(57)【要約】本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置（２２）であって、ハウジング（３０）と、該ハウジング（３０）の噴射端部における弁座（５８）と共働する少なくとも１つの弁エレメント（３４，３６）とが設けられており、該弁エレメント（３４，３６）に、少なくとも２つのハウジング側の燃料流出通路（６４，６８）が配属もしくは対応配置されている形式のものに関する。このような形式の燃料噴射装置において本発明では、燃料流出通路（６８）の始端部の領域に流れ室が設けられていて、該流れ室が、弁エレメント（３６）の長手方向軸線に対して同心的な少なくとも１つのリング溝（６６）によって形成されている。
2006503207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の燃料噴射装置（２２）であって、ハウジング（３０）と、該ハウジング（３０）の噴射端部における弁座（５８）と共働する少なくとも１つの弁エレメント（３４）とが設けられており、該弁エレメント（３４）に、少なくとも２つのハウジング側の燃料流出通路（６８）が配属もしくは対応配置されている形式のものにおいて、弁エレメント（３４）に配属もしくは対応配置されている燃料流出通路（６８）が、リング溝（６６）によって互いに液体接続されていることを特徴とする、内燃機関用の燃料噴射装置。
【請求項２】
リング溝（６６；６６ａ）がハウジング（３０）に形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
リング溝（６６；６６ｂ）が弁エレメント（３０）に形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
１つのリング溝（６６ａ）がハウジング（３０）に形成され、かつ別のリング溝（６６ｂ）が弁エレメント（３６）に形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
リング溝（６６）がほぼ半円形の横断面を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
リング溝が非対称的な横断面を有していて、該横断面が、燃料流出通路の上流側においては全体として、下流側に比べて小さな曲率を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
少なくとも２つの同軸的な弁エレメント（３４，３６）が設けられており、リング溝（６６）が半径方向外側の弁エレメント（３６）の燃料流出通路（６８）の領域に設けられており、半径方向内側の弁エレメント（３４）の燃料流出通路（６４）が、ハウジング（３０）の噴射端部に形成された中央の袋穴（６２）を起点として延びている、請求項１から６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、内燃機関用の燃料噴射装置であって、ハウジングと、該ハウジングの噴射端部における弁座と共働する少なくとも１つの弁エレメントとが設けられており、該弁エレメントに、少なくとも２つのハウジング側の燃料流出通路が配属もしくは対応配置されている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の燃料噴射装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第４０２３２２３号明細書に基づいて公知である。この公知の燃料噴射装置では、同軸的な２つの弁ニードルを備えたインジェクタが設けられている。弁ニードルはそれぞれ圧縮コイルばねによって弁座に押し付けられる。弁座の領域における燃料の圧力が高められると、圧縮コイルばねの負荷に抗して弁ニードルは弁座から押し離される。
【０００３】
内側の弁エレメントの燃料流出開口は、弁座の下流側に配置されていて、袋穴を起点として延びている。つまり内側の弁エレメントは「袋穴型ホールノズル（Sacklochduese）」と共働する。外側の弁エレメントはその座を、燃料流出開口の直ぐ近くに有している。これは「シートホールノズル（Sitzlochduese）」と呼ばれる。
【０００４】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃料噴射装置を改良して、個々の噴射孔への燃料分布を可能な限り対称的にして、内燃機関の排気ガス特性を改善することである。
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた形式の燃料噴射装置において、弁エレメント（３４）に配属もしくは対応配置されている燃料流出通路（６８）が、リング溝（６６）によって互いに液体接続、つまり複数の燃料流出通路の間において液体が自由に流れるように接続されている。
