(57)【要約】  本発明は内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するノズルの制御弁に関する。前記制御弁はインジェクタ・ノズル５内で軸方向変位可能なノズル・ニードル７を備え、該ノズル・ニードルは加圧燃料を供給可能な制御室１２に含浸される。前記制御室内の圧力は燃料の入口又は出口チャネルを開閉する制御弁１６によって制御可能とされる。前記制御弁において、バルブ１６の弁座１９はバルブ・ブシュ内に位置付けされ、該バルブ・ブシュは耐摩耗性材料から成り、且つバルブ・ボディ３と別個とされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する噴射ノズルの制御弁であって、噴射ノズル（５）内で軸方向変位可能とされ且つ前記制御弁（１６）を介して圧力を制御可能な加圧燃料を供給可能な制御室（１２）内に達し、燃料のための少なくとも１つの入口チャネル又は出口チャネルを開閉するノズル・ニードル（７）を含む制御弁において、前記制御弁（１６）の弁座（１９）は、バルブ・ボディ（３）と別個且つ耐摩耗性材料製のバルブ・ブシュ（２３）内に配置されることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記別個のバルブ・ブシュ（２３）は前記バルブ・ボディ（３）の空間内に浮動装着されることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記バルブ・ブシュ（２３）は、その円筒状外面、又は端面に、出口スロットル（１５）及び／又は入口スロットル（２０）に至ってそれぞれ燃料を制御室（１２）から排出又は該制御室内に流入させるチャネル（２８）を形成する溝又はチャンファを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御弁。
【請求項４】
バルブ・ニードル（１８）のジャケットに溝又は襞を担持し、同溝又は襞は前記バルブ・ニードル（１８）の前記ジャケットに至る分岐ダクト（２７）と協働することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する噴射ノズルの制御弁であって、噴射ノズル内で軸方向変位可能とされ且つ前記制御弁を介して圧力を制御可能な加圧燃料を供給可能な制御室内に達し、燃料のための少なくとも１つの入口チャネル又は出口チャネルを開閉するノズル・ニードルを含む制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室内に高粘度燃料を噴射するコモンレール式のインジェクタの制御弁は様々な構成のものが知られている。重油の場合は、所要の噴射粘度を得るために１５０℃に加熱することが必要とされる。摩耗作用を及ぼす固形物の割合が大きく且つ高温であれば、それに伴って当然摩耗が増え、且つしたがって、運用安全性に影響を与える。
【０００３】
基本的には、コモンレール噴射方式のインジェクタは、概ねノズル挟扼ナットにより共に保持される様々な部品から成る。インジェクタ・ノズル本体はノズル・ニードルを含み、ノズル・ニードルはインジェクタ・ノズルのノズル・ボディ内で軸方向変位可能に導かれ、ノズル・ニードルの有する幾つかのクリアランス・フランクを介して燃料がノズル・プレチャンバからニードル先端に流れることが可能とされる。ノズル・ニードル自体は、圧力ばねを支持するカラーを担持し、加圧燃料を供給可能な制御室内に達する。この制御室に入口チャネルが入口スロットルを介し、且つ出口チャネルが出口スロットルを介して接続可能とされ、制御室内で高まったそれぞれの圧力は圧力ばねの力と相俟ってノズル・ニードルを閉位置に保持する。制御室内にゆきわたる圧力は、大半の場合電磁石によって作動する制御弁によって制御可能とされる。適切に配線が施されれば、制御弁が開くことによって燃料がスロットルを介して排出され、制御室内に達しているノズル・ニードル端面に対する油圧保持力が弱まることによって、ノズル・ニードルが開かれる。このようにして、燃料は次いで噴射孔から内燃機関の燃焼室に入ることが可能とされる。
【０００４】
大半の場合、出口スロットルに加えて入口スロットルも設けられ、ノズル・ニードルの開口速度は入口スロットルと出口スロットルの間の流量差によって求められる。制御弁を閉じた状態で、燃料の出口経路が出口スロットルによって塞がれ、入口スロットルを介して圧力が制御室内で新たに上昇し、それによってノズル・ニードルが閉じられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高温で高粘度オイルを使用し、更には燃料に含まれる摩耗作用を及ぼす固形物の割合が多い場合でも故障しがちとならず、且つ極端な条件下でも信頼性が増すような制御弁の構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するため、バルブ・ボディと別個の耐摩耗性材料製とするバルブ・ブシュ内にバルブの弁座を配置する構成が案出された。別個のバルブ・ブシュ、そのような別個の構成要素、即ちバルブ・ブシュはそのためにバルブ・ボディに空けられた空間内に配置可能とされるが、これを使用することによって、このバルブ・ブシュを容易に交換可能とし、且つ所要の場合には、弁座が過剰に摩耗した際の保守作業中にそれぞれのバルブ・ニードル沿いにバルブ・ブシュの交換が可能とされる。
