(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射システムの燃料噴射装置において、分離要素を用いて燃料噴射弁（１）を支持するための燃料噴射弁（１）の取付構造であって、前記燃料噴射装置は、少なくとも１つの燃料噴射弁（１）と、大径部分及び小径部分を有することにより形成された肩部（２３）を有する前記燃料噴射弁（１）のための収容孔（２０）と、を備え、前記分離要素は、前記燃料噴射弁（１）の弁ハウジング（２２）と、前記収容孔（２０）の大径部分の内壁と、の間に導入される、前記燃料噴射弁（１）の取付構造において、
前記分離要素（２５）はリング状のリング部として実現され、前記リング部は、前記収容孔（２０）の前記肩部（２３）に載置される下方の端面（２６）を有し、及び、前記リング部は、上方の端面（２７）を有し、前記上方の端面（２７）は、径方向の外側から径方向の内側に向かって上昇しつつ、円錐状に又は追加的に球面状の湾曲を有して延びており、及び、前記燃料噴射弁（１）の前記弁ハウジング（２２）の、球面状に湾曲した又は円錐状の肩部端面（２１）と接触し、
前記分離要素（２５）の最大直径部には、平面を有する複数の薄型の事前センタリングノーズ部（３０ａ）が形成され、前記事前センタリングノーズ部（３０ａ）の前記平面が、前記分離要素（２５）の前記リング部の外周面から前記下方の端面（２６）に沿うように備えられていることを特徴とすることを特徴とする、燃料噴射弁の取付構造。
【請求項２】
前記分離要素（２５）は、射出成形されたプラスチック要素、又は、冷間成形されたアルミニウム要素であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項３】
前記分離要素（２５）は、径方向における、前記燃料噴射弁（１）の側に内方遊隙が存在し、径方向における、前記収容孔（２０）の前記大径部分の内壁の側に外方遊隙が存在するように、組み込まれており、前記外方遊隙が前記内方遊隙よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項４】
前記分離要素（２５）の内側及び外側のリング状の側面への前記上方の端面（２７）及び前記下方の端面（２６）の各移行部は、丸く面取りされていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項５】
外周面で径方向に突出する少なくとも１つのガイド要素（３０）が設けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項６】
前記ガイド要素（３０）は、ノーズ状に突出するガイドフランジ部の形態による３〜１２個のガイド要素（３０）であることを特徴とする、請求項５に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項７】
前記分離要素（２５）のための脱落防止部として、止め輪（２９）が設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項８】
前記止め輪（２９）は、環状の、ほぼ平坦なリングカラー部（３１）を有し、前記リングカラー部（３１）から、円周に分散した複数の舌状支持部（３２）が、曲げられて伸びていることを特徴とする、請求項７に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項９】
前記上方の端面（２７）が、径方向の外側から径方向の内側に向かって上昇しつつ、円錐状に延びる場合において、
前記分離要素（２５）は、円錐状に延びるその上方の端面（２７）の領域で、公差補正のために、前記燃料噴射弁（１）との変向可能又は傾動可能な連結を行うことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項１０】
