(57)【要約】本発明は内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するためのインジェクタに関する。これはケーシング（２）内で可動のインジェクタボディ（３）を備えており、ケーシング（２）に対して相対的なこのインジェクタボディ（３）の垂直方向の行程運動は、アクチュエータ（１０）を介して放圧可能な制御室（６）を用いて行われる。インジェクタボディ（３）の垂直方向の行程運動によって、インジェクションノズル（５）に向かうノズル供給管（２１）の閉鎖又は開放を行う。インジェクタボディ（３）には、インジェクタ（１）の行程制御もしくは圧力制御のために、第１のスライダ（２３）及び第２のスライダ（２５）が相互にずらされて取り付けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（２）内で可動のインジェクタボディ（３）を備えた、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するためのインジェクタであって、前記のインジェクタボディ（３）の垂直方向の行程運動はアクチュエータ（１０）を用いて放圧可能な制御室（６）を介して行われ、かつこのインジェクタボディ（３）の垂直方向の行程運動によって、インジェクションノズル（５）に達するノズル供給管（２１）の閉鎖又は開放が行われる形式のものにおいて、インジェクタの行程制御もしくは圧力制御のためにインジェクタボディ（３）に第１のスライダ（２３）及びもう一つのスライダ（２５）が相互にずらして取り付けられていることを特徴とする、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するためのインジェクタ。
【請求項２】
第１のスライダ（２３）の閉鎖のための部分行程距離（２７）が、他のスライダ（２５）の開放のために必要な、インジェクタボディ（３）内の制御室（１５）の放圧するための行程距離よりも短い、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項３】
インジェクタボディ（３）内に高圧供給管（１１）を介して負荷可能な制御室（１５）が形成されており、この制御室（１５）は排出絞り（１８）を介して放圧可能である、請求項２記載のインジェクタ。
【請求項４】
インジェクタボディ（３）は孔系（１２）、（１３）並びに供給絞り（１４）を有し、これらによって制御室（１５）は一定に高圧下にある、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項５】
ピストン／プッシュロッド装置（４）、（１６）を備えたインジェクションノズル（５）はノズルと機械的に接続しており、かつ制御室（１５）の放圧時にインジェクションノズル（５）は開放する、請求項２記載のインジェクタ。
【請求項６】
スライダ（２３）、（２５）はケーシング側で制御エッジ（２４）、（２６）と協働する、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項７】
インジェクタ（１）のケーシング（２）に形成された制御エッジ（２４）、（２６）の間に放圧導管（２８）が開口している、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項８】
インジェクタボディ（３）の垂直方向の行程運動を制御する制御室（６）は分岐管（８）を介して高圧蓄積供給管（１１）から負荷可能であり、かつ制御可能なアクチュエータ（１０）を介して前方に配置された排出絞り部材を用いて放圧可能である、請求項１記載のインジェクタ。
【請求項９】
インジェクタ（１）のケーシング（２）内のバルブ室（２０）に接するシート面（２２）の開放時に、ノズル供給管（２１）は高圧に負荷されており、かつ同時に第１のスライダ（２３）、（２４）は閉鎖され、かつノズル（５）の開放は、スライダ（２５）、（２６）を排出管（２８）へ開放することによって制御室（１５）を放圧することにより行う、請求項１及び２記載のインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
産業上の利用分野
直噴式内燃機関に関するインジェクションシステムにおいて、現在では高圧蓄積システム（コモンレール）が使用される。このシステムは燃料を高圧で蓄積するという課題を有する。例えばポンプ運動及びインジェクションプロセスにより生じることがある圧力変動は、高圧蓄積部内に含まれる燃料容量によって緩和すべきである。この燃料はインジェクタによって内燃機関の燃焼室内へ噴射される。インジェクタに関して噴射開始と噴射量とが調整され、これらは有利に内燃機関のシリンダヘッドに配置される。
