(57)【要約】内燃機関のための燃料噴射装置（１）であって、該燃料噴射装置が、機関の燃焼室に燃料を噴射するための少なくとも１つのインジェクタを備えており、該インジェクタが、高圧接続部（１０）を備えており、該高圧接続部（１０）を介して、インジェクタに高圧下の燃料が供給されるようになっており、インジェクタの噴射を制御するための制御弁（６４）を備えており、噴射の制御時に生じる制御流量を導出するための、インジェクタの低圧接続部（１２）が設けられており、漏れ管路（１１）を備えており、該漏れ管路（１１）が、圧力保持弁（１５）を介在して燃料還流管路（１７）と接続されており、該圧力保持弁（１５）が、所定の圧力を超えると燃料還流管路に向かって開放するようになっている形式のものにおいて、圧力保持弁（１５）の傍に絞り装置（２０）が設けられており、圧力保持弁の開放状態で、負圧波としての、インジェクタから到来する圧力波の反射が弱められるように、絞り装置（２０）が形成されている。インジェクタの漏れ接続部に向かって圧力保持弁から進行する負圧波が低減されるかまたは抑制される。これによってキャビテーションによる破損リスクを低減することができる。
2006523793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための燃料噴射装置（１）であって、
該燃料噴射装置が、
機関の燃焼室に燃料を噴射するための少なくとも１つのインジェクタを備えており、該インジェクタが、高圧接続部（１０）を備えており、該高圧接続部（１０）を介して、インジェクタに高圧下の燃料が供給されるようになっており、
インジェクタの噴射を制御するための制御弁（６４）を備えており、噴射の制御時に生じる制御流量を導出するための、インジェクタの低圧接続部（１２）が設けられており、
漏れ管路（１１）を備えており、該漏れ管路（１１）が、圧力保持弁（１５）を介在して燃料還流管路（１７）と接続されており、該圧力保持弁（１５）が、所定の圧力を超えると燃料還流管路（１７）に向かって開放するようになっている形式のものにおいて、
圧力保持弁（１５）の傍に絞り装置（２０，２７，４７，５１）が設けられており、圧力保持弁の開放状態で、負圧波としての、インジェクタから到来する圧力波の反射が弱められるように、絞り装置（２０，２７，４７，５１）が形成されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
絞り装置が、インジェクタから燃料還流管路に向かう流れ方向でみて、圧力保持弁の上流側に配置されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
絞り装置が、インジェクタから燃料還流管路に向かう流れ方向でみて、圧力保持弁の下流側に配置されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
圧力保持弁が、導出しようとする正圧によって予荷重に抗してスライド可能なスライダ（４１，５２）を備えたスライド弁として形成されており、該スライダ（４１，５２）が、ガイド内でガイドされており、少なくとも１つの溝（４７，５１）が、スライダおよびスライダガイドの両構成部材のうちの少なくとも１つに設けられており、燃料のための通路が、規定の開放スライダ位置で燃料が溝を透過できることによって形成されており、これに対してスライダの閉鎖位置で、溝の端部が、スライダ弁の、溝の設けられていない部分（スライダガイド、スライダ）によって閉鎖さるようになっている、請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