【０００６】
発明の利点
本発明による燃料噴射装置では、袋穴型ホールノズルの利点を、燃料噴射装置の任意の箇所に配置された燃料流出通路において実現することができる。従来、袋穴型ホールノズルは、燃料噴射装置のハウジングにおける中央の袋穴によってしか実現することができなかった。しかしながらリング溝はほぼ如何なる任意の箇所にも設けることができるので、燃料流出通路の位置決めにおいても著しく大きな自由が得られる。
【０００７】
さらに、本発明による燃料噴射装置では任意の燃料流出通路において袋穴型ホールノズルの利点を実現することができるのみならず、同時に袋穴型ホールノズルの欠点も減じられる。それというのは、流れ室をリング溝の横断面に応じて比較的小さく保つことができるからである。
【０００８】
リング溝によって、燃料噴射装置の任意に位置決めされた個々の燃料流出通路への極めて対称的な燃料分布が可能になり、同時に内燃機関の有害物質放出特性が改善される。
【０００９】
本発明の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【００１０】
本発明の第１の実施形態では、リング溝がハウジングに形成されている。いずれにせよハウジングの噴射端部の領域は比較的大きな壁厚が存在するので、このようなリング溝を設けても強度が損なわれることはない。
【００１１】
しかしながらまた、リング溝が弁エレメントに形成されているような構成も可能であり、このような構成では、良好な接近可能性に基づいて、リング溝は比較的簡単かつ安価に形成することができる。
【００１２】
さらにまた別の実施形態では、１つのリング溝がハウジングに形成され、かつ別のリング溝が弁エレメントに形成されている。このように構成されていると、全体として、燃料流出通路を互いに接続する比較的大きな横断面を実現することができ、しかも強度は僅かしか損なわれない。
【００１３】
リング溝がほぼ半円形の横断面を有していると、リング溝の形成が簡単になる。しかしながらまた本発明の別の実施形態では、リング溝が非対称的な横断面を有していて、該横断面が、燃料流出通路の上流側においては全体として、下流側に比べて小さな曲率を有している。このようになっていると、例えば半滴形もしくは半ティアドロップ形の横断面を得ることができ、このような横断面形状は流れ技術的に有利である。
【００１４】
本発明による燃料噴射装置の特に有利な構成では、少なくとも２つの同軸的な弁エレメントが設けられており、リング溝が半径方向外側の弁エレメントの燃料流出通路の領域に設けられており、半径方向内側の弁エレメントの燃料流出通路が、ハウジングの噴射端部に形成された中央の袋穴を起点として延びている。
【００１５】
つまりこのような燃料噴射装置では基本的にすべての燃料流出通路が、袋穴型ホールノズルの特性を有している。そして半径方向内側の弁エレメントだけが、本来の中央の袋穴と共働し、半径方向外側の弁エレメントはリング溝に基づいて袋穴型ホールノズルの特性を有することになる。
【００１６】
図面
次に図面を参照しながら本発明の特に有利な実施例を説明する。
【００１７】
図１は、複数の燃料噴射装置を備えた内燃機関の燃料系を示す概略図であり、
図２は、図１に示された燃料噴射装置のうちの１つを部分的に示す断面図であり、
図３は、図２に示された燃料噴射装置のＩＩＩで示された範囲を拡大して示す図であり、
図４は、図３に示されたのと同様な範囲を示す図であって、燃料噴射装置の変化実施例を示す断面図であり、
図５は、図３に示されたのと同様な範囲を示す図であって、燃料噴射装置の別の変化実施例を示す断面図であり、
図６は、図３に示されたのと同様な範囲を示す図であって、燃料噴射装置のさらに別の変化実施例を示す断面図である。
【００１８】
実施例の記載
図１には、内燃機関の燃料系が全体を符号１０で示されている。内燃機関自体は略示されているだけである。
【００１９】
燃料系１０は燃料タンク１２を有しており、この燃料タンク１２からは電気式の低圧燃料ポンプ１４が、燃料を低圧燃料管路１６に搬送する。この低圧燃料管路１６は燃料高圧ポンプ１８に通じており、この燃料高圧ポンプ１８は、内燃機関のカム軸（図示せず）によって駆動されるピストンポンプである。燃料高圧ポンプ１８は燃料を極めて高い圧力に圧縮して、燃料集合管路２０に圧送し、この燃料集合管路２０において燃料は高圧下で蓄えられる。
【００２０】
燃料集合管路２０には複数の燃料噴射装置２２が接続されている。そのために燃料噴射装置２２は高圧接続部２４を有している。燃料噴射装置２２は燃料をそれぞれ所属の燃焼室内に直接噴射する。内燃機関全般の運転、燃料噴射系１０及び特に燃料噴射装置２２の運転は、制御兼調整装置２８によって制御もしくは調整される。
