(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁（１）であって、圧電式または磁歪式のアクチュエータ（２）と、該アクチュエータ（２）によって弁ニードル（２０）を介して操作可能な弁閉鎖体（３３）と、液圧式の昇降装置（１４）とが設けられており、該昇降装置（１４）が第１の昇降ピストンと第２の昇降ピストンとを有しており、前記弁閉鎖体（３３）が弁座面（３４）と協働してシール座を成しており、
昇降装置（１４）が、弁内室（４１）に対して密閉された構成ユニットであって、前記昇降装置（１４）のケーシング（１５）が、軸線方向でフレキシブルな少なくとも１つの区分（１６，１７）を有しており、
前記昇降装置（１４）のケーシング（１５）が、弁ケーシング（１３）に結合された定置の区分（４２）と、第１のフレキシブルな区分（１６）と、第２のフレキシブルな区分（１７）とを有しており、該第１のフレキシブルな区分（１６）が、前記定置の区分（４２）と前記第１の昇降ピストン（２１）とに堅固に結合されており、かつ前記第２のフレキシブルな区分（１７）が前記定置の区分（４２）と、第２の昇降ピストン（２３）または該第２の昇降ピストン（２３）によって操作される弁ニードル（２０）とに堅固に結合されている形式のものにおいて、
第１の昇降ピストン（２１）および第２の昇降ピストン（２３）が、入れ子式に案内されており、
前記第１の昇降ピストン（２１）と、前記第２の昇降ピストン（２３）と、前記昇降装置（１４）の定置の区分（４２）とが伝達容量（３９）を取り囲んでおり、該伝達容量（３９）が液圧媒体で充填されており、
前記昇降装置（１４）のケーシング（１５）と、第１の昇降ピストン（２１）および／または第２の昇降ピストン（２３）との間に、温度によって生じるアクチュエータ（２）および昇降装置（１４）の膨張プロセスの補償を可能にする漏れ間隙（４０）が位置しており、
前記第１のフレキシブルな区分（１６）と前記第１の昇降ピストン（２１）とが第１の補償室（２９）を取り囲んでおり、前記第２のフレキシブルな区分（１７）と前記第２の昇降ピストン（２３）とが第２の補償室（３０）を取り囲んでおり、
前記第１の補償室（２９）と、前記第２の補償室（３０）とが、前記昇降ピストン（２１，２３）の孔（３１ａ，３１ｂ）を介して接続している、
ことを特徴とする、燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第１のフレキシブルな区分（１６）が第１の波形管（２２）として形成されており、前記第２のフレキシブルな区分（１７）が第２の波形管（２４）として形成されている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
昇降装置（１４）の、相対的に運動する２つの昇降ピストン（２１，２３）が、昇降装置（１４）のケーシング（１５）内にカプセル封入されている、請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記第１の昇降ピストン（２１）がアクチュエータピストン（１１）を介してアクチュエータ（２）と作用結合している、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記第２の昇降ピストン（２３）が、前記弁ニードル（２０）のフランジ（１９）と作用結合している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記第１の昇降ピストン（２１）と前記第２の昇降ピストン（２３）との間に閉鎖ばね（２８）が緊締されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は主請求項の上位概念部に記載した燃料噴射弁に関する。
【０００２】
請求項１の上位概念部に記載した形式の燃料噴射弁はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５００７０６号明細書に基づき公知である。
【０００３】
このドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５００７０６号明細書に記載された、特に内燃機関の燃料噴射弁において液体とガスとを調量するための装置は、圧電式アクチュエータの調整ストロークを弁ニードルの、拡大されたストロークに変換するための液圧式のストローク拡大機を有している。ストローク拡大機を弁ケーシング内に構造容積を小さく空間的に集積するためにストローク拡大機の昇降ピストンには直径の減少した端部区分が設けられており、この端部区分はストローク拡大機の作業ピストンの切欠内に突入する。このピストンによって制限された拡大室内に収容されている皿ばねが、作業ピストンをアクチュエータに凹設させ、切欠内において端部区分に対して同心的に配置された圧縮コイルばねが、弁ニードルに向かって昇降ピストンを押し付ける。
【０００４】
アクチュエータの調整ストロークに対する、温度変化、摩耗および製造誤差の影響は、両拡大ピストン間のガイド面と、拡大ピストンと弁ケーシングの内壁との間のガイド面とに、液体を充填された中空シリンダ状の各１つの絞り間隙が設けられていることによって補償される。これらの絞り間隙を介して拡大室は液体を充填された低圧室に接続している。拡大室と絞り間隙と低圧室とによって予め規定された容積は閉鎖されている。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５００７０６号明細書に記載された昇降装置においてとりわけコストのかかる構造と弁の構造長さとが欠点として挙げられる。さらに大きな押出容量により絞り間隙内に高いキャビテーション傾向が生ぜしめられる。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許第１９７０２０６６号明細書に基づき、アクチュエータの長さの変化を、相応する材料の組合せによって補償する燃料噴射弁が公知である。この刊行物に由来する燃料噴射弁はアクチュエータを有しており、このアクチュエータはばねプレロードのもと、弁ケーシング内でガイドされており、かつアクチュエータは操作体とヘッド部とから成る操作部分と協働する。この場合ヘッド部分はピエゾアクチュエータに接触していて、操作体はアクチュエータの内側の切欠を貫通している。この操作体は弁ニードルに作用結合している。このアクチュエータの操作時に弁ニードルは噴射方向に向かって操作される。
【０００７】
アクチュエータと操作体とは少なくともほぼ同じ長さを有しており、アクチュエータと操作体はセラミック材料、もしくは熱膨張に関してセラミック材料に類似した材料で構成されている。これらの使用する材料、例えばＩＮＶＡＲの長さおよび熱膨張係数が同じであることによって、アクチュエータと操作体とが熱作用によって均等に膨張することが達成される。
【０００８】
この装置では、とりわけ大きな温度変動を受けるシステムでの使用が制限されるという欠点を有している。ドイツ連邦共和国特許第１９７０２０６６号明細書に基づき公知である装置はピエゾセラミックの温度膨張係数の非直線的な特性に基づき温度経過にわたって正当に評価されない。製造の手間がかかることは欠点であり、この製造の手間の高さは高いコストに繋がる。この高いコストは特に材料（例えばＩＮＶＡＲ）の選択によって生ぜしめられる。
【０００９】
発明の利点
これに対して主請求項に記載した特徴を有する本発明による燃料噴射弁は、温度補償が圧電セラミックの熱膨張係数とは関係ないという利点を有している。熱膨張は密閉された昇降装置によって補償される。これにより燃料噴射弁の正確で精密な作業形式が保証される。この昇降装置を、場合によっては弁ニードルを有するユニットにおいて、独立した構成ユニットとして予め製造し、燃料噴射弁に挿入する前に液圧媒体で充填することができる。
【００１０】
この昇降装置の密なシールによって漏れ損失と昇降装置内への燃料の流入は防止される。
【００１１】
従属請求項に記載した手段によって、主請求項で提供されている燃料噴射弁の有利な改良形態が可能である。
【００１２】
波形管から構成されるフレキシブルな区分の構造は簡単にひいてはコスト安に製造することができる。さらにこれらの波形管は補償容量には好都合である。なぜならば温度によって生ぜしめられる、液圧媒体の膨張は波形管のフレキシビリティによって補償されるからである。
【００１３】