前記燃料噴射弁（１）のための前記収容孔（２０）は、シリンダヘッド（９）の内部に形成され、前記収容孔（２０）は肩部（２３）を有し、前記肩部（２３）は、前記収容孔（２０）の伸張方向に対して直交して延びており、前記肩部（２３）には前記分離要素（２５）が載置されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項１１】
前記燃料噴射装置は、前記内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するための燃料噴射装置であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項１２】
前記リング部は、閉じたリング部であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【請求項１３】
軸方向に突出するカラー部（３８）が前記分離要素（２５）に設けられ、
前記カラー部（３８）は、外周面に、前記収容孔（２０）の小径部分の内壁に適合するリング状のガイド部（３９）を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の前提部に記載の燃料噴射装置のための分離要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１には、従来技術で公知の燃料噴射装置が例示されており、ここでは、内燃機関のシリンダヘッドの収容孔の中に組み込まれた燃料噴射弁に、平坦な中間要素が設けられている。公知のやり方で、このような中間要素が、平座金の形態による支持要素として、シリンダヘッドの収容孔の肩部に載置される。このような中間要素によって、製作公差及び組立公差が補正され、燃料噴射弁が軽く傾いた際にも、横方向の力が掛からない支持が保証される。燃料噴射装置は、特に、混合気圧縮型の火花点火式内燃機関の燃料噴射システムでの使用に適している。
【０００３】
燃料噴射装置のための簡素な中間要素の他の形態が、既に独国特許出願公開第１０１０８４６６号明細書に開示されている。中間要素は、環状の横断面を有する座金であり、この座金は、燃料噴射弁とシリンダヘッドの内部の収容孔の内壁とが切頭円錐状に延びる領域内に配置されており、燃料噴射弁の支承及び支持のための補正要素として機能する。
【０００４】
より複雑で製造時に明らかにより多くのコストが掛かる、燃料噴射装置のための中間要素が、独国特許出願公開第１００２７６６２号明細書、独国特許出願公開第１００３８７６３号明細書、及び欧州特許出願公開第１２２３３３７号明細書に開示されている。上記中間要素は、これらが全て、複数の構成要素から構成され又は多層に構成されており、部分的にはシール機能及び緩衝機能を果たすという点で卓越している。独国特許出願公開第１００２７６６２号明細書に開示された中間要素は、ベース支持体を備え、このベース支持体では、燃料噴射弁のノズル本体が貫通するシール手段が使用されている。独国特許出願公開第１００３８７６３号明細書には、多層の補正要素が開示されており、この補正要素は、２つの硬いリング部と、その間にサンドイッチ状に配置された弾性の中間リング部と、で構成される。この補正要素によって、比較的大きな角度範囲に亘る収容孔の軸線に対する燃料噴射弁の傾動が可能となり、さらに、収容孔の中心軸線からの燃料噴射弁の径方向の変位が可能となる。
【０００５】
同じように多層の中間要素が、欧州特許出願公開第１２２３３３７号明細書にも開示されており、ここでは、上記中間要素は、緩衝材から成る複数の平座金で構成されている。その際に、燃料噴射弁の駆動により生じる振動及び騒音の騒音緩衝が可能となるように、金属、ゴム、又はＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ポリテトラフルオロエチレン）から成る緩衝材が選択されて設計されている。しかしながら、中間要素は、所望の緩衝効果を得るために、４〜６層を含んでいる必要がある。
【０００６】