【０００７】
原則として、前記別個のバルブ・ブシュはバルブ・ボディ内に押入可能とされる。但し、前記構成は、特段に有利な形式により、構成要素の摩耗時にはこれをきわめて容易に交換可能とするように、前記別個のバルブ・ブシュをバルブ・ボディの空間内に浮動装着する構成として案出された。
【０００８】
この形式のバルブ・ブシュによって、材料の望ましくない弱体化を来すことなく前記バルブ・ブシュ担持型バルブ・ボディに更に幾つかの制御チャネルを追加し配置することが可能とされる。そのため、特段に有利な形式による前記構成は、バルブ・ブシュの円筒状外面若しくは端面に、燃料を制御室から排出又は制御室内に流入させるそれぞれのための出口及び／又は入口スロットルに至るチャネルを形成する溝若しくはチャンファを備え、更に幾つかの機能を斯様に形成されたチャネルによって果たすことが可能とされるように案出された。この点において前記構成は、例えば、バルブ・ニードルのジャケットに溝又は襞を担持し、同溝又は襞は前記バルブ・ニードルの前記ジャケットに至る分岐ダクトと協働し、これにおいてそのような分岐ダクトはモータ・オイルによる冷却及び潤滑のために役立つ構成とすることが可能とされよう。なお、漏れ燃料を常圧の出口チャネルに誘導することも同様に可能とされる。
【０００９】
弁座の適切な材料の選択及び摩耗時の摩耗部品交換の機会のほか、耐用年数及び、したがって、運用安全性もまた適切な冷却と洗浄を施すことによって増すであろう。原則として、どんな流体もそのような冷却用として使用可能とされるが、モータ・オイルとしても通常使用される潤滑油が好んで選択される。潤滑剤チャネルをノズル・ベース・ボディに適切に導くことによって、インジェクタの基本的冷却が保証され、それによって、例えばバルブ・ボディ内のバルブ・ニードル・ガイド等、とりわけ露出した構成要素が、そのような冷却剤によってきわめて有利に洗浄可能とされる。上述し指摘した通り、そのための有利な構成が、潤滑油及び、特に、モータ・オイルを運ぶ分岐ダクトが弁座と協働するバルブ・ニードルに対して開かれるように案出された。バルブ・ニードルの外周に導かれるそのような潤滑油は、バルブ・ニードルの冷却のみならず、同時に、バルブ・ニードルの外側の適切な構成によって、バルブ・ボディ内のバルブ・ニードル・ガイドの洗浄をも達成可能とし、それによって重油中の不純物が沈積する可能性が無くなる。使用されたモータ・オイルは、斯くして敏感な構成要素の冷却はもとより、同時にバルブ・ボディ内のバルブ・ニードルの洗浄にも役立つ。
【００１０】
以下に、本発明を図面に概略示した実施例に関してより詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、インジェクタ本体２、バルブ・ボディ３、中間プレート４及びインジェクタ・ノズル５を備えるインジェクタ１を示す。これらの構成要素はすべてノズル挟扼ナット６によって共に保持される。インジェクタ・ノズル５はノズル・ニードル７を備え、同ノズル・ニードルはインジェクタ・ノズル５のノズル本体内で長手方向に変位可能に導かれ、該ニードルが有するクリアランス・フランクを介して燃料がノズル・プレチャンバ８からニードル先端へと流れることが可能とされる。ノズル・ニードル７の開口運動中、燃料は幾つかの噴射孔９から内燃機関の燃焼室内に噴射される。
【００１２】
ノズル・ニードル７はカラーを備え、該カラーに圧縮ばね１０が支持される。圧縮ばね１０の他端は制御スリーブ１１に支持され、該制御スリーブは中間プレート４の下面に当接する。制御スリーブ１１は、ノズル・ニードル７の上端面及び中間プレート４の下面により、制御室１２を画定する。制御室１２内にゆきわたる圧力がノズル・ニードルの運動制御に関係する。図２に示す燃料入口ボア１３を介して、一方では、燃料圧力がノズル・プレチャンバ８内で有効となり、ノズル・ニードル７の圧力ショルダを介してノズル・ニードル７の開口方向に圧力が加えられる。他方では、この燃料圧力が図２に示す入口チャネル１４及び入口スロットル１５を介して制御室１２内で作用し、圧力ばね１０の力に助勢されて、ノズル・ニードル７を閉位置に保持する。
【００１３】
次いで、電磁石１６の付勢によって、マグネット・アーマチュア１７とバルブ・ニードル１８とが接続し、それによってマグネット・アーマチュア１７が持ち上げられ、弁座１９が開かれる。制御室１２からの燃料は斯くして、出口スロットル２０及び開いた弁座１９から常圧の出口チャネル２１に流入することが可能とされる。ノズル・ニードル７の上端面に加えられた液圧力が斯くして減少することによって、ノズル・ニードル７が開かれる。斯様にして、ノズル・プレチャンバからの燃料は噴射孔９からエンジンの燃焼室に到達する。インジェクタ・ノズル５を開口状態として、高圧の燃料は入口スロットル１５を介して制御室１２に流入し、且つ同時に、その僅かに大きい分量が出口スロットル２０を介して流出する。いわゆる制御分量は常圧で出口チャネル２１に放出され、噴射された分量に加えてコモンレールから取られる。ノズル・ニードル７の開口速度は入口スロットル１５と出口スロットル２０の間の流量差によって求められる。
