(57)【要約】  【課題】本発明による燃料噴射装置用絶縁要素は、特に、騒音の少ない構造が実現されていることを特徴としている。  【解決手段】燃料噴射装置は、少なくとも１つの燃料噴射弁（１）と、該燃料噴射弁（１）のためにシリンダヘッド（９）内に設けられた受容孔（２０）と、前記燃料噴射弁（１）の弁箱（２２）と前記受容孔（２０）の壁部との間に設けられた前記絶縁要素（３０）とを含んでいる。前記絶縁要素（３０）は、外側リング（３１）と内側リング（３２）との間にカプセリングされて設けられる内側絶縁リング（３３）を含んでいる。この場合、前記外側リング（３１）は前記燃料噴射弁（１）のほうへ方向づけられ、前記内側リング（３２）は前記受容孔（２０）の前記壁部のほうへ方向づけられ、その結果前記絶縁要素（３０）の取り付け状態でこれら部材（３１／１；３２／９）は対応的に当接する。前記燃料噴射装置は、特に混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料室内に燃料を直接噴射するために適している。  【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関の、特に燃料を燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射設備用燃料噴射装置のための、複数の部材から成る絶縁要素であって、前記燃料噴射装置が、少なくとも１つの燃料噴射弁（１）と、該燃料噴射弁（１）のための受容孔（２０）とを含み、前記絶縁要素（３０）が前記燃料噴射弁（１）の弁箱（２２）と前記受容孔（２０）の壁部との間に挿入され、且つ前記絶縁要素（３０）が外側リング（３１）と内側リング（３２）との間にカプセリングされて設けられる内側絶縁リング（３３）を含んでいる、前記絶縁要素において、
前記外側リング（３１）が前記燃料噴射弁（１）のほうへ方向づけられ、前記内側リング（３２）が前記受容孔（２０）の前記壁部のほうへ方向づけられ、前記絶縁要素（３０）の取り付け状態でこれら部材（３１／１；３２／９）が対応的に当接することを特徴とする絶縁要素。
【請求項２】
前記絶縁リング（３３）がリング状のワイヤーメッシュ、ワイヤーメリヤスまたはワイヤーニットであることを特徴とする、請求項１に記載の絶縁要素。
【請求項３】
前記内側リング（３２）が薄壁に形成され、内面（３５）にリングディスク状の面を有し、下面（３６）に平らな支持面を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の絶縁要素。
【請求項４】
前記内側リング（３２）の前記内面（３５）が弾性要素（３７）を有していることを特徴とする、請求項３に記載の絶縁要素。
【請求項５】
前記弾性要素（３７）が弾性バックル状に実施されていることを特徴とする、請求項４に記載の絶縁要素。
【請求項６】
前記外側リング（３１）が、外面（３８）にリングディスク状の面を有し、上面（３９）にインジェクタ側支持面を有していることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の絶縁要素。
【請求項７】
前記上面（３９）の前記インジェクタ側支持面がボール状または球面状に、凸状に湾曲して延在していることを特徴とする、請求項６に記載の絶縁要素。
【請求項８】
外側リング（３１）と絶縁リング（３３）との間に、および／または、内側リング（３２）と絶縁リング（３３）との間に、位置固定用に設置された少なくとも１つの溶接継目（４０）が設けられていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の絶縁要素。
【請求項９】
前記燃料噴射弁（１）のための前記受容孔（２０）がシリンダヘッド（９）内に形成され、前記受容孔（２０）が該受容孔（２０）の延在部に対し垂直に延在している肩部（２３）を有し、該肩部上に前記内側リング（３２）が載置されていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の絶縁要素。
【請求項１０】
前記燃料噴射弁（１）の前記弁箱（２２）が、前記絶縁要素（３０）の当接領域に円錐状の外側輪郭を備え、該円錐状の外側輪郭で前記外側リング（３１）が支持されていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の絶縁要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項に記載の種類の、特に燃料噴射装置のための複数の部材から成る絶縁要素に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１には、技術水準から公知の燃料噴射装置が例示されている。この燃料噴射装置では、内燃機関のシリンダヘッドの受容孔に組み込まれている燃料噴射弁に、平らな中間要素が設けられている。支持要素としてのこのような中間要素は、平座金の形態でシリンダヘッドの受容穴の肩部上に公知の態様で置かれている。このような中間要素により製造公差および組み立て公差が補償され、燃料噴射弁がわずかにずれていても横力が生じない支持が確保される。燃料噴射装置は、特に混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射設備で使用するために適している。