絞り装置の一部を形成する通路が、弁または絞り装置の組付時に挿入される別個の部材に設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料噴射装置から出発する。圧力保持弁は、相対的に（つまり燃料噴射装置の周囲環境圧力に対して）０．５ｂａｒの圧力に調節することができ、かつ専ら漏れ−集合管路（＝リターンレール）と接続する漏れ管路および／または漏れ−集合管路を備えた少なくとも１つのインジェクタの空運転を防止するのに役立つ。そのような燃料噴射装置では、インジェクタは、電気的に作動する電磁弁を備えることができ、電磁弁は、制御チャンバにおける圧力の変化によってインジェクタの噴射過程を制御する。別の燃料噴射装置では、圧力保持弁は、たとえば相対的に３０ｂａｒの圧力に調節することができる。このような燃料噴射装置では一般的に、インジェクタにハイドロリック式のカプラが備え付けられており、カプラは、ピエゾアクチュエータによって作動される。ハイドロリック式のカプラは、その機能性に基づいて、前述の約３０ｂａｒの圧力下の燃料によって包囲されており、これによってハイドロリック式のカプラは常時機能することができる。記載の両方の燃料噴射装置では、燃料リターンレールは、直接的に内燃機関の燃料タンクに通じている。後者の燃料噴射装置の下位群では、圧力保持弁の、インジェクタとは反対側の端部と接続された管路は、燃料を燃料タンクからたとえば５ｂａｒ程度の圧力に上昇させる第１のポンプと高圧ポンプの入口との間の接続管路に接続されている。本発明は、このような記載の燃料噴射装置に使用可能である。
【０００２】
アキュムレータで、弁をインジェクタに向かう高圧管路に接続することが公知であり（欧州特許第０７８０５６９号明細書、図１３Ｂ）、弁は、ばねによってプレロード（予荷重）のかけられた球状で可動の弁部材を備えている。弁部材は、燃料がインジェクタに向かって通流する際に開放し、燃料が通流しない場合にほぼ完全に閉鎖する。完全な閉鎖は、横断面でみて円形の流出が、弁座の下流側で、長手方向に延びる溝によって半径方向で拡張されていることによって防止されている。溝は可動の弁部分によってカバーされるようにはなっていない。したがって弁の閉鎖状態では、弁は絞りを形成し、絞りは、専門的な観点から認識されているように、インジェクタから高圧管路に伝わる圧力波を減衰するのに適しており、したがって高圧管路におけるさらなる圧力変動の調節を回避することができる。
【０００３】
発明の利点
本発明の請求項１に記載の燃料噴射装置の利点によれば、既知の欠点が抑えられるか、または解消される。欠点は以下の過程に起因する。インジェクタが噴射過程を開始すると、制御流量が前述の制御弁の作動状態で漏れ管路に流入して、継続運転中に、圧力保持弁が開放して、実質的に制御流量とほぼ同じ大きさの流量が圧力保持弁を通って流出するようになる。記載の制御流量の流入は、漏れ管路への流れ衝突を及ぼして、圧力保持弁に向かう圧力波を生じさせる。圧力波は、そこで圧力保持弁の開放状態で負圧波として反射される（開いた管路端部もしくは圧力腹に対する圧力節における圧力波の反射は負圧波として行われる）。そのような負圧波によってキャビテーションが生じ、キャビテーションは、長期的にみてインジェクタの破損をもたらし、これによってインジェクタの耐用寿命を短縮する。キャビテーションは、燃料の蒸気圧を下回ると生じる。キャビテーションのリスクが大きいほど、漏れ集合管路における常圧が低下し、したがってインジェクタの個々の漏れ管路の標準圧力が低下すると考えられる。制御弁が遮断状態になり、したがって制御弁からの通流の急な中断に基づいて、制御弁の下流側における圧力が燃料の蒸気圧を下回る場合に、制御弁に負圧波が衝突すると、キャビテーションのリスクは特に高くなる恐れがある。本発明によれば、圧力保持弁からインジェクタの漏れ接続部に伝播する負圧波は、低減されるかまたは解消される。
【０００４】
望ましくは絞りを圧力保持弁の傍に配置することは、次のように解される。それ程大きくない間隔が所望され、これによって絞りの作用が負圧に関して負圧波による不都合な影響を受けず、さらに単個の圧力保持弁と接続された複数、有利にはすべてのインジェクタの漏れ流量が、記載の絞りを通って流れるよう所望される。本発明の実施形態では、絞りは、インジェクタからみて圧力保持弁の前後に配置されるか、または圧力保持弁の弁エレメントと構造的に統合される。
【０００５】