【０００２】
従来の技術
ドイツ国特許出願公開（ＤＥ−Ａ１）第１９８３５４９４号明細書はポンプ−ノズル−ユニットに関する。このユニットは噴射圧力の形成のためのポンプユニットを備えた直噴式内燃機関の燃焼室内への燃料供給に用いられる。燃料を燃焼室内へ噴射するためにインジェクションノズルが設けられている。さらに、このシステムはコントロールバルブを備えた制御ユニットを有しており、このバルブは外側に開口したＡ−バルブとして構成されている。さらに、このポンプユニット内には圧力形成の制御のためのバルブ作動ユニットを有している。簡単な構造を有し、小型でありかつ特に短い応答時間を有する制御ユニットを備えたポンプ−ノズル−ユニットを製造するために、バルブ作動ユニットを圧電アクチュエータとして構成させることはドイツ国特許出願公開第１９８３５４９４号明細書からの解決策により公知である。
【０００３】
ドイツ国特許（ＤＥ−Ｃ２）第３７２８８１７号明細書は内燃機関用の燃料噴射ポンプに関している。この燃料噴射ポンプは燃料に圧力をかけるための加圧部、さらに圧力をかけられた燃料を噴射するためのノズル部及び前記の加圧部とノズル部との間に配置された制御部を有する。これは加圧部をノズル部と接続する燃料供給管を、燃料供給管の中心軸の円筒状通路と交差させる。この端部は燃料返送路と接続する開口部に移行する制御孔として構成されている。通路中にはコントロールバルブ素子が設けられており、この素子は電気的作動装置を用いて、燃料供給管と燃料返送路とが制御孔を介して接続している状態の開放位置と、制御孔が閉鎖している状態の閉鎖位置との間を動くことができる。この作動装置は長さ調整可能な圧電素子を有し、この圧電素子は駆動プランジャと接続しており、この駆動プランジャの自由調整面は、コントロールバルブ素子を機械的に動かす駆動タペットの極めて小さい調整面と、圧縮されていない燃料で充填された中空室によって隔てられて対峙している。駆動タペット中には、中空室を燃料返送路と接続する通路が作成されており、その通路内に逆止弁が配置されている。この逆止弁は、中空室内の圧力が燃料返送路内の圧力を上回った場合に通路を閉鎖し、中空室内の圧力が燃料返送路内の圧力よりも低くなった場合に通路を開放する。
【０００４】
本発明の説明
本発明により提案された解決策を用いて、有利に、インジェクタボディの行程制御並びにインジェクタボディの圧力制御が可能なインジェクタ構造が達成される。それにより、内燃機関を常に最適な作動点で運転するために、２つの別個の原理によりインジェクタ制御を行うという商用車製造者の職務からの最新の要求を考慮することができる。
【０００５】
本発明により提案されたインジェクタにおいて、３／２ウェイバルブの構成により３／２ウェイバルブの行程によってインジェクションノズルのノズル室中の圧力は急激に開放される。ノズル室の急激な放圧は、この運転状態でインジェクタの圧力制御を生じさせる。ノズル室の急激な放圧は、インジェクタのケーシング内でのバルブボディの圧力制御時に、完全な行程距離を元の位置に戻しながら行われ、それに対してインジェクタは分圧中で作動し、インジェクタボディ中に形成された一方のスライダも閉鎖され、インジェクタボディ中に形成された他方のスライダはその制御エッジで開放されており、そのため行程を可能にする。これらのスライダはインジェクタケーシング内で垂直方向に可動なバルブボディにずらされて設置されているため、インジェクタの行程制御から圧力制御への移行又はその逆の移行は簡単に達成され、かつインジェクタボディの垂直方向の位置はインジェクタケーシングに対して相対的に定義される。
【０００６】
インジェクタのケーシング内でのインジェクタボディの垂直方向の運動は、バルブボディの一方の端部に設けられた圧電アクチュエータによるか又は他の電気的調整部材によって行われ、この調整部材を用いて最短の応答時間の作用下で多様に個々のスライダ／制御エッジの組み合わせの閉鎖もしくは開放を達成できる。制御室の放圧のためのアクチュエータとして、有利にソレノイドバルブ又は圧電アクチュエータが使用される。
【０００７】
図面を用いて本発明を次に詳説する。
【０００８】
唯一の図は、インジェクタボディに相互に垂直方向にずらされた２つのスライダエッジが形成されている３／２−ウェイバルブによるインジェクタの縦断面図を表す。
【０００９】
実施例