騒音放出を低減するために、米国特許出願公開６００９８５６号明細書ではさらに、燃料噴射弁をスリーブで包囲し、発生した隙間の空間を、弾性の騒音緩衝材で充填することが提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
但し、この形態による騒音緩衝には、非常に費用が掛り、組立に手間が掛り、さらに高コストである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の固有の特徴を備えた、燃料噴射装置のための本発明に係る分離要素には、非常に簡単な構造形態で、改善された騒音緩衝が達成されるという利点がある。分離要素は、漸進的な非線形のばね特性を有し、このばね特性によって、燃料直接噴射用のインジェクタを備える燃料噴射装置に分離要素が組み込まれた際には、複数のポジティブで有利な観点が得られる。アイドルポイントでの分離要素の低い剛性によって、シリンダヘッドからの燃料噴射弁の効果的な分離が可能となり、これにより、騒音が酷いアイドル駆動時に、シリンダヘッドから発せられる騒音が明らかに低減される。公称システム圧力下での高い剛性によって、車両の稼働中の燃料噴射弁の移動が全体的に小さくなり、これにより、一方では、燃料レールに対する燃焼室密閉部及びシール部として機能するガスケットの耐久性が保証され、他方では、燃焼室内での燃料噴霧の安定的な噴霧点が保証されるが、このことは、幾つかの燃焼方法の安定性のためには決定的である。
【０００９】
分離要素は、低い全高により卓越しており、これにより、設置空間が小さい際にも分離要素が使用されうる。さらに、分離要素は、高温でも耐疲労性が高い。分離要素は、製造技術的には非常に簡単かつ低コストで製造可能である。さらに燃料噴射弁及び分離要素から成るシステムの全ての実装が、簡単かつ迅速に取り付けられ又は取り外されうる。
【００１０】
従属請求項に記載された措置によって、請求項１に示された燃料噴射装置の有利な発展形態及び改善策が可能である。
【００１１】
特に有利に、公差補正のための、幾何学形状的に可能となる燃料噴射弁の傾動可能性（Ｖｅｒｋｉｐｐｂａｒｋｅｉｔ）又は変向可能性（Ｓｃｈｗｅｎｋｂａｒｋｅｉｔ）の他に、ガイド要素がさらに分離要素に設けられ、その際に、シリンダヘッドの収容孔内の分離要素の側方ガイド部によって、高負荷が掛かった状態で接触の場合の剛性が高められる。非常に小さな遊隙が設けられた、シリンダヘッドの内部の上記の特別な外側ガイド部によって、公差の状況が最適に形成される。燃料噴射弁が駆動時に、例えば温度に条件付けられた膨張による負荷が掛かった状態で通常よりもさらに傾く場合には、このことは、分離要素がシリンダヘッドに対して相対的には径方向に移動できないために可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の実施例が、図面に簡素化されて示されており、以下の明細書の記載において詳細に解説される。
【図１】ディスク状の中間要素を含む公知の実現による燃料噴射弁を部分的に示す。
【図２】通常のばね−質量−緩衝系を表した、燃料直接噴射におけるシリンダヘッド内での燃料噴射弁の支持の機械的な等価回路図を示す。
【図３】共振振動数ｆＲの範囲内の低い振動数での増幅と、分離振動数ｆＥを上回る分離範囲と、が示された、図２に示されたばね−質量−緩衝系の伝達特性を示す。
【図４】燃料噴射弁の近傍の、図１に示されたディスク状の中間要素の領域に組み込まれた状態での本発明の実施形態に係る分離要素の断面図を示す。
【図５】一構成要素としての本発明の実施形態に係る分離要素を斜めから見た上面図を示す。
【図６】一構成要素としての止め輪を斜めから見た上面図を示す。
【図７】一構成要素としての代替的な本発明の実施形態に係る分離要素を斜めから見た上面図を示す。