【００１４】
電磁石１６が遮断されると直ぐにマグネット・アーマチュア１７が圧力ばね２２の力によって圧下され、バルブ・ニードル１８が弁座１９に押圧される。斯様にして、燃料の出口経路が出口スロットル２０によって塞がれる。入口スロットル１５を介して、制御室１２内で燃料圧力が再び上昇し、圧力ばね１０の力によって減圧されノズル・ニードル７の圧力ショルダに加えられていた液圧を超える閉鎖力が創生される。ノズル・ニードル７によって噴射孔９への経路が閉じられ、噴射工程が終結する。
【００１５】
図１及び２に示したインジェクタ構成は、基本的に低粘度燃料に適するとされる。高粘度燃料の場合は、予熱を要し、そのために１５０℃に至る燃料加熱温度が必要とされる。更に、高粘度燃料は大抵の場合、不純物を含む割合が高く、そのために、所要の燃料加熱に加えてマグネチック・バルブを制御電流により加熱する結果、この構成要素が過剰に加熱され、且つこれを損傷する可能性もある。燃料の不純物はバルブ・ニードルが短期間で詰まる原因ともなり、いずれはバルブ・ニードル及び弁座を過剰に摩耗することになる。
【００１６】
この欠点を克服するため、図３に示す本発明による制御弁構成が創生された。弁座はこの場合には、バルブ・ボディ３の円筒状に空けられた空間２４内に設けられたバルブ・ブシュ２３内に配置される。バルブ・ブシュ２３は、この場合、図５に関して以下に更に詳細に説明するようにバルブ・ボディ３に押入若しくはバルブ・ボディ３内に設けられ空間２４の上限を成す面２５と中間プレート４の上端面の間に浮動誘導可能とされる。後者の場合は、心出しはバルブ・ニードル１８の下端に設けられた円錐状部２６の助勢により行われる。この円錐状部２６はバルブ・ブシュ２３の弁座に圧接され、バルブがこれに作用する液圧力により開いた状態においても浮動バルブ・ブシュ２３は永続的に中間プレートに接触保持される。バルブ・ブシュ２３は特に耐摩耗性良好な硬い金属により製作可能とされ、それによって、バルブ・ブシュ２３の弁座１９に過剰の摩耗が検出された場合にも、バルブ・ニードル１８と共に費用効果的な交換が達成可能とされよう。
【００１７】
既に述べた通り、重油で動作する内燃機関は燃料の加熱を要し、そのためにコモンレール・インジェクタに更に加熱負荷が掛かるであろう。燃料がその粘度を下げるために既に１５０℃に予熱されている上に、燃焼室内に突出しているノズル先端が高温の燃焼ガスによって熱せられる。余分の加熱はマグネチック・バルブのための制御電流によっても生起されよう。図４から分かるように、この場合には、インジェクタが絶えずモータ・オイルで洗浄されることによって特段に有利に冷却が成される。インジェクタ内に設けられた洗浄チャネルは図４に黒く示し、モータ・オイルはこれらのチャネルを介してノズル先端領域と、マグネチック・バルブのマグネット・アーマチュア１７も設けられるバルブ・ボディ３のチャンバ２９とに達する。更に、環状のリセスによってバルブ・ボディ３内のモータ・オイルはバルブ・ニードル１８のガイド内にも導かれ、斯くしてこの領域には沈積物が付着せず、重油に含まれる不純物も残らない。
【００１８】
図５は、バルブ・ブシュ２３が押入されたバルブ・ボディの断面を示す。高圧燃料を入口スロットル１５に供給し且つ燃料を出口スロットル２０を介してバルブ・ブシュ２３の弁座１９に排出するチャネルがバルブ・ボディ３の下側に組み込まれる。バルブ・ブシュ２３の円筒状外郭には幾つかの面が形成され、それらの面はバルブ・ブシュ２３の上側に設けられた溝と共に、クリアランス・フランクによって形成且つ画定された少なくとも１つの出口チャネル２８を介して出口スロットル２０から弁座への接続部となる。
【００１９】
図６は、環状の分岐ダクト２７を示すバルブ・ボディの断面を示し、該分岐ダクトによって漏れ燃料が弁座１９から上昇し、モータ・オイルが上方から漏れてバルブ・ニードル１８沿いに常圧出口に導かれるのが可能とされる。
【００２０】
図７は、浮動バルブ・ブシュを備えるバルブ・ボディの断面を示す。この場合には、出口スロットルからバルブ・ブシュの弁座への燃料の誘導はバルブ・ボディと浮動バルブ・ブシュ２３の間に設けられた中空円筒状空間を介して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術によるインジェクタの基本構造を示す図である。
【図２】従来技術によるインジェクタの基本構造を示す図である。
【図３】本発明による制御弁の第１の構成の断面図である。
【図４】本発明による制御弁及びインジェクタ冷却チャネルを含むインジェクタを示す図である。
【図５】押入されたバルブ・ブシュを備えるバルブ・ボディの断面図である。
【図６】図４で使用の制御弁の拡大図である。
【図７】制御弁の浮動バルブ・ブシュを備えるバルブ・ボディの構造図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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