【０００３】
燃料噴射装置の他の種類の簡単な中間要素は特許文献１から知られている。この中間要素は円形横断面を備えた座金であり、燃料噴射弁とシリンダヘッド内の受容穴の壁との双方が切頭円錐状に延在している領域に配置され、燃料噴射弁を支承および支持するための補償要素として用いられる。
【０００４】
複雑な構成で、製造の点で明らかにコストを要する燃料噴射装置用中間要素は、とりわけ特許文献２、特許文献３、特許文献４からも知られている。これらの中間要素の特徴は、ともに複数の部分から構成され、または、多層的に構成されており、部分的に密封機能および緩衝機能を果たすべきものであることにある。特許文献２から公知の中間要素はベース・担持体を含み、該ベース・担持体内に、燃料噴射弁のノズル体が貫通する密封手段が挿着されている。特許文献３からは多層補償要素が公知であり、この多層補償要素は、堅い２つのリングと、それらの間にサンドイッチ状に配置された弾性中間リングとから構成されている。この補償要素は、比較的大きな角度範囲にわたって受容孔の軸線に対する燃料噴射弁の傾動を可能にするとともに、受容孔の中心軸線から燃料噴射弁を半径方向へ変位させることをも可能にする。
【０００５】
同様に多層の中間要素は特許文献４から知られている。この中間要素は、緩衝材から成る複数の平座金から構成されている。金属、ゴムまたはＰＴＦＥから成る緩衝材は、燃料噴射弁の作動によって生じる振動および騒音の緩衝が可能であるように選定され、構成されている。しかしながら、この中間要素は所望の緩衝効果を得るために４層ないし６層を含んでいなければならない。
【０００６】
さらに、騒音放出を減少させるため、特許文献５は、燃料噴射弁をスリーブで取り囲み、生じた中間空間を騒音緩衝弾性体で充填することを提案している。しかしながら、この種の騒音緩衝は非常にコストがかかり、組み立てが面倒であり、高価である。
【０００７】
さらに、特許文献６および特許文献７から、燃料噴射装置用の切り離し要素または緩衝要素が知られている。切り離し要素または緩衝要素は複数の部材から実施されていることを特徴としており、この場合内側の金属クッションはワイヤーメッシュ、ワイヤーメリヤスまたはワイヤーニットとして外側リング内にカプセリングされて設けられている。切り離し要素または緩衝要素の内側リングは常に燃料噴射弁に当接しており、他方切り離し要素または緩衝要素の外側リングはシリンダヘッドの受容孔の肩部に当接している。外側リングと内側リングとはそれぞれＬ−プロファイルを備えた、横断面にて長方形の簡単なメタルシートリングである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１０８４６６Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００２７６６２Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１００３８７６３Ａ１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１２２３３３７Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第６００９８５６Ａ号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２００６００９０９４Ａ１号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１０２００８０４８１７３Ａ１号明細書
【発明の概要】
【０００９】
請求項１の特徴ある構成要件を備えた、本発明による燃料噴射装置用絶縁要素には、非常に簡潔な構成で騒音緩衝が改善されるという利点がある。本発明によれば、絶縁要素は漸進的非直線弾性特性曲線を有し、該漸進的非直線弾性特性曲線により、燃料直噴用インジェクタを備えた燃料噴射装置に絶縁要素を組み込むと、いくつかのポジティブかつ有利な特徴が得られる。
【００１０】
