回避されており、噴射弁を運転する確実な機能が保証されている。
【００３１】
本発明によれば、ガイド位置、シール位置および力導入位置の配置は、従来技術に対して変化されており、弁ニードル３の噴射側の端部３ａからみて、順に相前後して、先ず第１のニードルガイド５が、次いで第２のニードルガイド６が、次いで力導入位置８が、最後にシール位置１２が配置されている。
【００３２】
力導入位置８が、第２のニードルガイド６とシール位置１２との間の配置構造に基づいて、弁ニードル３の第２のニードルガイド６に対して極めて小さな距離ひいては小さなてこ腕を有していることによって、戻しエレメント７に及ぼされるピエゾアクチュエータ２の作動力によって、戻しエレメント７に横力が生じないか、または最小限しか生じない。したがって高価な構造のばね代わりに、戻しエレメント７として安価なコイルばねを使用することができる。従来技術で生じる、戻し力の力導入位置と弁ニードル３のガイドとの間の比較的大きな距離もしくはてこ腕に起因する横力は、補償する必要がある。
【００３３】
したがって改善された力導入によって、弁ニードル３のガイド特性は大幅に改善され、弁ニードルガイド５，６における摩擦および摩耗は大幅に軽減される。
【符号の説明】
【００３４】
１  燃料を噴射するための装置、  ２  ピエゾアクチュエータ、  ３  弁ニードル、  ３ａ  端部、  ３ｂ  端部、  ４  弁体、  ４ａ  付加部、  ５  第１のニードルガイド、  ６  第２のニードルガイド、  ７  戻しエレメント、  ８  力導入位置、  ９  シールエレメント、  １０  アクチュエータ室、  １１  燃料室、  １１ａ  噴射室、  １１ｂ  ばね収容室、  １１ｃ  供給室、  １２  シール位置、  １３  噴射ノズル、  １５  ばね皿、  １６  フィルタ、  １７  流入開口、  １８  保持部、  １９  供給開口
【図１】
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