【図８】一構成要素としての代替的な本発明の実施形態に係る分離要素を斜めから見た底面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の理解のために、以下では図１を用いて、公知の実施形態による燃料噴射装置を詳細に説明する。図１には、一実施例として、混合気圧縮型の火花点火式内燃機関の燃料噴射システムのための噴射弁１の形態による弁の側面図が示されている。燃料噴射弁１は、燃料噴射装置の構成要素である。下流側の末端では、内燃機関の燃焼室２５へと燃料を直接噴射する直噴用噴射弁の形態により実現された燃料噴射弁１が、シリンダヘッド９の収容孔２０の中に組み込まれている。特にテフロン（登録商標）製のガスケット２によって、シリンダヘッド９の収容孔２０の内壁に対する燃料噴射弁１の最適な密封がもたらされる。
【００１４】
弁ハウジング２２の付設部２１と、収容孔２０の、例えば当該収容孔２０の長手方向の伸長に対して直交して延びる肩部２３と、の間には、平座金の形態による支持要素として実現された平坦な中間要素２４が挿入されている。このような中間要素２４によって、製作公差及び組立公差が補正され、燃料噴射弁１が軽く傾いた際にも横方向の力が掛からない支持が保証される。
【００１５】
燃料噴射弁１は、その入り口側の末端３に、燃料分配管（燃料レール）４への差込接続部を有し、差込み接続部は、燃料分配管４の、断面が示された接続管片６と、燃料噴射弁１の入口管片７と、の間のガスケット５によって密封されている。燃料噴射弁１は、燃料分配管４の接続管片６の収容開口部１２に差し込まれている。その際に、接続管片６は、元の燃料分配管４から例えば一体に出ており、収容開口部１２の上流側には、直径がより小さな流れ開口部１５を有し、この流れ開口部１５を介して、燃料噴射弁１への燃料の流入が起きる。燃料噴射弁１は、燃料噴射弁１を操作するための電気接触のための電気コネクタ８を有する。
【００１６】
径方向の力が掛からないように、燃料噴射弁１と燃料分配管４との互いの間隔を十分に取り、燃料噴射弁１をシリンダヘッドの収容孔に確実に押さえつけるために、押さえ部１０が、燃料噴射弁１と接続管片７との間に設けられる。押さえ部１０は、Ｕ字状の構成要素として、例えばプレス曲げ加工部として実現される。押さえ部１０は、部分環形状のベース要素１１を有し、このベース要素１１から湾曲して、押さえ付け湾曲部１３が延びている。押さえ付け湾曲部１３は、組み込まれた状態で、燃料分配管４の接続管片６の下流側の端面１４に接触する。
【００１７】
本発明の課題は、公知の中間要素による解決策に対して、一方では、簡単なやり方で中間要素２４の合目的的な設計及び幾何学的形状によって、改善された騒音緩衝を達成し、特に騒音が酷いアイドル駆動時の事態を解消し、他方では、１°までの燃料噴射弁の傾動を許容する公差補正と、温度による影響下での横方向の力が掛からない駆動と、を簡単かつ低コストで可能にすることである。直接的な高圧噴射における燃料噴射弁１の決定的な騒音源は、弁の駆動中にシリンダヘッド９へと導入された力（固体伝播音）であり、この力が、シリンダヘッド９への構造的刺激に繋がり、シリンダヘッド９から空気伝播音として発せられる。従って、騒音改善を達成するために、シリンダヘッド９に導入される力を最小にすることが目指される。このことは、噴射に起因する力の低減の他に、燃料噴射弁１とシリンダヘッド９との間の伝達特性に影響を与えることによっても達成されうる。
【００１８】
機械的な意味では、シリンダヘッド９の収容孔２０内のパッシブな（ｐａｓｓｉｖ）中間要素２４での燃料噴射弁１の支承は、図２に示すように、通常のばね−質量−緩衝系として表される。ここでは、シリンダヘッド９の質量Ｍは、燃料噴射弁１の質量ｍに対して、第一次近似では無限に大きいと仮定されうる。このような系の伝達特性は、共振振動数ｆＲより低い範囲内の振動数での増幅と、分離振動数ｆＥを上回る範囲での分離と、により特徴付けられる（図３参照）。
【００１９】
本発明の目的は、特に車両のアイドル駆動時の騒音低減のために、弾性的な分離を優先的に利用して中間要素２４を設計することである。その際に、本発明は、一方では、可変的な作動圧力による燃料直接噴射における典型的な要件及び境界条件に考慮した、適切なばね特性の定義及び設計を含み、他方では、そのように定義されたばね特性の特徴を反映することが可能であり簡単な幾何学形状的パラメータの選択を介して噴射システムの固有の境界条件に対して適合されうる中間要素２４の設計を含む。