唯一の図による図面は、２つのスライダ／制御エッジが形成されているインジェクタボディの縦断面図を表す。
【００１０】
図１による図面中に記載された高圧下にある燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射するためのインジェクタ１は、高圧蓄積室（コモンレール）を有するインジェクションシステムの構成部材である。ポンプ室内に存在する燃料容量を、ポンプ運動によって引き起こされる圧力洗浄（Ｄｒｕｃｋｓｐｕｅｌｕｎｇ）のためもしくはインジェクタの運動により引き起こされる圧力変動の緩和部材として利用するために、高圧蓄積室（コモンレール）中でポンプによって燃料を極端に高い圧力水準に維持する。
【００１１】
図１に図示されたインジェクタ１は主にケーシング２内で垂直方向に可動なインジェクタボディ３を有する。このインジェクタボディ３は回転対称の部材としてケーシング２の孔部内に嵌め込まれている。インジェクタボディ３の下方端部には、その端部に向かい合うようにプッシュロッド部材４が配置されており、このプッシュロッド部材４はピストン１６に向かい合っており、このピストン１６はそれ自体インジェクタボディ３内に形成された制御室１５と協働する。
【００１２】
図１に図示されたようにインジェクタボディ３の上側では、その上方のシリンダ状端面に向かい合うように制御室６がある。この制御室６は分岐管８を介して高圧下にある燃料を一定に供給し、その結果、常に燃料の十分な制御量が上方の制御室６内に存在することが保証されている。一方で上方の制御室６内に開口し、他方で高圧蓄積室供給管から分岐している導管８内に絞り部材が嵌め込まれている。上方の制御室６は放圧口７を介して放圧することができ、この放圧口７に排出絞り９が接続している。上方の制御室６の放圧及びそれによるインジェクタのケーシング２内でのインジェクタボディ３の垂直方向の上下運動の誘導は、アクチュエータ部材１０の駆動により行われ、このアクチュエータ部材１０は例えばソレノイドバルブとして又はピエゾアクチュエータとして構成することができ、閉鎖部材として利用されるボール部材で圧力を制御する閉鎖部材として機能するボール部材が放圧する場合、その弁座面は開放されるため、排出絞り構造物９に応じて生じる燃料容量は放圧口７を介して上方の制御室６から流出し、そのため、インジェクタ１のケーシング２内でのインジェクタボディ３の垂直方向の上昇運動が生じる。
【００１３】
インジェクタボディ３の周囲に環状に延在する環状室２０に開口する高圧蓄積室供給管１１を介して、インジェクタボディ３の内側に設けられた孔システムに高圧下にある燃料が負荷される。インジェクタボディ３の対称線に対して垂直に延びる横方向孔部１２と、前記の横方向孔部１２と連結している、インジェクタボディ３の対称線に対して同軸に延びる中央孔部１３とを介して、中央孔部１３の端部にある供給絞り部材１４に高圧下にある燃料が負荷される。インジェクタボディ３内の中央孔部１３の端部にある供給絞り部材１４を介して、そのインジェクタボディ３内に配置された制御室１５は高圧下にある燃料が負荷される。供給絞り部材１４は制御室１５の上方の境界壁３０内に開口し、この制御室１５は他方でインジェクタボディ３の対称軸に対して同軸に配置されたピストン１６のピストン面１７により境界付けられている。前記の２つの境界面１７及び３０の間には、制御室１５のシリンダ状の境界壁３２がある。制御室１５の圧力負荷もしくは放圧により垂直方向の運動が生じるピストン１６は、ピストン面１７の反対側の面でプッシュロッド４に当接しており、このプッシュロッド４は機械的にインジェクションノズル５と接続している。従って、制御室５の圧力負荷もしくは放圧によって、その位置からインジェクションノズルの運動を動かすことが可能であり、つまりインジェクションノズルの開放及び閉鎖が可能である。
【００１４】
インジェクタボディ３内の制御室１５の圧力負荷は導管系１１，１２，１３，１４を介して行われ、インジェクタボディ３内の制御室１５の放圧及びそれによる制御室１５内のピストン面１７を備えたピストン１６の垂直方向の上昇運動は、上方の制御室６内の放圧を介してインジェクタボディ３に全体として垂直方向の上昇運動が生じることにより達成される。制御室１５はそのシリンダ壁３２内に開口する排出絞り１８及びそれに引き続く孔を通して、インジェクタボディ３の相応する上昇運動の際に、放圧管２８を介してリークオイル管を放圧可能であるため、放圧時での制御室１５内でのピストン面１７を備えたピストン１６の上昇運動の際に、インジェクションノズル５のノズルニードルのシートからの開放を達成可能である。