本発明による絶縁要素には、絶縁リング上での外側リングの支持が公知の解決手段に比べて外側リングの撓みを少なくさせ、外側リングの剛性をより大きくさせるという利点がある。外側リングの剛性が大きいことにより、これよりも剛性がかなり小さなワイヤーメッシュから成る絶縁リングだけを介して弾性特性曲線を設定できる。従って、理想的には、これら２つの部材の組み合わせで所望の漸進的弾性特性曲線を生成させることができる（低い作動圧／負荷で低い剛性、高いシステム圧で高い剛性）。さらに、場合によっては位置固定用に設けられる、外側リングと絶縁リングとの間または内側リングと絶縁リングとの間の溶接継ぎ目に対する応力を軽減させることができる。総じて、複数の部材から成る絶縁要素の個々の部材の曲げ応力が低減される。
【００１１】
本発明による複数の部材から成る絶縁要素により、燃料噴射中にインジェクタに起因して発生する騒音を、関連した振動数範囲での燃料噴射弁からシリンダヘッドへの力伝達を減少させることにより、著しく低減させることが得られる。弾性のある絶縁要素は絶縁特性と緩衝特性との双方を有している。シリンダヘッドに対し燃料噴射弁を非常にわずかな公差と（燃焼室側またはフュエルレール側での）弁パッキンの小さな荷重とで正確に位置決めすることが可能である。絶縁要素は、塑性変形を実施することなく、インジェクタの全寿命にわたって該絶縁要素の反復可能な弾性変形を可能にする。絶縁システムは、インジェクタの運動の制限のもとで絶縁機能の最大化を可能にする。
【００１２】
有利な態様では、本発明による絶縁要素の弾性特性曲線は、特に絶縁リングの幾何学的パラメータを適合させることによって合目的に漸進的に設定することができる。
【００１３】
従属請求項に記載した処置により、請求項１に記載した絶縁要素の有利な更なる構成および改善が可能である。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態が図面に簡略に図示されており、以下の説明で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ディスク状の中間要素を備えた公知の実施態様の燃料噴射装置の部分図である。
【図２】通常のばね質量緩衝系である燃料直噴におけるシリンダヘッド内の燃料噴射弁の支持を示す機械的等価回路図である。
【図３】共鳴振動数ｆＲの範囲で低振動数のときに増幅をおこない、切り離し振動数ｆＥよりも上に絶縁範囲を備えている、図２に示したばね質量緩衝系の伝達特性を示す図である。
【図４】アイドリング作動時に小さな剛性ＳＮＶＨを備え、名目システム圧ＦＳｙｓで大きな剛性を持つ、作動点に依存して異なる剛性を実現するための漸進的非直線弾性特性曲線である。
【図５】燃料噴射装置に使用可能な本発明による複数の部材から成る絶縁要素の部分横断面図である。
【図６】本発明による絶縁要素を、図１に示したディスク状中間要素の領域で燃料噴射弁に取り付けた状況で示した部分横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の理解のために、図１を用いて燃料噴射装置の公知の実施態様を詳細に説明する。図１には、１実施態様として、混合気圧縮型火花点火式内燃機関の燃料噴射設備用噴射弁１の形態の弁が側面図で図示されている。燃料噴射弁１は燃料噴射装置の一部である。燃料を内燃機関の燃焼室２５内へ直接噴射するための直噴噴射弁の形態で実施されている噴射弁１は、下流側の一端でもってシリンダヘッド９の受容孔２０に組み込まれている。特にテフロン（登録商標）から成るパッキンリング２は、燃料噴射弁１をシリンダヘッド９の受容孔２０の壁に対し最適に密封する用を成している。
【００１７】
弁箱２２の段部２１と、受容孔２０の、たとえば該受容孔２０の長手方向延在部に対し直角に延在している肩部２３との間には、支持要素として平座金の形態で実施されている平坦な中間要素２４が挿入されている。このような中間要素２４により製造公差および組み立て公差が補償され、燃料噴射弁１の位置がわずかにずれていても、横力が作用しない支持が確保される。
【００１８】
燃料噴射弁１は、その供給側端部３に、燃料分配管（フュエルレール）４のためのプラグコネクタ部を有し、該プラグコネクタ部は、断面で図示されている燃料分配管４の接続部６と燃料噴射弁１の供給用接続部７との間にあるパッキンリング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の接続部６の受容穴１２に押し込まれている。この場合、接続部６は本来の燃料分配管４からたとえば一体に出ており、受容穴１２の上流側に小径の流動穴１５を有し、該流動穴を介して燃料噴射弁１への流動が行なわれる。燃料噴射弁１は、該燃料噴射弁１を操作するために電気接触させるための電気接続プラグ８を有している。
【００１９】