【００２０】
環形状に、特に閉じたリング部として実現され断面がクッション状に実現された本発明に係る分離要素２５の小さいばね定数ｃを利用した、シリンダヘッド９からの燃料噴射弁１の分離は、狭い設置空間の他に、エンジン稼働中の燃料噴射弁１の許容される最大移動の制限によって困難となる。車両では、典型的に、以下のような準静的負荷状態が発生する。即ち、
１．組み立ての後に押さえ部１０により印加される静的な押さえ力ＦＮＨ、
２．アイドル作動圧力で存在する力ＦＬ、及び、
３．公称システム圧力で存在する力ＦＳｙｓ
【００２１】
燃料直接噴射の典型的な境界条件（小さな設置空間、大きな力、燃料噴射弁１の小さな軸方向総移動量）下での騒音遮断対策を、簡単で安価なやり方で実施しうるために、分離要素２５は、本発明に基づいて、そのリング状の形状に沿ってクッション状の断面を有しながら、以下のように形成されており、即ち、例えばほぼ平坦な下方の端面２６であって、シリンダヘッド９の内部の収容孔２０の肩部２３に載置される上記下方の端面２６が設けられ、及び、径方向に外側から径方向に内側に向かって円錐状に上昇しつつ延びる上方の端面２７であって、燃料噴射弁１の弁ハウジング２２の、球面状に湾曲し又は円錐状若しくはコーン状に延びる肩部端面２１と接触する上記上方の端面２７が設けられるように、形成されている。分離要素２５の上方の端面２７は、その円錐状の上昇部の他に、さらに球面状の湾曲を有することが可能であり、その際に、接触領域には非常に大きな半径が存在する。
【００２２】
図４は、燃料噴射弁１の近傍の、図１に示されたディスク状の中間要素２４の領域に組み込まれた状態での、本実施形態に係る分離要素２５の断面図を示しており、ここでは、中間要素２４が、本実施形態に係る分離要素２５と置換されている。
【００２３】
示される実施例では、分離要素２５は、その上側に、円錐状又はコーン状に延びる端面２７を有し、この端面２７は、組み込まれた状態において、燃料噴射弁１の弁ハウジング２２の肩部端面２１であって、ボール状若しくは球面状に実現され、凸面状に湾曲し、又は円錐状をした上記肩部端面２１と対応している。その際に、弁ハウジング２２の肩部端面２１は、径方向に外側に向かって伸びる肩部２８に形成されており、この肩部２８は、自身と収容孔２０の肩部２３との間に既に、分離要素２５のための或る程度の小空間（Ｋａｍｍｅｒｕｎｇ）を確保している。弁ハウジング２２の肩部端面２１は、一貫して球面状に湾曲して延びている必要はない。即ち、そのような成形は、分離要素２５の円錐状に延びる端面２７との接触領域内に施すだけで十分である。分離要素２５の２つの内側及び外側のリング状外被面への上方の端面２７及び下方の端面２６の各移行部は、丸く面取りされうる。弁ハウジング２２の球面状に湾曲した肩部端面２１と、分離要素２５の円錐状又はコーン状に延びる端面２７と、に設けられた湾曲部の、鈍角又は大きな半径という本実施形態に係る幾何学的形状が、径方向に内側に向かって燃料噴射弁１に対しては比較的大きな遊隙が設けられ、径方向に外側に向かって収容孔２０の内壁に対しては非常に小さな遊隙が設けられ、シリンダヘッド９の内部の収容孔２０の内壁の近傍の、特に図５の図を介して明らかにされる分離要素２５の外側ガイド部と関連して、射出成形可能なプラスチック要素又は冷間成形されたアルミニウム要素の使用を可能とする。このような分離要素２５は、安価で製造され、所望のやり方で固体伝播音を遮断する。
【００２４】
弁ハウジング２２の僅かに凸面状に湾曲した肩部端面２１と協働して、公差補正のための変向可能又は傾動可能な連結が生じる。許容される製造変動の枠組みにおいて、燃料噴射弁１と収容孔２０との間にずれが生じた際には、燃料噴射弁１が軽く傾いたポジションとなりうる。燃料噴射弁１と分離要素２５との間の変向可能な連結によって、燃料噴射弁１が傾いた際の横方向の力がほぼ回避される。円錐／円錐、円錐／球、又は、球／球という弁ハウジング２２と分離要素２５との組み合わせが、本発明に基づいて構想されうる。