【００２１】
次に燃料噴射装置２２の構造を、図２〜図４を参照しながら詳説する。なおこの場合図２には、図面を見易くするためにすべての符号は付されていない。
【００２２】
燃料噴射装置２２は縦長のハウジング３０を有している。ハウジング３０には縦長の切欠き３２が設けられている。この切欠き３２には、互いに同軸的に位置する２つの弁エレメント３４，３６が配置されている。両弁エレメント３４，３６は圧縮コイルばね３８；４０によって、図２で見て切欠き３２の下端部に向かって負荷される。図２で見てハウジング３０の下端部は符号４１で示されており、以下においては噴射端部と呼び、これについては図３及び図４に拡大して示されている。
【００２３】
内側の弁エレメント３４は図２及び図３で見て下端部において、円錐形に先細になっている。この内側の弁エレメント３４は円錐度の異なった２つの領域を有しており、両領域の間にはシールエッジ４２が形成される。このシールエッジ４２の半径方向外側の領域は、受圧面４４を形成しており、この受圧面４４の機能については後で詳しく述べる。シールエッジ４２はハウジング側の弁座４６と共働する。
【００２４】
半径方向外側の弁エレメント３６は管状に形成されている。この弁エレメント３６は外周面において、その軸方向長さのほぼ真ん中の高さに円錐形の段部を有しており、この段部は受圧面４８を形成している（図２）。受圧面４８の領域には切欠き３２に、リング状の拡大部が設けられており、この拡大部は圧力室５０を形成している。この圧力室５０は高圧通路５２を介して高圧接続部２４と接続されている。圧力室５０の上において、ハウジング３０における切欠き３２の内径は、外側の弁エレメント３６の外径にほぼ相当している。外側の弁エレメント３６はこれによってハウジング３０内において、液体シールされてかつ滑動可能に案内されている。圧力室５０の下において弁エレメント３６は、切欠き３２の内径よりも幾分小さな外径を有している。これによって外側の弁エレメント３６と切欠き３２との間には、リング状の流れ通路５４が形成され、この流れ通路５４は噴射端部４１まで延びている。
【００２５】
外側の弁エレメント３６は滑り座（Gleitsitz）で、内側の弁エレメント３４によって案内される。外側の弁エレメント３６の、図２及び図３における下端部もまた同様に、円錐形に円錐度の異なった２つの領域をもって先細になっている。異なった円錐度を有する２つの領域の間には、シールエッジ５６が設けられており、このシールエッジ５６は、弁エレメント３４と同様に弁座５８と共働する。シールエッジ５６の半径方向外側の円錐形の領域は、この場合も受圧面６０を形成しており、この受圧面６０の機能については後で述べる。
【００２６】
噴射端部４１の領域における切欠き３２は中心の袋穴６２において終わっている。この袋穴６２からは半径方向外側に向かって複数の燃料流出通路６４が延びている。これらの燃料流出通路６４は、ハウジング３０の噴射端部４１において全周にわたって均一に分配配置されている。
【００２７】
内側の弁エレメント３４の弁座４６と外側の弁エレメント３６の弁座５８との間において、切欠き３２の内壁には、切欠き３２の長手方向軸線に対して同心的な環状のリング溝６６が設けられている。このリング溝６６は円形セグメント状の横断面を有している。
【００２８】
環状のリング溝６６からは、半径方向外側に向かって複数の燃料流出通路６４が延びている。これらの燃料流出通路６４は同様に、ハウジング３０の噴射端部４１の全周にわたって分配配置されている。環状のリング溝６６は特に、両弁エレメント３４，３６を省いてハウジング３０の噴射端部４１を示す図４から良く分かる。
【００２９】
図２〜図４に示された燃料噴射装置２２は以下に記載のように作動する：
低負荷及び中負荷の場合には、比較的僅かな燃料が燃料噴射装置２２によって燃焼室２６に噴射されるだけで、十分である。このような場合には、燃料集合管路２０は図示されていない形式で比較的低いレベルに調整される。噴射を行いたい場合には、図１には示されていない制御弁によって高圧接続部２４が燃料集合管路２０と接続される。これによって圧力室５０における圧力が上昇し、その結果リング状の流れ通路５４においても圧力が上昇する。その結果受圧面６０に作用する液圧力が上昇する。
【００３０】