燃料噴射弁１と燃料分配管４とを、半径方向に力が作用しないように互いに十分間隔を持たせ、燃料噴射弁１をシリンダヘッドの受容孔に確実に押さえつけておくために、燃料噴射弁１と接続部６との間に押さえ部材１０が設けられている。押さえ部材１０は湾曲状部材として実施され、たとえば押し抜き曲げ部材として実施されている。押さえ部材１０は部分リング状の基本要素１１を有し、該基本要素を起点として押さえ部材湾曲部１３が湾曲して延在し、該押さえ部材湾曲部は組み込み状態で接続部６の下流側端面１４において燃料分配管４に当接する。
【００２０】
本発明の課題は、中間要素２４の合目的な構成および幾何学的構成によって、とりわけ騒音臨界のアイドリング作動時に公知の中間要素解決手段に比べて簡単に騒音減少を改善することである。高圧直噴時での燃料噴射弁１の主要な騒音源は、弁が作動している間にシリンダヘッド９に導入される力であり（固体伝播音）、この力がシリンダヘッド９を構造的に刺激して該シリンダヘッドから空気音として放出される。それ故、騒音を改善するため、シリンダヘッド９内に導入される力を最小にするべきである。これは、噴射によって生じる力を減少させる以外に、燃料噴射弁１とシリンダヘッド９との間での伝達特性を制御することによって達成できる。
【００２１】
受動的中間要素２４上の燃料噴射弁１をシリンダヘッド９の受容孔２０内で支持することは、機械的な意味では、図２に図示したように通常のばね質量緩衝系として構成することができる。この場合、シリンダヘッド９の質量Ｍは燃料噴射弁１の質量ｍに比べて、第１近似では無限に大きいと想定することができる。このような系の伝達特性は、共振振動数ｆＲの範囲での低振動数時の増幅と、切り離し振動数ｆＥよりも上にある絶縁範囲とを特徴としている（図３を参照）。
【００２２】
本発明の目的は、弾性絶縁（切り離し）を優先的に使用して、特に車両のアイドリング作動時における騒音を減少させるように、中間要素２４を構成することである。この場合本発明は、一方では、可変作動圧による燃料直噴時の典型的な必要条件および境界条件を考慮して適当な弾性特性曲線を定義し構成することを含み、他方では、このようにして定義された弾性特性曲線の特徴を反映し、簡潔な幾何学的パラメータの選択を介して、噴射系の特殊な境界条件に適合させることができるように中間要素２４を構成することを含んでいる。
【００２３】
本発明による複数の部分から成る絶縁要素３０の小さな弾性剛性ｃを用いたシリンダヘッド９からの燃料噴射弁１の切り離しは、狭い構成空間以外に、エンジン作動中に燃料噴射弁１の許容最大運動を制限することによって困難になる。図４からわかるように、車両においては典型的に以下の準静的負荷状態が発生する。
【００２４】
１．組み立て後に押さえ部材１０によってもたらされる静的押さえ力ＦＮＨ
２．アイドリング作動圧で存在する力ＦＬ
３．標準システム圧で存在する力ＦＳｙｓ
【００２５】
中間要素２４としての通常の支持要素は、前述した力範囲内で直線的な弾性特性曲線を有している。その結果、アイドリング作動時の目標切り離し点での中間要素２４の剛性は、上で定義した燃料噴射弁１の最大許容運動に対応していなければならず、効果的な切り離しのためには大きすぎる。名目的な作動圧は将来さらに増大すると想像されるので、この問題はさらに大きくなる。
【００２６】
この対立的問題を解消するため、本発明によれば、図４に略図で示したように、絶縁要素３０に対し、漸進的に推移する非直線弾性特性曲線が提案される。この弾性特性曲線の特徴により、アイドリング作動時に小さな弾性剛性（ＳＮＶＨ）を用いた騒音切り離しが可能になるとともに、剛性が急速に上昇することによってアイドリング圧とシステム圧との間での燃料噴射弁１の最大運動の維持が可能になる。
【００２７】
燃料直噴の典型的な境界条件（燃料噴射弁１の構成空間は小、力は大、全体運動は小）での非直線弾性特性曲線を最適に実現できるようにするため、本発明によれば、絶縁要素３０は、外側リング３１と内側リング３２と絶縁リング３３との複数の部材から構成され、この場合絶縁リング３３は内側リング３２と外側リング３１とによってカプセル状に取り囲まれた状態で周回するように延在している。これにより、絶縁リングは、特性曲線が基本的に最初は直線的または下降的に推移するにすぎない従来の皿ばねとは明白に区別される。従来の皿ばねでは、該皿ばねがほぼ完全に「ブロック」へ荷重されたときにはじめて漸進的な推移が達成される。
【００２８】