【００１５】
インジェクタ１のケーシング２内にはさらに、耐高圧性に設計されているノズル供給管２１が収容されており、このノズル供給管２１を介して、ここでは図示されていないインジェクションノズル５は高圧下にある燃料で負荷可能である。図１に示された図面においてインジェクタボディ３は、インジェクタ３のシート面２２がケーシング２に当接することにより高圧側で閉鎖されている位置にある、つまり環状室２０内に存在する高圧下にある燃料容量は孔１２，１３，１４を介して制御室１５に接し、それによりノズルは閉鎖し、他方でインジェクションノズル５のノズル室内では高圧下にない燃料が残る、それというのもシールシート２２はノズル供給管２１を高圧蓄積室供給管１１からケーシング側で遮断するためである。
【００１６】
電気的アクチュエータ１０の作動による上方の制御室６の開放により上方の制御室６の放圧が生じる。それにより、インジェクタボディ３のシリンダ状の端面は前記の制御室６内に入り込むため、インジェクタ１のケーシング２内でのインジェクタボディ３の垂直方向の上昇運動が生じる。放圧口７及びそれに続く排出絞り９を介して制御容量は上方の制御室６から抜けるため、インジェクタボディ３の第１のスライダ２３はケーシング側に構成された第１の制御エッジ２４を越えて走行する。それにより、シール面２２の開放時に、ひいてはインジェクションノズル５へのノズル供給管２１の圧力負荷の開放時に、高圧下にない燃料が排出管２８内へ直接侵入することが保証され、つまりインジェクタはリークオイル側で閉鎖されている。この部分行程モードにおいて、上方の制御室６から抜ける制御容量がインジェクタ３にちょうど一定の行程距離２７を与えることを保証することができ、この行程距離２７はケーシング側の制御エッジ２４及びインジェクタボディ側に配置されたスライダエッジ２３を遮閉するように十分に設定されている。
【００１７】
放圧口７の開放もしくは電気的アクチュエータ１０の作動により上方の制御室６をさらに放圧する場合、インジェクタボディ３をさらに上昇させることができる。それにより第２のスライダ２５はケーシング側に設けられた制御エッジ２６の通過後に開放される。第２のスライダが開放されている場合、制御室１５の放圧は排出絞り１８を通じて、排出管２８を備えかつインジェクタボディ３を取り巻く環状室内へ侵入する。バルブボディ３の圧力制御時の、つまり周囲を取り囲むケーシング２内でのインジェクタボディ３の完全に垂直な行程運動が生じる際の第２のスライダの開放により、制御室１５の急激な放圧が可能であり、それによりピストン面１７を有するピストン１６は制御室１５内へ入り込む。この運転状態で、インジェクションノズル５のノズルニードルはソノシート面で開放するため、ノズル導管２１内にとどまる（インジェクタボディ３のシート面２２は開放されている）高圧下にある燃料容量を噴射することができる。
【００１８】
この状態でインジェクタは圧力制御されており、部分行程モードでは、つまり行程距離２７に相当するインジェクタボディ３の単なる上昇運動が生じている場合ではインジェクタは行程制御されている。
【００１９】
符号２９でリークオイル室が識別されており、このリークオイル室２９内に制御室１５からピストン１６に沿って流動する燃料が捕集される。これは、上方の制御室６から放圧管７を介して排出される制御容量並びにインジェクタボディ３内に設けられた制御室１５から排出絞り１８及び排出導管２８を介して排出される制御容量と同様に、再び燃料容器に供給される。
【００２０】
完全性を追求するために、強度の理由から及び本発明によるインジェクタシステムの持続的運転を保証するために、環状室２０に達する高圧蓄積室供給管１１並びに上方の制御室６に達する分岐管８並びにインジェクタ１のケーシング２内のノズル供給管２１は穿孔として構成されており、かつケーシングは耐圧金属材料から製造されていることを言及する。同様のことがインジェクタ１のケーシング内に上下運動可能なインジェクタボディ３にも通用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
インジェクタボディに相互に垂直方向にずらされた２つのスライダエッジが形成されている３／２−ウェイバルブによるインジェクタの縦断面図。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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