この場合燃料圧は次のような高さに、すなわち受圧面６０に作用にする液圧力が、外側の弁エレメント３６を圧縮コイルばね４０の負荷力に抗して上方に向かって押し上げ、シールエッジ５６が弁座５８から持ち上がるのに十分であるような高さに、選択されている。これによって燃料は環状のリング溝６６に達し、このリング溝６６から燃料流出通路６８を介して、燃料噴射装置２２に配属もしくは対応配置された燃料室２６に達する。燃料集合管路２０における圧力はこの場合次のような高さ、すなわち弁エレメント３６の開放時に内側の弁エレメント３４の受圧面４８に作用する液圧力が、内側の弁エレメント３４を弁座４６から持ち上げるのに十分ではないような高さにしか選択されていない。
【００３１】
図示されていない実施例では、弁エレメント３６が制御室と接続されており、この制御室は受圧面によって画成されていて、この受圧面における合力は閉鎖方向に作用する。制御室における圧力が短時間下げられると、弁エレメント３６は、引き続き面６０に作用する高い圧力に基づいて弁座から持ち上げられ、その結果燃料は流出することができる。
【００３２】
この場合環状のリング溝６６によって、袋穴型ホールノズル（Sacklochduese）のポジティブな特性が実現される：特に、全周にわたって分配された個々の燃料流出通路６８を接続することによって、比較的均一な噴射パターン（Spritzbild）が生ぜしめられる。
【００３３】
内燃機関の高負荷時には、燃料を一方では燃料流出通路６８を通して、かつ他方では付加的に燃料流出通路６４を通して噴射することが望まれている。そのために燃料集合管路２０における圧力が高められ、このことは制御弁の開放時に、圧力室５０における圧力、リング状の流れ通路５４における圧力、及び弁エレメント３４，３６の受圧面６０における圧力の相応な上昇という形で現れる。そしてこの場合圧力は、次のような高さに、すなわち弁エレメント３４の受圧面４８に作用する液圧力が、弁エレメント３４を圧縮コイルばね３８の負荷力に抗して弁座４６から持ち上げるのに十分であるような高さに、選択されている。そして今やシールエッジ４２と弁座４６との間において生じる間隙によって、燃料は中央の袋穴６２に流入し、そこから燃料流出通路６４を介して燃焼室２６に流出することができる。もちろん同時に燃料は、環状のリング溝６６と燃料流出通路６８とを燃焼室２６に流出する。
【００３４】
燃料噴射装置２２の別の実施形態は図５に示されている。この図５に示された実施例では、図２〜図４に示された実施例の領域及びエレメントと同等の機能を有する領域及びエレメントは、同一符号で示され、かつ詳しい説明は省く。
【００３５】
図５に示された燃料噴射装置２２と図２〜図４に示された燃料噴射装置２２との相違は、環状のリング溝６６のポジションにある。図５に示された実施例ではリング溝６６は、ハウジング３０の切欠き３２の内壁に設けられているのではなく、外側の弁エレメント３６の、シールエッジ５６の半径方向内側に位置する円錐形の端面に設けられている。
【００３６】
燃料噴射装置２２のさらに別の実施形態は、図６に示されている。この実施例においても、図２〜図５に示された実施例の領域及びエレメントと同等の機能を有する領域及びエレメントは、同一符号で示され、かつ詳しい説明は省く。
【００３７】
基本的にこの図６に示された実施例は、図２〜図４に示された燃料噴射装置２２と図５に示された燃料噴射装置２２との組合せから成っている。すなわち図６に示された燃料噴射装置２２では、２つの環状のリング溝６６ａ，６６ｂが設けられており、この場合一方の環状のリング溝はハウジング３０の切欠き３２に設けられ、かつ他方の環状のリング溝は、弁エレメント３６の、シールエッジ５６の半径方向内側に位置している円錐形の面に配置されている。このように構成されていると、ほぼ円形の横断面を有するリング室が得られ、そしてこのリング室から燃料流出通路６８が延びている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】複数の燃料噴射装置を備えた内燃機関の燃料系を示す概略図である。
【図２】図１に示された燃料噴射装置のうちの１つを部分的に示す断面図である。
【図３】図２に示された燃料噴射装置のＩＩＩで示された範囲を拡大して示す図である。
【図４】図３に示されたのと同様な範囲を示す図であって、燃料噴射装置の変化実施例を示す断面図である。
【図５】図３に示されたのと同様な範囲を示す図であって、燃料噴射装置の別の変化実施例を示す断面図である。
【図６】図３に示されたのと同様な範囲を示す図であって、燃料噴射装置のさらに別の変化実施例を示す断面図である。
【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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【国際調査報告】
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