互いに対する昇降ピストンのガイド、もしくは昇降装置のケーシングの定置の区分における昇降ピストンのガイドを突出部なしに行うことによって、傾倒する傾向を低くし、ひいては早い操作速度においても障害なく運転される。
【００１４】
液圧媒体の補償のために、漏れ間隙と比較して大きく寸法設定された、昇降ピストンの孔によって、流れおよび渦流によるキャビテーション傾向はほとんど生じない。
【００１５】
図面
本発明の１実施例を図面に示し、以下の実施例の説明において詳説する。
【００１６】
図１は本発明による燃料噴射弁の１実施例の軸線方向断面図である。
【００１７】
実施例の説明
図１には軸線方向断面図として本発明による燃料噴射弁１の１実施例が示されている。この燃料噴射弁は内側に向かって開放した燃料噴射弁１である。この燃料噴射弁１は特に混合気圧縮火花点火式内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射するために働く。
【００１８】
有利にはプレート状の圧電素子または磁歪素子３から構成されているアクチュエータ２は２部分から構成されたアクチュエータケーシング４内に配置されている。このアクチュエータ２は第１の端面５で、カバー部分を有する第１のアクチュエータケーシング部分４ａによってスリーブ状に取り囲まれていて、かつアクチュエータ２は第２の端面６でアクチュエータフランジ７に接触している。プレロードばね８は第１の端部９でアクチュエータフランジ７に接触しており、かつプレロードばね８は第２のアクチュエータケーシング部分４ｂによってスリーブ状に取り囲まれている。このアクチュエータ部分４ｂにプレロードばね８の第２の端部１０が支持されている。これらの両アクチュエータ部分４ａ，４ｂは例えば互いに溶接されている。第２のアクチュエータ部分４ｂは弁ケーシング１３と堅固に結合、例えば溶接されている。アクチュエータフランジ７はプレロードばね８によって取り囲まれたアクチュエータピストン１１に続く。
第２のアクチュエータ部分４ｂには切欠１２が設けられている。この切欠１２をアクチュエータピストン１１が貫通している。このアクチュエータピストン１１と第２のアクチュエータケーシング部分４ｂとは弁内室４１に対して密閉された昇降装置１４に接触している。この昇降装置１４は液圧媒体で充填されている。昇降装置１４のケーシング１５は、第１のフレキシブルな区分１６と第２のフレキシブルな区分１７との間に配置された定置の区分４２から構成されている。
【００１９】
この定置の区分４２は有利には溶接シーム１８を介して弁ケーシング１３に固定されている。
【００２０】
第１のフレキシブルな区分１６は第１の昇降ピストン２１を取り囲み、かつ第１のフレキシブルな区分１６は第１の波形管２２として形成されている。この第１の波形管２２は噴射側で定置の区分４２に溶接されていて、他方の端部では第１の昇降ピストン２１に溶接されている。第２のフレキシブルな区分１７は第２の昇降ピストン２３を取り囲み、かつ第２のフレキシブルな区分１７は第２の波形管２４として形成されていて、弁ニードル２０のフランジ１９に溶接されている。この第２の波形管２４は同様に定置の区分４２に溶接されている。
【００２１】
第１の昇降ピストン２１は本発明の実施例では介在部材２５と管状のピストン２６との２部分から構成されている。介在部材２５はアクチュエータピストン１１に接触していてかつ第１の波形管２２に接続しており、管状のピストン２６は同様に管状の定置の区分４２内でガイドされている。
【００２２】
第２の昇降ピストン２３は定置の区分４２の噴射側端部に設けられた切欠２７を貫通し、ピストン２６内でガイドされている。この第２の昇降ピストン２３はフランジ１９を成す、弁ニードル２０の拡径された端部に結合されている。この実施例ではフランジ１９に第２の波形管２４が取り付けられている。昇降ピストン２１，２３は相対的に可動であり、閉鎖ばね２８によってピストン２６の内部で互いに離れる方向に押圧されている。これにより燃料噴射弁１は閉鎖状態を保つ。
【００２３】
第１の波形管２２は第１の補償室２９を取り囲んでいる。第２の波形管２４は第２の補償室３０を取り囲んでいる。これらの補償室２９，３０は介在部材２５の孔３１ａと第２の昇降ピストン２３の孔３１ｂと中央の切欠３２とを介して互いに接続されている。したがって液圧媒体を昇降装置１４内で自由に補償することができる。