本発明による記載の実施形態では、スライダが設けられており、スライダは、有利には完全な円筒体として形成されていて、スライダに適合する切欠、特に孔内で、ばねの力に抗してスライド式にガイドされていて、かつ漏れ集合管路から圧力保持弁を通る燃料流出が所望される場合にばね力に抗してスライドさせる必要がある。１実施態様では、シリンダの壁部に少なくとも１つの溝が形成されており、溝は、圧力保持弁の静止状態で、孔の壁部によって後方端部では閉鎖されていて、前方端部では開放されており、シリンダが十分な程度スライドされた状態で、後方端部で、孔の領域から突出するので、溝は同時に絞りを成し、全体として連続的に延びている。別の１実施態様では、壁部に溝の設けられていない完全な円筒体の代わりに、孔の壁部に溝が形成されており、溝は、有利には弁の静止状態で、前方端部ではシリンダのシリンダ面によって閉鎖されており、これに対して後方端部では、常時開放されており、シリンダの十分にスライドされた状態では、溝の前方端部は開放され、同様に絞りを成す。別の形式で組み合わせられた実施態様では、シリンダの壁部にも孔の壁部にも前述の少なくとも１つの溝が形成されている。もちろん単個の溝に代わって、複数の溝を設けてもよい。
【０００６】
説明した全ての実施形態では、有利には、絞りは、原則として単個の部材の交換によって、もしくは弁の組付時の適当な部材の選択時に、特定の燃料噴射装置に作用し、かつ各内燃機関に関して一般的に公知である関係に適合させることができる。つまり絞りの造波抵抗、もしくは複数の絞りが存在する場合に組み合わせられた絞りの造波抵抗（説明したように絞りの並列接続も絞りの直列接続も実施可能である）は、正確に適合させるのが望ましい。
【０００７】
本発明のさらなる利点および有利な実施形態は、実施例の説明、図面および請求項から理解することができる。
【０００８】
実施例の説明
次に図面につき、本発明の噴射装置の実施例を詳しく説明する。
【０００９】
図１には、たとえばディーゼル燃料のために設けられた燃料噴射装置１を示しており、燃料噴射装置１は、公知の幾つかの（たとえば６つの）インジェクタ３を備えており、インジェクタ３は、作動中、燃料を、噴射開口５（図６参照）を通って、ディーゼル機関の、それぞれ対応配置された燃焼室内に噴射する。アキュムレータ７は、管路８を介して高圧（たとえば１６００ｂａｒ）下の燃料で充填される。各高圧管路９を介して、燃料は、各インジェクタ３の高圧接続部１０に供給される。インジェクタの噴射過程を制御する制御弁の作動時に生じる、インジェクタの漏れ流量および制御流量は、各漏れ管路１１を介して低圧接続部１２から漏れ集合管路１３（漏れレール）に供給される。たとえばインジェクタ３は、電気式に作動する電磁弁によって制御されるインジェクタであり、電磁弁は、作動時に公知の形式で制御チャンバ内の圧力を低下させ、これによって噴射過程が開始される。この制御弁が開放すると、燃料は前述の制御チャンバから流出して、漏れ管路１１に流入する。漏れ集合管路１３に、図示のインジェクタの全ての漏れ管路が通じている。漏れ集合管路１３の一方の端部は閉鎖されており、他方の端部（図１の右側）は、圧力保持弁１５を介して燃料のための還流管路１７と接続されており、還流管路１７は燃料タンクに通じている。燃料タンクから、燃料が、公知の形式で吸い出され、単数または複数のポンプによって最終的に高圧にされて、高圧下で燃料は圧力容器７に供給される。圧力保持弁１５は、たとえば漏れ集合管路１３内の圧力が還流管路１７における圧力に対して約０．５ｂａｒの正圧で開放する。この０．５ｂａｒの圧力は、漏れ管路が空になるのを防止するためのものである。記載のこのような配置構造は公知である。図１に示した配置構造の、従来技術に対して新たな点によれば、圧力保持弁１５の傍に、漏れ集合管路１３における不都合な圧力波反射を実質的に防止するのに役立つ絞り装置２０が設けられている。
【００１０】
図２には、構成ユニット２５として、絞り装置と圧力保持弁とから成る組み合わせを示した。絞り装置は、単個の絞り２７によって形成されており、絞り２７は、組付時に適当に選択可能なブロック２８に穿孔されて、孔として形成されている。ブロック２８は、図１の流れ方向でみて、つまり左側から右側に向かってみて、圧力保持弁の上流側に配置されている。構成ユニット２５は、図１の配置構造では、ねじ結合によって圧密に組み付けられている。
【００１１】
図３に示した、圧力維持弁と絞り装置との組み合わせ３０は、絞り装置が実際の圧力維持弁の下流側に配置されている点で、図２の組み合わせと異なっている。
【００１２】