図５には、燃料噴射装置内で使用可能な、本発明による複数の部材から成る絶縁要素３０が、部分横断面図で図示されている。複数の部材から成る絶縁要素３０は２つの機能ユニットを有している。第１の機能ユニットは絶縁リング３３によって形成される。絶縁リング３３は、それ自体で本発明に従って２つの機能を満たすリング状のワイヤーメッシュ、ワイヤーメリヤスまたはワイヤーニットである。一次機能は、すでに詳細に説明したように、低い負荷条件（たとえばアイドリング、騒音臨界作動範囲）のもとでは低い剛性を備え、公称システム圧では大きな剛性を備える漸進的弾性特性曲線を介して、燃料噴射装置において最大限の絶縁（切り離し）を得ることにある。絶縁リング３３の二次機能としては、緩衝が望ましい。緩衝は絶縁と同義ではない。というのは、異なる物理学的作用メカニズムが存在し、絶縁は絶縁リング３３のワイヤーメッシュの内部摩擦を介して噴射中に燃料噴射弁１の微細運動の際に実現されるからである。絶縁リング３３のワイヤーメッシュ、ワイヤーメリヤスまたはワイヤーニットはたとえば十分に正方形の横断面を有している。
【００２９】
第２の機能ユニットは外側リング３１と内側リング３２とによって形成される。外側リングと内側リングとは協働して絶縁リング３３のための環状室を形成し、この限りでは絶縁リングをカプセリングしている。内側リング３２は薄壁であり、たとえば薄板部材として形成され、内面３５にリングディスク状面を有し、その下面３６にシリンダヘッド側支持面を有している。両面３５，３６は互いに十分垂直になって延在している。内面３５は複数の弾性要素３７を周方向に配分して有していてよく、これら弾性要素はたとえば弾性バックル状に実施され、絶縁要素３０を燃料噴射弁１に紛失不能に固定する用を成している。外側リング３１は内側リング３２よりも大きな材料厚を有している。外側リング３１は外面３８にリングディスク状面を有し、他方その厚い、より安定に成形された上面３９には、ボール状または球面状に、凸状に湾曲して延在するインジェクタ側支持面が設けられている。上面３９のこの支持面でもって絶縁要素３０はたとえば円錐状に延在する弁箱２２の肩部に当接し、その結果ここでは理想的に見て、対応する部品パートナー１，３０の線接触のみが生じるにすぎない。
【００３０】
図６は、本発明による絶縁要素３０を、図１に示したディスク状中間要素２４の領域で燃料噴射弁１に取り付けた状況で示した部分横断面である。図６において湾曲した矢印で誇張して示し、外側リング３１の待避／撓みを非原寸で破線で示唆したように、本発明による絶縁要素３０には、外側リング３１を絶縁リング３３上で支持することにより公知の解決手段に比べて外側リング３１の撓みを少なくさせ、外側リング３１の剛性をより大きくさせるという利点がある。外側リング３１の剛性が大きいことにより、これよりも剛性がかなり小さなワイヤーメッシュから成る絶縁リング３３だけを介して弾性特性曲線を設定できる。従って、理想的には、これら２つの部材３１，３３の組み合わせで所望の漸進的弾性特性曲線を生成させることができる。さらに、場合によっては位置固定用に設けられる、外側リング３１と絶縁リング３３との間または内側リング３２と絶縁リング３３との間の溶接継ぎ目４０に対する応力を軽減させることができる。それ故、この限りでは、溶接継ぎ目４０に対する必要条件が少なくなる。総じて、複数の部材から成る絶縁要素３０の個々の部材の曲げ応力が低減される。
【００３１】
本発明による複数の部材から成る絶縁要素３０により、燃料噴射中にインジェクタに起因して発生する騒音を、関連した振動数範囲での燃料噴射弁１からシリンダヘッド９への力伝達を減少させることにより、著しく低減させることが得られる。弾性のある絶縁要素３０は絶縁特性と緩衝特性との双方を有している。シリンダヘッド９に対し燃料噴射弁１を非常にわずかな公差と（燃焼室２５側またはフュエルレール４側での）弁パッキンの小さな荷重とで正確に位置決めすることが可能である。絶縁要素３０は、塑性変形を実施することなく、インジェクタの全寿命にわたって該絶縁要素３０の反復可能な弾性変形を可能にする。絶縁システムは、インジェクタの運動の制限のもとで絶縁機能の最大化を可能にする。
【符号の説明】
【００３２】
１  燃料噴射弁
９  シリンダヘッド
２０  受容孔
２２  弁箱
２３  肩部
３０  絶縁要素
３１  外側リング
３２  内側リング
３３  絶縁リング
３５  内側リングの内面
３６  内側リングの下面
３７  弾性要素
３８  外側リングの外面
３９  外側リングの上面
４０  溶接継目
【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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【国際調査報告】
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2015515577.tif 000010
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