【００２４】
第１の昇降ピストン２１と第２の昇降ピストン２３と、ケーシング１５の定置の区分４２とが環状の伝達容量３９を閉鎖する。この伝達容量３９は液圧媒体で充填されている。この伝達容量３９はアクチュエータ２から弁ニードル２０に運動力（衝撃）を伝達するために、かつ小さなアクチュエータストロークを大きな弁ニードルストロークにストローク変換するために、かつ温度によって生じる、アクチュエータ２および昇降装置１４の膨張プロセスを補償するために働く。昇降ピストン２１，２３の、温度によって生じるゆっくりとした移動時には、規定された大きさの漏れ間隙４０によって液圧媒体を伝達容量３９から補償室２９，３０に流出させることができる。この漏れ間隙４０はケーシング１５とピストン２６との間に形成されている。
【００２５】
弁ニードル２０には弁閉鎖体３３が形成されている。この弁閉鎖体３３は弁座面３４と協働してシール座を成す。弁ケーシング１３と一体的に構成された弁座体３５には少なくとも１つの噴射開口３６が形成されている。燃料は弁ケーシング１３内に側方に形成された燃料供給部３７を介して供給され、弁ニードル２０と弁ケーシング１３との間の中間室３８を介してシール座に向かってガイドされる。
【００２６】
圧電式のアクチュエータ２には、電子的な制御装置（図示せず）と差込接触部とを介して電気的な励発電圧が供給され、その結果アクチュエータ２のプレート状の圧電素子３はプレロードばね８のプレロードに抗して膨張し、アクチュエータフランジ７をアクチュエータピストン１１と共に噴射方向に向かって移動させる。このストロークは介在部材２５とピストン２６とを介して伝達容量３９に伝えられる。液圧媒体は噴射方向に移動させられるピストン２６によって押し出され、第２の昇降ピストン２３を閉鎖ばね２８のばね応力に抗してアクチュエータ２の方向に押圧する。この場合第２の昇降ピストン２３は、この昇降ピストン２３に溶接された弁ニードル２０を連行させ、これにより弁閉鎖体３３は弁座面３４から引き離され、燃料が弁座体３５の噴射開口３５を介して噴射される。
【００２７】
切換工程は非常に迅速に行われるので、伝達容量３９内に収容されている液圧媒体が漏れ間隙４０を介して逃がれて圧縮不能になるということはなく、衝撃は伝達される。
【００２８】
これに対し燃料噴射弁１が外気温の影響、損失出力または電荷の変位によって加熱された場合、アクチュエータ２の長さの変化はゆっくりと経過する。ピストン２６が定置のケーシング１５内でゆっくりと噴射方向に移動させられると、液圧媒体は漏れ間隙４０を介して伝達容量３９から押し出され、第２の昇降ピストン２３に衝撃は伝わらない。この第２の昇降ピストン２３は停止位置に留まり、したがって燃料噴射弁１は閉鎖状態を維持する。
【００２９】
本発明は図示した実施例に限定されず、特に外方に向かって開放した燃料噴射弁のような燃料噴射弁１の他の多くの構造形式においても実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による燃料噴射弁の１実施例の軸線方向断面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射弁、２  アクチュエータ、３  圧電素子または磁歪素子、４  アクチュエータケーシング、４ａ，４ｂ  アクチュエータケーシング部分、５，６  端面、７  アクチュエータフランジ、８  プレロードばね、９，１０  端部、１１  アクチュエータピストン、１２  切欠、１３  弁ケーシング、１４  昇降装置、１５  ケーシング、１６，１７  フレキシブルな区分、１８  溶接シーム、１９  フランジ、２０  弁ニードル、２１  昇降ピストン、２２  波形管、２３  昇降ピストン、２４  波形管、２５  中間部材、２６  ピストン、２７  切欠、２８  閉鎖ばね、２９，３０  補償室、３１ａ，３１ｂ  孔、３２  切欠、３３  弁閉鎖体、３４  弁座面、３５  弁座体、３６  噴射開口、３７  燃料供給部、３８  中間室、３９  伝達容量、４０  漏れ間隙、４１  弁内室、４２  区分
【図１】
0004588956.tif 000002