【００２５】
分離要素２５のための脱落防止部として、止め輪２９が機能しうる。この止め輪２９は、分離要素２５の下方に配置されており、その際に分離要素２５を僅かな間隔を置いて下方から把持しており、かつ、燃料噴射弁１の弁ハウジング２２に固定されている。このようにして、燃料噴射弁１がアセンブリとして分離要素２５と一緒に収容孔２０に挿着されることが保証されうる。
【００２６】
図５は、一構成要素としての本実施形態に係る分離要素２５を斜めから見た上面図を示している。分離要素２５の、円錐状又はコーン状に延びる上方の端面２７とともに、以下の事柄が特別な設計特徴として認められる。即ち、外周面で径方向に突出する少なくとも１つのガイド要素３０が、特に、ノーズ状に突出するガイドフランジ部の形態による３〜１２個のガイド要素３０が設けられていることが認められる。非常に小さな遊隙が設けられた、シリンダヘッド９の収容孔２０内の分離要素２５のこの特別な外側ガイド部によって、公差状況が最適に形成される。このことは、燃料噴射弁１が駆動時に、例えば温度に条件付けられた膨張による負荷が掛かった状態で通常よりもさらに傾く場合に、分離要素２５がシリンダヘッド９に対して相対的に半径方向には移動できないために達成される。
【００２７】
図６は、一構成要素としての任意の止め輪２９を斜めから見た上面図を示している。この止め輪９は、例えば、閉じたリング部として実現され、その断面は屈曲を描いている。その際に、上方の、ほぼ平坦なリングカラー部３１が環状に形成され、このリングカラー部３１から、円周に分散した複数の舌状支持部３２が、曲げられて（ａｂｇｅｗｉｎｋｅｌｔ）伸びており、この舌状支持部３２が、弁ハウジング２２に当接する。止め輪２９は、他の構造形態でも実現可能であり、分離要素２５と他の形態による間隔を取って、燃料噴射弁１の外周面に配置されうる。特に、止め輪２９は、その外形輪郭による様々な機能範囲を備えた、コンパクトかつ中実で一貫したプラスチックリング部として実現されうる。
【００２８】
代替的な分離要素２５が、図７及び図８に示されている。分離要素２５に設けられたカラー部３８であって、収容孔２０の肩部２３を超えて止め輪２９の方向に突出しており、傾斜を付けて実現された上記カラー部３８によって、傾動の場合の分離要素２５のより良好な安定化がもたらされ、又は、止め輪２９の径方向の寸法が小さくても分離要素２５がカラー部３８の領域内で既に確実に下から把持されるため、止め輪２９の非常にコンパクトな実現が可能となる。分離要素２５の、直径が最大の伸長領域に設けられたガイド要素３０の代わりに、このようなリング状のガイド要素３９が、直径がより小さいカラー部３８の外径部に設けられうる。即ち、ガイド要素３９は、カラー部３８の、外側の円筒状のリング状領域であり、径方向の位置決めのために、肩部２３の下方のシリンダヘッド９の内部の収容孔２０の内壁と対応している。より大きな直径部に設けられた径方向のガイド要素３０は、もはや必要ではない。収容孔２０内に分離要素２５と共に燃料噴射弁１を取り付ける際に、ガイド要素３９を有するカラー部３８を収容孔２０へと正確に導入しうるために、ガイド要素３０の代わりに、複数の例えば４個の事前センタリングノーズ部３０ａを分離要素２５の最大直径部に形成することが有効となりうる。カラー部３８によって、止め輪２９を介した分離要素２５の固定が、幾何学形状的かつ機能的に最適に行われる。なぜならば、低コストで製造及び組立が可能であり、僅かな設置空間しか必要ではなく、僅かな変向のために必要な遊隙が可能となるからである。
【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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【図８】
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