図２および図３に示した配置構造は、本発明の実施例では、完全に同じ作用形式で、適当な結合、たとえば個別的な２つの部分をねじ固定することによって実現され、要するに実質的に単に絞り孔を備えた構成部材と従来慣用の圧力保持弁とを結合することによって実現される。
【００１３】
図４に示した配置構造では、絞りおよび圧力保持弁は、互いに分離不能なユニットを形成している。弁配置構造４０は、図４の右側で作用する圧力に抗して図４の左側で対抗圧が作用する際に開放する。弁配置構造は、実質的にスライド弁として形成されている。スライダ（完全な円筒体）４１は、ほぼ円筒形の弁配置構造４０の長手方向で、ガイド面によってガイドされている。このためにスライダ４１は、中央部材４３の孔４２内で、圧縮コイルばね４４の力に抗してスライド可能である。図４に示した静止位置では、スライダ４１は、ストッパ装置４５に接触しており、ストッパ装置４５は、穿孔されたプレートとして形成されていて、かつ全体として燃料の通流を妨げない。中央部材４３の孔の壁部に縦溝４７が形成されており、縦溝４７は、右側に向かって開放されているが、左側に向かってスライダ４１の端部の手前で終了しているので、スライダ４１の図示の位置では、燃料は、左側から、同時に絞りを成す溝４７に流入することはない。図４の左側で作用する圧力が、スライダ４１を十分な距離で右側にスライドさせるような大きさを有すると、最終的に溝４７は前方端部で開放され、燃料が流入して、溝４７を通流できるので、この時点で弁配置構造は開放されている。機能的にみて、絞りは弁開口の下流側に設けることもできる。
【００１４】
図５に示した、絞りと弁との組み合わせ５０は、図４に示した実施例とは異なって、絞りを形成する溝５１がスライダ５２の円筒形の外周面に配置されており、これに対して中央部材５４の孔はフラットに形成されている。ここでは溝５１は、左側で常に開放していて、右側端部は、スライダ５４が十分な距離で右側にスライドすると、溝の通流のために開放される。機能的にみて、絞りは弁開口の上流側に設けることもできる。
【００１５】
図示していない実施例では、図４に示した溝４７も図５に示した溝５１も設けられている。この場合弁配置構造の閉鎖状態で両方の溝は重畳してはならない。弁配置構造のこのような実施例は、追加的な動作を実現し、弁を開放するために、シリンダのスライドが不要で、その代わりに回動が実現されるか、または別の実施例では、程度の大きな回動に対して僅かなスライドが実現される。これの意味するところによれば、スライド運動自体が絞りの通流の解放をもたらすのではなく、スライドに連結された回動をもたらし、この場合絞りは溝を、重畳する位置に移動させる。直線的なスライドによる動作が最も簡単である。
【００１６】
図１および図２につき、配置構造の機能について説明する。漏れ集合管路１３に圧力が形成されたとすると、この圧力を幾分か上回る圧力で圧力保持弁１５が開放される。インジェクタの１つで噴射が行われると、上述したように、これによって、インジェクタの制御チャンバからのある程度の量の燃料（制御量）の流出を実現する制御弁が開放される。一方では、一般的なインジェクタでは、制御チャンバが、絞りを介して、常に高圧管路と接続されたインジェクタの接続部に接続されているので、流出が行われる。また他方では、前記の弁の開放時に、下位端部で噴射開口を開閉する弁ピストンに作用する力によって追加的に燃料が制御チャンバから押し出されるようになるので、流出が行われる。このような制御弁の開放によって、漏れ集合管路に急激な圧力上昇が生じる。このような圧力上昇は圧力保持弁を開放し、圧力保持弁の、図１および図２で右側の接続部が、開いた管路端部を形成し、管路端部は、インジェクタから到来する正圧波を負圧波として反射する。この反射は絞り装置によって低減されて、精確に適合された絞り寸法設定で抑制される。反射をこのような形式で最大限に抑制するために、絞りに関して以下の寸法が有利である。
【００１７】
本発明では、絞りの反射防止作用は、圧力保持弁の開放（燃料案内）状態で生じる。圧力保持弁の遮断状態では、燃料が絞りを通流することはない。
【００１８】
本実施例では、漏れ集合管路は、約０．８ｂａｒ・ｍｓ／ｍｍ３の造波抵抗（Wellenwiderstand）を有している。絞りの流動係数は、１００ｂａｒの差圧で６６０ｃｍ３／ｍｉｎの値を有している。
【００１９】
上記の値は、ディーゼル燃料の使用下で、３ｍｍ２の丸い管路横断面に基づくものである。したがって図２で設けられた、丸い孔として形成された単個の絞りは、約０．４ｍｍの直径を有している。たとえば１ｍｍである絞りの長さは、実地につき検討して選択されており、長さ自体は、絞りとしての機能に関してあまり重要ではない。
【００２０】
図６に示したように、インジェクタ３は、工程制御式のプランジャ弁６０を備えており、プランジャ弁６０の運動は、制御チャンバ６２内の圧力によって制御される。この圧力が（たとえば電磁式の）制御弁６４の開放によって低下されると、プランジャ弁６０が開放して、噴射開口５を介して燃料が内燃機関のシリンダの燃焼室に噴射される。
【００２１】
説明した実施例では、噴射に適した圧力下の燃料が、アキュムレータからインジェクタに供給される。本発明は、噴射の制御に際して漏れ管路における制御流量が圧力衝突を発生させる別の燃料噴射装置でも使用可能である。たとえば各シリンダに固有のポンプ−ノズル−ユニット（ユニットポンプインジェクタ；Unit Pump Injector）の対応配置された装置が公知である。このユニットのポンプに、噴射には十分ではないが、ポンプによって必要な噴射圧に高められる程度の燃料圧で供給を行うことができる。所望の噴射の開始および／または終了が、ポンプ工程の経過と常に一致するわけでなないので、インジェクタまたはポンプに、漏れ通路に通じる制御弁が配置されており、制御弁は、所望の噴射経過の間遮断されているので、ポンプは、燃料を噴射開口に搬送することができる。制御弁が開放されると、ポンプから搬送される燃料は漏れ管路に導出される。ここでも制御弁の開放時に漏れ管路に圧力衝突が生じ、それもポンプ工程の開始時に制御弁が既に開放されている場合にそうである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】複数のインジェクタと、絞りの設けられた圧力保持弁とを備えた、本発明による燃料噴射装置を示す概略図である。
【図２】図１に示した配置構造で設けられた、圧力保持弁と絞りとの組み合わせを示す拡大縦断面図である。
【図３】本発明の別の実施例で設けられた、図２の実施例とは異なる圧力保持弁と絞りとの組み合わせを示す図である。
【図４】本発明の別の燃料噴射装置における、完全円筒体をスライド式に収容する孔の壁部に絞りの設けられた、図２および図３の弁配置構造とは代替的に設けられた配置構造を示す図である。
【図５】本発明の別の実施例で形成された、完全円筒体の壁部に溝として絞りの形成された、図４の実施例とは異なる圧力保持弁を示す図である。
【図６】電磁作動式の制御弁を備えた燃料噴射装置の、図１に示したインジェクタの主要構成要素を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  燃料噴射装置、  ３  インジェクタ、  ５  噴射開口、  ７  アキュムレータ、  ８  管路、  ９  高圧管路、  １０  高圧接続部、  １１  漏れ管路、  １２  低圧接続部、  １３  漏れ集合管路、  １５  圧力保持弁、  １７  還流管路、  ２０  絞り装置、  ２５  構成ユニット、  ２７  絞り、  ２８  ブロック、  ３０  組み合わせ、  ４０  弁配置構造、  ４１  スライダ、  ４２  孔、  ４３  中央部材、  ４４  圧縮コイルばね、  ４５  ストッパ装置、  ４７  長孔、  ５０  組み合わせ、  ５１  溝、  ５２  スライダ、  ５４  中央部材
【図１】
2006523793.tif 000003
【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】
2006523793.tif 000009
2006523793.tif 000010
2006523793.tif 000011
2006523793.tif 000012
2006523793.tif 000013
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